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꿈꾸는 공대생
서울대학교 기계항공공학부
이 건 우
• 인간과 기계공학 서울대 기계항공공학부 이건우
• 꿈꾸는 공대생 서울대 기계항공공학부 김종원
이번 시간에는!
인간과 기계 공학
서울대학교 기계항공공학부
이 건 우
[ 학 습 목 차 ]
• 기계공학이란?
• 기계공학의 역사
• 우리 생활과 기계공학
• 기계공학의 미래
1. 기계공학이란?
1) 기계공학의 정의
인간의 삶에 필요한 제품을 고안하고,
반복 제작 가능한 실체로 제작하는데
필요한 지식을 제공하는 학문
#1
#2
#4
#3
1. 기계공학이란?
• 기계공학 = 피자의 도우?
#5 #7
#6
2. 기계공학의 역사
1) 자연 동력을 이용한 기계 장치
• 물의 낙차, 바람 등 자연동력을 이용한 기계적 장치의 발명
아르키메데스의 양수기(Screw) 레오나르도 다빈치의 프로펠러 풍차
#8 #9 #10
2. 기계공학의 역사
2) 산업혁명과 기계공학의 발전
• 증기기관의 발명, 그리고 산업혁명
#11
#12
#13
#14
2. 기계공학의 역사
3) 내연기관과 증기터빈
• 내연기관: 가스, 석유 등을 이용한 소형 고출력 동력 장치
• 증기터빈: 증기를 이용하여 블레이드를 회전 시켜 전기를 생산하는 장치
#15 #16
2. 기계공학의 역사
4) 로봇 그리고 우주항공
• 로봇 기술의 발전으로 대량 생산 및 생산 자동화
• 지상에서 항공 기술, 그리고 우주 기술의 발전
#17 #18
3. 우리 생활과 기계공학
1) 스마트폰
#19
#20
#21
3. 우리 생활과 기계공학
2) 의공학 분야
#22 #23
#24
3. 우리 생활과 기계공학
3) 3D Printing
#25 #26
4. 기계공학의 미래
#27
#28
#29
자료 출처
#1 기계공학의 대표: 자동차, https://pixabay.com
#2 자동차 구조해석, https://en.wikipedia.org/
#3 자동차의 엔진, https://pixabay.com/
#4 자동차의 공기역학적 실험, https://pt.wikipedia.org/
#5 Giardiniera 피자, https://www.flickr.com/
#6 치즈 피자, https://www.flickr.com/
#7 페퍼로니 피자, https://www.flickr.com/
#8 아르키메데스의 양수기, https://commons.wikimedia.org/
#9 다빈치의 프로펠러, https://commons.wikimedia.org/
#10 풍차, https://commons.wikimedia.org/
#11 제임스 와트, https://commons.wikimedia.org/
#12 증기기관, https://commons.wikimedia.org/
#13 증기차, https://commons.wikimedia.org/
#14 증기기관차, https://commons.wikimedia.org/
#15 내연기관, https://commons.wikimedia.org/
자료 출처
#16 증기터빈, https://commons.wikimedia.org/
#17 산업용 로봇, https://commons.wikimedia.org/
#18 우주왕복선 발사, https://commons.wikimedia.org/
#19 스마트폰 플랫폼, https://www.flickr.com/
#20 페이퍼 폰, https://commons.wikimedia.org/
#21 스마트 와치, https://www.flickr.com/
#22 다빈치 로봇 수술 장비, https://commons.wikimedia.org/
#23 의료 영상, https://commons.wikimedia.org/
#24 인공 기관(의수), https://en.wikipedia.org/
#25 3D printing, https://en.wikipedia.org/
#26 3D printing을 이용한 의수, https://pixabay.com/
#27 인공 지능, https://commons.wikimedia.org/
#28 HoloLens(AR/VR), https://commons.wikimedia.org/
#29 Bio-Nano technology, https://pixabay.com/
꿈꾸는 공대생(1)
서울대학교 기계항공공학부
김 종 원
[ 학 습 목 차 ]
• 꿈과 비전의 정의
• Fractal 과 우리가 사는 세상
꿈 = 비전 (vision)
- 보이는 것, 눈에 비치는 모습, 광경
- 통찰력, 꿰뚫어 보는 힘
- 미래상, 미래의 모습
• 내가 수행하는 연구의 꿈과 비전
- 내가 수행하는 이 연구가 몇 년 뒤, 몇 십 년 뒤에 변화시킬 사회의 모습
• 공대생으로서의 꿈과 비전
- 공대를 졸업하고 몇 십 년 뒤의 나의 모습
그렇다면 각자의 꿈과 비전은?
