건축 구조재료의 특성 1편(목재,석재)

건축물이 완성되기 위해선 다양한 부재와 재료들을 필요로 합니다. 오늘은 그 중에서도 역사가 가장 깊은 재료들인 재료 목재, 석재에 대해 알아보는 시간을 갖겠습니다.

1.목재

인류의 역사 속에서 최초로 사용된 구조재료는 목재라고 합니다. 목재는 다른 재료와 달리 외부 기후에 적응성이 뛰어나고 가공에 용이하며 무게가 가벼운 장점이 있는 반면 불에 잘타는 가연성 재료로서 가연성이 있고 부식과 비틀어짐등의 내구성이 낮다는 단점을 가지고 있습니다. 이런 장단점들 때문에 목재를 구조로서 사용할 경우에는 이방성에 따른 각 방향에 강도와 물리적 성질의 차이 및 습도상태에 따른 함수율의 변화에 대한 분석이 반드시 필요합니다.

목재는 식물학적으로는 다양하게 세분화할 수 있지만 건축구조재료로서는 침엽수,활엽수로 대별되고 있습니다. 침엽수재는 연목으로서 구조재나 장식재로써 많이 활용되고 있으며, 활엽수재는 경재가 많고 성질이 일정하지 않아서 주로 장식재에 많이 사용되는 상황입니다.

목재의 나뭇결 방향에 대한 허용응력도는 나무별로 다음과 같은 수치를 같습니다.

	인장	압축
침엽수	60~90MPa	50~80Mpa
활엽수	9~12.5Mpa	7~9MPa

목재가 같는 재료 자체의 저항력의 응용력과 부재간 접합부의 형상에 따라 구조로서의 목재의 기능은 더 개선될 것이라고 생각합니다.

2.석재

이집트의 피라미드, 그시스 파르테논 신전, 로마 판테온 등은 모두 석재로 구성된 구조물입니다. 콘크리트가 구조재료로 사용된 근세 이후에 석재를 구조로서 사용하는 경우는 많이 간소되었지만, 석재가 갖는 몇몇 특성 때문에 일부 장식,마감에서는 아직까지 활발하게 사용되고 있습니다.

석재는 크게 여러가지로 분류되어지는데 대표적으로 화성암, 수성암, 안산암, 변성암 등이 많이 알려져 있습니다. 이중 건축용 성재인 화강암, 안산암 등 화성암들은 압축강도가 100~300MPa이고 콘크리트용 골재로도 많이 쓰이고 있습니다. 사암 이판암 응회암 등의 수성암들은 화성암보다 낮은 압축강도를 가지고 있기 때문에 구조용 보다는 경량 골재로서 자주 사용됩니다. 대리석과 사문암 같은 변성암들 역시 압축강도가 100~190MPa밖에 되지 않으므로 실내마감재로서 주로 사용됩니다. 

현대에에서는 압축력만 받는 구조물에서 가끔 사용되고 있는데 구조 내력에서 인장을 받게되는 구조에서 석재의 효율성과 경제성이 매우매우 낮기 때문에, 건축구조물에서는 석재가 주로 외장재(마감) 또는 콘크리트용 자갈 등으로 그 사용범위가 과거에 비해 한정되고 있는 상황입니다. 그래도 석재의 패턴이나 화려한 색깔 때문에 심미적인 효과가 뛰어나기때문에 고급재료로써 여겨지며 비싼 석재는 한판에 수천만원이 될 정도로 높게 측정되고 있습니다.