Transcript 기계공학개론 제1장

머 리 말에서…
21세기 지식기반 정보화 사회에서 공학이 날로
발전하고 부가가치를 극대화 할 수 있는
신기술이 요구되는 시대에 공학의 기반이 되는
기계공학의 역할은 더욱 중요시되고 있다.
따라서 기계공학도들은 현재뿐만 아니라 미래의
사회적 욕구를 충족시킬 수 있는 신기술을
창출할 수 있는 기계엔지니어의 역량, 즉
실생활에서 기계공학적 문제를 도출하여 이를
기계공학적 도구들을 가지고 진지하게 해결할 수
있는 능력을 충실하게 공부해야만 한다. 대학에
갓 입학한
새내기 기계공학도들은 기계공학이 무엇인지,
무엇을 배워야 하는지, 사회에 진출하여
기계엔지니어로서 어떤 역할을 해야 하는지를 잘
모르고 있는 것이 현실이다. 그래서 이 교재는
기계공학 전체를 조망 하고 기계공학을 공부하는
목적 및 목표를 분명히 알게 함으로써
기계공학은 재미있으며 사회에 크게 영향을 줄
수 있는 보람 있는 학문임을 인식시킨다.
Introduction to Mechanical Engineering
나아가서 기계공학을 공부하는 것에 대한
기계공학개론
1
기계공학개론
Introduction to Mechanical Engineering
1장 기계공학의 개요
2장 사회적 욕구에 따른 기계의 발전과정
3장 대표적인 기계부품 및 시스템
4장 융합기계 시스템
5장 기계공학 문제의 해결도구 및 해결절차
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론
기계공학개론
Introduction to Mechanical Engineering
1장 기계공학의 개요
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론
1장 기계공학의 개요
Overview of Mechanical Engineering
1.1 서론
1.2 공학의 정의
1.3 기계공학의 정의
1.4 기계공학의 역사
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
1.6 기계 엔지니어의 역할
1.7 기계공학도가 갖추어야 할 소양
1.8 기계공학도의 진로
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론
1.1 서론
서론
1
기계공학의 정의
공학과 기계공학의 정의
2
기계공학의 역사
기계공학의 발전과정과 관심영역
3
기계 엔지니어의 역할
기계 엔지니어의 역할, 소양, 진로
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론
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1.1 서론
 기계공학의 중요성
– 21세기 지식기반 정보화 사회에서 사회발전에 가장 큰 영향력을 줄 수 있는
대표적인 학문
– 인류의 번영과 복지를 위한 신기술이 요구되는 시대에 공학의 기반이 되는
기계공학의 역할 더욱 중요
 기계공학도의 새내기들
– 기계공학이 무엇인지, 무엇을 배워야 하는지, 왜 배워야 하는지를 모르고 있는
것이 현실
– 기계공학이 무엇인지를 올바로 이해하면 앞으로 배울 기계공학의 교과내용과
목표를 분명히 알 수 있고, 기계공학을 공부하는 바른 자세와 기계공학도로서의
자부심을 가질 수 있음
 기계 엔지니어의 역할
– 엔지니어 : 과학적 지식과 창의성을 바탕으로 새로운 제품을 생산함으로써 사회
구성원의 삶의 질을 향상시키고 높은 경제적 가치를 창출하는 사람
→ 21세기 지식기반 정보화 사회에서 매우 중요함을 인식하고, 기계 엔지니어로서의
사명감을 가지고 보다 재미 있고 보람 있게 기계공학을 공부하기 바람
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론
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1.2 공학의 정의
공학의 정의
 공학의 정의
–
–
–
–
사회적 욕구를 충족시키기 위한, 삶의 질의 향상을 위한 활동
과학적 지식과 기술을 개발하고 적용하는 데 관심을 갖는 창조적이고 전문적인 활동
성능, 경제, 환경(인간), 정치, 법(윤리), 문화, 예술 등 삶과 관련된 사항들을 고려
자연에 존재하는 물질, 에너지, 정보 등을 활용하여 유용한 제품을 만드는 학문
 공학의 출발
– 인간의 삶의 질을 향상 시킬 수 있는 문제를 찾는 일
→ 문제를 의식한 사람이 그 문제를 해결하고자 하는 욕구도 강하고 공학적 문제를
풀 수 있는 과학적 지식과 기술에 더욱 관심을 갖게 됨
 공학의 관심 영역
– 삶의 문제를 다루기 때문에 자연과학뿐만 아니라 인문사회과학 그리고 예술의
영역까지 다양
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기계공학개론
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1.2 공학의 정의
 공학(engineering)의 사전적 의미
– ‘engine’과 ‘ingenious’ : ‘창조하다’는 뜻을 갖는 라틴어 ‘ingenerare’에서 유래
– 초기의 영어에서 ‘engine’ : ‘발명하다’는 뜻을 가짐
공학에서 제일 중요한 단어 : ‘창조(creativity)’
 공학 : 전문성 요구 → 전문적인 교육과정을 이수해야 함
 과학적 지식과 기술 : 공학적 문제를 해결하기 위한 도구
– 과학 : 검증 가능한 방법으로 얻어진 지식의 체계
– 기술 : 과학적 지식이나 원리를 활용하여 인간의 경제활동이나 복리증진을 위한
방법(know-how) 또는 활용지식
 공학(工學)의 목적
– 인간을 편하게 하는 것이며 인간에게 필요가 없으면 공학적으로 가치가 없음
– 공공(公共)의 편리와 이익을 추구하는 학문 → 공학(公學)이라고 할 수 있음
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기계공학개론
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1.2 공학의 정의
 공학과 과학의 차이
– 과학자 : 왜 사과가 떨어지는지에 대하여 의문을 갖는다.
