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공학 기술

Engineering
이 기사는 "엔지니어링"이라는 일반 분야에 대한 것입니다.실제 엔진의 설계 및 제작은 엔진을 참조하십시오.
기타 용도는 엔지니어링(동음이의명확화)을 참조하십시오.
시리즈의 일부
과학
A representation of the evolution of the universe over 13.77 billion years
개요
나뭇가지
사회의
공학 기술
산업혁명의 주요 원동력인 증기 엔진은 현대사에서 공학의 중요성을 강조한다.이 빔 엔진은 마드리드 공과대학에 전시되어 있다.

공학은 기계, 구조물 및 교량, 터널, 도로, 차량 및 [1]건물을 포함한 기타 항목을 설계하고 건설하기 위해 과학적 원리를 사용하는 것입니다.공학 분야에는 응용 수학, 응용 과학 및 응용 유형의 특정 분야에 보다 특정한 중점을 둔 광범위한 전문 분야가 포함됩니다.엔지니어링 용어집을 참조하십시오.

엔지니어링이라는 용어는 "지혜"를 뜻하는 라틴어 인제니엄과 "구상하고 고안하다"[2]를 뜻하는 인제니엄에서 유래했습니다.

정의.

ABET의 [3]전신인 미국 프로페셔널 개발 기술자 협회(ECPD)는 "엔지니어링"을 다음과 같이 정의했습니다.

구조, 기계, 장치 또는 제조 공정 또는 이들을 단독 또는 조합하여 사용하는 작업을 설계 또는 개발하거나, 설계를 완전히 인식하여 동일한 작업을 수행하거나, 특정 작동 조건에서 동작을 예측하기 위해 과학적 원리를 창의적으로 적용하는 것. 모두 의도한 대로 적용됨기능, 운영 [4][5]및 생명과 재산에 대한 안전.

역사

주요 기사:엔지니어링의 역사
릴 성채의 구호 지도는 1668년 동시대 최고의 군사 기술자인 보반에 의해 디자인되었습니다.

공학은 인간이 쐐기, 레버, 바퀴, 도르래 등과 같은 발명품을 고안한 고대부터 존재해 왔다.

공학이라는 용어는 엔지니어라는 단어에서 유래한 것으로, 그 자체는 말 그대로 공성 엔진을 만들거나 운영하는 기관사가 "군용 [6]엔진 제작자"를 지칭했던 14세기로 거슬러 올라간다.이런 맥락에서, 지금은 쓸모 없게 된 "엔진"은 군사 기계, 즉 전쟁에 사용된 기계 장치(예: 투석기)를 가리킨다.오늘날까지 남아 있는 구식 용법의 주목할 만한 예로는 미국 육군 공병대와 같은 군사 공병대가 있다.

"엔진"이라는 단어 자체는 더 오래된 기원으로, 궁극적으로 "인기 있는 품질, 특히 정신력, 따라서 영리한 발명"[7]이라는 뜻의 라틴어 인제니움에서 유래했다.

나중에 교량이나 건물과 같은 민간 구조물의 설계가 기술 분야로 성숙함에 따라, 토목이라는[5] 용어는 그러한 비군사 프로젝트의 건설에 특화된 것과 군사 공학의 분야와 관련된 것을 구별하는 방법으로 어휘에 들어갔다.

고대

고대 로마인들은 제국의 도시와 마을에 깨끗하고 신선한 물을 꾸준히 공급하기 위해 수도를 건설했다.

고대 이집트의 피라미드, 메소포타미아의 지구라트, 그리스의 아크로폴리스와 파르테논, 로마의 수도교, 아피아와 콜로세움 비아, 테오티와칸, 탄자부르의 브리하데스와라르 신전은 고대 토목기술자들의 독창성과 기술을 보여주는 증거다.바빌론의 공중정원과 알렉산드리아의 파로스 같은 더 이상 존재하지 않는 다른 기념물들은 그 시대의 중요한 공학적 업적이었고 고대 세계 7대 불가사의 중 하나로 여겨졌습니다.

6개의 고전적인 간단한 기계들은 고대 근동에 알려져 있었다.쐐기와 경사면(램프)은 [8]선사시대부터 알려져 있었다.바퀴와 차축 메커니즘과 함께 바퀴는 기원전 [9]5천년기에 메소포타미아에서 발명되었다.레버 메커니즘은 약 5,000년 전 근동에서 처음 등장했는데, 그곳은 단순한 균형 [10]척도로 사용되었고 고대 이집트 [11]기술에서 큰 물체를 움직이기 위해 사용되었다.레버는 또한 기원전 [10]3000년 경 메소포타미아에서 나타난 최초의 크레인 기계인 셰도우프 워터 리프팅 장치, 그리고 [12]기원전 2000년 경 고대 이집트 기술에도 사용되었다.도르래에 대한 최초의 증거는 기원전 [13]2천년 초의 메소포타미아, 그리고 제12왕조 시대의 고대 이집트로 거슬러 올라간다.[14]발명된 [15]마지막 간단한 기계인 나사는 기원전 [13]911-609년에 메소포타미아에서 처음 등장했다.이집트 피라미드는 [16]기자의 피라미드와 같은 구조물을 만들기 위해 경사면, 쐐기, 레버 등 6개의 간단한 기계 중 3개를 사용하여 지어졌다.

최초의 토목기사는 임호텝이다.[5]파라오의 관리들 중 하나인 Djosér는 아마도 기원전 [17]2630-2611년경에 이집트의 Saqara에 있는 Djoser의 피라미드 (계단 피라미드)의 건설을 설계하고 감독했을 것이다.최초의 실용적인 수력 기계인 물레방아와 물레방아는 기원전 [18]4세기 초에 페르시아 제국, 지금의 이라크와 이란에 처음 등장했다.

