온도를 지켜라: 보온·보냉 가방디자인

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온도를 지켜라: 보온·보냉 가방디자인

프롤로그

녹지 않는 눈사람을 만들 수 있을까? 4

조상들의 지혜 석빙고 5

생각 열기

조아의 얼음물이 왜 녹지 않았을까? 6

'열의 전달' 에 대하여 이야기하기 7

생각 펼치기

실험: 얼음을 지켜라! 10

우리 주변에서 다양한 단열의 예를 찾아보아요. 11

조아의 가방 속 비밀재료를 밝히자! 12

생각 다지기

생활 속 단열 이렇게 지켜봅시다! 17

생각 되돌아보기

자기평가 18

동료평가 18

과학의 원리를 담아 내가 만든

보온·보냉 가방을 실생활에 사용해보아요. 18

기후에 대비한 집 디자인

프롤로그

기후는 왜 변할까요? 20

우리나라 봄과 가을이 사라지고 있어요. 21

강한 태풍이 자주 일어나요. 21

'건축가' 가 하는 일은 무엇일까요? 22

생각 열기

기후와 집과의 관계 23

세계의 다양한 기후와 집의 모양 24

우리나라의 지방(기후)에 따라 집의 구조는 어떻게 달라질까요? 26 우리 조상들의 기후를 고려한 한옥에서의 지혜 27

생각 펼치기

폭염과 폭우에 안전한 집 구조 디자인하기 29

집 구조 실험 관찰지 30

생각 다지기

기후변화+집+디자인 아이디어 공모전에 응모하기 35

더 읽어보기

날씨의 변화에 영향을 미치는 요소 37

변화하는 기후에 관련된 직업 40

생각 되돌아보기

변화하는 기후에 능동적으로 대비하는 건축 아이디어 43

프롤로그

녹지 않는 눈사람을 만들 수 있을까 ?

우리는 추운 겨울 두껍고 긴 옷을 입어 따뜻한 우리의 체온이 내려가지 않도록 합니다. 그렇다면 눈 사람을 담요로 덮으면 더 빨리 녹을 까요 ? 따뜻한 옷을 입은 우리의 몸처럼 눈사람도 따뜻해질까 요? 정답은 더 천천히 녹게 됩니다.

똑같은 양의 눈으로 두 개의 눈사람을 만들어 하나는 그대로, 하나는 얼굴만 남기고 담요로 꽁꽁 싸 줍니다. 그리고 시간이 지남에 따라 어떤 변화가 일어나는지 관찰합니다. 10분이 지나자 담요를 덮 지 않은 눈사람에서 단추가 떨어져 나가고 한 시간이 지나자 눈이 떨어지고 많이 기울어지더니 결국 은 더 이상 버티지 못하고 바닥으로 떨어지고 맙니다.

과연 담요를 덮은 눈사람은 어떻게 됐을까요?

신기하게 하나도 녹지 않았습니다. 실내온도를 재보니 16.7도, 담요 속 온도는 0.8도.

왜 그럴 까요 ? 우리가 알고 있는 담요는 분명히 우리 몸을 따뜻하게 해주는 데 말이죠.

비밀은 바로 열의 특성입니다. 열은 따뜻한 곳에서 찬 곳으로 이동하는 성질이 있습니다. 그러니 따 뜻한 실내에 눈사람을 두면 공기 중의 따뜻한 열이 눈사람에 이동해서 눈을 녹게 합니다. 그런데 담 요를 덮어주면 공기 중의 따뜻한 열이 담요에 막혀 눈사람에게 전달되지 않고, 담요 속은 눈사람에 서 나오는 차가운 기운으로 가득해져서 눈이 잘 녹지 않게 됩니다. 마치 냉동실처럼 차가운 상태가 유지 되겠죠? 그럼 왜 우리는 담요나 이불을 덮었을 때 따뜻할까요? 그것은 바로 담요나 이불 자체 에서 따뜻한 열이 나오는 것이 아니고, 우리 몸의 따뜻한 열이 담요나 이불에 막혀 밖으로 빠져나가

온도를 지켜라:

보온·보냉 가방디자인

초등학교 5학년

읽기자료

조상들의 지혜 석빙고

냉장고도 선풍기도 없는 옛날 옛적, 여름철 무더위를 식혀줄 얼음을 어떻게 먹을 수 있었 을까요? 삼국시대 때부터 석빙고라는 얼음 창고가 있었습니다. 이는 한겨울의 얼음을 보관 했다가 여름에 사용하는 얼음저장고입니다. 조선 숙종 때의 기록에 의하면 경북 경주에 있 는 석빙고의 경우 한겨울에 얼려둔 얼음을 추석까지 사용했다고 합니다.

석빙고는 10평에서 30평 정도였는데 그 안에 저장하는 얼음의 두께는 12cm 이상이 되어 야만 했습니다. 바닥은 흙을 다지거나 그 위에 넓은 돌을 깔아 놓았습니다. 석빙고는 환기 구를 이용하여 더운 공기가 밖으로 빨리 빠져 나가도록 했고, 밖의 열이 쉽게 안으로 들어 오지 못하도록 진흙과 석회 등으로 지붕을 덮어 단열을 했습니다. 그리고 위에 잔디를 심어 태양열로 인하여 지표가 뜨거워지지 않도록 만들었습니다.

입구에는 벽을 설치하여 안으로 들어온 더운 공기가 석빙고 위쪽으로 가도록 하여 석빙고 내의 얼음이 빨리 녹지 않도록 하였습니다. 그렇다고 얼음이 전혀 안 녹는 것은 아니었습니 다. 따라서 얼음이 녹으면 녹은 물을 빨리 석빙고 밖으로 빼내는 것도 중요했습니다. 따라 서 얼음이 녹으면 녹은 물을 빨리 석빙고 밖으로 빼내는 것도 중요했는데 그래서 석빙고 바 닥에는 경사 진 배수로가 나 있습니다. 이러한 석빙고는 기체의 대류, 단열, 태양열 등을 고 려한 우리 조상들의 지혜가 빛나는 과학적인 시설물입니다.

