3D 프린팅인력양성사업초중등학생을위한창의성교육 Science Mathematics Technology STEAM Education Art Engineering
정효정한명기현재민엄선영김영롱 단국대학교인텔리코리아인텔리코리아한양대학교한양대학교
차례 이책의활용요령 6 회차별지도계획 7 1 장호모파베르, 창의적인메이커가되자 1. 호모파베르, 도구의인간 10 활동 01 역사속메이커찾기 11 읽기자료 01 역사속호모파베르, 메이커들의이야기 12 2. 창의적인메이커되기 13 읽기자료 02 가족을위한메이킹 14 읽기자료 03 희망을위한메이킹 15 활동 02 나는얼마나창의적인가 16 활동 03 어떤메이커가될까 17 2 장궁금해요. 3D 프린터 1. 3D프린터는무엇인가요 20 읽기자료 04 미래를위한선택, 3D프린터 21 2. 3D프린터는어떻게작동하나요 22 읽기자료 05 3D프린터는진화하고있다 23 3. 3D프린터의발전역사 25 4. 3D프린팅으로무엇을할수있을까 26 활동 04 3D프린터활용분야찾아보기 33 활동 05 3D프린터이해하기 34 활동 06 새로운 3D프린터상상해보기 36
3 장 3D 프린터를만나다 1. 3D 프린팅과정을알아보자 38 2. 3D 프린터, 안전하게활용하자 41 활동 07 3D 프린팅을위한안내표지판만들기 42 3. 3D프린터, 윤리적으로활용하자 43 활동 08 3D프린터가가져올수있는문제 44 읽기자료 06 3D프린터와지식재산권보호문제 45 읽기자료 07 무기제조와보안문제 46 4 장메이킹의시작, 창의적아이데이션 1. 디자인씽킹로창의적인관점갖기 49 활동 09-1 우리팀을만들어요 52 활동 09-2 공감지도그리기 55 활동 09-3 문제정의하기 57 활동 09-4 아이디어제시하기 59 활동 09-5 시제품만들고의견수렴하기 61 2. TRIZ 로창의적인아이디어얻기 63 활동 10 창의적인아이데이션 64 5 장 STEAM 과함께메이킹도전 1. STEAM 이란무엇인가요 68 2. 온라인플랫폼활용하기 69
따라하기 01 3D 프린터로만드는집게 70 따라하기 02 3D 프린터로만드는심장 75 따라하기 03 3D 알파벳퍼즐만들기 80 3. 직접모델링하기 85 따라하기 04 3D프린터로만드는등고선 86 따라하기 05 3D프린터로만드는빗살무늬토기 98 따라하기 06 3D프린터로만드는체스말 109 따라하기 07 3D프린터로만드는팽이 116 따라하기 08 3D프린터로만드는자 128 따라하기 09 과자집게에숨겨진과학의원리 142 따라하기 10 3D프린터로만드는쿠키커터 152 6 장메이커스페이스에서놀자 1. 내주변의메이커스페이스 165 읽기자료 08 무한상상실 166 읽기자료 09 한국과학창의재단창의스카이라운지 167 활동 11 메이커스페이스탐방 168 2. 메이커들을위한축제에서놀자 169 활동 12 메이커페어방문기 170 읽기자료 10 메이커페어에서만난사람들 171 3. 메이커들을위한온라인플랫폼에서놀자 172 활동 13 온라인플랫폼에서만난아이디어 173 참고문헌 174
4장메이킹의시작, 창의적아이데이션 오늘의미션 메이킹을위한창의적아이디어발상법을습득하고 나만의아이디어를구상해보자. 1 디자인씽킹으로창의적인관점갖기활동 09 창의적인관점실습 2 TRIZ로창의적인아이디어얻기활동 10 창의적인아이데이션
