KR20190052511A - 균시차를 보정한 해시계 장치 및 동작 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 개의 조형물을 이용하여 햇빛을 통해 시간을 제시하며, 진태양시와 표준시간의 차이인 균시차를 보정하여 정확한 시간을 제시하는 해시계의 구조 및 동작 방법에 관한 것으로, 근접하도록 위치하여 태양 빛을 일정 실선으로 통과시키는 제1, 제2 조각상; 상기 제1, 제2 조각상 사이를 통과하는 빛을 받아 진태양시를 표시할 수 있는 시계판;을 포함하며, 서보모터를 이용하여 진태양시와 표준시간의 차이인 균시차에 따라 상기 시계판을 회전판을 회전시켜 상기 시계판에서 정확한 시간을 확인할 수 있는 해시계를 제공한다.

Description

균시차를 보정한 해시계 장치 및 동작 방법{Operating method and apparatus for Sundial device to correct the equation of time}

본 발명은 해시계에 관한 것으로, 보다 상세하게는 조형물 사이로 입사되는 햇빛을 통하여 시간을 표시하는 균시차를 보정한 해시계 장치 및 동작 방법에 관한 것이다.

해시계는 인간이 만든 가장 오래된 시계이며, 중세 유럽에 기계시계가 출현 보급될 때까지 약 3000년에 걸쳐 널리 사용되었다. 지금도 유럽 중세 건물 외벽에 설치된 해시계를 많이 볼 수 있다. 초기의 기계시계는 정밀도가 낮아 해시계를 기준으로 수정하면서 사용하였다. 원시의 해시계는 지면에 대하여 연직(鉛直)으로 세운 일영봉(日影俸; gnomon)과 간단한 눈금으로 이루어졌으나, 계절에 따라 눈금에서 벗어나는 결점이 있었다.

일영봉을 그 지역 위도에 따라 각도를 경사지게 만들어 부착시키면 그 오차를 제거할 수 있다. 즉, 태양은 24시간만에 360°회전을 반복하며, 1시간당 시각 변화는 15°이다. 지면에 수직으로 막대를 세우고 그 주위에 원주(圓周)를 24등분하는 방사상 선을 그으면 바로 해시계가 된다.

우리나라에서는 '삼국사기'에 고구려와 백제에 일자(日字), 일관(日官)이라는 관원이 있었다는 기록이 있으며, 경주박물관에 소장되어 있는 화강석 원반형 해시계는 6~7세기에 제작된 것으로 추정되고 이는 현존하는 해시계 중 국내에서 발견된 가장 오래된 해시계이다.

일반적으로 해시계는 원래 진태양시(眞太陽時)를 나타내는 것이었으나, 표준시를 알 수 있는 정교한 것도 있다. 기계시계 글자판과 바늘의 기원은 해시계이고, 바늘의 회전방향은 북반구에서 사용하는 해시계의 해그림자가 움직이는 방향과 같다.

기존에 사용된 해시계는 수평식 해시계와 수직식 해시계가 주로 사용되었다. 수평식 해시계는 꼭지각이 그 지점 위도 값의 (서울은 37°)을 가지는 삼각형을 평면 위에 수직으로 세워 지침으로 이용한다. 태양의 시각에 따른 그림자선 방위각을 계산하여 수평면에 기입한다. 지침을 진북방향으로 돌려 설치하면 그림자 방향에서 바로 시각을 읽을 수 있다.

또한 수직식 해시계는 남쪽을 향한 수직면에 지침이 던지는 그림자 방향으로 시각을 안다. 수직으로 바로 아래 방향에서 지침의 그림자 방향까지 각도 값은 위도에 따라 다른 결과가 나오므로 해시계를 사용하는 지역의 위도에 맞추어 설계하여야 한다.

