화공직초시생계획서 김영재 (2013 년도화공직렬수석합격 ) 행정고시기술직화공직렬에는 2 차시험과목으로화공열역학, 전달현상, 공업화학그리고선 택과목으로일반적으로반응공학을선택한다. 이들과목들을처음공부하는초시생들에게도 움이될까해서이를작성한다. 위 4과목중계산과목은화공열역학, 전달현상, 반응공학이고암기과목으로공업화학이있다. 일반적인공부방법론에서계산과목에있어서가장중요한것은실수를하지않는것이라고말할수있을것같다. 1과목에보통 4문제정도가나오는데어려운문제는 1~2문제이내이기때문에자신이알고있는것만실수하지않고제대로푼다면초시에도충분히고득점이가능하기때문이다. 계산실수를줄이는방법에는첫번째로계산기사용법을확실히익히는것이있다. 보통많이쓰는계산기로는 TI-89 titanuim, TI nspire 등이있는데최소한 89T이상급의계산기를사용하는법을확실히아는것이필요하다. 계산기를빠르게사용하는법뿐만아니라계산과목에서자주나오는미분방정식, 연립방정식, 3차이상의방정식의해를구하는법과그래프를이용한적분, 극대값찾기그리고최소자승법등의계산과목에필요한여러스킬들을자유자재로사용할수있도록연습하는것이중요하다. 계산기사용법은사용설명서와네이버에공학계산기카페가있으므로이를이용하는것도괜찮은방법이다. 두번째로는스터디문제나연습문제를풀었을때틀렸던부분을확실히인지하고나중에비슷한문제를풀때자신이했던실수를생각하고똑같은실수를두번다시하지않도록많은문제를풀어보는것이필요하다. 4개과목을 1주일에얼만큼공부해야적당한지는첨부된계획표를비슷하게따라가는것을추천한다. 초시생에게는약간무리가있을수있는양이지만정말어려울때를제외하고는계획표대로 1주일공부량을정하고계획한공부량을모두보는것이적당할것이라고생각한다. 재시이상에서는계획표를더욱압축시켜미흡한부분을중점적으로보는방식으로해나가면될것이다. 계산과목에서가장중요한것을두가지꼽으라고한다면 단위 와 Balance 이다 3개의계산과목에서모두공통된부분이고화학공학에서가장중요한기초이기때문이다. 단위는해당값이어느것을표현하고있는지가장확실하게말해주는것이기때문에기초단위들을확실히숙지하고각단위들이기초단위로어떻게표현되는지 ( cp = mpa*s = kg/m*s 등 ) 그리고 SI 단위와 British 단위간의상호변환 ( 1 ft = 0.3048m, 1 lbm = 0.4536 kg, 1 BTU = 1055.06 J 등 ) 도빠르게변환하는법을연습해야한다. 팁으로는모든단위가기초 SI단위로어떻게표현되는지알고있다면단위변환이한결쉬워질것이다. 다음으로는 Balance를세우는것인데이는화공열역학, 전달현상, 반응공학모두에서동일하다. 따라서모든문제를밸런스에서시작하는방법으로익히고어떠한문제유형이나와도밸런스에서처음시작하는것이중요하다.
