야즈드 바드기르 — 전기 없이 바람을 끌어내리는 탑의 공기역학

세계의 건축을 읽다 · 전통주택

야즈드 바드기르
전기 없이 바람을 끌어내리는 탑의 공기역학

이란 야즈드 · 흙으로 지은 사막 도시의 통풍탑 · 2017 유네스코 세계유산 '야즈드 역사 도시'

야즈드의 바드기르 두 기. 탑머리의 세로 개구부와 벽 밖으로 튀어나온 나무 부재가 보인다. (Wikimedia Commons, Yazd - Badgir - Windcatcher - panoramio.jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

한눈에 보는 바드기르

• 정체: 지붕 위로 솟은 통풍탑. 페르시아어로 '바람(bād)을 잡는(gir) 것'
• 원리 ①: 바람을 받는 쪽 개구부의 높은 압력이 공기를 아래로 밀어 넣고, 반대쪽의 낮은 압력이 실내 공기를 빨아낸다
• 원리 ②: 바람이 없을 때는 더운 공기가 위로 빠지는 굴뚝 효과(부력)로 환기가 이어진다
• 재료: 흙벽돌 또는 구운 벽돌에 짚 섞은 흙 미장
• 이 글의 관점: "사막의 에어컨"이라는 비유 대신, 몇 파스칼의 압력차로 공기를 움직이는 장치로 읽는다

① 흙과 물로 버틴 사막 도시 — 야즈드라는 조건

야즈드는 이란 중부 사막 한가운데 있는 도시다. 여름 기온이 40℃를 넘는다. 유네스코는 2017년 이 도시를 '야즈드 역사 도시'로 세계유산에 올리면서 핵심을 두 가지로 정리했다. 하나는 흙으로 지은 도시라는 점이다. 벽뿐 아니라 지붕까지 흙으로 볼트(아치를 길게 이은 천장)와 돔을 쌓아 만들었다. 다른 하나는 카나트(지하 수로)로 물을 끌어와 구역마다 그 위에 마을을 앉혔다는 점이다.

유네스코 평가서에는 "바드기르(윈드캐처), 중정, 두꺼운 흙벽이 쾌적한 미기후(건물 주변의 작은 기후)를 만든다"는 문장이 있다. 바드기르는 단독 장치가 아니다. 두꺼운 흙벽의 축열(열을 머금었다 늦게 내놓는 성질), 그늘진 중정, 물과 한 세트로 작동한다. 이 글은 그중 공기를 움직이는 부분, 즉 탑을 해체해서 본다.

돔 지붕을 둘러싸고 선 여러 기의 바드기르. 사면에 세로 개구부를 낸 형식이다. (Wikimedia Commons, Windcatchers in Yazd.jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

② 바드기르는 집의 일부다 — 탑, 방, 중정의 한 세트

이란 문화이슬람교류기구의 해설은 바드기르를 세 부분으로 나눈다. 바람을 받는 바깥 개구부, 지붕에서 실내로 바람을 내려보내는 수직 통로, 천장이나 벽 모서리로 들어오는 실내 개구부다. 탑은 지붕 위에 서 있지만, 기능상으로는 아래 방의 천장까지 이어진 하나의 덕트(공기 통로)다.

주택에서는 이 통로의 끝이 중정 쪽 방과 연결된다. 전통 주택의 바드기르 아래에 물을 담은 수반을 두었다는 기록도 있다(자자예리, 2011). 탑이 끌어내린 공기가 물 위를 지나며 식고, 그 방은 중정을 향해 열려 있다. 공기가 들어오는 길과 나가는 길을 집 전체의 평면 안에서 짠 것이다. 탑 하나만 떼어 보면 이 설계의 절반만 보는 셈이다.

