[24이탈리아]피사의 사탑..

[김재식]

이탈리아의 랜드마크 중 하나이자 건축물 계의 특이한 이미지로 꼽히는 기울어진 건축물, '피사의 사탑'이 있습니다. 여기에서 사탑(斜塔, leaning tower)이란 특정한 방향으로 기울어진 탑을 의미합니다.

사탑은 자연적 요인에 따라 의도치 않게 만들어진 사탑과 인공적으로 의도해서 만들어진 사탑으로 분류됩니다.

사탑은 전 세계적으로 많이 존재하지만 그중 독보적으로 인지도가 높은 건축물이 바로 ‘피사의 사탑’입니다.

피사의 사탑은 백색 대리석으로 이루어진 둥근 원통모양의 8층 높이 탑으로, 최대높이는 58.36m, 지름은 15m, 무게는 14,453 톤에 이르는 건축물입니다.

1173년 8월에 착공하여, 1372년까지 3차례에 걸쳐 200년간 공사가 진행된 건물입니다.

1173년부터 1178년까지 진행된 1차 공사 이후에 지반침하로 인해 현재처럼 기울어진 사탑이 되었다고 합니다.

2차 공사에서부터 보강작업을 진행했지만 당시에는 해결을 보지 못한 채 계속해서 기울어지게 되었습니다. 완공 600년간 계속 기울어짐이 진행되어 1990년에는 붕괴직전까지 진행되었다가 이탈리아 정부의 추가적인 보강공사를 통해 기울어짐이 멈추게 되었습니다.
최근에는 어느 정도 바로 섰다는 뉴스 기사가 나오기도 했죠!

​해당 건축물이 위치한 지반의 토질이 점토와 모래로 된 연약한 충적토(물에 의해 이동된 토양을 의미하며, 현재 피사의 사탑 위치도 지중해 연안에 위치함에 따라 지반 자체가 약하고 고운 흙임을 추정할 수 있음)이기 때문입니다.

1차 공사 진행 당시 3층까지의 진행 과정에 있어서 지반 약화로 인한 ‘부등침하 현상’으로 기울기가 그때부터 눈에 보이기 시작했습니다. 초기에는 북쪽으로 기울어진 점을 감안하여 남쪽보다 높게 세워 똑바로 보이게끔 설계를 변경하여 시공하였습니다.

2차 공사에서는 보강작업을 진행하는 과정에서 남쪽으로 사탑이 기울게 되었습니다. 지반보강 보다는 일시적인 보강에만 치중하였고, 기울어진 반대방향의 기둥과 아치를 높게 시공하는 등 임시방편적으로 문제를 해결하였기에 지금의 결과를 낳게 되었습니다.

기둥이 지하 3m 아래까지 침하하였으며, 기울기는 5~6도에 달하고 전체적으로 탑은 수직 선상에서 약 5m가량이 벗어나 튀어나와 보이게 되었습니다.

이를 해결하고자 지반보강을 위해 사탑 아랫부분의 터에 콘크리트를 타설하려는 등의 시도를 했으나 실패로 돌아갔습니다. 기울기는 더 심해졌으며 추후 지반공사에 있어서 케이블로 탑을 고정한 후 상대적으로 올라가있는 북쪽 지반의 흙을 약 36m가량 굴착하여 빈 공간을 만들었습니다. 그리고 탑 자체의 무게를 통한 다짐으로 심각한 기울기를 어느 정도 보완하며 붕괴의 위험은 줄이고 현재의 모습을 만들어냈습니다.

결과적으로 보았을 때 제작 당시에는 ‘토질’ 에 대한 역학적 지식 부족과 정의 성립이 부족했고, 시공과정에서의 안일한 임시방편식 대처가 현재의 피사의 사탑을 만들어 낸 것으로 부실공사의 전형~~

현대 기술에 의하여 사탑의 재현도 가능하지만 한가지 의문?
육안으로 보기에도 심하게 기울었는데 지진에도 견디는 이유는!

불안정한 자빈위에 쌓아 올려진 피사의 사탑은 13세기 이후 4차례의 큰 지진이 났음에도 불구하고 800년간 무사히 한자리를 지켜왔는데요.

피사의 사탑은 지진이 발생하여도 무너지지 않은 이유가 무엇일까요? 그 해답은 바로 ‘무게중심’과 ‘연약지반’에 있습니다. 연약지반은 피사의 사탑을 기울게 한 원인이기도 하지만, 반대로 기울어지더라도 넘어지지 않게 하는 요소입니다.

​사탑 지하 등 여러 군데에 계측장치를 설치하고 정보를 종합해본 결과, 이러한 연약지반이 큰 지진이 일어났을 때 충격을 흡수하는 완충제 역할을 하기 때문입니다. 일반적으로 단단한 땅에서는 건축물이 지진에 의해 횡방향, 종방향으로 흔들리다가 일정 이상이 되면 지반이 견디지 못하고 붕괴되는 사고로 이어집니다.

