제134회 토목시공기술사 1교시 기출문제&참고답안

 

제134회 토목시공기술사 1교시 참고답안

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1. 경제적 타당성분석 방법 중 비용편익분석

비용편익분석(Cost-Benefit Analysis)은 공공사업의 경제적 타당성을 평가하기 위해 사용되는 대표적인 분석 기법입니다. 사업 시행으로 인해 발생하는 **사회 전체적인 편익(Benefit)의 총 현재가치**와 **비용(Cost)의 총 현재가치**를 비교하여 사업의 효율성을 판단합니다.

1) 분석 방법

가장 대표적인 지표는 **편익비용비(B/C Ratio)**입니다.

B/C Ratio = (총 편익의 현재가치) / (총 비용의 현재가치)

2) 타당성 판단 기준

B/C Ratio	경제적 타당성 판단
B/C > 1	비용보다 편익이 크므로 **사업 타당성이 있음**
B/C = 1	비용과 편익이 같으므로 한계 사업 (보통 타당성 있는 것으로 간주)
B/C < 1	비용보다 편익이 작으므로 **사업 타당성이 없음**

이 외에도 순현재가치(NPV), 내부수익률(IRR) 등의 지표를 함께 사용하여 종합적으로 경제적 타당성을 평가합니다.

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2. 토공사에서 체적 환산 계수의 활용 용도

토공사에서 흙은 **자연상태(흐트러지지 않은 상태)**, **흐트러진 상태(굴착 후 운반 시)**, **다져진 상태(성토 후)**에 따라 부피가 계속 변합니다. **체적 환산 계수**는 이 세 가지 상태의 토량 관계를 나타내는 계수로, 정확한 토공량 산출 및 장비 조합, 공사비 산정을 위해 반드시 필요합니다.

1) 체적 환산 계수

L (토량변화율): 자연상태 토량을 기준으로 한 흐트러진 상태 토량의 비율 (L > 1)
C (토량변화율): 자연상태 토량을 기준으로 한 다져진 상태 토량의 비율 (C < 1)

2) 활용 용도

1. 토량 계산: 굴착량, 성토량, 운반량 등 공사에 필요한 정확한 토량을 산정합니다.
- 운반 토량(흐트러진 상태) = 자연상태 토량 × L
- 성토 소요량(자연상태) = 다져진 상태의 성토 체적 / C

2. 장비 선정 및 조합: 굴착 장비(백호, 도저)와 운반 장비(덤프트럭)의 용량 및 대수를 최적으로 조합하여 작업 효율을 극대화합니다.

3. 공사비 산정: 토취장 또는 사토장 계획 시 필요한 총 토량을 산정하여 운반비 등 공사비를 산출하는 기초 자료로 활용합니다.

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3. 연약지반의 계측

연약지반 계측은 성토 등 하중 재하 시 지반의 거동(침하, 수평변위, 간극수압 등)을 정량적으로 측정하고 분석하여 설계의 타당성을 검증하고, 시공 중 안정성을 확보하며, 향후 유지관리에 필요한 정보를 얻기 위한 과정입니다.

1) 계측의 목적

안정관리: 지반의 변위 속도, 간극수압 등을 측정하여 파괴 징후를 사전에 감지하고 공사의 안정성을 확보합니다.
설계 검증: 실제 지반 거동과 설계 시 예측값을 비교하여 설계의 타당성을 검증하고 필요시 공법을 수정합니다.
품질 및 공정관리: 압밀 종료 시점 등을 판단하여 공정 관리에 활용하고 품질을 확보합니다.

2) 주요 계측기 종류 및 목적

계측기	측정 항목	주요 목적
지표 침하판	지표면 침하량	총 침하량 및 침하 속도 관리
간극수압계	과잉 간극수압	압밀도 판정 및 안정 관리
지중 경사계	수평 변위	측방 유동에 의한 활동 파괴 검토
층별 침하계	깊이별 침하량	연약지반 심도별 압밀 진행 상태 파악

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4. 아스팔트 포장의 플러싱(Flushing)

플러싱(Flushing)은 **블리딩(Bleeding)**이라고도 하며, 아스팔트 포장 표면으로 과잉 아스팔트 바인더가 스며 올라와 표면이 번들거리고 끈적이게 되는 현상을 말합니다. 주로 여름철 고온에서 교통하중을 받아 발생합니다.

