학부교과목

□ ‘기계공학부 트랙’

〇 기계공학부는 5개의 응용연구분야[(로보틱스(Robotics), 미래 모빌리티(Future Mobility), 스마트제조(Smart Manufacturing), 에너지 및 환경(Energy and Environmental System), 생체기계공학(Biomechanics & Biosystems)]를 다루며, 이 5개 트랙으로 세분화하여 학생들의 진로와 관련된 트랙을 선택하고 트랙 이수 요건 만족하여 신청서 제출하면 졸업시 학부장 명의의 이수증을 수여함
〇 트랙 이수 요건 : 나열 교과목 중 12학점 수강
학생 당 트랙 이수증 2개까지 발급 가능
〇 트랙 이수증은 매학기말 기계공학부 트랙이수증 확인서 제출하여 학부 담당자 검토 후 졸업시 이수증 발급 
〇 「서울대학교 교과인증과정」과는 다른 내용이므로 유의바람

고체역학(Solid Mechanics) M2794.001000
해석 대상인 고체의 거동에 대한 기본적인 가정을 소개하고 자유 물체도 개념을 도입해서 힘의 평형 조건을 논의한다. 이를 기반으로 해서 정정계와 부정정계를 해석하기 위한 3단계인 평형 방정식, 기하학적 적합성, 응력-변형률 관계식을 소개한다. 그리고 이 방법을 이용하여 보의 처짐 및 비틀림에 대한 해석을 수행한다.
열역학(Thermodynamics)M2794.001100
본 교과목은 기계공학의 기본 과목의 하나인 열역학의 여러 개념들을 이해함으로써 공학적 응용력의 배양을 목적으로 한다. 이를 위하여 열역학의 기본 법칙들인 열역학 제1법칙과 제2법칙을 밀폐시스템 및 개방시스템에 대하여 적용함으로써 얻어지는 기본 지식들을 공식화하여 문제를 해결하는 능력을 배양한다. 열역학적 상태량들의 변화를 계산하고, 복잡한 현상의 이해를 도모하기 위한 기본적인 물리적 개념을 확립시키는 학습이 수행된다.
동역학(Dynamics)M2794.001200
동역학1은 운동 중인 물체를 벡터적으로 해석하는 역학의 한 분야로서 물체에 작용하는 힘, 물체의 질량, 그리고 물체 운동간에 존재하는 관계를 다룬다. 즉 주어진에 힘에 의해 일어나는 운동을 예측하거나 또는 임의의 운동을 발생시키기 위하여 필요한 힘을 구한다. 먼저, 물체의 크기를 고려하지 않고 모든 질량이 그 질량중심에 집중되어 있는 작은 질점으로 가정을 하고 그 질점의 운동역학을 공부한다. 그리고, 그 물체의 질량중심에 대한 회전까지를 고려하는 강체의 동력학을 공부한다.
유체역학(Fluid Mechanics)M2794.001300
유체역학의 기초 교과목으로서 유체의 성질, 유체 내의 압력분포, 제어체적에 대한 적분관계식, 유체질점에 대한 미분관계식, 차원해석과 상사성 및 덕트내의 점성유동 등을 학습한다. 이를 통하여 유체역학의 기초원리를 이해하고 실제문제에 응용하기 위한 능력을 배양한다.
역학과 설계(Mechanics and Design)M2794.001400
3차원에서의 응력과 변형률의 성질에 대해 살펴본다. 또한 구조물의 안정성에 대한 기본 이론을 소개하고 에너지 방법에 기초한 다양한 구조해석방법에 대해 논의한다.
기계제품설계(Mechanical Product Design)M2794.001700
본 강의에서는 제품을 구성하는 핵심요소인 기구부 플랫폼을 창의적으로 설계하고 개발하는 능력을 연마한다. 이러한 창의적 제품 설계는 반드시 체계적인 공학설계 방법론에 따라서 수행되어야 한다. 이를 위해서 본 강의에서는 창의적인 개념을 도출하는 개념설계 방법론을 배우며, 이를 구체화하는 기본설계까지 각 단계별로 체계적인 공학설계 방법론을 배우고, 이어서 제품이 요구되는 기능을 구현하는지 검증을 할 수 있는 요소설계 지식을 배우고 응용해본다.
재료와 제조공정(Materials and Manufacturing Processes)M2794.001800
기계가공의 대표적인 공정인 주조, 절삭, 연삭, 단조, 판재성형 등 전통적인 제조공정과 함께 에너지 가공, 전기화학적 가공 등 특수공정의 원리를 이해한다. 이러한 공정들에서 사용되는 금속, 폴리머, 세라믹, 복합재료 등 다양한 재료의 구조 및 특성에 대한 기본적인 지식을 습득함을 목표로 한다.
