2025년 1회 토목기사 기출문제 · 해설

토목기사 필기 2025년 1회 필기 기출문제 전체입니다. 각 문제의 정답 · 해설 보기를 누르면 정답과 상세 해설을 확인할 수 있습니다.

응용역학

문제 1
그림과 같은 단순보의 C점에서의 전단력의 절대값은? 문제 이미지
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정답
등분포하중의 합력은 $50\times6=300\text{kN}$이며 재하구간 도심에 작용합니다. 지점반력을 모멘트 평형으로 구하면 $R_A=192\text{kN}$입니다. C점 바로 왼쪽의 전단력은 $V_C=R_A-w\cdot6=192-300=-108\text{kN}$이므로 절대값은 $108\text{kN}$입니다. 집중모멘트는 전단력 크기에 영향을 주지 않는 점이 핵심입니다.
시험 포인트: 전단력은 단면 한쪽 연직력의 대수합, 모멘트하중은 전단력 불변.
문제 2
캔틸레버보에서 휨모멘트에 의한 탄성변형에너지는? (단, $EI$는 일정) 문제 이미지
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정답
휨에 의한 탄성변형에너지는 $U=\int\frac{M^2}{2EI}dx$로 구합니다. 자유단에서 거리 $x$인 곳의 휨모멘트는 $M=3Px$이므로 $U=\int_0^L\frac{(3Px)^2}{2EI}dx=\frac{9P^2}{2EI}\cdot\frac{L^3}{3}=\frac{3P^2L^3}{2EI}$입니다.
시험 포인트: 휨 변형에너지 $U=\int M^2/(2EI)\,dx$, 하중이 $3P$면 제곱으로 $9$배.
문제 3
2경간 연속보의 첫 경간에 등분포하중이 작용한다. 중앙지점 B의 휨모멘트는? 문제 이미지
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정답
3연모멘트법을 적용합니다. 두 등경간 연속보에서 한 경간에만 등분포하중 $w$가 작용하면 중앙지점 휨모멘트는 $M_B=-\frac{wL^2}{16}$입니다. 양 경간 모두 재하될 때의 $-\frac{wL^2}{8}$의 절반 크기라는 점을 기억하면 좋습니다.
시험 포인트: 2경간 연속보 편측 재하 $M_B=-wL^2/16$, 양측 재하 $-wL^2/8$.
문제 4
그림과 같은 3-Hinge 아치 구조물의 지점 B에서의 수평반력은? 문제 이미지
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정답
3힌지 아치는 정점 힌지에서 휨모멘트가 0이라는 조건을 하나 더 쓸 수 있어 정정입니다. 먼저 전체 평형으로 연직반력을 구한 뒤, 정점을 기준으로 한쪽 부분의 모멘트 평형 $\sum M_C=0$을 세우면 수평반력이 나옵니다. 정리하면 $H_B=\frac{Pa}{2R}$입니다.
시험 포인트: 3힌지 아치 수평반력은 정점 힌지 $M=0$ 조건으로 결정.
문제 5
그림과 같은 양단고정보에 $30\text{kN/m}$의 등분포하중과 $100\text{kN}$의 집중하중이 작용할 때 A점의 휨모멘트는? 문제 이미지
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정답
양단고정보의 고정단모멘트는 각 하중의 재하모멘트(FEM)를 중첩해 구합니다. 등분포하중은 $M^F=-\frac{w}{L^2}\int x(L-x)^2dx$, 집중하중은 $M^F=-\frac{Pab^2}{L^2}$로 계산합니다. 두 성분을 합하면 A점 휨모멘트는 약 $-346\text{kN}\cdot\text{m}$입니다.
시험 포인트: 고정단모멘트는 하중별 FEM의 중첩, 부분 등분포는 적분으로.
문제 6
분포하중(w), 전단력(S) 및 굽힘모멘트(M) 사이의 관계가 옳은 것은?
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정답
보의 미소요소 평형에서 $\frac{dM}{dx}=S$, $\frac{dS}{dx}=-w$의 관계가 성립합니다. 이를 조합하면 $\frac{d^2M}{dx^2}=\frac{dS}{dx}=-w$가 됩니다. 즉 분포하중은 전단력 기울기의 음수이고 휨모멘트의 2계 미분의 음수입니다.
시험 포인트: $dM/dx=S$, $dS/dx=-w$, $d^2M/dx^2=-w$.
문제 7
다음의 보에서 C점의 처짐은? (단, $EI$는 일정하다.) 문제 이미지
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정답
B점에 하중 $P$가 작용하는 캔틸레버에서 자유단 C의 처짐은 B의 처짐에 B의 처짐각과 나머지 길이의 곱을 더한 값입니다. $\delta_B=\frac{P(L/2)^3}{3EI}$, $\theta_B=\frac{P(L/2)^2}{2EI}$이므로 $\delta_C=\delta_B+\theta_B\cdot\frac{L}{2}=\frac{5PL^3}{48EI}$입니다.
시험 포인트: 하중 없는 구간은 직선 유지, 처짐=하중점 처짐+처짐각×연장길이.
문제 8
경간(Span) $8\text{m}$인 단순보에 그림과 같은 연행하중이 작용할 때 절대최대휨모멘트는 어디에서 생기는가? 문제 이미지
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정답
절대최대휨모멘트는 합력과 인접한 큰 하중의 중점이 보 중앙에 오도록 배치할 때 그 큰 하중 아래에서 생깁니다. 합력 $60\text{kN}$은 $45\text{kN}$에서 $0.9\text{m}$ 떨어져 있으므로 큰 하중을 중앙에서 $0.45\text{m}$ 벗어나게 두면 A에서 $4.45\text{m}$ 지점이 됩니다.
시험 포인트: 절대최대모멘트는 합력·인접 대형하중의 중점이 보중앙일 때 큰 하중 밑에서 발생.
문제 9
그림과 같이 $x$, $y$축에 대칭인 단면에 비틀림우력 $50\text{kN}\cdot\text{m}$가 작용할 때 최대전단응력은? 문제 이미지
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정답
박벽 폐단면의 비틀림 전단응력은 $\tau=\frac{T}{2A_m t}$이며 두께가 가장 얇은 곳에서 최대입니다. 중심선 기준 단면적 $A_m=390\times180=70200\text{mm}^2$, 최소두께 $t=10\text{mm}$를 넣으면 $\tau=\frac{50\times10^6}{2\times70200\times10}=35.61\text{MPa}$입니다.
시험 포인트: 폐단면 비틀림 $\tau=T/(2A_m t)$, 최대는 최소두께에서.
문제 10
그림은 단면의 핵을 표시한 것이다. $e_x$, $e_y$의 값으로 옳은 것은? 문제 이미지
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정답
직사각형 단면의 핵(kern)은 폭과 높이를 각각 $1/6$로 나눈 거리를 꼭짓점으로 하는 마름모입니다. 폭이 $2b$, 높이가 $2a$이면 핵거리는 $e_x=\frac{2b}{6}=\frac{b}{3}$, $e_y=\frac{2a}{6}=\frac{a}{3}$입니다.
시험 포인트: 직사각형 핵거리는 각 변 치수의 $1/6$.
문제 11
T형 단면의 $x$축에 대한 회전반경은? 문제 이미지
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정답
회전반경은 $r=\sqrt{I/A}$입니다. 단면 하단축에 대한 단면2차모멘트를 복부와 플랜지로 나눠 평행축정리로 합하면 $I_x\approx1.643\times10^7\text{mm}^4$, 전체 면적 $A=3200\text{mm}^2$입니다. 따라서 $r_x=\sqrt{1.643\times10^7/3200}=71.6\text{mm}$입니다.
시험 포인트: 회전반경 $r=\sqrt{I/A}$, 축 위치에 맞춰 평행축정리로 $I$ 산정.
문제 12
그림과 같은 구조물의 BD부재에 작용하는 힘의 크기는? 문제 이미지
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정답
기둥 하단 C를 기준으로 모멘트 평형을 세웁니다. A점 수평하중 $50\text{kN}$이 높이 $4\text{m}$에서 만드는 모멘트를 경사재 BD가 부담합니다. $50\times4=H_B\times2$에서 수평분력 $H_B=100\text{kN}$이고, BD가 연직과 이루는 각을 고려하면 부재력은 $200\text{kN}$입니다.
시험 포인트: 지점 기준 모멘트 평형으로 경사재 수평분력을 구해 부재력으로 환산.
문제 13
직사각형 단면 보의 단면적을 A, 전단력을 V라고 할 때 평균전단응력과 최대전단응력($\tau_{max}$)의 관계는?
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정답
직사각형 단면의 전단응력은 중립축에서 최대이며 포물선 분포를 이룹니다. 최대전단응력은 평균전단응력의 $1.5$배로 $\tau_{max}=\frac{3}{2}\cdot\frac{V}{A}$입니다. 원형 단면의 $\frac{4}{3}$배와 구분해야 합니다.
시험 포인트: 직사각형 $\tau_{max}=1.5\,V/A$, 원형 $=4/3\,V/A$.
문제 14
그림과 같은 캔틸레버보에 모멘트하중($M$)이 작용할 때 전단력도의 모양은 어떤 형태인가? 문제 이미지
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정답
모멘트하중(우력)만 작용하면 어느 단면을 잘라도 연직 외력의 합이 없으므로 전단력은 전 구간에서 0입니다. 우력은 지점에 연직반력을 만들지 않고 반력모멘트만 유발하기 때문입니다. 따라서 전단력도는 기선과 겹치는 직선이 됩니다.
시험 포인트: 우력(모멘트)하중만 있으면 전단력 0, 휨모멘트도만 변화.
