과학과 기술의 관계 현대 기술과 공학의 철학 5 주차 2010 년 10 월 8 일 정동욱.

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1 과학과 기술의 관계 현대 기술과 공학의 철학 5 주차 2010 년 10 월 8 일 정동욱

2 기술은 과학과 상이한 활동 ? 과학기술 실체지식 ( 이론 ) 실천 ( 응용 ) 대상자연인공물 동기지적 호기심실질적 유용성 목적설명 ( 예측 ) 과 이해디자인, 발명, 개선, 생산 과학과 기술은 동기, 목적, 대상이 다른 서로 구분되는 활동으로서, 과학자와 기술자 사회 역시 상이한 가치체계를 가진 상이한 집단이다. 이것만으로 응용과학 테제 손쉽게 비판 가능 ?

3 기술의 응용과학 테제에서도 과학과 기술이 다른 목적을 가진다는 것은 인정. 다만 과학적 지식을 응용하여 그 목적을 이룬다고 생각할 뿐

4 지식으로서의 기술 과학 지식으로부터 도출되지 않는 기술 지식 존재 ▫ 요구조건과 기술적 명세에 대한 지식  비행의 질은 무엇으로 구성되는가 ? ▫ 각 요구조건을 최대로 구현하는 효율적인 방법에 대한 지식  비행기의 안정성을 높이기 위해 날개는 어떤 형태여야 하는가 ? ▫ 각종 실용적 고려에 대한 지식  계기판은 어떤 형태와 배치가 조종사에게 가장 좋은가 ? ▫ 다양한 요구조건을 절충하여 최적화된 디자인을 하는 능력  항력은 높이면서 저항은 줄이는 적절한 디자인은 무엇인가 ?  공학자는 바로 이러한 종류의 지식을 갖춘 전문가 high performance, maximum efficiency, optimization(satisficing), design kwowledge

5 기술적 지식은 왜 저평가 ? 많은 부분 암묵적 지식 ▫ 특정한 솜씨나 방법은 말로 전수 어려움  E.g., 자전거 타기, 뻑뻑한 자물쇠 열기 ▫18 세기 선구적 운하 엔지니어 브린들리는 문맹 일반화되지 않는 개별적 사례에 기반한 지식 ▫ 이럴 땐 이렇게, 저럴 땐 저렇게 하면 된다는 지식 ▫ 하지만 일반화하여 공식화하기 어려운 경우 많음 명제적 형태가 아닌 절차적, 시각적 형태의 지식 ▫ 설계도, 조립도의 형태의 지식은 참 거짓이 아닌 절 차에 관한 요약에 가까움.

6 여러 용도의 여러 도끼 형태들

7 레오나르도 다 빈치의 톱니바퀴 조립도와 분해도

8 공학 또는 과학적 공학의 경우는 ? 외양상 과학 이론을 기술에 응용한 형태 대체로 과학 이론은 실제 기술적 적용에 한계 ▫ 대상에 대한 기본 이론은 있지만 대상이 너무 복잡 한 경우 또는 대상에 대한 이론이 아예 없는 경우 응용 위해서는 과학에 개념적, 방법적 변형 필요 ▫ 구조 공학 : 뉴턴 역학 + stress, strain 등의 개념 ▫ 다양한 기술적 문제 풀이의 예제들 필요  예 : 옴의 법칙을 회로의 부하에 걸리는 전압을 증가시 키거나 전선에서 소모되는 전력을 줄이는 문제 등을 푸는 데 적용하는 방법에 관한 창의적인 문제 풀이들

9 공학적 의사소통을 위한 개념들 Lift 는 증가시키고 drag 는 줄이는 airfoil 에 대한 specification 비행의 질을 높이는 조건에 대한 specification (e.g., negative feedback 에 의한 안정성, stick force 의 감소 )

10 과학의 방법 vs. 공학의 방법 과학적 모형 vs. 공학적 모형 ▫ 가설적으로 설명하고 예측하기 위한 이론적 모형 vs. 실제 대상과 환경을 모방한 스케일 모형 과학적 실험 vs. 공학적 실험 ▫ 새로운 현상 관찰 또는 이론 입증 실험 vs. 다양한 변수에 따른 결과 변화 관찰 실험

