과학 공학 입문서 Version 2

과학과 공학에 관심있는 사람들의 입문서입니다.
물질의 구조를 알고자 했던 고대와 현대의 과학적 발견의 의미와 물리화학적 의미를 반도체, 전재재료, 그리고 다가올 첨단기술에 대해 학문적으로 접근했습니다.
반도체 8대 공정에 관한 것입니다.
단결정 성장을 위한 물질의 정제, Cz와 Fz의 단결정 성장법, 그리고 Wafer Shaping 공정과 규격에 대해서 기술했습니다. Silicon 산화법과 해석, Photolithography 공정, Etching과 이온주입 공정, 박막증착 공정, 금속배선, EDS 공정, 그리고 Packaging 공정에 대해서 현장 경험을 기본으로 기술과 이론을 접목해서 설명했습니다.
3대 수동부품과 반도체 소자를 기술했습니다. 3대 수동부품인 저항, 인덕터, 유전체에 대해 이론적 특성과 제조기술에 대해서 썼습니다.
반도체의 의미와 개요, P-N 접합 특성과 의미 해석, 그리고 트랜지스터의 Planer 구조, PinFet 구조, 그리고 GAAT(Gate All Around Transistor)의 구조를 설명했습니다.
주목할 분야지만 헷갈리는 분야를 정리했습니다. 친 환경 기술로 주목받고 있는 신재생에너지, 태양전지, 연료전지, 2차 전지에 대한 이론과 기술 발전 방향에 대해 기술했고, 기술 변화가 빨라서 따라 가기도 벅찬 디스플레이 분야의 LCD와 OLED 제품의 특징과 공정 기술에 대해서 설명했습니다.
자동화와 규격화로 불량율을 낮춘 PCB와 Module을 설명합니다. PCB 기술의 의미와 FPCD, 세라믹 PCB, 새로운 기술로 주목받고 있는 Glass Substrate에 대해 기술했고, Module의 의미도 설명했습니다.
떠 오르는 첨단 기술에 대해 정리했습니다. 자동화, 자율주행, 양자컴퓨터, 핵융합과 SMR, 자원 재활용, 기후위기, MOF, 바이오산업과 mRNA 기술을 정리했습니다.
과학과 공학은 문(펜)보다 강하게 문명을 창출합니다.
발전하는 기술을 기술들로 치부하면 안됩니다. 문명의 전환을 가져오는 기술들입니다. 기업 경영은 돈의 흐름이 아니라 기술의 방향입니다.
돈이 가는 곳에 기술이 있는 것이 아니고, 기술이 있는 곳에 돈이 모입니다. 미래를 예측하고, 준비해서, 실행하는 과학자와 공학자가 필요합니다. 그러려면 알아야 합니다. 변화하는 첨단 기술 분야를 알고, 실행해서, 문명을 예측하려는 사람에게 필요한 입문서입니다.
공부는 힘이고, 방향입니다.
공부는 노력이고, 기회가 왔을 때 잡을 능력을 키우는 것입니다.
어렵고, 재미없고, 힘드니 공부입니다. 산업혁명 이후는 힘 대신 정교한 손 놀림이, 그리고 이제는 지식정보가 중요 해졌습니다. 배운 것이 있고, 아는 것이 있어야 질 높은 경험이 가능하고, 여기서 생각의 깊이와 높이도 향상됩니다.

제 1 장 물질의 구조와 성질
1. 물질의 구조
2. 원자간 결합
3. 물질의 상태와 상전이
4. 결정 특성
5. 연습문제
제 2 장 결함과 물성
1. 결함의 생성과 종류
2. 점 결함(0-dimensional Defect)
3. 선 결함(1-dimensional Defect)
4. 면 결함(2-dimensional Defect)
5. 체적 결함(3-dimensional Defect)
6. 연습문제
제 3 장 Si 단결정 성장
1. 단결정 성장 이론
2. Si 단결정 성장
3. Si 단결정 가공
4. 연습문제
제 4 장 반도체 공정
1. 반도체 공정
2. 산화(Oxidation) 공정
3. 포토(Photolithography) 공정
4. 식각(Etching) 공정
5. 이온주입(Ion Implantation) 공정
6. 박막 증착(Thin Film Deposition) 공정
7. 금속 배선(Metallization) 공정
8. EDS(Electrical Die Sorting) 공정
9. 패키징(Packaging) 공정
10. 반도체의 미래
11. 연습문
제 5 장 수동부품
1. 수동 소자의 전기적 특성
2. 저항기(Resistor)
3. 인덕터(Inductor)
4. 커패시터(Capacitor)
5. 연습문제
제 6 장 반도체 소자
1. 반도체 개요
2. P-N 접합(Diode)
3. 트랜지스터(Transistor)
4. 연습문제
제 7 장 에너지 부품과 디스플레이
1. 재생에너지(Renewable Energy)
2. 태양전지(Solar Cell)
3. 연료전지(Fuel Cell)
4. 2차전지 (Secondary Battery)
5. 디스플레이
6. 연습문제
제 8 장 PCB와 Module
1. 플라스틱 PCB(Printed Circuit Board)
2. 세라믹 PCB(Printed Circuit Board)
3. 유리 기판(Glass Substrate)
4. Module
5. 연습문제제
제 9 장 첨단 기술들
1. 자동화와 AI(Artificial Intelligence)
2. 자율주행(Autonomous Driving)
3. 양자 컴퓨터(Quantum Computer)
4. 핵융합 및 SMR 기술
5. 자원 재활용
6. 기후 위기(Climate Crisis)
7. 금속유기 골격체(MOF)
8. 바이오산업과 mRNA 기술
9. 연습문제
Appendix
1. Physical constant and unit conversion
2. Solutions and Answers
References

박진성 조선대학교 공과대학 교수입니다. 가우스텍㈜를 창업했으며,
미국 오하이오 주립대 객원교수 및 삼성전자 반도체에서 근무했습니다.
한국과학기술원(KAIST)에서 석사와 박사를 졸업했고,
연세대학교 세라믹공학과에서 학사를 마쳤습니다.