발명의 2% 발명공작

(주)우성이앤이이 상무이사 이규만

(kumani@empal.com)

Ⅰ. 들어가면서

2%하면 떠오르는 것은? “뭔가 부족하다?”, “꼭 필요할 것 같은데 빠진 것”, “별로 중요치 않은 하찮은 것?”, “없어도 되는데 있으면 좋을 것 같은 것”, “주인공은 아닌데 감칠 맛 나게 하는 엑스트라” 등 예전의 말을 빌리면 “약방에 감초”같은 역할이 아닐까하는 생각이 든다. 요즘 흔히들 2%로가 부족하다는 말들을 많이 쓴다. “다 좋은데 2%가 부족해!” “2%만 더 있으면 완벽한데...” 조금 아쉽고 안타까울 때 우리는 가끔 “2%”라는 말을 찾는다.

발명에 있어서 “공작(工作)” 또는 “노작(勞作)”을 이“2%”에 비유하고 싶다. 발명에 대한 정의와 설명은 많이 들어왔다. 가장 대표적인 정의를 한다면 “발명(發明)은 창조(創造)적인 것이다”라고 할 수 있을 것이다.

그렇다면 “창조(創造)”라고 하는 것은 무엇인가?

- 완전한 무(無)의 세계에서 아이디어로 새로운 것을 창출해 내는 것

- 기존의 있는 것을 창의적이고 독창적인 새로운 모습으로 산출해 내는 것이라고 정의를 내릴 수 있다.

이러한 매우 광범위하면서 창의적인 발명창조활동을 할 때 어떤 도구를 이용하는 “발명공작”을 “발명에 있어서 2%의 역할”이라고 말하고 싶다. 우리나라 사람들은 세계 속 어떤 나라 사람들보다 부지런하고 손재주가 뛰어나다는 말을 너무나 많이 들어왔고 우리들은 이에 대해서 다른 설명이나 토를 달 필요도 없이 “당연하지!”라고 생각한다. 그 뿐만 아니라 우리는  부지런함과 손재주만이 아닌 우수한 창의적인 두뇌를 가진 민족이라는 것을 우리 선조들의 우수한 발명품과 우리의 발명역사를 보면서 자부한다.

우리 “인간”은 생각하면 할수록 정말 훌륭한 구조로 창조되어진 명품 중에 명품(?)이다. 좀 비약된 생각일진 모르겠지만 잘 사용하면 할수록 더욱 더 진가를 발휘하는 이 우주 속 창조물 중에서 가장 우수한 발명품(?)이라고도 생각해 본다. 이 훌륭한 창조물인 인간은 두뇌와 손은 도저히 따로따로가 될 수 없는 구조로 되어 있다. 두뇌로 시각적으로만 전달되는 정보 보다는 손으로 만지면서 느껴지는 촉각과 함께 전달되어지는 복합적인 정보에 우리의 두뇌는 100%의 진가를 발휘한다.

우리는 “2%”에 비유해 보는 발명공작 즉 “공작활동” 통해서 재미있고 흥미로운 체험과 결과물을 만들어 내면서의 성취감과 만족감을 느껴보자.  그리고 우리가 알고 있는 지금까지의 과학적 지식과 기술을 응용하여 이 시대의 사회적 요구에 부응하는 참신하고 신선한 발명품을 창조하여 인류의 생활을 풍요롭게 해 줄 수 있는 완벽한 100% 발명가가 되어 보자.

Ⅱ. 발명공작

1. 발명의 시대적 요구 관계

발명은 사회적요구와 목적 이용방법에 따라 해당되는 그 시대의 사회적, 역사적 단계로 볼 수 있다

가. 고대시대

살아가는데 필요한 물질생산과 관계되는 돌도끼, 화살 등 도구를 발명

나. 고대 그리스시대

노예들에 의해서 물질생산이 수행되어 생산과 관계되는 발명은 거의 안함

다. 고대 로마시대

전쟁에 필요한 전쟁의 도구와 군사적으로 필요한 토목기술의 발명에 치중

2. 과학기술과 발명의 연관관계

하나의 발명에도 여러 가지 차원의 협력 주체가 존재한다. 역사적으로 볼 때 과학적 지식과 기술의 발달에 기초를 둔 발명이 인류에 부와 물질적 생활을 더욱 풍요하게 해 준 것으로 보면 과학과 기술과 발명은 불가분(不可分)의 관계임에 틀림이 없다.

가. 증기기관과 산업혁명

(1) 증기기관

다양한 분야의 동력원이 된 제임스 와트의 증기기관은 당시의 우수한 과학자들과의 원천과학기술의 교류와 제임스 와트와 함께 세계 최초의 증기기관 제조회사를 설립한 동업자인 금속가공업자 엠 볼턴으로부터의 기술적 경제적인 원조는 증기기관의 원리를 실현시키는데 큰 역할을 했다.

(2) 산업혁명

18세기 영국 J.케이의 개량방적기 발명과 이 섬유기계를 구동시키는 증기기관의 발명으로 섬유산업의 생산량이 증대되고 이 증기기관을 만드는 공작기계의 발명과 개량이 촉진되어 산업혁명이 완성된다.

