[첨부6] 학생작품 지도논문 표지

작품번호

139

제29회 전국학생과학발명품경진대회

자동 이중창 청소기

출품분야 지도논문 출품부문 생활과학Ⅰ

2007. 6. 14.

시․도학 교(소 속)

학 년(직 위)

성 명

서울특별시서울을지

초등학교교 사 김 성 균

지도학생서울을지

초등학교5 고 광 욱

제 목 차 례

1. 과학 발명품 제작 안내 및 지도 방향 ·····················································1

가. 과학 영재학급과 우주소년단 운영을 통한 발명 연계 지도 ····················1

나. 발명품 제작 계획 및 참고 작품 안내 ··························································1

2. 발명품 제작 및 탐구 내용 지도 ·······························································3

가. 작품 제작 진행 과정 내용 ··············································································3

나. 학생의 문제 인식 및 만들게 된 동기 ··························································4

다. 자동 이중창 청소기의 필요성 ········································································4

라. 학생이 만들고 싶은 자동 이중창 청소기 ····················································6

마. 작품 제작에 관한 지도 ····················································································7

바. 선행연구에 관한 지도 ······················································································7

사. 선행 발명품에 대한 분석 ················································································9

아. 선행 발명품 분석결과 알아낸 사항 ····························································21

3. 발명품 제작 과정 지도 ·············································································21

가. 작품 제작 진행 과정 ······················································································21

나. 부분 별 작품 제작 방법 지도 ······································································22

4. 발명품 검증 과정 지도 ·············································································37

가. 지도 방침 ··········································································································37

나. 지도의 실제 ······································································································37

다. 학생의 제작 소감 및 제작 결과 ··································································38

5. 발명품 지도과정 결과 및 결론 ·······························································39

가. 지도과정 결과 ··································································································39

나. 지도과정 결론 ··································································································39

※ 참고 문헌 ····································································································40

표 차례

<표 1> 탐구 과정 지도 모형 ································································································2

<표 2-1> 자동 이중창 청소기의 필요성 설문 결과 ························································4

<표 2-2> 자동 이중창 청소기의 필요성 설문 결과 ························································5

<표 2-3> 자동 이중창 청소기의 필요성 설문 결과 ························································6

<표 3> 2007년 발명 프로젝트 진행 계획 ··········································································7

<표 4> 선행 발명품 조사 결과(특허청에 등록된 발명품) ·············································8

<표 5> 선행 발명품 조사 결과(전국학생과학발명품경진대회 출품작) ·······················8

<표 4-1> 선행 발명품 분석-특1(유리창 전면 또는 양면 청소기) ·······························9

<표 4-2> 선행 발명품 분석-특2(유리창 양면용 유리창 청소기) ·······························10

<표 4-3> 선행 발명품 분석-특3(유리창 청소기) ···························································11

<표 4-4> 선행 발명품 분석-특4(물공급을 위한 유리창 청소기) ·······························12

<표 4-5> 선행 발명품 분석-특5(사용하기 편리한 양면 유리창 청소기) ·················13

<표 4-6> 선행 발명품 분석-특6(유리창 양면 청소기구) ·············································14

<표 4-7> 선행 발명품 분석-특7(걸레가 회전되어 청소되는 휴대용 유리창 청소기) ··· 15

<표 4-8> 선행 발명품 분석-특8(분무장치가 구비된 유리창 청소구) ·······················16

<표 4-9> 선행 발명품 분석-특9(전자석 양면 창유리 청소기기) ·······························17

<표 4-10> 선행 발명품 분석-특10(유리창 청소기) ·······················································18

<표 5-1> 선행 발명품 분석-학1(자동 유리창 청소기) ·················································19

<표 5-2> 선행 발명품 분석-학2(유리창 청소로봇) ·······················································20

<표 6> 2007년 발명 프로젝트 작품제작 진행과정 ························································21

- 1 -

1. 과학 발명품 제작 안내 및 지도 방향

서울특별시북부교육청 초등영재교육원 과학반에서 활동 중이며, 본교의 우주소년

단 단원인 5학년 고광욱 어린이가 제29회 서울특별시 학생과학발명품경진대회에서

대상을 수상하였고, 전국대회에 나가는 경사를 가지게 되었다.

따라서 서울특별시북부교육청 초등영재교육원 과학반 지도교사이며, 본교의 우주

소년단 지도교사로서 고광욱 어린이의 발명품인 ‘자동 이중창 청소기’를 중심으로

작품 제작의 진행 순서와 탐구 내용의 지도 과정에 대하여 나타내어 보고자 한다.

가. 과학 영재학급과 우주소년단 운영을 통한 발명 연계 지도

제7차 교육과정에서는 교육을 통하여 추구해야 할 인간상으로 『기초 능력을 토

대로 하여 창의적인 능력을 발휘하는 사람』으로 정하고 있다. 뿐만 아니라 교과마

다 창의성 신장을 강조하고 있으며, 창의적 표현능력을 최고의 목표로 삼고 있다.

그만큼 우리 교육에서 학생들의 창의성을 높이는 교육이 중요시되고 있다는 뜻으로

받아들일 수 있다.

과학 영재학급은 프로그램은 학생들의 특성을 고려하여 초등학교 교육과정을 기본

으로 하여 탐구 활동의 다양성, 탐구 방법의 다양성, 종합적 문제 해결을 위한 탐구

능력의 배양에 주안점을 두어 구성하며, 과학의 상위 개념의 지도보다는 학생 수준

에 알맞은 다양한 탐구과정과 기능을 익히는데 중점은 둔다.

우주소년단은 우주의 신비를 깨닫고 우주에 도전하기 위한 기초지식을 전달하며

실물 모형의 제작, 발사훈련으로 이론 및 실제 적응능력을 향상시키고 직접체험, 자

기표현, 토론으로 올바른 가치관의 정립 및 무궁한 창의력을 자극․개발시키는 창

의력 개발 사업에 중점을 두고 있다.

과학 영재학급에서나 우주소년단 활동에 있어서 공통으로 요구되는 창의성 신장

을 위해서 발명 교육과의 연계성을 찾기란 그리 어려운 것이 아니다. 학습한 과학

적 원리를 직접 이용할 수 있는 아이디어를 내어 봄으로써 과학적 원리 자체에 대

한 이해를 깊게 할 수 있으며, 나아가서 새로운 것을 만들어 낼 수 있는 창의적 능

력을 신장시킬 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라 이러한 발명 교육과 관련된 활동은

과학학습 자체에 대한 흥미도 높일 수 있다.

나. 발명품 제작 계획 및 참고 작품 안내

1) 아이디어 추출법과 발명품 제작 계획을 다음과 같이 지도하였다.

가) 아이디어 검토 및 준비 사항

⑴ 자기가 하려고 하는 발명이 사람들이나 자신에게 어떤 이익을 줄 것인가?

⑵ 자신의 지식․지능․경험 및 자기의 경제 능력으로 가능한가?

⑶ 같은 종류의 발명이 어느 정도까지 발달했는가?

- 2 -

⑷ 이 발명이 지금까지는 어떤 방법이나 물건으로 충당되어 왔는가?

⑸ 이 발명이 시대적 요구에 일치하는가?

나) 발명의 목표가 결정되면 다음과 같이 실천한다.

⑴ 자료를 모아야 한다.

⑵ 그 속에서 발명에 이용할만한 자료를 찾는다.

⑶ 발명의 원리를 찾는다.

⑷ 발명을 시작한다.

다) 처음부터 아무런 경험과 훈련 없이 어려운 것을 발명하려고 하지 말고

간단하고 쉬운 것부터 발명하는 것이 좋다.

