광문중학교

2019 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서

2019. 11.

광문중학교

【 2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 결과보고서 】

과 제 개 요

과제명

2019년 융합인재교육(STEAM) 교사연구회 운영

STEAM 프로그램

구분

유형

(유형1) STEAM 프로그램 개선 및 보완을 통한 확산 모델 개발 ( ) - 선행 프로그램명:

(유형2) 다양한 교과 간 협동 연구를 통한 STEAM 프로그램 신규 개발 ( √ )

전통 연에서 찾은 STEAM 프로그램

학교급 중학교 대상 학년(군) 중학교1~3

중심과목 과학 중심과목

성취기준 영역

[중학교 1학년] Ⅱ 여러 가지 힘

연계과목

수학 기술 미술 체육

연계과목 성취기준 영역

[중학교 2학년] 도형의 닮음 [중학교 1학년] 기술과 발명

[중학교 1학년] 디자인, 공간속의 입체 [중학교 1,2학년] 도전

연구기간

2019.5.16. ~ 2019.11.30.

연 구 비

일금사백만원(￦4,000,000)

4명 (연구책임자: 1명, 공동연구원: 3명)

연구 수행자에 관한 사항

구분 소속 학교명 담당과목 직위 성명

연구책임자 광문중학교 과학 교사 손민진

공동연구원 광명북중학교 과학 교사 박수현

공동연구원 광명북중학교 수학 교사 남선희

공동연구원 구갈중학교 기술 교사 박세정

2019년도 정부의 R&D 재원으로 한국과학창의재단의 지원을 받아

융합인재교육 (STEAM) 교사연구회를 운영한 최종 결과로써 본 보고서를 제출합니다.

2019년 11 월 15 일

연구책임자 : 손 민 진 (인)

“이 보고서는 2019년도 정부의 재원으로

한국과학창의재단의 지원을 받아 수행된 성과물임 ”

목 차

1. 서론

2. 이론적배경

※ 서론에는 연구(회)의 필요성 및 연구(회) 목표 등의 내용을 작성합니다.

(교사연구회 참여를 통한 STEAM 프로그램 개발·적용 취지와 목적 등)

3. 연구 수행 내용 및 결과

가. 연구 수행 내용 ··· 2 나. 수업 프로그램 ··· 2

4. 결론 및 제언

[부록]

부록1. STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물 부록2. 활동사진

Ⅰ. 서론

1. 연구의 필요성

4차 산업혁명이 일어나면 기계가 그 모든 것을 대신하게 되고 점차 많은 직업이 없 어지게 될 것이다 . 약 70%정도는 없어지고 새로운 직업이 30%정도 나온다고 한다.

많은 직업과 일자리가 없어지고 새로운 기술이 나옴과 동시에 기계가 인간을 대신하 면서 인간성의 상실과 고립 등의 부작용이 예상된다 . 이러한 대안으로 떠오르는 것 이 전통문화이다 . ‘전통문화’는 환경 친화적이고 인간 친화적이기 때문이다. 전통문 화는 현대과학측면에서 보면 검증과 임상을 충분히 거친 훌륭한 과학적 근거들이다 . 이러한 훌륭한 과학적인 요소들을 찾아서 교육하는 것은 미래를 대비하는 우리 젊은 학생들에게 꼭 필요한 것들이라고 생각한다 . 전통문화를 연구하고 미래를 대비하는 열쇠로 잘 활용한다면 우리 미래는 한층 밝게 될 것으로 생각한다 . 그래서 오천년 동안 유지해온 우리 전통문화를 교과와 연계하여 STEAM요소를 추출하여 새롭게 재 해석하고 재창조하도록 함으로써 분석적이고 창의적인 사고활동을 조장하여 학생들의 창의적 문제해결력을 기르고자 한다 .

2 . 연구의 목적

- STEAM원리 탐구를 통한 학생들의 융합적․ 창의적 사고력 증진 - 놀이와 학습을 함께하며 여러 가지 학습 원리 이해

- 전통 연 속에 숨겨진 친환경적 가치의 탐구를 통한 미적체험 - 조상들의 과학적 사고와 지혜를 통한 자긍심 함양

Ⅱ. 이론적 배경

1. STEAM 교육

융합인재교육 (STEAM - Science, Technology, Engineering Arts & Mathematics)

은 미국을 비롯한 많은 선진 국가에서 과학기술 분야의 인재 양성을 위해 실시하

고 있는 STEM(Science, Technology, Engineering & Mathematics) 교육에 Arts(예

술 ) 부분이 통합된 교육 접근 방식이다. 미국 버지니아 공대의 샌더스( Sanders,

2009) 교수는 통합적 STEM 교육이 STEM교과 중 두 가지 이상의 교과 사이의 내 용과 과정을 통합하는 교육 방식이라 하였고 , STEM 교육은 STEM 교과(과학, 기 술 /공학, 수학) 중 두 가지 이상의 교과 사이의 내용과 과정을 통합하는 교육 접 근 방식이다 . STEAM 교육도 S(과학), T(기술), E(공학), A(예술), M(수학) 중 반드 시 2개 이상의 교과 혹은 요소를 포함하여야 하며 과학기술에 대한 흥미와 이해를 높일 수 있도록 과학 내용을 포함하는 교육 접근 방식을 의미한다 .

2. 전통문화에서 발견한 STEAM 교육 프로그램

STEAM 교육을 위해 전통 연과 과학, 기술, 공학, 예술, 수학의 내용을 통합하여 구성된 교육 프로그램이다 .

Ⅲ. 연구의 수행

1. 연구의 내용

우리의 전통 문화는 우리 민족이 오천년 동안 유지해온 훌륭한 유산들이다. 이러

한 훌륭한 복합체 속에서 학교현장에 적용할 수 있는 주제를 선별하여 융합인재교육

자료를 개발하고 그 자료를 바탕으로 우리의 전통문화를 교육하게 되면 전통문화에

대한 바른 인식을 가져다줄 수 있고, 또한 우리 우수한 전통문화에 대한 가치를 다시

한번 깨닫는 기회를 얻게 될 것이다. 따라서 우리는 전통문화 속에 STEAM적 요소가

잘 베어 있는 전통 연을 주제로 하여 <과학-기술-수학-사회-체육-국어-미술> 등 여러

교과들을 융합하여 학교 현장에서 활용할 수 있는 『융합인재교육 교수-학습 자료를

개발』하고자 한다. 더불어 교실에서만 이루어지는 학습에서 벗어나 놀이를 통한 학

습을 통해 흥미를 유발하고 직접 체험해봄으로써 쉽게 원리를 이해하고 적용할 수 있

도록 수업을 개발하고자 한다.

2. 수업 프로그램

STEAM 프로그램

구분

프로그램명

전통 연에서 찾은 STEAM 프로그램

선행

프로그램명

해당없음

학교급

중학교

1~3학년

중심과목 ^과학 중심과목

성취기준 영역

[중학교 1학년] 여러 가지 힘

연계과목

수학 기술 미술 체육

연계과목 성취기준 영역

[중학교 2학년] 도형의 닮음 [중학교 1학년] 기술과 발명

[중학교 1학년] 디자인, 공간속의 입체 [중학교 1~3학년] 도전

개발계획

주제 연번 차시

(시수) 과목 연계(안)

1 1 미술(0.5)+기술(0.5)

2 1 과학(1)

3 3 미술(2)+과학(1)

4 1 수학(1)

5 2 체육(1)+과학(1)

6 2 체육(2)

