초보 공학자를 위한
레벨 업 가이드

공학은 우리 삶 어디에나 있다. 이 책 역시 수없이 많은 기술과 엔지니어의 손을 거쳐 만들어졌다. 통신 기술을 활용해 원서를 수입하고, 컴퓨터를 활용해 책을 디자인한 뒤 엔지니어들이 개발한 종이와 잉크, 인쇄 기계로 제작되었다. 마지막으로 이 책과 글이 여러분에게 가닿기 위해서는 통신 및 운반 기술이 필요할 것이다.
그러나 공학이 꼭 이렇게 복잡한 기계를 사용하는 것만은 아니다. 공학은 아주 사소한 사물, 예를 들어 빗자루에도 적용된다. 빗자루의 원리는 세게 누르는 힘을 멀리 휩쓰는 동작으로 변환시켜 사물을 옮기는 것, 즉 지렛대의 원리를 활용한다. 이처럼 우리의 삶은 공학의 산물이라고 할 수 있다.
이 책은 당연하게 느껴왔던 일상을 구성하는 공학의 여러 분야를 소개하고 대표적인 발명품, 그 원리와 비하인드 등을 유쾌하게 설명하고 있다. 이공계열 진학 및 진로를 선택한 병아리 공학자들의 흥미를 돋워줄 수 있으며 그들이 꿈을 이루는 데 격려와 응원을 아끼지 않는 발돋움이 되어줄 것이다.

공학을 가장 간단하게 설명해 줄
10가지 주제

〈1장. 공학이란 무엇일까?〉에서는 먼저 공학의 개념과 기초를 비롯해 공학자가 되기 위해 갖춰야 할 자질에는 무엇이 있는지 알아본다. 〈2장. 공학의 과학〉에서는 공학에 적용되는 수학 및 과학 개념을 훑어본다. 공학은 과학과 수학을 응용하여 이루어지므로 2장의 내용을 공부함으로써 이어질 내용에 대비해 볼 수 있다.
〈3장. 건축〉에서는 건축의 역사와 건축에 사용되는 기계, 현대 건축물의 구조와 원리 등을 알아본다. 〈4장. 동력과 과학〉에서는 기술을 실현 가능케 하는 에너지의 종류와 에너지의 발생 원리를 설명한다. 또한 오염이 덜한 에너지 자원의 종류를 알아보며 이 책을 읽을 초보 공학자들에게 지속 가능한 발전이라는 방향을 제시한다. 〈5장. 운송 수단〉에서는 지구촌화를 이끈 여러 교통수단의 유래와 구조를 알아본다. 배가 발명되며 바다를 건너가 다른 나라와 교류할 수 있게 되었듯 우주를 여행하는 우주선을 개발함으로써 다른 행성을 탐사할 수 있게 될지도 모른다. 5장에서는 인류의 최대 목표라 할 수 있는 우주여행에 대한 논의 역시 다룬다. 〈6장. 기계〉는 우리 삶을 편리하게 하는 사물의 기본 원리와 구조를 설명한다. 6장을 주의 깊게 읽고 주변을 관찰한다면 평소에는 눈치챌 수 없었던 공학 기술을 발견하게 될지도 모른다.
〈7장. 화학 공학〉에서는 만물을 이루는 원자와 같은 요소의 특징 및 결합과 그를 통해 발전된 현대의 기술을 살펴본다. 또한 이를 통해 지구에 닥친 환경 오염 문제, 스포츠 공학의 불공정성 등을 짚어본다. 〈8장. 생명 공학〉은 우리를 더욱 건강하게 살게끔 도와주는 의료 기술과 유전자 조작 등의 예시를 소개한다.
〈9장. 통신〉에서는 현재 가장 소중한 기술인 통신 기술의 역사와 발전을 살펴본다. 〈10장. 미래의 공학〉에서는 아직 실현되지는 않았지만 수많은 엔지니어가 힘을 합쳐 개발 중인 미래 기술을 소개한다. 여기에는 화성으로 인류의 거주지를 옮기는 프로젝트, 히어로 영화에서나 볼 수 있었던 나노 기술 등이 포함되어 있다.
마지막으로 〈기술 연대표〉에서는 기원전부터 현재까지 핵심적인 발명의 타임라인을 제공한다.


책 속에서

생각해 보자. 내가 가진 아이디어를 다른 사람들에게 설명할 수 없다면 무슨 소용이 있을까? 특정 시간 이내에 해결해야 하는 중요한 문제의 기한을 놓쳐서 심각한 결과가 초래된다면 어떻게 될까?
〈1장. 공학이란 무엇일까?〉
1.2 공학자의 자질 중에서

모든 것은 ‘원자’라고 불리는 작은 입자로 이루어져 있다. 마침표 하나를 인쇄하는 데 쓰인 잉크에는 약 10조 개의 원자가 있다. 서로 다른 물질이 만나면 원자끼리 달라붙고 배열되는 방식에서 특성을 얻는다. 또한 화학 반응에서 원자들은 새로운 물질을 만들기 위해 재배열한다. 지금까지 약 6천만 개의 다른 물질이 발견되었다.
〈2장. 공학의 과학〉
2.5 사물을 구성하는 아주 작은 요소들 중에서

고층 건물이 극복할 마지막 문제는 바람이 큰 건물에 미치는 영향이다. 고층 빌딩의 측면은 큰 돛처럼 움직이는 공기를 잡는다. 부르즈 칼리파는 이를 피하고자 기류를 잡지 않고 바람의 방향만 바꾸도록 고안된 뾰족한 모양으로 설계되었다.
〈3장. 건축〉
3.2 고도의 제한 중에서

