자격증3001

문제지 PDF · 웹 정답 해설

2023년 1회 토목기사 필기 출제기준 기반 모의고사

2023년 1회 토목기사 필기 적용 출제기준에 맞춘 6과목 120문항 문제지 PDF와 정답·상세 해설입니다.

자체제작 120문항 시험기간 2023-02-13 ~ 2023-03-15 근거 기준일 2026-08-24
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2023년 1회 토목기사 필기 출제기준 기반 모의고사 안내

토목기사 필기 모의고사 2023년 1회 학습자료입니다. 6과목 120문항을 PDF나 CBT로 풀고 정확한 정답과 상세 해설을 확인하세요.

2023년 정기 기사 1회 토목기사 필기는 응시자격 충족 시점에 따라 접수 2023-01-10~2023-01-13·CBT 2023-02-13~2023-02-25 또는 접수 2023-01-16~2023-01-19·CBT 2023-03-05~2023-03-15의 분리 구간으로 시행됐습니다. 이 자료는 당시 적용된 2022~2025 공식 출제기준을 바탕으로 자격증3001이 독립 작성한 모의고사이며, Q-Net 공식 문제나 실제 CBT 문항 원문·완전복원 자료가 아닙니다. 문제·선택지·해설은 모두 새로 작성하고 검산했습니다.

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토목기사 필기 모의고사 2023년 1회 120문항 PDF와 CBT 자격증3001 표지

토목기사 필기 모의고사 · 응용역학

1. 힘 F=(0,0,10) kN와 우력 M=(0,0,5) kN·m인 힘-우력계가 있다. wrench pitch h=(F·M)/|F|²는?

  1. 0.50 m
  2. 1.0 m
  3. 2.0 m
  4. 5.0 m
정답과 해설 보기

정답: 1

F와 M이 같은 z방향이므로 F·M=10×5=50 kN²·m, |F|²=100 kN²이다. 따라서 h=50/100=0.50 m이다. 선택지별 판단: ① 내적과 힘 크기의 제곱을 정확히 적용했다. ② M/F 계산에 계수를 잘못 적용한 값이다. ③ 힘과 모멘트의 비를 뒤집거나 제곱을 누락했다. ④ 우력 크기 5를 길이로 그대로 옮긴 값이다.

근거: 힘-우력계의 wrench pitch는 힘 방향 우력성분을 힘 크기와 연결한 h=(F·M)/|F|²로 정의한다.

2. 높이 h=400 mm인 균질한 직원뿔의 체적도심은 밑면 중심에서 축을 따라 얼마 떨어져 있는가?

  1. 50 mm
  2. 100 mm
  3. 200 mm
  4. 300 mm
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정답: 2

직원뿔의 축방향 단면적은 꼭짓점 쪽으로 제곱비로 줄며 체적 1차모멘트를 적분하면 도심은 밑면에서 h/4이다. 400/4=100 mm이다. 선택지별 판단: ① h/8로 지나치게 밑면에 가깝다. ② 원뿔 체적도심의 정확한 위치이다. ③ 원기둥의 중앙과 혼동했다. ④ 꼭짓점에서 h/4인 위치를 밑면 기준으로 잘못 읽은 값이다.

근거: 균질한 직원뿔의 체적도심은 대칭축 위에 있고 밑면으로부터 높이의 1/4, 꼭짓점으로부터 3/4 위치에 있다.

3. 밑변 b=180 mm, 높이 h=240 mm인 삼각형 단면의 도심을 지나 밑변과 평행한 축에 대한 단면2차모멘트 I=bh³/36은?

  1. 1.73×10⁷ mm⁴
  2. 3.46×10⁷ mm⁴
  3. 6.91×10⁷ mm⁴
  4. 2.07×10⁸ mm⁴
정답과 해설 보기

정답: 3

h³=240³=13,824,000 mm³이고 I=180×13,824,000/36=69,120,000 mm⁴=6.912×10⁷ mm⁴이다. 선택지별 판단: ① 분모를 144처럼 과대 적용했다. ② 도심축 계수를 절반만 반영한 값이다. ③ 주어진 삼각형 도심축 식의 정확한 결과이다. ④ 밑변축 bh³/12와 혼동한 값이다.

근거: 삼각형 면적의 도심을 지나 밑변과 평행한 축에 대한 단면2차모멘트는 bh³/36이다.

4. 반지름 r=50 mm인 원형면적의 도심 극2차모멘트가 Jc=πr⁴/2이다. 도심에서 d=100 mm 떨어진 수직축에 대한 극2차모멘트 JO=Jc+Ad²는 약 얼마인가?

  1. 9.82×10⁶ mm⁴
  2. 39.27×10⁶ mm⁴
  3. 78.54×10⁶ mm⁴
  4. 88.36×10⁶ mm⁴
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정답: 4

Jc=π×50⁴/2=9.817×10⁶ mm⁴, A=π×50²=7,853.98 mm²이다. Ad²=78.540×10⁶ mm⁴이므로 JO=88.357×10⁶ mm⁴이다. 선택지별 판단: ① 평행축항을 누락했다. ② 계수 또는 거리제곱을 잘못 적용했다. ③ Ad²만 계산했다. ④ 도심값과 평행축항을 정확히 더했다.

근거: 면적 극2차모멘트의 평행축정리는 도심 극2차모멘트에 면적과 두 극 사이 거리제곱의 곱 Ad²을 더한다.

5. 밀도 ρ=7,800 kg/m³, 길이 L=2.0 m인 균일한 가는 봉이 한 끝을 중심으로 각속도 ω=10 rad/s로 회전한다. 최대 축응력 σmax=ρω²L²/2는?

  1. 1.56 MPa
  2. 3.12 MPa
  3. 7.80 MPa
  4. 15.6 MPa
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정답: 1

σmax=7800×10²×2²/2=1,560,000 Pa=1.56 MPa이다. 단면적은 원심체적력과 내력에 공통으로 들어가 소거된다. 선택지별 판단: ① SI 단위와 1/2 계수를 정확히 적용했다. ② 1/2를 누락해 두 배가 되었다. ③ 길이제곱 또는 각속도제곱을 잘못 처리했다. ④ 두 계수를 중복 과대 적용했다.

근거: 한 끝을 중심으로 회전하는 균일봉의 뿌리부 최대 축응력은 원심체적력을 길이 방향으로 적분하여 ρω²L²/2로 얻는다.

6. 체적 V=1.0×10⁶ mm³인 재료에 균일 전단응력 τ=80 MPa가 작용한다. G=80,000 MPa이고 전단변형에너지 U=τ²V/(2G)일 때 U는?

  1. 20 J
  2. 40 J
  3. 80 J
  4. 400 J
정답과 해설 보기

정답: 2

U=80²×10⁶/(2×80,000)=40,000 N·mm이다. 1,000 N·mm=1 J이므로 U=40 J이다. 선택지별 판단: ① 분모의 2를 중복 적용했다. ② 응력·체적·전단강성과 에너지 단위변환이 모두 맞다. ③ 1/2를 누락한 값이다. ④ N·mm에서 J로 바꿀 때 자릿수를 잘못 처리했다.

근거: 선형탄성 순수전단 상태의 단위체적 변형에너지는 τ²/(2G)이며 전체 에너지는 여기에 체적을 곱한다.

7. 평면응력 σx=100 MPa, σy=20 MPa, τxy=0인 요소에서 x축과 45°를 이루는 면의 정상응력은?

  1. 20 MPa
  2. 40 MPa
  3. 60 MPa
  4. 100 MPa
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정답: 3

응력변환식 σn=(σx+σy)/2+(σx-σy)cos2θ/2+τxy sin2θ에서 θ=45°이면 cos90°=0이고 τxy=0이다. 따라서 σn=(100+20)/2=60 MPa이다. 선택지별 판단: ① y면 응력을 그대로 사용했다. ② 정상응력 차의 절반과 혼동했다. ③ 평균정상응력과 일치하는 정확한 값이다. ④ x면 응력을 그대로 사용했다.

근거: 평면응력의 회전면 정상응력은 평균응력과 cos2θ·sin2θ 항으로 변환하며 전단이 0인 45°면에서는 평균정상응력이 된다.

8. 내반지름 a=50 mm, 외반지름 b=100 mm인 두꺼운 원통에 내부압력 pi=30 MPa만 작용한다. Lame 해의 내면 원주응력 σθ(a)=pi(b²+a²)/(b²-a²)는?

  1. 20 MPa
  2. 30 MPa
  3. 40 MPa
  4. 50 MPa
정답과 해설 보기

정답: 4

b²+a²=10,000+2,500=12,500 mm², b²-a²=7,500 mm²이다. σθ(a)=30×12,500/7,500=50 MPa이다. 선택지별 판단: ① 반지름비를 역으로 처리했다. ② 내부압력을 그대로 응력으로 답했다. ③ 합·차 항 계산이 일치하지 않는다. ④ 두꺼운 원통 내면 원주응력을 정확히 계산했다.

근거: 외압이 없는 두꺼운 원통의 Lame 해에서 내면 최대 원주응력은 pi(b²+a²)/(b²-a²)이다.

9. 얇은 개방단면 보의 비틀림에서 단부의 뒤틀림(warping)이 강하게 구속될 때 나타날 수 있는 거동으로 옳은 것은?

  1. 뒤틀림 구속으로 bimoment와 종방향 warping 정상응력이 생길 수 있다.
  2. 구속할수록 모든 비틀림응력은 반드시 0이 된다.
  3. 개방단면은 어떤 하중에서도 뒤틀림하지 않는다.
  4. warping 응력은 오직 유체압력에서만 생긴다.
정답과 해설 보기

정답: 1

개방단면의 비균일 비틀림에서는 단면점들이 축방향으로 서로 다르게 이동하려 한다. 단부나 횡격막이 이를 구속하면 bimoment와 warping 정상응력이 발생한다. 선택지별 판단: ① 구속과 추가 종응력의 관계를 정확히 설명한다. ② Saint-Venant 전단응력과 warping 응력이 남을 수 있다. ③ 개방단면은 뒤틀림에 민감하다. ④ 구조부재 비틀림에서도 발생한다.

근거: 얇은 개방단면의 비균일 비틀림에서 자유 뒤틀림이 구속되면 bimoment와 이에 대응하는 종방향 warping 정상응력이 발생한다.

10. 단면의 도심 주축 x,y에 휨모멘트 Mx, My가 동시에 작용하는 비대칭 휨의 탄성응력 계산으로 옳은 것은?

  1. 두 모멘트 중 큰 것 하나만 사용한다.
  2. 각 주축 휨응력 성분을 부호와 좌표에 맞게 계산한 뒤 선형 중첩한다.
  3. 도심 주축에서도 단면2차모멘트는 항상 0이다.
  4. 휨응력은 단면 어느 점에서나 같은 상수이다.
정답과 해설 보기

정답: 2

도심 주축에서는 상승모멘트가 0이므로 각 축에 대한 Navier 휨응력을 독립 계산하여 σ=-Mx y/Ix+My x/Iy처럼 합산할 수 있다. 선택지별 판단: ① 작은 모멘트 성분도 응력분포에 기여한다. ② 주축분해와 중첩원리를 정확히 설명한다. ③ 주축 단면2차모멘트는 양수이고 상승모멘트가 0이다. ④ 휨응력은 좌표에 따라 선형 변화한다.

근거: 도심 주축에 대한 비대칭 휨은 주축별 Navier 응력성분을 계산하고 선형탄성 중첩원리로 합산한다.

11. 같은 경간 L=5 m인 2경간 연속보 ABC에 각 경간마다 w=8 kN/m 등분포하중이 작용하고 A,C는 단순지지이다. 등단면일 때 3연모멘트식으로 구한 MB는?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 같은 5미터 경간 두 개의 연속보 ABC와 양 경간에 작용하는 8킬로뉴턴 매 미터 등분포하중 및 미지 내부지점 모멘트를 표시한 도식
11번 문제 도식
  1. -10 kN·m
  2. -20 kN·m
  3. -25 kN·m
  4. -50 kN·m
정답과 해설 보기

정답: 3

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 풀이도로, 대칭 2경간 연속보의 내부지점 모멘트가 마이너스 wL제곱 나누기 8이며 마이너스 25킬로뉴턴미터임을 표시한 도식
11번 정답 도식

대칭 2경간 연속보의 내부지점 모멘트는 MB=-wL²/8이다. -8×5²/8=-25 kN·m이며 음은 지점부 부모멘트이다. 선택지별 판단: ① wL²/20을 적용한 값이다. ② 계수 1/10을 사용해 크기가 작다. ③ 대칭 3연모멘트 해의 정확한 결과이다. ④ wL²/4를 적용해 두 배 과대평가했다.

근거: 동일 경간·강성의 2경간 연속보에 각 경간 같은 등분포하중이 작용하고 양 끝모멘트가 0이면 내부지점모멘트는 -wL²/8이다.

12. 평면 프레임 유한요소의 국부강성행렬 k를 전역좌표 강성행렬 K로 바꾸는 일반적인 관계로 옳은 것은? 단, u_local=T u_global이다.

  1. K=k+T
  2. K=Tk
  3. K=T k Tᵀ
  4. K=Tᵀ k T
정답과 해설 보기

정답: 4

국부변위가 ul=Tug이고 내부에너지 1/2 ulᵀk ul=1/2 ugᵀKug가 같아야 하므로 K=TᵀkT이다. 선택지별 판단: ① 행렬 덧셈은 좌표변환이 아니다. ② 오른쪽 변환이 없어 에너지등가를 만족하지 않는다. ③ 변환 정의가 반대일 때의 형태와 혼동했다. ④ 제시된 ul=Tug에 대한 정확한 congruence 변환이다.

근거: 요소 국부변위와 전역변위 관계 ul=Tug에서 변형에너지 불변조건을 적용하면 전역강성은 K=TᵀkT이다.

13. Euler-Bernoulli 보요소에 전 구간 등분포하중 w가 작용할 때 일관절점하중(consistent nodal load)의 일반적인 특징으로 옳은 것은?

  1. 양 끝에 wL/2의 전단성분과 크기 wL²/12의 서로 반대방향 절점모멘트가 배분된다.
  2. 하중 전부를 왼쪽 절점의 축력으로만 둔다.
  3. 절점모멘트는 항상 둘 다 0이다.
  4. 분포하중을 절점하중으로 바꾸면 전체합력이 wL과 달라야 한다.
정답과 해설 보기

정답: 1

보 형상함수로 분포하중의 가상일을 적분하면 양 끝 전단성분 wL/2와 회전 자유도에 대응하는 ±wL²/12가 얻어진다. 선택지별 판단: ① 힘과 모멘트의 일관 배분을 정확히 설명한다. ② 횡하중을 축력 하나로 바꿀 수 없다. ③ 회전자유도 때문에 등가 절점모멘트가 생긴다. ④ 절점하중의 합력과 모멘트는 원분포하중과 등가여야 한다.

근거: 보요소의 일관절점하중은 변위 형상함수와 분포하중의 가상일 적분으로 구하며 등분포하중에서는 wL/2와 ±wL²/12 성분을 갖는다.

14. 유연 케이블의 평형형상을 하중분포에 따라 구분한 설명으로 옳은 것은?

  1. 케이블 자중이 실제 케이블 길이당 균일해도 항상 정확한 포물선이다.
  2. 수평투영 길이당 하중이 균일하면 포물선, 케이블 실제 길이당 자중이 균일하면 현수선(catenary)이 된다.
  3. 어떤 하중에서도 케이블은 직선만 유지한다.
  4. 현수선은 휨강성이 큰 보에서만 생긴다.
정답과 해설 보기

정답: 2

완전 유연 케이블은 하중분포와 닮은 추력선 형상을 갖는다. 수평좌표당 균일하중에서는 포물선 미분방정식이, 실제 호길이당 균일자중에서는 쌍곡함수 현수선이 나온다. 선택지별 판단: ① 자중은 실제 길이당 균일하므로 정확해는 현수선이다. ② 두 대표 형상을 정확히 구분한다. ③ 분포하중 아래 곡선이 된다. ④ 케이블 평형형상이다.

근거: 유연 케이블은 수평투영 길이당 균일하중에서 포물선, 실제 케이블 길이당 균일자중에서 현수선 형상을 이룬다.

15. 폭이 매우 넓은 플랜지를 가진 보에서 전단지연(shear lag)이 나타나는 일반적인 이유로 옳은 것은?

  1. 플랜지 전체 폭의 종방향 변형률이 항상 정확히 같기 때문이다.
  2. 웨브와 플랜지 접합부에서 전단흐름이 0이기 때문이다.
  3. 웨브에서 플랜지로 축력이 전단을 통해 전달되어 접합부와 먼 부분의 종방향 응력이 균일하게 발달하지 못할 수 있기 때문이다.
  4. 전단지연은 오직 원형축 비틀림에서만 발생한다.
정답과 해설 보기

정답: 3

보의 휨축력은 웨브-플랜지 접합을 통해 플랜지 폭 방향으로 전단 전달된다. 폭이 크면 먼 영역까지 완전 균일응력이 형성되지 않아 유효폭 개념이 필요할 수 있다. 선택지별 판단: ① 응력·변형률 비균일이 현상의 핵심이다. ② 접합부 전단흐름이 하중전달을 만든다. ③ 원인과 응력분포를 정확히 설명한다. ④ 박스·판·플랜지 구조에서 나타난다.

근거: 전단지연은 웨브에서 넓은 플랜지로 종방향 힘이 전단을 통해 확산될 때 플랜지 폭 방향 정상응력이 비균일해지는 현상이다.

16. 선형 단자유도계에 임의의 시간하중 p(t)가 작용할 때 Duhamel 적분의 의미로 옳은 것은?