(3) 공작기계

“기계를 만드는 기계를 공작기계라고 한다”라고 정의할 수 있고 대표적인 공작기계로는 선반, 밀링, 드릴링머신 등이 있으며 발명품뿐만 아니라 우리 생활 주면에 있는 모든 도구와 기기 등을 만들기 위해서 필요한 가장 기초적인 기계를 말한다.

3. DIY와 발명공작

가. DIY

DIY는 “Do It Yourself” 즉 “스스로 직접 하라”는 뜻으로 세계 제2차대전 후 영국에서 전후사정으로 어려워진 경제와 생활을 극복하기 위해 절약 운동을 펼쳤다. 이때 내 손으로 직접 집과 가구를 고쳐 사용하면서 검소한 생활을 하였고 이것이 단순히 손재주가 많은 사람의 취미생활이 아닌 하나의 생활문화로 자리 잡혔다.

우리나라에서도 그 동안 다양한 매체로 일부 소개되어 알려져 왔지만 아직까지는 취미 생활 정도로만 인식되고 있는 실정이다. TV나 잡지 등 방송 매체의 특성상 자작 가구를 만들기나 스스로 하는 인테리어 정도로 소개되고 있으며 DIY에 관련된 상품도 단기적인 판매에 그치고 눈에 보기 좋은 것만 다루다 보니 내용이 잘 못 전달된 것이다.

이는 실제로 내가 거주하고 있는 공간 즉, 내 집을 내 손으로 고치고 개선해 나가는 것이며, 가구를 조립하거나 만드는 것 뿐 만 아니라 창문도 새로 바꾸어 달고 막힌 배수구도 직접 뚫고 담장을 보수하는 등 우리 주위의 모든 생활에 관련된 것을 직접 해내고자 하는 의미를 담고 있는 것이고 이런 문화야말로 우리 생활에 접목시켜 받아 들여야 할 것이다.

물론, 각 개인마다의 손재주가 있고 없음의 차이는 있겠지만 사실 작업의 방법과 경험이 더욱 중요하다고 할 수 있으며 어린 시절에 아버지나 할아버지께서 의자를 만들거나 고치를 모습을 보아온 사람들도 어느덧 바쁜 현대생활과 소득 수준의 향상으로 고장이 났거나 낡은 것은 버리고 새로 사거나 이러한 일을 업으로 하는 전문가에게 의뢰해 버리는 문화로 바뀌었다. 하지만 우리나라도 이제는 인건비, 공사비, 수리비 등의 인상으로 예전처럼 전문가에게 무조건 의뢰하는 것은 어려워 질 것으로 보인다.

혹시, 미국이나 유럽 등 외국에 나가서 호텔이나 관광지가 아닌 일반 주택을 방문한 경험이 있는 사람들은 그들의 검소하고 잘 정돈된 깨끗한 주거문화에 좋은 인상으로 기억되고 있을 것이다. 그들이 자기 손으로 직접 손질하고 보수한 것 들이다. 혹시 그러한 주택을 볼 기회가 있다면 페인트를 칠한 창틀나무를 자세히 관찰해 보라 수 십 년 동안 여러 겹의 페인트 칠로 두꺼워진 나무틀을 볼 수 있다. 그리고 주차장 또는 지하실 등의 여유 공간에는 DIY에 필요한 도구들도 잘 비치되어 있다.

물론, 점점 증가하고 있는 아파트 문화 추세에 거리감이 있는 이야기로 느껴질 수도 있겠지만 DIY는 어느 한 분야에 국한된 것이 아니다. 우리 삶의 모든 분야에 적용되며 부지런하시고 검소하셨던 우리 할아버지 할머니들을 다시 한번 생각해 보면서 제대로 된 DIY 문화를 발명활동과 함께 우리생활에 정착시켜 보자.

나. DIY와 생활발명공작

DIY와 발명을 연관시켜보자. 뭔가 관계가 있을 듯 하다. 발명에 DIY를 접목시켜 “생활발명공작” 이라고 한번 칭해보면 어떨까? 이제는 우리의 생활과 발명을 직접 연결시켜 아이디어 유발과 발명착상을 위한 체험을 “발명의 2% 발명공작”을 통해서 발명공작도구도 활용해 보고 기초적인 과학의 원리도 체험해 보자. 즐기면서 재미있게 공작하고 나만의 결과물을 만들어내고 성취감과 희열을 느껴보자.

냄비받침대 만들기

1. 학습목표

가. 생활발명을 통해 일상생활에 필요한 발명품을 만들 수 있습니다.

나. 목재를 이용하여 냄비받침대를 만들 수 있습니다.

2. 냄비받침대

우리는 평균적으로 하루에 밥을 3번 정도 먹습니다. 밥을 먹는 장소와

메뉴에 따라 다르겠지만, 국이나 찌게 등이 올라오는 한국인의 식탁에서

는 뜨거운 뚝배기나, 냄비를 받칠 수 있는 도구가 필요합니다. 생활필수품

으로 자리 잡은 냄비받침대는 시중에서 쉽게 구할 수가 있습니다. 하지만

아무런 생각 없이 사서 쓰기보다는 세상에 하나뿐인 우리가족의 냄비받침

대를 만들어 보는 것은 어떨까요?

