인천과학고등학교에서

아이디어와 생각을 세상에 알린

청소년들 소개!

저번 1편 기사에서는

인천시 청소년들 중 대회에서

수상한 학생들이 어떻게 연구를

진행하고자 고민했고,

활동들을 진행했는지

자세하게 알아보았습니다.

1편에 이어 2편에서도

전국구 단위로 교류하고,

연구하고, 고민했던 아이디어와

결과를 세상에 알린

청소년들의 이야기를 담아보고자 합니다.

전국과학전람회는 과학기술에 대한

심도 있는 연구 활동을 장려하고,

과학에 관한 탐구심을 함양하여

과학기술 발전에 이바지하기 위해

개최하는 대회로서

1949년부터 지금까지

이어지고 있는 유서 깊은 대회입니다.

무려 19,426개의 수상작을 확인해볼 수 있으며

물리/화학/생물/지구 및 환경/산업 및

에너지(SW-IT 융합 분야 포함)까지

5개 분야에서 진행된 연구들을 보며

시대에 따라, 관심사에 따라 달라지는

과학 분야의 논점들을 확인해볼 수 있습니다!

[국립중앙과학관 전국과학전람회 수상작 보러 가기]

전람회 통합검색<전국과학전람회<특별전ㆍ행사-국립중앙과학관 국문 사이트

전국과학전람회 전람회 통합검색 공유하기 인쇄 전체 19,426건 , 현재 페이지 1 /1,943 전람회 통합검색 목록으로 번호, 연도, 분야, 제목, 지도교사, 수상자 정보 제공 번호 연도 분야 제목 지도교사 수상자 19426 2022 물리 400년을 견딘 범어사 일주문(조계문)에서 찾은 조상들의 건축기법에 대한 탐구 심정아 이예은, 이도윤 19425 2022 물리 경산 반곡지 왕버드나무 물그림자의 비밀 최문희 정도윤 19424 2022 물리 공기압력을 이용한 선박평형수 친환경 대체방법에 대한 연구 강가영 김시율 19423 ...

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제68회 전국과학전람회 수상자들,

인천과학고등학교 학생들을 소개합니다!

인천과학고등학교에서는

저번에 소개해드렸던 DMZ 청소년 환경 생태

논문 발표대회를 포함해 탐구 분야에서

관심을 두고 다양한 연구 활동을 진행합니다.

자연, 일상 등 각자가 생각한 이슈와 계기를 중심으로

연구 성과를 보여주었는데요,

전국과학전람회에서 지구 및

환경 분야 1팀(특상),

물리 1팀(우수),

생물 2팀(우수)를 대상으로

인터뷰를 진행해보았습니다!

1) 자기소개 부탁드립니다!

-매미 자석(Rattlesnake magnet) 소리의

특성에 관한 연구(물리/우수상)

김세민(28기) A:

안녕하세요!

인천과학고등학교 3학년 4반 김세민(28기)입니다.

물리와 화학에 관심을 두고 있으며

최근에는 화학 분야를 더 좋아하고 있습니다.

새로운 분야에 관심을 두고 있으며

신소재, 신재생에너지 분야를 연구하고 일하고 싶습니다.

프로그래밍 지식이 없었다는 한계를 느끼고

3D 그래프를 만들어주는 프로그램 등

실험에서 사용하지 못한 장비도 사용하고,

비용적-시간적으로 여유가 되는 환경에서

한계에 부딪히지 않고

연구하는 사람이 되고자 합니다!

이채연(28기) A:

안녕하세요!

인천과학고등학교 3학년 2반 이채연(28기)입니다.

물리, 정보 분야에 관심을 두고 있으며

최근에 심리음향학을 알게 되면서

추후에 심리치료에 활용할 수 있는

음파를 연구해 관련 치료술을

개발하고 싶은 학생입니다.

AI 접목도 해보면서

세상에 널리 이로운 영향을 주는 사람이

되고 싶습니다.

송준섭(28기) A:

안녕하세요!

인천과학고등학교 3학년 2반 송준섭(28기)입니다.

