KIMS 융합인재교육(STEAM) 아웃리치 프로그램 표면기술아 놀자! 융합인재교육(STEAM) 아웃리치 프로그램 외모는 다양하지만 마음은 하나다. 재료판 뷰티 인사이드. 표면기술! Play! Surface T e c h n o l o g y 교사용 51508 경상남도 창원시 성산구 창원대로 797 TEL.055-280-3000 / FAX.055-280-3333 www.kims.re.kr 2 표면기술아 놀자! 1
K O R E A I N S T I T U T E O F M A T E R I A L S S C I E N C E www.kims.re.kr 대한민국소재기술 재료연구소가이끌어갑니다. 미래를향한창의적인재 KIMS 스팀교육이만들어갑니다. 설립목적 스팀 (STEAM) 아웃리치프로그램이란? 소재기술과관련한분야의연구개발, 시험평가, 기술지원등을 종합적으로수행하여국가기술혁신을선도하고산업발전에기여하고자합니다. 공학 (Engineering) S T E A M 기술 (Technology) 예술 (Arts) 융합인재교육 과학 (Science), 기술 (Technology), 공학 (Engineering), 예술 (Arts), 수학 (Mathematics) 5 가지분야의학문이 결합된융합인재교육을말합니다. 금속소재및 공정연구개발 과학 (Science) 수학 (Mathematics) 학생들이과학기술현장에서최신과학기술을경험하고관련분야로진학 진로를설계할수있습니다. 또한학생들이과학에대한꿈과끼를키울수있도록토론 실 습 체험중심의아웃리치활동의기회를제공합니다. 분말 / 세라믹소재및 공정연구개발 기타기술지원및인력양성 스팀 (STEAM) 아웃리치특 장점 기 능 소재에대한융합적사고 UP 감성체험으로흥미 UP 감동학습으로창의적사고 UP 표면관련소재및 공정연구개발 소재 부품의공인시험평가및인증 융 복합소재및 공정연구개발 실생활에서사용되는다양한지식을 활용해소재에대한 융합적인사고를키웁니다. 딱딱한지식위주가아닌직접문제를해결하고깨달음을얻는감성체험으로소재에대한동기와흥미를향상시킵니다. 마음을움직이는감동학습으로 새로운문제를향한도전과열정, 창의적인사고를키웁니다.
는표면처리기술을주제로중 고등학생을대상으로한프로그램으로 뭉개지거나상하기쉬운딸기를오랫동안보관할수있는방법은무엇일까? 재료연구소알아보기 도금을통한나만의펜던트만들기 표면처리기술적용분야의토론 의제목으로총 6차시의구성이다. 학습목표 내용목표 표면처리의장점에대하여이해할수있다. 과정목표 딸기사탕을통하여딸기표면처리를통한장점에대하여이해한다. 붓도금을활용한표면도금처리기법에대하여이해한다. uv레진을사용한펜던트제작을통하여코팅의다양한방법에대하여체험하고이를아노다이징에확장시킨다. 표면처리기술과관련된연구를수행하는재료연구소는이번 STEAM 아웃리치 프로그램을통해중 고등학생들에게표면처리기술에대한지식을전달하고, 스스로탐구하고정의를내림으로미래산업에대한발전까지능동적인생각을할 외모는다양하지만 수있도록도움을주는데그목적이있다. 마음은하나다. 재료판뷰티인사이드. 표면기술! 주제 표면처리기술의발달로인하여우리사회는많은혜택을받고있다. 시중에나와있는제품들을보면모든것들이표면처리가되어있다는것을알수가있다. 가장쉽게접할수있고가장오래된표면처리기술은표면처리의방법은도금이다. 도금은제품의표면에금속박막을형성시키는기술로다양한금속들의부식방지나내마모성, 아름다움을위하여이용되고있다. 