CONTENTS 1차시: 드라마 속 현실, 그리고 과학기술 5 2차시: 역공학과 함께 하는 사회적 합의 11 3차시: 약속에 공감과 감성 더하기 21

CONTENTS 1차시: 드라마 속 현실, 그리고 과학기술 5 2차시: 역공학과 함께 하는 사회적 합의 11 3차시: 약속에 공감과 감성 더하기 21

차시별교수학습자료 ( 학생용 ) 1 차시 드라마속현실, 그리고과학기술 1 들어가기 드라마속자율주행 2016년드라마 태양의후예 에서는남자연기자가자동차를자율주행모드로바꾼뒤핸들을놓은상태로여자연기자와잠시대화를나누고키스를한다. 두손과두발, 시야가모두자유로워진상태에서더욱로맨틱한키스신을연출한이장면때문에더욱화제가되기도했다. 자율주행자동차를이용하는우리의일상생활을상상해보자. 최근국제가전박람회 (CES) 2017에서우리나라자동차기업의자동차가복잡한도심구간과빛이거의없는야간상황에서자율주행에성공했다. 실제이기업의자율주행차가주행한구간은도심의교차로, 지하도, 횡단보도, 차선합류구간등운전자들이실생활에서경험하는다양하고복잡한환경으로구성돼있었다. 주변조명이어두워센서가사람과자동차, 사물의정확한위치를파악하기힘들고, 각종불빛에차선, 신호등등사물이반사되기때문에인식능력이떨어질수밖에없다. 이번에시연한자율주행기술수준은미국자동차공학회 (SAE) 가분류한 0~5단계중레벨 4(High Automation) 에해당한다. 레벨4는운전자가정해진조건에서운전에개입하지않는수준이다. 출처 : 모터그래프 (http://www.motorgraph.com) 5

융합인재교육 (STEAM) 프로그램 [ 학생용 ] 완전한자율주행자동차기술이현실화된다면이기업은어떤상황을가정하여자동차의성능을 시연할수있을까? 위 QR 코드영상을보고미래첨단자율주행기술에대해예측해보자. 2 자율주행자동차에적용된과학기술 스스로움직이는미래의자동차 자율주행자동차 자율주행자동차가일상의도로를달릴날이멀지않았다. 영화처럼운전자가브레이크, 핸들, 가속페달등을제어하지않아도도로의상황을파악하여목적지까지알아서이동하는자동차를 자율주행자동차 라고한다. 자율주행자동차의개념을무인자동차로오해하는경우가있는데두자동차의개념은다르다. 무인자동차는사람이타지않은채원격조종으로주행하는것을말하며주로군사, 과학연구목적으로사용한다. 현재판매되는자동차에는차선을이탈하면운전자에게경고음을들려주거나운전자개입없이자동주차가가능한수준의기능들이탑재되어있으나이러한기술만으로안정적인자율주행을유지할수없다. 인공지능, 네트워크, 컴퓨팅기술등첨단정보통신기술이접목되어야자율주행에필요한방향제어, 사물탐지및충돌방지, 종합 분석등의시스템이유기적으로작동할수있다. 한편, 완전한자율주행은자동차만개발한다고되는것은아니다. 자율주행자동차의인지, 판단, 제어에안전성과효율성, 정확성을더욱높이기위해서는그에맞는도로가필요하다. 도로에떨어진낙하물등전방도로주행상황을미리운전자에게알려주어사고를방지할수있는시스템이도시전체에유기적으로연결되어야우리가꿈꾸는안전한자율주행이가능할것으로보고있다. 6

