KR101024204B1 - 황금분할을 이용한 조립블록 - Google Patents

황금분할을 이용한 조립블록 Download PDF

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KR101024204B1 KR1020100124139A KR20100124139A KR101024204B1 KR 101024204 B1 KR101024204 B1 KR 101024204B1 KR 1020100124139 A KR1020100124139 A KR 1020100124139A KR 20100124139 A KR20100124139 A KR 20100124139A KR 101024204 B1 KR101024204 B1 KR 101024204B1
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Abstract

본 발명은 황금분할 또는 황금비를 이용한 조립용 블록에 관한 것으로서, 다수개의 육면체 블록들을 일정한 규칙하에 황금분할의 비율을 이용하여 형성한 후 이들을 다양한 방법으로 배치 및 조합하여 정육면체를 완성하도록 유도함으로써 어린이나 노약자의 두뇌 개발을 돕고, 청소년이나 성인들에게는 블록 쌓기 게임을 통하여 여가를 활용할 수 있도록 한 황금분할을 이용한 조립블록에 관한 것이다.
본 발명에서는, 한 변의 길이가
Figure 112010080496833-pat00040
인 정육면체의 제1블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00041
인 직육면체의 제2블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00042
인 직육면체의 제3블록; 한 변의 길이가
Figure 112010080496833-pat00043
인 정육면체의 제4블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00044
인 직육면체의 제5블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00045
인 직육면체의 제6블록; 한 변의 길이가
Figure 112010080496833-pat00046
인 정육면체의 제7블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00047
인 직육면체의 제8블록; 및 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00048
인 직육면체의 제9블록; 을 포함하여 이루어지는 조립용 블록으로서,
Figure 112010080496833-pat00049

인 것을 특징으로 하는 황금분할을 이용한 조립블록이 제공된다.

Description

황금분할을 이용한 조립블록{Block assembly formed using golden section}
본 발명은 황금분할 또는 황금비를 이용한 조립용 블록에 관한 것으로서, 다수개의 육면체 블록들을 일정한 규칙하에 황금분할의 비율을 이용하여 형성한 후 이들을 다양한 방법으로 배치 및 조합하여 정육면체를 완성하도록 유도함으로써 어린이나 노약자의 두뇌 개발을 돕고, 청소년이나 성인들에게는 블록 쌓기 게임을 통하여 여가를 활용할 수 있도록 한 황금분할을 이용한 조립블록에 관한 것이다.
근래 들어 유아나 취학 전 아동들의 육아나 교육에 대한 관심이 높아지면서 이들을 위한 교육용 학습도구가 다양하게 개발되고 있으며, 레고 블록이나 가베와 같은 블록식의 조립 완구나 교구가 최근 인기를 끌고 있는 실정이다.
레고 블록의 경우에는 원형 돌출부를 다수 형성한 블록들을 서로 끼움 결합함으로써 무한한 형상을 조립할 수 있도록 한 것이며, 가베의 경우에는 사용자의 연령에 따라 목재 완구를 다양하게 구성하여 유아나 어린이의 두뇌개발에 도움이 되도록 한 것이다.
그런데, 상기 레고 블록의 경우에는 그 가격이 매우 고가인데다가 단위블록의 수가 지나치게 많아 성인들의 게임용으로 사용하기에는 한계가 있으며, 가베의 경우에는 대부분의 블록을 목재로 제작하여 사용하고 있으나 가격이 비교적 고가이며, 주로 취학 전 아동들을 타깃으로 제조되어 성인들이 사용하기에는 무리가 있다는 단점이 있다.
또한, 공개특허 제10-2005-0045225호 "디자인 패턴 창출기능을 구비한 정육면체 블록과 이를 이용한 퍼즐"에서와 같이 다양한 디자인 패턴을 훈련하기 위한 교육용 완구도 개시된 바 있으며, 실용신안공보 실1992-0008239호 "음계 교습용 블록완구"와 같이 음계 교육이라는 특수한 목적을 위하여 고안된 완구도 이미 공지된 바 있다.
