항공우주공학
1. 개요
航空宇宙工學 / Aerospace Engineering
항공기와 우주선을 다루는 공학의 한 분야. 사실 항공기와 우주선은 학문을 적용하는 대상일 뿐이지 학문 그 자체는 아니다. 하지만 이 분야가 가지는 특수성 때문에 (주로) 기계공학과 전자공학 분야에서 갈라져 나와 하나의 새로운 분야를 만든 것이다. 비슷하게 파생한 학문의 예로 자동차공학과을 들 수 있다.
대기권 내에서 날아다니는 항공기를 전문적으로 다루는 분야는 Aeronautical Engineering 내지 Aeronautics라 하며, 우주 공간에서 날아다니는 우주선을 다루는 분야는 Astronautical Engineering 내지 Astronautics이라 부르는데, 이 둘을 합쳐 Aerospace[1] Engineering이라 부른다.
2. 분야
아무래도 대기권 내에서 날아다니는 항공기를 다루는 일이 많다 보니 공기역학(Aerodynamic)을 다루는 경우가 많다.[2] 그래서 의외로 항공 이외에도 응용 분야가 제법 넓다. 빠른 속도로 달리는 자동차들[3]은 옛날에는 그저 만들기 쉬운 형태나 그냥 멋들어진 형태로만 설계되었으나 오일 쇼크를 겪으면서 기름 값이 뛰기 시작하자 각 자동차 회사들은 항공우주공학에서 주로 다루던 공기역학 이론들을 끌어와 자동차의 외형을 설계, 공기저항을 줄여 자동차들의 연비를 높였다.[4]
과거에는 이러한 공기역학이 물리학의 한 갈래였으나, 현대 물리학은 주로 양자역학 같은 미시 세계에 대한 연구에 주력하다 보니 자연스레 공기역학은 항공우주공학의 한 갈래로 자리잡는 추세다. 물론 항공우주공학이 공기에 관한 연구만 한다고 생각하면 큰 오산이다. 항공기나 우주선은 엄청나게 다양한 시스템들이 복잡하게 얽혀 있어 항공우주공학이 다루는 분야도 발이 제법 넓다.
또한 최근에는 위의 전통적인 연구와 더불어 산업공학적인 색채를 띄는 체계공학(System Engineering)도 많이 접목되고 있다. 이는 항공기 및 우주선이라는, 복잡한 시스템이 서로 연계되어 있는 큰 시스템(체계)를 어떻게 최대한 삽질하지 않고 '''잘''' 개발할지 연구하는 학문. 또한 IT의 바람은 항공업계에도 불어닥치고 있다. 날이 갈수록 신항공기를 개발하는 데 드는 돈에는 당장 눈에 보이는 항공기 몸체를 개발하는 것 못지 않게 그 안에 들어가는 소프트웨어를 개발하는 데에도 엄청난 돈이 드는 시대가 되었다. 또한 항공기 개발에 필요한 각종 설계 및 해석용 소프트웨어 개발도 제법 돈이 되기도 한다. 여기에 항공기용 전자장비(항전장비, Avionics)도 도리어 다른 IT 시장의 기술이 접목되는 상황에 이르렀다.
- 구조역학 (Structure Mechanics)
비행체의 뼈대와 같은 구조물들이 다양한 하중을 받는 상황에서도 어떻게 견디는지 살펴보는 분야. 특히 최근에는 복합재와 같은 소재에 관한 연구도 많이 다룬다. 또한, 단순히 구조물 자체만 다루는 것이 아니라 공기역학적인 힘에 의해 구조물이 변형되면 그 변형된 형상 때문에 다시 공기역학적인 힘이 변화하는 상호작용을 연구하는 공력-구조 연계해석이나 공탄성해석(이건 공기역학-구조역학-진동역학 3콤보)과 같은 내용을 다룬다.
- 추진공학 (Propulsion Engineering)
말 그대로 비행체가 앞으로 나가는 데 필요한 추진시스템에 관한 것으로, 제트엔진과 로켓엔진 같은 분야를 다룬다. 이것들도 결국 공기의 힘을 이용하므로 공기역학과 비슷해 보이지만, 공기역학과는 달리 높은 온도나 다양한 화학반응을 동반한 해석과 실험을 한다. 물론 열역학도 필수. 특히 로켓 엔진 연구자들 중에는 아예 학위를 박사까지 화학공학으로 받고 로켓 만드는 이들도 있다. 로켓의 초창기부터 화학공학의 지식은 기계공학 못지 않은 중요한 분야여서 많은 화공 엔지니어들이 연구에 동원되었고, 많은 이들이 목숨을 잃기도 했다. 잘 알려진 희대의 로켓천재 베르너 폰 브라운의 로켓 동아리에서도 비록 대부분은 기계/항공/전자 전공이었지만 베르너의 동생 마그누스 폰 브라운 등 화학공학 전공자들이 여럿 포함되어 있었고, 우주왕복선의 SRB 제작사인 모턴 타이오콜은 초창기에는 화공 회사였다. 우주비행사들 역시 화학공학 전공자들이 은근히 있다.