• 25년 뒤에 공중에서 내 모습을 보았을 때 어디서 무슨 일을 하고 있는 모습인가?
• 그 모습은 얼마나 굉장한가?
• 그리고 그 모습은 지금 내 가슴 속에 얼마나 뜨겁게 끓고 있나?
• 그래서 그 모습이 내 인생을 미치도록 드라이브하고 있나?
• 이 모습은 프로페셔널 직업을 말한다(y축)
- 전공할 주제나 분야(x축)를 말하는 것이 아니다.
일반 복사기로…
• 무한히 50% 축소 복사를 반복하면?
초기 이미지가 무엇이든 관계없이
하나의 점으로 수렴한다.
#1
#2
3벌 렌즈 복사기
• 실용성은 없어도, 어렵지 않게 만들 수는 있다.
#3
3벌 렌즈 복사기로…
• 무한히 50% 축소 복사를 반복하면?
#3
초기 이미지가 무엇이든 관계없이
특정 fractal image로 수렴한다.
#4
Fractal image란?
•부분을 확대하면 전체 이미지와 같다.
Sierpinski triangle
자신의 부분에 전체 형상과 동일한 것 (또는 비슷한 것)이 있다.
#5
3벌 렌즈 복사기의 렌즈 방향을 회전…
• 또 다른 특정 fractal image로 수렴한다.
각각 임의로 90도 회전한 후에 50% 축소 복사를 계속하면?
#3
#6
90도 회전 원칙으로 3벌 렌즈 복사기에서 얻을 수 있는 fractal image들 (1)
단, 렌즈의 상대위치가 아래와 같이 변경됨
#7
도대체 몇 개의 fractal image를 얻나?
• 3개의 렌즈
•각각 90도 회전
경우의 수: 4 x 4 x 4 = 64가지?
• 90도 회전해서 만든 image를 좌우 대칭을 시켜서 추가로 image들을 더 만들면,
경우의 수: 8 x 8 x 8 = 512가지?
이 중에서 같은 것은 제외하고 서로 다른 image만 모으면 총 [ ]가지… 224
90도 회전 원칙으로 3벌 렌즈 복사기에서 얻을 수 있는 fractal image들 (2)
#7
90도 회전 원칙으로 3벌 렌즈 복사기에서 얻을 수 있는 fractal image들 (3)
[주]축소 복사 비율이 50% 보다 항상 작거나 크면 fractal 이미지로수렴하지 않는다.
총 224개
#7
3벌 렌즈 복사기 image와 우리 사는 세상
비슷한 것도 있고 다른 것도 있고… 그래도 나비는 나비!
#7
우리 사는 세상의 fractal image들…
• 너무나 많다: 나무, 산맥, 해안선, 콩팥, 하천…
#8 #9
우리 사는 세상을 지배하는 원리는 복잡한가, 단순한가?
단순한 구조의 3벌 렌즈 복사기가 무한하게 다양하고 복잡한 것들을 만들어낸다면?
• 다양하고 복잡하게 보이는 우리 사는 세상을 지배하는 원리가 실제로는 매우 단순할 수 있다.
과학?
#7
#3
#9
꿈꾸는 공대생(2)
서울대학교 기계항공공학부
김 종 원
[ 학 습 목 차 ]
• 비선형 동역학 시스템 : Lorenz Attractor
• Lorenz Attractor 와 우리 인생
일상 생활에서 접하는 또 다른 비선형 dynamic system: Lorenz attractor
• 지구 대기의 순환 현상을 모델링
3차원 공간에서의 fractal image
#10
(d)분기를 반복하면서 계속 퍼져나가는 점들 (t=n)
Lorenz attractor에서의 상태 변화 모습
(a)점 x 부근에 모여 있는 수 많은 점들 (t=0)
(b)분기선으로 다가오는 수 많은 점들 (t=1)
(c)분기선에서 다가오는 수 많은 궤적으로 분기된 점들 (t=2)
Lorenz attractor에서의 상태 변화 모습
비선형 dynamic system의 특성
• 어느 지점에서도 상태가 서로 겹치지 않는다.
