공업역학과 재료역학은 기계공학도에게 필수적인 교과목이며 두 교과목에서 학습한 내용을 실습을 통하여 검증하는 절차는 매우 중요합니다. 그러나 실습을 통해 두 교과목에서 학습한 내용을 검증하고 그 결과를 분석할 수 있도록 도와주는 교재를 시중에서 찾아보기 쉽지 않은 실정입니다. 이러한 상황에 대한 안타까운 마음을 가지고 공업역학과 재료역학에서 학습한 내용 중 기계공학도가 꼭 알아야 할 내용에 대하여 실습을 통해 검증하고 그 결과를 분석할 수 있도록 돕기 위하여 본서를 저술하여 출판하기에 이르렀습니다.

본서는 기본적으로 수학의 아주 기초적인 수준만으로도 재료공학실습을 수행할 수 있도록 구성하였습니다. 이를 위해 1장에서는 공업역학 및 재료역학 실습에 필요한 기초 수학을 설명하였습니다. 또한 재료의 종류와 역학의 기초적인 내용을 1장의 하반부에 다루어 이론과 실습을 검증하는 데 지장이 없도록 하였습니다. 2장에서는 분포력 문제를 다루고 있으며 특히 무게중심을 구하는 방법으로써 이론적, 실험적 접근 방법을 모두 소개한 뒤 두 가지 접근 방법을 통해 얻은 결과를 서로 비교하여 분석할 수 있도록 서술하였습니다. 3장에서는 우리 주위에서 많이 볼 수 있는 스프링의 기본 원리와 실제 사례에 대해 서술하였고, 인장/압축/고무 스프링에 대하여 스프링 상수를 구하는 실습을 통하여 각 스프링의 특성을 분석할 수 있도록 구성하였습니다. 4-5장에서는 마찰의 기본 원리에 대하여 서술하였고, 경사면 마찰과 건조/유체마찰에 대한 실습을 통하여 각각의 특성을 비교, 분석할 수 있도록 구성하였습니다. 6-7장에서는 재료의 경도와 경도계의 종류에 대하여 서술하였고, 다양한 재료의 경도를 계측하는 실습을 수행한 후 그 결과를 비교, 검토하는 과정을 설명하였습니다. 또한 철강 재료의 열처리 실습을 통하여 재료의 표면에서 일어나는 경도 변화를 관찰할 수 있도록 구성하였습니다.

8-10장에서는 재료시험의 기초가 되는 인장시험에 대한 이론적 배경과 원리에 대하여 서술하였고, 이를 바탕으로 금속 및 고분자 자료에 대한 하중-변형량 곡선과 응력-변형율 곡선을 얻을 수 있는 인장시험에 대하여 설명한 후 실습하는 과정에 대하여 설명하였습니다. 11장에서는 비틀림 하중이 가해지는 빔(shaft) 구조물과 비틀림 응력에 대하여 서술한 다음, 비틀림 전단탄성계수를 구하는 실습 과정을 설명한 후 그 결과에 대하여 고찰하는 방법을 소개하였습니다. 12장에서는 기둥 구조물의 사례를 들고 기둥의 좌굴 현상에 대하여 서술하였으며 기둥의 좌굴 하중과 좌굴 응력을 계산하는 이론적 방법과 실습 방법을 설명한 후 실습을 통하여 그 결과값을 비교할 수 있도록 구성하였습니다. 13장에서는 굽힘하중이 가해지는 보(beam) 구조물의 특징에 대하여 서술하였고, 지지점 반력, 굽힘 응력, 변형율을 구하는 과정에 대하여 설명하였고, 굽힘 실험장치를 이용하여 지지점 반력, 굽힘응력, 굽힘 변형율을 구하는 방법을 소개하였습니다.

각 장에서는 해당 장에서 배우는 내용의 기초 개념을 간단히 설명한 뒤 일상생활에서 관찰할 수 있는 실제 사례를 소개하였습니다. 그런 다음에는 예제 문제를 통해 해당 개념이 어떻게 적용될 수 있는지 학습자 스스로 응용할 수 있도록 하였으며, 각 장에서 이론적으로 학습한 내용을 실습을 통해 검증하는 절차를 소개하였을 뿐 아니라, 실습 결과를 보고서에 담을 수 있도록 실습보고서 양식을 제공하였습니다.

결과적으로 본 교재는 기계공학도가 공업역학과 재료역학에서 만나게 되는 문제에 대하여 이론적 방법뿐 아니라 실습을 통해 해결할 수 있도록 저술되었습니다. 실습 장비는 쉽게 만들 수 있거나 구매하기 어렵지 않은 장치를 활용하였고, 기업 실무에서 만나는 문제를 이론 역학적 방법과 실험 실습을 통해 해결할 수 있는 다양한 방법을 제공하고 있습니다.

모쪼록 저자가 저술한 의도에 맞게 본서가 기계공학도 학생들과 재직자들이 공업역학과 재료역학의 문제를 합리적으로 해결하는 데 도움이 될 수 있기를 바랍니다.