- 제어공학 (Control Engineering)
항공기의 제어에 관한 내용이 주를 이룬다. 항공기는 비행시 다양한 공기힘에 의해 자세가 바뀌면 그에 따른 반응도 바뀌므로, 이것을 어떻게 제어할지에 대해 다룬다. 보통 제어시스템은 소프트웨어와 전자시스템이 동반되다 보니 은근히 전기전자 쪽과 연계되는 경우도 있다. 또한 항공기의 항법과 관련된 것도 주로 여기서 다룬다. 특히 최근에는 항공기에 제어용 컴퓨터가 필수로 들어가는 데다 무인기, 무인 우주선이 늘어감에 따라 제어공학의 중요성도 커져가고 있다.
- 공기역학 (Aerodynamics)
유체역학의 한 범주로, 항공기나 기타 비행체 주변에 흐르는 공기흐름에 관한 연구이다.
- 항공탄성학 (Aeroelasticity)
- 공기정역학 (Aerostatics)
- 로켓공학 (Rocketry)
추진공학 중에서도 특히 로켓 엔진에 관한 심도있는 연구를 한다.
- 항공전자공학 (Avionics)
항공, 우주의 비행, 미사일용 전자기기에 관한 전자공학에 관한 연구이다.
- 공력음향학 (Aeroacoustics)
3. 항공우주공학과
항공우주공학과 문서 참조.
관련 학과로는 기계공학과, 전기전자공학과, 정보통신공학과가 있다. 추진공학 쪽으로는 화학공학과과도 관련이 크다.
4. 관련 기구
5. 관련 자격/면허/시험
- 항공기사
- 항공기체기술사
- 항공기관기술사
6. 관련 정보 모음
7. 관련 문서
8. 기타
- 우주공학을 서구권에서는 흔히 Rocket Science라는 별칭으로 보통 사람들은 이해할 수 없는 마술같은 것의 대명사로 쓰인다. 알고 보면 이해할 수 있는 것들을 가리켜 It's not a rocket science 라고 하는 식.[5] 해당 관용어구는 일반인이 순수과학(Science)과 공학(Engineering)의 차이점을 모른다는 점도 잘 보여준다.
- 대형 건설사업이나 토목사업시 큰 구조물은 바람의 영향을 무시할 수 없는데, 이때 보통 설계에 앞서 모형을 만든 다음 바람을 모형에 직접 불어서 그 영향을 평가한다. 이 바람을 불어주는 시설, 즉 풍동(wind tunnel)도 본래는 항공기 개발을 위해 많이 쓰이기 시작한 물건이다.
[1] 사실 오늘날에는 Aeronautics라는 말보다 이 합성어가 더 많이 알려져 있고 더 많이 쓰인다. 그러다 보니 많은 사람들이 NASA를 National AeroSpace Agency로 잘못 알고 있지만, 사실 NASA는 National Aeronautics and Space Administration이다.[2] 기계공학 쪽에서도 유체역학(Fluid Dynamics)을 다루긴 하지만 기계공학은 공기역학에 치중하는 항공과 달리 액체와 관련된 유체역학을 다루는 경우도 많다. 예를 들면 윤활유라든가...[3] 특히 슈퍼카나 경주차.[4] 그래러 60-70년대에는 미학적 감성을 강조한 곡선 디자인의 차라 많았지만 80년대 들어선 전세계 모든 차량들이 각디자인이 된 이유다. 겉보기엔 공기역학적으로 불리할 것 같으나 당시 컴퓨터 디자인 등 최신 기술이 집약된 첨단 그 자체였다. 실재로도 당시 Cd값은 준수한 수준이였다.[5] 물론 아래 설명되는 항공공학 같은 게 아니라 10년 간의 우주 궤도를 계산해서 날아오는 혜성에 탐사선을 보내는 것 같은 일에 빗대어 말하는 것.