[HISTORY] 백두산을 여덟 번이나 오른 김정호?!

프랑스의 대표적인 지도 제작자 당빌(DAnville)은 <황여전람도>를 참고해, <조선왕국전도>를 만들었다. 이것은 조선을 독립 국가로 인정한 최초의 유럽 지도다. 크기가 40cm×58cm로 김정호의 <대동여지도> 보다 130여년 앞선 지도다. 당빌과 김정호의 공통점이 있다. 당빌은 프랑스에서 한 발자국 나가지도 않고, 당시로서는 가장 정확한 세계지도를 만들었고, 김정호는 각종 지도와 지리서를 연구해 대동여지도를 만들어냈다. 

■ 대량생산이 가능한 대동여지도 

조선의 지리학자 김정호가 만든 대동여지도(1861년)는 크기 6.7m×3.8m로 조선시대 지도학을 완성시킨 성과물이며, 지금의 지도와 비교해도 손색이 없을 만큼 치밀하고 정확하다. 1985년 보물 제850호로 지정됐고, 2008년에는 대동여지도의 목판이 보물 제1581호로 지정됐다. 

대동여지도의 한 면은 가로 80리, 세로 120리로 총 227면으로 구성돼 있다. 대동여지도 전체로 보면 가로 1,520리, 세로 2,630리다. 두 개의 면이 한 판으로 제작돼 가로로는 19판, 세로는 22판으로 배열된다. 대동여지도는 세로 22개로 나뉘어 ‘첩’이라 불리는 책자 형태로 돼 있다. 한 개의 첩은 약 20cm×30cm 으로 휴대하기에도 용이하다. 총 22개의 첩은 표지에 각 첩에 담긴 주요 지역이나 지명을 표기해, 필요한 부분만 들고 다닐 수 있게 했다. 
 

보물 제850-3호 대동여지도(출처: 서울대학교 규장각한국학연구원)



대동여지도는 오류를 최소화하고, 많은 사람이 이용할 수 있게 하기 위해 목판으로 제작됐다. 현재 남아 있는 목판은 총 12장으로 국립중앙박물관에 11장, 숭실대기독교박물관에 1장이 있다. 

■ 옛 지도를 근대화한 대동여지도 

대동여지도를 비롯한 김정호가 제작한 <동여도>, <청구도> 모두 100리를 1척(尺)으로, 10리를 1촌(寸)으로 한 백리척(百里尺) 축척(縮尺, 지도에서의 거리와 지표에서의 실제 거리와의 비율)의 지도다. 하지만 당시의 1촌 1보(步)가 지금의 몇 cm를 나타내는지 정확히 알 수 없다. 현재는 1리를 약 0.4km로 환산해서 계산하는데, 이것은 구한말 이후에 도입돼 정해진 것이다. 

현재의 계산법대로 하면 축척이 1:160,000이다. 하지만 <대동지지>나 <속대전>의 기록(주척(周尺)을 쓰되 6척은 1보이고 360보는 1리이며 3600보는 10리로 된다)을 토대로 계산하면 1:216,000으로 볼 수 있다. 후자의 계산법이 실제 대동여지도의 축척도와 비슷함을 알 수 있다. 

대동여지도에는 주요 도로를 표기하고 10리마다 점을 찍어 지역 간의 거리를 알 수 있게 했다. 도로는 직선으로 표시돼있는데. 곧은 길 점의 간격이 넓었고, 꼬불꼬불하거나 가파른 산악지형은 점 간격을 좁게 표현했다. 지도를 살펴보다 보면 곡선이 한 줄기로 돼 있는 것이 있고, 두 줄기로 돼 있는 것이 있다. 이것은 물길을 표현한 것으로 한 줄기는 배가 다닐 수 없는 길이고 두 줄기로 표시된 것은 배가 다닐 수 있는 길이다. 또한 지도상에서 글씨를 줄이고 기호를 사용해 능, 역, 산성 등을 표기했다. 산은 산줄기로 이어져서 표시했으며, 선의 굵기로 산의 높이를 짐작할 수 있게 했다. 

대동여지도는 다양한 표현 방법으로 내용을 간소화 했고, 옛 지도를 근대화 했다. 또한 여행할 때 길의 사정을 쉽게 알 수 있도록 했다. 전통적인 지도 제작법을 따르면서도 확대와 축소를 할 때는 서양의 과학기술을 가미해 정확성을 높이기도 했다. 

김정호는 세 개의 지도, 즉 대동여지도, 동여도, 청구도를 제작했다. 청구도는 필사본으로 제작됐고, 동여도는 대동여지도를 목판에 새기기 전에 제작한 선행지도로 현존하는 지도 가운데 가장 자세하다. 

■ 대동여지도를 만들기 위해 백두산을 여덟 번 오르다? 

