제126회 건축시공기술사 2교시 기출문제&참고답안

제126회 건축시공기술사 2교시 참고답안

문제 1. 공사계약 일반조건에서 규정하는 설계변경 사유와 설계변경 단가의 조정방법을 설명하시오.

I. 개요

설계변경(Change Order)은 공사 계약 이행 중 발주자의 필요나 현장 여건의 변동, 시공사의 제안 등으로 인해 당초 계약된 설계도서의 내용을 변경하는 것을 말합니다. 이는 공사비 증감 및 공기 연장과 직결되므로, '공사계약 일반조건' (기획재정부 계약예규)에서는 설계변경의 사유와 절차, 그리고 가장 중요한 단가 조정방법을 명확히 규정하여 분쟁을 예방하고 있습니다.

관련 법규: (계약예규) 공사계약 일반조건 (기획재정부)

본 예규 제19조(설계변경 등) 및 제20조(설계변경으로 인한 계약금액의 조정)에서 관련 내용을 규정하고 있습니다.

II. 설계변경 사유

공사계약 일반조건에서 규정하는 주요 설계변경 사유는 다음과 같습니다.

1. 발주기관의 필요 (발주자 요구)

• 발주기관이 내부 방침의 변경, 사업계획 변경 등 공익적·행정적 필요에 의해 설계를 변경하도록 요구하는 경우.

2. 설계서의 불분명·누락·오류 (설계서 자체 결함)

• (1) 불분명: 설계서(도면, 시방서, 내역서) 간의 내용이 상이하거나 모호하여 해석에 차이가 있는 경우.
• (2) 누락·오류: 설계서에 결함이나 오류가 있어 시공이 불가능하거나 품질 확보가 어려운 경우.
• (3) 물량 변동: 발주자가 작성한 공사수량내역서(물량내역서)의 수량이 설계도서와 상이하거나 현저하게 차이가 나는 경우. (내역입찰 시)

3. 현장 조건의 상이

• (1) 현장상태 상이: 지반조사 결과와 실제 지질 상태(암반선, 지하수위 등)가 상이한 경우.
• (2) 지장물 발생: 설계도서에 명시되지 않은 지하 매설물, 폐기물 등 지장물이 발견된 경우.

4. 시공사의 신기술·신공법 제안

• 시공사가 공사비 절감, 품질 향상, 공기 단축이 가능한 신기술·신공법을 제안하여 발주자가 승인한 경우 (설계VE 제안 포함).

III. 설계변경 단가의 조정방법 (계약금액 조정)

설계변경으로 인한 계약금액 조정은 '증가된 물량'과 '감소된 물량', 그리고 '신규 비목'에 따라 단가 적용 기준이 달라집니다.

구분	조정 대상	단가 조정 방법 (적용 단가)
(1) 증가 물량 (기존 공종)	계약수량 이내	- 계약단가 (입찰 시 제출한 산출내역서 상의 단가)
	계약수량 초과	- 원칙: 계약단가 - 예외: 계약단가가 예정가격단가보다 높은 경우, 초과 물량에 한해 '예정가격단가' 적용. (발주자 보호)
(2) 감소 물량	- 계약수량에서 감소되는 모든 물량	- 계약단가
(3) 신규 비목 (계약에 없는 공종)	- 설계변경으로 새롭게 추가되는 공종	- (핵심) 협의 단가 (1순위) 설계변경 당시를 기준으로 산정한 단가 (실적단가, 품셈 등) (2순위) (1순위가 안될 시) '예정가격단가' (설계변경 당시) (협의 불성립 시) (예정가격단가) + (낙찰률)
(4) 시공사 제안 (신기술/VE)	- 시공사 제안으로 공사비가 절감되는 경우	- (인센티브) 절감액의 일정 비율(예: 30%~70%)을 시공사에게 지급.

※ 승율비용 (간접비): 상기 재료비, 노무비의 증감에 따라 간접노무비, 산재보험료, 안전관리비 등 승율로 적용되는 비목은 계약서상의 비율(승율)에 따라 함께 증감시킵니다.

