전기 공학
Electrical engineering | |
| 직종. | |
|---|---|
| 이름 | 전기 기사 |
액티비티 섹터 | 전자, 전기회로, 전자학, 전력공학, 전기기계, 통신, 제어시스템, 신호처리, 광학, 광전자 |
| 묘사 | |
| 능력 | 기술 지식, 관리 기술, 설계(전기전자공학 용어집 참조) |
필드 고용. | 기술, 과학, 탐사, 군사, 산업 |
전기공학은 전기, 전자 및 전자기기를 사용하는 장비, 장치 및 시스템의 연구, 설계 및 적용과 관련된 공학 분야입니다.19세기 후반 전신, 전화, 발전, 유통, 사용이 상용화되면서 식별 가능한 직업으로 떠올랐다.
전기 공학은 현재 컴퓨터 공학, 시스템 공학, 전력 공학, 통신, 무선 주파수 공학, 신호 처리, 계측, 광전지, 전자 공학, 광학 및 광전자 공학 등 다양한 분야로 나뉘어 있습니다.이러한 분야의 대부분은 하드웨어 엔지니어링, 전력 전자공학, 전자기학, 전자파, 전자파, 마이크로파 엔지니어링, 나노테크놀로지, 전기화학, 재생 에너지, 메카트로닉스/제어, 전기재료학 [a]등의 다양한 분야에 걸쳐 다른 엔지니어링 부문과 중복됩니다.
전기공학자는 일반적으로 전기공학 또는 전자공학 학위를 가지고 있습니다.실무 엔지니어는 전문 자격증을 소지하고 전문 기관 또는 국제 표준 기구의 구성원이 될 수 있습니다.여기에는 국제전기기술위원회(IEC), 전기전자기술자협회(IEE), 기술기술협회(IET) 등이 있습니다.
전기 엔지니어는 매우 다양한 업종에 종사하며 필요한 기술도 다양합니다.회로 이론부터 프로젝트 매니저의 관리 기술까지 다양합니다.엔지니어 개개인이 필요로 하는 도구와 장비는 단순 전압계부터 정교한 설계 및 제조 소프트웨어까지 다양합니다.
역사
전기는 적어도 17세기 초부터 과학적인 관심의 대상이었다.윌리엄 길버트는 유명한 초기 전기 과학자였고, 자기와 정전기를 명확하게 구별한 최초의 사람이었다.그는 "전기"[1]라는 용어를 확립한 공로를 인정받고 있다.그는 또한 정전기를 띤 물체의 존재를 감지하는 장치인 베르소륨을 설계했다.1762년 스웨덴 교수 요한 빌케는 정전기를 발생시키는 전기인후라는 이름의 장치를 발명했다.1800년까지 알레산드로 볼타는 전기 배터리의 선구자인 볼타 더미를 개발했다.
19세기
19세기에 이 주제에 대한 연구가 활발해지기 시작했다.이 세기의 주목할 만한 발전은 1820년 전류가 나침반 바늘을 꺾을 자기장을 발생시킨다는 것을 발견한 한스 크리스티안 외스테드의 연구, 1825년 전자석을 발명했던 윌리엄 스터전의, 1835년 조지프 헨리와 182년 게오르크 옴의 전기 릴레이를 발명했던 에드워드 데이비의 연구이다.7은 마이클 패러데이(1831년 전자유도를 발견한 사람)와 1873년 전기와 자기학의 통합 이론을 그의 논문인 전기와 [3]자기학에서 발표한 제임스 클럭 맥스웰의 도체의 [2]전류와 전위차 사이의 관계를 정량화했다.
1782년, Georges-Louis Le Sage는 베를린에서 아마도 세계 최초의 전기 전신을 개발하고 선보였는데, 24개의 다른 전선을 사용했고, 알파벳의 각 글자에 하나씩 사용했어요.이 전보로 두 방이 연결되었다.그것은 금박을 전기 전도로 움직이게 하는 정전 전신이었다.
