음향과 합금 기술의 백미 '종'
[ -鐘 ]
종은 금속으로 주조한 일종의 타악기로 범종(梵鐘), 악종(樂鐘), 경종(警鍾), 시종(時鐘) 등 그 범위가 넓지만 우리나라에서 종이라 일컬을 때는 동제(銅製) 범종을 말한다. 범종은 시각을 알려 주는 실용적인 기능도 있지만, 의례용, 특히 불가에서는 중생 제도(衆生濟度)의 종교적 기능도 지니고 있어 사찰용 종을 따로 범종이라 말하며, 독자적인 양식과 의의를 가지고 있다.
종은 타종 방법에 따라 종신 표면에 당좌(撞座)를 형성한 후 외부에서 당목(撞木)으로 쳐서 소리를 내는 동양 종과, 종신 내부에 방울을 매달아 종 전체를 움직여 소리를 내게 하는 내타식(內打式)으로 일종의 탁(鐸)과 같이 내부에서 치는 서양 종으로 구분할 수 있다.
종의 나라별, 시대별 비교
종의 재질은 한국 종은 청동, 중국 종은 철로 만든다. 중국 종 및 일본 종은 종점에 쌍룡으로 된 종뉴를 갖고 있으나, 우리나라의 종은 종뉴가 단룡(單龍)으로 되어 있다. 또한 우리나라의 종은 다른 나라에 없는 아름다운 모양(상대, 하대, 당좌, 비천상, 명문)을 하고 있으며, 소리가 맑고 긴 여운을 가지는 맥놀이를 가지고 있는 특징이 있다. 때문에 한국 종이라는 학명으로까지 불리고 있을 만큼 우수성을 인정받고 있으며, 그 양식의 전형은 신라 종에서 완성되었다.
우리나라 범종은 시대에 따라 신라식과 고려식, 조선식으로 약간씩의 양식 변천을 이루었다. 신라 종과 고려 종의 양식은 순수한 우리 선조의 창의력에서 이루어진 형식인데 반하여 불교 배척 시대였던 조선의 범종 양식은 중국의 영향을 받아 이른바, 조·중 혼합 양식이 만들어졌다. 그러나 오늘날에는 다시 신라 종의 형식이 한국 종의 절대적인 양식으로 널리 유행하여 조성되고 있다.
우리나라 범종의 전형적인 양식인 신라 종을 보면, 종의 고리는 생동감 있는 하나의 용머리에 두발이 달린 용뉴(龍紐)가 마련되고, 그 옆에는 종의 내부와 관통하는 음관(音管)이 있다. 종신(鐘身)의 어깨와 종구(鐘口)의 둘레에는 당초문이나 보상화무늬를 새긴 상대(上帶)와 하대(下帶)가 마련되어 있다. 상대의 아래쪽에는 종신의 1/4 크기로 네모난 테두리 안에 유곽대(乳廓帶)가 있고, 유곽 안에는 꽃잎받침 위에 도드라진 젖꼭지 모양의 종유(鐘乳)가 3열로 3개씩 배치되었다. 또 유곽과 유곽 사이의 종신부(鐘身部)에는 주악비천상(奏樂飛天像)을 새겨 넣고, 그 반대쪽에는 연화문당좌(撞座 : 종을 치는 자리)를 조각하여 화려하게 장식하였다. 그 밖의 종신부에는 종의 제작 경위, 주조 연대, 담당자 등을 기록한 글인 명문을 새겼다.
종의 부위별 명칭
용뉴부
상대와 유곽대
비천상과 당좌
하대
명문
이러한 조각 문양(彫刻文樣)은 장식적인 효과 외에 서로 다른 두께와 질량으로 인해 각기 다른 주파수를 내는데, 이러한 여러 부분음(部分音)들은 합쳐져 합성음(合成音)을 만들어 낸다. 즉, 한국 종 특히 신라 종은 음향학적 원리(音響學的原理)에 맞게 표면의 문양 크기와 배치에 세심한 주의를 기울인 과학적인 설계를 토대로 만들어졌다는 것을 알 수 있다.
우리나라 종의 다른 특징 가운데 하나는 그 종신의 설계에 있어서 특수한 수학적 비례(數學的比例)를 사용해 설계했다는 것이다. 이장무(李長茂) 교수에 의하면 오대산 상원사 종의 하단부 외경과 하단부에서 천판까지의 높이의 비는 1 : 1.47인데, 이 비율은 석굴암에도 쓰여진 예술적 조형미의 치수인 황금 분할비(1 : 1.618)와 비슷한 1 : 1.414에 가까운 치수라고 한다. 성덕 대왕 신종의 경우도 그 비율이 1 : 1.36으로 역시 이에 가깝다. 또한 당좌의 높이와 종 크기의 비도 역시 '황금 분할비'에 근접하여 있다. 특히 당좌의 높이와 위치는 이 교수의 공학 계산에 의하면 종의 스위트 스팟(sweet spot)과 일치하며, 타격할 때 종걸이 부분에 최소의 힘이 작용하여 여운이 길어지고 종의 수명이 늘어나는데 적합한 부분에 설계되어 있다고 한다.
