백과

역사

이름과 업적이 알려진 최초의 공학자는 임호테프(Imhotep)로서, 그는 BC 2550년경에 멤피스 근처 사카라에 그 유명한 계단식 피라미드를 건설한 사람이다.

임호테프의 후계자들(이집트인·페르시아인·그리스인·로마인)은 산술·기하학·자연과학의 일부분을 이용한 경험적 방법을 바탕으로 토목공학을 상당한 수준까지 끌어올렸다.

알렉산드리아의 파로스 섬 등대, 예루살렘의 솔로몬 신전, 로마의 원형경기장(Colosseum), 페르시아와 로마의 도로체계, 프랑스의 퐁 뒤 가르 도수관(導水管) 그리고 지금까지 남아 있는 많은 몇몇 대형건축물 등에서 그들의 기술·창조력·용기를 볼 수 있다. 그들이 쓴 많은 저서 가운데 고대 공학교육의 청사진과 기술을 보여주는 특별한 저서가 하나 있다.

그것은 1세기에 로마에서 발행된 비트루비우스의 〈건축 십서(十書) De architectura〉로 건축자재·건축방법·수력학·측정·도시계획을 다룬 10권의 책으로 되어 있다.

고대 공학자처럼 중세 유럽의 공학자들도 군사기술과 토목기술을 합쳐 로마인들에게 알려지지 않은 고딕아치와 부연벽받이의 형태로 이러한 기술을 건축분야에까지 연장시켰다.

13세기 전반에 살았던 가장 유명한 고딕건축 공학자 빌라르 드 온쿠르의 스케치북에서는 수학·기하학·자연과학·제도(製圖)에 관한 전문공학자의 광범위한 지식을 엿볼 수 있다.

극동(極東), 즉 인도·중국·일본과 기타 지역의 공학은 서로 별개지만 매우 유사하게 발전했고, 건축·수력학·야금학의 기술은 더욱더 정교하여 몽골 제국과 같은 진보된 문명을 만들어내는 데 도움이 되었다.이곳의 크고 아름다운 도시는 13세기 마르코 폴로에게 감동을 주었다.

토목공학자라는 용어는 18세기에 처음으로 일반화되었으며, 이때 최초의 공학학교가 설립되었다(1747). 이 최초의 공학학교는 토목학교(École des Ponts et Chaussées)이며, 프랑스의 토목단(Corps des Ponts et Chaussées)에서 생겼다.

이 학교의 졸업생들은 유체압력과 같은 주제에 대한 이론을 연구·정식화하는 지식의 합리화에 대한 새로운 경험을 했다.

에디스톤 등대와 다른 유명한 구조물을 만든 영국의 설계자 존 스미턴(1724~92)은 스스로를 토목공학자라고 칭한 첫번째 사람이며, 그가 종사하고 있는 직업(또는 학문)을 군사공학자의 직업과 분리했다. 메나이 해협의 다리를 만든 스코틀랜드의 건축가 토머스 텔퍼드(1757~1834)는 토목공학연구소의 소장직을 수락하고, 1828년 칙허장(勅許狀)을 얻어 세계 최초로 공학학회를 만들었다.

19세기의 토목공학자들은 모든 종류의 구조물을 지었고, 상수도와 위생시설을 설계했으며, 철도와 고속도로망을 설계했고, 도시계획을 세웠다.

잉글랜드와 스코틀랜드는 공학의 2번째 전문분야인 기계공학의 발상지로서, 스코틀랜드의 공학자 제임스 와트와 산업혁명기의 직물기계공학자들의 발명이 나왔다. 잉글랜드의 공작기계산업의 발전은 영국과 해외에서의 기계공학 연구에 커다란 자극을 주었다(→ 기계공학).

1800년 알렉산드로 볼타의 최초 전지(電池)에서 마이클 패러데이와 그밖의 사람들의 실험을 거쳐 1872년 그람 발전기(벨기에의 Z.T. 그람의 이름을 붙였음)와 전동기로 절정에 이른 전기학의 점진적인 성장은 커다란 영향력을 지닌 전문적 학문분야인 전기공학·전자공학을 탄생시켰다(→ 전자공학). 전자공학은 19세기 후반 독일의 하인리히 헤르츠와 영국의 제임스 클럭 맥스웰과 같은 과학자들의 연구, 20세기초 미국의 리 디 포리스트의 진공관 발명, 20세기 중반 트랜지스터의 발명을 통해 널리 알려졌다.

