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치수석재

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목차

1. 개요

치수석재는 건축 및 조경 등에 사용되는 다양한 암석을 의미하며, 화성암, 변성암, 퇴적암 등 여러 종류가 있다. 화강암, 대리석, 석회암 등이 대표적이며, 표면 마감에 따라 다양한 질감과 미적 효과를 낼 수 있다. 치수석재는 묘비, 건축 외장재, 조리대, 타일 등 다양한 용도로 사용되며, 지속 가능한 건축 자재로 각광받고 있다. 생산은 브라질, 중국, 인도 등에서 활발하게 이루어지며, 친환경 건축 및 재활용 측면에서도 장점을 가진다.

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  • 석재 - 브라운스톤
    브라운스톤은 건축 자재로 널리 사용된 사암의 일종으로, 여러 종류가 있으며, 미국 도시의 주택 건축에 많이 사용되었고, 뉴욕시의 특징적인 건축 양식으로 자리 잡았다.
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치수석재
개요
종류건축 자재
용도건물
기념물
포장
특성크기와 모양이 특정 치수로 마무리됨
채석된 천연 암석
상세 정보
설명치수석재는 특정 크기와 모양으로 마무리된 천연 암석 재료임.
특징선택된 품질
특정 치수로 트리밍 또는 드레싱됨
블록, 슬래브, 시트와 같은 모양으로 지정됨
채석치수석재는 채석장에서 채석함.
용도건물
기념물
포장 및 기타 용도
사용되는 암석 종류화강암
대리석
석회암
사암
슬레이트
치수블록
건축 자재
판석
커브석
모자이크
포장재
사석
문틀
창틀
계단재
책상 상판
묘비
기념물
추가 정보
주의사항때로는 "장식용 석재"라고도 함.

2. 암석 유형

크로아티아 시니에서 채석된 대리석 슬래브의 표면


구조재 및 장식용으로 사용되는 치수석재는 크게 화성암, 변성암, 퇴적암으로 나뉜다. 일반적인 암석 유형으로는 화강암, 석회암, 대리석, 트래버틴, 석영 기반 석재(사암, 규암) 및 점판암 등이 있다.[3]

2. 1. 화성암



구조재 및 장식용 치수석재로는 화강암을 비롯한 다양한 화성암이 사용된다. 이 외에도 설화 석고(괴상 석고), 고회암(괴상 활석), 사문암 및 천연석으로 만든 다양한 제품들이 특별한 소수 유형으로 간주되어 사용된다.[3]

치수석재에는 다양한 건축 및 미적 효과를 내기 위해 여러 마감 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어 연마 마감은 표면에 높은 광택과 강한 입사광 반사(거의 거울과 같음)를 제공한다. 호닝 마감은 부드럽고 새틴과 같은("달걀 껍질") 무반사 표면을 만든다. 더 질감이 있는 마감에는 브러시 해머 마감, 샌드 블라스트 마감, 열 마감 등이 있다. 브러시 해머 마감은 하운즈투스 패턴과 유사하며, 다양한 거칠기의 충격 도구를 사용하여 거칠지만 균일한 패턴의 표면을 만든다. 샌드 블라스트 마감은 돌 표면에 고속으로 모래나 금속 입자를 충돌시켜 불규칙한 구멍이 있는 표면을 만든다. 열(또는 불꽃) 마감은 고온의 불꽃을 사용하여 쪼개진 면에서 반사가 거의 없는 질감이 있는 무반사 표면을 만든다. 특히 철 함량이 높은 석재의 경우, 열 마감은 광물학적 구성에 따라 석재의 자연적인 색상을 변화시킬 수 있다.[4]

2. 2. 변성암



화강암, 석회암, 대리석, 트래버틴, 석영 기반 석재(사암, 규암) 및 점판암과 함께 다양한 변성암이 구조재 및 장식용 치수석재로 사용된다.[3]

2. 3. 퇴적암

화성암, 변성암, 퇴적암 등 다양한 암석이 구조재 및 장식용 치수석재로 사용된다. 이러한 암석 유형에는 화강암, 석회암, 대리석, 트래버틴, 석영 기반 석재(사암, 규암), 점판암 등이 있다. 이 외에도 설화 석고(괴상 석고), 고회암(괴상 활석), 사문암 및 천연석으로 만든 다양한 제품이 치수석재로 사용된다.[3]

3. 주요 용도

치수석재는 매우 다양한 색상과 패턴으로 제공된다. 이러한 패턴은 광물 입자, 내포물, 맥, 공동 충전물, 소포 및 줄무늬와 같은 지질 현상에 의해 생성된다. 또한, 일반적으로 치수석재로 분류되지 않는 암석과 돌(옥, 마노, 재스퍼 등)도 이러한 용도로 선택되는 경우가 있다.

거친 절단면의 화강암 치수석재.

