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고려 말, 왜구를 격퇴, 섬멸하기 위해서는 화포(火砲)의 위력을 발휘하는 길이 가장 효과적일 것이라는 신념을 가지고 있던 최무선(崔茂宣, ?-1395)은 화약제조법을 알아내기 위하여 중국 상인을 만날 때마다 화약제조법을 묻던 중, 중국인 이원(李元)을 만나 자기 집에 머무르게 하고 그로부터 염초자취술(焰硝煮取術)을 배워서 마침내 화약제조법을 알아내었다. 일설에는 최무선 자신이 원(元)에서 직접 그 기술을 배워왔다고 하는데, 전혀 가능성이 없지 않을 것으로 생각된다. 아무튼 최무선이 화약의 주원료인 염초(KNO3)를 흙에서 추출(抽出)하는 방법을 알아낸 것만은 사실이다. 이리하여 고려는 그의 화약제법에 의하여 화약제조소로서의 화통도감(火▩都監)을 설치하였고 그것은 고려 우왕(禑王) 3년(1377) 10월에 공식 기관으로서 정식으로 발족을 보았다. 화통도감의 발족과 함께 화약과 각종 화기의 제조는 급속도로 발전하여 대량생산의 단계에 들어서니, 얼마 후에는 20여 종에 가까운 화기(火器)가 제조되었고, 우왕 4년(1378) 4월에는 화기발사의 전문부대로서의 화통방사군(火▩放射軍)이 편성되었으며 처음에 시도하였던 바와 같이 화포를 증강하여 전선(戰船)에 화포를 설치함으로써 왜구 격퇴에 위력을 발휘하게 되었다. &lt;고려사&gt;에서는 우왕 6년(1380)의 전라도 진포(鎭浦) 싸움과 9년(1383) 진도(珍島)에서의 싸움에서 발휘한 화포의 위력을 격찬하고 있다.
고려시대의 선박.
고려시대의 조선기술.
고려시대에는 병선의 건조가 특히 활발하였다. 그 이유는 고려 초에 여진해적의 방어를 위하고 일본에 대비하려는 목적이있었다고 생각된다. 고려의 병선은 양적으로도 많았고 그 중 큰 것은 100-200명의 수군이 탈 수 있었다 하며, &lt;고려사&gt;에 의하면 대선은 넓이가 16보(약 20m)나 되어 갑판 위에서 말을 달릴 수 있을 정도라고 했으니 그 크기를 상상할 수 있다. &lt;고려사&gt; &lt;병지&gt;에는 현종 1년(1009)에 과선 75척이 건조되었다는 기록이 보이는데, 그것은 고려가 만든 독특한 전선으로 주목된다. 고려선의 견고성은 원의 전선들이 돌풍으로 모두 깨어진 데 반하여 고려의 조선양식으로 만든 900척은 거의 무사하였다는 사실로 입증된다. 고려에는 두 가지 형식의 선박이 건조되었으니, 하나는 남송의 선형이고 다른 하나는 백제와 신라의 전통을 계승한 한국 고유의 선형이었다. 충렬왕 때(13세기 후반)에 건조된 병선 900척은 3,000-4,000석을 실을 수 있는 대형선으로, 원의 강요로 고려로서는 감당하기 어려운 일을 해내었지만 결과적으로 고려의 조선기술을 발전시켰다. 그들이 남송식으로 조선하지 않고 고려식으로 조선한 것은 공비를 적게 들이고 단시일 내에 끝내기 위해서였다. 고려의 조선기술은 소박하고 견고한 데 특징이 있었다고 할 수 있다.
고려의 선박은 수군의 병선(兵船)과 연해운수용 화물선으로 대별된다. 연해운수용 화물선에는 두 가지가 있었는데, 초마선(哨馬船)은 적재량 1,000석(石) 정도의 배였고, 평저선(平底船)은 200석(石) 정도의 배였다. 고려에서는 항해용 상선(商船)이 거의 눈에 뜨이지 않는다는 점이 신라의 경우와 다른 것이라 할 수 있다. 그것은 고려에 대한 송상(宋商)의 활동이 너무 적극적이고 규모도 커서 고려상선의 출항은 자연히 규모가 작아질 수밖에 없었기 때문이다. 이러한 경향은 고려 말부터 전국적으로 창궐한 왜구(倭寇)에 의한 한국 상선의 해상활동의 위축과 연결되고, 명(明)의 대외교역의 소극적 정책의 영향을 받아 항해용 대형선 건조는 거의 정지되었고 따라서 전선(戰船)의 건조가 자극되는 반면 관선(官船)과 상선(商船)의 건조기술은 침체할 수밖에 없었다. 위에서 지적한 바와 같이 왜구의 극심한 창궐과 그에 따른 명(明) 초의 대외적 교역의 심한 제한은 조선의 조선기술 발전을 출발점에 매어 놓게 하였다. 이러한 외적 요인은 그대로 내적 요인으로 직결되었으니 고려 말-조선 초의 해상활동은 사실상 봉쇄되었다고 하여도 과언이 아닐 것이다. 그에 따라서 반사적으로 자극된 것이 전선의 성능 개량을 위한 노력이었고 그것이 커질수록 항해용 또는 어로용(漁撈用) 선박의 건조기술은 침체되어만 갔다.
고려시대의 금속공예.
신라의 금속공예기술을 계승한 고려는 송과 원의 기술적 영향을 받아서 더욱 뚜렷한 발전을 이룰 수 있었으니, 현재까지 알려진 여러 금속공예품의 훌륭한 솜씨는 그러한 사실을 우리에게 실증하고 있다. 대동종과 특히 많은 동경과 향로 등은 우수한 것이었다. 그러나 중국에 대한 세공은 날로 과중을 거듭하게 되고, 특히 원대에서의 착취는 격심하여 원의 관리가 고려까지 와서 금은을 채굴함으로써 받는 부담은 감당할 수 없을 정도였다. 그리하여 그들은 금은 등 금속광의 채굴은 극도로 제한하고 중국에 대해서는 한국의 금은 생산이 매우 적다는 등의 변명으로 세공량을 탕감하려고 노력하였다. 한국의 동은 신라동 또는 고려동이라 하여 중국에도 널리 알려져 있어 주나 원에서 동을 사려고 온 일까지 있었고 또 공납도 하였다. &lt;고려사&gt;에 의하면 원종 3년(1262) 9월에 몽고에서 사신이 와서 호동을 구한 일이 있었는데, 적동을 뜻하는 것인지 물었더니 유석이라고 대답하기에 호동 600여 근을 주고 유석은 한국에서 산출되지 않는다고 변명하였다. 또 철의 경우도 삼한 삼국시대로부터 일본과 중국에 알려져 있었으며, 원대에는 고려에 군기와 군도를 만들어 바치게 하고 직접 철도 공납하게 하였을 정도였다. 이렇게 동도 철도 고려까지는 충분히 자족할 수 있을 정도였다. 우리가 잘 알고 있는 바와 같이 고려는 성종 15년(996)에 철전을 주조하여 사용하게 되었으며, 숙종 3년(1098)에는 주전이 다시 시작되어 은병이라는 일종의 은화가 주조되어 통용되게 되었고, 고려 말의 동활자의 주조 화포의 주조에서도 금속류의 수입을 찾을 수 없었으니, 분명히 자급자족이 가능하였다고 본다. 그러나 고려 중기 이후 거듭되는 전란과 금속광의 채굴·야금의 행정 정책의 빈곤은 한국 금속기술의 부진 요인이 되어 서서히 퇴보하기 시작하였다.
