과제-1 전자공학의 개념, 필요성 및 연구내용
전자공학과 3학년
2005200097 김태희
1. 전자공학의 개념
전자공학이란 전자소자에서 일어나는 전자의 행동·효과 등과 그것을 제어하는 기술을 다루는 고체 물리학의 분야를 뜻하는 말이다. 또한 오늘날 과학과 기술의 많은 분야가 전자공학의 여러 면을 다루고 있다. 이러한 연구로 인해 트랜지스터·집적회로·레이저·광섬유와 같은 핵심소자들이 발달되었으며, 이는 다시 많은 소비재와 산업용 및 군수용 품목의 생산을 가능하게 했다(→ 원격통신 시스템). 1980년대 중반에 전자산업은 미국의 가장 큰 제조업이 되었고 일본과 서유럽은 물론 한국에서도 크게 발달했다. 전자공학이 현대생활에 미치고 있는 영향은 19세기의 산업혁명에 견줄 만하며 세계는 전자혁명의 물결 속에 있다 해도 과언이 아니다. 현재 정보는 신호를 펄스군(群)으로 바꾸어 디지털 형태로 전달된다. 음성·텔레비전·컴퓨터 정보를 하나의 채널을 통해 일련의 신호로 보내는 것이 디지털 기술의 발달로 인해 가능해졌다. 또 산업용 기계의 전자제어와 제조과정의 자동화로 인해 생산성과 효율면에서 획기적인 개선이 이루어졌다. 컴퓨터를 이용하여 복잡한 형태의 부품을 설계하고 컴퓨터로 제어되는 기계가 생산을 담당한다(→ CAD). 과학과 기술잡지는 중앙의 데이터베이스에 저장되며 문장이나 영상정보를 전화선을 통해 저렴한 가격으로 이용할 수 있다.
2. 전자공학의 필요성
전기 및 전자공학은 매우 다양한 분야로 이루어져 있다. 우리나라가 세계 1위로 발돋움한 반도체 분야, 무선통신 기술, 네트워크 기술 및 통신 신호처리를 연구하는 통신 및 네트워크 분야, 시스템 제어, 지능로봇, 전력전자 등을 연구하는 제어 및 시스템분야, 정보와 신호의 모든 것을 다루는 정보 분야, 컴퓨터 하드웨어, 소프트웨어 및 관련 회로를 설계, 제작하는 컴퓨터 및 회로설계 분야, 그리고 초고주파 및 광파분야 등 크게 6가지로 나누어 볼 수 있다. 실로 전자공학은 우리 생활에 이용되지 않은 분야는 거의 찾아볼 수 없을 정도로 생활 깊숙이 자리잡고 있다. 이러한 각각 의 분야에서 학생들과 연구원, 교수님들은 세상에 큰 파급효과를 줄 수 있는 연구와 교육을 통하여 미래사회에 비젼을 제시하고 창의적이며, 적극적이고 즐거운 기술자/공학자 삶을 추구하고 있다. 이에 따라 전공을 졸업하면 구체적으로 삼성전자, LG, 하이닉스, 현대자동차, 한국통신, 데이콤, 하나로통신 등의 기간망 사업자들과 SK-Telecom, KTF, LG-Telecom 등 이동통신사업체 및 KBS, MBC, Skylife 방송국의 기술 엔지니어 등에 취직을 하게 되는데 전부 우리나라에서 없어서는 안 될 중요 기업들이다. 이처럼 전자 전파 공학은 정보통신 사회의 근간을 이루는 나노 및 반도체, SoC, 멀티미디어, 이동통신, 위성통신, 디지털 통신 및 방송(DTV), 위성인터넷, IMT-2000 분야 등의 시스템 구현에 필요한 하드웨어, 소프트웨어 등에 이용되고 있으며 우리들이 알게 모르게 여러 가지 실생활에 이용되어 우리들의 삶의 질을 개선시켜 주고 있다. 우리나라 반도체 산업은 세계 정상급이며 최근 들어 뜨고 있는 LED산업이나 와이파이와 같은 무선신호 산업 등이 앞으로도 전자 전파 공학의 연구성을 필요로 하고 있다. 또한 지능형 산업 사회의 발전에서도 전자-전파공학의 필요성은 꾸준히 지속되고 있으며, 하루가 다르게 새로운 소자의 출현과 응용분야가 확대되어 가고 있는 실정이다.
학사과정에서는 전기 전자공학의 기초교육과 사회성 교육을 강조하고 있고, 석사과정에서는 좀더 전문분야의 교육과 산업체에서 환영받는 기술자를 육성하는데 중점을 두고 있으며, 사과정에서는 학문적 또는 기술적으로 창조성과 실제적 응용으로 인류에 공헌하는 연구를 장려하고 있다.
