| 판타지를 여행하는 현대인을 위한 학문별 안내 | |||||
| 건설 | 기계공학 | 물리학 | 생산업 | 수학 | 화학 |
| 군사학 | 신학 | 예술 | 음식 | 의학 | |
1. 개요
판타지 세계에서 어느 정도 지위와 명성을 얻으면 도시를 계획하거나 몇몇 공사를 지휘하는 직책을 얻을 수 있다. 이런 상황에 쓸 만한 정보들이다.2. 적용 예
2.1. 시설
2.1.1. 우물
유럽은 석회수가 대부분이라든가 수질이 안 좋다든가 하는 괴담이 유럽인들 사이에서도 별로 수정되지 않고 돌았고 한국에도 그런 괴담이 별 여과 없이 돌고 있지만, 최근 연구 결과에 따르면 이 부분은 사실이 아니다. 애초에 에비앙 같이 한국에도 생수를 수출하고 있을 정도로 유럽의 광천수는 사람을 평범하게 부양할 수 있는 수준이다. 물이 부족해서 맥주나 와인을 마셨다는 주장도 사실이 아니며, 중세 시대의 의학서나 요리서 등을 보면 물을 매우 중요하게 다루고 있으며, 우물 관리는 도시의 중요한 과제 중 하나였다.때문에 중세 정도의 문명에 떨어지면 수자원 확보 기술을 알고 있는 것은 신문명 전파보다는 동시대 전문기술 정도의 위상이라고 치는게 좀 더 적절하다.
우물 같은거 파볼 일 없는 현대 일반인들 생각과 달리 그냥 땅 파서 물 세어 나온다고 우물로 쓸 수 있는 것은 아니다. 흙이랑 물이 섞여서 나오는지라 사람이 마실 것은 아니다. 때문에 우물을 파면 밑바닥에 모래와 숯을 깔아서 불순물을 거르게 만들었다.
| |
| 베네치아의 빗물 우물 |
바닷가 같은 지역이라면 땅을 파서 나오는 광천수에는 반드시 염분이 섞여 나오기 때문에 일반적인 우물은 만들 수 없다. 해수담수화 장치는 현대 기준으로도 너무 비싸서 안 사용하는 수준이기 때문에 적절한 해결책은 아니다. 하물며 나무를 땔감으로 쓰는 전근대적 문명에서 적절한 해결책이 될 수는 없을 것이다. 아무리 판타지 세계라지만 불의 정령이나, 드래곤이나, 마법사를 겨우 해수담수화 장치 돌리는데에 갈아넣는 것은 어리석은 짓일 것이다.
물론 로마 제국처럼 거대 송수로를 만들어서 산의 강에서 물을 퍼온다면 해결이지만, 그럴 수 없다면 대신 참조할 수 있는 것이 베네치아의 빗물 우물이다. 지하에 우수로와 우수 저장 공간을 만들고, 지상에는 우수구를 만들어서 빗물이 지하의 우수로로 흘러가게 만들고, 우수로에는 모래를 채워넣어 빗물이 내려가는 과정에서 모래를 통해 불순물이 걸러지게 한다. 또 우수 저장 공간 위에 우물을 뚫고, 우물 바닥에는 모래와 숯을 깔면 식수로 충분히 쓸 수 있는 물이 나올 것이다. 상수로와 하수로의 구별을 철저히 해서 식수가 오염되는 일이 없도록 잘 관리해야한다. 이 정도 기술과 노하우가 있다면 대도시의 수도 관리자 공직을 얻는 것도 무리가 아닐 것이다.
2.1.1.1. 대기압 펌프
수도관을 설치해도 펌프가 있어야 사용할 수 있다. 청동, 구리 등을 이용해서 아래 구조의 대기압 펌프를 만들 수 있다.이건 재래식 수동 펌프위 작동 방식인데 이것을 응용하여 대량의 물을 끌어 올 때 쓸 대형 펌프도 만들어 보자.