11 전형적인 과학의 모형의 예 ▫ 원자모형의 변화 : 각각의 모형은 특별한 현상에 대 한 설명을 위한 구성을 갖추고 있음

12 전형적인 공학적 모형과 실험 이론에 대한 입증 실험이 아님 ! 날개 각이 다른 비행기 모형의 속력에 따른 항 력 증가 추이 그래프

13 모형 및 실험을 통해 얻어진 디자인 지식

14 즉 다른 목적을 위한 지식은 다른 내용과 형태를 가지며 다른 방식으로 얻어진다 ! 그러나 현대로 올수록 밀접해지는 과학과 기술의 관계는 어떻게 설명할 것인가 ? ▫ 고대의 엄격히 구분된 두 영역이 점차 혼합됨 ▫ 앞부분의 과학 / 기술 구분표는 고대에 더 어울림

15 1. 대상의 혼합 데카르트의 새로운 자연관 기계로서의 자연 & 자연의 연장으로 서의 인공물 자연물도 기계적으로 설명 & 기계에 도 자연법칙 작동

16 “ 인간이 만든 기계와 자연적으로 만들어진 기계 사이 에는 차이점이 없다.” “ 물리학이 적용되지 않는 기계장치란 없으며, 기계장 치는 물리학의 한 부분이나 특별한 상황을 형성하고 있음에 틀림없다. ( 따라서 모든 인위적인 것은 또한 자연적인 것이다.) 즉 시간을 알려주기 위해 필요한 수의 톱니바퀴들로 구성된 시계는 어떤 씨앗이 자라 과일 나무로 성장하는 것과 마찬가지로 자연적이다.” - 데카르트

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18 2. 목적과 방법의 혼합 베이컨의 새로운 과학철학 참된 과학은 실제 세상에서도 유용 “ 진리와 효용은 하나다 ”  과학과 기술의 목적을 통합 이러한 과학을 얻기 위해 자연을 조작 ▫“ 실험적 방법 ” 의 도입 ▫“ 과학적 도구 ” 의 사용 ▫“ 조작적 지식 ” 의 생산

19 로버트 보일과 그의 공기펌프

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21 베이컨이 추동한 변화 실험과 도구의 역할은 ? 과학  도구  자연에 개입 실험실에서 “ 제 2 의 자연 ” 창조 예 ) 보일의 진공펌프 : 진공이 자연에 존재 ? 기술  도구  과학에 침투 과학과 기술의 한 가지 중요한 접점이 형성 베이컨의 “ 진리와 효용은 하나다 ” 라는 명제의 역할은 ? 높은 효용은 과학적 참의 증거 & 참은 높은 효용을 낼 수 있는 것으로 응용 가능 천명

22 과학자의 실험실 ? 엔지니어의 작업장 ? 강입자 가속기 가운데 보이는 터 널 구멍으로 양성 자가 빛의 속도로 달리며 다른 양성 자와 충돌해 빅뱅 후 초기 우주의 모 습을 재현한다.

23 실천으로서의 과학 자연에 개입하여 새로운 현상, 효과 창조 ▫ 새로운 현상과 효과는 유용한 인공물로 변환 가능 실험에도 숙련과 같은 암묵적 지식 존재 기계의 성능이나 효율을 높이는 일은 과학의 일상 ▫ 전자기 효과 발견 이후 그 효과를 증폭시키는 노력  철심과 절연된 코일 ( 이유는 모르지만 증폭 효과 있음 ) ▫ 그 노력은 다시 전자기 유도의 발견에 핵심적 역할  증폭된 효과 덕에 미미한 전자기 유도 현상 발견 가능 한번 얻은 실험 결과를 안정화시키는 일도 중요 ▫ 실험 결과를 어떻게 하면 얻을 수 있는지에 대한 실험 절차와 각종 조작적 규칙을 명세할 수 있어야  일반화 되면 과학 법칙인 동시에 기술적 규칙

24 과학과 기술의 다양한 접점 형성 과학의 이론을 기술이 응용한다는 단순한 관계를 넘 어서는 모습 형성 경계물 : 새로운 효과, 도구, 조작적 이론 ▫ 전자기 회전  모터, 전화기  미세 전류 측정기 ▫ 과학 법칙과 기술의 조작적 규칙은 때때로 상호 변환 경계 공간 : 대학과 기업의 연구소, 거대 프로젝트 ▫ 핵폭탄, 컴퓨터, 반도체, 레이저의 개발 또는 우주배경 복사의 발견 등은 한곳에 모인 과학자와 엔지니어의 상 호작용 및 협동의 결과 경계인 : 실천적 능력을 갖춘 과학자, 이론적 능력을 갖춘 기술자에 의한 과학과 기술의 매개

