2019년 인천광역시청소년과학탐구대회 융합과학 예선문제

융합과학 1/1

상황 제시

안전사고란 위험이 발생할 수 있는 장소에서 안전 교육의 미비, 안전 수칙 위반, 부주의 등으로 발생하는 사람 또는 재산 피해를 주는 사고를 뜻한다. 도로교통공단에서 제시한 자료에 의하면 2017년 어린이 보호구역(스쿨존) 내 교통사고는 총 479건이 발생하였고, 그 중 83% 이상이 보행 중에 일어난 사고였다. 또한 2013년 ~ 2017년 운전자의 법규 위반 별 어린이 보호구역(스쿨존) 내 12세 이하 어린이 사고 현황을 살펴보면 운전자의 작은 부주의에 의한 교통사고가 많이 발생하였음을 알 수 있다.

[그림1] 2013년~2017년 운전자의 법규 위반 별 어린이 보호구역(스쿨존) 내 어린이 사고 현황

어린이 보호구역(스쿨존) 내 사고를 줄이기 위하여 행정안전부는 교통사고가 빈번한 도로에 중앙분리대와 노면 표시 같은 교통 안전시설을 정비하고 있고, 과속방지턱과 미끄럼방지 포장 등의 안전시설을 확충하고 있다. 이 외에도 가방 안전 덮개 및 헬멧, 투명 우산 등 어린이 교통안전을 증진시킬 수 있는 다양한 제품이 출시되고 있으며, 이러한 시도들은 교통사고와 사상자 수를 감소시킬 수 있다.

STEAM(과학, 기술, 공학, 예술, 수학)의 영역을 최적으로 융합하여 어린이 보호구역(스쿨존)에서 안전사고를 줄일 수 있는 방안 또는 사고 피해 정도를 줄일 수 있는 방안을 창의적으로 설계해 봅시다.

해결 과제

어린이 보호구역(스쿨존)에서의 사고를 줄이기 위한 방안 또는 사고 피해 정도를 줄일 수 있는 방안을 창의적으로 설계합니다.

작품 설계도에 사고 장소나 장비, 설치물 등의 실제 규격을 반영한 구체적인 설계도를 반드시 포함합니다.

작품 설명서에 어린이 보호구역(스쿨존)에서의 사고 유형과 이를 해결하기 위한 모든 정보를 자세하게 설명합니다.

안전사고를 줄일 수 있는 방법에는 과학적 원리를 반드시 서술합니다.

제작한 작품이나 모형을 활용하여 안전사고를 줄일 수 있는 방안 또는 사고 피해 정도를 줄일 수 있는 방안을 설명하는 1분 이내의 동영상을 제출합니다.

2019년 과학창의캠프(메카트로닉스) 예선문제

탐구주제

우리 가족을 편리하고 행복하게 해주는 자동화 기계장치 제작

탐구목표

우리 가족을 편리하고 행복하게 해주는 자동화 기계장치를 제작할 수 있다.

준비물

동력전달 장치 제작	과학상자 6호 1개
피지컬 보드, 센서, 모터	피지컬보드 1개, 센서 및 모터의 종류와 수량은 제한 없음
기타 재료	우드락, 포장용 골판지, 양면테이프, 커터칼, 가위, 자 등

상황 제시

현대사회를 미래사회로 빠르게 변화시키는 핵심 기술 중 하나가 사물 인터넷(Internet of Things, IoT)이다. 사물 인터넷은 인터넷에 연결된 사물들이 데이터를 주고받아 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나 사용자가 이들을 원격 조정할 수 있는 인공지능 기술을 의미한다. 여기에서 사물이란 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 컴퓨터, 자동차 같은 일상생활에 널리 쓰이는 가전제품이나 장치들을 말한다.

사물 인터넷은 시대, 사회, 인식의 변화로 인한 핵가족, 1인 가구의 보편화로 인해 그 중요성이 강조되고 있다. 가정의 가족 구성원 수는 줄어들고 있지만 기본적인 가사, 가정일은 줄어들지 않고 있다. 과학 기술은 인간의 가사를 돕기 위한 발명품을 만드는데 도움을 주었다. 빨래를 도와주는 세탁기, 음식물을 보관할 수 있는 냉장고, 세탁된 옷을 건조해주는 건조기까지 가사를 도와주는 여러 기계장치들이 발명되었다. 현재도 과학 기술의 발달로 로봇 청소기, 원격으로 조종이 가능한 다양한 장치가 개발되고 있다. 앞으로 변화하는 사회에서는 더욱 자동화된 기계장치가 인간들의 삶을 윤택하게 해줄 것이다.

수행 과제

메카트로닉스 1/2

수행 과제	우리 가족을 편리하고 행복하게 해주는 자동화 기계장치 제작하기
내용	우리가 가정에서 하는 일 중에서 불편한 점을 생각해보자. 우리 집에서 가족을 편리하게 해주는 자동화 기계장치를 만들어 우리 가족의 행복지수를 높여보자.

과제수행 조건	참가자는 위에 나온 탐구과제를 해결 할 수 있는 방법을 제시해야 한다. 제시 조건은 다음과 같다.
내용	(조건 1) - 센서 및 모터 제어를 위한 피지컬 보드는 자유롭게 선택하여 사용한다. (조건 2) - 센서를 사용하여 가족을 편리하고 행복하게 해주는 기계장치를 구현한다. (조건 3) - 센서의 입력 값에 따른 동작은 다음과 같은 프로그램을 사용하여 문제 상황을 해결할 수 있는 알고리즘을 설계한다. ＊ 초등학생, 중학생 - ‘엔트리’ ＊ 고등부 - ‘엔트리’ 또는 ‘아두이노 통합개발환경(스케치)’ (조건 4) - 효율적인 동력전달이 가능하도록 과학 기술이 들어간 기계장치를 구현한다.

※ 동영상 촬영물: 수행과제를 해결할 수 있는 기계장치를 제작하고, 작동 방식과 해결과정을 설명하는 내용으로 5분 이내로 촬영하여 제출합니다.

메카트로닉스 2/2