나침반
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羅針盤 / compass
1. 개요
고대 중국에서 개발한 네가지 발명품 중 하나로,[1] 자석을 고정시키지 않으면 거대한 자성체인 지구의 자성과 반응하여 N극은 항상 북쪽을, S극은 항상 남쪽을 가리키게 되는 것을 이용한 도구를 일반적으로 말한다. 주석에 적었듯이 자성물질을 사용하지 않고 자이로스코프를 이용한 자이로컴파스도 있다. 지도를 가지고 있다 해도 나침반이 없으면 제대로 된 기준을 잡을 수 없으므로, 둘은 항상 불가분 관계.
2. 역사
황제 헌원이 치우와의 결전 때 이걸 이용해 안개 술법을 깼다는 것이 중국 신화에서의 나침반의 기원이다. 이때의 이름은 항상 남쪽만 가리킨다 해서 지남차. 이 지남차는 지금과 같이 바늘을 눕힌 형상이 아니라 한쪽 팔을 든 인형이 움직이는 형상이었다 전해진다. 그런데 이 지남차는 자석을 쓰지 않은 단순한 기계장치의 응용이라는 설도 있다. 실제로 중국에서는 자석을 사용하지 않고 순수하게 기계장치에만 의존하는 지남차도 만들어졌다. 이는 수레가 방향을 바꿀 때 정확하게 그만큼 가리키는 방향을 바꾸도록 해서 언제나 같은 방향만을 가리키도록 하는 것, 물론 상당한 후대의 작품이다.
춘추전국시대에 쓰여진 <귀곡자>에서는 '정나라 사람이 옥을 가지러 갈때는 반드시 사남을 소지하였는데 이는 길을 잃지 않기 위해서다' 라고 기록되어 있어 자철석을 가공하여 방위를 알기위한 용도로 사용했다고 알 수 있다. 이것이 자석을 방위를 알기위한 용도로 사용한 첫번째 기록이라 보고 있다. 중국 전한의 유안이 쓰도록 명한 회남자에서 지금의 표기인 자석(磁石)이 아니라 慈石으로 기록되었으며, 후한의 사상가인 왕충이 저술한 <논형>에 따르면 중국 고대의 나침반인 사남에 대해서 기록한 것으로 자석인침과 사남의 국자[2]가 있다. 이 사남은 천연자석을 국자 모양으로 가공하는 과정에서 열을 받게 되므로 자성이 약했고 움직이거나 평평하지 않은 바닥에서는 균형을 잡지 못하였다. 따라서 풍수지리가들에게 오랫동안 사용되었지만 항해용으로는 발전하지 못하였다.
송나라대의 군사도서 <무경총요>에서는 이 사남의 국자에서 발전한 형태의 나침반이 등장한다. 지남주(指南舟), 지남어(指南魚), 지남차(指南車), 지남귀(指南龜) 등이다. 지남주는 그 형태가 불명확한 것이 舟가 배라는 뜻과 쟁반이라는 뜻를 동시에 가졌기 때문이다. 그렇지만 어느 쪽이던지 항해에 사용한 것은 아니라고 본다. 지남어는 물고기 모양으로 깎은 나무에 배를 파서 자철석을 집어넣은 것이다. 물 에 띄우면 물고기의 머리가 남쪽을 가리켰다고 한다. 위에서 말한 지남차는 허구의 존재이지만 송대에는 실제로 지남차를 만들어 황제에게 바쳤다는 기록이 있다. 지남귀는 거북모양으로 깎은 나무에 자철석을 집어넣고 침 위에 올려 거북의 꼬리가 남쪽을 가리키게 만든 것이었다. 이런 것들을 만들수 있게 된 것은 인공적으로 자철석을 생산하게 되면서이다. 철을 달군 후 남북방면으로 둔 후 식히면 자성을 갖게 되는 것에서 유래하였다. 1063년 심괄의 <몽계필담>에서는 지남침(指南針)이 등장한다. 이 지남침은 자석으로 바늘을 문지른 후 물에 띄우는 것으로 항해에 사용하였던 초기 나침반의 모습으로 볼 수 있다. 한편 이 책에서는 바늘이 언제나 약간 동쪽으로 치우쳐 정남을 가리키지 않는다고 하여 이미 진북과 자북을 구별하여 사용하였음을 알 수 있다.