만약표면처리기술이없었다면우리는어떤어려움을가지게되었을까? STEAM 과목요소 표면처리기술의이해하고기술의장점과적용분야 Science 전세계에서표면처리기술의발전을위하여노력하고있으며우리나라에서는재료연구소가중심이되어기술발전에매진하고있다. Mathematics 표면처리기술에대하여소개하고기술의중요성을사람들에게알리고자 표면처리기술아놀자 프로그램을기획하게되었으며프로그램체험을통하여표면처리 Technology 표면처리방법 펜던트제작과정 기술의역사, 종류, 개선점등을알아보고발산적사고능력을신장하며표면처리기술을 직접체험해보며알아갈수있도록한다. 펜던트공예 Arts Engineering 다양한모양의펜던트도안 4 5
STEAM 단계요소 차시별총괄표 차시과목영역주제학습내용 상황제시 딸기가뭉개지고상한상황에서딸기를좀더오래보관할수있는방법을찾도록한다. 구리판에그림을그리고싶어해서도금의원리를사용하여구리판에자신만의그림을그리고이를체험하도록한다. 1 차시 2 차시 과학 표면처리기술에대해 알아보기 딸기사탕만들기체험활동을통하여표면처리기술을간접적으로체험해본다. 3 차시현장체험재료연구소알아보기재료연구소탐방 4 차시 5 차시 과학기술 / 공학미술 표면처리기술과친해지기 도금체험활동을통하여표면처리의원리와종류에대하여알아본다. 딸기표면에녹인설탕물에발라냉장고에굳히는과정을통하여딸기사탕을만들어 딸기표면을설탕으로코팅하는과정을설계한다. 창의적설계 ( 떡을사용한모찌형태도가능, 딸기를다양한모양으로잘라코팅등등 ). 전기를이용한도금과정을배워보기위하여붓도금을이용한펜던트제작을한다. 표면처리재료의종류에대하여안다. 6 차시과학 모두와함께이야기하는표면처리기술 생활속의표면처리기술의적용에대하여토론하고미래사회의적용방안에대하여발표한다. 표면처리과정을통하여장점과활용방안에대해찾아볼수있도록한다. 펜던트제작을위해필요한기술, 과학, 미술등의내용을찾도록한다. 붓도금을통하여직접그린그림을도금하여자신만의펜던트를제작한다. 감성적체험 6 7
교육과정 평가계획 차시과목단원학습목표 STEAM 성취목표및요소 평가기준 방법 1~2 차시과학 딸기의표면처리과정을통하여표면처리방법과장점에대하여이해한다. 1 표면처리기술에대한개념과특징을잘이해하였는가? 관찰평가 2 재료연구소가하는일에대한인식과기술에대한미래의발전목표에대해공감하였는가? 관찰평가 3 차시현장체험 재료연구소의역할에대하여이해한다. 3 표면처리기술의원리와종류에대해이해했는가? 관찰평가 4 그림을그리는과정을이해하고창의적인작품을제작하였는가? 작품평가 4~5 차시 과학기술 / 공학미술 붓도금체험활동을통하여전기도금에대하여이해한다. 감성적체험활동을통하여심미성을기른다. 5 표면처리기술의발전방향과새로운아이디어에대해말할수있는가? 동료평가 6 친구들간의토론이원활하고자신의생각을말했는가? 동료평가 6 차시과학 표면처리의종류에대하여알아보고다양한적용분야에대하여토론한다. 8 9
