개설교과목

스마트모빌리티는 미래형 도시에서 활용되고 디지털기술이 결합된 모든 운송수단을 의미한다. 본 교과목에서는 자동차공학, 기계공학, 전기·전자공학, 재료공학 등을 응용하여 스마트모빌리티를 구성하는 모든 시스템을 다루는 공학 분야로 운송수단의 설계, 개발, 생산제조, 시험, 관리, 등에 관련한 포괄적 내용을 포함한다. 또한 자동차 및 다양한 모빌리티의 구성요소의 작동 원리와 기능을 소개하고 현재 혹은 미래에 적용될 것으로 예측되는 모빌리티 기술에 대해서도 학습하게 함으로서, 모빌리티공학을 입문하는 학생들에게 모빌리티 구성요소에 대한 지식과 작동 매커니즘에 대하여 학습한다.

본 교과목은 자동차 및 기계 부품과 기계설계 도면을 읽고 해석할 수 있는 기호 및 범례 그리고 기본 작도법을 숙지하고, 더 나아가 자동차와 기계설계 모델링에 널리 활용되는 컴퓨터 소프트웨어인 CATIA 사용법을 숙지하여 자동차 부품과 기계 부품의 기초 설계 기술을 학습한다.

창의적 공학설계 교과는 산업 현장에서 부딪칠 수 있는 문제들을 해결할 수 있는 능력을 길러주기 위해 작품을 기획, 설계, 제작하는 과정들을 경험하게 하는 과정을 의미한다. 습득한 전문지식의 생각의 방향을 전환하고 산업체와 사회가 필요로 하는 과제를 찾아내고, 학생들이 스스로 기획하고 해결함으로써 창의성과 실무능력, 팀웍,리더십을 배양하는 교과이다.

공학수학의 기초를 정리하고 공학도에게 필요한 응용력을 기르게 하기 위하여, 미분방정식의 기본을 소개하고, 미분적분학에서 벡터의 개념을 숙지하여 벡터함수의 미분과 적분의 개념을 설명하고 중요한 벡터 공식, 벡터의 미분과 선적분, 면적분 등의 풀이법을 익힌다. 또한, 연립대수 방정식, 행렬식, 그리고 미분방정식을 해결하는 방법을 학습한다.

역학의 가장 기초가 되는 학문으로, 정지하고 있는 물체에 대한 힘의 평형(Equilibrium)을 다루며 공학의 여러 분야에서 직면하는 구조적, 기계적, 혹은 전기적인 장치의 설계와 해석에 대한 기본 개념을 학습한다.

자동차는 기계적인 요소에 전기, 전자, 제어 등의 요소가 융합되어 전기자동차와 자율주행자동차의 형태로 발전을 거듭하고 있다. 본 과목에서는 자동차공학을 처음 접하는 저학년 학생들에게 동역원(Power source)인 엔진 혹은 전기모터, 동력전달장치, 현가장치, 조향장치, 제동장치, 휠얼라인먼트, 고전압배터리 등 자동차 기초에 대하여 학습한다.

기본 역학 과목으로서 재료의 평형조건을 기본으로 하여 응력과 변형률의 기본 개념을 이해하고 외부 하중 조건을 고려하여 그에 따른 응력-변형률값과 그 변화를 계산할 수 있도록 한다. 또한 굽힘과 비틀림 모멘트가 작용하는 구조물의 응력과 변형을 계산하고, 계산결과를 재료강도와 비교하여 기계 구조물을 설계할 수 있는 기초 이론을 학습한다.

자동차공학 분야에 있어서 적용되는 전기전자공학의 기초를 이해하여 자동차에 적용할 수 있도록 기초 원리 이해, 디지털제어, 전자제어 과목의 선수 과목이다. 전기기초 전기회로 및 전기기기 이론 기초 반도체 및 전자소자에 대한 기초 이론을 습득하고 그에 따른 실습을 병행하여 이론의 이해도를 높인다.

