공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기 : 수학과 과학, 실험과 설계, 4년 공대 공부의 모든 것!

공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기 : 수학과 과학, 실험과 설계, 4년 공대 공부의 모든 것!

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Description
《공대생도 잘 모르는 재미있는 공학 이야기》《공대생이 아니어도 쓸데있는 공학 이야기》에 이은 한화택 교수의 세 번째 공학 이야기다.

공대생이라면 반드시 배워야 하는 필수 과목!
이젠 공대의 인기는 굳이 말하면 입이 아플 정도다. 공대를 나와야 취직이 잘되는 것도 그 이유 중 하나일 것이다. 취업 한파가 몰아치고 있는 현재에도 공대 취직률은 문과 계열과는 비할 수 없을 만큼 높다. 이렇듯 공대의 취직률이 높은 것은 지금의 사회를 과학기술이 이끌어가고 있기 때문이다. 특히 IT산업과 신기술의 발달로 4차 산업혁명이 일어나고 있는 현 시점에서는 더더욱 공대 인력들이 많이 필요하다.
《공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기》는, 공대생이라면 어떤 전공을 선택하든 반드시 배워야 하는 기본적이고 필수적인 지식을 다룬다. 공대에서 배우는 과목은 전공과 분야에 따라 정말 다양하지만, 세분화된 전공 지식을 쌓기 위해 반드시 배워야 하는 과목이 있다. 수학과 과학, 모델링, 실험과 실습, 설계가 바로 그런 지식이다. 공대생은 이러한 지식을 토대로 수학적·과학적 사고를 배우고 실험정신과 창의력을 키우면서 ‘엔지니어링’에 필요한 접근방법과 사고방식을 익히게 된다. 무엇이든 기초가 튼튼해야 하듯이 수학, 과학, 모델링, 실험, 실습, 설계라는 기초 체력을 튼튼히 쌓아 놓은 공대생이라면 장래 훌륭한 엔지니어가 될 것이다.