3. 프로그램 내용과 관련 교육과정

교과 단원 학습 및 활동 STEAM 프로그램 요소

과학

전통 연의 특징

다른 나라의 연과 우리나라 전통 연의 비교 연의 발전과정

우리나라 전통 연의 특징

STA

연의 비행원리

작용-반작용의 원리 연 날개의 역할

연의 크기와 무게의 관계 힘의 평형

SM

수학 무게중심

무게중심의 의미 이해하기 여러 자기 도형의 무게중심 찾기 연 제작에서 무게중심의 의미 알기

SM

미술

세계 연의 종류 우리나라 옛 문헌에서 연에 관한 기록 조사

하기 A

전통 연의 종류 방패연, 가오리연, 반달연 등 연의 종류 알기 A

연 디자인 나만의 창작 연 디자인하기 SA

연 만들기 연을 직접 만들어 보고 중심을 잡기 SAM

체육 연 날리기

연을 잘 날릴 수 있는 조건 찾기 완성된 연 날려보기

새로운 스포츠로 연 날리기 규칙 만들기

SAM

Ⅴ. 결론 및 제언

1. 성과 및 연구결과 활용방안

◦ 성과

가 . 우리 민족의 전통과학을 STEAM교육 주제로 사용함으로써 자라나는 학생들 에게 전통문화의 가치를 높이고 또한 전통과학을 보다 친근하고 복합적인 문화로 생각하게 하는 계기가 되었고 전통과학과 STEAM교육의 연결로 다 양한 융합인재교육의 소재를 찾는데 기여하였다 .

나 . STEAM교육에 우리 고유의 전통놀이를 도입해 봄으로써 사라져가는 전통문 화를 우리 학생들에게 생각하고 접할 수 있는 기회가 되었고 교육현장에서 전통과학을 체험해보고 그 속에 숨어있는 여러 측면의 의미들을 찾아보는 과정을 통해 융합인재교육의 방향을 찾을 수 있었다 .

전통놀이 연의 STEAM 교육 프로그램은 학생들의 과학적 태도 및 흥미도, 창의

성을 향상시키는 데 도움을 주었으며 , 학생들의 소감문 분석을 통해 놀이라는 것

이 큰 장점으로 작용하여 즐겁게 프로그램에 참여할 수 있게 해주었다 . 본 연구

에서 개발된 전통연 프로그램 이외에도 다양한 전통놀이를 활용하여 학년 특성

에 맞게 STEAM 프로그램으로 개발하면 좋은 효과가 있으리라 기대된다.

◦ 연구결과 활용(확산)방안

구분 추정 성과

교수학습지도안 개발 차시 총 10차시

수혜학생 수 ◦ 중학교 1학년 30명×2반=60명.

중학교 3학년 30명×2반=60명, 총 120명

학생 태도검사

사전검사 5월, 2개 학급(64명)

사후검사

교사연구회 STEAM 행사 개최

논문 또는 학술대회

특허출원(국외, 국내)

2. 제언

기존에 과학이 학생들에게 너무 딱딱하고 어려운 과목으로 여겨졌지만 본 수업이 학생 들에게 좀 더 다가가기 쉬운 과학적 내용으로 과학적 흥미를 높여 긍정적인 영향을 주었 다. 학생뿐 아니라 교사도 이번 수업을 통해서 새로운 환경과 내용, 상황제시를 통해 학 생들과 즐겁게 수업하며 학생들의 새로운 면을 발견하고 교사로서의 앞으로 나아갈 방향 에 대해서도 생각해 볼 수 있는 계기가 되었다. 앞으로의 교육이 교사의 재량으로 각각 의 상황 속에 있는 학교의 아이들의 특성에 맞추어 프로그램을 재구성하여 학생이 스스 로 다양한 STEAM적 접근으로 문제를 해결하는 능력을 키울 수 있어야 할 것이다.

[부록1] STEAM 프로그램 개발 내용 및 결과물

전통연에서 찾은 STEAM 프로그램

1. STEAM 프로그램 개발·적용 교육과정

연번 차시 (중심과목)

2015 개정 교육과정 성취기준

(연계과목) 성취기준 영역 1 1/10 [9미03-01] 우리나라와 다른 나라 미술의 변천 과정을 이해할 수 있다.

[9미03-02] 미술의 시대적, 지역적, 사회적 배경을 설명할 수 있다.

2 2/10 [9과02-04] 기체나 액체 속에 있는 물체에 부력이 작용함을 알고 용수철 저울을 사용하여 부력의 크기를 측정할 수 있다.

기술

: 기술과 발명

3 3~5/10

[9미01-04] 미술과 다양한 분야의 융합 방안을 모색할 수 있다.

[9미02-03] 표현 재료와 용구, 방법의 특징을 이해하고 표현 과정을 점 검할 수 있다.

과학

: 여러 가지 힘

4 6/10 [9수04-15] 평행선 사이의 선분의 길이의 비를 구할 수 있다. ^과학

:여러 가지 힘

5 7~8/10

[9체02-06] 기록 도전 스포츠에서 활용되는 유형별 경기 기능과 과학적 원리를 이해하고 운동 수행에 적용하며, 운동 수행 과정에서 나타나는 문제점을 분석하고 해결한다.

과학

:여러 가지 힘

6 9~10/10

[9체02-07] 기록 도전 스포츠의 경기 방법과 전략을 이해하고 경기에 활 용할 수 있으며, 경기 상황에 맞게 전략을 진단하여 창의적으로 적용한 다.

기술

: 기술과 발명

2. STEAM 프로그램 총괄표 (총 10차시)

차시 주요내용

1 /10

주제(단원)명 연에 대해 알아보기

Co 영국 화가인 엘리자베스 키스의 <연날리기:국립민속박물관> 작품을 감상 후 소감 발표 하기

CD 연은 언제부터 시작되었을까?

CD 우리나라 최초의 연은 왜 만들어졌을까?

2 /10

주제(단원)명 연은 어떻게 하늘을 날 수 있을까?

Co 연이 어떻게 하늘을 날 수 있는지 생각해 보기

CD 책상 위에 종이를 공중에 띄우기

CD 연이 공중에 나는 원리 알아보기

3~5 /10

주제(단원)명 연 만들기

Co 한국의 전통색은 어떤 색이 있을까?

CD 오방색이란 무엇인가?

ET 연 디자인 하기

ET 연 제작하기

6 /10

주제(단원)명 물체의 중심잡기

CD 삼각형 모빌 중심 잡기

CD 대칭과 비대칭 도형의 무게중심 찾기

CD 여러 도형의 중심잡기

ET 본인이 만든 연의 무게중심 찾기

7~8 /10

주제(단원)명 연 날리기

CD 연날리는 방법 익히기

ET 연 날리기

CD 연날리기의 성공요인과 실패요인 토의하여 공유하기

ET 수정사항 보완하기

9~10 /10

주제(단원)명 연 날리기 대회 개최하기

CD 놀이와 스포츠 비교하기

CD 연 날리기 대회의 새로운 규칙 만들기

ET 새로운 규칙으로 경기 시작하기

3. STEAM 프로그램 차시별 수업지도안 (1) 1차시

중심과목 미술 학교급/학년(군) 중학교/1 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (3) 감상 중심과목

성취기준

[9미03-01] 우리나라와 다른 나라 미술의 변 천 과정을 이해할 수 있다.

[9미03-02] 미술의 시대적, 지역적, 사회적 배경을 설명할 수 있다.

주제(단원)명 연에 대해 알아보기 차시 1/10

학습목표

- 연의 발달과정을 통해 전통문화와 그 가치를 이해할 수 있다.

- 각 나라의 연의 특징을 살펴봄으로써 각 나라의 문화를 이해할 수 있다.

- 연의 시대적, 지역적, 사회적 배경을 서로 관련지어 구체적으로 설명할 수 있다.

연계과목 기술 연계과목

성취기준 영역 기술과 발명

STEAM 요소

S

T 연의 이용 E

A

다른 나라의 연과 우리나라 전통 연의 비교 연의 발전과정

우리나라 전통 연의 특징 M

개발 의도 ※ 전통연에 대해 알아보며 전통문화와 그 가치를 알아볼 수 있는 기회를 제공하고 연의 현재까지의 발전과정과 그 의미를 알고자 한다.