라) 탐구과정 지도 모형

개념․이론․법칙학습 자 연 현 상

새로운 사실토론 문 제 발 견 (Idea 발상)

요 약

결과의 종합 가 설 설 정결 론

일반화 제작조건통제

제 작 설 계 제작기구조작

제작방법고안

자료의 해석 및 분석 제작결과예측

자료의 수집과 정리

추론 및 예언관찰

원 인 분 석 수정

자료분석상관관계 설명

자료기록

<표 1> 탐구 과정 지도 모형

2) 발상에 도움을 주기 위하여 기존 우수 작품을 설명한 후, 발명품

제작에 참고 하도록 하였다.

※홈페이지 참고: www.ssp.re.kr , www.science.go.kr

3) 과학 발명품 아이디어 경진대회를 실시하고, 우수한 아이디어를 발

굴하여 제작지도에 들어갔다.

- 3 -

4) 교사가 점검해야 할 사항

가) 문제 인식 및 가설 설정: 알아내려고 하는 것은 무엇인가? 어떤 일이

일어날 것이라고 생각하는가? 왜 그럴 것이라고 생각하는가? 등으로 학생

의 생각을 분명하게 하도록 도와준다.

나) 탐구 계획: 어떤 다른 장치가 있는가? 무엇을 어떻게 변화시키려고 하

는가? 무엇을 어떻게 측정하려고 하는가? 검증을 하기 위해 무엇을 어떻게

일정하게 유지하려고 하는가? 결과를 기록할 표를 그렸는가? 등으로 탐구

에 필요한 사항과 절차를 확인시킨다.

다) 실험: 실험하는 과정에서 계획대로 했는가? 안전 및 주의 사항을 알고

있는가? 결과를 기록했는가? 등으로 안전 및 주의 사항을 숙지시키고 관찰

및 측정활동을 점검한다.

라) 결과 해석: 결과를 처리하는 과정에서 자료를 적절한 표나 그래프와

같은 방식으로 나타냈는가? 통제 변인을 고려했는가? 등으로 해석에 필요

한 사항을 준비하고 고려하도록 도와준다.

마) 결론 도출: 결론을 끌어내는 과정에서 무엇을 알아냈는가? 왜 이것이

일어난다고 생각하는가? 어떤 규칙성이 있는가? 결론이 자신의 원래 생각

과 일치하는가? 그렇지 않다면 왜 그렇지 않은가? 등으로 학생의 적극적인

사고 활동을 도와준다.

2. 발명품 제작 및 탐구 내용 지도

가. 작품 제작 진행 과정 내용

1) 발명 아이디어 선택

여러 가지 아이디어를 생각하여 기록한 후 각 아이디어의 독창성, 경제성, 기술

성, 실용성을 평가하여 자동 이중창 청소기의 아이디어를 선택하도록 했다.

2) 선행 발명 조사 연구

가) 과거의 발명품경진대회에 출품된 유리창 청소기들을 조사하게 했다.

나) 특허기술 정보검색 DB에 들어 있는 유리창 청소기들을 조사하게 했

다.

- 4 -

설문내용분석 결과

N 100 % 그래프

1. 집에 이중창이 있으십니까?

A. 예 95 95.0

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

A B

B. 아니오 5 5.0

3) 작품 설계 및 제작 준비

작품의 외형과 내부 구조를 설계하고 제작에 사용할 수 있는 주변의 재료와 제작

방법을 함께 연구하였다.

4) 작품 결과 분석 및 평가

실험을 통하여 자동 이중창 청소기의 작동 상태를 분석하고, 문제점 및 개선방안

을 찾아 기록하도록 하였다.

5) 작품 보수

전국대회를 대비하여 지도 받은 내용을 살펴보고 작품을 보수하였다.

나. 학생의 문제 인식 및 만들게 된 동기

나는 자주 창문 밖을 본다. 그런데 거의 대부분 창문이 더러웠다. 나는 엄마한테

여쭈어봤다. "왜 청소를 할 때 유리창은 같이 닦지 않아요?" 그랬더니 엄마는 이중

창 사이가 매우 닦기 어려워서 자주 닦을 수가 없다고 하셨다. 그래서 나는 이중창

을 쉽게 닦을 수 있는 방법에 대해 생각하게 되었다. 바닥을 닦는 자동 청소기가

있듯이, 이중창도 쉽게 닦을 수 있는 자동 이중창 청소기가 있었으면 하는 바람으

로 이 발명품을 만들게 되었다.

다. 자동 이중창 청소기의 필요성

1) 자동 이중창 청소기의 필요성 설문 조사 결과

<표 2-1> 자동 이중창 청소기의 필요성 설문 결과

- 5 -

설문내용분석 결과

N 95 % 그래프

2. 이중창의 상태는 어떻습니까?

A. 아주 깨끗하다 2 2.1

0

10

20

30

40

50

60

A B C D

B. 깨끗한 편이다 21 22.1

C. 조금 더럽다 48 50.5

D. 아주 더럽다 23 24.3

3. 이중창을 얼마나 자주 닦으십니까?

A. 매일~보름 0 0

0

5

10

15

20

25

30

A B C D E F

B. 1달~2달 16 16.8

C. 3달~6달 26 27.4

D. 7달~1년 23 24.2

E. 1년 이상 19 20

F. 닦지 않는다 11 11.6

4. 이중창을 닦는 것은 어떻습니까?

A. 매우 불편함 45 47.4

0

10

20

30

40

50

60

A B C D

B. 불편함 49 51.6

C. 보통 1 1

D. 쉬움 0 0

5. 이중창을 닦을 때 이용하는 기구는 무엇입니까?

A. 시중의 유리창 청소기 17 17.9

0

5

10

15

20

25

30

35

40

A B C D E F G H

B. 시중의 양면 유리창 청소기 18 18.9

C. 보통 걸레 33 34.7

D. 매직 블록 5 5.3

E. 신문지 12 12.6

F. 스펀지 5 5.3

G. 기타 4 4.2

H. 무응답 1 1.1

- 6 -

<표 2-2> 자동 이중창 청소기의 필요성 설문 결과

설문내용분석 결과

N 95 % 그래프

6. 자동 이중창 청소기가 있다면 사용하시겠습니까?

A. 꼭 사용하겠다 22 23.2

0

10

20

30

40

50

60

70

A B C D

B. 사용하겠다 55 57.9

C. 꼭 필요하지는 않다 15 15.8

D. 필요 없다 3 3.1

7. 이중창을 청소할 때 불편한 점은 무엇입니까?

A. 손이 닿지 않는 곳이 많다 28 17.9

0

10

20

30

40

50

60

A B C D

B. 비눗물을 뿌리기가 어렵다 44 28.2

C. 깨끗이 닦이지 않는다 83 53.2

D. 기타 1 0.7

<표 2-3> 자동 이중창 청소기의 필요성 설문 결과

100세대 중 95세대가 이중창을 가지고 있을 정도로 많은 사람들이 이중창을 가지

고 있는데, 거의 모든 사람이 이중창 청소에 대해 많은 불편함을 느끼고 있다. 사람

들이 불편해하는 것은 깨끗이 닦이지 않는 것, 비눗물을 뿌리기가 어려운 것, 손이

닿지 않는 곳이 많다는 것 등인데, 자동 이중창 청소기가 실현된다면 이러한 문제

들을 한꺼번에 해결할 수 있다. 또, 이중창 청소기가 사용하기를 바라는 사람들이

월등히 많은 것을 보면, 우리 생활에 필수적인 도구임을 알 수 있다.

2) 현재 존재하는 유리창 청소기의 문제점 분석

가) 한 방향으로 이동 가능하여 자유롭게 닦을 수 없다

나) 잘 움직이지 않아 무리한 힘을 가하면 추락할 위험이 있다.