공대 교수님이 알려주는 공학 이야기
《공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기》는 국민대학교 기계공학부에서 30여 년간 ‘공대생’들을 가르쳐온 ‘공대 교수님’이 공대에서 배우는 기본적인 5개 과목을 소개한다. 이 책은 공대를 지망하는 학생들이 공대 강의를 두루 경험해볼 수 있도록 공대 강의실에서 배우는 내용을 담고 있다. 공대 4년 동안 전공을 불문하고 배우고 익혀야 하는 과목이므로 심화된 내용보다는 공대 4년 공부의 큰 그림을 보여주는 내용을 주로 다루었다. 그런 만큼 공대 재학생이거나 졸업생에게는 세분화된 전공에서 잠시 벗어나 엔지니어들이 공통적으로 추구하는 가치와 역할에 관해 생각해보는 시간도 갖게 해줄 것이다.
한편 일반적인 과학기술이나 교양 상식에 관심이 있는 일반인이라면 과학기술 교양서를 본다는 느낌으로 읽어볼 것을 권한다. 지금처럼 과학과 기술이 세상의 흐름을 좌우하는 때일수록 과학과 공학에 대한 기본지식은 세상을 읽는 데 큰 도움이 되기 때문이다.
이 책은 5부, 30장으로 구성되어 있다.
1부 공대생의 언어 수학에서는 수와 수학에 대해 이야기한다. 많은 사람들이 공학 하면 수학을 함께 떠올린다. 그도 그럴 것이 공학에서 수학은 가장 기본적인 언어이자 도구이기 때문이다. 하지만 수학에 대한 심리적인 장벽 때문에 공학마저 꺼리게 만드는 원인이 되기도 한다. 공대에서 수학을 가르치는 이유는 수학자를 기르기 위해서가 아니다. 공학에서 수학이 가장 훌륭한 ‘의사소통 수단’이자 ‘도구’이기 때문에 가르치는 것이다. 이 책에서는 공학에서 수학을 어떻게 사용하는지, 또 어떻게 사용해야 하는지 기본적인 접근방법을 소개한다. 수식이 등장하기는 하지만 겁먹을 필요는 없다. 공업 수학에서 흔히 쓰는 ‘수식의 형태’를 미리 보여주려는 의도로 실었고, 중고등학교에서 배운 내용을 담고 있는데다가, 그 이상의 전문적이고 심화된 수학은 공대에 가서 배우면 된다.
2부 공대생이 읽어야 할 자연의 법칙 과학에서는 기본적인 과학의 법칙들을 소개한다. 누구나 다 아는 기본적인 물리 법칙부터 조금은 낯선 법칙들까지 살펴본다.
여기서도 강조하는 것은, 공학에서 중요한 것은 개별 법칙에 대한 파편화된 지식이 아니라 자연의 전체 흐름을 꿰뚫는 시각이라는 점이다. 공학은 창조의 학문이다. 엔지니어라면, 복잡하고 예측하기 힘든 현실을 몇 가지 큰 흐름으로 나누거나 합쳐서 더 넓고 더 새로운 시각으로 바라볼 줄 알아야 한다. 《공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기》는 중고등학교에서 배운 과학법칙들을 보존, 평형, 반발, 흐름 등으로 다시 구성해 소개한다. 현실 세계에 대한 새로운 통찰을 얻을 수 있을 것이며, 엔지니어의 세상 보는 눈에 대해서도 미리 경험해볼 수 있을 것이다.
3부 복잡한 세상을 단순하게 다듬는 엔지니어링 모델링에서는 엔지니어링의 핵심이라고 할 수 있는 수학적 또는 공학적 모델링에 대해서 설명한다. 공학은 현실 밀착 학문이다. 그것이 무엇이 됐든 결국 세상에 나와서 누군가가 직접 사용해야 하는 유형 또는 무형의 물건을 만드는 학문이다. 따라서 엔지니어는 현실을 잘 다루어야 한다. 하지만 현실은 책 속 이론 문제와는 비교도 할 수 없을 정도로 복잡한 경우가 대부분이다. 영향을 끼치는 요소도 너무나 많고, 각각의 요소들이 앞으로 어떻게 변화할지 예측하는 것도 한계가 있다. 이런 때 모델링은 엔지니어의 충직한 무기가 되어준다. 모델링이란 현실을 필요에 따라 다듬고 단순화한 다음 이를 검증하며 개선할 수 있도록 하는 과정이다. 《공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기》에서는 모델링에 쓰이는 가장 기본적인 법칙들을 알아보고, 공대에서 하는 기본적인 공학 모델링에는 어떤 것이 있는지 살펴본다.
4부 손으로 만들고 눈으로 확인하는 일 실험과 실습에서는 공대에서 하는 실험과 실습에 대해 설명한다. 엔지니어는 두꺼운 전공책만이 아니라 직접 손으로 만들어보고 눈으로 확인하는 작업 속에서 성장한다. 이 책에서는 가장 기본적인 재료나 공구에 대해 살펴보고, 측정 표준과 기본 물리량에는 어떤 것이 있는지 알아본다. 또 실험과 실습 결과를 분석하고 그 결과를 보고서로 작성하는 방법도 설명할 것이다. 각 세부 전공별로 어떤 실험 실습을 하는지도 살펴본다.
5부 세상에 없던 것을 만들어내는 일 공학 설계에서는 공대에서 하는 다양한 설계 중에서도 가장 기본적이고 공통적인 내용을 설명한다. 엔지니어링이란 결국 엔지니어의 아이디어가 세상에 나오는 과정 전체를 일컫는다고 할 수 있다. 그러자면 지도가 필요하다. 머릿속에만 있던 아이디어가 세상 밖으로 나오도록 구체화시키는 설계가 이 지도 역할을 해준다. 공학에서는 정말 다양한 설계 과정과 기법이 있지만, 이 책은 가장 기본적인 공학 설계를 다루었다. 심화된 내용은 공대에 들어간 후 배울 것이다.
마지막으로 정말 중요한 부분을 짚는다. 바로 공학 윤리다. 공학 설계의 실패 사례를 살펴보면서 공학자가 지켜야 할 윤리와 사회적 책임은 무엇인지 다시 한 번 되짚어본다.
《공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기》는 단순히 공학적 지식만을 담아내는 것이 아니라 공학을 배우는 공대생이라면 어떤 사고방식과 태도를 가져야 할지, 현대를 살아가는 사람이라면 과학기술로 발전하는 세상에서 어떻게 공학적 지식들을 받아들여야 할지 고민해보는 계기가 될 수 있을 것이다.

