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화학공학

last modified: 2015-10-17 07:54:04 Contributors

Chemical Engineering

Contents

1. 개요
2. 주로 배우는 과목
3. 진출분야
4. 취업 관련
5. 리그베다 위키에 등재된 화학공학 전공자


1. 개요

전통적으로 정유[1],석유화학, 정밀화학[2], 무기화학[3] 등 관련된 각종 연료와 화학제품 및 이를 생산하는 공정을 개발하는 공학분야.

화학공학이라는 이름과는 다르게 화학에 대해 배우는 학습량은 적다.[4] 공학이라는 학문의 관점에서 돈이 될 수 있는 부분을 중점적으로 배운다. 공학에서 실용적으로 컨트롤 할 수 있는 부분은 물리적인 조작(증류, 결정화 등)[5]이 대부분을 차지하기 때문에 화학을 배우러 온 건지 물리를 배우러 온 건지 회의감을 느끼는 학생도 있다. [6]

'화학공학과'와 '공업화학과'에는 엄밀히 말해서는 차이가 있을 수 있다.[7] 다만, 지금은 둘 사이의 차이가 매우 줄어들어 통합되는 학교가 많다. 서울대학교의 경우에도 과거에는 공업화학과, 화학공학과, 응용화학부가 있었으나, 현재는 화학생물공학부로 통합되었다.

대학에 따라 다르지만 생명과학이나 생명공학이 추가된 경우도 흔하다. 매 학기마다 생명과학이나 생명공학과 관련된 과목을 하기는 싫겠다만 반드시 하나는 듣게 되어있다. 이러한 경우에는 고3 수험생처럼 물리, 화학, 생물 이 3개의 학문을 모두 다루기도 하니까 어떻게 보면 불쌍하게 그지없다. 그래서인지 여타 자연대 학생들보다 과제나 시험에 찌들어 사는 학생들이 많다. 그러나 화학과나 생명과학과에서 배우는 양에 비하면 기초적이고 얕게 배운다. 그러니까 화학과+생명과학과 이 정도까지는 아니다. 물론 2학년 1학기까지는 화학과+생명과학과의 모습일 확률은 좀 높다.[8]

여담으로 기존의 화학공학과를 삐까뻔쩍한 이름으로 개명한 학과들이 많다. 공학이라는 학문 자체가 실용을 바탕으로 두는 학문이라 시대적 추세를 투철하게 인식하는 근거로 볼 수 있다. 특히 생명공학 붐이 불기 시작하고 기존의 화학공학과를 새로운 이름으로 개명하기 시작했는데 예를 들어 화공생명공학부(Chemical and Biomolecular Engineering)가 대표적이다. 실제로 그 이름을 가진 학과는 화학공학과 못지 않게 많다. 한때 지구온난화 등에 관심이 높을 때는 환경화학공학과로 개명하는 경우도 있었다.하지만 속지 말자 환경화공은 폐기물 처리업체로 가면 말이 되긴 한다

2. 주로 배우는 과목

기초적인 수학과 과학
  • 미적분학, 공업수학
  • 일반물리
  • 일반화학, 물리화학, 유기화학
  • 프로그래밍 : 화공과에서 다루는 시스템은 유체가 기본인데다 그안에서 물질확산, 화학반응, 상변화, 열발생, 열전도, 대류가 일어나고 그에따라 점도, 밀도, 반응속도상수, 엔탈피 등 물질상수들도 변하는 등 전부 비선형적으로 동시에 상호작용하기 때문에 수치해석적 접근이 필수적이다. 당장 간단한 튜브형 반응로 안에서 일어나는 촉매반응을 기술하는것도 편미분방정식 8-10개를 동시에 풀어야 한다. 기계과나 전기과도 비슷하지만 화공과는 특출나게 비선형계가 많다. 따라서 매트랩이나 매스매티카, 메이플이나 파이톤, 하다못해 C언어나 포트란 중 하나는 마스터해야 한다. 몬테카를로 시뮬레이션을 숙제로 내버리는 교수님도 있다

전공
  • 화공양론 : 물질 수지(balance)식과 에너지 수지식을 간단한 공정에 적용하는법을 배우는 과목. 사실 양론(stoichiometry)은 이 과목을 대표하는것이 아니라 물질수지와 에너지 수지를 적용하기 위해서 배우는 개념중 하나기 때문에 이 과목의 제목으로 삼는거는 올바른 표현이라고 할 수 없으나 많은 대학에서 이 과목의 이름으로 관습적으로 화공양론이라고 부르기 때문에 여기서는 화공양론이라고 부른다. 여기서 배우게 되는 물질 수지식과 에너지 수지식은 화학공학의 모든 과목에 있어서 가장 기본이 되는 식으로 거의 모든것이 물질수지식과 에너지수지식에서 출발해서 유도된 것이다.

