중학교 신소재 꿈의신소재그래핀으로그리는미래의꿈 Ⅰ. 문제로의초대 1 차시문제로의초대 3 2 차시그래핀이란무엇일까? 8 Ⅱ. 문제해결을 위한활동 3 차시 그래핀구조확인하기 12 4 차시 21 그래핀의발견원리탐구하기 5 차시 24 6 차시나의미래꿈디자인하기 26 Ⅲ. 문제해결 7 차시나의미래꿈새기기 28 8 차시나의미래꿈완성하기 29 Ⅳ. 평가및성찰 9 차시평가및성찰 33 Ⅴ. 진로탐색 10 차시그래핀소재관련직업탐색 38 1

Ⅰ. 문제로의초대 1 차시 주제의이해 학습목표 생각열기 관련단원 우리가걸치는옷이나신발, 식사를위해필요한그릇, 냄비, 인터넷을하기위한컴퓨터, LCD 모니터, 초고속인터넷통신망등우리생활에편리를주는많은제품들이가능할수있었던이유는바로신소재의개발덕분이다. 소재를지배하는자가세계를지배한다는말이있듯이지금이순간에도세계각국에서는새로운소재를찾기위한소리없는전쟁이일어나고있다. 이번시간에여러분은그래핀신소재를통해먼훗날여러분의일상생활에서사용될소재들에대해미리경험해보는시간을가질것이다. 학습목표 주제의이해 생각열기 관련단원 þ 그래핀의특징과구조를알수있다. þ 그래핀의물리적박리법을이용하여전선을제작할수있다. þ 그래핀의물리적박리법을이용한전선으로회로를구성할수있다. þ 그래핀의물리적박리법을이용한전선으로 LED 예술작품을만들수있다. 3

생각열기 주제의이해 학습목표 관련단원 휘어지는모니터는현재실현가능한기술일까? (http://www.fotopedia.com/items/flickr-480047671) 주제의이해 학습목표 생각열기 관련단원 2007 교육과정 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 과학 2 물질의구성 과학 3 전기 기술 가정 3 전자기계기술 수학 1 작도와합동 미술 시각문화환경 2009 교육과정 Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 과학 2 물질의구성 과학 3 전기와자기 과학 3 과학과인류문명 기술 가정 2 제조기술과자동화 수학 1 작도와합동 미술 주제표현 4

1차시문제상황 S TE A 정연이는지난주동아리활동시간에 LED 미래명함만들기 라는활동과제를체험해보았다. 이체험활동은자신이미래에종사할직업을명함사이즈의아크릴판에새기고, 그새긴내용이 2개의 LED의불빛에의해비춰지는작품을제작하는활동이었다. 하지만이렇게만든작품을만들면서큰불편함을느꼈다. 먼저 LED의다리에전선이잘연결되지않고쉽게빠지는문제가있었고, 그문제를해결하기위해납땜을해야했는데그과정에친구한명이화상을입는사고도일어났다. 정연이는일반적인전선을사용하기위해서는니퍼나와이어스트리퍼와같은공구도필요하며, 납땜과같은위험한작업이이루어져야하는문제점을생각해보면서 전선도종이처럼가위를이용하여쉽게원하는모양으로가공할수있으면좋겠다 란생각을했다. 여러분이정연이라고가정해보고기존의전선이아닌새로운전선을이용하여다음예술작품을제작해보자. 5

1차시도전과제 S TE A 자신의미래꿈을여러분이구할수있는소재로표현하고그내용을 3개이상의 LED로비추어보자. 이때각 LED 간의연결은구리전선이아닌여러분이제작한전선을이용한다. 모둠별과제 1. 그래핀의물리적박리법을이용한전선을제작한다. 2. 모둠원이작성한 나의미래꿈작품 을비출회로를구성한다. 3. 가장잘된작품을학급구성원에게발표해본다. 개인별과제 1. 자신의미래꿈을자신이구할수있는재료에표현한다. 이내용을모둠원이구성한회로의 LED 빛으로비춰본다. 2. 자신의미래꿈을모둠원에게발표해본다. 모둠별과제예시 개인별과제예시 6

1 차시모둠만들기 S TE A 1) 모둠명정하기 2) 프로젝트주제정하기 3) 모둠조직및역할정하기 모둠원1 모둠원2 모둠원3 모둠원4 학번이름역할 7

