소리로 구조물의 미세한 떨림 읽은 고교생들, 대통령상 수상

– 교원·일반부 대통령상은 조선시대 무기 ‘편곤’에서 물리 원리 풀어낸 초등교사팀 수상

– 제72회 전국과학전람회 학생부와 교원·일반부 수상작 발표

국가과학기술 소통 핵심 이음터(플랫폼) 국립중앙과학관(관장 이은영)은 제72회 전국과학전람회에 출품된 작품에 대한 심사를 마치고 대통령상과 국무총리상을 비롯한 주요 수상작을 확정·발표하였다.

전국과학전람회는 1949년 시작된 우리나라의 대표적인 과학탐구대회로, 올해 대회에는 전국 17개 시·도에서 총 3,479점의 작품이 출품되었으며, 지역대회 등을 거쳐 선발된 303점이 전국대회에 진출하였다.

전국대회에 진출한 작품은 산·학·연 전문가 46명으로 구성된 심사협의회(위원장 : 최종배 전<前> 한국과학영재학교 교장)가 탐구 과정의 충실성, 연구 주제의 창의성과 독창성, 이론적 타당성 및 실용성 등을 종합적으로 심사하였다. 그 결과 최고상인 대통령상과 국무총리상은 학생부와 교원·일반부에서 각각 1점씩 선정되었다.

<대통령상> : 브라보팀(학생부), 대한무기연구회팀(교원·일반부)

학생부 대통령상 수상작:「음향 분석을 통한 미지 구조물의 실시간 공진 대응 기초 기술 연구 – 음향 도플러 위상 분석을 이용한 워블 탐지」
(충남과학고등학교 2학년 맹민규, 이수인 학생)

브라보팀은 건축물의 구조적 안정성에 주목하여, 대부분의 구조물이 서로 다른 재질의 결합으로 이루어져 있다는 점에서 이러한 결합부의 안정성을 검사할 수 있는 방안을 찾기 위한 연구를 시작하였다.

구조물에 충격 시 발생하는 진동의 음향 신호를 활용하여, 수학적으로 변환한 해석신호와 도플러 효과를 통해 복원한 진동 변위를 이용해 워블(비정상 진폭 변동)의 발생 여부를 탐지할 수 있음을 확인하였다. 비교적 간단한 음향 장비와 수학적 분석만으로 구조물의 미세한 진동에서 나타나는 워블을 탐지하고, 구조적 이상 징후를 파악할 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서 높은 평가를 받았다.

교원·일반부 대통령상 수상작:「조선시대 편곤과 봉의 회전운동 비교 시뮬레이터 개발 및 초등 물리교육 적용 연구」
(화순초등학교 강대철, 도초초등학교 김성식, 비금초등학교 김혜민 교사)

대한무기연구회팀은 교육 현장에서 학생들이 수식과 문제 풀이 위주의 접근으로 물리학을 어렵게 느끼고 흥미를 잃는 현상에 주목하여, 물리 개념을 보다 흥미롭고 직관적으로 이해할 수 있도록 우리나라 전통 무기인 편곤을 활용한 교육 프로그램을 연구하였다.

편곤의 구조와 운동 원리를 물리학적으로 분석하고 회전 운동에너지를 계산할 수 있는 물리 모델을 수립하여, 편곤과 일반적인 봉의 회전 운동에너지를 비교할 수 있는 센서 기반 시뮬레이터를 개발하였다. 또한, 3D 시뮬레이션 등을 활용한 융합 교육 프로그램을 구성·적용하여 교육적 효과를 확인하였다. 전통 과학문화 속 물리 원리를 현대 디지털 기술로 재해석하고, 추상적인 물리 원리를 직관적으로 이해할 수 있는 체험형 과학교육으로 연결하였다는 점에서 높은 평가를 받았다.

