역사를 통틀어 시간 측정 방법과 중요성은 인간 사회의 변화하는 요구와 기술 발전을 반영하여 극적으로 진화해 왔습니다. 초기 농경 사회에서는 햇빛의 존재 여부에 따라 낮과 밤으로 시간을 구분하는 것이 일반적이었습니다. 이러한 기본적인 방식은 기원전 1500년경 해시계가 발명될 때까지 충분했으며, 해시계를 통해 고대 그리스와 로마 문명은 하루를 시간 단위로 나누어 관리할 수 있게 되었습니다. 그러나 해시계는 햇빛에 의존하기 때문에 한계가 있었고, 기원전 1000년경에는 물시계와 같은 더욱 정교한 장치가 개발되었습니다. 물시계는 정확도를 향상시켰지만, 수압 문제나 막힘 현상과 같은 단점도 있었습니다. 서기 8세기에 모래시계가 등장하면서 더욱 신뢰할 수 있는 대안이 마련되었지만, 장기간의 시간 측정에는 여전히 적합하지 않았습니다. 1300년대에 이르러서야 유럽의 수도사들은 정확한 기도 시간표의 필요성에 이끌려 최초의 기계식 시계를 발명했습니다. 추를 동력으로 사용하고 탈진기로 시간을 조절하는 이 초기 시계는 획기적이었지만, 널리 사용되기에는 정밀도와 휴대성이 부족했습니다. 1583년 갈릴레오 갈릴레이가 진자 원리를 발견하면서 시계의 정확도는 비약적으로 향상되었고, 하루에 몇 초 이내의 오차로 시간을 측정할 수 있게 되었습니다. 그러나 휴대성이라는 과제는 스프링 메커니즘이 등장하기 전까지 해결되지 않은 채 남아 있었고, 결국 이 메커니즘은 회중시계의 탄생으로 이어졌습니다. 이 혁신은 진정한 휴대용 시간 측정의 시작을 알렸고, 사람들이 시간을 이해하고 상호작용하는 방식을 혁신적으로 변화시켰습니다.
인류 역사의 대부분 기간 동안 정확한 시간 측정은 그다지 중요한 문제가 아니었습니다. 수천 년 전에는 정확한 시간을 측정할 방법이 없었을 뿐만 아니라, 그럴 필요성 자체가 없었기 때문입니다. 농업에 기반을 둔 초기 문화는 해가 떠 있는 동안만 일을 하고 어두워지면 일을 멈췄습니다. 인류가 순수한 농업 사회에서 벗어나기 시작하면서 비로소 사람들은 하루를 단순히 "낮"과 "밤"으로 나누는 것보다 더 정확하게 시간의 흐름을 표시하는 방법을 찾기 시작했습니다
하루를 더 작은 시간 단위로 나누는 가장 오래된 장치는 기원전 1500년경에 발명된 해시계였습니다. 어떤 똑똑한 사람이 물체가 드리우는 그림자의 길이와 방향이 하루가 지남에 따라 변한다는 것을 알아차리고, 땅에 막대를 세우고 그림자가 드리워지는 위치를 표시함으로써 낮 시간을 여러 구간으로 나눌 수 있다는 것을 깨달았습니다. 이 구간들은 결국 "시간"이라고 불리게 되었고, 각 시간은 하루 동안 해가 비치는 시간의 1/12에 해당했습니다. 해시계는 고대 그리스와 로마 문명의 질서 있는 발전을 가능하게 한 훌륭한 아이디어였습니다. 해시계의 가장 큰 장점 중 하나는 휴대가 매우 간편하다는 것이었습니다. 하지만 몇 가지 기본적인 단점도 있었습니다. 무엇보다도 해가 비출 때만 작동한다는 것이었습니다. 밤에는 아무도 어둠 속에서 일하지 않았기 때문에 문제가 되지 않았지만, 흐린 날에는 큰 문제였습니다. 해가 밝게 비추는 때조차도 낮의 길이는 연중 변동이 심하며, 이는 하지와 동지 사이에는 "한 시간"의 길이도 최대 30분까지 차이가 난다는 것을 의미했습니다.
