하드리아누스 똥통에서 건진 로마 시멘트의 비밀? 과연 로마의 시멘트는 위대한가?
by 폴 아놀드, Phys.org
로마 세계 수많은 경이로움 중 하나는 그 건축물들이 오늘날까지 남아 있다는 것이다.
하지만 비교적 현대적인 건축물들이 몇십 년 만에 부식되는 것과 달리 로마 건축물들은 왜 그렇게 오랫동안 보존될 수 있었을까?
과학자들은 오랫동안 이러한 장수 비결을 화산재volcanic ash와 석회lime의 화학 반응 때문이라고 생각했다.
Science Advances에 발표된 새로운 연구는 이 반응이 근본적인 역할을 한다는 점에는 동의하지만, 탄산화carbonation라는 또 다른 과정 또한 콘크리트 내구성을 크게 향상시켰다고 주장한다.
연구진은 로마에서 멀지 않은 곳에 위치한 하드리아누스 황제의 호화로운 전원 별장에 있던 화장실에서 채취한 콘크리트 조각을 분석한 후 이러한 결론에 도달했다.
2023년 MIT 한 연구는 로마 콘크리트에 있는 밝은 흰색 석회 조각들이 콘크리트가 스스로 치유할 수 있는 능력을 가지고 있음을 보여주는 증거라고 제안했다.
균열이 생기면 물이 이 조각들을 녹이고 새로운 광물 침전물로 틈을 채운다는 것이다.
고대 화장실
이전 연구들을 바탕으로 한 이번 연구는 통치자 별장 단지에 있는 공동 화장실 변기 아래 오물 수집통에서 발굴된 콘크리트 슬래브에 초점을 맞췄다.
약 1,900년 된 이 샘플은 화산암 조각, 화산재, 석회로 만든 콘크리트로 구성된다.
연구팀은 3D X선 스캔, 고성능 전자 현미경, 그리고 다양한 화학 및 광물 분석을 통해 이를 조사했다.
이를 통해 연구원들은 기공, 균열, 화산암 조각, 그리고 그 주변에 자라나는 미세한 광물 껍질을 지도화할 수 있었다.
그들은 이러한 세부 사항들을 밀리미터에서 나노미터에 이르는 규모로 연구할 수 있었다.
자가 치유 콘크리트Self-healing concrete
분석 결과, 탄산칼슘calcium carbonate 일종인 방해석calcite이 콘크리트를 결합시키는 주요 광물인 것으로 밝혀졌다.
방해석은 석회, 수분, 그리고 공기 중의 이산화탄소가 반응하는 탄산화 과정을 통해 천천히 형성되었다.
이 광물 네트워크가 성장하면서 미세한 균열과 기공을 점차 메워 콘크리트를 더욱 조밀하게 만들었다.
이렇게 형성된 견고한 밀봉층은 물과 콘크리트를 손상시킬 수 있는 화학 물질의 침투를 차단했다.
화산암 조각 또한 단순히 충전재 역할을 한 것이 아니었다.
조각의 가장자리는 석회와 반응하여 소량의 시멘트와 유사한 화합물을 생성했다.
이 화합물은 암석 조각과 석회가 만나는 부분에서 콘크리트를 강화했다.
연구진은 논문에서 "장기간에 걸친 탄산화는 콘크리트의 내구성과 자가 치유 능력을 크게 향상시킨다"며, "방해석의 과성장은 콘크리트 매트릭스 내 작은 균열과 공극을 메워 로마 콘크리트의 내구성을 높이는 데 중요한 역할을 한다"고 밝혔다.
연구진은 이번 연구 결과가 유사한 자가 치유 특성을 지닌 지속 가능한 현대식 콘크리트 개발에 영감을 줄 수 있기를 기대한다.
Publication details
Xiaohong Zhu et al, Mineralized carbonates contribute to the millennial durability of Roman concrete, Science Advances (2026). DOI: 10.1126/sciadv.aeb0754
Journal information: Science Advances
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저쪽에서 저런 주장을 담은 논문이 계속 나오지만 잊어서는 안 되는 것이 로마 유산이 많이 남은 듯하지만, 실상 남은 건 얼마 되지도 않아서 만개 중 한개 겨우 살아남았을 뿐이며, 전부 잔해에 지나지 않는다는 사실이다.
그것이 뛰어난 건축술 때문에 살아남았는가?
천만에. 우연의 소산에 지나지 않는다.
저 콘크리트가 어찌 석굴암 화강암에 견주겠는가?
그런 석굴암 화강암도 실상 개판이 됐으니, 우리가 지금 보는 석굴암은 땜질의 소산에 지나지 않는다.
로마 건축물은 실은 대부분 사라졌고, 지금 남은 것은 몇 개 되지도 않고 그 살아남는 것도 줄기찬 땜질이 있었기 때문이지 결코 시멘트 때문이 아니었다.