이처럼 다양한 형상의 블록을 이용하여 퍼즐을 구성하거나 블록 쌓기를 통하여 창의력이나 지능을 개발하는 교구는 매우 다양한 것들이 소개되고 있다.
그러나, 지금까지 소개된 대부분의 블록 쌓기 교구들은 그 대상이 주로 미취학 아동들인 경우가 대부분이며, 교육용, 오락용 및 게임용으로 남녀노소가 두루 사용할 수 있는 블록의 개발은 미비한 실정이다.
따라서 본 발명에서는 그 구조가 단순하여 제작하기가 매우 용이하고 제작단가가 저렴하며, 남녀노소를 불문하고 교육용,오락용 및 게임용으로 다양하게 활용이 가능한 조립용 블록을 제공하고자 한다.
공개특허 제10-2005-0045225호 "디자인 패턴 창출기능을 구비한 정육면체 블록과 이를 이용한 퍼즐" 공개특허 제10-2004-0090653호 "조립식 블록 및 조립식 블록 완구세트" 등록실용신안 제0242264호 "블록으로 된 퍼즐완구" 특허공보 제90-001823호 "조립식 블록완구" 실용신안공보 실1992-0008239호 "음계 교습용 블록완구"
본 발명의 목적은 황금분할의 비율을 이용하여 형성되는 다수개의 단위블록들을 블록 쌓기 하여 정육면체의 완성블록을 형성하도록 함으로써 어린이나 학생들에게 황금분할이나 피보나치 수열에 관한 개념을 이해시키는 한편 다양한 방법으로 블록 쌓기를 유도하여 두뇌개발이나 학습능력 개발을 위한 교구를 제공하는 것이다.
본 발명에서는 황금분할의 비율을 이용한 단위블록들을 이용한 블록 쌓기를 통하여 노인들의 치매를 예방하고, 여러 사람이 함께 공유할 수 있는 게임 수단을 제공하고자 한다.
전술한 목적의 달성을 위하여 본 발명에서는, 한 변의 길이가
Figure 112010080496833-pat00001
인 정육면체의 제1블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00002
인 직육면체의 제2블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00003
인 직육면체의 제3블록; 한 변의 길이가
Figure 112010080496833-pat00004
인 정육면체의 제4블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00005
인 직육면체의 제5블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00006
인 직육면체의 제6블록; 한 변의 길이가
Figure 112010080496833-pat00007
인 정육면체의 제7블록; 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00008
인 직육면체의 제8블록; 및 가로x세로x높이가
Figure 112010080496833-pat00009
인 직육면체의 제9블록;을 포함하여 이루어지는 조립용 블록으로서,
Figure 112010080496833-pat00010
인 것을 특징으로 하는 황금분할을 이용한 조립블록에 관하여 개시한다.
여기서, 상기 {제1블록 내지 제9블록}의 개수는 순서대로 {1,3,3,2,3,3,1,3,3} 개인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1블록 내지 제9블록의 각 면에는 블록의 번호가 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 블록의 번호는 피보나치 수열을 이루는 것으로 할 수 있다.
한편, 상기 제1블록 내지 제9블록의 각각은 서로 다른 색깔에 의하여 구분되도록 할 수 있다.
본 발명에 의하면 황금분할을 이용하여 설계된 다수개의 단위블록들을 이용하여 정육면체의 완성블록을 형성하는 블록 쌓기를 통하여 어린이나 학생들에게 황금분할이나 피보나치 수열과 같은 수의 개념에 관하여 교육할 수 있으며, 특히 입체 블록을 적절하게 조합하고 배치하는 과정을 통하여 창의력 개발이나 두뇌개발과 같은 지능개발용 교구로서 활용될 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 조립블록을 이용한 블록 쌓기를 활용하면 노인들의 치매를 예방하는 두뇌운동의 목적으로 적용이 가능하며, 학생이나 성인들의 여가 선용을 위한 게임 수단으로도 활용될 수 있다는 장점이 있다.
