나노과학기술 교과과정에 관한 연구

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 목적은 한국학술진흥재단의 대학교육과정 개발연구 지원사업의 일환으로서 나노과학기술 (Nanotechnology, NT)분야의 교육과정의 모형을 제시하는 것이다.
나노과학기술이란 나노미터 (10억분의 1 미터) 정도로 아주 작은 크기의 물질 또는 소자를 만들고 제어하는 기술로서, 원자 및 분자 단위의 물리 현상을 이용하여 인류에게 필요한 여러 가지 물질, 도구, 기계를 만드는 것을 목표로 하고 있다. 이 분야는 개별 원자나 분자를 직접 관찰, 제어할 수 있는 장비인 STM (Scanning Tunneling Microscope), AFM (Atomic Force Microscope) 등이 1980년대에 발명된 이후로 본격적으로 시작되었고, 1990년대에 탄소 나노튜브와 같은 새로운 나노물질이 만들어지면서 비약적으로 발전하고 있다. 나노기술이 발달하면 반도체의 집적도를 혁신적으로 높일 수 있고 상상 속에서만 존재할 수 있었던 여러 가지 초소형 기계들을 만들 수 있게 될 뿐 아니라, 약품들을 포함한 수많은 신물질 개발이 이루어질 수 있을 것이다. 21세기를 이끌어 갈 원천기술로서의 나노기술의 중요성은 미국, 일본, 영국, 독일 등 여러 선진국 정부에서 인식되어 많은 연구비가 이미 투자되고 있다. 우리나라에서도 범정부 차원의 나노기술 종합발전계획이 확정되어 연구개발 및 교육에 거액의 예산이 투입되고 있다. 나노과학기술(NT)은 반도체 집적회로 기술 등 현재의 미세 가공기술을 더욱 개선하는 것(Top Down)을 포함하여, 원자 또는 분자를 조립하여 새로운 기능을 가지는 물질 및 구조물을 창조하는 기술(Bottom Up)을 대상으로 한다. 이를 위하여서는 원자와 분자 수준에서 작용하는 근본적으로 새로운 개념의 동작 원리를 규명하여 실용화하는 과정이 필요하다.
나노기술은 현재의 소형화 기술을 점진적으로 개선하는 기술이 아니라, 원자와 분자 수준에서 작용하는 근본적으로 새로운 개념의 동작 원리를 규명하여 실용화하는 기술이다. 나노미터 세계의 물리법칙은 크기가 훨씬 더 큰 지금의 소자들에서 작용하는 물리법칙과 근본적으로 다르므로, 원자와 분자 수준의 새로운 현상 및 원리를 탐구하는 물리학, 화학 등의 기초과학이 나노기술의 발전에 중추적인 역할을 할 것으로 예상된다. 나노기술의 또 다른 중요한 특징은 기존의 학문 분류를 뛰어넘는 복합적인 성격을 띤 학문이라는 점에 있다. 원자나 분자를 직접 제어한다는 점에서 화학과 가깝고, 미시세계의 물리법칙인 양자역학이 적용된다는 점에서 물리학과 밀접하다. 따라서 이 분야를 제대로 연구하기 위해서는 물리학과 화학 사이의 장벽을 허물고 새로운 체제를 만들 필요가 있다. 또한 나노재료의 제조와 분석은 재료과학 또는 공학과의 협력을 필요로 한다. 21세기를 주도할 신기술인 나노기술을 20세기의 학문 분류 방법으로 이해해서는 안 되며, 이웃한 전공간의 협력을 통한 새로운 패러다임으로의 전환이 요구되는 시점이다.
위에서 설명한 바와 같이 나노과학기술은 학제적 학문의 성격을 가지므로, 이에 대한 교육과정은 대학원에 설치할 수도 있고, 학부에 설치할 수도 있다. 본 연구에서는 현재 예측되는 나노과학기술의 발전방향을 검토하여, 학부에 설치하는 교육과정으로서 물리, 화학, 재료과학의 학제 간 성격을 띤 새로운 나노과학기술 분야의 교육과정에 대한 모형을 제시하고자 한다.

국문 초록 (Abstract)

1. 서론
2. 나노과학기술의 연구 및 교육현황과 교육주제의 설정
2.1 국내의 현황
2.2 외국의 현황
2.3 나노과학기술의 현재와 학부교육과정을 위한 주제의 설정
2.4 본교에서의 추진 현황
3. 나노과학기술의 교육과정
3.1 교육목표
3.2 교육과정
3.2.1 교양과 전공의 구성, 학위취득 요건
3.2.2 나노과학기술 전공과목의 편성
3.3 모델교과과정
3.3.1 나노과학기술 단일전공의 학점이수 권장 순서
3.3.2 나노과학기술 전공과 물리학을 복수전공하는 경우의 학점이수 계획의 권장 순서
3.3.3 나노과학기술 전공과 화학을 복수전공하는 경우의 학점이수 계획의 권장 순서
3.3.4 나노과학기술 전공과 재료공학을 복수전공하는 경우의 학점이수 계획의 권장 순서
3.3.5 물리학, 화학 또는 재료공학을 복수전공하는 경우의 교과목 연결계보
4. 맺음말
5. 참고문헌