  • '''조리대 및 욕실 세면대:''' 마감된 돌 슬래브(주로 화강암)를 사용하며, 광택 처리하는 것이 일반적이지만 호닝, 샌드블라스팅 등 다른 마감 처리를 하기도 한다. 미국 내 산업 표준 두께는 약 7.62cm 에서 약 2.54cm이다. 19mm 슬래브는 더 두꺼운 가장자리 프로파일을 만들기 위해 가장자리에 라미네이팅 처리되기도 한다. 슬래브는 주방이나 욕실 캐비닛 상단에 맞게 절단되며, 갱쏘나 다이아몬드 와이어 쏘를 사용하여 거친 돌 블록에서 제재된다. 멀티 와이어 쏘는 블록을 2시간 이내에 슬래브로 만들 수 있다. 슬래브는 마감 처리 후 수지로 밀봉되어 미세 균열과 표면 결함을 채운다. 제작자는 슬래브를 최종 크기로 절단하고, 라우터, 연삭기, CNC 장비, 연마기 등으로 가장자리를 마감한다. 화강암 조리대에서 라돈 방출에 대한 우려가 제기되기도 했지만,[5] 국립 안전 위원회는 실내 공기 중 라돈의 69%는 주거지 주변 토양과 암석, 28%는 실외 공기와 수자원에서 발생하며, 건축 자재(화강암 조리대 포함)는 2.5%에 불과하다고 밝혔다. 조리대나 세면대에 사용되는 돌은 화강암 외에 대리석(특히 세면대 상판), 석회암, 슬레이트 등이 있다. 이 용도로 사용되는 돌의 대부분은 브라질, 이탈리아, 중국에서 생산된다.

  • '''타일:''' 얇은 모듈형 돌 단위로, 일반적으로 약 30.48cm 정사각형이고 약 7.62cm 깊이이다. 다른 크기로는 약 38.10cm 정사각형, 약 45.72cm 정사각형, 약 60.96cm 정사각형 등이 있다. 대부분 광택 마감 처리되지만, 호닝 등 다른 마감 처리도 늘어나는 추세다. 거의 모든 돌 타일은 자동화된 타일 라인에서 동일한 크기, 마감, 허용 오차로 대량 생산된다. 자동화된 타일 라인은 절단 및 보정 기계, 호닝-연마 기계, 가장자리 가공 기계, 컨베이어 등으로 구성된다. 타일에 사용되는 돌은 주로 대리석이지만, 화강암, 석회암, 슬레이트, 석영 기반 돌도 사용된다. 일반적인 색상은 흰색과 밝은 흙색이다. 이 용도로 사용되는 돌의 대부분은 이탈리아와 중국에서 생산된다.


독일에서 슬레이트 타일로 덮인 이 구조물 전체

3. 1. 건축용

수세기 동안 건물 건설에 치수석재가 사용되었다. 오늘날에는 비용 때문에 고체 돌 블록 대신 석재 베니어가 사용된다. 이 법원은 오하이오주 베레아에서 채석된 치수석재로 지어졌다.


치수석재는 건축 및 교통 관련 용도로 사용된다. 건축 구성 요소에는 장식적인 성격의 뒷면에 부착된 석재의 비 내력 외장인 ''베니어''와 벽면(주로 외부)을 위한 석재의 정사각형 블록(종종 벽돌 크기)인 ''애슐러''가 있다. 다른 형태로는 계단 디딤판, 문턱 및 코핑(때로는 직사각형이 아님)에 사용되는 직사각형 블록이 있다. 보행자가 많이 다니는 곳에는 주로 호닝 처리나 샌드블라스팅과 같은 연마 마감 처리를 한다. 사용되는 돌은 대부분 석회암이지만, 석영 기반 돌(사암), 대리석, 화강암도 사용된다.

''지붕 슬레이트''는 얇게 쪼개진 섕글 크기의 슬레이트 조각으로, 가장 영구적인 지붕 형태를 형성한다. 슬레이트는 조리대 및 바닥 타일로도 사용된다. 교통 관련 돌로는 연석(차량) 및 판석(보행자)이 있다. ''연석''은 거리나 고속도로를 따라 보도와 경계의 무결성을 유지하는 데 사용되는 얇은 돌 슬래브이다. ''판석''은 얕고 자연스럽게 불규칙한 가장자리의 돌 슬래브로, 때로는 직사각형 모양으로 제재되어 포장(주로 보행자용)으로 사용된다. 연석에는 주로 화강암이 사용되며, 판석에는 주로 석영 기반 돌(사암 또는 석영암)이 사용된다.[6]

거친 치수석(또는 분쇄석)을 사용하는 판석과 유사한 다른 용도로는 건식 석조와 립랩이 있으며, 일반적으로 채석된 상태 그대로 사용되거나, 때로는 더 작게 부수어(해머 사용) 사용하기도 한다.

이러한 용도에 사용되는 돌은 특정 속성을 가지거나 표준 사양을 충족해야 한다. 미국 재료 시험 협회(ASTM)는 화강암, 대리석, 석회암, 석영 기반 치수석재(C616), 슬레이트(C629), 트래버틴(C1527), 사문암(C1526)에 대한 사양을 제공한다.[7][8][9]

3. 2. 조경용

조경용 치수석재는 다양한 색상과 패턴을 가지는데, 이는 광물 입자, 내포물, 맥 등과 같은 지질 현상 때문에 생긴다. 옥, 마노, 재스퍼 등도 조경용으로 쓰이기도 한다.

3. 3. 기념물용

돌 기념물에는 묘비, 묘지 표지 또는 묘소가 포함된다. 갱쏘로 크고 깊은(최대 약 3.05m 너비 및 약 15.24cm 깊이 이상) 슬래브로 절단한 후, 더 작은 톱이나 단두대(화강암을 깨뜨리고 기념물에서 흔히 볼 수 있는 거친 가장자리를 만듦)가 기념물의 모양을 만든다. 앞면과 뒷면은 일반적으로 광택 처리된다. 개별 기념물은 수공구와 샌드블라스팅 장비를 사용하여 조각, 성형 및 추가 정의된다.

