스포트라이트: 2024 SCWIST 과학 박람회 수상자, Stephanie Chu
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SCWIST 과학 박람회 상
매년 우리는 SCWIST 과학 박람회 상 호기심, 독창성 및 혁신을 보여주는 프로젝트를 위해 브리티시 컬럼비아와 유콘의 8개 지역 과학 박람회에서 10~14학년의 젊은 여성들에게 제공됩니다.
올해 우리는 적외선 복사 냉각 프로젝트로 Stephanie Chu에게 광역 밴쿠버 지역 SCWIST 과학 박람회 상을 수여하게 된 것을 영광으로 생각합니다.
Stephanie Chu는 BC주 버나비에 거주하는 9학년 학생으로, 학습에 대한 열정과 지역사회를 변화시키려는 의지를 갖고 있습니다. 학업 외에도 Stephanie는 학생회 대표로 활동하고 학교 리더십 팀에 참여하는 등 다양한 과외 활동에 적극적으로 참여하고 있습니다. 그녀는 수학, 로봇 공학, 수영 분야의 과학 박람회와 기타 팀 행사 및 대회에 참여하는 것을 즐깁니다.
올해 과학 박람회의 프로젝트에 대해 말씀해 주시겠어요?
제가 올해 과학 박람회에서 선택한 연구 주제는 에너지를 소비하거나 더 많은 열을 발생시키지 않고 생활 공간과 환경을 식힐 수 있는 방법을 찾는 것이었습니다. AC 시스템은 방을 냉각시키기 위해 많은 전기를 사용하며, 그렇게 함으로써 주변으로 방출되어야 하는 더 많은 열을 발생시켜 환경 온도를 높이는 데 기여합니다. 저는 공간을 식힐 수 있는 보다 환경 친화적이고 비용 친화적인 대안이 있는지 알아보고 싶었기 때문에 과학 박람회 프로젝트에서 색과 열, 적외선 방사 냉각의 관계에 집중하기로 결정했습니다. 적외선 복사는 우리가 열로 인식하는 것이며 온실가스로 인해 적외선이 대기에 갇히게 됩니다.
이를 위해 열에너지를 지구 대기권에 가둬두는 것이 아닌, 지구 대기권을 통해 우주로 보낼 수 있는 적외선 대역을 반사하는 물질을 찾아냈습니다!
저는 이러한 특성을 지닌 두 가지 제품, 즉 탄산칼슘과 황산바륨을 발견했습니다. 이 두 화합물은 모두 굴절률이 높고 열전도율이 낮습니다. 작업하기에 안전하고, 찾기 쉽고, 저렴한 비용으로 구입할 수 있습니다. 내 프로젝트를 위해 나는 다양한 페인트를 만들어 철물점에서 판매되는 다양한 산업용 페인트와 비교하여 열을 반사하고 방출하는 효과를 비교했습니다.
나는 일년 내내(8월부터 1월까지) 온도 샘플을 채취하여 데이터를 표시했습니다.
제가 발표하기 쉽게 만든 그래프로요.
그렇다면 실험을 통해 무엇을 배웠나요?
파란색, 빨간색, 노란색, 검정색, 흰색 등 다양한 색상의 페인트를 사용했는데 흰색 페인트가 모든 설정에서 가장 낮은 온도를 나타내는 것으로 나타났습니다. 황산바륨과 탄산칼슘을 혼합한 흰색 페인트는 산화티타늄을 첨가한 흰색 페인트에 비해 온도가 약간 낮은 것으로 나타났다.
그러나 시중에 판매되는 페인트가 대부분의 햇빛을 반사할 수는 있지만 표면을 주변보다 시원하게 만들지는 않는다는 것도 알게 되었습니다.
이 아이디어를 어떻게 생각해 냈습니까?
지난 몇 년의 여름은 매우 더웠고 우리는 에어컨도 없는 오래된 집에 살고 있습니다. 나는 집을 시원하게 하고 너무 많은 돈을 쓰지 않고도 더 편안하게 만들 수 있는 방법을 생각하고 있었습니다. 이상적으로는 그 과정에서 환경에 해를 끼치지 않도록 에너지를 거의 또는 전혀 사용하지 않는 것입니다. 그것이 제가 아이디어를 찾기 시작하게 된 동기가 되었고, 그것이 연구 프로젝트로 바뀌었습니다.
