카메라 렌즈 접사 배율에 대해서

자료출처 : http://olivepage.net/140211277131

 

카메라 렌즈 접사 배율에 대해서

 

 

01│프롤로그

 

오늘 좀 심도있는 공부를 해볼까요?

그 주제는 바로 배율입니다.

 

 

<컴팩트 카메라는 cm로 접사 성능을 표기하지만, 이것은 피사체와의 거리일 뿐, 실제 피사체가 얼마나 크게 나타나는지는 확인 불가능한 애매한 수치>

 

컴팩트 카메라나 스마트폰 카메라를 광고할 때 보통 최대 1cm 접사 이런식으로 이야기합니다.

하지만 미러리스나 DSLR처럼 렌즈가 교환되며, 센서가 큰 카메라의 경우는 정확한 표현단위인 배율을 통하여

접사 성능을 나타냅니다.

 

 

<소니 100mm F2.8 Macro렌즈. 피사체와의 거리는 물론, 배율값이 적혀있어서 정확하게 얼마나 큰 이미지를 담을 수 있는지 알 수 있음>

 

 

그렇다면 이 배율은 무엇인지

최대한 초보자가 이해하기 쉽도록 이야기를 나누어볼까요?

 

02│배율이란?

 

배율이란 실제 피사체가 카메라의 촬상면(필름, CMOS센서등)에 얼마나 동일한 크기로 재현되느냐를 의미합니다.

일단 스펙표를 한번 보도록 하죠.

 

 

<칼자이스 E 24mm F1.8 렌즈의 스펙표. 중간에 0.25배라고 최대 촬영 배율을 확인할 수 있습니다.>

 

일반적인 거의 모든 카메라 렌즈에는 위의 처럼 최대 촬영 배율이 적혀있습니다.

표기수차는 보통 (배) 또는 곱하기를 의미하는 (X)로 표현합니다.

 

표기법은 크게 2가지가 있습니다.

 

1:4 또는 0.25라고 적습니다.

전자의 경우는 1이라는 피사체가 1/4로 표현된다는 것을 의미하고,

후자의 경우는 이걸 직접 나누어서 나온 값을 바로 표현한 것입니다.

각 회사별로 표기법이 다를 수 있지만, 의미하는 바는 같습니다.

 

한번 더 복습할까요?

 

1:3 = 0.3배 입니다.

1:2 = 0.5배 입니다.

 

0.25배에 비해서 0.5배는 2배 더 큰 배율 값을 지니고 있고, 실제 촬영시에도 2배 더 큰 피사체 이미지를 얻을 수 있습니다.

배율이 높을 수록 훨씬 더 큰 이미지를 가질 수 있는 것입니다.

 

이제 웬만한 숫자가 나온다고 할지라도 서로간의 치환은 어렵지 않을 것이라고 생각되네요.

대부분의 일반 렌즈들은 약 0.1~0.2배 수준의 배율을 지니고 있습니다.

보통 여러분들이 사용하는 렌즈 중 이 렌즈는 접사가 아주 잘되는 것 같아 이렇게 느끼신다면

0.3~0.4배 정도의 배율을 지니고 있을 확률이 아주 높습니다.

 

 

<소니 A 50mm F2.8 Macro 렌즈의 스펙에는 배율이 무려 1배!>

 

 

일반 렌즈는 잘해봐야 0.3배이지만, 접사 촬영을 위한 전문 매크로 렌즈는 차원이 다른 값을 보여줍니다. 

위의 스펙표를 보면 1.0배로 소수점이 아닌 정수배의 배율을 지닌 배율을 보실 수 있습니다.

 

그러니까 1:1 = 등배 = 1배 = 1.0x 를 가지고 있는 것이지요.

방금전에 보신 칼자이스 렌즈는 0.25배인데, 대부분 많은 사람들이 이 렌즈의 접사 촬영 능력을 만족해합니다.

하지만, 매크로 렌즈는 이 렌즈보다 무려 4배나 더 큰 이미지를 만들 수 있습니다.

매크로 렌즈는 왜 쓰나요?라고 묻는다면 ‘넘사벽의 큰 배율을 얻기 위해서!’ 라고 당당하게 이야기할 수 있는 것입니다.  

 

그런데 1:1, 1:4등등의 단어 자체는 알았는데, 그 뜻은 무엇일까요?

아래의 예시를 보면 좀 더 쉽게 이해가 될 수 있을 것입니다. 

 

 

 

<동전을 풀프레임 센서에 촬영 시 각 배율별 크기. 배율이 높을 수록 큰 차이가 나는 것을 확인 할 수 있음>

 

여러분이 지금 지름 2cm짜리 동전을 36 X 24 mm 크기의 풀프레임 카메라로 촬영하려고 합니다.

등배율을 가진 매크로 렌즈로 촬영하면 센서에 동일한 크기로 나오게 됩니다.

