[특집] 화학공학 특성화 교육 및 교수업적 평가 개선안(II)

화학공학 특성화 교육 및 교수업적 평가 개선안(Ⅱ)

21세기에

따라서 이러한 변화를 수용할 수 있는 교육과정을 개발하고 공급할 필요성이 대두되고 있으며, 각 대학에서는 화학공학 교육 특성화의 필요성을 느끼고 있다.

이에 한국화학공학회 교육연구위원회에서는 학회 차원에서 화학공학의 새로운 교육 패러다임을 제시하기 위해 화학공학 특성화 교육 방안과 ABEEK 화학공학 표준안을 연구하였고, 그 결과를 2006년 가을 학술대회의 화학공학교육 포럼에서 발표하였다. 또한 실제 산업에 응용될 수 있는 실용 학문 분야를 담당하는 이공계 대학교수들의 업적평가가 다른 학문 분야에 비해 불이익을 받지 않도 록 하고, Engineering의 Science화를 막기 위해 공과대학 교수 업적평가 개선안을 제안하였다. 마지 막으로 화학공학 관련 고등학교 교재 내용을 분석하여 21세기 첨단과학기술 분야에 기여하는 바가 큰 화학공학을 제대로 교육시킬 수 있도록 고등학교 교재내용 개선안을 제안하였다.

본 특집에서는 지난 2년간 교육연구위원회 위원들이 연구한 결과를 2호에 걸처 기술하였다. 지난 호에 게재된 1) 21C 화학공학 교육 어떻게 할 것인가, 2) 화학공학 교육 특성화 및 ABEEK 프로그 램(안)에 이어 이번 호에서는 3) 공과대학 교수 업적평가 개선안, 4) 화학공학 관련 고등학교 교재 분석 및 교육내용을 소개하고자 한다.

공과대학 교수의 업적평가는 모든 대학에서 다른 단과대학 교수의 업적평가와 마찬가지로 유사하게 이 루어지고 있다. 그러나 공과대학 교수가 담당하고 있 는 교육과 연구가 다른 단과대학 교수의 그것과는 특 수성이 있음에도 대학 내의 획일화된 평가규정에 근 거하여 평가가 이루어지고 있다는 점에서 적지 않은 문제점이 발견되고 있는 상황이다. 여기서 공과대학 교수의 업적평가의 특수성을 고려한 업적평가의 개선 방향에 대해 논의해 보고자 한다.

대학교수 업적평가의 정의 및 목적

대학교수의 업적평가는 교육 분야에 종사하는 대학 의 교수가 자신에게 부과된 임무를 제대로 수행하고 있는지를 일정기간에 이룩한 업적을 대상으로 검정하 고, 그 결과를 판정한 후 적용함으로써 교수 자신은 물론 대학의 교육 수준을 향상시키고자 하는 활동을 총칭해서 부르는 말로서 평가대상인 교수의 현재 상 태를 확인하고 이를 개선할 수 있도록 격려하는 활동 이다. 이러한 교수의 업적평가는 교수의 교육 및 연구 활동에 대한 공정하고 객관적인 평가를 함으로써, 공 정하고 합리적인 승진 및 재임용 또는 정년보장 임용 의 근거자료를 제공하기 위하여 활용하는 것을 목적 으로 하고 있다.

1942년 미국의 Logan Wilson은「The Academic Man」에서 어떠한 대학이든 공통적으로 직면하고 있 는 가장 심각한 문제는 교수의 책무수행에 대한 ‘적절 한 평가’라고 주장한 이후, 교수업적에 대한 ‘적절한 평가’의 문제는 1960년대 이후 지금까지 40여년 이상 끊임없이 논의되고 있다. 국내의 경우에는 1990년대 후반기에 접어들면서 대학 종합평가 등으로 인한 대 학 간의 실적 경쟁이 치열해 지면서 교수업적의 적절

한 평가기준을 마련하기 위한 노력이 진행 중이다.

대학교수의 업적평가가 교수 자신의 임무수행을 위 한 개선과 격려의 긍정적인 목적으로 이루어지고 있 기는 하지만 이에 대한 부정적인 인식 또한 존재하는 것이 사실이다. 자율을 생명으로 하는 대학교수의 업 적을 제3자가 평가하는 것은 적절하지 못하다는 생각 에서부터 시작하여 자율성이 보장되지 못한 상황에서 의 교수 업적평가는 교수의 전문성이 침해된다는 생 각, 그리고 양적이고 획일화된 평가는 교수의 다양한 책무와 직능을 평가하지 못하기 때문에 상대적인 불 공정한 평가의 불가피성이 있다는 점 등이 그것이다.

그러나 대학교수는 대학의 교육이념의 실현자로서 대 학의 3대 기능인 교육, 연구 및 봉사를 실현하는 책무 를 가진다는 점과 교수의 업적평가가 교육, 연구, 봉사 3개 영역에서 교수의 현재 상태를 확인하고 이를 개 선하는 것을 목적으로 이루어지고 있으며, 실제로 교 수의 업적에 대한 적절한 검정과 feedback을 통해 교 수들의 교육 및 연구업적 성취를 높이는 순기능을 하 고 있다는 점을 고려하면 대학교수의 업적평가의 필 요성은 분명하다고 할 수 있다.