1970년대초 전기·전자 공학자의 수가 전세계적으로 늘어났다.

공학의 다른 주요분야인 화학공학은 야금학·식품·직물 등 다른 많은 분야의 화학반응과 관계된 19세기 산업공정의 확산을 통해 발생했다. (→ 화학산업)1880년까지 제조분야에서 화학원료를 사용하게 되면서 화학원료를 대량생산하는 새로운 산업이 창출되었다.

이 산업의 공장을 설계·운영하는 것은 새로운 화학공학자의 임무가 되었다.

기계공학·동력비행·로켓공학 발전의 산물인 항공공학과 영국의 찰스 베비지와 프랑스의 J.M. 자카르의 19세기 발명에 그 기원을 둔 컴퓨터공학은 이미 많은 뛰어난 업적을 이루었고 앞으로 다가올 미래에 대한 수많은 가능성을 주는 20세기 공학의 가장 중요한 최첨단분야이다.

역할

개요

분야는 공학자가 연구하는 것을 나타내며, 임무는 공학자가 하는 것을 나타낸다. 과학에 대한 강조를 줄이기 위해 모든 공학분야의 주요임무는 다음과 같이 나눈다.

연구

연구공학자는 수학과 과학의 개념, 실험기법, 귀납적 추론을 통해 새로운 원리와 방법(process)을 찾는다.

개발

개발공학자는 연구결과를 유용한 목적에 적용한다. 이들은 새로운 지식을 정교하고 창조적으로 사용해서, 새로운 전기회로·화학처리공정·산업기계 등 실제로 작동하는 모형을 만든다.

설계

구조물이나 생산품을 설계할 때, 설계공학자는 방법을 선택하고, 재료를 명시하며, 기술적인 요구사항과 성능명세서를 만족시킬 수 있는 형상을 결정한다.

건축

건축공학자는 부지의 준비, 요구되는 품질을 경제적이고 안전하게 생산할 수 있는 공정의 결정, 재료 배치의 지시, 임원과 장비의 조직에 대해 책임을 진다.

생산

인적·경제적 요소를 고려한 공장배치와 장비선택은 생산공학자의 책임이다.

생산공학자는 공정과 공구를 선택하고, 재료와 구성요소의 흐름을 조정하며, 시험과 검사를 한다.

운영

운영공학자는 기계, 공장, 전력·운송·통신을 제공하는 조직을 관리한다. 운영공학자는 복잡한 장비를 신뢰할 만하고 경제적으로 운영하기 위해 전직원을 감독하고 공정을 결정한다.

관리와 기타 다른 임무들

몇몇 국가와 산업에서는 공학자가 소비자의 요구사항을 분석하고, 욕구를 경제적으로 만족시킬 수 있는 장치를 추천하며, 연관된 문제들을 해결한다. 어떤 산업에서는 공학자들이 자산(資産)이 어떻게 사용되어야 하는지도 결정한다.

공학교육

개요

미래의 공학자는 과학과 과학의 응용, 자원과 자원의 변환, 인간과 욕구에 대해 연구해야 한다.

전문적인 준비의 첫번째 단계는 보통 대학교육 정도인데, 급속한 변화가 다반사인 다른 현대의 전문직에서처럼 계속적인 학업이 필요하다.

학부 교육과정

지난 세기 동안 주로 미국과 유럽에서 개발된 통합학부공학 프로그램은 전문직으로 들어가기 위한 기본교육을 제공한다.

학생들은 중요한 개념들을 숙달하고, 효율적인 기술을 숙련하며, 문제해결을 위한 창조적 접근법을 개발하고, 구두·필기·도해, 수학적 의사소통을 능숙하게 하는 기회를 제공받는다. 인문과학·사회과학·수학·자연과학·기술의 연구를 종합하고 분석·종합·실험이라는 경험적 요소를 마련함으로써, 학부공학과정은 현대 고등보통교육을 제공한다.