문제 15
그림과 같은 트러스에서 $D_2$의 부재력은? 문제 이미지
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정답
절단법으로 해당 패널을 자르면 사재의 연직분력이 그 구간의 전단력을 부담합니다. 부재가 높이 $8\text{m}$, 수평 $6\text{m}$이면 사재 길이는 $10\text{m}$이므로 $D_2=V\times\frac{10}{8}$입니다. 구간 전단력 $50\text{kN}$을 넣으면 $D_2=62.5\text{kN}$이고 방향은 인장입니다.
시험 포인트: 사재 부재력=구간 전단력×(사재길이/높이).
문제 16
그림과 같은 4개의 힘이 작용할 때 G점에 대한 모멘트는? 문제 이미지
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정답
각 힘에 G점까지의 수직거리를 곱한 뒤 회전방향을 부호로 반영해 대수합합니다. $25\times15+30\times30-20\times45+30\times55=2025\text{kN}\cdot\text{m}$이 됩니다. 방향이 반대인 힘은 모멘트를 상쇄하므로 부호 처리에 주의해야 합니다.
시험 포인트: 모멘트=힘×수직거리, 회전방향 부호를 반드시 구분.
문제 17
그림과 같은 전단력 V가 작용하는 보의 단면에서 $\tau_1 - \tau_2$의 값은? 문제 이미지
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정답
전단응력은 $\tau=\frac{VQ}{Ib}$로 구합니다. 십자형 단면에서 폭이 바뀌는 위치를 지나면 단면1차모멘트 $Q$와 폭 $b$가 달라져 $\tau_1$과 $\tau_2$에 차이가 생깁니다. 단면2차모멘트를 계산해 대입하면 $\tau_1-\tau_2=\frac{2V}{29}$입니다.
시험 포인트: $\tau=VQ/Ib$, 폭이 변하는 지점에서 전단응력 불연속.
문제 18
그림과 같은 단순보에서 B단에 모멘트하중 M이 작용할 때 경간 AB 중에서 수직처짐이 최대가 되는 곳의 거리 $x$는? (단, $EI$는 일정) 문제 이미지
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정답
단순보 B단에 모멘트 $M$이 작용할 때 처짐곡선식을 미분하여 기울기가 0이 되는 위치를 찾습니다. 그 결과 최대처짐이 생기는 위치는 $x=\frac{L}{\sqrt{3}}=0.577L$입니다.
시험 포인트: 한쪽 단 모멘트 재하 단순보의 최대처짐 위치는 $x=L/\sqrt3=0.577L$.
문제 19
단면 $100\text{mm} \times 200\text{mm}$인 장주의 길이가 $3\text{m}$일 때 좌굴하중은? (단, 기둥의 지지상태는 일단고정 타단자유이고, $E = 20{,}000\text{MPa}$)
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정답
오일러 좌굴하중은 $P_{cr}=\frac{\pi^2EI}{(KL)^2}$입니다. 일단고정 타단자유는 $K=2$이므로 유효길이는 $6\text{m}$입니다. 약축 단면2차모멘트 $I=\frac{200\times100^3}{12}=1.67\times10^7\text{mm}^4$를 넣으면 $P_{cr}=91.4\text{kN}$입니다.
시험 포인트: 좌굴은 약축 기준으로, 고정-자유단은 $K=2$.
문제 20
그림과 같은 직사각형 단면의 $x$축에 대한 단면2차모멘트는? 문제 이미지
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정답
전체높이 $6h$인 직사각형의 도심축 단면2차모멘트는 $\frac{b(6h)^3}{12}=18bh^3$입니다. x축이 도심에서 $h$만큼 떨어져 있으므로 평행축정리로 $I_x=18bh^3+(6bh)h^2=24bh^3$입니다.
시험 포인트: 평행축정리 $I=I_G+Ad^2$, 도심축 $I=bh^3/12$.

측량학

문제 21
등고선의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
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정답
등고선은 능선(분수선)과 계곡선(합수선) 모두와 직교합니다. 합수선과 평행하다는 설명은 옳지 않습니다. 경사가 급하면 간격이 좁고, 등고선의 최단거리 방향이 최대경사 방향이라는 성질은 맞습니다.
시험 포인트: 등고선은 분수선·합수선 양쪽 모두와 직교.
문제 22
교각($I$) $60^\circ$, 외선 길이($E$) $15\text{m}$인 단곡선을 설치할 때 곡선길이는?
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정답
외선길이는 $E=R(\sec\frac{I}{2}-1)$입니다. $I=60^\circ$이므로 $\sec30^\circ-1=0.1547$, $R=\frac{15}{0.1547}=96.96\text{m}$입니다. 곡선길이는 $CL=R\cdot I(\text{rad})=96.96\times1.0472=101.5\text{m}$입니다.
시험 포인트: $E=R(\sec(I/2)-1)$로 반지름을 구한 뒤 $CL=R\,I_{rad}$.
문제 23
수심 H인 하천의 유속측정에서 수면으로부터 깊이 $0.2H$, $0.4H$, $0.6H$, $0.8H$인 지점의 유속이 각각 $0.663\text{m/s}$, $0.556\text{m/s}$, $0.532\text{m/s}$, $0.466\text{m/s}$이었다면 3점법에 의한 평균유속은?
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정답
3점법 평균유속은 $V=\frac{V_{0.2}+2V_{0.6}+V_{0.8}}{4}$입니다. 값을 넣으면 $\frac{0.663+2\times0.532+0.466}{4}=\frac{2.193}{4}=0.548\text{m/s}$입니다.
시험 포인트: 3점법은 0.6수심 유속에 가중치 2를 주고 4로 나눔.
문제 24
그림과 같이 교호수준측량을 실시한 결과가 $a_1 = 0.63\text{m}$, $a_2 = 1.25\text{m}$, $b_1 = 1.15\text{m}$, $b_2 = 1.73\text{m}$이었다면, B점의 표고는? (단, A의 표고 $= 50.00\text{m}$) 문제 이미지
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정답
교호수준측량은 양방향 관측을 평균해 시준축·굴절 오차를 상쇄합니다. 고저차 $\Delta H=\frac{(a_1-b_1)+(a_2-b_2)}{2}=\frac{(-0.52)+(-0.48)}{2}=-0.50\text{m}$입니다. 따라서 B점 표고는 $50.00-0.50=49.50\text{m}$입니다.
시험 포인트: 교호수준측량 고저차는 양안 관측값 차의 평균.
문제 25
A, B, C 점으로부터 수준측량을 하여 P점의 표고를 결정한 경우 P점의 표고는? (단, $A \to P$ 표고 $= 367.786\text{m}$, $B \to P$ 표고 $= 367.732\text{m}$, $C \to P$ 표고 $= 367.758\text{m}$) 문제 이미지
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정답
관측거리가 길수록 정밀도가 낮으므로 거리의 역수를 경중률로 하여 가중평균합니다. 경중률 비 $\frac12:\frac13:\frac14$로 계산하면 P점 표고의 최확값은 $367.763\text{m}$입니다.
시험 포인트: 수준측량 경중률은 노선거리에 반비례, 가중평균으로 최확값 결정.
문제 26
지형의 표시방법 중 하천, 항만, 해안측량 등에서 심천측량을 할 때 측점에 숫자로 기입하여 고저를 표시하는 방법은?
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정답
점고법은 하천·항만·해안의 심천측량에서 측점마다 표고나 수심을 숫자로 기입해 지형을 표시하는 방법입니다. 음영법·영선법은 회화적 표현이고, 등고선법은 같은 높이를 잇는 선으로 표시합니다.
시험 포인트: 심천측량에서 수심을 숫자로 표기하는 방법=점고법.
문제 27
그림의 다각망에서 C점의 좌표는? (단, $AB = BC = 100\text{m}$이다.) 문제 이미지
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정답
각 측선의 방위각으로 위거 $\Delta X=L\cos\theta$와 경거 $\Delta Y=L\sin\theta$를 구하고 A점 좌표에 순차 누적합니다. $AB=BC=100\text{m}$와 관측각을 대입해 계산하면 C점 좌표는 $X_c=-1.62\text{m}$, $Y_c=171.17\text{m}$입니다.
시험 포인트: 합위거·합경거를 누적해 측점 좌표를 결정.
문제 28
삼각측량의 각 삼각점에 있어 모든 각의 관측시 만족되어야 하는 조건이 아닌 것은?
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정답
삼각측량의 관측조건은 각조건(삼각형 내각 합 $180^\circ$), 점조건(한 점 둘레 각 합 $360^\circ$), 변조건(경로에 무관하게 변 길이 일치)입니다. 삼각점의 포함면적이 일정해야 한다는 조건은 존재하지 않습니다.
시험 포인트: 삼각망 3대 조건은 각·점·변이며 면적 조건은 아님.
문제 29
DGPS를 적용할 경우 기지점과 미지점에서 측정한 결과로부터 공통오차를 상쇄시킬 수 있기 때문에 측량의 정확도를 높일 수 있다. 이때 상쇄되는 오차요인이 아닌 것은?
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정답
DGPS는 기지점과 미지점의 공통오차를 차분으로 제거합니다. 위성 궤도오차, 전리층·대류권 지연 등 위성 측 공통오차는 상쇄되지만, 다중경로오차는 수신점 주변 환경에 따라 국지적으로 달라 상쇄되지 않습니다.
시험 포인트: DGPS로 제거 불가한 대표 오차는 다중경로오차.
문제 30
철도의 궤도간격 $b = 1.067\text{m}$, 곡선반지름 $R = 600\text{m}$인 원곡선 상을 열차가 $100\text{km/h}$로 주행하려고 할 때 캔트는?
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정답
캔트는 $C=\frac{bV^2}{gR}$입니다. $V=100\text{km/h}=27.78\text{m/s}$, $b=1.067\text{m}$, $R=600\text{m}$를 넣으면 $C=\frac{1.067\times27.78^2}{9.8\times600}=0.140\text{m}=140\text{mm}$입니다.
