중등 우주탐사
2025년 대한민국 달 탐사 프롤로그
I. 주제 개관 ···
3Ⅱ. 주제 학습 목표 ···
4Ⅲ. 관련 교육 과정 ···
4Ⅳ. 관련 교육 과정 ···
7Ⅴ. 교수 학습 과정안 ···
7Ⅵ. 참고 활동 및 정보···
46Ⅶ. 참고 문헌 및 사이트 ···
512025년 대한민국 달 탐사 프롤로그
I. 주제 개관
지난 2012년 4월 한국항공우주연구원과 미국항공우주국이 공동으로 추진하는 달 탐사 프로젝트 “루너임팩트”를 발표했으며 2021년 한국형 발사체 개발 이후 2025년 달 탐사(착륙)을 목표로 준비하고 있다고 공 개한 바 있다. 그리고 지난 해 10월 NASA는 아폴로 17호의 달 착륙지 점 사진을 공개한 바도 있다. 또한 중국은 내년 달 탐사를 위한 위성 “창 어 3호”를 발사한다고 발표하였다. 이처럼 우리나라 및 주변 국가들은 달 탐사를 위한 시도를 하고 있으며 많은 관심을 가지고 있다. 따라서 우리는 달 탐사에 대한 관심과 중요성을 인식해야 할 필요가 있다. 앞으 로 2025년 우리나라의 달 탐사 계획에 의한 달 탐사 시대를 맞이하여 과거 아폴로 호에 의한 달 탐사 착륙지점과 달에 대한 특징들을 알아보 고자 한다.
또한 여러분들이 성인이 되었을 때 우리나라는 달 탐사를 눈앞에 두고 있을 시기이다. 미리 달 탐사선 설계 프로젝트를 통해 우주탐사에 대한 경험을 쌓아 보자.
http://www.zdnet.co.kr/news/news_view.asp?artice_id=201210041811 15&type=xml
과목 현 교육과정 2009개정교육과정
과학
·학년 : 8학년
⑸ 태양계
㈏ 지구, 달, 태양의 크기 측정 방법을 이해한다.
·학년 : 1~3학년군 (15) 전기와 자기
(나) 저항, 전류, 전압 사이의 관 계를 알고, 이를 적용하여 저항의
Ⅱ. 주제 학습 목표
영역 학습 목표
융합 지식 활용
(문제이해) 나노 신소재의 특성을 이해할 수 있다.
창의적 사고력 (해결방안탐색)
우주 탐사 프로젝트를 수행하며 창의적으로 아이디어 를 탐색할 수 있다.
문제해결능력 (과정 지식)
문제 해결 방법을 제시할 수 있다.
시각화(설계도), 재료의 특성을 고려하여 활용할 수 있다.
수행능력 (기능)
도구나 공구의 안전사항을 지키며 제작할 수 있다.
달 사진을 찍어 3D로 디자인해보는 활동을 통해 달 표면의 지형적 특징을 이해할 수 있다.
달 탐사선 설계 프로젝트를 통해 달 탐사 활동을 간 접적으로 체험하고 정보를 전송할 수 있다.
감성적 태도 (몰입)
동기를 가지고 과제를 실패해도 계속 도전할 수 있 다.
Ⅲ. 관련 교육과정
1. 교육과정 연계표
본 교수 ․ 학습 프로그램은 중학교 수준의 수학, 과학, 기술(공학), 미 술 교과의 학습 내용에 근거를 두고 있으며 타 교과와 연계하여 적용 가 능한 융합형 프로그램이다.
㈐ 태양계의 특성과 태양 계를 구성하는 천체의 특 성을 설명할 수 있다.
㈓ 태양계 탐사 방법을 이 해한다.
·학년 : 9학년
⑸ 전기
㈑ 저항의 직렬연결과 병 렬연결에 옴의 법칙을 적 용할 수 있다.
직렬연결과 병렬연결의 특징을 이해한다.
(17) 태양계
(나) 달의 모양 변화와 일상생활 을 연관하여 이해한다.
(21) 외권과 우주 개발
(사) 인류의 우주 개발과 우주 탐사의 역사를 알고, 이와 관련된 직업 세계를 안다.
(22) 과학과 인류문명
(가) 우리 생활에 이용되고 있는 첨단 과학의 예를 들 수 있다.
기술
·학년 : 8학년
⑷ 정보 통신 기술
㈎ 정보 통신의 개념과 특 성을 알고, 정보 통신 기 술이 우리 생활에 미치는 영향을 이해한다.
·학년 : 9학년
⑶ 전자 기계 기술㈎ 전기 ㆍ전자 기기에 이용되는 부품의 구조와 원리, 용도 등을 이해한다.
·학년 : 1~3학년군 (3) 정보와 통신 기술
(다) 정보 미디어 활용 체험활동 및 정보 통신 기술과 관련된 문 제를 창의적으로 해결할 수 있다.
(4) 제조 기술과 자동화
(나) 기초 전기·전자 기술, 자동 제어 및 자동화 기술을 이해하고, 기계를 구성하는 요소와 동력 전 달 장치를 원리를 이해하며, 생활 속에 로봇의 활용 및 제조 기술 과 관련된 직업 세계를 설명할 수 있다.
(5) 에너지와 수송 기술
(다) 신재생 에너지에 대한 체험 활동 및 수송 기술과 관련된 문 제를 창의적으로 해결할 수 있다.
예술 (미술)
· 중-1,2,3-표현 주제표현,
표현방법,
·학년 : 1~3학년군 표현-주제표현, 표현방법
2. STEAM 과목 요소
과목 학습활동 및 수업 내용
S 과학 태양계, 외권과 우주개발, 과학과 인류문명, 전기와 자기
T 기술 정보와 통신기술, 제조 기술과 자동화, 에너지와 수송 기술, 전자 기계 기술
E 공학 전자 기계 기술
A 예술 및
인문사회 주제표현, 표현방법, 표현과정
M 수학 간단한 수식의 계산
3. STEAM 단계 요소
문제 상황 : 2025년 대한민국의 달 탐사 프로젝트 우리가 먼저 떠나볼 까?
창의적 설계 : 3D입체화면으로 달 사진 표현하기를 통한 달 표면 모 습을 이해하고, 달 탐사선 프로젝트를 통해 탐사선을 구상하고 설계하 면서 탐사선의 작동원리와 정보통신의 방식을 체험해 보고 평가한다.
감성적 체험 : 3D 입체화면으로 달 표면을 만들고 관찰하면서 실제 에 가깝게 현실감 있는 체험이 된다. 또한 달 탐사선과 유사하게 사람 이 쉽게 갈 수 없는 곳을 탐사할 수 있게 제작해 보이지 않는 곳과 쉽게 갈 수 없는 곳을 무인으로 탐사한다. 목표지점까지 빨리 도달해 과제를 수행하는 곳에서 흥미를 가지고 도전하려는 내적 동기가 생기 고 성취감을 느낄 수 있다.
협력적 과제 수행 : 정보의 탐색, 대안 창출과 최적대안 선정 과제 수 행
성취감 : 3D 달지도 완성 및 달 탐사선 제작
효능감 : Hands on 기반의 작품 완성으로 효능감 증가
단계 차 시 주 제 및 주 요 활 동 내 용 관 련 교 과
문제로의
초대 1차시
2 0 2 5 년 달 탐 사 의 필 요 성 - 세계 각국이 달 탐사에 관심을 갖고
개발하려는 계획을 이해한다.
- 달 탐사의 필요성을 인식하고 도전 과제에 대해 이해한다.
과학, 기술
문제
해결을 2차시 3 D 달 지 도 만 들 기 - 다양한 촬영을 활용하여 달의 사진
과학
(2학년-달 관측, 과학기술(공학) 흥미 : 달 탐사선 만들기와 3D입체화면으로 달 사진
구현을 통한 달에 대한 흥미 및 달 탐사의 중요성 인식
과학기술(공학) 탐구 동기 강화: 천문우주학, 우주항공공학 관련 분 야에 대한 진로탐색 가능
Ⅳ. 관련 교육과정
Ⅴ. 교수학습 과정안
1. 차시별 총괄 계획
단계 차 시 주 제 및 주 요 활 동 내 용 관 련 교 과
위한 활동
을 찍어본다.
