工學
近代 工業化의 端初가 된 蒸氣機關 .
學問名	工學

工學 (工學), 또는 엔지니어링 ( 英語 : engineering )은 工業 分野의 應用科學 技術을 硏究하는 學問 또는 科學 敵, 經濟學 敵, 社會的 原理와 實用的 知識을 活用하여 새로운 製品, 道具, 建築物  · 造形物, 施設 等을 만드는 것에 關한 學問이다. 工學의 領域은 넓고, 여러 가지 分野로 細分化되어 있다.

槪要 [ 編輯 ]

工學이라 하면 數學 과 自然科學 을 基礎로 해서, 가끔은 人文 , 社會科學 의 知識을 利用해서, 共同의 安全, 建設 福祉를 위해서 有用한 事物이나 環境을 構築하는 것을 目的으로 하는 學問이다. ^[1]

工學은 大部分의 分野에서 數學 , 物理學 , 化學 等의 自然科學 을 基礎로 하고 있으나, 工學과 自然科學 의 差異點은 있다. 어떤 現象을 눈앞에 두고 自然科學徒는, “이 現象은 어떻게 된 것 일까?”나 “왜 그렇게 되는 것일까?”라고 하는 이미 存在하고 있는 狀態의 理解를 追求하는 것에 反해, 工學은 '어떻게 하면 只今은 存在하지 않는 狀態나 物件을 現實에 만들 수 있을까'를 追求하는 點이 있다. 어쩌면 '어떻게 하면 目標로 하는 成果에 到達할 수 있을까'라고 하는 目的性을 가지고 있다고도 볼 수 있다.

그러므로 工學은 安全性, 經濟性, 保安性 等 實用的인 觀點에서 評價 및 判斷을 한다. 使用할 수 있는 時間, 人員, 豫算의 制約 속에서 工學的 目的을 達成하기 위한 技術的 檢討와 그 評價를 工學的 妥當性이라고 하며, 工學的인 性質의 分析에는 環境 適合性, 使用性 , 정비성(整備性, Maintainability ), 壽命週期費用 等 ( 質量 , 速度 같이 卽物的으로 單純하게 測定 可能한 性質과는 다르게, 人間에 對한 配慮를 基本으로 한다.) 評價 方法이 必要한 것이 많다. 그렇게 해서 評價方法의 開發도 工學의 重要한 分野이다.

또한 工學은 다른 學問의 成果를 社會에 還元하기 爲한 技術의 開發이라고 하는 面에서 共同의 福祉에 對한 配慮도 必要하며, 工學 各 分野의 學會에 理論的인 內容을 쌓아 놓은 新潮 ( Creed ）가 定해져 있다.

現代의 모든 사람들이 利用하고 있는 意味로서의 ‘엔지니어링’(engineering)이라고 하는 用法은 18世紀에 돼서 생겨난 것이지만 ‘엔지니어링’의 槪念에 合致하는 行爲는 古代부터 行해져왔다고 생각되고 있다.

工學을 實踐하는 것을 엔지니어(engineer) 또는 技術者라고 부른다.

歷史 [ 編輯 ]

‘엔지니어링’이라고 하는 單語는 꽤 最近에 생겨난 것이지만, 그 單語가 있기 前에 엔지니어(engineer, 技術者) 라고 하는 單語는 存在해 있었다. ‘engineer’는 ‘engine’‘’에 接尾辭 인 ‘-er’이 붙은 形態를 하고 ^{[ 出處 必要 ]} 機關 을 造作하는 사람을 의미한다. ‘engineer’가 軍用 兵器 製作者의 意味로 쓰인 文獻이 1325年 經에 있었다. 同時에 ‘engine’은 ‘戰爭에 使用되는 機械裝置’, 卽, 武器 라는 意味가 있었다. ‘engine’의 語源은 1250年 頃 라틴語의 잉게니움( ingenium )으로부터 생긴 말로, 잉게니움은 天性, 性質 特히 才能을 뜻하고, 거기서부터 派生된 奇拔한 發明品의 意味를 가지고 있다. ^[2]

後에 民間의 다리나 建築物의 建設法이 工學 分野로서 發展함에 따라 'civil engineering( 土木工學 )' ^[3] 으로 불리게 되었다. 애初에 'engine'李 武器 를 의미한 것이기 때문에, 軍事와는 關聯이 없는 分野라는 것을 보이기 爲해 'civil(市民)'이라는 單語를 붙이게 된 것이다.

