공과대학 기계항공공학부(우주항공공학전공) (이관중 교수) 

‘우주항공공학’하면 떠오르는 NASA, 파일럿, 우주선…. 무엇이 정확히 우주항공공학인지 알기란 쉽지 않은데요. ‘공학의 꽃’ 최첨단 공학기술의 집합체 우주항공공학에 대해 알아봅시다.


Q. 우주항공공학은 어떤 학문인가요?

우주항공공학은 항공기와 로켓, 위성 그리고 초고속열차와 잠수함에 이르기까지 세계를 1일 생활권으로 만들며 매우 광범위한 분야에 걸쳐 우주와 하늘에 다가가는 기술, 그리고 그와 연관된 기술들을 개발하고 연구하는 학문입니다.

우주항공공학은 ‘공학의 꽃’이라고 불리며 한 나라의 공학기술 수준을 가늠할 수 있는 표상이 되는 분야입니다. 현재 우리나라의 우주항공공학은 한국형 발사체인 나로호, 한국형 헬기와 스마트무인기 등의 사업을 성공적으로 수행하며 괄목할만한 성장을 이루었습니다.

우주항공공학 연구 성과는 국방과 안보에 직결될 뿐만 아니라 고부가가치 산업으로서 나라 경제에 미치는 영향이 큽니다. 요컨대 우주항공공학은 국가적 차원에서 꾸준한 지원·육성이 불가피한, 향후 전망이 더욱 밝은 분야입니다.


Q. 얼핏 기계공학과 우주항공공학이 별로 다르지 않아 보입니다. 전공이 분리된 이유가 무엇인가요?

기계공학이 날개·엔진·바퀴 등 기계장치 하나하나를 다룬다면, 우주항공공학은 그것을 통합하는 시스템을 이끌어냅니다. 다시 말해 부분을 아우르는 전체 시스템에 대해 연구하는 것이 우주항공공학이죠. 4년 안에 우주항공공학 분야의 소양을 갖춘 학생들을 길러내기 위해서는 기계공학적 소양을 토대로 시스템적 접근을 해낼 수 있는 특화된 수업이 필요합니다.

따라서 시스템적 특성을 갖는 우주항공공학전공이 기계공학전공과 분리된 것이죠. 실제로 우주항공 관련 산업체나 연구소에서 대부분의 기계공학과 출신 연구원은 기계장치 하나하나를 다루고, 시스템 연구는 항공공학 엔지니어들이 맡고 있습니다.


Q. 어떤 내용들을 학부에서 배우게 되나요?

크게 공기역학, 구조, 제어, 추진 4가지 분야로 나누어집니다. 학부 1~2학년에는 고체·열·동·유체역학 등의 4대 역학을 익히고, 3학년이 돼서 ‘제트 추진’, ‘비행체 제어’ 등 2학년 과정의 응용 과목을 배웁니다. 이해를 돕기 위해 제트 추진을 예로 들면, 유체의 움직임을 다루는 유체역학과 열의 이동과 열기관의 특징을 배우는 열역학을 토대로 항공기를 구성하는 제트 추진 기관의 종류와 특징, 원리를 배우게 됩니다.

4학년이 되면 ‘항공기 개념 설계’라는 과목을 통해 항공기를 이루는 부분들의 배치를 합쳐, 요구 성능에 맞춰 형상을 설계하는 과목을 수강합니다. 앞서 말한 시스템적 학문의 특성까지 습득하는 것이죠.

이외에도 다양한 우주항공공학 분야의 기초 체력을 기를 수 있는 과목들을 학부 단계에서 학습합니다. 자세한 교과과정이 궁금하다면 우주항공공학전공 누리집(홈페이지)에서 확인하면 좋을 것 같습니다.

Q. 우주항공공학전공에는 ‘항공전’이라는 독특한 행사가 있다고 들었습니다

항공전은 1970년대부터 개최한 우주항공공학전공의 오랜 행사입니다. 항공우주 동아리 주관 하에 로켓이나 위성, 일반 고정익항공기와 무인항공기 등에 관한 프로젝트를 진행하고 이 프로젝트를 통해 개발하고 연구한 내용을 전시합니다.

우주항공공학전공의 특성상 학부 단계에서 실제 항공기에 자신의 아이디어를 적용하는 경험을 하기 어렵습니다. 하지만 항공전에서는 비록 엄밀하지 않더라도 직접 항공기를 설계하고 제작하고 운영하는 경험을 할 수 있어 예비 공학자에게 드문, 매우 좋은 기회입니다. 전공이 분리된 2017년부터 그 규모를 키워 더욱 다양한 프로젝트를 진행하고 있으니 우주항공공학 전공으로 입학하게 될 고등학생 여러분들의 많은 참여를 기다릴게요.


