[사이테크] 쿠푸 대피라미드 4천600년 버틴 비결은…"진동 증폭 완화 구조"
이집트 연구팀 "피라미드·지반 진동수 달라 지진 진동 증폭 억제 가능성"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 이집트 기자(Giza)의 쿠푸 대피라미드(Great Pyramid of Khufu)가 4천600년간 지진에 심한 손상을 입지 않은 것은 피라미드와 주변 지반의 진동 특성이 달라 진동 증폭을 줄이는 구조를 이루기 때문일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
이집트 국립천문지구물리연구소(NRIAG) 아셈 살라마 교수팀은 22일 과학 저널 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에서 쿠푸 대피라미드 내부와 주변 지반의 미세 진동을 분석한 결과 피라미드 구조물과 주변 지반의 고유 진동수가 크게 달라 지진 때 진동 증폭을 줄일 수 있는 것으로 나타났다고 밝혔다.
연구팀은 이 결과는 고대 이집트 건축가들이 뛰어난 지반공학적 이해를 토대로 수천 년간 안정성이 지속될 수 있도록 피라미드 설계와 부지 특성을 최적화했을 가능성을 시사하는 강력한 정량적 증거를 제시한다고 말했다.
케옵스 피라미드(Pyramid of Cheops)로도 알려진 쿠푸 대피라미드는 이집트 고왕국 시대인 기원전 2600~2450년 건설됐으며 원래 높이는 약 146.6ｍ, 밑변 길이는 약 230.3ｍ였다. 현재는 외장 석재와 꼭대기 부분이 사라져 높이가 약 137ｍ다.
이 피라미드는 기자 일대에서 발생한 여러 차례의 지진을 견뎌왔다. 1847년에는 약 70㎞ 떨어진 엘파이윰(El-Fayoum) 인근에서 규모 6.8 지진이 발생했고, 1992년 규모 5.8 지진 때는 피라미드 상부 외장석 일부 떨어졌지만 본체에는 심각한 손상이 발생하지 않았다.
연구팀은 그러나 쿠푸 대피라미드가 이렇게 높은 내진성을 보이는 이유를 설명하는 이론이 제시돼 왔지만, 이를 뒷받침할 증거는 많지 않았다고 지적했다.
이들은 이 연구에서 피라미드 내부 방과 통로, 외부 석재, 주변 지반 등 37개 지점에서 차량 통행 등 사람 활동과 파도 같은 해양 파동, 기압 변동 같은 기후 변화 등으로 생기는 주변 진동을 측정했다.
분석 결과 피라미드 내부 측정 지점 대부분(76%)은 고유 진동수가 평균 2.3㎐(2.0~2.6㎐)인 것으로 나타났다. 이는 피라미드 전체가 거의 하나의 단단한 구조물처럼 움직이고, 지진 때 가해지는 힘도 고르게 퍼질 가능성이 크다는 것을 시사한다.
반면, 피라미드 주변 땅의 고유 진동수는 0.6㎐로 피라미드 구조물과 큰 차이를 보였다.
연구팀은 이는 지진이 발생 시 피라미드와 주변 지반이 서로 다른 리듬으로 흔들린다는 의미라며 이런 차이 때문에 지진이 발생해도 땅과 피라미드 간 공진 현상 발생 가능성이 줄어 진동이 크게 증폭되는 것을 막았을 것이라고 설명했다.
또 지하 암반을 깎아 만든 지하실(Subterranean Chamber)은 진동 증폭 계수가 1로 기반암과 거의 같은 거동을 보인 반면, 높이가 높아질수록 진동 증폭이 커져 왕의 방(King's Chamber)은 기반암보다 진동이 최대 4배까지 커졌다.
그러나 왕의 방 바로 위에 여러 개의 작은 공간 형태로 설치된 하중 완화실(relieving chambers, 높이 48.86~61.07ｍ)에서는 증폭 계수가 3으로 감소하는 것으로 나타났다.
연구팀은 이는 진동이 위로 올라가면서 커지다가 왕의 방 바로 위에서 일부 힘이 분산되거나 완화된다는 뜻이라며 이는 하중 완화실이 거대한 돌 무게와 외부 충격으로부터 왕의 방을 보호하기 위한 구조라는 현대 이론과도 일치한다고 밝혔다.
이어 피라미드가 단단한 석회암 지반 위에 세워졌고, 구조물의 질량 대부분이 아래쪽에 집중된 낮은 무게중심 형태라는 점도 내진성에 유리하게 작용했을 가능성이 있다고 말했다.
다만 연구팀은 이런 내진 특성이 고대 이집트 건축가들에 의해 의도적으로 설계된 것인지 여부는 현재의 지구물리학적 측정만으로는 확인할 수 없다고 덧붙였다.