하지만 1:4의 배율을 가진 렌즈로 찍게 되면 0.5cm로 표현하게 됩니다.

 

그렇습니다. 배율은 피사체의 크기를 말그대로 얼마나 동일하게 재현하냐에 대한 값입니다.

이 배율은 절대값으로 카메라나 렌즈가 변한다고 해서 바뀌지 않습니다.

 

 

03│카메라 센서 크기에 따른 배율값의 변화

?

분명 앞에서 배율은 절대값이기 때문에 변하지 않는다고 하였습니다.

하지만 분명 같은 배율을 가진 렌즈로 찍었지만,

카메라의 센서 크기에 따라서 실제 결과물은 크게 달라질 수 있습니다.

?

이제부터는 약간 중급자 코스이니,

이해가 어렵다면 댓글로 질문하는 것도 좋은 방법 같네요.

?

?만약 같은 크기의 동전을 동일하게 1600만 화소의

풀프레임 카메라, APS-C 카메라, FT(포서드) 카메라와

1:1 배율을 지닌 렌즈로 등배 촬영후,

모두 A4사이즈로 인화하면 어떤 결과물이 나올까요?

?

?

<모두 배율은 1:1로 동일하지만, 인화시에는 작은 센서일 수록 마치 더 높은 등배율로 나타나는 것을 볼 수 있음>

?

일단 각 3대의 카메라는 화소수와 1:1 등배 배율을 지닌 것까지는 동일하지만 센서 크기가 상당히 다릅니다.

?그 결과 센서가 더 작은 카메라일 수록 더 높은 배율을 지닌 것 처럼 나오게 됩니다.

?풀프레임 카메라와 포서드 카메라를 비교하면 포서드 카메라의 인화물 속 피사체가 무려 2배가 더 커지게 됩니다.

?

접사배율은 동일하지만, 결과물은 포서드가 2배더 큰 배율처럼 찍히게 되는 것입니다.

?그렇다면 정말 접사배율이 커진 것일까요?

앞서 이야기했듯이 접사배율은 피사체와 센서상의 구현상의 문제이기 때문에

전혀 변하는 것은 없습니다.

?

작은 센서일수록 동전의 주변부를 온전하게 담지 않기 때문에 더 큰 이미지로 촬영하게 되는 것이지요.

만약 풀프레임 센서의 화소가 여유로워서 크롭하고 인화하게 된다면,

?포서드와 동일한 크기의 인화도 가능하게 됩니다.

?

요약하면

– 센서 크기는 접사 배율에 영향을 주지 않는다.

– 센서가 작을 수록 동일 크기로 인화시 마치 배율이 높아진 것과 같은 인화물을 얻을 수 있음.

– 만약 풀프레임으로 촬열한 사진을 동일한 크기로 크롭 후 인화시 같은 사진을 얻어낼 수 있음.

?

?

04│배율에 따른 실제 이미지

?

?좀 더 좋은 이해를 위해서 배율에 따른 이미지를 확인해보겠습니다.

 

 

▶카메라: Sony NEX-7

▶렌즈: Tamron 60mm F2.8 Macro

▶어댑터:LA-EA1

▶접사링: Kenko Extention Tube for A

 

 

<0.2배: 일반적인 렌즈들이 가지고 있는 배율입니다.>

 

 

<0.3배: 접사 성능이 좋은 일반 렌즈들의 보여주는 이미지입니다.> 

 

 

<0.5배: 구형 매크로 렌즈 또는 밝은 조리개를 가지고 있는 매크로 렌즈가 보여주는 배율입니다.>

 

 

<1배(등배): 일반적인 매크로 렌즈가 보여주는 성능으로 피사체를 거대하게 확대할 수 있습니다.>

 

<2배: 접사링까지 장착하여 촬영하는 방법으로 더더욱 거대한 이미지를 얻을 수 있습니다.> 

?

 

?

?

?

05│당신에게 적절한 배율값을 알려드립니다. ?

?

?

▣ 0.05배 ~ 0.15배: 접사와는 전혀 상관없는 당신을 위한 값.

<칼자이스 85mm F1.4렌즈는 접사 배율이 0.15배로 본격적인 접사에는 부족합니다. 만약 접사로 이용한다면 접사링을 장착해주는 것이 좋습니다.>

?0.1배 이하의 접사 배율은 사실 접사라고 부르기도 민망하고 애매합니다.

이러한 값을 가지고 있는 렌즈들은 접사를 위한 것보다는 망원이나 풍경 촬영등에 특화되어 있으며,

대부분 상당히 빠른 AF속도를 지니고 있습니다.

?

접사 배율이 높다는 것은 그만큼 렌즈 내부에서 렌즈알의 이동거리가 길어지는 것을 의미하기 때문에,

AF속도가 더 느려질 확률이 크게 됩니다. (게다가 렌즈 구조가 더더욱 복잡해질 수도 있습니다.) ?