다시 말하자면, 18世紀 以前에 軍事技術만을 의미하던 'engineering‘이라는 單語가 'civil engineering(=軍事以外의 技術)'李 發展함에 따라 에너지 等을 利用해서 便宜를 얻는 技術 全般을 가리키게 된 것이다. 近代的인 工學의 槪念은 想起한 經緯로 形成된 것이지만, 人類의 歷史를 좀 더 거슬러 올라가 밝혀내서 찾아본다면 古代 에도 近代工學科 一致하는 槪念을 發見할 수 있다.

古代 [ 編輯 ]

알렉산드리아 의 燈臺 , 이집트 의 피라미드 , 바빌론의 空中庭園 , 그리스 의 아크로폴리스 와 파르테논 神殿 , 古代 로마 의 首都와 道路나 콜로세움 , 摩耶文明 , 잉카帝國 , 아스테카 의 테오티우아칸 等의 都市나 피라미드 , 萬里長城 等은 古代 의 工學의 精巧함과 機能을 보여준다.

最初로 土木技術者로 이름이 알려진 人物로는 임호테프 가 있다. 이집트 의 파라오 人 조세르 王을 섬기면서, 紀元前 2630年부터 紀元前 2611年쯤 사카라에서 조세르 王의 피라미드 (階段式 피라미드)의 設計와 建設 監督을 한 것으로 보인다. ^[4] . 古代 그리스에는 民間用과 軍事用 兩쪽의 分野에서 機械가 開發되었다. 안티키테라 섬의 안티키테라 機械 가 알려진 것 中 世界에서 가장 오래된 아날로그 컴퓨터 라고 하며 ^{[5] [6]} , 아르키메데스 가 發明한 機械는 初期 機械工學 의 한 例이다. 그 後로 機械에 差動 기어 또는 儒城 기어 의 知識이 必要해지면서 그 두 가지 機械理論의 重要한 原理가 産業革命 의 기어 트레인의 設計를 도와주었으며 只今까지도 로봇工學 이나 自動車工學 等 여러 가지 分野에 넓게 使用되고 있다. ^[7] .

紀元前 4世紀頃엔 그리스 에 투석기 가 開發되었고 ^[8] , 中國 과 그리스 , 로마 의 三段帆船은 勿論, 바리스타나 캐터펄트라고 하는 複雜한 機械式 兵器가 使用되고 있었다. 中世에는 트레뷰셋이 開發되었다.

르네상스期(期) [ 編輯 ]

월리엄 길버트는 1600年에 De Magnete 을 著述하고, electricity(電氣)라고 하는 單語를 世界 最初로 使用했다는 點에서 電氣工學 者의 創始者로 여겨지고 있다.

機械工學 에서는 토머스 세이버리가 1698年에 世界 最初의 蒸氣機關 을 만들었다 ^[9] .李 蒸氣機關 의 開發이 産業革命 을 이끌어 大量 生産 의 時代를 열었다.

18世紀에는 工學을 專門으로 하는 專門職 이 確立되고, 工學은 數學 이나 科學 을 應用하는 分野만을 가리키게 되었다. 同時에 그때까지 軍事와 土木 으로 나뉘어 있던 工學에 單純한 技術로 看做되었던 機械製作까지 工學의 한 部分으로 追加되었다.

近現代 [ 編輯 ]

1800年代의 알렉산드로 볼타 의 實驗이 있고 그 後 마이클 패러데이 나 게오르크 옴 等의 先驅者의 實驗을 거쳐 1872年에 電動機 가 發明된 것이 電氣工學 의 發端이다.19세기 後半에는 제임스 와트 , 제임스 맥스웰 과 하인리히 헤르츠 의 成果에 따라 電子工學 이 始作되었다. 그 後, 眞空管 이나 트랜지스터 의 發明에 依해 電子工學 의 發展이 가속되어 只今은 電子工學 이 工學 中에도 特히 技術者가 많은 領域이 되었다 ^[3] .

토마스 세이버리와 제임스 와트 의 發明에 依해 機械工學의 發展이 가속되었다. 産業革命 基(期)에 各種 機械나 그 修理와 補修를 위한 道具가 發達하고, 그런 道具들은 英國 으로부터 다른 나라로 퍼져나갔다 ^[3] .

