1년간의 실험 끝에 휴대용 시제품 완성
멕시코 타마울리파스주 알타미라에 있는 CETIS 78의 전자공학과 학생 앙헬라 카리메 베네가스 에르난데스는 5~8초 만에 작은 불꽃을 끌 수 있다고 말하는 휴대용 장치를 개발했다. 보텍스 테크(Vortex Tech)라는 이름의 이 장치는 물이나 화학 분말 대신 12볼트 배터리와 30헤르츠 음파를 사용한다.
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베네가스와 지도교사인 호세 아르투로 에르난데스 무뇨스는 약 1년 동안 장치의 다섯 가지 버전을 개발했다. 베네가스는 목재, 인화성 액체, 전기 장비, 조리용 기름을 대상으로 한 실험을 포함해 100회 넘게 시험했다고 밝혔다. 보고된 유효 거리는 약 2미터다.
이 프로젝트는 엑스포시엔시아스 타마울리파스 2025의 고등학교 부문에서 1위를 차지했고, 이후 약 270개 프로젝트가 참가한 전국 대회에서 은상을 받았다. 이러한 성과를 바탕으로 교실 실험은 인도네시아에서의 국제 발표로 이어졌다.
2026년 8월과 9월에 발표된 보도에서는 베네가스의 나이를 16세로 소개했지만, 인도네시아 도착을 다룬 보도에서는 17세라고 전했다. 이 장치는 여전히 실험 단계의 시제품이며, 보고된 성능은 통제된 조건에서 작은 불꽃을 대상으로 얻은 결과다. 베네가스는 물이나 분말이 귀중한 물품 또는 장비를 손상시킬 수 있는 장소에서 기존 소화기를 보완하는 용도로 이 장치를 활용할 계획이라고 밝혔다.
영상에서 작동하는 발명품으로
베네가스는 간단한 질문에서 출발했다. 입으로 불거나, 물을 붓거나, 불꽃을 건드리지 않고 촛불을 끌 수 있을까? 지도교사이자 삼촌인 에르난데스는 실험 영상이 음향 소화 장치를 만들려는 관심을 불러일으켰다고 말했다.
베네가스는 이 아이디어가 더 구체적으로는 길이 약 4미터의 음향 대포를 보여주는 영상에서 비롯됐으며, 그 장치를 미국 국방고등연구계획국(DARPA)과 연관 지었다고 설명했다. 그 시연을 보고 더 작은 장치로도 비슷한 효과를 낼 수 있는지 시험해 보고 싶어졌다.
처음 작동하는 장치를 만드는 데는 제작 전 조사 기간을 제외하고 두 달이 걸렸다. 그때도 첫 시제품은 작은 불꽃을 끄는 데 어려움을 겪었다. 베네가스와 에르난데스는 재료를 바꾸고 음향 구조를 거듭 조정한 끝에 현재 공개 발표 중인 다섯 번째 버전을 완성했다.
에르난데스는 과학 경진대회에 관심을 갖도록 영감을 주기도 했다. 가족 식사 자리에서 그는 대회에 참가하며 만난 사람들과 방문했던 장소에 관한 이야기를 들려주곤 했다. 베네가스도 자신만의 경험을 쌓고 싶었고, 이 프로젝트는 그 기회를 찾는 계기가 됐다.
보텍스 테크의 구성
보텍스 테크는 배터리, 주파수 발생기, 전력 증폭기, 스피커와 음향 대포의 본체를 이루는 개조된 양동이로 구성된다. 각 부품은 저마다 역할을 한다. 배터리는 전력을 공급하고, 발생기는 주파수를 설정하며, 증폭기는 전기 신호를 키우고, 스피커는 그 신호를 공기의 움직임으로 바꾼다.
베네가스는 양동이를 단순히 상점에서 사 온 것이 아니라 장치의 일부로 쓰도록 의도적으로 개조했다고 설명했다. 그녀의 말을 옮기면 다음과 같다.
양동이는 우리가 개조한 것으로, 상점에서 찾은 제품이 아닙니다.
스피커는 원형 개구부를 향해 소리를 내보낸다. 이 설계는 도넛처럼 생긴 공기의 고리인 소용돌이 고리를 만들어내는 것으로 설명된다. 이 고리가 불꽃 주변의 공기를 교란한다.
작동 주파수 30헤르츠는 초당 30회 진동한다는 뜻이다. 주파수는 압력 변화가 얼마나 빠르게 반복되는지를 나타내며, 소리의 크기와는 다르다. 시제품의 성능은 압력 변화의 세기와 방향, 출구의 형태, 불과의 거리에도 좌우된다. 낮은 음을 내는 것은 작동 과정의 한 부분일 뿐이다.
