경남 김해 경운중학교 3학년에 재학 중인 문지호 학생이 김동희 지도교사와 함께 참가한 KSEF(Korea Science & Engineering Fair)에서 금상을 수상하며 연구 역량을 인정받았다.

한국과학기술지원단(단장 이희권)이 주최하는 KSEF는 글로벌 창의인재 양성을 목적으로 영재학교와 과학고, 국제학교를 포함한 국내외 우수 중·고등학교가 참가하는 권위 있는 대회로, 국제과학대회에 참가할 대한민국 대표 선발전을 겸하고 있다. 문지호 학생의 연구 주제는 ‘암흑물질 탐지 원리를 탐구하기 위한 학생 수준의 모형 코마그네토미터 제작’이다.

이 연구는 우주의 대부분을 차지하지만 직접 적으로 관측하기 어려운 암흑물질 탐지 원리를 학생 수준의 실험 장치로 이해하고 모형화하는 것을 목표로 한다. 연구에서는 자성 물질이 외부 자기장에 반응해 미세하게 변형되는 자왜 현상을 활용했다.

니켈 스트립에 자기장을 인가하면 물질 내부의 자구 배열이 변화하면서 매우 작은 변형이 발생하고, 이러한 변화가 레이저 빛의 경로에 영향을 주어 조도 센서에서 측정되는 빛의 세기가 달라진다. 

문지호 학생은 이 과정을 통해 실제 입자물리학 연구에서 활용되는 코마그네토미터의 측정 원리를 학생 수준의 실험 장치로 구현했다. 실험 장치는 레이저 광원, 니켈 스트립, 조도 센서, 자기장을 인가하는 자석 장치 등으로 구성되며, 자기장 변화가 광 신호 변화로 변환되는 과정을 반복 실험을 통해 확인했다.

이 연구는 실제 암흑물질 탐지에 필요한 초정밀 측정 수준까지 도달하지는 않지만 복잡한 현대 물리학 연구 장치의 원리를 교육적 실험 모델로 구현했다는 점에서 의미가 있다. 문지호 학생은 이번 KSEF 금상 수상을 계기로 연구를 더욱 발전시키며, 오는 10월 국제 학생 탐구대회 ISIF(International Student Innovation Fair)에 출전해 연구 결과를 발표할 계획이다.

또한, 연구 내용을 정리해 한국과학영재교육학회 학술지 투고를 이미 진행했으며 연구를 확장하고 있다. 이번 연구는 중학생이 현대 물리학의 난제를 실험적으로 이해하고 구현하려는 탐구 활동의 사례로 평가되며, 학생 연구 활동의 가능성을 보여주는 사례다.