탐구 프로젝트 · 제68회 전국과학전람회 (물리) 대통령상

줄다리기, 정말 누우면 이길까?

드라마 속 명대사처럼 ‘일단 누워서 버텨!’는 정말 줄다리기 필승 전략일까요? 이 탐구는 줄을 당기는 사람의 힘을 직접 재고 선수들의 영상을 분석해, 줄다리기의 승패를 가르는 핵심 메커니즘 세 가지를 찾았습니다. 버틸 때는 몸을 최적의 각도로 유지하고, 끌려가거나 끌려올 때는 셀프 밸런싱 휠처럼 발을 움직여 그 각도를 되찾고, 상대를 끌어올 때는 반동을 줍니다. 이 메커니즘을 그대로 담은 줄다리기 로봇 ‘줄줄이’를 만들어, 반동을 주면 버티기만 할 때보다 더 큰 힘으로 상대를 끌어올 수 있음을 이론과 실험으로 보였습니다.

탐구 요약

제68회 전국과학전람회 1154 전시 차트: 줄다리기, 정말 누우면 이길까? 로봇 개발을 통한 줄다리기 핵심 메커니즘 탐구
제68회 전국과학전람회 전시 차트 · 누르면 PDF로 크게 볼 수 있습니다

전시 부스

제68회 전국과학전람회 1154 전시 부스: 위에는 전시 차트, 아래에는 반동 실험대, 여러 대의 줄다리기 로봇, 설명용·발표용 영상 화면, 선행 연구 논문, 줄을 맨 줄다리기 로봇1234567
제68회 전국과학전람회 전시 (국립중앙과학관) · 누르면 크게 볼 수 있습니다

차트 아래 초록 판 위에 탐구하며 만든 로봇들과 실험 장치를 늘어놓아, 줄다리기 로봇이 실제로 줄을 당기는 모습을 보여 주었습니다.

  1. 1
    전시 차트

    탐구 동기부터 결론까지 한 장에 담은 차트. 위의 탐구 요약과 같습니다.

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    반동 실험대

    기울인 판 위의 로봇이 도르래에 건 줄을 당기는 실험 장치 (아래 작동 영상의 뒷부분)

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    줄줄이 로봇들

    여러 번 고쳐 만든 줄다리기 로봇들

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    설명용 영상

    탐구 과정을 설명하는 영상을 틀어 둔 노트북

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    발표용 영상

    발표에 쓴 영상을 보여 주는 화면

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    선행 연구 논문

    셀프 밸런싱 로봇 제어 등 참고한 논문

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    줄다리기 로봇 ‘줄줄이’

    줄을 매고 각도를 유지하며 버티다가, 반동을 주어 끌어오는 로봇

세 가지 탐구

기초 탐구 · 정역학일단 누우면 이길까?

줄을 당기며 버티는 사람의 자유물체도로 몸의 각도에 따른 장력을 계산하고, 2축 힘 센서 위에서 사람이 직접 당기며 확인했습니다. 가만히 버틸 때는 미끄러지지 않는 한 몸을 뒤로 눕힐수록 줄을 당기는 힘이 커집니다.

버티기: 최적의 각도를 유지한다

심화 탐구 · 동역학끌려가지 않고 끌어오려면?

선수들이 영차 하며 반동을 주는 모습을 영상으로 분석해 반동 모델을 세우고, 수치 시뮬레이션과 실험으로 반동에 따른 장력 변화를 확인했습니다. 반동을 주면 버티고 있을 때보다 더 큰 힘으로 상대를 끌어올 수 있습니다.

끌어오기: 반동을 준다

응용 탐구 · 로봇 개발줄다리기 로봇 ‘줄줄이’

끌려가고 끌려오는 상황을 셀프 밸런싱 휠의 원리로 설명하고, 세 메커니즘을 담은 로봇을 만들었습니다. 반동의 각도와 시간을 바꾼 30가지 실험으로 반동 전략을 비교했고, 각도만 유지할 때는 끌어오지 못하던 1kg 상자를 반동으로 끌어왔습니다.

버티고 · 되찾고 · 반동으로 끌어온다

영상

줄줄이 작동 영상 · 두 로봇의 줄다리기와, 반동의 각도·시간을 바꿔 가며 끌어오는 실험 (39초, 전시장에서 촬영)
국립중앙과학관 수상작품 설명 영상 · 학생들이 직접 설명합니다 · YouTube에서 보기

언론 보도

2022.11.8 · 파이낸셜뉴스줄다리기 로봇 만든 충북과고생들, ‘제68회 전국과학전람회’ 대통령상 ↗ 2022.11.8 · 한국경제전국과학전람회 대통령상에 충북과고…줄다리기 메커니즘 탐구 ↗ 2022.11 · 이데일리‘오징어게임’ 줄다리기 전략으로 로봇 만든 학생들 ‘대통령상’ ↗

자료

작품설명서 표지
PDF · 33쪽
작품설명서 줄다리기 필승 전략 속설의 역학적 검토, 몸의 각도에 따른 장력, 반동 모델과 시뮬레이션, 줄다리기 로봇 ‘줄줄이’ 개발과 모델 검증
작품요약서
PDF · 1쪽
작품요약서 탐구 전체를 한 쪽에 정리한 요약입니다.

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