참고로 지구의 1기압이라면, 이러한 대기압 펌프는 약 10미터 정도만 유효하다.
2.1.1.2. 아르키메데스의 나선식 펌프
제작자가 아르키메데스인 만큼 이미 오래 전부터 만들어진 물건이지만, 당시에는 연비(인력) 문제로 잘 쓰이지 않았다. 하지만 이 녀석도 도르래나 기어 · 벨트 등을 이용해서 풍차나 소 · 말 등을 이용한 동력원에 연결하면 펌프가 된다. 지금도 쓰이는 기계장치다.가늘고 긴 원통 속에 나선의 날개를 단 축을 넣은 뒤, 이것을 비스듬히 한 쪽 끝을 물 속에 넣고, 축을 회전시키면 아래 쪽의 물이 날개를 타고 올라온다.
2.1.2. 난방
주거환경은 여러 의미가 있지만, 그 근본은 추위와의 투쟁을 위해 존재한다고 봐야 한다. 즉, 거주지에 맞는 효율적인 난방장치는 주거환경의 향상과 동일하다고 해도 과언이 아니다.일단 제일 보편적이었던 방식은 문자 그대로 집안에 모닥불을 때는 방법이 있다. 일본에서는 이로리라고 부르는 방식. 신석기 시대 거주지부터 발견할 수 있는 매우 원시적인 방식이지만, 일본은 에도 시대까지도 보편적이었고, 유럽은 중세에도 흔했고 한국은 고려 시대까지 흔했다. 이건 집안에 연기가 찰 수 있는데다 열기의 8할은 허공으로 날아가며, 바닥은 차갑고 심지어 열이 지붕으로 올라 지붕을 홀랑 태워먹을수 있다는 문제까지 문제점이 가득한 방식이었다. 일반적으로 온 집이 불타지 않도록 모닥불 주변을 자갈로 둘러치는 걸로 불자리를 잡았지만, 저 문제는 근본적으로 해결이 안된다.
벽난로나 오븐 역시 그다지 효율적이지 않다는 점은 매한가지. 벽난로와 오븐 역시 목조 집이면 굴뚝을 타고 올라간 열기가 지붕을 뜨겁게 해서 화재가 나는(...) 경우가 존재한다. 온돌을 만들어 불을 때는 경우는 발부터 따뜻해진다는 점에서 여러모로 장점이 많지만 장작이 많이 필요하다는 단점이 있다. 장작을 구할 방법이 한정되어 있다면 피하는 게 좋다.
보일러를 만들어 물이 지나는 구리 관을 바닥에 매몰시켜 물을 끓여 현대식 온돌난방을 하는 방법도 있지만, 관 접합부에서 물이 새는 문제를 비롯해, 구리 관 생산 문제 등 여러 기술적인 난관이 있기에 언제 어떤 시대에서나 부담없이 쓸 수 있는 방법은 아니다.
어렵지 않게 만들 수 있는 효율적인 난로는 바로 로켓 매스 히터(Rocket Mass Heater). 로켓 스토브(rocket stove)를 응용한 것이라서 잔가지 정도의 나무로도 강한 화력을 낼 수 있는데다가 화재 위험도 적고, 드럼통 주변 및 배기관을 통해서 열이 실내를 더 오랫동안 돌아서 열효율도 높다. 위 예시 이미지에서는 드럼통이지만, 굳이 드럼통이 아니어도 같은 공기 대류 구조만 만들면 된다. 다만 열전도율이 높은 금속이 실내 난방에 더 유리하고, 최소한 윗부분 판이 금속이어야 위에서 음식을 조리할 수 있다. 단순하게 말하면 L이나 J자형 파이프 만들고 거기에 불 넣으면 끝인 구조다. 러시아식 난로 페치카나 프랭클린 스토브 역시 난로를 최대한 효율적으로 쓰고자 고안된 방식들이지만, 로켓 스토브에 비해서는 효율이 떨어지는게 사실. 전통 온돌의 구조를 약간 비튼 모양새지만, 전통 온돌은 아랫목만 집중적으로 따뜻하다보니 화로를 따로 둬서 대류 난방을 함께 동원해야했다. 그에 비해서 로켓 매스 히터는 아랫목이 드럼통 형태로 돌출되어 있어서 대류 난방이 동시에 가능하고, 온돌 효과를 낼 수 있는 배기관은 온돌에 비해 덜 따뜻하긴 해도 기본적으로 화력이 강하기 때문에 유효하다.
