“지진에 문 망가져도 대피 가능 이중문 고안”

제46회 전국학생과학발명품경진대회 영예의 수상자들
대통령상 인천과학고 이정민 양

《지진이 발생하면 자동으로 문이 열리는 이중문과 첫 장이 한 번에 깔끔하게 뽑히는 휴지갑이 올해 최고의 학생 발명 아이디어로 선정됐다. 과학기술정보통신부가 주최하고 동아일보사와 국립중앙과학관이 주관한 ‘제46회 전국학생과학발명품경진대회’의 수상작이 28일 발표됐다. 전국에서 총 1만1365명의 학생이 참가한 이번 경진대회의 최고상인 대통령상은 이정민 학생(인천과학고 3학년)에게, 국무총리상은 엄주연 학생(대전어은중 1학년)에게 돌아갔다. 대회의 심사는 학계, 연구계, 특허 전문가 47명으로 구성된 심사위원회가 진행했으며, 창의성과 탐구성, 실용성 등을 기준으로 이뤄졌다. 시상식은 10월 15일 국립중앙과학관 사이언스홀에서 개최되며, 대통령상 및 국무총리상 수상 작품을 비롯해 본선에 출품된 301점의 작품은 8월 30일까지 국립중앙과학관 미래기술관에 전시한다. 이 대회는 1979년부터 동아일보사와 국립중앙과학관이 함께 주관해 왔다.》

▶ 제46회 전국학생과학발명품경진대회 심사결과 명단

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28일 세종시 정부세종청사에서 전국학생과학발명품경진대회 대통령상을 수상한 인천과학고 3학년 이정민 양이 자신이 개발한 ‘지진 발생 시 자동 탈출 가능한 이중문’에 대해 설명하고 있다. 과학기술정보통신부 제공

“평소 사회 안전 시설들에 관심이 많아 지진이 일어났을 때 문이 망가져도 대피를 할 수 있는 이중문을 고안하게 됐습니다.”

제46회 전국학생과학발명품경진대회에서 대통령상을 수상한 이정민 학생은 28일 동아일보와의 통화에서 발명 아이디어를 떠올린 계기에 대해 이같이 말했다.

이 양이 개발한 ‘지진 발생 시 자동 탈출 가능한 이중문’은 지진이 났을 때 건물에 가해지는 하중으로 인해 문틀이 뒤틀리면서 문이 열리지 않는 상황에 대비할 수 있는 문이다. 이중문은 문의 오른쪽 문으로, 문 오늘쪽 하단에 사람이 몸을 숙이고 나갈 수 있을 정도의 크기로 작게 나 있는 ‘문 안의 문’이다.

지진으로 인해 문에 하중이 가해질 경우 마치 얼음 틀을 비틀면 얼음이 튀어 나오듯이 이중문이 자동으로 열리게끔 설계돼 있다. 이 양은 “이중문의 틀을 직선이 아니라 약간 기울어지게끔 설계했다”며 “물리학의 ‘빗면의 원리’를 활용했다”고 설명했다. 빗면의 원리는 비스듬한 빗면에서 가장 뾰족한 부분에 힘이 집중되며 적은 힘을 들여 큰 힘을 낼 수 있는 원리를 의미한다. 이 양은 “요즘 1인 가구에서 화장실에 갇히는 사고가 발생하기도 하는데 그런 사고를 예방하는 데도 도움이 될 수 있을 것”이라고 했다.

심사위원회는 이 양의 발명품이 아파트와 건물의 방화문 구조에 맞춰 제작돼 실용성이 높고, 향후 고층 건물 안전 설비나 차량 탈출 시스템 등으로 활용될 가능성이 크다는 점을 높이 평가했다고 밝혔다.

이 양은 올해 고등학교 3학년으로 대학 입시를 앞두고 있지만 이번 대회를 위해 방학과 식사 시간을 쪼개 가며 발명품을 준비했다. 이 양은 “방학 기간에 3D 프린터로 결과물을 출력하려고 학교에 갔다가 실험실에 갇힌 적도 있었다”며 “힘들고 어려운 시간도 있었지만 초등학교 때부터 매년 참가해 온 발명품경진대회에서 최고 상을 받게 돼 정말 기쁘다”는 소감을 밝혔다.

“휴지 처음 뽑을때 한장만 나오는 휴지갑 발명”

제46회 전국학생과학발명품경진대회 영예의 수상자들
국무총리상 대전어은중 엄주연 양

전국학생과학발명품경진대회 국무총리상을 수상한 대전어은중 1학년 엄주연 양이 ‘첫 장이 깔끔히 뽑히는 휴지갑’ 작품을 설명하고 있다. 세종=뉴시스

“저는 비염이 있어서 항상 휴지를 손에서 놓지 못하는데요. 휴지갑을 뜯을 때마다 휴지가 여러 장씩 나오는 게 너무 아깝다고 생각했습니다.”

이번 발명품경진대회에서 국무총리상을 수상한 엄주연 양은 새 휴지갑을 뜯을 때 휴지가 딱 한 장만 나오게 할 수 없을까 고민하다가 ‘첫 장이 깔끔히 뽑히는 휴지갑’을 고안했다고 했다.

처음에는 양면테이프를 활용해 휴지 한 장만 들어 올리는 방법을 생각했지만 실제 실험을 해보니 생각만큼 효과적이지 않았다. ‘왜 그럴까’를 깊이 고민한 끝에 휴지갑 뚜껑과 휴지가 마찰력으로 강하게 밀착해 있다는 것을 떠올렸다. 엄 양은 “마찰력을 줄이는 무언가가 필요하다고 생각했다”고 했다.

엄 양이 개발한 휴지갑 뚜껑에는 마찰력을 조절할 수 있는 ‘마찰 끌개’와 ‘사이드’라는 구조물이 붙어 있다. 마치 옛날에 쓰던 빨래판처럼 생긴 마찰 끌개는 휴지 첫 장과 뚜껑이 잘 붙어 있게 하기 위해 마찰력이 높이는 역할을 한다. 마찰 끌개 양옆에 있는 사이드는 여러 장의 휴지가 딸려 오지 않도록 오히려 휴지와 뚜껑 사이의 마찰력을 낮추는 역할을 한다. 마찰력을 줄이기 위해 뚜껑과 휴지가 닿는 면적을 최소화할 수 있는 돌기형 구조로 설계했다. 그 결과 마찰 끌개에 닿아 있는 한 장의 휴지만이 딸려 올라오게 되는 것이다.

엄 양은 이번 대회 수상도 기쁘지만 발명품을 만드는 과정이 매우 값졌다고 이야기했다. 엄 양은 “사이드 구조를 만들 때에는 돌기의 거리를 다 다르게 해 실험을 했다”며 “몇 달 동안 아이디어를 생각해 보고 실험으로 확인하고 다시 고민하는 과정을 반복했는데, 그 결과 좋은 상을 수상하게 돼 뿌듯하다”는 소감을 전했다. 엄 양은 “이번 대회의 경험을 발판 삼아 커서 ‘나만의 사업 아이템’을 찾는 것이 꿈”이라고 했다.