[이광식의 천문학+] 일식 예보 틀려 곤장 맞은 조선 천문학자

[서울신문 나우뉴스]

영화 ‘천문’의 한 장면. 장영실이 물시계를 시전하고 있다.

조선시대에 일식 예보를 잘못해 곤장을 맞은 천문학자가 있었다. 곤장을 때린 사람은 세종이었고, 맞은 사람은 천문과 역수(曆數), 각루(刻漏) 담당 부서인 서운관의 천문학자 이천봉(李天奉)이었다. 대체 어떤 사연이었는지, '조선왕조실록'이라는 타임머신을 타고 당시로 날아가보자.

일식 때 ‘반성’하는 임금

세종 4년(1422) 1월 1일 원단을 맞았는데, 마침 일식이 시작되고 있었다. 임금이 소복을 입고 인정전의 월대(月臺) 위로 나아가 일식을 구했다. 백관들도 소복을 입고 조방(朝房·신하들이 조회를 기다리는 대기장소)에 도열해 일식을 구하니 얼마 후 해가 다시 빛났다. 세종이 섬돌로 내려와 해를 향해 네 번 절했다.

이 같은 의식을 ‘구식(救蝕)’이라 하는데, 일식과 월식으로 인해 훼손된 일월(日月)을 구하는 재변 의례를 가리킨다. 오늘날의 우리들은 대략 달력을 시간표 정도로 여기기 쉽지만, 농업생산이 경제의 축이었던 옛날엔 천체의 규칙적인 운행주기와 질서를 측정, 계산하여 만드는 책력은 국가 권력의 핵심적인 요소였다. 왕조국가 시대의 역법은 또한 왕조와 국가의 안위를 내다보기 위한 점성적 성격을 지닌 것으로도 매우 중시되었다. 전통 사회에서는 하늘에서 일어나는 일과 인간사회에서 일어나는 일 사이에 일종의 상응 관계, 즉 천인상응(天人相應) 관계가 있다고 보았기 때문에 천문은 곧 인문(人文)이기도 했다.

여기서 천문(天文)의 의미는 하늘에 나타난 별들의 운행을 무늬(文)로 표상한다는 뜻으로, '주역'의 다음 구절에서 유래한다.

'우러러 하늘의 무늬를 보고, 굽혀서 땅의 결을 살핀다(仰以觀於天文, 府以察於地理)'​

옛날에는 일식과 월식이 천체의 중심인 해와 달이 잠식되는 불길한 재변으로, 하늘이 왕의 잘못을 직접 꾸짖고 근신케 하는 징표라고 여겼다. 따라서 일식(또는 월식)이 예보되면 시일에 맞추어 각 관청은 어명을 받들어 당상관과 낭관 각 1명이 제사 때 입는 엷은 옥색 옷인 천담복(淺淡服)을 입고 하늘에 기원했다.

왕은 소복으로 갈아입고 하루종일 일식을 기다렸다가 인정전의 월대 위에 나아가 신하들과 함께 석고대죄하듯 하늘에 용서를 비는 구식례를 행했다. 이렇게 하면 그 정성에 하늘이 감복하여 일식·월식을 곧바로 원상대로 회복시켜준다고 생각했던 것이다. 그리고 구식례가 끝나야 소복을 벗었다. 월식 때는 음기를 돋운다 하여 금으로 된 종을 쳐서 구식례를 행했다.

일식과 월식을 구한다는 구식 의례는 조선조 내내 매우 빈번하게 행해졌다. 이 구식례는 매우 번거롭지만 일식·월식이 지상의 왕에게 내리는 하늘의 경고라고 여겼으므로 소홀히 할 수 없는 노릇이었다.

그런데 세종 4년의 구식례 때 서운관이 예보한 일식 시간이 되었는데도 정작 일식은 일어나지 않았다. 왕과 대소 신료들은 하릴없이 일식이 일어나기를 기다릴 수밖에 없었는데, 예보시간보다 15분이 지나서야 일식이 일어나기 시작했다. 조선시대에는 15분을 1각(一刻)이라 하여 시간의 가장 작은 단위로 삼았다. 고로 ‘일각이 여삼추’라는 말은 15분이 3년처럼 길게 느껴진다는 듯이다.

