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[수학체험실] 십이이십면체와 세팍타크로 공 품은, 지오데식 돔

전국수학문화연구회와 함께 합니다

지오데식 돔(Geodesic Dome)은 표면이 삼각형 격자로 이뤄진 구형의 다면체 구조입니다. 삼각형의 모서리와 면으로 힘을 분산시키기 때문에 얇은 표면으로도 무게를 지탱할 수 있는 장점이 있습니다. 구에 가까운 모양이라 여러 다면체의 특성을 동시에 알 수 있는 지오데식 돔을 만들어 봅시다.

 

다양한 다면체의 세계 

정다면체는 모든 면이 합동인 정다각형으로 이뤄져 있으며, 한 꼭짓점에서 만나는 면의 개수가 모두 같은 다면체다. 정사면체와 정육면체, 정팔면체, 정십이면체, 정이십면체까지 5개밖에 없다. 
하지만 세상에는 정다면체 이상으로 다양한 종류의 다면체가 있다. 정다면체가 플라톤이 사랑한 도형이라면, 아르키메데스는 이와 비슷한 ‘준정다면체’를 사랑했다. 준정다면체는 모든 면이 2종류 이상의 합동인 정다각형으로 이뤄져 있다. 
한편 평면도형 중에서 둘레가 가장 작으면서 가장 큰 넓이를 가질 수 있는 도형은 바로 원이다. 이와 마찬가지로 공간도형 중에서 가장 작은 표면적으로 큰 부피를 이룰 수 있는 도형이 구다. 하지만 이상과 현실은 다르다는 말처럼, 자연에서 원과 구처럼 둥근 모양은 크게 효율적이지 않다. 벌집의 모양이 원이 아닌 육각형 모양인 것도 원에 최대한 가까우면서 효과적인 구조이기 때문이다. 따라서 건축가들은 최대한 구에 가깝게 만들 수 있는 다면체를 선호한다.
지오데식 돔의 가장 큰 장점은 가장 간단한 모양인 삼각형으로 이뤄져 있으면서 가장 구에 가까운 다면체 구조라는 점이다. 전개도를 그리거나 만들기가 복잡하긴 하지만, 막상 만들고 나면 아름다울 뿐 아니라 적은 재료로 많은 부피를 차지하는 구조를 만들 수 있기 때문에 경제적으로도 매우 효율적이다. 다양한 다면체의 특징을 모두 볼 수 있는 지오데식 돔을 만들어 그 특징을 눈으로 확인해 보자. 

※허선 선생님은 학생 중심의 수학교육을 실천하기 위해 노력하는 수학 교사입니다. 다양한 수학체험 및 탐구 활동을 이용한 수업을 하고, 수학동아리 활동과 행사를 다채롭게 운영합니다. 학생들이 수학을 아름답고 즐겁게 느낄 수 있도록 여러 활동을 하며 프로그램 개발에 힘쓰고 있습니다.

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2019년 03월 수학동아 정보

  • 허선(제주오름중학교 교사)
  • 진행

    최영준 기자

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