물리에 관심을 두고 있으며

최근에는 화학 분야에도

관심을 두기 시작한 학생입니다.

한 분야에서 잘하면,

열정이 생길 수밖에 없습니다.

과학 분야에서 앞을 향해가는

사람이 되고자 합니다!

-램버트 방정식과 SVD를 활용한

소행성의 궤도 결정에 관한 연구

(지구 및 환경/특상)

김민채(28기) A:

안녕하세요!

인천과학고등학교 3학년 1반 김민채(28기)입니다.

제 이름인 민채를 한자어로 변환하면,

옥돌 민(珉), 캘 채(採)로 “돌을 캐다.”라

는 뜻이 되는데,

그 운명대로

지구과학을 많이 사랑하고,

지질학자가 꿈인 학생입니다.

우주지질학을 공부하여

우주를 알아가고자 하며

좋아하는 것을 열심히 하면서 노력하고,

제가 좋아하는 분야에서 최고가 되고자 합니다!

박도현(28기) A:

안녕하세요!

인천과학고등학교 3학년 3반 박도현(28기)입니다.

물리, 지구과학에 관심을 두고 있으며

어떤 분야든 파고들어 깊은 지식을 가진

멋진 과학도가 되는 것을

목표로 하고 있습니다.

물리천문학 분야를 깊게 공부해서

한국을 떠올리면 생각나는

과학 분야의 전문가가 되고 싶습니다!

최세현(28기) A:

안녕하세요!

인천과학고등학교

3학년 1반 최세현(28기)입니다.

정보 분야, 그중에서도

특히 인공지능 개발, 자연어 처리,

코딩 쪽에 관심을 두고 있습니다.

해당 분야로 진출은 물론,

창업도 꿈꾸고 있습니다.

나중에는 음악의 꿈도 펼치고자 합니다.

-구멍갈파래 유래 셀룰로스를 활용한

생분해성 마스크 필터 제작 및

성능 개선 연구(생물/우수)

김시환(28기) A:

안녕하세요!

인천과학고등학교 3학년 3반 김시환(28기)입니다.

저는 생물 분야 중 세포생물학에

관심을 두고 있으며

이를 공부하는 학생입니다.

사람의 병(세포 분야)에 다가가고자 하며

암에 많이 걸리는 상황임에도 확실한

치료법이 없는 현실을 마주하고,

치료과정조차 고통스러운 상황을 고려해

‘암’ 문제를 고찰하고자 합니다.

-백운산 지의류의 지표종으로서 특성에 관한 연구

(생물/우수)

김은성(28기) A: 안녕하세요!

인천과학고등학교 3학년 3반 김은성(28기)입니다.

생물, 화학 분야에 관심을 두고 있으며

지의류 분야에서 박사, 학사 과정을 수료하고,

교수까지 생각하고 있습니다.

궁극적으로는 인재가 몇 없는

분야에서 인재로서 서고 싶습니다!

황윤하(28기) A:

안녕하세요!

인천과학고등학교 3학년 2반 황윤하(28기)입니다.

생명과학, 그중 면연학에 관심을 두고 있으며

확신할 정도로 몰두함으로써

성공 의지를 다지고 있습니다.

고등학교 과정에서 배울 내용은

다 배워서 한계를 느끼는데,

이제는 다른 분야도 탐구하고 싶습니다.

한 획을 긋는 사람이 되겠습니다!

남윤정(28기) A:

안녕하세요! 인

천과학고등학교 3학년 3반 남윤정(28기)입니다.

생물과학을 전공하고 있으며 미생물학에

더욱 집중하여 공부하고 싶은 학생입니다.

순수과학(자연과학)을 향해 미

생물학에 이바지하는 사람이 되고 싶습니다!

2) 전국과학전람회에 출품한 기획 및 아이디어의 내용을 설명해주세요!

전람회에 어떤 주제로

출품할지 고민하다가,

한 친구가 매미자석을 가져와서

노는 모습을 보고 영감을 받았습니다.

