옛날에는 사람의 몸을 보호해주는 옷, 사람이 먹을 수 있는 음식, 사람이 주거할 수 있는 공간인 집을 통틀어 이르는 의식주가 사람이 살기 위해 필요한 최소한의 요건이었다. 오늘날에는 의식주뿐만 아니라 사람과 사물의 공간적인 이동을 도와주는 교통을 비롯하여 시간과 공간적으로 음성, 영상, 데이터 등의 각종 정보의 이동을 가능하게 해주는 통신도 중요한 요소가 되면서 의식주와 교통 및 통신을 함께 이르는 “의식주통”이 우리 생활에서는 없어서는 안될 필수요건이 되었다. 최근에는 의식주통과 전기전자공학의 스마트 기술이 융합되어 스마트 웨어러블, 스마트 푸드, 스마트 팜, 스마트 빌딩, 스마트 건설, 스마트 빌리지, 스마트 자동차, 스마트 항공우주 산업 등으로 우리의 일상생활 곳곳에서 적용 범위와 활용도가 점차 넓어지고 있다. 전기전자공학의 기술 발전에 힘입어 이제는 사람, 사물, 데이터 등의 모든 것들이 인터넷으로 연결되어 새로운 가치와 경험을 창출해내는 만물인터넷(IoE, Internet of Everything)의 시대로 거듭나고 있으며, 전기전자공학은 통신공학, 컴퓨터공학, 자동차공학, 조선해양공학, 항공우주공학, 로봇공학 등의 공학계열뿐만 아니라 인문, 사회, 교육, 자연, 의학, 예체능 계열 등에 이르는 다양한 분야와도 융합하여 응용되고 있다.

이러한 추세에 따라 저자는 전기, 전자, 전파, 정보, 통신, 기계, 자동차, 컴퓨터, 로봇공학 등의 분야를 전공하는 대학교의 1학년 학생들을 대상으로 핵심 개념을 위주로 전반적인 내용을 다룬 개론서인 전기전자통신공학 개론을 2017년에 초판과 2024년에 개정판을 출간한 바 있다. 많은 대학교에서 전기전자통신공학 개론을 강의 교재로 채택하였는데, 교수, 강사, 학생들로부터 전기전자공학의 필요성과 중요성을 학생들이 인식하는데 도움이 될만한 기초적인 내용을 좀 더 보완하면 좋겠다는 의견이 있었으며, 지난 7년 동안 저자가 전기전자통신공학 개론 강의를 진행하면서 처음 배우는 대학생들에게 관련 지식을 잘 전달하기 위해 적용했던 내용을 정리하여 이번에 전기전자공학 개론을 신간으로 출간하게 되었다.

기존에 출간했던 전기전자통신공학 개론에서 다소 난이도가 있었던 통신공학 관련 부분의 내용을 대폭 줄이는 대신에 전기전자공학의 기초에 해당하는 내용의 필요성과 중요성을 보완하였다. 특히 “전기전자공학은 누구에게, 언제, 어디서 필요한가?”와 “전기전자공학에서 무엇을, 어떻게, 왜 배워야 하는가?” 대한 질문의 답을 찾아가는 과정에 대한 설명을 비롯하여 “전기전자공학에서 다루는 물리량에 대한 수와 단위 표기법”에 대한 최신 정보를 반영한 예제와 함께 별도의 장으로 구성하였다. 또한 최근 전 세계적으로 이슈가 되고 있는 “반도체란 무엇인가?”에 대한 질문을 통해서 반도체 물질, 반도체 소자, 반도체 산업에 대해 이해할 수 있도록 일부 내용을 반영하였다. 부록에서는 전기전자공학의 주요 역사를 표로 정리하였고, 전기전자공학에서 수학의 역할에 대한 설명을 추가하였다.

이 책의 특징

(1) 이 책의 구성과 학습 연계도를 읽으면 전기전자공학의 전체적인 윤곽은 파악할 수 있다.
이 책에서 구성과 학습 연계도는 핵심 개념을 위주로 전기전자공학의 전반적인 내용의 관계를 일목요연하게 알아볼 수 있도록 흐름도로 정리하여 전체적인 윤곽을 쉽게 알 수 있도록 하였다.
(2) 각 장의 첫 절을 읽으면 해당 장의 핵심 내용을 알 수 있다.
각 장의 처음에 나오는 절에는 해당 장에서 다루는 핵심 개념과 주요 전문용어를 그림과 함께 간략하게 설명하여 배우는 핵심 내용을 쉽게 알 수 있도록 설명하였다.
(3) 핵심 개념은 무엇을(What) → 왜(Why) → 어떻게(How) 순서로 그림과 함께 이해할 수 있다.
각 장에서 새로운 개념을 도입하는 첫 부분에서 중요한 질문을 통해서 무엇을 배워야 하고, 이에 대한 간단한 답변으로 공감할 수 있도록 하였으며, 이어지는 절에서는 상세한 이유와 방법을 제시하여 이해하는데 도움이 되도록 설명하였다.
(4) 중요한 전문용어는 본문에서 쉽게 찾을 수 있다.
전공 관련 전문용어는 처음에는 익숙하지 않아서 낯설고 어렵게 느껴진다. 그래서 이 책의 본문에서 쉽게 찾을 수 있도록 표시하였다. 또한 중요한 전문용어는 국문에 한문과 영문을 병행 표기하여 의미를 상기하면서 익숙해질 수 있도록 하였다.

