궁전은 규모 10의 지진을 견딜 수 있는데, 비결은 어디에 있을까?

이 놀라운 건축 구조물은 명나라와 청나라 시대의 유명한 궁궐 단지인 자금성, 즉 황궁입니다. 1406년부터 1420년까지 건설된 자금성은 중국 베이징 중심부에 위치한 거대한 건축물입니다. 72만m²의 면적에 8,700개가 넘는 방이 있으며, 건물, 대궐, 후궁, 왕실 사당 등이 있습니다.

과학자들이 자금성에 매료되는 이유 중 하나는 건축물 때문이다.

자금성은 시간의 혹독한 환경을 견뎌낼 뿐만 아니라 지진과 같은 자연재해의 어려움도 견뎌낼 수 있는 뛰어난 공학 기술로 건설되었습니다.

실제로 지난 600년 동안 자금성은 200회가 넘는 크고 작은 지진을 겪었습니다. 그러나 이 웅장한 궁궐 단지는 여전히 굳건히 서 있습니다. 1976년, 진원지가 자금성에서 불과 150km 떨어진 탕산(중국 허베이성)을 거의 파괴했던 초대형 지진조차도 이 거대한 건축물에는 아무런 피해도 입히지 못했습니다.

자금성의 독특한 건축 양식은 현대 전문가와 건축가들을 경외감에 빠지게 합니다.

자금성의 내진성

이 비밀을 밝히기 위해 2017년, 영국의 전문가와 목수들이 자금성 건물과 동일한 구조의 모형 주택을 1:5 비율로 제작했습니다. 가장 정확한 모형을 만들기 위해 전문가들은 중국 전통 목공 기술과 도구를 사용했습니다. 특히 지진의 힘을 시뮬레이션하기 위해 진동대 위에 집을 지었습니다.

그 후, 전문가와 지질학자들은 지진 시뮬레이션 시스템을 사용하여 자금성의 건축 양식을 모사한 건물을 시험했습니다. 30초 후, 모사된 건물이 리히터 규모 9.5의 지진을 견뎌낼 수 있다는 놀라운 결과가 나왔습니다. 이는 역사상 가장 강력한 지진으로 기록되었습니다.

또한 리히터 규모 10.1의 최대 강도로 강도를 조절했을 때에도 자금성의 특별한 건축 양식을 모방한 집은 그대로 남아 있었습니다.

외국 전문가들과 건축가들은 결국 설득당했습니다. 하지만 못이나 접착제 하나 없이 연약한 나무 골조로 지어진 집이 어떻게 리히터 규모 10에 달하는 지진을 견뎌낼 수 있을지에 대한 의문에 그들은 놀라움과 당혹감을 느꼈습니다.

자금성은 명나라와 청나라의 궁전 단지입니다.

그렇다면 자금성의 비밀은 어디에 있을까?

자금성 건물이 지진을 견딜 수 있는 비결은 지붕과 기둥 아래의 특별한 건축 구조에 있는 것으로 밝혀졌습니다.

사실, 오늘날 집을 지을 때는 먼저 튼튼한 기초를 쌓고, 기둥을 세우고, 벽을 세우고, 보를 얹고, 마지막으로 콘크리트 천장을 얹어야 합니다. 하지만 이러한 집은 너무 단단하다는 단점이 있습니다. 옛말에 "나무는 너무 단단하면 부러지기 쉽다"라는 말이 있는데, 이는 집을 짓는 방식에서도 마찬가지입니다.

현대 건물의 기둥은 항상 땅속 깊이 타설되거나 박혀 있습니다. 처음에는 매우 안정적으로 보입니다. 하지만 대지진이 발생하면 건물의 95% 이상이 실제로는 위에서 아래로 무너집니다.

한편, 고대 건축물의 가장 큰 차이점은 기둥이 땅에 직접 박혀 있지 않고 더욱 복잡한 구조를 가졌다는 것입니다. 예를 들어 자금성의 태화전이 좋은 예입니다. 이 목조 궁궐의 72개 기둥은 땅에 박혀 있지 않고 돌기둥 위에 자유롭게 세워져 있었습니다. 이 기둥들은 4톤이 넘는 태화전의 무게를 지탱하도록 설계되었습니다. 지진이 발생하더라도 기둥은 기둥 기단을 중심으로 반경 내에서 부러지거나 넘어지지 않고 움직일 수 있습니다.

하지만 자금성 건물들이 지진에 "특별히 강한" 이유는 이것뿐만이 아닙니다. 오히려, 독특한 목조 지붕 디자인은 이 건물들이 크고 작은 지진에도 견딜 수 있도록 돕는 결정적인 건축적 특징입니다.

자금성의 타이 호아 궁전에 있는 용 받침대.

연구 전문가들은 춘추 시대(기원전 770년경~기원전 446년경)부터 중국 건축가들이 직사각형 나무 골조가 여러 개 있는 내진 지붕 구조를 사용했다고 밝혔습니다. 이 구조를 "두공(斗功)"이라고 합니다. 두공은 보를 겹쳐 쌓는 기법을 사용한 목조 지붕 구조입니다. 두공은 현관 면적을 넓힐 뿐만 아니라 내하중성이 우수하여 지진이 건물에 미치는 큰 충격을 줄여줍니다.

또한, 이 독특한 목조 지붕 구조는 자금성의 거대한 궁전을 장식하는 데에도 중요한 요소로 여겨진다.

장선은 확장된 현관과 지붕을 지지하기 위해 정교하게 조립됩니다. 장선은 일반적으로 큰 보에 위치하며 높은 기둥으로 지지됩니다. 접착제나 모르타르를 사용하지 않지만, 목재 막대는 항상 정확한 틀에 맞춰 설치되고 매끄럽게 결합됩니다. 따라서 지진이 발생하더라도 흔들림이 있더라도 장선 구조는 지붕과 골조를 안정적으로 유지하여 붕괴되지 않습니다.

외국 전문가와 건축가들에게 가장 인상 깊었던 것은 집이 움직이는 방식과 그 유연성이었습니다. 실제로 아무것도 손상되지 않았고, 리히터 규모 10.1의 지진에도 견딜 수 있었습니다. 이는 중국인들의 독특한 전통 건축 양식을 잘 보여주는 증거이기도 합니다.

(출처: 조국)

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원천: https://vtc.vn/cung-dien-chiu-duoc-dong-dat-10-do-richter-bi-mat-nam-o-dau-ar784055.html