공학

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족답식 탈곡기
표면에 급치가 한줄씩 어긋나게 박힌 원통의 옆에 톱니바퀴가 달려 있는데 이것이 발판에 연결된 크랭크에 의해 움직여 돌아가게 된다.이 돌아가는 통에 이삭을 접근시키면 알곡이 급치에 걸려 이삭과 분리된다.

조면기
톱니를 가진 원통과 목화씨보다 작은 홈이 나있다. 원통이 회전하면 원통에 박혀있는 톱니의 끝이 홈 위에 있는 목화솜이 걸려 홈을 통해 밖으로 뽑아내고 씨는 홈 위에 남게 된다.

방적기
섬유로부터 실을 만드는 기본원리는 섬유를 꼬으면서 잡아당기는 것이다. 전통 물레에서는 가락이 돌아가면서 섬유를 꼬아 당기면서 실을 뽑아내는데 얇은 실을 만드려면 이 과정을 반복해야 했다. 한 가락을 돌려 실을 뽑아내는 건 효율이 없으니 제니 방적기처럼 여러 가락을 한꺼번에 돌리도록 만들자. 자동화를 원한다면 물레를 물레방아로 돌리도록 하자.

방직기
방직기의 경우, 기존의 베틀을 개량하는 방향이 편하다. 실제 역사에서도 그랬다. 우선 베틀로 천을 짜는 과정은 간략하게 보자. 끌신을 신은 발을 당겨 날실을 위로 끌어올리고 바디를 잡아 당겨 실을 골라 북이 지나갈 길을 만든다. 오른손으로 북을 오른쪽에서 왼쪽으로 통과하면서 날실에 씨실이 걸려 천이 짜인다. 이때 왼손으로 북을 잡고 전에는 당긴 발을 앞으로 내밀면서 오른손으로 바디를 잡아 당기면 실이 고르면 새로운 북길이 생기는데, 왼손으로 잡고 있는 북을 오른쪽으로 움직여 오른손으로 잡는다. 이같은 동작을 반복하는 것이다.

이 때문에 천의 너비가 천짜는 사람의 팔 길이보다 길어질 수 없고 직조 속도 또한 느릴 수 밖에 없었다.

이래서 나온 것이 플라잉셔틀이다. 의외로 원리가 간단한데 베틀의 양 옆에 북이 놓이는 나무상자를 만들고 그 사이에 북이 지나가는 나무통로를 만든다. 북에 줄을 달고 도르래를 이용해 오른쪽으로 당기면 북이 오른쪽의 나무상자까지 달려나가고, 왼쪽으로 당기면 왼쪽의 나무상자까지 달려나가면서 씨실을 날실에 건다. 이러면 양 손이 각각 바디와 북을 움직이기 때문에 훨씬 빠르고, 기존보다 넓은 천을 짤 수 있다.

물론 조선의 전통 베틀은 유럽식 전통 베틀보다 비효율적이니 개량이 많이 필요하다. 그 중 하나가 끌신인데, 오직 한 발만을 놀리기 때문에 피로가 편중된다. 유럽식 베틀처럼 두 개의 페달을 통해 양 발로 날실을 움직이게 하면 훨씬 나을 것이다.

풀무
일종의 원심펌프로 회전날개를 돌려 생기는 유체의 원심력을 활용한 펌프이다. 흡입관을 통해 회전날개 중심부에 들어온 유체는 날개 사이를 통과하면서 회전력을 받아 압력이 증가하게 된다.

제철 시 산소공급으로 사용할 수도 있고, 공기대신 물을 움직이게 하면 펌프가 된다.

물레방아
사람과 가축의 힘 대신 물을 이용해 동력을 얻는다. 한국인에게 물레방아의 이미지는 방아간 정도로 그치지만, 유럽에서 물레방아는 공장을 가동하기 위한 중요한 동력원으로 쓰였다. 중세유럽의 경우 제지소, 모직물 가공, 재목소, 대장간 등에 물레방아를 활용하였으며, 이러한 공장들은 도시를 중심으로 밀집하는 경향을 보였다. 물레방아는 기술적으로 크게 힘든 난이도가 아니면서 산업을 발달시키는데에 중요하다.

