🇺🇸 Justin Huang

21세기를 정의하는 오염물질은 거의 눈에 보이지 않는다. 5밀리미터 미만의 파편인 미세플라스틱은 해양, 식수, 인간의 혈액과 폐에서 발견되었으며, 세계는 물에서 이를 제거할 저렴하고 확장 가능한 방법을 갖고 있지 않다. 2024년, 가장 유망한 해답 중 하나는 국립 연구소가 아닌 텍사스 교외의 두 명의 17세 청소년에게서 나왔다.

휴스턴 인근 더 우드랜즈의 학생인 Justin Huang과 그의 연구 파트너 Victoria Ou는 필터를 전혀 사용하지 않는 여과 장치를 설계했다. 음파를 사용한다.

이들의 발명품은 인간의 청력 범위를 벗어난 고주파 음파인 초음파를 흐르는 물을 가로질러 유도한다. 음향력이 부유하는 미세플라스틱 입자를 물줄기의 한쪽으로 물리적으로 밀어내어, 깨끗한 물은 통과시키고 농축된 오염물질은 포집한다. 막힐 망사도, 교체할 막도 없다.

실험실 테스트에서 이 장치는 단 한 번의 통과로 부유 미세플라스틱 입자의 84~94퍼센트를 제거했다. 이는 과학 박람회 프로토타입을 진지한 환경 공학과 대화하게 만드는 수치다.

2024년 5월, Huang과 Ou는 로스앤젤레스에서 열린 Regeneron International Science and Engineering Fair에서 «초음파를 활용한 미세플라스틱 여과»라는 제목의 프로젝트를 발표했다. 이 대회는 수십 개국에서 온 약 2,000명의 결선 진출자가 900만 달러 이상의 상금을 놓고 경쟁하는 세계 최대 국제 고등학생 이하 과학 경진대회다.

이들은 대회 최고 영예인 Intel 공동 창립자의 이름을 딴 $50,000 규모의 Gordon E. Moore Award for Positive Outcomes for Future Generations를 받으며 떠났다. 또한 지구 및 환경과학 부문 1등상인 $5,000도 수상했다.

Moore Award는 단순한 영리함만으로 주어지지 않는다. 그 기준은 이름에 있다—미래 세대를 위한 긍정적 결과를 가진 연구. 심사위원들의 판결은 두 고등학생이 발명한 음향 미세플라스틱 여과가 그들 세대가 물려받을 세계에 가장 중요한 영향을 미칠 가능성이 높은 프로젝트라는 것이었다.

전국적 보도가 뒤따랐다. 휴스턴 방송부터 환경 매체 Grist까지, Grist는 이들을 다른 종류의 청소년 활동가로 묘사했다. 생태 위기에 시위 팻말이 아닌 공학적 해결책으로 대응한 십대들이었다.

Huang과 Ou는 시스템 확장 작업을 진행 중이라고 밝혔다. 실험실 수로에서 작동한 것이 언젠가 정수 처리 시설 규모에서 작동할 수 있도록 설계를 개선하여, 음향 배열이 수도꼭지나 하구에 도달하기 전에 미세플라스틱을 차단할 수 있도록 하는 것이다.

그들이 선택한 문제가 이 연구에 무게를 부여한다. 기존 정수 처리는 이렇게 작은 입자를 포착하도록 설계되지 않았다. 대부분의 미세플라스틱은 도시 시스템을 그대로 통과한다. 물리적 필터 없이 입자를 농축하는 접근법—운영 비용이 저렴하고 막힐 것도 없는—은 전문 엔지니어들을 좌절시켜온 바로 그 간극을 다룬다.

Huang의 성취는 그를 박람회를 발판으로 삼은 ISEF 수상자 계보에 위치시킨다. 과거 수상자들은 회사를 설립하고, 획기적인 연구를 발표하고, 성인 과학의 상들을 수상했다. 특히 Gordon E. Moore Award는 아이디어가 전시장을 넘어서는 십대들의 표지가 되었다.

그는 성취의 모든 단계를 Ou와 공유한다—협력 자체가 이야기의 일부다. 두 명의 학생, 하나의 문제, 그리고 환경 도구로 재활용된 물리학의 한 조각: 이는 과학 박람회가 만들어내기 위해 존재하는 종류의 파트너십이다.

대회의 규모가 성취를 액자화한다. ISEF는 고등학생 과학의 올림픽이다. 수십 개국의 수백 개 지역 및 전국 박람회 우승자들이 전문 과학자들의 검증을 받은 프로젝트를 들고 모여 900만 달러 이상의 상금을 놓고 경쟁한다. 단일 최고상을 받는다는 것은 그 해에 세계 최대 인재 파이프라인에서 가장 중요한 젊은 과학적 두뇌로 평가받는 것이다.

이들이 활용한 물리학—음향 방사력 하에서 입자의 이동인 음향영동—은 전문 연구의 활발한 분야로, 환경 공학보다는 미세유체공학과 의료 실험실에 더 일반적으로 적용된다. 통찰력은 번역의 하나였다. 세포를 분류하는 실험실 기술을 가져와 그것이 수원에서 오염을 분류할 수 있는지 묻는 것. 도구를 분야 간에 이식하는 그 본능이 바로 발명적인 과학자를 능숙한 학생과 구별하는 것이다.

Huang의 텍사스 뿌리도 이야기의 일부다. 더 우드랜즈는 휴스턴의 궤도에 있다—석유화학으로 경제가 건설된 지역이며, 그 산업의 제품이 세계의 미세플라스틱이 된다. 그 지역의 두 학생이 물에서 플라스틱을 정화하는 기계를 만드는 것은 이야기에 전국적 공명을 준 세대적 대칭의 종류다.

초음파 필터가 인프라가 되든 훌륭한 개념 증명으로 남든, Huang의 17세 해는 이미 드문 구별을 지닌다. 그는 지구의 가장 완고한 오염 문제 중 하나를 바라보고 고등학교를 마치기 전에 그것을 측정 가능하게 해결책을 향해 움직였다.