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창의와 감성, 소통의 STEAM 체험 한마당

2015년도 서울과학축전의 융합과학 STEAM 체험마당은 학생, 학부모, 교사가 함께하는 체험과 소통의 장을 형성하고자 10월 10~11일 이틀 동안 서울특별시과학전시관 본관 야외광장에서 진행되었다. 체험부스는 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 총 42개의 STEAM 영역이 운영되었다. 또한 생태환경 체험전과 특별체험으로 천문대 및 Science Magic Show도 같이 운영되었다.

‘무선으로 전기를 보내자’ 체험부스
본 체험활동은 송신부(1차) 코일에서 발생시킨 자기장의 변화는 이 자기장 안에 수신부(2차) 코일을 진입시키면 전자기유도현상으로 2차 코일에 연결된 LED에 불빛이 켜진다. 즉 무선전력 전송이 어떻게 되는지 눈으로 확인 할 수 있다.

■ 제작 과정

본 체험부스는 대성중 곽효길 선생님과 동아리 네이처반의 도움으로 진행되었는데, 체험 시간을 단축하기 위해 많은 부분 동아리 학생들이 사전에 준비한 상태에서 진행되었다.

① 우선 수신부(2차) 코일을 만들기 위해 필름통을 이용하여 에나멜 구리선을 24회 감고 LED를 연결하여 만든다(LED 전구 연결 시 구리선의 피복을 벗김)[그림 1, 2].

② 송신부(1차) 코일도 필름통을 이용하여 에나멜 구리선을 12회 정도 감은 다음 중간에 루프를 5cm정도 낸 후 다시 12회 감는다(코일이 풀어지지 않게 셀로판테이프로 고정시킴).

③ 송신부 코일에 붉은색 전선(+극)은 중간 루프에 연결하고 구리선 및 검은색 전선(-극)은 트랜지스터(2N2222)에 연결한 다음, 전선 끝에 링 자석을 연결한다(전선 및 코일 연결 시 피복을 벗김)[그림 3].

④ 그리고 링 자석을 이용하여 각각 건전지의 (+)극과 (-)극에 연결하여 송신부를 완성한다(단, 계속 연결된 상태로 보관 시 트랜지스터 과열로 화제 위험이 있음)[그림 4].

⑤ 마지막으로 수신부 코일을 송신부 코일 위로 가까이 접근시키면 LED 전구에 불빛이 들어온다(전구의 불빛이 약할 경우 3V 건전지를 사용하며, 코일 사이의 거리 변화로 밝기 차이를 확인해 본다)[그림 5].

‘위잉위잉~ 칫솔로 움직이는 벌레 만들기’ 체험 부스

본 체험활동은 진동 모터에 있는 비대칭형의 추가 회전할 때 순간적인 무게중심이 불규칙적으로 변하면서 진동이 생기게 된다. 또한 다리로 사용되는 철사의 길이, 모양 및 깃발의 방향에 따라 칫솔 벌레의 진동운동 및 회전방향이 어떻게 되는지 스스로 탐구 할 수 있다.

■ 제작 과정
본 체험부스는 선유고 진정구 선생님의 도움으로 진행되었는데, 체험 시간을 단축하기 위해 개인별로 재료 set를 사전에 준비한 상태에서 진행되었다.

① 칫솔의 머리 부분을 1cm 남기고 자른 뒤, 칫솔 머리에 먼저 철사를 감아 앞다리를 만든 후 다른 철사를 사용하여 뒷다리를 완성한다(무게중심이 아래가 되도록 다리를 길게 하며, 좌우 다리 길이를 맞춘다)[그림 6].

② 진동 모터의 평평한 면에 양면테이프를 붙이고, 칫솔에 고정시킨다. 그리고 남은 자리에 다시 양면테이프를 붙여 모터의 푸른색 전선을 붙인다(전선 끝의 피복을 벗김)[그림 7].

③ 푸른색 전선이 붙은 자리에 리튬 전지를 잘 붙인 후, 칫솔 머리의 양옆에 공예용 눈을 붙인다[그림 8].

④ 캐릭터 스티커 등 다양한 재료로 깃발을 만든 후 철사에 잘 붙인다. 마지막으로 모터의 빨간색 전선은 원형자석을 이용하여 리튬 전지 위에 붙인다(원형자석은 스위치 역할을 함)[그림 9].

이 밖에도 동글 반짝 라이트볼 램프, 화려한 비행, 슝슝 돌아가는 나만의 전동기 만들기!, 누드 망원경으로 배우는 망원경의 원리, 언제 어디서나 가상현실이 내 손안에, 칼레이도 싸이클을 이용한 독도알리미 만들기, 집안에 만드는 건강한 정원과 연못 등을 체험하면서 융합적 사고를 기를 수 있는 계기가 되었다.

글 | 유선호 교사(강서고등학교) 유선호 교사는 2007년부터 현재까지 서울특별시과학전시관에서 주관하는 <서울과학교육>의 편집위원이다. 2011년에 전기화학에 관한 논문으로 석사학위를 취득했으며, 1996년부터 서울 강서고등학교 교사로 근무하고 있다.