IV. 결론

설계변경은 건설공사에서 필연적으로 발생하며, 이는 클레임(Claim)의 주요 원인이 됩니다. 따라서 발주자와 시공사는 '공사계약 일반조건'에서 정한 사유와 절차를 명확히 준수해야 합니다. 특히, '신규 비목' 발생 시에는 '설계변경 당시'를 기준으로 한 합리적인 단가를 '협의'하여 결정하는 것이 원만한 계약 이행의 핵심입니다.

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문제 2. 건설현장 작업허가제의 대상과 절차 및 화재예방을 위한 화기작업 프로세스를 설명하시오.

I. 개요

작업허가제(Permit to Work, PTW)는 건설현장에서 추락, 화재, 폭발, 질식 등 특히 위험성이 높은 작업을 수행하기 전, 작업의 위험요인을 사전에 파악하고 안전 조치 사항을 수립한 후, 관리자의 '서면 허가'를 받아 작업을 수행하도록 하는 안전관리 제도입니다. 이는 '산업안전보건법'에 근거한 법적 의무사항이며, 형식적인 절차가 아닌 실질적인 재해 예방 활동입니다.

II. 작업허가제(PTW) 대상

'산업안전보건기준에 관한 규칙'(산안규칙) 및 KOSHA 가이드라인에 따른 주요 작업허가 대상은 다음과 같습니다.

• (1) 화기작업 (Hot Work): 용접, 용단, 그라인딩, 연마 등 화염이나 스파크를 발생시키는 작업 (가장 중요).
• (2) 밀폐공간작업 (Confined Space): 환기가 불충분한 맨홀, 정화조, 탱크, 핏트 내부 작업 (질식/중독).
• (3) 고소작업 (Work at Height): 추락 위험이 높은 장소(비계, 개구부, 고소작업대)에서의 작업.
• (4) 중량물 취급작업: 타워크레인, 이동식 크레인 등을 이용한 중량물 인양 작업.
• (5) 전기작업 (정전작업): 활선 또는 활선 근접 작업, 정전 및 복전 작업.
• (6) 굴착작업: 흙막이 지보공 설치/해체, 일정 깊이 이상의 굴착 작업.

III. 작업허가제 일반 절차

작업허가제는 '신청 → 검토/승인 → 작업 → 확인/종료'의 절차로 진행됩니다.

1. (1) 작업 신청: 작업을 수행할 근로자(작업반장)가 작업 내용, 시간, 장소, 위험요인을 기재하여 '작업허가서'를 작성 및 신청.
2. (2) 현장 검토: 안전관리자 또는 관리감독자가 현장을 방문하여, 신청 내용과 실제 현장 위험요인(가스 농도, 가연물 등)을 확인.
3. (3) 안전 조치: 환기, 가연물 제거, 소화기 비치, 안전 난간 설치 등 필요한 안전 조치를 작업 전 완료.
4. (4) 허가 및 승인: 안전 조치가 완료된 것을 확인한 후, 안전관리자(관리감독자)가 '서명'하여 작업을 허가. (허가서는 현장에 게시)
5. (5) 작업 실시 및 감시: 작업자는 허가된 내용대로 작업을 수행하고, 지정된 감시인(화기감시자 등)은 작업 중 위험 상황을 감시.
6. (6) 작업 종료 및 확인: 작업 종료 후, 현장을 정리하고 안전 상태(잔불 확인 등)를 최종 확인한 후 허가서를 반납(종료).

IV. (핵심) 화재예방을 위한 화기작업 프로세스

화기작업은 건설현장 대형 화재의 주범으로, 가장 엄격한 작업허가(PTW) 프로세스가 요구됩니다.

관련 법규: 산업안전보건기준에 관한 규칙 제241조 (화재위험작업 시의 준수사항)

사업주는 화재위험작업(용접 등) 시, 작업허가를 받고, 화기감시자를 배치하며, 가연물 격리 및 소화기구 비치 등의 조치를 하도록 규정하고 있습니다.

