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A STUDY ON THE PROJECTION METHOD OF THE 「HON-CHON-JEON-DO」

「혼천전도」의 투영법 고찰

  • KIM, K.T. (Department of Astronomy and Space Sciences Chungnam National University) ;
  • CHO, YONGHAN (Department of Astronomy and Space Sciences Chungnam National University)
  • Received : 2018.11.23
  • Accepted : 2019.04.03
  • Published : 2019.04.30

Abstract

"Hon-Chon-Jeon-Do" is a woodcut star map with the size of $79.4cm{\times}127.5cm$, and was widely disseminated as it was made into a set with Kim, Jung Ho's "Yeoji-Jeon-Do". This study confirmed that Yixiang kaocheng xubian ("의상고성속편") star catalogue was used as a source to produce the star map, and the stereographic projection was applied with the projection center being the mid-point (Q) between the celestial and ecliptic north poles. The 'mid-circle' around the Q is arisen between the equator and the ecliptic, and on this circle, the hour angle and the ecliptic longitude of a star can be marked using the same scale. This means that the hour of the day and the season of the year can be read on the same dial of the mid-circle, and the application of this character in the practical use was the key point of the star map production. By observing either transits or positions of the 28 xiu (宿), it is easy to find the corresponding season and time by simply reading the dial on the mid-circle. This is just the function of a portable almanac and thus by disseminating it widely, the convenience of the people would have been promoted. For this reason, it can be stated that "Hon-Chon-Jeon-Do" was a practical astronomical tool which was produced by the western astronomical projection method and was used to find time and season. Choi, Han Ki and Kim, Jung Ho are strong candidates for the makers of this star map. The time of production is estimated to be 1848 ~ 1857, and "Hon-Chon-Jeon-Do" could be regarded as a good contributor to popularization of astronomy in the late Joseon Dynasty.

Keywords

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Figure 1. 「혼천전도」의 전체 모습(자료 서울역사박물관 제공). 실제 크기는 가로 79.4 cm 세로 127.5 cm 이며 목판본으로 한지에 인쇄된 것이다. 자세한 내용은 본문을 참고.

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Figure 2. 「혼천전도」 상에서 Q 점을 극으로 삼아서 측정한 거극 길이와 현대 카탈로그에서 얻은 실제 별의 1850년도 Q 점 거극도를 비교했다. 별들의 개수는 모두 98개로 이들은 28수에 속한 별들과 그리고 백조자리, 독수리자리, 사자자리, 큰곰자리, 거문고자리 등 북반구의 대표적인 별자리의 것들로서「혼천전도」상에서 확인하고 측정했다. 1850년도 거극도는 이들 별들의 J2000년 카탈로그 값을 사용해서 1850년도 북극으로 세차운동 변환을 시킨 후 Q 점으로 좌표 변환을 해서 Q 극으로 해서 측정된 거극도 값들이다. Y 축은 임의 단위(cm)이다. 그림에 보인 바와 같이「혼천전도」상에서 측정된 거극 길이는 실제 별의 거극도에 대해 비선형적으로 나타나서 점선으로 그린 직선 위로 팽창하는데 이는 「혼천전도」 투영법이 평사투영법일 가능성을 시사해준다. 실선은 평사투영법이라면 따라야 하는 L(θ) 그래프인데 (본문에 설명 참조) 거극 길이가 거극도 90도 근처에서는 잘 맞지만 거극도가 작거나 또는 아주 클 때는 맞지 않는 경향을 볼 수 있다. 결국「혼천전도」는 점선을 따라야 하는 고법투영도 아니며 L(θ)를 따르는 평사투영법도 아닌 어중간한 모습으로 그려지는 것을 볼 수 있다. 자세한 내용은 본문을 참고.