기계진동학(Mechanical Vibrations)M2794.001900
정역학과 동역학에 기초하여 강체 부재로 이루어진 기구의 변위, 속도, 가속도, 작용력을 해석하는 방법을 다룬다. 링크 구조와 기어, 캠, 나사의 운동과 구동에 필요한 힘을 해석한다. 해석방법으로는 작도법과 벡터해석법이 소개된다.
응용유체역학(Applied Fluid Mechanics)M2794.002000
유체역학과 열역학의 기초적인 배경을 갖추고 있는 3학년 생들에게 경계층 이론, 포텐셜 유동, 압축성 유동, 개수로유동, 유체기계 및 유동의 계측 등을 소개하기 위한 교과목으로서 여러 기본 원리들을 적용하고 보다 실제적인 유동현상들을 알기쉽게 설명함으로써 이들에 대한 이해력을 증진시키고 응용력을 기르기 위한 학습을 수행한다.
스마트카 응용 시스템 제어 (System Control with Smart Car Application)M3228.002200
본 과목에서는 연속시간 제어시스템의 해석 및 설계에 관한 여러 이론들을 강의한다. 근궤적법, 주파수 응답법, 등 고전 제어이론에 의한 제어기 설계기법과 상태공간 해석법, 안정도 이론, 극배치 설계기법, 관측기 설계 등 현대 제어이론의 근간을 이루는 내용들을 강의한다. 특히, 스마트카 분야에 적용되고 있는 제어시스템 이론을 소개한다. 기본제어이론을 학습하고 이를 바탕으로 다양한 차량제어시스템에 적용되는 제어이론 응용을 소개한다. 인간의 판단 및 승차감을 고려한 차량제어기술의 자율주행 응용등을 소개한다.
응용열역학(Applied Thermodynamics)M2794.002200
열역학에 관한 기본적인 개념을 기초로 하여 고급 열역학 및 응용을 위한 지식을 습득한다. 열역학에 관한 일반 관계식을 이해하고 순수물질의 성질 및 혼합기체의 성질을 고찰한다. 화학반응과 연소반응을 취급하고, 화학평형과 열해리에 관해 고찰하며, 가용 에너지의 개념을 이용하여 밀폐시스템과 개방시스템을 해석한다. 분자운동론과 통계열역학의 기초적인 내용을 학습한다.
자동차동력원(Automotive Propulsion System)M3228.001100
이 과목은 자동차 환경규제와 제도의 대응을 위해 개발되는 다양한 자동차 동력원들에 대한 소개를 한다. 기계공학 관점에서의 자동차엔진의 원리와 효율, 성능에 영향을 미치는 인자들을 공부하고, 엔진과 모터의 결합체인 하이브리드시스템의 원리와 구조 그리고 시스템 장점에 대해서 학습한다. 전기차 배터리시스템의 구조와 요구사항, 자동차용 PEM 연료전지 시스템의 기본 이해와 연료전지 시스템의 최적성능과 효율을 위한 BOP 특성에 대해서 공부하고, 자동차 동력원 시스템의 해석능력을 배양하고 새로운 환경규제 대응을 위한 동력원의 신기술을 소개한다.
열전달(Heat Transfer)M2794.002600
본 과목에서는 열이 전달되는 메카니즘과 열전달의 해석 및 응용 문제들을 학습하며 이러한 원리들이 열전달을 이용하는 기계 및 장치에 어떻게 적용되는가를 공부한다. 열전도, 열전달 계수의 개념과 강제대류와 자연대류의 해석 방법을 공부하며 복사 열전달에 관한 메카니즘을 공부한다.
로봇공학입문(Introduction to Robotics)M2794.002700
본 과목에서는 로봇의 역학적 해석, 설계, 운동계획 및 제어에 필요한 기초를 공부한다. 강체운동의 수학적 표현, 현대 나선 이론, 상태 공간 및 자유도, 다물체 시스템의 기구학적 및 동역학적 해석, 독립관절 제어 등을 공부해 실제 산업용 및 서비스 로봇에 적용하는 응용사례들을 집중적으로 다룬다.
마이크로기전시스템의 기계공학응용(MEMS in Mechanical Engineering)M2794.002900
본 교과목에서는 MEMS를 위한 마이크로 세계의 역학 지배방정식의 적용 및 scale-down의 효과와 마이크로 스케일에서의 힘과 torque의 전달, 초정밀 기계 가공 등의 다양한 마이크로 구조물 성형 공정에 대한 지식을 공부하며, 이를 바탕으로 가속도계, 각속도계, 마이크로 구동기, 마이크로 유체 소자 등 mechanical transducer로서의 다양한 micro mechanical device의 설계, 제작, 응용에 대하여 공부한다.
