술잔이 사람 앞에 맴도는
'회돌이현상' 이용해 설계
우연아닌 고도 과학지식,
기술력 가졌음을 알아야

경주 포석정은 측벽을 다양한 크기의 63개 석재를 이용해 만들었는데 높이는 20㎝ 정도인데도 폭은 15㎝ 정도로 매우 안정된 구조로 되어 있다.
원래 포석정은 고래 모양을 따라 만든 수로로 물을 흐르게 한 후 물위에 띄운 술잔으로 술을 마시며 시를 읊고 노래 부르며 즐기도록 만든 것이다.
술잔이 자기 앞에 오면 옆에 놓아 둔 술을 술잔에 따라 마시면서 시를 한 수 짓는데 시간이 늦거나 제대로 짓지 못하면 벌주를 마셨다.
이러한 것을 유상곡수(流觴曲水)라는 시회(詩會)로 부르는데 중국의 동진시대부터 유행했으며 일본에도 여러 유적이 있다. 여기서 주목을 끄는 것은
포석정이 중국, 일본과 달리 술잔이 사람 앞에서 맴돌도록 설계되었다는 것이다. 잔이 어느 자리에서 맴돌게 할 수 있었던 것은 유체역학적으로
와류(渦流:회돌이)현상이 생기도록 설계했기 때문이다. 회돌이 현상이란 주 흐름에 반하는 회전현상으로 소용돌이 현상으로 생각할 수도 있다.
그러나 회돌이 현상을 만들어 술잔이 돌게 한 것은 실용적 면에서 매우 특이한 예다. 공학적으로 볼 때 회돌이 현상이 일어나지 않도록 설계하는
경우가 대부분이다. 회돌이 현상이 일어나면 물이 흘러가는 면에서 충돌이 일어나 에너지 분산이 일어나므로 효율적으로 매우 불리하기 때문이다.
우주선을 발사하기 직전 액체 연료 탱크 안에 있는 액체연료의 온도를 목표 온도까지 순간적으로 올릴 때에도 이같은 문제점이 생긴다. 그러므로
우주선이나 장거리 미사일 발사시 사용되는 액체연료 탱크의 설계나 각종 음료의 살균을 비롯한 실용적 용도를 위해서는 회돌이 현상이 일어나지 않도록
설계하는 것이 매우 중요하다.
포석정에 이런 고차원적 과학기술이 접목되었다고 설명하면 그런 현상을 우연히 발견, 건설하였을 것이라고 생각할 지 모른다. 그러나 포석정에서
회돌이가 이루어지는 곳은 우연히 발견되어 시공될 수 있는 것이 아니다. 회돌이가 형성되는 각 단면의 형태가 다르게 만들어졌기 때문이다. 특히
10여 곳의 회돌이가 생기는 곳 중에서도 2개의 주 회돌이 현상이 나타나는 곳은 매우 세심하게 돌의 곡선을 깎은 것을 볼 수 있다. 이처럼
회돌이 형성 부분에 따라서 구조를 달리 만든 것은 신라인들이 유체이동에 대한 많은 지식을 갖고 있었다는 것을 뜻한다.
나는 신라인들도 포석정의 회돌이 현상을 정확히 포착하기 위해 유럽인들과 마찬가지로 수천 번 이상의 실험을 거쳤다고 확신한다. 흘러내리는 물의
양, 속도, 수로의 형태와 폭·깊이, 표면장력, 술잔의 형상·크기·질량·초기의 위치 등을 치밀하게 고려해가며 반복 실험을 했음이 틀림없다.
실무 공학적 면에서는 가능한 발생되지 않도록 하는 회돌이 현상을 역으로 자유롭게 나타나도록 설계했다는 점에서 포석정은 아무리 과찬해도 지나치지
않다고 생각한다. 선조들의 이런 업적은 결코 우연에 의한 것이 아니라 고도의 과학적 지식과 기술의 바탕에서 이루어진 것임을 꼭 기억할 필요가
있다. <이동에너지기술연구소장>