작품번호

2037

제30회 전국학생과학발명품경진대회

출품분야 학생작품 출품부문 생활과학Ⅱ

2008. 5. 6.

시․도 학 교(소 속)

학 년(직 위)

성 명

서울특별시

지도교사

- 2 -

○ 목차 ○

Ⅰ. 제작동기 및 목적 ·····································································1

1. 제작 동기···································································································1

2. 제작 목적··································································································2

Ⅱ. 관계지식 및 타당성 조사 ·······················································3

1. 체감온도와 풍속의 관계·········································································3

2. 작품의 필요성··························································································3

Ⅲ. 선행 기술 조사 및 발명기법·················································6

1. 선행 기술 조사·························································································6

2. 관련된 발명기법······················································································8

Ⅳ. 작품 제작 내용 ·······································································12

1. 캐노피 여닫이 기능···············································································12

2. 원격 자동 제어 기능············································································14

Ⅴ. 작품 제작 과정 ·······································································15

1. 개요···········································································································15

2. 작품제작 및 문제점 보완Ⅰ································································16

3. 작품제작 및 문제점 보완Ⅱ································································17

4. 실험 및 검증··························································································18

5. 편의성 및 디자인 개선········································································19

6. 향후 개선 방향······················································································20

ⅤI. 활용과 기대효과 ···································································21

1. 버스정류장의 쾌적성과 편의성 증가················································21

2. 버스정류장의 편의성 증대··································································21

3. 버스정류장을 통한 부수 수입증대 등··············································22

참고 문헌·························································································23

- 3 -

○ 그림목차 ○

<그림 1> 가로변 정류장··················································································1

<그림 2> 중앙차로 정류장··············································································1

<그림 3> www.kipris.or.kr 검색창 ······························································6

<그림 4> www.ipacademy.net 검색창1 ························································6

<그림 5> www.ipacademy.net 검색창2··························································6

<그림 6> 국립중앙과학관 검색창··································································7

<그림 7> 바람막이 부착 상태········································································7

<그림 8> 바람막이 제거 상태········································································7

<그림 9> 바람막이를 모두 펼친 상태························································12

<그림 10> 바람막이를 일부만 펼친 상태 ··················································13

<그림 11> 바람막이를 모두 접은 상태······················································13

<그림 12> ········································································································16

<그림 13> ········································································································16

<그림 14> ········································································································17

<그림 15> ········································································································17

<그림 16> 외국의 사례: 폐형 버스 정류장··········································22

○ 표목차 ○

<표 1> 교통수단별 이용비율··········································································4

<표 2> 버스정류장 이용객 질문과 응답······················································5

- 1 -

I. 제작 동기 및 목적

1. 제작 동기

나는 통학을 위해서 매일 버스를 이용한다. 하지만 날씨가 추운 날 버스가 자주

오지 않으면 버스정류장에 몰아치는 바람 때문에 추위에 떨어야 하는 경우가 많았

다.

특히 2004년 이후에는 하나의 버스를 타고 돌아가는 버스체계가 주․간선버스를 환

승해서 돌아가지 않고 목적지에 도달하는 방식으로 바뀌어서 버스정류장에서 대기

하는 시간이 길어졌다.

보통 정류장 캐노피의 경우 가로변의 정류장은 위에서 보았을 때 [그림1]과 같이

‘ㄴ'모양의 형태인데 겨울에는 바람이 잘 막아지지 않고, 여름에는 바람이 잘 통

하지 않아 더웠다. 반면 중앙버스차로 정류장의 경우 위에서 본모양이 [그림2]와

같이 ‘ㅡ’ 형태여서 여름에는 바람이 불면 시원하지만 겨울에는 바람이 심하게

불었다.

[그림1] 가로변 정류장

[그림2] 중앙차로 정류장

특히 내가 이용하는 강남대로의 중앙버스차로 정류장의 경우 버스와 일반차량들이

양옆으로 다니면서 일으키는 바람으로 겨울에 매우 추웠다.

비오는 날에 버스정류장의 캐노피 아래에서 비를 피하는 경우가 많다. 하지만 폭

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우가 내리는 경우 옆으로 들이치는 비로인해서 캐노피에서도 비를 피하기가 곤란

하다. 이 경우 캐노피 아래에 있는 벤치도 젖어서 앉을 수 없고, 캐노피 아래에

있으면 우산을 쓰면 불편하고 우산을 쓰지 않으면 비를 어느 정도 맞을 수밖에 없

었다.

2. 제작 목적

가. 추운날씨에 버스정류장에서 부는 바람을 줄여서 버스 대기 시 체

감온도가 낮아지는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.