아울러, 본 발명의 조립블록은 그 형태가 단순하고 재질의 제한이 없으므로 제조가 용이하고 제조단가가 저렴하다는 장점이 있다.
도1은 황금분할의 정의를 설명하기 위한 개념도.
도2는 황금분할을 이용하여 정사각형을 분할 및 확장하는 방법을 보이기 위한 개념도.
도3는 본 발명의 구성인 단위블록들을 순서대로 도시한 외관 사시도.
도4는 본 발명의 단위블록들을 이용하여 완성되는 정육면체의 외관 사시도.
도5는 도4의 정투상도법에 의한 육면도.
도6은 본 발명의 단위블록들을 이용하여 정육면체를 완성하는 과정을 나타낸 조립 순서도.
도7 및 도8은 본 발명의 단위블록들을 이용하여 완성된 정육면체의 다른 실시예들의 외관 사시도.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구성과 원리에 관하여 상술한다.
도1은 황금분할의 정의를 설명하기 위한 개념도이다. 황금분할의 비율이란 고대 그리스에서 발견한 것으로서 선분을 한점 P에 의하여 2개의 부분으로 나누어 그 한쪽의 제곱을 나머지와 전체와의 곱과 같아지게 하여 얻는 비율로서 하나의 선분 AB가 있을 때 그 선분상에서 한점 P를 구하여
Figure 112010080496833-pat00011
,
즉, a:b = b: a+b => b2 =a x (a+b) 이고
b/a = (a+b)/b = φ(파이,황금비) 라고 하면
φ2=φ+1의 2차방정식이 된다. 이러한 이차방정식이 두 근 중 양의 근을 구하면
Figure 112010080496833-pat00012
가 된다.
정리하면, 황금분할의 비(황금비)는
Figure 112010080496833-pat00013
이 되도록 선을 분할하는 것을 말한다. 이와 같이 위에서 선분 AB를 AP:BP=BP:AB가 되도록 내분할 때 점 P는 선분 AB를 황금분할하다고 한다. 이하에서 표현되는 황금분할의 비, 황금비율 및 황금비는 모두 위의 규칙을 만족하는 동일한 개념을 의미하는 것으로 이해된다.
도2는 황금분할을 이용하여 기본 정사각형을 분할 및 확장하는 방법을 보이기 위한 개념도인데, 하나의 기본 정사각형(10)은 도시한 바와 같이 작은 7개의 단위 사각형으로 분할될 수 있다. 상기 7개의 각 단위 사각형(11~17)들은 모두 이러한 황금분할의 비를 이용하여 형성된다. 즉, 도면에서 제1사각형 내지 제7사각형(11~17)을 이용하여 형성되는 한 변의 길이가 a+2b인 기본 정사각형(10)에서 각 변의 길이를 도면과 같이 정의할 때,
Figure 112010080496833-pat00014
이 된다.
상기 기본 정사각형(10)을 이루는 각 단위 사각형을 나열하면, 한 변의 길이가 a인 정사각형의 제1사각형(11), 가로와 세로의 길이가 a x b 인 직사각형의 제2 및 제3사각형(12,13), 한 변의 길이가 b인 정사가형의 제4 및 제5사각형(14,15), 가로와 세로의 길이가 b x (a+b) 인 직사각형의 제6 및 제7사각형(16,17)이 된다.
이와 같이 7개의 황금분할 단위 사각형(11~17)들을 이용하여 이들의 위치를 재배치하면 기본 정사각형(10)이 전체적으로 정사각형의 틀을 유지하도록 하면서 각 단위 사각형들의 위치를 다양하게 재배치할 수 있게 된다.
상기 기본 정사각형은 도면에서 점선으로 표현한 것처럼 사각형의 각 선분이 황금분할의 비를 유지하면서 외측 또는 내측으로 무한하게 확장될 수 있다.
위에서 기술한 제2 및 제3사각형 또는 제6 및 제7사각형처럼 이웃하는 두 변의 길이가 황금비율을 만족하는 직사각형을 편의상 황금 사각형이라고 정의하기로 한다.
