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1 고등학교학생용 2014 융합인재교육 (STEAM) 프로그램 무인택배시스템구성도와나만의드론제작하기지능형교통시스템구성도제작하기스마트시티프로젝트 집필진 이철현 ( 경인교육대학교 ) 한건우 ( 경기모바일과학고등학교 ) 최웅선 ( 수원정보과학고등학교 ) 윤정구 ( 양지고등학교 ) 서성원 ( 마포고등학교 )

2 차 례 1. 고등학교 (1) 무인택배시스템구성도와나만의드론제작하기 3 2. 고등학교 (2) 지능형교통시스템구성도제작하기 고등학교 (3) 스마트시티프로젝트 53

3 설계기반미래유망직업프로그램개발정보시스템전문가 [ 고등학교 ] 무인택배시스템구성도와나만의드론제작하기

4 프롤로그 내가주문한상품이택배아저씨가아닌로봇을통해배달된다면? 이것은상상속의이야기가아니다. 아마존닷컴, 구글, 도미노피자등많은업체에서드론 ( 무인정찰기 ) 을이용한무인택배시스템의상용화를추진하고있다. 드론이 GPS를이용하여배송지를정확하게찾아갈수있다면우리는더욱빠르게한물건을받을수있을것이다. 드론은현재택배배송외에도다양한분야에서연구하고있으며, 찬성및반대입장이다양하게존재하고있다. 다만, 인간이직접방문하기어렵거나위험한지역을찾아갈수있으며가장정확하고빠른경로를이용하여주행할수있기때문에신속한배송이가능한것만큼은부인할수없다. 무인택배시스템은물건을정확하고안전하게배송하기위한드론전문가, 드론의현재위치와목적지를실시간으로오차없이파악하여계획된경로에따라목적지까지이동하도록하기위한지리정보시스템전문가, 드론과위성, 각종서버간에정확한데이터를주고받을수있도록해주는통신시스템전문가등다양한분야의전문가들이필요하다. 이번활동에서는무인택배시스템과관련하여드론의원리 ( 로봇공학자학습활동 ) 에대하여알아보고, 다양한아이디어를적용하여무인택배시스템구성도와드론모형을제작해보고자한다. 드론의적용사례 물건배송 ( 택배 ) 군사작전투입 ( 군사용 ) 산악정찰 ( 산림보호 ) 무인택배시스템관련기사보기 사이언스투데이 ( 상상이현실이된 무인택배기술 ) - 로봇공학자는어떤직업일까? 로봇공학자는말그대로우리사회에도움을줄수있는다양한로봇을연구 / 개발하는사람이다. 터미네이터, 트랜스포머등미래로봇을다룬영화들이많이있다. 실제로로봇공학만이아 4

5 니라 인공지능 등 관련 분야의 연구를 통해 사람처럼 학습하고 스스로 판단할 수 있는 능력을 갖춘 로봇이 머지않아 등장할 것이라 생각된다. 로봇전문가 관련 직업 정보( (출처 : 커리어넷) 지리정보시스템 전문가는 어떤 직업일까? 지리정보시스템 전문가는 각종 지리 정보들을 데이터베이스로 만들고, 원하는 정보를 제공하는 기능을 연구/개발하는 사람이다. 내비게이션, 위성 지도, 거리 뷰 등 현재 지리 정보를 활용하는 사례는 무수히 많다. 지리정보시스템 전문가 관련 직업 정보( (출처 : 커리어넷) 통신기술 전문가는 어떤 직업일까? 통신기술 전문가는 각종 통신 장비 설계, 통신망 구축 등에 관한 분야를 연구/개발하는 사람이 다. 유비쿼터스라는 말은 더 이상 새롭지 않다. 현재는 사물인터넷(IoT)이라는 용어를 쉽게 접할 수 있으며, 구글글래스, 스마트 워치, 스마트 홈 등 통신 기술과 관련한 다양한 분야가 연구 중 이다. 통신 기술은 여러 형태의 통신망을 통하여 정확한 데이터를 보내고 받을 수 있는 기능이 매우 중요하다. 통신기술 전문가 관련 직업 정보( (출처 : 커리어넷) 5

6 무인 택배 시스템 구성도와 나만의 드론 제작하기 출처 : 물류매거진( 드론의 동작 원리를 알아봅니다. 무인 택배 시스템 관련 기능 요소 들을 생각해 봅니다. 창의적인 기능들을 제안해 봅니다. 6 무인 택배 시스템 관련 아이 디어 제안서를 제작합니다.

7 생각 열기 요즘은 온라인으로 물건을 구입하는 경우가 많아지고 있습니다. 가격이 저렴하기도 하고 직 접 돌아다닐 필요가 없어서 편리하기 때문이지요. 당일 배송이라는 문구를 보고 물건을 주문했는데, 실제 배송이 늦어져서 난감한 적이 있지 않나요? 항상 대형 트럭에 담겨서 언제 배송될지 모르는 택배... 포장 박스가 손상되거나 물건 이 파손되지는 않을까? 하는 불안함.. 빠르고 정확하면서도 안전하게 택배를 발송할 수 있는 방법이 없을까요? 아마존 프라임 에어(출처 : 전자신문( 생각해보기 1. 택배 배송과 관련하여 안 좋은 경험이 있나요? 2. 현재 택배 발송 시스템의 문제점은 무엇일까요? 3. 사용자의 만족도를 높이기 위한 개선점은 어떤 것들이 있을까요? 7

8 여러분은지금... 아래프로젝트에참여하게됐습니다! Beyond the amazon( 아마존을넘어서 ) 프로젝트 물류유통회사인 사의기획실장은해외유명유통물류업체가앞다투어무인항공기인드론을활용한택배시스템을테스트하고있다는소식을접하고, 흥분과긴장감을감추지못했다. SF영화에서의기술이현실화된다는흥분과이러한혁신적인택배시스템과경쟁할 사의택배시스템의개선에대한고민에따른긴장감이었다. 특히, 구매직후 30분안에반경 16km내에있는구매자에게배송을완료한다 는부분에서는숨이잠시멎었다. 더늦었다가는물류업계에서하위로내려앉을수있다는위기의식은곧바로열린임원회의에서모두의공감을얻었다. 결국, 사는무인택배시스템을도입하기로결정하고, TF팀 ( 전담대책반 ) 을구성하기로하였다. 이제 TF팀의구성원이된여러분모두는 Beyond the amazon( 아마존을넘어서 ) 프로젝트의목표달성을위해같은고민을갖게되었다. 아마존을넘어서는신속하고편리한무인택배시스템을설계하려면어떻게해야할까? 무인택배시스템연구사례 (1) 기사 : 국민일보 [ 배달의진화 ] 고객님, 주문하신택배, 드론으로날립니다 각국대형유통업체가드론 ( 무인항공기 ) 으로물건을배달하는방식에관심을보이고있다. 최근세계최대인터넷쇼핑몰아마존이드론택배계획을발표했고, 독일물류업체 DHL은드론을이용한시험배송에성공했다고밝혔다. 도미노피자영국법인은이들보다 6 개월앞서드론으로피자를배달하는동영상을인터넷에공개했다. 이들말고도미국 UPS 와페덱스, 중국 SF익스프레스등각국유력물류업체가드론이용가능성에주목해온것으로알려졌다. 남들보다더빨리배달하려는유통업계의생리가택배방식의진화를도모하고있는셈이다. 아마존은드론도입에그치지않고고객이언제뭘살지예측해배송을미리시작하는방안까지추진중인것으로전해졌다. -국민일보 도미노피자도미노콥터 아마존프라임에어 DHL 파켓콥터 8

9 (2) 다음동영상을보고활동지를작성해보세요! 동영상 : JTBC 뉴스 소형무인기로택배배달 ( 활동 1 : 위연구사례와동영상을통해본아마존무인택배시스템의개념을스스로정의하여 적어보세요. 활동 2. 무인택배시스템도입에따른장단점과관련된이슈 ( 쟁점 ) 을작성해보세요. ( 예시 ) 트럭배송보다친환경적 장점 ( 예시 ) 택배무게및배송거리의제약 단점 9

10 활동 3. 내가속한 TF 팀의이름과및전문가역할을구분하여적어보세요. 팀이름 이름 역할 역할 10

11 생각 펼치기 1 무인 택배 시스템의 핵심 기술 분야 전문가 체험 활동 본 수업은 무인 택배 시스템 관련 전문가 집단 중 로봇(드론) 전문가 관련 학습 활동을 진행합니다. 로봇(드론) 전문가 활동 내가 만드는 드론! (1) 드론의 동작(비행) 원리 알아보기 M1과 M3, M2와 M4는 각각 같은 방향으로 회전하고, M1, M3과 M2, M4는 서로 반대 방향으로 회전합니다. 그림을 보고 드론의 움직임을 예측해 보세요! M1~M4가 같은 속도로 회전할 경우 : M3의 속도만 올라갈 경우 : 11

