기계공학과

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1 대학 생활

동아리 활동, 복수전공, 교환학생, 학점교류, 어학연수 등의 대외활동은 취업에 도움된다. 사실 일정 수준 이상의 학점으로 무사히 졸업만해도 엄청난 취업문이 열린다.

기계공학의 커리큘럼은 상당히 정형화되어 있는데, 고학년 전공수업을 듣기 위해서는 저학년 전공에서 수학, 물리학을 집중적으로 배워야한다. 대게 일반기계기사에 맞춰져 있다. 이 공부가 상당히 빡세기 때문에 위에서 언급한 대외활동을 다녀오려면, 평점 4.0 이상을 매번 받아 수강학점 제한을 늘려놓고 계절학기를 적극적으로 활용하는 등의 노력을 추가적으로 기울이지 않는다면 8학기만 마치고 졸업하기가 힘들다. 정 안될것 같으면 TOEIC과 같은 어학쪽을 최대한 해놓아야 취업할 때 수월하다.

학부생 기준으로 굳이 공모전 같은 것이 필요하다면 공과대학장이 개최하는 공업수학 경시대회라든지, 아니면 공학부문 우수논문 공모전이나 4학년 논문연구 우수상을 노리는 게 가장 좋다. 보통 공모전이랍시고 많이 나오는 마케팅 관련 공모전은 엔지니어링이나 생산관리 지망생에겐 잉여 스펙이다.[1] 이런 마케팅 관련 공모전 같은 건 인터넷 포털 기사로 많이 나온다. 이런 것들을 소개하는 기자 중에서 기계공학 전공자는 거의 없다는 점을 주지하고, 대기업 연구원이나 연구소 고위직, 신임 교수 등 잘나가는 기계과 선배들이 와서 여는 강연회나 교내 리크루팅 좌판 같은 곳을 열심히 다니고 많은 정보를 거기서 얻는 것도 좋다.

2 개설 과목

기계공학은 위에서도 언급했듯이 전공 커리큘럼의 정형화가 잘 된 학문 중 하나인데[2], 4대 역학으로 통칭되는 고전역학적 지식을 배우며, 이를 통해 기계 시스템을 해석하고 설계하는 것이 목적이기 때문이다. 그리고 4대 역학의 근간을 이루는 고전 물리학은 유체역학의 난류와 같은 비선형 시스템에서는 아직 갈 길이 멀지만 선형 시스템에 대해서는 근래의 컴퓨터 시뮬레이션 기법의 도움에도 힘입어 연구가 상당히 진척되어 있다. 그래서 대한민국, 미국, 일본, 중국, 싱가포르, 유럽 등 어느 나라의 4년제 대학에 가도 전공필수급 과목까지 거의 똑같으며, 교재로 쓰는 책들 또한 국내 저자들이 쓰는 책이든, 해외 저자들이 쓰는 책이든 특정 개념을 강조하거나 덜 가르치는, 혹은 서술 방식이 좀 다른 차이가 있을 뿐 기본적인 내용 자체는 거의 비슷하다.[3]

따라서 이후에 서술할 과목들은 특별한 예외가 없는 한, 이름이 조금씩 다르거나 하는 정도를 빼면 어지간한 대학교의 기계공학과에는 하나씩 존재한다고 봐도 무방하다. 물론 전공심화 과목의 경우 학교에 따라 없는 경우도 존재하고, 반대로 이 위키에 기록되지 않는 경우도 존재하니 참고할 것.

2.1 교양과목

학부/학과에 입학하고 나서 이 과목들을 잘 들어야 이후 진행될 각종 전공과목을 듣는 게 쉬워진다. 1학년 때부터 공부해야 살아남는 살벌한 학과라 어쩔 수 없다.

고등학교 수준의 수학으로도 어떻게든 벡터 역학의 간단한 문제 정도는 풀어낼 수야 있지만[7], 그 이상으로 복잡한 수학이 들어가야 하는 전공 심화과정은 고등학교 수학으론 어림도 없다. 아무리 자신이 이전까지 수학을 잘했다고 하더라도 이 과목들을 배울 때는 겸허한 마음으로 멘붕하고 열심히 잘 들어두자. 일반적으로 가장 중요시되는 과목은 미적분/미분방정식/선형대수학이고, 나머지는 비교적 덜 중요하게 여겨지는 편.[8]
1학년 때의 미적분학->2학년 때의 공업수학(미분방정식/선형대수학/복소함수/미분기하)->이하 심화 과목 테크트리를 타는 경우가 일반적. 선형대수학, 복소함수론 등을 각각의 개별적 과목으로 듣는 경우는 수학 복수전공생 말고는 드물다.[9] 한편 2학년 때는 4대 역학을 듣는 게 일반적인 커리큘럼이기에 2학년 때는 문자 그대로 시험에 죽어난다고 생각하면 편하다.(...) 학교에 따라서는 아예 선형대수학 교과가 따로 있다. 중앙대학교가 대표적.(선형대수학이 따로 없는 학교는 없다.)
여기에서 벡터 역학/열역학/전자기학/파동 이론/상대론과 양자 역학 등에 대한 맛보기 지식을 얻는다. 당장은 쓸모없어 보이나 이 글을 읽는 기계과 위키러가 대학원 및 기타 상위 과정을 필요로 한다면 이 때 맛보기로나마 알아둔 지식이 쓸모가 있는 경우가 왕왕 나오니 일단 들어두자.
역학에서 다루는 수많은 비선형 방정식은 거의 대부분이 얄짤없이 컴퓨터를 동원한 수치해석 내지는 유한요소해석 방식으로만 근사해를 내놓을 수 있다.[10] 그러니 그런 계산을 컴퓨터가 할 수 있도록 코드를 짜는 능력은 이제는 무조건 필수적. 실제로 공돌이들이 주로 만지는 것은 사용법이 단순한 MATLAB이지만, 그 MATLAB을 효율적으로 다루기 위해서는 프로그래밍에 대한 감각이 필수적이다. 때문에 1학년 교양강좌 과정에서는 특정 언어 하나를 마스터한다는 생각보다는, 프로그래밍을 효율적으로 하기 위한 소소하면서도 중요한 팁을 익힌다는 생각으로 공부하고 이후 필요할 때 해당 언어를 집중적으로 공부하면 되겠다. 중앙대학교에는 아예 CAE라는 과목이 별개로 있다. 서울대학교 기계공학과는 2학년 1학기 때 '컴퓨터의 개념 및 실습' 과목을 필수교양으로 이수하도록 되어있다.
  • 기타