조선전기의 과학기술은 한국사상(韓國史上) 그 유례를 찾아볼 수 없는 황금기였다. 태종(太宗)대의 과학문화 정책을 이어받은 세종(世宗)대에는 이례적(異例的)으로 이론과 실천이 조화되어 학자·정치가·기술자들이 협력하여 과학기술의 통일성을 이룰 수 있었고, 민중의 생활 향상을 위하여 과학기술이 기여하였던 시대였다. 많은 유능한 인재를 찾아 정부의 적극 후원하에 공동연구케 하니, 1402년 태종대의 금속활자 인쇄나 세종대에 이룩된 많은 과학적 거작(巨作)은 이러한 노력의 소산(所産)이었다. 특히 중국 과학기술의 의존에서 탈피하여 자립(自立)하려는 자주적 움직임은 이전에도 때때로 대두되었지만 세종대를 전후한 조선 초에 더욱 두드러졌다. 세종대에 자주적 역법(曆法)의 확립을 계기로 시작된 천문관측의상(天文觀測儀象)의 대규모적 제작은 천문학과 기상학을 고도로 발전시켰고, 그러한 기운은 농업·지리학·의학 및 물리학적 기술에 이르기까지 확대되었다. 또 수많은 과학기술서가 저술되었는데, 그것들은 새로이 개량된 능률적인 활판인쇄에 의하여 출판되었다. 조선시대에 출판된 저명한 과학서적의 반이나 되는 분량이 조선 초기의 1세기 동안에 이루어진 것은 그들의 자립적 과학기술 개발을 위한 노력이 얼마나 컸던가를 말해 주고 있다. 그러나 이런 노력과 성과도 15세기 말 이후의 정책적 빈곤과 곧이어 거듭된 두 차례에 걸친 외적(外敵)의 침략으로 좌절되고 말았으며 다시 부흥되기까지 수세기가 소요되었다.
조선의 천문학은 고려의 제도를 계승하여 서운관(書雲觀)을 두고 천체관측과 기상관측기계의 제작과 시설의 정비, 관측 제도의 완비와 자주적 역법체계(曆法體系)의 확립을 위하여 노력하였다. 세종 15년(1433)에는 천문관측 의상(儀象)인 혼천의(渾天儀)를 완성하였고 또한 간의대(簡儀臺)를 설립하여 본격적인 천문학 발전의 기틀을 확립하였다. 이어서 해시계인 앙부일구(仰釜日晷)와 물시계인 자격루(自擊漏)를 만들었고 자주적 역법(曆法)의 확립을 위하여 역서(曆書)인 &lt;칠정산내외편(七政算內外篇)&gt;을 간행하니 조선의 역법은 완전히 정비되었다. 그러나 우주의 본질과 체계에 관한 이론은 중국 고대의 혼천설(渾天說)에서 벗어나지 못하고 있었다.
조선은 농업 사회였으므로 이와 밀접한 관계가 있는 천문(天文)·기상(氣象)·역법(曆法)을 중심한 자연과학 분야에 대한 연구가 활발하여 눈부신 업적을 남겼다. 특히 세종은 과학에 조예가 깊어 측우기(測雨器)·대간의와 소간의(大小簡儀, 천문관측기)·혼천의(渾天儀, 천구의)·앙부일구(해시계)·자격루(自擊漏, 물시계) 등을 발명 제작하였는데 그 중에서도 측우기의 발명은 세계에서 가장 앞선 것이었다. 그 뒤 세조는 지리(地理) 측량기인 규형(窺衡)·인지의(印地儀)를 친히 만들기도 하였다.
조선 초기 천문학의 성과 중 또 한 가지 주목할 만한 것은 《칠정산(七政算)》이라는 한국 독자적인 달력을 만든 것이다. 이 달력은 1442년(세종 24년)에 집현전과 서운관 학자들이 왕명으로 한국 역대의 역법(曆法)을 종합 정리한 기초 위에 원·명의 역법을 참작하여 만든 것으로 내편과 외편으로 구성되었다. 내편은 북경(北京)을 기준으로 한 중국과 달리 서울을 표준으로 작성한 달력으로서 해와 달 그리고 행성(行星)들이 운행하는 원리와 위치, 시각 등이 오늘날의 달력과 거의 비슷하게 설명되어 있고, 서울 지방의 밤과 낮의 길이가 비교적 정확하게 기록되어 있다. 외편은 우리가 쓰기 위한 달력이 아니라, 이슬람력(회회력)을 이해하기 위해 개정·증보하여 번역해 놓은 것이다.
해시계 제작에 대한 공식적인 기록은 &lt;세종실록(世宗實錄)&gt;에서 처음으로 발견된다. 세종대에 제작된 해시계는 앙부일구(仰釜日晷), 현주일구(懸珠日晷), 천평일구(天平日晷), 정남일구(定南日晷)와 규표(圭表)의 5종류로 정초(鄭招), 장영실(蔣英實), 김빈, 이천, 김돈(金墩) 등이 세종 19년(1437) 4월에 완성한 일련의 천문의기(天文儀器) 중의 일부이다. 이 해시계들은 원(元)대의 천문학자 곽수경(郭守敬)이 만든 천문의기의 영향과 전통을 이어받은 것이다.
최초의 표준시계.
조선이 도성을 한양(漢陽)으로 옮긴 후 새로운 표준시계의 설치가 요청되어 태조(太祖) 7년(1398)에는 물시계인 경루(更漏)가 서울의 중심지에 설치되었다. 새로운 물시계와 함께 종루(鐘樓)가 세워지고 새로 만든 대종(大鐘)을 걸어서 도성의 표준시간을 알리는 데 썼다. 그래서 종루와 물시계가 있는 거리를 종로(鐘路)라 불렀다.
조선은 고려에 이어 대통력(大統曆)을 썼지만 일월교식(日月交蝕) 및 5성(星)의 행도(行度)는 곽수경(郭守敬)의 수시력(授時曆) 시행 이후 그 산술(算術)을 알지 못하여 세종대까지의 우리나라 역서(曆書)에는 일월교식 및 5성의 두 부분을 빼놓지 않을 수 없었다. 세종은 그것을 추보(追補)하여 보완케 하였고, 세종 15년(1433) 정인지(鄭麟趾), 정초(鄭招), 김담(金淡), 이순지(李純之) 등의 학자들에게, 그간 연경(燕京)을 표준으로 추산한 역서를 교정하지 않고 사용한 데서 온 착오를 해소하기 위해서, 역서인 &lt;칠정산내외편(七政算內外篇)&gt;을 찬하도록 하였다. &lt;칠정산내외편&gt;의 완성으로 조선의 역법은 완전히 정비되어, 이 때부터 대통력은 '중국력'이라 하였고 &lt;칠정산내편&gt;은 본국력(本國曆)이라 했으니 우리나라는 오랫동안의 중국역법 의존에서 어느 정도 독자적 역법을 만들어 낼 수 있는 단계에까지 이를 수 있게 된 셈이다. 이리하여 연산군 10년(1504) 12월에는 처음으로 한글로 된 역서의 간행을 계획하여 번역을 하게 할 정도로 역서의 보급이 일반화되어 갔다. 그러나 성종(成宗) 대 이후 차츰 침체하기 시작한 조선의 천문학과 수학은 선조(宣祖) 대에 임진왜란의 극심한 전화(戰火)를 치르고 난 후 더욱 급격히 침체화하여 독자적 역법의 계산이 점점 어려워지게 되었다.
조선의 전후기를 통한 일식관측기사(日蝕觀測記事)를 &lt;증보문헌비고(增補文南犬備考)&gt; 상위고(象緯考)에서 종합하여 보면, 태조대 2회, 정종대 1회, 태종대 3회, 세종대 11회, …… 고종대 19회 등 총계 190회에 달한다. &lt;이조실록(李朝實錄)&gt;에 기록된 일월식 기사에 의하면, 당시 관측규정은 &lt;서운관지(書雲觀志)&gt;의 일월식관측 규정대로 식(蝕)의 시각(時刻)과 시간, 방향, 정도 등을 관측하고 도시(圖示)하였다. 조선의 전후기를 통한 혜성관측기록(彗星觀測記錄)은 객성(客星) 24회, 혜패 79회로 모두 103회에 달한다. 이 밖에도 수백회에 달하는 태양의 흑점(黑點), 유성(流星), 성운(星隕) 및 성운우(星隕雨) 등의 관측기록이 남아 있다.