컴퓨터시뮬레이션과 머신러닝(Computer Simulation and Machine Learning)M3228.001500
본 과목에서는 공학문제 해석에 널리 사용되는 컴퓨터시뮬레이션을 위한 수치해석 기법의 기본적인 개념과 프로그래밍을 학습한다. 유한차분법, 유한요소법 등과 같은 전통적인 수치해석 기법과 함께, 머신러닝을 이용한 컴퓨터시뮬레이션 데이터의 처리 및 활용방법, 그리고 물리지식기반 인공신경망 등을 이용한 머신러닝기반 컴퓨터시뮬레이션 기술을 배운다. 구조물의 정적 및 동적 거동해석을 비롯하여 유체유동과 열전달 해석 및 전자기장 해석 등 기계시스템의 거동을 이해하기 위한 문제에 적용하여 프로그래밍 및 해석을 수행한다.
환경열공학(Environmental Thermal Engineering)M2794.003200
이 과목은 열역학, 유체역학 및 열전달에 관한 기본 이론을 바탕으로 냉동시스템, 공기조화시스템부터 탄소중립 및 이산화탄소 저감을 위한 태양열 발전, 수소연료전지, 친환경차 통합 열관리 등을 다룬다. 실제 생활과 연관된 냉난방, 가습, 청정, 환기, 공기유동 등에 대한 기본 개념을 확립함으로서, 새로운 개념의 다양한 열이용 기기들을 효율적으로 설계하고 분석하는 능력을 확보하는 것을 목표로 한다. 열에너지의 합리적인 이용에 관해 학습하며 신재생에너지의 효과적인 활용을 위한 시스템 최적화를 수행한다. 특히, 친환경차 구성품의 각기 다른 열적 요구사항을 분석하고 가장 효율적으로 열관리를 수행할 수 있는 통합 열관리 시스템을 설계함으로써 다양한 경계조건 하의 열시스템 최적화 기법에 대해 학습할 수 있도록 한다.
미래자동차공학(Future Automotive Engineering)M3228.002100
이 과목은 자동차 환경규제와 제도의 대응을 위해 개발되는 다양한 동력원시스템의 원리, 구조 및 특징, 기존자동차와 전기차 전용플랫폼의 차이와 특징 등을 공부한다. 자동차에서 요구되는 동력특성을 이해하고 동력전달장치의 구성과 에너지흐름을 공부한다. 미래자동차의 중요 분야인 첨단운전자지원시스템(ADAS)과 자율주행차의 특징을 소개한다. 자동차가 환경에 미치는 영향을 공부하고 LCA 관점에서 동력원별 온실가스배출 특성 알아본다.
최적에너지시스템설계(Optimal Design of Energy Systems)M2794.003400
본 과목에서는 에너지 시스템에 대한 기본적인 개념의 습득과 시스템의 설계에 필요한 여러 가지 최적화 기법을 학습한다. 열역학, 열전달 및 유체역학의 기본 개념들을 에너지 시스템에 적용시켜 시스템을 기술할 수 있는 수학적인 모델을 도출하고 도출된 모델에 의거하여 시스템을 최적화하는 방안에 대하여 취급한다. 또한 다양한 에너지시스템을 예로 들어 설계시의 고려점 및 최적화 기법들을 다룬다.
마이크로나노 가공생산(Micro-nano Manufacturing)M2794.013600
제품의 소형화(miniaturization)는 현재 배경이 다른 여러 분야(IT, BT 등)에서 요구되는 기능적으로 다양한 기술이나, 그 생산기법은 각 분야를 뛰어넘는 공통성을 가지고 있다. 본 강의에서는 기본적인 마이크로, 나노스케일의 가공생산 공정기술을 학습한다. 세부적으로는 리소그래피, 에칭, 박막 증착, 평탄화 공정 등의 다양한 미세공정기술과 이들의 기본 동작 원리를 학습한다. 이를 응용하고 결합하여 복잡하고 미세한 구조 제작을 위한 공정을 설계한다. 또한, 상업적으로 성공 또는 성공 가능성이 있는 다양한 제품의 실례를 중심으로 강의를 진행한다.
최적설계(Optimal Design)M2794.003600
엔지니어의 꿈은 새로운 것을 잘 설계/생산해보는데 있다. 좋은 설계를 하기 위해서는 엔지니어의 상상력을 필요로 한다. 하지만, 실제 많은 제약 조건 속에서 설계를 하기 위해서는 체계적인 설계방법을 필요로 한다. 이와 관련하여 본 교과목에서는 최적의 설계를 수행해나는 체계적인 최적설계기법을 다루고자 한다. 이를 위해서, 설계 문제의 정식화과정, 최적화에 사용되는 핵심 수치알고리즘 등을 다룬다. 배운 이론과 지식을 활용하여, 간단하지만 공학적 통찰력을 얻을 수 있는 설계 프로젝트를 수행하게 된다. 이 과정을 통해 이론적으로 배운 최적화기법이 실제로 어떻게 적용되는지, 그리고 그 효과가 무엇인지를 경험해보게 된다. 후반부에서는 위상최적설계기법을 다루며, 유전자알고리즘의 개념과 응용예제도 소개한다.