• 오랜 시간 뒤에 어느 상태에 있는가는 초기 조건에 의해서 결정된다. 초기 조건에 매우 민감하다.
• 따라서 먼 미래는 예측이 불가능하다.
#11
왜 초기 조건에 민감한가?
•분기선 B-B가 있기 때문이다 (비선형성).
• 그리고 분기선에서 어디로 갈지는 분기선 직전에서 점 x가 어떤 상태인지에 의해서 결정된다.
미래는 예측 불가능하다: 오늘부터 만 365일되는 시각의 날씨는?
• 구름 한 점 없는 맑은 날씨? G1
• 구름은 있어도 해가 조금 비치는 날씨? G2
• 구름이 많고 비가 약간 내리는 날씨? B1
• 검은 구름에 엄청난 소나기에 번개도 치는 날씨? B2
날씨 좋음 날씨 나쁨
G1
G2
B2
B1
Lorenz attractor와 우리 인생
•우리 인생도 “비선형 dynamic system” • 남녀 간에 느끼는 “사랑 감정”의 상태
• 내가 느끼는 “행복감”의 상태 • 일원역 승차
• 어디 앉나?
• 피곤한 군상
• 대청역 설명
• 현대중공업 로봇 생각
• 손금 광고
• 도곡역 옛날 생각
• 돈 걱정
• 소화기 부착 (큰 문턱)
• 진동소음흔들림
• 한강다리
• 옥수역 어머니 생각
• 승객 큰소리
• 좋은 아이디어 튀어나옴
• 뚱뚱한 남자 옆
• 충무로 하차 (작은 문턱)
• 내리기 전에 승차
• 애니팡 아줌마
• 서울역 하차
문턱의 예
좋음: 양 나쁨: 음
우리 인생은 비선형 dynamic system
•행복함과 불행함을 느끼는 패턴 - 일원역에서 서울역까지
- 하루 동안
- 1년 동안
- 대학생활 동안
- 일생 동안
• 그렇다면,
- 우리 인생은 흑백 논리가 아니다: Lorenz attractor 단면은 fractal image. 우리 인생은 [ ]적..
- 다음 문턱은 빨리 올 수도 느리게 올 수도 있다.
- 사소하다 생각한 문턱이 미래에 큰 영향을 줄 수 있다.
fractal
우리 인생이 비선형 dynamic system이면..
•초기조건에 대해서 민감하다. - 일정 시간 후에 수많은 상태들 중에서 어떤 상태에 도달하였는지는
초기조건에 따라서 결정된다.
- 서로 매우 가까운 초기조건들로부터 출발하였을지라도, 대부분의 경우,
일정 시간 후에는 전혀 다른 상태에 도달하게 된다.
- 초기조건은 현재의 나의 상태이다. 시시각각 변한다.
• 내 인생의 먼 미래는 전혀 예측 불가능하다.
나의 job carrier 측면의 인생에 대해서
• 이공계생으로서 인생을 살면서 나의 직업에 대해서 느끼는 “성공감/성취감”의 상태
• 25년 뒤에 과연 어느 상태에 있기를 원하는가?
좋은 상태 나쁜 상태
점 x부근에 모여 있었던 수많은 점들 예
1977년 4월 19일
#7
21년 후... 그들은 어디에 있었는가?
1977년 4월 19일
1998년 5월 30일
점 x부근에 모여 있었던 수많은 점들 예
꿈꾸는 공대생(3)
서울대학교 기계항공공학부
김 종 원
[ 학 습 목 차 ]
• 꿈과 비전의 필요성
• 꿈을 이루기 위한 마음가짐
• 결론
미래에 점 q에 있으려면 우선 꿈과 비전 (25년 뒤의 나의 모습)을 만들어야 한다.
