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과학자. 어린 시절부터 매우 익숙한 직업군이다. 그런데 과학자는 무엇을 하는 사람일까? 과학하는 사람? 그렇다면 과학한다는 게 어떤 것일까? 우리들은 과학자라고 하면 흰가운을 입고 비커나 플라스크에 알 수 없는 용액을 따르며 실험하는 모습, 칠판 한가득 난해한 수식을 잔뜩 적으면서 외계어 같은 말을 하는 모습, 시간 가는 줄 모르고 무언가 열심히 관찰하는 모습 등을 흔히 떠올린다. 이런 것이 과학하는 것일까?

『나는 연구하고 실험하고 개발하는 과학자입니다』는 ‘과학하는 것’이 어떤 것인지, ‘연구하는 것’은 또 어떤 것인지, ‘과학 연구를 하는 과학자들이 구체적으로 하는 일’은 무엇인지 알려주고 있다. 이 책의 저자인 정종수 박사는 한국과학기술연구원(KIST)에서 37년째 연구생활을 하는 중이다. 환경·에너지 분야에서 과학 연구, 공학원리 연구, 기술 개발, 기술 이전, 제품 개발, 창업까지 과학자가 경험할 수 있는 거의 모든 연구과정을 성공적으로 경험했고, 다채로운 연구생활은 지금도 진행 중이다, 만렙 과학자의 연구비법을 따라가면서 과학이 무엇인지, 과학 연구란 무엇인지, 과학자가 하는 일이 무엇인지 그 현실적이고 구체적인 모습을 들여다보자.

1장 과학자는 과학을 연구하는 사람

1 과학하기, 연구하기
과학은 언제, 어떻게 시작됐을까 | 실험으로 시작된 근대 과학 | 연구는 ‘사물’과 ‘현상’을 탐구하는 일

2 지금 과학하고 있습니다
‘유레카!’를 외친 아르키메데스 | 최무선과 화약 개발 | 파스퇴르와 백조목 플라스크 실험 | 배리 마셜과 헬리코박터균 | 흡연실의 J 박사 | 화성의 마크 와트니

3 과학은 연구하는 방법이기도 하다
‘과학 연구’와 ‘과학적 연구’ | 과학 연구의 즐거움

2장 과학자가 연구하는 법

1 연구란 주장을 논증하는 것

2 파인만 알고리즘
STEP 1 문제를 쓴다 | STEP 2 열심히 생각한다 | STEP 3 답을 쓴다

3 사람들이 과학을 신뢰하는 이유는

3장 연구 시작하기

1 연구는 어디에서부터 시작될까
초보 연구자의 연구 시작 | 질문으로 시작하기

2 배경과 현황 파악을 위한 자료 조사

3 연구 주제를 선택하는 몇 가지 기준
의미 있는 연구인가 | 할 수 있는 연구인가 | 연구 범위 좁히기

4 문제와 질문
문제인가, 질문인가 | 연구 문제와 연구 질문

5 가설 수립

4장 연구 설계하기

1 에디슨처럼 연구하기?

2 이해하면 피할 수 있다

3 시행착오를 피하는 연구 설계

4 ‘전구 발명’ 연구 설계
왜 전구를 개발하려 하는가 | 이미 나온 전구 기술을 조사한다 | 문제는 필라멘트 | 필라멘트는 왜 끊어질까 | 탄소 필라멘트 실험

