반응 및 공정 시스템 |
산업 및 연구 현황 |
∙ 학계의 선진성에도 불구 낙후 ∙미국의 화학관련의 3대 분야 ∙ 연구실 수준의 연구 단계 |
발전 전망 및 추세 |
∙ 산업발전의 방향을 정보기술과 접목 ∙ 지식 기반의 공정 소프트웨어 수요 증가 ∙ 환경, 안전, 경제적 측면의 동시 반영 | |
세부분야 |
∙ 생산공정의 정보기술 ∙최적 운전 기술 ∙ 공정 설계기술 ∙ 공정 측정 및 제어기술 ∙ 공정 모사, 제어, 최적화 기술 ∙ 정보전자재료공정 ∙ Information Technology |
7.1.2. 소재분야
소재 산업은 원료물질의 개발, 소재의 제조 및 응용기술, 그리고 상품화기술 중 하나 이상이 포함되어 새로운 기능의 소재를 생산하는 산업으로, 파인세라믹스 및 고분자 신소재 및 복합재료 등을 포함한다. 산업구조의 고도화, 제품의 고급화 추세에 따라 첨단산업 발전을 위한 핵심소재를 생산하는 소재산업은 국가적으로 중점육성 해야될 전략분야로서의 중요성이 부각되고 있다. 또한 기존 산업 및 첨단산업에 응용되어 기존제품의 고부가가치화, 신제품의 개발, 생산공정의 자동화 등에 기여함으로써 미래산업 발전 및 산업구조 고도화를 이루게 된다. 소재분야의 산업 및 연구 현황, 그리고 발전 방향 및 추세를 표 7.2에 정리하여 보았다. 표에서 알 수 있듯이 화학공학 학문 체계 내에서의 소재분야 연구는 금속 소재를 제외한 세라믹과 고분자 소재에 국한되어
표 7.2. 소재산업의 발전 전망 및 추세
소 재 산 업 |
산업 및 연구 현황 |
∙90년대에 연평균 18% 성장 ∙소재관련 기술이전 기피현상 심화 ∙국내의 경우 연구개발 및 제품화 초기 단계 ∙핵심 소재 및 제품의 수입의존도 심화 ∙미국과 일본의 60% 수준 | |
발전 전망 및 추세 |
∙2008년까지 연평균 12% 성장 예상 ∙경량화, 내진․내열․성형성 강조 ∙기초적, 독창적 연구의 중요성 강조 추세 | ||
세부분야 |
세라믹분야 |
∙세라믹 센서 ∙SMD화 부품 ∙생체친화성 세라믹스 ∙환경산업용 촉매담체 ∙지능전압형 엑츄에이터 ∙초전도체 ∙정보전자재료 | |
고분자 소재분야 |
∙소재고급화 및 기능성 향상 ∙환경․유통 산업에 필요한 균일성 수지 ∙정밀가공 엔지니어링 플라스틱 ∙복합기능섬유 ∙고성능 도료․접착제 ∙분해성 고분자 ∙분자제어 수지 ∙고분자 알로이 ∙이온성 수지 ∙재활용 고분자 ∙개질 천연고분자 |
있으나, 광범위한 분야를 다루고 있다. 한 예로 고분자 소재 분야는 기능성 고분자 신소재, 환경친화적 고분자, 재활용 플라스틱 등 다양한 연구분야가 있으며, 이들은 대부분 국가 기간 산업에 연관되어 있다. 화학공학자로서의 고분자 분야 연구자는 유기 합성을 통한 새로운 고분자 소재의 개발에도 관여하지만 고분자 신소재 생산 공정개발에 주력하고 있다.
7.1.3. 정밀화학 및 생물화학공학 분야
정밀화학산업은 산업 및 실생활에 많이 사용되는 의약품, 촉매, 첨가제, 화장품 등을 생산하는 산업군을 총칭한다. 정밀화학산업은 기술집약적이고, 소량다품종의 생산구조를 지녀 범위의 경제효과가 크고, 관련산업, 사회적 필요에 따라 기능성의 향상과 용도의 다양화에 부응하는 고부가가치 산업이다. 정밀화학의 생산공정은 기초원료-중간원료-완제품 등으로 이루어져 있는데, 이중 주로 중간체 또는 원료합성부문에 고도의 기술을 요하는 핵심공정이 포함되어 있다. 세계 정밀화학산업은 선진국에서는 핵심기술을 요하는 중간체․신물질 등의 분야에 특화하고 있다. 정밀화학분야의 산업 및 연구 현황, 그리고 발전 방향 및 추세를 표 7.3에 정리하여 보았다.
생물화학공학은 산업적으로 유용한 제품을 생산하거나 공정을 개선하기 위하여 생체나 생체 유래물질 또는 생물학적 시스템을 활용하는 기술을 총칭하는 것으로 정의될 수 있다. 생물화학공학기술은 기존산업에서의 상품생산 시스템에 커다란 영향을 미침과 동시에, 기존 산업의 틀을 넘어선 새로운 산업을 창출할 가능성을 지니고 있다. 생물화학공학기술을 핵심기술과 부차적 기술로 구분하면, 핵심기술에는 유전자조작(유전자치환)기술, 세포융합기술 등의 upstream 기술, 대량배양기술, 생물반응기(bioreactor), 정제기술 등의 downstream 기술이 있으며 부차적 기술에는 세포, 미생물, 동식물의 선별기술과 축적기술, 효소이용기술, 실용적인 벡터․숙주의 개발, 상업화 기술, 기타 하부기반기술(시약, 기기, 정보시스템, 미생물 및 종자 수집 등)이 있다.
생활수준의 향상과 복지 부문에 대한 관심의 증대는 생물화공산업 제품의 선호도를 증대시키고 있다. 2000년대에는 소량다품종의 고기능성 제품에 대한 요구가 증대될 것이며 특히 제품의 신기능성, 제조과정의 환경친화성, 인체와 환경에 대한 적합성 등에 대한 요구가 증대될 것이다. 수요 면에서는 신제품에 대한 수요는 대단히 많으나 이는 신제품의 개발과 경제성에 따라 충족된다. 개량제품에 대한 수요는 기존제품의 단점을 보완할 목적으로 꾸준히 증가하고 있으나 제조단가의 경쟁력이 이를 결정하고 있다. 20세기 후반 선진국을 중심으로 한 산업화사회의 급격한 발전은 복지 수요에 대한 관심과 요구를 증대시키고 있으며, 이를 충족시킬 생물화공산업의 수요도 따라서 증가될 것으로 전망된다.
표 7.3. 정밀화학산업의 발전 전망 및 추세
정 밀 화 학 산 업 |
산업 및 연구 현황 |
∙90년대 연평균 5.4% 성장 ∙선진국에서는 중간체, 신물질 등의 분야로 특화 ∙국내 18조 630억 규모(1997년 현재) ∙국내의 경우 완제품 위주의 생산구조(범용제품) ∙전체적인 기술수준은 선진국의 60% 수준 | |
발전 전망 및 추세 |
∙향후 연평균 5% 성장 예상 ∙신물질창출단계를 넘어서 정밀공정기술로 발전 | ||
세 부 분 야 |
의약 |
∙분자조합 화학, 대량 효능검색 기술 ∙특정 질병 치료제 | |
농약 |
∙환경적합형 생분해성, 저독성 농약, 생물계 농약 | ||
염료․안료 |
∙반응성 및 분산 염료 ∙전자․의료용 복합다기능성 염료 | ||
접착제 |
∙환경 친화형 수성․무용제형 및 Hot Melt 제품 ∙전기전자, 통신산업용 기능성 접착제 | ||
계면활성제 |
∙환경적합형 생계면활성제 | ||
첨가제 |
∙환경친화형 저공해 첨가제, 영구 지속형 첨가제 | ||
화장품 |
∙고령화사회형 제품, 소량 기능성 제품 | ||
촉매 |
∙유류 탈황, 배기가스 절감 등 청정용 촉매 ∙신에너지 생성 등 에너지 관련 촉매 | ||
사진용 화합물 |
∙환경 친화형 저공해 제품 ∙전기․전자가 접목된 무공해 사진 영상 제품 |
생물화공기술을 이용한 화학제품 생산의 기술개발 동향은 주로 생화학제품 및 공업용 효소 위주이며, 생분해성 플라스틱․아크릴아마이드 같은 고분자 및 범용화학 제품의 연구개발도 중요시되고 있으며, 생물화공을 이용한 환경문제의 처리에 있어서는 기본적으로 다방면의 지식이 있어야 하며, 지역의 특수성에 맞는 생물환경처리기술의 개발이 필요하다. 생물화학공학분야의 산업 및 연구 현황, 그리고 발전 방향 및 추세를 표 7.4에 정리하여 보았다.
