토목기사 실기 2026년 2회 출제주제 기반 모의고사

경제적인 시공기면은 단순히 평균 지반고에 맞추는 값이 아니다. 절토재가 성토재로 쓸 수 있는지와 토량 이동거리를 먼저 비교하고, 계획고가 배수와 홍수 안전에 충분한지도 확인해야 한다. 또한 지나친 종단경사는 차량 운행성과 시공성을 떨어뜨리며 기존 도로·교량·암거의 계획고와 충돌할 수 있다. 따라서 토공비, 수리 안전, 선형·구조물 및 지반안정을 동시에 만족하는 대안을 비교해 결정한다.

부마찰력은 말뚝 주변 흙이 말뚝보다 아래로 더 많이 움직일 때 말뚝 주면에 하향 전단력이 생기는 현상이다. 성토하중은 연약점토의 압밀을 촉진하고, 지하수위 저하는 간극수압을 낮춰 유효응력을 증가시키므로 침하가 커질 수 있다. 또한 느슨한 매립층이나 유기질토는 자중압밀 또는 장기 수축으로 계속 내려앉는다. 단순한 말뚝 축하중 증가는 그 자체로 주변 지반의 상대침하 원인이라고 보기 어렵다.

유리한 댐 입지는 축부가 좁아 댐체 물량은 작으면서 상류 저수분지가 넓어 목표 용량을 확보할 수 있어야 한다. 기초와 양안은 댐 하중과 수압을 안전하게 전달할 건전한 암반이어야 하며, 단층이나 파쇄대·용해공동·투수층이 많으면 누수와 양압력, 침투파괴 위험이 커진다. 저수지 주변의 대규모 산사태 가능성도 함께 조사해야 하므로 지형과 지질을 따로 보지 않고 종합 평가한다.

제어발파는 주변공의 간격·장약량·기폭순서를 조절해 최종 굴착선 밖의 암반 손상과 여굴을 줄이는 방법이다. 스무스 블라스팅은 주발파 뒤 주변공을 지연 기폭해 매끈한 굴착면을 만들고, 프리스플리팅은 주발파 전에 균열면을 먼저 형성한다. 쿠션 블라스팅은 주변공 장약과 공벽 사이에 완충 공간을 두어 충격을 낮춘다. 단순 라인드릴링은 무장약 천공법이므로 여기서는 발파 공법 세 가지에 포함하지 않는다.

입도 보정은 각 저장분을 단순히 시방 잔골재량과 굵은골재량에 곱하는 것이 아니라, 두 저장분이 서로의 입도 성분을 포함하므로 연립방정식으로 풀어야 한다. 구한 x와 y는 SSD 환산질량이며 실제 계량값에는 각 표면수율을 더한다. 그 표면수는 이미 혼합수로 공급되므로 시방수 180 kg에서 빼야 한다. 검산하면 미세분은 0.92×725.8427+0.03×1,074.1573=700 kg, 조립분은 1,100 kg으로 정확히 복원된다.

복합 활동면에서는 서로 다른 구간의 점착력, 마찰각, 길이와 간극수압을 각 구간에 따로 적용한 뒤 힘을 합산해야 한다. 간극수압 합력 U는 유효수직력을 줄이므로 Wcosα에서 차감하며, 점착력 항은 단위 폭에서 c'ℓ로 계산한다. 구간별 안전율을 평균하면 힘의 크기가 반영되지 않아 오답이 된다. 계산기를 라디안 모드로 두면 값이 달라지므로 각도는 반드시 도 단위로 입력하고 최종 단계에서만 반올림한다.

세 형식은 케이블이 주탑에 정착되는 위치와 케이블선의 기하가 핵심이다. 팬형은 상부 한 점에 힘이 집중되어 개념이 명확하지만 정착부가 복잡해질 수 있다. 하프형은 케이블이 거의 평행하고 주탑 정착점이 넓게 분산된다. 세미팬형은 상부의 제한된 구간에 정착점을 나누어 시공성과 힘의 집중을 조정한다. 스케치에는 최소한 수직 주탑, 수평 보강거더, 양측 케이블과 주탑측 정착 위치가 식별되어야 한다.

보정계수는 문제에서 표준속도에 곱하도록 정의했으므로 실제 관입속도는 0.90 m/min이다. 암반이 어렵고 장비가 계속 가동되지 못하는 효과가 이미 속도 감소로 반영되므로 천공길이를 각 계수로 다시 나누어 중복 보정하면 안 된다. 순수 천공시간과 공마다 반복되는 보조시간은 성격이 다르므로 따로 계산한 뒤 더한다. 117분을 시간으로 바꾸면 60분을 뺀 나머지가 57분이므로 1시간 57분이다.

