❘프로그램 요약❘ ···1
1. 주제 개요 ···2
2. 학습 목표 ···2
3. STEAM 과목 및 학습 준거 ···3
4. 차시별 수업 계획 총괄표 ···4
5. 평가 계획 ···6
6. 차시별 교수학습과정 ···8
1차시 : 자율주행 자동차, 그것이 알고 싶다! ···9
2차시 : 전지적 참견 시점으로 본 “자율주행 기술” ···19
3차시 : 자율주행 자동차, 솔로몬의 지혜 ···25
CONTENTS
프로그램 요약
프로그램 요약
주 제 명 자율주행을 위한 솔로몬의 지혜
차시 공학설계과정 소주제 주요 내용 관련 교과
1
구현 및 설계
자율주행자 동차, 그것이 알고 싶다!
도 입
￭ 나는 어른이 되어서 어떤 자동차를 타게 될까?
∙ 미디어 속에서 일상화 된 자율주행 자동차의 모습과 현 재 관련 분야 과학기술의 발전 정도 비교 인식
과학 기술 학 습
활 동
∙ 문제 : 자율주행, 어떻게 가능할까?
∙ 지식 : 자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리 및 적용 기술 탐구
∙ 상황
1) 세계 주요국의 자율주행 자동차 기술 개발 현황 2) 자율주행자동차의 단계별 상용화 시점
∙ 활동(직소기법)
1) 자율주행 자동차의 프로세서 설계
2) 자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리 탐구
마무리
￭ 과학기술의 발전에 따른 시대의 변화 체감
∙ 사람의 편의를 높이고 안전을 보장하는 방향으로 발전 하는 자율주행 관련 과학기술 및 가까운 미래에서 마주 하게 될 현실로 인식
2 분석
전지적 참견 시점으로
살펴본 자율주행
자동차
도 입 ￭ 자율주행 자동차, 왜 필요할까요?
∙ 사람이 자동차를 운전하기 위해 필요한 조건 분석
과학 기술 도덕 학 습
활 동
∙ 문제 : 사회적 약자(장애인, 유아, 노인 등)가 자동차를 이용함에 있어서 불편함은 없을까?
∙ 지식 : 자율주행 자동차의 적용 가능 분야(사례) 탐구 ∙ 상황
1) 소외 계층을 위한 자율주행 자동차 활용 사례 2) 자율주행 자동차가 만나는 현실의 장애 ∙ 활동(모둠 토의, 포스터 발표자료 제작) 1) 현실적 규제, 사회적 인식 제고 방안 분석 2) 예측 불가능한 상황에서 자율주행 자동차의 선택 마무리 ￭ 우리 모두가 관심을 가질 때, 모든 사람이 향유하고 공유
할 수 있는 과학기술로 발전함을 시사
3
요구 사항 정의
자율주행, 솔로몬의
지혜
도 입 ￭ 자율주행 자동차, 더 안전한 탈 것이 되려면?
∙ 자율주행 자동차 관련 사고 사례
과학 기술 도덕 학 습
활 동
∙ 문제 : 더 안전한 자율주행 자동차가 되기 위한 현실의 장벽을 극복하려면?
∙ 지식 : 자율주행 자동차 관련 법과 제도, 과학기술 ∙ 상황
1) 자율주행 자동차 사고 사례
2) 더 안전한 자율주행 자동차로 재설계 ∙ 활동(학급 토의)
1) 사고 원인 조사 및 과학, 기술적 해결방안 설계 2) 사고책임 등 사회적 합의 필요성 도출
마무리 ￭ 인간 중심 과학기술 발달의 중요성 인식
주제 개요
1
영화 ‘아이언맨’, ‘아이로봇’ 등 미래의 현실을 담은 미디어에 자연스러운 탈 것으로 등장하 는 자율주행 자동차. 자동차 산업을 주도하는 세계적인 기업들이 새로이 출시하는 제품에서 만나는 다양한 첨단 과학기술들은 운전자가 직접 운전해야 하는 자동차에 대한 본질적 패러다 임의 변화를 일으키고 있다.
이미 ‘우버(UBER: 모바일 플랫폼에 기반하여 교통 서비스를 제공하는 기업)’는 지난 2016 년부터 자율주행 기술을 적용한 택시 서비스를 제공하고 있는 등 가까운 미래에 우리 일상 생 활에서 자율주행 자동차 및 관련 기술들이 상용화, 대중화 될 것으로 전망된다.
이와 관련하여 본 프로그램은 학생들이 자율주행 자동차에 적용된 과학 기술에 대해 흥미와 관심을 제고하고, 자율주행 관련 도덕적 딜레마의 경험을 통해 사회적 합의를 전제로 한 첨단 과학 기술의 도입과 사람 중심 과학 기술의 발전에 대해 학습할 수 있도록 개발하였다.
학습 목표
2
중학생을 위한 ‘자율주행 자동차, 솔로몬의 선택’ 프로그램의 학습목표는 다음과 같다.
구 분 학습 목표 관련차시
내용 목표
∙ 자율주행 자동차의 개념에 대해 설명할 수 있다. 1
∙ 자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리를 이해할 수 있다. 1
∙ 자율주행 자동차로 인해 달라질 미래 사회상을 예측할 수 있다. 2
과정 목표
∙ 사회적 약자 등 모든 사람을 위한 과학기술의 발전의 중요성을 인식한다. 2
∙ 과학자, 기술 공학자가 가져야할 소양과 태도를 기를 수 있다. 3
∙ 민주시민으로서 과학기술 관련 의사 결정에 참여하는 태도를 기를 수 있다. 3
STEAM 과목 및 학습 준거
STEAM 과목 및 학습 준거
3
STEAM 과목 요소
교과별 영역
2015 개정 교육과정
학년군 영역 성취 기준
과학 1~3 과학기술과 인류 문명
[9과24-02] 과학을 활용하여 우리 생활을 보다 편리하게 만드는 방안을 고민하고 그 유용성에 대해 토론할 수 있다.
기술 1~3 기술 시스템 기술 활용
[9기가04-11] 수송 수단의 안전한 이용 방법을 알고, 사고 원인과 예방 및 대처 방법을 조사하고 실천한다.
[9기가05-1] 기술의 발달에 따른 사회, 가정, 직업의 변화를 이해하고 미래 기술 활용 및 사회의 변화에 대하여 예측한다.
도덕 1~3 과학과 윤리
[9도04-02] 과학 기술이 현대인의 삶에 미치는 긍정적인 영향과 가치를 설명하 고, 동시에 과학 기술이 지닌 문제점과 한계를 열거하며, 과학 기술의 바람직한 활용 방안을 제시할 수 있다.
① 과학 기술은 인간의 삶을 어떻게 바꾸었나?
② 과학 기술은 모든 문제를 해결해 줄 수 있는가?
③ 과학 기술에 책임이 필요한 이유는 무엇인가?
STEAM 학습 준거
단계 STEAM 학습 준거
상황제시
∙ 일상 생활에서 상용화되어 가고 있는 자율주행 자동차에 체감한다.
- 미디어 자료 활용 : 자율주행이 적용된 가상의 미래 생활 모습(QR코드 제공)을 보고 영상 에 나타난 자율주행 자동차 관련 이야기 안내
창의적 설계
∙ 자율주행 자동차가 가지고 있는 다양한 한계 상황을 탐구하고 이를 해결하기 위한 방안을 제 안한다.
- 현실적 규제 및 사회적 인식 등 자율주행 자동차 관련 쟁점 조사 및 탐구
(안전성에 대한 사회적 인식, 사고에 대한 책임 소재, 해킹 등에 따른 개인정보 침해 문제 등) - 더 안전한 탈 것이 되기 위한 과학‧기술‧공학적 안전장치의 설계 및 현실의 법과 제도에서
개선해야 하는 문제점을 발견하고 해결
감성적 체험
∙ 트롤리 딜레마 체험 및 과학기술에 대한 생각 공유
- 사고 시나리오에 따른 모둠별 발표 활동을 통해 자율주행 자동차 관련 과학기술에 대한 관 심 제고
- 모든 사람을 위한 과학기술의 발전 중요성에 대한 인식 확산
차시별 수업 계획 총괄표
4
차시 관련
과목 단원 소주제 학습 내용 준비물
1차시 과학 기술
수송 기술 시스템
자율주행, 그것이 알고 싶다.
