제135회 토목시공기술사 1교시 기출문제&참고답안

 

제135회 토목시공기술사 1교시 참고답안

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1. 건설사업관리(CM; Construction Management)

건설사업관리(CM)란 건설공사의 기획, 타당성 조사, 분석, 설계, 조달, 계약, 시공관리, 감리, 평가, 사후관리 등에 관한 관리 업무의 전부 또는 일부를 수행하는 것을 말합니다. 즉, 발주자를 대신하여 전문가 집단이 건설사업 전반을 통합 관리함으로써 **비용(Cost), 품질(Quality), 공기(Time)** 등 사업 목표를 효율적으로 달성하기 위한 전문적인 관리 기법입니다.

1) 주요 특징

• 전문성: 전문가가 발주자의 대리인 역할을 수행하여 프로젝트 관리의 전문성을 높입니다.
• 통합관리: 설계와 시공 등 분절된 업무를 통합적으로 관리하여 의사소통 오류를 줄이고 효율성을 극대화합니다.
• 사업목표 달성: 주어진 예산 내에서 공기 지연 없이 최상의 품질을 확보하는 것을 목표로 합니다.

2) 계약 방식의 종류

종류	내용
CM for Fee (순수형 CM)	건설사업관리자가 발주자의 대리인으로서 순수하게 관리 용역만 제공하고 정해진 보수(Fee)를 받는 방식입니다. 공사 결과에 대한 직접적인 책임은 지지 않습니다.
CM at Risk (책임형 CM)	건설사업관리자가 발주자와 협의한 공사비상한보증(GMP: Guaranteed Maximum Price) 내에서 공사를 완료할 책임을 지는 방식입니다. 시공까지 직접 담당하며, 공사비 절감 시 발주자와 이익을 공유하기도 합니다.

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2. 터널공사의 숏크리트(Shotcrete)

숏크리트는 시멘트, 골재, 물, 혼화재 등을 혼합한 모르타르 또는 콘크리트를 압축공기를 이용하여 고속으로 시공면에 분사하여 뿜어붙이는 콘크리트입니다. 터널 굴착 후 암반의 이완을 방지하고 조기에 지반을 안정시키는 핵심적인 1차 지보재로 사용됩니다.

1) 주요 기능

• 암반 이완 방지: 굴착 직후 신속하게 타설하여 암반의 초기 변위를 억제하고 이완 영역의 확대를 방지합니다.
• 아치(Arch) 형성: 암반과 일체화되어 얇은 아치 구조를 형성함으로써 지반의 하중을 지지합니다.
• 풍화 방지 및 방수: 굴착면을 피복하여 암반의 풍화를 막고, 지하수 용출을 억제하는 효과가 있습니다.

2) 시공 방식 비교

방식	특징
건식 (Dry Mix)	건조 상태의 재료를 압송하고 노즐 부분에서 물을 혼합하여 분사하는 방식으로, 장거리 압송이 가능하고 기계가 간단하나 분진 발생이 많습니다.
습식 (Wet Mix)	모든 재료가 미리 비벼진 굳지 않은 콘크리트를 압송하여 분사하는 방식으로, 품질이 균일하고 분진 발생이 적어 현재 가장 널리 사용됩니다.

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3. SASW(Spectral Analysis of Surface Waves)시험

SASW 시험은 지반이나 포장 구조물에 인위적인 충격(해머 타격 등)을 가하여 발생시킨 표면파(Surface Wave)의 전파 특성을 분석하여 대상 지반의 강성(전단파 속도)을 **비파괴적**으로 평가하는 현장 시험법입니다.

1) 시험 원리

표면파는 주파수에 따라 지반을 통과하는 깊이가 달라지는 **분산(Dispersion)** 특성을 가집니다. 낮은 주파수의 파(장파장)는 깊은 지반의 특성을, 높은 주파수의 파(단파장)는 얕은 지반의 특성을 반영합니다. 두 수신기 사이를 지나는 표면파의 주파수별 위상속도를 측정하고, 이를 역해석하여 깊이에 따른 전단파 속도($V_S$) 주상도를 얻어 지반의 강성을 평가합니다.

2) 특징 및 활용

• 비파괴 시험: 시추공 없이 지표면에서 시험이 가능하여 경제적이고 신속합니다.
• 다양한 적용성: 도로 포장, 철도 노반, 연약지반 개량 효과 평가, 구조물 기초 하부 지반 평가 등 넓은 범위에 적용 가능합니다.
• 연속적인 주상도: 깊이에 따른 전단파 속도의 연속적인 분포를 얻을 수 있어 정밀한 지층 파악이 가능합니다.

