작품번호

429

제27회 전국학생과학발명품경진대회

‘앙부일구야, 놀자’ 작품의 제작 지도

출품분야 지도논문 출품부문 학습용품

2005. 6 . .

시․도학 교(소 속)

직 위(학 년)

성 명

경상북도 사벌초등학교 교 사 김 기 정

지도학생 사벌초등학교 6학년 정 순 영

차 례

1. 시작하면서 ····················································································································1

가. 지도의 동기 ········································································································1

나. 지도의 목적 ········································································································1

2. 이론적 탐색 활동 ·····································································································2

가. 작품 검색활동 ····································································································2

나. 앙부일구에 대한 탐구활동 ··············································································2

다. 앙부일구를 과학실로 ························································································4

3. 작품의 제작 과정 ·····································································································5

가. 대회 준비 과정 ···································································································5

나. 제작 과정 ·············································································································5

다. 작품 제작 내용 ··································································································5

4. 작품 제작의 실제 ·····································································································7

가. 작품 제작의 주안점 및 설계하기 ··································································7

나. 1차 작품의 제작과정 ························································································8

다. 2차 작품의 제작과정 ······················································································12

라. 앙부일구야, 놀자 ·····························································································16

5. 작품의 효과 및 전망 ···························································································18

6. 지도를 마치면서 ·····································································································19

참고문헌 ·······························································································································20

[그림 차례]

[그림 1] 앙부일구 각 부분 명칭 ··············································································3

[그림 2] 절기선과 시각선 ··························································································4

[그림 3] 대회 참가 준비 과정 ··················································································5

[그림 4] 제작 과정 ······································································································5

[그림 5] 제작의 주안점 및 활동 내용 ····································································6

[그림 6] 조명과 앙부일구 영침과의 거리 ······························································9

[그림 7] 조명대에 조명장치가 부착된 모습 ························································10

[그림 8] 눈부심 방지용 전등 갓 ············································································10

[그림 9] 조명대에 회전손잡이가 부착된 모습 ····················································11

[그림 10] 앙부일구 이동대 ······················································································12

[그림 11] 등산용 랜턴을 이용한 조명장치 ··························································13

[그림 12] 앙부일구 영침의 높이와 조명이동대의 높이 ····································13

[그림 13] 앙부일구 이동 손잡이 ············································································14

[그림 14] 앙부일구를 쉽게 읽을 수 있게 표시한 모습 ····································15

[그림 15] 앙부일구야, 놀자 완성품 ·······································································15

[그림 16] 앙부일구 탐험 여행 내용 ······································································16

[그림 17] 앙부일구 조작하는 학생들 모습 ··························································17

- 1 -

1. 시작하면서

가. 지도의 동기

내가 담당하고 있는 우리 학교 발명반 학생은 모두 8명이다. 전교생이 모두 합하

여 70여명정도 밖에 되지 않는 시골학교이다 보니까 각 클럽활동에 속한 인원이 10

명 안팎이다. 적은수지만 큰 학교와는 달리 평소에 발명에 관한 정보나 궁금해 하

는 내용들을 부담스럽지 않게 선생님들과 대화를 주고 받을 수 있어서 좋다. 순영

이는 4학년때부터 발명반에서 활동하면서 각종 과학 행사에 매우 적극적으로 활동

하는 학생이다. 특히 발명품 만들기, 발명 만화, 캐릭터 그리기에 깊은 관심을 가지

고 활동하고 있다.

클럽 활동 시간에 우리 조상들이 남긴 우수한 과학문화재에 대하여 이야기를 하다

가 앙부일구에 대해서 궁금하다면서 자세히 좀 가르쳐 달라고 하였다. 6학년 2학기

교과서에 앙부일구가 ‘읽을거리’로 소개가 되고 있으나 초등학교에서는 앙부일구를

좀처럼 보기가 힘들며, 있다고 하더라도 앙부일구에 담긴 과학적 원리를 파악하는

것이 힘들겠다는 생각이 들었다. 앙부일구에 대해 설명은 해 주었으나 잘 이해가

가지 않는 눈치였다. 사실은 실물을 보고 설명을 해 주어도 이해가 잘 가지 않는

내용인데 그냥 말로써 설명한다는 것이 막연하다는 생각이 들었다. 그래서 생각하

던 중 학생들이 실내에서 쉽게 앙부일구를 관찰해 나가보면서 앙부일구에 담긴 과

학적 원리를 알아볼 수 있는 실험기구가 있으면 좋겠다는 생각이 들었다. 꼭 바깥

에서 실험하고 학습하는 것이 아니라 실내 어디에서 쉽게 앙부일구에 대하여 학습

할 수 있는 장치가 있으면 학생들이 우리의 전통 문화재인 앙부일구에 대하여 그

우수성을 탐구하여 보고 우리의 소중한 과학 문화재를 사랑하는 마음을 가지게 되

리라고 생각하여 순영이와 함께 이 작품을 만들면서 지도하게 되었다.

나. 지도의 목적

본 지도의 목적은 학생의 자기 주도적 탐구 의욕을 촉진하며 창의력을 길러주며

우리의 전통 과학 문화재를 사랑한다는 마음을 가지게 한다는 바탕아래 다음과 같

은 목적으로 추진되었다.

