요즘 환경 문제가 정말 심각하잖아요.
특히 매일 아침 일기예보를 볼 때마다 가장 먼저 확인하게 되는 것이 바로 미세먼지 수치인 것 같아요.
세종고등학교 학생들과 함께했던 특별한 IT 환경 융합 수업 이야기를 들려드리려고 해요.
한양미래연구소에서 준비한 이번 프로그램은 청소년들이 직접 환경 데이터를 측정하는 도구를 만들며
과학적 사고를 키우는 STEM 교육의 일환으로 진행되었답니다.
학생들이 기술을 통해 세상을 더 이롭게 변화시키는 방법을 고민하는 뜻깊은 시간이었어요.
수업의 첫 단계로 우리는 미세먼지가 정확히 무엇인지 알아보는 시간을 가졌습니다.
미세먼지는 입자의 크기에 따라 PM10과 PM2.5로 구분되는데요.
지름이 10마이크로미터 이하인 먼지를 미세먼지인 PM10이라 부르고,
지름이 2.5마이크로미터 이하인 아주 미세한 먼지를 초미세먼지인 PM2.5라고 부릅니다.
이 먼지들은 눈에 보이지 않을 정도로 작아서 호흡기를 통해 우리 몸속 깊숙이 침투하기 때문에 건강에 매우 치명적이에요.
국가에서는 이 수치들을 바탕으로 좋음, 보통, 나쁨, 매우나쁨 등의 등급표를 만들어 우리에게 매일 대기 상태를 예보해 주고 있답니다.
학생들은 등급표를 확인하며 우리가 매일 마시는 공기의 소중함을 다시 한번 깨닫게 되었습니다.
우리가 매일 숨 쉬는 공기 속에 보이지 않는 미세한 먼지들이 얼마나 있는지 직접 눈으로 확인해 보고 싶지 않으신가요.
이번 수업에서는 학생들이 직접 회로를 설계하고 코딩을 해보며
세상에 단 하나뿐인 미세먼지측정기 장치를 만들어보는 시간을 가졌어요.
장치를 만들기 전, 미세먼지 측정기가 어떤 원리로 작동하는지 먼저 이해할 필요가 있었습니다.
미세먼지 센서는 주로 레이저나 적외선 같은 광원을 사용합니다.
센서 내부로 공기가 흘러 들어오면 그 속에 포함된 미세먼지 입자에 의해 빛이 산란하게 되는데,
이 산란된 빛의 양을 감지하여 미세먼지의 농도를 측정하는 원리입니다.
빛이 많이 산란할수록 먼지의 농도가 높다는 것을 의미하겠죠.
원리를 이해한 세종고등학교 학생들은 본격적인 제작을 위해 컴퓨터 앞에 앉았습니다.
이번 프로젝트의 두뇌 역할을 해줄 아두이노를 제어하기 위해서는 아두이노 IDE라는 개발 프로그램이 필요합니다.
학생들은 노트북에 아두이노 IDE를 설치하고, 센서와 디스플레이를 구동하는 데 필요한
필수 라이브러리와 소스 코드 파일을 다운로드했습니다.
그리고 준비된 아두이노 보드를 컴퓨터에 연결한 뒤, 다운로드한 코드를 보드 안으로 업로드하는 작업을 순조롭게 마쳤습니다.
처음에는 코딩이라는 단어에 겁을 먹던 학생들도 막상 손으로 직접 따라 해보며 흥미를 느끼기 시작했습니다.
본격적인 하드웨어 조립 단계에 들어가며 교실의 열기는 더욱 뜨거워졌습니다.
미세먼지측정기를 만들기 위해 학생들에게 가장 먼저 브레드보드의 사용법을 설명해 주었어요.
브레드보드는 납땜을 하지 않고도 전선과 부품들을 꽂아서 간편하게 회로를 구성할 수 있는 아주 유용한 도구입니다.
내부가 어떻게 연결되어 있는지 가로와 세로 라인의 규칙을 배운 학생들은 차근차근 부품들을 배치하기 시작했습니다.
가장 먼저 연결한 것은 대기 상태를 직관적으로 보여줄 LED였습니다.
미세먼지 수치에 따라 빨간색, 초록색, 파란색 빛이 나도록 저항과 LED를 브레드보드에 알맞게 연결했습니다.
그다음으로 핵심 부품인 미세먼지 센서를 연결해 주었습니다.