- 촬영결과물을 활용하여 3D로 달 지 도를 만들어 본다.
유일하게 밟은 지구밖 세상 달,) 3차시 주 니 어 전 자 공 학 교 실
- 전기의 역사 및 이용분야, 회로의 구성에 대해 이해한다.
- 친환경에너지의 종류와 특징에 대 해 조사해 본다.
과학 (3학년 전기) 기술 (3학년 전자 기계 기술, 에너지와 수송 기술) 4차시
문제해결
5차시
다 양 한 달 탐 사 로 봇 - 다양한 달 탐사 로봇을 참고하여 모 둠만의 탐사선 형태를 구상해 본다.
기술 (1학년 제조기술과 자동화)
6차시 달 탐 사 선 의 설 계 및 제 작 - 달 탐사선의 구체적 형태를 디자인
한다.
- 달 탐사선의 전선 접속 및 통신의 방식을 결정한다.
- 달 탐사선을 제작하고 발표한다.
기술 (1학년- 제조 기술과 자동화, 3학년 전자 기계 기술) 과학 (3학년 전기) 7차시
8차시
평가 및
성찰 9차시
달 탐 사 정 리 및 평 가
- 친구들의 발표를 듣고 디자인을 평 가한다.
- 프로젝트를 진행하면서 부족했던 점이나 개선할 사항을 토의해 본다.
- 프로젝트의 단계마다 스스로 평가 해 보는 시간을 갖는다.
기술 (1학년- 제조 기술과 자동화, 기술과 발명)
진로탐색 1 0 차 시
진 로 탐 색
- 우주과학 관련 직업 탐색하기
가정 (진로와 생애설계) 진로와 직업
학습 주제
2025년 달 탐사
프로젝트 학습유형 탐구형 차
시 1/10
학습목 표
2025년 달 탐사 프로젝트의 필 요성을 인식하고 문제의 조건을 말할 수 있다.
맥락 주제
□ IT □ 에너지
□ 환경 □ 디자 인
준비물 교사 : 동영상 자료, 활동지 학생 : 필기도구
절차
(시간) 교수 학습 활동 감성체험 STE
AM 주제
및 단원 개관 (5‘)
문제의 상황을 제시한다.
지구를 떠나 새로운 삶의 터전을 찾 아 나서고자 한다. 새로운 터전인 우 주에서의 삶이 시작된 것이다.
이에 우리도 달로 탐사를 떠나 환경 을 개척해야 한다.
동기부여 S,
T/E
문제/관 찰 (5‘)
문제 : 3D 달 지도를 완성해 보고, 달 탐사선을 제작해 정보를 전송해 보자.
문제를 교재를 통해 찾도록 한다.
․
관련 이론 탐색 (15‘)
세계 각국의 달 탐사 계획
대한민국의 달 탐사 프로젝트
달 탐사의 중요성 및 필요성
달 탐사에 관심을 갖는 이유와 중요 성을 인식하도록 한다.
정보 수집, 창의적 문제해결
S, T/E
적용 및 발전
(20‘)
달 탐사 프로젝트를 위해 필요한 사항과 조건을 확인하고 계획한다.
우주기술의 영향에 대하여 느낄 수 있도록 한다.
S,T /E, A
2. 차시별 교수-학습 과정안
1차시 문제로의 초대 □ S □ T □ T E
1차시 내용 해설 학생용 3-7쪽 1. 문제로의 초대
○ 활동 1：천체망원경과 디지털카메라, 또는 핸드폰을 이용해 다양한 달의 위상과 크레이터 등의 모습을 촬영해보고, 촬영된 사진자료를 바탕으로 3D입체화면 만드는 프로그램(스테레오포토메이커) 또는 아 이폰의 어플리케이션 등을 이용하여 3D 입체화면 속 달 사진을 만들 어보자.
○ 활동 2： 우리나라도 2025년 달 탐사선을 보낼 계획을 세우고 준비 를 하고 있다. 2025년에 우리가 바로 그 주인공이 될 것이다. 우리 가 달 탐사선을 제작해 탐사체험을 해 보자.
▶ 세계 각국 달 선점 경쟁
한국과 미국이 공동으로 달에 초소형 위성(큐브샛·Cube Sat)을 보내려 는 ‘루너 임팩터(Lunar Impactor)’ 프로젝트는 이르면 2013년 시작된다.
달에는 2016년 쏘아 올리는 게 목표다. ‘루너 임팩터’가 가동될 2013년 부터는 우주 강국들이 달을 둘러싸고 ‘우주전쟁’ 2라운드를 벌인다. 중국 과 일본, 인도 등 아시아 신흥 우주 강국들은 2007∼2008년 잇달아 무 인 달 탐사위성을 발사하며 1라운드를 치렀고 이제 2라운드를 눈앞에 두 고 있다.
1969년 아폴로 11호와 1972년 아폴로 17호 이후 달에는 인간의 발길 이 닿지 않았다. 우주 개발에서 달에 대한 관심도 급격히 줄었다. 하지만 2004년 당시 조지 W 부시 미국 대통령이 32년 동안 중단됐던 미국의 유인 달 탐사를 재개하고 달에 영구 기지를 건설하는 내용의 우주개발 로드맵을 발표하면서 달은 다시 스포트라이트를 받기 시작했다. 2010년 버락 오바마 행정부가 달 재착륙 계획을 백지화하며 미국의 달 탐사가 주춤했으나 그사이 중국, 일본, 인도 등 아시아 국가들은 ‘달 전쟁’에 뛰 어들어 경쟁을 한층 가열시키고 있다.
달에 각종 천연자원이 매장돼 있는 것으로 추정되는 점도 달 탐사를 부추기고 있다. 특히 핵융합발전 연료인 헬륨-3은 달에 최소 100만 t 정도 묻혀 있을 것으로 예상된다. 이 정도면 지구가 1만 년 동안 쓸 수 있는 엄청난 양이다. 2007년 중국은 ‘창어(嫦娥) 1호’를 달에 보내 광물 원소 14종을 찾게 했고, 2008년 인도는 ‘찬드라얀 1호’를 쏘아 헬륨-3
평가 관점
Ÿ 달 탐사의 필요성과 중요성을 말할 수 있는가?
Ÿ 복잡한 문제 상황 속에서 해결해야 할 핵심적인 문제를 파악할 수 있는가?
Ÿ 프로젝트 주제를 정하고 역할을 정하는데 협력하는 태도로 참여하는가?
을 찾아 나섰다.
달 자체가 과학적인 연구 대상이기도 하다. 달은 인류가 직접 탐사해 연구할 수 있다는 점에서 태양계에서는 특별한 행성이다. 달을 연구해 태양계와 행성이 어떻게 만들어지고 진화했는지 알아낼 수 있다.
최근 달 탐사에 가장 적극적인 나라는 중국이다. 중국은 2010년 발사 한 달 탐사위성 ‘창어 2호’가 달 상공 100km에서 달 표면을 관측하는 등 성공적으로 임무를 마치면서 달 탐사에 한층 탄력을 받고 있다.
중국 정부는 2013년 ‘창어 3호’를 달에 보내 여러 가지 과학 실험을 진행할 예정이며 2017년 ‘창어 5호’는 달에 착륙시킬 계획이다. 2025년 경에는 달에 인간을 보낼 계획도 있다.
인도는 2013년 ‘찬드라얀 1호’ 후속 모델인 ‘찬드라얀 2호’를 달에 보 낸다. 인도 정부는 우주 개발 관련 예산을 35%나 늘리는 등 전폭적으로 지원하고 있다.
