[ 주제 3 ]  과학실험실의 설비

발표 : 초등 ∼ 청주교육대학교 교수 권 혁 순

중등 ∼ 경상대학교 교수     성 민 웅

1. 과학실험실 설비의 특징과 역할 ……… 집필  성 민 웅

2. 초등 과학실험실의 설비  ……………… 집필  권 치 순

1) 저학년 교사용 실험대 ……………… 집필  김 창 식, 권 혁 순

2) 고학년 교사용 실험대 ……………… 집필  김 창 식, 권 혁 순

3) 저학년 학생용 실험대 ……………… 집필  김 창 식, 권 치 순

4) 고학년 학생용 실험대 ……………… 집필  김 창 식, 유 인 석

3. 중등 과학실험실의 설비 ………………… 집필  김 창 식

1) 중등학교 교사용 실험대……… 집필  유 인 석, 권 혁 순, 성 민 웅, 권 치 순

2) 중등학교 학생용 실험대……… 집필  유 인 석, 권 혁 순, 성 민 웅, 권 치 순

3) 벽 실험대 ………… 집필  김 창 식, 유 인 석, 권 혁 순, 성 민 웅, 권 치 순

4) 특수실험대  ……… 집필  김 창 식, 유 인 석, 권 혁 순, 성 민 웅, 권 치 순

5) 각종 기구장 ……… 집필  김 창 식, 유 인 석, 권 혁 순, 성 민 웅, 권 치 순

4. 기타 과학실험실 설비

1) 전기시설 ……………………………… 집필  유 인 석

2) 수도, 가스 시설 ……………………… 집필  유 인 석

3) 냉·난방 및 환기 시설 ……………… 집필 성 민 웅

4) 안전 및 폐수처리  …………………… 집필  권 혁 순

5) 시청각 설비 …………………………… 집필  권 치 순

주제 3. 과학실험실의 설비

1. 과학실험실 설비의 특징과 역할

1) 과학실험실 설비의 특징

과학실험실 설비의 특징이란 타 교과목에서 갖출 수 없는 실험실과 준비실을 갖추어 국가 우수과학기술자 양성을 위한 최전선의 탐구활동 실천 경험을 쌓는 도장의 설비라는 점이다. 과학교육의 목표달성을 위해 과학실험실은 현대화로 개선되어야 하며 다음과 같은 특징을 갖춘 것을 의미한다.

□ 시설설비의 개선이 선행되어야 한다. 낡은 설비로는 과학발전이 침체의 늪에서 헤어나지 못하고 정보화 등 시대변화에 맞게 과학실험실도 현대화되어야 하는 특징이 있다.

□ 시설설비의 특징은 실험대, 각종특수실험대, 수도시설, 전기시설, 냉난방시설, 환기시설, 오폐수처리시설, 안전시설 이외 각종 정보화기기, 시청각기구, 수족관, 사육장, 관련 옥외시설 등을 고려한 시설과 설비이므로 학교실험실은 오히려 가정보다 더 안락하고 쾌적하며 흥미로운 공부방 분위기로 변해야 한다는 시설설비의 특징이 있다.

□ 학습면의 특징은 과학실험실에서 수준별 학습, 열린학습, 경험학습, 발견학습, 탐구학습, 순환학습, 역할놀이, 토의학습, 과제연구 등 다양하게 실천경험을 쌓아 우수과학자 자질을 갖추는 산실로서 기능하는 특징이 있다.

□ 학교급별 실험실의 경우 초등학교는 물리, 화학, 생물, 지구과학 4분야의 기초실험이긴 하지만 통합된 모든 실험재료를 갖추어야 하므로 이를 수용할 실험실과 준비실의 한계 때문에 1개 실험실과 준비실로서의 기능에 한계가 있어 실험시설과 설비가 쌓여있는 창고 같은 특성이 있고, 중학교는 제 1실험실(물리. 지구과학)과 제 2실험실(생물. 화학)로 분리 운영하므로 초등학교보다 공간면적에 여유가 있다. 1개 실험실로 운영하는 학교는 초등학교와 마찬가지로 실험실과 준비실 공간이 없다. 고등학교는 물리, 화학, 생물, 지구과학 4개 영역별 실험실이 있어 실험기능을 수행하는데 오히려 공간이 여유가 있는 학교도 있지만 중학교와 같이 제 1실험실과 제 2실험실로 운영하는 학교도 있다.

⑤ 국가 과학교육 행동목표달성의 특징으로 과학의 지식, 탐구능력(기능), 태도를 과학자다운 방법으로 몸소 기구나 장치를 이용하여 제작하고 관찰하고 측정하며 실험하는 과정으로서 탐구능력과 과학적 태도를 동시에 갖출 수 있는 학습장은 실험실이 아니고는 불가능한 특징이 있다.

⑥ 교육과정개편의 특징으로 실험활동이란 탐구과정기능요소 중에서 최상위 탐구능력신장활동이며 교과서가 개편되더라도 변하지 않은 과학탐구활동이며 실험실활동이다.

⑦ 체험장의 특징으로 밖에서 다니며 해야 할 과학활동이나 눈에 보이지 않은 이론은 모형을 통하거나 과학정보 교환 등의 대부분을 실험실로 끌여들여 직접 경험하는 체험장의 특징이 있다.

⑧ 과학적 태도 육성의 유일한 장소이다. 교실수업은 지식전달이지만 실험실에서 길러지는 과학적 태도란 독창성, 호기심, 합리성, 판단력, 개방성, 비판성, 객관성, 정직성, 겸손, 의문 찾기, 알려는 욕구, 검증, 논리의 존중, 전체와 결과에 숙고 등이다. 이러한 올바른 과학적 태도는 실험실만의 활동에서 이루어진다.

2) 과학실험실 설비의 역할

과학실험실은 실험실의 역할과 준비실의 역할이 조화있게 어울려야 우수과학기술자 양성에 기여할 수 있으며 이를 위한 과학실험실설비의 역할은 다음과 같다.

① 실험실의 역할

·실험활동으로서 과거에는 실험만을 수행하는 장소였으나 오늘날은 과학동아리활동, 과학역활놀이, 작업실, 워크샵,  연구과제수행, 사이버실험, 공동시연실험, 교사시범실험, 그룹활동 등 다양한 활동을 수행하는 학습장의 역할을 한다.

·학습으로서 과학이론수업, 토의학습, 수준별 수업 등을 수행하는 학습장의 역할

·전시활동으로서 실험기구의 보관, 진열, 전시, 학생작품전시, 과제연구물전시, 과학소식게시 등의 역할을 한다.

·영화관으로서 각종 과학비디오 테이프 상영, 실물영상, 슬라이드 영상, PC 영상, OHP 영상, 과학자생활사, 발명 발견동기와 과정 등 다양한 영상을 보여주는 관람기능을 한다.

·학생 정보화의 산실역할로서 컴퓨터정보 송신 수신 검색 등의 역할기능을 한다.

·학생연구활동으로 학생과제연구, 기구제작 고안활동, 작품제작 등의 기능기능을 한다.

② 준비실의 역할

·보관 및 진열로서 각종 표본, 교구, 약품, 기구 등의 보관, 진열기능, 전시기능을 한다.

·실험준비 역할로서 각종 조별 실험세트준비 및 실험재료준비 공급기능을 한다.

·예비실험 기능으로 사전실험활동기능을 한다.

·교사의 연구실과 보조원 사무실기능을 한다.

·과학교사 회의장소 제공기능을 한다.

·교사의 연구실험을 위한 장비 보관과 연구기능을 한다.

·기구제작 수리기능을 한다.

·교사정보화 수신 송신 검색기능을 한다.

3) 과학실험실 설비의 문제점

현장 학교에서 제기되는 실험실과 준비실의 문제점은 다음과 같다.

① 교사와 학생연구용 기구가 전무한 실정이다.

② 과학실험실로 특별히 설계된 것이 아니고 보통 교실을 활용하고 있어 대부분      그 공간이 협소하다.

③ 준비실이 없거나 협소하여 실험실에 기구와 약품이 진열되어 있고, 과학교사      가 상주할 공간이 없다.

④ 재배포, 사육장, 관찰학습장, 연못, 양어장같은 부대시설과 연계되어 있지 않       다.

⑤ 6 ∼ 8인용의 대형학습실험대가 고정되어 있는 경우가 많아 매우 불편하다.

⑥ 전기, 수도, 배기 설비 등의 실험 환경이 좋지 못하여 불편이 많다.

⑦ 간단한 기구의 제작 및 수리할 수 있는 설비가 부족하다.

⑧ 시청각 기자재를 편리하게 활용할 수 있도록 개선되지 않고 있다. 예를 들면

의사소통시설로서 고사연구실에 인터폰과 전화기가 모두 있는 경우가 26.1%로     나타나 연락차단이 되어 별도로 독립된 통신망 구축이 시급하다.

