• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1996년도 추계학술대회 논문집
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• pp.702-706
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• 1996

The King Sejong's Striking water-clock was named for its distictive day and night time announcing system. Its time announcing system generates acoustic and visual signals for the twelve double hour, and combinations of two different acoustic signals for the five night watches, The mechanism of this signal generation system is triggered by a copper ball which is mechanically digitized time keeping signal, and is generated from the water clock. The time announcing system consisted four parts: 1) the mechanical amplifier which changes small copper to heavy steel ball, 2) day time announcing system, 3) night time announcing system, 4) sounding mechanism. The time announcing system of King Seong's Striking Clepsidra is remotely related to the Arabic clock system, however, it does have world-widely distictive mechanisms of its era, such as mechanical amplifier, self-weight rachet mechanism, and resetable mechanical computer etc.

• 보존과학회지
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• 제37권2호
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• pp.101-119
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• 2021

국보 제229호 창경궁 자격루 누기는 조선시대 과학기술의 정점을 보여주는 과학 문화재로서, 현재는 대·중·소 파수호(播水壺)와 수수호(受水壺)만 남아있다. 2018년부터 약 2년 여간 이루어진 자격루 누기의 전면적인 보존처리 과정에서, 표면에 발생한 오염물을 동정하고 이를 제거하기 위한 실험을 실시하였다. 표면 오염물은 이전 보존처리와 조사 과정에서 사용된 스쿠알란(squalane)과 실리콘 오일(silicone oil)이 환경 요인에 노출되어 발생한 오염물로 확인되었다. 이에 따라 우선적으로 고려할 사항을 설정하여 실험을 진행하였으며, 이를 통해 오염물을 효과적으로 제거할 수 있는 방법을 알아보았다. 우선 유기용제와 습포제를 이용한 실험에서는 톨루엔과 벤토나이트를 적용했을 때 가장 큰 색차 변화폭(𝚫E)을 나타내는 등 뛰어난 반응성이 확인되었다. 그러나 이에 수반되는 유기용제의 유해성과 습포제로 인한 2차 오염 발생 가능성 또한 확인할 수 있었다. 한편 보존처리자의 안전과 작업 환경 및 작업 용이성을 우선적으로 고려한 실험에서는 유기용제에 비해 반응성이 미비하고 비교적 많은 시간과 인력이 요구되었으나, 회차가 거듭될수록 색차 변화폭(𝚫E)의 정도가 유기용제 실험 결과와 동일한 범주 내까지 도달하는 것을 확인하였다. 특히 계면활성제를 활용한 방법이 오염물 제거에 가장 효과적인 것으로 확인되었다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1996년도 추계학술대회 논문집
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• pp.697-701
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• 1996

King Sejong's Striking water-clock which brought in use on the first of July in 1434 was mainly composed of timekeeping and time announcing parts signalling twelve double-hours, and five night-watches and night-watch-divisions automatically by means of ball-operating jackworks. The clock was arranged with dual timekeeping system, the one for a full day(twelve double-hours) and the other for five night-watches achieving twelve double-hours and one-hundred interval horary systems. The vessels were arrayed in inflow-type water-clock, a large reservoir on the highest story, a constant-level tank for supplying water to the measuring vessel evenly in the middle, and the lowest tank to receive water from the above constant-level tank. An indicator-rod on the float was raised upwards depending on the water-level increase to show timing scales and also to release small bronze balls from the ball-rack mechanisms implanted on the measuring vessel to signal timing intervals.

• Journal of Astronomy and Space Sciences
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• 제26권3호
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• pp.355-374
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• 2009

동아시아 천문관서의 자동 시보와 타종시스템에 대하여 분석하였다. 조선의 서운관에서는 1434년(세종 16)부터 국가 표준시계로 자격루를 운영하였고, 1438년에는 옥루를 제작하였다. 이러한 자동 시보시스템은 당시 시각제도에 따라 시보장치와 타종장치로 운영되었다. 이보다 앞서 제작한 중국의 수운의상대(1092)에서도 당시의 시각제도에 따른 시보시스템을 이루고 있다. 한국과 중국 그리고 일본은 12시 100각법에 따른 동일한 시각제도를 사용하고 있었지만 세부적인 시보시스템은 다소 차이가 있었다. 시보장치와 타종장치의 제작기술은 중국의 전통을 기반으로 자격루와 옥루라는 독창적인 시보시스템을 나타내는 종합적인 시계 기술로 이어졌다. 시보시스템에 대한 연구로 당시 시각제도에 대한 사례와 새롭게 복원할 천문유물의 시보와 타종시스템에 대한 정보를 제공할 수 있게 되었다.