차시별교수 학습과정 뭉개지거나상하기쉬운딸기를오랫동안 1~2차시 보관할수있는방법은무엇일까? (60분) 3차시 재료연구소를소개합니다! (50분) 과목과학수업차시 1 ~ 2 차시 학습목표 1. 딸기의표면처리과정을통하여표면처리방법과장점에대해이해한다. 과목과학, 사회, 실과수업차시 3 차시 단원 ( 과학 ) 물질의성질, ( 기술 ) 기술활용 ( 진로 ) 과학기술연구원 학습과정 교수 학습활동 준비물 노트북, 상황제시딸기의사진을보고딸기하면떠오르는것에대한질문을한다. 빔프로젝트 (10분) 딸기의단점에대하여생각해본다. 학생활동지 교육과정 학습목표 서로다른물질로만들어진물체들을비교하여물체의기능과물질의성질을관련지을수있다. 우리생활과기술의발전을연관시켜탐구해본다. 연구원의역할에대해생각해본다. 1. 재료연구소의각연구본부가하는일에대해알수있다. 2. 우리나라소재기술의발전역사를살펴볼수있다. 3. 우리나라의소재기술의미래를예상해보고소재강국이되기위한스스로의마음가짐을기를수있다. 학습활동 (10분) 딸기가뭉개지거나상하는이유 활동지를통하여딸기가잘뭉개지고상하는이유를알아본다. 노트북, 빔프로젝트학생활동지 학습과정 교수 학습활동 준 비 물 상황제시 도입 (10분) 재료연구소는어떤일을하는지학생들이생각해볼수있도록한다. 창의적설계 (30분) 딸기를오래보관하기위한체험활동 핫플레이트를사용하여설탕을녹인후딸기표면을코팅한다. 방법의설계 주어진재료를바탕으로하여딸기를오래보관할수있는방법설계한다. 설탕, 냄비, 핫플레이트, 꼬치용이쑤시개, 나무숟가락 학습활동 (10분) 재료연구소의각연구분야를살펴본다. 분말 / 세라믹연구본부 표면기술연구본부 복합재료연구본부 실용화연구단 산업지원 / 안전본부 재료연구소브로슈어및홍보영상 감성적체험 (10분) 딸기를오래보관할수있는방법 딸기를오래보관할수있는방법에대하여토의한다. 활동지작성후조별발표활동진행한다. 창의적설계 (15분) 만약자신이재료연구소에서연구를하는과학자라면어떤연구분야에서무슨연구를하고싶은지설명해본다. 학생활동지 감성적체험 (15분) 재료연구소의과학자나기술자들이열심히연구하거나작업하는모습을보고느낀점을서로공유한다. 10 11
차시별교수 학습과정 3~4 차시 도금을통한나만의펜던트만들기 (50 분 ) 6 차시표면처리기술적용분야의토론 (35 분 ) 과목과학, 기술 / 공학, 미술수업차시 4~5 차시 과목과학, 기술 / 공학수업차시 6 차시 학습목표 1. 붓도금체험활동을통하여전기도금에대하여이해한다. 2. 감성적체험활동을통하여심미성을기른다. 학습목표 1. 표면처리의종류에대하여알아보고다양한적용분야에대하여토론한다. 학습과정교수 학습활동준비물 학습과정교수 학습활동준비물 상황제시 (10분) 구리판에그림을그리는상황을접하고 펜없이그림을그릴수있는방법에대하여생각해본다. 학생활동지 상황제시 (5 분 ) 생활속에서도금이된물건찾아보기 학생활동지 표면처리방법에대하여이해한다. 학습활동 (10분) 도금의원리와도금의방법에대하여이해한다. 도금의원리 도금의종류도금의역사에대하여이해한다. 학생활동지 학습활동 (15 분 ) 표면처리의종류와원리 표면처리의장점표면처리의적용사례 생활속의표면처리사례토의 학생활동지 도금의역사 창의적설계 (25분) 구리판의자신만의그림을그려본다. 활동지에그릴그림에대하여그려보고강철솜으로전처리를한구리판에유리테이프를붙인뒤그림을그리는활동을한다. 붓도금세트네임펜칼드라이기등 창의적설계 (15분) 미래사회에표면처리기술의적용 미래사회에표면처리기술이어디에사용되고있는지상상하여발표한다. 학생활동지빔프로젝트 감성적체험 붓도금을이용한펜던트제작활동을시작한다. 카메라 (25 분 ) 제작품에대한발표를통하여자신의생각을전달하는활동을한다. 사진출력프린트 12 13
