[초청강연] 4차 산업혁명과 기계공학교육에서의 비선형동역학

최연선(Yeon-Sun Choi) 대한기계학회 2018 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2018 No.6

많은 기대와 우려 속에 4차 산업혁명이 시작되었다고 한다. 이슈에 민감한 한국사회에서 4차 산업혁명에 대한 논란이 가중되고 있다. 교육분야에서도 지난 날의 교육에 대한 반성과 새로운 시도가 필요하다는 주장이 강력하게 대두되고 있다. 세상은 바뀐다. 그러나 바뀌어야 할 것이 있고 바뀌어서는 안 되는 것이 있다. 이 시점에서 우리 교육시스템을 돌아 보고 대학에서는 4차 산업혁명에 대비하여 기계공학과에서 무엇을 가르치고 무엇을 연구해야 하는가를 살펴보고자 한다. 이를 위해 기계공학에 대한 정의, 기계공학과 교육과정에 대한 점검, 기계공학과 졸업 후 현장에서 당면하게 되는 기계시스템 설계와 운전에 관해 살펴보고자 한다. 이어서 기계공학을 어렵게 하는 비선형동역학에 대해 기계공학에서 비선형 요인, 비선형 현상, 비선형 해법 등에 대해 알아보고자 한다. 또한 기계공학과 전자공학을 비교하여 기계공학의 본질과 비선형동역학의 중요성을 피력하고자 한다.

〈학술논문〉 : 기계공학 교육과정과 합리적 이수체계 연구

송동주(Dong Joo Song),심재진(Jae Jin Shim),하일규(Il Kyu Ha),백미경(Mi Kyung Baek) 대한기계학회 2010 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2010 No.11

기계공학 특성에 맞는 교과과정 이수체계 모델 및 준수 방안연구를 통하여 기계공학교육 프로그램의 교육과정 운영의 개선방안을 모색하였다. 이를 위하여 국내외 기계공학분야 학과들의 이수체계, 교과과정, 세부전공영역별 교과목, 학습성과별 교과목, 설계교육에 대하여 자료를 수집하고, 설문조사를 통하여 다양한 구성원들의 의견을 반영하여 결과를 분석하고 제시하고자 한다. 기계공학 프로그램들이 보다 합리적으로 공학교육인증을 준비하고, 유지하기 위해 교육과정이수기준과 기계공학분야의 전공분야별 인증기준을 개선하여야 하는 방향에 대하여 분석하고자 한다. 이러한 분석을 통하여 기계공학분야의 합리적인 선후수 이수체계 제도의 도입 및 정착, 다양한 세부전공영역별 교육과정 수립시 필요한 정보를 제공하고자 한다. Mechanical engineering curriculum has been studied through curriculum tree model and requirement of prerequisite courses. We analyze curriculum, curriculum tree system, course outcomes, design education of mechanical engineering programs in korean and foreign universities and present results to improve current curricular system. Current study would analyze, develop, and help mechanical engineering programs to prepare better for engineering education accreditation, to maintain accreditation and also to suggest desirable accreditation criteria 8 for mechanical engineering. Through this analysis we try to provide reasonable model curriculum structure, prerequisite courses and necessary information about establishing various sub-major curriculum in mechanical engineering.