– 엔지니어 : 사과가 떨어진 원인보다는 사과가 떨어질 때 생기는 힘이나
기계에너지를 어떻게 이용할 수 없을까 하는 데 관심을 갖는다.
F G
Mm
Potential energy
 Kinetic energy
 Electricity
r2
Universal
Gravitation
그림 1.1 사과나무 아래에 있는 과학자와 엔지니어
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기계공학개론
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1.2 공학의 정의
 공학적 문제정의 및 구속조건
– 공학적인 활동을 하기 위해서는 무엇보다도 먼저 공학적 문제가 정의되어야 함
– 공학적 문제는 우리의 삶의 문제에서 이웃(고객)을 배려하는 마음, 사랑 안에서
불만족을 해결하고자 할 때 만들어짐
– 공학문제를 해결하고자 할 때는 성능, 경제, 환경, 정치, 법, 문화, 예술 등 삶과
관련된 사항들을 구속조건으로 동시에 고려해야 함
그림 1.2 모터쇼에서 신차와 모델
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기계공학개론 10
1.2 공학의 정의
인문 ·사회과학 분야
자연과학 분야
공학의 영역
노동수단과 관련된
시스템
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계획, 관리 분야
기계공학개론 11
1.3 기계공학의 정의
기계공학의 정의
 기계공학의 정의
– 기계 및 열유체 시스템을 통하여 얻을 수 있는 유용한 일 또는 에너지를 이용하여
사회적 욕구를 충족시킬 수 있는 기계 또는 장치를 구상하고 이를 분석, 설계, 생산,
관리하는 데 관심을 갖는 공학
 기계공학의 활용범위
– 심해에서 우주에까지 그리고 유한한 현실세계에서 무한한 사이버세계에까지 이름
그림 1.3 기계공학의 대상 시스템 및 에너지의 흐름
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기계공학개론 12
1.3 기계공학의 정의
 기계(machine)의 정의 (뢸로, 1875년)
(1) 기계요소는 힘에 대하여 저항할 수 있는 충분한 강도를 가진다.
(2) 기계요소들은 서로 조합되어 일정한 상대운동을 한다.
(3) 기계는 외부에 유용한 일을 한다.
 기계공학(mechanical engineering)의 대상
(1) 기계 : 강도, 상대운동, 외부에 일을 함 (예: 수송기계, 생산기계 등)
(2) 구조물 : 상대운동이 없음 (예: 철탑, 철교 등)
(3) 장치 : 일을 할 수 있는 운동하는 부분이 없음
(예: 증기보일러, 화학반응탱크, 전기로 등)
(4) 공구 : 상대운동이 없음, 외부에 일을 못함 (예: 대패 등)
(5) 기기 : 상대운동은 있지만, 외부에 일을 못함 (예: 시계, 계측기 등)
??
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기계공학개론 13
1.3 기계공학의 정의
 기계공학의 적용 분야
– 기계공학과 관계없어 보이는 휴대폰, 가전제품, 컴퓨터 등과 같은 제품에 적용
몸체의 플라스틱이
얼마나 두꺼워야 떨어뜨
려도 깨지지 않을까?
몸체를 만드는 몰드의
형상을 어떻게 해야
몸체가 잘 만들어질까?
한 달에 5만대를
만들려면 어떤 식으로
공장을 지어야 할까?
슬라이더를 어떤 식으로
만들어야 부드럽게
열리고 닫힐까?
로봇과 같은 자동화
장비를 어떻게 이용할까?
금속재료를 어떻게
가공해서 몰드를
만들어야 할까?
배터리에서 생기는
열로 작동에 이상이
생기지는 않을까?
화학전지 대신 연
료전지를 쓰는 것
이 가능할까?
