제116회 건축시공기술사 4교시 기출문제&참고답안

제116회 건축시공기술사 4교시 참고답안

1. 목재의 방부처리에 대하여 설명하시오.

1. 개요

목재의 방부처리는 목재가 균류(부후균)나 해충(흰개미 등)의 침해로 인해 부패하거나 성능이 저하되는 것을 방지하기 위해, 인체에 무해한 방부제를 목재 내부에 주입하는 일련의 화학적 처리 과정을 말한다. 이는 목재의 내구성을 향상시켜 수명을 연장하는 것을 목적으로 한다.

관련 법규: 「목재의 지속가능한 이용에 관한 법률」 (약칭: 목재이용법)

동법 제19조 및 시행령 제15조에 따라, 국토교통부령으로 정하는 기준(KCS 등)에 따라 구조용 목재, 토양 또는 물과 접하는 목재 등은 반드시 방부 성능이 확보된 목재를 사용해야 한다. 또한 KS F 3020 (목재 방부제), KCS 41 43 01 (목공사 일반)에서 품질 및 시공 기준을 규정하고 있다.

2. 목재 방부처리 방법의 분류

방부처리 방법은 약제 주입 방식에 따라 가압식과 비가압식으로 나뉜다.

분류	공법	특징	주요 용도
가압식 주입법 (Pressure Treatment) (가장 효과적)	만충법 (Full-Cell Process) (Bethell 법)	- 진공 → 약액 주입 → 고압 가압 → 감압 - 세포 내강까지 약액을 최대로 채움.	- 부후되기 쉬운 환경 (수중, 지중) - 철도 침목, 선박재
	감압법 (Empty-Cell Process) (Rueping 법)	- 공기 압축 → 약액 주입 → 고압 가압 → 감압 - 주입 후 약액이 공기압으로 배출됨.	- 내부 목재, 통신주, 전주 - 약제 절약 효과
	감압법 (Empty-Cell Process) (Lowry 법)	- 상압에서 약액 주입 → 고압 가압 → 감압 - Rueping 법과 유사하나 초기 공기 압축 생략.	- Rueping 법과 용도 유사
비가압식 주입법 (Non-Pressure Treatment)	도포법 (Brushing / Spraying)	- 목재 표면에 방부제를 붓이나 스프레이로 도포. - 가장 간단하나 침투 깊이가 얕음.	- 현장 임시 처리, 유지보수 - 가설재
	침지법 (Steeping / Soaking)	- 목재를 방부제 용액에 일정 시간 담가두는 방식. - 도포법보다 효과적.	- 소규모 부재, 판재류
	주입법 (Injection)	- 이미 설치된 부재의 균열이나 구멍에 약제를 주입. - 표면 처리 및 확산 원리 이용.	- 기존 구조물의 보수·보강

3. 방부처리 시 유의사항

1. 처리 전 건조: 목재의 함수율이 일정 수준(보통 25~30% 이하) 이하로 건조된 상태에서 방부 처리를 해야 약제 침투가 용이하다.
2. 가공 후 처리: 방부 처리는 반드시 목재의 절단, 대패질, 구멍 뚫기 등 모든 가공이 완료된 후에 실시해야 한다. (처리 후 가공 시 방부층 파괴)
3. 약제 선정: 목재가 사용될 환경(H1~H5 등급)에 적합한 방부 약제(CCA, ACQ 등)와 주입량을 선정해야 한다.
4. 안전 및 환경: 방부제(특히 CCA 등 중금속계)는 인체와 환경에 유해할 수 있으므로, 작업 시 보호구를 착용하고 폐액 처리를 관련 법규에 따라 적정하게 해야 한다.

4. 결론

목재의 방부처리는 목재 구조물의 내구성을 확보하기 위한 필수 공정이다. 특히 토양이나 콘크리트에 직접 접촉하는 부위는 관련 법규(목재이용법, KCS)에 따라 반드시 가압식 방부처리목을 사용해야 하며, 방부처리 후 재가공을 금지하여 방부 성능이 온전히 발휘되도록 관리해야 한다.

