열두 살 궁그미를 위한 공학

크리스 옥스레이드 지음 | 알렉스 포스터 그림 | 이충한 옮김

니케주니어 2025년 02월 13일 출간 국내도서 : 2023년 08월 01일 출간

작품소개

책소개

‘열두 살 궁그미를 위한 과학 시리즈’는 생각이 자라고 질문이 늘어나는 초등 궁그미들을 위해 주요 과학 분야의 기본적인 주제와 개념을 정리한 시리즈입니다. 풍부하게 수록된 도표와 일러스트를 통해 어린이들은 어렵게 느낄 수 있는 과학의 기본 개념과 지식을 쉽게 이해할 수 있게 될 것입니다. ‘열두 살 궁그미를 위한 과학 시리즈’는 초등 고학년뿐만 아니라 중학교 과학 교과 과정을 이해하는 데도 도움이 되는 과학 이론과 개념들을 담고 있습니다.
‘열두 살 궁그미를 위한 과학 시리즈’는 첫 번째 책 『물리』를 시작으로 『수학』, 『화학』, 『생물』, 『공학』이 출간되었고, 계속해서 『지구 과학』, 『컴퓨터 공학』 등 다양한 과학과 공학 분야를 소개할 계획입니다. 니케주니어의 ‘열두 살 궁그미를 위한 과학 시리즈’는 과학-수학-공학 분야를 오가며 공부할 수 있게 도와주는 완벽한 창의 융합형 과학 시리즈가 될 것으로 기대합니다.

공학은 무엇을 연구하는 학문일까요? 공학자는 어떤 일을 할까요?
바다 위를 지나는 다리를 짓는 일부터 터널 뚫기, 로봇 제작, 우주선 발사에 이르기까지
우리가 사는 세상을 발전시키고 상상을 현실로 만드는 공학의 세계를 탐구해 봐요!

공학은 ‘문제를 발견하고, 그에 대한 기술적 해결책을 찾는 학문’으로 정의되기도 해요. 공학은 과학적 지식을 창의적으로 활용하여 우리 삶을 더 편리하게 만들고 환경을 개선하고 더 발전시켜요. 공학이 없었다면 지금 우리가 누리고 있는 많은 것이 존재하지 않았을 거예요.
공학의 역사는 엄청 오래되었답니다. 고대 이집트에서 피라미드를 만들고, 로마에서 곧게 뻗은 도로를 만들었을 때도 공학적 아이디어가 사용되었지요! 우리가 생활하는 건물, 강을 건널 수 있게 해 주는 다리, 깨끗한 물을 공급해 주는 수도 시설, 편리한 대중교통과 휴대전화, 인터넷에 이르기까지 우리가 사는 세상을 이루고 있는 많은 것이 공학 기술에서 비롯되었답니다. 지금도 공학은 우리 삶을 바꿔놓고 있고 변화의 가능성은 끝이 없지요!
『열두 살 궁그미를 위한 공학』에는 어렵고 낯설게 느껴지는 공학에 흥미를 갖게 하고 공학과 좀 더 가까워질 수 있도록 하는 재미난 공학 이야기가 담겨 있어요. 먼저 1장에서는 공학의 역사를 알아봐요. 아주 오래전 고대 국가에서는 어떤 공학적 발명이 이루어졌는지, 19세기에는 어떻게 도로와 다리, 터널 등을 지었는지, 20세기에 새롭게 탄생한 자동차공학과 항공우주공학에 이르기까지 공학의 발전을 엿볼 수 있어요. 2장에서는 공학자가 되려면 무엇을 알아야 하는지, 공학자는 어떤 일을 하는지 살펴봐요. 공학자는 수학과 과학을 잘 이해해야 해요. 무언가를 측정하고 계산하려면 수학이 필요하고, 우리 주변 세상이 어떻게 움직이는지 이해하려면 과학을 잘 알아야 하기 때문이지요. 공학자들이 문제를 해결하기 위해 어떠한 과정을 거치는지도 알아보아요. 3장에서는 토목공학에 관해 설명해요. 토목공학은 사회의 기반이 되는 구조물을 설계하고 만드는 공학 분야예요. 초고층 건물이나 다리, 터널, 도로, 댐 같은 구조물을 지으려면 어떤 공학 기술이 사용되는지, 토목공학자는 어떤 재료를 쓰는지 알아봐요. 4장에서는 기계공학을 소개해요. 기계공학은 기계는 물론, 기계 제작용 도구, 기계를 이용한 다양한 설비나 장치 등을 만드는 공학 분야예요. 기계공학자가 사용하는 재료의 특성을 이해하고 기계를 움직이게 하는 작동 원리를 살펴봐요. 5장에서는 전기전자공학에 관해 설명해요. 우리는 전기전자공학자 덕분에 냉난방기, 컴퓨터, 인터넷 등을 사용할 수 있답니다. 통신 시스템과 교통 및 의학 분야에서는 전기전자공학 기술을 어떻게 활용하는지도 알아봐요. 마지막으로 6장에서는 세제, 비료, 연료 등을 생산하는 화학 공장을 설계하고 운영하는 화학공학에 대해 살펴봐요. 그리고 식품공학, 농업공학, 생화학공학 등 화학과 관련된 몇 가지 공학 분야를 소개한답니다.
이러한 흥미진진한 주제들을 비주얼 백과사전식으로 구성하고, 그림과 도표 등을 풍부하게 수록하여 머리와 눈으로 완전하게 이해할 수 있도록 도와줍니다. 이 책을 통해 공학자들이 얼마나 눈부신 발전을 이루어냈는지, 공학이 왜 우리에게 꼭 필요한지 알게 될 거예요.