프로세스	주요 안전 조치 사항
1. 작업 전 (Before) (준비 및 허가)	(1) 작업허가서(PTW) 신청 및 발급: 상기 'III. 작업허가제 일반 절차' 준수. (2) (핵심) 가연물 격리/제거: 작업장 반경 11m 이내의 모든 가연물(단열재, 유류, 목재, 쓰레기)을 제거(Clean). 제거가 불가능할 경우, 불꽃 비산방지포(방염시트), 철판 등으로 완벽히 덮거나(Cover) 격리. (3) 소화기구 비치: 작업장 반경 5m 이내에 소화기를 즉시 사용 가능하도록 비치. (4) (핵심) 화기감시자 지정/배치: 화재 위험을 감시하고 비상시 즉시 대응할 수 있는 '화기감시자'를 지정하여 작업장소에 배치. (작업 중 자리 이탈 금지) (5) 인화성/폭발성 가스 측정: 밀폐공간, 탱크 등 폭발 위험 장소는 가스 농도 측정.
2. 작업 중 (During) (감시)	- 작업자는 허가된 내용(보호구, 안전 조치)을 준수하며 작업. - 화기감시자는 스파크 비산 방향, 가연물 상태 등을 지속적으로 감시. - 불꽃 비산방지포, 환기 장치 등이 정상 작동하는지 확인.
3. 작업 후 (After) (확인)	(핵심) 잔불(잔화) 감시: 작업 종료 후 최소 30분 이상, 가연물이 많은 장소는 1시간 이상 현장에 남아 잔불(Smoldering)이 없는지 확인. (특히 단열재 내부) - 작업허가서 반납 및 작업 종료 보고.

V. 결론

작업허가제(PTW)는 안전을 위한 '약속'이자 '법적 의무'입니다. 특히 화기작업의 경우, (1) 작업 전 11m 이내 가연물 제거, (2) 화기감시자 상시 배치, (3) 작업 후 30분 이상 잔불 감시라는 3대 핵심 프로세스를 준수하는 것이 대형 화재 사고를 막는 가장 확실한 예방 대책입니다.

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문제 3. 조적조 벽체의 균열 원인 및 방지대책을 설명하시오.

I. 개요

조적조 벽체는 벽돌, 블록 등 조적재를 모르타르(Mortar)로 접착하여 쌓아 올린 구조로, 내화성, 차음성, 경제성이 우수합니다. 그러나 조적조는 콘크리트나 철골과 달리 인장력이나 휨력에 매우 취약한 취성(Brittle) 재료입니다. 따라서 기초의 부등침하, 재료의 이질적인 수축/팽창, 하중 불균형 등 작은 변위에도 쉽게 균열이 발생하는 단점이 있습니다.

II. 조적조 벽체 균열의 주요 원인

균열은 설계(구조), 재료, 시공 불량 등 복합적인 원인으로 발생합니다.

1. 설계(구조)상 원인

• (1) 기초의 부등침하 (Differential Settlement):
  • (원인) 연약지반, 이질지정, 일부 증축 등으로 인해 기초가 불균등하게 침하.
  • (균열 형태) 벽체 하부에서 상부로 진행되는 경사형(Diagonal) 또는 계단형(Step) 전단균열. (가장 위험)
• (2) 하중 불균형 (응력 집중):
  • (원인) 상부 슬래브나 보(Lintel)의 처짐 하중이 벽체 중앙에 집중.
  • (균열 형태) 벽체 중앙부 또는 하부에 발생하는 수직균열.
• (3) (핵심) 조절줄눈(Control Joint) 미설치:
  • (원인) 재료의 건조수축, 온도 변화에 따른 팽창/수축을 제어할 수 있는 수축줄눈(Contraction Joint), 신축줄눈(Expansion Joint)이 누락됨.
  • (균열 형태) 벽체가 긴 경우 일정 간격으로 수직균열, 테두리보 하부의 수평균열.
• (4) 이질재료 접합부: RC 기둥/벽체와 조적벽체가 만나는 부위의 재료 수축률 차이로 인한 분리 균열.

2. 재료상 원인

• 조적재(벽돌) 불량: 흡수율이 과도하게 높거나 낮은 벽돌, 강도가 불균일한 벽돌 사용.
• 모르타르 불량: 부적절한 배합비(시멘트 부족), 보수성(Water Retentivity) 부족.

