미세먼지 공기청정기 메이커활동 제안서. 우리나라의 공기질과 미세먼지는 국내 산업과 중국의 영향으로 점점 더 악회되고 있다. 우리나라 공기질이 악회되는 원인은 ◈ 미국 예일대와 컬럼비아대 공동연구에서 발표한 환경성과지수에 따르면 우리나라 공기질은 조사대상 180개국중 173위로 나타남 ◈ 미세먼지의 주범으로 화력발전소와 경유차가 지목되는 가운데, 선진국들은 청정화력발전계획을 통해 석탄→LNG로 연료를 교체하는 반면 우리나라는 석탄화력발전을 확대·증설하고 있고, ◈ 유럽에서는 경유차의 도심 진입을 금지하는 정책이 진행되는 상황에서 우리나라는 비용적 경제성과 상대적으로 유리한 배출기준 등으로 경유차가 확대되는 사회적 구조의 문제점이 가장 큰 원인으로 지적 미세먼지를 비롯한 공기질은 국민건강과 직결되는 만큼 신재생에너지 확대 등 범국가적 노력과 대응이 필요하다. 또한 우리나라 대기환경과 공기질에 대한 기본교육과 가정이나 실내에서 손쉽게 만들어 사용할 수 있는 공기청정기 메이커 활동을 소프트웨어 교육 차원에서 진행한다.

1. 미세먼지 공기청정기
메이커활동 제안서
2019. 6.
사람정보기술
메이커 프로젝트 기반의 소프트웨어 교육
블록코딩, 아두이노, 라즈베리파이

2. Ⅰ 제안 배경 및 필요성
▢ 우리나라의 공기질과 미세먼지는 국내 산업과 중국의 영향으로 점점 더 악회되
고 있다. 우리나라 공기질이 악회되는 원인은
◈ 미국 예일대와 컬럼비아대 공동연구에서 발표한 환경성과지수에 따르면 우
리나라 공기질은 조사대상 180개국중 173위로 나타남
◈ 미세먼지의 주범으로 화력발전소와 경유차가 지목되는 가운데, 선진국들은
청정화력발전계획을 통해 석탄→LNG로 연료를 교체하는 반면 우리나라는 석
탄화력발전을 확대·증설하고 있고,
◈ 유럽에서는 경유차의 도심 진입을 금지하는 정책이 진행되는 상황에서 우
리나라는 비용적 경제성과 상대적으로 유리한 배출기준 등으로 경유차가 확대
되는 사회적 구조의 문제점이 가장 큰 원인으로 지적
- 2016년 환경성과지수(EPI) 공기질 측정 180개국중 173위
- 미세먼지 농도와 대기오염 OECD 최악 수준

3. ▢ 시장에서는 고가의 소프트웨어교육을 주도하면서 창의성과 논리적 사고를 기르
는 코딩교육이 주입식, 스펙 쌓기 교육으로 전락할 우려가 있다. 따라서 소프트웨어
교육을 기본으로 일상생활에 필요한 제품을 직접 만드는 메이커 운동에 참여하는
메이커양성 교육은 다가오는 미래에 반드시 필요한 기본적인 소양일 뿐 아니라 소
프트웨어 교육의 취지를 살리기 위해 꼭 필요한 사업이다.
▢ 미세먼지와 대기오염은 우리의 건강을 위협하고 있다. 미세먼지는 공기중의 아
주 작은 입자로 우리 인체 깊은 곳까지 침투해 몸 전체에 영향을 준다. 학생들에게
환경의 중요성에 대해 인식하는 계기가 되고 미세먼지에 대해 배우면서 공기청정기
를 직접 제작하는 메이커 프로젝트를 진행한다.
▢ 미세먼지를 비롯한 공기질은 국민건강과 직결되는 만큼 신재생에너지 확대 등
범국가적 노력과 대응이 필요하다. 또한 우리나라 대기환경과 공기질에 대한 기본
교육과 가정이나 실내에서 손쉽게 만들어 사용할 수 있는 공기청정기 메이커 활동
을 소프트웨어 교육 차원에서 진행한다.
Ⅱ 목적 및 교육내용
▢ 새로운 기술의 발전으로 누구나 자신이 원하는 것을 스스로 쉽게 만들고 서로 공
유할 수 있게 되었다. 제작자와 사용자간의 경계가 허물어지는 동시에, 자신이 만든
결과물을 다른 이들과 서로 공유하며 피드백을 주고받는 새로운 영역이 만들어지고
있는 것이다. 이러한 움직임을 메이커 문화(Maker Culture)라 부르는데, 이 문화를
이끌고 있는 ‘메이커(Maker)’들이 빠르게 늘어나고 있다.