차시별교수학습자료 ( 학생용 ) 자율주행자동차에포함된과학적원리를알아보자. 외벽길이만 5.5km에달하는앙코르와트는좌우대칭이정확하게맞아떨어지는기하학적인구조를지녀현대건축가들도감탄을금치못할정도다. 앙코르와트는대부분사암과라테라이트로지어졌는데주변은돌이없는밀림과평지뿐이다. 그엄청난양의돌을어디서어떻게가져왔으며, 당시 100만명에가까운규모의인구가아무런흔적도남기지않고어디로사라졌는지도미스터리로남아있다. 그런데최근이같은수수께끼를풀어줄중요한단서하나가발견됐다. 호주의고고학자대미언에번스박사팀이앙코르로부터 29km 떨어진산속에위치한프놈쿨렌국립공원의땅밑에서지금까지드러나지않았던중세도시를발견한것. 에번스박사팀이이중세도시를처음발견한것은지난 2012년이다. 당시엔도시의일부만발견했으나, 이번엔도시의전체규모와 20여곳의숨겨진사원들을찾아내는성과를올렸다. 에번스박사팀이이같은성과를올릴수있었던것은최첨단 라이다 탐사기법덕분이다. 연구진은헬리콥터에이탐사장비를탑재한뒤 1901km2 의면적을조사해도로와수로등도시흔적들을발견하고, 인구가밀집했던이도시가 12세기에전성기를이룬것으로추정했다. 또한마헨드라파르바타가현재캄보디아의수도프놈펜에필적할만한규모를지녔다는사실도밝혀냈다. 출처 : <KISTI의과학향기 > 제2735호 앙코르의비밀, 과학이발혀낼까? 라이다 (LIDAR; Light Detection And Ranging) 기술에포함된과학적원리와활용사례를조사해 보고빛과파장의개념을사용하여레이더와라이다의기술적차이점을이야기해보자. 레이더의원리 라이다의원리 라이다의원리를활용한사례 레이더와라이다의차이점 7

융합인재교육(STEAM) 프로그램 [학생용] 자율 주행 자동차의 단계별 기술에 대해 알아보자. 자율주행 자동차 기술 개발은 IT 기업이 선두 주자로 자동차 기업과의 협력 등을 통해 빠른 속도로 발전하고 있다. 미국 도로교통안전국(NHTSA, National Highway Traffic Safety Adminstration)에서 구분한 단계에 의하면 자율 주행 기능이 없는 0단계부터 4단계까지 총 다섯 단계로 구분된다. 다음 영상을 통해 각 단계별 기술에 어떤 것들이 있는지 확인해보자. 0단계 자율주행과 관련하여 아무 것도 장착하지 않은 단계 1단계 안전과 편의성을 돕는 "선택적 능동 제어 단계" [관련 영상] https://www.youtube.com/watch?v=w8odb4mtr7e 2단계 잠시 운전자에게 자유를 주는 "통합 능동제어 단계 [관련 영상] https://www.youtube.com/watch?v=t1pq3tcvmsu 3단계 목적지까지 스스로 움직이나 위급 상황에서는 운전자의 개입이 필요한 "제한적 자율주행 단계" [관련 영상] https://www.youtube.com/watch?time_continue=48&v=rnyhkbu1yaw 4단계 모든 환경에서 운전자의 개입이나 모니터링이 필요 없는 "완전 자율주행 단계" [관련 영상] https://www.youtube.com/watch?v=ty49m1f2csa 자율 주행 자동차의 1~4 단계별 기술에 대해 자세히 조사해보고, 최근 출시된 신차의 자율 주행 기 술에 속하는 단계와 이 기술을 사용할 수 있는 상황에 대해 이야기해보자. 1단계 2단계 3단계 4단계 최근 출시된 신차의 자율주행 수준과 활용 상황 8

