“끼리리릭.” 지난달 31일 서울대 39동 지하 2층에 있는 ‘아이디어팩토리’에 들어서자 거슬리는 굉음이 들렸다. 기계공학과 학생 6명이 조를 나눠 공작기계인 ‘선반’에서 원통형 금속조각 가공 작업을 하고 있었다. 금속의 길이를 줄이고, 홈을 파는 일이었다. 기계에 금속을 넣고 스위치를 켜면 원반이 빠르게 돌아가면서 금속의 측면이 잘려나갔다. 박경환 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 실습담당자는 “기계공학과의 핵심인 설계를 잘하려면 재료에 대해 정확히 이해하는 게 중요하다”며 “이런 시간을 통해 기계를 다루는 방법을 배우는 것은 물론, 금속·고무·플라스틱 등 재료의 고유한 특징을 파악할 수 있다”고 말했다.

기계공학과에서 배우는 내용의 핵심은 인간 생활 전반에 필요한 기계를 잘 설계하는 일이다. ‘기계’는 움직이는 힘을 받아 운동이나 일을 할 수 있게 유기적으로 짜여있는 장치를 말하는데, 쉽게 말하면 세탁기·냉장고·자동차 등을 어떤 부품을 사용해 어떻게 만들어야 가장 저렴하고 튼튼할지 연구하고 개발하는 학문이라는 얘기다. 성균관대 기계공학부 황성호 학부장은 “세탁기를 예로 들면 이해가 빠르다”며 “세탁물의 얼룩을 제거할 때 폭포수 방식이나 방망이로 두드리는 방식 중에 효율적인 방법을 결정하는 것은 물론, 세탁기 문을 밀거나 당기는 것 중에서 좀 더 편한 방법을 연구하는 것도 기계공학의 영역”이라고 말했다.

활용 분야가 많다 보니 전망도 밝다. 기계공학은 미래 자동차, 초고속열차. 인공위성, 에너지 등 우리 생활을 편하게 하는 기술에 모두 직접 관여하고 있다. 서울대 기계항공공학부 이수갑 학부장(우주항공공학전공)은 “최근에는 학문의 융·복합 추세에 따라 기계공학의 범주도 점점 넓어지고 있다”며 “자동차·중공업이나 항공·우주공학 외에도 에너지·전자 등에 접목해 손톱 크기의 하드디스크를 만들거나 기계를 이용해 사람의 질병을 치료하는 바이오 의·공학 등도 새로운 분야로 떠오르고 있다”고 말했다.


이론과 실습이 3대 2 비율로 수업

교육과정은 크게 기초과정과 전공과정으로 나뉜다. 1학년 때 배우는 일반물리·미적분 등은 고등학교 과정의 연장선이다. 2학년 때부터 본격적으로 전공과정을 배우는데, 열역학·고체역학·유체역학·동역학 등 4대 역학을 기본으로 한다.

역학은 물체의 운동에 관한 법칙을 연구하는 학문을 말한다. 예컨대 냉장고 내부가 차갑게 유지되는 현상을 일·열·효율을 통해 이해하는 게 열역학이라면 집이나 다리를 만들 때 어느 정도 무게를 견디게 설계할지 연구하는 건 고체역학과 연관 있다. 또 공기의 저항을 줄이기 위해 자동차나 비행기를 유선형으로 만드는 건 유체역학, 자동차나 비행기 등을 달리고 날게 하는 원리는 동역학으로 설명하는 게 가능하다. 포스텍(POSTECH·포항공대) 기계공학과 박성진 교수는 “4대 역학만 제대로 이해한다고 기계를 잘 구성할 수 있는 건 아니다”며 “재료의 기계적 특성은 물론, 컴퓨터를 이용해 장치를 설계하고 도면을 작성하는 방법을 배우는 것도 필수”라고 말했다.

보통 수업은 이론과 실습이 3대 2 비율로 이뤄진다. 이론 수업은 기본적으로 고등학교 때 배우는 물리의 연장선이지만 실생활과 연관된 게 많다. 포스텍 기계공학과 3학년 박예진씨는 2학년 때 들었던 고체역학 수업이 인상 깊었다. 앞에서 봤을 때 ‘I’ 모양으로 생긴 철골이 사각형 모양보다 휘어지는 힘에 강하기 때문에 이걸 이용해 건물을 지으면 거센 바람에도 잘 버틸 수 있다는 내용이었다. 박씨는 “어렵고 복잡한 학문이라고 생각했는데, 우리 생활 곳곳이 기계공학과 연관돼 있다는 게 신기했다”며 “의자가 어느 정도 힘을 버티는지, 적은 재료로 많은 힘을 버티려면 어떤 구조로 만들어야 좋은지 등을 발견하는 것도 기계공학 분야”라고 말했다.