공과대학 교수 업적평가의 특수성 및 현행 평가 방식의 문제점

공과대학 교수는 자연과학대학 교수와는 달리 자연 과학 및 공학이론을 교육하여 실제 산업에 응용할 수 있는 인력을 양성하는 역할을 담당할 뿐만이 아니라 산업체의 애로기술을 진단, 해결하고 첨단기술의 연 구 개발을 담당하는 임무를 가진다. 공과대학 교수의 임무를 충실히 이행하고 있는 교수는 그에 상응하는 업적평가를 받아야 하는 것이 타당하다. 그러나 현재 전국의 각 대학에서 시행되고 있는 대학교수의 업적

공과대학 교수의 업적평가 개선안

조 성 민

성균관대학교 화학공학과, [email protected]

평가는 여러 다른 전공의 교수가 가지는 다양한 임무 와는 관계없이 일률적인 방식으로 이루어지고 있다.

각 대학마다 교수의 업적평가 기준은 서로 조금씩 다 르기는 하지만 공과대학 교수들도 다른 단과대학의 교수들과 유사한 기준으로 업적이 평가되고 있으며 공과대학 교수 본연의 임무에 해당하는 업적은 평가 대상에서 제외되어 있는 경우가 있어서 문제로 지적 될 수가 있다. 현행 공과대학 교수 업적평가에 있어서 문제점을 나열하면 다음과 같다.

(1) 산업체와의 공동연구 성과의 상대적인 저평가 (2) 정량화하기 어려운 산업기여도 미평가 (3) 공학논문의 순수자연과학논문에 비한 상대적인

저평가

이러한 문제점으로 인해 공과대학 교수들은 보다 나은 평가를 받기 위해 산업체와의 실질적인 연구보 다는 기초과학 연구논문의 작성에 더 많은 시간을 소 모하게 되고 이렇게 됨으로써 공과대학 교수들이 산 업발전에 대한 기여도가 점차 낮아지는 문제를 야기 할 우려가 커지고 있다.

과학기술이 점차 발전하고 수준도 점차 높아지면서 기술의 공학적 측면보다는 보다 근본적인 기초과학적 측면이 더욱 강조되고 있는 것은 어쩔 수 없는 추세이 다. 국내의 산업기술의 발전을 위해서도 장기적인 안 목에서 발전을 도모하기 위해서는 원천기술에 관한 더욱 활발한 연구가 요구되며, 기업체의 성패가 기술 혹은 생산품의 양 보다는 질적인 향상에 더욱 많이 좌 우되기도 한다. 그럼에도 불구하고 공과대학 교수들 의 산업 발전을 위한 실질적인 산업체 참여 또한 국가 의 발전을 위해 매우 중요하다. 산업체 참여를 통한 공과대학 교수들의 활동은 산업체 연구비 수주로 업 적에 일부분 평가될 수 있지만 과학논문의 저작으로 이어지기에는 어려움이 있기 때문에 공과대학 교수들 의 이러한 중요한 활동의 가치가 상대적으로 저평가 되고 있다는 점이 지적될 수 있다.

산업체와 더불어 개발된 기술적 성과는 산업체가 직접 그 혜택을 볼 수는 있지만 이러한 성과는 참여한 교수의 업적평가에 반영되기 어렵기 때문에 산업체의 발전, 즉 국가 산업발전의 기여도가 어떠한 방법으로 든 교수의 업적평가에 반영될 수 있도록 하는 것은 매 우 중요하다고 할 수 있다.

산업체와 공동으로 얻게 되는 공학적 성과는 산업 체의 기밀이나 혹은 산업체 고유 기술이라는 특수성 으로 인해 연구 논문으로서 작성되기에 어려움이 있 으며 연구 논문이 작성되고 업적으로서 평가되었다고 하더라도 투여된 연구 활동의 양에 비해서 그리고 공 학저널의 평가가 기초과학저널의 평가점수에 비해 상 대적으로 낮기 때문에 논문으로서의 업적 평가는 엄 정한 연구 활동의 평가를 위해서는 부족하다고 할 수 있다. 이러한 결과로서 공과대학 교수들이 평가 점수 의 배점이 높은 기초과학논문을 위한 연구 활동량이 많아지고 있으며 산업체와의 직접적이고 실제적인 연 구 활동은 점차 줄어들고 있다.

국내의 모든 대학에서 이루어지고 있는 교수의 업 적평가는 논문업적을 평가하는 경우에 논문의 개수뿐 만이 아니라 논문의 영향계수(impact factor)에 가중 치를 두어 평가하고 있다. 대학마다 특수한 평가방식 이 있기는 하지만 영향계수가 상위 30%이내에 드는 논문의 경우에 논문의 기준 점수에 20%를 가산한다 거나 혹은 영향계수가 2이상인 경우에는 일정한 점수 를 가산하는 등의 평가방식이 이루어지고 있다. 여러 대학에 대하여 논문의 영향계수가 전체 논문업적 평 가에 미치는 영향을 조사해 보면 영향계수가 큰 논문 을 작성하는 경우에 논문업적 평가 총 점수에 대해 평 균적으로 약 50% 정도가 증가하는 것으로 나타났다.