Ⅱ. 문제해결을위한활동 2-5 차시 2 차시그래핀이란무엇일까? S TE 1. 그래핀조사하기 2010년 10월 5일, 스웨덴왕립과학원은영국맨체스터대의안드레가임교수와연구원콘스탄틴노보셀로프박사를노벨물리학상수상자로선정했다고발표했다. 이들이노벨상의영광을얻게한것은 그래핀 이라는신물질을이었는데, 이물질은무한한가능성의신소재로주목받고있어많은과학자들이연구에매진하고있다. 꿈의신소재라불리는그래핀은어떤물질일까? [ 활동 ] 인터넷에서다음의내용을조사하여발표해보자. 1) 그래핀이란용어는무슨뜻인지조사해보자. 2) 그래핀은어떠한방법으로발견되었는지조사해보자. 8

3) 그래핀 1 개층의두께는얼마인가? 그래핀 1 개층의두께를 1cm 로확대한다면, 이비율로실제생활에서의두께 1cm 의 책은얼마의두께가될까? 4) 그래핀의구조를간단히그려보자. 5) 그래핀은어떤특성을지니는지조사해보자. 9

관련정보 그래핀관련최신연구들 1) 휘어지는터치스크린 2010 년서울대홍병희교수 ( 당시성균관대교수 ) 는세계에서 가장큰 30 인치그래핀으로투명전극을만드는실험에성공했다. 홍교수팀은다각선 75cm(30 인치 ) 짜리투명전극 1) 을만든뒤작 동여부를실증하기위해 7cm 화면만큼잘라실제전극을연결하 고, 터치스크린으로제작했다. 노벨상을수상한가임교수팀이만 든그래핀은수μm ~ 수mm수준인데 비해, 홍교수팀은세계최초로 대면적그래핀을합성하는길을 개발하게된것이다. 이기술의 개발은휘어지는디스플레이, 전 자종이, 착용식컴퓨터, 터치스크 린등의출현이멀지않음을보여 주는계기가되었다. 2) 배터리 ( 슈퍼콘덴서 ) 그래핀기반터치스크린 (http://youtu.be/3sac4nqabos 에서캡처 ) 미국 UCLA 의연구진은 2012 년기존의배터리보다훨씬많은에너지를 저장할수있으면서 100-1000 배더빠르게 충전될수있는그래핀시트를개발했다. 이기 술은일반컴퓨터에서흔히볼수있는 DVD 라이터의레이저 - 쓰기 (laser-writing) 기술을 이용했다. 이와같이그래핀을이용한배터리는 자유롭게구부릴수있으며, 강한특징을지니 는데이는차세대휴대용전자장치시스템에 이상적으로적용될수있을것으로예상된다. 그래핀으로만든슈퍼콘덴서 (http://youtu.be/_oefwyowkxo 에서캡처 ) 1) 전지, 콘덴서, 진공관등에서전기장을만들거나전류를빼내거나하는막대모양또는판모양의도체 10

3) 그래핀반도체기존반도체시장은실리콘반도체가 90% 이상의시장을점유하고있었다. 실리콘은내구성이높고열에강하며쉽고저렴하게얻을수있기때문이다. 그러나실리콘반도체는전자의이동속도가느리고 10nm보다작게가공하기힘들다는약점이있어개발에한계가있었다. 2012년국내 S전자가탄소소재인 ' 그래핀 ' 을이용해반도체성능을지금보다최대 100배높일수있는원천기술개발에성공했다. 이기술은기존반도체성능을획기적으로개선하는새로운접근법과돌파구를제시했다는점에서주목받고있다. 그래핀반도체가나오면컴퓨터에서프로그램을실행하고복잡한계산작업을할때오래기다릴필요없이순식간에데이터처리가이뤄질것으로보인다. 11