3. 시공상 원인

• (1) 줄눈 시공 불량:
  • (원인) 줄눈 모르타르 충전 불량(공극 발생), 줄눈 두께 불균일(10mm 표준).
  • (균열 형태) 모르타르 줄눈을 따라 발생하는 균열.
• (2) 과도한 1일 쌓기 높이:
  • (원인) 규정된 1일 쌓기 높이(1.2m~1.5m)를 초과하여, 하부 모르타르가 경화되기 전에 상부 하중이 가해져 발생.
  • (균열 형태) 수평 줄눈부 균열 및 벽체 좌굴(변형).
• (3) 보강재(연결철물) 시공 불량:
  • (원인) RC 기둥/보와의 연결철물(Anchor), 벽체 교차부의 보강철물 누락.
  • (균열 형태) 이질재료 접합부, 교차부의 분리 균열.

III. 균열 방지 대책

구분	주요 방지 대책
1. 설계상 대책	(핵심) 조절줄눈(Control Joint) 설치: 수축줄눈(벽돌): 벽체 길이 6~8m 간격, 벽체 끝, 개구부 주변에 수직으로 설치. 신축줄눈(콘크리트블록): 벽체 길이 6m 간격, 구조체 접합부에 설치. (핵심) 테두리보(Tie-Beam) 설치: 조적벽 상부에 테두리보를 설치하여 하중을 분산시키고 일체성 확보. (특히 내력벽) 인방보(Lintel) 설치: 개구부(창문, 문) 상부에 인방보를 설치하여 상부 하중이 개구부에 집중되는 것을 방지. 기초 보강: 연약지반의 경우, 부등침하를 방지할 수 있는 견고한 기초(줄기초, 온통기초) 설계.
2. 재료상 대책	KS 규격의 고품질 조적재(강도, 흡수율) 사용. 벽돌은 시공 전 적절한 물축임(Wetting) 실시 (모르타르 수분 급속 흡수 방지). 모르타르는 규정된 배합비 및 보수성 확보.
3. 시공상 대책	(핵심) 줄눈 시공 철저: 줄눈 폭(10mm 표준)을 균일하게 유지. '통줄눈' 금지, 막힌줄눈(영국식/화란식 쌓기) 원칙. 모르타르가 공극 없이 '사오틈'(수직줄눈)까지 밀실하게 충전. 1일 쌓기 높이 준수: 표준 1.2m (최대 1.5m) 이하로 시공. 연결철물/보강재 시공: RC 기둥/벽체와의 접합부는 연결철물(Anchor)을 50cm 이내 간격으로 견고히 매입. 벽체 교차부, 테두리보 하단에 와이어메쉬 등 보강재 설치.

IV. 결론

조적조 벽체 균열은 대부분 예측 가능하며 예방할 수 있습니다. 가장 위험한 부등침하는 견고한 기초 설계로 대응해야 하며, 가장 빈번한 재료 수축/팽창은 '조절줄눈(Control Joint)' 설치로 대응해야 합니다. 시공 시에는 모르타르가 밀실하게 충전되는 '줄눈 시공'과 '1일 쌓기 높이 준수', 그리고 '연결철물 설치'가 균열을 방지하는 핵심 관리 항목입니다.

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문제 4. 부위별 거푸집(동바리 포함)에 작용하는 하중과 하중에 대응하기 위한 거푸집 설치 방법(동바리 설치방법 포함) 및 콘크리트 타설방법을 설명하시오.

I. 개요

거푸집 및 동바리(가설 지지대)는 굳지 않은 콘크리트가 소정의 강도를 발현할 때까지 구조물의 형상을 유지하고 하중을 지지하는 임시 가설 구조물입니다. 이 가설 구조물은 시공 중 발생하는 다양한 하중(자중, 측압, 작업하중)을 지지해야 하며, 하중 검토 미흡이나 설치 불량은 곧바로 붕괴 사고로 이어질 수 있으므로 정확한 하중 산정과 이에 대응하는 설치 방법이 요구됩니다.

II. 부위별 거푸집에 작용하는 하중

KCS (표준시방서) 및 산안규칙에 따라 거푸집 설계 시 고려해야 할 하중은 다음과 같습니다.