공학 분야의 논문의 평균 영향계수는 [그림 1]에 보인 바와 같이 1.0 미만으로 다른 분야의 논문의 평 균 영향계수에 비해 상대적으로 매우 낮은 것으로 나 타났다. 공학 분야 논문의 낮은 영향계수로 인해 공과 대학 교수들의 평가점수는 영향계수로 인한 가중치가 높은 다른 분야의 논문에 비해 낮을 수밖에 없다.

또한, 산학협력연구의 결과로서 얻어지는 특허실적 의 경우에는 전국 대학 중 95% 이상의 대학에서 연 구업적으로 인정하여 평가가 되고 있으나 대부분의 경우에 국내특허는 국내논문에 비해 그리고 국외특허 는 국외논문에 비해 낮은 점수로 평가가 이루어지고 있다. 기술이전실적은 약 15% 정도의 대학에서만 업 적으로서 인정되고 있으며 인정이 되고 있는 대학에 서도 평균적으로 약 2,500만원의 기술이전실적이 국 내특허 1건 정도로 평가되는 등 산학협력연구의 결과 로서 얻어지는 실적물이 논문실적에 비해 매우 낮은 평가가 이루어지고 있다고 할 수 있다.

국내외 대학의 공과대학 교수 업적평가 방법의 비교

국내 여러 대학교에서 시행 중인 공과대학 교수의 업적평가는 교수들의 승진 및 재임용, 혹은 다른 인사 고과를 위해서 이루어지고 있다. 일반적으로 대학교 는 여러 단과대학으로 이루어져 있기 때문에 단과대 학마다의 특수성을 고려하여 업적평가를 위한 배점은 단과대학마다 다른 것이 보통이다. 그러나 업적평가 를 위한 항목은 모든 단과대학에 따라 거의 일정하기 때문에 특정 단과대학의 특수성을 감안하기 위한 항 목의 추가가 필요하다고 할 수 있다.

국내 대부분의 대학교에서는 교수의 업적평가의 큰 항목으로서 교육, 연구, 봉사의 세 개의 구분을 두어

평가를 시행하고 있다. 이 중에서 연구에 관련한 부분 은 기관마다 명칭은 서로 다르지만 일반적으로 연구 논문, 연구저술서(단행본), 연구비 및 특허, 학술회의 및 수상 등 4개의 항목으로 나누고 있다. 각 항목에 대한 비중은 기관마다 다르며 일반적으로는 연구비 배점을 100% 기준으로 할 때 연구논문(국제A급) 100~300%, 연구저술서 100%, 학술회의 및 수상 30% 정도로 연구논문의 중요도가 높은 것으로 나타 났다. 연간 연구비가 1억원인 경우가 국제A급 연구논 문 1편 정도로서 연구비의 규모에 비해 업적평가 비 중이 다소 낮은 것으로 평가된다.

국외 대학, 특히 미국의 경우에는 공과대학 교수가 직접 작성한 실적보고서를 대학의 업적평가위원회에 서 종합적으로 평가하여 이루어진다. 국내의 대학과 의 다른 점은 미국대학에서는 연구업적의 목록을 작 성하되 각각의 업적을 점수화하지 않고 종합적인 평 가가 이루어지는 반면, 국내 대학의 경우에는 연구업 적을 보다 정량적인 기준표를 사용하여 점수화하여 이루어진다는 점을 들 수 있다.

또한, 국내나 미국대학의 경우 모두에 있어서 연구 비 실적이 통상 1억원 정도의 연구비 수주가 SCI 논 문 1편 수준으로 계상되고 있으나, 미국대학의 경우에 는 승진이나 재임용을 위해 SCI 논문 수의 최소 규정 이 없는 것에 반해 국내 대학의 경우에는 승진을 위한 SCI 논문 수의 최소 규정이 항상 있으며 최소 규정도 1편을 훨씬 상회하기 때문에 상대적으로 연구비 실적 이 논문 실적에 비해 중요도가 낮게 평가되는 편이다.

한편, 미국대학의 경우에는 조교수에서 부교수로의 승진은 교육, 연구능력을 주로 평가하고 부교수에서 정교수로의 승진은 승진대상 교수의 객관적인 외부평 가에 초점을 맞추고 있으나 국내 대학의 경우에는 모 든 승진에 대한 평가가 질적인 수준 보다는 양적인 연 구실적을 위주로 평가되고 있다는 점도 큰 차이라고 할 수 있다.

중국의 공과대학의 경우에는 연구업적 심사에 있어 서 산학협력에 큰 비중을 두고 있는 점이 국내의 경우 그림 1. 학문분야별 논문의 평균 영향계수 표.

와는 크게 다르다. SCI 논문의 평가점수보다 학술저 작, 특허 등에 더욱 높은 점수를 부여하고 있으며 국 가 및 성급 수상실적의 경우도 SCI 논문실적 보다 높 은 비중으로 평가가 이루어지고 있다.

중국 공과대학의 또 하나의 차이점은 SCI 논문뿐만 이 아니라 EI(Engineering Index), ISTP(Index to

Scientific & Technical Proceedings) 논문도 같은 배점으로 평가가 이루어지고 있다는 사실이다.

한편, 국내의 경우에도 점차 산학협력의 중요성을 인식하게 되면서 2단계 BK21 사업의 참여교수 업적 평가에서는 연구논문 보다는 산학협력 연구비, 기술 이전, 특허 등 산학협력실적의 비중을 높이 평가될 수 있도록 하고 있다. 향후 국내 대학에서의 업적 평가의 경향도 이러한 방향으로 개선될 것으로 예상된다.