기념물에 사용되는 돌은 일반적으로 화강암이며, 때로는 대리석(군사 묘지와 같은 경우)이며, 드물게 다른 종류의 돌이 사용된다. 화강암과 석영은 모두 우수한 내구성을 보여주는데, 특히 비가 자연적으로 산성이기 때문이다. (이는 대기 중에 존재하는 이산화탄소의 자연적인 결과로, 강우 시 약한 탄산 용액을 생성한다. 강우의 추가 산성화는 인위적 배출로 인한 황 및 질소 산화물에서 발생한다.)[5] 석회암과 사암은 19세기 기념물에 일반적으로 선택되었지만, 산성 강우에 의한 산성 취약성 탄산염의 용해로 인한 빠른 침식률로 인해 더 이상 널리 사용되지 않는다.

화강암의 가장 일반적인 기념물 색상은 회색, 검정색 및 마호가니이며, 대리석의 경우 흰색이 가장 인기가 있다. 오늘날 북미에서 사용되는 돌의 대부분은 인도와 중국과 같은 국가에서 수입된다. 이는 조지아와 퀘벡과 같은 전통적인 북미 기념물 중심지를 위축시켰다.

4. 가공 및 마감

화성암, 변성암, 퇴적암 등 다양한 암석이 구조재 및 장식용 치수석재로 사용된다. 주로 화강암, 석회암, 대리석, 트래버틴, 석영 기반 석재(사암, 규암), 점판암 등이 사용된다.[3] 치수석재는 다양한 마감 방법을 통해 여러 가지 효과를 낼 수 있다.

돌(주로 화강암) 조리대와 욕실 세면대는 마감된 돌 슬래브를 사용하며, 보통 광택 처리되지만 호닝이나 샌드블라스팅 같은 다른 마감 처리가 적용되기도 한다. 미국 내 산업 표준 두께는 약 7.62cm 에서 약 2.54cm이다. 슬래브는 마감 처리 후 미세 균열과 표면 결함을 메우기 위해 수지로 밀봉된다. 2008년 화강암 조리대에서 라돈 방출 우려가 제기되었으나, 국립 안전 위원회는 실내 공기 중 라돈의 주요 원인이 주거지 주변 토양과 암석(69%), 실외 공기와 수자원(28%)이며, 건축 자재(화강암 조리대 포함)는 2.5%에 불과하다고 밝혔다.[5]

타일은 얇은 모듈형 돌 단위로, 대부분 광택 마감 처리되지만 호닝 등 다른 마감 처리도 늘어나는 추세다. 거의 모든 돌 타일은 자동화된 라인에서 동일한 크기, 마감, 허용 오차로 대량 생산된다. 타일용 돌은 주로 대리석, 화강암이며, 때로는 석회암, 슬레이트, 석영 기반 돌이 사용되기도 한다.

돌 묘비에는 묘비가 포함된다. 묘비용 돌은 주로 화강암, 때로는 대리석이 사용되며, 화강암과 석영은 모두 내구성이 우수하다.

건축 및 교통 관련 소규모 응용 분야로는 ''베니어'', ''애슐러'' 등이 있다. 계단 디딤판, 문턱, 코핑 등에 사용되는 직사각형 블록도 있다. ''지붕 슬레이트''는 얇게 쪼개진 슬레이트 조각으로, 가장 영구적인 지붕 형태를 만든다. 슬레이트는 조리대와 바닥 타일로도 사용된다. 교통 관련 돌로는 연석(차량)과 판석(보행자)이 있다.

4. 1. 마감 종류

치수석재에는 다양한 건축 및 미적 효과를 위해 여러 마감 방법이 적용될 수 있다. 주요 마감 방법은 다음과 같다.

  • 연마 마감: 표면에 높은 광택을 내고 입사광을 강하게 반사시켜 거의 거울처럼 보이게 한다.
  • 호닝 마감: 부드럽고 새틴과 같은 무반사 표면을 제공하며, "달걀 껍질"과 같은 질감을 낸다.
  • 브러시 해머 마감: 하운즈투스 패턴과 유사하며, 다양한 거칠기를 가진 충격 도구를 사용해 거칠지만 균일한 패턴을 만든다.
  • 샌드 블라스트 마감: 고속으로 모래나 금속 입자를 돌 표면에 분사하여 불규칙한 구멍이 있는 표면을 만든다.
  • 열 마감: 고온의 불꽃을 사용하여 쪼개진 면에서 반사가 거의 없는 질감을 생성한다. 철 함량이 높은 석재의 경우, 광물 구성에 따라 색상이 변할 수 있다.[4]
  • 브러시 마감: 회전하는 헤드에 뻣뻣한 금속이나 플라스틱 브러시를 부착하여 부드럽고 물결 모양의 마감을 만든다.
  • 다이아몬드 톱질: 다이아몬드 톱으로 톱질하여 마감한다.
  • 거친 톱질: 갱 톱(또는 프레임 톱) 공정으로 나타나는 표면 마감이다.
  • 부시 해머드: 질감이 있는 금속 또는 복합 헤드로 돌 표면을 두드려 질감을 만드는 기계적 공정으로, 질감은 미세한 것부터 거친 것까지 다양하다.[28]

5. 생산 및 유통

치수석재는 전 세계적으로 다양한 국가에서 생산 및 유통된다. 주요 생산국 외에도 각 국가별 생산량과 수요 변화, 시장 경쟁 상황 등이 치수석재 산업의 중요한 측면을 이룬다. 특히, 세라믹 타일 시장의 변화와 유사하게, 치수석재 시장에서도 브라질, 중국, 인도 등 신흥 생산국들의 부상이 두드러진다.[14]

