제118회 건축시공기술사 4교시 기출문제&참고답안

제118회 건축시공기술사 4교시 참고답안

1. VE(Value Engineering)의 수행단계 및 수행방안에 대하여 설명하시오.

1. 개요

VE(Value Engineering, 가치 공학)란 「건설기술 진흥법」(제63조, 설계의 경제성 검토)에 근거하여, 시설물의 필수 기능(Function)을 분석하고, 최소의 생애주기비용(LCC, Life Cycle Cost)으로 기능을 달성하기 위한 체계적인 개선 활동을 말합니다. 이는 단순한 원가 절감(Cost Down)이 아닌, 기능(F)을 향상시키거나 비용(C)을 절감하여 가치(Value = F/C)를 극대화하는 기법입니다.

2. VE 수행단계 (VE Job Plan)

VE는 전문가 팀(VE Team)이 정해진 절차(Job Plan)에 따라 아이디어를 발굴하고 구체화하는 방식으로 진행됩니다.

단계	주요 활동 (Job Plan)	핵심 과업
1. 준비 단계 (Planning)	- VE팀 구성 (건축, 구조, 설비, 전기 등) - VE 대상 선정 (공사비 비중이 크거나 기능이 복잡한 부분) - VE 수행 계획 수립	대상 선정 및 팀 구성
2. 정보 수집 단계 (Information)	- 설계도면, 시방서, 내역서, 관련 법규 등 정보 수집 - 현장 답사 및 현황 파악	현황 파악
3. 기능 분석 단계 (Function)	- (VE 핵심) "이것은 무엇을 하는가?" (기능 정의: 명사 + 동사) - 기능 계통도(FAST Diagram) 작성 - Cost / Worth 분석 (가치가 낮은 부분 식별)	기능 정의
4. 아이디어 창출 (Creation)	- 브레인스토밍(Brainstorming) 기법 활용 - 기능 분석 결과를 토대로 대안 아이디어 발굴 (비판 금지)	대안 도출
5. 아이디어 평가 (Evaluation)	- 창출된 아이디어를 스크리닝 (실현 가능성, 경제성 평가) - 정성적/정량적 평가를 통해 유망 아이디어 선정	최적안 선별
6. 대안 개발 (Development)	- 선정된 아이디어를 구체화 (설계 변경안, 공법 비교) - LCC 분석을 통한 경제성 검토 - VE 제안서(Proposal) 작성	제안서 작성
7. 실행 및 사후관리 (Implementation)	- 발주처(의사결정권자)에게 VE 제안서 발표 - 채택된 대안을 설계에 반영 (실행) - 사후 성과(절감액 등) 관리	채택 및 반영

3. VE 수행방안 (활성화 방안)

VE의 성공적인 수행(활성화)을 위해서는 제도적, 시기적, 기술적 방안이 필요합니다.

• 적용 시기 (Timing): 설계가 확정되기 전인 설계 초기 단계(기획 또는 기본설계)에 VE를 실시해야 개선 효과와 비용 절감 효과가 극대화됩니다.
• 전문가 활용 (Team): 건축, 구조, 설비, 원가 등 다양한 분야의 전문가로 VE 팀을 구성하여 다각도로 기능을 분석해야 합니다.
• 발주처의 의지 및 인센티브 (Motivation):
  • 발주처가 VE를 단순 '원가 절감'이 아닌 '가치 향상'으로 인식해야 합니다.
  • 「건설기술 진흥법 시행령」 제75조 등에 따라, VE 제안(설계의 경제성 검토) 채택으로 공사비가 절감될 경우, 절감액의 일부를 설계사나 시공사에 인센티브로 지급하여 적극적인 참여를 유도해야 합니다.
• LCC 기반 평가 (Focus): 초기 투자비(Initial Cost) 절감에만 매몰되지 않고, 유지관리비, 운영비, 폐기비까지 포함하는 생애주기비용(LCC) 관점에서 대안을 평가해야 합니다.

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2. 구조물의 부등침하 원인 및 방지대책을 나열하고, 언더피닝(Under Pinning)공법에 대하여 설명하시오.