공과대학 교수 업적평가 개선안

2단계 BK21 사업을 위한 교수 업적평가 기준은 연 구논문의 평가비중을 100%라고 할 때 산업체 R&D 연구비 수주액을 100%, 연구 성과의 민간기술이전 25%, 그리고 산학간 인적 물적 교류실적을 15% 정도 로서 산업체와의 공동연구에 관한 평가비중을 140%

까지 높인 것이 특징이다. 또한 정부 R&D 연구비 수 주액도 75%로 높여서 평가함으로써 논문 이외의 실 적평가를 대폭 강화한 것이 특징이다. 이러한 변화는 앞서 기술한 공과대학 교수 업적평가의 특수성과 문 제점이 많은 부분 보완된 결과로서 향후에도 이와 같 은 변화는 공과대학 교수의 업적평가에 반영되어야

Nature, Science 8편의 SCI 논문

SCI, EI 0.046173

ISTP 0.042527

SCI 인용 1차 0.030377

전국 성 학술논문 0.012151

지방 성 학술논문 0.006075

저서 0.121507

국제수준 연구 성과 0.121507

국내최초 연구 성과 0.072904

국내선진 연구 성과 0.048603

기타 연구 성과 0.024301

취득 특허 0.060753

국가 급 수상 0.243013

성, 부 급 수상 0.121507

시급 수상 0.048603

표 1. 중국 공과대학의 업적별 평가점수

지표 점수

정부 R&D 수주실적 정부연구비 건수 및 –

학술연구 (10%) 수주 액

(25%) SCI 논문 수 및 IF –IF 반영비율 하향 조정

연구실적(15%) –EI 논문 평가

특허 건수 –논문과 유사한 점수로 평가

–산업체 연구과제는 3천만원을 연구실적 1건과 산업체 R&D 수주실적 산업체연구비 건수 동등하게 인정

(15%) 수주 액 –다년간 과제의 경우에는 년수가 증가할수록 10%

산학협력연구 가산점 부여

(25%) 연구 성과의 민간이전 기술이전 및 사업화 –기술료 수입은 1천만원을 연구실적 1건으로 인정

실적(5%) 건수

산학 협력 우수교수 산학 협력 우수교수 –정부 표창

수상 실적(5%) 수상 건수 –기업단체 및 학회 표장

총 50%

표 2. 공과대학 교수 업적평가 개선안

평가 영역 평가 항목 평가 지표 비고

할 것으로 판단된다.

공과대학 교수들도 세부 전공에 따른 다양성이 존 재하기 때문에 이에 대한 다양한 평가는 필수불가결 한 것으로 판단된다. 공과대학 교수의 업적평가를 할 때 전공의 다양성을 보완하기 위한 하나의 방안으로 학술연구 혹은 산학협력의 평가 비중을 평가를 받는 교수 각자가 선택할 수 있도록 평가트랙을 정할 수 있 다. 예를 들어, 일반트랙의 경우에는 학술연구와 산학 협력연구의 비중을 50:50으로 하고, 학술연구중심트 랙의 경우에는 비중을 80:20, 그리고 산학협력연구트 랙의 경우에는 20:80 등으로 구분하여 시행될 수 있 을 것이다. 학술연구와 산학협력연구의 평가기준은 2 단계 BK21의 기준을 유사하게 활용하되 기술료수입, 산업체연구비의 비중을 상향조정하고 수상에 따른 가

중치를 높이는 것이 공과대학 교수의 업적평가 공정 성에 도움이 될 것으로 판단된다.

결론

대학에서 교수의 업적평가 기준을 단과대학마다 달 리하는 것은 원리상으로 옳기는 하지만 시행 상에는 많은 문제점이 있을 것으로 판단된다. 전공의 다양성 은 고려되어야 하지만 평가의 공정성 또한 전공별로 다르지 않아야 하기 때문에 매우 어려운 문제라고 할 수 있다. 그럼에도 불구하고 공과대학 교수의 연구가 산업의 발전과 유기성을 가지기 위해서는 공과대학 교 수의 업적평가의 변화는 불가피할 것으로 전망되며 공 과대학 교수의 업적평가 방법의 개선을 위해서 향후 많은 활발한 논의가 이루어져야 할 것으로 판단된다.

고등학교 화학공학 교재 분석 및 교육 내용 개선(안)

김 창 구

아주대학교 화공신소재공학부/에너지시스템학부, [email protected]

서론

21세기는 첨단 과학기술의 발전으로 인하여 지속 발전이 가능한 사회, 유비쿼터스 네트워킹 사회, 그리 고 건강한 생명 사회로 나아가고 있다. 이러한 국가·

사회적 변화에서는 창의성과 개성에 바탕을 둔 지식 이 경쟁력을 좌우하는 요인으로 부상하고 있어, 국부 창출과 직결되는 창조적 기술 개발 및 혁신이 성공적 으로 이루어져야 21세기 선진국가로 발돋움 할 수 있 다. 따라서 과학기술 개발 및 혁신의 주체인 과학기술 자의 양성이 과학기술의 발전이 되고 곧 국가 경쟁력 의 근간이 된다.

