초등 과학 중등 수학 무료 교육 | PhET 인터랙티브 시뮬레이션 STEM

초등생 딸부터 중·고등학생까지, 같은 화면 앞에서 과학·수학을 만지작거릴 수 있는 사이트가 있다. 미국 콜로라도 대학교 볼더(University of Colorado Boulder)의 PhET Interactive Simulations(이하 PhET)다. 한국어 브라우즈만 열어 봐도 물리·수학·지구·생물 시뮬레이션이 줄줄이 이어지고, 클릭하면 HTML5로 바로 돌아간다. 실험실 장비 없이도 ‘원인→결과’를 눈으로 확인하는 구조라, 한 번 만져 보면 왜 입소문이 도는지 감이 온다.

이 글은 2026년 7월 기준 About·Research·Licensing·도움말·PhET-iO·SceneryStack·Impact Report 2025·위키백과·CU Boulder 발표 자료를 교차해, 역사부터 규모·설계·접근성·교사 연수·오프라인·라이선스·프리미엄(Studio)·오픈소스까지 한곳에 모은다. 수치·정책은 공식 페이지가 갱신되면 그 시점 문구가 우선이다. 상업적 재배포·광고 수익 채널에 시뮬을 넣는 용도는 별도 라이선스가 필요하다.

1. 한눈에 보기

2. PhET가 뭔가

PhET는 콜로라도대 STEM 교육 연구·개발 프로젝트이자 비영리 성격의 공개 교육 자원(OER)이다. 각 시뮬레이션은 학생 인터뷰와 교실 관찰로 교육 효과를 검증한 뒤 공개한다고 공식 About에 명시돼 있다. 소스코드는 GitHub 조직 phetsims에 공개되고, 공통 웹 프레임워크는 SceneryStack로 발전했다.

기술적으로 주류는 HTML5다. 브라우저만 있으면 설치 없이 Play로 실행되고, 개별 다운로드·데스크톱/모바일 앱으로 오프라인도 가능하다. 예전 Java·Flash 유산이 일부 남아 있어, 특정 구형 시뮬은 플러그인·호환 이슈가 있을 수 있다. Impact Report 2025는 남은 Java·Flash를 HTML로 다시 만드는 작업을 전략 과제로 적는다.

한국어 UI·제목이 붙은 목록은 한국어 시뮬 브라우즈 에서 과목별로 훑을 수 있다. 참고로 번역 현황 자료에 따르면 한국어가 지원되는 시뮬은 100개 안팎(시점에 따라 변동)으로 집계된 바 있다.

지구·우주와 생물학 줄도 같은 페이지에서 이어진다. 자석과 나침반, 케플러의 법칙, 온실 효과, 자연선택, 뉴런, pH 척도처럼 교과서에 나오는 주제가 썸네일로 붙어 있다.

그림 3. 지구·우주·생물학 카탈로그 — 같은 브라우즈에서 이어서 스크롤

3. 역사와 이름

2001년 노벨 물리학상을 받은 칼 와이먼은 Bose-Einstein condensate 설명에 쓰이던 Physics 2000(CU Boulder) 쪽 영상형 시뮬레이션을 강연에 넣었다가, 청중이 기억에 남는 게 시뮬의 물리라는 점을 체감했다고 알려진다. Physics 2000은 대체로 ‘보는’ 쪽에 가깝고, PhET는 조건을 바꿔 가며 ‘조작하는’ 쪽으로 설계됐다.

2002년 공식 출범 당시 이름은 Physics Education Technology Project(PhET)였다. 자금은 NSF Distinguished Teaching Scholars, Kavli Foundation, 노벨상 상금 일부, CU Boulder 지원 등이 언급된다. 초기는 Java 애플릿 기반 가상 물리 실험에 초점을 뒀고, 이후 화학(대략 2000년대 후반)·중학 과학·수학·지구·생물·통계·데이터 리터러시·유아~초등 수학(K-2)까지 영역을 넓혔다. 약어의 원래 뜻은 물리였지만, 브랜드 PhET는 그대로 남았다.