이러한 이유로 대부분의 많은 렌즈들은 ?0.05~0.15배 수준의 접사 배율을 지니고 있습니다.

?

?

?▣ 0.25~0.35배: 접사 렌즈를 구입하기는 부담스럽지만 적당한 일상 접사를 해야되는 당신에게.

?

 

<칼자이스 24mm F1.8: 약 0.25배의 접사배율을 지니고 있으며, 일상적인 접사는 물론 간이 매크로 수준의 접사 촬영도 가능합니다.>

 

?요즘은 대세는 역시 카페 사진이라고 할 수 있죠.

아기자기한 커피나 브런치 등을 찍고 싶다면 바로 이 정도 접사값을 가진 렌즈가 좋습니다.

?

요즘 많은 렌즈들이 풍경뿐만 아니라 실내외의 꽃과 음식 사진을 위해서 0.3배 근처의 배율을 지원합니다.

이 정도 배율이면 아주 정밀한 사진을 찍기는 어려워도 충분히 좋은 접사 사진을 담을 수 있습니다. ?

?

?

▣ 0.5배 이상: 본격적인 접사 촬영을 위한 완벽한 선택.

?

 

<시그마 150mm F2.8 Macro: 등배 촬영이 가능한 전문적인 접사 렌즈.>

 

0.5배가 넘어가기 시작하면 이제 렌즈에 Macro라는 이름이 붙기 시작합니다.

?(종종 줌 렌즈에 Macro붙는 것도 있는데 이 경우는 0.3배 수준의 간이 접사를 의미합니다.

시그마나 탐론등 서드파티가 렌즈 성능을 돋보이게 하기 위해서 종종 붙이고는 합니다.)

?

?초창기 나왔던 매크로 렌즈나 또는 조리개를 밝게 설계한 접사 렌즈들은 보통 0.5배율 수준의 배율을 지니고 있습니다.

이런 렌즈들은 완벽한 매크로라고 부르기 어렵지만, 그래도 여타 렌즈와는 비교하기 어려운 뛰어난 성능을 보여줍니다.

?

하지만 역시 본격적인 접사의 시작은 1배 즉 등배 촬영 능력을 지닌 렌즈입니다.

?등배 촬영 수준이면 전문적인 접사 사진 촬영이 가능합니다.

?현재 나오는 대부분의 전문적인 매크로 렌즈들이 최대 1배까지의 접사 성능을 지니고 있습니다.

?

만약 등배 이상의 접사 성능을 원한다면, 특수한 접사링을 장착하거나

또는 아주 특수하게 설계된 렌즈들을 구입하는 방법도 있습니다.

?(1배를 넘어서 2배이상의 성능을 보여주나, 실제 일반인이 구하기는 어려움)

?

전자의 접사링은 가볍고 현실적이며 매크로 렌즈는 물론 일반 렌즈에서도 좋은 성능을 발휘해줍니다.

?자세한 내용은 아래 저의 리뷰를 참고해주세요.

?

▶ 켄코 소니 A마운트 접사링 리뷰: http://olivepage.net/140186829335

?

켄코 소니 E마운트 접사링 리뷰: http://olivepage.net/140159868550

[

초접사

자료출처 : http://chulsa.kr/lecture2/263628

 

0 . 초접사

초접사라는 말은 사실 얼마전 까지만 해도 널리 사용되던 말이 아니다.

필자는 그냥 곤충 겹눈이 보이는 정도를 초접사의 의미로 사용하였으나,

이런 말이 접사를 하는 사람들에게 널리 퍼져서 요즘은 일반 명사처럼

사용되곤 한다.

지금에 와서는 초접사란 1:1 배율 이상의 접사를 말한다고 보면 큰 무리는 없을 것이다.

그런데 마크로렌즈로만 찍으면 1:1 배율이 한계이므로 접사링등의 특수장비가 필요하게 된다.

* 배율 : 카메라 센서만한 크기의 물체를 최단거리에서 찍었을 때 사진원본을 꽉 채운다면 1:1 배율이다.

사진 원본이 그 물체를 면적상 1/4의 크기로 표현한다면 1:2 배율이다.

따라서 디테일이 생명인 접사촬영에서는 배율이 대단히 중요한, 거의 결정적인 성능이 된다.

그래서 간이접사렌즈 (줌렌즈에 마크로라고 붙은것들)는 사실상 접사촬영에서는 장난 수준을 벗어나지 못한다.

또 한가지, 접사링을 사용하는 등 엄청 큰 배율을 사용해서 디테일을 중시하는 초접사같은

장르에서는 화소가 큰 카메라가 유리하다.

간단히 말해서 같은 거리에서 같은 렌즈로 같은 피사체를 찍어보면

600만화소인 D70으로 찍은것보다 D300은 면적상으로 2배의 디테일을 가진다.