모든 벤처에는 하이라이트와 과제가 있습니다. 이 프로젝트에서 가장 어려운 측면은 무엇이었나요?
나는 쉽게 구할 수 있고, 구하기 쉽고, 저렴한 비용으로 사용할 수 있는 재료를 찾고 있었지만 대부분의 연구 논문과 연구는 매우 복잡한 장비를 갖춘 정교한 실험실에서 수행됩니다.
게다가, 이 논문의 결과는 현재로서는 이해하기 어려울 정도로 복잡하고 어려운 경우가 많았습니다. 하지만 프로젝트를 계속 실행 가능하게 유지하려면 창의력을 발휘하고 사용 가능한 리소스를 활용해야 했습니다. 그 결과, 제가 프로젝트에 사용한 대부분의 재료는 접근성이 매우 좋았고 철물점에서 구입했으며 상대적으로 가격도 저렴했습니다.
이번 프로젝트에서 가장 즐거웠던 점은 무엇이었나요?
재료를 모으고, 물감을 만들고, 샘플을 칠하는 일이 정말 즐거웠습니다. 여름부터 겨울까지 다양한 날씨에 대한 데이터를 수집하는 것도 흥미로웠습니다. 나는 내 작업을 기록해야 했고 Scimatics(과학과 수학) 선생님이신 Ms. Brenda Moore와 정기적으로 면담을 해야 했습니다. 그녀는 전체 프로젝트 전반에 걸쳐 저를 감독하고 지원해 주었으며, 저는 독립적으로 업무와 연구를 감독하는 방법을 배웠습니다. 이 과정을 통해 저는 더 이상 좋은 성적을 얻는 것이 제 주요 목표가 아니라는 것을 깨달았습니다. 하지만 저는 정말 배우고 싶었고 이를 통해 뭔가 유용한 것을 만들고 싶었습니다.
이 프로젝트에서 수행한 작업을 확장하고 계속하기를 원하십니까?
네, 제 프로젝트를 통해 더 깊이 탐구하고 싶은 다양한 경로가 많이 있습니다. 제가 특히 관심을 갖고 탐구하고 있는 한 가지 측면은 건물에 방사성 물질을 물리적으로 배치하는 데 중점을 두는 건축학적 측면입니다. 추후 실험에서는 황산바륨 페인트를 다른 유색 페인트와 혼합하여 내구성을 높이는 실험도 해보고 싶습니다. 마지막으로, 저렴한 적외선 복사 냉각 방법의 사회적, 환경적, 경제적 영향을 더 자세히 조사하고 효율성과 비용을 기준으로 이 방법의 이점을 평가하고 싶습니다.
올해 과학 박람회 경험을 통해 무엇을 배웠나요?
배우고 실험할 것이 너무 많습니다. 구체적으로 말하자면, 저는 여러 학교의 다른 참가자들이 제시하는 아이디어와 주제를 보는 것을 정말 좋아합니다. 과학에도 다양한 분야가 있다는 것을 깨달았습니다. 또한 저와 같은 어린 학생들이 우리의 관심사를 추구하고 유용한 것들을 만들 수 있도록 지원하고 격려하는 조직이 많이 있다는 것을 알게 되어 매우 기쁩니다.
당신처럼 과학 박람회에 참여하고 싶은 학생들에게 조언을 해주실 수 있나요?
배우고 싶은 주제를 찾으세요. 복잡할 필요는 없습니다. 또한, 지도해 줄 좋은 교사 멘토를 찾는 것도 중요합니다. 재미있게 만들고, 가능하다면 취미로 바꿔보세요.
당신의 다음 단계는 무엇입니까? 앞으로 무엇을 하고 싶다고 생각하시나요?
나는 과학과 기술 분야에서 경력을 계속 탐구할 수 있도록 다양한 과학 주제를 계속 연구하고 싶습니다. 저는 어린 학생들과 협력하는 산업계의 조직에 참여하고 싶습니다. 내 학습을 더욱 발전시키고 보완하는 것이 좋을 것입니다.
Stephanie의 적외선 복사 냉각 프로젝트에 대해 더 자세히 알고 싶으시면 다음을 방문하세요. 프로필 – 스테파니 추 | 프로젝트보드: YSC