차시별교수학습자료 ( 학생용 ) 인지, 판단, 제어기술을적용해보자. 완전한자율주행은자동차만개발한다고되는것은아니다. 자율주행자동차의인지, 판단, 제어에안전성과효율성, 정확성을더욱높이기위해서는그에맞는도로가필요하다. 도로에떨어진낙하물등전방도로주행상황을미리운전자에게알려주어사고를방지할수있는시스템이도시전체에유기적으로연결되어야우리가꿈꾸는안전한자율주행이가능할것으로보고있다. 자율주행자동차의기술은주행중주변환경을인지하는기술이핵심이다. 센서, 정밀지도및측위 (GPS, 무선네트워크로단말기의정확한위치파악 ), 통신망기술등의인프라와인지된환경정보와운행정보의적절한합성을통해주행제어를선택하기위한판단기술, 판단기에서결정된명령을전달받아직접차를제어하는기술이필요하다. 일반적인자율주행은인지 ( 도로, 교통상황등 ), 판단 ( 상황대처 ), 제어 ( 차량제동 ) 의과정을거쳐수행하게된다. 이과정에대한세부내용은아래와같다. 자율주행은인지 ( 도로, 교통상황등 ), 판단 ( 상황대처 ), 제어 ( 차량제동 ) 의과정을거쳐수행하게된다. 출처 : LG 이노텍블로그 9

융합인재교육(STEAM) 프로그램 [학생용] 아래 그램에 소개된 도로 환경에서의 자율 주행 구성 요소 역할에 대해 자동차의 인지, 판단, 제어 기술을 적용하여 시스템을 설명하는 글을 작성해보자. 10

차시별교수학습자료 ( 학생용 ) 2 차시 역공학과함께하는사회적합의 1 들어가기 드라마속자율주행씬은명백한법규위반이다? 2016년대박흥행으로막을내린드라마 ' 태양의후예 ' 명장면중하나를꼽으라면단연진구 ( 서대영상사역 ) 와김지원 ( 윤명주중위역 ) 의키스신이다. 자동차가스스로목적지를향해달리는차안에서자동주행장치를켠뒤수십초간진한입맞춤을해시청자들을 ' 심쿵 ' 하게만들었다. 하지만이런모습은드라마나미래에서가능할뿐현실에서는불가능하다. 현행법에는일정시간이상운전대 ( 조향장치 ) 를놓고운전하는것이불법이기때문이다. 자율주행차시대가빠르게다가오는가운데정부는 2020년까지자율주행차를상용화하겠다는목표를밝혔다. 그러나이와관련된법이나제도등은아직미흡하다. 21일서울여의도국회의원회관에서열린 ' 자율주행자동차사고책임에관한법률토론회 ' 에서는자율주행차와관련된법제도개선이나교통사고발생시책임소재에대한부분을명확하게법제화해야한다는목소리가모아졌다. 출처 : 아시아경제 (2016.4.23.). 2 국제협약과국내법령 자율주행자동차관련국제협약과국내법령의개정내용살펴보기 도로교통과관련한국제협약에는크게두가지가있다. 하나는 1968년 11월 8일에채택된 도로교통표시및신호에관한비엔나협약 이고, 다른하나는 1949년 9월 19일에채택된 도로및차량교통에관한제네바협약 이다. 이두협약은교통규칙의표준화를통한도로교통의안전을목적으로하고있다. 비엔나협약은주로유럽국가들이가입한반면, 제네바협약은아메리카, 아프리카및아시아국가들이주로가입했다. 우리나라의경우제네바협약을 1971년 7월 14일부터국내에서발효되었다. 11

융합인재교육 (STEAM) 프로그램 [ 학생용 ] 비엔나협약과제네바협약에서의자율주행자동차관련내용을조사해보자. 비엔나협약 제네바협약 위의협약과관련하여우리나라의자율주행에대한법률적개정안을조사해보자. 12

차시별교수학습자료 ( 학생용 ) 조사한내용을토대로다음의질문에법률적의견을제안해보자. Q1. 지금현재자율주행차가사고가난다면누구의책임인가? Q2. 소프트웨어 (SW) 결함으로인한사고입증가능한가? Q3. 3 단계자율주행차에서사고가나도운전자과실인가? ㄷ Q4. 4 단계완전자율주행차사고책임은달라지는가? 13

