이글루 — 받침틀 없이 눈으로 닫는 돔의 구조공학
세계의 건축을 읽다 · 전통주택
이글루
받침틀 없이 눈으로 닫는 돔의 구조공학
캐나다 북극권 이누이트의 겨울 눈집 · 이누크티투트어 iglu = '집'
한눈에 보는 이글루
- 정체: 이누이트가 눈 벽돌로 지은 겨울 주거. 가족용은 높이 약 3~3.5m, 지름 약 3.5~4.5m
- 시공: 눈 벽돌을 나선형으로 쌓아 받침틀(거푸집) 없이 돔을 닫는다
- 형태: 반구가 아니라 쇠사슬을 늘어뜨린 곡선(현수선)을 뒤집은 단면에 가깝다. 그래서 벽 전체가 누르는 힘(압축)만 받는다
- 단열: 공기를 머금은 눈은 열을 잘 전하지 않는다. 실내는 대개 영상 몇 도, 높게는 약 15℃까지 오른다
- 이 글의 관점: "얼음집"이라는 이미지 대신, 가장 약한 재료로 가장 효율적인 형태를 찾아낸 구조물로 읽는다
① 이글루는 '집'이라는 뜻이다 — 누가, 어디서, 얼마나 크게
'이글루'는 이누이트의 언어인 이누크티투트어 iglu에서 왔고, 뜻은 그냥 '집'이다(캐나다 백과사전). 우리가 떠올리는 눈 벽돌 돔은 그중 겨울에 짓는 눈집을 가리킨다. 브리태니커에 따르면 이런 눈집은 캐나다 서쪽 매켄지강 삼각주에서 동쪽 래브라도에 이르는 지역에서 쓰였다. 대개 한 가족이 한 채에 살았다.
크기도 기록이 남아 있다. 캐나다 백과사전은 가족용 이글루를 높이 약 3~3.5m, 지름 약 3.5~4.5m로 소개한다. 사냥꾼이 이동 중에 하룻밤 머무는 작은 것은 높이 약 1.5m, 지름 약 2m였다. 영구 주택이 아니라 계절과 이동에 맞춰 짓고 버리는 집이다. 그래서 재료는 현장에 널린 눈이고, 도구는 칼 한 자루면 됐다.
② 받침틀 없이 닫는 돔 — 나선 쌓기의 시공 논리
돌로 아치나 돔을 쌓을 때는 보통 마지막 돌을 끼워 닫을 때까지 나무 받침틀(센터링)이 있어야 한다. 한 켜가 완전한 고리로 닫히기 전에는 각 돌이 안쪽으로 쓰러지려 하기 때문이다. 북극에는 받침틀로 쓸 나무가 거의 없다. 이글루는 이 문제를 나선형 쌓기로 풀었다.
브리태니커는 과정을 이렇게 설명한다. 단단하게 다져진 눈더미에서 눈칼(원래 뼈로, 지금은 주로 금속으로 만든 긴 칼)로 벽돌을 잘라 낸다. 한 장은 약 60×120cm, 두께 약 20cm다. 첫 켜를 둥글게 놓은 뒤 윗면을 비스듬히 깎아 나선의 첫 단을 만들고, 벽돌을 이어 붙이며 나선을 안쪽으로 조여 돔을 닫는다. 캐나다 백과사전은 이 작업을 집이 될 공간의 안쪽에서 진행한다고 적는다. 숙련된 사람은 한두 시간이면 한 채를 짓는다(브리태니커).
엔지니어의 눈으로 보면 나선의 핵심은 고리를 닫을 필요가 없다는 데 있다. 새 벽돌은 아래 켜의 윗면과 바로 앞에 놓인 벽돌의 끝면, 두 곳에 기대어 선다. 그래서 켜가 완성되기 전에도 한 장 한 장이 제자리에서 버틴다고 해석된다. 벽돌을 한 장 놓을 때마다 구조가 그 순간 이미 안정된 상태인 셈이다. 받침틀이라는 임시 구조물을 시공 순서로 대체한 것이다.
