과학기술선현 발자취

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장영실(蔣英實)
자격루 등을 개발한 조선시대의 대표적 기계과학 기술자

어떤 분이신가?

장영실 영정

장영실 선현은 1390년경 경상도 동래에서 천한 신분으로 태어나, 10세 무렵에 관청의 노비가 되어 연장이나 기계를 다루는 일을 도맡아서 하였다. 도내의 유능한 자를 임금에게 추천하는 제도의 시행으로 한양에 올라와 32세(1421년) 무렵, 낮은 신분으로 세종대왕의 명에 따라 천문 기계를 배우러 중국에 파견되었다.

15세기 세종대왕의 시기는 우리의 역사에서 과학기술이 가장 두드러지게 발전했던 시대였다. 이같이 찬란한 세종대왕의 과학기술 성과 중에서 천문의기와 기계시계 등의 창제는 장영실 선현의 손을 거치지 않은 것이 없을 정도였다. 자동시보 장치를 지닌 정교한 기계 물시계인 자격루와 옥루의 창제는 현재의 시점에서 보아도 우수한 기계시계이다. 농사에 필수적인 달력과 관련된 정밀한 관측 데이터 확보에 절대적으로 필요한 관측의기의 제작이 모두 그에 의해서 이루어졌다. 대간의, 소간의, 현주일구, 천평일구, 정남일구, 앙부일구, 일성정시의, 규표 등이 이천과의 공동 작업으로 제작되었다.

52세 무렵 8월 18일에는 세계 최초의 측우기를 발명하였는데, 53세 무렵에 임금이 탈 가마를 만들어 세종대왕이 이 가마를 타고 종묘행차에 나섰으나 가마가 부서지는 바람에 불경죄로 상호군의 직위에서 쫓겨났다. 그 후의 행적은 알려지지 않은 채 1450년경에 세상을 떠난 것으로 추측하고 있다.

이처럼 세종대의 과학기술활동에서 가장 중심적인 위치에 있었던 장영실 선현은 동래현의 관노(官奴)라는 사회적으로 매우 불우한 처지였음에도 불구하고 훌륭한 삶을 살았기에 우리의 귀감이 될만한 인물로 꼽을만하다고 하겠다.

발자취를 찾아서

장영실 선현의 묘는 추청남도 아산시에 있으며, 동상은 아산시 역전 앞에 있고, 사단법인 과학선현장영실선생기념사업회가 제작한 영정은 호서대학교에 있다.

기상청 소장의 금영 측우기는 측우기만 진품이고, 덕수궁 궁중유물전시관의 측우기는 측우대만 진품이다. 천문관측 기구들(간의, 소간의, 규표, 일성정시의, 정남일구 등)과 측우기의 복원품 등은 한국과학사물연구소에서 제작한 것이 서울시 돈암동에 있는 연구소의 "장영실전시관", "서울역사박물관" 또는 경기도 여주에 있는 "영능"에서 볼 수 있다.

(1) "세종실록" 권61, 세종 15년 9월 16일(을미) / 안숭선에게 명하여 장영실에게 호군의 관직을 더해 줄 것을 의논.
(2) "세종실록" 권65, 세종 16년 7월 1일(병자) / 새로 만든 자격루의 구조와 원리 및 보관 장소와 누기 명의 내용.
(3) "세종실록" 권80, 세종 20년 1월 7일(임진) / 흠경각의 완성. 자동 물시계 옥루(玉漏)에 대한 기사].
(4) "세종실록" 권95, 세종 24년 3월 16일(정축) / 대호군 장영실이 만든 안여가 견실하지 못하여 의금부에 내려 국문.

(이상은 박성래 등의 보고서를 참조하여 요약한것임)

자격루의 구조는?

자격루 복원 그림

자격루는 단지 모양의 큰 파수호 한 개와 2개의 소파수호, 두 개의 원통모양의 수수호를 가지고 있는데, 대파수호의 크기는 최대 지름이 94cm, 높이 71cm이고, 소파수호는 최대 지름 46.5cm에 높이40.5 cm이다. 수수호에 연결되었을 것으로 추정되는 자동시보장치 부분은 현재 남아있지 않다.

자격루의 대파수호에 물을 가득 부어주면, 대롱을 따라 소파수호에 다다르게 되고, 소파수호에서는 다시 수수호로 물을 내보내게 된다. 물받이 통인 수수호에서는 살대가 달린 부전이 떠오르며 자동장치가 움직여 각 시각마다 종과 북을 치도록 하였다.

생각해보기

왜 파수호가 2단으로 설치되었을까? 만약 1단으로 만들어졌다면 어떤 일이 생기게될까? 일정한 수압을 얻으려면 소파수호의 물은 어떤 상태여야 할까? 왜 소파수호와 수수호는 두 개씩 일까? 1개씩이라면 어떤 일이 생길 수 있을까? 물통의 아래 부분에 뚫린 구멍에서 나오는 물의 양은 물통에 담긴 물의 양에 관계가 있다. 소 파수호에는 물이 항상 일정한 높이를 유지해야 하는데 어떻게 하면 일정한 높이를 유지할 수 있을까?

물시계 만들기

준비물

자격루의 구조도

1.5L 페트병 1개, 750mL 페트병 2개, 송곳, 사각티슈상자1개, 드링크류 상자1개, 내의상자 뚜껑 또는 신발 상자 뚜껑 1개, 양면테이프, 풀, 굵은 빨대(음료용)2개, 가는 빨대(요구르트용)1개, 고무찰흙 또는 글루건, 10mL 메스실린더 2개, 커터칼1개, 5cm×5cm 우드락, 15cm자, 산적용 꼬치 2개

만들기

각 페트병은 파수호를 만들 것이므로 적당한 높이만큼 아랫부분만 칼로 오린다. 어떤 높이가 적당할까? 큰 페트병에 굵은 빨대 1개 크기의 구멍 2개를 같은 높이에 뚫는다. 작은 페트병에 한쪽엔 굵은 빨대용 구멍을 반대쪽에는 가는 빨대용 구멍을 각각 뚫는다. 이때 손이 다치지 않게 조심한다. 구멍의 높이는 어느 정도가 적당할까? 바닥에 내의상자 뚜껑을 깔고 그 위에 사각티슈 상자와 드링크 상자를 높이가 밑변보다 길게 하여 나란히 붙여 놓는다. 이 때 각 상자는 양면테이프로 고정시킨다. 파수호대 완성! 사각티슈상자 위에 대파수호를 드링크상자 위에 소파수호를 올리고 뚫어놓은 구멍에 굵은 빨대 2개를 각각 끼워 연결한다. 각 소파수호 아래에 수수호인 10mL 메스실린더를 놓고 소파수호와 가는 빨대로 연결한다. 각 빨대와 구멍사이를 고무찰흙이나 글루건으로 잘 붙여 물이 새지 않도록 한다. 자, 이제 물을 대파수호에 부어보자. 손목시계나 초시계를 이용하여 수수호에 차 올라가는 물의 높이가 시간에 따라 일정한지 측정해 보자.

(이상은 강은형 등의 "덕수궁 과학탐방"과 박상우 등의 "세종대왕기념관 과학탐방" 안내서의 일부임)

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