근래 경주 박물관에서 저주파 스피커에 통과시킨 성덕 대왕 신종의 소리 세기를 음향 측정 프로그램(Tektronix TDS3012 Digital Phosphor Oscilloscope와 Voyetra)을 이용하여 분석한 결과, 타종 직후 약 5초 후부터 기본 진동수의 음파가 맥놀이 현상(타종 후 소리울림에서 원래 소리와 되돌아오는 소리가 마주치게 되어 서로 더해지거나 덜해지게 되는 현상)을 일으킴을 밝혀내었다.
서양 종, 중국 종, 일본 종 등도 아름다운 종소리를 내지만, 우리나라 범종이 가장 맑고 뚜렷한 종소리를 내며, 적절한 주기의 맥놀이와 긴 여운을 두루 갖추고 있는 것이다.
그렇다면 우리나라 범종 소리의 비밀은 어디에 있을까? 종소리의 근원은 종 몸체의 진동인데 종을 치면 몸체의 진동으로 공기가 진동하게 되고, 이 진동이 듣는 사람의 청각 세포와 청각 신경을 자극하여 소리로 인식되는 것이다. 이러한 종소리는 근본적으로 종 몸체의 탄성 변형인 반경·길이·원주 방향 등 3가지 진동에서 비롯된다. 이 가운데 가장 큰 진폭, 즉 소리가 가장 크게 되는 진동은 반경 방향에서, 가장 작은 것은 길이 방향에서 발생한다. 또한 종체의 위치에 따른 진폭은 하부, 중부, 상부의 순으로 감소된다. 따라서 종을 치는 위치가 종구(鐘口), 즉 종 아래로 내려올수록 종소리가 커지고 상부로 올라갈수록 작아지는 것이다.
세계의 모든 종 가운데 오직 우리나라 종에만 있는 독창적인 것이 바로 종 상부에 있는 음관(音管)과 종구(鐘口) 바로 밑에 있는 명동(鳴洞)이다. 음관은 음통(音筒) 또는 용통(甬筒)이라고도 하는데, 종의 음질(音質)과 음색(音色)을 좋게 하는 음향학적(音響學的)인 기능을 한다고 추정된다.
명동
음관
음관의 내부를 들여다보면 외형에서 보이는 직선이 아니라 입구가 좁고, 출구가 깔대기형 기둥의 모습으로 만들어져 있다. 이러한 구조는 몸통 전체에서 전해 오는 떨림(진동)파와 음관에서 나오는 소리파가 상호 작용하여 소리의 울림을 내는데 중요한 역할을 한다. 또한 엄영하 교수의 설명에 의하면, 음관은 종을 칠 때 잘 전파되는 외부 진동과 달리 서로 충돌하고 반사하여 잡음을 내는 내부 진동의 충격을 제거하고, 일부를 공기 중으로 내보내어 잡음을 뽑아내는 음향 필터의 역할을 한다고 한다. 다시 말해서 종을 쳤을 때 잡소리 없이 한 가닥 맑은 소리를 나게 하는 역할을 한다고 한다.
명동이란 음통, 즉 울림통을 의미하는데, 이 명동이 공명진동(共鳴振動)을 일으켜 종을 때렸을 때 긴 여운이 남게 만드는 역할을 한다. 명동의 진동수가 맥놀이를 일으키는 주진동수와 같을 경우(성덕 대왕 신종은 64Hz와 168Hz)가 되면 종소리와 울림통이 공명을 일으켜 좋은 울림, 즉 긴 여음을 내는 것이다. 타종 후 1분에서 최장 3분여 간 지속되는 음을 여음이라고 하는데, 정상음 구간에서 센소리가 소멸하고 나면 약 9초 이후부터는 숨소리와 비슷한 64Hz와 어린아이 우는 소리와 비슷한 168Hz의 음파만이 남게 되는 것이다. 이후 최후까지 남는 에밀레종 소리는 64Hz의 음파이다.
결국 우리나라 종은 위에 음관을, 아래에는 명동을 설치하여 종 자신의 몸통에서 나는 소리뿐만 아니라 하늘과 땅 그리고 사람에게 전파되어 나가는 방법까지 염두에 두고 설계하였음을 알 수 있다.
통일 신라 시대에 이미 우리 조상들은 음향학, 진동학 등의 설계와 주조 및 타종 방식을 최적화하여 성덕 대왕 신종과 같은 훌륭한 종을 만들어 내었다. 이러한 범종의 제작은 우리 선조들의 과학적 사고력이 우수하였음을 다시 한 번 새롭게 증명하는 것이라 하겠다.