이렇게 중요한 과학기술자의 양성은 한 순간에 이 루어지지 않는다. 초·중·고등학교 교육에서부터 체 계적이고 효율적인 교육이 지속적으로 이루어져야지 만 우수한 인재를 양성할 수 있다. 그리고 과학의 중

요성을 일깨우고 즐거우면서고 이해하기 쉬운 교육이 되어야 학생들이 과학에 대해 관심과 열정을 가질 수 있다. 그러나 현재 고등학교 교육에서는 대학입시 위 주의 단기적이고 이론 위주의 암기 교육으로 인해 과 학 교육에서 학생들의 학업성취 능력은 높지만 흥미 는 매우 낮은 ‘학업성취-흥미 간의 불일치 현상’이 나 타나고 있다. 또한 현재 사회적 분위기와 과학 분야의 교육이 제대로 이루어지지 않아 ‘이공계 기피현상’이 심화되어, 우리 과학기술의 미래를 이끌어나 갈 우수 한 인재 양성에 큰 어려움을 겪고 있다.

특히 화학공학의 경우, 학생들에게 소개되는 화학 공학의 내용이 부족하여 정확히 무엇을 하는 분야인 지 알지 못하는 학생들이 많다. 또한 현재 고등학교 교재에서 소개되는 화학공학 관련 부분도 과거의 전 통적인 화학공학 내용에 지나치게 치우쳐 진부하고

힘든 분야라 느낄 수 있으며, 21세기 첨단 과학기술의 발전에서 핵심적인 역할을 하고 있는 화학공학의 중 요성을 알리지 못하고 있다.

이러한 문제점을 인식하고 한국화학공학회 교육연 구위원회에서는 이공계 지원 활성화를 위한 화학공학 관련 고등학교 교재 개선안 사업을 시작하였다. 2005 년에는 고등학교에서 사용하는 화학공학 자료를 조사 하였으며, 2006년에는 조사된 자료를 바탕으로 고등 학교 화학공학 관련 내용 개선(안)을 작성하였다. 본 고에서는 고등학교 교재에 소개되는 화학공학 내용의 현황 파악을 통하여 문제점을 찾고 그 문제점을 극복 하기 위한 교육내용의 개선안을 소개하고자 한다.

본론

1) 고등학교 교재에서의 화학공학 내용의 현황 고등학교 교재에서 화학공학이 어떻게 소개되고 있 는지를 일반계 고등학교와 공업계 고등학교의 경우로 나누어 조사하여 그 내용을 검토하였다.

① 현재 일반계 고등학교 교재에서의 화학공학

제7차 교육과정에서 과학기술 과목 군은 ‘수학’, ‘과 학’, ‘기술가정’의 3개의 교과로 나뉘어져 있으며 ‘과 학’ 교과는 물리1, 2, 화학1, 2, 생물1, 2, 지구과학1, 2 의 8개 과목으로 구성되어 있다. ‘기술가정’ 교과에는 농업화학, 공업기술, 기업경영, 해양과학, 가정과학, 기 술과학, 정보사회와 컴퓨터의 7개 과목이 있다.

이중에서 화학공학이 소개되어 있는 과목인 공업기 술 과목의 내용 구성은 다음과 같다.

공업기술의 개요 소개

4대 공학(공업)별로 각 공업 기술 설명: 기계공업, 전기전자공업, 화학공업, 건설공업, 기타공업 공업 기술의 발전과 미래

참고로 교학사, 일진사, 대한교과서 등의 3개 교과 서에 소개된 4대 공업의 분량 및 구성 비율의 현황은 [표 1]과 같다.

일반계 고등학교 공업기술 과목 교재에서 소개된

화학공학의 내용은 각 교과서별로 대동소이하고 그 내용은 다음과 같다.

ⅰ) 화학공업의 발달 및 전망

한국의 화학공업을 석유화학공업 발달 중심으로 기술

ⅱ) 화학공업의 특징

장치산업, 자본집약 산업, 제품 생산의 계열화, 연 구 집약 산업, 환경 공해 방지 기술, 에너지 다소 비 공업

ⅲ) 화학공학의 분류

화학공업에 의하여 생산되는 제품의 종류에 따라 서 화학공업을 무기화학공업과 유기화학공업으로 분류하고, 무기 혹은 유기화학공업에서 중요한 기 술들의 기초적인 개념 설명과 이들 기술들의 응용 분야에 대하여 서술[표 2]

ⅳ) 단위조작 소개

단위 조작명과 그 기능을 한 개의 표 혹은 용어 설 명 정도로 간단히 소개

일반계 고등학교 교재에서 소개되는 화학공학 내용 의 검토 결과는 다음과 같다.

공업기술 과목에 화학공학의 내용이 소개되어 있지 만, 공업 과목을 선택하고 있는 일반계 고등학교 수 자체가 매우 적어 고등학생들이 화학공학을 접할 수 있는 기회가 적다. 예를 들면, 서울의 경우 199개 일반계 고등학교 중에서 공업기술을 가르치는 학교 는 20개교 밖에 되지 않는다.

[표 1]을 보면 공업기술 과목에 소개되는 화학공학 의 분량은 기계, 전기전자, 건설공업에 비하여 절반 수준으로 적게 할애되어 있어 화학공학이 타 공업보 다 중요도가 떨어지는 분야라고 인식될 우려가 있다.