정부관료, 변리사, 변호사, 의사
#18,#19
교수
#13
대기업 임원
#14
기술기반기업 사업가
, #16 #15 #17
연구소 전문연구직 #12
특히, 25년 뒤 나의 모습은 세계 속에서..
정부관료, 변리사, 변호사, 의사
#18,#19
교수
#13
대기업 임원
#14
기술기반기업 사업가
, #16 #15 #17
연구소 전문연구직
세계는 더 좁아진다.
#20,#21
25년 뒤 나의 모습은 어느 길로 가든지 상관없이…
정부관료, 변리사, 변호사, 의사
#18,#19
교수
#13
대기업 임원
#14
기술기반기업 사업가
, #16 #15 #17
연구소 전문연구직
Global top 1% leader
도대체 각자 꿈과 비전이 있기는 한가?
• 꿈을 만들기 위해서 노력은 해보았나?
• 분야별로 위인전(?)을 읽는다. 그 모습을 자세하게 알면 알수록 더욱 확실하게 선택할 수 있다.
– 이 길이 과연 내가 갈 길인가?
– 생생한 모습으로 가슴에 강렬하게 각인되는 그런 모습
– Role model을 몇 명 만든다.
– 최고의 최고의 교수의 모습?
• 리처드 파인만 교수의 일생은 쓴 책 – “천재”
• EBS 다큐멘터리 – “최고의 교수”
• 카네기 멜론 컴퓨터공학부 교수 – “마지막 강의”
생생한 모습을 알아야 꿈이 만들어 진다.
• 5 가지 길에 대해서 위인전을 읽으면 확실하게 선택할 수 있다. – 확실히 알수록 가슴에 강렬하게 각인되는 모습을 만나게 되면
꿈이 만들어 진다.
– Role Model을 3명 정도 만든다. 그 Role Model의 이름, 인생, 하는 일 등을 외울 정도로…
– 이것은 남자/여자 친구 선택하는 것과 같다.
• 과제 – 위인전 20권을 읽고 “나의 인생 꿈 보고서”를 작성.
– 서론, 1장, 2장, 3장, 결론의 구성으로 50쪽 이상
꿈과 비전을 만들라는 것은 취급할 주제를 정하라는 것이 아니다.
• 유망한 분야 선택은 평균치기 사고방식일 뿐… – 로봇 분야?
– 바이오 분야?
– 자동차 분야?
• 먼저 5가지 길 중에서 어느 길로 가서 25년 뒤에 Global Top 1% “무엇”(직업)이 되고 싶은지를 먼저 정하는 말이다. – 교수, CEO, 창업가, 전문연구직으로서 모두 로봇을, 바이오를,
또는 자동차를 취급할 수 있다.
평균치기 사고 방식에서 벗어나라…
• “대학교 졸업하면 무언가 되겠지…”
• “이공계 출신은 경영대 출신보다 월급이 작다.”
• “자연대, 공대보다 의대 출신이 월급이 많다.”
• “대기업 입사해도 50대 정도면 그만 두게 되며 그 이후가 막막하다. 공무원이 낫다.”
• 평균치기 Something이 되는 꿈이 아니다.
• 어느 Job Career로 가든 최고의 Something이 되는 것을 말한다. – 토스터 장사를 해도 1억 원 이상 번다.
– 중국집을 하더라도 사람들이 줄을 서는 맛집.
꿈을 만들 때 부정적인 생각을 “해봤나?” 생각으로 박살낸다.
• 내가 할 수 있을까? – 나는 타고난 능력과 재능이 없어서…
– 그 사람은 천재라서 그렇게 된 것인데…
– 나는 돈이 없어서 할 수 없어…
– 내 적성에 맞지 않아서…
– 나는 너무 내성적이어서…
– T/O가 없을 거야…
– 누가 나에게 신경이나 쓰겠어…
• 그렇지만 난 너무나 그 모습이 되고 싶은데…
• 도대체 해보기는 했나?
열등감은 누구에게나 다 있다.
• 내가 가지고 있는 열등감을 인정하라.
• 그러나, 열등감이 나만의 꿈과 비전을 만드는 것은 방해할 수는 없다.
• 해보지도 않고 꿈과 비전을 자르면 뭐가 남는가?
