KR101107609B1 - 태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재에 관한 것으로, 저면에 부력체(20)가 배치되고, 중심에 절개구(11)가 형성된 밑판(10); 밑판(10)에 고정되는 모터(31)와, 절개구(11)를 관통하면서 모터(31)의 동력을 받아 회전하도록 고정되는 프로펠러(36)를 갖춘 구동부(30); 밑판(10)에 고정되어 보트의 외관이 표현되도록 설치되고, 수평하게 배치되는 날개판(43)을 갖춘 미장재(40); 및 밑판(10)에 편중 배치된 구동부(30)에 대항해 날개판(43)에 편중 배치되는 고정블록(51)과, 고정블록(51)에 안착 고정되는 철재 고정볼(52)과, 고정볼(52)에 자력으로 고정되는 영구자석 재질의 자성관(54)과, 자성관(54)이 고정되고 전선(L)을 매개로 모터(31)와 통전하는 태양전지판(56)을 갖춘 발전부(50)를 포함하는 것이다.

Description

태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재{Teaching materials for solar power generation and practical application thereof}

본 발명은 태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재에 관한 것이다.

태양에너지는 화석에너지를 대체하는 친환경적인 에너지원으로, 현재 다양한 기술분야에서 연구 및 응용이 진행되고 있다.

이러한 태양에너지의 과학적인 기초이론과 응용 내용은 체계화된 교육을 통해 학생들에게 지속적으로 전달되어야 한다.

한편, 새로운 정보와 각종 과학기술에 대한 호기심이 왕성한 연령대의 학생은 다양한 경험과 교육 등을 통한 유용한 정보의 습득을 갈망한다. 그런데, 상기 경험과 교육은 일시적이면서 일방적인 방식으로 이루어지는 경우가 많고, 이러한 교육방법은 학생들의 흥미를 지속시키지 못하는 한계가 있었다.

더욱이 종래에는, 태양에너지와 같은 무형적인 과학 지식을 교육함에 있어서 교육자가 칠판에 단순히 도시하거나 판서하는 방식으로 학생들에게 이론만을 암기식으로 전달하므로, 학습효율 또한 높지 못하다는 문제가 있었다.

아울러, 이러한 주입식 교육방법에서는 태양에너지와 같은 과학원리에 대한 학생들의 이해보다는 단순 지식의 일방적인 전달에만 그치는 경우가 많아, 학생들이 실제로 체험하고 적극적으로 참여할 수 있는 학습교재가 시급히 요망되었다.

상기 문제를 해소하기 위해 종래에는 태양전지판의 발전모습을 눈으로 직접 확인하고 이를 실시해볼 수도 있는 체험학습이 제시되었다. 즉, 태양에너지를 이용한 발전모습을 학생들이 실제로 체험토록 해서, 학습효율을 높이는 것이다.

이를 위한 수단으로, 종래에는 태양전지판과 일반 램프를 전선으로 연결한 후 태양전지판이 태양광을 수광토록 해서, 상기 램프가 안정적으로 발광하는 것을 학생들이 직접 눈으로 볼 수도 있고, 이를 직접 구성 및 설치할 수도 있도록 했다.

하지만, 이러한 교육방식 또한 램프의 단순한 점멸만을 보여주면서 학생들의 일시적인 호기심만을 유발하는데 그치므로, 과학이론에 대한 교육방식으로는 한계가 있었고, 학생들이 교육을 통해 얻을 수 있는 과학지식 이외엔 그 이상의 꿈 제시는 전무하므로, 태양에너지 학습을 위한 보다 적절하고 효율적인 교육방법과 학습교재가 요구되었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 문제를 해소하기 위해 안출된 것으로, 학생들이 태양에너지라는 과학지식에 대한 교육을 효과적으로 습득하고, 아울러 학생들이 많은 관심을 갖는 놀이문화와의 접목을 통해 지속적인 호기심 유지와 태양에너지에 대한 순수 과학이론의 학습효율을 극대화할 수 있는 태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재의 제시를 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

저면에 부력체가 배치되고, 중심에 절개구가 형성된 밑판;

밑판에 고정되는 모터와, 절개구를 관통하면서 모터의 동력을 받아 회전하도록 고정되는 프로펠러를 갖춘 구동부;

밑판에 고정되어 보트의 외관이 표현되도록 설치되고, 수평하게 배치되는 날개판을 갖춘 미장재; 및

밑판에 편중 배치된 구동부에 대항해 날개판에 편중 배치되는 고정블록과, 고정블록에 안착 고정되는 철재 고정볼과, 고정볼에 자력으로 고정되는 영구자석 재질의 자성관과, 자성관이 고정되고 전선을 매개로 모터와 통전하는 태양전지판을 갖춘 발전부;

를 포함하는 태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재이다.