4. ▢ 미래창조과학부는 세계적으로 확산되고 있는 메이커 운동을 국내에서도 확산시키
기 위해 창의적 메이커 양성과 민간의 다양한 프로젝트와 교육활동을 지원한다는 방
침이다. 이러한 흐름에 본 제안서는 아두이노 소프트웨어 교육과 메이커 운동을 위한
구체적인 실행 활동을 위한 방안을 제안함이 목적이다.
▢ 아두이노 소프트웨어 교육은 자연스럽게 논리적인 사고를 바탕으로 창의적인 설
계 방법을 체험하고 키우는 것이다. 현대인에게는 기계와의 소통 방법에 대한 논리
적인 이해와 창의설계를 위한 융•복합적 사고력 배양이 국가의 경쟁력이 된다고
할 만큼 중요하다. 논리적 사고와 창의설계 능력 배양을 코딩이라는 관점에서 쉽게
접근하여 하드웨어를 제어하는 다양한 예제를 실습하며 공기청정기를 제작하는 단
계까지 진행한다. 소프트웨어 교육 단계별 교육활동은 아래와 같다.
▢ 소프트웨어 코딩캠프와 같은 행사를 바탕으로 공기청정기 제작과정은 를 통한
메이커 양성 사업은 소프트웨어 기본교육과 프로젝트를 통해 직접 만들어 보는 과
정을 포함하여 실행함으로써 일반인·학생들에게 소프트웨어의 중요성과 기본 개념을
알게 하고, 또한 메이커 활동을 통해 일상생활에 필요한 아이디어를 실제 제품이나
도구로 만들 수 있는 능력을 키워주는 사업이다.
▢ 현재 대부분의 컴퓨터 교육활동뿐만 아니라 기업 제품 개발에 있어서도 오픈소
스 소프트웨어와 하드웨어를 이용하여 이루어지고 있는 추세이다. 소프트웨어 교육에
있어서도 세계적으로 확산된 아두이노와 라즈베리파이 등 오픈소스 하드웨어를 이용
한 교육과 메이커 활동이 이루어진다. 공기청정기 제작 메이커 활동은 소프트웨어 기
본 교육을 이수하고, 창의 융합과정인 메이커 활동 체험을 통해 다양한 문제를 접하
고 문제 해결을 위한 창의적인 아이디어를 생각해 스스로 문제를 해결하는 과정을

5. 교육하는 과정을 포함하고 있다. 창의 컴퓨팅 학습 모형에 따른 메이커 교육은 아래
와 같은 학습 형태를 갖는다.
Ⅲ 미세먼지 공기청정기 메이커 활동과정
▢ 창의 학습 모형에 따라 피지컬 아두이노 소프트웨어 기본 교육과 공기청정기 메
이커 활동을 실행한다. 아두이노 소프트웨어 기본 교육과정은 난이도에 따라 선택이
가능하고 기본교육을 제외환 전체 교육일정은 동일하므로 학생과 일반인에 대한 동
일한 메이커 활동이 진행된다. 교육방법의 선택은 수준과 난이도에 따라 교육과정을
선택할 수 있다.
Ÿ 스크래치와 엔트리를 이용한 블록 코딩 교육(선택)
Ÿ 아두이노 통합개발환경(IDE)에서 스케치 프로그램 소프트웨어 교육(선택)
Ÿ 대기환경, 공기질에 대한 중요성 인식
Ÿ 아두이노 실습보드를 사용한 센서데이터 수집과 액츄에이터 제어 프로그래밍
Ÿ 공기청정기의 구성과 문제 해결을 위한 아이디어 수집
Ÿ 공기청정기 프로그래밍·조립·테스트·기능 확인·
Ÿ 활동 일지 작성과 개인별 소감 인터뷰