교육과정과 직결되는 것은 아니지만, 영어나 일반화학, 일반생물학, 전산학(컴퓨터) 등을 가르치는 경우가 많다. 물론 가르치는 과목 외에도 지식이 필요하면 배워야 한다. 가령 석유 플랜트나 내연기관 쪽으로 진로를 준비한다면 당연히 화학공학(특히 화공열역학) 지식이 어느 정도는 필요하고, 이후 연구실에서 반도체를 만지게 된다면 본인의 학과 정체성이 사라질 정도로 회로이론이나 고체물리를 배워야 할 수도 있다. 단국대학교 기계공학과는 교양한국사를, 중앙대학교 기계공학부는 교양한국사와 교양회계를 무조건 들어야 한다. 서울대학교 기계공학부는 3학년 때 공대공통교과목 '전기정보공학개론', '산업공학개론', '재료공학개론', '화학생물공학개론' 중 한과목을 필수로 이수하여야 한다. 서강대학교 는 교양필수 과목중에 여러 인문/철학 수업들이 큰 비중을 차지한다.
교양과목 서술만으로도 이미 기계공학이 참 많은 분야를 알아야 한다는 걸 느낄 수 있다.(...)

2.2 4대 역학

기계공학의 알파이자 오메가

기본 중의 기본이다. 여기서 막히면 그냥 망한다. 그리고 저 과목들을 제대로 따라가려면 학부 1~2학년 수학 지식이 필수적이다.[11] 그러니까 괜히 놀다가 후회하지 말고 1학년 때부터 열심히 공부하자. 특히 인생 종치기 싫으면 수학과 물리학 만큼은 절대 포기하지 말자. 실상 각역학에 쓰이는 부분이 조금씩이라 전체를 다못해도 그곳에 맞는것만 할줄알아도 상관은 없다

여기서 주의할 점이 있는데, 기계공학과의 열/유체역학과 화학공학과나 토목공학과 등에서 배우는 열역학, 유체역학은 완전히 다른 이야기를 하는 과목이다. 토목공학과의 유체역학은 물을 대상으로 하기 때문에 수력학이라고도 하는데, 기계공학과에서 다루는 유체는 공기, 엔진 윤활유 같은 것들이다. 간혹 학교 전산망에서 동일 과목으로 취급하는 경우도 있으나 심화부분에 들어가면 완전히 다른 이야기가 된다. 따라서 전과할 생각이 아니라면 무조건 기계공학과에서 개설되는 과목을 들어야 한다.

물리학 기반 과목들의 특성상 기초적인 규칙을 안다면 수식 유도를 할 수 있기 때문에 암기를 해야 할 내용 자체는 많지 않지만, 문제는 그 기초적인 규칙을 잘 소화하기가 말처럼 쉽지는 않은 편. 따라서 시험 공부를 위해서든 전공 이해를 높이기 위해서든 교과서에 나오는 식들은 중요한 것들은 한 번쯤 유도해 볼 필요가 있다.

이 과목들의 기초가 안되어있으면 심화전공을 제대로 들을 수 없는 특성상 대부분의 대학에서 전공필수로 지정해놓았다.

2.2.1 벡터 역학

한국에서는 보통 정역학/동역학으로 나눠서 별개의 과목처럼 배우는 과목이나, 외국의 원서 교재들을 유심히 찾아보면 알겠지만 본래 하나의 연계된 과목이다.[12] 기본적으로 뉴턴 역학에 입각해 물체에 가해지는 힘을 벡터로서 표현하는 법과, 그 힘에 의한 물체들의 운동 양상을 분석하는 방법, 좌표의 변화 방법 등에 대해서 배우게 된다. 덤(?)으로 관성 모멘트와 같은 유용한 핵심 개념들에 대해서도 같이 배우는 과목이므로 열심히 수강하자. 좀 더 고급 과정으로 가면 라그랑주/해밀턴 역학 및 그 응용에 대해 배울 수도 있다.[13]

