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공학 문제해결/임시 게시판

항공우주공학이란

항공우주공학(aerospace engineering)이란?

 

자유롭게 하늘을 나는 비행기, 강한 불꽃과 함께 우주를 향해 달려가는 로켓을 보며 가슴이 떨린 적이 있나요?

이 땅에 발 붙이고 하늘을 바라보며 살아가는 우리에게는 하늘을 날아가고자 하는 끝없는 욕망이 있는 것 같습니다.

세계 최초로 비행에 성공한 라이트 형제부터 Space X의 일론 머스크까지 인간은 언제나 하늘에 닿기를 꿈꿉니다.

항공우주공학은 그 꿈을 실현하기 위한 도구입니다.

 

또한 우리가 언제 어디서나 지구 반대편의 소식까지 받아 볼 수 있게 해주는 인공위성, 우리 생활과 점점 가까워지고 있는 드론까지 이미 우리의 삶은 항공우주공학과 밀접하게 연관되어있습니다.

항공우주공학이란 이와 같이 하늘을 날아다니는 기계를 설계, 제작, 시험하기 위한 학문이라고 할 수 있습니다

 

 

 

 

대부분의 비행체는 아주 넓고, 높고, 크고 또 빠르기 때문에 지상에 있는 기계보다 훨씬 더 극한의 환경에 노출됩니다.

단순하게 보자면 거대하고 무거운 기체를 하늘 위에 올려야 하고, 고속으로 비행해야 하며, 동안 가해지는 고온 고압의 환경을 견뎌야 하는 것이죠.

또한 이러한 상황 속에서 원거리 통신으로 지상과 정보를 주고 받을 수도 있어야 합니다.

그래서 이러한 조건에서도 원하는 임무를 수행할 수 있도록 시스템을 설계 및 제작하는 것이 목적입니다.

 

 

 

 

항공우주공학은 그 자체가 새로운 학문이라기 보다는 기계공학을 중심으로 여러 분야가 복합적으로 적용되는 기술과학입니다.

비행체 자체가 하나의 기계이기 때문이지요.

그렇기 때문에 서울대학교 기계항공공학부, 항공대학교 항공우주 및 기계공학부처럼 기계공학과 항공우주공학 전공이 한 학부로 설치되어 있는 학교가 많습니다.

저학년 때는 4대 역학과 같은 기본 지식을 다루다가 이후 기계공학 전공과 항공우주공학 전공으로 나누어져 깊이있게 연구하게 됩니다.

 

 

 

 

항공우주공학은 일반적으로 크게 공기역학(aerodynamics), 구조역학(structure dynamics), 추진공학(propulsion engineering), 제어공학(control engineering) 등 네 가지로 나눌 수 있습니다.

 

공기역학은 비행체 주변에 흐르는 공기의 흐름에 관한 연구입니다. 기계공학의 4대 역학 중 하나인 유체역학에 속합니다.

 

구조역학은 비행체를 이루는 구조물들이 다양한 하중을 받는 상황에서도 어떻게 견디는지 연구하는 분야입니다. 각종 공기역학적인 힘(공력), 진동 그리고 소재에 대한 내용을 다룹니다. 말하자면 비행체의 뼈대를 만드는 것입니다.

 

추진공학은 실질적으로 비행체를 움직이게 하는 추진 시스템을 다루는 것입니다. 비행체의 심장인 제트엔진, 로켓엔진 등을 개발합니다. 그래서 기계공학에서 다루는 열역학, 유체역학과 더불어 연소 및 화학반응을 다루기 위한 화학공학까지 다루어집니다.

 

제어공학은 항공기의 제어에 관한 내용입니다. 비행 시 다양한 힘을 받아도 일정한 자세를 유지해야 하기에 이를 어떻게 제어할지 연구하는 것이 목적입니다. 제어 시스템은 기계공학 뿐만 아니라 전기, 전자, 통신 기술이 많이 적용되는 분야입니다. 유도항법제어(Guidance, Navigation and Control)라는 말로 잘 알려져 있는 것 처럼, 비행체의 머리를 담당한다고 할 수 있습니다.

 

항공기와 우주선은 복잡한 시스템이 서로 얽혀있는 거대한 시스템이기 때문에 이를 개발하고 운영하는데는 많은 시간과 비용이 들어가게 됩니다. 그래서 최근에는 위의 전통적인 연구와 더불어 산업공학적인 색채를 띄는 체계공학(system engineering)도 많이 접목되고 있습니다. 어떻게 하면 개발 과정에서 손실을 최소화하고 운영을 최적화(optimization)할지 연구하는 것입니다.