중정을 둘러싼 이란 전통 주택과 지붕 위의 바드기르. 탑 아래 방이 중정으로 열려 있다. (Wikimedia Commons, Traditional persian architecture house & windcatcher (20934374478).jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

집 아래로 카나트가 지나는 경우에는 공기의 경로가 하나 더 생긴다. 아래 구조도처럼 바람이 탑의 한쪽 통로로 내려와 실내를 지나고, 반대쪽 통로로 빠져나간다. 이때 실내 아래쪽에 주변보다 압력이 낮은 저압대가 생긴다. 그 저압대가 카나트의 수직갱으로 바깥 공기를 끌어들인다. 공기는 지하 수로의 물과 서늘한 흙을 지나며 식고, 물이 증발하면서 공기의 열을 빼앗는 기화 냉각까지 더해진 뒤 실내로 올라온다는 설명이 전해진다(위키백과 'Windcatcher'). 다만 이 경로의 냉각 효과를 실측한 공식 자료는 이번에 확인하지 못해, 여기서는 원리 설명으로만 소개한다.

바드기르와 카나트를 이용한 냉각 원리 개념도. 실측 도면이 아니다. (Wikimedia Commons, Qanat wind tower.svg 계열의 한국어판으로 추정, 출처 확인 필요, 흰 여백을 더해 1.4:1로 맞춤)

③ 탑머리의 압력차 — 바람이 공기를 밀고 당기는 원리

바드기르의 첫 번째 동력은 바람이다. 바람이 탑에 부딪히면 바람을 받는 면(풍상측)에는 압력이 올라가고, 반대편과 옆면(풍하측)에는 압력이 내려간다. 탑 안은 칸막이벽으로 여러 통로로 나뉘어 있다. 바람을 정면으로 받는 통로로는 공기가 밀려 내려가고, 뒤쪽 통로로는 실내 공기가 빨려 올라간다. 러시아 공학 학술지에 실린 자자예리(2011)의 논문은 이 칸막이의 평면 형태를 X자, +자, H자, K자, I자로 나누고, 그중 +자형이 가장 흔하다고 정리한다.

이 압력차가 얼마나 되는지 계산해 보면 바드기르가 얼마나 섬세한 장치인지 드러난다. 바람이 가진 압력(동압)은 q = ½ρv²로 구한다(ρ는 공기 밀도, v는 풍속). 공기 밀도를 1.1kg/m³로 두면 다음과 같다. 같은 논문에 인용된 실측 환기량도 함께 적었다.

풍속	동압 q (필자 계산)	환기량 (자자예리, 2011 인용)
2 m/s	약 2.2 Pa	74 L/s
3 m/s	약 5.0 Pa	101 L/s
5 m/s	약 13.8 Pa	137 L/s

※ 동압은 공기 밀도 1.1kg/m³ 가정의 필자 계산이다. 실제 개구부에 걸리는 압력은 여기에 풍압계수(형상에 따라 달라지는 비율)가 곱해져 더 작아진다. 1Pa은 1m²에 약 0.1kg이 누르는 정도의 압력이다.

산들바람 수준에서 탑이 쓰는 압력은 수 파스칼이다. 복사지 한 장이 누르는 압력이 1Pa 남짓이니, 손바닥에 종이 몇 장을 올린 정도의 힘이다. 이 작은 차이로 공기를 움직이려면 통로 속 마찰과 꺾임을 최소로 줄여야 한다. 탑의 통로가 곧게 뻗은 수직 덕트인 이유, 개구부가 탑머리 전체를 두르는 세로 슬릿인 이유가 여기에 있다고 판단된다. 이란 문화이슬람교류기구 해설도 바람이 여러 방향에서 부는 곳에는 사면형·팔면형을, 한 방향에서만 부는 곳에는 한쪽만 연 형식을 쓴다고 설명한다. 탑의 모양은 그 지역 바람의 방향 분포에 맞춘 결과다.

탑머리 사면을 두른 세로 개구부. 개구부 사이의 벽이 안쪽 칸막이와 이어져 통로를 나누는 구조로 보인다. (Wikimedia Commons, Bad gir yazd.jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

개구부의 방향과 높이가 서로 다른 여러 기의 바드기르와 구멍 뚫린 벽돌 난간. (Wikimedia Commons, Yazd - Bad gir - Windcatcher - panoramio.jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

※ 바드기르 내부 칸막이의 공식 실측 단면도는 공개 라이선스 자료로 확보하지 못했다(공식 실측도면 없음). ②의 구조도는 원리를 보여 주는 개념도이며, 위 설명은 학술 자료와 사진을 근거로 한 해석이다. 탑 벽 밖으로 튀어나온 나무 부재의 용도는 이번에 확인한 공식 자료에서 찾지 못해 다루지 않는다.

