엄마와 함께 당일치기 과학여행

다 큰 처녀가 초등학생과 학부모 사이에 낀 사연

제가 살고있는 포항의 시청 홈페이지에서 재미있는 모집글을 발견했습니다.

<과학투어(Science tour) 참가자 모집 안내>

 

‘과학투어는 포스텍의 주요 연구기관인 가속기 연구소, 물리연구소, 디지털가상연구소를 방문합니다(재밌겠다+_+) ... 

참가대상 : 초등학생 및 학부모(허걱;;;)...’

가고는 싶은데 난 해당사항이 안되는구나... 포기해야 하는건가???  

 

오호라~ 그런데, “교과부 블로그 아이디어 팩토리기잔데요, 직접 오시지 못하는 분들을 위해 과학투어를 취재하고 싶어요!” 라고 통사정을 했더니 승낙을 해주셨습니다^^

덕분에 전 무거운 카메라 가방 메고, 혼자서 외로이 초등학생들과 학부모들 사이에 껴서

과학투어에 함께 하고 돌아왔습니다.

과학투어(Science Tour)는 포스텍 과학기술진흥센터와 포항시가 2005년 부터 매해 여름, 겨울에 진행하는 행사라고 합니다. 포스텍 과학기술진흥센터는 과학투어 외에도 평소에 생활과학교실을 운영하고 있구요 08~09년에는 생활과학교실운영기관 최우수상을 수상해 교육과학기술부 장관 표창을 받기도 했습니다.(생활과학교실에 관해서도 얘기를 하면 포스팅이 너무 길어지니깐.. 생활과학교실은 다음에 한 번 다루도록 할게요!)  

 

이번 겨울 과학투어의 스케줄은 이랬습니다.

 

구 분	시 간	내 용
집 결	15:00 ~ 15:20	종합운동장 호돌이탑
등록 및 차량 이동	15:20 ~ 15:40	종합운동장 → 가속기 연구소
포항 가속기 연구소	15:40 ~ 16:40	시설 소개 및 관람
차량 이동	16:40 ~ 16:50	가속기 연구소 → 물리연구소
물리 연구소	16:50 ~ 17:40	시설 소개 및 물리 실험 체험
디지털 가상 연구소	17:40 ~ 18:30	시설 소개 디지털 생활과학교실 관람 생활과학교실 프로그램 체험
차량 이동 및 해산	18:30 ~ 18:40	포스텍 대학본부→종합운동장

최근 포스텍은 영국 타임스 고등교육 매거진 THE 톰슨-로이터가 공동으로 매긴 세계 대학 순위에서 28위, 아시아에서는 3위를 기록했다고 하구요~ 이를 기념하기 위해! 이번 과학투어는 포스텍에 있는 주요 연구소 3곳을 둘러보는 것으로 정해졌습니다. 물론, 무료입니다.

과학투어 출바~알!

 

 

도우미 선생님께서 버스 안에서 마이크를 잡고 투어에 대해 차근차근 설명해 주셨답니다.

이런 경험은 오랜만이라 전... 정말 여행 떠나는 기분이 들더라구요^^

 

첫번째 일정인 포항 가속기 연구소로 함께 가볼게요~

 

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가속기 연구소는 방사광가속기 활용하는 방법들을 연구하기 위해 세워진 연구소입니다. 

 

방사광이라고 하니까 방사능과 연관되는 거 아냐? 라고 생각하는 분들 있으실텐데요 우리가 흔히 이야기하는 방사능은 원자력 발전이나 비파괴검사, 또는 병원에서 쓰는 치료용 방사선 동위원소로부터 발생합니다. 대부분의 경우 방사능이 없어지는데 수년의 세월이 걸리기 때문에 이들을 처리하는데 특별한 시설과 장소가 필요하지요~

 

포항 가속기 연구소의 방사광가속기는 이러한 방사능과는 무관합니다. 방사능은 한마디로 인간이 만들어 낼 수 있는 최고급의 빛입니다. 이 빛은 젖은 우산을 쥐고 흔들 때 물방울이 우산살에서 튀어나가듯이 생기기 때문에 방사라는 이름이 붙었을 뿐 방사능과는 관계가 없다고 합니다. 고로, 포항방사광가속기는 한마디로 '빛 공장' 이라고 생각하면 되겠습니다. 