2007년 첫 달 탐사 위성인 ‘가구야’를 보내 달 기지로 적합한 후보지 를 물색하는 등 성공적인 탐사를 해낸 일본은 2015년 이전에 ‘가구야 2 호’를 쏘아 올릴 계획이다. ‘가구야 2호’는 ‘가구야’의 임무를 이어받아 2020년대 달 기지 건설에 필요한 달 환경을 조사할 예정이다. 가구야는 달과 관련한 일본 전래동화에 나오는 공주 이름이다. 달 탐사의 전통적 강국인 미국은 현재 달 상공에 쌍둥이 위성인 ‘그레일(GRAIL)’을 띄워 달의 중력장을 측정하고 있으며 2014년경 달 대기와 먼지를 관측할 위 성 ‘라디(LADEE)’를 보낼 예정이다.
http://news.dongascience.com/PHP/NewsView.php?kisaid=201 20127100000000229&classcode=0102
2차시 지구에서 바라본 달의 모습 □ S □ T E
학습 주제
지구에서 바라본 달의 모습
학습
유형 탐구형 차
시 2/10
학습 목표
- 달 사진을 찍어 3D로 디자인해 보는 활동을 통해 달 표면의 지 형적 특징을 이해할 수 있다.
맥락 주제
■ IT □ 에너지
□ 환경
□ 디자인 준비물 천체 망원경, 3D 적청 안경, 컴퓨터(스테레오포토메이커, 포토샵),
카메라, 활동지
절차 교수 학습 활동 감성체험 STE
AM
문제 관찰 (10분)
- 문제의 상황을 제시한다.
“아바타”영화포스터 및 3D TV광고를 보여주고 달사진도 3D로 표현할 수 있 을지 생각해보도록 한다.
3D입체화면을 보고 미적, 창작의 감 수성을 체득할 수 있다.
정보 수집(융
합지식 정보) (20분)
- 달 사진촬영법 자료조사
- 3D입체프로그램명 및 사용법 자료조 사
- 3D 입체원리 자료조사
상호작용, 소 속감, 협력, 소 통
S , T/E
탐구 (50분)
- 달 사진 촬영
- 촬영된 사진을 3D로 디자인해보기 미적, 창작의 감수성 체득 협력, 상호작 용, 배려, 공감
S , T/E, A 자료해
석 (10분)
- 3D로 디자인한 달 사진을 관찰한 후 달의 지형적 특징 파악해보기
S , T/E, A 결론
및 평가 (10분)
- 달의 지형적 특징을 이해하도록 한다. S
2차시 내용 해설 학생용 8-10쪽 2. 소주제 : 3D Moon 디자이너
○ 활동 1： 천체망원경과 디지털카메라, 또는 핸드폰을 이용하여 다양 한 달의 위상과 크레이터 사진을 찍어보고, 촬영결과물 자료와 3D 입체 화면 만드는 프로그램(스테레오포토메이커) 또는 핸드폰 어플리케이션 등을 활용해 자신만의 3D 입체화면 속 달 사진 작품을 만들어 아래 표 에 부착한 후 적청 안경을 통해 관찰해보자.
▶ 관련 이미지 자료
<3D 입체영상 광고의 한 장면> <아바타 영화 포스터>
▶ 대한민국 1호 큐브샛 “시네마”
미국 캘리포니아 주 샌프란시스코에 있는 UC버클리에는 NASA가 직 접 지어줬다는 우주과학실험실(Space Science Laboratory) 건물 두 채 가 서 있다. 우주로 올라갈 한미 합작 초소형 위성(큐브샛) ‘시네마(CIN EMA)’가 이곳에서 최종 테스트 중이다. ‘시네마’는 경희대 월드클래스유 니버시티(WCU) 달 궤도 우주탐사사업단이 UC버클리와 3년 여 동안 심 혈을 기울여 공동 설계하고 제작했다.
시네마는 지구 상공 800km에서 이온과 전자, 중성입자 등 우주에 떠
도는 입자를 검출하고 자기장의 변화를 측정하는 게 임무다. 시네마(CIN EMA, CubeSat for Ion, Neutral, Electron & MAgnetic fields)라는 이 름에 위성의 임무가 담겨 있다.
시네마는 향후 달 탐사 위성으로 활용될 가능성도 있다. 시네마에 탑 재되는 검출기 스타인의 분해능이 워낙 뛰어나 스타인을 1000개 이상 연결해 하나의 거대한 검출기로 만들면 달이나 태양 탐사 위성용 탑재체 로 손색이 없다는 것이다.
NASA의 달 탐사를 주관하는 에임스연구센터는 시네마와 유사한 큐브 샛 2~3기를 우주선에 실어 달 궤도에 진입시킨 뒤 달 상공에서 큐브샛 을 떨어뜨려 달의 자기장을 측정하는 ‘루너 임팩터(Lunar Impactor)’ 계 획을 진행하고 있다. 에임스연구센터는 2009년 ‘파마샛(PharmaSat)’과 2 010년 ‘오레오스(O/OREOS)’라는 큐브샛을 잇달아 쏘아 올려 우주에서 살아 있는 생물의 생존 가능성을 성공적으로 테스트했다.
자료출처: http://science.dongascience.com/articleviews/special-vie w?acIdx=11479&acCode=2&year=2012
▶ 구글 어스 3D 달 지도 : 찾아보기
학습
주제 주니어 전자공학 교실 학습
유형 탐구형 차
시 3-4/10
학습 목표
- 전기, 전자의 이용 및 회로의 구성을 말할 수 있다.
- 친환경에너지에 대해 조사해 보고 탐사선에 적용할 수 있는 친환경에너지를 말할 수 있다.
맥락 주제
■ IT ■ 에너지
■ 환경 □ 디자인
준비물 워크북, 조사자료
절차 교수 학습 활동 감성체험 STEA
M 주제
및 단원 개관 (5‘)
- 주제개관 : 전기, 전자의 이용 및 회 로의 구성, 친환경에너지
- 단원 개관 : 탐사선에 적용할 수 있는 회로와 동력원을 생각해 본다.
달 탐사선을 제작하기 위해 필요한 이론적 내용을 이해한다.
S, T/E
문제/관
찰 - 문제 : 전기, 전자의 이용분야 및 회 로의 구성에 대해 알아보자.
▶ 학생용 워크북 예시 작품
3-4차시 주니어 전자공학 교실 □ S □ T □ E
(5‘)
- 문제 : 탐사선에 적용 가능한 친환 경에너지에 대해 탐구해 보자.
문제를 교재를 통해 찾도록 한다.
관련 이론 탐색 (30‘)
- 1 전기의 역사 - 2. 전기의 이용 - 3. 전기회로의 구성 - 4. 친환경에너지
모둠별로 조사한 내용을 발표하며 스스로 알아가도록 유도한다.
정보 수집, 창의적 문제해결
S, T/E
해석/이 론 산출
(20‘)
- 탐사선에 적용 가능한 회로배선 및 동력원을 찾을 수 있다.
전기, 전자 및 친환경에너지의 중요 성에 대하여 느낄 수 있도록 한다.
배려, 협력, 소통, 창의적 문제해결
S, T/E 적용
및 발전
(30‘)
- 동력원과 함께 탐사선을 연결할 회
로를 구상해 본다. T/E
3-4차시 내용 해설 학생용 13-16쪽
소주제 : 주니어 전자공학 교실
○ 활동 1：전기, 전자의 이론 조사 및 토의
○ 활동 2：친환경에너지의 조사 및 토의
▶ 신․재생 에너지 태양전지
태양 전지는 빛에너지를 직접 전기 에너지로 변환시키는 반도체 소자 이다. 태양 전지는 휴대용 전자계산기, 전자시계 등과 같은 가정용품, 가 로등, 무인 등대, 텔레비전이나 라디오의 중계소, 인공위성용 전원 등에 사용되고 있다. 화석 원료의 문제점과 환경오염에 대한 관심이 커지면서 태양 전지의 사용은 더욱 증가할 것이다.
< 태양전지의 원리 >
① 태양 전지의 원리
태양 전지는 지금까지의 화학 전지와는 다른 구조를 가진 것으로, 물 리 전자라고 할 수 있다. 태양 전지는 P형 반도체와 N형 반도체를 사용 한다. 태양 전지에 빛을 비추면 내부에서 전자와 정공이 발생된다. 발생 된 전하들은 P, N극으로 이동하며 이 현상에 의해 P극과 N극 사이에 전 위차가 발생하며, 이때 태양 전지에 부하를 연결하면 전류가 흐르게 된 다.