해시계의 한계 때문에 사람들은 태양에 의존하지 않고 시간을 측정할 다른 방법을 찾았습니다. 초기 시도 중 하나로 기원전 1000년경에 발명되어 큰 인기를 얻은 것이 물시계(클렙시드라라고도 함)입니다. 물시계는 작은 구멍에서 일정한 속도로 물이 새어 나오는 원리를 이용했습니다. 특별히 표시된 용기 바닥의 구멍을 통해 새어 나온 물의 양을 측정함으로써 시간의 흐름을 알 수 있었습니다. 물시계는 물의 흐름 속도가 시간이나 계절에 영향을 받지 않고, 해가 비치는지 여부와도 무관했기 때문에 해시계보다 훨씬 정확했습니다. 하지만 물시계에도 심각한 결함이 없었던 것은 아닙니다.
물방울이 일정한 속도로 떨어지는 것처럼 보일지라도, 사실 용기 안에 물이 많을수록 물의 무게로 인한 압력 때문에 더 빨리 새어 나갑니다. 고대 이집트인들은 물의 양이 줄어들면서 수압이 고르게 분산되도록 경사진 용기를 사용하여 이 문제를 해결했습니다. 하지만 다른 문제점들도 있었습니다. 물이 떨어지는 구멍이 시간이 지남에 따라 커져서 더 많은 물이 더 빨리 흘러나가게 되고, 또한 구멍이 막히기 쉽다는 것이었습니다. 게다가 날씨가 너무 추워져 물이 얼어붙는다면 큰일 날 수도 있었습니다! 물시계는 본질적으로 휴대하기에도 적합하지 않았습니다.
물만 일정한 속도로 흐르는 게 아니라는 사실을 사람들은 곧 깨달았고, 그 다음으로 모래시계가 탄생했습니다. 모래시계는 서기 8세기경에 발명되었는데, 그보다 일찍 발명되지 않은 주된 이유는 아마도 당시에는 유리 세공 기술이 발달하지 않았기 때문일 것입니다. 모래시계는 두 유리 용기를 연결하는 작은 구멍을 통해 모래가 한 용기에서 다른 용기로 흘러내리는 원리를 이용합니다. 모래의 흐름은 물시계나 해시계처럼 이전에 존재했던 도구들의 문제점을 크게 신경 쓰지 않아도 됩니다. 하지만 큰 모래시계는 실용적이지 않았고, 장시간 시간을 측정하려면 하루 종일 모래시계를 계속 뒤집어줘야 했습니다. 간단히 말해, 시간을 재는 데는 탁월했지만 정확한 시간을 알려주는 도구로는 부적합했습니다.
그리고 1300년대까지는 상황이 거의 그대로였습니다. 그러다가 유럽의 한 수도승들이 기도 시간을 더 정확하게 알 수 있는 방법이 절실히 필요하다고 생각하게 되었습니다. 수도승들의 삶은 정해진 기도 시간에 맞춰 돌아갔기 때문입니다. 새벽, 일출, 오전, 정오, 오후, 일몰, 그리고 해질녘에 각각 한 번씩 기도해야 했습니다. 따라서 정확한 시간을 아는 것은 단순한 편의를 넘어 종교적인 의무가 되었습니다! 그 결과, 이 수도승들은 최초의 기계식 시계를 발명했습니다. 참고로 "시계"라는 단어는 네덜란드어로 "종"을 뜻하는 단어에서 유래했는데, 이 초기 기계식 시계는 시침과 분침이 없었고 단순히 시간을 알리는 종을 울리도록 설계되었기 때문입니다.
초기 시계는 종을 치는 메커니즘 외에도 두 가지 중요한 요건을 충족해야 했습니다. 첫 번째는 동력원이었는데, 이는 밧줄이나 사슬에 매달린 추를 통해 공급되었습니다. 이 추는 시계 꼭대기까지 끌어올려졌고, 나머지는 중력에 의해 이루어졌습니다. 두 번째는 추가 납처럼 곤두박질치는 것이 아니라 천천히 일정한 속도로 떨어지도록 하는 방법이었습니다. 그리고 이것은 훌륭하고도 효과적인 장치를 통해 구현되었습니다
탈진기라는 기발한 발명품이 시계에 사용되었습니다. 간단히 말해, 탈진기는 떨어지는 추의 경로를 일정한 간격으로 끊어 한 번에 모두 떨어지는 대신 조금씩 떨어지게 하는 장치입니다. 이것이 바로 시계가 "똑딱" 소리를 내는 원리입니다. 탈진기가 앞뒤로 움직이면서 추에 연결된 톱니바퀴를 번갈아 맞물리고 풀어주면서 특유의 소리를 내기 때문입니다.