12 M2 의속도만올라갈경우 : M1 과 M4 의속도만동일하게증가할경우 : M2 와 M3 의속도만동일하게증가할경우 : 부록활동에제시된컵 (CUP) 드론의모터구성과프로펠러회전방향 그림출처 : 12

13 모터가 6개인 드론은 헥사드론이라고 하며 쿼드콥터 보다는 더 안정적이고 배터리 용량이 커서 오랫동안 운영할 수 있다. 헥사드론은 주로 영상촬영이나 산불 감시 등에 사용된다. 그림 출처 : 드론에 사용하는 모터 : 미니급의 드론에는 DC모터(브러쉬 모터)가 사용되고, 기체가 커지 면 BLDC(브러쉬리스 모터)가 사용된다. DC 모터 BLDC 모터 그림 출처 : 컵드론에는 DC 모터가 사용되는데 DC 모터는 저가형으로 제작이 가능하고 전압이나 전류를 이용해 회전수를 쉽게 제어할 수 있다. 또한 브러쉬 마찰로 인한 마모로 인해 수명이 7시간 정도이다. BLDC 모터는 마모하는 브러쉬가 없어서 제어는 여렵지만 수명이 길고 출력이 높아 서 중형 및 대형 드론에 사용된다. 드론에 사용하는 센서들 일반적으로 드론의 컨트롤 보드에는 3축 가속도센서, 3축 자이로 센서, 지자계센서, 기압센서 등이 사용된다. 센서 역할 3축 가속도센서 드론 움직임의 속도증가를 X축, Y축, Z축으로 감지한다. 3축 자이로 센서 X축, Y축, Z축으로 수평, 수직을 유지시켜주는 역할을 한다. 지자계센서 기압센서 동서남북을 센싱해서 드론의 방향을 결정하는데 사용된다. 미세한 높이의 변화를 감지해서 드론의 높낮이 제어에 사용된다. 13

14 현재컵드론에서는 3 축가속도센와 3 축자이로센서가결합된센서가사용된다. < 3축가속도 + 3축자이로센서 : MPU6050 > 그림출처 : 드론에사용되는 DC 모터제어방식 (PWM 방식 ) DC 모터를제어하는방식에는전압에비례하게제어하는방식 ( 아날로그제어 ) 과 PWM 방식 ( 디지털제어 ) 이있다. 전압과비례하게제어하는방식은아날로그적으로전압을올리면회전속도가증가한다. PWM 방식은디지털제어방식으로주파수즉, 최고전압이 5V라고하면 5V와 0V의주파수속도에따라평균전압이달라지는데그전압에따라회전속도가다르게되어제어하는방식이다. PWM 제어방식그림출처 : 실제드론에서는하드웨어를구성하고소프트웨어를완성한뒤에도센서값을조정하는과정 ( 기체안정화작업 ) 을거쳐야한다. 수업에사용되는컵드론은 Flexbot 어플에서센서값조정, 모터값조정을할수있다. 14

15 생각 펼치기 2 무인 택배 시스템은 드론과 인공위성간의 통신을 이용하여 현재 드론의 위치를 확인하고, 목적지(배송지)까지의 경로를 설정해야 합니다. 이동 중에도 계속적으로 자신의 위치를 확인해야 목적지까지 도달할 수 있습니다. 또 다른 물체(다른 드론, 비행기 등)들의 정보를 확인해서 충돌이 발생하지 않도록 해야겠지요. 그리고 택배를 안전하게 보관한 채로 운반 하기 위한 방법도 필요합니다. 모둠별로 무인 택배 시스템에 필요한 기능 요소들을 자 유롭게 토의하고 정리해 보세요. 무인 택배 시스템 구성을 위한 기능 요소 정리하기 무인 택배 시스템 구성도 예시 15

16 무인택배시스템관련기능요소정리 ( 모둠이름 : ) 표현할요소 설명할내용 예 ) 인증샷 배송지에도착한후택배를받은사람의사진을찍어서배송이완료되었음을택배발송자에게보내준다 16

17 생각 펼치기 3 1차시 활동에서 무인 택배 시스템과 관련한 장점 및 단점에 대해 토의하면서 내용을 정리 해 보았습니다. 무인 택배 시스템을 도입하기 위해서는 사회 제도적 측면, 드론 관련 기능 등 기술적 측면, 기술 인력 양성 등의 기타 사항과 같이 사전에 선행되어야 할 것들이 많이 있습니다. 세 가지 측면에 대해서 모둠별로 무인 택배 시스템 도입에 필요한 내용들을 자유롭게 토의하고 정리해 보세요. 무인 택배 시스템 도입을 위해 선행되어야 할 내용 정리하기 사회 제도적 측면 기능적 측면 기타 사항 17

18 생각다지기 1 무인택배시스템아이디어제안서제작및발표 (1) 무인택배시스템아이디어제안서제작하기무인택배시스템에대한모둠만의창의적인아이디어요소들을함께표현해서제안서를완성해보세요. 제안서에는앞에서정리한내용을바탕으로다음두가지내용이모두포함될수있도록제작합니다. 1) 무인택배시스템도입을위해필요한선행작업 2) 무인택배시스템구성관련모둠만의창의적인기능아이디어제안 드론관련기능제안예시 18

19 (2) 무인 택배 시스템 아이디어 제안서 발표하기 * 팀당 3분 정도로 모든 팀원이 발표하며, 발표 후 1~2개 질의응답 합니다. * 발표 주요 내용은 팀별 주제, 전문가별 창의적 아이디어 부분을 위주로 설명합니다. * 다른 팀들의 아이디어 평가(ALU 기법) 구분 A 강점 L 약점 U 특성 구분 A 강점 L 약점 U 특성 구분 A 강점 L 약점 U 특성 조 주제 조 주제 조 주제 조 주제 조 주제 조 주제 19

20 생각다지기 2 Career Path 커리어패스 (Career Path) 란자신이속한직종이나일에서의커리어상의목표에도달하기까지거치는과정을말합니다. 나만의커리어패스 를작성해보세요. < 경력 ( 커리어패스 )> < 제2의스티브잡스로불리는 `제프베저스` 아마존 CEO.( 자료 : 아마존 )> -1964년뉴멕시코주출생 -1986년미국프린스턴대전자컴퓨터공학과최우등졸업 -1986~1988년하이테크벤처피텔 (FITEL) 근무 -1990~1994년헤지펀드회사디. 이. 쇼 (D.E.Shaw) 부사장 -1994년 7월아마존닷컴설립 -1999년 `타임`지올해의인물선정 -2000년블루오리진설립, 우주여행선프로젝트진행 -2013년워싱턴포스트인수 -현아마존닷컴 CEO < 주요내용 > < 나만의커리어패스 > 기술전문가분야 : 적합한나의모습 : 부족한나의모습 : 5년간준비할것 : 30대의나의모습상상하기 : 20

21 생각 되돌아보기 1 4차시 동안 무인 택배 시스템에 대해 알아보고, 모둠별로 창의적 아이디어로 새로운 택배 시스템을 설계하였습니다. 결과보고서 및 성찰노트를 작성하면서 무인 택배 관련 프로젝트에 대해 정리해봅니다. 질문1 질문2 2. 로봇 전문가, 지리정보시스템 전문가, 통신기 1. 우리 팀이 설계한 무인 택배 시스템을 3줄 술 전문가는 어떠한 일을 하는가? 로 정리해보자. 질문3 질문4 3. 무인 택배 시스템에서 자신이 경험한 전문가 4. 팀에서 협업한 활동에 대한 소감은 어떠한 에 대한 소감은 어떠한가? 가? 질문5 5. 이번 프로젝트에서 가장 좋았던 점과 가장 부족했던 점을 한 가지 이상씩 작성해보자. 21

22 스스로평가하기 수업내용 ( 전문가학습 ) 을돌아보고, 우리모둠을평가해봅니다. [ 전문가학습 ] 번호 평가항목 평정척도 1 전문가학습과정에서자신이맡은역할에대해긍지를느낀다 정보시스템분야의전문가에대한도전의식이생겨났다 전문가학습과정에관련진로탐색에도움이되었다 매우그렇다 그렇다 보통이다 그렇지않다 전혀그렇지않다. [ 모둠활동 1 모둠구성원평가 ] 번호 문항 응답 1 모둠구성원A 는모둠활동에적극적으로참여하였다. 예 / 아니오 적극적으로참여한사례 : 2 모둠구성원 B 는모둠활동에적극적으로참여하였다. 예 / 아니오 적극적으로참여한사례 : 3 모둠구성원 C 는모둠활동에적극적으로참여하였다. 예 / 아니오 적극적으로참여한사례 : 22

23 [ 모둠활동 2 다른모둠결과물 ] 번호평가항목평정척도 1 1 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 매우그렇다 그렇다 보통이다 그렇지않다 전혀그렇지않다. [ 자기활동 ] 번호평가항목평정척도 1 무인택배시스템전문가조사과정에적극참여하였다 무인택배시스템전문가역할을충실하게잘수행하였다 무인택배시스템전문가발표물작성에적극참여하였다 매우그렇다 그렇다 보통이다 그렇지않다 전혀그렇지않다. 23