③ 반구가 아니라 현수선 — 눈이 버틸 수 있는 유일한 형태
이글루는 흔히 반구(공을 반으로 자른 모양)로 그려진다. 그러나 1973년 북미북극연구소 학술지 『Arctic』에 실린 리처드 핸디의 논문은 이글루가 반구가 아니라 현수선을 회전시킨 형태(catenoid)에 가깝다고 지적한다. 현수선은 쇠사슬의 양 끝을 잡고 늘어뜨렸을 때 생기는 곡선이다. 사슬은 당기는 힘만 받으니, 이를 위아래로 뒤집으면 누르는 힘만 받는 형태가 된다.
핸디는 반구형 돔이면 아랫부분에 고리 방향의 인장력(둘레를 따라 벌어지려는 힘)이 생긴다고 설명한다. 그래서 반구로 쌓은 이글루는 밑동이 바깥으로 불룩해지다가 결국 꼭대기가 내려앉는다. 반면 현수선 단면의 돔에는 압축력만 생기고, 벽 어디에도 휨이 생기지 않는다. 눈은 누르는 힘에는 어느 정도 버티지만 당기는 힘에는 거의 버티지 못한다. 그러니 이 형태가 눈으로 지을 수 있는 거의 유일한 형태인 셈이다. 핸디는 이를 "수학 이론의 도움도 편견도 없이 시행착오로 도달한 구조적 완성"이라고 평가했다.
핸디는 눈 시료를 직접 시험해 강도를 측정하고, 이를 바탕으로 이글루가 버틸 수 있는 한계 크기까지 계산했다.
| 항목 | 핸디(1973)의 값 | 환산 (필자) |
|---|---|---|
| 눈의 일축 압축강도 | 185 g/cm² | 약 18 kPa |
| 눈의 점착력 | 약 50 g/cm² | 약 4.9 kPa |
| 밑동의 안전율 | 3.3 | 버틸 수 있는 힘이 실제 힘의 3.3배 |
| 계산상 최대 크기 | 지름 1,024cm, 높이 358cm | 지름 약 10m |
| 기록된 가장 큰 이글루(스테판손) | 지름 900cm, 높이/지름 0.35 | 이론상 최적 비율에 근접 |
※ kPa 환산은 필자(1 g/cm² ≈ 0.098 kPa). 핸디는 압축 응력만 따지면 높이/지름 0.3이 최적이지만, 눈이 시간이 지나며 서서히 처지는 현상(크리프)을 고려하면 0.6 정도가 실용적이라고 보았다.
강도 18kPa는 손가락으로 세게 누르면 자국이 날 정도다. 이 약한 재료로 지름 수 미터의 돔을 세울 수 있는 것은 형태가 인장을 완전히 없애 주기 때문이다. 이 블로그가 다뤄 온 건축 가운데 재료 강도가 가장 낮은 편에 속하면서 형태 효율은 가장 높은 구조라고 판단된다.
④ 눈이라는 단열재 — 열전도율로 본 벽의 성능
눈은 얼음 알갱이 사이에 공기를 잔뜩 품은 재료다. 공기는 열을 잘 전하지 않으므로, 눈은 차가운 재료이면서 동시에 훌륭한 단열재다. 빙하학 학술지에 실린 스텀 등(1997)의 연구는 측정값 수백 개를 모아 눈의 밀도와 열전도율(열이 얼마나 잘 통하는가) 사이의 관계식을 제시했다. k = 0.024ρ + 0.4375ρ²(k는 W/m·K, ρ는 g/cm³)이다. 이 식에 이글루용 다진 눈의 밀도 범위를 넣어 필자가 계산한 값은 다음과 같다.
| 눈 밀도 | 열전도율 k | 두께 20cm 벽의 열관류율 (k÷두께) |
|---|---|---|
| 0.25 g/cm³ | 약 0.033 W/m·K | 약 0.17 W/m²·K |
| 0.30 g/cm³ | 약 0.047 W/m·K | 약 0.23 W/m²·K |
| 0.35 g/cm³ | 약 0.062 W/m·K | 약 0.31 W/m²·K |
| 0.40 g/cm³ | 약 0.080 W/m·K | 약 0.40 W/m²·K |
※ 필자 계산. 스텀 등은 같은 밀도에서도 열전도율이 열 배 이상 차이 날 수 있다고 밝혔으므로 대략의 크기로만 읽어야 한다. 벽 두께 20cm는 브리태니커가 소개한 벽돌 두께다. 표면 열전달과 틈새 바람은 계산에 넣지 않았다.