나. 우천 시 버스정류장 캐노피 아래로 비가 들어오는 것을 방지해서

버스정류장의 편의성과 쾌적성을 증진시키는 것을 목적으로 한다.

다. 기온에 따라서 버스정류장의 캐노피 형태를 적절히 조절할 수 있

어 최적의 버스정류장 환경을 만드는 것을 목적으로 한다.

- 3 -

II. 관계지식 및 타당성 조사

1. 체감온도와 풍속의 관계

가. 체감온도와 풍속의 관계

겨울철에는 바람 때문에 더욱 춥게 느껴지는 경우가 많다. 같은 온도에서도 바람

이 세차게 불수록 체감온도가 낮아지기 때문이다. 풍속을 고려해서 체감온도를 구

하는 한 가지 방법을 알아보자. 온도가 t (℃)이고 풍속이 v (m/초)일 때 체감 온

도 T (℃)를 구할 수 있다. 이때 T 를 풍랭 지수(wind-chill index)라고 하는데 구

하는 식은 다음과 같다.

T = 33 - 0.045(10.45 + 10√v - v )(33 - t)

이 공식은 풍속이 초속 1.79m(빠르게 걷는 속도)와 초속 20 m(시속 72km) 사이일

때 사용되며, 피부의 온도를 33 ℃로 가정하고 있다. 예를 들면 온도가 0 ℃이고

풍속이 초속 5 m(시속18km), 초속 10 m(시속 36 km), 초속 15 m(시속 54km)일 때의

체감 온도는 각각 -8.6℃, -15℃, -18℃이다. 즉, 바람이 1m/s 더 쎄질 때 마다 체

감온도가 2도가량 내려간다.

한겨울에 기온이 영하 12 ℃이고 풍속이 시속 30 km이면 이때의 체감온도는 약 영

하 31 ℃가 된다. 겨울바람을 매섭게 느끼는 이유가 여기에 있다.

나. 체감온도가 인체에 미치는 영향

한국 과학기술원의 연구 “한국인의 온열쾌적감 및 생리신호에 관한 연구 (

Experimental Study on Thermal Comfort Sensation of Korean and Physiological

Signal)”에 의하면 발한량과 평균피부온도의 관계는 고령자와 대학생 등을 포함한

각 계층 모두 평균피부온도에 접한 영향을 미치는 것으로 나타나 체감온도가 연

령과 성별에 관련 없이 인체에 큰 영향을 미치고 있는 것으로 결론지었다. 특히 체

감온도는 인체의 건강에 영향을 주는 중요한 지표이다.

2. 작품의 필요성

가. 버스의 이용 비율과 활성화 방안

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통계청의 ‘인구이동·통학·통근 총조사결과’에 의

하면 대도시 주민들이 통근·통학 때 이용하는 제1의

교통수단이 버스에서 승용차로 바뀌었다. 또 전철·

지하철 등 대중교통 발달과 승용차 보급률 증가로

경기도에서 서울로 하루 1백17만명이 통근·통학을

하는 것으로 나타났다.

대도시에서 통근 또는 통학 때 이용되는 교통수단은

승용차가 28.6%, 도보 26.7%, 버스 24.3%, 전철·지

하철 12.4%로 나타났다. 2000년 조사에서는 승용차

(25.7%)가 버스(31.1%)에 려 2위를 차지했으나 최

근 버스를 제치고 제1의 교통수단이 됐다. 단 서울

의 경우만 2004년 버스 개편이후 버스 이용객이 증

가하고 있는 추세로 조사되었다.

따라서 승용차의 증가로 인한 문제점들이 증가하고

있다. 교통체증의 증가, 교통사고 증가, 에너지 사

용의 증가 등 일반적인 요인을 제외하더라도 최근

연구에 의하면 승용차의 통행량과 아토피의 발생빈

도, 승용차의 통행량과 임 발생비율의 정도가 매우

관련이 있는 것으로 조사되었다. 또한 도심지역의

온난화 현상의 주된 영향을 미치는 요소로 자동차

대수가 지적되었다.

[그림 3] 교통수단별 이용비

결국 승용차의 이용대수를 줄이고, 대중교통 이용을 장려하는 정책 및 대중교통의

개선이 필요하다. 서울의 경우 민선3기 때 이러한 필요성을 인식하고, 2004년에 버

스개편을 실시하였다. 이때 서울시 교통국의 “대중교통의 요소별 이용객만족도 실

태에 관한 연구”에 의하면, 시내버스 이용 시 가장 불편한 점으로 열악한 버스와

정류장의 시설이 지적되었으며, 다음으로 버스의 소요시간 및 정시성 미비가 지적

되었다. 결론적으로 승용차 증가에 대한 폐해를 방지하기 위해서 대중교통 이용률

을 높을 필요가 있고, 대중교통 이용률 증가를 위해서 버스 및 정류장의 시설 개선

의 필요성이 크다고 볼 수 있다.

