돌 또는 벽돌로 만들어진 방추형의 건조물.
이집트·수단·에티오피아·멕시코 등 각지에서 건조되었다.

피라미드와 석굴암속에 숨겨진 수학의신비

피라미드는 지금부터 약 4500년전에 그것도 사막 한가운데 지은 거대한 무덤이다. 높이가 오늘날의 초고층 빌딩에 버금가는 146m, 바닥의 넓이가 5.3헥타르의 정사각형이며 한면의 길이가 무려 229m나 된다.
더욱 놀라운 것은 주위를 아무리 보아도 사막이라서 돌이라곤 없는데 230만개나 되는 돌덩이들을 어디서 가져 왔는냐 하는 것이다. 또 1개의 무게가 평균 2.5톤이나 되는 돌덩어리들을 146@까지 어떻게 들어서 쌓아올렸냐는 것이다. 이집트에서 수레가 사용되기 시작한 것은 피라미드가 완성되고도 수백년 뒤의 일이기 때문에 우리의 궁금증은 한층 더 커진다.

게다가 피라미드 바닥 정사각형의 네변길이의 합을 피라미드 높이로 나눌 때 원주율의 꼭 두배가 된다하니 당시의 수학적 지식에 경탄을 금할 수 없으며 피라미드와 같은 구조물속에서 물 이와 같이 피라마드에는 토목 건축 수학 천문학 등 총체적인 과학의 수준을, 그것도 4500여년전의 고대 이집트인들에게서 엿볼 수 있다는데서 감탄사를 연발하게 된다.

그러나 우리에게도 피라미드처럼 유명하지는 않지만 세계를 상대로 자랑할만한 건축물이 있으니 다행이다. 그것은 석굴암이다. 많은 사람들은 학교 수학여행 때 가보면서도 그것이 정작 세계적인 훌륭한 건축물임은 잘 모른다. 석굴암은 지난 96년에야 비로소 유네스코의 세계적 문화재로 등록됐다. 그러니 전세계에 덜 알려질 수 밖에 없다. 석굴암은 지금으로부터 약 1200년전인 서기 730년 경에 건조된 것으로 추정된다.

석굴암은 수학 기하학 건축 종교 예술이 총체적으로 종합된 작품이다. 당시 중국이나 인도의 영향을 약간은 받았을 것이라고 추정되기도 하나 그 전체적인 설계와공간배치 및 수학적 비례배분 과학적인 자연통풍 온도 및 습기 등의 자연조절 모든 조각의 미술적 예술성 등은 세계 어디에도 유례가 없는 우리 특유의 작품이다. 그동안 여러차례에 걸쳐 보수공사를 했고 많은 과학자들이 석굴암의 신비를 벗기려고 시도했으나 깊이 들어가면 들어갈수록 그 신비의 도는 한결 더 사람들을 놀라게 했다.

석굴암 본전불상의 얼굴너비는 당시 사용한 단위로 2.2자 가슴폭은 4.4자 어깨폭은 6.6자 양 무릎의 너비는 8.8자이다. 한마디로 얼굴:가슴:어깨:무릎＝1:2:3:4의 비율이다. 그리고 기준이 된 1.1자는 본존불상 자체 총높이의 10분의 1이다. 10분의 1이란 비율은 로마시대의 신전 건축가 비트루비우스의 `건축서'에서 말하는 균제비례의 적용이라고 할수 있다.

신라인들이 당시에 비트루비우스의 균제비례를 알았을리는 만무하다. 그러나 신라인들은 비트루비우스가 알아낸 안정감과 아름다움의 비율을 이미 알고 있었고 석굴암의 공간마다 이상적인 비례배분을 적용했다. 그리고 석굴암 전체의 구조를 기하학적으로 분석해 보면 모든 공간이 가로:세로 또는 세로:가로의 비율이 1:2인 직사각형으로 이뤄져 있다고 하니 신라시대의 과학기술수준에 놀랄 뿐이다.

그뿐이 아니다. 석굴암은 지하로부터 물이 솟아나와 굴의 바닥 아래로 흐르면서 굴 내부의 온도와 습도를 조절했던 것으로 추측되는데 신라시대에 만들어져 모진 세월을 버틴 석굴암에 일제때부터 보수공사를 하면서부터는 오히려 누수현상, 습기, 이끼 등이 생겨 오늘날까지 이 문제를 도저히 풀지 못하고 있다. 요새 콘크리트로 덮고 인공적으로 온도와 습도를 조절하면서 사람의 출입을 막고 있지만 결국은 통풍과 습기가 자연조절되던 원래의 구조를 잃어버렸으니 오늘날의 첨단과학기술도 1200년전의 신라인들의 과학기술수준을 따라가지 못한다고나 할까.

