나침반의 역사와 원리

나침반의 역사와 원리

종이, 화약과 더불어 중국 3대 발명품중의 하나인 나침반(羅針盤)은 언제 누가 발명했는지는 정확히 알 수 없다. 기록에 의하면 B.C 1,500년경 중국에서 자석이 쇠를 끌어당기는 것을 알고 있었다고 하나 그 지북성(指北性)은 좀 더 뒤에 발견한 듯하다. 우리나라에서도 삼국시대에 패철(佩鐵)이라는 나침반을 사용하였다고 하며 지금도 풍수지리를 보는 지관들이 사용하는 것을 볼 수 있다. 중국의 나침반은 1260년대 마르코폴로가 유럽으로 전했다고 한다.

나침반은 자기(磁氣)를 쇠막대(침)이 지구라는 커다란 자석에서 생기게 되는 자장(자기자오선)을 따라 일정하게 남과 북을 가리키는 원리를 이용한 것이다. 지구의 자북(캐나다 허드스만 북쪽)을 가리키는 자침쪽을 N극, 반대쪽은 S극으로 표시한다.

2. 실바 나침반 (Silva Compass)

① 유 래
실바(Silva)라는 말은 고대 그리스어 실바(숲의 여신)에서 유래한 스웨덴어로 숲을 뜻한다. 이 나침반은 1930년경에 스웨덴의 첼스트롬(Kjellstrom) 3형제가 오리엔티어링의 경기력 향상을 위해 이전의 나침반을 보완하고 여러 가지 기능을 추가시킨 것으로 본래는 오리엔티어링용이지만 등산에서도 우수한 기능을 발휘하기 때문에 최근에는 이 실바 나침반이 독도의 표준 나침반이 되다시피 했다. 실바 나침반은 여러 가지가 있으나 타입 2NL, 4, 5등이 독도에 가장 편리한 나침반이다.

② 나침반의 명칭


① 북방지시 화살표
② 자침
③ 자
④ 확대경
⑤ 축척자
⑥ 진행선
⑦ 기저판
⑧ 다이얼 눈금 ⑨ 보조지시선
⑩ 나침반집
⑪ 끈
⑫ 눈금테


③ 구조 이해
나침반의 다이얼을 돌려보면 자침은 돌지 않고 다이얼의 눈금과 북방지시화살표가 같이 움직이게 되어 있다. 다이얼 눈금 밑에 위치한 하얀색의 눈금테는 다이얼과 함께 돌지 않으며, 진행선과 같은 방향으로 일치되어 있다.

여기서 숙지할 것은 다이얼을 임의대로 돌렸을 경우, 눈금테에 의해 읽혀지는 각도는 북방지시화살표와 진행선사이의 각도를 나타낸다는 것이다. 북방지시화살표와 보조선은 평행이라는 점, 진행선과 진행선 양쪽의 가는 선 그리고 자가 있는 나침반 양쪽면은 모두 평행이라는 점도 알고 있어야 한다.

자침은 자석으로 되어 있기 때문에 빨간색 쪽이 항상 북쪽(나침반이 가리키는 북쪽은 자북이며 캐나다 허드슨만 북쪽을 가리킨다)을 가리키게 되어 있다. 자침이 들어있는 나침반집 속에는 특수기름이 들어 있어 자침의 진동을 흡수하기 때문에 자침이 빨리 정지하게 되어 있다. 나침반을 사용할 때 가까운 곳에 쇠붙이, 전자제품 등이 있으면 자침은 엉뚱한 곳을 가리킨다.

1. 자북선 긋기

우리가 어느 곳에 위치하여도 항상 일정하게 북쪽을 즉시 알려주는 것은 북극성도 도북선도 아닌 나침반이다. 그런데 사용하는 지도의 북쪽방향(도북선) 나침반의 북쪽방향(자북선)은 도자각만큼 차이가 있어 혼란스럽게 하는 것이다. 그래서 지도에 자북선을 미리 그어 놓는 다면 사용하는데 매우 편리하다.