그전에도 의자를 끌면서 생기는 소리,

무언가 부딪히면서 생기는 소리와 같이

소리를 메인 주제로 선정할 생각을 하고 있었는데,

매미자석을 보는 순간, 자석, 충돌, 소리에 관한 연구가

전부 가능하겠다는 생각이 들었고,

주제 선정의 폭이 넓어 전람회에

출품할 주제로 선정하였습니다.

매미자석 2개를 서로 부딪히면서 발생하는

“찌르르르...” 레이소리의

원인을 찾고자 하였고,

소리의 특성을 알아보는 것을

최종 목표로 잡았습니다.

자석 주위에 형성되는

자기장 분포 확인은 물론,

실질적으로 자석이 부딪혔을 때,

발생하는 운동 양상과 소리 특성을 확인하기 위하여

초음속 카메라와 음성 스펙트럼 분석법 기법을 활용해

2가지를 전부 확인했습니다.

이때, 자석의 모양과 크기,

그리고 충돌 환경에 따라

직접 실험장치를 설계하고,

다양한 상황에 따른 실험을 진행했습니다.

[소행성 궤도 팀]

A: 저희 팀은

소행성을 관측하는 걸 주제로 선정하였습니다.

“소행성 좀 멋있는데?”라는 생각에

소행성을 관측해보고 싶다는 생각이 강했고,

문득 떠올려보니, 인류 멸망의 가장 큰 원인 중 하나가

바로 소행성의 충돌이라는 사실을 깨닫게 되었습니다.

그래서 소행성의 궤도를 알아봐야겠다고 생각해

소행성의 궤도를 결정하는 활동을 진행했습니다.

지구와 마찬가지로 소행성도 태양 주위를 공전합니다.

단, 소행성마다 궤도의 크기 및 기울기, 형태

(타원에 가깝게 찌그러져 있는지?)가 전부 다릅니다.

그래서 이 각들을 다 결정할 수 있다면,

소행성의 궤도를 하나로 측정할 수 있겠다고 생각해

최종적으로 소행성의 관측값만 넣어주면,

바로 궤도를 산출해내는 프로그램을

만들고자 하였습니다.

이를 위해 2가지 방법을 이용해

소행성의 궤도를 알아내는 것을 목표로 하였습니다.

[셀룰로스 생분해성 마스크 필터팀]

A: 교내 R&E에서 생물 연구를 같이 진행하면서

생명과 세포 연구를 같이하고 싶었는데,

1학기 안에 전람회 실험을 끝내고,

인천대회에 출품해야 하는 상황이었습니다.

그러다가 “일상에서 불편한 점이 없을까?”라는

궁금증을 가지게 되었고,

지금은 마스크에 관한 규제가 많이 풀려서

마스크를 벗고 대화해도 되지만,

2022년까지만 하더라도 마스크 착용이 필수였으며

1회용 마스크를 많이 착용하고,

버리는 과정에서 환경오염의 영향력이 크다는

기사를 접한 것이 실험의 계기가 되었습니다.

또한,

제주도 연안에 구멍갈파래

녹조가 연안에 쌓이면서 환경오염,

생태계 파괴, 경관을 해치는 악영향을 들으며

“구멍갈파래는 식물이니까 셀룰로스가 많겠다!

추출해서 친환경 마스크를 만들어보자!”라는

아이디어를 떠올리며 진행하였습니다.

그래서 연구할 때,

기존의 친환경 마스크(생분해성)가 있지만,

성능이 일반 부직포 마스크보다 떨어지는 점을 고려해

성능 개선까지 추가로 생각했습니다.

(1) 연구를 위해 우선,

구멍갈파래로부터 셀룰로스를 추출해야 합니다.

용매 추출법을 이용해

셀룰로스 가루를 추출했습니다.

(2) 다만, 셀룰로스와 같은 다른 당류는 물에 잘 녹지만,

셀룰로스는 예외로 특이하게 잘 녹지 않았습니다.

그리고 다른 어떠한 용매에서도

잘 녹지 않아서 잘 녹이기 위해

이온성 액체라는 용액을 제작했습니다.