※ 이번 차시에서는 전통문화와 그 가치를 알게 하기 위해 여러 전통문화 체험 활동 중 현재까지도 잘 알려진 연에 대해 알아보고자 한다. 연은 우리나라와 중국 뿐 아니라 여러 아시아 나라와 서 양에서도 만들어져 사용되고 있다. 따라서 각 나라의 연의 사용 용도와 현재 어떻게 발전되어 왔 는지 그 과정을 알아보며 연을 이해할 수 있도록 한다. 또한 나라별 전통연을 비교하여 각 나라 별 전통문화를 이해하고자 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

영국 화가인 엘리자 베스 키스의 <연날 리기 작품 감상하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

감 성 적 체 험 연의 발전과정 조사하기

우리나라 연의 특징 찾아보기 전통문화와 그 가치 이해하기

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입 ^Co 영국 화가인 엘리자베스 키스의 <연날리기:국립민속박물관> 작품 감상 작품감상

(2) 2차시

(10 분)

- 작품을 감상하고 감상 소감을 발표해보자.

Tip! 영 국 화 가 엘리자베스 키스의 연혁을 간단히 알려주 며 이 그림이 그려진 시기에 대해 생각해보 도록 한다.

전개 (30 분)

CD 연은 언제부터 시작되었을까?

- 연의 기원과 발전과정을 나라별로 조사하여 발표해보도록 하자.

- 스마트 폰을 이용하여 연의 기원에 대해 조사하도록 한다.

- 모둠별로 내용을 다르게 조사할 수 있도록 방향을 제시한다.

- 본인의 모둠에서 조사한 내용을 잘 정리하여 발표하도록 하고 다른 나라의 연과 비교할 수 있도록 한다.

CD 우리나라 최초의 연은 왜 만들어졌을까?

- 연의 유래와 사용된 이유에 대해 생각해보게 한다.

- 연이 만들어진 이유를 생각해보면서 우리나라의 전통연의 특징을 함께 생각 해보도록 한다.

정리 ( 5 분)

CD 현재 우리나라에서는 연이 어떤 용도로 사용되고 있으며 연의 용도 변화에 대해 이야기 해보자.

중심과목 과학 학교급/학년(군) 중학교/1 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] 여러 가지 힘 중심과목 성취기준

[9과02-04] 기체나 액체 속에 있는 물체 에 부력이 작용함을 알고 용수철저울을 사용하여 부력의 크기를 측정할 수 있 다.

주제(단원)명 연은 어떻게 하늘을 날 수 있을까? 차시 2/10

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 (10 분)

Co 달리는 자동차에서 손 내밀기

- 달리는 자동차에서 창문을 열고 손을 내밀었을 때 손바닥이 지면과 나란한 방향일 경우와 손바닥이 앞으로 향했을 때를 생각해보도록 한다.

- 공기가 손바닥을 밀면 손바닥이 공기를 밀어낼 수 있다는 것을 이해하도록 한다.

Tip! 뉴 턴 의 법칙을 이해하 도록 하는 것 이 아니라 학 생들이 스스로 현상을 생각해 볼 수 있도록 지도한다.

전개 (30 분)

CD 종이 띄우기

- 책상 끝에 A4 용지를 붙이고 입으로 종이 위쪽에 바람을 불어 종이를 공중 에 띄워 보도록 한다.

- 종이가 공중의 뜨는 이유를 생각해보도록 하며 종이가 가라앉지 않고 공중 에 뜨는 원리를 모둠별로 상의하도록 한다.

- 학습지의 참고자료를 확인하여 베르누이 원리를 나타낸 그림을 보고 그 원 리를 유추해보도록 하며 윗부분과 아랫부분의 면적, 속력, 압력과의 관계를 생각해보도록 한다.

Tip! 먼저 속 력과 압력의 개념을 이해할 수 있도록 하 여 참고자료를 읽어볼 때 쉽 게 이해할 수 학습목표 - 연이 공중에 나는 원리를 이해할 수 있다.

연계과목 기술 연계과목

성취기준 영역 기술과 발명

STEAM 요소

S 연이 나는 원리

T 날개 없는 선풍기의 원리 E

A M

개발 의도 ※ 종이를 불어 공중에 띄우며 연이 나는 원리를 이해할 수 있도록 지도하며, 학생들이 어려워하는 물리 법칙을 연이 나는 원리를 알아보며 쉽게 이해하고자 한다.

※ 연이 하늘에 나는 원리를 학습하기 위해 중학교 수준에서 베르누이 원리와 뉴턴의 법칙을 이해하 기 어렵기 때문에 공중에 종이를 띄우며 연이 나는 원리를 이해할 수 있도록 한다. 학습지에 베 르누이 원리와 뉴턴의 법칙이 나온 그림을 넣어주고 그를 통해 원리를 유추할 수 있도록 한다.

이를 통해 연이 나는 원리를 이해하며 연이 날기 위해 실의 위치와 연의 모양을 어떻게 해야 하 는지 생각해 보도록 한다. 마지막으로 날개 없는 선풍기에서 바람이 나오는 현상을 앞서 배운 원 리로 설명할 수 있도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

달리는 자동차에서 손을 내밀어 손바닥 의 방향을 달리했을 때 받는 힘이 어떻 게 달라지는 생각해 보도록 한다.

창 의 적 설 계

창의적 설계

앞서 배운 원리를 이용하여 날개 없는 선풍기의 원리를 이해할 수 있도록 한다.

감 성 적 체 험 책상에 붙인 종이를 불어

공중에 띄워보며 연이 공중에 나는 원리를 이해하도록 한다.

감성적 체험

(3) 3~5차시

중심과목 미술 학교급/학년(군) 중학교/1,2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] (1) 체험, (2) 표현 중심과목 성취기준

[9미01-04] 미술과 다양한 분야의 융합 방안을 모 색할 수 있다.

[9미02-03] 표현 재료와 용구, 방법의 특징을 이해 하고 표현 과정을 점검할 수 있다.

주제(단원)명 연 만들기 차시 3~5/10

CD 연이 뜨는 원리

- 종이가 뜨는 원리를 살펴보며 연이 뜨는 원리를 생각해보도록 한다.

- 연이 높게 뜨도록 하기 위해서는 어느 부분에 곡선이 만들어져야 되는지 생각해보고 실의 위치와 실을 매는 방법을 생각해보도록 한다.

있도록 한다.

베르누이 원리 를 공식화하여 학습하지 않고 학습지에 제시 된 그림을 통 해 현상을 이 해하도록 한 다.

정리 ( 5 분)

CD 날개 없는 선풍기 원리

-앞서 배운 원리를 응용하여 날개 없는 선풍기의 작동 원리를 이야기하며 마 무리 한다.

Tip! 날개 없 는 선풍기를 시연해 줄 수 없다면 바람이 나오는 것을 확인할 수 있 는 영상을 준 비 한다.

학습목표 - 한국의 전통색을 이해하여 연을 디자인할 수 있다.

- 표현 재료와 방법의 특징을 고려하여 연을 제작할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

여러 가지 힘

STEAM 요소

S 여러 가지 힘의 특징을 고려하여 연을 제작한다.

T 연의 재료, 모양, 크기, 균형등을 고려하여 연을 제작한다.

E

A 한국의 전통색과 전통문양을 알고 그를 이용해 아름다운 연을 디자인한다.

M

개발 의도 전통적 의미를 되새길 수 있도록 한국의 전통색과 전통문양을 접할 수 있도록 하고, 오방색의 의미를 이해하도록 한다.