조선 기상학의 성격.
근대적 과학으로서의 기상학은 조선 초기에 우리나라에서 처음 강우량(降雨量)의 과학적 측정법(測定法)을 발명함으로써 시작되었다. 강우량이 넉넉지 못하고 우기(雨期)가 편재(偏在)하는 자연적 조건은 조선의 기상학을 농업기상학으로 출발하게 하였으며 농경에 직접적인 영향을 주는 강우량과 우박, 서리, 안개 등의 관측에 관심을 쏟았다. 그러나 정확한 수량적 측정에 주력하였을 뿐 이론적이고 원리적인 학문적 문제의 추구는 천문학의 경우와 마찬가지로 경시되었다. 따라서 기온의 변화와 강우의 예측과 같은 경우는 농가점후법(農家占候法)으로서의 경험적 방법에서 벗어나지 못하였다. 이런 사실은 조석이론(潮汐理論)의 전개에서도 찾아볼 수 있으며 달무리와 햇무리와 같은 기상학적 현상을 지상(地上)의 길흉사(吉凶事)의 발생과 연결시키는 점술적(占術的) 사고가 시종 지배적이었을 뿐 그 기상학적 원인의 추구가 없었다는 사실에서도 찾아볼 수 있다.
측우기와 수표의 발명.
조선 초기의 강우량 측정법은 비가 땅 속에 스며든 빗물의 깊이를 측정하는 것이었다. 이러한 방법도 처음에는 정기적(定期的)으로 시행된 것이 아니고 농경기나 한발(旱魃)이 계속될 때에만 토성(土性)의 조습(燥濕) 정도를 알 필요에 따라 그때 그때 영(令)을 내려 조사케 했다. 그러나 이러한 측정법은 땅이 말랐을 때와 젖어 있을 때에 따라서 땅 속에 스며드는 빗물의 깊이가 같지 않아 그것을 헤아리기가 어려우므로 보다 과학적인 측정법이 요청되었다. 그리하여 세종(世宗) 23년(1441) 8월에 세계에서 최초로 원통형(圓筒形) 철제우량계(鐵製雨量計)가 발명되었다. 이는 길이 2척(尺, 41.2cm), 지름 8촌(16.5cm)으로 된 철기(鐵器)로 대(臺) 위에 놓고 빗물을 받아 그 깊이를 재서 측정하게 되어 있다. 강우량은 또한 하천수위(河川水位)의 측정에 의해서도 알 수 있기 때문에 세종대의 과학자들은 우량계인 측우기와 함께 하천수위의 측정기구로 척(尺), 촌(寸), 분(分)을 새긴 수표(水標)를 만들어 서울의 중심부를 흐르는 청계천 마전교(馬前橋, 水標橋자리) 서쪽에 하나를 세우고, 한강변 바위에도 세웠다.
강우량 측정제도의 확바.
세종(世宗) 24년(1442) 5월, 전년(前年)에 발명하였던 강우량 측정기를 개량하여 측우기(測雨器)로 명명(命名)하였다. 또한 개량된 측우기는 길이 1척 5촌, 직경 7촌으로 하여 주척(周尺)을 쓰고, 서운관(書雲觀)에 대(臺)를 만들어 그 위에 측우기를 놓고 비가 그쳤을 때마다 본관 관원(本館官員)이 강우상황을 직접 관찰하여 주척으로써 수심(水深)을 측정하고, 아울러 강우 및 우청일시(雨晴日時)와 수심의 척(尺), 촌(寸), 분(分)수를 기록하여 즉시 계문(啓聞)하고 치부(置簿)케 하였다. 그리고 지방에서는 각 도(道), 군(郡), 현(縣)의 객사정(客舍庭)에 측우기를 두고 수령(守令)이 직접 강우량을 촌본(寸本)까지 측정하여 보고하게 하였다. 이렇게 개량 완성된 이 제도는 강우량 측정법에 있어서 거의 완벽에 가까운 근대적이고도 과학적 방법이었다. 이 측정방법을 오늘날 세계적으로 통용되고 있는 강우량 측정법과 비교할 때 자(尺)를 따로 씀으로 인한 부피의 증가에서 생기는 오차를 생각하지 않았다는 것 이외에는 다른 점이 없다. 당시의 강우량 측정은 수심뿐 아니라, 그 정도에 따라서 미우(微雨), 세우(細雨), 소우(小雨), 하우(下雨), 쇄우(灑雨), 취우(驟雨), 대우(大雨), 폭우 등의 8단계로 분류하는 근대적 방법으로 표현하였다. 세종 24년에 완성된 이 제도는 성종(成宗)대까지는 거의 그대로 실시된 것 같으나 그 후 점차로 침체된 듯하다. 그러나 조선 후기의 영조(英祖)대에 이르러 이 제도는 재출발하게 되었다.
풍속과 풍향의 관측.
강희맹(姜希孟, 1424-1483)은 그의 저서 &lt;금양잡록(衿陽雜錄)&gt;에서 농가(農家)의 환(患)으로 수한(水旱) 다음으로 풍해(風害)가 있다고 말하면서 우리나라는 지세(地勢)로 보아 바다를 지나서 불어오는 바람은 따뜻하여 운우(雲雨)를 만들고 산을 거쳐 오는 바람은 차서 농작물을 손상시켜, 풍해중에선 동풍(東風)에 의한 것이 많다고 했다. 이것은 우리나라의 기후에 미치는 바람의 영향을 이론적으로 잘 설명한 것으로 농업기상의 선구적 이론의 하나라고 하겠다. 바람의 경향을 중시하던 조선의 기상학자들은 그것을 위하여 풍기죽(風旗竹), 즉 풍향계(風向計)를 설치하였다. 풍향(風向)의 관측(觀測)이 언제부터 시작되었는지는 분명치 않으나 세종 때부터는 풍기죽을 풍기대에 꽂아 놓고 깃발이 날리는 방향으로써 풍향을 관측하였다. 풍기대는 영조(英祖) 46년(1770)에 석대(石臺)로 개량되어 창덕궁과 경희궁에 각각 설치되었고 그 유물이 현존하고 있어, 그러한 사실을 실증적으로 말하여 준다. 풍향은 방향으로 측정되어 24향(向)으로써 표시되었다. 또 풍속(風速)은 그 강약에 따라 몇 단계로 구분되었는데 아마도 강우량의 경우처럼 8단계로 분류했을 것으로 생각된다. 예를 들면 나무가 뽑힐 정도의 바람은 대풍(大風)이라 불렀고, 나무가 뽑히고 기와(瓦)가 날아갈 정도의 바람은 가장 강한 것으로 폭풍이라하고 대풍과 폭풍은 풍이(風異)로 특히 기록되었다. 이러한 풍이의 관측기록은 신라에 24회, 고구려에 4회, 백제에 4회로 합계 32회였고, 고려에는 359년 간에 135회에 달하는 관측기록이 있으나 조선에는 태종(太宗) 12년(1412)에서 영조(英祖) 15년(1739)에 이르기까지 불과 21회에 불과하다. 고려 때에 비하여 철저한 관측을 하지 않은 것으로 해석된다.