24 선택활동 본수업에서드론의주행원리에대한이해를했습니다. 학교상황에따라서컵드론재 료를구입하여드론제작및주행체험활동을진행할수있습니다. 1 컵드론구성요소 2인 1조로컵드론제작키트를이용하여드론을제작해봅니다. 드론을제작할때중요한점은무게중심을잘고려해야한다는것입니다. 1) 컵드론제작키트구성품 1 드론덮개 : 종이컵을약 2.8cm 높이로잘라낸후나무젓가락지지대가들어갈수있도록중앙에십자 (+) 홈을만든다. 2 드론바닥 : 종이컵을약 1.3cm 높이 로잘라낸후배터리케이블이나갈 수있도록홈을만든다. 3 프로펠러지지대 : 나무젓가락 2개를 13cm 길이로각각자른후중앙에홈을만들어직각으로겹쳐질수있도록한다. 나무젓가락의끝은서로겹쳐졌을때한쪽방향으로돌아가는모양이되도록홈을만든다.( 홈은프로펠러연결모터를고정하기위한공간이다.) 고무줄을이용하여두나무젓가락이 90도수직이되도록묶는다. 24

25 ④ 모터 및 프로펠러-1(흰색/빨강 전선) : 모터에 연결된 선의 색이 두 가지이다. 한 나무젓 가락에는 같은 색의 선이 부착되어야 하므로 미리 분류한다. ⑤ 모터 및 프로펠러-2(파랑/빨강 전선) ⑥ 메인보드 : 4개의 모터가 연결되며, 블루투스 모듈이 부착되어 스마트폰과 연결될 수 있다. ⑦ 배터리 : 드론 바닥 종이컵 내에 고정되어 밖에서는 보이지 않는다. 메인보드에 전원을 공 급해주는 역할을 하며, 컴퓨터의 USB 단자와 연결되는 젠더를 이용하여 충전할 수 있다. 2 컵드론 제작하기 다음의 내용을 따라가며 컵드론을 제작할 수 있습니다. ① 나무젓가락을 홈에 맞추어 직각으로 연결한 ② 나무젓가락의 중앙 연결 부분이 종이컵의 중 후 네 귀퉁이에 모터를 연결한다.(하나의 젓 심에 오도록 홈을 만든다. 가락에 같은 전선 색의 모터가 연결되어야 하며, 모터가 수직으로 되도록 해야 한다.) 25

26 3 드론바닥종이컵에배터리를고정시키고, 연결케이블이종이컵의홈을통해나가도록한다. 4 드론윗부분과아랫부분을포갠후테이프를붙여고정한다. 나무젓가락도종이컵과함께테이프로붙여고정한다. 5 고무줄로종이컵에메인보드를고정시킨후모터연결케이블을메인보드와연결한다. 6 완성된컵드론의모습 그림출처 : 26

27 3 스마트폰을 이용하여 컵드론 조종하기 컵드론은 안드로이드 운영체제 기반의 Flexbot 라는 앱을 이용해서 주행시킬 수 있다. 구글 Play 스토어 에서 Flexbot 을 찾아 설치한 후 다음과 같은 단계로 설정을 한다. Flexbot 앱을 실행하면 위와 같은 첫 화면이 나타난다. OK 를 선택하여 beginner mode 로 설정한다. 오른쪽 상단의 설정 버튼을 클릭하고, 컵드론에 블루투스 연결을 하기 위해 Scan 버튼을 클릭한다. 블루투스 검색을 통해 컵드론을 찾은 후 선택하여 연결한다. 연결이 완료되면 Connected 가 나타난다. 27

28 옆화면으로이동하여 Acc Mode 를 ON 으로설정하고, 하단의 Calibrate Acc 를선택한다. 상단의 LOCK 을선택하면모터회전을잠그고, 하단의 UNLOCK 을선택하면조절레버를움직여모터를회전시킬수있다. 왼쪽레버는드론의상 / 하를, 오른쪽레버는드론의좌 / 우방향을조절한다. 28

29 설계기반미래유망직업프로그램개발정보시스템전문가 [ 고등학교 ] 지능형교통시스템 구성도제작하기

30 프롤로그 혹시융합에대해서아세요? 과학기술과깊이관련이없는여학생, 주부등의사람들에게융합의의미를묻는한자동차회사의광고가방영된적이있다. 융합이란좁게는더나은서비스나제품을이끌어내기위한서로다른전문분야의결합을의미한다. 앞서광고에서와같이자동차를비롯한거의모든산업분야에서융합을통해혁신을꾀하고있다. 특히, IT( 정보기술 ) 는모든산업의기반이되는기술로자리매김하고있어, 융합의핵심이라고볼수있다. 이러한정보기술을도로기반시설과융합하여교통편의및안전을높이는데기여하기위한시스템이바로지능형교통시스템 (ITS : Intelligent Transportation System) 이다. 누구나경험해봤을만한 ITS의예로, 버스정류장에서내가타고자하는버스현재위치, 도착시간등에대한정보를정류장의스크린을통해확인하는버스정보시스템 (BIS:Bus Information System) 을들수있다. 또한, 고속도로의막힘상황이나사고여부등과같은교통정보를언제든지확인하면서운전하는쌍방향맞춤형고속도로정보서비스도지능형교통시스템을통해이루어진다. 지능형교통시스템은다양한교통데이터를장비로부터수집하기하여저장한뒤이를통합적으로분석및가공하여유용한교통정보를전달해주는시스템이다. 따라서데이터와정보의이동을위해효율적인통신망구성을위한통신전문가, 수집된데이터를통합적으로저장및관리하기위한데이터베이스가구축되어야하므로데이터베이스전문가, 이들데이터와실제지리정보를바탕으로전자지도상에빠른길찾기와같은기능을구현하기위한지리정보시스템전문가, 교통량, 혼잡구간및시간, 사고발생등교통흐름에실시간 30

31 영향을미치는변수들을고려하여유용한정보를산출하는인공지능전문가등이필요하다. 이번수업에서는 교통사고사망 zero, 지능형교통시스템 공모전참가라는프로젝트수행을위해팀을구성하여지능형교통시스템전문가활동을가상체험함으로써해당정보기술에대해학습하고미래유망직업인지능형교통시스템전문가에대한진로탐색을경험하게된다. 인공지능전문가는어떤직업일까? 인공지능 (AI) 은인간의지능으로가능한사고, 학습, 자기계발등을컴퓨터로실현하는방법을연구하는컴퓨터공학및정보기술의한분야이다. 최근빅데이터가등장하고인지뇌공학의중요성이강조되고있어인공지능전문가의역할은앞으로더욱중요해질전망이다. [ 출처 : 워크넷 ] 지리정보시스템전문가는어떤직업일까? 지리정보시스템 (GIS:Geographic Information System) 이란컴퓨터를이용해작성한지리정보를수집, 분석, 가공하여지형과관련되는모든분야에적용하기위해설계된종합정보시스템이다. 이러한지리정보시스템을전문적으로구축하고관리하는전문가이다. [ 출처 : 워크넷 ] 데이터베이스전문가는어떤직업일까? 데이터를효과적으로관리하기위해서는데이터를분석, 설계하여데이터관리용소프트웨어인데이터베이스관리시스템 (DBMS) 을구축하고효과적으로관리하고운영하는전문가이다. [ 출처 : 워크넷 ] 31

32 지능형교통시스템구성도제작하기 출처 : ITS 국가교통정보센터 버스정보시스템의작동원리를알아봅니다. 지능형교통시스템에필요한데이터수집장치에대해생각해봅니다. 지능형교통시스템을개선하기위한기능에대해제안해봅니다. 지능형교통시스템구성도 를제작합니다. 32

33 생각 열기 온 가족이 여름휴가를 가기 위해 자동차를 타고 여행길에 올랐다. 바로 앞의 차가 좌우로 흔 들거리며 차선의 살짝 넘거나 이유 없이 브레이크를 밟아댔다. 졸음운전을 하고 있는 것 같아 아버지께서 경적을 울려주시긴 했지만, 마음이 쓰였다. 혹시라도 큰 사고로 이어지지 않을까 하는 불안함 때문이다. 이러한 운전자 부주의에 의한 사고는 매년 끊이지 않고 발생하고 있다. 여러 스마트기기 덕 분에 편리를 누리고 있는 요즘 시대에 교통을 위한 편리하고 안전하고 스마트한 기술들은 없 는 걸까? 33

34 생각해보기 1. 대중교통을이용할때안전성및편의성측면에서불만족한경험이있나요? 2. 교통사고를경험하거나사고가발생할뻔했던적이있나요? 있다면원인은무엇이었나요? 3. 이용자의만족을높이기위해현재교통시스템의개선할점은무엇이있을까요? 34