(3) 셀룰로스를 녹인 <셀룰로스 필터 용액>을 제작했고, 그 필터를 기존에 있었던 친환경 부직포에 도포해서

‘저희만의 필터 마스크’를 제작했습니다.

(4) 성능 테스트를 위해 미세형광입자를 이용해

진공펌프로 빨아들이면서 미세입자를

얼마나 막아주는지를 비교했습니다.

실제로 마스크로 호흡하는 환경을 조성하기 위해

마스크 공기필터 역할을 해주는 장치

(Filter Performance Tester)까지

직접 고안-보완했습니다.

(5) 생분해성 확인을 위해 효소를 처리해

기존 생분해성 부직포 마스크 VS 제작한

필터 마스크의 생분해도가 얼마나 되는지

실험했습니다.

[백운산 지의류 지표종 팀]

A: 저희 팀에서 주제 선정을 위해

조원과 많은 대화를 한 결과,

조원 모두가 21세기 인류 때문에

오염된 대기 환경을 포함한

여러 환경에 주목하고,

관심을 둔다는 점을 알게 되었습니다.

그래서 생물과 환경의 연관성을 찾던 중,

대기오염에 관한 지표를 보여주는 지표종인

‘지의류’에 주목했습니다. 더 찾아보니,

관련 연구가 많지 않았고,

“이 분야의 개척자가 되자!”라는 생각으로

연구 주제를 선정했습니다.

지의류 연구 및 지의류와 환경과의 상관관계,

영향력을 알려면,

지의류를 먼저 알아야 한다고 생각하여

인천과학고 뒤편에 있는 백운산에 올라서 채집하고,

외형적 특징, 유전자를 확인해 내생 곰팡이와 균류

(버섯 등) 종들을 탐구했습니다.

이후, 소방형틀(20*20, 10*40, 5*80cm)을

직접 제작하여 백운산을 등산해 분포된

지의류를 확인하고, 분포를 이용해

대기가 얼마나 오염되었는지 알아볼 수 있는

‘대기오염청정지수’ 지표를 계산했습니다.

그리고 채집한 지의류들을 대기오염 물질

(이산화황 기체)에 노출해 이들의 외형,

엽록소, 내생 곰팡이 변화를 확인했습니다.

3) R&E 활동을 통해 겪었던 애로사항과

연구에서 느꼈던 한계가 있다면,

혹은 아쉬운 점이 있다면

어떤 것일지 궁금합니다!

[매미자석팀]

A: 시행착오가 많았습니다.

처음에 연구의 목적성, 방향,

구체적으로 어떤 실험이 연구에 필요한지

계획하지 못했습니다. 주제를 잡은 후,

어떤 연구를 진행해야 할지 고민하다 보니,

필요 없는 실험도 많았으며

사용해야 하는 프로그램이

어떤 프로그램인지 잘 모르는 상태에서

시작할 때도 있었고, 나중에 돌아볼 때,

실험한 건 많지만, 보고서나 발표 자료에

넣을 실험 결과가 없어 새로운 실험을

해야 했었습니다.

‘처음부터 어떤 연구를 진행할 것이다.’를

확실하게 정해놓고 실험했었다면,

더욱 잘 진행되었을 것 같아 아쉽습니다.

한편, ‘찌르르르’라는 특이한 소리는

시간에 따라서 주파수가 변하는

‘처핑 현상’이 생기면서

나타나는 것을 확인했습니다.

자석끼리 한번 충돌할 때,

발생한 소리의 진동수가 1초 단위로

주기적인 자극이 되면서 공기로

전달되어 들리는 것입니다.

[소행성 궤도 팀]

A: 소행성의 궤도를 예측하는

시뮬레이션을 직접 만드는 건

성공했습니다.

그리고 만드는 과정에서

‘사용하는 데이터들의 시간

간격이 넓게 벌어질수록 더 정확하다.’,

‘데이터가 많을수록 더 정확해진다.’ 등

여러 가지 프로그램의 특징을

발견할 수 있었습니다.

결과는 성공했지만,

정확도가 많이 떨어졌습니다.

연구 과정에서 “뭔가 잘못되었는데,

어디가 잘못되었는지 모르겠다.”라는

생각이 들었습니다.

