Worcester Polytechnic Institute(WPI)가 재료 과학의 최적 지점을 찾았습니다.
미국 매사추세츠주 우스터 폴리테크닉 연구소(WPI)의 두 명의 진취적인 교육자는 재료 과학 연구를 일부 학생들이 '놀랍다'고 말할 만큼 흥미롭고 직접적인 경험으로 전환합니다.
WPI는 Mecmesin 팀과 함께 시간을 보내고 재료 테스터가 실제로 작동하는 모습을 본 후 Mecmesin MultiTest 2.5-dV 테스터 3대에 투자했습니다. 이는 Cote 박사와 Grubbs가 염두에 두었던 재료 테스트에 이상적인 선택이었습니다.
일부 학부생들은 재료 과학 수업을 다소 지루하게 생각할 수도 있습니다. 하지만 미국 매사추세츠주 우스터에 있는 우스터 폴리테크닉 대학교(WPI)에서 다니엘 코트와 잭 그럽스의 수업을 듣는 행운을 누린다면, 전혀 그렇지 않다는 것을 알 수 있습니다.
이 두 진취적인 교육자는 재료 과학에 대한 연구를 일부 학생들이 간단히 '놀랍다'고 부를 만큼 흥미롭고 직접적인 경험으로 바꾸었습니다.
코트 박사는 화학공학과에서 재료과학 및 공학 분야의 조교수이자 Harold L. Jurist '61 및 Heather E. Jurist 학장 교수로 재직 중이며, 그럽스 씨는 박사과정 학생이자 이 과목의 조교수(TA)입니다.
그들의 비밀은 무엇일까?
"저희 수업에 참여하기 전까지 대부분의 학생들은 교과서에서 본 것 외에는 재료 시험에 대한 실제 경험이 없었습니다. 하지만 인장 시험이 어떤 것인지 종이에 보여주는 것만으로는 실제 시험을 시연하는 것보다 훨씬 효과가 없습니다. 그래서 학생들이 이 과목을 쉽게 접할 수 있도록 음식과 실제 재료 시험기를 활용하기로 했습니다. 이는 WPI 교육 전반에 통합된 프로젝트 기반 학습의 자연스러운 연장선입니다."라고 코테 박사는 설명합니다.
오레오, 프레첼, 트위즐러, 구미 등 모든 것이 재료과학 입문 수업에서 공평하게 다루어졌습니다. "예를 들어, 응력-변형률 거동을 살펴보기 위해 학생들에게 젤리 구미를 손으로 뜯어보게 했습니다. 마치 폴리머처럼 응력에 따라 어떻게 변하는지 관찰했죠. 그런 다음 프레첼 막대를 사용하여 응력에 대한 반응을 테스트했는데, 이는 당연히 구미와는 매우 달랐습니다. 금속이나 세라믹의 거동과 더 유사했습니다. 학생들은 특히 시험 샘플을 먹을 수 있어서 좋아했습니다. 하지만 Mecmesin MultiTest(만능 시험기)를 도입하기 전에는 정확하고 반복 가능한 데이터가 부족했습니다."라고 Grubbs는 말합니다.
학생들은 Mecmesin MultiTest를 만납니다.
Mecmesin 팀과 함께 시간을 보내고 재료 시험기를 직접 확인한 WPI는 Mecmesin MultiTest 2.5-dV 시험기 세 대에 투자하기로 결정했습니다. 이 비용 효율적인 모터 구동식 힘 시험기는 향상된 하중 센서, Mecmesin의 다재다능한 VectorPro MT 소프트웨어, 그리고 옵션으로 제공되는 신장계(extensometer)의 도움을 받아 재료 시험기로 변신합니다. Cote 박사와 Grubbs가 염두에 두었던 재료 시험에 이상적인 선택입니다.
