석재의 분류 및 물성

건축물에 쓰이는 석재의 종류와 특성은 건물의 미적인 측면뿐만 아니라 구조적 안정성에도 영향을 미칩니다. 따라서 석재를 선택할 때 그 물리적, 구조적 측면도 고려해야 합니다. 이글에서는 석재의 종류와 특성에 대해 알아보고, 각각의 석재가 어떤 용도에 적합할지 참고하는 자료가 되길 바랍니다.

 

석재의 분류

자연석은 건물의 외부마감재로 사용됩니다. 석재를 사용할 경우 고려할 주된 요인은 물리적, 구조적 특성과 미적요인입니다. 미관을 주목적으로 석재를 사용할 때는 무늬, 질감, 색상을 고려하여 선택합니다. 기타 유용성, 내후성, 물성, 규격 두께 등도 고려합니다.

 

석재의 무늬는 매우 다양하며, 바로 이것이 독특한 건축용 자재로 되게 하는 특이한 무늬를 띄게 합니다. 질감은  Coarse Fragment에서 Fine Grains과 Crystalline Structures까지 다양합니다. 질감은 석제를 이루는 광물질의 경도에 따라 변합니다. 특별히 사용되는 경우에는 색상범위를 결정하기 위해 샘플을 사용할 수도 있습니다. 

 

석재의 무늬, 질감, 색상은 그 축조와 마감방식에 영향을 미칩니다. 화강석은 색상과 무늬를 유지하는 반면 석회석은 대기에 노출 시 색상과 무늬가 변합니다. 질감에는 Rough(거친), Flamed Finish, Honed(갈기), Polished Surfaces가 있습니다. 석재가 단단할수록 광택을 쉽게 낼 수 있으며 오래갑니다. 

 

● 용도에 영향을 미치는 석재의 질에 따른 분류

종류	색채	질감	특징	분리	경도	용도
사암	연한 담황색에서 연한 쵸코렛갈색 또는 붉은벽돌색 갈색으로 벽색될수 있음.	과립상 드러난 모래입자, 상호결합.	풍문, 불투명 색띠(교차띠)	띠면: 띠에 가로 질른 파괴	잘 결합되어 있으면 매우 단단합니다.	일반용도, 벽, 건축물 판석.
석회석	흰색, 연한 회색에서 연한 담황색.	수정입자처럼 고움, 화석이 있을 수 있음.	화석을 나타냄.	띠에 평행 파괴. 띠에 교차되어서도 파괴.	매우 부드러움. 철로 쉽게 자국을 남길수 있음.	모든 건축물에 사용.
대리석	매우 다양함.  흰색에서 검은색. 푸른회색과 연하고 진한 녹색, 핑크색.	평평한 결정면에서 미세입자와 굵은 입자가 보임.	서로 다른색의 돌무늬와 결정각 또는 화석이 보일 수 있음.	띠를 따라 파괴되지 않으며 불규칙적으로 파괴됨.	석회석보다 다소 단단함.	건축에서 작싱용 석재로 가장 많이 사용.
화강암 (연한 화강암)	대부분 흰색에서 핑크색 그리고 흰색 또는 회백색.	거친 결정. 결정은 다양한 색이 있고 미세립 함.	핑크색 띠가 있음.  흰색 또는 획색 돌무늬.	불규칙적 파괴.	석회석이나 대리석 보다 단단함. 절단한 형상이 유지됨.	건축용 석재, 색상이 우수하면 패널로도 사용.
진한 화강암	회색, 진한 올리브 녹색에서 검은색. 아른다운 결정선이 있음.	판을 떠내면 거친 결정층이 나타나지만, 입자는 매우고움.	연하고 진한 회색 띠와 돌무늬가 복합되어 있음.	불규칙적 파괴.	화강암처럼 절단 형상이 유지됨.	건축용 석재, 띠나 결정층이 우수하면 패널로도 사용.
화성암	다양함. 핑크색, 자주색, 검은색, 흰색.	미세립, 국부적으로 기공이 있음.	기공이 거의 없음.	불규칙적 파괴. 일부는 평행하게 파괴.	화강암처럼 단단함.	기초석과 건축용 석재, 장식으로는 사용 않함.
석영	다양함. 흰색, 담황색, 붉은색, 갈색.	유리처럼 밀실함.	내후성이 있고 충격에 강함.	특별한 분리가 없음.	매우 단단함.	건축용 석재로 매우 우수하나 형상을 만들기가 어려움.
슬레이트	회색을 띤 녹색, 붉은 벽돌색, 진한 갈색. (층이 있음.)	미세한 결정층. 편평한 결정으로 슬레이트 파괴를 일으킴.	일부 슬레이트는 재령에 따라 색층이 있음.	슬레이트 표면을 따라 분리됨. 색띠를 교차하여 분리되는 경우도 있음.	화강암 또는 석영보다 연함. 쉽게 긁힘.	지붕재료, 포장재, 칠판.
편마암	일부 핑크색이 있는 회색, 흰색. (회색띠)	화강암 처럼 결정층이 유리질(돌무늬)	띠는 매우 장식적이나 일부는 약함.	특별한 분리는 없으나 띠를 따라 파괴.	화강암과 비슷함.	건축용 석재, 띠가 있는 경우 장식용으로 사용.

