장영실의 생각실험실: 해시계와 물시계

송은영

1964년서울에서태어나고려대학교물리학과와같은대학원에서원자핵물리학을전공했다.그동안어떻게하면과학을대중에게더쉽고재미있게알릴수있을까고민하며스무해가까이저술활동을펼쳐왔으며,현재과학전문작가로활동하고있다.저서로는『블랙홀랑데뷰』,『과학자가들려주는과학이야기』시리즈와상대성이론과아인슈타인에대해서쓴『사고(思考)뭉치아인슈타인엘리베이터를타다』,『사고...

머리말·4
01.세종대왕은백성을사랑했어요
세종대왕시대엔어떤시계가있었을까요?·12
돌한가운데에막대기가꽂혀있어요·13
그림자의위치로시간을알수있어요·20
세종대왕이장영실을불렀어요·22
02.장영실이해시계의원리를궁리해요
세종대왕이해시계를발명하라고했어요·26
장영실이해시계에시각을표시했어요·28
지평일구의그림자를따라가보았어요·35
그림자의길이가짧아졌어요·38
그림자의길이가가장짧아졌어요·40
정오와자정은이렇게만들어졌어요·42
그림자의방향이반대가되었어요·45
그림자가대칭을이루었어요·48
해시계의원리를깨달았어요·50
03.장영실이해시계를만들었어요
1년은24절기로이루어져있어요·54
하지는낮이길고동지는낮이짧아요·56
하지때보다그림자가더길어져요·61
그림자가점점더길어져요·64
장영실이해시계에12절기를표시했어요·67
장영실이해시계에24절기를표시했어요·70
장영실이해시계를완성했어요·75
장영실의해시계를사용해봐요·78
장영실이해시계의모양을완성했어요·83
그림으로보는해시계·90
04.세종대왕은더완벽한물시계를원했어요
해시계만으로는부족했어요·94
해가져도시간을알고싶었어요·96
물로시간을잴수있어요·98
자동물시계를발명하라고했어요·102
05.장영실이물시계의원리를궁리해요
장영실이수수호를만들었어요·108
장영실이파수호를만들었어요·110
파수호의물이줄어들어요·114
장영실이큰파수호를만들었어요·117
06.장영실이물시계를만들었어요
물이누르는힘에따라달라져요·124
빠른물이냐,느린물이냐·128
물의빠르기가일정해야해요·132
큰파수호와작은파수호와수수호가있어요·135
07.장영실이자동물시계를만들었어요
물시계가자동으로움직이려면·142
물시계에구슬을이용했어요·146
방목을어디에놓을지고민했어요·150
방목을수수호위에올렸어요·153
물에뜨는부전을만들었어요·156
수수호에부전을넣었어요·159
구슬이떨어지면나무인형의팔이움직여요·161
자동물시계를완성했어요·165
세종대왕이크게기뻐했어요·169
그림으로보는물시계·170
참고문헌·172