작용 하중	하중 종류	주요 작용 부위	비고 (주요 영향)
(1) 연직 하중 (수직 하중)	고정 하중 (D)	- 슬래브, 보 밑면 - 동바리 (Shoring)	- 콘크리트 자중 (철근 포함) - 거푸집 및 동바리 자중
	활 하중 (L)	- 슬래브, 보 밑면 - 동바리	- 작업원, 시공 장비, 자재 하중 - 콘크리트 덤핑 시 충격 하중
(2) 수평 하중 (횡 하중)	콘크리트 측압 (P)	- 기둥, 벽체 측면 - 보 측면	- (핵심) 굳지 않은 콘크리트의 유체압 - 타설 속도(R), 온도(T)에 비례/반비례
(3) 기타 하중	- 풍하중(W) - 유동하중(수평력)	- 갱폼, ACS - 전체 동바리 시스템	- 연직 하중의 2~5%를 수평력으로 고려 - 동바리 좌굴(Buckling)의 원인

※ 슬래브/보 거푸집(동바리)은 연직 하중이 지배적이며, 기둥/벽 거푸집은 수평 하중(측압)이 지배적입니다.

III. 하중에 대응하기 위한 거푸집 및 동바리 설치 방법

하중의 종류에 따라 대응하는 설치 방법이 다릅니다.

1. 수평 하중(측압) 대응 (기둥, 벽체 거푸집)

• (1) 폼 타이 (Form Tie) / 긴결재:
  • 대응: 콘크리트 측압(P)에 의한 거푸집의 변형(배부름)과 파괴를 방지.
  • 설치: 측압 계산서에 따라 규정된 간격(수직/수평)으로 폼 타이를 설치하여 거푸집을 긴결. (측압이 큰 하부일수록 조밀하게 설치)
• (2) 띠장 (Wale) 및 장선 (Stud):
  • 대응: 측압을 폼 타이로 전달하는 휨 부재.
  • 설치: 규정된 규격과 간격으로 설치하여 거푸집널의 휨 방지.
• (3) 파이프 서포트 (경사 지지):
  • 대응: 벽체/기둥 거푸집의 전도(넘어짐) 방지, 수직도 조절.
  • 설치: 거푸집 상단에서 바닥으로 경사지게 설치하여 지지.

2. 연직 하중(자중) 대응 (슬래브, 보 동바리)

관련 법규: 산업안전보건기준에 관한 규칙 제332조 (거푸집 동바리등의 안전조치)

사업주는 연직 하중 및 수평 하중에 대해 안전하도록 구조검토를 실시하고, 조립도를 작성하여 그에 따라 설치해야 함을 규정합니다.

• (1) 수직재 (Post) (파이프 서포트, 시스템 동바리):
  • 대응: 상부 연직 하중(고정+활하중)을 지반으로 전달.
  • 설치:
    • 조립도에 명시된 간격 준수, 수직도 확보.
    • 파이프 서포트는 3본 이상 이어서 사용 금지.
• (2) (핵심) 수평연결재 (Horizontal Brace):
  • 대응: 수직재(Post)의 좌굴(Buckling)을 방지하고, 수평 하중에 저항. (붕괴 방지의 핵심)
  • 설치:
    • 파이프 서포트: 높이 3.5m 초과 시, 2m 이내마다 2방향으로 수평연결재 설치.
    • 시스템 동바리: 최상단 및 최하단, 수직 5m 이내마다 수평연결재(띠장) 견고히 설치.
• (3) 가새 (Diagonal Brace):
  • 대응: 전체 동바리 시스템의 강성을 높여 수평력(횡력)에 저항.
  • 설치: X자 형태로 설치하여 구조물 일체성 확보.
• (4) 기초 (Base):
  • 대응: 동바리 하중을 지반에 안전하게 분산.
  • 설치: 지반 침하 방지를 위한 깔목/깔판 설치, 쐐기(Wedge)로 밀착.

IV. 하중에 대응하기 위한 콘크리트 타설 방법

• (1) 타설 속도(R) 관리 (측압 대응):
  • 방법: 거푸집(특히 기둥, 벽체) 설계 시 가정한 1시간당 타설 속도(m/h)를 준수. (과속 타설 금지)
  • 이유: 타설 속도가 빠르면 측압이 급격히 증가하여 거푸집 파괴 위험.
• (2) 분산 타설 (연직하중 대응):
  • 방법: 넓은 슬래브 타설 시, 한 곳에 집중(덤핑) 타설을 금지하고, 먼 곳에서부터 넓게 분산하여 타설.
  • 이유: 집중 타설 시 해당 부위 동바리에 과도한 충격 하중 및 편심 하중이 작용하여 붕괴 위험.
• (3) 타설 순서:
  • 방법: 기둥/벽체 타설 → (응결 대기) → 보/슬래브 타설 순서 준수.
  • 이유: 기둥/벽체의 측압 및 침하 안정화 도모.
• (4) 과도한 다짐 금지:
  • 방법: 적정 시간(5~15초) 다짐.
  • 이유: 과도한 내부 진동다짐은 측압을 일시적으로 증가시킴.