융합인재교육 (STEAM) 프로그램 [ 학생용 ] 3 자율주행을위한법, 제도정비 안전한자율주행이되기까지법령은어떤변화를거칠까? 인간에의해자동차가통제되는현재는자동차의운행중사고가발생시자동차손해배상보장법, 민법, 교통사고처리특례법등에따라해결이가능하지만, 레벨 4, 레벨 5의자율주행단계에이르면자동차는인간이아닌시스템또는인공지능 (AI) 에의해통제가되므로법률적인문제가발생할수있다. 이에다음과같은고민과논의가진행돼야한다. 첫째, 자동차관리법상자율주행자동차는제한된도로에서만운행이가능하고, 도로교통법상자동차등을운전하려는사람은지방경찰청장으로부터운전면허를받도록되어있으므로 ( 제80조 ) 시스템에의해통제되는자율주행자동차의경우운행의개념및면허제도의정비가필요하다. 둘째, 가장중요한것은교통사고발생시그처리가문제될수있다. 즉, 자율주행자동차의주행중사고가발생한경우운전석에탑승한인간은운전자가아니므로그민사적인책임은제조사가지는것이타당하다. 따라서이에대한입법이필요하며형사적인책임은어떻게할것인지에대한고민이선행돼야한다. 셋째, 윤리적인성격이강하지만자율주행자동차가운행중불가피한상황에서차내에탑승한승객을보호할것인지, 아니면차밖의보행자를보호할것인지에대한논의가필요하다. 이부분은사고결과에대한책임소재까지얽혀있어사전에논의를통해가장이상적인방법으로시스템설정이필요하다. 넷째, 현재보험체계로는자율주행자동차의자동차보험부분이해결되지않는다. 이에자동차보험의전면적인재검토가필요하다. 그리고그적용과관련해그책임의범위, 요율, 제조물책임보험과의관계등제조사, 보험회사, 정부가논의해사전에충분한검토가선행돼야한다. 마지막으로, 자율주행자동차가주행을위한정보를수집하고처리함에있어개인정보보호법, 위치정보의보호및이용등에관한법률또한사전에정비가필요하다. 특히자율주행자동차의해킹이나보안사고등을방지하기위해서제조사는기술적보호조치를다해야한다. 국토교통부가지난해 2월발표한제2차자동차정책기본계획을보면 2020년에는레벨 3 수준의자율주행자동차가도로를달릴수있도록법과제도를정비한다고명기했다. 출처 : 경제신문디지털타임즈 (2018.2.19.) 14

자율주행 3 단계와 4 단계로첨단기술이상용화되면법령은어떻게바뀌어야할까? 현재의법령과변화가예상되는 3 단계, 4 단계 법령개정안을제정해보자. 현행자율주행자동차의안전운행요건및시험운행등에관한규정 [ 국토교통부고시제 2017-198 호 ] 자율주행 3 단계 자율주행 4 단계 제4조 ( 손해배상책임및보험가입 ) 1 자율주행자동차를시험 연구목적으로임시운행허가를받으려는자동차소유자나자동차를사용할권리가있는사람 ( 이하 " 자율주행자동차임시운행허가신청인 " 이라한다 ) 는해당차량의운행으로발생된교통사고피해에대하여 자동차손해배상보장법 제 3조에따른손해배상책임을져야한다. 2 자율주행자동차임시운행허가신청인은교통사고피해에대한적절한손해배상을보장하기위하여 자동차손해배상보장법 제5조제 1항및제2항에따른보험등에가입하여야한다. < 자동차손해배상보장법 > http://www.lawnb.com/info/contentview?sid =L000001746 15 제10조 ( 조종장치 ) 자율주행자동차에는운전자및동승자가좌석안전띠를착용한상태에서쉽게조작할수있도록다음각호의조종장치를갖추어야한다. 1. 운전자우선모드와시스템우선모드를선택하기위한조종장치 2. 자율주행시스템의시스템우선모드에서강제적으로운전자우선모드로전환시키는조종장치

