서해고등학교 학생들과 함께한 우주탐사체 아이블 2회차 수업 현장
지난 시간에 이어서 이번에도 서해고등학교 학생들과 함께 아주 특별하고 흥미진진한 시간을 보내고 왔습니다.
바로 한양미래연구소에서 진행하는 인공지능 및 피지컬 교구 활용 프로그램의 일환으로,
화성 탐사를 주제로 한 심화 활동을 가졌는데요.
1회차 수업에서 기초적인 구조를 이해하고 탐사의 시작을 알렸다면,
이번 2회차에서는 본격적으로 우주탐사체 하드웨어 제어와 센서 활용 능력을 기르는 실전 단계로 진입했습니다.
학생들이 스스로 논리적 사고를 확장하고 복잡한 문제를 해결해 나가는 과정이 정말 인상 깊었습니다.
과학과 공학에 관심이 많은 고등학생이라 하더라도,
실제로 움직이는 하드웨어를 제어하고 센서 값을 정밀하게 보정하는 과정은 결코 쉽지 않은 도전입니다.
텍스트로만 배우던 알고리즘을 현실의 하드웨어에 적용할 때 생기는 오차 때문에 많은 학생이 초반에 조금 당황하기도 하는데요.
서해고등학교 학생들도 처음에는 센서의 미세한 변화에 조금 당황했지만,
수준 높은 코딩 교육 과정을 통해 집중력을 발휘하며 오차를 좁혀나갔습니다.
화성 게일 크레이터의 비밀을 밝히는 첫걸음
이번 시간의 주요 무대는 바로 화성의 게일 크레이터였습니다.
과학자들이 생명체의 흔적과 물의 존재를 증명하기 위해 주목하는 실제 지형인 만큼, 학생들의 몰입도도 대단히 남달랐습니다.
1회차의 탐색 단계를 넘어 게일 크레이터 내부의 구체적인 강 흔적을 추적하고,
과거에 물이 머물렀음을 암시하는 중요한 단서인 점토 광물을 찾아내는 탐사 여정을 본격적으로 시작했습니다.
단순히 상상 속의 우주를 그리는 것이 아니라, 실제 우주 과학 데이터를 기반으로 한 미션을
직접 수행하는 형식이라 수업 열기가 아주 뜨거웠습니다.
목표 지점에 도달하기 위해서는 가상의 험난한 지형을 안전하게 돌파해야 했는데요.
이 과정에서 학생들은 화성의 지형적 특징을 분석하고 탐사선이 안전하게 이동할 수 있는 경로를 스스로 설계해야 했습니다.
실제 우주 과학자들이 현장에서 겪는 고충과 고민을 교실 안에서 간접적으로 경험해 보며,
단순한 기술 습득을 넘어선 진정한 융합적 사고를 기를 수 있었습니다.
스스로 탐사의 주체가 되어 문제를 정의하고 이를 해결하기 위한
전략을 구상하는 학생들의 눈빛은 실제 연구원 못지않게 빛나고 있었습니다.
센서 장착과 미세 튜닝으로 정밀도를 높이다
본격적인 탐사에 앞서 하드웨어의 성능을 극대화하는 작업이 진행되었습니다.
학생들은 우주탐사체 아이블에 IR센서와 LED센서를 직접 장착하며 물리적인 구조를 완성해 나갔습니다.
여기에 그치지 않고 탐사선의 눈 역할을 해줄 컬러센서를 튜닝하는 심화 과정을 가졌는데요.
주변 환경의 조도와 반사율에 따라 센서가 받아들이는 값이 달라지기 때문에,
정확한 데이터를 수집하기 위해서는 센서 보정 값을 정밀하게 측정하고 입력하는 과정이 필수적이었습니다.
이 과정에서 학생들은 교실 내부의 조명 밝기, 바닥의 재질 등 다양한 변수를 고려하며 반복적인 테스트를 수행했습니다.
수치 하나의 미세한 차이로도 탐사선의 움직임이나 컬러 판별 능력이 크게 달라지기 때문에 고도의 집중력이 필요했습니다.
