중학교 우주탐사
2025년 대한민국 달 탐사 프롤로그
Ⅰ. 문제로의 초대 1 차 시 문 제 로 의 초 대 3
Ⅱ. 문제 해결을 위한 활동
2 차 시 지구에서 바라본 신비로운 달 8 3 차 시
주 니 어 전 자 공 학 교 실 13
4 차 시 15
Ⅲ. 문제 해결
5 차 시 다 양 한 달 탐 사 로 봇 17 6 차 시
달 탐 사 선 의 제 작 20 7 차 시
8 차 시
Ⅳ. 평가 및 성찰 9 차 시 문 제 해 결 평 가 24
Ⅴ. 진로 탐색 1 0 차 시 우 주 탐 사 관 련 직 업 31
Ⅰ . 문제로의 초대 1차시
주제의 이해
학습 목표 생각 열기 관련 단원지난 2012년 4월 한국항공우주연구원과 미국항공우주국이 공 동으로 추진하는 달 탐사 프로젝트 “루너임팩트”를 발표했으며 2021년 한국형 발사체 개발 이후 2025년 달 탐사(착륙)을 목 표로 준비하고 있다고 공개한 바 있다. 그리고 지난 해 10월 NASA는 아폴로 17호의 달 착륙지점 사진을 공개한 바도 있다.
또한 중국은 내년 달 탐사를 위한 위성 “창어3호”를 발사한다고 발표를 하였다. 이처럼 우리나라 및 주변 국가들은 달 탐사를 위한 시도를 하고 있으며 많은 관심을 가지고 있다. 따라서 우 리는 달 탐사에 대한 관심과 중요성을 인식해야 할 필요가 있 다. 앞으로 2025년 우리나라의 달 탐사 계획에 의한 달 탐사 시대를 맞이하여 과거 아폴로 호에 의한 달 탐사 착륙지점과 달 에 대한 특징들을 알아보자.
학습 목표
주제의 이해 생각 열기 관련 단원 þ 다양한 방법으로 달을 촬영하고 사진을 바탕으로 3D입체화
면속 달 사진을 만들 수 있다.
þ 달 사진을 보며 연상되는 달의 겉모습을 그려보는 활동을 통 해 달 표면의 특징을 이해할 수 있다.
þ 연상시킨 달의 겉모습을 이용해 동화 시나리오를 구상하여 스토리텔링을 할 수 있다.
þ 달 탐사선 설계 프로젝트를 통해 달 탐사 활동을 간접적으로 체험해 봄으로써 우리나라의 달 탐사 계획에 관심을 가질 수 있다.
생각 열기
주제의 이해 학습 목표 관련 단원
『한국, 2025년 달 탐사한다!』
2025년 우리나라의 달 탐사 시대를 우리의 손으로 열어보자.
사진출처: http://www.hq.nasa.gov/office/pao/History/ap11ann/
kippsphotos/5873.jpg
관련 단원
주제의 이해 학습 목표 생각 열기
2007 교육과정
Ÿ 과학 2 「태양계」
Ÿ 과학 3 「전기」
Ÿ 기술∙가정 1 「정보통신기술」
Ÿ 기술 ‧ 가정 3 「전자 기계 기술」
Ÿ 미술 「주제 표현」
2009 교육과정
Ÿ 과학 1~3학년군「전기와 자기」, 「태양계」, 「외권과 우주개발」, 「과학과 인류문명」
Ÿ 기술∙가정 1~3학년군
Ÿ 기술 ‧ 가정 1~3학년군「제조 기술과 자동화」, 「에 너지와 수송 기술」, 「정보와 통신기술」
Ÿ 미술 「주제 표현」
2013년 아름다웠던 우리의 지구…….
이제 더 이상 우리가 발 디딜 곳은 없는 걸까?
2025년 우주로 떠나볼까?
사진출처
http://cafe.naver.com/mooastory/6720
http://blog.naver.com/herim44?Redirect=Log&logNo=90153825757
1차시 문제 상황 □S □TE□A
1차시 도전 과제 □S □TE□A
< 지구와 소행성의 충돌 >
2025년 달 탐사선 프로젝트
지구와 소행성이 충돌해 삶 의 터전이었던 지구의 많은 부 분을 잃게 되었다. 또한 환경 의 급격한 변화로 인해 이상기 후가 나타나고 우리는 새로운 삶의 터전을 찾아야만 한다.
