[HBN뉴스 = 정동환 기자] 과학기술 분야의 미래 주역을 발굴하기 위해 1994년 제정된 삼성휴먼테크논문대상 시상식이 지난 11일 열렸다. 제32회 대회에는 총 3172편의 초록이 접수됐으며, 엄정한 심사를 거쳐 120편이 수상작으로 선정됐다.
고교 부문 금상의 영예는 배재고등학교 1학년에 재학 중인 박원비(16) 군에게 돌아갔다. 박 군은 소형 액체로켓 엔진의 분사 구조를 개선해 연소 성능과 안정성을 동시에 향상시킬 수 있음을 실험적으로 입증한 연구로 높은 평가를 받았다. 특히 과학고 출신 지원자들이 다수였던 가운데 거둔 수상이라는 점에서 의미를 더했다.
박 군의 연구 핵심은 로켓 인젝터 구조의 혁신이다. 그는 가변 분사 방식의 핀틀 인젝터와 회오리 분사 방식인 스월 인젝터를 결합한 ‘PINTOSWIRL 인젝터’를 제안했다. 기존 액체로켓 엔진은 연료와 산화제의 밀도 차로 인해 혼합이 원활하지 않아 연소 불안정이 발생하는 경우가 많았는데, 박 군은 추진제에 회전 운동을 부여함으로써 혼합 효율을 근본적으로 개선하는 해법을 제시했다.
이 과정에서 박 군은 배재고 메이커스페이스실에 구축된 3D 프린터, 레이저 각인기 등 다양한 제작 장비를 적극 활용해 인젝터 구조물을 직접 설계·제작하고 반복적인 개선 실험을 진행했다. 단순한 이론 검토에 그치지 않고, 실제 제작과 실험을 병행한 점이 연구의 완성도를 높이는 데 중요한 역할을 했다.
그는 “직선으로 분사되던 저밀도 추진제가 회전 분사를 통해 분무각이 넓어지면서 무거운 추진제와 고르게 섞이게 된다”며 “그 결과 불꽃이 한쪽으로 쏠리지 않고 연소 안정성이 개선됐다”고 설명했다.
박 군은 실험적 성과에 그치지 않고 연구 결과에 대한 이론적 해석까지 제시하며 연구의 깊이를 더했다. 로켓 인젝터 분야는 공개된 자료가 많지 않아 실제로 제작하고 시험해 보기 전까지는 특성을 예측하기 어려운 영역이지만, 그는 대학 로켓 동아리와 항공우주공학과 재학생들에게 이메일과 SNS로 직접 연락하며 자문을 구하는 등 주도적으로 연구를 이어 나갔다.
또한 이 연구는 지도교사인 정태영 교사(물리)의 지속적인 지도와 조언 속에서 완성도를 높였다. 지도 교사에게 물리적 원리 검토와 실험 설계 방향에 대해 지속적으로 자문을 구하였고, 정 교사는 학생이 스스로 문제를 정의하고 해결책을 탐색할 수 있도록 전폭적으로 지원했다.
박 군은 “힘들고 포기하고 싶은 순간이 찾아오면 연소시험에 처음 성공했을 때의 기억을 떠올렸다”며 “지도교사의 격려와 로켓을 향한 열정이 연구를 계속하게 한 원동력이었다”고 말했다.
이러한 과정을 거쳐 완성된 논문은 밀도 차로 인해 연료와 산화제의 분사 힘이 크게 불균형해지는 조건에서도 추진제 혼합력을 높여 연소 성능과 안정성을 확보했다는 점에서 긍정적인 평가를 받았다. 특히 분무 특성과 추력 등 주요 성능 지표를 정량적으로 제시해 높은 수준의 공학적 설득력을 갖췄다는 평가다.
금상 수상 소감으로 박 군은 “연구를 하는 동안 내가 가고 있는 방향이 맞는지 스스로를 의심하는 순간이 많았는데, 이번 수상은 그 과정이 틀리지 않았다는 하나의 기준점을 확인한 계기였다”며 “오늘의 결과가 내일의 원동력이 될 것 같다”고 밝혔다.
박 군은 향후 카이스트 항공우주공학과 진학을 희망하며, “관련 분야 연구원이 되어 액체산소를 이용한 재착륙 로켓 개발에 도전하고 싶다”며 “복잡한 기술을 단순화해 더 많은 사람들이 쉽게 접근할 수 있는 연구 환경을 만들고 싶다”고 포부를 전했다.
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