학생들은 조를 이루어 서로 피드백을 주고받으며 최적의 보정 값을 찾아냈고,
이를 코드에 반영하여 탐사선의 정밀도를 한 차원 더 끌어올리는 데 성공했습니다.
하드웨어와 소프트웨어가 유기적으로 결합하는 과정을 직접 조율하며 공학적 메커니즘을 깊이 있게 이해하는 뜻깊은 시간이었습니다.
조건을 통한 다양한 움직임 코딩과 창의적 알고리즘 설계
정밀 튜닝을 마친 후에는 탐사선의 생존과 임무 수행력을 높이기 위한 조건부 코딩 활동이 이어졌습니다.
우주 환경은 예측 불가능한 변수로 가득 차 있기 때문에 탐사선이 스스로 상황을 판단하고 대처할 수 있어야 합니다.
학생들은 어두운 곳에 진입했을 때의 반응을 비롯해, 탐사선이 기울어지거나 흔들릴 때,
혹은 완전히 뒤집어지는 극한의 상황을 가정하고 이에 대응하는 다양한 움직임 코딩을 진행했습니다.
자이로 센서 등 기기 내부의 센서 데이터를 활용해 현재 상태를 실시간으로 감지하고,
지정된 조건에 따라 LED의 색상이 변하거나 모터의 회전 방향을 제어하는 등의 복잡한 알고리즘을 설계했습니다.
예를 들어 탐사선이 크게 흔들릴 경우 일시적으로 동작을 멈추고 균형을 잡도록 코딩하거나,
뒤집어졌을 때 자가 회복을 유도하는 경고 신호를 보내도록 설정하는 식입니다.
학생들은 주어진 템플릿에 의존하지 않고 각자의 창의적인 아이디어를 코드로 구현하며
문제를 주도적으로 해결하는 능력을 마음껏 발휘했습니다.
자율주행 코스 주행과 점토 광물 탐사의 성공
모든 준비와 코딩을 마친 학생들은 마침내 실제 모의 화성 지형에서 최종 미션을 수행했습니다.
장착한 IR센서를 활용하여 장애물을 지능적으로 회피하고 지정된 라인을 따라가는 자율주행 코스 주행을 시작했는데요.
학생들이 직접 보정한 센서 값을 기반으로 움직이는 아이블은 좁은 곡선 구간과 복잡한 경로를
안정적으로 통과하며 훌륭한 주행 능력을 보여주었습니다.
교실 곳곳에서 탐사선이 성공적으로 주행을 마칠 때마다 환호성이 터져 나왔습니다.
미션의 하이라이트는 컬러센서 값을 읽어 화성 바닥에 숨겨진 점토 광물을 찾아내는 탐사 활동이었습니다.
학생들은 센서가 특정 색상을 감지했을 때 광물 발견 신호를 보내도록 코딩해 두었는데요.
탐사선이 모의 지형을 주행하다가 광물 후보지에 도달하자
정확히 색상을 인식하고 소리와 LED 빛으로 탐색 성공을 알렸습니다.
1회차부터 다져온 기초와 이번 회차의 심화 학습이 빛을 발하는 순간이었습니다.
스스로 연구하고 제어한 탐사선이 복잡한 임무를 완수하는 모습을 보며
서해고등학교 학생들은 과학 기술의 가치와 미래 공학자로서의 성취감을 가슴 깊이 간직하게 되었습니다.
앞으로도 한양미래연구소는 청소년들이 미래 산업의 핵심 기술을 경험하며 꿈을 키울 수 있도록 최선을 다하겠습니다.
요즘 미래 기술이나 인공지능 교육에 관심 있는 분들이 정말 많으시더라고요.
저도 이번에 한양미래연구소의 고도화된 프로그램을 통해
학생들이 직접 우주탐사체를 제어하고 미션을 해결해 나가는 모습을 보며 깊은 감명을 받았답니다.
혹시 자녀나 학생들을 위한 전문적이고 유익한 미래 기술 체험을 고민 중이신가요?
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