시험 포인트: 캔트 $C=bV^2/(gR)$, 속도는 반드시 m/s로 환산.
문제 31
시가지에서 25변형 트래버스 측량을 실시하여 $2'50''$의 각관측 오차가 발생하였다면 오차의 처리 방법으로 옳은 것은? (단, 시가지의 측각 허용범위 $= \pm 20''\sqrt{n} \sim 30''\sqrt{n}$, 여기서 $n$은 트래버스의 측점 수)
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정답
측각 허용범위는 $\pm20''\sqrt{n}\sim30''\sqrt{n}$이고 $n=25$이므로 $\sqrt{25}=5$를 곱해 $100''\sim150''$입니다. 관측오차 $2'50''=170''$은 허용범위를 초과하므로 배분하지 않고 다시 관측해야 합니다.
시험 포인트: 오차가 허용범위를 초과하면 배분이 아니라 재측.
문제 32
$L_1$과 $L_2$의 두 개 주파수 수신이 가능한 2주파 GNSS수신기에 의하여 제거가 가능한 오차는?
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정답
전리층 지연은 신호 주파수에 따라 크기가 다르게 나타나므로, $L_1$과 $L_2$ 두 주파수를 함께 수신하면 그 차이를 이용해 전리층오차를 제거할 수 있습니다. 다중경로·수신기 오차는 주파수 조합으로 제거되지 않습니다.
시험 포인트: 2주파 수신기의 핵심 이점은 전리층오차 제거.
문제 33
도로공사에서 거리 $20\text{m}$인 성토구간의 시작단면 $A_1 = 72\text{m}^2$, 끝 단면 $A_2 = 182\text{m}^2$, 중앙단면 $A_m = 132\text{m}^2$이라고 할 때에 각주공식에 의한 성토량은?
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정답
각주공식은 $V=\frac{L}{6}(A_1+4A_m+A_2)$입니다. $\frac{20}{6}(72+4\times132+182)=\frac{20}{6}\times782=2606.7\text{m}^3$입니다.
시험 포인트: 각주공식은 중앙단면에 가중치 4를 부여.
문제 34
지구상의 $\triangle ABC$를 측정한 결과, 두 변의 거리가 $a = 30\text{km}$, $b = 20\text{km}$이었고, 그 사잇각이 $80^\circ$이었다면 이때 발생하는 구과량은? (단, 지구의 곡선반지름은 $6400\text{km}$로 가정한다.)
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정답
구과량은 $\varepsilon''=\frac{A}{R^2}\rho''$입니다. 삼각형 면적 $A=\frac12\times30\times20\times\sin80^\circ=295.4\text{km}^2$, $R=6400\text{km}$를 넣으면 $\varepsilon=\frac{295.4}{6400^2}\times206265''=1.49''$입니다.
시험 포인트: 구과량 $\varepsilon''=A\rho''/R^2$, 면적은 두 변과 사잇각으로.
문제 35
트래버스 측량에 관한 일반적인 사항에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
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정답
컴퍼스법칙은 각관측과 거리관측의 정밀도가 비슷할 때 적용하며, 각관측 정밀도가 거리보다 높을 때는 트랜싯법칙을 씁니다. 따라서 각관측 정밀도가 더 높을 때 컴퍼스법칙을 쓴다는 설명은 옳지 않습니다.
시험 포인트: 컴퍼스법칙은 정밀도가 비슷할 때, 트랜싯법칙은 각관측이 더 정밀할 때.
문제 36
원곡선에서 반지름 $R = 200\text{m}$, 시점으로부터 교점(I.P)까지의 추가거리 $423.26\text{m}$, 교각 $I = 42^\circ 20'$일 때 시단현의 편각은 얼마인가? (단, 중심말뚝간격은 $20\text{m}$임)
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정답
접선장 $TL=R\tan\frac{I}{2}=200\tan21^\circ10'=77.46\text{m}$이므로 곡선시점(BC)은 $423.26-77.46=345.80\text{m}$입니다. 첫 말뚝 $360\text{m}$까지의 시단현은 $14.20\text{m}$, 편각은 $\delta_1=1718.87'\times\frac{14.20}{200}\approx2^\circ01'52''$입니다.
시험 포인트: 시단현 편각 $\delta=1718.87'\times l/R$.
문제 37
그림과 같이 $\triangle P_1 P_2 C$는 동일 평면상에서 $\alpha_1 = 62^\circ 8'$, $\alpha_2 = 56^\circ 27'$, $B = 95.00\text{m}$이고 연직각 $v_1 = 20^\circ 46'$일 때 C로부터 P까지의 높이 H는? 문제 이미지
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정답
먼저 사인법칙으로 수평거리를 구합니다. 세 번째 내각 $C=180^\circ-62^\circ8'-56^\circ27'=61^\circ25'$이고 $\overline{P_1C}=\frac{95\sin56^\circ27'}{\sin61^\circ25'}=90.2\text{m}$입니다. 높이는 $H=\overline{P_1C}\tan20^\circ46'=34.19\text{m}$입니다.
시험 포인트: 사인법칙으로 수평거리를, 연직각 탄젠트로 높이를 구함.
문제 38
표척이 앞으로 $3^\circ$ 기울어져 있는 표척의 읽음값이 $3.645\text{m}$이었다면 높이의 보정량은?
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정답
표척이 앞으로 기울면 실제보다 크게 읽히므로 보정량은 음수입니다. 보정량 $=-l(1-\cos\theta)=-3.645(1-\cos3^\circ)=-0.005\text{m}=-5\text{mm}$입니다.
시험 포인트: 표척 경사보정은 $-l(1-\cos\theta)$로 항상 음의 값.
문제 39
축척 $\frac{1}{1000}$의 도면에서 어느 지역의 토지를 측정하였더니 가로 $2\text{cm}$, 세로 $1\text{cm}$였다. 이 도면이 전체적으로 $1\%$ 수축되어 있었다면 이 토지의 실제면적은 얼마인가?
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정답
도상면적 $2\times1=2\text{cm}^2$에 축척분모의 제곱을 곱하면 실제 $2\times1000^2=2\times10^6\text{cm}^2=200\text{m}^2$입니다. 도면이 $1\%$ 수축했으면 측정값이 작아지므로 $\div(1-0.01)^2$로 보정해 $\frac{200}{0.99^2}=204\text{m}^2$입니다.
시험 포인트: 면적은 축척분모의 제곱, 수축보정도 제곱으로 적용.
문제 40
지오이드(Geoid)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
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정답
지오이드는 평균해수면을 육지까지 연장한 등포텐셜면으로, 밀도 불균질로 굴곡이 있어 회전타원체와 일치하지 않습니다. 일치한다는 설명이 틀린 것입니다. 두 법선의 차이는 연직선편차입니다.
시험 포인트: 지오이드는 회전타원체와 불일치하는 굴곡진 등포텐셜면.

수리학 및 수문학

문제 41
물리량의 차원을 표시한 것으로 옳지 않은 것은?
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정답
탄성계수는 응력과 같은 차원이므로 $[ML^{-1}T^{-2}]$입니다. $[MLT^{-2}]$로 표시하면 틀립니다. 힘 $[MLT^{-2}]$, 점성계수 $[ML^{-1}T^{-1}]$, 각가속도 $[T^{-2}]$는 옳습니다.
시험 포인트: 탄성계수·압력·응력은 모두 $[ML^{-1}T^{-2}]$.
문제 42
탱크 속에 깊이 $2\text{m}$의 물과 그 위에 비중 $0.85$의 기름이 $4\text{m}$ 들어있다. 탱크 바닥에서 받는 압력을 구한 값은? (단, 물의 단위중량은 $9.81\text{kN/m}^3$이다.) 문제 이미지
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정답
바닥 압력은 각 층 유체가 주는 압력을 더합니다. $P=\gamma_{oil}h_{oil}+\gamma_w h_w=(0.85\times9.81)\times4+9.81\times2=33.35+19.62=52.97\text{kN/m}^2$입니다.
시험 포인트: 층상 유체 바닥압력은 각 층 $\gamma h$의 합.
문제 43
폭 $4.8\text{m}$, 높이 $2.7\text{m}$의 연직 직사각형 수문이 한쪽 면에서 수압을 받고 있다. 수문의 밑면은 힌지로 연결되어 있고 상단은 수평체인(Chain)으로 고정되어 있을 때 이 체인에 작용하는 장력(張力)은? (단, 수문의 정상과 수면은 일치한다.) 문제 이미지
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정답
전수압 $P=\gamma h_c A=9.81\times1.35\times(4.8\times2.7)=171.6\text{kN}$이고, 작용점은 수면에서 $\frac23\times2.7$ 깊이(밑면에서 $0.9\text{m}$)입니다. 밑면 힌지 기준 모멘트 평형 $T\times2.7=171.6\times0.9$에서 장력 $T=57.2\text{kN}$입니다.
시험 포인트: 수압합력 작용점은 수면에서 $2h/3$, 힌지 모멘트로 장력 산정.
문제 44
비중이 $0.9$인 목재가 물에 떠 있다. 수면 위에 노출된 체적이 $1.0\text{m}^3$이라면 목재 전체의 체적은? (단, 물의 비중은 $1.00$이다.)
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정답
부력이 무게와 같으므로 잠긴 체적은 전체 체적에 비중을 곱한 값입니다. 잠긴 체적 $=0.9V$, 노출 체적 $=V-0.9V=0.1V=1.0\text{m}^3$이므로 전체 체적 $V=10\text{m}^3$입니다.
시험 포인트: 부체의 잠긴 비율=비중, 노출 비율=$1-$비중.
