지난 15일 서울교육청은 ‘제39회 서울학생과학발명품경진대회’ 본선 대회 입상자를 발표했다. 이번 대회는 학교, 교육지원청, 과학전시관의 예선 대회를 거쳐 선정된 5개 부문 156점의 작품으로 특상 수상작은 ‘제39회 전국학생과학발명품경진대회’에 서울 대표로 참가할 자격이 주어진다. 전국대회 출품 영예를 안은 우리 지역 학교 수상자 3명을 만났다. 

따로 또 같이 리코더

신서초등학교 5학년 안상현 학생

서울신서초등학교(교장 이명숙) 5학년 안상현 학생은 수업시간에 친구들과 함께 연주할 때 합주 소리에 묻혀 자신의 연주 소리가 잘 들리지 않는 것에 아이디어를 얻어 <따로 또 같이 리코더>를 발명했다.
<따로 또 같이 리코더>는 리코더를 연주하면서 외부로 전달되는 소리는 방음 덮개로 줄이면서 연주자 본인에게는 착용한 헤드폰으로 연주 소리를 잡음 없이 명확하게 들을 수 있는 발명품이다. 발명 원리는 이렇다. 상부 덮개와 하부 덮개가 자석으로 연결돼 리코더의 음향 구멍을 막을 수 있는 방음 덮개에 소리전달관으로 연결된 헤드폰을 부착해 자신의 연주 소리는 크게 듣는다. 외부로 나가는 소리를 조절할 수 있어 늦은 시간 소음 때문에 연주할 수 없는 단점을 보완해 시간과 장소의 제약 없이 연주할 수 있다는 특징이 있다.
“리코더의 소리를 일괄적으로 줄이면 합주를 할 때 타 악기 소리와 자기 악기 소리를 구분하면서 합주하기가 어려워요. 이 발명품은 외부로의 소리 전달을 최소화하면서도 방음 덮개에 소리 전달관을 연결한 헤드폰을 부착해 사용자가 자기만의 연주 소리를 잘 들을 수 있도록 했습니다.”
또한 방음 덮개는 상부 덮개와 하부 덮개로 구성하고 상부 덮개와 하부 덮개는 자석으로 결합해 리코더를 사용하지 않을 때는 리코더로부터 방음 덮개를 분리할 수 있어 보관도 쉽다.
상현군은 교내 대회에 출전할 때는 리코더가 아니라 멜로디언으로 소리를 조절할 수 있게 만들었다. 멜로디언의 소리 나는 구멍을 막고 양쪽에 고무관을 연결했지만 멜로디언은 악기의 특성상 건반 사이마다 소리를 전달해 모든 소리를 완벽히 차단하기가 어려웠다. 하지만 리코더는 소리 나는 부분인 라비움만 막으면 소리를 조절할 수 있었다. 그래서 교내대회에서 수상한 후 교육청대회에 출전하기 위해 멜로디언에서 리코더로 악기를 바꿨다.
3~4학년 때도 발명품대회에 작품을 냈던 상현군, 하지만 교내대회 수상에 그쳐 큰 기대를 하지 않았지만 이번에 특상을 받고 보니 전국대회에서 대통령상을 꿈꾸게 됐단다.
“다른 사람에게 전달되는 소리의 차단 정도를 조절할 수 있도록 보완해서 전국대회에서 수상하고 싶어요.”