전통적인 연을 제작하기 위해 먼저 한국의 전통색과 전통문양을 이해할 수 있는 시간을 갖고, 특히 오방색에 관한 역사적인 의미와 활용에 대해 생각해보게 하며 전통적인 연을 디자인하도 록 한다. 연을 디자인 할 때 단지 꾸미기에만 치중하면 연의 기능이 떨어지기 때문에 디자인 할 때 재질, 모양, 크기 등 여러 부분을 고려하여 디자인할 수 있도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

한국의 전통색 알아보기

창 의 적 설 계

창의적 설계

- 연 디자인 하기 - 연 만들기

감 성 적 체 험 -오방색 이해하기

-한국의 전통문양 이해하기

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

( 15 분)

Co 한국의 전통색은 어떤 색이 있을까?

- 한국의 다양한 전통 문양 사진을 보며 한국의 전통색은 어떤 색일지 어떠한 특징을 가질지 생각해 보도록 한다.

전통문양 사진첩

전개 ( 110 분)

CD 오방색이란 무엇인가?

- 학생들이 말한 여러 가지 색 중에 오방색을 고르게 한 후 이유를 말해보도록 한다.

- 오방색이 현재 어떻게 사용되는지 생각해보도록 하며 오방색의 의미와 활용에 대 해 자료를 제시한다.

- 다른 나라의 국기를 보고 우리나라 국기와 비교해보며 오방색의 활용에 대해 구체적으로 생각해보도록 한다.

ET 연 디자인 하기

- 한국적인 전통미를 생각하여 연을 디자인 하도록 한다.

- 연의 모양, 크기, 종류, 재질을 구체적으로 설정하도록 한다.

Tip! 미 리 오방색에 대 해서 자료를 준 비 하 도 록 하고 교사가 또한 오방색 에 대한 역사 적 의미와 활 용에 대한 수 업준비 자료 를 제시해 준 다.

(4) 6차시

- 다양한 재료를 사용하는데 연의 무게와 균형을 잘 고려하여 연의 비행의 방해가 되지 않는 디자인을 하도록 고려사항을 기록하며 디자인 하도록 한다.

- 단조로운 무늬 및 색의 배열이 되지 않도록 지도한다.

ET 연 만들기

- 연 디자인이 완성되면 디자인 한 것을 바탕으로 연을 만들도록 한다.

- 연을 만들 때 수정사항이 있으면 기록하며 최종 시안을 작성한다.

정리

( 10 분) ^ET 연 완성물 점검

중심과목 수학 학교급/학년(군) 중학교/1,2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] 6. 도형의 닮음 중심과목 성취기준

[9수04-15]

평행선 사이의 선분의 길이의 비를 구할 수 있다.

주제(단원)명 물체의 중심잡기 차시 6/10

학습목표

-대칭된 도형의 무게중심을 찾을 수 있다.

-대칭이 아닌 도형의 무게중심을 찾을 수 있다.

-삼각형의 무게중심의 의미와 그 성질을 이해할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역

여러 가지 힘

요소

S 여러 가지 힘의 원리를 이해하여 연이 균형을 잡을 수 있도록 한다.

T

E 연의 무게중심을 찾아 실을 연결하여 연이 공중에 잘 뜰 수 있도록 실을 연결한다.

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 10 분)

Co 남사당놀이 중 사발돌리기 영상보기

-영상을 본 후 접시를 떨어뜨리지 않고 돌릴 수 있는 방법을 생각해보도록 한 다.

동영상

Tip! 플 라 스 틱 접시와 막 대를 준비하여 직접 돌려볼 수 있는 기회 를 제공해도 좋다.

전개 ( 30 분)

CD 삼각형 모빌 중심 잡기

- 삼각형 모빌을 손가락 위에 올려 놓고 떨어지지 않도록 중심을 잡으면서 본 인이 중심을 잡는 방법에 어떤 특징이 있는지 생각해 보도록 하며 무게중 심의 개념을 이해하도록 한다.

CD 대칭과 비대칭 도형의 무게중심 찾기

- 대칭인 원 종이 모형의 무게중심을 찾고 종이 위에 표시하도록 한다.

- 대칭인 사각형 종이 모형의 무게중심을 찾고 종이 위에 표시하도록 한다.

- 대칭이 아닌 삼각형의 무게중심을 찾아 표시하도록 한다. 대칭이 아닌 삼각 형의 무게중심을 찾는 방법은 대칭인 도형과 다름을 이해할 수 있도록 하 고 모둠별로 그 방법을 찾도록 생각해보게 한다.

CD 여러 도형의 중심잡기

-각 도형의 무게중심 부분을 손 끝에 올리고 도형을 올려 중심을 잡도록 한 다.

Tip! 대 칭 이 아닌 삼각형의 무게중심은 직 접 무게중심을 잡아 도형의 중심을 잡게 하거나 무게중 심 부분을 체 크해 준 후 그 점을 구한 방법을 찾게 해보는 것도 좋다.

Tip! 두 꺼 운 종이의 도형을 준비하면 더 정확하게 무게 중심을 찾을 A

M 무게중심을 이해하여 여러 도형과 물체의 중심을 잡는다.

개발 의도 ※ 도형의 무게중심을 찾아봄으로써 연의 살의 위치와 무게 연의 모양에 따른 실의 위치 정해 연이 공중에서 중심을 잘 잡고 날 수 있도록 한다.

※ 연을 날리기 위해서는 중심을 잘 잡아야 한다. 기본적으로 살의 위치와 연의 모양에 따라 실의 위치를 잘 정해야 하는데 이때 도형의 무게중심 원리를 이해하여 실의 위치를 정하면 중심이 잘 잡히는 연을 만들 수 있다. 이번 차시에서는 대칭인 도형과 대칭을 이루지 않는 도형의

무게중심을 찾아보면서 본인이 만든 연의 무게중심을 찾아 실의 위치를 결정할 수 있도록 하고자 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

-사발 돌리기의 중심 잡는 방법 고안하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

- 연의 무게 중심 찾기

- 연에 실 연결하기 감 성 적 체 험 - 삼각형모빌 중심잡기

- 대칭과 비대칭 도형의 무게중 심 찾기

감성적 체험

(5) 7~8차시

수 있다.

정리 ( 5 분)

ET 본인이 만든 연의 무게중심 찾기

- 본인이 만든 연의 모양을 고려하여 무게중심을 찾아보도록 한다.

- 찾은 무게중심을 이용하여 실의 위치와 길이를 정하여 연이 잘 날 수 있도록 실을 매달아보자.

Tip! 본 인 이 만든 연의 모 양의 대칭과 비대칭성을 잘 고려하여 무게 중심을 찾을 수 있도록 한 다.

이때, 연의 살 의 위치와 무 게를 고려하여 야 한다.

중심과목 체육 학교급/학년(군) 중학교/1,2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] 4. 도전 중심과목

성취기준

[9체02-06] 기록 도전 스포츠에서 활용되는 유형별 경기 기능과 과학적 원리를 이해하고 운동 수행에 적용하며, 운동 수행 과정에서 나타나는 문제점을 분석하고 해결한다.

주제(단원)명 연 날리기 차시 7~8/10

학습목표 - 연을 날리면서 성공요인과 실패요인을 분석하며 과학적 원리를 이해할 수 있다.

연계과목 과학 연계과목

성취기준 영역 여러 가지 힘 STEAM

요소

S 연을 직접 날리면서 물체의 비행에 대한 과학적 원리를 이해한다.

T

학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점 도입

( 10 분)

Co 연날리기 영상 감상하기

- 연날리기 동영상을 통해 하늘 높이 나는 연을 감상하며 연을 날리는 방법을 생각해 보도록 한다.

동영상

전개 ( 70 분)

CD 연날리는 방법 익히기

- 본인이 제작한 연의 종류에 따라 연날리는 방법을 알아본다.

ET 연 날리기

- 모둠별로 연을 날려보고 보완사항이 있을 시 바로 보완하는 과정을 반복해 보게 한다.

