14세기 성벽 속 비밀 공간...고고학자 아닌 물리학자가 찾았다

[누구도]

14세기 성벽 속 비밀 공간...고고학자 아닌 물리학자가 찾았다

[사이언스카페] 명나라 시안성벽의 빈 공간
물질 기본입자인 뮤온으로 확인
내부 손상 아니면 미지의 구조일 수도
피라미드 내부 회랑도 뮤온으로 찾아내

[조선비즈]

조선비즈 = 이영완 과학전문기자
입력 2023.02.01 09:33
중국 산시성 시안시에 있는 고성벽. 14세기 명나라가 당나라 장안성 기초 위에 세웠다. /Nateethep Ratanavipanon
중국 산시성 시안시에 있는 고성벽. 14세기 명나라가 당나라 장안성 기초 위에 세웠다. /Nateethep Ratanavipanon

명나라 초기에 세워진 성벽(城壁) 안에서 비밀의 공간이 확인됐다. 고고학자들이 손으로 일일이 벽돌과 흙을 들어내 발견하지 않았다. 첨단장비로 무장한 물리학자들이 우주에서 날아온 빛으로 벽을 허물지 않고 내부를 들여다본 것이다.

중국 란저우대의 입자물리학자인 류 지이 교수 연구진은 지난 7일 국제 학술지 ‘응용물리학 저널’에 “우주에서 날아온 방사선이 만든 뮤온(muon) 입자가 시안성벽을 통과한 형태를 분석해 내부에 밀도가 다른 부분을 발견했다”고 밝혔다.

◇14세기 성벽 안에서 밀도 낮은 공간 찾아

산시성 시안시에 있는 시안성벽(西安城墙)은 높이 12m에 두께가 18m나 된다. 명나라가 건국 초기인 14세기에 당나라 도성인 장안성의 기초 위에 만들었다. 성벽 내부는 황토를 다져 쌓았으며 바깥쪽과 상부에는 구운 벽돌로 쌓았다.

연구진은 이번에 시안성벽의 한 곳에서 내부에 밀도가 다른 부분을 발견하고 그 위치와 형태, 크기를 정확하게 알아냈다. 성벽이 안에서 무너졌을 수도 있지만, 내부에 아무도 몰랐던 고고학적 구조물이 있을 가능성도 있어 학계의 관심이 집중됐다.

뮤온 측정으로 확인한 시안성벽의 내부 구조. 붉은색은 주변보다 밀도가 낮은 부분을 의미한다. 무너진 곳이거나 아니면 지금껏 알려지지 않았던 공간일 가능성도 있다./Journal of Applied Physics
뮤온 측정으로 확인한 시안성벽의 내부 구조. 붉은색은 주변보다 밀도가 낮은 부분을 의미한다. 무너진 곳이거나 아니면 지금껏 알려지지 않았던 공간일 가능성도 있다./Journal of Applied Physics
뮤온 입자로 피라미드 내부를 보는 것은 엑스(X)선으로 인체 내부를 보는 것과 같은 원리이다. 우주에서는 강력한 방사선 입자인 우주선(宇宙線)들이 쏟아진다. 우주선이 지구 대기에서 원자들과 부딪히면 물질을 이루는 기본 입자들이 튀어나온다. 뮤온도 그중 하나이다.

뮤온은 전자처럼 물질 내부를 잘 관통한다. 특히 전자보다 207배나 무거워 밀도가 큰 암석 내부도 수백m까지 지나갈 수 있다. 과학자들은 어디나 통과하는 뮤온의 특성을 이용해 이미 화산 내부나 후쿠시마 원전 사고 현장처럼 사람이 접근하기 어려운 곳의 내부 모습을 들여다보고 있다. 화물 컨테이너 안에 숨긴 밀수품도 같은 방법으로 찾아낸다.

란저우대 연구진은 시안성벽의 한 부분에 뮤온 검출기 6대를 설치하고 1주일 간 측정했다. 그 결과 성벽 안에서 뮤온이 다른 곳보다 많이 검출되는 곳을 찾았다. 밀도가 낮아 뮤온이 쉽게 통과한 것이다. 주변에 단단하게 다진 흙보다 밀도가 낮다면 내부가 허물어졌거나 아니면 빈 곳이라고 볼 수 있다.


◇피라미드 내부의 비밀 회랑도 찾아

고고학계는 최근 거대한 유적지를 발굴하고 보존하는 데 뮤온 측정을 활용하고 있다. 오래된 건축 구조물은 안부터 손상되는 경우가 많다. 뮤온은 그 위치를 정확히 찾아 보존 대책을 마련하도록 도울 수 있다. 류 교수는 “뮤온 측정 신기술은 문화 유적에 대한 지식을 늘리고 효과적인 보존 방법을 제공하는 친환경적이고 고해상도 방법”이라고 말했다.

뮤온 측정을 통해 이집트 쿠푸왕의 피라미드에서 여왕의 방과 왕의 방을 연결하는 대회랑 위에 비슷한 규모의 공간(흰 부분)이 발견됐다./ScanPyramids
뮤온 측정을 통해 이집트 쿠푸왕의 피라미드에서 여왕의 방과 왕의 방을 연결하는 대회랑 위에 비슷한 규모의 공간(흰 부분)이 발견됐다./ScanPyramids
뮤온이 많이 검출된 곳은 지금껏 알려지지 않은 비밀의 공간일 수도 있다. 실제로 지난 2017년 프랑스와 일본, 이집트 과학자로 구성된 국제 공동 연구진은 네이처지에 뮤온 측정을 통해 4500년 전 세워진 이집트의 대(大)피라미드에서 여왕의 방과 왕의 방을 연결하는 대회랑에 맞먹는 규모의 공간을 발견했다고 발표했다.

