같은 화강암인데 강도는 15배 차이, 방파제 돌은 암종보다 풍화 상태가 가릅니다
경남 창원 욕망산 속에는 약 2,800만~3,000만㎥의 모암 석재가 묻혀 있습니다. 2026년 2월 대한경제 현장 르포에 따르면 이 산에서 발파한 돌은 부산신항과 진해신항 개발에 공급돼요.
산 하나를 통째로 돌로 바꾸는 규모라면 가장 먼저 따지는 것이 "이 돌이 화강암이냐 안산암이냐"일 것 같지만, 연구 자료가 가리키는 방향은 조금 다릅니다. 문경의 한 화강암 산지에서 시추한 코어를 풍화 등급별로 시험했더니, 같은 화강암 안에서 압축강도가 110~1,695kg/cm²(약 11~166MPa)까지 벌어졌어요. 약 15배 차이입니다.
이 시리즈에서 먼저 비교해 볼 세 암종은 화강암, 편마암, 안산암입니다. 이번 글은 세 암종의 성격을 국내외 연구로 견주어 보고, 암종 이름보다 먼저 봐야 할 것이 무엇인지 짚어보는 2편이에요.
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| 풍화 상태가 다른 두 화강암 덩어리 |
암종 이름보다 먼저 보는 것, 풍화 상태
암석학회지(1994)에 실린 문경 담홍색 화강암 연구는 암반 시추코어를 풍화암, 연암, 보통암, 경암으로 나눠 물성을 쟀습니다. 비중은 2.37~2.64, 흡수율은 0.27~1.87%, 공극률은 0.70~4.38%였고, 압축강도는 풍화가 약한 쪽일수록 크게 올랐어요. 풍화가 깊어질수록 공극률과 물을 머금는 능력이 함께 커진다는 점도 확인됐습니다.
익산 미륵사지 석탑의 화강암을 조사한 보존과학회지(2008) 연구도 같은 흐름입니다. 신선한 암석에서 풍화가 진행된 단계로 갈수록 흡수율이 단계적으로 높아졌고, 시료의 흡수율은 0.20~1.68%였습니다.
두 연구는 석재 산지와 석탑을 대상으로 했으니 방파제 사석에 그대로 옮길 수는 없습니다. 그래도 "화강암이니까 안전하다"는 말이 풍화 상태를 확인하기 전에는 성립하지 않는다는 점은 분명하게 보여줘요. 방파제의 돌은 매일 젖었다 마르고 파도를 맞으니, 풍화가 진행된 돌이 먼저 약해질 가능성이 큽니다.
세 암종의 성격은 이렇게 다릅니다
화강암, 균질해 보여도 상태 편차가 큽니다
한국지반공학회지(1998)의 연구는 화강암 풍화토의 전단 특성이 방향에 따라 달라지지 않는 등방적 성격을 보였고, 이를 모암의 비방향적 성격 때문이라고 설명합니다. 화강암은 어느 방향으로 힘을 받아도 거동이 비슷한 암석이라는 뜻이에요. 방향성이 약한 것은 장점이지만, 풍화 등급에 따른 편차는 따로 확인해야 합니다.
바닷물과 만나는 자리에서는 이야기가 더 복잡해집니다. 한국문화유산보존과학회 학술지에 실린 일본 히로시마 마애불 연구는 내구성이 강한 편인 흑운모화강암도 바닷물이 닿는 경계 부근에서는 염(NaCl)이 결정화하면서 표면이 벗겨진다고 보고했습니다. 박락은 바닷물 경계면 위쪽의 공기에 드러난 부분에 몰렸고, 경계면의 표면 물성이 특히 취약했어요. 파도와 물보라가 번갈아 닿는 피복석의 자리와 겹쳐 읽을 수 있는 결과입니다.
수치로 감을 잡을 만한 사례도 있습니다. 스코틀랜드의 한 화강암 채석장이 2018년 시험값으로 낸 피복석 제품자료에는 입자밀도 2.62~2.63Mg/㎥, 흡수율 0.3%, 압축강도 158MPa(각 10개 평균)가 적혀 있습니다. 같은 자료의 각주는 흡수율이 0.5%를 넘으면 황산마그네슘 안정성과 동결융해 시험을 추가로 해야 한다고 밝혀요.