2. 거푸집공사에 사용하는 터널폼(Tunnel Form)의 종류 및 특성에 대하여 설명하시오.

1. 개요

터널폼(Tunnel Form)은 벽식 구조 아파트, 호텔, 기숙사 등 동일한 평면이 반복되는 건축물에서 벽체와 슬래브 거푸집을 'ㄱ'자 또는 'U'자 형으로 일체화시킨 대형 거푸집 시스템이다. 벽체와 슬래브 콘크리트를 하루 만에 동시에 타설할 수 있어 공기 단축에 매우 효과적이다.

2. 터널폼의 종류

분류	종류	구조 및 특징
형상별 분류	일체형 (Monolithic Type)	- 벽체와 슬래브가 'U'자 형으로 완전히 일체화된 형태. - 조립/해체가 단순하나, 무거워서 대형 양중 장비가 필요.
	조립형 (Assembled Type)	- 벽체('L'형)와 슬래브 거푸집이 분리되어 현장에서 볼트로 조립하는 형태. - 운반 및 양중이 용이하나, 조립/해체 시간이 소요됨.
작업 방식별 분류	비행식 (Flying Type)	- 가장 일반적인 형태로, 1개 구획(Bay)의 폼을 해체/인양하여 다음 층으로 크레인을 이용해 비행(Flying)시키며 이동/설치.
	주행식 (Travelling Type)	- 폼 하부에 레일이나 바퀴(Wheel)를 설치하여 수평 이동하는 방식. - 주로 터널, 지하차도 등 토목 구조물에 사용됨.

3. 터널폼의 특성

구분	주요 특성 (장점 및 단점)
장점 (Advantages)	초고속 공기 단축: 1일 1개 층(Cycle) 시공이 가능하여 공기 단축에 가장 효과적.
	노무비 절감: 거푸집의 조립/해체 작업이 단순화되어 기능공(형틀목공) 투입 인원이 대폭 감소.
	우수한 마감 품질: 대형 강재 거푸집 사용으로 콘크리트 면이 평활하여 별도 미장이 불필요 (V.H.S 마감).
	높은 전용성: 강재로 제작되어 전용 횟수(100~200회 이상)가 매우 높음.
	안전성: 거푸집이 일체화되어 있어 해체 시 낙하물 위험이 적고, 시스템화된 작업 발판 사용 가능.
단점 (Disadvantages)	높은 초기 투자비: 시스템 폼 제작 비용이 고가임.
	평면 융통성(유연성) 부족: 동일 평면의 반복 구조물에만 적용 가능하며, 평면 변경이 불가능.
	대형 양중 장비 필요: 폼 자체가 무겁고(일체형) 크기 때문에 대용량 타워크레인이 필수적.
	자재 보관 공간: 초기 반입 시 야적을 위한 넓은 부지(Stock Yard)가 필요함.

4. 결론

터널폼은 벽식 구조 아파트 등 반복 평면 건축물의 공기 단축을 위한 강력한 시스템 거푸집이다. 다만, 초기 투자비가 높고 평면 변경이 어려우므로, 사업 초기 단계에서 골조 공법(알루미늄폼, 갱폼 등)과 경제성 및 시공성을 비교 검토하여 적용 여부를 결정해야 한다.

3. 경량벽체공사 중 ALC(Autoclaved Lightweight Concrete) 블록의 물성과 시공순서별 특기사항에 대하여 설명하시오.

1. 개요

ALC(Autoclaved Lightweight Concrete, 경량기포 콘크리트) 블록은 규석, 생석회, 시멘트 등을 주원료로 하고 발포제(알루미늄 분말)를 첨가하여, 고온·고압 상태(Autoclave)에서 증기 양생하여 만든 다공질의 경량 콘크리트 블록이다. 주로 비내력벽(칸막이벽)으로 사용된다.