이것은 내공이나 다른 어떤 기술로도

절대 따라잡을 수 없는 엄청난 갭이다. 그래서 저화소 카메라는 접사에는 적합하지 않다.

또 한가지 몇 번을 말해도 사람에 따라 믿지 않는 이야기지만 풀프레임카메라(이하 FF)는 접사

에 적합하지 않다.

디테일은 화소밀도(센서면적당 화소수)에 비례하게 되는데 이는 크롭바디카메라들이 우수하

다. 즉 한 피사체의 같은 부분을 몇 화소로 표현하느냐의 문제가 되는 것이므로, 좁은 부분을 비

슷한 화소로 표현하는 크롭바디들이 대개 우수한 것이다.

이를 정확히 알아보면

화소밀도를 고려한 초접사시 디테일표현화소 = 원래화소 X 크롭비율의 제곱 이 된다.

이 방법으로 몇몇 카메라를 대입해보면

1DsMK3 = 2200만 X 1의 제곱 = 2200만

5D     = 1300만 X 1의 제곱 = 1300만

40D    = 1000만 X 1.6의 제곱 = 2560만

D3     = 1200만 X 1의 제곱 = 1200만

D300   = 1200만 X 1.5의 제곱 = 2700만

이 이야기는 간단히 이해하자면 초접사를 찍을 때

1.5크롭짜리 1400만화소 카메라의 디테일을 풀프레임카메라로 내려면

3150만화소짜리여야한다는 것이다.

그래야 중앙부분을 크롭해서 1400만화소를 만들면 같은 사진이 나오기 때문이다.

혹시 풀프레임카메라가 픽셀샤프니스가 좋다거나, 노이즈, 계조성능이 유리하므로

이 계산은 맞지 않다고 생각하는 분들은  저ISO(접사를 주로 찍는 100, 200)

에서는 그런 차이점들이 거의 나타나지 않는다는 것을 알아두시기 바란다.

(그리고 정말 혹시나 하지만, FF 카메라를 더 들이대서 같은 프레임을 만들면 화소가

더 높은거 아니냐 생각하시는 분들은 초접사는 어짜피 최단거리에서 찍기 때문에 크롭바디나

풀프레임카메라나 들이대는 거리자체는 똑같다는 점을 유념해주시길..

즉 더 들이댈 수 없는 거리에서 두 카메라로 찍은 피사체는 엄청난 크기차를 가지고

찍힌다는 것이다.)

이런 상황에서는 심지어 고화소 똑딱이카메라조차 대단한 디테일을 만들 수 있을 정도이다.

사실 1000만화소짜리 똑딱이들이 접사를 주로 찍는 플래쉬빛 하에서나 아주 좋은

자연광 하에서는 600만화소짜리 DSLR보다 디테일면에서는 더 낫다는 것이 이런 결론을

뒷받침 해준다.

1. 접사링이 뭐요?

접사링이 뭔지 잘 모르는 분들도 많을 것이다.

접사링은 간단히 말해서 카메라와 렌즈 사이에 끼울수 있는 속이 빈 통이다.

밑 사진에 있는 놈이 겐코 접사링이다. ㅎㅎ

근데 어떤 마술을 부리는 지는 모르겠지만 이 빈 통을 끼워버리면 대략

찍을 수 있는 최단촬영거리가 마구마구 줄어든다.

줄어들면?  간단하다. 그냥 찍은 것보다 마구마구 크게 찍을 수 있다.

그리고 그 결과 접사를 못 찍는 렌즈로도 접사를 찍을 수 있게된다.

그렇지만 득이 있으면 실도 있는 법

가까운 것은 더 크게 찍을 수 있게 되지만, 먼 것은 아예 못찍게 된다.

즉 먼 것은 AF가 안된다 수준이 아니고 아예 초점이 잡힐 수 있는 범위에서 벗어나게 된다.

그래서 먼 피사체는 접사링을 빼지 않는 한 전혀 찍을 수 없는 것이다.

(그래서 접사링은 주로 주머니 속에 넣고 찍는다는;;;; 그래야 후딱 갈아끼울 수 있다는;;)

아참 지금 이순간까지, 아니 앞으로도 이런 말을 할 사람은 무지 많을 것이지만 다시 한 번 말해둔다.

접사링 = 익스텐션 튜브 = 접사튜브 이다. 다 같은 뜻이란 말이다. 간단한 것 같지만 이것도

헷갈리는 사람들이 워낙 많으므로 써놓는다.

그리고 접사링은 텔레컨버터와 다른 것이고 접사필터와도 전혀 다른 것이다.

* 여기서 하나 짚고 넘어가야 할 것은 접사링은 메이커에 따른 화질차이가 거의 없으므로 (없는 것은 아니다)

화질 비교같은 것은 할 필요가 없기 때문에 그런 항목들은 제외시켰다.