1795년, 프란시스코 살바 캄피요는 정전 전신 시스템을 제안했다.1803년과 1804년 사이에, 그는 전기 전신을 연구했고 1804년에는 바르셀로나 왕립 자연과학 예술원에서 그의 보고서를 제출했습니다.살바의 전해질 전신 시스템은 1800년 유럽에서 발견된 두 가지 새로운 발견에 의해 큰 영향을 받았고 이에 기반을 두었지만 매우 혁신적이었다. 즉, 전류를 발생시키는 알레산드로 볼타의 전기 배터리와 윌리엄 니콜슨과 앤서니 칼라일의 물 [4]전기 분해이다.전기전신은 전기공학의 [5]첫 번째 예로 간주될 수 있다.전기 공학은 19세기 후반에 직업이 되었다.실무자들은 세계적인 전기 전신 네트워크를 만들었고, 영국과 미국에서 새로운 분야를 지원하기 위해 최초의 전문 전기 공학 기관이 설립되었습니다.Francis Ronalds는 1816년에 전기 전신 시스템을 만들었고 [6][7]전기에 의해 세상이 어떻게 변할 수 있는지에 대한 그의 비전을 기록했습니다.50년 이상 후, 그는 새로운 전신 기술자 협회(곧 전기 기술자 협회로 개명)에 가입하여 다른 회원들로부터 그가 그들의 첫 번째 [8]코호트로 간주되었습니다.19세기 말까지, 세계는 유선, 해저 케이블, 그리고 약 1890년부터 무선 전신의 공학적인 발전에 의해 가능하게 된 빠른 통신에 의해 영원히 변화되었다.
그러한 분야의 실용적 적용과 발전은 표준화된 측정 단위에 대한 필요성을 증가시켰다.이는 볼트, 암페어, 쿨롱, 옴, 파라드 및 헨리의 국제 표준화를 이끌었다.이것은 [9]1893년 시카고에서 열린 국제 회의에서 이루어졌다.이러한 표준의 출판은 다양한 산업에서 표준화의 미래 진전의 기초를 형성했으며, 많은 국가에서 관련 [10]법률에서 그 정의를 즉시 인정하였다.
이 기간 동안, 초기 전기 기술은 본질적으로 전기 기계적인 것으로 여겨졌기 때문에 전기에 대한 연구는 주로 물리학의 하위 분야로 여겨졌다.1882년 세계 최초의 전기공학과를 설립하고 [11]1883년 전기공학과 1학위 과정을 도입했다.미국 최초의 전기공학 학위 프로그램은 1885년 [13]세계 최초의 전기공학 졸업생을 배출한 코넬 대학이었지만 찰스 크로스 교수 휘하의 매사추세츠 공과대학(MIT)에서 시작되었습니다.전기공학의 첫 번째 과정은 1883년 코넬의 시블리 기계공학 대학에서 가르쳤다.[14]1885년경에 이르러서야 코넬 대학의 총장인 앤드류 딕슨 화이트는 [15]미국 최초의 전기공학부를 설립하였다.같은 해, University College London은 [16]영국 최초의 전기 공학 강좌를 설립했습니다.멘델 P 교수미주리 대학의 와인바흐는 1886년에 [17]전기공학부를 설립하면서 곧 선례를 따랐다.그 후, 대학과 기술원은 점차적으로 전 세계의 학생들에게 전기 공학 프로그램을 제공하기 시작했다.
지난 수십 년 동안 전기 공학의 사용이 극적으로 증가했습니다.1882년 토마스 에디슨은 뉴욕 맨해튼 섬에서 59명의 고객에게 110볼트(직류)를 공급하는 세계 최초의 대규모 전력망을 가동했다.1884년에 찰스 파슨 경은 증기 터빈을 발명하여 보다 효율적인 전기 발전을 가능하게 했다.교류는 변압기를 사용하여 원거리 전력을 보다 효율적으로 전달할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 1880년대와 1890년대에 카롤리 지퍼노프스키, 오토 블래시, 믹사 데리(나중에 ZBD 변압기로 불림), 루시엔 갈라드, 존 딕슨, 윌리엄 주니어 스탠리의 변압기 설계로 급속히 발전했다.유도 모터를 포함한 실용적인 AC 모터 디자인은 갈릴레오 페라리스와 니콜라 테슬라에 의해 독립적으로 발명되었고 미하일 돌리보 도브로볼스키와 찰스 유진 랜슬롯 브라운에 [18]의해 실용적인 3상 형태로 발전되었습니다.찰스 스타인메츠와 올리버 헤비사이드는 교류 [19][20]공학의 이론적 기초에 기여했습니다.미국에서 AC 사용의 확산은 George Westinghouse 지원 AC 시스템과 Thomas Edison 지원 DC 전원 시스템 간의 전류 전쟁이라고 불리는 것을 촉발시켰고, AC가 전체 [21]표준으로 채택되었다.