음향시스템공학개론(Introduction to Sound System Engineering)M2794.003700
본 교과목에서는 스트링, 멤브레인 등에서의 파동의 전파를 다루어 음의 전파와 임피던스에 대한 개념을 도입하고, 소리에 대한 기본 단위부터 시작하여 음의 생성, 흡수, 투과 및 방사에 대한 내용을 다룬다.
유동과 설계(Flow and Design)M2794.003800
유체역학1, 유체역학2, 열역학1의 응용과목으로 터보기계의 작동 원리, 설계방법, 운전특성, 성능예측방법, 성능시험법 등을 학습한다. 기본 역학의 질량보존 법칙, 운동량정리, 열역학 법칙을 터보기계에 응용하는 능력을 키운다. 터보기계류에 속하는 펌프, 압축기, 송풍기, 터빈, 수차의 공동 특성을 주로 공부한 후 축류터빈, 원심펌프 및 압축기, 반경류터빈 특성을 다룬다.
바이오유체역학(Biological Fluid Mechanics)M3228.002000
본 교과목에서는 지구상 다양한 생명체가 외부 유체와 상호작용하면서 추진하는 원리와 체내에서 유체가 순환하면서 생명을 유지하는 원리를 소개하고, 이들을 유체역학적으로 해석하는 방법을 다룬다. 이를 위하여 유체역학과 탄성학의 기본 원리를 리뷰하고 다음의 토픽을 학습한다. (1) 관성을 무시할만큼 느리고 작은 스케일에서 미생물의 추진 원리; (2) 관성이 지배하는 큰 스케일에서새와 물고기의 추진 원리; (3) 표면장력을 이용한 곤충의 수상 추진 원리; (4) 혈액의 성질과 순환계 유체역학; (5) 머레이의 법칙; (6) 식물의 물관과 체관에서의 유체 수송 원리.
마이크로-나노 기계공학(Micro-nano Mechanics)M2794.004000
본 과목에서는 미세구조 물질, 소자, 장치 제조 및 작동에 관련된 기계공학적 원리들을 공부한다. 마이크로-나노 구조 물질 제조와 관련된 열공학, 유체공학적 원리를 학습하며 그 응용을 습득한다. 미세구조의 소자 및 장치의 설계와 가공과 관련된 기계공학적 원리를 공부하며 여러 응용 장치등을 학습한다. 마이크로 나노 장치와 관련된 측정원리와 방법의 학습도 포함된다. 기계공학적원리 이외에 마이크로-나노 구조의 실현에 필수적인 여타의 공학적, 과학적 문제들과 원리들을 소개한다.
연소 및 대기환경공학(Combustion and Environmental Engineering)M2794.004100
대기 오염물질의 주요 발생원인의 하나는 연소과정을 통한 열발생과 동력발생 과정을 들 수 있다. 보일러, 내연기관등의 연소과정을 학습하고 질소산화물, 매연, 일산화탄소 등의 대기 오염물질의 생성 메카니즘과 효율적인 생성억제, 저감 및 제어기술 등을 다룬다.
기계시스템설계 1(Mechamical System Design Project 1)M2794.004200
기계공학의 전반적인 지식을 바탕으로 시스템의 설계에 대한 응용력을 키우고 관련된 실제적인 문제에 대한 문제 해결능력을 키우기 위하여, 다양한 학습 방법을 동원하여 진행된다. 수강생은 각자가 담당교수와 협의하여 선택한 주제에 대하여 1학기 동안 연구하며, 세미나, 발표, 토론, 실습 등을 통하여 문제해결을 모색한다.
기계시스템설계 2(Mechanical System Design Project 2)M2794.004300
기계공학의 전반적인 지식을 바탕으로 시스템의 설계에 대한 응용력을 키우고 관련된 실제적인 문제에 대한 문제 해결능력을 키우기 위하여, 다양한 학습 방법을 동원하여 진행된다. 수강생은 각자가 담당교수와 협의하여 선택한 주제에 대하여 1학기 동안 연구하며, 세미나, 발표, 토론, 실습 등을 통하여 문제해결을 모색한다.
통합기계설계 및 해석(Integrated Mechanical Design and Analysis)M2794.004400
기계공학에서 학습하였던 전반적인 기초지식들을 통합하여 특정한 기계시스템의 설계, 해석 또는 설계와 해석을 수행하는 강좌로서 수강생들은 각자가 담당교수와 협의하여 정한 창의적인 주제에 대하여 문제 제기, 설계 및 해석을 연구한다. 발표와 토론, 실습을 통하여 통합설계능력, 통합해석능력을 키운다.