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4. 교량 신축이음장치

신축이음장치는 온도 변화, 콘크리트의 크리프 및 건조수축, 활하중 등에 의해 발생하는 교량 상부구조의 신축 및 이동을 원활하게 수용하고, 차량이 안전하고 부드럽게 통과할 수 있도록 교량 상판 끝단 사이에 설치하는 장치입니다.

1) 주요 기능

• 신축 변위 수용: 교량 상부구조의 신축을 원활하게 하여 부재에 과도한 2차 응력이 발생하는 것을 방지합니다.
• 주행성 확보: 상판 사이의 간격을 연결하여 차량이 충격 없이 통과할 수 있도록 합니다.
• 방수 기능: 우수나 제설용 염화물이 하부 구조로 누수되는 것을 방지하여 교량의 내구성을 확보합니다.

2) 종류별 특징

종류	특징
핑거 조인트 (Finger Joint)	빗살 모양의 강재 핑거가 서로 맞물리는 구조로, 신축량이 큰 장대교량에 주로 사용되며 내구성이 우수합니다.
모듈러 조인트 (Modular Joint)	여러 개의 지지보(Support Bar)와 실(Seal)로 구성되어 매우 큰 신축량을 수용할 수 있으며, 주행성과 방수성이 뛰어납니다.
레일 조인트 (Rail Joint)	강재 레일과 고무 실(Seal)로 구성되며, 중소 규모의 신축량에 적용되고 시공이 비교적 간단합니다.

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5. 저영향개발(LID; Low Impact Development)

저영향개발(LID)은 개발로 인해 변화되는 지역의 물 순환(침투, 저류, 증발산 등)에 미치는 영향을 최소화하여, 개발 이전의 자연 상태에 가깝게 유지하기 위한 토지이용 계획 및 공학 기술을 의미합니다. 빗물을 발생원에서 직접 분산시켜 관리하는 것이 핵심 개념입니다.

1) 주요 목적

• 도시 홍수 예방: 빗물의 표면 유출량을 줄여 하수 시스템의 부담을 경감시키고 도시 침수를 예방합니다.
• 수질 개선: 빗물이 토양에 침투하면서 자연적으로 정화되어 비점오염원 관리에 기여합니다.
• 건강한 물 순환 체계 구축: 지하수 함양을 촉진하고 도시 열섬 현상을 완화합니다.

2) 주요 적용 기술

• 침투 기술: 투수성 포장, 침투 도랑, 침투 트렌치 등
• 저류 기술: 식생 저류지, 옥상 녹화, 빗물 저금통 등
• 식생 기술: 식생 체류지(Bio-retention), 식생 수로(Bio-swale) 등

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6. 여수로 감세공의 형식별 특징

여수로(Spillway)는 댐의 저수량이 홍수위 이상일 때 안전하게 하류로 방류시키기 위한 시설이며, 감세공(Energy Dissipator)은 여수로를 통해 방류되는 물의 높은 운동 에너지를 감소시켜 하류 하천의 세굴 및 구조물 손상을 방지하는 구조물입니다.

1) 형식별 특징

형식	특징	주요 적용 조건
도수식 감세공 (Stilling Basin)	여수로 하류에 수조(Basin)를 만들어 도수(Hydraulic Jump) 현상을 인공적으로 발생시켜 에너지를 감세시키는 가장 일반적인 형식입니다.	- 하류 수심 조건이 도수 발생에 적합한 경우 - 기초 지반이 양호한 경우
수평 분류식 감세공 (Flip Bucket)	수로 끝부분을 상향 만곡시켜 방류수를 공중으로 도약(스키점프)시킨 후, 수면과 충돌시키거나 공기와의 마찰을 통해 에너지를 감세시킵니다.	- 하류 하상이 단단한 암반으로 구성되어 세굴에 강한 경우 - 하류 수위가 낮아 도수 발생이 어려운 경우
충격형 감세공 (Baffle Block Type)	흐르는 물의 통로에 배플(Baffle Block)이나 돌출부를 설치하여 물을 부딪치게 함으로써 에너지를 감쇠시킵니다.	- 유량이 비교적 적고 유속이 빠르지 않은 소규모 구조물에 적용됩니다.

