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혁신과 공감대를 형성하는 STEAM 체험 한마당

2017년도 서울과학축전은 과학, 기술, 공학, 예술, 수학 등 총 40여개의 STEAM 영역 관련 체험활동으로 학생, 학부모, 교사가 함께하는 체험과 소통의 장을 형성하고자 10월 14~15일 이틀 동안 서울특별시과학전시관 본관 야외광장에서 진행되었다. 또한 주제관(이동 동물원 체험), 전국과학경진대회(발명품・과학전람회) 우수작 순회 전시회, 로봇댄스 공연 및 천문대도 같이 운영되었다.

‘3D 프린터 펜으로 만드는 아기 공룡’ 체험부스

본 체험활동은 3D 프린터 펜과 프린팅 재료인 PLA 필라멘트를 사용하여 아기 공룡 및 간단한 조형물을 3차원 형태로 손쉽게 만들 수 있다. 또한 실제 제품을 완성하기 전 디자인을 미리 보기 위한 3D 프린팅 기술은 시제품 제작에 드는 비용 절감 등 많은 장점을 가지고 있어 앞으로 4차 산업혁명, 제조업의 혁신 기술로 인정받고 있다.

∎ 제작 과정
본 체험부스는 누원고 이은재, 박민아 선생님과 과학 동아리 루키다, 라이프의 도움으로 진행되었는데, 체험 시간을 단축하기 위해 많은 부분 동아리 학생들이 사전에 준비한 상태에서 진행되었다.

① 먼저 준비물로는 3D 프린터 펜, PLA 필라멘트(다양한 색상의 코일) 및 공룡 도안지로 구성되어 있다(PLA 필라멘트는 옥수수와 사탕수수로 만들어지는 생분해성 수지임)[그림 1].

② 원하는 색상의 코일(PLA 필라멘트)을 3D 프린터 펜 뒷부분에 넣은 후, 온도 설정은 220℃로 한다(3D 프린터 펜 사용 시 가열된 노즐 부분을 직접 만지거나 피부에 닿지 않도록 주의하며, 막 나온 코일은 뜨거우므로 직접 만지지 않도록 한다)[그림 2].

③ 준비된 도안에 따라 공룡의 가장자리를 우선 그린 후, 안쪽을 채운다(코일이 나오는 속도는 너무 빠르지 않게 조절하는데, 기본값은 3이다. 또한 층을 쌓는 원리로 입체적인 공룡 모습도 만들 수 있다)[그림 3].

④ 마지막으로 코일 색상을 변경할 경우 사용하던 코일을 자르고 나서 변경할 색상의 코일을 끼우도록 한다.
(처음에 사용한 색상의 코일이 3D 프린터 펜 안에 남아 있으므로 모두 제거한다)[그림 4].

‘S.I.A와 함께하는 블링블링 LED 광섬유 스노우볼 만들기’ 체험 부스

본 체험활동은 투명한 구 모양의 플라스틱 용기(210mL) 안에 작은 모형(눈사람 모형)과 투명한 액체 및 작은 입자(반짝이, 크리스탈볼)들을 넣고, 흔들었다가 내려놓으면 광섬유에서 나오는 빛을 만나 마치 눈이 내리는 시각적 효과를 경험할 수 있다.

∎ 제작 과정
본 체험부스는 잠실여고 김가람 선생님과 과학 동아리 S.I.A의 도움으로 진행되었는데, 체험 시간을 단축하기 위해 개인별로 재료 set를 사전에 준비한 상태에서 진행되었다.
① 먼저 양면 테이프를 사용하여 눈사람 모형을 원형 용기 중앙 바닥에 잘 부착시킨 후, 반짝이(은색, 붉은색) 가루를 적당히 넣는다(눈사람 모형은 핀셋으로 부착하고 2~3분정도 건조시킴)[그림 5].

② 소량의 크리스탈볼(물을 흡수하면 크기가 점점 커짐), 글리세린 25mL와 PVA 10mL 정도를 차례로 넣는다(글리세린은 반짝이 가루가 서로 붙지 않게 하며, PVA(폴리비닐 알코올)는 점성이 있는 액체로 반짝이 가루가 서서히 아래로 떨어지도록 한다)[그림 6].

③ 광섬유 다발 끝부분을 가위로 정리한 후 부채꼴 모양이 되도록 벌려준다. 그리고 물은 약 180mL 정도를 넣는다(광섬유는 중심부에 굴절률이 높은 유리, 바깥 부분은 굴절률이 낮은 유리를 사용하여 빛을 다시 안쪽으로 반사시켜(전반사) 빛이 심 속에서 계속 나아가게 한다. 또한 용기 안에 기포가 안 생기도록 물을 넣어준다)[그림 7].

④ 양면테이프를 사용하여 LED 램프와 뚜껑을 붙인 후, 광섬유 다발도 뚜껑의 중앙 부위에 잘 붙이도록 한다. 마지막으로 광섬유를 손으로 모아 조심스럽게 용기에 넣은 후 뚜껑을 닫아 물이 새지 않도록 한다(뚜껑의 테두리를 반드시 떼어내야 뚜껑이 닫히며, 되도록 어두운 곳에서 할 경우 좀 더 반짝이는 스노우볼을 관찰할 수 있다)[그림 8].

이 밖에도 글라이더와 함께 날자!, 먼 원석 이웃 원석, 자기부상열차 만들기, 소리와 과학의 만남, 쓱쓱 내맘대로 그리는 전기회로(페이퍼램프), 내 손 안의 생태계, 에코스피어 등을 체험하면서 융합적 사고를 기를 수 있는 계기가 되었다.

유선호 선생님은 2011년에 전기화학에 관한 논문으로 석사학위를 취득했으며, 현재 서울 강서고등학교 교사로 근무하고 있다. 서울학생탐구발표대회 검색위원과 2007년부터 서울특별시과학전시관에서 주관하는 <서울과학교육>의 편집위원으로 있다.