[표 2]에서 볼 수 있는 것처럼 소개된 화학공업의 내용도 지나치게 석유화학공업 위주로 서술되어 있 고 1960년대부터 1980년대까지의 내용을 중심적으 로 다루고 있어 화학공학이 진부하고 시대에 뒤떨 어진 내용을 다루는 분야라고 생각되어질 수 있다.

전통적인 화학공학 분야뿐만 아니라, 21세기를 맞

이하여 화학공학의 변화 및 첨단 과학기술 분야에 서 차지하는 화학공학의 중요성을 강조하여 화학공 학이 21세기 과학기술산업의 발전을 주도해 나갈 학문 분야임을 알릴 필요가 있다.

② 현재 공업계 고등학교 교재에서의 화학공학

공업계 고등학교는 심화선택 과목의 선정에 따라 전공이 나뉘며 화학공학에 관련한 전공은 화학공업과 가 있다. 화학공업과에서 개설하는 교과목은 제7차 교 육과정에 따르면 공업화학, 단위조작, 제조화학, 화공 계측제어, 발효공업, 식품공업, 섬유재료, 환경공업, 수

질환경, 폐기물관리와 같은 10개 정도의 교과목이 있 다. 그 중에서 공업화학, 제조화학, 단위조작 과목의 교재 내용은 [표 3]과 같다.

공업계 고등학교 교재에서 소개되는 화학공학 내용 의 검토 결과는 다음과 같다.

공업계 고등학교에서 배우는 현 교과목은 대학교의 화학공학 관련 curriculum과 거의 동일하다.

흥미와 이해위주의 교육이 아닌 기술교육 위주로 교재가 편성되어 있어서 고등학교 학생들이 배우기 에는 어려운 점이 많다.

모든 교과목의 교재가 대학교의 교재를 번역한 체 제로 되어 있고 내용만 조금 쉽게 설명한 정도의 교 재를 사용하고 있다. 따라서 대학교에서의 화학공 학 교육도 화학공학 전체의 윤곽을 이해시키기 어 려운 점이 있다는 것을 고려할 때 고등학교 화학공 학 교육 편제는 분명 문제가 있는 것으로 판단된다.

산 알칼리공업: 황산제조, 염산제조, 질 산제조, 암모니아 합성, 탄산나트륨 제 조, 전기화학 등

무기화학공업 비료공업: 질소 비료, 인산 비료, 칼륨 비료, 복합 비료 등

전기화학공업 환경화학공업

석탄을 이용한 기술: 석탄의 건류, 석탄 의 가스화, 석탄의 액화 등

유기화학공업

석유를 이용한 기술: 석유정제 기술 (분별증류, 탈황공정, 열분해, 개질 등), 도시가스 제조 기술, 석유화학공업, 합 성 고분자 화합물 (합성수지, 합성섬유, 합성고무 등)

기타 화학공업 펄프 및 제지기술, 유지기술, 도료 및 염료기술 등

표 2. 일반계 고등학교 공업기술 과목 교재에서 소개 되는 화학공학의 분류 및 내용

분류 내용

물질의 화학, 무기물 화학, 유기물 화학, 공업화학 열에너지 화학, 환경오염, 위험물의 안전

관리

무기화합물의 제조, 전기화학공업, 석유 제조화학 화학공업, 고분자 화학, 유지공업, 화학

공장 관리

단위조작 화공양론, 유체, 열전달, 물질전달, 분체, 화공기계

표 3. 공업계 고등학교 화학공학 관련 교과목 교재의 내용

과목명 내용

표 1. 일반계 고등학교 공업기술 교과서에서 4대 공업기술의 설명 부분 현황

교학사 일진사 대한교과서

분량 (pages) 구성 비율 (%) 분량 (pages) 구성 비율 (%) 분량 (pages) 구성 비율 (%)

기계공업 48 25.3 50 29.4 52 26.9

전기전자공업 48 25.3 48 28.2 45 23.3

화학공업 22 11.6 11 6.5 20 10.4

건설공업 46 24.2 44 25.9 50 25.9

기타공업 26 13.6 17 10.0 26 13.5

③ 고등학교 교재에서 소개되는 화학공학의 내용에 대한 총괄 평가

고등학교의 화학공학 관련 교재의 내용이 교육과정 이 바뀌면서 계속 개정되어 현재의 교재는 2003년 에 제7차 교육과정에서 개정된 내용이 사용되고 있 으며, 세부 내용이 아주 낙후되어 있거나 지적될 만 한 오류는 있지 않은 것으로 판단된다.

화학공학에 관한 교과목의 내용은 그 편제가 대학 교의 화학공학 전공 편제를 그대로 답습하고 있으며 천편일률적이어서 개선이 요구된다. 고등학교 교재 의 경우에는 화학공학을 흥미롭게 소개할 수 있는 수준의 내용으로 바뀌어야 할 것으로 판단된다.

일선의 공업 고등학교 교사의 지적 사항도 학생들 의 수준에 비해 교과목이 너무 어렵고 내용이 방대 하여 효과적인 교육이 어렵다는 점이다.

