버건 카운티 아카데미는 학생 주도의 과학 혁신을 선도하고 있으며, 청각 장애인을 위한 보조 기기부터 암 생물학 및 생명공학 분야의 획기적인 연구에 이르기까지 다양한 프로젝트를 진행하고 있다. 이 학교의 메카트로닉스 연구실은 교사인 카를로스 노다레의 지도 하에 학생들이 아이디어를 개발하고 정비할 수 있는 중심지로 자리 잡았다. 이 연구실에서 나온 많은 아이디어들이 특허와 실제 적용 사례로 이어지고 있다.

노다레 교사는 14년 이상의 학생 발명품을 수록한 ‘아이디어 보관소’를 운영하고 있으며, 각 프로젝트의 구체적인 제작 방법도 함께 기록하고 있다. 특히 주목할 만한 예로, 요리 전공 학생이 가족 구성원의 부종을 치료하기 위해 개발한 장치가 있다. 이 발명으로 해당 학생은 지역 과학 박람회에서 최고상을 수상했고, 이후 리제너론 국제 과학 및 공학 박람회에 참여하게 되었다.

‘아이디어 보관소’는 학생이 청각 장애인 운전자에게 응급 차량을 감지할 수 있도록 진동과 디지털 디스플레이를 사용한 장치를 개발한 계기로 시작되었다. 해당 학생의 아버지가 이 장치를 요청하자, 노다레와 학생은 이 장치를 제작하는 방법을 상세히 기록했다. 이 경험은 메카트로닉스 연구실의 모든 프로젝트에 ‘인스트루크터블’을 포함하는 실천으로 이어졌으며, 이는 현재까지 핵심 전통으로 자리 잡았다.

최근의 프로젝트들은 과학 연구의 경계를 넘어서고 있다. 2024년 졸업생 무하메드 엘-셰르비니는 레이저를 이용해 닭알에 ‘창문’을 자르는 시스템을 설계하여, 연구자들이 알의 보호막을 손상시키지 않고 배아를 연구할 수 있도록 했다. 이 방법은 질병에 대한 약물 테스트를 혁신할 수 있다. 엘-셰르비니의 연구는 2023년 리제너론 ISEF에서 생물공학 분야 대상상을 수상했으며, 현재 특허 심사 중이다.

엘-셰르비니와 노다레는 이 프로젝트를 거의 4년간 정비했으며, 재활용 자재를 주로 사용했다. 이 시스템은 쿼드 레이저, 카메라가 있는 인큐베이터, 테스트 키트 등을 포함하며, 연구 과정을 더 효율적이고 비용 효과적으로 만들고자 했다.

버건 카운티 아카데미의 총장 하oward 러너는 학교가 혁신을 육성하는 데 전념하고 있다고 강조했다. “우리는 학생들이 자신들이 추구하는 분야에서 의미 있는 기여를 하려는 강한 동기를 가지고 있다는 것을 알고 있다. 우리는 학생들이 학습을 통해 기초를 다질 수 있도록 도와주며, 전문 인력과 같은 다양한 자원을 제공하지만, 결국 학생들이 아이디어를 현실로 이끌어내는 역할을 한다.”

학생 주도의 연구는 암 생물학 분야에서도 성과를 거두고 있다. 리제너론 과학 재능 탐색전 준결승 진출자인 고등학생 유엔 트란은 성호르몬이 폐암에 미치는 영향을 조사하고 있다. 학교의 생물연구실에서 인간 폐암 세포를 사용해 에스트로겐과 항에스트로겐 약물 타모昔핀이 암 세포 성장에 미치는 영향을 테스트했다. 트란은 에스트로겐이 암 세포 증식을 늦추는 것으로 나타났으며, 이는 기존 연구와 충돌하며 암 생물학의 복잡성을 강조한다.

트란의 연구 멘토인 에리카 스미스-워럴리 박사는 학교가 고급 장비와 자금 지원을 받고 있으며, 지역, 카운티, 주, 연방 등 다양한 자원의 지원을 받고 있다고 설명했다. “생물연구실은 고급 연구를 위해 필요한 화합물, 세포주, 기타 자료가 갖춰져 있다.”

뉴저지 전역의 직업-기술 고등학교는 과학 분야의 경력을 위한 준비를 위해 진화하고 있다. 패시악 카운티 기술 고등학교는 최근 콜드 스프링 하버 연구소와의 협력으로 ‘존 커리 생물공학 혁신 센터’를 개설하며, 뉴저지 최초의 DNA 학습 센터를 열었다. 이 센터는 학생들에게 최첨단 기술과 DNA 실험실에 접근할 수 있는 기회를 제공하며, CRISPR 유전자 편집 도구를 직접 사용하는 실습 경험을 제공한다.

생물공학 프로그램 감독인 마이클 페트루첼리 교수는 콜드 스프링 하버와의 협력이 획기적이라고 말했다. “노벨상 수상자와 DNA 연구의 선구자들이 캠퍼스에 있다는 것은 우리 학생들과 직원들에게 매우 중요한 기회이다.” 현재 고등학생이 되어 있는 첫 번째 생물공학 학생들은 내년부터 캡스톤 연구 프로젝트를 시작하게 되며, 이는 고등학교에서 이중 학점과 준학위를 동시에 이수하는 학생들에게 필수 과목이다.

생물공학 교수인 가나 오세츠카 박사는 프로그램의 실습 중심 접근을 강조했다. “학생들은 문제를 어떻게 접근할지, 연구를 어떻게 구조화할지, 통제를 어떻게 설정할지, 실패와 성공을 어떻게 해결할지를 배운다.” 이 프로그램은 학문 이론과 실용 기술을 통합하여 실제 연구 과제에 대비할 수 있도록 학생들을 준비시킨다.