그리고 예시 이미지에서는 J 형태로 연료 투입구를 만들었는데, 실제로 쓰다보면 재가 쌓여서 재를 빼줘야하기 때문에 L 자형으로 연료 투입구를 만들거나 연료 투입 전에 재받이를 만드는 등 추가 고안을 해주면 좋다. 현대에서는 진공청소기로 재를 제거하기도 하는데, 판타지 세계라면 그게 아무래도 불가능할테니. 또 가능하면 땔감을 굵기보다는 잘고 가늘게 잘라서 투입하는 것이 화력면에서 훨씬 좋다.
2.1.3. 도로
전근대의 도로는 사실 건설된 도로가 아니라 그냥 사람들이나 마차가 다니면 자연스럽게 땅이 다져지며 길이 만들어지는 것이 대부분이었다. 사실 건설로 도로를 만든 고대 로마는 정말 매우 예외적인 사례다. 중국 등 다른 나라는 물론이고 로마 이후 유럽들도 도로를 건설하기보다는 그냥 자연스럽게 만들어진 길을 썼다.이러한 도로 사정은 교통에 많은 문제를 만들었다. 군대의 경우 치중 물자 등을 싣고 가면 하루에 10~20km 밖에 진격을 못했을 지경. 사람이 천천히 걷는 속도가 시속 4km 정도니 3~5 시간 정도 이동거리 밖에 안된다. 라스푸티차가 지금이야 러시아 특유의 현상으로 여겨지지만 전근대에는 전세계적으로 비슷했다. 마차 바퀴가 구멍에 빠지는 것은 일상이었고 돌 잘못 밟고 바퀴가 부숴지는 것도 흔했다. 비 온 뒤라면 더욱 처참했다.
판타지물에서 교통 수단이 마차로 나오는 것은 흔한 묘사고, 도시 내부는 작품마다 다를지언정 도시 외부는 거의 비포장도로로 나오니 전근대와 비슷하다고 가정할 수 있을 것이며 도로 건설을 통한 기여도 비슷할 것이라고 생각해도 될 것이다.
| |
| 로마인 이야기에 실린 로마 도로 구조. 다만 위 이미지의 설명인 '로마 도로에는 시멘트가 사용되지 않았다' 는 사실이 아니다. |
가장 이상적인 것은 로마의 도로를 참고하는 것이 되겠다. 아닌게 아니라 영지물에서는 한국과 일본을 가리지 않고 그냥 단골소재다.(...) 구조는 간단하다. 1미터 정도 구멍을 파고 제일 밑에 모래, 위에 큰 돌, 그 위에 작은 돌, 그 위에 더 작은 돌과 시멘트를 섞은 것, 그 위에 판석을 깔면 끝. 가운데를 테두리보다 높게하고 테두리에 배수로를 만들어서 배수를 하는 것도 필수다. 마차 두대가 지날 수 있을 정도의 폭을 만든다던가, 경계석을 올리고 양 옆에 인도를 만드는 등의 고안도 하면 고대 로마의 그것을 그대로 재현 가능하다.
문제는 건설비용이 어마어마한데 이익이 없다는 것이다. 고대 로마 말고 다른 나라가 아무도 저런걸 안 만든 이유가 별거 없다. 고대 로마는 유력자가 정치를 하려면 뭐라도 업적을 세워야 출마가 가능하니 사비를 털어서 저런 건축을 했지만 로마의 그런 풍조가 사라지자 유럽도 안 만들었다(...).
