성덕대왕신종에 담긴 신비한 ‘소리과학’

우리 선조들의 종 제조기술은 창조는 고사하고 모방하기조차 쉽지 않다.(서울신문 2월25일자 10면 참고)

특히 성덕대왕신종(에밀레종·서기 771년 제작) 은 종 표면에 새겨진 그림의 예술성에 은은하게 울려퍼지는 종소리의 아름다움이 포개지면서 단연 독보적인 위치를 차지하고 있다. 변변한 과학기술 장비 하나 없이 귀에 의지해 만들어냈을 우리 선조들의 ‘소리 과학’ 속으로 들어가본다.

●울림의 미학 ‘맥놀이’

종소리는 종 몸체에 외부 타격으로 만들어진 진동이 주변 공기를 진동시키고, 이 진동이 귀에 전달돼 들리게 된다. 타종 직후에는 수많은 부분진동음이 발생하지만 시간이 흐르면서 기본진동과 울림만 남게 된다. 일정시간이 지난 뒤 남는 소리가 바로 종 고유의 소리로 받아들여진다.

따라서 타종 직후 곧바로 소멸되는 ‘탕’하는 타격음에는 종의 각 부문에서 발생하는 각종 진동수가 섞여 있다. 이어 먼 곳에서도 종소리를 들을 수 있는 고음(원음)이 타격 후 10초 안팎까지 지속되며, 타격 후 1분 이상 계속되는 여음은 점차 줄어들면서 은은한 울림을 만들어낸다.

울림 가운데 소리의 세기가 커졌다 작아졌다를 반복하는 ‘맥놀이’는 성덕대왕신종을 비롯한 한국종에서만 들을 수 있다. 맥놀이는 선명하고 오래 지속될수록 아름다운 소리로 느껴진다. 다만 1초당 5∼6회 정도 반복되면 좋은 느낌을 주지만, 그 이상이면 불쾌감도 줄 수 있다.

●종 내부 쇠찌꺼기·종 아래 웅덩이에도 과학이…

성덕대왕신종도 타종 직후에는 여러가지 진동수의 음파들이 혼재하지만 차츰 64㎐와 168㎐ 가량의 기본진동수 음파만 남게 된다.

한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 김양한 교수는 “성덕대왕신종의 맥놀이는 종의 재질과 두께가 균일하지 않아 기본진동수에 미묘한 차이가 발생하기 때문에 빚어지는 현상”이라면서 “종 구조 자체가 갖는 자연스러운 비대칭성이 아름다운 소리의 비결”이라고 설명했다.

즉 성덕대왕신종 내부에 덕지덕지 붙어 있는 쇠찌꺼기가 과거에는 주조기술의 한계로 인식됐지만, 종의 비대칭성을 만드는 한 요인이 된다는 것이다.

종 윗부분에 속이 빈 파이프처럼 생긴 음관도 음질과 음색을 좋게 만드는 중요한 역할을 한다. 음관의 지름은 아래쪽 8.2㎝, 위쪽 14.8㎝의 나팔관 형태로 한국종에서만 볼 수 있다. 중국종과 일본종 등에는 없다.

김 교수는 “종을 칠 때 외부 진동은 멀리 전파되지만, 내부 진동은 서로 충돌하거나 반사돼 잡음이 나게 된다.”면서 “음관은 종 내부에서 형성되는 고진동수의 잡음을 신속히 방출, 제거하는 역할을 한다.”고 말했다.

또 한국종은 종 아래에 구덩이(음통)를 판 뒤 설치했는데, 음통은 종 안에 들어있는 공기의 진동수를 맥놀이 현상을 유발하는 진동수와 일치시켜 종소리가 오래 지속될 수 있도록 도움을 준다.

●“젖먹이 아이를 희생양으로” 전설은 진실 혹은 거짓?

전설에 따르면 신라인들은 성덕대왕신종을 만들기 위해 30여년을 매달렸지만 실패를 거듭하자 젖먹이 아이를 희생양을 바쳐 결국 종은 완성했다고 한다. 이 때문에 종을 치면 아이가 엄마를 부르는 것같은 ‘에밀레∼, 에밀레∼’라는 소리가 났다는 것. 전설이 사실이라면 성덕대왕신종에서는 사람의 뼈를 구성하고 있는 인(P)이 포함돼 있어야 한다.

1970년대 미국 로스앤젤레스(LA)에 성덕대왕신종을 복제한 ‘우정의 종’을 보내는 과정에서 한국과학기술연구소가 정밀조사를 벌였다. 당시에는 성덕대왕신종에서 어린아이에게서 검출될 수 있는 인이 나왔다고 발표된 바 있다.

반면 1998년 당시 포항산업과학연구원은 “성덕대왕신종 성분 분석을 한 결과, 인은 전혀 검출되지 않았다.”고 발표했다. 다만 인의 비중은 구리보다 가벼워 쇳물 위로 뜨기 때문에 ‘불순물’로 여겨져 제거됐다면 인이 검출되지 않을 수도 있다는 단서를 덧붙였다.

결국 성덕대왕신종에 얽힌 전설은 1300여년이 지난 지금까지 그 진위 여부를 밝힐 수 없는 신비의 영역으로 남아 있는 셈이다.

장세훈기자