① 지도의 방위표에 표시된 도자각을 확인한다. (서편각 6°이다)

② 나침반의 진행선(눈금테)에 (360˚- 도자각)의 각도를 맞춘다. 즉, 도자각이 6˚라면 360˚- 6˚= 354˚

③ 나침반의 북방지시화살표 또는 보조지시선을 도북선(경선)에 일치시킨다.

④ 나침반의 좌우변에 선을 그으면 자북선이 되며 이 자북선은 도북선과 도자각 만큼 기울어져 있게 된다.

지도를 구입한 후 미리 자북선을 그어야 하는데, 보통 4cm간격으로 평행을 이루는 자북선을 그어 놓으면, 2만5천지도의 경우 지도상의 4cm는 실제거리 1km이므로 거리를 판단하는데도 편리하게 이용할 수 있다.

2. 지도 정치

실제지형의 동서남북과 지도의 동서남북이 서로 일치하지 않은 상태에서는 독도를 제대로 할 수 없다. 지도를 보기 위해서는 우선적으로 지도와 실제지형의 방향을 일치시켜 놓아야 하는데, 이것을 지도정치(正置)라 한다.

① 지도에 미리 그어놓은 자북선과 나침반의 북방지시화살표 또는 보조 지시선과 일치되게 나침반을 올려놓는다. 이때 다이얼의 눈금은 중요하지 않다.

② 나침반이 움직이지 않게 지도를 돌려 자침과 북방지시화살표가 일치되게 한다.

③ 주의할 점은 화살표 방향으로 빨간 자침이 가도록 해야 남과 북이 바뀌지 않는다는 것이다.


이렇게 지도정치를 한 후 실제지형과 지도를 비교해 보면, 지도상의 봉우리, 능선, 계곡 등이 실제지형의 방향대로 잘 표시되어 있는 것을 알 수 있다. 사실 독도를 하는데 있어 가장 많이 사용되는 것이 바로 이 지도정치이다. 운행을 하며 계속 지도정치와 실제지형비교를 해 가면, 자신이 어느 능선, 어느 계곡, 어느 길을 따라 왔는지, 자신이 어느 곳에 위치하고 있는지를 어렵지 않게 확인할 수 있다.

3. 방위각측정에 대한 이해

'지도상에 있는 이 봉우리는 실제 어느 방향에 있을까?(지도상에서의 방위각 측정)' 'A라는 목표지점으로 가야 하는데 어느 방향으로 가야 하나?(방위각 진행)' '저 멀리 보이는 봉우리는 지도상의 어떤 봉우리인가?(현장에서의 방위각 측정)' 독도를 하다보면 이러한 의문과 문제가 풀어야 할 때가 있다. 이러한 방법을 익히기 전에 먼저 방위각에 대한 개념을 정확히 알고 있어야 한다.

방위각의 의미를 풀어서 쉽게 설명하면, 방위각은 나의 위치를 기준으로 어느 특정지점이나 방향이 북쪽으로부터 시계방향으로 돌아간 각도이다. 이때 기준이 되는 북쪽은 진북, 도북, 자북이 있는데, 보통 자북 방위각을 많이 사용한다.

시계를 예를 들어 설명하면, 12시 방향은 자북 즉 방위각 0˚=360˚, 3시 방향은 방위각 90˚, 6시는 180˚, 9시는 270˚, 5시는 150˚이다.

4. 지도상에서의 방위각 측정 --> 방위각 진행

지도상에서의 방위각 측정은 '현재 나의 위치(A지점)에서 지도상에 있는 B지점은 실제 어느 곳(방향)에 있나?'라는 문제를 푸는 방법이다.

① 지도상에 현재 나의 위치를 찾는다.

② 나침반의 좌변을 현재 위치(A지점)에서 B지점에 맞춘다. 이때 반드시 진행선의 화살표 방향이 B지점방향으로 되게 나침반을 위치해야 한다.

③ 나침반의 다이얼을 돌려 북방지시화살표(또는 보조지시선)이 미리 그어놓은 자북선과 일치(또는 평행)되게 한다. 이때 북방지시화살표의 화살표가 자북선의 북쪽으로 향하게 해야 한다.