중국에서 나침반을 항해에 사용하였음을 확인시켜주는 가장 오래된 사료는 북송 주욱이 송 휘종 선화 연간에 편찬한 <평주가담>이다. 그의 부친 주복이 광주에서 관리로 복무하고 있을때의 견문을 기록한 것이다. '주사가 지리를 알아 밤에는 별을 관측하고 주간에는 태양을 관측하며 흐린 날에는 지남침을 관측한다.'라고 되어있다. 이를 통하여 나침반을 항해에 사용하였으나 전천후가 아니라 별과 해를 볼 수 없는 흐린 날씨에 한하여 항해보조기구로 사용된 것으로 보인다. 하지만 이것만으로도 항해 가능한 기후의 제약을 벗어던진것으로 매우 큰 이득이었다. 이때 사용된 나침반은 물 위에 나침을 띄운 지남부침(指南浮針)이었는데 16세기 유럽의 건식 나침반이 들어왔지만 청 건륭 연간까지도 중국에서는 계속하여 이 지남부침을 사용하였다. 이때 사용한 나침반은 단지 남쪽이 어디인가를 알 수 있을 뿐이었고 12세기 초가 되어서야 그릇에 나침반의 방위를 표시하게 된다. 4천간, 12지지와 건곤간손(乾坤艮巽)의 4괘를 새겨 총 24방위를 사용하였다. 맹원로가 편찬한 <동경몽화록>에는 '비가 오고 흐릴때는 침에 따라 항해하는데, 화장이 그것을 관리한다.' 라는 기록이 1110년의 일이라 되어있다. 1154년에 오자목이 쓴 <몽량록>에서는 '바람이 불고 비가 오는 흐린 날에는 오직 침반으로 항행한다. 화장이 그것을 책임지고 있는데 털끝만큼의 오차도 있으면 안된다. 배 한척에 탄 사람의 목숨이 걸려 있기 때문이다.'라 기록되어 있다. 1125년 조여적의 <제번지>에서는 '주선의 왕래는 모두 지남침에 의거하며 주야로 조심스럽게 관찰한다. 털끝만큼의 오차에도 생사가 달려있다.' 라는 기록이 등장한다. 이로 미루어 보았을때 나침반에 방위가 새겨진 후로는 항해의 기본 도구로 나침반이 활용되었음을 알 수 있다.
한국에서는 낙랑 고분에서 중국과 비슷한 방법으로 점을 쳤다는 식점천지반의 조각이 발견되었으며, 중국의 어떤 기록에서 방위표는 고대 낙랑 지방에서 출토된 옻 지반을 복원한 것이라 기록이 있다. 삼국사기에 따르면 문무왕 때인 669년에 당고종이 승려 법안을 신라에 보내 자석을 구했다는 기록과 세종실록지리지에서 경상도의 특산물로 자석이 기록되었다. 대부분의 특산물은 그 지역명을 따른 것으로 볼 때 나침반의 라(羅)는 신라를 뜻한다는 국내 학자들의 학설로 이를 통해 나침반이란 단어의 어원이 신라의 침반이라는 설이 있다.[3]
나침반의 기원에 대해서는 학자마자 의견이 갈리는데 중국에서 아랍으로, 다시 십자군 전쟁을 통해 유럽으로 전해졌다는 설, 인도양 무역을 통해 아랍과 유럽으로 전해졌다는 설, 유럽에서 12세기를 전후로 독자적으로 발명되었다는 설이 있다. 후자에 대해 좀더 상세히 서술하자면 약 11세기에 송에서 제대로 된 나침반이 만들어지는데 약 1200년에 유럽에서 쓰여진 과학서에 나침반이 언급된다.[4] 1270년에는 유럽에서 논란의 여지 없는 나침반이 출현하는데 이건 이슬람의 나침반이 그렇듯이 몽골 제국에 의해 확산된 것이라고 볼 수 없는 것도 아니어서 그 앞의 기록으로 이야기가 많다. 하여간 늦어도 13세기에는 구대륙 주요 문명권 전체에 항해용 나침반이 보급된 것으로 보인다.