표 7.4. 생물화학공학 분야의 발전 방향 및 추세
생 물 화 학 공 학 산 업 |
산업 및 연구 현황 |
∙90년대 연평균 32%의 증가율 ∙전반적인 기술경쟁력은 60% 수준 ∙유전자재조합기술 및 발효기술은 세계적 수준 | |
발전 전망 및 추세 |
∙향후 연평균 13% 성장예상 (2010년 시장 1510억$) ∙의약, 식품, 환경 분야에서 생물산업 수요 증가 ∙단백질공학, 유전자 치료기술 등의 기술영역 확대 | ||
세 부 분 야 |
생물화학 |
∙바이오화장품, 효소류, 바이오세제, 바이오폴리머 ∙효소대량생산공정, 바이오솔벤트 ∙생물공정이용 신기능 화학물질 | |
생물의약 |
∙치료용 항체, 면역억제제, 항암제, 유전자치료제 ∙각종 성장호르몬, 인공혈관, 인공장기 | ||
바이오식품 |
∙기능성 당, 식품용 효소 ∙기능성 식품, 재조합 바이오 식품 ∙펩타이드 식품, 식품검사약 | ||
생물농업 |
∙생물 농약, 미생물 성장제제 ∙유전자재조합작물 및 화훼, 생물비료 | ||
생물환경 |
∙생물 오폐수 처리 ∙생물학적 토양 복원 | ||
바이오 엔지니어링 |
∙세포배양기술, 생물공정, 고효율 미생물 배양기기 ∙공업용 액체크로마토그래피, 바이오센서 ∙바이오칩, 인공감각기기 | ||
바이오 에너지 |
∙바이오 가스, 바이오 알코올, 청정 에너지 ∙바이오 디젤, 바이오 에너지 대량 생산 기술 |
7.1.4. 에너지․환경분야
전세계적으로 인류가 당면하고 있는 큰 문제 중의 하나는 에너지 자원의 한계성과 지구의 환경오염 문제이다. 특히 국내 부존 자원이 거의 없는 우리 나라는 에너지 수급 구조의 불안정성 심화, 석유 의존도의 급격한 증가, 에너지소비의 고급화 추세, 환경요인 증대 및 투자 제약 요인, 에너지 다소비형 산업 구조, 에너지 산업의 경쟁력 약화 등 많은 구조적 문제점을 안고 있는 실정이다. 이와 같은 국내외 에너지 관련 문제를 장기적으로 해결하는 방법은 효율적 에너지 활용과 함께 에너지 기술력을 함양하여 미래 에너지에 대한 기반을 확충해야 한다.
산업 발전은 인류에게 각종 물질문명의 혜택을 주었으나 환경오염 물질 발생으로 생태계 파괴, 수질, 대기 오염을 유발시켰다. 이러한 환경문제는 국내외적으로 시급하게 대처하지 않으면 안될 중요한 과제로 대두되고 있다. 또한 지금까지 화학공학은 환경오염의 주범으로 인식되어 왔는데, 다양한 환경문제를 해결하기 위해서는 다양한 화학공학적 지식이 필요하다.
지금까지의 에너지 다소비적이고 환경파괴적인 산업화와 경제개발로부터 지속 가능한 에너지, 환경, 경제 개발에 대한 공동체적인 전환이 요구된다. 즉 경제(Economy), 에너지(Energy), 환경(Environment) 소위 3E의 통합적 조화가 필요한 시대가 되었다. 이러한 관점에서 에너지․환경 분야 관련 산업의 전망 및 추세에 대해 간략히 다루고자 한다. 표 7.5에 에너지․환경 분야의 발전 전망 및 추세에 대해 정리하여 보았다.
지금까지는 화학공학 산업을 분야별로 분류하여 각 세부 분야의 발전 추세 및 전망 그리고 향후 유망 분야를 살펴보았다. 위의 각 표에서 발전 추세에 대해 간략히 언급한 것들을 종합하여 보면 다음과 같은 미래화학공학 산업의 방향을 예측할 수 있다.
첫째, 지금까지 공정혁신 중심의 기술개발에서 제품혁신 쪽으로 발전할 것이다. 왜냐하면 범용석유화학제품이 정밀화학제품에 점점 밀려나고, 정밀화학제품 분야에서 기술집약도가 높은 제품의 비중이 높아가고 있는 것은 기존 석유화학제품의 경제성 향상을 위한 공정혁신이 한계에 왔다는 것을 의미하며, 새로운 제품의 개발로 기존 범용제품의 주기를 단축시키고 있기 때문이다. 다시 말해서 산업경쟁에서 수율을 좀 더 높이는 것에 큰 의미를 두지 않고, 오히려 어떤 특성을 지닌 신물질을 만들어내는 것이 훨씬 더 경쟁력을 가지게 되었다.
표 7.5. 에너지․환경 분야의 발전 전망 및 추세
환 경 산 업 |
산업 및 연구 현황 |
∙세계 환경시장 규모 약 4,690억 달러로 추정 ∙국내 환경산업은 연평균 12.7% 성장 ∙1997년 후반에는 금융위기로 환경투자 급감 ∙평균적 환경기술수준은 선진국의 50% 이하 ∙국내 대기, 수질, 토양, 해양의 심각한 오염 |
발전 전망 및 추세 |
∙2000년대 세계환경시장은 8% 성장예상 ∙개발도상국의 공업화는 환경시장의 큰 수요 ∙오염처리에서 오염방지 및 청정기술로 전환 ∙다른 산업과 연계하여 청정생산공정으로 변환 | |
세부분야 |
∙대기, 수질, 폐기물, 토양, 해양 처리․방지 기술 ∙환경 친화적 기술 (오염저감형 공정) ∙환경서비스 산업 ( 환경엔지니어링, 환경컨설팅) ∙청정생산기술 (신공정, 청정연료대체, 청정생산기술) | |
에 너 지 산 업 |
산업 및 연구 현황 |
∙1990년대 연평균 2.2% 성장 ∙국내 기술수준은 선진국의 50% 수준 ∙청정에너지 연구 및 투자 부족으로 전반적 낙후 ∙전반적으로 기술개발 초기 단계 ∙에너지 수급 구조의 불안정성 심화 ∙에너지 소비의 고급화, 다소비형 산업구조 ∙환경요인 증대 및 투자 제약 요인 심화 |
발전 전망 및 추세 |
∙신에너지산업은 향후 22.8% 성장 예상 ∙화석연료의 편중성, 고갈성, 역기능 해결 방향 ∙국제 환경 규제의 심화에 따라 청정에너지 구조 | |
세부분야 |
∙차세대 발전장치 ∙청정․대체 에너지원 이용 및 발전 기술 ∙에너지 저장 기술 ∙미이용 에너지 활용기술 ∙석탄 가스화 복합발전, 고효율 내연기관 |
둘째, 화학공학 산업의 역할이 전통적인 기초소재 공급의 입장보다는 첨단산업의 기술혁신을 선도하는 쪽으로 더욱 부각될 것이다. 산업구조가 변화함에 따라 신제품에 대한 수요가 증대하고, 제품의 경량화․소형화․내구성화 등 특화 규격제품이 늘어나면서 화학공학기술은 신기능 및 우수한 성능을 갖는 소재 창출로써의 역할이 높아지고 있다. 또한 제품의 물성을 설계단계부터 반영시키는 평향설계가 화학공학에서도 중요한 영역으로 주목받고 있기도 하다.
셋째, 신물질 창출과정에서 보여주는 것처럼 화학은 물론 생물학, 의학, 물리 및 전자공학까지 다양한 분야의 지식과 기술이 화학공학기술에 융합되어 기술상승을 유발할 것이다. 기술의 고도화에 따라 어떤 분야건 복합적인 학문의 중첩이 필수적이나 화학공학기술의 경우 가장 포괄적이라 할 수 있다. 예를 들면 신의약 개발의 경우 신화학물질의 합성, 안정성 평가, 활성을 점검하는 과정에서 거의 모든 기술이 관여하고 있다.
넷째, 화학공학산업의 생산활동이 환경 적합형으로 발전하도록 기술혁신이 전개될 것이다. ISO 국제규범에 의하면 향후 모든 공산품은 제품 그 자체는 물론 공정까지도 환경에 미치는 영향을 평가하여 기업의 생산활동에 반영해 나아가도록 되어 있다. 이 규제는 최종상품의 품질을 보증하는 수단으로써의 역할도 기대되지만 화공기술개발의 방향에도 상당한 변화를 줄 것으로 기대된다. 지금까지 효율향상에 치중하던 연구가 환경 적합성 공정의 개발 및 공정합성 쪽으로 더 많이 전개될 것이다. 거시적으로는 지구환경보호, 에너지 및 자원고갈 문제, 식량자급문제 등 인류가 직면한 대규모의 문제 해결에 있어 화학공학 기술이 중요한 역할을 할 것으로 예상된다.
마지막으로 신물질 및 공정설계기술이 점점 더 컴퓨터 및 소프트웨어에 의존하게 될 것으로 예상된다. 앞으로 신물질 창출은 점점 저 향상된 물질개발을 요구하게 되고 따라서 연구개발에 더 많은 시간, 인력, 기술을 요구하게 될 것이다. 신소재나 신공정개발을 위해서 시간과 투자비가 점점 늘어날 것으로 예측되며, 이러한 문제를 해결할 수 있는 방법으로 정보화 D/B 구축, 인공지능, 전산모사, 패턴인식, 그래픽 등 컴퓨터 기술에 의존, 컴퓨터 구현을 통하여 투자비용을 줄이고 신물질 및 신공정 창출의 확률을 높이는 쪽으로 기술개발이 전개될 수 밖에 없다1).