초창기 시계들은 기술적으로는 경이로웠지만, 정확도는 그다지 높지 않았습니다. 또한, 시간을 분 단위로 세분화할 수는 있었지만(그래서 '분'이라는 단어가 시간의 첫 번째 작은 단위를 가리키게 되었습니다), 더 세세한 초 단위로 나눌 수는 없었습니다(이 단어 역시 여기서 유래했습니다). 이러한 정확도 향상은 1583년경 갈릴레오 갈릴레이라는 뛰어난 젊은이가 진자의 원리를 발견할 때까지 기다려야 했습니다. 간단히 말해, 그는 진자가 얼마나 넓게 흔들리든 왕복하는 데 걸리는 시간은 항상 같다는 사실을 발견했습니다. 즉, 진자가 돌아오는 데 걸리는 시간은 진자의 길이에 따라 결정되는 것이지, 흔들리는 폭에 따라 결정되는 것이 아니라는 것을 알아낸 것입니다. 그리고 정밀하게 측정된 진자를 시계의 탈진기에 연결함으로써, 시계 제작자들은 하루에 몇 분 오차가 아닌 몇 초 오차로 정확한 시계를 만들 수 있게 되었습니다. 진자에 가해지는 힘의 크기는 중요하지 않았습니다. 왜냐하면 그 힘은 진자의 길이 자체가 아니라 진폭에만 영향을 미쳤기 때문입니다.
이제 우리는 시간대나 계절에 상관없이 잘 작동하고 장기간 동안 매우 정확한 시계를 갖게 되었습니다. 하지만 아쉽게도 추가 규칙적으로 떨어지지 않고 외부 충격에 노출되면 추가 제대로 작동하지 않아 휴대성이 떨어졌습니다. 바로 이 지점에서 회중시계가 등장합니다.
시계를 휴대 가능하게 만든 핵심 발명품은 바로 스프링이었습니다. (손목시계란 결국 휴대용 시계라고 할 수 있지 않을까요?) 사실 스프링의 사용은 탈진기 발명 다음으로 시계 제작에 있어 두 번째로 중요한 발전이라고 할 수 있습니다. 시계를 휴대 가능하게 만드는 첫 번째 단계는 시계를 작동시키는 데 사용되던 무거운 추를 시계의 위치에 상관없이 일정한 힘을 발휘하는 것으로 대체하는 것이었습니다. 그리고 팽팽하게 감긴 고장력 금속 띠가 풀릴 때 비교적 일정한 힘을 발휘한다는 사실이 발견되었고, 이것이 바로 그 목적에 적합했습니다. 물론 시계 제작자들은 스프링이 풀릴수록 힘이 점점 약해진다는 것을 곧 알아차렸고, 그 대신 여러 가지 기발한 방법을 고안해냈습니다
문제 해결 방법에는 "stackfreed" 및 "fusee"와 같은 장치가 포함됩니다
시계를 진정으로 휴대 가능하게 만드는 두 번째 단계는 정확한 시간 간격으로 시계를 작동시키는 진자를 대체할 장치를 고안하는 것이었습니다. 초기 "휴대용 시계"는 회전하는 밸런스 바의 양쪽 끝에 매달린 두 개의 아주 작은 추로 구성된 "폴리오"라는 장치를 사용했지만, 이는 정확도가 떨어지고 휴대성도 부족했습니다. 그러나 다시 한번, 새롭게 발견된 스프링의 개념이 해결책이 되었습니다. 매우 가는 코일(매우 가늘기 때문에 "헤어스프링"이라고 함)을 밸런스 휠에 직접 연결하고, 주 스프링의 힘이 탈진기에 전달되면 연결된 헤어스프링이 매우 규칙적인 속도로 감기고 풀리면서 탈진기가 필요한 정확한 시간 간격으로 작동하고 풀리도록 한다는 것이 밝혀졌습니다. 그리고 대부분의 경우, 시계를 어떻게 들고 있든 이 원리가 적용되어 진정한 휴대성을 제공할 수 있게 되었습니다.
초기 휴대용 시계와 최초의 진정한 회중시계 사이의 경계는 모호합니다. 태엽식 시계는 1400년대 초에 개발되었을 가능성이 있지만, 태엽으로 작동하는 시계는 1600년대 중반에 이르러서야 등장했고, 그 후 얼마 지나지 않아 허리나 주머니에 넣고 다닐 수 있을 만큼 작아졌습니다. 그리고 곧, 여유가 있는 사람이라면 누구나 그 당시 유행하던 신기술, 바로 회중시계를 차고 다니는 모습이 눈에 띄게 되었습니다.
