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[학과 내비게이션] 기계공학과, 모든 공학의 기초…자동차·항공·로봇·바이오까지 융·복합

청소년들이 관심 있는 대학과 학과를 소개하는 ‘학과 내비게이션’ 시리즈를 시작합니다. 대입에서 학생부 종합 전형의 비중이 늘면서 진학을 희망하는 학과에 대한 탐구가 더욱 중요해졌습니다. 하지만 대부분 학생은 여전히 대학 간판이나 점수에 맞춰 학과를 고릅니다. ‘열려라 공부’에서 학생들의 진로 탐색을 돕기 위해 학과에서 무슨 공부를 하는지, 어떤 진로가 있는지 알려드립니다. 1회는 기계공학과입니다.


더 저렴하고 효율적인 기계, 설계하는 학문
중공업부터 의학까지 ‘멀티 플레이’ 공학
데니스 홍, 이찬진, 이소연 등 다방면 활동

수학·물리 기본…4대 역학 배워 설계·제작
“생활 곳곳에 적용할 수 있어 흥미로워”
팀 작업 많아 인내·의사소통·협동심 중요



로봇공학자 데니스 홍, ‘한글과 컴퓨터’를 만든 이찬진, 우주인 이소연의 공통점은 뭘까. 지금은 각각 다른 분야에 몸담고 있지만 세 사람 모두 대학에서 기계공학을 전공했다. 기계공학은 모든 공학의 토대가 되는 학문으로 자동차·항공기·선박뿐 아니라 토목·건축·우주항공 등 다양한 분야에서 활용된다. 많은 학생이 과학자나 우주인을 꿈꾸며 막연하게 기계공학과 진학을 희망한다. 하지만 대학교 홈페이지 외에 학과에 대한 정보를 얻을 곳은 많지 않다. 기계공학과에서 무슨 공부를 하는지, 어떤 진로가 있는지 살펴봤다.


에너지·의학 분야로 넓어진 기계공학
 
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“가공할 때 무엇보다 측정을 잘 해야 합니다. 치수를 잘 못 재면 그 재료는 사용할 수가 없습니다.” 서울대 기계공학부 박경환 실습담당자가 학생들에게 공작 기계 중 하나인 ‘선반’으로 재료를 가공하는 방법에 대해 설명하고 있다


“끼리리릭.” 지난달 31일 서울대 39동 지하 2층에 있는 ‘아이디어팩토리’에 들어서자 거슬리는 굉음이 들렸다. 기계공학과 학생 6명이 조를 나눠 공작기계인 ‘선반’에서 원통형 금속조각 가공 작업을 하고 있었다. 금속의 길이를 줄이고, 홈을 파는 일이었다. 기계에 금속을 넣고 스위치를 켜면 원반이 빠르게 돌아가면서 금속의 측면이 잘려나갔다. 박경환 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 실습담당자는 “기계공학과의 핵심인 설계를 잘하려면 재료에 대해 정확히 이해하는 게 중요하다”며 “이런 시간을 통해 기계를 다루는 방법을 배우는 것은 물론, 금속·고무·플라스틱 등 재료의 고유한 특징을 파악할 수 있다”고 말했다.

기계공학과에서 배우는 내용의 핵심은 인간 생활 전반에 필요한 기계를 잘 설계하는 일이다. ‘기계’는 움직이는 힘을 받아 운동이나 일을 할 수 있게 유기적으로 짜여있는 장치를 말하는데, 쉽게 말하면 세탁기·냉장고·자동차 등을 어떤 부품을 사용해 어떻게 만들어야 가장 저렴하고 튼튼할지 연구하고 개발하는 학문이라는 얘기다. 성균관대 기계공학부 황성호 학부장은 “세탁기를 예로 들면 이해가 빠르다”며 “세탁물의 얼룩을 제거할 때 폭포수 방식이나 방망이로 두드리는 방식 중에 효율적인 방법을 결정하는 것은 물론, 세탁기 문을 밀거나 당기는 것 중에서 좀 더 편한 방법을 연구하는 것도 기계공학의 영역”이라고 말했다.