문제 45
평면상 $x$, $y$ 방향의 속도성분이 각각 $u = ky$, $v = kx$인 유선의 형태는?
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정답
유선의 미분방정식 $\frac{dx}{u}=\frac{dy}{v}$에 $u=ky$, $v=kx$를 넣으면 $x\,dx=y\,dy$이고, 적분하면 $x^2-y^2=C$가 됩니다. 이는 쌍곡선 형태입니다.
시험 포인트: 유선식 $dx/u=dy/v$를 적분해 유선 형태를 판정.
문제 46
그림과 같이 $d_1 = 1\text{m}$인 원통형 수조의 측벽에 내경 $d_2 = 10\text{cm}$의 관으로 송수할 때의 평균 유속($V_2$)이 $2\text{m/s}$이었다면 이 때의 유량 Q와 수조의 수면이 강하하는 유속 $V_1$은? 문제 이미지
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정답
관 유량은 $Q=A_2V_2=\frac{\pi}{4}(0.1)^2\times2=0.0157\text{m}^3/s=15.7\text{L/s}$입니다. 연속방정식으로 수면 강하유속은 $V_1=\frac{Q}{A_1}=\frac{0.0157}{\frac{\pi}{4}(1)^2}=0.02\text{m/s}=2\text{cm/s}$입니다.
시험 포인트: 연속방정식 $A_1V_1=A_2V_2$로 수면 강하유속 산정.
문제 47
사각 위어에서 유량산출에 쓰이는 Francis 공식에 대하여 양단 수축이 있는 경우에 유량으로 옳은 것은? (단, $B$: 위어 폭, $h$: 월류수심)
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정답
Francis 공식에서 양단수축이 있으면 유효폭 보정으로 $Q=1.84(B-0.2h)h^{3/2}$입니다. 수축 하나당 $0.1h$씩 빼므로 양단이면 $0.2h$를 뺍니다. 일단수축은 $0.1h$입니다.
시험 포인트: Francis 양단수축 $-0.2h$, 일단수축 $-0.1h$.
문제 48
직사각형의 단면(폭 $4\text{m} \times$ 수심 $2\text{m}$) 개수로에서 Manning 공식의 조도계수 $n = 0.017$이고 유량 $Q = 15\text{m}^3/\text{s}$일 때 수로의 경사($I$)는?
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정답
Manning 공식 $Q=\frac{1}{n}AR^{2/3}I^{1/2}$을 씁니다. $A=8\text{m}^2$, 윤변 $P=4+2\times2=8\text{m}$, 경심 $R=1\text{m}$이므로 $15=\frac{1}{0.017}\times8\times1\times I^{1/2}$에서 $I=1.016\times10^{-3}$입니다.
시험 포인트: 경심 $R=A/P$, Manning식으로 경사를 역산.
문제 49
Chezy의 평균유속 공식에서 평균유속계수 C를 Manning의 평균유속 공식을 이용하여 표현한 것으로 옳은 것은?
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정답
Chezy식 $V=C\sqrt{RI}$와 Manning식 $V=\frac{1}{n}R^{2/3}I^{1/2}$을 비교하면 평균유속계수는 $C=\frac{R^{1/6}}{n}$입니다.
시험 포인트: $C=R^{1/6}/n$으로 Chezy와 Manning식을 연결.
문제 50
동력 $20{,}000\text{kW}$, 효율 $88\%$인 펌프를 이용하여 $150\text{m}$ 위의 저수지로 물을 양수하려고 한다. 손실수두가 $10\text{m}$일 때 양수량은?
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정답
펌프 양수량은 $Q=\frac{P\eta}{\gamma H}$입니다. 전양정 $H=150+10=160\text{m}$, $P=20000\text{kW}$, $\eta=0.88$을 넣으면 $Q=\frac{20000\times0.88}{9.81\times160}=11.2\text{m}^3/s$입니다.
시험 포인트: 동력 $P=\gamma QH/\eta$, 전양정=실양정+손실수두.
문제 51
직사각형 단면수로의 폭이 $5\text{m}$이고 한계수심이 $1\text{m}$일 때의 유량은? (단, 에너지 보정계수 $\alpha = 1.0$)
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정답
직사각형 수로 한계수심은 $h_c=\left(\frac{q^2}{g}\right)^{1/3}$이므로 단위폭 유량 $q=\sqrt{gh_c^3}=\sqrt{9.81\times1}=3.13\text{m}^2/s$입니다. 전유량은 $Q=q\times b=3.13\times5=15.65\text{m}^3/s$입니다.
시험 포인트: 한계수심 $h_c=(q^2/g)^{1/3}$로 단위유량을 역산.
문제 52
수심이 $10\text{cm}$, 수로 폭이 $20\text{cm}$인 직사각형 개수로에서 유량 $Q = 80\text{cm}^3/\text{s}$가 흐를 때 동점성계수 $\nu = 1.0 \times 10^{-2}\text{cm}^2/\text{s}$이면 흐름은?
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정답
평균유속 $V=Q/A=80/(10\times20)=0.4\text{cm/s}$, 경심 $R=A/P=200/40=5\text{cm}$입니다. $Re=VR/\nu=0.4\times5/0.01=200<500$이라 층류, $Fr=V/\sqrt{gh}\ll1$이라 상류입니다.
시험 포인트: 개수로는 $Re$로 층·난류, $Fr$로 상·사류를 판정.
문제 53
개수로에서 도수가 발생할 때 도수 전의 수심이 $0.5\text{m}$, 유속이 $7\text{m/sec}$이면 도수 후의 수심은?
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정답
도수 전 프루드수는 $Fr_1=\frac{V_1}{\sqrt{gh_1}}=\frac{7}{\sqrt{9.81\times0.5}}=3.16$입니다. 공액수심식 $h_2=\frac{h_1}{2}(\sqrt{1+8Fr_1^2}-1)=\frac{0.5}{2}(\sqrt{1+8\times9.99}-1)=2.0\text{m}$입니다.
시험 포인트: 도수 후 수심은 공액수심식으로 계산.
문제 54
지하수의 흐름에서 Darcy 법칙을 적용하는 레이놀즈 수($Re$)의 일반적인 범위는?
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정답
Darcy 법칙은 지하수 흐름이 층류일 때 성립하며, 일반적으로 레이놀즈수 $Re<1\sim10$ 범위에서 유효합니다. 이 범위를 넘으면 유속과 동수경사의 선형관계가 깨집니다.
시험 포인트: Darcy 법칙 적용 범위는 $Re<1\sim10$의 층류.
문제 55
다음 중 부정류 흐름의 지하수를 해석하는 방법은?
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정답
Theis 방법은 시간에 따라 수위가 변하는 부정류(비평형) 지하수 해석법입니다. Thiem과 Dupuit는 정상류(평형), Laplace는 정상류 흐름의 지배방정식에 해당합니다.
시험 포인트: 부정류 우물 해석은 Theis의 비평형식.
문제 56
원형 댐의 월류량($Q_p$)이 $1{,}000\text{m}^3/\text{s}$이고, 수문을 개방하는 데 필요한 시간($T_p$)이 $40$초일 때 $\frac{1}{50}$ 모형(模型)에서의 유량($Q_m$)과 개방 시간($T_m$)은? (단, 중력가속도비($g_r$)는 1로 가정한다.)
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정답
Froude 상사에서 유량비는 $L_r^{5/2}$, 시간비는 $L_r^{1/2}$입니다. $L_r=1/50$이면 $Q_m=1000\times(1/50)^{2.5}=0.057\text{m}^3/s$, $T_m=40\times(1/50)^{0.5}=5.657\text{s}$입니다.
시험 포인트: Froude 상사 $Q_r=L_r^{5/2}$, $T_r=L_r^{1/2}$.
문제 57
어떤 유역에 표와 같이 $30$분간 집중호우가 발생하였다. 지속시간 $15$분인 최대 강우강도는? 문제 이미지
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정답
지속시간 $15$분(연속 3구간) 중 강우량 합이 최대인 구간을 찾습니다. $10\sim25$분과 $15\sim30$분 구간이 각각 $18\text{mm}$로 최대입니다. 강우강도는 $18\times\frac{60}{15}=72\text{mm/hr}$입니다.
시험 포인트: 최대강우강도는 이동창으로 최대누가우량을 찾아 시간당으로 환산.
문제 58
강우강도를 $I$, 침투능을 $f$, 총 침투량을 $F$, 토양수분 미흡량을 $D$라 할 때, 지표유출은 발생하나 지하수위는 상승하지 않는 경우에 대한 조건식은?
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정답
지표유출이 생기려면 강우강도가 침투능보다 커야 하므로 $I>f$입니다. 지하수위가 상승하지 않으려면 총침투량이 토양수분 미흡량에 미치지 못해야 하므로 $F<D$입니다.
시험 포인트: 지표유출 조건 $I>f$, 지하수 미도달 조건 $F<D$.
문제 59
하천의 평균유속 $V$를 구하는 방법으로서 적절치 못한 것은? (여기서, $V_s$는 표면유속, $V_{0.2}$, $V_{0.4}$, $V_{0.6}$, $V_{0.8}$는 수면으로부터 수심의 20%, 40%, 60%, 80%에 해당하는 수심을 나타낸다.)
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정답
3점법의 올바른 식은 $V=\frac{1}{4}(V_{0.2}+2V_{0.6}+V_{0.8})$입니다. $V_{0.6}$을 두 번 쓰고 $V_{0.8}$이 빠진 식은 잘못된 표현입니다. 표면법·1점법·4점법 식은 옳습니다.
시험 포인트: 3점법은 $\frac14(V_{0.2}+2V_{0.6}+V_{0.8})$.