첫째, 앙부일구를 관찰할 수 있는 실험기구를 실내에서 쉽게 관찰 가능하게 제작하여

둘째, 앙부일구에 나타난 과학적 원리의 우수성을 깨닫게 하며

셋째, 우리의 전통 과학문화재가 소중하다는 마음을 가지게 한다.

작품을 지도하면서 무엇보다도 중요한 것이 우리의 전통 문화재인 우수한 과학적

- 2 -

① 국립중앙과학관(www.science.go.kr)

② 한국발명진흥회(www.kipa.org)

③ 경북 학생과학 발명품 경진대회 출품 및 입상목록(www.ksei.or.kr)):1-26회

④ 특허청 실용신안 물품 목록 열람(www.kipo.go.kr)

⑤ 한국학교 발명협회(http://www.kasi.org/)

원리가 담긴 앙부일구를 관찰하면서 우리 전통문화재에 대한 소중한 마음을 심어주

면서 스스로 탐구하는 자세를 심어주는 것이었다.

2. 이론적 탐색 활동

가. 작품 검색 활동

이번 작품을 제작하기 위해 이미 제작된 발명품이 있는지를 알아보기 위하여 다음

과 같이 검색하여 보았다(입상목록 및 인터넷 관련사이트)

인터넷 검색 결과 앙부일구 관찰 실험용 기구에 대한 작품은 없었으며, 다만 앙부

일구를 학습하기 위하여 종이로 앙부일구 자체를 직접 만들어 보기 위한 작품이 1

건 있었으나, 본 발명품과는 거리가 먼 작품으로 제작되었으며, 인터넷이외에 과학

발명 관련 책 등을 찾아보았으나 ‘앙부일구 관찰 실험용 기구’와 관련된 내용으로

발명된 발명품은 없었다.

나. 앙부일구에 대한 이론적 탐구 활동

앙부일구 관찰용 실험 기구제작을 위해 우선 알아볼 것이 앙부일구에 대하여 이론

적으로 알아보는 것이다. 학생과 함께 앙부일구에 대하여 우리의 전통 과학 문화재

에 관련된 책자와 인터넷 검색활동을 통하여 다음과 같이 알아보았다.

1) 앙부일구란?

우리는 앙부일구를 보통 ‘오목 해시계’라고 부르기도 한다. 원래 앙부일구란 ‘솥이

하늘을 보고 있는 모양’이란 뜻에서 나온 말이다. 앙부일구는 시계 가운데가 솥 모

양으로 오목하게 패어 있기 때문에 붙은 이름이다.

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어쨌든 이 앙부일구는 평면 해시계가 가지고 있던 여러 가지 단점을 보완한 획기

적인 시계였다. 평면 해시계는 시간에 따라 그림자의 길이가 달라지기 때문에 시계

의 숫자판을 불규칙하게 만들어야 한다. 또 시간 사이의 간격도 일정하지 않게 그

려야 한다. 그러나 시계의 숫자판을 오목하게 만들면 이와 같은 불편함을 보완할

수 있었다. 이런 연구를 바탕으로 만들어진 것이 바로 앙부일구라고 한다.

2) 앙부일구의 구조

앙부일구는 시반, 받침대, 영침 세 부분으로 나뉜다. 시반은 동그란 공을 반으로 자

른 모양을 하고 있으며 마치 솥과 같은 모양이다. 옛 사람들은 천원지방이라고 하

여 하늘이 둥글고 땅은 평평하여 해와 달뿐만 아니라 별들도 땅을 중심으로 돈다고

생각했다. 이 생각이 그대로 시반에 스며들었다고 할 수 있다. 그러므로 앙부일구는

둥근 하늘을 그대로 재현하여 해의 움직임을 담아낸 그릇인 셈이다. 앙부일구를 보

면 방향과 계절과 시간을 알 수 있다.

[그림 1. 앙부일구 각 부분 명칭]

영침은 시계바늘에 해당한다. 영침은 그 끝이 북극을 가리키고 각 지방의 위도에

따라 비스듬하게 세워지고 그러므로 적도와는 수직을 이루게 된다. 이 영침의 그림

자 끝이 가리키는 것이 바로 시간이다.

3) 앙부일구의 날짜와 시각 보는 방법

앙부일 영침의 그림자 끝을 읽어 시간과 절기를 알 수 있다. 하룻 동안 태양의 그

림자는 해당하는 날짜의 절기선을 따라 움직인다. 절기선 가장 위쪽 선인 동지선에

서 가장 아래쪽 선인 하지선까지 내려왔다가 동지선 까지 올라가면 1년이 된다. 각

절기에 따른 시간측정법은 똑같다.

절기선은 가로로 13개의 선이 있는데 가장 위쪽에 있는 선이 동지이며, 가장 아래

쪽에 있는 선이 하지이다. 이것은 태양의 고도가 하지에서 가장 높았다가 동지로

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갈수록 낮아지는데 그림자의 길이는 동지에 가장 길었다가 하지에 짧아지는 원리를

이용하여 측정한다. 그리고 그림자의 길이가 같은 절기는 중복으로 표시되어 있다.