3. 준비물

20×8×900mm 목재, 목공용접착재, 30cm자, 연필, 풀

스케치를 위한 흰 종이

4. 어떻게 할까요?

가. 자신이 원하는 모양을 스케치

합니다.

나. 스케치가 완료된 모양위에 목재를

올려놓고 절단될 부분과 소재로 사

용할 부분을 연필로 그어 표시합니

다.

다. 표시가 끝났으면 버려질 부분과 사용될 부분을 헛갈리지 않도록 번

호로 표시해 둡니다. 번호가 표시된 부분은 가위를 사용하여 오려주

십시오.

라. 가위로 오려낸 부분을 풀을 이용

하여 목재위에 붙여줍니다.

이 때 종이 전면에 풀을 바르게

되면 나중에 목재에서 때어내기가

쉽지 않으니 군데, 군데 조금씩만

발라주십시오.

마. 스카시톱이나 띠톱기계를 사용하여 종이가 붙은 나머지 부분을 정확

하게 절단합니다. 모두 절단하고 절단되어 거칠어진 부분은 사포나

디스크샌더를 사용하여 다듬어 줍니다.

바. 다듬는 작업까지 마무리가 되었으면 종이를 때어내고 원래의 모양으

로 배치를 해 봅니다. 그리고 각각의 조각들을 연결해 줄 수 있는 목

재 토막의 길이를 적당하게 표시하여 절단합니다.

사. 목공용 접착재를 사용하여 각각의 조각과 연결토막을 붙여줍니다.

5. 완성 및 응용

사랑의 냄비받침대가 완성되었습니다. 냄비받침대 이외에도 실생활에 필

요한 생활용품들을 자신만의 스타일로 디자인하고 다양한 재료를 사용하

여 만들어 보는 것은 어떨까요?

우드락 팽이만들기

1. 학습목표

가. 팽이의 원리에 대해여 알 수 있습니다.

나. 원심력과 구심력에 대하여 알 수 있습니다.

2. 팽이의 원리

팽이는 원심력과 구심력으로 회전을 합니다. 팽이는 한 방향으로 세게

회전할 때 원심력을 형성합니다. 이대로라면 한 방향으로 뛰어 나가야 하

지만 반대로 팽이의 회전으로 인하여 중심축이 생기고 그 곳에서 원심력

과 같은 힘의 구심력이 생겨 계속해서 회전을 할 수 있는 것입니다. 일정

시간 회전을 하다가 멈추는 이유는 팽이의 아래쪽 끝 부분(팽이 축)이 지

면과 의 마찰로 인하여 에너지 손실이 발생하기 때문입니다.

3. 준비물

우드락, 우드락 접착제, 스카치테치프, 연필깎이, 압핀,

나무봉재(아이스크림 손잡이)

4. 어떻게 할까요?

가. 아래의 그림과 같이 다양한 색상의 우드락을 이용하여 원형을 만들

어야 합니다. 이 때 원형의 크기가 조금씩 커지도록 해야 나중에 팽

이의 형태를 만들 수 있습니다.

나. 열선커터기를 이용하여 우드락을 동그랗게 절단합니다. 반듯한 원형

으로 절단하기 위해서는 중심축이 될 수 있는 압핀이 필요합니다.

아래그림과 같이 원형의 반지름이 될 수 있는 위치에 스카치테이프를

사용하여 압핀을 고정시킵니다.

다. 우드락을 압핀위에 눌러 고정시킵니다. 이 때 손가락에 압핀에 찔리

지 않도록 주의합니다. 우드락이 압핀에 끼워졌으면 열선커터기의 전

원을 켜고 우드락을 천천히 회전시켜 절단합니다.

라. 각각의 원형의 중심에 핸드드릴이나,

소형탁상드릴을 이용하여 구멍을

뚫어 줍니다. 구멍은 가능하면 원의

정 중앙에 뚫어야 하는데, 우드락을

절단할 때 생긴 압핀의 자욱이 원의

정 중앙이 됩니다.

마. 이제 팽이의 중심축이 될 수 있는 앞이 뾰족한 기둥을 만들어 주어

야 하는데, 축은 나무봉재나 아이스크림을 먹고 남은 손잡이를 이용

합니다. 연필깎이를 사용하여 나무봉재의 끝을 뾰족하게 만들어 줍니

다.

바. 팽이 축에 우드락 원형을 작은 것부터 끼워 팽이의 모양이 되도록

만들어줍니다. 이 때 우드락이 떨어지지 않도록 우드락접착제를 사용

합니다.

5. 완성 및 응용

알록달록 우드락 팽이가 완성되었습니다. 팽이의 축 위부분을 잡고 힘차

게 돌려봅시다. 우드락의 쌓인 수자와 크기, 팽이축의 길이를 다르게 하여

여러 가지 모향의 팽이를 만들어 보세요. 또, 각각의 팽이가 돌아가는 시

간이 얼마나 차이가 나는지, 왜 그런지 생각해 봅시다.

나뭇가지를 이용한 곤충만들기

1. 학습목표

가. 사물의 구조를 변형하여 완전히 다른 형태의 모양을 만들고

상상력을 키울 수 있습니다.

