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서울공대 이야기

재료역학신뢰성공학

2009.05.21 03:17

lee496 조회 수:10119

재료역학신뢰성공학
| 글 | 주원효 서울대학교 재료공학부 4학년 ㆍtemplerjoo@naver.com |
1994년 10월 21일, 성수대교의 다섯 번째와 여섯 번째 교각 사이의 상판이 무너지면서 무려 49명의 사상자가 났던 사건이 있었다. 만약 사전에 성수대교 철골 구조물의 강도를 시험해봤다면? 재료역학신뢰성공학으로 말이다.
재료역학신뢰성공학은 강도, 잔류응력, 인장한계 등 재료의 역학적 성질을 평가해 사용목적에 적합한지를 판단하는 데 필요한 정보를 제공한다.

1 재료역학신뢰성공학이 뭐죠?
재료에 관련된 연구 분야는 크게 두 가지로 나뉜다. 하나는 새로운 재료의 개발이고 다른 하나는 재료의 시험 및 평가다. 보통 재료공학이라면 첫 번째를 많이 떠올릴 테지만 재료역학신뢰성공학은 강도, 잔류응력, 인장한계 등 재료의 역학적 성질을 평가하는 데 집중한다. 여기에는 재료의 성질에 영향을 미치는 요인들을 분석해 향상시키는 과정까지 포함된다. 또 새로운 측정 방법의 개발과 오차 보정 그리고 기존의 측정 결과를 유용한 정보로 재구성하는 기법 등 기술적인 측면도 연구한다.

2 어디에 사용되나요?
빌딩이나 다리 같은 대형 건축물에서부터 PDP, LCD 등 소형 가전제품까지 모든 물체의 재료들은 역학적인 성질이 사용목적에 적합한지 평가받는다. 모든 공학 설계 과정에는 재료의 변형과 파괴가 일어나지 않도록 이러한 계산이 포함돼 있다. 하지만 실제 재료의 결함이나 노후화, 제조 시의 미세한 오차 등은 설계에서 고려하기 힘들다. 즉 구조물은 계산 결과보다 더 큰 응력을 받거나 더 작은 강도를 가질 수 있다. 이에 따른 사고를 막기 위해서 구조물의 재료에 대한 실제 역학 평가가 수행된다. 특히 건설 구조물이나 발전소 터빈, 고압 가스관과 같이 강한 외력에 장기간 노출되는 구조물의 안전성을 유지하게 위해 이 같은 평가가 매우 중요하다. 또한 재료의 역학적 성질에 대한 연구는 다양한 목적에 맞게 만들어질 신소재 개발을 위해서도 필요하다.

3 어디에 있어요?
재료역학신뢰성공학은 재료의 물성에 대한 평가를 수행하는 학문이기 때문에 재료공학이나 금속공학 등 재료와 관련한 유사 학과에서 공부할 수 있다. 건축의 경우에는 건축공학과에서 시멘트나 콘크리트와 같은 건축 재료에 대한 물성 평가를 다루기도 한다.

4 무엇을 배우나요?
재료의 역학적 성질을 평가하려면 일반적인 재료역학(고체역학)은 물론 재료의 내부 구조와 변형 사이의 관계에 대한 학문인 재료거동학을 배워야 한다. 또 재료의 상변화와 미세구조 형성에 관한 기본개념을 재료설계에 응용하기 위해 재료상변화라는 전공과목을 3학년 때 배운다. 이를 위해서는 물리와 수학 같은 기초과학에 대한 지식이 선행돼야 하므로 대학 저학년 과정에서는 기초과학을 이수한다.

5 어떤 학생을 원하나요?
재료역학신뢰성공학은 기본적으로 물리와 수학에 대한 지식을 필요로 한다. 물리에서도 특히 역학이 중요해서 역학에 흥미를 갖는 학생이라면 이 분야를 전공하는데 수월할 것으로 보인다. 또한 재료역학신뢰성공학은 연구실뿐 아니라 실제 산업 현장에서도 많이 이용되므로 외부 활동을 좋아하는 학생에게 적합하다.

6 졸업 후 대학원에 가고 싶은데요?
재료공학과나 금속재료공학과 등을 졸업한 뒤 관련 대학원에서 재료역학신뢰성공학을 공부할 수 있다. 재료역학신뢰성공학 자체에 대한 대학원 과정이 마련돼 있는 경우는 드물기 때문에 고강도 재료를 개발하거나 재료역학을 수치 해석적으로 활용해 자동차용 강판같은 구조를 설계하는 연구실에서 수학할 수 있다.

7 취업을 선택하면요?
재료 시험을 전문적으로 하는 기업도 있지만 재료의 역학적 성질에 대한 평가는 모든 산업 분야에서 필요로 하므로 일반적인 대기업에 취업할 수 있다. 특히 포스코 같은 철강 기업이나 현대건설처럼 금속을 다루는 곳에서는 재료에 대한 평가가 필수다. 뿐만 아니라 전자제품에도 기본적인 역학적 물성에 대한 정보가 필요하기 때문에 전공자들은 삼성전자 같은 전자회사에 취업하고 있다.

취재 한마디
우리가 재건설한 성수대교를 안심하고 건널 수 있는 것은 커다란 교각과 상판에서부터 작은 볼트 하나하나까지 모든 부품들이 다리를 지탱하기에 충분한 강도를 가지고 있기 때문이다. 재료역학신뢰성공학은 이러한 신뢰를 구축하기 위해 노력하고 있다.
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