문제 60
다음 중 단위유량도(Unit hydrograph)를 작성함에 있어서 기본가정에 해당되지 않는 것은?
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정답
단위유량도의 기본가정은 일정 기저시간 가정, 비례(일정 강우강도) 가정, 중첩 원리입니다. 직접유출의 가정은 단위유량도의 기본가정에 포함되지 않습니다.
시험 포인트: 단위도 3대 가정은 일정기저시간·비례·중첩.

상하수도공학

문제 101
상수도 계통의 도수시설에 관한 설명으로 옳은 것은?
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정답
도수시설은 수원에서 취수한 원수를 정수장까지 보내는 시설입니다. 수원에서 물을 얻는 것은 취수, 정수장에서 배수지로 보내는 것은 송수, 수용가에 공급하는 것은 급수로 구분합니다.
시험 포인트: 취수-도수-정수-송수-배수-급수 계통 순서
문제 102
인구 $30$만의 도시에 급수계획을 하고자 한다. 계획 1인 1일 최대 급수량을 $350\text{L}$로 하고 계획급수 보급률을 $80\%$라 할 때 계획 1일 평균급수량은? (단, 이 도시는 중소도시로 계획 첨두율은 $1.5$로 가정한다.)
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정답
계획 1일 최대급수량 $=$ 급수인구 $\times$ 1인1일 최대급수량 $=(300{,}000\times0.8)\times350\text{L}=84{,}000\text{m}^3/\text{day}$입니다. 평균급수량은 첨두율로 나눠 $\dfrac{84{,}000}{1.5}=56{,}000\text{m}^3/\text{day}$입니다.
시험 포인트: 평균=최대/첨두율, 보급률을 인구에 곱함
문제 103
먹는 물에 대장균이 검출될 경우 오염수로 판정되는 이유로 옳은 것은?
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정답
대장균 자체는 병원균이 아니지만 사람·동물의 장내에 서식하므로, 검출되면 분변에 의한 오염과 함께 병원성 세균이 존재할 가능성을 추정할 수 있는 오염지표세균이 됩니다.
시험 포인트: 대장균은 분변오염·병원균 존재를 추정하는 지표
문제 104
호소의 부영양화에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
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정답
부영양화된 호소는 표층에서 조류가 번성해 광합성으로 표층 용존산소는 높지만, 사멸한 조류가 심층에서 분해되며 산소를 소비해 수심이 깊은 곳은 오히려 용존산소가 고갈됩니다. 원인물질은 질소와 인입니다.
시험 포인트: 부영양화는 심층부 용존산소 저하
문제 105
하천의 재포기(reaeration) 계수가 $0.2/\text{day}$, 탈산소 계수가 $0.1/\text{day}$이면 이 하천의 자정계수는?
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정답
자정계수 $f$는 재포기계수를 탈산소계수로 나눈 값 $f=\dfrac{k_2}{k_1}=\dfrac{0.2}{0.1}=2.0$입니다. 이 값이 클수록 하천의 자정능력이 큽니다.
시험 포인트: 자정계수 = 재포기계수 / 탈산소계수
문제 106
지름 $300\text{mm}$의 주철관을 설치할 때, $40\text{kgf/cm}^2$의 수압을 받는 부분에서는 주철관의 두께는 최소한 얼마로 하여야 하는가? (단, 허용인장응력 $\sigma_{ta} = 1{,}400\text{kgf/cm}^2$이다.)
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정답
내압을 받는 관의 두께는 $t=\dfrac{PD}{2\sigma_{ta}}$로 구합니다. $t=\dfrac{40\times30}{2\times1{,}400}\approx0.43\text{cm}=4.3\text{mm}$입니다(지름과 응력을 cm 단위로 통일).
시험 포인트: 관두께 $t=PD/(2\sigma_{ta})$
문제 107
일반적인 정수과정으로서 옳은 것은?
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정답
일반 정수과정은 스크린으로 큰 협잡물을 거른 뒤 응집침전으로 탁질을 가라앉히고, 여과로 미세입자를 걸러 마지막에 소독하는 순서입니다.
시험 포인트: 스크린 → 응집침전 → 여과 → 소독
문제 108
Jar-Test는 적정 응집제의 주입량과 적정 pH를 결정하기 위한 시험이다. Jar-Test 시 응집제를 주입한 후 급속교반 후 완속교반을 하는 이유는?
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정답
급속교반은 응집제를 물에 빠르게 분산·혼화시키는 단계이고, 이어지는 완속교반은 미세 플록끼리 충돌·결합해 침전 가능한 크기로 키우되 전단으로 깨지지 않게 하는 단계입니다.
시험 포인트: 완속교반은 플록을 깨뜨리지 않고 성장
문제 109
활성탄처리를 적용하여 제거하기 위한 주요항목으로 거리가 먼 것은?
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정답
활성탄은 냄새유발물질, THM 전구물질, 계면활성제 같은 용존 유기물을 흡착 제거하는 데 효과적입니다. 반면 질산성 질소는 흡착이 잘 되지 않아 활성탄의 주요 제거 대상이 아닙니다.
시험 포인트: 활성탄은 용존 유기물 제거, 질산성 질소는 곤란
문제 110
고속 응집침전지를 선택할 때 고려하여야 할 사항으로 옳지 않은 것은?
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정답
고속응집침전지는 처리수량·탁도·수온의 변동이 적어야 하고 원수 탁도가 어느 정도($10\text{NTU}$ 이상) 있어야 유리합니다. 다만 최고 탁도는 $1{,}000\text{NTU}$ 이하가 바람직하며 $10{,}000\text{NTU}$는 과도합니다.
시험 포인트: 고속응집침전지 최고 탁도는 1,000NTU 이하
문제 111
정수시설에 관한 사항으로 틀린 것은?
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정답
착수정의 용량은 체류시간을 $1.5$분 이상으로 하는 것이 표준이며 $5$분이 아닙니다. 고속응집침전지 $1.5\sim2.0$시간분, 정수지 최소 $2$시간분, 플록형성시간 $20\sim40$분 기준은 옳습니다.
시험 포인트: 착수정 체류시간은 1.5분 이상
문제 112
하수도의 효과에 대한 설명으로 적합하지 않은 것은?
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정답
하수도는 도시환경 개선, 공중위생 향상, 하천 수질보전과 함께 침수 방지로 토지의 유효 이용을 늘리는 효과가 있습니다. 토지이용이 감소한다는 설명은 반대입니다.
시험 포인트: 하수도는 토지이용 증대에 기여
문제 113
하수배제방식에 대한 설명 중 틀린 것은?
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정답
청천 시(맑은 날)에는 합류식 관거가 우수 없이 오수만 흘러 큰 단면에 비해 유량·유속이 부족해 퇴적이 생기기 쉽습니다. 따라서 청천 시 퇴적은 합류식에서 더 문제이며, 분류식이 합류식보다 퇴적이 많다는 서술은 옳지 않습니다.
시험 포인트: 청천 시 관로 퇴적 우려는 합류식
문제 114
수중의 질소화합물의 질산화 진행과정으로 옳은 것은?
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정답
질산화는 호기성 세균에 의해 암모니아성 질소가 아질산성 질소를 거쳐 질산성 질소로 산화되는 과정으로 $\text{NH}_3\text{-N}\to\text{NO}_2\text{-N}\to\text{NO}_3\text{-N}$ 순서입니다. 반대 방향은 탈질입니다.
시험 포인트: 질산화 순서 NH3-N → NO2-N → NO3-N
문제 115
하수도 계획의 기본적 사항에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
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정답
하수도 계획의 목표연도는 시설 내용연수·건설기간 등을 고려해 원칙적으로 $20$년을 기준으로 하며 $50$년이 아닙니다. 계획구역을 광역·종합적으로 정하고 수질보전이 필요한 지역을 포함한다는 설명은 옳습니다.
시험 포인트: 하수도 계획 목표연도는 20년
문제 116
혐기성 소화 공정의 영향인자가 아닌 것은?
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정답
혐기성 소화의 운전 영향인자는 온도, 체류시간, pH와 알칼리도, 독성물질, 유기물부하 등입니다. 메탄 함량은 소화가 진행된 결과로 나타나는 산물이므로 영향인자가 아닙니다.
시험 포인트: 메탄함량은 소화의 결과물, 영향인자 아님
문제 117
유량이 $5000\text{m}^3/\text{day}$이고 BOD가 $150\text{mg/L}$인 하수를 $500\text{m}^3$의 유효용량을 가진 폭기조에서 처리할 경우, BOD 용적부하량은?
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정답
BOD 용적부하는 유입 BOD량을 폭기조 용적으로 나눈 $\dfrac{Q\cdot C}{V}$입니다. $150\text{mg/L}=0.15\text{kg/m}^3$이므로 $\dfrac{5{,}000\times0.15}{500}=\dfrac{750}{500}=1.5\text{kg/(m}^3\cdot\text{day)}$입니다.
시험 포인트: 용적부하 = Q × BOD농도 / 폭기조 용적
문제 118
장기 폭기법에 관한 설명으로 옳은 것은?
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정답
장기폭기법은 F/M비를 낮게, 폭기시간을 길게 유지해 미생물을 내생호흡 단계까지 산화시키므로 잉여슬러지 발생량이 적습니다. 대신 폭기조가 커서 부지가 많이 필요하고 소규모 처리장에 적합합니다.
시험 포인트: 장기폭기는 낮은 F/M, 슬러지 적음, 넓은 부지
문제 119
함수율 $95\%$인 슬러지를 농축시켰더니 최초부피의 $\frac{1}{3}$이 되었다. 농축된 슬러지의 함수율은? (단, 농축 전후의 슬러지 비중은 1로 가정한다.)
