■ 4단 물시계의 원리

 


  <4단 물시계 실험: 한국천문연구원(전통천문기기복원실)>


<4단 물시계 수위변화 이론값>

 ▣ 누호(파수호): 크기 700×500 mm (물높이 190mm)
      - 1누호: 4시간 간격으로 물공급
      - 2누호: 서서히 물이 줄어듦
      - 3누호: 거의 완만하게 물이 줄어듦
      - 4누호: 거의 일정한 수위를 유지    

 ▣ 배수관: 2 mm

 ▣ 전호(수수호): 크기 640×640 mm
     - 일정하게 수위가 상승
     - 4누호에서 일정한 물이 공급되므로 시간에 따른 수위 상승은 일정함


 ■ 천형시스템의 구동: 수차제어스시템

 

<칭누 구조도(Pan 2003)>

        1. 수거(水, water vessel), 2. 동분(銅盆, water floating vessel), 3. 수박(水拍, water vessel cover)
        4. 갈오(渴烏, siphon), 5. 백토(白
, white rabbit), 6. 철호문대철균(鐵胡門大鐵鈞, iron hook)
        7. 칭 (秤, scale), 8. 동분하(銅覆荷, loyus leaf type funnel), 9. 동호(銅壺, water receiving vessel)
        10. 전척(箭尺, ruler), 11. 대동환(大銅, copper hook)·저승(姐繩, string), 12. 권(權, weight)
        13. 계간(鷄竿, iron rod), 14. 천하(天河, position of arrow type ruler), 15. 칭가(秤架, scale support)
        16. 전(箭, arrow type ruler)


 ▣ 동분(No. 2, 이후 번호만 표시함)에 담긴 일정한 수위의 물이 갈오(4)를 통해 저울(7)에 매달린 동호(9)
     공급되면, 그 무게를 측정하여 시간이 얼마나 흘렀는가를 알수 있음

 ▣ 칭루는 물을 공급해주는 파수호의 물을 일정한 수압을 유지할 수 있도록 물에 뜨는 물통(2)을 사용함

 ▣ 이 물통에서 공급된 물이 일정한 속도도 동호(9)로 담겨지도록 함

 ▣ 계속 물이 담기에 되면 저울장치에 매달린추(12)를 움직여 저울의 수평을 맞추어 시간의 경과를 알 수 있음

 ▣ 시간이 흐를수록(물이 담겨질수록) 추의 위치는 왼쪽으로 이동하게 됨  


 

<『신의상법요』의 천형시스템 구조도>

                    1. 철협(鐵頰, cheek type iron support), 2. 천권(天權, Cheonhyeong weight)
                    3. 천관(天關, water wheel peak-stop), 4. 천조(天條, connection rod)
                    5. 천형관설(天衡關舌, trip-lever), 6. 좌천쇄(左天
, water wheel left-lock)
                    7. 우천쇄(右天
, water wheel right-lock), 8. 추권(樞權, Chuhyeong weight)
                    9. 격차(格叉, cheking fork), 10. 퇴수호(退水壺, sump)

 

 ▣ 수운의상대에는 2개의 천형장치가 있음
      - 첫번째 천형장치는 수차의 수수상의 무게를 측정하여 신호를 발생시키는 역할을 함
         (『신의상법요』에서는 이 장치를 추형이라고 부름, 이후 추형장치로 표기함)
      - 두번째 천형장치는 추형(천형)장치로부터 발생한 신호에 따라 수차의 운행을 제어하도록 함

 ▣ 천형의 작동메커니즘:
      - 추형의 격차(No. 9, 이후 번호만 표시함)는 수차의 수수상에 담겨진 물의 무게를 감지
      - 물이 점점 수수상에 담기에 되면 격차는 천형관설(5)을 누르게 됨
      - 이때 천조(4)가 천형을 잡아담기게 되어 천관(3)과 좌천쇄(6)는 위쪽으로 올려지게 됨
      - 수차는 회전하고 다시 천관과 좌천쇄는 수차를 제동
      - 이러한 운행을 반복하여 수차의 회전을 제어함
      - 우천쇄(7)는 수차의 역회전을 방지하는 역할
      - 천형의 무게추는 천권(2)이고, 추형의 무게추는 추권(8)임
      - 천형 중간에는 철로 제작한 축이있어 철협(1)에 끼워져 있음
      - 수차의 수수상에서 쏟아진 물은 퇴수호(10)에서 담김   


<2가지 형식의 Scoop>

 ▣ 수수상(scoop)의 형식은 고정형(Fixrd-type)과 접이형(Flip-type)있음

 ▣ 최근, 중국(2012)은 고정형을, 일본(1997)과 대만(2000年代)은 접이형으로 연구를 진행하고 있음


<수차제어시스템 설계>

 

        1. 천형, 2. 철협, 3. 천권, 4. 천관, 5. 철조, 6. 천형관설, 7. 좌천쇄, 8. 우천쇄, 9. 추형, 10. 추권
        11. 격차, 12. 수차, 13. 수수상, 14. 수차프레임


 ■ 기기의 작동

 

<그울어진 그릇: 기기(欹器)>

 

<기기의 무게중심 변화 개념도>

는 기기를 붙잡고 있는 지지축이며, ‘는 기기의 무게 중심을 나타낸 것이다.

 

<기기를 이용한 놀이시설>