시각선은 절기선에 수직으로 그어져 있다. 선 하나의 간격은 현재시간으로 1시간

간격이며 1시간 사이에 4개의 선을 그어 15분을 나타내었다.

[그림 2. 절기선과 시각선]

다. 앙부일구를 과학실로

앙부일구에 대하여 순영이와 같이 공부해 보다가 정말 우리 조상들의 정교한 솜씨

에 감탄하였다. 이러한 우수한 과학발명품에 대하여 우리 모두 너무나 모르고 있는

현실이 안타까웠다. 외국 문화만을 너무 좋아하고 옛것은 촌스럽고 불편한 것인 줄

만 생각하는 오늘의 현실에서 이런 훌륭한 문화재를 가까이 하게 되어 학생과 함

께 작품 제작을 하게 된 것이 무척 고맙게 생각된다. 특히 앙부일구에 담긴 뜻에서

부터 과학적 원리가 담긴 듯 하다. 우리가 생각할 때는 보통 해시계라고 하면 평면

해시계인데 이렇게 가마솥 모양의 오목한 모양의 해시계인 까닭을 이제야 알 것 같

았다. 그리고 절기선이 좁고 넓은 이유 중의 하나가 태양의 운동 까지 감안한 것이

라니 놀랍기까지만 하다. 그리고 글자를 모르는 백성들이 알아 볼 수 있도록 동물

그림을 그려 넣은 것 까지 백성들을 사랑하는 우리 조상들의 훌륭한 마음씨 까지

엿볼 수 있었다.

이런 우수한 과학문화재를 사진이나 그림만을 통하여 볼 것이 아니라, 우리 과학실

에서 손쉽게 체험하고 과학적 원리를 깨달아 나가는 것이 무엇보다 중요하다고 생

각한다. 따라서 이 발명품을 통하여 앙부일구에 담긴 과학적 원리뿐만 아니라 우리

조상들의 훌륭한 마음씨를 순영이가 다시 깨달아 보는 기회가 되었으면 좋겠다.

- 5 -

3. 작품의 제작 과정

가. 대회 준비 과정

학교대회에서 작품을 계획하고 수정 보완하여 시 대회와 도 대회를 거쳐 전국대회

에 준비하기 위하여 다음과 같은 과정을 겪었다.

계획세우기

2005.3.10～3.15➡

작품 만들기

2005.3.17～3.22➡

학교 예선 참가

2005.3.26➡

작품보완 및

시 대회 참가

2005.4.1～4.12

➡

작품 보완 및

도 대회 참가

2005.4.20-5.10

➡

작품의 보완

및 전국대회참가

2005.5..17.～6.20

[그림 3. 대회참가 준비과정]

나. 제작 과정

작품을 만들기 위하여 직접 만들기 어려운 철판 자르기나 용접은 가까운 철공소

및 공업사에서 직접 작업을 하고 문제점이 있는 것은 수정하고 보완해 나갔다.

작품 제작의 주안점 정하기

재료 정하기 및 설계하여 보기

작품의 제작 및 실행 하여 보기

문제점 발견 및 작품의 내용 보완하기

작품 완성

[그림 4. 제작 과정]

다. 작품 제작 내용

앙부일구를 실내에서 관찰하기 위해서는 무엇보다도 적당한 조명장치와 절기에

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따른 변화를 관찰하도록 설계를 해야 하는 점이다. 실내에서 적당한 조명장치는 1

차작품에서는 220V 100W정도의 전구를 사용하였더니 뚜렷하게 앙부일구 영침의

그림자가 시반에 선명하게 보였다. 그러나 무엇보다도 회전손잡이를 돌림으로써 전

기선이 불편하여 2차작품에서는 전기를 사용하지 않고 배터리를 사용한 전등을 사

용하였다. 그리고 동에서 서쪽으로 이 조명장치가 움직이도록 회전손잡이를 설치하

여 앙부일구 위로 원으로 궤도를 따라 움직이도록 장치를 하였다. 그런 다음 각 절

기별로 관찰하기 위해 앙부일구를 옮기는 장치를 하였다.

각 단계별로 활동한 내용과 문제점 및 보완한 점을 정리하면 [그림 6]과 같다.

단계 주안점 및 활동내용

작품

제작의

주안점

⇨

․주안점: 절기에 따라 조명장치를 이용하여 절기선과 시각선에 그림자를

정확하게 나타내는 점

․활동내용: 적절한 조명 장치 선택, 조명 장치의 영침과의 각도와 거리 조

절, 조명이동대와 앙부일구 이동장치의 설치

1차 작품 ⇨

․주안점: 절기에 따라 조명장치를 이용하여 절기선과 시각선에 그림자 나타

내는 장치 꾸미기

․활동내용:․조명장치: 220V 100W 투명 전구

․조명이동대: 반원의 철판(너비40㎜, 두께 5㎜ 길이 150㎜)

․조명이동손잡이와 앙부일구 이동장치

문제점

및

보완할 점

⇨․전기를 이용한 조명장치의 선이 불편함, 조명이동대와 앙부일구 높이, 앙

부일구 이동에 따른 문제점

2차 작품 ⇨․4.5v LED 등산용 랜턴 사용, 앙부일구와 조명이동대 높이를 같게 조절,

앙부일구 이동손잡이 설치

작품 완성 ⇨

․4.5v LED 등산용 랜턴 사용을 사용하였더니 전기로 인한 불편함이 줄어

들었고, 더욱 선명한 그림자를 만들 수 있었다. 그리고 앙부일구 높이와 조

명이동대 높이를 같게 하여 조명과 앙부일구 영침과의 높이를 수평으로 하

였고, 앙부일구를 절기에 따라 관찰하기 위해 이동손잡이를 설치하였다.