2. ALC 블록의 주요 물성 (특성)

물성	특징
경량성	- 겉보기 비중이 0.5~0.6 t/m3 정도로, 일반 콘크리트의 약 1/4 수준. - 건물 전체의 자중을 경감시켜 구조체(골조) 비용 절감에 기여.
단열성	- 내부에 미세한 기포가 독립적으로 분포하여 열전도율이 낮음. - 단열 성능이 우수하여 벽체 자체로 법적 단열 기준 충족 가능.
내화성	- 주원료가 무기질(석회, 시멘트)로 불연재료임. - 화재 시 유독가스 발생이 없고 내화 성능이 우수.
차음성	- 다공질 구조가 소리를 흡수/차단하여 차음 성능이 양호.
시공성	- 목재처럼 절단, 대패질, 못질, 구멍 뚫기 등이 용이하여 작업성이 우수.
취약점	- 흡수율이 높음 (다공질): 물에 젖으면 성능 저하 및 마감재 하자 유발. - 강도가 낮고 취성: 압축강도가 낮고 충격에 약하며 모서리가 깨지기 쉬움.

3. 시공순서별 특기사항

관련 법규: KCS 41 30 02 (경량 콘크리트 블록벽 공사)

시방서에 따라 자재의 보관, 바탕 처리, 물축임, 쌓기용 모르타르, 신축줄눈 설치, 보강철물 기준을 준수해야 한다.

1. 자재 운반 및 보관
   • 특기사항: ALC 블록은 충격에 약하고 흡수율이 매우 높다.
     • 운반 시 모서리가 파손되지 않도록 주의하고, 파손된 블록은 사용을 금한다.
     • 현장 보관 시: 반드시 바닥에서 10cm 이상 띄워(깔목 사용) 보관하고, 비나 눈에 맞지 않도록 방수 시트(천막)로 상부를 완전히 덮어 보관한다.
2. 바탕 처리 및 먹매김
   • 특기사항: 바닥면을 깨끗이 청소하고, 먹매김에 따라 정확한 위치에 쌓는다. 바닥면이 고르지 않을 경우 일반 모르타르로 수평 고름질을 먼저 시행한다.
3. 블록 쌓기
   • 특기사항 1 (물축임): ALC 블록은 함수율 관리가 가장 중요하다.
     • 쌓기 전 블록의 접합면에 붓 등으로 물을 적셔(물축임), 모르타르의 수분이 급격히 흡수되는 것을 방지해야 한다. (접착력 저하 및 균열 방지)
     • 단, 블록 전체를 물에 담그거나 과도하게 적시면 안 된다.
   • 특기사항 2 (전용 모르타르):
     • 반드시 ALC 전용 조적용 모르타르를 사용해야 한다.
     • 줄눈 두께는 10mm 이하(일반 블록) 또는 3mm 이하(고정밀 블록)로 얇게 시공하여 열교를 최소화한다.
4. 보강 및 인방 설치
   • 특기사항: ALC 벽체는 균열에 취약하므로 반드시 보강해야 한다.
     • 개구부(문, 창) 상부: ALC 전용 인방보(Lintel Beam)를 설치한다.
     • 벽체 교차부/모서리: 전용 보강 철물(연결 철물)을 사용하여 구조체와 긴결한다.
     • 벽체 상부 (Soffit): 슬래브 하부와 벽체 사이 틈은 신축줄눈(약 10~20mm)을 두고, 추후 우레탄폼 등으로 충전하여 상부 처짐에 의한 벽체 파손을 방지한다.
5. 마감 공사
   • 특기사항: 흡수율이 높으므로 ALC 전용 마감재(프라이머, 미장재, 퍼티)를 사용해야 한다. (일반 시멘트 모르타르 사용 시 박리, 균열 발생)
   • 특히 욕실 등 물을 사용하는 부위는 방수턱 설치 및 방수 처리를 철저히 해야 한다.

4. 결론

ALC 블록은 경량성, 단열성, 내화성이 우수한 자재이나, '물'에 매우 취약한 특성을 갖는다. 따라서 자재 보관 시 방수 관리, 시공 시 적절한 '물축임', 마감 시 전용 마감재 사용 등 전 과정에 걸친 수분 관리가 ALC 공사의 성패를 좌우한다.

4. 데크플레이트 슬래브의 균열발생 요인과 균열억제 대책 및 보수방법에 대하여 설명하시오.