경주 석빙고 안동 석빙고 내부

생각열기

조아는 자기가 살고 있는 생활주변의 식물의 특징을 조사하고 보고서를 작 성해야 하는 여름 방학 숙제가 있어요. 그래서 어느 더운 여름날 조아는 자기 가 살고 있는 아파트 뒷동산에 식물들을 채집하러 가는 계획을 세웠어요. 배 낭 속에 채집한 식물을 담아올 봉투, 사진기, 간식 그리고 얼음물 등 한 가득 배낭에 담고 드디어 식물을 채집할 장소로 올라갔어요. 식물이 있는 곳에 도 착하자마자 너무 덥고 목이 말라 얼음물을 마시려고 꺼내보니 얼음물이 적당 히 녹아서 아주 시원하게 마실 수가 있었어요. 더운 여름 날씨에 얼음물은 어 떻게 다 녹아버리지 않았을까요?

1. 얼음물은 왜 다 녹지 않았을까요?

2. 얼음물을 일반 배낭 속에 들고 갔다면 어떻게 되었을까요?

<학습지 1-1>

·여러 가지 열의 이동 사례를 살펴보고 어디에서 어디로 이동하는지 생각해 보아요.

‘열의 전달’에 대하여 이야기하기

앗 뜨거워! 앗 차가워!

1. 더운 물이 담긴 컵에 맞닿아 있는 손

4. 얼음 위의 생선

2. 찬 물이 담긴 컵에 맞닿아 있는 손

5. 냉장고에 넣은 물

3. 더운 물 속의 우유

6. 컵에 담긴 뜨거운 물

1.

생각 쑥쑥

·아래 그림에서 손과 컵 사이 열이 이동하는 방향을 화살표 →로 표시해 보세요.

·아래 그림 속 손과 컵 사이 열이 이동하는 방향을 화살표 →로 표시해 보세요.

손 컵

1. 더운 물이 담긴 컵에 맞닿아 있는 손

손 컵

2. 찬 물이 담긴 컵에 맞닿아 있는 손

<학습지 1-2>

·열의 이동 후에는 어떻게 될까요? 다음 빈칸을 채워보세요.

‘열의 전달’에 대하여 이야기하기

열의 이동

열의 이동 완료

생각 펼치기

<학습지 2-1>

◎실험 준비물 : 얼음, 비이커 100ML 4개, 다양한 단열재 (에어캡, 솜, 압축알루미늄스티로폼, 지퍼백 등)

1. 아무것도 감싸지 않은 비이커, 에어캡, 압축알루미늄스티로폼, 솜으로 감싼 비이커

- 실험 대조군 :

- 같게 할 조건 :

- 다르게 할 조건 :

* 같은 양의 얼음을 넣고 얼음의 상태변하는 과정을 비교해 보아요.

2. 어떤 재료가 얼음을 더 잘 지켜줄까요? 왜 그렇게 생각하나요?

3. 실험 결과 조아의 가방 속 비밀재료는 무엇일까요?

실험: 얼음을 지켜라!

<학습지 2-2>

<학습지 3>

·이와 같이 열의 이동을 막는 것을 ( ) 이라고 합니다.

( )에는 보온과 보냉 두 가지가 있어요.

·( ) 은 따뜻함을 지켜, 주변으로 열이 전달되지 않도록 하는 것이고 ( ) 은 차가움을 지켜, 주변의 열을 전달받지 않도록 하는 것입니다.

겨울철에는 집 안의 열이 빠져나가지 않도록 하고, 여름철에는 집 밖의 열이 들어오지 않도록 하면 실내 온도를 적당히 유지 할 수 있어요.

단열의 예 찾기

우리 주변에서 다양한 단열의 예를 찾아보아요.

예) 방한복 겨울철 추운 공기를 막아 체온을 유지 보온 보냉

보온 보냉

보온 보냉

보온 보냉

보온 보냉

생각

펼치기 제작 아이디어 생각하고 스케치하기

<학습지 4>

조아의 가방 속 비밀재료를 밝히자!

·양말로 어떻게 가방을 만들지? 문제를 생각해보고 해결안을 디자인해 보아요.

상황 탐색

문제 해결

해결안 찾기

조아가 뒷동산에서 얼음물이 다 녹지 않았던 이유 는 조아의 특별한 보온·보냉 가방 때문이에요.

우리에게 주어진 가방 만들기 재료는 양말!

해결안 개발하기

- 보온가방의 구조를 그림으로 그려보세요.

외부 디자인하기

(캐릭터를 활용하여 스케치하기)

완성 및 제작

외부 디자인하기

(캐릭터를 활용하여 스케치하기)

·교재에 나와 있는 제작 방법 참고

본인이 제작한 가방 뿐 만 아니라, 단열의 원리를 잘 반영한 친구, 디자인이 재미있는 친구의 작품을 감상한 뒤, 평가 해보기

·보온가방 만들기 재료 안내

필요한 재료 예시

★ 단열을

위한 재료

보온가방으로 쓰일 재료 → 양말

* 양말의 장점은 무엇일까? 생활에서 쉽게 구할 수 있고, 신축성, 단열 효과 등

열의 이동을 막아줄 단열재

→ 열이 전달되지 않는 물질들

(예 : 솜, 스티로폼, 수건, 플라스틱, 휴지, 천, 에어캡 등)

열의 손실을 막을 가방 마감 및 제작 재료

→ 벨크로, 아일렛 펀치, 비너, 스프링도트단추, 버클 부 자재, 다양한 끈, 스토퍼 등

디자인 재료

모루, 방울솜, 펠트지, 단추, 인형눈, 리본, 패 브릭스티커, 고무줄, 실, 바늘, 가위, 목공용 풀, 글루건 등

보온·보냉 가방 제작 순서

1. 보온·보냉 하고자 하는 물통 위에 양말 한 짝을 씌운다.