그림 1.4 휴대폰에 적용된 기계공학
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기계공학개론 14
1.3 기계공학의 정의
 기계공학의 적용 분야
– 자동차와 같은 기계제품에 적용
차를 효율적으로 만들 수
있는 방법은?
차체가 탑승자를 충분히
보호할 수 있을까?
엔진 소음이 실내로
들어오는 것을 어떻게
막을까?
용접은 잘 되었나?
공기저항이
얼마나 될까?
엔진 냉각을 위한
방열기는 충분히
큰가?
철판을 어떻게
가공할까?
휘발유와 공기의
양은 알맞은가?
얼음판에서
안 미끄러질 수
있을까?
좀 더 가벼운 엔진을
만드는 방법은?
승차감은 어떨까?
사이드 미러가 소음을
얼마나 일으킬까?
그림 1.5 자동차에 적용된 기계공학
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기계공학개론 15
1.3 기계공학의 정의
 현대 기계공학
– 전통적인 기계공학 (대상 시스템 : 기계 및 열유체 시스템)
→ 융합 기계공학 : 정보기술, 바이오기술, 마이크로/나노기술, 친환경기술이 융합된
기계공학
– 지능기계 시스템 : 정보기술 융합 → 기계에 지능 부여, 고효율성 및
시스템 불확실성에 대한 강인성 충족
– 바이오기계 시스템 : 바이오기술 융합 → 인간의 생명에 대한 욕구 충족
– 마이크로/나노기계 시스템 : 마이크로/나노기술 융합 → 초정밀 제조공정기술,
초소형 로봇제작에 의한 초경량화 욕구 충족
– 친환경기계 시스템 : 친환경기술 융합 → 지구온난화 등 환경문제 해결
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기계공학개론 16
1.3 기계공학의 정의
 기계공학적 문제해결 도구(과학적 지식과 기술)
– 기계 시스템의 힘과 운동에 관한 문제해결 도구 : 정역학, 고체역학, 동역학, 기계진동
– 열유체 시스템의 에너지에 관한 문제해결 도구 : 열역학, 유체역학, 열전달
– 기계공학에서 필요한 기반 기술 : 제조공정 및 생산기술, 계측 및 제어 기술
– 기계공학 문제해결을 위한 컴퓨터 프로그램 : C-언어, FORTRAN, MATLAB 등
– 기계공학 문제해결을 위한 상용 컴퓨터 소프트웨어 : AutoCAD, Pro/ENGINEER,
CATIA, ANSYS, NASTRAN, ADINA, FLUENT 등
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기계공학개론 17
1.4 기계공학의 역사
기계공학의 역
사
 새로운 기계의 출현의 역사
– 1700년대 : 증기기관 개발 (제1차 산업혁명)
– 1800년대 : 가솔린기관 개발
– 1900년대 : 자동화기계 개발
최초의 달 탐사를 위한 우주선 개발 (1960년대 )
로봇과 같은 지능기계 시스템 개발 (1980년대; 제2차 산업혁명)
– 2000년대 : 나노기술, 바이오기술 등이 융합된 새로운 기계 시스템 출현
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 18
1.4 기계공학의 역사
기계공학 역사의 분류
 기계공학 역사의 분류 (에너지 이용 기반)
–
–
–
–
–
원시 동력 시대 : 인간과 동물의 힘을 직접적으로 이용
자연 동력 시대 : 자연의 에너지 이용
증기 동력 시대 : 증기기관에 의한 화석에너지 이용
전기 동력 시대 : 전기에너지 이용
현대 동력 시대 : 원자력, 신재생에너지 이용
신 재생 에너지
그림 1.6 동력원의 변천과정
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기계공학개론 19
1.4 기계공학의 역사
원시 동력 시대 (BC 60만년 ~ BC 600년대)
 사람이나 동물의 힘을 직접적으로 이용하는 도구나 기구들을 고안 제작
– 인간과 동물의 힘을 이용하는 원시적 농기구들(그림 1.7) 사용
– 용융기술, 열처리기술, 주조(casting), 소성가공(metal forming) 등과 같은
기본적인 제조공정기술 개발
– 지렛대와 역학적인 지식을 바탕으로 한 다양한 도구들 제작
그림 1.7 원시적 농기구
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기계공학개론 20
1.4 기계공학의 역사
자연 동력 시대 (BC 600년 ~ 1690년대)
 자연의 힘을 이용하여 기계 제작
- 풍차, 수차, 스크루(1430년), 프로펠러(1488년) 등이 개발됨
 아르키메데스(Archimedes, BC 287~212)의 양수기
– 원형 모양의 통속에 나선형의 고정된 나사를 삽입한 도구를 고안하여 물이
통속의 나사를 따라 낮은 곳에서 높은 곳으로 이송될 수 있는 양수기 개발
그림 1.8 아르키메데스의 양수기