2.2.2 열역학

열역학 1/2법칙, 엔진 사이클 등에 대해서 배운다. 위에서도 간략히 언급했지만 기계공학과의 열역학은 재료/화학공학이나 물리학과의 열역학과는 이름만 같을 뿐 사실상 배우는 내용은 딴판인데, 이는 화공과의 열역학의 경우 온도 변화에 의한 화학 반응의 양상에 대해 중점적으로 배우고 물리과의 열역학은 계의 각각 입자의 움직임을 통계론적으로 해석하는 반면[14] 기계과의 열역학은 그 열에너지가 엔진 등을 비롯한 각종 기관에서 어떻게 전달되고 사용되는지에 대해서 분석하는 법을 배우기 때문이다. 4대 역학 중에서 "그래프/도표 읽기"가 문제풀이에 차지하는 비중이 제일 크고 몇몇 챕터를 제외하면 비교적 수식 자체는 간단한 편이라 그나마 제일 쉬운 과목으로 평가받는다. 그리고 열전달 과목에서 제대로 멘붕하게 된다 사실 기계공학에서 알게 모르게 큰 비중을 차지하는 과목으로, 기계공학의 가장 핵심적인 개념인 'System'과, 이 'System'을 편리하게 분석하기 위한 가상의 개념인 검사 체적(Control Volume)에 대해서 이 과목을 통해 감을 잡게 되기 때문. 유체역학 또한 이 두 개념을 공부할 수 있는 분야이지만 이쪽은 과목 난이도 자체가 차원이 달라 이런 걸 신경쓰기 힘들다(...)

2.2.3 고체역학

재료역학으로도 불린다. 벡터 역학에서 배우는 물체는 강체(외력에 의해 형상이 바뀌지 않는 물체)이나, 이 과목에서부터 외력에 의해 물체-엄밀히는 연속체-의 형상이 어떻게 바뀌는지에 대해 분석하는 법을 배운다. 한마디로 '변형'을 고려하는 역학으로, 기계공학에서 이 과목을 배우는 의의는 외력에 의해 물체가 변형되거나 파손되어 기능을 상실하는 것을 방지하기 위한 것에 있다.[15] 이 과목의 핵심인 stress/strain 개념은 이후 재료과학과 같은 고체재료 관련 분야에서는 매우 핵심적인 개념이며, 심지어는 유체역학에서조차 비슷한 개념이 등장하니 기계공학을 공부하는 사람이라면 꼭 이해하고 넘어가야 한다. 여담으로 물리학과에서 개설하는 고체물리학과 헷갈리면 곤란한 것이, 고체물리학은 주로 결정 구조를 연구하는 학문이고, 고체역학은 고체를 연속체로 가정하고 그 변형을 연구하는 학문이다. 물리학과의 고체물리학과 그나마 가까운 기계공학의 전공이라면 재료의 특성을 주로 연구하는 재료과학 내지는 기계재료 쪽이다.

2.2.4 유체역학

문자 그대로 유체의 운동을 분석하는 학문으로, 우리가 살고 있는 지구가 공기와 물로 가득 차 있는 이상 설계에 있어서 절대로 빠질 수 없는 필수 과목이다. 유체역학을 하기 싫다면 우주를 개발하면 된다 고체역학 초반부에 배우는 자유물체도 작성과 전단응력 개념, 면적관성모멘트, 열역학의 엔탈피, 엔트로피, 정상 상태 해석 관련 개념이 등장하기 때문에 4대 역학 중에서 가장 나중에 배우는 경우가 많고 그만큼 어려운 과목이다. 열역학과 마찬가지로 System/검사체적의 개념이 사용되며 분석 방식도 비교적 비슷하나, 열역학과는 비교도 할 수 없는 복잡다단한 식들이 넘쳐나기 때문에[16] 이들 공식에 질려 포기하곤 하는 공돌이들이 많다고 한다. 특히 난류나 potential flow 등을 다루는 후반부는 기초 전공과목 중에서 열전달과 더불어 최상급의 난이도로 여겨진다. 그러나 기계공학의 많은 하위분야가 그렇듯 어느 한 쪽만 배우면 현장에서 적응하기 힘들어지므로, 이 부분도 잘 배워두자. 정 모르겠다면 레이놀즈 수가 뭔지만 기억하자

2.3 전공필수

전공필수 또는 전공핵심으로 지정되는 분야들. 학교에 따라 필수 과목으로 지정되지 않은 경우도 간혹 있으나, 어지간하면 교수나 선배들이 미리미리 홍보해두기 때문에 그리고 졸업 후 성적표에 이 과목들의 이수 여부가 다 뜨기 때문에 웬만하면다 듣는 게 이롭다.