기계산업경영 1(Management in Mechanical Engineering 1)M2794.004500
기계산업 분야에서 경영하고 있는 산업체 전문가, 기계산업 분야의 연구와 행정을 하고 있는 관계, 연구소, 학계의 전문가를 초빙하여 경영에 관심 있는 엔지니어가 갖추어야 할 지식, 자세, 접근방식을 공부한다.
기계산업경영 2(Management in Mechanical Engineering 2)M2794.004600
기계산업경영 1에서 보다는 세부분야의 전문가를 초빙하여 심도 있는 공부를 한다.
생체역학과 기계공학적 응용(Biomechanics and its Applications in Mechanical Engineering)M2794.004700
본 과목에서는 인체를 구성하는 근 골격계에서 힘과 motion과의 관계를 이해하기 위한 다양한 기법을 소개한다. 이를 위해 근 골격계를 구성하는 요소인 뼈, 인대(ligament), 연골(cartilage), tendon(힘줄), 근육의 해부학적 지식과, 무릅, 손목, 발목, 척추등 다양한 죠인트의 기계역학적 지식을 다루고, 이들 요소가 어떤 상호 작용을 해서 인체의 다양한 동작이 생성 되는지, 또 주어진 동작을 생성하려면 이들 요소가 어떤 작용을 해야 하는지를 구명하기 위한 역학적 해석기법을 습득한다. 또한 실제 인체의 동작을 카메라를 이용하여 측정하고 이 동작을 위해 각 근육이 생성해야 하는 힘을 상용 인체 동작 시뮬레이션 프로그램을 이용하여 실습한다.
역학과 파동(Mechanics and Waves)M2794.004800
탄성체에 충격이나 동적 하중이 가해지면 응력이나 변형이 역학적 파동의 형태로 전파된다. 이런 경우, 보와 같이 간단한 구조에서조차도 정적현상에서 볼 수 없는 흥미로운 현상이 발견된다. 예를 들어, 구조에 가해지는 가진 주파수에 따라 보의 거동이 크게 달라질 수 있으며 때로는 파동이 전파되지 않기도 한다. 이 강좌에서는 탄성체에서 일어나는 파동 굴절, 반사, 회절과 같은 현상이 발생하는 미케니즘을 살펴보고 동적으로 변하는 인장, 굽힘, 비틀림 하중이 보에 가해질 때, 보 내부에서 발생하는 흥미로운 파동현상을 다룬다. 또한 역학적 파동을 공학적으로 응용하고 및 제어하는 방법도 살펴본다.
고체강도거동학(Mechanical Strengths and Behaviors of Solids)M2794.012000
기계구조물들의 설계 시에 성능, 안전 및 내구성 등이 보장되어야 한다. 이를 위해서는 기계구조물 내에 발생하는 변형, 응력 등의 구조물의 기계적 거동과 재료의 파손강도에 대한 이해가 반드시 필요하다. 본 과목에서는 기계구조물 내에 재료의 변형과 파손에 대한 기계적인 응답(응력과 변형률)과 파손 메커니즘의 관계를 이해하는 것을 목표로 한다. 이는 크게 고체강도학과 고체거동학으로 나뉘게 된다. 고체강도학에서는 파손관련 공학재료의 거동특성에 대한 이해를 돕고자 한다. 이 과정에서 재료의 탄성적 거동, 전위론, 파괴 및 피로현상, 기초적인 소성이론, 재료의 강화기구, 고온에서의 creep현상 등을 소개한다. 고체거동학에서는 주어진 정동적하중에 대한 기계적 거동(응력과 변형률 등)을 알아보게 된다.
메카노바이오공학(Mechanobiology)M3228.000500
메카노바이오공학은 생체 시스템에 작용하는 힘과 에너지를 해석하고 응용하는 학문이다. 본 강의에서는 세포를 중심으로 하여 생체 분자에서 조직에 이르기까지 여러 스케일에 걸쳐 생체 시스템들의 기계 역학적 상호작용을 다룬다. 세포 내부에 능동적 기계요소로서 기능하는 여러 분자들의 작동을 이해하고 세포가 어떻게 외부의 기계적 환경을 인지하는 동시에 변화시킬 수 있는지 학습한다. 또한 관련된 분자 및 세포 역학의 기본 이론들을 익힌다. 나아가 생체 시스템들의 복잡한 거동을 정밀하게 측정할 수 있는 여러 의공학 및 나노바이오 디바이스들의 원리를 이해한다.
기계공학실험(Mechanical Engineering Lab.)M2794.013200
기계공학과 관련된 기본 실험을 취급한다. 기계공학 필수 커리큘럼에서 다루는 물성치와 이를 측정하기 위한 다양한 기법들을 이해한다. 측정 기법이나 배경 이론과 관련하여 이론 수업을 병행하여 운영한다. 이러한 이해를 바탕으로 실제 작동 환경에서 센서를 제작, 설치하고 데이터 수집 장치를 통해 데이터를 취득하는 방법을 적용해 본다. 수집된 데이터에 대한 분석을 위해 기존에 배웠던 기계공학 이론을 적용함으로써, 이론과 실제의 차이와 상호간의 보완성에 대해 이해하게 된다.
