책상 옆 도서관

튀르키예의 금각만(Golden Horn)

서기 6세기, 서방 세계의 지도력이 로마에서 콘스탄티노플로 옮겨가면서 공학은 새로운 관심과 실용이 더욱더 중요해졌다. 40피트가 넘는 높이로 층층이 쌓아 올린 비잔틴 수도의 성벽은 유럽의 명소 중 하나이다. 성벽은 천 년 동안 야만인 침략자들을 막아냈다. 많은 곳에서 14피트 두께의 콘크리트로 만들어졌다. 벽돌 자체가 워낙 튼튼해서 외장재가 필요 없었고, 어떤 곳은 벽돌로만 덮여 있었다. 그러나 특히 취약한 곳에는 네모난 돌 블록을 꺾쇠로 묶었다. 이러한 요새를 보완하기 위해 여러 차례에 걸쳐 무거운 쇠사슬이 골든 혼(Golden Horn)을 가로질러 늘어났다. 도시가 마침내 튀르키예에 항복한 서기 1453년에 사용된 쇠사슬 일부는 이스탄불(콘스탄티노플)에 있는 하기아 이리니(Hagia Irene)에서 여전히 볼 수 있다.

하기아 이리니(Hagia Irene)

콘스탄티노플의 수력 공학자는 물 공급을 위해 로마의 작업을 모방했는데, 가장 인상적인 구조물은 유스티니아누스의 이름을 딴 수로 다리로, 콘스탄티누스 시대 2세기 전에 건설되었고 이후 재건된 것으로 추정된다. 성벽 안의 지하 저수지에서 그들만의 독창성을 엿볼 수 있다. 역사가 프로코피우스는 유스티니아누스 황제가 건기나 포위되었을 때를 대비해 수조를 마련하기 위해 암반을 깊이 파서 안뜰을 만들었다고 설명했다. 천 개의 기둥으로 알려진 화려한 수조는 거리에서 50피트 아래에 있으며 용량은 9백만 갤런이 넘는다. 지하 궁전이라고 불리는 또 다른 건물에는 28열에 336개의 기둥이 남아 있다.

바실리카 수로

서기 560년경에 쓰인 프로코피우스의 기록은 수 세기 동안 실행되어 온 일종의 공학을 설명하는 가장 초기의 기록 중 하나이다. 유스티니아누스는 이전에 항구가 없던 곳에 보호 항구를 건설했다. 그의 엔지니어는 거대한 상자 또는 창고를 배 위에 올려놓고 해안에서 뻗은 수렴선을 따라 무거운 돌을 바닥으로 내려보냈다. 이 기초, 즉 케이슨 위에 거친 돌로 방파제를 세웠다. 이 방법은 500년 전 클라우디우스의 엔지니어들이 오스티아에서 사용했던 것과 본질적으로 같았다.

페르시아 국경에 있는 비잔틴 도시 다라스(Daras) 근처의 댐은 기존의 엔지니어링 관행에서 벗어난 것으로서 훨씬 더 중요한 의미가 있다. 이 유형은 오늘날 미국 서부의 협곡에서 매우 친숙하다. 유스티니아누스의 엔지니어 중 한 명인 알렉산드리아의 크리세스는 다라스 댐의 끝을 절벽에 박고 상류로 초승달 모양 또는 아치형으로 구부려 물의 압력이 아치를 따라 수평으로 암반으로 전달되도록 했다. 상류와 하류의 수문을 통해 엄청난 물을 방류할 수 있었다. 프로코피우스는 이 수문이 어떻게 열리고 닫혔는지 설명하지 않았다. 그는 다라스에서 재앙적인 홍수 소식을 들은 크리세스가 “괴로워하며 침대로 가서” “환상을 보았다”라고 보고하는 데 더 관심이 있었다. 그 결과 “분명히 신성한 영감에 감동한” 황제가 “자신의 머릿속에서 스케치한” 아이디어와 일치하는 계획이 탄생했다. 그래서 컨설팅 엔지니어인 안테미오스와 이시도레스는 “국가에 도움이 되는 모든 문제에서 신이 황제와 파트너가 되는 방법”을 고민했지만, 유스티니아누스와 크리세스의 계획이 “승리를 거두었다”라고 한다.

저수조의 잔해

그러나 리디아의 ‘트랄레스의 안테미우스’와 밀레투스의 이시도르는 이 에피소드에서 주로 그들의 몫으로만 기억되는 것은 아니다. 그들은 유스티니아누스의 명령으로 532년에 시작된 유명한 하기아 소피아(Hagia Sophia) 또는 신성한 지혜의 교회를 재건한 공로를 인정받아야 한다. 아르키메데스와 마찬가지로 안테미우스는 수학자이자 광학 및 역학 분야의 실험자였다. 그는 렌즈를 태우는 것에 대해 글을 썼고 포물선을 연구했다고 알려져 있다. 전통에 따르면 그는 화약 사용법을 발견했다고도 한다. 그의 글 일부만 우리에게 전해졌다. 이시도로에 대해서는 그 역시 주목할 만한 수학자이며 하기아 소피아를 재건한 안테미우스의 동료이자 후계자인 것 외에는 알려진 것이 거의 없다.

하기야 소피아

비잔틴의 엔지니어는 아치의 원리를 확장하여 어느 정도 균일한 하중으로 응력을 집중시켜 분리된 지지점에 전달하고, 그 사이에 공간을 남겨두는 방법을 개발했다. 이집트, 그리스, 로마인이 사용했던 그 어떤 것보다 훨씬 더 발전한 비잔틴 건축은 돔 또는 속이 빈 반구를 정사각형 탑의 모서리로 받치고 대각선이 돔 바닥의 지름과 같은 구조로 이루어져 있었다. 그렇지 않으면 돌출될 돔 일부는 타워 측면의 평면에서 잘라내어 반원형 아치를 형성하고 타워의 각 모서리 위에 건축학적으로 펜덴티브(pendentive)로 알려진 역 구형 삼각형을 남겨 돔과 그 위에 놓인 모든 것의 무게를 타워와 기초로 전달했다. 어떤 경우에는 메인 돔 위에 놓인 수직 원통을 더 작은 원통으로 덮기도 했다.

하기야 소피아의 내부

이러한 원칙을 바탕으로 안테미우스와 이시도르, 그리고 그의 동료들은 오랫동안 세계 최고의 건축물로 여겨지는 건축물을 설계하고 건축했다. 암반 위에 세워진 하기아 소피아는 100피트 길이의 아치 4개와 25피트 정사각형 기둥 위에 180피트 높이의 복잡한 지붕을 얹은 채 14세기 동안 서 있었다. 이 거대한 건물에 사용된 회반죽의 성분은 정확히 알 수 없으며, 같은 시대의 다른 건축물에서도 의심의 여지가 없다. 아마도 15세기에 하기아 소피아에 관해 쓴 그리스 작가 조지오스 코디노스(Georgios Codinos)는 모르타르가 ‘깨진 타일, 삶은 보리, 석회, 잘게 썬 느릅나무 껍질’로 만들어졌으며, 미지근한 물을 사용하여 경화를 지연시켰다고 언급했다. 그는 그것이 철처럼 강해졌다고 주장했다. 아마도 그는 고대 사본에 접근할 수 있었던 것으로 보이므로 그의 말을 믿어야 할 것이다. 하기아 소피아의 회반죽을 현대에서 인장강도 시험을 한 사람은 아직 없는 것 같다.