• 되기만 하면 너무나 좋겠는데,
과연 그렇게 될지는 너무 어려워 보이는 것이 바로 꿈이다.
강한 꿈과 비전이 있으면 진로 고민이란 말이 나오지 않는다…
• 옛날에 눈앞의 진로 결정을 어떻게 했나?
• 당시에 30년 뒤의 나의 모습, 즉, 꿈과 비전이 있어서 그것을 실현하기 위한 방법으로 결정했나? – 나는 무엇을 만드는 것이 좋다? 나는 로봇, 자동차가 좋다?
나는 내 적성이 공학에 맞는다?
- 짜장면 3,500
- 짬뽕 3,500
- 공대
- 의대
- 자연대
• 1993. 8. – 현재 서울대 기계항공공학부 교수
• 1996. 7. – 1997. 7. 삼성전관 기술자문교수
• 1989. 7. – 1993. 7. 자동화시스템공동연구소 특별연구원 신도리코 기술고문
• 1987. 9. – 1989. 6. 대우중공업 중앙연구소 전자기술부 과장
• 1984. 9. – 1987. 8. 미국 위스콘신대학교 박사 (기계공학)
• 1980. 3. – 1984. 8. 대우중공업 공작기계사업본부 대리
• 1978. 3. – 1980. 2. 한국과학기술원 석사 (유압제어)
• 1974. 3. – 1978. 2. 서울대학교 학사 (기계공학과)
• 교육관련 수상 실적
– 2006년 서울대학교 교육상
– 2004년 훌륭한 공대교수상 (교육상)
학부 때 누군가 나에게 ‘꿈이 무엇인가’ 질문했었다면…
꿈과 비전이 확실하면….
• 자신의 Role Model 세 명의 인생을 살펴 보고 그가 어떤 길을 택했는지 살펴 본다.
• 앞으로의 크고 작은 결정이 쉬워지며, Vector Sum의 효과가 있다. – 박사 학위를 받아야 하나? 국내에서 아니면 유학을?
– 연구 분야는 무엇으로?
– 회사 취직해야 하나? 어느 회사로? 그 회사의 연구소로 가야 하나? 아니면 현장으로?
– 당장 다음 학기에는 무슨 과목을 수강할 것인가?
– 군대를 언제 갈 것인가? 병역 특례? 전임연구원?
– 여성 엔지니어로서 어떻게 진로를?
• 아무리 사소하다고 보이는 일이라도 포기하거나 양보해서 조금씩 물러서면 안 된다.
• 인생은 비선형, 초기조건에 민감하기 때문에…. – 조그만 양보와 포기가 가져오는 엄청난 차이
20대 40대 30대
꿈과 비전을 실현하기 위해 필요한 일이라면 절대로 포기하지 말라.
크고 작다고 생각되는 수많은 문턱을 만난다. (fractal image와 같이)
• 문턱 = 내가 선택하는 순간 또는 다른 존재에 의해서 나의 거취가 선택을 당하는 순간 – 비선형 동역학 시스템에서의 “분기선”
• 문턱에는 절대 작은 것이 없다. 실제로는 매우 큰 영향을 미칠 수 있다. 초기조건에 민감하므로… – 따라서 모든 문턱에서 포기하지 말고 양보하지 않는다.
그 문턱들은 시시각각 찾아 온다. (fractal image와 같이)
• 지금 이 순간이 문턱에 진입하는 순간인지 아닌지 알 수 있도록 깨어 있어야 한다.
• 문턱에 진입 순간이라면 죽을 힘을 다해서 문턱을 돌파해서 꿈을 실현하는 쪽으로 분기한다.
문턱 넘기 예제 : 병아리 껍질 깨기
• 우선 이 순간이 껍질을 깨고 세상에 나가야 하는 문턱이라는 것을 인식할 수 있어야 한다.
• 문턱이라고 인식이 되면 죽을 힘을 다한다. – 죽을 힘을 다 한다는 것은 “최대 Power”를 낸다는 뜻.
– 껍질을 깨는데 필요한 에너지의 합은 병아리마다 모두 공평하게 주어졌다. 인생은 공평하다.
– 다만, 최대 Power를 내기 위한 괴로움을 참는 능력이 있고 그것을 실제로 행동으로 옮기는가 아닌가 하는 것은 병아리마다 다르다. 이래서 인생은 불공평하다.