편마암, 방향이 있는 돌
편마암은 엽리라고 부르는 줄무늬 구조가 발달해 방향마다 성질이 다릅니다. 터널과 지하공간(2000)에 실린 화강편마암 연구는 비교적 단단한 경암인데도 편마구조의 각도에 따라 파괴강도가 뚜렷하게 달라졌고, 전단강도시험을 빼면 대체로 60도에서 가장 낮았다고 정리했어요. 대한지질공학회지(1991)의 청양 호상편마암 연구도 엽리 경사에 따라 점하중강도와 압축강도의 관계가 달라져서, 이방성이 뚜렷한 암석에는 일반적인 환산비를 그대로 쓰지 말고 압축강도 시험을 병행하라고 권합니다.
같은 산지 안의 편차도 큽니다. 한국지질자원연구원 연구진의 2004년 논문은 문경 화강암질편마암, 포천 화강암, 문경 화강암의 시추코어를 비교했는데, 공극률과 흡수율의 측정값 분포는 문경 화강암질편마암이 가장 넓었다고 보고합니다. 강도도 변질 정도에 따라 달라졌어요.
유럽 피복석 규격(EN 13383)이 길이 대 두께의 비가 3을 넘는 돌의 비율을 시험 항목으로 두고 있는 것도 이 대목과 이어서 볼 수 있습니다. 엽리를 따라 쪼개지는 암석은 납작한 돌이 나올 가능성이 높아지는데, 규격이 그 형태를 가려내려는 취지로 읽혀요. 다만 이는 규격 구성에 대한 해석이고, 규격이 편마암을 직접 겨냥했다는 뜻은 아닙니다.
안산암, 풍화에는 강해도 시료 편차가 큽니다
한국암반공학회지(2011)는 사암과 안산암에 동결융해를 반복해서 풍화 특성을 비교했습니다. 사암의 탄성파속도는 32사이클 시점에 이미 5% 넘게 줄었지만, 안산암은 500사이클까지 거의 변하지 않다가 1,000사이클부터 5% 이상 줄었어요. 연구진은 안산암이 비교적 풍화에 강한 암석이라고 평가합니다.
그런데 이 연구의 안산암 시료는 밀도가 2.51g/㎤, 공극률이 7.08%, 압축강도가 120MPa였습니다. 안산암이라고 해서 비중이 높고 치밀하다고 단정하기는 어렵다는 이야기예요. 더 눈에 띄는 것은 시험편 사이의 편차입니다. 일부 시험편은 600사이클에 닿기 전에 탄성파속도가 급격히 줄었고, 중량 변화도 시험편마다 매우 불규칙했다고 해요.
번외, 현무암은 다공질 여부가 갈립니다
제주 같은 화산섬에서는 현무암이 사석 재료가 됩니다. 정철민 등(2002)의 연구는 국내에서 처음으로 북제주 다공질 현무암 사석을 대형삼축압축시험에 걸었고, 모암의 압축강도가 400kg/cm² 이상일 때 점착력 0.3kg/cm², 내부마찰각 36도를 권고했습니다. 터키 동부 지중해 연안의 현무암을 조사한 2015년 연구는 치밀한 현무암과 기공이 많은 현무암을 나눠 평가했고, 기공이 많고 변질된 층은 강도가 낮아 피복석으로 쓰지 말아야 한다고 결론 냈어요.
한눈에 보는 암종별 특성
| 구분 | 화강암 | 편마암 | 안산암 |
|---|---|---|---|
| 암석 분류 | 심성 화성암 | 변성암 | 화산 기원 화성암 |
| 조직의 성격 | 입자가 고르고 방향성이 약함 | 엽리가 발달해 방향성이 뚜렷함 | 시료에 따라 기공 정도가 다를 수 있음 |
| 연구에서 확인된 값 | 문경 코어: 비중 2.37~2.64, 흡수율 0.27~1.87%, 압축강도 110~1,695kg/cm² | 편마구조 각도에 따라 파괴강도가 달라지고 60도에서 가장 낮게 나온 사례 | 연구 시료: 밀도 2.51g/㎤, 공극률 7.08%, 압축강도 120MPa |
| 풍화·내구성에서 보인 특징 | 풍화가 깊을수록 공극률·흡수율 상승, 해수 경계부 표면 박락 | 같은 산지 안에서도 공극률·흡수율 분포가 넓음 | 동결융해 500사이클까지 탄성파속도 거의 불변, 중량 변화는 시험편마다 불규칙 |
| 확인 우선순위(글쓴이 정리) | 풍화 등급, 균열(절리) 간격 | 엽리 방향, 판상으로 쪼개지는 정도 | 기공과 변질 여부, 시험편 간 편차 |
표의 값은 각 연구가 다룬 시료의 결과일 뿐 암종의 대표값이 아닙니다. 같은 암종 안의 편차가 암종 사이의 차이만큼 크다는 것이 이 표의 요점이에요.