V. 결론

거푸집 및 동바리 붕괴 사고는 대부분 (1) 연직 하중에 의한 동바리 좌굴, (2) 수평 하중(측압)에 의한 거푸집 변형/파괴로 인해 발생합니다. 이를 방지하기 위해서는 수평연결재와 가새를 조립도대로 설치하여 동바리의 좌굴을 막고, 폼 타이를 적정 간격으로 설치하며 타설 속도를 준수하여 측압에 대응하는 것이 가장 중요합니다.

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문제 5. 탄소섬유 시트 보강공법의 특징 및 적용분야, 시공순서, 부위별 보강방법을 설명하시오.

I. 개요

탄소섬유 시트(CFRP Sheet) 보강공법은 기존 콘크리트 구조물의 노후화, 설계 하중 증가, 손상 등으로 인해 내력이 부족할 경우, 인장강도가 철근의 10배 이상인 고강도 탄소섬유 시트를 에폭시 수지(Epoxy Resin)로 부착하여 구조물의 휨 내력, 전단 내력, 연성을 증대시키는 외부 부착 보강 공법입니다.

이는 강판 보강 공법에 비해 경량성, 시공성, 내구성 등이 월등히 뛰어나 최근 가장 널리 사용되는 리모델링 및 유지보수 보강 공법입니다.

II. 탄소섬유 시트 보강공법의 특징

• (장점 1) 고강도·경량성: 비강도(강도/무게)가 철의 10배 이상. 무게가 가벼워(철의 1/5) 구조물에 추가 하중 부담이 거의 없음.
• (장점 2) 우수한 시공성: 중장비가 불필요하고, 롤(Roll) 형태의 시트를 절단하여 부착하므로 굴곡면, 복잡한 형상에도 시공이 용이.
• (장점 3) 뛰어난 내구성: 강재처럼 부식(녹)이 발생하지 않아 내염해성, 내화학성이 우수.
• (장점 4) 피로 저항성: 반복 하중에 대한 저항성이 우수.
• (단점 1) 고가: 재료비(탄소섬유, 에폭시)가 고가임.
• (단점 2) 내화성 취약: 접착제인 에폭시 수지가 열에 취약하므로(약 60~80℃), 별도의 내화 마감(뿜칠, 보드)이 반드시 필요.
• (단점 3) 시공 품질 의존: 바탕면 처리, 에폭시 배합 및 도포 등 작업자의 숙련도에 따라 부착 품질이 좌우됨.

III. 적용 분야

• (휨 보강) 슬래브, 보의 하중 증가로 인한 휨 내력(인장력) 부족 부위. (바닥, 천장)
• (전단 보강) 보, 기둥의 전단력(사인장균열) 부족 부위.
• (내진 보강) 지진 하중에 대비한 기둥의 연성(Ductility) 증대. (기둥 감싸기)
• (기타) 균열 제어, 노후화된 교량, 터널, 사일로 등 토목/건축 구조물 전반.

IV. 시공 순서

탄소섬유 보강은 에폭시의 부착력을 확보하는 '바탕면 처리'가 핵심입니다.