김정호는 본인에 대한 글을 남기지 않아 그의 생애는 증언과 기록으로 추측할 뿐이다. 김정호는 1804년 무렵 황해도의 가난한 가정에서 태어났다. 한양으로 이사한 후에는 남대문 밖 만리재에 살았다고 전해진다. 19세기 대표 실학자 최한기가 쓴 청구도의 머리말에 보면 김정호는 18세부터 지도와 지지(地誌)에 관심에 많았다고 한다. 또한 조선 말기의 문인 유재건의 <이향견문록>에 보면 김정호가 어렸을 때부터 지리학에 관심이 많았고 좋아해, 다양한 자료를 수집했다고 나와 있다. 그래서 김정호는 정확하지 않은 기존 지도들에 크게 실망했을 지도 모른다. 또한 본인이 직접 지도를 만들어야겠다고 다짐했을 것이다. 
 



“김정호는 팔도를 세 번이나 돌고, 백두산을 여덟 번이나 올랐다. 그 결과 탄생한 것이 바로 대동여지도다. 김정호의 대동여지도는 곧 흥선대원군에 전해졌고, 이것을 전달 받은 흥선대원군은 크게 노했다. 괜히 이런 것을 만들면 나라의 비밀이 노출됨을 우려한 것이다.” 

조선총독부가 1934년 발행한 <조선어독본>에 있는 내용으로 불과 몇 년 전까지 교과서에 실린 내용이다. 하지만 이것은 현실적으로 불가능하다는 것이 전문가들의 의견이다. 김정호의 신분이 명확하게 밝혀지진 않았지만 여러 가지 기록이나 증언으로 봤을 때, 중인 신분으로 추측된다. 당시 중인의 신분으로 팔도를 세 번이나 돌고, 백두산을 여덟 번을 올랐다는 것은 불가능하다는 것이다. 

⟪조선어독본⟫에는 조선의 지도가 정확하지 않다고 하고 있으나, 사실 당시 지도학은 매우 발달해 있었다. 그래서 김정호는 기존에 있던 지도와 지리서들을 연구해 장점들을 모아 대동여지도를 만들 수 있었다. 최한기가 쓴 청구도의 머리말에서도 알 수 있듯이, 김정호는 어렸을 때부터 모은 지리서와 각종 지도의 장점을 모아 집대성 했을 것이다. 

■ 독도가 빠진 대동여지도 

아직 나오지는 않았지만 10만원권 화폐 뒷면에 대동여지도를 쓰려고 했던 적이 있다. 여러 가지 문제로 10만원권 화폐의 발행은 무기한 연기됐지만, 그 이유 중 하나가 대동여지도에 독도가 표기돼 있지 않아서였다. 독도를 그리겠다고 하는 의견도 있었으나 기존 대동여지도를 훼손한다는 의견도 있어 쉽지 않아 보인다. 대동여지도 이전에 제작한 청구도에는 독도가 표기돼 있는데, 대동여지도에는 빠져있다. 지도에서의 거리와 실제의 거리 비율에 맞는 곳에 독도를 표기하기가 어려웠으리라 짐작할 뿐이다. 

글 : 심우 과학칼럼니스트

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[실험]용수철 저울 만들기

분류없음 2014.02.26 01:30 by 과학향기

[실험]용수철 저울 만들기

모든 물체에는 무게가 있다. 물체의 무게는 손으로 들어보면 대략 짐작할 수 있지만, 보다 정확한 무게를 알기 위해 우리는 ‘저울’이라는 기구를 사용한다. 저울은 물체의 무게나 질량을 재는 기구로, 어떤 것을 재느냐에 따라 사용하는 저울의 종류도 달라진다.

다양한 저울 중에서 용수철을 이용해 손쉽게 만들 수 있는 ‘용수철저울’을 만들어 보고 저울의 원리에 대해 알아보자.


[교과과정]
초등 4-1 무게 재기
중 1 힘과 운동
중 3 에너지

[학습주제]
용수철로 무게 재는 방법 알아보기
무게 재는 다양한 방법 알아보기
탄성력의 특징 알아보기

<실험 방법 및 원리>

용수철 만들기



<실험동영상>




<실험 주의사항>
* 용수철에 너무 무거운 물체를 달거나 무리한 힘을 주지 마세요.
* 그릇을 단 용수철 아래 끝부분에 눈금 도면의 0점이 닿도록 붙이세요.


▪ 용수철로 무게 재는 원리

실험에서 만든 용수철저울은 용수철의 성질을 이용해 물체의 무게를 잰다. 용수철은 일정한 힘을 가하면 모양이 변형됐다가 그 힘을 제거하면 다시 본래의 모습으로 돌아오는 성질을 가지고 있다. 용수철을 잡아당기는 힘과 비례해 용수철의 길이가 늘어나기 때문에 그릇에 담는 무게가 무거울수록 용수철이 더 많이 늘어난다. 바로 이 성질을 이용해 무게를 잴 수 있는 것이다.