1. 개요

부등침하(Differential Settlement)란 구조물 기초의 각 부분에서 침하량이 다르게 발생하는 현상을 말합니다. 부등침하는 구조물에 과도한 응력을 발생시켜 균열, 누수, 사용성 저하를 유발하며, 심할 경우 구조물 붕괴의 원인이 됩니다. 이미 침하가 발생한 구조물을 보강하는 대표적인 공법이 언더피닝입니다.

2. 부등침하의 원인 및 방지대책

1) 부등침하의 원인

구분	주요 원인
지반 조건	- 이질 지반: 연약지반과 견고한 지반이 혼재된 지반 위에 구조물이 걸쳐 있는 경우. - 경사 지반: 경사진 지층이나 절토부/성토부 경계에 시공된 경우.
하중 조건	- 편심 하중: 구조물의 하중이 기초의 중심을 벗어나 작용하는 경우. - 이질 하중: 구조물 각 부분의 하중이 현저하게 다른 경우 (예: 고층부와 저층부). - 증축: 기존 건물에 무리한 하중을 추가(증축)하는 경우.
주변 환경 및 시공 요인	- 지하수위 저하: 인접한 대규모 굴착공사로 인해 지하수위가 내려가 점토 지반이 압밀 침하. - 인접 굴착: 흙막이 시공 불량으로 주변 지반이 이완되거나 붕괴. - 진동: 인접 공사의 발파, 항타 진동으로 사질토 지반이 다져지며 침하.

2) 부등침하 방지대책

구분	주요 방지대책
설계상 대책	- 지반조사 철저: 부지 내 지층 상태를 명확히 파악. - 강성 높은 기초: 독립기초보다 줄기초, 온통기초(Mat Fdn.)를 채택하여 기초 강성 증대. - 하중 균등 배분: 상부 구조의 무게중심과 기초의 중심을 일치시켜 편심하중 방지. - 지반 개량: 연약지반은 파일 기초(Pile Fdn.)를 적용하거나 지반 개량 공법(치환, 다짐 등) 선행.
시공상 대책	- 지하수위 보존: 굴착 시 차수 공법(Slurry Wall 등)을 적용하여 주변 지하수위 저하 방지. - 계측 관리: 인접 건물 및 흙막이 계측을 통해 변위 발생 시 즉각 대응. - 이질 지반 처리: 경계부는 지반 개량을 하거나 기초를 분리(Expansion Joint)하여 시공.

3. 언더피닝(Under Pinning) 공법

언더피닝이란 부등침하가 발생했거나 발생 우려가 있는 기존 구조물의 기초를 보강하거나, 새로운 기초를 설치하여 구조물을 안정시키는 공법을 총칭합니다.

공법	주요 특징 및 시공법
파일(Pile) 보강 공법	- 기존 기초의 양측이나 중앙에 소구경 파일(마이크로 파일 등)을 압입 또는 매입하여 하중을 하부의 견고한 지지층에 전달.
기초 확장 공법	- 기존 기초의 하부 또는 측면을 굴착하여 기초판의 면적(접지 면적)을 넓혀 지지력을 확보. (하중이 크지 않을 때)
주입(Grouting) 공법	- L.W. (Labin Waterglass) 공법: 물유리계 주입재를 주입하여 사질토 지반의 차수 및 지지력 보강. - S.G.R. (Space Grouting Rocket) 공법: 2중관을 통해 시멘트 모르타르를 주입하여 기초 하부의 공극을 채우고 지반 보강.
기타 구조 보강	- 기존 기초에 보(Beam)나 슬래브(Slab)를 신설/보강하여 상부 하중을 재분배.

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3. 콘크리트 타설 시, 거푸집에 대한 고려하중과 측압 특성 및 측압 증가 요인에 대하여 설명하시오.

1. 개요

거푸집(Formwork)은 굳지 않은 콘크리트가 소정의 형상과 치수를 갖도록 지지하는 가설 구조물입니다. 거푸집은 콘크리트 타설 시 발생하는 연직하중과 수평하중을 모두 견뎌야 하며, 이 중 특히 '측압(Lateral Pressure)'은 거푸집의 변형(배부름)이나 붕괴를 유발하는 가장 중요한 하중입니다. (관련 기준: KCS 14 20 50 거푸집)

2. 거푸집에 대한 고려하중

거푸집 및 동바리 설계 시에는 다음 하중들을 조합하여 가장 불리한 경우를 기준으로 검토해야 합니다.