1. 화공열역학 화공열역학은화공직렬을공부하는고시생이라면확실히잡아야하는과목이라고생각한다. 현실적으로공업화학에서고득점을하기가매우힘들기때문에계산과목에서확실히점수를따야한다. 그중화공열역학은기초를제대로잡아놓으면어떠한문제의유형이나와도큰무리없이풀수있는과목이기때문에처음에집중해서공부하기를추천한다. 화공열역학에는스미스와샌들러두책이있는데두책모두보는것을추천하고스미스로먼저기본개념을잡는것이수월할것이다. 스미스책에서 2,3,4,5 장은기초개념을설명하는부분이기때문에가장확실하게알고있어야한다. 그리고스미스책에서가장중요한두단원은 6, 11단원이다. 이두단원은연속해서보는것을추천하고가장많은식이나오는곳이기때문에모든식을외운다기보다는기초가되는 10~20개의식을암기한뒤에나머지모든식을자유자재로유도할수있도록연습해야한다. 12, 13단원도시험에매우자주나오는부분이기때문에놓치지말고꼼꼼히해당단원의여러문제들을통해연습해야한다. 그리고초시생들이 7,8,9단원까지꼼꼼히보기에는시간이부족할수도있지만해당단원들은모두 3,4,5 단원의응용부분이기때문에앞부분에서공부했던부분을떠올리며개념을잡으면수월할것이다. 13단원의반응좌표는어렵지않은단원이지만매우빈출되는부분이기때문에연습문제를모두풀어봐야한다. 14단원이상은잘보지않는부분이지만시간이된다면 14단원의여러평형상태에대해공부해두는것이좋을것같다. 열역학을공부할때에있어스미스책은가장기본이되는책이기때문에시험전까지최소한 3번은보고목차를외울정도로공부해야한다. 다음으로는샌들러책이있다. 샌들러책은스미스와는약간다른형식을취하고있기때문에처음에는익숙하지않을수도있지만초시생이라고할지라고샌들러의 6단원정도까지는확실하게보는것을추천한다. 그이유로는 Balance 식을세움에있어서스미스와샌들러가약간다른형식을취하고있고문제에따라두방식이각각다른방식으로쉽게적용되는때가있기때문이다. 그리고스미스 6,11단원의식들의유도에있어서도샌들러에나온방식들이문제를풀때있어서오히려더욱쉽게적용될때가많기때문에샌들러책도이들부분은확실히공부하고암기해야한다. 샌들러 7단원이후는초시생들이공부하기에는양도많고조금생소한부분이기때문에보지않는것이좋을것같다. 재시때이들부분을시간여유를가지고보는것이유리할것이다. 화공열역학은기초개념을잡아놓으면가장점수를따기가쉬운과목이기때문에화공열역학 을최소 85 점이상맞는다는생각으로확실하게공부하고실수를줄이는것이중요할것이다.
2. 전달현상 계산과목을공부할때처음에가장어려움을많이느끼는과목은전달현상일것이다. 전달현상은학교 3학년과정에서배우지만수업시간때는대부분학생들이너무어렵다고느끼기때문에처음개념을잡기가매우어려울것이다. 그러나전달현상의 3과목 ( 유체역학, 열전달, 물질전달 ) 은모두유사한식과개념을가지고있기때문에한과목의기초만잡는다면나머지과목도비슷하게응용이가능하기때문에공부량이열역학보다는많지않다는장점을가진다. 그리고전달현상은보통밸런스를세우고미분방정식을푸는수학적계산이주가되기때문에계산기사용법과수학적감각을유지한다면큰도움이될것이다. 전달현상에서가장중요한두가지는 Balance와무차원수라고볼수있을것같다. 밸런스를통해미분방정식을세우거나거시적으로방정식을세우기때문에모든문제가밸런스를세우는것부터시작된다. 또한무차원수는각각이의미하는바가모두다르고사용법도다르기때문에여러무차원수가의미하는바와어느때사용하는지개념을세우는것이필요하다. 그러나전달 3과목들에서무차원수는각전달현상들 ( 유체, 열, 물질 ) 을하나로묶어주는역할도하고있기때문에무차원수간의유사성을통해전달현상의개념을하나로묶는것은큰도움이될것이다. 전달현상에는보통웰티와버드두개의기본서가있다. 일반적으로웰티는한글판이있고좀더쉽게서술되어있기때문에웰티로기본개념을잡는다. 그러나전달현상의접근법에있어서는웰티보다는버드책이더욱명확하고문제에쉽게적용할수있기때문에큰무리가안된다면버드책도병행해서보는것도도움이될것이다. 특히유체역학파트에있어서는웰티에는잡다한내용이많기때문에초시때는유체역학은버드로만공부하는것도괜찮을것이다. 