성 하나를 쌓는 데 10년이 걸린다고 여겨지던 시대, 수원 화성은 2년 9개월 만에 완성됐습니다. 공사 기간을 이렇게까지 줄일 수 있었던 배경에는 나무로 만든 기계 하나가 있었습니다. 정약용이 설계한 거중기입니다.
왕이 내려준 책 한 권에서 시작된 설계
1792년, 정조는 수원 화성 축성을 앞두고 정약용에게 중국에서 들여온 서양 기술서 『기기도설(奇器圖說)』을 내려보냅니다. 정약용은 이 책에 담긴 도르래 원리를 참고해 조선의 공사 현장에 맞는 기계를 새로 설계했는데, 이것이 거중기입니다.
거중기는 무에서 발명된 기계가 아니라, 이미 있던 서양의 도르래 이론을 실제 화성 축성 현장에 맞게 구현한 결과물이라는 점이 중요합니다. 이론을 그대로 옮긴 것이 아니라, 조선의 자재와 인력 사정에 맞춰 다시 설계했다는 뜻입니다.
도르래 여덟 개가 만든 힘의 절감
거중기의 핵심은 위아래로 엮은 여러 개의 도르래입니다. 위쪽에 고정 도르래를, 아래쪽에 움직 도르래를 각각 여러 개 배치하고 그 사이로 긴 줄을 통과시킵니다. 줄을 여러 가닥으로 나눠 걸수록 물체를 들어 올리는 데 필요한 힘은 그만큼 줄어듭니다.
이렇게 여러 겹으로 힘을 나누는 방식 덕분에 이론상 필요한 힘이 크게 줄었고, 실제로 장정 몇 명이 사람 힘만으로는 들 수 없던 수십 배 무거운 돌을 들어 올릴 수 있었습니다. 사람을 갈아 넣는 대신 기계에 힘을 나눠 맡긴 셈입니다.
10년에서 2년 9개월로
화성 축성은 원래 여러 해가 걸릴 것으로 예상됐지만, 실제로는 1794년 착공해 1796년, 2년 9개월 만에 완공됐습니다. 거중기를 비롯한 여러 축성 기계가 투입되면서 인력 소모와 공사 기간이 크게 줄었기 때문입니다. 정조가 공사 비용을 상당히 절감했다고 언급했다는 기록도 전합니다.
기록으로 남긴 설계도, 200년 뒤의 복원
거중기와 화성 축성의 가치는 여기서 끝나지 않습니다. 공사 전 과정은 『화성성역의궤』라는 방대한 보고서로 남았습니다. 건축 도면, 축성 기계의 그림, 자재의 치수와 수량까지 세세히 기록해 둔 이 책 덕분에, 한국전쟁으로 일부가 파괴된 화성을 원형에 가깝게 복원할 수 있었습니다.
수원 화성은 이런 역사적·건축적 가치를 인정받아 1997년 유네스코 세계문화유산으로 등재됐습니다. 좋은 기계를 설계하는 것도 중요했지만, 그 설계를 기록으로 남겨 후대가 다시 쓸 수 있게 한 것 역시 이 공사의 또 다른 성과였습니다.
마치며 — 기술은 결국 사람을 위한 것
거중기는 힘을 아낀 기계였을 뿐 아니라, 백성을 덜 고생시키기 위해 고안된 기계였습니다. 도르래로 힘을 나누고, 그 설계를 낱낱이 기록해 남긴다는 발상은 지금 봐도 실용적입니다. 200년이 지난 지금도 수원 화성이 원형에 가까운 모습으로 남아 있는 것은, 그날의 기록이 여전히 유효하기 때문입니다.