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
3장 3D프린터를만나다 오늘의미션 3D 프린팅과정을이해하고 프린팅과정에서주의해야할사항을살펴보자. 1. 3D프린팅과정을알아보자 2. 3D프린터, 안전하게활용하자활동 07 3D프린팅을위한안내표지판만들기 3. 3D프린터, 윤리적으로활용하자활동 08 3D프린터가가져올수있는문제읽기자료 06 3D프린터와지식재산권보호문제읽기자료 07 무기제조와보안문제
3 장 3D 프린터를만나다 1. 3D 프린팅과정을알아보자 3D 프린팅과정은크게 5 단계로나누어볼수있습니다. 아이데이션 3D 모델링슬라이싱 3D 프린팅후처리및도색 1) 아이데이션먼저 3D프린터를통해어떠한아이디어를구현할것인지에대한구상이필요합니다. 메이커에게가장중요한것은 3D프린터가아니라창의적이고가치있는발상이라는점을잊지말도록합시다. 38 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
2) 3D모델링 3D모델링과정에서는 3D설계소프트웨어를이용해서원하는물체를디자인하거나 3D스캐너를이용해서기존에만들어진물체의 3차원데이터를얻을수도있습니다. 모델링된디자인은슬라이싱을위해 STL파일형식으로저장합니다. 3D 스캔하기 3D 모델링하기 3) 슬라이싱 3D모델데이터는본격적인출력에앞서슬라이서 (Slicer) 라불리우는프로그램을통해여러개의얇은층으로나뉘어진데이터로변환되며, 변환작업및출력에관련된세팅이마무리되면 3D프린터가읽을수있는 G-code 파일로저장합니다. 3 장 3D 프린터를만나다 39
4) 3D프린팅슬라이싱프로그램을통해만들어진 G-code 파일을프린터에넣고출력을하면 G-code 파일에저장된프로그램에따라 3D프린터가출력을하게됩니다. 같은출력물이라도레이어의두께나채움정도등의세팅값에따라출력시간은큰차이를보입니다. 5) 후처리및도색출력이완성되면출력물의지지를위해함께출력했던서포터나 Brim, Raft등의불필요한부분을제거하도록합니다. 출력직후에출력물의상단이경화되지않은상태에서만지게되면출력물이변형되기때문에주의해야합니다. 출력물의표면을사포와같은샌딩도구를사용해서매끄럽게처리한후에도색및조립을통해최종결과물로완성합니다. 후가공이많이필요한출력물일경우에는샌딩작업이잘되는 ABS 소재를사용하는것이좋습니다. 40 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
2. 3D 프린터, 안전하게활용하자 3D 프린팅과정에서우리가유의해야할사항은다음과같습니다. 1) 고온위험성을주의한다프린팅시노즐온도가 190 ~ 230도까지올라가며가열베드의온도도 70 ~ 100도까지올라가기때문에, 출력전후에프린터에손을넣어작업할때에는충분한주의가필요합니다. 2) 통풍을잘시켜야한다플라스틱소재를녹이는과정에서유해가스나입자가나올수있기때문에충분한환기가필요합니다. PLA소재의경우옥수수전분또는사탕수수를원료로하는유기재료이기때문에비교적안전하나석유를기반으로만들어진 ABS소재는가열될경우에인체에해로운연기나입자를방출합니다.(Illinois Institute of Technology, 2014) 3) 출력물은조심히다루어야한다프린팅이끝난후에출력물을꺼내고서포터를제거하고다듬는등의작업을할때도구를사용하게되는데스크레퍼나칼등날카로운도구를사용할때는가죽재질의보호장갑을착용해서사고에대비하는것이좋습니다. 고온위험성에주의할것통풍을잘시킬것출력물은조심해서다룰것 3 장 3D 프린터를만나다 41
활동 07 3D 프린팅을위한안내표지판만들기 3D 프린터를활용하고싶은사람들에게프린팅과정을알기쉽게안내하는안내표지 판을만들어볼까요? 42 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
3. 3D 프린터, 윤리적으로활용하자 3D프린팅에대한옹호론과 3D프린팅비판론이거센이유는 3D프린터가비윤리적으로활용될가능성에대한우려가크기때문입니다. 날카로운칼도주방에서는좋은음식을만들기위한도구로활용되듯이 3D프린터또한윤리적인사용을위한모두의노력을통해좋은도구로활용될수있을것입니다. 도구의양면성 ( 출처 : 교육부 ' 스마트폰건강하게사용하기!') 3 장 3D 프린터를만나다 43
활동 08 3D 프린터가가져올수있는문제 모든도구는어떻게활용하는가에따라해로운도구가될수있습니다. 3D 프린터가가 져올수있는문제를살펴보고, 그에대한자신의생각을정리해봅시다. 또한동료들과의 토론을통해서로의생각을공유하고, 대안을마련해봅시다. 3D 프린터가가져올수있는문제 나의의견 동료의견 대안 44 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
읽기자료 06 3D 프린터와지식재산권보호문제 지식재산권 ( 知識財産權, Intellectual property rights) 은인간의창조적활동또는경험등을통해창출하거나발견한지식 정보 기술이나표현, 표시그밖에무형적인것으로서재산적가치가실현될수있는지적창작물에부여된재산에관한권리를의미하며, 지적소유권이라고도한다. 어떤학자는 " 지식재산권은인간의지적창조물중에서법으로보호할만한가치가있는것들에대하여법이부여하는권리 " 라고정의합니다. IT 시장분석기업인가트너 (Gartner) 는 3D프린팅의확산이헤아릴수없을수준의저작권문제를낳게될것이라고예측한바있습니다. 내가만들어낸창의적인제품이 3D 스캐너와 3D프린터를통해누군가에의해쉽게복제되고판매될가능성이있는것입니다. 가트너보고서에따르면 2018년까지저작권훼손에따른경제적손실규모는약 1천억달러수준에이를것이라는전망입니다. 가구와스마트폰케이스부터로봇, 패션, 세포까지 3D프린터의활용영역이점차확대됨에따라, 그만큼지식재산권을지켜내기위한노력이필요하겠습니다. 저작권훼손을근거로판매금지신청된포켓몬화분 ( 출처 : 3ders.org) 3 장 3D 프린터를만나다 45
읽기자료 07 무기제조와보안문제 3D프린터는지식재산권문제와더불어위험한제품의유통과출력으로인한문제를예상하게합니다. 2012년에플라스틱으로권총을제조한일이있었는데, 2013년에는금속총이등장하여많은사람들을놀라게했습니다. 2015년부터는금속관련제품의라이센스가풀리게되면서총을손쉽게만들수있게되어, 원하는무기에대한설계만구하면누구나제작할수있게되었다고합니다. 이는상당히충격적인부분이라고할수있습니다. 이와관련하여 3D프린터가보다안전하게활용될수있도록법적제도가마련되어야하겠지만, 무엇보다사용자의관점과태도가중요하다고할수있겠습니다. 3D프린팅을보다가치있는일, 생명을구하고삶을풍요롭게만드는일에사용할수있도록하려면어떠한시도를해야할까요? 3D 프린팅파일검색서비스 DEFCAD 에올라온 380 구경소총 ( 출처 : forbes.com) 46 3D 프린터와 STEAM 으로창의적메이커되기
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.