영어 : Aerospace Engineering
한자 : 航空宇宙工學
독일어 : Luft- und Raumfahrttechnik
새턴 V 로켓
SR-71 블랙버드
우주왕복선 발사 장면
목차
1 개요
항공기와 우주선을 다루는 공학의 한 분야. 사실 항공기와 우주선은 학문을 적용하는 대상일 뿐이지 학문 그 자체는 아니다. 하지만 이 분야가 가지는 특수성때문에 (주로) 기계공학과 전기 전자분야에서 갈라져나와 하나의 새로운 분야를 만든 것이다. 비슷한 예로 자동차공학을 들 수 있다.
대기권 내에서 날아다니는 항공기를 전문적으로 다루는 분야는 Aeronautical Engineering 내지 Aeronautics라 하며, 우주 공간에서 날아다니는 우주선을 다루는 분야는 Astronautical Engineering 내지 Astronautics이라 부르는데 이 둘을 합쳐 Aerospace[1] Engineering이라 부른다.
서구권에서는 흔히 Rocket Science라는 별칭으로 불리곤 하지만 일반적으로는 로켓보다는 되려 항공기 쪽을 더 많이 다룬다.
아무래도 대기권 내에서 날아다니는 항공기를 다루는 일이 많다보니 공기역학(Aerodynamic)을 다루는 경우가 많다. 기계공학쪽에서도 유체역학(Fluid Dynamics)을 다루긴 하지만 기계공학은 공기역학에 치중하는 항공과 달리 액체관련된 유체역학을 다루는 경우도 많다.
그렇다보니 의외로 항공분야 이외에도 응용분야가 제법 넓다. 빠른 속도로 달리는 자동차들은 옛날에는 그저 만들기 쉬운 형태나 그냥 멋들어진 형태로만 설계되었으나 오일 쇼크를 겪으면서 기름 값이 뛰기시작하자 각 자동차 회사들은 항공우주공학에서 주로 다루던 공기역학 이론들을 끌어와 자동차의 외형을 설계, 공기저항을 줄여 자동차들의 연비를 높였다.
또한 대형 건설사업이나 토목사업시 큰 구조물은 바람의 영향을 무시할 수 없는데, 이때 보통 설계에 앞서 모형을 만든 다음 바람을 모형에 직접 불어서 그 영향을 평가한다. 이 바람을 불어주는 시설, 즉 풍동(wind tunnel)도 본래는 항공기 개발을 위해 많이 쓰이기 시작한 물건이다.
과거에는 이러한 공기역학이 물리학의 한 갈래였으나 현대의 물리학은 주로 양자역학 같은 미시 세계에 대한 연구에 주력하다보니 자연스레 공기역학은 항공우주공학의 한 갈래로 자리잡는 추세다.
물론 항공우주공학이 공기에 관한 연구만 한다고 생각하면 큰 오산이다. 항공기나 우주선은 엄청나게 다양한 시스템들이 복잡하게 얽혀있다보니 항공우주공학이 다루는 분야도 발이 제법 넓다.
크게 분류 해보자면
- 공기역학(Aerodynamic)
- 구조역학(Strucure dynmics)
- 추진공학(Propulsion Engneering)
- 제어공학(Control Engineering)
공기역학은 앞서 언급한바와 같이 항공기나 기타 비행체 주변에 흐르는 공기흐름에 관한 연구다.
구조역학은 비행체의 뼈대와같은 구조물들이 다양한 하중을 받는 상황에서도 어떻게 견디는지를 살펴보는 분야다. 특히 최근에는 복합재와 같은 소재에 관한 연구도 많이 다룬다. 또한 단순히 구조물 자체만 다루는 것이 아니라 공기역학적인 힘에 의해 구조물이 변형되면 그 변형된 형상 때문에 다시 공기역학적인 힘이 변화하는 상호작용을 연구하는 공력-구조 연계해석이나 공탄성해석(이건 공기역학-구조역학-진동역학 3콤보)과 같은 내용을 다룬다.