[그림 5. 제작의 주안점 및 활동 내용 ]

- 7 -

4. 작품 제작의 실제

가. 작품 제작의 주안점 및 설계하기

이 작품을 제작할 때의 주안점으로는 기존에 나와 있는 앙부일구 모형을 가지고

어떻게 하면 효과적으로 학습할 수 있는가에 초점을 맞추었다. 특히 학습의 효율성

이라는 점에 주안을 두고 정확한 궤도 이동장치에 따라 절기선과 시각선에 그림자

를 생기게 하는 것이다.

1) 주안점

가) 작품의 창의성

앙부일구의 원리를 알아보기 위해서는 직접 밖에 나가야 한다. 이는 매번 번거로우

며 절기에 따른 연속적인 변화를 관찰하기 어렵다. 그리고 날씨에 따라 많은 제약

을 받는다. 이러한 점을 감안할 때 앙부일구에 나타난 선에 정확하게 궤도 이동장

치를 꾸며 그림자를 생기게 하여 변화를 관찰하는 해야 한다. 따라서 본 작품은 앙

부일구 과학적 원리를 간단하고 빠르게 언제 어디서나 쉽게 알아 볼 수 있는 매우

가치가 있다는 것에 초점을 두고 만들어진 작품이다.

나) 학습의 효율성

본 작품은 학습용품으로써 가치가 있어야 한다. 따라서 학생들이 쉽게, 재미있게

조작하여 사용하고 난 뒤 과학적 개념이 형성되도록 해야 한다. 이 작품을 통하여

앙부일구를 자세히 탐험함으로써 앙부일구에 나타난 과학적 원리를 쉽고도 재미있

게 파악하도록 제작한다.

2) 설계하기

이 작품을 제작할 때 주의할 점은 앙부일구에 그림자가 절기와 시각에 따라 적당

하게 나타나야 한다. 즉 적절한 조명장치를 선택하고 이 조명장치가 절기와 시각에

따라 이동되어야 한다. 특히 조명장치와 앙부일구의 거리를 일정하게 유지하면서

시반에 그림자가 일정하게 나타나야 하기 때문에 작은 장치로는 어려운 점이 많다.

따라서 적절하게 거리를 유지하면서 필요에 따라 관찰하고 싶은 그림자를 관찰해야

하도록 설계를 해야 한다.

작품의 제작을 위해 먼저 필요한 준비물을 알아보고 이 준비물을 활용하여 설계작

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업을 하였다. 작품 제작을 위한 준비물로는,

․여러 가지 전구(10W, 30W, 60W, 100W 투명전구, 할로겐 전구, NED 표시등),

철판, 나무 합판, 도르래, 줄 등이다.

앙부일구는 실물크기와 똑같이 제작된 모형을 인터넷으로 주문하였고, 나머지 필요

한 준비물은 전기재료 상사와 철물점에서 준비를 하였다. 그리고 철을 이용하여 작

업을 해야 하기 때문에 사전에 철물점과 공업사에 의뢰를 하여 학생과 함께 1차 작

품을 제작하여 보았다.

나. 1차 작품의 제작 과정

1) 작품 내용

1차 작품에서는 무엇보다도 앙부일구와 조명이동대의 각도와의 거리에 따라 그림자

가 이동하는 길이 달라지기 때문에 특별히 고려되어야 할 점으로는 적절한 조명 장

치 선택, 조명 장치의 영침과의 거리를 조절하여 조명이동대를 설치해야 한다. 그리

고 사용하는 전구의 종류 및 밝기에 따라 그림자의 상과 선명도가 달라진다는 점을

고려해야 할 것이고, 조명장치가 앙부일구 영침과의 거리를 어느 정도 거리를 유지

하는 가도 또한 중요한 일이다. 광원의 거리에 따라 상이 맺히는 정도가 달라지기

때문이다. 그리고 조명 이동대를 어떻게 설치하는 가도 중요한 일이다. 회전손잡이

를 이용하여 돌리면 전구가 어떻게 움직이는지, 그리고 조명 이동대의 크기를 어떻

게 해야 할지 조절하면서 작품을 제작하였다. 각 부품별로 제작과정을 살펴보면 다

음과 같다.

가) 조명장치 설치하기

(1) 주안점

․조명장치와 앙부일구 영침과의 거리에 따라 상이 맺히고 그림자의 선명도를 조

절하였고, 실내에서 사용가능한 조명(전구)을 선택하였다.

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(2) 활동내용

조명장치와 앙부일구 영침과의 거리는 상이 맺히는 정도에 따라 달라진다. 너무 멀

면 실험장치를 제작하기 어렵게 되므로 적당한 거리를 유지하면서 상이 맺혀야 한

다. 거리를 50㎝정도로 하니까 상이 맺히는 정도나 제작하는 데 어려움이 없었다.

