화학공학과는 어떤 학과일까?(예비대학생을 위한 화학공학과 전공 소개) - 2편(전공과 총평)

안녕하세요? 1편에 이은 화학공학과 전공과 총평 포스팅입니다.

1. 화학공학과 전공

화공과의 교과목 중에서 5개의 대표 과목 소개하겠습니다. 
유체역학, 열전달, 물질 전달, 열역학, 반응공학입니다. 이 다섯 개 과목은 취업 면접 때도 질문이 나오는 기본적인 과목입니다.

기계공학에서도 유체역학, 열역학, 열전달 과목을 배우는데요. 차이점을 말씀드리자면 기계공학도라면 이것들을 안 배우고 그냥 다른 분야로 진출할 수도 있지만 화학공학도라면 반드시 배우셔야 합니다. 화학공학도가 진출 가능한 모든 분야의 근간이 되는 과목이기 때문에 피하시지 않는 게 좋습니다. 

간단한 과목 개요 먼저 말씀드릴게요 이 다섯 과목을 배우기 전에 화공양론이라는 개론 과목에서 수치 계산하는 법을 익히게 되고요 예를 들어 간단하게 a라는 원료를 잘 가공해서 b라는 플라스틱을 만들어보려고 합니다. 공장에서 뭔가 반응을 시켜야겠죠. 그 반응 자체는 일단 유기화학과 고분자 화학의 내용이 될 겁니다. 파이프를 따라서 a라는 물질의 반응 지점까지 이동할 때 물질의 속도가 어떻게 변할지 유체의 흐름을 알아야 하는데요. 이를 유체 역학을 통해서 배우고, 물질의 농도에 따라 어떻게 변할지는 물질 전달에서 배우고, 물질의 온도가 어떻게 변하는지 인위적인 열 출입 과정은 어떻게 계산할지
열전달과 열역학에서 배우게 됩니다. 그리고 이 모든 반응에서의 최적의 조건을 계산하거나 최적의 반응기를 설계하는 것이 반응 공학의 내용입니다. 

반복해서 말씀드리자면 유체역학과 열전달과 물질 전달 과목들은 물질의 이동 현상을 이해하는 데 필요합니다. 어떤 반응이나 흐름에서 물질의 운동량에 대한 내용, 물질의 몰수에 대한 내용, 물질의 열 에너지에 대한 내용 등등 변화하는 양상을 이해하거나 예측하는 데 씁니다.

이제 과목별로 디테일하게 볼게요 

첫 번째는 유체 역학. 유체의 거동을 배우는 학문이죠. 
화공에서 다루는 물질은 대부분 액체 상태의 화학 물질이거나 가스 형태이기 때문에 유체 역학을 통해서 이런 물질의 흐름을 계산하는 일이 중요하다고 볼 수 있습니다. 유체 역학의 내용은 방대하고 복잡해서 이 영상을 통해서 자세하게 소개할 생각은 없습니다. 간단하게 키워드만 언급하자면 우선 점성에 대해서 배우게 됩니다.

유체의 끈적거리는 정도에 따라 거동이 달라지겠죠. 또 관류유동이나 개수로유동 같이 어떤 특정한 환경에서 유체가 어떤 식으로 흐르는지 배우게 되고요 무차원화라는 기법을 통해 풀기 어려운 유체의 거동을 간단하게 배울 수 있다. 
고요 이후 나비에스톡스방정식을 통해 유체의 운동량을 계산하게 됩니다. 

두 번째는 열 전달 말 그대로 열이 전달되는 내용을 배웁니다. 
열전달의 종류에는 전도 대류 복사가 있는데 좀 간단히 설명을 드리면 온도의 차이가 있는 두 개의 계가 만나면 어딘가에서 어딘가로 열이 이동하게 됩니다. 이때 시간에 따른 온도의 변화나 분포에 대한 내용을 배우게 됩니다. 

세 번째는 물질 전달. 물질 전달이랑 열전달을 묶어서 물질 및 열전달이라는 과목으로 배우기도 하고요 나눠서 배우기도 합니다. 물질 전달은 말 그대로 물질이 전달되는 것을 배우는 과목이고. 어떤 농도 차가 있는 두 개의 물질이 이동하면서 평형을 이루는 과정에 대해 배우게 됩니다. 이 물질 전달 과목 안에서 분리 공정 단원을 배우기도 하고 분리 공정이라는 과목을 따로 배우기도 합니다. 분리 공정에서는 증류. 추출 등 혼합물로부터 필요한 물질을 분리. 정지하는 내용을 배웁니다. 화학 공정을 설계하는데 아주 중요하죠 증류탑과 같은 분리기에 필요한 높이와 직경 이런 것들을 계산하게 되고요 바이오 제약 쪽이나 환경 쪽으로 가시는 분들은 이 과목이 특히 더 중요합니다.

네 번째는 열역학입니다. 열역학은 반응 중에 오가는 열과 에너지에 대한 내용을 배우게 되고요 열역학을 배우는 모든 학과들 중에서 화공과가 가장 넓은 범위로 심화해서 배우게 됩니다. 5급 공무원 기술고시에서 열역학 과목이 기계직에서는 선택이지만 화공직에서는 필수입니다. 그만큼 중요하다는 거겠죠. 열역학은 기본적으로 열과 일이 들어가고 나가고를 논하는 학문입니다. 

