피사의 사탑(Torre pendente di Pisa)
피사의 사탑(이탈리아어: Torre di Pisa)은 이탈리아 서부 토스카나주의 피사에 있는 피사 대성당의 종루(鐘樓)로, 기울어진 탑으로 유명하다.
1173년 8월 9일 착공 시에는 수직이었으나, 13세기에 들어 탑의 기울어짐이 발견되었다. 높이는 지상으로부터 55m, 계단은 297개로 이루어졌으며, 무게는 14,453t이다. 지반에 가해지는 평균 응력은 50.7tf/m2란 계산 결과가 나왔다. 현재의 기울기의 각도는 약 5.5°이고 기울기의 진행은 여러 차례의 보수공사로 멈추었다. 흔히 중세의 세계 7대 불가사의 중 하나로 불리고 있다.
탑의 형태가 보는 사람 기준으로 오른쪽으로 기울어져 있어 특이하고 그런 이유로 피사의 사탑이라고 부른다.
역사
공사기간은 제1차가 1173년~1178년, 제2차가 1272년~1278년, 제3차가 1360년~1372년으로 공사기간 간격이 매우 긴 것이 특징이다. 특히 제1차 공사 후 탑이 기울기 시작하여 제2차 공사에서는 기울어진 각도에 맞춰 수정을 가한 뒤 건설을 재개했으나 기울기를 멈추지 못했고, 제3차 공사를 맞이하게 되었다. 원래의 건설 계획상에는 현재의 것과 큰 차이가 없는 높은 종루가 세워질 예정이었다.
그래도 피사의 사탑이란 이름으로 세계에서 가장 유명한 지반 침하의 사건으로 현재의 모습을 그대로 보존하게 되었다. 이 기울기의 원인은 지반 토질이 불균형하기 때문이라고 생각된다. 탑의 남쪽이 크게 내려가게 되었는데, 이것은 남쪽의 토질이 상대적으로 부드러워 시간이 지나면서 기울기가 시작되었고, 이것으로 인해 회전각운동량이 증가하여 더욱더 지반에 대한 부담이 커지게 되어, 침하가 진행되는 악순환에 빠지게 된 것이다.
1935년 지하수가 지반을 부드럽게 하는 것을 방지하기 위해 약품을 주입하고 지하수의 침입을 막는 응급처치가 이루어졌다. 그러나 현장의 지반은 예민비가 매우 높아, 교란에 의해 강도가 현저히 낮아져 침하는 더욱더 진행되게 되었다. 1960년대 현지의 지하수 수요가 많아지면서 지하 수위가 낮아지자, 그에 비례해 경사의 진행도 빨라져 위기를 맞게 되어 1964년 2월 27일 이탈리아 정부는 피사의 사탑 붕괴를 막기 위해 세계에 지원을 요청했다.
1990년 1월 7일에 안전상의 문제로 공개는 금지되고, 경사각을 수정하기 위해 재공사가 진행되었다. 처음엔 침하한 쪽과 반대인 북쪽에 저울추나 종을 달아 균형을 맞추려고 했으나 근본적인 해결에는 미치지 못했다. 그 후 재공사 공법에는 세계 각국의 건설회사들로부터 여러 가지 제안이 나왔으나, 최종으로 북쪽 지반을 깎는 공법이 채용되었다. 그 외에도 약품을 주입해 지반을 개량하는 안도 있었으나, 침투성이 낮은 점토층에 주입은 어렵고, 강제로 주입하면 교란이 발생해 위쪽에서 이야기한 예민비의 문제를 피할 수 없었다.
2001년 6월 16일 10년간에 이르는 작업이 종료되었고, 일반인에게 공개되었다.
이후, 보수공사는 사탑이 완전히 쓰러지지 않을 정도로만 이뤄졌지만 이제는 사탑이 자체적으로 균형을 잡기 시작했다. 사탑이 이론상으로는 앞으로 완전히 직립할 수 있지만, 200년 내지 300년간은 계속 기울어져 있을 것이라고 한다.
피사의 사탑에 얽힌 일화
갈릴레오 갈릴레이가 물체가 자유 낙하하는 시간은 낙하하는 물체의 질량에 의존하지 않는다는 법칙을 인증하기 위해 피사의 사탑 꼭대기에서 크고 작은 두 종류의 물체를 동시에 떨어뜨려 양쪽이 동시에 땅에 닿는다는 것을 보여주었다는 일화가 전해 내려온다. 실제로 이 실험은 1586년 네덜란드의 수학자 겸 물리학자인 시몬 스테빈(Simon Stevin)이 한 것으로 알려져 있다.