쿠시는 기원전 4세기에 인간의 [19]에너지 대신 동물의 힘에 의존하는 사키아를 개발했다.하피르는 물을 저장하고 저장하며 [20]관개력을 높이기 위해 쿠시의 저수지로 개발되었습니다.군사 [21]작전 기간 동안 둑길을 건설하기 위해 초병들이 고용되었다.쿠시테의 조상들은 기원전 [22]3700년에서 3250년 사이에 청동기 시대에 Spo를 만들었다.블루메리와 용광로 또한 기원전 7세기에 [23][24][25][26]쿠시에 만들어졌다.

고대 그리스는 민간 영역과 군사 영역 모두에서 기계를 개발했다.초기의 알려진 기계적 아날로그 [27][28]컴퓨터인 안티키테라 메커니즘과 아르키메데스의 기계적 발명은 그리스 기계 공학의 예이다.안티키테라 메커니즘뿐만 아니라 아르키메데스의 발명품 중 일부는 산업 혁명의 기어 트레인을 설계하는 데 도움을 준 기계 이론의 두 가지 핵심 원리인 차동 기어 또는 에피사이클 기어링에 대한 정교한 지식을 필요로 했고, 오늘날에도 여전히 로봇 공학이나 자동차 [29]공학 같은 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

고대 중국, 그리스, 로마, 훈족의 군대는 기원전 [30]4세기경에 그리스에 의해 개발된 포병, 삼단, 발리스타, 투석기와 같은 군사 기계와 발명품을 사용했다.중세에는 트레부셰가 발달했다.

중세 시대

최초의 실용적인 풍력 기계인 풍차와 풍력 펌프는 이슬람 황금기에 이슬람 세계에서 서기 [31][32][33][34]9세기까지 현재의 이란, 아프가니스탄, 파키스탄에 처음 등장했습니다.최초의 실용적인 증기 동력 기계는 증기 터빈에 의해 구동되는 증기 잭으로, 1551년 오스만 이집트의 [35][36]Taqi al-Din Muhammad ibn Ma'ruf에 의해 묘사되었다.

면진은 서기 [37]6세기에 인도에서 발명되었고, 물레방아는 [38]11세기 초에 이슬람권에서 발명되었는데, 두 가지 모두 면화 산업의 성장에 필수적인 것이었다.물레도 18세기 [39]산업혁명 초기 발전의 핵심이었던 방적 제니의 전조였다.

최초의 프로그램 가능한 기계는 이슬람 세계에서 개발되었다.프로그램 가능한 악기인 음악 시퀀서는 프로그램 가능한 기계의 가장 초기 형태였다.최초의 음악 시퀀서는 9세기에 [40][41]Banu Musa 형제에 의해 발명된 자동 플루트 연주자로, 그들의 독창적인 장치 책에 기술되어 있다.1206년, 알-자자리는 프로그램 가능한 오토마타/로봇을 발명했다.그는 프로그램 가능한 드럼 기계로 작동되는 드럼 연주자를 포함한 4명의 오토마톤 음악가를 묘사했는데, 그곳에서 그들은 다른 리듬과 다른 드럼 [42]패턴을 연주할 수 있었다.알-자자리가 발명한 수력 기계식 천문시계인 성시계는 최초의 프로그램 가능한 아날로그 [43][44][45]컴퓨터였다.

광석 양성에 사용되는 수력 광산의 호이스트, 약 1556년

현대 공학이 발달하기 전에 수학은 맷돌공, 시계공, 기구 제작자, 측량사와 같은 장인과 장인에 의해 사용되었다.이러한 직업들을 제외하고, 대학들은 [46]: 32 기술에 실질적인 중요성을 가지고 있지 않았다고 믿어졌다.

르네상스 시대의 기계 예술 상태에 대한 표준 참조는 지질학, 광업, 화학에 대한 섹션도 포함하고 있는 광산 공학 논문 De re metalica (1556)에 나와 있습니다.De re metalica는 이후 180년간 [46]표준 화학 기준이었다.

근대

증기 엔진의 적용으로 제철에서 코크스를 숯 대신할 수 있게 되었고, 철의 비용을 낮추어 엔지니어들에게 교량 건설의 새로운 재료를 제공했습니다.이 다리는 주철로 만들어졌고, 곧 구조 재료로서 덜 부서지기 쉬운 연철로 대체되었다

때때로 뉴턴 역학이라고 불리는 고전 역학의 과학은 현대 [46]공학의 과학적 기초를 형성했다.18세기에 공학이 직업으로 부상하면서, 이 용어는 수학과 과학이 이러한 목적을 위해 적용되는 분야에 더 좁혀졌다.비슷하게, 군사 및 토목 공학 외에도, 당시 기계 예술로 알려진 분야가 공학에 통합되었습니다.

운하 건설은 산업 [47]혁명의 초기 단계에서 중요한 엔지니어링 작업이었다.

존 스미튼은 최초의 토목 기사였고 종종 토목 공학의 "아버지"로 여겨진다.그는 다리, 운하, 항만, 그리고 등대의 설계를 담당한 영국의 토목 기사였다.그는 또한 유능한 기계 기술자였고 유명한 물리학자였다.Smeaton은 물레방아 모형을 사용하여 [48]: 127 효율을 높이는 방법을 결정하기 위해 7년 동안 실험을 수행했습니다.Smeaton은 물레방아에 [46]: 69 철제 차축과 기어를 도입했다.Smeaton은 또한 Newcomen 증기 엔진을 기계적으로 개선했습니다.스미톤은 세 번째 에디스톤 등대(1755-59)를 설계하여 '수중석회'(물 속에 가라앉을 모르타르 형태)의 사용을 개척하였고, 등대 건축에 화강암 도끼 모양의 블록과 관련된 기술을 개발하였다.그는 현대 시멘트의 역사, 재발견, 발전에 있어 중요한데, 이는 궁극적으로 포틀랜드 시멘트의 발명으로 이어진 작업인 라임에서 "수성"을 얻기 위해 필요한 조성 요건을 확인했기 때문입니다.