공기의 움직임이 불꽃을 끄는 원리
불꽃이 계속 타려면 연료와 열, 산소가 필요하다. 소리는 공기 중 압력 변화의 형태로 전달된다. 적절한 음향 장치가 그 변화를 작은 불꽃에 집중시키면 공기의 흐름을 바꿔 연소가 일어나는 영역을 흐트러뜨릴 수 있다.
보텍스 테크에 관한 설명에서는 산소를 불꽃에서 멀어지게 하고 뜨거운 공기를 연료와 분리한다고 한다. 더 자세히 말하면 국소적인 교란이 일어난다. 진동과 난류가 불꽃을 연료 공급원에서 밀어내고 열 손실을 키워 연소를 멈출 수 있다.
주변 공간의 공기에는 여전히 산소가 들어 있다. 장치가 연소를 지속시키는 조건을 바꾸는 곳은 불꽃 가까이다. 촛불은 가열된 왁스에서 연료 증기가 꾸준히 올라와야 불꽃이 유지되므로 이해하기 쉬운 사례다.
소리가 불꽃에 영향을 미친다는 사실은 오랜 역사를 지녔다. 학술지 《파이어》(Fire)에 2025년 발표된 리뷰 논문은 사람 목소리가 불꽃에 영향을 준다는 관찰이 J. 틴들에 의해 1867년 이뤄졌다고 소개하고, 이후 진행된 음향 소화 실험도 다룬다. 베네가스는 기존의 물리 원리를 반복적인 설계 변경과 시험을 거쳐 휴대용 학생 프로젝트에 적용했다.
보고된 시험 결과
베네가스는 보텍스 테크가 여러 종류의 연료와 관련된 작은 불을 약 5~8초 만에 껐다고 밝혔다. 최대 2미터 거리에서도 작동했다는 보고도 있다. 이런 수치는 촛불 하나만 끄는 시연보다 구체적인 성능 목표를 제시한다.
시험 설명에는 불꽃의 크기, 음압 측정값, 연료별 성공 및 실패 횟수가 제시되지 않았다. 이러한 정보가 공개되면 장치가 얼마나 일관되게 작동하는지, 어떤 조건에서 가장 좋은 결과를 내는지 파악하는 데 도움이 될 수 있다.
《파이어》에 2025년 발표된 리뷰 논문은 음향 방식이 초기 단계의 화재를 진압하는 데 더 적합하다고 평가하며, 불이 고체 물질 내부로 번졌을 때는 한계가 있다고 설명한다. 눈에 보이는 불꽃은 공기의 움직임으로 흔들 수 있지만, 물질 내부의 열과 연소에는 다른 대응이 필요하다.
목재, 인화성 액체, 전기 장비, 조리용 기름은 각각 화재 조건이 다르다. 이러한 항목을 언급하면 학생이 어떤 실험을 했는지 대략 파악할 수 있지만, 실제 비상 장치로 활용하려면 사용 대상인 연료와 화재 규모, 상황별 성능을 평가해야 한다. 따라서 추가 개발은 작동 거리만 늘리는 것으로 끝나지 않는다.
소화 약품을 쓰지 않는 장치가 유용할 수 있는 곳
베네가스는 실험실, 사무실, 박물관, 교실을 이 기술을 활용할 수 있는 장소로 꼽았다. 이들 장소에서는 실내 물품의 손상이 우려된다. 물은 장비나 소장품에 피해를 줄 수 있고, 분말은 광범위한 청소가 필요한 잔여물을 남길 수 있다.
보텍스 테크는 불꽃을 향해 액체나 화학 분말을 뿌리지 않는다. 따라서 작은 불 자체는 물론 진압 과정도 전자기기, 실험실 기기, 전시품에 손상을 줄 수 있는 곳에서 장점이 될 가능성이 있다. 배터리를 사용해 휴대성을 확보하려는 목적도 있다.
시제품은 작동 중 잔여물을 남기지 않고 주변 사람에게 해를 끼치지 않는다고 소개됐다. 그러나 공개된 시험 정보는 제한적이며, 실제 비상 상황에서 사용하기 전에는 안전성 평가가 필요하다. 제안된 장소에서 사용할 경우 전력 요구량과 음향 노출, 안정적인 작동 여부도 중요하다.
베네가스는 이 시스템이 기존 소화기와 함께 쓰이도록 설계됐다고 밝혔다. 화재가 발생하면 정해진 비상 절차를 따르고 적합한 인증 장비를 사용해야 한다. 일반 가정용 스피커로 실험을 재현하는 것은 위험할 수 있다. 결과가 주파수와 출력, 방향, 거리의 정밀한 조합에 달려 있기 때문이다.