化學工學 도 産業革命 基(期)였던 19世紀에 機械工學 과 같이 發展했다. 大量 生産 은 新素材 나 새로운 製造法을 必要로 하기 때문에 그에 따른 化學物質의 大量 生産 이 必須的이었고 結局 그것이 1880年 卿까지 새로운 産業으로 確立되었다. 化學工學은 그러한 化學工場이나 製造法의 設計 를 맡았다 ^[3] .

航空工學 은 航空機 의 設計 를 取扱하는 分野로 航空宇宙工學 은 宇宙船 의 設計 까지 擴張된 比較的 最近의 學問分野이다 ^[10] . 그 起源은 19世紀부터 20世紀까지 걸쳐진 航空機 의 先驅的 發展이지만, 最近엔 18世紀 末의 조지 케일리의 業績이 起源으로 認定받고 있다. 初期의 航空機 는 다른 工學 分野의 槪念이나 技法을 導入해서 大部分 經驗論 敵으로 發展해갔다. 라이트 兄弟가 첫 飛行에 成功해서 約 10年 後에는 航空工學 이 크게 發展해, 第 1次 世界大戰 에 軍用 航空機 가 發展되기까지 했다. 反面, 科學的 基礎를 닦는 硏究는 理論 物理學 과 實驗 을 結合하는 것으로 行해졌다 ^[11] .

컴퓨터의 利用 [ 編輯 ]

工學에서 컴퓨터 의 役割은 커지고 있다. 工學에 關해서 컴퓨터 가 支援을 하는 各種 소프트웨어 가 存在한다. 修理모델의 構築이나, 그것을 基本으로 하는 數値解析度 컴퓨터를 使用해서 하는 것이다.

例를 들어, CAD소프트웨어 는 3次元 모델링 이나 2次元의 設計圖의 作成을 쉽게 한다. CAD를 應用한 DMU(Digital Mock Up)나 有限要素法 等을 適用한 CAE (Computer Aided Engineering)를 使用하면 時間과 費用이 所要되는 物理的인 프로토타입 을 만들지 않아도 모델을 作成해서 解釋할 수 있다.

컴퓨터를 利用해 製品이나 商品의 缺陷을 알아내거나, 部品끼리의 맞물림을 調査하거나, 人體工學的인 面을 硏究하거나, 壓力 , 溫度 , 電磁波 , 電流 와 電壓 , 流體 의 흐름, 運動이나 시스템 의 靜寂 및 動的 特性을 解釋하는 것이 可能하다.

特定 工學 分野를 위한 소프트웨어 도 있다. 例를 들어, CAM 소프트웨어는 CNC 工作機械에 주어지는 命令렬을 生成한다.

生産 工程을 管理하는 소프트웨어로 公正管理 시스템(MPM)이 있다. EDA ^[12] (Electronic Design Automation)는 半導體 集積 回路나 프린트 基盤이나 電子 回路의 設計를 支援한다.간접재 調達을 管理하는 MRO소프트웨어도 있다.

最近엔, 製品 開發에 關聯된 소프트웨어의 集合體로 製品 壽命 週期 管理 (PLM)소프트웨어가 使用되고 있다 ^[13] .

社會的 狀況 [ 編輯 ]

工學은 本質的으로 人間과 社會의 行動에 左右된다. 現代의 製品이나 建設은 반드시 工學設計의 影響을 받고 있다. 工學 設計는 環境, 社會, 經濟에 變化를 미치는 道具이며, 그 應用에는 큰 責任이 附與되어 있다. 많은 工學界의 學會는 行動規約을 制定하고, 會員이나 社會에 그것을 알리려고 하고 있다. 工學 프로젝트 中에는 論爭이 되는 것도 있다. 例를 들어 核武器 開發, 中油 抽出 等이 있다. 이것에 關한 社會的 責任에 對해 嚴한 方針을 設定해놓은 企業도 있다. 工學은 人間開發의 重要한 原動力 中 한 가지다. 아프리카 의 사하라 沙漠 附近의 工學的 能力은 매우 낮고, 그 때문에 아프리카 의 여러 나라는 大槪 自力으로 重要한 基盤施設 을 開發하는 것이 不可能하다. 밀레니엄 開發 目標 의 相當部分을 達成하기 위해서는 基盤施設의 開發과 持續可能한 技術的 開發이 可能하기 위한 充分한 工學的 力量을 必要로 한다 ^[14] . 海外의 開發이나 災害 構造를 實行하는 NGO 는 技術者를 多數 모으고 있다. 다음과 같은 慈善團體가 人類를 위해 工學으로 도와주는 것을 目標로 하고 있다.