그러나 현실적으로 니콘이나 캐논등에서 만든 접사링은 비싸기도 하고 잘 팔지도 않을 뿐 아니라, 니콘의

경우는 AF접사링도 없고,

또한 3개에 3-4만원 싸구려 중국제 접사링은 아예 AF접점 뿐 아니라 아무것도 없는 그냥 빈 통이라 조리개를 렌즈에서

직접 조여야 하고 조이면 뷰파인더가 마구 어두워져버리므로 사실상 사용이 불가능하다.

(물론 집안에서 천원짜리 정도는 찍을 수 있다. 이 점은 상당히 자주 포럼등에서 초접사용 궁극의 아이템으로 여겨지는

리버스링의 경우도 같다. 뷰파인더가 안보이는데 그걸로 뭘 찍을수 있을지;;;;)

2. 접사링을 달기 적합한 렌즈는?

접사링을 달아도 좋으려면 여러가지 조건이 필요하다.

– 즉 달아도 화질저하가 별로 없을 것.

– 달은 후에 사진을 찍을 수 있을 것.

– 달면 접사의 효과가 날만큼 크게 찍을 수 있을 것.

당연한 얘기처럼 보이지만 위 조건에 맞는 렌즈는 사실 별로 없다.

먼저 접사링을 달면 어느정도 크게 찍을 수 있는지 알아보면

최종배율 = 원래 렌즈 배율 + 접사링두께(mm) / 렌즈초점거리(mm)

즉 니콘의 50.8 렌즈는 원래 배율이 1/8.3이다.

이 말은 카메라 센서만한 피사체를 최단거리에서 찍으면

그 길이가 원본사이즈의 1/8.3만큼 찍힌다는 얘기고 면적상으로 1/68.89의 면적으로 찍을 수 있다는 얘기이다.

이 렌즈에 50mm길이의 접사링을 붙이면 위 공식에 의해서

최종배율 = 1/8.3 + 50/50 = 약1.12배가 된다.

즉 50mm렌즈에 접사링을 붙이는 것 만으로 전용마크로렌즈 최대배율인 1을 넘어버리는 것이다.

기억해두어야 할 것은 광각렌즈일수록 배율이 더 커진다는 점이다.

그렇다면 20mm렌즈같은것을 쓰면 배율이 엄청 높을텐데 왜 이런 렌즈는 쓰지 않을까?

왜냐하면 렌즈 안에 초점이 잡혀버리는 관계로 사진을 찍을 수가 없기 때문이다.

필자가 사용해본 결과로는 접사링을 쓸 수 있는 렌즈는 24mm정도가 한계였다.

(물론 다른 방법을 쓰면 20mm같은 렌즈들도 사용 가능하다.)

또 200mm렌즈같은 망원렌즈 계열은 접사링을 붙여봐야 거의 아무런 효과가 없으므로 헛수고 하지 말기 바란다.

(이유는 위의 배율을 구하는 공식에 넣어보면 알 수 있다)

참으로 딱한 것은 캐논 180마나 니콘 200마 등에 접사링을 붙여서 초접사를 하는 사람들이다.

이렇게 하면 배율도 안늘어나고, 화질도 꽝인데다가 손떨림도 엄청 많다.

한마디로 하나마나 말짱 꽝이다.

유명 사이트들의 갤러리에 왜 장망원접사렌즈로 찍은 초접사가 없는지 곰곰히 생각해보기 바란다.

(왜냐고? 찍을 수 없기 때문이다. 그래서 없다.)

3. 접사링과 화질

접사링을 많은 사람들이 렌즈를 포함하지 않은 단순한 경통이므로

화질저하가 없다고 생각하지만 사실은 그렇지 않다.

물론 싸구려 접사필터같은 것보다야 훨씬 낫다. 하지만 분명히 원래 렌즈로만 찍은것보다는 못할 수밖에 없다.

그 이유는 마운트부 렌즈와 센서 사이의 거리는 아무렇게나 정하는 것이 아니고 렌즈는 그에 따라서 여러가지

수차 같은 것들을 정밀하게 맞추어 제작된다. 이 거리를 인위적으로 늘리는데다가 접사링의 장착부의 정밀도 또한

렌즈와는 비교가 안되게 떨어지므로 미세하게 광축이 틀어지게 된다.

특히나 주먹구구로 직접 만든 접사링들은 이런 이유때문에 화질을 전혀 보장할 수 없다.

약간 다른 이야기지만 접사링은 만드시 AF가 되는 놈으로 구하기 바란다.

그 이유는 초접사를 할 때 AF로 찍으라는 것 때문이 아니다. MF접사링은 노출정보가 안뜨기 때문에

완전 뇌출계로 찍어야 하고 플래쉬 TTL도 안먹어서 1초가 아까운 접사촬영에서는 무용지물이다.

