[창의력키우기] 과학창의력

워터제트를 사용한 절단기.
'헬로∼공부야'는 영재교육 전문기관 와이즈만의 도움으로 과학 창의력과 수학 사고력을 키워줄 수 있는 다양한 예시문항을 게재합니다. 이번 주에는 기분을 나타내는 배지, 워터제트의 위력, 신기한 자동차 순환도로, 원형 테이블에서 위치 찾기 등의 주제를 다룹니다.

[초등]
기분을 나타내는 배지 장·단점

창의적인 생각을 하는 데 도움이 되는 여러 가지 방법이 있습니다. '창의적 사고 기법'이라고 부르기도 하지요. PMI 기법은 3가지 면에서 아이디어를 평가해 보는 방법이랍니다. P는 강점(플러스, Plus), M은 약점(마이너스, Minus), I는 (흥미로운 점, Interesting)의 첫 글자를 딴 것입니다. PMI 기법을 사용하는 방법은 다음과 같습니다.

① 먼저 아이디어의 장점을 생각해 본다.

② 아이디어의 약점도 생각해 본다.

③ 아이디어에서 재미있는 부분을 찾아본다.

PMI 기법을 사용하면, 아이디어의 좋은 점과 나쁜 점을 둘 다 살펴볼 수 있고, 생각하지 않고 지나치기 쉬운 아이디어의 재미있는 부분까지 생각해 볼 수 있습니다.


<문제>

어느 날 다음과 같은 규칙이 발표되었어요.

사람들은 그날 자기 기분이 좋은지 나쁜지를 나타내는 배지를 착용해야 한다.

PMI 기법을 사용하여 이 규칙의 장점, 단점, 재미있는 점을 생각해 보세요.

<해설>

어떤 아이디어가 '좋다', 또는 '나쁘다'라고만 생각하기 쉽습니다. PMI 기법의 핵심은 I라고 볼 수 있습니다. 생각하지 않고 지나치기 쉬운 그 아이디어의 잠재력을 찾아 낼 수 있는 시간을 갖게 되기 때문입니다. I에서 찾아낸 재미있는 부분으로 또 다시 새로운 생각을 할 수도 있겠지요?

창의적인 생각을 요구하는 문제에 대해 여러분이 답을 생각했다면, 그 아이디어를 PMI 기법으로 스스로 평가하는 시간을 가져 보시기를 추천합니다. 창의적인 생각을 요구하는 문제를 해결할 때, 그 문제와 관련된 배경 지식이 풍부하다면 아무래도 독창적인 아이디어가 떠오르는 데 도움이 되겠지요?

이번 문제의 경우 '기분'이라거나 '배지' 등의 소재가 등장하고 있습니다. 이렇게 문제에서 중심이 되는 핵심 단어를 뽑아낸 후, 그 핵심 단어와 관련된 지식을 찾아보는 활동을 하면 창의적 문제해결에 도움이 됩니다. 문제와 관련된 핵심 단어를 뽑는 것 이외에 문제에 대해 의문을 품어보는 것도 중요한 능력입니다. 예를 들어 '기분이란 것은 어떻게 해서 생기는 것일까?'라는 의문을 품었다면 그 의문을 해결하기 위해 여러 가지 조사를 하게 되겠지요. 이렇게 문제 상황에 대해 (1) 핵심 단어 찾기, (2) 문제 상황에 의문 품기 를 하며 자신만의 독창적인 답을 만들어 가길 바랍니다.

[중등]
강철판 절단하는 '워터제트'

물은 매우 부드러운 물질입니다. 주변에서 가장 흔하게 볼 수 있는 액체로 우리 삶에 큰 역할을 하고 있습니다. 하지만 이렇게 부드러운 물도 속도를 내서 흐르게 되면 땅을 침식시켜 계곡을 만들고 강을 이룹니다.

강가의 돌 모양을 보면 하류로 갈수록 둥근 것을 확인할 수 있는데 이는 물에 의해서 모난 부분이 깎이기 때문입니다.

그럼 물은 어떤 힘으로 이런 일을 하는 것일까요? 그것은 바로 물이 가지는 위치에너지와 운동에너지의 합인 역학적 에너지 때문입니다. 또한 물은 매우 강한 절단력을 가지기도 합니다.

<문제>

워터제트를 사용한 절단기는 고압의 물을 빠른 속도로 내뿜어서 돌, 금속, 두꺼운 플라스틱 등을 깔끔하게 절단한다고 합니다. 워터제트가 두꺼운 철판을 자를 수 있는 이유는 무엇일까요?

<해설>

워터제트 절단기는 강한 압력을 가한 물을 0.2㎜ 정도의 노즐을 통해 매우 빠른 속도로 내뿜어서 물체를 절단합니다.

레이저를 이용한 가공은 열이 발생하기 때문에 미세 구조가 어긋나거나 후처리가 필요하지만 워터제트를 사용한 경우에는 모양의 변형이 없이 매우 깔끔한 절단면을 지니게 된다고 합니다. 그래서 매우 정밀한 제품의 가공에 사용됩니다.

압력은 단위 면적에 대한 힘을 나타낸 것입니다. 기본 단위는 Pa(파스칼)로 1㎡의 면적에 1N의 힘이 주어질 때의 압력입니다. 일상 생활에서는 1기압이 가장 자주 만나게 되는 압력인데, Pa로는 10만1천325Pa입니다.

워터제트의 압력은 약 3천기압 정도에 이르는데 바다에서 가장 깊은 마리아나 해구의 수압이 1천100기압 정도인 것을 생각하면 정말 엄청난 값입니다.

최근에는 압력을 가한 물에 모래를 같이 쏘는 형태의 절단기도 개발돼서 여러 공업 현장에 쓰이고 있습니다.
/ 입력시간: 2008. 06.10. 15:39