화학공학의 세부분야인 소재, 정밀화학 및 생물화학공학, 에너지․환경, 반응 및 공정시스템 각 산업이 점점 더 지식기반 산업구조의 형태로 발전해 나갈 것이다. 따라서 자연과학에 대한 깊이 있는 이해를 바탕으로 전공지식을 공부하며 여기에 화학공학 관련 산업에 대한 이해가 필요하게 된다. 특별히 관련산업에 대한 이해와 함께 학문영역의 전공지식이 산업에서 어떻게 활용되는가에 대한 이해가 필요하다. 이러한 요구를 대학교육에 수용하기 위해서는 현장실습을 통하여 전공지식과 산업을 연결하는 고리가 필요하다. 학문영역에서는 더 이상 그 학문만의 분야가 존재하지 않는다. 학제적 성격이 점점 더 강해지고 여러 분야를 넘나들며 연구하고 문제를 해결하는 것이 필요하기 때문에 화학공학뿐 아니라 전기․전자․기계공학의 기초지식 습득 또한 중요도가 날로 증가하고 있다. 여기에 공학도로서 필요한 경제성 개념과 인격의 성숙 그리고 외국어와 컴퓨터 능력을 갖추면 산업체나 연구소에서 필요로 하는 유능한 화학공학자가 될 것이다.
7.2. 졸업생에게 요구되는 소양
최근 Carnegie Mellon 대학 화학공학과의 Grossmann 교수와 Northwestern 대학 화학공학과의 Ottino 교수는 ‘Is graduate education meeting industry's needs?'란 제목의 흥미있는 글을 발표하였다2). 저자는 미국, 영국, 독일, 네덜란드, 일본, 대만의 대학 165곳과 산업체 33곳을 설문지를 배포하여 academic -industry links, characteristics of graduate programs, the importance of major areas of research and education 등 세 분야에 대해서 조사하였다. 조사에 의하면 교육의 당사자인 교수와 학생의 산업체 경험이 부족한 것으로 대학과 산업체에서 공통적으로 지적되었다. 또한 현재의 교육프로그램은 창의적 사고와 산업에 대한 인식(Industrial awareness)을 담아내지 못하는 것으로 나타났다.
앞서 논의한 화학공학 산업 및 연구의 발전 방향과 Grossmann 교수의 보고에 맞추어 화학공학 교육에서는 창의적 사고, 설계능력과 현장감각을 기를 수 있는 교육이 강조되어야 한다. 또한 교육 내용에 컴퓨터, 생물, 재료, 환경 등과 같이 새롭게 대두되는 분야의 내용을 포함시키면서 지금까지 소홀히 하였던 화학교육을 강화하는 방향으로 전개되어야 한다. 이러한 바탕 위에 산업체에서 필요로 하는 다양한 소양과 전공지식 그리고 실험실습 능력이 강조되어야 한다. 이러한 일련의 강조를 통하여 산업체에서 필요로 하는 유능한 화학공학자를 배출할 수 있을 것이다.
화학공학 졸업생들에게 요구되는 소양은 아래의 표 7.6과 같이 4가지로 구분할 수 있다. 사회나 산업체의 요구에 따라 기본소양과 전공지식에 대한 강조는 꾸준히 되어 왔지만, 자연과학이나 설계능력, 현장실습을 통한 현장감각 등은 화학공학 교육에서 더욱 강조되어야 할 부분이다.
표 7.6. 화학공학 졸업생들에게 요구되는 소양
|
구체적 사항 |
기본소양 |
∙외국어와 컴퓨터(세계화 감각) ∙사회성 ∙논리적․과학적 사고 ∙Communication Skill ∙직업관 및 윤리의식 |
전공지식 |
∙전공분야에 대한 개념 이해 ∙관련산업에 대한 이해 |
자연과학 |
∙화학, 물리학, 수학, 생물학에 대한 이해 ∙문제 발생시 해결 방안 도출에 필수적 |
현장감각 |
∙전공과 자연과학적 지식의 현장 적용 ∙현장 적용 가능한 교과목의 학습이 필요 ∙전자․전기․기계공학에 대한 기초 지식 필요 ∙경제성 개념(원가분석, 투자가치분석, Cost 절감효과 분석) |
7.3. 교과과정 수립 및 체계화
7.3.1. 화학공학 교육 과정 체계 - 元 형
화학공학 교육과정의 체계는 아래의 그림 7.2와 같이 표현될 수 있다. 자연과학, 전공지식과 같은 전공 기반과 공학자로서의 기본 소양의 바탕 위에 현장감각을 겸비하고 이를 바탕으로 각자의 세부 전공분야에서 공부하고 연구하는 것이 화학공학이 추구해야 할 교육 과정 체계라고 생각된다. 이것은 π형 구조의 변형으로서 그 형태로 보아 元형이라고 부르기로 한다.
연구지향의 경우 자연과학에 대한 강조와 전공세부 분야에 대한 지식이 강조되는 전공심화과정이 필요하며, 산업지향의 경우 산업체에서 보다 유용하게 사용되는 경영 및 경제학, 산업안전 등의 지식이 강조되는 현장기초과정이 필요하다.
전 공 심 화 | |
현 장 감 각 | |
전 공 기 반 |
기 본 소 양 |
그림 7.2(1) 화학공학 교육과정 체계 - 元 형 (연구지향)
현 장 감 각 | |
현 장 기 초 | |
전 공 기 반 |
기 본 소 양 |
그림 7.2(2) 화학공학 교육과정 체계 - 元 형 (산업지향)
7.3.2. 기본 교육과정 예시
앞의 그림 7.2의 각 항목에 대해 좀더 상세하게 설명하면 아래의 표 7.7과 같다. 전공 기반에는 화학, 물리학, 생물학, 수학과 같은 자연과학적 기초와 전기․전자․기계공학 기초 실험 및 지식과 전통적으로 화학공학에서 다루어 왔던 전공과목들로 구성된다. 元 형 교육체계에서 제시된 ‘현장감각’은 교과목이나 산업체 연수만으로 키워지는 것은 아니다. 하지만 방학을 이용한 산업체 현장실습, 실제 산업에서 사용되고 있는 공정을 전공지식을 바탕으로 하여 ‘공정설계 project', 원가분석이나 비용절감 효과를 계산할 수 있도록 경제관련 교과목의 필수 과목 지정 등으로 부족하지만 현장감각에 대한 교육을 실시 할 수 있을 것이다. 이를 바탕으로 연구지향(대학원 진학)인 경우에는 자신이 전공하고 있는 분야와 관련된 고급자연과학 과목 및 타과 전공과목을 수강하고, 산업지향(산업계 취업)의 경우 경제, 경영학, 세부전공과목 개론, 산업안전과 같은 과목을 수강을 장려하는 것을 장려해야 할 것이다.
표 7.7. 교육과정 체계 예시
구분 |
세부내용 | ||
기본 소양 |
∙외국어 및 컴퓨터 ∙Communication Skill(발표능력) ∙사회성 ∙직업관 및 윤리의식 ∙사회, 문화, 예술에 대한 상식 | ||
전공 기반 |
기초과학 |
∙화학 ∙물리학 ∙수학 ∙생물학 | |
공학일반 |
∙공학기초실험 (전자․전기․기계공학 관련 기초 실험) | ||
전공기초 및 전공핵심 |
∙화학공정에 대한 물질 및 에너지 수지 ∙물리화학적 평형에 중점을 둔 열역학 ∙열, 물질, 운동량전달 ∙화학반응공학 ∙연속식, 다단식 분리공정 ∙공정 동특성과 공정제어 ∙적절한 현대적 실험과 계산기술 | ||
현장감각 |
∙현장실습 ∙전공 지식을 바탕으로 한 공정설계 ∙경제성에 대한 개념 | ||
전공심화 |
전공심화 |
∙연구지향(대학원 진학) - 고급 자연과학 - 물리학, 화학, 생물학 - 세부전공 기초 및 핵심 분야 신소재 전공, 반응 및 공정시스템 전공, 에너지․환경 전공, 정밀화학/생물화공 전공 | |
현장기초 |
∙산업지향 (대학졸업 후 산업체 취업) - 경제학, 경영학 과목 수강 장려 - 세부전공 개론 과목의 수강 장려 - 산업안전 |
7.4. 교과과정 도출 및 교과목간 연결계보 예시
7.4.1. 국외 교과과정 분석
미국은 교과과정이 대학별로 크게 차이가 있다. 각 대학마다 독특한 특색이 있고 그 특색에 적합한 교과목을 운영하고 있다.
Delaware 대학의 경우 1학년 과정으로부터 희망에 따라 전공분야를 선택할 수 있는 체계를 갖추고 있으며 기업체 실무 엔지니어와의 팀교육을 강조하고 있다. 또한 학부생들로 하여금 희망에 따라 대학원 과정의 개설과목 수강을 장려하고 있다. 또한 Capstone 설계과목을 개설하여 산업현장의 엔지니어와 팀강의 및 연구과제 수행의 기회를 부여하고 있고, Excellent Honors Program을 두어 대다수의 화학공학과 학생들이 이 프로그램에 가입하게하여 필수 학점 이외의 교육 경험을 부여하고 있다.