AF접사링은 접점이 있어서 원래 렌즈처럼 노출이 잘 뜬다.

4. 접사링과 플래쉬

접사링이란 어짜피 초접사 말고는 쓸데가 없다. 일반렌즈에 접사링을 달아서 돈을 아껴보겠다는 생각은

장난에 불과한 결과물을 줄 뿐이다. 접사링은 마크로렌즈에 붙여서 초접사를 찍기 위함이다.

그렇다면 당연히 조리개를 마구 조여서 촬영하게 될테고 따라서 플래쉬는 필수가 된다.

물론 SB-800같은 고성능 플래쉬는 초접사를 할때도 (접사링 3개정도를 붙여도) 놀랍게도 빛이 잘 도달한다.

그러나 링플래쉬에 비해서는 성능이 떨어질 수 밖에 없는건 당연할 것이다.

(링플래쉬와 접사링에 대해서는 기존에 올린 링플래쉬 EM-140DG사용기를 보기 바란다.)

피지컬 컴퓨팅’으로 기다려지는 과학수업 만들었죠

피지컬 컴퓨팅’으로 기다려지는 과학수업 만들었죠

자료출처 : http://www.hangyo.com/APP/news/article.asp?idx=43795&search=피지컬+컴퓨팅

 

경기 호암초 STEAM 교사연구회

거리·무게·소리 등 다양한 센서 활용
신체활동과 접목, 과학에 흥미 높여

협동정신은 물론 정리정돈도 스스로
교사 간 교환수업으로 연구 질 제고

“마이크로컴퓨터인 ‘아두이노’ 활용
컴퓨터실 없는 융합수업 시도할 것”

‘식물의 한살이’를 알아보는 4학년 과학시간. 학생들이 주어진 카드에 강낭콩의 한살이를 표현하는 그림을 그린 후 설명을 적었다. 씨앗에서 싹이 나오는 그림, 떡잎이 나오는 그림, 가지가 나고 잎이 달리는 그림 등 알록달록한 카드 6장을 완성한 아이들은 짝을 지어 컴퓨터 앞에 앉았다. 교사가 나눠준 거리센서를 카드에 가까이 대자 컴퓨터 화면이 그림과 같은 강낭콩의 한 살이를 나타내는 사진으로 바뀌었다.(사진)

이는 17일 경기 호암초(교장 박희양)에서 열린 ‘피지컬 컴퓨팅(physical computing)’을 활용한 STEAM 수업장면이다. 김석희 교사를 중심으로 호암초 교사연구회가 4년째 연구하고 있는 이 수업은 ‘피지컬 컴퓨팅’이라는 개념을 학교 현장에 처음으로 도입한 것이어서 주목받고 있다.

피지컬 컴퓨팅’이란 프로그램이나 센서 등을 이용해 컴퓨터가 인간의 감각 역할을 하거나 그에 반응하도록 하는 것이다. 쉽게 말해 키보드나 마우스와 같은 입력 방법 대신 소리, 동작, 빛, 열 등 물리적인 방법으로 정보를 입력하고 표현하는 개념이다. 미국을 중심으로 활발히 연구되고 있으며 뉴욕의 중?고교에서도 활용되는 등 학생과 교사들에게 좋은 반응을 얻고 있는 융합수업의 한 도구다. 평소 IT 교육에 관심이 많았던 김 교사가 미국에서 직접 도구들을 수입해오면서 본격적인 연구가 시작됐다.

수업에 주로 사용되는 도구는 ‘핸즈온(hands on) 센서’다. 핸즈온 센서는 빛, 소리, 온도, 압력, 거리 등을 입력하면 프로그램을 통해 빛이나, 소리, 동작 등으로 결과 값이 표현되는 장비다. 즉 주제와 표현하고자하는 방식에 따라 거리센서, 압력센서, 소리센서 등 다양한 종류의 센서를 선택해 적용할 수 있다는 설명이다.

김 교사는 “피지컬 컴퓨팅을 활용한 STEAM 수업은 중요하지만 적용하기 어려운 요소인 T(technology)와 E(engineering)를 한 번에 해결해준다”며 “신체적인 활동과 접목되기 때문에 과학에 대한 흥미를 쉽게 끌 수 있다”고 밝혔다.

그는 “피지컬 컴퓨팅을 활용한 융합수업의 분야는 매우 넓다”고 말했다. 기울기 센서를 달아 말하는 저울을 만들면 과학교과의 ‘용수철로 무게 재기’를 배울 수 있고, 모터 세기를 조절해 로봇 자동차의 빠르기를 비교하며 ‘속력’의 개념을 익힐 수도 있다. 이밖에도 전기가 흐르는 원리를 이용해 인간드럼 공연하기, 빛을 감지하는 센서를 이용해 전기회로 연결방법 알기 등 어떤 센서를 활용하느냐에 따라 적용할 수 있는 수업분야는 무궁무진해진다는 것.

