조경적 이용이 목적인 경우가 많은 재료는 바로 석질 재료입니다. 석질 재료를 공사에서 사용하였을 때 제일 깔끔하고 정교한 작업을 할 수 있다는 느낌을 많이 받았는데요. 이번 글에서는 석공사에 사용되는 석재의 분류와 특징, 돌쌓기, 돌붙임에 대해 제 경험과 함께 알아보려고 합니다.
석재의 특징
석재는 일반적으로 압축강도는 강하지만 휨강도나 인장강도가 약한 편입니다. 석재에 포함된 수분이 동결과 융해를 반복하여 조직의 재질을 약화시킴으로써 붕괴되는 경우가 있습니다. 석재의 장점으로는 외관이 매우 아름답다는 것입니다. 내구성과 강도가 큰 편이며 변형되지 않고 가공성이 있습니다. 특히 가공의 정도에 따라 다양한 외양을 가질 수 있고 산지에 따라서는 다양한 색조와 질감을 가질 수 있습니다. 저도 공사에서 사용할 때 정교함, 아름다움이 필요한 정원에는 꼭 석재를 사용하는 편입니다. 더불어 석재는 압축강도와 내화학성이 크고 마모성이 적은 편입니다.
하지만 다른 재료들에 비해 많이 무거워 다루기 불편하다는 단점을 가지고 있습니다. 타 재료들에 비해서는 가공하기 어려우며 경제적 부담이 큽니다. 특히 압축강도에 비해 휨강도나 인장강도가 작고 화열을 받을 경우 균열, 파괴 등이 되기 쉬운 특징을 가지고 있습니다. 석재를 다루면 저 뿐만 아니라 현장의 공사 인부들이 다들 힘들어하셨는데요. 좋은 결과물에 비해 무거워 한 번에 석재를 옮긴 후 작업을 성공해야만 했기 때문입니다.
석재의 분류
석재의 분류는 3가지로 경도, 재질, 그리고 형상으로 나뉩니다.
1. 경도에 의한 분류
석재의 강도는 대체로 비중에 비례하여 무거운 석재일수록 강도가 큽니다. 인장강도는 압축강도의 10분의 1 ~ 20분의 1 정도에 불과해 인장재나 휨재의 사용은 회피하는 편입니다. 또한 절리나 석목의 수직방향에 대한 응력이 평행 방향보다 큽니다. 석재의 압축강도를 비교해보면 화강암, 대리석, 안산암, 사암, 응회암, 부석(화산석) 순으로 큽니다. 석재의 흡수율을 비교했을 때는 응회암, 사암, 안산암, 화강암, 대리석 순으로 크며 압축강도의 정도와 반비례 관계에 있음을 알 수 있습니다.
압축강도로 석재를 분류하면 크게 경석, 준경석, 연석으로 나눌 수 있습니다. 경석은 압축강도 500 이상, 흡수율 5 이하, 그리고 겉보기 비중이 2.5~2.7인 재료입니다. 경석에는 화강암, 안산암, 대리석이 포함됩니다. 준경석은 압축강도가 500~100, 흡수율이 5~15, 겉보기 비중은 2.0~2.5이며 준경석의 종류로는 경질사암과 경질회암이 있습니다. 마지막으로 연석은 압축강도가 100이하로 흡수율 15 이상, 겉보기 비중을 2.0 이하로 유지하며 연질응회암, 연질사암 등이 포함되어 있습니다.
2. 재질에 의한 분류
다음으로는 석재의 분류가 재질에 의해 이루어진 경우입니다. 재질로 석재를 분류할 때는 화성암, 수성암, 변성암으로 나눕니다. 세 가지 석재 역시 각각의 석재의 분류가 있는데요. 화성암에는 화강암, 안산암, 현무암이, 수성암에는 사암, 점판암, 응회암, 석회암이 있으며 변성암에는 대리암, 편마암, 사문암이 있습니다.