  • 기계제조공학 : 실제 제품을 만드는 공정에서 사용되는 제조 기술에 대해서 배우는 과목이다. 주조, 단조, 압연, 압출, 절삭, 연삭, 밀링 등의 기본적인 제조 기술들을 배운다. 선반이나 공작기계를 이용하여 실제 금속을 깎으며 제품을 만드는 실습과정이 과목 내에 붙어있거나 별도의 실험 과목으로 개설되어 있기도 하다. 기계과 전공치고는 단순암기가 많은 과목이다.
  • 기계제도 : 고등학교 기술 시간에도 보았던 도면을 그리는/읽는 법을 배운다. 요즘은 손으로 도면을 그리는 일은 사실상 없기에, CAD 프로그램[17]을 사용하는 법을 배운다. 덕분에 과목 이름도 통상 전산제도, 혹은 CAD/CAM 등으로 통칭되는 편.[18]
  • 기계요소 : 나사, 기어, 스프링, 동력축, 베어링 등 우리가 일상 생활에서 볼 수 있는 각종 기계들의 부품에 대해 다루는 과목이다. 사실 상 고체역학의 심화과목으로, 내용의 초반부는 고체역학을 다시 한 번 되짚어 보는 정도지만 고체역학에서 심도 있게 다루지 않았던 동적 하중에 의한 피로 파괴 등의 내용이 추가된다. 주로 전체 기계에서 각각의 요소에 작용하는 힘을 분석하고 그 힘을 각 기계요소가 버틸 수가 있는지를 판단하고 그 한도 내에서 부품의 수명은 얼마나 될 지 예상하는 방법 등을 배우며, 유한요소 등의 컴퓨터를 활용한 분석법이 점점 늘어나면서 컴퓨터를 통해 이러한 분석을 수행하는 방법도 같이 배운다. 초반부에선 고체역학의 심화를 배우기에 시험을 closed book 형태로 치르고, 후반부에서 실제 기계요소의 적용법을 배우며 기계요소를 적용하는 추론방법을 배우게 되고 수많은 도표를 해석해야 하기에 open book으로 치른다. open book 시험인만큼 사용하는 용어들이 엄청나게 많고 문제가 주어졌을 때 규격표를 일일이 참조하여 적절히 가정하여야 하는 상황이 많기 때문에, 표가 있는 페이지를 표시해 두지 않았거나 무슨 내용이 어디에 있는가 확실히 알고 있지 않아 시험 도중에 일일이 책을 뒤져보다간 반드시 피를 보게 된다. 기술고시의 핵심 과목이기도 하다.
  • 기계재료학 : 이 과목에서는 제조 공정에서 사용되는 금속, 비금속 등의 여러가지 재료들의 종류 및 특성에 대하여 공부한다. 주로 재료에 대한 지식을 쌓는 과목이다 보니 재료공학의 영역인 재료의 분자구조, 상변화 등 여러 가지 성질에 대해 공부하는 편. 일반물리학 및 일반화학의 지식이 일부 활용된다. 기계제조공학 과목과 연계성이 높아서 학교에 따라서는 선수강필수로 지정하기도 한다.
  • 열전달: 열역학의 하위 과목이자 심화 과목으로, 열전달 현상인 전도/대류/복사에 대해서 자세히 배운다. 유체역학과 열역학의 조합으로 인해 양 과목의 단점만이 합쳐져 학부생들에겐 지옥의 과목으로 통칭되나, 모든 기계의 설계 및 분석에 열 관련 분석이 빠질 수가 없고 그러한 열 관련 분석의 태반은 열전달 양상 분석임을 명심하자. 고로 얌전히 열전달 듣고 멘붕하자 시간이 부족하면 복사 부분은 잘 안 배우는데, 사실 복사의 경우는 기계공학보다는 전자공학(특히 통신 분야)에서 더 많이 쓰이기 때문. 대류 부분은 사실 다같이 어려워하고 실험식도 엄청나게 많은지라, 보통 전도 부분만 확실히 시험을 잘 봐도 그런대로 나쁘지 않은 학점을 받을 수 있다.
  • 자동제어 : 학부 레벨의 자동제어의 경우, 시스템의 각 부분을 라플라스 변환으로 대수방정식화한 다음 이를 블록 다이어그램의 형태로 연결하고, 시스템의 feedback을 주관하는 제어기 부분에 적절한 라플라스 대수방정식을 설정하여 전체 시스템이 특정 입력변수에 대해 안정적이면서 빠른 응답을 보일 수 있도록 하는 것을 주 목적으로 한다. 요약하자면 라플라스 변환에서 시작해 라플라스 변환을 통해 얻어진 방정식을 분석하고, 다시 그것을 통해 적절한 제어기를 설정하는 과정. [19] 로봇뿐만이 아니라 각종 자동기계에 필수적인 정밀 제어를 위해서는 꼭 필요한 과목이다. 복소 공간에서 시스템의 응답 및 안정성을 해석하기 때문에 복소수 이론을 배워두면 개념을 이해하는 것이 보다 편하며, MATLAB을 열심히 사용하는 과목이기도 하다.
  • 기계진동학 : 시스템에 가해지는 외력 및 물체의 형상 등의 요소로 인해 발생하는 진동에 대해 분석하고, 이들 진동을 일정 수준 이하로 제어하는 방법에 대해 배우는 과목이다. 핵심은 시스템의 고유 진동수와 고유 모드를 찾는 것으로, 미분방정식과 행렬을 이용한 계산이 많이 나오고, 고등학교에서 배웠던 점질량이 아니라 크기를 가진 물체가 등장하기 때문에 질량관성모멘트와 면적관성모멘트에 대한 이해를 제대로 하고 있지 않다면 식을 알고 있어도 굴러가는 원판과 종진동 보, 진자, 끈 등이 복잡하게 섞여서 나왔을 때 그야말로 헬게이트를 경험할 수 있다. 자유물체도를 작성하고 시스템을 해석하는 것이 제법 어렵기 때문에 일반물리와 고체역학의 내용을 다시 한 번 찾아보는 것이 좋다. 학부 동역학 교과서 마지막 장에도 맛뵈기로 나오며, 진동공학에서 주로 사용하는 2계 미분방정식은 워낙 유명한 방정식이라 공업수학 등에서도 나오므로 이론 자체는 해당 과목 교과서의 해당 부분만 잘 봐도 어느 정도는 알고 갈 수 있으나, 그 진동을 제어하는 방법을 알기 위해선 이 진동공학 과목을 수강하지 않으면 안 된다. 흔히 단진동이라고 부르는 1자유도 시스템의 진동부터 시작하여 감쇠진동, 다자유도 시스템의 진동, 연속체의 진동 등을 통해 나중에는 진동이 근본적으로 파동의 일부분이란 점까지 나아가 파동방정식에 이르게 된다. 위의 자동제어를 배우기 전에 배워두면 상대적으로 제어를 편하게 들을 수 있다.[20] 위의 자동제어 과목과 같이 MATLAB을 열심히 사용하게 될 텐데, 간단한 2계 방정식이야 온갖 더러운 수식을 동원하면 풀 수 있지만 다자유도 시스템을 다루게 되는 순간 손으로는 죽어도 풀고 싶지 않은(그리고 컴퓨터로 풀면 순식간에 풀리는) 문제들이 나오기 때문.
  • 기계설계 : 실제 제품을 설계하는 과정에서 생기는 문제들을 배우며, 그 동안 배운 지식들을 총동원하게 된다. 위의 기계요소와 연계하여 배우기도 하며, Daguchi Method와 같은 공학적인 설계 방식을 다루기도 한다. 여담으로, 여기에서 한 때 KAIST 총장이었던 서남표 박사의 이름을 볼 수 있다.[21] 학교에 따라서는 팀을 짜서 실제 제품을 설계하고 제작하는 프로젝트를 수행하기도 한다. 이 과정에서 자신들이 그 동안 배운 전공 지식들을 총동원해야 하며, 실제 설계와 제작 과정에서 겪는 어려움(그리고 조별과제가 갖는 어려움)을 직접 체험할 수 있다. 학부 기계공학의 진정한 끝판왕이라고 할 수 있다. 공업수학 한글판에는 없고 원서에만 있는 부분을 더 심화해서 배우는 곳이며, 사실 이분법이나 시행착오법과 같은 노가다성 방법 대신 수학적으로 시간을 단축시켜 주는 획기적인 방법을 배우게 된다.

