공학 및 과학 실험 연구방법론

석사-박사 학위가 필요하거나, 혹은 취업이 안되었을 때,

대학을 갓 졸업한 스무 살 중후반 청년들은 대학원생이 됩니다.

 

사실, 대학원생은 교육을 받는 신분이 아닙니다. 대학원생은 체계적인 학습을 받지 않습니다.
대학원에 입학한다면 학부 때 배웠으나 까먹은 지식을 가지고 무방비 상태로 교수님께 지령을 받아 임무를 완수해야 합니다.

물론 누가 알려주지 않습니다. 운이 좋아 친절한 선배를 만나지 않은 이상, 혼자 헤쳐나가야 합니다.

 

그마저도 배울 수 있는 건 두 가지뿐인데, 장비 사용 방법과, 추천 논문 제목 목록뿐입니다.

 

여기서 대학원생이 할 수 있는 행위는 세 가지입니다.

1. 선배와 교수님을 찾아다니며 알려달라고 매달리기.

2. 추천 논문에 있는 그림과 비슷한 그래프를 구글링 하여 모방하기.

3. 주변 사람 따라다니며 따라 하기.

 

1번은 여러모로 가치가 있지만, 귀찮은 존재로 바뀔 수 있고, 2번은 오래 걸리며 시행착오를 많이 겪어야 하며, 3번은 자괴감에 빠 자기 쉽게 됩니다.

젊은 교수님을 만났다면 지도를 받을 수 있지만, 대부분 이런 상황을 겪습니다.

 

가장 처음에는 3번이 가장 좋습니다. 아무것도 모르는 상황에서 1번과 2번을 하려 한다면, 전혀 다른 방향으로 가거나, 배우지도 못하고 시간만 낭비할 수도 있습니다.

3번을 하다 보면 어찌어찌 뭔가를 만들어내는데, 여기서 부터 연구방법론이 적용됩니다.

데이터가 나왔다면, 왜 이런 데이터가 나왔는지. 만들 때 사용했던 원리가 무엇인지 알아봐야 합니다.

 

방법은 간단한데, 측정한 데이터와 비슷한 그래프를 구글 이미지 검색에서 찾아 나오는 글을 모읍니다. 하나하나 읽으며 키워드를 익히고 원리와 그래프에 대한 간단한 수식 한 줄 정도를 익힙니다.

또한 만들 때 사용되었던 공정 변수들과 장비에서 사용한 원리, 측정 장비와 프로그램에 대한 원리를 간단하게라도 이해합니다.

단, 이해하는데만 모든 시간을 쏟으면 안 되고, 했던 일련의 실험 과정들을 반복하며 손에 익히며 해야 합니다.

 

이런 과정을 거친다면 어느 정도 연구에 감을 잡게 됩니다.

이제 연구 목표를 설정하면 됩니다.

만든 시료가 어떤 성질을 가져야 좋을지, 어떤 성질을 검출해 내야 논문으로 제출할 수 있을지 정합니다.

이를 위해 수많은 논문을 읽어야 합니다, 논문은 세세하게 읽으려면 쉽게 의욕을 잃으므로 그림에 대한 설명만 읽도록 합니다.

그러다 보면 어떤 그림을 그려야 하는지, 어떤 변화를 주어가며 시료를 제작해야 할지 알게 됩니다.

 

만약 논문 속 그래프에서 가로축이 t(두께)이고 세로축이 I(전류)로 구성되어있다면, 시료를 두께만 변화를 주어 여러 개 제작을 하고 I를 측정하는 연구를 목표로 설정합니다.

여기서 변화를 주는 내용은 반드시 한 개여야 합니다.

나머지는 모두 똑같이 만들고 변화는 딱 한 가지만 주어야 합니다..

엄청 복잡한 회로에서 커패시터 값에 따른 변화를 보고자 한다면, 모든 회로를 똑같게 만든 뒤 커패시터 값만 바꾸어야 합니다.

 

이를 수행하는 과정에 문제가 하나 생기게 됩니다

특성이 잘 안 나오는 문제입니다.

특성이 나오다 안 나오다 한다면, 어쩔 수 없이 다시 처음으로 돌아가야 합니다.

 

다시 인터넷에 접속하여 본 특성에 대해 더 알아봐야 합니다.

특성을 검색창에 입력하여 논문을 마구 다운로드하여 특성에 중요한 영향을 미치는 요소를 찾아내야 합니다.

주로 사용하는 단어는 "mechanism", "factor", "dependence" 정도가 있습니다.

영향을 미치는 요소가 10가지 정도가 있다면, 이제 의심이 가는 요소부터 하나씩 바꿔가며 모두 제작해야 합니다.

 

많은 시료가 제작될 예정이나 시료에 이름을 잘 붙여 정리를 잘해야 합니다.

그렇게 영향을 주는 요소를 딱 찾았다면,

이를 이용해 이론 논문을 쓰거나 실험 논문을 쓰면 됩니다.

그러고 다시 본래 목표로 돌아가 다시 처음 목표했던 요소를 변화시켜가며 다시 논문을 쓰면 됩니다.

 

물론 이 요소는 의미가 있어야 합니다,

어떤 성질이 엄청나게 좋아졌다던지, 어떤 성질이 나타나는 이유를 알아냈다던지, 어떤 성질이 나타나는 게 새로운 물리현상으로 나타난다던지가 있어야 합니다.

이들은 1번을 사용해 선배와 교수님께 여쭈어보는 게 좋습니다.

 

이런 과정을 겪으면 여러 영감이 떠오르게 되고, 다른 사람이 하는 이야기를 듣다가 새로운 접근이 떠오를 수 있는데,

이는 논문을 쓴 뒤 후속 연구로 바로 시행하면 됩니다,

 

기본 이론이 부족하다면?

그러면 어쩔 수 없습니다. 수업을 듣던, Youtube를 보던, 책을 읽던, 아는 척을 하던. 해야 합니다.