2. 단열재를 선택하여 붙이고, 또 나머지 한 쪽 양말을 그 위에 씌운다.

(양말과 양말 사이에 단열재를 넣어야, 물통에서 보온·보냉 가방을 벗겨 내어도 형태가 유지 된다.)

양말과 양말 사이에 선택한 단열재를 넣을 때, 옆면 뿐 만 아니라 바닥면 모두 재단하여 구성해야 한다. 또한, 어떻게 하면 열을 더 잘 차단할 수 있을지 입구 모양을 생각해본다.

(이때 단열재를 옆면 뿐 만 아니라 바닥면까지 모두 재단하여 구성해야 한다.)

단열재 선택 및 붙이기

양말 씌우기

다시 양말 감싸기

3. 외부 디자인을 한다.

(준비물: 단추, 방울 솜, 펠트지, 모루, 인형 눈, 리본, 글루건)

4. 보온·보냉 가방 제작 아이디어 및 디자인 활동지를 바탕으로 보온·보냉 가방을 완성한다.

외부 디자인하기

<학생 예시작품>

생각 다지기

<학습지 5>

·모둠별로 생활 속에서 단열을 지키면 좋은 점을 한가지씩을 정해보아요.

·모둠별 아이디어를 모아 우리 반의 생활 속 단열 1,2,3을 정해보고 지켜보아요.

예) 추운 겨울, 창문에 에어캡을 붙여서 밖에서 불어오는 찬바람을 막아 단열을 할 수 있습니다. 따뜻함도 지키고, 에너지도 절약할 수 있습니다.

생활 속 단열 이렇게 지켜봅시다!

생활 속 단열 이렇게 지켜봅시다!

1.

2.

3.

생각

되돌아보기

- 즐거운 마음으로 활동에 참여하였나요?

- 열의 이동 방향과 단열의 원리를 잘 이해했나요?

- 온도를 유지시켜 줄 수 있는 아이디어를 담아 가방을 제작했나요?

자기 평가

- 문제해결을 위해 역할을 분담하고 의견을 모으는데 적극적으로 참여하였나요?

< 도전 ! > 과학의 원리를 담아 내가 만든 보온·보냉 가방을 실생활에 사용해보아요.

동료 평가

어디를 갈 때, 어느 상황에서 사용하면 좋을까요?

프롤로그

기후에 대비한 집 디자인

하루 중 변덕스럽게 변화하는 날씨는 우리에게 무척 익숙하지만 오랜 시간 동안의 기상현 상을 평균으로 하여 말하는 열대기후, 온대기후, 냉대기후, 한대기후 등 세계의 여러 지역 에 따라 다른 기후가 점점 변화하고 있어요. 혹시, ‘이상기후’라는 말을 들어 본 적이 있 나요? 이상기후는 지구의 온난화 등으로 인하여 비정상적으로 홍수, 가뭄, 폭설, 한파 등이 나타나는 특이한 기후현상을 말합니다. 같은 지역에 이상기후가 자꾸만 반복되어 30년 동 안 꾸준히 일어난다면 우리가 지금까지 알고 있던 지역의 기후에 대한 지식은 앞으로 많이 달라질 것입니다.

기후는 왜 변할까요?

변덕스런 날씨는 하루에도 몇 번씩 흐렸다 ‘비 왔다 개었다’를 반복하지만 오랜 시간 쌓였던 날씨 정보를 평균으로 하여 알게 된 기후는 참 변화하기 힘들어요. 그러나 최근 들 어 이상기후가 전 세계적으로 많이 나타나고 있어요. 왜 이런 현상이 벌어질까요? 기후변 화가 일어나는 이유는 자연적인 요인들을 포함하여 다양하지만 우리 인간들에 의한 요인이 더 큽니다. 대표적으로 ‘지구의 온난화’를 우선 예로 들겠습니다.

초등학교 6학년

읽기자료

우리나라 기후변화

우리나라 봄과 가을이 사라지고 있어요.

우리나라도 점점 더워지고 있어요. 지난 100년 동안 우리나라의 기온은 1.5℃ 올랐어요.

같은 기간 동안 지구 전체의 평균 기온이 0.6℃ 오른 거에 비하면 굉장히 많이 오른 거예 요. 지구의 기온 변화 기록을 살펴보면, 1℃ 오르는데 몇 만 년의 시간이 걸렸어요. 그런데 단 100년 만에 기온이 1℃이상 오른 거예요. 기온이 변하면서 우리나라의 기후도 변하고 있어요. 온대 기후인 우리나라는 4계절의 변화가 뚜렷했어요. 그런데 최근 과학자들이 조사 한 결과 봄과 가을의 날수가 점점 짧아지고 있대요. 여름은 15일 이상 늘고 겨울은 30일이 줄었대요. 하루 중 최저 온도가 25℃이상인 열대야가 발생하는 날도 예년보다 두 배 이상 늘었고요. 과학자들은 우리나라의 기후가 아열대 기후로 변하고 있대요. 아열대 기후는 월 평균 기온이 10℃이상인 달이 8개월 이상 계속되는 기후예요. 일정 기간 비가 집중적으로 내리는 우기와 일정기간 비가 오지 않는 건기가 번갈아 나타나고요.

(어, 기후가 왜 이래요? 토토북 (2007) pp. 110-111)

강한 태풍이 자주 일어나요.