3 차시그래핀구조확인하기 S M 1. 그래핀구조의특징은? 그래핀은탄소원자가육각형으로결합한벌집형태를이루는화합물이다. 이러한벌집모양의구조로인해충격에강하다. 이는육각형구조의그물을구부리거나당길때모양은변하지만, 그물의연결 (http://ribelick.tistory.com/272) 상태는변하지않는것과유사하게육각형구조의빈공간이완충역할을하기때문이다. 그래핀의육각형구조는다른도형의구조와어떠한차이점이있는지직접그려확인해보자. 단위면적을모두채울수있는구조는정삼각형, 정사각형, 정육각형이있다. 그러므로이들세도형으로탄소원자를배치해보았을때배치되는탄소원자의수에는어떠한차이점이있는지확인해보자. 가로, 세로가각 4cm인범위에배치될수있는탄소원자의개수를확인해보면다음과같다 ( 이때각도형은 2cm 범위내에서최대로작성하였으며, 탄소원자의크기는고려하지않았다 ). 12

< 그림가 > 2cm 범위에서최대로그릴수있는정 n 각형 < 그림나 > 정삼각형구조 : 8 개 < 그림다 > 정사각형구조 : 9 개 < 그림라 > 정육각형구조 : 15 개 위의그림처럼정삼각형구조는탄소원자를 8 개, 정사각형구 조는 9 개, 정육각형구조는 15 개를배치시킬수있다. 2. 정 N 각형의작도를이용한탄소원자수계산 준비물 : 눈금없는자, 컴퍼스 [ 활동 ] 앞의방법을이용하여가로, 세로가각 12cm의종이안에서정삼각형, 정사각형, 정육각형구조로배치될수있는탄소원자의수를계산해보자 ( 이때, 각도형은가로, 세로 8cm 범위내에서최대의크기로컴퍼스와자를이용하여작도한다 ). 13

1) 정삼각형구조로탄소원자배치 < 정삼각형구조 : ( ) 개 > 14

2) 정사각형구조로탄소원자배치 < 정사각형구조 : ( ) 개 > 15

3) 정육각형구조로탄소원자배치 < 정육각형구조 : ( ) 개 > 16

문제해결정보 정 N 각형의작도 자와컴퍼스만으로정 N 각형을그리는방법은다음과같다. 1. 정삼각형작도 1 반지름이 r인원 A를그린다. 2 원 A위의임의의한점B를중심으로반지름이 r인원을그린다. 3 두원의교차점을 C라하고, 세점을이어정삼각형을그린다. 2. 정사각형작도 1 직선을그린후정사각형의한변의길이 AB 정한다. 2 점 A를선분 AB에수직인수선 (AC) 을그린다. 3 각등분점을이어정육각형그린다. 17

3. 정육각형작도 1 주어진원에지름 AB 긋는다. 2 점 A와 B에서각각점 O를지나는호를그린다. 3 각등분점을이어정육각형을그린다. [ 참고 ] 수선 ( 수직이등분선 ) 작도 1 A, B 를중심으로호를그린다. 2 두호의교차점을잇는선분을 그린다. 18

쉬어가기 육각형벌집구조의비밀 벌집구조의신비 < 사진 : 벌집구조 > (http://www.fotopedia.com/items/flickr-4629255847) 벌집은왜정육각형구조를하고있을까? 벌집이정삼각형이나 정사각형이라면어떤차이점이있을까? 정삼각형이나정사각형도틈이생기지않는구조이다. 하지만정 삼각형의경우벽면을이루는재료가많이필요하고공간도좁다. 또정사각형은외부의힘이나충격이분산되지않아쉽게비틀리거 나찌그러져변형되기쉽다. 그러나정육각형은외부의힘이쉽게 분산되는구조여서견고하며안정적이다. 수학적으로둘레의길이가일정할때넓이가최대가되는도형은 원이다. 한개당넓이는원이가장크겠지만, 여러원을이어붙이 면그사이에쓰지못하는공간이생겨공간을효율적으로활용할 수없다. 꿀벌의입장에서는같은양의재료로최대넓이를얻는일 이중요하기때문에정육각형구조를택한것이다. 실제로정육각형 구조의벌집은벌집무게의무려 30 배나되는양의꿀을담을수 있을정도로공간활용도가높다. 19

