전자공학

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전자공학(電子工學, electronics) 열전자, 광전자, 고체의 전기 전도 등의 현상을 이용한 진공관, 광전관, 트랜지스터 등을 기본으로 하여 다른 회로 요소와 조합한 이른바 전자장치의 연구 및 응용에 관한 학문이다. 일렉트로닉스란 말은 1930년에 미국의 라디오 기술 전문지의 잡지 명으로 등장하였는데 전파전이라고 할 수 있는 제 2차 세계 대전 무렵부터 전기 공학에 포함되었던 전자 공학 분야가 독립되면서 새로운 분야로서 정착해 왔다. 어원은 일렉트론에서 나왔으며 미국에서 일렉트로닉스라는 용어가 학회명으로 등장한 때는 1963년이다. 미국의 전기전자학회는 1950년에 일렉트로닉스를 '전자장치로 구성된 과학기술과 그 응용을 말한다'로 정의했다. W.L. 에베리트는 1952년에 전기전자학회지에 기고한 글에서 이 정의로는 전자공학의 성격을 충분히 표현하지 못한다고 지적하고 '정보를 수집 처리하여 필요한 장소까지 보내고, 그 곳에서 기기를 제어하거나 직접 인간에게 유용한 정보를 제공하는 것으로, 인간의 감각이나 두뇌를 보충하는 일에 관련된 과학 기술'이라고 정의해야만 한다고 제안하였다. 현재, 장치의 중점을 둔 견해와 기능의 중점을 둔 견해를 모두 포함한 정의로 이해된다. 전자공학의 분야는 제 2차 세계 대전 이후 급속히 발달, 성장하여 일렉트로닉스란 용어가 붙은 학문과 기술이 50년대 후반에 이따라 출현했다. 예를 들면, 트랜지스터를 비롯한 소자를 하나의 기관에 짜 넣은 집적회로(IC)의 개발로 등장한 마이크로일렉트로닉스(microelectronics)는 고밀도 집적회로(LSI)나 초고밀도 집적회로(VLSI) 및 반도체 소자와 함께 크게 발전하고 있다. 1954년에 C.H. 타운스가 분자선 메이저를 발명하여 분자와 원자의 유도 복사를 이용하는 학문으로서 양자 전자공학(quantum electronics)이 출현하였고, 55년에는 광소자와 전자소자를 결합한 광전자공학(optoelectronics)도 탄생하여 오늘날 널리 응용되고 있다. 의료용 전자공학(medical electronics ; ME)은 텔레비전 개발로 유명한 V.K. 즈보리킨이 56년에 제창한 공학분야로서, 58년에는 국제학회까지 발족되었다. 70년대에는 사이리스터나 파워 트랜지스터 등의 전력용 반도체 소자를 사용하여 전력회로기기의 개폐, 제어, 주파수 변환, 전동기의 운전 등 주로 대전류를 제어하는 전자공학 분야인 파워 일렉트로닉스(power electronics)가 탄생하였다. 이에 따라 기계와 전자공학을 결합시켜 종전의 기계에 없던 성능을 갖게 한 메카트로닉스(mechatronics)가 생겨났다.

분류와 현상[편집]

전자공업의 내용은 생활용 전자기기, 산업용 전자기기, 전자 부품으로 대별된다.