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기계공학개론 21
1.4 기계공학의 역사
 레오나르도 다 빈치(Leonardo da Vinci, 1452 ~ 1519)의 발명품
– 예술, 기초과학, 공학분야까지 다방면에서 뛰어난 업적을 남김
– 관개용 양수펌프, 개폐식 수문장치, 변속장치, 기중기, 활차, 비행기, 전차 등 발명
– 대표적인 예 : 나선형으로 돌며 상승하는 비행장치인 ‘다 빈치의 헬리콥터’
그림 1.9 다 빈치의 헬리콥터
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기계공학개론 22
1.4 기계공학의 역사
 시계의 발명/ 최초의 자동기계장치
– 이 시대의 가장 흥미로운 발명품 중의 하나
– 기계적 장치를 이용한 시계가 1404년 러시아 크렘린 궁에 처음으로
탑시계로 등장
– 시계의 부품이나 작동원리가 현대의 시계와 거의 동일한 수준
그림 1.10 러시아 크렘린 궁의 탑시계
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기계공학개론 23
1.4 기계공학의 역사
증기 동력 시대 (1690년 ~ 1790년
 대)
증기기관의 발명
– 인구의 증가와 자본주의 개념의 등장
– 증기기관의 발명 : 산업혁명의 초석이 됨
– 1695년 프랑스의 드니 파팽 : 피스톤 증기기관 개발 (증기력을 동력원으로
처음 이용)
– 1696년 영국의 토마스 세이버리 : 증기양수장치 개발
– 1705년 영국의 토마스 뉴커멘 : 대기압 증기기관 개발
그림 1.11 토마스 세이버리의 증기양수장치
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기계공학개론 24
1.4 기계공학의 역사
 증기기관을 수송기계 시스템에 적용
– 1775년 영국의 와트 : 새로운 형태의 증기기관 개발
– 1830년대 영국 : 증기승합마차 100여대 이상 생산하여 실용화 시도
→ 도로상태 불량하여 효과를 보지 못함
– 1814년 영국의 스티븐슨 : 레일 위를 달리는 증기기관차 개발
그림 1.12 증기승합마차
Introduction to Mechanical Engineering
그림 1.13 스티븐슨의 증기기관차
기계공학개론 25
1.4 기계공학의 역사
전기 동력 시대 (1790년 ~ 1890년대)
 내연기관
–
–
–
–
–
소형 고출력 원동기
1833년 영국의 라이트 : 가스 폭발식 내연기관 발명
1838년 영국의 바네트 : 점화장치 최초 개발
1860년 벨기에의 르노아르 : 전기에 의한 점화장치 개발
1877년 독일의 오토 : 4행정 사이클 내연기관 제작
 터빈
– 1825년 프랑스의 뷔르당 : 반동형 수력터빈 제작
– 1884년 영국의 파슨즈 : 증기력을 사용하는 반동증기터빈 개발
– 증기터빈 : 증기기관에 비해 에너지 소모량 작고 소형으로도 고출력
→ 20세기 이후 공장, 발전소, 선박 등의 원동기로 널리 사용
 공작기계
– 전기모터를 이용한 공작기계 개발
– 1877년 모즐리 : 근대적인 미끄럼공구대가 붙은 선반 개발
→ 금속 절삭공정 기계화, 기계제작의 아버지라 불림
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기계공학개론 26
1.4 기계공학의 역사
현대 동력 시대 (1890년대 이후 ~ 현재)
 원자력 동력 시대
– 원자, 핵물리학 20세기 초 정립 : 아인슈타인/ 광양자설(1905년), 상대성이론
(1915년), 슈뢰딩거/ 파동역학(1926년), 하이젠베르크/ 양자역학(1927년)
→ 원자력 동력 시대
– 원자력발전 : 핵분열시 발생하는 고에너지(청정에너지) → 전기 발전
 메카트로닉스/ 기계기술과 전자기술의 융합
– 제2차 산업혁명(1980년대)이라 불림
– 메카트로닉스 기술 : 로봇, 공작기계 등에 적용 → 공장 무인화, 위험한 환경에
적용되어 다양한 소비자의 욕구 충족
그림 1.14 자동차 제작을 위한 산업용 로봇
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기계공학개론 27
1.4 기계공학의 역사
 마이크로/나노 시대
– 분자, 원자 수준까지 조작이 가능한 시대
– 고용량의 데이터 처리 등 강력한 집적화를 통하여 의료기기, 디스플레이,
에너지기기, 정보기기, 우주항공, 초정밀 측정, 휴먼로봇, 고성능 휴대기기 등
다양한 분야의 발전에 공헌
– 인류의 삶을 획기적으로 개선할 수 있는 융합기계기술로 발전
(a) 초소형 기어
(b) 초소형 센서
그림 1.15 초미세 전자기계 시스템의 제작 사례
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기계공학개론 28
1.4 기계공학의 역사
 신재생에너지