2) 고등학교 교육과정에 포함되어야할 화학공학 교육 내용(안)

그 동안 세상에 존재하지 않았던 물질을 만들어 내 기 위해서는 여러 가지 복합적인 반응이 필수적이고, 또한 개발이 완료된 기술의 혜택을 모든 사람이 골고 루 누리기 위해서는 안정적이고 경제적으로 기술을

구현해 낼 수 있는 최적의 공정을 통한 양산 기술이 필요하다. 따라서 공학 중에서 반응과 공정을 다루는 유일한 학문인 화학공학은 어떤 기술과 제품이든 그 것을 구현하는데 필수적으로 활용될 수밖에 없다.

전통적으로 화학공학은 새로운 물질의 구현과 그 물질로 만들어진 제품의 대량생산에 있어 핵심적인 역할을 수행해왔고, 화학공학에서는 이를 잘 수행할 수 있도록 물질과 공정에 관한 여러 주제들을 다루고 있다. 이러한 화학공학의 내용은 21세기에 들어서 급 속히 발전하고 있는 생명공학 기술(BT), 정보통신 기 술(IT), 신재생에너지 및 친환경 기술(ET), 나노 기 술(NT) 등의 분야에도 많은 공헌을 하고 있어서 21 세기 기술 패러다임에서 화학공학은 매우 중요한 역 할을 담당하고 있다.

그러나 앞서 살펴본 바와 같이 현재 고등학교 교재 에서 소개되는 화학공학은 내용이 진부하고 화학공학 의 변화를 제대로 반영하지 못하고 있다. 그래서 21세 기 기술 패러다임에서도 중요한 역할을 하고 있는 화 학공학의 내용을 올바르게 소개하기 위하여 고등학교 교육과정에 포함되어야 할 화학공학의 교육 내용(안) 을 다음과 같이 작성하였다.

고등학교 교육과정에 포함되어야 할 화학공학의 교육 내용(안)

1. 화학공학의 특징

화학공학은 원료를 알맞은 형태로 준비하고, 반응이 일어날 수 있도록 열, 압력, 촉매 등을 가하고 이 를 물리·화학적으로 처리하여 인류에게 필요한 제품의 경제적·안정적 생산을 다루는 학문 합성섬유, 합성수지, 합성섬유, 석유제품에서부터 최첨단 디스플레이, 전자부품, 반도체소자, 자동차 부품, 건축자재에 이르기까지 화학공학을 이용한 제품은 다양

2. 화학공학의 현황 및 전망 (1) 화학공학의 현황

산업혁명시대에 섬유산업의 근대화에 중요한 역할을 담당한 산·알칼리 제조기술이 근대 화학공

업의 근원

염료공업의 발전으로 합성화학공업이 급성장하였고, 아스피린을 위시한 의약품 합성이 시작 2차 세계대전 이후 석유화학공업시대로 접어들면서 석유를 바탕으로 한 다양한 화학제품을 공급 1990년대 이후 다른 공업과 접목되어, 반도체, 디스플레이, 신소재 개발, 신약개발 등에서도 중요 한 역할

(2) 화학공학의 전망

앞으로의 화학공학은 정보기술, 나노기술에서 필요한 최첨단 소재를 개발하고, 소자의 제조에서 핵심적인 역할을 할 전망

생명공학과 접목되어 유용한 생체물질을 합성하고 대량생산을 가능하게 할 것임.

인류전체의 문제인 환경오염과 신재생에너지 개발에서도 앞장설 것으로 기대

3. 화학공업의 분류 (1) 석유화학공업

가. 석유화학공업의 중요성

원유를 물리·화학적인 공정을 통해 정제하여 석유제품과 반제품을 제조하거나 이를 원료로 하 여 화학제품을 만드는 공업

산업의 원동력인 에너지의 공급과 더불어 연료 공급의 중요한 원료기반으로서, 국가의 기간산업 의 역할 및 산업기술의 발전에 일익을 담당

다양한 용도의 생활필수품 원재료를 공급함으로써 경제활동의 유지와 성장에서 필수 불가결한 산업

나. 주요 석유화학공업

원유를 정제하여 액화석유가스, 휘발유, 나프타, 등유, 경유, 중유 등의 석유제품을 만드는 공업 나프타와 같은 석유제품이나 천연가스를 원료로 하여 에틸렌, 프로필렌, 벤젠, 톨루엔 등 기초 화 학제품을 만드는 공업

(2) 고분자화학공업

가. 고분자화학공업의 중요성

책이나 잡지의 표지, 컴퓨터, TV 같은 가전제품에서부터 자동차의 부품, 비행기의 부품, 디스플 레이 재료까지 그 사용 범위가 광범위

전자 및 반도체 산업 등에서 신제품을 개발하기 위해서는 새로운 합성 고분자 물질이 필요 나. 주요 고분자화학공업

천연 수지와 성질이 비슷한 합성 고분자 화합물을 이용하는 합성수지 공업

고분자를 우리에게 유용한 형태로 가공하여 전기전자 부품, 자동차 부품, 건축자재, 파이프 같은 제품을 생산하는 고분자가공 산업

고분자 물질로 되어 있는 섬유와 관련된 합성섬유 공업

SBR, BR 등 범용 합성고무를 생산하고 이를 이용하는 고무공업 그 외 공업 (플라스틱/고무첨가제 공업 등)

(3) 재료화학공업

가. 재료화학공업의 중요성

각종 제품을 사용목적에 맞게 기능과 성질을 갖도록 설계·제조·가공하는 공업으로 다른 산업 발전의 기반이 됨.