Minnesota 대학의 경우 화학공학분야의 교육 및 연구분야를 산업전반을 대상으로 삼고 있어 교육의 전문성과 범용성을 강조하고 있다. 미네소타대학의 경우 화학공학은 화학, 생물학, 물리, 재료과학, 수학 그리고 경제학의 응용에 근거를 두고 있는 것으로 정의하고 강의과목에 응용수학, 물질 및 에너지 수지, 기체-액체-고체의 평형와 성질, 유체역학, 열 및 물질 전달, 열역학, 화학반응론, 반응기 설계과목을 중점적으로 개설하고 있다. 또, 이를 연계하여 통합하는 과목으로 공정설계 제어 및 경제적 최적화 등의 과목을 제시하고 있다. 타 대학과 달리 미네소타대학에서는 예비화학공학과정과 고급화학공학과정으로 나누어져 있는데, 예비화학공학 과정에서는 화학, 수학, 물리, 생물, 기본소양과정에서 지정하는 기초과목을 수강하여야 하며, 모든 학생의 경우, 예비화학공학 과목에서 이수한 과목의 학점을 평가하여 고급화학공학과목의 수강을 허용하고 있다. 고급화학공학 과정에서는 화학, 재료과학이외에 지정된 21개의 중점분야의 하나를 선택하여 해당분야를 중점 이수하도록 하는 특징을 갖고 있다. Wisconsin 대학의 경우 화학-수학 그리고 물리학을 복합적으로 철저하게 수강하는 특별한 프로그램을 갖고 있다. 이와 같이 철저하게 기초과학의 실력을 갖춘 조건에서 화학반응과 화학변화 그리고 이들에 포함되는 물리적 현상을 광범위하게 교육시키고 있다. 학사학위 과정은 대학원진학, 산업체, 정부, 연구소, 공정설계 및 건설회사 등에 곧바로 쓰일 수 있는 인재 양성에 힘쓰고 있다.
일본 교토 대학의 경우 화학공학 분야는 화학공정공학(Chemical Process Engineering), 공업화학( School of Industrial Chemistry) 그리고 공학 (School of Engineering) 분야가 특별한 구분 없이 동일한 강의 과목을 수강하는 특징을 갖고 있다. 화학공학분야의 개설과목은 주로 순수 및 응용화학이 많이 강조되고 있다.
영국의 경우 화학공학교육의 목표는 기존 및 신물질을 제조하는 산업공정의 발명, 설계 그리고 조업을 위한 기본 교육에 치중하고 있다. 교육의 목표는 특화상품개발. 원료물질의 부가가치 제고, 공정조업이 환경오염에 미치는 영향의 최소화 등에 두고 있다. 또한 이를 위하여 적절한 이론의 강조와 산업 공정과 제품의 설계, 안전관리, 이윤증대를 위한 에너지와 원료물질의 최소사용방안을 위한 교육을 강조하고 있다. 캠브리지 대학의 경우 자연과학과 타 공학분야와의 연계가 가능한 다변화된 기초 교육을 강조하고 있다. 1학년 및 2학년의 경우 교양과정의 영역에서 자연과학 및 타 공학분야를 자유롭게 선택하여 수강하며 3학년과 4학년 2년간에 화학공학분야의 강의에 치중한다. Imperial college 화학공학과 ( Dept. of Chem. Eng. & Chem. Tech. )는 학과의 목표를 공정산업에서의 기술 혁신과 개선을 제고할 수 있는 물리와 사회과학의 이해와 경험을 응용하는 분야로 정의하고 있다. 4년과정의 교육을 통하여 엔지니어링에 실질적으로 응용되는 과학분야 교육에 역점을 두고 있다. 강의를 수강하는 동안 다양한 연구프로젝트를 수행하는 기회를 부여하고 있으며 프로젝트는 기업참여 엔지니어가 포함된다. 경제학, 산업사회학, 경영학와 연계된 교육에 역점을 두고 있으며 다양한 사례연구를 체험할 기회를 제공하는 특징을 갖고 있다. 또한 개인교수제를 운영하여 강의를 진행하는 동안 학생들로 하여금 실질적인 문제에 직접적으로 참여하도록 하여 일반주입식의 교수 강의를 억제해가고 있다.
미국의 화학공학 교육은 국내 화학공학 교육과 별다른 차이가 없다. 단지 학교별 특색을 갖추고 특색에 적합한 화학공학자 교육에 치중하고 있다. 영국의 경우 주변 산업체 엔지니어와의 공동 프로젝트를 통해 국내 화학공학 교육에서 부족한 현장감각교육이 이루어지며 대학입학 후 처음 2년 동안은 자연과학 위주의 교육이 주종을 이루고 2년 뒤 자신의 전공을 선택하기 때문에 자연과학적 깊이도 겸비하는 장점이 있다. 아래의 표 7.8에 미국대학의 교과과정을 기본소양, 전공기반, 현장감각, 전공심화로 분류하여 정리하여 보았다. 영국과 일본의 경우 국내와 교육 체계가 차이가 있어 표로 정리하지는 않았다.
표 7.8. 미국 주요대학의 교과과정 분석
|
공통 교과목 |
평균 백분율 | |
기본소양 |
- Writing & Composition - Computer - Humanities and Social Sciences |
15.7 % | |
전공기반 |
기초과학 |
- Calculus I, II - Physics I, II - General Chemistry - Physical Chemistry I, II - Organic Chemistry I, II - Experiments ( general chemistry & physics ) |
27.9 % |
공학일반 |
- Linear Algebra ( or multivariable calculus ) - Differential Equation - Principles of electronic & electrical Engineering |
7.9 % | |
전공핵심 |
- Introduction to chemical engineering - Thermodynamics for chemical engineer - Fluid mechanics - Heat and mass transfer - Chemical Reaction Engineering - Process dynamics and control - Separation Process |
41.2 % | |
현장감각 |
- Plant or Process design - Economics |
6.3 % | |
전공심화 |
- Advanced chemistry |
1.1 % |
7.4.2. 국내의 경우
국내에 화학공학 교육내용은 대학에 따라서 큰 차이가 없이 비슷하게 진행되어 왔다. 대부분 미국의 교육과정을 따랐으며, 학교별 특색을 표현하지 못하고 있다. 또한 전통적인 화학공학 교육의 형태에서 별다른 변화를 시도하지 못하고 있다. 국내 화학공학 교육과정을 기본소양, 전공기반, 현장감각, 전공심화로 분류하여 표 7.9에 정리하였다.
표 7.9. 국내 주요 대학의 화학공학 교과과정
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공통 교과목 | |
기본소양 |
- English - Computer - Humanities and Social Sciences | |
전공기반 |
기초과학 |
- Calculus I, II - Physics I, II - General Chemistry - Physical Chemistry I, II - Organic Chemistry I, II - Experiments ( general chemistry & physics ) |
공학일반 |
- Mathematics for Engineer | |
전공핵심 |
- Introduction to chemical engineering - Thermodynamics for chemical engineer - Fluid mechanics - Heat and mass transfer - Chemical Reaction Engineering - Process dynamics and control - Separation Process
위의 과목 외에 다양한 전공선택 과목 제공한다. | |
현장감각 |
- Plant or Process design | |
전공심화 |
- Advanced chemistry |
7.4.3. 교과목간의 연결계보 예시
화학공학 교과목간의 연결계보는 그림 7.3에 나타내었다. 화학공학은 화학을 기반으로 하기 때문에 대학 전과정을 거쳐서 일반화학, 유기화학, 물리화학, 무기화학, 분석화학, 생화학 등의 과목을 필수 또는 선택과목으로 수강하게 된다. 이러한 화학과목은 화학공학 전공과목의 기초가 되며, 전공지식에 대한 명확한 이해를 위해서는 필수불가결하다. 여기에 미적분학, 선형대수학, 응용수학, 수치해석 등의 수학적 지식은 전공과목에서 일어나는 다양한 현상을 표현하고 또 예측하는데 중요한 도구가 된다. 화학공학에서 전통적으로 중요하게 다루어온 화학공학개론, 열역학, 반응공학, 공정제어, 유체역학, 열 및 물질전달, 분리공정 등은 계속해서 중요한 교과목으로 교육되어야 한다. 이들 전공과목에 대한 보다 명확한 이해를 위해서는 물리학, 역학, 생물학 등의 지식이 필요하며, 실험․실습을 통해서 전공지식의 실제성을 배울 수 있다. 이뿐 아니라 컴퓨터의 활용도 점점 더 중요하게 인식되고 있다. 이러한 전공기반은 전기․전자․기계 분야의 기초지식의 습득으로 다른 분야에도 응용할 수 있으며, 실산업에서도 중요하게 사용될 수 있다. 현장실습을 통해 전공지식이 산업에 어떻게 응용되는지를 알 수 있어 현장감각을 키울 수 있다. 전공기반, 현장감각과 함께 공학자로서의 윤리 및 직업관 그리고 사회성이 중요하며, 연구 결과를 적절히 표현 할 수 있는 작문이나 발표 능력 그리고 communication skill 과 같은 기본 소양도 없어서는 안될 중요한 교육의 한 부분이다. 이러한 기본소양, 전공기반, 현장감각을 바탕으로 화학공학의 다양한 분야를 연구하고 공부하는 것이 전공심화 과정이다. 전공심화 과정에서는 자신이 전공하고자 하는 세부분야 즉, 반응 및 공정시스템, 소재, 정밀화학 및 생물화학공학, 에너지․환경 분야의 지식을 습득할 수 있으며, 심화된 전공지식으로 현장에서 발생하는 문제 해결이나 뛰어난 연구를 수행 할 수 있다.
