구조물의 미세한 진동에서 나타나는 비정상적인 진폭 변동을 음향 장비와 수학적 분석으로 탐지하는 방법을 연구한 고등학생들이 전국과학전람회 최고상인 대통령상을 받는다.
과학기술정보통신부와 국립중앙과학관은 2일 제72회 전국과학전람회 심사 결과를 발표하고 학생부 대통령상에 충남과학고 2학년 맹민규·이수인 학생으로 구성된 '브라보'팀을 선정했다고 밝혔다.
전국과학전람회는 1949년 시작된 국내 대표 과학탐구대회다. 올해는 총 3479점의 작품이 출품됐으며 지역대회를 거쳐 303점이 전국대회에 진출했다.
산·학·연 전문가 46명으로 구성된 심사협의회는 연구 주제의 창의성과 독창성, 이론적 타당성, 탐구 과정의 충실성 등을 종합적으로 평가해 학생부와 교원·일반부에서 대통령상과 국무총리상을 각각 1점씩 선정했다.
◇ 미세한 진동을 '소리'로 포착...구조물 이상 징후 탐지 가능성 제시
학생부 대통령상을 받은 맹민규·이수인 학생은 구조물에 충격이 가해질 때 발생하는 진동을 음향 신호로 분석해 '워블(Wobble)' 현상의 발생 여부를 탐지하는 방법을 제시했다.
워블은 진동 과정에서 나타나는 비정상적인 진폭 변동을 의미한다. 두 학생은 비교적 간단한 음향 장비와 수학적 분석을 결합해 눈으로 확인하기 어려운 구조물의 미세한 진동과 이상 징후를 소리로 탐지할 수 있는 가능성을 보여줬다는 평가를 받았다.
두 학생은 "눈으로 확인하기 어려운 작은 진동을 소리로는 잡아낼 수 있을 것이라는 호기심에서 연구를 시작했다"며 "연구 도중 전혀 예상하지 못했던 워블 현상을 발견했다"고 설명했다.
심사위원들은 연구 과정에서 우연히 발견한 현상을 지나치지 않고 추가적인 관찰과 분석을 통해 구조물의 공진과 이상 징후 탐지 가능성으로 발전시킨 점 등을 높게 평가했다.
◇ 조선시대 무기 '편곤'에 현대 물리학 접목...교원부 대통령상
교원·일반부 대통령상은 '조선시대 편곤과 봉의 회전운동 비교 시뮬레이터 개발 및 초등 물리교육 적용 연구'를 출품한 '대한무기연구회'팀에 돌아갔다.
대한무기연구회는 강대철 화순초 교사, 김성식 도초초 교사, 김혜민 비금초 교사로 구성됐다.
연구팀은 조선시대 전통 무기인 편곤의 구조와 운동 원리를 물리학적으로 분석하고 편곤과 봉의 회전 운동에너지를 계산·비교할 수 있는 물리 모델을 만들었다.
이를 바탕으로 센서를 활용해 회전 운동에너지를 비교할 수 있는 시뮬레이터를 개발하고 실제 초등학교 물리교육에 적용할 수 있는 교육 프로그램도 제시했다.
심사위원들은 전통 과학문화에 담긴 물리 원리를 현대 디지털 기술로 재해석하고 학생들이 어렵게 느낄 수 있는 추상적인 물리 개념을 체험형 교육으로 연결했다는 점을 높이 평가했다.
◇ 외래식물 활용한 생태관리 연구·갯비틀이고둥 분석 국무총리상
학생부 국무총리상은 천안새샘초등학교 5학년 김연우·강동우·황찬후 학생으로 구성된 '제로환타'팀이 받는다.
학생들은 하천에 서식하는 외래식물 주변에서 다른 식물들이 상대적으로 잘 자라지 않는 현상에 주목했다.
이어 외래식물 3종의 추출물을 비교·분석하고 이러한 특성을 환삼덩굴 억제 등 생태계 관리에 활용할 수 있는 방안을 연구했다. 생태계 교란 요인으로 여겨지는 외래식물의 특성을 오히려 생태 관리 자원으로 활용할 가능성을 제시했다는 평가다.
교원·일반부 국무총리상은 신대초등학교 최경주·전현우·진서영 교사로 구성된 '고둥학생'팀이 선정됐다.
이들은 염도가 크게 낮아진 갯벌 환경에서도 살아남는 갯비틀이고둥의 행동과 생존 특성을 분석했다. 연구 결과를 토대로 인공지능(AI)과 연계한 탐구학습자료도 개발해 교육 현장에서 활용할 수 있도록 했다.
◇ 올해 3479점 출품...303점 수상작 선정
대통령상과 국무총리상 외에도 최우수상 10점, 특상 75점, 우수상 99점, 장려상 115점 등 총 303점의 수상작이 선정됐다.
이은영 국립중앙과학관장은 "전국과학전람회는 스스로 질문을 만들고 관찰과 실험을 통해 답을 찾아가는 과학 탐구의 과정을 경험하는 자리"라며 "이번 대회에서 보여준 참가자들의 끈기 있는 탐구와 새로운 시도가 더 큰 과학적 성취로 이어지길 기대한다"고 밝혔다.
수상작을 포함한 전국대회 출품작은 오는 10일까지 대전 유성구 국립중앙과학관 미래기술관에서 전시된다.
시상식은 다음 달 3일 국립중앙과학관 사이언스홀에서 열린다.