나. 나뭇가지의 생김새와 특성에 대하여 알 수 있습니다.

다. 나뭇가지를 이용하여 곤충을 만들 수 있습니다.

2. 곤충들은...

가. 자연의 곤충들은 자신의 천적에 발견되지 않고, 주변 환경에 잘 적응

하기 위한 생김새를 하고 있습니다. 나무에 사는 곤충, 물가에 사는

곤충, 수풀에 사는 곤충 등 다양한 형태와 생활방식의 차이가 그 곤

충의 주변 환경이 어떠한지를 잘 보여줍니다.

나. 본 학습에서는 산이나 공원, 집 주변에서 흔히 볼 수 있는 나뭇가지

를 이용하여 여러 가지 모양의 곤충을 만들어 보겠습니다.

3. 준비물

크기가 다른 나뭇가지, 핫 멜트건, 사포, 가위나 니퍼

4. 어떻게 할까요?

가. 본 학습에서는 여치를 만들어 보겠습니다. 나뭇가지를 자기가 원하는

형태로 자라냅니다. 가는 가지는 니퍼나 가위를 사용하여 자르고, 두

꺼운 가지는 톱기계 등을 사용하여 잘라냅니다.

나. 원하는 크기로 잘라진 나뭇가지들은 사포를 이용하여 적당히 손질하

고 아래의 그림과 같이 접착될 순서로 배치를 해 봅니다.

다. 핫 멜트건을 사용하여 나뭇가지들을 붙여줍니다.

4. 완성 및 응용

가. 나뭇가지 곤충이 완성되었습니다. 크기가 다른 나뭇가지 들을 이용하

여 여러 가지 모양의 곤충들을 만들어 봅시다.

나. 여러 가지 모양의 곤충들을 만들어 주변을 꾸며봅시다.

다. 나뭇가지 이외의 재료들을 사용하여 곤충이 아닌 동물이나 기타 사       물을 상상하고 만들어 봅시다.

라. 각각의 재료가 지닌 생김새와 특징들이 어떻게 다른지 살펴보고 이

해합니다.

원통비행기 만들기

1. 학습목표

가. 비행기의 나는 원리를 이해할 수 있습니다.

다. 종이와 빨대를 이용하여 비행기를 만들 수 있습니다.

2. 준비물

도화지, 빨대, 클립, 스카치테이프, 가위, 풀

3. 어떻게 할까요?

가. 도화지를 그림과 같은 크기로 2장 자르십시오.

나. 5cm, 10cm 간격으로 연필로

선을 그어 표시해 줍니다.

다. 오른쪽의 그림과 같이 연필선이 밖으로 향하도록 동그랗게 말아서

풀칠을 하거나 스카치테이프를 사용하여 붙여줍니다.

라. 연필로 표시해 놓은 부분에 빨대를 위치시키고 스카치테이프를 이용

하여 고정시킵니다.

마. 반대쪽도 위와 같은 방법으로 고정시킵니다.

바. 앞쪽의 고리 양쪽에 그림과 같이 클립을 끼워줍니다.

4. 완성 및 응용

가. 클립이 끼워져 있는 부분을 앞쪽으로 하여 수평으로 밀어내듯 날려

봅니다.

원통비행기도 실제의 비행기가 나는 원리와 같습니다. 비행기가 움직

일 때는 날개의 모양과 각도에 의해 날개 위쪽의 공기가 아래쪽의 공기

보다 더욱 빨리 이동하게 됩니다. 따라서 날개 위쪽의 공기의 누르는 힘

은 작아지고 날개 아래쪽의 공기의 떠받치는 힘은 커지게 되어 비행기가

날수 있는 것입니다.

<IDEA MEMO>

풍차모양 연필꽂이

1. 학습목표

가. 사물의 구조를 변형하여 완전히 다른 형태의 모양을 만들고

상상력을 키울 수 있습니다.

나. 더하기 발명을 이해할 수 있습니다.

다. 생활용품을 개선하고 만들 수 있습니다.

2. 풍차는

네덜란드의 대표적인 건축물 중의 하나인 풍차는 건축물이라기보다는 발

명품에 가까울 수 있습니다. 처음에는 바람의 힘을 이용하여 곡식을 빻다

가 점차 물을 끌어올리는 양수장치의 기능을 발휘하게 되었습니다.

이번에 만들게 될 작품은 예쁜 풍차모양을 접목하였습니다. 이 작품은 연

필통과 풍차를 합쳐놓은 더하기 발명품입니다. 예쁜 풍차의 모양을 하고

있어 반드시 연필꽂이가 아니더라도 수저통이나 티스푼 통으로 사용이 가

능합니다. 조금만 생각을 해서 만든다면 다양한 용도의 작품이 나올 수

있습니다.

3. 재료의 성질에 대하여

가. MDF 란?

MDF(Medium Density Fiberboard)란 중밀도섬유판의 약자로서 목재

나 목편 등을 분쇄하여 합성수지 접착제와 혼합한 후 열과 압력을 가

하여 완성됩니다. 원목이나 합판 등에 비해 가격이 저렴하고 누구나

쉽게 가공을 할 수가 있습니다.