그림 7.3. 화학공학 교과목 체계
7.4.4. 교과목 예시
지금까지 언급한 것을 종합하여 元형 화학공학 교육 교과목을 제안하면 다음과 같다. 교과목 예시는 현장감각을 기르며, 자연과학에 대한 이해와 지식을 넓히고, 화학공학과 연관된 전기․전자․기계 공학의 기초 지식을 습득하는 것에 중점을 두었다. 또한 연구지향(대학원 진학)인 경우와 산업지향(졸업후 산업체 취업)의 경우에도 차별화하여 교과목을 제시하였다. 연구지향의 경우는 표 7.10에 산업지향인 경우는 표 7.11에 나타내었다.
표 7.10. 연구지향 교과목 예시
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필 수 |
학점 |
선 택 |
학점 | |
기본 소양 |
- English I, II (2) - Writing & Presentation (2) - Ethics for Engineers (3) - Computer Method (3) |
12 |
- 인문학, 사회과학, 사회학 - 기술과 사회관련 교과목 및 자유선택과목 |
12 학점 이상 | |
전공 기반 |
기초과학 |
- 일반화학 (3) - 일반물리학 I, II (3) - 물리화학 I, II (3) - Calculus I, II (3) - 유기화학 I, II (3) - 일반물리학실험 I, II (1) - 일반화학실험 I, II (1) |
31 |
- 일반생물학 (3) - 유기화학 실험 - 무기화학 - 기기분석 - 분석화학
|
6 학점 이상 |
공학일반 |
- 수치해석 (3) - 응용수학 I, II (3) - 전기․전자공학 개론 (3) |
12 |
- 전기․전자공학실험 (3) - 기계공학실험 (3) - 전산설계(3) - 선형대수학 (3) - 미분방정식 (3) |
6 학점 이상 | |
전공핵심 |
- 화학공학개론 (3) - 화공열역학 (3) - 화학반응공학 (3) - 유체역학 (3) - 열 및 물질 전달 (3) - 공정 동특성 및 제어 (3) - 분리공정 (3) - 화학공학실험 I-V (1) |
26 |
- 고분자공학개론 (3) - 생물화학공학개론 (3) - 환경공학개론 (3) - 에너지공학개론 (3) - 재료과학개론 (3) - 촉매공학개론 (3) - 공정최적화 (3) 등 전공과목자유선택 |
12 학점 이상 | |
현장감각 |
- 현장실습 (3) - 공정설계 (3) - 공업경제학 (3) |
9 |
- 산업체 협력 Project (6) - 경제 및 설계 관련 과목의 자유선택 |
6 학점 이상 | |
전공 심화 |
- 고급화학, 고급생물학, 고급수학 - 세부분야별 전공과목 수강 |
12 학점 이상 |
표 7.11. 산업지향 교과목 예시
|
필 수 |
학점 |
선 택 |
학점 | |
기본 소양 |
- English I, II, III (2) - Writing & Presentation (2) - Ethics for Engineers (3) - Computer Method (3) |
14 |
- 제 2 외국어 (3) - 인문학, 사회과학, 사회학 - 기술과 사회관련 교과목 및 자유선택과목 |
15 학점 이상 | |
전공 기반 |
기초과학 |
- 일반화학(3) - 일반물리학 I(3) - 물리화학 I (3) - Calculus I (3) - 유기화학 I (3) - 일반물리학실험 I (1) - 일반화학실험 I (1) |
17 |
- 일반물리학 II (3) - 일반생물학 (3) - Calculus II (3) - 일반화학실험 II (1) - 일반물리학실험 II (1) 및 자유선택 |
9 학점 이상 |
공학일반 |
- 전기․전자공학 개론 (3) - 전산설계 (3) - 응용수학 I (3) |
9 |
- 수치해석 (3) - 전기․전자공학실험 (3) - 기계공학실험 (3) - 선형대수학 (3) - 미분방정식 (3) |
6 학점 이상 | |
전공핵심 |
- 화학공학개론 (3) - 화공열역학 (3) - 화학반응공학 (3) - 이동현상 (3) - 공정 동특성 및 제어 (3) - 분리공정 (3) - 화학공학실험 I-III (1) |
21 |
- 고분자공학개론 (3) - 생물화학공학개론 (3) - 환경공학개론 (3) - 에너지공학개론 (3) - 재료과학개론 (3) - 촉매공학개론 (3) - 공정최적화 (3) 등의 화학공학 교과목 및 타 공학 과목 수강 |
15 학점 이상 | |
현장기초 |
- 전공핵심의 선택과목 - 산업안전, 경영학, 특허 및 정보 관리 - 회계 및 경제에 관한 교과목 |
18 학점 이상 | |||
현장감각 |
- 현장실습 (3) - 공정설계 (3) - 공업경제학 (3) |
9 |
- 산업체 협력 Project (6) - 경제 및 설계 관련 과목의 자유선택 |
6 학점 이상 |
연구지향의 경우 자연과학 과목을 보다 많이 공부하도록 하였으며, 전공심화 과정에서 대학원 과목을 수강하여 화학공학의 세부분야에서 연구역량을 최대화 할 수 있는 기본 지식을 제공하고자 하였다. 산업지향의 경우 전공심화 과정대신 현장기초란 항목을 두어 실제 산업 현장에서 필요한 교과목을 수강하도록 하였다. 또한 위의 표 7.10과 7.11에 제시된 선택 과목은 예시일 뿐이며 각 학교의 특성을 살릴 수 있도록 조절하는 것이 보다 효과적이라 생각된다.
별첨 7.3에는 미국화학공학회 50주년 특집에 소개한 MIT 대학 화학공학과 교과과정을 실었다. 이를 기본소양, 전공기반, 현장감각, 전공심화 과정으로 다시 분류하여 정리하면 표 7.11와 같다. 본 연구에서 제안한 교과과정은 다른 부분에서는 별다른 차이가 없으나 공학일반과 현장감각부분에서 미국의 교과과정과 차이가 있으며 강조되고 있음을 알 수 있다.
표 7.12. MIT 화학공학 교과과정
기본소양 |
- Writing - Humanities and Social Science I-VIII - Independent activity program - Introduction to Computer Methods | |||
전공기반 |
전공기초 |
- Chemical Science - 물리 I, II |
- Calculus I,II - Biology |
- 유기화학 I, II - 물리화학 |
공학일반 |
- 미분방정식 | |||
전공핵심 |
- 화학공학 열역학 - 유체역학 |
- 전달 현상 - 분리 공정 |
- Kinetics and Reactor design - 화학공학 공정실험 | |
전공선택 |
- 재료구조 실험 - 중급 화공실험 |
- 고분자 실험 - 학사논문 |
- 화학공학 프로젝트 - 자유선택 | |
현장감각 |
- Integrated Chemical Engineering I, II | |||
전공심화 |
- 실험화학 |
7.5. 교육프로그램 평가 및 검증 방법
본 연구에서 제안하는 화학공학 교육 프로그램의 목표는 ‘기초과학과 현장감각을 겸비한 화학공학자의 양성’ 이다. 교육프로그램이 이러한 교육 목표에 부합하는지를 평가하기 위해서는 교육목적, 학생의 학습성과, 교육요소, 교수진, 시설 및 재원, 프로그램 기준 등 각 분야에 대해서 평가해야 한다. 본 연구에서 제안한 교육목적은 연구중심대학 화학공학과의 일반적인 목적이다. 이 목적에 부합하면서 각 학교의 특성을 담아낼 수 있는 교육 목표가 필요하다고 생각된다. 학생의 학습성과 평가는 전공기반, 기본소양, 현장감각에 대한 평가를 말하며 객관적이고 정확한 평가를 위해서는 졸업생들이 근무하고 있는 산업체에서의 평가도 필요하다고 하겠다. 또한 각 대학별로 설정한 목표에 부합하는지를 평가하는 것이 필요하다. 교수진의 평가는 연구업적 뿐 아니라 교육에 대한 평가를 강조해야 한다. 특히 대부분의 대학에서 형식적으로 실시하고 있는 강의평가를 적극 활용해야 하는 것이 좋은 방법이다. 프로그램 기준에 대한 평가는 본 연구에서 제안한 교과과정과 ABEEK에서 제안한 교과과정을 각 대학의 교과과정에 충실히 반영하고 또 실제로 교육하고 있는지를 평가하는 것이다. 이를 위해서는 산업체에서 각 대학 졸업생들에 대한 객관적인 평가를 활용하는 것이 좋은 예라고 할 수 있다.