생활에서사용되는벌집구조 < 사진 : 생활에서사용되는벌집구조 > 벌집구조는우리주변의다양한부분에서사용된다. 즉, 충격을받아부서지기쉬운다양한곳에벌집구조가사용되고있다. 여기에서는 KTX, 포뮬러원, 노트북에사용된벌집구조를살펴보자. KTX 운전실앞부분에는 허니콤 이라고불리는고성능충격흡수장치가있다. 이장치는벌집처럼생긴알루미늄합금소재로만들어져있는데, KTX가달리다가벽에정면으로충돌하였을때이장치에의해충격에너지를 80% 까지흡수할수있다. 포뮬러원에도사용되는자동차의차체는두장의탄소섬유판사이에충격에강한벌집모양의알루미늄판이끼워져있다. 이판의두께는 3.5mm에불과하지만철판보다수배이상견고하여사고시운전자를안전하게보호할수있다. 벌집구조의위력은노트북의내구성에도도움을준다. 한노트북회사에서는마그네슘합금으로된소재사이에벌집구조물을넣었다. 이로인해실수로노트북을떨어뜨려도벌집구조물이충격을흡수하여고장위험을줄일수있었다. 20

4-5 차시그래핀발견원리탐구하기 S TE 1. 그래핀은어떻게추출하였을까? 그래핀은연구비부족을불평하는대학원생들에게좋은실습재료가되곤한다. 그래핀은 2004년영국맨체스터대학의가임박사연구팀이스카치테이프와연필심가루 ( 흑연가루 ) 만으로최초로추출해냈다. 이방법은연필로유리판을시커멓게칠한후스카치테이프로땠다붙였다할때그래핀입자가묻어나오게하는방법이다. 이방법이노벨상을수상했던이유는이전까지이론상으로존재해왔던그래핀의존재를실제로증명해냈기때문이다. 즉, 그래핀의존재는이미오래전에알려져있었으나최첨단기술을이용해도단한겹의탄소층을분리해낼수없었으나가임박사연구팀은스카치테이프를이용한간단한방법으로그래핀을추출해낸것이다. 이러한추출방법을물리적박리법이라하는데, 이때만들어진그래핀의크기는매우작은크기로휘어지는디스플레이나투명디스플레이를만들수없다. 이후이루어진많은연구를통해큰면적의그래핀을추출하게되었으며이에따라그래핀의활용분야가점차넓어지고있다. [ 활동 ] 다음동영상을보고그래핀의추출과정을적어보자. 동영상주소 : http://youtu.be/lwmxsjydpee (http://youtu.be/lwmxsjydpee 에서캡처 ) 21

2. 그래핀의물리적박리법을이용한전선제작 [ 활동 ] 다음에제시된내용을참고로여러종류의테이프로그래핀의물리적박리법을이용하여흑연테이프전선을제작해보자. 이때테이프는청테이프, 스카치테이프, 전기테이프를이용한다. 준비물 : 흑연가루, 청테이프, 스카치테이프, 전기테이프, 가위, 핀셋, LED, 1.5V 건전지, 9V 건전지, 건전지케이스 1 흑연가루를일정량덜어놓는다. 흑연가루를직접만지지않도록 주의한다. 2 일정길이를자른각종류의테이프에흑연가루를골고루묻힌다. 이때, 최대한고르게묻혀빈공간이없도록한다. 22

3 핀셋과가위를이용하여일정길이만큼잘라낸다. 4 잘라낸흑연전선에서전기가흐르는지확인한다. 23

3. 흑연테이프전선으로실험하기 [ 활동 ] 제작한흑연테이프전선으로회로를구성하고, 그회로에흐르는전류를측정해보자. 준비물 : 흑연가루를묻힌테이프전선 3종류, 전류계, 집게달린전선, LED 또는꼬마전구, 1.5V 건전지, 9V 건전지, 건전지케이스, 스위치 이부분을흑연 테이프 전선으로연결 전압을 1.5V~9V 까지 변경하여실험 이미지출처 : 에듀넷 1.5V 3V 6V 9V 전기테이프전선 청테이프전선 스카치테이프전선 전류가가장잘흐르는전선은어떤전선이었나? 왜그전선은전류가잘흘렀을까? 24

문제해결정보 전류계사용법 전류의세기는전류계로측정한다. 전류계의사용법을알아보자. 최대전류값에따라읽을수있는눈금값이표시되어있다. 영점조절나사를이용하여영점을조절한다. (-) 단자에는그단자에연결하여측정할수있는최대전류값이표시되어있다. 전류계의눈금읽기 전류값은 (-) 단자의연결에따라달라진다. (-) 단자가 500mA에연결되어있으면눈금판에서최댓값이 500mA라고쓰인눈금값을읽는다. (-) 단자가 5A에연결되어있으면 1.6A, 500mA에연결되어있으면 160mA, 50mA에연결되어있으면 16mA로읽는다. 이미지출처 : 에듀넷 25

