엔지니어 정약용

평생 환자를 치료하다가 퇴직하고 책을 쓰지 않은 사람과, 환자를 치료하지는 않았으나 공무원 퇴직 후 의학을 연구하여 책을 쓴 경우 우리는 둘 중 누구를 ‘의사’라고 생각하는가? 엔지니어가 퇴직 후 다양한 분야를 연구하여 책을 많이 쓴 경우라도, 현직에 있을 때 엔지니어로 활동했다면 엔지니어를 그의 직업으로 보는 것이 합리적이지 않을까?
_제1장 실학자에서 엔지니어로, 저술가에서 실천가로

그동안 교과서를 통해 진리로 치부해 왔던 조선 후기 실학의 개념과 실체를 다루는 관점이 이렇게 다양해졌다면, 정약용을 실학을 집대성한 저술가로 좁게 다루는 시각에서 과감하게 벗어나 보는 것도 의미가 있다. 학문 간 융합이 중요해진 시대에서는 정약용과 거중기를 교과서와 교실 밖으로 꺼내, 엔지니어 정약용과 그가 남긴 공학적 업적을 되돌아보는 일이 필요하다.
_제1장 실학자에서 엔지니어로, 저술가에서 실천가로

정약용은 「성설」 5번 벌석 지침에서 돌의 등급을 미리 매겨 깎고 자르는 원칙을 정하였다. 큰 것은 한 덩이에 수레 한 차, 중간 돌은 두 덩이에 수레 한 차, 작은 돌은 서너 덩이에 수레 한 차 단위로 날라서 성 한 보를 쌓는데 일정한 용량이 공급되도록 치밀하게 계획하였다.
일단 옮기고 다듬는 것과, 다듬고 옮기는 것은 큰 차이가 있다. 정약용의 전략은 부석소에서 공사장으로 일단 돌을 옮겨 놓고 성을 쌓으면서 상황에 맞게 돌을 다듬는 방식이 아니라, 돌의 크기를 표준화하여 그에 맞게 부석소에서 미리 다듬은 돌을 매입하고 이를 옮기는 방식을 취함으로써 운송비 절약은 물론 건축 공사 기간도 줄이겠다는 것이었다.
_제3장 건축 공학자 정약용, 새로운 공법을 제시하다

돌을 들어 올리거나 내릴 수밖에 없는 단순한 동선과 자유도가 제한된 거중기의 구조적 한계를 고려할 때, 거중기는 가장 무거운 현단석의 자리를 잡는 정도에 제한적으로 쓰였을 것이다. 거중기는 주로 부석소에서 사용되었을 것으로 추정된다. 부석소에서 공사장까지 돌을 끌어서 옮기자니 너무 힘들고, 수레를 이용하자니 높은 수레에 돌을 적재하기 어렵다는 문제를 해결하기 위해 사용된 장비로 보는 것이 타당하다. 거중기는 녹로처럼 높은 곳으로 물건을 들어 올리는 지브 크레인이 아니라, 수레에 돌을 적재하는 용도로 사용된 고정형 갠트리 크레인이었던 것이다.
_제4장 기계 공학자 정약용, 거중기와 녹로를 개량 발명하다


자체 동력이 없는 수레에 불과한 유형거가 어떠한 측면에서 공학적으로 높은 평가를 받을 수 있을까? 유형이란 ‘흔들거리는 저울대’라는 의미로 결국 유형거는 ‘흔들거리는 저울과 같은 수레’이다. 정약용은 무게 중심이 낮고 폭이 넓어야 흔들리지 않고 이동할 수 있다는 수레의 상식을 깨고, 복토라는 반원형의 목재를 통해 짐을 싣는 부분을 의도적으로 높였으며, 폭을 좁혀 수레 자체가 매우 불안정하게 흔들리도록 설계하였다. 오늘날의 자동차들이 폭을 넓게 하고 높이를 낮춰 주행 안정성을 꾀하고, 첨단 서스펜션 시스템을 통해 차량의 충격을 흡수하여 흔들거림을 최소화하려는 노력을 하고 있는 것과는 정반대로 설계한 것이다.
이것으로 볼 때 유형거는 단순한 수레라고 할 수 없다. 유형거는 짐을 싣는 지게차이자 충격을 흡수하는 서스펜션인 동시에 펌핑을 보조 추진력으로 활용하는 시스템을 갖춘 정약용의 발명품이었다.
_제5장 자동차 공학자 정약용, 유형거를 발명하다

초계문신으로 정조 가까이 있었던 정약용은 공법에 대해 고민하고 있던 정조에게 오늘날 거더교에 해당하는 혁신적인 공법을 제시하였다. 1790년 7월 1일 정조는 정약용의 설계를 토대로 「주교절목」 21개 조항을 15개 항목으로 대폭 수정한 『주교지남』을 발표하였다.
_제6장 조선 공학자 정약용, 배다리를 설계하다


최초의 설계안인 「주교절목」에서는 배마다 고리를 장착해 줄로 묶는 공법이 제시되었다. 하지만 대규모 인원이 건널 경우 다리의 상판이 크게 출렁거릴 수 있다는 치명적인 단점 때문에 검토 과정에서 기각되었다. 정약용은 현대 거더교의 상부 구조와 같이 종량들이 상판을 떠받치는 안정적인 구조를 제안하였다. 종량은 현대 교량의 거더에 해당한다. 정약용은 긴 장대를 사용하여 여러 배 위에 걸쳐 쓰는 기존의 방식을 지양하고, 종량들을 나누어 각각을 연결하는 모듈 방식을 선택하였다.
_제7장 토목 공학자 정약용, 거더교를 설계하다

그렇다면 어릴 적부터 기계 분야에 천재적인 재능을 보였다고 알려진 장영실과 정약용의 차이점은 무엇일까? 정약용은 엔지니어 집단이 형성된 조선 후기, 국가가 주도하는 대규모 공사에서 필요에 의해 거중기와 녹로와 같은 기계를 개발하였고, 그 기계의 원리와 부품을 도면과 함께 체계적으로 설명하여 기술 교범을 『화성성역의궤』에 남겼다는 점에서 엔지니어로 평가할 수 있다. 이에 비해 장영실은 엔지니어 집단을 양성하고 교육하는 시스템이 부재한 조선 초기에 시대를 앞서 활동한 탁월한 기계 분야 기술자였다.
_제8장 조선 후기 근대 공학의 성립과 엔지니어 집단의 형성