전공안내

우리 주변에 있는 기계들을 떠올려보자.
자동차와 같은 운송 수단부터 냉장고, 핸드폰 등의 가전, 그리고 이런 제품들을 생산하는 공장의 기계들까지….
인간은 바퀴를 발명한 이래, 생활을 편리하게 해주는 수많은 기계장치를 만들어왔다.
그런데 알파고로 인해 인공지능에 관한 관심이 폭발하면서
전기·전자공학이나 컴퓨터공학을 전공하길 희망하는 사람이 급격히 많아졌다.
스마트 시스템이나 인공지능이 발전함에 따라 기계공학의 중요성은 상대적으로 낮아지는 것일까?
공학을 전공하는 기자는 전혀 그렇지 않다고 확실하게 말할 수 있다.
기계공학은 어떤 학문이고, 산업에서 어떤 역할을 하고 있을까?
기술이 발전하는 데 탄탄한 밑바탕이 되어주는 기계공학에 대해 알아보자.

기계공학은 무엇을 하는 학문인가요?

기계공학은 힘과 에너지 관련된 내용을 연구하고 응용하는 학문입니다. 자동차와 같은 운송 수단은 물론, 여러분들이 잘 알고 있을 로봇, 발전소의 증기 사이클 및 가스 터빈, 마이크로・나노 기술을 응용한 시스템, 바이오 분야에 사용되는 기계 시스템, 또한 스포츠와 같이 빠르게 이동하는 물체의 저항을 줄이는 디자인, 기계장치의 최적 설계가 밀접한 관련이 있고요. 힘과 에너지에 관련된 이론을 활용해서 우리가 사용할 수 있는 기계장치를 설계하고 만들어내는 곳입니다.

기계공학부에서는 어떤 걸 배우나요?

가장 기본이 되는 과목은 4대 역학으로, 물리학에서 배우는 역학 부분을 더 세분화해서 배우는 과목들인데요. 고체역학, 열역학, 유체역학, 동역학을 4대 역학이라 부릅니다. 고체역학은 어떤 구조물이 힘을 받을 때 어떻게 변형이 일어나는지, 힘은 어떻게 분포하는지를 배우는 과목이고, 열역학은 열을 이용하여 동력을 만드는 사이클이나 주변에서 흔히 볼 수 있는 냉장고, 냉방기처럼 온도를 낮추는 냉동 사이클 등의 사이클로 이루어진 시스템을 해석, 효율적으로 설계하는 것에 관한 과목입니다. 동역학에서는 물체가 움직일 때, 즉 가속・감속을 하거나 회전을 할 때 어떤 힘을 받고 어떻게 움직이는지를 공부하고, 유체역학에서는 유체를 통하여 전달되는 힘과 에너지, 유체를 이용하여 동력을 발생하는 원리 등에 대해 배웁니다. 이런 기본적인 4대 역학 이외에도 로봇공학, 자동차공학을 비롯하여 열전달, 진동, 연소, 시스템 제어, 시스템 모델링, 메카트로닉스, 최적 설계 등의 응용 과목들이 많이 있는데 이런 과목들은 저학년 때 기본적인 지식을 갖춘 후에 고학년으로 진학하면 배우게 됩니다.

배우는 과목들이 정말 많은데요, 배우는 방향이 유사한 과목들로 이루어진 그룹 같은 것이 있나요?

전공 홈페이지를 보면 다양한 과목들이 나열되어 있는데요. 크게 나누면 고체역학 그룹, 열공학 그룹, 동역학 및 제어 그룹, 유체역학 그룹, 설계 및 생산 그룹, 나노 및 바이오 그룹으로 묶을 수 있으나, 홈페이지에는 더 세분되어 나누고 있지 않습니다. 학사과정에서는 다양한 기초 과목들을 종합적으로 배워야 하기 때문이죠. 자동차를 예로 들어볼까요? 자동차 주변 유동을 분석하고 저항이 작은 차체를 설계하는 것은 유체역학과 관련이 있고, 자동차 엔진이 연료를 연소시켜 얻은 동력으로 바퀴를 굴러가게 하는 것은 열역학과 관련이 있습니다. 자동차가 움직이고 멈추거나 회전하면서 받는 힘들을 이해하려면 동역학이 필요하고, 그 과정에서 축이나 바퀴, 차체가 변형하는 형상을 이해하여 쉽게 변형하지 않도록 설계하는 데 고체역학 지식을 이용해야 하죠. 또, 요즘 활발히 연구되고 있는 자동차의 자율주행을 실현하기 위해서는 제어를 공부해야 합니다. 기계공학부에서는 시스템 설계에 필수적인 다양한 기초 및 응용 과목들을 제공하고 있으며, 학생들은 본인의 취향과 관심에 따라 이러한 과목들을 선택해서 수강하도록 안내하고 있습니다.

