김해분성고등학교는 정규 과학 동아리(이하 ‘AIRCRAFT’) 회원들은 지난 8월 5일 오전 11시 경남도 양산시 상북면 내석리 한 공터에서 1200ml 크기의 커다란 풍선에 헬륨가스를 가득 채우고 금방이라도 날아가려고 준비 중인 풍선을 붙잡은 채 목이 터져라 카운트를 외치고 있었다.
이 풍선의 아래에는 아이스크림 포장용 스티로폼 박스가 매달려 있었고, 그 박스 안에는 작은 액션캠과 아두이노 보드 및 각종 센서(대기압, 오존, 자외선센서 등)가 들어있었다. 이는 김해분성고 과학동아리인 ‘AIRCRAFT’ 학생들이 준비한 우주 풍선 프로젝트 작업물이다.
우주 풍선 프로젝트란 커다란 풍선에 헬륨가스를 가득 채워 우주를 향해 띄워 올리고, 올라가는 풍선 아래에 상승 과정을 촬영하는 카메라와 상층부 대기 상태를 측정하기 위한 각종 센서를 구성 및 설치하여 최종적으로 풍선이 부족해진 대기로 인한 압력 차이로 터질 때까지 날아가는 프로젝트이다.
이 프로젝트는 풍선이 날아다니는 시간 동안의 지구 자전과 우리나라의 편서풍 영향으로 경남 지역에서는 실시하기 어려운 실험으로 알려져 있다.
하지만 날리는 당시 6호 태풍 ‘카눈’이 한반도 왼쪽 아래에서 공기를 빨아들여 이례적으로 경남 지역에서 풍선을 띄우고 한반도에 착륙할 수 있게 되었고, 적절한 시각과 장소를 사전에 완벽히 계산하여 성공적으로 실험을 마무리 할 수 있었다.
실제 기상청에서 상층부 대기 상태를 측정하기 위해 사용하는 대용량 풍선을 사용했으며, 기상청에서는 회수를 목적으로 하지 않아 띄워 올리기만 하면 되지만, 학생들이 시작한 이 프로젝트는 띄워 올린 카메라와 센서들을 회수하여 측정 결과물을 얻어야 하기에 난이도가 다소 높은 프로젝트이다.
학생들은 자신이 날릴 풍선에 채운 헬륨가스의 양과 대기와의 관계, 상자의 무게로 상승 속도와 풍선이 터지는 지점을 예측하고, 낙하산을 설치한 상자를 반복적으로 던지면서 평균 낙하 속도를 측정하여 최종 하강 속도를 예측한 뒤, 날리는 당시의 바람이 부는 방향을 고려하여 풍선이 날아가는 경로를 계산했다.
대략적인 착륙 위치의 경우 계산으로 예측이 가능하지만, 실제 착륙 위치를 찾기 위해서는 더욱 정확한 결과가 필요하여, 프로젝트 박스에 GPS 위치 추적 장치를 부착하고, 어플과 연동하여 이용했다.
많은 유튜버와 대학생들도 실패하는 프로젝트이지만, 철저한 준비와 반복 실험을 통해 어려운 상황 속에서도 성공적으로 프로젝트를 이끈 학생들의 노력이 돋보이는 활동이다.
강경수 교장은 “학생들의 열정과 노고에 박수를 보내며, 앞으로도 의미 있는 다양한 체험을 적극 지원하여 이와 같은 멋진 성과를 이뤄낼 수 있는 환경을 제공하겠다”며, 앞으로의 분성고등학교 학생들에 대한 기대감을 표현했다.