(1) 화성암
화성암은 지구 내부에서 생성된 규산염의 용융체인 마그마가 지표면이나 땅속 깊은 곳에서 냉각하여 굳어진 암석입니다. 대체적으로 큰 덩어리이며 대형 석재 채취에 적당합니다. 화성암에 속하는 화강암과 안산암은 모두 경도가 우수합니다. 먼저 화강암에 대해 살펴보자면, 화강암은 마그마가 지하 10km 정도의 깊이에서 서서히 굳어진 암석입니다. 주로 조적재, 기초석재, 건축내외장재, 그리고 구조재로 사용됩니다. 주요 구성 광물은 석영, 장석, 운모 등이며 광물 결정은 1~7mm의 크기로 대체로 고르고 치밀한 편입니다. 경도, 강도, 내마모성, 색채, 광택 등의 부분에서 우수한 성질을 띠며 내화성이 낮지만 압축강도가 가장 큽니다. 색깔은 흰색 또는 담회색이며 균열이 적은 편이기에 큰 재료를 획득 할 수 있어 여러 용도로 사용하기에 적합합니다.
안산암은 마그마가 지표로 분출하여 급격히 굳어진 암석입니다. 대체로 구조재와 장식재로 쓰이며 경도, 강도, 내구성, 내화성이 있습니다. 색조가 불규칙한 편이며 절리가 있어 가공이 용이하다는 장점이 있습니다. 색깔은 담회색, 담적갈색, 암회색이 많은 편이며 큰 돌을 얻기엔 어려운 석재입니다. 주요 구성 광물로는 장석, 휘석, 각섬석, 운모 등이 있습니다.
현무암은 지구상에서 가장 널리 분포하고 있는 암석입니다. 주요 구성광물은 사장석, 휘석, 감람석 등이 있습니다. 색깔은 회색 또는 검은색으로 세립질이고 치밀해서 단단하지만 다공질인 것도 있습니다. 주상절리가 있어 기둥 모양으로 갈라지는 것이 많습니다. 자연석은 경관석, 디딤돌, 돌쌓기 등에 이용됩니다. 우리나라 제주도의 돌은 대부분 현무암 계통입니다.
(2) 수성암 (퇴적암)
수성암은 퇴적작용의 대부분이 물속에서 이루어졌기에 퇴적암이라고도 부릅니다. 기존 암석의 분쇄물 또는 분해물질 등이 물이나 바람에 의하여 한 곳에 퇴적되고, 깊은 곳에 있는 부분이 지열과 지압으로 다시 굳어진 암석으로 대체로 층을 이루어 형성됩니다. 수성암에 속하는 사암은 모래가 퇴적, 교착되어 생성되는 것으로 내화력이 크다는 장점이 있어 외벽재, 경량구조재, 내장재로 쓰입니다.
점판암은 이판암이 다시 지압으로 동결된 것으로 층상으로 되어 있어 막판 채취가 가능하며 천연슬레이트라고도 합니다. 판 모양으로 떼어 낼 수 있기에 대체로 판석, 숫돌, 비석, 외벽, 바닥, 지붕 재료로 사용됩니다. 대체로 점토가 퇴적, 응고되어 생성되며 재질이 치밀하고 흡수성이 작고 강합니다. 색깔은 회갈색, 청회색, 암회색 등으로 색상이 좋아 외관을 꾸밀 때 쓰입니다. 주요 구성광물은 석영, 장석, 운모 등이 있습니다.
재질이 부드러워 가공이 쉽고 열에 강하며 가벼운 특징을 가진 석재는 바로 응회암입니다. 기초석재, 석축재, 실내 장식재로의 용도를 가진 응회암은 다공질로 인해 경도, 강도, 그리고 내구성이 부족합니다. 하지만 화산재가 퇴적, 응고되어 생성된 석재이기에 내화력이 큰 편에 속합니다. 도로포장과 석회원료로 쓰이는 석회암은 유기질, 무기질이 용해되어 퇴적되고 응고합니다. 주성분은 탄산석회로 백색, 회색암색을 띠는 석재입니다.
