* 엔지니어의 길과 재료분석 방법을 소개하다!
* 저자의 살아 있는 경험이 오롯이 담겨 있다!

흔히 ‘소부장’이라고 하는 소재·부품·장비 가운데 소재 산업은 우리나라 산업의 중심이며 제조업의 뿌리가 되는 산업으로 반도체, 디스플레이, 자동차, 2차 전지 등 전자, 화학, 기계 산업에서 가장 기본이 되는 기술이자 경쟁력의 핵심 요소이다. 또한 소재 산업은 높은 부가가치를 가져다주며 높은 기술력을 통해 제품의 품질과 안정성을 높여준다. 이러한 소재 산업이 발전하려면 소재에 대한 이해도가 높아야 하며 기초 지식의 누적을 통한 원천 기술을 반드시 확보해야 한다.
소재의 이해와 분석 방법은 곧 과학의 기초 지식과 연관이 커서 재료들의 특성을 구분하여 소재를 구성하는 재료들을 조화롭게 만들어 국가 기초과학의 발전을 이끌고 수출 제품의 경쟁력을 높여줄 것으로 예상된다. 소재 산업이 이렇게 중요하다 보니 국가적으로도 많은 정책과 투자가 지원되고 있지만, 미래 우리나라의 국가 경쟁력을 이끌 엔지니어를 배출하는 대학에서는 소재 관련 학문에 대한 실습보다는 이론 위주 교육이 진행되고 있다. 그러다 보니 실제 대학에서 가르치는 내용과 소재 관련 연구와 제조하는 기업의 실무와는 차이가 있어 기업에 신입사원이 입사하면 처음부터 다시 교육해야 한다는 얘기까지 나온다.
이런 상황에서 대학생, 대학원생, 신입 엔지니어들에게 실질적으로 도움이 되도록 소재 분석에 관해 대학에서 배우는 기초 지식보다는 오픈 액세스 논문, 분석 노하우 등을 통해 재료 분석 방법에 대한 응용법을 소개한 이 책이 대학과 기업 모두에 도움이 될 거라고 본다. 또한 재료를 정확히 해석하여 연구 방향이 올바르게 설정되도록 해서 시간과 노력을 최소화해 연구개발을 성공적으로 이뤄내는 데 도움이 될 것이다.

* 재료분석 이론의 모든 것!
* 재료 특성 분석 방법과 정성적·정량적 분석 방법 소개!

4차 산업혁명 시대에 미래산업의 중심이며 뿌리 산업이라고 할 소재 산업의 중요성이 더 커지면서 소재를 이루는 재료의 분석 방법과 이해에 대한 관심도 많아지고 있다. 이에 이 책에서는 엔지니어의 길과 재료분석 방법 그리고 관련 정보를 공유하고자 한다.
‘1장 엔지니어가 걸어가는 길’에서는 어떻게 엔지니어가 되고 신입 엔지니어는 어떤 일을 하는지 소개하고 신입 엔지니어에서 시니어 엔지니어, 관리자 엔지니어를 거쳐 즐기는 엔지니어가 되는 과정을 저자의 경험과 함께 알려준다. ‘2장 재료 분석 방법’에서는 재료 특성 분석 방법으로 X선 회절분석법, 열중량분석/시차주사열량분석, 비표면적, 입도 분석기, 제타 포텐셜 등을 설명하였다. 또 재료의 정성·정량분석 방법으로 가스 크로마토그래피, 액체 크로마토그래피, 유도결합 플라즈마 분석 등을 다양한 사진과 함께 안내했다. ‘3장 무료로 논문을 보려면’에서는 자유롭게 접근해 이용할 수 있는 국내외 오픈 액세스 저널을 소개했다.
대학, 기업, 국가연구기관에서는 투자를 많이 하고 인력을 확충하여 신소재 개발에 열을 올리는데 신소재를 성공적으로 개발하려면 재료의 분석과 해석 방법이 매우 중요하다. 이에 따라 신소재 개발의 연구 방향이 설정되며 신소재 개발의 성공 여부는 최종적으로 재료분석과 해석 결과에 따라 결정된다. 현장에서 배우고 경험한 재료의 분석 이론과 해석 방법에 대한 지식을 소개한 이 책이 대학생과 초급 엔지니어가 학교나 기업에서 수행하는 재료 개발 프로젝트에 큰 도움이 될 것이다.