 

포항 가속기 연구소에는 3세대 방사광 가속기가 있다고 하는데요. 건설기간이 7년, 크기가 축구경기장 20개를 붙여놓은 정도로 세계적으로도 29대만이 건설되어 있고, 우리나라가 자국의 기술로만!!! 세계 5번째로 건설을 했습니다.

 

 

포항 가속기 연구소

 

방사광 가속기의 주 설비인 선형가속기는 전자총에서 나온 전자를 빛의 속도로 가속시키는 장치구요, 또 다른 주설비인 저장링은 입사된 전자빔을 원형궤도에 저장하여 2극 자석이나 삽입장치를 통과할 때마다 방사광을 방출시키는 장치, 빔라인은 방출되는 방사광을 유도하는 관으로 여기에 각종장치를 설치하여 연구를 수행한다고 합니다.

선형가속기

저장링

빔라인

 

방사광 가속기 활용의 대표적인 예

 

1. 세계최초로 살아있는 모기 생체의 내부를 마이크로 단위로 관찰

보통은 나노의 단위까지 촬영하기위해서는 진공현미경을 이용해야하는데, 진공현미경은 생물이 죽어야하는 단점이 있습니다. 하지만 방사광을 이용하면 생체의 내부를 고화질의 영상으로 촬영이 가능하게 됩니다. 1B2·X-선미세탐침 (윤화식박사)

 

2. 방사광가속기로 만드는 신약(타미플루)

대부분의 질병은 기능에서 문제가 생긴 단백질이 질병을 일으킵니다. 일반적인 약의 제조방법은 약을 제조하여 많은 임상 실험 끝에 결과를 가지고 출시를 하나, 가속기를 하여 단백질의 결정구조 분석을 통해 신약을 자물쇠와 열쇠처럼 단백질의 구조에 맞게 신약을 개발해내는 과정을 거칩니다. 

최근에 이렇게 만들어진 유명한 약이 있죠? 바로 신종플루의 백신인 타미플루입니다. 앞으로는 맞춤의약시대로 같은 종류의 질병에 대하여 각자의 체질과 특성에 따라 각기 다른 종류의 약을 만들어 처방하는 시대가 올 것입니다. 그리고 방사광 가속기는 지금까지 치료가 불가능하였던 각종 질병에 대한 치료약의 개발과 더불어 맞춤의약 시대가 가능하게 하는 결정적인 역할을 할 것입니다.

 

3. 방사광을 통해 만든 초미세부품제작 통증없는 주사바늘(LIGA공정2)

LIGA공정의 대표적인예로는 초소형 미세바늘제작이 있습니다. 통증을 느끼는 신경조직까지 도달하지 않는 바늘이 하루에도 몇 차례 반복되는 피검사로 고통스러워하는 당뇨병환자들에게 많은 도움이 되겠죠? 아프지 않은 주사바늘!

  

이러한 방사광 가속기에 대해 알아볼 수 있는 시간들을 포항 가속기 연구소에서 가졌습니다.

가속기 자체는 굉장히 규모가 크지만, 이를 활용해서는 무척 세밀한 것들을 할 수 있어선지 연구모형들은 초미니 사이즈가 많더라구요~ 더 궁금한 게 많으신 분들은 http://pal.postech.ac.kr(포항 가속기 연구소 홈페이지) 방문해 보세요!

 

 

진지하게 선생님의 설명을 듣고 있는 아이들

선생님은 인기짱! 아이들과 학부모에게 둘러싸였어요~

돋보기 삼매경에 빠진 참가자들

자자, 그럼 이번엔 포스텍 물리 연구소로 이동합시다!

  

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포스텍이 나름 면적이 넓은 대학이라, 또 밖은 추운 겨울이니까! 이동은 버스로 합니다. 시티투어처럼요~ 물리연구소에서는 물리 실험을 하게 된다는군요~ 

 

오늘 실험을 진행할 이 강의실! 문패부터 남다릅니다.