KIMS 융합인재교육(STEAM) 아웃리치 프로그램 표면기술아 놀자! 딸기를 오래 보관하기 위한 방법 중 딸기 사탕을 만들어 보고 1~2차시 이를 통하여 표면처리에 대하여 알아보는 활동을 한다. Module. 01 딸기의 안전을 부탁해 딸기의 안전을 부탁해 생각열기 딸기를 통한 체험활동으로 표면처리에 대하여 생각해 보기 딸기 하면 떠오르는 것을 질문하고, 딸기 사탕 만들기 학생들의 대답을 자유롭게 적으며 브레인스토밍 한다. ➊ 재료준비 : 딸기, 물, 설탕, 물엿, 꼬지 ➋ 준비된 딸기를 꼬지에 가지런히 꽂는다. ➌ 냄비에 물, 설탕, 물엿을 1:1:1비율로 섞는다. ➍ 핫플레이트에 냄비를 올리고 끓여준다. ➎ 설탕물이 끓으면 약하게 더 졸여준 뒤, 딸기에 골고루 바른다. ➏ 설탕물을 바른 딸기를 냉장고에 굳혀준다. 브레인스토밍 한 내용 중에서 단점에 대하여 말한 것을 찾아보고 체험활동을 할 주제(뭉개지는 점, 상하기 쉬운점)로 답을 유도한다. 딸기의 단점을 해결하기 위한 방법 딸기의 보관방법 딸기는 과육이 연하여 부패되기 쉽다. 가정에서의 보관하려면 우선 저온 냉장고를 가능하면 낮은 온도로 낮추어서 0 로 [유의점] 조절하여 보관하면 좋은데 일반 4 냉장고의 온도보다 더 낮게 하여 보관하면 오래 간다. 단지 무 포장 상태에서는 핫플레이트를 사용하기 때문에 화상 마르기 때문에 꼭지를 떼지 말고 랩이나 PE 0.03mm 비닐봉지에 저장하면 시드는 것을 방지할 수 있다. 꼭지를 떼면 에 유의해야 하며 핫플레이트는 강사 거기에서 과실 내부의 수분이 빠르게 증발해버리기 때문에 겉만 딸기에 과즙은 무처럼 될 수 있다. 일반 온도에서는 딸기의 고유의 색인 붉은 색이 탈색되어 색과 향이 줄어들어 맛이 없어지고 오래되면 곰팡이에 의해 부패 주위에 놓고 학생들이 돌아가면서 활 동을 하는 것이 안전할 것이라 생각 된다. 된다. 딸기는 물에 닿으면 금방 곰팡이가 생기고 상하게 되며 비타민C와 향이 사라지기 때문에 씻을 때도 꼭지를 떼지 말고 소금물로 빨리 살짝 씻어두어야 한다. 딸기를 소금에 씻는 이유는 표면이 얇아 상하기 쉬우며, 살균 효과도 얻을 수 있기 때문이다. 딸기를 얼려서 보관해 두었다가 해동시켜 우유와 함께 갈아서 먹으면 사각사각한 맛이 간식으로 손색이 없다. 딸기를 딸기에 설탕을 바르면 부패하지 않는 이유 깨끗이 씻어 냉장고 신선실에 하루 정도 차게 둔 다음, 딸기 무게의 30~40% 정도 되는 양의 설탕을 함께 넣어 냉동실에 딸기는 수분을 가지고 있으며 이를 통하여 미생물의 성장으로 인하여 상하게 됩니다. 얼리면 된다. 하지만 설탕을 바르게 되면 삼투현상으로 인하여 딸기 표면의 수분량이 미생물이 번식하기에 충분하지 못하게 됩니다. 그로 인하여 딸기의 부패를 늦출 수 있습니다. 14 15
1~2차시딸기의안전을부탁해 질문 1 아래와같은딸기를오래보관하기위한방법은무엇이있을까요? 질문 1 딸기 하면떠오르는것을말해볼까요? 딸기 하면떠오르는것을질문하고, 학생들의대답을자유롭게적으며브레인스토밍한다. 달다, 맛있다, 붉다, 씨가박혀있다, 잘뭉개진다, 곰팡이가잘핀다, 케익, 우유, 잼, 샤베트등등 1. 냉동실에얼려서딱딱하게만들어뭉개짐을방지하며미생물이번식할수없는온도를유지한다. 2. 소금을뿌리거나설탕에졸여미생물의번식을억제한다. 3. 건조를통하여수분량을낮추고이를통하여미생물의번식을막는다. 질문 2 질문 4 딸기하면떠오르는것중단점을골라볼까요? 주어진재료로딸기를오래보관하려면어떻게해야할까요? 방법을그림으로설명해보세요. 브레인스토밍한내용중에서단점에대하여말한것을찾아보고체험활동을할주제 ( 뭉개지는점, 상하기쉬운점 ) 로답을유도한다. 예 ) 잘뭉개진다, 곰팡이가잘핀다 ( 잘상한다.) 1. 설탕을뿌려서절인다. 2. 딸기를으깨고설탕과함께끓여잼을만든다. 3. 딸기표면에녹인설탕을바른다. 16 17