센서의 전원 핀 and 데이터 송수신 핀을 아두이노의 정해진 핀에 정확하게 꽂는 작업이 필요했는데,
핀의 번호가 헷갈리지 않도록 꼼꼼하게 확인하며 집중하는 학생들의 모습이 정말 대견했습니다.
마지막으로 측정된 미세먼지 수치를 텍스트와 숫자로 화면에 띄워줄 LCD 모듈을 연결했습니다.
LCD 화면이 들어갈 자리를 잡고 전원 선과 통신 선을 차례대로 연결하면서,
조금씩 형태를 갖추어가는 측정기를 보며 아이들의 얼굴에는 기대감이 가득 찼습니다.
모든 부품의 연결이 끝나고 드디어 대망의 전원 연결 및 작동 테스트 시간이 되었습니다.
컴퓨터의 USB 포트를 통해 아두이노에 전원을 공급하자, 고요하던 회로판에 생기가 돌기 시작했습니다.
가장 먼저 LCD 화면의 백라이트가 켜지면서 미세먼지 농도를 나타내는 숫자들이 표시되기 시작했고,
대기 상태에 맞추어 LED의 불빛이 은은하게 들어왔습니다.
세종고등학교 학생들은 작동에 성공하자 여기저기서 환호성을 지르며 기뻐했습니다.
센서 근처에 바람을 불어넣거나 먼지를 살짝 일으켜 수치가 실시간으로 변하는지 확인해 보기도 했습니다.
수치가 올라감에 따라 초록색이던 LED가 빨간색으로 변하고 LCD 화면의 숫자가 가파르게 올라가는 것을 보며,
학생들은 자신들이 직접 코딩하고 조립한 장치가 실제로 작동하는 과학적인 원리를 온몸으로 체험할 수 있었습니다.
처음에는 생소한 전자 부품과 코딩 소스들을 보며 조금은 어렵지 않을까 걱정하는 학생들도 있었지만,
차근차근 설명을 들으며 직접 눈으로 결과를 확인해 나가는 과정에서 다들 커다란 성취감을 얻을 수 있었던 소중한 시간이었습니다.
이번 세종고등학교에서 진행된 STEM 교육은 단순한 이론 학습을 넘어,
일상생활 속 환경 문제를 기술적인 방법으로 직접 해결해 보는 융합형 교육이라는 점에서 큰 의미가 있었습니다.
학생들은 미세먼지측정기를 스스로 만들어 보면서 아두이노와 다양한 센서들의 작동 메커니즘을 자연스럽게 습득했고,
자신들의 아이디어가 어떻게 실물로 구현되는지 눈으로 확인했습니다.
이러한 경험은 앞으로 학생들이 마주할 다양한 미래 사회의 문제들을 주도적으로 해결해 나가는 데 있어 아주 튼튼한 발판이 되어줄 것입니다.
한양미래연구소는 앞으로도 인공지능, 코딩, 메타버스 등 4차 산업 분야의 전문적인 교육 프로그램을 통해
청소년들이 창의적인 인재로 성장할 수 있도록 끊임없이 도울 예정입니다.
복잡하게만 느껴지는 첨단 기술을 학생들이 쉽고 재미있게 배울 수 있도록
다채롭고 직관적인 실습형 커리큘럼을 계속해서 제공하겠습니다.
미래 세대를 이끌어갈 청소년들의 무한한 가능성을 발견하고 지원하는 일에 늘 함께하겠습니다.
이번 교육에 적극적으로 참여하여 훌륭하게 프로젝트를 완수한 세종고등학교 학생들에게 아낌없는 박수를 보냅니다.
요즘 대기 오염에 대한 관심이 높은 만큼 학생들이 직접 미세먼지측정기를 조립하고 작동 원리를 이해해 보는 과정이 정말 뜻깊었답니다.
한양미래연구소의 실습 중심 코딩 교육을 통해 아이들이 미래 기술로 더 나은 세상을 고민하는 계기가 되었기를 바라는 마음이에요.
혹시 우리 아이들에게 과학적 성취감과 창의력을 동시에 선물하고 싶으시다면,
실생활과 밀접한 융합형 STEM 교육으로 시작해 보시는 것은 어떨까요?
문의: 070-8064-0829
메일: hyedu0829@gmail.com
홈페이지: https://hyedu.kr/
캠프 예약: https://booking.naver.com/booking/12/bizes/252156
