(An ancient Roman pier is still standing in a bay in Italy, and researchers have studied samples of the concrete to explore the secrets of its long-lasting strength(Credit: J.P. Oleson))
(A microscope image of a mix of volcanic ash, lime and seawater, which has resulted in the growth of Al-tobermorite crystals(Credit: Marie Jackson))
로마 시대의 건축물들은 상당 부분 사라지긴 했지만, 당시에 워낙 엄청난 숫자가 건설되었는데다 매우 견고하게 건설되어 지금까지도 멀쩡하게 서있거나 기능을 하는 것도 상당수 존재합니다. 이는 당시 로마의 앞선 건축 기술력을 보여주는 사례입니다. 하지만 더 놀라운 사실은 바다에 건설한 건축물까지 남아 있다는 것입니다.
시간이 지나면서 건축물이 노후화되는 것은 피할 수 없는 일이지만, 바다는 특히 더 빨리 노후화가 일어날 수밖에 없는 환경입니다. 바닷물의 염분과 습기, 끊임없는 파도, 밀물과 썰물, 때때로 몰아치는 태풍 등 다양한 환경이 건축물을 빠르게 노후화시키기 때문입니다. 따라서 수천년전 건설된 로마의 건축물이 아직도 바다에 남아있는 것은 정말 의외의 결과입니다.
유타 대학의 지질학자인 마리 잭슨 (University of Utah geologist Marie Jackson)과 그녀의 동료들은 그 비밀을 연구해 저널 American Mineralogist에 발표했습니다. 이에 따르면 현재의 콘트리트와 달리 로마 시대의 콘크리트는 바닷물에 노출되면 더 강해지는 특징을 지니고 있습니다. 이 놀라운 특징은 그 구성 성분에 비밀이 담겨 있습니다.
로마인은 화산재와 석회(lime, calcium oxide)에 바닷물을 섞어서 모르타르를 만들고 이를 다시 화산암과 섞어서 단단한 콘크리트를 만들어냈습니다. 연구팀은 미국 버클리 연구소의 Advanced Light Source (ALS) 장비를 이용해서 고대 로마 콘크리트의 미세 구조를 확인했습니다. (사진) 그리고 여기에서 알루미늄 토버모라이트(Al-tobermorite) 결정을 발견했습니다.
이 드문 결정은 로마 시대의 건축물에서 볼 수 있는데, 바닷물이 석회암과 화산재 안으로 침투할 때 내부에서 형성되는 것으로 보입니다. 이 결정이 내부를 채우면서 로마 시대 콘크리트는 현재 우리가 사용하는 콘크리트와 반대로 시간이 지나면서 더 단단해지는 것으로 보입니다. 사실 로마인도 이 콘크리트가 바닷물에 노출되면 시간이 지날수록 더 강해진다는 것을 알고 있었습니다. 서기 79년 대플리니우스가 쓴 박물지에도 이 내용이 나오기 때문입니다.
(동영상)
잭슨 박사는 2002-2009년 사이 진행된 ROMACONS 프로젝트 (로마 시대 콘크리트 샘플을 모으는 연구)를 진행하면서 알루미늄 토버모라이트 결정을 발견한 바 있습니다. 이것이 놀라운 이유는 보통 이 물질을 만들기 위해서는 높은 온도가 필요하기 때문입니다. 이를 상온에서 만들었다는 것은 물론 당시 로마인이 의도한 기술은 아니었겠지만, 상당히 놀라운 일이라고 하겠습니다.
고대 로마의 기술력은 항상 과학자들을 놀라게 만들었지만, 여전히 남은 미스터리는 로마식 콘크리트의 정확힌 제조 비법입니다. 많은 연구에도 불구하고 아직 과학자들은 정확한 배합 비율과 제조 방식을 모르고 있습니다. 이 방법을 이해하는 것은 고고학적 연구는 물론 특수한 매우 장기간 버틸 수 있는 특수 목적 콘크리트를 제조하는 데 도움을 줄 것입니다. 이미 로마인이 수천년간 문제 없이 사용할 수 있다는 것을 증명한 조합이니까 말이죠.
참고
More information: American Mineralogist, dx.doi.org/10.2138/am-2017-5993CCB
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