메카트로닉스(Mechatronics)M2794.013400
본 과목은 기계공학분야에서 메카트로닉스 시스템 구성을 위한 전기전자회로 설계, 마이크로프로세서 응용기술에 대한 이론과 실습으로 구성된다. 우선 전기/전자회로 구성을 위해서 DC 회로설계, 저항, 커패시터, RC회로, 필터회로, 다이오우드 회로, 트랜지스터, OP 앰프등의 설계 및 운용기술을 강의한다. 그리고 8086/8088/80196마이크로프로세서 시스템의 구조, 설계, 입출력 인터페이스등을 강의한다. 실습에서는 회로설계를 구현할수 있는 보드, 회로 구성요소들이 나누어지며, 매 실험에서 부과된 회로를 직접 설계 구현하도록 한다. 구체적으로는 회로설계, 마이크로프로세서 응용설계, 디지털 입출력 시스템 구현, 스테핑모터, 센서입출력등이 실험되고, 최종 학기말 프로젝트로서 각 팀별로 메카트로닉스 시스템을 설계, 제작하는 것이 부과되고, 경연대회를 통해서 성능평가를 실시한다.
기계시스템 모델링 및 제어(Mechanical System Modeling and Control)M2794.013500
본 과목에서는 산업의 근간을 이루는 다양한 기계시스템의 수학적 모델링과 동적 거동의 라플라스 공간, 주파수 공간 및 상태 공간에서의 해석 방법에 대해 배우고, 그에 기반한 기본적인 제어 설계 및 해석 기법에 대해서 공부한다.
창의공학설계(Creative Engineering Design)400.018
이 과목은 다양하게 주어진 목표물의 설계 및 제작 실습을 통하여 설계 및 제작에 대한 기본 감각과 창조성을 키우는 데에 목적이 있다. 아직 공학의 개념이 확립되지 않은 1학년 학생을 대상으로 하여 정해진 재료를 써서 제품을 직접 만들고 그것으로 경기를 해 봄으로서 흥미를 가지고 공학의 의미를 체험할 수 있도록 한다. 제품은 여러 공학 분야의 특성을 종합적으로 표현할 수 있는 기구, 구조물 등 다양한 대상이 된다. 교과목 내용은 초기 6주간에는 설계의 기본원칙, 기구학, 가공방법 등에 관한 강의와 함께 간단한 공작기계의 작동 실습을 한다. 1주일에 강의 2시간 실습 2시간으로 구성되는 본 교과목은 학기 제7주에는 학생들이 설계, 제작할 제품의 용도와 규칙을 발표하며, 제공된 제작용 재료세트에 의하여 각자가 주어진 규칙안에서 자유롭게 설계, 제작한 제품으로 제 12주에 예비경기를 실시하고 제 13주에 본 경기를 갖는다.
기계공학을 위한 머신러닝(Machine Learning for Mechanical Engineering)M3228.000800
본 과정에서는 머신러닝의 기초를 수업한다. 수업 초반에는 머신러닝의 기초가 되는 확률, 선형대수, 최적화, 신호처리를 간단히 리뷰한다. 중반부에서는 대표적인 머신러닝 문제인 Classification, regression, clustering을 소개하고 예시를 통하여 개념을 학습한다. 후반부에서는 스마트 제조를 위한 센싱, 공간정보구축, 로보틱스 적용의 실습을 조별로 진행한다. 독립전원으로 구동가능한 미니PC 상에 리눅스를 운용하고, ROS SLAM 등 로보틱스와 공간지능 관련 소프트웨어를 배운다. 마지막으로는 실제 센서를 함께 구동하고 직접 데이터를 취득한 후, 수업에서 학습한 머신러닝 알고리즘을 적용해보기 위한 실습을 수행한다.
열역학(Thermodynamics)M2794.001100
본 교과목은 기계공학의 기본 과목의 하나인 열역학의 여러 개념들을 이해함으로써 공학적 응용력의 배양을 목적으로 한다. 이를 위하여 열역학의 기본 법칙들인 열역학 제1법칙과 제2법칙을 밀폐시스템 및 개방시스템에 대하여 적용함으로써 얻어지는 기본 지식들을 공식화하여 문제를 해결하는 능력을 배양한다. 열역학적 상태량들의 변화를 계산하고, 복잡한 현상의 이해를 도모하기 위한 기본적인 물리적 개념을 확립시키는 학습이 수행된다.