다) 단순히 스펀지와 비눗물로 닦는 것이기 때문에 얼룩이 지기도 하며,

깨끗하게 청소되지 않는다.

라. 학생이 만들고 싶은 자동 이중창 청소기

1) 무선 조종으로 전원이 켜지는 청소기

- 7 -

2) 무선 조종을 통해 워셔액을 분사할 수 있는 청소기

3) 걸레가 돌아가며 유리창을 닦을 수 있는 청소기

4) 한꺼번에 3면까지 닦을 수 있는 청소기

5) 이중창 사이의 간격에 걸레 사이의 폭을 맞출 수 있는 청소기

마. 작품 제작에 관한 지도

순서 항목 기간 진행 내용

1발명 아이디어 연구

및 결정

2007. 3.18

～2007. 4.11

- 적어 놓았던 발명품 아이디어 중

제출할 것 선정

2 작품 제작과 실험2007. 4.12

～2007. 4.21

- 실험용 1차 작품 제작

- 학교에 제출할 2차 작품 제작

3작품 재설계 및

제작준비

2007. 5. 2

～2007. 5. 3

- 기본 제작

- 청계천 방문 및 부품 구입

4 3차 작품 제작2007. 5. 4

～2007. 5.14

- 간이 제작 및 3차 작품 제작

- 3면이 닦이도록 제작

5 작품 제작2007. 5.20

～2007. 6.11

- 여러 가지 방법으로 4, 5, 6차

발명품 제작

6 대회 준비2007. 6.12

～2007. 7. 3

- 보조 자료와 보고서 제작

- 발표 연습 및 선행 연구

<표 3> 2007년 발명 프로젝트 진행 계획

바. 선행연구에 관한 지도

1) 특허정보검색 사이트에 들어가 유리창 청소기들을 조사하도록 했

다. (http://www.ineedpatent.com)

2) 국립 서울 과학관 홈페이지에서 과거에 출품했던 유리창 청소기들

을 조사하도록 했다. (http://www.ssp.re.kr)

3) 특허 등록 정보 사이트에 들어가 유리창 청소기들을 조사하도록

했다. (http://www.patents-net.com)

4) 국립 중앙 과학관 홈페이지에서 과거에 출품했던 유리창 청소기들

을 조사하도록 했다. (http://www.science.go.kr)

5) 특허청의 특허기술 정보검색 DB에 들어 있는 유리창 청소기들을

- 8 -

조사하도록 했다. (http://www.kipris.or.kr)

<조사 결과>

특허청 특허 정보에 나온 선행발명품번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특1 20-0354918 2004-7-1유리창 전면 또는 양면

청소기

경기 안양시 만안구

최현규

특2 20-0299357 2003-1-3유리창 양면용 유리창

청소기

서울시 서초구 서초동

장행곤

특3 20-0328259 2003-9-26 유리창 청소기충북 청주시 상당구

홍사열

특410-2007-

00377592007-4-9

물공급을 이용한

유리창 청소기

경기 의정부시 신곡동

이기섭

특510-2006-

00296702006-4-6

사용이 편리한 양면

유리창 청소기

충북 청주시 상당구

한인섭, 한지연

특6 20-0305524 2003-3-3 유리창 양면 청소기구인천 광역시 연수구

박홍일

특7 20-0391320 2005-8-2

걸레가 회전되어

청소되는 휴대용

유리창 청소기

부산 북구 화면동

김명원

특8 20-0374705 2005-2-2분무장치가 구비된

유리창 청소구

서울시 은평구 신사동

이기성

특9 20-0405674 2006-1-11전자석 양면 창유리

청소기기

경기 안양시 동안구

김형봉

특10 20-0342657 2004-2-18 유리창 청소기서울시 중랑구 면목동

김태왕

<표 4> 선행 발명품 조사 결과(특허청에 등록된 발명품)

학생과학 발명품 경진대회에 나온 선행 발명품

번호 회수(회) 연도(년) 발명의 명칭 발명자

학1 16 1994 자동 유리창 청소기 김경미

학2 27 2005 유리창 청소로봇 모민욱

<표 5> 선행 발명품 조사 결과(전국학생과학발명품경진대회 출품작)

- 9 -

사. 선행 발명품에 대한 분석

특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특1 20-0354918 2004-7-1유리창 전면 또는

양면 청소기

경기 안양시 만안구

최현규

발명 내용- 수동펌프를 이용해 물이 분사되게 한다.

- 물이 지나가는 수압을 이용해 걸레를 돌린다.

장점- 전기와 같은 특수 에너지가 필요 없다.

- 물을 뿌리고 걸레를 돌리며 더 깨끗하게 닦을 수 있다.

단점 - 물을 뿌리지 않을 때는 걸레가 돌지 않는다.

- 10 -

<표 4-1> 선행 발명품 분석-특1(유리창 전면 또는 양면 청소기)

특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특2 20-0299357 2003-1-3유리창 양면용 유리창

청소기

서울시 서초구 서초동

장행곤

발명 내용- 본체 내부에 물 분사기가 있다.

- 유리창이 훼손될 위험이 없다.

장점 - 블레이드와 걸레로 유리창을 보호하며 닦는다.

단점 - 물 분사 호스가 굉장히 길어야 한다.

- 11 -

<표 4-2> 선행 발명품 분석-특2(유리창 양면용 유리창 청소기)

특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특3 20-0328259 2003-9-26 유리창 청소기충북 청주시 상당구

홍사열

발명 내용- 작품의 가운데 바퀴가 달려 있어 슬라이딩이 편리하다.

- 자석으로 유리창 양쪽에 붙이고 양옆으로 닦는다.

장점- 잘 미끄러지기 때문에 청소 또한 편하다.

- 양옆으로 닦아 손에 잡기 편하다.

단점 -유리창 뒷면에는 따로 액을 뿌려줘야 한다.

<표 4-3> 선행 발명품 분석-특3(유리창 청소기)

- 12 -

특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특410-2007-00377

592007-4-9

물공급을 이용한

유리창 청소기

경기 의정부시 신곡동

이기섭

발명 내용- 급수 장치를 내부에 설치하고, 분사 장치로 안과 밖을

한꺼번에 닦을 수 있다.

장점- 유리창 바깥면도 편하게 닦을 수 있다.

- 무게가 적게 나간다.

단점- 수동으로 닦는 것이고, 커다란 창문은 호스 때문에 닦기

힘들다.

<표 4-4> 선행 발명품 분석-특4(물공급을 위한 유리창 청소기)

- 13 -

특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특510-2006-00296

702006-4-6

사용하기 편리한 양면

유리창 청소기

충북 청주시 상당구

한인섭, 한지연

발명 내용- 이 청소기는 손잡이에 있는 버튼을 이용하여 물

분사구의 크기를 조절할 수 있다.

장점- 물의 분사량을 조절할 수 있다.

- 손잡이 조절나사로 손잡이 길이를 조절할 수 있다.

단점- 커다란 창문을 닦으려면 호스가 무제한으로 길어야

한다.

<표 4-5> 선행 발명품 분석-특5(사용하기 편리한 양면 유리창 청소기)

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특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특6 20-0305524 2003-3-3 유리창 양면 청소기구인천 광역시 연수구

박홍일

발명 내용 - 호스 보관 장치를 만들어 큰 창문도 닦을 수 있다.

장점 - 무게가 적게 나가서 닦기 쉽다.

단점 - 처음에 물이 본체까지 도달하는 데 오랜 시간이 걸린다.

<표 4-6> 선행 발명품 분석-특6(유리창 양면 청소기구)

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특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특7 20-0391320 2005-8-2

걸레가 회전되어

청소되는 휴대용

유리창 청소기

부산 북구 화면동 김명원

발명 내용- 걸레가 돌아가며 창문을 닦는다.

