설화에 따르면 장영실은 어렸을 적부터 손재주가 좋아서 관아에 속해 있는 여러 장비들을 곧잘 수리하곤 했다. 보잘것없던 장비들이 장영실의 손만 거치면 명품이 되니 주변에서 칭찬이 자자할 수밖에 없었다. 그의 고향인 동래현(지금의 부산)에서는 무자위를 직접 개발해 가뭄을 해결했다는 이야기도 있다. 어렸을 적부터 그 명성이 자자했으니, 이를 지켜보던 현령(작은 고을의 지방 행정 단위 현의 최고 벼슬)이 장영실을 조정에 추천하게 된다. 태종 이방원이 재위할 당시에는 각 지방을 다스리는 관찰사가 인재를 추천하는 ‘도천법’이라는 것이 있었다. 천민이라는 신분을 극복하고, 궁궐까지 들어간 장영실은 이후에 세종대왕이 될 충녕 대군의 눈에도 들어왔을 것이다. 노비 신분에도 불구하고 상당한 기술력을 갖춘 장영실이 비범해 보일 수밖에 없을 것이다.

1421년(세종 3년), 드디어 장영실에게 기회가 찾아온다. 세종대왕은 장영실과 더불어 윤사웅, 최천구를 중국 명나라로 파견을 보내 천문 관측 기구의 도면을 그려 올 것을 명한다. 흠경각에 설치된 명나라의 물시계와 혼천의의 특징을 알아내기 위한 것이었다. 당시 조선은 이미 오래 전부터 중국에서 전해오는 달력에 영향을 받았기 때문에 농번기 시기를 놓치는 등 여러 어려움을 겪고 있었다. 조선이 아니라 명나라의 하늘을 기준으로 제작된 달력이었으니 백성들이 농사를 제 때 지을 수가 없었던 것이다.

장영실은 꿈에 그리던 중국 유학길에 오른 지 2년 만에 귀국해 관노의 신분을 벗었다. 궁중의 의복과 금은보화를 관리하는 상의원으로 근무하면서 이듬해 1424년, 물시계인 경점지기를 제작한다. 그리고 8년 뒤인 1432년, 천문 관측 기구인 간의를 처음으로 완성하고, 더 발전시켜 혼천의(1433년)를 제작하기에 이른다.

충남 아산시에 위치한 장영실과학관을 찾은 이유는 간단하다. 기생의 아들로 태어난 천민이었지만, 어린 시절부터 노력한 덕분에 지금으로 따지면 청와대까지 입성한 인물이 아니겠는가? 당연히 우리 미래의 꿈나무들이 관심을 가질 만하다. 1층 출입문부터 들어서면 장영실의 어린 시절을 엿볼 수 있는 영상이 바로 재생되고, 어린이들의 지식욕을 자극할 체험 기구들을 만날 수 있다. 열기구부터 시작해서 기찻길까지, 여기에 대기권과 지구 온난화 현상에 대해서도 알차게 설명되어 있다. 왜 그토록 세종대왕과 장영실이 천문 관측 기구를 제작하려고 했는지 선행 지식이 필요한 것이다.

그 밖에 장영실과학관에는 특별한 교육 방법이 있다. 북두칠성과 샛별, 견우성과 직녀성, 좀생이별과 초생달, 삼태성의 설화 내용을 동화 형식으로 제작해 동영상으로 재생하고 있다. 간의를 눈앞에 두고 감상하는 이 설화들은 아이들 교육에 큰 도움이 될 것이다.

경복궁을 방문했다면 꼭 국립고궁박물관을 찾을 것을 추천한다. 도심 한복판에 위치한 경복궁 일대는 많은 직장인들의 산책 경로로 알려졌지만, ‘박물관’까지 관심을 가지는 이는 별로 없을 것이다. 입장료도 무료라서 쉽게 지나칠 수 있다. 이곳 국립고궁박물관에는 1434년(세종 16년), 제작된 자동 물시계 자격루가 복원되어 있다. <세종실록>을 참고하였으며 높이 6미터로 현실감 있게 복원하였기 때문에 감상할 만한 가치가 있다.

1424년, 명나라로 파견된 장영실이 귀국하고 처음으로 제작한 경점지기는 기존 물시계보다 정밀한 장치였지만, 자동화 라인을 구축하지는 못했다. 세 개의 항아리에서 가장 아래 단계인 파이프 모양의 긴 통으로 물을 흘려 보내고, 물이 차오름과 동시에 통 안에 있는 부표도 같이 떠오르면서 시간을 알려주는 원리였다. 하지만 24시간 동안 사람이 지켜봐야 했기 때문에 오류가 많았다. 시간을 잘못 알린 사람은 의금부에 감금되는 일도 있었다.

자격루는 부전이라는 잣대가 떠오르면서 구슬을 하나씩 건드려 떨어뜨린다. 작은 구슬이 떨어지면서 정해진 경로로 이동해 큰 구슬을 건드려 다시 한 번 낙하를 시도한다. 이 사이에는 수저 모양이 구슬을 받아서 작동하는데 마지막에는 시보 인형이 북과 징, 종을 두드리면서 멋지게 마무리한다. 인형이 직접 악기를 만지는 방식도 놀랍지만, 12지신을 가리키는 인형도 등장하니 이만하면 장영실표 스마트 시계로 불릴 만하다.

글로 읽거나 말로 설명을 듣는 것보다 직접 그림으로 보는 게 이해가 빠르다. 국립고궁박물관에는 자격루의 원리를 완전히 습득할 수 있도록 대형 슬라이드 쇼를 준비하였으며, 작은 디스플레이를 통해서도 동영상을 시청할 수 있다. 특별한 설명 없이 자격루의 작동 모습을 있는 그대로 보여주기 때문에 직관적으로 이해할 수 있다.