실험실의 현대화란 공간을 다목적으로 활용하여야한다.

·실험실에 학생전용 컴퓨터시설이 없어 (68%) 개선점으로 지적되었다.

·학생용 실험대에 설치하는 학교는 일부학교 (2.5%)이거나 컴퓨터대에 따로       설치하여 운영 (3.4%) 하고있어 학생용 컴퓨터 과학실험실 설치가 문제점으      로 지적되었다.

·음향시설, 소프트웨어 프로그램 개발보급이 요망되고 있다.

·기타 노후된 PC교체가 문제점으로 지적되어 개선점으로 나타나고 있다.

·예산부족은 항상 문제점으로 지적되고 있는 현실이다.

4) 과학실험실 설비의 주안점

학교현장 과학실험실의 문제점을 개선하여 가정과 사회로부터 소외되지 않은 즐거운 실험실로 시설설비를 현대화하는 개선 방안을 종합적으로 정리하면 다음과 같다.

① 실험실공간 확장

한 학교에 실험실 1개만으로는 실험실수가 모자라고 2개 확보에 미달되는 학급규모일 경우 준비실 1개만으로는 공간이 없어 별도 교실 반 칸 33□를 교사연구실로 갖추어야한다. 이 경우 실험실 총면적은 교실 2칸(165□)의 면적이 되어야 한다. 이는 실험실 2개 확보하는 방법보다 경제적이고 효율적이다.

② 냉·난방시설

냉온풍기를 실험실과 준비실의 바닥에 설치하나 공간을 차지하므로 오늘날은 소음 등 불편하여 천장에 고정시키는 냉난방 시스템으로 개선하여야 한다. 설치는 부하량을 계산하여 용량규모에 따라 냉난방시스템의 개수를 결정하므로 건설설비전문상사에 주문하여 설치하면 된다. 종전 벙커 C유나 경유를 사용하는 중앙난방식 보일러실 운영 학교는 가스보일러 중앙난방으로 개선하여 운영하면 경제적이다. 학급별 개별난방이므로 열교환기를 실험실과 준비실에 설치 운영하면 난방겸 온수공급이 가능하다. 과학실험실 단독난방용 가스보일러설치의 경우가 가장 경제적이다. 이때 난방온수배관은 수돗물이 들어가 다시 되돌아오는 스테인레스관보다 조금 값이 싼 PVC계통 XL파이프 계통의 배관에 열교환기를 설치 운영하면 난방용이 되며 이의 설치는 건설설비전문상사에 의뢰하여 설치한다. 냉난방시스템을 천장에 설치가 불가능한 학교는 최신형 냉온풍기를 실험실에 2개 준비실에 1개를 설치할 수도 있다.

③ 환기시설

시약에서 나오는 유독가스는 환기식 시약장을 준비실에 설치하여 인화성 독성약품을 보관한다. 실험실에서 발생하는 가스는 기존 바닥의 훔후드나 창문의 환풍기 설치로는 미약하므로 환풍기는 모두 천장에 설치하여 천장내부 닥터를 통해 하나의 배기통에 집중시켜 옥상으로 배출시킨다. 이의 구체적인 설치개수는 배출량 규모 등을 전문설비상사에 의뢰하여 적정용량에 맞는 개수를 선택 주문하여 설치한다. 최근에는 강력천장용환풍기가 대형, 중형, 소형으로 다양하다.

④ 상하수도 설비

·싱크대는 일반실험실에 스테인레스 싱크쌍으로 된 싱크대에 1개 싱크는 실험용 가지가 난 스테인레스 수도꼭지 2개, 다른 1개 싱크는 실험 겸 세척용이며 온수겸용 및 스프레이겸용 스테인레스 수도꼭지 1개 설치로 개선한다. 온수 겸용 세척용 수도꼭지 1개는 좌측 싱크에 실험용 가지달린 2개 수도꼭지는 우측에 설치, 생물화학 실험실에는 싱크대가 남향에 최소 3곳이나 4곳은 설치되어야한다.

·초음파세척기는 거의 사용하지 않으므로 손수씻어 건조시키는 습관을 갖도록 실험실 뒷편 남향에 건조장을 설치한다.

·실험용온수 소량을 필요로하는 경우 간이순간온수기를 남향 싱크대 위쪽 기둥벽에 설치하여 활용한다. 싱크대가 북쪽일 경우는 북쪽 싱크대 위쪽 기둥벽에 설치한다.

⑤ 전기 설비

과학실 단독 전기시설과 배선반을 설치하되 전기선은 실험실과 준비실의 바닥은 가능한 피하고 벽에 3구 전기콘센트를 사방에 충분히 설치하여 별도 전선을 연결하여 사용한다. 천장에 전선되감기장치를 실험대 수만큼 설치활용하면 벽콘센트에서 끌어쓰는 것보다 편리하다.

⑥ 정보화시설

교사용과 학생 4인 분리 원형컴퓨터책상 2대(8인용)에는 실험실 천장 LCD프로젝트에 광케이블선 모두 연결시켜 활용한다. 원형컴퓨터책상에는 컴퓨터 모니터(매립형이 아닐 경우)가 가시거리에 지장을 주므로 실험실 후변에 설치하고 모니터대신 노트북 컴퓨터 9대를 비치하여 LCD프로제트와 연결(교사용 컴퓨터책상에 1대를 포함)시켜 활용하면 원형컴퓨터책상은 실험대겸용으로 활용이 가능하다.

⑦ 안전시설

·오폐수처리 싱크대는 산염기에 강한 백색코팅 싱크대에 백색코팅 수도꼭지로 스테인레스 줄이 달린 세안기 겸용 샤워기 부착 설치, 그 아래는 강산, 강염기, 중금속, 기름 등을 표시한 플라스틱통을 놓고 받아 모아 보관 후 교육청단위로 수거 환경담당자가 처리하도록 한다.

·청소기, 밀대, 걸레, 구급약 등은 코너에 소화기 및 청소도구장을 제작 비치하여 보관하며 소화기는 그 위에 보이게 얹어 비상시에 대비 (실험실 앞뒤와 준비실에 비치)한다.

⑧ 바닥개선

종전전기배선이나 수도배관은 가능한 폐쇄하고, 종전바닥은 딱딱하다. 그 위에 방수 방염제를 사용한 밝은 색깔과 적정한 규격의 4각 바닥용 인조대리석 또는 테코 타일을 깔아  환경을 개선시킨다.

⑨ 교사연구 및 학생과제 연구용 기기

학생과 교사의 실험 자료제작과 조사연구용기구가 전무하여 조사연구 및 야외활동 등을 할 수 없는 현실이다. 필수기구로 종전 사진기, 캠코더 1대 외에  현미경사진 촬영장치가 부착된 삼안실체현미경 1대, 유독성가스 제거용 순환식 시약장 1대(준비실코너에 비치), 실험용 증류수제조를 위한 증류수제조기 1대, 생물·화학 실험재료건조용 105 ∼ 500℃ 범위의 순환환풍히터 조절스위치가 부착된 스테인레스 건조기 1대, 부란 및 생물 배양용 100℃이하 항온기 (부란기) 1대 등은 초중고를 막론하고 기본으로 갖추어야 한다.

⑩ 조명

학생건강과 환경개선을 위한 형광등은 6개월마다 교체하고, 부득이한 경우    1년을 넘기지 않고 해마다 교체하여야 한다.

⑪ 생물재배 및 배양

종전대형어항은 에어레이션 장치가 따른 대형 수족관을 말한    다. 실험재료 및 관찰용 수생 동식물 배양은 어항겸용이며 에어레이션 장치가 있는 수족관을 사용하면 된다. 물을 넣지 않고 모래나 흙을 바닥에 넣어 풀을 심어둔 소형수족관은 곤충사육장으로 편리하다. 소형동물사육은 새장을 이용한다. 실험재료 자주달개비 또는 신경초 등 재배용은 플라스틱화분을 사용하며, 발아상은 플라스틱화분에 모래를 넣어 물을 주고 종자를 뿌려 창문 가까이 두거나 항온기에 넣어 종자발아실험에 사용한다.

⑫ 공간활용

·교사연구용 공간에 사용할 회의용탁자는 원형 외에 여러가지 유형 중 선택, 녹색융판을 덮고 유리판을 깔아 환경을 개선시킨다.

2. 초등 과학실험실의 설비

초등학교 과학 실험실의 설비는 크게 과학 실험실과 실험 준비실로 구분되어 있다. 과학 실험실에는 일반 교구로 실험대, 의자, 컴퓨터대, 토의대, 교구장 등이 있다. 교구장에는 실험에 쓰이는 여러 가지 실험 기구와 자료, 시약 등을 보관하여 실험 활동시에 언제든지 쉽게 찾아서 사용할 수 있도록 한다. 다만 주의가 필요한 시약은 실험 준비실의 교구장에 보관하여 안전 사항에 유의한다.

