[공학] 고대 로마의 호수, 강과 항구

로마 시대에는 오늘날 간척, 하천 조절 또는 홍수 조절이라고 불리는 수많은 엔지니어링 프로젝트가 있었다. 폭 60피트, 약 40마일에 달하는 카 다이크(Car Dyke)는 영국의 비옥한 땅을 배수할 수 있게 하였다. 로마 지하에 복잡하게 얽힌 일련의 배수로는 후대에 파리의 하수도처럼 작은 배가 지나갈 수 있을 정도로 커서 늪지대에 있으면서도 도시의 기초를 안전하게 지킬 수 있었다. 줄리어스 카이사르는 도시의 식량 공급을 늘리기 위해 폰티네 습지(Pontine Marshes)와 푸치노(Fucino) 호수를 배수하고 농사를 지을 것을 촉구했다. 이 습지는 얼마 전까지만 해도 심각한 보건 문제가 되었다. 많은 당국자는 말라리아가 로마 시민의 건강을 악화시키고 궁극적으로 로마를 몰락시킬 거라고 믿고 있었다. 카이사르의 명령대로 폰티네 습지를 배수해야 했지만, 카이사르는 그 이유를 알지 못했다. 황제, 교황 및 기타 당국의 지시에 따라 여러 시대에 걸쳐 산발적인 시도가 있었지만 베니토 무솔리니가 집권하고 나서야 약 3,500만 달러의 비용을 들여 이 프로젝트가 완공될 수 있었다.

 

포글리아노 호수(Lake Fogliano), 폰티네 평원(Pontine Plain)의 해안

 

카이사르가 죽은 지 100년 후 클라우디우스 황제의 지시로 푸치노 호수 유역에 땅을 메웠다. 이 호수는 로마에서 동쪽으로 50마일 떨어진 아펜니노(Appennino)산맥의 높은 내륙에 자리 잡고 있다. 적절한 배수구가 없어 강우량에 따라 수위가 오르내렸고, 이에 따라 호숫가 주변의 농장이 자주 망가졌다. 그래서 클라우디우스의 엔지니어는 산맥을 관통하여 서쪽으로 3.5마일 떨어진 강으로 남는 물을 운반하는 터널을 계획했다. 터널은 정상 아래 1,000피트 깊이에서 산맥을 관통하여 강에 도달할 때까지 평균 300피트 깊이로 계속 뚫었다. 3마일 반 동안의 전체 낙하 길이는 28피트였고, 터널의 단면적은 약 100제곱피트였다. 약 40개의 갱도가 가라앉았고, 가장 깊은 곳은 400피트 깊이에 달했으며, 벽돌이나 석조 벽돌 또는 목재가 깔린 곳이 매우 많았다. 또한 지표면에서 갱도 또는 터널로 이어지는 경사진 지하도가 많았다. 실제로 지하도와 갱도의 전체 길이는 메인 터널의 두 배 이상이었다. 조명과 환기의 어려움도 상당했을 것이다. 노동자들은 거리의 4분의 3은 단단한 암석과 마주했고, 나머지는 오늘날에도 골칫거리로 여겨지는 토양과 마주했다. 그들은 끌로 바위를 뚫고 물로 가열된 표면을 깨뜨리는 방식으로 바위를 뚫었는데, 이는 현대에도 널리 사용되는 고대 채굴 방식이다. 그들은 철로 묶인 구리 양동이에 담긴 잔해를 밧줄과 인력으로 돌리는 캡스턴을 사용하여 갱도를 통해 들어 올렸다. 역사가 수에토니우스에 따르면, 이 작업에는 11년 동안 3만 명의 인력이 투입되었다고 전한다. 1876년에 추산된 비용은 거의 7천만 달러에 달했다. 이 터널은 1876년 두 배 길이의 몽세니스(Mont Cenis) 터널이 개통되기 전까지 세계에서 가장 긴 인공 지하도로였다.

 

푸치노 평야

 

푸치노 프로젝트를 설계한 유능한 엔지니어의 이름은 알려지지 않았다. 그의 원래 계획은 나르키소스라는 사랑스러운 이름을 가진 황제 클라우디우스의 총애를 받던 건설업자에 의해 무산되었다. 그는 공사가 진행되면서 더욱 탐욕스러워진 것으로 보인다. 터널은 일직선이나 수평을 유지하지 않았고, 갱도의 간격은 고르지 않았으며, 단면은 의도했던 것보다 많은 지점에서 작아졌다. 그 결과 당연히 터널이 제 기능을 하지 못했다. 후임 황제들은 1, 2세기 동안 터널을 수리하고 개선하기도 했지만 결국 사용하지 않게 되었다. 1875년에 새로운 터널을 뚫어 첫 번째 터널의 결함을 보완하고, 푸치노 호수의 수위를 원래 계획보다 훨씬 더 낮췄다.

