👨🏻🔬🧪👩🏻🔬 고교생을 위한 진로 로드맵, 화학공학
👨🏻🏫 윤현희(현 가천대학교 화공생명공학과 명예교수)
연세대학교 학사, KAIST 석사, 미국 Auburn 대학교 공학박사. 가천대학교 화공생명공학과 교수로 재직하며, 공과대학장 및 대학원장을 역임하였다. 주요 연구 분야는 바이오에너지 및 전기화학에너지소재 분야이며, 신소재응용연구센터 소장으로 활동했다.
🏫 고교 수업과의 연계성
화학공학을 전공하고자 한다면, 단순히 과학 성적을 올리는 공부로는 부족하다. 고교 교과에서 배운 개념이 화학공학의 어떤 원리와 기술로 이어지는지를 이해하며 공부해야 한다. 원자·분자의 구조를 다루는 화학은 모든 공정의 언어이고, 에너지 변환과 열역학을 다루는 물리 개념은 장치 설계의 기초가 된다. 또한 복잡한 시스템을 통합적으로 바라보는 사고력은 통합과학에서 비롯된다.
이번에는 화학공학 분야와 직접적으로 연결되는 주요 교과목을 중심으로, 과목별 핵심 개념과 공부 방향을 정리했다. 과목을 선택에 그치지 않고, ‘이 지식이 실제 산업과 어떤 기술로 이어질까?’ 를 생각하며 배우는 것이 화학공학적 사고의 출발점이다.
📘 (표)화학공학분야와 관련된 고교 교과목 및 과목별 중점사항
| 과목 | 중점 세부 주제 및 공부 방향 |
|---|---|
| 화학 | 원자·분자의 구조, 화학 결합, 용해도·몰농도, 화학반응(반응속도·평형), 반응열 등은 화학공정 장치(반응기, 열교환기, 분리장치 등)를 이해하고 설계하는 데 필수적인 개념이다. 또한 다양한 화학소재의 특성을 분석하고 개선하는 데 필요한 화학공학의 가장 기본 지식이다. |
| 물질과 에너지, 화학반응의 세계 | 열역학의 기본 개념(에너지 보존 법칙 등), 에너지 전환, 엔탈피·엔트로피 등의 지식은 화학장치 설계의 기초가 된다. 화학반응 지식은 연소반응, 전지현상, 촉매반응 원리를 이해하고 이를 바탕으로 관련 기술을 설계·개발하는 데 필요하다. |
| 물리학 | 유체의 흐름, 열전달, 압력, 운동량 등은 플랜트 설계와 공정 제어의 기초다. 역학, 열역학, 전자기학을 통해 화학공정을 이해하고 정량적 사고력과 수리적 표현력을 기를 수 있다. |
| 통합과학 Ⅰ·Ⅱ | 다양한 과학 개념을 유기적으로 연결해 사고하는 능력을 기르는 기초 과목이다. 복잡한 화학공정을 시스템적으로 이해하기 위해 물질 순환, 에너지 흐름, 환경 문제를 통합적으로 바라보는 사고력이 중요하다. |
| 역학과 에너지, 전자기와 양자 | 힘과 운동, 에너지 보존, 열역학 법칙, 전기·자기 개념은 유체역학, 열전달, 반응기 설계의 기본 원리다. 공학적 사고 훈련을 위해 수식보다는 개념과 원리의 물리적 의미에 집중해야 한다. |
🧪 (표) 화학공학 분야와 관련된 탐구활동
| 탐구활동 종류 | 방법 | 장점 |
|---|---|---|
| 화학공정실험 | 과학실에서 중화반응, 결정화, 분리공정(증류, 여과 등) 실험을 수행하며 화학공정의 원리를 이해한다. | 실험을 통해 화학공학의 핵심 개념을 직접 체험하고, 문제 해결력과 실험 설계 능력을 키울 수 있다. |
| 화학공장·환경시설 견학 | 정유공장, 수처리장, 제약회사 등의 산업 현장을 방문해 엔지니어의 설명을 듣고 공정 흐름을 관찰한다. | 실제 산업현장을 눈으로 확인하며 공정 규모, 자동화 시스템, 안전 관리 등을 체험해 진로 동기를 강화할 수 있다. |
| 온라인 공개강좌(MOOC) 수강 | K-MOOC, Coursera, edX 등에서 화학공학 기초 강좌를 수강하고 보고서를 작성한다. | 대학 수준의 내용을 미리 접하며 전공 적합성과 학문적 흥미를 확인할 수 있다. 시간과 장소의 제약이 없다. |
| 대학생 멘토링·실험참여 | 대학 연계 프로그램(과학 캠프, 진로 체험 등)을 통해 화학공학 관련 학과의 실험실 탐방 및 실험에 참여한다. | 실제 화공 실험 장비를 체험하고 대학생·교수의 피드백을 받을 수 있어 진로 탐색에 유익하다. |
| 화학공학 주제의 융합형 탐구보고서 작성 | ‘수소생산공정 비교’, ‘바이오 플라스틱 제조’ 등 주제를 정해 논문·기사 등을 조사하고 보고서를 작성한다. | 정보 탐색력, 출처 분석력, 과학적 글쓰기 능력, 자기주도 학습 태도를 종합적으로 기를 수 있다. |
한계점
- 화학공정실험
실험 장비나 시약이 제한적일 수 있으며, 실제 공정과 차이가 발생할 수 있다. 안전교육 및 보호장비가 필수이며, 결과 해석을 위해 화학반응 원리 이해가 필요하다. 체계적 실험 설계를 위해 지도교사의 도움이 요구된다. - 화학공장·환경시설 견학
방문 전 기본적인 공정 원리를 공부해야 이해가 깊어진다. 견학 일정 조율이 어렵거나 일부 공정이 보안상 비공개일 수 있다. 견학 후 보고서·발표 등 심화 활동과 연계하면 효과가 높다. - 온라인 공개강좌(MOOC) 수강
외국어 강좌는 언어 장벽이 있을 수 있다. 강좌 이해를 위해 기초지식이 필요하며, 자기주도 학습 계획이 중요하다. - 대학생 멘토링·실험참여
참여 기회가 제한적이며, 실험 내용이 고등학생 수준보다 어렵거나 단기간 참여로는 깊은 이해가 어려울 수 있다. - 화학공학 주제의 융합형 탐구보고서 작성
전문 논문 접근 제한 등 조사 범위에 한계가 있고, 문헌 중심 탐구로 과학적 실험 경험이 부족할 수 있다. 단순 요약에 그치면 탐구의 깊이가 떨어진다.
※ 사이언스 웨이브는 본 콘텐트에 대한 저작권 등 일체의 권리를 보유하며, 본 콘텐트의 무단 전재를 금합니다.
📰⏩ 화학공학 시리즈 바로가기
Science Wave에서 더 알아보기
구독을 신청하면 최신 게시물을 이메일로 받아볼 수 있습니다.
1 thought on “[윤현희의 화학공학 토크](3) 고교 수업과 화학공학의 연결점: 이론에서 응용으로”