활용 분야가 많다 보니 전망도 밝다. 기계공학은 미래 자동차, 초고속열차. 인공위성, 에너지 등 우리 생활을 편하게 하는 기술에 모두 직접 관여하고 있다. 서울대 기계항공공학부 이수갑 학부장(우주항공공학전공)은 “최근에는 학문의 융·복합 추세에 따라 기계공학의 범주도 점점 넓어지고 있다”며 “자동차·중공업이나 항공·우주공학 외에도 에너지·전자 등에 접목해 손톱 크기의 하드디스크를 만들거나 기계를 이용해 사람의 질병을 치료하는 바이오 의·공학 등도 새로운 분야로 떠오르고 있다”고 말했다.


이론과 실습이 3대 2 비율로 수업

교육과정은 크게 기초과정과 전공과정으로 나뉜다. 1학년 때 배우는 일반물리·미적분 등은 고등학교 과정의 연장선이다. 2학년 때부터 본격적으로 전공과정을 배우는데, 열역학·고체역학·유체역학·동역학 등 4대 역학을 기본으로 한다.

역학은 물체의 운동에 관한 법칙을 연구하는 학문을 말한다. 예컨대 냉장고 내부가 차갑게 유지되는 현상을 일·열·효율을 통해 이해하는 게 열역학이라면 집이나 다리를 만들 때 어느 정도 무게를 견디게 설계할지 연구하는 건 고체역학과 연관 있다. 또 공기의 저항을 줄이기 위해 자동차나 비행기를 유선형으로 만드는 건 유체역학, 자동차나 비행기 등을 달리고 날게 하는 원리는 동역학으로 설명하는 게 가능하다. 포스텍(POSTECH·포항공대) 기계공학과 박성진 교수는 “4대 역학만 제대로 이해한다고 기계를 잘 구성할 수 있는 건 아니다”며 “재료의 기계적 특성은 물론, 컴퓨터를 이용해 장치를 설계하고 도면을 작성하는 방법을 배우는 것도 필수”라고 말했다.

보통 수업은 이론과 실습이 3대 2 비율로 이뤄진다. 이론 수업은 기본적으로 고등학교 때 배우는 물리의 연장선이지만 실생활과 연관된 게 많다. 포스텍 기계공학과 3학년 박예진씨는 2학년 때 들었던 고체역학 수업이 인상 깊었다. 앞에서 봤을 때 ‘I’ 모양으로 생긴 철골이 사각형 모양보다 휘어지는 힘에 강하기 때문에 이걸 이용해 건물을 지으면 거센 바람에도 잘 버틸 수 있다는 내용이었다. 박씨는 “어렵고 복잡한 학문이라고 생각했는데, 우리 생활 곳곳이 기계공학과 연관돼 있다는 게 신기했다”며 “의자가 어느 정도 힘을 버티는지, 적은 재료로 많은 힘을 버티려면 어떤 구조로 만들어야 좋은지 등을 발견하는 것도 기계공학 분야”라고 말했다.


실제 기업처럼 팀 이뤄 설계·제작

기계공학과 수업의 꽃은 설계 실습이다. 실제 움직이는 물체를 만들려면 수업에서 배운 내용을 종합적으로 적용해야 하기 때문이다. 학교마다 조금씩 다르지만 보통 1학년 때 창의공학 설계를 진행하고, 3학년 때 설계 실습을, 4학년 때 졸업 설계를 한다. 동력을 이용해 실제 움직이는 물체를 만들어야 하기 때문에 과정이 까다롭고 복잡하다. 하지만 자신의 머릿속에서 나온 아이디어가 실제 물체로 구체화 되는 모습을 보면서 짜릿한 성취감도 느낄 수 있다.