그 외에 메소아메리카 최초의 문명인 올멕은 늦어도 기원전 1,000년부터 자철석으로 점을 쳤던 것으로 추정된다. 이 설이 사실이라면 풍수지리에 처음으로 나침반을 사용한 중국을 천 년은 앞서는 것이다.
3. 특징
자석을 이용한 나침반은 지구의 자성을 이용하므로 진짜 북극과 남극이 아니라 오차가 있다.[5] 이 차이를 보통은 쉽게 자북(Magnetic North)과 진북(True North)라고 한다. 항법에서는 매우 중요해서 항공기같은 경우 칵핏 안에 오차 카드를 붙여 놓는다. 진짜 지구의 자전축인 남, 북극점을 알려주는 나침반도 있긴 하지만. 여튼 자석 나침반의 경우 실제 남북극과 약간의 오차가 있기 때문에 지도를 정확히 정치[6]하기 위해서는 자북(나침반이 가리키는 북쪽)과 진북(진짜 북쪽)의 차이를 계산해주고 지역에 따라서도 조금씩 그 변화량이 있기 때문에[7] 독도법이 어려워진다. 지도엔 그 지역의 도자각이 표시되어 있지만 자북은 조금씩 변한다.
이 독도법은 육군 등 지상군 전투병과 장교의 기본 소양이기 때문에 못하면 정말로 미친듯이 까인다. 중대장이 행군 때마다 길잃고 밤새도록 같은 지역만 빙글빙글 돌다보면 진심으로 전쟁나면 다 죽을거라는 생각이 절로 든다. 물론 미치도록 힘든 것과 대대장의 포풍같은 샤우팅은 덤. 해군과 공군 전투병과 장교들도 항해술과 비행술을 익히며 항법 문제로 나침반과 떨어질 수가 없다.
차라리 우리나라처럼 산림이 우거지고 지형지물이 복잡하면 이런걸 다 씹고 3각, 2각 측량법으로도 자기 위치를 찾을수 있지만, 사막이나 망망대해에선 해도나 천문항법, 나침반 및 정확한 지도 정치법을 모르면 닥치고 GG.
물론 기술이 발달한 요즘에는 GPS 하나면 땡이지만, 여전히 선박 등에서 보조 측정 도구로 쓰이며, 금속으로 된 화물 등을 배에 싣고 내릴 때마다 나침반을 조정한다. 항해중인 배는 안전을 위해 여러가지의 항법장치를 사용한다. 만일 GPS 수신기가 고장, 혹은 위성의 고장으로 사용불능이 되는 상황도 발생할 수 있기 때문에 다른 수단을 함께 구비하는 것이다.
여기서 말하는 자기방식의 나침반 외에도 자이로스코프를 이용한 자이로컴파스도 중요한 도구이다. 자이로스코프를 이용한 자이로컴파스도 계속 사용하면 오차가 발생하기 때문에 주기적으로 오차를 수정해줘야한다. 자이로스코프를 이용한 항법를 관성항법이라고 부른다. 탄도탄 미사일, 비행기, 선박 등에 쓰인다. 지금은 GPS의 대중화로 비싼 자이로스코프를 사용하지 않는 경우도 있지만, 법적으로 많은 선박과 항공기들에 예비 장비 등의 목적으로 계속 탑재토록 하고 있다.
