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“공학자는 세상을 바꿀 수 있을까요?”
더 나은 세상을 꿈꾸는 미래 세대를 위한 공학 안내서

오늘날 공학의 영역은 너무나 넓고 광활해서 ‘공학자’라고 하는 직업의 카테고리에 포함될 수 있는 직업 또한 무수히 많다. 보통 ‘엔지니어’라고 할 때 소프트웨어 프로그램을 개발하는 개발자나 기계를 다루는 기계공학자 등을 떠올리지만, 공학은 우리가 살아가면서 접하는 거의 모든 세계와 연결되어 있는 분야다. 과학기술이 발전하고 이 분야의 전망이 더욱더 밝아지면서 공학 분야에 관심을 가지는 미래 세대는 점점 늘고 있는데, 그만큼 공학에 대한 정보도 방대해지면서 공학자를 꿈꾸는 이들의 혼란 또한 만만치 않다.
《10대를 위한 나의 첫 공학 수업》은 더 나은 세상을 상상하고 만들어나갈 다음 세대를 위한 가장 실용적인 공학 안내서를 표방하고 있다. 인체공학 및 생체역학 분야에서 수학모델을 개발하는 공학자이자, 세계적으로 인정받는 산업공학 연구원인 패멀라 매컬리는 지난 30년간 세계를 누비며 공학자들을 지원하고 세상을 더 나은 곳으로 만들기 위해 지식과 열정을 나누며 활동해왔다. 이러한 활동을 통해 지구에 남겨진 거대한 과제를 해결할 기술력을 갖춘 인재가 어느 때보다도 절실하다는 것을 깨달으면서 청소년을 위한 공학 안내서를 집필했다. 저자는 공학자라는 직업이 얼마나 멋진지, 세상을 어떻게 변화시키는지 알려주면서 재능 있는 예비 공학자들을 혁신의 세계로 인도한다.

인류의 삶을 발전시키고 문제를 해결하는 사람, 공학자
이 책은 우리가 매일 손에 들고 들여다보는 휴대폰 하나를 주목하는 것에서 시작한다. 전화를 걸고, 문자 메시지와 이메일을 보내고, 화상 채팅을 하고, 음악을 듣고, 영상을 찍고, 길을 찾고, 게임을 하고, 검색을 하는 스마트폰. 현대인이 하는 거의 모든 활동을 할 수 있게 만드는 이 작은 기기 하나가 불과 십수 년 사이에 우리의 삶을 얼마나 크게 변화시켰는지는 상기시킨다. 그리고 이 기기는 화학공학, 전기공학, 토목공학, 재료공학, 기계공학이 비약적으로 발전하지 않았다면 결코 탄생하지 못했을 것이라는 점을 일깨운다.
저자는 공학을 “수학, 과학, 창의력을 동원해 인류와 사회에 이익을 창출할 문제 해결책을 고안하는 학문”이라고 정의한다. 결국 공학자란 머릿속의 생각을 과학적인 방법으로 현실에 구현하는 사람이다. 그런 의미에서 공학자는 과학자이자 개발자, 발명가, 혁신가, 탐험가로 불릴 수 있다. 저자는 세상에 변화를 일으키고 싶다면, 문제를 해결하고 지금보다 더욱 살기 좋은 사회를 만들고 싶다면 공학자가 될 자질이 충분하다고 강조한다. 공학은 기본적으로 인류의 삶을 발전시키는 학문이기 때문이다.