16 현행자율주행자동차의안전운행요건및시험운행등에관한규정 [ 국토교통부고시제 2017-198 호 ] 자율주행 3 단계 자율주행 4 단계 제 11 조 ( 시동시조종장치의선택 ) 자율주행자동차는운전자가이전에선택한모드에관계없이시동시마다항상운전자우선모드로설정되어야한다. 제12조 ( 표시장치 ) 자율주행자동차에는운전자가좌석안전띠를착용한상태에서쉽게식별할수있도록다음각호의표시장치를갖추어야한다. 1. 운전자우선모드인지시스템우선모드인지알려주기위한표시장치 2. 자율주행시스템의기능고장을알려주기위한표시장치 제 13 조 ( 기능고장자동감지 ) 자율주행자동차에는자율주행시스템의기능고장발생시이를자동으로감지할수있는구조이어야한다. 제14조 ( 경고장치 ) 자율주행자동차에는다음각호의경우즉시운전자에게경고를주어야하며, 경고수단은시각및청각또는촉각에의한수단중시각을포함하여 2개이상의조합으로하여야한다. 1. 제13조에따른자율주행시스템에기능고장이발생한경우 2. 운전전환요구가있는경우 3. 기타운전자에게경고를줄필요가있는경우

현행자율주행자동차의안전운행요건및시험운행등에관한규정 [ 국토교통부고시제 2017-198 호 ] 제15조 ( 운전자우선모드 자동전환 ) 자율주행시 스템은운행중언제라도운전자가가속, 제동 또는조향중어느하나라도작동하는경우에 는운전조작의전부또는일부에대해자동적 으로 안전하게 운전자우선모드로 전환되어야 한다. 자율주행 3 단계 자율주행 4 단계 17 제19조 ( 운전자지정및관리등 ) 1 자율주행자동차임시운행허가신청인은해당자율주행자동차의임시운행을위한운전자를지정하여운행하도록하여야한다. 2 자율주행자동차임시운행허가신청인이제1항에따른운전자를지정할때에는해당자율주행자동차를안전하게운행할수있고고장등비상시대응이가능한자율주행자동차의특징과기능 ( 인지 판단 제어기능등 ) 에대하여충분히습득하고있는자를지정하여야한다. 3 자율주행자동차임시운행허가신청인은운전자의소속 직급 성명 운행지역 주행거리 비상상황에서의운전자우선모드로의전환등주행중특이사항에대해기록 관리하여야한다. 4 자율주행자동차운전자는자율주행자동차가주행하는동안주변교통상황확인, 자율주행시스템정상작동여부확인, 시스템의운전자전환요구에대한즉각적인대응, 운전자의상황판단에따른비상상황에서의운전자우선모드로의전환등주행상황에따른적절한대응을통해자율주행자동차가안전운행의무를지켜운행될수있도록하여야한다. 5 자율주행자동차임시운행허가신청인은제1항에따른운전자가제4항에따라운행할수있도록관리하여야한다.

융합인재교육 (STEAM) 프로그램 [ 학생용 ] 자율주행기술의단계에따른모둠별법령개정안을경청해보고우리모둠과다른의견 과표현에대해비교분석해보자. 비교분석후모둠별토의를통해최종개정안을확정 해보자. 자율주행 3 단계 자율주행 4 단계 18

