제12회 화학탐구 프런티어 페스티벌에서 유니온 팀(지도교사 박기식·경기고)으로 출전한 권병수(경기고 2) 학생과 서정환(단대부고 2) 학생이 대상을 받았다. 쟁쟁한 과학고 학생들 사이에서 강남 일반고 학생들이 값진 결실을 얻어 더욱 눈길을 끈다. ‘염류 이온이 가진 정전기적 인력에 기초한 이온발전기에 관한 연구’를 완성하기까지의 뒷얘기를 들어봤다.

후쿠시마 원전 사태 후 탐구 주제 고민
친환경 에너지 이용한 이온발전기 연구
한국석유화학협회가 주관하는 화학탐구 프런티어 페스티벌은 차세대 과학 인재를 꿈꾸는 청소년들의 화학 축제다. 두 학생은 같은 중학교 출신으로 보다 깊이 있는 실험과 과제 연구를 해보고 싶다는 생각으로 의기투합해 당당히 대상을 거머쥐었다.
경기고 권병수 학생은 “후쿠시마 원전 사태 이후 원전의 위험성이 심각한 문제로 떠오르면서 친환경적인 발전 시스템을 생각해보게 되었다. 교내 과제 연구에서 비슷한 주제로 참가한 뒤 그 내용을 조금 더 개선하고 향상시켜 보고 싶었다”며 참가 계기를 설명했다.
단대부고 서정환 학생도 “교과서를 벗어나 관심 주제를 가지고 한 번쯤 깊이 있는 과학 탐구와 실험 경험을 해보고 싶었다. 대회에 참가하면서 개인적으로 발표 능력과 자신감이 생겼다”고 참가소감을 덧붙였다.
바닷물 속 이온물질들이 가진 전하를 이용해 발전시키면 충분한 양의 전기를 생산해 실생활에서도 유용하게 쓰일 것이라는 생각에서 출발한 연구였다.

연구 논문 통해 테프론 소재 주목
아크릴 이용해 발전기 만들어 실험
올해 1월부터 3월까지 연구 논문을 참고해 기초적인 자료 조사를 하면서 전기적 특성이 우수한 ‘테프론’ 소재를 찾았다. 예비 실험을 통해 이 소재로 전기를 생산할 수 있다는 것을 확인한 것이다. 제안서 통과 후 효율적인 발전기 시스템을 찾기까지 네 번의 시행착오를 겪었다.
권병수 학생은 “아크릴을 이용해 실험할 발전기를 총 4개나 만들었다. 처음에는 테프론 소재로 전극을 만들었지만, 그 안에 있는 알루미늄에는 공기나 물이 들어가면 안 된다는 걸 미처 몰랐다. 두 번째에는 전극을 다시 만들어 완전히 밀폐된 발전기를 만들었다”며 녹록치 않았던 실험 과정에 대해 털어놨다.
바닷물 공수 과정과 바다 환경을 재연하기 위한 노력도 재미난다.
서정환 학생은 “정전기 유도현상을 실험하기 위해 바닷물이 필요했다. 처음에는 횟집에서 얻어왔지만, 나중에는 병수가 직접 바닷가에서 채취해왔다. 바다와 비슷한 환경을 만들기 위해 바닷물을 흔들면서 발전기 실험을 했다. 하지만 전극이 정전기 벽면에 붙어서 실험 결과에 영향을 줄 수 있어, 결국 설치 공간을 더 넓혀야 했다”고 덧붙였다.
가장 기억에 남는 순간은 실험을 마무리하고 마지막 발표 자료를 제출하기 30분 전의 일이다. 반신반의하며 3.0V 전구를 발전기에 부착해 실험한 결과, 불이 들어온 것을 확인할 수 있었다. 실생활의 상용화 가능성을 엿볼 수 있는 값진 성과였다.

권병수 학생, 생화학·분자생물학 분야
서정환 학생, 공학·인공지능 분야 관심
두 학생은 지도를 맡았던 경기고 박기식 교사(과학부장)에게 고마운 마음을 드러냈다. 대조군과 실험군을 결정하는 것부터 실험 결과의 원리를 알려주는 등 나침반 역할을 해주신 것이다.
대상을 받은 이번 연구는 친환경적인 에너지를 활용한 발전 원리가 과학적으로 가치가 있다고 평가받았다. 발전소 생산 비용 절감 효과도 기대할 수 있어 산업체 담당자들의 이목이 쏠리기도 했다.
권병수, 서정환 학생은 둘 다 과학 분야에 남다른 관심으로 교내 탐구대회를 비롯해, 동아리 활동에도 적극적으로 참여하고 있다. 권병수 학생은 생화학·분자생물학 분야의 진로를 꿈꾼다. ‘인체의 피로도를 수치화하는 연구’를 하고 싶단다. 서정환 학생은 공학·인공지능 분야에서 ‘다른 사람들의 삶을 편리하게 만들어주는 기술이나 관련 애플리케이션을 개발하고 싶다’는 포부를 밝혔다.  
운동을 즐기고 아이돌 음악을 좋아하는 지극히 평범한 고등학생 두 명이 비범한 지적 호기심을 분출해 얻어낸 값진 연구 성과. 화학탐구 프런티어 페스티벌 대상을 넘어, 미래를 이끌어갈 차세대 과학 인재로 건강하게 성장하기를 기대해본다.

(왼쪽부터) 경기고 2학년 권병수 학생, 단대부고 2학년 서정환 학생두 학생이 연구한 ‘이온발전기’

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