단위도 아래 면적은 유효우량 1 cm가 유역 전체에 균일하게 내렸을 때의 직접유출체적과 같다. 시간 간격이 2시간이므로 반드시 7200초로 환산해야 하며, 양 끝 종거가 0이라 내부 종거의 합에 시간 간격을 곱하면 950400 m³가 된다. 이를 0.01 m로 나누고 km²로 환산하면 95.04 km²이다. 여기서 직접유출계수는 지문이 정의한 대로 총강우량에 대한 유효우량의 비로 계산한다. 각 구간에서 10 mm씩 손실되므로 유효우량은 25 mm, 총강우량은 55 mm이고 최종값은 약 0.455이다.

펌프가 극복해야 하는 총수두는 높이 차만이 아니라 관 마찰손실과 밸브·곡관의 국부손실까지 더한 33 m이다. 단위중량을 kN/m³, 유량을 m³/s, 수두를 m로 곱하면 kN·m/s, 즉 kW가 되어 혼합물에 실제 전달되는 수동력 495 kW를 얻는다. 이 값은 출력이므로 펌프 효율과 동력전달 효율의 곱 0.6624로 나누어 원동기 입력을 구해야 한다. 따라서 최소 747.3 kW가 필요하며 장비 선정 여유율은 문제에서 제외했으므로 별도로 더하지 않는다.

세 방법은 확인하는 성질이 서로 다르다. 현장 CBR은 노상토의 관입저항을 표준하중과 비교하여 지지력비를 정량화하고, 평판재하시험은 일정 크기의 재하판에 하중을 가해 하중-침하 반응과 지지특성을 확인한다. 프루프롤링은 중량 차량을 완성면에 주행시켜 국부적인 과대 변형, 펌핑, 흔들림을 관찰하므로 면 전체의 불균일한 연약부를 찾는 데 유리하다. 정량 시험과 전면 관찰을 함께 쓰면 노상의 지지력과 균일성을 보완적으로 평가할 수 있다.

Xbar-R 관리도는 공정 중심의 변화와 군내 산포의 변화를 따로 본다. 이 자료는 모든 군의 범위가 0.80 MPa로 같아 R 관리도에서는 이상점이 없지만, 군평균으로 계산한 중심선 30.5875 MPa에 A2Rbar를 더하고 뺀 Xbar 관리한계는 약 31.05 MPa와 30.13 MPa이다. 제8군 평균 31.30 MPa가 상부관리한계를 초과하므로 산포가 안정되어 있다는 사실만으로 공정을 관리상태라고 판정할 수 없다. 제8군의 재료 배치, 양생조건, 시험기 보정 또는 표본 식별 오류 같은 특별원인을 조사해야 한다.

기초가 중심 연직하중을 받고 저면 반력이 균등하다고 했으므로 평균 접지압은 P/B²이다. 허용지지력 300 kPa는 300 kN/m²와 같고, 문제의 2160 kN에는 기초 자중이 이미 포함되어 있으므로 자중을 다시 더하면 안 된다. 필요한 면적은 7.20 m², 정사각형 한 변은 2.683 m이다. 시공 치수를 가장 가까운 값으로 반올림하면 지지면적이 부족할 수 있으므로 지시대로 0.05 m 단위에서 위쪽 값인 2.70 m를 채택한다. 이때 실제 평균 접지압은 약 296.3 kPa로 허용값 이하이다.

포장 두께는 차량 한 대의 중량만으로 정하는 것이 아니라 설계기간 동안 누적되는 반복 축하중에 견디도록 결정한다. 같은 교통하중이라도 노상 CBR이나 회복탄성계수가 낮으면 하부 지지가 약하므로 더 큰 구조 능력이 필요하다. 또한 표층, 기층, 보조기층 재료의 강성과 내구성에 따라 같은 두께가 제공하는 구조적 효과가 달라진다. 실무 설계에서는 여기에 배수, 동결·온도, 신뢰도와 허용 서비스성 저하도 함께 검토하지만, 답안은 교통·노상·포장층 재료라는 세 핵심 축을 명확히 쓰는 것이 좋다.

이 문항은 문제에서 사질토 겉보기 토압을 직사각형 등분포로 명시했으므로 깊이에 따라 증가하는 Rankine 삼각형을 다시 적용하면 안 된다. 등분포 강도는 31.59 kPa이고, 버팀보 반력은 각 버팀보가 담당하는 벽면의 세로 높이와 굴착면 평행방향 간격을 곱한 면적에 이 압력을 적용한다. 버팀보가 1.5 m, 4.5 m, 7.5 m에 대칭 배치되어 분담 경계가 0, 3, 6, 9 m가 되므로 세 단 모두 같은 236.925 kN을 받는다. 버팀보 합력과 전체 토압의 평형도 일치한다.