따라서 해시계 사용상 주의할 사항으로는 ①정확하게 진북방향을 향하게 하여야하고, 자석으로 방향을 정하는 데는 편각의 보정이 필요하다. ②경도차의 보정:한국의 표준시는 동경 135°의 자오선을 기준으로 하므로, 그보다 동쪽이면 보정값을 줄이고 서쪽이면 더한다. 보정값은 경도차 1도당 4분이다. ③균시차의 보정: 표준시는 평균태양이 기준이므로, 진태양의 경도와 오차를 보정한다. 이는 1년의 각 월(月)·일(日)에 따라 결정되는 값이며, 최고 20분을 넘는 문제점이 있었다.

따라서, 해시계를 사용하기 위해서는 나침판과 해시계를 함께 휴대해야 하는 불편이 있을 뿐만 아니라 해시계의 경우 시간과 분을 함께 볼 수 있는 것이 전무한 관계로 현대인이 사용을 하지 않는 이유중의 하나가 되며, 정확한 시간을 확인할 수 없기 때문에 현재는 장식물 또는 하나의 상징물로만 이용되어 시간 표시는 상징적인 형태만을 가지는 문제점이 있다.

일본 공개특허 제07-020593호 (1995.04.11. 공개)

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 두 개의 조형물을 이용하여 햇빛을 통해 시간을 제시하며, 진태양시와 표준시간의 차이인 균시차를 보정하여 정확한 시간을 제시하는 해시계를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 조각상이 서로 근접하도록 위치하여 태양빛을 일정 실선으로 통과시키는 제1, 제2 조각상; 및 상기 제1, 제2 조각상 사이를 통과하는 빛을 받아 진태양시를 표시하는 시계판;을 포함하는 것을 특징으로 하는 균시차를 보정한 해시계 장치가 제공된다.

또한, 상기 시계판에 현재시간을 확인할 수 있도록, 시간정보를 나타내는 눈금이 표시되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1, 제2 조각상을 돌고래 모양인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 시계판에 구비되고, 상기 제1, 제2 조각상 사이를 통과하는 빛이 상기시계판을 비추는 위치를 감지하는 광감지센서; 상기 표준태양시를 출력하는 디지털 시계; 상기 진태양시와 상기 표준태양시 간의 균시차를 계산하는 시간보정부; 및 상기 시간보정부에서 계산된 균시차에 따라 상기 시계판을 회전시키는 서보모터로 구성되어 상기 진태양시와 표준태양시의 시차를 보정하는 시차보정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 다른 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 균시차를 보정하는 해시계 장치의 동작 방법은, 두 개의 조형물을 사이에 입사되는 햇빛이 시계판을 비추는 위치를 감지하는 단계; 상기 시계판에 비추는 햇빛의 위치를 통하여 진태양시를 검출하는 단계; 디지털 시계를 통하여 표준태양시을 확인하는 단계; 상기 진태양시와 상기 표준태양시의 차이를 계산하는 단계; 및 서보모터를 이용하여 상기 시간의 차이만큼 상기 시계판을 회전하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 표준태양시보다 진태양시가 빠를 경우 좌측으로 상기 시계판을 회전하고, 표준태양시보다 진태양시가 느릴 경우 우측으로 상기 시계판을 우측으로 회전시키며, 상기 균시차의 오차시간에 1분당 0.25도를 곱한 값을 기준으로 상기 시계판을 좌측 또는 우측으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.

상기한 본 발명에 따른 해시계에 의하면, 각 지역을 대표하는 조형물을 이용하여 해시계를 제작함에 따라 각 지역의 대표 조형물로써 활용이 가능하며, 이를 통하여 도시의 이미지를 부각함으로써 관광객의 증대를 가져올 수 있다.

