열역학과 다른 역학 학습 난이도 비교

열역학과 다른 역학 학습 난이도에 대해 개인적인 의견을 적어보겠습니다. 제목에서도 유추하신 분이 있을 것 같습니다. 굳이 다른 역학은 콕 집어내지 않고 덩어리로 언급한 걸까요? 개인적인 경험으로 열역학이 가장 이해하기 힘들었던 것으로 기억합니다. 물론 이것은 개인적인 경험일 뿐입니다. 다른 분들은 열역학이 훨씬 쉬웠다고 말씀하실 수도 있습니다. 간단히 배경 설명을 드린 후 다른 역학과 비교해서 어떤 점들이 힘들었는지 말씀드리겠습니다. 기계공학 계열 전공을 선택하시면 역학을 많이 배우게 됩니다. 기초적인 역학은 학부 2학년 때 전공 필수 과목으로 수강을 합니다. 그리고 세분화된 역학들은 그 이후에 전공 선택 과목으로 배울 수 있습니다. 기계공학과에서는 흔히 4대 역학이라는 것이 있습니다. 재료역학, 열역학, 동역학, 유체역학입니다. 이 과목들은 깊게 배울 수 있습니다. 4대 역학을 배운 뒤에 심화된 내용의 다른 과목을 학습하게 됩니다. 모든 대학교가 동일하지는 않습니다. 4대 역학은 전공 필수로 되어있을 가능성이 높습니다. 그리고 심화된 과정들은 전공 선택입니다. 개인적인 추천은 전공 선택 과목은 4대 역학 심화 과목들도 듣는 것이 좋다고 생각합니다. 물론 학점 따기는 힘듭니다. 그래도 한 번씩 들어보고 역학의 어느 분야가 본인과 가장 잘 맞는지 아는 것도 중요하다고 생각합니다. 기계공학 전공이라는 것은 역학을 어느 정도 이해한다는 것입니다. 그 역학 중에 어느 역학이 본인과 가장 잘 맞는지 말할 수 있어야 하지 않을까요? 저는 학부 시절 역학 관련 전공 선택은 모두 들었던 걸로 기억합니다. 지금 성적표를 열어서 확인한 것이 아니기 때문에 오류가 있을 수 있습니다. 당시에 대부분 모든 과목을 들으려고 노력하였습니다. 4대 역학이 어떤 대상을 학습하는지에 대해 간략히 설명 드리겠습니다. 우서 재료역학은 고체 역학이라고도 합니다. 재료의 중점을 두고 힘을 받았을 때 어떤 변형이 생기는지 어떤 시점에 파괴가 일어나거나 소성 변형이 생기는지를 알 수 있는 학문입니다. 심화 과정으로 들어가면 구조 역학, 파괴 역학 등이 있습니다. 재료 역학의 심화단계까지 모두 배우면 구조에 대한 지식을 얻을 수 있습니다. 구조물이 어떻게 힘을 받는지 어느 부위에 집중적인 힘이 발생하는지를 알 수 있습니다. 학부 때 배우는 재료역학의 가장 심화 과목은 구조진동론과 전산구조해석으로 기억합니다. 구조진동론은 공진에 대한 것을 배웁니다. 공진은 일상 생활에서도 흔히 볼 수 있습니다. 물체의 고유진동수에 맞춰 힘이 가해질 때 물체가 받는 힘은 기하급수적으로 늘어나게 됩니다. 그 힘으로 인해 구조물의 파괴가 일어날 수도 있습니다. 타코마 다리라는 유명한 예가 있습니다. 고유진동수를 아는 것은 매우 중요합니다. 고유진동수로 구조물을 안전하게 설계할 수도 있을 뿐더러 고유진동수라는 것은 강성과 비례하는 값입니다. 제품의 고유진동수가 높을 수록 높은 강성을 가진다는 것을 의미합니다. 따라서 제품 개발단계에서 충분한 강성을 확보했는지 여부를 고유진동수로 판단할 수도 있습니다. 열역학은 열에 변화에 따라 시스템 혹은 계가 어떻게 변하는지 내부 에너지는 어떻게 변하는지를 다룹니다. 에너지를 받고 일을 하고 그것에 의해 부피가 변하고 부피가 변하면 내부 온도는 어떻게 되는지 이런 관계와 과정에 대해서 다루게 됩니다. 열역학의 심화 단계까지 가게 되면 엔진에 대한 것 연소 과정에 대한 것을 이해할 수 있습니다. 항공우주공학과라면 추진 관련 과목을 듣고 로켓 추진을 이해할 수 있습니다. 동역학은 힘을 주었을 때 물체의 움직임에 대해서 배웁니다. 어느 정도의 힘을 주면 어떻게 어떤 속도로 움직일 수 있는지 등을 알 수 있습니다. 동역학 심화 과목까지 공부하게 되면 제어와 연결이 됩니다. 물체의 자세 동작 제어를 하기 위해 어떻게 신호를 주고 코딩을 하는지를 배웁니다. 유체역학은 공기와 물과 같은 유체에 대해서 배웁니다. 유체 정역학, 유체 동역학이라고 나뉘기도 하는데 학부에서 배울 당시에는 굳이 이렇게 나누어서 공부하거나 명명하지 않았던 걸로 기억합니다. 유체역학으로 통칭하고 그 안에서 유체의 움직임에 대해서 주로 공부했던 걸로 기억합니다. 항공우주공학과에서 유체역학을 심화단계로 들어가게 되면 공기를 주로 다룹니다. 항공기에서 공기의 흐름을 아는 것은 매우 중요하기 때문입니다. 대략적으로 4대 역학이 어떤 것을 다루는지에 대해서 언급하였습니다. 이제 왜 열역학이 개인적으로 어려웠는지를 말씀드리겠습니다. 재료역학, 동역학, 유체역학은 실체가 있는 물체를 다룬다고 생각하였습니다. 그래서 이해하기가 쉬웠습니다. 물론 공기를 다루는 유체역학은 실제 볼 수는 없습니다. 그래도 공기의 흐름을 느낄 수는 있죠. 하지만 열역학은 그렇지 않습니다. 이렇게 말씀드리면 열을 느낄 수 있지 않냐 고 하실 수 있습니다. 뜨겁다 차갑다는 느낄 수가 있죠. 하지만 에너지가 높다 일이란 것이 발생하여 내부 에너지가 올라갔다는 것을 육안으로 보거나 소리로 듣거나 할 수 없습니다. 어떻게 보면 자연의 원리에 대한 철학을 배우는 학문이라고 생각하였습니다. 외부에서 에너지가 주어지지 않는다면 엔트로피가 증가하는 방향으로 변화한다. 이런 말만 들어도 실체 하는 물체를 다루는 학문 같지는 않습니다. 이런 이유로 역학을 배울 때 가장 힘들었던 과목으로 이해합니다. 물론 이러한 이해를 바탕으로 문제를 풀라고 하니 더 힘들었던 것 같습니다. 지금 드는 생각은 한 문제를 더 못 풀더라도 열역학이 말하는 원리가 무엇인지 이해하는 것이 더 중요하다고 생각합니다. 그렇게 공부하는 것이 더 남는 것이라고 생각되네요.