고려 말의 사회 경제적 혼란은 도량형제도의 문란을 가져와 조선 태조(太祖) 초에도 주척(周尺)의 길이조차 확실치 않았다. 판중추원사(判中樞院事) 허주(許稠)의 노력으로 태조 2년(1393)에 척도(尺度) 교정(校正)에 의하여 주척을 일단 정비하니 그 길이는 황종척(黃鍾尺)의 0.6척에 해당되었다 한다. 그러나 이것도 전국적으로 완전히 통일되지 못하여 몇 번의 교정 끝에 세종(世宗) 28년(1446) 9월에 12율(律)의 기본음(基本音)인 황종률(黃鍾律)을 낼 수 있는 정확한 황종관(黃鍾管)을 만들고 그 길이를 기준으로 영조척(營造尺)을 만들어 그에 따라 황종척(黃鍾尺), 예기척(禮器尺)·주척(周尺)·포백척(布帛尺) 등을 동으로써 주조하여 각 지방관청에 보내서 표준척으로 삼게 하였다. 또 새로 만든 영조척으로써 곡두근합(斛斗斤合) 즉 양(量)의 체제를 경정(更正)하였다. 그리고 형(衡) 즉 무게의 기준도 황종관에 물을 채워 그 중량(重量)을 표준으로 하였으니, 결국 세종대에 완전히 기틀이 잡힌 도량형의 제도는 황종관을 표준기로 삼았다고 규정할 수 있다. 예종 1년에 완성한 &lt;경국대전(經國大典)&gt;에 의해 도량형제도는 더욱 공고히 법제화되었다.
수차(水車)는 그 용도(用途)에 따라서 정곡(精穀), 제분용(製粉用)의 물레방아의 동력(動力)으로서, 그리고 관개(灌漑), 수리용(水利用)의 물레바퀴로서 각각 이름을 달리해서 불렸다. 맷돌로 쓰일 때에는 수년, 수애, 수마(水磨), 수롱 등으로 불리었고, 방아로 쓰일 때에는 수대 또는 기대라고 불리었다. 양수기(揚水機)로서의 수차도 가장 대표적인 용골차(龍骨車)를 번차 혹은 그 회전동력에 따라 답차(踏車)라 불렀다. 양수기로서의 수차는 용골차 이외에도 통차(筒車)가 있다. &lt;세종실록(世宗實錄)&gt; &lt;지리지(地理志)&gt;에는 서울 세검정(洗劍亭) 부근에 연자방아(水輾)가 있었다고 기록되어 있는데, 그것은 정부양곡을 정곡하기 위하여 세운 상당히 큰 규모였다. 그 연자방아는 수전(水輾)이라고 기록되었으나 그림에서 보는 기대나 연이수마(連二水磨)와 같은 톱니바퀴에 의한 동력 전달장치가 되어 있는 것이었다. 조선시대에 이르러서는 수직축(垂直軸)의 수차는 볼 수 없고 횡축(橫軸)의 수차가 일반화되었다. 연자방아, 연자매, 물방아를 소재로 한 시가(詩歌)가 조선시대에 이르러 많이 불리게 된 것은 그때에는 정곡 및 제분용 수차가 농촌에서 일반화한 데서 나온 것이다. 그러나 양수기로서의 수차는 전통적인 용골차 이외에도 세종대(世宗代)에 만든 통차를 정부의 노력으로 보급하였으나 널리 보급되지는 못하였다. 그 이유는 무엇보다도 농민들이 가난 때문에 수차를 만들 만한 여유가 없었고, 우리나라의 지세(地勢)와 자연조건(自然條件)에서 볼 때 대체로 천수(天水)로써 만족할 수 있는 때가 많았고, 가뭄이 심할 때에는 수차를 돌릴 만한 물이 흐르지 않았기 때문에 사실상 쓸모가 별로 없었다. 가난한 농민들은 양수기가 필요할 때에는 아무런 부담 없이 쉽게 쓸 수 있는 두레나 용두레가 노력이 많이 들고 원시적이긴 했지만 더욱 쓸모 있는 것이었다.
화포주조기술.
고려가 망하고 조선이 수립되면서 고려 말에 성행했던 각종 화기(火器)와 화약(火藥)의 제조는 이성계(李成桂)의 권력 집중을 위한 방편으로서의 소극정책으로 불꽃놀이(火戱)와 최무선(崔茂宣) 부자(父子)의 개인적 노력으로 겨우 그 명맥이 유지될 정도로 정체되었다. 화약은 정월(正月) 설놀이의 하나였던 불꽃놀이를 위해서 제조되고 소비되었으며, 화포(火砲)는 녹슬어 갔다. 태조(太祖)는 화기의 제조에 소극적이었지만 태종(太宗)은 적극적인 관심을 가지고 태종 1년(1401)에 최해산(崔海山)을 등용함으로써 조선 화기발달의 새로운 계기를 마련하였다. 이와 같은 태종의 적극적인 관심은 태조 초에 한때 잠잠한 듯하던 왜구(倭寇)가 다시 창궐하기 시작된 데서 자극을 받은 것이며, 또 북방의 여진족(女眞族)을 정벌하기 위하여 취해진 조처였다. 태종 9년(1409) 1월에는 철령전(鐵翎箭) 수십개씩을 장탄(藏彈)한 동통(銅▩)을 소차(小車)에 싣고 달리면서 화약으로써 발사하는 일종의 장갑차인 화차(火車)를 개발하였고, 화산기의 제조와 그 발사시험을 거의 매년 거듭하여 드디어는 석탄자(石彈子)와 같은 탄환(彈丸)의 발사시험에 성공하였다. 태종 13년(1413)경에 명(明)의 난파선(難破船)에서 얻은 완구(碗口)를 본따서 대중소의 세 가지 완구 20문을 최해산이 제조함으로써 완전히 기틀이 잡혔다. 세종대에 들어서면서 이른바 서북변경의 개척이 적극화하자 화기의 수요가 증대되었고, 따라서 화약의 생산량도 급속히 증대되었다. 당시 지방에서의 연생산량은 3,000근에 달했는데 화약의 연소비량은 약 8,000근이었으므로 중앙에서의 생산량은 5,000근가량 되었을 것으로 추산된다. 지방에서의 생산을 더욱 확대하지 못한 것은 염초(焰硝) 공납으로 화약비술(火藥秘術)이 보급되면 혹시 왜인(倭人)에게 전습될까 우려되었기 때문이다. 그래서 해안지방에서는 그 생산을 허락하지 않았다. 화포의 주조 및 화약제조 기술이 향상되면서 세종 중기부터는 중국기술의 모방에서 탈피하여 독자적인 경향이 대두되었다. 완구는 개량되고 화통명(火▩名)도 변경되어 중국식 화통과 구별케 했으며 발화(發火)라고 하는 새로운 화기가 만들어졌고, 통신용포(通信用砲)인 신포(信砲), 휴대에 간편한 소화포가 만들어졌다. 화포의 이름을 체계적으로 정리하여 대총통(大銃筒)에서부터 천자총통(天字銃筒), 지자총통(地字銃筒), 현자총통(玄字銃筒), 황자총통(黃字銃筒)이라 부르고, 명(明) 초의 소총통의 형식에 속하는 휴대용 화기를 승자총통(勝字銃筒)이라 이름지었다. 세종 15년(1433)에는 1발(發)에 4전(箭)까지 발사할 수 있는 화포전(火砲箭)이 발명되어 야인 정벌의 실전에 사용되어 크게 유효하였다. 이렇게 많은 종류의 화기가 제조되고 그 양(量)도 격증하게 되자 동(銅)의 공급량 부족 때문에 고민하게 되어, 일본으로부터 동을 수입하고 사원(寺院)의 종(鍾)까지 녹여서 충당하였으며, 동광(銅鑛)의 개발에 더욱 힘쓰는 한편, 철제(鐵制)화포를 만들려 하였으나, 수철(水鐵, 무쇠)을 연철(軟鐵)로 만드는 기술이 없어 어쩔 도리가 없었다. 그러나 철제 화포를 주조하려는 노력은 계속되었고 그것은 세종 26년(1444)에 이르러서야 당시 금속학의 권위자였던 이천의 노력으로 국경 변방의 여진족에게서 얻은 중국 철제기술을 바탕으로 성공을 거둘 수 있었다. 문종(文宗) 1년(1451)에는 문종의 창안으로 신형 화차를 만들었는데, 그것은 차 위에 가자(架子)를 만들어 그 안에 중신기전(中神機箭) 100개 또는 사전총통(四箭銃筒) 50개를 설치하고 심지에 불을 질러 차례로 쏘게 한 것이다. 태종대에 처음으로 나타났던 화차는 실전(實戰)에서 사용된 것 같지 않으나, 문종의 화차는 임진왜란 때 변이중(邊以中)에 의하여 실전에서 크게 활용되었다. 조선전기의 화기제조는 그 발달과정에서 볼 때 사실상 문종대에서 끝났다고 볼 수 있다. 임진왜란이 일어나기까지는 한두 가지 새로운 화기가 눈에 뜨이기는 하나, 화기발달의 흔적은 거의 찾아볼 수 없었다.