- 크기가 작아서 휴대하며 언제든지 사용 가능하다.

장점 - 걸레가 돌아가 매우 깨끗이 닦을 수 있다.

단점- 한 번에 한 면만 닦아지기 때문에 이중창과 같이 많은

면이 있는 창문은 닦지 못한다.

<표 4-7> 선행 발명품 분석-특7(걸레가 회전되어 청소되는 휴대용 유리창 청소기)

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특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특8 20-0374705 2005-2-2분무장치가 구비된

유리창 청소구

서울시 은평구 신사동

이기성

발명 내용- 걸레의 한쪽에는 솔, 다른 쪽에는 블레이드가 있다.

- 손잡이에 달린 분무기를 이용해 물을 뿌린다.

장점- 청소 후에는 빨판으로 유리창에 붙여 놓을 수 있다.

- 알맞은 걸레를 사용할 수 있다.

단점- 한번에 한 면밖에 닦지 못한다.

- 솔과 블레이드를 동시에 사용할 수 없다.

<표 4-8> 선행 발명품 분석-특8(분무장치가 구비된 유리창 청소구)

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특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특9 20-0405674 2006-1-11전자석 양면 창유리

청소기기

경기 안양시 동안구

김형봉

발명 내용- 전자석으로 유리창 양쪽에 붙어 청소한다.

- 물통이 내장되어 있어, 조금씩 새어나온다.

장점 - 빨판이 있어, 추락 위험이 적다.

단점- 빨판과 줄로 연결되어 있어서 길이가 한정되어있다.

- 전자석이여서 물과의 접촉 위험이 있다.

<표 4-9> 선행 발명품 분석-특9(전자석 양면 창유리 청소기기)

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특허청 특허 정보에 나온 발명품

번호 등록번호 등록일 발명의 명칭 발명자

특10 20-0342657 2004-2-18 유리창 청소기서울시 중랑구 면목동

김태왕

발명 내용- 블레이드가 전면에 있어 사방으로 움직일 수 있다.

- 돌기형 블레이드가 있어 잘 닦인다.

장점- 블레이드가 빠른 속도로 물기를 제거한다.

- 구석구석 닦을 수 있다.

단점 - 물기가 고루 퍼지지 않아 수시로 물을 뿌려야 한다.

<표 4-10> 선행 발명품 분석-특10(유리창 청소기)

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학생과학발명품 경진대회에 나온 선행발명품

번호 회수(회) 연도(년) 발명의 명칭 발명자

학1 16 1994 자동 유리창 청소기 김경미

발명 내용- 유리창을 닦는 것을 스위치만으로 조작한다.

- 100V~220V까지 다양한 전압에서 사용 가능하다.

장점- 충전용이여서 전선이 필요 없다.

- 작동 방법만 익히면 쉽게 청소할 수 있다.

단점 - 사전에 물을 뿌려놔야 하기 때문에 불편하다.

<표 5-1> 선행 발명품 분석-학1(자동 유리창 청소기)

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학생과학발명품 경진대회에 나온 선행발명품

번호 회수(회) 연도(년) 발명의 명칭 발명자

학2 27 2005 유리창 청소로봇 모민욱

발명 내용- 유리창에 매달려 진동을 이용하여 움직인다.

- 펌프가 물을 공급해 준다.

장점 - 커다란 창문도 단시간에 닦을 수 있다.

단점 - 키거나 끄는 것을 수동으로 해야 한다.

<표 5-2> 선행 발명품 분석-학2(유리창 청소로봇)

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아. 선행 발명품 분석결과 알아낸 사항

1) 선행 발명품 분석결과

가) 선행 발명품의 일부는 1면, 대부분은 2면까지 닦게 되어있다. 그래서

이중창을 닦기에는 부적합하다.

나) 대부분 물 분사 기능, 걸레 회전기능, 양면 청소 기능, 원격 조정 기능

등 을 가지고 있는데, 이 조건들을 한꺼번에 만족시키는 발명품은 없다.

2) 선행 발명품을 통해 얻은 점

가) 이미 발명된 유리창 청소기는 많았지만, 필요한 기능을 모두 갖춘 것

은 찾지 못했다. 이 것을 통해 나는 필요한 조건을 모두 갖춘 청소기를 만

들어 보기로 했다.

나) 이중창은 4면이고 우리가 닦아야 하는 것은 3면이다. 때에 따라 이중

창, 유리창의 양면. 한 면 등 닦는 면의 수를 조절할 수 있도록 하는 것이

좋을 것이라는 생각을 했다.

3. 발명품 제작 과정 지도

가. 작품 제작 진행 과정

작품 제작 기간 진행 내용 결과

1차2007. 4.11

～2007. 4.14

- 과학상자(철)를 이용하여 제작

- 기아 3개를 이용하여 걸레 2개를 돌렸다.

과도한 무게로 인해

실패

2차2007. 4.18

～2007. 4.21

- MDF 보드로 제작했다.

- 스위치를 누르면 워셔액이 분사되도록 제작했

다.

기아의 마찰에 의해

잘 돌지 않음

3차2007. 5. 3

～2007. 5.14

- 3면을 한번에 닦을 수 있다.

- 걸레 사이의 폭을 조절할 수 있도록 했다.

길이 조절 부분의

정밀성이 떨어짐

4차2007. 5.31

～2007. 6. 4

- 아크릴로 제작하여 안을 들여다 볼 수 있도록

했다.

워셔액 파이프가 꺾

여 잘 되지 않음

5차2007. 6. 3

～2007. 6. 5

- 모터 대신 전동 드릴을 이용하여 반대쪽의 걸

레도 함께 돌아가도록 했다.

걸레 안의 자석이

적어 자꾸 떨어짐

6차2007. 6. 5

～2007. 6. 7

- 전동 드릴을 꼈다 뺐다 할 수 있게 하여 여러

가지 크기의 걸레를 사용할 수 있게 했다.

구석까지 잘 닦을

수 있게 됨

7차2007. 5.22

～2007. 6.10

- 원격조종으로 모터 전원 . 워셔액 분사를 할

수 있도록 했다.

호스가 없어 큰 창

문도 간편하게 닦음

<표 6> 2007년 발명 프로젝트 작품제작 진행과정

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<실내를 닦는 본체> <실외용 본체 뒷모습> <실외용 본체 앞모습>

나. 부분 별 작품 제작 방법 지도

1) 제 1차 작품 제작(2007. 4.11～2007. 4.14)

가) 본체

⑴ 제작

㈎ 어떻게 제작해야 할지 시험해 보기 위해 판과 재료를 거의 대부분 과학상자

(철)를 이용하여 만들어 보았다.

㈏ 모터에 기어를 연결한 후 기어 2개를 더 연결시켜 2개의 걸레가 함께 움직

이도록 하였다. 그런데 모터가 너무 약해서 기어끼리 마찰하면서 생기는 저항을

견뎌내지 못했다.

㈐ 모터 두 가지를 구입하여 바꾸어 보았다. 그 중 하나는 강하긴 하지만 무게

가 너무 많이 나가 사용할 수가 없어, 조금 약하지만 가벼운 모터를 이용했다.

㈑ 모터와 건전지 등을 장착시키기 위하여 많은 부품을 덧붙이다 보니, 무게가

약1kg이나 되었다. 그래서 불필요한 부품을 모두 제거했다. 그래도 무게가 너무

많이 나가, 다른 재료를 찾아보기로 했다.

⑵ 개선 방향

㈎ 철로 된 몸체의 무게가 많이 나가므로 새로운 재질을 이용한다.

㈏ 모터의 힘이 약하여 기아가 맞물리는 저항을 견디지 못한다. 더 강하면서 가

벼운 모터를 구해야 한다.