자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리 탐구
첨단 기술을 적용한 자율주행 자동차 설계, 구현
Co 나는 어른이 되어서 어떤 자동차를 타게 될까?
∙ 미디어 속에 나타난 자율주행 자동차의 모습과 현재 자동차 선도 기업들에서 출시하는 자동차 소개 Tip 자율주행 택시 서비스 등 일상 생활에 이미 적용
되어 가고 있는 사례들을 통해 학생이 체감하고 관심을 가질 수 있도록 유도한다.
∙ 자동차 선도 기업들이 출시하는 자율주행 자동차를 통 해 현재 기술 수준을 인식
∙ 자율주행 자동차의 단계별 상용화 시점 조사
CD 자율주행 자동차 구현, 설계
1) 자율주행 자동차 프로세서 설계, 구현 2) 자율주행 자동차에 적용된 과학 원리 탐구
ET 과학기술의 발전에 따른 시대의 변화 체감
PPT
멀티 미디어
장치
워크북
2차시 기술 도덕
수송 기술 시스템
전지적 참견 시점으로
본 자율주행
기술
자율주행 자동차 적용 분야, 사례 분석
모든 사람을 위한 과학기술의 발전 필요성 인식
Co 자율주행 자동차, 왜 필요할까?
∙ 사람이 자동차를 운전하기 위한 필요 조건 분석 ∙ 일반적인 자동차를 사회적 약자(장애인, 노인, 유아
등)가 이용하기 어려운 이유 분석
∙ 자율주행 자동차의 일상화에 장, 단점 비교
Tip 자율주행 자동차를 통해 이동이 불편한 소외 계층들 에게 도움을 줄 수 있고, 또 장거리 운행에 따른 심신의 피로로부터 안전을 보호받을 수 있는 등 자율주행 자동차의 일상화에 따른 다양한 사례를 비교 분석한다.
CD 자율주행 자동차가 넘기 어려운 현실의 장벽 ∙ 현실적 규제, 사회적 인식 등 자율주행 자동차 관련
쟁점 조사 및 해결 방안 제안 1) 안전성에 대한 사회적 인식 2) 사고에 대한 윤리적 책임 소재 3) 해킹 등에 따른 개인정보 침해
ET 예측 불가능한 돌발 상황에서 자율주행 자동차의 선 택을 위한 윤리적 가이드라인 설계해보기
1) 인명피해의 정도에 따른 시나리오 2) 역선택 문제 발생 시나리오
PPT
멀티 미디어
장치
워크북
포스트잇
폼보드 네임펜 매직 등
차시별 수업 계획 총괄표
: Science 과학, : Technology 기술, : Engineering 공학, : Art 예술, : Math 수학
Co : Context 상황 제시,
CD : Creative Design 창의적 설계, 주어진 상황에서 창의성, 효율성, 경제성, 심미성을 발현하여 최적의 방안을 찾아 문제를 해결하는 종합적인 과정
ET : Emotional Touch 감성적 체험, 학습에 대한 긍정적 감정을 하는 것이다. 학습에 대한 흥미 자신감, 지적 만족감, 성취감 등을 느껴 학습에 대한 느끼고 성공의 경험을 동기유발, 욕구, 열정, 몰입의 의지가 생기고 개인적 의미를 발견하여 선순 환적인 자기주도적 학습이 가능하게 하는 모든 활동과 경험
차시 관련
과목 단원 소주제 학습 내용 준비물
3차시
과학 기술 도덕
과학과 윤리
자율주행 자동차, 솔로몬의
지혜
자율주행 자동차가 더 안전한 탈 것이 되기 위한 과학 기술 기반의 기발한 아이디어 설계
자율주행 자동차와 관련한 사회적 인식(사고 사례)과 이를 해결하기 위한 대안 모색
Co 자율주행 자동차, 더 안전하게 이용하려면?
∙ 자율주행 자동차 사고 관련 가상의 시나리오를 읽고 문제해결 방안 예측하기
∙ 예측 불가능한 상황에서 자율주행 자동차는 어떻게 주 행해야 할까?
Tip 1,2차시의 수업을 통해 자율주행 자동차 기술의 도입과 현실의 장벽을 이해한다. 이를 통해 3차시 는 자율주행 자동차와 관련한 사고 사례로부터 과 학 기술의 발전 방향을 인식하고 이에 대한 해결 책을 강구하도록 지도한다.
CD 더 안전한 자율주행 자동차 설계하기 ∙ 자율주행 자동차 사고 사례 조사하기 - 사고 원인 분석, 사고책임과 그 이유 - 사고책임에 대한 법과 제도 보안하기 ∙ 더 안전한 자율주행 자동차로 재설계
- 사고 원인 해결을 위한 과학적 상상력 더하기 ※ 과학기술 기반의 안전장치 설계하기
Tip 과학기술 기반의 안전장치 설계하기 활동에서 학 생이 엉뚱하고 기발한 상상을 할 수 있도록 안내 한다. 과학 원리, 기술 시스템 등 다양한 지식을 활용하여 아이디어를 표출할 수 있도록 지도한다.
ET 인간 중심 과학기술 발달의 중요성 인식 ∙ 자율주행 자동차 관련 과학기술 발전방향 ∙ 사회적 합의에 기초한 과학기술의 발전의 필요성 Tip 자율주행 자동차 관련 사고 사례를 분석하고 해결
방안에 대한 설계 활동을 통해 한계를 뛰어 넘기 위한 ‘과학기술적 인간의 상상력’이 중요함을 알 게 하고, 과학기술의 원리와 시스템이 현실화 되 는 과정에서 ‘왜 사회적 합의’가 중요한지 느끼게 한다.
PPT
멀티 미디어
장치
워크북
포스터 발표자료
평가 계획
5
평가 내용 및 비율
방 법 관찰평가
(학습태도)
학생 평가
포트폴리오 평가
자기평가 동료평가
비율 30(%) 15(%) 15(%) 40(%)
평가 영역 및 내용
평가 영역 평가 내용 평가 방법
지식과 내용
∙ 과학의 원리를 바르게 이해하고 있는가?
∙ 기술 / 공학적 시스템을 이해하고 있는가?
∙ 문제해결에 관련된 교과 지식 영역의 내용을 이해하고 있는가?
포트폴리오 평가
기능 및 기술
∙ 지식을 바탕으로 생각을 논리적으로 정리하였는가?
∙ 발표 자료를 충실히 제작하였는가?
∙ 문제 해결에 필요한 방법을 다양하게 활용하였는가?
정의적 측면
∙ 모둠 활동에 적극적으로 참여하였는가?
∙ 팀 내에서 자신의 역할을 성실히 수행하였는가?
∙ 문제해결 과정에서 협동과 단결력을 발휘하였는가?
관찰 평가
의사소통
∙ 의사 표현을 명확하고 자신감있게 전달하였는가?
∙ 다른 사람의 의견을 개방적인 태도로 경청하였는가?
∙ 민주적인 의사소통과정을 거쳤는가?