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Figure 3. 「천상열차분야지도」상의 거극 길이와 현대 카탈로그에서 얻은 실제 별의 1395년도 거극도를 비교했다. 별들의 개수는 모두 89개로 28수의 별들과 백조자리, 독수리자리, 큰곰자리 등 북반구의 대표적인 별자리의 것들을 확인하고 측정했다. 1395년은 천상열차분야지도의 제작연도에 가장 가까운 값으로 택한 연수다. 1395년 거극도를 얻는 방법은 그림 2의 설명을 참조할 것. Y 축은 임의 단위(cm)이다. 천상열차분야지도는 고법천문도에서 기대했던 바와 같이 거극도 값과 거극 길이가 정비례한다.

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Figure 4. 「황도남북양총성도」상의 황극 거극 길이와 현대 카탈로그에서 얻은 실제 별의 1850년도 황극 거극도를 비교했다. 별들의 개수는 모두 96개로 28수의 별들과 백조자리, 독수리자리, 사자자리 등 북반구의 대표적인 별자리의 것들을 확인하고 측정했다. 1850년도 거극도를 얻는 방법은 그림 2를 참조할 것. 황도남북양총성도는 평사투영법으로 그려진 천문도이다. 그래프는 거극도 90도를 기준으로 그렸다. Y 축은 임의 단위(cm)이다. 거극 길이는 90도를 기준으로 전에는 더 짧게(직선 아래로), 후에는 더 길게(직선 위로) 나타난다. 이는 평사 투영법의 전형적인 특성인데「혼천전도」상에서 보는 그림 2의 모습과 유사하다.

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Figure 5. 「혼천전도」에서 측정한 경도와 세차운동과 좌표변화 후의 현대 카타로그 경도 값을 비교했다. 도합 47개 별의 경도를 임의의 기준경도에 대한 경도 차이를 나타낸 그래프이다. 기준 경도는 임의의 경도이며 이는 춘분 기준으로 60도 선과 240도 선으로 했다. 직선은 y = x 그래프이다. 그림에 점들은 정비례하는 양상을 보이는데 이는「혼천전도」에는 Q 극 경도가 왜곡이 없이 제대로 나타난다는 것을 뜻한다. 이는 투영의 결과 남북위도 방향으로 늘어나는 율과 동일한 율로 동서편도방향도 늘어난다는 것을 의미하는데 곧 평사투영법의 특징과 부합된다.

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Figure 6. 「혼천전도」에 읽은 경도값이 믿을만한지를 나타내는 그림이다. 도합 52개의 별을 택해서「혼천전도」에서 읽은 경도값과 현대 카탈로그에서 세차운동과 Q 점 좌표변환 후에 얻은 경도 값을 비교했다. 일부 별들을 제외하면 대부분은 측정 경도가 실제 경도와 ±5도 이내에 있다. 오차가 크게 나타나는 별들은 투영 오차라기보다는 판각 오차로 보인다.

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Figure 7. Q를 투영의 중심으로 하고 평사투영을 했을 때, P와 K에 대해서 그려진 구면좌표계의 그리드를 보여주었다(P는 북극, K는 황극, Q 극이다). 황도와 적도는 각각의 극에 대해서 대원으로 나타난다(노란색은 황도, 빨간색은 적도, 파란색은 '중간원'). 둘레의 숫자는 적경(황경)으로 천구에는 반시계방향으로 나타나나 평사투영에는 시계방향으로 나타난다. 그림에 보는 바와 같이 '중간원'에는 세 선이 일치한다; 황경 곡선과 적경 곡선과 Q 극에서 나온 경도선이 일치한다. 따라서 '중간원' 근처에 있는 천체, 곧 행성이나 28수의 경도값을 측정하려면 Q 극에서 방출되는 직선의 경도값과 비교하면 되는데 이 값은「혼천전도」띠에 기록되어 있다. Q 경도가 직선형이어서 손쉽게 알 수 있으며 띠에서는 황도값과 시간값을 한꺼번에 읽을 수 있다. 이렇게 Q 점 투영은 종전까지는 경도선이 곡선형이라서 측정도 어렵거니와 값도 시간값과 황경값을 따로 따로 읽어야 했던 것을 용이하게 만들어주므로 제작자가 이에 착안해서「혼천전도」를 실용 천문의 도구로 만들었다고 추정된다. 자세한 내용을 본문을 참고.

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