2.4 전공심화

보통 학부 3~4학년 과정이나 대학원 과정에서 배우는 과목들. 대학원에 진학하게 되면 위에서 설명한 과목들을 보다 심화시켜 배우는 경우도 많다. 이 쯤 되면 다니는 학교의 교수들의 연구 분야에 따라 특정 분야의 과목이 열리거나 안 열리거나 하니 본인들의 학교에 특정 과목이 없다고 의아하게 여기지는 말자.기공과 학생들 다 죽겠다 이놈들아!

  • 연속체역학 : 무한히 확대해도 그 성질이 일정한 물질을 통칭하는 연속체(continuum)에 공통적으로 작용할 수 있는 역학을 다루는 과목. 기계공학에서 다루는 고체와 유체 모두 대부분 연속체로 가정할 수 있으므로, 사실상 기계공학에서 주로 쓰는 역학들을 기초부터 재구축하는 과목이라고 봐도 무방하다. 학부 시절과 달리 index notation으로 표현되는 텐서의 향연이 펼쳐지며, 대부분의 역학적 표현들을 텐서의 언어를 통해 보다 엄밀하게 정의하고 재구축하게 된다.
  • 계측공학 : 실험이나 측정에 대한 여러 통계적인 방법들과, 센서에 대해 중심적으로 배운다.
  • 트랜스듀서이론 : 센서, 액츄에이터 등을 포함하는 개념인 트랜스듀서(transducer)에 대해 배우고 이를 모델링하는 방법을 배우는 과목. 현대의 기계들에서 많이 쓰이는 압전소자 등과 같이 여러 종류의(이 경우는 전기/기계) 물리 현상이 겹쳐져 있는 system을 다루는 방식을 배울 수 있다. (사실 이런과목은 곁가지이다. 트랜스듀서 이론..이라는 과목은 너무 세부적으로 들어간 것이다. 없는 학교가 더 많다. 아니면 다른 과목에 포함되서 배우던가 한다.)
  • 공기역학 : 유체역학의 하위 혹은 심화 과목. 비행기, 자동차 등에 걸리는 공기 저항과, 그러한 저항을 최소화할 수 있는 방법에 대해 배우는 학문이다. 학부 수준의 유체역학과 달리 '압축성 유체'를 주로 다루게 된다는 것이 가장 큰 차이.
  • 공작기계 : 기계제조공학 과목과 연계되는 심화과목. 제조 공정에 사용되는 공작기계의 종류 및 작동 원리, 기계적 거동 분석 및 제어, 그리고 공작기계의 설계 방법 등을 기본적으로 배우며, 자동화 시스템에서 중요시 되는 수치제어(NC) 및 PLC 프로그래밍 등도 배우게 된다. 학부과정에서는 보통 4학년 전공 심화 과목으로 개설되지만, 제조공학 분야 특성상 타분야들에 비해 학생들의 선호도가 별로 높지 않아 수강률이 저조한지 몰라도 의외로 학부과정에 이 과목을 개설하지 않는 학교들이 제법 많다.
  • 기구학 : 동역학의 하위 내지는 심화 과목으로, 기계의 동작 양상에 대한 것을 중점적으로 다루는 과목. 링크(막대), 관절, 캠 등을 어떻게 배치하는가를 다룬다. 각종 기계 설계와 연계되는 것은 물론이다. 로봇공학과 연결되는 과목.
  • 내연기관 : 엔진 중에서도 엔진 내부에서 연소 반응이 일어나는 기관을 분석한다. 현대의 대부분의 엔진은 엔진 내부의 연소실에서 연소 반응이 일어나 작동하는 기관이므로 내연기관의 분석 분야.
  • 냉동공조 : 열역학/열전달의 심화 과정으로, 보일러/에어컨/냉장고 등 열을 전달하는 기계의 작동 양상에 대해 집중적으로 배운다.
  • 로봇공학 : 위에서 언급한 자동제어 과목의 심화판. 로봇공학은 동역학, 기구학, 자동제어를 베이스로 하여 각 세부 분야마다 필요한 학문들을 조금씩 섞어 배운다. 인공지능이 필요한 분야는 인공지능좀 배워 두고, 비전 필요한 부분은 비전좀 공부해 두면 된다. 근데 동역학이나 자동제어 같은 것도 일단 기초만 한번 잘 잡아놓으면 수영처럼 그냥 평생 가는 과목들이라, 대학원 쯤 오면 다 고만고만해 보인다. 라그랑지 역학도 알고보면 굉장히 쉬운데 라그랑지 역학이 상당히 기계적이기 때문이다. 그냥 시스템의 position vector와 velocity vector 만 구하면 Mathematica의 힘을 빌어 운동 방정식 따위 0.1초만에 유도할 수 있다. 각 관절의 position vector 구하는게 좀 귀찮긴 하지만 시간이 좀 걸릴 뿐이지 어려운 것은 하나도 없다.
  • 소성역학 : 외력에 의해 물체가 영구적으로 변형되는 '소성 변화'를 포함하는 고체역학.
  • 수치해석 : 이 과목에서 공학용 프로그래밍 언어인 MATLAB을 이용하게 된다. 하지만 C언어나 Fortran을 이용하기도 한다. 과목에 대한 자세한 내용은 항목 참조. 간혹 수치해석이 전공필수에 들어가는 커리큘럼을 가진 학교도 있다.
  • 연소학 : 교수님에 따라서 난이도가 다른과목. 하지만 진짜로 정석대로배우면 열전달 그 이상의 멘붕을 경험할 수 있다. 어마어마한 멘붕을 겪는 곳은 Diffusion Flame 부분이며 여기서 유체역학 열전달때 배웟던 방정식 + 물질전달에서 배운 확산방정식이 나오면 그야말로 교실은 시간과 정신의 방이 된다. 뒤의 Premixed Flame 은 앞에 부분에 비해서 크게 어렵진 않지만 이미 Diffusion Flame 에서 다들 멘붕해서...
