3d 분야의 교육 및 연구

실전 학습을 통해 학생들이 지식의 경계를 넓히고 성적을 올리도록 지원

Dora Laîné
7 June 2017

1 min read

수십 년 동안 전 세계 산업들은 날로 정교해지는 3D 가상모델을 통해 발견을 가속화하고 협업을 증진하며 품질을 개선하는 등 꾸준히 비즈니스를 발전시켜 왔다. 3D는 지식 탐구의 가속화라는 측면에서 학생과 연구자 모두에게 이점이 있는 것으로 입증되었지만, 교육 및 연구 분야로의 도입은 더디게 진행되어 왔다. 대학 캠퍼스는 3D가 학생들의 학업 성적을 높이고, 취업률을 개선하며, 연구자들의 의학적 발견에 박차를 가하도록 돕는 등 3가지 새로운 프로젝트를 통해 트렌드의 변화를 가져올 것으로 내다보고 있다.

전 세계 기업들은 발견 가속화, 품질 향상, 설계 및 제조 단순화, 지역/부 서 간 협업 및 이해 증진 등 3D 디 지털 모델링의 이점을 몸소 증명해 보였다. '미래의 산업(Industry of the Future)' 이니셔 티브 등장으로 사물인터넷(IoT) 연결을 통해 과학적으로 정확한 3D로 공장부터 전체 도 시에 이르기까지 생산 설비의 모든 측면을 시뮬레이션 및 관리할 수 있게 되면서 직장 및 연구실에서의 목표 달성에 있어 기술 지 식의 중요성이 한층 높아지게 되었다.

교육 및 연구 분야 모두에 3D를 적용할 수 있는 방법을 시연하도록 설계된 파일럿 프 로젝트를 시뮬레이션하기 위해 3D 교육을 받은 작업자와 연구자에 대한 요구가 높아 지기 시작하고 있다. 이 과정에서 3D는 수백 명의 학생들에게 가장 어려운 기술 과정도 즐겁게 배울 수 있는 기회를 제공하고, 연구 자들에게는 글로벌 과제에 대한 해법을 찾 을 수 있는 강력한 도구를 제공하고 있다

프랑스의 소외 계층 학생들에게 교육, 훈련 및 직업 소개 프로그램을 제공하는 학술 재 단인 Apprentis d'Auteuil의 장-프랑소와 토 랑스(Jean-François Thoorens)는 "공식 학 습을 포기한 학생들을 교실로 돌려보내는데 있어 3D 기술이 매우 의미 있고 중요한 역 할을 하고 있다"고 말했다.

그녀가 맡고 있는 고3반 학생들은 다른 학 교 학생들이 개발한 자동차와 경주하기 위 해 미니어처 카를 설계 및 제작하고 있다.

토랑스는 "학생들은 프로젝트의 각기 다른 단계에 참여하게 된다. 3D 디지털 목업을 통 한 설계부터 제작에 이르기까지 전 과정에 관여한다"고 설명했다. 뿐만 아니라 학생들 은 마케팅 자료를 만들고, 대회 때 자동차를 소개하는 부스를 설계하고, 심사위원에게 작 품을 구두로 프렌젠테이션하게 된다.

장-프랑소와 토랑스(Jean-Francois Thoorens)

토랑스는 프로젝트 기반의 학습 경험으로 학생들은 "서로 다른 분야가 협력하여 설계 및 기법에 대한 아이디어와 의견을 공유하 는 법을 배우게 되고, 실제 상황에서 모든 활동들이 이루어지기 때문에 취업 시 필요 한 기술들을 마스터할 수 있다"고 말했다. 3D 설계 도구를 사용하면 학생들의 학습 의 욕을 고취시켜 성적을 높일 수 있다.
토랑스가 맡고 있는 고3반 학생인 알라산 게예(Alassane Gueye)는 "3D 설계 소프트웨 어를 사용해 자동차를 제작하는 것을 정말 좋아한다. 다른 친구들과 팀을 이뤄서 아이 디어를 공유하고 설계한 것을 3D로 시연해 보는 것이 정말 재밌다. 이러한 프로젝트는 졸업을 하고 어떤 분야로 진출해야 할지 결 정하는 과정에서 내게 동기를 부여하고 새 로운 관점을 열어준다"고 칭찬했다.
같은 반의 또 다른 학생인 알렉상드르 쁘띠 (Alexandre Petit)는 공동의 목표를 달성하기 위해 다른 친구들과 협력하는 법을 배울 수 있다는 것이 이 프로젝트에서 가장 중요한 부분이라고 말했다. "앞으로 내가 하고 싶은 일이 바로 이것이라는 것을 알았다. 이 프로 젝트를 통해 엔지니어가 되는 방법과 무엇 보다 팀워크에 대해 배울 수 있었다."