이런 경험은 기계공학에 대한 이해를 높이는 것은 물론, 진로 계발에도 도움을 준다. 성균관대 기계공학과에서 박사 학위를 받고 한국원자력안전기술원 연구원으로 일하고 있는 김선혜씨는 원래 조경학과에 들어갈 계획으로 공학계열에 진학했다. 하지만 1학년 때 들었던 설계 수업에서 포탄을 쏘는 장난감 탱크를 만들었던 경험 때문에 기계공학도의 길을 걷기로 했다. 김씨는 “단순히 ‘포탄을 쌓아 과녁을 맞힐 수 있는 기계를 제작하라’는 한 문장이 실제 현실에서 이뤄지는 과정에 참여할 수 있어 흥미로웠다”며 “제작 과정에서 발생한 문제를 조원들과 함께 머리를 맞대 해결해 나가는 것도 적성에 맞았다”고 말했다.

이는 사회생활을 미리 엿보는 기회도 된다. 서울대는 1학년 때 창의설계 실습을 통해 로봇을 만들고, 3학년 때 ‘설계제조 및 실습’에 참여하게 돼 있는데, 이때 7명으로 구성된 팀은 사장 1명, 서기 1명, 사원 5명으로 역할을 맡아 실제 회사에서 팀 프로젝트를 수행하는 것과 비슷한 방식으로 이뤄진다.

삼성전자가 휴대전화를 새롭게 개발하기 전에 시장조사를 실시해 사람들 의견을 듣는 것처럼 설계에 들어가기 전에 내부적으로 고객 요구사항 목록을 만들고, 개념 설계도와 상세 설계도를 그린 후 가공을 진행한다. 또 중간중간 디자인을 점검하고 교수 면담을 통해 문제점이 없는지 끊임없이 확인한다. 서울대 기계항공공학부 우주항공공학전공 4학년 김주현씨는 “설계를 꼼꼼하게 안 하면 이후에 물건을 제작할 때 가격이 터무니없이 올라가거나 길이가 안 맞아 가공 자체를 못할 수도 있다”며 “이런 문제를 사전에 방지하기 위해 5~6시간 회의하는 건 기본이고, 사장 역할을 맡은 사람은 실제 기업처럼 디자인 점검이나 교수 면담 전날에는 밤새기도 한다”고 말했다.


다른 분야 진출 상대적으로 쉬워

기계공학과의 가장 큰 장점은 열려 있는 학문이라는 거다. 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 4학년 한승현씨는 “공대에 가려고 하는데 아직 명확하게 정한 분야가 없을 때는 기계공학과에 진학하는 걸 추천한다”며 “기계공학은 모든 공학의 기초가 되기 때문에 전기전자공학이나 컴퓨터공학 등 다른 분야에 진출하는 것도 상대적으로 쉽다”고 말했다.

어떤 학생들이 진학하면 좋을까. 다른 과목보다 수학·물리 과목을 잘하는 건 기본이다. 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 3학년 백지영씨는 “고등학교 때 배우는 물리가 덧셈이라면 대학교 때 배우는 내용 역학은 ‘미적분’ 수준이다”며 “기계공학과 진학을 염두에 둔 사람은 고등학교 때 반드시 물리Ⅱ까지 꼼꼼히 학습할 필요가 있다”고 말했다. 이 얘기는 물리 과목이 어렵고 흥미가 없는 사람은 기계공학과에 진학해도 적응하기 쉽지 않다는 의미다.

하지만 그렇다고 대학 과정까지 선행할 필요는 없다. 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 이경수 교수는 “영재학교·과학고 출신 학생 중에는 대학 때 배우는 일반물리까지 익히고 입학하는 경우가 많은데, 1학년 때는 좋은 점수를 받아도 2~3학년에 올라가면 차이가 거의 없다”며 “이론이 현실에서 어떻게 적용되는지 모른 상태에서 공부하는 건 큰 도움이 안 된다”고 말했다.
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기계공학은 또 끈기와 인내가 필요한 학문이다. 창의적으로 기계를 설계하는 것도 중요하지만, 설계나 가공 과정에서 문제에 부딪혔을 때 이를 해결하기 위해 끊임없이 도전해야만 좋은 성과를 낼 수 있다.

