문중양

세종대에는 앙부일구 이외에도 여러 가지 해시계가 제작되었다. 현주일구, 천평일구, 정남일구가 그것이다. 그 중 현주일구와 천평일구는 적도면에 평평한 시반면을 설치하고, 영침을 천구의 북극을 향하도록 만든 평면형 해시계로 ‘적도일구(赤道日晷)’라고도 부른다. 이러한 적도일구들은 태양이 영침을 축으로 일주 운동을 하고, 시반면이 적도면 상에 있기 때문에 영침의 해 그림자가 시반면 위를 등각 속도로 움직이게 된다. 따라서 시각선이 영침을 중심으로 균등한 방사선의 형태로 그려진다. 이러한 형태의 해시계는 만들기도 쉽고 시간을 읽기도 쉬워서 해시계 중 비교적 오래 전부터 사용되었다. 실제로 국립 경주 박물관에 있는 신라시대의 해시계는 시반면이 적도면과 평행한 적도일구였을 것으로 추정된다.

현주일구와 천평일구는 세종대에 각종 관측 기구를 만들면서 간편하게 사용할 수 있는 작은 크기의 해시계를 같이 만든 듯하다. 둘 다 받침대가 6촌 3분으로 휴대할 수 있을 정도의 작은 크기였다. 원반 모양의 시반면이 받침대 가운데에 적도면에 평행하게 세워져 있고, 그 앞에 원기둥을 세워 이 기둥으로부터 시반면에 수직하게 현을 내려뜨릴 수 있도록 하였다. 이 현이 영침이다. 현주일구와 천평일구는 구조가 약간 다를 뿐 대동소이하다. 현재 유품이 남아 있지 않아 세종대 원래의 모습은 단정할 수 없지만, 관련 역사 기록에 근거해서 현재 경기도 여주 세종대왕릉의 기념관에 복원해 놓았다.

정남일구는 세종대에 만든 해시계 중 가장 정교하고, 과학적 원리를 응용한 것이다. 이름에서 암시하듯이 지남침 같은 부수적인 장치가 없어도 남쪽을 정할 수 있는 구조이다. 이 정남일구도 현재 유품이 남아 있지 않으나, 오래 전부터 니덤 등의 과학사 학자들이 복원도를 제시한 바 있고, 최근에는 국내 천문학자들이 복원했다. 그 구조는 크게 사유환(四遊環)과 지평환(地平環)이라 이름 붙여진 둥그런 고리 둘, 사유환에 붙어 있는 망통인 규형(窺衡), 그리고 지평환에 비스듬하게 붙어 있는 반호형의 시반으로 구성되어 있다. 지평환은 북쪽과 남쪽에 있는 두 개의 기둥에 지탱되어 고정되어 있으며, 사유환은 지평환의 내부에서 남북의 천구 축을 중심축으로 360도 회전한다. 이 사유환에는 상하로 움직이는 망통이 달려 있어, 매일 달라지는 해의 고도를 상하로 움직이며 관측한다. 사유환의 밑 부분에는 네모난 구멍이 뚫려 있어 그 밑으로 시반의 눈금을 읽을 수 있게 하였다. 정남향을 맞추는 기능은 사유환에 달려 있는 망통을 가지고 한다. 즉, 시기에 따라 달라지는 태양의 고도에 망통을 상하로 움직이면서 맞춘다. 이때 망통에 달려 있는 규형에 태양이 정확하게 일치하도록 정남일구의 방향을 맞추면 그것이 바로 정남향이 된다. 이와 같이 정남향을 맞춘 후 사유환 밑바닥의 네모난 구멍 밑에 있는 시반의 눈금을 읽으면 그것이 바로 관측 당시의 시간이 된다.