기계공학이 다루는 분야는 얼마나 넓은 건가요?

로봇 분야가 기계공학에서 잘 알려진 분야일 거예요. 산업용 로봇도 있고, 서비스 로봇이라고 해서 정보를 제공하거나 인공지능으로 대화를 하는 로봇 등이 대표적인 예죠. 그중에서 힘을 작용하는 기구, 다시 말해 물체를 잡거나 들어 올리고, 이동하는 부분은 기계공학의 기본 지식을 이용해야 합니다. 자동차도 대표적인 기계공학의 영역인데, 독자 여러분도 내연기관 자동차뿐만 아니라 전기자동차, 수소자동차 등 친환경 자동차들을 들어봤을 것입니다. 자동차 설계는 에너지 보존법칙 안에서 출력을 최대화하여 효율을 향상해야 하는 등 자동차에 적용되는 기본 원리에 대한 이해가 필요해요. 기계공학에서는 자동차, 로봇 등 기계 시스템에 적용되는 이론과 원리를 가르치고 있어요. 또한, 기계 시스템들은 앞으로 인공지능과 함께 새로운 방향으로 발전할 것입니다. 1인 1로봇 시대가 열림과 동시에 자율주행 자동차가 널리 보급될 텐데, 기계공학 지식은 이 분야에서 필수적입니다. 이러한 복합 시스템의 설계, 생산, 운전에는 전기공학, 컴퓨터공학, 화학공학, 재료공학 지식이 요구되므로 학부 과정에서 배우기도 합니다.

로봇, 자동차뿐만 아니라 발전을 하는데 필요한 가스 터빈, 냉방 시스템, 부품 소재를 제작하기 위한 공작기계, 마이크로나 나노 스케일에서 힘을 전달하고 움직이는 것들도 기계공학에서 다루죠. 바이오 쪽에서도 세포들을 관찰하고 배양하는 데 기계공학 지식이 쓰입니다. 에너지를 저장하는 배터리나 에너지를 생산하는 연료 전지를 생각해볼까요? 배터리와 연료 전지의 소재, 부품들은 다른 분야에서 만들거나 조합하더라도 운전 과정에서 제어를 하거나 발생하는 열의 제거, 각종 액체와 기체의 공급 문제들은 기계공학에서 다루게 됩니다. 또, 반도체 제작 과정에서 웨이퍼를 로봇을 이용하여 이동시키고, 광학으로 검사하고, 성능 점검 단계에서 일정한 온도를 유지하거나 진공에서 웨이퍼를 잡아주는 등 반도체 제작 전 과정에서 기계공학이 광범위하게 쓰이고 있습니다. 이처럼 기계공학과 관련된 지식과 기술이 널리 응용되고 있으며, 활용할 수 있는 분야가 매우 넓다고 할 수 있죠.

요즘 기계공학에서 활발히 연구되고 있는 분야를 소개해주신다면?

무엇보다도 가장 관심을 끄는 분야는 로봇입니다. 지금까지의 산업용 로봇 이외에도 서비스 로봇이 발달할 것으로 보이고요, 데이터 생산이나 인공지능의 활용 측면에서 로봇은 매우 유망한 분야입니다. 자동차 역시 단순한 운송 수단을 넘어서서 차 안에서 경험하는 정보시스템인 ‘인포테인먼트’나 그에 따른 정보의 교환, 자율주행과 관련된 인공지능, 첨단 교통 시스템의 중심에 있는 자동차로 분야가 확장되고 있습니다. 이러한 첨단 기술을 접목하여 시스템을 잘 설계하기 위해서는 기초적인 기계공학 지식을 바탕으로 자동차에 대해 알고 충분히 이해한 후에 각종 통신, 전자 기술을 접목해야 하죠.

교수님은 어떤 걸 연구하시나요?