하중 구분	주요 하중	세부 내용
연직 하중 (수직 하중)	고정 하중 (Dead Load)	- 굳지 않은 콘크리트의 중량 (철근 포함) - 거푸집 및 동바리 자체의 중량
	활 하중 (Live Load)	- 작업자, 경량 장비 하중 (KCS 기준 2.5 kN/m² 이상) - 타설 시의 충격 하중, 자재 적재 하중
수평 하중 (횡 하중)	콘크리트 측압	- 굳지 않은 콘크리트가 유체처럼 거푸집을 미는 압력 (가장 핵심)
	기타 하중	- 풍하중, 유수압, 지진 하중 - 타설 시의 편심 하중, 장비의 제동 및 충격

3. 콘크리트 측압 특성

• 유사 유체압: 굳지 않은 콘크리트는 초기 유동성이 있는 유체와 유사하게 거동하여, 깊이(높이)에 비례하여 측압이 증가합니다.
• 최대 측압 발생: 타설 속도와 응결 시간(온도)에 따라 특정 높이(유효헤드)에서 최대 측압이 발생하며, 그 하부에서는 최대 측압이 일정하게 작용합니다. (수화반응으로 응결이 시작되면 측압이 더 이상 증가하지 않음)
• 부재별 차이: 벽체나 기둥과 같이 높이가 높은 부재가 보나 슬래브보다 측압의 영향을 크게 받습니다.

4. 측압 증가 요인 (KCS 14 20 50 기준)

거푸집의 붕괴를 방지하기 위해 측압을 증가시키는 요인들을 중점 관리해야 합니다.

영향 요인	측압 증가 조건 (측압이 커지는 경우)
타설 속도 (R)	- 타설 속도(상승 속도)가 빠를수록 (응결 전 타설 높이가 높아짐) (가장 큰 영향)
콘크리트 온도 (T)	- 콘크리트 및 외기 온도가 낮을수록 (수화반응이 지연되어 응결이 늦어짐)
배합 (Slump)	- 슬럼프 값이 클수록 (유동성이 커져 유체압에 가까워짐) - 단위수량, 단위시멘트량이 많을수록 (부배합)
비중 (Weight)	- 콘크리트의 단위중량(비중)이 클수록
다짐 (Vibration)	- 내부 진동기 등을 사용하여 과도하게 다질수록 (유동성 증가)
거푸집 조건	- 거푸집의 수밀성이 높을수록 (물이 빠져나가지 못함) - 거푸집의 강성이 클수록 (변형이 적어 압력을 그대로 받음)
부재 조건	- 부재의 단면이 작을수록 (벽, 기둥) - 철근 배근이 적을수록 (콘크리트 유동 저항 감소)

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4. 유리공사에서 로이유리(LOW-Emissivity Glass)의 코팅방법별 특징 및 적용성에 대하여 설명하시오.

1. 개요

로이유리(Low-E Glass)는 '저방사율 유리'를 의미하며, 유리 표면에 금속 또는 금속산화물 박막(주로 은(Ag))을 코팅하여 열의 이동을 최소화한 고성능 에너지 절약형 유리입니다. 가시광선은 대부분 투과시키면서, 적외선(열) 영역의 복사선은 반사(차단)하여 겨울철 난방에너지(실내 열 유출 방지)와 여름철 냉방에너지(실외 열 유입 방지)를 모두 절감하는 효과가 있습니다. (관련 기준: KS L 2529 로이 복층유리)

2. 코팅방법별 특징

로이유리는 코팅막을 형성하는 방식에 따라 하드 로이와 소프트 로이로 구분됩니다.