5장 실험하기

1 과학에서 실험은 정말 중요하다
체계적인 파스퇴르의 실험 | 실험하는 이유와 의미 | 실험을 할 수 없는 연구도 있다

2 실험 과정
실험 선정 | 실험 설계 | 결과 예측 | 실험 수행 | 결과 해석

3 실험의 어려움
실험 설계의 어려움 | 실험 수행의 어려움 | 실험 변수 통제의 어려움

4 실험을 잘 하려면
어떻게 하면 실험이 잘 될까 | 최소의 실험으로 결과 얻기

6장 연구 마무리하기

1 결과 해석과 가설 검증
표와 그래프 | 실험 결과 해석 | 가설 검증 | 확증 편향 오류

2 다른 연구와 결과 비교

3 결과에 대한 토론과 토의
질문이나 반론이 들어올 때 | 예상 질문이나 반론에 대한 대응

4 결론과 일반화
귀납적 결론과 한계 | 결론의 일반화

7장 연구 방법 훈련하기

1 연구에도 훈련이 필요한 이유

2 연구자가 되기 위한 훈련
초급 과정: 연구 스킬을 배운다 | 중급 과정: 문제 해결 능력을 키운다 | 상급 과정: 주도적으로 연구하는 법을 배운다 | 각 단계별 문제 유형

3 연구자의 필수 역량

4 연구자를 위한 조언
0단계: 연구자를 꿈꾸는 분들 | 1단계: 초급 연구자 | 2단계: 중급 연구자 | 3단계: 상급 연구자

8장 연구 수행에도 전략이 있다

1 전략과 전술

2 연구 전략을 수립하는 법
연구 전략이 필요한 이유 | 연구 전략의 구성 요소 | 가장 중요한 연구 자원은 사람

3 좋은 연구 전략
나쁜 전략 | 좋은 연구 전략

4 대학의 연구 전략
대학은 교육에 중점을 두는 곳 | 대학의 연구 멘토링

5 연구소의 연구전략
일방향 연구 모델 | 기술 개발에서 과학 연구의 역할

6 기업의 연구 전략
기업 연구는 무엇이 다른가 | 차이는 주제와 결과 보고 | 기업 연구를 위한 훈련

9장 과제 연구 실전 연습

1 과제 연구와 소논문

2 H고등학교의 사례
과제 연구 사례 | 주제 탐색을 위한 자료 검색과 주제 선정 | 연구 설계와 실험 계획 | 실험 방법 | 실험 변수와 예비 실험 | 실험 수행과 결과 | 결론 도출, 후속 연구 제안과 실험 보고서 작성 | 연구 결과 발표회

3 과제 연구 수행 지도 방법
과제 연구의 주요 과정 | 연구 착수 준비 | 연구 주제 선정 | 주제 선정의 제약 사항 | 연구 계획안 작성 | 실험 계획안 작성과 점검 질문 | 실험 결과 보고서 | 결과 해석과 표, 그래프 작성 | 결과 토의와 토론, 결론

10장 J 박사의 연구 에피소드

1 에피소드 1: 자동차 엔진 냉각 연구
H자동차 냉각계통 연구 | 자동차 엔진 냉각 실험과 컴퓨터 수치해석 | 현장에 답이 있다

2 에피소드 2: 첨단 레이저 계측 기술 연구
레이저 계측 기술 연구 | 첨단연구를 계속하고 싶어 미국으로 | 할 수 있는 연구를 해야 한다

3 에피소드 3: 선진 기술을 도입한 소각로 연구
우리나라 맞춤형 소각로 기술 연구 | 독일의 소각 기술을 도입 | 공동 연구로 연구의 폭을 넓힌다

4 에피소드 4: 배기가스를 처리하는 촉매 연구
배기가스에서 문제를 발견 | 촉매 기상합성법 시도 | 연구의 폭을 넓히는 새롭고 과감한 시도를 한다

5 에피소드 5: 담배 연기 처리 기술 연구
담배회사의 방문 | 새벽의 밤샘 실험 | 어려움을 피하지 않고 원리를 연구한다

11장 연구 수행 Q&A

1 연구 방법론에 관한 질문
2 연구 주제 선정에 관한 질문
3 가설과 연구 설계에 관한 질문
4 실험에 관한 질문
5 결과 해석과 마무리에 관한 질문
6 과학 연구와 기술 개발 연구에 관한 질문
7 연구 수행 전략에 관한 질문
8 연구 훈련에 관한 질문