국제 학생 엔지니어링 및 디자인 공모전 제임스 다이슨 어워드 2024(The James Dyson Award 2024)의 국내전 우승작이 발표됐다. 올해 우승의 영예는 의료용 산소 공급 문제 해결을 돕고자 카이스트 산업디자인학과 석사 과정의 학생들이 개발한 무전력 산소 발생기 옥시나이저(Oxynizer)에 돌아갔다. 이외에도 테일윈드(Tailwind)와 식물 핏팅박스(Plant Fitting Box)가 입상작으로 선정되어 우승작과 함께 국제전 라운드에 진출한다.
의료용 산소는 2017년 세계보건기구(WHO)가 지정한 필수의료 비품임에도 불구하고, 산소 생산 시설의 높은 건설 비용과 불안정한 전력 상황으로 인해 개발도상국에서는 안정적인 산소 공급이 어렵다. 이를 해결하기 위해 옥시나이저는 전력이 아닌 주변에서 쉽게 구할 수 있는 자전거 공기 펌프를 활용해 산소를 만들고 이를 환자에게 신속히 공급할 수 있도록 설계됐다.
옥시나이저는 특히 개발도상국의 의료 환경과 사용자 편의를 고려해 실용성과 지속가능성을 높였다. 제품의 부품 구성을 단순화해 정비와 교체를 용이하게 했으며, 필터의 주요 재료인 실리카겔과 제올라이트는 정기적으로 가열해 주면 반영구적으로 사용이 가능하다. 또한 전 세계 어디서나 쉽게 구할 수 있는 유니버설 공압 호스 피팅 시스템을 채택해 범용성도 우수하다.
테일윈드는 온열질환 예방을 위해 고안된 쿨링 안전모로 특히 장시간 고온의 환경에 노출되는 야외근로자를 위해 디자인됐다. 공기와 자연 바람이 헬멧 안쪽으로 유입되도록 상단부와 하단부 헬멧 사이에 공간을 만든 것이 특징이다. 헬멧의 하단부는 바람이 헬멧 내부로 최대한 들어갈 수 있도록 공기역학적으로 설계됐으며, 상단부는 들어온 바람이 목뒤를 타고 몸 전체로 전해질 수 있도록 독특한 꼬리(tail) 모양을 갖추었다. 두상이 닿는 헬멧 내피는 안으로 들어온 공기가 소용돌이 형태로 흐르도록 설계해 내부 온도는 낮추고 안쪽의 열은 효율적으로 배출시킨다. 실제로 입상팀의 실험 결과, 한 시간동안 외부 환경에서 착용 시 테일윈드가 일반 안전모 대비 헬멧 내부 온도가 2-3도가량 낮았다. 이 수치는 온열질환 사고의 약 40%를 감소시킬 수 있다.
또 다른 입상작 식물 핏팅박스는 환경 문제 개선에 도움을 주는 스마트팜 시스템이다. 인삼과 같은 음성식물 재배에는 플라스틱으로 만들어진 차광막이 주로 사용되는데, 기존 차광막은 재활용이 어렵고 매립 시 자연 분해되지 않으며 만일 소각할 경우 대기를 오염시키는 유해가스가 방출돼 환경문제를 야기한다. 식물 핏팅박스는 투명 태양 전지판을 차광막 대신 사용해 환경오염은 줄이면서 동시에 태양광 에너지도 생산할 수 있는 아이디어다. 이렇게 생산된 태양광 에너지는 식물 생장에 도움을 주는 LED 조명을 켜는 데 사용함으로써 자급자족 스마트팜 운영이 가능하다. 또한 투명한 전지판 아래에는 PDLC 열차단 필름을 붙여, 식물이 광합성에 필요로 하는 최적의 양의 빛(광포화점)이 투과될 수 있도록 설계했다.
이번 국내전 상위 3개 작품은 제임스 다이슨 어워드 국제전에 출품돼 전 세계의 다양한 혁신 아이디어와 자웅을 겨룰 전망이다. 이 중 다이슨의 엔지니어들이 선정한 국제전 후보작 상위 20개는 오는 10월 16일 공개된다. 이후 다이슨의 창립자이자 수석 엔지니어인 제임스 다이슨 경이 최종 선정한 국제전 우승작은 11월 13일에 발표될 예정이며, 우승팀에게는 3만 파운드의 상금이 수여된다.
제임스 다이슨 어워드는 차세대 엔지니어 및 디자이너 양성을 위해 매년 전 세계 30여 개 국에서 동시 개최되는 국제 공모전이다. 한국에서는 올해로 9회차를 맞이했으며, 작년에는 응급용 무동력 수액 주입 장치 골든 캡슐(The Golden Capsule)팀이 국제전 우승을 차지한 바 있다.
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