자금성의 백톤 넘는 거대 석재들 ‘얼음길’로 운반됐다

15세기 중국 자금성 건축 당시 들어간 100톤 이상의 거대한 석재들이 어떻게 옮겨졌지는 최근까지 미스테리였다. 이 돌들은 자금성에서 43마일(69km)이나 떨어진 채석장에서 옮겨왔는데, 그 방법에 대한 기록을 찾기 어려웠기 때문이다.

기록에 따르면 자금성은 1406년부터 건축됐으며, 당시 동원된 일꾼들이 43마일이나 떨어진 채석장으로부터 운반해온 100톤이 넘는 석재들로 지어졌다. 이들은 석재 운반을 위해 채석장에서 자금성에 이르는 길을 만든 것으로 나와 있다.

하지만 600년이 지난 현재 엔지니어들이 마침내 이 ‘운반의 비밀’을 밝혀냈다. 핵심은 우물과 ‘얼음길’이었다.

베이징에 소재한 두 대학과 미국 프린스턴대학 연구진은 당시 일꾼들이 도로를 따라 500m 간격으로 우물을 팠고, 이 우물에서 물을 퍼올려 도로를 얼렸다고 밝혔다. 이 물은 또한 꽁꽁 언 얼음위에 뿌려져 석재를 옮길때 윤활유 역할을 했다.

연구진은 당시 일꾼들이 팀을 이뤄 얼음길을 따라 석재를 끌고 온 것으로 믿고 있다.

이들은 이런 결론을 내기 전에 석재를 운반하는 다양한 방식을 사용해 각각의 마찰력을 계산했다. 전통적으로 엄청난 무게의 물건을 옮길 때 사용되어온 통나무를 이용한 방법, 바퀴를 이용한 방법 등이 실험대상이었다.

계산 결과는 여러 방법중 물이 뿌려진 얼음 위로 석재을 얹은 썰매를 미끄러지게 운반하는 것이 가장 효율적 방법이라는 것을 보여주었다.

연구팀은 “600년 전 베이징의 겨울은 얼음길을 유지시킬 만큼 충분히 추웠다”고 말했다. 이들은 “하지만 얼음이 너무 차 그 자체만으로는 얼음과 돌을 얹은 썰매 사이에 윤활층을 만들기 어려웠다”고 설명했다.

따라서 당시 일꾼들은 얼음 위에 따뜻한 물을 퍼부었고, 얼음이 액체상태로 되면서 슬라이딩효과를 쉽게 낼 수 있었다는 게 연구팀의 주장이다.

이들의 계산에 따르면 물을 뿌리지 않았을 경우엔 길이 31피트(9.5m),무게 123톤의 석재를 끄는데 338명의 장정이 필요했지만, 따뜻한 물을 뿌리면 윤활효과가 극대화되어 46명의 장정만 필요한 것으로 나타났다. 계산에 쓰인 석재의 무게와 크기는 자금성 건축 완료후 1557년 작성된 문서에 기록되어 있다.

운반방식에 따른 마찰계수 차이도 컸다. 통나무를 깔아 석재를 옮겼을 경우 계수가 0.2~0.4에 달했지만, 얼음길에 물을 뿌려 끌었을 경우에는 0.02에 불과했다.

바퀴를 이용한 운반은 불가능했을 것이라는 게 연구진의 판단이다. 연구진은 당시 기술로 바퀴가 달린 카트가 지탱할 수 있는 최대 무게는 95톤이었다고 밝히고 있다.

이번 연구결과는 과학저널인 미국국립과학원회보에 게재되었다.

사진:자료사진

임창용 기자 sdragon@seoul.co.kr