이 책의 내용

0장에서는 전기전자공학에 대한 육하원칙을 통해서 전기전자공학의 필요성과 배우는 핵심 내용의 중요성에 대해서 설명하였다. “전기전자공학은 누구에게, 언제, 어디서 필요한가?”에 대해서는 생활 속의 전기전자공학의 활용, 전기전자공학자의 역할을 통해서 설명하였다. “전기전자공학에서 무엇을, 어떻게, 왜 배우는가?”에 대해서는 전기전자공학의 구성을 비롯하여 전기에너지와 전기신호의 개념, 전기전자기기를 구성하는 요소인 하드웨어와 소프트웨어로 설명하였다. 또한 전기전자공학에서 다루는 주요 물리량의 정량적 표현에 필요한 기초 지식인 단위와 차원, SI 접두어, 그리스 알파벳의 활용법을 설명하였다.

1장에서는 전기전자공학에서 공통적인 원리를 제공하는 기초 학문인 전자기학의 필요성을 설명하였다. 우리 생활을 편리하게 해주는 각종 전기전자공학 관련 응용은 전자기학의 핵심 개념인 전기와 자기의 상호작용을 활용한 것임을 설명하였다. 모든 물질은 전하를 갖고 있는데, 전하가 존재하면 주변공간에는 전계를 형성하고, 전하의 이동에 의해 흐르는 전류의 주위에는 자계가 분포하며, 전하분포가 시간에 따라 변하면 주변으로 전자기파가 공간적으로 퍼져나가는 현상을 그림과 함께 개념적으로 설명하였다. 또한 전계와 자계에 의한 물질의 반응특성으로 도전율, 유전율, 투자율의 개념을 전하의 관점에서 설명하였다.

2장에서는 우리 생활에서 활용하고 있는 각종 전기전자기기를 구성하는 기본 요소인 전원, 도선, 부하의 폐경로 연결 구성인 회로의 개념을 알아보고, 회로의 주요 물리량인 전압, 전류, 전력에 대해서 설명하였다. 전원의 전기에너지를 부하로 전달하여 소비, 저장 등의 작용을 하는 전기회로를 구성하는 수동소자인 저항기, 인덕터, 캐패시터의 기본 구조, 동작원리 및 주요 특성에 대해서 개념적으로 설명하였다.

3장에서는 반도체의 응용과 역할을 비롯하여 반도체 물질, 반도체 소자, 반도체 산업의 관점에서 반도체의 개념과 의미를 설명하였다. 전류의 흐름을 전자적으로 제어할 수 있는 전자회로를 구성하는 능동소자(반도체소자)인 다이오드와 트랜지스터의 기본 구조, 동작원리 및 주요 특성을 설명하였다. 다이오드를 응용하여 교류를 직류로 변환하는 정류기 회로와 트랜지스터를 이용하여 미약한 전기신호를 전자적으로 확대 복사하는 증폭기 회로의 기본 구성과 동작원리에 대해서 설명하였다. 또한 증폭기의 전압이득, 전류이득, 전력이득의 개념과 활용 방법을 설명하였다.

4장에서는 전기신호의 이산적인 정보처리 방법인 디지털 신호의 발생 및 표현법을 비롯하여 디지털 회로를 구성하는 기본 요소로서 논리 게이트와 플립-플롭의 구조, 동작원리 및 주요 특성을 개념적으로 설명하였다. 다수의 논리 게이트를 조합하여 구성한 조합논리회로와 과거 출력의 일부를 피드백 경로를 통해서 플립-플롭에서 저장했다가 회로의 입력으로 되돌려 순차적으로 응답을 처리하는 순서논리회로의 구성과 동작원리에 대해서 설명하였다. 또한 순서논리회로의 대표적인 응용 사례인 카운터의 개념, 종류, 구성과 동작원리를 설명하였다.

5장에서는 우리가 가정, 학교, 회사에서 편리하게 사용하는 전기에너지의 발생, 변환, 전달을 담당하는 전력전송과 전력처리 시스템에 대해서 설명하였다. 전력전송시스템은 비전기에너지를 전기에너지로 변환하는 발전기, 입출력 교류전압의 크기를 높이거나 낮추는 변환을 수행하는 변압기, 전기에너지를 한 곳에서 다른 곳으로 효과적으로 전달하는 통로에 해당하는 송전선과 배전선 각부의 기본 구조와 동작원리에 대해서 설명하였다. 또한 전력을 효과적으로 사용하기 위한 전력처리시스템의 구분, 동작원리 및 주요 특성에 대해서 살펴보았다.

부록에서는 전기전자공학의 주요 역사를 비롯하여 전기전자공학에서 수학의 역할, 함수, 함수의 극한, 함수의 차분과 미분, 함수의 적분의 정의와 물리적 의미, 상호 관계 및 표현법을 개념적으로 설명하였다.