목차

공학의 세계에 온 것을 환영해요!

1장: 공학의 역사
고대의 공학
산업혁명
이동하기
다리와 터널
새로운 도시를 만드는 공학
화학 물질과 일하기
전기 이해하기
의학 안의 공학
자동차, 항공기 그리고 로켓

2장: 공학자 되기
공학의 분야
공학과 수학
공학과 과학
재료와 구조
문제 해결하기
설계 과정
시제품 제작과 시험하기
컴퓨터의 힘
아이디어 전달하기

3장: 토목공학
콘크리트와 강철
모양과 구조
건물의 구조
지반공학
초고층 건물 설계하기
높게 짓기
다리 짓기
터널공학
도시공학

4장: 기계공학
재료
복합재료
공작 기계
단순 기계
자동차공학
항공공학
항공우주공학
조선해양공학
의공학

5장: 전기전자공학
전기전자회로 설계
대규모 전기 장치
소규모 전자 제품
통신
전화망
입력 장치와 출력 장치
메커트로닉스
의료용 전자공학
소프트웨어공학

6장: 화학공학
화학 공장
화학 공장 운영
석유와 가스 산업
재료공학
식품공학
생화학공학
농장에서
우리를 둘러싼 세상
공학의 미래

용어 풀이
찾아보기

책 속으로

로마의 엔지니어들은 지렛대, 도르래, 바퀴, 차축과 같은 단순 기계들의 원리를 잘 이해했고, 그것을 이용해서 무거운 건축 재료를 들어 올리는 크레인을 만들었어요. 1천여 년이 지난 후 중세의 엔지니어들도 이와 비슷한 기계를 사용해서 당시 가장 높은 건물이었던 웅장한 대성당을 지었어요. - 11쪽

산을 뚫고 터널을 파는 것은 기술적으로 매우 어려운 일이었어요. 손으로 파기엔 너무 느려서, 엔지니어들은 폭발물을 사용했어요. 드릴링 머신을 개발해서 구멍을 뚫고, 그 안에 폭발물을 넣어 터트렸지요. 몽스니 터널은 프랑스와 이탈리아를 잇는 14킬로미터 길이의 터널이에요. 14년 동안 구멍을 파고 폭발물을 넣어 터트린 끝에 1871년에 개통된 이 터널은 다이너마이트를 사용해서 만든 최초의 터널이에요. - 16쪽

공학자는 때때로 기계가 얼마나 버틸 수 있는지 확인하려고 일부러 시제품 기계가 산산조각이 날 때까지 시험해 보기도 해요. 이것을 파괴 시험이라고 해요. - 42쪽

건물과 구조물을 설계하는 토목공학 엔지니어도 있고, 건설 현장에서 일하는 엔지니어도 있어요. 설계자는 건설하는 사람들에게 상세한 설계 도면을 그려서 줘요. 이 도면에는 구조물의 모든 부분과 사용할 재료, 크기와 모양, 어떻게 조립할지 등 구조물을 짓는 데 필요한 모든 정보가 담겨 있어요. 또 수도관과 전기 케이블 및 기타 장비들이 건물에 어떻게 배치될지 보여 주는 도면들도 있지요. 초고층 빌딩 같은 거대한 구조물을 지으려면, 건축자가 따라야 할 도면이 수백 장이 될 수도 있어요. - 47쪽