암종 다음에 보는 것, 절리와 발파
호주 표준 AS 2758.6-2008(피복석 규격 작성 지침, 현재는 개정판으로 대체 표시)의 목차는 피복석을 고르는 순서를 그대로 보여줍니다. 자원 조사 항목에는 암종과 광물 조성뿐 아니라 자원의 변동성, 결함 간격, 기존 채석장의 발파 손상, 접근성이 들어 있어요. 재료 요건에는 입도와 형상, 암반 결함, 마모 저항, 입자 밀도와 흡수율, 염 침식과 동결융해, 내구성 시험이 이어집니다. 암종은 이 긴 목록의 한 줄일 뿐입니다.
국내에도 같은 사정을 보여주는 사례가 있어요. 부산 신항만 매립용 채석장을 조사한 2003년 연구는 실제로 채석한 암석이 당초 설계와 다른 암질을 포함해 폐석이 많이 나오는 문제를 다뤘고, 절리 간격 조사와 슈미트해머 시험으로 암질을 구분했습니다. 분석 결과 절리 밀도가 높아 발파하면 직경 100mm 이하의 작은 필터사석이 많이 생긴다고 나왔어요. 큰 돌이 필요한 피복층에는 반가운 결과가 아닙니다.
암종 이름표가 말해주지 못하는 것
암종 이름은 출발점일 뿐 합격 기준이 되지 못합니다. 유럽 피복석 규격 EN 13383-1(2002년판)은 첫머리의 주석에서 이 규격의 요구사항이 사용 이력이 확립된 석재의 경험에 바탕을 둔다고 밝히고, 그런 이력이 없는 공급원은 주의해서 다루라고 적고 있습니다. 쌓인 현장 경험이 기준의 근거라는 이야기이고, 새로운 암종이나 재활용 석재에는 기준을 그대로 대입하기 어렵다는 한계도 함께 담겨 있는 셈이에요.
국내 사정도 비슷했어요. 정철민 등(2002)의 연구들에 따르면 국내 항만 설계에서 사석의 강도정수는 오랫동안 일본의 경험치를 인용해 왔고, 직접 시험한 것은 2001년 대형삼축압축시험이 처음이었습니다. 그 시험에서 제주 현무암 사석은 일본 자료가 제시한 값과 다른 기준값을 권고하게 됐어요. 외국 경험치를 빌려 쓴 값이 국내 암석에 그대로 맞는지는 시험을 해보기 전까지 알 수 없었다는 뜻입니다.
설계와 현장의 간극도 있습니다. 설계도서가 정한 암질과 실제 채석되는 암질이 다르면 폐석이 늘고 공급 일정이 흔들릴 수 있다는 것이 부산 신항만 채석장 연구가 보여준 사실입니다. 돌 수요가 큰 대형 항만 공사일수록 이 간극은 비용과 공기로 돌아와요.
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| 방파제 피복석 염 풍화 - 바닷물 경계에서 벗겨지는 화강암 |
다음 편에서 이어질 질문
이번 편은 암종 이름이 아니라 풍화 상태와 절리를 먼저 봐야 한다는 데서 멈춥니다. 그렇다면 그 상태를 어떤 숫자로 확인할까요? 밀도, 흡수율, 압축강도 같은 값을 어떤 기준으로 읽는지는 다음 편에서 이어서 살펴보겠습니다.
FAQ — 방파제 사석 암종에 대해 자주 묻는 질문
Q1. 방파제 사석으로는 어떤 암종이 가장 좋은가요? 암종 하나로 정하기는 어렵습니다. 같은 화강암 안에서도 풍화 등급에 따라 압축강도가 110~1,695kg/cm²까지 달라진 연구가 있고, 안산암 시료도 시험편마다 편차가 컸습니다. 풍화 상태, 균열 간격, 시험값을 함께 보고 판단해야 해요.