– 에너지 문제, 환경 문제로 인한 자연에너지를 재생하는 기술에 대한 연구
활발하게 진행 됨 → 지구온난화 문제해결
(a) 조력 발전
(b) 풍력 발전
(c) 태양전지
(d) 연료전지
그림 1.16 신재생에너지 시스템의 사례
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 29
1.4 기계공학의 역사
기계공학의 현재와 미래 전망
 초미세기계기술
– 반도체 제작기술로부터 파생 → 센서 등 다목적 미세구동을 유도하는 장치개발
기술로 응용
– 21세기 이후 정밀도가 수십 나노미터 수준에 접근 → 바이오기술과 결합하여
세포를 증식하는 생체지지체 제작, 광반도체 제작, 초소형 의료기기 제작 가능
– 그림 1.17 : 초미세기계기술로 제작된 초소형 3차원 구조물의 예
(a) 생각하는 사람
(b) 비너스
그림 1.17 초소형 3차원 구조물
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기계공학개론 30
1.4 기계공학의 역사
 지능기계기술
– 산업용 로봇 : 대량생산의 역할과 인간의 노동력을 단순히 대체하는 역할
– 휴먼 로봇 : 고령화 사회에 따른 노인 수발 로봇, 가사 일을 돕는 로봇 등 개발
– 원격조정 시스템, 가상현실, 마이크로 조립기술 등 정보통신기술의 발전과
연계된 지능화된 기계기술 개발로 가능
(a) 군사용 로봇
(b) 서비스 로봇
그림 1.18 지능기계 시스템의 예
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기계공학개론 31
1.4 기계공학의 역사
 융합기계기술
– 정보기술(IT), 바이오기술(BT), 나노기술(NT) 등의 새로운 기술 발전
– 신기술과 기존산업 융합, 네트워킹 되면서 산업의 융합화 현상 가속
IT + 전자 = 디지털 전자
IT + 유통 = 전자상거래
전자 + 기계 = 메카트로닉스
IT + 방송 = 디지털 방송
BT + IT = 바이오 인포메틱스
BT + 기계 = 초소형 의료기기
(a) 플렉시블 디스플레이 장치
(b) 먹는 내시경
그림 1.19 융합기술로 개발된 대표적인 제품의 예
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기계공학개론 32
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
초창기 기계공학 교과
과정
 대한기계학회 공업교육위원회
– 기계공학과의 표준 교과과정을 개발하기 위하여 대한기계학회에 설치
(1967년 11월 24일)
– 1968년 11개 국내 주요대학의 기계공학과에서 개설한 교과목들 중
가장 개설빈도가 높은 주요 교과목들을 정리하였음 (표 1.1)
→ 기계공학 교과과정의 기본방향 제시
표 1.1 국내대학 기계공학과의 주요 교과목 (1968년)
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 33
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
기계공학 교과과정의 기본방향 (1970년대)
(1) 교양과목 : 40~50학점으로 구성, 자연계 교과목 (수학, 물리, 화학, 물리 및
화학 실험 등) 포함
(2) 기계공학 교육 : 기능적 인력양성 보다는 과학을 중심으로 한 교육에 중점
(3) 공학전공과목 : 약 113학점으로 구성, 기초과목과 전공과목으로 구분
- 기초과목 : 기계공학뿐만 아니라 공학의 기초가 되는 재료역학, 열역학,
유체역학, 공업재료 등과 실험실습, 설계제도 등 기계공학도의 응용능력
발휘를 위하여 기초가 되는 교과목 (필수과목으로 정함)
- 전공과목 : 내연기관, 공작기계 등 3학년 이상에서 전공지식을 넓히고 심화
시키기 위한 교과목 (선택과목을 원칙으로 함)
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 34
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
최근 기계공학 교과과정 (공학교육인증제
기반)
도공학교육
– 공급자 중심 교육 → 수요자 중심 교육
– 미국 : 1932년 미국공학기술인증원(ABET; Accreditation Board for
Engineering and Technology)을 중심으로 공학교육인증제도 도입
– 우리나라 : 1999년 한국공학교육인증원(ABEEK; Accreditation Board
for Engineering Education of Korea) 설립
 한국공학교육인증원의 공학교육인증제도
전문교양교과목, 수학, 과학, 컴퓨터 관련 교과목(mathematics, science, and
computer ; MSC), 공학주제 교과목을 포함한 교과과정의 이수체계를 제시해야 한다.