응용과학은 증기기관의 발전을 이끌었다.일련의 사건들은 기압계의 발명과 1643년 에반젤리스타 토리첼리의 대기압 측정, 1656년 마그데부르크 반구를 이용한 오토 폰 게릭케의 기압력 시연, 실험 모델 증기 엔진을 만든 데니스 파핀의 실험실 실험으로 시작되었다.그는 1707년에 발표한 피스톤의 사용을 강화했다.제2대 우스터 후작 에드워드 서머셋은 커피 여과기와 비슷한 물을 올리는 방법을 담은 100개의 발명품을 출판했다.수학자이자 펌프에 대해 연구한 발명가 사무엘 몰랜드는 보크홀 조례 사무소에 토마스 세이버리가 읽은 증기 펌프 디자인에 대한 메모를 남겼다.1698년 세이버리는 "광부의 친구"라고 불리는 증기 펌프를 만들었다.그것은 진공과 압력을 [49]모두 사용했다.1712년 최초의 상업용 피스톤 증기 엔진을 만든 철 상인 토마스 뉴코멘은 어떠한 과학적 [48]: 32 훈련도 받지 않은 것으로 알려졌다.

점보 제트

용광로에 가압 공기를 공급하기 위해 증기 동력 주철 송풍 실린더를 적용함에 따라 18세기 후반 철 생산량이 크게 증가했습니다.증기로 작동되는 송풍으로 인해 고로에서 더 많은 석회를 사용할 수 있게 되어 숯에서 [50]코크스로의 전환이 가능해졌습니다.이러한 혁신은 철의 비용을 낮추었고, 말 철도와 철교를 실용적으로 만들었다.1784년 헨리 코트에 의해 특허를 받은 웅덩이 공정은 대량의 연철을 생산했다.James Beaumont Neilson이 1828년에 특허를 취득한 열풍은 철을 제련하는 데 필요한 연료의 양을 크게 낮췄다.고압 증기기관의 발달로 증기기관의 출력 대 중량비는 실용적인 증기선과 기관차를 가능하게 [51]했다.베세머 공정과 노천로 같은 새로운 제강 공정이 19세기 후반에 중공업 분야를 이끌었다.

19세기 중반의 가장 유명한 기술자 중 한 명인 이삼바드 왕국 브루넬은 철도, 조선소, 기선을 만들었다.

멕시코만 연안 플랫폼

산업 혁명은 금속 부품을 가진 기계에 대한 수요를 창출했고, 이것은 여러 공작 기계의 개발로 이어졌다.주철 실린더를 정밀하게 천공하는 것은 존 윌킨슨이 최초의 공작 [52]기계로 여겨지는 그의 천공 기계를 발명하기 전까지는 불가능했다.다른 공작 기계로는 나사 절단 선반, 밀링 머신, 터렛 선반 및 금속 대패기가 있습니다.정밀 가공 기술은 19세기 전반에 개발되었습니다.여기에는 가공 도구를 작업물 위로 안내하기 위한 긱과 작업물을 적절한 위치에 고정하기 위한 고정 장치의 사용이 포함되었습니다.교환 가능한 부품을 생산할 수 있는 공작 기계와 기계가공 기술은 [53]19세기 후반까지 대규모 공장 생산으로 이어졌습니다.

1850년 미국의 인구 조사에서는 처음으로 "[54]엔지니어"라는 직업이 2,000명으로 기록되었다.1865년 이전에는 미국에서 공대 출신이 50명도 되지 않았다.1870년에는 12명의 미국 기계공학 졸업생들이 있었고, 그 수는 1875년에는 매년 43명으로 증가했습니다.1890년에는 토목, 광업, 기계,[55] 전기 분야의 6,000명의 엔지니어가 있었다.

1875년까지 케임브리지에는 응용 메커니즘과 응용 역학의 의자가 없었고, 1907년까지 옥스퍼드에는 공학 의자가 없었다.독일은 일찍이 [56]기술 대학을 설립했다.

1800년대 전기공학의 기초는 알레산드로 볼타, 마이클 패러데이, 게오르그 옴 등의 실험과 1816년 전신과 1872년 전기 모터의 발명을 포함한다.19세기 후반 제임스 맥스웰(맥스웰 방정식 참조)과 하인리히 헤르츠(Heinrich Hertz)의 이론적 연구가 전자공학 분야를 탄생시켰다.진공관과 트랜지스터의 발명은 전자제품의 발전을 더욱 가속화시켜 현재 전기전자공학 엔지니어가 다른 공학 [5]분야의 동료들보다 수적으로 우세하다.화학 공학은 19세기 [5]후반에 발달했다.산업 규모의 제조는 새로운 재료와 새로운 공정을 요구했고 1880년에는 새로운 산업 [5]공장에서 화학 물질의 개발과 대규모 제조를 전담하는 새로운 산업이 탄생했다.화학 엔지니어의 역할은 이러한 화학 플랜트와 프로세스의 [5]설계였습니다.

프랑스 피레네 오리엔탈레스에 있는 오데요의 태양열로는 최대 3,500°C(6,330°F)의 온도에 도달할 수 있습니다.