2025년 지구를 떠나 새로운 삶의 터전을 마련하기 위해 달
을 탐사하려고 한다. 그렇지만 아직 사람이 가서 탐사할 수 없 는 상황에서 우리는 탐사가 가능한 물체를 만들어 탐사하려고 한다. 여러분이 지금부터 탐사선을 만들고 탐사한 자료를 우리가 있는 지구로 보내오도록 탐사선을 만들어 보자.
1. 달을 촬영해 3D로 나타내 보자. [2차시]
2. 달 탐사선을 제작해 PC로 정보를 전송해 보자. [5-8차시]
동영상 : KBS-경이로운 지구(1편)
<문제 해결 조건>
① 동력원은 태양에너지를 사용한다.
② 탐사선의 무게가 가벼울수록 가산점이 주어진다.
③ 소재는 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재활용 소재를 사용 한다.
④ 경사진 장애물을 넘을 수 있는 탐사선이어야 한다.
⑤ 주어진 물체의 사진을 찍어 전송하여 3D로 구현할 수 있다.
⑥ 기타 구체적인 사항은 교사가 융통성을 발휘할 수 있다.
1차시 모둠 만들기 □S □TE□A
1) 모둠명 정하기
2) 모둠 과제 확인하기
3) 모둠 조직 및 역할 정하기
학번 이름 역 할 모둠원1
모둠원2 모둠원3 모둠원4
Ⅱ . 문제 해결을 위한 활동 2-4차시
2차시 지구에서 바라본 달의 모습 □S □TE
1. 천체 망원경과 디지털 카메라, 또는 핸드폰을 이용하여 다양한 달의 위상과 크레이터 사진을 찍은 후 아래 표에 부착해보자.
촬영 결과물 부착
2. 촬영 결과물 자료와 3D 입체화면 만드는 프로그램(스테레오포 토메이커)또는 핸드폰 어플리케이션 등을 활용해 자신만의 3D 입체화면 속 달 사진 작품을 만들어 아래 표에 부착한 후 적청 안경을 통해 관찰해보자.
3D 입체화면 부착
문제해결정보
1. 3D 달지도 제작미 항공우주국(NASA 나사)은 쏘아올린 달 정찰궤도우주선 (RLO)에 레이저측량기기를 탑재해 측량한 결과를 바탕으로 3D디 지털 달 지도를 제작하는 데 성공했다.
LOLA 가 측량한 달 남반구의 고 해상도 위상기하지도
LOKLA를 이용해 만든 달의 고도 를 보여주는 지도
이미지출처: http://www.zdnet.co.kr/news/news_view.asp?artice_i d=20101229084214&type=det
2. 3D 입체사진 원리
사람은 모두 두 개의 눈으로 사물을 보고 있다. 이때 왼쪽 눈과 오른쪽 눈으로 보는 사물에는 차이가 있다. 두 눈 사이의 거리 때 문에 눈에서 바라보는 시각에 차이가 있는 것이다. 이러한 차이가 뇌에서 입체감, 원근감으로 완성되게 된다. 그러므로 3D입체영상 을 만들 때는 좌우 차이가 있는 영상을 만들어야하기 때문에 두 대의 카메라를 이용해서 좌우의 차이가 있는 영상을 각각 붉은색 필터와 푸른색 필터를 이용해서 촬영하게 된다. 그리고 특수 안경
에도 한쪽에는 붉은 필터, 다른 한쪽에는 푸른 필터를 끼워 넣어 붉은 필터로 붉은 영상을 볼 수 없게 만들고 푸른 필터가 있는 안 경 쪽에는 푸른 영상을 볼 수 없게 만들어 두 눈에 각각 다른 영 상이 들어오고 이 영상들이 뇌에서 합쳐져 3차원 영상으로 지각하 게 된다.