토목공학자는 새로운 다리를 설계할 때 여러 가지 요소를 고려해요. 얼마나 많은 자동차가 다리를 건너게 될지, 다리가 땅 위로 지나가는지 아니면 물 위로 지나가는지, 다리를 지을 땅 아래에는 어떤 흙과 암석이 있는지, 다리 기둥과 기둥 사이의 간격은 어느 정도로 해야 할지, 다리를 놓을 곳이 바람이 많이 부는 곳인지 등을 고려해야 해요. 이 모든 질문에 대한 답을 찾고 나면, 어떤 종류의 다리를 지을지 결정하고, 다리를 튼튼하게 지탱해 줄 다리의 각 부분을 설계해요. 다리는 반드시 그 위를 지나가는 물체의 무게와 강철, 콘크리트 등의 재료로 이루어진 다리 자체의 무게를 버텨야 해요. - 63쪽

기계공학자는 재료를 다듬어서 기계 부품을 만들어요. 다양한 공작 기계로 재료를 자르고(절단), 구멍을 뚫고(드릴링), 고정해 놓고 깎고(밀링), 누르고(프레스), 돌려가면서 깎고(선반 가공), 녹여서 틀에 부어요(주조). 컴퓨터로 제어하는 공작 기계를 사용해 부품을 아주 정확하게 만든답니다. - 74쪽

자동차공학에서 안전은 매우 중요해요. 자동차는 혹시라도 사고가 났을 때 운전자와 탑승자를 최대한 안전하게 보호하도록 설계되어 있어요. 자동차의 안전장치로는 안전띠, 에어백, 범퍼 등이 있어요. 새로운 자동차 모델은 대량 생산하기 전에 여러 가지 안전 시험을 통과해야 해요. 범퍼가 충격을 제대로 흡수하는지 확인하기 위해 자동차를 일부러 단단한 금속 덩어리에 충돌시키는 시험도 거쳐요. - 78쪽

걷는 것은 우리에게는 쉬운 활동이지만, 넘어지지 않고 두 발로 걷는 로봇을 설계하는 것은 꽤 어려운 일이에요. 그러나 공학자들은 걷고, 뛰고, 심지어 밀어도 똑바로 서 있을 수 있는 로봇을 만들어 냈어요. 걷는 로봇에는 관절의 각도와 몸의 기울기, 어느 방향으로 얼마나 빨리 넘어지는지를 감지하는 수십 개의 센서가 달려 있어요. 걷는 로봇의 컴퓨터 프로그램은 이 센서로 입력된 데이터를 사용해 관절을 움직이는 구동기를 작동시켜 로봇이 움직이고 균형을 유지하도록 해요. 로봇이 부드럽게 움직이게 하려면 이런 과정을 1초에 수백 번 반복해야 해요. - 102쪽

친환경적인 삶을 산다는 것은 물건을 덜 버린다는 의미이기도 해요. 공학자는 우리가 더 많은 재료를 재활용하고, 재활용하기 쉬운 재료로 물건을 만들고, 쓴 물건을 다시 사용할 수 있는 방법을 찾을 수 있게 돕고 있어요. 토목공학자는 오래된 화물 컨테이너로 집을 만들어요. 그렇게 하면 새로운 건축 재료와 폐기물, 오래된 컨테이너를 재활용하는 데 필요한 에너지를 줄일 수 있어요. - 127쪽

작가정보

저자(글) 크리스 옥스레이드

어린이들에게 지식을 전달하는 책을 쓰는 작가입니다. 과학, 기술, 스포츠, 취미에 관한 200권 이상의 책을 펴냈습니다. 작가가 되기 전에는 대학에서 공학을 공부했습니다. 아내와 자녀, 강아지와 함께 영국 웨스트요크셔에 살고 있습니다. 여유 시간은 주로 언덕을 달리거나 요트를 타거나 끊임없이 변화하는 기술을 추적하며 보냅니다.

번역 이충한

성균관대학교 기계공학부에서 학사와 석사 학위를 받았고, 네바다대학교 라스베이거스에서 기계공학과 박사과정 중입니다. 세부 전공은 소프트 로보틱스입니다. 어린이와 청소년을 위한 ‘10월의 하늘’과 같은 과학 강연 프로그램에 참여해 왔습니다. ‘변화를 꿈꾸는 과학기술인 네트워크(ESC)’ 회원으로 있습니다.

그림/만화 알렉스 포스터

영국 마게이트에 살고 있는 일러스트레이터입니다. 어린이책을 비롯해 다양한 책에 그림을 그리며, 각 나라의 지도 그림 작업도 많이 하고 있습니다. 2015년 월드 일러스트레이션 어워즈에서 상을 받기도 했습니다.