과학 실험실의 실험대와 의자는 크기, 모양, 색깔을 다양하게 하여 실험에서 모둠 활동, 수준별 실험 활동, 재량 활동에 효과적으로 활용할 수 있도록 한다. 특히 의자의 높이는 학생의 키에 알맞게 조절이 가능한 것을 사용한다. 토의대를 따로 설치할 수 없는 경우에는 학생 실험대를 토의 수업이 가능하도록 타원형으로 배치하여 사용한다. 교구장은 간단한 실험 도구, 실험 재료, 시약, 표본 등으로 세분하여 보관함으로써 활용의 용이성과 보관의 수월성을 동시에 추구한다.

과학 실험 준비실에는 실험대와 의자, 컴퓨터대, 교구장 이외에 간단한 기구를 제작하거나 수리할 수 잇는 목공구, 철공구, 납땜 공구, 유리 세공 장치 등이 있다. 과학 실험 준비실은 교사가 사전 실험을 하거나 새로운 교재를 개발하고 연구하는 연구실 기능을 충실히 수행할 수 있도록 그 공간과 설비를 배치한다. 따라서 여기에는 초등학교 과학 실험 내용 수준을 넘어 간단한 과학 연구도 수행할 수 있는 실험 기자재를 갖춘다. 한편 과학수업에 활용할 수 있는 재료(생물)를 준비하거나 사육하여 계절과 지역의 특성에 알맞게 실험 활동이 이루어지도록 한다.

1) 저학년 교사용 실험대

< 그림 50 > 초둥학교 저학년 교사용 실험대

초등학교 저학년 교사용 실험대는 학생들의 주의를 산만하게 할 각종 기기나 모니터 등을 가급적 상판 위에 배치하지 않고 실험대 내부에 넣었다 필요시에만 꺼내 쓸 수 있도록 되어 있는 것이 좋다.

- 구성: 멀티미디어 기기대 + 컴퓨터 책상

- 크기: 200 □ 90 □ 80

- 상판 재질: 방수, 내열 처리

- 컴퓨터 책상 뒷면에 문을 설치하여 컴퓨터 뒷면 접근 가능

- 견고하여 쉽게 흔들리지 않지만, 필요에 따라서는 재배치 이동 가능

- 전원: 책상 위와 안쪽에 각각 2구 콘센트 설치

- 잠금 장치가 있는 책상 서랍 4개

< 그림 51 > 초등학교 저학년 교사용 실험대

< 그림 51 >은 또 하나의 교사용 실험대로서 디자인이 단순한 것이 그 특징이다. 싱크대 밑을 막지 않아 물이 떨어지더라도 쉽게 닦아낼 수 있도록 하였고, 실험대에 쇠로 2개의 기둥을 끼울 수 있는 구멍이 있어 여기에 여러 가지 실험장치를 할 수 있도록 하였으며, 학생들이 발표할 때 판넬을 걸 수도 있게 하였다.

초등학교 저학년 교사용 실험대는 때로는 실험실 중앙으로 이동하여 학생실험대의 중앙에서 시범 또는 시연실험을 하는 경우도 있기 때문에 가급적 이동이 편하도록 하는 방안도 검토하면 좋다.

컴퓨터 모니터는 쉽게 올렸다 내렸다 할 수 있도록 LCD모니터로 하였으며, 컴퓨터 본체는 실험대 밑에 넣으면 된다.

2) 고학년 교사용 실험대

< 그림 52 > 초둥학교 고학년 교사용 실험대

초등학교 고학년 교사용 실험대는 학생들의 주의 집중을 돕기 위해 상판 위에 각종 기기나 모니터 등을 배치하지 않았다. 필요시 상판을 옆으로 밀어서 OHP나 실물화상기 헤드를 세워 사용할 수 있도록 하였다. 5학년에서는 산과 염기를 사용한 실험이 있기 때문에 싱크대와 세안기를 설치하는 것이 좋다.

- 구성: 멀티미디어 기기대 + 컴퓨터 책상 + 싱크대

- 크기: 260 □ 90 □ 80

- 상판 재질: 방수, 내열, 내화학성 처리

- 컴퓨터 책상 뒷면에 문을 설치하여 컴퓨터 뒷면 접근 가능

- 전원: 책상 위와 안쪽에 각각 2구 콘센트 설치

- 순간 전기 온수기를 싱크대에 장착하여 온수 공급

< 그림 53 > 초등학교 고학년 교사용 실험대

초등학교 교사용 실험대라 하여 특별히 다를 것은 없으나, 교사와 학생이 같이 사용할 수 있게 배려하면 좋다.

저학년 교사용 실험대와 같이 싱크대는 별도로 떨어지게 설치하여 청소하기에 편하도록 하였고, 실험장치를 설치할 수 있는 철제 지지대를 꽂을 수 있게 한 것이 특징이다.

컴퓨터는 필요할 때 꺼내어 사용하면 좋고, 평소에는 실험대 밑에 보관한다. 실험대의 크기, 넓이 높이는 학교실정에 맞게 결정하는 것이 좋을 것이다.

3) 저학년 학생용 실험대

< 그림 54 > 초등학교 저학년 학생용 실험대

실험대의 형태는 타원형으로 학생들이 선호하는 색깔을 실험대(모둠) 별로 달리하여 보다 활기 있고 생동감이 나도록 만든다.

상판 재질은 가급적 천연 재료인 목재로 하고, 실험대의 다리 높이는 높낮이를 3 단계로 조절이 가능하도록 만든다. 실험대 높이는 학생들의 키를 고려하여 조정하고 실험대를 많이 활용하도록 한다.

실험대는 W 70cm L 120cm 또는 70cm×180cm 로써 2인용 또는 3인용으로 만들고, 다리는 충격을 완화할 수 있는 고무 받침이 부착되어 있다.

< 그림 55 > 초등학교 저학년 학생용 실험대

이 실험대는 3인용 실험대로서 이번에 처음으로 선보인 디자인이다. 지금까지의 실험대는 2인용, 4인용, 6인용 등 모두 짝수의 학생이 사용하게되어 있어 3인용 모둠을 할 수 없게 되어있다.

실제로 실험지도를 하면 3인 모둠이 매우 효과적일 경우가 많은데 그 장점을 열거하면 다음과 같다.

· 수준별 실험지도에서 3인용 모둠을 할 수 있다.

· 2인용, 4인용과 함께 배열하면 실험실의 레이아웃이 미려하고 다양하게 할 수있     다.

· 3인용 실험대는 바닥이 다소 고르지 않아도 안정하게 놓일 수 있다.

· 실험할 때 실험기구와의 거리가 3사람 모두 같아 실험하기에 매우 편리하다.

· 3사람의 시선이 한곳에 집중될 수 있어 서로 협의하거나 한 실험기구를 조작할     때 매우 편리하다.

4) 고학년 학생용 실험대

< 그림 56 > 초등학교 고학년 학생용 실험대

① 실험대의 특징

초등학교 고학년 학생용 실험대는 현대적 감각의 세련된 구조로 되어있고 다양한  형태로 책상을 조합할 수 있도록 간편함과 이동성이 특징임. 멜라닌 상판을 둥글게 처리하여 학생들이 충돌 시 상처를 입을 확률을 줄임.

② 규격

W160 D50 H77 로 필요한 최소한의 실험대 면적을 갖도록 함.

③ 상판 재료

0.8 mm 두께의 멜라민이 형성된 ply-wood 로 접촉 감을 좋게 함.

④ 상판 색

살색 또는 미색으로 밝고 친근한 감을 갖도록 함.

⑤ 방진 재료

Ply-wood 로 보강함.

⑥ 다리

미세 조정 장치로 여러 실험대를 조합했을 때 수평과 높이를 맞출 수 있도록       한다.

⑦ 책상 서랍

1단 3칸 개방형으로 필기 도구가 다른 학생들 것과 섞이지 않게 한다.

< 그림 57 > 초등학교 고학년 학생용 실험대

이 실험대의 특징은 디자인이 매우 단순하다는데 있다.

실험대의 다리는 4각 쇠파이프를 사용하였으며, 분체 도장으로 나무와 같은 질감을 나타나게 하였고, 2인용 실험대임으로 상판의 넓이도 실험에 지장이 없을 정도로 소화하였다.

이 실험대는 앞에서 소개한 3인용 실험대와 함께 배열하면 조화가 잘 이루어질 것이라 판단된다.

3. 중등 과학실험실의 설비

제7차 교육과정 과학과 내용체계에 따르면 탐구과정 중에서 문제인식, 가설설정, 변인통제, 자료해석 등과 같이 실험을 통하여 익혀야하는 종합적 탐구과정은 초등학교에서 중학교 고등학교에 올라갈수록 더욱 중요시되고 있으며, 특히 중학교에서 활발하게 이루어져야한다고 강조하고 있다. 따라서 과학실험실의 설비는 중학교가 초등학교나 고등학교보다 더욱 철저하게 준비되어야한다.