◆ 출처 : Scientific Reports, Asem Salama et al., 'Architectural and geotechnical aspects affecting earthquake resilience for the antique Egyptian Khufu pyramid', https://www.nature.com/articles/s41598-026-49962-6
scitech@yna.co.kr
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이집트 연구팀 "피라미드·지반 진동수 달라 지진 진동 증폭 억제 가능성"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 이집트 기자(Giza)의 쿠푸 대피라미드(Great Pyramid of Khufu)가 4천600년간 지진에 심한 손상을 입지 않은 것은 피라미드와 주변 지반의 진동 특성이 달라 진동 증폭을 줄이는 구조를 이루기 때문일 수 있다는 연구 결과가 나왔다.
이집트 국립천문지구물리연구소(NRIAG) 아셈 살라마 교수팀은 22일 과학 저널 사이언티픽 리포트(Scientific Reports)에서 쿠푸 대피라미드 내부와 주변 지반의 미세 진동을 분석한 결과 피라미드 구조물과 주변 지반의 고유 진동수가 크게 달라 지진 때 진동 증폭을 줄일 수 있는 것으로 나타났다고 밝혔다.
연구팀은 이 결과는 고대 이집트 건축가들이 뛰어난 지반공학적 이해를 토대로 수천 년간 안정성이 지속될 수 있도록 피라미드 설계와 부지 특성을 최적화했을 가능성을 시사하는 강력한 정량적 증거를 제시한다고 말했다.
케옵스 피라미드(Pyramid of Cheops)로도 알려진 쿠푸 대피라미드는 이집트 고왕국 시대인 기원전 2600~2450년 건설됐으며 원래 높이는 약 146.6ｍ, 밑변 길이는 약 230.3ｍ였다. 현재는 외장 석재와 꼭대기 부분이 사라져 높이가 약 137ｍ다.
이 피라미드는 기자 일대에서 발생한 여러 차례의 지진을 견뎌왔다. 1847년에는 약 70㎞ 떨어진 엘파이윰(El-Fayoum) 인근에서 규모 6.8 지진이 발생했고, 1992년 규모 5.8 지진 때는 피라미드 상부 외장석 일부 떨어졌지만 본체에는 심각한 손상이 발생하지 않았다.
연구팀은 그러나 쿠푸 대피라미드가 이렇게 높은 내진성을 보이는 이유를 설명하는 이론이 제시돼 왔지만, 이를 뒷받침할 증거는 많지 않았다고 지적했다.
이들은 이 연구에서 피라미드 내부 방과 통로, 외부 석재, 주변 지반 등 37개 지점에서 차량 통행 등 사람 활동과 파도 같은 해양 파동, 기압 변동 같은 기후 변화 등으로 생기는 주변 진동을 측정했다.
분석 결과 피라미드 내부 측정 지점 대부분(76%)은 고유 진동수가 평균 2.3㎐(2.0~2.6㎐)인 것으로 나타났다. 이는 피라미드 전체가 거의 하나의 단단한 구조물처럼 움직이고, 지진 때 가해지는 힘도 고르게 퍼질 가능성이 크다는 것을 시사한다.
반면, 피라미드 주변 땅의 고유 진동수는 0.6㎐로 피라미드 구조물과 큰 차이를 보였다.
연구팀은 이는 지진이 발생 시 피라미드와 주변 지반이 서로 다른 리듬으로 흔들린다는 의미라며 이런 차이 때문에 지진이 발생해도 땅과 피라미드 간 공진 현상 발생 가능성이 줄어 진동이 크게 증폭되는 것을 막았을 것이라고 설명했다.
또 지하 암반을 깎아 만든 지하실(Subterranean Chamber)은 진동 증폭 계수가 1로 기반암과 거의 같은 거동을 보인 반면, 높이가 높아질수록 진동 증폭이 커져 왕의 방(King's Chamber)은 기반암보다 진동이 최대 4배까지 커졌다.
그러나 왕의 방 바로 위에 여러 개의 작은 공간 형태로 설치된 하중 완화실(relieving chambers, 높이 48.86~61.07ｍ)에서는 증폭 계수가 3으로 감소하는 것으로 나타났다.
연구팀은 이는 진동이 위로 올라가면서 커지다가 왕의 방 바로 위에서 일부 힘이 분산되거나 완화된다는 뜻이라며 이는 하중 완화실이 거대한 돌 무게와 외부 충격으로부터 왕의 방을 보호하기 위한 구조라는 현대 이론과도 일치한다고 밝혔다.
이어 피라미드가 단단한 석회암 지반 위에 세워졌고, 구조물의 질량 대부분이 아래쪽에 집중된 낮은 무게중심 형태라는 점도 내진성에 유리하게 작용했을 가능성이 있다고 말했다.
다만 연구팀은 이런 내진 특성이 고대 이집트 건축가들에 의해 의도적으로 설계된 것인지 여부는 현재의 지구물리학적 측정만으로는 확인할 수 없다고 덧붙였다.
◆ 출처 : Scientific Reports, Asem Salama et al., 'Architectural and geotechnical aspects affecting earthquake resilience for the antique Egyptian Khufu pyramid', https://www.nature.com/articles/s41598-026-49962-6
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