570년만의 조선왕조 첨단과학 자격루 복원제작
문화재청 국립고궁박물관(관장 소재구)은 박물관 전관개관(2007. 11. 28.)을 앞두고 조선왕조 세종 때 만들어졌던 보루각(報漏閣) 자격루(自擊漏)를 570년 만에 복원 제작하였다.
자격루(自擊漏)는 물의 흐름을 이용하여 만든 물시계와 자동 시보장치(時報裝置)를 갖춘 표준시계로서 한국과학사의 위대한 발명품이다. 세종대왕의 천문의기(天文儀器) 및 시계(時計) 창제사업인 간의대사업(簡儀臺事業)의 중요 품목으로, 세종16년(1434)에 장영실(蔣英實) 등이 주관하여 제작되었다.
자격루는 세종이 “시각을 알리는 사람이 잘못 알리게 되면 중벌을 면치 못하는 것을 염려하여 장영실에게 명하여 시각을 알리는 일을 맡길 시보인형을 나무로 만들었으니, 이에 시각을 스스로 알림으로써 사람의 힘이 들지 않았다”는 실록의 내용에서도 알 수 있듯이 경천애민(敬天愛民) 사상이 배어 있는 조선조 첨단 과학기기이다.
이번 자격루 복원사업은 1997년부터 문화재청에 의해 연구용역 및 복원 설계 작업을 추진, 2004년 12월부터 2005년 12월까지 1년간 본격적으로 진행되었다. 복원작업에는 건국대학교 산학협력단(총괄책임자 남문현 교수 : 문화재위원, 자격루연구회 이사장) 등이 참여하였다.
자격루가 복원되기까지는 현재 유일하게 남아 있는 중종 31년(1536)에 제작된 덕수궁 소재 자격루(국보 제 229호, 원 창경궁 소재)의 원형 실측작업, 국내외 관련 문헌들에 대한 철저한 사전조사와 고증작업, 3차에 걸친 자격루 복원 세미나 개최 결과 분석 등 각고의 노력이 있었다.
복원된 자격루의 주요 부대장치로는 수수호〔受水壺 : 물을 일정하게 흘려보내는 항아리〕, 파수호〔播水壺 : 흘러온 물을 받는 항아리〕, 시기〔時機, 十二時 시보기구 : 12지시마다 종을 울리는 장치〕, 경점시보기구〔1경(오후 7시)~5경(오전 3시)까지 북과 징을 울리도록 하는 장치〕등으로 이루어져 있다.
자격루 복원 제작의 가장 큰 의의는 자동시보장치를 원형 그대로 복원 제작하였으며, 물시계의 원형을 구현했다는 데 있다.
국보 제229호 자격루의 물시계 항아리 배열방식은 큰 파수호 1개와 파수호 2개를 같은 평면에 설치하는 2단 방식인데, 이는 일본인 학자들이 경복궁에서 창경궁으로 이전하면서 저지른 오류이다. 이번 복원에서는 파수호의 위치를 대파수호, 중파수호, 소파수호 순으로 1열 3단으로 배치하였다.
복원된 자격루는 11월 28일부터 관람할 수 있다. 이에 앞서 자격루의 공개행사를 다음과 같이 진행할 예정이다.
□ 일시 : 2007년 11월 21일(수) 11:00
□ 장소 : 국립고궁박물관 지하 1층 자격루 전시실
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자격루 관련 참고자료 1부.
□ 자격루의 역사
자격루(自擊漏)는 물의 흐름을 이용하여 만든 물시계(누각漏刻)와 자동 시보장치(時報裝置, 자격장치)를 갖춘 조선왕조의 표준시계이다. 이 시계는 간의대(簡儀臺) 사업 - 세종대왕이 수시력(授時曆)을 우리나라 실정에 맞게 교정(校正)하기 위하여 1432년부터 7년간 서울의 위도에 맞춰 제작한 천문의기(天文儀器) 및 시계(時計)를 창제한 국책사업 - 의 중요 산물로 세종 16년(1434) 호군 장영실(護軍 蔣英實)이 제작을 주관하여 경복궁 보루각에 설치하였으므로 보루각루(報漏閣漏)라고도 한다.
