하계워크숍2-김영숙(날씨)&이동준(알콜권총)

            < 날씨와 그림글자 >

                                            김영숙(부곡중앙중 수석)

 

  다양한 모양의 그림 글자로 날씨 정보를 제공하는 곳이 많다. 날씨를 쉽게 설명할 수 있는 나만의 그림 글자를 만들어 보고 기상캐스터가 되어 일기 예보도 해보고 날씨에 고마움을 표현하는 편지글도 작성해보는 활동을 했다.

 

가. 여러 가지 날씨 상태를 써 본다.

예) 장마, 황사, 맑음 등 10가지 이상

 

나. 위 날씨 한가지를 선택하여 나만의 그림 글자로 만들어 본다.

다. 일기도를 골라 발표하는 시간을 갖는다.

 

 

  필름통 기체반응법칙

                                 이동준(치악중)

 

  필름통 점화기를 만들어  기체 반응 법칙을 이용하여, 필름통 점화기에 들어갈 연료량을 계산하는 활동을 하였다.

  필름통에 알콜을 넣고 압전발화기로 폭발시키는 실험은 학교에서 자주 해왔던 실험이다.

  알콜을 넣어 폭발 정도를 알아본 후에 알코올의 양과 폭발 성공률을 비교하였다.

  알콜(에탄올)을 많이 넣을수록 잘 폭발할 것으로 생각해서 알콜을 많이 넣으려고 하였다.

 

  두 번째는 같은 알콜 권총에 LPG 가스를 주입하여 폭발시켜 보았다. 그랬더니 이번에는 거의 모든 권총에서 폭발이 실패했다. 왜 그런건지 의아해 하면서 학생들은 나름대로 LPG 가스량을 계속 조절해 보았으나 역시 계속 폭발하지 않았다. 

  폭발에 실패한 알콜 권총의 내부를 환기한 다음, 알콜을 넣고 폭발을 다시 시도했더니, 이번에는 잘 폭발하는 것을 볼 수 있었다.

 

   위와 같은 현상을 관찰한 후, 내연기관의 연료 주입량 문제에 대해 관심을 가지게 되었다. 우리가 매일 타고 다니는 자동차의 기본 구조는 알콜 권총과 같다. 밀폐된 공간에 연료를 주입하고 불꽃을 일으켜 폭발시켜 그 에너지를 이용하는 것이다.

 

  아이들은 알콜 권총에 알콜(에탄올)을 아낌없이 주입했지만, 일상적으로 타고 다니는 자동차는 그럴 수가 없다. 필요 이상으로 연료를 많이 넣을 경우, 연료의 낭비는 물론 상대적인 산소 부족으로 엔진의 효율도 떨어질 것이기 때문이다.

 

 필름통 안에 뷰테인 가스를 넣어 폭발시킨다고 할 때, 필름통 내부의 산소가 모두 연소에 참여할 수 있도록 적절한 LPG량(mL)을 계산할 수 있다.

① 필름통 내부 부피: 약 30mL

② LPG의 연소 반응식:

③ 공기 중 산소의 부피 비율은 약 1/5로 가정한다.

 

3D기존의 알콜 권총 키트는 권총의 몸체를 만들기 위해 필름통을 자르고 이어 붙이는 작업이 필요했었다. 필름을 칼로 자르는 과정에서 손가락을 다치는 일이 있었기 때문에, 지도 과정에서 늘 신경이 쓰였고, 과학 개념의 습득과 관계없는 작업에 중점을 두어야 하는 것도 마음에 들지 않았다.

그래서 3D 프린터를 이용하여 폭발 장치용 부품을 제작하였다. 3D 설계용 프로그램은 3D Slash(https://www.3dslash.net/) 를 이용하였다.

3D Slash의 장점들은 다음과 같다.

 

① 마인크래프트 감성이다. (초등학생들이 쉽게 접근)

② 벽돌을 쌓거나 깎는 방식으로 3D 설계를 쉽게 할 수 있다.

③ 무료 프로그램 (대부분의 3D 설계용 프로그램들은 대부분 매달 구독을 해야 한다)

 

3D Slash 홈페이지를 가보면 동영상을 통해 사용법을 알려주고 있으므로, 이를 참고바란다.

3D Slash로 설계한 부품은 다음과 같다