Ⅲ. 문제해결 6-8 차시 6 차시나의미래꿈디자인하기 TE A 1. 나의미래꿈은? 이번차시부터는조별활동과개인별활동이동시에진행된다. 이번시간에는개인별로자신의미래꿈을설계해보고, 그설계내용을예술작품을나타내보는활동을진행한다. [ 활동 ] 자신이미래에하고싶은직업을적어보자. 그리고그직업에지금종사하고있다고가정하고, 그때일어날것이라생각되는일을상상하여일기로적어보자. ( 예 ) 개그맨 2033년 4월 2일오늘은 우쫓사 : 웃음을쫓는사람들 녹화가있었다. 나는세번째순서였는데, 나의파트너가약속시간보다늦게와서나의매니저가계속초긴장상태를유지했다. 26

2. 나의꿈표현하기 [ 활동 ] 옆의예시작품을참고하여 A5용지에자신의꿈을글과그림으로표현해보자. ( 나의꿈표현하기 ) 3. 나의꿈표현할재료찾기 [ 활동 ] 다음시간에는이번시간에작성한내용을 LED의빛에의해잘표현되는재료에새겨보는활동이진행된다. 어떤재료가가능할것인지모둠별로토의해보자. 이때이프로젝트주제인그래핀이현실화되었을때가능할것으로예상되는휘어지는화면등에내용을표현하는방안등을고려해본다. 27

7 차시나의미래꿈새기기 S TE A [ 활동 ] 지난시간에작성한내용을여러분이가져온재료 ( 또는선생님께서배부해주신재료 ) 에새겨보자. 이때새긴내용이 3개이상의 LED 빛으로잘나타날수있도록표현하되조별로 3개이상의 LED 배치는통일하여설계한다. 준비물 : 테이프전선, 가위, 핀셋, 고휘도 LED, 1.5V 건전지, 9V 건전지, 건전지케이스, 새길수있는재료, 칼, 송곳 ( 예시 ) 사용재료예시 : 투명아크릴판 사용재료 : ( ) 28

8 차시나의미래꿈완성하기 S TE A [ 활동 ] 모둠별로 3개이상의 LED를밝히는회로를구성하여개인이새긴작품을비춘후디지털카메라로촬영해보자. 준비물 : 테이프전선, 가위, 핀셋, 고휘도 LED, 1.5V 건전지, 9V 건전지, 건전지케이스, 디지털카메라 모둠별과제 1. 회로의구성은모둠별로토의하여구성하되스위치를켜면 3개이상의 LED가동시에빛이들어올수있도록한다. 2. LED간의연결은그래핀의물리적박리법을이용하여제작한전선을이용한다. 3. 어두운곳에서도재료에새긴내용이보일수있도록전압을고려한다. 개인별과제 1. 자신의미래꿈을자신이구해온재료에창의적으로표현한다. 2. 완성한작품에회로를구성하여어두운곳에서 LED의빛을작품에비춘후디지털카메라로작품내용을촬영한다. 3. 개인별로모둠이나반전체에발표할내용을준비한다. 4. 모둠장이촬영한내용을다음시간까지출력해오고, 선생님께촬영이미지파일을제출한다. 29

문제해결정보 과학과예술의만남 과학과예술의만남오늘날정보기술의발달과함께새로운표현매체를이용하여현대미술은다양한실험과변화가일어나고있다. 오늘날빛은시각예술의중요한표현요소로예술적모티브 2) 가된소재이다. 이는전기, 전자영상기술의발달로인한예술과과학의만남이이루어낸결과라할수있다. < 사진 : LED 를이용하여크리스마스트리를장식한예술작품 > (http://christmasstockimages.com/free/christmas-trees/slides/led_christmas_lights.htm) 이와같이과학과예술을접목한대표적인예술가로우리나라의백 남준이있다. 그는대중적영상매체인비디오카메라를미술에이용 되면서빛, 시간, 공간이중요한요소를이루는비디오아트의효시를 만들어냈다. 다음인터넷주소에서관련작품을감상할수있다. 과학과예술의만남예시작품 ('TV is kitsch', 1996, 백남준 ) http://senior.chosun.com/site/data/html_dir/2011/06/06/2011060665009.html 2) 회화, 조각, 소설따위의예술작품을표현하는동기가된작가의중심사상 30