타마울리파스에서 국제 과학 박람회까지
이 프로젝트는 라틴아메리카 과학기술협회(SOLACYT) 플랫폼에 스페인어 제목인 ‘음파를 이용한 화재 진압 시스템’으로 등록돼 있다. 베네가스는 참가자, 에르난데스는 지도교사로 기재됐으며, 응용과학 분야에 분류됐다.
베네가스는 주 및 전국 단위 대회에 일곱 차례 참가했다. 엑스포시엔시아스 타마울리파스 2025에서 1위를 차지한 뒤 약 270개 프로젝트가 참가한 전국 대회에서 은상을 받았다. 멕시코 산업기술교육서비스총국(DGETI)도 국제 무대에서 주를 대표하게 된 그녀에게 축하를 전했다.
프로젝트의 개발과 대회 참가 경로는 다음과 같다.
- 2025년: 보텍스 테크가 엑스포시엔시아스 타마울리파스 고등학교 부문에서 우승했다.
- 약 1년에 걸친 개발 기간: 베네가스와 에르난데스는 시제품 다섯 개를 만들었다. 첫 시제품으로 작은 불꽃을 끄는 데는 두 달이 걸렸다.
- 주 대회 이후: 약 270개 프로젝트가 참가한 전국 대회에서 은상을 받았다.
- 2026년 10월: 베네가스가 인도네시아 국제 과학·발명 박람회에서 프로젝트를 발표할 참가자로 선정됐다.
국제 과학·발명 박람회(ISIF)는 인도네시아 젊은 과학자협회가 인도네시아대학교와 함께 주관하는 행사로 소개됐다. 2026년의 상세 일정에 따르면 온라인 경연은 10월 6~9일, 오프라인 행사는 10월 12~17일 자카르타 인근 데폭의 대학교 캠퍼스에서 열린다. 다른 보도에서는 일정이 10월 13~18일 또는 10월 14~16일로 제시됐고, 개최지는 자카르타로 소개됐다.
행사 무렵 보도에 따르면 베네가스는 인도네시아에 도착해 대학에서 찍은 사진을 공유했다. 알타미라 시 관계자인 아르만도 마르티네스 만리케스와 타마울리파스주 교육부가 과학 박람회 참가 경비를 지원했다. 이러한 지원은 대회 초청을 해외에서 장치를 발표할 기회로 이어지게 했다.
특허 취득과 자동 작동 버전 구상
베네가스는 보텍스 테크의 특허를 신청하기를 희망한다. 불꽃을 감지해 누군가 조작하지 않아도 자동으로 작동하는 음향 소화 장치라는 두 번째 구상도 개발 중이다.
자동 작동 버전을 만들려면 기존의 공학적 과제에 또 다른 과제가 더해진다. 시스템이 불꽃을 감지해 음향 장치를 안정적으로 작동시켜야 하며, 소화 장치 자체도 의도한 작동 조건에서 성능을 발휘해야 한다. 완성 시점이나 특허 출원일은 공개되지 않았다.
베네가스는 고등학교 2학기 때 전자공학에 관심을 갖기 시작했다. 처음에는 이 과목에 별다른 흥미를 느끼지 못할 거라고 생각했지만, 보텍스 테크를 만들면서 생각이 바뀌었다. 기계 시스템과 전자공학, 제어를 결합한 분야인 전자공학 또는 메카트로닉스를 진로로 고려하고 있으며, 공학 분야로 진학할 계획이다.
그녀가 이룬 성과는 구체적이다. 시제품 다섯 개와 100회가 넘는 시험, 주 및 전국 대회 수상, 국제 발표 기회를 얻었다. 다음 과제는 작은 불꽃을 대상으로 한 실험을 발전시켜, 보호하려는 특정 공간에서 쓸 수 있도록 더 철저히 검증된 장치를 만드는 것이다.
핵심 내용
- 앙헬라 카리메 베네가스 에르난데스는 타마울리파스주 알타미라의 CETIS 78에서 지도교사 호세 아르투로 에르난데스 무뇨스와 함께 보텍스 테크를 개발했다.
- 다섯 번째 시제품은 12볼트 배터리와 30헤르츠 음파를 이용해 작은 불꽃을 교란한다.
- 베네가스는 100회가 넘는 시험을 진행했으며, 불을 끄는 데 5~8초가 걸리고 유효 거리는 약 2미터라고 밝혔다.
- 이 프로젝트는 2025년 주 대회에서 우승했고, 약 270개 프로젝트가 참가한 전국 행사에서 은상을 받았다.
- 장치는 여전히 실험 단계이며 기존 소화기를 보완하는 용도로 개발되고 있다.
- 베네가스는 특허를 신청하고 불꽃을 감지해 자동으로 작동하는 버전을 개발하기를 희망한다.