학사학위에 이르는 전형적인 교과과정은 일련의 교과과정으로 정의된다. 일반교육은 인문과학이나 사회과학에서 선택된 교과과정의 형태로 제공된다. 기초과학교육에는 수학·물리학·컴퓨터프로그래밍이 포함되어 있고, 종종 통계학·화학·생물학이 포함되기도 한다. 공학교육에는 재료공학, 역학, 열역학, 전달과 측정법, 전기공학, 정보처리가 포함된다. 기본적인 교육과정 및 공학교육과 일반 교육과정의 결합은 편성된 수업에서 모든 공학도에게 보편적인 예비지식을 제공할 것이다.

각 개인의 요구와 흥미를 충족시키는 전문교육은 전문화된 분과나 직능에서 심도깊은 내용을 제공하는 교육과정의 결합인 전공과목이나 선택과목을 통해 제공된다.

대학원교육

미국과 러시아 연방을 비롯한 여러 나라에서 석·박사학위를 받은 공학도들이 점점 늘어나고 있으며, 대학원의 공학교육은 매우 정교한 개념들, 고등수학, 전공의 심화, 개인연구 기회의 확대, 형식적인 교과과정에서의 종속성 감소라는 것으로 특징지워진다.

현대의 경향

초기 공학자들은 견습기간 동안 훈련을 받은 뒤, 숙련된 전문가가 될 수 있도록 교육되었다. 관측·실험·연구로 얻어진 지식체계가 증가할수록, 조직화된 교육과정이 기존의 학교에서 시작되었다.

제2차 세계대전 이후 이론적 지식체계의 급속한 성장으로 새로운 경향이 출현했다. 수학·자연과학·공학이 전보다 더욱 중요시 되었다. 근래의 경향은 좀 더 기본적이며 비응용적인 교육과정·컴퓨터의 사용·확률론이 부각되는 추세이며, 적어도 몇몇 국가에서는 인문과학과 사회과학을 추가하기도 한다.

분야

공학은 전통적으로 4개의 주요분야, 즉 토목공학·기계공학·전기공학·화학공학이 있고, 각 분야는 여러 가지 다른 전문분과로 나뉜다. 다른 중요한 학문분야는 채광·핵기술·환경조절과 관계된 분야이다.

토목공학에는 구조공학·기초공학·공공위생공학·관개공학 등 여러 가지 전문분과가 있다.

그리고 도시공학과 교통공학은 보다 최근에 전문화되었다. 기계공학에는 자동차공학·항공공학·선박공학 등이 있다. 정밀공학·생산공학·농업공학도 기계공학의 다른 중요한 하부분야다. 전기공학에는 전자공학, 라디오와 텔레비전을 포함하는 통신공학 그리고 계측기계공학 등이 있다. 전기공학에서 좀더 최근에 생긴 전문분야로는 의료공학과 컴퓨터공학이 있다.

화학공학에는 공정공학과 석유공학이 있다. 화학공학은 공학의 바탕인 수학과 물리학에다 3번째 과학인 화학이 더해진다는 점에서 다른 3가지 주요 공학분야와 다르다.

전문직화

개요

대부분의 국가에서 공학의 전문직화는 다양한 종류의 기술단체를 만들어내는 세분화된 발전형태를 반영한다. 이런 세분화는 그 전문직에 종사하는 모든 구성원을 대표하는 국립이나 국제기구가 없다는 사실에 입각한다.

기술 학회

최초의 공학학회인 영국 토목공학학회는 19세기초 토목공학자에 대한 새로운 중요성을 반영했다.

새로운 분야가 생기고 새로운 발견들이 전문인들의 수요를 만들어냄에 따라, 지식을 쉽게 공유하기 위해 조직체들이 형성되었다. 선진국에는 이러한 특수한 흥미를 충족시키기 위한 수백개의 기술학회가 있다. 거의 모든 기술학회는 회원들의 연구논문을 실은 정기간행물을 발행하고, 회원에게 새로운 개발을 알리기 위해 모임을 개최한다.