공대생을 따라잡는, 공대에서 배우는 모든 것
《공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기》에서 강조하는 것은 ‘엔지니어링 마인드’다. 공학에서 수학은 단순한 문제 풀이가 아니라 수식에 담긴 스토리를 번역하는 일이라는 점, 또 현실을 수식으로 번역하는 일이라는 점, 자연의 원리는 모르면서 외워서 쓰는 과학 법칙은 별 소용이 없다는 점, 복잡한 실제 세상을 다듬어서 간단하게 수식으로 표현하는 모델링 작업이 엔지니어에게 매우 중요한 일이라는 점, 무엇을 하든 직접 만들어보고 눈으로 확인하는 작업은 늘 중요하다는 점을 마음속에 새긴다면 좋은 엔지니어가 되는 데 밑거름이 되어줄 것이다.
이제 공학 기술은 엔지니어의 전유물이 아니다. 공대생들이 알아야 할 기본 지식들은 현대인의 필수적인 교양이기 때문이다. 복잡한 계산을 위해 발명된 기계인 컴퓨터가 모든 사람들의 필수품이 되었듯이, 이제는 인공지능이 우리 삶 곳곳에 영향력을 넓혀가고 있다. 그러므로 공학 기술은 이제 공대생들만 알아야 할 전문 지식이 아니라, 현대인이라면 누구나 관심을 가지고 이해해야 하는 기초 상식이 되었다. 이제 막 다가온 4차 산업시대에서는 공학적 마인드로 세상을 바라보고 분석할 필요가 있다. 공학적 지식은 현대인의 필수적인 교양이 되었다.

저자

한화택

평생미적분을다뤄온기계공학자.서울대학교기계공학과를졸업하고,같은대학원에서공학석사,미국미네소타대학교에서공학박사학위를받았다.현재는국민대학교기계공학부교수로재직중이다.마르키스후즈후,국제인명센터,미국인명정보기관,세계3대인명사전에모두등재되어있으며,미국기술사(PE)와대한상사중재원의중재인으로등록되어있다.또한미국냉동공조학회펠로우,대한설비공학회석학회원,한국공기청정협회편집위원장등을맡고있다.

《공대생이아니어도쓸데있는공학이야기》《공대생도잘모르는재미있는공학이야기》를집필하고,《너도엔지니어가되고싶니?》등을번역했다.2022년에는저술및강연활동을통해공학문화확산에기여한공로를인정받아한국공학한림원에서제17대해동상을수여했다.

목차

1부공대생의언어수학
1공학과수학
2수
수와연산|미지수|알파벳문자|상수와변수|절대상수
3수식
등호|차원과단위
4방정식
산수와대수|대수방정식과미분방정식
5함수
함수란|수열과함수|함수관계와상관관계|함수의특성
6그래프
막대그래프|선그래프|산포도|추세선

2부공대생이읽어야할자연의법칙과학
1공학과과학
2보존의법칙들
질량보존의법칙|에너지보존의법칙|운동량보존의법칙|전하량보존의법칙
3평형의원리들
힘의평형|열적평형|화학평형과상평형
4반발의법칙들
작용과반작용의법칙|렌츠의법칙|르샤틀리에의원리
5흐름의법칙들
푸리에열전도법칙|옴의저항법칙|다르시의법칙|퍼텐셜-플럭스이론
6엔트로피법칙
열역학제2법칙|통계열역학|정보엔트로피
7엉뚱과학이론
무거운것이빨리떨어진다?|뜨거운것이더무겁다?|열에도관성이있다?|속도가빠르면가벼워진다?|속도가빠르면차가워진다?|바다는무한의에너지를가지고있다?|저절로돌아가는영구기관을만들수있다?

