다양한 물로켓 놀이로 학생들의 창의력 일깨우는

한국과학놀이발명연구회 강성기 회장

    한국과학놀이발명연구회 강성기 회장(봉천초등학교 교사)은 물로켓에 관한한 누구보다 많은 애착과 해박한 지식을 가지고 있다. 초창기의 기본형 물로켓에서부터 오색 꽃가루를 뿌리며 낙하하는 각종 이벤트형로켓에 이르기까지 물로켓을 논하는 자리에서 강 회장을 빼놓고는 우리나라 물로켓의 역사를 논할 수 없을 정도로 강 회장이 물로켓 발전에 기여한 공로는 크다. 물로켓에 대한 열정이 한여름 무더운 땡볕보다 뜨거운 강성기 회장, 그를 만나 물로켓과 발명에 얽힌 이야기들을 들어봤다.

   강성기 회장은 학생들은 뭐든 직접 해보는 것을 좋아하기 때문에 어떤 것을 활용하면 과학수업을 보다 쉽고, 재미있게 가르칠 수 있을까 생각하다 물로켓이라면 충분히 학생들이 흥미를 가질 수 있겠구나하는 생각이 들어 물로켓에 관심을 갖게 되었다고 했다. 그래서 이곳 저곳을 쫓아다니며 물로켓에 관한 자료를 수집하고 보다 안전하고, 보다 안정되게 날아오르는 물로켓을 개발하는데 몰두했다고 한다. 많은 실패를 거듭하면서도 쉽게 그만 둘 수 없었던 것은 학생들이 흥미있게 활용할 수 있는 놀이기구를 만들고 말겠다는 집념 때문이었다고 한다. 조금 더 흥미있게 만들기 위해 로켓 속에 낙하산을 넣어 보기도 하고, 현수막을 넣기도 하고, 오색의 꽃가루를 넣어 만들어 보기도 했다. 단순히 날아오르는 물로켓보다 이런 다양한 응용로켓에 학생들의 반응이 좋았다고 했다. 실제로 학생들도 기발하고 독창적인 응용로켓을 만들며 물로켓에 더욱 애착을 갖는다고 했다.

  1996년부터 발명특허 및 실용신안 등록을 하게 된 강성기 회장은 지금까지 학습용 에어로켓 발사장치, 학습용로켓발사대, 무동력로켓발사대 및 로켓, 낙하산 저장부를 갖춘 공기압추진로켓 등 10여 개의 발명특허 및 실용신안을 등록했다. 그 중에서도 가장 애착이 많이 가는 발명품으로는 가장 처음 등록한 ‘발사대’와 ‘삼단분리로켓’이라고 했다. ‘삼단분리로켓’은 수년이 지난 지금에도 다른 최신 기종들과 기능이나 성능 면에서 손색이 없을 정도로 첨단적인 로켓이다. 첫 발사대 도한 아직까지 많이 사용되고 있다고 했다.

  강성기 회장이 활동하고 있는 연구회의 명칭에서도 알 수 있듯이 과학의 원리를 놀이에 접목시켜 지도하는 것이 단순히 이론만을 교육하는 것보다 효과적이라고 했다. 놀이에 흥미를 갖다보면 자연히 다른 창작품을 만들어보게 되고, 그러다가 발명품이 탄생하게 된다고 했다.

“재미있는 놀이를 통해 발명에 대한 동기가 부여될 때, 자연스럽게 발명품은 탄생하게 되는 것입니다”

  물로켓을 통해 재미있는 과학의 세계로 학생들을 인도하고 있는 강성기 회장은 자신이 발명한 발명품들이 많이 사용되는 것을 보며 자부심과 보람을 느낀다고 했다.

  “학생들이 단순히 보고 외우는 것이 아니라, 어떤 현상에 대해 왜 이렇게 될까, 왜 그렇게  되었을까에 대해 생각하는 능력을 개발시켜주고 싶습니다”라고 말하는 강성기 회장은 물로켓을 통해 재미있는 과학의 세계로 학생들을 인도하고 있었다.

   교구 혹은 완구, 물로켓의 이중성

우리나라에서는 로켓을 통해 놀이와 학습의 효과를 동시에 얻을 수 있기 때문에 더욱 폭넓게 이용되고 다양한 교수방법으로 학생들이 과학적에 친근감을 느끼고 쉽고 재미있게 학습할 수 있도록 하고 있지만 대부분의 학생들이 과학을 딱딱하고 어렵다고 느끼고 있다. 학생들과 함께 물로켓을 만들어보면 어떨까? 직접 로켓을 만들고 발사해 보면서 학생들은 자연스럽게 과학과 친해지게 될것이다. 현장의 교사들은 특히 초등학생의 경우 물로켓을 통해 과학에 대한 흥미를 느끼고 수업에 적극적으로 참여하게 된다고 말한다. 단순히 눈으로 보고 암기하는 학습보다 직접 체험을 하면서 이해를 돕는 학습이 효과적임을 알 수 있다.