항공 공학은 항공기 설계 과정을 다루는 반면, 항공 공학은 우주선 설계를 포함함으로써 그 분야의 범위를 넓히는 더 현대적인 용어이다.그 기원은 20세기 초반의 항공 선구자들로 거슬러 올라갈 수 있지만, 조지 케일리 경의 작품은 최근 18세기의 마지막 10년으로 추정되고 있다.항공 공학에 대한 초기 지식은 [57]공학의 다른 분과에서 가져온 개념과 기술로 대부분 경험적이었다.

1863년 미국 예일대 조시아 윌러드 깁스(Josiah Willard Gibbs)가 미국 최초의 공학박사(기술적으로는 응용과학)를 받았다.또한 [58]미국 과학박사로는 두 번째였다.

라이트 형제의 비행이 성공한 지 불과 10년 만에 제1차 세계대전에 사용된 군용기의 개발을 통해 항공공학이 크게 발전했고, 그 사이 이론물리학과 실험을 결합해 기초과학의 제공을 위한 연구가 이어졌다.

엔지니어링의 주요 부문

주제별 가이드는 엔지니어링 개요를 참조하십시오.
후버 댐

엔지니어링은 종종 여러 하위 분야로 분류되는 광범위한 분야입니다.엔지니어는 보통 특정 분야의 교육을 받지만 경험을 통해 여러 분야의 교육을 받을 수 있습니다.공학은 종종 화학 공학, 토목 공학, 전기 공학, 기계 공학 등 4개의 주요 [59][60][61]분과를 가지고 있는 것으로 특징지어진다.

화학 공학

주요 기사:화학 공학

화학공학은 상품화학, 특수화학, 석유정제, 미세조립, 발효 및 생체분자 생산과 같은 상업적 규모의 화학공정을 수행하기 위해 물리학, 화학, 생물학 및 공학 원리를 적용하는 것이다.

토목 공학

주요 기사:토목 공학

토목은 인프라(공항, 도로, 철도, 상수도, 처리 등), 교량, 터널, 댐, [62][63]건물 등의 공공 및 민간 사업의 설계 및 건설이다.토목 공학은 전통적으로 구조 공학, 환경 공학, 측량 등 여러 하위 분야로 나뉩니다.그것은 전통적으로 군사 [64]공학과는 별개로 여겨진다.

전기 공학

주요 기사:전기 공학
전기 모터

전기공학은 방송공학, 전기회로, 발전기, 모터, 전자기/전기기계장치, 전자기기, 전자회로, 광섬유, 광전자장치, 컴퓨터시스템, 통신, 인스트루멘 등 다양한 전기 및 전자시스템의 설계, 연구 및 제조를 말한다.작동, 제어 시스템 및 전자 장치입니다.

기계 공학

주요 기사:기계 공학

기계 공학은 동력 및 에너지 시스템, 항공우주/항공 제품, 무기 시스템, 운송 제품, 엔진, 압축기, 파워트레인, 운동학적 체인, 진공 기술, 진동 차단 장치, 제조, 로봇, 터빈, 오디오 장치, 기계 시스템의 설계 및 제조입니다.d메카트로닉스

생명공학

주요 기사: 생물 공학

생물 공학은 유용한 목적을 위한 생물 시스템의 공학이다.생물 공학 연구의 예로는 화학 물질을 생산하도록 설계된 박테리아, 새로운 의료 영상 기술, 휴대용 및 신속한 질병 진단 장치, 보철물, 바이오 의약품 및 조직 공학 장기가 있습니다.

학제간 공학

주요 기사:엔지니어링 부문 목록

학제간 공학은 업무의 주요 부문 중 하나 이상에서 파생됩니다.역사적으로 해군 공학과 광산 공학과가 주요 분야였다.다른 공학 분야 공학, 음향 공학, 부식 공학, 계측과 제어, 항공, 자동차, 컴퓨터, 전자, 정보 공학, 석유, 환경, 시스템, 오디오, 소프트웨어, 건축, 농업인데 최종 선발자가, biomedical,[65]지질학, 섬유, 산업, materi를 생산하고 있다.알s,[66] 및 핵공학.[67]이들 및 기타 엔지니어링 부문은 영국 엔지니어링 평의회의 36개 라이센스 회원 기관에 소속되어 있습니다.

새로운 전문 분야가 전통적인 분야와 결합되어 새로운 분야를 형성할 수 있습니다.예를 들어 지구 시스템 엔지니어링 및 관리에는 엔지니어링 연구, 환경과학, 엔지니어링 윤리 및 엔지니어링 철학 등 광범위한 과목이 포함됩니다.

기타 엔지니어링 부문

항공우주공학

주요 기사:항공우주공학
클린룸에 배치된 태양광 패널을 갖춘 InSight 랜더

항공우주공학은 디자인, 제조 항공기, 위성, 로켓, 헬리콥터 등을 연구한다.안전성과 효율성을 보장하기 위해 차량의 압력 차이와 공기역학을 면밀히 연구합니다.대부분의 연구가 유체와 관련되어 있기 때문에, 그것은 자동차와 같은 움직이는 모든 차량에 적용된다.

해양공학

주요 기사:해양공학

해양 공학은 바다 위나 바다 근처에 있는 모든 것과 관련이 있다.예로는 선박, 잠수함, 석유 시추시설, 구조, 수상 선박 추진, 선내 설계 및 개발, 플랜트, 항만 등이 있습니다.그것은 기계 공학, 전기 공학, 토목 공학, 그리고 일부 프로그래밍 능력에 대한 결합된 지식을 필요로 합니다.