빌드, 측정 및 학습

캘리포니아에 본사를 둔 Base 11은 더 많은 학생들이 STEM(Science, Technology, Engineering and Math) 분야로 진출해 직 장을 잡거나 자신의 사업을 시작하도록 독 려하는데 주력하고 있다. 미국의 많은 산업 분야에서 STEM 교육을 받은 인력이 심각하 게 부족한 상황에서 Base 11은 열악한 환경 의 학생들이 STEM 교육을 통해 자신의 잠 재력을 최대한 발휘하고 고연봉 직장을 찾 을 수 있는 기회를 마련하는데 초점을 맞추 고 있다.
Base 11의 란돈 테일러(Landon Taylor) 사 장은 "우리의 사명은 여성 및 소수자 차별로 인한 STEM 인재 파이프라인의 격차를 해소 하고 이들을 산업과 국가에 반드시 필요한 숙련된 전문가로 만드는 것이다"라고 강조 했다.
그에 따르면, 3D 솔루션은 학생들이 STEM 분야에 진학하고 취업을 준비하는데 도움이 된다고 한다. "3D는 학생들이 다른 친구들과
협업을 하고 빌드, 측정 및 학습과 관련해 자신이 배운 내용을 실제로 완수해볼 수 있 는 기회를 제공한다는 점에서 매우 효과적 이다. 가상 환경에서 작업을 하다 보니 마음 껏 고치고 수정해볼 수 있다. 환경이 열악한 학생들의 경우 보통은 이러한 기회를 갖지 못한다. 한 번 망치면 다시 시도를 할 수가 없다. 그러다보니 결과적으로 뒤처지게 되는 것이다. 3D 가상 환경에서 작업을 하면 반복 해서 테스트하고, 배우고 측정해서 결국은 성장을 이룰 수 있다. 동기 부여와 스스로에 대한 확신은 기술력 향상으로 이어진다"고 설명했다.
Base 11은 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼 스(UCI)의 새뮤얼리 공과 대학과 파트너십을 맺고 학업적 재능이 우수한 저소득 가정의 학생들에게 학비를 지원하고 있다.
새뮤얼리 공과 대학의 접근 및 통합 담당 부 학장인 샤니아 아티스(Sharnnia Artis)는 "이 러한 파트너십을 통해 학생들이 공학, 설계 및 문제 해결에 있어 실전 경험을 쌓을 수 있는 기회를 제공하고 있다. 처음에는 3D 기 술이 어떤 종류가 있는지도 모르는 학생들 이 많다. 그러다가 업계에서 사용되고 있는 기술과 도구들을 자유롭게 사용해보면 흥미 와 학습 의욕이 고취된다"고 말했다.

“ 3D는 학생들이 다른 친구들과 협업을 하고 빌드, 측정 및 학습과 관련해 자신이 배운 내용을 실제로 완수해볼 수 있는 기회를 제공한다는 점에서 매우 효과적이다. ”

란돈 테일러(Landon Taylor)
BASE 11의 CEO

UCI와 Base 11은 프로젝트 기반의 실전 학 습을 제공하기 위해 Autonomous Systems Engineering Academy 랩을 구축했다.
아티스는 "이 랩을 통해 학생들은 아이디어 를 내고 이를 제품으로 만들어낼 수 있다. 설계 단계에서 3D로 아이디어를 개념화한 다음, 이를 3D 인쇄가 가능한 형식으로 변환 해서 레이저 기술을 사용해 개념을 현실화 할 수 있다. 졸업할 때쯤이면 학생들은 업계 에서 사용되는 도구들을 다룰 줄 알게 되기 때문에 취업 시장에 나갔을 때 좋은 결과를 얻을 수 있다"고 강조했다.
그레고리 워싱턴(Gregory Washington)은 UCI 새뮤얼리 공과 대학의 Stacey Nicholas 프로그램 학과장이다.
그는 "작년에 이 프로그램에 참여했던 첫 학 생 그룹은 그야말로 히트를 쳤다. 이들은 3D CAD를 적용하고 설계 및 공학 개념을 사용 하여 자율주행 드롭을 만드는 방법을 배웠 다. 학생들은 프로세스 전반에 걸쳐 공기 역 학, 컴퓨터 과학 및 기초 전자공학의 원리를 배우고 말 그대로 처음부터 이러한 기계들 을 만들어 봤다. 처음에는 두려움을 가지고 별다른 열의를 보이지 않던 학생들이 '나는 할 수 있어. 가능해'라는 생각을 가지고 떠나 는 것을 지켜보는 것만으로 매우 뿌듯했다. 3D 도구가 없었다면 미래의 엔지니어가 되 기 위해 필요한 기술들을 익힐 수 없었을 것 이다"라고 평가했다.

임상 치료를 겨냥

저 멀리 영국의 셰필드 대학교 연구원들은 3D 모델링 및 시뮬레이션을 통해 임상 시술 의 결과를 예측하여 의료 연구에 돌풍을 일 으키고 있다.