Q. 우주항공공학에선 어떠한 연구를 진행하고 있나요?

크게 4가지 즉 공기역학, 추진 및 연소, 유도항법제어, 구조 및 재료응용 등의 분야에서 연구를 수행하고 있습니다.

우선, 공기역학은 수학적으로 유체의 움직임을 분석하는 수치해석이나 풍동실험 등을 토대로 양력과 항력을 포함한 여러 힘들을 파악해 비행체 설계를 최적화하기 위한 연구를 수행합니다. 비행체의 연비나 기동성을 높이기도 하고, 드론에서 발생하는 소음이나 풍력발전기의 터빈에서 발생하는 소음을 줄이는 연구를 진행하기도 합니다.

추진 및 연소는 항공기의 동력을 담당하는 분야입니다. 가스터빈, 터보 팬 엔진, 터보 샤프트 엔진, 램제트 엔진, 로켓 엔진 등의 여러 추진기관들에 관한 연구를 수행하는데, 다루어야 할 데이터가 방대해서 연소실험과 병행해 컴퓨터 프로그래밍 연구도 활발하게 진행하고 있습니다.

유도항법제어는 동역학, 제어, 항법, 항공전자 등과 관련된 분야로 비행체의 움직임을 연구하는 분야입니다. 항법 시스템, GPS, 비행 안정성 등을 연구하며 여객기 같은 대형 비행체뿐 아니라 한국항공우주연구원(KARI)에서 개발한 틸트로터나 드론 등의 연구도 수행합니다.

드론을 이용해 물건을 가져오는 임무 수행 연구나 기존의 큰 위성들이 하지 못한 역할을 수행하는 큐브셋(CUBESAT) 연구, 우주공간 속의 비행체 항법 연구도 진행 중입니다.

마지막으로, 구조 및 재료응용은 항공우주시스템의 구조 해석 및 설계를 목적으로 수치해석 기법, 공탄성 해석, 나노소자 등에 대한 연구를 수행합니다. 예를 들어 비행하는 항공기가 진동한다면 어느 방향으로 얼마나 움직여 이것이 구조 안정성에 어떤 영향을 미치는지, 이를 어떻게 줄일 수 있는지에 대한 연구를 합니다.

*틸트로터(tilt-rotor): 수직이착륙이 가능한 비행기


Q. 졸업 후 진로는 어떠한가요?

학부 졸업생과 대학원 졸업생 간에 다소 차이가 있어요. 학부 졸업생의 1/3이 대학원에 진학하고, 50% 정도 취업을 합니다. 변리사나 기술고시 등울 준비하기도 하고요. 대학원 졸업생은 대개 한국항공우주연구원이나 국방과학연구소 등의 공공기관이나 방산업체 연구원으로 재직합니다. 또는 박사 후 과정을 거쳐 교수로 임용되기도 합니다.

Q. 마지막으로 학생들에게 하고 싶은 말씀이 있으신가요?

항공기나 로켓, 위성 등의 우주항공체에 관심이 있는 학생들이 진학했으면 좋겠어요. 첨단 공학기술의 총체이며 기술 발전의 극단에 있는 우주항공공학은 학문 자체에 재미와 흥미를 느껴 진학하더라도 공부하는 과정이 녹록치 않습니다.

기술적 난도가 높기 때문에 부단한 노력을 통해 어려움을 극복할 수 있는 끈기와 호기심을 가진 학생이 적합합니다.

더불어 우주항공공학은 연구 주기가 길고, 시스템적 특성상 다양한 분야의 많은 사람과 연구를 진행해야 하니 협업 능력도 중요합니다.

한국형 차세대 전투기에서 드론, 소형 민간·전투 헬기, 달 탐사와 한국형 발사체 사업에 이르기까지 국가의 미래와 안보에 직결되는 우주항공공학분야 사업에 소명의식을 가지고 주도적으로 동참할 학생들이 진학하면 좋겠습니다.

우리나라에는 우주항공공학을 독립된 전공으로 개설한 학과가 많지 않아요. 국가와 산업 측면에서 매우 중요한 학문임에도 불구하고 학부 단계부터 우주항공공학을 공부한 사람이 많지 않습니다.

이런 측면에서 우주항공공학을 전공하는 것은 가치의 희소성을 높일 수 있는 선택이 될 것 같아요. 하늘과 우주를 인류의 생활공간으로 바꾸어갈 여러분이 필요합니다.

*출처=서울대 아로리 ‘2018 전공 돋보기’

*에듀진 기사 원문: http://www.edujin.co.kr/news/articleView.html?idxno=34733
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