CD 연날리기의 성공요인과 실패요인 토의하여 공유하기

- 모둠별로 연날리기 경험을 토대로 성공과 실패요인을 분석하도록 한다.

- 분석 내용을 발표하여 잘 날 수 있는 연은 어떤 특징을 가져야 하는지 공통점을 파악하도록 한다.

ET 수정사항 보완하기

- 본인의 실패 요인을 보완한다.

Tip! 연 날리 기 전 안전 교 육을 꼭 실시 하여야 한다.

정리

( 10 분) ^CD 오늘 활동 되돌아보며 소감 말하기 E

A M

개발 의도

본인이 제작한 연을 날리며 앞서 배웠던 여러 원리들을 접목시킬 수 있도록 하며, 실패요인과 성공요인 분석을 통해 디자인과 기능적인 부분을 모두 충족시키는 완 벽한 연을 완성하도록 한다.

이번 차시에서는 모둠별로 제작한 연을 직접 날려보며 연이 잘 제작되었는지 확인해보고자 한 다. 연을 날릴 때 앞서 배웠던 원리를 잘 접목하여 날려보며 실패했을 경우 그 원인을 분석하 여 스스로 정확하게 원인을 파악할 수 있도록 한다. 또한 제작과정을 다시 살펴보며 보완해야 할 점과 수정과정을 스스로 찾아보며 여러 방면에서 가장 잘 날 수 있는 연을 만들 수 있도록 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

연 날리기 영상 감상하기

창 의 적 설 계

창의적 설계

감 성 적 체 험 연 날리는 방법 익히기

연날리기의 성공요인과 실패요인 토의하여 공유하기 수정사항 보완하기

감성적 체험

(6) 9~10차시

중심과목 체육 학교급/학년(군) 중학교/1,2 학년

중심과목 성취기준

영역

[중학교] 4.도전 중심과목

성취기준

[9체02-07] 기록 도전 스포츠의 경기 방법 과 전략을 이해하고 경기에 활용할 수 있으 며, 경기 상황에 맞게 전략을 진단하여 창의 적으로 적용한다.

주제(단원)명 연 날리기 대회 개최하기 차시 9~10/10 학습목표 연의 특성을 이해하여 경기 규칙과 전략을 설정할 수 있다.

연계과목 기술 연계과목

성취기준 영역 기술과 발명

STEAM 요소

S

T 스포츠 경기의 기술적인 면을 살펴보며 경기 흐름을 이해한다.

E A M

개발 의도 연 날리기를 새로운 스포츠 경기로 만들어 경기 규칙을 설정하도록 한다.

이번 차시에서는 학생들이 직접 스포츠 경기 규칙을 만들어 보며 연날리기에 대해 제대로 이 해할 수 있도록 수업을 구성하였다. 규칙을 정하기 위해 연의 특성을 상세히 알고 있어야 하며 어떤 연이 잘 만들어진 연이지 구별할 수 있어야 하기 때문에 앞서 학습한 내용을 모두 이해하 고 있어야 경기 규칙을 설정할 수 있다. 여러 번의 수정 보완을 통해 완성된 연을 이용하여 연 날리기 대회를 개최한다. 새로운 스포츠이기 때문에 새로운 규칙을 만들고 규칙을 상세히 정해 야 한다.

STEAM 학습 준거

상황 제시

상 황 제 시

놀이와 스포츠의 차이점 알아보기

창 의 적 설 계

창의적 설계

새로운 규칙으로 경기 시작하기

감 성 적 체 험 연 날리기 대회의 새로운 규칙

만들기

감성적 체험 학습

과정 교수-학습 활동 학습자료

및 유의점

도입 ( 15 분)

Co 놀이와 스포츠의 차이점은 무엇일까?

- 동영상을 통해 러시아의 전통놀이이자 스포츠인 ‘고로드키’ 소개하기

- 러시아의 전통에서 정식 스포츠로 인정된 고로드키를 보며 놀이의 스포츠의 차이점을 생각해보도록 한다.

동영상

전개 ( 65 분)

CD 연 날리기 대회의 새로운 규칙 만들기

- 연날리기를 새로운 스포츠로 채택하고 인원, 경기장 규격, 세트의 수, 한 세트 의 점수 등의 경기 규칙 고안해보도록 한다.

- 모둠별로 구상한 새로운 대회를 친구들에게 소개한다.

- 투표를 통해 학급별로 가장 좋은 규칙을 선택한다.

- 보완할 부분을 수정한 후 규칙을 확정시킨다.

^ET 새로운 규칙으로 경기 시작하기

-여러 번의 수정 보완을 통해 완성된 연을 이용하여 연날리기 대회를 개최한다.

Tip! 새로운 스 포 츠 이 기 때 문 에 새 로 운 규 칙 을 만 들 고 규 칙 을 상 세 히 정 해 야 한다.

정리

(10 분) ^ET 새로운 스포츠 경기 규칙을 정한 소감 발표해보기

4. 학생활동지 / 학생참고자료

차시 1/10

[생각해보기]

1. 그림은 영국 화가인 엘리자베스 키스의 <연날리기:국립민속박물관>이다. 작품을 감상하고 감상 소감을 발표해보자.

[모둠과제]

1. 나라별로 연의 기원, 발전과정, 사용용도에 대해 조사하여 간단히 정리해보자.

2. 우리나라의 연의 유래와 사용용도에 대해 조사해보자.

3. 우리나라의 전통연의 특징은 무엇일지 생각해보자.

차시 2/10

[생각해보기]

1. 달리는 자동차에서 창문을 열고 손을 내밀었을 때 손바닥이 지면과 나란한 방향일 경우와 손바닥 이 앞으로 향했을 때 느끼는 바람의 정도를 생각해보자.

[모둠과제]

1. 책상 끝에 붙인 A4 용지에 바람을 불어 종이를 공중에 띄워보고 종이가 뜨는 이유를 생각해보자.

2. 그림을 보고 종이가 뜨는 이유를 유추해보자.

(윗부분과 아랫부분 면적, 속력, 압력과의 관계를 생각해보자.)

3. 연이 높게 뜨도록 하기 위해서는 어느 부분에 곡선이 만들어져야 되는지 생각해보고 실의 위치와 실을 매는 방법은 무엇이 있을지 생각해보자.

차시 3~5/10

[생각해보기]

1. 한국의 전통색은 무엇일까?

[활동하기]

1. 한국적인 전통미를 생각하며 연을 디자인하여 스케치해보자.

(디자인할 때 방패연의 구멍의 위치와 크기를 고려하자.)

2. 연을 만들면서 고려해야 할 점과 수정할 점을 기록하자.

차시 6/10

[생각해보기]

1. 사발 돌리기 영상을 본 후 접시를 떨어뜨리지 않고 돌릴 수 있는 방법을 생각해보자.

[활동하기]

1. 삼각형 모빌을 손가락 위에 올려 놓고 떨어지지 않도록 중심을 잡아보자. 중심을 잡았을 때 어떻 게 중심을 잡을 수 있었나?

2. 대칭과 비대칭 도형의 무게중심을 찾아보자.

3. 제시해준 도형을 가위로 오려 무게중심 부분을 손 끝에 올려 중심을 잡아보자.

4. 내가 만든 연의 무게중심을 찾아 표시해보자.

차시 7~8/10

[생각해보기]

1. 한국의 전통색은 무엇일까?

[활동하기]

1. 내가 제작한 연의 날리는 방법을 알아보자.

[평가하기]

1. 연을 날리본 후 보완사항이 무엇인지 적어보자.