5. 1. 세계 생산 현황

이탈리아 카라라의 대리석 채석장


핀란드 타이바살로의 화강암 채석장


치수석재의 주요 생산국으로는 브라질, 중국, 인도, 이탈리아, 스페인 등이 있으며, 각 국가의 연간 생산량은 9백만 톤에서 2,200만 톤 이상이다. 포르투갈은 매년 3백만 톤의 치수석재를 생산한다.[10]

미국 지질조사소(USGS)에 따르면, 2007년 미국의 치수석재 생산량은 139만 톤으로 2.75억달러의 가치를 지녔으며, 이는 2006년의 133만 톤(수정)으로 2.65억달러의 가치를 지닌 것에 비해 증가한 수치이다. 이 중 화강암 생산량은 2007년에 45만 3,000톤으로 1.06억달러의 가치를, 2006년에는 42만 8,000톤으로 1.05억달러의 가치를 기록했으며, 석회석은 2007년에 49만 3,000톤으로 9,330만 달러의 가치를, 2006년에는 55만 9,000톤으로 9610만달러의 가치를 기록했다. 미국은 세계적으로 중간 수준의 치수석재 생산국이며, 포르투갈은 연간 미국보다 두 배 많은 치수석재를 생산한다.[11][12]

구분2006년2007년2008년
DSAN (가공) 화강암 세계 수요 지수227247249
DSAN (가공) 대리석 세계 수요 지수200248272



DSAN (가공) 화강암 세계 수요 지수는 2006년 227, 2007년 247, 2008년 249였으며, (가공) 대리석 세계 수요 지수는 2006년 200, 2007년 248, 2008년 272였다.[13] DSAN (가공) 화강암 수요 지수는 2000~2008년 기간 동안 연평균 12% 성장했으며, 2000~2007년 기간 동안 연평균 14%, 2000~2006년 기간 동안 연평균 15% 성장했다. DSAN (가공) 대리석 수요 지수는 2000~2008년 기간 동안 연평균 13.5% 성장했으며, 2000~2007년 기간 동안 연평균 14.0%, 2000~2006년 기간 동안 연평균 12.5% 성장했다. 이 지수는 화강암에 대한 세계 수요가 2006년부터 뚜렷하게 약화되었고, 대리석에 대한 세계 수요는 2007년부터 2008년까지만 약화되었음을 보여준다. 2008년의 다른 DSAN 지수는 2000~2008년의 성장이 2000~2007년의 성장보다 감소했음을 나타낸다.[14]

DSAN 미국 세라믹 타일 수요 지수는 2000~2007년 기간 동안 연평균 4.8% 감소했으며, 2000~2006년 기간 동안 연평균 5.0% 성장했다. "전통적인" 주요 세라믹 타일 공급업체인 이탈리아와 스페인은 새로운 진입국인 브라질과 중국에 시장을 잃고 있다. 브라질, 중국, 인도의 공급 증가로 치수석재에서도 같은 현상이 발생하고 있다.[14]

2008년, 중국의 화강암 조리대 및 대리석 타일 수출은 2007년에 비해 증가한 반면, 이탈리아와 스페인의 수출은 증가하지 않았다(위의 세계 수요 참조).

6. 친환경 건축과 지속 가능성

1990년대 초부터 친환경 건축 개념이 주목받기 시작하면서, 치수 석재는 지속 가능한 건축 자재로 각광받고 있다. 1980년대 이후 에너지 가격 상승과 에너지 절약 필요성이 대두되면서 미국 그린 빌딩 위원회(USGBC)가 설립되었고, 건물 등급 시스템인 LEED가 개발되었다.

건축물에 사용된 대리석 외장재


치수 석재는 생산 과정에서 에너지 소비가 적고, 대기 및 수질 오염 발생이 적으며, 천연 자원이기 때문에 강철, 콘크리트, 유리, 라미네이트 플라스틱, 합성/인공 석재, 복합 재료 등 다른 건축 자재보다 친환경적이다. 또한, 산업 광물 중 가장 지속 가능한 자원 중 하나로, 건축 제품의 지속 가능성에 대한 ASTM 체크리스트 기준에서 매우 좋은 평가를 받는다. 가공 과정에서 유해 물질이 사용되지 않고, 온실 가스 직접 배출이 없으며, 발생하는 먼지가 제어되고, 사용된 물은 거의 완전히 재활용된다. 수명이 길어 여러 세대 동안 지속될 수 있다는 장점도 있다.[18]

그러나 치수 석재의 지속 가능성은 몇 가지 제약 조건에 영향을 받는다. 채석장은 먼지, 소음, 수질 오염을 발생시킬 수 있지만, 이는 적절한 관리를 통해 해결 가능하다. 채석 폐기물 처리 시에는 조경 복원이 필요할 수 있다.[19]

치수 석재는 다음과 같은 방법으로 재활용 및 재사용이 가능하다:

  • 구조물 해체 시 100% 재사용[14]
  • 새로운 건설에 사용
  • 포장재 또는 골재로 활용
  • 환경에 미치는 영향이 적은 석재 세척 방법 사용 (예: 대리석과 석회암의 검은색 석고 껍질 제거에 황산염 환원 박테리아 이용)


번호가 매겨진 치수 블록을 보여주는 프라하 카를교의 재건축


아테네의 파르테논 신전은 2004년 올림픽 이전에 대대적인 재건축을 거쳤다.