1. (1) 바탕면 처리 (가장 중요):
   • 콘크리트 표면의 레이턴스, 먼지, 유분, 노화된 모르타르 등을 그라인더(Grinder), 샌드블라스트(Sandblast)로 완전히 제거 (건전한 모체 노출).
   • 표면의 요철(굴곡)은 2mm 이내로 평활하게 처리.
2. (2) 균열 보수: 0.2mm 이상 균열은 에폭시 주입공법 등으로 선(先)보수.
3. (3) 코너 라운딩(R-Rounding): 시트가 꺾이는 모서리(코너) 부위는 시트의 파단을 방지하기 위해 반경 20~30mm 이상으로 둥글게 연마(Rounding).
4. (4) 프라이머(Primer) 도포: 바탕면 청소 후, 에폭시계 프라이머를 롤러로 도포 (접착력 증대, 바탕면 공극 메움).
5. (5) 퍼티(Putty) 마감: 프라이머 경화 후, 요철 부위를 에폭시 퍼티로 메워 평활하게 마감.
6. (6) 1차 에폭시 수지(Resin) 도포: 탄소섬유 부착면에 1차 레진(하도)을 롤러로 도포.
7. (7) 탄소섬유 시트 부착:
   • 설계 방향(섬유 방향)에 맞게 시트를 재단하여 부착.
   • 탈포 롤러(고무 롤러)를 이용해 중앙에서 바깥쪽으로 문질러, 시트와 바탕면 사이의 기포(공기)를 완전히 제거하며 밀착.
8. (8) 2차 에폭시 수지(Resin) 도포: 부착된 시트 위에 2차 레진(상도)을 함침(Impregnation)시키듯 충분히 도포. (여러 겹(2-Ply) 시공 시 (6)~(8) 반복)
9. (9) 양생 및 마감: 규정 시간(24~72시간) 동안 양생. 필요시 내화피복, 보호 모르타르 등으로 마감.

V. 부위별 보강 방법

보강 대상	보강 목적	주요 보강 방법 (시트 부착 방향)
보 (Beam) / 슬래브 (Slab)	휨 보강 (Bending)	- 부재의 인장측(하부) 표면에 시트를 부착. - (방향) 섬유의 주방향이 부재의 축방향(길이 방향)과 일치하도록 부착.
보 (Beam)	전단 보강 (Shear)	- 부재의 측면(Web)에 시트를 부착. - (방향) U자형 감싸기(U-Wrapping) 또는 측면 전체 감싸기. - (섬유 방향은 전단력에 저항하는 방향, 주로 축 직각)
기둥 (Column)	전단 및 내진 보강 ( confinement)	- 기둥의 외주면 전체를 감싸는(Wrapping) 방식. - (방향) 섬유의 주방향이 기둥의 횡방향(Hoop)이 되도록 완전히 감싸 부착. - (효과) 콘크리트를 구속(Confinement)하여 연성 및 전단강도 증대.

VI. 결론

탄소섬유 시트 보강공법은 경량성과 고강도라는 장점으로 인해 기존 강판 보강을 대체하고 있습니다. 이 공법의 성공은 (1) 완벽한 바탕면 처리(연마, 청소), (2) 코너부 라운딩 처리, (3) 부착 시 기포(공기)의 완전한 제거라는 3가지 시공 품질관리에 달려있습니다. 또한, 에폭시의 내화성능이 취약하므로 화재에 노출되는 부위는 반드시 내화 마감을 추가해야 합니다.

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문제 6. 초고층 건축물 기둥부등축소현상(Differential Column Shortening)의 원인과 대책을 설명하시오.

I. 개요

초고층 건축물에서 기둥 축소(Column Shortening)란, 기둥이 하중을 받아 축방향으로 변형(수축)되는 현상을 말합니다. 이는 탄성변형, 크리프(Creep), 건조수축(Shrinkage)의 복합적인 작용으로 발생합니다.

이때, 모든 기둥이 동일하게 축소(균등 축소)하는 것은 큰 문제가 되지 않으나, 부재의 위치, 재료, 하중 조건이 달라 기둥마다 축소량이 다르게 발생하는 '부등축소(Differential Shortening)'가 발생할 경우, 수평 부재(보, 슬래브)에 심각한 2차 응력과 변형을 유발하여 구조적·비구조적 하자의 주된 원인이 됩니다.

II. 기둥 부등축소현상(Differential Column Shortening)의 원인

부등축소는 기둥 간의 '상대적인 축소량 차이'로 인해 발생합니다.

