학교에서는 가르쳐 주지 않는 공학의 쓸모
공학의 진정한 가치에 대해 알려 주다
《10대에게 권하는 공학》은 수많은 공과 대학 신입생들이 입학을 앞두고도 공학과 과학의 차이를 모른다는 사실에서 시작됐다. 학교에서는 공학을 가르쳐 주지 않는다. 하지만 공과 대학에 입학하려는 학생들은 점점 많아지고 있고, 사회적으로도 공학을 권하는 정책들이 시행되고 있다. 이 모든 원인은 우리가 바야흐로 앞두고 있는 새로운 산업 혁명에 있다. 인공 지능, 사물 인터넷, 자율 주행 자동차 등 역동적으로 변화하는 사회의 움직임은 모두 공학이 이끌어 냈기 때문이다.
이 책은 상상 그 이상의 세계가 도래할 미래 세대의 주인공인 청소년에게 공학이란 무엇인지, 공학이 어떻게 우리 사회를 움직여 왔는지, 공학이 앞으로 만들어 갈 미래 사회는 어떤 모습인지 공학 전반에 대해 엔지니어가 직접 설명한다. 우리가 생각하지 못했던 고대의 돌도끼에서부터 매일 쓰는 볼펜 하나하나까지 공학적 산물의 결과임을 밝히고, ‘공학과 과학은 비슷하지 않을까?’ ‘엔지니어는 수학과 과학만 잘하면 되지 않을까?’ 등 정규 교과 과정에서는 배울 수 없어 잘못 알고 있는 사실들도 하나하나 짚어 낸다.
이제 급변하는 세상의 흐름을 읽고 시대적 변화를 따라가기 위해서는 공학을 알아야 한다. 공학을 전공하지 않더라도 새로운 기술 변화를 감지하고, 공학이 인류 사회에 미치는 영향을 이해해야 한다. 이렇게 공학이 이 시대를 살아가는 데 필요한 상식이자 교양이 되어 버린 지금, 《10대에게 권하는 공학》은 엔지니어가 되고 싶은 청소년, 엔지니어를 꿈꾸지 않지만 미래 사회에 필요한 인재가 되고 싶은 청소년 누구나 읽어야 할 필독서다.
공과 대학에 입학한 신입생들조차 정확히 알지 못하는,
“공학이란 도대체 무엇일까?” “공학은 왜 점점 중요해질까?”
……
엔지니어를 꿈꾸는, 혹은 미래 사회에 꼭 필요한 인재가 되고 싶은 청소년이라면
반드시 읽어야 할 공학 입문서!
현재 공학은 사회적으로 커다란 관심을 끌고 있다. 단순히 취업이 잘되는 전공만으로 주목받는 것이 아니라 수많은 청소년 공학 교실이 열리고, 공학과 연계된 첨단 산업이 무수히 새로 생겨나고 있는 것이다. 국가 역시 사회와 산업의 수요에 맞게 정원을 조정하는, 즉 이공계 정원을 확대하는 대학에 2016년부터 3년간 총 6000억이라는 엄청난 돈을 지원한다. 그런데 청소년에게, 심지어 어른들에게조차 공학이 무엇인지 물어보면 정확히 대답하는 사람은 없다. 어른들은 종종 ‘취업을 쉽게 하기 위해서는, 미래 사회에 필요한 인재가 되기 위해서는 공과 대학에 가야 한다’고들 말하지만 막상 학교에서는 공학이 무엇인지 가르쳐 주지 않는다. 그렇다 보니 많은 청소년을 공학이 과학이나 기술과 비슷하다고만 생각한다.
이 책은 그러한 청소년들이 정규 교과 과정에서 접하는 과학과의 비교를 통해 다음과 같이 한마디로 공학을 설명한다. “과학이 자연의 원리를 탐구하는 학문이라면, 공학은 이러한 과학 지식을 활용해 인류에게 필요한 무언가를 만들어 내는 학문이다. 이외에도 ‘공업 수학은 청소년들이 학교 수업 시간에서 배우는 수학과 어떻게 다른지’ ‘청소년이 배우는 코딩이 구체적으로 어떻게 쓰이는지’ 등 한 번도 공학을 접해 본 적 없고, 혹은 공학에 관심이 없는 청소년 누구라도 쉽게 읽을 수 있도록 구성했다.
그리고 아침에 일어나면 설비엔지니어가 설계한 배관망으로 흘러 들어온 물을 이용해 세수하고, 기계엔지니어가 제작하고 조립한 버스를 타고, 토목엔지니어가 건설한 도로를 달려 학교에 가는 보통 청소년의 하루 일과를 통해 우리가 의식하지 못한 곳곳에 공학이 숨어 있음을 알려 준다. 단순히 전자엔지니어가 통신 회로를 구성한 스마트폰, 소프트웨어엔지니어가 개발한 스마트폰 앱만이 아니라 우리가 누리고 있는 물질적 풍요 모두 공학적 사고의 결과물임을 보여 줌으로써 공학적 사고의 중요성을 강조하는 것이다.