도3는 본 발명의 구성인 단위블록들을 순서대로 도시한 외관 사시도이고, 도4는 본 발명의 단위블록들을 이용하여 완성되는 정육면체의 외관 사시도이며, 도5는 도4의 정투상도법에 의한 육면도이다. 본 발명을 구성하는 각 단위블록들은 황금비율에 의하여 형성되었으며, 각 단위블록 간에 황금비율의 일정한 규칙을 따른다.
본 발명의 기본 단위블록들은 모두 9가지로 정의되며, 각 단위블록들의 필요한 개수를 조합하면 도4의 정육면체 완성블록(100)을 형성한다.
먼저, 제1블록(110)은 도시한 바와 같이 한 변이 길이가 a로서 일정한 정육면체이다. 따라서, 체적(V1)은
Figure 112010080496833-pat00015
이 된다.
제2블록(120)은 가로x세로x높이가 a x a x φa 인 직육면체인데, 여기서
Figure 112010080496833-pat00016
이다. 따라서 제2블록의 체적(V2)은,
Figure 112010080496833-pat00017
이 된다. 따라서, 이러한 제2블록(120)은 가로 또는 세로와 높이의 비가 황금비를 이루므로 황금 직육면체라 정의한다.
제3블록(130)은 가로x세로x높이가 a x φa x φa 인 직육면체로서 가로와 세로의 비 및 가로와 높이의 비가 황금비를 이루는 황금 직육면체이다. 제3블록의 체적(V3)은
Figure 112010080496833-pat00018
이 된다.
제4블록(140)은 한 변의 길이가 φa 인 정육면체로서 그 체적(V4)은
Figure 112010080496833-pat00019
이 된다.
제5블록(10)은 가로x세로x높이가 φa x φa x φ2a 이 된다. 따라서 체적(V5)은
Figure 112010080496833-pat00020
이 된다. 제5블록(150) 역시 황금 직육면체로서 가로 또는 세로와 높이의 비가 황금비를 이룬다.
제6블록(160)은 가로x세로x높이가 φa x φ2a x φ2a 이 된다. 따라서, 체적(V6)은
Figure 112010080496833-pat00021
이 되고, 황금 직육면체이다.
제7블록은 한 변의 길이가 φ2a 인 정육면체가 된다. 그 체적(V7)은
Figure 112010080496833-pat00022
이 된다.
제8블록(180)은 가로x세로x높이가 φ2a x φ2a x φ3a 이 된다.따라서 그 체적(V8)은
Figure 112010080496833-pat00023
이 되고, 황금 직육면체이다.
제9블록(190)은 가로x세로x높이가 φ2a x φ3a x φ3a 이 된다.따라서 그 체적(V9)은
Figure 112010080496833-pat00024
이 되고, 황금 직육면체이다.
제10블록(200) 한 변의 길이가 φ3a 인 정육면체이고, 그 체적(V10)은
Figure 112010080496833-pat00025
이 된다.
이와 같은 각 단위블록들(110~200)의 체적은 일정한 피보나치 수열의 규칙을 따른다. 피보나치 수열이란 1,1,2,3,5,8,13,21,34,55.....와 같이 인접한 두 수의 합이 다음 수가 되는 수열을 의미한다. 즉,
Figure 112010080496833-pat00026
을 만족하는 수열이다. 그런데 이러한 피보나치 수열의 인접한 두수의 비를 분수의 형태로 수열을 만들면,
Figure 112010080496833-pat00027
와 같이 되는데, 이 수열은
Figure 112010080496833-pat00028
로 수렴한다.
본 발명의 단위블록(110~200)의 체적 간에도 이러한 피보나치 수열의 규칙이 존재한다.
즉, 이전의 인접한 두 단위블록들의 체적의 합은 다음 단위블록의 체적과 같다. 예를 들어, 제1블록(110)과 제2블록(120)의 체적의 합은 제3블록(130)의 체적과 같고, 제2블록(120)과 제3블록(130)의 체적의 합은 제4블록(140)의 체적이 된다. 이를 수식으로 표현하면,
Figure 112010080496833-pat00029
를 만족하는 피보나치 수열이 되는 것이다.