용수철과 같이 외부에서 힘을 가하면 모양이 변형됐다가 힘을 제거하면 다시 되돌아오는 성질을 ‘탄성’이라고 한다. 고무줄이 늘어났다가 줄어드는 성질도 고무의 탄성 때문이다. 탄성력은 원래 상태로 되돌아가려는 힘을 말하며 항상 작용한 힘과 반대 방향으로 작용한다.

하지만 탄성력에는 한계가 있다. 탄성을 가진 물체는 어떤 것이든 탄성을 유지할 수 있는 힘의 한계가 있는데, 이를 가리켜 ‘탄성 한계’라고 한다. 탄성 한계를 넘은 물체는 외부에서 가하는 힘을 제거해도 원래 형태로 돌아가지 못한다. 고무줄을 계속 길게 늘이면 어느 순간 끊어져 버리는 것을 생각해 보라. 이 역시도 탄성한계를 넘었기 때문이다.

용수철저울 역시 탄성 한계가 있어 너무 무거운 물체를 올리면 용수철이 늘어나 원래 모습으로 돌아가지 못한다. 이 때문에 용수철저울은 지우개나 딱풀 등 대체로 작고 가벼운 물체의 무게를 재는 데 적당하다.

참고로 용수철저울에 눈금 도면을 붙일 때는 빈 그릇을 매단 상태에서 들었을 시 용수철 가장 아래쪽 부분에 눈금의 ‘0’이 오도록 붙여야 한다. 눈금을 읽을 때는 눈의 높이를 눈금과 평행하게 맞춘 후 읽는다. 물체를 그릇에 올릴 때는 그릇이 한쪽으로 쏠리지 않도록 주의한다.

▪ 무게 재는 다양한 방법

물체의 무게가 천차만별이듯이, 이를 재기 위한 저울의 형태도 다양하다. 실험실에서 흔히 볼 수 있는 저울로는 용수철저울 외에도 양팔 저울, 윗접시 저울, 전자저울 등이 있다.

두 물체의 무게나 질량을 비교할 때는 양팔 저울을 이용하는 것이 편리하며 가루로 된 물질의 무게나 질량을 잴 때는 윗접시저울을 이용하는 것이 편리하다. 용수철저울로 물체의 무게를 알 수 있다면, 양팔 저울이나 윗접시저울로는 물체 고유의 질량을 잴 수 있다.

그밖에 정육점에서 고기의 무게를 재거나 귀금속의 무게를 잴 때는 좀 더 정밀한 단위를 알려주는 전자저울을 사용하며 과일이나 채소의 무게를 잴 때는 가정용 저울을 많이 사용한다.

무게의 단위도 다양하다. 정육점에서 쇠고기나 돼지고기 무게를 잴 때는 ‘근’이라는 단위를 사용한다. 고기 한 근은 600g을 말한다. 또 시장에서 감자와 같은 채소의 무게는 ‘관’이라는 단위를 사용하여 잰다. 한 관은 3750g, 즉 3.75㎏을 말한다. 금이나 은 등 금속을 재기 위해서는 ‘돈’이라는 단위를 사용하는데, 한 돈은 약 3.75g이다. 근, 관, 돈 모두 우리나라 고유의 무게 단위이다.

▪ 저울의 발전사

인류는 선사시대부터 저울을 사용해 왔다. 인류가 사용한 최초의 저울은 양팔 저울과 비슷한 형태로 알려져 있다. 기원전 5000~기원전 4000년경 고대 이집트의 벽화에서 오늘날 양팔 저울과 비슷한 그림이 발견됐고 기원전 3000~2000년경 메소포타미아나 인더스강 유역지방에서는 양팔 저울의 일부분이 발견되기도 했다.

용수철저울은 1770년경 영국 상거래에서 최초로 사용됐다. 물건의 무게를 손으로 가늠하는 것보다 정확하고 사용이 편리해 널리 이용돼 왔다. 이후 과학기술이 급격히 발전하면서 다양한 형태의 저울들이 많이 개발됐다. 컨베이어에서 운반되는 물체의 무게를 자동으로 계산해서 합산까지 해 주는 ‘컨베이어 스케일’을 비롯해 1분간 수백 개의 상품 무게를 선별하는 선별기, 자동으로 정량(定量)을 포장하는 자동 정량 포장기 등이 있다. 또한 무게를 1억분의 1g까지 잴 수 있는 ‘원격 조정 천칭’을 개발해 저울의 정밀도를 높였다. 이렇듯 오늘날 다양한 저울들은 각종 산업 현장의 편의성을 높이고 있다.

[다운로드: 눈금 도면]

글 : 유기현 과학칼럼니스트

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