녹로 vs 거중기

초등학교 5학년 2학기 사회 과목과 6학년 2학기 과학 과목에는 녹로와 거중기 같은 도르래 관련 부분이 나온다.
도르래는 바퀴에 홈을 파고 줄을 걸어서 돌려 물체를 움직이는 장치로 두레박, 기중기 따위에 이용되며 고정 도르래와 움직 도르래가 있다. 도르래를 이용하면 힘의 방향을 바꾸어 주거나(고정 도르래), 물체의 무게보다 작은 힘으로 물체를 들어 올릴 수 있다(움직 도르래)는 것이 핵심이다. 즉 도르래를 이용하면 힘의 방향 또는 힘의 크기를 조절할 수 있다.
물체의 무게와 올라간 높이가 같다면 고정 도르래를 사용하든 움직 도르래를 사용하든 복합 도르래를 사용하든 한 일의 양은 모두 같다.
도르래는 지레의 원리로 설명할 수 있다. 고정 도르래는 작용점, 받침점, 힘점 순서로 되어 있는 지레이고, 움직 도르래는 받침점, 작용점, 힘점 순서로 되어 있는 지레이다.

다산유적지(남양주시 조안면 능내리)에 전시된 녹로(轆轤)와 거중기(擧重機) 모형을 촬영해봤다.

녹로는 고정 도르래를 이용하여 물건을 높은 곳으로 옮기는 장치로, 오늘날의 크레인과 비슷하다.
거중기는 실학자인 정약용이 중국의 「기기도설」을 참고하여 개발한 것으로, 여러 개의 고정 도르래와 움직 도르래를 이용한 복합 도르래이다.
움직 도르래에 물체를 매단 다음, 고정 도르래에 걸린 줄을 양쪽에서 잡아당겨 작은 힘으로 무거운 물체를 들어올리도록 설계되어, 주로 낮은 곳의 돌을 쌓을 때 사용하였다.

수원 화성 건설에는 거중기와 녹로 등의 과학기구를 사용하였기 때문에 백성들의 힘을 덜 쓸 수 있었고, 비교적 짧은 기간에 성곽을 완성하는 데 중요한 역할을 하였다.

고정 도르래		움직 도르래
바퀴를 고정시켜 사용	구조	바퀴가 물체와 함께 움직임
줄을 당기는 힘은 물체의 무게와 같다.(힘의 이득이 없다.)	힘	물체 무게의 1/2만큼의 힘으로 들어올릴 수 있다.(힘은 2배 이득이다.)
물체가 올라간 높이와 줄을 당긴 거리는 같다.(거리의 이득이 없다.)	이동 거리	당겨야 하는 줄의 길이가 2배로 늘어난다.(이동 거리는 2배 손해이다.)
힘과 이동 거리의 이득이 없으므로 일의 이득도 없다.	일의 양	힘의 이득이 있으나 이동 거리가 길어져 일의 이득이 없다.
힘의 방향을 바꿀 수 있다.	장점	적은 힘으로 물체를 들어올릴 수 있다.
국기 게양대, 엘리베이터, 두레박, 블라인드, 네트 고정대	이용 예	기중기(크레인), 거중기