대피라미드 건축의 비밀 - 돌의 무게 6백만t 이상

이집트 나일강 삼각주 정점에 위치한 기자 지역에 세계 최고（最古）, 최대 규모이면서 가장 정밀한 석조 건축물이 우뚝 서있다. 주류 고고학계에서도 4천5백여년 전에 건축됐다고 인정하는 이 건축물이 과연 그 옛날 석기와 청동기만을 사용했을 미개인들이 만든 것일까.

많은 고고학자들은 당시가 절대왕권 체제로서 자본과 노동력, 그리고 시간을 무제한으로 투입할 수 있었기 때문에 대피라미드의 건축이 가능했다고 주장한다. 이 주장의 요점은 석기와 간단한 청동기 도구로 석회암을 채굴하고, 통나무와 지렛대, 그리고 윤활유를 사용해서 돌을 운반했으며, 완만한 경사로를 피라미드 상부까지 건설해서 돌을 쌓아올렸다는 것이다. 하지만 이 모든 일들이 언뜻 생각하기에 가능할 것 같아도 건축의 규모를 헤아려보면, 그렇게 간단한 것이 아님을 쉽게 알 수 있다.

우선 사용된 돌의 양은 상상을 초월한다. 대피라미드를 한변의 길이가 30cm인 정육면체 블록으로 쪼개면 지구 둘레의 3분의 2까지 늘어놓을 수 있다. 무게로 따지면 총 6백만t이 넘는다. 이정도 규모의 토목건축사업이 이루어졌다는 것은 당시에 충분한 사회적 구조가 뒷받침됐음을 의미한다.

토목건축사업은 여러 기술과 산업들이 총집결돼 이루어지는 것으로 건축 당시 과학기술력의 전체적인 수준을 반영하기 때문이다. 그런데 건축 전문가들은 공통적으로 오늘날과 같은 초첨단 장비를 동원하지 않고 대피라미드를 건축하는 것이 불가능하다고 지적한다. 왜냐하면 대피라미드 건축에 적용된 오차의 범위가 오눌날의 건축물에 비해 훨씬 작기 때문이다.

현대 기술 뺨치는 정밀성

예를 들어 오늘날 가장 정밀한 건축물의 대표격인 파리 천문대와 그리니치 천문대는 각각 정확히 자오선（어떤 지점에서 정북과 정남을 따라 천구에 상상으로 그은 선）과 일치하도록 설계됐다. 하지만 실제로 측정한 결과 각 천문대는 자오선 방향에 대해 6호분과 9호분씩 틀어져 있었다. 이에 비해 대피라미드는 3호분 남짓 어긋나 있을 뿐이다. 또 오늘날 레이저빔을 이용한 초정밀 수준기（평면의 수평 정도를 측정하는 기계）로 건설되는 건물의 수준 오차는 전체 규격의 0.2% 남짓인데 비해 대피라미드는 전체 밑면적에서 겨우 0.03% 정도의 오차를 보여준다.

즉 대피라미드 건설에 적용된 기술과 기능이 오늘날보다 월등히 우수한 것이다.

이런 면에서 일부 고고학자들은 당시 이집트인들의 기능적인 능력을 극찬하면서 그들이 초인적인 노력으로 이런 성과를 거두었다고 평가했다. 하지만 건축의 정밀도가 전적으로 기능에만 의존해서 이루어졌다는 것은 어불성설이다. 그보다 당시에 매우 발달한 기술 수준을 반영한다고 보는 것이 옳다. 즉 그들의 초인적인 기능을 인정하더라도 최소한 대피라미드가 건설될 때 오늘날의 정밀 측정기에 버금가는 기기가 사용됐음에 틀림 없다.

이런 증거는 초고대에 구현된 다른 기술적 업적에서도 쉽게 찾아볼 수 있는 것으로 까마득한 옛날에 현재와 같은 수준의 문명이 존재했음을 확인시켜준다.

선왕조 시대에 제작된 돌항아리의 신비

대피라미드는 기원전 3천8백년 전에 건설되기 시작됐다고 한다. 즉 상·하 이집트가 통일돼 왕국이 형성되기 이전에 이미 대피라미드와 같은 초거대·초정밀 건축을 할 수 있는 문명이 이집트 땅에 존재했다는 것이다.이것이 사실이라면, 고대 이집트 통일 왕국은 씨족사회와 부족사회, 그리고 다음 단계인 부족 국가 형태를 거치면서 더욱 발달한 국가가 아니라 오히려 찬란한 수준의 고도 산업사회 붕괴 후에 다시 시작한 문명이었음이 명백하다.

