"'일본 대지진설' 보며 우리나라는 어쩌지 생각했죠"… '지진 탈출구' 만든 고등학생

28일 '제46회 전국학생과학발명품경진대회' 선정 결과
'지진 탈출구' '한 장씩 뽑히는 휴지 갑' 만든 이정민·엄주연 학생
"생활 속 불편함, 창의성으로 풀어…미래 기대돼" 입 모아

대통령상을 수상한 이정민 인천과고 3학년 학생과 국무총리상을 수상한 엄주연 대전어은중 1학년 학생이 가족과 함께 세종정부청사 브리핑장에서 기념사진을 촬영하고 있다. /사진=과학기술정보통신부/사진=박건희 기자

"우리나라도 지진 안전지대가 아니잖아요. 탁자 아래 숨고 전기를 차단하는 것 외의 탈출로를 마련해야 할 것 같았어요. 나중에 재난재해 대응 시스템을 만드는 과학자가 되고 싶습니다."

28일 정부세종청사에서 과학기술정보통신부(이하 과기정통부)와 국립중앙과학관 주관으로 열린 '제46회 전국학생과학발명품경진대회' 수상자 발표 브리핑에서 연단에 선 이정민 인천과학고 3학년 학생의 얘기다. 이 학생은 '지진 발생 시 자동 탈출 가능한 이중문'을 발명해 올해 전국발명경진대회 대통령상 수상자로 선정됐다.

올해 46회를 맞이한 전국학생과학발명품경진대회에는 전국 학생 총 1만1365명이 발명품을 출품해 지역대회를 거쳐 선발된 301명이 전국대회에 진출했다.

치열한 경쟁을 뚫고 대통령상을 받은 이 학생은 "7월 무렵 일본에 대지진이 발생한다는 '일본 대지진설'을 뉴스에서 보고, 지진에 대해 연구해보고 싶었다. 그러다 우리나라에 내진 설계가 된 건물의 비율이 16.4%밖에 되지 않는다는 사실을 알게 됐다"고 했다.

그러면서 "건물에 지진이 발생하면 위에서 아래로 하중이 실리면서 건물이 뒤틀리고, 이 때문에 문이 열리지 않는다. 또 전기나 가스를 차단하기 때문에 전기에너지를 이용한 자동문도 적합하지 않다. 그래서 전력이 없어도 지진으로 발생한 하중을 이용해 문이 자동으로 열리도록 하는 방법을 생각했다"고 했다. 재난으로 발생한 에너지를 '역이용'해 탈출로를 만드는 방법이다.

대통령상을 수상한 이정민 인천과고 3학년 학생이 만든 '지진 발생 시 자동 탈출 가능한 이중문' (지도교사 김성훈) /사진=과기정통부

수상작인 '지진 발생 시 자동 탈출 가능한 이중문'은 얼음 틀을 비틀어 얼음을 쉽게 분리하는 원리를 차용했다. 틀에 상하좌우 힘을 가하면 얼음이 위로 솟아오른다. 이처럼 지진이 발생했을 때 문의 상하좌우로 하중이 실리면 문에 달린 센서가 이를 인식해 자동으로 열리게끔 설계했다. 문 모양도 얼음 모양처럼 네 모서리를 살짝 깎은 형태다. 문 내부에는 수동 잠금장치를 설치했다.

이 학생은 "재난이 발생하면 건물에 갇힌 사람들은 건물이 완전히 붕괴하거나 구조되지 못할 수 있다는 트라우마를 갖게 된다. 이번 탈출로 확보는 지진 트라우마를 극복하는 기술이 될 수 있을 것"이라고 했다. 또 "재난재해에 관심이 많다. 고1~2학년 때는 침수 피해를 막는 기술을 연구하기도 했다. 앞으로 재해에서 발생하는 힘과 에너지를 활용한 대응 시스템을 구축하는 게 꿈"이라고 했다.

한편 국무총리상은 '첫 장이 깔끔히 뽑히는 휴지 갑'을 만든 엄주연 대전어은중 1학년 학생에게 돌아갔다. 엄 학생은 "일상에서 각 티슈(네모난 상자에 담긴 화장지)를 많이 쓰는데, 각 티슈를 처음 뜯을 때 한 번에 여러 장이 딸려 나오는 게 너무 불편해서 제품을 제작하게 됐다"고 했다.

국무총리상을 수상한 엄주연 대전어은중 1학년 학생이 만든 '첫 장이 깔끔히 뽑히는 휴지 갑' (지도교사 김해리) /사진=과기정통부

엄 학생은 8개월간 3차례에 걸친 설계 변경 끝에 '완벽한' 형태의 새로운 휴지 갑을 만들었다. 먼저 휴지가 여러 장 딸려 나오는 건 휴지가 휴지 갑 윗면과 강하게 밀착돼 있기 때문이라고 보고, 휴지 갑 윗면에 골판지를 붙여 휴지와의 마찰력을 줄이는 데서 시작했다. 이어 반복 실험을 통해 휴지 갑 내부 윗면에 반구형 돌기를 만들고, 뚜껑에 끌개 장치를 부착하면 가장 깔끔하게 휴지를 한 장씩 뽑을 수 있다는 사실을 도출했다. 끌개를 만들 때도 코사인 함수 그래프 등 수학적 원리를 적용해 '최적화 형상'을 찾았다.

엄 학생은 "끌개를 설계할 때 어떤 크기와 구조가 적당한지 고민하고 이를 3D 프로그램으로 만드는 게 가장 어려운 부분이었다"며 "이번 발명품을 만들면서 다양한 수학적 원리를 알게 됐고, 나중에는 과학고에 진학해 프로그래밍이나 천체 우주 환경을 자세히 다뤄보고 싶다는 꿈을 키우게 됐다"고 했다.

심사위원회를 이끈 노정혜 서울대 생명과학부 명예교수는 "이번 대회 참가작은 모두 수준이 매우 높아 우열을 가리기 어려웠다. 열띤 토론과 숙고를 거쳐 선정한 수상작"이라며 "생활 속에서 쉽게 볼 수 있고 당장이라도 상용화가 가능한데다 대량생산까지 가능한 작품"이라고 선정 이유를 밝혔다.

권석민 국립중앙과학관 관장은 "학생들이 생활 속에서 쉽게 볼 수 있는 현상들을 그냥 지나치지 않고 창의적인 아이디어와 과학적 탐구로 풀어낸 작품들이 돋보였다"며 "학생들이 가진 창의력과 탐구심으로 우리나라 과학 발전에 기여할 수 있는 인재로 성장하길 바란다"고 했다.

한편 이번 대회에는 대통령상, 국무총리상 외에도 최우수상 10점, 특상 50점, 우수상 100점, 장려상 139점이 선정됐다. 시상식은 10월 15일 대전 유성구 국립중앙과학관에서 열린다.

세종=박건희 기자 wissen@mt.co.kr

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