④ 바람이 멈춘 밤 — 굴뚝 효과가 이어받는다

바드기르의 두 번째 동력은 온도 차다. 따뜻한 공기는 가벼워서 위로 오르고, 그 자리를 아래의 찬 공기가 채운다. 이를 굴뚝 효과(부력 환기)라 한다. 자자예리(2011)는 이 효과가 바깥 공기가 크게 식는 여름밤에 특히 잘 작동한다고 정리한다. 낮 동안 데워진 실내 공기가 탑을 따라 빠져나가고, 서늘한 밤공기가 집 안으로 들어온다. 두꺼운 흙벽이 밤새 식어 다음 날 낮의 열을 받아 줄 준비를 한다.

굴뚝 효과의 압력은 ΔP ≈ ρ·g·h·(ΔT/T)로 가늠할 수 있다(h는 탑 높이, ΔT는 안팎 온도 차, T는 절대온도). 공기 밀도 1.1kg/m³, 기준 온도 303K(30℃)로 필자가 계산한 값은 이렇다. 높이 10m 탑에 안팎 온도 차 5℃면 약 1.8Pa, 10℃면 약 3.6Pa이다. 높이 33.8m(⑤에서 다룰 돌랏아바드 탑)라면 같은 조건에서 약 6.0Pa, 12.0Pa로 커진다. 바람 없이도 산들바람의 동압과 맞먹는 압력이 생기는 셈이다. 탑의 높이가 곧 엔진의 크기라는 뜻이다.

해가 진 뒤의 야즈드 지붕선. 바람이 잦아드는 밤에는 온도 차가 탑의 환기를 이어받는다. (Wikimedia Commons, 201312 iran yazd 19 (12467989734).jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

⑤ 흙벽돌로 33.8m — 높이는 왜 필요했고 어떻게 버텼나

야즈드 돌랏아바드 정원의 바드기르는 높이가 약 33.8m로, 흙벽돌로 지은 바드기르 중 가장 높다고 알려져 있다(이란 국영 통신 IRNA·타스님 통신 인용, 위키백과). 이란 문화이슬람교류기구 해설도 "현존하는 가장 높은 바드기르"로 이 탑을 꼽는다. 정원은 나디르 샤 사후 야즈드를 다스린 모하마드 타키 칸 바프기가 1747년에 조성한 것으로 전해진다. 위키백과는 이 정원이 2011년 '페르시아 정원'의 구성 정원 가운데 하나로 세계유산에 올랐다고 적고 있다.

높이가 필요했던 이유는 ③·④의 계산에 있다. 땅 가까이의 바람은 지면 마찰로 느려지므로, 탑을 높일수록 더 빠른 바람을 만나 동압이 커진다. 굴뚝 효과의 압력도 높이에 비례한다. 그러나 흙벽돌은 누르는 힘(압축)에는 강하지만 당기는 힘(인장)에는 약한 재료다. 가늘고 높은 탑은 자기 무게로 아래를 누르는 동안에는 안정적이다. 하지만 옆에서 바람과 지진이 밀면 한쪽 면에 인장이 생긴다. 탑 안을 여러 통로로 나눈 칸막이벽은 공기 통로이면서, 가느다란 탑을 안쪽에서 붙잡는 보강 격벽 역할도 겸하는 것으로 보인다. 벽면에는 자자예리(2011)가 설명한 대로 짚을 섞은 흙 미장을 입혀 비바람과 햇볕으로부터 벽돌을 보호한다.

