들어가는 글
20세기 말부터 반도체 기술의 발달과 함께 급속하 게 발달하기 시작한 과학기술은 21세기에는 더욱 빠 른 속도로 발전하고 있다. 모든 분야에서 과거에는 상 상도 못했던 기술들이 개발되어 우리를 놀라게 하고 있으며, 그러한 과학적 기술의 진보는 계속되고 있다.
21세기에 선진국들이 추구하는 사회는 지속발전이 가 능하고, 무병장수하며, 인간이 언제 어디서나 모든 것 을 편리하게 콘트롤할 수 있는 사회이다. 국가와 기업 은 이런 세상을 열어 가는 데 필요한 기술 개발을 위 해 경쟁적으로 많은 투자를 하고 있다. 또한 첨단기술 들 간의 융합을 통해서 기존의 기술이 가지고 있는 물 리적 한계를 극복하고, 소비자의 다양한 욕구를 충족 시키고, 편리하고 건강하게 살아가는 데 필요한 기술 을 개발하여 확보하는 것이 곧 국가의 경쟁력이 되고 있다.
이러한 21세기형 선진 사회로 발전하기 위해서는 공 학교육의 내용과 수준도 첨단과학 기술 발전 추이에 부응할 수 있어야 한다. 특히, 화학공학은 21세기 첨단 기술 발전에 필요한 소재와 첨단 제품으로 생산되기까 지의 제조공정기술을 다루는 학문 분야이기 때문에 그 어느 때보다 화학공학의 중요성이 더해지고 있다.
화학공학이 21세기 과학기술 패러다임 변화에 부응 하고, 21세기형 선진국가로 발전하는데 기여하기 위 해서는 전통적인 방식의 화학공학교육에서 발전하여 첨단 과학기술과 융합시킬 수 있는 전문인들을 양성 할 수 있는 특성화된 화학공학 교육을 제공할 수 있어 야 한다. 본 고에서는 21세기가 필요로 하는 인재상, 우리나라 공학교육의 현실과 문제점, 화학공학 기술 패러다임의 변화, 화학공학 특성화 교육 방안 등에 대 하여 논하고자 한다.
풀어가는 글 1) 21세기 인재
21세기는 창의성이 요구되는 지식 기반 사회이며, 창의적 인재 한 명이 수 만 명을 부양할 수 있는 사회 라고 한다. 즉, 지식이 부존자원보다 더 중요한 시대에 우리는 살고 있는 것이다. 우리나라는 부존자원은 없 지만, 우수한 인적자원을 갖고 있다. 따라서 21세기 첨단과학기술 개발에 필요한 전문인력과 창의적인 인 재들을 양성할 수 있는 사회적, 제도적 인프라가 구축 될 경우 지식을 기반으로 하는 부의 창출이 가능한 나 라라고 할 수 있다. 따라서 전문인력과 창의적 인재의 양성은 국가적 과제로서 정부와 기업과 교육기관이 함께 풀어 가야 한다.
국가와 기업이 필요로 하는 21세기형 인재를 양성 하기 위해서는 먼저 대학 교육이 교수 중심적인 지식 전달 위주의 교육에서 탈피하여 학생들 중심의 교육 으로 변화·발전되어야 한다. 또한 이공계 대학을 졸 업한 전문인력이 기업의 생산 현장과 연구개발 업무 에 직접 투입될 수 있도록 교육을 시킬 수 있어야 한 다. 기업이 필요로 하는 21세기 인재상은 창의력과 기 업가 정신, 국제적 능력, 팀웍 능력, 학제적 사고 능력 을 갖추고 있으면서 변화에 잘 적응할 수 있는 인재이 다. 이러한 인재를 양성하기 위해서는 대학은 교육 시 스템을 개혁하고, 정부와 기업은 대학교육에 투자하 는 것을 인색해서는 안 될 것이다. 과학기술 지식을 기반으로 사회 각 분야의 혁신을 선도하는 창조적 인 재 육성은 21세기형 선진 국가를 이루기 위해서 필요 하다. 다행히 국가는 창조적 인재 양성이 혁신주도형 경제성장과 국가 경쟁력 강화를 위해 필요하다는 중 요성을 인지하여 국가적 차원에서 추진하고 있다.