KIMS 융합인재교육(STEAM) 아웃리치 프로그램 표면기술아 놀자! 질 문 5 3차시 왜 설탕물로 딸기 표면을 감싸주면 오래 보관할 수 있을까요? 지금 우리가 있는 재료연구소는 재료연구소를 소개합니다 어떤 일을 하고 있을까? 딸기 표면에 설탕으로 코팅을 해주게 되면 외부의 미생물의 유입을 차단할 수 있으며 삼투 현상으로 인하여 딸기 표면의 수분량을 낮추게 되어 미생물의 번식을 막아 오래 보관할 수 있다. 생각열기 M군은 재료연구소라는 연구소를 처음 들었습니다. 재료라는 것은 물체를 만들기 위해 사용되는 작은 물질들을 의미하는 것인데, 그렇다면 이렇게 큰 건물에 많은 연구자와 기술자들이 과연 무엇을 연구하거나 만들기 위해 모여 있는 것일까요? M군은 재료연구소라는 말의 의미가 궁금해졌습니다. 재료연구소가 하는 일은 무엇일까요? 질 문 6 딸기를 설탕으로 감싸게 되면 빨리 상하는 것을 방지할 수 있다. 그 외에 따른 장점에 대하여 이야기 해 보자. 생각펼치기 만약 자신이 재료연구소에서 연구를 하는 과학자라면 설탕이 굳어 딸기 표면이 단단해지게 되어 딸기가 뭉개짐을 방지할 수 있으며 어떤 연구본부에서 무슨 일을 하고 싶은지 설명하여 본다. 당도가 낮은 딸기를 좀 더 맛있게 먹을 수 있는 장점이 있다. 질 문 금속재료연구본부 분말/세라믹연구본부 표면기술연구본부 복합재료연구본부 실용화연구단 산업지원/안전본부 7 표면을 처리하는 방법 중 또 다른 방법은 무엇이 있는지 살펴보자. 도금 물건의 표면 상태를 개선할 목적으로 다른 물질의 얇은 층으로 피복하는 것이며 물건을 좀 더 아름답게 만들거나 부식 방지 및 내구성 증가 등의 장점이 있다. (전기도금, 화학도금, 용융도금) 도색 물건에 색상을 입히는 과정이며 이후 코팅을 통하여 외부의 수분 유입을 차단하여 목재나 금속의 부식을 막는다. (예: 페인트) 도장 생각다지기 재료연구소의 과학자나 기술자들이 열심히 연구하거나 작업하는 모습을 보고 타 금속에 도료를 도포하여 부식을 막고 색상을 보기 좋게 만든다. 18 느낀 점을 서로 공유한다. 19
3차시재료연구소를소개합니다! 4~5 차시도금을통한나만의펜던트만들기 Module. 03 도금을통한나만의펜던트만들기 상황제시 생각펼치기 표면처리방법중도금의원리에대하여이해하고이를실생활용품을만드는데적용해본다. M군은재료연구소라는연구소를처음들었습니다. 재료라는것은물체를만들기위해사용되는작은물질들을의미하는것인데, 그렇다면이렇게큰건물에많은연구자와기술자들이과연무엇을연구하거나만들기위해모여있는것일까요? M군은재료연구소라는말의의미가궁금해졌습니다. 재료연구소가하는일은무엇일까요? 1 구리판에그림을그릴수있는방법에대하여학생들에게질문하고오늘의체험활동의주제로유도한다. 재료연구소는우리가사용하는물건의재료를연구하는곳입니다. 물건을만드는재료는다양하겠지만재료연구소의 경우금속을주로연구하고있습니다. 