3부복잡한세상을단순하게다듬는엔지니어링모델링
1공학과수학적모델링
문제풀기아닌문제만들기|관련변수찾기|관계식유도하기|모델을검증하고개선하기|해구하기
2닮은꼴법칙
모양의닮은꼴,기하학적상사|움직임의닮은꼴,운동학적상사|힘의닮은꼴,역학적상사
3차원해석
부피를구하는식의차원해석|무차원화,차원없애기|무차원변수를구하는방법|차원해석이란이런것
4관계의법칙
알기쉬운선형관계|급변하는지수관계|흔한듯독특한멱수관계|통합비례법칙정리
5전공별로기본적인공학모델링
거의모든공대생이다루는3D모델링|구조역학에서필수인구조모델링|기구를만들때는기구모델링|운동하는모든물체는운동모델링|유체의운동은유동모델링|화학공정에서는공정모델링|교통상황을예측할때는교통모델링|신호처리에는주파수모델링|전자회로에는회로모델링|제어공학에서주로하는시스템모델링|인공지능모델링|낙하문제의인공지능모델링

4부머릿속아이디어를손으로만들고눈으로확인하는일실험과실습
1공대생과실험실
2실험실의재료와공구
기본공구|기계부품,전자부품,화학실험용기|각종플라스틱재료
3측정표준과기본물리량
국제단위계|길이관련물리량과단위|시간관련물리량과단위|질량관련물리량과단위|힘관련물리량과단위|온도관련물리량과단위|전류관련물리량과단위
4데이터의분석
오차와불확도|오차분석|통계분석|그래프분석|곡선맞춤
5실험노트와실험보고서
천재들의노트|실험노트작성법|실험보고서의작성법|공학적글쓰기
6실험실습교과목
실험계획|전공별실험실습|현장실습

5부세상에없던것을만들어내는일공학설계
1설계과목
공학인증|캡스톤설계
2공학설계과정
문제를파악한다|자료를조사한다|대안을탐색한다|최적안을선정한다|모형을만든다|시험평가한다|결과물을제시한다
3창의적기법
브레인스토밍|스캠퍼기법|창의력계발
4설계도면
설계스케치|투상도와등축도|컴퓨터지원설계
5발명과특허
역사속의발명|지적재산권|특허출원|모순의해결-트리즈
6공학윤리
대표적인설계실패사례들|공학윤리와사회적책임

