고대의 내진설계건물, 성 소피아 대성당 (Santa Sophia)과 첨성대

[ '규모 5.8 지진' 이겨낸 경주 첨성대…"내진설계 실감" ]

기사링크 : http://www.hankookilbo.com/v/317da97f12d94e2e93651dbe40cf2821 

[ 5.8 지진에도 건재… 첨성대 '내진 설계'의 비밀 ]

기사링크 : http://news.mt.co.kr/mtview.php?no=2016091315462741011 

첨성대가 내진설계 때문에 버텼다는 기사 때문에 생각나는 이야기가 있다. 

사진은 터키 이스탄불에 있는 <성 소피아 대성당> (Santa Sophia, Hagia Sophia) 이다.

당시에는 터키 이스타불이 아닌 동로마 제국 콘스탄티노플이었고 유스티니아누스 대제의 명령으로 이 건물을 짓게 된다. 

537년 완공된 대성당으로 돔의 직경은 31m에 달했다. 

엄청나게 무거운 돔을 올리는 것도 문제지만 더 문제는 이 동네가 지진판 위에 있었다는 거였다. 

덕분에 한차례 돔의 붕괴가 있었고 여러차례 건물의 손상이 연속되었다. 

돔의 붕괴는 완공된지 20년 후인 557년에 있었는데 첫 완공자였던 건축가 이시도로스의 조카인 이시도로스(동명)가 보수를 한다.

이후 균열이 가고 아치가 부숴지는 사고들이 발생했으나 완전붕괴가 일어나지는 않았다. 

바로 내진설계가 되어있었기 때문이다.

성 소피아 대성당을 설계한 건축가들도 지진이 자주 발생한다는 것을 알고 있었다.

건축을 시작하기 이전에도 지진이 있었고, 건축당시에도 지진이 있었다고 기록되어있다.

돔 더하기 돔 더하기 돔은 돔!

1. 

당시 로도스 섬에서 새로운 재료를 발견한 설계자 이시도로스와 안테미우스는 이걸로 벽돌은 만들었다. 

800도 이하로 구워만든 벽돌은 일반벽돌보고 구멍이 더많아 가볍고 튼튼한 건축자제였다.

회반죽 사용도 다른 건축물과 다르게 만들고 사용하였다. 

회반죽은 분쇄한 벽돌로 만들었고, 당시 일반 건축물에 바르는 두께보다 훨씬 두껍게 발랐다.

건물은 벽돌과 회반죽의 재료가 같기에 더 튼튼해졌다. 

게다가 이 회반죽에는 규산칼슘이 있었는데

균열이 발생해도 시간이 지나면 회반죽 속의 규산칼슘이 재결합하여 자연적으로 메꿔주는 역할을 하였다.

내진 시멘트를 만들어 낸 것이다.

2.

추가적으로 기둥의 기초와 기둥본체, 머리에 완충장치인 납을 넣었다. 

덕분에 기둥에 탄력성과 유연성이 생겨 지진시 기둥이 무너지지 않았고, 

이로인해 건물전체도 버티는 힘이 생기게 되었다.

3. 

537년 완공당시의 돔은 완전한 반구형태였으나 20년 후 돔이 붕괴된 뒤 만든 돔은 높이가 낮은 반타원형 돔이었다.

완전한 반구형 돔이 위험하단걸 알고 적절한 보수를 진행한 것이다.

덕분에 하중도 줄어들고 하중의 분산의 더 적절히 이루어졌다.

4.

첨성대는 대략 600년 초반에 만들어진 높이 9.17m 건축물로 

<성 소피아 대성당>보다 적어도 100년은 뒤에 만들어진 건축물이다. 

내진설계는 잘 모르겠다. 

돌을 쌓아놓고 안에 흙이 채워져 있는데 

정말로 지진을 작정하고 만든건지, 만들어 놓고 보니 지진에 버티는 구조였던건지...