바닷물의 온도가 올라가면 굉장히 강한 태풍과 허리케인이 만들어져요. 예전엔 태풍과 허 리케인이 이동하면서 사라져버리거나 약해져서 육지에 도착하는 일이 많았어요. 그런데 최 근 강한 태풍과 허리케인이 육지에 도착하는 일이 많아졌어요. 바닷물의 온도가 오르면서 태풍과 허리케인이 그들의 힘을 키우는 열과 수증기를 계속 공급받을 수 있게 됐거든요. 강 한 태풍과 허리케인이 육지에 도착하면 어떤 일이 일어날까요? 2007년 가을, 제주도와 남 해안 일대를 할퀴고 간 태풍 ‘너라’는 제주도에 사상 최악의 태풍 피해를 냈어요. 집과 농경지, 도로가 물에 잠기고, 전기가 끊어지고, 비행기와 배의 운항이 중단되었어요. 태풍이 몰고 온 폭우에 한 해 열심히 지은 농작물이 다 상하고, 집도 물에 잠겨 버렸어요. 거리의 자동차들도 물에 휩쓸려 떠내려가고 많은 사람이 다치고 실종됐어요. 추석 명절을 얼마 앞 두고 일어난 일이라 더욱 안타까운 일이었지요.

옛날에는 자기가 살 집, 사용하는 건물을 직접 짓는 경우가 많았지만 요즘은 자 기가 살 집을 자기 손으로 설계하거나 짓는 사람이 드뭅니다. 대부분은 전문가에 게 의뢰하지요. 그 가운데 건축가는 전문적으로 공간을 상상해서 설계도를 그리 는 사람입니다. 자신이 살고 싶은 집이 어떤 집인지 건축가에게 설명하면, 건축 가는 건축주(집주인)의 머릿속에 있는 집을 그림으로 구체화하는 작업을 합니다.

그러니까 건축의 시작은 그림, 즉 도면이고, 건축가는 도면을 그리 는 사람입니 다. 그런데 건축가가 도면을 그리는 일만 하는 것은 아닙니다. 그것이 가장 핵심 이기는 하지만, 도면을 그리는 것부터 건축물을 완성하는 것까지 건축가는 모든 과정을 총괄 합니다. 건축가가 제대로 일을 하지 않으면 좋은 건축물은 나올 수 가 없다는 뜻입니다.

튼튼하고 기능적이고 아름다운 건축물을 만들기 위해 애쓰는 이들이 건축가입 니다. 대개 다 른 사람이 살 집이나 많은 사람들이 사용할 건축물을 설계합니다.

대개 다른 사람이 살 집이 나 많은 사람들이 사용할 건축물을 설계합니다. 그래 서 건축가는 건축물을 실제로 사용할 사 람(건축주)의 의견과 생각에 귀 기울여 야 합니다. 집을 예로 든다면, 좋은 집은 건축가가 건축 주의 생각을 잘 듣고, 건 축주가 전문가인 건축가의 의견을 존중할 때 탄생합니다. 건축가는 먼저 건축주 가 어떤 모양의 집을 좋아하는지, 방이 몇 개이기를 원하는지, 그 집에는 몇 사 람 이 살 것인지, 어떤 재료나 색깔을 원하는지 등에 대해 꼼꼼히 살펴야 합니다.

그리고 집이 세워질 터의 모양과 위치는 물론, 그 땅에 흙이 많은지 자갈이 많은 지 모래가 많은지 등도 자 세히 조사합니다. 그런 다음 건물의 크기, 재료, 건물 이 세워질 위치, 창문과 문의 위치 등 집 에 관한 자세한 내용을 그리고 기록한 설계 도면을 만듭니다. 또 집을 실제로 지으면 어떤 모 양이 되는지 미리 알 수 있도록 모형을 만들어 확인하는데, 요즘은 모형 대신 3D 시뮬레이션 프로그램을 이용하기도 합니다.

입체적으로 집의 모양을 확인한 뒤에는 본격적으로 집을 짓기 시작합니다. 건축 가들은 대부 분 직접 건물을 짓지는 않지만 공사과정 전체를 감독하고 관리합니 다. 이를 ‘감리’라고 하는 데, 이 과정에서 설계의 실수나 보완점을 찾아내기 도 합니다. 건축가는 이처럼 계속 확인하 고 수정하면서 실제로 공사를 진행하는 전문가와 함께 건축물을 완성해 가는 사람입니다.

자료출처 : 배우는 어린이 건축학교, 마티(2014), pp. 21-22

- ‘건축가' 가 하는 일은 무엇일까요?

생각열기 ^{기후와 집과의 관계}

나라마다 집의 모양이 왜 이렇게 다른 걸까요?

- 지역에 따라 기후가 달라요.

기후가 다르면 <집의 구조>는 어떻게 달라질까요?

어제 저녁, 찬우는 EBS 세계테마기행을 보았습니다. TV가 끝나고 여러 장면 이 머릿속에 남았지만 특히, 아프리카 사막지역의 흙으로 만든 지붕이 평평 한 집, 네팔의 히말라야산맥지역 사람들의 주거지인 돌을 쌓아 올린 집, 동 남아시아의 수상가옥이 생생하게 오늘도 떠오릅니다. 왜 나라나 지역에 따라 집의 모양이 이렇게 다른 것일까요? 찬우가 우리에게 질문을 던져 오네요.

▲ EBS <세계테마기행> ⓒEBS

세계의 다양한 기후와 집의 모양

각기 다른 기후의 특징과 그에 따른 집의 디자인 및 재료를 중심으로 살펴봅니 다. 다음 내용 중 기후의 특징에 해당하는 부분에 연필로 밑줄을 긋고, 집 디자인 (지붕과 기중 중심으로)에 관한 부분은 형광펜으로 칠해 주세요.

열대기후의 집

열대 기후 지역은 무척 덥고 습기가 많아 요. 그래서 무엇보다도 땅에서 올라오는 열기와 습기를 피하고, 바람이 시원하게 잘 통하도록 집을 짓는 것이 중요해요. 집 은 기둥을 세워서 땅보다 높게 짓고, 벽은 가는 나무를 성기게 엮어서 바람이 잘 통 하게 하지요. 창문도 많이 만들어요. 그리 고 지붕은 비가 많이 내리는 곳이라서 신 경을 써야 해요. 많은 비가 내려도 빗물이 고이지 않게 지붕의 경사를 매우 급하게 만들지요. 지붕에 빗물이 고이면 무너지거 든요. 지붕은 넓은 잎사귀를 여러 겹으로 덮어서 빗물이 새지 않게 만든답니다.