상기의 본 발명은, 놀이기구와 같은 보트형 학습교재를 직접 제작하고, 이러한 제작 과정에서 태양에너지 외에 다양한 기술내용과 이론들을 학습할 수 있으며, 궁극적으로는 자신이 직접 제작한 보트형 학습교재가 태양에너지를 받아 안정적으로 동작하는 모습을 보면서 학생들의 성취감은 물론 과학적인 호기심을 지속시켜서, 보다 발전된 학습효과를 기대할 수 있다.

본 발명에 따른 학습교재는 수상에서 직진 또는 후진할 수 있는 구조를 이루고, 교육에 대한 체감효율을 극대화하기 위해 수상 기구인 보트형상을 이룬다. 한편, 태양에너지를 수광하는 태양전지판의 효율적인 수광을 위해 태양 위치에 따라 태양전지판의 배치방향을 학생이 쉽게 조정할 수 있도록 해서, 학생들의 호기심과 참여 유도를 효과적으로 이룰 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 학습교재에 대한 설명은 학습교재의 제작과정을 설명하면서 상세히 한다.

이하 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 보트형 학습교재의 밑판을 완성하는 모습을 도시한 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 보트형 학습교재는 전체 외형이 보트 형상을 이루고, 부력에 의해 부상할 수 있는 재질과 구조를 이루어야 한다.

이를 위해, 상기 보트형 학습교재는 평판 형상의 밑판(10)을 구비하고, 부력 을 높이기 위해 밑판(10) 저면의 양 측단에는 한 쌍의 부력체(20)를 각각 배치한다.

부력체(20)는 스티로폼으로 제작될 수 있고, 보트형 학습교재가 물의 저항을 가능한 적게 받도록 전면은 경사지게 형성되는 것이 바람직하다.

한편, 밑판(10)에는 절개구(11)가 형성된다. 절개구(11)는 하기 프로펠러(36; 도 2 참조)가 관통하는 것으로, 수상에 위치한 보트형 학습교재가 프로펠러(36)로부터 균형적인 출력을 받도록, 밑판(10) 중심에 위치해야 할 것이다.

참고로, 밑판(10)은 보트형 학습교재의 중량을 감소시키기 위해 가벼우면서도 물의 흡수율이 낮은 재질로 되는 것이 바람직할 것이다. 따라서, 목재 또는 합성수지재가 적용될 수 있을 것이다.

도 2는 본 발명에 따른 모터와 프로펠러의 결속 모습을 도시한 분해 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.

본 발명에 따른 보트형 학습교재의 구동부(30)는 수상에 위치한 보트형 학습교재가 전진 또는 후진할 수 있는 출력을 발하는 것으로, 모터(31)와 프로펠러(36)를 포함한다.

프로펠러(36)는 도시한 바와 같이 판 형상의 다수 날개가 동축을 중심으로 방사형태로 배치돼 이루어지는 것으로, 절개구(11)를 관통해서 수면과 접할 수 있도록 된다.

한편, 모터(31)는 프로펠러(36)의 동축을 이루는 회전축대(31a)를 포함하면 서 전기를 받아 회전하고, 이러한 회전력은 프로펠러(36)로 전달된다.

하판(32), 상판(33), 좌판(34) 및 우판(35)은 모터(31)의 안정적인 고정을 위한 것으로, 도시한 바와 같이 모터(31)의 상하좌우 네 측면을 감싸 고정한다.

본 발명에 따른 실시예에서는 모터(31)의 상하를 지지하는 하판(32) 및 상판(33)을 스티로폼으로 제작하고, 모터(31)의 좌우를 지지하는 좌판(34) 및 우판(35)을 목재로 한다. 참고로, 보트형 학습교재는 주행 중 상하진동이 지속해서 발생하고, 이는 모터(31)의 안정적인 고정을 방해한다. 따라서, 모터(31)의 안정적인 고정을 담보하기 위해 하판(32) 및 상판(33)은 완충성질을 갖는 스티로폼으로 제작될 수 있다. 아울러, 모터(31)의 좌우 흔들림에 대한 견고한 지지를 담보하기 위해 좌판(34) 및 우판(35)는 모터(31)를 강제로 구속할 수 있는 목재로 제작되는 것이 바람직할 것이다.