Q2. 같은 화강암인데 왜 강도가 그렇게 다른가요? 풍화가 진행될수록 공극률과 물을 머금는 능력이 커지고 압축강도는 떨어지기 때문입니다. 문경 화강암 시추코어 연구에서는 풍화암부터 경암까지 등급별로 강도가 크게 벌어졌습니다.
Q3. 편마암은 방파제 돌로 쓸 수 없나요? 쓸 수 없다고 단정할 근거는 없습니다. 다만 엽리 때문에 방향에 따라 강도가 달라지고 같은 산지 안에서도 물성 분포가 넓다는 연구가 있어서, 시험과 선별을 더 꼼꼼히 해야 하는 암종으로 볼 수 있습니다.
Q4. 현무암은 사석으로 어떤가요? 기공이 많은지 치밀한지에 따라 달라집니다. 터키의 연구는 기공이 많고 변질된 현무암층을 피복석으로 쓰지 말라고 결론 냈고, 국내에서는 다공질 현무암 사석의 강도정수를 직접 시험해 별도의 값을 권고한 연구가 있습니다.
Q5. 암종 말고 어떤 항목을 확인하나요? 유럽 피복석 규격은 입도와 형상(길이 대 두께의 비), 입자 밀도와 흡수율, 동결융해 저항 등을 시험 항목으로 둡니다. 국내에서도 석재 시험 항목으로 밀도·흡수율(KS F 2518)과 압축강도(KS F 2519)가 있고, 현장별 요구값은 설계도서와 시방서가 정해요.
참고 자료
- 대한경제, 「[르포] 산속에 뚫린 120m ‘거대 깔때기’… 부산신항 배후단지 ‘욕망산’ 가보니」 (2026.02.13, 다음 뉴스 게재)
- 암석학회지 제3권 3호, 「문경지역 담홍색 화강암 코아의 물리적 및 화학적 특성」 (1994)
- 양희제 외, 「익산 미륵사지석탑 화강암의 풍화에 의한 물리화학적 특성변화」, 보존과학회지 통권 23호 (2008.09)
- 권오순·정충기, 「풍화에 따른 풍화토의 특성 변화」, 한국지반공학회지 14권 5호 (1998.10)
- 이선명 외, 「일본 히로시마현 마애화령석지장의 해수 침수에 의한 풍화특성」, 보존과학회지 (게재 연도 확인 필요)
- 스코틀랜드 소재 화강암 채석업체 피복석 제품자료(Material Data Sheet, BS EN 13383-1 기준, 2018년 시험값)
- 최안식 외, 「화강편마암의 강도특성 실험 및 파괴메카니즘에 관한 연구」, 터널과 지하공간 10권 2호 (2000)
- 배대석 외, 「충남 청양군 운곡면 일원에 분포하는 편마암의 강도이방성 특성」, 지질공학 1권 1호 (1991)
- 박덕원(한국지질자원연구원), 「물성에 의한 석재의 품질도」 (2004.03)
- 강성승 외, 「동결융해시험에 의한 사암 및 안산암의 풍화특성 평가」, 터널과 지하공간 21권 2호 (2011.04)
- 정철민 외, 「대형삼축압축시험을 이용한 북제주현무암 사석재의 강도정수 및 전단거동」 (2002.04)
- 정철민·김종수, 「대형삼축압축시험을 이용한 사석의 전단 특성 분석」, 한국구조물진단학회 6권 2호 (2002.04)
- Özvan, A., Acar, İ.A., 「Evaluation of Availability of Delihalil Basalt Levels (Eastern Mediterranean) for Rubble Mound Breakwater」 (2015)
- EN 13383-1:2002, EN 13383-2 (Armourstone 규격 및 시험 방법)
- Standards Australia, AS 2758.6-2008 「Guidelines for the specification of armourstone」 (목차 기준)
- 부산 신항만 매립용 채석장 암질 구분 연구 (koreascience.or.kr 게재, 2003)
- 국토교통부, 「2026년 건설공사 품질시험 수수료」 (석재 KS F 2518, KS F 2519)
