다산사이언스와 한국공학한림원이 야심차게 기획한
국내 최초의 본격 ‘교양 공학 총서’, NAEK 세만공 총서 제1권!
“다산 정약용, 근대 엔지니어로 재탄생하다!”
세상을 만드는 공학 이야기! 총서 이름 세만공에 숨은 뜻이다.
다산사이언스라는 출판 브랜드에 걸맞게 세만공 총서는 다산 정약용 편을 첫 권으로 출간했다. 저자는 1장에서 정약용을 ‘실학을 집대성한 저술가’가 아닌 ‘실천가인 근대 엔지니어’로 규정한다. 2장, 3장, 4장에서는 건설공학자, 기계공학자, 자동차공학자, 교량 공학자로서의 정약용의 업적을 하나하나 뜯어본다. 마지막 5장에서는 정약용을 근대 엔지니어로 평가하는 데서 더 나아가 정약용이 활동하던 조선 후기 또한 같은 시기 유럽과 마찬가지로 엔지니어 집단과 공학 교육 시스템이 자생적으로 성립 발전하고 있었다는 점을 들어 조선 후기 ‘엔지니어링 맹아론’을 주장하며 마무리하고 있다.
저자의 논점을 차근차근 따라가다 보면, 우리는 청년 관료로서 정약용이 건설과 기계 분야에서 맹활약한 업적을 생생하게 만나게 된다. 배다리, 거중기, 녹로, 유형거 등 정약용의 발명품들은 설계부터 활용 방법까지 눈앞에 자세하게 그림으로 펼쳐진다. 도대체 거중기로 어떻게 성벽을 쌓았다는 거지? 도대체 유형거가 왜 쓸모 있는 수레라는 거지? 도대체 10년을 예상했다는 화성 건설이 3년도 안 되어 끝난 비결은 뭐지? 우리가 숱하게 궁금해하고 답답해하던 모든 질문에 이 책은 통쾌한 해답을 제시한다.

 

