다시 열역학을 학습한다면

열역학을 다시 공부한다면 어떻게 할까

다시 학생으로 돌아간다면 열역학을 어떻게 공부할까 생각해보았습니다.

사실 이렇게 열역학을 강조하는 이유가 있습니다. 분야마다 다르겠지만 열역학적 개념을 이용하는 분야가 많기 때문입니다. 기구 엔지니어라면 대부분 기계공학을 전공했을 것이라 생각합니다. 기계공학 계열 전공자로 아쉬운 점이 있습니다. 사실 이전만큼 기계공학 기구 엔지니어가 각광받지 않습니다. 최근은 소프트웨어가 훨씬 주목도 받고 일자리도 많이 늘어나고 있습니다. 소프트웨어 인재가 더 필요한 시대이기도 합니다. 인간이 생존하고 손으로 만지고 체험을 계속하는 한 기구 엔지니어의 필요성이 없어지지 않을 것입니다. 다만 그 중요도가 점점 떨어질 것 같습니다. 기구 설계가 필요한 분야는 외주를 주기도 합니다. 외주에서 설계를 하고 그것을 가지고 생산을 하는 경우도 많습니다. 기구 설계가 회사의 주력이 아닌 경우 굳이 인력을 채용하여 기구 제품을 만들 필요가 없습니다. 노하우가 없을뿐더러 그 회사가 경쟁력이 있는 분야에 집중하면 되기 때문입니다. 그래도 필수적으로 기구 엔지니어가 개발에 참여해야 하는 분야들도 있습니다. 미래 먹거리에서는 배터리를 들 수 있을 것 같습니다. 2차 전지는 화학 전공자들이 과제를 주로 이끌 것 같습니다. 하지만 2차 전지를 이루는 외형, 구조들은 기구 엔지니어들이 관여를 해야 합니다. 또한 발열로 인한 문제도 해결해야 할 분야라고 생각합니다. 기계 공학에서 4대 역학이 있습니다. 재료역학, 동역학, 열역학, 유체역학입니다. 모두 중요한 역학입니다. 학사 학위를 가지고 기업체에 입사했을 때 뭐가 가장 중요하다고 묻는다면 열역학이지 않을까 합니다. 다른 역학들도 물론 중요합니다. 열역학이 중요하다고 했지만 열역학 과목에서 배운 수식, 이론을 실무에 적용하지는 않습니다. 개념들이 문제 해결에 도움을 준다고 생각합니다. 학부 졸업하고 취직을 한다고 했을 때 미래에도 유명한 분야들은 열과 관련이 있다고 생각합니다. 단순 설계만 하는 업무는 미래에 일자리를 보장하기 힘듭니다. 다시 본래 주제로 돌아가겠습니다. 학생 때로 돌아가 열역학을 다시 공부한다면 고등학교로 돌아간다고 가정하겠습니다. 당연히 물리 1, 2를 선택하고 수능을 보겠습니다. 고등학교 물리 1, 2에는 열과 에너지에 대한 단원이 있습니다. 이 단원이 대학에서 열역학을 배우는데 중요한 기초가 됩니다. 현행 입시를 정확히 이해하고 있지는 않습니다. 과학에서 1 과목을 네 개를 선택해도 됐던 걸로 압니다. 그렇게 물리 1, 화학 1, 지구과학 1, 생물 1을 선택하고 기계 공학을 전공하고 열역학을 배워도 됩니다. 학부 1학년 때 물리학을 배우면 고등학교 때 개념들도 있습니다. 그러니 고등학교 때 물리 2를 배우지 않았다고 겁먹을 필요는 없습니다. 다만 고등학교 때 물리를 착실해 배웠다면 학부 1학년 때 물리는 특별히 힘을 쏟지 않아도 쉽게 학점을 딸 수 있습니다. 이후 대학교 입학을 했다면 당연히 물리학 1, 2를 들어야 합니다. 아마도 필수 과목일 겁니다. 학부 2학년 때는 4대 역학을 전공 필수로 듣기 시작합니다. 1학기 때 열역학 1을 듣고 2학기 때 열역학 2를 들을 수 있습니다. 학교마다 다르겠지만 열역학 1은 전공 필수이고 열역학 2는 전공 선택일 수도 있습니다. 돌아간다면 당연히 열역학 1, 2를 모두 들을 겁니다. 이제 학습을 어떤 것에 초점을 맞출 것인가 말씀드리겠습니다. 당연히 열역학 법칙 네 가지는 모두 숙지해야 합니다. 사실 법칙 자체는 듣고 생각을 하면 충분히 이해할 수 있는 내용입니다. 다만 이것들을 수식으로 표현했을 때 생소하다는 문제가 있을 겁니다. 수식을 보고 연습 문제를 충분히 풀고 자연현상을 수식으로 어떻게 표현했는지를 이해하려고 노력할 것입니다. 그래서 최대한 문제를 많이 풀면 시험을 잘 볼 수 있을 겁니다. 그러면 학점도 잘 받을 수 있겠죠. 거기에 선배들을 통해 족보를 구할 수 있다면 학점은 당연히 더 좋을 것입니다. 하지만 이런 노력도 하겠지만 개념을 이해하는데 좀 더 힘을 쏟는 게 맞다고 봅니다. 주변 학생들을 보면 족보를 거의 암기하여 좋은 학점을 받는 사람이 있습니다. 개념에 대한 질문을 하면 하나도 모르는 경우도 있습니다. 전혀 쓸모없는 방식의 공부입니다. 개념 이해, 족보와 철저한 문제 풀이. 이 두 가지 기준으로 네 가지 유형을 나눌 수 있다고 가정해보겠습니다. 네 가지를 순위로 나열해보자면 첫째 개념 이해 완벽과 족보 암기와 철저한 문제 풀이 수행. 둘째 개념 이해 완벽과 족보 암기와 철저한 문제 풀이하지 못함. 셋째 개념 이해 못함, 족보 암기와 철저한 문제 풀이 수행. 넷째 개념 이해도 못하고 족보, 철저한 문제풀이도 하지 못함. 두 기준 모두 충족시킨 첫째는 누가 봐도 잘한 것이겠죠. 중요한 것은 개념 이해와 족보, 문제 풀이 완벽 중 어느 것이 중요하냐고 묻는다면 전 개념 이해가 중요하다고 생각합니다. 사실 학점을 잘 받으면 좋은 점이 많습니다. 높은 학점으로 장학금 나아가서는 취직이 잘 될 수도 있죠. 하지만 개념에 대한 이해가 없으면 나중에 전공자로 문제 해결을 잘 못할 수도 있습니다. 수식으로 된 문제는 잘 풀었지만 실제 세계에서 문제는 훨씬 복잡합니다. 그리고 수식 하나 써놓고 이리저리 바꿔가면서 풀 수 있는 문제가 아닙니다. 개념을 이해하고 그 이해를 바탕으로 다각적은 해답을 내놓아야 할 수 있습니다. 이런 관점에서 본다면 학교에서 학습은 개념을 이해하는데 초점을 맞추는 것이 맞다고 봅니다. 내가 그 개념을 정확히 이해했다고 판단하는 기준은 그것을 말로써 설명할 수 있냐입니다. 말로 다른 사람에게 이해할 수 있게 설명할 수 있다면 정확히 이해했다고 볼 수 있습니다.