초보자도 쉽게 차는 꼴뚜기 풍선 제기

서울신강초등학교 5학년 이지민 학생

서울신강초등학교(교장 안정배) 5학년 이지민 학생은 초보자도 쉽게 찰 수 있는 꼴뚜기 풍선 제기를 발명했다. 지민군이 이번 작품을 만들게 된 계기는 우연히 아빠와 문구점에 들렀다 제기를 사서 제기차기 시합을 하면서부터다. 아빠가 제기 차는 모습을 보고 쉽게 찰 수 있을 것이라 생각해 도전해봤지만 단 하나도 차지 못하게 된 지민군은 초보자나 어린이도 쉽게 찰 수 있는 제기를 만들어야겠다는 생각을 했다.
“제기가 무거워서 생각보다 너무 빨리 떨어지는 거예요. 제기가 공중에서 천천히 떨어지게 하면 어린이들도 쉽게 찰 수 있을 것이라 생각했습니다.”
지민군은 천천히 제기가 떨어지게 만들려면 풍선과 낙하산을 달면 되겠다는 아이디어가 떠올랐다. 하지만 예상과 달리 낙하산을 달아보았지만 떨어지면서 빨리 펴지지 않았고 풍선은 부는 크기에 따라 떨어지는 속도가 달라졌다.
낙하산의 원리를 이용할 수 있는 것과 풍선의 크기를 일정하게 불 수 있는 조절장치가 필요했다. 이때 지민군의 눈에 들어온 것이 일회용 플라스틱 컵의 뚜껑이었다. 일회용 플라스틱 컵 뚜껑은 공기그릇 안에 부력을 형성해 낙하산과 같은 역할을 하게 돼 하강속도를 감소시켜 주고 일정한 속도로 떨어지게 하는 과학적 원리가 숨어 있었다. 또한 제기에 풍선을 연결해 크게 불면 표면적이 커져서 공기의 저항을 더 많이 받아 천천히 떨어졌다.
이런 과학적 원리를 적용해 일회용 컵 뚜껑에 풍선을 달고 불었지만 예상과 달리 풍선이 빙글빙글 겉돌았다. 풍선을 고정시키고 바람을 넣을 장치로 수영장에서 사용하는 튜브에 바람을 넣는 꼭지가 떠올랐다. 지민군은 풍선 입구에 튜브에 바람을 넣는 꼭지를 붙여서 쉽게 바람을 넣고 풍선의 크기도 일정하게 조절할 수 있었다.
“제기를 만들어 시범적으로 차봤는데 천천히 떨어져서 많이 찰 수 있었어요. 풍선에 튜브 꼭지를 달기 전에는 바람의 영향을 많이 받았는데 튜브 꼭지가 적당한 무게를 조절하는 것 같았어요. 주변에서 쉽게 구할 수 있는 재활용 제품을 사용한 것이 좋은 점수를 얻은 것 같습니다.”
지민군은 풍선이 터지면 쉽게 교체하기가 어려운 단점을 보완해 전국대회에서 좋은 성적을 거두고 싶다고 전했다.

깨끗하고 쾌적한 무당벌레 모자살균건조기

성재중학교 3학년 박선우 학생

“여름에 햇볕을 피하기 위해 모자를 쓰고 나면 모자에 염분 자국이 남잖아요. 염분 자국을 지우려고 매번 드라이클리닝을 하면 비용이 많이 들고 그냥 두면 염분기가 남아 있어 냄새가 나요. 하얀 얼룩이 남고 냄새가 나는 모자를 살균하기 위해 모자살균건조기 아이디어를 생각했습니다.”
성재중학교(교장 김대인) 3학년 박선우 학생이 발명한 아이디어는 모자살균건조기다. 모자살균건조기는 타이머를 설정하면 UV 램프와 팬이 작동해 세균을 살균하고 젖은 모자를 건조시켜 냄새와 염분기를 없애는 원리다. 작년에 50×30cm 정도 크기의 스탠드형 모자살균건조기를 발명해 교육청대회까지 진출했으나 디자인이 예쁘지 않은 단점이 있어 서울시대회에 나가지 못했다. 올해는 디자인 부분을 무당벌레 모양으로 보완하고 벽에 걸 수 있도록 작고 가볍게 만들어 공간 활동도를 높였더니 서울시대회에서 특상을 수상하는 쾌거를 얻었다.
“작년에 탈락한 것이 오히려 저에게 좋은 기회였어요. 1년 동안 제가 발명한 발명품을 사용해 보면서 단점을 계속 보완해 완성도를 높일 수 있었거든요. 특히 디자인 면에서 상품 가치를 높이기 위해 수정·보완을 많이 했습니다.”
처음엔 바가지를 뒤집어 모자 크기에 맞춰 잘랐다. 하지만 모양이 너무 허접해 보기에 좋지 않았다. 이때 선우군의 머리에 떠오른 아이디어가 한지였다. 친환경 소재의 한지는 플라스틱 바가지보다 모양을 내기도 더 좋았고 무당벌레 캐릭터룰 도입했다. 무당벌레 날개 부분은 모자가 씌워질 만한 크기의 풍선을 불어 그 위에 한지를 겹겹이 붙이고 투명 락커로 코팅해 디자인과 견고성을 해결했다. 또한 부피를 줄이기 위해 벽걸이로 가볍게 만들었다.
전국대회에 출전하기 위해 선우군은 오랫동안 사용하기에는 부적합한 종이라는 단점을 3D 프린터로 보완하려고 한다. 또한 사용하지 않을 때는 코드를 분리할 수 있도록 단점을 보완하고 전기코드가 있는 곳에서만 써야 하는 불편함을 해결하기 위해 충전식이나 배터리를 사용할 수 있도록 수정할 예정이다.
“디자인을 많이 보완하고 실용성을 높인 만큼 전국대회에서 좋은 상을 수상할 수 있을 것이라 기대합니다.” 선우군의 무당벌레 모자살균기는 현재 특허출원을 준비 중이다.

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