나. 작품의 필요성

서울산업대 재학생 중 버스로 통학을 하는 17명에 대해서 버스정류장의 불편사항

에 대해서 직접 인터뷰조사를 해 보았다. 인터뷰 결과 모든 응답자가 버스정류장

이용 시 추위 또는 더위를 경험한 적이 있는 것으로 조사되었으며, 64%에 해당하는

11명의 응답자가 현재 버스정류장의 시설이 눈 또는 비를 피하기에 적절하지 않다

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번호 질문 긍정 부정모름

기타

1.버스 대기 시 더위를 경험한 적이

있습니까?

17명

(100%)

0명

(0%)

0명

(0%)

2.버스 대기 시 추위를 경험한 적이

있습니까?

17명

(100%)

0명

(0%)

0명

(0%)

3.버스정류장의 시설이 눈 또는 비를

피하기에 편리합니까?

4명

(24%)

11명

(64%)

2명

(12%)

4.현재 버스정류장 시설의 개선이

필요하다고 생각하십니까?

15명

(88%)

1명

(6%)

1명

(6%)

[표 2] 버스정류장 이용객 질문과 응답

고 응답했다. 또한 88%에 해당하는 15명은 버스정류장 시설에 대한 개선이 필요하

다고 지적했다.

- 6 -

Ⅲ. 선행기술 조사 및 발명기법

1. 선행 기술 조사

가. 특허청 실용신안 및 특허 검색

특허청의 kipris에서 특허와 실용신안

을 검색하였다. 검색식은 ‘(버스+자동

차+택시+대중교통+지하철+전철+철도)*

(정류장+정차대+터미널+플랫홈+승강

장)*(바람+온도+풍속+풍량+대기)’로 하

여서 본 작품과 조금이라도 관련이 있는

모든 건을 검색하였다.

[그림3] www.kipris.or.kr 검색창

나. 대한민국학생발명 전시회 수상작 검색

‘기계/금속/건설’부문과 ‘전기전자/정보통신’부문에서 버스와 관련된 모든

건을 검색하였다. ‘기계/금속/건설’부문에서는 버스와 관련된 9건의 작품이 있

었으며, 9건의 작품은 모두 버스 차량의 편의성 향상을 위한 작품으로 버스 차량

에 장착되는 것이었다. ‘전기전자/정보통신’부문에서는 3건의 수상작이 검색되

었는데 2건은 버스정류장에서 버스의 탑승의사를 알리기 위한 작품이고, 1건은

버스에서 하차벨을 개선한 작품이었다.

[그림4] www.ipacademy.net 검색창1 [그림5] www.ipacademy.net 검색창2

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다. 전국학생과학발명품경진대회 수상작 검색

생활과학Ⅰ, 생활과학Ⅱ에서 버스와 관

련된 모든 건을 검색하였다. 그 결과 총

11건의 작품이 수상작이 검색되었으며,

버스정류장과 관련된 발명은 버스정류장

에서 자신이 승차하고자 하는 버스를 호

출하거나 탑승의사표시를 할 수 있게 하

는 작품에 한정되어 있었다. [그림6] 국립중앙과학관 검색창

라. 실제 사례

현재 서울시내 중앙버스정류장의 경우 정류장의 양옆으로 차량들이 운행하기 때

문에 이 차량들로 인한 바람이 심하게 분다. 결국 바람막이가 필요하게 되었고,

기온이 낮은 겨울철에는 바람막이를 붙이고, 그 외 계절에는 바람막이를 때어서

승객의 동선을 줄이면서 여름철 바람이 잘 불 수 있도록 하고 있다.

하지만 현재 서울시에서 사용하는 바람막이는 차량으로 실어 와서 붙이고, 때고

나면 다시 차량으로 운반해서 창고에 보관해야 하는 불편함이 있다. 이와 관련해

서 본 작품을 설치할 경우 훨씬 편리한 방법으로 소기의 목적을 달성할 수 있으

며, 나아가 보다 더 완벽한 바람막이를 제공할 수 있다.

[그림 7]

바람막이 부착 상태

[그림 8]

바람막이 제거 상태

- 8 -

2.관련된 발명기법

가. 브레인스토밍법

브레인스토밍은 1941년 알렉스 F. 오스본이 제안한 아이디어를 내기 위한 회의 기

법에서 비롯된 것으로서 회사와 학교의 발명으로 활용되고 있다. 브레인스토밍은

문자 그대로 폭풍이 몰아치듯 두뇌를 자극하여 아이디어의 연쇄 반응을 얻는 것이

다.