이에 따라 대학의 전자, 전기, 통신, 정보, 제어, 전산을 전공하고 있는 학생은 물론 기계, 의학, 화학 등을 연구하고 학습하는 분들과 관련된 엔지니어들에게도 전자-전파공학은 필수적이며 필요한 학문이라고 할 수 있다. 이렇듯 다양한 학문과 밀접한 관계를 맺고 있으며 다방면으로 응용되어 사용되고 있어서 아직도 발전가능성이 높은 학문이라고 할 수 있다.
앞으로 세계는 글로벌화가 됨에 따라 이동통신, 위성통신, 위성인터넷 등 기존의 우주선, 인공위성, 항공기 등에 주로 이용되었던 전자공학의 중요성이 더욱 커지게 되었다. 그 뿐만 아니라 대용량의 컴퓨터 기억소자의 개발로서 대표되고 있는 VLSI설계 분야 및 로봇공학의 발달과 이를 이용한 공장의 무인자동화 등이 주목을 받기 시작하고 있다. 전자공학의 광범위성은 서로 밀접한 연관을 가지고 있을 뿐 아니라 전자공학과 제어공학의 대부분 교과과정이 전기공학과 중복되어 있다. 따라서 서구의 대학에서는 전자공학, 제어공학 및 전산공학 등을 따로 분리하지 않고 전기공학과에서 통합하여 운영하고 있다.
3. 전자공학의 연구
1) 우리나라 대학의 전자공학 연구
전자공학의 연구 분야는 전자,전파회로 연구, 광통신 연구, 양자전자공학 연구, 통신분야 연구, 반도체 연구, 신호 및 영상 처리, 자동제어 및 컴퓨터, 전자⦁전파공학 기본연구로 크게 나눌 수 있다.
(1) 전자회로 연구
증폭, 발진, 정류 등의 선형회로와 변조, 복조 등 선형 통신회로 및 통신회로 및 특수 소자회로 등을 트랜지스터 또는 고체전자소자로 구성된 회로를 회로망 해석의 방법으로 설명하고, 선형전자회로, 펄스디지털 회로, 통신 회로 등에 관한 내용을 트랜지스터 또는 집적 회로 구성하고 이를 측정 분석한다.
무선 통신/방송 시스템의 기본적 RF(Radio Frequency)회로에 대하여 강의하고, CAD 소프트웨어 (HP-EEsot의 ADS)를 이용한 시뮬레이션을 통하여, Hybrid 집적회로의 설계/제작/측정 한다.
(2) 광통신 연구
파동광학과 고체이론의 기본 개념과 이론을 바탕으로 광학 및 광통신 시스템의 주요 구성요소인 광섬유, 레이저 다이오드를 포함한 광원, 광 검출기, 기타 광소자의 동작원리를 학습하고, 이를 바탕으로 간단한 광학시스템 및 소자의 설계기법을 다룬다. 광파의 전송 이론과 레이저의 발진 이론을 기초로 하여 광섬유에 의한 통신이론을 강의하며 주로 광도파로의 원리, 반도체 레이저 및 발광 다이오드 등의 광원 동작 원리와 특성, 광변조, 광검출, 광집적 회로, 광섬유 전송로의 특성 및 광정보 전송 원리 등에 대해서 다룬다.
(3) 양자전자공학 연구
최근 광전자소는 초박막 및 나노구조의 성장이 가능해지고, 복잡한 소자 제작 공정이 가능해짐에 따라 비약적인 발전을 하고 있다. 예를 들면 양자폭포 레이저 (quantum cascade laser) 또는 양자점 레이저(quantum dot laser) 등이 개발되었다. 이 과목은 이러한 나노구조 레이저 및 관련 현상을 이해하기 위해서 필요한 양자 역학과 양자 전자기학을 이해하도록 하는 것을 목표로 한다.
(4) 통신분야 연구
멀티미디어 데이터를 통신망을 통하여 전송하기 위한 기술을 연구한다. 오디오, 비디오 데이터의 특성과 압축하는 방법을 배운 후, 각 통신망(ATM,인터넷,W-CDMA등)에서 멀티미디어 서비스 품질을 보장하는 방법 및 이동 통신 시스템의 개괄적인 이해를 위하여, 이동통신의 전파특성 및 셀룰러 개념에 관하여 알아보고, 교환기 /기지국/단말기로 구성되는 이동전화 시스템의 구성에 관하여 강의한다. 현재 우리나라 셀룰라 및 PCS 시스템 방식인 CDMA방식에 대한 내용과 차세대 이동 통신방식에 관하여 연구한다.