이러한 평가 이외에도 화학공학회가 주최했던 ‘Plant Design Contest'를 다시 개최하여 학생들의 전공에 대한 이해도와 응용성을 평가할 수 있을 것이다. 또한 국내 화학공학 교육의 수준을 외국과 비교하기 위하여 International Chemical Engineering Contest를 개최하거나 외국의 Contest에 참가하여 실력을 비교할 수도 있을 것이다. 또한 외국 대학과 동일한 실험문제로 재학생의 실력을 비교하는 것도 한 예가 될 수 있을 것이다.
별첨 7.1. 미국 대학의 교과과정 현황
1. Cornell University
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
freshman writing seminar Ⅰ (3) freshman writing seminar Ⅱ (3) composition (4) computer application course (3) |
13 | |
전공 기반 |
기초과학 |
math Ⅰ (4) math Ⅱ (4) math Ⅲ (4) math Ⅳ (4) chem Ⅰ (4) chem Ⅱ (4) phys Ⅰ(4) phys Ⅱ (4) physical chemistry Ⅰ (3) physical chemistry Ⅱ (4) intro physical chemistry lab (2) organic chemistry for life sciences Ⅰ (3) organic chemistry for life sciences Ⅱ (3) intro experiment organic chem lab (2) |
49 |
공학일반 |
intro to engineering (3) |
3 | |
전공필수 |
mass & energy balances (3) chemistry engineering thermodynamics (4) fluid mechanics (3) Reaction kinetics & reactor design (3) analysis of separation process (4) heat & mass transfer (3) nonresident lectures (1) chemical engineering lab (4) process control (3) |
28 | |
전공선택 |
appr elect (6) chemE process elect (3) |
9 | |
현장 감각 |
chemical process design (4) field appr elect (6) |
10 | |
전공 심화 |
|
|
2. University of Michigan
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
intro engr or intro comp (4) intro to computers or intro computing systems (4) humanities & social sciences (16) |
24 | |
전공 기반 |
기초과학 |
math Ⅰ(4) math Ⅱ (4) math Ⅲ (4) math Ⅳ (4) phys Ⅰ(4) phys Ⅱ (4) chem (3) physical chem or adv science (3) chemical principles (1) inorganic chem (3) |
34 |
공학일반 |
elective courses in engineering (6) |
6 | |
전공필수 |
struct & reactive Ⅰ & lab (5) struct & reactive Ⅱ & lab (5) thermodynamics Ⅰ (4) thermodynamics Ⅱ (4) fluid mechanics (4) heat & mass transfer (4) separation processes (3) reaction engr & design (4) chemical emgineering lab Ⅰ (4) chemical engineering lab Ⅱ (4) process control & dynamics (3) |
44 | |
전공선택 |
unrestricted electives (12) |
12 | |
현장 감각 |
chemical process simulation & design Ⅰ (4) chemical process simulation & design Ⅱ (4) |
8 | |
전공 심화 |
|
|
3. North Carolina State University
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
intro to COE (0) intro to computing environ (1) composition & rhetoric (3) composition & reading (3) comm for engr & tech (3) human/social science elective (21) |
31 | |
전공 기반 |
기초과학 |
analyt geom & calculus Ⅰ (4) analyt geom & calculus Ⅱ (4) analyt geom & calculus Ⅲ (4) general chemistry Ⅰ(3) general chemistry II (3) general chemistry lab Ⅰ (1) general chemistry lab Ⅱ (1) organic chemistry Ⅰ (4) organic chemistry Ⅱ (4) physics engr & sci Ⅰ (4) physics engr & sci Ⅱ (4) physical education (4) |
40 |
공학일반 |
appl differencial equations (3) prin elec eng or prop of eng math (3) |
6 | |
전공필수 |
chemical proc prin (4) chemical proc systems (3) quantitative analys (4) chem process thermo (3) transport processes Ⅰ (3) transport processes Ⅱ (3) therm chem & phase equil (3) chemical engr lab Ⅰ (3) chemical engr lab Ⅱ (2) des & analy chem react (3) proc syst analy & control (3) |
32 | |
전공선택 |
chemistry elective (4) technical electives (6) |
10 | |
현장 감각 |
che design Ⅰ (3) che design Ⅱ (3) |
6 | |
전공 심화 |
|
|
4. Carnegie Mellon University
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
designated writing/expression course (9) computing skills workshop (3) computer sci/basic sci Ⅰ (12) computer sci/basic sci Ⅱ (12) general edu. course (63) |
99 | |
전공 기반 |
기초과학 |
calculus Ⅰ (10) calculus Ⅱ (10) physics for eng students Ⅰ (12) intro experimental chem (3) experimental tech in chem Ⅰ (10) medern chem (10) organic chem Ⅰ (9) |
64 |
공학일반 |
intro eng elective (12) technical elective (36) calculus in three-dimensions (9) |
57 | |
전공필수 |
intro chemical eng (12) thermodynamics (9) soph chemE seminar (1) principles of transport process Ⅰ (9) principles of transport process Ⅱ (9) chemical eng thermodynamics (9) junior chemE seminar (2) chemical eng math (12) physical principles of analytic chem (9) unit operations of chem eng (9) chemical eng process ctrl (6) transport process lab (6) chemical eng kinetics (9) process eng & synthesis (12) unit operation lab (9) |
123 | |
전공선택 |
free elective (9) |
9 | |
현장 감각 |
design project (6) economics & optimization (6) |
12 | |
전공 심화 |
adv chem/biochem elective (9) adv physical chem (12) |
21 |
5. The Pennsylvania state University
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
intro to creative writing (3) computer programming (c or portran) (3) effective writing : technical writing (3) |
9 | |
전공 기반 |
기초과학 |
calculus with analytic geometry Ⅰ (4) calculus with analytic geometry Ⅱ (4) physics(mechanics) (4) physics(electricity) (4) chemical principles Ⅰ (3) chemical principles Ⅱ (3) experimental chemistry Ⅰ (1) experimental chemistry Ⅱ (1) organic chemistry Ⅰ (4) organic chemistry Ⅱ (2) laboratory in organic chemistry (2) |
32 |
공학일반 |
matrices (2) calculus of several variables (2) ordinary & partial differential eqns (4) technical electives (3) |
11 | |
전공필수 |
principles of chemical engr Ⅰ (3) principles of chemical engr Ⅱ (5) principles of chemical engr Ⅲ (3) phase & chemical equilibria (2) thermodynamics (3) kinetics & industrial chemistry (3) mass transfer operations (3) physical chemistry (3) chemical engineering lecture (1) experimental physical chemistry (2) transport phenomena (6) chemical process engineering (3) process dynamics & control (3) chemical engineering laboratoty Ⅰ (3) |
43 | |
전공선택 |
화학공학과 전공 (6) |
3 | |
현장 감각 |
principles of economics (3) design of chemical plants (3) |
6 | |
전공 심화 |
화학과 전공 (3) |
3 |
6. Rensselaer polytechnic institute
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
programming (1) hum. or soc. sci. elective (20) |
21 | |
전공 기반 |
기초과학 |