열관류율(벽 1m²를 통해 안팎 온도 차 1℃당 빠져나가는 열량)이 0.2~0.4 W/m²·K 수준이라는 것은, 두께 20cm 눈벽 하나가 상당히 두꺼운 단열층과 같은 일을 한다는 뜻이다. 캐나다 백과사전은 이글루 실내가 "대개 영상을 조금 넘는 정도"이고 "높게는 약 15℃까지" 오른다고 적는다. 바깥이 영하 수십 도일 때, 사람의 체온과 등잔불만으로 이 온도를 지킨다. 벽이 녹지 않을 만큼만 따뜻하게 유지하는 것, 그것이 이 집의 열 설계 목표다.
⑤ 찬 공기는 아래로, 사람은 위로 — 단면의 기후 설계
이글루의 단면에는 높이 차가 설계되어 있다. 캐나다 백과사전에 따르면 입구 통로는 좁고 때로는 땅보다 조금 낮게 파서 만들었고, 눈 벽돌로 문을 막았다. 실내는 바닥을 층지게 만들어 사람들이 더 따뜻한 높은 곳에서 잠을 잤다. 브리태니커는 길이 약 3m의 통로와 그 옆의 저장 공간, 순록 가죽을 깐 침상을 소개한다.
찬 공기는 무거워서 아래로 가라앉는다. 입구를 낮게 두고 침상을 높이면, 바깥의 찬 공기는 낮은 통로에 고이고 실내의 따뜻한 공기는 위쪽 침상 높이에 머문다. 문을 열어도 따뜻한 공기가 쉽게 빠져나가지 않는 냉기 함정(cold trap)으로 작동하는 것으로 해석된다. 캐나다 백과사전은 입구와 꼭대기에 구멍을 남겨 열을 내보냈다고 설명한다. 꼭대기 구멍은 과열로 벽이 녹는 것을 막고, 등잔의 연기와 습기를 내보내는 배기구 역할을 한다. 창은 호수 얼음이나 바다표범 창자막으로 만들었다.
실내의 열원은 바다표범 기름을 태우는 등잔 '쿨리크(qulliq)'였다. 브리태니커도 실내에 바다표범 지방을 태우는 접시가 있어 빛과 열을 냈다고 설명한다. 체온과 작은 불꽃 하나로 유지되는 실내라서, 벽의 단열 성능과 단면의 공기 흐름 설계가 곧 생존의 조건이었다.
⑥ 눈집 바깥의 이야기 — 다른 주거, 그리고 바깥의 시선
이누이트의 집이 눈집만 있었던 것은 아니다. 위키백과의 '카르막(qarmaq)' 항목에 따르면, 이누이트와 그 선조인 툴레 사람들은 돌·흙·눈 벽돌로 벽을 쌓고 동물 뼈, 특히 고래뼈로 골조를 짜서 가죽을 덮은 집도 지었다. 이런 집은 1950년대까지 추운 계절에 쓰였다. 눈이 압축만 받는 돔으로 버텼다면, 이 집은 휘어진 고래뼈를 뼈대로 삼아 가죽 지붕을 받친 셈이다. 재료가 바뀌면 구조 방식도 바뀐다.
이글루가 바깥 세계에 알려진 방식에는 불편한 역사도 있다. 미국 의회도서관 소장 사진의 원제목은 "래브라도에서 온 가족과 그들의 이글루, 시애틀, A.Y.P.E."다. 1909년 시애틀 알래스카-유콘-태평양 박람회에서 찍은 사진으로, 뒤편의 나무와 전등 줄, 자갈 바닥을 보면 이 돔은 눈이 아니라 전시용으로 만든 모형으로 보인다. 20세기 초 박람회들이 이누이트 가족을 볼거리로 '전시'했던 관행은 오늘날 비판적으로 다시 읽히고 있다(뉴욕공립도서관, 2021). 구조물로서의 이글루에 대한 평가와, 이글루가 소비된 방식에 대한 역사적 평가는 따로 보아야 한다.