구식례가 끝난 후, 일식의 분도(分度)를 정확히 추보(推步·천체의 운행을 관측하는 것)하지 못해 예보를 15분 앞당겨 했다는 죄목으로 세종은 서운관 술자(術者) 이천봉에게 곤장을 치게 했다. 그래도 이 정도는 약과였다. 심하면 투옥되는 경우도 있었다. 하지만 우리는 여기서 조선의 일식 예보 단위가 상당히 정밀한 수준임을 알 수 있다.

왜 일식예보가 틀렸을까?

어떤 군주와 국가가 하늘의 질서를 보다 잘 살피고 이해한다는 것은 그 군주가 권력과 정치적 정당성을 보다 튼튼하게 확보한다는 것을 뜻으로, 농업생산 증대, 왕조와 국가의 길흉 예측, 정치적 정당성 강화에도 직결되는 문제였다. 세종대왕이 기울인 천문기상학 발전에 대한 노력도 이러한 맥락에서 이해할 수 있을 것이다. 세종은 대단히 현실적인 안목을 가진 임금으로, 재위 12년(1430) 8월 3일 이런 지시를 내렸다.

'천문계산은 전심전력해야만 그 묘리를 구할 수 있다. 일식, 월식과 성신의 변, 그 운행도수는 원래 약간의 착오가 있었는데, 전에는 명에서 전해진 선명력법(당나라 목종 2년인 821년 서양이 만든 태음력의 하나)만 썼기 때문에 오차가 꽤 컸었다. 그런데 정초가 수시력법(授時曆法/중국 원나라 천문학자 곽수경과 왕순 등이 만든 역법)을 연구해 밝혀낸 뒤로는 책력 만드는 법이 바로잡혔다. 그러나 이번 일식의 시간이 모두 차이가 있으니 이는 정밀하게 살피지 못한 까닭이다. 옛날에는 책력을 만들 때 오차가 있으면 반드시 용서하지 않고 죽이는 법이 있었다. 내가 일식, 월식 때마다 그 시각과 가리고 걷히는 시간을 기록하지 않아 뒤에 계산해볼 길이 없으니, 이제부터 예보한 숫자와 맞지 않더라도 모두 기록하여 뒷날 고찰에 대비토록 하라.'

그러나 이후로도 일식 오보는 고쳐지지 않았다. 세종 14년(1432) 1월 4일엔 서운관에서 일식을 예보했으나 일식 현상이 없자 사헌부에서 서운관 담당관리를 처벌해야 한다는 건의를 올렸다. 이에 대해 세종은 어떻게 처리했을까?

'분수가 매우 적어서 짙은 구름으로 못 보았을지도 모른다. 각도에 공문을 보내 물어보게 하라. 또 중국에서도 오늘 일식이 있을 것이라고 말했다고 하니 이것은 관측을 잘못한 죄는 아니다. 각 도의 보고와 중국 조정에 들어간 사신이 돌아오기를 기다려 다시 의논하라.'

'칠정산외편'으로 조선 고유의 시간을 가지다

어쨌든 오랜 논의와 연구 끝에 조선의 일식-월식 예보가 오차를 보이는 것은 조선의 시간이 아니라 중국의 시간을 사용하기 때문이라는 결론에 도달했으며, 조선 고유의 시간을 확립하는 것이 무엇보다 선결문제임을 깨닫게 되었다. 이는 세종이 일찌기 왕자 시절부터 천문에 대해 깊이 공부해 얻은 내공 덕분임은 말할 것도 없다.

영화 ‘천문’에서 천문기기를 제작하는 장영실. 세종 시대 천문학의 이론 담당이 이순지라면 제작 담당은 장영실이었다.

