소리로 구조물 미세 떨림 잡아낸 고교생들, 전국과학전람회 대통령상

[수완뉴스=김동주 기자] 충남과학고등학교 2학년 맹민규·이수인 학생이 구조물을 두드릴 때 나는 소리로 미세한 진동 이상을 찾아내는 연구로 제72회 전국과학전람회 학생부 대통령상을 받았다. 국립중앙과학관은 10월 2일 대통령상과 국무총리상을 비롯한 주요 수상작을 발표했다.

전국과학전람회는 1949년 시작된 대표적인 과학탐구대회다. 올해는 전국 17개 시·도에서 3,479점이 출품됐고, 지역대회를 거쳐 303점이 전국대회에 올랐다. 산·학·연 전문가 46명으로 구성된 심사협의회가 탐구 과정의 충실성, 주제의 창의성과 독창성, 이론적 타당성과 실용성을 종합 심사했다.

학생부 대통령상을 받은 ‘브라보’팀의 연구는 ‘음향 분석을 통한 미지 구조물의 실시간 공진 대응 기초 기술 연구’다. 대부분의 구조물이 서로 다른 재질로 결합돼 있다는 점에 주목해 결합부의 안정성을 검사하는 방법을 찾고자 했다. 구조물에 충격을 줄 때 나는 진동의 음향 신호를 수학적으로 변환한 해석신호와 도플러 효과로 복원한 진동 변위를 이용해 비정상적인 진폭 변동인 ‘워블’ 발생 여부를 탐지할 수 있음을 확인했다. 간단한 음향 장비와 수학적 분석만으로 구조적 이상 징후를 파악할 가능성을 제시했다는 평가를 받았다. 학생들은 “처음엔 그냥 오차라고만 생각했는데, 조건을 바꿔도 계속 생기는 워블에 대해 ‘이게 왜 생기지?’ 하는 궁금증이 커졌다”고 소감을 밝혔다.

교원·일반부 대통령상은 화순초 강대철, 도초초 김성식, 비금초 김혜민 교사로 구성된 ‘대한무기연구회’팀이 받았다. 조선시대 무기인 편곤과 일반 봉의 회전 운동에너지를 비교하는 센서 기반 시뮬레이터를 개발하고, 3D 시뮬레이션 등을 활용한 융합 교육 프로그램을 초등 물리교육에 적용해 효과를 확인했다. 학생들이 수식 위주의 물리를 어려워하는 현실에서 전통 과학문화 속 원리를 체험형 교육으로 연결했다는 평가다.

학생부 국무총리상은 천안새샘초 5학년 김연우·강동우·황찬후 학생의 ‘제로환타’팀이 받았다. 하천을 관찰하다 일부 외래식물 주변에 다른 식물이 잘 자라지 않는 현상에 주목해, 개망초와 뚱딴지 추출 혼합액이 생태계교란종 환삼덩굴의 발아를 57% 억제한다는 결과를 얻었다. 실제 하천의 환삼덩굴에 반복 살포해 생육 억제 효과도 확인했다.

교원·일반부 국무총리상은 신대초 최경주·전현우·진서영 교사의 ‘고둥학생’팀에 돌아갔다. 장마와 댐 방류로 갯벌 염도가 낮아졌을 때 바지락은 폐사했지만 갯비틀이고둥은 살아남은 데 착안해, 자동 행동 분석 프로그램으로 염분 스트레스가 커질수록 고둥이 활동량과 호흡량을 줄여 버틴다는 생존 전략을 밝혀냈다. 이를 바탕으로 AI 연계 생태 탐구학습자료도 개발했다.

이 밖에 최우수상 10점, 특상 75점, 우수상 99점, 장려상 115점이 선정됐다. 이은영 국립중앙과학관장은 “이번 대회에서 보여준 참가자들의 끈기 있는 탐구와 새로운 시도가 앞으로 더 큰 과학적 성취로 이어지기를 기대한다”고 말했다. 출품작은 10월 10일까지 국립중앙과학관 미래기술관 특별전시실에 전시되며, 시상식은 11월 3일 열린다.

김동주 기자 ([email protected])