아울러, 모터(31)와 직접 접하는 하판(32), 상판(33), 좌판(34) 및 우판(35)의 내면은 양면 테이프와 같은 접착부재(S)를 붙여서 모터(31)의 고정성을 높일 수 있다.

도 3은 상기 밑판과 모터 및 프로펠러의 결속 모습을 도시한 분해 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.

모터(31)를 포함하는 구동부(30)는 프로펠러(36)로의 회전력 전달을 위해 프로펠러(36)와 인접 배치되므로, 도시한 바와 같이 절개구(11)의 일측에 위치한다.

도 4는 상기 밑판의 미장 모습을 도시한 분해 사시도인 바, 이를 참조해 설명한다.

구동부(30)를 장착한 밑판(10)은 보트의 외형을 갖추기 위한 미장재(140)가 상면에 배치될 수 있다.

본 발명에 따른 실시예에서는 상기 미장재(140)를 한 쌍의 측판(41)과, 측판(41)의 선단에 연결되는 전판(42)과, 측판(41)의 후단에 안착되는 날개판(43)으로 구성하였다.

물론, 상기 미장재(140)는 보트의 외형을 갖추기 위한 것이므로, 그 형상과 외관 무늬는 보트의 각종 모습이 표현되도록 될 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 보트형 학습교재의 태양전지판을 고정하는 모습을 도시한 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명에 따른 보트형 학습교재의 모습을 도시한 사시도이고, 도 7은 상기 태양전지판의 동작모습을 개략적으로 도시한 부분 단면도인 바, 이를 참조해 설명한다.

구동부(30)의 구동에 필요한 전기를 공급하는 발전부(50)는 날개판(43)의 상면에 배치된다.

발전부(50)는 보트형 학습부재의 위치에 상관없이 태양광 수광이 효과적으로 이루어지도록, 태양전지판(56)의 방향을 학생이 손쉽게 조정할 수 있어야 하고, 아울러 태양전지판(56)의 보관을 위한 탈부착 또한 학생이 손쉽게 작업할 수 있어야 한다.

또한, 상대적으로 적지 않은 중량을 갖는 구동부(30)는 밑판(10) 상에 편중되게 배치되므로, 보트형 학습부재는 수면에 안착될 경우 구동부(30)가 위치한 쪽으로 기울어질 수밖에 없다. 이때, 발전부(50)는 태양광 발전은 물론 상기 편중 현상을 상쇄시켜서 보트형 학습부재의 균형을 맞출 수 있는 기능을 더불어 갖춘다.

이를 위해 태양전지판(56)의 지지를 위한 고정블록(51)을 날개판(43) 상에 안착 고정하되, 구동부(30)의 편중 위치에 대향하는 날개판(43)의 편중 위치에 배치해서, 보트형 학습교재의 좌우 중량이 균형을 이루도록 한다.

이후, 고정블록(51) 상에 철재 고정볼(52)을 안착한다. 이때, 고정블록(51)은 고정볼(52)의 안정된 안착을 위한 고정홈(51a)을 구비할 수 있고, 고정볼(52)의 견고한 고정을 위한 접착제가 이용될 수도 있을 것이다.

고정볼(52)에는 관 형상의 영구자석인 자성관(54)이 안착된다. 물론, 자성관(54)은 철재 고정볼(52)과 자력으로 접착돼 이동가능하게 고정되므로, 학생은 고정볼(52)과 자성관(54) 간의 탈착은 물론 고정위치 조정을 원활히 수행할 수 있다. 참고로, 자성관(54)은 고정볼(52)의 안정된 결속을 위한 고리 또는 관 형상을 이루는 것이 바람직하며, 이를 통해 자성관(54)의 개구된 일단이 고정볼(52)의 곡면과 효과적으로 맞물리면서 안정된 맞물림 상태를 유지할 수 있게 된다. 여기서, 자성관(54)을 '~관'으로 명명하였으나, 실제로 고리 형태일 수도 있음은 물론이다.