추진공학은 말 그대로 비행체가 앞으로 나가는데 필요한 추진시스템에 관한 것으로, 보통 제트엔진과 로켓엔진 같은 분야를 다룬다. 이것들도 결국 공기의 힘을 이용하므로 어찌보면 공기역학과 비슷해보이지만, 공기역학과 달리 높은 온도나 다양한 화학반응을 동반한 해석과 실험을 한다. 물론 열역학도 필수. 특히 로켓 엔진 연구자들 중에는 아예 학위를 박사까지 화학공학으로 받고 로켓 만드는 이들도 있다. 로켓의 초창기부터 화학공학의 지식은 기계공학 못지 않은 중요한 분야여서 많은 화공 엔지니어들이 연구에 동원되었고 많은 이들이 목숨을 잃기도 했다. 잘 알려진 희대의 로켓천재 베르너 폰 브라운의 로켓 동아리에서도 비록 대부분은 기계/항공/전자 전공이었지만 베르너의 동생 마그누스 폰 브라운 등 화학공학 전공자들이 여럿 포함되어 있었고, 우주왕복선의 SRB 제작사인 모턴 타이오콜은 초창기엔 화공 회사였다. 우주비행사들 역시 화학공학 전공자들이 은근히 있다.
제어공학은 항공기의 제어에 관한 내용이 주를 이룬다. 항공기는 비행시 다양한 공기힘에 의해 자세가 바뀌면 그에 따른 반응도 바뀌므로 이것을 어떻게 제어할지에 대해 다룬다. 보통 제어시스템은 소프트웨어와 전자시스템이 동반되다보니 은근히 전기전자쪽과 연계되는 경우도 있다. 또한 항공기의 항법과 관련된 것도 주로 이 제어공학쪽에서 다룬다. 특히 최근에는 항공기에 제어용 컴퓨터가 필수로 들어가는 데다가 무인기, 무인 우주선이 늘어감에 따라 제어공학의 중요성도 커져가고 있다.
또한 최근에는 위의 전통적인 연구와 더불어 산업공학적인 색채를 띄는 체계공학(System Engineering)도 많이 접목되고 있다. 이는 항공기 및 우주선이라는, 복잡한 시스템이 서로 연계되어있는 큰 시스템(체계)를 어떻게 최대한 삽질하지 않고 잘 개발할지 연구하는 학문.
게다가 IT의 바람은 항공업계에도 불어닥치고 있다. 당장 날이 갈 수록 새로운 항공기를 개발하는데 드는 돈에 당장 눈에 보이는 항공기 몸체를 개발하는 것 못지 않게 그 안에 들어가는 소프트웨어를 개발하는데 엄청난 돈이 드는 시대가 되었다. 또한 항공기 개발에 필요한 각종 설계 및 해석용 소프트웨어 개발도 제법 돈이 되기도 한다. 여기에 항공기용 전자장비(항전장비, Avionics)도 이제는 도리어 다른 IT 시장의 기술이 접목되는 상황에 이르렀다.
항공우주공학 분야에서 가장 잘나간다는 MIT의 항공우주공학과도 이러한 분위기에 발맞춰서 몇 년 전부터 아예 자신들의 학과를 공기역학, 구조, 추진, 제어로 나누는 것이 아니라 항공우주/IT/체계공학으로 나누어 IT나 체계공학(및 산업공학)관련외부 교수들을 끌어 모으고 있다.
2 항공우주공학과
| 학과 (학과 이름순 목록 보기) | |||||||
| 인문 | 사회 | 자연 | 공학 | 의학 | 교육 | 예술 | 기타 |
| 학과 - 공학 | |||||
| 건축공학과 | 건축학과 | 게임학과 | 광학공학과 | 교통공학과 | |
| 기계공학과 | 금속공학과 | 도시공학과 | 산업공학과 | 생명공학과 | |
| 시스템공학과 | 원자력공학과 | 의료공학과 | 자동차공학과 | 전기공학과 | |
| 재료공학과(금속공학과/세라믹공학과/섬유공학과/제지공학과) | 전파공학과 | ||||
| 전자공학과 | 조선공학과 | 철도공학과 | 컴퓨터공학과 | 컴퓨터과학과 | |
| 토목공학과 | 통신공학과 | 항공우주공학과 | 화학공학과 | 해양공학과 | |
2.1 학교 교육과정
항공기나 우주선을 개발하는데 있어서 모든 관계자가 항공우주공학과 출신은 아니다. 그러나 역시 항공기나 우주선을 접할 확률이 가장 높은 것은 항공우주공학과 출신이다.
