로마의 건축물은 어떻게 2000년을 버텼을까?

2000년 가까이 지난 지금 콜로세움과 판테온은 지진, 홍수, 군사 분쟁에도 불구하고 어떻게 존속하고 있을까요?

콜로세움 안에는 과거 피투성이의 검투사 싸움부터 호화로운 행렬과 전차 경주까지 경기장에 몰려든 5만 명 이상의 군중을 상상할 수 있는 충분한 공간이 있습니다. 플라비안 암피시어터로도 알려진 이 행사장은 서기 80년에 개최된 100일간의 게임과 고아를 특징으로 하며, 약 9000마리의 동물을 도살한 것으로 알려져 있습니다. 높이 4층, 폭 188m의 타원형 건물은 세계 최대 원형극장으로 남아 있다.

 

약 40년 후 건설된 판테온은 43m 공기에 걸쳐 꼭대기에 동공 같은 원형의 창문이 있어 내부를 자연광으로 가득 채운다. '모든 것'과 '신'을 뜻하는 그리스어를 결합한 판테온이라는 이름은 종교적 기능을 시사하지만 일부 역사가들은 이 기념비가 주로 로마 황제에게 경의를 표하기 위해 세워졌다고 생각한다.

 

시간의 황폐에도 불구하고 상징적인 반구체는 그대로이며 여전히 세계 최대 철근 콘크리트 돔이다. 큰 건물을 짓게 되자 로마인들은 자신들이 무엇을 하고 있는지 확실히 알고 있었습니다. 그것들이 건설된 지 거의 2000년 후, 이 거대하고 기술적으로 놀라운 2개의 건조물은 지진, 홍수, 군사 분쟁을 견뎌내고 그것들을 만들어낸 제국을 훨씬 능가하여 전 세계 로마 문화의 영속적인 영향의 물리적인 구현이 되었습니다.

 

그러나 고대 로마는 어떻게 이런 기념비적이고 오래 지속되는 건축을 이루었을까요?

기술자와 재료 과학자들은 오늘날에도 로마의 구조를 연구하고 있습니다.그 비밀은 독창적인 디자인과 혁신적인 콘크리트 레시피, 전 세계에서 아직도 사용되고 있는 내구성과 적응성이 뛰어난 재료의 조합이라고 그들은 말합니다. 로마인들은 콘크리트를 발명하지 않았지만, 확실히 콘크리트를 사용하여 건축하기 위한 바를 올렸습니다.

 

콘크리트를 흘려보냄으로써 로마 건축가 상상할 수 있는 거의 모든 형상을 달성할 수 있었지만, 그것은 바위 슬러리를 성형하는 데 필요한 목형을 구축하는 능력에 의해서만 제한되었다. 그러나 로마 건물의 특징인 아치, 금고, 돔은 단순한 공상의 비행이 아니었습니다. 세계 최대 철근 콘크리트 돔을 특징으로 하는 판테온은 로마 건축 기술의 우위를 증명하고 있습니다.

 

뉴욕 로체스터 대학의 기계 공학자 레나토 페르키오는 로마 제국이 건설된 환경에 대한 최고의 표현은 '공학적 접근'으로 현대 방문객들에게 직면해 있다고 말했다. 로마인들은 고도의 분석을 통해 이러한 설계를 도출했고, 그 후 매우 신중한 건설 과정에 의해 표현되었습니다. 이러한 디자인을 결합한 콘크리트도 독특하고 깊이 생각되었습니다.

 

로마 콘크리트는 현대 콘크리트와는 다른 레시피를 사용하고 있으며, 이 고대 재료를 연구하는 연구자들은 그 재료에 분해에 대한 경이로운 저항력을 주는 것으로 보인다고 말합니다.