  • 화공열역학 : 열역학은 열과 에너지의 관계에 대한 학문이다. 기본수준에서는 기계공학과에서 배우는 열역학의 내용과 대동소이하나 심화과정으로 넘어가면 각종 조작 조건의 변화에 따른 에 따른 다상계의 상평형을 다루게 된다.

  • 고분자공학 : 고분자의 정의와 명명법, 합성법, 분석법, 용어 및 물성에 대해서 배우는 과목이다.

  • 유체역학 : 화학공정에서의 유체의 수송, 계량등을 다루는 과목이다.

  • 반응공학 : 화학반응을 일으키는 장치인 화학반응기를 설계하는 방법을 배우는 과목이다. 물질 및 에너지 수지식을 기반으로 기초과정에는에는 균일반응계에서 반응하고 반응중 온도가 변하지 않는 이상반응기의 크기를 설계하는 방법을 배운다. 그 후 심화단계로 넘어가면 반응중 온도가 변하는 비등온 반응기의 설계및 촉매와 반응물의 상이 다른 불균일 촉매 반응기의 설계 방법을 배운다.

  • 열전달 : 온도의 차이가 있으면 온도가 높은곳에서 낮은곳으로 열이 이동하게 되는데. 열이 이동함에 따라 계의 온도의 분포와 시간에 따른 변화에 대해서 배우는 학문이다. 열은 전도, 대류, 복사의 3가지 경로를 통해서 전달된다. 열역학과는 열역학은 열이 이동함에 따른 최종적인 계의 상태에 관심이 있다면 열전달은 열에너지의 이동에 따른 분포와 시간에 따른 변화에 초점을 맞춘다.

  • 물질전달 : 두 계에서 어떤 물질의 농도차가 있으면 물질이 이동하면서 평형으로 향하게 된다. 이는 섞이지만 않는다면 같은 상에서 일어날수도 있고 다른 상에서도 일어날수 있다. 이러한 현상을 이용한 화학공업장치를 해석하는 방법을 배운다.

  • 반도체공학 : 반도체는 실리콘 웨이퍼 표면에서의 화학반응을 이용해 제조된다. 표면화학반응인 식각, 증착등을 이용해 반도체를 제조하는 공정을 분석 및 설계하는 방법을 배운다.

  • 공정제어 : 화학반응 시스템은 고온 고압에서 진행되는데다가 화학물질 자체가 독성을 가지고 있거나 폭발성을 가지고 있을수 있어 근본적으로 위험하다. 따라서 안전하게 관리하기 위한 제어 기법을 배우게 된다. 선형 및 다중 제어계에 대한 설계법을 학습한다.

  • 이동현상 : 유체역학, 열전달, 물질전달은 유체의 운동량이 전달되는 식, 열이 전달되는 식, 물질이 전달되는 식이 각각의 요소는 다를지라도 서로 상사성을 보인다. 각각의 기본 식의 물리적 의미를 해석해보면 결국 구동력/저항으로 볼 수 있다. 이를 이용해 유체에서 운동량, 열, 물질이 전달되는 현상에 대해서 심화적으로 학습한다.

  • 분리공정 : 화학제품을 생성할때의 과정을 크게 두가지로 나누자면 반응과 분리라고 할 수 있다. 반응을 통해서 원하는 물질을 생산했을떄 우리가 원하는 물질과 원하지 않는 물질이 혼합되어 있는 상태가 된다. 물리화학에서 배우듯이 혼합된 물질은 분리되어 있는 상태가 깁스에너지가 더 작은 일부 물질들을 제외하고는 혼합되어 있는 상태가 깁스에너지가 더 작아서 안정적이다. 따라서 자연적으로 일어나지 않는 분리를 해주기 위한 화학공업 장치를 설계하는 방법에 대해서 배운다.

  • 화공수학 : 각종 화학공정을 해석하기 위한 수학적 기법과 모델링 방법에 대해서 배운다.
그 외의 전공 관련 실험들

생물학이 부가된 경우
학교에 따라 명공학 쪽을 강조하는 경우 일반생물학, 생화학, 분자생물학, 생물화학공학 등의 과목을 포함한다.