그리고 조명장치는 여러 전구로 실험을 해 보았다. 광원으로써 사용될 LED, 할로겐

전구, 일반 전구( 색깔이 있는 전구, 투명 전구) 중에서 그림자가 상의 선명도가 일

반 전구 중 100W 전구를 사용할 때가 가장 뚜렷하였다. 그래서 조명장치 전구는

220V 용 100W 전구를 사용하였다.

[그림 6. 조명과 앙부일구 영침과의 거리]

(3) 제작결과

광원과 영침의 거리를 어떻게 하는냐에 따라 그림자의 선명도가 달라진다. 먼저 조

명과의 영침의 거리에 따라 생기는 그림자를 관찰하면서 조명장치를 제작하였다.

나) 조명 이동대 제작하기

(1) 주안점

․조명 이동대에서 조명이 이동 가능하도록 반원으로 철판을 굽혀 궤도를 만듦.

이 이동대에 앞에서 만든 조명을 조명 이동대에 부착함.

(2) 활동내용

조명 이동대로서는 철판이 사용되었다. 철판의 크기는 너비가 40㎜, 길이가 150㎜이

다. 이 철판을 반원으로 굽혀 양쪽에 각각 고정시키고 한 쪽은 각도를 조절할 수

․조명과 앙부일구 영침과

의 거리와 각도를 앙부일구

절기선에 맞도록 조정함

․220V 용 100W 투명전구

를 사용함

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있도록 하였다. 이 이동대에 조명장치를 부착하였다. 전구에서 나온 빛이 뒤쪽에서

눈이 부시지 않도록 눈부심 방지용 철판도 끼워 넣었다.

[그림 7. 조명대에 조명장치가 부착된 모습]

[그림 8. 눈부심 방지용 전등 갓]

(2) 제작 결과

조명 이동대와 영침과의 거리와 각도에 따라 생기는 그림자를 감안하여 반원의 궤

도를 만들고 그 주변에 조명이동 회전 손잡이를 부착하였다. 그리고 전구에서 발생

하는 열과 빛을 방지하기 위해 전등갓을 2중으로 설치하고, 반사되는 빛을 없애기

위해 전등갓 안쪽을 검게 칠하였다.

다) 회전 손잡이 설치하기

(1) 주안점

․광원(조명장치)이 양쪽으로 이동되도록 회전손잡이를 만든다. 손잡이가 이동대

에서 양쪽으로 자유롭게 움직이도록 제작한다.

너비가 30㎜, 길이가 150㎜인

철판을 사용하여 반원으로 굽

혀서 만든 조명이동대

강한 전구의 빛을 가리기 위해

가리개를 설치함. 전구에서 나오

는 열을 차단하기 위해 2중으로

틈을 두었고, 전구의 빛이 반사

되는 것을 막기 위해 가리개 안

쪽에 검은 색으로 칠을 함.

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(2) 활동내용

조명에 의해 그림자가 생기게 되므로 조명장치가 어떻게 움직이는가는 매우 중요

한 일이다. 조명 이동대에 양쪽으로 자유롭게 움직이도록 회전손잡이를 연결하였다.

이 회전 손잡이를 돌리면 앙부일구 시반에 그림자가 생기게 되는데 이 그림자의 상

을 보고 절기와 시각을 알 수 있다. .

[그림 9. 조명대에 회전손잡이가 부착된 모습]

(3) 제작 결과

회전손잡이를 이용하여 앙부일구를 관찰하는 사람에 따라 자유롭게 원하는 절기와

시각에 맞추어 읽어 볼 수 있다. 즉, 회전손잡이가 오른 쪽 아래에서는 그림자가 오

전에, 왼쪽으로 이동해 나가면 오후의 시각을 알아볼 수 있게 된다

라) 앙부일구 이동대 만들기

(1) 주안점

․태양의 운동에 따른 각 절기의 모습을 각각 다르게 관찰하기 위해 앙부일구를

남북방향으로 움직이도록 제작하였다.

(2) 활동내용

각 절기별로 태양은 각각 다른 곳에서 떠서, 다른 곳으로 진다. 즉 태양의 일주 운

동 위치가 바뀌게 된다. 이를 위해서 조명 이동대를 각각 절기별로 움직이도록 제

작하는 것보다 앙부일구 자체를 남북 방향으로 이동이 되도록 제작하였다. 이 이동

대에 26개의 각 절기별로 양쪽에 각각 표시를 하여 두고 절기에 따른 특징도 적어

두어 절기에 따른 공부도 할 수 있도록 하였다.

이동대에 줄을 이용하여 회전손

잡이가 양쪽으로 이동 가능하며

이동대에 고정이 되도록 함.

손잡이를 시계반대방향으로 돌리

면 동에서 서로 움직인다.

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[그림 10. 앙부일구 이동대]

(3) 제작 결과

앙부일구 받침대에 바퀴를 달고 양쪽에 각각 각목으로 고정을 시켰다. 그리고 앙부

일구 양쪽에 절기표시선을 해두어 원하는 절기선에 옮겨 관찰할 수 있도록 하였다.