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7. BIM의 정보표현수준 중 BIL 50

BIM(Building Information Modeling)은 3차원 모델을 기반으로 건설 프로젝트의 전 생애주기에 걸쳐 모든 정보를 통합 관리하는 기술입니다. BIL(BIM Information Level)은 BIM 데이터의 상세 수준과 정보의 완성도를 정의하는 체계로, 프로젝트 단계별로 요구되는 정보의 수준을 규정합니다.

1) BIL 50의 정의

BIL 50은 BIM 정보표현수준 체계에서 **'준공(As-Built)' 단계를 의미합니다.** 이 단계의 BIM 모델은 다음과 같은 특징을 가집니다.

• 실제 시공 정보 반영: 현장에서 실제 시공된 내용(변경사항 포함)을 측량 등을 통해 검증하고, 이를 모델에 정확하게 반영합니다.
• 유지관리 정보 통합: 시설물의 유지관리에 필요한 정보(예: 장비 사양, 부품 교체 주기, 보증서, 매뉴얼 등)를 객체에 통합하여 관리합니다.
• 최종 성과품: 발주처에 제출되는 최종 BIM 성과품으로, 향후 시설물 유지관리 및 운영(FM) 단계의 기초 데이터베이스로 활용됩니다.

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8. 터널 공용 중 환기방식 종류

터널 내부는 차량 배기가스와 분진으로 공기가 오염되고, 화재 시에는 고온의 유독가스가 발생하여 운전자의 안전을 위협할 수 있습니다. 따라서 터널 내부의 오염물질 농도를 허용치 이하로 유지하고 화재 시 안전한 대피 환경을 확보하기 위해 적절한 **환기 시스템**이 필수적입니다.

1) 환기방식 종류

방식	특징	주요 적용 터널
자연 환기	별도의 기계 장치 없이, 차량 주행에 따른 교통풍과 터널 입출구의 기압차를 이용하는 방식입니다.	교통량이 적고 길이가 짧은 터널 (약 500m 미만)
종방향 환기 (제트팬 방식)	터널 천장에 제트팬(Jet Fan)을 설치하여 터널 축 방향으로 강한 기류를 만들어 오염물질을 한쪽 방향으로 밀어내는 방식입니다.	가장 널리 쓰이는 방식으로, 중·장대 터널에 적용
반횡류식 환기	환기용 덕트를 통해 터널 내로 깨끗한 공기를 공급하고, 오염된 공기는 교통 환기력으로 배출구로 밀어내는 방식입니다.	장대하고 교통량이 많은 터널
횡류식 환기	송풍 덕트와 배풍 덕트를 모두 설치하여 터널의 일정 구간마다 깨끗한 공기를 공급하고 오염된 공기를 동시에 배출하는 가장 이상적인 방식입니다.	해저터널 등 매우 중요한 장대터널 (설치비, 유지관리비 고가)

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9. 하천을 횡단하는 라멘(Rahmen)형 교량의 여유고

라멘(Rahmen) 교량은 상부구조(거더)와 하부구조(교각)를 강결로 연결하여 일체화시킨 구조 형식입니다. 여유고(Freeboard)란 계획홍수위(HWL)로부터 교량 하부 구조물 최하단까지의 수직 높이로, 홍수 시 유수 흐름의 안전을 확보하기 위한 공간입니다.

1) 여유고 확보 목적

• 유수 소통 확보: 홍수 시 불어난 수위에도 불구하고 물의 흐름이 교량에 의해 방해받지 않도록 합니다.
• 유송잡물 통과: 홍수 시 떠내려오는 나무, 부유물 등이 교량에 걸리지 않도록 안전 공간을 확보합니다.
• 선박 운항 안전: 선박이 통행하는 하천의 경우, 안전한 운항 높이를 보장합니다.

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10. 항만준설의 유보율

항만준설은 선박의 안전한 항해 및 접안을 위해 항로, 박지 등의 수심을 계획된 깊이까지 파내는 공사입니다. 유보율(Overdredging Allowance)은 준설 시공 시 발생하는 불확실성(측량 오차, 시공 오차, 재퇴적 등)에 대비하여, 계획된 준설 깊이(계획준설심도)보다 추가로 더 파도록 허용하는 깊이, 즉 **여굴 허용치**를 의미합니다.

