[학생과학발명품 경진대회]국무총리상 「2차원충돌 실험장치」

“존경하는 고 이휘소박사님처럼 세계적으로 유명한 물리학자가 되겠습니다.”

국무총리상의 영예를 안은 하명현(대구과학고2년·ha711mh@chollian.net)군. 그의 출품작은 심사위원들로부터 이론과 작품 모두 고등학생의 수준을 뛰어넘을 정도로 우수하다는 평을 받았다.

그의 발명품은 ‘사이클로이드(Cycloid) 2차원 충돌 실험장치’. 2개의 쇠구슬 충돌을 통해 운동량보존 법칙을 다양하게 실험할 수 있는 학습용품이다.

2개의 쇠구슬을 똑같은 높이와 각도에서 굴려 충돌시키는 기존 실험도구는 대부분 엉터리가 많았다. 굴림대에서 쇠구슬들을 굴려 충돌하기에는 높이, 출발시간 등의 오차가 너무 컸기 때문이다.

“어떻게 2개의 구슬을 운동량 보존법칙대로 충돌하게 만들까 고민하면서 인터넷에서 물리 관련 정보를 많이 찾았어요.”

그래서 만난 이론이 바로 ‘사이클로이드 곡선’. 이 곡선은 곡선의 어느 지점에서 공을 굴려도 바닥에 떨어지는 시간이 똑같다. 하군은 이 곡선대로 수없이 나무를 깍았다.

“실험도구를 이론의 곡선대로 만들기가 가장 어려웠어요.”

손으로 구슬을 떨어뜨릴 때 발생하는 시간차를 막기 위해 전자석을 위에 붙여 구슬이 동시에 떨어지도록 스위치를 만들었다. 결과는 운동량이 그대로 보존돼 구슬끼리 정확하게 충돌했다.

하군은 요즘 발로 작동시키는 PC용 마우스를 새로 착안, 새 발명품에 도전중이다.

내년에 한국과학기술원(KAIST)에 지원할 계획이라는 그는 여느 고등학생과 마찬가지로 록과 메탈을 좋아한다. 하군은 9월에는 유럽연합(EU)발명품경진대회에 나가 세계 청소년들과 발명실력을 겨룰 예정이다.

〈대전〓김종래기자〉jongrae@donga.com