조선의 조선기술.
조선의 조선기술은 한 마디로 전선(戰船)의 건조로 특징지을 수 있다. &lt;경국대전(經國大典)&gt;에 의하면 조선 초기의 군선(軍船)에는 대맹선(大猛船), 중맹선(中猛船), 소맹선(小猛船)의 3종류가 있었다. 대맹선은 수군(水軍) 80명이 타고, 중맹선에는 60명, 소맹선에는 30명이 탔다. 이 밖에 무군(無軍) 대·중·소맹선이라는 예비선(豫備船) 내지는 비전투용 함선(艦船)이 있었다. 이러한 전선들의 조선기술은 고려의 조선기술과 남송(南宋)의 원양항해선의 전통을 계승하여 주로 해전용(海戰用) 선박으로 개량된 조선식 선박이었다. 조선식 선형(船型)의 특징은 대체로 길이에 비하여 폭이 넓다는 것이며 따라서 선체가 길쭉하지 못하고 가운데가 너무 부른(膨) 것이 결점이며, 또한 선재(船材)의 판(板)이 너무 두꺼워서 둔중(鈍重)하고 속력이 느렸다. 그것은 조선의 선박이 원양항해용이 아니라 연해용(沿海用) 및 해양 방어용으로 설계되었기 때문에 견고함을 위주로 건조되었다는 사실을 알 수 있다. 그러면서도 조선에서는 배의 속력을 빠르게 하기 위하여 여러 가지로 노력하였다. 그러나 그것은 병선(兵船)에 대한 것이지 상선(商船)이나 어선(漁船)에 대한 것은 아니었다. 태조-태종(太宗)대에는 특히 조선 형식의 장점을 도입하려는 일본선박의 움직임이 대두되었고 세종(世宗) 12년(1430)에는 여러 외국 선박에서와 같이 철정(鐵釘)을 써서, 생목(生木)으로 급조(急造)하여 목정(釘)을 씀으로써 일어나는 폐단을 없애기 위해서 일본 조선형식에 따라 배를 만들기로 하였다. 그리하여 세종 15년(1433)에는 유구선장(流球船匠)이 철정을 써서 만든 배(철의 소요량 3,352근)와 사수색(司水色)에서 하체(下體)는 철정과 목정을 반씩 쓰고 상장(上粧)은 모두 철정을 써서 만든 배(철 소요량 1,800근과 1,900근) 3척을 진수시켜 16년(1434)에 한강(漢江)에서 그 장단점을 비교하여 개량에 참고로 했고, 세종 27년(1445)에는 귀화왜인(歸化倭人)에게 호군직(護軍職)을 주어 배를 만들게 하여 시험한 결과 공비(工費)가 2배나 들고 판(板)이 얇아서 파선하기 쉽다는 이유로 시행하지 않은 것으로 볼 때 조선은 여전히 생목을 써서 목정과 철정을 섞은 배를 만들었다고 생각된다. 그들은 생목을 쓰는 대신 철정을 안쓰고 목정을 많이 쓰는 것으로 배의 중량을 줄이려고 시도했다. 그러나 일본선의 쾌속에 대한 미련은 버릴 수 없어 세조(世祖)대에도 성종(成宗)대에도 그러한 속도 시험은 계속되었다. 조선에서 이와 같이 일본선에 대한 쾌속을 따르려고 애썼으면서도 끝내 그것을 완전히 받아들이지 않은 주요인은 조선비용과 시일이 거의 2배나 든다는 데 있었다.
조선의 성곽은 고대로부터 산성(山城)을 중심으로 발달하였으며 평지성(平地城)은 중국의 영향으로 쌓기 시작하였다. 조선 초까지는 토축(土築)과 석축(石築)기술에 실질적인 발달이 없었고 토성(土城)과 석성(石城)이 혼합 축조되었다. &lt;태조실록(太祖實錄)&gt;에 보면 태조 5년(1396) 한양도성(漢陽都城)의 축조공사에 대한 기사가 보이는데, 높고 험한 곳에는 석성을 쌓고 평산(平山)에는 토성을 쌓았다고 하였다. 이 석성의 축조법은 자연석을 조잡하게 다듬어서 석회(石灰)를 쓰지 않고 그대로 차곡차곡 쌓아올리고 틈새를 소석(小石)으로 메운 것으로 삼국시대 이래의 옛방법을 그대로 답습한 것이었다. 그것은 대석(大石)을 땅 속에 박아서 기초를 만들고 약 15°내외의 경사로 석축(石築)하였다. 이러한 축조방법은 예부터 민가의 돌담을 쌓는 데서도 찾아볼 수 있다. 성곽의 축조기술은 세종 때에 이르러 크게 향상되어 근대적 양식을 갖추기에 이르렀다. 세종 3년(1421)부터 시작된 도성의 수축공사(修築工事)에서 종래의 토성은 완전히 석성으로 개축되어 토성과 석성의 혼합양식에서 석성 일색으로 발전하는 계기를 마련했고, 성벽 내외의 양측 통로를 넓이 15척(尺)으로 하여 순시(巡視)케 하였다는 것 등의 형식상의 발전뿐 아니라 공사에 사용된 물자(物資)에는 철(鐵)이 106,199근(斤), 석회(石灰)가 9,610석(石)이나 들어 있었다는 사실은 기술상의 향상을 엿보게 하는 증거의 하나이다. 이 성곽은 태조 때의 축조법과는 달리 모두 깨끗이 다듬은 50×20cm 내외의 화강석(花崗石)으로 잘 쌓아 올렸는데, 6m 높이의 아래 부분 약 1/3은 비교적 대석을 써서 안정을 꾀하였고, 석회를 사용하여 더욱 견고하게 하였다. 성곽의 경사는 태조의 경우와 같이 약 15°내외였고 두께는 기초가 약 4m, 위가 1.2m로, 자연석을 써서 내벽을 쌓았다.
풍수지리학.
신라 말 도선(道詵)에 의하여 기틀이 잡히고 고려 태조의 정치이념 속에서 완전히 자라난 우리나라의 풍수지리학은 혼란했던 전란기를 거듭하는 동안 민간신앙과 연결되어 미신적인 것으로 변형되어 갔으며, 조선 태조 때의 여러 중신(重臣) 학자들에게도 고려가 망한 이유가 송도(松都)의 지기(地氣)가 이미 쇠진(衰盡)하였다는 풍수설이 지배적으로 작용하고 있었고 태조 자신도 그렇게 믿고 있었다. 그리하여 조선에서의 지리학적 활동의 시작은 새 왕조의 도성(都城)을 결정하기 위한 풍수지리적 움직임에서 비롯되었다. 태조 3년(1394) 2월에는 &lt;동국역대제현비록(東國歷代諸賢秘錄)&gt; 일명 &lt;지리비록촬요(地理秘錄撮要)&gt;를 편찬하여 완성하였다. 이 책은 고려 서운관(書雲觀) 소장의 풍수지리서들과 이른바 &lt;비록(秘錄)&gt; 등을 조사연구한 것인데 새 토성의 후보지를 결정하기 위한 논의(論議)의 이론적 근거가 되었다. 같은 해 7월에는 음양지리학(陰陽地理學)을 위한 음양산정도감(陰陽刪定都監)이 설치되었다. 이 전문기구는 고려의 산천신보도감(山川神補都監)이 실천적인 것인 데 반하여 이론적인 연구를 위하여 세워진 특수기구였다. 이렇게 절정에 달한 듯하던 풍수지리학의 발전은 태종(太宗)의 즉위와 더불어 그의 정치이념이 유교주의를 견지한 왕권확립과 과학정신에서 출발함으로써 좌절되었다.
