엔지니어링이란 무엇인가?: Crash Course 엔지니어링 #1
목차
- 엔지니어링의 개념
- 엔지니어링에 필요한 수학과 아이디어
- 엔지니어링과 수학의 관계
- 아이디어와 엔지니어링의 상호작용
- 엔지니어링의 성과와 가능성
- 엔지니어가 되기 위한 마인드셋
- 다양한 엔지니어링 분야
- 국토공학
- 기계공학
- 전기공학
- 화학공학
- 항공우주공학
- 핵공학
- 생체공학
- 산업공학
- 엔지니어링의 가능성과 창조력
엔지니어링: 창조적 문제 해결의 핵심
상상할 수 있는 모든 것들은 사람들에 의해 창조되었습니다. 제가 보이는 모든 사물들은 사람들에 의해 만들어진 것입니다. 저를 기록하고, 시청할 수 있는 기술 또한 사람들에 의해 만들어진 것입니다. 이러한 창조는 혼자서 하는 것이 아닌, 훌륭한 디자이너들을 비롯한 전체 팀, 때로는 전체 세대에 의해 이루어지는 경우도 있습니다. 이 디자이너들은 엔지니어입니다. 엔지니어는 여러분이 생각하는 것과 달리 과학의 한 분야보다는 재능있는 디자이너라고 할 수 있습니다. 엔지니어링이라는 단어 자체가 라틴어인 "ingenium"에서 비롯되었는데, 이는 "영리함"을 의미하며 "디자인하거나 발명하다"는 뜻인 "ingeniare"와도 관련이 있습니다. 엔지니어링은 매일 면봉하는 문제를 해결하기 위해 영리해야만 합니다. 엔지니어링을 일종의 과학으로 생각할 수도 있지만, 과학이 엔지니어들이 도구로 사용하는 도구라고 생각하는 것이 더 유용합니다. 이 과정 동안 여러분에게 엔지니어링이 무엇을 해낼 수 있는지를 보여줄 것입니다. 수학은 엔지니어링의 핵심이지만, 더 중요한 것은 아이디어와 응용입니다. 엔지니어링을 통해 문제를 해결하는 방법을 이해할 수 있도록 수학을 가르칠 것이지만, 수학 그 자체보다는 그 방정식들이 설명하는 개념들이 더 중요합니다. 이미 달성한 것들을 검토하고, 아직까지 발견하지 못한 것들을 탐색하며, 가능하게 만들기를 꿈꾸며, 위대한 것들을 창조하는 데 사용할 수 있는 개념들을 보여드릴 것입니다. 여러분이 우리와 같이 엔지니어링에 흥미를 갖고 영감을 받을 수 있기를 원합니다. 이 과정이 바로 그것입니다. 저는 닥터 시니 소마라이고, 이것은 크래시 코스 엔지니어링입니다.
🛠️ 엔지니어링: 문제 해결의 시작
상상해보세요. 마을을 걸어다니는 중이라고 상상해봅시다. 아마 학교로 가는 길이거나 체육관에 가는 길일 수도 있고 일을 위해 회의에 참석하기 위한 길이거나 할 수도 있습니다. 그리고 길에는... 뭔가가 있습니다. 하나의 덩어리죠. 무슨 말인지 이해하지 못하겠군요? 이 덩어리는 꽤 커서 파란색이고, 넘어지기 쉬워서 흔들립니다. 정말 이상하죠. 그런 상황에서 여러분은 어떻게 할까요? 우리는 여러분이 호기심이 많은 사람이고 과학적 탐구에 대해 어느 정도 알고 있다고 가정합니다.