② 태양 전지의 종류
태양 전지는 실리콘 반도체를 재료로 사용하는 것과 화합물 반도체를 재료로 하는 것으로 나눌 수 있다. 실리콘 반도체에 의한 것은 다시 결 정계와 비결정계로 분류할 수 있는데, 현재 개발 중인 것을 포함하면 더 욱 다양하다. 태양 전지의 기술개발에 관해서는 변환 효율의 향상이나 가격 조정 등이 포함된다. 또, 변환 효율 20%를 초월하는 태양 전지나 가격을 낮출 수 있는 박막 태양 전지 등도 개발하고 있다.
▶ 학생활동지 1 : 전기․전자이론 (1) 전기의 역사
l 역사상 전기를 처음 알게 된 것은 기원전 600년경 그리스의 철학자인 ○○○에 의해서였다. 그는 양털에 문지를 호박(땅 속에서 돌처럼 굳어서 된 광물)이 가벼운 종이나 털 등을 끌 어당기는 현상을 발견하고, 이를 마찰전기라 하였다.
l 1752년에 미국의 ○○○○은 구름 속에 연을 날려서 구름 속 에 양과 음의 전기가 있음을 확인하였으며, 피뢰침을 발명하 여 우리 생활에 큰 기여를 하였다.
l 1827년에 독일의 ○은 전기의 가장 기초가 되는 옴의 법칙을 발견하였다.
l 1879년에 미국의 ○○○이 백열전구를 발명하여 우리가 편리 하게 사용하고 있다.
(2) 전기의 이용
① 전기의 장점 - 제어하기 쉽다.
- 친 환경적이다.
- 다른 에너지로 변환이 쉽다 - 송전 및 운송이 편리하다.
② 전기의 단점
- ( 감전 )의 위험이 있다.
- ( 화재 )의 위험이 있다.
- 많은 양의 전기 에너지를 저장하는데 한계가 있다.
③ 전기의 이용 분야 (왼쪽 그림을 보고 오른쪽 빈칸을 채워 넣으시오.)
(3) 전기회로의 구성
전기회로도란? 전기회로 내의 기구를 간단히 기호를 사용하여 표시한 그림
① 전원 : 전기를 공급해 주는 것.
전원의 종류
- 직류 전원(DC) : 전류의 세기와 흐르는 방향이 일정한 전류 예)휴대용 건전지, 휴대용 배터리, 전자제품 내부
- 교류 전원(AC) : 시간이 지남에 따라 전류의 세기와 흐르는 방향 이 일정한 모양으로 변하는 전류
예) 가전제품
② 부하 : 전원으로부터 전기를 공급받아 여러 가지 일을 하는 전기 기기 - 부하의 크기 : 소비 전력으로 나타냄. 단위 : 와트 [ W ]
명칭 전지 전구 스위치 저항
전기 기구
기호
③ 도선 : 전원과 부하를 연결하여 전기가 흐를 수 있게 하는 전선
★ 전기회로도 : 전기 회로의 구조를 기호로 나타낸 것
-전기 부품과 그 기호
▶ 학생활동지 2 : 친환경에너지 탐사선에 적용 가능한 친환경 에너지
① 풍력발전소
● 특징
바람이 가지고 있 는 에너지, 즉 풍력에 너지를 이용하여 우 리가 사용할 수 있는 전기적인 에너지를 바꾸는 기술로 연간 평균 풍속이 매초 4m 이상 되는 곳에 서 가능하다.
학습 주제
달 탐사선의 설계 및 제작
학습
유형 프로젝트형 차
시 5-8/10 학습
목표
- 태양광 패널을 이용해 유선 조 종 탐사선을 제작할 수 있다.
맥락 주제
■ IT □ 에너지
■ 환경 평가
관점
Ÿ 탐사선에 적용하는 회로를 구상할 수 있는가?
Ÿ 탐사선에 적용할 수 있는 동력원은 어떤 것들이 있는지 탐 구 할 수 있는가?
Ÿ 복잡한 문제 상황 속에서 해결해야 할 핵심적인 문제를 파 악할 수 있는가?
Ÿ 모둠별 활동에 협력하는 태도로 참여하는가?
② 태양광 발전
● 특징
태양빛의 에너지를 전기에너지로 바꾸 는 것으로, 빛을 흡수하면 표면에 전자 가 생겨 전기가 발생하는 효과를 이용해 직접적으로 전기를 생산하는 방식
③ 태양열 발전
● 특징
태양열로 물을 끓여 증기를 발생시키 고, 이를 이용해 터빈을 돌려서 전기를 생산하는 방식.
(태양열 → 기계 에너지 → 전기 에너 지)
5-8차시 달 탐사선의 설계 및 제작 □ S □ T □ E
■ 디자인 준비물 전자 부품 및 공구, 컴퓨터, 태양광 패널
절차 교수 학습 활동 감성체험 STEA
M
문제 확인 (5‘)
- 다양한 달 탐사선을 구상해 보고 적 용 가능한 디자인을 설계한다.
- 달 탐사선을 제작하는 조건을 확인 한다.
우주개발의 필요성을 느끼며 프로젝 트에 대한 동기가 부여된다.
․
정보 수집(융
합지식 정보)
(10‘)
- 전기․전자와 관련된 이론적 내용 조사 - 용도에 따른 다양한 디자인 조사 - 통신의 다양한 방법 조사 - 태양에너지의 활용
전기․전자나 친환경적 에너지를 조 사하며 환경과 공존하며 지속가능한 발 전에 대해 다시 한 번 상기한다.
S, A
대안 창출 (15‘)
- 조별 회의나 토론을 통해 다양한 대안과 아이디어를 창출한다.
브레인스토밍과 같은 조별 활동을 통해 창의적인 부분의 발달과 협동과 수용과 같은 인성적인 부분의 발달을 도모한다.
소통, 배려, 협력
S, T/E, A
최적 대안 선정 (15‘)
- 실현이 가능하며 최대의 효과를 얻을 수 있는 최적의 대안을 선정하도록 의견을 수렴한다.
아이디어의 수렴을 통해 비판적 사고 를 기를 수 있으며 절충안을 찾아가며 다른 사람과 의사소통과 교류의 시간을 가지며 배려와 협력을 배울 수 있다.
소통, 배려, 협력, 소속감, 창의적 문제해결
S, T/ E, A
상세 설계(구
체적 계획) (20‘)
- 탐사선의 디자인 설계 - 탐사선의 회로 배선 설계 - 탐사선의 통신 방법 설계
설계와 디자인을 통해 논리적 사고력 을 신장할 수 있다.
창의적 문제해결, 소통, 배려
S , T/ E, A
실행(모 델링) (100‘)
- 탐사선의 제작
탐사선의 제작을 통해 어려운 활동을 참고 견디며 인내하는 마음과 집중과 몰 입의 태도를 기른다.
창의적 문제해결, 소통, 배려
T/ E, A
평가 / 제품 산출 (15‘)
- 탐사선의 디자인 평가 - 탐사선의 목표달성 평가 - 전기․전자와 관련된 이론 평가 - 계획에서 제품의 산출까지 과정이 담긴
포트폴리오 평가
S, A
5-8차시 내용 해설 학생용 17-23쪽
소주제 : 달 탐사선의 설계 및 제작
○ 활동 1： 달 탐사선을 구상해 보고 설계해 보자.
○ 활동 2： 달 탐사선에 적용이 가능한 회로의 배선과 PC와 스마트 폰이 통신할 수 있는 환경을 적용해 탐사선을 제작해 보자.
▶ 달 탐사선의 역사
1. 파이어니어(Pioneer), 1958~1978
1958년부터 미국항공우주국(NASA)이 실시한 첫 번째 행성탐사계획 으로 모두 13개의 우주탐사선이 발사되었다. 달 탐사를 위한 탐사선은 1호부터 4호까지였다.
주로 과학적인 관측을 목적으로 모두 13개의 우주탐사선이 발사되었 다. 1958년 10월 달을 향하여 발사된 파이어니어 1호는 달에 도달하 지는 못했지만 지구로부터 11만 km라는, 당시로서는 획기적인 거리에 도달했으며(지구와 달과의 거리는 38만 km), 약 43시간에 걸쳐 관측 자료를 지상으로 보내왔다. 2호는 실패했고, 같은 해 12월 발사한 3호 도 실패했지만 지구상공에 두 번째의 방사선대(放射線帶)인 반알렌대 (帶)가 존재한다는 것을 확인해주었다.