혁신적인 공학자가 되고 싶은 이들에게
화학공학, 토목공학, 전기공학, 기계공학의 세계를 소개하다
공학이 작용하는 분야는 매우 넓어서 세상에 존재하는 모든 공학 분야를 다 소개하려면 책 한 권으로 소화하기 어려울 것이다. 《10대를 위한 나의 첫 공학 수업》에서는 공학 분야를 크게 화학공학, 토목공학, 전기공학, 기계공학으로 분류하고 관련된 전문 분야를 상세하게 소개하고 있다.
우리가 입는 옷과 먹는 음식, 마시는 물, 운전하는 자동차, 의사소통에 사용하는 휴대폰에 이르기까지 일상의 거의 모든 부분을 차지하는 것에 화학 물질이 존재하는 한, 화학공학은 계속해서 발전을 거듭할 것이다. 이 책은 식품, 화장품, 제약, 석유 및 가스, 플라스틱, 에너지 등의 영역에서 화학공학자가 의공학, 생명화학공학, 환경공학, 재료공학, 원자력공학 등의 전문 분야로 진출해 사람들을 도울 수 있는 길을 소개하고 있다.
홍수를 조절하고 대안 주택을 만들고, 내진 건물을 설계하며 수직 농업 구조물을 설계하거나 재생 에너지를 발굴하는 등의 토목공학자가 되어 건설공학, 환경공학, 지반공학, 도시공학, 교통공학 분야에 종사하며 지구의 여러 자원 문제를 해결하는 방법 또한 담아낸다.
우리의 건강과 안전을 지키는 각종 GPS 기술을 개발하고, 위성 데이터를 통해 농업의 효율성을 높이거나 인터넷을 통해 교육 접근성을 향상시키며, 의료 기술을 발전시키는 데에는 전기공학자의 혁신적인 아이디어가 필요하다. 무엇보다 지구를 넘어 우주의 무한한 가능성을 향해 나아가려면 기계공학을 바탕으로 한 항공우주공학, 음향공학, 제조공학 등에 종사하는 공학자의 역할이 필요하다. 가깝게는 자동차 같은 교통수단부터 멀게는 로봇이나 우주선, 미사일 등의 비행기계까지, 기계공학자의 연구개발 능력은 우리가 사는 세계 곳곳으로 뻗어나갈 수 있다.
공학이 개입되지 않는 분야가 있을까 싶을 정도로 우리 사회는 고도로 발전한 기술 위에 구성되어 있다. 그 기술은 뛰어난 재능과 적성을 가진 미래 세대의 손을 통해 더욱더 발전해나갈 것이다. 이 책은 더 나은 세상을 만들어나갈 다음 세대들을 공학의 길로 인도하기 위한 실용적인 안내서다. 무수히 많은 공학 분야에 대한 소개를 읽고 나면, 자신이 어떤 분야에 잘 맞을지 테스트해볼 수 있는 퀴즈를 풀어볼 수 있다. 또한 선배 공학자들의 현실적인 조언과 진로 체크리스트를 통해 꿈을 향해 가는 구체적인 지도를 그려볼 수도 있을 것이다.

“공학자는 놀라운 방식으로 세상을 변화시킵니다.
저는 공학 학위가 곧 ‘문제 해결 학위’와 같다는 점에서 마음에 들어요.
여러분도 공학 학위를 취득한다면 어떠한 문제가 닥쳐도
극복해내는 훌륭한 문제 해결사로 활약할 수 있을 겁니다.”
- 재료공학자 레이철 보렐리




10대를 위한 진로 찾기는 나에게 꼭 맞는 진로를 탐색할 수 있도록 직업에 대한 기초 지식을 제공하는 시프의 청소년 진로 탐색 시리즈입니다. 다양한 직업의 세계를 알기 쉽게 소개하고, 해당 직업인이 되기 위한 현실적인 조언과 방법을 알려주는 청소년 교양서로 독자 여러분을 만나고자 합니다.

들어가는 말

1장: 공학의 세계로 초대합니다
공학이란 무엇인가요?
공학의 역사
역사 속 유명한 공학자들
왜 공학자가 되어야 할까요?
공학자가 되려면 어떻게 준비해야 하나요?

2장: 화학공학
화학공학이 불러온 혁신
깊이 들여다보기
화학공학자가 하는 일
-식품과학?
-화장품 산업
-제약?
-석유 및 가스 산업
-플라스틱
-에너지 기술
화학공학과 관련된 전문 분야
-의공학?
-생명화학공학?
-환경공학
-재료공학
-원자력공학
화학공학이 해결해야 할 과제
화학공학을 전망하다
-화학공학의 미래

3장: 토목공학
토목공학이 불러온 혁신
깊이 들여다보기
토목공학자가 하는 일
-홍수 조절
-대안 주택
-내진 건물 설계
-농업
-재생 에너지
토목공학과 관련된 전문 분야
-건설공학?
-환경공학?
-지반공학
-도시공학
-교통공학
토목공학이 해결해야 할 과제
토목공학을 전망하다
-토목공학의 미래

4장: 전기공학
전기공학이 불러온 혁신
깊이 들여다보기
전기공학자가 하는 일
-건강과 안전
-농업?
-교육?
-의료 기술
-건강
-청정 에너지
전기공학과 관련된 전문 분야
-컴퓨터공학?
-전력공학?
-소프트웨어공학
-전기통신공학
전기공학이 해결해야 할 과제
전기공학을 전망하다
-전기공학의 미래