6. 1. 아두이노 소프트웨어 기본교육(8시간)
아두이노 소프트웨어 코딩 기본교육을 진행한다. 아두이노 소프트웨어 기본교육은
교육 대상자의 수준과 교육 내요의 난이도에 따라 언플러그드 소프트웨어 교육, 스크
래치와 엔트리를 이용한 블록 코딩 교육, 아두이노 보드(소프트박스)를 사용한 센서
데이터 수집과 액츄에이터 제어 프로그래밍 교육을 실행한다.
차시 시간 주제 세부 내용
선택 언플러그드 SW 개념 잡기 소프트웨어란?
소프트웨어 교육이란?
컴퓨터를 사용하지 않고 SW 개념익히
기
선택 블록코딩 익히기 블럭코딩이란?
엔트리 익히기
mBlock 사용해서 센서값 읽고 제어
선택 코딩의 개념과 순서도 게임 논리적 사고를 향상시키는 순서도
순서도로 그려보는 소프트웨어 설계
랩터(Raptor) 프로그램 소개(게임 코
딩)
하드웨어 제어 코딩 기초
실습
아두이노 보드 소개
스케치(Sketch) 프로그램 소개
하드웨어 제어 기초 코딩 (센서와 액
츄에이터 제어)
여러 가지 센서와 액츄에이
터 다루기
7 종의 센서에서 입력 데이터 얻기
5종의 액츄에이터 제어하기
블루투스 통신 이해하기
공기청정기를 구성하는 센
서와 디스플레이 실습
온습도 센서
조도센서
미세먼지 센서
OLED 실습(선택)
16*2 캐릭터 LCD에 문자 출력하기
아두이노 기본 소프트웨어 창작교육에 사용하는 프로그래밍 학습 도구는 소프트박
스를 사용한다. 소프트박스(SoftBox)는 오픈소스 하드웨어인 아두이노를 기반으로
한 소프트웨어 교육 키트이다. 아두이노 소프트웨어 교육을 위한 보드와 부품들은
모두 분리된 상태로 박스에 담아 나오는데 이것은 분실, 파손의 원인이 된다. 또한

7. 소프트웨어를 배우고자 하는 학생들에게 하드웨어 연결이나 조립은 시간이 많이
걸리기 때문에 소프트웨어를 배우는 시간이 줄어들 수밖에 없다.
이러한 문제를 보완하기 위해 아크릴 판위에 모든 센서와 제어부품을 조립하여 쉽
고간단하게 연결하여 소프트웨어 공부를 할 수 있도록 만든 실습 교육키트가 소프
트박스이다. 모든 센서와 제어부품을 견고하게 부착하여 분실되거나 부서지지 않도
록 하였다. 아두이노 보드와 연결하여 사용하는 방법은 간단한 방법으로 짧은 시간
에 할 수 있으므로 소프트웨어 교육에 많은 시간을 사용하게 한다.
소프트박스는 오픈소스 하드웨어이인 아두이노메가 보드를 기반으로 동작한다. 소
프트박스의 구성은 크게 세 부분으로 센서입력부, 구동출력부, 제어통신부로 구성
되어 있으며 각 동작부를 구성하는 센서와 기술을 아래에 나타낸다.
온도·습도센서 스피커 아두이노 메가
조도센서 RGB LED 블루투스
충돌센서 스텝모터
사운드센서 캐릭터 LCD
진동센서 OLED
초음파센서
조이스틱
소프트박스는 구매하거나 대여해서 사용할 수 있다. 선을 연결하고 점검하는 시간
과 한 명만 실수해도 수업시간이 지연되는 상황을 최소화 하여 즐겁고 쉬운 방법으
로 소프트웨어 교육에 집중할 수 있다. 아두이노 소프트웨어 교육키트인 소프트박
스 특징과 구성품은 아래 그림과 같다.

8. 피지컬 아두이노 교육키트 소프트박스 특징
•견고하게 제작되어 고장이 없고, 반복적인 사용이 가능
•점퍼선을 제거하고 모듈화 하여 소프트웨어 교육에 시간 집중
•아두이노 통합개발환경인 Sketch 환경에서 소프트웨어 교육
•블럭코딩을 지원하는 엔트리, mBlock 환경에서 모든 입출력 제어 가능
•arduino UNO 보드와 환경이 동일하고 확장이 용이한 mega2560 사용
•센서입력부(7종), 구동출력부(5종), 제어통신부(2종) 3부분으로 구성
•USB 연결 케이블로 간단한 소프트웨어 교육환경 구성
•태블릿, 스마트폰을 사용하여 프로그래밍이 가능함(otg usb 케이블)
•다양한 프로젝트 기반의 소프트웨어 교육 프로그램 지원
•메이커들의 창작활동을 돕는 프로그램 개발과 필요 부품 지원
•창의적인 아이디어를 즉시 테스트 가능
피지컬 아두이노 교육키트 소프트박스 구성품
2. 공기청정기 메이커 활동(8시간)
▢ 아두이노 소프트웨어 기본교육을 마치면 공기청정기 메이커 활동을 진행할 자격
을 얻게 된다. 메이커 활동은 가공이나 공구를 사용하지 않고 커넥터를 연결하고,
프로그래밍 하는 과정이 전부라서 어렵거나 위험한 과정은 전혀 없다. 공기청정기
메이커 활동은 준비된 재료(청정기 케이스, 미세먼지 센서, 전원부, 아두이노메가 보
드, 디스플레이, 스위치 등)를 가지고 교육생이 직접 디자인 하고 설계 제작하는 과