  • 열동력 : 열을 이용하여 동력을 가공?
  • 유체기계 : 압축기, 터빈 등 유체를 통해 동작하거나, 유체 속에서 동작해야 하는 기계를 다루는 과목. 웬만하면 듣지마라
  • 유한요소해석(FEM) : 편미분방정식 중에서 몇 가지의 선형 편미분방정식은 해를 그런대로 구할 수 있으나, 비선형 편미분방정식은 정말 구할 수 있는 방법이 없다시피하다. 게다가 대부분의 해석 이론은 단순한 형상의 물체를 상정하고 해석 이론을 구축하였는데 알다시피 현실의 기계는 형상이 제각각이다(...) 이런 상황을 타개하기 위해 도입된 것이 바로 이 유한요소해석.유한요소해석은 이름 그대로, 분석하고자 하는 물체/시스템을 수백 수천 수억개의 작은 격자로 나누고, 각각의 격자에 걸리는 외력/유체유동/열유동 등을 비교적 간단한 연립 선형방정식으로 바꿔버린다. 이후 이 무식한 크기의 행렬을, 선형대수학의 기법을 통해 적절한 근사해를 구하는 방법. 오늘날의 컴퓨터가 1000만x1000만짜리의 초대형 행렬을 다룰 수 있도록 발전된 덕분에 크게 발달하고 있는 분야로, 이미 각종 공학 시뮬레이션의 필수요소가 되었다. 손으로 계산하는 내용은 거의 없는 분야이기 때문에 어떤 식으로 해석하는지에 대한 감을 제대로 잡고 시뮬레이션 코드를 짤 수 있는지가 중요한 과목. 다만 이 과목을 제대로 이해하고 싶다면 편미분방정식과 선형대수학, 그리고 수치해석학에 대한 이해가 필수적이며, 이를 잘 알고 모델링을 평가하는 방법을 배우는 것이 실질적으로 가장 중요한 과목이다.
  • 자동차공학 : 엔진, 타이어, 핸들의 작동방식 등 자동차에 대한 전반적인 지식을 다룬다.
  • 초소형 기전공학(MEMS) : 각종 장비들이 초박형, 초소형화 되어가는 트렌드에 따라 이들을 만들 수 있는 마이크로미터[22] 초정밀 제조 공정과 관련된 기술들을 배운다. MEMS는 Micro-Electro-Mechanical-System의 약자로서 기계장치를 기반으로 하되 전자장비의 정밀한 제어와 해상력이 동반되어야 하는 초정밀 복합 시스템이다. Photolithograpy와 같은 반도체 제조의 핵심 공정들에 대해 주로 배우고, 물리 현상이 Scale에 따라 어떤 식으로 변하는 지를 배우며[23], 결정(Crystal)과 같은 재료공학 쪽 이론들도 배우게 된다.
  • 피로/파괴역학 : 재료가 여러 상황에서 파괴되는 현상을 다루고(피로 파괴도 그 중 하나), 이를 감지하고 예방할 수 있도록 System을 설계하는 방법을 배우는 과목. 고체역학이나 기계설계 쪽에서 맛보기로 잠깐 이 쪽 내용이 나온다.
  • 음향학 : 진동공학에서 맛보기로 다룬 '음향'을 본격적으로 다루는 과목. 파동방정식에서 출발하여 주로 음파에 대해 다루게 되며, 음파의 매질이 유체기 때문에 유체역학과 열역학에 대한 지식도 많이 요구한다.
  • 전산유체역학(CFD) : 유체역학의 유동은 대단히 분석하기 힘들기 때문에, 컴퓨터를 통해 적절한 근사해를 내놓는 방법이 필요하다. 때문에 본 과목이 도입되었다. 유한요소해석처럼 분석하고자 하는 검사체적의 영역을 작은 격자로 쪼개는 것에서 출발하며, 이렇게 쪼갠 격자를 분석하기 위해 FEM이외에 FDM도 사용한다. 근래에는 실제 연구 환경에서 사용률이 높아진 FVM(Finite Volume Method)를 중점적으로 배우는 편. 심화된 커리큘럼을 제공하는 경우 SEM(Spectral Element Method) 등 고차 정확도를 가지는 기법도 배우며 수퍼컴퓨터나 고성능 병렬컴퓨터를 이용하여 계산을 수행하는 병렬처리기법(Parallel Computing)도 전산유체역학 과목에서 중요한 주제이다. 과거에는 Fortran으로 작성된 전산유체역학 코드가 많았으며 현재까지도 수많은 코드들이 Fortran으로 짜여져 있다. 하지만 최근에 많이 사용되기 시작한 OpenFOAM 등의 경우 C++로 작성되어 있다. 복잡한 수치해석 기법 및 프로그래밍 기법을 요구하는 분야이기 때문에 기계과에서는 주로 전산유체역학으로 연구를 수행하는 사람들 중에 프로그래밍에 뛰어난 사람들이 많다.
  • 이상유동(Two-Phase Flow) : 간단하게 말해서 상변화(주로 액체/기체)를 포함하는 열역학/유체역학.
  • 생체모방공학(Biomimetics) : 생물의 구조나 기능을 MEMS 기법을 이용해 모사하고, 이를 응용하는 분야인데, 주로 MEMS나 유체역학 중에서도 마이크로 유체역학과 많은 관련이 있다. 실제로 연구하는 방법은 위의 두 학문과 비슷하다. (이런과목까지 넣기에는 기계공학쪽에 과목이 너무 많다. 사실 이런과목이 없는 학교가 더 많다. 교수진에 따라 과목이 많이 달라짐)
  • 트라이볼로지(Tribology) : 활면의 마찰, 마모, 윤활을 다루는 학문이다.
  • 최적설계 (Design Optimization) : 성능을 최적화 하기위한 디자인을 수학적인 최적화 기법을 이용하여 찾아내는 분야.