실제 기업처럼 팀 이뤄 설계·제작

기계공학과 수업의 꽃은 설계 실습이다. 실제 움직이는 물체를 만들려면 수업에서 배운 내용을 종합적으로 적용해야 하기 때문이다. 학교마다 조금씩 다르지만 보통 1학년 때 창의공학 설계를 진행하고, 3학년 때 설계 실습을, 4학년 때 졸업 설계를 한다. 동력을 이용해 실제 움직이는 물체를 만들어야 하기 때문에 과정이 까다롭고 복잡하다. 하지만 자신의 머릿속에서 나온 아이디어가 실제 물체로 구체화 되는 모습을 보면서 짜릿한 성취감도 느낄 수 있다.

이런 경험은 기계공학에 대한 이해를 높이는 것은 물론, 진로 계발에도 도움을 준다. 성균관대 기계공학과에서 박사 학위를 받고 한국원자력안전기술원 연구원으로 일하고 있는 김선혜씨는 원래 조경학과에 들어갈 계획으로 공학계열에 진학했다. 하지만 1학년 때 들었던 설계 수업에서 포탄을 쏘는 장난감 탱크를 만들었던 경험 때문에 기계공학도의 길을 걷기로 했다. 김씨는 “단순히 ‘포탄을 쌓아 과녁을 맞힐 수 있는 기계를 제작하라’는 한 문장이 실제 현실에서 이뤄지는 과정에 참여할 수 있어 흥미로웠다”며 “제작 과정에서 발생한 문제를 조원들과 함께 머리를 맞대 해결해 나가는 것도 적성에 맞았다”고 말했다.

이는 사회생활을 미리 엿보는 기회도 된다. 서울대는 1학년 때 창의설계 실습을 통해 로봇을 만들고, 3학년 때 ‘설계제조 및 실습’에 참여하게 돼 있는데, 이때 7명으로 구성된 팀은 사장 1명, 서기 1명, 사원 5명으로 역할을 맡아 실제 회사에서 팀 프로젝트를 수행하는 것과 비슷한 방식으로 이뤄진다.

삼성전자가 휴대전화를 새롭게 개발하기 전에 시장조사를 실시해 사람들 의견을 듣는 것처럼 설계에 들어가기 전에 내부적으로 고객 요구사항 목록을 만들고, 개념 설계도와 상세 설계도를 그린 후 가공을 진행한다. 또 중간중간 디자인을 점검하고 교수 면담을 통해 문제점이 없는지 끊임없이 확인한다. 서울대 기계항공공학부 우주항공공학전공 4학년 김주현씨는 “설계를 꼼꼼하게 안 하면 이후에 물건을 제작할 때 가격이 터무니없이 올라가거나 길이가 안 맞아 가공 자체를 못할 수도 있다”며 “이런 문제를 사전에 방지하기 위해 5~6시간 회의하는 건 기본이고, 사장 역할을 맡은 사람은 실제 기업처럼 디자인 점검이나 교수 면담 전날에는 밤새기도 한다”고 말했다.


다른 분야 진출 상대적으로 쉬워

기계공학과의 가장 큰 장점은 열려 있는 학문이라는 거다. 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 4학년 한승현씨는 “공대에 가려고 하는데 아직 명확하게 정한 분야가 없을 때는 기계공학과에 진학하는 걸 추천한다”며 “기계공학은 모든 공학의 기초가 되기 때문에 전기전자공학이나 컴퓨터공학 등 다른 분야에 진출하는 것도 상대적으로 쉽다”고 말했다.

어떤 학생들이 진학하면 좋을까. 다른 과목보다 수학·물리 과목을 잘하는 건 기본이다. 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 3학년 백지영씨는 “고등학교 때 배우는 물리가 덧셈이라면 대학교 때 배우는 내용 역학은 ‘미적분’ 수준이다”며 “기계공학과 진학을 염두에 둔 사람은 고등학교 때 반드시 물리Ⅱ까지 꼼꼼히 학습할 필요가 있다”고 말했다. 이 얘기는 물리 과목이 어렵고 흥미가 없는 사람은 기계공학과에 진학해도 적응하기 쉽지 않다는 의미다.

하지만 그렇다고 대학 과정까지 선행할 필요는 없다. 서울대 기계항공공학부 기계공학전공 이경수 교수는 “영재학교·과학고 출신 학생 중에는 대학 때 배우는 일반물리까지 익히고 입학하는 경우가 많은데, 1학년 때는 좋은 점수를 받아도 2~3학년에 올라가면 차이가 거의 없다”며 “이론이 현실에서 어떻게 적용되는지 모른 상태에서 공부하는 건 큰 도움이 안 된다”고 말했다.