나) 워셔액 분사기 (수중펌프 이용)

⑴ 제작

㈎ 워셔액은 큰 주사기를 이용해 뿜으려고 했으나, 어항용 수중 펌프를 발견하

여 이용하게 되었다.

㈏ 수중 펌프로 뿜어 올린 워셔액을 두 갈래로 나눠지게 하여 유리창 양면에서

동시에 뿜어지게 하려고 했다.

㈐ 9V짜리 건전지 3개를 병렬로 연결해도 수중펌프가 잘 작동하지 않았다. 이

것은 암페어가 작았기 때문이었는데, 이 수중모터는 2Ah 가 되어야 작동한다. 그

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래서 랜턴용 6V(8Ah)건전지 2개를 직렬로 연결하여 사용하기로 했다.

<수중펌프> <수중펌프와 Y자 커넥터, 호스의 연결>

⑵ 개선 방향

㈎ 큰 창문을 닦으려면 호스의 길이가 길어야 하므로 새로운 호스 보관 방법을

고안한다.

㈏ 강한 힘으로 물이 뿜어지도록 호스 끝을 변형시켜야 한다.

㈐ 랜턴용 건전지, 워셔액 보관 통, 수중 모터 등을 모두 넣어 가지고 다니며

청소할 수 있도록 한다.

2) 제 2차 작품 제작(2007. 4.18～2007. 4.21)

가) 본체

⑴ 제작

㈎ 과학상자의 철판 대신 MDF 보드를 사용하여 보았다.

㈏ MDF 보드에 구멍을 뚫은 후, 기어와 모터를 연결했다.

㈐ 건전지 케이스를 가볍게 하기 위해 하드보드지를 이용하여 만들었다.

㈑ 모터와 건전지, 스위치를 전선으로 연결하고 납으로 때워 고정하였다.

㈒ 장난감용 바퀴에 솜을 올리고 극세사 걸레로 싸서 청소기용 걸레를 만든 후,

기아에 글루건을 이용하여 부착했다.

㈓ 색연필의 대를 일정한 길이로 잘라 네 개의 기둥을 만들고, 이 기둥들을 보

드의 네 귀퉁이에 각각 세웠다.

㈔ 자석이 유리 위에서 잘 미끄러지도록 하기 위해서 자석에 긁힘 방지용 패드

를 붙인 후, 기둥에 글루건으로 붙였다.

㈕ 자석이 잘 움직이는지 시험해 보았으나, 아직도 무게가 많이 나가, 자석이

버텨주지 못했다. 그래서 조금 더 강한 자석을 이용하기로 했다.

㈖ 아직도 모터가 약하여, 걸레가 유리창에 닿았을 때 받는 마찰을 이겨내지 못

했다. 그러나 강한 모터는 너무 무거워, 가벼우면서도 힘이 강한 모터를 구해야

한다.

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⑵ 개선점

㈎ 모터를 강한 것으로 바꾸었다. 모터는 무겁고 강한 것과 가볍지만 다른 것보

다는 조금 약한 모터가 있었다. 나는 무게를 더 중요하게 생각하여 두 번째 모터

를 사용했다.

㈏ 과학상자로 한 것(철)은 무게가 너무 많이 나가, 자석이 버틸 수 없어서 유

리에서 떨어졌다. 가벼운 재질을 찾던 중 나무가 생각나, 톱밥을 이용해 만든

MDF 나무 보드를 이용하기로 했다.

㈐ 본체에 워셔액 분사구를 만들어, 스위치를 누르고 있을 때만 워셔액이 뿜어

져 나와 유리창을 더 깨끗하게 닦을 수 있도록 했다.

<MDF 보드로 제작하는 모습> <건전지 케이스. 모터. 스위치>

<걸레와 자석을 단 모습> <2차 작품 완성 모습>

⑶ 개선 방향

㈎ 아직도 무게가 무거워 자석의 수를 늘려야 한다.

㈏ 모터가 기어의 저항을 버텨내지 못하기 때문에 기어를 없애거나 가벼우면서

더욱 강한 모터를 구해 보아야 한다.

㈐ 건전지를 바꾸려면 본체의 뚜껑을 완전히 개봉해야만 한다. 그래서 건전지

케이스 앞에 조그만 문을 만드는 방법을 생각해 보아야 한다.

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나) 워셔액 분사기 (수중펌프 이용)

⑴ 제작

㈎ 장난감 청진기에서 Y자로 갈라지는 부분을 잘라내어 호스에 연결하였다.

㈏ 플라스틱 통의 뚜껑을 뚫어, 수중펌프를 고정시킨 후, 호스를 연결하고, 6V

건전지 2개와 스위치를 연결했다. 이 때, 스위치는 걸리지 않는 스위치를 사용하

여, 누르고 있을 때만 워셔액이 뿜어져 나오도록 하였다.

㈐ 워셔액을 플라스틱 통에 넣고 시험해 보았으나, 나가는 힘이 약해서 창문에

제대로 뿌려지지 않고, 아래로 줄줄 흘러버렸다.

㈑ 호스의 끝부분에서 물줄기가 강하게 나가도록 마이크로 피펫 팁을 끼웠으나,

워셔액이 한 방향으로만 나갔으며, 별로 강하지도 않았다.

㈒ 호스 두 가닥의 끝부분을 각각 자동 클립으로 막고, 바늘로 작은 구멍을 3개

씩 뚫었다. 그랬더니 워셔액이 강한 힘으로 골고루 퍼져 나갔다.

⑵ 개선점: 워셔액 호스 끝을 변형시켜, 강한 물줄기가 뿜어져 나가도록 했다.

<수중펌프, 스위치, 워셔액 통을 모두 연결한 워셔액 분사기 완성 모습>

⑶ 개선 방향: 워셔액을 뿌리려면 바닥에 있는 스위치를 눌러야만 한다. 그런데

이것이 매우 불편하다.

3) 제 3차 작품 제작(2007. 5. 3～2007. 5.14)

가) 실내 본체

⑴ 제작

㈎ 일회용 접시의 정중앙을 송곳으로 뚫으려고 했으나, 쉽게 깨져서 납땜기로

녹여서 뚫었다.

㈏ 과자 통의 뚜껑을 뺀 후, 뚜껑을 끼는 부분(나선형 구조로 되어있는 부분)을

톱으로 잘라냈다.

㈐ 잘라낸 나선형 구조의 울퉁불퉁한 곳을 사포로 갈았다.

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<일회용 접시에 구멍을 뚫는 모습> <사탕통의 나선 구조를 잘라내는 모습>

<모터를 본체에 붙이는 모습> <본체의 내부 구조>

㈑ 잘라낸 나선형 구조를 구멍 뚫린 접시의 앞면 중앙에 글루건으로 단단히 붙

이고, 둘레에 고무 바킹을 꼈다.

㈒ 접시에 뚫은 구멍에 모터의 대 부분을 끼운 후, 글루건으로 봉했다.

㈓ 스위치와 모터, 건전지를 연결했다.

㈔ 손잡이를 붙여 보았으나, 손잡이를 마음대로 움직일 수 없어 불편했다. 그래

서 레고에서 찾아낸 관절 부분을 손잡이와 본체 사이에 껴, 손잡이를 마음대로 움

직일 수 있도록 했다.

㈕ 3개의 플라스틱 기둥을 세운 후, 각각 긁힘 방지용 패드를 붙인 네오듐을 달

았다.

⑵ 개선점

㈎ 방수가 되도록 사탕 통의 나선형 구조를 잘라 접시에 붙이고, 뚜껑을 열

고 닫을 수 있도록 했다.