또한, 균시차를 보정함으로써 사용자에게 해시계를 통하여 정확한 시간을 제시할 수 있어 해시계에 추가적인 시계 설치를 통한 시간 전달이 필요 없으며, 간단한 입간판을 통하여 해시계의 원리 및 동작 방법을 설명하는 교육적 자료로 활용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균시차를 보정한 해시계 장치를 도시하는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해시계의 동작 원리을 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 시계판의 구조을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균시차를 보정하기 위한 보정 시간 정보 생성부의 사시도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균시차를 보정하는 균시차 보정 장치의 사시도이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

1995년 6월에 지방선거가 실시된 이래로 지방자치제가 본격적으로 시행됨에 따라 각 지역은 관광객 유치와 지역 홍보 및 지역 경제 활성화를 위하여 각 지역을 상징하는 수많은 조형물을 경쟁적으로 제작하였다. 그러나, 단순한 조형물만을 설치함으로 인하여 관리가 되지 않고 지역민에게조차 외면 받으며 결과적으로 지역 경제를 발전하는 것이 아닌 자금만을 낭비하게 되었다. 이로 인하여 각 지역의 자치단체는 많은 비난을 받았으며, 최근에 들어서는 단순한 조형물이 아닌 교육적 가치 또는 실용적 활용이 가능한 조형물을 건설함으로써 그 가치를 부가하기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다.

특별히 울산은 지정학적 위치로 인하여 예전부터 고래가 많이 목격됨에 따라 고래 인프라가 풍부한 곳으로써, 고래박물관, 고래문화마을, 고래축제 등 관광객 유치를 고래와 관련된 콘텐츠 개발을 통하여 도시의 이미지를 확충하기 위해 많은 노력을 기울이고 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균시차를 보정한 해시계 장치를 도시하는 사시도이다.

일반적인 해시계는 지면에 대하여 연직(鉛直)으로 세운 일영봉(日影俸; gnomon)과 일영봉에 의해 생기는 그림자를 통하여 시계판의 시간을 읽어 시간을 나타내 주는 일괄적 형태를 가지고 있다.

이에 반하여 본 발명의 해시계(100)는 두 개의 제1 조형물(110) 및 제2 조형물(120)을 위치시키고, 상기 제1 조형물(110)과 상기 제2 조형물(120) 사이에 약간의 틈을 두어 햇빛의 형태를 실선 형태로 지나가도록 함으로써 시계판(130)에 그림자가 아닌 실선 형태의 햇빛이 시간을 나타내도록 함을 특징으로 하고 있다.

특별히 상기 제1 조형물(110) 및 상기 제2 조형물(120)은 상기 기술한 울산의 경우를 대입하면 두 조형물(110, 120)을 돌고래 형태로 구성하여 돌고래가 입맞춤하는 형상으로 위치시키고, 돌고래 주둥이 사이로 햇빛이 통과하여 시간을 표시하는 구성을 한다면 해시계의 역할을 하는 동시에 심미적 아름다움을 관광객에게 줄 수 있다.

상기 해시계(100)는 단상 위 또는 옥내외에 햇빛이 잘 드는 장소라면 어디라도 설치가 가능하며, 특히 공원, 모래사장 등 관광객이 많이 찾는 곳에 단상 형태로 설치함으로써 먼 곳에서 쉽게 눈에 띄어 관광객이 모일 수 있는 랜드마크 역할을 수행할 수 있다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 해시계의 동작 원리를 도시하는 사시도이다.

태양은 연평균 오전 6시에 일출이 시작되어 오후 6시에 일몰이 발생한다. 상기 제1 조형물(110) 및 제2 조형물(120)에 동쪽에서 떠오른 태양이 빛을 인가하면 상기 제1 조형물(110)과 상기 제2 조형물(120)사이의 가는 틈으로 태양빛이 통과하여 상기 시계판(130)에 비춰지는 실선의 햇빛을 통하여 관광객은 시간을 확인할 수 있다.

도 3은 상기 구성 실시 예에 따른 상기 시계판(130)의 구조의 예시로써, 상기 시계판(130)의 형태는 원형으로 고정되지 않으며, 반원, 타원 등 다양한 조형물의 형태 및 설치되는 위치에 따라 다양한 형태로 제작이 가능하다.

상기 제1, 제2 조형물(110, 120)을 통해 입사되는 실선의 햇빛을 통하여 상기 시계판(130)에서 시간을 확인하기 위해서는 상기 시계판(130)에 시간 표시를 수행하여야 한다.