김 교사는 “특히 식물의 한살이 같은 단원은 암기해야 할 부분은 많지 않지만 교과서로만 수업하면 자칫 지루해하기 쉬운 부분이어서 융합수업에 활용하면 효과가 크다”며 “그림을 그리고 시도 쓰면서 예술적 소양을 기를 수 있고 주변 자연환경에도 자연스럽게 관심을 갖게 돼 인성교육 효과도 얻을 수 있다”고 주장했다.

김석희 경기 호암초 교사

“항상 2인 1조로 협력해야만 과제를 수행할 수 있기 때문에 협동정신은 물론 정리정돈까지 아이들 스스로 익히게 됩니다. 수업 후에는 다른 친구들을 몇 명이나 도왔는지 물어보고 적절한 보상을 해주는 등 조금만 독려해주면 자발적?적극적으로 참여하는 아이들이 눈에 띄게 늘어나요.”

교사들끼리의 융합도 중요한 요소다. 호암초의 경우 4학년이 3학급이어서 3명의 교사들이 각자가 관심 있고 자신 있는 분야의 수업을 정해 교환 수업을 실시하고 있다. 지혜정 교사는 “좋아하는 수업을 더 열심히 개발할 수 있는 동기 부여도 되고 다른 반 학생들 이름까지 자연스럽게 외울 수 있어 학교 분위기가 한결 부드러워졌다”고 덧붙였다.

4년간의 연구 결과 학생들의 과학탐구에 대한 태도, 과학에 대한 즐거움, 과학에 대한 직업적 흥미 등에서 통계적으로 유의미한 수치가 나왔다. 그는 “어린이들의 장래희망을 조사해보니 과학자는 19위, 과학자를 꿈꾸는 중?고교생은 100명중 2명뿐이었던 자료를 본적이 있다”며 “피지컬 컴퓨팅이 과학에 대한 흥미 제고는 물론 진로선택에도 긍정적인 영향을 미쳐 이공계 기피현상을 완화하는 계기로 작용했으면 좋겠다”고 밝혔다.

꾸준한 연구 덕분에 김 교사는 지난해 ‘2년간의 추적 연구를 통한 피지컬 컴퓨팅 기반의 STEAM 프로그램의 효과’로 논문을 냈다. 또 11일 한국과학창의재단이 주최한 ‘2014년 융합인재교육 전국 워크숍’에서 발표자로 나서 자신의 운영사례를 공유하기도 했다.

연구에서 엿보인 열정만큼 호암초 연구회는 도전하고 싶은 STEAM 수업 분야도 다양했다. 김 교사는 “마이크로 컴퓨터인 ‘아두이노(Arduino)’를 활용한 융합수업 등 앞으로 더 많은 첨단기기를 활용한 STEAM 수업을 시도하고 싶다”고 밝혔다. 아두이노는 컴퓨터 메인보드의 단순 버전으로 기판에 다양한 센서나 부품 등의 장치를 연결할 수 있다. 컴퓨터와 연결해 소프트웨어를 로드하면 동작하므로 새로운 창조물을 무한대로 만들어 낼 수 있는 작은 컴퓨터라고 할 수 있다. 가격도 3~4만원으로 저렴하다.

“아두이노는 융합수업의 판도를 뒤바꿀 만한 장치라고 봅니다. 초등 STEAM 수업의 수준을 감안해보면 굳이 한 대에 100만원이 넘는 컴퓨터를 여러 대 구비해 컴퓨터실까지 갖출 필요는 없어요. 아두이노는 컴퓨터와 같은 기능을 수행하면서도 손바닥 크기만큼 작고 가격도 저렴해 바로 교실에서 활용할 수 있고 고장이 나도 큰 부담이 없죠.”

김 교사는 “연구를 진행하며 깨달은 것은 즐거운 학습경험은 학생들의 기억에 오래 지속된다는 것”이라며 “앞으로도 진입 장벽이 낮은 좋은 기자재들을 많이 찾고 활용해 더 재미있고 능률적인 STEAM 수업을 연구하고 싶다”고 밝혔다.

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[교육공감] ‘엄함’과 ‘억압’의 차이

[교육공감] ‘엄함’과 ‘억압’의 차이

아이들에게 필요한 건
혐오와 가리킴이 아닌
사랑과 존중과 가르침
 

조벽 :  동국대 석좌교수
자료출처 : http://www.ktcunews.com/sub03/article.jsp?cid=16817

학생이 종이에 적은 글귀를 본 적이 있습니다. “학생이라는 죄로, 학교라는 감옥에 갇혀, 공부라는 벌을 받아, 출석부란 죄수명단에 적혀, 교복이란 죄수복을 입고, 졸업이란 석방을 기다린다.” 오래 전부터 학생들 사이에서 나돌던 너무나 흔한 이야기입니다.