구분	하드 로이 (Hard Low-E / Pyrolytic)	소프트 로이 (Soft Low-E / Sputtering)
코팅 방식	- On-Line 코팅 (열분해) - 유리 제조 공정 중, 고온(600°C 이상)의 유리에 금속산화물(주석계)을 분사하여 코팅막을 열분해 부착.	- Off-Line 코팅 (진공증착) - 이미 생산된 판유리를 진공 챔버에 넣고, 은(Ag)을 포함한 다층 박막을 스퍼터링 방식으로 코팅.
코팅막 내구성	- 강함 (Durable) - 코팅막이 유리와 일체화되어 내구성과 내마모성이 우수함.	- 약함 (Delicate) - 코팅막이 은(Ag) 기반이라 산화되기 쉬워 공기 노출 시 부식됨.
성능 (방사율)	- 방사율이 상대적으로 높음 (약 0.15~0.2) - (성능이 소프트 타입보다 다소 낮음)	- 방사율이 매우 낮음 (약 0.02~0.1) - (단열 성능이 하드 타입보다 월등히 우수)
외관	- 약간의 색조(Tint)를 띨 수 있음.	- 매우 투명하고 가시광선 투과율이 높음.

3. 적용성

구분	하드 로이 (Hard Low-E)	소프트 로이 (Soft Low-E)
주요 적용	- 단판유리(Single Glazing)로 사용 가능 (내구성이 강하므로). - 특수 목적의 유리 (예: 강화, 접합 등 후가공 용이).	- 반드시 복층유리(IGU)로 제작해야 함. - (코팅막이 산화되므로 공기층 내부로 향하게 설치)
설치 위치 (복층유리 기준)	- 코팅면이 2면 또는 3면에 위치.	- (필수) 코팅면이 공기층(Ar) 내부로 향하도록 설치. - (일반적) 3면에 설치 (실외측 1, 2면 / 실내측 3, 4면) - (난방 중시) 3면 설치 (실내 열 유출 방지) - (냉방 중시) 2면 설치 (실외 열 유입 차단)
성능 및 시장	- 성능 요구치가 높지 않은 곳. - (현재 국내에서는 거의 사용되지 않음)	- 국내 시장의 90% 이상 점유. - 고효율, 고단열 성능이 요구되는 모든 건축물 (공동주택, 업무시설).

결론: 현재 국내 건축물에 적용되는 로이유리는 대부분 '소프트 로이' 방식이며, 이는 반드시 복층유리로 제작되어야 코팅막의 산화를 방지하고 고유의 단열 성능을 발휘할 수 있습니다.

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5. 도심지 초고층 현장에서 철골세우기의 단계별 유의사항에 대하여 설명하시오.

1. 개요

도심지 초고층 현장의 철골세우기는 협소한 부지, 고소 작업, 과밀한 인접 환경, 강력한 풍하중 등 악조건 속에서 수행됩니다. 따라서 부재 반입부터 접합 완료까지 전 단계에 걸쳐 '양중 계획', '수직도 관리', '작업자 안전'을 최우선으로 고려한 치밀한 시공계획이 필요합니다. (관련 기준: KCS 14 31 10 철골공사)

2. 단계별 유의사항

철골세우기 공사는 '준비 → 설치(세우기) → 접합(검사)'의 순서로 진행됩니다.

단계	주요 작업	단계별 유의사항 (중점 관리항목)
1. 준비 단계 (Planning)	- 부재 반입 및 야적 - 기준점(먹매김) - 앵커볼트 검사	- (양중) 타워크레인(T/C)의 용량, 대수, 설치 위치(코어, 외부) 검토. - (야적) 도심지 부지가 협소하므로 부재 반입 순서(Erection Sequence)를 고려한 일일 반입 계획(JIT) 수립. - (기준) 앵커볼트의 위치, 높이, 수직도 정밀 검사 (Base Plate 설치의 기준점).
2. 설치 단계 (Erection)	- 기둥 세우기 - 큰 보/작은 보 설치 - 가볼트(Temp. Bolting)	- (안전) 고소 작업이므로 작업자의 추락 방지 대책(안전대, 안전망)이 최우선. - (순서) 구조적 안정을 위해 코어(Core) 또는 중앙부 기둥을 먼저 세우고 외부로 확산. - (가볼트) 1개 절(Unit, 통상 2~3개 층) 설치 후, 구조적 안정을 위해 부재당 볼트 구멍의 1/3 이상 또는 2개 이상 가볼트 체결.
	- 수직도(Plumbness) 관리	- (핵심) 1개 절(Unit) 설치 완료 시마다 즉시 수직도 계측 (광파기, 레이저 등). - 오차 발생 시 와이어로프, 턴버클, 유압잭 등을 이용하여 즉시 수정(Correction). - (부등축소) 코어(RC/SRC)와 외부 철골(S)의 재료 이질성으로 인한 '부등축소(Differential Shortening)'량을 예측하여 보정 시공.
3. 접합 단계 (Jointing)	- 본접합 (볼트) - 본접합 (용접)	- (볼트) 고력볼트(T/S Bolt) 조임 시 1차 조임(Snug Tight) 후 2차 본조임(너트 회전법, 토크 관리법) 실시. (T/S Bolt Pin Tail 탈락 확인) - (용접) 현장 용접 시 기후 관리가 중요 (풍속, 강우/강설 시 방풍/보양 조치). - (예열) 모재의 두께, 재질, 기온을 고려한 예열(Pre-heating) 실시 (균열 방지).
- 검사 및 후속	- (검사) 용접부 비파괴검사(NDT: UT, RT, MT) 실시, 고력볼트 조임 검사. - (후속) 데크플레이트(Deck Plate) 설치, 내화피복 시공.