컴퓨터공학 기계를 통한 작업이 지적장애인의 인성에 미치는 영향 : 독일의 직업재활시설을 중심으로

김혜정 한국장애인고용촉진공단 고용개발원 2008 장애와 고용 Vol.18 No.1

전반적으로 일반산업체의 주문생산에 의존하고 있는 독일의 장애인직업재활시설은 일반사업체의 작업공정과정의 자동화, 아시아·동유럽국가간의 가격경쟁으로 지속적인 일거리를 유지하는데 어려움을 겪게 되었다. 이에 직업재활시설은 컴퓨터 자동화된 기계 특히, CNC(Computerized Numerical Control) 기계를 도입하여 부가가치가 높은 작업을 장애인근로자에게 제공하여 뚜렷한 수익성과를 보았다. 그러나 직업재활시설의 궁극적 목적인 장애인의 인성발달 및 촉진에 대한 성과는 불투명하였고, 지금까지 이에 대한 조사·연구도 거의 이루어지지 않았다. 본 연구는 이러한 이론적인 배경과 문제를 바탕으로, CNC 기계를통해 자동화된 작업이 일반 수동기계로 수행되는 작업에 비해 직업재활시설의 핵심과제인 장애인의 인성촉진에 미치는 영향을 알아보고자 하였다. 제기된 연구문제에 따라 직업재활시설 금속작업영역에 CNC 기계로 작업하는 지적장애인 35명(실험집단)과 일반 수동기계를 다루는 지적장애인 28명(비교집단)을 대상으로 이들의 주관적·객관적 작업환경과 인성을 조사하였고 두 집단간에 비교하였다. 이 밖에도 CNC 기계사용 유무에 따른 주관적·객관적 직무환경과 인성지표간의 연관성을 분석하였다. 연구결과에 의하면, 작업 수행 시 CNC 기계사용 유무에 따른 주관적 작업환경과 인성과 관련하여 미미한 차이를 보였으나 객관적 작업환경에는 뚜렷한 차이를 나타냈다. 그리고 CNC 기계사용 유무에 따른 주·객관적 작업환경의 차이는 두 집단간에 차이를 나타내는 인성에 영향을 미치지는 않았다. 본 연구결과는 컴퓨터공학 작업기계 사용만으로는 직업재활시설 장애인들의 인성촉진을 기대할 수 없음을 제시하였다. 따라서 이들의 전인성 발달을 위해서는 직업재활시설 상황에 적합하고 근로장애인 개인의 직업적 능력과 적성, 흥미를 고려한 직무설계가 개발되어야 한다. In increasingly competitive markets the introduction of new technologies in the production process, especially CNC (Computerized Numerical Control) technologies have become indispensable for sheltered workshops. These applications offer job opportunities for persons with mental retardation, but also change the conditions of work. This article deals with the contribution of CNC technology, compared to conventional machines, on the personality development of the mentally disabled. An empirical study has been carried out at 6 sheltered workshops with 35 mentally retarded employees (quasi experimental group) who worked with CNC machines, and 28 employees (control group) with conventional machines. Both groups have been compared according to their perceived and objective conditions of work and their attributes of personality. The results suggest that IT-based working equipment does not necessarily help to enhance the personality development of mentally retarded employees. These technologies must be accompanied by individual measures at the working place that comply with the needs, wishes and capabilities of the mentally retarded.

해외장기연수를 통한 글로벌 공학교육

송철기(Chul Ki Song),권진회(Jin-Hwe Kweon) 한국공학교육학회 2008 공학교육연구 Vol.11 No.2

경상대-피츠버그주립대학교, 경상대-오하이오주립 대학교 간의 국제교류 프로그램은 글로벌 공학 교육을 위해 개발된 프로그램이다. 피츠버그 주립대학교와 SAE Baja 프로그램과 공학경영 프로그램을 각학기별로 구성하였으며, 오하이오 주립대학교와 기계공학 프로그램을 수행함으로써, 어학 향상을 이룸과 동시에 종합설계, 공학경영, 전반적인 기계공학을 익히게 된다. 연수후에는 학생들의 어학능력이 현저히 향상되고 있음을 확인할 수 있으며, 졸업 후에는 거의 전원이 산업체 취업을 하고 있어 취업률 향상과 취업의 질적 향상에 큰 도움이 되고 있음을 알수 있다. GNU(Gyeongsang National University)-PSU(Pittsburg State University) and GNU-OSU(Ohio State University) joint program are developed for our global engineering education. Though the SAE Baja program and the engineering management program with PSU, and the mechanical engineering program with OSU, our students have learned the capstone design, the engineering management, and the mechanical engineering as well as English conversation. After these joint programs, our students have improved English ability and have got good jobs as global leaders.

인간공학을 적용한 농작업 환경개선 편이장비 지원사업의 현황과 발전방향

이명숙,박경숙,홍창우,박정화 대한인간공학회 2008 대한인간공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.10

우리나라는 전통적인 농업 국가였으며, 급속한 산업화와 경제개발의 영향으로 농촌인구의 도시이동 증가로 농촌인구가 빠르게 감소하였고, 최근에는 고령화, 여성화로 인해 농촌 노동력의 부족이 심각한 상황에 처해있다. 현재 전 세계적으로 국기기틀을 유지하는 식량안보 산업의 하나로 인식되어온 현대 농업은 재래 농업에 비해 작업의 기계화와 자동화로 인해 농업생산성이 많이 증가되었고, 이로 인해 농업인들도 과중한 농업노동으로부터 어느 정도 벗어나게 되었다. 그러나 증가된 농업기계만큼이나 관련 사고도 증가되어 농작업과 관련된 재해율은 전체 산업 재해율의 4.5 배에 달하고 있으며, 경제적 손실도 연간 14 조원에 이를 것으로 추정하고 있다. 그리고 농작업 관련 재해의 직접적 원인이 되는 농업기계로 인한 사망자도 매년 120~140 명에 이르고 있으며, 농업기계의 안전성 조사결과에서도 주요장치의 편의성, 시계성, 비상 조작 장치 배치 등에 있어서 인간공학적 고려가 부족한 것으로 나타났다. 따라서 농업인의 안전에 대한 철저한 대책마련과 재해를 효과적으로 감소시킬 수 있는 관리방안이 마련되어야 할 시점이다. 농촌진흥청에서는 이러한 사각지대에 놓인 농업인에 대한 농작업 안전을 지원하기 위하여 다양한 농작업 환경과 고령 및 여성 농작업자의 특성을 고려한 인간공학적 개념을 도입한 농작업 환경개선 편이장비 지원사업을 2008 년부터 신규로 추진하고 있다. 본 연구에서는 사업의 전반적인 현황과 추진체계를 분석하고 향후 발전적인 사업방향을 제시하고자 한다.