(3) 변성암
변성암의 석재의 분류에는 대리암과 편마암, 사문암이 있습니다. 변성암은 화성암과 퇴적암이 지각변동이나 지열을 받아 화학적 또는 물리적으로 성질이 변한 암석입니다. 먼저 대리암은 석회암이나 백운암이 변성된 암석입니다. 색채와 무늬가 화려하고 석질이 치밀하고 연해 가공하기 쉽습니다. 내장용으로 쓰이며 산과 열에 약하고 풍화되기 쉬워 외장용으로는 부적당합니다. 내화학성, 내마모성이 약해 바닥재나 외장재로도 부적합합니다.
편마암은 화강암이 변성된 암석입니다. 운모가 조각 모양으로 섞이고 다른 광물도 줄무늬를 이룹니다. 줄무늬가 아름다워서 조경 장식인 정원석에 사용되는 경우가 많습니다.
사문암은 주로 감람석이나 섬록암 등의 심성암이 변질된 암석입니다. 암녹색 바탕에 흑백색의 아름다운 무늬가 있고, 경질이나 풍화성이 있어 외장재보다는 내장재 마감용 석재로 이용됩니다.
3. 형상에 의한 분류
- 다듬돌 (절석) : 각석 또는 주석과 같이 일정한 규격으로 다듬어진 것으로서 건축이나 포장등에 사용됩니다. 대체로 30cmx30cm, 길이는 50~60cm의 돌을 많이 사용합니다.
- 각석 : 폭이 두께의 3배 미만이며 폭보다 길이가 긴 직육면체 형태의 돌입니다.
- 판석 : 두께가 15cm 미만이고, 폭이 두께의 3배 이상인 것으로 바닥이나 벽체에 사용됩니다.
- 견치돌 : 형상은 사각뿔형에 가깝고 전면은 거의 평면을 이룹니다. 대략 정사각형으로 뒷길이, 접촉면의 폭, 뒷면 등이 규격화된 돌로 4방락 또는 2방락의 것이 있습니다. 접촉면의 폭은 전면 1변의 길이의 10분의 1 이상이어야 하고, 접촉면의 길이는 1변의 평균 길이의 2분의 1 이상이고 뒷길이는 최소변의 1.5배 이상입니다.
- 깬돌 : 견치돌에 준한 재두방추형으로 견치돌보다 치수가 불규칙하고 일반적으로 뒷면이 없는 돌로서 접촉면의폭과 길이는 각각 전면 1변의 평균길이의 20분의 1과 3분의 1이 됩니다. 뒷길이는 최소변의 1.5배 이상입니다.
- 야면석 : 천연석으로 표면을 가공하지 않는 것으로서 운반이 가능하고 공사용으로 사용될 수 있는 비교적 큰 석괴입니다.
- 호박돌 : 호박형의 천연석으로 가공하지 않은 지름 18cm 이상 크기의 돌로써 조경기준에는 지름 20cm 내외의 돌로 정의합니다.
- 조약돌 : 가공하지 않은 천연석으로 지름 10~20cm 정도의 계란형 돌입니다.
- 잡석 : 크기가 지름 10~30cm 정도로 크고 작은 알로 고루고루 섞여져 형상이 고르지 못한 큰 돌입니다.
- 사괴석 : 15~25cm 정도의 각석으로 한식 건물의 바깥 벽담 및 방화벽에 사용하며 길이는 앞면에서 직각으로 잰 길이로 최소변의 1.2배 이상입니다.
- 장대석 : 네모지고 긴 석재로 전통 공간의 후원, 섬돌, 디딤돌 등에 사용됩니다.
- 사석 : 막깬돌 중에 유수에 견딜 수 있는 중량을 가진 큰 돌입니다.
- 자연석 판석 : 수성암 계열의 점판암, 사암, 응회암 등을 얇은 판 모양으로 채취하여 포장재나 쌓기용으로 사용합니다.
4. 산출 장소에 따른 분류
마지막 석재의 분류 기준은 바로 산출장소입니다. 산석, 강석, 해석으로 구분할 수 있습니다. 산석은 산지나 땅속에서 산출한 돌로 일명 산돌이라고도 합니다. 모가 난 것이 많고 지상에 있는 돌은 이끼나 뜰녹이 생긴 것이 많습니다. 경관석으로 이용하는 산석은 화강암, 안산암, 현무암 등이 있습니다.