5장: 기계공학
기계공학이 불러온 혁신
깊이 들여다보기
기계공학자가 하는 일
-로봇공학?
-지속가능성과 에너지 저장
-보조 장치 설계?
-보건 산업?
-스포츠?
-전자공학
기계공학과 관련된 전문 분야
-자동차공학?
-산업공학?
-음향공학
-항공우주공학
-제조공학
기계공학이 해결해야 할 과제
기계공학을 전망하다
-기계공학의 미래

6장: 나는 어떤 공학자가 될까?
퀴즈: 나는 어떤 공학 분야가 잘 맞을까?

참고문헌
색인

문명이 발달함에 따라 사람들은 주위 환경을 정비하기 시작했습니다. 역사적으로 문명사회는 농촌 마을에서 소도시로, 소도시에서 거대 도시로 성장했지요.?이처럼 도시가 성장할 수 있었던 것은 대부분 공학자가 설계하고 만든 도로와?배 덕분이었습니다. 거대 도시가 생겨나면서, 해결해야 할 새로운 문제와 도전 과제도 등장했습니다. 당시 문제를 해결하는 과정에 공학 원리를 도입한 사람들을 공학자라고 부르지는 않았지만, 공학 분야의 선구자로 볼 수 있습니다.
- 16쪽, 공학의 역사

화학공학 분야는 매우 빠르게 변화하고 있습니다. 이 분야에서 성공하려면 변화하는 사회에 적응하고 진화하는 기술을 익혀야 하는데, 특히 발전 가능성이 무궁무진한 신소재 분야 지식과 컴퓨터 기술을 잘 알아둬야 합니다. 미래 사회가 요구하는 혁신을 주도하고 환경을 보호하려면, 화학공학 분야 종사자는 생물학, 기계공학, 전기공학을 포함하는 다양한 산업계 동료들과 협력해야 합니다. - 43쪽, 화학공학을 전망하다

지반공학자는 도시나 교외 지역, 혹은 공원에 대형 구조물을 주로 설계합니다. 지반공학 프로젝트 가운데 유명한 사례로 보스턴에서 추진된 '빅 딕(Big Dig)'?이 있습니다. '빅 딕' 프로젝트 덕분에 40년간 사용된 고속도로가 새로운 지하 고속도로로 대체되었습니다. 이 지역 토양 구조는 태생적으로 불안정했기 때문에,?'빅 딕'이 진행되는 동안 열악한 토양을 안정화하는 프로젝트도 함께 추진되었습니다. 그리고 공학자들은 새 터널이 놓이는 동안, 가능한 한 기존 도심 교통을 방해하지 않으려고 노력했습니다.
- 60쪽, 토목공학과 관련된 전문 분야: 지반공학

전기공학은 의료기기 분야에도 기여합니다. 뇌를 복잡한 전기 회로로 간주하고 뇌 회로를 조작하는 법을 연구하면, 뇌의 손상된 연결 부위를 치료하거나 뇌 기능을 개선하는 방법을 찾아낼 수 있습니다.
전기공학이 주목한 혁신적인 발명품으로 인공 안구(시력 보조 장치)가 있습니다. 세계보건기구에 따르면, 시각장애가 있는 사람은 2010년 기준으로 약 3900만 명에 달한다고 합니다. 시각장애에는 노화에 따른 황반변성, 색소성 망막염 등 다양한 질병과 상태가 포함됩니다.
- 87쪽, 전기공학의 미래

태양 전지판을 사용하는 전형적인 시스템이 구축된 주택은 낮에 생산하고 남는 에너지를 전력망으로 내보냈다가, 밤에 전기가 필요해지면 전력망으로 에너지를 다시 공급받습니다. 그런데 날이 갈수록 잉여 에너지를 직접 저장하기를 원하는 소비자가 늘고 있습니다. 에너지를 직접 저장하기에 알맞은 시스템이 있긴 하지만, 지금도 개발되는 중입니다.
기억하세요. 리튬 이온 배터리를 개발하는 데 40년이 걸렸으므로, 기존의 에너지 저장 기술을 개선하거나 신기술을 개발하는 분야에 지금 당장 뛰어든다고 해도 전혀 이르지 않습니다.
- 106쪽, 기계공학이 해결해야 할 과제