21세기 화학공학 교육 어떻게 할 것인가?
한 윤 봉
전북대학교 화학공학부, ybhahn@chonbuk.ac.kr
2) 국가의 인재 양성 전략
국가의 인재양성 전략은 산업·생산 현장에서 필요 한 산업기술인력과 첨단기술 개발 연구에 필요한 핵 심연구인력을 양성하는 것이다. 산업기술인력은 제품 및 공정 혁신을 통해 고부가 가치를 창출하고, 연구개 발과 생산·경영을 전략적으로 통합할 수 있는 능력 을 갖춘 인재들이며, 핵심연구인력은 독창적 연구성 과를 창출하여 세계적 경쟁력을 확보하고, 미래의 신 기술과 신산업을 개척할 수 있는 인재들이다. 이러한 인재들을 양성하기 위해서는 1) 대학 운영 혁신, 2) 대학 연구역량 제고, 3) 산·학 연계 교육 촉진 등이 이뤄져야 하는데, 21세기형 선진국가로 발전하기 위 해서는 대학교육이 얼마나 중요한 역할을 담당해야 하는지를 나타낸다. 세 부문별 목적 달성을 위해서 국 가가 추진하는 인재양성을 위한 기본 방향은 [그림 1]
과 같다.
인재양성 기본 방향의 특징은 대학의 특성화와 교 육과정 혁신, 국제적 수준의 연구중심대학 육성, 산학 을 연계한 전문교육 실시이다. 즉, 21세기 대학 교육 은 기존의 교육방식과 인재양성 방법으로는 경쟁에서 살아남기 힘들다는 것이다. 국가와 시대의 요구에 부 응하고, 국제적 수준의 화학공학 교육을 제공하기 위 해서는 21세기 첨단 과학기술의 발전 속도에 걸 맞는 교육이 공급되어야 한다. 그러기 위해서는 우리나라 의 공학교육 현황을 분석하고, 화학공학 교육이 나아 가야 할 방향을 설정해야 한다.
3) 공학교육 현황과 문제점
우리나라 공학교육의 현황을 요약하면 1) 지난 25 년간 대학생수는 18배 증가(세계 1위), 2) 이공계 졸 업생 수는 인구 천명당 4.85명(OECD 중 1위), 3) 이 공계 대학의 질적인 경쟁력 미흡, 4) 대학 교육기반 및 연구기능 미흡, 5) 산학협력 취약 등이다.
세계 200위 이내에 진입한 국내 대학은 총 200개 대학 중에 3개뿐이며, 논문의 질적 수준은 2005년도 기준으로 논문발표 세계 12위와 논문 피인용도 22위로 서 일본(2위/4위)과 비교할 때 질적 수준이 미흡하며, 특허의 등록 및 인용도가 저조하고, 기술 사업화 실적 은 국내 전체대학이 미국 스탠포드 대학보다도 낮다.
교수 1인당 대학생 수는 39명으로서 미국(14명)과 일 본(11명) 보다 높다. 선진국 대비 연구비도 꾸준히 향 상되고 있지만, 아직도 우리나라(10.4%)는 미국 (14.9%), 일본(14.5%), 영국(21.4%)보다 낮은 편이다.
대학의 양적 팽창에 비해 교육과 연구부문의 질적 수준이 낮은 우리나라 이공계 대학은 첨단 산업발전 에 대한 지원역량이 부족할 수 밖에 없다. 대량생산 산업구조에서는 기존의 교육 방법으로 가능했지만, 21 세기 첨단 기술을 기본으로 하는 산업의 발전에는 큰 기여를 못하고 있는 것이 이공계 대학교육의 실정이 다. 미국을 비롯한 선진국들은 이미 1980년대 이후부 터 산학협력이 정착화 되었고, 대학 capitalism이 도입 되어 기업가적 대학이 보편화되고 있다. 그러나, 우리 나라는 총 연구인력 중 약 73%가 대학에 집중되어 있음에도 불구하고 산학협력이 미미한 점은 국가적 차원에서 정부의 지원하에 대학과 기업이 함께 풀어 야 할 과제이다. 산학협력의 부족 때문에 대학교수들 은 연구 과제를 주로 정부지원에 의존하게 되었고, 따 라서 해마다 연구 과제 수주를 위한 경쟁이 치열해지 고 있다.
