개념 한 쪽
석재는 압축에는 강하고 인장에는 약한 취성 재료다. 화학 성분에 따른 내산성과 생성 과정에 따른 암석 분류, 그리고 용도 매칭이 물음의 삼각축이다.
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주성분은 탄산석회입니다. 석질이 치밀하고 연마하면 아름다운 광택이 나 실내 장식용으로 많이 쓰이지만, 내화성이 낮고 풍화되기 쉬워 실외용으로는 적합하지 않습니다.
출제기준 단원 「석재의 종류 및 특성」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 화강암 특성 옳고 그름 판정 | 1 | 화강암의 내화성·가공성·용도 적합성 여부 판단 |
| 석재 성질·구성 비교 옳고 그름 판정 | 1 | 석재의 화학성분·내산성·내마모성·구성광물 관련 진위 |
| 석재와 용도 연결 오류 찾기 | 1 | 석재 종류와 사용처 연결에서 잘못된 항목 고르기 |
석재의 화학적 성질은 주성분이 정한다. 규산분을 많이 포함한 화강암 등은 화학적으로 안정해 내구성과 내산성이 크지만, 석회분을 포함한 석회암 등은 산과 반응해 쉽게 용해되므로 내산성이 작다. 석재는 대기 중 탄산가스나 산성비에 의해 서서히 침식되는 것도 일반적인 노화 현상이다. 화성암은 결정 구조가 치밀해 내마모성이 크므로 그 반대 서술은 옳지 않다.
기계적 성질의 대원칙은 압축 강·인장 약이다. 석재는 압축강도가 크고 내구성이 우수하지만 인장강도가 낮은 취성 재료여서, 구조재로 쓸 때는 주로 압축력을 받는 부재로 한정한다. 경도가 높아 가공이 곤란하고 인성·내충격성도 약점이며, 비중이 클수록 강도와 내구성이 좋은 경향이 있다.
암석의 생성 과정 분류도 빠짐없이 나온다. 화강암은 마그마가 지중 깊은 곳에서 천천히 식어 만들어진 심성암이고, 사암은 모래가 쌓여 굳은 퇴적암, 점판암은 점토가 변질된 변성암, 응회암은 화산재가 쌓인 것으로 생성 환경이 서로 다르다. 화강암은 단단하고 내구성이 커 외장재로 적합하지만 광물별 팽창률 차이로 화재 시 파괴되기 쉬워 내화도가 높지 않고, 단단해 휨을 받는 부재에는 부적당하다.
석재별 용도 매칭이 마지막 축이다. 대리석은 주성분이 탄산석회로 연마하면 아름다운 광택이 나 석질이 치밀해 실내 장식용으로 많이 쓰이지만, 내화성이 낮고 풍화되기 쉬워 실외용으로는 적합하지 않다. 트래버틴은 대리석의 일종으로 다공질에 황갈색 반문이 있고 갈면 광택이 나 우아한 실내 장식에 쓰인다. 화산암은 다공질이라 흡수율이 높고 내마모성이 낮아 바닥재로는 가장 부적합하며, 점판암은 층리를 이용해 지붕석판으로 쓰인다.
암석별 쓰임도 함께 나온다. 규산질 사암은 이산화규소가 많아 강도와 내구성이 크지만 단단해 가공이 어렵다. 안산암은 회색에서 담홍색을 띠는 화산암이고, 흑록색의 치밀한 암석은 반려암이다. 응회암은 화산재가 굳은 암석으로 경도가 낮아 구조재로 부적합하고 단열재나 경량골재 원료로 쓴다. 대리석은 석회암이 변성된 암석이라 석영질이 아니다. 화강암은 고온을 받으면 폭발적으로 파괴되어 내화재로 쓰기 어렵다. 포도벽돌은 점토에 구슬 모양의 포도알을 섞어 만든 다공성 벽돌이다.
출제 패턴은 ① 석재의 화학적 성질에서 적당치 않은 것(석회분 석재의 내산성이 크다), ② 화강암의 틀린 기술(내화재로 사용된다), ③ 석재의 장점과 거리가 먼 것(가공성이 좋다), ④ 실내 장식용 석재(대리석)와 그 주성분(탄산석회), ⑤ 생성 과정이 다른 암석(심성암인 화강암), ⑥ 바닥재로 부적합한 석재(화산암), ⑦ 다공질 황갈색 반문의 대리석 일종(트래버틴)이다. 「누르면 강하고 당기면 약하며, 석회분은 산에 녹는다」가 풀이의 열쇠다.
⑤ 암석 구분 — 안산암을 흑록색 치밀암으로, 반려암을 회색 화산암으로 바꾼 선지가 오답이다. ⑥ 대리석 — 대리석을 석영질 암석으로 적은 선지가 오답이다. ⑦ 내화 — 화강암을 내화재로 적합하다고 한 선지가 오답이다.
화강암에 대한 기술 중 틀린 것은 ?
정답 ③ · 화강암에 대한 설명 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 화강암은 석영, 장석, 운모 등 여러 광물로 구성되어 있는데 화재 시 각 조암 광물의 팽창계수가 달라 균열과 파괴가 일어나며 내화재로 사용하기에 부적합하다.
화강암은 내화도가 높지 않아 내화재로 사용하기 어렵다.
석재에 관한 기술 중 옳지 않은 것은?
정답 ③ · 건축용 석재의 물리적 성질과 종류별 내구성에 대한 이해를 묻는 문제이다. 마그마가 냉각되어 형성된 화강암, 안산암 등의 화성암은 결정 조직이 치밀하고 단단하여 내마모성과 내구성이 매우 크다.
화성암은 결정 구조가 치밀하여 내마모성이 큰 편이므로, 내마모성이 작다고 한 것은 옳지 않다.
석재의 용도가 잘못 연결된 것은?
정답 ④ · 이 문제는 각종 암석의 역학적 성질과 그에 따른 주요 건축적 용도의 연결이 올바른지 묻고 있다. 응회암은 화산재가 퇴적되어 굳어진 다공질 암석으로 강도가 매우 낮고 흡수율이 높아 풍화에 취약하므로 하중을 지지하는 건축용 구조재로 사용할 수 없다.
응회암은 경도가 낮아 건축용 구조재로는 부적합하며, 주로 단열재나 경량골재로 쓰인다.
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