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[창의력 키우기.. 과학창의력 ] 곤충 로봇을 만들어 볼까요?
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스파이더맨
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파리 로봇
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유연한 몸을 가진 곤충 로봇
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자녀교육에 있어 재능과 관심 분야를 제대로 짚어내기란 쉬운 일이 아닙니다. 각자 개성이 뚜렷하고 수준차이가 있는 데다 자칫 내버려두면 잠재력을 발현시키지 못하는 경우도 많기 때문입니다. 부산일보 교육팀은 창의력 전문교육기관 '와이즈만'과 함께 단순한 영재교육을 위한 창의력 교육이 아니라 여러 가지 실제 예제문을 통해 초·중학생의 사고력을 키울 수 있는 코너를 신설합니다.
미래에는 영화 '스파이더맨'의 주인공처럼 거미줄을 이용해 건물 사이를 날아다닐 수 있게 하는 장갑이나 신발이 발명될 수 있다고 합니다. 초능력을 갖지 않아도 누구나 곤충처럼 생활할 수 있게 되겠지요.
지금도 곤충을 모방한 로봇이 만들어지고 있고, 이것을 여러 분야에서 사용하고 있답니다. 미국에서 개발한 파리 로봇은 파리와 비슷하게 생겼지만, 살충제에도 끄떡없이 사람이 다가가기 어려운 산불지역이나 오염지역을 자유자재로 날아다닐 수 있습니다. 만약 강원도 깊은 산골짜기에 산불이 났다면, 파리 로봇은 여기저기 돌아다니면서 산불 지역에 사람이 있는지 없는지 살펴보는 것이 가능할 것입니다.
파리 로봇 외에도 나방의 애벌레의 특징을 따서 만든 애벌레 로봇도 있는데요. 애벌레 로봇은 놀라울 정도로 유연하게 이동할 수 있기 때문에 지뢰 탐지가 가능할 것이라고 합니다.
<문제>
이번에는 우리가 곤충 로봇을 만들어 볼까요? 어떤 곤충 로봇을 만들 것인지, 그 곤충 로봇을 이용해서 무엇을 할지 생각해보고, 그 곤충 로봇을 사용할 사람을 위해 설명서를 작성해 보세요. 사용할 사람이 이해하기 쉽게 자세하고 로봇의 특징이 잘 드러나는 설명서이면 더 좋겠지요.
답안 평가 기준은 다음과 같습니다.
1. 남들이 생각하지 못한 독창적인 아이디어를 제시했는가?
2. 구체적이고 이해하기 쉽게 설명했는가?
<해설>
요즘은 지하철에서 휴대전화를 이용해서 TV를 보거나 인터넷을 하는 모습을 쉽게 볼 수 있는데요, 불과 10년 전만 해도 휴대 전화를 가진 사람을 찾기 어려웠다는 사실을 알고 있나요? 과학기술이 발전하는 속도가 너무 빨라서 이제는 5년 후, 10년 후에 세상이 어떻게 바뀔지 상상하기도 어려워졌습니다.
이번 문제는 여러분이 미래의 과학자가 되어 곤충 로봇을 만들고, 그 로봇의 특징과 쓰임새 등을 알려주는 설명서를 써 보는 것이었습니다. 설명서는 사물에 대해 정보, 지식, 원리 등을 자세하게 풀이해서 읽는 사람의 이해를 돕는 글입니다. 따라서 이번에 가장 중요한 것은 자신이 개발하고 싶은 곤충 로봇에 대한 자세하고 쉬운 설명이겠지요. 같은 종류의 곤충으로도 다른 특징, 용도를 가진 로봇으로 만들 수 있습니다. 또한 같은 로봇으로도 다양하게 설명서를 쓸 수 있습니다.
<답안 예시> 답안의 예는 다음과 같습니다.
'물에 뜨는 소금쟁이 로봇 사용 설명서'
소금쟁이 곤충 로봇을 구입해 주셔서 감사합니다. 로봇에 대해 안내해 드리겠습니다.
△어떤 용도로 쓸 수 있을까요?