오늘날 대부분의 콘크리트는 포틀랜드 시멘트로 구성되어 있으며 이들은 실리카 샌드, 석회석, 점토, 초크 및 기타 광물의 조합으로 약 2,000C에서 소성되어 미분말에 부서져 골재라고 불리는 암석 또는 사편으로 이루어져 있습니다. 모래부터 자갈, 돌덩어리까지 크기가 다른 암석 골재를 시멘트와 섞어 콘크리트를 튼튼하게 하고 시멘트를 절약한다.

 

마지막으로 콘크리트 혼합물에 물을 가하면 시멘트 속 화학반응이 일어나 이들 원소가 결합한다. 대부분의 경우 현대 콘크리트 골재는 가능한 한 화학적으로 불활성이 되도록 신중하게 선택되고 있습니다. 이 아이디어는 이 첫 번째 반응이 종료되면 불필요한 화학물질을 피하는 것입니다.왜냐하면 도로 아래에 있는 추가 반응은 보통 콘크리트에 금이 가거나 기타 방법으로 약하게 만들기 때문입니다.

 

당신도 관심을 가지고 있을지도 모릅니다: • 마야의 독창적인 생존의 비밀 • 아시아 제국이 물에 짓눌려졌다 • 예멘의 고대 초고층 도시 로마 콘크리트는 한편 석회암 암석과 가장 중요한 것은 다양한 종류의 화산암 집합체를 태워서 부순 단순한 혼합물입니다, 그것들은 로마를 둘러싼 지역에 풍부했습니다. 현대 콘크리트에 사용되는 골재와는 대조적으로 로마인들이 사용하는 이 화산물질들은 매우 반응성이 높아 콘크리트가 처음 경화된 이후 수세기 동안 화학적으로 활성화된 상태이다. 오늘날의 이식편은 화학적으로 변화하는 것이 아닙니다.

 

변화하면 보통 악영향을 미치게 됩니다'라고 로마 콘크리트를 수십 년 동안 연구해 온 유타 대학의 지질학자 마리 잭슨씨는 말했습니다.

로마인들은 구체적인 반응을 원했다. 그들은 시간이 지남에 따라 구체적인 프로세스에 계속 참여하는 집합체를 선택했다"고 말한 현대 콘크리트와는 대조적으로 이 진행 중인 반응성은 시간이 지남에 따라 로마 콘크리트를 강하게 만들 수 있습니다. 이러한 장기적인 화학 반응은 골재 파편과 결합 시멘트 사이에 종종 형성되는 작은 균열을 보강하여 그것들이 더 이상 전파되는 것을 막는 데 도움이 된다.

 

반응성 화산 광물에 의해 가능해진 이 재생 능력은 로마 콘크리트의 엄청난 내용성을 가능하게 하는 것입니다. 현대 콘크리트 건축은 유지보수를 통해 100년간 지속될 수 있지만 로마의 건축물 중 일부는 1000년 이상 기본적으로 지지받지 못하고 있다."확실히, 오늘은 더 큰 인장 강도의 콘크리트를 만들 수 있는데, 그것으로 무엇을 할 수 있을까?"라고 페르키오는 말했다. 현대 콘크리트 건축은 유지보수를 통해 100년간 지속될 수 있지만 로마 건축물 중에는 1000년 이상 기본적으로 지원되지 않는 것도 있다.

 

오큘러스인 공학적 경이로움은 자연광으로 판테온 내부를 범람시킵니다. 연구자들은 오랜 세월 낭만 콘크리트에 화산 광물이 첨가된 것이 잔류력을 준다고 의심했지만 잭슨 등이 관여하는 정확한 화학물질을 밝혀낸 것은 2014년에야였다. 그들의 연구에서는 로마 트라야누스 시장 건설에 사용된 것을 바탕으로 콘크리트 혼합물을 테스트하고 화산암 덩어리와 그 혼합물을 함께 유지하는 시멘트 사이의 이른바 '계면존'에서 스트렛트린석이라고 불리는 광물 판상 결정의 성장을 관찰했습니다. 연구자들은 이 결정들이 이러한 계면 영역을 보강하는 역할을 했다고 쓰고 있습니다.