< 파이어니어 >
1959년 3월, 4호가 달을 향해 다시 발사되어 달 표면 6만 km 상 공을 스치고 지나간 후 인공행성 (人工行星)이 되었다. 다시 1960 년 3월 발사된 5호는 지구보다 안 쪽에서 태양 주위를 도는 인공행 성이 되어 태양의 표면 활동을 관 측했으나 3개월 만에 고장 나고 말았다. 신형로켓을 사용하여 196 5년 12월 중순에 발사된 6호 이후 의 파이어니어 탐사선들은 모두 성공을 거두어 행성 및 행성 간 공간에 대한 과학적인 관측 자료 를 지구로 보내왔다. 6호는 지구공 전궤도 안쪽에서 311일을 주기(週 期)로 태양 주위를 돌면서 태양표 면의 폭발로 생긴 강력한 에너지입자(粒子)가 날아오는 상태를 관측했 다. 또한 1966년 8월에는 7호가, 1967년 12월에는 8호가 발사되어 지 구의 공전궤도 밖을 각각 403일과 387일을 주기로 돌며 자기장(磁氣 場)과 우주진(宇宙塵) 등을 관측했다.
1968년 11월에 발사된 9호는 6호보다 태양에 가까운 공전궤도를 2 97일을 주기로 돌며 똑같은 관측활동을 했다. 즉 태양광구(光球)에서 발생하는 플레어는 곧 태양풍이 되어 무수한 고에너지입자를 우주공간 으로 쏟아내는데 파이어니어탐사기는 지구가 받게 될 그 여파를 수시 로 감시하여 각종 정보를 보내온다. 이러한 자료는 미국 콜로라도 주에 있는 우주공간이상예측(異常豫測)센터에서 처리되어 민간항공사 ·전기 회사 ·전신전화회사 등에 보내져 조속한 대책이 수립되도록 도와주고 있다.
파이어니어 6호는 그 밖에도 코호텍혜성의 꼬리를 관측하였다. 파이 어니어 탐사선은 9호까지는 무게 65 kg 전후의 소형이었지만 10호와 11호에 이르러 270 kg의 대형이 된다. 10호와 11호는 각각 1972년 3 월과 1973년 4월에 목성 등 행성탐사를 위하여 발사되었다. 초속 14
< 파이어니어 0~3호 >
< 파이어니어 4호 >
km를 넘는 빠른 속도로 목성으로 향한 10호는 1973년 12월 3일 목 성 상공 13만 km의 거리를 통과 하면서 그 표면사진을 지구로 보내 왔다. 이어 다음해 12월 2일에는 11호가 목성에 접근하여 10호와 마찬가지로 표면사진을 찍고, 그 밖에 목성의 대기와 방사선 등에 관한 여러 가지 자료를 지구에 보 내왔다.
10호는 목성의 강력한 중력(重力)을 이용하여 태양계의 바깥쪽으로 비행경로를 바꾸어 태양계를 탈출한
최초의 인공물이 되었다. 10호에는 혹시 외계인을 만날지도 모른다는 희 망 아래 지구인(地球人)이 외계인에 게 보내는 메시지가 실려 있다. 한편 11호는 목성 접근 후 비행경로를 토 성으로 바꾸어 1979년 9월에 토성의 고리 위를 지나며 토성의 고리와, 자 기장, 위성 등에 대한 귀중한 관측 자료를 지구로 보내왔다.
1978년 5월, 미국은 파이어니어비 너스 1호를 발사하는 데 성공하였다.
파이어니어비너스 1호는 같은 해의 1 2월 4일 금성 상공 6만 5000 km의 궤도에 무사히 진입하여 금성의 위성 이 되어서 표면관측을 시작하였다.
이어서 같은 해인 1978년 8월 파이어니어비너스 2호가 발사되었다. 파 이어니어비너스 2호는 금성에 접근하자 크고 작은 4개의 부분으로 분 리되어 12월 9일 금성표면의 각기 다른 네 장소에 도착하여 관측을 시 작하였다.
관측 자료는 금성 상공을 돌고 있는 파이어니어비너스 1호의 중계
< 루나 1호 >
(中繼)에 의하여 지구로 송신하는 방법이 이용되었다. 금성은 두께가 500 km나 되는 이산화탄소의 구름으로 덮여 있으며, 이 구름 때문에 생긴 온실효과(溫室效果)로 표면온도가 470 ℃나 된다는 것이 밝혀졌 다. 따라서 표면에 착륙한 관측기기는 곧 작동할 수 없는 상태가 되어 버렸다. 그러나 파이어니어비너스 2호는 그 전에 금성표면의 거대한 산맥과 깊은 분지 등을 촬영한 사진을 지구로 보내왔다.
2. 루나(Luna), 1959~1976
1959년에 처음 발사된 소련의 대표적인 달 탐사선으로 1호부터 3호 까지는 '루니크(Lunik)'라고 불
렸다. 처음으로 달 궤도에 진입 한 루나 1호부터 1970년대 마지 막으로 쏘아올린 달 탐사선 루 나 24호까지 미국과 소련의 달 탐사 경쟁의 역사를 보여주는 프로젝트였다.
주1호부터 3호까지는 루니크 (Lunik)라고 하였으나, 월면(月 面) 연착륙(soft landing)을 목 표로 한 4호부터는 루나라고 하 였다. 1호는 1959년 1월 2일 월 면에 명중시킬 것을 목표로 발 사되었으나, 월면에서 7,500km
나 빗나가 태양의 주위를 공전하는 최초의 인공위성이 되어 메치타라 하였다. 무게 361.3kg으로, 비행 중 140시간마다 1회씩 0.01g의 우주 진과 충돌하는 등, 유인 우주비행에 있어서 매우 귀중한 자료를 송신하 였다.
1959년 9월 12일 2호가 발사되어 14일 ‘맑음의 바다’에 명중하였고, 같은 해 10월 4일 발사된 3호는 처음으로 달의 뒷면의 70%를 촬영하 여 송신하였다. 그 이후 8호까지의 월면 연착륙은 실패하였으나, 1966 년 2월 3일 9호가 처음으로 ‘폭풍우의 대양’에 연착륙하는 데 성공하여 월면의 사진을 전송해 왔고, 또 월면에서의 방사선이 우주선(宇宙線)에
< 루나 2호 >
< 루나 9호 >
의한 것임을 알게 하였다.
그 후 발사된 10호(1966.3.31)는 달의 첫 번째 위성이 되었고, 11호(1 966.8.24), 12호(1966.10.22)도 달의 손자위성이 되었다. 13호(1966.12.2 1)에서 두 번째로 연착륙에 성공하였 으며, 달 표면을 보링하여 토질을 조 사하였다. 14호(1968.4.7)는 다시 손 자위성이 되었고, 15호(1969.7.13) 역시 손자위성이 되었다가 ‘위기의 바 다’에 착륙하였으나, 연착륙에는 실패 하였다. 16호(1970.9.12)는 특히 지 구 귀환 로켓을 탑재하여 9월 20일
‘풍요의 바다’에 연착륙하여, 3 5cm 깊이의 달 표면에서 돌을 약 100g 채취하여 지구로 돌아 왔고, 17호(1970.11.10)는 ‘비 의 바다’에 연착륙하여 무인월 면차(月面車)로 이동정찰을 실 시하였다.
< 루나 10호 >
< 레인저 >
< 루나 16호 > < 루나 24호 >
18호(1971.9.2)는 연착륙에 실패, 19호(1971.9.28)는 다시 손자위 성, 20호(1972.2.14)는 16호와 같이 ‘풍요의 바다’ 북동부 산악지대에 연착륙하였으며, 달 표면을 35cm 보링하여 암석을 채집하여 돌아왔다.