관찰평가 / 동료평가
관찰 평가 점검표
평가 영역 평가내용 세부점수
협력
∙ 모둠별 활동에 적극적으로 참여하였는가? 5 4 3 2 1
∙ 팀 내에서 자신의 역할을 성실히 수행하였는가? 5 4 3 2 1
∙ 문제 해결 과정에서 모둠의 결집을 위해 노력하였는가? 10 8 6 4 2
공감
∙ 상대방의 관점을 이해하려고 노력하였는가? 5 4 3 2 1
∙ 상대방의 의견을 경청하는 태도를 보였는가? 5 4 3 2 1
평가 계획
포트폴리오 평가
평가 영역 평가 내용 세부 점수
과학적 원리 ∙ 자율주행자동차의 핵심 기술에 적용된 과학적 원리를 설명할 수
있는가? 10 8 6 4 2
포트폴리오 ∙ 차시별 활동 과정 및 결과를 정리하였는가? 10 8 6 4 2
토의･토론
∙ 논리적 근거를 바탕으로 자신의 의견을 표현했는가? 10 8 6 4 2
∙ 과학적 윤리의 중요성에 대해 말할 수 있는가? 10 8 6 4 2
자기평가
성 명 평가내용 평가
∙ 모둠 활동에 적극적으로 참여하였는가? 5 4 3 2 1
∙ 과학기술의 원리와 적용 사례를 이해하였는가? 5 4 3 2 1
∙ 수업을 통해 인간중심 과학기술의 필요성을 이해하였는가? 5 4 3 2 1
평 가 (15점)
동료평가
성 명 평가내용 평가
∙ 모둠의 구성원은 역할을 잘 수행하였는가? 5 4 3 2 1
∙ 모둠 활동에 참여도가 높았는가? 5 4 3 2 1
∙ 다른 모둠원의 의견에 경청하고 공감하였는가? 5 4 3 2 1
소계
∙ 모둠의 구성원은 역할을 잘 수행하였는가? 5 4 3 2 1
∙ 모둠 활동에 참여도가 높았는가? 5 4 3 2 1
∙ 다른 모둠원의 의견에 경청하고 공감하였는가? 5 4 3 2 1
소계
평 가 (15점) (소계 점수/2)
차시별 교수학습자료(교사용)
6
1차시 (1/3)
자율주행 자동차, 그것이 알고 싶다!
과목 과학, 기술 수업차시 1/3
단원 과학기술과 인류 문명, 수송기술 시스템
교육과정 2015 개정 교육과정 [9기가04-12] 수송 기술과 관련된 문제를 이해하고, 해결책을 창의적으로 탐색하고 실현하며 평가한다.
학습목표 1. 자율주행 자동차의 개념을 설명할 수 있다.
2. 자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리를 발견하고 이해할 수 있다.
STEAM 요소 및 수업 계획
학습과정 교수 ‧ 학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (10분)
미디어에 나타난 자율주행 자동차 이야기
Co 나는 어른이 되어서 어떤 자동차를 타게 될까?
※ 일상 생활에서 쉽게 만나는 이야기를 미래의 자신에게 일어날 수 있는 사건으로 연결지어 자율주행 자동차에 대한 관심과 흥 미를 유도하고 문제 해결의 필요성을 공감하게 한다
∙ 뉴스, 영화 속에서 자율주행 자동차의 모습 탐색하기 ∙ 세계 주요 자동차 회사들의 자율주행 자동차 기술 소개하기
PPT
워크북
학습활동 (35분)
자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리 탐구
첨단 기술을 적용한 자율주행 자동차 설계, 구현 ∙ 자율주행 자동차의 상용화 시점 조사(안내)
Tip 수업의 흐름(시간)을 고려하여 자율주행 자동차의 상용화 시점에 대해 간략히 안내하여 학생이 곧 마주할 가까운 미 래의 일임을 인지하도록 한다.
CD 자율주행 자동차 설계, 구현 ∙ 자율주행 자동차는 어떻게 작동할까?
- 인지(센서) ⟶ 판단(사람의 뇌) ⟶ 제어
∙ 자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리는 어떤 것이 있을까?
- 인지(센서) 단계에서 적용되는 과학적 원리 탐구
PPT
워크북
마무리 (5분)
ET 과학기술의 발전에 따른 시대 변화 체감 ∙ 자율주행 자동차가 상용화 된 사회상 예측하기
Tip 사람의 편의를 높이고 안전을 보장하는 자율주행 자동차가 일상의 도로위에서 달리는 사회 모습을 상상하게 하여, 과 학기술의 발전이 인류 문명을 바꾸어 감을 깨닫게 한다.
PPT
워크북
지도상의 유의점
자율주행 자동차를 과학기술의 원리와 적용 사례를 친숙하게 받아들이고, 학습자가 이를 자신이 곧 마주할 직접적인 문제로 인식하게끔 지도한다.
차시별 교수학습자료(교사용)
1차시
자율주행 자동차, 그것이 알고 싶다!
1 상황 제시
사람이 운전하지 않아도 목적지까지 스스로 이동하는 자동차를 ‘자율주행 자동차’라고 합니다. 자 율주행 자동차가 일상의 도로를 달릴 날이 멀지 않았습니다. 요즘 출시되는 자동차에는 주행 중 차 선을 이탈하는 경우 경고음을 울리거나 앞 차와 일정한 거리를 유지하고, 각도와 거리를 계산하여 알아서 주차하는 등 안전과 편의성을 고려한 다양한 시스템이 도입되어 판매되고 있습니다.
단순한 탈 것에 불과했던 자동차는 이제 인공지능과 정보통신기술이 융합되어 움직이는 컴퓨터로 진화하고 있습니다. 세계 유명 자동차 기업들은 완전하게 자율주행 할 수 있는 자동차를 일반 도로 위에서 달릴 수 있도록 다양한 실험과 제도 개선이 추진되고 있으며, 교통 서비스를 제공하는 우버 기업은 자율주행 택시 서비스를 지난 2016년부터 도입하였습니다.
우리나라 역시 2030년을 목표로 모든 도로에서 자율주행 자동차가 달릴 수 있도록 기술개 발을 지원하고 관련 분야의 제도를 개선해 나가고 있습니다. 멀지 않아 우리가 마주하는 일상 의 도로 위 풍경은 지금과는 현저하게 달라질 것입니다.
자율주행 자동차로 달라진 미래의 생활상
도시의 복잡한 도로 위를 지나는 자동차, 핸들에 있어야 할 운전자의 두 손은 자신의 태블릿 PC 를 만지며 다양한 업무를 처리하고 있다. 운전자가 운전에 전혀 신경을 쓰지 않고 있음에도, 이 스 마트한 자동차는 주변의 차량과의 안전거리를 유지하고, 횡단보도 위 보행자를 인식하는 등 교통 상 황을 스스로 살피며 안전하게 도시를 주행하고 있다.
목적지는 도시 중심부에 있는 한 대형마트, 가족들과 함께 쇼핑을 나왔다. 대형마트에 도착할 때 쯤 도착 안내 메시지가 흘러 나오고, 자동차는 대형마트를 관리하는 인공지능 컴퓨터에 연결하여 가 족이 내릴 곳과 주차할 장소를 스스로 선택하여 가족의 스마트폰으로 안내 메시지를 전송한다.
탑승했던 모든 가족이 차에서 내리자, 아무도 타지 않은 자동차는 스스로 주차장까지 이동하고 전 기를 충전한다. 가족이 쇼핑을 마칠 때 쯤, 운전자는 스마트폰으로 자동차를
호출한다. 대형마트 입구에는 이미 자동차가 대기 중이다.
자동차에 탑승한 운전자는 “집으로” 라고 자동차에게 말한다. 자동차는 운 전자의 음성을 인식하고 목적지까지 다시 주행을 시작한다. 집으로 가는 길, 가족은 오늘 저녁에 방영하는 재미있는 TV 프로그램을 함께 시청한다.
※ QR 코드를 스캔하여, 미래 생활상을 영상으로 시청해봅시다.
상상노트 공상 영화 속에서 볼 수 있었던 자율주행 자동차가 점차 현실화되어 가고 있습니다.
가까운 미래에 여러분이 타고 다닐 차량의 모습을 간단하게 스케치해보고, 재미있는 특징을 글로 써 봅시다.
차시별 교수학습자료(교사용)
2 자율주행 자동차, 어디까지 왔을까?
스스로 움직이는 미래의 자동차 ‘자율주행 자동차’
최근 종영한 ‘태양의 후예’ 라는 드라마에서 조연으로 활약한 서대영과 윤명주는 달리고 있는 자 동차 안에서 입맞춤을 하였습니다. 달리는 자동차 안에서 운전자가 양 손과 두 발을 자유롭게 움직 일 수 있었던 것은 바로 ‘자율주행 모드’가 가능했기 때문입니다. 또한, 영화 ‘아이언맨’에서 주인공 토니 스타크가 타고 다니는 헬리콥터, 자동차는 모두 토니 스타크의 인공지능 비서인 ‘자비스’에 의 해 주행됩니다. 그 안에서 토니 스타크는 항상 문제를 해결하죠!