본 발명의 각 단위블록들의 이와 같은 특징으로 인하여 한 개의 제1블록(110), 3개의 제2블록(120), 3개의 제3블록(130), 2개의 제4블록(140), 3개의 제5블록(150), 3개의 제6블록(160), 1개의 제7블록(1), 3개의 제8블록(180) 및 3개의 제9블록(190)을 조합하면 도4와 같이 한 변의 길이가 φ3a 인 정육면체 완성블록(100)이 된다.
도면에서 적층된 각 단위블록들의 각 면에 새겨진 숫자는 각 단위블록의 번호를 표시한 것이다. 위에서 설명한 22개의 각 단위블록들(110~190)을 모두 사용하여 블록 쌓기를 하는 경우 수많은 다양한 방법으로 정육면체 완성블록(100)을 형성할 수 있게 된다. 도5에서 도면부호 100a 내지 100f는 순서대로 도4의 정육면체 완성블록(100)의 정면도, 배면도, 좌측면도, 우측면도, 평면도 및 저면도를 나타낸다.
도6은 본 발명의 단위블록들을 이용하여 정육면체를 완성하는 과정을 나타낸 조립 순서도인데, 본 발명의 정해진 개수의 단위블록들을 도6에 나타낸 바와 같이 다양한 위치로 조합하여 적층하면 정육면체 완성블록(100)을 형성할 수 있다.
이때 완성된 형태의 정육면체 완성블록(100)의 전체적인 형상은 일정하나 정육면체 완성블록(100)의 내에서 각 단위블록들이 차지하는 위치나 배열은 매번 조립할 때마다 달라진다.
이를 이용하여 본 발명은 아동, 노약자, 청소년이나 성인들의 두뇌개발이나 여가 활용을 위한 게임으로 활용될 수 있다. 즉, 취학 전 아동이나 초등학교 학생들이 각 단위블록들을 이용하여 블록 쌓기를 하여 정육면체 완성블록(100)을 완성하도록 함으로써 훌륭한 교구로서 활용할 수 있게 된다. 이 과정에서 각 단위블록(110~190)의 각 면에 숫자가 새겨져 있으므로 취학 전 아동들에게 블록 쌓기를 통하여 수의 개념에 관한 사전 교육 교재로 활용될 수도 있을 것이다. 또한, 후술할 도8에서와 같이 각 단위블록의 면에 피보나치 수열의 숫자를 형성하는 경우 각 단위블록의 체적관계를 이용하여 피보나치 수열에 관한 개념을 교육할 수도 있을 것이다.
노인들의 경우에는 본 발명을 이용하여 블록 쌓기를 하도록 함으로써 치매를 예방할 수 있을 것이며, 성인들의 경우에는 블록 쌓기 게임으로 활용할 수 있을 것이다. 예를 들어 여럿이서 각자가 22개의 단위블록으로 이루어지는 한 벌의 단위블록 세트를 가지고, 순서대로 돌아가면서 한 개씩의 블록을 쌓아서 정육면체 완성블록(100)을 먼저 완성하는 게임 등이 가능할 것이다. 이때 어느 한 명이 단위블록을 잘 못 배치하는 경우에는 완성블록의 형상이 정육면체가 되지 않을 수도 있다. 이러한 경우에는 게임에 실패하거나 지는 것으로 하는 것도 가능하다.
여하튼 본 발명의 단위블록들은 교육, 두뇌개발 및 게임 등에 다양하게 활용이 가능하고 그 제작이 쉬우며 제작비용이 저렴하다는 장점이 있다. 최근 가베 완구 등이 목재로 이루어지는 추세에 맞추어 친환경 목재를 이용하여 각 단위블록을 제조할 수 있으며, 물론 플라스틱 등의 합성수지나 금속재로 제조하는 것도 가능할 것이다.