이미 13세기경에 세계 최초로 발명되어 쓰이기 시작한 금속활자는 조선 초기 이후 더욱 개량되어, 계미자(태종 3년)·경자자(세종 3년)·갑인자(세종 16년) 등이 차례로 주자소에서 주조되었다. 그 중에서 특히 갑인자(甲寅字)는 글자 모습이 아름답고 인쇄하기에 편하게 주조되었을 뿐 아니라, 활자가 20여만 개나 되어 가장 우수한 활자로 꼽힌다.
활자 만드는 데 쓰는 금속은 처음에는 납이었으나 세종 18년부터는 그보다 강한 구리를 쓰기 시작했다. 하루에 만드는 활자주조 수량은 독일의 구텐베르크가 만든 수량의 약 10배에 달하는 3,500자 정도나 되었다.
지방에서도 감영이나 사찰·향교 등에서 목판 인쇄에 따른 출판 활동이 활발했고, 개인도 목판으로 문집을 찍어내는 예가 허다하였다. 조선 초기의 교육 수준이 높고 향촌에까지 서적이 보급될 수 있었던 것은 출판·인쇄 기술의 발달이 큰 요인이 되었다.
세종 때 학자 변계량이 쓴 《갑인자발(甲寅字跋)》에 “인쇄되지 않은 책이 없고 배우지 않은 사람이 없다.”라고 한 것은 다소 과장된 표현이긴 하지만, 조선 초기 출판문화의 높은 수준을 말해 준다. 한국의 인쇄 기술은 일본·중국 등 이웃나라의 인쇄 기술의 발전에 적지 않은 영향을 주었다.
조선 후기의 과학 기술은 왜란과 호란의 두 차례에 걸친 전란으로 조선후기 사회는 전면적으로 피폐하고 학문과 과학기술도 침체하였다. 그러나 침체되었던 일부 사회의 내면적 요구와 절정기에 들어선 청조 문화의 외부적인 자극과 영향은 효종대의 시헌역법의 시행을 가져오게 했고 현종대의 천문시계의 제작, 숙종대의 북극고도(北極高度)의 새로운 측정, 천문도의 재각(再刻) 등 새로운 기운이 싹트기 시작하여, 영조대에는 마침내 찬란한 개화기를 맞이하게 되었다. 특히 17~18세기의 이수광, 유형원(柳馨遠)을 위시한 이익(李瀷), 정약용(丁若鏞) 등의 이용후생학파(利用厚生學派)의 여러 학자들에 의하여 과학적 개혁이 추진되었다. 이들은 중국을 통한 서양의 근대 과학기술의 자극을 받아 철학적 사색에만 치중하던 사조에 반발하여 실사구시를 이상(理想)으로 삼는 과학정신에 입각한 실학운동을 벌였다. 그러나 이들 한국 근대과학의 선구자들의 저서는 다분히 비현실적인 주장과 문헌의 집성과 열거에서 끝난 것 같은 약점을 지녔다. 중국의 &lt;천공개물(天工開物)&gt;과 세종대 정초(鄭招)의 《농사직설》과 같은 경험론적 및 실험적 기술서로서의 구실을 다할 수는 없었다.
서양 천문학의 도입.
서양 천문학은 인조 9년(1631) 7월에 정두원(鄭斗源) 일행이 명(明)에서 육약한(陸若漢, Johannes Rodriguez)에게 서양 천문학의 추산법(推算法)을 배우고 돌아올 때 가지고 온 양마낙(陽瑪諾, E. Diaz)의 &lt;천문략(天問略)&gt;에 의해 처음으로 조선에 전하여졌다. 그 후 인조 23년(1645)에 소현세자(昭顯世子)가 청에서 돌아올 때 가지고 온 탕약망이 번역한 서양천문학서와, 다음해에 김육(金堉)이 가져온 탕약망의 천문역학서에 의하여 서양 천문학은 거의 완전하게 조선 천문학자들에게 전하여지고 또 받아들여졌다. 명나라에서는 1631-1634년 사이에 17세기 초까지에 간행된 주요한 서양천문학서들을 거의 망라하여 135권에 달하는 방대한 서양천문학서의 번역 사업이 서광계(徐光啓), 이지조(李之藻)와 함께 등옥함(鄧玉函, Jean Shreck), 라아곡(羅雅谷, Jacques Rho), 탕약망 등에 의하여 이루어졌는데, 그것이 &lt;숭정역서(崇禎曆書)&gt;이다. 청조에 이르러 &lt;숭정역서&gt;는 개편되어 100권의 &lt;서양신법역서(西洋新法曆書)&gt;가 되었는데 내용은 브라헤가 쌓아 올린 천문학적 업적이 중심이 된 것이다. 김육이 사가지고 온 천문역학서는 &lt;숭정역서&gt;나 &lt;서양신법역서&gt;였을 것이다. 이리하여 브라헤의 지구를 중심으로 한 우주구조 체계는 효종 4년(1653) 시헌역법이 조선에 시행될 때를 거의 같이하여 그 때까지의 전통적 우주관이었던 혼천설(渾天說)과 대체되기 시작하여 18세기 초(英祖代)까지는 조선의 공인된 우주관으로 확정되어 《문헌비고(文獻備考)》 &lt;상위고(象緯考)&gt;에는 천지(天地)에 대하여 마테오 리치의 '12중천설(十二重天說)'을 정설로서 기술하기에 이르렀다.
홍대용과 박지원이 전개한 지구회전설은 대략 다음과 같다. "하늘이 만든 것에 모난 것(方物)은 없다. 작은 벌레의 몸뚱이나 빗방울이나 눈물과 침이라 할지라도 둥글지(圓) 않은 것은 아직 없다. 대저 산하대지(山河大地) 일월성수(日月星宿)가 모두 하늘에 의하여 지은 바 되었으나 아직 방수악성을 보지 못하였다. 그런즉 지(地)가 구(球)로 되었다는 것은 의심할 여지가 없다. 대저 그 형(形)은 즉 원(圓)이요 그 덕(德)은 즉 방(方)이고 사공(事功)은 즉 동(動)이며 성정(性情)은 즉 정(靜)이라 만일 대공(大空)에 땅이 정지하여 움직이지도 않고 돌지도 않고 괴연(塊然)히 하늘에 매달려 있다면 즉시 부수사토(腐水死土)하고 그 자리에서 썩고 헐어 부서져 버릴 것이다…." 그들은 태양·달·지구를 같은 부류로 보고 그것이 공중에 떠서 움직이니 지구도 회전한다는 3환설(三丸說)과 공통되는 이론을 전개하였고, 또 하늘이 만든 것에 둥글지 않은 것이 없으니 지구도 둥글고, 둥근 것은 반드시 돌게 마련이다 했고, 만일 대지(大地)가 움직이지도 않고 돌지도 않는다면 즉 부수사토할 것이 틀림없을 것인데 지상의 수목과 하천은 생동하고 있으니, 대지는 회전하고 있는 것이라는 이론이었다. 이 설(說)은 코페르니쿠스(Copernicus) 이론의 핵심인 대지는 구상(球狀)이고 구(球)가 하기 쉬운 운동은 회전이라는 것과 거의 같은 이론이다. 그들은 지구의 자전속도가 매우 빠르다는 사실은 알았으나 지구의 공전에 관해서는 모르고, 모든 천체는 지구를 중심으로 돌고 있다고 보다.