미디어에서 볼 수 있었던 스스로 움직이는 자동차는 많은 나라의 기술 경쟁의 가속화로 인해 이미 현실화되어 가고 있다. 그렇다면, 세계 주요 자동차 기업들의 자율주행 자동차 개발 동향에 대해 조 사해 보고, 현재 시점을 기준으로 언제쯤 일상 생활에서 자유롭게 이용할 수 있을지 예상해봅시다.
개념
자율주행 자동차란,
현재 대부분 국가에서는 자율주행 자동차의 개념을 사람의 제어 없이 완벽한 자율주행자 동차 상태로 정의
※ 「자동차관리법」제2조제1의3호에서는 자율주행 자동차를 ‘운전자 또는 승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차로 정의
주요 기업의 자율주행 자동차 개발 동향
기업 자율주행 자동차 개발 동향
구글 (웨이모)
∙ 2021년까지 완전 자율주행 자동차 출시 목표
∙ 현재 최장 시범운행거리(42만4331마일) 기록
∙ 5,000마일당 한 번 꼴로 운전자 개입, 최소 자율주행 해제횟수를 보유한 선두업체
벤츠/다임러
∙ 2014년 최초 공공도로 자율주행 챠량 시험 공식 허가 획득
∙ 2020년 자율주행 자동차 출시 계획
∙ 자율주행 네트워크 운영하여 우버를 통한 차량공유 서비스 제공 네이버 ∙ 국내 중소기업과 협력, 도요타 개조 차량으로 자율주행 시스템 시험
∙ 향후, 카쉐어링 사업 등록을 통한 무인택시 서비스 구상
현대/기아
∙ ‘CES 2017’에서 SAE 기준 4단계 아이오닉 자율주행 자동차 출품, 도로시승 성공
∙ 구글, 시스코 등 IT 업체와 협력하여 커넥티드 자율주행 자동차 개발
∙ 2030년까지 완전 자율주행 자동차 양산 계획
조사 결과를 바탕으로 자율주행 자동차가 일상화 되는 시점을 예상해보고, 그 이유를 말해봅시다.
[교사용 참고 자료]
‣ 주요 기업의 기술 개발 동향
기업 내용
포드 (Ford)
- 2016년 1월에 자율주행 테스트 차량을 기존의 3배인 30여대로 늘림. 완성차 업체 중 최대 수치 - 눈(snow) 덮인 도로 환경에서도 테스트 진행 시작
GM
- 기존 ACC(자동감응식 순항제어; adaptive cruise-control) 시스템에 조향(steering), 차선유지(lane-centering) 기능을 결합시킨 수퍼 크루즈(Super Cruise) 기능을 2017년 출시 계획. 차선 변경이나 방향 전환 기능은 포 함되지 않음
- 운전자가 핸들에서 손을 뗀 경우, 눈의 움직임을 감지하여 도로를 모니터링하고 있는지 판단하는 시스템도 개 발 중
볼보 (Volvo)
- 2017년까지 일반 도로에서 100대의 자율주행자동차를 동시에 운행하는 프로젝트인 드라이브 미(Drive Me) 진행 중
르노-닛산 (Renault -
Nissan)
- CEO 카를로스 곤(Carlos Ghosn)은 운전자가 없는 완전 자율주행은 목표가 아니라고 함 - 고속도로, 시내도로 등 모든 지역에서 완전자율주행은 2020년까지 가능예측
- 2020년까지 10 대의 자율주행자동차를 선보일 계획. 2016년에 단일차선 자율주행(single-lane control), 2018년에 다차선 자율주행(multi-lane control) 기능을 목표로 하며, 최종적으로 교차로 등에서의 자율주행 기능까지 완성시킬 계획
기아 (Kia)
- 부분적으로 자율주행이 가능한 차량을 2020년까지 출시할 계획이며, 완전 자율주행자동차는 2030년으로 예상함 - 운전자의 얼굴 표정 등을 감지하여 운전자가 의식을 잃는 등 응급 상황 발생시, 차량을 도로변에 주차하고
도움을 요청하는 메시지를 자동으로 발송하는 시스템 개발 중
자료: 김규옥 외, 2016, ‘자율주행자동차 윤리 및 운전자 수용성 기초연구’, 한국교통연구원, pp.31 재구성
‣ 미국 자동차기술 학회(SAE)의 자율주행기술 발전 6단계
자동화단계 특징 내 용
사람이 주행환경을 모니터링 함
LEVEL 0 비자동 운전자가 전적으로 모든 조작을 제어하고, 모든 동적 주행을 조장하는 단계
LEVEL 1 운전자지원 자동차가 조향 지원시스템 또는 가속/감속 지원시스템에 의해 실행되지만 사람이 자동차의 동 적 주행에 대한 모든 기능을 수행하는 단계
LEVEL 2 부분자동화 자동차가 조향 지원시스템 또는 가속/감속 지원시스템에 의해 실행되지만 주행환경의 모니터 링은 사람이 하며 안전운전 책임도 운전자가 부담
자율주행 시스템이 주행환경을 모니터링 함
LEVEL 3 조건부자동화 시스템이 운전 조작의 모든 측면을 제어하지만, 시스템이 운전자의 개입을 요청하면 운전자가 적절하게 자동차를 제어해야하며, 그에 따른 책임도 운전자가 보유
LEVEL 4 고도자동화 주행에 대한 핵심제어, 주행환경 모니터링 및 비상시의 대처 등을 모두 시스템이 수행하지만 시스템이 전적으로 항상 제어하는 것은 아님
LEVEL 5 완전자동화 모든 도로조건과 환경에서 시스템이 항상 주행 담당 자료: 자율주행기술동향-기술수준 구분, 한국교통연구원, 2016.04.
‣ 기사 참고자료
1) 우리의 일상을 바굴 자율주행, 어디까지 왔나?(오토모티브, 2016.8.12. 기사)
2) 2018년 자율주행의 미래가 시작될 것(4차 산업혁명 플랫폼, http://4ir.yonsei.ac.kr/?p=1891)
‣ 인터넷 참고자료
1) 나무위키 사이트에서 “자율주행 자동차” 검색 후 자료 학습
차시별 교수학습자료(교사용)
3 자율주행 자동차! 숨겨진 과학기술은?
자율주행 자동차는 ‘어떻게’ 스스로 주행할 수 있을까?
‘스몸비’ 라는 신조어를 알고 있나요? 스마트폰과 좀비의 합성어로, 스마트폰을 보며 길을 걷는 사람을 뜻하는 말입니다. ‘스몸비족’은 걸음이 느리고 주위를 잘 살피지 못하기 때문에 걸어 다니는 시한폭탄이라고도 불리우는데요, 왜 그럴까요?
친구와 도로를 걷던 중 눈 앞에 싱크홀을 발견하게 된다면, 어떻게 행동해야 할까요? 당연히 안전 을 생각하여 피할 것입니다. 우리가 걸을 때, 우리 몸은 장애물 등의 도로 상태에 대한 다양한 정보 를 어떻게 수집할까요? 또한, 수집한 정보는 어떻게 판단되고 행동하도록 결정되어질까요?
우리 몸의 기관을 생각하여 자율주행 자동차가 스스로 주행할 수 있도록 설계, 구현해 봅시다.
자율주행 자동차 프로세서 설계, 구현
창의설계 자율주행 자동차가 스스로 주행하기 위해서는 어떤 장치들이 필요할까요?
다음 그림을 보고, 우리 몸의 기관을 생각하여 그림으로 표현해봅시다.
자율주행 자동차 프로세서 단계
인지 ⇨ 판단 ⇨ 제어
도로, 교통상황 등을 ‘디지털 지도, 차량 간 통신, 카메라, 레이더’ 등을
통해 정보 수집
다양한 장치로 수집한 정보를 판단하여 주행 경로를 생성
주행 경로에 따라 차량을 이동하며 속도 및 방향 등을 제어
[교사용 참고 자료]
창의설계 사람이 걸을 때처럼, 자율주행 자동차가 스스로 주행하려면 어떻게 해야할까요?
