이 건축적 경이로움은 명나라와 청나라 시대의 유명한 궁전 단지인 자금성, 즉 황궁으로도 알려져 있습니다. 자금성은 1406년부터 1420년까지 건설되었습니다. 중국 베이징 중심부에 위치한 거대한 건축물입니다. 72만m2의 면적을 자랑하는 자금성은 8,700개가 넘는 방을 보유하고 있으며, 그 안에는 건물, 대궁, 후궁, 왕실 사원 등이 있다.

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.

사실, 지난 600년 동안 자금성은 200회가 넘는 대규모 지진과 소규모 지진을 겪었습니다. 하지만 이 웅장한 궁전 단지는 아직도 건재합니다. 1976년에 진원지가 자금성에서 불과 150km 떨어진 탕산시(중국 허베이성)를 거의 파괴했던 초대형 지진도 이 거대한 구조물에는 피해를 입히지 못했습니다.

자금성의 내진성

이 비밀을 밝히기 위해 2017년 영국의 전문가와 목수 그룹은 자금성 건물과 동일한 구조의 모형 주택을 1:5의 시뮬레이션 비율로 만들었습니다. 가장 정확한 모델을 만들기 위해 전문가들은 중국의 전통 목공 기술과 도구를 사용했습니다. 특히 전문가들은 지진의 힘을 시뮬레이션하기 위해 진동대 위에 집을 지었습니다.

그런 다음 전문가와 지질학자들은 지진 시뮬레이션 시스템을 사용하여 자금성의 건축 양식을 테스트했습니다. 그 결과, 30초 후 리히터 규모 9.5의 지진에도 시뮬레이션된 주택이 견딜 수 있다는 놀라운 결과가 나왔습니다. 이는 역사상 기록된 가장 강력한 지진이었습니다.

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

외국의 전문가와 건축가들은 마침내 확신을 갖게 되었습니다. 하지만 그들은 못이나 접착제 하나 없이 약한 나무 뼈대로 만든 집이 리히터 규모 10에 달하는 지진을 어떻게 견뎌낼 수 있을지 놀랍고 당황했습니다.

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 때 사람들은 먼저 튼튼한 기초를 쌓고, 튼튼한 기둥을 타설한 다음, 벽을 쌓고, 보를 타설하고, 마지막으로 콘크리트 천장을 타설합니다. 하지만 이런 유형의 주택은 너무 딱딱하다는 단점이 있습니다. 옛날 사람들은 "나무가 너무 딱딱하면 쉽게 부러진다"는 말을 했습니다. (나무가 너무 딱딱하면 쉽게 부러진다는 뜻입니다.) 집을 짓는 것도 마찬가지입니다.

현대 건물의 기둥은 항상 땅속 깊이 주조되거나 박혀 있습니다. 처음에는 매우 안정적으로 보입니다. 그러나 대지진이 발생하면 실제로 건물의 95% 이상이 위에서 아래까지 무너지게 됩니다.

고대 건축물의 가장 큰 차이점은 기둥이 땅에 직접 박혀 있지 않고 구조가 더 복잡하다는 점입니다. 예를 들어, 자금성의 타이 호아 궁전이 그 예입니다. 이 목조 궁전의 72개 높은 기둥은 땅에 박히도록 설계된 것이 아니라 돌 기초 위에 자유롭게 세워져 있습니다. 이 기둥은 타이 호아 궁전의 4톤이 넘는 무게를 지탱하도록 설계되었습니다. 지진이 발생하면 기둥은 부서지거나 떨어지지 않고 바닥을 중심으로 일정 회전 범위 내에서 움직일 수 있습니다.

하지만 자금성의 건물이 지진에 "특별히 강하다"는 비밀은 이것뿐만이 아닙니다. 그 대신, 독특한 목조 지붕 디자인은 이 건물들이 크고 작은 지진을 견뎌낼 수 있도록 돕는 결정적인 건축적 특징입니다.

연구 전문가들은 춘추시대(기원전 770년~기원전 446년경) 이래 중국의 건축가들은 직사각형 나무 프레임이 많은 지진에 강한 지붕 구조를 사용했다고 지적합니다. 이 건축물을 '두공(斗功)'이라고 합니다. 구체적으로 말하면, 이것은 중첩 보 기법을 사용한 목조 지붕 구조의 한 유형입니다. 보는 현관 면적을 넓히는 데 도움이 될 뿐만 아니라 하중 지지력도 좋아서 지진이 건물에 미치는 큰 영향을 줄여줍니다.

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

대들보는 확장된 현관과 지붕을 지지하기 위해 복잡하게 연결되어 있습니다. 이들은 일반적으로 큰 들보에 위치하며 높은 기둥에 의해 지지됩니다. 접착제나 모르타르를 사용하지 않지만, 나무 막대는 항상 올바른 틀에 따라 설치되고 매끄럽게 맞춰집니다. 따라서 지진이 발생해도 흔들림이 있어도 보강된 구조는 항상 지붕과 골조를 안정적으로 유지하여 무너지지 않습니다.

외국 전문가와 건축가들에게 가장 인상 깊은 점은 집이 움직이는 방식과 그 유연성입니다. 실제로 아무것도 손상되지 않았고, 그 집은 리히터 규모 10.1에 달하는 지진도 견뎌냈습니다. 이는 또한 중국인의 독특한 전통 건축에 대한 놀라운 증거이기도 합니다.

(출처: 조국)