냉동 시스템과 연료 전지 두 분야를 연구하고 있는데, 언뜻 보면 관련이 없을 것 같지만 모두 열공학과 연결되어 있습니다. 열공학은 열을 이용해서 편의를 도모하는 학문인데요, 압축기를 이용해서 온도를 낮추는 냉장고와 에어컨이 대표적인 예라고 할 수 있겠죠. 만약 냉동 시스템이 없었다면 우리의 식생활이나 거주 형태는 굉장히 많이 달라졌을 것입니다.

연료전지는 수소와 산소의 반응으로 전기를 얻는데 그 과정에서 열이 많이 발생합니다. 멤브레인*이나 촉매 등의 부품들은 다른 분야에서 개발, 생산하지만 공기와 수소의 공급, 수소와 산소의 반응 중에 발생하는 열의 제거, 멤브레인의 가습 등은 기계공학이 다루는 부분입니다. 최근 국내 한 완성차 업체가 연료전지를 탑재한 수소전기 자동차를 제작해 세계 최초로 상품화에 성공했는데요, 우리 연구실이 개발 과정에 참여하기도 했습니다.

* 멤브레인(membrane) : 고분자 전해질막 연료전지에서 고분자로 이루어진 막을 의미하며, 수소 이온은 통과시키고, 이때 분리된 전자는 도선을 따라 흐르면서 전류가 생성된다. 이 막을 통과한 수소 이온은 반대편의 산소 이온과 반응하여 수증기의 형태로 배출된다.

기계공학부 졸업 후 진로는 어떤가요?

기계공학을 전공한 사람들을 보면 굉장히 다양한 분야에 진출하고 있습니다. 기계와 관련된 산업체에 종사하시는 분들이 많은데요, 자동차 회사뿐만 아니라 전기 · 전자, 중공업, 화학 등 다양한 분야의 회사에서 근무하고 계십니다. 이 말은 결국 어느 기술에나 힘과 에너지의 개념이 요소마다 쓰인다는 거예요. 산업체에 진출하지 않고 대학에 남기도 하고, 정부 기관이나 국책 연구소에 많이 갑니다. 특허를 다루는 변리사나 공학 지식을 활용해서 창업하시는 분들도 계십니다. 요즘 컴퓨터, 반도체가 발달하면서 그것과 직접 관련이 있는 분야들이 주목받는데 그 이면에는 기계가 자리하고 있죠. 단적으로, 전자 관련 회사이더라도 채용 대상 중에 기계공학 전공자가 매우 큰 비율을 차지하고 있습니다.

기계공학을 전공하려면 무엇이 필요한가요?

과학에 관심을 가지고, 현상이나 법칙, 원리가 왜 그렇게 되는지 탐구하고 호기심을 갖는 것이 정말 필요합니다. 국어, 영어, 수학 이외에도 물리, 화학, 생물, 지구과학 등 과학 과목에 폭넓게 관심을 가지고 공부하는 것이 중요합니다. 대학진학 시험에서 선택한 과목들만 공부하는 태도는 바람직하지 못하다고 생각해요. 흥미를 느끼는 분야가 사람마다 다르잖아요. 자연과학을 공부하면서 기초 원리에 관심을 많이 두는 사람도 있을 것이고, 또 어떤 사람은 그것을 응용해서 실제적인 기계 시스템을 설계하고 작동시키는 것에 관심이 있을 겁니다. 우리가 흔히 보는 로봇, 자동차, 휴대전화, 컴퓨터 등등이 물리 법칙을 응용해서 나온 것들이지 않습니까? 내가 실질적인 제품이나 시스템에 관심이 있다면 공학을 공부하는 것을 강력하게 추천하며, 특히 힘이나 에너지를 이용해서 무언가를 고안하고 만드는 데 관심이 많다면 기계공학과 아주 잘 맞을 것입니다.

미래에 기계공학은 어떤 방향으로 나아갈까요?