다음 그림에 우리 몸의 기관을 생각하여 그림으로 표현해봅시다.
자료: 교통안전공단, 2015.5.14., “교통안전공단, 자동차 첨단안전장치, 자율화 기술 선보여”, 보도자료
※ 미디어 참고자료
1) YTN, 2017.4.6., “YTN 사이언스, 인류를 위한 새 바람 4차 산업 혁명 6회- 자율주행! 도시를 바꾸다”
2) KTV, 2017.8.4., “과학톡 28회, 자율주행 자동차”
3) 뉴스기사, “네이버, 부산에서 자율주행 가능할까(BylineNetwork, 2018.3.15. 기사)
[교사용 팁] 영상을 통해 자율주행 자동차에 적용된 과학기술의 원리와 장치를 이해할 수 있습니다. 자율주행 자동차 관련 과학기술의 어려운 설명보다는 우리 몸의 신체기관에 빗대어 설명함으로써 친근하고 익숙하게 개념을 정립할 수 있습니다.
차시별 교수학습자료(교사용)
자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리를 탐구하자!
자율주행 자동차는 외부의 다양한 정보를 수집하는 인지(센서) 단계, 수집된 정보를 바탕으로 최 적의 경로와 전략을 결정하는 판단 단계, 판단에 따라 자동차의 속도와 방향을 조절하는 제어 단계 를 거쳐 스스로 주행합니다. 세 단계 중에서도 특히 외부의 정보를 정확하게 수집하는 것은 매우 중 요하고 어려운 일입니다.
우리의 눈(eye)은 사물에서 반사되는 빛을 통해 사물의 색은 물론, 크기와 형태, 거리까지 예측할 수 있는 아주 중요한 기관입니다. 자율주행 자동차 역시 우리의 눈과 같이 다양한 정보를 수집하는 장치들이 개발되어 있습니다. 모둠 활동을 통해 자율주행 자동차에 접목된 정보 수집 장치들과 또 그에 적용된 과학의 원리(개념)을 알아봅시다.
자율주행에 필요한 과학기술 탐구
주요 기술 과학의 원리 미디어 자료
초음파 및 레이더
전파를 발사해 배나 비행기의 위치 및 크기 등을 측정.
이동 중인 물체를 측정하는 데 흔히 사용되는 레이더는 파장이 수~수십cm다. 태풍이나 장마전선의 위치를 파악하는 기상 레이더 의 경우 파장이 수cm인 전파를 쏘아 구름 안의 물방울과 부딪쳐 되돌아오는 시간을 측정한다. 그러나 레이더는 구름 속 물방울의 크기가 작으면 그대로 통과해버리고, 고도 10km 이상에서는 반 응을 잘 하지 못하는 단점을 지닌다.
카메라
카메라의 과학적 원리, 빛의 성질(굴절, 파장)을 이용
카메라를 통해 빛을 느끼고 색을 인식하여 도로의 다양한 교통환 경 정보를 인식한다.
라이다
레이저 광선을 목표물에 쏜 뒤 반사돼 되돌아오는 빛을 감지해 목 표물과의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도 특성, 3D 영 상 등의 정보를 수집
라이다는 파장이 250nm(나노미터)~10㎛(마이크로미터)의 매우 짧은 빛을 쏘므로 미세한 물방울도 정밀하게 측정할 수 있을뿐더 러 고도 80km까지 관측할 수 있다.
창의설계 다음 그림에 자율주행 자동차가 주행 중 정보를 수집하기 위해 필요한 방법과 해당하는 과학적 원리를 조사하여 표현해봅시다.
1. 목적지까지 이동하려면?
- GPS를 활용한 위치 인식 및 도로 교통망 정보를 활용, 최적의 코스 설정 - 과학적 원리 : 위성항법장치 GPS
2. 횡단보도를 걷는 사람, 주변의 보행자, 마주 오는 차량을 발견하려면?
- 카메라, 레이다, 레이더, 초음파 센서 등을 활용하여 사물 인식, 인식 후 차량 속도 및 방향 등 제어 - 과학적 원리 : 빛의 파장, 굴절, 초음파
3. 신호, 정체 상황 등 도로 교통 정보를 이용하려면?
- 무선 통신망(Wi-fi, 5G)을 활용하여, 전방의 교통현황, 다른 차량의 진행방향 등 주변 교통환경 정보 수집
- 과학적 원리 : 전파
차시별 교수학습자료(교사용)
[교사용 참고 자료]
창의설계 다음 그림에 자율주행 자동차가 주행 중 정보를 수집하기 위해 필요한 방법과 해당하는 과학적 원리를 조사하여 표현해봅시다.
주행환경을 인지하기 위한 시스템으로는 빛(레이저)과 음파 등의 과학적 원리가 적용된 카메라, 레이더, 라이다, 초음파 등 다양한 센서를 활용한다. 각 센서별 기술 활용은 아래의 표와 같다
구분 카메라 레이더 라이다 초음파
전방 충돌 방지
● ● ●
차선 이탈 방지
●
사각지역 탐지
● ● ● ●
차간거리 조절
● ●
주차지원
● ● ● ●
자료: 김규옥 외, 2016, ‘자율주행자동차 윤리 및 운전자 수용성 기초연구’, 한국교통연구원, pp.14
자율주행 자동차를 구성하는 주요 요소 기술은 크게 환경인식 센서, 위치인식 및 맵핑, 판단, 제 어, HCI* 5개로 구성
* HCI(Human Computar Interaction) : 사람-컴퓨터 간 상호작용을 돕는 작동시스템 설계기술 및 학문
주요기술 세부 내용
환경인식 센서
∙ 레이더, 카메라, 라이더, 초음파 등의 센서
∙ 정적장애물(가로등, 전봇대 등), 동적장애물(차량, 보행자 등), 도로 표식(차선, 정지 선, 횡단보도 등), 신호 등을 인식
위치인식 및 맵핑 ∙ GPS/INS/Encoder, 기타 맵핑을 위한 센서 사용
∙ 자동차의 절대/상대적 위치 추정
판단
∙ 목적지 이동, 장애물 회피 경로 계획
∙ 주행 상황별(차선유지/변경, 좌우회전, 추월, 유턴, 급정지, 주정차 등) 행동을 스스로 판단
제어 ∙ 운전자가 지정한 경로대로 주행하기 위해 조향, 속도 변경, 기어 등 액츄에이터 제어
HCI
∙ HV(Human Vehicle Interface)를 통해 운전자에게 경고/정보 제공 운전자의 명령 입력
∙ V2X* 통신을 통해 인프라 및 주변 차량과 주행 정보 교환
* V2X(Vehicle To Everything) : 통신을 통해 다른 차량의 진행방향, 전방의 교통현황 등 정보제공 자료: 정보통신산업진흥원(2017. 08) 재인용
2차시 (2/3)
전지적 참견 시점으로 본 “자율주행 자동차”
과목 기술 수업차시 2/3
단원 기술 활용(기술과 사회변화)
교육과정 2015 개정 교육과정 [9기가05-1] 기술의 발달에 따른 사회, 가정, 직업의 변화를 이해하고 미래 기술 활용 및 사회의 변화에 대하여 예측한다.
학습목표 1. 사례를 들어 자율주행 자동차 적용 가능성을 설명할 수 있다.
2. 자율주행 자동차가 마주한 현실의 장벽을 이해하고 해결책을 탐구할 수 있다.
STEAM 요소 및 수업 계획
학습과정 교수 ‧ 학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (10분)
자율주행 자동차 적용 분야, 사례 분석
Co 자율주행 자동차, 왜 필요할까?
∙ 사람이 자동차를 운전하기 위해 필요한 신체적 조건 분석
Tip 일반적인 자동차를 사회적 약자(장애인, 노인, 유아 등)가 이용 하기 어려운 이유를 알게 하여, 자율주행 자동차의 대중화를 통 해 극복할 수 있는 사회적 문제를 인식하게 한다.