국내에서는 보통 줄여서 항공과라고 많이 부르는 편.[2]
그런데 항공우주공학이란 분야가 미묘하게 기계공학과 겹치는 내용이 많다. 기계공학 학부를 졸업한 사람이 항공우주공학과 대학원에 진학하기도 하고, 교수 중에서도 기계공학 학사 출신을 많이 발견할 수 있다.[3] 조금 거칠게 말할 경우 항공우주공학은 기계공학의 부분집합이라고 봐도 무방하다. 기계공학도 구조물의 힘과 하중을 계산하고 제어에 대해 연구하며 유체의 흐름에 대해 분석한다.[4]
그래서 2000년경에 대학교 학과 합쳐 학부 만들기 열풍이 불어 닥칠 때 국내의 많은 항공우주공학과가 기계공학과와 합쳐저 기계항공우주공학부가 되곤 하였다.[5] 그러나 대략 3, 4년 전공만 되어도 색깔이 전혀 달라진다. 위에 언급한바와 같이 똑같이 유체역학을 다뤄도 기계공학쪽은 주로 도관내를 흐르는 액체나 펌프설계에 관심을 갖게 되는 반면[6] 항공우주공학은 초음속을 넘나드는 물체 외부의 공기흐름에 관심을 갖는다. 덕분에 기계공학과 전공을 준비하던 학부생이 학점 채울려고 항공우주공학쪽 유체역학(공기역학)을 들으면 별천지가 펼쳐진다. 물론 반대의 경우도 마찬가지. 구조설계나 제어쪽도 미묘하게 다르다.[7]
게다가 공과대학이라면 당연히 있는 대학원 과정쯤 되면 이미 다른 학문이 되어버린다. 그래서 최근에는 다시 기계공학과와 항공우주공학과가 분리된 곳이 많다.
보통 학생들의 눈에 띄는 결과물은 모델로켓[8], 소형 무인항공기(UAV, 혹은 초소형 무인기인 MAV(Micro Aero Vehicle)인 경우가 많다. 단순히 RC 항공기가 아니라 제어 법칙에 따라 자동비행을 하는 그런 것들. 아무래도 사람이 탈만한 크기의 비행체는 돈이 많이들다보니 대학수준에서 만들기도 어렵고, 또 사람이 타면 안전문제도 있기 때문이다.[9]
대체로 1학년때는 항공우주공학개론, 물리학, 컴퓨터 프로그래밍등을 배운다, 여기까진 맛보기다, 맛. 보 .기 , 그 뒤로 몰려올 과제들과 수업의 난이도에 애도를 표한다.
2.2 관련 진로
2.2.1 기계공학 일자리에 지원
항공과는 국내에 대중적으로 알려진 항공회사가 별로 없어서 취업이 힘들다는 오해를 받곤한다. 항공기 만드는 회사가 아니라면 기계공학과와 같은 전공으로 본다. 그리고 국내 대다수 항공과(+자동차공학, 선박 등등)는 원래 기계공학과였다가 항공과로 바뀐 경우다.
자세한 업무에 대해선 기계공학과 문서 참고.
2.2.2 항공우주 관련 기업에 지원
경상남도 진주·사천 항공우주국가산업단지 내 한국항공우주산업(KAI)과 47개 항공사가 국내 항공기 생산액의 72%를 담당하고 있고 대한항공 역시 경남 김해에 위치하고 있다 . KAI는 2014년에는 페루에 한국형 고등훈련기 KT-1을 수출하였고 한국형 헬리콥터 KUH를 개발하는 등 한국의 항공산업을 선도하고 있지만 다른 항공사는 미국과 유럽의 민항기 부분 조립품을 제작하는 협력업체 역할에 그치고 있다. 참고로 진주·사천 항공우주국가산업단지내 항공우주 관련 기업이 많이 상주하고 있다.
이 외에 석사 이상의 학력이라면 KARI나 국방 한정으로으로 국방과학연구소에도 취업가능하다. 모집하는 숫자가 워낙에 적긴 하지만.
또 미사일 같은 고속비행체를 개발, 제작하는 한화나 LIG넥스원도 항공우주공학 전공자를 뽑는다.
해외취업을 할 경우에는 신원조사를 받을 각오를 하여야 한다. 왜냐하면 어느 나라나 항공우주기술 분야는 군사 기술과 직결되기 때문이다. 따라서 외국인을 선발하는 경우, 철저한 신원조사를 거치는 경우가 많다. 막말로 군사기술을 빼내기 위한 간첩일 수도 있기 때문 가령 미국의 항공우주기업이나 관련 기관에서 러시아인을 뽑는 등(그 이유는 굳이 말 안해도 알 것이다)의 민감한 경우는 당사자도 모르는 사이 반드시 코렁탕 한 그릇을 따끈하게 데우면서 신원조사가 이뤄진다.