• 國境없는 技術者들( Engineers Without Borders )
• Engineers Against Poverty (EAP)
• Registered Enginners for Disaster Relif(RedR)
• Engineers for a Sustainable World (ESW)

다른 學問分野와의 關係 [ 編輯 ]

科學 [ 編輯 ]

科學者는 있는 그대로의 世界를 硏究하며 技術者는 본 적 없는 世界를 創造한다.

? 카르만

카르만은 古典的인 工學敎科書 Foundation of Solid Mechanics의 改訂版에서 다음과 같이 썼다.

工學은 科學과 完全히 다르다. 科學者는 自然을 理解하려고 한다. 技術者는 自然世界에 存在하지 않는 것을 만들려고 한다. 技術者는 發明을 强調한다. 發明을 實現化하기 위해서는 아이디어를 實體化해서, 모든 사람이 쓸 수 있는 形體로 設計해야 한다. 그것은 裝置, 道具, 材質, 技法, 컴퓨터 프로그램, 革新的인 實驗, 問題의 새로운 解決策, 旣存의 무언가를 改良하는 것이다. 設計는 具體的이지 않으면 안 되며, 形態나 手法이나 數値가 設定되어야한다. 새로운 設計에 着手하려면 技術者는 必要한 情報가 모두 準備되어 있을 理 없음을 알아차려야 한다. 많은 境遇 科學知識의 不足에 따라 情報가 制限되어 있다. 따라서 技術者는 數學이나 物理學이나 化學이나 生物學이나 力學을 工夫한다. 그러고 나서 工學에 있어서의 必要性에 따라 關聯 科學의 知識을 追加하는 境遇도 많다. ^[15]

科學的 方法과 工學的 方法에는 겹치는 部分이 있다. 工學的 方法은 科學的으로는 嚴密히 解明돼있지 않은 過去의 여러 事例에서부터 導出할 수 있는 經驗論 敵 法則을 짜 맞추는 것이다. 하지만 그 基本은 現象의 正確한 觀察이다. 觀察 結果를 分析해서 傳達하기 爲해, 工學的 方法이든 科學的 方法이든 數學과 같은 分類基準을 使用한다.

Walter Vincenti의 著書 What Engineers Know and How They Know it ^[16] 에 따르면, 工學의 硏究는 科學의 硏究와는 다른 性質을 가지고 있다고 하고 있다. 工學은 大體로 物理學 이나 化學 으로 正確히 理解할 수 있는 分野지만, 問題 自體는 正確한 方法으로 풀기엔 너무 複雜하다. 例를 들어 航空機에 關해 空氣力學 敵 흐름을 나비어-스톡스 方程式의 近似값 으로 나타내거나 材料의 疲勞 (疲勞, 英語: fatigue) 損傷의 計算에 마이너 法則을 使用한다. 또한, 工學에서는 太半은 經驗論 敵人 授業도 자주 採用하고 있다.

歷史的으로 보면 工學은 自然科學과 서로 影響을 끼치면서 發達해 왔다고 한다. 例를 들어, 蒸氣機關 의 效率이 關한 硏究로부터 熱 에 關한 認識이 깊어졌다. 熱 에 關해 自然科學에서의 硏究가 進行될 수 있었던 것에 따라 冷却 技術 또한 開發될 수 있었다.

醫學과 生物學 [ 編輯 ]

目的이나 方向性은 다르지만, 醫學 과 工學의 一部 分野의 共通分母로 人體의 硏究가 있다. 醫學 에 關해선 必要하면 技術을 使用해서도 人體의 機能을 維持, 强化해서 境遇에 따라 人體의 一部를 代替하는 것을 目標로 하는 것도 있다. 現代醫學은 이미 一部의 臟器의 機能을 인공의 것으로 置換하는 것을 可能하게 하고 있고, 心臟 搏動氣 等이 자주 使用되고 있다 ^{[17] [18]} . 醫用生體工學 은 生體에의 人工物을 채워 넣는 것을 專門으로 하는 領域이다.

逆으로 人體를 生物學的 機械로 取扱해 硏究對象으로 하는 工學 分野도 있으며, 技術로 그 機能을 進化시키는 것을 專門으로 한다. 例를 들어, 人工知能 , 뉴런 네트워크, 퍼지 論理 , 로봇 等이 있다. 工學과 醫學의 學際的인 領域 또한 存在한다 ^{[19] [20]} .