4. 준비물

가. 두께 4.5mm 정도의 판재 200×200mm 로 6장

(어떠한 재질의 판재를 준비해도 상관없지만 가능하면 MDF판재를

준비하는 것을 권장합니다.)

나. 두께 Ø 5mm 정도의 플라스틱(아세탈)봉재 50mm 길이로 1개

다. 두께 Ø 25mm 정도의 플라스틱(아세탈)봉재 50mm 길이로 1개

라. 독성이 없는 목공용 접착제

5. 어떻게 할까요?

가. 자신이 만들 풍차모양 연필꽂이를 스케치 합니다.

나. MDF판재를 자르기 위해 판재위에 연필과 자를 사용하여 잘라질 부

분을 그려줍니다.

다. 띠톱기계나 스카시톱을 사용하여 그려진 선을 따라 정확하게 잘라주

고 잘라진 면은 디스크샌더나 사포를 사용하여 깨끗하게 다듬어 줍니

다.

라. 구멍을 뚫는 부분은 탁상드릴이나 핸드드릴을 사용하여 정확한 크기

로 구멍을 뚫어줍니다. 탁상드릴이 없을 경우 핸드드릴을 사용하여도

상관없지만 구멍을 정확하게 수직으로 뚫기 위해서는 탁상드릴을 이

용하는 것이 좋습니다.

마. 목공용 접착제를 사용하여 준비된 재료를 하나씩 붙여줍니다.

조립을 할 때에는 반드시 자신이 그려놓은 구상도나 도면을 확인하면

서 가능하면 실수하는 일이 없도록 합니다.

6. 완성 및 응용

가. 풍차모양 연필꽂이가 완성되었습니다. 통에 담겨질 만한 것들을 준비

하여 통을 채워봅시다.

나. 반드시 연필이 아니라도 티스푼이나 수저를 담아도 되고, 또 다른 용

도가 떠올랐다면 풍차의 모양을 변형시켜가며 용도에 맞는 모양으로

만들어봅시다.

세팍타크로(Sepak Tacraw) 공 만들기

1. 학습목표

가. 6조각의 폐 노끈으로 재미있는 공을 만들 수 있습니다.

나. 6개의 끈이 만들어내는 삼각형, 오각형에 대하여 탐구합니다.

2. 준비물

포장용 노끈(13×300mm) 6조각, 핫멜트건 +핫멜트, 자, 볼펜, 클립

3. 어떻게 할까요?

가. 노끈의 한쪽 끝에 1cm 간격으로 선을 긋습니다.

나. 2개의 끈을 90°로 교차하도록 놓아둡니다.

다. 다른 끈을 이용하여 그림과 같이 아래쪽에 엇갈리도록 끼웁니다.

라. 또 다른 끈을 이용하여 그림과 같이 위쪽에서 엇갈리도록 끼웁니다.

마. 아래 그림과 같이 다른 끈을 이용하여 그림의 화살표 방향으로 끼우

고 c, d 끈을 움직여 전체적인 형태가 별모양이 되도록 만듭니다.

바. 별모양이 되었으면 c, d의 끈을 교차시키고 노끈이 교차하는 부분마

다 클립을 이용하여 움직이지 않도록 고정합니다.

사. 남아있는 1개의 노끈에 끝에 핫멜트를 콩알크기로 녹여서 1cm정도

겹치도록 붙여서 고리를 만들어 줍니다.

아. 만들어진 고리를 별모양의 한가운데 올려놓고 클립으로 고정되어 겹

쳐진 2개의 노끈 중에 아래쪽의 노끈을 고리 안쪽으로 끼워줍니다.

자. 5개의 노끈을 모두 고리 안쪽에 끼웠으면, 이제 고리 위쪽으로 올라

온 노끈들을 모두 겹치도록 만들어 줍니다.

차. 고리위로 겹쳐진 노끈들의 길이가 모두 비슷하게끔 길이를 조정하고

미리표시해둔 부분에 핫멜트를 녹여서 반대쪽 끝의 노끈고 붙여줍니

다.

카. 반대쪽 끝의 노끈과 붙일 때 3개의 노끈이 위아래로 엇갈릴 수 있

도록 해야 합니다.

타. 3개의 노끈이 위아래로 잘 엇갈리도록 하여 모두 붙이고 접착된 부

분이 안쪽으로 들어가게끔 조금씩 조정을 하면 세팍타크로 공이 완성

됩니다.

4. 생각해 봅시다.

가. 클립이 없다면 어떤 일이 생길까요?

나. 끈의 폭이 변한다면 길이는 어떻게 하면 좋을까요?

다. 다양한 색상과 다른 종류의 재료를 사용해 봅시다.

목재 소마큐브 만들기

1. 소마큐브의 이해

목재 소마큐브는 27개의 목재조각으로 이루어진 3차원 모양의 정육면체

블록(block)입니다. 27개의 목재 조각으로 다양한 모양의 블록(block)을 만

든 것을 말합니다. 또 이 목재 소마큐브를 정육면체 모양으로 맞추는 과

정을 통해서 공간지각능력과 도형에 대한 이해력을 증진시킬 수 있습니

다.

2. 준비물

20×20×300mm 목재 2개, 목공용 접착제, 사포

3. 어떻게 할까요?

