화학공학의 현재와 미래 - 화학공학의 학문적 정의, 현재 응용분야,
분야
hwp1. 화학공학의 학문적 정의
화학공학은 물질이 화학적 또는 물리적으로 변화하는 공정을 포함하는 산업과 그 외 다른 부문들을 다루는 기본적인 학문이다. 화학공학의 특성은 화학제품의 제조 공정을 능률적 ·경제적으로 만들기 위한 화학 프로세스의 계획 및 제조장치의 설계 ·건설 ·운전 등에 관한 학문을 말하는 것이다.
간단하게 말해서 화학공학은 대체로 원료를 알맞은 상태로 준비한 다음 반응이 일어날 수 있도록 하고, 증류나 그와 유사한 공정을 이용하여 생성물을 분리, 정제하고, 폐기물을 처리하는, 결국 사람들에게 필요한 무엇인가를 만들어 냄으로써 원료에 가치를 더하는 일은 한다.
2. 화학공학의 현재 응용분야
지난 100여 년동안 화학공학자들은 우리의 생활수준을 높이는 데 큰 공헌을 했다. 이 업적은 미국화학 공학회에 의해 작성된 화학공학의 10대 업적으로 요약할 수 있겠다.
① 원자 : 생물학, 의학, 야금학 발전기술 등은 원자분열과 동위원소 분리가 가능해짐에 따라 대 변혁을 맞이했다. 이러한 성과를 가져오는 데는 화학공학자들이 두드러진 역할을 했으며 화학공장과 같은 시설 덕분으로 제 2차 세계대전은 원자폭탄에 의한 돌발적인 결론으로 치닫게 되었다. 오늘날 이 기술들은 좀 더 평화적인 일에 사용되고 있다. 의사들은 신체기능을 모니터하고, 동맥과 혈관의 막힌 곳을 재빨리 찾아내기 위해 동위원소를 사용한다. 생물학자들은 이를 통해 생명의 기본적인 매카니즘에 대한 매우 귀중한 통찰을 할 수 있으며, 고고학자들은 유물의 정확한 연대를 파악할 수 있다.
② 합성물질 : 19세기에 고분자 화학은 크게 발전했다. 그러나 화학공학자들이 고분자물질을 경제적으로 생산가능하게 만든 것은 20세기에 들어서였다. 전기 절연, 플러그와 소켓, 시계 받침대, 철제 요리 기구의 손잡이, 유행을 따르는 보석 등에 사용되었다. 오늘날 플라스틱의 사용은 너무나 보편화 되어서 그 가치를 느끼지 못할 정도다.
③ 인간 반응기 : 화학공학자들은 오랫동안 복잡한 화학 공정들을 열교환기, 여과기, 화학반응기 등등의 것으로 이루어지는 작은 ‘단위조직(unit operation)들로 나누어서 연구해왔다. 인체 역시 같은 방식으로 분석되어 왔는데 그럼으로써 임상 치료를 향상시켰고 진료와 치료 기구의 개선을 가져왔으며, 인공 기관과 같은 놀라운 기계가 만들어 질 수 있도록 하였다.
④ 대중을 위한 약품 : 화학공학자들은 변종과 특별한 발효기술을 통해 Arther Fleming경(1929년에 페니실린 발견)과 같은 사람들에 의해 개발 된 항생물질의 수율을 몇 천배 증가시킬 수 있었다. 화학공학자들의 작업 덕분에 낮은 가격, 풍부한 양의 약품이 가능했던 것이다. 이와 같이 화학공학자들은 종종 공업 생산성을 높임으로써 한때는 희귀했던 물질을 모든 사회 구성원이 누릴 수 있도록 하였다.
⑤ 합성섬유 : 담요와 옷에서부터 침대, 베개에 이르기까지, 합성섬유는 우리에게 밤새 따뜻하고 편안한 휴식을 준다. 합성 섬유는 면과 모에 대한 동물 자원에의 부담을 완화시켜주었으며, 특별한 용도에 맞춰 여러 가지로 사용되었다. 나일론 스타킹은 다리를 젊고 매력적으로 보이게 만들었고, 케블라섬율 만들어진 방탄조끼는 경찰을 위험으로부터 보호해 주었다.
⑥ 액화기체 : 대부분이 질소와 산소로 이루어진 공기를 매우 낮은 온도(영하 320F 가량)로 냉각시키면 액화된다. 화학공학자들은 기체를 냉각시켜 액화된 기체를 각각의 순수한 구성성분으로 분리하는 데에 저온학을 이용하였으며, 이 물질들을 운반하기 위해 진공-절연 탱크 트럭(커다란 보온병과 같은)을 개발하였다. 질소는 석유를 회수하고, 음식을 얼리고, 반도체를 생산하는 일에 쓰이고, 또한 불활성기체로 사용되며, 산소는 강철을 만들고, 구리를 제련하고, 금속을 용접하고, 병원에서 생명을 지탱하는 데에 사용된다.