  1. 과거 하중이 현재응답에 미치는 영향을 모두 제거한다.
  2. 하중 이력과 무관하게 정적변위만 계산한다.
  3. 비선형 접촉문제를 한 번의 평형식으로 정확히 푼다.
  4. 각 미소 충격에 대한 단위충격응답을 하중이력과 중첩해 현재 동적응답을 구한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

선형계에서는 시간 τ의 미소하중이 이후에 만드는 임펄스응답을 적분하여 전체응답을 얻을 수 있다. 이것이 하중과 충격응답의 convolution인 Duhamel 적분이다. 선택지별 판단: ① 과거 하중기억을 적분하는 방법이다. ② 관성과 진동을 포함한다. ③ 선형 중첩이 전제이다. ④ 미소응답 중첩의 의미를 정확히 설명한다.

근거: Duhamel 적분은 선형계의 임의하중 응답을 각 시각의 미소 충격에 대한 단위충격응답의 중첩, 즉 convolution으로 표현한다.

17. 행렬 구조해석에서 내부 자유도 i를 소거하고 경계 자유도 b만 남기는 정적축약(static condensation)의 설명으로 옳은 것은?

  1. Kii가 가역이면 ui를 평형식에서 ub로 표현해 대입하여 Schur complement Kbb-KbiKii⁻¹Kib를 얻는다.
  2. 내부 자유도를 아무 근거 없이 0으로 고정한다.
  3. 축약하면 경계 자유도의 하중-변위관계가 항상 사라진다.
  4. 정적축약은 질량만 더하고 강성은 사용하지 않는다.
정답과 해설 보기

정답: 1

분할평형식의 내부행에서 ui=Kii⁻¹(fi-Kibub)를 구해 경계행에 대입하면 축약강성은 Kbb-KbiKii⁻¹Kib가 된다. 선택지별 판단: ① 평형을 보존하는 Schur complement를 정확히 설명한다. ② 내부변위는 경계변위와 하중에 종속된다. ③ 경계관계가 축약된 형태로 남는다. ④ 강성행렬 소거절차이다.

근거: 정적축약은 내부 자유도의 평형식을 풀어 경계 자유도 식에 대입하고 Schur complement로 등가 경계강성을 구성한다.

18. 회전관성 Iθ=100 kg·m²인 강체가 비틀림스프링 kθ=4,000 N·m/rad에 연결되어 있다. 비감쇠 비틀림 고유원진동수 ωn=√(kθ/Iθ)는?

  1. 4.00 rad/s
  2. 6.32 rad/s
  3. 20.0 rad/s
  4. 40.0 rad/s
정답과 해설 보기

정답: 2

kθ/Iθ=4000/100=40 s⁻²이므로 ωn=√40=6.3249 rad/s이다. 선택지별 판단: ① 40의 제곱근을 잘못 구했다. ② 비틀림강성과 회전관성 비의 제곱근을 정확히 계산했다. ③ 단순히 4000/200처럼 나눈 값이다. ④ 제곱근을 취하지 않고 비의 수치를 사용했다.

근거: 단자유도 비틀림진동계의 운동방정식 Iθθ¨+kθθ=0에서 고유원진동수는 √(kθ/Iθ)이다.

19. 지진공학의 탄성 응답스펙트럼에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 한 구조물의 시간별 변위를 그대로 모든 주기에 반복 표시한 그래프이다.
  2. 지반가속도 기록 없이 재료 항복강도만으로 만든다.
  3. 주어진 지반운동과 감쇠비에 대해 서로 다른 고유주기의 단자유도계가 보이는 최대응답을 주기별로 나타낸다.
  4. 스펙트럼 값은 구조물 주기와 무관하게 항상 같다.
정답과 해설 보기

정답: 3

응답스펙트럼은 같은 지반가속도 입력을 여러 주기와 지정 감쇠비의 선형 단자유도계에 가해 최대 상대변위·속도·가속도를 정리한다. 선택지별 판단: ① 시간기록 자체가 아니라 주기별 최대값의 포락이다. ② 지반운동이 필수 입력이다. ③ 정의를 정확히 설명한다. ④ 동적증폭 때문에 주기별 값이 달라진다.

근거: 탄성 응답스펙트럼은 지정 지반운동과 감쇠비에 대한 선형 단자유도계의 최대응답을 고유주기의 함수로 나타낸다.

20. 구조물 기초에 면진장치를 설치하는 일반적인 동적효과로 옳은 것은?

  1. 구조물의 유효주기를 0으로 만들고 가속도를 무한대로 한다.
  2. 상부구조와 지반을 완전히 강결해 상대변위를 없앤다.
  3. 면진층의 변위를 항상 0으로 제한한다.
  4. 수평 유연성으로 유효주기를 늘리고 감쇠·에너지소산을 부여해 상부구조 가속도와 힘을 줄이는 대신 면진층 변위를 수용한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

면진은 지반과 상부구조 사이에 수평 유연성과 복원·감쇠특성을 두어 입력 주파수대와 구조응답을 분리한다. 그 대가로 면진층 변위가 커질 수 있다. 선택지별 판단: ① 주기는 늘어나며 가속도 감소가 목적이다. ② 강결과 반대이다. ③ 변위수용 공간이 필요하다. ④ 주기연장·감쇠·변위 trade-off를 정확히 설명한다.

근거: 기초면진은 면진층의 수평유연성으로 구조 유효주기를 연장하고 감쇠·에너지소산을 제공해 상부응답을 낮추며 면진층 변위를 허용한다.

토목기사 필기 모의고사 · 측량학

21. 최소제곱조정의 단위중량 분산 추정값이 s0²=1.8이고 자유도가 f=10이다. 전체 중량체계의 적합성을 판단하는 일반적인 방법으로 옳은 것은?

  1. 검정통계량 f·s0²를 카이제곱분포의 신뢰구간과 비교한다.
  2. s0²의 소수점 자리만 보고 무조건 기각한다.
  3. 관측값을 모두 0으로 만든 뒤 평균한다.
  4. 자유도와 무관하게 s0²=1이 아니면 항상 오류로 확정한다.
정답과 해설 보기

정답: 1

정규오차와 올바른 확률모형 아래에서 f·s0²/σ0²는 카이제곱분포를 따른다. 따라서 가정한 기준분산에 대한 양측구간으로 중량모형을 검정한다. 선택지별 판단: ① 자유도와 확률분포를 반영한 정확한 방법이다. ② 단순 자릿수는 통계근거가 아니다. ③ 원관측을 삭제하는 검정이 아니다. ④ 표본변동 때문에 1과 다를 수 있어 신뢰구간이 필요하다.

근거: 정규 선형모형에서 잔차제곱합에 기반한 분산인자 검정은 자유도 f의 카이제곱분포를 사용한다.

22. 같은 미지량을 두 번 관측해 l1=100.020 m, l2=99.980 m를 얻었고 중량은 각각 1, 3이다. 가중평균 최확값은?

  1. 99.980 m
  2. 99.990 m
  3. 100.000 m
  4. 100.010 m
정답과 해설 보기

정답: 2

가중평균은 (1×100.020+3×99.980)/(1+3)=(100.020+299.940)/4=99.990 m이다. 선택지별 판단: ① 더 정밀한 둘째 관측만 사용해 첫째 정보를 버렸다. ② 중량비 1:3을 정확히 반영했다. ③ 단순 산술평균으로 중량 차이를 무시했다. ④ 큰 관측값에 더 큰 중량을 준 것처럼 반대로 계산했다.

근거: 동일 미지량의 독립 관측 최확값은 관측값과 중량의 곱을 합해 전체중량으로 나눈 가중평균이다.

23. 측량망 조정에서 robust estimation을 사용하는 주된 목적과 한계로 옳은 것은?

  1. 모든 관측에 무한대 중량을 부여한다.
  2. 오차분포와 관계없이 관측을 임의 삭제한다.
  3. 큰 표준화잔차의 영향을 반복 가중으로 낮춰 이상치에 덜 민감하게 하되 원인조사와 독립 품질검사를 대신하지는 않는다.
  4. 계통오차를 자동으로 참값으로 바꾼다.
정답과 해설 보기

정답: 3

강건추정은 Huber 등 손실함수로 큰 잔차의 영향력을 제한해 소수 이상치가 해를 끌고 가는 것을 줄인다. 선택지별 판단: ① 이상치 후보의 중량은 낮아질 수 있다. ② 통계적 규칙에 따라 반복한다. ③ 목적과 한계를 정확히 설명한다. ④ 공통 계통오차는 잔차가 작을 수도 있어 별도 검정·검정교정이 필요하다.

근거: 강건추정은 큰 잔차 관측의 영향함수를 제한해 이상치 민감도를 낮추지만 계통오차 원인규명과 독립검증을 대체하지 않는다.

24. 거리와 각 관측의 사전분산이 서로 다른 측량망에서 분산성분추정(VCE)을 사용하는 이유로 옳은 것은?

  1. 모든 관측종류의 단위를 강제로 같게 만들기 위해
  2. 좌표계 원점을 지구중심으로 이동하기 위해
  3. 잔차를 모두 정확히 0으로 만들기 위해
  4. 조정잔차와 중복도를 이용해 관측그룹별 분산수준을 추정하고 상대중량모형을 현실에 맞게 갱신하기 위해
정답과 해설 보기

정답: 4

거리·각·GNSS 기선처럼 관측그룹별 실제 정밀도가 다르면 초기 중량이 부적절할 수 있다. VCE는 잔차 통계와 중복도를 이용해 그룹별 분산성분을 추정한다. 선택지별 판단: ① 단위를 같게 만드는 절차가 아니다. ② datum 변환과 별개이다. ③ 중복관측에는 잔차가 남는다. ④ 그룹별 중량보정 목적을 정확히 설명한다.

근거: 분산성분추정은 관측그룹별 잔차와 중복도 정보를 이용해 확률모형의 분산성분과 상대중량을 추정·갱신한다.

25. 기준타원체 위에서 측지선(geodesic)과 한 점의 법단면곡선(normal section)을 구분한 설명으로 옳은 것은?

  1. 측지선은 두 점 사이 국소 최단경로이며 일반적으로 모든 점에서 한 끝점 법선을 포함하는 단일 평면곡선과 같지는 않다.
  2. 두 곡선은 지구 어느 곳에서나 정의상 완전히 같다.
  3. 법단면은 타원체 법선을 포함할 수 없다.
  4. 측지선은 평면직선만 가능하고 곡면에는 존재하지 않는다.
정답과 해설 보기

정답: 1

법단면은 한 점의 타원체 법선과 상대점을 포함하는 평면이 타원체를 자른 곡선이다. 측지선은 곡면 위 국소최단경로로 측지곡률이 0이며 일반 타원체에서는 서로 다를 수 있다. 선택지별 판단: ① 두 개념의 기하를 정확히 구분한다. ② 특수한 경우만 일치한다. ③ 법선을 포함하는 것이 정의이다. ④ 곡면에도 측지선이 존재한다.

근거: 측지선은 곡면 위 국소최단경로이고 법단면은 기준점 법선을 포함하는 평면과 타원체의 교선이므로 일반적으로 동일하지 않다.

26. 정밀 GNSS 측량에서 안테나 위상중심변동(PCV)을 보정하는 이유로 옳은 것은?

  1. 안테나의 물리적 높이를 언제나 0으로 만들기 위해
  2. 신호 입사 고도각·방위각에 따라 유효 위상중심이 달라져 거리관측에 방향의존 체계오차가 생길 수 있기 때문에
  3. 위성궤도를 원형으로 강제하기 위해
  4. 모든 다중경로를 위상중심 보정 하나로 완전히 제거하기 위해
정답과 해설 보기

정답: 2

GNSS 안테나의 전기적 위상중심은 고정점 하나가 아니라 신호방향과 주파수에 따라 변할 수 있다. 검정모델로 이를 보정해야 높이·기선 체계오차를 줄인다. 선택지별 판단: ① 안테나 기준점 높이는 별도 측정한다. ② 방향의존 PCV 원인을 정확히 설명한다. ③ 실제 위성궤도를 변경하지 않는다. ④ 주변 반사에 의한 다중경로는 별도 문제이다.

근거: GNSS 안테나 PCV는 주파수와 입사방향에 따른 유효 위상중심 변화를 보정해 거리·높이의 방향의존 체계오차를 줄인다.

27. GNSS 정수미지수 고정에서 ratio test를 사용하는 일반적인 취지로 옳은 것은?

  1. 가장 좋은 정수후보와 실수해를 더해 위성 수를 늘린다.
  2. 모든 정수후보를 같은 품질로 간주한다.
  3. 차선 후보와 최선 후보의 잔차 목적함수 비율을 임계값과 비교해 고정의 분리도·신뢰성을 검사한다.
  4. 수신기 시계를 물리적으로 정지시킨다.
정답과 해설 보기

정답: 3

정수탐색은 여러 후보 중 목적함수가 작은 조합을 찾지만 최선과 차선이 비슷하면 오고정 위험이 크다. ratio test는 보통 차선 후보 목적함수를 최선 후보 목적함수로 나눈 비율을 임계값과 비교해 두 후보의 적합도 분리도를 본다. 선택지별 판단: ① 위성수 증가절차가 아니다. ② 후보를 구별하려는 검정이다. ③ 최선·차선 후보 목적함수의 비율 비교라는 취지를 정확히 설명한다. ④ 수신기 시계 하드웨어 제어와 무관하다.

근거: 정수미지수 ratio test는 차선·최선 정수후보의 잔차 목적함수 비율을 임계값과 비교해 후보 분리도와 정수고정 신뢰성을 판단한다.

28. 토털스테이션 자유설치(free station)로 기계점 좌표와 방향을 결정하는 원리로 옳은 것은?

  1. 기지점 없이 기계고 하나만 재어 평면좌표를 확정한다.
  2. 한 기지점의 거리만으로 3차원 자세를 항상 유일하게 정한다.
  3. 미지 기계점에서 지표물 색만 관찰한다.
  4. 좌표를 아는 여러 기준점을 향한 각·거리 관측을 조정하여 기계점 좌표와 방향상수를 함께 추정한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

자유설치는 미지점에 세운 장비에서 복수 기지점으로 방향·거리를 관측하고 후방교회 또는 최소제곱으로 위치·방향을 푼다. 선택지별 판단: ① 외부 기준점이 필요하다. ② 한 거리만으로 위치와 방향이 유일하지 않다. ③ 색은 기하관측을 대신하지 않는다. ④ 필요한 관측과 미지수를 정확히 설명한다.

근거: 토털스테이션 자유설치는 미지 기계점에서 복수 기지점에 대한 방향·거리 관측을 조정해 기계점 좌표와 방향상수를 결정한다.

29. 무프리즘(reflectorless) EDM으로 구조물 표면을 관측할 때 가장 적절한 품질관리 설명은?

  1. 표면 반사율·입사각·빔 발산과 혼합화소가 거리편의에 영향을 줄 수 있어 대표성 확인과 검증관측이 필요하다.
  2. 어떤 표면에서도 프리즘 관측과 완전히 같은 오차가 보장된다.
  3. 빔이 모서리에 걸쳐도 항상 가까운 면만 정확히 측정한다.
  4. 표적색과 표면상태는 수신신호에 전혀 영향을 주지 않는다.
정답과 해설 보기

정답: 1

무프리즘 EDM은 자연표면의 귀환신호를 사용하므로 어두운 재료, 경사입사, 거친 면과 모서리에서 신호세기·풋프린트 혼합 영향이 생긴다. 선택지별 판단: ① 실제 오차요인과 검증필요를 정확히 설명한다. ② 프리즘과 동일성은 보장되지 않는다. ③ 모서리에서는 여러 거리신호가 섞일 수 있다. ④ 반사특성은 측정품질에 직접 영향을 준다.

근거: 무프리즘 EDM은 자연표면 반사신호를 사용하므로 반사율, 입사각, 거칠기, 빔 발산과 모서리 혼합이 거리품질에 영향을 줄 수 있다.

30. 입체사진을 epipolar rectification하는 주된 목적은?

  1. 두 영상의 방사해상도를 0으로 만든다.
  2. 대응점 탐색을 같은 영상행 부근의 1차원 문제로 바꾸어 시차매칭을 효율화한다.
  3. 촬영기선과 초점거리를 삭제한다.
  4. 모든 지형높이를 같은 값으로 만든다.
정답과 해설 보기

정답: 2

공액점과 두 투영중심이 이루는 epipolar plane의 교선을 두 영상에서 같은 행으로 정렬하면 대응점은 2차원 전체가 아니라 행 방향에서 찾는다. 선택지별 판단: ① 복사해상도를 제거하지 않는다. ② 기하정렬의 정확한 목적이다. ③ 내부·외부표정은 변환계산에 필요하다. ④ 높이는 시차로 남아 복원된다.

근거: epipolar rectification은 입체쌍의 공액 epipolar line을 수평 정렬하여 대응점 탐색을 주로 한 차원으로 제한한다.

31. SfM 사진측량의 self-calibration을 과도하게 신뢰할 때 발생할 수 있는 문제로 옳은 것은?

  1. 카메라 내부표정과 촬영기하 사이 상관이 사라져 항상 완전한 검정값이 나온다.
  2. 지상기준이 없어도 절대축척이 자동으로 참값이 된다.
  3. 촬영기하가 약하면 초점거리·왜곡과 외부표정·지형이 강하게 상관되어 체계적 변형이 남을 수 있다.
  4. 사진 수가 늘면 어떤 배치에서도 오차가 반드시 0이 된다.
정답과 해설 보기

정답: 3

self-calibration은 번들조정에서 내부표정도 함께 추정한다. 평행촬영만 반복하는 등 네트워크 기하가 약하면 내부·외부 매개변수 상관으로 doming 같은 변형이 생길 수 있다. 선택지별 판단: ① 상관이 핵심 위험이다. ② 절대축척에는 기준거리가 필요하다. ③ 문제와 원인을 정확히 설명한다. ④ 사진수보다 수렴각·교차촬영과 기준배치가 중요하다.