  1. 생활용 전자기기:이른바 가전제품으로서 모터나 전열을 이용한 선풍기 • 전기난로 • 냉장고 • 세탁기 등의 전기기기에도 전자공학화의 물결이 밀려들어 마이크로 컴퓨터를 내장한 제품이 생산되고 있다. 또 자동차 • 시계 • 카메라 • 영사기 등 전자공학과 무관했던 기계류에도 전자공학화가 이루어지고 있다. 그러나 흔히 생활용 전자기기라고 할 때는, 산업용을 제외한 정보를 취급하는 전자기기를 가리킨다. 예를 들면, 자동차용을 포함한 AM 및 FM 라디오 수신기와 텔레비전 • 테이프리코더 • 스테레오 재생장치 • 비디오 테이프리코더 등이 있다.
  2. 산업용 전자기기:생활용 전자기기가 아닌 모든 전자기기를 말하며, 생활용에 비해 규모가 크고 고도의 기술이 필요하며 대부분 양산성이 적다. 산업용 전자기기는 유선통신기기 • 무선통신기기 • 전자응용장치(컴퓨터를 포함) • 전자계측기 등으로 매우 많은 분야에 걸쳐 있다. ① 유선통신기기•••이른바 전신 • 전화에 속하는 모든 기기가 포함되며, 전화기 • 전화교환기 • 전화응용장치 • 전신장치 • 반송장치 등이 있다. ② 무선통신기기•••방송장치 • 무선통신장치 • 무선응용장치로 분류된다. 그 중 방송장치는 라디오용과 텔레비전용이다. 무선통신장치는 고정국과 차량 • 선박 • 항공기 외에, 휴대 • 아마추어용 이동무선기기, 스마트폰 등이 있다. 무선응용장치는 선박이나 항공기용의 레이더 장치, 로란(LORAN ; 원거리 항법시스템) • 방향 탐지기 • 비컨(beacon ; 항공로 등의 표지등) 등의 레이더를 쓰지 않는 항행지원장치나 원격계측이 포함된다. ③ 전자응용장치•••컴퓨터 및 그 주변 단말기기 • 전자식 사무기 • 기타 전자응용장치 • 전자계측기 • 자동화기기 • 팩시밀리 • 전자식 탁상계산기 • 스마트폰 등이 포함된다. 컴퓨터에는 대형 컴퓨터를 비롯한 사무용 컴퓨터 • 마이크로 컴퓨터 • 제어용 컴퓨터 등이 있다. 주변단말장치로는 자기드럼 • 자기디스크 • 자기테이프 • 비디오파일 등의 보조기억장치, 프린터 • 플로터 외에 광학식 문자판독기 • 자기카드판독기 등의 인식장치 • 도형입력장치와 한자입력장치 • 음성인식 및 합성장치 • AD/DA변환기 등의 입력장치가 포함되어 있다. 또 인텔리전트 터미널(intelligent terminal) • 논인텔리전트 터미널(nonintelligent terminal)의 범용단말장치를 비롯하여, 유통 • 의료 • 금융보험 • 숙박 • 서비스 • 교통운수 • 물류용 전용 단말장치와 카드펀치 • 테이프펀치 등의 데이터 작성 장치 • 오프라인 단말장치로서의 테이프 • 프린터 사이, 카세트 • 테이프 사이, 플로피 • 테이프 사이의 매체변환장치도 이 분야에 포함된다. 전자식 사무기에는 가산기 • 등사기 • 복사기 • 사무용 인쇄기 • 마이크로사진 • 타이프라이터 • 타임리코더 • 케트라이터 등이 포함되며, 현재 사무자동화용 기기로 각광을 받고 있다. 이 밖에 전자응용장치에는 의료용과 과학용의 고급장치가 포함된다. X선영상장치 • X선방해 방지장치 등의 X선장치, 선형가속기, 베타트론 • 사이클로트론 • 싱크로트론 • 싱크로사이클로트론 등의 가속기가 있다. 또 초음파를 이용한 것으로 소나 • 어군탐지기 • 세척기 • 탐상기 • 초음파 진단장치 • 초음파 동력응용장치 등이 있고, 전력을 응용한 것으로 저주파 동력응용 • 고주파 유도가열 • 고주파 유전가열 • 고주파 통전가공 • 마이크로파 가공장치 등이 있다. 또 전자빔을 이용한 전자현미경 • 전자선 회절장치 • 전자냉각장치 • 적외선 응용장치 • 의료용 전자제어장치 • 레이저 응용장치 • 방전가공장치 • 전원장치 등이 있다. 공장용 기기로는 수치제어 공작기계 • 자동조립장치 • 산업용 로봇• 계측기 등도 전자응용장치에 포합된다. 산업용 전자기기는 내용이 광범위하기 때문에 광전자공학 혹은 메카트로닉스 등의 원리에 따라 분류되거나, 의료용 전자나 전자식 탁상계산기, 컴퓨터의 일부를 포함한 저나사무기 등, 용도에 따라 분류되는 경우도 많다.
  3. 전자부품:전자부품은 전자관 • 반도체소자 • 집적회로 등의 능동장치(active device)와 이들과 대응하는 수동장치(passive device)를 포함한 일반부품으로 대별된다. 전자관은 브라운관을 주요 제품으로 하고, 그 밖에 수신용 진공관 • 송신관 • 마이크로파관 • 방전관 • X선관 등이 쓰이고 있다. 반도체 소자에는 다이오드 • 정류소자 • 트랜지스터 • 사이리스터• 광전소자 등 개별소자가 있다. 일반 부품에는 저항 • 축전기 • 변압기 • 코일, 또 수정진동자 등의 수동장치와 스피커 • 마이크로폰 • 이어폰 • 픽업 • 자기헤드 • 모노모터 • 자기테이프 • 안테나 • 액정표시장치 등의 기능 부품이 있다. 또 기구 부품으로 스위치 • 계전기 • 연결자 • 튜너 • 프린트 배선기판 등이 있다.