강석은 물에 깎여서 자갈 모양처럼 모가 없는 돌로 하석 또는 강돌이라고도 합니다. 일반적으로 흰색에 가까운 회색, 흑회색으로 무겁게 보이며 돌의 결이 아름답습니다. 산지가 물가이며 물을 이용한 조경공간에 이용하면 더욱 효과적입니다.
해석은 해안가 또는 바닷물 속에서 산출된 돌로 바닷돌이라고도 합니다. 바다의 조수에 의해 오랫동안 갈려서 모가 없으나 연질부가 깎여서 괴석의 모양이 나타나기도 합니다. 일반적으로 적색 계통, 흑색 계통으로 무겁게 보이며 연못 한가운데의 섬인 중도를 만드는데 이용됩니다.
돌쌓기
돌쌓기(masonry)는 석재를 쌓아 올리는 기술로 주로 담장이나 벽을 쌓는데 사용됩니다. 경사도가 1:1보다 급한 경우 사용되며, 돌붙임은 경사도가 1:1보다 완만한 경우에 사용됩니다. 돌쌓기는 사용재료, 모르타르 사용유무, 줄눈의 모양에 따라 분류할 수 있습니다.
1. 사용재료에 따른 분류
- 막돌 (거친돌)쌓기 : 생긴 그래도 거칠게 다듬은 돌을 사용하여 불규칙하게 쌓는 법입니다.
- 다듬돌쌓기 : 다듬은 돌을 상요하여 돌의 모서리나 맞댄 면을 일정하게 다듬어 쌓는 법입니다.
- 호박돌 (조약돌)쌓기 : 지름 20cm 정도의 장타원형 자연석으로 쌓는 것입니다. 줄쌓기를 원칙으로 하고 튀어나오거나 들어가지 않도록 면을 맞추고 양 옆의 돌과도 이가 맞도록 축조합니다.
- 사괴석쌓기 : 육면체의 돌로 바른층 쌓기를 하며 내민줄눈을 사용하여 전통 담장을 축조합니다.
- 장대석쌓기 : 긴 사각 주상석의 가공석으로 바른층 쌓기를 시행합니다.
- 성돌쌓기 (퇴물림쌓기) : 기초를 넓게 다지고 일반 성돌보다 큰 지대석을 놓고 그 위에 5~20cm 정도씩 매 단마다 성돌을 퇴물림하여 성벽의 기울기만큼 층단형식을 취한 것입니다. 시공비가 고가이며 문화재 복원 공사에 주로 적용됩니다.
- 첩석쌓기 : 가공된 화강석, 조경석 등으로 수직적 형태의 한 면을 가질 수 있도록 축조한 것입니다. 돌틈 식재, 상단부 식재 등으로 전통적 돌쌓기, 성의 축조, 돌담 쌓기에 적용합니다.
- 자연석 짐쌓기 : 경사면을 따라 자연석을 놓아 무너져 내려 안정된 모습의 자연스러운 경관을 조성하며 돌틈새에 초화류나 관목류를 식재합니다.
2. 채움재인 모르타르의 사용유무에 따른 분류
모르타르를 사용하는 것을 찰쌓기, 사용하지 않는 것을 메쌓기라고 합니다. 찰쌓기는 돌을 쌓아올릴 때 뒤채움을 콘크리트로 하고, 줄눈은 모르타르를 사용하여 쌓는 방법입니다. 1일 쌓기 높이는 1.2m를 표준으로 최대 1.5m 이내로 하고 이어쌓기 부분은 계단형으로 마감합니다. 시공에 앞서 돌에 붙어있는 이물질을 제거한 후 쌓기는 뒷고임돌로 고정하고 콘크리트를 채워가며 쌓습니다. 맞물림 부위의 견치돌은 10mm 이하, 막깬돌은 25mm 이하로 설정합니다. 뒷면의 배수를 위해 3m2 마다 직경 50mm 의 PVC관을 사용하여 근원부가 막히지 않도록 설치하고 돌쌓기의 밑돌은 될수록 큰 돌을 사용합니다. 특별히 정한 바가 없으면 20m 간격을 표준으로 높이가 변하는 곳이나 곡선부의 시점과 종점에 신축 줄눈을 설치합니다.
