방주의 지적설계

Categories: 김무현

Wednesday, 17 April 2013

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창세기에 나오는 노아의 방주는 하나님께서 직접 설계하여 사람의 손을 통해 만든 인류최초의 대형 구조물이다. 과연 그 내용이 조선공학에 대해 전혀 지식이 없었던 소위 “고대인(ancient man)”의 머리에서 임의로 만들어 낸 신화(mythology)가 될 수 없다는 사실을 어떻게 간접적으로나마 증명할 수 있을까?
그것은 그 방주에 관한 설계의 신뢰성만 보아도 금방 확인할 수 있다. 지금까지 개발되어온 모든 조선공학적 기술과 이론을 모두 집대성하여 노아홍수와 같은 거친 해상상태에서 살아남기위해 방주를 설계한다면 아마도 창세기에 기록된장-폭-고 비율인 6:1:0.6 (150m-25m-15m; 규빗=45cm ~60cm인데 50cm를 사용했음)과 아주 근사한 비율이 될 것이다.

실제로1993년 한국의 선박연구소에서 용적은 같지만 장-폭-고 비율이 다른 13척의 방주형상의 모형을 만들어 큰 파도에서의 복원성 및 안정성을 실험한 적이 있었다. 방주의 무게 중심은 성경에 정확히 나와있지 않기 때문에, 각각의 경우마다 동일하게 가장 합리적인 두 위치 (중간높이 및 중간 높이보다 조금 낮은 위치)로 가정하고 각 경우마다 구조 안정성 (structural integrity), 복원 안정성(stability against capsize), 내항 안정성(survivability against waves) 등을 종합적으로 평가하고 검증하였다. 그 결과, 노아의 방주와 같은 장-폭-고 비율이 종합적으로 가장 우수한 설계임이 입증되었다. 만일, 폭이 너무 커지게 되면 복원성은 증가하나 내항성이 나빠지게 되며 외력이 또한 증가하여 구조적으로도 문제가 생긴다. 반대로 폭이 너무 줄어들게 되면 외력은 감소하나 복원성과 구조안정성에 큰 문제가 생기게 된다. 한가지 흥미로운 점은 배의 건조에 대해 어떠한 지식도 경험도 없었던 노아가 어떻게 그렇게 최적의 설계로 배를 건조할 수 있었겠느냐는 것이다. 성경에 나오는 답은 아주 간단하다. 하나님께서 지시한 대로 그대로 순종했을 뿐이다.

필자의 전공은 토목해양공학(civil/ocean engineering)이라서 예전부터 노아의 방주에 대해 지대한 관심을 가지고 있다. 최근 거친 해상상태에서 부유체의 거동과 안정성이 어떻게 될 것인지를 예측하는 컴퓨터 모델을 만들어 내었고 여러 실험으로 입증해 낸 후에 지금은 이 프로그램이 실제로 석유탐사및 생산 플랫폼을 설계하는데 사용되고 있다. 이 컴퓨터 모델로 각 설계의 구조 안정성(structural integrity), 복원 안정성 (stability against capsize), 내항 안정성(survivability against waves) 등을 종합적으로 평가하고 검증해 낼 수 있다.

그 컴퓨터 시뮬레이션 기법 중의 하나인 MPS(Moving Particle Simulation) 라는 기법도 개발되었다. 고체(solid)와 유체 (fluid)사이의 상호작용을 시뮬레이션하는 프로그램이다. 이 컴퓨터 모델로 먼저 방주의 복원안정성 시뮬레이션을 해보았다. 사각형 바지(rectangular barge)의 단면이 어느 높이에서 떨어지며 물을 치고 들어가서 그 후에 어떻게 거동하는 지를 보는 것이다. 이는 매우 거친 해상에서 생존할 수 있겠나 없겠나의 척도로 볼 수 있겠다.

노아의 방주의 단면과 그 폭을 줄인 단면을 비교해 보았다. (여기에 동영상을 실을 수 없으므로 초기상태, 물로 치고 들어가 주위의 엄청난 물기둥이 일어날때, 그리고 그 조금 지난 후의 상태 3컷을 실었다.) 방주의 단면은 엄청난 물결과 동요에서도 바로 안정성을 찾는 반면 그 폭을 줄인 단면은 같은 상황에서 안정성을 잃고 전복되어 버렸다. 즉, 부유체의 설계가 조금만 잘 못 되어도 거친 해상 상태에서 살아날 수 없게 된다는 것을 알 수 있다.

성경에서 하나님께서 직접 설계하신 2개의 건축물이 있는데 바로 성막과 (노아의)방주이다. 앞으로 다가올 엄청난 스케일의 전지구적 홍수에서 (구별된) 인간과 짐승이 살아남기 위한 방편이었기 때문에 하나님께서 직접 그 설계를 조명해 주신 것이다. 그런 엄청난 스케일의 배를 지어본 적이 없는 노아가 해낼 수 있는 일이 아니었기 때문이다.
“저가 말씀하시매 이루었으며 명하시매 견고히 섰도다” (시편 33:9)


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Author: 김무현