전술한바와 같이 중학교부터는 철저하게 수준별 학습활동이 이루어져야하고 다양한 학습방법이 활용되어야하기 때문에 특히 다양한 실험설비를 갖추어야한다. 대개 중학교에는 2개의 실험실을 보유하고 있으나 대부분 전통적인 실험실 설비를 갖고 있다. 이번 현대화 사업을 계기로 다음 사항을 참고로 획기적인 실험 설비를 갖추어야할 것이다.

① 강의에 지장이 없는 일반 설비 즉, 칠판, LCD프로젝트, 스크린, 컴퓨터를 필수       적으로 확보한다.

② 실험대를 2인용과 4인용을 섞어서 준비하고, 학생용 의자도 등받이가 있는 편       안한 의자로 한다.

③ 싱크대 및 전기설비 때문에 어쩔 수 없이 실험대를 고정하는 일이 없도록 싱        크대, 전기는 벽 실험대에 설치하도록 한다.

④ 컴퓨터는 4∼5대를 갖추고 인터넷에 연결되도록 한다.

⑤ 전시대, 협의대 등을 설치하여 학생들이 공간을 넓게 활용할 수 있도록 한다.

⑥ 실험실에 인접하여 준비실을 설치하도록하여 가급적 기기의 보관은 준비실에       서 하도록하고 과학교사가 상주하여 항상 실험실 관리를 할 수 있게 한다.

⑦ 방과후 과외 활동으로 과학 동아리, 과학특활 등을 활발하게 전개할 수 있는       풍토를 조성하여야한다.

⑧ 실험실이 2개가 있으면 우선적으로 1개실에 그 학교의 특성을 살려 중점적으       로 투자하여야 한다.  3. 중등 과학실험실의 설비

1) 중등학교 교사용 실험대

< 그림 58 > 중등학교 물리 실험실 교사용 실험대

① 설비의 특징

교사의 시범 실험이 가능하게 하기 위해 충분한 길이와 너비를 갖고, 실험재료를 넣어 두기 위한 서랍을 많이 가지며, 뒷면 상단에는 전원 콘센트가 준비되어 있고, 상판은 스탠드를 부착시킬 나사 구멍(1cm□, 2x3개)을 내야 하므로 견고하여야 한다.

② 규격

W220 D80 H77 로 충분한 실험대 면적을 갖도록 함.

③ 상판 재료

세라믹 보드로 견고성과 내구성을 갖도록 함.

④ 상판 색

살색 또는 미색으로 밝고 친근한 감을 갖도록 함.

⑤ 방진 재료

Ply-wood 로 보강함.

⑥ 다리

양수 책상 식으로 안정감을 갖도록 함.

⑦ 책상 서랍

양수 서랍과 미닫이형 보관함으로 충분한 저장 공간을 확보함.

< 그림 59 > 중둥학교 교사용 실험대

중등학교 교사용 실험대는 견고하고 크기가 큰 고정식 실험대를 설치하는 것이 좋다. 필요시 컴퓨터와 멀티미디어 기기를 활용할 수 있으며, 냉·온수 급수 시설이 갖춰진 싱크대를 설치한다. 실험실 크기를 고려하여 □자 배치를 하면 교사의 동선을 줄일 수 있어 좋다.

- 구성: 양수 책상 + 멀티미디어 기기대 + 컴퓨터 책상 + 싱크대

- 크기: 300 □ 90 □ 80 + 70 □ 60 □ 80

- 상판: 방수, 내열, 내화학성 처리, C-형 클램프 부착 공간 확보

- 컴퓨터 책상 뒷면에 문을 설치하여 컴퓨터 뒷면 접근 가능

- 잠금 장치가 있는 책상 서랍: 중앙 1개, 양쪽 각 4개씩

- 3개의 급수 시설을 갖추고 깊이가 깊은 싱크대: 순간 전기온수기와 세안기 장착

< 그림 60 > 고등학교 생물실험실 교사용 실험대

< 그림 60 >의 고등학교 생물 실험실 교사용 실험대는 좌우가 길어 멀티미디어 보조겸용도 가능하여 편리하다.

실험용 물을 증류수로 쓰면 되므로 물이 튕기지 않게싱크는 없이 전기는 벽에서 당겨쓰고 이동식이어야 장래변화에 편리하다.

크기는 L 220×W 80×H 84cm로 학생용 실험대 높이보다 높아야 한다. 상판 두께는 3∼5cm는 되어야 하며 상판 재료는 무겁고 두꺼운 세라믹 보드, 종전 흑색 보다 아이보리나 연두색의 밝은 색이 좋다.

전원 콘센트 2곳 부착, 서랍은 위쪽 세 개로 하고 아래쪽은 발을 얹을 수 있는 공간을 두고 채집한 자료나 모형 표본 등을 시범 시연 또는 전시하기 위해 선반 없이 일시 보관하는 소형 보관함에는 문을 양쪽에 둔다. 좌우와 후면은 베니어판으로 가린다.

실험실 용도에 맞게 크기는 실험실 면적을 고려하여 주문 제작하는 것이 바람직하다.

< 그림 61 > 중등학교 생물·화학 준비실험대

< 그림 61 >의 중등학교 생물·화학 준비실험대는 싱크대와 전원공급배관을 연결시키지 않은 이동식이 좋고 생물 재료를 흩어 놓거나 조별 실험세트를 바구니에 담아 준비해야 하므로 크고 넓어 편리해야 한다.

배치방법은 준비실의 중앙에 놓으면 준비에는 편리하나 면적을 많이 차지하여 벽에 붙이면 기구장을 많이 놓을 수 있는 공간이 있어 편리하다.

크기는 L 220×W 100×H 80cm, 두께 3∼5cm 상판 세라믹 보드 위에 0.8mm 내구성 재료 피막, 다리 목재는 튼튼하고 끝은 진동 방지 고무를 부착한다.

이 준비 실험대의 특징은 아래 좌우 버팀목이 중앙에 부착, 작업을 위해 의자를 넣을 수 있는 공간이 넓고 서랍 3개와 전원 콘센트 2곳 설치, 앞 뒤 모양이 똑같아 벽에 붙여 작업대로 사용하여도 아무 지장이 없고 준비실 배치에 유동성이 있으므로 아주 편리하여 준비실험대로서 권장하고 싶은 모형이다.

< 그림 62 > 중등학교 교사용 실험대

중등학교 교사용 실험대는 과학 실험 활동에 있어서 강의용 교탁, 시범 실험대, 전시대 등의 용도로 활용된다. 따라서 교사용 실험대에는 싱크대와 컴퓨터대가 실험대에 부착되어 있는 것이 사용하기에 편리하다.

실험대의 크기는 다소 융통성이 있겠으나 대략 W 950cm L 180cm H 85cm 로써 학생들이 시범 실험 내용을 잘 관찰할 수 있다.

실험대 표면은 밝은 색의 목재 또는 세라믹 재질로 되어있다.

실험대에 전원 장치가 부착되어 있으며, 교사용 컴퓨터에는 프린터와 음향기기가 설치되어 있고, 인터넷 검색을 자유롭게 검색할 수 있다.

자료 보관 서랍이 충분히 부착되어 있다. 싱크대는 큰 실험기구나 많은 기구 및 재료를 씻기에 편하도록 매우 넓은 것을 택하였다.

2) 중등학교 학생용 실험대

< 그림 63  > 중학교 물리·지구과학 학생용 실험대

① 설비의 특징

분단형 토의 수업에 부합하도록 이동이 가능하고, 1/4 원탁형의 컴퓨터 책상과도 일치하도록 높이 미세 조정이 가능한 멜라민 상판의 실험대를 사용함.

② 규격

W160 D70 H77 로 필요한 최소한의 실험대 면적을 갖도록 함.

③ 상판 재료

0.8 mm 두께의 멜라민이 형성된 ply-wood 로 접촉 감을 좋게 함.

④ 상판 색

갈색 또는 회색으로 안정감을 갖도록 함.

⑤ 방진 재료

Ply-wood 로 보강함.

⑥ 다리

미세 조정 장치로 여러 실험대를 조합했을 때 수평과 높이를 맞출 수 있도록       한다.

⑦ 책상 서랍  1단 1칸 개방형으로 이용이 간편하고, 청소하기 쉽게한다.

< 그림 64 > 중둥학교 학생용 실험대

6명의 학생이 3면(양 측면 및 후면)에 둘러앉아 실험 및 토의를 할 수 있는 고정식 실험대이다. 싱크대는 실험대 중앙에 위치하며 상수도 시설을 자바라 식으로 상판 면보다 아래 설치하여 평소에는 뚜껑으로 덮을 수 있다. 학생 개인당 60 □ 40 cm2의 공간을 차지한다.