졸업생 성적증명서 분석을 통한 졸업생의 이수체계 준수 실적을 제시해야 한다.
(졸업생이 없는 경우에는 최고학년의 이수체계 준수 실적 제시)
교과영역의 지속적인 개선을 위해 수립된 체계(전문교양 및 MSC 교과 영역을 주관하는
체계포함)와 운영실적을 제시해야 한다.
교육목표 평가 또는 학습성과 평가결과에 따른 교육과정개선 실적을 제시해야 한다.
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 35
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
기계공학 주요 교과목에 대한 교과목표
및 내용
 기계공학 주요 교과목
– 기계학회에서 제안한 표준 교과과정(1968년) + 융합교과목
 국내 주요대학 기계공학부에서 개설된 융합교과목
고려대 : 메카트로닉스, 생체공학, 초소형기전공학
부산대 : 메카트로닉스, 마이크로나노공학, MEMS개론, 의공학개론,
에너지시스템설계, 환경에너지공학
서울대 : 마이크로기전시스템의 기계공학응용, 메카트로닉스개론 및 실습,
생체유동, 마이크로-나노기계공학
연세대 : 메카트로닉스, 나노물리개론, 마이크로시스템, 생체공학
한양대 : 메카트로닉스, 미래형자동차, 마이크로시스템공정, 디지털성형학
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 36
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
 외국대학에서 개설된 기계공학과 융합교과목에 대한 사례
• 교과목 내용 : 바이오기술 공정과 심장혈관, 호흡기, 안구, 신장, 위장을
Bio Fluid Mechanics
포함한 생리학 응용사례
• 교과목 내용 : 생물학적 세포조직과 정형외과 장비의 역학적 거동 (탄성,
Tissue Mechanics
점탄성, 비선형성 거동 등), 전반적인 세포조직의 적합성, 생리학과
세포메커니즘 사이의 상호작용 등
• 교과목 내용 : 공학응용이 가능한 다양한 에너지원 (화석연료, 원자력,
Energy Engineering
Water Supply and
Pollution
Introduction to Mechanical Engineering
태양에너지, 풍력에너지, 지열과 바이오매스 등)
• 교과목 내용 : 지역사회와 산업계, 농촌에서 물 공급과 수질개선 및
재사용,표층수의 특징, 표층수의 오염, 물의 운송방법, 운송 중 오염,
물과 하수처리 과정 등
기계공학개론 37
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
 외국대학에서 개설된 기계공학과 교과목에 대한 사례
Experimental Research
in Mechanical
Engineering
• 기계공학 영역에서의 이론적 연구에 대하여 개인 또는 그룹 실험 실시
• 실험주제 : 기계공학분야에서 다양하게 정할 수 있음
• 학생들은 최종보고서 제출 및 주당 2개의 실험실에서 4시간씩 실험 실시
• 주간 강의와 복잡한 기계시스템에 응용할 수 있는 해석적 방법과 실험적
방법의 결과를 확인할 수 있는 실험 프로젝트 수행
Laboratory 1, 2
• 주제 : 제어, 열전달, 유체 메커니즘, 열역학, 재료, 동역학 시스템 등
• 실험보고서 작성, 구두발표와 팀 내부의 업무분담을 통한 기능향상,
실험계획 등이 중요 평가 대상
Capstone Mechanical
Engineering Design
Project
Introduction to Mechanical Engineering
• 학생들이 팀을 만들어서 교수의 지도하에서 설계 프로젝트를 수행
• 공학적 의사소통과 보고서, 구두 발표 등을 포함, 특히 실질적이고 손으로
직접 제작해서 경험하는 일, 해석과 설계를 연계한 일 등을 포함
기계공학개론 38
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
1학년
1학기
실용영어 I (1)
영어과목(3)
역사과목(3)
공학미적분학 I(3)
기계공학개론(2)
2학년
2학기
1학기
3학년
2학기
1학기
4학년
2학기
실용영어 II (1)
공학작문 및 발표(3)
공학윤리(3)
경영/경제과목(3)
문학과예술,
건강과레포츠(3)
공학미적분학 II(3)
정역학(3)
공학미분방정식 (3)
공학선형대수학(3)
공학확률 및 통계 (3)
창의적공학설계 (2)
선도사업트랙
고효율융합부품소재 I (3)
