韓 스타일 - 한국의 집
구들장에 담긴 건강과 과학 [관련 핵심 교육과정 및 학습 목표]
핵심 교과 및 단원
2009 개정 교육과정
Ⅴ. 열과 우리 생활
학습 목표
⦁전통 한옥의 구들장에 담긴 과학적 원리와 건강과 관련된 요 소를 찾아보고 이해한다.
⦁최근 문제가 되고 있는 환경질환의 종류에 대해 알아보고 그 원인에 대해 탐구해본다.
⦁구들장을 만들 때 사용되는 재료와 그 재료들이 우리에게 주 는 이로운 점에 대해 알아본다.
⦁열의 이동 방법에는 전도, 대류, 복사가 있음을 알고 각각의 특징을 고려하여 열원이 골고루 퍼질 수 있는 구들장을 설계 하고 제작한다.
⦁전통 한옥과 관련된 직업을 알아보고, 일과 직업에 대한 긍정 적인 생각을 갖는다.
⦁구들장을 만들기 위한 스케치를 할 때 입체적으로 나타내기 위해 위, 앞, 옆에서 어떻게 그려야 하는지 이해한다.
⦁고래길의 구조와 열원 전달간의 관계를 표와 식으로 나타내어 함수의 개념을 이해한다.
⦁ 우리나라 전통 건설 기술 중 구들장 만들기에 대한 것을 탐색 하고 건설 기술의 기초적 원리와 활용 방법에 대해 알아본다.
⦁친환경적 건설 기술을 탐구하여 건설 기술과 관련된 직업 세 계를 탐색해본다.
⦁친환경적 건설 기술 체험활동 및 건설 구조물과 관련된 문제 를 창의적으로 해결해 본다.
⦁ 완성된 구들장 모형으로 열의 대류를 확인할 수 있는 실험을 설계하여 직접 실시해본다.
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[준비물 및 수업의 흐름 ]
준비물
⦁찰흙, 점토 공예 용구(전문가용), A4 규격 아크릴판 조별 4개, 향, 열풍기, 시온 필름지, 스카치테이프 대형 아크릴 판, 전기방석, 열전 도 실험기
수업의 흐름(1)
생각 열기
⦁할아버지 할머니댁에 방문해서 잠잤던 기억 떠올 리며 아랫목이 생긴 이유 추측
⦁‘한옥’, ‘온돌’, ‘구들’, ‘고래길’ 개념알기
⦁열원이 효율적으로 전달되는 구들장을 만들기 위 해서 해결해야 할 문제 확인하기
생각 펼치기
⦁고래길의 구조에 따른 열원 전달 결과 확인하기
⦁방 전체에 열원이 잘 전달되는 고래길 모형 예상 하기
⦁설계한 고래길로 열 전달 실험해보기
생각 다지기 ⦁반복해서 실험해 보고, 데이터 기록하기
⦁데이터가 달라지는 이유 추론해보기
생각 되돌아보기 ⦁가장 효율적인 고래길 모형 선택하여 발표하고, 상호 토론해보기
수업의 흐름 (2)
생각 열기 ⦁한옥의 발전을 위해 현재 한옥의 장단점을 SWOT 기법으로 분석하여 보기
생각 펼치기 ⦁한옥의 열손실을 최소화 할 수 있는 개량형 한옥 설계해보기
생각 다지기 ⦁나만의 ‘그린 한옥’ 생각해보고 발표자료 만들기
생각 되돌아보기 ⦁발표하고 상호 토론해보기
프롤로그 1 왜 온돌인가? - 온돌의 우수성
온돌은 아궁이에 불을 떼서 방바닥 밑의 구들장을 데워 그 열이 사람에게 직접 전달되 거나 방안의 공기를 데우는 장치로서 우리나라 고유의 난방방식이다. 온돌난방은 고구려 시대의 장갱으로부터 유래된 것이 온돌로 점차 발전되어 온 것이다.