최초의 공공 전력 공급은 1881년 영국의 작은 마을 고덜밍에서 개발되었다. 그들은 마을 근처의 강에서 물레방아를 사용한 수력발전으로 전기를 생산해 사용했다. 하지만 이 시스템에는 문제가 많았기 때문에 1884년에 폐쇄되었고, 그 이후 20년 동안은 전기를 사용하지 못했다.
〈4장. 동력과 과학〉
4.4 국가 단위의 발전 중에서

타르 포장은 9세기에 이라크에서 처음 사용되었지만 다른 곳에서는 널리 사용되지 않았다. 그러나 자동차가 발명되면서 도로를 매끄럽게 만들 필요가 생겼고, 1900년대 초반부터는 타르를 사용해 도로를 만들게 되었다.
〈5장. 운송 수단〉
5.1 운송 중에서

황당하겠지만 빗자루는 사실 기계다. 빗자루의 원리는 세게 누르는 힘을 멀리 휩쓰는 동작으로 변환시켜 작은 것들을 옮기는 것이다. 삽과 낚싯대 역시 이러한 지렛대의 원리를 이용한다. 모든 지렛대는 “지렛목(받침점)”이라는 지점에서 회전하여 힘을 변경하는 막대이다.
〈6장. 기계〉
6.1 간단한 기계 중에서

기계적 재활용은 사용한 플라스틱을 녹여 새 제품으로 만들기 위해 과립 또는 분말로 바꾸는 과정이다. 기계적 재활용을 위해 먼저 사용한 플라스틱 제품을 씻고, 작은 조각으로 자른다. 이 경우 중합체가 분해되므로 기계적으로 재활용된 플라스틱으로 만든 제품은 다시 기계적으로 재활용될 수 없다.
〈7장. 화학 공학〉
7.4 플라스틱 문제 중에서

고대부터 양귀비는 통증을 완화시키기 위해 사용되었다. 1800년대 후반 양귀비에서 통증을 완화하는 화학 물질 모르핀이 확인되었고, 이는 곧 ‘디아모르핀’이라는 강력한 신약의 기초로 사용되었다. 이 약은 잠시 ‘헤로인’이라는 이름으로 판매되었고, 그 이름은 오늘날까지 이어져 왔다.
〈8장. 생명 공학〉
8.1 제약 공학 중에서

벨은 전화 특허를 전신 회사인 웨스턴 유니온에 단돈 100,000달러를 받고 팔려고 했다. 그러나 그들은 이 제안을 거절하는 역사상 가장 큰 사업적 실수를 저지르게 된다.
〈9장. 통신〉
9.2 파동을 통한 통신 중에서

엔지니어들은 소행성이 위험한 경로에서 벗어나게 하기 위해 대책을 세우고 있으며 여기에는 탐사선을 보내는 것이 포함되어 있다. 핵폭탄을 사용해 소행성의 방향을 틀 수도 있다. 또는 하나의 큰 소행성을 부숴 작은 조각으로 만들 수도 있다.
〈10장. 미래의 공학〉
10.2 소행성의 공학 중에서

머리말6
책 소개8

1장공학이란 무엇일까?
1.1 발견과 발명12
1.2 공학자의 자질14
1.3 공학의 경제학18
1.4 위험과 안전20
1.5 엔지니어란?24
1.6 측정28
… 퀴즈30

2장공학의 과학
2.1 과학에서 공학으로34
2.2 숫자의 공학36
2.3 과학에 사용되는 공학38
2.4 미는 힘과 당기는 힘40
2.5 사물을 구성하는 아주 작은 요소들44
2.6 에너지의 균형48
… 퀴즈52

3장건축
3.1 고대의 건축56
3.2 고도의 제한58
3.3 다리를 건설하기62
3.4 깊게 땅 파기66
3.5 다른 세계에 정착하기68
… 퀴즈70

4장동력과 공학
4.1 에너지원74
4.2 전기78
4.3 발전82
4.4 국가 단위의 발전84
4.5 친환경86
… 퀴즈88

5장운송 수단
5.1 운송92
5.2 개인용 운송 수단94
5.3 대중교통96
5.4 배와 잠수함98
5.5 비행기100
5.6 우주와 우주 너머로102
5.7 미래의 교통수단106
… 퀴즈108

6장기계
6.1 간단한 기계112
6.2 동력으로 작동하는 기계114
6.3 시간 측정116
6.4 로봇 공학118
6.5 지능형 기계120
6.6 양자 컴퓨팅122
6.7 멋진 기술124
… 퀴즈126

7장화학 공학
7.1 연금술, 마법인가 공학인가?130
7.2 시대별 제련 방식132
7.3 반사와 어둠136
7.4 플라스틱 문제138
7.5 비료142
7.6 공학과 스포츠144
… 퀴즈146

8장생명 공학
8.1 제약 공학150
8.2 심장의 공학152
8.3 피부 아래에는 무엇이 있을까?154
8.4 신체를 구성하는 요소156
8.5 장기는 어떻게 자랄까?158
8.6 실험실에서 잉태된 생명160
8.7 유전자 조작162
8.8 주방 안의 공학164
… 퀴즈166

9장통신
9.1 통신의 역사170
9.2 파동을 통한 통신172
9.3 디지털화174
9.4 데이터의 세계176
… 퀴즈178

10장미래의 공학
10.1 별을 향하여182
10.2 소행성의 공학186
10.3 더 작은 것들188
10.4 새로운 세상 만들기190
10.5 불가능한 공학적 주제194
… 퀴즈196

기술 연대표
큰 영향을 미친 발명품200
연대표: 기원전 1만 년~ 서기 1500년202
연대표: 서기 1500 ~ 1900년204
연대표: 서기 1900 ~ 2000206
연대표: 21세기208

정답211
용어 사전220