 

이 영역들은 일반적으로 포틀랜드 시멘트로 만들어진 콘크리트 중 가장 약한 링크이며, 로마 콘크리트는 균열에 더 내성을 가지고 있습니다. 최근 2021년 가을 발표된 잭슨 등의 새로운 연구에 따르면 고대 콘크리트의 지속적인 반응성 부산물은 결정성 스톨트린사이트뿐만이 아니다. 연구팀은 아피언 웨이로 알려진 고대 로마 도로 근처에 기원전 30년경 건설된 21미터 높이의 로마 귀족 여성 케실리아 메텔라의 원통형 무덤에서 콘크리트 샘플을 연구했습니다.

 

이 콘크리트는 로이사이트라고 불리는 칼륨이 풍부한 광물을 많이 함유한 화산암을 사용하여 만들어진 것으로 판명되었습니다. 고분 축조 이후 2000년을 거치면서 빗물과 지하수가 고분 벽에 스며들어 로이사이트를 녹이고 칼륨을 콘크리트로 방출했다. 현대 콘크리트에서는 칼륨이 범람하면 겔이 팽창해 균열이나 열화를 일으킨다. 그러나 잭슨 씨와 동료들은 대신 로마 콘크리트의 반응성 화산 광물이 다른 결과를 촉진한다는 것을 발견했습니다.

 

용해된 칼륨은 경화된 콘크리트 골격을 형성하는 화학적 '접착제'를 재구성하게 돼 트라야누스 마켓 콘크리트에서 관찰된 팀보다 훨씬 적은 스트랄링깃을 함유하고 있음에도 재료의 강도를 유지하고 향상시켰다.

로마 콘크리트의 수명이 이 두 가지 맥락에서 조금 다른 설명을 하는 것처럼 보이는 이유에 대해 미국 매사추세츠공대(MIT)에서 박사학위를 받으면서 연구에 임했던 린다 시모어 씨는 이들 구조가 다른 환경을 경험한 것은 부분적으로 "이러한 구조가 다르다"고 말했다, 그 결과 다양한 화학적 과정이 초래된 것입니다.

 

시모어는 이 차이점은 로마인들이 사용한 골재의 화학 조성 변화에 의해서도 설명할 수 있지만 공통 스레드는 시간이 지남에 따라 콘크리트가 비파괴적으로 재구성되는 이 진행 중 반응성이라고 말했다. 붉은 벽돌과 콘크리트로 이루어진 고고학적 복합체인 트라야누스 시장은 종종 '세계 최초의 쇼핑 센터'로 표현됩니다.

 

로마 콘크리트의 화학적 다양성이 그들이 시도한 모든 것이 똑같이 잘 작동했다는 의미는 아닐지 모르지만 콜로세움과 판테온에서는 재료 성공에 대한 두 가지 반론의 여지가 없습니다. 콜로세움에서는 콘크리트가 반드시 쇼의 스타는 아니지만 아레나 생존에 필수적인 역할을 하고 있습니다. 콜로세움에서 가장 눈에 띄는 재료는 트래버틴 석회암이지만 콘크리트는 원형극장의 많은 상징적인 아치길을 높게 유지하고 있습니다.

 

그러나 콘크리트가 콜로세움 장수에 미치는 가장 중요한 기여는 아마도 보이지 않는 데 있다. "관광객으로 볼 수는 없지만 콜로세움이 아직 서 있는 이유는 믿을 수 없을 정도로 튼튼한 콘크리트 기초 때문입니다,"라고 잭슨 씨는 말했습니다. 그 콘크리트 기초는 밀도가 높고 무거운 용암암 골재로 가득 차 있으며 두께는 12m라고 그녀는 덧붙였다. 그렇게 튼튼하고 오래 지속되는 재료가 기초가 아니었다면 콜로세움은 이 지역 지진으로 완전히 잔해가 되었을 것이다.