20세기 초반
라디오의 개발 기간 동안, 많은 과학자들과 발명가들이 라디오 기술과 전자 공학에 기여했다.1850년대 제임스 클러크 맥스웰의 수학적 연구는 보이지 않는 공중파(나중에 "전파"라고 불림)의 가능성을 포함한 다양한 형태의 전자 방사선의 관계를 보여주었다.1888년 고전 물리학 실험에서 하인리히 헤르츠는 스파크갭 송신기로 전파를 전송해 맥스웰의 이론을 증명하고 간단한 전기장치를 이용해 이를 검출했다.다른 물리학자들은 이 새로운 파동을 실험했고 그 과정에서 그것들을 전송하고 감지하는 장치를 개발했다.1895년, 굴리엘모 마르코니는 이러한 "헤르츠파"를 전송하고 감지하는 알려진 방법을 목적에 맞게 만들어진 상업용 무선 전신 시스템에 적용하는 방법을 연구하기 시작했습니다.초기에 그는 1.5마일 떨어진 곳에 무선 신호를 보냈다.1901년 12월, 그는 지구의 곡률에 영향을 받지 않는 무선파를 보냈다.마르코니는 나중에 폴두, 콘월, 세인트루이스 사이에 무선 신호를 대서양을 가로질러 전송했다.2,100마일(3,400km)[22] 떨어진 뉴펀들랜드 존스.
밀리미터파 통신은 1894-1896년 Jagadish Chandra Bose가 실험에서 [23]60GHz의 매우 높은 주파수에 도달했을 때 처음 조사되었습니다.그는 또한 [25][26]1901년에 전파를 검출하기 위한 반도체 접합부의 사용을 소개했는데, [24]이는 그가 전파 결정 검출기를 특허를 냈을 때였다.
1897년 칼 퍼디난드 브라운은 전자 TV를 [27]위한 중요한 기술인 오실로스코프의 일부로 브라운관을 도입했다.존 플레밍은 1904년에 최초의 라디오 튜브인 다이오드를 발명했다.2년 후, Robert von Lieben과 Lee De Forest는 [28]삼극이라고 불리는 앰프 튜브를 독자적으로 개발했다.
1920년에 앨버트 헐은 결국 퍼시 [29][30]스펜서에 의해 1946년에 전자레인지의 개발로 이어지게 될 마그네트론을 개발했다.1934년, 영국군은 Wimperis 박사의 지휘 아래 레이더로 진일보하기 시작했고,[31] 1936년 8월 Bawdsey의 첫 번째 레이더 기지 운영으로 정점을 찍었다.
1941년 Konrad Zuse는 세계 최초로 전자 기계 부품을 사용하여 완전히 기능하고 프로그래밍 가능한 컴퓨터인 Z3를 선보였다.1943년, Tommy Flows는 세계 최초의 완전한 기능,[32][33] 전자, 디지털 및 프로그램 가능한 컴퓨터인 Colosus를 설계하고 제작했습니다.1946년에는 John Presper Eckert와 John Mauchly의 ENAC(Electronic Numeric Integrator and Computer)가 뒤를 이어 컴퓨팅 시대가 시작되었습니다.이 기계들의 산술적 성능 덕분에 엔지니어들은 완전히 새로운 기술을 개발하고 [34]새로운 목표를 달성할 수 있었습니다.
1948년 Claude Shannon은 불확실성(전기 노이즈)이 있는 정보의 전달을 수학적으로 설명하는 "소통의 수학적 이론"을 출판했다.
솔리드 스테이트 일렉트로닉스
최초의 작동 트랜지스터는 1947년 [35]BTL(Bell Telephone Laboratories)의 윌리엄 쇼클리 교수 밑에서 일하는 동안 존 바딘과 월터 하우저 브래튼에 의해 발명된 포인트 접점 트랜지스터였다.그리고 그들은 1948년에 [36]양극 접합 트랜지스터를 발명했다.초기 접합 트랜지스터는 대량 [37]생산이 어려운 부피가 큰 소자였지만 보다 콤팩트한 [38]소자의 문을 열었다.
최초의 집적회로는 1958년 텍사스 인스트루먼트의 잭 킬비가 발명한 하이브리드 집적회로와 1959년 [39]Fairchild Semiconductor의 로버트 노이스가 발명한 모노리식 집적회로 칩입니다.