조선은 하루의 시간을 열 둘로 나누어 자시(23시~01시)에서 시작해 해시(21시~23시)로 끝난다. 매 시가 시작될 때마다 자격루의 종이 울렸다. 자격루는 밤에 역할을 못하는 해시계 때문에 제작된 것으로 밤 시간(술시부터 해시)을 다섯 등분하여 경이라 부르고 북으로, 1경을 다시 다섯 등분하여 점이라 부르고 징으로 알렸다. 국립고궁박물관에 전시된 자격루는 관람객의 이해를 돕기 위해 밤에만 울렸던 북과 징 소리도 들을 수 있도록 했다. 예를 들어 신시(15시~17시) 4경 1점이라고 한다면 신시를 알리는 종 소리와 함께 원숭이 모형을 들고 있는 시보 인형이 떠오르고, 4경을 알리는 북 소리 네 번, 1점을 알리는 징 소리가 한 번 울린다.

장영실의 대표 과학 기술로 꼽히는 자격루는 우리나라 최초의 자동 물시계다. 그는 자격루를 만든 공로가 인정되어 정4품 호군으로 승진했다.

1437년(세종 19년)에 장영실이 개발한 앙부일구는 최초의 해시계는 아니다. 신라시대의 해시계가 유물로 남아 있으며, 고구려나 백제에도 해시계를 관리했다는 기록이 있다. 당시 조선의 해시계는 평면으로 구성되어 있었고, 한자가 새겨져 있었기 때문에 양반들만이 읽을 수 있었다. 글자를 모르는 백성들에게는 무용지물이었다. 가뭄도 문제지만, 농경사회인데도 불구하고 시간과 계절을 알 수가 없으니 농사를 짓는데 여간 불편한 일이 아니었을 것이다. 대충 농사철을 짐작하다가 낭패를 보는 일도 많았겠지만, 시간 개념 자체가 없었으니 약속 시간 하나 잡는 것도 굉장히 불편했을 것이다.

정치권도 그렇지만, 직장과 가정 내에서도 ‘소통’은 중요하다. 서점 대부분을 차지하고 있는 에세이와 인문학 책들 대부분도 ‘소통’을 전제로 하여 ‘공감’의 힘을 강조하고 있다. 당시 조선이 농경사회인데도 불구하고 해시계가 양반들만의 소유였다는 건 그만큼 백성들과의 ‘소통’이 부족했고, 결론적으로 ‘공감’의 부재라는 것을 의미한다. 장영실이 제작한 앙부일구는 그런 면에서 매우 중요한 의미를 갖는다. 세종대왕은 천평일구, 정남일구, 현주일구 등 다양한 해시계를 내놓았지만, 대중성 면에서는 앙부일구가 단연 최고였다. 마치 가마솥(부)이 하늘을 우러러(앙) 본다고 해서 해 그림자(일구)를 붙여 앙부일구로 불렸다. 그 모양부터 범상치 않아 보였으니 백성들에게도 큰 화제였을 것이다.

농경사회는 시간과 계절도 중요하지만 강우량을 파악하는 것도 굉장히 중요했다. 가뭄도 문제지만, 하천이 범람하는 홍수도 예방해야 했다. 당시 조선은 늘 중국이 중심에 서야 하는 사대주의에 빠져 농법마저 중국의 책에 의존하고 있었다. 날씨와 토양 등 조선의 기준과 맞지 않는 농법은 오히려 백성들에게 혼란만 가중시켰다. 세종대왕도 가뭄과 홍수로 인해 늘 고심이 깊었던 것으로 보인다. <세종실록>에 따르면 가뭄으로 인해 임금이 스스로 반찬을 줄이기도 하였고, 범의 머리를 한강의 양진으로 던져 기우제를 지냈다고 되어 있다. 어쩌면 비과학적으로 들릴 수 있지만, 그만큼 가뭄으로 인한 고통이 상상할 수 없을 만큼 컸다는 것을 의미한다.

세종대왕은 1429년, 정초와 변효문 등을 통해 조선의 풍토에 맞는 <농사직설>을 편찬하였다. 시기상 장영실이 중국에서 귀국하고 경점지기를 개발한 이후이며, 간의와 혼천의를 제작한 이전이다. 이미 세종대왕은 농경사회를 지탱하는 백성들, 더 나아가 조선의 경제를 살리기 위해 과학 르네상스를 이끌기 위한 준비를 마쳤던 셈이다.

하지만 강우량을 알 수 없다면 모두 무용지물이나 마찬가지다. 당시에는 젖어있는 땅을 호미나 쟁기로 파서 확인하는 ‘우택’이라는 것이 있었다. 비가 온 뒤에 땅을 파서 그 깊이를 통해 빗물의 양을 알아본다는 것인데 얼핏 들어도 부실하다는 것을 알 수 있다. 토양의 종류가 지역마다 다른 것도 문제지만, 시기와 위치까지 고려하지 않는 아주 낡은 방식이었다.

1442년(세종 24년), 드디어 강우량을 확인할 수 있는 측우기가 문종의 기획으로 제작되었다. 장영실이 제작했다는 그 어떠한 기록도 없지만, 당시 과학 기술을 이끌었다는 점에서 제작에 도움을 준 것으로 추측하고 있다. 측우기는 조선뿐만 아니라 세계 최초의 우량계다. 놀라운 점은 빗물을 받아 양을 측정하는 현재의 방식과 그리 큰 차이가 없다는 것이다. 세종대왕은 한양뿐만 아니라 전국 지방에 측우기를 설치하여 모든 백성들이 강우량을 확인할 수 있도록 하였다. 측우기는 과학적인 성취뿐만 아니라 백성들 곁에 조금 더 다가가는 애민정신의 결과로 봐야 할 것이다.