  

시연 강의실 문패, 내부

알고 보니 이 강의실은, 대학교육역량강화사업내용 중 일반물리강의개선사업에 따라 교육과학기술부의 지원을 받아 열게 된 실험이 가능한 강의실이었습니다!

 

많은 물리강의나 수업이 강의 중심, 이론 중심이었던 한계에서 벗어나 자연을 먼저 관찰하고 그에 관련된 이론을 배운다는 취지로 만들게 됐구요 지난 2009년 10월 27일 오픈했다고 합니다. 

 

2010년 봄학기부터 본격적으로 포스텍 학생들이 이 곳에서 물리수업을 받고 있다고 하는데요. 이 곳에서 과학투어 참가자들은 포스텍 물리학과 교육실험실 권용택 선생님과 함께 다양한 물리 실험 체험을 해봤습니다. 

 

Hogh road Low road 실험 중! 입니다

High road Low road

위치에너지가 같은 두가지 길을 달리는 당구공. 어느쪽이 딸리 도달할까요?

굴곡이 있는 길을 갈 때 속력의 차이가 생깁니다. 따라서 이로 이해 결과는 예상과 달리 굴곡이 있는 당구공이 빨리 도달 한다고 합니다.

 

이를 인생에 비유해 주셨는데요~ 어려움 뒤에 더 성장해, 더 힘차게 빨리 달릴 수 있게 되겠죠? 우리 인생도....

 

 

재미있는 실험에 어린이들, 학부모들의 참여도가 상당히 좋더라구요~

 

 

이것은 공기대포(Air cannon)입니다.

쇠관 속의  공기를 진공펌프로 현재 기압 보다 낮아지도록 하면 외부와 압력차가 생기는데요~ 이 원리를 이용하여 탁구공 및 골프공을 플라스틱 접시에 쏘아봅니다. 대기압 차의 의한 공기 대포의 위력을 볼 수 있겠죠? 이 날은 탁구공을 접시에 쏘아봤는데요 탁구공은 강한 위력으로 플라스틱 접시에 저렇게 구멍을 내며 모두 통과하더라구요~ (워낙 순식간에 지나간 일이라 통과하는 장면은 담지 못했네요^^;;)

 

 

나무상자 위, 공중에 떠 있는 자석 보이나요?

실제로는 공중에 떠 있는 캔커피 위로 자기부상열차가 지나간다고 합니다

다음 실험은 신기한 초전도라고 자기부상열차의 원리를 알아보는 실험을 해봤습니다.

초전도 물질은 반자성의 물리적인 성질을 가지는데요~ 따라서 초전도 물질 속으로 자력선이 들어가지 못합니다. 이러한 성질로 초전도는 자석에 의해 둥둥 뜨는데, 이것을 마이스너 효과라고 하고 이를 응용한 것이 자기부상열차을 가능하게 합니다. 초전도 물질을 만들기 위해 현장에서 급속냉동을 해 저렇게 연기가 뿌옇게 보이는 거랍니다.

 

또, 개인적으로 가장 인상에 남아있는 소리 불꽃(Flame tube)

금속관에 불꽃을 일정하게 하고 소리를 넣어주면 관 속에서 불꽃의 모양이 특별한 진동수에 대해 음파의 간섭으로 정상파의 모양을 보인다고 합니다. 쉽게 말해 불꽃이 음악에 맞춰 춤을 추는 거라지요~ 이렇게요!!!

 

과학투어 참가자들을 위해 친절히 설명 중인 권용태 선생님

불꽃들의 음악쇼. 음악이 보이나요?

 

투어를 기억하기 위해 사진 찍는 엄마와 아들의 모습도 볼 수 있었습니다.

 

이제 세 번째 투어 장소인 디지털 가상 연구소로 가봅시다!

  

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디지털 가상 연구소에서는 증강현실 (Augmented Reality) 을 체험했습니다.

 

증강현실(Augmented Reality) 체험실험은 한국교육학술정보원(KERIS)에서 증강현실(Augmented Reality)을 이용한 체험형 학습 시범 콘텐츠 개발로 만들어졌습니다. 개발당시 포스텍 소속의 책임 연구자 김정현 교수와 가상 실험연구실의 여러 연구원들의 노력으로 만들어진 프로그램을 이용한 것인데요~ 증강현실이란 카메라로 보이는 현실의 공간 속에서 그래픽 객체를 삽입하는 기술을 말합니다. 참여하는 학생들은 컴퓨터 화면상에 가상의 물체로 표현되는 실험도구들을 만지면서 표현되는 공간이 실제 사물인 듯한 느낌을 갖습니다.

