판테온 신전 돔천장에 있는 구멍의 비밀

 

이탈리아에 있는 판테온(Pantheon) 신전은 2천 년 가까이 무너지지 않고 본래 모습을 유지하고 있는 거대한 돔이 인상적이다. 이 돔의 정상 부분에는 둥근 모양의 구멍이 뚫려 있다. 커다란 눈(Oculus, 오클루스)라고 불리는 천장은 창문이 전혀 없는 판테온 내부에 조명 역할은 물론 신전 안을 환기시키는 통풍구의 기능도 한다. 또한 우주를 상징하는 돔과 짝을 이뤄 태양을 상징하기도 한다. 특이한 점은 판테온 신전의 천장으로 비가 들이치지 않는다는 것이다. 

물론 이것은 특정한 조건이 맞아야 한다. 
1) 입구의 철문을 닫을 것 
2) 내부에 사람들이 많을 것 
3) 안에 불을 피울 것

실제 판테온 신전이 사용되던 당시에는 온갖 제물을 바치고 태우는 의식을 치렀기 때문에 언제나 내부에는 불길이 있었으며, 이런 큰 굴뚝 모양의 구멍이 없다면 안은 자욱한 연기로 가득 찼을 것이다. 하여간 이런 조건들이 맞는다면 판테온 내부의 막힌 공간에서 상승하는 더운 공기로 인한 압력 차이 때문에 빗물은 구멍으로 들어오지 않고 구멍 옆으로 지나가거나 자연 증발하게 된다.

판테온 내부의 상승한 더운 공기를 구멍 밖으로 나가는 대류 현상이 일어나게 되면서 하강하려는 빗물의 무게보다 상승하려는 공기의 압력이 더 높게 되는 것인데, 거대한 돔 하나로 이루어진 판테온에서 공기가 통하는 곳은 천장의 구멍밖에 없다 보니 다른 건물들에 비해서 공기가 상승하려는 압력이 무척 강하기 때문이다. 물론 이러한 시스템은 많은 비가 올 때는 무용지물이다. 그렇기 때문에 많은 비가 올 때는 22개의 배수구 구멍을 통해서 물을 내보내도록 설계가 되어 있다. (바닥도 물이 흐르게 약간 기울게 설계되어 있다) 무엇보다 이곳 기후가 한국처럼 많은 비가 쏟아지는 식이 아니라 가는 비가 조금 오는 경우가 많다는 점도 감안해야 한다. 

 

이렇게 건물 내부와 외부 공기 사이의 온도 차에 따른 밀도 차로 인한 대류 현상이 생겨서 자연적으로 환기되는 현상을 '굴뚝 효과(Stack Effect / Chimney Effect)' 라고 한다. 평소 건물 내 자연적인 공기의 움직임은 대부분 이러한 굴뚝 효과에 의해 움직이며, 고층 건물 화재 시 이 굴뚝 효과로 엘리베이터 통로나 계단 등을 통해 연기와 유독 가스가 확산되어 큰 인명 피해를 초래하기도 한다.