재료공학은 자동차 및 기계요소 에 사용되는 재료의 특성과 열처리를 위주로 한 교과로서 기계 재료로 가장 많이 사용되는 탄소강의 기계적 성질을 결정하게 되는 열처리 공정에 대한 실무적 지식 습득과 이론적 배경을 학습하게 되며, 동시에 합금강의 종류에 따른 사용 용도와 기계적 성질의 차이 및 일반 강재에 대한 실무 지식과 이론적 배경을 학습하게 된다. 또한 비철금속의 종류와 성질을 학습하며 비금속재료와 신소재에 대한 정보를 학습한다. 생산제조공학은 주어진 재료로부터 주조, 용접, 소성가공, 절삭가공 등의 방법으로 변형 및 성형하여 기계를 제작하는 과정을 다루는 과목 이다. 기계제작에 필요한 역학적 지식으로 설계된 기계제품을 제작하는 것으로 기계제품을 제작하기 위해서는 설계에서부터 시작되는데, 설계를 하기 위해서는 기계를 제작하는 방법을 충분히 숙지하고 있어야 하기 때문에 생산제조공학은 기계공학의 핵심이라고 할 수가 있다. 기계제작에 필요한 가장 기초적인 방법인 주조에서부터 용접, 소성가공, 절삭가공, 특수가공 등 생산시스템적 접근방법에 대하여 폭넓게 공부를 하게 된다. 최근 제조업의 기반 기술인 가공기술 분야에서 비약적인 기술발전 속도는 그야말로 시간의 경쟁을 벌이고 있다. 다양한 가공방법을 학습하여 제품을 가공하는데 최적의 방법을 선택할 수 있는 역량을 갖춘다.

자동차의 발명은 인류의 기술 발전에 뛰어난 업적 중에 하나로 평가되고 있다. 공학 기술의 발전에 따른 자동차의 전자화, 첨단화도 가속화 되어 현재의 자동차는 전기, 전자, 제어 등의 요소가 혼합되어 있는 스마트한 모빌리티 형태로 발전을 거듭하고 있다. 따라서 자동차에 대한 기초실습을 포함하여 보다 심화된 미래형 자동차 시스템에 대한 OBD(On Board Diagnostics) 진단 및 유지보수 실무기술, 자동차부품 가공 및 정밀도 등에 대한 현장실무기술을 학습한다.

열과 에너지 일의 개념, 각종 단위에 대한 소개하고 열역학 법칙과 에너지보존의 법칙, 열기관 또는 계에 출입하는 에너지 평형을 이해한다. 또한 유체역학의 운동량 방정식과 연속체 방정식에 대한 상태변화 과정에서 상태량의 변화, 열과 일의 수수 관계에 대하여 학습한다.

동역학은, 물체 사이에 작용하는 힘과 물체의 운동과의 관계를 연구하는 역학으로 물체의 운동을 연구하는 운동학(kinematics)과 운동과 운동을 일으키는 힘 사이의 관계를 연구하는 운동역학(kinetics)으로 구분한다. 본 교과에서는 움직이는 자동차를 포함하는 기계 구조물을 질점(Particle)과 강체(Rigid body)로 구분하여, Newton의 운동법칙, Work, Energy와 Momentum 법칙 등을 적용하여 힘, 가속도, 속도, 변위등 기계 구조물의 동역학적 성질을 규명, 혹은 관찰할 수 있는 운동변수를 구하고 이들 운동을 공학적으로 설명할 수 있도록 질점운동학 및 동역학, 질점계의 동역학, 강체 평면운동과 공간 내의 운동, 강체동역학을 학습한다.

본 교과에서는 기구학, 재료역학, 유체역학, 열역학, 기계공작법 등 다양한 세부 기술을 바탕으로 스마트 모빌리티를 구성하는 요소 기술에 대한 설계 및 실습을 수행한다. 스마트한 기구설계는 다양한 분야의 지식을 필요로 하는 복잡한 업무로서, 이러한 복잡하고 방대한 관계들을 여려 개의 단순한 문제들로 세분화시킬 수 있는 풍부한 능력이 요구됨에 따라 본 수업에서는 스마트 기구설계에 필요한 개념을 개괄적으로 다루고 이를 숙지하여 각 구성 부품들을 체계적으로 분석, 해석하는 능력을 함양함에 그 목표를 둔다.