1) 유보율 설정 목적

• 측량 및 시공 오차 흡수: 수심 측량 및 준설 장비 제어 시 발생할 수 있는 오차를 감안합니다.
• 준설 후 퇴적 고려: 준설 직후 발생하는 부유물의 재퇴적 현상을 감안하여 최소 수심을 확보합니다.
• 공사 품질 확보: 발주자가 요구하는 최소 수심을 확실하게 보장하기 위함입니다.

유보율은 일반적으로 토사 지반의 경우 0.5m, 암반 지반의 경우 0.3m 내외로 적용하며, 이는 공사비에 포함되지 않지만 계획 수심 미달 시 재준설을 방지하기 위해 반드시 필요한 개념입니다.

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11. 부잔교

부잔교(Floating Pier / Pontoon)는 부력을 가진 상자 형태의 구조물(폰툰)을 수면에 띄우고, 이를 서로 연결하여 교량이나 잔교로 사용하는 구조물입니다. 육지와는 도교(연결교)로 연결되며, 조수간만의 차가 큰 해안이나 수심이 깊은 곳에서 수위 변동에 관계없이 일정한 높이를 유지할 수 있는 장점이 있습니다.

1) 주요 특징

• 수위 변동 대응: 조위 변화에 따라 상하로 움직이므로, 선박의 승선 및 하역 작업이 용이합니다.
• 수심 및 지반 조건 자유로움: 수심이 깊거나 해저 지반이 연약하여 고정식 잔교 설치가 어려운 곳에 유리합니다.
• 이동 및 재설치 가능: 필요에 따라 위치를 이동시키거나 재설치가 가능합니다.

2) 주요 용도

• 계류시설: 요트, 보트 등을 계류하는 마리나 시설
• 여객 승하선 시설: 페리 터미널, 유람선 선착장
• 임시 구조물: 공사용 가교, 해상 작업대, 비상용 교량 등

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12. 건설사업정보화(CALS; Continuous Acquisition & Life-cycle Support)

건설CALS는 건설사업의 기획, 조사, 설계, 시공, 유지관리, 해체에 이르는 **전 생애주기(Life-cycle)** 동안 발생하는 모든 정보를 디지털화하고, 관련 주체들이 네트워크를 통해 공유하며 활용하는 통합 정보 시스템을 말합니다.

1) 주요 목표

• 정보의 통합 및 공유: 발주청, 설계사, 시공사 등 다양한 사업 주체 간의 정보를 실시간으로 공유하여 중복 업무를 줄이고 의사결정의 신속성을 높입니다.
• 업무 자동화 및 효율화: 설계도면, 내역서, 공정표 등 각종 건설 문서를 표준화된 디지털 형식으로 관리하여 업무 생산성을 향상시킵니다.
• 투명성 증대: 사업의 모든 정보가 투명하게 관리되어 행정의 신뢰도를 높이고 부실 공사를 방지합니다.
• 비용 절감 및 품질 향상: 정보의 효율적 활용을 통해 사업비를 절감하고, 시설물의 품질 및 안전성을 높입니다.

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13. 에코 콘크리트(Eco-Concrete)

에코 콘크리트(Eco-Concrete)는 환경 부하 저감을 목표로 개발된 친환경 콘크리트로, 자원 재활용, 환경 정화, 생태계 보전 등의 개념을 포함합니다.

1) 주요 개념 및 특징

1. 자원 재활용 (Recycle):
   • 혼화재 사용: 시멘트 제조 시 다량의 CO₂가 배출되므로, 시멘트 사용량의 일부를 화력발전소 부산물인 **플라이애시(Fly Ash)**나 제철소 부산물인 **고로슬래그(Slag)** 등으로 대체하여 환경 부하를 줄입니다.
   • 순환골재 사용: 폐콘크리트를 파쇄하여 만든 순환골재를 사용하여 천연골재 채취로 인한 환경 파괴를 줄입니다.
2. 환경 정화 (Purification):
   • 광촉매 등을 활용하여 콘크리트 표면에서 대기 중의 질소산화물(NOx) 등 오염물질을 분해하는 기능을 갖습니다.
   • 다공성 구조를 이용하여 수질을 정화하는 기능도 포함됩니다.
3. 생태계 보전 (Ecosystem):
   • 하천 호안 등에 적용 시, 식물이 뿌리내리고 생장할 수 있는 식생 콘크리트나 어류의 서식처가 되는 어소(魚巢) 블록 등이 이에 해당합니다.