1) 발생 원인

재료 및 배합: 아스팔트 함량이 과다하거나 골재의 공극률이 낮은 경우 발생합니다.
시공 불량: 다짐이 과도하게 이루어져 공극이 감소한 경우 발생할 수 있습니다.
환경 및 교통: 여름철 고온으로 아스팔트 점도가 낮아지고, 중차량의 반복적인 통행으로 압밀이 발생하여 아스팔트가 표면으로 솟아오릅니다.

2) 문제점 및 대책

문제점:
- 미끄럼 저항성 감소: 노면이 미끄러워져 차량의 제동거리가 길어지고 수막현상이 발생하여 교통사고 위험이 증가합니다.
- 노면 변형: 소성변형(러팅 등)을 유발할 수 있습니다.

대책:
- 방지 대책: 적정 아스팔트 함량을 결정하고, 골재 입도 관리를 철저히 합니다.
- 처리 대책: 잔골재나 석분을 살포하여 미끄럼 저항성을 긴급히 회복시키거나, 절삭 후 덧씌우기 공법을 적용합니다.

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5. 관로의 수압시험

수압시험은 상수도, 하수도 등 관로 공사가 완료된 후, 관로의 이음부가 수밀하게 시공되었는지, 관체에 누수는 없는지, 그리고 규정된 압력에 견딜 수 있는지 여부를 확인하기 위해 실시하는 필수적인 시험입니다.

1) 시험 목적

관로의 누수 여부 확인 및 누수 지점 탐지
관 이음부의 수밀성 및 시공 적정성 검사
관로가 최대 사용 압력에 안전하게 견디는지 확인

2) 시험 방법

1. 시험 구간의 관로를 플러그 등으로 막고 물을 가득 채웁니다.
2. 관로 상부에 설치된 에어밸브 등을 통해 내부 공기를 완전히 제거합니다.
3. 펌프를 이용하여 규정된 시험 압력(보통 최대 사용수압의 1.5배)까지 서서히 가압합니다.
4. 규정된 시간(예: 1시간) 동안 압력을 유지하면서 압력 강하 여부를 측정합니다.
5. 압력 강하가 허용치를 초과하거나 외부에서 누수가 확인되면 불합격 처리하고 보수 후 재시험합니다.

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6. 사장교의 가설공법

사장교는 주탑에서 경사지게 뻗은 케이블로 거더(보강형)를 지지하는 교량 형식으로, 미관이 수려하고 장경간 시공이 가능합니다. 가설공법은 현장 여건과 교량 규모에 따라 다양하게 적용됩니다.

1) 종류별 특징

공법	특징
캔틸레버 공법 (FCM)	주탑을 중심으로 좌우 평형을 맞추며 한 블록(세그먼트)씩 순차적으로 가설해 나가는 **가장 일반적인 공법**입니다. 대형 크레인이나 이동식 가설 장비(Form Traveler)를 사용합니다.
대블록 가설 공법	지상에서 거더의 대형 블록을 제작한 후, 해상크레인(F/C)이나 다목적 인양기(Lifting Gantry) 등을 이용해 한 번에 들어 올려 가설하는 공법입니다. 해상 교량이나 공기 단축이 필요할 때 유리합니다.
압출 공법 (ILM)	교대 후방의 제작장에서 거더의 한 세그먼트씩 제작하여, 유압잭으로 밀어내면서 점진적으로 가설하는 공법입니다. 교각이 낮고 지형이 평탄한 곳에 적합합니다.
임시 지지(동바리) 공법	교량 하부에 임시 지지대(동바리)를 설치하고 그 위에서 거더를 조립하는 방식으로, 하천 폭이 좁고 수심이 얕은 곳에 적용됩니다.

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7. 커튼 그라우팅(Curtain Grouting)

커튼 그라우팅은 댐, 저수지, 터널 등 수리 구조물의 기초 암반에 존재하는 균열이나 틈새에 그라우트(시멘트 페이스트 등)를 주입하여 불투수성의 차수벽, 즉 **'커튼(Curtain)'**을 형성하는 공법입니다. 주된 목적은 구조물 하부 지반을 통과하는 누수(Seepage)를 차단하여 구조물의 안정성을 확보하고 양수량을 줄이는 것입니다.