본 교과에서 주로 활용하는 CATIA는 자동차, 우주항공, 조선, 산업장비 등 다양한 설계 분야에서 사용되고 있는 범용 3차원 CAD 소프트웨어이다. 자동차의 개발은 스타일링, 설계, 해석, 시험 및 평가 등의 과정을 통하여 진행되고 있으며 공용화된 작업 및 효율성의 제고를 위해 3차원 CAD 도면이 활용되고 있다. 이에 따라 개발단계에서 가장 많이 사용되고 있는 CATIA에 대한 활용법을 학습하고, 설계 과정을 이해하고 이를 활용하여 3D 프린팅을 접목한 Mock-up 제작도 학습한다.

본 교과에서는 자동차 전기전자제어장치의 구조와 원리를 이해하고, 자동차 전기장치에 대한 설계, 제작, 정비, 튜닝 등 산업체현장에 적용할 능력을 배양하고 자 한다. 자동차 전기장치의 구조와 원리를 이해하기 위한 기초전기전자와 전기 회로도 읽는 방법을 숙지한다. 자동차전기전자제어장치는 엔진전기장치와 바디 전기제어장치로 크게 구분되는 데, 이에 대한 이해를 통해 현장 실무에 적용하기 위한 교과목이다.

자동차 새시시스템은 자동차에서 엔진을 제외한 거의 모든 기능 부품을 포함하는 것으로서, 본 교과에서는 동력전달장치, 현가장치, 조향장치, 제동장치, 휠과 타이어 등의 구성하는 부품별 기능과 새시시스템의 설계, 성능평가, 정비 및 관리, 자동차 전자제어 섀시장치 등에 관한 모든 새시 시스템에 대한 기술을 이해하고 기초 설계 기술을 학습한다. 동력전달장치는 구동력과 주행저항과 관련하여 동력성능 시뮬레이션과 기어장치 설계 기술을, 제동장치는 유압식 브레이크 설계 기술을, 조향 및 현가장치는 Hard point를 이용한 기구학적 현가장치/조향장치 특성시뮬레이션 계산, 스프링 설계 기술, 휠얼라인먼트 등에 대한 것을 학습한다.

자동차 동력원으로 이용하고 있는 내연기관을 체계적으로 이해하기 위하여 엔진 주요 시스템을 소개하고 이를 해석하기 위한 기본 이론, 작동 원리 및 설계 변수 영향을 강의한다. 이를 위하여 엔진 구조, 열역학적 이론해석, 흡배기 과정, 연소 및 배기가스, 윤활 및 냉각 등에 관한 내용을 학습한다.

본 교과에서는 진동소음에 대한 폭넓은 이해와 자동차의 주행, 제동, 선회 성능과 승차감 및 차체 거동 안전성 등에 대한 차량동역학에 대한 이론과 해석방법을 학습한다. 자동차의 특성을 좌우하는 승차감(ride)과 핸들링(handling) 성능은 현가장치, 조향장치, 타이어 등 섀시 시스템과 밀접한 관계가 있으므로, 자동차의 주행조건을 수학적으로 모델링하여 자동차의 동적 특성과 탑승객의 안전성에 대한 내용을 탐구하게 한다.

자동차 개발에서 설계는 가상의 공간에서 CAE(Computer Aided Engineering)를 통해 진행된다. 이러한 설계 과정에서 유한요소해석(FEA:Finite Element Analysis)을 통해 가상의 모델을 시험 평가 및 보완을 통해 개선 설계안 및 최적설계를 수행하고 있다. 본 과목 에서는 유한요소해석 기법의 기본적인 소양을 배양하며, 자동차 분야에서 범용으로 활용되고 있는 해석도구인 ABAQUS를 바탕으로 관련 지식을 바탕으로 실제 활용예를 통해 다양한 접근 방법으로 자동차구조해석의 기본적인 활용 방법을 습득하는데 목표가 있다.