오래된 석조 건물의 경우, 다음과 같은 보수 및 복원 작업이 필요할 수 있다:

  • 안전하지 않은 상태 검사[21]
  • 건물 벽 누수 검사[22]
  • 모르타르 복원 (줄눈 보수)[23]
  • 석재 강화재 적용[24]
  • 훼손된 석재 조각 교체

6. 1. 친환경 건축 자재로서의 장점

1990년대 초부터 친환경 건축 개념이 주목받기 시작했다. 1980년대 이후 에너지 가격 상승과 에너지 절약 필요성이 대두되면서, 1993년 미국 그린 빌딩 위원회(USGBC)가 설립되었고, 이 위원회는 건물 등급 시스템인 LEED를 개발했다. 치수 석재는 강철, 콘크리트 등 다른 건축 자재에 비해 에너지 효율성이 높고, 대기 및 수질 오염 발생이 적다는 장점을 지닌다.[15] [16] 또한, 합성/인공 석재 제품과 비교해도 완전히 자연적인 제품이라는 점에서 친환경적이다.

LEED 요구 사항 중 하나는 친환경 건물에 사용되는 치수 석재가 건물 반경 약 804.67km 이내에서 채석되어야 한다는 것이다. 이는 국내 치수 석재에 이점을 제공한다.

구조물 해체 시 치수 석재는 100% 재사용이 가능하다.[14] 새로운 건설에 사용하거나, 포장재 또는 골재로 활용할 수 있다. 또한, 환경에 미치는 영향이 적은 석재 세척 방법도 개발 및 사용되고 있다.

천연 석재 협의회(Natural Stone Council)는 치수 석재를 이용한 친환경 건축에 대한 정보와 수명 주기 재고 데이터를 제공한다.[17] 여기에는 에너지, 물, 기타 투입물 및 가공 배출량, 모범 사례 연구 등이 포함된다. 또한, 열섬 효과를 줄이기 위해 밝은 색상의 치수 석재를 사용하고, 치수 석재의 열 질량을 이용하여 실내 온도를 조절하는 등 LEED 점수에 기여할 수 있는 방법을 제시한다.

전과정 평가는 제품의 전체 수명 주기 동안 환경 성능 지표를 추정하고 비교하는 방법이다. ASTM에는 건축 자재/제품(E1991)에 대한 지침이 있으며, 이는 데이터 품질과 데이터 할당을 다루어 환경적 의사 결정의 주관성을 최소화하는 방법을 보여준다.[25]

자연석 위원회(NSC)는 전과정 평가에 사용될 전과정 인벤토리 데이터를 보유하고 있다. 예를 들어, 화강암 채석의 지구 온난화 잠재력은 이산화탄소 환산량 100kg, 화강암 가공은 500kg이며, 석회석 채석은 20kg, 석회석 가공은 80kg이다.[17]

자연석 위원회는 또한 네 가지 최적 관행을 제시했다.[17]

  • 물 소비, 처리 및 재사용: 먼지 감소, 슬러지 관리, 물 재활용 극대화
  • 현장 유지 관리 및 채석장 폐쇄: 먼지, 소음, 진동 최소화, 작업장 청결 유지
  • 고형 폐기물 관리: 표토, 손상된 석재, 슬러지, 폐유, 금속 스크랩 등 관리
  • 제품 운송: 효율적인 운송, 중앙 집중식 화물 관리, 소규모 적재물 통합, 적절한 트럭 선택, 적재물 균형 및 고정, 지속 가능한 포장재 사용

6. 2. 지속 가능한 개발 및 활용

친환경 건축 개념은 1990년대 초 이전부터 지지를 받아왔다. 1980년대 이후 건물 난방 및 냉방 시 에너지 가격 상승과 에너지 절약의 필요성은 건축, 건설 및 토목 공학 산업에서 관련 설계 문제가 중요함을 의미했다. 이는 1993년 미국 그린 빌딩 위원회(USGBC) 설립으로 이어졌고, USGBC는 건물 등급 시스템인 LEED를 개발했다. 교육 기관들은 새로운 건물이 친환경적이 되도록 요구하고 있으며, 일부 관할 구역에서는 친환경 건축을 장려하는 규칙을 가지고 있다.[15] [16] 이러한 목표를 가지고 건축할 때, 치수 석재는 강철, 콘크리트, 유리, 라미네이트 플라스틱보다 장점을 가진다. 치수 석재는 완전히 자연적인 제품이며, 합성/인공 석재 제품과 복합 및 우주 시대 재료보다도 장점이 있다.

LEED 요구 사항 중 하나는 친환경 건물에 사용되는 치수 석재가 건설 중인 건물 반경 500마일(804.7km) 이내에서 채석되어야 함을 규정한다. 이는 국내 치수 석재에 명확한 이점을 제공한다.

구조물을 해체할 때 치수 석재는 100% 재사용이 가능하며 새로운 건설을 위해 회수하거나, 포장재로 사용하거나, 골재로 사용할 수 있도록 파쇄할 수 있다. 또한 대리석과 석회암에 형성되는 검은색 석고 껍질에 황산염 환원 박테리아를 적용하여 기화시키고 껍질을 분해하여 쉽게 제거하는 등, 개발 중이거나 이미 사용 중인 환경에 미치는 영향이 적은 석재 세척 방법도 있다. [14]