MOSFET(금속 산화물 반도체 전계효과 트랜지스터, MOS 트랜지스터)는 1959년 [40][41][42]BTL에서 모하메드 아탈라와 다원 칸에 의해 발명되었습니다.그것은 다양한 [37]용도로 소형화되고 대량 생산될 수 있는 최초의 진정한 콤팩트 트랜지스터였다.그것은 전자 [43][44]산업에 혁명을 일으켜 세계에서 [41][45][46]가장 널리 사용되는 전자 기기가 되었다.
MOSFET를 통해 고밀도 집적회로 [41]칩을 구축할 수 있었습니다.최초의 실험용 MOS IC 칩은 1962년 [47]RCA 연구소에서 Fred Heiman과 Steven Hofstein에 의해 만들어졌습니다.MOS 기술은 1965년 [48]고든 무어가 예측한 IC칩의 트랜지스터를 2년마다 두 배로 증가시키는 무어의 법칙을 가능하게 했다.실리콘 게이트 MOS 기술은 1968년 [49]Fairchild의 Federico Faggin에 의해 개발되었습니다.그 이후로, MOSFET는 현대 [42][50][51]전자제품의 기본 구성 요소가 되었습니다.실리콘 MOSFET와 MOS 집적회로 칩의 대량 생산은 (무어의 법칙에 의해 예측된) 기하급수적인 속도로 MOSFET 스케일링의 소형화와 함께 이후 기술, 경제, 문화 및 [52]사고의 혁명적인 변화를 가져왔다.
1969년 아폴로 11호와 함께 우주비행사를 달에 착륙시키는 데 성공했던 아폴로 프로그램은 NASA가 행성간 모니터링 플랫폼([53][54]IMP)의 MOSFET와 아폴로 유도 컴퓨터([55]AGC)의 실리콘 집적회로 칩을 포함한 반도체 전자 기술의 발전을 채택함으로써 가능해졌다.
1960년대 MOS 집적회로 기술의 발전은 1970년대 [56][57]초에 마이크로프로세서의 발명으로 이어졌다.최초의 싱글칩 마이크로프로세서는 [56]1971년에 출시된 인텔 4004입니다.인텔 4004는 인텔의 Federico Faggin이 실리콘 게이트 MOS 테크놀로지,[56] 인텔의 Marcian Hoff, Stanley Mazor, Busicom의 마사토시 시마와 [58]함께 설계 및 구현했습니다.마이크로프로세서는 마이크로컴퓨터와 개인용 컴퓨터의 개발과 마이크로컴퓨터 혁명을 이끌었다.
서브필드
전기의 특성 중 하나는 정보 전달뿐만 아니라 에너지 전달에도 매우 유용하다는 것이다.이것들은 또한 전기 공학이 개발된 첫 번째 영역이었다.오늘날 전기 공학에는 많은 하위 분야가 있으며, 그 중 가장 일반적인 분야는 다음과 같습니다.이러한 하위 분야 중 하나에만 집중하는 전기 엔지니어가 있지만, 많은 엔지니어가 이러한 분야를 조합하여 다루고 있습니다.때때로 전자 공학이나 컴퓨터 공학 같은 특정 분야는 그 자체로 학문으로 여겨진다.
전력과 에너지
전력 및 에너지 엔지니어링은 발전, 송전, 배전 및 다양한 관련 장치의 설계를 [59]담당합니다.여기에는 변압기, 발전기, 전기 모터, 고전압 엔지니어링 및 전력 전자 장치가 포함됩니다.세계의 많은 지역에서, 정부는 다양한 발전기와 에너지 사용자를 연결하는 전력망이라고 불리는 전기 네트워크를 유지하고 있습니다.사용자는 배전망에서 전기 에너지를 구입하여 자체 발전해야 하는 비용이 많이 드는 작업을 피할 수 있습니다.전력 엔지니어는 전력 그리드와 전력 그리드에 [60]접속하는 전력 시스템의 설계 및 유지보수에 종사할 수 있습니다.이러한 시스템을 온 그리드 전력 시스템이라고 하며, 그리드에 추가 전력을 공급하거나 그리드에서 전력을 공급하거나 둘 다 수행할 수 있습니다.전력 엔지니어는 오프 그리드 전력 시스템이라고 불리는 그리드에 접속하지 않는 시스템에서도 작업할 수 있습니다.이 시스템은 경우에 따라 온 그리드 시스템보다 선호됩니다.미래에는 전력 서지를 방지하고 정전을 방지하기 위해 실시간으로 피드백을 제공하는 위성 제어 전원 시스템이 포함됩니다.