35 교통사고 발생 ZERO 지능형교통시스템 프로젝트 경민이는 TV 채널을 돌리던 중 블랙박스에 찍힌 교통사고 영상을 소개하고 관련 전문 가가 사고 원인과 대책을 설명하는 프로그램을 접하게 되었다. 보행자 무단횡단 사고, 졸 음운전 사고, 운전 중 스마트폰 사용으로 인한 사고 등 사고 원인은 대부분 사소한 실수 에 의한 것들이 대부분이었지만, 그 결과는 너무 끔찍해서 계속 보고 있기가 괴로웠다. 한 동안 처참한 사고 영상이 머릿속에서 떠나지 않던 경민이는 생각을 다른 방향으로 바 꾸었다. 운전자 개개인의 실수는 막기 어려우니 정보기술을 활용하여 더 체계적인 교통 시스템을 만들면 교통사고를 줄일 수 있지 않을까? 경민이는 곧바로 인터넷 검색을 시작했다. 검색결과, 교통사고를 줄여 안전성을 높이고 교통의 편의성을 향상시키고자 교통시설에 정보통신 기술을 적용하여 자동화한 시스템이 이미 있다는 사실을 알게 되었다. 지능형교통시스템이라고 부르는 이 기술은 유용한 교통 정보를 제공함으로써 교통사고 발생률을 낮추고, 원활한 교통 흐름을 돕고 있다고 한다. 게다가 신기술을 적용하여 더 쾌적하고 안전한 교통서비스를 제공하기 위한 차세대 지 능형교통시스템 구축 사업이 곧 시작될 예정이고, 이를 위해 대국민 아이디어 공모전을 실시한다고 한다. 경민이는 관심이 많았던 정보기술 분야에 대한 스펙과 경력을 쌓기 위해 공모전에 참여 하기로 결정했다. 어떻게 준비하면 공모전에 입상하여 이루고 싶은 꿈에 다가갈 수 있 을까? 지능형교통시스템 구축 사례 (1) 지능형교통시스템 관련 국내 현황 전자신문( )의 기사에 따르면, 정보통신기술(ICT) 및 전자 기술과 융합해 안전 하고 똑똑한 도로를 구축하기 위한 차세대 지능형교통시스템(ITS) 시범사업이 하반기 본 격화된다. 한다. 또한 2030년 전국 도로와 차량 및 보행자 정보를 연동해 교통사고 사망자 제로 시대를 열기 위한 핵심 기술 개발에 속도가 붙을 전망 이라고 한다. 이 기사에 따르면 차세대 ITS는 현 정부 140대 국정과제 중 하나로 차량과 차량 및 도로 가 정보를 공유하는 시스템에 기반을 두고 교통안전 선진국으로 도약하기 위한 핵심 사업 이고, 2030년까지 총 3조5000억원을 투입해 전체 고속도로와 67%의 국도에 차세대 ITS 인 프라를 구축한다. 고 한다. 이 기사를 위해 인터뷰한 국토부 관계자는 차세대 ITS에 기반을 두고 도로 혼잡 정도를 최고 60%까지 줄이며, 수송량은 13% 증가할 것 으로 기대하며 특히 연간 10조원에 달하 는 교통사고 비용도 3조6000억원 가량 절감할 수 있을 것 이라고 했다. 35

36 (2) 다음동영상을보고자신의생각을활동지에정리해보세요 [ 활동 1~2] 아래뉴스를보고활동 1, 2 의내용을작성하세요. MBC 뉴스 ITS 기술시연 산업뉴스 서울시 ITS 화성시 TV 뉴스 화성시 ITS 활동 1. 자신이생각하는지능형교통시스템의개념을적어보세요. 활동 2. 지자체별지능형교통시스템의차별화된특징을찾아서적어보세요. 서울시 : 화성시 : 활동 3. 내가속한의팀의이름과및역할을구분하여기록하세요 팀이름 이름 역할 역할 36

37 활동 4. 아래 동영상을 보고 지능형교통시스템의 새로운 기술인 'V2V'의 장단점을 비롯한 쟁 점들을 생각해서 적어보세요. <동영상 : 채널IT 대화하는 차동차 시대가 온다 ( 출처: Sky ICT(구. 채널IT) 스마트 쇼 (예시)주변 차량의 위치와 속도 등을 자동으로 수신해 충돌사고 방지 장점 (예시)신호간의 주파수 간섭으로 인한 오작동 사고 발생 가능성 단점 활동 5. 지능형교통시스템이 갖추어야할 기능을 다방면에서 생각해서 적어보세요. (예시)교통관리기능 안전성을 높이기 위해 도로 교통의 흐름 및 돌발 상황 관리 기능과 자동교통단속 기능을 제공함. 37

38 생각펼치기 1 지능형교통시스템의핵심기술분야전문가체험활동 이번수업에서여러분은인공지능전문가체험학습활동을진행합니다. 인공지능전문가활동 - 우리동네버스정보시스템 (1) 지능형교통시스템작동원리이해하기 1버스정보시스템작동원리버스안에는단말기가설치되어있고, 단말기안에 GPS 모뎀이있어서, 버스의위치정보를실시간으로교통정보센터에보내줍니다. 버스가정류장을지날때마다네트워크를통해보내는위치정보는약 30초마다한번꼴 ( 정주기 ) 로상황실에도착합니다. 상황실에서는정보를분석ㆍ가공해시민이활용할수있도록버스정보전광판으로보내줍니다. 2 버스도착시간계산방법버스가정류장에들어서면, 진입신호를상황실로보냅니다. 정류장을빠져나간버스는반대로진출신호를보냅니다. 버스가정류장과진입ㆍ진출신호를무선으로주고받는거리는약 10~20m 정도입니다. 예를들어, A정류장을출발해진출신호를내보낸버스는 A정류장과다음목적지인 B정류장사이에위치해있다는뜻입니다. 이후버스의속도와교통의흐름, 과거 38

39 의 데이터를 종합해 교통공학적인 모형을 활용하여 계산하는 과정을 거칩니다. 바로 이 과정 에서 인공지능 전문가가 버스의 현재 상황과 과거 도로의 혼잡 상황 등 다양한 변수를 계산 해 다음 정류장까지의 도착 시간을 실시간으로 계산하는 과정을 설계합니다. (2) 우리 동네 버스의 도착 시간 예상하기 버스 도착 시간에 영향을 미칠 수 있는 다양한 요인들을 떠올려보고 적어보세요. ㆍ(예시) 정류장 주변 인구 밀도 ㆍ ㆍ ㆍ [참고]웹 사이트에서 자주 이용하는 우리 동네 버스 번호를 검색하여 실시간 버스 위치를 확인하고 가장 정체가 심한 구간을 확인하여 그 원인을 생각해 보고 적어 보세요. [참고]서울대중교통( 경기버스정보( ㆍ버스 번호: ㆍ정체 구간: ㆍ정체 구간 속도 : 번 정류장 -> km/h ㆍ정체 원인: 39 정류장

40 생각펼치기 2 지능형교통시스템은다양한교통데이터를장비로부터수집하기하여저장한뒤이를통합적으로분석및가공하여유용한교통정보를전달해주는시스템입니다. 따라서교통관련데이터와정보의수시로수집할수있는센서와장비가도로에설치되어야하고, 중앙의관제센터에서는수집된데이터를통합적으로저장및관리하기위한데이터베이스가구축하고있어야하며, 이들데이터와정보를분석, 처리하여버스도착시간안내, 빠른길찾기안내와같은기능이구현되어야합니다. 모둠별로지능형교통시스템에필요한기능및구성요소들을정리해보세요. 시스템구성도요소정리하기 ( 창의적아이디어제안 ) 다음은예시자료입니다. 이를바탕으로모둠별로작성할지능형교통시스템구성도에표현할요소들을정리해보세요. 지능형교통시스템구성도예시 ( 출처 : 한국도로공사 ) 40

41 지능형교통시스템구성요소 ( 모둠이름 : ) 표현할요소 설명 예 ) 교통정보전광판실시간으로교통정보를제공한다. 41

42 생각다지기 1 지능형교통시스템구성도작성 (1) 우리팀의지능형교통시스템설계아이디어를정리해봅니다. 전문가체험활동을통해생각한아이디어를종합한내용을작성합니다. 팀의지능형교통시스템 (2) 지능형교통시스템구성도작성하기설계한지능형교통시스템의구성도를표현합니다. 구성도예시 ( 출처 : 한국도로공사 ) [ 내용구성예시 ] 모둠이름 / 구성원및역할 / 모둠별아이디어등을표현 42

43 선택 활동 지능형교통시스템 모형 제작하기 앞서 작성한 지능형교통시스템 구성도의 기능 중 일부 기능을 실제 모형으로 제작해 봅니다. 우 선 예시 모형을 함께 제작한 뒤 이를 응용하여 각 모둠별 모형을 제작하도록 합니다. 모형은 아 두이노를 활용하여 제작합니다. ① 아두이노란? 아두이노는 하드웨어인 아두이노 보드와 소프트웨 어를 개발용 프로그램으로 구성된다. 아두이노 보 드는 다양한 센서를 활용해 주변의 값을 받아들여, LED와 같은 부품을 동작시킴으로써 환경과 상호작 용하는 물건을 만들어 내기 위한 손바닥 크기의 컴 퓨터라고 할 수 있다. <아두이노 보드> ② 아두이노 프로그램 다운로드 및 설치 아두이노 프로그램은 오픈소스이므로 공식 웹사이트( 무료 로 다운 받아 설치할 수 있다. -설치 순서: 웹 사이트 접속 download 메뉴 클릭 설치 파일 클릭 <운영체제에 맞는 설치 파일 클릭> <공식 웹 사이트> 43