㈏ 조그만 문을 만들어 건전지를 빼고 끼기 쉽도록 했다.

㈐ 손잡이가 자유롭게 움직일 수 있도록 로봇 레고 블록에 들어있는 조인트를

사용해 보기로 했다.

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<실내 본체의 앞면> <실내 본체의 뒷면>

⑶ 개선 방향: 본체가 너무 약해서 새로운 재질을 생각해 보아야 한다.

나) 모터 연결 부위

⑴ 제작

<레고 블록에서 부품을 빼는 모습> <모터 연결 부위를 구성하는 부품>

<모터 연결 부위 완성 모습> <모터 연결 부위를 시험하는 모습>

㈎ 회전하는 방향을 직각으로 바꿔주는 크라운 기어를 이용하여 모터 하나로

걸레 두 개가 한꺼번에 돌아갈 수 있도록 해야 했다. 그러나 크라운 기어를 구할

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<축과 용수철을 빨대에 넣는 모습> <모터 연결 부위에 장착한 모습>

수 없어서 원형 기어를 사용하게 되었다.

㈏ 로봇 레고 블록에서 원형 기어 3개, 3단계 축 2개, 5단계 축 1개, 원형/+형

겸용 너트 4개, 1단계 축 6개, +자 구멍 6개짜리 틀 1쌍, +자 전용 연결 부품 3개

를 구했다.

㈐ +자 구멍이 6개가 있는 틀 한 쌍을 찾은 후, 두 부품을 +자 전용 연결 부품

2개와 1단계 축 4개로 연결했다.

㈑ 3단계 축 2개를 부품의 ㅇ자 구멍에 좌우 대칭으로 꽂았다.

㈒ 남은+자 연결 부품을 1단계 축 2개를 이용해 틀의 중앙(위쪽)에 꽂았다.

㈓ 연결 부품의 중앙에 남은 기어 하나와 5단계 축을 연결했다.

㈔ 원형 기어들이 맞물리는 부분에서 회전 방향이 직각으로 바뀌며 축이 2개로

나뉘어 걸레 두 개가 한꺼번에 돌 수 있도록 했다.

㈕ 원형 기어 박스를 완성하여, 양쪽에 걸레를 달 수 있게 되었다

⑵ 개선 방향

㈎ 좌우 대칭이 되지 않아, 더 긴 대를 덧댄 후에 붙여야 한다.

㈏ 기어와 축이 자꾸 빠져, 기다란 핀셋을 이용하여 수리하는 것의 시간이 오래

걸렸다. 그래서 축과 기어가 빠지지 않게 하는 새로운 방법이 있어야 한다.

㈐ 모터가 강하게 돌지만 기어의 저항도 강하기 때문에 모터 본체가 회전하기

도 했다

다) 길이 조절 부위

⑴ 제작

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<폭이 조절되도록 만든 것> <시험하는 모습>

⑵ 개선 방향

㈎ 용수철의 탄성 때문에 축이 돌 때 관성에 의하여 헛돌 때가 있다

㈏ 글루건의 양을 조금만 하면 축이 떨어지고, 글루건의 양을 많이 하면 길이

조절이 되지 않았다. 그런데 그 시점을 정확히 맞추지 못하여 잘 작동되지 않았

다. 그래서 새로운 방법을 생각해 내야 한다.

㈐ 모터 연결 부위의 양쪽 모두 길이 조절부위를 달았더니 자석과의 문제가 생

겨, 한 쪽에만 길이 조절 부위를 달아야 했다.

라) 외부 본체

⑴ 제작

㈎ 일회용 접시 2개의 정중앙에 각각 구멍을 뚫었다.

㈏ 미리 만들어놓았던 모터 연결 부분을 모터와 연결한 후, 글루건을 이용해 일

회용 접시에 부착했다.

㈐ 하드보드지로 건전지 케이스를 만들어 모터 연결 부분에 끼웠다.

㈑ 본체 가장자리에 두를 얇은 플라스틱판을 길게 잘라 스위치를 설치했다.

㈒ 스위치와 모터, 건전지를 연결했다.

㈓ 본체 가장자리에 글루건을 이용하여 얇은 플라스틱판을 둘렀다.

㈔ 호스를 가운데로 통과시킨 후, T자형 커넥터를 끼워 청소기 양쪽으로 워셔

액이 나갈 수 있도록 했다.

㈕ 플라스틱 기둥 3개를 세우고, 각각 긁힘 방지용 패드를 붙인 네오듐을 부착

했다.

⑵ 개선점

㈎ 한꺼번에 이중창의 3면이 닦이도록 했다

㈏ 이중창 사이의 간격에 따라 걸레 사이의 폭을 조절할 수 있도록 했다.

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<건전지 케이스에 연결 대를 붙이는 모습>< 길이 조절 부위를 연결하는 모습>

<외부 본체의 내부 구조><3차 작품 완성 모습>

⑶개선 방향

㈎ 길이 조절 부위가 너무 약하여 다른 방법을 고안해야 한다.

㈏ 커다란 창문도 닦을 수 있도록 호스를 없애야 한다.

㈐ 구석도 닦을 수 있도록 해야 한다.

마) 워셔액 분사장치

⑴ 제작

㈎ 워셔액 통은 커다란 6V 건전지 2개와 워셔액까지 들어있기 때문에 상당히

무거워, 운반하기가 어렵기 때문에, 가방에 넣어 운반하기로 했다.

㈏ 납땜기를 이용하여 물통에 구멍을 뚫은 후, 글루건을 이용하여 수중 모터를

단단히(물이 새지 않도록) 붙였다.

㈐ 가방에 넣기 전에 먼저 6V 건전지 2개를 직렬로 연결했다.

㈑ 직렬로 연결한 건전지에 모터와 걸리지 않는 스위치를 연결했다.

㈒ 물통, 건전지, 스위치, 호스 순서로 가방에 넣었다.

㈓ 스위치는 가방의 입구에 걸리도록 하고, 호스도 밖으로 뺀다.

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<물이 분사되는 모습> <워셔액 분사장치를 가방에 넣은 모습>

<수중펌프를 물통에 접착하는 모습> <워셔액 분사장치 완성모습>

⑵ 개선점

㈎ 운반하기 편하도록 건전지, 워셔액 통, 수중펌프, 스위치를 모두 가방에 넣어

메고 다니며 작동시킬 수 있도록 했다.

㈏ 워셔액 호스가 본체 내부를 지나 T자로 갈라져 뿜어지도록 했다.

⑶ 개선 방향

㈎ 워셔액 호스가 꺾여, 물줄기가 곧게 나가지 않고 방울이 되어 떨어졌다.

㈏ 호스가 길어, 물줄기가 호스를 타고 뿜어지는 것까지 오랜 시간이 걸렸다.

4) 4차 작품 제작(2007. 5.31～2007. 6. 4)

가) 내부 본체

⑴ 제작

㈎ 정사각형 아크릴 판(15x15cm) 4장 중 3장의 중앙에 구멍을 뚫는다.

㈏ 구멍을 뚫은 아크릴 판 중 하나를 이용해 폭 3cm의 뚜껑 없는 상자를 만든

다.(한 면은 조인트를 이용하여 문으로 만든다)

㈐ 중앙의 구멍에 모터를 끼운다.

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㈑ 스위치와 건전지를 연결하고, 호스가 내부를 통과하도록 한다.

㈒ 뚫지 않은 아크릴 판으로 덮는다.

㈓ 다른 아크릴 판(구멍이 뚫려있는 것)은 폭 4cm의 뚜껑 없는 상자가 되도록

한다.(마찬가지로 한 면은 조인트를 이용하여 문으로 만든다)

㈔ 모터 연결 부위와 모터를 연결한 후 집어넣는다.