또한 지역의 균형발전과 지역 특성화 산업의 발전 을 위해서는 지역소재 대학들의 산학협력을 통한 역 할이 중요하다. 필요한 전문인력을 양성하여 공급하 고, 생산성 향상을 위한 공정의 개선과 문제 해결 및 그림 1. 국가의 인재양성 기본 방향 및 중점 과제.
공정 최적화, 새로운 원천기술의 개발 등을 위한 산학 협력 연구를 통해서 대학 교수들이 기업 발전에 기여 할 수 있어야 한다. 선진국에는 이미 1980년대부터 정 착된 산학협력이 우리나라에는 미미한 이유는 상호 이해와 신뢰부족 때문으로 판단된다. 그러나, 21세기 지식기반 사회에서 기업이 지속적으로 발전하기 위해 서는 긴밀한 산학협력이 이뤄질 때 가능할 것이기 때 문에 산학협력은 교육과 연구 부분에서 활성화, 정착 화 되어야 한다. 기업이 신입사원 일인당 재교육비(7 천만원에서~1억원)의 절반만이라도 대학교육에 투 자하여 기업이 원하는 맞춤형 교육을 대학에서 제공 할 수 있도록 한다면, 서로 win-win할 수 있는 산학 협력이 될 것이다.
4) 화공기술 패러다임의 변화
한국의 화학산업은 정부주도하에 70년대 개발기(경 공업 중심)와 80년대 성장기(경공업 → 중화학공업) 를 거쳤고, 민간주도하에 80년대 말부터 90년대 중반 까지는 중화학공업 중심의 도약기를 거쳤으며, 90년 대 후반 이후부터는 첨단산업(IT, NT, BT, ET)중심 으로 변화 발전하는 구조 조정기에 들어가 있다. 국내 화학산업의 21세기 주요 issue는 1) 사업구조 고부가 가치화 추구 → 신사업 모델 제시 필요 2), R&D 투자 확대를 통한 기술력 확보 → IT, NT, BT, ET 등 기 술 융합, 3) 선택과 집중을 통한 성장전략 → 미래성장 동력화이다. 국내 화학산업계도 21세기형 선진국가로 나아가기 위한 선봉에 서기를 원하고 있는 것이다.
21세기형 선진국가는 에너지와 환경문제를 해결하 면서 계속적으로 발전하고(지속발전이 가능한 사회), 모든 질병을 조기에 진단하고, 치료하고, 정복함으로 써 무병장수하며(건강한 생명 사회), 첨단 전자기기 네트워킹을 통해 언제 어디서나 편안하게 모든 것을 콘트롤할 수 있는(유비쿼터스 네트워크 사회) 세상을 구현하는 것이다. 과학자들은 이런 세상을 만들어 가 는데 필요한 첨단기술 개발을 위한 연구를 하고 있다 [그림 2]. 그런데 이런 기술들은 나노기술(NT), 반도
체 및 정보기술(IT), 생명공학기술(BT), 에너지·환 경기술(ET) 등이 서로 융합되는 것을 필요로 한다.
미래 학자 앨빈 토플러(Alvin Toffler)는‘부의 미 래(Revolutionary Wealth)’에서 다가오는 제4물결을 준비하라고 했다. 문화와 문명이라는 커다란 구조속 에서 우리 생활 곳곳에 영향을 미치는 부, 즉 표면적 으로는 관계가 없어 보이는 것들이 상호 작용하면서 만들어 내는 미래의 부는 우리 생활 전반에 핵 폭풍 같은 영향을 미칠 것이라고 예견하고 있다. 21세기는 그의 예견대로 벌써부터 첨단기술 간의 융합으로 엄 청난 변화를 예고하고 있다.
