재료역학: 공학과 예술

① 공학의 근본인 수(number)가 가지고 있는 의미를 풀이하여 숫자가 가지고 있는 디자인, 공학의 의미를 학습하고, 과학사를 통해 수학(mathematics)의 기원을 이해함으로써 공학을 배우기 위해 왜 수학을 학습해야하는지를 학생들이 이해하도록 하였다.

② 기존 교재는 모든 공학의 기초가 되는 단위(unit)를 부록이나 간단하게 언급하는 수준으로 집필되어 있으나, 단위가 가지고 있는 물리적 의미를 이해하면 단위변환이나 주어진 조건의 역학계산이 용이해지기 때문에 단위를 별도의 장으로 구성하여 학생들이 단위의 의미를 이해하도록 하였다.

③ 이상적 비례와 적합미의 고찰을 통해 수학과 인간의 본성에 대한 이해가 이상적 아름다움을 창조하는 원동력임을 설명함으로써 갈수록 중요성이 커지는 아름답고 기능적인 디자인의 중요성을 이해할 수 있도록 하였다.

④ 예술가이자 만능인의 전형인 레오나르도 다빈치를 독립적인 장으로 구성하여 레오나르도 다빈치가 남긴 기록들을 통해 예술과 공학의 근원과 재료역학의 주요내용을 학생들이 이해하도록 하였다.

⑤ 역학과 예술이라는 주제에서는 인류가 남긴 위대한 예술작품인 파르테논 신전, 고딕성당, 피사의 사탑, 판테온 신전 등을 살펴보고 이러한 예술작품의 탄생이 가능하게 한 공학을 통해 재료역학의 핵심내용인 하중, 응력, 변형률, 보(beam), 기둥 등을 학습하도록 하였다.

⑥ 움직이는 조각인 모빌과 움직이는 분수를 통해 기계공학과 재료역학의 이해가 현대 설치미술의 근원임을 설명하였다.

⑦ 피카소로 대표되는 추상화와 기계재료의 공통점을 살펴봄으로써 예술작품과 공학기술의 연관성을 이해하도록 하였다.

⑧ 부록으로 영국, 프랑스, 독일, 이탈리아, 미국, 중국, 일본의 공학관련 박물관을 자세히 소개하여 학생들이 해외여행 시 테마가 있는 여행을 할 수 있도록 팁을 제공하였고, 관련 여행을 갈 경우 깊이 있는 여행이 될 수 있도록 전공서적인 본 교재가 여행지침서로 활용할 수 있도록 하였다.

⑨ 가능한 어려운 수식 전개는 배재하였고, 이론전개가 무리 없이 되도록 노력하였다.

⑩ 예술작품의 소개와 이론전개 후 이를 확인할 수 있는 간단한 예제를 상세한 설명과 함께 실었으며, 장별로 연습문제를 수록하여 재료역학을 이해하는데 부족함이 없도록 하였다.

1. 수와 수학(Number and Mathematics)

1.1 수(Number) 1.2 수학(Mathematics)



2. 공학단위(Engineering Unit)

1) 시간 2) 길이 3) 질량 4) 중력 가속도 단위 5) 힘 6) 압력 7) 일 8) 일률



3. 이상적 비례와 적합미

3.1 디자인과 공학

3.2 건축미와 적합미

3.3 예술과 미

3.4 수학과 이상적 비례

3.5 카논의 팔등신, 사각형 인간

3.6 콘트라포스토와 유기적 신체의 구현



4. 레오나르도 다 빈치(Leonardo da Vinci)

4.1 원근법, 비례, 기하학

4.2 사실주의 기법의 집대성

4.3 역학적 원리와 미적 원리의 조화

4.4 무게, 중력, 운동과 역학

4.5 데생과 해부도

4.6 수학과 과학

4.7 바람, 물, 유체역학

4.8 기구설계와 태양에너지

4.9 마찰과 베어링



5. 역학과 예술(Mechanics and Art)

5.1 재료역학

5.2 파르테논 신전 : 그리스 건축의 미적 구조와 역학적 구조

5.3 고딕 건축의 역학적 구조와 예술적 표현

5.4 고딕 건축의 역학적 구조와 보

5.5 구조재의 단면 특성

5.6 브루넬레스키-돔건축과 기계장치

5.7 피사의 사탑-회전에너지의 균형

5.8 판테온과 아치



6. 움직이는 조각(Kinetic Art)

6.1 알렉산더 칼더-모빌

6.2 힘의 균형, 모멘트

6.3 축소모형의 공학적 의미

6.4 장 팅겔리와 기계동력

6.5 모터의 원리



7. 추상화와 물질구조

7.1 추상의 개념

7.2 추상화와 물리학

7.3 재료의 미시적 구조



8. 부록-과학박물관

1. 런던 과학박물관

2. 파리 국립 기술 공예박물관

3. 독일 과학기술 박물관

4. 독일 철도 박물관

5. 독일 바우하우스

6. 이탈리아 레오나르도 다 빈치 국립 과학기술관

7. 미국 스미스소니언 박물관

8. 상하이 과학기술 박물관

9. 동경 국립 과학 박물관

조승현