∙ 자율주행 자동차를 적용할 수 있는 다양한 사례 분석‧발표
Tip 학생 각자가 포스트-잇에 적고, 칠판에 붙이도록 한다. 교사는 포스트-잇을 다양한 기준으로 분류하여 정리한다.
PPT
워크북
포스트-잇
학습활동 (25분)
사람 중심의 과학기술 발달의 필요성
CD 자율주행 자동차가 넘기 어려운 현실의 장벽 해결하기
∙ 현실적 규제, 사회적 인식 등 자율주행 자동차 관련 쟁점 조사 및 해 결 방안 제안하기
1) 안전성에 대한 사회적 인식 2) 사고에 대한 윤리적 책임 소재 3) 해킹 등에 따른 개인정보 침해
Tip 1~3의 주요 쟁점 관련 뉴스 기사를 검색하여 문제를 인식하고 해결 방안을 모둠 토의를 통해 발굴하도록 한다. 이를 통해 과 학기술 역시 사회 안에서 효용될 수 있는 가치로 인정되어야 함 을 인식하도록 지도한다.
PPT
워크북
마무리 (10분)
ET 예측 불가능한 상황에서 자율주행 자동차의 선택 예측해보기 ∙ 불가피한 상황으로 인명피해가 발생한다고 가정하였을 때, 자율주행
자동차의 선택에 대해 모둠별 토의
PPT
워크북
지도상의 유의점
과학기술의 발전은 언제나 모든 인류의 평화와 번영을 위해야 하는 사람 중심의 과학기술의 발전 필요성을 느끼도록 지도한다
차시별 교수학습자료(교사용)
2차시
전지적 참견 시점으로 본
“자율주행 기술”
1 상황 제시
일반적인 자동차를 운전하기 위해서는 운전면허 자격을 획득해야 합니다. 자동차 운전에 필요한 기본 지식 및 소양, 기능 등을 종합적으로 판단하여 자동차 운전을 허락하는 제도입니다. 우리나라 는 자동차 운전면허를 취득할 수 있는 자격 기준에 ‘나이, 신체 장애’ 등의 제한이 있습니다. 너무 어린 나이에는 취득할 수 없고, 시각‧청각 장애가 있는 경우에도 마찬가지입니다.
노화에 의해 신체적 기능이 현격히 떨어지는 노인에게 운전은 도로의 다양한 상황을 판단하고 또 한 돌발 상황에 빠르게 대처해야 하는 이유에서 어려운 일입니다.
이처럼 장애인, 유아, 노인과 같은 사회적 약자에게 이동의 편의를 제공하기 위해 스스로 목적지 까지 이동하는 차량이 제공된다면 얼마나 편리할까요? 특정 계층을 위한 과학기술이 아닌 모든 사 람이 사람답게 살아갈 수 있도록 환경을 만들어주는 과학기술로의 발달이 중요한 까닭입니다.
사회적 약자 외에도 자율주행 기술을 접목하면 좋은 분야는 어디일까요? 사례를 들어 말해봅시다.
상상노트 자율주행 자동차에 적용된 기술을 활용할 수 있는 다른 분야는 무엇이 있을까요?
혹은 사회적 약자, 소외 계층이 자율주행 기술을 활용하려면 어떤 도움이 필요할까요?
포스트-잇에 적은 뒤, 칠판에 붙여봅시다.
2 자율주행 자동차 관련 현실의 장벽
자율주행 자동차, 사람이 이용하는 자동차입니다.
자율주행 자동차를 이용하는 사람이 이를 받아들일 준비가 안 되었다면 어떻게 될까요?
과학기술의 발달만큼 중요한 것은 이를 실제로 이용하는 사회 분위기입니다. 사회 구성원의 인식 수준과 관련 법률, 제도에 따라 과학기술의 효용적 가치는 달라지게 됩니다.
자율주행 자동차와 관련한 다양한 사회적 쟁점을 조사해 보고, 이에 대한 대처 방안을 제안해봅시다.
창의설계 자율주행 자동차 관련 쟁점 등 문제점 조사 및 해결 방안 제안하기
(쟁점 1) 안전성에 대한 사회적 인식
① 구글, 테슬라 등 글로벌 기업들이 발표하는 자율주행 자동차 안전 관련 자료 조사
② 자율주행 자동차의 안전성 관련 뉴스기사 검색 등을 통해 여론 분석(불신 요인)
③ 일반 사람이 운전하는 자동차와 자율주행 자동차의 사고 발생율 비교
④ 자율주행 자동차가 어떤 점에서 안전하지 못하며 이를 해결하기 위한 방안 제시
(쟁점 2) 해킹 등에 따른 개인정보 침해
① 자율주행 시스템은 실시간으로 정보를 수집하고 처리하는 인공지능 컴퓨터 기반
② 자율주행 시스템에 해킹했을 경우 얻을 수 있는 개인정보는?
③ 자율주행 시스템을 해킹하여 차량 탑승자를 유괴할 수 있다면?
④ 개인의 사생활이 침해되지 않으려면 어떤 기준과 방안이 있어야할까?
※ 참고 기사
1) ‘완전 자율주행’ 자동차 출현 가로막는 장벽들(삼성뉴스룸, 2018.1.11. 기사) 2) 자율주행차 개인정보보호 어떻게 해야 하나?(테크 엠, 2017.9.11. 기사) 3) 자율주행 자동차 관련 문제점 영상 QR 코드
차시별 교수학습자료(교사용)
3 돌발 상황에서 자율주행 자동차는?
여러분은 어떤 자율주행 자동차를 사시겠습니까?
가까운 미래의 어느 날.
미래를 준비하며 재밌게 즐기던 학교생활도 모두 마치고, 어느 덧 나도 취업을 하게 되었다. 중학 교 때 인공지능으로 달라질 미래 모습을 상상하며, 그에 맞게 적절히 설정한 나의 진로! 또한 나의 노력과 열정으로 나는 하고 싶은 분야에서 일을 할 수 있게 되었다. 세상은 많이 달라졌다. 특히, 어 렸을 적 동네에서 듣던 자동차 엔진 소리, 배기음, 경적 등은 이미 사라진지 오래이다. 자율주행 자 동차가 이렇게 빨리 보급될 줄은 상상도 못했다. 하지만 고민과 걱정이 생겼다. 자율주행 자동차를 사러 갔는데, 각 자동차마다 돌발 상황에 대한 프로그램이 조금씩 다르게 되어있다고 한다. 어떤 차 를 사야할지 정말 고민이다.
여러분은 어떤 차량을 구입하시겠습니까? 그리고 그 이유는 무엇입니까?
선택의 기로 예측할 수 없는 상황에서 차량마다 다르게 프로그램 되어 있다면, 어떤 차량을 구입하시겠습니까?
자율주행 자동차로 주행 중 멈출 수 없는 돌발 상황이 발생한 경우,
1. 도로 위에 여러 명의 다른 보행자와 한 명의 보행자가 있을 때,
(1) A 차량은 여러 명의 보행자와 부딪힌다.(2) B 차량은 한 명의 보행자와 부딪힌다.
(3) C 차량은 가까운 벽 혹은 기둥에 부딪힌다.
내가 선택한 차량은 ( )이고, 그 이유는 ( ) 이다.
2. 도로 위에 노인 보행자와 어린 아이 보행자가 있을 때,
(1) A 차량은 노인 보행자와 부딪힌다.(2) B 차량은 어린 아이 보행자와 부딪힌다.
(3) C 차량은 가까운 벽 혹은 기둥에 부딪힌다.
내가 선택한 차량은 ( )이고, 그 이유는 ( ) 이다.
[트롤리 딜레마] 자율주행 자동차, 어떤 선택을 해야할까?
사고는 언제 어디서 어떻게 일어날지 예측하기 어렵습니다. 자율주행 자동차를 이용하던 중 차량 결함, 소프트웨어 오류 등으로 인해 제동이 되지 않는 상황에서 다음과 같이 불가피하게 특정 대상 을 선택하여 충돌해야 한다면, 여러분은 누구를 선택하시겠나요? 그 이유는 무엇인가요?