근거: SfM self-calibration은 내부표정과 외부표정을 함께 추정하므로 약한 촬영기하에서는 매개변수 상관과 블록 체계변형이 발생할 수 있다.

32. 혼합화소의 선형 분광혼합해제(linear spectral unmixing)를 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. 한 화소에는 항상 단일 물질만 존재한다고 강제한다.
  2. 분광밴드 수와 관계없이 비율을 임의로 정한다.
  3. 지표물의 위치를 GNSS 거리 하나로만 정한다.
  4. 화소 스펙트럼을 여러 endmember 스펙트럼의 비율가중합으로 보고 합이 1 등의 제약 아래 성분비를 추정한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

공간해상도보다 작은 여러 피복이 한 화소에 섞이면 관측스펙트럼을 endmember 행렬과 abundance 벡터의 선형결합으로 모델링할 수 있다. 선택지별 판단: ① 혼합화소를 다루는 방법이다. ② 밴드별 관측으로 비율을 추정한다. ③ 위치결정법이 아니다. ④ 선형혼합모형과 합·비음 제약을 정확히 설명한다.

근거: 선형 분광혼합모형은 화소 스펙트럼을 endmember 스펙트럼의 성분비 가중합으로 표현하고 합 1·비음 등의 제약으로 abundance를 추정한다.

33. 광학 원격탐사 영상에서 대기 산란에 의한 path radiance의 영향으로 옳은 것은?

  1. 지표에서 오지 않은 산란복사가 센서신호에 더해져 특히 짧은 파장에서 어두운 대상의 밝기를 높일 수 있다.
  2. 모든 파장에서 센서신호를 정확히 0으로 만든다.
  3. 지표 반사율을 항상 음수로 만든다.
  4. 대기와 무관하게 오직 지형고만 바꾼다.
정답과 해설 보기

정답: 1

태양복사가 대기 분자·에어로졸에서 산란되어 지표를 거치지 않고 센서에 도달하면 path radiance가 된다. 청색계열과 어두운 수체에서 상대영향이 클 수 있다. 선택지별 판단: ① 신호경로와 밝기편의를 정확히 설명한다. ② 산란은 보통 가산성분이다. ③ 보정 전 겉보기반사율을 높일 수 있다. ④ 복사값에 영향을 준다.

근거: path radiance는 지표반사 경로와 별개로 대기 산란광이 센서에 도달하는 가산복사 성분이며 짧은 파장·어두운 표적에서 중요할 수 있다.

34. 측면관측 SAR 영상에서 layover가 발생하는 조건과 영상특성으로 옳은 것은?

  1. 평지에서 레이더가 수직 아래만 볼 때 항상 생긴다.
  2. 레이더 쪽 급경사면에서 산정상 신호가 산기슭보다 먼저 도달해 영상 거리순서가 뒤집히고 겹쳐 보일 수 있다.
  3. 레이더 반대 사면이 전혀 조명되지 않아 검게 되는 현상만 뜻한다.
  4. 지표가 완전히 수평이면 모든 픽셀이 뒤집힌다.
정답과 해설 보기

정답: 2

레이더를 향한 경사가 입사기하보다 급하면 정상부가 기슭보다 센서에 가까워 더 이른 slant range에 기록되어 거리순서가 역전된다. 선택지별 판단: ① 급경사 기하가 필요하다. ② layover의 원인과 중첩을 정확히 설명한다. ③ 이는 radar shadow 설명이다. ④ 평지는 foreshortening이 제한적이며 순서역전이 없다.

근거: SAR layover는 레이더향 급사면에서 정상부 귀환이 기슭보다 짧은 slant range에 기록되어 영상 거리순서가 역전·중첩되는 기하왜곡이다.

35. full-waveform LiDAR가 단일·다중반사점 기록과 구분되는 특징으로 옳은 것은?

  1. 첫 반사와 마지막 반사를 구분할 수 없다.
  2. 레이저를 발사하지 않고 사진색만 저장한다.
  3. 귀환파형의 시간별 진폭 전체를 기록하여 산림 수관의 수직구조나 표면특성을 더 세밀하게 해석할 수 있다.
  4. GNSS 시간이 없어도 지상좌표가 자동으로 완전 결정된다.
정답과 해설 보기

정답: 3

full-waveform 시스템은 한 펄스의 연속 귀환에너지 분포를 표본화해 여러 산란층의 위치·폭·강도를 분석한다. 선택지별 판단: ① 파형해석으로 첫·중간·마지막 반사를 구분할 수 있으므로 틀리다. ② LiDAR는 능동레이저를 송신한다. ③ 귀환파형 전체 기록과 수직구조 해석이라는 특징을 정확히 설명한다. ④ 지상좌표화에는 GNSS/INS 위치·자세와 시간동기·검정이 필요하다.

근거: full-waveform LiDAR는 귀환신호의 시간별 진폭 전체를 기록해 다중 산란층과 표면·수관의 수직구조를 해석한다.

36. 두 인접 폴리곤 경계가 거의 겹치지만 미세하게 어긋나 생긴 sliver polygon을 줄이는 GIS 품질관리 방법으로 옳은 것은?

  1. 좌표정밀도를 무조건 낮춰 모든 폴리곤을 삭제한다.
  2. 속성값을 같은 문자열로 바꾸면 경계가 자동 일치한다.
  3. 중첩오차를 유지한 채 면적을 0으로 표시한다.
  4. 공통경계 스냅·위상규칙과 허용오차를 데이터 정밀도에 맞게 적용하고 원자료를 검토해 경계를 일치시킨다.
정답과 해설 보기

정답: 4

sliver는 서로 다른 경계 디지타이징이나 중첩에서 매우 좁은 가짜면이 생기는 현상이다. 공통경계 위상과 적절한 스냅 허용값으로 수정해야 한다. 선택지별 판단: ① 실제 작은 객체까지 잃을 수 있다. ② 속성과 기하는 별개이다. ③ 오류를 숨길 뿐 고치지 않는다. ④ 위상검사·정밀도·원자료 확인을 함께 반영한다.

근거: sliver polygon은 경계 불일치로 생기는 가짜 좁은 면이며 공통경계 위상검사, 스냅과 자료정밀도에 맞는 허용오차로 교정한다.

37. 래스터 GIS의 focal operation과 zonal operation을 구분한 설명으로 옳은 것은?

  1. focal은 각 셀 주변 이동창을, zonal은 같은 구역ID에 속한 셀 집합을 기준으로 통계를 계산한다.
  2. 두 연산 모두 한 셀의 값만 보고 주변·구역을 사용하지 않는다.
  3. zonal은 반드시 벡터 선 하나에서만 계산한다.
  4. focal은 전체 래스터의 단일 평균만 반환한다.
정답과 해설 보기

정답: 1

focal 연산은 각 대상셀 주변의 커널·이웃창에서 평균·최대 등을 구하고, zonal 연산은 행정구역이나 유역처럼 동일 zone 값의 셀들을 묶어 통계한다. 선택지별 판단: ① 공간집합 기준을 정확히 구분한다. ② 둘 다 여러 셀을 사용한다. ③ zone은 래스터 또는 벡터구역으로 정의할 수 있다. ④ 전체 단일통계는 global 연산에 가깝다.

근거: focal 래스터 연산은 대상셀 주변 이웃창, zonal 연산은 같은 구역식별자를 가진 셀집합을 기준으로 값을 계산한다.

38. 해안선 항공·위성영상 측량에서 관측시각의 조위를 공통 수직기준으로 보정하는 주된 이유는?

  1. 조위가 달라도 물-육지 경계위치는 항상 정확히 같다.
  2. 경사가 완만한 해안에서는 작은 수위차도 수평 해안선 위치를 크게 바꿀 수 있어 시기별 침식·퇴적 비교에서 수위효과를 분리해야 한다.
  3. 조위보정은 영상의 분광밴드를 삭제하기 위해 한다.
  4. 수직기준은 해안선 위치와 전혀 관계없다.
정답과 해설 보기

정답: 2

영상의 순간 물선은 같은 지형에서도 조석수위에 따라 육지·바다 방향으로 이동한다. 완경사에서는 Δx≈Δh/tanβ가 커져 변화탐지 편의를 만든다. 선택지별 판단: ① 물선은 조위에 민감하다. ② 수직-수평 결합과 비교목적을 정확히 설명한다. ③ 분광밴드 제거가 아니다. ④ 공통 수직기준이 시계열 비교에 중요하다.

근거: 영상 순간수선은 조위와 해안경사의 함수이므로 공통 수직기준으로 환산해야 실제 지형변화와 수위효과를 구분할 수 있다.

39. GNSS/INS와 카메라를 결합한 모바일매핑에서 lever-arm 보정의 의미로 옳은 것은?

  1. 두 센서의 시계주파수를 같게 하는 보정만 뜻한다.
  2. 카메라 렌즈왜곡계수 하나를 거리로 바꾼다.
  3. GNSS 안테나 기준점과 카메라 투영중심 사이의 3차원 위치벡터를 자세에 따라 지상좌표로 회전해 위치차를 보정한다.
  4. 센서 사이 거리를 무조건 0으로 가정한다.
정답과 해설 보기

정답: 3

GNSS가 측정하는 안테나 위치와 카메라 투영중심은 차량에 서로 떨어져 장착된다. 몸체좌표의 lever-arm 벡터를 INS 자세로 회전해 영상노출점 위치에 더해야 한다. 선택지별 판단: ① 시간동기는 별도 항목이다. ② 렌즈왜곡과 다르다. ③ 공간편심 보정의 정확한 설명이다. ④ 무시하면 회전 시 위치오차가 커질 수 있다.

근거: 모바일매핑 lever-arm 보정은 GNSS 안테나와 영상·LiDAR 센서 기준점 사이 3차원 위치편심을 INS 자세로 지상좌표계에 변환해 적용한다.

40. 항공·모바일 센서 통합측량에서 GNSS/INS와 카메라·LiDAR의 시간동기 오차가 만드는 영향으로 옳은 것은?

  1. 플랫폼이 움직여도 시간차는 좌표에 전혀 영향을 주지 않는다.
  2. 시간동기 오차는 오직 영상색만 바꾼다.
  3. 센서 시간을 일부러 다르게 할수록 위치가 정확해진다.
  4. 플랫폼 이동·회전 중 센서시각이 어긋나면 잘못된 위치·자세가 관측에 결합되어 진행방향 위치편의와 점군·영상 오정합이 생길 수 있다.
정답과 해설 보기

정답: 4

직접지리참조는 각 노출·레이저 펄스 시각의 GNSS/INS 위치·자세를 사용한다. 시각이 Δt만큼 어긋나면 이동속도 v에 대해 약 vΔt의 위치편의와 회전편의가 생긴다. 선택지별 판단: ① 동적 플랫폼에서는 직접 영향이 있다. ② 기하오차를 만든다. ③ 동기화가 정확할수록 좋다. ④ 원인과 결과를 정확히 설명한다.

근거: 동적 직접지리참조에서 센서 시간동기 오차는 관측시각과 GNSS/INS 위치·자세 시각을 불일치시켜 위치·자세 기반 좌표에 체계편의를 만든다.

토목기사 필기 모의고사 · 수리학 및 수문학

41. 체적탄성계수 K=2.25 GPa, 밀도 ρ=1,000 kg/m³인 물에서 압력파 전파속도를 a=√(K/ρ)로 계산하면? 관벽의 탄성은 무시한다.

  1. 1,500 m/s
  2. 750 m/s
  3. 2,250 m/s
  4. 4,743 m/s
정답과 해설 보기

정답: 1

K=2.25 GPa=2.25×10⁹ N/m²로 바꾸고 밀도로 나누면 K/ρ=2.25×10⁶ m²/s²이다. 따라서 a=√(2.25×10⁶)=1,500 m/s이다. 선택지별 판단: ① 단위변환과 제곱근이 모두 맞다. ② 전파속도를 절반으로 잘못 줄였다. ③ K/ρ의 지수를 잘못 처리했다. ④ K/ρ를 제곱근 없이 잘못 해석한 값에 가깝다.

근거: 압축성 유체의 작은 압력파 속도는 관벽이 강체일 때 a=√(K/ρ)이며 K는 압력, ρ는 질량밀도 단위를 사용한다.

42. 폭 1.2 m, 경사면 길이 2.0 m인 직사각형 평판의 윗변이 자유수면에 있고 평판은 수평면과 30°를 이룬다. 물의 단위중량이 9.81 kN/m³일 때 평판에 작용하는 정수압 합력은?

  1. 5.89 kN
  2. 11.77 kN
  3. 23.54 kN
  4. 47.09 kN
정답과 해설 보기

정답: 2

평판 도심은 경사면을 따라 윗변에서 1.0 m이고 수직수심은 hc=1.0sin30°=0.50 m이다. 면적 A=1.2×2.0=2.4 m²이므로 F=γAhc=9.81×2.4×0.50=11.772 kN이다. 선택지별 판단: ① 도심수심을 절반으로 또 줄였다. ② 수직수심과 면적을 정확히 적용했다. ③ sin30°를 빼 도심수심을 1 m로 썼다. ④ 최대수심을 전 면적에 적용했다.

근거: 평면에 작용하는 정수압 합력은 F=γAhc이며 hc는 평판 도심의 자유수면 아래 수직깊이이다.

43. 밀도가 균일하고 비중이 0.75인 물체가 물에 자유롭게 떠서 정지했다. 물체 체적 중 수면 아래 잠기는 비율은? 공기 부력은 무시한다.

  1. 25%
  2. 50%
  3. 75%
  4. 100%
정답과 해설 보기

정답: 3

부유 평형에서는 물체 중량 ρb gV와 배제된 물의 부력 ρw gVsub가 같다. 따라서 Vsub/V=ρb/ρw=비중=0.75이므로 75%가 잠긴다. 선택지별 판단: ① 수면 위 비율 25%와 혼동했다. ② 비중을 임의로 절반에 대응시켰다. ③ 중량-부력 평형을 정확히 적용했다. ④ 완전 잠김은 물체 비중이 1일 때의 경계이다.

근거: 자유 부유체의 정적 평형에서 물체 중량과 배제유체 부력이 같으므로 잠긴 체적비는 물체밀도/유체밀도와 같다.

44. 2차원 비압축성 흐름의 유선함수가 ψ=3xy(m²/s)이다. u=∂ψ/∂y, v=-∂ψ/∂x로 정의할 때 점 (x,y)=(2 m,1 m)의 속도성분 (u,v)는?

  1. (3, 6) m/s
  2. (-6, 3) m/s
  3. (6, 3) m/s
  4. (6, -3) m/s
정답과 해설 보기

정답: 4

ψ=3xy를 y로 편미분하면 u=3x이고 x로 편미분한 뒤 음수를 붙이면 v=-3y이다. (2,1)을 넣어 u=6 m/s, v=-3 m/s를 얻는다. 선택지별 판단: ① 좌표와 편미분 대상을 뒤섞었다. ② 두 성분의 위치와 부호가 모두 다르다. ③ v 정의의 음수를 누락했다. ④ 유선함수 정의를 정확히 적용한 결과이다.

근거: 2차원 비압축성 흐름의 유선함수 정의를 u=∂ψ/∂y, v=-∂ψ/∂x로 두면 연속방정식이 자동으로 만족된다.

45. 유체입자가 속력 4.0 m/s로 곡률반지름 8.0 m인 곡선 유선을 따라 움직인다. 속력 변화가 없을 때 법선가속도 V²/R의 크기와 방향은?

  1. 2.0 m/s², 곡률중심 방향
  2. 0.5 m/s², 곡률중심 반대방향
  3. 16 m/s², 접선방향
  4. 32 m/s², 곡률중심 방향
정답과 해설 보기

정답: 1

속력은 일정하므로 접선가속도는 0이고 법선가속도만 존재한다. an=V²/R=4²/8=2.0 m/s²이며 방향은 유선의 곡률중심 쪽이다. 선택지별 판단: ① 크기와 방향이 모두 맞다. ② V/R로 잘못 계산하고 방향도 반대로 잡았다. ③ V²만 계산해 반지름을 누락했다. ④ V²R로 곱해 차원과 크기가 틀렸다.

근거: 곡선 유선을 따르는 입자의 법선가속도는 an=V²/R이며 유선의 순간 곡률중심 방향으로 작용한다.

46. 한 단면을 같은 면적의 두 부분으로 나누었더니 속도가 각각 1 m/s와 3 m/s였다. 운동량보정계수 β=∫u²dA/(AV²)이고 V는 단면평균속도일 때 β는?

  1. 1.00
  2. 1.25
  3. 1.50
  4. 2.00
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정답: 2

두 부분 면적이 같으므로 평균속도는 V=(1+3)/2=2 m/s이다. ∫u²dA/A=(1²+3²)/2=5 m²/s²이므로 β=5/2²=1.25이다. 선택지별 판단: ① 균일속도 분포일 때의 값이다. ② 속도제곱 평균과 평균속도 제곱을 정확히 구분했다. ③ 두 속도를 단순 비로 처리한 값에 가깝다. ④ 최고속도/평균속도를 그대로 쓴 값과도 맞지 않는다.

근거: 운동량보정계수는 실제 운동량유속 ∫ρu²dA와 평균속도로 계산한 ρAV²의 비이며 비균일 분포에서는 일반적으로 1보다 크다.

47. 원형관의 완전 발달 층류에서 관지름과 유체는 같고 단위길이당 압력강하만 2배가 되었다. Hagen-Poiseuille 법칙에 따른 유량 변화는?

  1. 원래의 1/4
  2. 원래의 1/2
  3. 원래의 2배
  4. 원래의 4배
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정답: 3

Hagen-Poiseuille 식 Q=πD⁴(Δp/L)/(128μ)에서 D와 μ가 일정하면 Q는 단위길이당 압력강하 Δp/L에 정비례한다. 따라서 압력경사가 2배이면 유량도 2배이다. 선택지별 판단: ① 지름의 네제곱 관계를 압력경사에 잘못 적용했다. ② 역비례로 오해했다. ③ 선형 비례관계를 정확히 적용했다. ④ 압력경하를 제곱해 과대평가했다.