다시 포장도로가 생긴건 18세기에 영국에서 유료도로 제도가 생겼기 때문이다. 중세에도 개별 영주들이 길 위에 구멍 난 곳 위에 나무판자를 얹는 정도의 조악한 도로 건설을 해놓고서 도로세를 뜯는 경우가 있었지만 도로의 사용료 자체보다는 영주면 으레 있는 통행세나 관세의 개념이었기 때문에 중앙집권 과정에서 오히려 영주의 그런 권리는 철폐되었고, 본격적으로 도로의 건설과 관리 의무에 대한 대가로써 유료도로를 만들게 하는 것은 18세기 영국에서 시작됐다.
이 때에 매캐덤 도로(macadam road)라는 최초의 근대적 도로 건설 기술이 발명된다. 로마의 도로 건설 기술에 대해서는 알려져 있었고 그걸 참조해서 도로를 만든 사례가 이미 프랑스에 있었으나, 로마식 도로 건설은 비용이 너무나도 비쌌다. 도로 건설비가 비싸다고 찡찡거린 당사자가 백작령급 교구 교회였던걸 보면 백작 수준도 감당을 못할 정도는 된다고 봐야한다. 당신이 어쩌다 영지물 주인공이 되어서 그런 비용 생각 안하고 뿅 만드는데 성공하는 편의주의적 전개가 가능할 수도 있겠지만, 본 항목은 당신이 주인공 보정을 못 받는 인물이라는 전제가 있는 관계로(...) 현실적이고 가성비 높은 매캐덤 도로 공법도 서술한다.
극도의 가성비 공법이니만큼 아주 간단하다. 도로가 될 곳을 7~9cm 정도 파내고(성인 남성의 검지나 중지 손가락 길이면 된다), 2cm 이하[1]로 잘게 부순 돌(쇄석)들을 잔뜩 깔아서 주변 평지보다 약간 높게 하면 된다. 배수를 위해 도로의 중심을 주변보다 높게 쌓는 것도 잊지 말자.
그냥 자갈이 잔뜩 쌓인 것이라 물론 신발 밑창이 얇다면 다닐 때 발은 좀 아플 것이고 마차를 타고 다고 드르르 하고 진동이 느껴질 것이라, 아스팔트로 포장한 길에 익숙한 현대인에겐 이게 무슨 길이냐 싶겠지만, 전근대의 '그냥 사람 다니다보니 생긴 길'에 비해 훨씬 안정적인 길이다. 사실 아스팔트 도로포장도 돌을 좀 더 작게 부수고, 아스팔트를 결합제로 섞은 것으로 매캐덤 공법을 개선한 것에 해당된다. 아스팔트가 없어도, 물과 돌가루를 섞은 것을 도로 위에 뿌리거나 점토, 모래, 시멘트 등을 섞은 것을 위에 깔면 도로가 좀 더 평평해진다. 최초로 공법을 만든 매캐덤은 길 위를 다니다보면 자갈들이 자연스레 흙에 박혀 다져진다면서 이러한 접착제나 결합제를 살포하는 것을 금기시 했지만, 다른 도로 건설 업자들은 매캐덤의 공법을 받아들이며 바로 저러한 결합제를 살포했다.