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6. 외부 석재공사에서 화강석의 물성기준 및 화스너(Fastener)의 품질관리에 대하여 설명하시오.

1. 개요

외부 석재공사(건식공법 기준)는 구조체에 트러스(Truss)와 화스너(Fastener)를 설치하고, 석재(화강석)를 고정하여 마감하는 공법입니다. 석재의 자중, 풍하중, 지진하중 등 모든 하중을 화스너가 지지하므로, 석재 자체의 물성 기준과 화스너의 부식 저항성 및 시공 정밀도 확보가 품질의 핵심입니다. (관련 기준: KCS 41 37 01 석공사, KS F 2530 건축용 석재)

2. 화강석의 물성기준 (KS F 2530 기준)

외부 마감재로 사용되는 화강석은 동결융해, 산성비, 오염 등에 견딜 수 있는 내구성을 갖추어야 합니다.

주요 물성 항목	KS F 2530 (화강석) 기준	품질 의미
압축 강도	100 MPa (N/mm²) 이상	- 외부 충격 및 하중에 견디는 강도 (구조적 최소치)
흡수율	0.8 % 이하	- (내구성 핵심) 흡수율이 낮아야 동결융해 저항성이 높고 오염(백화)이 적음.
비중	2.5 이상	- 재료의 밀도 및 견고성 판단 기준.
굽힘 강도	(참고 기준)	- 판재의 휨 저항 성능 (특히 얇은 판재 시공 시 중요).

3. 화스너(Fastener)의 품질관리

화스너(앵커, 볼트, 연결철물)는 석재를 구조체에 고정하는 핵심 부재로, 부식 방지 및 구조 안전성 확보가 중요합니다.

관리 구분	주요 품질관리 항목	관련 기준 (KCS 41 37 01)
재료 (가장 중요)	부식 저항성 (재질)	- 화스너는 반드시 스테인리스강(STS) 제품을 사용. - (필수) KS D 3698 (STS 304) 또는 동등 이상의 부식 저항성 재질 사용. (아연도금강판 사용 금지)
구조 (설계)	구조 안전성	- 석재의 자중, 풍하중, 지진하중(수평)에 대해 구조적으로 안전한 형상과 규격인지 확인 (구조계산서).
	조정 기능 (Adjustability)	- 석재의 수평/수직 및 전후 이동이 가능한 조절 기능(Adjustable)이 있어 시공 오차를 흡수할 수 있어야 함.
시공 (설치)	앵커 고정	- 구조체에 앵커 고정 시, 천공 깊이를 정확히 확보. - 앵커 홀(Hole) 내부의 분진을 완전히 제거한 후, 에폭시 또는 케미컬 앵커를 충전하여 견고하게 고정.
	줄눈 확보 (Joint)	- 석재의 열팽창/수축, 구조체 변위를 흡수할 수 있도록 석재와 석재 사이에 일정한 줄눈(통상 6mm 이상)을 확보.
	실링 (Sealing)	- 줄눈에는 백업재(Backer rod)를 삽입하여 2면 접착을 유도. - 석재 전용 실리콘(오염 방지)을 사용하여 수밀하게 충전.