차시 9~10/10

5. 교사자료

차시 1/10

<최초의 연 : 중국>

그 중 송(宋)나라 고승(高丞)의 《사물기원(事物記原)》의 기록에서 중국 한(漢)나라의 한신(韓信)이 만들었다는 것이 가장 오래된 것입니다. 기원전 200 년 초(楚)의 항우와 격전을 벌이던 한(漢) 고 조(高祖) 유방(劉邦)이 있었습니다. 유방에게는 한신이라는 장수가 있었는데요. 그는 연을 활용해 거리를 측량하고, 신호용으로 사용하는 등 군사적 목적으로 연을 활용하는데 능했습니다. 초나라 군대를 겹겹이 포위한 한나라의 한신은 소가죽으로 만든 커다란 연에 피리를 잘 부는 병사를 태워 초나라의 노래를 애절하게 불게 하였다고 합니다. 한나라 군대에 포위되어 더이상 빠져나 갈 길 없는 상황에서 고향의 노래를 들은 초나라 병사들을 낙담하였고, 결국 항우는 이 전쟁에 서 크게 져서 이후 자결하게 됩니다. 이와 관련하여 나온 유명한 고사가 바로 '사면초가(四面楚 歌)'이지요.

[생각해보기]

1. 영상을 본 후 놀이와 스포츠를 비교해보자.

[모둠활동]

1. 연 날리는 대회 규칙을 만들어보자.

- 연날리기를 새로운 스포츠로 채택하고 인원, 경기장 규격, 세트의 수, 점수 경기 방법 등을 고려 하여 경기 규칙을 만들어보자.

2. 투표를 통해 이루어진 규칙의 보완점이 없는지 살펴보고 최종규칙을 만들어보자.

또한 중국 한에서는 연에 대나무 피리를 붙인 다음 적의 상공으로 날리기도 하였는데, 연에서 나는 무서운 소리가 적에게 공포심을 일으켰다고 합니다. 이렇듯 연은 오랫동안 군사적 목적으 로 많이 사용되었습니다. 중국인들은 연의 색상, 채색 방식, 비행 방식의 차이를 두어 암호를 만들었고, 이를 통해 인근 부대에게 작전을 전달하는 연을 사용했습니다.

또한 중국인들은 적을 염탐하기 위해 사람이 올라타도 견딜 수 있는 종이와 대나무를 활용하여 크고 가벼운 연을 만들기도 하였다고 합니다. 그러나 사람이 연에 탄다는 것은 매우 위험한 일 이었겠지요? 13 세기에 중국을 여행한 마르코 폴로(Marco Polo)는 중국의 범선 갑판에서 죄수들 이 그 임무를 수행하였다고 기록을 남기고 있어 그 내용을 미루어 짐작할 수 있습니다.[출처] 연 의 역사와 숨은 과학원리|작성자 hanggong_museum

<서양에서의 연>

서양에서는 4 세기 타렌룸(Tarentum)의 그리스 과학자 아르키타스(Archytus)가 연을 발명했다는 기록이 있습니다. 서양에서는 과학실험 등에 연을 이용한 경우가 많은데요. 1749 년 스코틀랜드 의 기상학자인 알렉산더 윌슨(Alexander Wilson) 이 고공(high altitude)의 온도를 측정하기 위해 연에 온도계를 부착해서 날리기도 하였습니다. 또한 1752 년 미국의 정치가이자 과학자인 프랭 클린(Benjamin Frnaklin)은 연을 날려 번개가 일종의 전기 현상이라는 사실을 증명하였고, 이를 통해 피뢰침을 발명했습니다.

<한국에서의 연>

한국에서는 언제부터 연을 날렸을까요? 현재 남아 있는 기록 중 가장 오래된 것은 《삼국사기 (三國史記)》입니다. 삼국사기에 의하면 진덕여왕 1 년(서기 647 년)이 대신 비담(毗曇)과 염종(廉 宗)은 여왕으로서는 정사를 잘 다스릴 수 없다고 말하며 군사를 일으켜 왕을 폐하려 하였습니 다. 이 때 김유신이 토벌을 담당하였는데, 어느 날 하늘에서 큰 별이 떨어져 여왕이 패할 징조라 하여 민심이 동요하였습니다. 이 때 김유신은 큰 연을 만들어 남몰래 불을 붙여 하늘에 높이 띄 우고 백성들에게 별이 다시 하늘로 올라갔으니 여왕이 크게 승전할 것이로 소문을 내었습니다.

이후 민심이 수습되고 군사들 사기가 다시 올라 김유신이 이끄는 토벌대가 크게 이겼습니다.

고려시대에도 전쟁에 연을 사용한 것이 기록된 것이 있는데요. 1849 년 홍석모가 연중행사와 풍 속들을 정리하고 설명하기 위해 편찬한 세시풍속집인 《동국세시기(東國歲時記)》에 따르면, 다음 과 같은 기록이 남아 있습니다.

고려 말(1374) 최영 장군이 탐라(제주도)의 목호(몽고인으로 목축을 하늘 사람)의 반란을 평정할 때 군대를 싣고 탐라에 이르렀는데, 섬의 사방이 절벽이라 상륙할 수가 없었다. 장군은 묘안을 내어 연밑에 갈대씨를 담은 주머니를 달아 그 연을 높이 띄워 섬 주변 가시밭에 그 씨주머니를 떨어뜨렸다. 그 해 가을에 섬 주위는 마른 갈대로 뒤덮였으므로 불을 질러, 혼란을 틈타 성을 점 령하게 하였다."

- 홍석모 편 《동국세시기(東國歲時記)》中 -

조선시대에는 연에 대한 기록이 많이 남아 있는 편입니다. 세종대왕 때 남이 장군이 강화도에서 연을 즐겨 날렸다는 기록이 있습니다. 또한 이순신 장군의 난중일기를 보면 왜군과의 해전에서 가까운 섬의 아군과 통신하는 신호용으로 연을 사용하였으나 후에는 무기로 사용되었다고 되어 있습니다. 영조대왕은 손수 연날리기를 즐겼고, 1725 년~1776 년 무렵에는 임금이 전국적으로 연날리기를 장려하여서 많은 백성들이 계층별로 춘하추동 계절에 관계없이 연날리기를 즐겨 일 반화되었다고 합니다.

조선시대 이후에는 일제의 민족말살 정책으로 연날리기가 중단되기도 하였습니다. 이후 6·25 전

쟁 등으로 연날리기 문화가 많이 줄었습니다. 이에 정부(문화공보부)는 1954 년 전국 각처에 흩 어져 있는 '연' 기능 보유자들을 수소문하여 연날리기 대회를 광복 후 처음으로 개최하였지요.

이후 1956 년 한국일보사 주최 제 1 회 전국연날리기 대회가 개최되는 등 연날리기 문화가 조금 씩 되살아나기 시작하였습니다. 지금은 강변이나 넓은 광장에서 계절과 상관없이 여가활동으로 연을 날리는 경우가 많지요.

<한국 연의 특징>

한국의 연은 형태와 문양에 따라 그 종류가 구별되며, 약 100여 종에 이릅니다. 형태에 따라 사 각 장방형의 중앙에 방구멍이 뚫려 있는 방패연, 마름모꼴의 꼬리가 있는 가오리연, 사람·동물 등 다양한 형태로 창작하는 창작연으로 나눌 수 있습니다.

이 중 우리나라를 대표하는 연은 방패연입니다. 방패연은 모양이 방패 같다고 하여 붙여진 이 름인데요. 우리나라만의 고유한 형태입니다. 세계 여러 나라의 연은 대부분 가오리연처럼 마름모 꼴로 앞이 뾰족한 형태로 만들기도 하고, 새의 모양이나 동물의 모양을 한 경우가 많습니다. 그 러나 방패연은 직사각형의 형태를 띄고 있어 독특하며, 한가운데 있는 방구멍은 강약에 따라 조 절이 되도록 과학적으로 설계되어 있는 점이 특징입니다. 예로부터 방패연을 집안에 보관하면 액운이 달아나고, 행복을 가져온다고 전해내려왔으며 음력 정월 대보름이면 생연월일 이름을 적 은 연을 높이 띄워 날려 보내는 액막이연으로 많이 사용하였지요.