2.2. 건축 기술
2.2.1. 콘크리트
일단 콘크리트 자체는 고대부터 쓰였다. 콘크리트는 시멘트를 주재료로 모래, 자갈, 철근 등 골재를 넣어서 강도를 높인 건축재료를 말하는데, 로마 시대에도 시멘트가 있었고 화산재나 말총을 첨가해서 강도를 높였고, 중국에서는 남송대에 주희(朱熹, 1130~1200)가 쓴 《주자가례》를 보면 이미 시멘트를 현대와 별 차이없는 수준으로 사용하고 있었다(석회와 황토, 그리고 고운 모래[2]를 3:1:1의 비율로 혼합). 또 한옥 건축에서 회라고 부르는 것 역시 시멘트에 각종 추가재료 첨가해서 만든 일종의 콘크리트. 철근 콘크리트 이후로 현대 건축에서 콘크리트의 비중이 확 높아지면서중세 서유럽에는 콘크리트 제조법이 실전되어 생석회에 모래를 섞은 석회 모르타르만 사용되었다. 석회 모르타르는 물의 비율도 석회석의 수분함량에 따라 천차만별이고, 실패 시에는 건물이 붕괴할 수도 있는데다가, 겨울철에는 3개월이고 4개월이고 굳지 않고 물렁물렁하다. 결정적으로 수분이 침투하면 바로 녹아내려서 아교로 메꿔야 했었다. 콘크리트를 쓴다면 기후조건에 따라서 다르지만 얼음이 얼 정도로 추운 날씨가 아니면 10시간이면 웬만큼 경화된다. 완전 경화까지는 한 달이 걸리지만, 염화칼슘을 살짝 섞어주면 경화속도가 미칠듯이 빨라진다. 현대 철근 콘크리트 건물에서는 철근을 부식시키기 때문에 염화칼슘을 쓰지 않지만, 석조건물은 상관없다.
콘크리트의 주재료는 시멘트이고, 시멘트의 주재료는 석회석(탄산칼슘)과 점토를 가열한 것이다. 석회석과 점토를 잘게 부숴 2:1 비율로 섞어 뭉친 다음 가마에 굽고 그것을 다시 부수면 시멘트 완성. 시멘트를 물, 모래, 자갈 등과 섞어주면 콘크리트 완성. 특히 모래가 많이 첨가된다. 괜찮은 철근도 구할 수 있으면 철근 콘크리트도 만들 수 있겠지만, 강철을 대량으로 구할 수 있는 상황이 아니라면 힘들 것이다.
건축 자재를 대량 거래 가능한 도시가 아니라 시골에서 건축해야한다면 사실 석회를 구하는 것부터가 어려운데[3], 석회질의 재료로는 석회석을 쓰기도 했지만, 굴 껍질을 구워서 빻아 쓰기도 했다. 또 나무를 태워 재로 만든 다음, 나무재를 물에 풀어서 칼륨과 기타 수용성 성분을 물에 녹이고, 물은 빼내고[4] 밑에 가라앉은 탄산칼슘 성분만 반죽한 다음 불에 구운 것을 사용할 수도 있다.
콘크리트의 강도가 아니라 수명을 늘여야한다면, 화산재를 섞는 것도 좋다. 고대 로마의 포졸란 시멘트가 그렇게 만들어졌다.
중국에서는 석회 모르타르에 찹쌀풀을 넣어서 모르타르를 만들었다. 석회+점토+찹쌀풀+자갈+마른풀 등을 섞은 것을 한층 씩 쌓고 눌러 다지고 다시 한층 쌓고 다지는 식으로 건축하는 것을 판축 공법이라고 하는데, 진한 시대의 만리장성도 판축 방식으로 쌓았을 정도로 튼튼하다. 찹쌀이 없으면 녹말풀로 대체해서 시도할만 하다.
콘크리트는 인장력이 약해서 골재로 보충해줘야하는데, 역사적으로는 말총이나 사람의 머리카락, 또는 폐섬유, 혹은 결을 따라 길게 찢은 종이, 혹은 종이 만드는 과정에서 나오는 펄프 등을 섞는 방식 등이 사용되었다. 가장 이상적인 것은 철근이나 철사지만, 철을 구할 수 있는 양이 문제.
만약 경쟁자가 당신의 콘크리트 제조법을 알아내서 당신을 성가시게 한다면 놈의 콘크리트에 쓰일 물에 몰래 설탕을 섞어서 경화속도를 엄청 느리게 해주자.