전기 통신
통신 공학은 동축 케이블, 광섬유 또는 빈 [61]공간과 같은 통신 채널을 통한 정보 전송에 초점을 맞춥니다.빈 공간을 통해 전송하려면 정보를 반송파 신호로 인코딩하여 전송에 적합한 반송파 주파수로 전환해야 합니다. 이를 변조라고 합니다.널리 사용되는 아날로그 변조 기법에는 진폭 변조와 주파수 [62]변조가 있습니다.변조의 선택은 시스템의 비용과 성능에 영향을 미치므로 엔지니어가 신중하게 이 두 요소의 균형을 맞춰야 합니다.
시스템의 전송 특성이 결정되면, 전기통신 엔지니어는 이러한 시스템에 필요한 송신기와 수신기를 설계합니다.이들 2개가 조합되어 트랜시버라고 불리는 쌍방향 통신 장치가 형성되는 경우가 있습니다.송신기 설계에 있어서 중요한 고려사항은 신호 [63][64]강도와 밀접하게 관련되어 있기 때문에, 그 소비 전력입니다.일반적으로 신호가 수신기의 안테나에 도달한 후 전송 신호의 전력이 부족하면 신호에 포함된 정보가 노이즈, 특히 정적인 것으로 인해 손상됩니다.
제어 엔지니어링
제어 엔지니어링은 다양한 범위의 동적 시스템 모델링과 이러한 시스템이 원하는 방식으로 [65]동작하도록 하는 컨트롤러 설계에 초점을 맞춥니다.이러한 컨트롤러를 구현하기 위해 전자제어 엔지니어는 전자회로, 디지털 신호 프로세서, 마이크로 컨트롤러 및 Programmable Logic Controller(PLC; 프로그래머블 로직 컨트롤러)를 사용할 수 있습니다.제어 공학은 상용 여객기의 비행 및 추진 시스템에서부터 많은 현대 [66]자동차에 존재하는 크루즈 컨트롤에 이르기까지 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다.산업 자동화에 있어서도 중요한 역할을 하고 있습니다.
제어 엔지니어는 종종 제어 시스템을 설계할 때 피드백을 사용합니다.예를 들어 크루즈 컨트롤이 장착된 자동차에서는 차량 속도가 지속적으로 모니터링되고 그에 [67]따라 모터의 출력을 조정하는 시스템으로 피드백됩니다.정기적인 피드백이 있는 경우 제어이론을 사용하여 시스템이 그러한 피드백에 어떻게 반응하는지를 결정할 수 있습니다.
제어 엔지니어는 또한 감각 피드백을 해석하는 제어 알고리즘을 사용하여 자율 시스템을 설계하고 자율 자동차, 자율 무인기 [68]등 다양한 산업에서 사용되는 로봇을 움직이는 제어 액추에이터를 설계합니다.
일렉트로닉스
전자 공학은 저항기, 콘덴서, 인덕터, 다이오드 및 트랜지스터와 같은 구성 요소의 특성을 사용하여 특정 [60]기능을 달성하는 전자 회로의 설계 및 테스트를 포함합니다.무선 사용자가 단일 방송국을 제외한 모든 방송국을 필터링할 수 있는 튜닝 회선은 이러한 회선의 한 예에 불과합니다.또 다른 연구 예는 공압 신호 조절기입니다.
제2차 세계대전 이전에는 이 과목은 일반적으로 라디오 공학으로 알려져 있었으며 기본적으로 통신과 레이더, 상업용 라디오 및 초기 [60]텔레비전의 양상으로 제한되었다.이후 전후 몇 년 동안 소비자 장치가 개발되기 시작하면서 이 분야는 현대 텔레비전, 오디오 시스템, 컴퓨터 및 마이크로프로세서로 성장했습니다.1950년대 중후반, 무선 공학이라는 용어는 점차 전자 공학이라는 이름으로 대체되었습니다.
1959년 [69]집적회로가 발명되기 전에 전자회로는 사람이 조작할 수 있는 개별 부품으로 구성되었다.이러한 개별 회로는 많은 공간과 전력을 소비하고 속도가 제한되었지만 일부 애플리케이션에서는 여전히 일반적입니다.반면 집적회로는 동전 크기의 작은 칩에 수백만 개(대부분 트랜지스터)[70]의 작은 전기 부품을 채워 넣었습니다.이것은 오늘날 우리가 볼 수 있는 강력한 컴퓨터와 다른 전자 기기들을 가능하게 했다.