또한 주요 기술학회는 공학의 직업상 지위·교육, 때로는 공학자의 직업상 지위를 정의하고, 공학자의 교육을 체계화하는 일과 연관되어 있다. 국제공학학회인 전기·전자 공학학회(IEEE)는 뉴욕에 있으며, 16만 명에 달하는 회원들이 미국·유럽·캐나다·근동지역·북아프리카·라틴아메리카에 있는 지부에 소속되어 있다(→ 아이트리플이).

등록

몇몇 국가에서는 학회의 회원자격이 그 학회의 지부를 운영할 수 있는 허가권을 대신하기도 한다.

또 다른 국가에서는 공학의 과학과 기술의 '전문'지식이 실용적이어야 함을 보증한다. 요구사항에는 주로 훌륭한 도덕적 인품, 규정 기간 동안 책임있는 자격으로 운영해왔는가, 공학적 공사의 건설을 계획·설계·감독하는 자격시험의 합격여부 등이 있다.

미국정부의 의사결정에 있어 공학의 역할에 대한 인식은 1964년 의회에서 인가한 민간조직체인 미국공학아카데미(NAE：워싱턴 D. C.)의 창립을 가져왔다. NAE의 주된 목적은 사회의 변화욕구의 인식, 이용가능한 기술적 자원의 평가, 이러한 요구를 충족시키기 위한 계획을 후원하기 위해서이다.

책임

개요

모든 공학적 직업에 있어 공통된 활동은 문제해결이다. 이 문제들은 정성적·정량적 요인을 가지고 있으며, 이것은 물리적·경제적일 수도 있고, 추상대수학이나 상식이 요구될 수도 있다. 문제에 대한 새롭고 최적인 해를 찾아내는 데에는 의견을 모아 창조적으로 종합하거나 설계하는 과정이 매우 중요하다.

공학자는 사회공학적인 '공통사항'(한쪽에는 과학과 기술, 다른쪽에는 개인과 사회의)을 수행해온 이후로, 우선권 결정, 수행한계 설정, 재료와 공정선택, 평가순서 결정에 대한 고유한 책임을 지게 되었다.

문제해결

공학적 문제에는 분야와 복잡성에 따라 매우 다양하지만, 동일하고 일반적인 접근법을 똑같이 적용할 수 있다.

착수계획에 대한 포괄적인 상황과 예비결정의 분석이 최우선이며, 이러한 계획으로 광범위하고 모호한 문제가 간단명료하게 서술될 수 있는 보다 명확한 문제로 바뀐다. 이렇게 서술된 문제는 기존의 원리를 사용한 연역법이나 새로운 설계처럼 창조적인 종합으로 해를 구한다. 이러한 해나 설계는 항상 그 정확성과 타당성이 검토되어야 한다. 마지막으로, 단순화된 문제의 결과는 원래 문제로 환원하여 해석되고, 적절한 형태로 기록되어야 한다.

문제(특히 새로운 문제)의 해를 찾는 과정에서 공학자는 처리하기 곤란한 환경과 직면하기도 하고, 때때로 시행착오를 거듭해 온 선임자나 동일한 문제의 해를 구하는 같은 시대의 경쟁자와 경쟁하기도 한다. 그의 성공은 새로운 발상, 새로운 기계장치, 새로운 공정, 새로운 재료를 창출해내는 능력에 달려 있다.

의사결정

공학자는 인류에게 유용한 기술적 진보를 이루어내야 함과 동시에, 이러한 진보가 인류의 진정한 행복증진에 이바지하는가를 판단해야 하는 책임이 있다.

공학자는 자신의 지식, 기술, 고유한 사회적 역할 때문에 기술의 발전으로 파생되는 자연환경과 사회적·경제적 충격에 미치는 영향 등에 관심을 가져야만 한다. 바람직한 미래의 공학자는 광범위한 영역에서 발생하는 복잡한 문제에 대해 의사결정을 할 준비를 하고 있어야 한다.

그는 정교한 도구를 숙련되게 사용하고, 새로운 기술발전에 창조적이어야 한다. 그는 거대한 계획을 표현할 수 있는 통찰력, 이 계획을 인간-기계-환경 체계로 종합·분석할 수 있는 능력, 이러한 계획의 기술적인 수행과 인간에게 미치는 충격을 예견할 수 있는 능력을 가지고 있어야 한다.