문제해결정보 LED 차세대조명 LED LED 는지난 100 여년간인류의밤을밝혀주었던백열전구를대체할수있는차세대조명으로각광받고있다. LED 가차세대조명으로각광받는데는몇가지이유가있다. 첫째, 전력소모가백열전구의 1/12 정도로매우적고수명은 100 배이상길다. 과거의신호등에는백열전구를사용하여수명을다한부분의신호등이꺼져작동하지않는경우가있었는데, 이를점차 LED 신호등으로교체하는추세이므로얼마후면전구의고장으로인한신호등작동의오류는사라질것이다. 둘째, 전기에대한반응속도가백열전구의 1000 배정도빠르다. 그러므로백열전구는고속으로켜고끄기를반복하기어렵지만, LED 는빠른속도로켜고끄기를반복할수있다. 이런이유로자동차브레이크등과방향등에사용되어기존의전구보다빠른속도로점등할수있다. 이러한특징을지닌 LED 는이미우리주변의다양한분야의제품에서사용되고있다. 앞에서살펴본신호등과브레이크등뿐만아니라, 전광판, 휴대폰, TV 등우리생활주변의다양한영역과 LED 의사용이점차늘어나고있다. LED의극성 LED는극성이있기때문에극성을잘못연결할경우빛이발생하지않는다. 그러므로 LED를이용한제품을제작할때에는극성에유의하며제작해야한다. 옆의사진에서보는것처럼두핀중긴핀이 (+) 극, 작은핀이 (-) 극이다. 만약두핀을동일한길이로잘라구분하기어려운경우에는상단빛이나오는부분에서 (-) 극상대적으로넓은부분이 (-) 극, 좁은부분이 (+) 극 이다. (-) 극 (+) 극 (+) 극 31

문제해결정보 저항의병렬연결 저항의병렬연결 ⑴ 다음그림과같이저항을나란히연결한것을병렬연결이라 한다. ⑵ 전압 : 저항의병렬연결시각저항에걸리는전압은모두같 다. ⑶ 전류 : 저항의병렬연결시각저항에흐르는전류의세기 의합은전체전류의세기 와같다. (4) 저항 : 옴의법칙에의해 는 에각각반비례한다. 32

Ⅳ. 평가및성찰 9 차시 9 차시모둠원자체평가 S TE A [ 활동 ] 모둠별로자신이작성한미래의꿈에관련된내용을 2분내외로발표해보자. 이때조장은지난시간에촬영한작품을출력하여미리배부한다. ( 자신이발표할내용적어보기 ) ( 모둠원들의발표내용적어보기 ) [ 활동 ] 모둠원이발표한내용, 제작한작품, 작품을촬영한사진등을다음에제시된항목으로평가해보자. 단, 자신도제시된항목으로평가할수있으나총계점수에반영하지는않는다 (3색의스티커각 5장씩배부 ). 항목 1 항목 2 항목 3 세부평가항목 발표자세와내용은어떠하였는가? 자신의미래의꿈을글과그림으로적절히표현하였는가? 창의적으로표현하였는가? ( 예 : 휘어지는소재를이용하여, 그에맞는상황들을제시함 ) 가산비율 평가스티커 1 파란색스티커 3 빨간색스티커 3 노란색스티커 33

모둠원평가표 모둠원의작품을평가해보자. 개인별파란색스티커 5 장, 빨간색스티커 5 장, 노란색스티커 5 장을 배부한다. 배부된스티커를평가항목에의해자신의작품을제외하고 스티커를붙여평가한다. 개인당빨간색스티커 5장, 파란색스티커 5장, 노란색스티커 5장을보유하고자신의작품을제외한나머지작품중잘된작품에스티커를붙여평가함 평가가끝나면모둠장은모둠원들이평가한점수를합산한다. 이때 발표학생자신의점수를제외한점수를합산하고, 최고점수를받은 학생은학급원전체에게자신의작품내용을발표할준비를한다. 34