출판사 서평

공대교수님이알려주는공학이야기

《공대생을따라잡는자신만만공학이야기》는국민대학교기계공학부에서30여년간‘공대생’들을가르쳐온‘공대교수님’이공대에서배우는기본적인5개과목을소개한다.이책은공대를지망하는학생들이공대강의를두루경험해볼수있도록공대강의실에서배우는내용을담고있다.공대4년동안전공을불문하고배우고익혀야하는과목이므로심화된내용보다는공대4년공부의큰그림을보여주는내용을주로다루었다.그런만큼공대재학생이거나졸업생에게는세분화된전공에서잠시벗어나엔지니어들이공통적으로추구하는가치와역할에관해생각해보는시간도갖게해줄것이다.
한편일반적인과학기술이나교양상식에관심이있는일반인이라면과학기술교양서를본다는느낌으로읽어볼것을권한다.지금처럼과학과기술이세상의흐름을좌우하는때일수록과학과공학에대한기본지식은세상을읽는데큰도움이되기때문이다.
이책은5부,30장으로구성되어있다.
1부공대생의언어수학에서는수와수학에대해이야기한다.많은사람들이공학하면수학을함께떠올린다.그도그럴것이공학에서수학은가장기본적인언어이자도구이기때문이다.하지만수학에대한심리적인장벽때문에공학마저꺼리게만드는원인이되기도한다.공대에서수학을가르치는이유는수학자를기르기위해서가아니다.공학에서수학이가장훌륭한‘의사소통수단’이자‘도구’이기때문에가르치는것이다.이책에서는공학에서수학을어떻게사용하는지,또어떻게사용해야하는지기본적인접근방법을소개한다.수식이등장하기는하지만겁먹을필요는없다.공업수학에서흔히쓰는‘수식의형태’를미리보여주려는의도로실었고,중고등학교에서배운내용을담고있는데다가,그이상의전문적이고심화된수학은공대에가서배우면된다.
2부공대생이읽어야할자연의법칙과학에서는기본적인과학의법칙들을소개한다.누구나다아는기본적인물리법칙부터조금은낯선법칙들까지살펴본다.
여기서도강조하는것은,공학에서중요한것은개별법칙에대한파편화된지식이아니라자연의전체흐름을꿰뚫는시각이라는점이다.공학은창조의학문이다.엔지니어라면,복잡하고예측하기힘든현실을몇가지큰흐름으로나누거나합쳐서더넓고더새로운시각으로바라볼줄알아야한다.《공대생을따라잡는자신만만공학이야기》는중고등학교에서배운과학법칙들을보존,평형,반발,흐름등으로다시구성해소개한다.현실세계에대한새로운통찰을얻을수있을것이며,엔지니어의세상보는눈에대해서도미리경험해볼수있을것이다.
3부복잡한세상을단순하게다듬는엔지니어링모델링에서는엔지니어링의핵심이라고할수있는수학적또는공학적모델링에대해서설명한다.공학은현실밀착학문이다.그것이무엇이됐든결국세상에나와서누군가가직접사용해야하는유형또는무형의물건을만드는학문이다.따라서엔지니어는현실을잘다루어야한다.하지만현실은책속이론문제와는비교도할수없을정도로복잡한경우가대부분이다.영향을끼치는요소도너무나많고,각각의요소들이앞으로어떻게변화할지예측하는것도한계가있다.이런때모델링은엔지니어의충직한무기가되어준다.모델링이란현실을필요에따라다듬고단순화한다음이를검증하며개선할수있도록하는과정이다.《공대생을따라잡는자신만만공학이야기》에서는모델링에쓰이는가장기본적인법칙들을알아보고,공대에서하는기본적인공학모델링에는어떤것이있는지살펴본다.
4부손으로만들고눈으로확인하는일실험과실습에서는공대에서하는실험과실습에대해설명한다.엔지니어는두꺼운전공책만이아니라직접손으로만들어보고눈으로확인하는작업속에서성장한다.이책에서는가장기본적인재료나공구에대해살펴보고,측정표준과기본물리량에는어떤것이있는지알아본다.또실험과실습결과를분석하고그결과를보고서로작성하는방법도설명할것이다.각세부전공별로어떤실험실습을하는지도살펴본다.
5부세상에없던것을만들어내는일공학설계에서는공대에서하는다양한설계중에서도가장기본적이고공통적인내용을설명한다.엔지니어링이란결국엔지니어의아이디어가세상에나오는과정전체를일컫는다고할수있다.그러자면지도가필요하다.머릿속에만있던아이디어가세상밖으로나오도록구체화시키는설계가이지도역할을해준다.공학에서는정말다양한설계과정과기법이있지만,이책은가장기본적인공학설계를다루었다.심화된내용은공대에들어간후배울것이다.
마지막으로정말중요한부분을짚는다.바로공학윤리다.공학설계의실패사례를살펴보면서공학자가지켜야할윤리와사회적책임은무엇인지다시한번되짚어본다.
《공대생을따라잡는자신만만공학이야기》는단순히공학적지식만을담아내는것이아니라공학을배우는공대생이라면어떤사고방식과태도를가져야할지,현대를살아가는사람이라면과학기술로발전하는세상에서어떻게공학적지식들을받아들여야할지고민해보는계기가될수있을것이다.

공대생을따라잡는,공대에서배우는모든것

《공대생을따라잡는자신만만공학이야기》에서강조하는것은‘엔지니어링마인드’다.공학에서수학은단순한문제풀이가아니라수식에담긴스토리를번역하는일이라는점,또현실을수식으로번역하는일이라는점,자연의원리는모르면서외워서쓰는과학법칙은별소용이없다는점,복잡한실제세상을다듬어서간단하게수식으로표현하는모델링작업이엔지니어에게매우중요한일이라는점,무엇을하든직접만들어보고눈으로확인하는작업은늘중요하다는점을마음속에새긴다면좋은엔지니어가되는데밑거름이되어줄것이다.
이제공학기술은엔지니어의전유물이아니다.공대생들이알아야할기본지식들은현대인의필수적인교양이기때문이다.복잡한계산을위해발명된기계인컴퓨터가모든사람들의필수품이되었듯이,이제는인공지능이우리삶곳곳에영향력을넓혀가고있다.그러므로공학기술은이제공대생들만알아야할전문지식이아니라,현대인이라면누구나관심을가지고이해해야하는기초상식이되었다.이제막다가온4차산업시대에서는공학적마인드로세상을바라보고분석할필요가있다.공학적지식은현대인의필수적인교양이되었다.