온돌 내부구조의 주요부분은 아궁이와 고래이다. 온돌은 연료가 아궁이에서 타서 부넘기 를 통해 열과 연기를 고래로 이끌어 들이는 구조로 방고래로 들어가면서 급경사를 이루어 높아지다가 다시 약간 낮아지는 부넘기가 있다. 부넘기는 불길을 잘 넘어가게 하고 불을 거꾸로 내뱉지 않도록 한다. 열과 연기가 지나가는 통로로 여러가지 종류가 있다. 불길이 고래에서 굴뚝으로 연결되기 전에 고래보다 깊이 파인 골이 있어 재나 연기를 머무르게 하는데 이를 개자리라고 한다. 여기에 열과 연기가 머물다가 굴뚝으로 빠져나가게 하므로 구들의 온기를 더욱더 오래 간직할 수 있다.
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프롤로그 2 세계 속의 온돌
온돌의 유네스코 세계문화유산 등재 가능성
온돌은 한민족의 독특한 난방 구조다. 한민족은 추운 겨울을 나기 위해 구들고래를 만 들고 구들장을 놓는 독특한 난방 방식을 개발했다. 아궁이를 통해 연기는 빠져나가고 열은 구들장에 전달돼 서서히 복사열을 방출하며 한밤 내내 방바닥을 따뜻하게 덥혔다. 온돌은 열의 전도와 복사, 대류를 다 이용하는 과학의 산물이다.
온돌은 기원전 3세기 옥저 유물에서도 흔적을 찾을 수 있다. 4세기경 황해도 안악 3호 분의 고불 벽화에도 등장하는 것이 온돌이다. 우리의 온돌 문화와 비슷한 것이 중국의 캉 문화다. 중국은 북부 일부 지역에서 사용하는 이 바닥 난방 방식이 자기들의 고유 기술이 라고 주장하고 있다.
국토교통부가 우리 민족의 전통 난방 방식인 온돌을 중국에 앞서 유네스코 세계문화유 산으로 등재하기 위한 방안 마련에 나섰다. 우리나라는 온돌의 종주국이다. 그 독창성과 우수성을 세계로부터 서둘러 공인받을 필요가 크다.
[출처 : 2014년 3월 18일 매일신문 31면/ 오피니언 중 일부 발췌]
<구들장 고래길의 예>
조지원싱턴大에 온돌 기숙사 짓는다
부영그룹 이중근 회장이 한국식 온돌 기숙사를 미국 대학에 지어 우리나라 온돌의 우수 성을 미국에 알린다. 이 회장은 미국 워싱턴 DC에 위치한 조지워싱턴대학 캠퍼스에서 23 일(현지 시간) 한국식 온돌 난방을 도입한 학생기숙사 신축 기증 협약식을 개최하고 100 만달러 기부금을 전달하겠다고 밝혔다.
이날 행사에는 오연천 서울대 총장, 스티븐 냅 조지워싱턴대 총장도 참여했다. 이 회장 은 “수천년 동안 사용된 한민족 고유의 난방방식인 온돌은 이미 에너지 효율성과 친환경 및 건강 등에서 과학적으로 증명된 웰빙 주거문화”라며 “이번 기숙사가 미국 온돌연구의 기초가 돼 온돌이 일반 가정에 널리 전파되길 바란다”고 의미를 부여했다.
온돌 기숙사는 조지워싱턴대가 제공하는 워싱턴DC 캠퍼스 내에 부영그룹이 자금 조달, 설계, 건설을 모두 맡아 수행하며 준공한 뒤 일정 기간 시설을 운영하다가 발주처에 무상 으로 양도하는 방식으로 지어진다.
수용 가능한 학생수는 200명 정도로 연면적, 착공시기 등 구체적인 사항은 차차 논의할 예정이다.
기부한 100만달러는 서울대와 조지워싱턴대 사이 학생 및 교수진 교환과 한국식 온돌 기술에 대한 연구지원활동 등에 쓰일 계획이다. 조지워싱턴대는 1821년에 개교한 사립 종 합대학교로 수도 워싱턴DC와 버지니아주 등에 3개의 캠퍼스가 있다.
이승만 전 대통령과 독립 운동가인 서재필 선생이 졸업한 학교로 한국과는 인연이 깊다.
부영그룹은 이번 기숙사 기증을 계기로 미국 동북부 지방의 생활과 기후에 적합한 온돌방 식을 발전시켜 한국식 온돌주택을 보급할 계획이다.