세계 3대 인명사전에 모두 등재되어 있는 엔지니어이자
30여 년 넘게 공대생들을 가르쳐 온 공과 대학 교수가 전하는
공학이 만들어 온 세상, 그리고 공학의 현재와 미래!
《10대에게 권하는 공학》에는 국민대학교 기계공학부 교수인 한화택 교수가 ‘지금 각각의 공학 분야가 관심을 기울이는 기술은 무엇인지’ ‘미래에는 어떤 공학 기술이 떠오를지’ ‘지금 공학자들의 고민은 무엇인지’ 등 공학 전반의 화젯거리를 담아냈다. 전 세계적으로 가장 유명한 학회인 미국냉동공조학회(ASHRAE)의 석학회원이며, 실내공기환경분야 세계 최대 학술 대회인 ‘Indoor Air 2020’ 조직위원장을 맡고 있을 정도로 여전히 현장에서 활발하게 활동하는 엔지니어인 저자가 직접 청소년의 눈높이에서 쉽게 설명했으며 현장감 또한 생생하게 느껴진다.
무엇보다 공학이 역사적으로 어떠한 가치가 있는지를 보여 준다. 공학은 우리의 생각과 달리 먼 고대에서부터 시작됐다. 고대에 돌도끼, 토기 등 간단한 도구의 발명에서 비롯된 재료의 발견과 기술 발전은 인류의 문명을 태동시켰다. 중세에는 종이, 인쇄술, 나침반, 화약이라는 중국의 4대 발명품이 세계 곳곳으로 퍼져 근대의 문을 열었다. 무엇보다 이때부터는 경험적으로 알고 있는 과학 지식을 체계적으로 활용하면서 산업 혁명이라는 결과를 낳는 증기 기관이라는 발명했...다. 즉 역사의 큰 전환점에는 항상 공학이 있었던 것이다.
단순히 공학의 개념과 이론을 설명하는 것이 아니라 공학 전반에 대해 설명하는 이 책은 정규 교과 과정에서 공학을 배운 적 없는 청소년들도 공학을 올바르게 인식할 수 있도록 도와준다. 현재 우리는 역사상 가장 물질적으로 풍요로운 시대에 살고 있다. 요즘처럼 빠르게 신기술이 개발되고 상상도 못한 신제품들이 쏟아져 나온 적이 없다. 그리고 스마트폰이나 로봇을 뛰어넘어 인공 지능과 가상현실 그리고 생명공학에 이르기까지, 새로운 공학 기술이 일으킬 커다란 시대적 변화가 우리를 기다리고 있다. 수많은 직업이 사라지거나 생겨나고, 사람과 사람, 사람과 사물을 넘어 사물과 사물이 연결되며, 생각만으로 로봇과 소통하는 세계가 펼쳐질 것이다. 이 책은 그러한 시대를 살아갈 청소년들이 미래 사회를 바라보는 눈을 기를 수 있도록 도와준다. 공학 기술이 만들어 갈 미래 사회를 엿보고, 그를 쫓아 자신 역시 상상한 대로 세상을 만들어 가는 주역이 될 힘을 길러 주는 것이다.
프롤로그
이 시대를 살아가는 청소년이라면 반드시 알아야 할 상식이자 교양, 공학 … 6
Chapter01. 공학이란 무엇일까요?
1.1 창의적인 해결책을 만드는 학문, 공학 … 16
1.2 엔지니어는 기술자가 아니라 설계자예요 … 26
1.3 공과 대학에서는 무엇을 배우나요? … 34
생각 더하기+엔지니어에게도 지켜야 할 것이 있다고요? … 48
Chapter02. 공학은 어떻게 역사를 움직였을까요?
2.1 공학은 고대 시대부터 시작됐어요 … 56
2.2 중국의 발명품이 근대를 태동시켰어요 … 69
2.3 어떤 발명품이 우리 역사를 빛냈을까요? … 80
생각 더하기+오늘날에는 어떤 발명품이 주목받고 있을까? … 102
Chapter03. 오늘날 우리는 공학이 만든 현실에서 살아가고 있어요
3.1 산업 혁명을 일으킨 원동력, 증기기관 … 110
3.2 세계를 밝히고 시공간의 경계를 허문 전기 … 123
3.3 혁명의 중심이자 변화를 주도하는 컴퓨터와 인터넷 … 138
생각 더하기+발명과 떼려야 뗄 수 없는 관계, 특허 … 150
Chapter04. 공학은 이렇게 미래를 만들어 가고 있어요
4.1 공학은 시대에 따라 변화하는 학문이에요 … 158
4.2 지금 엔지니어들은 무엇에 관심을 기울이고 있을까요? … 16...5
4.3 미래에는 어떤 공학 기술이 중요할까요? … 183
생각 더하기+미래에는 어떤 직업이 생길까요? … 194
Chapter05. 엔지니어들은 어떻게 생각할까요?