상기 시계판(130)은 연평균 일출 시각은 오전 6시, 일몰 시각은 오후 6시이며, 태양은 동쪽의 수평선에서 떠올라 서쪽의 수평선에서 사라진다. 이는 즉, 일 12시간 해가 떠있으며, 180도의 위치 이동을 수행한다고 계산할 수 있다. 그러므로 원형판의 360도 각도를 24시간으로 나누면 매시간 15도씩 변화하고 10분에 2.5도씩 변화하도록 원형판에 그림, 숫자 등을 기입한 선을 그림으로써 해시계가 시간을 나타낼 수 있도록 시계판에 시간 표시선을 기입하여 제작이 가능하다.

균시차란 해시계의 지시에 의해 확인되는 진태양시와 영국의 그리니치 자오선에서 측정한 평균태양시를 협정 세계시(Coordinated Universal Time)의 기준에 따라 이동하여 설정된 평균태양시와의 차를 의미한다.

진태양시는 동지부터 하지까지, 하지부터 동지까지의 계절과 날짜의 변화에 따라 일출 및 일몰 시간이 매일 변화하며 그에 따라 균시차가 발생하게 된다.

본 발명의 해시계(100)는 상기 균시차를 보정하는 방법을 통하여 관광객에게 보여지는 진태양시를 표준태양시와 일치시킴으로써 관광객에게 해시계를 통하여 정확한 시간을 안내함과 동시에 해시계를 상징의 용도가 아닌 실제 시간을 알려주는 시계의 용도로 활용이 가능하도록 구성한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균시차를 보정하기 위한 보정 시간 정보 생성부의 사시도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균시차를 보정하는 균시차 보정 장치의 사시도이다.

상기 해시계(100)를 지지하고 있는 지지대 내부에는 시간 보정 정보 생성부(300)이 위치하며, 상기 시간 보정 정보 생성부(300)은 디지털 시계(310)에서 표준태양시인 표준 시간을 시차정보장치(320)에 전달한다.

상기 시계판(130) 내의 센서를 통하여 취득한 해시계의 지시 정보인 진태양시를 상기 시차정보장치(320)에 전달한다.

상기 시차정보장치(320)은 상기 진태양시와 상기 표준시간을 전달받아 균시차를 계산하고, 상기 시계판(130) 하단에 장착된 균시차 보정 장치를 통하여 상기 시계판(130)을 회전시켜 균시차를 보정한다.

상기 진태양시를 확인하는 방법으로는 상기 시계판(130)의 외곽 측에 광 감지센서(440)를 두고 상기 광 감지센서(440)는 실선 형태의 햇빛을 인식하여 동작한다.

상기 표준시간을 전달하는 디지털 시계(310)는 내장되어있는 디지털 시계를 이용하거나 유무선통신을 통하여 한국표준시 정보를 가져와 이용이 가능하다.

상기 시차정보장치(320)는,

균시차 = 진태양시 - 표준시간

의 수식을 통하여 균시차를 계산하며, 균시차 값이 양수일 경우에는 상기 시계판(130)을 시계 반대 방향으로 회전시키고, 음수일 경우에는 상기 시계판(130)을 시계방향으로 회전시켜 상기 시계판(130)에서 관광객이 인지할 수 있는 시간을 조절한다.

상기 시계판(130)을 회전시키는 각도는 상기 도 3에서 개시한 시계판의 시간 표시선과 관련되어 이동하며,

상기 수식을 통하여 이동 각도를 계산한다.

즉, 태양은 24시간에 360도를 회전하므로 1시간에 15도 이동하고, 이를 분 단위로 계산하면 10분에 2.5도, 5분에 1.25도, 1분에 0.25도를 이동한다. 예를 들어, 진태양시가 12시이고, 표준시간이 11시 50분일 경우, 진태양시에서 표준 시간을 제한 값이 10분이므로, 상기 시계판(130)을 시계 반대 방향으로 2.5도 회전하여 상기 제1, 제2 조형물(110, 120)을 통과하여 햇빛이 생성하는 실선이 상기 시계판(130)의 11시 50분에 위치하도록 회전시킨다.