친환경융합부품소재 I (3)
고효율융합시스템 I (3)
친환경융합시스템 I (3)
제품개발설계 (3)
2학기
1학기
직업능력개발과정(3)
선도사업트랙
고효율융합부품소재 II (3)
친환경융합부품소재 II (3)
고효율융합시스템 II (3)
친환경융합시스템 II (3)
종합설계과제 (3)
기계시스템 설계 전공
일반물리학 I (3)
일반물리학 II (3)
고체역학 (3)
응용고체역학 (3)
기계요소설계 (3)
동역학 (3)
기계진동(3)
기계시스템설계 (3)
일반물리학실험 I (1)
공학설계론(3)
기구설계 및 해석(3)
유한요소법(3)
응용동역학(3)
최적설계(3)
차량동역학(3)
`
복합재료(3)
소음진동(3)
일반물리학실험 II (1)
에너지시스템 전공
열역학(3)
일반화학 I (3)
실용컴퓨터 I (1)
응용열역학 (3)
전산유체역학(3)
내연기관 (3)
일반화학 II (3)
열전달 (3)
유체역학 (3)
응용유체역학(3)
기계공작법(3)
기계공작법실습(1)
정밀가공(3)
표면가공(3)
기계가공시스템(3)
수치해석(3)
제어시스템설계(3)
시스템 모델링 및 제어 (3)
MSC
컴퓨터과목 (3)
생산시스템공학(3)
전산제도 및
형상모델링(3)
설계과목
CAD/CAM(3)
성형시뮬레이션(3)
소성공정해석 (3)
공학 주제
연료전지공학(3)
환경에너지공학(3)
`
열시스템공학(3)
공기조화 및 냉동(3)
정밀가공시스템 전공
실용컴퓨터 II (1)
재료공학(3)
전문교양
에너지시스템설계(3)
응용열전달(3)
터보기계 (3)
고속가공(3)
재료거동학(3)
`
고에너지가공(3)
MEMS개론 (3)
제어자동화시스템 전공
메카트로닉스(3)
생산자동화(3)
유압공학 (3)
인간-기계상호작용(3)
계측시스템(3)
CAM/CNC(
` 3)
로봇공학(3)
의공학개론(3)
마이크로-나노공학(3)
자동차공학(3)
필수과목
선택과목
전기전자기초실험
및 설계 (3)
기계공학 기초실험
및 설계(2)
기계공학 응용실험(2)
그림 1.20 기계공학부(과)의 교과목 이수체계의 예
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 39
1.5 기계공학의 전형적인 교과과정
기계공학 대학원의 교육과
정
 전공 지식 심화 (연구개발) 요구 증가 → 대학원 진학 학생 증가
 석사과정 : 전공심화 교과목(24학점 내외) 이수하고 논문 심사가 통과되면
석사학위 취득 (약 2년 소요)
 박사과정 : 전공심화 교과목(30학점 내외) 이수하고 논문 심사가 통과되면
박사학위 취득 (약 4년 소요)
메카트로닉스
재료와 구조
마이크로/나노공학
운동과 진동
전통적 연구분야
새로운 연구분야
연구분야
열 및 유체
바이오공학
에너지 및 동력
계측 및 제어
신재생에너지시스템
설계와 생산
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 40
1. 6 기계엔지니어의 역할
엔지니어
란?각종 공학 분야에서 이론적 지식과 실무경험을 고루 갖춘 사람
첫째,
둘째, 창의적인 사고방식을 가진 사람
셋째, 전체 사회 구성원의 삶의 질을 높여주는 사람
넷째, 높은 경제적 가치를 추구하여 부를 창출하는 사람
엔지니어
분류
연구 엔지니어 : 먼 미래의 제품을 위한 기초적인 연구 담당
개발 엔지니어 : 가까운 미래에 시장에 출시될 제품을 개발하는 역할 담당
설계 엔지니어 : 곧 시장에 출시될 제품의 상세 설계 담당
생산 엔지니어 : 설계 도면에 근거하여 제품을 만드는 방법과 순서 결정
시험 엔지니어 : 생산공정 중에 있는 반제품이나 완성된 제품의 성능 시험
기술영업 엔지니어 : 공학적인 지식을 바탕으로 제품의 판매를 돕는 엔지니어
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 41
1. 7 기계공학도가 갖추어야 할 소양
 기계공학도가 갖추어야 할 소양
– 논리적이며 분석적인 능력 : 업무를 주도적으로 수행하기 위해서 기계장치나
시스템의 메커니즘을 이해하고 체계적인 모형을 정립할 수 있는 소양
– 창의적인 사고력 : 부가가치가 높은 신제품을 개발하기 위해서 필요한 소양
– 협동정신과 의사소통능력 : 기계나 장치를 설계하거나 생산하는 일은 대부분
여러 전문가들이 같이 협력하여 이루어지므로 요구되는 소양
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 42
1. 7 기계공학도가 갖추어야 할 소양
