자격증3001

문제지 PDF · 웹 정답 해설

2023년 3회 토목기사 필기 출제기준 기반 모의고사

2023년 3회 토목기사 필기 적용 출제기준에 맞춘 6과목 120문항 문제지 PDF와 정답·상세 해설입니다.

자체제작 120문항 시험기간 2023-07-08 ~ 2023-07-23 근거 기준일 2026-08-24
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2023년 3회 토목기사 필기 출제기준 기반 모의고사 안내

토목기사 필기 모의고사 2023년 3회 학습자료입니다. 6과목 120문항을 PDF나 CBT로 풀고 정확한 정답과 상세 해설을 확인하세요.

2023년 정기 기사 3회 전체 CBT 창은 2023-07-08~2023-07-23이었고, 3시간 종목인 토목기사 시행 구간은 2023-07-08~2023-07-12 및 2023-07-16~2023-07-23으로 안내됐습니다. 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 3회 120문항 PDF와 CBT 자격증3001 표지

토목기사 필기 모의고사 · 응용역학

1. 평면 힘계의 합력이 R=(4i+13j) kN이고 원점에 대한 합모멘트의 크기가 30 kN·m이다. 이 힘계를 같은 합력 하나로 바꿀 때 원점에서 그 작용선까지의 최단거리는 약 얼마인가?

  1. 2.21 m
  2. 3.00 m
  3. 4.33 m
  4. 7.50 m
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정답: 1

합력 크기는 |R|=√(4²+13²)=√185=13.60 kN이다. 단일 합력의 원점 모멘트 크기는 |M_O|=|R|d이므로 d=30/13.60=2.21 m이다. 선택지별 판단: ① 모멘트와 합력의 비로 구한 값이다. ② 합력 성분 하나로만 나눈 값이다. ③ 성분합으로 잘못 나눈 값에 가깝다. ④ 30/4로 계산해 합력 방향을 무시했다.

근거: 평면 힘계가 합력 R과 기준점 모멘트 M_O로 축약될 때 같은 힘 하나의 작용선까지 수직거리는 d=|M_O|/|R|이다.

2. 수평지간 20 m인 포물선 케이블이 전 지간에 수평투영길이당 등분포하중 4.0 kN/m를 받고 중앙 처짐이 2.0 m이다. H=wL²/(8f)로 구한 수평장력은?

  1. 50 kN
  2. 100 kN
  3. 125 kN
  4. 250 kN
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정답: 2

포물선 케이블의 수평장력은 H=wL²/(8f)이다. 수치를 대입하면 H=4.0×20²/(8×2.0)=1600/16=100 kN이다. 선택지별 판단: ① 지간 제곱 또는 처짐을 두 배로 잘못 반영했다. ② 하중·지간·처짐을 정확히 대입한 값이다. ③ 분모를 임의로 줄인 값이다. ④ 처짐을 분모에 반영하지 않거나 계수를 잘못 적용한 과대값이다.

근거: 수평투영길이당 등분포하중을 받는 대칭 포물선 케이블의 중앙처짐이 f일 때 수평장력은 H=wL²/(8f)로 구한다.

3. 축력 P=100 kN을 받는 직렬 강봉이 있다. 1구간은 L1=1.0 m, E1=200 GPa, A1=1000 mm²이고 2구간은 L2=1.5 m, E2=100 GPa, A2=1500 mm²이다. 전체 신장량은?

  1. 0.50 mm
  2. 1.00 mm
  3. 1.50 mm
  4. 2.00 mm
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정답: 3

각 구간 신장은 PL/(EA)이다. 1구간은 100000×1000/(200000×1000)=0.50 mm, 2구간은 100000×1500/(100000×1500)=1.00 mm이므로 합은 1.50 mm이다. 선택지별 판단: ① 첫 구간만 반영했다. ② 둘째 구간만 반영했다. ③ 직렬 신장을 더한 정답이다. ④ 두 구간 강성을 같다고 보았다.

근거: 직렬 축부재에는 같은 축력이 전달되며 선형탄성 구간별 변형 PL/(EA)을 길이방향으로 합해 전체 축변위를 구한다.

4. 선형탄성 구조물의 보완에너지(complementary energy)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 항상 변형에너지의 음수이다.
  2. 하중과 변위가 비선형이어도 반드시 0이다.
  3. 재료강성과 무관하게 외력의 제곱만 더한 값이다.
  4. 선형탄성계에서는 변형에너지와 같고, 하중에 대한 보완에너지의 편미분으로 대응 변위를 구할 수 있다.
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정답: 4

선형탄성 관계에서는 하중-변위 선도의 삼각형 면적 때문에 변형에너지와 보완에너지가 같으며 Castigliano의 정리를 하중좌표에 적용할 수 있다. 선택지별 판단: ① 에너지는 음수로 고정되지 않는다. ② 비선형에서도 보완에너지는 일반적으로 존재한다. ③ 강성과 변형관계가 필수이다. ④ 선형계의 동일성과 변위 미분관계를 정확히 설명한다.

근거: 선형탄성 구조에서 변형에너지 U와 보완에너지 U*는 같으며 보완에너지를 일반화 하중으로 미분하면 그 하중에 대응하는 일반화 변위를 얻는다.

5. 단면에 대칭축이 하나뿐인 얇은 개단면 보가 횡하중을 받을 때 비틀림을 일으키지 않으려면 하중의 작용선은 어디를 지나야 하는가?