4 장메이킹의시작, 창의적아이데이션 창의성은새로운방식으로문제를이해하고해결하며, 독창적인방식으로차별화된아 이디어를생성해내는능력을말합니다. 창의적인재는타고나는것일까요? 결코그렇지 않습니다. 다음네가지실천을통해여러분도창의적인재로거듭나보세요. 창의성을위한 4 가지전략 의문을품자! 일상적으로생각해왔던것에대하여의문을제기하는습관을가져보세요. 왜? 라는질문을던지는순간이제까지보이지않았던숨겨진것들, 감춰져있던것들이보이게될것입니다. 다른관점에서보자! 제한된사고에서벗어나역발상적으로사고하는기회를가지세요. 이제까지익숙했던방식에서벗어나다른관점과각도에서바라보는연습을하다보면우리는어느새창의적인재! 다양한경험을쌓자! 잠재의식속에서나를제한하고묶어두었던생각의틀을깨고 생각의날개를자유롭게펼쳐보세요. 발산적사고를촉진하는데에는 다양한사람들과만나고많은경험을하는것이좋습니다. 자신있게표현하자! 적극적으로당신의생각과아이디어를자신있게드러내는연습을해보세요. 자신의 의견이부족하다고생각하고움츠려들다보면 좋은생각이발현될기회를놓치게되는것입니다. 48 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
1. 디자인씽킹으로창의적인관점갖기 디자인씽킹은창의적인관점을가지고문제를정의하고, 창의적인발상과아이디어를촉진하는방법론입니다. 미국의스탠퍼드 d.school과혁신적인디자인회사 IDEO를통해확산되고있는디자인씽킹은기술중심의아이디어가아니라, 사람중심의아이디어를떠올리고구체화할수있도록돕습니다. 디자인씽킹을통해창의적이고가치있는 3D 프린팅을시작해보도록합시다. 디자인씽킹의주요단계 디자인씽킹은공감하기 - 문제정의하기 - 아이디어제시 - 빨리만들어보기 - 평가와개선을통해 아이디어를도출하고정교화합니다. 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 49
아래내용은디자인씽킹에서가장중요한 4 가지원칙입니다. 본격적인디자인씽킹을 시작하기전다음사항에유의하도록합시다. 사람중심의사고 디자인씽킹은우리가만들어낼제품혹은물건에대한사람들의마음을이해하고느끼는것에서부터시작됩니다. 내가만들고싶은것에집중하기보다는 사용할사람의마음을헤아리자 협력 디자인씽킹은뛰어난한사람의아이디어보다는여러사람이머리를맞대고고민하는협력의힘에기반을둡니다. 여러사람의관점과생각을만나는과정에서우리는훨씬창의적으로바뀔수있습니다. 긍정적인마음 디자인씽킹은참여하는모두가긍정적인변화를믿는것에서출발합니다. 우리가해결하고싶은문제의크기, 주어진시간, 형편등에제약이있다고 하더라도즐거운마음으로임할때창의적인아이디어도나올수있습니다. 실패를두려워하지말자 디자인씽킹에서는새로운시도와실험, 실수와실패를통해배우고개선하고성장하는과정을강조합니다. 따라서우리는항상새로운시도를통해도전해야하며, 그로인해경험할수있는실패또한두려워해서는안될것입니다. 공감을통해 마음을헤아리자 혼자가아닌함께 협력하자 긍정적인마음을갖자 실패를두려워하지말자 50 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
00 팀만들기 먼저함께아이디어를만들어갈팀을구성하도록하겠습니다. 아래내용에따라팀원 을모으고팀워크를다져보세요. 팀원모집 3~5명을기준으로한팀을구성합니다. 팀을구성할때에는각자바꾸거나해결하고싶은아이디어를제안하고, 비슷한관심이있는사람들끼리팀을이루는것이좋습니다. 다양한관점과성향을가진사람들이모이면시너지효과를얻을수있을것입니다. 팀원을모은후에는팀의이름과규칙을정하고팀원들의역할을결정합니다. 환경만들기디자인씽킹을위한프로젝트환경을마련하는것은매우중요합니다. 모두가자유롭고편안한분위기속에서소통할수있도록공간을조성하고, 메모와낙서가가능한화이트보드나포스트잇을준비합시다. 만약교실에서활동을진행한다면, 책상을조금만이동해도새로운분위기를만들수있습니다. 팀워크다지기 문제를해결하기까지팀원들이서로화합하는것은가장중요한요소라고할수있습 니다. 재미있는활동을통해최상의팀워크를만들어봅시다. 디자인사고활동에필요한재료들 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 51
활동 09-1 우리팀을만들어요 팀원을모으고팀을구성한후우리팀을설명하는자료를작성해보세요. 우주최강팀이름 : 리더 : 팀원 : 팀구호 : 팀규칙 : 52 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