1. 개요

데크플레이트 슬래브는 아연도금 강판(Deck Plate)을 영구 거푸집으로 사용하여 그 위에 철근 배근 후 콘크리트를 타설하는 바닥 시스템이다. 시공이 간편하고 동바리가 필요 없거나 간격을 넓힐 수 있어 공기 단축에 유리하다. 그러나 강재 하부의 구속 및 상부 노출 면적으로 인해 다양한 균열이 발생하기 쉽다.

2. 균열발생 요인 및 억제 대책

균열 요인 (원인)	균열 형태	균열억제 대책
소성수축 (Plastic Shrinkage) - 타설 직후 콘크리트 표면의 급격한 수분 증발 (바람, 고온, 저습)	- 불규칙한 망상형(거북등) 균열 - 얕고 넓게 발생	- 초기 양생 철저: 타설 직후 즉시 피막양생제 도포 또는 비닐 덮기. - 환경 제어: 직사광선 차단, 방풍막(Windbreak) 설치.
건조수축 (Drying Shrinkage) - 경화 후 콘크리트의 장기적인 수분 증발 및 체적 감소. - (하부 데크플레이트가 수축을 구속하여 상부에 인장 응력 발생)	- 슬래브 중앙부 관통 균열 - 수축줄눈 부위 균열	- 배합 관리: 물-시멘트비(W/C) 저감, 저수축 콘크리트 사용. - 균열제어 철근망(Wire Mesh) 설치: 슬래브 상부에 규격에 맞는 철근망을 반드시 배근하여 균열 폭을 제어. - 적절한 간격으로 수축줄눈(Control Joint) 설치.
구조적 요인 (부모멘트) - 슬래브가 보(Beam)와 연속으로 연결된 지지부(보 상단)에서 발생하는 휨 인장 응력 (부모멘트)	- 보(지지대)와 직각 방향으로 발생하는 규칙적인 균열	- 부모멘트 철근(상부근) 배근: 설계도서에 따라 지지부 상부에 연속보강근(Negative Bar)을 정확히 배근.
시공 중 하중 (Deflection) - 콘크리트가 경화되기 전 동바리(Support) 간격이 멀거나, 시공 중 과도한 하중(자재 적치)이 작용할 경우	- 슬래브 중앙부 처짐 - 스팬 중앙부 균열	- 데크플레이트 종류(거푸집용/합성용)에 따른 적정 지지 간격 준수. - 타설 중 자재 과적 금지, 양생 중 충격 및 진동 방지.

3. 균열 보수 방법

균열의 폭과 원인(구조적/비구조적)에 따라 적절한 보수 공법을 선정한다.

1. 표면처리 공법 (Surface Coating)
   • 대상: 0.2mm 이하의 미세한 비구조적 균열 (소성수축 등).
   • 방법: 균열 표면에 방수재, 에폭시 실러(Sealer) 등 마감재를 도포하여 수분 침투를 막음.
2. 주입 공법 (Injection Method)
   • 대상: 0.3mm 이상의 구조적 균열 (부모멘트, 처짐 균열).
   • 방법: 균열 부위에 주입 패커(Packer)를 설치하고, 고압 또는 저압으로 에폭시(Epoxy) 수지를 주입하여 균열 내부를 충전하고 구조적으로 일체화시킴.
3. V-Cutting (충전 공법)
   • 대상: 0.5mm 이상의 비교적 폭이 넓은 비구조적 균열 (건조수축 등).
   • 방법: 균열 부위를 따라 V자 또는 U자로 절삭(Cutting)한 후, 내부를 청소하고 탄성 실링재(Sealant)나 보수용 모르타르로 충전함.

4. 결론

데크플레이트 슬래브의 균열은 복합적인 요인으로 발생하나, 대부분 건조수축 및 부모멘트가 주원인이다. 이를 억제하기 위한 가장 효과적인 대책은 설계도서에 명시된 균열제어 철근망(와이어메쉬)과 부모멘트 보강근을 정확히 배근하고, 타설 직후 초기 양생(피막양생제 도포)을 철저히 이행하는 것이다.