44 3 아두이노보드작동과정 아두이노보드가원하는대로작동하게하기위해먼저코드를작성합니다. 코드란프로그램의다른명칭입니다. 작성한프로그램이아두이노보드에서작동하기위해서보드의두뇌가이해하도록작성한프로그램을기계어로번역하는컴파일작업을거칩니다. 번역된기계어프로그램을보드로업로드하면, 보드에서해당프로그램이작동하는모습을볼수있습니다. 4 아두이노프로그램화면구성 - 확인 ( 컴파일 ) : 작성한프로그램코드가이상이없는지확인해주고, 이상이없으면컴파일과정을통해기계가이해할수있는언어 ( 기계어 ) 로바꿔줍니다. - 업로드 : 확인버튼을변환된기계어코드를아두이노보드로보내줍니다. - 열기 : 이전에작성한코드를불러오는버튼입니다. - 저장 : 작성한코드를저장하는버튼입니다. - 시리얼모니터 : 컴퓨터와아두이노보드사이에주고받는값을확인하는버튼입니다. (4) 지능형교통시스템예시모형제작하기지능형교통시스템의예시모형으로신호대기중인차량의수에따라신호변경에걸리는시간이조절되는신호등시스템을제작합니다. 이모형은 2차선도로에서신호대기중인차량이많을경우, 적색에서녹색신호로변경되는시간을스스로짧게조절하여교통흐름을원활하게하는시스템입니다. 다음과같이모형을만들어봅시다. 44

45 <지능형교통시스템 예시 모형> ① 기능 설계 편도 2차선 도로에서 신호 대기 중인 차량이 1대인 경우, 적색에 서 녹색 신호로 변하는 대기 시간 이 5초이지만, 신호 대기 중인 차 량이 2대 이상인 경우, 대기 시간 을 1초로 조절하는 지능형교통시 스템을 만들어 보자. <아이디어 표현> ② 회로 제작하기 의도한 대로 동작하도록 그림과 같이 보드에 회로를 구성한다. 준비물: 아두이노 보드, 브레드 보드, 빛 센서 2개, 적 색LED, 녹색LED, 330 옴 저항 2개, 1K옴 저 항 2개, 전선 45

46 3 프로그램을작성한다. (// 또는 /* */ 표시는주석이므로참고만한다 ) int ledred=7; // 붉은색 LED를 7번핀으로설정 int ledgrn=8; // 초록색 LED를 8번핀으로설정 int sensorpin1=0; // 빛센서1은아날로그 0번핀으로설정 int sensorpin2=1; // 빛센서2는아날로그 1번핀으로설정 int sensorval1=0; // 빛센서1이감지한값을저장할변수 int sensorval2=0; // 빛센서2가감지한값을저장할변수 void setup(){ pinmode(ledred, OUTPUT); /* 2개의 LED핀을 pinmode(ledgrn, OUTPUT); 출력으로설정함 */ } void loop(){ sensorval1=analogread(sensorpin1); /* 2개의빛센서에서 sensorval2=analogread(sensorpin2); 감지한값을각각변수에저장함 */ if(sensorval1 >70 sensorval2 >70) { /* 신호대기차량이없거나 1대인경우 digitalwrite(ledgrn, LOW); 붉은색신호 -> 초록색신호로 digitalwrite(ledred, HIGH); 변경대기시간이 5초임 */ delay(5000); digitalwrite(ledred, LOW); digitalwrite(ledgrn, HIGH); delay(2000); } else { /* 신호대기차량이 2대인경우 digitalwrite(ledgrn, LOW); 붉은색신호 -> 초록색신호로 digitalwrite(ledred, HIGH); 변경대기시간이 1초임 */ delay(1000); digitalwrite(ledred, LOW); digitalwrite(ledgrn, HIGH); delay(2000); } } 46

47 빛센서 ④ 신호등과 도로 모형을 제작한 뒤, 앞서 제작한 회로의 LED와 빛 센서 <우드락에 출력물을 붙인 도로 모형> 를 연장 케이블로 연결하여 각 모형 에 부착한다. *신호등 및 도로 모형 제작 준비물 : 우드락, 컬러 출력물, 색 스티커 지, 필기구 등 <펜 자루에 LED를 부착한 신호등 모형> (참고) 지능형교통시스템 예시 모형 동작 확인 주소( 접속하여 예시 모형이 동작하는 모습을 살펴보세요 신호 대기 차량이 신호 대기 차량이 2 없거나 1대인 경 대인 경우, 붉은색 우, 붉은색 신호에 신호에서 서 초록색 신호로 신호로 변경되기 변경되기 까지의 대기시간이 까지의 1초임 대기시간이 5초임 <지능형 교통시스템 예시 모형 동작 모습> 47 초록색

48 생각다지기 2 지능형교통시스템결과물발표하기 * 팀당 3분정도로모든팀원이발표하며, 발표후 1~2개질의응답합니다. * 발표주요내용은팀별주제, 전문가별창의적아이디어부분을위주로설명합니다. * 다른팀들의아이디어평가 구분조주제조주제 A L U 강점 약점 특성 구분조주제조주제 A L U 강점 약점 특성 구분조주제조주제 A L U 강점 약점 특성 지능형교통시스템 프로젝트소감문작성하기 소감문쓰기 좋았던점아쉬웠던점흥미로웠던점 48

49 생각 다지기 3 Career Path 커리어 패스(Career Path)란 자신이 속한 직종이나 일에서의 커리어 상의 목표에 도달 하기까지 거치는 과정을 말합니다. 나만의 커리어 패스 를 작성해 보세요. <경력> 1973년 8월 21일 (러시아) 출생 ~ 1995년 스탠퍼드대학교 대학원 컴퓨터과학 석사 ~ 1993년 메릴랜드대학교 컴퓨터과학, 학사 1998년 검색엔진 구글 설립 1998년 ~ 2001년 구글사장 2001년 ~ 2014년 구글 기술 부문 사장 세르게이 브린 <주요 내용> <나만의 커리어 패스> 기술전문가 분야 적합한 나의 모습 부족한 나의 모습 5년간 준비할 것 30대의 나의 모습 49

50 생각되돌아보기 3차시동안지능형교통시스템에대해알아보고, 모둠별로창의적아이디어로새로운지능형교통시스템을설계하였습니다. 결과보고서및성찰노트를작성하면서지능형교통시스템에대해정리해봅니다. 질문 1 1. 우리팀이설계한지능형교통시스템을 3줄로정리해보자. 질문 2 2. 통신기술전문가, 지리정보시스템전문가, 데이터베이스전문가의주요업무를정리해보자. 질문 3 3. 지능형교통시스템에서전문가체험활동을수행한후소감을정리해보자. 질문 4 4. 모둠활동에서협업을수행한소감을정리해보자. 질문 5 5. 이번프로젝트에서가장좋았던점과가장부족했던점을한가지이상씩작성해보자. 50

51 스스로 평가하기 수업 내용(전문가 학습)을 돌아보고, 우리 모둠을 평가해봅니다. [전문가 학습] 번호 평 가 항 목 평정 척도 1 전문가 학습 과정에서 자신이 맡은 역할에 대해 긍지를 느낀다 정보시스템 분야의 전문가에 대한 도전 의식이 생겨났다 전문가 학습 과정에 관련 진로 탐색에 도움이 되었다 매우 그렇다 그렇다 보통이다 그렇지 않다 전혀 그렇지 않다. [모둠 활동 1 모둠 구성원 평가] 번호 1 문 항 응답 모둠 구성원A 는 모둠 활동에 적극적으로 참여하였다. 예 / 아니오 예 / 아니오 예 / 아니오 적극적으로 참여한 사례: 2 모둠 구성원B 는 모둠 활동에 적극적으로 참여하였다. 적극적으로 참여한 사례: 3 모둠 구성원C 는 모둠 활동에 적극적으로 참여하였다. 적극적으로 참여한 사례: 51

52 [ 모둠활동 2 다른모둠결과물 ] 번호평가항목평정척도 1 1 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 매우그렇다 그렇다 보통이다 그렇지않다 전혀그렇지않다. [ 자기활동 ] 번호평가항목평정척도 1 지능형교통시스템전문가조사과정에적극참여하였다 지능형교통시스템전문가역할을충실하게잘수행하였다 지능형교통시스템전문가발표물작성에적극참여하였다 매우그렇다 그렇다 보통이다 그렇지않다 전혀그렇지않다. 52