※ 스테레오포토메이커 프로그램을 이용한 입체사진 만들기
http://blog.naver.com/ilikegene?Redirect=Log&logNo=11008691 8388
내용출처 :
http://blog.naver.com/sjs4212?Redirect=Log&logNo=701429981 58
이미지출처 :
http://blog.naver.com/sjs4212?Redirect=Log&logNo=701429981 58
3D입체사진 만들기 프로그램 및 사용법
http://blog.naver.com/ilikegene?Redirect=Log&logNo=11008691 8388
쉬어 가기 만화로 보는 달 탐사의 성과들
출처 : 카리스쿨-카리카툰(33화, 달 탐사의 성과들)
3차시 주니어 전자공학 교실 : 전기‧전자 기호 □S □T □E
(1) 전기의 역사
l 역사상 전기를 처음 알게 된 것은 기원전 600년경 그리 스의 철학자인 ○○○에 의해서였다. 그는 양털에 문지를 호박(땅속에서 돌처럼 굳어서 된 광물)이 가벼운 종이나 털 등을 끌어당기는 현상을 발견하고, 이를 마찰전기라 하였다.
l 1752년에 미국의 ○○○○은 구름 속에 연을 날려서 구 름 속에 양과 음의 전기가 있음을 확인하였으며, 피뢰침 을 발명하여 우리 생활에 큰 기여를 하였다.
l 1827년에 독일의 ○은 전기의 가장 기초가 되는 옴의 법 칙을 발견하였다.
l 1879년에 미국의 ○○○이 백열전구를 발명하여 우리가 편리하게 사용하고 있다.
(2) 전기의 이용
① 전기의 장점 - 제어하기 쉽다.
- 친 환경적이다.
- 다른 에너지로 변환이 쉽다.
- 송전 및 운송이 편리하다.
② 전기의 단점
- ( )의 위험이 있다.
- ( )의 위험이 있다.
- 많은 양의 전기 에너지를 저장하는데 한계가 있다.
③ 전기의 이용 분야(왼쪽 그림을 보고 오른쪽 빈칸을 채운 다.)
(3) 전기회로의 구성
전기회로도란?
① 전원:
전원의 종류 - 직류 전원(DC):
예)_________, _________, _________, _________
+V
-V
- 교류 전원(AC):
예) _________, _________
+V
-V
② 부하:
- 부하의 크기 : 소비 전력으로 나타냄. 단위 : [ ]
③ 도선:
★ 전기회로도 :
-전기 부품과 그 기호 :
명칭 전지 전구 스위치 저항
전기 기구
기호
4차시 주니어 전자공학 교실 : 친환경 에너지 □S □T □E
★ 탐사선에 적용 가능한 친환경 에너지 조사하기
① 풍력발전소
● 특징
② 태양광 발전
● 특징
③ 태양열 발전
● 특징
Ⅲ . 문제 해결 5-8차시
5차시 다양한 달 탐사 로봇 □S □T □E
[활동] 다양한 달 탐사 로봇을 구상해 보고 우리 모둠만의 달 탐 사선을 창의적으로 설계해 봅시다.
( )학년 ( )반 ( )조 이런 탐사선 어때? 아이디어, 팍팍!
★브레인스토밍은 특정한 주제에 대하여 뇌에서 폭풍이 휘몰 아치듯 생각나는 아이디어를 짧은 시간에 많이 밖으로 내놓는 기법
우리 모둠만의 특별한 탐사선 스케치
< 저반의 기차 모양 탐사 로봇 >
< 유로루나의 원뿔형 자동차 형태의 탐사 로봇 >
문제해결정보 다양한 달 탐사 로봇
인터넷 기업인 구글과 X프라이즈 재단이 세계 민간 기업ㆍ연구 단체를 대상으로 열고 있는 달 탐사 로봇 대회의 경쟁이 뜨거워지 고 있다. 보다 싼 우주 로봇 개발을 위해 마련한 '구글 루나 엑스 프라이즈'란 이 대회에서 제시한 임무는 3 가지. 탐사 로봇을 달에 보내 안전하게 착륙시키고, 최소한 500 m를 탐사한 뒤, 동영상과 이미지 및 데이터를 지구로 전송하는 것이다.
