고등학생을 위한 기계설계학개론

루미너리북스 교육출판 에디팅 팀 지음

루미너리북스 2025년 07월 02일 출간

작품소개

책소개

기계설계학은 모든 공학의 기초가 되는 학문이지만, 대부분의 사람들에게는 추상적이고 어려운 영역으로 여겨진다. 이 책은 고등학생도 이해할 수 있도록 복잡한 기계설계 개념을 역사적 사건과 일상생활 속 사례를 통해 풀어낸다. 제임스 와트의 증기기관 개발 과정에서 타이타닉호 침몰 사고까지, 인류 역사상 중요한 순간들 속에 숨어있는 기계설계 원리를 발견할 수 있다. 단순한 이론 설명을 넘어서 왜 그런 설계가 필요했는지, 어떤 문제를 해결하기 위해 고안되었는지를 명확하게 보여준다.

전체 24개 챕터는 기계설계의 기본 개념부터 최신 컴퓨터 활용 기술까지 체계적으로 구성되어 있다. 설계 프로세스와 재료 선택에서 시작하여 응력 해석, 안전계수, 각종 기계요소 설계를 거쳐 피로 해석과 신뢰성 공학까지 다룬다. 각 챕터마다 에펠탑 건설, 샌프란시스코 베이브리지 붕괴, 코멧 항공기 추락 같은 실제 사례를 통해 이론의 중요성을 입증한다. 볼트와 너트 같은 간단한 체결요소부터 복잡한 기어 시스템까지, 우리 주변 모든 기계 속에 숨어있는 설계 원리를 차근차근 설명한다.

현대 기계설계의 핵심인 컴퓨터 활용 설계와 최적화 기법도 빠뜨리지 않는다. 보잉 777 항공기 개발에서의 3D CAD 활용 사례와 테슬라의 친환경 설계 철학을 통해 최신 설계 동향을 소개한다. 단순히 기계를 만드는 것을 넘어서 환경친화적 설계, 경제성 분석, 유지보수 고려 설계까지 다루어 현실적인 설계 능력을 기를 수 있다. 인공지능과 머신러닝을 활용한 미래 설계 기술까지 언급하여 독자들이 변화하는 기술 환경에 대비할 수 있도록 돕는다.

공학을 전공하려는 고등학생뿐만 아니라 기계 원리에 호기심을 가진 모든 사람에게 유용하다. 복잡한 수식보다는 직관적 이해를 우선시하여 수학적 배경지식이 부족해도 충분히 따라갈 수 있다. 각 챕터의 실제 사례들은 단순한 지식 전달을 넘어서 창의적 사고와 문제해결 능력을 기르는 밑바탕이 된다. 기계설계라는 학문이 인류 문명 발전에 어떤 역할을 해왔는지, 앞으로 어떤 방향으로 나아가야 하는지에 대한 깊이 있는 통찰을 얻을 수 있다.

목차

1. 기계설계학 개론
2. 설계 프로세스와 방법론
3. 기계재료의 특성과 선택
4. 응력과 변형률 해석
5. 안전계수와 설계기준
6. 체결요소 설계의 기초
7. 축 설계의 핵심 원리
8. 베어링 선택과 설계
9. 기어 설계의 이해
10. 벨트와 체인 구동계
11. 스프링 설계 원리
12. 용접과 접합 기술
13. 기계요소의 통합설계
14. 피로 해석과 내구성
15. 진동과 소음 제어
16. 윤활과 마찰 제어
17. 열전달과 냉각 설계
18. 제조공정과 설계
19. 비용 분석과 경제성
20. 컴퓨터 활용 설계
21. 설계 최적화 기법
22. 신뢰성 공학과 설계
23. 유지보수 고려 설계
24. 환경친화적 설계

작가정보

저자(글) 루미너리북스 교육출판 에디팅 팀

루미너리북스 교육 출판 에디팅 팀은 전문 교육 콘텐츠 기획자와 편집자들로 구성되어, 학생들의 눈높이에 맞춘 양질의 교육 도서를 제작하는 데 전념하고 있다. 각 분야별 전문가들과의 긴밀한 협업을 통해 정확하고 이해하기 쉬운 교육 콘텐츠를 개발하며, 특히 고등학생을 위한 대학 과목 선행학습 시리즈와 같은 혁신적인 교육 도서를 기획하고 있다.