본 교과는 자동차 전기장치 회로를 판독하고 분석하는 능력을 함양하고자 한다. 자동차의 설계, 제작, 정비 등 모든 분야에 걸쳐 전기회로 분석 능력이 요구되는데, 이에 대한 기초 능력을 습득하기 위한 교과목으로 기초전기 전자를 응용한 기초회로 분석과 자동차에 적용되는 각종 회로를 분석하여 그린자동차 기사, 자동차정비 기사 등에 대비하기 위하여 이론은 물론 실습을 통하여 이해를 높이도록 운영하는 교과목이다.

자율주행자동차를 구성하는 시스템 및 자율주행 알고리즘에 대한 이해 그리고 자율주행 플랫폼에 Phython, Matlab, C language 등의 코딩을 통한 주행실습을 수행한다. 또한 인공지능을 이용한 각종 IoT센서의 측정데이터의 의사결정 과정 등을 학습한다.

전공학기 동안 배운 공업역학, 재료역학, 열역학 유체역학 및 각종 응용역학과목의 지식으로 자동차관련 설계 제작의 구성을 분석함으로서 공학적 설계능력을 키운다. 또한 설계와 해석을 통해 얻은 결과물을 보고서로 작성하고 이를 요약·정리해 발표함으로써 공학자로서의 자부심과 기술자로서의 안목을 넓힐 수 있는 능력을 함양한다. 그러므로 창의적 개념을 기반으로 구조 및 용도의 독창성을 갖는 모빌리티에 대한 기획, 설계 및 공학해석 등의 연구개발 프로젝트를 수행하여 공학적인 이론 향상 및 실용적인 실무 능력을 배양한다.

자동차는 전자제어장치의 통신에 의해 모든 장치들을 관리/운영한다. 디지털 통신에 대한 기본개념을 익힘으로써 통신시스템의 구조를 익히고 자동차산업에서 사실상 표준인 CAN(Control Area Network)을 비롯한, LIN, FlexRay 등의 통신 프로토콜에 대해 대해 학습한다.

전기자동차의 핵심인 모터 시스템을 학습한다. 전기모터의 기본 원리 습득 및 DC/BLDC모터의 원리 및 제어법 이해와 AC모터의 원리 및 제어법 이해 등을 통해 유도 전동기와 영구자석 동기 전동기 제어이론을 학습한다. 또한 고전압 배터리에 관련된 기초를 학습하고 적용되는 자동차의 배터리관리시스템(Battery Management System) 전반을 학습한다.

자동차 관련 법규전반, 자동차 국제 법규에 대하여 학습한다. 제작자동차 결함시정, 인증제도 전반, 안전도 평가 등 정부정책 제도를 학습한다. 또한 자동차 검사제도를 중심으로 운행자동차 관리제도를 학습하며 최근 활용되고 있는 자율주행 운행 기술을 학습한다.

운행자동차의 자동차 기능검사, 안전도검사 및 종합검사, 전기자동차 및 자율주행 자동차의 제어장치 및 안전장치에 대한 시험방법 및 평가방법을 다루어 산업현장에 적용하며 자동차의 외부 센싱 및 제어와 관련한 시그널 및 제어 모듈의 통신 프로토콜에 대한 측정방법과 측정법, 측정기기의 구비조건 등을 이론과 실습을 통하여 학습한다.

건설기계 교육훈련에 용이하도록 구성한 교과목으로 건설기계에 대한 전문지식을 체계적으로 학습할 수 있도록 구성하였다. 건설기계의 개요, 일상점검과 정비, 기계요소, 유압장치 및 메카트로닉스 등의 장비를 학습하는 교과목으로 건설장비의 전반을 이해하는 수업으로 운영된다.