디렉터 Kathy Perkins는 2003년경부터 PhET에 합류했고, 와이먼이 스탠퍼드 등으로 옮긴 뒤에도 프로젝트를 CU Boulder에서 이어 왔다. Impact Report 2025 시점 팀은 약 40명 규모로, 미국·캐나다·멕시코·콜롬비아·나이지리아·케냐·오스트리아 등에 걸쳐 STEM 교육·연구·포용 설계·그래픽·개발 전문가가 섞여 있다고 적는다. 번역가·Fellow·Instructor·파트너·커뮤니티 서포터 네트워크가 그 바깥을 받친다.

주요 연표(공식 마일스톤·Impact Report 요약):

4. 왜 인기인가

입소문의 핵심은 ‘설명 영상’이 아니라 ‘조작 가능한 모형’이라는 점이다. 슬라이더를 움직이면 그래프·입자·장이 바로 바뀌고, 사용자는 원인과 결과를 스스로 맞춘다. 보이지 않던 원자·장·에너지 흐름을 시각화하니, 암기만으로는 막히던 개념이 손동작으로 풀리는 경우가 많다.

가정·교실에서 쓰기 좋은 이유도 겹친다. 회원 가입 없이 Play로 바로 들어가고, 한국어 UI가 있으며, 초등용 쉬운 시뮬과 고등·대학용이 한 사이트에 있다. 학원 교재처럼 과금 벽을 두지 않아 “일단 보여 주기”가 쉽다. 다만 2025년 이후 시뮬 라이선스가 비영리(CC BY-NC) 쪽으로 정리되면서, 광고 수익·유료 교재 등 상업 이용은 별도 계약이 필요하다(아래 라이선스 절).

그림 4. PhET가 교실·가정에서 자주 쓰이는 다섯 가지 이유

5. 규모와 임팩트 수치

Impact Report 2025가 밝힌 핵심 숫자다. 모두 온라인 집계 중심이며, 오프라인은 별도 추정치다.

새 시뮬 예로 Membrane Transport는 2025 Q4 공개 이후 약 41만 7천 회 실행이 보고됐고, 시각장애 학습자도 분자 상호작용을 따라갈 수 있도록 인터랙티브 설명을 넣은 포용 설계 사례로 적혀 있다.

2025년 외부 인정: UNICEF Learning Cabinet(근거 강도 Strong), Instructure EdTech Top 40(Study Tools 상위권), MIT Solve Global Learning Challenge 준결승. 설립자 와이먼은 2020 Yidan Prize for Education Research 수상자로도 연결된다.

6. 과목·연령·카탈로그

공식·센터 소개는 PK–12와 대학 STEM을 아우른다. 한국어 브라우즈·영문 필터 기준으로 자주 보이는 영역은 다음과 같다.

같은 주제도 ‘기초(Basics)’ 버전이 따로 있는 경우가 많다. 초등·중학은 Basics부터, 고등은 본편·그래프·측정 도구까지 켜는 식이 부담이 적다. 필터에서는 학년·기기·접근성 아이콘·HTML5 여부 등으로 좁힐 수 있다.

전략적으로는 early math(유아~초등), 통계·데이터 리터러시, 양자 개념(UN International Year of Quantum와 맞춤), 레거시 HTML 재개발이 앞으로의 과제로 적혀 있다.

7. 브라우저에서 바로 쓰는 법

1. 한국어 시뮬 브라우즈 접속
2. 과목 줄에서 썸네일을 고르거나, 상단 검색·필터로 키워드·학년·접근성 조건을 넣는다
3. 시뮬 페이지에서 Play(실행) — HTML5는 별도 설치 없이 실행
4. 언어는 사이트·시뮬 안 로케일로 한국어를 유지한다
5. 필요하면 Download로 개별 HTML을 받아 USB·로컬에서 연다

그림 5. 브라우저에서 바로 쓰는 5단계 — 설치 없이 HTML5 Play

교실 전체를 보여줄 때는 프로젝터·전자칠판에 띄운 뒤, 교사가 슬라이더를 움직이며 질문을 던지는 ‘전체 학급 탐구’ 방식이 공식 교사 연수·Coursera 계열 코스에도 정리돼 있다. 가정에서는 아이 옆에 앉아 “이 숫자를 올리면 뭐가 바뀔까?”만 반복해도 충분하다.