메쌓기는 접합부를 다듬고 뒷틈 사이에 고임돌을 고인 후 모르타르 없이 골재로 뒤채움을 하는 방식입니다. 1일 샇기 높이는 1.0m 미만으로 하며, 맞물림 부위는 10mm 이내로 합니다. 해머 등으로 다듬어 접합시킨 후 맞물림 뒷틈 사이에 조약돌을 괴고 뒷면에 잡석을 채웁니다.
3. 줄눈의 모양에 따른 분류
- 허튼층쌓기 (막쌓기) : 줄눈이 불규칙하게 형성되며, 수평이나 수직으로 막힌 줄눈이나 완자쌓기로 나타납니다.
- 바른층쌓기 (켜쌓기): 주로 마름돌로 가로줄눈이 수평적 직선이 되도록 쌓는 것으로 외관상 좋으나 견고성이 덜어지고 수직줄눈은 통줄눈을 회피합니다.
- 골쌓기 : 줄눈을 파상 또는 골을 지어가며 쌓는 방법으로 부분파손이 전체에 영향을 미치지 않아 축대나 하천 공사의 견치석 쌓기에 많이 적용됩니다.
돌붙임
돌붙임은 건물의 외관이나 벽면에 얇은 돌을 붙이는 작업입니다. 크게 세 가지로 나눌 수 있습니다. 가장 먼저 조약돌 밑 야면석을 붙이는 방법입니다. 각각 균일한 크기의 돌을 사용하는 것으로 뒷채움 모르타르나 줄눈 모르타르는 빈틈이 없도록 유의해야 합니다. 판석표면가공은 경질석재갈기와 버너마감으로 나뉩니다. 경질석재갈기는 거친갈기, 물갈기, 본갈기를 사용하는데, 각각 정도가 다른 카보렌덤숫돌 또는 그 정도 마무리의 다이아몬드 숫돌을 사용하는 것입니다. 버너마감은 버너와 석재면 간격을 30~40mm, 회전반경 150mm, 겹침폭 50mm로 조성한 후 원형을 가열한 다음 물뿌리기를 시행하는 것입니다. 마지막으로 판석붙이기에는 외벽습식공법과 외벽건식공법이 있습니다. 외벽습식공법은 바탕면과 판석의 이격거리를 40mm 표준으로 띄우고 뒷 공간을 사춤모르타르로 채워 시공하는 것입니다. 외벽건식공법은 연결철물을 사용하여 붙이는 방법으로 줄눈폭은 연결 철물 두께와 동일하게 만듭니다.
돌쌓기와 돌붙임의 공사 후기
공사를 진행하면서 돌쌓기와 돌붙임을 모두 경험해보았는데요. 돌쌓기는 다른 어떠한 공사보다 기초가 중요했습니다. 각 돌의 모양과 크기를 고려하면서 쌓아야 하기 때문에 인내심과 정교함이 필요했습니다. 들인 노력과 비례하여 자연스럽고 견고한 결과물을 볼 수 있기에 노력에 대해 충분히 보상받는 느낌이 들었어요. 돌붙임의 경우에는 가장 중요한 것이 접착력이라 느꼈습니다. 제가 참여한 공사에서는 특수한 접착제를 사용했는데 견고하게 고정하는 것도 중요했지만, 돌의 색과 질감을 맞추는 것이라 먼저라 느꼈습니다. 통일된 자연스러움을 추구하는 공사인 만큼 최대한 석재의 통일감을 목표로 진행해야 합니다.
일반 사람들은 공사에 쓰이는 석재가 다 똑같다고 생각하는 경우가 많습니다. 하지만 어떤 곳을 공사하는 지의 목적에 따라 쓰이는 석재가 각각 다릅니다. 실제로 다뤄보면 더 미끄러운 석재가 있고 단단한 석재가 있으므로 석재의 분류와 특징에 대해 잘 알고 있다면 작업을 하기 수월할 것입니다. 저도 아직 다뤄보지 못한 석재들을 공부하며 건축물의 가치를 높여주는 석재를 잘 활용하여 생활 공간에 잘 녹여내도록 노력할 것입니다.