25 전반적인 역사적 경향 과학과 기술의 관계는 점차 밀접해지고 있음 정부의 응용과학에 대한 믿음과 공적 지원 거대과학 : 엔지니어와 과학자들의 총집합소 그럼에도 여전한 간극 ▫ 기술은 과학보다 시장의 요구에 상대적으로 민감 ▫ 기술의 대상은 과학의 대상보다 대체로 복잡  잘 몰라도 실제로 작동시키는 것이 일단 중요 ▫ 엔지니어도 과학을 배우지만 꼭 최신 이론일 필요 없음  우주선 보내는 데 양자역학, 상대성이론까지 필요치는 않음 ▫ 하나의 진리 vs. 다양한 디자인

26 과학의 응용이란 어떻게 이루어지는가 ? 과학적 효과 및 도구에 대한 기술적 번역에서 시 작 ▫ 신호 전달 장치, 즉 전신 ▫ 스위치 = 송신기, 전구 ( 검류계 )= 수신기

27 전신의 발명 & 개발 과정 번역에 의한 새로운 기술의 정의 ▫ 전신 = 전기회로를 이용한 신호 전달 장치 ( 쿠크, 모스 ) 실용화 위한 기술적 문제의 풀이 ▫ 장거리 송전의 신호 감쇠 문제  부하의 임피던스 ( 일종의 저항 ) 증가 ( 휘트스톤 )  전지의 직렬 연결 ( 헨리, 휘트스톤 )  수신 증폭기 및 계전기 개발 ( 헨리 ) ▫ 효율적인 부호 체계 및 가시화 장치  바늘 장치 ( 쿠크 & 휘트스톤 @ 영국 )  모스 부호 & 프린터 or 사운더 ( 모스 & 베일 @ 미국 ) 실용화 위한 사회적 문제의 풀이 ▫ 수요의 확보 문제 : 초기 철도와 언론. 점점 용도 확장

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29 쿠크 - 휘트스톤의 5 바늘 전신기 (1837) 5 개의 검류계 사용 작동법 매우 간단 But 비용 문제 ( 많은 전 선 이용 탓 )

30 쿠크 - 휘트스톤 2 바늘 전신기 바늘 동작 “ 횟수 ” 로 문자 식별 ▫Down-Down : A ▫D-D-D : B ▫D-Up : D ▫U-D-U-D : Y London-Slough 철도 전신선 개통시 도입 (1843) 이후 1- 바늘 & 사운더로 개량

31 모스의 첫 번째 전신기 (1837) 와 두 번째 전신기 (1844)

32 “WHAT HATH GOD WROUGHT” 미국 국회도서관에 보관되어 있는 최초의 공식 모스 전신 전송 ( 워싱턴  볼티모어, 1844 년 5 월 24 일 ) 기록 지. 엠보싱 리본 종이에 점과 선으로 출력. 전송 문구 는 특허국장의 딸 Annie Ellsworth 가 고른 것으로, 성 경 23:23 의 구절임.

33 전신의 사용 영국의 경우 철도에서 처음 사용 ▫ 철도 상행 - 하행선 정보 교환용으로 첫 개설 (1843) ▫1845 년 Tawell 사건  언론에서도 전신 이용 시작 ▫ 이후 주식 정보를 원하는 은행이나 투자기관, 정부, 일반인 등으로 확장 사용의 확장에 따른 새로운 욕구 및 요구 ▫ 국제적 송수신 절차 ( 프로토콜 ) 및 모스 부호 표준화 ▫ 다중 전신 ( 한 회선을 여럿이 사용 ) ▫ 해저 전신은 어떻게 가능 ? ▫ 일반인은 어떻게 사용 ?

34 Tawell 사건 (1845) 1845 년 1 월 1 일 Slough 에서 애인을 살해한 John Tawell 이 런던으로 열차를 타고 도망 당시 Slough 에서 London 으로 보낸 전신 문구 “A murder has just been committed at Salt Hill and the suspected murderer was seen to take a first class ticket to London by the train that left Slough at 7.42pm. He is in the garb of a Kwaker with a brown great coat on which reaches his feet. He is in the last compartment of the second first-class carriage” 이 문구를 보내는 데 사용된 전신기가 바로 2- 바늘 전신기 런던에서 체포 !

35 1913 년의 세계 전신망

36 세계 8 번째 불가사의 : 대서양 케이블

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38 일반인의 전신 사용 Messenger boy & Western Union

39 과제물 주변의 간단한 기술적 인공물을 하나 골라 그에 내장된, 즉 그것을 만든 기술자가 고려한 지식을 추측하여 명세해보자. 역사 또는 주변에서 과학과 기술의 경계물, 경계 공간, 경계인의 사례를 찾아 그 또는 그것이 과학 과 기술에 기여한 방식을 설명하시오.