일부 페이지는 embed 코드로 LMS에 넣을 수 있다. 네트워크가 느리면 개별 다운로드·오프라인 앱을 본다.

8. 설계 원칙 8가지

PhET가 ‘예쁜 애니메이션’이 아니라 교육 연구물로 취급되는 이유는 설계 원칙이 문서화돼 있기 때문이다. 공식 About의 원칙을 옮기면 대략 다음과 같다.

그림 6. PhET 시뮬레이션 설계 원칙 8가지 — 탐구·시각화·수업 유연성

도구로는 자, 초시계, 전압계, 온도계 등이 붙는 시뮬이 많다. 파라미터를 바꾼 즉시 결과가 보이므로, “왜 그렇게 됐지?”라는 질문이 자연스럽게 나온다.

9. 개발·연구 프로세스

한 시뮬은 보통 내용 전문가(과학자)·교사·교육 연구자·소프트웨어 개발자가 함께 시작한다. 교실에서 어렵다고 알려진 학습 목표를 고르고, 스토리보드·룩앤필을 논의한 뒤 구현한다. 공개 전·후에는 think-aloud(소리 내어 생각하기) 면접을 학생과 진행한다. 공식 Research 페이지는 시뮬당 대략 4~6회 개별 면접을 한다고 적는다. 면접·교실 관찰 결과를 반영해 다시 고치고, 재검증한 뒤 웹에 올린다.

연구 주제는 대략 세 갈래다.

• 시뮬 인터페이스·학습에 중요한 설계 요소(면접 데이터 중심)
• 교실·강의에서의 사용 방식(시연, 탐구 랩, 숙제, 클릭커 질문 등)
• 학생의 학습 인식·오개념 변화

Adams 등(2008)의 인터페이스 설계 논문, Wieman·Adams·Perkins의 Science(2008) 기고, Oersted Medal 강연 자료 등이 자주 인용된다. NSF는 화학 교육 전환, 4–8학년 확장, PER 가이드 등 여러 PhET 관련 과제를 지원해 왔다. 전통 수업만 할 때보다 시뮬을 탐구에 곁들일 때 개념 이해가 나아진다는 연구·현장 보고가 쌓여 있다. 다만 “시뮬만 틀면 자동으로 배운다”는 주장은 PhET 스스로도 경계한다. Impact Report도 학생 중심·증거 기반 교수법 맥락에서 쓸 때 효과가 크다고 못 박는다.

10. 접근성·포용 설계

2013년 Inclusive Design 이니셔티브 이후, PhET는 시각·학습·지적발달 등 다양한 학습자와 함께 멀티모달 기능을 연구·공동설계해 왔다. 대표 요소는 다음과 같다.

브라우즈·필터의 접근성 아이콘으로 “이 시뮬에 inclusive feature가 있는지”를 걸러 볼 수 있다. 목표는 시각 중심 화면만이 아니라, 보고·듣고·만지는 경로를 최대한 동등하게 두는 것이다. WCAG에 가깝게 맞추는 작업은 PhET-iO 계측·Studio와도 연결된다.

그림 7. 접근성·포용 설계 — 보고 듣고 만지는 경로

11. 수업·가정 실전 팁

초등·저학년 숫자 놀이, 색상 보기, 기초 부력처럼 조작이 단순한 것부터. 한 번에 시뮬 하나만 켜고, “어디를 움직였는지”를 말로 말하게 한다.