그러나 제가 처음 직접 접했을 때에는 과히 충격적이었습니다. 최근에는 고등학교 졸업식 날 학생들이 “출소자 여러분, 12년 동안 고생 많으셨습니다”라고 적힌 피켓으로 축하해주거나 두부를 먹는 퍼포먼스를 하는 섬뜩한 모습까지 심심찮게 보게 되었습니다.

교실에서 학생들이 하나 같이 양손을 머리에 얹고 있는 모습을 본 적도 있습니다. 선생님께서 학생들이 하던 일을 멈추고 다음 지시 사항이 있을 때까지 조용히 기다리게 하기 위해서 시키는 행동이라고 합니다. 이 역시 초등학교 교실에서 흔히 볼 수 있는 모습이라고 합니다. 제가 처음 보았을 때에는 두 눈을 의심할 정도로 놀랐습니다. 양손을 머리에 얹은 학생의 모습은 6·25 전쟁 당시 잡혀온 포로가 하던 모습과 너무 똑같았기 때문입니다.

교사가 학생을 포로로 생각하거나 적으로 간주하지 않겠지요. 그러나 양손을 머리에 얹은 학생의 모습에서 포로의 모습을 떨쳐낼 수 없었습니다. 혹시 이러한 위력적인 비구어적 메시지를 수년간 받게 되면 학생이 스스로 죄인으로 생각하게 됐을지도 모르겠다는 생각이 들었습니다. 그래서 학교가 억압적인 감옥 같이 느껴졌는지도 모릅니다. 우리가 미처 의식하지 못한 채 학생과 적대적 관계를 만들어가고 있지는 않은지 고민해볼만 하겠습니다.

“꼼짝 말고 앉아서 공부해!” 참 많이도 들어본 흔한 말입니다. 집에서 엄마한테서 들었습니다. 요즘엔 인터넷에 “공부 잘하는 방법”이란 질문에 올려 진 답변이기도 합니다.

“찍소리 말고 하란대로 해라!” 이런 말도 흔하게 들립니다. 이런 말들은 제 귀에 매우 억압적으로 들려옵니다.

하지만 정작 이런 말을 하는 사람은 본인이 ‘엄한 편’이라고 합니다. 과연 엄한 것과 억압적인 것이 같은 것일까요? 아닙니다.

엄한 것은 아이나 어른이나 모두가 지켜야 하는 규칙이나 행해야 하는 행동의 규범을 알고 있는 상태에서 그 규칙과 규범을 따르도록 하는 것입니다. 아이가 허락된 테두리에서 벗어나면 지적하고 책임을 추궁하는 게 엄한 것입니다. 하지만 테두리 내에서는 상당한 자율권이 보장됩니다.

그래서 엄함에는 아이를 존중해주고 책임감과 판단력 있는 성숙한 존재로 키워주고 싶은 진정한 관심과 돌봄이 깃들어 있습니다.
반면, 억압적인 경우에는 아이가 지켜야 하는 규칙이 바로 어른들 자체입니다. 시도 때도 없이 새로운 규칙이 생겨납니다. 충분한 예고 없이 발표되고, 명쾌한 설명 없이 적용됩니다. 존재하는 규칙을 지키지 않아도 괜찮다가 갑자기 지적을 당합니다. 그래서 걸리는 놈이 재수 없는 놈이고 걸릴 때는 그저 억울합니다.

어른들은 다 타당한 이유가 있으니까 규칙을 만들었고 유연하게 적용한 것이겠지요. 하지만 그 이유가 소통되지 않는다면, 그래서 아이들이 납득을 할 수 없다면, 아이들은 그저 어른이 시키는 것을 시키는 대로 해야 하는 노예와 같은 존재가 되어 버립니다. 무엇이 옳고 그른지, 적절하고 부적절한지 판단력을 연습해볼 기회를 박탈당한 것입니다. 성숙한 어른으로 성장하기는 글렀습니다.

엄함과 억압은 얼핏 보면 비슷해 보입니다. 법과 규칙이 존재한다는 게 같고 위반 시 벌을 준다는 것이 같습니다. 그래서 쉽게 혼동할 수 있습니다. 하지만 둘은 확연히 다릅니다.

엄함에는 사랑과 존중과 가르침이 있습니다. 억압에는 혐오와 멸시와 가리킴만 있습니다. 엄함에 배움이 있고 인재를 탄생시킵니다. 억압은 증오를 대물림할 뿐입니다. 엄함은 가정과 학교의 생활방식입니다. 억압은 교도소의 방식입니다. 학교와 가정은 아이에게 엄한 곳이어야 합니다. 어른은 아이에게 엄한 존재가 되어야 합니다.