과학 돋보기-영리한 물시계

'꼬끼오 꼬고…' 지금 생각하면 우습지만 삼국시대에는 사람이 직접 닭 울음소리를 내어 시간을 알렸다. 고려시대에는 사람이 큰 목소리로 시간을 알리고 또 시간을 쓴 종이를 벽에 붙였다. 이를 보면 우리 조상들은 아주 오래 전부터 시간을 측정하고 천체를 관측했다.

시간과 날짜, 계절, 기후의 변화, 하늘의 움직임을 관찰하는 과학기기들은 조선시대 세종 때 이르러 19종이 제작되는 등 과학의 르네상스를 맞았다.

시간을 정확히 안다는 것은 농사 정보에서부터 주민의 통제, 전쟁의 승리 등을 위해서 중요했다. 막대를 세워놓고 그림자를 이용한 해시계나 물시계의 역사는 아주 오래됐다. 서양의 경우 최초의 물시계는 바닥에 작은 구멍을 뚫어 물통에 올려놓는 바가지가 가라앉는데 걸린 시간을 측정했다. 해시계는 구름이 끼고 비가 오면 쓸모가 없다. 밤에 물시계를 맡은 군사가 졸다가 시간을 알리는 때를 놓쳐 처벌되는 등 물시계 또한 불편한 점이 많았다.

세종 때 장영실은 '스스로의 힘으로 친다'는 한층 업그레이드된 물시계인 자격루를 만들었다. 자격루는 수압에 따라 떨어지는 물의 양이 달라지지 않게 수위조절이 가능하다. 또 부력을 이용해 잣대가 올라가면서 쇠구슬을 굴리고 지레와 링크장치를 이용해 인형, 종, 북, 징 등으로 시간을 알리는 자동시보장치 기능을 갖췄다. 현재 만 원짜리 지폐에 나오는 물시계는 장영실이 만든 자격루가 아니라 중종 때 새로 만든 것으로 자동시보장치가 없어지고 물통 5개만 남은 것이다.

오늘날 세계적으로 쓰이는 국가표준 시계는 원자의 진동주기를 이용한 세슘(Cs) 원자시계로 3천 년에 1초의 오차를 보일 정도로 정밀하다.

△플라톤의 알람시계 만들기

준비물 : 물, 원통, 페트병, 구슬10개, 구리쟁반

① 페트병을 잘라 구슬을 담고 원통 위에 매단다.

② 구리쟁반을 원통 밑에 놓는다.

③ 물을 원통에 가득 떨어뜨린다.

④ 그릇이 뒤집어져 구슬이 쟁반위로 쏟아진다.

송은경 (와이즈만 대구중부센터대표)