2) 1차 작품의 문제점과 보완할 점

1차 작품을 제작하고 사용하여 보았더니 다음과 같은 문제점이 있었다.

․전기를 이용한 조명장치의 선이 불편함

․조명이동대와 앙부일구 높이가 다른점

․앙부일구 이동 장치에 따른 문제점

위와 같은 1차 작품의 문제점을 보완하기 위하여 2차 작품을 제작하였다.

다. 2차 작품 제작 과정

1) 조명장치 보완하기

(가) 문제점

1차 작품에서 사용한 전기에 의한 조명장치는 회전손잡이를 돌렸을 때 선이 꼬이

고, 매번 전기를 이용해야한다는 점과 전구에 의한 열의 발생이 심하기 때문에 불

편한 점이 있다.

(나) 보완한 점

전기 조명장치 대신에 어떤 장치를 이용할 것인지 고민하다가 등산용 랜턴이 전력

에 비하여 열효율이 높다는 이야기를 선생님으로부터 듣고 LED 4.5v 등산용 랜턴

앙부일구가 쉽게 이동이 되도록 앙부일

구 받침대 밑에 바퀴를 달았다

앙부일구를 옮긴 위치에 따라 절기상의

변화를 관찰할 수 있도록 표시함

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을 구입하여 사용하여 보았더니 효과적이었다. 그러나 그림자의 상이 둘로 나누어

져 선명하지 못하여 반사경을 떼어내고 사용하여 보았더니 매우 뚜렷한 그림자를

만들 수 있었다.

[그림 11. 등산용 랜턴을 이용한 조명장치 모습]

2) 앙부일구와 조명이동대의 높이 조절하기

(가) 문제점

1차 작품에서는 조명이동대를 앙부일구 이동대의 밑판에 설치하여 앙부일구 영침의

높이와 다르므로 해가 뜨고 지는 것을 지평선과의 관계로 생각한다면 문제점으로

발견되었다.

(나) 보완한 점

앙부일구 영침의 높이와 조명이동대에서 조명이 시작되는 점이 수평이 되도록 맞추

었다. 1차 작품에서는 앙부일구를 나무판에다 올려놓고 양옆에 조명이동대를 고정

시켰지만 2차 작품에서는 앙부일구가 지면의 높이와 일치되게 하였다.

[그림 12. 앙부일구 영침의 높이와 조명이동대 높이를 같게 한 모습]

3) 앙부일구 이동 손잡이 설치하기

열효율에서 일반 전기보다 높기 때

문에 그림자가 잘 생기며, 작은 전

압을 이용하여 오랜 시간을 사용할

수 있는 LED 조명장치

태양과 지평선의 개념을 생각하여

앙부일구 영침의 높이와 조명이 시

작되는 점을 같게 하였다.

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(가) 문제점

1차 작품에서는 앙부일구를 절기에 따라 다르게 관찰하기 위해서 직접 앙부일구를

잡고 밀고 당겨서 옮기게 되도록 제작하였다. 그러나 앙부일구가 정확하게 절기표

시선에 옮기기 힘들뿐만 아니라 다소 불편하였다.

(나) 보완한 점

2차 작품에서는 앙부일구가 고정축을 따라 레일 이동식으로 옮길 수 있도록 제작

하였다. 즉 앙부일구 이동손잡이를 돌리면 원하는 해당 절기선에 옮겨지도록 제작

하였다.

[그림 13. 앙부일구 이동 손잡이]

4) 앙부일구 쉽게 읽을 수 있게 제작하기

(가) 주안점

․한자로 표기된 앙부일구를 한글로 표기함.

․실험기구대에 앙부일구 날짜와 시각 보는 법을 별도로 부착함.

(나) 활동내용

앙부일구에 나타난 절기와 시각은 모두 한자로 표기되거나 동물 그림이어서 학생

들이 보기에는 어렵나. 그래서 앙부일구의 각 절기와 시각을 모두 한글로 표기하였

다. 그리고 나침반을 설치하여 항상 앙부일구 영침을 북극에 맞추기 쉽도록 하였다.

그리고 앙부일구 날짜와 시각 보는 방법을 부착하여 보는 사람들이 쉽게 앙부일구

를 읽도록 부착하였다.

앙부일구 이동 회전손잡이를 돌리는

방향에 따라 하지에서 동지로, 동지

에서 하지로 옮기게 된다.

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[그림 14. 앙부일구를 쉽게 읽을 수 있도록 한글로 표기한 모습]

(다) 제작 결과

한자로 표기된 앙부일구를 한글로 쉽게 읽도록 표기하였으며, 각 절기마다의 특징

도 함께 설명하였다. 또한 실험기구대에 앙부일구 날짜와 시각 보는 법을 별도로

부착하였다.

[그림 15. 앙부일구야 놀자, 완성품]

◇ 앙부일구 날짜와 시간 보는 방법 ◇

방향과 위치

맞추기

① 앙부일구 영침이 북극을 가리키도록 나침반을 이용하여

앙부일구를 놓는다.

② 조명이동대가 해당되는 절기선에 위치하도록 오른쪽의 날

짜조정손잡이를 돌려 맞춘다.