중종 31년(1536년)에 세종대의 자격루를 자격장(自擊匠 - 천문의기와 시계를 제작하는 관상감 소속의 기술자를 말하며, 정원은 10명, 경국대전(經國大典 工典)) 박세룡(朴世龍)이 개량하여 창경궁에 새로 보루각을 짓고 설치하였는데 이것이 신보루각루(新報漏閣漏)다.
임진왜란 중에 세종대의 자격루가 유실되자 1608년 광해군이 개수하여 1895년까지 표준시계로 사용하였다. 이때 개작을 기록한 보루각개수도감의궤(報漏閣改修都監儀軌)는 강화도 외규장각(外奎章閣)에 보관하였는데 병인양요(丙寅洋擾) 시에 프랑스군에 의해 불태워졌다. 새 자격루는 경복궁이 중건되어 이곳 누국(漏局)으로 옮겨 파루제도가 폐지된 1895년까지 사용하다가, 일본인들이 창경궁 양화당 화단 위에 옮겨 전시하였다. 이 과정에서 물시계 항아리를 제외한 모든 부품이 유실되었다.
1938년 덕수궁에 이왕직미술관(李王職美術館)을 개관하면서 현재의 자리에 이전하였다. 1979년 만원권 화폐에 ‘물시계’ 도안으로 들어갔고, 1985년에 국보 제229호 보루각자격루(報漏閣自擊漏)로 지정되었다.
□ 자격루의 역할 - 관상수시(觀象授時)를 위한 도구
동아시아 유교문화권에서 천체현상을 관찰하여 백성에게 시(時)를 내려주는 일 곧, ‘관상수시(觀象授時)’는 제왕의 가장 중요한 의무와 권리의 하나였다. 따라서 위정자들은 하늘(天)과 땅(地)을 연결하는 중재자로서, 하늘의 시간을 땅으로 가져와 백성(人)에게 알려주기 위해 천문을 관측하고, 해시계와 물시계, 역서(曆書)를 제작하여 반포하였다. 조선왕조에 들어와서는 한양의 운종가 종루에 큰 종을 걸고 통행금지를 알리고 도성 문을 닫는 인정(人定)에 28회, 통금을 해제하고 도성 문을 여는 파루(罷漏)에 33회 울렸다. 이 제도는 구한말까지 시행되었으며, 자격루는 바로 오정(午正)과 인정․파루시각을 정확하게 시보하기 위해 만든 표준시계이다. 자격루 창제의 직접적인 동기는 『세종실록』「보루각기」에 잘 나타나 있다.
“임금께서는 시각을 알리는 사람이 잘못 알리게 되면 중벌을 면치 못하는 것을 염려하여 호군(護軍) 장영실에게 명하여 시각을 알리는 일을 맡길 시보인형을 나무로 만들었으니, 이에 시각에 따라 스스로 알리므로 사람의 힘이 들지 않았다...”
따라서 자격루는 시보의 정확성과 안정성을 최우선으로, 자동 시보인형이 주는 신비감 내지는 경외감 등을 염두에 두고 만들었음을 알 수 있다.
□ 자격루의 제작 배경
동아시아 유교문화권에서는 고대로부터 천체를 관찰하여 시를 알려주는 일, 곧 관상수시(觀象授時)가 통치자의 첫 번째 임무인 동시에 권한이다. 따라서 하늘의 시간을 땅으로 가져와 백성들이 쓰도록 하는 일이 임금의 정사의 제일이었다. 따라서 역대왕조는 혼천의(渾天儀)로 천체를 관측하고, 해시계와 별시계, 물시계를 만들어 시간을 관측하는 정치의 기본으로 하였다.
