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풍향계
풍향계(風向計)는 바람의 방향을 나타내는 기구이다. 화살표가 있는 쪽이 바람이 불어오는 방향이다.
우리나라는 예로부터 바람을 관측하기 위하여 기다란 세모꼴 깃발을 긴 대나무 끝에 달아 깃발이 날리는 방향을 보고 풍향을 알았다. 즉 깃발이 동쪽으로 날리면 서풍, 남쪽으로 날리면 북풍이라는 방법이었다. 또한 깃발이 나부끼는 정도나 깃대가 바람 때문에 휘는 정도를 보고 풍속(風速)도 알 수 있었다. 이것을 풍기죽(風旗竹), 상풍간(相風竿), 또는 더 간단히 풍기(風旗)라고 불렀다.
오늘날의 풍향계는 기상청과 기상대에 설치되어 있는데, 지상의 장애물 높이 10배 이상 떨어진 평탄한 곳에서 지상 10m 높이에 설치하는 것이 표준이다. 복엽풍향계(複葉風向計)와 비행기의 수직꼬리날개와 흡사한 풍속계를 겸하고 있는 셀신(selsyn)형 풍향계가 있다. 이 셀신형은 셀신모터를 이용하여 원격조정 및 기록이 가능하다.
개요
바람이 불어오는 방향을 풍향이라고 하는데, 이를 측정하는 기계이다.
풍신기(風信器)라고도 한다. 기상측기 중에서 가장 간단한 것으로 1매(2매 이상인 것도 있다)의 풍판(風板)을 수직으로 축 주위를 회전할 수 있도록 만들어져 있으며, 완전하게 기능을 발휘하도록 마찰을 최소한으로 감소할 수 있는 축받이 위에 설치되어야 한다. 또한 이것은 그 축에 대해서도 잘 균형되어야 한다.
풍향을 측정하는 측기는 복엽풍향계(複葉風向計)와 셀신형 풍향계가 있다. 복엽풍향계는 풍판이 2매이며, 회전축에 방위반(方位盤)을 직접 부착하여 풍향을 관측하게 되어 있으며, 셀신형 풍향계는 셀신모터에 의한 전자회로를 이용하여 원격(遠隔)관측과 자동기록이 가능하도록 되어 있다. 에어로베인의 풍향측정기구는 셀신형이다.
역사
깃발이 나부끼는 방향으로 풍향을 재는 방법이 언제부터 사용되었는지 정확히 알기는 어렵다. 농사 또는 인체에 바람이 중요한 영향을 미친다는 인식이 동아시아 사회에서 오랜 유래를 가지고 있으며, 우리나라에서 바람을 관측한 기록이 삼국시대로까지 거슬러 올라가는 것을 보면, 깃발로 풍향을 관측하는 일이 고대로부터 행해졌음을 미루어 알 수 있다.
특히 궁궐에서는 바람의 방향과 세기를 일 · 월식, 비, 눈 등의 현상과 함께 중요한 천문기상 현상으로 간주하여 일상적으로 관측하였다. 조선왕조의 천문관서 관상감(觀象監)의 관측 보고서 원부인 『풍운기(風雲記)』에는 1748년 10월 16일의 날씨, 바람의 방향, 관측된 햇무리의 모양이 기록되어 있다.
풍기죽을 이용한 궁궐의 바람 관측은 아마도 조선 초기, 특히 세종대부터 이루어졌을 것으로 생각되지만, 그 정황을 알려주는 기록이나 유물이 남아 있지는 않다. 현재 조선 후기 1770년(영조 46) 임금의 명으로 만들어진 풍기죽의 받침돌 풍기대(風旗臺)의 유물 두 기가 각각 창경궁과 경복궁에 남아 있다.
그 해 5월 1일(음력) 영조는 “궁궐 안과 서운관에 모두 풍기가 있으니, 이는 곧 예로부터 바람을 점치는 뜻이 담겨있다. 옛날에는 풍기를 나무 위에 묶어 놓았으나, 나무는 상하기 쉽다”고 말한 뒤, 창덕궁 통제문(通濟門), 경희궁 서화문(西華門) 안에 돌을 쌓고 풍기죽을 설치하라고 명령했다. 이로 보건대, 풍기죽으로 바람을 관측하는 일이 이미 오래된 제도였으며, 그 이전에는 풍기죽을 나무에 설치했다는 점을 알 수 있다.