일본과 프랑스, 이집트 과학자들은 2015년 뮤온으로 피라미드 내부를 보기 위해 ‘스캔피라미드(ScanPyramid)’란 프로젝트를 시작했다. 나고야대의 모리시마 구니히로 교수 연구진은 2015년 12월 여왕의 방에 필름 현상액과 비슷한 용액으로 만든 뮤온 검출기를 위를 향해 설치했다. 뮤온 밀도를 보여주는 검출기 사진에서 대회랑처럼 뮤온이 많이 검출되는 공간이 발견됐다.

일본 고에너지가속기연구기구(KEK) 과학자들은 여왕의 방에 뮤온이 지나가면 빛이 나는 검출기를 설치해 같은 결과를 얻었다. 프랑스 원자력연구소는 피라미드 밖에서 기체 검출기로 같은 위치에서 회랑 구조를 확인했다. 뮤온이 검출기를 통과하면 기체 입자가 전기를 띠게 돼 감지할 수 있다. 과학자들은 대회랑을 누르는 하중을 줄이기 위해 내부에 빈 곳을 만들었다고 추정했다.

참고자료

Journal of Applied Physics, DOI: https://doi.org/10.1063/5.0123337

Nature, DOI: https://doi.org/10.1038/nature24647

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빅터
2023.02.01 09:48:07
과학적 심도가 있는 좋은 기사!

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61
1
여르미
2023.02.01 09:54:31
놀랍다. 이런 기술을 문화재에 머물지말고 의학이나 환경생태계를 위해 사용할 수는 없나?

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54
1
다정종고
2023.02.01 10:23:30
원자력 발전소의 사고를 방지하는데 이용하면 원자력 발전이 더욱 활성화 될 것이다.

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1
하늘담은우물
2023.02.01 13:05:03
저런 뮤온 측정기로 민주당 넘들 머리를 조사해 보면 밀도가 현저히 낮은 빨간색이 나오겠구먼!!!

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술퍼맨
2023.02.01 11:21:41
중공의 경우 부실공사!

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0
symbol7905
2023.02.01 10:49:45
고고학자는 유적을 돈으로 보고 물리학자는 유적을 과학으로 본다.

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4
0
토오루
2023.02.01 13:10:11
이렇게 대단한 기술력을 갖춘 물리학자 들,,, 반 국가적 행태를 하는 인간(고등간첩, 부정관료 등)들의 머릿통 속 을 들여다 볼수 있는 새로운 기술도 고안해 주시길 바랍니다. 더 욕심을 낸다면 사상개조 까지... 개봉박두, 기대해 봅시다.

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3
0
김 아무개
2023.02.01 10:42:58
우리나라 말에 "장안의 화재"가 있는데, 그 장안이 바로 이곳을 의미한다고 합니다.

답글작성
2
0
최추장님
2023.02.01 17:29:39
방사선이면 내부 유물 상태가 온전할지? 중국 진시황릉 해부...

답글작성
1
0
gwtw
2023.02.01 16:25:38
평양 정은이 지하 벙커도 스캔해보자

답글작성
1
0
more4more
2023.02.01 12:04:16
대회랑을 누르는 하중을 줄이기 위해 내부에 빈 곳을 만들었다. 아니, 대회랑에 뮤온이 많이 쬘 수 있도록 대회랑 위에 빈 공간을 마련하였다. 그들은 뮤온 같은 존재와 그 영향을 이미 알고 있었다.

답글작성
1
0
광민이
2023.02.01 18:05:24
벽을 허물지 않고 내부를 들여다 본다는 말같네요 보통 X선은 벽돌 1장 정도 통과한다고 들었는데 뮤온검출기 대단하네요 과학이 어디까지 발전할것인지 무궁합니다

답글작성
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0
？미
2023.02.01 16:46:59
ㅎㅎ 조사 입자를 발사 하지도 않고, 우주 방사선이 대기 입자들과 부딪혀서 나온다는 뮤온 검출기만 가지고, 자연 상태 그래도 구조물 내부를 조사하는 기술.. 과연 그런 것을 발견해 내고, 깨닫고 알고 검출기를 만들어 활용하는 인간과 모르고 지나가는 인간들이 같은 인간들이 맞을까 ?? 그것이 인간 종 생존, 번영, 진화 의 ess evolutionalry stable strategy 진화적으로 안정적인 전략, 일수도 ?? ㅎㅎ 모든 인간들이 다 개해 봐, 개한 인간들이 서로 살육 하느라 종 생존이 오래전에 불가능하게 되었을 것. ㅎㅎ 그것이 제 3 미개법칙.. 대다수 인간들이 미개한 것이 인간 종 생존, 번성, 진화 의 종 특성 인 것..

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jollyroger
2023.02.01 16:27:10
고고학도 이공계가 없으면 불가능하다. 문과가 참 안타깝다

답글작성
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말잘듣는국민
2023.02.01 16:15:20
두께가 18m? 폭이나 너비라는 단어가 맞지 않나요

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시대인
2023.02.01 14:14:48
명나라시절 업자의 수법이 들어날지도...쓰레기라던지 등

답글작성
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kkkkk
2023.02.01 11:15:10
자연과학의 힘.

답글작성
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