예전에는 동력을 발생하는 장치를 산업화에 이용하는 것에 초점을 맞췄고, 결과적으로 산업혁명이 일어났어요. 지금은 기계공학의 범위가 확장되어서 거의 모든 산업에 쓰이고 있습니다. 전자나 IT 분야에서 회로를 설계하고 만드는 것은 전기∙전자공학과 관련이 있겠지만, 자동화 기계 내에서 반도체가 담긴 웨이퍼를 이동하고 단계별로 가공하는 과정, 성능이 제대로 발현되는지 검사하는 과정, 회로를 실제로 만드는 데 필요한 냉각 및 진공 과정에서 광범위하게 기계공학적 지식이 필요합니다. 또한, 로봇은 인공지능과 함께 스마트 팩토리를 포함한 스마트 시스템에 무궁무진하게 활용이 될 것으로 전망됩니다. 배터리나 연료전지 같은 경우에도 일부 다른 분야에서 개발과 생산을 하겠지만, 성능 향상을 위한 가공과 배터리의 온도 조절, 수소를 이용하는 연료전지의 운전과 같은 것들은 기계공학 전공자들이 담당하고 있습니다. 모두 열거하기는 힘들지만 다양한 산업 전반에 기계공학은 그 중요성이 점점 커지고 있죠.

또, 마이크로나 나노 스케일의 장치들이 다양하게 개발 중입니다. 세포나 유전자를 다루려면 장치가 있어야 하는데, 그런 장치들은 힘과 에너지가 필요한 기계장치일 수밖에 없죠. 바이오 분야에서도 세포 자체에 관한 연구는 다른 전공이 하겠지만, 그 세포를 이용하는 과정에서 필요한 유체의 유동 및 열출입과 관련된 기계장치가 있어야 해요. 앞으로 나노 기술과 바이오 기술 분야로도 산업이 확대될 것으로 봐요. 이 과정에서 힘과 에너지를 생각하지 않을 수 없고, 이를 직접적으로 활용하는 기계 분야와의 접목이 매우 중요해질 것입니다.

마지막으로 고등학생 독자들에게 당부하고 싶으신 말씀이 있다면?

기존의 생각들을 수용하면서 새로운 아이디어를 내고, 여러 가지 시도를 해보는 사람이 변화를 이끌어낼 것입니다. 대학을 가고 공부를 하는 궁극적인 이유는 세상에 필요한 사람이 되고자 하는 것 아니겠어요? 자기가 전공하는 분야에 대해서 실력을 갖추고, 주변 분야에 대해 폭넓은 지식이 있어야 하고, 호기심을 가지면서 주변 사람들과 원활히 소통해야 합니다. 특히 기계공학은 시스템을 다루기 때문에 편협한 시각을 가지면 안 되고, 전체적인 관점에서 특성 및 문제점을 면밀하게 살피는 능력이 필요합니다.

요즘 고교 과정에서 배우는 수학의 내용이 줄고, 과학도 일부만 배우는 등 본질에서 약간 벗어나 있는 것 같아요. 입시가 제한 시간 안에 실수 없이 문제를 빨리 풀어내는 것에 치우쳐 있는데, 이는 대학에서 공부하는 데 결코 도움이 되지 않는 방식입니다. 앞으로는 학문 간 융합이 더욱 활발해질 텐데, 자신이 공부한 것을 바탕으로 다른 분야의 사람들과 의견을 나누고 아이디어를 교환하며, 이를 통해 새로운 것을 찾아가야 합니다. 학교에서 배우는 과목이 제한되더라도 배우지 않는 것들이 중요하지 않은 것은 아니거든요. 예를 들어, 학교 교육 과정에 화학만 편성되어 있다고 하면, 물리나 생물, 지구과학은 자기가 스스로 찾아 공부해야 합니다. 사회과학도 마찬가지죠. 궁극적으로는 다 필요한 지식이에요. 자신이 찾아서 공부하는 습관을 들이지 않으면 다른 분야도 마찬가지겠지만 특히 공학, 자연과학 분야에서 경쟁력을 갖추기 어렵습니다. 또, 요즘은 글로벌 시대이기 때문에 우리나라 안에서만 머물 수 없습니다. 영어를 잘하지 못하면 당장 대학에서 공부하는 데 불편함이 커요. 많은 과목에서 영어 원서 교재를 사용하고, 수업이 영어로 진행됩니다. 영어를 접할 기회가 많은 만큼 영어를 포함한 외국어 공부에도 힘써야 해요. 체육활동이나 취미활동, 봉사활동 같이 학업 이외에 자신이 좋아하는 것을 즐기는 게 육체적, 정신적으로 도움이 많이 될 겁니다. 내가 왜 공부를 하는지 근본적인 이유를 찾고 어느 분야가 되었든 배우는 자세, 그리고 그 지식을 다른 사람과 나누고 새로운 것을 만들어내고자 하는 능력이 기계공학은 물론 어느 분야에서도 요구된다고 생각합니다.