화학생물공학부: '열 및 물질 전달'에서 무엇을 배울까?

 안녕하세요!! 화학생물공학부 전공필수 중 가장 중요하게 여겨지는 열 및 물질 전달(Heat and Mass Transfer)에 대해서 소개하고자 합니다. 과목 이름에서 알 수 있듯이, 열과 물질이 어떻게 전달되는가를 배우는 과목입니다. 과목 이름은 단순하지만, 열과 물질 전달은 매우 복잡하고 사례가 다양한 만큼, 이론적 배경을 충분히 숙지하고, 다양한 공식들을 암기해야지 잘할 수 있는 과목이에요. 또한, 미분방정식을 매우 많이 푸는 수업이므로, 공학 수학을 비롯한 수학에 대한 넓은 지식이 있다면 유리한 과목이기도 합니다. 그럼 이제 간단하게 커리큘럼과 배우는 내용을 살펴보도록 합시다. 

 과목 개요

열 및 물질 전달은 이론 중심의 강의입니다. 즉, 다른 사람들과 협동해서 결과물을 만들어내는 수업은 아니라는 뜻이에요. 매주 2번 1시간 15분 강의를 듣고, 각 단원이 끝날 때마다 과제를 풀어서 제출합니다. 그리고 열전달 부분이 끝나면 중간고사를, 물질 전달이 끝나면 기말고사를 봅니다. 

 열 전달

열전달은 크게 세 가지 파트로 나눠집니다. 바로 전도, 대류, 복사입니다. 전도는 일반적으로 고체에서 일어나는 현상을 배웁니다. 이때, 보통 손으로 풀 수 있는 1차 미분방정식 혹은 시간에 대해서 변하지 않는 편미분방정식을 풉니다. 대류는 액체에서 기체에서 발생하는 열전달을 다룹니다. 다양한 케이스에서 대류를 배우는 만큼, 많은 공식들이 존재하지만, 공식을 외울 필요는 없고 응용할 줄 알면 됩니다. 마지막으로, 복사에서는 흑체, 회색체 등의 개념을 배우고, 이들 사이의 열전달을 수식적으로 풉니다. 

 물질 전달

물질 전달은 확산, 대류를 중점적으로 배웁니다. 그리고, 서로 다른 상(phase) 사이의 물질 전달 이론에 대해서도 배웁니다. 열전달보다 분량이 더 많지만, 물질 전달에서 사용하는 수식과, 열 전달에서 사용하는 수식이 매우 유사합니다. 따라서, 오히려 물질 전달이 더 쉽고 직관적으로 다가올 수 있다고 생각해. 실리콘 웨이퍼에서 물질 전달, 의약품의 물질 전달 등을 예제로 만나볼 수 있는데, 이러한 예제들이 물질 전달을 열 전달보다 더 흥미롭게 만드는 요소라고 생각합니다. 

<그림1> 물질전달은 위와 같은 문제들을 풀게 됩니다

 소소한 팁

마지막으로, 열 및 물질 전달을 공부할 때 필요한 소소한 팁을 알려드리고자 합니다. 먼저, 양이 방대한 만큼 꾸준한 복습이 매우 중요한 수업이라고 생각합니다. 하루 이틀 사이에 공부를 몰아쳐서 끝낼 수 있는 과목은 절대 아닙니다. 앞서 말했듯이, 화학생물공학부에서 가장 어렵고 중요한 전공 필수인 만큼, 많은 사람들이 열심히 이 과목을 공부합니다. 따라서, 시험 기간에 고생을 최대한 줄이기 위해서는 어렵겠지만 미리미리 공부를 하는 것이 중요합니다. 다음으로는 예제 문제를 많이 푸는 것입니다. 예제 문제를 풀면 문제를 푸는 감도 잡히고, 시험도 예제와 유사하게 나오는 만큼, 좋은 성적을 받는 데 큰 도움이 될 것입니다. 

 마무리하며

 이렇게 해서 열 및 물질 전달에 대해서 간단하게 소개했습니다. 사실, 저도 이 과목을 공부하면서 잠도 많이 못 자고 스트레스도 많이 받았던 기억이 있습니다 ㅎㅎ. 하지만, 문제를 풀고 이론을 공부하면서 나름대로 소소한 재미가 있었고,  대학 친구들과 함께 이 수업을 들으면서 생겼던 에피소드들을 아직도 이야기하곤 한답니다. 여러분들이 이 글을 읽고 미래에 화학생물공학부에 들어오신다면, 조금이라도 도움이 됐으면 좋겠습니다. 그럼 안녕~!