근거: 원형관 완전 발달 층류의 Hagen-Poiseuille 유량은 Q=πD⁴Δp/(128μL)로 압력경사에 선형 비례한다.

48. 길이 40 m, 지름 0.10 m인 수평 원형관에서 평균속도 1.0 m/s일 때 마찰손실수두가 0.80 m로 측정되었다. Darcy-Weisbach식으로 역산한 Darcy 마찰계수 f는? (g=9.81 m/s²)

  1. 0.0098
  2. 0.0196
  3. 0.0294
  4. 0.0392
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정답: 4

hL=f(L/D)V²/(2g)에서 f=hL(2g)D/(LV²)이다. 수치를 넣으면 f=0.80×19.62×0.10/(40×1²)=0.03924이다. 선택지별 판단: ① 길이/지름 비를 네 배 크게 본 값에 가깝다. ② 2g의 2를 누락한 값이다. ③ 일부 계수를 잘못 적용했다. ④ Darcy 식을 정확히 역산한 무차원 값이다.

근거: Darcy-Weisbach 마찰손실식 hL=f(L/D)V²/(2g)를 f에 대해 정리하면 측정 손실수두로 마찰계수를 역산할 수 있다.

49. 같은 임펠러 지름의 원심펌프 회전수를 900 rpm에서 1,200 rpm으로 높인다. 상사법칙 H∝N²을 적용할 때 원래 양정이 18 m였다면 새 양정은?

  1. 32 m
  2. 24 m
  3. 27 m
  4. 42.7 m
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정답: 1

회전수비는 1200/900=4/3이고 양정비는 그 제곱인 16/9이다. 따라서 H2=18×16/9=32 m이다. 선택지별 판단: ① 회전수 제곱비를 정확히 적용했다. ② 양정이 회전수에 단순 비례한다고 본 값이다. ③ 증가분을 임의로 더했다. ④ 회전수 세제곱 법칙을 양정에 잘못 적용한 값이다.

근거: 기하학적으로 같은 원심펌프의 상사법칙에서 유량은 N, 양정은 N², 동력은 N³에 각각 비례한다.

50. 한 펌프가 특정 회전수로 배관계에 연결되어 정상 운전한다. 펌프의 실제 운전점(유량·양정)을 결정하는 원리로 옳은 것은?

  1. 펌프곡선의 최대양정점이 언제나 운전점이다.
  2. 펌프 양정곡선과 정수두·손실수두를 합한 시스템곡선의 교점이 운전점이다.
  3. 관지름만 알면 펌프곡선 없이 운전점을 정한다.
  4. 밸브를 조절해도 시스템곡선과 운전점은 전혀 변하지 않는다.
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정답: 2

정상상태에서는 펌프가 공급하는 양정과 배관계가 요구하는 정수두 및 유량의 함수인 손실수두의 합이 같아야 한다. 두 곡선의 교점이 이 조건을 만족한다. 선택지별 판단: ① 차단양정점은 보통 유량 0 부근이다. ② 에너지 평형을 정확히 설명한다. ③ 관 특성과 펌프 특성이 모두 필요하다. ④ 밸브 저항 변화는 시스템곡선과 교점을 이동시킨다.

근거: 펌프-관로 정상운전점은 펌프의 H-Q 특성과 정수두 및 관로손실로 구성된 시스템 H-Q 특성이 일치하는 교점이다.

51. 유량 0.80 m³/s의 물이 유효낙차 25 m인 수차를 지나며 수차효율은 90%이다. 물의 단위중량을 9.81 kN/m³로 할 때 축출력 P=ηγQH는?

  1. 88.3 kW
  2. 156.9 kW
  3. 176.6 kW
  4. 218.0 kW
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정답: 3

수력은 γQH=9.81×0.80×25=196.2 kW이고 축출력은 효율을 곱해 0.90×196.2=176.58 kW이다. 선택지별 판단: ① 유량 또는 효율을 중복 절반 처리했다. ② 효율을 0.80으로 잘못 보았다. ③ 수력과 효율을 정확히 적용했다. ④ 효율로 나누어 입력동력처럼 과대 계산했다.

근거: 수차가 유체로부터 얻는 축출력은 유효낙차의 수력 γQH에 수차효율 η를 곱한 P=ηγQH이다.

52. 폐합 관망의 유량을 Hardy Cross 방법으로 반복 보정할 때 동시에 만족시키려는 두 기본조건으로 옳은 것은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 외부 유입·수요와 방향을 가진 관유량이 연결된 폐합 관망에서 절점조건과 회로조건을 묻는 도식
52번 문제 도식
  1. 각 관의 유속이 모두 같고 관지름이 모두 같다.
  2. 각 절점의 압력은 0이고 각 관의 손실수두도 0이다.
  3. 모든 폐합회로의 유량은 0이고 각 절점 수두는 서로 같다.
  4. 각 절점에서 유량 연속조건을 만족하고 각 폐합회로를 따라 부호를 고려한 손실수두 합이 0이다.
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정답: 4

관망 정상해는 절점마다 유입·유출과 외부수요가 연속방정식을 만족하고, 같은 회로를 돌아 원점으로 오므로 에너지손실의 대수합이 0이어야 한다. 선택지별 판단: ① 관별 유속·지름은 달라도 된다. ② 압력과 손실이 0일 필요가 없다. ③ 회로 내 관유량 자체가 모두 0인 것은 아니다. ④ 질량보존과 에너지보존을 정확히 함께 제시한다.

근거: 폐합 관망 해석은 절점별 질량보존 ΣQ=수요량과 폐합회로별 에너지보존 ΣhL=0을 동시에 만족해야 한다.

53. 직사각형 개수로에서 단위폭당 유량이 일정하고 비에너지 E가 임계최소값보다 클 때 가능한 두 수심인 교대수심(alternate depths)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 하나는 임계수심보다 깊은 상류이고 다른 하나는 임계수심보다 얕은 사류이며 두 흐름의 비에너지는 같다.
  2. 두 수심은 모두 임계수심보다 깊고 유속도 반드시 같다.
  3. 교대수심은 도수 전후의 공액수심과 항상 같은 뜻이다.
  4. 비에너지가 같으면 수심도 반드시 하나만 존재한다.
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정답: 1

일정 단위유량의 E-y 곡선은 임계점에서 최소가 되고 E가 그보다 크면 임계수심 양쪽에 두 해가 생긴다. 깊은 해는 상류, 얕은 해는 사류이다. 선택지별 판단: ① 교대수심의 정의와 흐름상태가 맞다. ② 두 해는 임계수심 양쪽에 있다. ③ 공액수심은 운동량함수가 같은 도수 전후 수심이다. ④ 최소점 위에서는 일반적으로 두 수심이 가능하다.

근거: 일정 단위유량의 직사각형 수로에서 비에너지 곡선은 임계수심에서 최소이고 그 이상의 에너지에는 상류와 사류의 교대수심이 존재한다.

54. 점변류 직접단계법에서 두 단면의 비에너지가 E1=2.10 m, E2=2.50 m이고 하상경사 S0=0.0010, 구간 평균 마찰경사 Sf=0.0006이다. Δx=(E2-E1)/(S0-Sf)로 구한 거리는?

  1. 400 m
  2. 1,000 m
  3. 1,600 m
  4. 4,000 m
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정답: 2

비에너지 차는 2.50-2.10=0.40 m이고 유효경사 차는 0.0010-0.0006=0.0004이다. 따라서 Δx=0.40/0.0004=1,000 m이다. 선택지별 판단: ① 비에너지 차를 0.16 m처럼 잘못 사용했다. ② 주어진 직접단계식을 정확히 적용했다. ③ 경사 차 대신 합을 잘못 조합했다. ④ 소수점 자릿수를 한 자리 잘못 옮겼다.

근거: 점변류 직접단계법은 두 단면의 총수두 관계를 이용하며 주어진 정의에서 구간거리는 Δx=ΔE/(S0-Sf)로 계산한다.

55. 위어의 하류수위가 상승해 월류부가 잠기는 수중위어(submerged weir) 상태가 되었다. 같은 상류수위에서 자유월류 상태와 비교한 설명으로 옳은 것은?

  1. 하류수위는 유량에 전혀 영향을 주지 않는다.
  2. 잠김이 커질수록 유효낙차가 항상 증가해 유량이 무한히 커진다.
  3. 하류수위의 배압 때문에 유효수두가 줄어 자유월류식만 적용한 유량보다 실제 유량이 작아질 수 있다.
  4. 수중위어가 되면 물의 밀도가 0이 된다.
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정답: 3

자유월류에서는 하류수위가 월류부를 지배하지 않지만 잠김이 발생하면 하류측 압력이 유출을 방해해 유효낙차가 감소한다. 선택지별 판단: ① 잠긴 상태에서는 하류수위가 중요하다. ② 배압은 유효낙차를 늘리지 않는다. ③ 잠김에 따른 유량감소를 정확히 설명한다. ④ 유체밀도 변화가 아니라 경계수위와 압력 차의 문제이다.

근거: 위어가 잠기면 하류측 수압이 월류를 방해하여 상·하류 유효수두차가 감소하므로 자유월류 관계에 잠김 보정이 필요하다.

56. 등우선 사이 면적이 2 km², 3 km², 5 km²이고 각 띠의 평균강우량이 각각 90 mm, 70 mm, 50 mm이다. 등우선법으로 구한 유역평균강우량은?

  1. 58 mm
  2. 60 mm
  3. 62 mm
  4. 64 mm
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정답: 4

총면적은 10 km²이고 면적가중 강우량 합은 2×90+3×70+5×50=180+210+250=640 mm·km²이다. 따라서 평균은 640/10=64 mm이다. 선택지별 판단: ① 띠별 면적을 잘못 곱했다. ② 세 강우량의 단순평균에 가깝다. ③ 가중합 일부를 누락했다. ④ 각 띠 면적을 정확히 반영했다.

근거: 등우선법의 유역평균강우량은 인접 등우선 사이 띠의 평균강우량을 그 띠 면적으로 가중해 총면적으로 나눈다.

57. 한 지점의 지속시간·재현기간 강우량이 100 mm이고 해당 유역면적에 대한 면적감소계수(ARF)가 0.82이다. 유역평균 설계강우량은?

  1. 82 mm
  2. 100 mm
  3. 118 mm
  4. 122 mm
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정답: 1

면적감소계수는 점강우량을 같은 지속시간·재현기간의 유역평균강우량으로 바꾸는 비이므로 Parea=ARF×Ppoint=0.82×100=82 mm이다. 선택지별 판단: ① 정의를 정확히 적용했다. ② 면적확대에 따른 감소를 무시했다. ③ 감소량 18 mm를 더했다. ④ 100/0.82로 나누어 반대방향으로 보정했다.

근거: 면적감소계수는 유역평균 설계강우량과 점 설계강우량의 비로 정의되며 Parea=ARF·Ppoint로 적용한다.

58. 연최대치 빈도해석에서 재현기간 T=10년의 비초과확률을 F=1-1/T로 두고 Gumbel 감소변량 y=-ln[-ln(F)]를 계산하면 약 얼마인가?

  1. 1.500
  2. 2.250
  3. 2.970
  4. 9.000
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정답: 2

T=10이면 F=0.9이다. 따라서 -ln(F)=-ln0.9=0.10536이고 y=-ln(0.10536)=2.250이다. 선택지별 판단: ① 자연로그를 한 단계만 적용한 값이 아니다. ② 이중 로그와 부호를 정확히 적용했다. ③ F=0.95 등 다른 확률의 값에 가깝다. ④ 재현기간에서 1을 뺀 값을 감소변량으로 오인했다.

근거: Gumbel 분포의 감소변량은 y=-ln[-ln(F)]이며 재현기간 T의 비초과확률을 F=1-1/T로 연결할 수 있다.

59. 2시간 동안 저수지 유입량은 40 m³/s에서 70 m³/s, 유출량은 30 m³/s에서 50 m³/s로 각각 선형 변화했다. 연속방정식을 사다리꼴로 적분한 저류량 변화는?

  1. 54,000 m³ 증가
  2. 72,000 m³ 증가
  3. 108,000 m³ 증가
  4. 216,000 m³ 증가
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정답: 3

평균유입량은 (40+70)/2=55 m³/s, 평균유출량은 (30+50)/2=40 m³/s이므로 순유입은 15 m³/s이다. 2시간은 7,200 s이므로 ΔS=15×7200=108,000 m³ 증가이다. 선택지별 판단: ① 시간을 1시간으로 축소했다. ② 순유입을 10 m³/s로 잘못 계산했다. ③ 유입·유출 평균과 시간변환이 모두 맞다. ④ 2시간을 중복 적용했다.

근거: 저수지 연속방정식 dS/dt=I-O를 구간에 적분하며 유입·유출이 선형 변화하면 양 끝값의 산술평균을 사용한다.

60. 비피압대수층의 두 관측반경 r1=10 m, r2=100 m에서 수두가 각각 h1=20 m, h2=15 m이다. k=1.0×10^-3 m/s일 때 Dupuit식 Q=πk(h1²-h2²)/ln(r2/r1)로 구한 정상 양수량은?

  1. 0.076 m³/s
  2. 0.152 m³/s
  3. 0.191 m³/s
  4. 0.239 m³/s
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정답: 4

h1²-h2²=400-225=175 m²이고 ln(r2/r1)=ln10=2.3026이다. 따라서 Q=π×0.001×175/2.3026=0.2388 m³/s, 약 0.239 m³/s이다. 선택지별 판단: ① π 또는 수두제곱 차를 크게 누락했다. ② 분모 로그를 잘못 적용했다. ③ 수두차 5 m만 사용한 값과도 일치하지 않는다. ④ Dupuit 비피압 정상류식을 정확히 계산했다.

근거: Dupuit 가정의 비피압대수층 정상 방사류는 두 반경의 수두제곱 차에 비례하고 반경비 자연로그에 반비례한다.

토목기사 필기 모의고사 · 철근콘크리트 및 강구조

61. 건조수축 변형률의 크기가 400×10^-6인 콘크리트가 축방향으로 완전히 구속되어 있고 탄성계수 Ec=25 GPa이다. 균열·크리프를 무시한 탄성 인장응력 Ecεsh의 크기는?

  1. 10 MPa
  2. 2.5 MPa
  3. 25 MPa
  4. 100 MPa
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정답: 1

Ec=25,000 MPa이고 εsh=400×10^-6=0.0004이므로 구속 인장응력 크기는 25,000×0.0004=10 MPa이다. 선택지별 판단: ① 단위와 변형률을 정확히 적용했다. ② 변형률을 100×10^-6처럼 축소했다. ③ 탄성계수만 일부 환산한 값이다. ④ 마이크로 변형률의 10^-6 변환을 한 자리 잘못 처리했다.

근거: 선형탄성 상태에서 자유수축이 완전히 구속되면 구속응력의 크기는 σ=Ecεsh이며 수축을 막는 방향의 인장응력이 생긴다.

62. 지속응력에 의한 콘크리트의 초기 탄성변형률이 0.0004이고 크리프계수 φ=2.0이다. 크리프변형률을 φ배의 초기 탄성변형률로 볼 때 장기 총변형률은? 건조수축은 제외한다.

  1. 0.0004
  2. 0.0012
  3. 0.0008
  4. 0.0020
정답과 해설 보기

정답: 2

크리프변형률은 φεe=2.0×0.0004=0.0008이고 장기 총변형률은 초기 탄성변형률과 크리프변형률의 합인 0.0004+0.0008=0.0012이다. 선택지별 판단: ① 크리프를 누락했다. ② 초기와 시간의존 성분을 정확히 합했다. ③ 크리프 성분만 답했다. ④ 크리프계수와 변형률을 잘못 더하거나 곱했다.

근거: 크리프계수 φ를 크리프변형률/초기탄성변형률로 정의하면 건조수축을 제외한 총변형률은 (1+φ)εe이다.

63. 지름 25 mm 철근이 정착구간 800 mm에서 평균부착응력 2.0 MPa를 균일하게 전달한다. 철근 둘레를 πd로 볼 때 전달 가능한 철근력 πdlτ는 약 얼마인가?

  1. 31.4 kN
  2. 62.8 kN
  3. 125.7 kN
  4. 251.3 kN
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정답: 3

부착면적은 철근둘레×길이=π×25×800=62,831.9 mm²이다. 여기에 2.0 N/mm²를 곱하면 125,663.7 N=125.7 kN이다. 선택지별 판단: ① 길이나 응력을 1/4만 반영했다. ② 평균부착응력 2를 누락했다. ③ 둘레·길이·응력과 N-kN 변환이 모두 맞다. ④ 부착면적 또는 응력을 두 번 적용했다.

근거: 평균부착응력이 균일하다고 이상화하면 정착구간에서 전달되는 철근력은 부착면적 πdl과 평균부착응력 τ의 곱이다.

64. 축압축력과 횡하중을 함께 받는 세장한 철근콘크리트 기둥에서 P-Δ 효과를 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. 횡변위가 생겨도 축력은 휨모멘트에 영향을 주지 않는다.
  2. 기둥이 짧을수록 언제나 P-Δ 모멘트가 무한대로 커진다.
  3. P-Δ 효과는 재료강도를 두 배로 높이는 현상이다.
  4. 축력 P가 변형된 형상의 횡변위 Δ에 작용해 추가모멘트 PΔ를 만들고 1차 휨효과를 증폭시킨다.
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정답: 4

세장기둥은 횡하중이나 편심으로 변위가 생긴 뒤에도 축력이 그 변형된 위치에서 작용하므로 추가 휨모멘트 PΔ가 발생한다. 선택지별 판단: ① 기하학적 비선형 효과를 부정한다. ② 세장성과 축력 수준이 클수록 일반적으로 중요하다. ③ 강도 증가가 아니라 요구모멘트 증폭이다. ④ 변형형상에서의 축력 작용과 2차효과를 정확히 설명한다.

