전기공학은 전기와 관련된 모든 시스템의 설계, 분석, 구현 및 유지보수를 다루는 학문이다. 현대 사회에서 전기공학은 에너지 생산, 전송, 분배부터 통신, 전자기기, 자동화 시스템에 이르기까지 다양한 분야에서 필수적이다. 전기공학의 발전은 인류가 에너지를 효율적으로 사용하고 새로운 기술을 개발할 수 있는 길을 열어주었다.
전기공학 은 19세기 초부터 시작된다. 1800년대 초, 알레산드로 볼타가 전지를 발명하면서 전기공학의 기초가 마련되었다. 이후 1820년대에는 안드레 마리 앙페르가 전자기 현상에 대한 연구를 통해 전자기학의 토대를 세웠다. 1831년, 마이클 패러데이는 전자기 유도를 발견했으며, 이는 발전기와 변압기 기술의 기반이 되었다. 패러데이의 연구는 전기와 자기의 관계를 이해하는 데 중요한 역할을 했으며, 제임스 클러크 맥스웰은 이를 바탕으로 전자기 이론을 수립해 전기공학의 이론적 기초를 확립했다.
19세기 후반과 20세기 초에는 토머스 에디슨과 니콜라 테슬라가 전기 공급 시스템의 발전을 이끌었다. 에디슨의 직류(DC) 시스템과 테슬라의 교류(AC) 시스템은 전력 전송 방식에서 큰 논쟁을 불러일으켰으며, 결과적으로 AC 시스템이 채택되어 전기공학의 현대적 발전에 기여했다. 이러한 역사적 배경을 바탕으로 전기공학은 오늘날 우리가 사용하는 전력망, 전자기기, 통신 시스템의 기초를 형성하게 되었다.
전기공학과에서는 다양한 전기 및 전자 시스템에 대한 이론과 실습을 학습하며, 이를 통해 학생들은 전기적 문제를 분석하고 해결하는 능력을 키운다. 주요 연구 주제와 학습 과목은 다음과 같다.
첫 번째 회로 이론 및 분석은 전기공학의 기초로, 전압, 전류, 저항, 커패시터, 인덕터 등 전기 회로의 기본 요소를 다룬다. 학생들은 직류(DC)와 교류(AC) 회로의 분석 방법을 배우며, 키르히호프의 법칙과 옴의 법칙 등을 활용해 회로 내 전류와 전압을 계산하는 방법을 익힌다. 이 과목은 회로 설계 및 분석의 기본 지식을 제공한다.
두 번째 전력공학은 전력의 생산, 전송, 분배 및 변환을 다루는 과목이다. 학생들은 발전소의 구조와 작동 원리, 변압기와 전력선의 특성, 고압 송전과 분배 시스템에 대해 학습한다. 또한, 전력 시스템의 안정성 분석과 스마트 그리드 기술도 연구하게 된다.
세 번째 전자기학은 전기장과 자기장의 원리와 그 상호작용을 다룬다. 이 과목에서는 맥스웰 방정식을 통해 전기와 자기 현상을 수학적으로 분석하고, 전자파의 전파 특성을 이해한다. 전자기학은 무선 통신, 레이더, 전자기파 응용 기술의 기반이 된다.
네 번째 신호 처리 과목에서는 아날로그와 디지털 신호의 표현 및 변환, 필터 설계, 푸리에 변환 등을 다룬다. 학생들은 신호의 주파수 성분을 분석하고, 잡음 제거 및 데이터 압축과 같은 신호 처리 기술을 배우게 된다. 신호 처리 기술은 통신, 음성 인식, 영상 처리 등 다양한 분야에서 활용된다.
다섯 번째 제어 시스템 과목은 시스템의 동작을 제어하고 안정성을 확보하는 방법을 다룬다. PID 제어기, 피드백 시스템, 상태 공간 분석 등 다양한 제어 방법을 학습하며, 이를 통해 학생들은 로봇, 자동화 설비, 공정 제어 시스템의 설계 및 분석 능력을 기른다.
여섯 번째 전력전자 과목은 전기 에너지를 변환하고 제어하는 기술을 다룬다. 인버터, 정류기, DC-DC 변환기 같은 전력 변환 장치의 설계와 작동 원리를 배우며, 재생 에너지 시스템, 전기차 충전기 등 다양한 응용 사례를 다룬다.
일곱 번째 통신공학에서는 아날로그와 디지털 통신 시스템의 원리, 변조 및 복조 기술, 신호 코딩 등을 학습한다. 학생들은 무선 통신, 광섬유 통신, 네트워크 시스템의 구조와 동작 원리를 이해하며, 최신 통신 기술의 동향도 함께 학습한다.
여덟 번째 디지털 시스템 설계는 논리 게이트, 플립플롭, 카운터 등 디지털 회로의 기본 요소를 배우고, 이를 기반으로 복잡한 디지털 회로를 설계하는 과목이다. FPGA와 같은 프로그래머블 장치를 활용해 실제로 디지털 시스템을 구현해보는 실습도 포함된다.
전기공학과는 현대 산업의 기초 기술을 다루기 때문에 졸업생들은 여러 분야에서 높은 취업률과 안정적인 직업 전망을 기대할 수 있다. 주요 직업군은 다음과 같다.
전력 엔지니어의 경우 전력 회사나 에너지 관련 기업에서 발전소 설계, 전력 전송 및 분배 시스템 관리, 전력망 유지보수 등의 업무를 담당한다. 이는 전력의 효율적인 생산과 안정적인 공급을 보장하는 역할을 맡는다.
자동화 및 제어 엔지니어는 제조업체, 로봇 회사, 스마트 팩토리 등의 분야에서 자동화 시스템과 제어 시스템을 설계하고 운영하는 업무를 한다. 공정의 자동화, 로봇 프로그래밍, 센서와 액추에이터 통합 등이 주요 업무에 포함된다.
통신 엔지니어는 통신 장비 제조업체, 이동통신사, IT 회사에서 일하며 무선 및 유선 네트워크의 설계, 구축, 유지보수를 담당한다. 5G, 광통신, IoT 네트워크와 같은 최신 통신 기술의 구현 및 관리도 수행한다.
전력전자 기술자는 전기차, 재생 에너지 시스템, 산업용 전자기기 등의 분야에서 전력 변환 장치와 에너지 효율화 장비를 설계하고 운영한다. 인버터, 컨버터 등 전력 전자 장치를 다루며, 그린 에너지 분야에서 중요한 역할을 맡는다.
전자 및 전기 분야의 연구개발 전문가로서 연구소나 대기업 R&D 부서에서 새로운 기술을 개발하고 연구한다. 차세대 배터리, 스마트 그리드 기술, 첨단 반도체 소자 등 다양한 연구 주제를 다룰 수 있다.
전기공학은 에너지와 전기 시스템을 다루는 핵심 학문으로, 현대 사회의 모든 산업에 필수적인 기술을 제공한다. 전기공학과에서는 회로 이론, 전력공학, 전자기학, 제어 시스템 등 다양한 과목을 통해 이론과 실습을 배우며, 졸업 후에는 전력, 통신, 자동화, 연구개발 등 다양한 분야에서 활동할 수 있다. 지속적인 기술 발전과 함께 전기공학의 중요성은 더욱 높아질 것이다.
