과학은 로마 콘크리트가 거의 2,000년 동안 지속된 이유를 설명했습니다.

(댄 트리 신문) - 약 2,000년 전에 지어진 구조물이 고대 로마 콘크리트의 내구성 비결을 보여주는 또 다른 증거를 제공합니다. 고대 로마 콘크리트는 오랜 세월을 견뎌냈습니다.

서기 79년 폼페이가 붕괴되기 전, 고고학자들은 화산재에 묻힌 채 로마 건축 기술이 완벽하게 보존된 "얼어붙은" 구조물을 발견했습니다.

로마의 판테온 돔은 현재 세계 에서 가장 큰 무보강 콘크리트 구조물이라는 기록을 보유하고 있습니다(사진: 게티 이미지).

이곳에서 그들은 유명한 내구성이 뛰어난 콘크리트를 혼합하는 데 사용되는 구성 요소를 포함하여 재료들이 가지런히 쌓여 있는 것을 발견했는데, 이는 판테온과 같은 기념물 뒤편에서 발견된 것으로, 판테온의 거대한 무보강 콘크리트 돔은 수천 년 동안 그 자리에 서 있었습니다.

"고온 혼합" 기술은 로마 콘크리트의 놀라운 내구성의 비결을 밝혀줍니다.

최근 완전히 새로운 분석에 따르면 그 비밀은 매사추세츠 공과대학(MIT)의 재료 과학자 애드미르 마시치가 "핫 믹싱"이라고 부르는 기술에 있는 것으로 밝혀졌습니다.

이 방법은 포졸란성 화산재 혼합물과 생석회를 포함한 콘크리트 구성 요소를 직접 혼합하는 것을 포함하며, 이 생석회는 물과 반응하여 혼합물 내에서 많은 열을 발생시킵니다.

콘크리트 전체를 고온으로 가열하면 석회만으로는 발생하지 않는 화학 반응이 일어나 고온 조건에 특유한 화합물이 생성됩니다.

폼페이에서 발견된 건축 자재 일부 (사진: 폼페이 고고학 공원).

하지만 온도가 상승하면 모든 반응이 더 빠르게 일어나기 때문에 경화 및 응결 시간이 크게 단축되어 고속 시공이 가능해집니다.

특히, 혼합물에 남아있는 생석회 입자 덕분에 로마 콘크리트는 시간이 지남에 따라 균열을 "자가 치유"할 수 있었습니다.

콘크리트에 균열이 생기면, 균열은 다른 기질 입자보다 표면적이 더 큰 석회 입자 쪽으로 확산되는 경향이 있습니다.

물이 균열 속으로 스며들면 석회와 반응하여 칼슘이 풍부한 용액을 생성하고, 이 용액이 마르면 탄산칼슘이 형성되어 균열을 메우고 더 이상 확산되지 않도록 합니다.

"이 물질은 제대로 해독될 경우 역사적, 과학적 가치를 모두 지닙니다. 수천 년에 걸쳐 스스로 복구되는 능력을 가지고 있으며, 유연하고 내구성이 뛰어납니다."

마시치는 학술지 네이처 커뮤니케이션즈에 발표한 논문에서 "로마 콘크리트는 지진과 화산 폭발을 견뎌냈고, 수중에서도 살아남았으며, 혹독한 환경 침식에도 저항력이 있었다"고 밝혔다.

고온 혼합 기법은 로마 콘크리트의 내구성을 둘러싼 많은 미스터리를 설명하는 데 도움이 되었지만, 이 발견은 건축가 비트루비우스의 저서 《건축론》에 기술된 실제 공식과는 일치하지 않습니다.

폼페이 유적지의 벽과 오른쪽에 구성 분석 결과가 겹쳐져 있다. (사진: 폼페이 고고학 공원)

비트루비우스의 설명에 따르면 석회는 포졸란과 혼합하기 전에 물에 녹여야 했습니다. 고대 기록과 고고학적 증거 사이의 이러한 불일치는 과학자들을 당혹스럽게 해 왔습니다.

비트루비우스의 저서는 로마 건축과 로마 콘크리트(opus caementicium) 기술에 대한 가장 포괄적인 정보원으로 여겨지지만, 실제 유물들은 전혀 다른 이야기를 보여주고 있다.

현미경으로 관찰한 결과, 벽의 모르타르 시료에서는 뜨거운 상태에서 혼합된 흔적, 갈라진 석회 조각, 화산재 입자 속으로 퍼져나간 칼슘이 풍부한 반응성 층, 그리고 부석의 빈 공간에 형성된 미세한 방해석 및 아라고나이트 결정이 뚜렷하게 나타났다.

라만 분광법은 광물 변질을 확인했으며, 동위원소 분석은 시간이 지남에 따라 발생하는 탄산화 과정을 밝혀냈습니다.

현대 사회에서 자가 치유 콘크리트의 응용 사례.

마시치에 따르면, 연구 결과는 로마인들이 생석회를 특정 크기로 갈아서 화산재와 건조 상태로 섞은 다음 물을 첨가하여 결합제를 만들었다는 것을 보여준다.

연구자들에 따르면, 이러한 지식은 현대 콘크리트 생산에 적용될 수 있으며, 이는 우리 조상들의 지혜를 보여주는 것이라고 합니다.

현대 콘크리트는 세계에서 가장 인기 있는 건축 자재 중 하나이지만, 내구성이 그다지 좋지 않아 불과 몇십 년 만에 쉽게 열화됩니다.

콘크리트 제조 과정은 환경을 오염시키고, 자원을 소비하며, 온실가스를 배출합니다. 콘크리트의 내구성을 향상시키면 지속가능성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다.

"화산 물질의 빈 공간이 재결정을 통해 채워지는 방식은 정말 놀라운 현상이며, 우리는 이를 재현하고 싶습니다. 스스로 치유할 수 있는 소재를 만들고 싶습니다."라고 마시치는 말했다.

출처: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/khoa-hoc-da-ly-giai-vi-sao-be-tong-la-ma-ben-vung-gan-2000-nam-20251212000408505.htm