근거: P-Δ 효과는 축력이 부재 또는 골조의 횡변위에 대해 추가모멘트를 발생시키는 기하학적 2차효과이다.

65. 유효깊이 d=200 mm인 플랫슬래브가 한 변 400 mm인 정사각형 내부기둥에 지지된다. 기둥면에서 d/2 떨어진 둘레를 뚫림전단 위험둘레로 단순화할 때 그 길이 b0는?

  1. 2,400 mm
  2. 1,600 mm
  3. 3,200 mm
  4. 4,000 mm
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정답: 1

기둥 각 면에서 d/2=100 mm 떨어진 위험둘레의 한 변 길이는 400+2×100=600 mm이다. 정사각형 둘레는 b0=4×600=2,400 mm이다. 선택지별 판단: ① 위험둘레 위치와 네 변을 정확히 적용했다. ② 기둥 자체 둘레만 사용했다. ③ d를 양쪽에 두 번씩 과대 더했다. ④ 면적 또는 둘레를 혼동했다.

근거: 내부기둥 주위 뚫림전단 검토의 위험둘레를 기둥면에서 d/2 떨어진 폐합선으로 두면 정사각형 기둥의 둘레는 4(c+d)이다.

66. 철근콘크리트 내진벽의 단부에 경계요소(boundary element)를 집중 배치하는 주된 구조적 이유로 옳은 것은?

  1. 벽 중앙의 모든 전단력을 없애기 위해서이다.
  2. 큰 휨에 따른 단부 압축·인장과 변형집중을 견디도록 종철근과 횡구속을 강화해 압축연성과 좌굴저항을 확보하기 위해서이다.
  3. 콘크리트의 단위중량을 0으로 만들기 위해서이다.
  4. 벽체가 횡하중을 전혀 받지 않도록 하기 위해서이다.
정답과 해설 보기

정답: 2

캔틸레버처럼 거동하는 내진벽은 큰 휨에서 양 단부에 최대 압축·인장이 집중된다. 경계요소는 이 영역의 종철근과 횡구속을 강화해 압괴·철근좌굴을 지연한다. 선택지별 판단: ① 전단이 사라지는 것은 아니다. ② 단부 응력집중과 연성 확보를 정확히 설명한다. ③ 재료의 단위중량을 바꾸지 않는다. ④ 횡하중 저항을 위한 부재이다.

근거: 내진벽 경계요소는 휨에 의해 큰 축변형이 집중되는 벽 단부를 횡구속하고 종철근을 보강하여 압축연성과 안정성을 높인다.

67. 프리텐션 부재에서 긴장재 위치 콘크리트에 생긴 압축응력이 10 MPa이고 탄성계수비 Eps/Ec=6이다. 탄성수축에 의한 긴장재 응력손실을 Δfp=(Eps/Ec)fc로 단순 계산하면?

  1. 10 MPa
  2. 16 MPa
  3. 60 MPa
  4. 100 MPa
정답과 해설 보기

정답: 3

콘크리트가 프리스트레스 도입 시 탄성수축하면 부착된 긴장재도 같은 변형률만큼 줄어든다. 주어진 식에 따라 Δfp=6×10=60 MPa이다. 선택지별 판단: ① 콘크리트 응력만 답해 탄성계수비를 누락했다. ② 응력과 비를 더했다. ③ 변형적합과 탄성계수비를 정확히 적용했다. ④ 비를 10으로 잘못 보았다.

근거: 부착된 프리텐션 긴장재와 콘크리트의 변형적합을 단순 적용하면 탄성수축 긴장재 응력손실은 탄성계수비와 콘크리트 압축응력의 곱이다.

68. 포스트텐션 긴장재의 긴장단 힘 P0=1,000 kN이고 마찰지수 μθ+kx=0.10이다. P=P0e^-(μθ+kx)로 계산한 해당 위치의 긴장력은 약 얼마인가?

  1. 818.7 kN
  2. 900.0 kN
  3. 950.0 kN
  4. 904.8 kN
정답과 해설 보기

정답: 4

지수식에 대입하면 P=1000e^-0.10이고 e^-0.10=0.90484이므로 P=904.8 kN이다. 선택지별 판단: ① 지수 0.20을 적용한 값에 가깝다. ② 10%를 단순 선형 공제한 값이다. ③ 마찰손실을 5%로 임의 축소했다. ④ 곡률·파상 마찰을 합친 지수감소식을 정확히 적용했다.

근거: 포스트텐션 긴장재의 곡률마찰과 파상마찰을 지수로 합치면 긴장력은 긴장단에서 P=P0e^-(μθ+kx)로 감소한다.

69. 부분 프리스트레스트 콘크리트(partially prestressed concrete)의 일반적인 설계개념으로 옳은 것은?

  1. 프리스트레스와 일반철근을 함께 사용하며 사용상태에서 제한된 인장응력이나 균열을 허용하되 균열폭·변형과 강도를 검토한다.
  2. 모든 하중단계에서 콘크리트 인장응력이 반드시 정확히 0이어야 한다.
  3. 일반철근을 전혀 사용할 수 없고 긴장재만 배치한다.
  4. 프리스트레스를 도입하면 강도한계상태 검토가 필요 없다.
정답과 해설 보기

정답: 1

부분 프리스트레싱은 전 프리스트레싱과 일반 철근콘크리트 사이의 설계로, 프리스트레스와 비긴장 철근을 조합하고 사용성 기준 안에서 일부 균열을 허용할 수 있다. 선택지별 판단: ① 하중단계별 사용성과 강도를 정확히 설명한다. ② 항상 무인장 조건만 요구하지 않는다. ③ 일반철근을 함께 사용할 수 있다. ④ 극한강도 검토는 여전히 필수이다.

근거: 부분 프리스트레싱은 긴장재와 일반철근을 조합하여 사용하중 균열을 제한적으로 허용하면서 사용성과 극한강도를 함께 만족시키는 개념이다.

70. 포스트텐션 정착구 바로 뒤의 콘크리트에 버스팅(bursting) 보강철근을 배치하는 주된 이유로 옳은 것은?

  1. 긴장재의 탄성계수를 0으로 만들기 위해서이다.
  2. 정착판의 집중압축력이 퍼지는 과정에서 정착구 뒤쪽에 생기는 횡방향 인장력과 쪼갬균열에 저항하기 위해서이다.
  3. 덕트 내부 그라우트의 색을 일정하게 하기 위해서이다.
  4. 정착구에서 모든 압축응력을 제거하기 위해서이다.
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정답: 2

정착판의 큰 국부압축력은 부재 내부로 확산하면서 정착구 후방에 횡방향 인장응력인 버스팅력을 만든다. 폐쇄철근·격자철근 등이 이 인장력과 균열을 제어한다. 선택지별 판단: ① 재료 탄성계수와 무관하다. ② 집중력 확산에 따른 인장균열 저항을 정확히 설명한다. ③ 그라우트 외관 목적이 아니다. ④ 압축력은 전달되어야 하며 전부 제거하지 않는다.

근거: 프리스트레스 정착부에서는 집중압축력의 확산으로 정착구 뒤에 버스팅 횡인장력이 발생하므로 이를 가로지르는 보강철근이 필요하다.

71. 볼트 한 개가 전단력 V와 인장력 T를 함께 받는다. 이 문항의 단순 상호작용식 (V/Vn)²+(T/Tn)²≤1을 사용한다. V/Vn=0.60, T/Tn=0.50일 때 판정은?

  1. 1.10이므로 불만족
  2. 0.30이므로 불만족
  3. 0.61이므로 만족
  4. 1.21이므로 만족
정답과 해설 보기

정답: 3

상호작용값은 0.60²+0.50²=0.36+0.25=0.61이다. 0.61≤1이므로 제시된 식을 만족한다. 선택지별 판단: ① 두 비를 제곱하지 않고 더했다. ② 두 비를 단순 곱했다. ③ 제곱합과 판정을 정확히 수행했다. ④ 0.60+0.50를 제곱했으며 판정 표현도 틀렸다.

근거: 전단과 인장을 함께 받는 볼트의 검토는 문제에서 제시한 무차원 상호작용식에 각 수요/강도비를 대입해 한계값 1과 비교한다.

72. 폭 300 mm, 두께 10 mm인 인장판의 위험단면에 지름 22 mm 구멍 두 개가 엇갈려 있다. 엇갈림 간격 s=60 mm, 게이지 g=50 mm이고 순폭 bn=b-2d+s²/(4g)를 적용할 때 순단면적은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 폭 300밀리미터·두께 10밀리미터 인장판의 지름 22밀리미터 엇갈린 구멍 두 개와 스태거 60밀리미터·게이지 50밀리미터를 표시한 도식
72번 문제 도식
  1. 2,380 mm²
  2. 2,560 mm²
  3. 2,620 mm²
  4. 2,740 mm²
정답과 해설 보기

정답: 4

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 풀이도로, 구멍 공제와 스태거 보정을 적용해 순폭 274밀리미터와 순단면적 2740제곱밀리미터를 계산한 도식
72번 정답 도식

엇갈림 보정은 s²/(4g)=60²/(4×50)=18 mm이다. 순폭은 300-2×22+18=274 mm이고 순단면적 An=274×10=2,740 mm²이다. 선택지별 판단: ① 구멍을 과대 공제했다. ② 엇갈림 보정을 빼고 직선 구멍만 공제한 값이다. ③ 보정항을 일부만 적용했다. ④ 구멍 공제와 엇갈림 가산을 정확히 반영했다.

근거: 엇갈린 볼트구멍을 지나는 지그재그 파단경로의 순폭은 직선 구멍 공제에 s²/(4g) 항을 가산하여 계산한다.

73. 두께 12 mm, 유효폭 250 mm인 완전용입 맞대기용접 유효단면이 축인장력 400 kN을 전달한다. 응력을 P/(tL)로 단순 계산하면?

  1. 133.3 MPa
  2. 96.0 MPa
  3. 160.0 MPa
  4. 208.3 MPa
정답과 해설 보기

정답: 1

유효단면적은 12×250=3,000 mm²이고 하중은 400,000 N이다. 평균인장응력은 400000/3000=133.33 N/mm²=133.3 MPa이다. 선택지별 판단: ① 단면적과 N-mm 단위를 정확히 적용했다. ② 하중이나 폭을 과소 사용했다. ③ 유효길이를 208 mm 정도로 잘못 보았다. ④ 두께 또는 폭을 누락해 과대 계산했다.

근거: 축력이 균일하게 전달되는 맞대기용접 유효단면의 평균정응력은 하중을 유효두께와 유효길이의 곱으로 나눈 P/(tL)이다.

74. 접합부의 순단면적 An=2,000 mm²이고 전단지연계수 U=0.85인 강재 인장재에서 유효순단면적 Ae=UAn은?

  1. 1,300 mm²
  2. 1,700 mm²
  3. 2,000 mm²
  4. 2,350 mm²
정답과 해설 보기

정답: 2

전단지연으로 단면 전체가 동시에 같은 응력을 받지 못하는 효과를 U로 반영한다. Ae=0.85×2000=1,700 mm²이다. 선택지별 판단: ① 계수를 0.65로 잘못 적용했다. ② 주어진 U와 An의 곱이 정확하다. ③ 전단지연을 무시해 순단면적을 그대로 썼다. ④ U로 나누어 유효면적을 원래보다 크게 만들었다.

근거: 인장재 접합에서 전단지연을 고려한 유효순단면적은 유효계수 U와 기하학적 순단면적 An의 곱 Ae=UAn으로 계산한다.

75. 얇은 개방형 강재 단면이 비틀림을 받을 때 Saint-Venant 비틀림과 구별되는 뒤틀림비틀림(warping torsion)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 단면의 모든 점이 축방향 변위 없이 완전히 평면을 유지한다.
  2. 뒤틀림비틀림은 원형 실봉에서만 생기며 개방단면에는 없다.
  3. 단면의 축방향 뒤틀림이 구속되면 뒤틀림 정상응력과 추가 비틀림저항이 발생할 수 있다.
  4. 뒤틀림을 구속할수록 언제나 비틀림저항이 0이 된다.
정답과 해설 보기

정답: 3

I형·채널형 같은 개방단면은 비틀릴 때 단면점들이 축방향으로 서로 다르게 이동하는 뒤틀림을 보인다. 이 변위를 구속하면 바이모멘트와 뒤틀림 정상응력이 생긴다. 선택지별 판단: ① 뒤틀림의 정의를 부정한다. ② 개방단면에서 특히 중요하다. ③ 구속 뒤틀림의 응력·저항을 정확히 설명한다. ④ 구속은 오히려 추가 저항과 응력을 만든다.

근거: 개방형 비원형 단면의 비틀림은 Saint-Venant 성분과 뒤틀림 성분을 가지며 축방향 뒤틀림이 구속되면 정상응력과 바이모멘트가 발생한다.

76. 횡보강재가 설치된 세장한 강재 판거더 웨브가 전단좌굴한 뒤 나타날 수 있는 인장장작용(tension-field action)의 설명으로 옳은 것은?

  1. 전단좌굴 순간 웨브의 모든 전단저항이 반드시 0이 된다.
  2. 웨브가 좌굴하면 플랜지와 보강재는 하중전달에 전혀 참여하지 않는다.
  3. 인장장작용은 압축응력만으로 전단을 전달하는 현상이다.
  4. 좌굴 후 웨브에 대각 인장장이 형성되고 플랜지·횡보강재가 경계골조처럼 이를 정착해 추가 전단저항을 제공할 수 있다.
정답과 해설 보기

정답: 4

세장 웨브는 탄성 전단좌굴 뒤에도 대각선 방향 인장막으로 힘을 전달할 수 있다. 이 인장장을 발현하려면 플랜지와 횡보강재가 경계에서 힘을 정착해야 한다. 선택지별 판단: ① 좌굴 후 강도가 즉시 0이 되지 않는다. ② 경계부재 역할이 중요하다. ③ 대각 인장막 작용이다. ④ 좌굴 후 하중경로를 정확히 설명한다.

근거: 판거더 웨브의 전단좌굴 후에는 대각 인장장이 형성될 수 있고 플랜지와 보강재가 이를 정착하면 후좌굴 전단강도를 발휘한다.

77. 동바리 없이 시공하는 강-콘크리트 합성보에서 굳지 않은 콘크리트와 거푸집의 시공하중을 받을 때 구조해석상 주된 부담주체는?

  1. 합성작용이 생기기 전의 강재보가 주로 부담하므로 시공단계 강도와 처짐을 별도로 검토한다.
  2. 굳지 않은 콘크리트 바닥판이 완전한 합성단면으로 전 하중을 부담한다.
  3. 전단연결재가 없어도 시공 즉시 완전합성이 자동 성립한다.
  4. 시공하중은 구조물에 작용하지 않으므로 검토하지 않는다.
정답과 해설 보기

정답: 1

비지지 시공에서는 콘크리트가 굳어 합성작용을 발휘하기 전까지 강재보가 젖은 콘크리트·거푸집·작업하중을 지지한다. 선택지별 판단: ① 시공단계의 실제 하중경로와 검토항목이 맞다. ② 굳지 않은 콘크리트는 합성 압축플랜지로 기대할 수 없다. ③ 합성에는 양생과 전단연결이 필요하다. ④ 시공하중도 강도·처짐에 영향을 준다.

근거: 비지지 합성보 시공에서는 콘크리트 강도 발현 전 강재보가 시공하중을 지지하고 이후 전단연결을 통해 합성단면이 후속하중을 부담한다.

78. 수평경간 L=100 m인 포물선 케이블이 수평투영길이당 등분포하중 w=20 kN/m를 받고 중앙 새그 f=10 m를 가진다. 수평장력 H=wL²/(8f)는?

  1. 1,250 kN
  2. 2,500 kN
  3. 5,000 kN
  4. 25,000 kN
정답과 해설 보기

정답: 2

L²=10,000 m²이므로 wL²=200,000 kN·m이고 8f=80 m이다. 따라서 H=200000/80=2,500 kN이다. 선택지별 판단: ① 분모에 16f를 적용한 값이다. ② 포물선 케이블 수평장력식을 정확히 계산했다. ③ 분모의 8을 절반만 적용했다. ④ 새그 f로만 나누고 계수 8을 누락했다.

근거: 수평투영길이에 등분포하중을 받는 얕은 포물선 케이블의 수평장력은 중앙 새그와 H=wL²/(8f)의 관계를 가진다.

79. 경간 20 m, 중앙높이 5 m인 대칭 3힌지 아치의 중앙힌지에 집중하중 100 kN이 작용한다. 같은 경간 단순보의 중앙모멘트를 Hf가 상쇄할 때 수평반력 H는?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 경간 20미터·중앙높이 5미터 대칭 3힌지 아치의 중앙힌지에 작용하는 100킬로뉴턴 집중하중과 미지 수평반력을 표시한 도식
79번 문제 도식
  1. 50 kN
  2. 125 kN
  3. 100 kN
  4. 200 kN
정답과 해설 보기

정답: 3

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 풀이도로, 같은 경간 단순보 중앙모멘트 500킬로뉴턴미터와 H 곱하기 f의 상쇄관계로 수평반력 100킬로뉴턴을 계산한 도식
79번 정답 도식

중앙 집중하중을 받는 단순보의 중앙모멘트는 PL/4=100×20/4=500 kN·m이다. 3힌지 아치 중앙힌지의 모멘트는 0이므로 Hf=500이고 H=500/5=100 kN이다. 선택지별 판단: ① PL/8을 사용했다. ② 중앙높이를 5 m가 아닌 4 m로 잘못 적용했다. ③ 단순보 모멘트와 아치 수평반력의 상쇄조건이 맞다. ④ 양 지점 반력을 중복했다.