전문 용어[편집]

전기공학이라는 용어는 전자공학을 포함하는용어로 몇몇 연장(年長)의 (주로 미국과 호주에서) 대학교들과 졸업생들 사이에서 불린다. 몇몇 사람들은 전기공학이라는 용어를 그들이 전문적으로 가진 전력, 고전류, 고전압 공학분야에만 한정되어야 한다고 생각한다. 반면에 다른 사람들은 그 '전력'이 전기배선공학과 전기공학의 작은 일부분일뿐이라고 생각한다.(실제로 전력공학이라는 용어가 사용되고 있다.) 다시 최근 몇년동안 별개로 떨어져있던 분야들, 예를들면 정보공학, 커뮤니케이션 시스템 공학 등 이 학문적으로 유사한 분야로 대두되고 있다.

대부분의 유럽의 대학교들은 현재 전기공학이라는 용어를 전력공학으로써 전기전자공학과 별개의 것으로 간주하고 있다. 1980년대 시작된 컴퓨터 공학은 간혹 전자공학 또는 정보공학을 지칭하는 용어로 사용되었으나, 현재 컴퓨터 공학은 하드웨어 및 소프트웨어를 포괄하는 넓은 의미로 사용되고 있다.

전자공학의 역사[편집]

3극진공관 증폭기, 발전기, 그리고 검파기의 발명은 라디오에 의한 음성 커뮤니케이션을 실용화하였다.(전기 기계 교류발전기에 쓰인 레저널드 페슨텐의 1906년 전파) 가장 처음으로 알려진 라디오 뉴스 프로그램은 미시간 주 디트로이트시에서 8MK사에 의해 1920년 8월 31일에 방송되었다.(WWJ,AM) 그리고 재미를 위한 정식 무선방송은 1992년 마르코니 연구소(영국, 체므스포드)에서 개시하였다.

초기 몇몇의 라디오들은 전류 또는 배터리를 통한 증폭 방식을 이용하였으나, 1920년대 중반 이후 대부분의 수신기는 크리스털 제품이 되었다. 1920년대 진공관을 이용한 증폭방식은 라디오 수신기와 송신기 모두에서 혁신적인 결과를 가져왔다.

1928년 필로 판즈워스는 순수하게 전자 텔레비전에 대한 첫 번째 공식적인 증명을 하였다. 1930년대 몇몇 국가들이 방송을 시작하는 동안에 2차 세계대전이 발발하였고 이로 인해 텔레비전 수상기의 수가 기하급수적으로 증가하여 텔레비전이 세계화가 되었다.

현재 텔레비전, 비디오 디스플레이들은 플라즈마LCD 디스플레이같은 더욱 집적된 장치들을 사용하기 위하여 부피가 큰 전자 튜브 기술을 사용하고 있으며, 최근의 트렌드는 매우 적은 전력소비량을 가진 OLED(Organic Light-emitting diode)디스플레이 같은 것이며, LCD와 플라즈마 기술을 대체할 것으로 보인다.

1941년 Konrad Juse가 세계 최초의 기능성 컴퓨터인 Z3를 선보였으며, 1943년 Colossus 컴퓨터인 에니악(ENIAC, Electronic Numeracial Integrator and Computer) 이후 1946년 John Presper Eckert 와 John Mauchly에 의해 컴퓨터 시대가 열렸다. 컴퓨터의 수학적 이행능력은 엔지니어들에게 완전히 새로운 기술을 개발하고 새로운 목표를 갖게 하였으며, 컴퓨터를 이용한 단적인 사례로는 달 착륙을 위한 미국의 아폴로 미션을 들 수 있다.

같이 보기[편집]