④ 나침반의 진행선(눈금테)에 나타난 숫자가 현재 위치(A)에서 목적지(B)의 방위각이다. 즉 현재위치로부터 B지점은 자북을 기준으로 시계방향으로 48˚만큼 돌아간 방향에 위치하고 있다.



이렇게 지도상에서 측정된 방위각은 '지도상의 xx봉은 실제 어느 방향에 있나?' '지도상의 B지점으로 가려면 어느 방향으로 가야 하나?'등에 이용된다. 이것이 방위각 진행이다.



① 지도상에서 측정된 방위각만큼 다이얼을 돌려 눈금테에 맞춘다. 바로 측정한 상태라면 돌릴 필요가 없이 맞추어져 있다.

② 나침반을 왼손에 들고 가슴의 중앙 앞부분에 위치한 다음, 북방지시화살표(또는 보조선)와 빨간 자침(북침)이 일치하도록 몸을 돌린다.

③ 나침반의 진행선 방향이 지도에서 측정한 목표지점의 방향이며, 북방지시 화살표와 북침을 일치시킨 상태로 진행하면 목표지점에 도달한다.


5. 현장에서의 방위각측정 -> 지도상 목표지점 찾기

현장에서의 방위각 측정은 '저 멀리 보이는 봉우리는 지도상의 어떤 봉우리인가?'라는 문제를 푸는 방법이다.

① 현재위치에서 나침반을 왼손에 들고 눈과 나침반의 진행선과 목표지점이 직선이 되도록 일치시킨다.

② 일치된 나침반이 좌우로 움직이지 않도록 하며 다이얼을 돌려 북방지시화살표와 북침이 일치되도록 한다.

③ 나침반의 진행선(눈금테)에 나타난 숫자가 현재 위치에서 목표지점의 방위각이다.


현장에서 측정된 목표지점의 방위각을 지도상에 그려보면 목표지점이 지도상의 어느 곳인가를 알 수 있다. 방법은 지도상에서의 방위각 측정방법과 비슷하다.

① 측정된 방위각만큼 다이얼을 돌려 눈금테에 맞춘다. 바로 측정한 상태라면 돌릴 필요가 없이 맞추어져 있다.

② 지도상에 현재 나의 위치를 찾는다.

③ 나침반의 좌변을 현재 위치에 대고 나침반전체를 돌려 북방지시화살표(또는 보조지시선)와 자북선이 일치되게 한 다음 좌변에 직선을 긋는다. 이때 반드시 진행선의 화살표 방향이 목표지점방향으로 되게 나침반을 위치해야 한다.


④ 그어진 직선상에 목표지점이 있으며, 측정한 방위각만큼 자북선에서부터 시계방향으로 돌아간 각도방향에 있다는 것을 알 수 있다.

6. 자기위치 찾기

지금까지 익힌 방위각 측정방법은 모두 지도상에 자기위치를 알고 있는 것을 전제로 목표지점을 찾는 방법이었다. 때문에 독도를 하는데는 항상 지도상의 자기위치를 놓쳐서는 안된다. 그러나 간혹 지도상의 자기위치를 잃어버리고 어느 봉우리나 특정지점만 정확히 확인될 때 자기위치를 찾는 방법을 알아본다. 보통 자기위치를 지도상에 점으로 찍지 못하여도 계곡, 능선, 등산로 등 어느 선상에 있다는 것은 알고 있다.

① 정확히 알고 있는 어느 실제지형의 지점(A)의 방위각을 측정한다.

② 측정된 방위각만큼 다이얼을 돌려 눈금테에 맞춘다.

③ 지도상의 A지점에 나침반의 진행선 방향 좌변을 대고 북방지시화살표와 자북선이 일치되게 나침반을 돌린다.

④ 좌변에 직선을 긋고 그 선과 내가 현재 지나고 있는 선(계곡, 능선, 등산로 등)과 만나는 곳이 내가 현재 위치한 곳이다. 지도상의 방위각 측정방법과 비슷한 반대방법이기 때문에 어렵게 생각하지 말고, 방위각의 개념을 다시 정리하며 차분히 생각하면 당연한 방법이라는 것을 알 수 있다.