문제에서 기계손료의 범위를 명시했으므로 감가상각비, 정비비, 연간 고정비를 모두 시간당 값으로 통일해 합산한다. 감가상각 대상액은 취득가격 전액이 아니라 잔존가치를 뺀 216000000원이며, 이를 경제수명으로 나누면 18000원/h이다. 정비비는 같은 감가상각액의 55%를 수명시간으로 나누고, 연간 고정비는 연간 운전시간으로 나눈다. 운전경비에서는 연료비와 그 12%인 윤활유비, 운전원 노무비를 더하므로 최종 총액은 110876원/h이다. 동일 항목을 두 번 더하지 않는 것이 핵심이다.

습윤밀도에는 물의 질량이 포함되므로 최대건조밀도와 바로 비교하면 안 된다. 먼저 ρd=2.00/1.08=1.85185 Mg/m³를 얻는다. 다짐도는 1.85185/1.92×100=96.4506%이므로 소수 첫째 자리에서 96.5%이다. 이는 요구값 95.0%보다 1.5%p 높아 합격이다. 역산하면 1.92×0.9645≈1.852 Mg/m³로 원 계산과 일치한다.

Simpson 제2법칙은 등간격 구간 수가 3의 배수일 때 적용한다. 양 끝 지거는 0이고, 인덱스가 3의 배수가 아닌 내부 지거 합은 8+13+12+7=40 m, 인덱스 3의 지거는 15 m이다. 따라서 A=(3×15/8)[0+3×40+2×15]=5.625×150=843.75 m²이다. 평균 폭 843.75/90=9.375 m도 지거 범위 0~15 m 안이어서 결과 규모가 타당하다.

1사이클의 블레이드 적재량은 3.0×0.80=2.40 m³(흐트러진 상태)이고, 자연상태 환산량은 2.40×0.75=1.80 m³이다. 이론 사이클 수는 60/2.5=24회/h이며 실제 가동을 반영하면 Q=1.80×24×0.75=32.40 m³/h이다. 채움계수·토량환산계수·시간효율이 모두 1보다 작으므로 공칭용량만으로 구한 72 m³/h보다 작아 계산 방향도 일관된다.

굴착면에 물이 흐르는 상태에서 바로 분사하면 시멘트 페이스트가 씻기고 부착 불량·공동·리바운드 증가가 생길 수 있다. 우선 반원관, 유도배수관 또는 배수매트로 물을 한 곳에 모아 분사 구역 밖으로 빼내야 한다. 절리 유입이 크면 그라우팅으로 통수 경로와 유입량을 줄인다. 국부 지수재는 물길을 무조건 막아 배면 수압을 높이는 방식이 아니라 별도 배수경로를 먼저 확보한 뒤 사용해야 한다. 마지막으로 고인 물과 느슨한 암편을 제거하고 얇은 층으로 단계 시공하여 부착 상태를 확인한다.

포화 연약점토는 투수성이 작아 하중을 가해도 과잉간극수압이 천천히 소산한다. 선행재하는 사용 전 압밀을 진행시키고, 연직배수재는 수평 배수경로를 제공하여 최대 배수거리를 크게 줄인다. 진공압밀은 성토하중을 과도하게 높이지 않고도 부압으로 유효응력을 증가시킨다. 세 방법 모두 계측된 침하·간극수압·측방변위를 확인하며 단계적으로 적용해야 하며, 공법 이름만 쓰는 것보다 작동 원리를 함께 제시해야 답이 완결된다.

콘크리트는 기초판 3.00×0.50×12.00=18.00 m³, 벽체 [(0.40+0.25)/2]×4.00×12.00=15.60 m³, 전단키 0.30×0.40×12.00=1.44 m³로 합계 35.04 m³이다. 중심선 대칭 테이퍼이므로 벽체 한 면의 경사길이는 √[4.00²+{(0.40-0.25)/2}²]=4.000703 m이다. 거푸집은 기초판 양측 12.00 m², 벽체 양면 2×12×4.000703=96.0169 m², 전단키 양측 9.60 m²로 합계 117.6169≈117.62 m²이다. D16은 122×4.80×1.58=925.248 kg, D13은 42×12×0.995=501.480 kg이며 합계 1.426728 t, 즉 1.427 t이다.

등강성 말뚝과 강체 확대기초 조건에서 직접축력 몫은 1,200/4=300 kN/본이다. My=1,200×0.40=480 kN·m, Mx=1,200×0.20=240 kN·m이고, 네 말뚝에 대해 Σx²=4×1.5²=9.0 m², Σy²=4×1.0²=4.0 m²이다. 따라서 x=+1.5 m이면 +80 kN, x=-1.5 m이면 -80 kN, y=+1.0 m이면 +60 kN, y=-1.0 m이면 -60 kN이 더해진다. NE 440, SE 320, NW 280, SW 160 kN이며 합은 1,200 kN이다. 모두 양의 압축력이므로 이 가정에서 인발 말뚝은 없다.