calculus Ⅰ (4) calculus Ⅱ (4) physics Ⅰ for engineers (4) physics Ⅱ for engineers (4) chemistry of materials Ⅱ (4) chemistry of materials Ⅰ (4) organic chemistry (4) |
28 |
공학일반 |
eng graphics & CAD (1) intro eng analysis (4) engineering processes (1) intro to diff eqs (4) modeling & analysis of uncertainty (3) engineering elective (4) |
17 | |
전공필수 |
material, energy & entropy, balances (4) energy, entropy & equilibrium with professional development Ⅰ(4) fluid mechanics & heat transfer (4) physical chemistry (4) heat & mass transfer (3) chemical process dynamics & control (4) techniques of modern chemistry (4) professional development Ⅱ (2) chemical engineering separations (3) chem eng lab Ⅰ (2) chem eng lab Ⅱ (2) chem reactor design (3) |
39 | |
전공선택 |
free elective (12) chem eng elective (3) |
15 | |
현장 감각 |
chemical process design with professional development Ⅲ (4) |
4 | |
전공 심화 |
chemical elective (4) |
4 |
7. Berkeley
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
English composition course (4) technical communication (3) |
7 | |
전공 기반 |
기초과학 |
calculus Ⅰ (4) calculus Ⅱ (4) multivariable calculus, linear algebra & differential eqns Ⅰ (4) multivarialble calculus, linear algebra & differential eqns Ⅱ (4) physics for scientists & engineers Ⅰ (4) physics for scientists & engineers Ⅱ (4) physics for scientists & engineers Ⅲ (4) general chemistry Ⅰ (4) general chemistry Ⅱ (4) physical chemistry I (3) physical chemistry II (3) organic chemistry (5) |
47 |
공학일반 |
problem solving using computers (3) electronic techniques for engineering (4) |
7 | |
전공필수 |
introduction to chemical process analysis (3) transport processes (3) properties of materials (3) materials production (3) bonding & crystallography (3) phase transformations & kinetics (3) chemical engineering thermodynamics (3) chemical kinetics & reaction eng (3) transport processes (3) separation process (3) materials engineering (4) chemical engineering lab (3) dynamics & control of chemical processes (3) |
40 | |
전공선택 |
electives (15) restricted course (9) |
24 | |
현장 감각 |
chemical process design (3) |
3 | |
전공 심화 |
|
|
8. Stanford University
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
CIV (15) writing Ⅰ (5) writing Ⅱ (5) |
25 | |
전공 기반 |
기초과학 |
calculus Ⅰ (5) calculus Ⅱ (5) linear eqs & diff cal (5) mechanics (3) magnetism (3) chemical principles (4) organic monofunctional compounds (4) organic polyfunctional compounds (3) physical chemistry Ⅰ(3) physical chemistry Ⅱ (3) |
38 |
공학일반 |
integral calculus of several variables (5) electricity (3) ordinary diff eqs with linear algebra (5) |
13 | |
전공필수 |
light & heat (4) structure & reactivity (4) intro chem engineering (3) chemical separations (3) physical chemistry (3) math method in ChE (3) equil thermodynamics (3) fluid mechanics (4) separation processes (3) energy & mass transport (4) theory & practice of identification (4) ChE lab Ⅰ (3) kinetics & reactor design (3) ChE lab Ⅱ (3) polymer sci & eng (3) |
50 | |
전공선택 |
tech in society (5) |
5 | |
현장 감각 |
chem eng plant design (3) engr fund (25) |
28 | |
전공 심화 |
|
|
9. Massachusetts Institute of Technology
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
expository writing (0) sci & eng writing (0) humanities, arts, and social sciences requirement (72) introduction to computer methods (6) |
78 | |
전공 기반 |
기초과학 |
calculus Ⅰ (12) calculus Ⅱ (12) physics Ⅰ (12) physics Ⅱ (12) intro solid-state chemistry or principles of chemical science (12) introductory biology (12) organic chemistry Ⅰ (12) organic chemistry Ⅱ (12) |
96 |
공학일반 |
differential eqns (12) |
12 | |
전공필수 |
principles of chemical science (12) laboratory chemistry (12) thermodynamics & kinetics (12) chemical engineering thermodynamics (12) chemical eng projects lab (12) fluid mechanics (12) transport processes (12) separation processes (12) chemical kinetics & reactor design (9) |
105 | |
전공선택 |
materials structure lab (12) intermediate chemical experimentation (15) microelectronics processing technology (12) polymer science lab (12) chemical eng projects lab (12) chemical eng processes lab (12) undergraduate thesis (12) unrestricted electives (45) |
21 + 45 | |
현장 감각 |
integrated chemical engineering Ⅰ (12) integrated chemical engineering Ⅱ (12) |
24 | |
전공 심화 |
biochemistry lab (12) intro experimental biology (15) |
|
10. Purdue University
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
English Composition Ⅰ (3) Freshman Engineering Lectures (1) Introduction to Computer Tools for Engineers(2) Graphical Communication and Spatial Analysis (2) Fundamentals of Speech Communication (3) FORTRAN Programming for Engineers or C Programming for Engineers (2) |
13 | |
전공 기반 |
기초과학 |
Analytic Geometry and Calculus Ⅰ (4) Analytic Geometry and Calculus Ⅱ (4) General Chemistry Ⅰ (4) General Chemistry Ⅱ (4) physical chemistry (3) physical chemistry lab (2) Organic Chemistry Ⅰ (3) Organic Chemistry Ⅱ (3) Organic Chemistry Laboratory Ⅰ (1) Organic Chemistry Laboratory Ⅱ (1) |
29 |
공학일반 |
Mechanics (4) Multivariate Calculus (4) Electricity and Optics (3) Linear Algebra and Differential Equations (4) |
15 | |
전공필수 |
Chemical Engineering Seminar Ⅰ (0) Chemical Engineering Calculations (3) Introductory Chemical Engineering Thermodynamics (3) Design of Staged Separation Processes (3) Momentum Transfer (3) Chemical Engineering Seminar Ⅱ (0) Statistical Modeling and Quality Enhancement (3) Chemical Reaction Engineering (3) Heat and Mass Transfer (3) Professional Guidance (0) Chemical Engineering Laboratory Ⅰ(3) Process Dynamics and Control (3) Principles of Molecular Engineering (3) Chemical Engineering Laboratory Ⅱ (3) |
33 | |
전공선택 |
electives (36) |
36 | |
현장 감각 |
Design and Analysis of Processing Systems (3) Engineering Cost Analysis (3) |
6 | |
전공 심화 |
|
|
별첨 7.2. 국내 주요 대학 화학공학과의 교과과정
1. KAIST
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