 

석재의 물성

석재의 물성은 그 사용 목적에 적합해야 합니다. 아래의 표는 일반적인 석재의 물성으로 실제와 매우 다를 수 있으므로 사용될 석재의 물성을 정확히 파악하는 것이 중요합니다. 사용할 석재의 물성을 고려할 때 파괴계숙, 전단강도, 팽창계수, 등을 고려합니다. 석재에 사용되는 에폭시와 폴리에스테르 접착제는 접착부표면상태와 주위 온도의 용향을 받습니다. 양생기간은 온도가 낮을 경우 길어지고 온도가 높으면 짧아집니다. 

 

● 대표적인 석재의 물성

물성	화강암	화성암	석회석	사암	대리석	슬레이트
압축-종국강도 (psi)	15,000~30,000	20,000	4,000~20,000	3,000~20,000	10,000~23,000	10,000~15,000
압축-허용작용응력 (psi)	800~1,500		500~1,000	400~700	500~900	1,000
전단-종국강도 (psi)	1,800~2,700		1,000~2,000	1,200~2,500	900~1,700
전단-허용작용응력 (psi)	200		200	150	150
인장-허용작용응력 (psi)	150		125	75	125
자중 (psf)	156~170	180~170	147~170	135~155	165~178	170~180
비중	2.4~2.7	2.96	2.1~2.8	2.0~2.6	2,4~2,8	2.7~2.8
흡수율	1/750		1/38	1/24	1/300	1/430
탄성계수 (psi)	6~10,000,000	12,000,000	4~14,000,000	1~7,500,000	4~13,500,000	12,000,000
팽창계수 (psf)	0.0000040		0.0000045	0.0000055	0.0000045	0.0000058

 

석재의 선정과 계획

새로운 조립 축조방식의 도입과 석재의 마름질, 지지, 접착에 관한 디테일과 디자인의 개발로 인해 공사비조정이 가능합니다. 줄눈디자인, 모르타르 선정 그리고 충진제의 사용은 축조 후의 품질과 내구성에 영향을 미칩니다. 각 석재의 접합에 대한 적절한 디자인과 디테일이 요구되고 있습니다. 석재의 크기와 두께는 석재의 물성, 접착방법 그리고 하중 등을 고려하여 결정합니다. 조적공사에서 석재의 물성, 불안전시공 그리고 정착방법, 노출정도 등을 고려하여 안정률을 취합니다. 석재의 허용하중을 초과한 압축하중에 견디기 위해서는 석재를 지지하고 정착시키는 비노출앵글(Relieving Angle)이 필요합니다. 출하, 운반, 축조기간 중 오염되거나 파손되지 않도록 석재를 보호해야 합니다. 

 

석재의  Clading 디자인과 디테일은 석재의 종류와 축조방식에 따라 변하기 때문에 설계자는 석재공급자, 석재시공 전문업자, 공업규격 그리고 Stone Clading 방식의 수행과 설정에 도움을 줄 수 있는 기타 간행물을 참고해야 합니다. 

 

석재의 경우 표에 나타난 평균값과 크게 다를 수 있습니다. 특수한 석재의 물성과 실제허용값은 항상 각각의 사용 목적에 적합하도록 설정되어야 합니다. 

 

마무리

석재는 건축물의 내외부마감재로써 그 역할이 중요합니다. 화강암부터 슬레이트까지 다양한 종류의 석재가 있으며, 각각의 물성은 사용 목적에 맞게 선택되어야 합니다. 또한, 각 석재은 공장재 가재가 아니므로 실제 적용된 자재마다 다를 수 있으니 여유롭게 적용해야 합니다.