반도체소자는 초고순도 반도체 물질을 가공·생산해 반도체 소재를 개발할 수 있었기 때문에 비 로소 가능했음. 광재료, 디스플레이재료 등의 발전으로 디스플레이 산업, 정보통신 산업이 발전 할 수 있었음.

미래의 혁명을 몰고 올 것으로 보이는 첨단기술의 발전도 새로운 재료의 뒷받침 없이는 불가능 나. 주요 재료화학공업

전통적인 철강재료, 시멘트, 유리, 파인 세라믹스 공업

정보통신 분야에서 사용하는 신소재 메모리, 디스플레이의 재료를 개발 생산하는 공업

유전자 치료에 사용되는 유기생체 재료, 인공 신체조직에 이용되는 무기생체 재료를 만드는 바 이오 소재산업

탄소나노튜브 등을 이용한 나노소재 산업

고온강도가 우수하고 기존 재료보다 훨씬 가벼우며 화학적 특성이 우수한 항공우주재료 산업 (4) 생물화학공업

가. 생물화학공업의 중요성

미생물, 동식물 등 생물체의 물질 및 정보를 이용하여 농산물, 의약품 등 재생 가능한 자원으로 부터 인류가 필요로 하는 각종 유용물질을 경제적으로 생산하는 공업

생물화학공업은 근래에 생명과학이 급속히 발달함에 따라 식품, 의약품 등 다양한 상업제품을 생산할 수 있었으며, 21세기 인류의 번영과 복지를 위한 핵심 공업으로 각광받고 있음.

기초기술의 개발효과를 필요로 하는 사람들에게 전달하기 위해서는 이를 고농도 세포배양, 대규 모화, 공정 자동화를 통한 효율적 산업화, 상업화하여 제품을 생산하는 생물화학공업이 중요함.

의약, 환경, 농업, 에너지 등 산업적 응용 범위가 넓고 소량 다품종의 고부가가치 제품 창출이 가 능한 공업

나. 주요 생물화학공업

항생제, 단일클론항체를 이용한 치료제, 백신, 진단시약 등의 의약품 개발 산업 폐수처리용 미생물제제나 생물고분자를 이용한 산업

생체 및 생물 촉매를 이용하여 항생물질, 생체물질 등을 만들고, 생물반응기를 이용하여 물질의 분해, 합성, 변환과 관련된 산업

(5) 에너지·환경 화학공업

가. 에너지·환경 화학공업의 중요성

결론

21세기에 접어들면서, 세계화가 가속되고 지식기반 의 사회로 변화하고 있다. 따라서 창의적인 과학기술 의 개발 및 혁신이 없이는 국가경쟁력을 유지할 수 없 다. 그러나 이공계 기피현상이 심화되고 이공계 신입 생의 수학능력도 저하되고 있어, 국가의 성장 동력인 과학기술 인재 양성에 있어 큰 우려가 아닐 수 없다.

본 고에서는 이공계 활성화 및 화학공학을 제대로 알리기 위한 방안으로 화학공학을 소개하는 고등학교 교재의 내용을 살펴보았다. 그 결과 화학공학에 대한 내용이 다른 공학에 비해 비중이 적고 시대에 흐름에 맞지 않았고 이로 인해 학생들의 관심 및 흥미를 유발 시키지 못할 우려가 있다. 그러나 21세기 과학기술 (IT, NT, NT, ET)의 중심에는 화학공학이 있으며, 화학공학의 발전 없이는 과학기술 선진국으로 발돋움

하는데 어려움이 있다는 것은 자명한 사실이다. 이에 첨단기술에서 화학공학이 어떻게 이용되고 있는지 살 펴보았으며, 21세기 기술 패러다임에서도 중요한 역 할을 하는 화학공학의 내용을 반영하는 화학공학 교 육내용 개선(안)을 작성하였다.

이 개선안이 화학공학의 발전과 이공계 활성화 방 안에 도움이 되길 바란다. 또한 이 개선안과 함께 교 육 환경, 입시제도, 교사의 변화가 동시적으로 이루어 진다면 우리 과학기술의 미래는 밝아질 것이다.

향후 추진 계획으로는, 교육인적자원부의 교재 편 찬 관련 담당자와의 간담회를 통하여 한국화학공학회 의 입장을 전달하고, 향후 교과서의 목차를 정하는 과 정에서 한국화학공학회 소속 인력이 적극적으로 참여 하여 교과서 집필에 양향을 줄 수 있도록 교육인적자 원부와의 관계를 유지하도록 노력할 것이다.

환경오염을 해결하고 신재생에너지를 개발하는데 반드시 필요 나. 주요 에너지·환경 화학공업

환경오염 물질의 생성을 최소화하는 새로운 공정기술 개발

오염물질의 외부 방출을 최소화하는 분리 기술, 폐수처리 기술, 자동차 매연 제거 기술과 관련된 산업

환경친화적인 상품 개발과 재활용 기술 개발과 관련된 산업

수소와 산소를 이용하여 전기화학적인 반응이 일어나게 하여 전기를 얻는 연료전지 산업 화석에너지의 대체 방안으로 떠오른 수소에너지 관련 산업

청정에너지 자원인 태양에너지, 바이오에너지, 풍력에너지, 지열에너지 개발 산업