14세 소년, 종이접기로 1만 배 하중을 견디는 구조 설계

• Miura-ori 종이접기 패턴을 변형해 자신의 무게의 1만 배를 지탱하는 구조물을 만든 14세 학생의 연구 사례
• 250시간 이상 실험을 반복하며 재난 시 신속 배치 가능한 긴급 대피소 구조로 발전 가능성을 탐구
• 실험에서 200파운드 이상의 하중을 견디는 결과를 얻었으며, Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge에서 2만5천 달러의 최고상을 수상
• 심사위원단은 창의성·공학적 엄밀성·팀 협업 능력을 높이 평가
• 연구는 접이식 구조물의 강도-중량비 향상 가능성을 보여주며, 향후 실규모 재난 대응 구조물 개발로 확장될 잠재력 보유

Miura-ori 패턴 실험과 발견

• 뉴욕의 14세 학생 Miles Wu는 Miura-ori 종이접기 패턴을 접은 종이가 자신 무게의 1만 배를 지탱할 수 있음을 발견
  • 총 250시간 이상 다양한 변형 패턴을 설계·접기·테스트함
  • Miura-ori는 한 번에 접고 펼 수 있는 평행사변형 격자 구조로, 우주공학 등에서 활용된 바 있음
• Wu는 세 가지 종류의 종이(복사용지, 얇은 카드지, 두꺼운 카드지)를 사용해 54가지 변형 패턴을 제작, 108회 실험을 수행
  • 접힘 정확도를 높이기 위해 스코어링 기계를 사용
  • 각 패턴은 64제곱인치 면적으로 제작되어 5인치 간격의 가드레일 사이에 배치 후 하중을 가함
• 실험 결과, 가장 강한 패턴은 200파운드 이상을 견디며, 이는 뉴욕 택시가 4,000마리 코끼리 무게를 지탱하는 비율에 해당

재난 대응용 접이식 대피소 구상

• Wu는 허리케인과 산불 보도를 보며 강하고 접이식이며 저비용인 구조물의 필요성을 인식
  • 기존 대피소는 튼튼함·배치 용이성·비용 효율성 중 하나만 충족하는 경우가 많음
• Miura-ori의 강도와 접이성을 활용해 긴급 대피소로의 응용을 구상
  • 단일 Miura-ori를 아치형으로 휘거나, 여러 장을 결합해 텐트형 구조로 만드는 방안 검토
  • 향후 다방향 하중 실험을 통해 구조적 안정성 검증 계획

수상 및 평가

• Wu의 연구는 2025년 Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge에서 최고상(2만5천 달러) 수상
  • 미국 중학생 대상 STEM 분야 최고 권위 대회로, 30명의 결선 진출자 중 1위 선정
• 심사위원단은 개인적 열정과 지역사회 기여 가능성을 중시
  • Wu는 오랜 종이접기 취미를 구조공학 실험으로 발전시켜 높은 평가를 받음
  • 팀 챌린지에서는 접이식 게 팔 구조물 제작으로 창의성·협업력을 입증

전문가 분석

• 프린스턴대 Glaucio H. Paulino 교수는 Wu의 연구를 기하학을 구조적 속성으로 활용한 우수한 매개변수 탐구로 평가
  • Miura-ori의 셀 크기와 접힘 각도 조정으로 강도-중량비 향상이 가능함을 입증
• 다만 실제 대피소로 확장하려면 두꺼운 재료 적용, 접합부 설계, 내구성 확보 등 추가 공학적 고려 필요
  • 실제 구조물은 다방향 하중과 장기 내구성에 대응해야 함

향후 계획

• Wu는 STEM과 종이접기의 융합 연구를 계속할 계획
  • 실제 대피소 프로토타입 제작과 다양한 종이접기 패턴의 응용 가능성 탐색을 목표로 함
  • 현재는 Miura-ori 기반 아치형 구조물의 실험적 설계 단계에 있음