㈕ 건전지와 스위치를 연결하고, 호스가 내부를 통과하도록 한다.

㈖ 남은 아크릴판을 덮는다.

㈗ 지름 15cm의 둥그런 아크릴 판으로 걸레를 만들어 부착하고, 네오디움 4개

를 붙인다.

⑵ 개선점

㈎ 걸레를 크게 하고, 본체의 모양을 사각형으로 하여 닦이지 않는 구석을 줄였

다.

㈏ 길이 조절 부위에 용수철 대신 나비 볼트를 이용하여 튼튼하게 했다.

㈐ 아크릴을 이용하여 제작했다.

㈑ 모터 연결 부위를 얇게 만들어, 본체도 두께가 얇아지게 했다.

㈒ 플라스틱 조인트를 이용하여 문을 열고 닫기가 편하도록 했다.

<3차와 4차의 비교> <4차 작품의 완성 모습>

<3차 작품의 길이 조절 부위> <4차 작품의 길이 조절 부위>

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⑶ 개선 방향

㈎ 호스를 없애, 넓은 유리창도 닦을 수 있도록 한다.

㈏ 전원을 원격으로 조종할 수 있도록 한다.

5) 제 5차 작품 제작(2007. 6. 3～2007. 6. 5)

가) 본체

⑴ 제작

㈎ 15x15cm의 정사각형 모양의 아크릴 판의 네 모서리에 네오듐을 고정한다.(2

개)

㈏ 걸레를 만들 지름 15cm의 판에 네오듐 3개를 붙인다.

㈐ 걸레 2개는 위와 같은 방법을 이용하고, 나머지 1개는 네오듐을 넣지 않는

다.

㈑ 1번에서 만든 것의 구멍을 넓힌 후, 드릴을 박아 고정시킨다.

㈒ 1번에서 만든 것에 축을 꽂고, 걸레를 단 후, 반대쪽에는 길이 조절이 가능

한 걸레(자석이 들어있지 않은 것)을 꽂는다.

㈓ 아답터를 이용하여 드릴과 걸레를 연결한다.

⑵ 개선점

㈎ 반대쪽 본체의 무게를 최소화하기 위하여 반대쪽에 모터(전동기)가 필요 없

게 했다.

㈏ 자석으로 유리창 양쪽의 걸레를 붙임으로 인해 걸레가 유리창으로 밀착하도

록 했다.

<걸레를 만드는 모습> <5차 작품 가동 모습>

⑶ 개선 방향

㈎ 걸레를 빼고 끼며 여러 가지 크기의 걸레로 바꿀 수 있도록 한다.

㈏ 걸레의 겉부분(극세사 부분)이 더러워지면 빼내어서 세탁한 후에 다시 씌울

수 있도록 한다.

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<드릴과 아답터가 꽂혀있는 걸레> <작은 걸레와 큰 걸레>

6) 제 6차 작품 제작(2007. 6. 5～2007. 6. 7)

가) 본체

⑴ 제작

㈎ 아크릴 판 2장에는 자석을 붙인후, 면으로 아크릴과 솜을 감싼다.

㈏ 고무줄을 넣은 극세사 커버를 만들어, 커버를 빼고 씌울 수 있도록 한다.

㈐ 자석을 붙인 걸레 중 하나에 드릴 아답터를 고정하여 드릴에 꽂아 사용할

수 있도록 한다.

㈑ 다른 걸레(자석을 붙인 것)에 축을 고정한 후, 자석이 없는 걸레에 조정부싱

과 나비볼트를 꽂아, 걸레의 폭을 조절할 수 있도록 한다.

⑵ 개선점

㈎ 여러 가지 크기의 걸레를 드릴에 끼워 사용할 수 있도록 했다.

㈏ 걸레의 겉부분을 분리하여 걸레를 세탁할 수 있도록 했다.

㈐ 구석을 닦기 위하여 작은 걸레도 사용할 수 있게 했다.

⑶ 개선 방향: 저속이면서 강한 드릴을 구한다.

7) 7차 작품 제작(2007. 5.22～2007. 6.10)

가) 본체

⑴ 제작

㈎ 18x18cm의 아크릴 판 4개를 자른 후, 3개의 중앙에 구멍을 뚫는다.

㈏ 구멍 뚫은 아크릴 판 2개의 둘레에 각각 4개의 아크릴 판을 덧붙여 뚜껑 없

는 상자를 만든다.

㈐ 한 쪽은 모터를, 다른 한 쪽은 모터와 모터 연결 부위를 설치한다.

㈑ 각각 내부에 수신부, 수중모터, 워셔액 통을 설치한다.

㈒ 물 급수가 편하도록 워셔액 통의 입구가 본체 밖으로 나오게 한다.

㈓ 수신부와 안테나를 전선으로 연결하여, 안테나를 벽에 붙인다.

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<워셔액 분사기 외부> <워셔액 분사기 내부>

<극세사 커버와 걸레의 분리 모습> <조종기를 이용한 워셔액 분사 모습>

<본체의 외부 구조> <본체의 내부 구조>

㈔ 호스 끝에 T자 커넥터를 연결한다.

㈕ 원심분리기 통으로 워셔액 노즐을 만들어 T자 커넥터에 연결한다.

㈖ 리튬이온 전지 케이스를 만든 후, 리튬 전지 2개를 직렬로 연결해 넣는다.

㈗ 뚜껑을 덮고, 걸레를 설치한 후 모서리마다 자석을 붙여, 고정한다.

⑵ 개선점

㈎ 호스를 없애서 커다란 창문도 닦을 수 있다.

㈏ 건전지의 무게를 줄이기 위해 모터와 수중 모터를 모두 6V리튬이온전지 2개

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<원격 조정 송신부> <원격 조정 수신부>

<원격 조정 송신부 개조> <원격 조정 수신부 개조>

로 돌리기로 했다.

⑶ 개선 방향: 모터가 돌면서 기어의 저항 때문에 축이 빠지는 현상이 생긴다.

나)원격조정 보드

⑴ 제작

㈎ 원격 조정 장난감 자동차를 분해하여 내부에 있는 수신부와 방향 전환 모터,

일반 모터를 빼낸다.

㈏ 방향 전환 모터와 모터를 모두 떼어낸다.

㈐ 일반 모터가 있던 자리에 전선을 납땜하여 수중 모터와 연결한다.

㈑ 건전지 케이스와 연결되어 있던 부분을 떼어내고, 리튬이온 전지와 직렬로

연결한다.

㈒ 방향 전환 모터가 있던 자리에 감속 모터(기아 모터)를 납땜한다.

㈓ 조종기를 분해하여 원래 있던 스위치를 빼내고, 납땜기로 플라스틱 보호막을

약간 녹여 똑딱이 스위치를 끼워 넣는다.

㈔ 똑딱이 스위치 뒷부분에 있는 철판 3가닥 중 2가닥에 각각 전선을 연결하고,

송신부 내부의 전선. 철판과 납땜한다.

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4. 발명품 검증 과정 지도

가. 지도 방침

1) 작품이 완성되면 실험을 통하여 결과을 분석하게 하고 문제점이

발견되면 개선방향을 제시하여 수정․보완토록 지도하였다.

2) 제품의 완성도에 따라 특징 및 개선점을 정리하고 작품 설명서를

제작하도록 지도하였다.

나. 지도의 실제

1) 1차 작품의 문제점을 보완하여 무게를 줄일 수 있는 방안을 모색

하게 하였다.

2) 2차 작품은 MDF 보드로 제작하여 무게를 줄이고, 워셔액이 분사

되도록 설계하여 기능이 향상되었다. 개선방향으로 기아의 마찰을 극

복할 수 있는 방안을 모색하게 하였다.

