석공사 분류와 특징, 시공법

석재(돌)는 압축강도가 크고, 미관상 아름답기 때문에 건축자재로 많이 활용됩니다. 이번 글에서는 석재를 분류해보고 각각의 특징과 용도를 확인해보며 어떻게 시공하는지에 대해 알아보겠습니다.

 

 

석재의 분류

석재의 종류에는 크게 3가지가 있습니다. 화성암과 수성암, 그리고 변성암의 세 종류인데, 종류별로 특징과 용도가 매우 다릅니다. 우선 화성암의 종류에는 화강암과 안산암, 현무암이 있습니다. 화강암은 석영과 운모, 장석으로 구성이 되어있으며 조직이 매우 균일하다는 특징이 있습니다. 외관이 수려하며 강도가 가장 크고 내산성이 있으며, 내마모성과 경도뿐만 아니라 광택과 색채 역시 우수합니다. 또한 내화성이 600℃ 정도로 가장 작습니다. 보통 외장재나 구조재로 사용되며 활용도가 광범위합니다. 안산암은 큰 재료를 얻기가 어려워 쇄석으로 가공해 사용합니다. 다행히 절리에 의한 가공이 쉽습니다. 경도와 강도가 좋으며 내화성과 내구성이 있다는 장점이 있어 구조재나 장식 재료로 사용합니다. 현무암은 용암이 빠르게 굳어 형성된 돌로, 표면이 매우 거칠고 겉면에 크고 작은 구멍이 많이 나 있습니다. 주로 판재나 석재로 사용됩니다.

수성암은 퇴적암으로도 불리며 그 종류에는 사암과 석회암, 점판암과 이판암이 있습니다. 먼저 사암은 조직이 치밀합니다. 석회질 사암은 가공성이 매우 우수하며 철분 사암과 함께 내구성이 약하고 흡수율이 높다는 특징을 갖고 있습니다. 반면 규산질 사암 등 경질의 사암은 내구성이 있습니다. 주로 경량 구조재로 많이 사용되며, 외벽 재료나 내장 재료로도 사용됩니다. 석회암은 탄산칼슘으로 이루어진 퇴적암으로써, 상대적으로 경도가 낮기 때문에 가공하기 쉽다는 장점이 있습니다. 굉장히 다양한 용도로 사용이 됩니다. 점판암과 이판암은 색상이 미려하고 재질이 치밀하며 흡수율은 낮습니다. 바닥재와 지붕 재료, 비석 등에 주로 사용됩니다.

변성암은 내화도가 작은 석재로서, 그 종류에는 대리석과 석면이 있습니다. 대리석의 경우 내산성이 약하고 풍화되기가 쉽습니다. 흡수율이 가장 낮고 비중이 크며 강도가 큰 경석입니다. 실내 장식용 적재 중 가장 고급 재료이기 때문에 실외 사용은 안 합니다. 석면의 경우 보온과 단열, 흡음 성능이 좋고 내화도가 큰 재료입니다.

 

 

 

 

 

 

특징

석재의 압축강도와 흡수율, 그리고 내화도 크기를 비교해보겠습니다. 석재의 압축강도는 화강암 > 대리석 > 안산암 > 점판암 > 사암 > 응회암 순으로 크며, 내화도는 부석, 응회암 > 안산암, 점판암 > 사암 > 대리석 > 화강암 순으로 큽니다. 흡수율의 경우 응회암 > 사암 > 안산암 > 화강암 > 점판암 > 대리석 의 순서로 큽니다.

석재의 장점으로는 다른 재료에 비해 압축강도가 크며 내화학적인 성질과 내수적인 성질을 갖고 있다는 점입니다. 또한 내구성과 내마모성이 있으며 불연성이기 때문에 화재에 강합니다. 차음성과 방한, 그리고 방서 기능이 있으며 동일한 석재여도 산지나 조직에 따라 색조와 외관이 달라지는 등 종류가 매우 다양합니다. 그뿐만 아니라 외관이 미려하고 장중하기 때문에 치장재로써의 역할도 잘 수행할 수 있습니다. 반면, 단점으로는 중량이 크기 때문에 가공하거나 운반하기 어렵다는 것입니다. 또한 취도 계수가 크며 인장강도가 압축강도의 1/20~1/40 내외로 작은 편입니다. 내진구조가 아니며 내화도가 낮다는 점도 단점이며, 장대재를 얻는 것이 어렵기 때문에 가구재로 사용하기엔 부적합합니다.  

 

 

시공 방법

석재는 중량이 크므로 운반상의 문제를 고려하여 최대 치수를 정해야 합니다. 또한 석재는 균일한 제품을 사용하기 때문에 물량 계획과 공급 계획을 잘 세워야 합니다. 내화가 필요할 때는 열에 강한 석재를 사용하고, 바닥이나 외장에 사용할 경우 산과 내수성이 강한 것을 사용해야 합니다. 한편, 석재는 휨과 인장 강도가 약하기 때문에 압축 응력을 받는 곳에만 사용해야 합니다. 그리고 1m³ 이상의 석재는 높은 곳에 사용하지 않아야 합니다. 가공할 때는 재질에 따른 가공을 하며 예각을 피해야 합니다.

석재의 표면을 마무리하는 방법에는 손 다듬기와 기계 다듬기 방법이 있습니다. 손 다듬기의 종류에는 쇠매를 사용해 원석의 큰 요철과 두드러진 면만 없애는 '혹 두기(메다듬)', 평평하게 자재를 다듬는 '정다듬', 도드락망치를 이용하는 '도드락다듬', 외날이나 양날 망치를 이용해 처음 두 번은 직교 방향으로 다듬고 그다음 한 번은 평행 방향으로 다듬는 '잔다듬', 금강사나 숫돌을 이용한 '광내기' 및 '갈기'가 있습니다. 기계 다듬기의 경우 플래너(Planer)와 서페이서(Surfacer), 그리고 그라인더(Grinder) 등을 이용해 마감합니다.

석재 붙임 건식공법의 경우 사춤 없이 긴결 철물을 이용해 고정하거나 앵커 철물 또는 합성수지 접착제를 사용해 정착합니다. 이때 사용하는 긴결 철물은 녹막이 처리를 해야 합니다. 그리고 석재 지지 철물은 더플 패스너(Double Fastner) 방식을 주로 사용하며, 패스너의 설계는 돌의 무게와 내부 공간(Setting space)에 따라 결정합니다. 패스너는 구조계산에 의해 최소 처짐을 60mm 이내 혹은 1/80 이내로 합니다. 한편 외벽에 사용하는 돌의 두께는 최소 30mm 이상의 것을 사용해야 합니다. 그리고 구조체의 변형에 따른 균열의 영향을 안 받는 곳에 주로 사용해야 합니다.