한편 물레방아의 이용에서 중요한 것은 크랭크이다. 회전에너지를 왕복에너지로 바꾸는 크랭크 또한 간단한 개념이지만 기술의 보급에서 중요한 역할을 했다. 중세유럽의 농업혁명에서 크랭크를 이용한 농기구는 농업의 기계화 및 기술의 대중적 보급을 이끈 견인차였다. 씨앗, 비료 등을 뿌리는 데에도 사용할 수 있으며, 우리에게 친숙한 물레방아 또한 크랭크를 활용한 기술이며, 산업혁명의 이정표라고 할 수 있는 증기기관도 왕복에너지를 크랭크를 통해 회전에너지로 바꾸는 개념이었다.

기본적으로 전근대의 도시들은 강가를 중심으로 형성되기 때문에 물레방아를 사용할 동력은 구하기 용이한 편이다. 하지만 한양의 경우 청계천의 수량이 물레방아를 돌리기에 불충분할 가능성이 있다. 허나 평양의 대동강, 개성의 예성강, 대구, 부산의 낙동강, 진주의 남강, 목포의 영산강 정도의 수량이라면 물레방아 공장을 만들기에 충분하고도 남는다.

망원경
조선시대 기술력으론 자연 수정을 갈아 볼록렌즈로 만드는 것이 한계이므로 망원경 제작에도 어려움이 있다. 볼록렌즈 두개로 이루어진 케플러식 망원경을 만들수 있겠지만 도립상이므로 사용하기 불편하고, 결국 금속 거울 두개와 볼록렌즈 하나를 이용한 뉴턴식 반사 망원경을 만드는 것이 제일 나을 것이다.

인쇄술


활자개량

기존 조선의 활자는 한글도 미리 완성된 글자를 새겨서 찍어냈다. 이런 식의 활자 제작은 한글의 특색을 살릴 수 없다. 만들어야할 활자가 많아지기 때문이다. 그러므로 공병우식 탈네모꼴 활자를 개발해야한다.

탈네모꼴 활자는 훈민정음의 제자 원리에 따라 활자를 제작한 다음 짜맞추면 된다. 이러면 완성된 글자를 하나하나 만들던 기존 조선의 활자제작 방식보다 훨씬 효율적이다.

인쇄기

구텐베르크는 포도압착기를 개조해 인쇄기를 만들었다. 활판 위에 종이를 올려놓고 사람의 손으로 눌러 찍는것보다 평판을 이용해 고른 압력이 가해져 깔끔하고 빠른 인쇄를 선보인 것이다. 지렛대의 원리를 이용하든 롤러압착식을 이용하든 고른 압력을 통해 인쇄가 찍히도록 하자. 여기서 잉크의 문제가 발생하는데 먹물과 같은 기존 수성잉크보다는 들기름같은 건성유에 그을음이든 숯가루든 탄소를 섞어 유성잉크를 만들어야 인쇄가 편할 것이다.

종이

인쇄술에 종이는 빠질 수 없다. 조선의 한지는 질이 매우 좋지만 재료가 한정되어있는데다가 만드는 과정도 번거롭다. 한마디로 고급지라는 소리다. 대량양산을 노릴 거면 저급지로 충분하다. 아무 나무나 베어다가 껍질을 벗겨내고 나무속을 간다. 부순 섬유질을 황산에 넣어 표백와 분해를 하자. 물로 산기를 씻어내고 이걸 황촉규와 같은 점액성분과 함께 물에 넣고 섞어 준 다음에 발로 건져내어 수분을 제거한다.

질이 아주 나쁘면 장약자루나 포대자루로 쓰면 되고, 그럭저럭 인쇄용으로 쓸 수 있는 질이라면 이걸 이용해 책을 대량양산하자. 신문을 만들어보는 것도 좋을 것이다. 일간지나 주간지는 무리고 월간지를 노리자.

만약 한자가 아니라 훈민정음만 사용했다고 딴지를 거는 인물이 분명히 나올 것인데, 한자 활자 만드는 것이 힘들다는 걸 강조하자.

판스프링
조선의 야금술로 취성와 연성이 적으면서 탄성이 뛰어난 고탄소강을 만드는 건 어렵다. 그렇기 때문에 철판을 여러 겹으로 겹쳐 만든 판스프링을 사용해야 한다.

재료를 겹쳐 만든다는 발상은 각궁 제작에도 쓰니까 만드는데 어려움은 없을 것이다.