(5) 반도체 연구
반도체 분야는 반도체의 물성에서 IC의 설계에 이르기까지의 과정을 연구하는 분야로 전자 소자의 개발을 주도하며, 특히 우리 나라에서는 메모리 사업의 발전과 주문형 반도체 산업의 활성화에 힘입어 빠른 속도로 발전하는 분야이다. 반도체 물성분야는 재료공정과 소자특성에 대한 연구를 수행한다.
(6) 신호 및 영상처리 연구
신호 및 영상처리 분야는 현재 멀티미디어의 핵심 기술인 영상처리와 신호처리에 대한 이론 연구와 실험을 수행하는 분야로 정보 가전 및 정보 통신의 발전에 따라 그 수요가 증가하고 있다.
(7)자동제어 및 컴퓨터 연구
자동제어 분야에서는 제어 이론, 인공지능, 로보틱스, 그리고 컴퓨터를 이용한 센서정보처리와 데이터 마이닝기법 등을 연구한다.
(8) 전자 기본연구
전기 통신 - 전기 통신은 전선을 통하여 전기 신호를 보내거나 공중으로 전자파를 쏘아서 메시지를 전하는 방식이다.
원격 통신 - 원격 통신은 신호나 전자기 신호를 보내서 먼 거리까지 말이나 소리, 영상 등의 데이터를 전달하는 일이다.
녹음 - 녹음, 즉 소리의 기록은 음파를 나타내는 전기 신호를 저장하여 원음을 재생할 수 있도록 하는 일을 말한다.
텔레비전과 비디오 - 텔레비전 방송은 영상과 쇠를 포착하여 전 세계의 수백만 텔레비 전 수상기로 보내주는 일이다. 비디오 리코더는 영상과 사운드 트 랙을 함께 기록한다.
아날로그와 디지털 시스템 - 아날로그 신호는 정보를 연속적으로 변화하는 값으로 나타 낸다. 디지털 신호는 불연속적인 값을 이용하여 정보를 표 현한다.
컴퓨터 - 컴퓨터는 마이크로프로세서를 이용하여 일련의 명령에 따라 정보를 처리하는 기 계로서, 다양한 작업과 교육, 레저 활동 등에 쓰인다.
2) 외국 대학의 전자공학 연구
외국에서는 전자공학과가 따로 없고 전기공학과(Department of Electrical Engineering), 전기전산학과 (Electrical Engineering and Computer Science), 전기전산기공학과 (Electrical and Computer Engineering)로 되어 있으며 동경대학처럼 전기공학과와 전자공학과가 한 개의 학과처럼 통합운영하는 경우도 있다.
(1) 미국 M.I.T
최근 교양 교육의 중요성을 인식하게 되어 교과과정을 대폭 개정하였으며 졸업에 필요한 과목수는 38과목 (우리제도로 환산하면 144학점)이고 전공필수는 8과목 뿐이다.
(2) 미국 Penn State
우리나라 제도와 비슷한 2학기제도이며 전공과목은 43학점(16과목)이다. 졸업에 필요한 학점은 136학점이다.
(3) 미국 UCLA
3학기제로서 우리제도로 환산하면 졸업에 필요한 학점은 125학점이며 전공과목은 48학 점이다.
(4) 미국 CALTECH
3학기제로서 졸업에 필요한 unit는 486으로서 우리제도로 환산하면 144학점이 되지만 과목수는 많지 않고 대부분의 과목이 1년간 또는 2학기간 계속된다.
(5) 영국 Imperial College
우리나라나 미국제도와는 전혀 다른 3년제이며 강의시간은 별로 많지 않은 대신 실험과 project가 많아서 창의적 교육에 중점을 두고 있다.
(6) 프랑스 공과대학
5년제로서 여기에서 조사한 낭뜨대학의 경우에는 첫 2년을 타대학에서 공부한 학생들을 받아서 3년간 가르치는 과정이며 우리제도로 환산하면 3년 동안에 130학점을 이수하기 때문에 수업의 분량이 대단히 많다. 그리고 실험실습을 중요시하는 훌륭한 교과과정이다.
(7) 일본 동경대학
첫 3학기는 교양과정이며 나머지 5학기가 전공과정인데 4학년 2학기는 거의 졸업논문 준비에 보내게 되므로 결국 4학기동안에 대부분의 전공과목을 이수하게 된다. 그리고 대 부분의 과목이 1.5학점으로서 1주일에 90분 수업 1회이며 1년간 수업일자는 35주로서 우 리나라보다는 3주가 많다. 한가지 특이한 점은 표면적으로 전기공학과와 전자공학과가 분 리되어 있으나 실제로는 한 개의 학과로 통합운영하고 있다.
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