건조기후의 집

건조 기후 지역은 비가 거의 오지 않는 곳 이에요. 오아시스 주변 말고는 나무나 풀 이 거의 없지요. 그렇다면 이곳에서는 무 엇으로 집을 지을까요? 이곳에 풍부한 것 은 오로지 ‘흙’과 ‘햇볕’이에요. 흙 과 물을 섞어서 벽돌 모양으로 빚고 햇볕 에 말리면 엄청 단단한 흙벽돌이 만들어 져요. 이것을 쌓아서 집을 만들지요. 허술 해 보일지 몰라도 비가 거의 내리지 않는 이곳에서는 흙집이 무너질 염려가 전혀 없어요. 지붕 역시 비가 적기 때문에 굳이

냉대기후의 집

냉대기후 지역은 겨울에 춥고 눈이 많이 내려요. 그래서 추위를 효과적으로 막아 주면서 구하기도 쉬운 재료를 이용하여 집을 짓지요. 이곳에는 곧고 길게 자라면 서 잎이 바늘처럼 생긴 침엽수가 많이 자 라요. 이 나무의 기둥을 통째로 잘라서 집 을 지어요. 나무가 집 밖의 추위를 막아 주고 집 안의 열기가 빠져나가는 것도 막 아 주거든요. 이렇게 지은 집을 ‘통나무 집’이라고 하지요. 냉대기후 지역은 눈 이 많이 내리기 때문에 지붕에 눈이 쌓이 지 않게 경사를 급하게 만들어요. 눈이 계 속 쌓이면 그 무게 때문에 지붕이 내려앉 기도 하기 때문이에요.

한대기후의 집

한대기후 지역은 너무 추워서 나무가 자 랄 수 없는 곳이에요. 그래서 나무로 집을 지을 수 없답니다. 또한 땅은 대부분 눈 과 얼음으로 뒤덮여 있어서 흙을 이용하 는 것도 어려워요. 그렇다면 무엇으로 집 을 지을까요? 눈과 얼음으로 짓는다고요?

아니에요. 반 정도 언 눈을 벽돌 모양으로 잘라서 둥글게 짓는 이글루는 사냥을 하 러 나갔을 때 잠시 머무는 집이에요. 진짜 집은 사냥한 동물의 가죽으로 만든 천막 이지요. 하지만 요즘에는 이곳에서도 다른 지역에서 건축 재료를 가져와 튼튼한 집 을 짓는답니다.

<학습지 1>

우리나라는 온대기후권이라 지역에 따라 기온 차와 각각의 계절의 길이가 조금 달랐습니다. 옛날에도 지금에도 북부지방은 겨울이 길고 추우며 남부 지방은 여름이 길고 무척 덥습니다.

우리나라의 지방(기후)에 따라 집의 구조는 어떻게 달라질까요?

지역 집의 모양 집의 구조와 형태의 특징

(기후와 관련)

북부지방

중부지방

남부지방

<학습지 2>

기후를 고려한 한옥의 아이디어 탐구

-대청마루와 한옥의 처마를 중심으로-

한옥의 구조에는 우리나라 기후적인 요소와 관련된 과학적인 아이디어가 숨어 있습니다.

1. 그림을 보고 한옥의 구조 중 처마는 특히 더운 여름철에 어떤 기능을 하였을까요?

·처마의 기능 설명:

2. 그림을 보고 한옥의 처마의 깊이와 지붕의 기울기는 우리나라의 기후와 어떤 관계가 있을까요?

특히, 여름과 겨울의 날씨를 고려하여 생각해 보세요.

3. 그림의 한옥의 기둥을 살펴보면 기둥 아래에 주춧돌이 있습니다.

주춧돌을 어떤 기능을 하였을까요?

우리 조상들의 기후를 고려한 한옥에서의 지혜

그 밖에 우리의 전통한옥은 지붕의 기울기와 깊이, 기와의 굴곡을 이용하여 비 가 오면 물이 어떻게 떨어지는 지에 대한 고려도 하였습니다. 이것을 ‘낙수 처 리’라고 하는데요. 기와의 굴곡을 통해 비가 오면 빗물이 지붕을 따라 전체적으 로 떨어지는 것이 아니라 다음 그림과 같이 떨어지지요.

지금까지 기후와 집과의 관계의 관계를 디자인을 중심으로 알아보았습니다. 다 음에는 지금까지 알게 된 아이디어를 머릿속에 잘 기억해 두었다가 우리나라의 변화하는 기후에 알맞은 집 구조 디자인 및 모형 만들기 활동, 그리고 집의 전체 적인 디자인을 해 보는 활동을 경험해 보도록 해요.

<학습지 3>

폭염과 폭우에 안전한 집 구조 디자인하기

·모둠별 아이디어 회의를 해 보아요.

집 구조 만들기 재료 선택

선택한 재료 이유?

집 구조 (바닥, 기둥, 지붕)

디자인 스케치하기 (만드는 방법 포함)

※ 바닥, 기둥, 지붕을 기본 구성으로 하는 집 구조 디자인입니다. 응용 되는 과학적인 원리도 설명해 보세요.

생각

펼치기 변화하는 기후에 알맞은

집 구조 디자인 및 모형 만들기

집 구조 모형 만들기

- 준비된 재료를 미리 살펴볼까요?

- 어떤 재료를 어떻게 사용해야 폭염과 폭우에 튼튼한 집 구조를 완성 할 수 있을까요?

집 구조 모형 만들기 재료

힘의 분산을 이용한 기둥 만들기

·힘의 분산이란 작은 힘들을 모아서 큰 무게를 지탱하는 것을 말합니다.

이러한 힘의 분산을 이용한 기둥 만들기에는 어떤 것들이 있을까요?

- 빨대가 한 개일 때와 다섯 개가 모였을 때 힘을 지탱하는 힘이 어떻게 다를까요?