컴퓨터 공학

주요 기사:컴퓨터 공학

컴퓨터 공학(CE)은 컴퓨터 하드웨어와 소프트웨어를 개발하는 데 필요한 컴퓨터 과학 및 전자 공학 분야의 여러 분야를 통합하는 공학 분야입니다.컴퓨터 엔지니어들은 보통 소프트웨어 공학이나 전자 공학뿐만 아니라 전자 공학(또는 전기 공학), 소프트웨어 설계 및 하드웨어와 소프트웨어의 통합에 대한 교육을 받습니다.

지질공학

주요 기사:지질공학

지질 공학은 지구 위 또는 지구 안에 건설된 모든 것과 관련이 있다.이 부문은 지질과학 및 공학 원리를 적용하여 토목공학, 환경공학 및 광산공학 등의 다른 분야의 작업을 지시하거나 지원합니다.지질공학자는 암석 굴착(예: 터널), 건물 기초의 공고화, 경사면 및 성토 안정화, 산사태 위험 평가, 지하수 모니터링, 지하수 교정, 광산 굴착, 자연 재 등 지표면 및 지하 환경에 영향을 미치는 시설 및 운영에 대한 충격 연구에 관여한다.근원 탐사

연습

엔지니어링을 실천하는 사람을 엔지니어라고 부릅니다.이러한 라이선스를 취득한 사람은 프로페셔널 엔지니어, 차터드 엔지니어, 인제니어, 유럽 엔지니어, 지정 엔지니어링 담당자 등의 정식 직함을 가질 수 있습니다.

방법론

터빈 설계에는 기계적, 전자적, 화학적 과정이 수반되기 때문에 다양한 분야의 엔지니어들의 협업이 필요합니다.블레이드, 로터, 스테이터 및 증기 사이클은 모두 신중하게 설계하고 최적화해야 합니다.

엔지니어링 설계 과정에서 엔지니어는 물리학과 같은 수학과 과학을 응용하여 문제에 대한 새로운 해결책을 찾거나 기존 해결책을 개선합니다.엔지니어는 설계 프로젝트를 위해 관련 과학에 대한 숙련된 지식이 필요합니다.그 결과, 많은 엔지니어들이 경력 내내 새로운 자료를 계속 배우고 있습니다.

솔루션이 여러 개 존재하는 경우 엔지니어는 각각의 장점을 바탕으로 각 설계 선택지를 평가하고 요건에 가장 적합한 솔루션을 선택합니다.엔지니어의 임무는 성공적인 결과를 도출하기 위해 설계상의 제약조건을 식별, 이해 및 해석하는 것입니다.기술적으로 성공한 제품을 만드는 것은 일반적으로 불충분하지만, 추가 요구 사항도 충족해야 합니다.

제약사항에는 사용 가능한 자원, 물리적, 상상적 또는 기술적 제한, 미래의 수정 및 추가를 위한 유연성 및 비용, 안전성, 시장성, 생산성 및 서비스 가능성의 요건과 같은 기타 요소가 포함될 수 있습니다.제약조건을 이해함으로써 엔지니어는 실행 가능한 객체 또는 시스템이 생산되고 작동할 수 있는 한계에 대한 규격을 도출합니다.

문제 해결

증기기관차용 부스터 엔진 도면.공학은 기능에 중점을 두고 수학과 과학의 활용에 중점을 두고 디자인에 적용된다.

엔지니어들은 과학, 수학, 논리, 경제학, 그리고 적절한 경험이나 암묵적인 지식을 특정 문제에 대한 적절한 해결책을 찾기 위해 사용합니다.문제의 적절한 수학적 모델을 작성하면 문제를 분석하고(때로는 확실하게) 잠재적인 [68]해결책을 테스트할 수 있습니다.

통상, 복수의 합리적인 솔루션이 존재하기 때문에, 엔지니어는 각각의 장점에 근거해 다양한 설계의 선택을 평가해, 요건에 최적인 솔루션을 선택할 필요가 있습니다.Genrich Altshuller는 다수의 특허에 대한 통계를 수집한 후 타협이 "저수준" 엔지니어링 설계의 핵심이며,[69] 보다 높은 수준에서는 문제를 일으키는 핵심 모순을 제거하는 설계가 최선의 설계라고 제안했습니다.

일반적으로 엔지니어는 본격적인 생산에 앞서 설계도가 사양에 얼마나 잘 부합할지를 예측하려고 합니다.프로토타입, 축척 모형, 시뮬레이션, 파괴 테스트, 비파괴 테스트 및 스트레스 테스트를 사용합니다.테스트에 의해서,[70] 제품이 기대대로 동작하는 것이 보증됩니다.

엔지니어는 기대한 대로 잘 작동하고 대중에게 의도하지 않은 해를 끼치지 않는 디자인을 제작할 책임을 집니다.엔지니어는 일반적으로 설계에 안전 요소를 포함시켜 예기치 않은 고장 위험을 줄입니다.

실패한 제품에 대한 연구는 법의학 공학으로 알려져 있으며 제품 디자이너가 실제 상황에서 자신의 디자인을 평가하는 데 도움을 줄 수 있습니다.교량 붕괴 등 재해 발생 후 고장 [71]원인 규명을 위한 면밀한 분석이 필요한 경우 이 분야는 가장 큰 가치가 있습니다.

컴퓨터 사용

재진입 시 우주왕복선 궤도선 주위의 고속 공기 흐름의 컴퓨터 시뮬레이션.흐름에 대한 해법은 유체 흐름과 열 방정식의 결합된 효과를 모델링해야 한다.