- 크기: 160 □ 120 □ 76

- 상판: 방수, 내열, 내화학성 처리, C-형 클램프 부착 공간 확보

- 상판 모서리 부분을 둥글게 처리하여 타원형 외관

- 상판에 서랍을 설치하지 않고 수납을 위한 칸막이만 설치(60 □ 40 □ 12)

- 전면 하단에는 수납 공간, 상단에는 4구 콘센트 설치

< 그림 65 > 중등학교 학생용 실험대

< 그림 65 >는 중등학교 화학 생물실험실 학생용 실험대는 의자가 앞뒤로 총 6개가 들어갈 수 있어 융통성 있는 조별운영이 편리한 실험대이다. 물이 퉁기는 싱크가 없고 화학 약품에 내구성이 있으며 생물 재료를 흩어 놓아야 하므로 크고 넓어 편리해야 한다.

중학생용 크기는 L 160×W 100×H 77cm으로, 두께 3cm 상판 세라믹 보드 위에 0.8mm 내구성 재료 피막, 조립식이 아니며 다리 목재는 튼튼하고 굵은 W 6.5×L 7cm 고정식, 다리 끝은 진동 방지 고무가 부착되어있다.

이 실험대의 특징은 아래 좌우 버팀목이 중앙에 부착, 서랍이 없고 앞·뒤로 의자를 넣을 수 있는 공간이 있어 한 쪽 면만 사용할 경우 2인용과 3인용, 앞뒤를 모두 사용할 경우 4인용과 6인용이 될 수 있어 융통성이 있고 편리하다. 고등학생용 크기는 L 180×W 100×H 80cm로 확대하면 고등학생 2인, 3인, 4인, 5인, 6인용 겸용으로 활용 가능하여 수준별 실험에 가장 적합한 모형이다.

이 실험대 외에 원형 실험대는 5각형 실험대와 4각형 실험대를 포괄할 수 있어 앞으로 다리 4개의 원형 또는 타원형 실험대는 권장할 수 있는 실험대이다.  상판 세라믹보드 무거운 재질이다. 흑색일 경우 취향에 맞는 색깔의 1∼2mm 고무판을 깔아 사용하면서 노후되면 새것으로 교체하면 학습분위기가 한층 밝아질 수 있다.

< 그림 66 > 중등학교 학생용 실험대

이 실험대는 4명의 학생이 함께 사용할 수 있는 크기로 상판은 직사각형이나 모서리를 둥글게 한다. 상판의 재질은 어떤 시약이나 용액에 부식되지 않는 세라믹으로 만들고, 그 색깔은 미색 또는 우유빛깔로 학생들의 정서에 맞도록 한다. 실험대의 다리는 목재 또는 철재로 하되 높낮이를 조정할 수 있는 장치를 부착하고, 충격을 완화하기 위한 고무 받침이 있다.

실험대 크기는 중등학생의 신체적 특성에 알맞게 W 85cm L 130cm 또는 90cm×180cm로써 2인용 또는 3인용 실험대가 있다.

실험대에 싱크대가 부착되지 않아 물을 사용하는 실험은 벽 실험대 또는 따로 설치된 싱크대를 활용한다. 전원 장치는 벽에 부착되어 전기 관련 실험은 연결 전선을 사용한다.

3) 벽 실험대

< 그림 67 > 벽 실험대

< 그림 68 > 벽 실험대

실험실 남쪽 창가에 설치하여 실험 보조 공간으로 활용할 수 있다. 실험대 위에 현미경, 전자저울 등 공동 사용기기를 놓을 경우를 대비하여 흔들리지 않고 진동을 흡수할 수 있어야 한다. 각종 학생 작품과 과학 물품의 전시대로도 활용할 수 있다. 폭은 다소 좁지만 길이는 길고, 하부에 서랍 및 수납공간이 마련되어 있어 각종 기구를 보관할 수 있다.

- 크기: 300 □ 80 □ 80

- 상판: 방수, 내열, 내화학성 처리, C-형 클램프 부착 공간 확보

- 전면부에 2구 콘센트 4개 설치

- 중앙에 싱크대 설치(깊이 40cm 이상): 뚜껑으로 덮을 수 있음

- 중앙 상단에 길이 조절 가능(최대 3m)한 샤워식 수도 꼭지 설치

< 그림 69 > 경사형 세척대

실험실 벽에 설치하며, 좌우로 길고 상판이 뒤로 경사가 져 있어서 화학이나 생물 등의 습식 실험실에서 동시에 여러 명이 다량의 실험 기구를 세척하는데 용이하다.

- 크기: 200 □ 70 □ 80           - 본체 재질: 목재

- 상판 재질: 세라믹 제품 또는 세라믹으로 코팅된 강화 플라스틱 제품

- 하단부에 서랍 및 선반이 있어서 세제 및 청소 용구 등을 수납 가능

- 수도 시설: 길이 조절 가능한 샤워식 수도 꼭지 설치

- 순간 전기온수기를 설치하여 온수 공급 가능

- 방진 및 수평 조절 가능한 받침대

< 그림 70 > 벽 실험대

< 그림 70 >의  벽 실험대는 이동식이므로 재배대, 관찰대, 전시대, 작업대 등으로 쓸 수 있어 그 용도가 다양하다. 중요한 것이 상판으로 두께는 4cm로 튼튼한 것이 좋다.

크기는 L 180×W 75×H 80cm, 상판대는 표면을 곱게 연마한 내구성이 강한 마천석이나 세라마이트재질, 색은 눈의 피로를 줄이는 연두색이나 아이보리색, 다리 끝은 진동 방지용 고무와 조정나사가 부착, 이동식 소형 서랍 보관장과 서랍없이 통을 보관할 수 있는 소형 이동식 보관장은 공간 활용에 편리하다.

이 벽 실험대는 그 아래 빈 공간이 있어 작업하기에 좋고 실험 기구를 별도로 보관하는 이동식 개방형이므로 융통성이 있다. 전기는 콘센트가 부착된 것도 있으나 벽콘센트에서 뽑아쓰는 것이 좋고, 싱크대는 독립된 것을 벽 실험대 높이와 폭에 맞는 규격을 선정하여 벽 실험대 옆에 배치할 수 있다. 벽 실험대 상단에 개방형 서랍이 있고 그 아래 개방식 이동형 선반이 있는 형태도 권장하고 싶다.

< 그림 71 > 벽 실험대

벽 실험대는 창 쪽에 설치하여 햇빛과 관련된 실험을 할 수 있도록 한다.

실험대의 한쪽에는 전원(콘센트)을 부착하고, 다른 한쪽에는 수도 시설과 싱크대를 부착한다. 상판의 재질은 물이나 용액에 쉽게 부식되지 않도록 합성 수지나 세라믹을 이용한다. 벽 실험대는 2인용 또는 3인용 설합을 설치한다.

벽 실험대의 싱크에는 냉 온수관이 설치되어 있어서 계절에 무관하게 언제든지 실험이 가능하도록 한다. 벽 실험대는 가급적 남쪽 창가에 설치하여 식물의 사육 재배, 어항 또는 수조 속 생태계 학습을 하는데 이용할 수도 있다.

실험대 다리는 목재 또는 철재로 튼튼하며, 간단한 기구와 재료를 보관할 수 있는 보관함이 부착되어 있다.

4) 특수실험대

< 그림 72 > 특수실험대

< 그림 73 > 특수실험대 / 원형 컴퓨터 테이블

① 설비의 특징

실험실용 컴퓨터 책상은 1/4원탁형으로 실험대 한끝에 부착하여 사용하거나 책상 4개를 함께 조합하여 원탁 형태로 사용할 수 있는 것이 특징임.  따라서 사용하는 실험대의 폭과 높이와 갖게 택하여야 함.

② 규격

교사용(□160 H77), 학생용(□140 H77) 로 실험대의 크기에 맞춤.

③ 상판 재료

대응하는 실험대와 같은 재질로 택함.

④ 상판 색

대응하는 실험대와 같은 색으로 택함.

⑤ 모니터 함

상판에는 CRT 모니터의 경우 부분적으로 잠길 수 있고, LCD 모니터의 경우에     는 열쇠를 채워 보관할 수 있는 미닫이형 함(뚜껑)을 준비함.

⑥ 다리

몸체가 다리 역할을 하며 잠금 장치가 있는 바퀴 3개를 달아 이동성을 확보함.

⑦ 책상 서랍

개폐형 키보드 판을 설치하고 pc 본체를 넣을 수 있는 함.

< 그림 74 > 이동식 흄 후드

악취 또는 유독성 가스가 발생하는 실험을 교사가 시범으로 실시할 수 있도록 필터식 여과 장치가 상부에 설치되어 있다. 4면이 투명하여 학생들의 실험 과정을 관찰할 수 있다. 전면에는 교사의 작업을 위한 구멍이 뚫려 있으며, 실험 기구를 넣을 수 있도록 들어 올릴 수도 있다. 실험대 아래에는 실험 기구를 수납할 공간이 있다.

