• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제34권2호
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• pp.171-182
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• 2017

In this study, the internal structure of a Heumgyeonggak-nu (欽敬閣漏) was designed, and the power transmission mechanism was analyzed. Heumgyeonggak-nu is an automated water clock from the Joseon Dynasty that was installed within Heumgyeonggak (欽敬閣), and it was manufactured in the $20^{th}$ year of the reign of King Sejong (1438). As descriptions of Heumgyeonggak-nu in ancient literature have mostly focused on its external shape, the study of its internal mechanism has been difficult. A detailed analysis of the literature record on Heumgyeonggak-nu (e.g., The Annals of the Joseon Dynasty) indicates that Heumgyeonggak-nu had a three-stage water clock, included a waterfall or tilting vessel (欹器) using the overflowed water, and displayed the time using a ball. In this study, the Cheonhyeong apparatus, water wheel, scoop, and various mechanism wheels were designed so that 16 fixed-type scoops could operate at a constant speed for the water wheel with a diameter of 100 cm. As the scoop can contain 1.25 l of water and the water wheel rotates 61 times a day, a total of 1,220 l of water is required. Also, the power gear wheel was designed as a 366-tooth gear, which supported the operation of the time signal gear wheel. To implement the movement of stars on the celestial sphere, the rotation ratio of the celestial gear wheel to the diurnal motion gear ring was set to 366:365. In addition, to operate the sun movement apparatus on the ecliptic, a gear device was installed on the South Pole axis. It is expected that the results of this study can be used for the manufacture and restoration of the operation model of Heumgyeonggak-nu.

• 천문학논총
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• 제34권3호
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• pp.31-40
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• 2019

보루각루를 발전시킨 흠경각루는 세종이 계획하고 장영실이 제작했다. 1438년에 완성한 흠경각루는 수격식 혼의와 혼상의 동력 발생 방식(Lee & Kim, 2012; Mihn et al., 2016)을 채택하였을 뿐만 아니라, 보루각루에서 검증된 구슬 신호 방식과 방목장치를 개량한 걸턱 신호를 활용한 것으로 추론된다. 비록 흠경각루의 내부 구조에 대한 자세한 기술은 없지만, 가산의 상층, 중층, 하층에서 시각에 따라 운행되는 시보시스템 모델을 구체적으로 제시하였다. 본 연구의 흠경각루 모델은 수차의 회전 동력이 기륜 주축에 연결된 세 기륜(4신기륜, 시보기륜, 12신기륜)의 회전력을 기반으로 각종 인형들을 작동시키는 메커니즘으로 구현하였다. 흠경각루 시보시스템 모델을 통한 작동구조와 주요 특징을 정리하면 다음과 같다. 첫째, 4신기륜은 걸턱과 지레를 이용해 4신옥녀의 종을 치고, 4신이 90℃씩 회전하도록 구성했다. 둘째, 시보기륜에서 주전의 역할과 기능을 갖도록 12시진·5경·5점의 걸턱, 밀쇠, 구슬키잡이를 설치해 구슬신호를 발생시키고, 구슬신호 분배기를 통해 경점시간을 알렸다. 셋째, 12신기륜에서 걸턱, 마중쇠, 저울쇠 등을 설치해 12신옥녀와 12신의 작동을 제어했다. 보루각루를 더욱 발전시킨 흠경각루에서는 걸턱, 지레, 주전, 구슬 신호 등을 적용하여 이슬람의 기술요소를 다양한 방식으로 확장하여 적용했다. 이러한 전통은 17세기 조선의 혼천시계 제작 방법에서도 그대로 계승되었다.

• 천문학회보
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• 제42권2호
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• pp.69.2-69.2
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• 2017

우리는 2016년 6월부터 세종시대 흠경각루 복원 프로젝트(사업명: 장영실 자동물시계 옥루의 전시융합콘텐츠 개발 및 활용 연구, 한국연구재단)를 진행하고 있다. 흠경각루는 세종대에 장영실이 제작한 보루각루의 제작(1434년)이후 4년여 만에 새롭게 제작(1438년)한 또 다른 자동물시계이다. 총 3년간의 연구를 통해 세종시대의 흠경각루('옥루'로도 부름)에 대한 상세 설계도면의 작성, 프로토타입(prototype) 제작, 전시융합콘텐츠와 과학교재 개발을 진행하게 된다. 현재 1차 년도 연구사업을 통해 내부구성에 따른 동력시스템에 대한 설계와 제작이 진행되었다. 물시계로부터 공급된 물이 수차를 움직이게 하고 회전 기륜을 작동시켜 각 층의 시보인형이 작동하는 동력을 발생시킨다. 가장 위층의 천륜은 혼천의를 구동시켜 태양의 일주운동 및 연주운동을 재현하여 보여주도록 했다. 향후 2차 년도의 연구를 통해 세부 시보인형에 대한 작동메커니즘을 실시설계하고, 흠경각루 외형에 해당되는 가산을 디자인하는 일들이 진행될 예정이다. 이 연구의 최종 단계에서는 흠경각루의 복원 모델을 제시하게 되며, 전시를 통한 체험 활동과 영상콘텐츠가 접목된 천문시계 전시물로 활용될 예정이다.