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정답
고형물 질량은 농축 전후 일정합니다. 초기 고형물 $5\%$, 부피가 $\tfrac13$이 되면 비중 $1$ 가정에서 질량도 $\tfrac13$이 되므로 고형물 함량 $=\dfrac{5}{100/3}=15\%$, 즉 함수율은 $85\%$입니다. $V_1(100-P_1)=V_2(100-P_2)$로도 풉니다.
시험 포인트: 고형물 보존 $V_1(1-w_1)=V_2(1-w_2)$
문제 120
공동현상(Cavitation)의 방지책에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
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정답
공동현상을 막으려면 마찰손실과 흡입양정을 줄이고 임펠러 회전속도를 낮추며, 흡입관경은 크게 해 흡입측 유속과 손실을 낮춰야 합니다. 흡입관경을 작게 하면 유속이 커지고 압력이 더 떨어져 공동현상을 조장하므로 잘못된 대책입니다.
시험 포인트: 방지책은 흡입관경을 크게
문제 61
콘크리트의 설계기준압축강도($f_{ck}$)가 $50\text{MPa}$인 경우 콘크리트 탄성계수 및 크리프 계산에 적용되는 콘크리트의 평균 압축강도($f_{cu}$)는?
정답 · 해설 보기
정답
콘크리트 평균압축강도는 $f_{cu}=f_{ck}+\Delta f$로 구합니다. $\Delta f$는 $f_{ck}\le 40\text{MPa}$이면 $4\text{MPa}$, $60\text{MPa}$ 이상이면 $6\text{MPa}$이고 그 사이는 직선보간합니다. $f_{ck}=50\text{MPa}$이면 $\Delta f=5\text{MPa}$이므로 $f_{cu}=50+5=55\text{MPa}$이며, 탄성계수와 크리프 산정에 이 값을 씁니다.
시험 포인트: $f_{cu}=f_{ck}+\Delta f$, 40~60 구간은 보간
문제 62
계수전단력 $V_u = 60\text{kN}$을 받을 수 있는 직사각형 단면이 전단철근 없이 견딜 수 있는 콘크리트의 유효깊이 $d$는 최소 얼마 이상인가? (단, $f_{ck} = 24\text{MPa}$, $b_w = 350\text{mm}$)
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정답
전단철근이 필요 없으려면 $V_u\le \tfrac12\phi V_c$를 만족해야 하며, $V_c=\tfrac16\sqrt{f_{ck}}\,b_w d$입니다. $\tfrac12\times0.75\times\tfrac16\sqrt{24}\times350\times d=60\times10^3\text{N}$을 풀면 $d\ge 560\text{mm}$입니다. 강도감소계수 $\phi=0.75$를 빠뜨리지 않도록 주의합니다.
시험 포인트: 무전단철근 한계는 $V_u=\tfrac12\phi V_c$
문제 63
그림과 같은 띠철근 기둥에서 띠철근의 최대 수직간격으로 적당한 것은? (단, D10의 공칭직경은 $9.5\text{mm}$, D32의 공칭직경은 $31.8\text{mm}$이다.) 문제 이미지
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정답
띠철근 최대 수직간격은 축방향 철근 지름의 $16$배, 띠철근 지름의 $48$배, 기둥 단면의 최소 치수 중 가장 작은 값으로 정합니다. $16\times31.8=508.8\text{mm}$, $48\times9.5=456\text{mm}$, 단면 최소치수 $500\text{mm}$ 가운데 최솟값은 $456\text{mm}$입니다.
시험 포인트: 띠철근 간격 = min(16d주근, 48d띠근, 최소단면치수)
문제 64
옹벽의 토압 및 설계일반에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
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정답
뒷부벽식 옹벽에서 $3$변 지지된 $2$방향 슬래브로 설계하는 부재는 전면벽(벽체)이며, 저판은 부벽을 지점으로 하는 연속 슬래브로 봅니다. 활동 저항력은 수평력의 $1.5$배 이상, 뒷부벽=T형보·앞부벽=직사각형보, 지반반력이 허용지지력 이하 조건은 모두 옳습니다.
시험 포인트: 3변 지지 2방향 슬래브는 저판이 아니라 전면벽
문제 65
옹벽에서 T형보로 설계하여야 하는 부분은?
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정답
뒷부벽식 옹벽의 뒷부벽은 전면벽·저판과 일체로 거동하며 인장을 부벽 철근이 부담해 플랜지-복부 형태가 되므로 T형보로 설계합니다. 반면 앞부벽식의 앞부벽은 압축을 받으므로 직사각형 보로 설계합니다.
시험 포인트: 뒷부벽=T형보, 앞부벽=직사각형보
문제 66
순단면이 볼트구멍 하나를 제외한 단면(즉, A-B-C 단면)과 같도록 피치($s$)를 결정하면? (단, 구멍의 직경은 $22\text{mm}$이다.) 문제 이미지
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정답
지그재그(엇모임) 배치의 순폭은 구멍 하나를 더 빼는 대신 $\dfrac{s^2}{4g}$만큼 되돌려 줍니다. 대각 경로의 순단면이 직선 경로(구멍 $1$개 공제)와 같아지려면 $\dfrac{s^2}{4g}=d$이어야 하므로 $s=\sqrt{4gd}=\sqrt{4\times50\times22}\approx66.3\text{mm}$입니다.
시험 포인트: 지그재그 순폭 보정항 $s^2/4g$
문제 67
크리프 변형 계산 시 초기접선탄성계수를 구하시오. (단, $f_{ck} = 29\text{MPa}$이며, 보통골재를 사용한 경우이다.)
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정답
할선탄성계수는 $E_c=8500\sqrt[3]{f_{cu}}$, 초기접선탄성계수는 $E_{ci}=1.18E_c$입니다. $f_{cu}=f_{ck}+4=33\text{MPa}$이므로 $E_c=8500\sqrt[3]{33}\approx27{,}264\text{MPa}$, 따라서 $E_{ci}=1.18\times27{,}264\approx32{,}172\text{MPa}$입니다.
시험 포인트: 초기접선 $E_{ci}=1.18E_c$
문제 68
그림과 같은 단면의 균열모멘트 $M_{cr}$은? (단, $f_{ck} = 24\text{MPa}$, $f_y = 400\text{MPa}$, 보통중량 콘크리트이다.) 문제 이미지
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정답
균열모멘트는 $M_{cr}=\dfrac{f_r I_g}{y_t}$이고 파괴계수는 $f_r=0.63\lambda\sqrt{f_{ck}}=0.63\sqrt{24}\approx3.09\text{MPa}$입니다. 전단면 기준 $I_g=\dfrac{300\times500^3}{12}=3.125\times10^9\text{mm}^4$, $y_t=250\text{mm}$이므로 $M_{cr}\approx38.6\text{kN}\cdot\text{m}$입니다.
시험 포인트: $f_r=0.63\lambda\sqrt{f_{ck}}$, 총단면 기준
문제 69
그림과 같은 맞대기 용접의 용접부에 생기는 인장응력은? 문제 이미지
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정답
맞대기(홈)용접의 인장응력은 목두께와 유효길이로 하중을 나눈 $f=\dfrac{P}{t\ell}$입니다. 목두께는 판두께 $t=10\text{mm}$, 유효길이는 판폭 $\ell=300\text{mm}$이므로 $f=\dfrac{300\times10^3}{10\times300}=100\text{MPa}$입니다. 경사선 길이가 아니라 하중에 수직한 목단면으로 계산합니다.
시험 포인트: 맞대기용접 $f=P/(t\ell)$
문제 70
용접이음에 관한 설명으로 틀린 것은?
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정답
용접이음은 구멍 결손이 없어 강도 저하가 없고 소음·경비가 적은 장점이 있으나, 용접부의 급격한 형상 변화와 잔류응력 때문에 응력집중이 오히려 잘 발생합니다. 또한 내부 결함의 X선 검사가 간단하지 않다는 단점도 있습니다.
시험 포인트: 용접은 응력집중·잔류응력이 단점
문제 71
철근콘크리트 부재의 전단철근에 대한 설명으로 틀린 것은?
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정답
전단철근의 설계기준항복강도는 $500\text{MPa}$ 이하로 제한하며 $300\text{MPa}$가 아닙니다. 주인장철근에 $30^\circ$ 이상 구부린 굽힘철근 사용, 최소전단철근량 $\dfrac{0.35b_w s}{f_{yt}}$, 직각 스터럽 간격 $d/2$ 이하이면서 $600\text{mm}$ 이하 규정은 옳습니다.
시험 포인트: 전단철근 $f_y\le500\text{MPa}$
문제 72
길이 $6\text{m}$의 철근콘크리트 단순보의 처짐을 계산하지 않아도 되는 보의 최소두께는 얼마인가? (단, $f_{ck} = 21\text{MPa}$, $f_y = 350\text{MPa}$)
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정답
처짐을 계산하지 않아도 되는 단순지지 보의 최소두께는 $L/16$이며, $f_y\ne400\text{MPa}$이면 $\left(0.43+\dfrac{f_y}{700}\right)$를 곱해 보정합니다. $\dfrac{6000}{16}=375\text{mm}$, 보정계수 $0.43+\dfrac{350}{700}=0.93$이므로 $375\times0.93\approx349\text{mm}$입니다.
시험 포인트: 단순보 $L/16$에 $(0.43+f_y/700)$ 보정
문제 73
단철근 직사각형 보의 자중이 $15\text{kN/m}$이고 활하중이 $23\text{kN/m}$일 때 계수휨모멘트는 얼마인가? (단, 이 보는 경간 $8\text{m}$인 단순보이다.)
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정답
계수하중은 $w_u=1.2w_D+1.6w_L=1.2\times15+1.6\times23=54.8\text{kN/m}$입니다. 단순보의 최대 휨모멘트는 $M_u=\dfrac{w_u L^2}{8}=\dfrac{54.8\times8^2}{8}=438.4\text{kN}\cdot\text{m}$입니다.