돌랏아바드 정원의 누각과 그 위로 솟은 바드기르. 흙벽돌로 지은 바드기르 가운데 가장 높은 약 33.8m로 알려져 있다. (Wikimedia Commons, Dolat Abad Garden - Pavilion 01.jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

정원의 배치도 같은 논리 위에 있다. 누각 앞으로 긴 수로가 뻗어 있고, 그 양옆으로 키 큰 나무가 그늘을 만든다. 바람을 끌어내리는 탑, 증발로 열을 빼앗는 물, 햇볕을 막는 그늘이 하나의 축 위에 정렬된 셈이다.

돌랏아바드 정원의 수로와 가로수, 그 끝에 선 누각과 바드기르. (Wikimedia Commons, 1 Dolatabad Garden AliFard (3).jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

⑥ 물 위에 선 바드기르 — 아브안바르의 냉각

바드기르가 가장 분명한 성능을 보여 주는 곳은 집보다 아브안바르(지하 저수조)다. 땅을 깊게 파서 카나트의 물을 모으고, 그 위를 흙벽돌 돔으로 덮는다. 돔 둘레에 바드기르를 세운다. 위키백과는 이란 건축사가 피르니아의 연구를 인용해 원리를 이렇게 정리한다. 탑 꼭대기를 지나는 바람이 탑 위아래의 압력차를 만든다. 그 압력차가 저수조 안에서 올라오는 더운 공기를 빨아내고, 무겁고 찬 공기는 아래에 남는다. 두꺼운 벽이 단열재 역할을 해 저수조 안은 동굴과 비슷한 조건이 된다.

엔지니어의 눈으로 보면 이것은 배기 중심의 설계다. 사람이 사는 방처럼 공기를 들여보내는 것보다, 물 표면 위에 고인 더운 공기를 계속 빼내는 것이 목적이다. 물 표면에서 증발이 일어나면 증발열을 빼앗겨 물이 식는다. 이 증발을 계속 이어가려면 습해진 공기를 쉬지 않고 바꿔 줘야 한다. 이란 문화이슬람교류기구 해설에 따르면 야즈드에는 바드기르를 4~5기 세운 저수조가 있고, 6기를 세운 저수조도 있다. 탑의 개수는 곧 배기 용량이다.

흙벽돌 돔 둘레에 바드기르 네 기를 세운 야즈드의 아브안바르. (Wikimedia Commons, Yazd-Ab anbar 4 badghirs.jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

저수조는 공공시설이었다. 사진 속 로스탐 기브 아브안바르는 이름이 조로아스터교도 출신 정치인이자 자선가였던 로스탐 기브(1888~1980)에게서 왔다. 위키백과에 따르면 그는 야즈드에 4,000㎥ 규모의 저수조를 지어 주민에게 깨끗한 물을 공급했다. 유네스코 평가서도 야즈드에 모스크, 유대교 회당, 조로아스터교 사원이 함께 남아 있다고 적고 있다.

역광 속의 로스탐 기브 아브안바르. 돔과 바드기르의 비례가 드러난다. (Wikimedia Commons, Ab Anbar Rostam Giv.jpg, 출처 확인 필요, 1.4:1 크롭)

⑦ 에어컨 이후의 바드기르

AFP(프랑스24 게재, 2023) 보도에 따르면 야즈드에는 지금도 약 700기의 바드기르가 남아 있다. 그러나 전기 에어컨과 시멘트 건물이 보급되면서 상당수가 실제로는 쓰이지 않게 되었다. 같은 보도는 바드기르와 짝을 이루던 카나트도 이란 전체에서 약 5만 개에서 3만 3천 개 정도로 줄었다고 전한다. 물과 바람이 한 세트였으니, 한쪽이 무너지면 다른 쪽의 성능도 줄어든다.

한편 바드기르의 원리는 현대 건축에서 다시 연구되고 있다. 풍압과 부력이라는 두 동력을 조합해 기계 없이 환기량을 확보하는 방식은, 에너지 소비를 줄여야 하는 오늘의 건물에도 그대로 유효하다. 유네스코도 야즈드가 "최소한의 재료를 쓰는 방식으로 오늘날 지속가능성 문제에 영감을 준다"고 평가했다.