현대의 모든 과학적, 기술적 노력과 마찬가지로 컴퓨터와 소프트웨어는 점점 더 중요한 역할을 합니다.일반적인 비즈니스 애플리케이션 소프트웨어 외에 엔지니어링 전용의 컴퓨터 지원 애플리케이션(컴퓨터 지원 테크놀로지)도 다수 있습니다.컴퓨터는 기본적인 물리적 과정의 모델을 생성하는 데 사용될 수 있으며, 이는 수치적 방법을 사용하여 해결할 수 있습니다.

하이퍼링크를 나타내는 WWW의 극히 일부분을 그래픽으로 표시

업계에서 가장 널리 사용되는 설계 도구 중 하나는 CAD(컴퓨터 지원 설계) 소프트웨어입니다.이를 통해 엔지니어는 3D 모델, 2D 도면 및 설계도를 만들 수 있습니다.CAD를 디지털 목업(DMU) 및 CAE 소프트웨어와 함께 사용하면 엔지니어는 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리는 물리적 프로토타입을 만들지 않고도 분석할 수 있는 설계 모델을 만들 수 있습니다.

이를 통해 제품 및 컴포넌트의 결함 확인, 핏 및 조립 평가, 인체공학 연구, 스트레스, 온도, 전자파 방출, 전류 및 전압, 디지털 로직 레벨, 유체 흐름, 운동학 등의 시스템의 정적 및 동적 특성을 분석할 수 있습니다.이러한 모든 정보에 대한 접근 및 배포는 일반적으로 제품 데이터 [72]관리 소프트웨어를 사용하여 구성됩니다.

또한 CNC 가공 명령을 생성하기 위한 컴퓨터 지원 제조(CAM) 소프트웨어, 생산 엔지니어링용 제조 프로세스 관리 소프트웨어, 인쇄 회로 기판(PCB)용 EDA 및 전자 엔지니어용 회로도, 유지보수 관리용 MRO 애플리케이션 등 특정 엔지니어링 태스크를 지원하는 툴도 많이 있습니다.토목 공학용 건축, 엔지니어링 및 건설(AEC) 소프트웨어입니다.

최근 몇 년 동안 상품 개발을 지원하기 위해 컴퓨터 소프트웨어를 사용하는 것은 제품 라이프 사이클 관리(PLM)[73]로 통칭되고 있습니다.

사회적 맥락

RoboticKismet은 다양한 표정을 만들 수 있습니다.

엔지니어링 전문직은 사회적 차원의 대규모 협업에서부터 소규모 개별 프로젝트까지 광범위한 활동에 종사합니다.거의 모든 엔지니어링 프로젝트는 기업, 투자자 또는 정부 등 일종의 금융 기관에 의무화되어 있습니다.이러한 문제에 의해 최소한의 제약을 받는 몇 가지 유형의 엔지니어링은 프로보노 엔지니어링과 오픈 디자인 엔지니어링입니다.

공학은 본질적으로 사회, 문화, 인간의 행동과 상호 연관성이 있다.현대 사회에서 사용되는 모든 제품이나 건축물은 공학의 영향을 받는다.엔지니어링 활동의 결과는 환경, 사회 및 경제에 대한 변화에 영향을 미치며, 그 적용은 책임과 공공 안전을 가져온다.

엔지니어링 프로젝트는 논란의 대상이 될 수 있다.다양한 공학 분야의 예로는 핵무기 개발, 삼협댐, 스포츠 유틸리티 차량의 설계와 사용, 석유 추출 등이 있다.이에 대응하여 일부 서구 엔지니어링 회사들은 심각한 기업 및 사회적 책임 정책을 시행하고 있다.

엔지니어링은 혁신과 인간 개발의 핵심 추진 요인입니다.특히 사하라 사막 이남의 아프리카는 엔지니어링 능력이 매우 적기 때문에 많은 아프리카 국가들이 외부 [citation needed]지원 없이는 중요한 인프라를 개발할 수 없습니다.밀레니엄 개발 목표의 많은 달성을 위해서는 인프라 개발과 지속 가능한 기술 [74]개발을 위한 충분한 엔지니어링 능력의 달성이 필요합니다.

레이더, GPS, Lidar 등을 모두 조합하여 적절한 내비게이션과 장애물 회피 기능 제공 (2007년 DARPA Urban Challenge용으로 개발된 차량)

해외 개발·구호 NGO는 모두 엔지니어를 활용해 재해·개발 시나리오에 대응하고 있다.많은 자선단체들이 인류의 이익을 위해 직접 엔지니어링을 사용하는 것을 목표로 하고 있습니다.

많은 기성 경제권의 엔지니어링 기업은 퇴직하는 인원보다 훈련을 받고 있는 전문 엔지니어의 수에 대해 큰 과제에 직면하고 있습니다.이 문제는 엔지니어링 이미지가 좋지 않고 상태가 [76]낮은 영국에서 매우 두드러집니다.윤리적 [77]문제뿐만 아니라 이로 인해 야기될 수 있는 많은 부정적인 경제적, 정치적 문제들이 있다.엔지니어링 직종이 근본적으로 매력적이지 않은 경력이라기보다 이미지 [78]위기에 직면했다는 것은 널리 알려진 사실이다.영국과 다른 서구 경제에서 큰 문제를 피하기 위해서는 많은 노력이 필요하다.그럼에도 불구하고 영국은 미국과 함께 다른 유럽 국가들에 비해 대부분의 엔지니어링 회사를 보유하고 있습니다.

윤리 강령

주요 기사:공학윤리

많은 공학 협회는 구성원을 안내하고 대중에게 알리기 위해 실무 강령과 윤리 강령을 제정했습니다.National Society of Professional Engineers 윤리 강령에는 다음과 같이 명시되어 있습니다.

