금산고등학교 '스마트 에어백/범퍼 시뮬레이터' 실험 - 물리 공식, 아직도 외우기만 하나요? 과학 교과 AI 융합 미래역량 교육 캠프
Feb 27, 2026
충남 금산고등학교 학생들과 함께 진행한 캠프에서는 학생들이 직접 쇠구슬을 떨어뜨리며 충격량의 원리를 데이터와 액추에이터로 증명하는 특별한 실험을 진행했습니다.
아두이노 센서를 제어하는 피지컬컴퓨팅 기술과 데이터 분석이 결합된 이번 프로젝트는 고등학교 선생님들께서 가장 고민하시는 이공계 심화 탐구 '세특(세부능력 및 특기사항)'의 질을 압도적으로 높여주는 완벽한 공학 설계 사례였습니다.
[메인 프로젝트] 쇠구슬을 쾅! 눈으로 보고 데이터로 증명하는 스마트 에어백 시뮬레이터
이번 교육의 하이라이트는 스마트 에어백/범퍼 시뮬레이터 제작이었습니다. 학생들은 복잡하고 지루한 이론 수업에서 벗어나, 직접 충격 센서 위로 쇠구슬을 떨어뜨리는 실습을 진행하며 현장에서 연신 "재밌다"는 감탄사를 쏟아냈습니다. 완충재가 있을 때와 없을 때, 센서가 받아들이는 힘과 시간의 데이터를 직관적으로 비교하며 충격량과 운동량 보존의 물리적 원리를 몸소 체험하는 생동감 넘치는 시간이었습니다.
C언어와 피지컬 컴퓨팅으로 완성하는 공학적 문제 해결
학생들은 C언어 기반 프로그래밍을 통해 센서와 액추에이터(서보 모터, 부저 등)를 직접 제어하는 기술을 함양했습니다. 충격량의 안전 임계치를 스스로 설정하고, 측정된 수치가 위험 수준을 넘으면 부저가 울리거나 에어백 역할의 서보 모터가 즉각 작동하는 스마트 완화 시스템을 구현했죠. 현실의 자동차 범퍼나 스마트 헬멧에 적용되는 하드웨어 제어 기술을 교실에서 직접 설계해 보는 진정한 피지컬 AI 융합 역량을 기르는 과정이었습니다.
MBL 데이터 시각화로 실험의 정밀도를 높이다
금산고 학생들은 자신들이 만든 시뮬레이터에서 수집된 충격량 데이터를 정량적으로 분석했습니다. 직접 만든 MBL 실험 결과를 p5.js를 이용해 실시간 그래프로 시각화하여, 완충재 유무에 따른 힘-시간 그래프의 면적(충격량)과 최고점(최대 충격력)의 차이를 정확히 비교했습니다. 이러한 과학 개념의 정량적 해석 사고는 공학적 문제 해결 능력의 핵심이자, 훌륭한 탐구 보고서의 밑거름이 됩니다.
실험 데이터를 바탕으로 한 완성도 높은 탐구 결과 발표
훌륭한 실험 결과를 얻은 금산고 학생들은 여기서 멈추지 않았습니다. 각 팀은 수집한 MBL 데이터와 시뮬레이터 설계 의도를 바탕으로 '왜 이 완충 시스템이 효과적인지'에 대한 과학적 추론 과정을 정리하여 친구들 앞에서 발표하는 시간을 가졌습니다. 자신들의 피지컬 AI 설계 과정과 정량적 분석 결과를 논리적인 피칭으로 풀어내며 시연까지 완벽하게 마쳤습니다. 단순히 실험을 수행하는 것을 넘어, 공학적 문제 해결 과정을 타인에게 명확하게 전달하는 의사소통 역량까지 훌륭하게 뽐낸 뜻깊은 시간이었습니다.
[교풀AI 광고😁] 과제 취합부터 생기부 작성까지, 논스톱
기존에는 별도 에듀테크로 과제를 취합하고, 생기부는 따로 작성해야 했습니다. 교풀AI에서는 이 두 과정이 하나로 이어집니다.
프로세스 3단계:
- 교풀AI 클래스에서 학생이 보고서 제출 → 교풀AI 드라이브에 자동 저장
- 저장된 보고서를 AI 생기부 도구와 연결
- AI가 생기부 초안을 즉시 작성
플랫폼을 오가는 번거로움 없이, 교풀AI 하나로 과제 취합부터 생기부 작성까지 한 번에 끝납니다.
FAQ (자주 묻는 질문)
Q1: 코딩을 전혀 모르는 학생들도 시뮬레이터를 만들 수 있나요?
A: 교풀에듀의 전용 가이드와 피지컬 컴퓨팅 기초 실습을 통해 초보 학생들도 충분히 센서와 액추에이터를 제어할 수 있습니다. 특히 쇠구슬을 떨어뜨리는 직관적이고 재밌는 실습이 동반되어 코딩에 대한 심리적 장벽을 크게 낮춰줍니다.
Q2: 기존의 물리 실험과 피지컬 AI 융합 실험의 차이는 무엇인가요?
A: 기성품으로 정해진 결과를 확인하는 것에 그치지 않습니다. 학생이 직접 센서를 연결하고 안전 임계치를 코딩하여 나만의 측정 장치와 스마트 시스템을 '창조'한다는 점에서 공학적 문제 해결 역량의 깊이가 다릅니다.
Q3: 이 프로그램이 학생부(생기부) 세특 기재에 어떤 도움이 되나요?
A: 단순한 물리 현상 관찰을 넘어, C언어 프로그래밍, 데이터 수집 및 분석, 안전 임계치 설정과 같은 공학적 설계 과정이 구체적인 기술 스택과 함께 기록될 수 있어 이공계 계열 진학을 희망하는 학생들에게 매우 유리한 포트폴리오가 됩니다.
금산고등학교처럼 학생들의 호기심과 교사의 편의를 모두 잡는 AI 융합 과학 수업을 꿈꾸시나요?
대한민국 최고의 AI·SW 교육 파트너, 교풀에듀가 학교 현장의 혁신을 함께하겠습니다.
- 대표번호: 02-2059-1139
- 이메일: biz@huemone.com
- 홈페이지: gyopooledu.com
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