 

증강현실 체험을 위해 담당 선생님의 설명을 듣고 있는 참가자들

증강현실을 이용한 과학 체험 콘텐츠를 작동하기위한 컴퓨터의 환경은 3차원 그래픽 가속이 되는 비디오카드가 장착된 PC와 화상 카메라가 필요합니다. 증강현실을 이용한 콘텐츠의 내용은 녹색성장에 연계하기 좋은 날씨주제의 기초 전반을 다루고 있는데요 지구상의 물이 증발하여 구름이 되고, 구름이 다시 외부의 환경에 의해 눈과 비의 형태로 강수가 되는 “물의 순환과 날씨변화”가 큰 주젭니다. 실제로 쉽게 보기 어려운 기상 변화 현상을 학습자가 변화의 조건을 달리하여 체험함으로써 체험 학습의 효과를 극대화 시킬 수 있다고 하네요~ 이번 과학투어에서는 비가 내리는 과정을 직접 체험해 볼 수 있었습니다.

 

요 두가지 그래픽 객체를 컴퓨터 화면에 갖다대면

 

컴퓨터 화면에서는 비가 내립니다. 프로젝터를 통해 참가자들도 함께 보고 있습니다.

 

좀 더 자세히 살펴보면 이런 장면들이 보인답니다~

 

증강현실 체험은 오픈랩과 같이 구동속도가 빠른 대학의 전산실, 대형 스크린 앞에서 뿐만 아니라 일반 PC에 연결된 화상 카메라 시스템 만 으로도 쉽게 사용할 수 있는 접근성이 있습니다. 뿐만 아니라 1인칭 시점의 디스플레이 장비(HMD: Head Mounted Display)를 활용한다면 몰입형 시스템으로도 가능하다고 하네요~

 

마무리는 포스텍 생활과학교실을 체험해 보는 시간이었는데요, 오늘의 생활과학교실은 푸드 마일리지를 공부하는 시간이었습니다. 푸드 마일리지는 1994년 영국 환경운동가 팀 랭이 창안한 것인데요, 특정 중량의 먹을거리가 생산지에서 소비지까지 이동하는 거리를 계산한 것이랍니다. 푸드 마일리지를 줄이는 것이 온실가스 배출을 줄여 지구온난화 속도를 늦출 수 있다고 하죠? 푸드 마일리지에 관한 좀 더 자세한 내용은 아이디어 팩토리 이인옥 기자님의 지구를 지키는 아줌마 편을 참고해 주세요~

 

이 푸드 마일리지에 대해 생소한 어린이 참가자들을 위해 재미있는 스티커 붙이기 방식으로 생활과학교실이 진행됐습니다.

 

푸드 마일리지란 이런 것이에요! 열심히 설명 중인 선생님

열심히, 진지하게 스티커를 붙이고 있는 참가자들

짠~ 완성하면 이렇게 된답니다~ 집에 붙여놓고 식사때마다 푸드 마일리지에 대해 생각해보기!

엄마도 푸드 마일리지를 꼼꼼히 살피고 있네요

이번 겨울 과학투어는 여기까지 입니다. 하루 안에, 아니 정확히는 반나절 안에 많은 것을 할 수 있었네요~ 아이들에게는 어려운 과학과 친해질 수 있어서 좋고, 엄마와 함께 하는 시간이라서 더욱 좋고, 물론 어른들에게도 신기한 체험의 시간이었습니다.

 

과학이라는 주제로도 이렇게 여행이 가능하네요~ 그것도 당일치기로 말이죠~

 

매회마다 각기 다른 일정으로 진행하는 이 과학투어(Science Tour). 무료라서 더 좋은 이 당일치기 과학여행은 앞으로도 매년 여름, 겨울 두번씩 진행한다고 하니까요. 한번쯤 아이들 손을 잡고 참여해봐도 좋지 않을까 싶습니다.

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