서양천문도의 도입.
숙종 34년(1708) 관상감은 탕약망의 적도 남북총성도(赤道南北總星圖)를 모사하여 바치었다. 이 성도에는 실측에 의하여 확인된 1,812성이 포함되었는데, 그 중 1등성은 16성, 2등성은 67성, 3등성은 216성, 4등성은 522성, 5등성은 572성이다. 탕약망의 &lt;건상도(乾象圖)&gt;라는 이름으로 전해지고 있는 이 성도는 그 전본(傳本)이 없어 내용을 잘 알 수는 없으나, 서양 천문학의 영향을 받아 조선에서 제작〔模寫〕된 최초의 천문도였을 것이다. 18세기경의 천문도 판본(板本)인 &lt;혼천전도(渾天全圖)&gt;도 서양천문학의 깊은 영향을 받아 작성된 것이다. 성도의 형식은 대체로 태조(太祖)대의 천문도와 같은 전통적인 것이지만 별수(星數)는 남북항성(南北恒星)이 모두 336좌 1,449성으로, 근남극불견성(近南極不見星)이 33좌(座) 121성(星)이라 적혀 있다. 이 천문도는 성도 이외에 칠정주천도(七政周天圖)·일월교식도(日月交蝕圖), 24절 태양출입시각·24절·신혼 중성(晨昏中星)·칠정신도(七政新圖)·현망회삭도(弦望晦朔圖)·칠정고도(七政古圖) 등이 그려지고 설명되어 있다는 게 특색이다. 칠정주천도는 일월(日月) 및 5성의 망원경 관측도를 그림으로 나타냈는데, 토성에는 5개의 위성이 나타나 있고 목성에는 4개가 그려져 있으며 각 행성들의 크기가 비교되어 있고 지구로부터의 거리도 적혀 있다. 또한 일식·월식의 원리와 현망희삭의 원리를 정확하게 도시(圖示)하였으며, 칠정고도는 프톨레마이오스의 우주계(宇宙系)를 그렸고, 칠정신도는 브라헤(T. Brahe)의 우주계를 나타내어 서양천문학의 관측 성과에 의한, 이른바 서법(西法)에 의한 새 천문도라 할 수 있겠다. 서구천문학의 영향을 받아 작성된 성도는 이 외에도 1744년 대진현(載進賢, I. Kogler) 이 작성한 300좌 3,083성(星)의 대성표(大星表)를 영조 18년(1742)에 김태서(金兌瑞), 안국빈(安國賓)이 그에게서 직접 배워 모사한 법주사(法住寺) 소장의 천문도 대폭(大幅)이 있으며, 황도남북항성도(黃道南北恒星圖, 순조 34년, 1834) 판본이 있다. 또한 남병길(南秉吉)이 편집한 《성경(星鏡, 2卷 2冊)》에서도 볼 수 있으며, 이 밖에 통도사에 소장된, 1651년에 삼각산 문수암 비구니 선자화(仙子花)가 만든 것으로 전해지는 지름 36.5cm의 놋쇠 원반으로 된 성도도 있다.
서양식 해시계의 도입.
신법지평일구.
인조 14년(1636)에 도입된 해시계다. 이것은 탕약망의 시헌역법에 의하여 명(明)의 이천경(李天徑)이 제작한 것인데, 그 구조는 앙부일구(仰釜日晷)를 전개하여 평면 위에 옮겨 놓은 것과 꼭 같다. 따라서 이 해시계는 고대 그리스의 펠레키논(Pelekinon) 해시계와 같은 종류의 아라비아해시계의 전통과 곽수경(郭守敬)의 앙부일구의 영향을 받은 것이라 하겠다. 이 평면(平面, 水平) 해시계는 18세기에 한국에서 또 하나가 제작되었는데, 그것들은 지남침을 붙여서 휴대용으로도 제작되었다. 이 해시계들에는 삼각동표(三角銅表)가 시표(時標)로 붙어 있다.
간평일구와 혼개일구.
정조 9년(1785)에 만들어진 해시계들이다. 이에 대해서는 남병철(南秉哲)의 &lt;의기집설(儀器輯說)&gt; 간평의(簡平儀) 혼개통헌의설(渾盖通憲儀說)에 상세히 설명되어 있는데, 간평의(簡平儀)는 웅삼발(熊三拔, Sabbathinde Ursis)의 간평의설에 의하여 제작된 것이라 하였다. 그것은 앙부일구를 그대로 평면에 찍어 놓은 것과 같고, 혼개일의(渾盖日儀)는 명(明)의 이지조(李之藻)가 찬수(撰修)한 &lt;혼개통헌도설(渾盖通憲圖說)&gt;에 의해서 제작된 혼개통헌의(渾盖通憲儀)가 그것이다. 이 두 시계들은 각각 13종(種)의 측정이 가능하다.
강윤의 해시계.
고종 18년(1881)에 서양식 천문학의 영향을 받아 강윤(姜潤)이 제작한 서양식 평면일구(平面日晷)이다. 시반(時盤)은 반원(半圓)의 주시각(晝時刻)으로, 시각(時刻)마다 초정(初正)이 찍혀 있는 3각동표(銅表)의 시표(時標)의 남쪽에 24방위가 소원(小圓)에 새겨 있고, &lt;북극고(北極高) 37도39분15초&gt;라고 한 양의 북극고도를 전자체(篆字體)로 새겨 놓았다. 이 해시계는 서양 고대·중세의 전통적 해시계가 중국 해시계의 전통 속에 여과(濾過)되어 나온 것이라 할 수 있다 이것은 중국식 시제에 따른 조선시대 해시계의 마지막 산물(産物)이었다. 이러한 평면일구는 휴대용으로도 만들어졌는데 접을 수 있는 3각시표(三角時表)와 지남침이 달려 있다. 조선말 서구의 신과학문화를 직접 받아들여 아라비아 숫자를 공용하게 되고 종래의 전통적 12시각제가 서양식 24시간제로 바뀌자 해시계는 그 시제(時制)에 맞게 제작되었다. 그것은 시반에 아라비아 숫자로 아침 6시에서 12시, 그리고 계속해서 오후 1시에서 6시까지의 12시간의 주시각(晝時刻)을 나타낸 13선(線)이 그어졌다. 이러한 형식의 해시계는 한말에 휴대용으로도 제작, 사용되었는데 이것이 한국에서 제작된 마지막 해시계이다.
조선후기의 역법.
임진왜란 후 중국에서는 청이 일어나 1636년에 시헌력으로 개력(改曆)을 하니 조선에서도 김육(金堉), 김상원(金尙苑) 등의 노력으로 효종 4년(1653) 시헌력을 그 다음해부터 시행하기로 결정하였다. 영조 48년(1772)에는 칠정백중력(七政百中曆)을 시헌역법으로써 편성하여 시헌칠정백중력을 간행하여 사용하였는데 그것이 정조 5년(1781)에서 끝나게 되니 정조 4년(1780)에는 백중력(百中曆)을 만들어 대통역법(大統歷法)과 시헌역법을 함께 실어 간행하고, 그것을 바탕으로 정조 6년(1782)에는 천세력(千歲曆)을 만들어 간행하였다. 또한 남병길(南秉吉)은 천문역법을 배우는 학생들이 가장 어려워하는 시헌역법의 산법(算法)을 가르치기 위한 교과서로서 &lt;시헌기요(時憲紀要)&gt; 2권 2책을 저술하여 철종 11년(1866)에 간행하였다. 고종 31년(1894) 11월에는 서양의 태양력을 쓰되 시헌력을 참용(參用)하기로 결정하고 공식적으로는 태양력을 시행하였으나 절후(節侯)와 기진(忌辰)·생일(生日) 등의 행사에는 모두 시헌력을 그대로 썼다. 광무(光武) 8년(1904) 천세력(千歲曆)을 개정하여 만세력(萬歲曆)으로 하고 널리 간행하였다.