소금쟁이는 물보다 가볍고 표면장력 때문에 물에 뜰 수 있습니다. 이 원리를 이용해 만든 소금쟁이 로봇은 물에 잘 뜨게 됩니다. 해상 구조단에서는 이 로봇을 이용해 물에 빠진 사람들을 아주 쉽고 간편하게 구해 낼 수 있습니다. 또 취미로 낚시를 하실 때도 이 로봇을 이용해 물고기를 잡을 수 있습니다. 그 밖에 물 근처에서 활동하는 시간이 긴 양식장이나 저수지 부근에서 일하시는 분들에게도 이 로봇은 유용합니다. 물에 사는 해충을 감지하고 방제해 해충의 위험으로부터 우리를 지켜줄 수 있습니다.
△어떤 방법으로 사용하나요?
(1) 작동 방법
일단 소금쟁이 로봇 등에 있는 버튼을 한 번 누릅니다. 그러면 소금쟁이 로봇이 다리를 움직입니다. 그런 뒤 버튼을 한 번 더 누르면 물에 떠서 헤엄을 칩니다. 이때 물에 넣지 않고 버튼을 누르실 때는 제품이 고장날 수 있기 때문에 조심하고 버튼을 누르셔야 합니다.
(2) 해충을 방지할 때
해충을 방지할 때는 로봇 배 밑에 원으로 된 센서를 켜시면 됩니다. 만약 해충이 나타나면 그 센서에서 뜨거운 열선이 발생하여 해충을 기절시킵니다. 열선이 발생하며 나오는 경고음을 듣고 그곳을 빨리 빠져나오시면 해충으로부터 피해를 막을 수 있습니다.
(3) 낚시를 할 때
물고기를 잡으실 때에도 배 밑에 원으로 된 센서를 켜시고 물에 띄우시면 로봇이 물고기를 잡습니다. 이때 로봇이 물고기를 잡으면 로봇의 배가 위로 올라오며 뒤집히게 됩니다. 고장이 나서 로봇이 뒤집힌 것이 아니니 당황하지 마세요. 조금 기다리시면 다시 원상태로 로봇이 되돌아오기 때문입니다.
왜 로봇이 뒤집히는지 궁금하시지요? 물고기가 너무 클 경우 너무 커서 물고기에게 충격을 강하게 주기 위해서 로봇의 배에 달린 센서 부분을 물 밖으로 내보낸 후 거기에서 뜨거운 열선을 발사하기 때문입니다.
[창의력 키우기 중등] 무중력 상태 질량 차이 구분
지상 380㎞ 정도 높이에서 지구 주위를 도는 대규모 우주정거장이 있습니다. 국제우주정거장, 영어 약자로 ISS라고 부릅니다. 이곳에서는 장기간의 우주 체류와 연관해서 다양한 실험이 이뤄지는데요. 지구 주위를 도는 인공위성은 지구에서 받는 중력과 반대 크기의 원심력이 작용해서 중력을 느낄 수 없게 됩니다. 이를 무중력상태라고 부르지요. 무중력상태에는 모든 물체의 무게가 0이 되기 때문에 작은 힘으로도 물체를 움직일 수 있습니다. 우주에 오랜 시간 있다가 돌아온 우주비행사들이 느끼는 가장 어려운 문제 중 하나가 물체를 들고 있다가 놓았을 때 떨어지는 것이라고 합니다. 무중력공간에서는 그럴 일이 없을 테니 지상에 적응하는 데 시간이 걸리는 것이 당연할 것입니다.
<문제>
우주비행사인 당신은 무중력 상태에서 모양이 같고 질량이 다른 두 물체 중에서 어는 것의 질량이 더 큰지 알아내야 합니다. 저울이나 천칭으로는 구별이 불가능한 두 물체 중 무엇이 더 큰 질량을 가지는지 어떻게 알 수 있을까요?
<해설>
질량을 비교할 수 없다면 질량을 알아낼 수 있는 물리적인 법칙들을 이용하면 됩니다. 정지상태에서 같은 힘을 주었을 때 질량이 작은 물체가 더 빠르게 움직이게 될 것입니다. 이는 뉴턴의 운동법칙을 이용해서 간단히 확인할 수 있죠. 'F=ma'(F=힘, m=질량, a=가속도)이고 F가 같다면 질량에 따라 가속도가 달라져서 더 빠르게 가속되는 쪽의 질량이 작은 것을 확인할 수 있는 것입니다. 이 외에도 다양한 직·간접적인 방법을 이용해 위 문제를 해결할 수 있습니다. 그 나름대로의 방법을 생각해 보고 머릿속으로 실험해 봅시다.
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 / 입력시간: 2008. 01.08. 10:49
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