공학은 중요하고 배운 직업이다.이 직업의 일원으로서 엔지니어들은 정직과 성실함의 최고 수준을 보여줄 것으로 기대됩니다.엔지니어링은 모든 사람들의 삶의 질에 직접적이고 중요한 영향을 미칩니다.따라서 엔지니어가 제공하는 서비스는 정직, 공정성, 공정성, 형평성이 요구되며 공중보건, 안전, 복지를 위해 헌신해야 한다.엔지니어는 윤리적 [79]행동의 최고 원칙을 준수해야 하는 전문적 행동 기준 하에서 수행되어야 합니다.

캐나다에서는 많은 엔지니어들이 자신들의 [80]직업과 관련된 의무와 윤리의 상징이자 상기시키기 위해 아이언 링을 착용한다.

다른 분야와의 관계

과학

과학자들은 세상을 있는 그대로 연구한다; 엔지니어는 없었던 세상을 창조한다.

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NIF(National Ignition Facility) 타깃 챔버 내에서 타깃 포지셔너를 작업하는 엔지니어, 과학자 및 기술자

과학과 공학의 실천 사이에는 중복이 존재한다; 공학에서는 과학을 응용한다.두 가지 노력 영역 모두 재료와 현상의 정확한 관찰에 의존합니다.둘 다 수학과 분류 기준을 사용하여 [citation needed]관측치를 분석하고 전달합니다.

과학자들은 또한 실험 장비를 설계하거나 프로토타입을 만드는 것과 같은 엔지니어링 작업을 완료해야 할 수도 있습니다.반대로 기술을 발전시키는 과정에서 엔지니어는 새로운 현상을 탐구하는 자신을 발견하기도 하고, 따라서 잠시 과학자가 되거나 더 정확히는 공학 [citation needed]과학자가 되기도 한다.

국제우주정거장은 우주에서 과학실험을 하는데 사용된다.

Walter Vincenti는 "What Engineers Know and How They Know [84]It"이라는 책에서 공학 연구는 과학적 연구와는 다른 성격을 가지고 있다고 주장한다.첫째, 그것은 종종 기초 물리학이나 화학이 잘 이해되는 분야를 다루지만, 문제 자체가 너무 복잡해서 정확한 방법으로 풀 수 없다.

공학 분야와 물리학 분야에는 "실질적이고 중요한" 차이가 있는데,[85][86] 이는 다른 과학 분야가 기술과 관련이 있는 것과 유사합니다.물리학은 원리에 대한 지식을 추구하는 탐구과학이지만 공학은 원리를 실용적으로 적용하기 위해 지식을 사용한다.전자는 이해를 수학적 원리와 동일시하는 반면 후자는 관련된 변수를 측정하고 기술을 [87][88][89]창조한다.기술에 있어서 물리학은 보조물리학이며, 어떤 면에서는 기술은 [90]응용물리학으로 간주됩니다.물리학과 공학은 서로 연관되어 있지만 물리학자가 엔지니어의 일을 하도록 훈련받는 것을 의미하지는 않는다.물리학자는 일반적으로 추가적인 관련 [91]훈련을 필요로 한다.물리학자 및 엔지니어는 서로 다른 분야의 [92]업무에 종사합니다.그러나 공학물리학과 응용물리학 분야를 전문으로 하는 박사학위 물리학자들은 기술책임자, 연구개발 엔지니어, 시스템 [93]엔지니어라는 직함을 가지고 있다.

예를 들어 Navier에 대한 수치 근사 사용입니다.–항공기 상에서의 공기역학적 흐름을 설명하는 등식 또는 복잡한 구성요소의 응력을 계산하기 위한 유한 요소 방법을 사용합니다.둘째, 공학 연구는 순수 과학 연구와 다른 많은 반경험적 방법을 사용합니다. 한 가지 예가 매개변수 변동 [citation needed]방법입니다.

Fung 등이 고전 엔지니어링 텍스트 Foundations of Solid Mechanics 개정에서 언급한 바와 같이:

공학은 과학과 상당히 다르다.과학자들은 자연을 이해하려고 노력한다.기술자들은 자연에 존재하지 않는 것들을 만들기 위해 노력한다.엔지니어들은 혁신과 발명을 강조한다.발명을 구현하기 위해서는 엔지니어는 자신의 아이디어를 구체적인 용어로 표현하고 사람들이 사용할 수 있는 것을 설계해야 한다.어떤 것이 복잡한 시스템, 장치, 가젯, 재료, 방법, 컴퓨터 프로그램, 혁신적인 실험, 문제에 대한 새로운 해결책 또는 이미 존재하는 것의 개선일 수 있다는 것이다.설계는 사실적이고 기능적이어야 하므로 지오메트리, 치수 및 특성 데이터를 정의해야 합니다.과거에는 새로운 설계를 작업하던 엔지니어들이 설계 결정을 내리는 데 필요한 모든 정보를 가지고 있지 않다는 것을 알게 되었습니다.대부분의 경우, 그들은 불충분한 과학적 지식으로 인해 제약을 받았다.그래서 그들은 수학, 물리학, 화학, 생물학과 역학을 공부했다.종종 그들은 그들의 직업과 관련된 과학을 추가해야 했다.이렇게 해서 공학이 [94]탄생했다.

엔지니어링 솔루션은 과학적 원리를 이용하지만 엔지니어는 안전성, 효율성, 경제성, 신뢰성, 제작의 용이성 및 환경, 특허 침해 또는 솔루션 [95]실패 시 책임 등의 윤리적, 법적 고려사항도 고려해야 합니다.

의학과 생물학

3테슬라 임상 MRI 스캐너요

인체에 대한 연구는 비록 다른 방향과 다른 목적을 위한 것이지만, 의학과 몇몇 공학 분야 사이의 중요한 공통적인 연결 고리이다.의학은 기술의 사용을 통해 인체의 기능을 유지, 복구, 강화, 심지어 필요에 따라 대체하는 것을 목표로 한다.