버드책은개념이알기쉽게서술되었지만예제와연습문제의양이많고어려울수있다. 따라서예제는모두보고연습문제는 A, B만취사선택해서보는것도시간을절약할수있다. 웰티책은열, 물질전달부분이상세하고알기쉽게서술되어있기때문에이를먼저보는것이쉬울것이다. 그리고웰티는연습문제가공부하기좋도록양도많고여러유형이실려있기때문에가능하면연습문제를모두푸는것이좋을것이다. 열전달에서정상상태부분은모두꼼꼼히봐야하고비정상상태에서는초시때는 error function까지보고뒤쪽의베셀함수를이용한풀이는시간이부족하다면나중으로건너뛰는것도무방할것이다. 또한대류에서난류부분은처음접근하기어렵기때문에나중에따로공부하는것도좋다. 그리고열교환기와복사부분이있는데이부분은그래도가끔시험에나오는부분이기때문에기초정도는확실히하는것이중요하다. 물질전달은열전달과매우비슷한부분이많기때문에열전달과비슷한방법으로공부하면될것이다. 대류, 상계면, 흡수탑등뒤쪽부분은물질전달에만나오는부분이고시험에도자주출제되는곳이기때문에개념을확실하게잡고연습문제도모두풀어보는것을추천한다. 유체역학은버드책으로개념을잡고 Navier-stokes 방정식을이용한풀이와쉘밸런스를이용한풀이모두자유자재로쓸수있도록연습해야한다. 전달현상은이동현상경시대회라는아주좋은교재가있기때문에이교재를시험전까지최소 3번이상풀고모든문제를외울정도로봐야할것이다.
3. 반응공학 반응공학은선택과목이기때문에배점이 50 점만점이라고해서공부비중을낮게잡지말고 열역학, 전달현상과똑같이공부해야한다. 반응공학에서 40 점이상의점수를얻어야평균을 올릴수있기때문에실수를하지않도록주의해서공부하는것이필요하다. 반응공학기본서로는포글러, 레빈스필이있다. 일반적으로기초개념은포글러 4판을이용해서잡는것을추천한다. 포글러 5판에는촉매부분이많이생략되어있기때문에 4판을이용하자. 그러나포글러예제, 연습문제들은폴리매스를이용한수치해석적인문제들이주를이루기때문에예제정도만보고연습문제는시간이안된다면풀지않는것이좋을것같다. 반면레빈스필은모든단원을보기보다는계획표에나온단원을취사선택해공부하고다만연습문제는모두풀어보는것을추천한다. 그리고변리사반응공학교재인꿀반응공학이있는데이교재는반응공학을공부할때부족할수있는문제풀이를보충해줄수있는좋은책이기때문에이도구매해서책에있는모든문제를푸는것이좋다. 포글러는거의전단원을모두봐야한다. 다만비정상상태의비등온반응기와같은손으로풀기어려운단원은과감히제외하고공부하는것이좋을것이다. 그리고반응공학은공부량이다른과목들보다상대적으로적은편이지만문제는더어려울수있기때문에여러문제를풀어보고수학적감각을유지하는것이가장필요하다. 생소한유형이나오더라도기초개념에서부터시작한다면거의모든문제를풀수있기때문에개념을확실하게잡자. 반응공학문제를품에있어서각반응기 (BR, CSTR, PFR, PBR) 의기본식과응용되는여러형태의식들을확실히암기해야한다. 또한문제를풀때전화율로푸는방법과농도로푸는두가지방법이있는데두가지방법모두확실하게적용할수있도록연습하고문제에따라쉬운방법을사용해서풀어야한다. 그리고기상반응의경우압력으로단위를주어지는경우도많기때문에농도대신압력을이용한풀이도알고있어야한다. 반응공학에서는단위와무차원수의의미가가장중요하다. 단위는 k, k, k, k 이의미하는바와각각변환을위해서는어떤계수를곱해야하는지농도와압력간의단위변환등이중요하다. 무차원수로는티엘레계수, 내부유효인자등각무차원수가의미하는바와유도방법, 사용방법등을확실하게알고있어야한다. 비등온반응기의경우에는열수지식에서모든문제를시작할수있도록연습하고 RTD의경우처음에는생소할수있지만 pulse, step 입력함수모두결과적으로는 E(t) 를구하기위한방법일뿐이고이상반응기에서는두방법을통해구한 E(t) 가같음을알고있다면문제를푸는데헷갈리지않을것이다. 그리고문제에서주어진조건이반응기내부인지, 생성물인지를확실히구별하고문제에접근해야할것이다. 반응공학에서는데이터를주고이를최소자승법을이용해플롯팅하여계수를구하는방법이 자주쓰이기때문에최소자승법과최소자승법을이용해구할수있는계수들을정리해놓는것 도도움이될것이다.