의사소통 능력이나 협동심도 필요하다. 팀을 짜 수행하는 과제가 많아서다. 의사소통이 잘못돼 설계 단계에서 작은 실수가 생기면 기계를 제작하는 과정에서 문제가 커질 수도 있다. 김선혜씨는 “기계공학 분야는 혼자 힘으로 할 수 없는 경우가 많기 때문에 다른 사람들의 의견을 수용하는 태도가 중요하다”며 “학부 때 실습 외에도 다양한 문제를 조원들과 함께 풀었던 경험 덕분에 취업 후에도 다른 사람과 의견을 나누고 갈등을 해결하는 데 별 어려움이 없다”고 말했다.
 
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자료: 한국교육개발원(2014)

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졸업 후 진로
가장 많이 취업하는 건 자동차 분야…대학원 진학률도 높아

| 현대기아차, GM, 현대모비스 등 취업
| 중공업·건설 쪽은 불황으로 진출 줄어
| 대학원 진학하면 관련 분야 무궁무진


‘취업 깡패’. 다른 학과보다 취업이 잘되는 학과를 빗대어 표현한 말이다. 기계공학과가 대표적이다. 공학의 토대가 되는 학문인 만큼 졸업 후 진출할 수 있는 분야도 다양하다. 자동차·중공업·가전·발전 등 전통적 산업 분야뿐 아니라 토목·건축·조선·우주항공 등의 분야에서도 매우 핵심적인 역할을 하고, 반도체·전자·철강·소재 분야에서도 일할 수 있다.

서울대 기계항공공학부 기계공학전공 이경수 교수는 “전자기업이나 반도체회사에서 공정을 담당하는 건 전기전자공학이나 화학공학을 전공한 사람들의 영역이지만 휴대전화를 튼튼하게 설계하거나 반도체 제작 기계를 만드는 일은 기계공학 전공자들의 역할”이라며 “수공예품이 아닌 이상 기계가 안 쓰이는 곳이 없기 때문에 뻗어 나갈 수 있는 분야도 넓다”고 말했다.

‘취업 깡패’ 별명…산학협력도 활발

그중에서도 가장 많이 들어가는 건 자동차 회사다. 자동차 산업은 연구개발부터 생산설계까지 전 분야가 기계공학과 연관 있다. 엔진을 오래 사용할 수 있게 개발하는 일이나 자동차 부품을 더 빠르고 안전하게 생산하는 기계를 설계하는 일 등이다. 성균관대 기계공학부 황성호 학부장은 “학부를 졸업하고 취업하는 학생의 30~40% 정도가 현대기아자동차·GM·현대모비스·현대파워텍 등에서 생산·설계 업무를 한다”며 “부품을 생산하는 라인을 좀 더 빠르고 튼튼하게 만드는 일을 한다고 보면 된다”고 말했다.

예전에 활발했던 중공업·건설 분야로의 진출은 최근 들어 많이 줄었다. 국제 유가가 떨어지면서 재정 위기를 맞은 산유국의 플랜트 발주가 줄고, 조선업체에서 해양플랜트를 경쟁적으로 수주했다가 손실을 본 게 이 업계에 불황을 몰고 왔다. 성균관대 기계공학과에서 석사학위를 받고 현대차 하이브리드 성능개발팀에서 일하고 있는 염승재 연구원은 “산업과 긴밀한 관련이 있는 분야기 때문에 경기의 영향을 받을 수밖에 없다”며 “2013년에 학부 졸업할 때까지는 중공업이나 건설회사에 들어가는 사람들이 많았는데, 최근에는 거의 찾아보기 어렵다”고 말했다.
 