– 어떤 병아리가 되고 싶은가?
죽을 힘을 다한다는 것은?
강의시간, 하루, 1년, 일생
집중도
및
긴장도 평균치기 Something
불가능한 Something
강의시간, 하루, 1년, 일생
집중도
및
긴장도
문턱
Global Top 1% Leader
특정 fractal image
내 가슴 속의 강한 꿈은 매 문턱에서 죽을 힘을 발휘하게 만든다.
• 아무런 동기도 없이 죽을 힘을 내는 사람은 없다.
• 고등학생 패러다임에서 벗어나라. – 일류 대학원이나 회사에 가기 위해 문턱마다 죽을 힘을 다한다고 해도
최대 Power의 50%나 낼까 말까다.
• 인생 25년 후 나의 모습으로 죽을 힘을 다 한다. – 과연 될지는 모르겠으나, 그래도 가슴 떨리는 그 굉장한 모습을 위해서
이 순간 최대 Power로 문턱을 돌파한다.
결론 – “꿈꾸는 공대생” 요약
• 25년 뒤에 나는 어디서 무슨 굉장한 모습인가? – 여름 방학에 위인전을 참고문헌까지 포함 10권 이상 읽고,
꿈을 대변할 수 있는 Role Model 3명을 만든다.
– 그 3명에 대해서 각각 20분씩 60분 동안 신나게 말할 수 있다면 드디어 꿈을 만든 것이다.
• 꿈을 만들 때 평균치기 사고방식에 빠지지 말라. – 도대체 그 꿈을 위해 지금까지 한 것이 무엇이 있나?
– 인생은 어차피 한번 사는 것, 일단 이제부터 죽을 힘을 다해서 “해봤나?” 정신으로 해보는 거다.
• 세상에 크고 작은 문턱은 없다. 양보하지 말라. – 작다고 생각되는 문턱이 미래에 큰 영향을 줄 수 있다.
인생도 자연과 같이 초기조건에 민감하다.
“인간으로서 할 일을 다한 후
하늘의 뜻을 기다린다.”
Good Luck!
신세대 엔지니어로서
25년 뒤에 Global Top 1% Leader가 되어 있으리라고 믿으며…
자료 출처
#1 Single Reduction Copy Machine, Heinz-Otto Peitgen, Hartmut Jurgens, Dietmar Saupe, Chaos and Fractals 2nd Edition, Springer, 1992, p.23
#2 Office Printers, https://flic.kr/
#3 Multiple Reduction Copy Machine (MRCM), Heinz-Otto Peitgen, Hartmut Jurgens, Dietmar Saupe, Chaos and Fractals 2nd Edition, Springer, 1992, p.24
#4 MRCM Applied to MRCM, Heinz-Otto Peitgen, Hartmut Jurgens, Dietmar Saupe, Chaos and Fractals 2nd Edition, Springer, 1992, p.25
#5 Sierpinski Triangle, https://flic.kr/
#6 The Twin Christmas Tree, Heinz-Otto Peitgen, Hartmut Jurgens, Dietmar Saupe, Chaos and Fractals 2nd Edition, Springer, 1992, p.226
#7 The variations for MRCMs with blueprint 5.18., Heinz-Otto Peitgen, Hartmut Jurgens, Dietmar Saupe, Chaos and Fractals 2nd Edition, Springer, 1992, p.232
#8 Fractal Veins, https://flic.kr/
#9 Fractal River Delta, https://flic.kr/
#10 Lorenz System, http://en.wikipedia.org/
#11 Sensitive Dependence on Initial Condition, http://en.wikipedia.org
#12 Think, https://flic.kr/
#13 Lecture, https://flic.kr/
#14 Toyota Logo, https://flic.kr/
자료 출처 #16 Logo Microsoft, https://flic.kr/
#17 Google Logo, https://flic.kr/
#18 Biomedical Engineering, https://flic.kr/
#19 China, https://flic.kr/p/
#20 Justice Scales, https://flic.kr/
#21 Hexagonal World Map, https://openclipart.org/
#22 Man Silhouette Clip Art, http://www.clker.com/