책 소개
물리적 세계의 역동적인 변화, 즉 유체의 흐름, 열의 이동, 물질의 확산 이면에는 시공간을 초월하는 보편적인 법칙과 근본 원리가 정교하게 작용하고 있습니다. 전달 현상(Transport Phenomena)은 바로 이러한 운동량, 에너지, 그리고 질량의 전달이라는, 표면적으로는 서로 달라 보이는 현상들을 지배하는 통일된 물리적 원리와 수학적 구조를 탐구하는 심오하고도 강력한 학문 분야입니다. 이는 단순한 지식의 집합체를 넘어, 복잡한 자연 및 공학 시스템을 해석하고 예측하는 데 필요한 공학적 사고의 정수를 제공합니다. 화학공학의 여러 분야는 종종 특정 장치나 공정에 대한 거시적 분석이나 경험적 상관관계에 의존합니다. 그러나 전달 현상은 이러한 현상들의 가장 근본적인 수준, 즉 미시적인 관점에서 출발합니다. 우리는 분자 수준의 상호작용과 연속체 역학의 틀 안에서 유도되는 보존 법칙과 플럭스(flux) 관계식을 통해, 왜 그리고 어떻게 전달 현상이 발생하는지를 이해하게 됩니다. 이러한 접근법은 기존의 경험적 지식의 한계를 넘어, 새로운 재료, 극단적인 조건, 혹은 마이크로/나노 스케일과 같은 미지의 영역에서 마주하는 문제들에 대해 근본적인 해답을 찾고 혁신적인 기술을 개발할 수 있는 강력한 이론적 토대를 마련해 줍니다. 본서는 전달 현상의 핵심 원리를 깊이 있게 파헤치면서도, 운동량, 에너지, 질량 전달 과정 간의 심오한 유기적 연관성과 상사성(analogy)을 명확히 부각시키는 데 각별한 노력을 기울였습니다. 이는 독자들이 한 분야의 이해를 통해 다른 분야의 통찰력을 얻고, 궁극적으로 전달 현상 전체를 아우르는 통합적 시각을 형성하도록 돕기 위함입니다. 우리는 수학적 엄밀성을 추구하는 동시에, 복잡한 방정식 속에 담긴 물리적 의미를 직관적으로 파악하고 이를 실제 문제에 창의적으로 적용하는 해석적 능력을 배양하는 것을 목표로 삼았습니다. 단순한 방정식 유도를 넘어, 미시적 지배 방정식이 어떻게 거시적 시스템의 거동 및 설계와 연결되는지를 명확히 보여주고자 하였으며, 최신 연구 및 기술 동향과의 연관성을 제시하여 학문적 생동감을 더하고자 했습니다. 이 책은 복잡한 유동, 열 및 물질 전달 문제에 대한 근본적인 이해를 필요로 하는 현장의 연구자들과 전문 엔지니어들에게도 귀중한 지적 자원이 될 것입니다. 전달 현상의 학습은 상당한 지적 도전과 노력을 요구합니다. 그러나 그 과정을 통해 얻게 될 물리적 세계에 대한 깊이 있는 이해와 강력한 분석 도구는 여러분의 학문적, 직업적 여정에 평생의 지적 자산이 될 것임을 확신합니다.
목차펼치기접기
제1장 서론 1.1 전달 현상의 통합적 접근 1.2 벡터 및 텐서 해석 복습 및 심화 1.3 좌표계 변환 제2장 보존 법칙 및 변화 방정식 2.1 일반 보존 방정식 2.2 일반 보존 방정식 (교재 목차에 중복 표기됨, 내용은 2.1과 유사) 2.3 미시적 수지를 이용한 변화 방정식 유도 2.4 경계 조건의 종류 및 설정 2.5 방정식의 무차원화 및 중요 무차원 수 제3장 점성 유동 해석 3.1 Navier-Stokes 방정식의 정확해 3.2 윤활 이론 및 응용 3.3 크리핑 유동 3.4 포텐셜 유동 이론 소개 제4장 경계층 이론 4.1 경계층 개념 및 Prandtl의 경계층 방정식 4.2 평판 위 층류 경계층: Blasius 해 4.3 운동량 적분 방정식: von Karman 해석 4.4 경계층 박리 현상 4.5 열 및 물질 전달 경계층과의 상사성 제5장 난류 유동 5.1 난류의 통계적 특성 및 스케일 5.2 레이놀즈 분해 및 시간 평균 방정식 5.3 난류 모델링 개요 5.4 관 및 경계층에서의 난류 유동 해석 제6장 비뉴턴 유체 유동 6.1 유변학적 거동 및 모델 6.2 간단한 기하학적 구조에서의 비뉴턴 유체 유동 해석 6.3 열 및 물질 전달에 미치는 영향 제7장 다상 유동 개요 7.1 다상 유동의 종류 및 유동 양식 7.2 균질 유동 모델 및 분리 유동 모델 기초 7.3 압력 강하 및 홀드업 예측 기초 제8장 다차원 및 비정상 상태 열 전도 8.1 2차원 및 3차원 정상 상태 열 전도 해석 8.2 다차원 비정상 상태 열 전도 8.3 이동 경계 문제 제9장 고급 열 대류 9.1 난류 대류 열 전달 해석 9.2 복잡한 기하학적 구조에서의 대류 9.3 자연 대류 경계층 해석 9.4 혼합 대류 제10장 복사 열전달 심화 10.1 회색체 표면 간의 복사 열 교환 10.2 참여 매질에서의 복사 전달 10.3 전도 및 대류와의 복합 열 전달 제11장 비등 및 응축 열 전달 11.1 비등 곡선 및 임계 열 유속 11.2 막 비등 및 핵 비등 모델링 11.3 막 응축 및 적상 응축 해석 11.4 혼합물에서의 상 변화 제12장 다성분계 물질 전달 12.1 다성분계 확산 플럭스: Maxwell-Stefan 방정식 12.2 이성분계 및 유사 이성분계 확산 계수 12.3 다성분계 대류 물질 전달 12.4 다성분계 물질 전달 응용 사례 제13장 반응 시스템에서의 물질 전달 13.1 균일 및 불균일 반응 시스템 13.2 확산과 반응의 상호작용 13.3 불균일 촉매 반응: 유효 인자 13.4 반응성 막에서의 전달 제14장 계면 현상 14.1 표면 장력 및 계면 응력 14.2 마랑고니 효과 (Marangoni Effects) 14.3 계면에서의 열 및 물질 전달 저항 14.4 계면 유변학 개요 제15장 다공성 매질에서의 유동 및 전달 현상 15.1 Darcy 법칙 및 비-Darcy 효과 15.2 다공성 매질 내 열 및 물질 전달 15.3 부피 평균화 기법 제16장 비연속체 효과 및 미세/나노 스케일 전달 현상 16.1 비연속체 효과 (미끄럼 유동, 크누센 확산) 16.2 마이크로 유체 시스템 16.3 나노 스케일 열 및 물질 전달 제17장 전산 유동, 열 및 물질 전달 개론 17.1 전산 유체 역학(CFD), 전산 열 전달(CHT), 전산 물질 전달(CMT) 기본 개념 17.2 모델링 및 시뮬레이션 접근법 17.3 모델링 및 시뮬레이션 접근법 (교재 목차에 중복 표기됨, 내용은 17.2와 유사)
출처: 국립중앙도서관 서지정보
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