지대석은 성벽 축조에 사용되는 기초 돌로, 하중을 지반에 넓게 전달하여 높은 지지력을 제공한다. 성벽의 안정성을 위해 적절한 뒤채움 방식이 중요하며, 내부 토압을 줄이는 역할을 한다. 이 글에서는 지대석의 정의와 설치방법, 뒤채움이 중요한 이유와 성벽의 구조적 안정에 대해서 알아보도록 한다.
지대석 정의
지대석이란 성벽을 축조해 올리기 위한 성벽의 하단에 사용한 규격이 크고 두께가 상대적으로 얇은 기초 돌을 말한다. 지대석은 성곽뿐만 아니라 건물이나 담장 등에도 널리 활용되었다. 성벽의 지대석은 축성지역의 기초지반을 잘 다진 다음에 그 위에 축조할 성돌의 하중을 잘 받고자 설치하였다. 지대석의 형태는 두께보다 넓이가 넓은 형태가 일반적이다. 즉 지반에 접하는 면적이 넓은 부재여서 상부의 하중을 지반에 넓게 전달하게 되어 높은 지지력을 갖는 역할을 한다. 그러나 지반이 단단한 곳은 지대석만을 마련하고 별다른 기초방식이 없이 축성이 이루어진 성벽도 많이 보인다. 그러나 일반적인 성곽에서는 잡석 등을 다진 다음 지대석을 설치하고, 축성하는 것이 일반적인 형식이다.
지대석의 설치 방법
지대석은 상부하중을 지반에 전달하는 매개체 부재로 깬돌을 사용하는 경우와 잘 가공된 부재를 사용하는 등 다양한 지대석 형태가 보인다. 성벽의 지대석은 대개 넓적하고 규격이 큰 부재를 성벽의 외벽 면보다 바깥은 나오게 나란히 설치하였다. 중요한 성문의 월단의 지대석은 잘 가공된 형식의 부재를 사용하였는데 이는 상부에 축조된 무사석 등 석축형식과 관련이 많다. 그러나 모든 성곽의 축조에 지대석을 마련한 것은 아니다. 특히 지반이 단단하거나 지반이 암반인 경우에는 굳이 지대석을 마련하지 않는 경우도 많았다. 잘 남은 지대석을 통하여 볼 때, 지대석은 하부 성돌 면보다 10~20cm 정도 내밀어 설치한 경우가 많이 보인다. 지대석의 일부가 지면에 노출되게 설치되는 경우가 많으나, 일부는 지형 여건상 지대석이 지하에 묻히게 한 예도 많다. 성벽의 상부하중은 높이에 따라 차이를 보이기는 하나 일반적으로 단위면적당 10~20톤 내외가 일반적이다. 이러한 하중을 잘 받치기 위해 지반을 단단히 하여야 하는데, 일반 토사층은 지반의 조건에 따라 2~3척 내외로 파낸 깬돌이나 판축으로 잘 다진 다음 그 위에 지대석을 놓고 성돌을 소요높이에 이르도록 쌓는다. 그 외 저습지에는 별도로 잡석층을 소요높이까지 두껍게 조성한 다음 지대석을 놓아 축조하는 형식이고, 풍화암이나 별도로 지지력의 어려움이 없는 경우에는 층따내기를 한 다음 지대석을 별도로 마련하지 않고 올리는 경우도 많다.
뒤채움
성벽축조에 사용되는 성돌은 규격이 크고 가공된 부재를 사용하거나, 깬돌을 사용한 성벽에서도 이와 준하는 방식으로 축조한다. 성벽의 내부에 채우는 석재는 별도로 가공하지 않는 채움재를 사용하여 성벽으로 축조한다. 그러나 성벽의 속채움재는 성벽구조의 안정성에 중요한 역할을 하므로 아무부재나 막 사용하여서는 안된다. 속채움재는 성벽의 내부 토압을 줄이고, 성돌 내부에서 서로 물려쌓아 성벽의 구조적 안정을 이루도록 해야 한다. 성벽의 내부에 채우는 부재가 어떠한 재료와 형식으로 뒤채움이 되었느냐에 따라 성벽의 변형이나 붕괴의 주 원인인 토압에 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 가장 바람직한 성벽은 면석과 뒤채움 석재를 동시에 축조하면서 면서과 뒤채움 석재의 규격이 서로 유사한 크기의 면석과 내부 채움재가 서로 철저하게 물리게 축조함이 중요하다. 그리고 그 성벽 상부에 점토를 일정두께 이상 잘 다져 강수시에 침수로 인해 속 채움된 석재사이로 흙이 유입되지 않게 하여, 토압이 크게 작용하지 않도록 함이 중요하다. 그러나 일부 성곽은 외부에 축조되는 성돌은 규격이 큰 석재를 사용하고 내부에는 석재를 극히 일부만 뒷채움 함으로써 강우 시에 침수되어 배수되는 역할만 한 경우가 있고, 또한 일부 성벽은 흙과 돌을 혼합된 형태로 채운 형식도 보인다.
구조적 안정
성벽은 구조적으로 안정되기 위해서 기울기, 성돌의 크기와 성돌 간의 맞댄면의 축조방식, 그리고 성돌 내부의 뒤채움방식에 따라 영향을 받는다. 특히 성벽의 붕괴원인 중에 대부분은 내부토압의 증가로 인한 배부름 현상이 대부분이다. 이는 내부의 속채움 형식과 큰 관련성을 갖는다 하겠다. 성벽 내부로 비록 우수가 유입된다 하더라도 뒤채움이 석재로 된 공극을 통하여 적절히 배수됨으로써 수중가압이 크게 작용하지 않도록 함이 중요하다. 실제로 시험결과 내부에 석재로만 된 구조와 토석으로 된 구조의 내부토압은 큰 차이를 보이고 있다. 또한 장마나 강수 시에 상부에서 유입된 물이 내부 토압의 증가의 주요 원인이 되어 성벽은 배부름 현상과 붕괴되는 원인이 되고 있다. 그 외에 성벽내부가 외부로 경사진 암반층인 경우, 뒤채움 한 부재가 토압으로 작용하여 붕괴된 예도 많다. 이러한 구조의 뒤채움은 내부 암반을 층따기 하여 내부 채움석재가 외부로 밀리지 않게 시공함이 중요하다. 지금까지 지대석의 정의, 설치방법, 뒤채움, 구조적 안정에 대해 알아보았다.