• 전기의세계
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• 제43권5호
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• pp.24-29
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• 1994

조선조 제 4대 세종(재위 1418-1450)이 재위했던 32년은 조선조 과학기술의 눈부신 발전기였다. 특히 천문 관측기와 자격루를 위시한 각종 계시기의 발명, 인쇄기술의 개선, 도량형 통일, 화포를 위시한 무기으 ㅣ개량, 측우기의 발명 등 당시로서는 첨단을 달리는 과학기술의 황금시대를 연출하였다. 소위 첨단기술의 시대라는 오늘 우리는 세종시대의 과학과 기술을 직접 재현하여 이용할 수는 없지만 당시의 과학기술의 실체와 이것의 발달을 가능하게 했던 사회적 분위기와 배경을 알아 봄으로서 그것을 타산지석으로 삼을 수는 있을 것이다.

• 대한전기학회논문지
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• 제38권12호
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• pp.1022-1032
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• 1989

King Sejong's Striking Clepsydra was an elaborate timekeeping and annunciating system incorporating biological automata capable of annunciating hours, intervals and night-watches based on Shou-shih calindrical systems automatically. In this paper the author has studied the original manuscripts on the Striking Clepsydra [Sejong sillock, 65: 1a-3b ff` 16th year, 7th month(1434)] from the technical point of view undertaking a close analysis of this monumental clock and aiming to our modern understanding of the full degree of delicate mechanisms and sophisticated controls built into the night-watch and division announcing clockwork(jackwork). Based on the input/output model, timekeeping, ball-rack, ball-relay, and audible time-indicating mechanisms were synthesized reconstructing night-watch annunciating systems. It revealed that the night-watch and division announcing processes were entirely renewed automatically. Historical and philological data concerning the improvements of the proposed model were discussed.

• 헤리티지:역사와 과학
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• 제56권3호
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• pp.138-156
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• 2023

우리나라 문화유산에서 상당한 비중을 이루는 금속문화재 중 일부는 고유 기능과 역할, 규모 등으로 인해 야외에 설치·전시되고 있다. 그렇기에 안정적 환경에서보다 다양하고 복합적인 훼손이 발생할 수 있다. 따라서 야외 설치 문화유산의 보존상태 진단을 위한 조사뿐만 아니라 조사 결과로 확보한 기초 자료를 장기적이고 지속적인 보존관리의 데이터로 활용하기 위해서는 정확한 진단과 체계화된 조사법을 접목할 필요가 있다. 제작 당시부터 야외에 설치·전시된 국보 창경궁 자격루 누기는 지속적인 보존관리에도 손상이 발생하여, 전면적인 보존처리에 앞서 보존상태 진단을 위한 과학적인 조사를 실시하였다. 먼저 조사 목적에 따라 제원 및 육안조사, 과거 보수이력 조사를 통해 보존상태를 조사하였다. 그리고 3D 스캔과 표면 문양 조사, 색차 분석을 통한 정밀조사와 P-XRF, FT-IR, Py-GC/MS 분석으로 재질과 오염물을 분석하였다. 과학적 조사 결과에 대한 검토를 통해 과거 보존처리 과정에서 사용된 스쿠알란(squalane)과 실리콘 오일(silicone oil)이 야외 환경 요인에 직접적으로 노출되어 손상이 발생하였으며, 그 위에 먼지 등의 이물질이 두텁게 고착되어 오염이 심화된 것으로 확인되었다. 상대적으로 노출 영향이 높은 부분을 중심으로 손상의 발생 정도가 큰 것이 확인되었으며, 이는 색차 데이터를 그룹화(grouping)하여 파악한 경향성과 일치하였다. 이처럼 보존상태를 진단하고 기초자료를 확보하는데 다양한 조사법을 접목한 결과 발생한 손상 원인과 양상을 파악할 수 있었다. 또한 조사에서는 다양하게 활용 가능한 디지털 데이터의 확보 과정과 가시적으로 확인되는 손상을 과학적 데이터로 제시하고 손상 양상 등의 경향성을 파악할 수 있는 색차 분석이 효과적인 것으로 확인되었다.