 엔지니어가 갖추어야 할 능력 또는 학습성과 (한국공학교육인증원)
(1) 수학, 기초과학, 공학의 지식과 정보기술을 응용할 수 있는 능력
(2) 자료를 이해하고 분석할 수 있는 능력 및 실험을 계획하고 수행할 수 있는 능력
(3) 현실적인 제한요소를 반영하여 시스템, 요소, 공정을 설계할 수 있는 능력
(4) 공학문제를 인식하며, 이를 공식화하며 해결할 수 있는 능력
(5) 공학실무에 필요한 기술, 방법, 도구들을 사용할 수 있는 능력
(6) 복합 학제적 팀의 한 구성원의 역할을 해낼 수 있는 능력
(7) 효과적으로 의사를 전달할 수 있는 능력
(8) 평생교육의 필요성에 대한 인식과 이에 능동적으로 참여할 수 있는 능력
(9) 공학적 해결방안이 세계적, 경제적, 환경적, 사회적 상황에 끼치는 영향을 이해할 수
있는 폭 넓은 지식
(10) 시사적 논점에 대한 기본지식
(11) 직업적 책임과 윤리적 책임에 대한 인식
(12) 세계문화에 대한 이해와 국제적으로 협동할 수 있는 능력
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 43
1. 7 기계공학도가 갖추어야 할 소양
 기계 엔지니어가 가져야 할 능력 (기계공학 관련 학회 요구)
– 미적분, 미분방정식, 선형대수 및 수치해석에 대한 기초지식과 물리학에
대한 기초지식
– 기계공학의 주요 분야인 재료와 구조, 운동과 진동, 열 및 유체, 에너지
및 동력, 계측 및 제어, 설계와 생산, 기계 시스템 등에 관한 전공지식
 기계 엔지니어가 갖추어야 할 능력 (대기업 설문조사)
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 44
1. 7 기계공학도가 갖추어야 할 소양
 한국공학교육인증원에서 요구하는 교과목 및 최소학점 수
(2005년 한국공학교육인증 기준, KEC 2005)
– 기계 엔지니어가 갖추어야 할 능력을 배양하기 위하여 이수해야 할 교과목들을
세 가지의 형태로 분류하고 각 형태마다 이수해야 하는 최소학점을 아래와 같이
규정함
▶ 전공과 관련된 수학, 기초과학, 기초 전산학 분야 : 30학점이상 (기초전산학 분야
교과목은 6학점 이내)
▶ 전공이론, 설계 및 실험 교과목 : 60학점이상 (설계 교과목은 18학점 이상)
▶ 전공의 교육목표를 달성하기 위하여 필요한 전문교양 교과목 : 18학점이상
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 45
1. 8 기계공학도의 진로
기계공학도의 진출분야
– 기업체 : 중소기업에서 대기업에 이르기까지 다양한 기업에서 연구자,
설계자, 생산관리자 등으로 근무
– 연구원(소) : 한국과학기술연구원, 기계연구원, 생산기술연구원, 항공우주연구원 등의
연구원(소)에서 국가 정책과제나 산업체의 신제품 개발과제를 맡아서 연구
– 정부기관 : 행정부처의 기술직공무원으로서 공익을 위한 주요한 산업정책 수립
및 기술개발계획 수립
– 교육기관 : 대학교 교수
– 벤처기업 : 모험적으로 창의적인 기술을 바탕으로 소규모 집단으로 창업하는 기업
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 46
1. 8 기계공학도의 진로
선배인터뷰 (교수 : 기계공학도의 자세, 진로 / 졸업생 : 기계
공학 선택)
동영상1
Introduction to Mechanical Engineering
동영상2
기계공학개론 47
1. 8 기계공학도의 진로
향후 직업 전망
1 국가적 전략산업 분야 직업의 증가
▪ 국가에서 전략적으로 육성하고 있는 정보기술, 바이오기술, 나노기술, 환경기술
등의 첨단분야에서 새로운 기술의 발전 기대
2 정보화로 인한 정보통신 부문 직업의 증가
▪ 인터넷 보급률이 세계에서 가장 높은 국가 중의 하나인 우리나라는 앞으로 정보
통신 관련분야 산업의 성장 지속
3 개방화에 따른 국제 관련 직업의 증가
▪ 기업의 다국적화, 경제의 세계화 등 국제간 교류와 경쟁이 강화되는 가운데, 무역
거래, 외환거래, 국제기구활동 등 국제교류 관련 직업 증가
4 여성 취업 증가로 인한 육아 및 교육 관련 직업의 증가
▪ 사회전반의 고학력화와 더불어 고급 여성 인력 급증
5 소득의 증가와 삶의 질 향상으로 인한 레저 및 문화 관련 직업의 증가
6 고령화로 인한 실버 관련 산업 및 직업의 증가
Introduction to Mechanical Engineering
기계공학개론 48