Why doesn’t the Leaning Tower of Pisa fall over? - Alex Gendler

검토: DK Kim

In 1990, the Italian government enlisted top engineers

1990년, 이탈리아 정부는 최고의 기술자들을 뽑아서

to stabilize Pisa’s famous Leaning Tower.

피사의 유명한 사탑을 안정시키려 했습니다.

There’d been many attempts to right the tower during its 800 year history,

800년 동안 사탑을 바로 하려는 수많은 노력이 있었지만,

but this team’s computer models revealed the urgency of their situation.

이 팀의 컴퓨터 모형은 상황이 위급함을 보여줬습니다.

They projected the tower would topple if it reached an angle of 5.44 degrees—

사탑의 각도가 5.44도가 되면 무너질 것이라는 예상이었습니다.

and it was currently leaning at 5.5.

현재 이 사탑의 각도는 5.5도입니다.

No one knew how the tower was still standing, but the crisis was clear:

이 사탑이 어떻게 아직도 서 있는지 아무도 몰랐지만 문제는 확실했습니다.

they had to solve a problem that stumped centuries of engineers,

그들은 수백 명의 기술자들을 어려움에 빠뜨린 문제를 풀어야 했고

and they needed to do it fast.

게다가 빠르게 해내야만 했습니다.

To understand their situation,

상황을 이해하려면.

it’s helpful to understand why the tower tilted in the first place.

먼저 이 사탑이 왜 기울게 되었는지를 이해하는 것이 도움이 됩니다.

In the 12th century, the wealthy maritime republic of Pisa

12세기, 부유한 해양 공화국인 피사는

set about turning its cathedral square into a magnificent landmark.

대성당 광장을 엄청난 볼거리로 바꾸기 시작하였습니다.

Workers embellished and enlarged the existing church,

일꾼들은 기존에 있던 교회를 꾸미고 확장했으며

and added a massive domed baptistry to the plaza.

커다란 반구형의 세례장을 광장에 추가하였습니다.

In 1173, construction began on a free-standing campanile, or bell tower.

1173년, 독립해서 서 있는 종탑을 짓는 공사가 시작되었습니다.

The engineers and architects of the time were masters of their craft.

그때의 기술자들과 건축가들은 숙련된 기술자들이었습니다.

But for all their engineering knowledge,

하지만, 그들이 가진 공학 지식으로도

they knew far less about the ground they stood on.

자신들이 서 있는 땅에 대해서는 잘 알지 못하였습니다.

Pisa’s name comes from a Greek word for “marshy land,"

피사라는 이름은 그리스어로 “축축한 땅“에서 유래했고,

which perfectly describes the clay, mud, and wet sand below the city’s surface.

도시 아래에 있는 점토, 진흙, 그리고 젖은 모래를 잘 설명했습니다.

Ancient Romans counteracted similar conditions with massive stone pillars

고대 로마인들은 비슷한 조건에서 안정적인 기반암에

called piles which rest on Earth’s stable bedrock.

말뚝이라 부르는 커다란 돌기둥을 써서 대응했습니다.

However, the tower’s architects believed a three-meter foundation would suffice

그러나, 사탑의 건축가들은 3미터의 토대로도

for their relatively short structure.

상대적으로 낮은 건축물에 충분하다고 믿었습니다.

안타깝게도, 5년도 채 되기 전,

Unfortunately for them, less than five years later,

the tower’s southern side was already underground.

사탑의 남쪽면은 이미 땅속으로 꺼졌습니다.

Such a shifting foundation would normally have been a fatal flaw.

이런 류의 움직이는 토대는 보통 치명적인 약점입니다.

If workers added more weight,

만약 일꾼들이 무게를 조금 더 보탰다면

the pressure from upper stories would sink the structure

사탑 위쪽 부분의 압력은 탑의 구조를 무너뜨리고

and fatally increase the lean.

기울기는 더 파국이 되었을 것입니다.

But construction halted at the fourth story for nearly a century

그러나 피사의 장기적인 전쟁으로 인해

as Pisa descended into prolonged warfare.

이 탑의 공사는 4층까지 짓고 거의 100년간 멈췄습니다.

This long pause allowed the soil to settle,

이 긴 멈춤은 토양이 안정되는 것을 가능케 했고

and when construction began again in 1272,

공사가 다시 시작된 1272년,

the foundation was on slightly more stable footing.