21호(1973.1.8)는 ‘맑음의 바다’를 루노호트 2호를 이용하여 조사하였 고, 22호(1974.5.29)는 달 주위의 우주공간을 조사하였으며, 24호(19 76.8.9)는 2m 깊이의 달 표면에서 토양표본을 채취하여 지구로 돌아 왔다.
3. 레인저(Ranger), 1961~1965
1961년 미국항공우주국(NAS A)이 무인인공위성으로 시작한 첫 번째 달 표면 탐사선으로 모 두 9대가 발사되었다. 1959년 10월, 소련의 루나 3호가 달 뒷 면을 70%촬영해 온 두 달 뒤 인 12월부터 계획이 진행되었 다.
소련이 루나 3호로 달의 뒷 면을 70% 촬영하는 데 성공한
< 레인저 4호 >
< 레인저 7호 >
것은 1959년 10월 4일이었는데, 레인저계획은 같은 해 12월부터 진행 되었다. 1호는 공학실험용으로 1961년 8월에 발사되었으나 위성궤도가 너무 낮아서 실패했으며, 뒤이어 발사된 2호도 같은 원인으로 실패하 였다.
그 후, 속도가 너무 빨라서 달 에서 3만 680km를 벗어난 3호, 궤도수정에 실패하여 달의 뒷면 에 충돌한 4호, 태양전지회로의 단락으로 궤도수정이 불가능하 여 달에서 710km를 벗어난 5호 등 거듭된 실패 끝에, 1964년 1 월에 발사한 6호가 비로소 계획 대로 달 표면의 ‘고요의 바다’에 명중하였다. 그러나 이때는 카메 라 고장으로 월면촬영에 실패했
으며, 그것이 성공한 것은 다음 7호에서 였다. 7호는 1964년 7월 28일 발사되 어, 36만km를 비행한 후, 같은 달 31일
‘구름의 바다’에 충돌하기 직전 16분 40 초 동안 고도 3,000km로부터 4,300매의 사진을 촬영하여 지구로 보내왔다.
그 후 8호는 ‘고요의 바다’에 명중, 7, 000매 이상의 사진을 촬영하였으며, 9호 는 알폰수스 크레이터에 명중, 5,800여 매의 사진을 촬영하였는데, 특히 이때에 는 텔레비전 생중계에 성공하였고, 이로 써 모든 레인저계획은 완료되었다. 레인 저계획에 든 비용은 약 2억 6000만 달러에 달했으며, 참가인원은 5만 명이 넘었다. 레인저계획 다음으로는 서베이어계획과 루너오비터계획을 수행하였다.
< 서베이어 1호 >
< 서베이어 3호 >
4. 서베이어(surveyor), 1966~1968
1966년부터 1968년까지 미국항공우주국 (NASA)에서 쏘아올린 달 탐사선이다. 달 에 연착륙하여 인간의 달 상륙에 필요한 자료를 예비 수집할 목적으로 발사되었다.
총 7대의 탐사선이 가져온 자료에 의해 달 에 인간이 착륙할 수 있는 안전성이 입증 되었다.
애틀러스 센토르 로켓에 의해 발사되어 연착륙 후에는 600개의 주사선(走査線)의 텔레비전으로 주변의 풍경과 X선·화학분 석·유성진(流星塵) 등의 측정 자료를 송신 하였다.
1호는 1966년 5월 30일 발사되어 6월 2일에 폭풍우의 바다 프럼스티드 크레이터 부근에 착륙하여 텔레비전 으로 사진 1만 1050장을 송신하였다. 2호와 4호는 실패하였고, 3호는 1967년 4월 17일 발사되어 19일에 1호로부터 480km 떨어진 달 표면 에 연착륙하였다. 작은 삽을 사용하여 달 표면의 습하고 점착성(粘着 性)을 지닌 모래를 발견하였으며, 최초로 컬러사진과 일식의 모양 등을 송신하였다.
5호는 같은 해 9월 8일 발사 되어 10일에 달 표면에 연착륙하 여 α산란법(散亂法)에 의한 달의 화학 조성(玄武岩質)의 검지와 로켓 분사 때 먼지가 휘말려 올 라가지 않는 사실 등을 발견하였 다. 6호는 같은 해 11월 7일 발 사되어 10일에 중앙의 만 부근에 연착륙하여 최초로 이동 실험을 실시하였고, 7호는 1968년 1월
7일 발사되어 10일에 티코크레이터 북쪽 산악지대에 연착륙하였다.
이상으로 서베이어에 의한 실험이 완료되어 달에 인간이 착륙할 수
< 서베이어 7호 >
< 루나비오터 1호 >
있는 안전성을 입증하였다.
5. 루나비오터(Luna Orbit), 1966~1967 1966년에 미국항공우주국(NASA) 에서 서베이어와 아폴로의 안전한 착 륙 지점을 선택하기 위해 발사한 달
탐사선이다. 달 주위를 돌면서 달의 앞뒤 전표면의 사진을 찍어와 정밀 지도를 작성하였으며. 1호부터 5호까지 있었다.
레인저 계획에 계속되는 것으로서, 많은 월면사진(月面寫眞)을 촬영 하여 아폴로 달착륙선의 보다 안전한 착륙 지점을 선택하는 것이 그 목적이었다. 1호는 1966년 8월 10일 발사되었으며, 이것은 역사상 최 초로 달의 손자위성이 된 소련의 루나 10호가 발사된 지 4개월 뒤의 일이다. 근일점(近日點)은 190km이고, 원일점(遠日點)은 1,890km이었 다. 8월 14일 달 가까이에서 역추진하여, 주기 3시간 37분의 손자위성 궤도에 진입하였다. 이후 3개월 간격으로 5호까지 발사하여, 월면의 9 9%를 촬영하는 데 성공하였다.
탐색기에는 카메라 및 현상장치가 들어 있었으며, 현상된 필름을 전 송기(電送機)로 지구에 보내 왔다. 각 루너 오비터의 사진촬영 매수는 200매 전후로, 궤도 고도를 바꾸면서 상세하게 촬영되었다. 계획 완료 는 1968년 1월 31일이었으며, 탐색기는 임무를 완료한 뒤 모두 월면 에 충돌하였다.
< 아폴로 8호 >
< 루나비오터 2~4호 >
6. 아폴로(Apollo), 1967~1972
우주비행사를 달에 착륙시 켰다가 지구로 안전하게 귀 환시키는 미국항공우주국(N ASA)의 달 탐사계획으로 1 0년 동안 우주경쟁에서 소련 에게 패배만 해오던 미국이 세운 야심 찬 계획이었다.
머큐리계획·제미니계획으로
우주유영·랑데부·도킹 등 달 여행 준 비 작업을 마친 후에 실시하였다. 아 폴로 호는 모두 여섯 차례 달 착륙에 성공했으며 월진계, 태양열풍측정기, 레이저광선반사기를 달 표면에 설치하 고, 월석을 채집해 돌아왔다.
1961년 5월 25일 케네디 대통령은
‘국가의 급무(急務)와 현상에 관한 특 별 교서’를 제출하여 ‘1960년대가 끝 날 때까지는 인간을 달세계에 착륙시 켰다가 무사히 지구까지 귀환시키는 목표를 달성시키고 싶다’고 하여 레인 저·서베이어·루너오비터 등에 의한 달 관측 계획도 아폴로계획의 보조적 성 격을 강하게 띠게 되고, 머큐리계획·제 미니계획도 우주유영·랑데부·도킹 등 달 여행 준비 작업에 중점을 두게 되 었다
< 아폴로 11호 > < 아폴로 17호 >
< 히텐 >
7. 최근의 달 탐사선
1990년 1월 24일에 발사. 일본의 우주과학연 구소(현:JAXA)에서 본격적인 우주공학실험을 목적으로 발사한 과학실험 위성이다. 무제스 A라고도 불리며, 미국과 소련을 제외한 다른 나라에서 쏘아올린 최초의 달 탐사선이다.
1994년 1월 25일에 발사. 미국 국방부가 전 략방위구상(SDI) 계획의 하나로 쏘아올린 달 탐사선이다. 달 표면의 정밀한 지도를 작성하 기 위해 70여 일 동안 달 궤도에 머물면서 달과 소행성을 관측하고 달의 새로운 지형과 그 내부 구조를 조사하였 다.