오는 2012년 12월 31일까 지 임무를 가장 먼저 성공하 는 1등에 2000만 달러(약 2 47억 원)가 주어지는 이 경 쟁에는 현재까지 모두 18 곳 이나 등록을 마친 상태이며, 팀별로 대회 홈페이지(www.
googlelunarxprize.org)에 개 발 진행 과정을 담은 동영상 과 자료를 계속해서 업데이 트 중이다.
최근 이탈리아 과학자들로 구성된 '팀 이탈리아'가 공개 한 탐사 로봇 디자인은 6 개 의 다리로 달 표면을 자유롭 게 움직일 수 있도록 한 거미 모양으로 언론에 화제가 된 바 있다. 여기에 피라미드 모 양으로 태양 전지판을 부착한 모습이 독특한 미국 '아스트 로보틱' 사의 로봇은 경쟁 팀
말 달에 착륙할 예정이어서 관심을 모은다. 덴마크ㆍ스위스ㆍ이탈 리아 연구진이 공동으로 참여하는 '유로루나' 팀은 커다란 프로펠 러가 달린 원뿔형 자동차 모양의 로봇으로 경제성을 강조한다.
이 밖에 '저반' 팀의 기차 혹은 지렁이처럼 두 바퀴 달린 탐사 로봇들이 줄지어 선 형태나, '마이크로 스페이스' 사가 내놓은 긴 원기둥으로 만들어진 착륙선에 휠체어 형태의 이동 로봇 역시 재 미난 디자인이다.
한편 주최 측은 이들 참가 팀들이 임무에 성공할 경우 이미지와 데이터 등을 행사 웹사이트를 통해 공개할 예정이다.
< ‘아스트로보틱’사의 피라미드 모양 탐사 로봇 >
자료출처 : http://kids.hankooki.com/lpage/news/200906/kd20 090603145848103190.htm
6-8차시 달 탐사선의 설계와 제작 □S □T □E
[활동] 달 탐사선을 움직이기 위한 탐사선의 디자인 및 회로 배 선, 통신 방법을 설계해 보자.
( )학년 ( )반 ( )조
✤ 직선 연결
✤ 분기 연결
✤ 다양한 통신 방법의 장 ․ 단점
✤ 통신 방법의 구성
[활동] 내가 해본 전선의 접속̇ ̇ ̇ ̇ ̇
자신이 완성한 전선의 접속을 아래의 빈칸에 붙여보자.
[활동] PC와 스마트폰이 서로 통신할 수 있는 환경을 구성하자.
문제해결정보 원거리서도 PC로 스마트폰 제어한다.
‘월드 IT쇼 2012’에서는 기술력과 번뜩이는 아이디어를 앞세운 제품들을 만나볼 수 있다. 특히 국내에 진출한 외국계 기업과 국 내 중소기업들이 다양한 제품을 선보일 예정이다. 퀄컴의 신형 쿼 드코어 칩셋과 다양한 종류의 스마트폰 액세서리, PC로 스마트폰을 제어하는 애플리케이션까지 평소 쉽게 보기 힘든 제품들을 한자리 에서 모두 접할 수 있다……(중략).
원격제어 전문 기업인 ○◌○는 PC로 스마트폰을 제어할 수 있는 솔루션 ‘모비즌’을 전시한다. 이 솔루션은 안드로이드 운영체제(OS) 가 탑재된 스마트폰의 화면을 PC에서 그대로 보면서 스마트폰의 모 든 기능과 데이터를 관리할 수 있도록 도와준다. 스마트폰이 원거리 에 있어도 PC로 스마트폰의 모든 기능을 이용하고 관리할 수 있다.
자료출처 : http://www.hankyung.com/news/app/newsview.p hp?aid=2012051414561
② 실행 : 탐사선의 제작
- 유선 리모컨 달 탐사선을 제작한다.
- 장애물을 피해 목적지에 도달할 수 있다.
- 주어진 미션을 완수해 PC로 전송할 수 있다.