북극고도의 측정.
천체의 출몰시각은 관측자의 위도 즉 북극출지(北極出地) 또는 북극고도와 천체의 적위(赤緯)에 의하여 결정된다. 그러므로 역대왕조의 천문대는 먼저 그 관측지점의 정확한 북극고도를 측정하였다. 그러나 지금까지 그 수치가 전해지는 것은 고려의 도성이었던 송도(松都)의 북극고도가 고려 북극고(北極高) 38°1/4이라고 &lt;원사(元史)&gt; 천문지(天文志)에 기록되었고, &lt;이조실록&gt;에 세종대에 측정한 한양북극출지(漢陽北極出地) 38°소여(少與)가 있고, 가장 정확한 것은 숙종 39년(1713)에 청(淸)의 천문학자 목극등(穆克登)이 5명의 역관(曆官)을 데리고 와서 측정한 한양북극고 37°39′15″로 확정한 수치이다. 고려와 세종대의 수치는 주천(周天)을 365°로써 측정한 것이므로 그것을 360°로 환산하면 37°41′을 얻게 되니 숙종 39년에 측정한 것과 거의 일치한다. 전국 각지의 북극고도는 정조(正祖) 16년(1792년)에 측정되었는데 각 도의 주(州)·군(郡)에 이르기까지가 확정되었으며, 그 수치는 다음과 같다. 한성부 37°39′15″, 공주목 36°6′, 대구부 35°21′, 전주부 35°15′, 해주목 38°15′, 원주목 37°6′, 평양부 39°33′.
임진왜란 이후의 관측기록은 인조 14년(1636) 이후 고종(高宗) 26년(1889)까지의 서울의 강우량을 빠짐없이 기록한 &lt;기우기청등록(祈雨祈晴謄錄)&gt;에서 찾아볼 수 있다. 그 중 영조 46년(1770) 이전의 기록은 모두 수표(水標)에 의한 측정 기록이었다. 천문과학의 새로운 기운이 싹트기 시작한 영조(英祖)대에 이르러 전란으로 인하여 오랫동안 잊어버렸던 측우기의 필요성을 절감하게 되었으므로 영조 46년(1770) 5월 세종 때의 제도(制度)에 따라서 측우기를 만들었다. 이 측우기들은 동(銅)으로 만들었는데 그 크기와 규격은 세종 24년(1442)의 것과 동일하였다. 측우대는 높이 46 cm, 나비 37cm로 지름 16 cm, 깊이 4.3cm의 구멍이 파져 있고 대석(臺石)의 전면(前面)과 후면의 중앙에 각각 '測雨臺'라고 써놓았고 뒷면 왼쪽에는 '乾隆庚寅五月造'라고 병기하였다. 이렇게 측우기에 의한 강우량의 측정은 근 2세기 만에 다시 부활되었고, 더욱 정비되었다. 즉 &lt;서운관지(書雲觀志)&gt;에 의하면 강우량의 관측 및 보고는 세종대에는 5월부터 9월까지의 미작기간(米作期間)에만 측정하였지만 영조 46년(1770) 재흥(再興) 후에는 매일 2회에 걸쳐 연중(年中) 관측케 하였다. 정조(正祖)대에는 정조 6년(1782) 6-7월경에 계속되는 한발(旱魃)에 대한 대책에 부심한 나머지 측우기를 만들어 창덕궁 이문원 앞마당에 설치하였다. 그 대리석 석대에는 측우기 제작의 의의를 표시하는 내용의 명문이 새겨져 있다. 유교적 왕도정치(王道政治)의 이념에서의 기우(祈雨)를 위한 하늘에의 호소를 목적으로 제작된 측우기는 이 밖에도 순조 11년(1811) 신미(辛未) 2월의 제작 연대가 새겨진 현 인천측후소 소재의 측우대가 있고, 헌종 3년(1837)에 제작된 현 공주 박물관 소장의 측우기가 있다.
강우의 예보.
농민들에게는 일기의 변화, 특히 강우를 예측하는 것은 농사와 매우 중요한 관련이 있었으므로 예로부터 비와 바람을 예측하는 일은 농가 점후(農家占候)로서 경험적으로 전하여 내려왔다. 각종 농서에는 농가 점후법을 대개 기술하였는데, 이제 박세당(朴世堂) 원저의 《증보산림경제(增補山林經濟)》)에 의해 전해지는 농가점후 몇 가지를 참고로 들어 본다.
이 밖에 노을(霞)·무지개·벼락과 번개·서리·눈·얼음·안개 또는 각종 생물의 생태(生態)를 보고 알아내는 법이 있었다. 이러한 점후법(占候法), 즉 일기의 예측법은 과학적인 기상학과는 물론 거리가 먼 것이라고 할 수도 있으나 그들은 비의 원인이 어떤 구름에서 비롯된다는 사실을 알고 있었으며, 풍향과의 관계를 따져 보려 했고, 대기압과 습도의 변화와 강우의 관계를 북이나 종(鐘) 또는 금석 표면의 상태 변화로 표현했음을 알 수 있다. 이러한 소박한 표현을 통해 기상의 변화를 파악한 옛 사람들의 경험론을 현대 기상학의 이론에 입각하여 분석해보는 것도 결코 무의미하지는 않을 것 같다.
활차와 녹로.
활차는 도르래의 일종이었고, 녹로는 오지그릇을 만들 때 회전축(回轉軸)을 이용하여 모형과 균형을 잡는 일종의 물레이다. 녹로에는 도차(陶車)나 선차(旋車) 등이 있다. 그러나 예전에는 회전축에 끈을 감아서 돌리는 기계는 모두, 즉 공작기계의 종류이든 회전에 의하여 물건을 들어 올리거나 내리는 활차이든, 녹로라고 통칭되었다. 한국에서 활차, 즉 도르래가 처음 사용된 것은 삼국시대부터이며 여러 사원(寺院)에서 당간(幢竿) 끝에 달아서 불가(佛家)의 깃발을 게양할 때 사용되었다. 정조 18년(1794) 정약용(丁若鏞, 1762-1836)은 화성(華城)의 축조공사에 많은 활차를 써서 거중기(擧重器)라는 이름으로 불리던 기중기(起重機)를 만들어서 큰 돌이나 나무기둥을 들어올려 공사를 능률적으로 진행시켰다.
도량형의 제도는 세종대에 완전히 확립되었는데, 임진(壬辰)·병자(丙子)의 두 차례에 걸친 큰 전란(戰亂)으로 금속제 기준척(基準尺)이 모두 유실되어 다시 문란하게 되었다. 난후(亂後) 혼란했던 경제상태가 다소 수습되어 가자 먼저 도량형의 재정비가 시급했으니, 숙종 41년(1715) 2월 호조(戶曹)에 명하여 동(銅)으로 두곡(斗斛)을 주조(鑄造)하여 각도에 보냈다. 그것은 중국의 제도를 본따서 밑이 넓고 위는 좁고, 체(體)가 작고 높게 해서 부정(不正)을 막으려 하였다. 그러다가 영조(英祖)는 16년(1740)에 다시 두곡(斗斛)을 세종대의 제도에 따라 정비·교정케 하고, 4월에는 삼척부(三陟府)에 소장되었던 세종대 포백척(布帛尺)을 기준으로 모든 척도를 교정케 함으로써 도량형은 완전히 재확립되었고, 이어 영조 20년(1744)에 &lt;속대전(續大典)&gt;을 간행하여 다시 강력히 법제화되었다. 그러나 조선 말의 사회적 혼란은 점점 도량형의 문란을 가져와 광무(光武) 6년(1902)에 일본법(日本法)과 미터법을 함께 채용할 즈음에 이르러서는 '마을마다 말(斗)의 크기가 다르고, 집집마다 자(尺)의 길이가 다를 정도'였다.
석빙고.