여럿이 모여서 하나의 문제를 해결하기 위하여 창의적인 아이디어를 내는 점에서

는 일반적인 회의와 같으나 차이점은 브레인스토밍에서는 반드시 지켜야 할 규칙이

있다는 것이다.

1) 좋고 나쁘다는 비판을 엄금한다.

2) 자유분방한 분위기를 조성한다.

3) 질보다는 양을 구한다.

4) 다른 사람이 낸 아이디어의 개선과 결합을 한다.

나. 체크 리스트 법

Osborne이 개발한 방법으로 체크리스트법이라고도 하는데, 체크리스트에 새로운

아이디어를 내는 체크포인트를 준비해 두고 하나씩 찾아나가는 방법이다.

막연하게 생각하기 보다는 발상을 재촉하는 중요한 포인트를 미리 정해두고, 순서

대로 체크해 가는 방법이 바로 '체크리스트법'이다.

1). 다른 용도는 없는가?

2). 크게 하면?

3). 작게 하면?

4). 바꾸면?

5). 반대로 하면?

6). 결합시키면?

7). 형태를 바꾸면?

8). 대용할 것은?

등의 분야에서 여러 가지 체크포인트를 만들어 두고 아이디어를 찾는 방법이다.

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다. 트리즈(TRIZ) 기법

구소련의 Genrich Altshuller 는 탁월한 창의성이 소수 특정인들의 선천적 능력이

아니며 기술 발전 역사의 객관적 법칙을 따라 사고함으로써 누구나 자신의 창의성

을 개발할 수 있으리라 믿었다. 이러한 신념에 따라 그는 1946 년 이후 특허 자료

연구를 수행하여 혁신적인 기술 발전을 이룰 수 있는 사고 방법론(thinking

methodogy) 및 표준해법(Standard solutions)을 얻어내었다. 혁신적인 문제해결은

주어진 문제에 내재하는 근본 모순의 제거를 통해서만 얻을 수 있다고 믿은 G.

Altshuller는 자신의 연구를 총칭하여 "창의적 문제를 해결하는 방법론 (Teoriya

Reshniya Izobretatelskikh Zadatch)" 이라 하였고 러시아 원명의 각 단어 앞자를

따서 TRIZ 라 부르게 되었다.

TRIZ 에 따르면 기술적 시스템은 특정한 규칙에 따라 계속 개선되어 가는데 특히

혁신적인 발전을 가져오는 기술적 개선은 그 기술적 시스템과 관련된 모순의 극복

을 통해서만 가능하여, 모든 기술적 시스템에 혁신적 발전을 가져오기 위해서는 제

일 먼저 그 시스템과 관련되어 "가장 이상적인 목표를 달성하는데 관건이 되는 근

본 모순" 을 찾는 방법이다.

1). 분할(Segmentation)

물체를 독립된 부분으로 나눈다 / 물체를 조립식으로 만든다 / 물체의 분할 정도

를 늘린다.

2). 분리(Extraction)

속성을 물체로부터 분리한다.

3). 국소품질(Local quality)

동일한 구조의 물체나 환경을 이질적인 구조로 변환한다. / 물체의 각 부분이 최적

의 상태에 놓이게 한다. / 물체의 각 부분이 다른 기능을 수행하게 한다.

4). 비대칭(Asymmetry)

물체의 구조를 대칭 구조에서 비대칭 구조로 바꾼다. / 물체가 이미 비대칭이라면

그 정도를 증가시킨다.

5). 병합(Merging)

동일하거나 비슷한 물체들을 가까이 모아 두거나 병합한다(공간). / 물체들이 연속

적 또는 병렬로 작동하게 한다(시간).

6). 범용성(Universality)

시스템이 여러 기능을 수행하도록 한다.

7). 포개기(Nesting)

하나의 물체를 다른 물체 속에 넣는다. / 하나의 물체가 다른 물체의 구멍을 통과

한다.

8). 평형추(Counterweight)

물체의 무게를 양력을 가진 다른 물체와 연결하여 상쇄한다. / 물체의 무게를 공기

나 물에 의한 주위 환경과 상호 작용하게 한다.

9). 사전 예방조처(Preliminary anti-action)

- 10 -

어떠한 작용을 해야 할 경우 사전에 이에 대한 역작용을 고려한다

10). 사전 준비조처(Prior action)

라. 발명기법의 활용

1).모양의 변경

선택한 주제 1차바꾼 모양 더 좋아진 점2차바꾼

모양더 좋아진 점

중 앙 차 로 에

있는 버스정

류장의 캐노

피

기존 탈,부착

상태의 바람

막이를 몸체

에 캐노피를

고정 시켜놓

고 여름과 겨

울에 접었다

폈다 하는 상

태로 변경.