3 취업

전기/전자공학과, 화학공학과와 함께 전화기라 불리며, 공대 취업률 톱이다. 학점관리를 개판으로 하지 않는 이상 취업 걱정은 없다.
취업 스펙에 대해서는 취업/이과 문서 참조.

  • 공장, 발전소 설비관리직 : 공장에 기계설비를 배치하고, 고장난 기계를 확인하는 등의 일을 한다. 공장은 거의 지방에 있어 그 지역 토박이를 우대하는 경향이 있다.
  • 공장 품질관리직 : 생산품이 도면대로 나왔는지 검증한다. 공장은 거의 지방에 있어 그 지역 토박이를 우대하는 경향이 있다.
  • 공장 생산관리직 : 생산공정이 제대로 돌아가는지 관리한다. 공장은 거의 지방에 있어 그 지역 토박이를 우대하는 경향이 있다.

위와 같은 관리직 셋은 로봇과 인공지능이 발달되면 축소될 전망이다. 대신 인공지능과 로봇을 관리하기 위한 인력 수요가 생길테지만.

  • 건설사, 플랜트 설계 : 공장, 빌딩에 들어가는 기계설비를 설계한다. 취직 후 공조기, 배관, 설비 등을 맡는 부서에서 일하게 된다. 현장 나갈 일이 많아 외박이 잦다. 연봉은 높은 편. 건설 업계가 불황이라 전망이 밝다고는 못한다.
  • 연구원, 엔지니어 : 엔지니어가 되어 제품을 설계 • 연구한다.
    • 자동차, 선박 : 아마 일반적으로 생각하는 분야일 듯.
    • 로봇 : 한국 대기업들에게 각광받고 있는 분야다.
    • 의공학 : 외국에서 각광받고 있는 분야다. 한국은 글쎄...
    • 3D 프린터 : 한국 대기업들에게 각광받고 있는 분야다.
    • 항공기 : 한국에선 별로 안 밀어주는 분야다. 항공우주공학 문서 참고.
    • 나노