[출처 2013년 4월 25일 매일경제 ]
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프롤로그 3 발전하는 한옥
열손실 최소화한 ‘그린 한옥’
한국건설기술연구원이 개발한 ‘그린한옥 기술’이 제4회 국가녹색기술대상 국토해양부 장 관상에 선정됐다. 그린한옥은 전통 한옥의 멋과 디자인, 목구조를 그대로 존중하면서, 한 옥이 지닌 ‘덥고 추움’, 그리고 ‘에너지 손실’을 근본적으로 해결하는 기술이다.
고단열 벽체, 고기밀 경량지붕, 고효율 창과 문, 로엑서지형 온돌기술의 최적 융합을 통 해 한옥의 열손실을 최소화한 것이 이 기술의 핵심이다.
그린한옥의 기술을 적용하면 현재 건축하고 있는 한옥 대비 난방에너지 비용을 최대 80% 내외까지 줄일 수 있어 향후 도심 재개발 한옥단지 조성사업, 지방자치단체의 신규 한옥 건설, 노후 한옥 보수 및 리모델링 사업으로 연간 난방에너지 비용 550억원 절감이 기대된다.
또 한옥의 목(나무)구조의 전통 방식을 유지하면서 지붕, 벽체, 창, 문, 온돌 등 핵심 요 소기술을 공업화 모듈화 대량생산이 가능해짐으로써 공사기간을 단축하고 건축비를 획기 적으로 낮출 수 있어 한옥 건축비를 3.3제곱미터 당 최대 1200만원에서 최소 600만원으 로 낮출 수 있어 현재 한옥 대비 최대 50%의 건축비 절감이 가능하다는 점도 장점이다.
[출처 2012년 11월 30일 매일 경제 중 일부 발췌]
프롤로그 4 진로 탐색
친환경 건축가 (생태 건축가)
친환경 건축지식과 기술을 활용하여 에너지 효율이 높고 이산화탄소 배출량이 적은 그린빌딩(Green Building)을 전문적으로 설계한다.
에너지 부하를 줄이기 위해 여름철에는 뜨거운 햇빛을 차단하고 겨울철에는 부족한 햇빛 을 모으며, 단열 및 환기가 용이하도록 건물배치나 공간구조, 창호, 벽체 등을 설계한다.
옥상정원이나 생나무 울타리 등을 건축물에 반영하여 건물의 온도를 낮춘다. 건물의 에너 지 효율을 높이기 위해 태양열, 태양광, 지열, 풍력 등을 이용한 설비를 건축물 설계에 적 용하고, 고효율 공조 설비나 배출 및 폐열 회수장치, 하수 및 빗물 재활용시스템 등을 설 치한다.
온 습도나 대기질, 조명 등을 자동으로 제어하는 에너지통합 자동제어기술을 적용하여 에너지 효율이 최대화되도록 한다. 주거생활환경을 개선하기 위해 공기오염이나 소음 등을 줄이는 친환경건축자재를 건축 설계시에 반영한다.
<출처 : 한국직업사전 참고>
대표적인 친환경 건축물 소개
순 항목 내용
1 숙련기간 2년 초과~4년 이하
2 직무기능(자료) 종합
3 직무기능(사람) 관련없음
4 직무기능(사물) 정밀작업
5 육체활동 손 사용 시각
6 직업장소 실내
7 관련직업 그림홈연구원
8 자격 및 면허 건축사, 건축사보
9 고용직업분류 1411 건축가 및 건축공학 기술자 10 표준직업분류 2311 건축가 및 건축공학 기술자 11 표준산업분류 721 건축기술, 엔지니어링 및 관련
기술 서비스업
12 조사연도 2011년
한국의 집 9
생각 열기
유민은 겨울방학을 하자마자 시골에 놀러갔습니다. 할머니 댁은 아 궁이로 난방을 하는 한옥집입니다. 할머니께서는 유민에게 계속 아랫 목에만 있으라고 하셨습니다. 할머니 말씀대로 아랫목은 손가락을 데 면 따가울 정도로 뜨끈뜨끈한 반면, 윗목은 냉기가 돌았습니다. 유민은 방이 좁은데도 전체적으로 따뜻해지지 않는 것이 궁금했습니다.
“아빠, 왜 할머니네 집은 같은 방인데도 추운 곳이 있고, 따뜻한 곳 이 있어요?”