*관리면

-여름과 겨울에 캐노피

를 차량으로 운반해

가며 탈,부착하는 번

거로움이 없어 질 것

으로 예상.

*기능면

-우천시 버스정류장 캐

노피 아래로 비가 들

어오는 것을 방지.

-겨울에 심한 바람을

피해 버스 대기시 체

감온도가 낮아지는 것

을 방지.

버 스 정 류 장

지붕이 ‘ㅡ’

형에서 버스

출입문 쪽의

캐노피 지붕

을 길게 함

*기능면

-캐노피의 지붕을

길게 하여, 버스에

승차하는 과정에

도 비를 맞지 않

을 수 있도록 하

였음.

*미적인면

-‘ㅡ’형 지붕이 도

심의 삭막하고 딱

딱한 이미지인데

비해 ‘ㄴ’형 지붕

은 부드러운 이

미지를 줌.

- 11 -

3차바꾼 모양 더 좋아진 점

버스정류장 문을

라운드형으로 변경

*기능면

-문을 자동으로 여닫는 경우 문에 사람이 부딪칠

수 있는 위험성이 없어짐

-여름에 (공간이 허용되므로) 벽면부분에 창을 낼

수 있어 통풍이 더 잘될 것으로 예상.

*미적인면

-‘⌎ ⌏’형 문에 비해 ‘◟◞’(라운드)형이 시각

적으로 부드러운 이지를 줄 것으로 예상

2). 추가 설치

선택한 주제 같은 요소의 추가 설치 더 좋아진 점

정류장 의자의

추가

중앙 차로변의 정류장이

아닌, 가로변 정류장인 경우

만약 캐노피 안쪽의 의자를

정류장 바깥 쪽에도 설치

인도를 지나가던 노약자나 사람

들을 기다리는 약속 장소로도

활용 되어 좋을 것으로 예상.

3). 기능의 추가

선택한 주제 기능을 추가한다면.. 더 좋아진 점

여름철 우천시 캐노피

지붕 안의 온도

캐노피 지붕아래에 선풍기

를 추가 설치(여름철에 작

동)

-적외선 센서 감지를 통해 작동

하는 선풍기 설치를 설치하여

여름철 우천시 캐노피 안에 많

은 삶들이 대피 해 있을 때 땀

냄새와 더위 대한 좀 더 근본

적인 해결책이 되리라 예상.

캐노피 안쪽의 의자

캐노피 안쪽의 의자에 질량

센서를 설치(무게가 주어 졌

을 때 작동하는 온열장치)

-의자에 앉는 경우 작동하는 온

열장치로 인해 겨울철 추위에

대한 좀 더 근본적인 도움이

될 것으로 예상

- 12 -

Ⅳ. 작품 제작 내용

1. 캐노피 여닫이 기능1)

가. 기온이 낮은 겨울철에는 [그림9]와 같이 버스정류장 캐노피의 모든 바람막이

를 펼쳐서 버스정류장 캐노피 안쪽으로 바람이 불지 않도록 한다. 이를 통해서

버스 대기 승객들의 체감온도 저하를 예방할 수 있다.

나. 봄·가을철의 경우 [그림10]과 같이 버스정류장 캐노피의 바람막이를 일부만

펼쳐서 승객의 동선을 적게 방해하면서 어느 정도의 바람을 막을 수 있는 형태

를 유지 한다.

다. 기온이 높은 여름철에는 [그림11]과 같이 버스정류장 캐노피의 모든 바람막이

를 닫아서 버스정류장 캐노피 안쪽으로 바람이 잘 불수 있도록 한다. 이를 통

해서 버스 대기 승객들의 체감온도를 낮출 수 있다.

라. 눈이나 비가 오는 경우에도 버스정류장 캐노피의 바람막이를 적절히 조절하여

버스정류장의 환경을 쾌적하게 유지 할 수 있다. 구체적으로 비가 오는 경우

캐노피 측면으로 들어오는 비를 최대한 막을 수 있으며, 눈이 오는 경우에 캐

노피 측면으로 들어오는 눈을 막을 수 있는 것은 물론이고, 정류장 내부에 눈

이 쌓이는 것을 예방할 수 있다.

[그림 9] 바람막이를 모두 펼친 상태

1) 앞서 설명한 것처럼 풍속이 높아질수록 체감온도는 내려가게 된다. 다만 풍속과 체감온도가 상호 반비례하지

는 않는다. 통상적으로 풍속이 1m/s 증가하면 체감온도는 2도 내려간다.