현재 창경궁과 경복궁에 남아 있는 풍기대는 각각 1985년에 보물로 지정되었다. 화강석으로 만들었고, 전체 높이는 228㎝(창경궁 풍기대), 224.3㎝(경복궁 풍기대)이다. 아래 부분의 대석과 그 위에 세워진 팔각기둥으로 이루어져 있는데, 풍기죽을 팔각기둥 위에 꽂았다.
궁궐에서 쓰이던 풍기죽은 남아 있지 않지만, 그 모양을 1830년 무렵의 창덕궁을 세밀하게 묘사한 그림, 「동궐도(東闕圖)」에서 찾아 볼 수 있다. 이 그림에서 풍기죽은 중희당(重熙堂) 뜰에 측우기와 대각선으로 마주한 위치에 설치된 것으로 그려졌다. 대나무에 길고 가는 깃발을 매달아 놓은 풍기죽의 모양을 확인할 수 있으며, 이는 다시 상풍간(相風竿)이라는 글씨가 새겨진 사각 기둥위에 꽂혀 있다. 현존하는 창경궁 풍기대가 팔각기둥 모양을 하고 있는 것과 차이가 있다.
원리
바람이 불어오면 공기와의 마찰을 최소화하기 위해 면적이 가장 좁은 부분을 바람과 맞닿게 하는 원리를 이용한다고 할 수 있다. 만드는 방법은 기상 관측 기구 중에서 가장 간단하여 1매 이상의 풍판(風板)을 수직으로 축 주위를 회전할 수 있도록 만들면 된다. 풍판은 바람에 움직이기 쉽도록 재질이 가벼워야 하고 완전하게 기능을 발휘하도록 마찰을 최소한으로 감소할 수 있는 축받이 위에 설치되어야 하며, 그러면서도 축으로부터 쉽게 분리되어 바람에 날아가 버리지 않도록 해야 한다. 그리고 축은 지면으로부터 수직이고 풍판은 수평이여야 한다. 여담으로 풍판도 움직이지 못할 정도의 약한 바람의 방향을 측정하기 위해 풍판에 테이프를 붙여 두는 경우도 있다.
종류
풍향계의 종류로는 단엽풍향계(単葉風向計)와 복엽풍향계(複葉風向計)와 셀신형 풍향계가 있다.
단엽풍향계는 풍판이 1매로, 막대기 따위를 하나 회전축에 설치하면 완성되는 가장 간단한 구조를 가지고 있어서 초등학생들의 간이 풍향계 만들기 수업에도 사용된다.
가끔 예배당이나 성당 건물 지붕 위에서 볼 수 있는 닭 모양 풍향계도 단엽풍향계의 일종이다. 위의 사진은 회전축에 방위반(方位盤)을 부착한 형태. 단 보다 정밀한 관측에는 잘 쓰이지 않는다.
복엽풍향계는 풍판이 2매 이상이다. 이 문서의 맨 위에 있는 저 그림이 바로 복엽풍향계인데, 단업풍향계보다 바람의 움직임에 민감하여 보다 잘 쓰이는 형태이다. 저 그림은 풍판이 꼬리깃 모양이지만, 개중에는 프로펠러 모양인 것도 있다.
셀신형 풍향계는 셀신모터에 의한 전자회로를 이용하여 원격(遠隔)관측과 자동기록이 가능하도록 되어 있다. 보다 정밀한 관측과 기록이 가능해서 대한민국 기상청에서도 사용된다.
기타
바람개비처럼 생긴 수평형 풍력 발전기는 전기를 최대한 효율적으로 얻기 위해 구조물 자체를 풍향계로 만든다. 바람이란 게 불어오는 방향이 일정하지 않다 보니 풍력에 의한 에너지를 최대한 얻어내기 위해서인 것.
조선에서도 바람관측을 위해, 당시의 풍향계라 할 수 있는 풍기대를 설치했었다. 창경궁 풍기대, 경복궁 풍기대 등이 지금도 전해진다.
같은 '바람에 대한 것을 측정하는 기구'인 풍속계하고는 자주 세트로 엮이거나 아예 합쳐지기도 한다.
참고자료
같이 보기