다산사이언스와 한국공학한림원이 야심차게 기획한
국내 최초의 본격 ‘교양 공학 총서’, NAEK 세만공 총서 제1권!
“다산 정약용, 근대 엔지니어로 재탄생하다!”
세상을 만드는 공학 이야기! 총서 이름 세만공에 숨은 뜻이다.
다산사이언스라는 출판 브랜드에 걸맞게 세만공 총서는 다산 정약용 편을 첫 권으로 출간했다. 저자는 1장에서 정약용을 ‘실학을 집대성한 저술가’가 아닌 ‘실천가인 근대 엔지니어’로 규정한다. 2장, 3장, 4장에서는 건설공학자, 기계공학자, 자동차공학자, 교량 공학자로서의 정약용의 업적을 하나하나 뜯어본다...
다산사이언스와 한국공학한림원이 야심차게 기획한
국내 최초의 본격 ‘교양 공학 총서’, NAEK 세만공 총서 제1권!
“다산 정약용, 근대 엔지니어로 재탄생하다!”
세상을 만드는 공학 이야기! 총서 이름 세만공에 숨은 뜻이다.
다산사이언스라는 출판 브랜드에 걸맞게 세만공 총서는 다산 정약용 편을 첫 권으로 출간했다. 저자는 1장에서 정약용을 ‘실학을 집대성한 저술가’가 아닌 ‘실천가인 근대 엔지니어’로 규정한다. 2장, 3장, 4장에서는 건설공학자, 기계공학자, 자동차공학자, 교량 공학자로서의 정약용의 업적을 하나하나 뜯어본다. 마지막 5장에서는 정약용을 근대 엔지니어로 평가하는 데서 더 나아가 정약용이 활동하던 조선 후기 또한 같은 시기 유럽과 마찬가지로 엔지니어 집단과 공학 교육 시스템이 자생적으로 성립 발전하고 있었다는 점을 들어 조선 후기 ‘엔지니어링 맹아론’을 주장하며 마무리하고 있다.
저자의 논점을 차근차근 따라가다 보면, 우리는 청년 관료로서 정약용이 건설과 기계 분야에서 맹활약한 업적을 생생하게 만나게 된다. 배다리, 거중기, 녹로, 유형거 등 정약용의 발명품들은 설계부터 활용 방법까지 눈앞에 자세하게 그림으로 펼쳐진다. 도대체 거중기로 어떻게 성벽을 쌓았다는 거지? 도대체 유형거가 왜 쓸모 있는 수레라는 거지? 도대체 10년을 예상했다는 화성 건설이 3년도 안 되어 끝난 비결은 뭐지? 우리가 숱하게 궁금해하고 답답해하던 모든 질문에 이 책은 통쾌한 해답을 제시한다.
“배다리와 화성 건설 현장에서 싹튼 조선의 근대 공학!”
“청년 기술 관료, 정약용의 공학적 업적을 낱낱이 해부하다!”
엔지니어 정약용은,
신도시 수원 화성을 설계한 도시공학자이다.
화성 내 각종 시설물을 설계한 건축공학자이다.
거중기와 녹로를 개량 발명한 기계공학자이다.
특수 운반 차량인 유형거를 발명한 자동차공학자이다.
한강 배다리의 상부구조를 설계한 토목공학자이다.
배의 부력을 계량화하여 배다리의 하부구조를 설계한 조선공학자이다.
작업량에 따른 성과급 지급 방식을 제안하여 노동생산성을 높인 산업공학자이다.
‘정약용의 직업은 무엇이라고 말할 수 있을까?’ 저자의 질문은 여기에서부터 시작한다. 저자는 정약용의 직업을 말할 때, 실학을 집대성한 학자이자 여러 분야를 망라하여 500여 권에 이르는 방대한 저술을 남긴 저술가로 말해야 할 것인가에 대해 의문을 품는다. 누군가의 직업을 말할 때는 현직에서 물러난 이후의 활동이 아니라 현직에서 활동한 직무 영역에 초점을 맞추는 것이 타당하지 않겠느냐고 반문한다. 이어 저자는 정약용이 청년 기술 관료로서 현직에 있으면서 이루어 낸 공학 업적을 철저히 파헤치기 시작한다. 28세부터 31세까지 4년 동안 이루어낸 청년 관료 정약용의 업적을 집중 조명한 연구에 따르면 정약용은 다방면에서 다재다능한 엔지니어였다.
“치밀하고 꼼꼼한 화성 건설 시스템 설계로 공사 기간을 대폭 단축하다!”
“조선의 갠트리 크레인, 거중기의 실체를 밝혀내다!”
“특수 운반 차량 유형거의 혁신성을 밝혀내다!”
‘무거운 돌을 들어 올린 다음에는 어떻게 했다는 것일까?’
‘거중기에는 바퀴가 없는데 어떻게 거중기를 움직였을까?’
‘조선 후기의 기술로 어떻게 2년 9개월 만에 화성을 건설했을까?”
초·중·고등학교 교과서마다 실린 거중기와 수원 화성을 보며 누구나 한 번쯤 이런 의문을 가졌을 것이다. 저자는 이러한 의문들을 명쾌하게 풀어준다. 거중기는 화성 성벽을 쌓는 데 쓰인 건설 기계가 아니라 채석장에서 무거운 돌을 수레에 올려놓는 데 쓰인 갠트리 크레인이었다는 것을 논증해 가는 과정이나 화성 건설 시스템을 설계한 설계 보고서「성설」8개 전략을 읽다 보면 독자는 어느새 지적인 충만감을 맛보게 된다. 또한 겉보기에는 볼품없어 보이는 유형거도 저자의 과학적 논리를 따라가다 보면 정약용이 왜 유형거에 공을 들였는지, 크레인과 수레의 기능을 통합한 유형거가 왜 혁신적인 발명품인지 납득하게 되고 저절로 자랑스럽게 여기게 된다.
특히 거중기로 수레에 돌을 올려놓는 방법이나 유형거에 돌을 적재하는 방법 등 현대식 사용 설명서 형식으로 그린 인포그래픽을 보면 독자들은 저절로 웃음이 난다. “아! 바로 이런 거였구나.” 하고.
또한 정약용이 라멜리의 도면을 봤더라면 충분히 만들고도 남았을 거라며 저자가 상상하여 그린 거중기 모델들을 보면 독자들은 이번엔 탄성을 지를 것이다. “와, 멋지다!” 하고.
“융합 교육을 향한 저자의 13년간의 노력의 결실!”
“답답했던 역사 및 과학 수업의 숨통을 트다!”
지금은 분화의 시대가 저물고 바야흐로 융합의 시대를 맞이하고 있다. 국어교육학을 전공한 저자는 다양한 분야가 융합된 지식이 언어 기능 교육에 가장 효율적이라는 신념 아래 13년간 과학, 기술, 공학, 예술, 수학, 문학, 역사, 철학, 지리 분야를 융합하여 언어 기능 교육에 사용할 맞춤형 지식을 창출하고자 노력해왔다. 저자는 2004년부터 2016년까지 통합 교과 논술, 한국형 융합 교육, R&E 프로젝트를 통해 일선 고등학교 현장에 적용하면서 발전시킨 내용 중에서 다산 정약용과 관련된 내용을 일반인은 물론 청소년까지 쉽게 이해할 수 있도록 다듬어 세만공 총서 1권에 담았다. 창의 융합형 인재 양성을 목표로 하는 문이과 통합형 교육과정이 적용되는 현 시점에서 이 책은 역사(사회), 과학, 윤리(도덕), 국어 교과 등 여러 관련 교과에서 매우 유익하게 활용될 수 있는 책이 될 것이다.