교사들은 물로켓의 발사원리를 통해 학생들이 교과 내용을 쉽게 이해하도록 이끌 수 있다. 예를 들어 학생들은 물로켓의 발사원리를 떠올리며, 두 물체 사이에 힘이 작용할 때 물체 사이의 힘의 크기는 같고 방향은 반대이며 동일한 직선상에 작용한다는 '작용과 반작용의 법칙'을 쉽게 이해할 수 있다. 물이 분사구를 통해 아래로 빠른 속도로 분출되면 물로켓은 공중으로 솟아오르게 되는데 이때작용하는 힘의 원리를 깨닫게 하는 것이다.

또한 학생들은 하늘을 향해 솟아오르는 물로켓을 보며 우주를 향한 꿈을 키울 수 있다. 물로켓이 실제 로켓과 같은 원리로 발사된다는 것을 자연스럽게 깨닫게 하여 항공우주에 대한 관심을 높일 수 있다. 일본과 미국의 경우, 우주개발정책의지지기반을 확보하기 위하여 물로켓이나 모델로켓의 활용을 권장하기도 한다. 물로켓을 만들 때 어떻게 하면 더 높이 날아갈 지, 어떻게 하면 안정적으로 비행을 하는지 등을 스스로 생각하게 하면 탐구력이 증진될것이다. 또한 물로켓이 발사되는 기본 원리를 터득하여 스스로 디자인과 성능 등을 연구하고 제작하면서 착의력을 신장시킬 수 있다.

미국과 일본의 물로켓

미국에서 고안된 물로켓은 모델로켓만틈 활성화되지 못했지만 일본에 보급되어 급속도로 확산되었다. 우리나라는 일본에서 물로켓을 도입하여 현재에 이른 것이다. 미국에서는 1950년대 만들어진 모델로켓이 보이스카웃 교재로 사용되는 등 청소년 과학 활동에 활용되었다. 지금은 안전한 화약류를 개발하여 추진제로 사용하고 있지만 당시에는 모델로켓의 추진제인 화약으로 인한 안전 사고가 문제시 되기도 했다. 이 무렵 화약이 아닌 물을 추진력으로 하느나 물로켓이 개발된 것이다. 그러나 미국에서 물로켓은 모델로켓만틈 보급되지 않았고, 다른나라로 전해졌지만 일본과 우리나라를 제외한 다른나라에서는 크게 활성화되지 못했다고 한다. 일본과 우리나라에서 물로켓이 빠르게 활성화 된 것은 모델로켓의 추진제인 화약류에 대한 법적 규제가 있었기 때문이다.

미국의 물로켓을 들여와 바르게 보급 시킨 나라는 일본이다. 일본에서 모델로켓이 아닌 물로켓이 활성화 된 것은 우리나라와 마찬가지로 화약류를 추진제로 이용하는 모델로켓이 허용되지 않는 법 때문이었다. 그러나 학생과 교사가 주된 활용층인 우리나라와는 달리 매니아층을 중신으로 물로켓이 활성화되어 있다고 한다.

미국과 일본에서 물로켓은 교육적 측면보다는 과학완구의 개념으로 인식이 되어 있으며, 초등학생의 과학교육에 활용된다고 한다. 물로켓은 학생들이 과학에 흥미를 가지고 쉽게 접근할 수 있도록 하는데 이용되며, 로켓이 어떻게 날아가느냐에 대한 원리 교육을 중심으로 하고 있다. 국가는 학생들이 물로켓을 통해 로켓의 원리를 이해하고우주에 대한 관심을 갖게 하여 인재를 양성하고 우주개발정책에 대한 지지층을 확보하게 되는 것이다.

물로켓을 직접 제작하고 어떻게 발사가 되는지를 체험한후, 다양한 형태의 로켓을 만들어 보도록 하는 창의성 개발을 중심으로 교육에 활용하고 있다.

로켓의 외형뿐만 아니라 선단이나 날개등 기술과 관련이 있는 부분을 나름대로 탐구하여 개발하고 있다. 미국의 경우 공식적인 물로켓 대회는 없지만 모델로켓의 대회를 보면 창의성을 중심으로 평가한다고 하니 물로켓이 창의성 교육에 활용 된다는 것을 짐작하기는 쉽다. 일본의 대표적인 물로켓 대회에서는 성능도 중요하지만 창의성도 결과에 영향을 미친다고 한다. 일본의 물로켓이 매니아층을 중심으로 활성화된 것과도 관련이 있다고 볼 수 있다.

우리나라에서 물로켓은 많이 활성화되어 있다. 그러나 더 많은 교사와 학생들이 물로켓에 관심을 가지고 있기 때문에 앞으로 수요는 더욱 늘어날 것이다. 현재 발명교실, 영재교실 등에서 물로켓 강의가 활발하게 이루어지고 있으며 물로켓의 사용이 보편화되고 있다.

초창기에는 서울에서만 열렸던 물로켓대회가 전국에서 열리고 있는 것에서도 물로켓의 저변확대를 실감할 수 있다. 물로켓의 저변 확대는 교사들이 로켓에 대한 더 많은 지식을 가지고 전문적인 교육을해야 한다는 것을 의미하기도 한다.