4월워크숍-김정식(텐서그리티)

매년 첫강의는 (1월에도 워크숍이 있었으나 새학기 첫강의) 김정식수석님이 열어주신다. 

감사한 마음......오늘은 공중부양 종이컵 만들기...

종이컵과 과학사 물건으로 해보는 시간을 가졌다.

이외에도 나무, 블럭으로도 만들 수 있다.

재미난 작업이다.

 

공중부양 종이컵(Tensegrity) 만들기

 

김 정 식(이천중학교 수석교사)

(http://sciencelove.com/)

 

장력을 이용해서 안정된 구조물을 만들어 내는 Tensegrity 라는 구조물이 있다. 장력과 인장력을 이용해 만들어진 미적으로 아름다운 구조물들을 보다가, 학생들과 만들어 보고 싶다는 생각이 들었다. 그래서 주변에 있는 물건들을 이용해서 도전해 보았다. 이것저것 활용해 보았지만 생각같이 쉽지 않다. 어느 정도 변형되는 걸 버텨야 하고 실의 장력도 버텨야 한다. 그러다가 가장 구하기 쉬운 종이컵을 활용해 보기로 했다. 몇 번의 도전 끝에 종이컵과 실만으로 만드는데 성공했다. 나만의 종이컵 Tensegrity를 만들어 보자.

 

1. 준비물

: 종이컵 2개, 실, 송곳, 칼, 가위 필요에 따라 추가로 양파망과 같은 가는 실

 

2. 제작 방법

가. 종이컵 접합 부위의 두꺼운 부분을 남기고 종이컵 테두리에서 1cm 이상 위쪽을 테두리를 따라 칼과 가위로 자른다. 이때 접합 부분은 반드시 종이컵 밑면에 두꺼운 부분의 일부를 포함해야 한다. (접합 부위가 다른 부분보다 튼튼하기 때문에 나중에 실의 장력을 버티는데 중요한 역할을 한다. 종이컵 밑면에 튼튼한 부분도 남겨 놓아야 한다. 그래야 그곳을 실로 서로 연결할 수 있다. )

나. 같은 방법으로 1개 더 만들어 종이컵 2개를 준비한다.

다. 종이컵이 선대칭이 되도록 마주 보게 한 후 안정된 구조물이 만들어지도록 정삼각형 꼭지점이 되는 부분에 마주 보고 표시를 한 후 송곳으로 구멍을 뚫는다.

라. 남겨 놓은 종이컵 접합 부위 끝부분을 송곳으로 구멍을 뚫고 서로 2.5～3cm 간격이 되도록 실로 단단히 고정한다. (만약 실의 길이가 변하게 되면 전체 구조물 실의 길이를 다시 조절해야 하기 때문에 풀리지 않도록 단단하게 묶어 고정한다.)

 

 

마. 아래쪽 종이컵 3곳 구멍에 실을 단단하게 고정한다. (실의 길이 조절은 위쪽 종이컵에서 할 것이다. 따라서 아래쪽 종이컵에는 3개의 실을 풀리지 않게 묶어 놓아야 한다.)

바. 위 종이컵을 잡고 구조물을 적당하게 세운 후 위 종이컵 구멍에 실을 느슨하게 한 번만 묶는다.

사. 구조물이 잘 설 수 있도록 위쪽 종이컵에 묶은 실의 길이를 돌아가면서 조절한다.

( 위쪽 실은 계속 조절해야 하므로, 처음에는 한번만 묶어서 느슨하게 해 두고, 필요할 때 조금씩 실의 길이를 조절해 보자.)

아. 조절이 끝나면 실을 단단하게 묶는다.

자. 공중부양 종이컵을 완성한다.

 

<과학적 원리> 출처 : https://samsungblueprint.tistory.com/969

텐서그리티(Tensegrity)는 인장(Tension)과 구조적 안정(Structure Integrity) 의 합성어로 긴장상태의 안정구조를 말한다. 통뼈인 구조체와 이 구조체에 달린 케이블이 서로 밀고 당기며 구조체를 안정하게 유지시켜 준다.

 

구조체는 누르는 힘인 압축력을 받고 케이블은 당기는 힘인 인장력을 받게 되는데, 이 두 힘이 한쪽으로 기울지 않고 평형을 이두게 되는 것이다. 그래서 무너지지 않고 튼튼하게 서 있을 수 있게 되는 것이다.

 

그리고 텐서그리티 구조를 보면 속이 꽉 찬 대부분의 구조에 비해 기둥이나 재료의 수를 줄일 수 있게 되면서 가볍고 튼튼한 구조물을 만들 수 있게 되는 것이다. 하지만 가볍다고 해서 절대 약하지 않다. 텐서크리트 구조는 가볍지만 굉장히 튼튼하고 안정된 구조를 이루게 된다. 그리고 비용면에서도 경제적인 구조라 할 수 있다. 실생활에도 많이 적용되어 사용하고 있다. 등산가들이 짊어지고 다녀야 하는 텐트는 되도록 가벼워야 한다. 그렇다고 구조가 약하면 안된다 비바람이 불어도 버틸 수 있도록 튼튼해야 한다. 이럴 때 텐서그리티 구조가 사용된다. 또 무거운 자전거를 가볍고 튼튼하게 만들 수 있다.

우리도 실생활에 어디에 사용하면 좋을지 생각해 보자.