🇯🇵 Hikaru Kuribayashi

쿠리바야시 히카루는 일본 북부 섬인 홋카이도의 삿포로 카이세이 중등학교 학생이었을 때, 현대 공학의 조용하지만 어려운 문제 중 하나를 해결하기 시작했다. 바로 접힌 구조물이 어떻게 작동하는지를 수학적 정밀성으로 이해하는 것이었다.

종이접기는 일본의 문화적 유산이지만, 21세기에 들어 진지한 공학 분야가 되었다. 우주선용 접이식 태양광 패널, 접을 수 있는 의료용 스텐트, 전개 가능한 대피소, 소형 포장 로봇공학 — 이 모든 것이 종이접기의 핵심 기술, 즉 큰 구조물을 작은 것으로 접고 필요할 때 신뢰성 있게 펼치는 기술을 차용한다.

문제는 접힌 구조물이 수학적으로 다루기 까다롭다는 것이다. 많은 주름이 있는 한 장의 종이는 엄청나게 많은 방식으로 움직일 수 있으며, 복잡한 접기 패턴의 모든 가능한 운동을 예측하는 것은 명확한 계산 처리를 거부해왔다. 엔지니어들은 종종 설계의 실패 모드를 실제로 제작해봐야만 발견한다.

쿠리바야시는 이 문제를 소프트웨어로 공략했다. 그는 복잡한 접기를 이해하기 위한 시뮬레이션 프로그램을 만들었다 — 접힌 구조물이 만들 수 있는 모든 가능한 운동을 모델링하는 새로운 방법이었다. 기존 도구들이 가능성의 조합적 폭발과 씨름하는 동안, 그의 접근법은 접기 패턴의 전체 운동 공간을 매핑했다.

그는 이 연구를 2026년 Regeneron 국제과학공학박람회에 출품했다. 이 박람회는 세계 최대의 대학 이전 과학 경진대회로, 수십 개국의 결선 진출자들이 총 700만 달러 이상의 상금을 놓고 경쟁한다.

심사위원들의 판정은 단호했다. 쿠리바야시의 프로젝트는 먼저 6천 달러 상금의 물리학 및 천문학 부문에서 1위를 차지했다. 그런 다음 박람회의 최고 영예인 George D. Yancopoulos Innovator Award와 10만 달러의 상금이 주어졌다. 이는 전체 박람회에서 가장 혁신적인 프로젝트로 평가받은 것이다.

박람회를 운영하는 Society for Science는 이 연구의 실용적 중요성을 강조했다. 종이접기 운동에 대한 엄밀한 이해는 엔지니어들이 자연의 많은 설계 — 나뭇잎의 접힘, 곤충 날개, 단백질 구조 — 를 모방하고, 생명 시스템처럼 전개되고 접히고 변형되는 기계를 만들 수 있게 한다.

이 수상으로 쿠리바야시는 희귀한 반열에 올랐다. 박람회의 최고상은 역사적으로 미국 학생들에게 불균형적으로 주어져 왔다. 일본 중등학교 학생의 최고상 수상은 일본 젊은 연구 커뮤니티에 중요한 순간이었고, 전 세계 과학 언론에서 헤드라인을 장식했다.

쿠리바야시의 연구를 구별하는 것은 문화적 유산과 계산적 야심의 결합이다. 그는 수 세기 동안 일본 어린이들이 실천해온 민속 예술을 현대 공학이 요구하는 수학적 처리로 승화시켰다 — 종이학과 우주선 사이의 다리인 셈이다.

심사위원들이 왜 최고상을 주었는지 이해하려면, 쿠리바야시가 길들인 문제의 규모를 고려해야 한다. 수십 개의 접힘만 있는 주름 패턴도 너무나 큰 운동 공간을 생성해서 무차별 대입 시뮬레이션은 그 아래 무너진다 — 각 접힘은 다른 모든 접힘과 결합하여 움직일 수 있고, 상호작용은 조합적으로 증가한다. 그 공간을 체계적으로 표현하고 탐색하는 방법을 찾는 것은 보통 박사 학위 논문에 나타나는 종류의 기여이지, 고등학교 과학 박람회 출품작이 아니다.

응용 분야는 가설이 아니다. NASA와 다른 우주 기관들은 종이접기에서 파생된 설계를 비행시켜 왔다 — 가장 유명한 것은 소형 태양광 패널 전개에 사용되는 미우라 접기다 — 그리고 의료 기기 제조업체들은 동맥을 통해 이동한 후 목적지에서 확장되도록 접히는 스텐트를 만든다. 현재 그러한 모든 설계는 운동 예측이 신뢰할 수 없기 때문에 광범위한 물리적 프로토타입 제작에 의존한다. 접기 패턴의 전체 운동 공간을 매핑하는 소프트웨어는 파이프라인에서 가장 비용이 많이 드는 단계를 공략한다.

ISEF의 심사 과정은 결과에 무게를 더한다. 결선 진출자들은 현역 과학자 및 엔지니어 패널과의 반복적인 인터뷰 라운드에서 자신의 연구를 방어하며, 이들은 방법론, 독창성, 학생 자신의 이해 깊이를 탐구한다 — 진정한 연구를 세련된 프레젠테이션과 분리하도록 설계된 형식이다. 쿠리바야시의 프로젝트는 그 정밀 조사를 두 번 통과했다. 한 번은 자신의 부문에서 완전히 우승하기 위해, 그리고 다시 한 번은 박람회의 최고 심사위원들이 22개 부문 모두를 서로 비교할 때였다.

그의 수상은 조용한 국가적 의미도 지녔다. 일본은 매년 국가 박람회 시스템을 통해 ISEF에 소규모 대표단을 보내며, 그 학생들은 전용 연구 프로그램을 갖춘 미국 학교들이 지배하는 분야에서 제2외국어로 경쟁한다. 일본 학생이 Yancopoulos Award — 박람회의 독보적인 최고 영예 — 를 받은 것은 일본 과학 교육 커뮤니티에서 획기적인 사건으로 축하받았다.

상 자체는 알 만한 가치가 있는 계보를 지닌다. Yancopoulos Innovator Award는 Regeneron의 공동 창립자이자 수석 과학자인 George D. Yancopoulos — 그 자신도 전직 Science Talent Search 수상자 — 의 이름을 따서 만들어졌으며, 가장 세련된 프로젝트가 아니라 가장 진정으로 독창적인 프로젝트를 식별하기 위해 만들어졌다. 과거 수상자들은 최고 연구 대학과 초기 과학 경력으로 진출했으며, 그와 함께 제공되는 10만 달러는 전 세계 어느 고등학생이 연구로 받을 수 있는 가장 큰 단일 상금 중 하나다. 심사위원들이 이것을 접기 시뮬레이션에 보낸 것은 그들이 공학이 어디로 향하고 있다고 믿는지에 대한 성명이었다.

17세에 쿠리바야시는 대학 이전 과학계를 가장 큰 상을 손에 쥐고 떠나며, 연구 방향 — 계산 종이접기 — 은 현역 엔지니어와 응용 수학자들이 수십 년 동안 채굴할 것이다. 미래의 접힌 구조물은 그의 소프트웨어가 먼저 매핑한 경로를 따라 움직일지도 모른다.