전통적으로 중국에서는 연을 늦은 봄에 많이 띄우는데 반해 한국에서는 겨울에 주로 띄웠습니다.

보통 음력 12월부터 연날리기를 시작하고 정초 세배와 성묘가 끝나면 갯벌이나 마을 앞에서 연 을 날립니다. 특히 정월 대보름날에 달맞이를 하고 난 후에 각자 띄우던 연을 가지고 나와 액막 이연을 날렸습니다. 연에다 '액(厄)'자 하나를 쓰기도 하고, '송액(送厄)'이나 '송액연복(送厄迎福)' 이라 하여 써서 얼레에 감겨 있던 실을 모두 풀어 멀리 날려 보내기도 합니다.

이는 농경생활이 주를 이루었던 우리나라에서는 농경기에 연날리기를 하면 농사에 지장을 줄 것 으로 보고, 농한기인 음력 12월부터 연을 날리기 시작하여 본격적인 한 해 농사를 시작하기 전인 정월대보름에 마쳤다는 견해가 주로 많습니다. 즉, 정월보름날 액막이의 민속과 관련시켜 연을 날 려 보냄으로써 연날리기를 끝내고, 다시 농사 준비를 시작하였던 것입니다.

또 '연줄 끊어먹기'와 '연 높이 날리기'와 같은 연싸움을 많이 하기도 하였습니다. 연싸움은 쌀밥 이나 민어부레로 만든 풀에 유리가루나 사기가루를 섞어서 연줄에 발라 상대방의 연줄을 끊는 것 입니다. 《동국세시기(東國歲時記)》에 따르면 서울 청계천의 수표교 근처에서 정월 대보름 하루 전에 연싸움이 매우 성행했다고 합니다.

자료출처 https://blog.naver.com/hanggong_museum/221434087166

차시 2/10

하루가 멀다 하고 새로운 컴퓨터 게임이나 스마트폰용 게임이 등장하고, 예전에는 볼 수 없었던 신 기하고 재미있는 장난감들이 속속 만들어지고 있다. 인터넷 커뮤니티에서도 새로운 게임을 만들어 놀기도 하는 등 세상은 온통 게임과 장난감으로 가득하다.

이렇게 날마다 새롭게 쏟아져나오는 놀이와 장난감 속에 전통놀이는 점점 설 자리를 잃어가고 있는 것 같아 아쉽기도 하다. 아마 개그콘서트의 ‘현대 레알 사전’에서와 같이 전통놀이는 “추석이나 설이 되면 뉴스에서 볼 수 있는 놀이” 또는 “아이는 별 흥미를 느끼지 못하지만 아빠 혼자서 옛 추억에

사로잡혀 정신없이 노는 놀이”라고 정의될지도 모르겠다.

이렇게 전통놀이가 초라한 신세가 된 것은 요즘 아이들이 디지털 환경에 너무 익숙해져 있고, 놀이 환경이 너무나 많이 변했기 때문이다. 아이들로서는 컴퓨터나 스마트폰만 있으면 다양한 게임을 즐 길 수 있는데, 굳이 자치기나 비석치기를 하려고 차가운 바람을 맞아가며 넓은 공터를 찾아다닐 이 유가 없는 것이다.

그래도 그나마 연날리기는 초등학교에서 전통놀이 체험을 할 때 한 번씩 만들어보기도 하고, 겨울 이면 강가에서 연날리기대회가 열리기도 해서 겨우 명맥을 유지하는 편이다. 하지만 이제 연날리기 는 더 이상 아이들만의 놀이가 아니다. 어른들의 레포츠로서 그리고 미래를 밝혀줄 새로운 친환경 발전 수단으로도 조명을 받고 있기 때문이다.

<연은 장난감이 아니다>

연(鳶)은 동양의 전통놀이처럼 여겨지지만, 동서고금을 막론하고 많은 사람들의 호기심과 사랑을 받 았던 역사 깊은 놀이기구다. 또한 연은 단순히 놀이기구에 그치지 않고 역사적 순간에 화려한 활약 을 펼치기도 했다.

‘사면초가(四面楚歌)’라는 고사성어도 연과 관련이 있다. 기원전 200년 초(楚)의 항우는 유방의 군사에 둘러싸여 필사적으로 항전하고 있었다. 이때 유방의 장수 한신은 소가죽으로 만든 커다란 연에 피리 를 잘 부는 병사를 태워 초나라의 노래를 애절하게 불게 했다고 한다. 한신은 연을 띄워 거리를 측 량하고, 신호용으로 사용하는 등 군사적 목적으로 연을 활용하는 데 전문가였다.

우리나라에도 연을 사용하여 전쟁에 승리한 경우가 종종 있었다. 드라마 <근초고왕>에서 백제가 고 구려의 성을 공격할 때 말갈족이 글라이더처럼 생긴 거대한 연을 타고 성을 넘는 장면이 나온다. 이 를 보고 많은 사람들이 다소 황당하다는 반응을 보였지만, 완전히 근거 없는 장면은 아니다. 신라의 김유신은 비담과 염종의 반란군을 제압하기 위해 연에 허수아비를 매달고 불을 붙여 높이 날렸고, 고려 말에 최영은 탐라를 정벌하기 위해 연에 불을 붙여 날리는 책략을 사 용했다.

실제로 근대 실학자 신정준이 쓴 『책차제(策車制)』에 따르면 임진왜란 당시 진주성이 포위되었을 때 정평구라는 인물이 대나무와 소가죽으로 만든 커다 란 연인 비거(飛車)로 사람을 탈출 시켰다고 전해진다. 안타까운 것은 비차에 관한 기록만 존재할 뿐 설계도나 유물이 남아 있지 않아 이를 증명하지 못 한다는 것이다(여기서 얻을 수 있는 교훈은 과학적 업적을 인정받기 위해서는 그만큼 기록이 중요하 다는 것이다).

<연으로 번개를 잡다>

미국의 역사화가 벤저민 웨스트가 그린 <하늘에서 전기를 끌어들이는 벤저민 프랭클린>(1816).

서양에서도 전쟁에서 연이 신호의 수단으로 사용되었다. 하지만 그보다 널리 알려진 것은 벤저민 프 랭클린(Benjamin Franklin, 1706~1790)의 연처럼, 과학적인 업적과 관련 있는 경우다. 프랭클린은 1752년 번개가 치는 날, 연을 날려 번개가 일종의 전기 현상이라는 사실을 증명했고, 이를 응용해 피뢰침을 발명했다. 운이 좋아 실험에 성공했지만 이를 따라 하다가 번개에 맞아 죽은 과학자도 있 을 만큼 프랭클린의 실험은 위험했다.

연은 비행기의 역사에서도 빼놓을 수 없는 역할을 했다. 최초로 글라이더를 만들어 직접 비행했던 독일의 오토 릴리엔탈(Otto Lilienthal, 1848~1896)은 연을 가지고 항력(drag,抗力)¹⁾과 양력(lift,揚力)²⁾ 을 측정하는 실험을 했다. 릴리엔탈은 글라이더 시험 비행 도중 사고로 사망하면서 “희생은 필요하 다”라는 유명한 말을 남겼다.

조선조 비행체 비거의 모습

가장 재미있고 놀라운 주장은 피라미드를 만드는 데 연이 활용되었다는 것이다. 2001년 미국에서는 피라미드를 건설하는 데 연을 이용했다는 주장 을 뒷받침하기 위해 실제로 사막에서 연으로 거대한 돌을 세우는 실험을 했다.