시험 포인트: 하중조합 $1.2D+1.6L$, $M=wL^2/8$
문제 74
강도설계법에서 그림과 같은 단철근 T형보의 공칭휨강도($M_n$)는? (단, $A_s = 5{,}000\text{mm}^2$, $f_{ck} = 21\text{MPa}$, $f_y = 300\text{MPa}$, 그림의 단위는 mm이다.) 문제 이미지
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정답
직사각형 가정 시 $a=\dfrac{A_s f_y}{0.85f_{ck}b_f}\approx84\text{mm}>t_f=80\text{mm}$이므로 T형보로 거동합니다. 플랜지 분담 철근 $A_{sf}=2{,}856\text{mm}^2$, 복부 $a\approx90\text{mm}$로 두고 $M_n=A_{sf}f_y\!\left(d-\tfrac{t_f}{2}\right)+(A_s-A_{sf})f_y\!\left(d-\tfrac{a}{2}\right)\approx836.8\text{kN}\cdot\text{m}$입니다($d=600\text{mm}$).
시험 포인트: $a>t_f$이면 T형보, 플랜지·복부 분리 계산
문제 75
그림의 보에서 계수전단력 $V_u = 262.5\text{kN}$에 대한 가장 적당한 스터럽 간격은? (단, 사용된 스터럽은 D13철근이다. 철근 D13의 단면적은 $127\text{mm}^2$, $f_{ck} = 24\text{MPa}$, $f_{yt} = 350\text{MPa}$이다.) 문제 이미지
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정답
$V_c=\tfrac16\sqrt{24}\times300\times500\approx122.5\text{kN}$이고 필요한 $V_s=\dfrac{V_u}{\phi}-V_c=\dfrac{262.5}{0.75}-122.5=227.5\text{kN}$입니다. D13 $2$가닥 $A_v=254\text{mm}^2$이므로 $s=\dfrac{A_v f_{yt}d}{V_s}=\dfrac{254\times350\times500}{227.5\times10^3}\approx195\text{mm}$로, 최대간격 $d/2=250\text{mm}$ 이하를 만족합니다.
시험 포인트: $s=A_v f_{yt}d/V_s$, 스터럽은 2가닥
문제 76
철근의 정착에 대한 설명으로 틀린 것은?
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정답
압축 이형철근의 정착길이는 항상 $200\text{mm}$ 이상이어야 하며 $400\text{mm}$가 아닙니다. 인장 이형철근은 $300\text{mm}$ 이상, 표준갈고리 정착길이 $l_{dh}$는 $8d_b$이면서 $150\text{mm}$ 이상, 갈고리는 압축정착에 무효로 본다는 규정은 옳습니다.
시험 포인트: 압축철근 정착 최소 200mm
문제 77
2방향 슬래브의 설계에서 직접설계법을 적용할 수 있는 제한 사항으로 틀린 것은?
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정답
직접설계법에서 연속한 기둥 중심선을 기준으로 한 기둥의 어긋남은 그 방향 경간의 $10\%$ 이하여야 하며 $20\%$가 아닙니다. 각 방향 $3$경간 이상 연속, 장변/단변 비 $2$ 이하, 인접 경간 차이가 긴 경간의 $1/3$ 이하 조건은 옳습니다.
시험 포인트: 기둥 어긋남 10% 이하
문제 78
프리스트레스 손실 원인 중 프리스트레스 도입 후 시간의 경과에 따라 생기는 것이 아닌 것은?
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정답
정착장치의 활동(정착부 슬립)은 프리스트레스를 도입하는 순간 곧바로 생기는 즉시손실입니다. 반면 콘크리트의 크리프·건조수축과 긴장재의 릴랙세이션은 도입 후 시간이 지나며 진행되는 시간적 손실입니다.
시험 포인트: 정착활동=즉시손실, 크리프·건조수축·릴랙세이션=시간손실
문제 79
폭이 $300\text{mm}$, 유효깊이가 $500\text{mm}$인 단철근 직사각형 보에서 인장철근 단면적이 $1{,}700\text{mm}^2$일 때 강도설계법에 의한 등가 직사각형 압축응력블록의 깊이($a$)는? (단, $f_{ck} = 20\text{MPa}$, $f_y = 300\text{MPa}$이다.)
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정답
등가 직사각형 압축응력블록의 깊이는 $a=\dfrac{A_s f_y}{0.85f_{ck}b}$입니다. $a=\dfrac{1{,}700\times300}{0.85\times20\times300}=\dfrac{510{,}000}{5{,}100}=100\text{mm}$입니다.
시험 포인트: $a=A_s f_y/(0.85f_{ck}b)$
문제 80
경간이 $8\text{m}$인 PSC보에 계수등분포하중($w$)이 $20\text{kN/m}$ 작용할 때 중앙 단면 콘크리트 하연에서의 응력이 0이 되려면 강재에 줄 프리스트레스 힘($P$)은? (단, PS강재는 콘크리트 도심에 배치되어 있다.) 문제 이미지
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정답
강재가 도심에 있으므로 하연응력은 $\dfrac{P}{A}-\dfrac{M}{Z}=0$ 조건입니다. $M=\dfrac{wL^2}{8}=\dfrac{20\times8^2}{8}=160\text{kN}\cdot\text{m}$, $A=250\times400=10^5\text{mm}^2$, $Z=\dfrac{250\times400^2}{6}\approx6.67\times10^6\text{mm}^3$이므로 $P=\dfrac{AM}{Z}=2{,}400\text{kN}$입니다.
시험 포인트: 도심 배치 시 하연응력 0 → $P/A=M/Z$
문제 81
현장다짐을 실시한 후 들밀도시험을 수행하였다. 파낸 흙의 체적과 무게가 각각 $365.0\text{cm}^3$, $745\text{g}$이었으며, 함수비는 $12.5\%$였다. 흙의 비중이 $2.65$이다. 실내 표준다짐 시 최대건조밀도가 $1.90\text{g/cm}^3$일 때 상대다짐도는?
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정답
현장 습윤밀도 $\rho_t=\dfrac{745}{365}\approx2.04\text{g/cm}^3$, 건조밀도 $\rho_d=\dfrac{\rho_t}{1+w}=\dfrac{2.04}{1.125}\approx1.81\text{g/cm}^3$입니다. 상대다짐도는 $R_c=\dfrac{\rho_d}{\rho_{d,max}}=\dfrac{1.81}{1.90}\approx95.3\%$입니다. 먼저 함수비로 건조밀도를 보정하는 것이 핵심입니다.
시험 포인트: $R_c=\rho_d/\rho_{d,max}$, 습윤→건조밀도 보정 먼저
문제 82
그림과 같은 사면에서 활동에 대한 안전율은? 문제 이미지
정답 · 해설 보기
정답
$\phi=0$ 점토의 원호활동에서 안전율은 저항모멘트를 활동모멘트로 나눈 값 $F_s=\dfrac{c_u\,L_a\,r}{W\cdot\bar{x}}$입니다. 점착력이 원호를 따라 만드는 저항모멘트와 활동토괴 자중($W=\gamma A$)의 전도모멘트를 비교하며, 주어진 값을 대입하면 $F_s\approx1.30$이 됩니다.
시험 포인트: $\phi=0$ 원호활동 $F_s=c_u L_a r/(W\bar x)$
문제 83
연약지반 위에 성토를 실시한 다음, 말뚝을 시공하였다. 시공 후 발생 될 수 있는 현상에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 · 해설 보기
정답
연약지반에 성토하면 압밀침하가 진행되며 침하하는 지반이 말뚝을 아래로 끌어내려 부(-)의 주면마찰력이 생깁니다. 이 부마찰력은 하중처럼 작용해 말뚝의 지지력을 오히려 감소시킵니다. 압밀로 전단강도가 커져도 부마찰력 영향이 지배적입니다.
시험 포인트: 성토+연약지반 → 부주면마찰력 → 지지력 감소
문제 84
유선망(Flow Net)의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?
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정답
동수경사 $i=\dfrac{\Delta h}{L}$로 등수두선 사이 간격(폭)에 반비례합니다. 즉 간격이 좁을수록 동수경사가 커집니다. 유선과 등수두선이 직교하고, 유선망 요소가 이론상 정사각형이며, 각 유로의 침투유량이 동일하다는 성질은 옳습니다.
시험 포인트: 동수경사는 등수두선 간격에 반비례
문제 85
중심간격이 $2.0\text{m}$, 지름 $40\text{cm}$인 말뚝을 가로 4개, 세로 5개씩 전체 20개의 말뚝을 박았다. 말뚝 한 개의 허용지지력이 $150\text{kN}$이라면 이 군항의 허용지지력은 약 얼마인가? (단, 군말뚝의 효율은 Converse-Labarre 공식을 사용)
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정답
군말뚝 효율은 $E=1-\dfrac{\phi}{90}\cdot\dfrac{(m-1)n+(n-1)m}{mn}$이고 $\phi=\tan^{-1}\dfrac{D}{S}=\tan^{-1}0.2\approx11.31^\circ$입니다. $E=1-\dfrac{11.31}{90}\cdot\dfrac{15+16}{20}\approx0.805$이므로 허용지지력 $=0.805\times20\times150\approx2{,}415\text{kN}$입니다.
시험 포인트: Converse-Labarre 효율 × 본수 × 본당 지지력
문제 86
어느 모래층의 간극률 $35\%$, 비중이 $2.66$이다. 이 모래의 분사현상(Quick Sand)에 대한 한계동수경사는 얼마인가?