“아, 유민이가 한옥의 구조에 대해서 잘 모르고 있는가 보구나. 아빠 는 초등학교를 졸업할 때까지 지금 할머니가 살고 계신 한옥에 살아서 왜 그런지 알고 있는데 말이야.”
“아빠도 할머니 집에 산 적이 있으셨어요? 우리 집 같은 아파트가 아니라?”
“그럼, 당연하지. 이런 아파트가 생긴 지는 얼마 되지 않았단다.”
유민은 현재 자신과 같이 아파트에 살고 있는 아빠가 어린 시절 한 옥에 살았다고 말씀하시니 무척 신기했습니다. 그리고 지금 자신이 살 고 있는 아파트와 할머니 집의 차이점을 더 잘 설명해주실 수 있을 것 같았습니다.
‘한옥’에 대해 알아봅시다
유민이 할머니께서 아랫목에만 있으라고 하신 이유는 무엇일까요?
유민이의 고민은 무엇이며 어떻게 해결할 수 있을까요?
여러분이 유민이의 고민을 해결해주기 위한 계획을 세워봅시다.
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여러분이 평소 생각하던 ‘한옥’은 어떠한 특징을 가지고 있는 집을 말하는 것일까요?
생각나는대로 자유롭게 써보세요.
위 활동에서 쓴 자신의 답을 모둠 친구들과 공유한 뒤 공통점과 차이점을 각각 정리 해보세요.
공통점 차이점
친구들과 자신이 생각하는 한옥의 차이점에 대해 더 깊이 이야기를 나눠봅시다. 한옥 에서 가장 중요한 구조가 무엇인지 토론하여 봅시다.
한옥 : ‘한옥에 대한 읽기 자료를 읽고, 한옥의 특징을 정리해 봅시다.
여러분이 평소 생각하던 ‘한옥’을 간단히 스케치해 본 후 모둠 친구들과 비교하며 공 통점과 차이점을 말하여 봅시다.
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온돌이란?
구들장이란?
고래길이란?
온돌과 구들장에 담긴 과학적 원리가 무엇이라고 생각하나요? 그 이유는 무엇인가요?
온돌과 구들장 : 온돌과 구들장에 대해 찾아보고, 특징을 기록해 봅시다.
생각 펼치기 가장 효율적인 고래길(불길) 설계하고 제작하기
좋은 구들장의 조건 찾기
좋은 구들장은 어떤 조건을 가지고 있어야 한다고 생각합니까? 그 이유는 무엇입니까?
열전도 실험해보기
준비물 : 열전도 실험기, 유리 막대, 철 막대, 구리 막대 빨리 녹는 순서대로 쓰고, 걸린 시간을 괄호 안에 쓰세요.
빨리 굳는 순서대로 쓰고, 걸린 시간을 괄호 안에 쓰세요.
열전도 실험기를 활용하여 재료에 따른 열전도 실험을 해보았습니다. 위 실험은 유민 이의 고민 해결과 어떤 관련이 있을까요?
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폐전기 장판 실험
버려진 폐전기 장판이나 전기 방석 등을 분해하여 내부 구조를 파악한 뒤 열원의 전 달 구조를 파악해 봅시다.
폐 전 기 장 판 or 방 석 내 부 구 조
왜 이런 구조를 하고 있을지 생각한 뒤 정리하여 봅시다.
이런 것들은 어때요? 다양한 모양의 고래길 구들장을 보며 방에 열원이 전달되는 경 로와 정도를 예상하여 봅시다.
한국의 집 17
구들장 모형 만들기 실험 설계하기
열의 전달 원리를 고려하여 가장 효율적으로 열원을 전달시키고 보존할 수 있는 고 래길 찾기 실험을 하고자 합니다. 여러분이 확인해야 할 것은 무엇이 있을까요?
다양한 고래길의 종류에 대해 조사한 뒤 모양을 그려보고, 특징을 추측해 봅시다.
고래길
이름 고래길 모양 특징
① 첫 번째 모형 실험 결과 기록지
관찰 내용 관찰 결과
고래길 모형
열원이 퍼지는 모양
열원이 구들 전체에 퍼지는 시간
열원이 사라지는 모양
열원이 완전히 사라지는데 걸리는
시간
위 고래길이 가장 효율적이라고 생각하나요? 그 이유는 무엇인가요?