이탈리아 토스카나 주(州) 피사 시(市)의 피사 대성당에 딸린 높이 55m의 종탑이다. 대성당의 부속건물 주제에 너무 유명해서 정작 메인인 대성당은 한가하다 못해 썰렁할 지경. 사실 피사 시도 피사 공화국 시절부터 이어진 유서 깊은 중세 도시인데다가, 메인인 피사 대성당도 로마네스크 양식의 걸작으로 800년에 달하는 역사의 매우 아름다운 성당인데 정작 성당의 부속물인 종탑이 유명세를 얻는 바람에...결국 이 종탑은 멀쩡했다면 유명하지 않았겠지만 외려 망가져서 유명해진 건축물의 대명사라 할 수 있는 건물이 되었다.
입장료를 내면 탑 꼭대기까지 올라갈 수 있다. 다만 18유로로 가격은 꽤 비싼 편이다.
2. 기울어진 이유
기울어져 비스듬하게 서있는 것으로 유명한 탑으로, 1173년에 공사를 시작했는데 기울어져 난리가 났다. 이 기울어진 원인은 원래 피사지방이 고대에는 저습지였다가 관개로 개발된 지역이라 지반이 매우 부드러웠던 데다가 저렇게 높게 탑을 쌓았음에도 불구하고 아래로는 고작 3m밖에 파지 않아서 하중을 견디지 못했기 때문이다. 그 결과 공사 도중에 한쪽으로 서서히 쓰러지기 시작했고, 그대로 빨리빨리 완공을 했다면 수년 안에 무너졌겠지만, 전쟁 등으로 공사가 지연되면서 불행 중 다행으로 지반이 조금 더 다져지는 효과를 얻게 되었다. 최종 완공년도는 1372년, 그야말로 200년 가까운 시간이 걸렸다. 탑의 형태가 일직선이 아니라 묘하게 휘어있는 것도 이 때문. 공사 중에 기울어지자 그 위층은 그 기울어진 각도를 반영해서 수직으로 탑을 쌓고, 또 기울어지니 그 위층 다시 한번 수직의 탑을 세운 거다. 하지만 주구장창 계속 기울어지는 관계로 결국 계획보다 일찍 공사를 마무리. 원래 계획대로라면 지금보다 더 높은 탑이 될 예정이었다.
2.1. 보수 작업
그나마 공사가 완료된 이후에도 손 쓸 방도없이 서서히 기울고 있었고, 1900년대에 와서야 기울어지는 것을 막기위한 대대적인 보수작업이 행해졌다. 무솔리니 시대에 지반에 콘크리트를 주입하거나 땅에 액체질소를 주입해 땅을 얼려서 굳히는 등 여러 방법이 시도되었지만 멈추지 못하고 오히려 기울어지는 속도가 높아지는 등 많은 실패를 겪어 한때는 5도도 넘게 기울어져 거의 전복이 불가피한 지경에 까지 갔지만 결국 기울어지는 반대쪽의 지반에 비스듬히 구멍을 뚫어 흙은 파내서 균형을 맞추는 방법으로 2001년에 최종 보수작업이 완료. 지금은 4도 정도로 200년전 기울기 수준으로 안정되었다. 공사시작부터 보수까지 830년이나 걸린 셈이다.
1350년 당시에는 수직선에서 1.4 미터 정도 기울어진 정도였는데 매년 1 mm 가량 기울어져 1990년에는 4.5 미터나 기울어져 한계에 가까와져 붕괴 위험이 높아 폐쇄되었지만 2001년 11년간의 보강공사 후에는 1838년 수준인 4.1 미터로 줄어들었다. 높이도 공사 전보다 25 mm 높아졌다고 한다. 최근에는 40 mm 정도까지 높아져 탑이 확실히 바로 서고 있다고.
