기계공학

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1 개요

Mechanical Engineering, 약자는 ME.
기계공학은 고체역학, 동역학, 유체역학, 열역학을 기반으로 인간이 사용하는 물건들을 설계하는 학문이다.

보통 사람들은 기계공학이 단순히 기계에만 관련된 학문으로 알고 있는데, 이런 오해는 'Mechanical Engineering'을 '기계공학'으로 번역해 발생하게 되었다. 'Mechanical'은 역학의 의미를 갖는 'Mechanics'의 형용사이므로 기계를 의미하는 'Machine'과는 뜻이 완전히 다르다. 즉, 기계공학은 역학, 그 중에서도 고전역학을 응용하여 인간의 필요에 따라 물체를 분석하고 설계하는 방법을 연구하는 학문이라는 의미를 갖는다고 봐도 된다.

2 역학과 기계공학

기계공학은 모든 공학기술의 기반이 된다. 장난감 자동차부터 우주선, 나노로봇, 인공지능을 탑제한 첨단기기, 3D프린터 등등 인간이 사용하는 모든 물건들을 설계, 양산하는 일이 바로 기계공학의 영역이다. 이 과정에서 전기를 다루는 영역은 전자공학이, 소프트웨어는 컴퓨터공학이, 물질 자체를 연구하는 건 재료공학이 할지라도 그 기반은 기계공학이다.

그러면 양산, 설계와 역학이 무슨 관계이길래 기계공학의 근간이 역학이라는 것일까. 중학교 과학시간때 배운 힘과 에너지, 일을 떠올려 보자. 세상에 있는 모든 것은 힘, 에너지, 일의 관계에 따른다. 이 힘, 에너지, 일을 연구하는 학문이 바로 역학이고, 이렇게 연구된 힘, 에너지, 일을 이용해 물건이 어떻게 돌아갈지 그 역학적 시스템을 연구하는 학문이 바로 기계공학이다.

그래서 기계공학의 가장 큰 특징은 물건이 어떻게 돌아가는가, 기계의 역학적 시스템을 연구개발, 설계한다는 점이다. 이 역학적 시스템은 63빌딩 수준의 스케일부터 마이크로 스케일까지 다양하게 잡을 수 있으며, 기계공학은 이러한 모든 역학적 시스템에서 공통적으로 적용할 수 있는 현상의 분석과 응용에 대해 다루는 학문이다. 다른 공학과 유사점으로는 특정 한 분야에 집중을 할 수 있는 역량을 갖추고 있다는 것이고 차이점으로는 특정 한두 분야에 집중하지 않고 여러 분야의 연구 성과를 종합하여 분석하는 성향이 강하다는 것이다. 단 양자역학이나 화학 반응, 상대성 이론과 같이 특수한 경우에만 그 효과를 고려해야 하는 학문들에 대해서는 그러한 효과가 중심이 되는 규모의 시스템을 분석할 때 이외에는 다루지 않는다. 물론, 이러한 특수한 시스템을 다루게 된다면 이 분야를 따로 공부해야 한다.

3 광범위한 연구 분야

기계공학의 주 연구 분야는 기계공학에서 가장 중요한 4대 역학을 중심으로, 고체/동역학을 중요시하는 분야와 유체/열역학을 중요시하는 분야로 나누는 게 일반적이나, 이와 별개로 생산 및 제조에 관련된 사항을 연구 분야로 삼는 경우도 있다. 그러나 어느 세부 분야로 가더라도 4대 역학을 모두 잘 알아야 하고[1], 인접 공학 분야의 지식도 가져다 써먹어야만 좋은 제품을 만들 수 있는 관계로 자기 이외의 분야의 과목도 잘 알아야 더 좋은 결과를 내놓을 수 있다.

최근에 들어서는 기계공학도들도 다른 영역의 학문들을 공부하는 경우가 많다. 생산 및 제조공학의 경우 산업공학의 생산관리 및 품질경영 등의 분야와 연계성이 상당히 높은 편이며, 센서, 회로, 반도체 등을 다루기 위해 전자공학을 함께 배우기도 하며,[2] MEMS(Micro Electro-Mechanical System)나 여타 기계의 시뮬레이션을 수행하기 위하여 컴퓨터공학을 공부하기도 한다.[3] 새로운 재료를 적용시키고 이에 맞는 설계를 하기 위해서 재료공학과도 많은 교류가 필요한 학문이다. 최근 들어서는 심지어 생명과학과도 접점이 있다.[4] 예를 들어 생체내에서 발생하는 기계적인 압력, 인장, 전단응력 등을 구현하는 생체 외 시스템을 구성하고[5], 이를 이용하여 세포 혹은 조직의 다양한 반응을 보는 것이다.

기계공학이라는 학문의 연구 주제 자체가 워낙에 광범위한 탓에 자동차/철도차량, 조선/해양시스템, 항공시스템 분류를 따로 분리해서 자동차공학과, 조선해양공학과, 항공우주공학과가 생기기도 한다. 그래도 기본적인 베이스는 기계공학과라 4대 역학과 그를 기반으로 한 응용 과목들은 상당히 많은 부분이 겹치게 된다.[6] 그리고 대상만 다를 뿐이지 막상 졸업 후 진로는 기계공학과와 별반 차이가 없다.

빌헬름 콘라트 뢴트겐이나 이바르 예버 (Ivar Giaever)처럼 노벨 물리학상을 받은 경우도 있다.

4 기계공학과

기계공학과 문서 참조.

5 나무위키에 등재된 기계공학 전공자

어째 매드 사이언티스트가 많이 보인다면 기분 탓이다
그 밖에 기계공학을 전공한 유명인에 대해서는 여기를 참고.
  1. ↑ 자동차나 로봇, 선박 같은 대표적인 기계들만 놓고 봐도, 고체/동역학 부분에 대한 연구와 유체/열역학 부분에 대한 연구가 합쳐져야만 제대로 작동한다. 자동차나 선박이야 연료나 사용 환경을 생각하면 당연하고, 유체와는 별 상관없어 보이는 로봇 분야에서도 산업용 로봇 매니퓰레이터가 모터 이외에도 유압 액추에이터를 사용하는 등 유체/열역학적 지식이 필요하다.
  2. ↑ 이 과정에서 사용되는 물건이 아두이노,라즈베리파이 등의 오픈소스 하드웨어이다.
  3. ↑ 흔히 기계공학의 영역으로 알려져 있는 로봇은 사실 기계공학 + 전자공학 + 컴퓨터공학이라고 할 수 있다. 뼈대/근육/피부=기계공학, 혈관/신경/감각기관=전자공학, 두뇌=컴퓨터공학
  4. ↑ 의공학, 생체모사공학, Bio-MEMS 등이 대표적인 사례. 그리고 미래에 사이보그가 보편화된다면 이러한 접점은 더더욱 늘어날 것이다
  5. ↑ 보통은 Lab on a chip이라고 하여 수 센치미터 크기의 칩안에 미세채널을 만들어 시스템을 구성한다.
  6. ↑ 그래서 '기계자동차공학부'나 '기계항공공학부'라는 이름의 학부가 많다.
  7. ↑ 초창기 시절에는 십중팔구 기계공학, 항공공학 전공한 테스트 파일럿들이었고, 우주왕복선 시대를 기점으로 의사, 물리학자, 화학자 등이 임용되기 시작했지만, 오늘날 에도 우주비행사를 가장 많이 배출하는 전공분야는 결국 기계공학, 항공우주공학이다. 기계공학 없이는 우주선이란 것이 없으므로 요태까지 그래와꼬 아패로도 개속(...)