차시별교수학습자료 ( 학생용 ) 3 차시 약속에공감과감성더하기 1 들어가기 픽토그램이란? 픽토그램은그림을뜻하는 picto와전보를뜻하는텔레그램 (telegram) 의합성어로사물, 시설, 행위등을누가보더라도그의미를쉽게알수있도록만들어진그림문자이다. 픽토그램은언어가달라서소통에불편함이있는외국인들을위해사용하는경우가많다. 언어가통하지않아도그림하나면표현하고자하는의미를파악할수있기때문이다. 그래서픽토그램은공항이나유명관광지, 공공장소에서많이사용되고있다. 글씨보다그림으로이해하는것이훨씬빠른경우에도픽토그램을사용한다. 예를들어비상구픽토그램은긴급하게도망쳐야하는상황에아주쉽게읽을수있는그림문자이기때문에비상구로정해진장소에는언제나비상구픽토그램을볼수있다. 서점이나백화점에갔을때천장에붙어있는화장실픽토그램을보고화장실이어디에있는지금방찾아갈수도있는것이다. 어떤픽토그램은그림의모양새나특징이공식적으로정해져있기도하다. 우리나라의화장실, 식당, 지하철, 버스정류장등의픽토그램은우리나라에서정한기준에맞추어사용하고있다. 국제올림픽경기대회종목을의미하는픽토그램은국제표준으로정해져있기때문에필요한기준에맞추어스포츠종목을표현해야한다. 이처럼어떠한장소나의미를가장핵심적인요소만을뽑아간단하게그린픽토그램을사용하면문자와언어를모르더라도모든사람이알아볼수있다. 출처 : 천재학습백과 19

융합인재교육 (STEAM) 프로그램 [ 학생용 ] 2 조형요소및원리의이해와적용 조형요소와조형원리의지각에따른디자인의조화음식의조리과정에서어떤재료를쓰느냐에따라, 이재료를어떻게섞느냐에따라음식의맛은달라진다. 디자인에서조형요소는음식을만드는재료의역할을하고조형원리는재료를섞는방법인레시피에해당된다. 모든사물은고유한모양과색채를지니고있으며, 우리는이것을보거나만지면서이를지각할수있다. 디자인에서는이런조형요소를특별히강조하거나여러요소를조화시켜표현한다. 조형요소에는개념요소, 시각요소, 상관요소가있다. 개념요소는점, 선, 면, 입체처럼머리속의개념으로이해할수있는요소를말한다. 모든사물은하나의점으로부터시작되나방향성을가지거나특별한의미를가지지도않지만결합과연결의개념에서새로운의미를가지고있다. 점과달리선은방향성을가진다. 그어진방향에따라보는이의시선을옮길수있다. 면은선이모여이루어진다. 우리가일상생활에서어떤사물을인지할때에는최소한의형태가필요하며사물에대한인식의기초는면 ( 형태 ) 으로나타낼수있다. 시각요소는실제눈을통해서지각하는요소이다. 형 (Shape, Form), 크기, 색채, 질감등으로표현할수있다. 볼펜과연필로선을그으면그질감의차이를알수있다. 또한강하게힘을주어선을그었을때와약하게그었을때, 빠르게그었을때와천천히그었을때결과물은모두선이지만두꺼움, 부드러움, 거침등질감의차이를보인다. 이렇게선은형태를효과적으로표현할수있으며, 감정을잘드러낼수있다. 같은모양의선이라도굵기, 길이의변화, 선의속도감, 색채에따라다른느낌이든다. 또한면에서는외곽선의안쪽이나색이채워진부분을통해그의미를드러내기도한다. 상관요소는위의개념요소, 시각요소를어떤목적에따라결합하였을때각요소들이연관되어나타나는요소를말한다. 방향, 위치, 공간감, 중량감등이있다. 이것은모두한요소만으로나타내기어렵고적어도두개이상의요소들이어울어져야나타낼수있다. 20

차시별교수학습자료 ( 학생용 ) 아래의조형원리를이해하고관련된픽토그램의사례를조사해보자. 조형원리 내용 통일 비례 대칭 반복 대비 리듬 조화 21

융합인재교육 (STEAM) 프로그램 [ 학생용 ] 모둠에서만든개정안에대해핵심정보를추출하여픽토그램으로시각화해보자. 조형요소와원리를 효과적으로활용하여단순, 명료하면서창의적으로표현해보자. 픽토그램내용 ( 의미, 사용할수있는환경및공간등 ) 22