3. 진출분야

  • 5급 공채 화공직 고시 : 필수과목은 화공열역학,전달현상,공업화학 3과목이며, 선택과목은 1과목이다. 반응공학, 공정제어설계, 분리공정 중 1과목을 선택한다.
* 교사 : 화학공학과에서 교직이수를 할 경우 화공·섬유 교사 자격이 부여된다. 공업계열 고등학교의 화학공업, 섬유과 과목을 가르칠 수 있다. 다만 매년 임용고시에서 뽑는 인원이 그렇게 많은 편이 아니기 때문에 가능성은 매우 낮다.
  • 반도체회사
  • 변리사 : 선택과목으로 유기화학, 열역학 등이 있다. 변리사 시험에 합격한 화학공학과 출신의 변리사는 주로 제약, 화학 분야의 특허를 담당한다.
  • 석유화학회사
  • 엔지니어링회사
  • 유사
  • 제약회사
  • 중공업회사 : 고부가가치선(FPSO 등)으로 사업분야가 바뀌면서 화공과 수요가 늘고 있다.

4. 취업 관련

화학 공학은 공학계통 중 비교적 높은 연봉에 상한선도 다른 공학에 비해 높지만, 뽑는 인원 자체가 많지가 않다. 더군다나 화학공학은 일자리는 꾸준히 생기지만 그 꾸준히 열리는 숫자가 적기 때문에 취업이 전기공학, 기계공학, 컴퓨터 공학에 비하면 굉장히 난해하다. 명문대 화공과를 나오고도 최소 2개 국어나 장기간의 인턴쉽, 아니면 혁신적인 논문/프로젝트나 특허라도 내지 않는 이상 고시나 변리사 시험에 매달려야하는 운명에 처한다.

덕분에 자기 전공 맞춰가는 화학공학과 졸업 학생들은 생각보다 많지 않다.

5. 리그베다 위키에 등재된 화학공학 전공자

  • 루시드폴 : 서울대학교 응용화학과 학사를 졸업했으나, 가수로서 더 유명하다.
  • 벤자민 리 : 서울대학교 화학공학과에 수석 입학했으나, 미국 마이애미대 물리학과로 편입해 물리학자로 유명해졌다.
  • 존 폰 노이만 : ETH 취리히에서 화학공학 학사를 받았으나, 다른 많은 영역에 기여했다.
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  • [1] 사실상 화공과가 만들어진 계기이자 이유라고 할 수 있다. 대부분 화공과 학생의 진로도 정유에 맞추어지게 된다.(기계공학과 학생이 자동차회사를 진로로 잡는 것과 비슷하다.)
  • [2] 정밀화학은 물리적 공정뿐만 아니라 화학적 공정을 적용해야 하는 경우가 많다. 그 부분에 대해서는 화학과를 요구하는 경우가 있다.
  • [3] 매우 표면적인 부분만 배우고, 심도있는 내용은 재료공학과에서 배울 수 있다.
  • [4] 그러나 타 공대의 비해서 듣는 화학과목은 많다, 기계나 전자의 경우는 일반화학 또는 공업기초화학으로 끝이지만, 화학공학과에서는 1학년 일반화학 찍고 2학년때는 무조건 유기화학 필수, 그후 3학년 1학기때 분석화학 물리화학 등의 심화화학 과목중 하나를 추가적으로 듣기때문, 주로 물리화학을 많이 선택한다.
  • [5] 화학적인 공정도 있을 수 있지만, 비용의 문제로 잘 사용하지 않는다.
  • [6] 다만 말 그대로의 "물리" 과목은 일반물리 하나로 끝이다, 기계나 전자를 포함한 타 공대들이 현대물리는 기본적으로 듣고, 몇몇은 상대성이론까지 커리큘럼에 포함된 과들과 비교하면 단순한편, 하지만 물리화학에서 피를 쏟겠지, 왜 이러냐면 고전적인 화학공학에서의 매커니즘이 미분방정식의 응용인지라, 고전역학 위에서 돌아간다는 점이 커서 그렇다. 하지만 화공은 유기화학이랑 심화화학 과목중 하나가 필수인 학교들이 많으니 쌤쌤.
  • [7] 천연자원으로부터 인간의 생활에 필요한 제반 물질을 만드는 화학, 물리 및 생물 공정의 개발, 설계, 운전 및 관리운영을 연구하는 학문(화학공학)/산업분야 전반에 걸쳐 필요한 각종 화학물질에 관련한 첨단 신소재와 원료, 일상생활에 필요한 의식주에 관계된 각종 화학제품 생산을 위한 소재합성 및 제조, 가공 등의 화학공정개발에 필요한 기초 과학이론과 공학이론 교육(공업화학) 충북대학교 공과대학 설명 가져옴.
  • [8] 대학에 따라서는 생물 관련 과목을 하나도 안듣고 졸업하는 커리큘럼이 있는 경우도 있다