조선·기계공학

배를 만들 때 가장 어려운 것은 판자를 «어떻게 붙이는가»입니다. 쇠못은 바닷물에서 삭고, 삭으면 구멍만 남습니다. 한선은 나무못과 홈으로 이 문제를 풀었고, 그 선택이 수리 방식과 배의 수명까지 바꿔 놓았습니다.

활은 에너지를 저장했다 내보내는 장치이고, 화살은 그 에너지를 «목표까지 실어 나르는» 장치입니다. 그런데 화살은 발사 순간 활대를 피해 휘면서 나갑니다. 이 현상이 왜 생기고, 무엇이 그것을 다루는지 정리했습니다.

날아가서 터지는 무기를 만들려면 언제 터질지를 정할 수 있어야 합니다. 조선의 이 무기는 그 조절을 도화선 길이가 아니라 감는 횟수로 했습니다. 나무 심지 하나가 시간을 재는 부품이 된 구조를 들여다봅니다.

솥은 무쇠로 만들고 칼은 시우쇠로 만듭니다. 같은 철인데 왜 다른 이름으로 부르고 다른 물건이 되는지, 그 차이가 어디서 오는지를 보면 조선 문헌의 철 관련 용어가 갑자기 읽히기 시작합니다. 열쇠는 탄소 함량 몇 퍼센트의 차이입니다.

조선 군선의 밑바닥이 평평했던 것은 기술이 모자라서가 아니라, 조차가 크고 갯벌이 넓은 바다에서 배를 운용해야 했기 때문이다. 평저선은 속도와 직진 안정성을 내주는 대신 제자리 선회를 얻었고, 그 선회 성능이 화포 운용 방식을 바꿨다. 배의 바닥 모양 하나가 전술의 형태까지 밀고 올라간 사례다.

화약 세 성분 중 황과 숯은 구하면 된다. 질산칼륨은 구할 데가 없다. 한반도에 천연 초석 광상이 없었기 때문에, 조선은 민가의 흙을 파다가 미생물이 만들어 둔 질산염을 긁어모아야 했다. 화력의 상한을 결정한 것은 대포가 아니라 이 공정이었다.

1429년 통신사 박서생이 일본에서 본 수차를 보고했고, 세종은 모형을 만들어 전국에 뿌렸다. 그런데 보급은 실패했다. 기계가 나빠서가 아니라, 조선의 하천과 농가의 형편이 그 기계를 받아낼 조건이 아니었기 때문이다.

각궁은 물소뿔·소힘줄·대나무를 겹쳐 만든 복합궁이다. 뿔은 눌리는 면에, 힘줄은 늘어나는 면에 붙인다. 짧은 활이 큰 에너지를 저장하는 이유와, 접착제가 생선 부레라 장마철에는 만들 수 없었던 대가를 함께 정리한다.

신기전은 활로 쏘는 화살이 아니라, 화살대에 묶인 약통이 연소 가스를 뒤로 뿜어 스스로 날아가는 추진식 화살이었다. 화차는 그 화살 수십 발을 한 틀에 꽂아 동시에 내보내는 다연장 발사대였다. 명중률 대신 제압 범위를 택한 이 설계를 공학의 언어로 분석한다.

거북선의 원형이자 조선 수군의 주력 전투함이었던 판옥선은 바닥이 평평한 배였다. 이 선형은 속도와 직진 성능을 희생하는 대신 얕은 물에서의 운용과 제자리 선회를 얻었고, 그 특성이 포격 전술을 사실상 결정했다. 선체 구조가 전술을 어떻게 강제하는지 공학의 언어로 읽는다.