푸른 빛 아래서 녹색으로 빛나는 녹색 형광 단백질을 발현하는 유전자 조작 쥐.중앙 마우스는 야생형입니다.

현대 의학은 인공 장기의 사용을 통해 인체의 여러 기능을 대체할 수 있고 뇌 이식이나 심박조절기와 [96][97]같은 인공 장치를 통해 인체의 기능을 크게 바꿀 수 있다.바이오닉과 의료 바이오닉 분야는 자연 시스템과 관련된 인공 임플란트 연구에 전념하고 있습니다.

반대로, 몇몇 공학 분야들은 인체를 연구할 가치가 있는 생물학적 기계로 보고 생물학을 기술로 대체함으로써 인체의 많은 기능을 모방하는 데 전념하고 있다.이것은 인공지능, 뉴럴 네트워크, 퍼지 논리, 로보틱스와 같은 분야로 이어졌다.또한 엔지니어링과 [98][99]의학 사이에는 상당한 학제 간 상호 작용이 있습니다.

두 분야 모두 실제 문제에 대한 해결책을 제공합니다.이것은 종종 현상을 더 엄격한 과학적 의미로 완전히 이해하기 전에 전진해야 하며, 따라서 실험과 경험적 지식은 두 가지 모두에 필수적인 부분입니다.

의학은 부분적으로 인체의 기능을 연구한다.인간의 신체는 생물학적 기계로서 공학적 [100]방법으로 모델링할 수 있는 많은 기능을 가지고 있다.

예를 들어 심장은 [101]펌프와 같은 기능을 하고, 골격은 [102]레버와 연결된 구조와 같으며, 뇌는 전기 신호를 생성한다.[103]이러한 유사성과 더불어 의학에서의 공학 원리의 중요성 및 적용은 두 분야에서 개발된 개념을 사용하는 생물의학 공학 분야의 발전을 이끌었다.

시스템 생물학 등 새롭게 부상하는 과학 분야에서는 시스템 모델링 및 계산 분석과 같은 엔지니어링에 전통적으로 사용되는 분석 도구를 생물학적 [100]시스템의 기술에 적용하고 있습니다.

예체능

여기 자화상으로 보이는 레오나르도 다빈치는 예술가/[104]엔지니어의 전형으로 묘사되어 왔다.그는 또한 인체 해부학과 생리학에 대한 연구로 잘 알려져 있다.

건축, 조경, 산업 디자인 등 엔지니어링과 예술 사이에는 관련성이 있습니다(이러한 분야가 대학의 [105][106][107]공학부에 포함되는 경우도 있습니다).

예를 들어, 시카고 미술원은 나사의 항공우주 [108]디자인 예술에 관한 전시회를 열었다.Robert Maillart의 다리 디자인은 일부 사람들에 의해 의도적으로 [109]예술적이었던 것으로 인식된다.사우스플로리다 대학의 공학 교수는 미국 국립과학재단의 보조금을 통해 예술과 [105][110]공학을 연결하는 과정을 개발했다.

유명한 역사적 인물들 중, 레오나르도 다빈치는 유명한 르네상스 예술가이자 기술자이며, 예술과 [104][111]공학의 연결고리의 좋은 예이다.

비지니스

비즈니스 엔지니어링은 프로페셔널 엔지니어링, IT 시스템, 비즈니스 관리 및 변경 관리 간의 관계를 다룹니다.엔지니어링 매니지먼트(Management Engineering)는 엔지니어링 프랙티스 또는 엔지니어링 산업 부문과 관련된 전문 관리 분야입니다.관리 중심의 엔지니어(또는 반대로 엔지니어링에 대한 이해를 가진 관리자)에 대한 수요는 이러한 역할에 필요한 지식과 기술을 개발하는 전문 엔지니어링 관리 학위를 개발하게 되었습니다.엔지니어링 관리 과정에서는 학생들은 경영학, 경영 기술, 전략적 사고와 더불어 산업 공학 기술, 지식 및 전문 지식을 개발합니다.변경 관리를 전문으로 하는 엔지니어는 산업 및 조직 심리학의 원칙과 방법의 적용에 대한 깊은 지식을 가지고 있어야 한다.전문 엔지니어는 종종 엔지니어링 실무나 엔지니어링 부문에 적용되는 매우 전문적인 관리 컨설팅 분야에서 공인 관리 컨설턴트로 훈련합니다.이 작업은 항공우주 및 방위, 자동차, 석유 및 가스, 기계, 제약, 식음료, 전기 및 전자, 배전 및 발전, 유틸리티 및 운송 시스템의 대규모 복합 비즈니스 전환 또는 비즈니스 프로세스 관리 이니셔티브를 다루는 경우가 많습니다.이러한 기술 엔지니어링 프랙티스, 관리 컨설팅 프랙티스, 산업 분야의 지식 및 변경 관리 전문지식을 조합하여 경영 컨설턴트로서의 자격을 갖춘 전문 엔지니어가 주요 비즈니스 혁신 이니셔티브를 주도할 수 있습니다.이러한 이니셔티브는 일반적으로 경영진에서 후원합니다.

기타 필드

정치학에서 공학이라는 용어는 정치학 원리와 결합된 공학적 방법론을 사용하여 정치 및 사회 구조를 형성하는 것을 다루는 사회 공학 및 정치 공학 과목의 연구를 위해 차용되었습니다.마케팅 엔지니어링과 금융 엔지니어링도 비슷하게 이 용어를 차용했다.

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관련 과목

레퍼런스

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추가 정보

외부 링크