3) 3차 작품은 이중창의 3면을 한번에 닦을 수 있으며, 걸레 사이의

폭을 조절할 수 있게 설계되었다. 개선방향으로 길이 조절 부분의 정

밀성 향상을 모색하게 하였다.

4) 4차 작품은 길이 조절 부분의 정밀성이 향상되었다. 개선방향으로

워셔액 분사를 원활하게 할 수 있는 방안과 유리창 내부 청소기의 부

피를 줄일 수 있는 방안을 모색하게 하였다.

5) 5차 작품은 전동드릴을 이용하여 네오듐 자석의 힘으로 반대쪽의

걸레도 돌아갈 수 있게 설계되었다. 개선방안으로 내부 걸레가 잘 떨

어지지 않고 돌 수 있는 방안을 모색하게 하였다.

6) 6차 작품은 전동 드릴을 뺐다 꼈다 하면서 여러 가지 크기의 걸레

를 사용할 수 있게 설계되었다. 작은 걸레를 이용해 구석까지 잘 닦을

수 있게 되었다. 개선방향으로 무선으로 워셔액의 분사를 가능하게 할

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수 있는 방안을 모색하게 하였다.

7) 7차 작품은 원격조종으로 내부 모터를 돌릴 수 있고, 워셔액의 분

사도 역시 원격조정으로 가능하게 설계되었다. 또한 워셔액을 내장해

서 호스를 제거하여 부피를 크게 줄일 수 있었다.

다. 학생의 제작 후 소감 및 결론

1) 제작 후 소감

내가 만들어 보고 싶었던 이중창 청소기를 직접 만들 수 있어서 기뻤다. 또, 우리

가 평소에 사용하는 물건들이 얼마나 많은 시행착오를 겪으면서 만들어졌는지, 또

그것을 만드는데 얼마나 많은 노력을 했을지 생각해 보게 되었다. 생각한 것을 실

현하는 데 많은 어려움이 있어서 힘든 적도 많았지만, 문제점을 하나씩 개선해 나

갈 때마다 큰 보람을 느꼈다. 이번 발명을 하는 동안, 나는 많은 사람들의 도움을

받았다. 그 중 가장 애써주신 분들은 부모님이시다. 아빠는 새벽 늦게까지 작품 제

작을 도와주시느라 애쓰셨고, 엄마는 부품을 구하는데 많은 도움을 주셨다. 지도교

사 김성균 선생님께서도 좋은 조언을 많이 해 주셔서 새로운 시도를 해볼 수 있었

고, 로봇선생님을 통해 회로판에 대해 배워, 꼭 해내고 싶었던 원격 조종을 실현할

수 있었다. 설문조사도 처음 해 보았는데, 많은 분들이 협조해 주셔서 쉽게 마무리

할 수 있었다. 앞으로도 새로운 것에 도전해보고 싶다.

2) 제작 후 결론

요즘 대부분의 가정에는 이중창이 있다. 이중창은 우리를 외부 온도로부터 보호

해주지만, 닦기가 매우 힘들어 사람들에게 불편함을 느끼게 한다. 조사에 따르면 많

은 사람들이 이중창 닦는 것을 불편하게 여기고 있으나, 시중에는 아직도 양면 유

리창 청소기만 있을 뿐 편리하게 사용 할만 한 도구는 없다. 세 면이 한꺼번에 닦

아지는 자동 이중창 청소기는 사람들의 불편함을 덜어주는 편리한 기구가 될 것이

다. 설문 조사 결과를 보면, 사람들은 손이 닿지 않는 부분이 많은 것, 비눗물을 뿌

리기 어려운 것, 깨끗이 닦이지 않는 것, 닦아도 곧 더러워지는 것 등의 불편함을

느끼고 있는데, 자동 이중창 청소기는 이런 어려움을 모두 해결해 줄 것이다.

이 청소기는 무선으로 모터. 수중 모터의 전원을 켤 수 있으며, 유리창의 3면을

한꺼번에 닦을 수 있다. 또, 워셔액이 강하게 뿜어져 나간다. 그래서 손이 닿지 않

는 곳이나 비눗물을 뿌리기 힘든 곳도 깨끗이 청소할 수 있다. 또 전동드라이버를

이용하여 만든 청소기로는 어떤 유리창이나 (양면이든 단면이든) 쉽게 닦을 수 있

다. 작은 걸레를 이용하면 구석까지도 깨끗하게 닦을 수 있다.이렇게 자동 이중창

청소기 보급된다면 많은 사람들이 자동 청소기로 청소를 쉽고 깨끗하게 하듯이 유

리창도 손쉽게 닦을 수 있을 것이다.

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3) 기대효과 및 전망

지금까지 여러 차례의 작품 제작을 통해 자동 이중창 청소기를 만들어 보았다.

처음에는 불가능해 보이기만 하던 것들이 차례차례 개선되고 실현되어 가는 것을

보며 무척 보람 있었고 앞으로 더 발전시켜 나가고 싶은 욕심이 생긴다. 지금은 원

격조종을 통해 워셔액 분사와 걸레 회전까지만 가능해졌지만 앞으로 로봇청소기처

럼 스스로 이동하며 청소를 해 주는 유리창 청소기가 만들어 질 수 있을 것 이다.

나는 요즘 유리창의 양쪽에 고정되는 것과 움직이는 것을 동시에 실현할 수 있는

방법을 생각 중이다. 이것이 가능하다면 로봇 이중창 청소기를 만드는 첫 걸음이

될 수 도 있을 것이다. 앞으로 로봇 이중창 청소기가 만들어 진다면 사람들은 언제

나 맑고 깨끗한 유리창을 통해 상쾌한 기분을 느낄 수 있을 것이다.

5. 발명품 지도과정 결과 및 결론

가. 지도과정 결과

1) 발명품을 제작하는 과정에서 학생 스스로 성취감을 느낄 수 있었

으며, 발명에 대한 인식을 새롭게 하는 계기가 되었다.

2) 기존의 아이디어나 새로운 아이디어를 보다 치밀하게 조직하고 발

전시키는 능력이 향상되었다.

3) 발명 지도를 통하여 발명 아이디어 창출 능력 및 창의력이 크게

신장되었다.

나. 지도과정 결론

학생들이 발명품을 완성해 가는 과정에 있어서, 학생들의 발명의 과정 전반을 이

루는 끊임없는 탐구과정이 필히 창의적 사고로 이어져 가야 할 것이다. 이를 위해서

는 주변 현상의 문제점을 해결하기 위한 가설상정 능력과 이를 검증할 수 있는 능

력이 무엇보다도 필요하다. 끊임없이 반복되고, 또 다른 대안설정이 필요한 이 과정

에서 학생들의 인지 능력 중 귀납과 연역적 논리 구사 능력이 매우 필요하다. 이는

과학적 사고를 통해 문제 해결을 하는 것이며, 과학적 사고는 사고의 논리성을 필요

로 한다. 이러한 과학적 사고 능력은 학생들이 논리의 형식적 구조를 확실히 파악하

고 있을 때에, 보다 더 과학적 사고의 체계를 형성하게 되는 것이다. 그러므로 교사

는 발명교육의 지도 과정에서 학생들의 과학적 사고를 통한 문제 해결을 강조하기

위해선 과학적 사고의 틀을 제시해 주고, 끊임없이 사고의 논리성을 향상시켜 주는

것이 필요하다.

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※ 참고 문헌

1. 서울특별시교육청(1995). 발명 교육 지도 자료

2. 이초식(1996). 논리교육. 대한교과서 주식회사.

3. 특허청(1998), 학생발명학습지도서Ⅱ(초․중․고 교사용).

4. 특허청(1998). 발명교육의 이론과 실제(발명교육 지도 지침서).