5.1 이과생만 공학을 할 수 있나요? … 202
5.2 엔지니어에게 가장 중요한 자질, 창의력 … 215
5.3 엔지니어들이 스스로 풀어야 할 과제가 있어요 … 224
생각 더하기+미래에 필요한 융합형 인재란 무엇인가요? … 234
“고대의 엔지니어가 최초로 만들었을 발명품은 간단한 도구였습니다. 그리고 이 도구의 발명에서 비롯된 재료의 발견과 기술 발전은 인류의 문명을 태동시켰습니다. 중세에는 종이, 인쇄술, 나침반, 화약이라는 중국의 4대 발명품이 세계 곳곳으로 퍼져 근대의 문을 열었습니다. 무엇보다 이때부터는 경험적으로 알고 있는 과학 지식을 체계적으로 활용했습니다. 18세기에는 증기 기관이 발명되면서 사회를 역동적으로 움직인 산 업 혁명이 일어났지요. 역사의 큰 전환점에는 항상 공학이 있었습니다.
이제 여러분이 급변하는 세상의 흐름을 읽고 시대적 변화를 따라가기 위해서는 공학을 이해해야 합니다. 공학은 취업을 위한 학문이 아닙니다. 이 시대를 살아가는 데 필요한 상식이자 교양입니다. 공학을 전공하지 않더라도 새로운 기술 변화를 감지하고 공학이 인류 사회에 미치는 영향을 이해할 필요가 있습니다. 과학 기술에 관한 최소한의 기초 지식을 갖추고, 합리적이고 실용적인 공학적 사고를 할 수 있어야 합니다.“
_「프롤로그」 중에서
[책 속으로]
공학은 이러한 과학 지식을 활용해 인류에게 필요한 무언가를 실제로 만들어 내는 학문입니다. 자연 현상이나 원리를 탐구하는 작업도 대단히 의미 있지만 실제 사람들의 생활을 편리하고 이롭게 하기 위해 없던 것을 새로이 창조하는 작업이야말로 정말 멋진 일이 아닌가 합니다. 과학은 맞고 틀림이 분명할 뿐 아니라 하나의 정답만이 존재합니다. 하지만 공학에는 정답이 존재하지 않습니다. 문제를 해결하는 데에는 여러 가지 방법이 있을 수 있기 때문에 다양한 해결책 중에서 최선의 방법을 찾아낼 뿐입니다.
_P18
사람이 어렵게 생각하는 것과 기계가 어렵게 생각하는 것은 서로 다릅니다. 그리고 코딩 교육은 프로그램을 잘 만들기 위한 것이 아니라 컴퓨터의 논리에 맞춰 사고하는 능력을 기르는 데 목적이 있습니다. 수학 교육의 목적이 계산력을 높이는 데 있지 않고 논리적 사고 능력을 기르는 데 있는 것처럼요. 최근 코딩 교육이 열풍처럼 번지고 있습니다. 코딩을 잘해야 앞으로의 세상에서 유리하다고 합니다. 맞는 이야기입니다. 하지만 코딩 교육이 방향을 잘못 잡으면 또 다른 시험 위주의 교육이 되어 버리고 맙니다. 배운 대로 숙달해 코딩하게 하거나 외워서 코딩하도록 함으로써 또 하나의 불필요한 과목으로 전락할 수 있지요.
_P44
인간은 좀 더 편리하고 유용한 도구를 만들기 위해 끊임없이 기술을 고안하고 발전시켰습니다. 그리고 그 결과는 역사를 움직였습니다. 실로 인류의 역사를 살펴보면, 석기 시대를 거쳐 청동기, 철기 시대, 산업 혁명 이후, 현대 문명에 이르기까지 시대의 발전사를 곧 도구의 발전사라고 할 수 있습니다. 공학적으로 도구가 어떻게 발명되고 개량되는지에 따라 역사가 큰 전환점을 맞이한 것입니다.