이런 설명을 지지해주는 또다른 증거가 있다. 대피라미드 건설 수준에 어울리는 정밀가공 기술이 그것이다. 정밀가공 기술의 진수를 보여주는 증거물은 기원전 4천년 경 선왕조 시대에 발견되는 돌항아리다.주류 고고학자들은 왕조 형성기 이전이 부족 국가의 신석기 시대였으므로 당시 신석기 항아리가 만들어진 것은 당연하다고 주장한다. 하지만 항아리에 적용된 기술의 측면에서 바라보면 항아리가 미개 문명의 뉘앙스를 풍기는 신석기 시대의 이미지와는 거리가 멀다는 것을 쉽게 알아챌 수 있다.

고대 이집트의 왕조시대에서 과거로 거슬러 올라가면 갈수록 돌항아리들은 현무암, 화강암, 섬록암과 같이 쇠보다 강한 암석을 깎아서 만든 것들이 주종을 이룬다. 일부 고고학자들은 이 돌항아리들이 제례 의식을 위해 오랜 시간과 노력을 들여 특별히 제작한 수공업제품이라고 주장한다.하지만 지금까지 발견된 항아리의 수는 3만여개가 넘는다. 즉 그 옛날 공장에서 대량으로 생산된 것임을 알려준다. 그렇다면 과연 어떤 과정을 거쳐서 항아리가 대량으로 만들어진 것일까.

돌항아리의 안팎 표면을 자세히 조사한 결과, 항아리를 회전시키며 가공한 것이 틀림없음을 증명해주는 미세한 동심원 모양의 가공 흔적이 발견됐다. 항아리 제작에 선반이 사용됐음을 알려주는 증거다. 이는 우리 인류의 기술사에 일대 지각 변동을 초래할 수 있을 만큼 엄청난 발견이다.

선반 작업은 물체를 고속으로 회전시키면서 절삭 공구로 안팎을 깎아내는 공정이다. 하지만 현무암같이 쇠보다 단단한 돌을 절삭하는 일은 오늘날의 특수한 공구로도 불가능하다. 설령 그런 용도의 절삭 공구가 개발된다고 해도 공구와 물체 사이에 높은 압력을 걸어줘야 한다. 또 물체가 초고속으로 회전해야 한다.

19세기 영국의 대표적인 이집트학 학자 플린더스 피트리는 이런 가공에 최소한 2t 이상의 압력이 가해져야 한다고 추정했다. 오늘날 석재 가공 전문가들은 이보다 훨씬 큰 압력이 요구된다고 말한다.그렇다면 이와 같은 압력을 공구로부터 받는 돌덩어리를 과연 초고속으로 회전시킬 수 있을까. 이런 조건에 절삭이 이루어지기 위해서는 오늘날 기계 가공에 사용되는 고성능 모터같은 것이 필연적으로 요구됐을 것이다.

그렇다면 이런 모터는 오늘날처럼 전기에 의해 구동됐을까. 만일 그 옛날 이 모든 조건이 구비됐다면, 당시는 신석기 시대가 아니라 오늘날 우리가 향유하는 모든 것이 존재한 고도의 산업 사회였다고 밖에 볼 수 없다. 이런 고도의 산업 사회를 가정하면, 6백만t의 돌들을 채석하고 운반하고 쌓아올린 기술의 수수께끼도 쉽게 풀린다.

고대 이집트인의 독자기술

피라미드는 어떤 특별한 능력을 가진 사람이 만든 것이 아니다. 비록 현대인들에게 거대한 피라미드에 많은 비밀이 간직돼 있을 것으로 보이지만, 피라미드는 고대 이집트인들에 의해 당시의 기술로만 건설된 것이다.이집트의 피라미드를 논할 때마다 우선적으로 대두되는 것은 인류의 역사에서 신석기 후반으로 볼 수 있는 고대 이집트에서 어떻게 커다란 피라미드들을 건설했는가 하는 점이다. 우선 피라미드를 만든 공구와 방법에 대해 살펴보자.

이집트인이 사용한 공구는 단단한 돌덩어리, 나무에 묶는 원형 망치나 도끼류, 날카롭게 갈은 칼과 같은 돌 종류와 동과 같은 금속류로 만든 칼이나 가위다. 구리와 같은 연한 금속의 경우 현재의 합금과 같이 몇가지 불순물을 사용해 강도를 높이는 방법을 알았을 것이라는 가정도 있지만 연장의 대부분이 단단한 석재였다고 추측된다.