도7 및 도8은 본 발명의 단위블록들을 이용하여 완성된 정육면체의 다른 실시예들의 외관 사시도인데, 도7의 경우에는 각 면에 단위블록의 순위 번호(단위블록의 체적순으로 매겨진 번호)가 매겨져 있고, 도8의 경우에는 각 단위블록에 대응하는 피보나치 수열의 번호가 매겨져 있다. 즉, 도8의 경우에는 각 단위블록(110~190)의 면에 1,2,3,5,8,13,21,34,55의 피보나치 수열의 숫자가 형성된 것이다. 이를 통하여 사용자는 피보나치 수열의 개념을 이해하게 될 것이다.
본 발명의 경우 크기가 같은 각 단위블록은 모두 같은 색으로 하거나, 관련 있는 기호나 캐릭터 등의 도안을 표시하여 활용하는 것도 유용할 것이다. 즉, 본 발명의 각 단위블록들을 색깔이나 도안 등을 달리하여 구별할 수 있도록 하는 것도 가능하다.
이상으로 본 발명의 기술적 사상에 관하여 선택된 실시예를 중심으로 설명하였으나 본 발명의 기술적 범위가 이에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 될 것이며, 본 발명의 단위블록들을 이용한 블록 쌓기는 다양한 용도로 활용될 수 있을 것이며, 본 발명에서는 이러한 추가적인 활용방안들을 배제하지 않는다.
본 발명은 황금비율과 피보나치 수열을 이용한 조립블록에 관한 것으로서, 어린이나 학생들의 수의 개념 학습 및 두뇌개발용 교구로서 활용될 수 있고, 노인의 치매 예방을 위한 도구로서 사용될 수 있으며, 기타 여럿이서 할 수 있는 블록 쌓기 게임으로도 응용이 가능한 다목적 블록 쌓기 완구에 관한 것이다.
본 발명의 황금분할을 이용한 조립블록은 그 제조가 쉬울 뿐 아니라 간단한 구성으로서 다양하게 활용될 수 있으므로 각종 교육용 및 게임용 교구로서 널리 보급할 필요가 있을 것이다.
100: 정육면체 완성블록 110: 제1블록
120: 제2블록 130: 제3블록
140: 제4블록 150: 제5블록
160: 제6블록 170: 제7블록
180: 제8블록 190: 제9블록

Claims (5)

  1. 한 변의 길이가
    Figure 112010080496833-pat00030
    인 정육면체의 제1블록;
    가로x세로x높이가
    Figure 112010080496833-pat00031
    인 직육면체의 제2블록;
    가로x세로x높이가
    Figure 112010080496833-pat00032
    인 직육면체의 제3블록;
    한 변의 길이가
    Figure 112010080496833-pat00033
    인 정육면체의 제4블록;
    가로x세로x높이가
    Figure 112010080496833-pat00034
    인 직육면체의 제5블록;
    가로x세로x높이가
    Figure 112010080496833-pat00035
    인 직육면체의 제6블록;
    한 변의 길이가
    Figure 112010080496833-pat00036
    인 정육면체의 제7블록;
    가로x세로x높이가
    Figure 112010080496833-pat00037
    인 직육면체의 제8블록; 및
    가로x세로x높이가
    Figure 112010080496833-pat00038
    인 직육면체의 제9블록;
    을 포함하여 이루어지는 조립용 블록으로서,
    Figure 112010080496833-pat00039

    인 것을 특징으로 하는 황금분할을 이용한 조립블록.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 {제1블록 내지 제9블록}의 개수는 순서대로 {1,3,3,2,3,3,1,3,3} 개인 것을 특징으로 하는 황금분할을 이용한 조립블록.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1블록 내지 제9블록의 각 면에는 블록의 번호가 형성되는 것을 특징으로 하는 황금분할을 이용한 조립블록.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 블록의 번호는 피보나치 수열을 이루는 것을 특징으로 하는 황금분할을 이용한 조립블록.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1블록 내지 제9블록의 각각은 서로 다른 색깔에 의하여 구분되는 것을 특징으로 하는 황금분할을 이용한 조립블록.
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