- 골판지를 한 겹으로 말았을 때와 여러 겹으로 말았을 때 힘을 지탱하는 힘이 어떻게 다를까요?

- 평평한 바닥에서 기둥이 튼튼하게 서 있으려면 어떠한 구조가 필요할까요?

집 구조 모형의 내구성과 집안으로 들어오는 햇빛의 양을 실험해보아요.

일정 질량을 가진 입자인 작은 쌀이나 콩(종이컵 한 컵 정도)을 같은 높이에서 부어 어떤 모둠의 집의 구조(특히, 지붕)가 무너지지 않고 오래 버티는지, 같은 각도에서 빛을 비추어 집안으로 들어오는 햇빛의 양이 얼마나 적은지 실험을 해 보는 활동을 해 보아요. 실험결과 뛰어 난 모둠의 집의 구조 모형을 골라 다음 단계의 학습활동에서 이용할 수 있도록 합니다.

·집 구조 내구성 실험

·집 안에 들어오는 햇빛의 양 실험

<학습지 4>

·조별로 제작한 집구조가 튼튼한가, 쌀(콩)을 잘 흘러 보내는가를 관찰한다.

또한 햇빛이 들어오는 양의 정도를 살펴보고 결과를 작성하여 가장 잘 제작된 집 구조를 선별해봅시다. 선별된 이유를 학습지 아랫부분에 기록해 봅시다.

집 구조 실험 관찰지

조 내구성 햇빛이 들어오는 양 실험 결과(순위)

1조

2조

3조

4조

5조

6조

가장 잘 제작된 집구조의 특징

생각 다지기

<학습지 5>

우리나라의 기후변화의 특징 중 폭우(집중호우)와 폭염에 대비한 집의 구조를 만들어 보고 실험을 통하여 내구성이 뛰어난 집 구조 모형도 뽑았습니다. 이번 에는 이 집들의 구조를 기본으로 하여 전체 집을 디자인 해보도록 하겠습니다.

우리나라는 4계절이 모두 나타나고 최근 들어 심각한 기후변화도 겪고 있습니 다. 나머지 세 가지 기후변화의 특성도 함께 고려하여 기능성(편리함)과 아름다 움을 겸비한 집을 디자인(아이디어 스케치) 해 보세요.

기후변화+집+디자인 아이디어 공모전에 응모하기

건축디자이너 이름: ( )

---아이디어 스케치---

※ 별도의 용지에 스케치한다.

※ 아이디어 스케치를 위해 아래와 같은 사항도 고려해 보세요.

기후변화에 대비한 이 집 디자인의 특징은 무엇인가요?

집의 구조, 기능성, 아름다움을 고려한 이름을 지어 보세요.

·공모전의 참가자이면서 다른 디자이너들의 심사위원도 되어 보아요.

기후변화+집+디자인 아이디어 공모전

평가방법 평가영역 평가기준 평가

상 중 하

동료평가

감성적체험

◆ 창의적인 아이디어를 전시회 를 통해 서로 공유할 수 있는가?

창의적설계

◆ 우리나라 기후의 변화에 대한 이해를 바탕으로 집을 설계하였

는가?

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·날씨의 변화에 영향을 미치는 요소 태양의 영향

태양은 지구 대기에 열을 공급해서 공기와 물이 지구 둘레를 따라 움직이 게 합니다. 그러나 태양이 지구 대기에 공급하는 열은 일정하지 않습니다.

햇빛이 비치는 각도가 지역마다 다르 기 때문입니다. 즉, 태양에너지를 가 장 많이 받는 곳은 적도 지역이며, 적도 지역에서는 햇빛 이 직각과 가깝 게 비칩니다. 이와는 반대로 태양 에너지를 가장 적게 받는 곳은 극지역입 니다.

또한, 지구 표면에서는 지역마다 태양 에너지를 반사하는 정도가 다릅니 다. 이 때문에 지역 마다 온도 차이가 만들어집니다. 눈과 얼음은 태양 에 너지를 90% 정도 반사하고, 사막은 45% 정도 반사하며, 초원에서는 20%

정도 반사가 이루어지고, 아스팔트 도로는 5% 정도 반사합니다. 나머지는 모두 지구에 흡수됩니다.

물의 영향

공기 중에 포함되어 있는 물은 우리 눈에 보이지 않습니다. 또한, 공기 중 에 포함된 수증기 는 색깔도 냄새도 없습니다. 그러나 수증기는 수면이나 지면 또는 동식물의 표피로부터 끊임 없이 증발하여 공기 속으로 들어갑

<지역에 따른 태양 에너지의 반사율>

<물의 순환>

수증기는 액체나 고체 상태로 변화하며, 지표와 바다, 대기 중으로 끊임없 이 순환하고 있습 니다. 물은 강과 호수, 바다에서는 물론 동물과 식물의 몸에서도 쉬지 않고 증발하여 수증기 로 변해 대기 속으로 들어갑니다. 수 증기를 머금은 공기는 위로 올라가는 동안 차가워지며, 수증기가 물방울로 변화하여 구름이 생깁니다.

구름 속의 물은 비, 눈, 우박 등으로 모습이 바뀌어 육지로 떨어지고, 떨 어진 물은 땅 위를 흐르거나 땅속으로 스며들어 다시 강이나 바다에서 모 이게 됩니다. 특히 대기 중의 물은 상태 가 변화하며 열에너지를 방출하거 나 흡수하는데, 이러한 상태 변화가 구름, 비, 눈 등의 기상 현상을 일으키 는 원동력이 됩니다. 물이 상태 변화를 하면서 들고 나는 열을 ‘잠열’또 는 '숨은 열' 이라고 합니다. 잠열은 뇌우, 태풍을 일으키는 에너지원이 됩 니다.

