초등부

• 대상

  바다를 지키는 ICE TURTLE SHIP ( ITS )
  

  내용

  이 선박의 이름은 바다를 지키는 ICE TURTLE SHIP를 줄여 ITS입니다. ITS의 구조는 크게 상부와 하부로 나누어집니다. 상부는 바다 위에 나와서 선박을 운행하는 선장님과 선원들이 있는 조정실과 휴게실이 있으며 많은 화물을 실을 수 있는 곳입니다. 등껍질 모양의 태양열 패널을 설치해서 낮 시간 동안 태양열의 힘으로 선박을 운행합니다. 선박의 하부는 거북이 얼굴과 몸통, 다리 모형으로 만들어져 있어 거북이 얼굴모형의 앞부분으로 바닷물이 선박 안으로 유입되어 오염물질과 미세플라스틱 3중 필터를 거치게 되면서 깨끗하게 정화됩니다. 유입된 오염된 바닷물은 세라믹으로 만든 제1정수필터를 거치면서 이물질이 1차로 제거되고 활성탄필터로 만든 제2정수필터를 거치며 2차로 이물질을 제거되고 다시 세라믹 헤파 필터를 장착한 제3정수필터를 통과하면서 마지막 남은 이물질이 제거되면서 깨끗한 바닷물이 됩니다. 그리고 제가 구상한 미래형 석빙고 안으로 들어간 물이 온도가 크게 낮아지며 얼음으로 변하게 되고 그 얼음은 거북이가 알을 낳는 것처럼 바다로 뿌려지게 되어 바닷물의 온도를 낮춰줍니다. 미래형 선박들이 이러한 장치를 의무적으로 설치하게 한다면 오염된 바닷물은 바다를 위협하는 미세플라스틱을 제거하고 바다의 온도를 낮출 수 있게 되면서 지구의 온난화를 막을 수 있게 될 것입니다.

• 최우수상

  쓰레기 섬 수거 센트피트 호
  

  내용

  이 배는 지네의 마디와 많은 다리를 생체모방하였습니다. 항해할 때는 수소를 사용하고 많은 다리를 움직일 때는 첫째 마디에서 플라스틱을 잘게 자른 뒤 둘째 마디에서 1000도로 녹여서 나오는 가스로 셋째 마디에서 터빈을 돌려 에너지를 얻습니다. 다리의 흡입기를 이용해 쓰레기를 흡수하고 저장장치가 있는 마디로 이동시킵니다. 항해할 때 기존 선박들과 다르게 많은 다리로 자유롭게 방향 전환이 가능합니다. 바닷물을 정수한 물에서 생산한 수소로 항해할 수 있어 유해가스나 미세 먼지가 발생하지 않습니다. 쓰레기를 세척하고 모아진 소금 덩어리들은 배출구에서 친환경 제설제로 바꾸어 줍니다.

• 우수상

  EQS수송선(ECO Quiet Speed)
  

  내용

  이 수송선은 여러 선박이 항해하며 발생하는 소음을 흡수한 에너지로 운항하는 수송선입니다. 프로펠러는 제트엔진과 같이 옆이 둘러싸여 있는 사다리꼴 원통 구조입니다. 물이 빠져나가는 토출구가 좁아지는 형태로 연료를 조금만 사용해도 빠르게 나아갈 수 있습니다. 원통 내부는 마이크의 원리로 프로펠러가 회전하며 생기는 소음을 수음하여 전기 에너지로 만듭니다. 프로펠러의 진동과 소음은 원통을 통과하면서 흡수되어 해양 생물들에게 피해를 주지 않게 합니다.

• 우수상

  에코 쿨링 호 (ECO COOLING SHIP)
  

  내용

  에코쿨링호는 바다 위를 무인 자율 운항하며, 지구 온난화로 뜨거워진 바닷물을 차갑게 식혀서 내보내주는 역할을 하는, 바다 온도 지킴이 배입니다.
  - 뜨거운 바닷물을 펌프로 배 안으로 끌어들여, 깊은 바다속 차가운 온도의 배관을 통과시켜, 온도를 낮춰 배출시킵니다. (냉각화하는 기계를 배안에 만들면 간단하지만, 별도의 에너지가 필요 없게 하기 위에, 바다 깊은 곳까지 물을 이동, 통과시켜 온도를 낮추는 것입니다.)
  - 바닷물을 끌어당기는 펌프는, 바닷물을 전기 분해하여 만들어진 수소를 이용한 하이드로젠 연료로 움직입니다. 전기 분해시 만들어지는 물은 선박 위 잔디와 꽃밭으로 보냅니다.
  - 바닷물 전기분해 동력은 선박 위 태양 전지판과, 배 앞쪽의 풍력 발전기로 얻습니다.
  - 에코쿨링호의 이동은, 별도의 엔진 없이, 제트기류까지 올릴 수 있는 공중 돛(=거대 연)으로 움직입니다. 스마트화된 무인자율운항 시스템이 탑제되어 있어, 바닷물의 온도조절이 필요한 곳으로 알아서 찾아갈 수 있습니다.
  - 에코쿨링호는 재활용이 되지 않는 플라스틱과 색깔 있는 폐 페트병으로 선체 겉면을 만듭니다. 페트병은 부력이 있기 때문에 가볍고 튼튼해서 적합할 것이라 생각합니다.
  - 에코쿨링호는 무인 자율 운항이 가능한 배로, 여러대가 극지방에서 활동한다면, 바닷물의 온도를 유지시키는데 도움을 줄수 있을 것입니다. 바닷물 온도를 조절해, 빙하의 녹는 속도를 줄여줄 수 있을 것으로 생각됩니다. 이는 미래의 해수면 상승 위기에 큰 도움이 될 것입니다.

