[제41회 전국학생과학발명품경진대회]“1회용 마스크, 포장 뜯으면 색 변하게… 용도별 3종류 개발”

[수상작 50점 16일까지 국립중앙과학관 전시]
대통령상 ‘사용여부 알 수 있는 마스크’ 서울사대부설초 신채린 양

1일 정부세종청사에서 제41회 전국학생과학발명품경진대회 심사 결과가 발표됐다. 대통령상을 수상한 신채린 양(서울대사대부설초 4·오른쪽)과 김수호 지도교사가 ‘사용 여부를 알 수 있는 마스크’ 시제품과 설명 전시물 앞에서 포즈를 취했다. 세종=윤신영 동아사이언스 기자 ashilla@donga.com

“1회용 마스크는 수명이 있는 제품으로, 건강을 위해서는 정확히 사용해야 한다는 사실을 알려주고 싶었습니다. 그래야 자신의 건강도 지킬 수 있고, 불필요하게 버려지는 마스크를 줄여 지구의 건강도 지킬 수 있으니까요.”

장래 희망이 유엔 사무총장인 어린 발명가의 말은 당찼다. “어려운 사람을 돕고, 과학과 발명을 통해 환경을 지키고 싶다”는 희망은 발명가의 첫 발명품에도 고스란히 담겼다.

제41회 전국학생과학발명품경진대회에서 대통령상을 받은 신채린 양(서울대사대부설초 4)은 사용 후 마스크와 새 마스크를 구별하기 어려운 불편함을 해결할 방법이 없을까 궁리하다가 ‘발명’에 이르게 됐다고 1일 말했다.

일상에서 지나치기 쉬운 사소한 문제였지만 신 양의 접근은 남달랐다. 새로운 시각으로 문제에 접근해 해결책을 내놓은 것이다. 신 양은 “처음 뜯은 마스크와 하루 사용한 마스크를 구별할 수 없는 게 이상했다”고 했다. “사용 후 마스크의 필터 성능이 떨어지고 세균이 번식해 오염됐음을 직접 보여주면 좋겠지만 이는 거대한 연구장비가 필요하다”며 “눈으로도 사용 여부를 간단히 알 수 있는 다른 방법이 있을 거라 생각하다가 이번 발명 아이디어를 떠올렸다”는 것이다.

사용 후 색이 변하는 마스크는 누구나 떠올릴 수 있을 법한 단순한 아이디어 같지만 이 생각을 행동으로 옮긴 사람은 없었다. 지도교사인 김수호 서울대사대부설초 교사는 “육안으로 마스크 사용 여부를 확인하는 아이디어가 이미 있는지 변리사에게 의뢰해 특허관련 선행기술을 조사했는데 국내외 어디에도 없는 아이디어임을 확인했다”며 “개발을 진행한 뒤 특허까지 출원했다”고 밝혔다.

아이디어를 실현하는 과정은 간단하지 않았다. 신 양은 “여러 번 실험에 실패했는데 실패할 때마다 다음 아이디어를 떠올려야 하는 게 몹시 힘들었다”고 털어놨다. 그는 7번에 걸쳐 다양한 아이디어를 실험한 끝에 세 가지 제품을 고안하는 데 성공했다. 마스크별로 각각 적용할 수 있는 제품들이다.

하나는 물에 닿으면 푸른색에서 붉은색으로 변하는 성질을 가진 염화코발트 종이를 이용한 마스크였다. 포장을 뜯기만 해도 대기 중 습기와 접촉해 ‘사용됨(Used)’이라는 빨간 문구가 표시돼 사용 여부를 알 수 있다. 이 제품은 낱개포장 마스크에 응용할 수 있다.

두 번째는 염화코발트 종이에 스티커형 라벨을 붙인 마스크다. 사용 후에는 떨어져 나간 라벨 부분이 변색돼 구별할 수 있도록 했다. 여러 마스크가 한데 포장된 묶음 포장 제품에 적합하다. 이와 함께 시간이 지나면 크기가 줄어드는 수경재배용 소재인 ‘수정토’를 이용해 교체 시기를 확인할 수 있는 마스크도 개발했다. 구슬 모양의 수정토를 장식처럼 달기만 하면 돼 재사용할 수 있는 헝겊 마스크에 응용할 수 있다.

세 작품은 모두 기술적 완성도가 높다. 목적과 기능이 명쾌하고, 안전하며 값도 싸다. 신 양은 “염화코발트지나 수정토 등은 모두 단가가 100원 미만으로 저렴하다”고 말했다. 심사위원을 맡은 정병선 국립중앙과학관장은 “일상생활 속에서 느끼는 불편을 그냥 지나치지 않고 심층적으로 고민해 과학적 해결을 잘 제시한 점을 높이 평가했다”고 극찬했다.

‘발명가 신 양’은 앞으로 할 일이 많아 보였다. 아직도 완성할 아이디어가 많이 남아있다는 것이다. “4번째 시제품을 만들 때 재료의 한계로 완성하지 못한 아이디어가 있다”며 “수정토를 온도계처럼 막대 모양으로 만들어 사용 가능한 남은 시간을 알려주는 마스크 제품도 꼭 완성하고 싶다”고 말했다. 당시 시판되는 수정토가 구슬 형태뿐이라 실현하지 못했는데 미련이 남는다는 것이다. 신 양은 “마스크와 완전히 별개인 또 하나의 발명 아이템이 있다”고 말하다가 입을 다물었다. 그게 무엇이냐는 질문에 그저 웃었다.

세종=윤신영 동아사이언스 기자 ashilla@donga.com