③ 전구가 오른쪽에 오도록 위치를 잡고 조명이동손잡이를 시계

반대방향으로 돌려 해당되는 시각표시선에 맞춘다.

절기선(가로선)

④ 영침의 그림자를 확인하고 그림자에서 좌·우를 따라가

해당되는 절기를 읽는다.

※절기는 모두 24절기로 가로로 13개선이 나누어져 있으며,

가장 상단이 동지이며 가장 하단에 있는 선이 하지이다.

시각선(세로선)

⑤ 시간은 절기선에 수직으로 그어져 있는 세로선의 위치를 확

인하여 읽는다.

※8개의 큰 선은 2시간, 15개의 중간 선은 1시간 간격이

며, 그 사이의 작은 선 하나의 간격은 15분이다. 아침 6

시(묘시)에서 오후 6시(유시)까지 나타내었다.

※ 앙부일구 관찰용 실험기구 판에 위 해설표를 붙여 놓음

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라. 앙부일구야 놀자

1) 앙부일구 탐험 여행

앙부일구

탐험여행

․앙부일구의 구조와 시간 보는 방법

․그림자를 보고 날짜와 시각 읽어보기

․전개도에 절기선과 시각선 만들어 보기

이 발명품의 목적은 실내에서 쉽게 앙부일구에 나타난 과학적 원리를 알아보는 것

이다. 발명품을 효과적으로 이용하기 위해서는 자세하게 어떻게 이용해야 하는지

나타내주어야 한다. 그래서 이 작품을 효과적으로 이용하도록 앙부일구 탐험여행

1․2․3이라는 프로그램을 만들어 보았다. 이 발명품을 이용하여 프로그램에 따라

학습한다면 우리의 전통 과학문화재인 앙부일구에 대하여 자세하게 공부하여 누구

나 앙부일구 박사가 되지 않을까? 그리고 중요한 것은 우리 한국과학문화재를 더욱

사랑하고 소중히 하는 태도를 가지게 될 것이다.

프로그램명 탐험 주제 탐험 활동

앙부일구 탐험여행1앙부일구의 구조와

시간 보는 방법 알

아보기

․앙부일구는 어떻게 생겼는지 알아봅시다.

․앙부일구에 나타난 선의 의미는 무엇일까요?

․앙부일구 날짜와 시간을 어떻게 알아볼까요?

앙부일구 탐험여행2 그림자를 보고 날짜

와 시각 읽어보기

․하지, 춘․추분, 하지때의 정오 12시 그림자 관찰하기

․세 절기에 나타나는 그림자의 위치 알아보기

․하루 중 시각 변화 알아보기

․관찰하고 싶은 날짜와 시각 알아보기

앙부일구 탐험여행3 전개도에 절기선과

시각선 만들어 보기

․반구의 전개 앙부일구에 고정시키기

․전개도에 세 절기선과 시각선 나타내기

․전개도에 나타나는 절기와 시각선 관찰하여 보기

․앙부일구에 나타난 과학적 원리 알아보기

[그림 16. 앙부일구 탐험 여행 내용]

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2) 앙부일구는 우리의 소중한 문화재

학생들과 함께 회전 손잡이를 돌리면서 앙부일구 시반에 나타나는 그림자를 관찰

하며 과학적 원리를 탐험하여 보았다. 학생들 모두 처음 대한 앙부일구에 대하여

놀라워하는 눈치였다. 학생들이 너무나 신기해하며 이처럼 훌륭한 우리 과학문화재

를 가까이에서 보지 못한다는 사실에 대하여 안타깝다고 말하였다. 앞으로도 앙부

일구뿐만 아니라 다른 우수한 우리 과학문화재를 공부시간에 많이 이용하는 기회를

가지면 좋겠다고 말하였다.

다음은 순영이 친구들과 함께 이 이 작품을 조작해 보면서 나눈 대화 내용을 정리

해 본다.

[그림 17. 앙부일구를 조작하는 학생들 모습]

정호: 앙부일구가 해시계인줄은 어렴풋이 알았는데, 이렇게 생긴 것은 처음 봐. 해

시계로 계절과 시각을 알아본 조상님들의 솜씨가 놀라워.

아란: 그래, 난 앙부일구가 왜 오목해시계라고 부르는지 이제야 알겠어.

길남: 밖에 나가지 않고 과학실에서 해보니까 대개 편리하다. 우리가 가까이 하기

어려운 것을 이렇게 가까이에서 실험해 보니까 너무 좋은 것 같아.

재엽: 각 절기별로 앙부일구가 놓인 위치에 따라 그림자의 길이도 변하는 모습을

관찰해 볼 수 있어서 좋은데?

소미: 그래, 태양의 고도에 따라 절기별로 나눈 13개의 선의 의미를 알 것 같아. 그

리고 하루를 이렇게 세로로 각 15분으로 나눈 것도 훌륭한 것 같아.

순영: 우리 이제 우리가 남긴 조상들의 우수한 과학 문화재를 쉽게 지나치지 말고

관심있게 보는 것도 필요한 것 같아. 이 작품을 통해 우리 문화재를 더욱 관

심을 가지고 사랑하는 마음을 갖도록 노력하자.