5. 부력(Buoyancy)을 받는 지하주차장에 발생하는 문제점 및 대응방안에 대하여 설명하시오.

1. 개요

부력(Buoyancy)은 지하 구조물이 상시 지하수위(G.W.L) 또는 홍수위(F.W.L)보다 낮게 위치할 때, 물의 압력(수압)에 의해 구조물 전체 또는 기초판이 위로 떠오르려는 힘(양압력, Uplift)을 말한다. 지하주차장과 같이 부피가 크고 상대적으로 중량이 가벼운 구조물은 부력에 매우 취약하다.

2. 부력 발생 시 문제점 (부력 > 구조물 자중)

부력에 대한 저항력(구조물 자중, 마찰력 등)이 부력보다 작을 경우 다음과 같은 심각한 문제가 발생한다.

1. 구조물 부상 (Floating / Uplift): 건물 전체가 위로 떠오르거나 한쪽으로 기울어짐. (가장 치명적)
2. 기초 슬래브 파괴 (Slab Failure): 기초판(매트 기초)이 상부로 작용하는 수압을 견디지 못하고 중앙부가 위로 볼록하게 휘면서 휨 파괴(Bending Failure)가 발생.
3. 심각한 누수 (Massive Leakage): 부상 및 휨 파괴로 인해 발생한 균열(Slab, Wall)을 통해 막대한 양의 지하수가 유입됨.
4. 사용성 파괴: 구조물 부상으로 인해 마감재(바닥, 벽) 파손, 기계/전기 설비 배관 파단, 주차 램프 등의 접속 불량이 발생.

3. 부력에 대한 대응 방안 (설계 및 시공 대책)

부력에 대응하는 방안은 크게 '자중으로 저항하는 방식', '앵커로 저항하는 방식', '수압 자체를 낮추는 방식'으로 구분된다.

대응 방안	원리	주요 공법	장점	단점
1. 자중 증가 (Weight)	구조물 자체의 무게(고정하중)를 부력보다 크게 하여 저항 (자중 > 부력)	- 기초 슬래브 두께 증대 - 상부 흙쌓기(복토) 두께 증대	- 시공이 단순하고 확실함. - 유지관리가 불필요.	- 기초 두께 증가로 굴착 깊이 증가. - 공사비(콘크리트, 철근 물량) 대폭 증가.
2. 앵커 고정 (Anchor)	기초 슬래브를 하부 암반이나 지반에 앵커로 묶어 인장력으로 저항 (자중 + 앵커 인장력 > 부력)	- 락 앵커 (Rock Anchor) - 어스 앵커 (Earth Anchor) - 인장 파일 (Tension Pile)	- 가장 적극적이고 확실한 저항 방식. - 기초 슬래브 두께 최적화 가능. - 공사비 절감 가능성.	- 암반층이 깊으면 시공 어려움. - 앵커의 장기 내구성(부식) 관리 필요. - 별도 앵커 공정 필요 (공기 소요).
3. 지하수위 저하 (Drain)	구조물 주변의 지하수위를 영구적으로 낮춰 부력 자체를 저감 (영구 배수 공법)	- 유공관 + 집수정(Sump Pit) + 펌프(Pump) - Perimeter Drain 설치	- 구조체 부담(부력)을 원천적으로 줄임. - 기초 슬래브 두께 최소화 가능.	- 지속적인 유지관리 비용(전기료, 펌프 교체) 발생. - 펌프 고장 시 즉각적 위험 초래. - 주변 지반 침하 유발 가능성.

4. 결론

지하주차장 부력 문제는 설계 단계에서 지반조사를 통해 지하수위를 명확히 파악하는 것에서 시작된다. 대응 방안 선정 시, 구조물의 중요도, 현장 지반 조건, 생애주기비용(LCC)을 종합적으로 고려해야 한다. 일반적으로 도심지에서는 유지관리 부담이 큰 '영구 배수' 방식보다는, '자중 증가' 방식 또는 '락 앵커' 방식을 조합하여 안정성을 확보하는 것이 바람직하다.