마이크로일렉트로닉스 및 나노일렉트로닉스
마이크로일렉트로닉스 엔지니어링은 집적회로에 사용하거나 일반 전자 [71]부품으로 단독으로 사용할 수 있도록 매우 작은 전자 회로 부품의 설계 및 미세 제작을 담당합니다.가장 일반적인 마이크로 전자 부품은 반도체 트랜지스터이지만, 모든 주요 전자 부품(저항, 캐패시터 등)은 현미경 수준에서 생성될 수 있습니다.
나노일렉트로닉스는 소자를 나노미터 수준으로 더 축소하는 것이다.최신 소자는 이미 나노미터(나노미터) 상태에 있으며,[72] 2002년 경부터 100nm 미만의 처리가 표준으로 되어 있습니다.
마이크로 전자 부품은 원하는 전하 전송 및 전류 제어를 얻기 위해 실리콘과 같은 반도체 웨이퍼(고주파수, 갈륨 비소 및 인듐과 같은 화합물 반도체)를 화학적으로 제작하여 만들어집니다.마이크로 일렉트로닉스 분야는 상당한 양의 화학과 재료 과학을 포함하고 있으며, 이 분야에서 일하는 전자 공학자는 양자 [73]역학의 효과에 대한 매우 좋은 실무 지식을 가지고 있어야 합니다.
신호 처리
신호 처리는 신호의 [74]분석 및 조작을 처리합니다.신호는 아날로그(이 경우 신호에 따라 지속적으로 변화) 또는 디지털(이 경우 신호는 정보를 나타내는 일련의 이산 값에 따라 변화) 중 하나입니다.아날로그 신호의 경우 신호처리는 오디오 기기의 오디오 신호의 증폭 및 필터링 또는 전기통신용 신호의 변조 및 복조를 포함할 수 있다.디지털 신호의 경우 신호 처리는 디지털 샘플링된 [75]신호의 압축, 오류 검출 및 오류 수정을 포함할 수 있습니다.
신호 처리는 디지털 신호 처리의 핵심을 이루는 매우 수학적이고 집약적인 분야이며 통신, 제어, 레이더, 오디오 공학, 방송 공학, 전력 전자 공학, 생물의학 공학 등 모든 전기 공학 분야의 새로운 응용 분야로 빠르게 확장되고 있습니다.y기존 아날로그 시스템은 디지털 아날로그 시스템으로 대체됩니다.아날로그 신호 처리는 많은 제어 시스템 설계에서 여전히 중요합니다.
DSP프로세서 IC디지털 텔레비전 sets,[76]라디오, 턴 테이블 오디오 장치, 휴대 전화, 멀티 미디어 플레이어, 캠코더, 디지털 카메라, 자동차 제어 시스템, 잡음 헤드폰을 취소하는데, 디지털 스펙트럼 분석기, 미사일 유도 시스템 레이더 시스템과 텔레매틱스 sy과 같은 현대 전자 기기의 많은 종류에서 발견된다.줄기.s. 이러한 제품에서 DSP는 노이즈 저감, 음성 인식 또는 합성, 디지털 미디어의 부호화 또는 복호화, 데이터의 무선 송수신, GPS를 이용한 삼각 위치 측정 및 기타 종류의 화상 처리,[77] 비디오 처리, 오디오 처리 및 음성 처리를 담당할 수 있다.
인스트루먼트
계측 엔지니어링은 압력, 흐름 및 [78]온도와 같은 물리량을 측정하는 장치의 설계를 다룬다.그러한 기기의 설계는 종종 전자기 이론을 넘어서는 물리학을 잘 이해해야 한다.예를 들어 비행 계기는 조종사가 항공기를 분석적으로 제어할 수 있도록 풍속과 고도와 같은 변수를 측정한다.마찬가지로 열전대는 펠티에-제벡 효과를 사용하여 두 [79]지점 간의 온도 차이를 측정합니다.
계측기는 그 자체로 사용되는 것이 아니라 대형 전기 시스템의 센서로 사용되는 경우가 많습니다.예를 들어 열전대를 사용하여 용해로 온도를 [80]일정하게 유지할 수 있습니다.이러한 이유로 계측 엔지니어링은 종종 제어의 대항마로 간주됩니다.
