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걸어 다니는 대성당
: 거북 등의 경이로운 건축 구조
(Walking Cathedrals, Design in Nature)
Gordon Wilson

  파리에 가지 않아도 세계 최고의 대성당을 볼 수 있다. 자세히 살펴보면, 가까운 숲에서도 볼 수 있다. 

  양념 통이나, 장난감, 인형, 기차, 우표, 비행기나 자동차 모형... 같은 것들을 수집하는 사람들은 자신의 특별한 취미에 대해 매우 신이 나서 이야기하곤 한다. 나는 어릴 때부터 광적일 정도로 파충류에 대하여 열정적인 관심을 가지고 있었음을 고백한다. 사실 나는 박사학위 논문을 쓰기 위해, 거북이(eastern box turtle)를 4 년 동안 연구했다. 그러나 거북의 껍질 구조를 찬양하는 이 글은, 괴팍한 취미를 가진 사람의 과장된 이야기가 아니라는 것을 알게 될 것이다.        

뱀과 같은 파충류를 싫어하는 사람들이라도 거북이(turtles)에 대하여는 다르게 생각한다. 거북이가 지나가는 것을 보면, 사람들은 멈추어 서서 구경하기도 한다. 거북이에 대해 호기심을 갖는 이유는 무엇일까? 추측컨대, 거북이는 걸어 다니는 전차(walking tank), 또는 무장한 유선형 잠수함(armored streamlined submersible)처럼 보이기 때문일 것이다. 

숨거나 도망하여 위험을 피하는 대부분의 파충류와 달리, 거북이는 방어용 방패와 집(house)을 하나로 결합한 갑옷을 갖추고 있다. 거북이처럼 사는 다른 척추동물은 없다. 이동식 집은 특별한 건축 구조를 필요로 하는데, 집 자체의 구조만이 아니라, 몸 전체의 구조가 특별해야 한다.    

나는 거북이를, 크리스토퍼 렌(Christopher Wren)이 런던에 있는 세인트 폴 대성당(St. Paul’s Cathedral)을 설계하기 오래 전에 지어진, 창조주의 경이로운 건축 기술을 보여주는, 걸어다니는 대성당(walking cathedral)이라고 생각한다.


가볍고 강한 구조

걸어 다니는 대성당을 건축하는데 제일 먼저 직면하는 도전은 가볍고 강해야 한다는 것이다. 너무 무거워서 걸어 다닐 수 없다면, 튼튼한 등딱지도 아무 소용이 없다. 거북이 껍질은 골편(osteoderm)이라 불리는 특별한 뼈로 구성되어 있는데, 피부 아래로부터 성장하여 피부의 일부를 이루고 있다. 이 자체만으로도 경이롭지 않은가? 강도(strength)를 최대로 하고, 무게를 최소로 하기 위하여, 치밀하고 얇은 두 개의 층 사이에 빈 공간이 많은 뼈(spongy bone, 스폰지 뼈)가 샌드위치처럼 들어 있는 형태로 만들어져 있다.        

사람이 만든 돔(dome)도 역시 지붕과 천정 사이가 꽉 차있지 않은데, 그렇지 않으면 너무 무겁기 때문이다. 대신에 무게를 최소화하고 강도(strength)를 최대화하기 위하여, 트러스 구조(trusses, 삼각형 형태의 구조물)로 되어 있다. 거북이 껍질 내부의 스폰지 뼈는 트러스 구조와 유사하다.

이러한 구조는 가벼울 뿐만 아니라, 강하며, 또한 건축가에게나 거북이에게나 경제적이다. 적은 재료를 사용하여 같은 강도를 낼 수 있는데, 더 많은 건축 자재를 사용할 필요가 있겠는가? 


하중을 감당하는 쐐기돌

로마 사람들은 아치의 무게를 지탱하기 위하여 쐐기돌(keystone)을 사용하는 기술을 습득했다. 그러나 이보다 수 천 년 전에 하나님은 (neural bone이라 불리는) 특별한 뼈를 만드셔서, 거북이의 등껍질(carapace)에서 그 역할을 하도록 장착시키셨다. 이 뼈들은 껍질 벽을 받쳐주는 역할을 한다. 결과적으로 바닥을 내리쳐도 끄떡없는 소 발굽처럼, 거북이 껍질은 엄청난 압력을 견디면서도 갈라지지 않는다.     