1) 목적 및 기능

차수성 증대: 기초 암반의 투수성을 감소시켜 누수를 방지합니다.
기초 지반 안정: 누수로 인한 파이핑(Piping) 현상 및 기초 지반의 침식을 방지합니다.
양압력 감소: 구조물 기초에 작용하는 양압력(Uplift Pressure)을 저감시켜 안정성을 높입니다.

2) 시공 방법

일반적으로 댐 축을 따라 1~3열로 천공하며, 주입공을 단계적으로 깊게 굴착하면서 그라우트를 주입하는 **하향식(Stage-down)** 또는 공底까지 굴착 후 패커(Packer)를 이용해 하부에서부터 상부로 주입하는 **상향식(Stage-up)** 방법으로 시공합니다.

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8. 상치 콘크리트 타설

상치 콘크리트(Coping Concrete)는 구조물의 최상단에 마감 및 보호를 위해 타설하는 콘크리트를 말합니다. 주로 옹벽, 교대, 교각, 케이슨, 널말뚝 등의 상부에 설치되며, **'두부 정리 콘크리트'** 또는 **'캡 콘크리트(Cap Concrete)'**라고도 합니다.

1) 주요 목적

마감 및 미관 확보: 구조물 상단을 평활하게 마감하여 미관을 향상시킵니다.
부재 보호: 하부 구조물의 끝단을 보호하고 내구성을 증진시킵니다.
레벨 조정: 여러 개의 기초 말뚝이나 널말뚝의 높이를 일정하게 맞추고 하중을 균등하게 분배합니다.
후속 구조물 기초: 방호벽, 난간 등 후속 구조물을 설치하기 위한 기초 역할을 합니다.

2) 시공 시 유의사항

하부 구조물과의 일체성을 확보하기 위해 표면 처리(레이턴스 제거 등)를 철저히 해야 합니다.
정확한 레벨과 선형을 유지하기 위해 거푸집 설치 시 정밀한 측량이 필요합니다.
균열 방지를 위해 적절한 간격으로 신축이음을 설치하고 양생 관리를 철저히 해야 합니다.

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9. 숏크리트의 리바운드(Rebound) 최소화 방안

리바운드(Rebound)란 터널 등에서 숏크리트를 뿜어붙일 때, 시공면에 부착되지 못하고 튕겨 나오는 재료를 말합니다. 리바운드 발생은 재료 손실로 인한 비경제성, 작업 효율 저하, 품질 불균일, 분진 증가 등 여러 문제점을 야기하므로 최소화해야 합니다.

1) 리바운드 발생 원인

시공 요인: 분사 거리나 각도가 부적절하거나, 공기 압력이 과도할 경우
재료/배합 요인: 단위수량이 너무 적거나, 골재 입자가 너무 클 경우
지반 요인: 시공면이 평활하지 못하거나 용수가 많을 경우

2) 최소화 방안

구분	최소화 방안
시공 관리	- 분사 노즐은 시공면과 **직각**을 유지하고, 거리는 **1.0 ~ 1.5m**를 유지합니다. - 공기 압력은 적정 수준으로 조절합니다. - 숙련된 노즐맨을 배치합니다.
재료/배합 관리	- 단위수량, 단위시멘트량을 적절히 조절하여 점성을 확보합니다. - 강섬유 등 보강섬유나 급결제를 적정량 사용합니다. - 최대 골재 치수를 15mm 이하로 관리합니다.
기타	- 뿜어붙이기 전 부석 제거 및 면 정리를 철저히 합니다. - 리바운드된 재료는 절대 재사용하지 않습니다.

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10. 콘크리트 배합강도

배합강도(f_cr)는 콘크리트 배합을 설계할 때 목표로 하는 강도로, 재료의 계량 오차나 시공 과정에서 발생할 수 있는 품질 변동을 고려하여 **설계기준압축강도(f_ck)**에 일정 수준의 여유를 더한 값입니다. 즉, 현장에서 타설된 콘크리트가 설계기준압축강도를 만족할 확률을 높이기 위해 설정하는 할증된 강도입니다.

1) 배합강도 산정

배합강도는 압축강도의 표준편차를 고려하여 다음 두 식에 의해 계산된 값 중 큰 값을 적용합니다.