<구름이 만들어지는 과정>

이와 같이 기후는 시간이 감에 따라 여러 가지 요인에 의해 변하고 있고 이 변화들은 기후와 밀접한 관계가 있는 우리의 의식주생활에도 큰 변화 를 가져오고 있습니다.

안개와 구름

공기 중의 수증기가 지표면 근처에서 응결하여 작은 물방울로 떠 있는 현 상을 '안개' 라고 하고, 수증기가 높은 하늘에서 응결하여 떠 있는 것을 '구 름' 이라고 합니다. 어느 쪽이나 물방울 이 모여 생기지만 장소가 다릅니 다. 즉, 안개는 본질적으로 구름과 같지만 지면에 접해 있다는 점이 다를 뿐입니다. 따라서 산에 구름이 생겼을 때 이 구름 속에 있는 사람은 안개 로 볼 것이고, 지상에 쳐다보는 사람은 구름으로 볼 것입니다.

기상 관측에서는 1,000m 앞이 보이지 않게 되었을 때부터 안개가 낀 것 으로 봅니다. 구름은 아래 그림과 같은 조건에서 만들어집니다.

1. 햇빛이 지면을 데워 따뜻해지면 만들어진다.

3. 공기 덩어리가 다른 공기 덩어리와 부딪쳐 위로 올라갈 때 만들어 진다.

2. 공기가 산비탈을 타고 오를 때 만들어진다.

4. 찬 공기 덩어리가 가볍 고 따뜻한 공기 덩어리 를 위로 밀어 올릴 때 만 들어진다.

Q. 어떤 일을 하나?

러시아의 모스크바를 아는가? 매우 추운 지역으로 알려져 있는 이 도시의 지난해 여름 기온은 38.2도까지 올라갔다. 또 가뭄으로 3만 건의 화재가 발생했다고 한다. 이건 비단 모스크바에 한정된 이야기만은 아니다. 중국 산둥성에는 60년 만에 겨울 가뭄이 와서 24 만 명이 식수난을 겪기도 했다.

많은 학자들은 그 원인으로 기후변화를 꼽는다. 기후변화란 평균 기후와 최근의 기상이 달라지는 현상을 일컫는다. 이렇게 전 세계적으로 기상이변이 일어나는 때 사람들은 기후변화에 적응할 방법들을 찾는다. 이때 기후변화 전문가의 조언이 필요하다. 기후변화 전문가는 사람들이 점점 빨라지는 기후 변화에 적응할 수 있도록 기후변화와 관련한 조사를 하고, 이를 바탕으로 대응 방법 등을 연구한다.

일례로 특정 지역에 집중호우가 발생했다고 생각해보자. 이때 기후변화 전문 가는 이 지역 을 찾아 어떤 이유로 집중호우가 발생했는지를 분석하고, 기후 변화에 따른 집중호우라면 나무를 더 심거나 강둑을 높이는 등의 해결책을 내놓는다.

또 기후변화의 큰 원인 가운데 하나인 온실가스의 배출량을 감소시키기 위한 연구도 한다. 기업과 손을 잡고 온실가스배출량을 감소시켜줄 만한 시설이나 기술 등을 개발하기도 하고, 시민들에게 온실가스배출량을 줄이는 방법을 알 려주기도 한다.

Q. 어떻게 준비하나

기후변화의 원인을 살피고, 대안을 찾기 위해서는 환경에 대한 지식이 있어 야한다. 그런 점에서 기후변화전문가로 일하는 사람들은 대학에서 환경공학, 기후학, 대기과학 등을 전 공한 경우가 많으며, 대학원 졸업 이상의 학력자들 이 많이 활동하고 있다.

기후변화 전문가는 국가 정책을 수립하는 정부기관이나 연구소 등에서 활동 한다. 이들은 환경과 관련해 세계적으로 어떤 논의가 나오고 있고, 어떤 정책 들이 대안으로 나오고 있는 지를 알아야 한다. 또 기후변화가 우리나라의 문 제가 아니라 인접한 다른 나라와 연관성이 있는 만큼 국제환경법에 대한 이 해와 외국어 실력이 있으면 좋다. 한편 기후변화라는 것 자체가 사람들의

·이렇게 변화하는 기후와 관련된 직업이 있다고 합니다.

어떤 일을 하는지 자세히 알아볼까요?

- ‘기후 변화 전문가’가 하는 일은 무엇일까요?

변화하는 기후에 관련된 직업

Q. 직업의 현재와 미래는

기후변화와 관련한 분야는 정말 많다. 보건, 농업, 생태, 어업 등 여러 방면에 서 기후변화 와 관련된 전문가가 필요하다. 예를 들어, 농업 분야에서는 기후 변화에 따라 품종을 개량 하거나 특정 지역의 특산물을 바꿔야 할 수도 있다.

또 어업 분야의 경우를 보면, 양식업 에서는 수온이 상승함에 따라 어종을 변화하는 대책을 마련해야 한다. 그런 점에서 굳이 ‘기후변화전문가’라고 이름을 붙이지 않더라도 기후변화와 관련한 모든 업종에서 전문가를 필요로 하는 추세다.

한편 요즘 국가적인 차원을 넘어 각 도시별로 온실가스 절감을 위한 노력도 많이 하고 있다. 그런 노력들을 바탕으로 대도시를 중심으로 정부기관 등에 서 기후변화를 전담하는 부서도 늘리고 있다. 아직은 기존 공무원이 순환해 일을 맡고 있는 경우가 많지만 앞으로 는 전문성을 가진 기후변화전문가를 찾는 곳이 늘어날 것으로 전망된다.

우리나라가 2015년 온실가스 의무감축국이 된다면 기후변화와 관련해서 더 많은 전문가를 필요로 할 것이다. 또 기후변화 완화 대책은 외교, 정치 분야 에서도 주목하는 문제이기 때문에 기후변화 전문가의 역할은 더욱 커질 예정 이다.