연을 과거의 유물로만 생각한다면 큰 오산이다. 다목적으로 활용되던 연은 오늘날에 그 가치를 새로 인정받아 유용하게 활용되기도 한다. 뱃머리 상공 에 무려 160제곱미터나 되는 거대한 연을 달아 운항하는, 소위 연이 끄는 배가 등장하기도 했다. 독일의 벨루가에서 만든 ‘MS 벨루가 스카이 세일스’

호는 컴퓨터로 대형 연을 조종해 연료를 10~35퍼센트나 절감할 수 있다.

미래에는 고고도(高高度) 풍력발전에도 연이 활용될 것으로 보인다. 일반적 으로 고도가 높아질수록 풍속이 증가하는데 지상에서 10킬로미터 상공 부근에는 강한 제트기류(jet stream)³⁾가 형성되어 풍력발전에 제격이기 때문이다. 이탈리아에서는 800미터 고도에서 풍력발전할 수 있는 연을 제작하여 시험 가동하고 있다고 한다. 연을 이용한 풍력발전은 지상에 풍력발전 탑을 세우는 것보다 건설비용도 적고 효율이 좋아 미래형 발전소로 주목받고 있다. 프랭클린이 연을 이용 해 번개에서 전기를 얻어낸 것과 같이 이제는 연을 통해 발전을 하는 날이 올 것으로 보인다.

연날리기에 실패한 베르누이

연은 과거에 전쟁에서 혁혁한 공을 세웠고, 미래 그린에너지원으로 주목받고 있지만, 역시 우리에게 가장 친숙한 것은 장난감으로 활용되는 연들이다. 아이들이 가장 흔하게 가지고 노는 가오리연과 방 패연부터 성인들이 대회 출전용이나 행사용으로 제작하는 거대한 연에 이르기까지 그 종류는 매우 다양하다. 이렇게 다양한 연들이 하늘을 나는 원리는 베르누이의 정리(Bernoulli’s theorem)⁴⁾로 간단 히 설명 가능하다고 흔히 알려져 있다.

비행기가 나는 원리를 설명하는 데 자주 등장하는 베르누이의 정리에 따르면 볼록한 날개의 윗면을 지나는 공기는 아랫면을 지나는 공기보다 속도가 빠르기 때문에 압력이 낮아지고 아래쪽은 속도가 느려 압력이 높다고 한다. 그래서 날개의 아래쪽에서 위쪽으로 미는 힘인 양력이 발생해 비행기가 날게 된다는 것이다.

연에서도 마찬가지로 연의 뒷면으로 흐르는 공기가 빠르게 움직이기 때문에 양력이 생겨 연이 난다 고 종종 설명된다. 하지만 연은 비행기의 날개와 달리 매우 얇은 모양을 하고 있어, 베르누이의 정리 로만 설명하기에는 모자라다는 점을 직감적으로 알 수 있다. 그리고 더욱 중요한 사실은 비행기조차 베르누이의 정리만으로 설명되지 않는다는 것이다. 만약 비행기가 베르누이의 정리에 따라 비행을 한다면 뒤집어져서 나는 곡예비행은 설명이 어려워진다. 그렇다면 베르누이의 정리는 정확하지 않은 것일까?

이탈리아 세르비아에서 열린 국제연날리기축제의 모습. (2012. 4. 21)연은 바람이 연에 가하는 힘과 연줄에 의한 장력, 연의 무게가 힘의 평형을 이루면서 난다.

사실 연이 하늘을 나는 원리는 달리는 차창 밖으로 손을 내밀어보면 쉽게 이해할 수 있다. 창밖으 로 내민 손바닥이 지면과 나란한 방향으로 향할 경우 양력은 거의 느끼지 못하며, 공기의 저항인 항 력도 작다. 하지만 손바닥을 조금씩 세울수록 항력과 양력이 증가하는 것을 느낄 수 있으며, 손은 공 기 중을 날게 된다.

이러한 현상은 손바닥에 부딪친 공기가 방향을 바꾸면서 손바닥을 밀기 때문에 생긴다. 즉 손바닥 이 공기를 밀면 공기도 손바닥을 밀기 때문에 손바닥이 뜨는 힘을 받게 되는 것이다. 연의 경우에도 마찬가지로 비스듬한 연에 부딪친 공기가 아랫방향으로 방향을 바꾸어 흐르고, 이때 공기가 연을 미 는 힘이 작용한다. 즉 연이 공기를 밀면 공기도 연을 밀게 되어 연이 하늘로 뜨는 것이다. 따라서 연 이 하늘을 나는 것은 베르누이의 정리가 아닌 뉴턴의 운동 제3법칙인 작용-반작용의 법칙(또는 운동 량 보존 법칙)으로 설명되어야 한다.

연날리기가 뉴턴 운동 법칙으로 설명 가능하듯이 비행기의 비행도 마찬가지다. 이러한 사실을 잘 이해하고 나면 양력과 관련된 일반적인 오해도 쉽게 풀린다. 흔히 비행기의 양력이 비행기의 무게와 같거나 커야 비행기가 날 수 있다고 생각하지만, 이는 틀렸다. 물론 양력이 비행을 가능하게 하기 때 문에 이렇게 생각하는 것도 무리가 아니지만, 비행기는 양력이 비행기의 무게(비행기에 작용하는 중 력)보다 작아도 날 수 있다. 비행기가 일정한 속력으로 상승할 경우 양력은 비행기의 무게에 지면과 이루는 코사인값을 곱한 값과 같다(양력=무게×cosθ). 따라서 비행기의 양력이 비행기의 무게보다 작 아도 하늘을 날 수 있는 것이다.

<뉴턴의 운동 제3법칙에 따른 양력 발생 원리>

이제 창밖으로 내민 손바닥을 점점 더 세워보자. 손바닥을 세울수록 손바닥은 뜨는 것이 아니라 점 점 뒤로 밀리는 느낌을 받게 된다. 이것은 양력보다는 항력이 크게 증가해 생기는 현상으로 비행기 나 연에서도 이는 매우 중요하다. 양력은 16℃ 부근까지는 일정하게 증가하다가 20℃ 부근이 되면 급격히 감소한다. 이와 달리 항력은 서서히 증가하다가 20℃ 부근에서 갑자기 증가하기 때문에 비행 기의 경우 이런 현상이 생기면 추락할 수도 있다.

안정된 비행을 위해 방패연(위쪽)의 중앙에 방구멍이 뚫린 것처럼 낙하산의 가운데 부분에도 난류 의 영향을 억제하는 구멍(아래쪽)이 뚫려 있다.

하지만 연은 각도가 증가하여 양력이 감소하고 항력이 증가해도 실속(失速)하는 일 없이 날 수 있다.

이는 연이 비행기와 달리 연줄이 달려 있기 때문인데, 연은 바람이 연에 가하는 힘과 연줄에 의한 장력⁵⁾, 연의 무게가 힘의 평형을 이루면서 난다. 따라서 항력이 증가하더라도 결국 연줄에 의한 장력 과 힘이 평형을 이루기 때문에 떠오를 수 있는 것이다.

하지만 연의 고도가 증가하면서 강한 바람이 불 경우에는 연이 부서질 수도 있다. 이러한 경우를 대비해 우리의 방패연에는 방구멍이라는 구멍이 뚫려 있다. 이는 다른 나라 연에서는 찾아볼 수 없 는 독특한 구조로, 방패연이 안정되게 날게 하는 역할을 한다. 바람을 받아서 날아야 하는 연에 구멍 을 뚫으면 날지 못할 것 같지만 오히려 연 뒤에 발생하는 난류를 억제하여 안정되게 날게 된다.

재미있는 것은 낙하산에도 이러한 구멍이 있다는 것이다. 만약 낙하산에 이런 구멍이 없다면 낙하 산 윗부분에 난류에 의한 소용돌이가 생겨 강한 진동이 발생할 수도 있다. 별것도 아닌 장난감인 연 속에 이렇게 많은 과학 원리와 인류의 희망까지 담겨 있다는 사실이 놀랍지 않은가!

◎ 연의 비행원리 알기