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먼저 두 자매의 사인이 익사인지 혹은 살해당한 후 물에 던져진 것인지 조사가 시작됐다. 조선시대의 법의학 지침서인 「신주무원록」에 따르면 "익사한 사람들은 죽기 전 허우적대기 때문에 몸에서 흰 거품이 나온다"고 되어있었다. 이는 사실로 확인되어 익사는 사실임이 드러났다. 그 다음은 익사가 자의에 의한 것(자살)인지 타의에 의한 것(타살)인지 조사가 시작됐다. 「신주무원록」에 따르면 "물에 투신하는 사람은 가진 것이 없고 신발도 벗어 놓는다"고 되어있었다.
그러나 확인 결과 언니는 신발도 신고 있었으며 짐을 들고 죽어있었다. 또한 이 짐은 마치 계모와 크게 싸운 후 외갓집이라도 찾아갈 요량이었는지 꼼꼼하게 싸여 있었다.
이를 수상하게 여긴 전동흘은 검시를 명했다. 이에 계모 허씨와 아버지 배 좌수가 '양반 여식의 몸이니 검시를 할 수 없다'며 반대했으나, 전동흘이 강행하여 검시가 시작됐다. 언니의 옷을 벗겨보니 주머니에는 은화가 두둑히 있었는데 이 역시 자살할 사람이 챙겼다기엔 무리가 있는 것이었다. 부검으로 임신 여부도 확인해봤으나 그녀는 한번도 임신한 적이 없었으며, 또한 계모가 '낙태한 증거'라며 가져왔던 사산된 태아도 조사 결과 껍질을 벗긴 쥐의 사체로 밝혀졌다.
결국 명백한 증거들로 추궁한 끝에 밝혀진 진상은 다음과 같았다.
두 자매와 계모 허씨는 평소에도 재산문제로 다툼이 잦았는데 특히나 배 좌수의 재산이 상당수 전부인이 혼수로 마련해온 것인지라 보호자로서 두 자매의 외숙부가 가세하며 이 분쟁은 더욱 심화됐다. 특히나 상속법상으로도 당시 16세기 조선은 남녀균등상속제에서 장자우대상속제로 변화해나가고 있던 시기인지라 이 사건은 그 중간기로서 더욱 상속을 놓고 변화하는 제도에 의해 혼란이 극심했던 시기였다.
그러다가 장녀가 20살이 되어 배 좌수가 그녀를 좋은 집안에 시집보내기로 결정하고 혼수를 마련하기 시작하자 결국 허씨는 재산 욕심에 쥐의 껍질을 벗겨 태아 모양으로 만들고는 장녀가 몰래 임신하고선 낙태했다고 모함했다. 분노한 배 좌수는 장녀가 정절을 지키지 않아 집안을 모욕했다며 허씨 소생 아들들을 시켜 물에 빠뜨려 죽인 뒤 "장녀가 자살했다"고 공표한다. 그리고 이 모든 사실을 알고있던 친동생은 억울함과 언니를 잃은 슬픔에 뒤를 따라 자살한 것이었다.
전동흘은 배 좌수는 유배형, 허씨와 두 아들은 사형에 처했다. 사건을 잘 처리한 전동흘은 철산군 백성들의 칭송을 사게 되었다.
이후 순조 18년(1818년), 박인수라는 작가가 이 일화를 바탕으로 광국장군전동흘실기(光國將軍全東屹實記)라는 책을 집필했고 이 전기를 읽은 누군가가 훗날 두 자매의 이름을 따서 국문 소설을 쓰게 되었으니...
(놀랄 수 있으니 그림 주의)
두 자매의 이름은 장화(薔花)와 홍련(紅蓮)이라 전해진다.