창의설계 다음과 같은 충돌 상황에서 대상을 선택해야 한다면 여러분은 누구를 선택할 것이고 그 이유는 무엇인지 말해 봅시다.
(상황 1) 노인과 어린이
(상황 2) 1인과 10인
(상황 3) 아파트 벽과 타인
우리가 하는 윤리적 선택이 항상 옳다고 볼 수 있을까요?
[교사용 참고자료]
선택의 부당성 자율주행자동차의 선택 선택의 정당성
노인과 어린이의 생명 존엄성 비교에 대한
부당성
노인과 어린이 중
노인과 충돌을 선택 기대수명이 높은 어린이의 생존 소수의
생명 존엄성 무시
1인과 10인 중 1인과의 충돌을 선택
1인의 희생으로 다수 생존 1인 이상
탑승한 차량인 경우, 다수의 인명피해 발생
벽과 타인 중 벽과의 충돌을 선택
타인의 생존으로 자율차 책임
회피
<트롤리 딜레마 이해하기>
차시별 교수학습자료(교사용)
[교사용 참고 자료]
트롤리 딜레마란?
사람들에게 브레이크가 고장 난 트롤리 상황을 제시하고 다수를 구하기 위해 소수를 희생할 수 있는지를 판단하게 하는 문제 상황을 가리키는 말이다.
① 브레이크가 고장 난 트롤리 기차가 달리고 있다. 레일 위에는 5명의 인부가 일을 하고 있는데, 트롤 리가 이대로 달린다면 5명은 반드시 죽게 될 것이다. 한 가지 방법은 레일변환기로 트롤 리의 방향을 바꾸는 것뿐이다. 그런데 다른 레일 위에는 1명의 인부가 있다. 당신은 트롤리의 방향을 바꿀 것인가?
➜ 이 문제는 영국의 윤리 철학자인 필리파 푸트(Philippa R. Foot)가 제안한 것으로, 응답자의 89%가 “방향을 바꾸어야 한다.”고 응답했다. 미국의 심리학자 조슈아 그린(Joshua Greene)은 fMRI(기능성 자기공명영상)로 응답자의 뇌 활동도를 조사했는데, 그 결과 합리적, 이성적인 의사결정에 관여하는 전전두엽 부위가 활성화된 것으로 나타났다.
② 당신은 육교 위에서 트롤리가 달리는 모습을 지켜보고 있다. 브레이크가 고장 난 트롤리는 5명 의 인부를 향해 달리고 있다. 무거운 것을 떨어뜨려 트롤리를 멈춰야 하는데, 육교에는 뚱뚱한 사람 한 명이 있을 뿐이다. 당신은 몸무게가 적어 육교에서 떨어져도 트롤리를 멈출 수 없고, 뚱뚱한 사람을 떠밀 경우 확실히 트롤리를 멈출 수 있다. 그렇다면 뚱뚱한 사람을 육교 아래로 떨어뜨려야 하는가?
➜ 이 문제는 미국 도덕 철학자인 주디스 톰슨(Judith J. Thomson)이 문제 ①에 이어 추가적 으로 제안한 것이다. 이 문제에 대해 응답자들의 78%가 뚱뚱한 사람을 육교 아래로 밀어서 는 안 된다고 응답했다. 문제 ①과 마찬가지로 조슈아 그린(Joshua Greene)이 fMRI로 응 답자의 뇌 활동도를 조사한 결과, 이번에는 편도체(amygdala)를 포함한 정서와 관계된 뇌 부위가 활성화된 것으로 나타났다.
두 가지의 트롤리 문제는 모두 ‘소수를 희생해서 다수를 구할 것인가’를 묻는 것처럼 보인다. 하 지만 응답자들은 두 가지 문제에 대해 서로 다른 판단을 한다는 것을 알 수 있다. 언뜻 비슷해 보이 는 문제에 왜 많은 응답자들은 다르게 반응하는 것일까?
첫 번째 트롤리 문제에서는 5명의 인부를 죽게 내버려 두지 않는 것에 초점이 맞추어지지만, 두 번 째 트롤리 문제에서는 1명의 뚱뚱한 사람을 죽이는 것에 초점이 맞추어져 있기 때문이다. 첫 번째 트 롤리 문제에서는 5명의 생명을 위협하는 트롤리를 1명에게 나눌 수 있는 것처럼 보이지만, 두 번째 트롤리 문제에서는 뚱뚱한 사람을 권리를 침해하여 5명의 생명을 구하는 것처럼 보이기 때문이다.
왜 트롤리 딜레마가 생기는지에 관한 명확한 이유는 없다. 다만 위의 두 딜레마 상황에서 활성화
된 뇌 부위가 상이한 점을 보았을 때 다음과 같은 가능성이 제기된다. 즉, 딜레마 상황에서 윤리적
결정을 할 때는 옳고 그름의 판단과는 별개로 뇌의 이성적 판단 중추와 정서적 판단 중추 중 활성화
된 쪽을 선택할 가능성이 있다는 것이다.
3차시 (3/3)
자율주행 자동차를 위한 솔로몬의 지혜
과목 과학, 기술, 도덕 수업차시 3/3
단원 과학과 인류문명, 과학과 윤리
교육과정
2015 개정 교육과정
[9과24-02] 과학을 활용하여 우리 생활을 보다 편리하게 만드는 방안을 고민하고 그 유용성에 대 해 토론할 수 있다.
[9도04-02] 과학 기술이 현대인의 삶에 미치는 긍정적인 영향과 가치를 설명하고, 동시에 과학 기 술이 지닌 문제점과 한계를 열거하며, 과학 기술의 바람직한 활용 방안을 제시할 수 있다.
학습목표 더 안전한 자율주행 자동차를 위한 아이디어를 창출할 수 있다.
2. 인간 중심의 과학기술의 발달에서 사회적 합의가 중요함을 알 수 있다.
STEAM 요소 및 수업
계획
학습과정 교수 ‧ 학습 활동 학습자료
및 유의점
도입 (5분)
자율주행 자동차 관련 사고
Co 자율주행 자동차도 피할 수 없는 사고
∙ 테슬라, 우버 등 자율주행 자동차 관련 기업들의 사고 사례
PPT
워크북
학습활동 (30분)
자율주행 자동차의 사고책임
안전한 수송시스템 구현을 위한 요구수준 정의
CD 더 안전한 자율주행 자동차 설계하기 ∙ 자율주행 자동차 관련 사고 사례 조사 - 사고 원인 분석, 사고책임과 이유 - 원인 해결을 과학적 상상력 더하기 ∙ 더 안전한 자율주행 자동차로 재설계 - 사고책임에 대한 법과 제도 완비 - 돌발 상황에 대처 가능한 안전장치 설계
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워크북
발표 포스터
마무리 (10분)
인간 중심 과학기술 발달의 중요성
ET 과학기술은 어떻게 발전해야 할까?
∙ 왜 우리는 과학기술의 발달에 관심을 가져야 하는가?
∙ 과학기술에 대한 사회적 합의 과정은 왜 중요한가?
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워크북
지도상의 유의점
자율주행 자동차 사고 관련 실제 사례로부터 원인을 분석하고 사고책임에 대한 판례 조사 활동을 통 해 더 안전한 자율주행 자동차가 되기 위한 법과 제도, 안전장치 분야의 개선 방안을 창안할 수 있 도록 지도한다.
차시별 교수학습자료(교사용)
3차시
자율주행 자동차, 솔로몬의 지혜
1 상황 제시
자율주행 자동차가 상용화되고, 소셜 네트워크 서비스를 활용하여 차를 공유할 수 있는 시대에도 돌발 상황에서 발생할 수 밖에 없는 사고는 예측하기 힘들며 피하기 어려운 일이다. 아래의 상황을 잘 읽어보고 사고의 책임은 누구에게 있는지 자신의 생각을 작성해 봅시다.