전과정평가 기계공학응용(Life Cycle Assessment for Mechanical Engineering)M3228.000900
전과정평가는 제품시스템 전생애주기에서의 투입물과 배출물을 정량화하여 에너지 사용량 및 환경 영향도를 평가하는 기법이다. 기후변화 대응 정책이나 환경, 사회, 기업 지배구조 측면에서도 전과정평가는 지속 가능성을 평가하는 중요한 역할을 한다. 이 강의에서는 전과정평가의 개념과 관련 국제 표준을 소개하고 다양한 전과정평가 기법 및 국제적인 데이터베이스 활용 방법을 다룬다. 학생들은 이러한 이해를 바탕으로 그룹 프로젝트를 수행한다. 각 그룹에서는 기계공학에서 다루는 제품 및 시스템을 대상으로 아이템을 선정하여 전과정평가를 수행하고, 그룹 발표 및 동료 평가를 수행함으로써 미래의 엔지니어로서 필요한 지속 가능성에 대한 소양을 갖추도록 한다.
극초음속 비행체 설계(Hypersonic Vehicle Design)M3228.001000
수업을 통해 극초음속 비행체 설계를 위한 기초 이론을 학습하고, 실제 설계 예를 활용하여 비행궤적을 최적화한 후, 비행체의 기본 개념 형상을 직접 설계해 본다. 극초음속 비행체는 이상적으로 마하수 0에서부터 5 이상의 극초음속 비행 조건에서 작동하여야 한다. 그러나, 기존의 설계 방법론들은 정해진 하나의 순항 조건에 비행체의 설계를 최적화한다. 극초음속 순항 비행 중 비행체의 형상이 비행 성능에 지대한 영향을 미치기 때문이다. 이런 설계기법은 비행체의 기동성능과 비행궤적 선택의 자유도를 현격히 제한한다. 가변 흡입구-전방 동체-노즐 설계가 비행 미션의 자유도와 기동능력을 획기적으로 향상시킬 수 있으나, 비행체의 중량 및 복잡도와 제작 비용이 크게 증가한다는 단점이 있다. 실제로는, 극초음속 비행의 목적과 비행궤적 영역, 적재중량, 사거리, 비용 등 비행체의 설계 방향에 영향을 미치는 여러 가지 인자들이 있으나, 모든 비행 중 상황과 설계 인자들을 동시에 최적화할 방법은 없다. 다만, 기본적인 비행궤적의 영역이 어느 정도 결정된다면 기본적인 극초음속 비행체의 설계를 수행할 수 있다. 기본적인 비행궤적 최적화 기법과, 흡입구, 극초음속 비행체 설계 과정을 실습하고, 실질적인 설계 이슈와 다양한 설계 결과 예시들을 학습한다.
수소생산과 연료전지응용(Hydrogen Production and Fuel Cell Application)M3228.001200
차세대 친환경 에너지원이자 미래 에너지 경제의 핵심 역할을 할 수소에너지의 가치사슬(활용, 생산, 저장, 운송)에 관해 공부한다. 강의 전반부에는 수소 사용의 측면에서 수소 경제를 이끄는 연료전지(Fuel Cell)에 대해서 깊이 있게 이해한다. 수소의 화학 에너지를 전기에너지로 가장 효율적인 방법으로 변환하는 연료전지의 기초 이론, 성능 및 물질 분석, 스택 및 시스템 설계에 대해서 심층적으로 공부한다. 강의 후반부에는 이러한 수소 사용을 뒷받침하는 수소의 생산·저장·운송 방법을 포괄적으로 다루고, 특히나 다양한 친환경 수소 생산 방법을 심도 있게 공부한다. 이를 바탕으로 현재 상용화된 시스템부터 미래에 사용될 연구개발 단계의 기술까지 깊이 있게 이해한다. 강의 전반에 걸쳐서 배운 이론을 바탕으로 한 실험 실습(연료전지, 수전해 등)을 통해서 실제 수소 관련 시스템을 직접 다루어 보는 시간을 가진다. 본 강의를 통해서 학생들은 수소에너지 가치사슬을 깊이 있게 이해하고, 미래 수소 경제를 이끌어 갈 핵심 이론 및 기술을 공부한다.
기계시스템 설계와 로봇 프로그래밍의 기초(Introduction to Mechanical System Design and Robot Programming)M3228.001300
본 과목에서는 기계시스템 설계의 기본 개념과 방법에 대해 익히고 기계시스템의 구동을 위해 필수적인 로봇 프로그래밍의 기초를 배운다. 구체적으로, 설계 도면에 대한 이해와 설계안을 구체화하는 도면 작성법, 컴퓨터 이용 설계(Computer-Aided-Design, CAD) 프로그램을 이용한 설계 방법을 배운다. 이후 기계시스템을 지능적으로 구동하기 위한 프로그래밍을 학습한다. Matlab, python, C/C++ 등 다양한 프로그래밍 언어와 이를 통한 로봇 하드웨어 구동을 위한 미들웨어를 학습한다. 학기 말에 최종적으로 소프트웨어, 미들웨어, 하드웨어를 통합한 시스템을 설계한다. 본 과목에서 학습한 설계 및 프로그래밍은 향후 다양한 기계공학 전공과목의 효과적인 학습에 도움이 된다.