팀원들의역할을나누는방법 아래에서각자를가장잘설명한다고생각되는문장을고른후, 관련된역할이무엇인 지살펴보세요. 나의흥미나는손재주가좋고, 망가진기계를고치는것을좋아한다. 나는분석하는것을좋아하고, 정보를다루는일에능하다. 나는감성적이고, 그림을그리거나꾸미는일을좋아한다. 나는사람들과어울리기좋아하며, 도움을주고싶어한다. 나는사람들을설득하고통솔하는일을좋아한다. 나는계획을잘세우고, 꼼꼼하고체계적으로일을처리한다. 특성 Realistic Investigative Artistic Social Enterprising Conventional 특성역할구체적인역할 Realistic Investigative Artistic Social Enterprising Conventional 엔지니어 (Engineer) 연구자 (Researcher) 디자이너 (Designer) 분위기메이커 (Facilitator) 리더 (Leader) 시간관리자 (Time Keeper) 안전하고정상적으로 3D 출력물을얻을수있도록출력 / 후가공을모니터링합니다. 팀활동과정에서얻게된다양한정보들을정리및분석하여공유합니다. 아이디어를구체화하는과정에서아이디어스케치및꾸미기를담당합니다. 팀원들이서로잘협력할수있도록분위기를조성하는윤활유역할을합니다. 팀의리더로서팀원들이잘소통하고협력할수있도록중재하는역할을합니다. 팀활동과정에서주어진시간내에활동이이루어질수있도록관리합니다. 이외에도팀활동에서필요한역할에는무엇이있을까요? 자율적으로고민하여역할 을분담해주세요. 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 53
1) 공감하기 창의적인아이디어란무엇일까요? 일반적으로우리는남과다른생각, 독특한생각을하는것을창의적이라고이야기하는경우가많지만, 창의적인아이디어의본질은사람들에게공감을얻을수있는아이디어가아닐까합니다. 디자인씽킹의첫번째단계는아이디어의대상인사람들의마음을헤아리는 공감하기 입니다. 공감은성공적인아이데이션을위해가장핵심적인활동이라고할수있습니다. 그렇다면과연공감은어떻게할수있을까요? 관찰하기첫번째는관찰입니다. 평소눈여겨보지않고무심코흘려보냈던정보들을다시한번살피고관심있게지켜보는일에서부터공감은시작됩니다. 나와가까운사람들이느끼고있는크고작은불편은없는지, 무의식중에익숙해졌지만개선이필요하다고생각되는부분은없는지돌아봅시다. 질문하기두번째는질문입니다. 누군가의고민은표면적으로드러나지않은본질적인원인에서비롯될수있습니다. 따라서우리는여러차례에걸쳐질문을던짐으로써근본적인원인에접근할수있도록노력해야합니다. 질문을위한방법으로 5 Whys를적용해볼수있습니다. 5 whys : 문제가 왜? 일어났는지다섯번물어보기 왜 그런일이일어났나요? 왜 문제라고생각하나요? 왜 그렇게생각하나요? 왜 다른것은안되나요? 왜 54 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
활동 09-2 공감지도그리기 내주변의사람들이느끼는크고작은불편에대하여관찰하고그들을인터뷰한후공 감지도를완성해보세요. SAY 관찰대상이제품 ( 물건 ) 과관련하여무슨말을했나요? DO 관찰대상이제품 ( 물건 ) 과관련하여어떤행동을보이나요? THINK 관찰대상은어떤생각을하고있다고느껴지나요? FEEL 관찰대상은어떤감정을느끼고있다고느껴지나요? 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 55