醫學 과 工學은 實世界에 關한 問題解決을 目的으로 하고 있다. 그 때문에 現象을 좀 더 嚴密하고 科學的으로 理解할 必要가 있으며, 두 分野 모두 實驗이나 經驗的 知識이 必須로 되어있다.

醫學 은 人體의 機能도 硏究한다. 人體는 生體 機械로 認識했을 境遇에 工學的 手法으로 모델化 可能한 多數의 機能을 가지고 있다 ^[21] .

例를 들어, 心臟 은 펌프 와 비슷한 機能을 가지고 ^[22] ,骨格은 지렛대 와 連結된 듯 한 構造를 가지고 있다 ^[23] .또한 腦 는 電氣信號를 發生시키고 있다. ^[24] 이런 類似性이나 醫學 에 關한 工學의 應用의 重要性의 增大에 따라, 工學과 醫學의 知識을 應用한 醫用生體工學 이 태어났다.

시스템 生物學 같은 새로운 科學 分野는 시스템의 모델링이나 컴퓨터를 利用한 解釋 等 工學에서 使用되어 왔던 解析 手法을 採用해서 生命을 理解하려고 하고 있는 것이다 ^[21] .

藝術 [ 編輯 ]

工學과 藝術 의 사이에도 關聯이 있다. 建築 , 兆원, 인더스트리얼 디자인은 마치, 工學과 藝術의 接點을 交換하는 分野이다. 다른 部分에도 間接的으로 關聯 있는 分野가 있다 ^{[25] [26]} .

시카고 美術館 은 NASA 의 航空宇宙 關聯 디자인에 關한 展覽會를 開催한 적이 있다 ^[27] 로베르 마야르가 設計한 다리는 藝術的이라고 評價받고 있다 ^[28] . 南 플로리다 주립대에서는 國立科學財團의 支援을 받아, 工學部에 藝術과 工學을 맞추는 學科가 開設되어 있다 ^[29] .

레오나르도 다빈치 는 르네상스 氣의 藝術家 兼 技術者로 有名하다 ^[30] .

그 外 [ 編輯 ]

政治學에 '工學'이라고 하는 말을 導入한 社會工學 이나 政治工學 은, 工學의 方法論이나 政治學의 知識을 利用해서, 政治構造나 社會構造의 形成을 硏究한다.

參考 文獻 [ 編輯 ]

• Dorf, Richard, 編輯. (2005). 《The Engineering Handbook》 2板. Boca Raton: CRC. ISBN   0849315867 .  
• Billington, David P. (1996年 6月 5日). 《The Innovators: The Engineering Pioneers Who Made America Modern》. Wiley; New Ed edition. ISBN   0-471-14026-0 .  
• Petroski, Henry (1992年 3月 31日). 《To Engineer is Human: The Role of Failure in Successful Design》. Vintage. ISBN   0-679-73416-3 .  
• Petroski, Henry (1994年 2月 1日). 《The Evolution of Useful Things: How Everyday Artifacts-From Forks and Pins to Paper Clips and Zippers-Came to be as They are》. Vintage. ISBN   0-679-74039-2 .  
• Lord, Charles R. (2000年 8月 15日). 《Guide to Information Sources in Engineering》. Libraries Unlimited. doi : 10.1336/1563086999 . ISBN   1-563-08699-9 .  
• Vincenti, Walter G. (1993年 2月 1日). 《What Engineers Know and How They Know It: Analytical Studies from Aeronautical History》. The Johns Hopkins University Press. ISBN   0-80184588-2 .  
• Hill, Donald R. (1973年 12月 31日) [1206]. 《The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices: Kitab fi ma'rifat al-hiyal al-handasiyya》. Pakistan Hijara Council. ISBN   969-8016-25-2 .  

같이 보기 [ 編輯 ]

• 工學用語집
• KIST
• 科學 碩士

各州 [ 編輯 ]

外部 링크 [ 編輯 ]

• (英語) 工學의 起源 ^{[ 깨진 링크 ( 過去 內容 찾기 )]}
• National Academy of Engineering (NAE)
• American Society for Engineering Education (ASEE)
• The US Library of Congress Engineering in History bibliography
• ICES: Institute for Complex Engineered Systems, Carnegie Mellon University, Pittsburgh, PA Archived 2014年 11月 22日 - 웨이백 머신
• History of engineering bibliography at University of Minnesota
• 多層 뉴럴 네트워크와 自己組織化思想의 애플리케이션