기계공학도를 위한 광학실험(Optical Experiments for Mechanical Engineering Students)M3228.001400
광학기술에 대한 이해는 광학 감지 및 이미징 기술, 홀로그래피, 그리고 정밀 측정 등의 다양한 응용 분야에서 그 중요성을 띄고 있다. 본 교과목에서는 실제 실험적 경험을 통한 광파의 기초지식, 기하 광학, 푸리에 광학을 습득을 목표로 하고 있다. 기초 전자기파의 특성, 기하광학 개론 및 기초 광학 계측장치의 이론 및 실험적 구현을 다룰 것이다. 본 교과목의 학습목표는 전자기파/광파의 특성, 기하 광학, 푸리에 광학에 대한 기초 및 직관력을 기름으로써 기계공학과 학생들의 광학에 대한 이해를 돕고자 하며, 학생들의 레이저 광학 실험실에 대한 경험을 증대시킴과 동시에, 실험결과를 해석하고 평가하는 능력을 기르고자 한다.
경량 구조물의 해석 및 설계(Analysis and Design of Lightweight Structures)M3228.001900
경량 구조물은 우주태양광패널, 우주서식지, 재난구조물 등의 대형 구조물로부터 스포츠 레저 그리고 바이오메디컬 디바이스에 이르기까지 광범위한 공학 분야에 활용되고 있다. 본 과목은 트러스 구조물, 스레이스 프레임, 박막구조물을 포함한 기존 경량 구조물뿐만 아니라 종이접기에 기반한 최첨단 구조물의 해석 및 설계를 다룬다. 이와 관련된 수학적, 물리학적, 역학적 지식을 학습할 것이며, 설계와 관련된 소프트웨어 및 제작 기술을 습득할 것이다. 학기말 프로젝트를 통하여 경량 구조물의 설계, 해석 및 제작을 수행할 것이며, 그 과정 및 결과물을 동영상으로 제작하여 수강생들과 공유 및 상호 학습할 것이다.
박막 유체역학(Thin Film Fluid Mechanics)M3228.001800
반도체공정을 포함한 많은 산업 공정에서 필요한 얇은 액막의 형성 및 제어는 기계, 전기전자, 재료, 화학공학 등 다양한 분야의 지식이 모두 필요한 기술이지만, 특히 웨이퍼위에 감광액(포토 레지스트)을 도포하여 얇은 액막을 형성하는 것을 포함하는 일련의 과정은 유체역학적 분석 및 제어가 매우 중요하다. 본 강의에서는 이러한 웨이퍼 공정을 (i) 높은 점도를 가지는 액체의 관내 유동(동전기학 현상 포함), (ii) 노즐에서 나오는 제트유동, (iii) 수평면위에 수직으로 부딪히는 제트유동, (iv) 회전하는 평면위의 얇은 액막 거동으로 구분하고 각각의 유체역학적 이론 및 실용적인 이슈에 대한 학습을 한다. 또한 반도체 생산과정에서 중요한 이슈가 되는 미세입자의 거동에 대한 기초적인 내용도 학습한다.
스마트 제조 실험(Smart Manufacturing Lab.)M3228.002500
스마트 제조는 Industry 4.0을 구현하는 중요한 개념이며, 이 수업의 목표는 학생들이 스마트 제조와 관련된 다양한 장비와 제조 프로세스를 직접 경험하는 것이다. 이론과 실험을 통하여 학생들은 스마트 제조에 사용되는 센서, IoT, 인공지능, 데이터 처리, 산업용 로봇, 협동로봇, 레이저 마커, 3D 프린터, 기계 가공 장비, 비전 시스템 등의 사용법을 배운다. 또한, 스마트 제조의 요소기술들로 구성된 간단한 데모 팩토리의 프로세스를 평가한다.
바이오시스템 모델링 및 제어(Modeling and Control of Biological Systems)M3228.002600
생명체는 현대 기계 및 전기 시스템에서 관찰되는 시간적 및 공간적 정밀도에 필적하거나 종종 능가하는 고도로 복잡하지만 조화로운 역학을 보인다. 이 강좌에서는 생물학적 현상에 적용되는 모델링과 제어 이론의 기본 원리를 탐구한다. 학생들은 수학적 모델, 실험 데이터 및 전산 시뮬레이션을 통합하여 생물학적 시스템의 제어 전략을 식별, 분석 및 설계하는 방법을 배우게 된다. 피드백 제어, 시스템 식별, 확률론적 모델링 및 생체 계측과 같은 주제를 다룰 예정이며, 기계 공학 원리를 사용하여 생명체의 복잡한 역학을 효과적으로 탐색하는데 필요한 지식과 기술을 학생들에게 제시한다.