해외장기연수를 통한 글로벌 공학교육

송철기(Chul Ki Song),권진회(Jin-Hwe Kweon) 한국공학교육학회 2008 공학교육연구 Vol.11 No.4

GNU(Gyeongsang National University)-PSU(Pittsburg State University) and GNU-OSU(Ohio State University) joint program are developed for our global engineering education. Though the SAE Baja program and the engineering management program with PSU, and the mechanical engineering program with OSU, our students have learned the capstone design, the engineering management, and the mechanical engineering as well as English conversation. After these joint programs, our students have improved English ability and have got good jobs as global leaders. 경상대-피츠버그주립대학교, 경상대-오하이오주립 대학교 간의 국제교류 프로그램은 글로벌 공학 교육을 위해 개발된 프로그램이다. 피츠버그 주립대학교와 SAE Baja 프로그램과 공학경영 프로그램을 각학기별로 구성하였으며, 오하이오 주립대학교와 기계공학 프로그램을 수행함으로써, 어학 향상을 이룸과 동시에 종합설계, 공학경영, 전반적인 기계공학을 익히게 된다. 연수후에는 학생들의 어학능력이 현저히 향상되고 있음을 확인할 수 있으며, 졸업 후에는 거의 전원이 산업체 취업을 하고 있어 취업률 향상과 취업의 질적 향상에 큰 도움이 되고 있음을 알수 있다.

기계분야 유망기술 기획에 관한 연구: 한국기계연구원의 사례를 중심으로

이운규,곽기호,이상민,이정호,박상진,Lee, Oonkyu,Kwak, Kiho,Lee, Sang Min,Lee, Jungho,Park, Sang-Jin 대한기계학회 2015 대한기계학회 논문집 C. 기술과 교육 Vol.3 No.4

본 연구에서는 한국기계연구원에서 수행한 전략스페셜리스트 운영 사례를 중심으로 기계분야 유망기술 기획 연구 방법론 및 유망기술 도출 결과를 제시하였다. 유망기술 도출을 위해 한국기계연구원은 조직 관점에서 연구기획 전담부서 이외에 연구본부 별 1인의 전담 인력을 파견하는 전략스페셜리스트 제도를 신설 운영함으로써 연구원 차원의 지원과 협력 체계를 확립하였다. 방법론 관점에서는 외부 환경 분석과 연구원 내부 역량 분석을 동시에 활용하였으며, 세부 주제 도출을 위해 서지결합분석을 활용하였다. 이를 통해 한국기계연구원은 기계기술 8대 유망 주제와 주제별 세부 테마를 도출하였다. 본 연구 결과는 한국기계연구원의 주요사업 기획에 반영되어 세부 과제 기획의 전략성 강화에 기여하였으며, 향후 기계분야의 유망기술 기획의 우수 사례로서 널리 활용될 것으로 기대된다. In this study, we suggested the methodology and the results of planning of promising technologies in mechanical engineering by focusing on the case of the Korea Institute of Machinery and Materials (KIMM). For dedicated commitment to planning of promising technologies, KIMM newly introduced task-force called as 'specialist unit'. In addition, KIMM combined the investigation of external environments with the analysis of internal capabilities of KIMM and utilized the bibliographic coupling analysis in the process of the exploring sub themes. Finally, we provided 8 promising fields and their sub themes in the mechanical engineering. Our study contributed to the strategic development of the main research programs of KIMM. Our findings can be also utilized as the best practice of planning of promising technologies in the field of mechanical engineering.