7. 전/후방 교차법

실제 독도에서 거의 사용되지 않고 오리엔디어링 경기지도를 제작하거나 코스를 설치할 때 등에 쓰이는 전.후방 교차법이라는 고급독도기술이 있다. 그러나 그렇게 어려울 것도 없는 방법이기 때문에 익혀 두면 간혹 유용하게 이용될 수도 있을 것이다.

후방교차법은 앞서 설명한 자기위치 찾기 방법을 2번 사용하는 방법으로 자기위치가 지도상에 어느 곳인지 전혀 알 수가 없고, 다만 특정한 두 지점만을 정확히 알고 있을 때 지도상에 자기위치를 찾는 방법이다. 방법은 실제지형 A.B 두 지점의 방위각을 측정하여 지도상에 각각의 방위각선을 지도에 그리면 만나는 지점이 바로 자기위치이다.

전방교차법은 반대로 자신이 위치한 지점은 지도상에 정확히 알고 있는데, 실제 보이는 어느 특정 지점에 대한 지도상의 위치를 정확히 알고 싶을 때 사용한다. 먼저 현재의 자기위치(A)로부터 특정 지점에 대한 현장방위각을 측정하여 지도상에 방위각선을 그리고, 다시 이동하여 또 다른 자기 위치(B)로부터 특정 지점에 대한 현장방위각을 측정하여 지도상에 방위각선을 그리면, 두 개의 방위각선이 만나는 곳이 실제 보이는 특정 지점의 지도상 위치가 된다.

8. 실거리 측정

① 지도상의 거리로부터 실제거리의 계산 (1:25,000의 경우)
* 도상거리 2cm의 실제거리 : 2cm x 25,000 = 50,000cm = 500m
* 실제거리 1,000m의 도상거리 : 100,000cm / 25,000 = 4cm

② 지도상의 거리측정
지도상의 거리는 대부분 곡선으로 이루어져 있기 때문에 실제거리를 계산한다는 것은 불편한 일이다. 먼저 지도상의 곡선거리를 재야 하는데, 곡선거리 측정기인 맵 미터(Map Meter)나 커비 미터(Curvi Meter)를 사용하여 곡선을 따라 가기만 하면 거리를 쉽게 잴 수 있다. 이러한 도구가 없을 때는 곡선을 따라 실을 놓은 다음 실을 직선길이를 자로 재면 된다.

③ 보폭에 의한 실거리 계산
평소 자신의 평균보폭을 평지/완경사/급경사/내리막 등으로 구분하여 측정하여 놓고, 산행시 만보계 등을 사용하여 보폭수를 센 다음 자신의 보폭을 곱하면 구간의 실거리를 측정할 수 있다. (성인남자의 경우 평지평균보폭은 70cm)

④ 보행시간에 의한 실거리 계산
평소 자신의 1시간당 보행거리를 평지/완경사/급경사/내리막으로 구분하여 측정해 놓는다. 이 방법은 지도에 의한 산행계획을 수립하는데 자주 활용되는 방법이다. 보통 성인남자의 경우 평지를 1시간에 4-5km정도 걷는다.

⑤ 고도차에 의한 소요시간 계산
대부분의 우리나라 산들은 길이 계곡이나 능선을 따라 나 있고 경사도나 오르내림의 정도가 비슷비슷하여 1시간당 올라갈 수 있는 표고차에 큰 차이가 없다. 평소 자신이 1시간에 올라가는 표고차와 1시간에 내려오는 표고차를 측정해 놓으면 역시 간편하게 소요시간을 계산하는데 활용할 수 있다. 보통 경사도에 곧바로 올라간 등산로는 1시간에 표고차 약 300m를 오를 수 있다.

9. 지도에 의한 산행계획 (Indoor Climbing)

지형도를 보며 미지의 산행루트를 살피며 산행계획을 짜다 보면 실제 산행 중에 있는 듯한 착각에 빠질 정도로 또 다른 흥미를 불러일으킨다. 이러한 것을 인도어 클라이밍(Indoor Climbing)이라 하는데, 등산에 있어 매우 중요한 부분이지만 많은 사람들이 소홀히 하기도 한다.



10. 자연현상에 의한 방향 결정



* 별자리에 의한 방법(진북 찾기)

* 시계를 이용한 방향찾기