토대는 조금 더 안정되어 있었습니다.

Under the direction of architect Giovanni di Simone,

건축가 지오바니 디 시몬의 지휘 아래,

workers compensated for the tower’s minor tilt

일꾼들은 남쪽 방향 탑의 층계를 더 높게 만들면서

by making the next few floors taller on the southern side.

탑의 기울어짐을 약간 보완할 수 있었습니다.

But the weight of the extra masonry made that side sink even deeper.

하지만 추가로 벽돌을 더 쌓으면서 그쪽 면이 더 심하게 기울어졌습니다.

By the time they completed the seventh floor and bell chamber,

7층과 종루를 완공하였을 때

the angle of the tilt was 1.6 degrees.

기울기는 1.6도였습니다.

For centuries, engineers tried numerous strategies to address the lean.

수백 년간 기술자들은 기울임을 해결하려고 여러 방법을 시도하였습니다.

In 1838, they dug a walkway around the base to examine the sunken foundation.

1838년,가라 앉은 토대를 조사하려고 탑 주위에 통로를 팠습니다.

But removing the supporting sand only worsened the tilt.

하지만 탑을 지탱하던 모래를 제거해서 오히려 기울임을 더 악화했습니다.

In 1935, the Italian Corps of Engineers injected mortar to strengthen the base.

1935년, 이탈리아 공병단은 토대가 튼튼해지게 모르타르를 주입했습니다.

However, the mortar wasn’t evenly distributed throughout the foundation,

하지만, 모르타르는 골고루 분배되지 않았고,

resulting in another sudden drop.

또 한번의 급격한 침하를 야기했습니다.

All these failed attempts, along with the ever-sinking foundation,

계속해서 가라앉고 있는 토대와 이 모든 실패한 시도들은

moved the tower closer to its tipping point.

탑을 점점 절벽으로 몰고있었습니다.

And without definitive knowledge of the soil composition,

그리고 토양 구성에 대한 명확한 지식 없이는

engineers couldn’t pinpoint the tower’s fatal angle

기술자들은 탑의 위험 각도를 정확히 찾아 내거나

or devise a way to stop its fall.

기우는 것을 멈추는 방법을 강구할 수 없었습니다.

In the years following WWII,

제2차 세계대전 이후,

researchers developed tests to identify those missing variables.

연구원들은 놓친 변수들을 찾기 위해 실험을 개발했습니다.

And in the 1970’s, engineers calculated the curved tower’s center of gravity.

그리고 1970년대에, 기술자들은 기운 탑의 무게 중심을 계산했습니다.

With this data and new computing technology,

이러한 자료와 새로운 컴퓨팅 기술로

engineers could model how stiff the soil was, the tower’s trajectory,

이 기술자들은 토양이 얼마나 단단한지, 탑이 어떻게 움직일지,

and the exact amount of excavation needed for the tower to remain standing.

탑이 계속 서 있기 위해 필요한 정확한 굴착량을 볼 수 있었습니다.

In 1992, the team drilled diagonal tunnels

1992년, 이 팀은 대각선 방향의 터널을 뚫고

to remove 38 cubic meters of soil from under the tower’s north end.

탑의 북쪽 지점 땅 아래에서 38 입방 미터의 흙을 파냈습니다.

Then, they temporarily counterbalanced the structure with 600 tons of lead ingots

그러고 나서, 600톤의 납덩이로 임시로 탑의 균형을 잡고

before anchoring the base with steel cables.

쇠줄로 탑의 아랫부분을 고정시켰습니다.

More than six centuries after its construction,

건축 후 600여 년만에

the tower was finally straightened… to a tilt of about four degrees.

탑은 마침내 4도 정도의 기울기로 똑바로 서게 되었습니다.

No one wanted the tower to fall,

그 누구도 탑이 무너지는 걸 원하지 않았고,

but they also didn’t want to lose the landmark’s most famous feature.

이 탑의 가장 유명한 특징 또한 잃고 싶지 않았습니다.

Today the tower stands at 55– or 56– meters tall,

오늘날, 이 탑의 높이는 55m 혹은 56m이고,

and it should remain stable for at least 300 years

적어도 앞으로 300년간은

as a monument to the beauty of imperfection.

완벽하지 않은 아름다움의 기념물로서 계속 안정적으로 남아있을 것입니다.