다만, 이 탑은 건축학에 큰 공헌을 한 탑인데, 건물을 공사할 때 지반의 중요성을 일깨워 준 공로가 있다. 이 탑으로 인하여 이후 고층 빌딩을 짓게 되면 위로 올라가는 높이 못지 않게 아래로 파내려서 지반을 견고하게 하는 작업이 추가되어 빌딩이 쓰러지는 것을 막게 되었다. 20층 이상의 빌딩들이 지하 10층 정도까지는 기본적으로 내려가는 게 다 이유가 있는 것이며 그 이유를 이 탑에서 발견한 것이다. 그리고 그렇게 파서 생긴 지하공간은 그냥 버리긴 아깝기 때문에 거의 대부분 주차장 및 기계실 용도로 활용한다.
2001년에 보수가 완료된 이후에는 입장도 가능해졌다. 단, 한 번에 한정된 수의 인원만 입장할 수 있다. 티켓에 나온 입장 시간에 맞춰서 입구 쪽에 서 있으면 된다. 내부는 원통처럼 텅 비어있는 탑이기 때문에 탑 꼭대기까지는 엘리베이터 그런거 없고 열심히 계단을 걸어서 올라가야 한다. 엄청나게 높아 보이지만 피렌체의 두오모 성당 돔 전망대까지 올라가는 400개 이상의 계단에 비하면 매우 자비로운(?) 수준이다. 오랜 세월 많은 이들이 걸었던 탓에 발자국에 맞춰 움푹 패여 있다.
2001년 보수공사 후 부작용이 나타나고 있는 것으로 확인되었다. 피사의 직탑? 기울어짐의 한계치에 도달한걸 보수 공사를 통해 막는데 성공했는데 문제는 탑이 바로 서기 시작한 것. 앞으로 수백년간은 기울어진 상태겠지만 결국에는 똑바로 서게 될 것이라는 것이 문제. 그러면 관광상품으로서의 가치가 떨어진다. 마르코 필리페스키 피사 시장도 "우리는 사탑이 복구된 것은 환영했지만 똑바로 서는 것은 원치 않는다"(...)며 우려를 표했다. 그렇다고 일부러 기울일 수도 없으니 그야말로 총체적 난국. 실제로 보수공사한지 17년이 지난 2018년에 측정했을때, 2001년도보다 4 cm 정도 올랐다고 한다. 그런데 탑 자체가 층을 올릴 때마다 기울어진 걸 반영해서 올렸기 때문에 똑바로 서도 약간 휘어져있기는 할 것이다.
놀랍게도 기울어진 구조에도 13세기 이후 4번의 강한 지진에 무너지지않고 견뎌냈다. 이탈리아와 영국 등 여러 나라의 대학 교수들이 공동연구를 통해 2018년에 알아냈는데 바로 탑을 기울게 만든 연약지반, 탑 아래 무른 땅이 지진의 충격을 흡수했다는 것이다. 지진에도 끄떡없는 '피사의 사탑', 이유 밝혀졌다
3. 기타
갈릴레오 갈릴레이가 여기에서 물체가 무게에 상관없이 같은 속도로 떨어지는 것을 증명하기 위해 납과 나무로 된 공을 떨어뜨리는 실험을 한 것으로 유명한데, 이는 사실이 아니다. 후대에 만들어진 이야기가 위인전을 통해 퍼진 것으로, 실제 갈릴레이가 했던 실험은 비탈을 만들어 거기에 무게가 다른 물체를 굴리는 실험이었다고 한다. 공을 떨어뜨리는 것과 같이 자유 낙하의 방법으로 실험하는 방법은 사실 공기의 저항 때문에 정밀한 실험을 하기 힘들다. 물론, 사람의 시야로 인지할 정도로 공기 저항으로 조금이라도 차이가 생기려면 피사의 사탑이 비교가 안될 정도로 높은 100m 이상의 높이에서 떨어져야 한다.
제2차 세계대전 중 독일군 저격수들이 이 탑에 숨어서 미군을 저격한다는 정보를 입수하고 미군은 이 탑을 폭파하려고 했으나, 폭파 위치를 찾으러 간 포병 하사 리온 웩스타인(Leon Weckstein)이 탑의 모습을 보고 망설이는 바람에 폭파되지 않았다.
대표적인 랜드마크임에도 불구하고 에펠탑에 비하면 매체에서 파괴되는 꼴은 덜 당하는 편이다. 그나마 예시라면 슈퍼맨 3에서 슈퍼맨이 흑화했을때 뜬금없이 날아와 밀어서 똑바로 세워버리고 간 정도(...)
2014년 5월 충남 아산에서 이 건물을 연상하게 하는 사건이 발생하였다.