9 차시다른모둠평가 S TE A [ 활동 ] 모둠별로가장높은점수를받은학생이학급전체학생을대상으로자신이만든작품에대해 3 분내외로발표한다. 이때모둠별평가를위해모둠원이발표내용, 발표자세, 작품의특징등을간략히메모하면서발표내용을듣는다. 1 모둠 2 모둠 3 모둠 4 모둠 5 모둠 6 모둠 7 모둠 8 모둠 [ 활동 ] 모둠내에서평가했던방법과동일한방법으로다른모둠이발표한내용, 제작한작품, 작품을촬영한사진등을다음에제시된항목으로평가해보자. 단, 자신의모둠은평가하지않는다. 항목 1 항목 2 항목 3 세부평가항목 발표자세와내용은어떠하였는가? 자신의미래의꿈을글과그림으로적절히표현하였는가? 창의적으로표현하였는가? ( 예 : 휘어지는소재를이용하여, 그에맞는상황들을제시함 ) 가산비율 평가스티커 1 파란색스티커 3 빨간색스티커 3 노란색스티커 35

다른모둠평가표 다른모둠의작품을평가해보자. 모둠별파란색스티커 5 장, 빨간색스티커 5 장, 노란색스티커 5 장을 배부받는다. 배부받은스티커를평가항목에의해각항목별로가장 우수한작품에스티커를붙여평가한다 ( 단, 자신모둠작품제외 ). 스티커부여협의 우리모둠의결정내용 36

9 차시자기평가및성찰 S TE A [ 활동 ] 다음자기평가표에의해평가해보자. 세부평가항목우수보통미흡 LED 3 개이상을병렬로연결시킬수있는가? 그래핀의물리적박리법을이용한전선의제조방법을이해하였는가? 자신의미래꿈에대한생각을할수있는기회가되었는가? 모든프로젝트과정에성실히임하였는가? 조별로진행되는작업과정에서조원끼리협력하려노력하였는가? [ 활동 ] 이번체험활동을진행한소감문을작성해보자. [ 활동 ] 만약이체험활동을다른학교의학생이진행한다면, 그학생에게조언해주고싶은내용을적어보자. 37

Ⅴ. 그래핀소재관련직업탐색 10 차시 [ 미래유망직업 ] 탄소소재연구개발자 - 탄소의무한변신 Q. 어떤일을하나요? 여러분은 탄소 하면무슨생각이드나요? 아마긍정적인이미지보다는부정적인이미지를많이떠올릴겁니다. 지구환경을오염시키는대표적인주범? 하지만이런탄소를소재로잘이용해제품에적용할수도있습니다. 연필심의원료인흑연이나다이아몬드등도탄소로만이루어져있습니다. 카이스트에서는탄소나노튜브나그래핀과같이나노미터크기를갖는탄소나노소재를새롭게발견해학계와산업계로부터많은관심을모았습니다. 꿈의신소재로불리는그래핀과탄소나노튜브는탄소원자가 2차원적평면상에벌집모양으로결합된화학구조로이루어져있습니다. 그래서다이아몬드보다강도가높으면서잘굽혀질수있고, 투명하면서도전기가잘통하는등기존의다른소재들이갖지못한우수한특성들을갖고있죠. 그러나자연상태에서는이들이뭉쳐있거나층층이쌓여흑연을이루고있어개별적으로분리해내기에어려운문제점이있었습니다. 하지만카이스트의신소재공학과연구팀에서는꿈의소재라불리는그래핀과탄소나노튜브를 3 차원형태로조립하는새로운원천기술을개발했습니다. 작고가볍다. 다양한구조를갖는다. 결합력이강하다. 전기전도성이있다. 이는탄소섬유, 인조흑연, 탄소나노튜브등탄소소재의특성입니다. 이처럼탄소의특성을잘분석해서다양한부품과제품에적용하는방법을연구하고, 그제품을개발하는사람을탄소소재연구개발자라고합니다. 탄소소재연구개발자는탄소소재를연구 분석하면서탄소를소재로한어떤제품이나부품이필요한지를알아보기위해시장조사를합니다. 그리고여러연구와실험등을통해서탄소소재의제품이나부품을개발합니다. 실제로우리가쓰는의자나책상등의일상적인물건부터공사현장에서사용하는파이프등에까지탄소소재가사용되고있습니다. 38