1998년 1월 7일에 발사. 미국의 무인 달 탐사선이다. 달의 극지방 탐사를 위해 고안되었다. 달 전체의 화학 조성지도를 만들고 달 남극에 얼음의 존재여부를 알아내는 것이 주요 임무였다. 하지만 물에 대한 아 무런 증거도 찾지 못했다.
2003년 9월 27일에 발사. 스마트 1호는 유럽우주기구(ESA:Europea
< 클레멘타인 >
< 루나 프로스펙터 >
< 스마트 1호 >
n Space Agency)에서 설계하고 스웨덴에서 제작된 유럽 최초의 달 탐사선이다. 2004년 11월 13일 달 궤도에 진입해 달 탐사를 시작 했다.
▶ 학생용 참고자료 - 납땜
1. 납땜이란? : 450℃이하의 녹는점을 지닌 보충물(일반적으로 땜납)을 사용하여 끊어진 두 금속을 결합하는 과정
2. 납(땜납) : 땜납은 주석(Sn)과 납(Pb)의 합금. 전자기기용은 주석과 납과의 비가 60:40을 사용하며 녹는 온도는 약 183℃
3. 납땜인두(전기인두) : 전선의 접속 부분을 튼튼하게 납땜하거나 전자 부품을 납땜할 때 사용
4. 납땜인두 잡는 법 5. 납땜 작업의 4공정
6. 납땜 작업 시 주의사항
① 동박이 과열되어 떨어지지 않도록 한다.
② 납이 다른 동박 면으로 번지지 않도록 한다.
③ 인두는 매우 뜨거우므로 주의한다.
▶ 학생용 참고자료 - 전기 배선용 공구의 종류 -( 펜치 ) : 굵은 전선을 자르거나 구부릴 때 사용
-( 니퍼 ) : 전선의 피복을 벗기거나 가는 전선을 자를 때 사용 -( 롱노즈플라이어 ) : 긴 끝으로 작은 것을 잡거나, 전선을 구부리거
나 고리를 만들 때 사용(라디오 펜치)
-( 드라이버 ) : 나사를 조이고 풀 때 사용, 십(+)자형과 일(-)자형 이 있음
-( 와이어 스트리퍼 ) : 전선의 피복을 벗길 때 사용
-( 전기인두 ) : 전선의 접속 부분을 튼튼하게 납땜하거나 전자 부품 을 납땜할 때 사용
▶ 학생용 참고자료(1) - 전선의 연결
1. 직선 연결 : 두 개의 전선을 서로 꼬아서 연결하는 방법으로, 전선 의 길이가 짧아서 연장할 때 사용된다.
① 피복을 벗긴 두 개의 전선을 약 120 ̊ 각도로 서로 교차시킨다.
② 전선 교차점의 오른쪽을 펜치로 잡고, 전선을 1회 꼰다.
③ 전선을 직각으로 세워서 다른 전선에 4~5회 정도 감은 다음, 남은 부분을 잘라 버리고 끝을 펜치로 오므린다.
④ 왼쪽을 펜치로 잡고, 위와 같은 방법으로 연결하여 완성한다.
2. 분기 연결 : 한 전기 회로에서 다른 곳으로 새로운 전기 회로를 분 기하기 위한 연결 방법이다. 분기할 전선을 본선에 감아서 연결한다.
① 본선은 30[mm], 분기선은 120[mm] 정도의 길이로 피복을 벗 긴다.
② 본선과 분기선을 나란히 대고, 펜치로 피복 부분을 잡고 피복 끝에서 10[mm]정도 되는 곳에서 손으로 분기선을 본선에 1회
③ 분기선을 수직으로 세운 다음, 본선에 5~6회 정도 조밀하게 감 고 남은 부분을 잘라낸 다음, 펜치로 오므려서 완성한다.
▶ 학생용 참고자료 - 전선 연결 후의 처리
① 납땜 : 전선의 연결은 튼튼하게 하여야 하며 접촉 불량이 되지 않도록 납땜을 한다.
② 절연 : 고무테이프나 비닐 테이프로 감아 절연시킨다.
학습
주제 평가 및 성찰 학습유형 탐구형 차
시 9/10
학습목 표
프로젝트에 관련된 내용을 정리 하고 평가하며 개선사항을 말할 수 있다.
맥락 주제
□ IT
□ 에너지
□ 환경
□ 디자인
준비물 포트폴리오, 평가지, 완성작품
절차
(시간) 교수 학습 활동 감성체
험
STEA M
주제 및 단원 개관 (5‘)
- 주제개관 : 2025년 대한민국 달 탐사 프롤로그 정리 및 평가
- 단원 개관 : 프로젝트의 총정리
전기, 전자와 관련된 이론평가, 프로젝트와 관련 된 자기평가
평가의 요소를 살펴보며 과정을 다시 한 번 상기한다.
․
문제/관 찰 (5‘)
- 문제 : 물체의 3D 구현방법
전기 전자와 관련된 이론평가 회로와 관련된 옴의 법칙 문제를 교재를 통해 찾도록 한다.
S, T/E
관련 이론 탐색 (15‘)
- 3D 구현 방법과 원리
- 전기, 전자와 관련된 이론 탐색 - 탐사선의 다양한 디자인
- PC와 스마트폰의 다양한 통신방법 - 친환경 에너지의 활용
관련 이론을 탐색하며 내용을 총정리 한다.
창의적 문제해 결, 소통, 배려, 협력
S, T/E,
A
적용 및 발전
(30‘)
- 프로젝트를 총정리하면서 어려웠던 점과 개 선해야 할 사항들에 대해 토의하며 발전 적 용하도록 지도한다.
우주기술의 영향과 중요성을 깨닫도록 한다.
소통, 배려, 협력
S, T/E,
A
9차시 평가 및 성찰 □ S □ T □ T E
9차시 내용 해설 학생용 24-27쪽 소주제 : 평가 및 성찰
○ 활동 1： 달 탐사선 프로젝트의 전체적 정리와 평가의 시간을 갖 는다.
▶ 옴의 법칙 평가 문제 예시 및 해설
<문제 1>
- 전류의 값은? ( 6 [A] )
<관련공식>
<풀이과정>
<문제 2>
- 저항의 값은? ( 3 [Ω] )
<관련공식>
<풀이과정>
Ω
<문제 3>
- 전압의 값은? ( 12 [V] )
<관련공식>
×
<풀이과정>
× ×
<문제 4>
- 합성저항 R0 의 값은? ( 6 [Ω] ) - 전류 I 의 값은? ( 2 [A] ) - 전압 V1 의 값은? ( 4 [V] ) - 전압 V2 의 값은? ( 8 [V] )
<관련공식>
,
,
×
,
<풀이과정>
Ω
× ×
× ×
<문제 5>
- 합성저항 R0 의 값은? (2 [Ω] ) - 전류 I 의 값은? ( 6 [A] ) - 전류 I1 의 값은? ( 2 [A] )
<관련공식>
,
,
,
<풀이과정>
∴ Ω
평가 관점
Ÿ 프로젝트에 적극적으로 참여하였는가?
Ÿ 이론과 실제 적용이 잘 이루어졌는가?
Ÿ 포트폴리오가 잘 작성되었는가?
Ÿ 복잡한 문제 상황 속에서 해결해야 할 핵심적인 문제를 파 악할 수 있는가?
Ÿ 프로젝트에 협력하는 태도로 참여하는가?
<문제 6>
- 합성저항 R01 의 값은? ( 1 [Ω] ) - 합성저항 R02 의 값은? ( 6 [Ω] ) - 전류 I 의 값은? ( 2 [A] ) - 전압 V1 의 값은? ( 2 [V] ) - 전류 I1 의 값은? ( 1 [A] ) - 전류 I2 의 값은? ( 1 [A] )
<관련공식>
×,
,
, ,
,
<풀이과정>
∴ Ω
Ω
×
×
∴
∴
학습주제 우주과학 진로탐색 학습유형 탐구형 차
시 10/1 0 학습목표
우주과학 분야의 진로에 대해 탐 색해 보고 종류에 대해 말할 수 있다.