2) 문제정의하기 문제에대한충분한공감이이루어졌다면다음은진짜문제, 즉본질적인문제가무엇인지정의하는단계입니다. 관찰하고질문한내용을토대로그것이의미하는바가무엇인지, 명확한형태로우리가해결해야할문제에대하여정의해봅시다. 포스트잇에문제의키워드를적어봅시다. 모든키워드를적은후에는키워드들을다양한방법으로엮어봅니다. 화살표로나타내거나, 벤다이어그램으로묶는방법도좋습니다. 관계지도를그려보는것도좋습니다. 결과적으로왜그러한문제가발생했고, 무엇이근본적인문제이며그파급효과와결과가어떠한지살펴봅시다. 문제를정의해보자 : A 때문에 B 한것이문제이다. 56 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
활동 09-3 문제정의하기 공감단계에서얻은통찰을토대로근본적으로해결해야할문제에대해정의하도록 합시다. 문제를명확히하는것은우리가무엇에초점을맞춰야할지, 방향을잃지않도록 잡아주는역할을할것입니다. 해결해야할문제정의하기 제약요소작성하기 염두에두어야할것들 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 57
3) 아이디어제시 사소한느낌이나생각들이모여생각하지못했던아이디어를만들어낼수있습니다. 아이디어제시단계에서는되도록많은아이디어를제시할수있도록, 구성원들간원칙을정하는것이좋겠습니다. 예를들어, 가능한아이디어의가치를판단하는것을미루고과감하게아이디어를낼수있도록장려합니다. 구성원들이낸아이디어를되도록가시적으로표현할수있도록하고다른사람이제시한아이디어에덧붙여아이디어를키워나갈수있도록해봅시다. 브레인스토밍의 7 가지원칙 판단미루기 지금시점에서나쁜아이디어라는것은없다. 나중에충분히걸러낼수있는시간이있다. 과감한아이디어들을장려하기 비록그아이디어가비현실적으로보이더라도, 다른사람이그것을바탕으로훌륭한아이디어를낼수있다. 다른사람들의아이디어위에덧붙이기 하지만 이라고생각하지말고, 하고거기에더해 라고생각해본다. 주제에집중하기세션에서더많은것을끌어내기위해서, 브레인스토밍질문을눈에띄는곳에둔다. 한사람씩이야기하기 모든아이디어는향상될가능성이있기때문에모든아이디어는들을만한가치가있다. 다양한아이디어를들어보자. 시각화하기 아이디어를글로쓰는대신에그림으로그려보는것도좋다. 단순한스케치가몇마디말보다더욱많은것을이야기해줄수있다. 양을추구하기 불가능해보이는목표수치를정하고그것을능가하는아이디어를낼수있도록해보자. 최고의아이디어를찾는가장좋은방법은많은아이디어를내보는것이다. * 출처 : 교육자를위한디자인사고툴킷 58 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
활동 09-4 아이디어제시하기 내가해결하고싶은문제를해결하는데도움이될만한아이디어를최대한많이제시 해봅시다. 각자작성한아이디어에대해서팀별로논의해보세요. 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 59
4) 빨리만들어보기 제시된아이디어를바탕으로가능한빨리시제품을만들어보도록합니다. 아이디어를바탕으로스케치를그리고곧바로시제품을만들어봅니다. 완성품이아니어도되고, 부족한개념수준이라고해도좋습니다. 시제작시중요한 3가지요소는싸고빠르고신속하게반응을확인하는것입니다. 3D 프린터로출력한프로토타입사례 ( 여러개의프로토타입을만들어서비교 ) 아이디어스케치를통한시제품만들기 : 3D 프린터로만든인형극교구 (Automata) ( 출처 : 2015 년단국대학교공학교육혁신센터제조혁신아이디어경진대회출품작 ) 60 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
활동 09-5 시제품만들고의견수렴하기 제시했던아이디어를구체화하여시제품을스케치하고구체화해봅시다. 또한시제품 을직접입체적으로표현해봅시다. 3D 프린팅을통해시제품을제작하거나, 주변의다양 한재료를활용해서만들어보는것도좋습니다. 생각스케치 우리팀에서제시한아이디어를바탕으로시제품을스케치해봅시다. 시제품을제작한후사진을찍어붙여봅시다. 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 61