_P57
오늘날 제4차 산업 혁명이 시작되면서 사람들은 인공 지능이 가져올 사회적 변화를 걱정하고 있습니다. 제1차 산업 혁명이 일어나 기계가 인간의 노동력을 대신한 것처럼 기계가 인간의 지능을 대신할까 봐 우려하는 것입니다. 그런데 사람이 인공 지능을 이길 수 있을까요? 이긴다 해도 우리에게 어떤 점이 이로울까요? 우리는 역사적 교훈에 비추어 볼 때 인공 지능과 경쟁하기보다 인공 지능을 어떻게 잘 활용할지 고민해야 합니다. 기차보다 더 빨리 달리려 하지 말고 기차에 올라타야 하는 것처럼, 또 컴퓨터보다 더 빠르고 정확하게 계산하려 하지 말고 컴퓨터를 잘 활용해야 하는 것처럼 이제는 인공 지능을 어떻게 창의적으로 활용할지 궁리해야 합니다.
_P122
공학...은 시대적인 요청에 따라 변화하는 학문입니다. 산업과 직접적으로 연결되어 있기 때문이지요. 기계공학은 기계 공업과 연관되고, 전자공학은 전자 산업과 연관되며, 토목공학이나 건축공학은 건설 산업과 밀접하게 연결됩니다. 그러니 국가별 또는 시대별로 어떤 산업에 주력하는지에 따라 공학에서 인기 있는 분야나 전공이 달라질 수밖에 없습니다. 오늘날만 해도 과거 산업 시대에는 상상할 수도 없던 인공 지능, 로봇 등이 주력 산업 분야로 떠오르고 있잖아요? 여러분도 그쪽에 관심이 많을 테고요. 그러다 보니 사람들의 관심사를 넘어 시대의 변화에 따라 대학 학과들 역시 시시각각으로 변화하고 세분화될 수밖에 없습니다.
_P159
통신 속도가 빠르다는 것은 단순한 속도의 문제가 아닙니다. 여태까지 생각하지 못한 응용도 가능하게 만들어 주지요. 2G폰에서 3G폰으로 휴대 전화가 발전하면서 문자 전송 속도가 빨라졌을 뿐 아니라 동영상 전송과 화상 통화도 가능해진 것처럼요. 지금은 이보다 빠른 5세대 이동 통신인 5G가 등장하면서 주변 사물들 사이의 실시간 소통이 가능해졌습니다. 덕분에 컴퓨터와 스마트폰 등 각종 가전 기기들이 서로 실시간으로 소통하는 네트워크를 구성하고, 사용자의 실시간 요구도 반영하는 효율적이고 편리한 세상을 구축할 수 있게 되었습니다.
_P184
그런데 공학에서도 예상과 달리 수학을 많이 쓰는 전공이 있는가 하면 그렇지 않은 전공이 있습니다. 기존의 공학 분야에서도 그렇고, 최근에 생기는 융합 전공 중에도 수학을 상대적으로 덜 중요시하는 전공이 있지요. 생물학과 융합한 생명공학이나 화학을 주로 다루는 공업화학 또는 경영학적 성격을 갖는 산업공학 등이 그렇습니다. 그렇다고 수학이 전혀 필요 없지는 않기 때문에 수학을 아주 멀리하면 곤란하겠지요?
_P203
훌륭한 엔지니어가 되려면 말하기와 더불어 글쓰기 실력도 특별히 갈고닦아야 합니다. 그래야 복잡한 공학 문제를 일반인들이 이해하도록 설명할 수 있습니다. 제품의 사용 설명서나 소프트웨어 설명서를 보다가 무슨 말인지 이해하기 어려운 때가 있었지요? 이는 표현력이 별로인 이공계 출신의 개발자가 직접 썼을 확률이 높습니다. 그렇다고 글솜씨가 좋아도 개발자가 아닌 사람은 해당 기술을 모르니 대신 설명서를 써줄 수도 없습니다. 이런 이유로 공학 교육에서도 글쓰기를 강조합니다. 아무리 뛰어난 기술이라도 일반인들이 이해할 수 있도록 쉽게 설명하지 않으면 그 가치는 인정받지 못할 테니까요. 사실 글쓰기는 사람들과의 원활한 소통을 위한 훈련이기도 하지만 논리력과 사고력 계발에도 큰 도움이 됩니다.
_P209
우리가 가지고 있는 여러 가지 능력 가운데 인공 지능이나 컴퓨터에 비해 경쟁력을 가질 수 있는 능력은 어떤 것일까요? 인간의 암기력은 저장 속도나 용량 그리고 정확도 면에서 컴퓨터 메모리를 따라가기 어렵습니다. 연산 능력 역시 컴퓨터를 당해 낼 재간이 없지요. 인공 지능의 어휘력, 독해력, 작문 실력도 만만치 않습니다. 아직은 번역이나 기사 작성 실력이 어설프지만, 분명 언젠가는 사람을 대신하겠지요. 그나마 판단력과 사고력 그리고 창의력만큼은 기계가 인간을 대체하기 어렵다는 사실이 다행입니다. 그리고 이 능력들의 공통점은 모두 알고리즘화하기 어렵다는 것이지요.
_P215
한화택 [저]
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