- 크기: 100 □ 600 □ 180

- 본체 재질: 하부- 스테인레스 스틸, 상부- 투명 강화 아크릴 판

- 실험대 상판: 방수, 내열, 내화학성 처리

- 필터: 마이크로 프로세서를 사용한 조절 필터

- 바퀴: 실험 기구의 무게를 충분히 버틸 수 있으며, 사용 중에는 움직이지 않도록 잠금 장치로 고정 가능

< 그림 75 >  코너 테이블

< 그림 75 >의 코너테이블(탑형)은 실험실이나 준비실의 코너, 교사용 컴퓨터 책상모서리나 실험대 및 학생용 단독 컴퓨터 책상의 모서리에 유휴코너를 극복하기 위해 기존 책상 옆에 붙여 쓸 수도 있도록 이동식 바퀴 달린 코너테이블 모형의 하나이다.

크기는 D 80× ∠90。×H 72□, 재질은 목재로 한다. 이와 같은 유형으로 면적이 더 넓은 U형 테이블(W 60×D 120×H 72cm) 외에 코너용 테이블은 다양하다. 이런 코너형 대신 U형을 쓰면 3단 서랍이 있는 것도 있고 직경이 더 넓어 더 많은 공간활용에 도움이 된다. 이런 유형은 모두 컴퓨터 자료를 얹을 수 있는 개방형 선반으로 되어 있어 편리하다.

그 외 구석에 공간활용을 위한 코너테이블은 여러 가지 유형이 있으므로 용도와 취향에 맞게 선택하되 중요한 것은 기존 책상과 재질, 상판 색깔, 높이가 같은 것이거나 독립된 것을 사용할 경우는 용도와 높이를 고려하여 선택한다.

< 그림 76 > 원형 컴퓨터 대

< 그림 76 >의 4인용 원형 컴퓨터책상은 상판은 연두색, 재질은 목재로 □160 × H77□, 상판 두께 3□, 키보드는 개방형 선반에 넣은 컴퓨터본체 선반형, 모티터설치, 프린터기 1대 설치, 본체를 넣을 수 있는 개방공간 4곳, 천장의 LCD프로젝트까지 연결하여, 학생 기록이나 발표조가 발표할 때 천장의 LCD프로젝트에서 영상화면 전면이 스크린에 비치도록 각 전선은 파이프로 연결된다.

몸체 바닥은 바닥이 닿는 곳에 방진 장치 고무판 장착. 컴퓨터 모니터는 반매립형 보다는 매립형이 되면 실험대로 겸용할 수 있어 이의 제작 보급이 요망된다.

컴퓨터 모니터가 가시거리를 방해하므로 실험실 후면에 배치하고 컴퓨터 대신 노트북 컴퓨터를 설치 운영하면 컴퓨터 책상은 실험대 겸용으로 사용 가능하다.

< 그림 77 > 특수 실험대

5각형 형태의 분리 가능한 실험대로 토의용, 재량 활동, 모둠 실험에 활용할 수 있다. 윗변과 아랫변의 길이가 다른 사다리꼴 책상 5개를 맞붙여 5각형의 별 모양으로 만든 실험대이다.

이 실험대는 소그룹의 토의 활동을 하는데 적합하다.

분리된 한 실험대의 크기는 윗변 65cm 아랫변 80cm 높이 80cm 폭 70cm로서 혼자서도 실험할 수 있는 실험 공간이다.

상판의 재질은 목재 또는 ply-wood로서 비교적 밝은 미색 또는 갈색의 목재 무늬가 나타나 있다. 실험대의 다리는 각각 4개이고 밑에 고무 받침이 되어 있어서 충격에 대한 완충 역할을 한다.

5) 각종 기구장

< 그림 78 > 기구장

< 그림 79 각종 > 기구장

① 설비의 특징

기구 장은 슬라이드식 유리문을 갖고, 잠금 장치가 있는 상단부와, 서랍과 개폐식 보관함 구조의 하단 부로 이루어져 있으며, 상단 부의 칸막이들은 반 고정식으로 필요에 따라 높이 조절이 가능하도록 함.

② 규격 ∼ W150 D45 H180 로 필요에 따라 여러 개를 덧붙일 수 있도록 함.

③ 재료 ∼ 0.8 mm 두께의 멜라민이 형성된 ply-wood로 강도와 경량성을 유지함.

④ 색 ∼ 미색 또는 흰색으로 정돈된 느낌을 갖도록 함.

⑤ 상단 부 ∼ 잠금 장치를 갖는 여닫이식 유리문 2개를 사용함.

⑥ 하단 부 ∼ 1단 서랍과 여닫이식 개폐형 보관함으로 충분한 저장공간을 확보함.     필요에 따라 서랍과 보관함 문에 유리창을 내어 열지 않고도 내용물을 알 수 있      도록 함.

⑦ 바퀴 ∼ 잠금장치가 있는 작은 바퀴 4개를 하단부 밑 부분에 부착하여 이동성을     부여하되 안정도를 잃지 않도록 함.

< 그림 80 > 배기형 시약장

각종 시약에서 발생하는 악취 또는 유독성 가스를 필터로 여과함으로써 청정한 실험실 분위기를 유지할 수 있게 한다.

- 크기: 120 □ 45 □ 180

- 본체 재질: 스테인레스 스틸 케비넷에 방부 도장 처리

- 틈새를 씰링 마감 처리하여 외부와 차단

- 선반의 높이를 조절 가능하도록 측면에 다보 설치

- 선반에 이름판 부착 가능

- 필터: 마이크로 프로세서를 사용한 조절 필터

- 전면에 반투명(갈색) 아크릴 문 설치하여 내부 투시 가능하지만, 직사광선 차단

- 잠금 장치 부착

< 그림 81 > 건조장

< 그림 80 >의 건조장은 씻은 후 물기가 묻은 초자기구 건조겸 보관장으로 크기 L 125×W 50×H 194cm, 재료는 목재와 유리, 폴리에틸렌 망 선반, 천장은 두꺼운 폴리에틸렌 수지판이다.

지주 4개는 굵고 튼튼한 목재, 전면은 미닫이 유리문이며 2층 선반만은 W 4×L 4cm의 신축성 있는 구멍으로 된 폴리에틸렌 망이며 목이 긴 초자 기구를 거꾸로 구멍에 끼워 넣어 건조 보관시킬 수 있는 망 선반, 나머지 선반은 모두 W 1×L 1cm 구멍 크기의 망선반, 바닥 1층 선반은 유리관, 뷰렛 등 긴 초자 기구건조 보관 용이며 층 높이가 올라갈수록 공간 높이도 좁아져 4층까지 각각 같은 45cm간격, 4층에서 천장까지 각각 같은 22cm 공간 높이로 제작된다. 1층 선반 밑에는 떨어지는 물이 있으면 받을 수 있는 물받이 투명 플라스틱서랍을 끼워 넣을 수 있게 제작한다. 층별 크기가 다른 유리 미단이문이므로 건조시킬 때에는 문을 모두 열어놓고 건조된 후에는 먼지가 들어가지 않게 문을 닫아둔다. 이 건조장은 실험실 남향 가장 후면 싱크대 가까이 배치하면 편리하다.

< 그림 82 > 표본장

< 그림 82 >의 표본장은 벌레침입과 습기제거용 오동나무 목재재질로 된 2단 분리형이다. 크기는 L 120×W 75×H 180cm, 상단은 이동식 선반대 4개와 모두 유리 미닫이 문이며 하단은 오동나무 서랍과 그 아래 표본 제작에 필요한 연장 도구를 보관하는 장소로 미닫이 오동나무 목재문으로 구성된다.

이 표본장은 상단 좌우는 식물 건조 표본과 곤충 표본을 보관할 수 있는 건조 표본장으로 쓸 수 있다. 액침 표본장과 인체 해부모형 등은 각각 분리시켜 다른 유리 기구장에 별도 보관하는 것이 좋다. 오동나무 목재가 품귀이므로 벌레 침입과 습기 제거용의 기능을 할 수 있는 최근 다른 재료가 있으면 대체 주문 제작해도 무방하다. 이 모형의 표본장은 오동나무가 아니고 일반목재일 경우, 기구보관장으로는 적절하지 않고 시약장으로 권장할 수 있는 모형이다.

< 그림 83 > 암석·화석 보관장

암석 및 화석 보관장은 투명한 기구장 안에 각각의 표본을 전시할 수 있도록 만든 것이다. 목재로 된 기구장에 앞부분 또는 윗부분만 투명한 재질로 만들어 표본을 쉽게 관찰할 수 있도록 되어 있다.