컴퓨터
컴퓨터 공학은 컴퓨터와 컴퓨터 시스템의 설계를 다룬다.여기에는 새로운 하드웨어 설계가 필요할 수 있습니다.컴퓨터 엔지니어는 시스템의 소프트웨어에서도 작업할 수 있습니다.그러나 복잡한 소프트웨어 시스템의 설계는 종종 소프트웨어 엔지니어링의 영역이며, 이는 보통 별도의 [81]분야로 간주됩니다.데스크톱 컴퓨터는 컴퓨터 엔지니어가 작업할 수 있는 디바이스의 극히 일부에 불과합니다.컴퓨터와 같은 아키텍처가 비디오 게임 콘솔이나 DVD 플레이어를 포함한 다양한 임베디드 디바이스에서 사용되고 있기 때문입니다.컴퓨터 엔지니어는 [82]컴퓨팅의 많은 하드웨어 및 소프트웨어 측면에 관여합니다.로봇은 컴퓨터 공학의 응용 분야 중 하나이다.
포토닉스 및 광학
광자와 광학은 전자기 방사선의 발생, 전송, 증폭, 변조, 검출 및 분석을 다룬다.광학의 응용은 렌즈, 현미경, 망원경, 그리고 전자기 복사의 특성을 사용하는 다른 장비들과 같은 광학 기기의 설계를 다룬다.광학의 다른 주요 용도에는 전기 광학 센서 및 측정 시스템, 레이저, 광섬유 통신 시스템 및 광디스크 시스템(CD 및 DVD 등)이 있습니다.광전자는 광학 기술을 기반으로 하며, 광전자공학(주로 반도체를 포함), 레이저 시스템, 광학 증폭기 및 새로운 재료(예: 메타물질)와 같은 현대적 발전으로 보완된다.
관련 분야
메카트로닉스는 전기 및 기계 시스템의 통합을 다루는 공학 분야입니다.이러한 복합 시스템은 전자기계 시스템으로 알려져 있으며 널리 채택되고 있다.예로는 자동화된 제조 시스템,[83] 난방, 환기 및 공기조절 시스템,[84] 항공기와 자동차의 다양한 서브시스템 등이 있습니다.[85] 전자 시스템 설계는 전기 공학에서 복잡한 [86]전기 및 기계 시스템의 다학문 설계 문제를 다루는 주제입니다.
메카트로닉스라는 용어는 일반적으로 거시적 시스템을 가리키는 말로 사용되지만 미래학자들은 매우 작은 전기 기계 장치의 출현을 예측했습니다.이미, 마이크로 일렉트로메니컬 시스템(MEMS)이라고 알려진 이러한 작은 장치들은 언제 에어백을 [87]전개해야 하는지, 디지털 프로젝터에서는 더 선명한 이미지를 만들기 위해, 잉크젯 프린터에서는 고해상도 인쇄를 위해 노즐을 만들기 위해 사용되고 있다.미래에는 이 장치들이 작은 이식형 의료기기를 만들고 광학 [88]통신을 개선하는 데 도움이 될 것으로 기대된다.
항공 우주 공학 및 로봇 공학에서 가장 최근의 전기 추진과 이온 추진이 그 예입니다.
교육
전기공학자는 일반적으로 전기공학, 전자공학, 전기공학,[89] 전기공학 기술 [90][91]또는 전기전자공학을 전공한 학사 학위를 가지고 있습니다.제목에 따라 강조점이 다를 수 있지만 모든 프로그램에서 동일한 기본 원칙을 가르칩니다.이러한 학위를 위한 학습 기간은 보통 4년 또는 5년이며, 완성된 학위는 대학에 따라 전기/전자 공학 학사, 공학 학사, 과학 학사, 기술 학사 또는 응용 과학 학사로 지정될 수 있습니다.학사 학위는 일반적으로 물리학, 수학, 컴퓨터 과학, 프로젝트 관리 및 전기 [92]공학에 관한 다양한 주제를 다루는 단위를 포함합니다.초기에 이러한 주제는 전부는 아니더라도 대부분의 전기 공학 하위 분야를 다룬다.일부 학교에서는 학생들이 학습 과정의 마지막에 하나 이상의 하위 분야를 강조하도록 선택할 수 있습니다.