우리생활에서꼭필요한금속재료를보다발전시켜우리의삶을더욱편리하고 안전하게해주기위해연구하는곳이라고생각합니다. 2 3 금속표면에금속을입히는것은어떤원리에의하여나타나는것인가에대한이론적인내용도중요하지만체험활동을통하여전기가연결되어도금현상이나타날수있다는것에초점을맞추어진행한다. 학생들이창의적으로그림을디자인할수있도록도와준다. 그림, 연락처, 메시지, 이니셜등구리판에그릴수있는것에대하여이야기해준다. 학생들이그린그림에대하여적극적으로칭찬하며활동의참여도를높인다. 질문 1 재료연구소의여러연구본부들을잘살펴보았나요? 자신이만약이곳재료연구소에서연구를하는과학자라면, 어떤연구본부에서무슨일을하고싶은가요? 어떤연구본부에서무슨일을하고싶은가요? 실험원리 학생들의발표활동과제작품의사진을찍어출력한뒤활동지에 4 붙이는활동을한다. 5 발표활동이끝난후만들어둔딸기사탕을나누어준다. 전해질용액속에있는금속이온이전자를얻어서금속으로환원이되고환원된금속입자가도금하려는물체표면에새로운금속이입혀지면서도금이이루어진다. 복합재료연구본부 ( 예시 ) 저는복합재료연구본보에서탄소를가지고다양한복합재료를만들고싶습니다. 탄소는다른원소보다가벼우면서도강하기때문에여러분야에활용될가치가높다고여겨지기때문입니다. 신재생에너지에도사용될수있으며우주선, 자동차와같은운송수단에도널리이용될수있을것같습니다. 유의사항 1. 적정온도와적정전압을유지한다. 너무높은전압을사용하지않도록주의한다. 2. 도금이잘되지않으면전선이잘연결되었는지확인하고처음부터구리판양면에유리테이프를붙이지않게한다. 전류가흐를수있도록해야한다 3. 도금용액을묻힌금속 ( 핀셋의금속부분 ) 이도금하려는물체에직접닿지않도록주의한다. 검게변할수있음 4. 도금용액이손에묻지않도록주의한다. 학생들에게장갑을착용하도록한다 20 21
도금의정의금속또는기타플라스틱등의표면에미관, 부식방지및기타의전기적, 전자적, 마모방지및기타의물리적및화학적성능향상을위하여금속을모재위에입히는것. 도금의방법 ➊ 도금하고자하는금속을용융시켜서물건을담궈금속을입히는방법. ➋ 도금하고자하는금속의화합물을물에용해시켜서금속을물속에서이온상태 (+전기를띤상태 ) 로만들어서, 직류전기를흘려음극 (-극) 에금속이방전되게하여금속을입히는방법. ➌ 용액속에있는금속이온을이온화경향또는환원제 ( 전자를주는화합물 ) 를사용하여물체에금속을입히는방법. ➍ 진공중에서금속을증발시켜서, 그대로또는이온상태로만들어서음극에서방전하게하여도금을하는방법 ( 반도체제조등에응용 ) 등이있다. 현재도금의영역에는단순히금속을입히는것만이아니고, 금속의산화물등을금속표면에입히는것 ( 아노다이징 ) 도도금또는금속표면처리라고총칭하고있다. 침적도금과붓도금의차이점 도금의목적방식 ( 防蝕 ) 표면경화표면의미화 ( 美化 ) 표면의평활화 ( 平滑化 ) 또는빛등의반사율개선 원재료의내식성부족을보완하고자특정한환경속에서도견딜수있는금속을입히는것으로, 얇은철판에주석을입히는것 ( 합석등 ) 이다. 마모에견딜수있도록소재보다단단한금속의얇은층을붙이는것으로, 구리합금제품의크로뮴도금이대표적이다. 귀금속또는색채가아름다운금속합금의얇은층을물건의표면에붙여서아름답게보이도록한것으로, 장신구의금도금이일반적인예이다. 반사율이높다든지또는매우평활하고광택이좋은금속의얇은층을붙이는것이다. 후에표면연마또는광택유지를위하여화학처리를하여한층더그특성을향상시키는경우도있다. 