가. 목재 자르기

준비된 목재는 이미 가공된 정육면체 조각이 아니고 20×20×300mm의

긴 각재이므로 이를 작품 제작에 필요한 길이로 잘라서 사용해야

합니다. 각재를 자를 때는 가능하면 정육면체의 크기가 정확하게

20×20×20mm이 되도록 해야 나중에 3×3×3의 큐브를 완성하였을 때

완성된 모양이 똑바르게 됩니다.

(1) 펜과 자를 이용하여 20×20×300mm의 각재에 20mm 길이로 표시를

합니다.

(2) 띠톱기계를 사용하여 표시해둔 부분을 반듯하게 잘라준다.

(3) 디스크샌더나 사포를 이용하여 절단된 면을 좀 더 반듯하게 다듬

어줍니다.

나. 구상 및 스케치

목재 소마큐브는 27개의 목재조각으로 이루어진 3차원 모양의 정육면

체 블록으로 다음과 같은 전제 조건을 제시한 후 6개의 조각으로 나누

어 스케치하여 설계하여 보도록 합니다.

(1) 목재퍼즐은 6개의 블록으로 구성합니다.

(2) 각각의 블록은 적어도 4개 이상의 나무 조각으로 구성합니다.

(3) 각각의 블록 중에서 입체적 모양인 것이 적어도 3개 이상 포함되도

록 설계합니다.

(4) 6개 블록 중에서 같은 모양 없도록 설계합니다.

(5) 아래의 예시된 그림을 참고하여 각자 다른 모양으로 각각의 블록을

구상합니다.

다. 조립하기

(1) 목공용 접착제를 이용하여 스케치한 모양으로 조립을 합니다.

(2) 목공용 접착제는 마르는데 일정시간이 필요하기 때문에 붙여놓은

각각의 블록은 접착제가 마를 때까지 형태가 변하지 않도록 잘 놓아

둡니다.

4. 다양한 입체모형 맞추기

처음 블록을 맞추는데 있어 각각의 사람마다 다른 능력 차이가 나타납니

다. 하지만 대체적으로 여러 가지 다른 모양의 블록을 맞추는 과정을 반

복함으로서 도형에 대한 감각이 생기고 맞추는 속도가 빨라지는 것을 알

수 있을 것입니다. 즉 이 퍼즐을 만들고 맞추기를 하는 동안 창의력은 물

론, 공간지각능력과 추론능력이 향상시키는데 도움을 줄 것입니다.

종이로 축구공 만들기

1. 학습목표

가. 주어진 직선 AB를 이용하여 정오각형을 그릴 수 있습니다.

나. 주어진 직선 AB를 이용하여 정육각형을 그릴 수 있습니다.

다. 축구공의 구조에 대해서 알 수 있습니다.

2. 정오각형 그리기

가. 주어진 직선 AB의 중심점 a에 수직선을 그립니다.

나. 수직선 위에 AB=ab 가 되도록 점 b를 잡습니다.

다. A와 b를 연결하고 1/2AB=bc가 되도록 점 c를 잡습니다.

라. A를 중심, Ac를 반지름으로 하는 원호를 그려 ab의 연장선과 만나

는 D를 구하면 D는 AB를 한 변으로 하는 정오각형의 꼭지점이 됩니

다.

마. A,B,D를 각각의 중심으로 AB를 반지름으로 하는 원호를 그려 그 교

차점을 E, C로 하여 A, B, C, D, E를 직선으로 연결하면 정오각형이

완성됩니다.

3. 정육각형 그리기

가. 주어진 직선 AB를 반지름으로 하는 원호를 그려 그 교차점 O를 구

합니다.

나. O를 중심으로 직선 AB를 반지름으로 하는 원을 그립니다. 그러면

원호와 교차되는 C, D를 구할 수 있습니다.

다. C와 D에서 직선 AB를 반지름으로 하는 각각의 원호를 그려 교차점

E, F를 구합니다.

라. A, B, C, D, E, F를 직선으로 연결하면 정육각형이 완성됩니다.

4. 준비물

두꺼운 도화지, 칼, 컴퍼스, 30cm 자, 스카치테이프, 검정색연필

5. 축구공의 구조

아래의 그림에서와 같이 축구공은 일정한 길이를 기준으로 하는 정오각

형 6개와 정육각형 10개로 이루어져 있습니다. 앞에 나와 있는 정오각형

그리기와 정육각형 그리기를 참고하면서 아래와 같이 축구공의 전개도를

그려 봅시다.

6. 축구공 만들기

가. 위의 전개도를 참고하여 두꺼운 도화지 위에 만들게 축구공의 전개

도를 그립니다.

나. 칼과 자를 이용하여 삐뚤어지지 않도록 전개도를 잘 올려냅니다.

다. 정오각형은 검정색연필을 사용하여 검정색으로 색칠합니다.

라. 스카치테이프를 사용하여 면과 면을 붙이면서 입체적인 축구공을 완

성합니다.

되돌아오는 굴렁쇠

1. 학습목표

가. 고무줄의 탄성력에 대하여 이해할 수 있습니다.

나. 폐품을 재활용하여 재미있는 굴렁쇠를 만들 수 있습니다.