중학 밀도·확산·자석·온실 효과처럼 교과서 단원과 1:1로 붙인다. 실험 전 예습 5분이면 충분한 경우가 많다.

고등·입시 회로·전자기·자연선택·통계 분포·미적 그래퍼를 개념 점검용으로. 그래프와 수치를 동시에 보게 하면 공식 암기만 할 때보다 오개념이 빨리 드러난다.

대학·예비 교사 강의 시연(Interactive Lecture Demonstration), 조별 탐구, 숙제, PhET 기반 튜토리얼 자료를 섞는다. 교사 연수·Coursera의 “Active Learning in STEM with PhET” 계열이 전체 학급·활동 설계·실행을 단계적으로 다룬다.

교사 계정 시뮬 실행 자체는 가입 없이 된다. 무료 교육자 계정은 기여 수업안·활동 가이드·북마크·일부 관리 기능에 접근할 때 유용하다. 활동 데이터베이스에는 수업안·랩·숙제·클릭커 질문 등이 쌓이며, 시뮬 페이지 하단이나 Teaching/Activities 메뉴에서 검색한다. 정답이 없는 활동도 많고, 답이 필요하면 작성자에게 문의하라는 안내가 도움말에 있다.

12. 교사 연수·글로벌 프로그램

Impact Report는 2021년 이후 PD로 지원한 교사를 14만 3천 명 이상, 2025년 한 해 3만 명 이상으로 적는다. 36개국 116명의 teacher leader가 지역에서 능동 학습을 전파한다고 한다.

13. 오프라인·앱·기기

Linux 오프라인 패키지 지원 범위는 시점에 따라 다르니 공식 Offline 문서를 확인한다. 오프라인 사용량은 온라인의 25% 이상으로 추정되며, 일부 지역 설문에서는 절반 이상이 오프라인이라는 언급도 있다.

14. PhET Studio · PhET-iO · SceneryStack

세 이름은 자주 헷갈리니 역할을 나눈다.

그림 8. 일반 Play·Studio 프리셋·PhET-iO/개발 — SceneryStack 오픈소스

Studio는 “시뮬 자체를 유료로 잠근다”기보다, 상태(프리셋)를 저장·공유하는 부가 서비스에 가깝다. 일반 Play는 그대로 두고, 지속가능성을 위해 유료 부가 수익원을 넓히려는 흐름이다. PhET-iO 공식 소개는 맞춤·적응 피드백·학습 데이터 가능성을 강조한다. SceneryStack는 2023년경 커뮤니티 사이트와 함께 독립 거버넌스를 목표로 확장 중이며, NSF 지원이 언급됐으나 2025년 4월 Pathways to Open Source Ecosystems 관련 NSF 지원이 중단되며 약 100만 달러 계획 작업이 비워졌다고 Impact Report에 적혀 있다.

15. 라이선스·상업 이용·파트너

정리하면 두 층이다.

1) 학생·교사 비영리 교육 이용 초중고·대학, 공사립을 막론하고 교실·숙제·학생 과제 등 비영리 목적의 시뮬 사용은 무료이며, 별도 허가 없이 쓸 수 있다고 Getting Started에 명시돼 있다. 다만 적절한 출처 표기(attribution) 가 필요하다. 관례적 표기 예시는 다음과 같다.

PhET Interactive Simulations University of Colorado Boulder https://phet.colorado.edu

2) 시뮬 콘텐츠 라이선스(재배포·상업) 과거 CC BY에서, 지속가능성 전략에 따라 CC BY-NC(저작자표시-비영리) 로 전환했다(Impact Report 2025·공식 Licensing). 광고 지원 사이트, 수익화 유튜브, Teachers Pay Teachers 유료 자료처럼 상업적 이득·금전 보상이 있는 이용은 콜로라도대 상업 라이선스·파트너십이 필요하다. 라이선싱 파트너는 2025년 약 50% 증가했다고 보고된다.