53 설계기반미래유망직업프로그램개발정보시스템전문가 [ 고등학교 ] 스마트시티프로젝트

54 프롤로그 내가살고있는도시를똑똑하게바꿀수없을까? 전세계의도시들의공통적인문제점은급격한인구증가이다. 인구가증가할수록교통체증, 주거문제, 에너지소비등사회적문제로대두되고있다. 최근에중앙정부나지자체에서도시의문제를해결하기위해다양한스마트시티프로젝트를진행하고있다. 스페인의본에서는스마트가로등을도입하여사람이많으면조명을밝게하고, 사람이없으면조명밝기를낮춰연간 30% 의전력을절감했다. 또한, 바르셀로나에서도시의교통체증과쓰레기통의수거효율을높이기위해쓰레기통이비워야하는지를알려주는스마트쓰레기통이등장했다. 도시의인프라를무한대로늘릴수없기때문에기존도시에 ICT 기술을접목시켜 CO2 배출감소, 에너지소비절약, 대체에너지공급, 효율적대중교통등최신 ICT 기술을융합하는스마트시트프로젝트가진행중이다. 1) 이번활동은스마트프로젝트사업을추진하기위한기업의 ICT 전문가가되어새로운스마트시티프로젝트를설계해본다. 이를위해 ICT 전문가로팀을구성해야한다. 예를들어센서를설치한스마트가로등은전체시스템을설계할 IT 컨설턴트, 야간에사람이동의분포도등을분서하는빅데이터전문가, 센서및인공지능적으로가로등을설계하기위한 RFID/USN 시스템개발자, 지능형로봇공학자등이개발할수있는프로젝트이다. 스마트시티에서일부분을담당할 IT컨설턴트, 빅데이터전문가, RFID/USN 시스템개발자, 지능형로봇공학자중 3명을팀으로구성해서현재살고있는도시의문제점을파악해보고이를토대로스마트시티프로젝트아이디어를구체화해본다. 또한, 팀별로모델을제작해서발표회를통해스마트시티프로젝트를발표해보자. 1) [Insight ] 국내외스마트시티구축동향및시사점 ( 정보통신산업진흥원 ) 54

55 IT 컨설턴트는 어떤 직업일까? IT분야와 관련된 컨설팅을 전문으로 하는 직종으로 해당기업의 인적, 물적 자원 및 제반조건에 관련된 자 료를 수집/분석하고, 최근의 기술적 활용 자원(하드웨어 및 소프트웨어)과 현재 상태의 정보시스템과의 관계 를 고려하여 해당 기업의 경영환경에 가장 적절하게 부합될 수 있는 정보시스템의 구축을 제시하고 추천한 다. 경영학, 회계학에 대한 지식과 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어에 대한 충분한 이해가 필요한 직종이다. 정보 컨설턴트 IT 컨설턴트 (출처: work.go.kr) (출처 : jobvideo.or.kr) RFID/USN 시스템 개발자는 어떤 직업일까? 고속도로 톨게이트를 통과할 때 하이패스 라고 불리는 유료 도로통행료 징수 시스템과 같이 전파를 이 용해 먼 거리에서 정보를 인식하는 기술로 바코드를 대신해 유통물류 업체들의 수요에 부응하기 위해 RFID기술을 응용하여 새로운 제품을 설계하거나, 기존의 제품을 개 선하여 좀 더 편리하고 안전하게 만드 는 일을 담당한다. RFID 개발자 RFID 시스템 연구가 (출처: hrd.go.kr) (출처 : jobvideo.or.kr) 빅데이터 전문가는 어떤 직업일까? 빅데이터는 일반적인 DB로 저장 관리 분석할 수 있는 범위를 초과하는 규모의 데이터를 말한다. 빅데이 터는 활용가치가 매우 높아 의미 있는 정보를 추려내 이를 정책과 기업경영 등에 활용하려는 움직임이 본 격화하고 있다. 특히 기업들은 기업의 매출증가에 적용할 수 있는 빅데이터 활용에 주목하고 있다. 빅데이 터의 체계를 만드는 지식과 기술을 습득해 프로세스 혁신 및 신제품 개발, 마케팅 전략 등에 대한 과학적 인 의사결정을 이끌어내기 위해 정보를 수집, 복원, 저장, 분석, 가공 등 빅데이터의 전반적인 처리 및 활 용을 담당한다. 직무범위는 기획, 마케팅, 데이터 자원 확보 및 품질관리, 빅데이터 플랫폼 개발, 빅데이터 분석 등으로 구분할 수 있다. 신직업 리포트 빅데이터 빅데이터 전문가 전문가 (출처: work.go.kr) (출처 : youtube.com) 지능형 로봇공학자는 어떤 직업일까? 인공지능, 로봇설계의 원리와 이론 등을 바탕으로 산업, 의료, 해저탐사 및 실생활 등 다양한 분야에서 활 용될 수 있는 로봇을 연구하고 개발하는 전문가로 로봇의 구성요소를 연구 개발하고 하나의 단일체로 조 립, 제작하거나, 용접로봇 등 생산현장에서 사용되는 산업용 로봇이나 자동화시스템 설비를 설치하고 운용 하며 정비하고 수리한다. 최적의 방법으로 공장의 생산설비를 자동화하기 위하여 최신제조기술, 자동화기 술 등에 대하여 자문하고 전기, 전자, 기계장치를 자동화하는 설비를 연구 개발을 하기도 한다. 로봇공학기술자 안드로이드 로봇공학 기술자 (출처: work.go.kr) (출처 : jobvideo.or.kr) 55

56 스마트시티 (Smart City) 프로젝트 2) 도시화에따른문제점을알아보고해결책을제시합시다. 스마트시티관련 IT 전문가를알아봅시다. 팀만의아이디어로스마트시티발표회를준비해봅시다. 우리팀만의스마트시티 아이디어를설계합니다. 2) 해외스마트시티열풍과시사점 11 호 ( 한국정보화진흥원, ) 56

57 생각 열기 년 기준으로 전 세계 사람들이 도시에 사는 비율이 52%이며, 2050년경에는 67%가 도시 에 살 게 될 전망입니다. 하지만, 도시는 지구 면적의 2%에 불과하며 에너지의 66%, 식수의 60%를 소비하고 있으며 CO2 배출량은 전체 70%에 달하는 것으로 예측되고 있습니다. 이에 각 나라의 정부와 지방 자치단체, 기업들은 도시 거주민의 안전하고 높은 수준의 삶의 질을 제공하 고 도시의 국가 경쟁력을 향상시키기 위해 IT 기술이 접목된 새로운 도시 계획 즉, 스마트 시티 를 계획하고 있습니다. 실제 전 세계적으로 130여개의 스마트 시티 프로젝트가 진행 중이며, 2020년에는 관련 산업이 202억 달러(20.2조 원) 규모로 성장할 것으로 추정되고 있습니다. 어떻게 하면 도시화에 따른 문제점을 해소하면서 사람들이 살고 싶어 하는 IT 기술을 접목한 스마트 시티를 만들 수 있을까요? 생각해보기 활동 1 : 우리가 살고 있는 지역(도시)에서 가장 불편한 점을 5가지씩 적어보세요

58 스마트시티프로젝트사례 (1) 기사 : 전자신문 `스마트시티`는시장성도좋다 도시인프라에 ICT 기술을접목해효율성을높이는 `스마트시티 (Smart City)`는시장성도좋다. 시장조사기관 IDC는스마트시티에적용되는사물인터넷시장규모만도 2014년 2650억달러 ( 약 291조원 ) 에달할것으로전망했다. 불과 5년전만해도전세계스마트시티관련프로젝트수는 100여개에불과했다. 하지만최근미국, 유럽, 일본등선진국은물론중국, 인도, 베트남, 인도네시아등그림 < 출처 : 한국정보화진흥원, Insight > 아시아신흥국에서프로젝트건수가크게증가했다. 스마트시티구축에가장적극적인중국은최근 50조원이상을스마트시티구축에투자할계획이다. -전자신문 (2) 다음동영상을보고활동지를작성해보세요! 동영상 : 채널 IT 스마트쇼 프랑스파리스마트시티프로젝트 동영상 : IBM 사례로알아보는스마트시티 활동 2 : 현재우리가살고있는주변에서동영상에서의스마트시티사례가있는지찾아서적어보세요. 활동 3 : 위에살펴본스마트시티사례중우리가살고있는지역 ( 도시 ) 에적용할수있는것이있는지고민해보세요. 58

59 생각 열기 2 여러분은 지금... 아래 프로젝트에 참여하게 됐습니다! 스마트 시티(Smart city) 프로젝트 (주)파인애플은 IT 관련 기업으로 현재 스마트폰과 통신하는 센서를 활용한 앱을 개발하 는 업체이다. 하지만, 최근 나이키 플러스 센서 칩, 갤럭시 기어, moto360 등의 대기업에 서 스마트폰과 연동되는 기기들이 출시되면서 관련 사업을 접기로 했다. 새로운 사업을 물 색하던 중 바르셀로나의 스마트 쓰레기통 에 관한 다큐멘터리를 보게 되었다. 이 쓰레기통 들은 쓰레기통이 얼마나 찼는지 육안으로 확인하지 않아도 상단에 달린 검정색 센서가 쓰 레기의 무게를 측정해서 쓰레기 수거 센터에 알려주기 때문에 쓰레기 수거 트럭이 도착해 전체를 열어보지 않고 단 몇 개의 쓰레기통만 비우는 모습을 볼 수 있었다. 따라서, 수거 작업이 보다 수월해지고, 쓰레기통을 비울 필요가 없는 곳은 수거 차량이 그냥 지나칠 수 있어서 교통 체증도 방지하게 되었다. 3) 이러한 사례들은 국내외를 포함해 최근에 유행하는 스마트 시티 프로젝트임을 알게 되 었으며, 차후에 지속 성장 가능한 사업임을 알게 되었다. (주)파인애플 사장은 회사에서 보 유하고 있는 기술과 인력(IT 컨설턴트(팀장), 빅데이터 전문가, 지능형 로봇공학자, RFID/USN 시스템 개발자)을 통해 충분히 성공 가능한 사업이라고 확신하고 TF(Task Force ; 전담대책반)을 구성하기로 했으며, 몇 개월 뒤 우리나라에서 공모하고 있는 상금 1억 원의 스마트 시티 아이디어 공모대전 에 참여하기로 했다. 이제 여러분은 분야별 IT 전문가로써 IT컨설턴트가 팀장이 되어 TF팀을 구성하게 될 것 이다. 팀별로 스마트 시티 프로젝트 아이디어를 제시 구체적으로 설계하려고 한다. 팀에서 설계한 스마트 시티 프로젝트를 사내 발표회에서 우승하여 스마트 시티 아이디어 공모 대전 에 출품하려면 어떻게 해야 할까? 3) [Insight ] 국내외 스마트 시티 구축 동향 및 시사점(정보통신산업진흥원) 59