예를들면, 전열기구에서열의반사경의크로뮴도금등이다. (+) 극 (-) 극 우리가많이알고있는전통적인도금방법 물체 침적도금 전해질용액에산화환원반응을할수있도록회로와금속을연결한다. 전극연결과주요반응 (+) 극도금하려는순수금속이나합금 산화반응이일어남 (-) 극도금하려는물체를연결하고전해질용액속의금속이온이환원반응을하여금속물체에붙는다. 환원반응이일어남 이밖에금속아닌소재에금속을붙일때는, 커튼의레이스에알루미늄을증착해서햇빛의반사를좋게한것, 일조 ( 日照 ) 에의한변색을방지하고자플라스틱제품에금속을증착하는것, 비금속제품에전주 ( 電鑄 ) 용사 ( 溶射 ) 등의방법으로금속을붙여서겉모양을금속제품처럼보이게하는것등이있다. 도금은입히는방법에따라분류하면전기도금 용해금속침지도금 용사분무도금 증착도금 음극분무도금으로나눌수있다. (-) 극 (+) 극 특징및장점 설비가간단하다. 조작이간단하다. ( 도금하고싶은물체가대형인경우 etc) 분해를하지않고도금이가능하다. 도금의역사 중국진 ( 晉 ) 나라때갈홍 ( 葛洪 ) 이금단 ( 金丹 ) 과환단 ( 還丹 ) 을만든것에서비롯된다. 금단은금가루액으로만들며환단은수은을주로하여만들었는데, 이는장수 ( 長壽 ) 의비결로쓰이는선약 ( 仙藥 ) 이기도하였지만, 그뒤불상이나장식품의도금에도사용되었던것으로보인다. 붓도금 부분적인도금이가능하다. 폐용액이적다. [ 네이버지식백과 ] 도금 [plating, 鍍金 ] ( 두산백과 ) [ 네이버지식백과 ] 도금 [ 鍍金 ] ( 한국민족문화대백과, 한국학중앙연구원 ) 용도 마모나흠집난부분에보수 ( 인쇄를 etc) 내부적인향상 내마모성향상 장식도금 etc 기능도금 ( 저항향상, 납땜접응성의향상 etc) 붓도금의가장중요한장점은부분적인도금이가능하다는것입니다. 22 23
4~5차시도금을통한나만의펜던트만들기 질문 3 도금의원리를사용하여구리판에나만의그림을그려보자. 질문 1 구리판에그림을그린뒤펜던트를만들고자한다. 하지만펜이없어그림을그릴수없다. 펜을사용하지않고구리판에그림을그릴수있는방법은무엇이있을까? 구리판에그림을그릴수있는방법에대하여학생들에게질문하고오늘의체험활동의주제로유도한다. ➊ 도금의원리를이용하여구리판에피막을입혀그림을그린다. 준비물 1.5V건전지 2개, 2구소켓 1개, 알루미늄호일, 핀셋, 집게전선 2개, 은도금액, 유리테이프, 구리판 (5.6cm 3.2cm, 0.5T), 칼, 거즈, 고무줄, 팬던트케이스, 드라이기, 네임펜, 비닐장갑 ➋ 칼을구리판에긁어그림을그린다. ➌ 펜의대용품을찾아그림을그린다.( 초, 숯, 기타등등 ) 질문 2 구리판에그리고싶은것을그려보세요. 학생들이창의적으로그림을디자인할수있도록도와준다. 그림, 연락처, 메시지, 이니셜등구리판에그릴수있는 것에대하여이야기해준다. 학생들이그린그림에대하여적극적으로칭찬하며활동의참여도를높인다. 앞 뒤 24 25
KIMS 융합인재교육(STEAM) 아웃리치 프로그램 표면기술아 놀자! 탐구활동 순서 질 문 4 제작한 펜던트 발표활동 ➊ 소켓에 건전지를 연결한다. ➋ 핀셋에 거즈를 돌돌 말아 고무줄로 고정한다. ➌ 음극은 알루미늄 호일에 연결하고 ➍ 그림을 그리고자 하는 구리판을 ➎ 구리판을 유리테이프로 핀셋에는 양극을 연결한다. 강철솜(사포)으로 문질러 준다. 꼼꼼하게 바른다. 질 문 5 개인 소지품들 은 도금 해보기(열쇠, 장신구 등) ➏ 유리테이프를 바른 구리판 위에 ➐ 드라이기를 사용하여 구리판을 적당히 가열한 다음 그림을 그린 후 그림부분을 칼로 알루미늄 호일 위에 구리판을 올려놓고 은도금액을 적신 핀셋으로 도려내어 유리테이프를 때어낸다. 유리테이프가 때어진 부분을 여러번 바른다. 뒷면도 똑같은 방법으로 그려보세요!! ➑ 증류수로 구리판을 씻어낸 다름 ➒ 완성된 작품을 펜던트에 넣는다. 드라이기로 말린다. 26 27