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기업탐방을 떠난 기계공학부 학생들이 업체 직원의 설명을 듣고 있다. [사진 성균관대]


학교에서는 학생들의 취업을 돕기 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 정기적으로 진행하는 기업 탐방이 대표적이다. 자동차나 중공업 회사 공장에 방문한 학생들은 수업 시간에 배운 이론이 실제 현장에서 어떻게 쓰이는지 눈으로 확인하고, 기업이나 업무에 대한 정보를 얻는다.

산학협력 프로그램을 운영하는 곳도 있다. 성균관대는 LG화학이나 삼성 SDI와 협력해 학생들의 취업을 지원한다. 기업에 지원해 선정된 학생은 4학년 등록금을 장학금으로 받고, 방학 동안 현장실습을 통해 인턴십을 실시한 후 졸업 후 2년 동안 의무적으로 근무하면 된다. 황 학부장은 “1년에 많으면 10명, 적으면 4~5명 정도가 이 프로그램의 혜택을 받는다”고 말했다.

포스텍은 동문을 연계한 창업 멘토링 프로그램을 운영 중이다. 보통 3단계로 이뤄지는데, 1단계가 창업한 선배들과 편하게 얘기를 나누는 멘토링 카페, 2단계가 선배들이 운영하는 벤처기업에서 인턴 프로그램에 참여해 경험을 쌓는 POVI(POSTECH Venture Innovators), 3단계가 창업 아이디어를 실현할 수 있는 멘토링을 받는 APGC(Association of POSTECH Grown Companies)-Lab이다. 포스텍 기계공학과 박성진 교수는 “매년 2~3개의 신생 벤처기업이 문을 연다”며 “이제는 우리나라가 대부분 분야에서 최고 수준을 자랑하기 때문에 새로운 사업을 만들어낼 필요가 있다”고 말했다.

“서울대는 절반 정도가 대학원 진학”

취업 대신 대학원을 선택하는 사람도 많다. 서울대는 45.7%(2013년 기준), 포스텍은 76%(2015년 기준), 성균관대는 22.3%(2015년 기준)가 대학원에 진학했다. 취업을 못하는 게 아니라 안 하는 거다. 학문의 특성상 연구할 수 있는 분야가 무궁무진하기 때문이다. 서울대 기계항공공학부 우주항공공학전공 4학년 김주현씨는 “학부 때는 항공우주공학에 대한 전반적인 내용을 배웠다면 대학원에서는 로켓엔진개발 분야에 대해 좀 더 심도 있게 연구하고 싶다”며 “서울대는 보통 절반 정도가 대학원에 진학한다”고 말했다.

학교에서도 연구 참여 프로그램 등을 운영해 학생들이 대학원의 연구에 참여해 볼 수 있게 돕는다. 포스텍 기계공학과에서 박사 학위를 받고 한국생산기술연구원에서 일하고 있는 차경제 선임연구원은 “대학교 2학년 때부터 고분자성형연구, 로봇제어연구 등에 참여했다”며 “실험이 이뤄지는 과정을 통해 실제 이론이 연구에 어떻게 적용되는지 확인할 수 있었고, 이 과정에서 흥미를 느껴 자연스레 대학원 진학을 꿈꾸게 됐다”고 말했다.

연구소의 문턱은 점점 낮아지고 있다. 박 교수는 “최근에는 각 연구실에서 학부생이 참여할 수 있는 주제를 따로 선정하고 있다”며 “졸업하기 전에 2~3개 연구에 참여하는 학생들이 많다”고 말했다. 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 4학년 한승현씨는 “1년에 한 번씩 ‘오픈랩’ 행사가 열려 연구소에서 어떤 연구 이뤄지는지 확인할 기회도 있고, 학생이 원하는 2학년 때도 인턴으로 참여하는 게 가능하다”고 말했다.
 
글=전민희 기자 jeon.minhee@joongang.co.kr
사진=김경록 기자 kimkr8486@joongang.co.kr
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