- 제작 과정 및 프로젝트의 전체적 단계가 담긴 포트폴리오
※ 제작 과정 예시
Ⅳ . 평가 및 성찰 9차시
9차시 문제해결 평가 □S □TE□A
1. 문제해결의 전체적 과정과 내용 정리
과정 내용
문제 확인
지구를 떠나 새로운 삶의 터전을 찾아 나서고자 한다. 새로운 터전인 우주에서의 삶이 시작된 것이 다. 이에 우리도 달로 탐사를 떠나 환경을 개척해야 한다.
정보 수집 (융합지식정보)
- 전기, 전자와 관련된 이론적 내용 조사 - 용도에 따른 다양한 디자인 조사 - 통신의 다양한 방법 조사
- 태양에너지의 활용
대안 창출 - 조별 회의나 토론을 통해 다양한 대안과 아이디 어를 창출한다.
최적 대안 선정
- 실현이 가능하며 최대의 효과를 얻을 수 있는 최 적의 대안을 선정하도록 의견을 수렴한다.
상세 설계 (구체적 계획)
- 탐사선의 디자인 설계 - 탐사선의 회로 배선 설계 - 탐사선의 통신 방법 설계 실행(모델링) - 탐사선의 제작
평가 / 제품 산출
- 탐사선의 디자인 평가 - 탐사선의 목표달성 평가
- 전기, 전자와 관련된 이론 평가
- 계획에서 제품의 산출까지 과정이 담긴 포트폴 리오 평가
2. 토의 사항
- 더 빠르게 목적지까지 이동하는 방법은 없을까?
- 탐사선의 디자인에 따라 장애물을 통과하는 차이는?
- 전체적으로 개선할 사항은 무엇일까?
- 프로젝트를 완성하면서 어려웠던 점은?
- 프로젝트를 완성하면서 느낀 점은?
3. 평가
① 모둠 평가
1. 무엇을 만들었는가?
2. 만드는 과정에서 어려웠던 점은 무엇인가?
3. 가장 흥미로운 점은 어떤 점인가?
4. 우주에 대해서 새롭게 알게 된 것이 있다면 어떤 것인가?
5. 다시 프로젝트를 실시한다면 어떤 점을 고려할 지 계획을 세워보 자.
6. 모둠 활동에 대해서 생각해 보자.
질 문 대 답
모둠원 중에서 누구의 디자인을 선 택하였는가?
어떤 이유로 선택하였는가?
목표하고자 했던 방향과 일치하게 프로젝트를 완성하였는가?
이 시간 공부를 통하여 새롭게 알게 된 내용은 무엇인가?
모둠원들이 성실하게 디자인 활동에 참여하였는가?
② 자기 학습 평가지
자기 학습 평가
( )조 이름 :
평 가 내 용
평 정 척 도 미흡 보통 우수
1. 탐사선 의 동작
탐사선은 의도한대로 움직이는가?
탐사선의 속도는 적당한가?
탐사선을 통해 정보를 잘 전송하 였는가?
2. 전자의 원리
전류, 전압, 저항의 관계를 설명 할 수 있는가?
옴의 법칙을 설명할 수 있는가?
전기의 흐름을 설명할 수 있는가?
탐사선의 제작과정이 전체적으로 포함되어 있는가?
3. 달사진 의 완성도
달 사진은 명확히 찍혔는가?
달 사진을 3D로 구현하였는가?
4. 탐사선 의 디자인
장애물을 잘 피할 수 있는 구조로 디자인되었는가?
탐사선의 색채와 디자인이 잘 조 화를 이루고 있는가?
생각 넓히기
달의 지형에 대해 알아보자.
1. 달에는 바다, 산맥, 크레이터 등의 지형들이 존재한다. 이러한 달의 지형에 대해서 알아두어야 탐사에 도움이 되지 않을까?
달의 지형과 이름 위치에 대해 알아보자.
이름 의미 위치
바다 호수, 늪지,
만 크레이터
계곡 산맥
2. 달 사진에서 자신이 연상시켜서 그린 달의 겉모습을 이용해 짧
< 궤도상의 국제우주정거장 >
쉬어 가기 우주여행은 언제쯤 이루어질까?
