버려지는 폐건전지를 활용하여 미래 세대를 위한 교육 키트를 만들 수 없을까?
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에너지 하베스팅의 개념을 이용하는 만큼 종이 설명서를 사용하는 대신 웹 페이지를 이용하여 설명해야 함
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설명서와 교육 키트를 일원화하여도 학습 효과를 늘려야 함
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브레드 보드를 사용하여 무납땜으로 회로를 구성하여 수정이 쉽게 해야 함.
기존 방식의 문제점
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기존 전자회로 키트는 새 배터리나 정상 전원을 기준으로 작동하도록 구성되어, 폐건전지의 남은 에너지를 활용하는 교육 목적이 부족하다.
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단순히 회로를 따라 조립하는 방식이 많아 전압 상승, 코일의 에너지 저장, 트랜지스터 스위칭 같은 핵심 원리를 직관적으로 이해하기 어렵다.
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폐건전지 재활용, 에너지 절약, 환경 문제와 전자회로 학습을 함께 연결한 체험형 교육 구성이 부족하다.
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조립 과정에서 부품 방향, 코일 감는 방향, LED 극성 등을 틀렸을 때 원인을 찾기 어려워 초보 학습자가 스스로 문제를 해결하기 어렵다.
핵심 아이디어
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줄시프 회로를 이용해 낮은 전압에서도 LED가 켜지는 과정을 직접 확인할 수 있는 교육용 키트로 구성한다.
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새 배터리와 약해진 배터리의 LED 점등 차이를 비교하여 배터리에 남은 에너지와 에너지 재활용 개념을 쉽게 이해하도록 한다.
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회로도 스티커, 전류 흐름 표시, 부품 방향 안내를 적용하여 초보자도 조립 과정과 회로 원리를 직관적으로 따라갈 수 있게 한다.
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단순 회로 실험이 아니라 환경 교육, 전자회로 학습, 조립 체험을 하나로 연결한 체험형 캡스톤 교육 키트로 제작한다.
활용된 핵심 기술 또는 이론
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줄시프 회로의 승압 원리: 코일에 저장된 에너지와 트랜지스터의 빠른 스위칭을 이용해 낮은 배터리 전압을 LED가 켜질 수 있는 수준으로 높인다.
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전자회로 기초 이론: 전압, 전류, 저항, LED 극성, 트랜지스터 동작, 코일의 자기장 에너지 저장 원리를 조립 실험을 통해 학습한다.
기존 방식과의 차별성
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기존 방식에선 교육 키트를 가지고 스스로 학습한다면 우리의 키트는 직접 교육을 나갈 수 있고 교육 자료도 준비함
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기존 키트들은 종이 설명서에 의존하지만 우리의 키트는 웹 페이지와 동영상을 활용하여 종이 설명서를 보충하였다
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기존 키트는 전선과 소자를 꼬아서 연결하는 물리적 결합을 사용하지만 우리는 브레드 보드를 사용한 꽂기 방식의 무납땜 접촉 방식을 이용하여 수정의 용이성도 높였다
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에너지 하베스팅같은 환경적인 의미와 전기공학적 의미를 전달하는데 그 중 환경적인 의미의 디테일에 포장 박스를 크래프트 박스를 사용하여 포장에 있어서 친환경적 메시지를 훼손하지 않았다.
문제 해결 과정
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줄 시프를 활용한 회로를 브레드 보드 회로로 구성
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스티커 제작, 웹사이트 제작
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조립 영상 제작
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실제 사용자에게 도움이 되는지 시연 수업 후 피드백 받기
최종 사용자
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과학에 관심 있는 중학생 정도의 학생
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공공기관의 에너지 환경부 관리자나, 교육부 관계자
기대효과
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에너지 하베스팅의 개념과 폐건전지의 활용방법에 대해서 생각해 볼 수 있는 계기가 됨, 학생들이 LED 점등 실험을 통해 전압, 전류, 코일, 트랜지스터 등 전자회로의 기본 원리를 쉽게 이해할 수 있다.
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에너지 절약 캠페인에서 줄 시프 기반 회로를 사용하여 에너지 절약에 대해서 생각해보는 계기가 될 수 있음
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대학교 회로 수업이나 회로 실습 수업에서 직접 회로를 체험해 볼 수 있다, 직접 부품을 조립하고 결과를 확인하는 과정에서 문제 해결 능력과 과학·공학 분야에 대한 흥미를 높일 수 있다.
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환경문제와 이를 통한 해결 방안에 대해 고민해보고 이를 해결할 방법을 직접 키트 제작을 통해 수행할 수 있다
참여 정보
팀명
E거 좋다
수강 교과목
창의형 캡스톤 디자인
지도 교수
김해진 교수님
참여 개발자
박수빈(전기공학과),오민수(전기공학과),이경환(전기공학과),류승우(전기공학과)