60 생각펼치기 < 모둠내전문가별역할 > 전문가 IT컨설턴트 ( 팀장 ) RFID/USN 개발자빅데이터전문가지능형로봇전문가 모둠내역할 해당프로젝트의책임자로모둠원내의견조율하며, 주된역할은최적의스마트시티프로젝트시스템을제시하고추천한다. 또한, 다른전문가와병행해서할수있다. 물건이나사물을인식하고구별할수있도록 RFID 태그를설치하고정보를수집할수있도록네트워크환경을구축한다. 대규모의데이터를저장, 관리, 분석하는업무로과학적인의사결정을이끌어내기위해정보를수집 / 분석할수있도록빅데이터의처리및활용을담당한다. 사람을대신해주어진일을똑똑하게처리할수있도록로봇을설계하고제작할수있는전문가로로봇뿐만아니라자동차, 기계설비등기존의시스템을개선할수있는전문가다. 활동 4 : 자신이 ( 주 ) 파인애플의직원이라고가정할때, 자신에게가장적합하다고생각되는전문가를선택하고그이유를적어보세요. < ( 주 ) 파인애플직업군 > IT 컨설턴트 ( 팀장, 다른직업과중복가능 ) RFID/USN 시스템개발자 빅데이터전문가 지능형로봇공학자 적합한전문가 : 이유 : 활동 5. 내가속한 TF 팀의이름을만들고전문가역할을구분하여적어보세요. 팀이름 이름및역할전문가팀원이름역할 60

61 읽기 자료 스마트 시티 프로젝트 사례 살펴보기4) 스마트 시티 우수사례를 자세히 살펴보고 우리 팀에서 필요한 아이디어를 고찰해보세요. 1 RFID 기반 음식물 쓰레기 종량제 시스템(서울 영등포구) 최근 지자체들은 RFID 기반 음식물 쓰레기 종량제 시스템을 도입함으로써 환경오염 개선 과 비용 절감 효과를 기대 RFID 개별 종량 방식은 RFID/센서/통신 기술을 이용해 음식물 쓰레기를 배출량을 가구 별로 측정하고 처리 비용을 개별적으로 지불하는 것 서울시 영등포구는 2013년 6월부터 음식물 쓰레기 종량제를 전면 시행하고 있으며 현재 지역 내 공동주택 163개 단지 5만 8400여 가구에 893대의 RFID 쓰레기통을 설치해 운영 중 영등포구는 RFID 쓰레기통 도입 후 아파트 단지 음식물 쓰레기 배출량이 34.7% 감소했 다고 긍정적으로 평가 4) [Insight ] 국내외 스마트 시티 구축 동향 및 시사점(정보통신산업진흥원) 61

62 2 서울시지능형버스정류장 u- 쉘터, 지능형가로등 IP 인텔라이트 지능형버스정류장 u-쉘터 서울특별시는 2010년 3월종로 1~4가버스정류장 4개소에센서 / 카메라 / 무선네트워크 / 디스플레이등 ICT 기술을도입해기상, 환경, 교통방송등의정보를제공하는시민친화형지능형버스정류장 u쉘터 를설치 2012년 12월에는종로2가삼일교버스정류장에국내최초로 CIS계박막태양전지를설치하여, 버스정류장광고판과 LED조명에사용 상암 DMC단지내버스정류장에도버스정보단말기, 디지털정보표시장치, 태양전지판등을장착한 u-쉘터 를 4개소설치 지능형가로등 IP인텔라이트 서울특별시는 2011년 2월상암 DMC 디지털미디어스트리트 (DMS) 에지능형가로등 IP 인텔라이트 189개를설치 일반메탈가로등대비조명효율이 116% 향상된 LED 조명을채택하였고, 거리를걷는시민들의움직임에따라밝기와색상이바뀌는이벤트조명및음악청취도가능하며, 시설물보안을위한 CCTV 기능과무선인터넷, 긴급호출기능도제공 62

63 3 스포츠 경기장에 ICT 기술을 활용한 스마트 스타디움(미국) 스포츠/엔터테인먼트의 스마트화에 앞장 서는 Cisco Systems Cisco는 스포츠 경기장을 스마트화 하여 관중의 편리성을 높이고 경기장의 수입을 향상시 키는 StadiumVision 솔루션을 출시한 바 있으며, 2013년 2월에는 관람객의 스마트폰/ 태블릿에서도 실시간 경기 영상 및 관련 정보를 볼 수 있는 StadiumVision Mobile 을 출시 미국에서 Dallas Cowboys, New York Yankees, Miami Dolphins StadiumVision을 설치하였으며, 해외에서는 등 11개 경기장이 Real Madrid, Warsaw National Stadium 등 이 도입 관람객은 경기장 WiFi 네트워크에 접속해 실시간 경기 및 다시보기를 볼 수 있으며, 앉은 자리에서 매점 음식을 주문할 수도 있고, 경기 관련 각종 정보 검색 및 경품 참여도 가능 하며, 경기장은 타깃 광고 집행과 마케팅/판매에 활용가능 63

64 4 ICT 기술활용으로범인조기검거및범죄예방 ( 미국 ) 총성을감지하고발포위치를찾아내는 ShotSpotter 2007년 6월보스턴경찰청은 ShotSpotter 솔루션을시일부지역에도입시 15km 2 면적에 100개이상의어쿠스틱센서들이설치되어총성을감지하고발포위치를찾아내제공 보스턴경찰청은이기술이범인검거및예방에효과가있다는점은인정하지만, 기술도입에 150만달러, 1년유지비가 15~18만달러나든다는점은단점으로토로 현재미국에서는보스턴외에도 LA, 뉴욕, 워싱턴DC, 시카고, 오클랜드등 70여개도시가 ShotSpotter 기술을도입하여활용 데이터웨어하우스, 빅데이터분석기술을범인검거와범죄율감소에활용 2005년 7월뉴욕경찰청은 IBM에의뢰하여 1,100만달러를투자해통합범죄정보분석시스템인실시간범죄센터 (RTCC, Real Time Crime Center) 를개소 37,000명의뉴욕경찰관 / 수사관이이시스템에접속해범죄관련각종 DB를열람할수있으며, 분석 / 시각화도구를이용해실시간범죄패턴평가결과가제공 이시스템도입으로뉴욕경찰청은뉴욕시에서발생한살인사건의약 75% 를해결했으며, 범죄율은 2001년대비 27% 감소 64

65 5 스마트 가로동 및 스마트 쓰레기통(스페인) 본(Born) 지구에 설치된 스마트 가로등은 LED 조명을 사용하고 센서로 소음 수준, 공기 오염도, 인구 밀집도도 파악할 수 있는데, 사람이 많으면 조명 밝기를 높이고 사람이 없는 늦 은 밤에는 조명 밝기를 낮춤으로써 연간 30%의 전력 절감 가능 스마트 가로등을 통해 WiFi 인터넷 접속도 가능하며, 시 당국은 현재 100여개 정도인 스 마트 가로등을 2014년까지 바르셀로나 중심지 전역에 설치할 예정 또한 거리에 있는 쓰레기통에도 센서를 부착해 스마트 쓰레기통을 보급하고 있는데, 쓰레 기통이 얼마나 찼는지 육안으로 확인하지 않아도 쓰레기통 상단에 달린 센서가 무게를 측정해 쓰레기 수거 트럭 운전수에게 통보 65