화석 및 암석 표본 하나 하나는 표본 세트에 놓여 있으며, 그 세트 앞면에는 암석 또는 화석명, 산출 지역, 채취자 성명, 채취 연월일 등을 기재하여 표본의 특징을 알기 쉽도록 되어 있다.

암석 및 화석 보관장의 크기는 대체로 W 50cm, L 120cm, H 180cm 이며, 그 안은 여러 단으로 그 높이를 달리할 수 있도록 되어 있다.

암석 및 화서 표본은 각 단위에 그 특성에 따라 분류하여 전시한다.

4. 기타 과학실험실 설비

1) 전기설비

모든 실험실은 조명 외에도 대부분의 실험기구가 전기를 사용하기 때문에 실험실내의 전기시설은 주요 시설이라고 할 수 있다. 과학실험실을 현대화할 때 전기시설도 함께 현대화되어야 한다. 전기시설은 사용하려는 전기규격과 용량에 적정한지 여부와 사용상에 안전사고의 가능성을 최소화하는 것, 그리고 실험대의 이동배치에 걸림돌이 되지 않도록 설비되어야 한다.

현재 사용중인 전기의 규격은 교류 단상 220V 전원이 주종을 이룬다.  간혹 아직도 예전의 110V 교류 단상 전원을 사용하는 전기기구가 있거나 특이하게 진공펌프 등의 모터용 전원이 220V 교류 삼상 전원일 수는 있다. 그러나 이 가능성을 염두에 두고 미리 대용량의 삼상 전원을 준비할 필요는 없다고 본다.

전원설비에서 중요한 것은 제대로 된 결선과 배선을 했느냐 하는 것이다. 특히 접지선을 제대로 연결하는 것이 실험과 실험하는 학생들의 안전을 위해서도 매우 중요하다. 다음으로는 실험대 등의 이동의 편의를 위해서 실험대에 붙박이로 전기시설을 하는 것은 피하는 것이 좋다. 건물의 건축당시 전기 배선을 벽과 바닥내부에 숨겨 이곳 저곳에서 전원콘센트를 만들어 놓는 것도 한가지 방법이지만 이 경우 전기선이 이리저리 널려있게 되고, 서로 얽혀서 지나다니는 학생들의 통행에 방해가 된다든지, 넘어져 부상을 당할 수 있는 위험요소도 내포하고 있다. 따라서 여기서는 천장을 통한 배전 방식을 권하고 싶다. 이때도 천장의 콘센트로부터 각 실험대까지 전원 익스텐션 코드가 늘어져야 하지만 실험대의 바로 위로 배치하면 미관이나 학생들의 실험 자유도를 많이 해치지 않으면서 소기의 목적을 달성할 수 있다. 다만 이때 천장으로부터 늘어진 익스텐션 전기 줄의 자체 무게에 의해 전기플러그가 콘센트로부터 이탈되는 것을 방지하기 위해 콘센트와 플러그에 각각 잠금 장치가 있는 것을 사용하도록 한다.

또한 이 못지 않게 중요한 것이 전원의 질이다.  대부분의 전기시설은 건물전체에서 사용하는 용량을 과소 평가하였거나 배, 급전 상의 문제로 인하여 부하에 따라서 변압기로부터 출력되는 전압이 크게 변하는 문제점을 안고 있다.  특히 냉, 난방기를 많이 사용하는 한여름철과 겨울철에 전력사용량이 늘어남에 따라서 전원전압이 규격전압으로부터 심지어는 10-20V 까지도 낮아지며, 이를 보상하기 위해 변압기 출력전압을 과도히 높여놓은 경우에는 전력수요가 적은 봄, 가을철의 전원전압이 규격전압으로부터 다시 10 V 이상 높아지는 경우도 있다.  이 전원전압의 불안정성은 실험기구의 수명을 단축시키며 또, 기대한 실험결과를 얻을 수가 없게되어 실험교육의 효과를 반감시키는 악영향을 초래한다.

2) 수도, 가스 설비

일반 건축물에서와 마찬가지로 과학실험실의 상하수도 수도시설은 필수적인 시설이다. 현대화된 실험실이라면 실험에 필요한 냉, 온수 및 LNG, 압축공기 등 가스시설의 설치가 필요하나 초, 중등학교 과학실험의 경우에는 냉, 온수 시설이면 충분하다. 냉수의 경우 일반 수도를 사용하고 온수는 필요한 경우 전기식의 순간온수기를 부착하여 사용한다. 다만 실험에 따라서는 증류수를 필요로 하는 경우가 있으므로 역삼투압방식의 정수기를 비치한다.

3) 냉·난방 및 환기 시설

가) 냉·난방시설

냉난방시설은 없는 학교도 있지만, 두 가지 방법으로 운영되고 있다. 하나는 공기를 따뜻하게 또는 차게 하는 전기식 에어컨 같은 최근 냉·난방 시스템 시설과 다른 하나는 보일러실을 운영하여 온수 공급관을 각급 교실과 실험실에 깔아 열교환기(라디에이터)를 노출시켜 난방용이 되게 하는 방법이다. 이들 두 가지 방법을 구분하여 설명하면 다음과 같다.

①공기를 이용한 전기식 냉난방 시스템 시설: 냉방은 최초로 바닥이나 천정에    선풍기를 부착하였으나, 그 후 냉방용 에어콘을 설치, 최근에는 냉온풍 겸용인    냉온풍기를 주로 실험실 바닥에 설치해왔다. 이들은 모두 바람이나 소음으로 실험 학습에 지장을 주었으나, 최근에는 냉풍과 온풍의 소음이나 바람이 수업에 지장이 없도록 개발된 천장 냉난방 시스템(일종의 에어콘 시스템)으로 개선하여야 한다. 이는 대형, 중형, 소형으로 대형 냉난방 시스템은 실험실의 천장 중앙 앞뒤 2개 준비실에 1개만 설치하면 완전 냉난방이 가능하다. 그러나 중형은 실험실 천장에 4개 준비실에 2개 설치하고, 소형은 실험실에 6개 준비실에 3개 정도로 충분하나 규격과 용량 및 개수는 전문설비상사에 주문 의뢰하여 설치하면 된다.

② 물을 이용한 난방시설: 학교마다 벙커 C유나 경유를 사용하는 중앙난방식 보일러실 운영학교는 과거 온수관이 값싼 철재로 되어 좋지 않고 스테인레스관이나 최근 반영구적이고 값싼 PVC계통 또는 XL계통의 온수관을 사용하여 각급 교실과 실험실에 열교환기(라디에이터)를 앞뒤 바닥에 2개 준비실에 1개 정도 설치하여 운영하고 있다. 이 경우는 최근 가스공급관이 신설된 지역일 경우에는 기름대신 실험실 단독 가스보일러나 학교 단위로 중앙난방식 가스보일러실을 운영하면 기름보다 가스 값이 저렴해 경제적이다. 온수를 사용할려면 수도꼭지가 냉온수 겸용이어야 하며 생물·화학실험실의 3 ∼ 4개 싱크쌍으로 된 각 싱크대의 좌측 하나의 싱크에 세척용 수도꼭지 1개는 스테인레스 냉온수 겸용 스프레이식 가정용 수도꼭지여야 한다. 준비실의 싱크도 마찬가지이다. 온수가 별도로 필요할 경우는 간이 순간온수기를 싱크대 위쪽 벽에 설치하면 실험이나 가벼운 세척용으로 활용할 수 있다. 이들 설비의 개수와 기술적 문제는 전문건축설비상사에 의뢰하여 주문한다.

③ 환기시설: 종전 기존바닥의 흄후드 설치나 창문의 환풍기 설치는 피하고, 최근에는 천장에 실험실의 경우에는 4 ∼ 6개, 준비실에 2 ∼ 3게 정도 강력 환풍기를 설치하면 쾌적한 환경이 될 수 있다. 설치 방법은 천장에 환풍기를 설치하고 천장내부에 닥터를 통해 하나의 배기통에 집중시켜 옥상으로 배출하는 방법이다. 구체적인 용량, 규모, 개수는 전문 설비상사에 의뢰주문한다.

4) 안전 및 폐수처리 설비

실험실에서는 안전사고가 발생할 우려가 매우 높다. 실험실에서 안전사고가 발생하지 않도록 사전에 예방할 수 있는 환경을 만드는 것이 우선되어야 하며, 만일 안전사고가 발생하더라도 신속하게 대처할 수 있는 설비나 시설이 갖추어져야 피해를 최소화할 수 있다. 이를 위해 다음과 같은 사항들을 고려해야 한다.

① 안전거리

실험실에서 학생들의 이동 공간을 확보하기 위해서 실험대 사이에 충분한 거리를 유지해야 한다. 실험대 사이에는 최소 1.0m 정도의 거리를 확보하고, 실험대 사이에서 학생이 앉게 되는 경우 실험대 사이에 1.5m 이상의 거리를 확보하는 것이 좋다. 벽이나 문에서 실험대까지는 최소 1.0m, 기구장이나 시약장에서 실험대까지는 1.5m 정도 거리를 확보하는 것이 좋다.