해시계는 낮에만 사용할 수 있고 밤에는 사용할 수 없어 물시계가 표준이 되었다. 그런데 물시계 관리를 제대로 하지 못하여 인정ㆍ파루를 제때에 알리지 못하게 되면 성문을 여닫지 못하게 되고 백성의 생활에 일대 혼란을 가져와 중벌을 받게 되므로 이를 안타깝게 여긴 세종이 장영실에게 명하여 시간이 되면 저절로 시각을 알리는 나무인형을 만들어 사람을 대신하도록 하기 위하여 제작하였다. 또 한 가지는 백성들로 하여금 시간의 중요성을 깨우치도록 하기 위해 보시신(報時神)으로 하여금 시간이 되면 저절로 시간을 알리게 하여 시간을 지키도록 하는 목적도 있었다. 농업사회에서 시간(농사시기 포함)은 생존과 불가분의 관계를 갖는다.
○ 기능 : 하루의 표준시간 유지(standard timekeeping) 기능
○ 용도 : 오정(午正), 인정ㆍ파루 등에 표준시간 제공
○ 특징 : 인형이 시보를 하는 자동 물시계
○ 관리 운영 : 서운관(書雲觀 ; 관상감觀象監)의 물시계 관리 4명, 시보관리 4명 등과 경복궁 보루각 관원
○ 시보전달 방법 : 자격루가 발생하는 시보신호는 광화문을 거쳐 운종가 종루(鐘樓)로 전해져 인정과 파루시각을 알리는 데 사용됨. 통금을 알리는 인정(人定, 인경)에 28회, 해금을 알리는 파루(罷漏)에 33회 대종을 울려 성문을 닫고 여는 신호로 함. 오시(午時)에는 광화문에서 종을 울리도록 시보를 보냄.
○ 궁 내·외 행사의 시간정보 제공 : 궁내에서 거행되는 각종 의례, 왕자들의 탄생, 관상감의 행사 시각 제공 등 궁내·외의 시간생활에 활용됨.
□ 자격루 복원 사업 개요
○ 복원의의 : 세종, 중종, 광해군(경덕궁 누각)에 이은 네 번째의 제작
○ 사업기간 : 2004년 12월 9일~ 2005년 12월 10일
○ 복원근거 :『세종장헌대왕실록世宗莊獻大王實錄』卷 65, 1-3쪽의「보루각기(報漏閣記)」에 따라 물시계와 자동시보장치 일체를 복원
○ 복원내용
- 시제(時制) : 조선초기의 시제인 1일 12시(子丑寅卯辰巳午未申酉戌亥의 십이지시), 경점법(更點法; 하룻밤을 다섯 개의 경(更)으로 나눔)과 야루법(夜漏法; 하룻밤은 5경 25점 : 매 경을 다시 다섯 점(點)으로 나눔)에 맞도록 제작
- 동력 : 물시계는 물을 동력으로, 자격장치는 쇠구슬이 낙하하는 힘을 이용
- 보시(報時) : 24시간 동안 매 시마다 종이 한 번씩 울리고 동시에 그 시에 해당되는 십이지신(十二支神) 인형(司時神)이 시간을 알려줌.
- 밤 시간(경점更點) : 경(更) - 매 경마다 사경신(司更神)이 숫자대로 북(鼓)을 울리고,
점(點) - 매 점에는 사점신(司點神)이 숫자대로 징(鉦)을 울림.
- 물시계의 잣대(부전浮箭) 교체 : 밤 시간의 길이는 연중 변화하므로 칠정산내편(七政算內篇)에 따라 계산한 누주통의(漏籌通義, 24절기 동안의 잣대 교체 운영지침서)에 따라 동지에서 하지까지 11개의 잣대를 사용하고, 하지부터 동지까지는 잣대를 역순으로 사용하도록 11개의 잣대를 제작. 경과 점의 길이는 절기에 따라 달라짐. 1일을 100각으로 할 때 동지의 밤의 길이는 62각, 하지의 밤의 길이는 38각임. 춘추분에는 50각.