1. f_cr = f_ck + 1.34s
2. f_cr = (f_ck - 3.5MPa) × 0.9 + 2.33s

(여기서, f_cr: 배합강도, f_ck: 설계기준압축강도, s: 압축강도의 표준편차)

2) 목적

콘크리트 강도는 동일한 배합이라도 여러 요인에 의해 변동성을 가집니다. 배합강도를 설계강도보다 높게 설정함으로써, 실제 현장 콘크리트 강도가 정규분포를 따를 때 일부가 설계강도에 미달할 위험을 줄이고, 구조물의 안전에 필요한 **최소한의 강도를 통계적으로 보증**하는 데 그 목적이 있습니다.

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11. 유리섬유 강화 폴리머 보강근(GFRP Bar)

GFRP 보강근(Glass Fiber Reinforced Polymer Bar)은 유리섬유를 고분자 수지(폴리머)로 감싸 막대 형태로 만든 복합재료 보강근입니다. 기존 철근의 가장 큰 단점인 **부식 문제를 해결**하기 위한 대체재로 개발되었으며, 염해 환경이나 화학적 침식이 우려되는 구조물에 주로 사용됩니다.

1) 철근 대비 주요 특징

특성	GFRP 보강근	일반 철근 (Steel)
부식 저항성	매우 우수 (부식하지 않음)	부식에 취약
인장 강도	높음 (철근의 1.5~2배)	-
무게	가벼움 (철근의 약 1/4)	무거움
전자기적 특성	비전도성, 비자성	전도성, 자성
탄성 계수	낮음 (철근의 약 1/4)	높음

탄성계수가 낮아 동일 하중에서 변형이 크고, 취성 파괴의 우려가 있으며, 내화성이 약한 단점이 있어 적용 시 구조적 검토가 필요합니다.

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12. 건설기술 진흥법에 의한 토석 정보 시스템

토석정보시스템(TOCYCLE, 토사이클)은 **「건설기술 진흥법시행령」 제77조**에 근거하여 국토교통부에서 운영하는 시스템입니다. 전국의 건설공사 현장에서 발생하는 **남는 흙(사토)**과 **필요한 흙(성토)**에 대한 정보를 실시간으로 제공하여, 발주청이나 건설사가 토석을 효율적으로 재활용하고 수급할 수 있도록 지원하는 정보 시스템입니다.

주요 기능 및 기대효과

정보 공유: 현장별 사토 및 성토의 발생 시기, 위치, 토질, 수량 등의 정보를 제공하여 공급자와 수요자를 연결합니다.
비용 절감: 원거리에서 토사를 운반하는 대신 인근 현장 간에 직접 유용함으로써 운반비를 절감하고, 불필요한 토취장 및 사토장 개발을 억제합니다.
환경 보호: 토취장 및 사토장 개발을 최소화하여 자연환경 훼손을 방지하고, 운반 차량의 이동 감소로 탄소 배출량을 줄이는 효과가 있습니다.

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13. 말뚝기초 시험항타 목적 및 기록관리 항목

시험항타(Test Piling)는 본 공사의 말뚝을 시공하기에 앞서, 설계된 말뚝이 적절한 지지력을 확보하는지, 선택된 항타 장비가 적합한지 등을 미리 확인하기 위해 실시하는 시험입니다. 시험 결과를 분석하여 본항타의 시공 기준을 최종적으로 결정합니다.

1) 시험항타의 목적

1. 지지력 확인: 설계된 말뚝의 지지력이 충분한지 동재하시험 등을 통해 확인하고, 필요시 설계를 조정합니다.
2. 시공 장비 선정: 사용될 항타 장비(해머 종류, 용량 등)의 성능과 적합성을 평가합니다.
3. 최종 관입량 결정: 말뚝의 지지력과 관입 깊이의 관계를 분석하여, 본항타 시공을 완료할 기준(최종 관입량 또는 리바운드량)을 설정합니다.
4. 말뚝 건전도 확인: 항타 과정에서 말뚝 본체에 손상이 발생하는지 여부를 확인합니다.

2) 기록관리 항목

말뚝 제원 (종류, 규격, 길이 등)
항타 장비 제원 (해머 모델, 무게, 낙하고 등)
타격 횟수별 관입량 (보통 마지막 10회 타격의 평균 관입량)
총 관입 깊이 및 항타 소요 시간
항타 중 발생한 특이사항 (말뚝 파손, 기울어짐 등)