Page 217 중학교 기술가정② 지도서

2차시 3차시

2 에너지 문제의 창의적 해결 2 어떻게 해결할까
↳ 압전 효과
↳ 압전 소자를 이용한 손전등 만
길잡이 몸을 움직이는 것만으로도 에너지를 만들 수 있을까? 정보 수집 압전 소자를 이용하는 손전등을 만들기 위해서 가장 중요한 재료는 발광 다이오드
들기
(LED)와 압전 소자이다. 이 두 재료의 특징을 서적이나 인터넷 등을 활용하여 관련 정
보를 수집해 보자. 4~5명으로 모둠을 만들어서 문제 해결 활동을 함께한다.
1 무엇이 문제인가  정보 수집 결과
발광 다이오드(LED)의 특징 가격이 저렴하며 전류를 흘려 주면 붉은색, 녹색, 노란색, 백색 등으로 빛을
발광 다이오드 압전 소자 발한다. 극성을 가지고 있다.
문제 상황 규빈이는 어젯밤 가족들과 공원에서 산책을 하였다. 평소에는 공원의 가로등이 항
압전 소자의 특징 압전 효과를 이용하며 수정이나 압전 세라믹스 등에 압력이나 진동을 가하면 전류가
상 켜져 있었는데, 어젯밤에는 사람들이 지나다니는 주위에만 가로등이 켜져 있었다. 흐르는 물질이다.
부모님께 이유를 여쭤 보니, 가로등을 항상 켜 두면 에너지가 낭비되고 빛 공해가 심
해지기 때문에 이런 문제들을 최소화시키는 장치가 설치되었다고 말씀하셨다. 공원을
산책하는 사람들이 바닥에 깔린 압전 소자를 밟으면 전기가 발생하는데, 이 전기는 대안 설계 앞에서 알아본 문제 상황과 문제 탐색의 결과를 바탕으로 전기 전달 장치를 어떻게
가로등 아래를 지나가는 만드는 것이 가장 효과적인지 창의적 해결 기법을 이용하여 다양한 아이디어를 만들어
사람들에 의해 센서가 낸다. 이 중 적절한 아이디어를 선택하여 아이디어 스케치를 해 보자.
작동되면 가로등이 켜지
아이디어 1 아이디어 스케치 1
게 하는 데 쓰인다고 한
다. 그 말을 듣고 매우 •지관을 3개 사용한다.
효율적인 기술이라고 생 •지관 2개에 구슬 2개를 넣는다.
• 지관 1개에는 전자 부품들이 들어갈 공간을 만든다.
그림 6 - 7 공원에 설치된 가로등 그림 6 - 8 압전 소자가 설치된 바닥 각하였다.
•압전 소자를 3개 사용한다.
빛 공해: 지나친 인공 조명으로 인해 건강하고 쾌적한 생활이 방해되는 현상.
아이디어 2 아이디어 스케치 2
•지관을 길게 만든다.
•지관과 구슬을 1개만 사용한다.
•압전 소자를 1개만 사용한다.
문제 탐색 위의 문제 상황을 해결하기 위해 실생활에서 활용할 수 있는 손전등을 만들어 보기로
하였다. 우리 모둠이라면 어떻게 할까?
압전 소자는 압력이나 압전 소자를 이용한 손전등을 만들기 위해 우리 모둠의 아이디어를 모아 보자.
진동을 가하면 전류가 위와 같이 압전 소자를 이용한 손전등을 만들기 위해 해결해야 할 문제에는 어떤 것이 있을까?
발생하는 물질이야. 압전 소자를 이용하여 손전등에 불이 들어오게 하는 기술적 문제의 핵심은 압전 소자의 중심 정보 수집 결과 아이디어 아이디어 스케치
에 얼마나 효과적으로 충격을 가하느냐에 달려 있다. 종이로 만든 지관과 구슬을 이용하여 전
기를 전달하는 장치를 만들기 위해 해결해야 할 문제들에는 어떤 것들이 있을지 생각해 보자.
압전 소자를
이용한 손전등을
만들어 보자.
•손으로 동력을 전달하는 장치를 만든다.
• 종이로 만든 지관과 구슬, 압전 소자를 이용하여 압전 에너지 하베스팅 장치를 만든다.
6. 신·재생 에너지의 이해
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170 02. 에너지의 문제 해결
170
소주제 ❷와 길잡이
우리 모둠이라면 어떻게 할까? ⇨ 지도상의 유의점 | 앞에서 제시된 문제
지도상의 유의점 | 몸을 움직이는 것만으로도 에너지를 발생시킬 수 있는지 생각해 상황에서 학생들 스스로 새로운 도전 과제를 설정하여 해결하기 위해 구
보고 일상생활에서의 관련성을 떠올리면서 학생의 주변을 돌아보며 자기 주도 학 성한 것이다.
습이 될 수 있도록 한다.
고무호스를 활용한 손전등 만들기
빛 공해의 부정적 영향
예시
답안
•식물의 정상적인 성장을 하지 못하게 한다. 정보 수집 결과 아이디어
• 동물의 경우에는 먹이 사냥이나 짝짓기를 못해 생태계의 혼 지관은 종이로 만들어져 있어 습기나 외부 • 지관 대신 고무로 만든다.
의 힘에 의해 쉽게 찢어지기 때문에 이를
란을 가져온다. 보완할 수 있는 재료가 필요하다. • 구슬을 한 개만 사용한다
•여름밤 매미가 우는 것도 빛 공해가 원인이다.
아이디어 스케치

압전 소자와 압전 효과
압전 소자는 기계적 힘을 가해 주면 이에 비례하는 전기를 발
생하고, 역으로 전기를 가해 주면 이에 비례하는 변형이 생기는
에너지 변환 소자를 말한다.
압전 효과는 결정 구조를 가진 재질 내에서 기계적-전기적 상 LED 조명의 특징
태 사이의 상호 작용을 통해 나타나는 것으로 설명할 수 있다. LED 조명은 대량 생산이 가능하고 저렴하다. 또한 전구처럼
즉, 해당 재질에 기계적 변화(압축 혹은 인장)를 주면 전기적인 필라멘트를 사용하지 않기 때문에 진동에 강하며 수명이 길다.
신호가 발생하고, 거꾸로 전기적인 신호를 가하면 기계적인 변화 자외선이나 적외선을 포함하지 않은 빛을 간단하게 얻을 수 있
가 발생하는 것이다. 이 때, 전자를 1차 압전 효과라 부르며, 후 기 때문에 민감한 문화재나 예술 작품의 조명에 사용된다.
자를 2차 압전 효과 혹은 역 압전 효과라 부른다. 뿐만 아니라 디지털 벽시계, 손목시계, 텔레비전, 교통 신호등,
각각은 기계적 에너지를 전기 에너지로, 전기 에너지를 기계적 디스플레이 화면 등 수많은 전자 제품에 쓰이고 있으며 또한 기
에너지로 변환하는 것이라 볼 수 있다. 존의 전구보다 열에너지를 적게 소비하기 때문에 효율적이다.

6. 신·재생 에너지의 이해 02. 에너지의 문제 해결
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기술가정지도서2권.indb 215 2017-07-28 오전 10:18:28