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조선 전기 자격루의 동력전달과 시각조절 장치인 주전의 비밀을 풀다

하이거 2022. 7. 15. 11:59

조선 전기 자격루의 동력전달과 시각조절 장치인 주전의 비밀을 풀다

작성일 2022-07-14 부서 국립중앙과학관 한국과학기술사과

 


조선 전기 자격루의 동력전달과 
시각조절 장치인 주전의 비밀을 풀다
- 서울 인사동 출토 유물 분석을 통한 주전시스템 복원 설계 성공 -

□ 국립중앙과학관(관장 이석래)은 조선 전기 자격루의 핵심부품으로 동력전달과 시각조절 장치인 ‘주전(籌箭)’에 대한 비밀을 풀고 이를 복원(설계)하는데 성공했다고 밝혔다. 이로써『조선왕조실록』에서 문헌으로만 전해져 베일에 쌓여있던 ‘주전’의 실체가 명확히 규명되었다.

ㅇ 자격루는 세종대왕 때 장영실이 제작한 자동물시계로 조선의 표준시계이다. 자격루의 구조와 설명은『세종실록』의「보루각기(報漏閣記)」와「보루각명병서(報漏閣銘幷序)」에 자세히 설명되어 있다.

ㅇ 자격루는 외형적으로 두 개의 대형 장치가 결합되어 보이는데, 하나는 물의 양과 유속을 조절하는 파수호와 수수호가 있는 수량제어 부분이고, 다른 하나는 인형의 움직임을 통해 시간을 알리는 자동시보 부분이다. 이때 수량에 따라 일정한 시각마다 구슬을 방출시켜 동력 전달 및 시각을 조절하는 부분이 있는데, 이번에 복원한 주전시스템이 바로 수량제어장치와 자동시보장치를 연결하여 자격루 표준물시계의 두뇌 역할을 하는 동력 전달 및 시각조절 장치이다.

※ 파수호는 자격루에서 물 공급 항아리를 말하고, 수수호는 파수호에서 나오는 물을 받는 원통형 항아리를 의미한다.

ㅇ 주전시스템은 수수호 안에 있는 부전인 주전죽(籌箭竹)과 그 위에 있는 방목(方木), 방목 속 좌우에 설치되는 2종류의 동판(銅板), 동판에서 구슬을 장전하는 구슬방출기구로 구성된다. 
□ 연구책임자 윤용현 박사(국립중앙과학관 한국과학기술사과장)는 국립중앙과학관의 기본연구과제인 ‘조선전기 자동물시계 주전(籌箭) 전시품 개발’연구를 통해 주전의 원형을 588년 만에 새롭게 복원(설계) 할 수 있었다.

ㅇ 2021년에 서울 인사동에서 출토된 동판과 구슬방출장치의 유물을 바탕으로, 흠경각 옥루를 복원한 바 있는 국립중앙과학관 윤용현 과장이 주축이 되어 한국천문연구원의 김상혁 박사, 민병희 박사, (재)수도문물연구원 오경택 원장이 함께 자격루 주전시스템 복원설계에 성공하였다.

ㅇ 조선에서는 하루 12시(時)를 알려주는 정시법을 사용하였다. 그러나 밤 시간이 되면, 그 길이를 5등분하여 5경(更)을 만들고 경(更)마다 다시 5등분한 점(點)을 만들어 사용했다. 이를 경점법(更點法)이라고 한다. 밤시간을 25등분한 시각체계는 절기마다 변하는 부정시법인데, 『누주통의(漏籌通義)』는 이러한 밤 시간을 알려주는 지침서이다. 

※『누주통의』에는 총 11개의 경점용 주전이 언제 사용되는지 자세히 기록되어 있다. 예) 1전은 동지 전후, 6전은 춘추분경, 11전은 하지 전후에 사용.

ㅇ 출토된 동판과 구슬방출기구 유물은 경점용 주전에 해당한다. 연구진은 주전 사용법을 설명한『누주통의』와 비교하여, 동판 유물은 명문이 표시된 ‘일전(一箭)’ 이외에도 ‘3전’과 ‘6전’에 해당되는 주전이 함께 출토된 것임을 밝혀냈다.

ㅇ 또한 발굴된 경점주전인 동판과 구슬방출기구를 ①「보루각기」내용과의 비교, ② 함께 출토된 일성정시의, 금속활자, 총통, 동종의 제작시기 고려, 그리고 ③ 조선전기 자동물시계인 보루각 자격루와 흠경각 옥루의 구조를 고려하여 출토 주전유물의 제작 시기를 1536년 중종 보루각의 주전으로 제시하였다. 

□ 현재 국립중앙과학관에서는 한국과학기술사관 리모델링사업을 진행 중인데, 여기에 국립고궁박물관에서 전시 중인 복원 자격루를 이관한 뒤 이번에 연구된 조선전기 자동물시계 주전시스템을 적용하여 보다 원형에 가까운 복원 자격루 전시를 계획하고 있다. 또한 주전의 과학원리 이해를 위한 체험형 전시품 개발을 통해 국민들의 자긍심을 높이는데 기여할 예정이다.

□ 국립중앙과학관 이석래 관장은 “지난해 서울 인사동에서 과학 유물을 발굴한 성과에 이어, 미제로 남아있던 자격루의 주전시스템을 밝히게 된 것이 이번 연구의 의의”라고 말하면서 향후 국립중앙과학관에서는 자격루의 구슬신호 발생에 대한 핵심 과학원리를 국민들께 보여 줄 수 있는 전시기법을 강구하기 위해 최선을 다해 노력할 예정이라고 밝혔다.

붙임 : 조선전기 자동물시계 주전(籌箭) 사진, 복원 설계도 등 1부

붙임 조선전기 자동물시계 주전(籌箭) 사진, 복원 설계도 

Figure 1. 주전 동판 유물(재)수도문물연구원 제공) Figure 2. 1전(一箭) 동판(경점용 동판) 
( 1전 - 좌 1, 2 / 3전 - 좌 3 / 6전 - 좌 4 ) (재)수도문물연구원 제공)

Figure 3. 주전 구슬방출기구 유물  Figure 4. 구슬방출기구 아랫면
(재)수도문물연구원 제공) (재)수도문물연구원 제공)

Figure 5. 동판과 구슬방출기구 결합  Figure 6. 동판과 구슬방출기구의 결합모습
(재)수도문물연구원 제공) (재)수도문물연구원 제공)





Figure 7. A-type 설계(左), B-type 설계(中), 구슬방출기구 조감도(右) 

Figure 10. 12시용 주전 복원 설계(左)와 조감도

Figure 8. 경점용 주전의 복원 설계
(A-type: 1전, B-type: 3전, C-type: 6전)

Figure 9. 12시진 잣대(左)와 12시용 주전(中) 복원설계, 잣대와 12시용 주전 조감도(右).

Figure 11. 경점용 1전 주전 복원 설계(右) 및 조감도


Figure 12. 12시용 부전(左)과 방목안에 설치된 동판의 구조와 기능(문화재청, 1998)  Figure 13. 복원 설계 주전시스템의 중종 보루각 자격루에 적용 설계
* 연구책임자 : 남문현 

Figure 14. 복원 설계 주전시스템의 중종 보루각 자격루에 적용 설계와 조감도


Figure 15. 발굴 주전 유물의 중종 보루각 자격루 적용 복원 설계
(기존 국립고궁박물관 복원 자격루에 연구된 주전을 적용, 연구책임자 : 윤용현)