<국무총리상> : 제로환타팀(학생부), 고둥학생팀(교원·일반부)

학생부 국무총리상 수상작:「하천 외래식물의 타감작용을 활용한 생태계교란종 환삼덩굴 억제 방안 연구」

제로환타팀은 하천 생태를 관찰하는 과정에서 일부 외래식물 주변에 다른 식물이 잘 자라지 않는 현상(타감작용)과 제초 후에도 쉽게 제거되지 않는 환삼덩굴 군락을 발견하고 해당 현상을 환삼덩굴 억제에 활용할 수 있는지에 대한 궁금증에서 연구를 시작하였다.

외래식물 3종의 추출물을 이용해 발아와 생장 억제 효과를 비교한 결과, 두 식물(개망초, 뚱딴지)의 혼합액에서 환삼덩굴의 발아 억제 효과가 크게 나타났으며, 실제 하천의 환삼덩굴 개체에 반복 살포한 결과 생육 억제 효과도 확인하였다. 일상에서 발견한 생태 문제를 단계적인 실험과 현장 적용으로 확장하고, 버려지는 외래식물을 생태 관리 자원으로 다시 활용하여 자원 순환의 가치를 높이는 동시에 자연 기반 관리 방안을 제시했다는 점에서 높은 평가를 받았다.

교원·일반부 국무총리상 수상작:「염분 스트레스에 따른 갯비틀이고둥의 행동 특성 분석 및 생태 탐구학습자료 개발」
(신대초등학교 최경주, 전현우, 진서영 교사)

고둥학생팀은 장마와 댐 방류 등으로 갯벌의 염도가 크게 낮아진 환경에서 바지락은 폐사한 반면 갯비틀이고둥은 생존한 현상을 관찰하면서 갯비틀이고둥의 높은 생존력에 대한 궁금증에서 연구를 시작하였다.

갯비틀이고둥의 염분 적응과 행동 특성의 관계에 주목하여 자동 행동 분석 프로그램을 개발하고 갯비틀이고둥의 행동 특성을 정량적으로 분석한 결과, 염분 스트레스가 증가할수록 활동량과 호흡량을 줄여 에너지 소비를 낮추고 일시적인 염분 스트레스를 견디는 생존 전략을 확인하였다. 또한, 해당 연구 결과를 활용해 AI 연계 생태 탐구학습자료를 개발·적용하여 교육적 효과를 확인하였으며, 생물의 행동 특성을 통해 갯벌 환경 변화를 이해할 수 있는 가능성을 제시하고, 연구 결과의 생태·교육적 활용 가치까지 보여준 점에서 높은 평가를 받았다.

이 밖에도 최우수상 10점, 특상 75점, 우수상 99점 및 장려상 115점 등 총 303점의 수상작을 선정하였다. 올해 수상작에서는 주변의 자연·생활 현상에서 발견한 궁금증을 과학적으로 검증하고, 탐구 결과의 활용 가능성을 넓히려는 다양한 시도가 돋보였다.

국립중앙과학관 이은영 관장은 “전국과학전람회는 스스로 질문을 만들고 관찰과 실험을 통해 답을 찾아가는 과학 탐구의 과정을 경험하는 자리”라며, “이번 대회에서 보여준 참가자들의 끈기 있는 탐구와 새로운 시도가 앞으로 더 큰 과학적 성취로 이어지기를 기대한다”고 밝혔다.

제72회 전국과학전람회 전체 수상 결과는 국립중앙과학관 누리집(www.science.go.kr)에서 확인할 수 있으며, 대통령상과 국무총리상을 비롯한 전체 출품작은 10월 10일(토)까지 국립중앙과학관 미래기술관 3층 특별전시실에서 전시되고, 시상식은 11월 3일(화) 국립중앙과학관 사이언스홀에서 개최될 예정이다.

붙임: 제72회 전국과학전람회 대통령상·국무총리상 수상작품

학생부 대통령상

교원·일반부 대통령상

학생부 국무총리상

교원·일반부 국무총리상