2011 학년도 1 학년 융합과학 수업자료 032 정보의 수용과 전달

4. 느끼자 ! 자연의 정보 보지 않고 맛으로 음식을 맞추는 것은 쉬울 것 같다. 우리가 요리사가 되어 눈을 감고 음식을 구별해 보고 어떤 느낌이 나는지 적어보자. 나의 미각 능력 평가 다음의 영상은 드라마 식객의 일부분이다. 주 인공처럼 두 눈을 감고 음식의 맛으로 구별해보 자. ▶준비물 : 눈가리개, 마늘, 고추, 사과, 양파, 바나 나, 컵, 빨래 집개 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 감각이 형성되는 원리를 통해 사람의 정보 인식에 대해 알아보자. 정보의 인식 3 3 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 1. 사람 눈의 구조  각막  맥락막  망막 ( 황반, 맹점 )  모양체  수정체  홍채  유리체 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 2. 시각의 성립 망막에 있는 원뿔세포와 막대세포들은 동공을 통해 들어온 빛의 에너지를 이용하여 세포 내에 화학물질을 만들고 이를 이용해 신 경세포를 따라 흐르는 전기 신호를 만든다. 3. 시각의 형성 경로 빛 → 각막 → 수정체 → 유리체 → 망막 ( 시세포 ) → 시신경 → 대뇌 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 1. 사람 귀의 구조  외이 : 귓바퀴, 외이도  중이 – 고막 – 청소골 – 유스타키오관  내이 – 달팽이관 – 전정기관 – 반고리관 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 2. 청각의 성립 귀에 도달한 공기의 압력의 변화는 고막을 흔들고, 고막의 떨림은 청소골과 달팽이관을 통하여 청신경 세포에 도달하고, 이 세포는 전기적인 신호를 뇌로 전달한다. 3. 소리의 전달 경로 소리 ( 음파 ) → 외이도 ( 귓구멍 ) → 고막 → 청소골 → 난원창 → 전정계 → 고실계 → 기저막 → 청세포 → 덮개막 → 청신경 → 대뇌 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 1. 촉각의 형성 원리 접촉을 느끼는 수용체, 압력을 느끼는 수용체, 온도를 느끼는 수용체에서 힘, 압력, 온도 등을 전기신 호로 바꾸어 준다. I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 1. 혀의 구조  유두  미뢰 ( 맛봉우리 ) 2. 미각의 형성 단맛, 쓴맛, 신맛, 짠맛과 제 5 의 맛으로 알려진 감칠맛의 수용체에서 산성도, 알칼로이 드 농도 등의 화학적 원인을 전기 신호로 바꾸어 준다. I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 1. 코의 구조  후각상피  후세포 2. 후각의 성립 코 안의 점막에 분포하고 있는 1000 만개의 신경세포가 공기 중의 특정 물질들의 농도를 측정하 여 신경세포를 흐르는 전기 신호로 바꾸어 준다. I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 센서란 무엇이며, 기본 원리 및 이용 등 센서의 정보 인식에 대해 알 아보자. 정보의 인식 3 3 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보  전하결합소자 (=CCD ; Charge Coupled Device)  미세한 화소가 세밀하게 배치되어 있다. (100 만 화소급 카메라는 CCD 에 100 만 개의 화소가 있는 것이다.)  각각의 화소들은 렌즈를 통해 들어오는 빛을 전하의 형태로 바꾸어 지니고 있다.  각각의 화소의 위치가 모두 다르고 포함한 전하의 크기 역시 다 르기 때문에 화소들의 정보를 종합하면 피사체에 대한 정보를 만 들어 낼 수 있는 것이다. 눈의 역할을 대신하는 센서 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 ※ 마이크로폰 : 소리를 측정하여 전기 신호로 바꾸는 장치 1. 동적 마이크로폰  전자기 유도 현상 이용  떨림막에는 작은 코일이 달려있고, 이 코일이 영구 자석 근처에 서 흔들리면 코일에 유도 전류가 흐르게 된다. 이 전류를 신호로 사용하는 것이다. 귀의 역할을 하는 센서 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 2. 축전기 마이크로폰  음파가 들어오면 공기의 진동이 축전기에 있는 두 개의 금속판 중 하나를 흔들게 되어 있고, 그러면 두 금속판의 거리가 변하게 된다.  판의 간격이 달라지면 축전기의 전기용량이 달라지고, 이를 이용 하여 소리를 전기 신호로 바꾼다. 3. 압전 마이크로폰  압전 소자를 이용하여 공기의 압력을 전기 신호로 바꾼다. I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 ※ 압전소자 : 압력이 가해지면 전압이 발생하는 장치 1. 압전효과 어떤 종류의 결정판에 일정한 방향에서 압력을 가하면 판의 양면 에 외부자극에 비례하는 양전하와 음전하가 나타나는 현상 2. 압전소자의 원리 압력에 의해 결정구조가 변화하게 되면 각 방향에 따라 결정배열 이 변화되고 이에 따라 이온이동에 의해 기전력이 발생하여 전력 이 생성되는 원리로 전기가 발생 된다. I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 3. 압전효과의 이용 예  휴대전화나 MP3, PMP, 전자사전 등의 터치패드, 터치스크린  석영 (Quartz) 시계 : 수정이 일정하게 진동하게 하여 시계의 정확 도를 높이도록 압전효과를 이용하여 제작된 것이다.  가습기와 가스레인지 : 가스레인지의 손잡이를 돌리면 압전 재료 에 힘을 가해주어 높은 전압을 만들게 된다. 이 전압을 불꽃이 나 오는 부분에 연결해 주면 전기방전으로 인하여 순간적인 스파크 가 발생한다. 결과적으로 이 스파크가 가스에 불을 붙이게 된다. 피부의 압점 역할을 하는 센서 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 ※ 열전대 : 온도를 신호로 바꾸는 장치 1. 열전대  두 가지의 다른 금속선을 연결하여 고리를 만들면 두 곳에 접합점 이 생기고, 두 접합점의 온도가 다르면 전류가 흐른다.  금속의 종류와 두 접점의 온도 차이에 따라 흐르는 전류의 세기가 달라진다.  전류의 세기를 이용해 상당히 정확한 온도 차이를 알 수 있다. 피부의 온도 수용체 역할을 하는 센 서 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 2. 저항온도계  일반적인 도체 ( 금속 ) 의 경우 온도가 증가하면 저항도 따 라서 증가한다.  이 성질을 이용하여 저항의 변 화로부터 온도를 측정한다.  전기 저항을 정확히 측정해 야 한다.  백금, 니켈, 구리 등 사용 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