• 천문학회보
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• 제40권1호
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• pp.69.2-69.2
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• 2015

세종시대의 장영실(蔣英實)은 두 가지의 자동 물시계를 제작했다. 이미 잘 알려진 보루각루(報漏閣漏, '자격루'로 불림)는 1434년에 완성되어 국가 표준시계로서의 역할을 수행했고, 이어서 만들어진 흠경각루(欽敬閣漏, 1438년 제작)는 세종을 위한 특별한 시계였다. 이 연구는 흠경각(欽敬閣)에 설치한 물시계에 대한 것이다. 당시 흠경각은 세종의 정치적 구상을 위한 장소로 사용됐다. 이는 흠경각루를 이루고 있는 외형 부분인 가산(假山)에 빈풍사시(豳風四時)의 풍경을 그린 점과 의기(倚器)를 설치한 정황에서 알 수 있다. 빈풍사시의 그림은 당시에 유행하던 그림 화법으로 계절에 따른 농사일이 그려져 있어 농사짓는 백성들의 어려움을 살필 수 있었다. 또한 물시계와 함께 작동되는 의기(倚器)는 누수(漏水)에 의해서 그릇에 물이 담겨져 균형을 이루거나 기울어지는 것을 권력의 모습으로 비유하여 보여주었다. 우리는 흠경각루의 문헌내용을 분석하여 먼저 외형모습, 내부의 구성요소에 대한 것을 연구했다. 이러한 연구 성과를 확장하여 내부의 작동메커니즘의 기초설계를 실시했다. 흠경각루의 시간을 유지하는 중요한 요소는 물시계, 수차, 천형시스템의 유기적인 운영이다. 물시계의 유량실험을 통해 수압과 유량의 관계를 분석하고, 수차의 회전과 제어를 담당하는 천형시스템의 모델을 제시했다. 또한 연구과정에서 얻어진 자료의 일부를 전통천문학 교육에 활용하기 위한 웹페이지(history.kasi.re.kr)를 한국천문연구원 서버를 통해 구축중에 있다.

• 천문학회보
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• 제36권1호
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• pp.24.2-24.2
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• 2011

13C이후 동아시아에서는 대규모의 천문관측시설들이 건설되었다. 중국 원대(元代) 북경(北京)에는 사천대(司天臺, 1276)라는 천문대가 축조되었다. 이 천문대 위에는 간의, 앙의, 규표를 비롯한 다양한 천문의기가 사용되었다. 명대(明代)에는 사천대의 자리에 관성대(觀星臺, 1442)가 만들어진다. 이후 관성대는 청대(淸代)에 관상대(觀象臺, 현재 古觀象臺로 불림)로 이름이 변화되었다. 관상대 위에는 청대에 제작한 8종의 천문의기가 남아 있다. 원대 등봉(登封)에도 대규모 천문대인 관성대(觀星臺)가 축조되었다. 현재 등봉에는 관성대와 40척 규표(圭表)가 남아있다. 조선에서는 1433년 간의대(簡儀臺)가 건설되었다. 간위대 위에는 간의(簡儀)와 정방안(正方案)을 설치하였다. 간의대 주변에는 보루각(報漏閣, 자격루 운영)과 흠경각(欽敬閣, 옥루 운영)이 위치해 있고, 다양한 천문관측기기가 설치되었다. 임진왜란을 거치면서 간의대 주변의 천문시설들은 대부분 파괴되었다. 이후 일부 관측기기가 새롭게 복원되었지만 조선 초기의 운영 형태는 불가능하게 되었다. 그런데, 간의대는 조선 후기까지 천문관측대로서의 위상을 유지하였다. 간의대 위에 놓여진 관측기기에 대한 뚜렷한 언급은 없었지만 천상의 이치를 논하거나 세종의 공덕을 기리는 공간으로 활용되었다. 우리는 간의대 문헌자료를 분석하고, 중국에 남아있는 천문대 유적을 조사하여 간의대 복원을 위한 기초연구를 수행하였다.