정방안(正方案)

태양의 그림자를 이용하여 동서남북의 방향을 결정하여 간의(簡儀)나 규표와 같은 천문 관측 기기의 방향을 맞추는 장치.

개설

1437년(세종 19)에 간의대(簡儀臺)를 건축하고 그 위에 간의를 설치하였는데, 간의의 남북 방향을 정하기 위해 그 남쪽에 정방안(正方案)을 설치하였다.

연원 및 변천

중국에서 전하는 가장 오래된 기술서이며 춘추시대에서 지어진 책으로 알려진 『주례(周禮)』「고공기(考工記)」는 중국 역대 왕조의 도성 건설의 기본이 되었고 조선의 한양 도성 건설에도 모범이 되었다. 그 책의 ‘장인(匠人)’ 편에는 동서 방향을 정하는 방법이 서술되어 있다. “장인이 나라를 건설할 때, 먼저 수준(水準)을 맞추고, 추를 줄에 매달아 수직으로 막대인 표(表)를 세운 다음, 컴퍼스를 가지고 그 표를 중심으로 원을 그린다. 해가 뜰 때의 그림자와 해가 질 때의 그림자를 그 원 위에 표시한다. 낮에는 해가 남중할 때의 그림자를 참고하고, 밤에는 북극성을 고려함으로써 아침과 저녁을 바로 잡는다.”라고 하였다. 『주비산경(周髀算經)』에도 유사한 서술이 있고, 『회남자(淮南子)』에도 표를 세워 그림자를 측정하는 방법이 기술되어 있으나 「고공기」의 방법과는 약간 다른 점이 있다. 정방안의 구체적인 형태와 구조는 『원사(元史)』「천문지(天文志)」에 서술되어 있다. 원나라의 곽수경(郭守敬) 등이 각종 천문의기를 만들었는데 정방안도 그중 하나이다. 조선 세종이 각종 천문의기를 제작할 때, 간의의 극축을 맞추기 위해 정방안을 제작하였는데, 정초(鄭招)와 정인지(鄭麟趾)가 문헌을 고찰하여 그 원리와 구조를 연구하고 이천(李蕆)이 그 제작을 감독하였다(『세종실록』 19년 4월 15일).

형태

1. 1. 그림1_00017259_제목없음

정방안의 구조는 우선, 지면과 나란한 동판에 동심원을 여러 개 그린 다음, 그 중심에다 막대기를 지면과 수직하게 세운다. 하루 동안 그 막대기의 그림자 끝이 움직이는 자취를 동판에 표시하면, 그 곡선은 쌍곡선이 되는데 그 쌍곡선은 남북 선을 축으로 동서 대칭을 이루게 된다. 그러므로 동판 위에 그린 동심원과 두 점에서 만나게 되며, 그 두 점을 관통하는 선은 동서 방향이 되고 그 선에 수직한 방향이 남북 방향이 된다. 동심원을 여러 개 그렸으므로 각 동심원에 대해 동서 방향과 남북 방향을 구할 수 있고, 이 방향을 평균하면 더욱 정확하게 방향을 바로잡을 수 있다.

참고문헌

• 『원사(元史)』 「천문지(天文志)」
• 『주례(周禮)』
• 『회남자(淮南子)』
• 『주비산경(周髀算經)』