원인 구분	주요 발생 원인
1. 하중(응력)의 차이	- (핵심) 내부 코어벽 vs 외부 기둥: (코어벽) 단면이 매우 크고 강성이 높아, 받는 응력(Stress = P/A)이 상대적으로 작아 축소량이 적음. (외부 기둥) 단면이 작아 받는 응력이 크므로 축소량이 큼. (결과) 외부 기둥이 코어벽보다 더 많이 주저앉음.
2. 재료의 차이	- RC 기둥 vs SRC 기둥: (RC) 크리프, 건조수축이 발생하여 총 축소량이 큼. (SRC/철골) 철골의 탄성계수가 높고 크리프가 거의 없어 축소량이 적음. - 콘크리트 강도의 차이: 저층부(고강도)와 상층부(저강도)의 탄성계수 및 크리프 특성 차이.
3. 환경 및 시공 순서의 차이	- 시공 시기: 먼저 시공된 저층부 기둥이 나중에 시공된 상층부 기둥보다 하중을 오래 받아 크리프 변형이 누적됨. (하부로 갈수록 축소량 급증) - 환경: 외부에 노출된 기둥이 내부 기둥보다 온도/습도 변화가 심해 수축/팽창 거동이 다름.

III. 부등축소로 인한 문제점

• (1) 구조적 문제 (2차 응력):
  • 수평 부재(보, 슬래브)가 기울어지고, 이로 인해 설계 시 의도하지 않은 과도한 휨모멘트 및 전단력이 발생. (특히 코어-외부기둥 연결보)
  • 보-기둥 접합부에 응력이 집중되어 균열 및 파손 우려.
• (2) 비구조적 문제 (사용성/마감):
  • (가장 빈번) 외벽 커튼월 조인트의 변형, 파손, 누수, 유리 파손.
  • 내부 경량칸막이벽 균열 및 파손.
  • 바닥 수평 불량(기울어짐)으로 인한 사용성 저하.
  • 엘리베이터 레일 변형으로 인한 운행 장애.
  • 설비 수직 배관의 좌굴 또는 파손.

IV. 대책 (해결 방안)

부등축소는 '설계 단계'에서의 정밀한 예측과 '시공 단계'에서의 보정으로 대응해야 합니다.

구분	주요 대책
1. 설계 단계 (예측 및 최소화)	(1) (핵심) 정밀한 축소량 예측: 시공 순서(Time-Dependent)를 고려한 단계별 해석(FEM 프로그램)을 통해 부재별 장·단기(탄성, 크리프, 건조수축) 축소량을 정밀하게 예측. (2) 부등축소 최소화 설계: 내부 코어벽과 외부 기둥의 응력(Stress) 수준을 유사하게 배분 (단면적, 강도 조절). 가급적 동일한 재료(예: 고강도 RC)를 사용하여 재료 물성 차이 최소화. (3) 마감재 가동 조인트(Movement Joint): 예측된 부등축소량을 수용할 수 있도록 커튼월, 칸막이벽, 엘리베이터 레일 접합부에 가동 가능한 조인트(Sliding/Expansion Joint) 상세를 반영.
2. 시공 단계 (보정 및 관리)	(1) (핵심) 보정 시공 (Compensation): 설계 단계에서 예측된 축소량을 미리 반영(보상)하여 시공. (레벨 보정) 축소가 많이 될 기둥(외부)은 높게, 축소가 적은 기둥(내부)은 낮게 시공하여, 장기적으로 동일 레벨이 되도록 유도. (Pre-setting) (부재 보정) 상부층으로 갈수록 기둥의 길이를 미세하게 조정. (2) 실시간 계측 (Monitoring): 주요 기둥에 스트레인 게이지(VWS) 등 센서를 매립하여 실제 축소량을 계측. 계측값을 예측 모델과 비교/분석하여, 상부층 시공 시 보정값을 수정(Feedback)함. (3) 재료 품질 관리: 설계 기준 강도, 탄성계수, 배합비를 준수하여 예측치와의 오차 최소화.

V. 결론

초고층 건물의 기둥 부등축소는 피할 수 없는 현상이지만, 이를 제어하지 못하면 심각한 하자를 유발합니다. 성공적인 대응을 위해서는 (1) 설계 단계의 정밀한 해석을 통한 '예측', (2) 시공 단계의 예측값을 반영한 '보정 시공(Pre-setting)', (3) 실제 '계측'을 통한 피드백, 그리고 (4) 마감재의 '가동 조인트' 확보가 유기적으로 연동되어야 합니다.