 

테베레강은 로마의 수력 공학자에게 강물 제어라는 상당히 다른 문제를 제시했다. 그들은 기원전 1세기에 오늘날과 같은 방식으로 문제를 해결하려고 조치했다. 그들은 강을 양쪽에서 간격을 두고 뒤로 물러나는 벽 안에 가두어 썰물에는 좁은 수로에서 흐르고, 홍수에는 더 넓은 수로에서 절반 정도 흐르도록 했다. 썰물 때 유속이 빨라지면 수로를 파낼 필요가 없을 정도로 수로가 깨끗하게 유지될 거라는 추론 때문이었다. 이 계획은 강 상류에서는 효과가 있었지만, 하류에서는 침전물이 증가하여 오스티아(Ostia)에 있던 자연 항구가 파괴되었다.

 

로마인은 적국인 카르타고의 페니키아인이나 엘리자베스 시대의 영국인처럼 본질적으로 바다를 항해하는 민족은 아니었지만, 지중해에서 압도적인 해군 우위를 점유했으며, 이는 군사 도로만큼이나 제국에 필수적이었다. 그들은 해상력의 가치와 로마를 위한 항구의 필요성을 잘 알고 있었다. 트라야누스와 함께 로마를 건설한 클라우디우스는 서기 42년에 테베레강 하구에서 북쪽으로 1마일 정도 떨어진 곳에 인공항을 건설하라는 명령을 내렸다. 그곳에는 약 3,000피트 정사각형의 분지가 형성되었는데, 절반은 해안에서 파낸 것이고, 절반은 인공항 또는 방파제로 바다로 구부러져 있었다. 로마인은 더 얕은 곳에서 준설 작업을 했을 것이 분명하지만, 증거는 로마인이 중요한 준설선을 개발했다는 것을 보여주지 않는다. 인공항 또는 방파제는 15~18피트 수심에 던져진 느슨한 돌이나 깔짚으로 쌓아 올렸다. 클라우디우스는 이 항구 입구에 인상적인 등대를 세웠다. 이집트에서 오벨리스크와 약 1,000톤의 렌즈콩을 가져오는 데 사용되었던 당시까지 건조된 가장 큰 배 중 하나가 방파제 중 하나의 입구에 정박해 있었다. 이 배는 가라앉을 때까지 잔해로 만든 콘크리트로 채워져 있었다. 이 기초 위에 사각형의 벽돌로 벽을 쌓았고, 그 위에 알렉산드리아의 파로스 등대를 본뜬 등대가 200피트 가까이 솟아 있었다. 불타는 등대의 불빛은 수 마일 떨어진 바다에서도 볼 수 있었다.

 

오스티아의 아파트 주택은 이 항구의 인구 밀도와 해안을 따라 늘어선 창고의 바쁜 생활을 보여준다. 다음 세기에 트라야누스 황제는 더 넓은 건물을 건축하고, 내부 분지를 건설하고, 운하를 통해 항구와 테베레강을 연결했다. 이 모든 게 로마인이 해양에 관심을 가졌음을 증명한다. 그러나 바다에 대한 그들의 힘과 제국에서 바다의 중요성에도 불구하고 그들은 주로 항해하는 민족으로서 제국의 힘을 키우지 못했다. 또한 로마의 엔지니어는 해양 공학 분야에서 가장 큰 공헌을 하지는 못했다.

 

이 항구를 이용했던 로마 상선의 평균 크기는 26피트의 보, 길이 90피트, 적재량 180톤으로 메이플라워호와 거의 비슷했다. 하지만 이집트에서 이탈리아로 밀을 운반하던 로마 선박 중 일부는 더 큰 규모였으며, 250톤을 싣고 길이가 95피트에 달했다는 기록도 있다. 오벨리스크를 싣고 오스티아 방파제의 일부를 이루기 위해 침몰한 배는 플리니우스의 설명이 정확하다면 밀선보다 최소 두 배는 더 컸을 것이고 몇 배는 더 컸을 수도 있다. 초기 지중해 상인과 마찬가지로 로마의 배는 주로 범선이었지만, 로마는 대형 선박에 한 가지 중요한 혁신을 이루었다. 로마인은 주 돛대 외에 뱃머리에 두 번째 돛대를 추가했다. 이 전방 돛대는 뱃머리와 비슷하게 물 위로 기울어져 있고 정사각형 돛이 매달려 있었다. 이 전방 돛은 배의 속도와 안정성을 높여주었지만 바람을 맞으며 항해하는 것은 허용하지 않았다. 로마의 대형 상선은 바람이 뱃머리에서 상당히 벗어나야만 적절한 전진을 할 수 있었다.