근거: 3힌지 아치의 임의 단면 모멘트는 같은 하중의 단순보 모멘트에서 수평반력과 아치높이의 곱을 뺀 값이며 중앙힌지 모멘트는 0이다.

80. 강교의 직교이방성 강바닥판(orthotropic steel deck)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 콘크리트 슬래브만으로 이루어져 강판과 보강리브는 사용하지 않는다.
  2. 종·횡 방향 휨강성이 항상 같아 이방성이 존재하지 않는다.
  3. 바닥판은 차량하중을 받지 않고 난간하중만 전달한다.
  4. 강판에 종방향 리브와 횡방향 바닥보를 결합해 방향별 강성이 다른 바닥판으로 차량하중을 주거더에 전달한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

직교이방성 강바닥판은 데크플레이트, 종리브와 횡방향 바닥보가 일체로 거동하며 두 직교방향의 강성이 다르다. 선택지별 판단: ① 강재 판과 보강재가 핵심 구성이다. ② 방향별 보강체계가 달라 직교이방성을 보인다. ③ 차량 바퀴하중을 직접 받아 분산한다. ④ 구성과 하중전달을 정확히 설명한다.

근거: 직교이방성 강바닥판은 강재 데크판을 종리브와 횡바닥보로 보강하여 방향별로 다른 강성을 가지며 차량하중을 교량 거더계로 분산한다.

토목기사 필기 모의고사 · 토질 및 기초

81. 노건조한 흙 시료의 질량이 120 g이고 유기물을 태운 뒤 남은 질량이 114 g이다. 강열감량을 (노건조 질량-강열 후 질량)/노건조 질량×100으로 정의할 때 값은?

  1. 5.0%
  2. 4.0%
  3. 95.0%
  4. 6.0%
정답과 해설 보기

정답: 1

강열로 감소한 질량은 120-114=6 g이고 기준 질량은 강열 전 노건조 질량 120 g이다. 따라서 강열감량은 6/120×100=5.0%이므로 ①이 정답이다. ②는 감소량을 잘못 나눈 값이고, ③은 남은 무기질 비율 114/120×100이며, ④는 감소한 질량 6 g을 백분율로 바꾸지 않은 값이다. 강열감량은 유기물 함량의 지표로 쓰이지만 탄산염 등 다른 휘발성 성분의 영향도 받을 수 있다.

근거: 강열감량은 노건조 시료에서 강열로 줄어든 질량을 노건조 질량으로 나눈 백분율이며 유기질 성분 평가에 활용한다.

82. 점토의 분산성을 평가하는 핀홀시험(pinhole test)의 시험원리와 판정으로 가장 적절한 것은?

  1. 다짐한 시료의 표면에 물방울을 떨어뜨려 흡수시간만 측정한다.
  2. 다짐한 점토 시료의 작은 구멍으로 물을 흘려 유출수 탁도와 구멍의 침식·확대 정도를 관찰한다.
  3. 흙 현탁액의 침강속도만 측정하여 투수계수를 직접 구한다.
  4. 건조 시료에 일정 열을 가해 질량감소율만으로 분산성을 판정한다.
정답과 해설 보기

정답: 2

핀홀시험은 다짐한 점토 시료에 만든 작은 구멍으로 규정 수두의 물을 통과시키고 유출수의 탁도, 유량 변화, 구멍의 침식과 확대를 관찰해 분산성을 평가하므로 ②가 정답이다. ①은 흡수성 관찰에 가깝고 내부침식 판정이 아니다. ③의 침강분석은 입도평가이며, ④는 강열감량 시험이다. 분산성 점토는 저염수에서 입자 반발로 침식되기 쉬워 흙댐과 제방의 내부침식 위험을 키울 수 있다.

근거: 핀홀시험은 다짐 점토의 인공 소공을 통한 흐름으로 입자 분산과 침식 확대를 재현하여 분산성 점토 여부를 판정한다.

83. 물로 완전히 젖는 균일한 원형 모세관의 지름이 0.20 mm이다. 표면장력 T=0.072 N/m, 물의 단위중량 γw=9,810 N/m³일 때 h=4T/(γw d)로 구한 모관상승고는?

  1. 0.029 m
  2. 0.073 m
  3. 0.147 m
  4. 1.468 m
정답과 해설 보기

정답: 3

관 지름을 SI 단위로 바꾸면 d=0.20 mm=2.0×10^-4 m이다. 완전습윤으로 접촉각 보정이 1일 때 h=4×0.072/[9,810×2.0×10^-4]=0.288/1.962=0.1468 m이므로 ③이 정답이다. ①과 ②는 계수 또는 지름 변환을 잘못 적용한 값이고, ④는 mm를 m로 바꾸면서 10배 오차를 낸 값이다. 실제 흙의 공극은 불규칙하므로 이 값은 등가 모세관 모형의 이상화 결과다.

근거: 원형 모세관의 상승고는 표면장력의 연직성분과 상승수주의 중량평형으로 구하며 완전습윤이면 h=4T/(γw d)이다.

84. 불포화토의 총수직응력 σ=90 kPa, 공기압 ua=0 kPa, 물압 uw=-40 kPa, 유효응력계수 χ=0.50이다. Bishop 식 σ'=(σ-ua)+χ(ua-uw)로 구한 유효수직응력은?

  1. 50 kPa
  2. 70 kPa
  3. 90 kPa
  4. 110 kPa
정답과 해설 보기

정답: 4

순총응력은 σ-ua=90 kPa이고 모관흡수력은 ua-uw=0-(-40)=40 kPa이다. 흡수력 기여분은 χ×40=0.50×40=20 kPa이므로 σ'=90+20=110 kPa, 즉 ④가 정답이다. ①은 음의 물압을 총응력에서 직접 빼는 오류, ②는 흡수력 기여분의 부호 오류, ③은 불포화 흡수력 기여를 무시한 값이다. χ는 포화도와 흙의 상태에 관련된 계수이므로 문제에서 준 값을 사용해야 한다.

근거: Bishop의 불포화토 유효응력식은 순총응력에 유효응력계수로 보정한 모관흡수력의 기여를 더한다.

85. 불포화토의 토양수분특성곡선(SWCC)에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 모관흡수력과 함수비 또는 포화도의 관계를 나타내며 배수·습윤 경로에 따라 이력현상이 나타날 수 있다.
  2. 유효응력과 전단응력의 직선관계만 나타내며 수분상태와는 무관하다.
  3. 다짐에너지와 최대건조단위중량의 관계만 나타낸다.
  4. 포화토의 압밀시간과 침하량 관계만 나타내며 불포화 구간은 포함하지 않는다.
정답과 해설 보기

정답: 1

SWCC는 모관흡수력이 변할 때 체적함수비, 중량함수비 또는 포화도가 어떻게 달라지는지를 나타내며 배수와 습윤 경로가 일치하지 않는 이력현상이 나타날 수 있으므로 ①이 정답이다. ②는 전단강도 포락선, ③은 다짐곡선, ④는 압밀시간곡선에 해당한다. SWCC는 불포화 투수계수와 전단강도 변화를 추정할 때 중요한 자료지만 흙 종류와 초기상태, 이력에 따라 달라진다.

근거: 토양수분특성곡선은 불포화토의 모관흡수력과 수분보유 상태의 관계를 나타내며 배수와 습윤 과정에서 이력현상을 보일 수 있다.

86. 진삼축시험(true triaxial test)을 일반적인 축대칭 삼축시험과 구분한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 세 주응력 중 최대와 최소만 측정하고 중간주응력은 항상 0으로 둔다.
  2. 직육면체 시료의 세 직교방향 응력을 독립적으로 제어해 중간주응력의 영향을 조사할 수 있다.
  3. 시료에 수두차만 가해 투수계수를 구하는 시험이다.
  4. 흙의 함수비만 바꾸며 응력은 전혀 가하지 않는다.
정답과 해설 보기

정답: 2

일반 축대칭 삼축압축시험은 원주방향 두 주응력이 같아 σ2=σ3인 반면, 진삼축시험은 직육면체 시료의 세 직교방향 응력을 독립적으로 제어해 중간주응력의 강도·변형 영향을 조사할 수 있으므로 ②가 정답이다. ①은 중간주응력을 0으로 둔다는 잘못된 설명이고, ③은 투수시험, ④는 응력시험의 정의와 반대다. 경계 마찰과 응력균일성 등 시험장치의 영향도 결과 해석에서 검토해야 한다.

근거: 진삼축시험은 세 주응력을 독립적으로 제어하여 일반 축대칭 삼축시험으로 분리하기 어려운 중간주응력의 영향을 평가한다.

87. 공진주시험(resonant column test)의 가진·측정 원리와 대표적인 결과로 가장 적절한 것은?

  1. 시료를 완전히 파괴한 뒤 잔류전단강도만 측정한다.
  2. 시료에 일정 수두를 가해 투수계수만 산정한다.
  3. 원주형 시료에 작은 진폭의 비틀림 또는 종진동을 가해 공진주파수로 전단파속도·소변형 전단탄성계수와 감쇠를 평가한다.
  4. 시료의 액성한계와 소성한계를 동시에 측정한다.
정답과 해설 보기

정답: 3

공진주시험은 원주형 시료에 작은 진폭의 비틀림 또는 종방향 진동을 가하고 공진주파수와 진동감쇠를 측정한다. 여기서 전단파속도, 소변형 전단탄성계수와 감쇠비를 평가하므로 ③이 정답이다. ①은 링전단 등 대변위 시험, ②는 투수시험, ④는 Atterberg 한계시험에 해당한다. 변형률이 커지면 강성은 감소하고 감쇠는 증가할 수 있으므로 시험 변형률 범위도 함께 보아야 한다.

근거: 공진주시험은 시료의 공진응답을 이용하여 작은 변형률 영역의 파속도, 전단탄성계수와 감쇠특성을 평가하는 동적시험이다.

88. 전기비저항탐사(electrical resistivity survey)를 지반조사에 활용하는 원리와 해석상 주의점으로 가장 적절한 것은?

  1. 지표에 폭약을 설치해 발생한 소리의 크기만으로 흙의 입도를 직접 정한다.
  2. 시추공 물의 색만 관찰하여 기반암 깊이를 유일하게 확정한다.
  3. 전류를 흘리지 않고 지표 온도만 재서 지하수 염분을 직접 계산한다.
  4. 전극으로 전류를 주입하고 전위차를 측정해 겉보기비저항 분포를 구하되 함수상태·공극수·점토와 지층구조가 함께 영향을 주므로 시추자료와 대조한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

전기비저항탐사는 전극을 통해 지반에 전류를 흘리고 다른 전극에서 전위차를 측정해 겉보기비저항의 공간분포를 역산하므로 ④가 정답이다. 비저항은 포화도, 공극수의 염도, 점토함량과 암질에 동시에 영향을 받아 해가 비유일적일 수 있어 시추·지질자료와 대조해야 한다. ①은 탄성파·발파조사를 잘못 단순화했고, ②와 ③은 전기비저항 측정원리를 사용하지 않아 틀리다.

근거: 전기비저항탐사는 전류와 전위차로 겉보기비저항 분포를 구하는 물리탐사이며 함수상태·공극수·점토 등 여러 인자가 결과에 영향을 준다.

89. 흙막이벽 전면 토사의 수동저항을 굴착 안정계산에 반영하려 할 때 가장 적절한 설계 판단은?

  1. 향후 굴착·세굴·교란으로 전면 토사가 사라질 가능성이 있으면 해당 수동저항을 제외하거나 신뢰 가능한 범위로 제한한다.
  2. 전면 토사는 얕은 표층일수록 언제나 완전한 수동상태이므로 전 저항을 무조건 사용한다.
  3. 수동저항은 벽체 변위와 무관하게 작은 변위에서 즉시 전부 발휘된다.
  4. 지하수위가 높아질수록 유효응력이 늘어나므로 수동저항을 자동으로 증대한다.
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정답: 1

수동토압은 비교적 큰 벽체 변위와 안정된 전면 지반이 있어야 발휘된다. 장래 굴착, 세굴, 매설물 공사나 지반교란으로 전면 토사가 없어질 수 있다면 그 저항을 제외하거나 보수적으로 제한해야 하므로 ①이 정답이다. ②와 ③은 수동저항의 발휘조건을 무시한다. ④는 지하수 상승이 유효응력을 보통 감소시킨다는 점과 반대다. 설계에서는 실제 존치 가능한 지반 높이와 배수조건을 확인해야 한다.

근거: 수동저항은 전면 지반의 존치, 유효응력과 충분한 변위가 전제되므로 굴착·세굴 가능 구간의 저항은 보수적으로 평가한다.

90. 도로 노상과 입상기층의 현장 품질을 신속히 조사하는 동적콘관입시험(DCP)의 측정과 활용으로 가장 적절한 것은?

  1. 정수위에서 통과한 물의 체적만 재어 관입저항을 구한다.
  2. 일정 해머 타격에 대한 콘의 관입량 또는 단위깊이당 타격수를 측정해 층별 강성·지지력 변화를 파악하고 현장 보정관계로 CBR 등을 추정한다.
  3. 지하수의 전기전도도만 측정하므로 지반층 경계는 알 수 없다.
  4. 콘크리트 코어를 절단해 압축강도만 측정한다.
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정답: 2

DCP는 규정된 질량과 낙하고의 해머를 반복 낙하시켜 콘이 한 타격마다 얼마나 관입하는지 또는 일정 깊이에 필요한 타격수를 기록한다. 깊이별 저항변화로 연약층과 다짐 불균일을 찾고 현장에 맞게 검증된 상관식으로 CBR 등을 추정할 수 있어 ②가 정답이다. ①은 투수시험, ③은 전기탐사, ④는 콘크리트 강도시험의 설명이다. 토질·함수상태에 따라 상관관계가 달라 직접 보정 없이 절대값으로 단정하면 안 된다.

근거: 동적콘관입시험은 규정 해머 타격당 관입량을 연속 측정하여 얕은 지반과 도로 노상의 깊이별 관입저항 변화를 평가한다.

91. 얕은기초에 수직하중과 함께 큰 수평하중이 작용하여 합력이 기울어진 경우 지지력 검토에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 하중 경사는 지지력에 영향을 주지 않으므로 수직하중만 있는 식을 그대로 쓴다.
  2. 수평하중은 언제나 지지력을 증가시키므로 보정이 필요 없다.
  3. 하중경사로 파괴면의 전단동원이 불리해질 수 있으므로 경사계수와 활동·전도·편심을 함께 검토한다.
  4. 수평하중이 있으면 침하 검토는 필요 없고 전도만 확인한다.
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정답: 3

수평하중이 포함되면 기초하중의 합력이 기울고 지반 파괴면의 저항동원이 불리해져 수직 극한지지력이 감소할 수 있다. 따라서 지지력식의 하중경사 보정과 함께 활동, 전도, 편심 및 침하를 검토해야 하므로 ③이 정답이다. ①과 ②는 하중경사 영향을 무시하거나 반대로 해석했고, ④는 사용성 검토를 누락한다. 수평하중을 별도의 마찰저항으로 감당할 수 있는지도 확인해야 한다.

근거: 기초하중의 경사는 지반 지지력에 불리하게 작용하므로 하중경사계수와 활동·전도·편심·침하를 함께 검토한다.

92. 얕은 곳의 조밀한 모래층 아래에 매우 연약한 점토층이 있는 층상지반에 기초를 놓을 때 관입형(punching-through) 파괴를 특히 검토해야 하는 이유는?

  1. 상부층이 단단하면 하부층의 강도와 두께는 지지력에 전혀 영향을 주지 않기 때문이다.
  2. 연약층은 깊을수록 언제나 지표까지 일반전단파괴를 일으키기 때문이다.
  3. 상부 모래층의 자중이 사라져 기초하중이 0이 되기 때문이다.
  4. 상부 강층이 기초 아래에서 펀치처럼 관입하며 하중이 하부 연약층으로 전달되어 복합 파괴가 발생할 수 있기 때문이다.
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정답: 4

상부 강층이 얇고 그 아래에 연약층이 있으면 상부층만을 무한히 두꺼운 균질지반으로 가정할 수 없다. 기초 아래 강한 토괴가 펀치처럼 내려가며 하중을 연약층에 집중시키는 복합 파괴가 생길 수 있어 ④가 정답이다. ①은 하부층 영향을 무시하고, ②는 파괴형태를 잘못 일반화했으며, ③은 물리적으로 성립하지 않는다. 검토에는 상부층 두께, 기초폭, 두 층의 강도 대비가 중요하다.

근거: 강한 상부층이 얇고 하부층이 약한 층상지반에서는 상부 토괴의 관입과 하부층 파괴가 결합된 관입형 지지력파괴가 발생할 수 있다.

93. 현장 성토의 다짐품질을 신속하게 확인하는 핵밀도계(nuclear density gauge)의 일반적인 측정과 관리사항으로 옳은 것은?

  1. 감마선 감쇠로 밀도를, 중성자 반응으로 함수량을 추정하며 현장 보정과 방사선 안전관리가 필요하다.
  2. 시료를 끓여 증발량만 재면 건조밀도와 함수비를 동시에 직접 얻는다.
  3. 탄성파의 공진주파수만으로 습윤밀도와 함수비를 모두 확정한다.
  4. 관입저항만 측정하므로 토질 종류와 보정은 전혀 필요 없다.
정답과 해설 보기

정답: 1

핵밀도계는 일반적으로 감마선의 감쇠특성으로 습윤밀도를, 중성자와 수소의 상호작용으로 수분량을 추정하므로 ①이 정답이다. 장비·재료별 현장 보정, 접촉상태 확인 및 방사선원 취급 안전이 필수다. ②는 단순 함수량 시험을 과장했고, ③은 공진주 시험과 혼동했으며, ④는 관입시험 설명이다. 측정값으로 건조밀도를 산정할 때는 습윤밀도와 함수량의 단위와 보정상태를 확인한다.

