오늘날 우리는 기후변화, 생태계 파괴, 에너지 고갈, 빈곤 등 다양한 글로벌 문제에 직면하고 있으며, 이를 해결하려는 방안으로 2002년 유엔은 지속가능발전교육(ESD)을 제시하였다. 이후 우리나라 역시 2009 개정 교육과정부터 현재 시행하고 있는 2025 개정 교육과정에서는 지속가능발전교육의 내용을 포함하고 있다. 이는 현세대의 청소년들에게 필수적인 교육이며, 특히 디자인 교과는 지속가능발전교육과 융합하여 실천 중심의 효과적인 교육으로 발전할 가능성을 지닌다. 그러나 대다수 특성화고등학교는 NCS 기반 교육과정을 따르고 있으나, 기술 중심의 수업에 치우쳐 실제적인 문제 해결력과 창의력, 의사소통 능력 함양에는 한계가 있다. 이에 본 연구는 문제중심학습(PBL) 모형을 지속가능한 디자인교육에 적용하여 효과적인 교육 프로그램을 모색하고자 하였다. 이를 위해 PBL, 지속가능발전교육, 지속가능한 디자인에 대한 이론적 고찰과 교육 현황을 분석하고, 특성화고등학교 디자인과 3학년 44명을 대상으로 총 6단계, 16차시로 구성된 교육 프로그램을 설계·실행하였다. 수업을 통해 학습자들은 지속가능발전교육의 특정 영역에 편중되지 않고 사회·문화·환경·경제 등 다양한 관점에서 문제를 인식하고, 모둠 활동을 통해 창의적이고 협업적인 문제 해결 과정을 경험하였다. 본 수업은 2024년 9월 1일부터 11월 30일까지 7주에 걸쳐 수업을 진행하였으며, 수업 종료 후 5점 척도로 실시한 설문조사에서 전반적인 만족도는 4.34로 높게 나타나 수업의 효과성이 확인되었다.