상기 시차보정장치(320)는 정해진 시간마다 동작을 수행하며, 상기 정해진 시간은 10분, 30분, 60분 등 사용자의 설정에 의해 변경할 수 있다. 또한, 시계버튼(340)을 추가하여 상기 시계버튼(340)을 누르면 상기 시간 보정 정보 생성부(300)에 설치된 디스플레이를 통하여 상기 디지털 시계(310)의 시간, 상기 시계판(130)의 진태양시 중 하나 이상을 보여주며, 상기 시차보정장치(320)에서 균시차(보정 시간 정보)를 계산하여 상기 시계버튼(340)을 누르는 즉시 균시차에 대한 보정을 수행 할 수 있다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 균시차를 보정하는 균시차 보정 장치의 사시도이다.

상기 시차보정장치(320)에서 생성된 보정 시간 정보를 제어부(410)에 인가한다. 상기 제어부(410)는 상기 시차보정장치(320)에서 생성된 상기 시간 보정 정보를 이용하여 서보모터(420)에 동작 명령을 인가하고, 상기 서보모터(420)의 동작에 따라 상기 시간 보정 정보에 해당하는 각도만큼 회전축(430)을 회전시켜 상기 시계판(130)을 회전시킨다.

상기 서보모터(420)는 상기 제어부(410)의 제어 신호를 받아 동작을 수행하며, 상기 기술한 바와 같이 1분에 0.25도 단위로 회전을 수행한다.

상술한 실시 예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시 예에 포함되며, 반드시 하나의 실시 예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시 예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.

따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시 예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시 예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시 예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100: 해시계
110: 제1 조형물
120: 제2 조형물
130: 시계판
300: 시간 보정 정보 생성부
420: 서보모터

Claims (8)

1. 조각상이 서로 근접하도록 위치하여 태양빛을 일정 실선으로 통과시키는 제1, 제2 조각상; 및
   상기 제1, 제2 조각상 사이를 통과하는 빛을 받아 진태양시를 표시하는 시계판;
   을 포함하는 것을 특징으로 하는 균시차를 보정한 해시계 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 시계판에 현재시간을 확인할 수 있도록, 시간정보를 나타내는 눈금이 표시되는 것을 특징으로 하는 균시차를 보정한 해시계 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1, 제2 조각상은,
   돌고래 모양인 것을 특징으로 하는 균시차를 보정한 해시계 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 진태양시와 표준태양시 간의 균시차를 보정하는 시차보정장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 균시차를 보정한 해시계 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 시차보정장치는,
   상기 시계판에 구비되고, 상기 제1, 제2 조각상 사이를 통과하는 빛이 상기시계판을 비추는 위치를 감지하는 광감지센서;
   상기 표준태양시를 출력하는 디지털 시계;
   상기 진태양시와 상기 표준태양시 간의 균시차를 계산하는 시간보정부; 및
   상기 시간보정부에서 계산된 균시차에 따라 상기 시계판을 회전시키는 서보모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 균시차를 보정한 해시계 장치.
6. 두 개의 조형물을 사이에 입사되는 햇빛이 시계판을 비추는 위치를 감지하는 단계;
   상기 시계판에 비추는 햇빛의 위치를 통하여 진태양시를 검출하는 단계;
   디지털 시계를 통하여 표준태양시을 확인하는 단계;
   상기 진태양시와 상기 표준태양시의 균시차를 계산하는 단계; 및
   서보모터를 이용하여 상기 균시차만큼 상기 시계판을 회전하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 해시계 장치의 동작 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 균시차에서,
   표준태양시보다 진태양시가 빠를 경우 좌측으로 상기 시계판을 회전하고, 표준태양시보다 진태양시가 느릴 경우 우측으로 상기 시계판을 우측으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 해시계 장치의 동작 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 균시차의 오차시간에 1분당 0.25도를 곱한 값을 기준으로 상기 시계판을 좌측 또는 우측으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 해시계 장치의 동작 방법.

Images