동양 오토마타의 원조 ‘지남차’

기획·칼럼

동양 오토마타의 원조 ‘지남차’
[전승일의 과학융합예술] [전승일의 과학융합예술] 중국의 과학기술과 오토마타

2019.07.02 11:24 전승일 오토마타 공작소 대표감독

중국 고대 전설 속의 지남차

중국의 고대 전설에 등장하는 발명품 가운데 지남차(指南車)라는 것이 있는데, 이 기계장치가 바로 동양 오토마타(Automata)의 원조(元祖)라고 할 수 있다. 지남차는 일종의 나침반 같은 장치로 방향이 바뀌어도 항상 남쪽을 가리키는 나무 인형이 부착되어 있는 수레 또는 마차를 지칭한다.

지남차가 동양 오토마타의 원조인 이유는 한쪽 방향을 가리키는 나무 인형의 움직임이 자석의 힘에 의해서가 아니라, 나무를 깎아서 정교하게 만들어진 톱니바퀴 장치의 작동에 의해서 항상 남쪽을 가리키도록 만들어졌기 때문이다.

지남차는 중국의 고대시대에 해당하는 주나라(周朝, BC 1046~BC 256) 때 주공(周公)에 의해 처음 고안된 것으로 알려져 있어, 인류 역사에서 그 시작이 3000여 년이 넘는 최고(最古)의 기계장치 가운데 하나이다.

삼재도회 ‘지남차’ Ⓒ public domain

현대의 백과사전과 비슷한 중국 명나라(明朝, 1368~1644) 때의 서적 ‘삼재도회(三才圖會, 1609)’ 속에는 기계장치 위에서 손을 들어 한쪽 방향을 가리키는 인형 그림, 즉 지남차가 등장한다. 그리고 중국 북송(北宋, 960~1127)과 남송(南宋, 1127~1279) 시대의 역사를 기록하고 있는 서적 ‘송사(宋史), 1345’에서도 지남차에 대한 기록을 찾아볼 수 있다.

또한 지남차는 후한(後漢, 25~220) 시대 때 혼천의(渾天儀), 지동의(地動儀)를 발명한 과학자 · 천문학자 · 수학자인 장형(张衡, 78-139), 삼국시대 위나라(魏朝, 220~265) 과학자 · 발명가인 마균(馬鈞, 220~265), 그리고 남북조(南北朝) 시대 송(宋)의 과학자 조충지(祖沖之, 429~500) 등에 의해서 복원 · 제작된 것으로 알려져 있다.

지남차 복원품 Ⓒ public domain

현대의 지남차의 복원품은 중국 베이징 역사박물관, 남양 장형박물관, 영국 런던 과학박물관, 타이베이 국립고궁박물관 등에 전시 · 보관되어 있으며, 2005년 ‘자연의 예지(Nature’s Wisdom)’를 주제로 개최된 일본 아이치 엑스포에서 대형 조형물로 제작 · 전시된 바 있다.

오토마타 자동 물시계, 수운의상대

중국에서는 기원전 고대시대부터 근대의 청나라에 이르기까지 천문기구, 물시계, 자동기계 등 각종 과학기술에 대한 다양한 연구와 발명이 있었는데, 송나라(宋朝, 960~1279)의 과학자 · 천문학자 · 수학자 · 의학자 · 식물학자인 소송(蘇頌, 1020~1101)에 의해 11세기 말에 만들어진 대형 시계 수운의상대(水運儀象臺)는 그 대표적인 사례이다.

수운의상대는 북송의 수도였던 개봉부(開封府)에 설치되었으며, 소송은 자신의 저서 ‘신의상법요(新儀象法要, 1092)’를 통해 수운의상대의 설계도와 사용법을 기록으로 남겼다. 소송은 의학서적 ‘도경본초(圖經本草, 1061)’, ‘소위공문집(蘇魏公文集)’ 등을 저술하기도 했다.

수운의상대 Ⓒ public domain

‘동아시아 기관인형 연구(박세연, 2015)’에 따르면, 수운의상대의 높이는 12미터, 너비는 7미터, 내부는 3층으로 구성되어 있으며, 3층에는 혼의(渾儀, 천체 관측 기구), 2층에는 혼상(渾象, 별자리 관측 기구), 1층에는 주야기륜(晝夜機輪, 시간 표시 장치)과 주동력원 수차(水車)가 장착되어 있는 기관인형(機關人形) 물시계다.

‘기관인형’은 동력 전달장치를 포함한 인형, 즉 오토마타를 의미한다. 기관인형은 수력 · 인력 등의 동력을 이용하여 인형을 움직이며, 이때 외부 동력은 인형 속의 동력 전달장치, 즉 도르래 · 톱니바퀴 등과 같은 기계장치를 통해 인형에게 전달되어 작동한다. 중국에서는 이를 ‘기관목인(機關木人)’이라고 부르기도 했다.

즉, 수운의상대는 대규모의 천문(天文) 기구를 겸한 조형적인 시계탑 발명품으로, 구조물 내부의 기계장치와 연결된 인형들이 북과 종을 쳐서 시간을 알리는, 과학과 예술이 융합된 자동시보장치(自動時報裝置) 오토마타 물시계였던 것이다.

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