5) 평가와개선 이제많은아이디어와스케치를통해제품화를위한준비가되었습니다. 3D프린터를통해제품을출력하고테스트해봅시다. 출력물은가공후관련된사람들에게보여주고의견을듣도록합니다. 만약부정적인의견을듣게되었다면, 다시새롭게관찰과질문을시작하거나, 문제를정의하고아이디어를도출할필요가있습니다. 무엇보다가장중요한것은신속하게시제품을만들고, 그에대한반응을살피고개선하는일입니다. 시제품을사용할사람들로부터피드백을받아봅시다. 사람들의의견을수렴하는과정 에서제품개선에유익한의견을확인하여반영하도록합니다. 시제품평가에참여한사람들 : 영감과가치 만약에바꾼다면? 더필요한것들 62 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
2. TRIZ 로창의적인아이디어얻기 창의적인아이디어가떠오르지않아고민이되나요? 그러면본격적으로창의적인아이디어를무궁무진하게뻗어나갈수있도록도와주는 TRIZ를활용해보면어떨까요? TRIZ는구소련의발명가겐리히알트슐러 (1924~1998) 가개발한것으로 창의적문제해결이론 을의미하는러시아어첫글자를영어로표기한것입니다. 알트슐러는 4만건의특허들을분석한결과를토대로창의적인아이디어를위한원리를찾아내었고, 실제로발명과혁신을하는데적용할수있는방법론으로구체화하였습니다. 본교재에서는 TRIZ의 40가지발명원리에대하여소개하도록하겠습니다. TRIZ 를적용하여사고의전환을이끌어낸사례를살펴보고, 3D 프린팅을위한다양한아이디어를구상해봅시다. 1 2 3 4 5 분할하기추출하기국부적품질대칭 / 비대칭통합하기 6 7 8 9 10 다용도중첩 / 포개기균형추예비반대조치예비조치 11 12 13 14 15 사전보상높이맞추기반대로하기구형화역동성 16 17 18 19 20 부족또는초과조치차원변경기계적진동주기적작용유익한작용의지속 21 22 23 24 25 서두르기고속처리전화위복피드백매개체셀프서비스 26 27 28 29 30 복제값싼일회용품기계적상호작용대체공기압과유압유연한막과필름 31 32 33 34 35 다공성물질색깔변경동질성폐기및재생속성변화 36 37 38 39 40 상전이열팽창강력산화제불활성환경복합재료 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 63
활동 10 창의적인아이데이션 TRIZ 를활용하여내가해결하고싶은문제를해결하는데도움이될만한창의적인아 이디어를제시해봅시다. 패턴방법사례아이디어스케치 피자를한조각만담을수있는접시 분할 한물체를여러부분으로나눠보기 구부러지는빨대칫솔모 국소적품질 물체의일부를바꿔보기물체의부분들이다른역할을하도록바꿔보기 비대칭우산 비대칭 물체의모양을비대칭으로바꿔보기 64 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
패턴방법사례아이디어스케치 걸레슬리퍼 통합 서로다른거나연관이없는물체를통합하기 코펠 포개기 하나의물체에다른물체를또넣기 또다른원리? 또다른원리? 4 장메이킹시작, 창의적아이데이션 65
3D 프린팅교재는 3D 프린팅의대중화를위한교수학습및인식확산의목적으로산업계와교육 계가함께개발하였습니다. 3D프린팅은누구나상상하고있는것을실제로구현하게해줄수있는혁신적인기술입니다. 3D프린팅관련지식을습득하고자하는학습자들은자기주도적학습자원으로, 3D프린팅교육을실시하는학교및관련기관은학습교재로활용하기를바랍니다. 향후다양한실무사례를발굴하고필요한이론적개념과산업별전문지식을반영하여부족한부분들을지속적으로보완할예정입니다. 이책의내용에대한추가지원과문의는 3D프린팅홈페이지또는이메일을이용해주시기바랍니다. 주관기관 한국생산성본부참여기관 ( 사 ) 한국미디어교육협회 펴낸곳 한국생산성본부 02-724-1159 http://3dprint.kpc.or.kr 3dprint@kpc.or.kr 모든내용의무단전재와복사를금합니다.