많은 학교에서 전자공학은 전기학사(전기전자학사)와 같이 전기학상의 일부로 포함되지만, 다른 학교에서는 전기공학 및 전자공학이 모두 별도의 학위를 [93]제공할 정도로 충분히 광범위하고 복잡한 것으로 간주됩니다.
일부 전기공학자는 공학석사/과학석사(MEG/MSC), 공학경영석사, 공학철학박사(PhD), 공학박사(Eng.D), 공학박사(Eng.D) 등 대학원 과정을 선택하기도 합니다.석사학위와 엔지니어학위는 연구학위, 과정학위, 또는 둘의 혼합학위로 구성될 수 있습니다.철학 박사 및 공학 박사 학위는 중요한 연구 구성요소로 구성되어 있으며 종종 학계의 진입점으로 간주됩니다.영국 및 기타 일부 유럽 국가에서는 Master of Engineering이 독립형 대학원 [94]학위라기보다는 공학 학사 학위보다 약간 더 긴 학사 학위로 간주되는 경우가 많습니다.
프로페셔널 프랙티스
대부분의 국가에서 공학 학사 학위는 전문 인증을 위한 첫 번째 단계를 의미하며, 학위 프로그램 자체는 전문 [95]기관에 의해 인증됩니다.인정된 학위 프로그램을 완료한 후 엔지니어는 인정받기 전에 다양한 요건(작업 경험 요건 포함)을 충족해야 합니다.인정된 엔지니어는 프로페셔널 엔지니어(미국, 캐나다 및 남아프리카), 공인 엔지니어 또는 법인 엔지니어(인도, 파키스탄, 영국, 아일랜드 및 짐바브웨), 공인 프로페셔널 엔지니어(호주 및 뉴질랜드) 또는 유럽 엔지니어(유럽 연합의 대부분)로 지정됩니다..
면허증의 장점은 지역에 따라 다릅니다.예를 들어 미국과 캐나다에서는 "공용 및 개인 고객을 위한 엔지니어링 작업을 허가받은 엔지니어만 봉인할 수 있다"[96]고 합니다.이 요건은 퀘벡 기술자법과 [97]같은 주 및 지방 법률에 의해 시행됩니다.다른 나라에는 그러한 법이 없다.사실상 모든 인증 기관은 모든 구성원이 준수하거나 [98]제명될 위험이 있는 윤리 강령을 유지하고 있습니다.이러한 방식으로 이들 조직은 직업에 대한 윤리적 규범을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.인증이 업무에 거의 또는 전혀 법적 관계가 없는 국가에서도 엔지니어는 계약법의 적용을 받습니다.엔지니어의 작업이 실패했을 경우에는 과실치사죄 및 극단적인 경우에는 과실치사죄의 대상이 될 수 있습니다.엔지니어의 작업은 또한 건축 법규 및 환경 법률과 관련된 법률과 같은 수많은 다른 규칙과 규정을 준수해야 합니다.
전기 엔지니어를 위한 전문 기관으로는 전기전자공학협회(IEEE)와 공학기술협회(IET)가 있습니다.IEEE는 전 세계 전기 공학 관련 문헌의 30%를 생산하고 있으며, 전 세계 360,000명 이상의 회원을 보유하고 있으며,[99] 연간 3,000회 이상의 회의를 개최하고 있습니다.IET는 21개의 저널을 발행하고 있으며, 전 세계 15만 명 이상의 회원을 보유하고 있으며,[100][101] 유럽에서 가장 큰 전문 엔지니어링 협회라고 자처하고 있습니다.기술 기술의 노후화는 전기 엔지니어들에게 심각한 우려 사항입니다.따라서 기술사회 회원 자격과 참여, 분야 정기 간행물의 정기적인 리뷰 및 지속적인 학습 습관은 숙련도를 유지하는 데 필수적이다.MIET(Institute of Engineering and Technology)는 유럽에서 전기 [102]및 컴퓨터 엔지니어로서 인정받고 있습니다.
호주, 캐나다 및 미국의 전기 엔지니어는 노동력의 [b]약 0.25%를 차지한다.
도구 및 작업
위성위치확인시스템(GPS)에서 발전까지 전기 엔지니어는 광범위한 기술 개발에 기여해 왔습니다.이들은 전기 시스템과 전자 장치의 배치를 설계, 개발, 테스트 및 감독합니다.예를 들어, 전기 통신 시스템의 설계, 발전소의 운영, 건물의 조명과 배선, 가전제품의 설계 또는 산업 [106]기계의 전기 제어에 종사할 수 있다.