◆ 어느 초등학교 교실
선생님 : 교과서에 적힌 것처럼 수원 화성은 정약용이 발명한 거중기를 활용해서 빨리 건설할 수 있었어요.
학 생 : 거중기로 돌을 올린 다음에는 어떻게 성을 쌓나요?
선생님 : 글쎄, 성벽에서 널빤지를 거중기 쪽으로 연결하여, 돌을 끌어서 이동하지 않았을까?
학 생 : 그럼, 거중기를 몇 대나 사용했나요?
선생님 : 공사 기간을 단축했다고 하니 많이 사용했겠지요. 거중기와 관련해서는 도르래의 원리 외에는 시험에 안 나오니 쓸 데 없는 질문하지 마세요.
윗글은 실제로 초등학교 수업 시간에 일어난 일화를 재구성한 것이다. 교과서에서는 거중기를 활용하여 화성 공사를 빨리 끝낼 수 있었다고 기술하였지만 실상 거중기로 성벽을 쌓는 구체적인 방법에 대해 설명하는 내용은 없다.

◆ 실학의 개념과 실체가 이렇게 흔들리고 있다면 이제는 중년기와 노년기의 업적을 토대로 다산을 실학을 집대성한 편집자, 즉 저술가로 좁게 보는 기존의 시각에서 과감하게 벗어나야 할 때이다. 학문 간 융합이 중요한 시대에는 다산과 거중기를 교과서와 교실 밖으로 꺼내, 엔지니어로서의 청년 다산과 그가 남긴 공학적 업적을 되돌아보는 일이 필요하다.

◆ 화성 성문을 비롯한 각종 시설물의 건축 공사 기간은 매우 짧았다.『화성성역의궤』에 기록된 공사 일지를 보면 보통 2개월 내에 한 건물의 공사가 완료되었음을 알 수 있다. 옹성이나 성문의 규모가 매우 큰 장안문과 팔달문도 5개월 만에 석축 공사를 마무리하였고, 2층 누각 공사도 2개월 내에 마무리 지었다. 이렇게 빠르게 공사를 진행하려면 숙련된 건축 기술자들과 더불어 건축 자재를 원활하게 공급할 수 있는 시스템이 있어야 한다. … 일단 옮기고 나서 다듬는 것과 다듬고 나서 옮기는 것은 큰 차이가 있다. 가장 중요한 건축 자재인 돌을 채석장에서 미리 다듬어 무게를 줄여 실어 나르는 데 편리하게 하자는「성설」5번 전략은 건물을 모듈별로 미리 만들고 옮겨서 조립하는 현대의 PC(Precast Concrete) 공법에 비유할 수 있다. … 즉, 채석장에서 공사장으로 일단 돌을 옮겨놓고 성을 쌓으면서 돌을 다듬는 방식이 아니라 돌의 크기를 미리 표준화하여 채석장에서 미리 돌을 다듬어 매입하고 이를 옮겨 조립하는 방식을 취함으로써, 운송비를 절약함은 물론 건축 공사 기간도 줄일 수 있었다.

◆ 돌을 들어 올리거나 내릴 수밖에 없는 단순한 동선과 자유도가 크지 않은 거중기의 구조적 한계를 고려할 때, 거중기는 가장 무거운 현단석의 자리를 잡는 정도에 제한적으로 쓰였을 것이다. 거중기는 주로 채석장에서 사용되었을 것으로 추정되며, 채석장에서 공사장까지 돌을 끌어서 옮기자니 너무 힘들고, 수레를 이용하자니 높은 수레에 돌을 적재하기 힘들다는 문제를 해결하기 위해 사용된 장비로 보는 것이 타당하다. 거중기는 녹로처럼 높은 곳에 물건을 올리는 지브 크레인이 아니라, 수레에 돌을 적재하는 용도로 사용된 고정형 갠트리 크레인(stationary type gantry crane)이었던 것이다.