- 13 -

[그림 10] 바람막이를 일부만 펼친 상태

[그림 11] 바람막이를 모두 접은 형태

- 14 -

2. 원격 자동 제어 기능

가. 정류장 캐노피에 부착된 바람막이의 열고 닫는 기능을 원격으로 자동 조절이

가능하게 하였다. 원격으로 제어신호를 보내면 정류장에 있는 안테나가 이 무선신

호를 받아서 바람막이가 열고 닫히도록 모터를 구동시키게 된다. 이러한 시스템으

로 인해서 버스중앙사령실 등에서 중앙관리자가 원격으로 상황에 따라서 버스정류

장 캐노피의 바람막이를 열고 닫는 것이 가능하다.

나. 무선신호를 이용하여 원격 제어를 하게 되므로 별도의 제어 케이블을 매설하

는 등의 비용을 줄였다. 또한 무선신호에서 전파의 세기를 조정하여 제어 가능한

거리를 조정할 수 있다. 전파의 세기를 4배 더 강하게 하는 경우 전파의 도달거리

는 2배 더 길어진다.

다. 출력이 상대적으로 낮은 전파를 사용해서 정류장을 제어할 수 있다. 무선신호

의 경우 안테나가 길수록 약한 전파도 인식을 할 수 있는데 버스정류장의 경우 안

테나크기에 제약이 적어 출력이 낮은 전파를 사용해서 제어하는 것이 가능하다. 따

라서 전파 송출시 에너지를 절약할 수 있으며, 송출안테나 수가 적어도 된다. 또한

지형 등에 인한 간섭 상황에서도 정상적인 제어가 가능하다.

[본 작품에 사용된 원격 제어기의 구성]

1) 제어 명령을 송출하는 원격 제어기

2) 전파신호의 제어명령을 수신하는 안테나

3) 안테나가 인지한 명령을 수행하기 위한 컨트롤러

4) 컨트롤러와 연결되어 정류장 캐노피의 바람막이를 작동시키는 모

터

5) 컨트롤러와 연결되어 모터의 작동범위를 제어하는 시위치로 구성

- 15 -

Ⅴ. 작품 제작 과정

1. 개요

가. 제작 기간 : 2007년 12월 ～ 2008년 4월

나. 제작 절차

단계 탐구 주제 탐구 기간 탐구 내용

발명의

이해

발명의 기초 2007.12▪발명의 필요성 및 중요성

▪발명에 임하는 태도

아이디어 착상 2007.12

▪아이디어 착상법 적용

▪브래인스토밍법, 트리즈기법 등

적용

▪각종 자료 수집 및 인터넷 검색

▪발명아이디어 수집

계획

및

주제

선정

문제점 발견 2008.01▪기존 제품이나 선행 연구물의 문

제점이나 개선점 발견

주제 선정 2008.01▪주제 선정

▪주제 적합성 검토

선행연구조사 2008.02

▪유사한 사례의 특허DB 조사

▪유사한 사례의 대회 입상작 조사

▪유사한 사례의 시장조사

작품

제작

작품설계 및 제작1

2008.03.03

～

2008.03.10

▪필요 재료 파악

▪설계도 작성

▪캐노피 구성물 제작

작품설계 및 제작2

2007.03.11

～

2007.04.07

▪캐노피 구성물 제작․보완

▪전기장치 제작․보완

▪구동 가능한 형태로 조립․보완

실험 및 검증

2007.04.07

～

2007.04.14

▪작품의 검토 분석

▪성능 및 디자인 보완

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목적▪ 설계도를 작성하고 모형제작을 위한 필요 재료를 파악한다.

또한 버스정류장 모형 캐노피 구성물을 제작한다.

과정

▪ [그림9], [그림10], [그림11]의 도면을 전문 설계사에게 의

뢰하여 만들었다. 전반적인 동작은 아래 [그림12]와 같다. [그

림12]는 버스정류장 캐노피의 동작을 위에서 살펴 본 것이다.

[그림 12]

▪ 아크릴과 스텐레스를 이용하여 버스정류장 캐노피의 모형을

만들었다. 아크릴을 크기에 맞게 잘라서 구매 후 판금공장에서

원하는 모형을 최종 완성할 수 있었다.

[그림 13]

결과▪ 캐노피의 벽면을 원하는 대로 움직일 수 있었으며, 실재 버

스 정류 캐노피와 유사한 모형을 제작할 수 있었다.

문제점▪ 캐노피 벽면이 움직일 수 있는 범위에 제한이 없다.

▪ 버스정류장 모형을 세울 수 있는 장치가 없다.

문제점해결

▪ 캐노피 벽면을 자동 제어 할 수 있는 전기장치 및 움직이는

범위를 제한하는 장치를 추가하고, 버스정류장을 세울 수 있는

틀을 만들 것을 계획 하였다.