일부 사람들은 이런 원시적인 공구로 대형 피라미드를 건설할 수 없다고 단언한다. 또 고대 이집트에서 발견되는 수많은 돌항아리의 숫자와 가공 기술을 근거로 특수 기술을 가진 공구가 사용됐다고 주장하기도 한다. 그러나 이들은 피라미드의 건설에 사용된 돌덩어리의 거의 대부분이 석회암이라는 점을 간과했다. 석회암은 석회물질이 물밑에 쌓여 굳어진 퇴적암으로, 경도가 가장 무른 활석 다음으로 가공하기 쉬운 재료다. 따라서 고대 이집트인들이 초보적인 연장으로도 능히 자신들이 원하는 규모로 재단하거나 가공할 수 있다.

시카고 대학의 레너 교수는 50명도 채 안되는 인원과 3주일이라는 한정된 시간에 0.75t에서 3t에 달하는 1백86개의 돌로 8층짜리 피라미드를 고대의 연장만으로 건설했다. 즉 고대인들이 충분히 피라미드를 건설할 수 있었다는 점을 실증적으로 보여준 것이다.

어떤 사람은 피라미드 안에 단단한 화강암이 사용됐는데, 이것을 어떻게 가공했느냐고 묻는다. 하지만 화강암도 돌의 형태와 결을 잘 알면 쉽게 가공할 수 있다는 것을 석공들은 잘 알고 있다. 화강암이 석회암보다 단단한 것은 사실이다. 그러나 화강암은 6각의 얇은 판모양의 운모, 기둥 모양의 석영, 두꺼운 판모양의 장석 등 3가지 성분이 비균질적으로 섞여 있다. 그래서 어떤 때는 화강암이 설탕처럼 쉽게 조각으로 부서지기도 한다.

비탈길 타고 돌 운반

이런 관점에서 볼 때 돌항아리가 만들어진 것도 그리 놀랄 일이 아니다. 특수 기술을 사용해 만들었을 것이라는 돌항아리는 현재도 이집트 일부 지역에서 고대로부터 내려오는 기법을 그대로 사용해 만들고 있다는 점에 유의할 필요가 있다.한국의 관광지에서 옛날 수법 그대로 고대 유물을 복제해 판매하는 것과 같이 이집트에서도 단단한 돌항아리의 속을 파내 관광객에게 팔고 있음을 볼 때 특수 기술을 사용했다는 설명은 다소 과장으로 보인다.

대형 돌들을 채석장에서 절단하는 방법론도 논란거리가 되곤 한다. 그러나 채석장에서 돌을 추출할 때 나무 쐐기를 박고 뜨거운 물을 부으면 쐐기의 부피가 증가해 간단하게 절단이 가능하다. 실제로 이집트의 채석장에서 수백t의 대형 돌기둥인 오벨리스크가 미완성인 채 발견됐는데, 이곳에 쐐기를 사용한 흔적이 아직도 남아 있다.

그렇다면 대형의 돌은 채석장에서 어떻게 기자 지역으로 옮겨졌을까. 기자의 대피라미드 석재는 기자 지역 외에 2곳의 채석장에서 공급됐다. 피라미드 외벽용으로 사용된 매끄러운 석회석은 기자 지역 근처의 카이로에서 50km 떨어진 투라에서 채석됐다.

그리고 피라미드 내부에 사용된 화강석은 카이로에서 9백km 떨어진 나일강의 첫번째 급류 부근에 있는 아스완에서 가져왔다. 평균 중량 2.5t, 큰 것은 70t이 되는 돌덩어리를 아스완에서 운반하는 작업은 쉬운 일이 아니었다. 이 문제는 나일강이 범람하는 시기에 거대한 거룻배로 돌을 운반하고, 항구에서 현장까지 썰매를 사용하는 방식으로 해결했다.

대피라미드 남쪽에서 발견된 '제1 태양의 배'는 당시 이집트의 건조 능력을 보여준다. 현재 원형이 복원돼 전시되고 있는 이 배는 좌우측에 5명씩, 그리고 배 앞뒤에 1명씩 총 12명의 노젓는 사람에 의해 운행된 것으로 보인다. 배의 규모를 볼 때 총길이 42.3m, 폭 5.6m로서 한번에 약 1백50t의 물건을 운반할 수 있는 것으로 추정된다.

피라미드 건설에 대한 가장 큰 논란거리는 어떤 방법을 사용해 원하는 높이까지 거대한 돌을 옮겼냐는 것이다. 답은 의외로 간단하다. 비탈길을 이용하는 방법이다. 즉 피라미드 한쪽 옆면에 경사로를 만들고 지레를 설치해 썰매에 얹혀진 돌덩어리를 상부로 끌어당기는 방식이다.피라미드가 높아질수록 비탈길의 길이가 길어지는데, 이때 비탈길이 주저앉지 않도록 경사각은 항상 거의 10도를 유지했다. 실제로 대피라미드에 대한 근래의 조사에서 이런 증거가 발견됐다.