열원이 전체적으로 전달되지 않았다면 그 이유는 무엇이라고 생각합니까?
다른 모양의 고래길을 선택해야 한다면 어떤 방고래길을 선택하겠습니까? 그 이유는 무엇입니까?
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위 실험결과를 바탕으로 다시 설계하여 열원 전달 실험을 해봅시다.
② 두 번째 모형 실험 결과 기록지
관찰 내용 관찰 결과
고래길 모형
열원이 퍼지는 모양
열원이 구들 전체에 퍼지는 시간
열원이 사라지는 모양
열원이 완전히 사라지는데 걸리는
시간
위 고래길이 가장 효율적이라고 생각하나요? 그 이유는 무엇인가요?
열원이 전체적으로 전달되지 않았다면 그 이유는 무엇이라고 생각합니까?
다른 모양의 고래길을 선택해야 한다면 어떤 방고래길을 선택하겠습니까? 그 이유는 무엇입니까?
※ 이후 추가적으로 실시되는 실험의 경우 <별지>를 활용하여 계속 기록하도록 한다.
우리 모둠이 최종 선택한 구들 모형은 무엇인가요? 왜 그 모형을 선택하게 되었는
지 정리하여 발표해 봅시다.
한국의 집 21
친환경 건축가에 대해 알아보고, ‘건축가’와의 공통점과 차이점을 알아봅시다. 또 한 앞으로의 전망에 대해 생각해봅시다.
친환경 건축가란?
‘친환경 건축가’와 ‘건축가’의 공통점과 차이점
공통점 차이점
친환경 건축이 필요한 ‘공공 장소’를 생각해 보고, 그렇게 생각한 이유를 말해봅시다.
순 공공장소 이유
1
2
3
4
5
6
7
8
9
생각 다지기 구들 모형 전시회 열기
완성된 구들 모형으로 전시회를 열어 서로의 작품을 감상해 봅시다.
모둠명 잘된 점 보완할 점
체험을 하면서 느꼈던 점을 자유롭게 발표해 봅시다.
한국의 집 23
생각 되돌아보기
옛 것을 지켜나가며 새롭게 발전해 나가는 ‘온고지신’ 전통 한옥을 소개합니다.
세계로 나아가는 우리의 ‘온돌’을 소개합니다.
전통 한옥과 온돌 등을 발전시키기 위해서 우리가 해야 할 일은 무엇인지 생각해 봅 시다.
생각 열기
채문이네 집은 매년 겨울이 다가올 즈음이면 걱정이 한가득입니다. 바로 난방비 때문입니다. 한옥에 살고 있는 지영이네 집은 아무리 난방을 해도 두꺼운 옷을 여러 벌 껴입어야 할 만큼 외풍이 심합니다.
그런데 아파트에 사는 유민이네는 보일러는 아주 약하게만 틀어 놓아도 훈훈한 감이 돌아 난방비가 많이 들지 않는다고 합니다. 채문이는 왜 이렇게 난방의 정도가 차이가 나고, 난방비 역시 차이가 큰지
궁금했습니다. 또 어떻게 해야 자신의 집이 더 따뜻해지면서도 경비가 적게들 수 있을지 고민하기 시작했습니다.
여러분, 어떻게 해야 채문이네가 앞으로 따뜻하게 겨울을 날 수 있을까요? 방법이 정말 없는 것일까요?
한국의 집 25
생각 펼치기 및 다지기 열손실을 최소화 할 수 있는 개량형 한옥 설계하기
SWOT 기법이 무엇인지 알아봅시다.
SWOT 기법을 활용하여 한옥의 특징을 분석해 봅시다.
Strengths Weakness
Opportunities Threats
SWOT 기법을 활용하여 한옥의 특징을 분석한 결과를 활용하여 개량형 한옥 구조를 설계해 봅시다.
한국의 집 27
생각 되돌아보기 열손실을 최소화 할 수 있는 개량형 한옥 발표하기
모둠이 설계한 개량형 한옥에 대하여 발표하여 봅시다.
모둠명 잘된 점 보완할 점
체험을 하면서 느꼈던 점을 자유롭게 발표해 봅시다.
