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공대생을 따라잡는 자신만만 공학 이야기 : 수학과 과학, 실험과 설계, 4년 공대 공부의 모든 것!
한화택 ㅣ 플루토
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2021년 05월 18일
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332page/161*232*28/567g
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9791188569250/1188569252
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  • 《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 ...
  • 1부 공대생의 언어 수학 1 공학과 수학 2 수 수와 연산 | 미지수 | 알파벳 문자 | 상수와 변수 | 절대상수 3 수식 등호 | 차원과 단위 4 방정식 산수와 대수 | 대수방정식과 미분방정식 5 함수 함수란 | 수열과 함수 | 함수관계와 상관관계 | 함수의 특성 6 그래프 막대그래프 | 선 그래프 | 산포도 | 추세선 2부 공대생이 읽어야 할 자연의 법칙 과학 1 공학과 과학 2 보존의 법칙들 질량 보존의 법칙 | 에너지 보존의 법칙 | 운동량 보존의 법칙 | 전하량 보존의 법칙 3 평형의 원리들 힘의 평형 | 열적 평형 | 화학평형과 상평형 4 반발의 법칙들 작용과 반작용의 법칙 | 렌츠의 법칙 | 르샤틀리에의 원리 5 흐름의 법칙들 푸리에 열전도 법칙 | 옴의 저항 법칙 | 다르시의 법칙 | 퍼텐셜-플럭스 이론 6 엔트로피 법칙 열역학 제2법칙 | 통계 열역학 | 정보 엔트로피 7 엉뚱과학 이론 무거운 것이 빨리 떨어진다? | 뜨거운 것이 더 무겁다? | 열에도 관성이 있다? | 속도가 빠르면 가벼워진다? | 속도가 빠르면 차가워진다? | 바다는 무한의 에너지를 가지고 있다? | 저절로 돌아가는 영구기관을 만들 수 있다? 3부 복잡한 세상을 단...
  • 수학은 블록 쌓기와 같다. 아래층을 쌓지 않고 위층을 올릴 수 없듯이, 기본 개념을 이해하지 못한 채 부실한 토대 위에 새로운 개념을 쌓아 올리는 것은 불가능하다. 그래서 학년이 높아질수록 수학을 포기하는 학생이 늘어난다. 기본 개념을 제대로 익히지 못했는데 진도를 나가면서 자꾸 새로운 개념을 배워야 하기 때문이다. 수포자를 면하려면 새로운 내용을 자꾸 배우고 입력할 것이 아니라, 이미 배운 내용 중에서 이해하지 못한 부분을 찾아내서 완벽히 이해해야 한다. 그래야 비로소 새로운 수학의 세계로 넘어갈 수 있다. -14~15쪽 공학을 배우고 엔지니어가 되는 데 과학이 중요한 것은 당연하다. 그러므로 과학 지식을 많이 외우고 있으면 훌륭한 엔지니어가 된다고 생각할지도 모르겠다. 그런데 그보다 중요한 것은 과학하는 자세와 과학적으로 사고하는 방식을 습득하는 일이다. 천체물리학자이자 유명한 과학서 대중작가인 칼 세이건은 “과학은 지식이 아니라 생각하는 방법”이라고 말했다. 과학자에게 과학적 사고방식은 가장 큰 무기이자 자산이다. -68쪽 과학적 방법론은 현재 인류가 가지고 있는 최고의 문제 접근 방법이다. 그래서인지 과학이란 말은 더 이상 자연과학에만 국한되지 않는다. 인문학을 인문과학이라 하고 사회학을 사회과학이라 부르는데, 이는 인문학이나 사회학이 자연과학처럼 자연을 대상으로 하는 것이 아니라 사람과 사회를 대상으로 하되 과학적인 방법론을 채용해 연구하기 때문이다. -69~70쪽 모델링이란 모델을 만드는 일이다. 공학 분야에서 모델이라 하면 실험용 모형을 의미하기도 하지만, 여기서 얘기하는 공학 모델은 시스템의 특성을 파악하기 위한 추상적인 의미의 수학적 해석 모델이다. ‘수학’이라는 단어가 들어갔다고 미리 겁먹을 필요는 없다. 실물 모형을 만들 때 다루기 쉽도록 크기를 줄이고 단순하게 만드는 것처럼, 수학적 해석 모델 역시 공학 문제를 분석하기 쉽도록 복잡한 실제 현상을 단순하게 만들어 방정식이나 함수 형태의 수학식으로 추상화하는 것이다. 이렇게 자연현상이나 공학적 성능을 수식으로 나타내는 작업을 수식화 또는 공식화라고 한다. 문제를 ‘수식’ 또는 ‘공식’으로 표현한다는 의미다. 고등학교까지 수학 공부는 주로 주어진 문제를 푸는 것이었지만, 공학을 전공하면서부터는 스스로 문제를 파악하고 관련된 수식을 만들어내는 공부를 하게 된다. -130~131쪽 공학 실험은 과학 실험과 유사하지만, 자연이 아닌 인공물을 대상으로 한다는 점과 새로운 자연현상을 규명하기 위한 것이 아니라 설계된 제품의 상태를 확인하고 성능을 검증하기 위한 목적으로 수행된다는 점에서 차이가 있다. 공대에서 이루어지는 실험 실습은 교육적 목적이 크다. 공학은 실용적인 학문이기 때문에 머리를 쓰는 이론 교육과 함께 손을 쓰는 핸즈온 기술 교육을 중요시한다. 핸즈온 교육은 손과 머리를 연결시킴으로써 지식을 확고히 하고 창의적인 응용을 가능하게 한다. -203쪽 공대 실험 실습의 중요한 목적은 무엇보다 호기심을 불러일으키고 실험 정신을 기르는 데 있다. 공학자에게는 궁금한 것이 생기면 더 알아보려는 지적인 호기심과 아울러 새로운 것을 시도하려는 실험 정신이 중요하다. 머릿속에 있는 아이디어를 실제로 구현하고 확인해보려는 자세가 실험 정신이다. -203~204쪽 공학의 궁극적인 목적은 설계에 있다. 엔지니어가 수학을 배우고 과학을 이해하며 모델링을 하고 실험을 하는 이유는 결국 공학 설계를 하기 위해서다. 설계라고 하면 보통 도면 그리는 작업을 떠올릴 테지만, 도면을 그리는 작업뿐이 아...
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