2. 고무줄의 탄성력

가. 먼저 탄성력에 대하여 알아봅시다.

탄성력이란 어떠한 물체를 잡아 늘리거나 구부렸을 때 원래의 모양으

로 되돌아오는 힘을 말합니다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 고무줄이나

스프링 등이 이러한 탄성력을 가지고 있습니다. 하지만 탄성력도 그

한계를 넘어서면 탄성력을 잃어버리게 됩니다.

나. 본 학습에서는 손쉽게 구할 수 있는 고무줄을 이용하여 되돌아오는

굴렁쇠를 만들어 보겠습니다.

3. 준비물

고무줄, 못쓰는 CD 2장, 플라스틱이나 목재로 된 봉재 4개,

핫 멜트 건, 30cm자, 사인펜, 못쓰는 건전지

4. 어떻게 할까요?

가. 고무줄을 끼울 수 있도록 CD의 중심부분에 2개의 구멍을 뚤어줍니

다.

나. 양쪽으로 CD가 지탱할 수 있도록 지지대를 고정해야 합니다.

지지대가 고정되는 부분을 자와 사인펜을 사용하여 표시합니다.

이 때 지지대의 위치가 한쪽으로 치우치거나 하면 굴렁쇠를 완성하였

을 때 그 회전력에 많은 영향을 미칩니다.

다. 표시된 부분에 핫 멜트건을 사용하여 지지대를 고정시킵니다. 이때

지지대가 옆으로 기울지 않도록 주의합니다. 4개의 지지대는 각각의

길이가 동일해야 하고, 그 길이는 고무줄의 길이에 2배 정도가 되어야

합니다.

라. 반대편의 CD도 같은 방법으로 고정합니다. 한 쪽의 지지대 4개가

모두 고정되어 있는 상태이기 때문에 반대편의 CD에는 4개의 지지대

를 한번에 고정해야 합니다. 따라서 핫 멜트를 지지대가 고정되는 부

분에 모두 묻히고 4개의 지지대를 한 번에 붙여줍니다. 이 때 신속하

게 작업을 하지 않으면 먼저 묻혀둔 핫 멜트가 굳어버릴 수 있으니

주의합니다.

마. 지지대를 모두 붙였으면 핫 멜트가 완전히 굳을 때 가지 기다립니다.

고무줄을 가위나 칼을 사용하여 한쪽만 잘라서 길게 펴줍니다. 1개의

고무줄을 이용하여 아래 그림에서와 같이 고무줄이 2줄로 팽팽해 지

도록 연결합니다.

사. 2줄로 팽팽하게 연결된 고무줄의 중심에 스카치테이프를 사용하여

건전지를 매달아 줍니다. 이 때 고무줄이 풀리지 않도록 스카치테이

프를 단단히 붙여 주십시오.

5. 완성 및 응용

가. 완성된 굴렁쇠를 바닥에 놓고 천천히 굴려 봅니다. 굴러줄 때의 힘과

중간에 고물줄이 꼬이면서 발생하는 탄성력이 만나 ‘0’이 되는 순간

에 굴렁쇠는 정지하게 됩니다. 그리고 꼬여진 고무줄이 원상태로 되

돌아오려는 탄성력에 의해 굴렁쇠는 굴러갔던 길을 다시 되돌아오게

됩니다.

나. 탄성력이 다른 고무줄과 용량이 다른 건전지를 이용하여 여러 가지

크기의 굴렁쇠를 만들어보고 굴려 봅시다. 각각의 굴렁쇠가 갔다가

되돌아오는 길이와 그 반복횟수가 어떻게 다른지 알아봅시다.

<IDEA MEMO>

바람으로 가는 종이 자동차

1. 학습목표

가. 풍력을 이용한 종이자동차를 만들 수 있습니다.

나. 풍력에너지와 작용 반작용에 대해서 알 수 있습니다.

다. 에너지에 대하여 알 수 있습니다.

2. 에너지란 뭘까?

에너지란 한 마디로 일을 할 수 있는 능력을 말합니다. 이러한 에너지

가운데 특히 전기에너지를 얻기 위해 화력 발전소에서는 화석 연료(석유,

석탄 등)를 태워 물을 끓인 다음 거기에서 발생되는 증기의 힘을 이용하

여 발전을 하거나 원자력 발전소에서는 우라늄의 핵분열을 일으켜 발생되

는 열로 증기를 발생시켜 발전을 하고 있습니다.

그러나 에너지를 얻기 위해서는 반대로 잃는 것도 많이 있습니다.

화력 발전소에서 발생되는 이산화탄소는 지구 온난화를 일으키는 원인이 되기도 하며, 원자력 발전소에서 발생되는 방사선과 그 폐기물들은 물과 토양, 그리고 사람에게 아주 위험한 작용을 할 수도 있습니다. 따라서 많은 발명가와 과학자들은 공해가 없고 아무리 사용해도 없어지지 않는 무공해 에너지를 만들어 내려고 노력하고 있습니다. 이 가운데 바람을 이용한 에너지도 무공해 에너지에 속하는 아주 훌륭한 자원이므로 우리 모두 바람을 잘 이용할 수 있도록 끊임없는 노력을 해야 할 것입니다.

