왜 2,000년 된 로마 콘크리트는 내구성 면에서 현대 콘크리트보다 '뛰어나' 있을까요?

고대 로마인들이 만든 콘크리트는 비와 햇빛에 더 많이 노출될수록 더욱 내구성이 강해졌습니다. 이는 콘크리트 재료와 혼합 방법에 대한 특별한 비밀 덕분이었습니다.

고대 로마인들은 건축과 공학의 대가로 알려져 있었습니다. 그들의 가장 인상적인 걸작 중 하나는 오늘날까지도 기능하는 수로 시스템이었습니다. 로마 건축물의 시대를 초월한 내구성은 주로 포졸란 콘크리트라는 독특한 재료 덕분입니다.

이탈리아 포추올리라는 도시의 이름을 딴 이 콘크리트는 수많은 로마 건축물이 수천 년 동안 살아남을 수 있도록 해주었습니다. 대표적인 예가 세계 최대 규모의 비철근 콘크리트 구조물인 판테온입니다. 거의 2,000년이 지난 지금도 판테온은 여전히 건재하며, 고대 로마 공학의 정교함을 보여줍니다.

로마 콘크리트와 자가치유의 "비밀"

포졸란 콘크리트는 화산재(포졸라나)와 석회를 혼합하여 만듭니다. 물과 섞으면 두 재료가 화학적으로 반응하여 내구성 있는 콘크리트를 형성합니다. 하지만 로마 콘크리트의 비밀은 재료 자체뿐만 아니라 로마인들이 재료를 혼합하는 방식에도 있습니다.

과학자들이 발굴된 로마 콘크리트 샘플에서 작고 하얀 석회 덩어리를 발견했습니다. 이전에는 이것이 콘크리트의 혼합이 잘못되었거나 재료의 품질이 좋지 않아서 발생한 것으로 여겨졌습니다. 그러나 매사추세츠 공과대학교(MIT) 과학자팀의 연구는 정반대의 결과를 보여주었습니다. 이 석회 덩어리는 기술적 오류가 아니라 로마 콘크리트의 뛰어난 내구성을 뒷받침하는 "핵심"입니다.

아드미르 마식(Admir Masic)이 이끄는 MIT 연구진은 이탈리아 프리베르눔(Privernum) 유적지에서 발견된 2,000년 된 콘크리트 샘플을 분석했습니다. 그 결과, 로마인들은 소석회(수산화칼슘으로 만든 일반적인 석회) 대신 생석회(산화칼슘)를 사용하여 포졸라나(pozzolana)와 물을 매우 높은 온도에서 직접 혼합했을 가능성이 높다는 것을 발견했습니다. 이 기법을 "핫 믹싱(hot mixture)"이라고 합니다.

연구에 따르면, 고온 혼합 공정은 두 가지 중요한 이점을 제공합니다. 첫째, 고온은 소석회만으로는 형성될 수 없는 특수 화합물을 생성하여 콘크리트의 강도를 높여줍니다. 또한, 콘크리트의 양생 및 경화 시간이 단축되어 로마인들이 더 빨리 건설할 수 있게 해 줍니다.

핫믹스 공법의 가장 독특한 특징은 콘크리트의 자가치유 능력입니다. 콘크리트에 균열이 생기면 균열이 콘크리트 덩어리 속 석회 덩어리로 확산되는 경향이 있습니다. 석회가 물에 노출되면 화학적으로 반응하여 칼슘이 풍부한 용액을 생성합니다. 이 용액이 건조되면서 탄산칼슘을 형성하고, 균열을 "패치"하여 균열 확산을 방지합니다.

고대 구조물의 증거

이러한 자가 치유 능력은 고대 로마 건축물에서도 분명하게 관찰되었습니다. 예를 들어, 카이칠리아 메텔라의 무덤에서는 콘크리트의 균열이 탄산칼슘의 결정 형태인 방해석으로 완전히 메워졌습니다. 2,000년 된 방파제에서 로마 콘크리트는 끊임없는 바닷바람에도 거의 온전하게 살아남았습니다. 간단히 말해, 비, 바람, 그리고 혹독한 날씨를 견뎌낼수록 로마 콘크리트는 더욱 강해졌습니다.

연구팀은 이론을 검증하기 위해 생석회를 이용한 고온 혼합 기법을 사용하여 로마 콘크리트를 재현했습니다. 또한 비교를 위해 석회를 첨가하지 않은 콘크리트도 제작했습니다. 그 결과, 로마 콘크리트는 균열이 2주 이내에 복구된 반면, 일반 콘크리트는 균열이 그대로 유지되었습니다.

로마 콘크리트는 고대 로마인들의 창의성과 선견지명을 보여주는 증거일 뿐만 아니라 현대 건설 산업에 영감을 주는 소재이기도 합니다. 로마 콘크리트의 자가치유 능력과 놀라운 내구성은 미래 건축 자재, 특히 친환경 솔루션의 필요성을 고려할 때 새로운 방향을 제시할 수 있습니다.

출처: https://giadinh.suckhoedoisong.vn/vi-sao-be-tong-la-ma-2000-nam-tuoi-van-danh-bai-be-tong-thoi-nay-ve-do-ben-bi-172241203073635492.htm