교사·이용자가 올리는 활동(수업안) 자료는 보통 Creative Commons Attribution(CC BY) 계열로 제출·공유하도록 요구한다. 시뮬 본체 라이선스와 활동 자료 라이선스를 혼동하지 않는 것이 좋다.

이 위키 글은 PhET를 소개·링크하는 정보 안내용이다. 시뮬 화면을 통째로 재배포하거나 유료 상품에 끼워 팔 계획이면 공식 Licensing·Partnerships를 먼저 본다.

16. 후원·재정·지속가능성

PhET는 후원사·재단·대학·라이선스 파트너·소액 앱 수익·(신규) Studio 등으로 운영된다. 연간 예산 규모는 Impact Report에서 대략 400만 달러 전후로 읽히며, 온라인 세션당 비용을 1–2센트 수준으로 환산한다. “투자 1달러당 50회 이상 학습 세션”이라는 표현도 같은 맥락이다.

2025년에는 NSF 일부 과제 중단으로 오픈소스·지속가능성 계획에 구멍이 났고, Harvard Business School Alumni Consulting Group과 장기 재정 전략을 다듬었다고 한다. 2026년 계획에는 개발·그랜트 인력 보강, 초대 중심 재단 파트너십 확대, CC BY-NC·Studio·파트너 라이선스로 자체 수익을 키우는 방향이 적혀 있다. 주요 후원자(100만 달러+)·대형 후원자(10만 달러+) 구간이 보고서에 구분돼 있다.

17. 수상·인정 (발췌)

18. 비슷한 도구와 짧게 비교

“보여 주기”만 필요하면 영상도 충분하다. “숫자를 바꾸며 감을 잡기”가 목적이면 PhET 쪽이 맞다. LMS에 깊게 심고 학습 데이터를 모으려면 PhET-iO·파트너 제품을 검토한다.

19. 상황별 선택

20. 공식 링크·연락

21. 마무리

앞에서 다룬 PhET의 핵심만 짧게 정리한다.

• 2002년 콜로라도대에서 시작한 연구 기반 STEM 인터랙티브 시뮬레이션이며, 이름은 물리에서 출발해 전 과목으로 확장됐다.
• HTML5 121개(+레거시 재개발), 누적 18억 회+, 131 언어, 교사 활동 3,600건+ 규모다.
• 인기의 축은 즉각 피드백·비가시 시각화·놀이형 탐구이고, 효과는 학생 중심 수업 설계와 함께일 때 커진다.
• 시뮬당 학생 면접·교실 검증, 접근성(설명·키보드·소리) 연구가 설계에 들어간다.
• 비영리 교육 Play는 무료·출처 표기. 재배포·상업 이용은 CC BY-NC·파트너 라이선스를 본다.
• Studio(프리셋)·PhET-iO(계측)·SceneryStack(오픈소스)는 일반 Play와 층을 나눈다.
• 수치·요금·라이선스 문구는 Impact Report·공식 Licensing 시점이 우선이며, 도입 전 한 번 더 확인한다.

「눈으로 보고, 손으로 바꾼 다음에야 공식이 붙는다」 — PhET는 그 순서를 브라우저 한 장에 넣어 둔 도구다. 아이나 학생 옆에 앉아 슬라이더 하나만 같이 움직여 보면, 왜 전 세계 교실에서 쓰이는지 바로 체감된다.

자주 묻는 질문

• PhET는 유료인가요?

  학생·교사의 비영리 교육 이용(교실·숙제·과제)에서 시뮬 Play는 무료입니다. 모바일 앱 일부는 소액이고, 2025년 출시 PhET Studio(프리셋 커스터마이즈)는 연간 라이선스 제품입니다. 광고 수익·유료 교재 등 상업 이용은 CC BY-NC와 별도 상업 라이선스를 확인해야 합니다.

• PhET 이름이 원래 무슨 뜻인가요?

  처음에는 Physics Education Technology의 약어였습니다. 지금은 화학·생물·지구·수학·통계까지 다루지만 브랜드명 PhET는 그대로입니다. 콜로라도 대학교 볼더 소속 프로젝트입니다.