• 특별상

  바다거북의 친환경 호텔
  

  내용

  이 수송선은 여러 선박이 항해하며 발생하는 소음을 흡수한 에너지로 운항하는 수송선입니다. 프로펠러는 제트엔진과 같이 옆이 둘러싸여 있는 사다리꼴 원통 구조입니다. 물이 빠져나가는 토출구가 좁아지는 형태로 연료를 조금만 사용해도 빠르게 나아갈 수 있습니다. 원통 내부는 마이크의 원리로 프로펠러가 회전하며 생기는 소음을 수음하여 전기 에너지로 만듭니다. 프로펠러의 진동과 소음은 원통을 통과하면서 흡수되어 해양 생물들에게 피해를 주지 않게 합니다.

중·고등부

• 대상

  리블렛구조와 유동제어 띠를 이용해 속력을 증가시킨 초대형 원유운반선(VLCC)
  

  내용

  석유는 인류의 삶에 있어 필수적인 자원으로 국제적으로 수요가 많다. 하지만 석유의 공급지는 특정되어 있어 자국에서 석유를 생산하기 어려운 대한민국과 같은 국가에서는 선박의 운행을 통해 원유가 공급된다. 선박은 다른 운송수단들과 달리 한 번에 다량의 화물을 비교적 저렴한 운임으로 장거리 수송할 수 있다는 강력한 장점 때문에 원유의 운송수단으로 쓰이고 있다. 이에 우리는 가장 많이 운행되는 유조선 중 하나인 초대형 원유운반선(이하 VLCC: Very Large Crude Carrier)에 유동제어 띠와 리블렛구조를 적용하여 선박에 가해지는 항력을 줄여 동일한 동력으로 더 빠른 속력을 낼 수 있는 효율적인 미래 선박 아이디어를 설계했다.
  유동제어 띠란 혹등고래의 배의 형상을 모방하여 선박의 표면에 낸 긴 골로, 주변 유체의 흐름을 변화시켜 저항을 줄여주는 역학을 하는 구조이다. 또한 리블렛구조란 상어의 빠른 헤엄을 가능케하는 비늘구조를 선박의 표면에 적용한 것이다. 이 이이디어는 컴퓨터 계산을 통해 설계한 선박의 항력 감소 성능을 계산할 수 있는 전산유체역학(이하 CFD: Computational Fluid Dynamics) 시뮬레이션을 통해 아이디어의 효용성을 정량적으로 계산하고자 한다. 구체적으로는 CFD를 통해 여러 종류의 항력 중 항력을 결정하는데 지배적인 압력항력과 마찰항력을 중점적으로 유동제어의 띠의 길이, 파도의 유속과 VLCC의 각도(이하 조파각), 그리고 비늘구조의 유무에 따른 선체 항력과의 관계를 계산하고자 한다. 우리는 이 아디디어를 통해 VLCC의 선박 운행을 시간을 단축하고 연료비를 감축할 수 있을 것으로 기대한다.

• 최우수상

  바닷속 방사성 물질을 판별하는 자율 주행 잠수정
  

  내용

  자율운항으로 바닷속을 다니면서 방사성 물질의 존재 여부를 판별하는 무인 소형 잠수정(전기로 추진)입니다. 잠수정이 필요로 하는 전력을 값싼 바닷물과 마그네슘으로 발생시키므로 충전이 필요하지 않아 장시간 운전과 검사를 할 수 있습니다.

• 우수상

  캡틴 후크선장
  

  내용

  바다에 컨테이너가 떨어지게 될 경우 컨테이너에 장착된 GPS가 작동되고 이에 본선에서는 컨테이너의 유실 여부를 확인하고 친환경에너지를 통해 모아둔 에너지를 쉐어링하면 컨테이너에 장착된 모터가 돌아가게 되면서 프로펠러가 돌아 자율주행를 통해 본선으로 컨테이너가 이동하게 됩니다. 이후 본선의 격납고로 들어간 컨테이너는 재배치가 되고 이에 컨테이너 유실로 인한 비용이 발생하지 않고 해양오염 또한 줄일 수 있습니다.

• 우수상

  헤엄다리 전기추진선
  

  내용

  새우의 헤엄다리를 모방한 추진 방식으로 섬세한 조향이 가능하며, 연료전지와 전기 모터를 활용해 친환경적인 미래형 선박을 설계함. 자동차와 항공기의 특수 기능을 따와 선박에 적용하는 아이디어를 제시함.

• 특별상

  세이프 스케이터
  

  내용

  스케이팅화처럼 생긴 두개의 몸체가 중앙의 본체를 중심으로 반복적으로 운동하여 방향타와 추진 프로펠러 없이도 이동할 수 있고, 두 몸체가 중앙의 제어를 받으며 위치를 조절하기에 선박이 쉽게 전복되지 않고, 방향전환 시 우려되는 마찰을 줄일 수 있다. 전부 현존하는 기술을 조합하여 구상하였기 때문에 충분히 구현가능하다고 판단된다.