근거: 핵밀도계는 감마선 감쇠와 중성자 반응을 이용해 현장 밀도와 수분량을 신속 추정하며 재료보정과 방사선 안전관리가 필요하다.

94. 포화된 세립질 모래나 실트에서 에너지·상재압 보정 후 SPT N값이 큰 경우 적용하는 팽창성(dilatancy) 보정의 취지로 옳은 것은?

  1. 간극수압이 항상 음수이므로 N값을 무조건 두 배로 키우기 위한 것이다.
  2. 빠른 관입 중 배수되지 못한 팽창경향이 저항을 과대평가할 수 있어 큰 보정 N값을 낮추기 위한 것이다.
  3. 점토의 액성한계를 N값으로 환산하기 위한 것이다.
  4. 말뚝의 동재하시험 결과를 정재하시험 결과로 바꾸기 위한 것이다.
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정답: 2

포화된 세립질 모래·실트가 빠르게 관입될 때 팽창하려는 경향이 배수되지 못하면 일시적인 음의 간극수압과 추가 저항이 생겨 N값이 과대평가될 수 있다. 그래서 큰 보정 N값을 낮추는 팽창성 보정을 적용하므로 ②가 정답이다. ①은 보정 방향이 반대이고, ③은 Atterberg 한계와 무관하며, ④는 말뚝시험 환산이 아니다. 적용대상과 기준은 사용한 설계절차에 따라 명확히 확인해야 한다.

근거: 포화 세립질 사질토의 빠른 SPT 관입에서는 비배수 팽창경향이 관입저항을 과대평가할 수 있어 큰 N값을 보정한다.

95. 사질지반에 시공한 개단말뚝(open-ended pile) 내부에서 흙마개(soil plug)가 형성될 때의 하중전달 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 흙마개가 형성되면 말뚝 주면마찰과 선단저항은 모두 항상 0이 된다.
  2. 흙마개는 말뚝 재료의 탄성계수만 바꾸며 지반저항에는 영향을 주지 않는다.
  3. 관내 토사와 말뚝 내면의 마찰로 관입이 제한되면 폐단말뚝에 가까운 선단거동이 일부 나타날 수 있다.
  4. 개단말뚝은 어떤 지반에서도 반드시 완전 플러깅 상태로 관입한다.
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정답: 3

개단말뚝 안으로 들어온 흙이 말뚝 내면마찰과 아칭으로 더 이상 자유롭게 관입하지 못하면 흙마개가 형성되고, 말뚝이 폐단에 가까운 선단저항을 동원할 수 있어 ③이 정답이다. ①과 ②는 흙마개의 하중전달 효과를 부정해 틀리며, ④는 말뚝 직경·관입깊이·토질에 따라 부분 또는 비플러깅도 가능하다는 점을 무시한다. 설계에서는 외주면·내주면 마찰과 선단거동을 일관되게 평가해야 한다.

근거: 개단말뚝의 흙마개는 내면마찰과 아칭으로 관내 토사의 상대이동을 제한하여 선단 및 주면 하중전달을 변화시킨다.

96. 현장타설말뚝 콘크리트 경화 후 선단부에 설치한 배관으로 그라우트를 주입하는 선단후주입(post-grouting)의 주된 목적과 한계로 옳은 것은?

  1. 말뚝 두부를 절단하지 않고 철근량을 늘리는 공법이다.
  2. 주면 흙을 제거해 부마찰력을 의도적으로 최대화하는 공법이다.
  3. 콘크리트 강도시험을 대체하므로 품질검사가 더 필요 없다.
  4. 선단 아래 느슨한 침전물·지반을 압밀 또는 충전해 선단접촉과 강성을 개선할 수 있지만 모든 시공결함을 자동 복구하지는 않는다.
정답과 해설 보기

정답: 4

선단후주입은 경화된 말뚝의 선단 아래로 압력 그라우트를 주입해 바닥 침전물과 느슨한 지반을 충전·다짐하고 선단접촉과 하중-침하 성능을 개선하려는 공법이므로 ④가 정답이다. ①은 철근 보강과 무관하고, ②는 부마찰을 키우는 목적이 아니며, ③처럼 건전도·강도와 시공기록 검사를 대체하지 못한다. 주입압, 주입량, 지반 융기와 주변 영향도 관리해야 한다.

근거: 현장타설말뚝의 선단후주입은 선단 하부의 접촉상태와 지반강성을 개선해 선단저항 동원과 침하성능을 향상시키는 보조공법이다.

97. 헬리컬파일(helical pile)의 시공과 축하중 전달 특성으로 가장 적절한 것은?

  1. 나선판이 부착된 강재축을 회전 관입시키며 나선판의 지지와 축의 주면저항으로 압축·인발하중을 전달할 수 있다.
  2. 대구경 구멍을 폭약으로 확공한 뒤 무근콘크리트만 채우는 공법이다.
  3. 오직 말뚝 자중으로만 지지하므로 토질과 나선판 깊이는 무관하다.
  4. 시공 토크는 지반저항과 무관해 품질관리 자료로 사용할 수 없다.
정답과 해설 보기

정답: 1

헬리컬파일은 하나 이상의 나선판이 부착된 강재축을 회전시켜 지반에 관입하고, 나선판의 지지력과 축의 주면저항으로 압축 또는 인발하중을 전달할 수 있으므로 ①이 정답이다. ②는 폭약 확공공법 설명이고, ③은 하중전달을 자중으로 잘못 한정한다. ④도 시공 토크가 관입저항과 관련되어 시공관리와 지지력 상관평가에 활용될 수 있다는 점에서 틀리다. 다만 토크 상관식은 현장조건에 맞게 검증해야 한다.

근거: 헬리컬파일은 나선판이 달린 축을 회전관입하여 나선판 지지와 축 주면저항으로 압축 및 인발하중을 전달하는 깊은기초다.

98. 항타말뚝의 파동방정식 해석(wave equation analysis)을 시공계획에 활용하는 주된 목적으로 옳은 것은?

  1. 말뚝 콘크리트의 배합강도를 실내 압축시험 없이 확정한다.
  2. 해머·쿠션·말뚝·지반의 응력파 전달을 모사하여 관입성, 예상 타격횟수와 시공 중 말뚝응력을 검토한다.
  3. 지하수 유동망의 등수두선 수를 산정한다.
  4. 옹벽의 정지토압계수만 계산한다.
정답과 해설 보기

정답: 2

파동방정식 해석은 해머 충격이 쿠션과 말뚝을 따라 응력파로 전달되고 지반저항과 상호작용하는 과정을 모사한다. 이를 통해 적정 해머 선정, 예상 타격횟수, 과도한 인장·압축응력과 관입 가능성을 검토하므로 ②가 정답이다. ①은 재료강도시험을 대체할 수 없고, ③은 침투해석, ④는 토압해석의 내용이다. 해석 입력값은 현장 항타기록과 동재하시험 등으로 보정할 수 있다.

근거: 말뚝 항타 파동방정식은 해머부터 지반까지의 응력파 전달을 모사해 항타관입성, 타격횟수와 시공응력을 예측한다.

99. 연약지반 위 성토에 강성개량체(rigid inclusion)와 하중전달층(load transfer platform)을 함께 적용하는 기본 거동으로 가장 적절한 것은?

  1. 개량체 사이 연약토를 모두 굴착 제거해야만 하중이 전달된다.
  2. 하중전달층은 물만 차단하고 성토하중 분담에는 관여하지 않는다.
  3. 입상재와 필요 시 지오보강재로 된 전달층의 아칭·막작용이 성토하중을 강성개량체로 집중시켜 연약토 응력과 침하를 줄인다.
  4. 강성개량체는 반드시 상부 구조와 철근으로 강결되어야만 효과가 있다.
정답과 해설 보기

정답: 3

강성개량체 위의 입상 하중전달층은 토사 아칭과 필요 시 지오보강재의 인장막작용으로 성토하중을 개량체 두부에 집중시키고 개량체 사이 연약토에 전달되는 응력과 침하를 줄이므로 ③이 정답이다. ①은 전면치환과 혼동했고, ②는 전달층의 역학기능을 부정한다. ④도 적용체계에 따라 구조적 강결 없이 하중전달층을 통해 작동할 수 있어 틀리다. 개량체 간격과 전달층 두께·강성을 함께 설계해야 한다.

근거: 강성개량체와 하중전달층의 복합시스템은 아칭과 지오보강 인장작용으로 성토하중을 개량체에 집중시켜 침하를 제어한다.

100. 연약지반 위 도로 성토에 EPS 지오폼(geofoam)을 경량성토재로 사용할 때의 주된 효과와 설계상 주의사항으로 옳은 것은?

  1. 자중을 크게 하여 압밀침하를 촉진하며 부력 검토는 필요 없다.
  2. 토압을 키워 옹벽의 수동저항을 증가시키는 것이 주목적이다.
  3. 물을 흡수해 연직배수재 역할만 하며 구조하중은 전달하지 않는다.
  4. 성토 자중을 줄여 지반응력·침하와 구조물 측압을 낮출 수 있으나 부력, 화재·용제 노출과 장기변형을 검토해야 한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

EPS 지오폼은 토사보다 단위중량이 매우 작아 성토로 인한 연직응력과 연약지반 침하, 인접 구조물 측압을 줄일 수 있으므로 ④가 정답이다. ①과 ②는 경량화 목적과 반대이며, ③은 연직배수재 설명이 아니다. 재료가 가벼운 만큼 지하수 상승 시 부상 안정, 화재와 석유계 용제 노출, 허용압축응력·크리프, 포장하중 분산과 보호층을 함께 검토해야 한다.

근거: EPS 지오폼은 성토 자중과 지반응력·측압을 줄이는 경량성토재이며 부력, 내화·내약품성과 장기압축거동을 함께 검토한다.

토목기사 필기 모의고사 · 상하수도공학

101. 수질항목인 전기전도도(electrical conductivity)의 의미와 측정 시 주의사항으로 가장 적절한 것은?

  1. 물속 이온의 전기 운반능력을 반영하므로 용존이온 변화의 지표가 되며 온도 영향을 보정해 비교해야 한다.
  2. 부유입자의 질량만 측정하므로 여과 전후 온도는 전혀 관계없다.
  3. 병원성 미생물의 종류와 수를 직접 확정하는 지표다.
  4. 용존산소 포화도와 항상 같은 수치가 된다.
정답과 해설 보기

정답: 1

전기전도도는 물에 녹아 있는 이온이 전류를 운반하는 정도를 나타내므로 염류와 용존이온 변화의 신속한 지표가 되며, 전도도는 온도에 민감해 기준온도 보정 또는 같은 온도 조건에서 비교해야 하므로 ①이 정답이다. ②는 부유물질 중량법, ③은 미생물 검사의 역할을 혼동한 설명이다. ④도 전도도와 용존산소는 측정원리와 단위가 전혀 달라 성립하지 않는다.

근거: 전기전도도는 수중 이온의 전기전도 능력을 나타내는 용존이온 지표이며 온도에 따라 달라져 온도보정이 필요하다.

102. 하수처리 생물반응조의 산화환원전위(ORP)를 운전지표로 활용하는 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. ORP는 탁도만 나타내므로 산화·무산소·혐기 조건과 무관하다.
  2. ORP는 전자수용체 환경의 산화·환원 경향을 반영하므로 공정단계 전환과 질산화·탈질 조건 판단의 보조지표가 될 수 있다.
  3. ORP가 높을수록 언제나 메탄발효가 가장 잘 진행된다.
  4. ORP 하나만 측정하면 모든 오염물질의 농도를 직접 계산할 수 있다.
정답과 해설 보기

정답: 2

ORP는 물속 산화제와 환원제의 종합적인 전자수용·공여 경향을 전위로 나타낸다. 따라서 호기·무산소·혐기 조건의 변화와 공정단계 전환을 파악하는 보조지표로 활용할 수 있어 ②가 정답이다. ①은 탁도와 혼동했고, ③은 강한 환원환경이 필요한 메탄발효를 높은 ORP와 잘못 연결했다. ④처럼 ORP 하나가 개별 오염물질 농도를 직접 제공하지는 않으므로 DO, pH, 질소항목 등과 함께 해석한다.

근거: ORP는 수중 산화·환원 경향을 나타내며 생물학적 처리의 호기·무산소·혐기 환경과 단계전환을 판단하는 보조지표다.

103. 지하수 원수에 용존성 철(II)과 망간(II)이 많을 때 일반적인 정수처리 방향으로 가장 적절한 것은?

  1. 환원제를 넣어 더 잘 녹인 뒤 그대로 배수관망에 보낸다.
  2. 염소를 완전히 제거해 산화를 억제하고 침전 없이 급수한다.
  3. 폭기 또는 산화제를 이용해 불용성 산화물로 전환하고 충분한 반응 후 여과로 제거한다.
  4. 수온만 낮추면 철·망간이 기체로 변해 모두 제거된다.
정답과 해설 보기

정답: 3

용존된 2가 철과 망간은 적절한 pH와 산화조건에서 불용성 산화물로 전환한 뒤 침전·여과로 제거하는 것이 일반적이므로 ③이 정답이다. ①과 ②는 용해상태를 유지해 착색, 맛·냄새 및 관내 침전 위험을 남긴다. ④처럼 철과 망간이 수온저하만으로 기체화되지는 않는다. 망간은 철보다 산화가 느릴 수 있으므로 산화제 종류, pH, 접촉시간과 여과지 운전을 함께 조정해야 한다.

근거: 용존성 철·망간은 산화로 불용성 입자를 만든 뒤 충분한 접촉과 여과로 제거하며 pH와 산화속도를 함께 관리한다.

104. 활성알루미나(activated alumina)를 이용한 불소 제거의 일반적인 특성으로 가장 적절한 것은?

  1. 불소를 기계적으로 체거름만 하므로 입자보다 작은 용존 불소는 제거하지 못한다.
  2. 미생물이 불소를 메탄으로 바꾸는 혐기성 반응만 이용한다.
  3. 수온을 끓는점까지 높여 불소를 모두 휘발시킨다.
  4. 표면 흡착·이온교환 성질을 이용하며 pH와 경쟁이온이 성능에 영향을 주고 파과 후 재생 또는 교체가 필요하다.
정답과 해설 보기

정답: 4

활성알루미나는 표면의 흡착·이온교환 성질로 용존 불소를 제거할 수 있고, 성능은 pH와 경쟁이온, 접촉시간에 영향을 받으며 파과 후 재생 또는 교체가 필요하므로 ④가 정답이다. ①은 막이나 체거름 설명으로 흡착을 무시했고, ②의 생물학적 메탄전환과 ③의 휘발 제거는 성립하지 않는다. 설계에서는 원수 수질에 대한 흡착용량과 처리수 기준을 실험으로 확인해야 한다.

근거: 활성알루미나는 표면흡착과 이온교환으로 불소 등 특정 용존이온을 제거하며 pH·경쟁이온·파과와 재생을 관리한다.

105. 침전지 처리유량이 12,000 m³/일이고 유출웨어의 총 유효길이가 100 m이다. 웨어부하율을 Q/Lw로 정의할 때 값은?

  1. 120 m³/(m·일)
  2. 12 m³/(m·일)
  3. 1,200 m³/(m·일)
  4. 120 m²/일
정답과 해설 보기

정답: 1

웨어부하율은 침전지 유출웨어 단위길이당 유량이므로 Q/Lw=12,000/100=120 m³/(m·일)이다. 따라서 수치와 단위가 모두 맞는 ①이 정답이다. ②는 유량을 1,000 m로 나눈 값이고, ③은 웨어길이를 10 m로 잘못 사용한 값이다. ④는 길이당 유량의 단위를 면적부하와 혼동했다. 과도한 웨어부하는 유출부 접근유속과 국부 흐름을 키워 침전효율에 불리할 수 있다.

근거: 침전지 웨어부하율은 유출웨어 단위 유효길이당 처리유량 Q/Lw이며 유출부 수리조건을 평가하는 지표다.

106. 급속여과지의 물 역세척에서 여재층 팽창을 적정 범위로 관리해야 하는 이유로 가장 적절한 것은?

  1. 여재층을 전혀 움직이지 않아야 입자 사이 오염물이 더 잘 빠지기 때문이다.
  2. 상향류로 여재를 팽창시켜 부착물질을 탈리하되 과도한 팽창에 따른 여재 유실과 층구성 교란을 피해야 하기 때문이다.
  3. 여재가 모두 배수관으로 빠져나갈 때까지 역세척하는 것이 정상 종료조건이기 때문이다.
  4. 역세척 중에는 탁도와 수온이 여재팽창에 아무 영향도 주지 않기 때문이다.
정답과 해설 보기

정답: 2

물 역세척은 상향류로 여재층을 팽창시켜 입자 사이를 벌리고 포획된 플록과 부착물을 탈리·배출하는 공정이다. 그러나 지나친 유속은 여재 유실과 다층여재의 층구성 교란을 일으킬 수 있어 적정 팽창률을 유지해야 하므로 ②가 정답이다. ①은 세척작용을 약화시키고, ③은 여재 손실을 정상으로 오해했다. ④도 물의 점성이 수온에 따라 달라져 같은 유속의 팽창률이 달라질 수 있어 틀리다.

근거: 급속여과지 역세척은 여재층을 적절히 팽창시켜 오염물을 제거하되 과도한 유속에 의한 여재 유실과 층교란을 방지한다.

107. 입상활성탄 흡착조의 활성탄층 유효용적이 240 m³이고 처리유량이 14,400 m³/일이다. 공탑접촉시간 EBCT=층용적/유량을 분으로 나타내면?

  1. 6분
  2. 12분
  3. 24분
  4. 40분
정답과 해설 보기

정답: 3

유량 14,400 m³/일을 분당으로 바꾸면 14,400/(24×60)=10 m³/분이다. 따라서 EBCT=240/10=24분이므로 ③이 정답이다. ①과 ②는 일-시간-분 변환 또는 층용적을 잘못 나눈 값이고, ④는 유량을 6 m³/분으로 오해한 값이다. EBCT는 실제 체류시간 분포와 동일한 값은 아니지만 흡착조의 접촉조건과 설비 규모를 비교하는 기본 운전지표다.