"이제 이 테스터들을 교실로 가져와서 학생들이 직접 실험을 하도록 할 수 있습니다. 예를 들어, 융기가 있는 이 젤리벌레들을 사용하면 학생들은 잡아당겼을 때 어디에서 부러질지 예측할 수 있고, 응력 집중이 실제로 균열이 어디에 어떻게 형성되는지 예측할 수 있습니다. 학생들은 심지어 다양한 색깔의 에어헤드들을 서로 비교해 보기도 했습니다. 한 학생이 색깔마다 반응이 다를 수 있다고 생각해, 저희는 그 가설을 검증했습니다. 염료에 포함된 화학 물질이 각 색깔의 물질이 응력 하에서 어떻게 반응하는지에 확실히 영향을 미친다는 것을 확인한 것입니다. 이제 물리적인 실험뿐만 아니라, 결과를 뒷받침하는 실시간 데이터도 확보할 수 있습니다. 모든 것을 맥락적으로 파악할 수 있게 해줍니다."라고 코트 박사는 말합니다.
...VectorPro MT의 드래그 앤 드롭 인터페이스를 통해 학생들은 복잡한 재료 시험 절차부터 간단한 제품 시험까지 모든 것을 직접 만들 수 있습니다. 5~10분 안에 학생들은 소프트웨어에서 고정 장치를 교체하고 직접 시험을 설정할 수 있습니다. 정말 간단합니다.
Danielle Cote 박사, 재료 과학 및 공학 조교수
우스터 폴리테크닉 연구소(WPI), 매사추세츠주 미국
그녀는 Mecmesin 테스터가 실제 작동하는 학습 환경에 적합하다고 덧붙였습니다. 학부 재료과학 수업에는 실험실이 없기 때문에 모든 '실습' 교육은 일반 강의실에서 진행해야 합니다. "MultiTest는 크기가 적당하고, 작은 테이블 위에서 쉽게 운반하고 작동할 수 있어 넓은 공간이 필요하지 않습니다. 또한 VectorPro MT의 드래그 앤 드롭 인터페이스를 통해 학생들은 복잡한 재료 시험 절차부터 간단한 제품 시험까지 모든 것을 직접 만들 수 있습니다. 5~10분 안에 학생들은 고정 장치를 교체하고 소프트웨어에서 직접 시험을 설정할 수 있습니다. 정말 간단합니다."
3점 굽힘 테스트는 여름 학교로 진행됩니다.
코트 박사와 그럽스 모두 고등학생들을 위한 재료 과학 여름 강좌가 올해 가장 기억에 남는 활동 중 하나라고 입을 모았습니다. 이 강좌에서 학생들은 직접 사탕 복합 재료를 디자인했습니다. "초콜릿 칩을 녹여 '매트릭스 단계'로 만든 다음, 학생들에게 다양한 충전재 '강화 단계'를 제공하여 초콜릿에 첨가하여 복합 재료를 만들었습니다. 프레첼 스틱, 스파게티 모형 섬유, 코코넛 조각, 쌀 크리스피 등을 입자 강화재로 사용했습니다. 학생들은 다양한 재료를 사용해 실험을 했습니다. 그런 다음, 학생들이 만든 복합 초콜릿 바를 3점 굽힘 시험으로 가장 강한 재료를 확인했습니다. 이 과정을 통해 각 학생이 최고의 굽힘 강도를 달성하는 자신만의 복합 재료를 설계하는 선의의 경쟁으로 이어갔습니다."라고 그럽스는 설명합니다.
스파게티 스냅 소리를 듣고 그래프에 반영되는 모습을 볼 수 있을 거예요. 학생들에게는 몰입도가 매우 높고, 실제 상황에 적용할 수 있어 교실에서 혁신적인 경험을 선사합니다.
저희 회사는 미국 기술 산업의 미래 리더들을 양성하는 데 적극적인 역할을 수행하고자 합니다. 이를 위해 다양한 기술 프로그램을 통해 차세대 기술 인재를 양성하고 있습니다.
Rod Ansari, 미주 지역 영업 부사장
PPT 그룹
"WPI에서 Mecmesin 테스터를 활용하는 것은 정말 고무적입니다. 이처럼 혁신적인 교육에 작은 역할을 할 수 있어 정말 영광입니다. 저희는 기업으로서 미국 기술 업계의 유망한 리더들을 양성하는 데 적극적으로 참여하고 싶습니다. 그렇기 때문에 차세대 기술 학생들을 양성하기 위해 기술 프로그램을 운영하고 있습니다. 우리 업계, 그리고 솔직히 말해서 미국 전체가 이에 달려 있습니다."라고 PPT 그룹 영업 부사장인 로드 안사리는 말했습니다.