게다가 세종조에는 과학과 천문에 밝은 인재들이 많았다. 흔히 세종 시대의 과학기술이라고 하면 이천과 장영실을 떠올리지만, 천문역법 분야에서 이순지(李純之, 1406~1465)의 역할은 독보적이었다. 이순지는 우리나라의 ‘과학기술인 명예의 전당’에 ‘조선 초 자주적 역법을 이룩하면서 우리 천문학을 세계 수준으로 올려놓은 천문학자’라는 평가와 함께, ‘명예로운 과학기술인’ 가운데 한 사람으로 선정된 바 있다.

이순지는 21살인 1427년 문과에 급제하여 승문원에서 외교문서 관련 업무를 맡았다. 당시 세종은 역법이 정밀하지 못한 것을 안타깝게 여겨 문신들 가운데 재능있는 사람들을 선발하여 역법에 필요한 산법(算法)을 익히게 했는데, 이순지가 가장 두각을 나타냈다. 그는 문신이었지만 이과형 천재였다.

이순지가 세종대왕의 눈에 들게 된 계기는 ‘본국(本國)은 북극(北極)에 나온 땅이 38도(度) 강(强)’이라는 계산 결과를 보고한 일이었다. 한반도의 가운데가 북위 38도라는 것을 계산한 것이다. 보고를 받은 세종은 처음에는 긴가민가했다. 그러나 중국에서 들여온 역서(曆書)를 통해 이순지가 계산한 결과가 정확하다는 것을 알고는 크게 기뻐하며 1431년부터 이순지에게 조선의 천문역법을 정비하는 일을 맡겼다.

그 결과 1433년부터 이순지를 중심으로 조선 역법 프로젝트가 진행되어, 1442년에 이르러 조선 독자의 역법인 '칠정산내편(七政算內編)'과 '칠정산외편'의 편찬이 완성되었다. 이로써 그간 중국의 역법에 전적으로 의존하던 것에서 벗어나 비로소 독자적으로 천체 운행을 계산할 수 있게 되었다.

조선 천문학, 세계 최고 수준으로 올라서다

이순지의 천문역법 연구가 특히 크게 빛을 발한 성과는 ‘한문으로 펴낸 이슬람 천문 역법서 가운데 가장 훌륭한 책’으로 평가받는 '칠정산외편'이다. 칠정은 해와 달, 수성, 화성, 목성, 금성, 토성을 뜻한다. 1442년에 정인지, 정흠지, 정초 등이 편찬한 '칠정산내편'은 1281년 원나라에서 만든 수시력을 한양의 위치에 맞게 수정, 보완한 것이다. 이에 비해 1444년 이순지와 김담이 편찬한 '칠정산외편'은 아랍 천문학의 성과를 바탕으로 한 것이다.

종로 계동 현대사옥 앞의 관측대. 간의대라고도 한다. 1432년(세종 14)에서 1434년 사이에 간의 등 천문기구를 만들었는데, 매일 밤마다 서운관원 5인이 입직하여 천문관측에 종사했다.

‘내편’은 중국 천문역법과 산학 전통을 따르기 때문에 원주를 365.2575도, 1도를 100분, 1분을 100초로 하고 있는 데 비해 ‘외편’은 그리스와 아랍 천문학 전통에 따라 각각 360도, 60분, 60초로 바꾸어 계산했다. 또한 평년의 한 해를 365일로 하고 128년에 31일의 윤일을 두었는데, 1태양년이 365일 5시간 48분 45초로, 수시력보다 더 정확할 뿐 아니라 오늘날의 수치와 비교했을 때 1초 짧을 정도로 정확하다. 1년의 기점을 중국이 동지에 둔 것과 달리 춘분에 두었으며, 일식과 월식 계산에서도 ‘외편’이 ‘내편’보다 정확하다.

‘내편’을 통해 한양을 기준으로 한 정확한 천문 계산이 가능해졌으며 ‘외편’을 통해 발달된 아랍 천문학의 성과를 우리 실정에 맞게 변용함으로써 조선의 천문학은 아랍, 중국과 함께 당시 세계에서 가장 발달된 수준에 도달했다.