피사의 사탑이 위치한 지반은 대부분이 점토질로 연약지반으로 찰흙처럼 서로가 달라붙는 성질(부착력) 때문에 건축물이 지진으로부터 흔들려도 점토의 부착력에 의해 지진에 대해 어느 정도 저항을 할 수 있는 원리라고 합니다!
관광도 과학입니다~~ㅎ

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쉽게 비유를 하자면 침대 매트리스와 맨 바닥을 비교할 수 있습니다. 가만히 서있기에는 맨 바닥이 더 안정적으로 서있을 수 있습니다. 그러나 만약 바닥자체가 흔들린다면 충격에 대해 힘을 온전히 다 받는 바닥보다는 어느 정도 유연한 재질로 충격을 흡수하는 매트리스가 덜 흔들리고 안정적으로 느껴질 겁니다. 이러한 원리처럼 연약지반 위에 세워진 피사의 사탑은 지진과 같은 추가적인 외압을 받는 조건에서는 더 안정적으로 서있을 수 있기 때문에 무너지지 않았던 것입니다.

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지금까지 세계적으로 유명하고 관광명소로 자리 잡고 있는 신비로운 건축물 피사의 사탑이 기울어진 이유와 원리, 그리고 수백 년간 기울어졌음에도 불구하고 붕괴되지 않고 무사한 이유에 대해 알아보았습니다. 이 글을 계기로 피사의 사탑에 대한 궁금증이 조금이라도 풀렸으면 좋겠습니다!



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이를 해결하고자 지반보강을 위해 사탑 아랫부분의 터에 콘크리트를 타설하려는 등의 시도를 했으나 실패로 돌아갔습니다. 그래서 기울기가 더 심해졌으며 추후 지반공사에 있어서 케이블로 탑을 고정한 후 상대적으로 올라가있는 북쪽 지반의 흙을 약 36m가량 굴착하여 빈 공간을 만들었습니다. 그리고 탑 자체의 무게를 통한 다짐으로 심각한 기울기를 어느 정도 보완하며 붕괴의 위험은 줄이고 현재의 모습을 만들어냈습니다.

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결과적으로 보았을 때 제작 당시에는 ‘토질’ 에 대한 역학적 지식 부족과 정의 성립이 부족했고, 시공과정에서의 안일한 임시방편식 대처가 현재의 피사의 사탑을 만들어 낸 것입니다.

또 다른 과학이 피사의 사탑 역사에 등장합니다..
갈릴레이 갈릴레오~~
피사 출신인 갈릴레오는 수도 없는 수학, 천문학의 업적을 남기고 지동설 주장으로 로마 교황청과의 대립으로도 유명한 인물..

갈릴레오 갈릴레이(1564~1642)가 물체가 자유 낙하하는 시간은 낙하하는 물체의 질량에 의존하지 않는다는 법칙을 인증하기 위해 피사의 사탑 꼭대기에서 크고 작은 두 종류의 물체를 동시에 떨어뜨려 양쪽이 동시에 땅에 닿는다는 것을 보여주었다는 일화가 전해 내려오지만 문헌이 아닌 "카더라"는 전설로 실제로 이 실험은 1586년 네덜란드의 수학자 겸 물리학자인 시몬 스테빈(Simon Stevin)이 한 것으로 알려져 있습니다.

갈릴레이는 과학사에서 △지동설 주장 △진자의 원리 발견 △목성의 위성 발견 등의 무수한 업적을 남긴 위대한 과학자인데 유독 갈릴레이는 ‘무거운 물체일수록 빨리 떨어진다’는 아리스토텔레스 후 중세의 역학 이론이 잘못된 것임을 밝혀냈다는 것으로 셔인들에게 유명하며 이를 증명하기 위해 그 당시에도 기울어져 있던 그가 살던 피사의 사탑에서 실제로 갈릴레이가 실험한 것으로 알려져지만 스승의 과업을 칭송하기 위해 제자였던 비비아니가 전술한 스테빈의 연구를 접하고 미화한 것으로 추정합니다.ㅠㅠ

갈릴레이 하면 떠오르는 “그래도 지구는 돈다”라는 법정에서의 주장은 사실이 아니라면서 철학자였던 버트란드 러셀은 “법정에서 ‘그래도 지구는 돈다’라고 중얼거린 것은 갈릴레이가 아니라 이 세계이다”라고 말하기도 했죠~~

여행기 적으면서 너무 꿈깨는 야그만 하나요?ㅎ

피사는 그다지 관광객이 없을것으로 생각하고 방문했더니 여기도 한가득입니다..

피렌체를 방문한 관광객은 대부분 방문하는 느낌~~
이탈리아는 이런 분위기에도 수시로 관광 수입은 자국 GNP의 10%가 되지 않는다고 주장하는데 믿어야하나요?

방문객중 사탑을 직접 오르는 관광객은 극히 일부~~
입장료가 무려 20€에 줄을 서있다가 한명이 내려오면 한명이 올라갑니다..ㅠㅠ

이미 바티칸 코폴라, 피렌체 조토의 종탑을 올랐기에 과감하게 포기..
이번 여행 이탈리아에서는 이제 더 이상 줄서기는 포기합니다..
외관보다 더 훌륭한 내부공간을 가진 건물을 보지 못했기에~~
그냥 자료 사진으로 만족 하렵니다..

피사의 대성당이 있는 성벽내에 사탑이 위치하는데 이것보러 수도 없는 관광객~~
저도 같은 부류..
결국 사진은 대부분 사탑입니다..

다녀오니 살짝 아쉬움~~
피사에서 지중해 해변까지 불과 30Km 남짓인데 가보지를 못했습니다..
바보 멍충이~~ㅎ