그 외에도 지상의 전파기지국의 전파를 수신하여 자신의 위치를 구하는 LORAN 등 여러가지 방식이 있다. 가장 고전적인 것은 육분의와 선박용 정밀시계인 크로노미터를 이용하여 현재의 경도와 위도를 구하여 자신의 위치를 해도상에서 찾아내는 방법이 있다.
4. 종류
- 등산용 나침반: 단순히 자석바늘하나 있는 단순한 것에서 전문가용까지 다양하게 있다.
- 군용 나침반: 여닫는 뚜껑이 있는 군용 M2 나침반을 제일 많이 봤을 것이다.
- 지관용 나침반: 나경(羅經)
5. 그 외의 방법
5.1. 손목시계 이용
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나침반이 없을시엔 손목시계와 태양을 이용하는 방법도 있다. 북반구에서 시침을 태양쪽으로 놓았을 때 시계의 12시 방향과 시침 중간 방향이 남쪽이다. 남반구에서는 반대로 북쪽을 가리킨다.[8] 태양은 하루에 한 바퀴 돌지만 시침은 두 바퀴 돌기 때문이다. 사용하는 시계가 12시간 표시가 아니라 24시간 표시라면, 시침을 태양을 향하게 하면 0시 쪽이 북반구에서는 남쪽, 남반구에서는 북쪽이 된다. 하지만 아날로그 시계로 24시간 표시를 사용하는 사람은 거의 없으니 상관없는 이야기.[9] 물론 낮에만 해당하는 방법이므로 밤에는 무용지물. 서머타임적용시 12시 대신 1시를 써야하며, 중국 서부 등 태양의 움직임과 시간대가 어긋날 수록 방위가 부정확해진다.
5.2. 별자리 이용
5.3. 기타
요즘은 굳이 나침반을 사지 않아도 스마트폰에 자성 센서가 내장되어 있어 방위를 알 수 있다. sensors multitool이라는 앱을 사용하면 방위뿐만 아니라 중력가속도, 기압, 고도, 온도, GPS를 통한 위도 경도 등 많은 것을 알 수 있다. 때문에 실물 나침반을 가지고 있는 경우는 매우 드문편. 물론 충전 불가능한 긴급상황에서는 필요할지도.
[1] 나머지는 종이, 인쇄술, 화약.[2] 자석을 숟가락 모양으로 만들어 식반 위에 던져 운수를 점친다.[3] 물론 이것이 나침반이 신라에서 발명되었다는 것을 뜻하지는 않는다. 통설은 기원전 2세기에서 기원후 1세기 사이에 한나라에서 최초로 발명되었다는 것이다.[4] 당시 유럽과 중국 사이에는 문물교류가 거의 없었다.[5] 자북극과 자남극을 가리키는 것은 아니다[6] 지도를 읽는 행위, 즉 독도법의 기초. 지도의 방향을 실제 지형과 일치시키는걸 말한다.[7] 규칙적으로 편차가 나타나는 게 아니다.[8] 물론 태양이 12시에 남중/북중한다는 가정 하에서 그렇다. 우리나라에서 태양이 정남쪽에 오는 시간은 12시보다 30분 정도 늦다. 지구가 15도 자전할 때 태양이 남중하는 시간은 1시간씩 차이가 나는데, 이 15도 간격의 중간 지점 즈음에 서울이 위치하기 때문에 UTC의 시간 간격에 비해 30분 정도 차이가 나기 때문이다. 덧붙여, UTC+8을 쓰건 UTC+9를 쓰건 어차피 실제와 30분의 오차가 생기는 것은 똑같고, 독자적인 표준시를 써 봤자 국제적 교류에서 불편함만 증가하기 때문에 지금까지 써 오던 UTC+9를 그냥 사용하는 것. 중국 같은 경우에는 아예 닥치고 북경 표준시로 통일해 버렸기 때문에 티벳 같은 곳에서는 상당한 차이가 생긴다.[9] 이걸 역이용해서 조선시대엔 나침반과 해시계를 조합한 휴대용 시계를 쓰기도 했다.