3. 작용과 반작용에 대하여

Newton의 제 3법칙인 작용과 반작용에 대해 설명하자면 작용이란 한

물체의 힘이 다른 물체에 영향을 주는 일을 의미하며, 반작용이란 어떤

물체가 다른 물체에 힘을 주었을 경우 동시에 똑같은 크기의 힘이 되돌

아오는 것입니다. 어렵나요? 한 마디로 요약하면 내가 벽을 밀면 그 힘의

크기만큼 벽도 나를 민다는 의미로 두 물체 사이에 서로의 작용이 있다

는 것입니다. 즉, 첫 번째 물체가 두 번째 물체에 힘을 작용하면 두 번째

물체 역시 첫 번째 물체에 크기가 같고 방향이 반대되는 힘을 작용하는

것입니다.

3. 준비물

A₄용지 1장, 캔트지 A₄규격 3장, 요구르트 빨대 1개, Ø3×150mm 꼬치구이 막대 2개, 핫 멜트건, 풀, 칼, 자, 가위, 컴퍼스, 송곳, 사인펜

4. 어떻게 할까요?

가. 몸체 만들기

(1) 바람으로 가는 자동차 모형을 구상합니다. 이 때 크기는 최대 가로

150mm, 세로 200mm 정도를 넘지 않는 범위에서 가장 창의적인 모형이

나올 수 있도록 합니다.

(2) A₄용지 위에 자동차를 스케치 한 후 뒷면에 자세히 그립니다.

(3) 캔트지 위에 자동차 몸체의 전개도를 그립니다.

(4) 전개도면 대로 자르고 붙여 몸체를 완성합니다. 바퀴의 지름이 있으

므로 두 축 사이의 거리는 최소 150mm를 띄웁니다.

(5) 멋있는 모양으로 외부의 디자인을 꾸며도 좋습니다.

나. 바퀴 만들기

(1) 바퀴의 도면을 따라 자르고 구부립니다.

(2) 창의적인 바퀴의 모형이 있다면 다르게 해도 좋습니다.

(3) 빨대를 10mm 정도 잘라 바퀴의 중심에 끼우고 핫 멜트건으로 고정

시킵니다.

다. 결합하기

(1) 본체의 측면 적당한 위치에 구멍을 뚫고 축의 역할을 할 꼬치구이

막대를 넣은 후 핫 멜트건으로 고정시킵니다. 이 때 앞 뒤 두 축 간

의 거리는 150mm 정도로 띄웁니다.

(2) 바퀴가 회전 시 몸체에 닿지 않도록 축에 일정한 간격을 유지할 수

있도록 켄트지를 붙여 고정시킵니다.

(3) 축에 바퀴 중심의 빨대를 끼우고 회전 시 빠져 나오지 않도록 축의

끝 부분에 켄트지를 붙여 고정시킵니다.

(4) 바람의 영향을 많이 받을 수 있도록 조절을 합니다.

5. 완성 및 응용

입으로 불게 하여 누가 정해진 목적지에 빨기 도착할 수 있는지 시합

을 해보고 기계를 활용하는 것 이외의 방법을 동원하여 시합을 할 수 있

도록 합니다.

부록(바퀴)

1) 바퀴의 지름은 Ø100mm입니다.

2) Ø100mm과 Ø90mm 사이의 점선은 가위로 잘라 서로 엇갈리게 접어줍니다.

3) Ø70mm과 Ø30mm 사이의 점선은 한 칸 띄어 가며 우측선과 왼쪽 위․아래를 잘라 서로 반대 방향으로 접어 바람을 많이 받을 수 있도록 합니다.

캐릭터 만들기

1. 학습목표

가. 생활발명을 통해 일상생활에 필요한 발명품을 만들 수 있습니다.

나. 내 손으로 자신만의 캐릭터를 만들 수 있습니다.

다. 캐릭터를 이용한 열쇠고리 및 악세사리 등을 만들 수 있습니다.

2. 준비물

MDF(100×100×4.5t), 스케치용 종이, 싸인펜, 먹지, 집게,

스카치테이프, 자석, 열쇠고리용 고리

3. 어떻게 할까요?

가. 자신이 원하는 캐릭터를 직접 그리거나 아래의 캐릭터 중에서 선택

을 합니다.

나. 선택한 그림을 먹지를 이용하여 MDF판에 옮겨 그리거나 직접 MDF

판 위에 그림을 그립니다.

다. MDF위에 그림이 완성되었으면 스카시톱을 사용하여 그림을 잘라내

고 구멍을 필요한 부분은 탁상드릴을 사용하여 구멍을 뚫어줍니다.

라. 열쇠고리를 구멍이 뚫린 부분에 끼워서 캐릭터 열쇠고리를 완성합니

다. 열쇠고리뿐만 아니라 자석을 캐릭터에 부착하여 냉장고 등에 붙

여놓고 메모지 고정 캐릭터로 사용해도 좋겠지요?

4. 완성 및 응용

다양한 모양의 캐릭터를 만들어서 열쇠고리나 메모리 홀더로 사용해 봅

니다. 이 외에도 캐릭터를 이용하여 만들 수 있는 다양한 종류의 작품들

을 구상하고 만들어 봅시다.

<IDEA MEMO>