상황
자율주행 차를 호출하여 목적지까지 이동하던 A씨는 여느 때와 다름없이 차 안에서 영화를 보며, 간식을 먹고 친구와 통화를 하고 있었다. A씨의 목적지 인근에서 회사를 다니고 있는 B씨는 자전거 를 이용하여 출근하고 있었으며, 출근 길은 시간에 쫓겨 분주한 사람들로 언제나 혼잡했다. 목적지 인근에 도착할 때 쯤, A씨가 탑승한 자동차는 우회전을, B씨의 자전거는 직진을 하는 상황에서 서 로 충돌하는 사고가 발생하고 말았다. 다행이도 큰 사고는 아니었으나, B씨의 자전거가 파손되어 누 군가는 이를 변상해야하는 상황에서...
A씨 : 나는 이번 사고와 아무 잘못이 없어요. 나는 차 안에서 내 할 일을 했을 뿐이에요. 자율주행 차를 왜 이용했겠어요? 이런 출근 길에서 스트레스 안 받고 편하게 가려고 한 거 아닌가요?
운전은 전적으로 자동차가 알아서 했다고요. 차(자동차 회사)에게 잘못을 물으세요!
B씨 : 자율주행 차를 이용하더라도 도로 상황을 살펴야 하는거 아닌가요? 기계에 모든 것을 맡기 면 안 된다고 생각해요. 아무리 좋고 훌륭한 기술이라도 그것을 사용하는 사람이 어떤 목적 으로 사용하느냐에 따라 기술의 가치는 달라진다고요! 다이너마이트를 생각해보세요!
상상노트 위와 같은 상황에서 여러분은 사고 책임이 누구에게 있다고 생각하시나요?
1안) 자동차를 이용한 A씨에게 책임이 있다. 자율주행 차도 자동차인 만큼, 이를 이용하는 사람은 이용자의 의무를 다해야 한다고 생각한다. 복잡한 도로 환경에서 상황을 잘 살피고 혹시 모 를 돌발 상황에 대비했어야 하는데, A씨는 영화를 보는 등 그렇게 하지 못했다.
2안) 자동차 제조회사에 책임이 있다. 자동차 제조회사는 복잡한 도로 환경을 미리 조사하고 더 안전하게 탈 수 있도록 만반의 대비책을 강구했어야 한다. 자동차가 자전거를 일반 보행자보 다 더 주의해야하는 대상으로 인식하고 충돌이 발생했을 때 탑승자, 보행자 모두 보호하는 장치를 개발해야 한다.
2 과학수사대! 출동!
차시별 교수학습자료(교사용)
자율주행 자동차 관련 사고 사례를 조사하고 원인을 분석해보자!
※ QR코드를 스캔하여 관련 영상을 시청한 후 원인을 분석해 봅시다.
<사례 1> 자율주행 자동차와 보행자 충돌 사고
￭ 사고 발생일 : 2018년 6월 18일 밤 10시경
￭ 사고 내용
1) 우버 자율주행차, 4차선 도로의 2차로를 시속 약 61km로 자율주 행
2) 보행자가 자전거 끌며 무단 횡단 시도 ※ 횡단보도까지 90m 거리
3) 우버 운전자, 브레이크 못 밟음
➜ 자율주행 소프트웨어도 보행자 진입 파악 못한 것으로 추정 4) 보행자와 자율주행차 충돌
￭ 사고 피해 : 보행자 사망
￭ 사고 원인(책임 소재) : 명확하지 않음(조사중)
※ 우버 자율주행차 운행을 위해 별도로 가입한 자동차 보험에 따라 보 상 절차가 이뤄질 것으로 전망
<사례 2> 자율주행 자동차와 일반 차량 충돌 사고
￭ 사고 발생일 : 2016년 5월 7일
￭ 사고 내용
1) 테슬라 모델S, 운전자 탑승 상태에서 고속도로 자율주행 모드 2) 맞은편에서 오던 흰색 트레일러 트럭, 테슬라 건너편에서 좌회전 3) 테슬라, 흰색 트레일러 트럭 인식 못하고 계속 진행 후 충돌 ➜ 브레이크 미작동
4) 트레일러 트럭, 계속 진행 / 테슬라, 충돌 후에도 30m 가까이 멈 추지 않고 더 주행해 주변 울타리에 2번 충돌 후 정지
￭ 사고 피해 : 탑승자 사망
￭ 사고 원인 : 매우 화창한 날씨, 자율주행 소프트웨어가 흰색 트럭을 하늘로 인식, 차량으로 인식하지 못해 충돌함
￭ 사고 책임 : 운전자의 전방 주시 부주의에 따른 사고
※ 위 사례 외에도 자율주행차 주행 관련 사고를 더 조사해 봅시다.
3 자율주행 자동차 사고 책임은 누구에게 있을까
세상 읽기 자율주행 자동차 관련 사고 사례, 사고에 대한 책임 등을 작성한 기사를 찾아보고 여러분의 생각을 정리해봅시다.
첨단 과학기술을 안전하게 이용하기 위해서는 사회적 합의로써 법과 제도 마련이 중 요합니다. 자율주행 자동차와 관련한 과학기술은 이미 상용화단계에 이르렀지만, 자동차 사고 발생 시 책임 소재를 구분하는 법, 보험 제도는 걸음마 수준입니다.
‘내가 만약 기사 속의 운전자라면... 또는 사고 당사자라면...’ 기사를 검색하여 읽고 여러분의 생각을 댓글로 달아보세요.
* 검색 키워드 :
* 예시 기사 자료
(제목) 자율주행차 사고, 예전엔 운전자 책임… 이번엔?
(내용) 사람이 운전하지 않은 우버의 자율주행차가 일으킨 보행자 사망 사고의 책임은 누가 져야 할까?
기사를 읽고, 여러분의 생각을 댓글로 달아보세요.
자율주행 자동차를 안전하게 이용하려면 과학기술 뿐만 아니라 사고책임에 대한 법, 제도에 대한 준비도 필요하며, 또한 다양한 사고 상황을 방지하기 위한 안전장치의 개발도 함께 되어야 함을 알게 합니다.
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차시별 교수학습자료(교사용)
4 더 안전한 탈 것을 위해!
자율주행 자동차가 마주한 현실의 장벽을 극복하기 위한 좋은 아이디어는!?
자율주행 자동차가 현실의 도로 위를 달리기 위해서는 넘어야 할 산이 많습니다. 자율주행 자동차 의 안전성에 대한 시민들의 합의, 법과 제도의 보완. 자율주행 자동차가 더 안전한 탈 것으로 개선 되기 위해서는 어떤 아이디어가 필요할까요? 다음의 창의 설계 활동을 통해 여러분의 기발하고 엉 뚱한 상상력을 발휘해봅시다.
창의설계 자율주행 자동차가 더 안전해지기 위한 방안 도출
1. 자율주행 자동차 사고가 발생했을 때 책임 소재를 구분하고 보상할 수 있는 법과 제도를 생각해봅시다.
※ 참고 기사
1) [팩트체크] 자율주행차 교통사고, 책임은 누가질까?(JTBC, 2016. 3. 2.) (링크)https://www.youtube.com/watch?v=Kyr3MXt_p8A
2. 안전벨트, 차선 이탈 경보장치 등 탑승자의 안전을 보장하는 다양한 과학기술 외에
보행자, 탑승자 모두 보호할 수 있는 기발한 안전장치를 상상하여 표현해봅시다.
5 감성적 체험
사람 중심의 과학기술, 왜 필요할까요?
자율주행 자동차 뿐만 아니라 우리 사회는 인공지능, 사물인터넷 등의 다양한 첨단 과학기술로 인 해 그 어떤 인류도 겪어 보지 못했던 변화의 속도를 체감하고 있습니다. 매일 매일 쏟아져 나오는 신기술과 그것이 적용되는 분야는 우리의 일상 생활에 많은 영향을 미치고 있습니다.
우리는 자율주행 자동차에 적용된 과학의 원리와 기술적 방법론을 탐구하는 과정을 통해 사람이 이용하는 탈 것에 대해 관심을 가져야 합니다. 자율주행 자동차와 관련한 주제 학습을 통해 느낀점 을 작성해 봅시다.