6 차시표면처리기술의적용분야토론 Module. 04 표면처리기술의적용분야토론 생각다지기 표면처리기술이생활속에서어떻게적용되고있는지알아본다. 학생들이가진소지품들중에서도금이된제품을찾아보는활동을한다. 생활속에서도금이된물품이무엇이있는지찾고발표하는시간을가진다. 교사는도금이된물품을몇가지소지한다. 표면처리기술-아노다이징아노다이징의정의금속 ( 부품 ) 을양극에걸고희석-산화액에서전해하면, 양극에서발생하는산소에의해서소지금속과대단한밀착력을가진산화피막 ( 산화알미늄 ) 이형성된다. 양극산화한즉양극 (Anode) 과산화 (Oxidizing) 의합성어 (Ano-dizing) 이다. 전기도금에서부품을음극에걸고도금하는것과는차이가있다. 양극산화의가장대표적인소재는알루미늄이고그외의 Mg, Zn, Ti, Ta, Hf, Nb의금속소재상에도아노다이징처리를하고있다. 최근에는마그네슘과티탄소재상의아노다이징처리도점차그용도가늘어가고있다. 금속표면처리의종류 Ni, Cr, Zn, Ag, Sn, Au 금속의표면이나비금속표면에다른금속을 도 금 사용하여피막을만드는처리이며처리방법은전기도금, 화학도금, 용융도금, 진공도금등이있다. 금속의표면에일종의피막을만들어주는화학적인처리를말하며 화성처리 처리방법으로는인산염피막, 크로메이트처리등이있다. 금속물체를양극으로하여전기화학적으로산화피막을만드는방법 양극산화피막 으로주로 Al의산화피막에널리사용하고있다. ANODIZING 부식방지하는동시에미관을주는목적으로금속표면에도료를 도 장 바르는방법을말한다. L I N I N G 금속표면에고무, 합성수지등을피복시키는것을말한다. 양극산화피막의특성 1. 피막은치밀한산화물로내식성이우수하다. 2. 장식성외관을개선한다. 3. 양극피막은상당히단단하며내마모성이우수하다. 4. 도장밀착력의향상 5. 본딩성능의개선 6. 윤활성의개선 7. 장식목적의특유한색상을낸다. 8. 도금의전처리 9. 표면손상의탐색미래사회에표면처리기술의응용분야에대하여학생들의생각을발표하게하고이를공유하는활동을한다. 침투도금 주로철강표면에다른금속을침투시켜방식피막을만드는방법과탄소나질소를침투시켜정화가큰피막을만들어준다. 코팅금속표면에법랑이나세라믹같은유리질의피막을만들어준다. 28 29
6차시표면처리기술의적용분야 질문 1 질문 3 체험활동한붓도금방법을여러분의생활속에서사용한다면어디에사용할수있을까요? 타임머신을타고미래로이동을하였다고하자. 미래사회에는표면처리기술을어디에사용하고있을까요? ( 그림과설명으로표현하세요 ) 학생들이가진소지품들중에서도금이된제품을찾아보는활동을한다. 생활속에서도금이된물품이무엇이있는지찾고발표하는시간을가진다. 교사는도금이된물품을몇가지소지한다. 1. 녹슬거나도금이벗겨진벨트나장신구에사용한다. 2. 알레르기반응이일어나는반지 ( 니켈도금 ) 를은도금처리를통하여안전한반지로활용가능하다. 질문 2 생활속에서표면처리는어디에쓰이고있을까요? 토의를통하여활동지를작성해보세요. 30 31