조선시대최고의과학자장영실의머릿속으로!
해시계와물시계에숨겨진천재적인아이디어
독창적인조선의발명품,해시계앙부일구와물시계자격루
해시계‘앙부일구’와물시계‘자격루’는어떤과정을통해만들어졌을까?『장영실의생각실험실:해시계와물시계』는장영실의머릿속으로들어가앙부일구와자격루가만들어지는과정을생각실험이라는방식으로찬찬히따라가보는어린이교양도서이다.
조선시대의과학자장영실은세종대왕의명을받아해시계와물시계를만들었는데,그가만든해시계‘앙부일구’는시각과절기를동시...
조선시대최고의과학자장영실의머릿속으로!
해시계와물시계에숨겨진천재적인아이디어
독창적인조선의발명품,해시계앙부일구와물시계자격루
해시계‘앙부일구’와물시계‘자격루’는어떤과정을통해만들어졌을까?『장영실의생각실험실:해시계와물시계』는장영실의머릿속으로들어가앙부일구와자격루가만들어지는과정을생각실험이라는방식으로찬찬히따라가보는어린이교양도서이다.
조선시대의과학자장영실은세종대왕의명을받아해시계와물시계를만들었는데,그가만든해시계‘앙부일구’는시각과절기를동시에알수있는세계최초의해시계였으며,물시계‘자격루’는우리나라최초의자동물시계였다.앙구일부와자격루는둘다매우특색있는모양을지녔으며,세계적으로아주뛰어나고독창적인시계였다.
장영실의‘앙부일구’는시각뿐아니라절기까지알려주는전례없는해시계였다.그러면장영실은어떻게해시계를통해절기를알수있게했을까?이부분에서장영실의천재성을엿볼수있는데,장영실은평평한모양의해시계를과감히던져버리고,해시계를오목한모양으로만들었다.‘앙부일구(仰釜日晷)’는‘가마솥을닮은해시계’라는뜻이다.그리고이렇게해시계를오목한가마솥모양(반구형)으로만듦에따라,하지에서부터동지까지그그림자를보는만으로도절기를알수있게되었다.만약장영실이평평한모양의해시계를고집했다면,앙부일구와같은독보적인해시계는이세상에나타나지못했을것이다.즉,발상을전환해해시계를오목한모양으로만들자,해시계에서하지때의그림자는가장긴궤적을그리고,동지때의그림자는가장짧은궤적을그리게되었다.
장영실이만든자격루는북과종과징소리로시각을알려주는우리나라최초의자동물시계였다.장영실은자격루의‘물을받는항아리’로물이규칙적으로떨어지게끔했을뿐아니라,구슬이떨어질때의힘(에너지)을이용해매시각마다나무인형이북과종과징을치게끔했다.
장영실이만든자격루의독창성은항아리의개수를늘리고구슬을사용한데서엿볼수있다.
구체적으로말하자면,장영실은물을받는항아리(수수호)1개와물을떨어뜨려주는항아리(작은파수호,큰파수호)2개를만든다음,큰파수호에서작은파수호로,작은파수호에서수수호로물을떨어뜨리는식으로물시계를만들었다.일정한시간동안일정한물이수수호로들어오도록관의길이과두께,설치각도를정교하게고안했다.더나아가장영실은파격적으로,이러한물시계를쌍으로만들었는데,수수호1개,파수호2개로만들어진물시계옆에똑같은물시계를나란히놓았다.이는물이가득찬수수호에서물을빼낼때에는시간을재기어려우므로,수수호에서물을빼낼때시간을잴수있는물시계를하나더만든것이다.
이뿐아니라,장영실은매시각마다물시계의나무인형이북과종과징을칠수있도록,구슬을동력으로이용하는놀라운해결책을생각해낸다.떨어지는구슬의위치에너지와구르는구슬의운동에너지가나무인형에게전해져,나무인형이북과종과징을치게만들었던것이다.이방식을통해자격루는사람의손을빌리지않고도시각을자동으로알려주는조선시대최초의자동물시계가되었다.
이처럼이책은장영실의머릿속으로들어가해시계앙부일구와물시계자격루의창조과정을생각실험으로한조각한조각끼워맞춰나가는책이다.이책과함께장영실의머릿속으로들어가해시계와물시계를만들어본어린이들은조선시대최고의과학자장영실의천재성을그누구보다도생생하게느끼게될것이다.
■장영실(蔣英實,1390년~1450년으로추정)은누구일까요?
조선시대최고의과학자장영실은천민이었어요.아버지는원나라사람이었고어머니는동래현의기생이었어요.조선시대는부모중한사람이라도천민이면자식도천민이되는시대여서,장영실은관청의노비가되었어요.그런데참으로다행스럽게도,하나둘장영실의천재성을알아보는사람들이생겨나기시작했어요.장영실은한양에올라와궁중에서일하게되었고,얼마지나지않아세종대왕의눈에띄게되었어요.세종대왕은장영실의남다른재주를아껴서그를중국으로파견하기도했어요.세종대왕의총애를듬뿍받은장영실은해시계‘앙부일구’,물시계‘자격루’,천문관측기‘혼천의’,강우량측정기‘측우기’등아주뛰어난발명품을하나씩만들어내기시작했어요.정말하나같이탁월한발명품들이었어요.장영실은이같이빛나는업적을인정받아종3품벼슬까지올랐답니다.