지금 이누이트 대부분은 현대식 주택에 산다. 그래도 이글루 짓는 기술은 끊기지 않았다. 캐나다 백과사전에 따르면 2008년 누나부트 교육법은 자격을 갖춘 이누이트 원로가 학교에서 이글루 짓기 같은 기술을 가르칠 수 있도록 했다.
자주 묻는 질문
Q1. 이글루는 얼음으로 짓나요?
아닙니다. 바람에 단단히 다져진 눈더미에서 잘라 낸 눈 벽돌로 짓습니다. 얼음은 창을 만들 때 쓰는 정도입니다. 공기를 품은 눈이라서 단열이 되고, 가벼워서 나선으로 쌓아 올릴 수 있습니다.
Q2. 안에서 불을 피우면 녹지 않나요?
실내 온도는 대개 영상을 조금 넘는 정도이고, 높게는 약 15℃까지 오릅니다. 입구와 꼭대기에 남긴 구멍으로 열을 내보내 벽이 녹지 않을 수준을 유지합니다. 열원도 작은 기름 등잔 하나였습니다.
Q3. 왜 반구 모양으로 쌓으면 안 되나요?
반구형 돔은 아랫부분에 둘레를 따라 벌어지려는 힘(인장력)이 생깁니다. 눈은 이 힘을 거의 버티지 못해 밑동이 불룩해지다가 꼭대기가 내려앉습니다. 현수선을 뒤집은 단면으로 쌓으면 벽 전체가 누르는 힘만 받아 약한 눈으로도 버틸 수 있습니다.
“
눈은 손가락으로 눌러도 자국이 나는 재료다. 이글루는 재료를 바꾸는 대신 형태를 바꿨다. 인장을 없애는 곡선, 받침틀을 없애는 나선, 찬 공기를 가두는 단면. 가장 약한 재료가 가장 정직한 구조를 만들었다.
공식 자료 및 확인일 (2026-09-30 확인)
- The Canadian Encyclopedia, "Igloo"
- Encyclopaedia Britannica, "Igloo"
- Richard L. Handy, "The Igloo and the Natural Bridge as Ultimate Structures", Arctic(북미북극연구소), 1973
- Matthew Sturm 외, "The thermal conductivity of seasonal snow", Journal of Glaciology, 1997
- Library of Congress, "Eskimo family and their igloo from Labrador, Seattle, A.Y.P.E."
- The New York Public Library, "Reframing Columbia Eneutseak, Decentering the Imperialist Gaze", 2021
- Wikipedia, "Qarmaq"
- 강도 단위 환산과 열전도율·열관류율 계산은 필자
이미지 출처
표지 사진 01: Wikimedia Commons, Igloo.jpg
본문 사진 02: Wikimedia Commons, Abris de neige baie Wakeham 1910.jpg
본문 사진 03: Wikimedia Commons, Agak near a snowhouse at Tree River (38949).jpg
개념도 04: Wikimedia Commons, Igloo spirale.svg
본문 사진 05: Wikimedia Commons, Inuit snow knife (forground) and woman's knife (background) - Arctic Museum.jpg
본문 사진 06: Wikimedia Commons, Arctic Chalet igloo.jpg
본문 사진 07: Wikimedia Commons, Igloo interior.JPG
개념도 08: Wikimedia Commons, Igloo see-through sideview diagram.svg
본문 사진 09: Wikimedia Commons, Igloo with a window.jpg
본문 사진 10: Wikimedia Commons, Inuit woman tending the qulliq (seal-oil lamp) inside an igloo, Nunavut (31419747361).jpg
본문 사진 11: Wikimedia Commons, Frame of an igloo (8347693983).jpg
본문 사진 12: Wikimedia Commons, Eskimo family and their igloo cph.3c36050.jpg, 미국 의회도서관 소장
※ 사진은 1.4:1 비율로 잘라 크기를 조정했다. 개념도는 자르지 않고 흰 여백을 더해 비율을 맞췄다.
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