1. 작품제작 및 문제점 보완Ⅰ

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목적▪ 자동작동을 위한 전기장치를 제작하고, 캐노피의 형태를 보

완한다. 또한 캐노피를 장착할 수 있는 틀을 제작한다.

과정

▪ 회로설계업체에 조언을 구해서 [그림14]와 같은 자동작동을

위한 전기장치를 제작하였다. 리모컨에서 무선 신호를 받아서

모터의 회전방향을 바꾸는 기능과 일정범위를 회전하면 모터

구동을 멈추게 할 수 있는 스위치가 포함되어 있다.

[그림 14]

▪ 캐노피 벽면의 회전범위를 제한하도록 자동 작동용 전기장치

를 추가하고, 캐노피의 형태를 보완하였다. 또한 캐노피를 장

착할 수 있는 틀을 제작하고 전기장치와 캐노피를 연결하였다.

[그림 15]

결과▪ 캐노피의 벽면을 설계와 동일한 범위에서 자동 또는 수동으

로 움직일 수 있었다.

문제점 ▪ 버스정류장 이라는 느낌이 쉽게 들지 않는다.

문제점해결▪ 버스정류장 바닥과 벤치 등을 추가하고, 도색을 하는 등 미

적 완성도를 높일 계획이다.

2. 작품제작 및 문제점 보완Ⅱ

- 18 -

목적▪ 여러 번의 동작 실험을 통해서 문제점이 없는지 살펴보고,

향후 개선방안을 도출한다.

과정

▪ 여러 번의 동작 실험을 하였다.

결과▪ 작동에는 큰 어려움이 없었다. 다만 모터의 속도가 조금 빠

르다는 생각이 들었다.

개선방향

▪ 캐노피의 지붕이 좀 더 넓으면, 버스 승차 시에도 비를 맞지

않을 수 있을 것으로 생각되었다.

▪ 디자인에 대한 개선도 있었으면 좋겠다는 생각을 하였다.

▪ 모터의 속도제어는 감속기를 추가 할 수 있을 것으로 예상했

다.

3. 실험 및 검증

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목적▪ 작품의 실험 및 검증과정에서 발견된 개선방향에 맞게 작품

을 개선한다.

과정

▪ 캐노피의 지붕을 크게 하여, 버스에 승차하는 과정에도 비를

맞지 않을 수 있도록 하였다.

▪ 벤치를 설치하고, 미적인 디자인을 개선하였다.

결과▪ 버스 승차시 비를 맞지 않도록 지붕을 길게 했다.

▪ 작품의 디자인이 개선되었다.

개선방향▪ 비가 많이 오는 경우 캐노피 지붕에서 물이 떨어질 것으로

예상된다.

4. 편의성 및 디자인 개선

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개선점 토의 브레인스토밍방식으로 작품의 추가 개선점 도출

개선점 및

개선방향

▪ 실험 및 검증 과정 중 문을 자동으로 여닫는 경우 문에 사람

이 부딪칠 수 있음.

=>작품에 사용된 자동조절장치는 유압식이 아닌 전기식으로

과전류인식을 통한 충분한 안전장치 확보 가능.

▪ 실험 및 검증 과정 중 문을 여닫는 경우 공간 활동의 제약이

발생.

=>문을 라운드형으로 교체

▪ 더위 및 추위에 대한 좀 더 근본적인 접근 필요

=>적외선 센서 감지를 통해 작동하는 선풍기 설치.

=>고정벽면에 여닫을 수 있는 창문 설치.

=>좌석에 앉는 경우 작동하는 온열장치 검토.

▪ 빗물이 흘러내릴 곳이 따로 없음.

=>지붕위에 홈을 파서 장마 때 캐노피 안쪽에서 버스를 기다

리고 있는 승객들에게 물이 튀는 불편을 최소화

▪캐노피의 모든 벽면을 펼치면 도착하는 버스번호 확인이 곤

란.

=>펼치는 벽면을 투명하게 제작하여, 현재 작품에는 큰 문제

없음.

=>과거 수상작에 있는 버스정류장에서 승차할 버스에 의사표

시를 하는 장치 등을 추가 검토.

5. 향후 개선 방향

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VI. 활용과 기대효과

1. 버스정류장의 쾌적성과 편의성 증가

앞서 언급한 것처럼 버스정류장 이용 시 다수의 이용객들이 추위 또는 더위를 경

험한 적이 있고, 이는 체감온도의 변화로 인한 것이다. 체감온도는 풍속에 민감하

게 반응하기 때문에 바람을 이용해서 체감온도를 조절할 수 있다. 선풍기의 경우가

대표적으로 바람을 이용해서 체감온도를 조절하는 사례라고 할 수 있다.