코일 스프링을 이용한 서스펜션이 없어도 판스프링만 달아줘도 마차의 승차감은 한결 나아질 것이다. 이걸 이용해 서양식 마차를 만들어 보자. 건륭제는 선물받은 서양식 마차를 보고 감히 황제 앞에 마부가 앉는다고 화를 내며 거부했지만 연산군은 본인이 설계한 거니까 무난히 보급할 수 있을 것이다.

직파기
의외로 간단하다. 사람이나 소가 직파기를 끌고 가면 바퀴가 돌아가면서 바퀴에 연결된 톱니바퀴나 체인이 종자가 담긴 통의 구멍을 일정간격으로 열렸다 닫혔다 하게 만들면 된다.

실제로 이런 수동식 직파기를 제작해서 사용하는 경우가 많다. 수동식 직파기의 장점은 인력으로 하는 파종보다 노동력이 매우 적게 들고 빠르다는 점에 있다.

도로
조선의 문제는 역시 잘 닦인 도로망이 없다는 점이다. 좋은 도로가 있어야 상공업이 발달하고 군대의 이동도 용이해진다. 아스팔트는 석유가 있어야하고 콘크리트 포장도로는 당시 기술로는 경제성이 없다. 그래서 머캐덤 공법을 사용하는 것이 좋다. 배수가 잘되도록 땅 위에 흙을 깔아 주변 지면보다 높게 만든다. 그 위에 잘게 부순 돌을 조밀하게 깔면 끝이다. 이러면 사람들이 길을 이용하다보면 자연스럽게 기층이 다져져 단단한 노면이 생성된다. 단점은 맑고 건조한 날에는 먼지가 휘날린다는 것이다. 도로 옆에 물이 잘 빠지게 배수로를 파주는 것은 센스다.

수레
조선에도 수레는 있었다. 문제는 규격화가 되지 않은 것이다. 연암 박지원은 "수레의 제도는 무엇보다도 궤도를 똑같이 하여야 한다. 이 이른바 궤도를 똑같이 하여야 된다는 것은 무엇을 말한 것일까. 두 바퀴 사이에 일정한 본을 어기지 않음을 이름이다. 그리하면 수레가 천이고 만이고 간에 그 바퀴자리는 하나로 통일될 것이니, 이른바 거동궤(車同軌)는 곧 이를 두고 말함이다. 만일 두 바퀴 사이를 마음대로 넓히고 좁힌다면 길 가운데 바퀴 자리가 한 틀에 들 수 있을 것인가." 라고 조선의 수레를 깠다.

벽돌
조선에 벽돌은 존재했고 생산도 했다. 하지만 실록을 확인하면 벽돌의 생산이 부역으로 이루어진 경우가 많다는 것을 확인할 수 있다. 딱히 흙의 문제로 벽돌을 생산하지 못했다는 말 또한 없다. 그 때문에 벽돌은 어느정도 시장경제화를 할 필요가 있다. 대신 벽돌기술이 익숙하지 않을 것이라는 점과 석재가 넘쳐난다는 것을 고려해서 벽돌생산을 하자. 전세계적으로 석재가 넘쳐나는 지역은 돌을 그대로 깍아서 쓸 때가 많았다. 조선 또한 화강함이 넘쳐나는 지역이니 석재와 벽돌의 균형을 적절히 맞출 필요가 있을 것이다.

포가
나무로 만든 서양식 포가. 조선식 포가보다 이동성도 좋고 반동제어도 나은 편이다. 대단한 기술력이 아니라 발상의 전환이 필요한 물건이므로 만들 수 있을 것이다.

모루
조선의 모루는 우리가 일반적으로 생각하는 모루와 완전히 다르다. 단순히 둥근 철판을 놓았을 뿐이다. 그 때문에 현대인 입장에서 모루를 보자마자 이상하게 생각할 것이 뻔하다. 다행히도 조선의 철값이 매우 저렴하고(강철이 5근에 쌀 3두였다)  모루를 쓰지 않더라도 그 이미지가 박혀있기 때문에 현대인이라도 모루를 고안하기는 쉽다. 서양식 모루는 직사각형의 형태를 기반으로 한쪽에 뿔이 달려서 둥근 모양이 필요할 경우 가공을 하기 쉽게 만들었으며, 모루위의 두 구멍중 하나는 가공물에 구멍을 내기 위해서, 다른 하나는 특별가공틀을 올려놓기 위해서 만들었다.