계속해서, 자성관(54)의 상단은 절연판(55)에 고정되고, 이 절연판(55)은 태양전지판(56)의 저면과 고정된다. 즉, 자성관(54)은 절연판(55)을 매개로 태양전지판(56)과 단단히 연결되는 것이다. 이때, 절연판(55)의 양단은 자성관(54)과 태 양전지판(56)에 접착제 등을 매개로 고정될 수 있으므로, 고정볼(52)과 접하는 자성관(54)의 말단은 접착수단(53)으로 마감처리될 수도 있을 것이다. 이는 겔 상태의 접착제가 자성관(54)과 접착된 고정볼(52)로 흘러가 경화되면서 태양전지판(56)의 유동성 저해하는 것을 방지하기 위함이다.

이렇게 완성된 발전부(50)의 태양전지판(56)은 전선(L)을 매개로 모터(31)와 전기적으로 연결되고, 이를 통해 태양전지판(56)에서 발전한 전기가 모터(31)로 흘러가 프로펠러(36)를 구동할 수 있게 된다. 참고로, 전선(L)은 학생이 전기적인 ON/OFF를 제어할 수 있도록 스위치(미도시함)를 포함할 수도 있을 것이다.

결국, 학생은 보트형 학습교재의 위치와 태양의 위치를 고려해 주도적으로 태양전지판(56)의 위치를 조정할 수 있고, 이를 통해 태양에너지 교육에 대한 학생들의 적극적인 참여 의지를 고취시킬 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 보트형 학습교재의 밑판을 완성하는 모습을 도시한 사시도이고,

도 2는 본 발명에 따른 모터와 프로펠러의 결속 모습을 도시한 분해 사시도이고,

도 3은 상기 밑판과 모터 및 프로펠러의 결속 모습을 도시한 분해 사시도이고,

도 4는 상기 밑판의 미장 모습을 도시한 분해 사시도이고,

도 5는 본 발명에 따른 보트형 학습교재의 태양전지판을 고정하는 모습을 도시한 분해 사시도이고,

도 6은 본 발명에 따른 보트형 학습교재의 모습을 도시한 사시도이고,

도 7은 상기 태양전지판의 동작모습을 개략적으로 도시한 부분 단면도이다.

- 첨부도면의 주요부분에 대한 용어설명 -

10; 밑판 11; 절개구 20; 부력체

30; 구동부 31; 모터 36; 프로펠러

40; 미장재 43; 날개판 50; 발전부

52; 고정볼 54; 자성관 56; 태양전지판

Claims (3)

1. 저면에 부력체(20)가 배치되고, 중심에 절개구(11)가 형성된 밑판(10);

   밑판(10)에 고정되는 모터(31)와, 절개구(11)를 관통하면서 모터(31)의 동력을 받아 회전하도록 고정되는 프로펠러(36)를 갖춘 구동부(30);

   밑판(10)에 고정되어 보트의 외관이 표현되도록 설치되고, 수평하게 배치되는 날개판(43)을 갖춘 미장재(40); 및

   밑판(10)에 편중 배치된 구동부(30)에 대항해 날개판(43)에 편중 배치되는 고정블록(51)과, 고정블록(51)에 안착 고정되는 철재 고정볼(52)과, 고정볼(52)에 자력으로 고정되는 영구자석 재질의 자성관(54)과, 자성관(54)이 고정되고 전선(L)을 매개로 모터(31)와 통전하는 태양전지판(56)을 갖춘 발전부(50);

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 구동부(30)는 모터(31)의 하부와 밑판(10)을 연결하는 스티로폼 재질의 하판(32)과, 모터(31)의 상부를 덮는 스티로폼 재질의 상판(33)과, 모터(31)의 좌,우측부와 상,하판(32, 33)를 각각 일괄 고정하는 목재질의 좌,우판(34, 35)을 더 포함하되, 모터(31)와 마주하는 상,하,좌,우판(32, 33, 34, 35)의 일면에는 양면 테이프인 접착부재(S)가 도포된 것을 특징으로 하는 태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 고정볼(52)과 접하는 고정블록(51)의 상면에는 고정볼(52)이 삽입 안착되는 고정홈(51a)이 형성된 것을 특징으로 하는 태양에너지 발전 및 응용 교육을 위한 보트형 학습교재.

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