천연 석재 협의회는 각 주요 치수 석재에 대한 수명 주기 재고 데이터를 포함하여 치수 석재를 이용한 친환경 건축에 대한 정보 라이브러리를 보유하고 있으며, 여기에는 에너지, 물, 기타 투입물 및 가공 배출량과 일부 모범 사례 연구가 제공된다. 또한 열섬 효과를 줄이기 위해 밝은 색상의 치수 석재를 사용하고, 치수 석재의 열 질량을 사용하여 실내 주변 공기 온도를 조절하여 에너지 효율을 높이며, 특히 치수 석재를 매립지에 보내는 대신 재사용하는 등 치수 석재가 LEED 점수에 기여할 수 있는 방법을 보여주었다.[17]

치수석재는 모든 대륙의 모든 토지를 덮고 있는 자연 암반에서 분리하여 만들어지기 때문에 산업 광물 중 가장 지속 가능한 자원 중 하나이다. 치수석재는 건축 제품의 지속 가능성에 대한 ASTM 체크리스트 기준에서 매우 좋은 평가를 받는다. 가공에 유해 물질이 사용되지 않고, 가공 중 온실 가스 직접 배출이 없으며, 발생하는 먼지가 제어되고, 사용된 물은 거의 완전히 재활용되며(OSHA/MSHA 규정), 영구적인 자원(사실상 인간의 시간 척도에서는 고갈되지 않음)이기 때문이다. 사용된 치수석재는 여러 세대, 심지어 수 세기 동안 지속될 수 있으므로 치수석재 제조업체는 제품 재활용 프로그램을 필요로 하지 않았다.[18] 그러나 이러한 지속 가능성에 대한 실질적인 자격과 제약이 있다. 채석장은 먼지, 소음 및 약간의 수질 오염을 발생시키지만, 이는 큰 어려움 없이 해결할 수 있다. 채석 폐기물을 인접한 토지에 일시적으로 또는 영구적으로 배치하는 경우 조경을 복원해야 할 수도 있다.[19]

치수석재 재활용은 구조물 해체 시, 목재 재활용 및 콘크리트 형태의 건설 골재 재활용과 함께 발생할 수 있다. 재활용될 가능성이 가장 높은 재료는 콘크리트이며, 이는 가장 많은 양의 재활용 건설 재료를 나타낸다. 치수석재를 사용하는 구조물은 그리 많지 않으며, 그 중에서도 보존할 가치가 있는 치수석재를 가진 구조물은 더욱 적다. 석재 재활용은 일반적으로 지역 해체 활동을 감시하여 해체 예정인 석재를 포함한 주택, 건물, 교각 및 기타 치수석재 구조물을 찾는 전문가가 수행한다. 특히 소중하게 여겨지는 것은 여전히 끌 자국이 남아 있는 오래된 손으로 조각된 석재 조각, 더 이상 채석되지 않거나 다른 색상이나 모양으로 채석된 지역 석재이다. 회수된 석재에 대한 전국적 또는 지역적 거래는 없으므로, 회수된 석재가 빠르게 판매되고 재사용되지 않을 수 있으므로 대규모 저장 야드가 필요하다. 재활용된 치수석재는 개조 중인 오래된 석조 건물(훼손된 석재 조각 교체용), 벽난로 선반, 벤치, 베니어 또는 조경(예: 옹벽)에 사용된다.

석재 재활용 및 석재 재사용과 관련된 것은 석조 건물의 해체 및 재건축이다. 건물은 석재 블록 단위로 해체되며 각 블록의 위치와 방향이 주의 깊게 기록된다. 배치된 모든 지붕 슬레이트와 내부 석재는 동일한 방식으로 목록화되고 이동된다. 블록, 슬레이트 및 사용된 기타 석재가 새 위치로 옮겨진 후, 원래 위치와 방식대로 다시 배치하여 건물을 재조립한다. 이것은 일반적으로 매우 비싸고 드물지만 역사 보존 측면에서 가치가 있다.

치수석재는 건물을 포함하여, 대로변을 따라 있는 화려한 석조 벽, 아치, 계단 및 난간과 같은 것도 개조 및 재사용될수 있다. 때로는 수리 후 건물의 오래된 내부가 그대로 유지되기도 한다. 때로는 오래된 건물이 철거되어 껍데기나 외관만 남기고 내부 공간을 재구성하고 현대화하기도 한다. 석재 작업도 일반적으로 주의가 필요하다.[20]

오래된 석재 작업은 청소 또는 샌드 블라스팅만 필요할 수 있지만 더 많은 것이 필요할 수도 있다. 먼저, 건물 외부(외관)의 안전하지 않은 상태를 검사해야 한다.[21] 다음으로, 건물 벽의 누수를 검사해야 한다.[22] 가장 필요한 것은 모르타르 복원(줄눈 보수), 오래된 석재에 강화재 적용, 또는 수리가 불가능할 정도로 훼손된 석재 조각 교체이다. 줄눈 보수는 석재 단위 사이의 이음새 외부 부분에서 기존 손상된 모르타르를 제거하고 오래된 모르타르와 모양이 일치하는 새로운 모르타르로 교체하는 것이다.[23] 강화재는 풍화 작용으로 제거된 석재 입자 사이의 원래 자연 결합을 재확립한다.[24] 훼손된 석재 조각은 원래 석재와 가능한 한 일치하는 석재 조각으로 교체한다. 외부 치수석재는 시간이 지남에 따라 풍화 작용에 노출된 후 색상이 변경되는 경우가 많다. 예를 들어, 인디애나 석회암은 황갈색에서 매력적인 밝은 노란색으로 풍화된다. 내부 치수석재도 시간이 지남에 따라 색조가 약간 변경될 수 있다. 두 경우 모두, 원래 채석장에서조차 정확한 일치를 찾을 수 없을 수 있다. 석재는 동일한 채석장 내에서도 위치에 따라 모양이 변경되는 경우가 많다. 치수석재 개조자가 정말 운이 좋다면, 원래 건축업자가 미래를 위해 예비 석재 조각을 따로 보관해 두었을 것이다.