66 생각펼치기 1 스마트시티 프로젝트영역설정하기 Nikkei BP사에의하면세부적으로는전세계에서 608건정도의스마트시티프로젝트가진행중이며중국, 미국, 유럽, 일본, 한국이 84% 를차지하며 70% 가에너지, 교통, 안전분야에만집중하고있다고합니다. 하지만, 국가별로스마트시티에대한정의가조금씩다릅니다. 우리는 IT분야에집중되어있으므로 스마트시티 를 ICT 기술을활용하여도시거주자삶의질과도시경쟁력이향상되는보다친환경적이고지속가능한도시 라고정의하기로하겠습니다. 이런스마트시트는여러가지영역으로분류할수있으나국토교통부및주요기업들의스마트시티의정의를참고해서 스마트에너지 스마트환경 스마트교통 스마트건물 스마트안전 스마트의료 스마트교육 스마트행정 스마트워크 스마트문화 / 관광 스마트커뮤니티로선정하였습니다. 5) 활동 6. 한국정보진흥원 (NIPA) 에서는 7가지로영역을선정하였으나, 우리는다양한창의적아이디어를제시하기위해 11개의영역으로설정하였습니다. 11개의영역중우리팀에서중심적으로추진하고자하는영역을토의를통해설정해보고그이유를작성해보세요. 5) 국내외스마트시티구축동향및시사점 ( 정보통신산업진흥원 (nipa), ) 66

67 생각 펼치기 2 스마트 시티 프로젝트 아이디어 검색 및 주제 선정하기 활동 7. 다음에 제시되는 자료를 포함해서 인터넷 검색을 통해 우리 팀의 스마트 시티 프로 젝트의 아이디어를 검색해보고 우리 팀의 모든 전문가가 참가할 수 있는 주제를 선정해보세요. 1 인터넷 검색 내용 요약 2 주제 선정 활동 8. 팀원의 아이디어를 모두 모아서 주제를 선정해보자. 아직은 구체화 되지 않았기 때문 에 큰 틀에서 주제를 선정하고 다음 단계에서 구체화 시켜보도록 하세요. 선정된 주제 : 67

68 생각펼치기 3 스마트시티 프로젝트주제정하기 이제까지스마트시티의개념을살펴보고, 국내외의다양한사례들을살펴보았습니다. 이제부터는우리팀이프로젝트를실현하기위한주제를정하려고합니다. 스마트시티는국가별로추구하는바가틀리며, 지역여건이나기술력등에의해다르게주제가설정되어집니다. 가능한실제로구현가능하도록팀원들의아이디어를고려하여다음과정을통해주제를선정해보세요. 1 스마트시티 프로젝트랜덤워드브레인스토밍 브레인스토밍이란자유분방하게비판하지않으며팀원이주제에관한다양한아이디어제시하도록요구하는발상기법입니다. 하지만, 자기주장을내세워하기꺼려하는사람이있을수있습니다. 그래서주제와관련없는랜덤한단어에서출발하여연상되는의미들과브레인스토밍의주제를강제로연계시키는강제연상기법입니다. 이는아이디어가고갈되거나쉽고재미있게창의적으로생각할수있는기법입니다. 랜덤워드브레인스토밍 1) 임의의단어 ( 예, 도시집중화 ) 를선택하고, 연상되는모든표현을마인드맵으로정리한다. 이때, 브레인스토밍과같이순서없이발표하거나한명씩돌아가면서발표해도된다. 또한, 파생된다른표현이나단어에대해서도연상되는표현을정리하면서큰마인드맵을제작한다. 2) 연상된모든단어를강제로주제와연계시키서새로운아이디어를발상하게된다. 이때, 모든단어를사용할필요는없으면말이되거나아이디어가되는것만발췌한다. 3) 강제연상단계를거쳐아이디어를정리한다. < 랜덤워드예시단어 > 급식 아기 동물원 대중교통 사랑 IT 68

69 랜덤워드브레인스토밍 주제 : 랜덤워드브레인스토밍아이디어정리 69

70 생각다지기 1 1 스마트시티 프로젝트전문분야설계하기 랜덤워드브레인스토밍결과다양한아이디어가산출되었습니다. 그렇다면, 아이디어를구체화하기위해전문가별로관련정보를찾아보도록하세요. 그리고주제에적합하도록자신의전문분야를설계해보세요. 다음은바르셀로나의스마트쓰레기통에설계할때전문가들의설계정보를개략적으로표현한것입니다. 참고해서최대한자세하게설계해보세요. 전문가별역할예시 ( 바르셀로나의스마트쓰레기통 ) 6) IT 컨설턴트빅데이터전문가 RFID/USN 전문가지능형로봇공학자 7) - 사업전반을설계 - 전체시스템을점검 - 쓰레기차의최소이동경로설정 -GPS와결합하여쓰레기통위치인식, 쓰레기통쓰레기양정보전달 - 쓰레기통의수거및청소가가능한청소차만들기 전문가별활동내용정리 6) Smart rubbish bins in Barcelona ( 7) 안전보건공단 ( 70

71 2 스마트 시티 프로젝트 최종 구성도 도식화 전문가별 의견 조율 후에 스마트 시티 의 최종 프로젝트를 구성도를 도식화 할 차례입니다. 다음 예시를 보고 팀별로 발표를 할 수 있도록 큰 종이나 화이트보드를 이용해 작성해보세요. <똑똑한 한국전통문화마을> <스마트 아파트> 스마트 시티 프로젝트 구성도 71 <층간소음 알림이>

72 생각다지기 2 스마트시티 프로젝트발표하기 * 팀당 5분정도로모든팀원이발표하며, 발표후 1~2개질의응답합니다. * 발표주요내용은팀별주제, 전문가별창의적아이디어부분을위주로설명합니다. * 다른팀들의아이디어평가 (ALU 기법 ) 구분조주제조주제 A L U 강점 약점 특성 구분조주제조주제 A L U 강점 약점 특성 구분조주제조주제 A L U 강점 약점 특성 스마트시티 프로젝트소감문작성하기 PMI 소감문쓰기 좋았던점아쉬웠던점흥미로웠던점 72

73 생각 다지기 3 Career Path 커리어 패스(Career Path)란 자신이 속한 직종이나 일에서의 커리어 상의 목표에 도달하기까 지 거치는 과정을 말합니다. 나만의 커리어 패스 를 작성해 보세요. <경력(커리어 패스)> 데니스 홍 (홍원서 Dennis Hong) 소속: 버지니아공과대학교 (교수) 학력: 퍼듀대학교 대학원 기계공학 박사 수상: 2009년 제8회 과학을 뒤흔드는 젊은 천재 10인 경력: 미국 버지니아공과대학교 로봇매커니즘연구소(로멜라) 소장 UCLA 기계항공학과 교수 및 로멜라 소장 <지능형 로봇전문가, 데니스홍 교수>8) <경력(커리어 패스)> 송길영 소속: 다음소프트 (부사장) 학력: 고려대학교 대학원 컴퓨터학과 박사 경력: 이화여자대학교 경영학과 겸임교수 <빅데이터 전문가, 송길영 다음카카오 부사장>9) <나만의 커리어 패스> 기술전문가 분야 : 적합한 나의 모습 : 부족한 나의 모습 : 5년간 준비할 것 : 30대의 나의 모습 상상하기 : 8) 9) 73

74 생각되돌아보기 3차시동안스마트시티에대해알아보고, 모둠별로창의적아이디어로새로운 스마트시트 프로젝트를설계하였습니다. 결과보고서및성찰노트를작성하면서 스마트시티 관련프로젝트에대해정리해봅니다. 질문 1 1. 우리팀이설계한 스마트시티 프로젝트를 3줄로정리해보자. 질문2 2. IT컨설턴트, 빅데이터전문가, RFID/USN 개발자, 지능형로봇개발자는어떠한일을하는가? 질문 3 3. 스마트시티 ; 프로젝트에서자신이경험한전문가에대한소감은어떠한가? 질문 4 4. 팀에서협업한활동에대한소감은어떠한가? 질문 5 5. 이번프로젝트에서가장좋았던점과가장부족했던점을한가지이상씩작성해보자. 74

75 스스로 평가하기 수업 내용(전문가 학습)을 돌아보고, 우리 모둠을 평가해봅니다. [전문가 학습] 번호 평 가 항 목 평정 척도 1 전문가 학습 과정에서 자신이 맡은 역할에 대해 긍지를 느낀다 정보시스템 분야의 전문가에 대한 도전 의식이 생겨났다 전문가 학습 과정에 관련 진로 탐색에 도움이 되었다 매우 그렇다 그렇다 보통이다 그렇지 않다 전혀 그렇지 않다. [모둠 활동 1 모둠 구성원 평가] 번호 1 문 항 응답 모둠 구성원A 는 모둠 활동에 적극적으로 참여하였다. 예 / 아니오 예 / 아니오 예 / 아니오 적극적으로 참여한 사례: 2 모둠 구성원B 는 모둠 활동에 적극적으로 참여하였다. 적극적으로 참여한 사례: 3 모둠 구성원C 는 모둠 활동에 적극적으로 참여하였다. 적극적으로 참여한 사례: 75

76 [ 모둠활동 2 다른모둠결과물 ] 번호평가항목평정척도 1 1 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 조의결과물은아이디어가좋고구성원간에협업이잘되었다 매우그렇다 그렇다 보통이다 그렇지않다 전혀그렇지않다. [ 자기활동 ] 번호평가항목평정척도 1 스마트시티 프로젝트전문가조사과정에적극참여하였다 스마트시티 프로젝트전문가역할을충실하게잘수행하였다 스마트시티 프로젝트전문가발표물작성에적극참여하였다 매우그렇다 그렇다 보통이다 그렇지않다 전혀그렇지않다. 76