자주 묻는 질문

Q1. 바드기르만으로 에어컨처럼 시원해지나요?

바드기르 자체는 공기를 움직이는 환기 장치입니다. 바깥 기온보다 더 낮은 공기를 만들려면 물(증발)이나 밤새 식은 두꺼운 흙벽 같은 다른 요소가 함께 있어야 합니다. 그래서 탑, 중정, 흙벽, 물을 한 세트로 봐야 성능을 제대로 이해할 수 있습니다.

Q2. 바람 방향이 바뀌면 어떻게 되나요?

사면형이나 팔면형 바드기르는 바람을 정면으로 받는 통로가 공기를 들이고, 나머지 통로가 공기를 내보냅니다. 바람 방향이 바뀌면 들이는 통로와 내보내는 통로의 역할이 자연스럽게 바뀝니다. 바람이 한 방향에서만 부는 지역에는 한쪽만 연 형식을 씁니다.

Q3. 어디에서 볼 수 있나요?

야즈드 구시가지 전체가 세계유산으로 지정되어 있어 지붕 위의 바드기르를 곳곳에서 볼 수 있습니다. 가장 높은 탑은 돌랏아바드 정원에 있고, 도심 곳곳의 아브안바르에서도 돔과 바드기르의 조합을 볼 수 있습니다.

“

바드기르가 쓰는 힘은 몇 파스칼에 불과하다. 그 작은 압력차를 놓치지 않으려고 탑은 높아졌고, 통로는 곧아졌고, 물과 그늘이 그 아래에 모였다. 사막의 도시는 에너지를 만들어 낸 것이 아니라, 이미 있던 바람과 온도 차를 끝까지 써먹었다.

공식 자료 및 확인일 (2026-09-29 확인)

• UNESCO World Heritage Centre, Historic City of Yazd (No. 1544)
• UNESCO World Heritage Centre, The Persian Garden (No. 1372)
• Islamic Culture and Relations Organization(이란 문화이슬람교류기구), "Badgir (Windcatcher)"
• Jazayeri, "Construction of windcatcher and necessity of enhancing…", Magazine of Civil Engineering(Инженерно-строительный журнал), 2011, No.6
• AFP / France 24, "Iran's ancient 'wind catchers' beat the heat naturally", 2023-07-21
• Wikipedia, "Dowlatabad Garden"(IRNA·Tasnim 인용), "Ab anbar"(Pirnia 인용), "Rostam Giv", "Windcatcher"
• 동압·굴뚝 효과 압력 계산은 필자

이미지 출처

표지 사진: Wikimedia Commons, Yazd - Badgir - Windcatcher - panoramio.jpg (출처 확인 필요)
본문 사진 1: Wikimedia Commons, Windcatchers in Yazd.jpg (출처 확인 필요)
본문 사진 2: Wikimedia Commons, Traditional persian architecture house & windcatcher (20934374478).jpg (출처 확인 필요)
구조도 3: Wikimedia Commons, Qanat wind tower.svg 계열의 한국어판으로 추정 (출처 확인 필요)
본문 사진 4: Wikimedia Commons, Bad gir yazd.jpg (출처 확인 필요)
본문 사진 5: Wikimedia Commons, Yazd - Bad gir - Windcatcher - panoramio.jpg (출처 확인 필요)
본문 사진 6: Wikimedia Commons, 201312 iran yazd 19 (12467989734).jpg (출처 확인 필요)
본문 사진 7: Wikimedia Commons, Dolat Abad Garden - Pavilion 01.jpg (출처 확인 필요)
본문 사진 8: Wikimedia Commons, 1 Dolatabad Garden AliFard (3).jpg (출처 확인 필요)
본문 사진 9: Wikimedia Commons, Yazd-Ab anbar 4 badghirs.jpg (출처 확인 필요)
본문 사진 10: Wikimedia Commons, Ab Anbar Rostam Giv.jpg (출처 확인 필요)
※ 모든 사진은 1.4:1 비율로 잘라 크기를 조정했다. 구조도는 자르지 않고 흰 여백을 더해 비율을 맞췄다.