이러한 변화는 20세기 화석원료 중심의 중화학 산 업기술 패러다임에서 친환경 기술, 소비자의 다양한 요구를 충족시키는 다기능성 제품 제조기술, 나노기 술을 기반으로 하는 융합기술 중심의 과학기술 패러 다임으로의 변화를 요구하고 있다[그림 3]. 소위 첨단
그림 3. 화학공학 기술 패러다임의 변화.
그림 2. 21세기 선진국가가 목표로 하는 사회.
기술들 간의 융합을 통해서 기존의 기술이 가지고 있 는 물리적 한계를 극복하고, 소비자의 다양한 욕구를 충족시키고, 환경은 지키면서 편리하고 건강하게 살 아가는 데 필요한 기술을 개발함으로써 21세기형 선 진 사회를 이루려고 하고 있는 것이다. 현재 전 세계 는 융합기술 개발을 위한 소리 없는 전쟁을 치루고 있 으며, 기술의 진보는 매우 빠른 속도로 진행되고 있다.
미국, 일본, 중국 등은 이미 21세기 첨단과학기술 시대에 필요한 인재 양성을 위하여 대학교육 개혁을 단행하여 대학교육에 변화를 일으키고 있다. 그 특징 을 요약하면 아래와 같다.
미국：철저한 학부교육, 교육의 다양성 및 학생 중 심 교육, 기본적 학문의 융합을 통한 다각화된 시각 을 지닌 인재 양성 교육, 활발한 학제간 교육 및 전 공의 자기 맞춤식 교육, 융합학문 및 다 학제간 교 육과 연구의 활성화
일본：대대적인 구조 개혁 및 학제 개편, 경제공헌 에 초점을 맞춘 교육, 경제 발전에 기여할 수 있는 산학협력 연구 강화, 미국식 교육체계의 과감한 도 입 추진
중국：211 공정계획(대학교육 여건의 개선, 중점학 과의 육성, 개혁촉진, 효율 증진)
21세기 첨단 융합기술(NT-IT, NT-BT, NT-ET 등) 개발에는 나노기술이 기본이며, 제품개발에 필요 한 소재는 대부분 화학소재일 뿐만 아니라 원료에서 첨단제품까지 만드는 제조공정 또한 화학공정이라 해 도 과언이 아니다. 더군다나 나노기술은 화학/화학공 학을 기본으로 하기 때문에 접근방법으로 top-down 방식이든 bottom-up 방식이든 간에 화학공학 전공자 들이 가장 잘 할 수 있는 분야이며, 화학-화학공학은 21세기에 가장 중요한 5대 기술로 분류되고 있다. 따 라서 21세기는 선진국가가 지향하는 지속발전이 가능 한 사회(NT-ET 융합), 유비쿼터스 네크워크 사회 (NT-IT 융합), 건강한 생명 사회(NT-BT 또는 NT-IT-BT 융합) 구현에 화학공학 전공자들이 가장
신바람 나게 기여할 수 있는 시대이며, 이러한 시대적 요구에 부응할 수 있도록 화학공학 교육도 미래지향 적으로 변해야 한다.
최근에 들어 화학공학 전공자들의 취업분야도 크게 변하고 있다. 수도권 대학 졸업생들을 중심으로 전통 적인 화학산업보다 반도체 및 디스플레이 산업, 자동 차 등 일반 제조업, 첨단소재 산업 등 첨단기술 산업 분야에 취업하는 학생수가 해마다 큰 폭으로 증가하 고 있다. 이러한 취업분야 변화는 지방대학에도 예외 는 아니다. 또한 우리나라의 10대 성장동력산업 중에 는 화공관련 산업이 5개(디스플레이, 미래형자동차, 차세대 반도체, 차세대 전지, 바이오 신약/장기)인데, 이는 향후 화학공학 교육을 받은 인재들이 이들 분야 로의 취업 다양화를 예시하는 것이다. 따라서 21세기 화학공학 교육은 과학기술 패러다임 변화에 맞게, 화 학공학과 첨단 과학기술이 융합될 수 있도록 특성화 된 교육을 제공함으로써 21세기형 창의적인 전문 산 업인력과 핵심 연구인력을 양성할 수 있어야 한다.