생소한 분야이자,

그중에서도 SVD 기법으로

소행성 궤도를 연구한 것은

저희가 최초였던 만큼 관련 문서,

전문가들에게 물어보고,

찾을 수 있었던 자료 및

조언이 많지 않았습니다.

(궤도, 코딩 지식 및 이해도를

동시에 아는 교수가 없었습니다.)

어려운 분야들이 섞여 있어서 학생으로서는

이해했던 학문만으로는 도달할 수 없는

한계가 분명했습니다.

연구 과정에서 쓰인 렘버트 방정식을 잘 활용했더라면,

정확도를 향상할 수 있었겠다는 아쉬움도 있습니다.

즉, 완결된 결과를 만들 수 없었습니다.

이번에 연구 결과를 도출하여 수상하였지만,

여전히 더 이해가 필요한 분야라고 생각합니다.

연구도 더 진행할 필요성을 체감하였습니다.

[셀룰로스 생분해성 마스크 필터팀]

실험 결과, 마스크 성능 개선 및

생분해성을 확보했습니다.

문제는 실험 과정에서 시간에 쫓기다 보니,

‘인체에 무해한지?’를 실험하지 못했습니다.

이론적으로는 무해하다는 걸 확신했지만,

실험으로 확실하게 어필하지 못해 아쉽습니다.

그리고 사용한 이온성 액체는 기존에는 사용하지 않다가 물에 녹지 않는 물질들을 녹일 수 있다는 장점 때문에

최근 연구가 진행 중이라 자문을 얻기도 어려웠습니다.

무엇보다 저희 팀은

한계를 넘어서는 연구를 진행하고

싶었습니다. 그러다 보니,

학교에 없는 기자재를 사용해야 하는

상황도 있었습니다.

다행히 교수님에게서 자문을 구하면서

대체할 수 있었고, 도움을 많이 받았습니다.

[백운산 지리적 생태적 특성팀]

A: 백운산에 분포한 지의류를 통해서

대기오염도를 확인할 수 있었고,

백운산이 청정지역이라는 점을

확인할 수 있었습니다.

다만,

고도에 따른 지의류의

분포가 균등하지 않았고,

이산화황의 농도가 높아질수록

지의류의 색이 진한 초록색->

연한 초록색로 바뀐다는 점,

균류의 자낭과 색이 어둡게 바뀌면서

일정량 이상의 이산화황이 생기면

공생하는 조류의 생장을 방해할 수 있다는

우려도 확인할 수 있었습니다.

그러나 실험을 위해 지의류를 채취하려면

백운산을 등반해야 했습니다.

여러 차례 등산하면서

체력적-정신적으로 힘들었습니다.

그리고 지의류 자체가 생소한 개념이라

진행하는 연구 방향이 맞는지 확신할 수 없었고,

참고 문헌의 수도 적었습니다.

백운산뿐만 아니라 인천광역시 전체를 탐방하면서

지의류를 채취하면,

‘인천광역시의 대기오염 정도’를

알 수 있지 않을까 생각합니다.

인천과학고 29기 학생 일동:

“마지막으로, 제63회 전국과학전람회에

참가할 수 있도록 도와주신

지도 교사님께 감사드립니다!”

과학 분야의 탐구에서

분명히 한계점을 느낀 부분이 있다는

답변을 많이 들었습니다.

하지만 그만큼 다른 연구자들이

도전하지 못했던 분야에 뛰어들어서

얻었던 경험인 만큼 큰

의미가 있다고 생각합니다.

특히 청소년 시기에 이렇게 경험했으니,

성인이 되었을 때,

이를 계기로 더욱 공부하고, 활동하게 된다면,

해당 분야에서 진전을

기대할 수 있을 것으로 보입니다!

쉽지 않은 도전이겠지만,

새롭게 도전한 청소년 여러분들을 응원합니다!

<인천과학고등학교>

인천과학고등학교

인천광역시 중구 영종대로277번길 74-37

※ 본 게시글은 제11기 인천시 블로그 기자단 김현재 님이 작성하였습니다.

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