<자료출처 : 고용정보원 한국직업연구센터>

환경일보. 박순주 | parksoonju@naver.com | 2014.07.17 16:49

“생태건축은 에너지 위기 극복의 효율적 대안”

집은 태어나 자라고 나이 드는 과정을 함께하는 인생의 중요한 공간이다. 가족 의 건강, 지구 환경 보호 등을 위해 건강한 집에 대한 고민은 필요하다. 두통·피 로·호흡곤란·천식·비염·피부염 등 일시적 만성 질환을 유발하는 새집증후 군만 봐도 그것을 알 수 있다. 우리나라는 96%의 자원을 수입하는 대표적 자원 수입국이다. 따라서 에너지 문제는 경제가 성장했음에도 불구하고 일 차적으로 해결해야 할 문제로 남아있다. 최근의 급격한 기후변화와 에너지의 연관성은 에 너지 기술개발의 필요성을 높여준다. 뿐만 아니라 에너지의 효율적인 사용방안 을 찾는 노력도 요구되 고 있다. 이에 따라 친환경 주거에 대한 관심이 높아지고 있다. 아파트를 비롯한 현대식 주거 환경이 일반화 된 이후 새집증후군과 같은 부작용에 대한 우려가 커지면서 친환경 건축자재의 수요가 증가하고 있다. 에너 지 절약을 위한 자연 친화적 건물 구조 설계 등 건축계에도 일명 ‘에코 바람’

- 생태건축은 무엇일까요?

-생태건축이란 무엇인지 개념부터 알고 싶다.

"생태학은 다양한 생물이 살아가는 곳, 삶의 모습, 상호작용, 상호관계 등을 연구 하는 학문이다.

이와 연관된 생태건축은 유럽에서 생성됐다. 19세기 산업혁명 이후 생겨난 인간 에 의한 자연지 배, 물질주의에 대한 새로운 건축적 대안이라고 볼 수 있다. 생 태주의는 우리의 삶과 미술·음악· 건축 등을 생태학을 기반으로 한 철학적 요 소와 결합시켰다. 미국에서는 그린건축, 일본에서는 환경공생건축이라고도 한다.

전 세계적으로는 친환경 건축 또는 지속가능한 건축으로 통용된다. 생태건축은 인간중심적이며 지구환경에 도움을 주는 데 비중을 둔다. 인간이 오랫동안 잘 살 기 위한 성찰에서 비롯된 것이라 보면 된다.”

-생태건축과 에너지 절약형 건축은 어떤 관계인가.

“산업화로 인한 환경오염은 지구온난화를 비롯해 지구촌 곳곳에 이상기후나 전 력난을 초래하고 있다. 초기 생태건축은 웰빙(well-being)·환경에 대해 접근했 지만 지금은 에너지 위기를 의식해 ‘에너지 절약형 건축’으로 그 접근 방법이 진화됐다. 에너지 절약·환경보전을 목표로 에너지부하 저감, 고효율 에너지 설 비, 자원 재활용, 환경공해 저감기술 등을 적용해 설계 및 건축을 하고 그것을 유 지 관리하기 위해 노력한다.”

-에너지 절약형 건축 발전의 배경은 무엇인가.

“생태건축의 범주에는 5개의 요소가 포함돼 있다. 건축 재료를 어떻게 친환 경·생태적으로 사용할까에 대한 고민, 저에너지 건물을 통한 지구환경 유지, 건 축과 물의 관계, 녹지, 대기문제 등 이다. 과거에는 재료위주로 연구되던 것이 이 제는 어떻게 하면 인간에게 건강한 재료, 자연에 가 까운 재료를 제공할 수 있을 까에 중점을 두고 있다. 우리의 건강과 직결되기 때문에 고민의 무 게중심이 점 차 이동하게 된 것이다. 이런 고민이 어느 정도 해결되자 6∼7년 전부터 에너지 문 제가 대두됐다. 지구상의 모든 인간이 사용하는 에너지 중 30%를 건축물이 사용한다. 이처럼 건 축물이 소비하는 에너지가 크기 때문에 가정이나 대중교통 이용 등 민간차원의 에너지 절약에는 한계가 있다. 그러다 보니 건축분야가 나서 서 건물을 지을 때부터 고효율 에너지 설비에 관한 대안을 내놓기 시작한 것이 다.”

자료출처 : [YTN Science & KWeather] 2014-02-19기사

지구 온난화와 기후 변화의 비밀: 어, 기후가 왜 이래요? 토토북(2007) 인간도 기후를 변화시킨다고? 주니어김영사(2006)

과학선생님이 들려주는 날씨이야기, 일진사(2011) 날씨의 비밀, 기후, 주니어김영사(2007)

손에 잡히는 사회교과서: 기후와 생활, 길벗스쿨(2009)

따라하며 배우는 어린이 건축학교, 마티(2014)

지금까지 변화하는 기후에 대비한 건축으로서 집 모형을 디자인 해 보고 만 들어 본 후, 친구들과 아이디어를 공유하는 활동을 해 보았습니다.

다음에는 좀 더 능동적인 측면에서의 기후의 변화와 건축디자인에 대한 내 용으로 <기후변화를 막기 위한 건축>에 관해 공부해 보도록 하겠습니다. 또 한 <기후변화로 인해 생긴 기후난민을 돕기 위한 도시건설의 아이디어>도 생 각해 보겠습니다.

기후와 관련하여 더 읽어 볼 책들

변화하는 기후에 능동적으로 대비하는 건축 아이디어

어린이 건축교육과 관련하여 더 읽어 볼 책

생각

되돌아보기

2014년 융합인재교육(STEAM) 프로그램 개발

디자인

연구책임 노용 이화여자대학교 참여연구원 최유미 이화여자대학교 강윤정 이화여자대학교 정유선 이화여자대학교 손명선 인천심곡초등학교 안유리 한남초등학교 천재희 백석중학교 윤은영 늘푸른중학교 진미현 진관중학교 안지호 봉일천고등학교 시뮬레이션: 임필효 이현정

편집: 김선재

주최: 교육부

한국과학창의재단