4 자격증

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  1. ↑ 인문대, 사회대, 상경대, 간혹 법정대 등 문과계열에서는 하는 것이 좋다. 기업체들도 유통 및 서비스 관련 업종이라 기계공학과와는 거리가 먼 업종이 많으며 굳이 10대 대기업 중에서 제조업 비중이 낮은 곳으로 실명을 밝히자면 롯데그룹, CJ그룹 등이다. 비유하면 화장품 파는 영업사원이 유체역학을 배우겠다고 나서는 것과 같다.
  2. ↑ 대부분 일반기계기사에 맞춰져있다.
  3. ↑ 애초에 그렇게 되기 쉬운 것이, 공학에서 사용되는 책들은 학생들뿐만이 아니라 현장 엔지니어들도 대상으로 하기 때문이다.
  4. ↑ 학교에 따라서는 '일반수학'이라고 부르기도 한다.
  5. ↑ 학교에 따라서는 공학수학이라고 부르기도 한다.
  6. ↑ 학교에 따라서는 '확률및통계학'이라고 부르기도 한다.
  7. ↑ 사실 간단한 문제라고 해도 3차원으로 들어가는 순간 죽어도 고등학교 수학 수준으로는 무리다. 3차원으로 들어가는 순간 힘 벡터의 행렬식(선형대수식)이 3*3 이상의 크기로 늘어나는데 고등학교 수학을 보면 알겠지만 고등학교 수학에서 가르쳐 주는 행렬은 2*2 행렬이 끝.
  8. ↑ 물론 각 항목을 본 위키나 구글 등으로 검색해 보면 알겠지만 다들 실제 공학 문제를 푸는 데 어마어마하게 중요한 Tool들이다. 다만 미분방정식과 선형대수가 워낙 대표적인 툴이라 다소 가려지는 것일 뿐.
  9. ↑ 포스텍의 경우는 예외적으로, 공업수학 과목이 아예 없고 수학과에서 열리는 해당 과목들을 듣게 된다. 미적분학/응용선형대수는 1학년 기초필수로 듣고, 미분방정식과 복소함수론을 2학년 때 전공필수로 듣게 된다. 다만 이는 기계과만의 현상은 아니기 때문에 수학과에서도 미분방정식 정도는 비수학과를 위한 분반을 따로 편성하곤 한다.
  10. ↑ 사실 선형방정식조차도 계산량이 너무 많아 어차피 손으로 하는 게 무리이기는 마찬가지이다. 1000X1000 행렬의 역행렬을 손으로 구한다고 생각해 보라.
  11. ↑ 기초 미적분, 선형대수, 미분방정식이 이에 해당. 괜히 공업수학이 있는게 아니다.
  12. ↑ 한국의 경우 정역학 쪽은 깍두기입문과목 격으로 여겨지고, 4대 역학의 한 축으로서 동역학만을 끼워 주는 게 대세. 사실 정역학의 경우는 특성상 재료역학을 위한 워밍업도 되기에 그쪽과 얽혀 출판되는 교과서도 상당하다.
  13. ↑ 해당 역학 이론은 출발점인 변분법 과정 및 가상일/가상변위 개념이 복잡하다는 이유로 보통의 학부용 동역학 교과서에선 잘 나오지 않으나, 여러 개의 물체가 연결된 시스템을 해석할 땐 뉴턴 방법보다 라그랑주 방법이 훨씬 유용하고 무엇보다 FEM 등의 현대 수치해석 및 시뮬레이션의 근간이 되는 이론. 때문에 대학원을 진학하는 경우라면 필수적으로 배우게 되며 학부 때에조차도 진동공학이나 로봇공학 등의 심화과정을 들을 때 접하게 되므로 배워두는 것이 유리하다.물론 수강생 입장에선 드롭하고 싶은 충동이 무지하게 든다 통상 이 역학 이론은 일반적인 기초 벡터역학 교과서엔 나오지 않고, 물리학과 고학년을 위한 일반역학/해석역학 등에 나오거나 대학원 동역학 과목 등에서 가르치므로 관심 있는 위키러는 해당 수업에 대해 알아보면 된다.
  14. ↑ 그래서 물리학과의 열역학은 통계역학이라고도 한다
  15. ↑ 단, 학부에서는 훅의 법칙으로 대표되는 탄성변형만을 다루며, 또한 탄성체의 정적 변형만을 배운다. 비탄성 변형에 대해서는 대학원 과목, 탄성체의 동적 변형은 학부 진동공학 후반부 내지는 대학원 진동공학 초반부에 배우게 된다.
  16. ↑ 유체역학의 핵심 방정식인 나비에 스톡스 방정식이 하필이면 미분방정식 중에서 가장 어려운 축에 끼는 방정식인 탓에(밀레니엄 문제에 괜히 포함되는 게 아니다! 자세한 내용은 항목 참조), 이를 보완하기 위해 보기만 해도 역겨움이 치밀어 오르는 각종 실험식들이 엄청나게 많기 때문. 거기다가 봐야 할 그래프들도 엄청나게 많다.
  17. ↑ AutoCAD, CATIA, Solidworks, ProE 등등
  18. ↑ 단 CAD로 제도를 한다 하더라도 손으로 도면을 그리던 시절의 가공법 지시 기호는 그대로 CAD 제도에 계승되었기 때문에, 이런 기호들은 어느 정도 숙지할 필요가 있다.
  19. ↑ 그러나 이것은 학부 레벨에서 사용되는 PID 컨트롤러의 경우에 해당한다. SMC(Sliding mode control)를 비롯한 최근에 개발된 고성능 컨트롤러들은 비선형 시스템의 제어를 위해 라플라스 변환 대신, 상태공간 방정식을 사용하여 시스템을 구성하는 방식을 취한다. 그러나 그렇다고 라플라스 변환을 무시하지는 말자. SMC 등의 신형 컨트롤 이론은 주로 로봇 제어와 같은 비선형 시스템을 위한 고급 이론이고, 아직도 현장에서는 PID가 유용하게 사용되기 때문이다.
  20. ↑ 학부 레벨의 자동제어는 진동학에서 죽어라 배우는 2계 미분방정식으로 표현되는 System을 기초로 하고 있다. 사실 그 정도만이 간단하게 손으로 풀 수 있고, 그 이후부터는 시뮬레이션에 맡기는 것이 속 편하다.
  21. ↑ 서남표 박사는 Axiomatic Design이라는 설계 이론을 고안하였다
  22. ↑ 백만분의일 미터 단위로 머리카락보다 얇은 단위다.
  23. ↑ 대표적인 예로 마이크로 미터 스케일에서는 현실에서는 무시하기 쉬운 정전기력과 표면장력이 엄청나게 중요해지며, 경우에 따라 중력의 영향은 거의 무시할 수 있을 정도가 된다.