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정답
한계동수경사는 $i_c=\dfrac{G_s-1}{1+e}$입니다. 간극률로부터 간극비 $e=\dfrac{n}{1-n}=\dfrac{0.35}{0.65}\approx0.538$이므로 $i_c=\dfrac{2.66-1}{1+0.538}=\dfrac{1.66}{1.538}\approx1.08$입니다.
시험 포인트: $i_c=(G_s-1)/(1+e)$, $e=n/(1-n)$
문제 87
사운딩에 대한 설명으로 틀린 것은?
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정답
표준관입시험(SPT)은 해머 낙하 타격으로 관입시키는 동적 사운딩이며 압입식이 아닙니다. 사운딩은 정적·동적으로 나뉘고 정적의 대표가 콘관입시험, 동적의 대표가 SPT입니다. 측압사운딩(공내 횡방향 재하시험) 설명은 옳습니다.
시험 포인트: SPT는 타격에 의한 동적 사운딩
문제 88
입도 분석시험 결과가 아래 표와 같다. 이 흙을 통일분류법에 의해 분류하면? [표]
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정답
No.200체 통과가 $3\%$로 세립분이 적어 깨끗한 조립토이고, No.4체 통과가 $65\%$로 절반 이상 통과하므로 모래(S)입니다. $C_u=\dfrac{3.2}{0.10}=32$지만 $C_c=\dfrac{0.13^2}{0.10\times3.2}\approx0.05$로 $1\sim3$ 범위를 벗어나 입도가 불량하므로 SP로 분류됩니다.
시험 포인트: 깨끗한 모래에서 $C_c$ 불만족이면 SP
문제 89
두께가 $4$미터인 점토층이 모래층 사이에 끼어있다. 점토층에 $30\text{kN/m}^2$의 유효응력이 작용하여 최종 침하량이 $10\text{cm}$가 발생하였다. 실내압밀시험결과 측정된 압밀계수($C_v$) $= 2 \times 10^{-4}\text{cm}^2/\text{sec}$라고 할 때 평균압밀도 $50\%$가 될 때까지 소요일수는?
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정답
점토층이 모래층 사이에 있어 양면배수이므로 배수거리 $H=\dfrac{4}{2}=2\text{m}=200\text{cm}$입니다. $U=50\%$의 시간계수 $T_v=0.197$이므로 $t=\dfrac{T_v H^2}{C_v}=\dfrac{0.197\times200^2}{2\times10^{-4}}\approx3.94\times10^7\text{s}\approx456$일입니다.
시험 포인트: 양면배수 H=두께/2, $T_{50}=0.197$
문제 90
비중이 $2.67$, 함수비 $35\%$이며 두께 $10\text{m}$인 포화점토층이 압밀 후에 함수비가 $25\%$로 되었다면, 이 토층 높이의 변화량은 얼마인가?
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정답
포화토는 $e=wG_s$입니다. 압밀 전 $e_1=0.35\times2.67\approx0.935$, 후 $e_2=0.25\times2.67\approx0.668$이므로 침하량 $\Delta H=H\dfrac{e_1-e_2}{1+e_1}=1000\times\dfrac{0.267}{1.935}\approx138\text{cm}$로 약 $135\text{cm}$입니다.
시험 포인트: 포화토 $e=wG_s$, $\Delta H=H\,\Delta e/(1+e_1)$
문제 91
점토층 지반 위에 성토를 급속히 하려 한다. 성토 직후에 있어서 이 점토의 안정성을 검토하는 데 필요한 강도정수를 구하는 합리적인 시험은?
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정답
성토 직후는 점토가 배수될 시간이 없는 비배수 상태입니다. 이 순간의 안정을 검토하려면 재하·배수를 허용하지 않는 비압밀 비배수시험(UU)으로 비배수 강도를 구하는 것이 합리적입니다. 시공 후 오랜 시간이 지난 장기 안정에는 CD 시험을 씁니다.
시험 포인트: 급속시공 직후=UU, 장기안정=CD
문제 92
그림과 같이 폭 $2\text{m}$, 길이가 $3\text{m}$인 기초에 $100\text{kN/m}^2$의 등분포 하중이 작용할 때, A점 아래 $4\text{m}$ 깊이에서의 연직응력 증가량은? (단, 아래의 표의 영향계수 값을 활용하여 $m = B/z$, $n = L/z$이고, $B$는 직사각형 단면의 폭, $L$은 직사각형 단면의 길이, $z$는 토층의 깊이이다.) [표]문제 이미지
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정답
모서리 바깥 점 아래의 연직응력은 큰 직사각형에서 작은 직사각형을 빼는 중첩(가감)으로 구합니다. 주어진 영향계수의 차 $I=0.122-0.048=0.074$이므로 응력증가량은 $\Delta\sigma=q\cdot I=100\times0.074=7.4\text{kN/m}^2$입니다.
시험 포인트: 모서리 밖은 직사각형 영향계수의 중첩
문제 93
그림과 같은 옹벽배면에 작용하는 토압의 크기를 Rankine의 토압공식으로 구하면? 문제 이미지
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정답
점착력이 없으므로 Rankine 주동토압계수는 $K_a=\dfrac{1-\sin\phi}{1+\sin\phi}=\dfrac{1-0.5}{1.5}=\dfrac13$입니다. 전주동토압은 $P_a=\dfrac12 K_a\gamma H^2=\dfrac12\times\dfrac13\times17.5\times4^2\approx46.7\text{kN/m}$입니다.
시험 포인트: $K_a=(1-\sin\phi)/(1+\sin\phi)$, $P_a=\tfrac12K_a\gamma H^2$
문제 94
단동식 증기해머로 말뚝을 박았다. 해머의 무게 $25\text{kN}$, 낙하고 $3\text{m}$, 타격당 말뚝의 평균관입량 $1\text{cm}$, 안전율 $6$일 때 Engineering-News 공식으로 허용지지력을 구하면?
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정답
Engineering-News 공식은 안전율 $6$을 포함해 $R_a=\dfrac{W_h H}{6(S+C)}$이며 단동증기해머는 $C=0.25\text{cm}$입니다. $R_a=\dfrac{25\times300}{6(1+0.25)}=\dfrac{7500}{7.5}=1{,}000\text{kN}$입니다(낙하고·관입량을 cm로 통일).
시험 포인트: EN식은 FS=6 내장, 단동증기 $C=0.25\text{cm}$
문제 95
베인전단시험(vane shear test)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
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정답
베인전단시험은 연약점토의 비배수 전단강도 $c_u$를 현장에서 구하는 시험으로 $\phi=0$ 조건이라 내부마찰각은 측정할 수 없습니다. 십자 날개를 압입·회전시켜 흙이 원통형으로 전단파괴될 때의 저항모멘트로 $c_u$를 산정합니다.
시험 포인트: 베인시험은 비배수강도 $c_u$ 전용, φ 측정 불가
문제 96
토립자가 둥글고 입도분포가 나쁜 모래지반에서 표준관입시험을 한 결과 $N$값은 $10$이었다. 이 모래의 내부마찰각($\phi$)을 Dunham의 공식으로 구하면?
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정답
Dunham 공식은 입자 형상과 입도에 따라 상수를 더합니다. 둥글고 입도분포가 불량하면 $\phi=\sqrt{12N}+15$입니다. $\phi=\sqrt{12\times10}+15=10.95+15\approx26^\circ$입니다.
시험 포인트: 둥글고 입도불량이면 $\phi=\sqrt{12N}+15$
문제 97
흙의 다짐에 대한 설명으로 틀린 것은?
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정답
조립토(모래·자갈)에 가까울수록 최적함수비는 작아지지만 최대건조밀도는 오히려 커집니다. 또 조립토는 다짐곡선의 기울기가 급하고 뾰족합니다. 최적함수비가 흙의 종류와 다짐에너지에 따라 달라진다는 설명은 옳습니다.
시험 포인트: 조립토일수록 OMC 작고 최대건조밀도는 큼
문제 98
내부마찰각 $\phi = 30^\circ$, 점착력 $c = 0$인 그림과 같은 모래지반이 있다. 지표에서 $6\text{m}$ 아래 지반의 전단강도는? (단, 물의 단위중량은 $9.81\text{kN/m}^3$이다.) 문제 이미지
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$6\text{m}$ 깊이의 전응력은 $\sigma=19\times2+20\times4=118\text{kN/m}^2$, 간극수압은 $u=9.81\times4\approx39.2\text{kN/m}^2$이므로 유효응력은 $\sigma'\approx78.8\text{kN/m}^2$입니다. $c=0$이므로 전단강도는 $\tau=\sigma'\tan\phi=78.8\times\tan30^\circ\approx45\text{kN/m}^2$입니다.
시험 포인트: $\tau=\sigma'\tan\phi$, 지하수 아래는 유효응력 사용
문제 99
그림의 유선망에 대한 설명 중 틀린 것은? (단, 흙의 투수계수는 $2.5 \times 10^{-3}\text{cm/sec}$) 문제 이미지
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침투유량은 $Q=KH\dfrac{N_f}{N_d}$입니다. 유로수 $N_f=5$, $Q=0.278\text{cm}^3/\text{s}$, $KH=2.5\times10^{-3}\times200=0.5$를 대입하면 등수두 간격수 $N_d=9$(등수두선 $10$개)가 나오므로, 등수두선이 $6$개라는 설명이 틀립니다.
시험 포인트: $Q=KH\,N_f/N_d$로 역산 검증
문제 100
포화상태에 있는 흙의 함수비가 $40\%$이고, 비중이 $2.60$이다. 이 흙의 간극비는?
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정답
포화토는 포화도 $S=100\%$이므로 $Se=wG_s$ 관계에서 $e=wG_s$가 됩니다. $e=0.40\times2.60=1.04$입니다.
시험 포인트: 포화토 간극비 $e=wG_s$