다른 측면에서 볼 때, 과학자는 우주의 성장하는 지식부터 연필 끝에 있는 가장 작은 입자에 이르기까지 우주의 본질에 관한 질문을 던집니다. 그러나 엔지니어는 그러한 질문에 대한 답을 내거나 문제를 해결하길 원합니다. 실제로 엔지니어링은 디자인과 창조를 통해 문제를 해결하는 것입니다. 좋은 소식은 여러분이 이미 엔지니어처럼 생각할 수 있다는 것입니다. 무언가를 할 수 있는 것에 대해 궁금해진 적이 있다면 엔지니어링에 참여한 것입니다. 눈에 날아오는 눈을 보고 눈의 물리적 특성을 이해하고 눈으로 눈사람을 만들기 위해 눈의 특성을 이해하신 분이라면, 이미 엔지니어처럼 생각한 것입니다. 이제 신기한 사태에 대해 다른 관점에서 생각해보겠습니다.어떤 종류의 엔지니어이든 당신이 세계에 던저진 이 수수께끼에 접근하는 방법은 다를 수도 있습니다. 하지만 어떤 종류의 엔지니어이든 주로 직면하는 문제를 해결하기 위한 것입니다. 예를 들어 보존 주의자와 자연관찰자인 환경공학자의 입장에서 보면, 이 덩어리를 이해하기 위해 분석해야 할 분자 구조나 화학 성분이 있을 것입니다. 또는 덩어리가 움직이거나 소리를 내고 있다면, 그것이 살아 있는지 확인하고자 물이나 펜으로 스치워보려 할 수도 있습니다. 아니면 생물학적 관점에서 이를 조사하기 위해 샘플을 채취하는 등의 접근법을 선택할 수도 있습니다. 물리학적 관점에서 이를 시선을 주며 연구하기도 할 수 있습니다. 이러한 반응들은 모두 과학자로서의 관점으로 접근한 것입니다. 여러분은 무언가에 호기심을 가지고 이해하려는 것입니다. 이것이 과학입니다. 과학자는 우주의 성장하는 지식부터 연필 끝에 있는 가장 작은 입자에 이르기까지 우주의 본질에 관한 질문을 던집니다. 엔지니어는 그러한 질문에 대한 답을 내거나 문제를 해결하길 원합니다. 디자인하는 데 중점을 두는 엔지니어링은 실제로 문제를 해결하며 미래를 창조합니다. 엔지니어처럼 생각하는 방법은 이미 여러분이 가지고 있는 능력입니다. 여러분이 레고나 눈으로 어떤 것을 할 수 있는지 궁금해졌을 때, 여러분은 이미 엔지니어처럼 생각해본 것입니다. 그러나 이번 상황에서, 엔지니어로서 여러분의 반응은 조금 다를 수 있습니다. 그러나 그 반응은 여러분이 어떤 종류의 엔지니어인가에 따라 다를 것입니다. 오늘날, 엔지니어링은 예전보다 훨씬 더 다양하고 폭넓습니다. 이는 초기의 엔지니어링이 주로 군사공학을 의미했기 때문입니다. 군사공학은 군사 공사물 설계 및 구축뿐만 아니라 군사 통신 및 이동 방법에 관여합니다. 트레비셰와 공성 탑과 같은 이러한 전쟁 무기와 군사 구조물은 바빌로니아와 앗수르 사이의 11세기 이전부터 발견할 수 있었습니다. 성을 공격하려면 능숙한 엔지니어가 필요했습니다. 이 분야에서 본다면, 엔지니어가 해결하고자 하는 주요 문제는 단순히 이 덩어리를 파괴하는 방법을 찾는 것이 될 것입니다. 또는 그 덩어리로부터 자신을 보호하는 것입니다. 그 다음으로 18세기쯤에 시민 공학이 조금 더 구체화된 것을 볼 수 있습니다. 이름 그대로, 시민 공학은 군사적인 목적보다는 시민의 목적을 위해 사용되었으며, 건축물, 고속도로, 위생 시스템 및 전체 도시에 초점을 맞추고 있습니다. 이분야의 엔지니어링은 일상의 문제를 해결할 수 있는 속성들을 가진 이 덩어리를 연구하려고 할 것입니다. 현재 집에 사용하는 단열재보다 더 좋은 성질을 가지는 지, 아니면 신축성이나 방수 등 다른 속성을 가지고 있어 건축, 인프라 또는 도시 계획에 유용하게 사용될 수 있는지 등을 알아낼 수 있을 것입니다. 19세기는 기계 공학의 부상으로 이어졌습니다. 기계 공학은 기계 및 기계 시스템에 초점을 맞추고 있으며, 로봇에서 엔진까지 다양한 것들을 다룹니다. 18세기 초기에 증기 기관을 만든 것으로 알려진 영국의 두 발명가인 세이브리와 뉴컴은 모두 기계 공학자였습니다. 이들의 디자인을 훨씬 더 효율적으로 만드는 스코틀랜드의 과학자 제임스 왓 역시 기계 공학자였습니다. 산업 혁명은 그와 같은 기계 공학자들에 의해 주도되었습니다. 이어서 19세기에는 전기 공학이 탄생하게 되었는데, 이는 우리가 전기를 생산하고 전자 기기를 만들 수 있게 된 이후에야 시작되었습니다. 대표적으로 전자 칩 및 휴대폰부터 대도시에 에너지를 공급하는 거대한 발전소의 발전기까지 다양한 장치와 시스템에 관여하는 19세기의 전기 공학은 전기 및 기계 공학을 종합적으로 가지고 있는 임무를 수행합니다. 