체감온도가 적절하지 않는 상황에서 사람들은 불쾌감을 느끼고, 피부에 영향을 미

치는 것으로 조사되었다. 또한 이러한 영향은 남녀노소와 관계없이 나타나는 것으

로 조사되었다.

본 작품은 이용객들이 버스정류장에서 체감온도가 과도하게 변하는 것을 방지하기

위하여, 기온에 따라서 버스정류장 캐노피의 벽면 형태를 바람이 잘 불 수 있도록

또는 바람을 막을 수 있도록 변경할 수 있어, 기온에 따라 최적의 환경을 조성할

수 있다. 그리고 캐노피의 지붕을 길게 하여 승객들이 버스에 승차하는 과정에서도

비를 맞지 않도록 하였다.

그러나 외국의 경우처럼 폐형 버스정류장인 경우에는 선풍기 설치를 통해 냉방

이나 습기제거의 효과를 거둘 수도 있고, 난방장치를 별도로 정류장에 설치하여,

실질적인 정류장의 온도를 적절하게 유지할 수도 있지만, 우리나라처럼 개방형 버

스정류장인 경우에는 에너지 효율성 입장에서 좋은 방향은 아니라고 예상된다. 그

래서 우리나라는 버스정류장이 외부로 노출된 공간인 점을 고려하면, 완전히 새로

운 형태의 버스정류장을 도입하지 않고서는 실현하기 어려울 것으로 보인다.

따라서 본 작품의 경우 기존의 버스정류장 형태를 최대한 유지하고, 큰 에너지의

투자 없이 승객들이 느끼는 추위 또는 더위를 최소화 할 수 있다는 점에서 가장 현

실적으로 버스정류장에서 이용객들이 느끼는 문제점을 해결할 수 있는 방법으로 예

상된다.

2. 버스정류장의 편의성 증대

눈 또는 비 등 기상상황에 따라서 적절한 버스정류장의 형태를 만들 수 있어 버스

정류장을 이용하는 승객들의 편의성을 제고 할 수 있다. 기존 버스정류장의 경우

캐노피가 있는 경우라도 바람이 심하게 부는 날 비가오거나 폭우가 내리는 날의 경

우 캐노피 아래로도 비가 들이쳐서 우산을 피고 버스를 기다려야 했다.

특히 버스정류장에서 우산을 피고 있는 경우 승객들 끼리 부딪히거나 출퇴근 시간

등 이용객이 많은 시간에 버스정류장은 혼잡해지기 쉬웠다. 본 작품을 활용 할 경

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[그림 16] 외국의 사례: 밀폐형 버스정류장

우 상기에 언급한 상황에서 버스정류장 캐노피의 모든 벽면을 펼쳐서 비가 들어오

지 못하도록 할 수 있다. 또한 버스에 최종적으로 승차할 때 까지 비를 맞지 않고

승차할 수 있도록 캐노피의 지붕이 넓다.

나아가 행사 등으로 버스정류장에 평소보다 지나치게 이용객이 많은 경우 모든 캐

노피의 벽면을 접어서 승객들의 통행이 최대한 편리 하도록 조절할 수도 있다.

3. 버스정류장을 통한 부수 수입증대 등

본 작품의 경우 버스정류장에 추가적인 벽면이 생겨나게 되어 해당공간을 이용한

광고수입의 창출이 가능하다. 특히 접어지는 벽면이라는 점을 활용하여, 기존의 광

고보다 더욱 재미있는 광고가 가능할 것으로 예상된다.

또한 버스 진입 방향으로 있는 버스정류장 캐노피 벽면의 경우 투명하게 하여, 진

입하는 버스의 번호를 확인하여 미리 승차준비를 할 수 있도록 배려할 수 있다.

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[참 고 문 헌]

1. 김삼수 외, 한국인의 온열쾌적감 및 생리신호에 관한 연구, 한국과학기

술정보연구원, 2004

2. 김진수, 전기회로자습서, 동일출판사, 2007

3. 임희지, 서울시 대중교통 역중심 생활권형성방안, 서울시정개발연구원,

2007

4. 최동수 외, 고등학교 공통과학, 지학사, 2007

5. 김기호 편저, 트랜지스터 증폭회로의 설계법, 전자기술사

6. 팀 플래너리, 지구 온난화 이야기, 지식의 풍경, 2007

7. 서울특별시, 서울시 대중교통의 새 역사를 쓰다, 2006

8. 통계청, http://www.nso.go.kr/

9. 서울시 도로교통본부, http://transport.seoul.go.kr/

10. 특허청, http://www.kipo.go.kr/

11. 한국특허정보원 , www.kipris.or.kr

12. 사이버 국제 특허 아카데미, http://www.ipacademy.net

13. 국립중앙과학관 , http://www.science.go.kr/