Base 11은 캘리포니아 대학교 어바인 캠퍼스(UCI)의 새뮤얼리 공과 대학과 파트너십을 맺고 학업적 재능이 우수한 저소득 가정의 학생들에게 학비를 지원하고 있다. Autonomous Systems Engineering Academy 랩은 프로젝트 기반의 실전 학습을 제공한다. (사진 제공: Base 11 / UCI)

전산 생체역학 강사인 알베르토 마르조 (Alberto Marzo)는 "전산 모델링 및 가상 현 실이 공학, 의학, 생물학 및 기술의 여러 측 면에 도입되고 있다. 3D 가상모델은 비공학 분야에서도 이러한 데이터를 적극적으로 활 용할 수 있도록 모델 데이터를 맥락화함으 로써 공학 분야와 의료 분야를 연결하는 다 리 역할을 하고 있다"고 말했다.
여러 프로젝트 중에서도 마르조와 그의 팀 은 두 개 동맥류로 알려진 뇌혈관 질환 치료 를 연구하고 있다.
그는 "이는 비정상적으로 동맥이 확장되는 질환으로, 동맥이 파열될 경우 뇌출혈로 인 해 사망에 이르는 등 치명적인 결과가 발생 할 수 있다. 우리 학생들은 3D 가상 현실을 통해 환자별로 임상 처치를 시뮬레이션하여 환자의 몸 상태를 확인하고 실제 환자에게 처치하기 앞서 치료 효과를 예측하고 있다" 고 설명했다.
셰필드 대학과 셰필드 교육 병원 NHS 재단 트러스트가 함께 설립한 Insigneo Institute for in silico Medicine은 새로운 3D 기술을 응용하여 의료 장비를 설계하거나 질병을 치료하고 있다.
셰필드 대학의 기계 생물학 교수이자 Insigneo 연구이사인 데미안 라크루아 (Damien Lacroix)는 "우리의 목표는 신입생 들을 실제 임상 장면에서 새로운 기술을 활 용할 수 있는 미래의 엔지니어 및 연구자로 교육시키는 것이다"라고 말했다.
Insigneo의 연구 조교인 카일 머독(Kyle Murdock)은 연구와 교수법 모두에 3D를 활 용하고 있다.
그는 "3D 세상은 서로 다른 객체나 개념을 동시에 분석할 수 있는 협업 공간을 만들어 준다. 가상 현실을 활용하면 심층적인 지식 을 가르칠 수 있기 때문에 보다 디테일한 교 수법이 가능하다. 3D 기술이 없었다면 물리 학자 및 학생들과 함께 복잡한 생리학 개념 들에 대해 제대로 논의하기가 어려웠을 것 이다"라고 말했다.

“ 우리의 목표는 신입생들을 미래의 엔지니어 및 연구자로 교육시키는 것이다. ”

데미안 라크루아(Damien Lacroix)
셰필드 대학 기계생물학 교수

또한 3D는 임상의들이 정보 기반의 의사 결 정을 통해 환자들에게 더 나은 처치를 할 수 있도록 도와준다고 마르조는 말했다.
"최첨단 가상현실 환경에서 3D 시뮬레이션 모델을 사용하여 질병을 진단, 치료 또는 모 니터링하면 임상의들이 경험적 프로세스가 아닌 공학원리에 기반하여 정보를 토대로 환자에게 가장 적합한 치료법을 현명하게 결정할 수 있다. 이는 의료 분야에 엄청난 혁신을 가져올 것이다."

셰필드 대학은 가상 현실 기술을 기반으로 하는 새로운 학습 방법을 선구적으로 도입하여 미래의 학생들을 교육하고 임상의들이 환자별로 현명한 의사 결정을 내릴 수 있도록 돕고 있다. (사진 제공: 셰필드 대학)

이 기사에서 다루고 있는 모든 프로젝트들 은 La Fondation Dassault Systèmes로부터 교육 및 연구 보조금을 받고 있다.
La Fondation은 학교, 대학, 연구 센터 및 기타 비영리 조직들이 3D 가상 기술을 프로 세스에 적용하고 여기에서 배운 지식들을 동종 분야의 사람들과 공유할 수 있도록 지 원하여 학습 및 연구 경험을 혁신하는데 일 조하고 있다
La Fondation은 학습 경험을 혁신하고, 교육 자들이 3D 기반의 종합적인 교수법을 통해 과학, 기술, 공학 및 수학을 가르쳐서 학생들 의 취업률을 높이도록 돕고, 연구 및 지적 유산 프로젝트에 3D 기술을 적용하여 지식 의 경계를 넓히는 것을 목표로 삼고 있다.

다쏘시스템 재단

이 기사에서 다루고 있는 모든 프로젝트들은 다쏘시스템 재단(La Fondation Dassault Systemes) 로부터 교육 및 연구 보조금을 받고 있다.
La Fondation은 학교, 대학, 연구 센터 및 기타 비영리 조직들이 3D 가상 기술을 프로세스에 적용하고 여기에서 배운 지식들을 동종 분야의 사람들과 공유할 수 있도록 지원하여 학습 및 연구 경험을 혁신하는 데 일조하고 있다. La Fondation은 학습 경험을 혁신하고, 교육자들이 3D 기반의 종합적인 교수법을 통해 과학, 기술, 공학 및 수학을 가르쳐서 학생들의 취업률을 높이도록 돕고, 연구 및 지적 유산 프로젝트에 3D 기술을 적용하여 지식의 경계를 넓히는 것을 목표로 삼고 있다.

For more information: http://3ds.one/lafondation

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