◆ 소가 수레를 끈다는 점에서 ‘유형차’일 수도 있지만 굳이 ‘유형거’로 불리는 까닭은 수레 손잡이를 사람이 조작하기 때문이다. 소가 수레를 끌고 사람이 미는 방식이 아니라, 소는 끌고 사람은 손잡이를 상하로 흔든다는 점이 매우 독특하다. 다산은「성설」에서 사람이 유형거의 손잡이를 조작하면서 평지는 물론 오르막과 내리막을 경쾌하게 달릴 수 있다고 설명하였다. … 유형거는 수레인 동시에 수레 자체가 하나의 서스펜션 시스템이다. 서스펜션은 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하기 위해 설치한 완충 시스템이다. 유형거의 완충 시스템은 유형거를 운용하는 사람이 노면 상황에 따라 변화하는 수레의 무게 중심을 판단하여 손잡이를 조정한다는 점에서 자동차공학에서 말하는 소위 ‘액티브 서스펜션(active suspension)’에 해당한다고 평가할 수 있다.

◆ 다산은 현대 거더 교의 상부구조와 같이 종량 다섯 개가 상판을 떠받치는 안정된 구조를 제안하였다. 종량은 현대 교량의 거더(girder, 보)에 해당한다. 다산은 긴 장대를 사용하여 여러 배 위에 걸쳐 쓰는 기존의 방식을 지양하고 여러 개의 종량으로 나누어 연결하는 모듈 방식을 선택하였다. … 다산이 설계한 배다리는 교량의 상부구조에서 전달되는 하중을, 하부구조에 작용하는 교각배의 부력에 의지해 안전하게 분산시키는 구조를 취하고 있었다. 교량의 하부구조는 부력을 크게 하고 좌우로 흔들리는 것을 최소화하기 위해, 배 밑이 평평한 대형 조운선을 앞뒤 방향을 엇갈려 배치한 뒤 가룡목 위 멍에에 종량(보)을 올려놓도록 설계하였다. 가룡목은 배의 골격이 되는 부분으로 하중을 가장 안정적으로 지탱할 수 있는 곳이었다.

머리말
제1장 실학자에서 엔지니어로, 저술가에서 실천가로
교실 속의 거중기
교과서 속의 다산
다산은 스스로를 실학자라고 생각했을까?
엔지니어 다산 정약용
공학자와 엔지니어, 무엇이 다른가?
제2장 건설공학자 다산, 신도시 화성을 설계하다
토목공학자 다산, 성벽의 규모와 공법을 설계하다
도시공학자 다산, 두 개의 길로 화성을 가르다
건축공학자 다산, PC 공법을 제시하다
다산은 화성 건설 현장에 없었다
제3장 기계공학자 다산, 거중기를 개량 발명하다
언제까지 거중기의 용도를 상상해야만 하는가?
복합 도르래의 동시 발견 현상
시제품 기중소가와 완제품 거중기
다산의 녹로는 조선의 지브 크레인!
테렌츠가 대신 라멜리의 도면을 참조했다면
제4장 자동차공학자 다산, 유형거를 발명하다
수레의 상식을 뒤집다
크레인과 수레의 기능을 통합한 다목적 장비
유형차인가? 유형거인가?
수레가 받을 충격을 흡수하도록 형태를 변형하다
펌핑으로 보조 추진력을 얻다
제5장 교량 공학자 다산, 배다리를 설계하다
한강 배다리 건설 지침『주교지남』
흘수와 건현을 측정하여 설계한 배다리 하부구조
거더 교로 설계한 배다리 상부구조
짜 맞추었을까? 칡으로 묶었을까?
다산이 ‘배 사이 칡 묶음 공법’을 선택한 까닭은?
제6장 조선 후기 근대 공학의 성립과 엔지니어 집단의 형성
열심히 일하게 만드는 방법
덥지 않으니, 제발 일하게 해주십시오
엔니지어와 테크니션 집단의 형성
배다리와 화성 건설 현장에서 싹튼 조선의 근대 공학
조선을 대표하는 근대 엔지니어 다산 정약용
참고문헌