- 제작물
① 물시계 및 부대장치 ② 시보신호 발생기 ③ 철환방출장치
④ 시기(時機) ⑤ 경점기(更點機) ⑥ 시보장치 궤 및 보개(寶蓋)
⑦ 규모 : 가로 6m, 세로 2m, 높이 6m
⑧ 재질 : 물시계는 청동, 물시계 받침대와, 시보장치 궤, 보개 등은 목재(金剛松)이며, 동판, 동통, 횡기(橫機), 연잎 기구 등은 청동, 물시계의 유량조절기구는 마노(瑪瑙) 등이 사용됨.
○ 자격루의 작동원리
- 물시계 : 파수호에서 물의 흐름을 일정하게 수수호로 보내 그 안에 띄운 잣대가 일정 하게 상승하면서 방목(方木) 내에 설치한 작은 구슬을 낙하시킨다. 이로써 아날로그 신호(수수호의 수위 상승)는 이산신호(작은 구슬 낙하)로 변환됨. 이 변환장치는 요즘의 아날로그/디지털 변환기와 유사하다. 저수용 대파수호 1개, 수압 조절용 중파수호 1개, 일정 수위 조절용 소파수호 1개와 일정 수위를 넘치는 물을 받는 폐수호 1개 모두 4개로 구성.
수수호 안에는 절기에 따라 지정된 잣대(1-11번)를 차례로 부자에 꽂아 띄움. 수수호 위에 세운 방목에는 왼쪽에 12시용 동판기구, 오른쪽에 경점용 동판 기구를 설치하고 그 위에 작은 구슬을 수납. 수수호에 물이 유입되어 잣대가 상승하면 잣대머리에 설치한 기구가 작은 구슬이 담긴 기구를 들어 올려 구슬을 밖으로 떨어뜨림.
- 시기(時機) : 낙하된 작은 구슬은 철환방출장치에 저장된 시기 작동용 큰 구슬을 방출시켜 인형이 종을 울리게 한 다음 평륜에 세운 12지신 인형을 차례로 작동시켜 교대로 상승과 낙하하면서 평륜을 회전시킴.
- 경점기(更點機) : 경점기 직동용 철환은 낙하하면서 경기를 작동시켜 1경부터 5경까지 숫자대로 북을 울리고 이어서 징을 한번씩 울려 매 경의 초점을 시보함. 점기 작동용 큰 구슬은 낙하하면서 매 경의 2, 3, 4, 5점을 알리는 징을 울림.
수수호는 매일 일성정시의(日星定時儀)가 지시하는 정오부터 대기 중인 수수호에 물을 주입시킴. 다음 날 오정이 되면 대기 중인 수수호로 교체하여 물을 주입함. 가득 찬 수수호의 물은 갈오(渴烏; 사이펀)를 이용하여 배수하고, 다음 날 사용하도록 대기시킴. 시보장치의 구슬은 모두 수거하여 원래 자리에 수납함.
이로써 하루의 시보가 끝나면 처음부터 다시 시작함. 자격루는 하루를 주기로 하는 자동제어 시스템.
○ 자격루의 구조
- 자격루 크기 : 길이 6m, 높이 6m, 너비 2m
- 왼쪽(마루 위) : 저수, 수압조절, 수위조절용 항아리와 도수관 배열
- 중앙 : 두 개의 계량용 항아리(수수룡호受水龍壺)와 그 위에 설치한 방목(아날로그/디지털 변환기), 구슬통로.
- 오른쪽 : 자격장치. 상층-종, 북, 징과 시보인형. 중층(내부)-철환방출기구. 하층-12지신 인형(전시), 12시 및 5경점 시보장치(내부)