5) 화학공학 교육 특성화
한국의 화학산업은 21세기 과학기술 패러다임 변화 에 부응하여 성장전략을 세우고, 첨단산업으로 발전 하기 위한 구조 조정기에 이미 진입해 있다. 이제 화 학공학은 국가와 기업이 필요로 하는 첨단산업 분야 의 전문 인력을 양성하여 공급할 수 있는 교육을 제공 해야 한다. 그러기 위해서는 앞서 그 필요성을 언급한 바와 같이 화학공학 교육을 첨단기술과 융합시킬 수 있도록 특성화해야 할 것이다. 특성화 교육의 목표, 교 육 기준 및 특성화 방향은 아래와 같다.
첫째, 특성화 교육의 목표는 아래와 같이 설정할 수 있다.
1) 화학공학 전공지식을 바탕으로 하는 첨단 과학 기술 분야의 특성화 전문 인력 양성을 위한 교육 2) 국가의 차세대 성장산업의 발전에 기여하고 기 술 발전을 선도할 창의적 사고능력을 가진 인재 양성
둘째, 특성화 분야 선정 및 교육 기준은 아래와 같 다.
1) 화학공학 전공지식과 접목된 첨단기술 분야 특 화 교육
2) 화학공학 지식을 바탕으로 접근이 용이한 차세 대 성장산업 분야에 관한 교육과정 개발 3) 전공과목 총 이수 학점 중 특성화 관련 교과목을
30% 이상 이수할 수 있도록 교육과정을 편성 셋째, 상기 특성화 분야 선정 기준을 바탕으로 제시 할 수 있는 화학공학 특성화 모형(방향)은 [그림 4]
와 같다. 요약하면 전통적인 화학공학 교육에 첨단 과 학기술 분야를 융합시키는 것으로써 아래와 같이 4개 분야로 특성화하는 것이다.
1) IT 특성화 화학공학 교육 2) NT 특성화 화학공학 교육 3) BT 특성화 화학공학 교육 4) ET 특성화 화학공학 교육
특성화 분야는 각 대학의 특성 및 장단점과 지역의 특성화 산업분야를 고려하여 정하는 것이 바람직하며, 이는 특성화 교육을 통해 양성된 인재들의 취업을 용 이하게 할 것이다. 또한 화학공학 특성화 교육을 통해 서 창조적인 화학공학 인재를 양성하기 위해서는 아 래 3가지 사항을 고려하여 학부 및 대학원 중심 교육 과정을 편성하여야 할 것이다[그림 5].
1) 21세기 기술변화에 맞는 교육：특성화 교육, 학 제간 융합교육, 창의적/국제적 교육
2) 산업전문인력 양성 교육(학부 중심 교육)：맞춤 형 교육 및 현장중심 교육 강화
3) 핵심연구인력 양성 교육(대학원 중심 교육)：프 로젝트형 맞춤 교육, 연구중심 교육 강화
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앨빈 토플러는 21세기에는 분야간에 속도의 충돌이 있을 것을 예상하면서 기업은 시속 100km로 달리고 있으며, 대학은 시속 10km로 기어가고 있다고 했다.
이러한 속도의 차를 극복하려는 적극적인 노력이 없 으면, 대학 교육은 국가와 사회의 시대적 변화와 부름 에 응답하지 못할 것이고, 오히려 부담요인으로 작용 할 것이다. 우리나라의 화학산업들이 이미 21세기 첨 단과학 기술을 바탕으로 하는 산업으로 발전하기 위 한 전략을 세우고 사업 구조조정에 진입한 상태이기 때문에 대학에서 특성화된 화학공학 교육을 제공하는 것은 시대적 사명이라 해도 과언이 아니다. 본 고에서 제안한 21세기 화학공학 특성화 교육이 각 대학마다 이뤄져서 창의적인 화학공학 전공자들을 양성하고, 우리나라가 21세기형 선진국으로 진입하는 데 선도적 인 역할을 할 수 있기를 기대한다.
그림 4. 화학공학교육 특성화 모형. 그림 5. 창조적 화학공학 인재 양성 전략.