교양특강 Ⅰ (0) 교양특강 Ⅱ (0) 인문사회필수 (10) 인문사회선택 (19) 컴퓨터개론 (3) |
32 | |
전공 기반 |
기초과학 |
미적분학 및 해석기하학 Ⅰ, II (3) 일반물리학 Ⅰ, II (3) 일반물리학실험 Ⅰ, II (1) 일반화학 Ⅰ, II (3) 일반화학 Ⅱ (3) 일반화학실험 Ⅰ, II (1) 유기화학 Ⅰ, II (3) 일반생물학 Ⅰ, II (3) 재료과학개론 (3) |
22 |
공학일반 |
응용수학 Ⅰ (3) 응용수학 Ⅱ (3) | ||
전공필수 |
화학공학개론 (3) 화공물리화학 Ⅰ, II (3) 화학공학실험 Ⅰ, II, III (1) 화공해석 (3) 화공열역학 Ⅰ (3) 화학반응공학 (3) 화공유체역학 (3) 분리공정 Ⅰ (3) 열및물질전달 (3) 공정제어 (3) |
33 | |
전공선택 |
화공열역학 Ⅱ (3) 분리공정 Ⅱ (3) 고분자공학개론 (3) 생물화학공학개론 (3) 고분자구조와물성 (3) 세미나 (1) 반응기해석및설계 (3) 환경공학개론 (3) 촉매공학개론 (3) 고분자물리 (3) 화학공학특강 (3) 자유선택 (19) |
21 + 19 | |
현장 감각 |
공정설계 (3) 현장실습 (3) |
6 | |
전공 심화 |
|
|
2. 고려대
구분 |
세부내용 |
학점 | ||
기본 소양 |
컴퓨터 언어 및 응용 (3) 동양의 지혜 (2) 교양영어 Ⅰ, II (2) 실용영어 Ⅰ, II (1) 인간과 사회 (2) 자유교양 Ⅰ, II (2) 국어 (2) 국어작문 (1) |
20 | ||
전공 기반 |
기초과학 |
미적분학과 행렬 및 연습 (3) 다변수 미적분학 및 연습 (3) 일반물리학 Ⅰ, II (3) 일반물리학실험 Ⅰ, II (1) 일반화학 Ⅰ, II (3) 일반화학실험 Ⅰ, II (1) 유기화학 Ⅰ, II (3) |
| |
공학일반 |
공업수학 Ⅰ, II (3) 전기전자공학개론 (3) 재료과학 (3) |
| ||
전공필수 |
화공의 이해 (1) 화공기초계산 (3) 화공기초실험 Ⅰ, II (1) 물리화학 Ⅰ, II (3) 유체역학 및 연습 (3) 열및물질전달 연습 (3) 화학공정실험 Ⅰ, II (1) 화공열역학 및 연습 (3) 화공수학 (3) |
무기재료공정 (3) 고분자물성 (3) 반응공학 및 연습 (3) 화학공학실험 Ⅰ, II (1) 분리공정 및 연습 (3) 화공수치해석 및 연습 (3) 석유공업화학 (3) 고분자공정 (3) 공정제어 및 연습 (3) |
52 | |
전공선택 |
공업통계학개론 (3) 공정열역학 (3) 환경공학개론 (3) 분체공학 (3) 고분자개론 (3) 에너지공학 (3) 환경화학공학 (3) 화학공정설계 (3) 생물화학공학 (3) |
촉매반응공학 (3) 전달현상 (3) 화학공학 신기술 (3) 청정기술 (3) 기기분석실험 (3) 화학공정설계 (3) 전기화학공학 (3) 공정제어응용 (3) 화학공학토론 (3) |
| |
현장 감각 |
경제성공학 (3) 현장실습 (3) |
6 | ||
전공 심화 |
|
|
3. 서울대
구분 |
세부내용 |
학점 | ||
기본 소양 |
컴퓨터의 기초 등 |
36 | ||
전공 기반 |
기초과학 |
공학수학 Ⅰ, II 유기화학 Ⅰ, II 유기화학실험 |
11 + | |
공학일반 |
전기전자공학개론 재료과학개론 기계공학개론 산업공학개론 | |||
전공필수 |
물리화학 Ⅰ, II 물리화학실험 공정유체역학 양자역학의기초 반응공학 Ⅰ 화공현상실험 Ⅰ, II 유기및무기합성실험 Ⅰ, II 열 및 물질전달 윤강 |
29 | ||
전공선택 |
응용화학개론 공정계산 기기분석 Ⅰ、II 공정열역학 무기화학 고분자화학 표면및계면화학 공학생물 고체화학 화공열역학 반응공학 Ⅱ 환경공학기술 Ⅰ, II 생물화학공학 화공전산응용 고분자물성 분리공정 |
전기화학 유기합성화학 공정제어 공정해석및설계 기기분석실험 촉매개론 고분자가공 고분자공학 석유및정밀화학 분자생물공학 분체공학 이동현상 반도체화학공정 화공조작실험 화학실험계획법 창의연구 |
39 | |
현장 감각 |
화학산업경영 현장실습 화학공장설계 |
| ||
전공 심화 |
|
|
4. 포항공대
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
체육 Ⅰ, II (1) 국어 및 작문 (3) 영어 Ⅰ, II (3) 경영학원론 (3) 한국정치사상사 (3) 한국사회경제사 (3) 근대한국민족운동 (3) 한국의 전통사회와 문화 (3) |
17 | |
전공 기반 |
기초과학 |
수학 Ⅰ, II (3) 일반물리 Ⅰ, II (3) 일반물리실험 Ⅰ, II (1) 일반화학 Ⅰ, II (3) 일반화학실험 Ⅰ, II (1) 유기화학 Ⅰ, II (3) 전자계산입문 (4) |
35 |
공학일반 |
응용선형대수 (3) |
| |
전공필수 |
화공입문 (1) 물리화학 Ⅰ (3) 화공양론 (3) 화공열역학 (3) 화학반응실험 (3) 화공기초실험 Ⅰ, II (2) 반응공학 Ⅰ (3) 화공계측실험 (2) 단위조작실험 (2) 전달현상 Ⅰ, II (3) |
29 | |
전공선택 |
물리화학 Ⅱ (3) 화공전산 (3) 화공수학 (3) 상평형 (3) 반응공학 Ⅱ (3) 생물공학개론 (3) 연구참여 A/D (1) 공정제어 (3) 분리공정 (3) 환경공학 (3) 고분자개론 (3) 생물화공 Ⅰ (3) 에너지공학 (3) 생물화공 Ⅱ (3) 유기단위공정 (3) 촉매이론 (3) 촉매화학공정 (3) 화학공정실험 (2) 물성론 (3) 논문연구 Ⅰ (2) 논문연구 Ⅱ (2) 재료화학공학 Ⅰ (3) 재료화학공학 Ⅱ (3) 고분자구조 및 물성 (3) 화공세미나 Ⅰ (1) 화공세미나 Ⅱ (1) 유변학 및 고분자가공개론 (3) |
24 | |
현장 감각 |
공정설계 (3) 현장실습 (1) |
4 | |
전공 심화 |
|
|
5. 전남대
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
컴퓨터응용 Ⅰ (3) 컴퓨터응용 Ⅱ (3) |
27 | |
전공 기반 |
기초과학 |
수학 Ⅰ, II (3) 일반물리 Ⅰ, II (3) 일반화학 Ⅰ, II (3) 유기화학Ⅰ, II (3) |
|
공학일반 |
공업수학 Ⅰ, II (3) |
| |
전공필수 |
물리화학Ⅰ (3) 이동조작 Ⅰ (3) 공정계산 Ⅰ (3) 화학공학실험 Ⅰ, II (2) 반응공학 Ⅰ (3) 분리공정 Ⅰ (3) 화공열역학 Ⅰ (3) 공정제어 Ⅰ (3) |
25 | |
전공선택 |
화공입문 (3) 물리화학 Ⅱ (3) 이동조작 Ⅱ (3) 공정계산 Ⅱ (3) 화공열역학 Ⅱ (3) 공정제어 Ⅱ (3) 반응공학 Ⅱ (3) 분리공정 Ⅱ (3) 이동현상개론 (3) 화공컴퓨터프로그래밍 (3) 환경공학 (3) 단위제조공정 (3) 생물화학공학 (3) 공정해석 (3) 화공수학 (3) 고분자공학 (3) 분체공학 (3) 안전공학 (3) 에너지공학 (3) 일반선택 (58) |
9 + 58
| |
현장 감각 |
화공설계 (2) |
2 | |
전공 심화 |
|
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6. 연세대
구분 |
세부내용 |
학점 | |
기본 소양 |
영어 Ⅰ (3) 글과 삶 (2) 채플 Ⅰ (p) 전산입문 (3) 영어 II (3) 말과 삶 (2) 채플 Ⅱ (p) 기독교의 이해 (3) 채플 Ⅲ (p) 채플 Ⅳ (p) |
20 | |
전공 기반 |
기초과학 |
미적과 해석기하 Ⅰ, II(3) 응용해석및연습 Ⅰ, II (3) 일반화학 및 실험 Ⅰ, II (3) 일반물리학 및 실험 Ⅰ, II (3) |
21 |
공학일반 |
|
| |
전공필수 |
공업물리화학 Ⅰ, II (3) 화공양론 (3) 공업유기화학 (3) 화공실험 Ⅰ, II , III (3) 화공열역학 Ⅰ, II (3) 유체역학 (3) 열전달 (3) 물질전달 (3) 졸업논문 (3) |
39 | |
전공선택 |
화학공학의 이해 (3) 공업분석화학 및 실험 (3) 화공기초실험 (3) 유기단위반응 (3) 화공수학 (3) 화학공장설계 (3) 고분자물성및가공 (3) 고분자공학 (3) 무기공업화학 (3) 분체공학 (3) 공정제어 (3) 반응공학 (3) 에너지공학 (3) 환경공학 (3) 관리공학 (3) 생물화학공학3 이동현상 (3) 화공전산설계 (3) 분리정제공정 (3) |
| |
현장 감각 |
화공설계 (3) |
3 | |
전공 심화 |
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별첨 7.3. AIChE 50주년 기념 특집: 화학공학 교육(MIT 대학의 경우)
MIT 대학의 화학공학 교과 과정 - AIChE 50주년 특집 1학년 < 1학기 > < 2학기 > 물리 I 물리 II Chemical Science 유기화학 I Calculus I Calculus II Humanities and Social Science I Humanities and Social Science II Independent activity Program Introduction to Computer Methods
2학년 < 1학기 > < 2학기 > 미분방정식 유기화학 II 물리화학 화학공학 열역학 실험화학 유체역학 Humanities and Social Science III Humanities and Social Science IV
3학년 < 1학기 > < 2학기 > 전달현상 분리공정 Biology Kinetics and Reactor design Elective Elective Humanities and Social Science V Humanities and Social Science VI
4학년 < 1학기 > < 2학기 > 화학공학 공정실험 Integrated Chemical Engineering II Integrated Chemical Engineering I Two Electives ( one must be in Elective (One must be a laboratory chemical engineering, frequently Design ) Project, but also be in biology or chemistry) Humanities and Social Science VII Humanities and Social Science VIII |
별첨 7.4. 공과 대학 졸업생이 갖추어야 할 요건
1. 전공분야별 학습 내용에 대한 충분한 이해
- 전공분야에 대한 개념 이해
- 선진기술 파악하고 습득할 수 있는 능력
- 관련 산업 분야에 대한 이해
2. 세계화 감각을 겸비한 능력 확보
- 업무 수행에 필요한 외국어 회화 및 원서 Reading 능력
- 국제화․세계화에 적합한 교양 겸비
3. 논리적․과학적 사고 배양
- 사고의 유연성․창의성 등 확보
- 과학적 문제 해결 방식
4. 기초 과학에 대한 충분한 이해
- 수학, 역학 등 기초 능력이 있어야 문제 발생시 해결 방안 도출 가능
- 화공의 경우 : 전자․전기․기계에 대한 기초 지식 필요
5. 대인관계 형성 등 인성 교육(조직관리)
- 팀내 co-work자질을 양성, Leadership 확보
6. 유관되는 공과분야의 기본 지식 습득 및 응용 능력
- 기본에 충실, 주변 분야에 대한 이해로 응용 능력 개발
- 생산 공정의 제반 요소를 modeling 할 수 있는 능력
- 전공 지식을 현장에 적용할 수 있는 능력
- 현장 적용 가능한 교과목 학습이 요구됨
==> 유압회로 설계, 공압회로 설계, 열전달, 유체기계 등
7. 산업현장에서의 실습
- 전공과목과 함께 현장 감각
- 전공 이론은 현장 적용이 어렵다.
8. 경제성 분석
- Engineer 라도 경제성 분석(원가분석, Cost 절감 효과, 투자가치 분석)
9. Computer 등 정보화 기기 활용 능력 배양
- 정보기술의 습득 및 응용
- CAD 활용 능력도 요구됨
10. 경영관리 능력
- 생산관리, 노무관리 등에 대한 지식
※기타 능력
- 기획/발표: 실험계획, 현장개선 등의 planning 능력
- 공정 설계 능력
- 설비 관리 기법
- Scale-up에 대한 개념 확립
▶ 출처: 서울대학교 공과대학