6. PC(Precast Concrete) 복합화 공법을 적용할 경우 시공시 유의사항에 대하여 설명하시오.

1. 개요

PC 복합화 공법(PC Composite Method)은 공장에서 생산된 PC(Precast Concrete) 부재와 현장에서 타설하는 CIP(Cast-In-Place) 콘크리트를 일체화시켜 구조 성능을 발휘하게 하는 공법이다. PC 부재의 장점(품질, 공기)과 CIP 구조의 장점(강접합, 일체성)을 조합한 방식으로, Half-PC 슬래브, PC 기둥 + CIP 보 등이 이에 해당한다.

2. PC 복합화 공법의 시공시 유의사항

PC 복합화 공법의 성공은 PC 부재와 CIP 콘크리트가 얼마나 완벽하게 '일체화'되느냐에 달려있다. 따라서 '접합부(Joint) 관리'가 시공의 핵심이다.

관련 법규: KCS 41 32 01 (프리캐스트 콘크리트 공사 일반)

시방서에 따라 PC 부재의 제작, 운반, 설치 및 접합부 시공에 대한 기준을 준수해야 하며, 특히 합성부재(복합화)의 경우 일체성 확보를 위한 접합면 처리 및 철근 배근 기준을 따라야 한다.

가. 양중 및 설치 단계 유의사항

1. 양중 계획 (Lifting Plan):
   • PC 부재의 중량, 작업 반경을 고려하여 타워크레인(T/C) 등 양중 장비의 용량을 사전에 검토한다.
   • 부재의 인양 고리(Lifting Lug) 위치와 와이어 각도를 준수하여 인양 중 부재 파손을 방지한다.
2. 설치 정밀도 (Tolerance):
   • PC 부재(기둥, 보, 슬래브)는 수직/수평 레벨 및 설치 위치(중심선)의 허용 오차 범위 내에서 정밀하게 설치해야 한다.
   • 레벨 조정을 위해 심(Shim) 플레이트나 지지용 볼트를 사용한다.
3. 가설 지지 (Temporary Shoring):
   • Half-PC 슬래브, PC 보 등은 상부 토핑(Topping) 콘크리트(CIP)가 경화되어 일체화되기 전까지 임시 지지(동바리)가 필요하다.
   • 구조계산에 근거한 정확한 위치에 동바리를 설치하고, 상부 하중에 견딜 수 있는지 확인한다.

나. 접합부 시공 단계 유의사항 (핵심)

1. 접합면 처리 (Surface Preparation):
   • PC 부재와 CIP 콘크리트가 만나는 접합면은 일체성(Bond) 확보가 가장 중요하다.
   • PC 부재 제작 시 접합면을 거칠게(Rough Surface) 처리(예: Shear Key 형성, 쇄석 노출)하여 부착력을 극대화해야 한다.
   • CIP 타설 전, 접합면의 레이턴스나 이물질을 제거하고 필요시 물축임을 한다.
2. 접합부 철근 배근 (Rebar Connection):
   • PC 부재에서 노출된 연결 철근(Dowel Bar)과 현장 CIP 철근의 이음 길이, 정착 위치가 설계도서대로 정확히 배근되었는지 검측한다.
   • 철근 커플러(Coupler) 등을 사용하는 경우, 정확한 체결 토크로 시공한다.
3. CIP 콘크리트 타설 및 다짐:
   • Half-PC 슬래브 간의 이음부 등은 CIP 타설 시 모르타르가 새지 않도록 테이핑(Taping) 등으로 기밀하게 처리한다.
   • CIP 콘크리트 타설 시, 특히 PC-CIP 접합부 주변을 바이브레이터로 충분히 다짐하여 콘크리트가 밀실하게 충전되도록 한다.

3. 결론

PC 복합화 공법은 PC의 공기 단축과 CIP의 일체성을 동시에 확보할 수 있는 효율적인 공법이다. 이 공법의 품질은 PC 부재의 정밀한 설치와 더불어, PC와 CIP가 만나는 '접합부'의 시공 품질(표면 처리, 철근 연속성, 다짐)에 의해 좌우된다. 따라서 접합부 상세에 대한 철저한 시공계획(Method Statement)과 검측 관리가 필수적이다.