우주여행은 2020년쯤 에는 우주정거장처럼 지 구 주변을 도는 우주호텔 로의 여행으로 발전할 전 망이다. 미국의 호텔 버짓 체인의 사장이자 억만장 자인 비겔로는 2015년까 지 우주에 호텔을 건설하 기 위해 5억 달러를 투자 하겠다고 공언했다. 그는
50여 명의 종업원과 1백여 명의 손님이 묵을 수 있는 달 궤도호 텔의 건설계획을 발표하기도 했다.
일본의 시미즈사 역시 고도 4백50㎞ 상공에 지름 1백40m의 도 넛 모양 호텔을 2010년까지 건설할 계획을 세웠다. 시미즈사는 약 8조 원을 들여 객실 64개, 레스토랑, 스포츠 스타디움 등을 갖추 고 분당 3회전하는 원심력으로 인공중력을 만들 것이라 한다. 이 런 인공중력은 여행객들이 둥둥 떠다니지 않고 지구 위처럼 편하 게 생활할 수 있게 할 것이다. 1986년부터 2000년까지 운영되었 던 러시아의 우주정거장인 미르호나 국제우주정거장의 건설 현황 을 보면 이러한 우주 호텔은 기술적으로는 현재도 건설이 가능하 다.
다음의 그림은 우주선을 이용한 달로의 여행과정을 보여 주는 상상도이다. 현재 건설 중인 국제우주정거장은 이러한 우주여행의 중간기착지로서, 그리고 달과 태양계의 행성들을 여행하기 위한 연구기지 및 훈련기지로서의 역할을 수행할 것이다. 과학자들은 2 050~2060년쯤에는 다른 행성의 탐사를 포함한 우주여행을 위해 빛의 속도로 비행할 수 있는 광속우주비행체가 개발될 것으로 예
측하고 있다. 이는 다른 행성에 과학적 연구, 자원 활용 및 거주지 로의 정착 등을 위한 영구거주시설의 건설을 가능하게 할 것이다.
< 달로의 여행과정 상상도 >
사진출처 : http://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1047907&mobile
&categoryId=605#
Ⅴ . 우주과학 분야 관련 직업 탐색 10차시
우주과학 분야와 관련된 직업들은 항공, 위성, 우주발사체, 위성 항법, 우주인 등 매우 다양하며 광범위하다. 아래는 우주산업 분야 를 나타낸 표이며 이 중 우주과학에 직접적으로 관련된 유인 우주 탐사 분야에 대해 소개하고자 한다.
※ 유인 우주 프로그램의 필요성
인류의 우주 진출과 우주의 과학‧산업‧교육적 활용을 위한 유인 우주기반 기술 개발과 우주실험 및 우주인 선발, 훈련, 우주비행, 관리 등 유인 우주탐사를 위한 기반기술 확보 및 기술 향상으로 미래 유인 우주탐사 추진에 기여하고자 하며 국제협력(ISS 활 용) 우주 실험을 통하여 과학‧산업적 결과 창출에 기여, 대국민, 특히 청소년의 과학 이해도 제고 및 과학기술 저변 확대로 과학 분야의 인적자원 양성에 기여하고자 한다.
※ 한국형 유인 우주 기술 중점 추진 분야
․ 한국형 우주인 양성 및 우주실험 기술 개발
․ 한국형 우주인 양성 : 우주실험 전문가 양성, 우주인 선발/훈련 /우주비행/관리 등의 기술 개발
․ 우주실험 기술 : 분야별 실험장비 개발, 유인급 인증 기술 개발 등
<톡톡과학콘서트 강의 영상>
<출처 : 항공우주연구원>
http://blog.naver.com/science_talk?Redirect=Log&logNo=100155753435&jumpingVi d=FFD2581575A700F354D69B09557FB349DE0B
◇ 우주과학 분야에 대한 직업을 가진 분을 대상으로 다음 내용을 조사해 보자.
1. 왜 이 직업을 선택하였나?
2. 구체적으로 하는 일은 무엇인가?
3. 일을 하면서 즐거웠거나 힘들었던 기억은 무엇인가?
4. 앞으로의 전망은 어떠한가?
5. 관련 직업을 희망하는 학생들은 무엇을 준비해야 하는가?