② 비상 대피로

긴급 상황이 발생할 경우 안전한 대피를 위해 비상 대피로가 확보되어야 한다. 이를 위해 출입문은 최소 2개 이상 설치하고, 가급적 밖으로 열리는 것이 좋다. 출입문 및 비상 대피로 주위에는 통행을 방해할 수 있는 물건을 놓아서는 안 된다. 또한 실험실 내와 실험실과 준비실 사이에는 계단이 있어서도 안 된다.

③ 전기 및 조명

실험실 내의 전기 시설은 잘 보이도록 표시하고 전원이 켜져 있음을 알려주는 표시등이 설치되어 있어야 한다. 모든 전기 설비는 누전 차단 장치가 되어 있어야 하며, 실험실 바닥이나 실험대 위로 전기 배선이 노출되지 않도록 주의한다. 비상시를 대비하여 긴급 차단 시스템을 교사의 자리와 출입문 인접한 곳에 설치한다. 과학 실험실을 위한 전기 배선은 다른 교실과 분리하여 충분한 용량을 확보하는 한편, 실험실 내에서도 용도에 따라 배선을 분리하는 것이 좋다. 한편, 안전을 위해 충분한 조명(500-1000 lux)이 필요하다.

④ 가스 및 온수

실험실에 가스 시설이 설치된 경우 가스 누설 탐지기와 자동 차단기를 설치해야 한다. 메인 밸브 이외에 가스 배관의 중간에 안전 잠금 장치를 설치하여 다중으로 가스를 차단하도록 하고 수시로 가스 누설 여부를 검사한다. 비상시를 대비하여 긴급 차단 시스템을 교사의 자리와 출입문 인접한 곳에 설치하는 것이 좋다. 안전고글, 유리 기구, 손 등을 씻고 소독할 때 온수를 사용하는 것이 좋다. 이를 위해 교사용 실험대나 벽 실험대의 싱크대에 순간 전기온수기를 설치하기도 하는데, 충분한 용량의 전원을 확보하는 것이 좋다.

⑤ 세안기 및 안전 샤워기

눈에 화학 약품이 튀어들어 갔을 때 즉시 씻어 내는데 사용하는 세안기와 몸에 불이 붙었을 때 물을 뿌릴 수 있는 안전 샤워기를 설치하는 것이 좋으며, 특히 화학 실험실에서는 필수적이다.

< 그림 84 > 세안기

< 그림 85 > 안전 샤워가

⑥ 학생 물품 보관

학생들의 가방이나 소지품들이 실험대 위에 있는 경우 시약으로 오염되거나 실험 활동에 방해가 될 수 있으며, 바닥에 있는 소지품은 학생들의 이동 중에 걸려 넘어지게 할 수 있다. 이를 방지하기 위해 학생들의 소지품을 보관할 수 있는 장소가 필요하다. 부피가 작고 실험 중 수시로 사용할 수 있는 책이나 필기구 등의 보관은 실험대 아래에 있는 서랍을 이용할 수 있으나, 부피가 크고 사용하지 않는 소지품과 외투 등을 보관할 수 있는 사물함을 실험실 복도나 출입구 쪽에 설치하는 것이 좋다.

⑦ 화학 약품 보관

강한 산이나 인화성, 부식성 물질은 다른 물질과 분리하여 보관해야 하며 잠금 장치가 있는 시약장 안에 보관하는 것이 좋다. 학교 여건이 된다면, 위험한 화학 약품은 준비실이나 실험실이 아닌 독립된 화학 약품 보관실을 따로 마련하여 보관하는 것이 좋다. 화학 약품 보관실은 직사광선이 비치지 않는 곳으로 잠금장치와 밖으로 열리는 불연성 문, 그리고 환기 시설이 갖추어져 있어야 한다.

⑧ 환기

< 그림 86 > 흄 후드, 안전 샤워기

모든 실험실과 준비실에는 환기를 위한 환풍기를 설치하고, 시간당 최소 4번은 강제 환기시켜야 하며 화학 약품 보관실은 시간당 6번 이상 강제 환기시켜야 한다. 연기 또는 유독성 기체가 발생하는 실험을 위해 화학 실험실에는 환풍기 외에도 흄 후드나 연소 작업대가 필요하며, 보존한 식물 재료와 동물 표본 때문에 냄새가 많이 발생하는 생물 실험실에도 있어야 한다.

⑨ 화재 예방

실험실을 신축 건물에 설계할 때에는 화재를 예방하기 위해서 화재 경보 시스템과, 스프링클러, 연기 감지기 등을 설치하는 것이 좋다. 만약 스프링클러가 있을 경우 물과 반응하는 화학 약품을 분리하여 저장해야 한다. 기존의 학교 건물의 경우 화재 예방 및 응급 대책을 위한 방안으로 소화기, 안전 샤워기, 피난기구, 피난 사다리 등의 안전 장비와 실험실 비상구를 설치해야하며 사고를 알리기 위한 화재경보기를 설치하도록 한다. 그 밖에 소화용 석면 덮개, 모래, 들통 등을 구비하는 것이 좋다. 폭발성이 있는 실험은 연소 작업대에서 하면 안 되며 안전 스크린(폭발 스크린)을 사용하여야 한다.

⑩ 폐수 처리

실험실의 폐수는 일반 하수와 환경오염을 일으킬 수 있는 시약 등의 폐수를 반드시 구별하여 처리해야 한다. 일반 하수는 하수구를 통하여 처리하면 되지만, 중금속 등을 포함한 폐수는 반드시 폐수 정화기로 정화하거나 별도의 용기에 모아서 처리업자에게 보내야 한다. 산성과 알카리성 수용액을 폴리에틸렌 탱크에 모았다가 액성에 따라 탄산나트륨이나 묽은 염산으로 중화하여 폐기한다.

⑪ 기타

실험실에서 안전한 실험을 할 수 있도록 실험복, 보안경, 안면 가리개, 안전 장갑, 안전화, 보호의 등을 구비하고, 깨진 유리를 따로 처리할 수 있는 통이 있는 것이 좋다. 또한 실험실에는 학생들이 쉽게 볼 수 있는 곳에 안전 수칙과 긴급 연락처를 게시하고, 외부와 긴급 통화가 가능한 인터폰이나 전화를 설치하는 것이 좋다.

안전사고를 미연에 방지하고 만일의 사태 발생시 그 피해를 최소로 줄이기 위해 위와 같은 시설을 갖추는 것도 중요하지만, 안전 의식이 더 중요하다. 학생들을 대상으로 안전사고 예방 및 대처법에 대한 교육을 수시로 하며, 안전 장비와 응급 처치 장비를 마련하고 작동 여부를 수시로 확인하는 것이 필요하다.

5) 시청각 설비

과학 실험실에는 과학 실험을 원활하게 할 수 있도록 여러 가지 시청각 기기와 컴퓨터 등이 구비되어 있어야 한다. 과학 실험실에 필요한 일반 시청각 설비로는 LCD 프로젝터(스크린, 노트북, 받침대 포함), 프로젝션 TV, 실물 투영기, VTR, OHP 프로젝터, 컴퓨터(인터넷 가능), 스캐너, 프린터, 컴퓨터대 등이 있다.

LCD(빔) 프로젝터는 실험 또는 과학 탐구 활동에 필요한 인터넷 자료, VTR 자료, CD 자료 등 여러 가지 내용을 실험 과정에 제시하여 보조 자료로 활용할 수 있다. 이때 노트북에 필요한 자료를 입력하여 빔 프로젝터에 연결해서 사용하고 그 내용을 스크린에 비추어 참고 자료로 사용한다.

프로젝션 TV(43")는 교육 방송 내용 또는 CD의 동영상 자료, 실물 투영기에 연결하여 필요한 내용을 학생들에게 제공함으로써 실험 절차와 방법, 결과 처리 등에 보조 자료로 활용한다.

실물 투영기는 관찰할 사물을 크게 확대하거나 실물을 있는 그대로 보여줌으로써 보다 정확한 관찰력을 기르고 탐구하는데 보조 자료로 사용한다.

OHP는 실험 과정 또는 실험 결과를 비교, 분석, 종합하는데 효과적으로 사용하고, 토의 및 발표 자료를 활용한다. 컴퓨터는 가급적이면 광 케이블로 인터넷이 가능하며 언제든지 필요한 자료를 검색하고, CD 자료를 탐구 활동에 이용할 수 있도록 한다. 또한 필요한 자료는 스캐너를 이용하여 프린트해서 실험 자료로 활용할 수 있다.

컴퓨터 관련 자료는 컴퓨터대의 보관함에 보관하여 필요할 때 언제든지 활용할 수 있도록 한다.

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