전기 기술과 기계 기술은 종종 결합되어 훌륭한 발명품들을 만들어 냅니다. 만약 우리가 우리와 같이 움직이기 위한 로봇을 원한다면, 기계 공학자가 기계의 "뼈대"를 설계해야 합니다. 그리고 전기공학자는 전기를 통해 로봇에 "심장"을 제공하는 전자 기기로 로봇에 전력을 공급해야 합니다. 그리고 우리처럼 행동하길 원한다면, 컴퓨터 공학에 능숙한 사람이 필요합니다. 하지만 엔지니어링은 여기서 끝이 아닙니다. 19세기 후반에는 화학 공학이라는 분야가 설립되었습니다. 이 분야의 엔지니어들은 석유 정제 및 알코올 증류와 같은 화학 공장의 디자인과 운영뿐만 아니라 음식, 약품, 환경 등과도 관련이 있습니다. 그들은 어제 밤에 먹은 피자 속의 보존제와 인공 향미료뿐만 아니라, 다음날 속이 메스껍을 때 용해제와 같은 약품과도 관련이 있습니다. 토지, 기계, 전기 및 화학 공학은 현대 세계에서 네 개의 주요 엔지니어링 분야로 간주됩니다. 그러나, 더욱 특화된 많은 심층적인 분야들도 있습니다. 항공우주공학은 하늘과 우주를 날아다니는 기계를 설계하는 엔지니어들, 핵공학은 핵 반응에서 발생하는 에너지를 이용하는 엔지니어들, 생체공학은 의료용 기기와 장비를 만들어 임상 문제를 해결하는 엔지니어들입니다. 엔지니어링 분야는 다양하게 이어집니다! 그리고 그들을 지원하는 하나의 분야가 산업공학입니다. 이 분야의 엔지니어들은 다른 많은 엔지니어들이 제품을 개발할 때 사용하는 시설, 장비 및 시스템을 설계 및 최적화합니다. 엔지니어링 세계에서 지원 클래스와 같은 역할을 하는 것이죠. 다른 엔지니어들의 제품에 가장 중요한 기초를 제공합니다. 이 신기술이 기대되는 현대에, 우리는 이미 멋진 일들을 해냈습니다. 우주선을 만들어 달로 사람을 보낸 것에 대해 말할 필요도 없고, 환상적인 엔지니어링 작품인 화성 로버까지 보냈기 때문입니다. 우리는 인공적인 심장을 만들어 사람의 체내로 혈액을 펌핑하게 하고 잘려진 팔이나 다리를 대체하는 인공 지체를 만들어냈습니다. 우리는 구름을 인사하며 세계에 우리가 얼마나 높게 도달할 수 있는지 보여주는 거대한 마천루도 설계했습니다. 이것은 시작에 불과합니다! 미래에는 1형 당뇨병을 완전히 치료할 수 있는 인공 췌장, 작은 크기의 나노 기술과 그것이 갖는 위력, 로버들과 함께 화성으로 사람을 보낼 수 있는 로켓과 같은 발전들이 있을 수 있습니다. 그리고 이 모든 것이 엔지니어링에서 나올 수 있습니다. 언젠가 여러분도 정말 놀라운 것을 창조할 수 있는 사람이 될지도 모릅니다! 미처 알지 못한 무언가인 가능성을 품은 이 덩어리, 정말 무엇인지는 모르겠습니다. 아마도 사용된 껌 말린 것일 수도 있고, 새로운 생명체일 수도 있습니다. 무엇이든 될 수 있습니다. 하지만 이 덩어리는 여러분이 공부하는 과정에서 마주치게 될 첫 번째 또는 마지막 수수께끼는 아닐 것입니다. 세상은 문제를 해결하기 위한 끝없는 가능성으로 가득 차 있습니다. 여러분은 여러분의 엔지니어링 사고력을 사용할 때, 모든 것이 한 번에 어렵고 흥미롭게 보입니다. 그래서 다음 40여 주 동안 여러분이 어떻게 물건을 만들고 디자인하는지를 보여드릴 것입니다. 여러분에게 문제를 해결하는 방법을 보여드릴 것입니다. 우리는 여러분이 더 나은 것을 만들 수 있도록 도와주고, 미래에 무엇이 다가올지 찾아내기를 바랍니다. 우리는 모두 창조의 세계에 살고, 여러분이 창조자가 되길 원합니다. 다음 시간에는, 시민 공학을 더 깊이 알아보는 과정을 이어나갈 것입니다. 우리는 그 역사와 시민 엔지니어의 업무 범위를 더 자세히 알아볼 것입니다. 감사합니다. 그때까지 뵙겠습니다!
Crash Course 엔지니어링은 PBS Digital Studios와 함께 제작되었습니다. 그들의 채널로 가서 최신 놀라운 쇼들인 "The Origin of Everything", "무한의 시리즈", "Eons"와 같은 재생목록을 확인할 수 있습니다. Crash Course는 Complexly의 제작입니다. 이 에피소드는 Dr. Cheryl C. Kinney 스튜디오에서 아래와 같은 멋진 사람들의 도움으로 촬영되었습니다. 그리고 훌륭한 그래픽 작업은 Thought Cafe에 의해 이루어졌습니다.
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