인천반도체고등학교에서 진행한 초음파 센서 스마트 휴지통 제작 수업.
인천반도체고등학교에서 초음파 센서로 여닫히는 스마트 휴지통을 만들었습니다.
손을 가까이 대면 뚜껑이 열리는 그 휴지통이요. 흔히 보는 물건인데, 안을 열어 보면 IoT의 기본 구조가 그대로 들어 있습니다. 감지하고, 판단하고, 움직인다. 이 세 단계가 전부예요.
그래서 이 주제는 진로체험으로 쓰기가 좋습니다. 학생이 이미 아는 물건에서 시작해서, 끝날 때는 자율주행차의 전방 감지까지 같은 원리로 설명할 수 있게 되거든요.
운영 개요
학교 · 인천반도체고등학교
주제 · 초음파 센서 거리 측정 · 아두이노 제어 · 서보 모터 구동
시간 · 2차시 80분 또는 3차시 120분
장소 · 일반 교실 (1인 1PC 또는 노트북 필요)
박쥐가 어둠 속에서 길을 찾는 방법
초음파 센서 설명은 여기서 시작합니다. 박쥐는 눈이 아니라 소리로 봅니다. 소리를 내보내고 돌아오는 시간을 재서 거리를 압니다.
센서도 똑같습니다. 사람 귀에 안 들리는 높은 소리를 쏘고, 부딪혀 돌아오는 시간을 잽니다. 소리의 속도를 아니까 시간만 알면 거리가 나오죠. 왕복이니까 반으로 나누고요.
여기까지가 이론인데, 5분이면 끝납니다. 그다음부터는 화면에 숫자를 띄워 놓고 손을 가까이 댔다 떼며 숫자가 움직이는 것을 보게 합니다. 이 순간에 교실 분위기가 바뀝니다.
센서가 보내는 거리 값을 실시간으로 확인하는 과정.
몇 센티미터에서 열리게 할 것인가
이 수업의 진짜 과제는 조립이 아니라 숫자 하나를 정하는 것입니다. 몇 센티미터 안에 들어오면 뚜껑을 열 것인가.
너무 멀리 잡으면 지나가기만 해도 열립니다. 너무 가까이 잡으면 손을 바짝 붙여야 열려서 쓰기 불편하고요. 정답이 없고, 써 보면서 찾아야 합니다.
학생마다 다른 값을 넣고 서로 시험해 보게 하면 이 과정이 훨씬 빨라집니다. 자기 것은 괜찮아 보이는데 친구가 써 보면 불편하다는 이야기가 나오거든요. 제품을 만든다는 게 어떤 일인지 여기서 한 번 겪습니다.
코드의 거리 값을 바꿔 가며 자기 기준을 찾아 갑니다.
배선과 코드가 만나는 자리
하드웨어는 셋입니다. 거리를 재는 초음파 센서, 판단하는 아두이노 보드, 뚜껑을 미는 서보 모터.
이 셋을 잇는 배선을 직접 합니다. 그리고 여기서 반드시 문제가 생겨요. 센서가 흔들려서 값이 튀거나, 모터 각도가 모자라 뚜껑이 끝까지 안 열리거나.
이 오류들이 수업의 알맹이입니다. 값이 튀면 센서를 고정하고, 뚜껑이 덜 열리면 각도를 키웁니다. 무엇이 잘못됐는지 스스로 좁혀 가는 이 과정이 완성품보다 오래 남습니다.
아두이노 보드와 서보 모터를 연결하는 과정.
동작이 이상하면 배선부터 되짚습니다.
같은 원리가 쓰이는 곳들
마무리는 확장으로 갑니다. 오늘 쓴 초음파 센서가 어디에 또 들어가는지요.
자율주행차의 전방 감지, 드론의 고도 유지, 산업 로봇의 안전 펜스. 전부 같은 원리입니다. 거리를 재서 판단하고 움직인다는 구조가 똑같아요.
반도체고 학생들에게는 이 연결이 특히 잘 걸립니다. 오늘 만든 휴지통이 앞으로 다룰 장비의 축소판이라는 걸 스스로 알아채거든요.
막힌 부분을 서로 공유하며 해결하는 시간.
완성한 스마트 휴지통의 동작을 확인합니다.
수업을 마치며.
담당 선생님이 자주 묻는 것
Q. 아두이노를 안 배운 학생도 되나요?
됩니다. 코드를 처음부터 짜지 않고, 동작하는 코드에서 값을 바꿔 보는 것부터 시작합니다. 문법을 몰라도 무엇을 바꾸면 무엇이 달라지는지는 알 수 있습니다.
Q. 특성화고에 맞는 난이도인가요?
반도체·전자 계열이면 오히려 여유가 있습니다. 그런 반은 거리 값 조정에서 끝내지 않고 여러 조건을 겹치는 로직까지 넣습니다. 학과를 알려 주시면 난이도를 올려 잡습니다.
Q. 만든 것은 가져가나요?
회차 구성에 따라 다릅니다. 소장형으로 원하시면 미리 말씀해 주세요.
프로그램 문의 · 출강 일정 확인
선생님, 아래 세 가지만 알려주시면 프로그램 제안서와 견적을 보내드립니다.
1. 대상 학년과 인원
2. 희망 일정과 차시
3. 실습 공간 여건 (교실 형태, 컴퓨터실 여부, 콘센트)
전화 · 070-8064-0829
메일 · hyedu0829@gmail.com (제안서·견적 요청은 메일이 빠릅니다)
프로그램 목록 · https://hyedu.kr/ko/programs
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