9. 정을 실습한다.
▢ 미세먼지 공기정청기의 메이커 활동은 가능한 한 소프트웨어 교육을 중심으로
운영하고, 마지막 메이커 활동은 어려움 없이 조립하여 제대로 동작 가능한 공기
청정기를 제작함이 목표이다. 따라서 모든 구성품은 납땜이나 커넥터, 모듈단위로
이미 제작되어 있으며 케이스 또한 설계하여 동일한 케이스를 사용한다. 아래 그
림은 공기청정기의 모든 부품들의 구성을 나타내고 제작과정을 한 눈에 보여주는
그림이다.
▢ 공기청정기 조립과 기능시험 과정은 학부모와 함께 하는 과정으로 부모님과 함
께 제작을 하면 아주 좋은 경험이 될 수 있다. 부모님은 최소한으로 아이가 도움이
필요한 경우에 함께 작업하고 아이가 주도적으로 제작할 수 있도록 도와주는 과정
으로 진행한다. 모두가 같은 제품이라도 창의적인 아이디어에 따라 많은 다양한 메
이커 활동을 진행 할 수 있으므로 지도교사는 학생들의 사고를 열린 관점으로 바라
보고 학생들이 마음껏 시도해도 된다는 점을 숙지해야 한다.
▢ 미세먼지 공기청정기 메이커 활동 과정을 아래에 표로 나타내었다. 공기청정기
를 이루는 구성품 테스트 소프트웨어로 검사를 하고 순서대로 조립하여 직접 제작
하는 과정이다.

10. 구분 스마트 공기청정기 만들기 시간 비고
1
대기환경과 미세먼지, 공기질 수준 알아보기
공기청정기 미세먼지에 대해 알아보기
필터와 미세먼지 센서 실습
2시간
2 공기청정기 디자인 - 재료 조립 만들기 2시간
3
공기청정기 제작과 프로그래밍
- 센서와 버튼, LED를 연결하기
- HEPA 필터를 조립하여 달기
- 전원 연결하여 구동해보기
- 스마트 공기청정기를 만들어 전시하기
메이커 활동 정리와 활동일지 작성(부모님)
4시간
Ⅳ 미세먼지 공기청정기 구성부품
▢ 미세먼지 공기청정기 메이커 활동에 필요한 부품과 기능을 설명하고 제작과정
을 설명한다. 공기청정기 구성품은 여러 가지 구성품 중 3D 프린터를 이용하거나
직접 가공하는 방식은 교육 시간상 적당하지 않아 외부업체의 가공으로 제작하였
다. 최소한의 필요 부품을 정리하였고 다른 동일한 기능의 재료로 얼마든지 대체
할 수 있다. 조립과정과 소프트웨어는 조립 전에 일괄적으로 완성하여 공기청정기
에 업로드 하여 제대로 동작하는 지를 확인한다. 소스코드와 구성품의 세부 사항
은 홈페이지를 확인한다.(https://www.diymaker.net/)
▢ 공기청정기 센서 구성품
센서명 외형 이미지 상세사양
온도·습도센서 작동 전압: 3.3V ~ 5V
측정 온도: 0~50℃
온도 정밀도: ±2℃
측정 습도: 20~90% RH
습도 정밀도: ±5%
크기: 30 x 21 mm
조도센서 CDS 조도 센서
디지털/아날로그 사용가능
작동전압 3.3~5V
사용전류 15mA
크기 31.5 x 14mm

