로마와 반원형 아치

로마는 아치를 적극적으로 사용하고 발전시켰습니다. 넓은 제국을 다스리고 거대한 도시를 정비하려면 교량, 수도교 같은 구조물뿐 아니라 경기장, 목욕탕 등 많은 건축물이 필요했을 것입니다. 거대한 규모의 구조물을 빠르고 튼튼하게 짓기 위해 로마 사람들은 반원형 아치를 택했습니다. 반원형 아치의 특징을 살펴보겠습니다.

 

반원형 아치의 안정성

로마는 반원형 아치를 적극적으로 사용했습니다. 대규모로 빠르게 구조물을 만들려면 똑같은 모양을 반복하는 편이 수월합니다. 고대 그리스에서 탄생한 철학적 사고를 계승했다면 사물의 본질로서 기하학적인 상징을 중요하게 생각했을 것이고 원은 특별한 의미를 지녔을 것입니다.

 

현수선 아치는 힘이 흘러가는 압축선이 아치 중심을 따라갑니다. 그러나 반원형 아치는 현수선과 달리 압축선과 중심선이 일치하지 않습니다. 만일 압축선이 아치 안쪽이나 바깥쪽으로 쏠린다면 이 부분이 약해질 수밖에 없습니다. 압축선이 안쪽으로 너무 쏠려 부재 두께를 벗어나게 되면 바깥쪽으로 밀려나면서 무너지게 됩니다.

 

반원형 아치가 안전하려면 압축선이 아치 두께 안쪽에 있어야 하고, 가능한 가운데 1/3 두께 안쪽에 위치하도록 유도하는 것이 좋습니다. 

 

반원형 아치가 붕괴되지 않도록 보강하려면 압축선이 안쪽으로 쏠려 벌어지는 지점에 무게를 추가하는 것이 좋습니다[위 그림에서 아래쪽]. 이렇게 하면 재료를 더 많이 쓰게 되지만 하중이 더 무거워지면서 압축선을 아치 중심으로 유도할 수 있습니다.

반원형 아치를 압축선에 맞게 모양을 바꾸면 재료를 많이 쓰지 않고 효과적으로 대처할 수 있습니다. 로마 시대를 거쳐 고딕시대로 가면 아치를 현수선과 비슷하게 위로 솟은 모양의 첨두아치(Pointed arch)를 사용하는데, 라이즈가 높아지면서 추력이 줄어들고 압축선도 아치 중심으로 유도할 수 있습니다.

 

■ 고딕 - 리브 볼트와 첨두 아치

■ 고딕 - 플라잉 버트레스, 부축벽, 첨탑

 

콜로세움(Colosseum)

그때나 지금이나 도시 사람들한테는 스포츠나 격투기 같은 볼거리가 필요한지도 모르겠습니다. 콜로세움은 자그마치 5만 명이나 수용할 수 있었다고 합니다. 아치를 80개나 만들어 3층으로 쌓아 올렸습니다.

 

콜로세움 전경(출처 : https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Colosseo_2020.jpg)

단조로운 것을 피하려고 했는지 아치 사이에 기둥을 장식했는데, 층별로 도리아식(Doric), 이오니아식(Ionic), 코린티안식(Corinthian)으로 다르게 주두를 표현했습니다.

 

층별로 다른 재료를 썼는데, 1층은 무거운 돌로 하중을 지지하도록 하고 그 위에는 더 가벼운 벽돌과 콘크리트로 쌓아 무게를 줄였습니다. 

 

단면 상으로 보면 반원형 아치를 확장한  배럴 볼트(Barel vault)로 상부 관람석을 지지한 것을 알 수 있습니다. 이 방식은 관람석을 지지하는 구조적인 역할을 하면서 많은 관중이 이동할 수 있는 통로 역할도 할 수 있습니다.

 

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