모든 경제 부문과 마찬가지로 건설 산업의 자재 및 서비스 구매는 원자재 현장 선택, 채취, 절단, 마감 또는 가공/제조, 운송 및 소매에 이르기까지 전체 공정 체인을 생성한다. 이러한 모든 활동은 에너지 및 원자재 사용 또는 생물체나 지구 표면(무기물)에 영향을 미치는 대기, 토지 또는 물로의 배출 측면에서 상당한 상류(부지 외) 환경 영향을 미친다. 전과정 평가는 제품, 건물 조립품 또는 전체 건물의 전체 수명 주기 동안 다양한 환경 성능 지표(예: 지구 온난화, 산성화 잠재력, 독성, 오존층 파괴 잠재력)를 추정하고 비교하는 방법이다. 따라서 이는 개별 제품 특성에 대한 규정된 조치보다는 제품을 평가하고 비교하는 포괄적인 수단을 제공한다.

ASTM에는 관련 표준이 있으며, 특히 환경적 전과정 평가에서 환경적 의사 결정을 종종 훼손하고 혼란시키는 주관성을 최소화하는 방법을 보여주는 건축 자재/제품(E1991)에 대한 지침이 있다. 특히 이 가이드는 데이터의 할당(다중 입력 및 출력에 대해)뿐만 아니라 데이터 품질(완전성, 신뢰성, 정확성 및 신뢰성 등)을 다루는 의도된 목적에 적합한 데이터가 필요한 인벤토리 분석 단계를 설명한다. 결과는 해석에서 대체 건축 제품의 차이점을 통계적으로 유의하게 비교할 수 있도록 공통 기준에 따라야 한다.[25]

자연석 위원회(NSC)는 전과정 평가에 사용할 일부 전과정 인벤토리 데이터를 의뢰했다. 전과정 평가를 수행하는 노력의 거의 90%는 신뢰할 수 있는 데이터를 확보하는 데 관련되어 있다. 예를 들어, NSC는 화강암 채석의 지구 온난화 잠재력이 이산화탄소 환산량 100kg이고 화강암 가공의 경우 500kg(동일 단위)이며 석회석 채석의 지구 온난화 잠재력은 이산화탄소 환산량 20kg이고 석회석 가공의 경우 80kg(동일 단위)이라는 데이터를 가지고 있다. 에너지 및 물 사용 데이터에는 치수석 채석장에서의 표토 제거, 에너지 및 연료의 상류 생산, 완제품 치수석 또는 슬래브 포장 및 운송, 스크랩 석재를 보관 또는 재생으로 옮기는 것, 먼지 및 폐수 포집 및 처리에 이르기까지 모든 것이 포함된다. 그런 다음 데이터는 영향 범주(즉, 공기 변화, 물 변화)에 배치되고 다른 항목과 비교하여 항목이 미치는 영향에 따라 특성화되며, 그런 다음 영향 범주는 서로 상대적 중요성을 표시하도록 가중치가 할당된다.[17]

자연석 위원회는 또한 네 가지 최적 관행을 의뢰했다.

  • 치수석 추출 및 가공 시 물 소비, 처리 및 재사용: 먼지 감소, 슬러지 관리 및 물 재활용 극대화
  • 현장 유지 관리 및 채석장 폐쇄: 채석장 폐쇄 시 표면 복원을 돕는 먼지, 소음, 진동을 최소화하고 작업을 깨끗하고 깔끔하게 유지
  • 고형 폐기물 관리: 표토, 제품으로 판매할 수 없는 손상된 석재, 폐수에서 침전된 슬러지, 사용했거나 유출된 석유 제품 또는 금속 스크랩
  • 제품 운송: 화물 관리를 중앙 집중화하고, 소규모 적재물을 통합하고, 적절한 트럭을 선택하고, 적재물의 균형을 맞추고 고정하고, 지속 가능한 재료로 포장
[17]

7. 석재 선택 및 유지 관리

치수석재는 다양한 색상과 패턴을 가지며, 마감 처리에 따라 그 외관이 달라진다. 수천 가지의 패턴은 광물 입자, 내포물, 맥, 공동 충전물, 소포, 줄무늬와 같은 지질 현상에 의해 생성된다.[5] 옥, 마노, 재스퍼 등도 치수석재로 선택될 수 있다.

용도에 따라, 조리대나 세면대에는 주로 화강암이 사용되지만 대리석, 석회암, 슬레이트가 사용되기도 한다. 타일은 얇은 모듈형 석재 단위로, 대리석이 주로 사용되지만 화강암, 석회암, 슬레이트, 석영 기반 석재도 사용된다. 묘비와 같은 석재 기념물에는 주로 화강암이 사용되며, 때로는 대리석이 사용되기도 한다. 건물 및 교통 관련 용도로는 애슐러, 계단 디딤판, 문턱, 코핑, 지붕 슬레이트, 연석, 판석 등이 있으며, 사용되는 돌은 주로 석회암이지만 석영 기반 돌, 대리석, 화강암 등이 사용될 수 있다.