4. 공업화학 공업화학은화공직렬은선택한사람들이가장어려워하고점수를내기힘든과목일것이다. 공부할양이매우많기때문에초시때는모든부분을보기어려울것이다. 따라서초시생일 경우는선택과집중이꼭필요한과목이라고생각된다. 공업화학을공부할때일반적으로보는책은무기공업화학 ( 한국공업화학회 ), 유기공업화학 ( 싸이텍 ), 유기화학 ( 맥머리 ), 고분자화학등을일반적으로기본서로볼것이다. 여기에더해전기화학, 일반화학, 무기화학, 생화학등매우많은교재가있지만이들을다보기는사실상매우어렵다. 따라서 100주공업화학책을이용하는것을추천한다. 100주공업화학을주교재로삼으라는말이아니라이책의목차를활용해단원을나누고여기단원에해당하는각부분들의기본서를보는식으로체계를잡는다면한결수월할것이다. 공업화학을처음공부한다면일반화학책을 1~2일정도시간을할애해서화학의기본개념을간단히정리해보는것도도움이될것이다. 유기화학은모든부분을보기에는어렵기때문에반응부분과, 인명반응, 합성법등을집중적으로보고이후유기공업화학과겹치는부분에서더욱확실히개념을다져야한다. 무기공업화학책은공업화학과목에서가장중요하다. 그렇기때문에시험전까지이책을최소 3~5번이상볼생각으로꼼꼼히봐야할것이고빠뜨리기쉬운 표 같은부분도꼼꼼히보고정리해야한다. 다만초시일경우 2~3년전이빈출되었던부분은과감히생략하고나머지부분에집중하는것도좋을것이다. 전기화학, 반도체, 환경, 촉매등은자주나오는부분이기때문에꼼꼼히봐야할것이다. 그리고매우많은반응식들이나오는데각반응식들에서생성물이무엇인지기억하고양론비를통해계수를맞추는식으로여러번본다면더잘기억할수있을것이다. 유기공업화학은싸이텍책이설명이좀읽기어렵게되어서처음에접근하기힘들수있지만 100주공업화학과병행해서같이보고반응들은유기화학적지식을이용해접근해서외워야한다. 그리고여러합성법들이있는데이들을구분지어서체계적으로외우고합성에서사용하는촉매, 조건, 생성물등을집중적으로공부해야한다. 고분자화학도매우중요하기때문에자세히봐야한다. 고분자화학을싸이텍에서나온책을기본서로하고서동학교수님수업자료가매우자세히정리되어있기때문에수업자료를주로하고기본서에해당부분을찾아서보는식으로공부해야한다. 그리고여러수지, 고무들이있는데 5대 GP(general plastic), 5대 EP(engineering plastic), 3대 SEP(super EP) 정도를외우고각각합성법과합성조건, 생성물의특성, 사용용도등을모두외워야한다. 공업화학은매우부담되는과목이지만처음 1~2번을꼼꼼히보고이후중요한부분을선택해공부하며정리한서브노트와함께보고포스트잇에도정리해여러번암기한다면어느정도체계가잡힐것이다. 그리고시험 1달전부터는 100개정도의나올법한주제들을정하고이들을집중적으로공부하는방법도고려해볼만할것이다.