맥락 주제
□ IT □ 에너지
□ 환경 □ 디자인 준비물 학생용 워크북, 조사자료
절차 교수 학습 활동 감성체험 STEAM
문제 확인 (10‘)
- 문제 상황 : 우주관련 직업을 조사해 보고, 어떠한 일을 하는지 알아보자.
프로젝트의 수행을 기반으로 우주관련 직업에 대해 호기심을 이끌어 낸다.
호기심 ․
정보수집 (융합지 식정보) (10‘)
- 우주관련 직업의 분야에 대해 조사해 본 - 우리나라의 우주관련 현황과 연구기관에다.
대해 조사해 본다.
- 우주관련 분야 직업의 필요성과 우리나라 의 현황을 조사해 본다.
우주관련 직업의 필요성과 중요성을 알 고 우리나라의 현황을 조사하며 우주관련 직업 인력이 필요함을 느낀다.
창의적 문제해 결, 소통, 배려, 협력, 배려
T/ES, 실행(모 , A
델링) (30‘)
- 조사한 우주관련 직업을 정리하고 발표하 는 시간을 갖는다.
- 각자가 생각하는 우주관련 직업에 대 해 발표한다.
평가 / 제품 산출 (10‘)
- 관련 직업과 필요성, 중요성, 그리고 우리 나라의 현실에 대해 발표한 내용을 평가 해 보고 정리한다.
10차시 진로탐색 □ S □ T □ T E
10차시 내용 해설 학생용 31-33쪽
▶ 항공우주연구원 자료
우주산업 분야별 분류를 참고하면 우주과학과 관련된 다양한 내용의
실태조사 자료가 나와 있다.
대 분 류
중분
류 세분류 내용
우 주 기 기 제 작
인공 위성
위성시스템 시스템 엔지니어링, 발사체/탑재체 접속․총조립 및 시험
위성 본체 위성본체 및 부품
탑재체 광학, SAR, 해양, 통신, 기상, 관학관측 등의 탑재체 와 부품
발사 체
발사체시스템 시스템 엔지니어링, 발사체/탑재체 접속․총조립 및 시험
추진기관 액체․고체 엔진
서브시스템 구조, 전자, 제어, 열공력 등
지상 설비
인공위성 관련
인공위성의 추적․통제․운영․시험 등을 위한 지상 장비 및 소프트웨어, 위성 데이터 처리장비 및 소프트웨어
발사체 관련 발사체의 발사․관제․통제 및 시험 등을 위한 지 상 장비 및 소프트웨어
우 주 활 용
원격
탐사 위성영상, 데이터, 지도제작 관련서비스 위성
항법
서비스제공 항법위성 관련 서비스 서비스이용장비
(내비게이션) 자동차 내비게이션 위성
방송 위성 방공 관련 서비스
위성 통신
서비스제공 위성통신 관련 서비스 서비스이용장비
(통신기기) GPS 수신 장비 우주
과학 우주과학, 유인 우주, 우주탐사 등
<우주산업실태조사 분야별 분류: 항공우주연구원자료>
평가 관점
Ÿ 우주관련 직업의 종류와 필요성에 대해 얼마나 적극적이 고, 협력적인 태도로 참여하는가?
대분류 중분류
참여기관 수
기업 연구기관 대학 합계 (학과)
우주기 기제작
인공위성 8 5 9 22
발사체 8 1 10 19
지상설비 16 5 5 26
우주활 용
원격탐사 8 6 13 27
위성항법 0(78) 4 4 8(86)
위성방송 2 1 0 3
위성통신 4 1 1 6
우주과학 0 4 3 7
<우주산업분야별 참여기관 현황: 항공우주연구원자료>
Ⅵ. 참고 활동 및 정보
▶ 생각 넓히기 - 달의 지형 가. 달의 바다
어두운 현무암질의 넓고 편평한 지대를 말하며 갈릴레이가 자기 자신 이 만든 망원경으로 보았을 때 마치 달의 고요한 바다와 같이 생각되어 바다라고 불렀다고 한다. 달의 북반구에는 지름이 약 1200km나 되는
‘비의 바다’가 있으며 그 위에 ‘위난의 바다’ ‘맑음의 바다’등이 있다.
나. 크레이터
운석 충돌이나 화산활동으로 생긴 분화구 모양의 지형과 울퉁불퉁한 산악지형
다. 달의 산맥 및 늪
지구의 산맥이나 늪지대와 생김새가 비슷하며 이름도 지구의 유명한 지명을 따왔다. 크레이터가 만들어졌을 때 주변 땅이 솟아올라 만들어진 것이 대부분이다.
이미지출처
http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%8B%AC%EC%9D%98_%EB%B0%94
%EB%8B%A4
http://100.naver.com/moon/moon04.htm
○ 촬영한 달 사진에 연상되는 달의 겉보기 모습 그리기 - 다음 예시와 같이 그려보도록 지도한다.
<방아 찧는 토끼> <두꺼비>
▶ 나로호 발사로 2025년 달 탐사까지 ‘퀀텀점프’
< 나로호의 발사 모습 >
"나로호 발사는 퀀텀점프(Quantum Jump·대도약) 작전의 일부이 다. 한국형 발사체를 개발하기 위한 디딤돌로 올해는 기필코 성공 하겠다."
김승조 한국항공우주연구원 원장은 21일 제주 해비치호텔에서 열린 '항공우주기술미래예측 워크숍'에서 "굉장히 뒤떨어진 기술을 따라잡으려고 할 때 주로 구사하는 것이 '퀀텀점프' 작전"이라며 "
올 10월 세 차례의 나로호 발사를 거치면서 축적한 기술이 한국형 발사체라는 정말 쓸모 있는 로켓을 개발하기 위한 디딤돌이 될 것
"이라고 말했다.
한국형 발사체 사업은 1.5톤급 실용위성을 지구저궤도에 발사할 수 있는 발사체 개발 및 우주발사체 기술을 확보하기 위한 프로젝 트로 총 1조5천449억 원이 투입될 예정이다. 지난 2011년부터 오 는 2021년까지 진행되는 사업으로 이제 2년차에 접어들었다.
한국항공우주연구원은 2014년까지 5~10톤급 액체엔진 개발과 시험설비 구축을 완료하고, 2018년까지 75톤급 액체엔진을 개발 하고 시험발사를 수행하며, 2021년 3단계 발사체 개발에 성공하 는 것을 목표로 잡고 있다. 이후 2023년 실용위성 발사를 거쳐
2025년 달 탐사위성을 발사하겠다는 로드맵도 제시됐다.
< 2026년까지의 우주개발사업 로드맵 >
김승조 원장은 "우리가 추구하는 로켓 기술은 경험을 많이 요구 하긴 하지만 아주 어려운 기술은 아니다"며 "한국형 발사체는 모 두 자체개발로 제작될 것"이라고 말했다.
김 원장은 "한국형발사체의 기본인 75톤 엔진을 한국형발사체보 다 더 많이 묶거나 강력한 부스터를 붙이면 달 궤도선 개발이 가 능할 것으로 본다."고 말했다.
미국 스페이스엑스 사는 터보 펌프를 이용한 액체 산소 엔진인 멀린 엔진을 사용해 지난달 22일 세계에서 처음으로 민간 우주 로 켓인 팔콘9호를 성공적으로 발사한 바 있다.
김승조 원장은 "팔콘9호가 멀린 엔진 9개를 사용했고, 똑같은 엔진을 27개 붙여서 유인우주선도 띄웠다. 스페이스엑스 사의 방 향을 따라가면 될 것"이라고 설명했다. 김 원장은 "스페이스엑스 사 사람들을 만나보고 나서 상당한 자신감이 생겼다"며 "스페이스 엑스 사는 모든 설비를 처음부터 끝까지 다 직접 만들었는데 우리 는 당장 실험시설이 없고 경험도 없어서 똑같진 않겠지만 어려운 건 아니라고 생각한다."고 덧붙였다.
항우연 측은 "2차례 나로호 발사는 실패했지만 러시아와 기술협 력을 통해 나로호를 개발하고 발사하면서 발사체 시스템기술, 발