• 누가 만들었나요?

  2002년 노벨 물리학상 수상자 칼 와이먼이 NSF·Kavli·노벨상 상금 일부 등으로 시작했습니다. 현재 디렉터는 Kathy Perkins이며, Impact Report 2025 기준 팀은 약 40명 규모에 번역·Fellow·파트너 네트워크가 더해집니다.

• 한국어로 쓸 수 있나요?

  네. https://phet.colorado.edu/ko/ 와 시뮬레이션 브라우즈에서 한국어 UI·제목을 볼 수 있습니다. 번역 현황 자료에 따르면 한국어 지원 시뮬은 100개 안팎(시점 변동)으로 집계된 바 있습니다. 오프라인 HTML은 URL에 locale=ko를 붙이는 방법이 도움말에 있습니다.

• 시뮬이 몇 개인가요?

  Impact Report 2025 기준 HTML5 시뮬은 121개(그해 5개 신규)입니다. 레거시 Java 약 48개·Flash 약 5개는 HTML로 다시 만드는 중입니다. 위키백과 등 외부 문서의 ‘125개+’ 표현은 시점·집계 방식이 다를 수 있습니다.

• 초등학생도 쓸 수 있나요?

  가능합니다. 숫자 놀이·색상 보기·기초(Basics)처럼 조작이 단순한 시뮬과 K-2 수학 쪽 확장이 있습니다. 한 번에 하나만 켜고, 슬라이더를 움직인 뒤 무엇이 바뀌었는지 말로 설명하게 하는 방식이 부담이 적습니다.

• Flash나 Java가 필요한가요?

  주류는 HTML5입니다. 일부 레거시 시뮬은 Java·Flash 유산이라 현대 브라우저에서 실행이 어려울 수 있습니다. 브라우즈에서 HTML5 아이콘·필터를 확인하고, 막히면 공식 Offline 앱이나 대체 HTML 버전을 봅니다.

• PhET Studio와 일반 PhET는 뭐가 다른가요?

  일반 사이트는 시뮬을 무료로 Play합니다. Studio는 2025년 프리미엄으로, 시뮬 상태를 설정·저장·단축 URL로 학생에게 보내는 프리셋 도구입니다. PhET-iO는 계측·상호운용 계층으로 파트너·연구·EdTech에 가깝고, SceneryStack는 개발용 오픈소스 프레임워크입니다.

• 유튜브·블로그에 시뮬 화면을 넣어도 되나요?

  비영리 교육 맥락의 소개·링크·출처 표기는 일반적으로 가능합니다. 광고 수익·유료 자료 등 상업적 이득이 있으면 상업 라이선스가 필요합니다. 라이브러리는 CC BY-NC로 안내되므로 수익화 콘텐츠에 넣을 계획이면 공식 Licensing을 먼저 보세요.

• 교사 계정이 꼭 필요한가요?

  시뮬 실행에는 필요 없습니다. 무료 교육자 계정은 3,600건이 넘는 기여 수업안·활동 가이드·북마크 등에 접근할 때 유용합니다. Fellowship·Instructor·Coursera 연수는 Teaching·Global 메뉴를 보면 됩니다.

• 접근성 지원이 있나요?

  있습니다. 키보드 등 대체 입력, 스크린리더용 인터랙티브 설명, 소니피케이션 등 inclusive feature가 시뮬별로 붙어 있고, 필터로 걸러 볼 수 있습니다. 2013년 이후 장애 학습자와 공동설계한 연구도 이어지고 있습니다.

• 얼마나 많이 쓰이나요?

  Impact Report 2025 기준 누적 온라인 실행 18억 회 이상, 2025년 한 해 2억 5천만 회 이상·약 5천만 학습자, 하루 약 70만 세션, 131개 언어권입니다. 오프라인은 온라인의 25% 이상으로 추정합니다. 수치는 보고서 시점에 따라 달라집니다.