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5. 작품의 효과 및 전망

이 작품을 만들면서 우리 조상들의 우수한 과학적 솜씨에 나 스스로 많이 감탄하

였지만 더 큰 성과는 순영이를 비롯하여 다른 학생들도 우리 전통 과학문화재에 남

다른 관심을 가지기 시작했다는 점이다. 지금 교과서에 앙부일구가 간단히 소개가

되고 있으나, 그냥 지나치는 것이 너무나 안타깝게 생각되었다. 우리 조상들이 남긴

과학 기술에 대한 문화재는 별로 잘 알려져 있지 않을뿐만 아니라 박물관에 가도

전시된 것들도 많지 않고 대부분 알고 있는 것들이 첨성대, 석굴암, 고려자기, 거북

선, 측우기, 그리고 해시계와 물시계 정도이다. 지금 세계는 하나의 ‘지구촌’으로 가

까워지고 있는데 이 시대에는 더욱더 각 민족의 문화가 중요해지고, 또 문화재가

바로 자랑거리이며 상품이 되는 시대이다. 이런 뜻에서 우리 과학 문화재에 대해

자라나는 우리 세대가 관심을 가지고 우리 과학 전통의 뿌리 깊고 빛나는 모습을

관찰하면서 우리 한국 과학을 발전시키는 힘이 되어야 한다고 생각한 점은 매우 중

요한 계기가 되었다.

작품을 제작하면서 어려움이 따랐지만 학생과 함께 탐구하는 과정에서 많은 보람

을 느꼈다. 이 작품의 효과를 살펴보면 다음과 같다.

첫째, 앙부일구를 쉽게 실험실에서 조작하며 계절과 시간의 연속적인 변화를 관

찰할 수 있다.

둘째, 절기에 따른 태양의 운동에 따라 그림자 길이 변화를 쉽게 관찰할 수 있

다.

셋째, 앙부일구의 과학적 원리를 쉽게 이해하고 전통과학 문화재를 사랑하는 마

음을 가질 수 있다.

과학 문화재는 우리 과학 정신의 꽃이라고 한다. 이 기회를 통해서 우리 것에 대한

자랑스런 마음과 오늘의 과학 기술 경쟁에서 이길 수 있는 관심의 바탕이 된다고

생각한다. 특히 이 앙부일구를 실험실에서 직접 관찰해 보고 조작하는 활동을 해

봄으로써, 앙부일구에 담긴 우수한 과학적 원리를 알아보고, 과학문화재에 대한 깊

은 관심을 가지게 된 점은 무엇보다도 큰 성과라고 생각된다.

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6. 지도를 마치면서

‘앙부일구야, 놀자’의 작품을 만드는 과정에서 학생 스스로 해결방안을 찾아서 문

제점을 해결하는 것이 중요하다. 어릴 때부터 발명에 대한 관심을 높이고 창의력을

계발하며 발명을 생활화하는 것이 중요하며, 우리 나라가 세계에 우뚝 솟기 위해서

는 발명에 대하여 관심을 가지고 스스로 탐구하고 해결하는 것이 중요하다고 생각

된다.

작품 제작을 지도하면서 발명에 대한 새로운 관심을 가지게 되었으며, 수업시간의

틀에 박힌 생각에서 벗어나 보다 새로운 방법을 탐구해보려는 마음이 커진 것 같

다. 그리고 우리 주위에서 불편함을 알고서도 그냥 지나치기 쉬운 것에 대하여 좀

더 탐구하는 자세를 가지고 그 불편함을 개선해 보려는 노력이 생긴 점이다. 학생

들이 만든 작품은 어른들이 만든 것과는 달리 작품의 아이디어가 무엇보다도 중요

하다고 생각된다. 따라서 우리의 주변에서 불편함을 알고서도 그냥 지나치기 쉬운

것에 대하여 좀 더 탐구하는 자세를 가지고 그 불편함을 개선해 보려는 자세를 가

지고 발명에 대한 적극적인 자세를 가지도록 해야한다.

본 작품을 제작하면서 얻은 점에 대하여 정리하면 다음과 같다.

첫째, 제작 과정을 통하여 문제점을 하나씩 해결해감으로써 학생의 사고력과 인내

심을 길러주게 되었다.

둘째, 앙부일구에 나타난 과학적 원리를 깨닫고 우리 전통 과학문화재에 대하여 사

랑하는 마음과 더 탐구해 보려는 관심을 불러일으키게 되었다.

셋째, 주변에 있는 모든 것들을 관심을 가지고 보고, 생각하면 더 훌륭한 발명품을

만들어 낼 수 있다는 자신감을 얻게 하였다.

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참 고 문 헌

강인구, 발명왕 길라잡이. 1999

경북 발명 교육 연구회, 발명 교실 교사 지침서. 1995, 상주 삼광인쇄소

박성래, 빛나는 우리 과학 문화재. 2002, 대교출판

박성래, 한국인의 과학 정신. 1998. 평민사

송종도, 효율적인 발명반 운영 방안. 1998, 서울시 교육청

전상운, 한국과학사. 2004. 사이언스북스

특허청, 발명 교육의 이론과 실제. 1998, 녹원문화사

한국 학교 발명회, 발명 영재. 1997, 동남인쇄소