Q. 어떻게준비하나요? 이일을하는사람들은정부출연연구소등국공립연구소연구원, 대기업중앙연구소연구원, 대학교수등으로일하면서탄소소재를연구합니다. 대학교에서재료공학, 고분자공학, 신소재공학, 섬유공학등의학문을전공하면유리합니다. 이일은기본적으로연구와개발이주를이룹니다. 그런점에서끈기있게연구에몰입하고, 실험등을하면서결론을도출해낼수있어야합니다. 인내심과분석력, 문제해결능력등이중요하다는의미입니다. 흑연 http://www.fotopedia.com/items/flic kr-3543467262 Q. 이직업의현재와미래는? 다이아몬드 http://www.fotopedia.com/it ems/flickr-156830367 탄소섬유시장위주로시장커지는중전세계탄소섬유시장은매년 10~20% 씩급격하게커지고있습니다. 국내에서는세계시장의 10%, 1조 5,000억원에달합니다. 탄소소재는강철대비 1/5의무게이며, 강도는 10배에이르기때문에효과적로강철을대체할수있습니다. 따라서우리나라에서도몇년전부터관련연구가빠르게진행되고있습니다. 탄소복합재는자동차, 기계, 항공, 섬유, 운동용품, 필기구등다양한구조물에응용이되고있습니다. 탄소소재연구개발분야는그중요성이갈수록커지고있다고해도과언이아닙니다. 또한탄소를소재로제품이나부품을개발한다는것자체가기존의산업체계에서는없었던새로운아이디어이기때문에이분야는블루오션으로손꼽히고있습니다. <http://blog.naver.com/kkkfuturist/40174969614> 39

w [ 활동 ] 다음은그래핀관련직업이다. 빈칸의직업을워크넷 (http://www.work.go.kr) 의한국직업정보시스템에서검색해보자. 반도체공학기술자재료공학기술자 w w w w w 화학연구원 w w 화학연구원은페인트, 도료등물질의공정개발, 품질관리또는새로운생산물을개발하는것을목적으로물질의화학적성질, 조성, 구조및변화등에대한연구를한다. 물질의성분특성및상호작용을연구하고열및압력등의물리적요인의변화에대한반응을측정하며물질의변환을통한새로운물질창조과정을연구ㆍ개발한다. w ( ) w w w http://www.fotopedia.com/items/flickr-2167820650 나노공학자 나노미터 ( 십억분의일 ) 단위의조작을통해기존 의전자, 바이오, 소재, 장비및기기에나노기술 을적용한다. 초소형 초경량제품의개발, 고가소재성형공정의 전자공학기술자 단순화, 저에너지의신공정개발, 초고속 초고집 w 전자공학기술자는물리학및수학의이론과원리를 적 초저소비전력나노소자개발, 나노단위부품의 바탕으로재료속성에대한지식을활용하여전자제 설계 제어 측정및공정장비기술개발, 나노기공 품을개발 설계하고생산관리및감독업무를한다. 다공체복합소재, 광학소재등핵심나노소재기술 w 제품을설계 개발하기위해서는시장조사를거쳐소 개발및인간유전체기능연구, 생체기능조절물질 비자가원하는성능, 기능, 디자인등의의견수렴을 개발등각종분야에걸쳐연구 개발되고있는 하고경쟁업체제품및세계트렌드, 기술변화등을 나노기술을적용방법에맞게적용하고시험을통 분석한후디자인설계를하다. 해개선한다. 40

[ 활동 ] 모둠별로그래핀이실용화되었을때관련있을분야의직업을하나선택하고, 그분야에서종사하고계신분들을대상으로다음내용을조사하여발표해보자 ( 인터넷이나신문, 서적을참고하여작성하는것도가능하다 ). 선택직업 : 1. 왜이직업을선택하였나? 2. 구체적으로하는일은무엇인가? 3. 일을하면서즐거웠거나힘들었던기억은? 41

4. 앞으로의전망은? 5. 같은직업을희망하는학생은무엇을준비해야하나? 6. 같은직업을희망하는학생에게하고싶은말은무엇인가? 42