11. ▢ 공기청정기 전기적 구성품
미세먼지센서
PM2008M
레이저 초미세먼지센서 모듈
샤오미 공기청정기에 사용
PM1 / PM2.5 / PM10 먼지 측정
PM1.0&PM2.5 ±10% reading적
공기순환팬 커넥터: 4 pins
속도 (최대): 1350 rpm
소음 수준 (최대): 25 dB(A)
크기(직경): 120 mm
제품명 외형 이미지 상세사양
아두이노 메가
중앙처리장치
Microcontroller ATmega2560
Operating Voltage 5V
Input Voltage
(recommended)
7-12V
Input Voltage (limits) 6-20V
Digital I/O Pins
54 (of which 15
provide PWM
output)
Analog Input Pins 16
DC Current per I/O Pin 40 mA
DC Current for 3.3V Pin 50 mA
Flash Memory
256 KB of which
8 KB used by
bootloader
SRAM 8 KB
EEPROM 4 KB
Clock Speed 16 MHz
16 by2
캐릭터 LCD
(OLED
대체가능)
공급전압 : DC 2.5-6V
I2C 프로토콜 지원
점퍼 스위치가 있어서 LCD의 백
라이트 ON/OFF 제어
가변저항 있어서 LCD 명암 조절
I2C 주소 초기값 : 0x27
크기: 41.5mm (L) * 19mm (W)
* 15.3mm (H)

12. ▢ 공기청정기 기구 구성품
OLED
(LCD대체 가능)
OLED 드라이버 IC : SSD1306
해상도: 128x64
화각 : 160도
사이즈 : 2.7 x 2.8cm
통신방식 : I2C
4핀 OLED 디스플레이 모듈
RGB LED 10mm RGB LED 장착모듈
총 1650만가지의 색상 표현
작동 전압: 3.3V ~ 5V
작동 전류: 10~60mA
크기: 23 x 21 mm
무게: 4g
SMPS 아댑터
DC 12V/ 1.3A
제품구분:정전압어댑터
출력전압: 12V
전류용량: 5A↓
타입: Wall타입
센서보드 아두이노 메가 호환 센서보드
17종의 센서와 액츄에이터, 디드플
레이 모듈 연결가능한 확장쉴드
12v dc 전원
Male, Female
플러그 잭
외부 12V 어댑터와 공기청정기와
전원 연결부분 제공
센서명 외형 이미지 상세사양
공기청정기
케이스
케이스
상세 디자인 참고
모양 형태 디자인 변경가능

13. Ⅴ 메이커활동 과정 사진
아두이노 소프트웨어 기본교육
미세 먼지필터
공기 차단막
샤오미 공기청정기 필터
커넥터연결
연결 선 등
센서 연결선
전원 연결선
커넥터 연결부분 작업
센서 보드 조립
그외
글루건, 테이프, 드라이버,
양면테이프 등 작업 도구
외부 12V 어댑터와 공기청정기와
전원 연결부분 제공

14. 아빠와 아들의 메이커 활동
아빠와 딸의 메이커 활동

15. 완성된 미세먼지 공기청정기
참가자 단체사진

16. Ⅵ 메이커활동 일정과 예산구성
▢ 아두이노 소프트웨어 교육과 메이커 활동 일정은 교육 기관과 대상자의 상황에
맞게 적용해야 한다. 가능한 대상은 초등학교 4학년 이상 학생들부터 일반인 까지
누구나 메이커 활동을 즐길 수 있음을 확인하였다.
▢ 메이커 활동 예산(20명 교육)
구분 비목 금 액(천원) 세부내역 및 산출기초
합 계 5,200
미세먼
지 공
기청정
기 메
이 커
활동
소프트박스
아두이노
구입 혹은
대여
2,000
●아두이노 기본 소프트웨어 교육키트
아두이노 실습보드-소프트박스
(450,000원 ×20set)
대여: 100,000×20set = 2,000,000원
강사료 800
●아두이노 피지컬 컴퓨팅 강의(선택)
4시간 × 2회 = 400,000
●블럭코딩 엔트리 강의(선택)
4시간 × 2회 = 400,000
●스마트 공기청정기 만들기 800,000
4시간 × 2회 = 400,000
미세먼지
공기청정기
2,400원
●공기청정기 메이커 활동실습
-아두이노 메가(10,000)
- 센서보드(20,000원)
- 샤오미센서(30,000원)
- 조도, 온습도 센서(10,000원)
- 팬(20,000원)
- 케이스 제작(30,000원)(생략가능)
계 : 120,000원 20 = 2,400,000원