서까래 구조

대들보에 연결된 서까래(rafters)처럼, 거북이의 갈비뼈(ribs)는 척추로부터 거의 직각으로 뻗어있다. 갈비뼈들은 휘어있기 때문에(전형적인 건물의 지붕은 삼각 형태이지만), 전체적인 구조는 늑재궁륭(肋材穹窿; rib vault)이라 불리는 대성당의 특별한 형태의 지붕과 매우 비슷하다.   


건축학적 몸체 구조

움직이는 건물은 특별한 건축학적 설계가 필요한데, 껍질뿐만 아니라, 몸체 구조도 전체적으로 특별해야 한다.
 

트러스와 같은 모양의 뼈

거북이 껍질은 (스폰지 뼈라 불리는) 빈 공간이 많은 뼈들로 만들어져 있다. 이 뼈들은 가볍고 강한데, 지붕의 무게를 지탱하는 트러스와 비슷하다. 


단단하면서도 유연한 이음매

이 이동식 건물(mobile home)에는 대성당에서는 볼 수 없는 특별한 설계, 즉 현대식 내진 건물(earthquake-proof building)과 비슷한 유연성(flexibility)이 추가되어 있다. 거북이 껍질의 다각형 모양 뼈는 퍼즐 조각처럼 잘 들어맞는다. 봉합선(suture)이라 불리는 이 뼈들 사이의 이음매(seam)는 보도블록의 결합부분처럼 작용한다. 땅이 진동할 때, 콘크리트 블록에 금이 가는 대신에, 이음매(seam)를 따라서 변형이 일어난다. 지진대(earthquake region)에 이러한 구조를 흉내 낸 건물들이 있는데, 이러한 구조는 거북이가 더 먼저다.    

아프리카 사하라 남쪽의 팬케이크 거북이(pancake tortoise)는 육지 거북이 중에서 가장 유연한 봉합선(suture)을 가지고 있다. 팬케이크 거북이는 몽구스 같은 포식자를 피하기 위하여 암석 사이의 좁은 틈에 몸을 납작하게 하여(squeeze) 넣을 수 있다.
 

내부 버팀 벽(internal buttresses)

화려한 대성당은 공중버팀벽(flying buttress)이라 불리는 외부 버팀 벽이 있는데, 이 버팀벽은 건물 외부에서 지붕의 무게를 지탱한다. 공중버팀벽을 사용하면 지붕의 무게를 지탱하는데 필요한 육중한 내부 기둥이 필요 없기 때문에, 건물 내부에 더 넓은 공간을 확보할 수 있다. 거북이에게는 외부 버팀벽이 없지만, 비슷한 것이 있다. 즉, 아치형 등껍질을 지탱하는 내부 벽에 공중버팀벽과 같은 작용을 하는 두터운 조직이다.     


양방향 도개교(跳開橋)

건축학적 설계가 아니라고 생각할지도 모르지만, 상자거북(box turtle)은 성에 설치된 도개교(drawbridge)처럼, 경첩이 달린 도개교가 있다. 이 독특한 도개교는 양쪽을 다 분리할 수 있는데, 배 껍질(腹甲; plastron)에 달린 두 개의 경첩으로 조절한다. 닫혔을 때는 문들이 꽉 맞추어지는데, 자동차 지붕의 문보다 더 잘 들어맞는다. 

파충류나 대성당에 대해 잘 알지 못하는 사람이든, 전문적인 건축기사나 구조공학 기술자이든지 간에, 거북이 껍질 설계에 대해 알면 알수록 경탄하지 않을 수 없다. 지금까지 설명한 것도 수박 겉핥기에 불과하다. 거북이 설계의 신묘함은 미시적 수준에서도 계속된다. 300여 종의 거북이 종(種; species)이 존재하며, 각각의 종은 설계가 조금씩 다르다. 거북이에 관한 글을 쓰려면 고도의 지식과 열정이 필요할 수도 있겠지만, 그러한 열정이 없더라도, 창조주의 경이로운 솜씨를 분명히 깨달을 수 있는 것이다.      

 

*Dr. Gordon Wilson, Senior Fellow of Natural History at New Saint Andrews College, earned his PhD from George Mason University in Environmental Science and Public Policy. He holds a master of science degree in entomology from the University of Idaho.

 

출처 : Answers Magazine, 2016. 9. 18.
URL : https://answersingenesis.org/reptiles/walking-cathedrals/ 
번역자 : 홍기범

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