근거: 입상활성탄층의 공탑접촉시간은 탄층 유효용적을 통과유량으로 나눈 값이며 흡착 접촉조건을 나타내는 설계·운전지표다.

108. 브롬화물이 포함된 원수를 오존처리할 때 브로메이트(bromate) 관리에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 브로메이트는 여과모래가 부서져 생기는 입자이므로 오존과 관계없다.
  2. 오존량을 늘릴수록 브로메이트는 항상 감소하므로 최대 주입이 원칙이다.
  3. 브롬화물은 오존처리 중 어떤 조건에서도 산화되지 않는다.
  4. 브롬화물이 산화되며 브로메이트가 생성될 수 있어 pH, 오존 노출과 원수특성을 고려한 생성억제·후속관리가 필요하다.
정답과 해설 보기

정답: 4

브롬화물이 있는 물을 오존처리하면 산화경로를 통해 브로메이트가 생성될 수 있으므로 원수 브롬화물, pH, 오존 주입량과 접촉조건을 함께 관리해야 해 ④가 정답이다. ①은 입자성 물질과 혼동했고, ②는 과도한 오존 노출이 오히려 생성위험을 높일 수 있다는 점에서 반대다. ③도 브롬화물 산화반응을 부정해 틀리다. 소독목표를 유지하면서 전구물질과 운전조건을 최적화해야 한다.

근거: 브롬화물 함유 원수의 오존처리에서는 브로메이트 생성 가능성이 있어 pH·오존노출·원수특성을 고려해 소독과 부산물 저감을 균형 있게 관리한다.

109. 압력관에서 압력파 속도 a=1,000 m/s이고 밸브 급폐로 유속변화의 크기 ΔV=1.20 m/s가 생겼다. Joukowsky 식 ΔH=aΔV/g, g=9.81 m/s²로 구한 순간 수두변화는?

  1. 약 122 m
  2. 약 12.2 m
  3. 약 1,200 m
  4. 약 0.122 m
정답과 해설 보기

정답: 1

Joukowsky 식에 대입하면 ΔH=1,000×1.20/9.81=122.3 m이므로 ①이 정답이다. ②와 ④는 각각 10배와 1,000배 작게 계산한 단위·소수점 오류이고, ③은 중력가속도로 나누지 않은 1,200을 그대로 수두로 본 값이다. 실제 압력변화의 부호와 크기는 밸브 폐쇄시간, 관 탄성, 파 반사와 마찰의 영향을 받지만 문제에서 급폐와 제시식을 가정했으므로 계산값을 적용한다.

근거: 밸브 급폐에 의한 이상적 순간 수격수두는 Joukowsky 관계 ΔH=aΔV/g로 평가하며 압력파속도와 유속변화에 비례한다.

110. 상수도 송·배수관로의 종단상 낮은 지점에 설치하는 배수설비(washout 또는 drain valve)의 주된 기능으로 가장 적절한 것은?

  1. 관내 높은 지점에 모인 공기만 자동 배출하고 물은 절대 배출하지 않는다.
  2. 점검·수리 때 관내 물을 배출하고 낮은 곳에 모인 침전물을 세척할 수 있도록 하되 방류지의 안전과 오염방지를 고려한다.
  3. 관로 압력을 항상 최대 허용압력 이상으로 높인다.
  4. 정수약품을 상시 주입해 응집반응을 수행한다.
정답과 해설 보기

정답: 2

관로의 낮은 지점에는 물과 침전물이 모이기 쉬우므로 배수설비를 두어 점검·수리 시 관을 비우고 필요할 때 세척수를 방류할 수 있게 한다. 따라서 방류경로의 침식, 침수와 수질오염을 방지해야 한다는 ②가 정답이다. ①은 높은 지점의 공기밸브 기능이고, ③은 압력관리 목적과 반대다. ④는 정수장의 약품주입 설비 설명이다. 배수구는 위생적으로 보호하고 역류가 일어나지 않도록 계획해야 한다.

근거: 관로 낮은 지점의 배수설비는 점검 시 관내 물을 배출하고 침전물 세척을 돕되 방류에 따른 침식·오염과 역류를 방지한다.

111. 원심펌프가 연결된 관로계에서 실제 운전점(operating point)을 결정하는 원리로 옳은 것은?

  1. 펌프의 정격유량만으로 정해지며 관로 손실수두는 무시한다.
  2. 저수지 수위만으로 정해지며 펌프곡선은 필요 없다.
  3. 펌프가 공급하는 양정-유량 곡선과 정수두·마찰손실을 포함한 계통곡선의 교점에서 결정된다.
  4. 밸브를 닫을수록 유량은 반드시 무한대로 증가한다.
정답과 해설 보기

정답: 3

펌프는 유량에 따라 공급 가능한 양정이 달라지고 관로계는 정수두와 마찰손실 때문에 필요한 양정이 유량에 따라 변한다. 두 곡선이 같은 양정과 유량을 갖는 교점이 실제 운전점이므로 ③이 정답이다. ①과 ②는 각각 관로계 또는 펌프 특성을 누락했다. ④도 밸브를 닫으면 계통저항이 커져 보통 유량이 줄어드는 방향이므로 틀리다. 펌프 선정은 효율, 캐비테이션과 운전범위도 함께 검토한다.

근거: 펌프 운전점은 펌프의 양정-유량 곡선과 관로의 정수두·마찰손실을 나타내는 계통곡선의 교점에서 정해진다.

112. 펌프 토출관에 설치하는 체크밸브(check valve)의 기능과 수격 관리에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 유량 방향과 관계없이 항상 열린 상태로 고정한다.
  2. 평상시 압력을 0으로 만들기 위해 관로를 대기에 개방한다.
  3. 미생물막을 성장시켜 잔류염소를 제거한다.
  4. 펌프 정지 시 역류와 역회전을 방지하지만 급격한 닫힘은 밸브 슬램과 수격을 일으킬 수 있어 동특성을 검토한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

체크밸브는 정상 흐름에는 열리고 역류가 시작되면 닫혀 펌프와 계통의 역류·역회전을 방지한다. 다만 닫힘이 늦거나 급격하면 역류속도가 큰 상태에서 밸브 슬램과 수격이 생길 수 있어 ④가 정답이다. ①은 역류방지 기능을 상실하고, ②는 공기밸브와도 다른 설명이다. ③은 생물처리 기능을 잘못 부여했다. 밸브형식과 폐쇄특성은 펌프 관성, 관로 길이와 과도류 해석에 맞춰 선정해야 한다.

근거: 체크밸브는 펌프 정지 시 역류를 차단하지만 폐쇄동작이 부적절하면 밸브 슬램과 수격을 유발할 수 있어 동적거동을 검토한다.

113. 내경 D=0.60 m인 원형 하수관이 만관으로 흐른다. Manning 식 Q=(1/n)AR^(2/3)S^(1/2), n=0.013, S=0.0016, A=πD²/4, R=D/4를 적용한 유량은 약 얼마인가?

  1. 0.245 m³/s
  2. 0.098 m³/s
  3. 0.490 m³/s
  4. 2.45 m³/s
정답과 해설 보기

정답: 1

만관 원형관의 A=π×0.60²/4=0.2827 m², R=0.60/4=0.15 m이다. R^(2/3)≈0.2823, S^(1/2)=0.04이므로 Q=(1/0.013)×0.2827×0.2823×0.04≈0.245 m³/s, 따라서 ①이 정답이다. ②는 수리반경 또는 경사 제곱근을 잘못 사용했고, ③은 반경 대신 지름에 가까운 값을 적용한 과대값이며, ④는 소수점을 한 자리 잘못 옮긴 값이다.

근거: 원형관 만관흐름에서는 단면적 A=πD²/4, 수리반경 R=A/P=D/4를 Manning 식에 적용해 유량을 계산한다.

114. 기복이 큰 저밀도 지역에 적용하는 저압식 하수도(low-pressure sewer)의 일반적인 구성과 특성으로 옳은 것은?

  1. 모든 오수를 대형 개수로에 자연유하시키므로 펌프와 전원이 전혀 필요 없다.
  2. 각 수용가 또는 소규모 군에 저류조와 분쇄펌프 등을 두고 소구경 압력관으로 이송하며 전원·펌프 유지관리가 필요하다.
  3. 우수만 수집하고 오수는 지표에 살포하는 방식이다.
  4. 관내 압력을 항상 진공으로 유지하는 진공식 하수도와 완전히 동일하다.
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정답: 2

저압식 하수도는 각 수용가 또는 소규모 집단의 저류조와 분쇄펌프·오수펌프가 하수를 소구경 압력관으로 보내므로 지형기복이 크거나 자연유하관의 깊은 굴착이 불리한 곳에 적용할 수 있어 ②가 정답이다. ①은 펌프 없는 자연유하식이고, ③은 오수수집 목적과 반대다. ④도 중앙 진공스테이션과 진공밸브를 쓰는 진공식과 작동원리가 다르다. 정전대비, 저류용량과 유지관리 책임을 계획해야 한다.

근거: 저압식 하수도는 분산된 펌프와 소구경 압력관으로 오수를 이송하며 깊은 자연유하관이 불리한 지형에 활용되지만 전원·유지관리가 필요하다.

115. 방류하천이나 해수면 수위가 상승할 때 우수관 말단에 설치한 플랩게이트(flap gate)의 주된 기능으로 옳은 것은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 우수관 말단과 방류하천 사이에 힌지로 설치된 플랩게이트 및 관내수위·외수위를 표시하고 기능을 묻는 종단 도식
115번 문제 도식
  1. 상류 하수를 고압으로 펌핑해 관경을 확대한다.
  2. 평상시에도 완전히 닫혀 우수 유출을 영구 차단한다.
  3. 내수 수압으로 바깥쪽으로 열려 배수하고 외수위가 높아지면 닫혀 관로로의 역류를 방지한다.
  4. 하수 속 유기물을 생물학적으로 산화한다.
정답과 해설 보기

정답: 3

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 풀이도로, 관내수위가 높을 때 플랩게이트가 열려 방류하고 외수위가 높을 때 닫혀 역류를 막는 두 상태를 비교한 도식
115번 정답 도식

플랩게이트는 상류 관내 수위가 외수위보다 높을 때 수압으로 열려 방류하고, 조위나 하천수위가 높아 역압이 생기면 닫혀 외수의 관로 역류를 막으므로 ③이 정답이다. ①은 펌프기능을 잘못 부여했고, ②처럼 항상 닫히면 정상 배수가 불가능하다. ④는 생물반응조의 기능이다. 외수위가 장시간 높으면 자연배수가 제한되므로 내수침수 방지를 위해 펌프장이나 저류시설을 함께 검토해야 한다.

근거: 플랩게이트는 내외수위 차로 자동 개폐되어 정상 우수방류는 허용하고 하천·해수의 관로 역류는 방지한다.

116. 도시 우수관리에 사용하는 투수성 포장(permeable pavement)의 전형적인 기능과 유지관리로 가장 적절한 것은?

  1. 표면을 완전 불투수화하여 유출첨두를 최대한 높인다.
  2. 모든 오염물질을 영구 분해하므로 퇴적물 청소는 필요 없다.
  3. 지하수위나 토질과 무관하게 모든 지역에서 침투량이 동일하다.
  4. 표면을 통과한 우수를 하부 공극층에 일시 저류·침투시켜 유출을 줄이며 막힘 방지를 위한 진공청소 등 유지관리가 필요하다.
정답과 해설 보기

정답: 4

투수성 포장은 우수가 표면 공극을 통과해 하부 쇄석 저류층에 저장된 뒤 침투 또는 제어방류되도록 하여 유출량과 첨두를 줄일 수 있어 ④가 정답이다. ①은 기능과 반대이고, ②는 입자퇴적으로 공극이 막힐 수 있다는 현실을 무시한다. ③도 원지반 투수성, 지하수위, 동결과 오염위험에 따라 적용성과 성능이 달라진다. 퇴적물 유입제어와 표면 공극의 정기적 청소가 중요하다.

근거: 투수성 포장은 표면과 하부 공극층을 통해 우수를 저류·침투 또는 제어방류하여 유출첨두를 낮추며 막힘 관리가 필요하다.

117. 하수처리에 사용하는 폭기식 라군(aerated lagoon)의 일반적인 공정 특성으로 가장 적절한 것은?

  1. 비교적 큰 체류용량의 개방 수조에 기계폭기를 적용해 유기물을 산화하며 활성슬러지법보다 낮은 혼합액 농도와 넓은 부지가 흔하다.
  2. 큰 수심의 밀폐조에서 산소 없이 메탄만 생산하는 공정이다.
  3. 막으로 염류만 분리하므로 미생물은 전혀 관여하지 않는다.
  4. 처리수 전량을 끓여 증발시키는 열처리 공정이다.
정답과 해설 보기

정답: 1

폭기식 라군은 넓은 개방형 수조에서 기계폭기로 산소와 혼합을 공급해 미생물이 유기물을 분해하는 공정이다. 일반 활성슬러지법보다 긴 체류시간·큰 부지와 낮은 혼합액 고형물농도를 갖는 경우가 많으므로 ①이 정답이다. ②는 산소 없이 메탄을 만드는 혐기성 소화조, ③은 막분리, ④는 증발공정의 설명이다. 폭기동력과 침전고형물 관리, 계절별 수온변화도 함께 고려해야 한다.

근거: 폭기식 라군은 큰 개방 수조에 기계폭기를 적용하여 부유성 미생물로 유기물을 처리하며 비교적 긴 체류시간과 넓은 부지를 사용한다.

118. 고순도 산소 활성슬러지법(pure oxygen activated sludge)의 일반적인 공정 특성으로 가장 적절한 것은?

  1. 폭기 없이 완전 혐기조건만 유지해 산소를 전혀 사용하지 않는다.
  2. 덮개가 있는 반응조 등에 고농도 산소를 공급해 높은 산소분압과 전달효율을 이용하며 산소농도·배기가스·안전을 관리한다.
  3. 염류만 제거하는 전기투석 공정이므로 유기물 산화와 무관하다.
  4. 고순도 산소를 공급하면 2차침전과 슬러지관리가 모든 조건에서 불필요하다.
정답과 해설 보기

정답: 2

고순도 산소 활성슬러지법은 덮개가 있는 반응조 등에 산소농도가 높은 가스를 공급해 높은 산소분압과 전달효율을 이용하는 호기성 공정이므로 ②가 정답이다. 산소 이용률, 반응조 가스조성, 배기가스와 화재안전 관리가 필요하다. ①은 혐기공정, ③은 전기투석과 혼동했다. ④도 생물고형물의 분리·반송과 잉여슬러지 관리는 여전히 필요하므로 고순도 산소가 후단공정을 자동 제거하지 않는다.

근거: 고순도 산소 활성슬러지법은 산소농도가 높은 가스로 산소전달을 강화하는 호기성 처리이며 가스조성·산소이용과 안전을 관리한다.

119. 탈질로 제거되는 질산성 질소가 50 mg/L이다. 탈질 때 회복되는 알칼리도를 3.57 mg as CaCO3/mg NO3-N으로 볼 때 회복 알칼리도는?

  1. 71.4 mg/L as CaCO3
  2. 142.8 mg/L as CaCO3
  3. 178.5 mg/L as CaCO3
  4. 357 mg/L as CaCO3
정답과 해설 보기

정답: 3

탈질로 제거되는 질산성 질소량에 단위 질소당 알칼리도 회복계수를 곱하면 50×3.57=178.5 mg/L as CaCO3이므로 ③이 정답이다. ①은 계수를 1.428로 잘못 적용했고, ②는 2.856을 곱한 값이며, ④는 질산성 질소를 100 mg/L로 두 배 적용한 값이다. 탈질의 알칼리도 회복은 질산화에서 소모된 알칼리도의 일부를 보충하지만 두 공정을 합쳐 전체 알칼리도 수지를 확인해야 한다.

근거: 탈질은 질산성 질소를 환원하는 과정에서 알칼리도를 회복하며 회복량은 제거 질소량과 단위질소당 회복계수의 곱으로 계산한다.

120. 하수슬러지 건조상(sludge drying bed)의 일반적인 탈수원리와 운전특성으로 옳은 것은?

  1. 슬러지를 완전 밀폐해 물이 빠져나가지 못하도록 유지한다.
  2. 고속회전 원심력만으로 수초 안에 탈수하며 기후와 면적은 무관하다.
  3. 슬러지를 고온 연소해 회분만 남기는 소각시설과 동일하다.
  4. 모래·자갈 배수층을 통한 중력배수와 표면증발로 수분을 줄이며 넓은 면적과 기상조건의 영향을 받는다.
정답과 해설 보기

정답: 4

슬러지 건조상은 슬러지를 얇게 펼쳐 하부 모래·자갈층과 배수관으로 자유수를 빼고 표면증발로 수분을 추가 제거하는 자연탈수시설이므로 ④가 정답이다. ①은 배수를 막아 목적과 반대이고, ②는 원심탈수기 설명이다. ③은 유기물을 연소하는 소각과 혼동했다. 건조속도는 강우, 기온, 습도와 슬러지 성상에 크게 좌우되고 여액의 회수·처리와 건조케이크 반출계획도 필요하다.

근거: 슬러지 건조상은 모래·자갈층의 중력배수와 표면증발을 이용하는 자연탈수시설이며 부지와 기후조건의 영향을 크게 받는다.

토목기사 필기 모의고사 학습 방법

먼저 PDF 문제지를 시간에 맞춰 푼 뒤, 이 글에서 오답의 정답·해설·근거를 확인하세요. 법규 문항은 근거 기준일 이후 개정 여부도 함께 확인하는 것이 안전합니다.

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