 

어떤 사람이 열량 Q만큼의 음식을 먹고 W만큼의 일을 했을 때 이 사람 몸에 남아 있는 에너지 증가분은 Q-W 이게 바로 열역학입니다. 열을 이용해서 일을 할 수도 있고 외부로부터 일을 받아서 열을 발생시킬 수도 있고 에너지를 이용해서 열과 일을 조절할 수가 있습니다. 이것을 이제 화학반응과 상평형에 적용시키는 것이 화학공학에서 배우는 열역학입니다. 이 과목은 이후에 반응 공학과 분리 공정, 유체 역학에서도 쓰이기 때문에 열역학은 기본으로 잘 익혀두셔야 합니다.

다섯 번째 반응공학 반응기라는 개념이 있습니다. 
화학 반응을 일으키기 위한 최적의 환경을 제공하는 역할을 하는 그런 기구라고 생각하시면 되고요 이 화학 반응기 설계 방법을 배는 과목입니다. 분리 공정에서는 분리기를 배우고 반응공학에서는 반응기를 배우는 거예요. 반응기는 크게 탱크 타입과 튜브 타입으로 나뉘고요 이 안에서도 종류가 좀 나뉩니다. 이런 반응의 종류에 따라 온도가 변함에 따라 촉매의 유무에 따라 주어진 반응식이 얼마큼 반응하는지 계산하는 법을 배웁니다.

주요 교과목 내용을 보니까 좀 감이 오시죠 이처럼 화학공학은 변화를 연구하고 예측하는 학문입니다. 유체의 변화, 열의 변화, 에너지의 변화, 상태의 변화 등등 이 변화가 의도한 대로 흘러가도록 설계하는 것이 화학 공학인 것입니다. 

이제 주요 교과목 외에 다른 과목 살펴볼게요 1학년 기초 과목 간단하게 언급만 하겠습니다. 미분적분학이랑 공업 수학, 거의 모든 공대학과 커리큘럼에 기본이 되는 과목이죠. 수학은 공학을 이해하기 위한 기본 도구입니다. 
잘 익혀두시는 게 좋고요 

 

일반 물리학, 일반 화학 전부 1학년 때 배우는 기본 내용이죠. 기타 전공과목으로는 화공양론, 단위 조작, 화공양론이라는 과목 안에서 단위 조작을 배우는 경우도 있고요 단위 조작이라는 과목 안에서 화공양론, 유체역학, 열전달, 물질 전달 전부 다 배우기도 합니다. 

화공양론은 그냥 화학공학 계론이라고 생각하시면 됩니다. 에너지수지식을 세우는 법을 주로 다루고요 보통 2학년 초에 배우는데 단위 조작이라는 제목으로 배우기도 합니다.

물리화학이라는 과목이 있습니다. 여러 가지 화학 현상을 물리적으로 이해하는 학문이고요 간단하게는 열역학과 양자 역학의 기초 과목을 배운다고 생각하시면 됩니다. 이 역시 2학년 초쯤에 배우게 됩니다. 

유기화학. 이것도 사실 핵심 과목 중 하나죠 탄소를 기반으로 한 화학물을 유기화학물이라고 하고 이 유기화학물에 대한 학문을 유기화학이라고 합니다. 근데 일반적으로 알려진 반응기나 작용기에 대한 내용보다는 산업에서의 활용되는 부분만 중점적으로 배우게 돼서 화학과에서 배우는 유기화학과는 다소 차이가 있습니다.

고분자화학. 주변에서 볼 수 있는 플라스틱 고무 섬유 이런 것들이 사실 전부 고분자 화합물입니다. 이 고분자 화합물을 만들 때 조절을 잘해서 원하는 성질을 끌어내는 과정이 중요하겠죠. 고분자의 온도나 구조에 따른 물성 변화 합성을 위해 사용하는 공정 사용하는 촉매 등등 다양한 프로퍼티를 조절함으로써 산업에서의 쓰임새를 끌어내는 법을 배웁니다.

공정 제어 설계 과목이 있습니다. 공정을 운영하고 제어하는 내용을 배우는 과목이고요 실제 제조업 공정에서 잘 맞는 과목이기 때문에 취업에 많은 도움이 됩니다. input과 output 간 관계를 도출하고 제어해서 수율을 향상하는 것이 학습 목표이고요 기본적으로 안전성에 포커스를 맞추고 배우게 됩니다. 수치 해석과 프로그래밍도 배우게 됩니다. 화학반응을 계산할 때 수치 해석적으로 계산이 필요할 때도 있어서 C나 Matlab을 이용해서 수치 해석을 할 수 있어야 합니다.

반도체 공정. 반도체 회사가 목표라면 수강을 권장드리고요 전기화학. 배터리 회사가 목표면 수강을 권장드립니다. 그 외에 석유화학공학, 생물공정, 생물학, 화공생명공학, 미생물학, 생화학, 환경공학 등의 과목이 있습니다. 

2. 화학공학과 총평

화학공학과 총평 말씀드리겠습니다. 화학공학은 화학을 베이스로 해서 물리와 수학을 배우는 학과입니다. 물리 싫어하시면 오면 안 돼요 화학공학은 변화를 연구하고 효율을 개선하는 학문입니다. 당연한 얘기지만 머릿속에 경제성에 대한 관점이 있어야 돼요

또 범용성과 확장성이 좋은 전공입니다. 화학공학과는 기본적으로 융합 학문이기 때문에 이것을 가지고 무엇을 적용해보겠다라고 마음먹은 대로 생명 에너지 환경 전자 나노 등 다양한 분야로 진출할 수가 있습니다. 도시공학 생명공학 다음으로 여학우가 많습니다. 남녀 비율이 극단적이지 않다는 것은 아주 굉장한 장점이죠. 학과 분위기가 다릅니다. 공대생 치고 나름 상큼한 대학 생활이 가능하지 않을까 싶습니다. 

 

긴 글 읽어주셔서 감사드리고 이만 마치겠습니다.