이러한 치수석재는 미국 재료 시험 협회(ASTM)의 표준 사양을 충족해야 한다.[7][8][9]

7. 1. 석재 선택 시 고려 사항

치수석재 선택은 석재의 색상과 외관, 그리고 석재가 주변 환경과 어떻게 조화를 이루는지 고려하는 것부터 시작한다. 수백 가지가 넘는 다양한 색상과 패턴의 석재 외에도, 각 석재는 마감 처리에 따라 색상과 외관이 크게 달라질 수 있다.[26] 연마된 마감 처리는 색상을 강조하고 패턴을 더욱 선명하게 만들며, 더 거친 마감 처리(예: 호닝, 열처리)는 색상을 밝게 하고 패턴을 더 은은하게 만든다.

석재의 색상과 패턴을 선택하는 것 외에도, 의도된 사용에 적합한 특성을 고려해야 한다. 조리대나 세면대에 사용되는 석재는 비흡수성이어야 하며, 얼룩에 강하고, 열과 충격에 강해야 한다. 타일에 사용되는 석재는 엎질러진 액체에 의한 얼룩을 방지하기 위해 실링해야 한다. 바닥, 포장, 또는 보행자나 차량의 통행이 잦은 표면에 사용되는 석재는 부시해머드나 열처리 등 미끄럼 방지를 위해 반마모성 마감 처리를 해야 한다. 광택이 나는 연마 마감은 미끄러울 수 있다. 대부분의 판석 표면은 자연적으로 미끄럼 방지 기능이 있을 정도로 거칠다.[26]

7. 2. 유지 관리 방법

치수석재는 청소 및 유지 관리에 특별한 방법이 필요하다. 연마된 석재 마감에는 연마성 세제를 사용하면 광택이 닳아 없어지므로 사용해서는 안 된다. 대리석이나 석회암에는 산성 세제를 사용할 수 없는데, 마감 처리를 제거(용해)하기 때문이다. 질감이 있는 마감 처리(열처리, 부시해머드)는 약간의 연마성 세제로 처리할 수 있지만 표백제나 산성 세제(대리석 또는 석회암의 경우)는 사용할 수 없다.

얼룩도 고려해야 할 사항인데, 얼룩은 유기물(음식, 기름, 또는 오일) 또는 금속(철, 구리)일 수 있다. 얼룩은 도포제 방법과 같은 특별한 제거 기술이 필요하다. 고대 건물(중세 및 르네상스 시대)의 석재를 청소하는 새로운 방법이 유럽에서 개발되었는데, 황을 환원하는 박테리아를 사용하여 이러한 건물에 형성되는 검은색 석고 함유 껍질에 작용하여 황을 분산되는 가스로 변환함으로써 껍질을 파괴하는 동시에 그 아래 석재에 노화로 인한 녹청을 남긴다.[27]

참조

[1] 서적 Standard Terminology Relating to Dimension Stone ASTM 2008
[2] 웹사이트 jet piercing drill http://encyclopedia2[...]
[3] 서적 C119-06 Standard Terminology Relating to Dimension Stone ASTM 2007
[4] 서적 C119-06 Standard Terminology Relating to Dimension Stone ASTM 2007
[5] 서적 E2121-08 Standard Practice for Installing Radon Mitigation Systems in Existing Low-Rise Residential Buildings ASTM 2008
[6] 간행물 Dimension Stone AIME-Society of Mining Engineers 2005
[7] 서적 C615-03 Standard Specification for Granite Dimension Stone ASTM 2007
[8] 서적 C503-05 Standard Specification for Marble Dimension Stone ASTM 2007
[9] 서적 C568-03 Standard Specification for Limestone Dimension Stone ASTM 2007
[10] 웹사이트 World Rocks http://worldrocks.co[...] 2014-04-12
[11] PDF http://minerals.usgs[...] 2022-03
[12] PDF http://minerals.usgs[...] 2022-03
[13] 블로그 Basics Mines Update http://basicsmines-u[...] 2014-04-12
[14] 웹사이트 Dimension Stone Advocate News-Outlook Reexamined 2008 No. 30 November 2008 http://www.basicsmin[...] 2009-03-18
[15] 웹사이트 Albemarle examines cost, benefits of green buildings http://cvilletomorro[...] Charlottesville Tomorrow 2007-05-03
[16] 웹사이트 Washington State Law Mandates Green Building https://web.archive.[...] RenewableEnergyAccess 2007-02-10
[17] 웹사이트 Natural Stone Council http://naturalstonec[...]
[18] 서적 E2129-05 Standard Practice for Data Collection for Sustainability Assessment of Building Products ASTM 2008
[19] 서적 Structural Geology Prentice-Hall 1954
[20] 서적 C1496-01 Standard Guide for Assessment and Maintenance of Exterior Dimension Stone Masonry Walls and Facades ASTM 2007
[21] 서적 Standard Practice for Periodic Inspection of Building Facades for Unsafe Conditions ASTM 2008
[22] 서적 Standard Guide for Evaluating Water Leakage of Building Walls ASTM 2008
[23] 서적 E2260-03 Standard Guide for Repointing (Tuckpointing) Historic Masonry ASTM 2008
[24] 서적 Standard Guide for Selection and Use of Stone Consolidants ASTM 2008
[25] 서적 E1991-05 Standard Guide for Environmental Life Cycle Assessment (LCA) of Building Materials/Products ASTM 2008
[26] 서적 C1528-02 Standard Guide for Selection of Dimension Stone for Exterior Use ASTM 2007
[27] 서적 C1515-01 Standard Guide for Cleaning of Exterior Dimension Stone, Vertical and Horizontal Surfaces, New or Existing ASTM 2007
[28] 문서 Glossary of Stone Industry Terms Marble Institute of America


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