오토마타의 기계공학적 원리를 활용한 SEL 기반 융합인재교육 프로그램 개발 연구

이준표,김성애,이승항,한갑수,이은지,이동수,지순덕,이원희,김하현 한국기술교육학회 2019 한국기술교육학회지 Vol.19 No.1

The purpose of this study is to develop a SEL(Social and Emotional Learning)-based STEAM program that utilizes the mechanical engineering principle of automata; it further aims to apply these principles to verify field suitability. For this study, a SEL-based STEAM program was developed using mechanistic principles of automata according to preparation, development, and improvement stages, and revised and supplemented based on the contents of expert review and students’ evaluations. The characteristics of the STEM program developed through this study are as follows. First, the developed STEAM program is based on SEL as well as on the 2015 revised curriculum. Second, the developed STEAM curriculum comprises a total of six programs, and consists of four programs that can be substituted for classes at the middle and high schools and two programs for free semester classes at the middle schools. Third, the developed STEAM program is based on the mechanical engineering principles of “automata,” converging on “family,” “the influence of technology,” “safety,” “reading,” and “ecosystems.” Based on the creative design and the stage of students’ emotional experiences, teaching and learning activities are carried out using the mechanistic principles of automata. Fourth, the developed STEAM program is divided into teachers’ textbooks and students’ textbooks, and it is composed of specific materials such as various readings, activity examples, and reference materials, including QR codes, thus enhancing the utilization of the field. The STEAM program developed through this study was structured to help students to develop adequate social and empathic ability by utilizing the mechanical engineering principles of Automata. Through this program, it is expected to contribute to fostering creative people whose humanities and technology are naturally convergence. 이 연구의 목적은 오토마타의 기계공학적 원리를 활용한 SEL(Social and Emotional Learning, 사회정서학습) 기반 융합인재교육 프로그램을 개발하고 이를 적용하여 현장 적합성을 확인하는데 있다. 이를 위하여 준비, 개발, 개선의 단계에 따라 오토마타의 기계공학적 원리를 활용한 SEL 기반 융합인재교육 프로그램을 개발하고 이를 전문가의 내용 검토와 학생 평가 결과를 바탕으로 수정, 보완하였다. 이 연구를 통해 개발된 융합인재교육 프로그램의 특징은 다음과 같다. 첫째, 개발된 융합인재교육 프로그램은 SEL을 기반으로 한 것으로 2015 개정 교육과정에 기초한 것이다. 둘쨰, 개발된 융합인재교육 프로그램은 중, 고등 차시대체형 4종, 중학교 자유학기 2종 총 6개의 프로그램이며 20차시의 프로그램으로 구성되었다. 셋째, 개발된 융합인재교육 프로그램은 오토마타의 기계공학적원리를 기반으로 하여 ‘가족’, ‘과학기술의 영향’, ‘안전’, ‘독서’, ‘생태계’, ‘나’를 주제로 융합되었으며 상황제시, 창의적설계, 감성적체험의 단계에 따라 오토마타의 기계공학적원리를 활용한 교수, 학습 활동이 이루어졌다. 넷째, 개발된 융합인재교육 프로그램은 교사용 교재와 학생용 교재로 구분되었으며 다양한 읽을거리, 활동 예시, QR코드가 포함된 참고자료 등 구체적인 자료로 구성되어 현장 활용도를 높였다. 이 연구를 통하여 개발된 융합인재교육 프로그램은 오토마타의 기계공학적 원리를 이해하는 동시에 사회적으로 충분한 공감능력을 갖출 수 있도록 구성되었으며 이를 통해 인문과 기술이 자연스럽게 융합된 미래 지향적 창의 인재 양성에 기여할 것으로 기대된다.

국내 플랜트 엔지니어링 산업의 기계공학 분야 기술인력 수급을 위한 대학교육 개선에 관한 연구

심현선(Hyun-Sun Shim),김영일(Young-Il Kim),정광섭(Kwang-Seop Chung) 대한설비공학회 2010 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2010 No.11

기계학습을 활용한 화학공학의 연구동향 및 적용 사례

황성원,이동준,문지영,김민정,( Dela Quame ),황규영 한국공업화학회 2020 한국공업화학회 연구논문 초록집 Vol.2020 No.-

기계학습의 활용이 점차 다양한 분야로 확대되는 가운데 화학공학에서도 다양한 분야의 연구가 기계학습을 활용하고 있다. 본 연구는 기계학습이 화학공학에 적용된 사례를 검토하고 분석하였다. 또한, 화학공정의 핵심 분야 중에 하나인 반응기 설계에 기계학습을 활용하여 반응기의 성능을 향상시킨 사례와 그래핀 합성에 기계학습을 활용하여 최적의 실험 조건을 구현하고 이를 통해서 생산된 그래핀의 사양을 높인 사례를 보여준다.