4. 느끼자 ! 자연의 정보 ※ 연기 탐지기 : 공기 중에 포함된 화학 물질을 감지하는 장치 1. 연기 탐지기의 원리 얇은 금속막의 표면에 특정 물질이 붙으면 금박 자체의 저항이 변 하는 원리를 이용한다. 2. 연기 탐지기의 이용 자동차의 배기가스를 감시하면서 엔진의 성능을 향상시키는 데 이 용되고 있다. 코의 역할을 하는 센서 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

5. 우리 주변의 정보 1. 다음은 사람이 살아가기 위해 정보를 얻고 있는 감각기관을 정리 한 것이다. 눈전자기파 중 가시광선시세포 코기체상태의 화학물질후세포 귀 음파 (20~2,0000Hz) 달팽이관 평형감각전정기관 회전감각반고리관 혀액체상태의 화학물질미뢰 피부힘, 압력, 온도각각의 감각점 전자기파 중 ? ? ? ? ? ? I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

5. 우리 주변의 정보 2. 위 표에 나타나 있는 우리의 감각기관과 유사한 정보를 얻어내고 있는 기계 장치들을 찾아보고 그 기능에 대해 토의해 보자. ( 예 : 아이폰, 아이패드, 음주측정기, 화재경보기 …) 눈시각 코후각 귀 청각 평형감각 회전감각 혀미각 피부 온도 압력 접촉 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁

5. 우리 주변의 정보 눈시각 핸드폰 카메라, 인터폰 등에 사용되는 CCD 코후각 화재경보기, 음주측정기의 미세 기체 측정 장치 귀 청각 마이크 평형감각 중력센서를 이용한 핸드폰 회전감각 GPS 및 중력센서, 나침반을 이용한 방향감각 혀미각 산도측정장치 피부 온도 탁상시계 및 자동차에 있는 온도 측정장치 압력 압력식 터치폰 접촉 정전식 터치폰 I◀I◀◀▶ ◁I◁◁I◁