이순지는 이외에도 많은 천문역법서를 저술, 편찬했다. 그 가운데 1445년에 펴낸 '제가역상집(諸家曆象集)'은 다양한 서적에 흩어져 있는 천문에 관한 여러 가지 설을 모아 정리한 책이다. 단순히 모아놓은 것이 아니라 중복되는 것을 삭제하고 핵심을 취해 주제별로 분류함으로써 참고 자료로서 가치가 높은 역작이다.

1459년에는 일식-월식 계산법을 알기 쉽게 해설한 '교식추보법(交食推步法)'을 김석제와 함께 편찬했다. 계산 공식과 함께 실제 계산 사례가 실려 있으며, 계산법을 쉽게 외우는 데 도움이 되는 노랫말 형식의 설명도 실려 있어, 나중에 음양과(조선시대 관상감의 천문ㆍ지리 등을 맡는 기술직을 뽑던 잡과 시험)의 시험 교재로도 널리 쓰였다.

이처럼 이순지는 당대 세계 최정상급의 천문학자로서, 조선 천문학을 세계 최고의 수준으로 올려놓았다. 이러한 업적으로 이순지는 승지, 중추원부사, 개성부 유수, 판중추원사(종2품)에 이르렀다. 1465년(세조 11년) 이순지가 세상을 떠난 뒤 실록에는 ‘지금의 간의(簡儀), 규표(圭表), 태평(太平), 현주(懸珠), 앙부일구와 보루각, 흠경각은 모두 이순지가 세종의 명을 받아 이룬 것’이라고 기록되었다.

'세조실록'은 이순지를 이렇게 평한다

'이순지의 성품은 정교하며 산학, 천문, 음양, 풍수에 매우 밝았다. 그러나 크게 건명(建明)한 것은 없었다. 정평(靖平)이라 시호(諡號)하니, 몸을 공손히 하고 말이 드문 것을 정(靖)이라 하고, 모든 일에 임할 때 절제가 있는 것을 평(平)이라 한다.'

'조선왕조실록'을 통해 검색해본 결과, 조선시대에 일식이 265건, 월식이 344건 발생했다. 이는 조선의 천문기상 관측 수준이 세계 어느 나라에도 뒤지지 않았음을 단적으로 보여주는 사례다. 또한 조선 천문학과 표준시를 담당했던 관상감에서 1818년 편찬한 '서운관지'는 관상감의 조직과 운영, 천문관측과 기기, 천문서적 등을 총망라한 천문학 백과로 세계에서도 유례를 찾아볼 수 없는 천문기록이다.

이처럼 세종시대는 세계 최고 수준의 관측기기 개발과 천문관측을 통해 천문학을 발전시킨 결과 세계 최고 수준의 천문학으로 성장했으며, 조선후기 '서운관지'에 기술된 것처럼 천문학이 국가의 제도를 튼튼히 하는 기둥이 되었음을 알 수 있다.

우리나라 천문기록은 신라시대 첨성대를 시작으로 고려시대 서운관, 조선시대 관상감으로 이어졌다. 이 기관들이 기록한 천문기록은 적어도 1만 4천 건 이상이며, 아직도 해석과 발굴이 진행 중이다.

케플러 초신성. 뱀주인자리로 2만 광년 거리에 있다. 케플러의 관측보다 4일 앞서 조선의 관상감 천문학자들이 관측한 초신성으로, 그 자세한 관측결과가 130회나 에 기록되었다.

좋은 일례로, 요하네스 케플러가 동년 10월 17일부터 프라하에서 관측에 착수했던 케플러 초신성은 조선왕조실록에 따르면 그보다 4일 앞선 1604년(선조 37) 10월 13일(양력)부터 시작하여 7개월에 걸쳐 약 130회 위치와 밝기를 관측한 결과가 쓰여 있다.

'밤 1경에 객성이 미수 10도에 있어, (북)극과는 110도 떨어져 있었으니, 형체는 세성(목성)보다 작고 색은 누르고 붉으며 동요하였다.'

케플러의 관측기록으로만 보아 유형 2로 추정되던 이 초신성은 ‘실록’의 자세한 관측결과에 의해 유형 1 초신성으로 밝혀졌다. 조선 천문학의 개가였다.

이광식 과학 칼럼니스트 joand999@naver.com