<책 속으로>

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이 책은 대학생과 대학원생은 물론 초급 엔지니어를 대상으로 썼으므로 장비 전문가, 장비 오퍼레이터 등 전문가에게는 내용이 쉬울 수도 있다. 하지만 현장에서 필자가 배우고 경험한 재료의 분석 이론과 해석 방법에 대한 지식이 대학생과 초급 엔지니어가 학교나 기업에서 수행하는 재료 개발 프로젝트에 도움이 될 거라고 기대한다. 그리고 재료를 정확히 해석해서 연구 방향이 올바르게 설정되고 그로써 시간과 노력을 최소화해 연구개발에 성공하는 데 조금이나마 도움이 되기를 바란다. - 6쪽

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X선 회절분석법은 X선 회절을 이용하여 재료가 가진 고유한 결정 구조, 입자 크기 및 결함에 대한 데이터를 산출하는 비파괴 분석이다. 브래그 법칙과 밀러지수를 이용해 재료의 결정 구조를 분석한다. X선을 시료에 주사하여 주사 각도를 변경시켜 산란되어 나오는 X선을 정리·검출하여 재료 구조를 분석한다. - 55쪽

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입도 분석기는 입자의 크기, 분포 등을 정밀하게 분석해서 재료의 특성과 물성을 파악할 수 있는 장비로 학교, 연구소 및 기업에서 많이 사용되고 있다. 식품, 제약, 화학, 도료 등 많은 산업에서 입도 분석기가 널리 활용되고 있으며, 특히 레이저 회절(Laser Diffraction)을 이용해 마이크로 단위까지 측정이 가능한 입도 분석기는 없어서는 안 될 중요한 장비이다. - 97쪽

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점도를 측정하는 데 가장 간편하고 사용하기 쉬운 장비인 회전 점도계, 브룩필드 점도계가 많이 사용되고 있다. 브룩필드 점도계는 측정이 아주 빠르고 바로 결과를 얻을 수 있어 공정이나 제품의 품질 관리에 빠질 수 없는 장비이다. 최근에는 제조 공정에 바로 설치(In-Line)하여 실시간으로 점도를 측정해주는 점도계도 개발되어 있다. - 122쪽

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유도결합 플라즈마(ICP)는 분자들의 파장(원자, 질량 대 전하비) 등을 측정하여 정성·정량분석을 하는 방법이다. 특히, 저농도 분석(ppm 단위)이 가능하며 ICP-MS의 경우, ppt 단위까지 분석이 가능하다. ICP 분석은 분석 효율이 높으며 동시에 다원소 측정이 가능한 현대 최고의 분석 장비이다. - 182쪽

프롤로그
재료의 분석 이론과 해석 방법을 담다

1장 엔지니어가 걸어가는 길
① 어떻게 엔지니어가 되나
② 신입 엔지니어는 무슨 일을 할까
③ 일과 가정의 중심, 매력적인 시니어 엔지니어
④ 기업의 책임자, 관리자 엔지니어
⑤ 즐기는 엔지니어, 꾸준함과 첫인상

2장 재료 분석 방법
① 재료 특성 분석 방법
재료 건축법, X선 회절분석법
열받으면 변한다, 열중량분석/시차주사열량분석
재료의 속살, 주사전자현미경/에너지분산분광법
1g 속에 축구장만 한 공간, 비표면적
아주 작은 입자의 크기, 입도 분석기
산? 염기? - pH미터
재료의 끈적임, 점도
밀당의 비밀, 제타 포텐셜
물 위를 걷는 방법, 표면장력
② 재료의 정성·정량분석 방법
미량 물질까지 분석하는 가스 크로마토그래피
미량 물질까지 분석하는 액체 크로마토그래피
문화재 보존 과학 X선 형광분석기
우주 최초의 물질상태, 유도결합 플라즈마 분석

3장 무료로 논문을 보려면
국가 오픈 액세스 플랫폼
국가리포지터리
Korea Open Access Journals
DOAJ
Nature Communications
MDPI

에필로그
소재 산업은 국가 경쟁력