  1. 전단중심
  2. 도심과 무관한 임의점
  3. 단면의 최외곽점
  4. 주응력이 0인 재료점
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정답: 1

전단중심은 횡전단력의 합력 작용선이 그 점을 지날 때 단면에 순수 굽힘만 생기고 비틀림이 발생하지 않는 점이다. 선택지별 판단: ① 얇은 개단면의 비틀림 없는 하중점이다. ② 임의점은 전단중심과 편심되어 비틀림을 만든다. ③ 최외곽점은 일반적으로 편심이 크다. ④ 특정 재료점의 주응력과 단면 전체 비틀림 조건은 다르다.

근거: 전단중심은 횡전단력의 작용선이 지나갈 때 단면에 비틀림이 유발되지 않는 점이며 단일대칭 개단면에서는 그 대칭축 위에 놓인다.

6. 중심선이 둘러싼 면적 Am=0.80 m²인 얇은 단일폐합 셀에 비틀림모멘트 T=24 kN·m가 작용한다. Bredt 식 q=T/(2Am)에 따른 전단흐름 q는?

  1. 7.5 kN/m
  2. 15 kN/m
  3. 30 kN/m
  4. 60 kN/m
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정답: 2

단일 폐합박벽단면의 전단흐름은 q=T/(2A_m)이다. 따라서 q=24/(2×0.80)=15 kN/m이다. 선택지별 판단: ① 분모에 면적을 두 번 더 곱한 값에 가깝다. ② Bredt 식을 정확히 적용했다. ③ 계수 2를 빼고 계산했다. ④ 면적을 잘못 절반으로 사용했다.

근거: 얇은 단일폐합 셀의 순수비틀림에서 전단흐름은 둘레를 따라 일정하며 Bredt 관계 T=2A_mq를 만족한다.

7. 평면응력 σx=70 MPa, σy=10 MPa, τxy=30 MPa일 때 tan2θp=2τxy/(σx-σy)를 만족하는 최대주응력면의 법선 방향 θp는 x축에서 얼마인가?

  1. 15°
  2. 18.4°
  3. 22.5°
  4. 45°
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정답: 3

tan2θp=60/60=1이므로 주값 2θp=45°, 따라서 θp=22.5°이다. 이 방향에서 변환전단응력은 0이 된다. 선택지별 판단: ① 2θ의 절반을 잘못 취했다. ② 다른 응력비를 대입한 값이다. ③ 응력변환식과 주응력 조건을 만족한다. ④ 2θ를 그대로 θ로 선택했다.

근거: 평면응력의 주방향은 변환전단응력을 0으로 두어 tan2θp=2τxy/(σx-σy)로 구하며 서로 90° 떨어진 두 주방향이 존재한다.

8. 0°-45°-90° 직각 변형률 로제트에서 ε0=200 με, ε45=500 με, ε90=-100 με가 측정되었다. 공학전단변형률 γxy는?

  1. 300 με
  2. 500 με
  3. 700 με
  4. 900 με
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정답: 4

45° 변형률은 ε45=(εx+εy)/2+γxy/2이므로 γxy=2ε45-ε0-ε90=1000-200-(-100)=900 με이다. 선택지별 판단: ① ε0-ε90만 계산했다. ② ε45를 그대로 답했다. ③ 음의 ε90 부호를 잘못 처리했다. ④ 로제트 변환식을 정확히 적용했다.

근거: 0°-45°-90° 변형률 로제트에서는 εx=ε0, εy=ε90이고 γxy=2ε45-ε0-ε90로 평면 변형률 성분을 복원한다.

9. 도심축에 대한 단면2차모멘트가 Ix=8×10⁶ mm⁴, Iy=2×10⁶ mm⁴, Ixy=3×10⁶ mm⁴이다. tan2θ=-2Ixy/(Ix-Iy)일 때 주축과 x축 사이의 최소 예각은?

  1. 22.5°
  2. 30°
  3. 45°
  4. 67.5°
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정답: 1

tan2θ=-6/6=-1이므로 2θ=-45° 또는 135°이다. 주축의 방향차는 90°이며 x축과 이루는 최소 예각은 |θ|=22.5°이다. 선택지별 판단: ① 주어진 관성변환식의 최소 예각이다. ② tan2θ=-√3에 해당한다. ③ 두 배 각을 나누지 않았다. ④ 같은 축선의 보각 표현을 최소 예각으로 잘못 골랐다.

근거: 단면 주축은 곱관성모멘트가 0이 되는 방향이며 tan2θ=-2Ixy/(Ix-Iy)로 구하고 서로 직교하는 두 주축 중 최소 예각을 선택할 수 있다.

10. 단면적 A=8000 mm², 도심축 단면2차모멘트 I=72×10⁶ mm⁴인 단면의 그 축에 대한 회전반경 k=√(I/A)는 약 얼마인가?

  1. 67.1 mm
  2. 94.9 mm
  3. 150 mm
  4. 9000 mm
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정답: 2

I/A=72×10⁶/8000=9000 mm²이고 k=√9000=94.87 mm이므로 약 94.9 mm이다. 선택지별 판단: ① I/(2A)를 사용한 값에 가깝다. ② 단면2차모멘트와 면적의 비에 제곱근을 적용했다. ③ 단면치수의 임의 평균이다. ④ 제곱근을 취하지 않은 I/A 값이다.

근거: 단면의 회전반경은 k=√(I/A)로 정의되며 압축부재의 세장비 L_e/k 산정에 사용되고 차원은 길이이다.

11. 연속보 해석에 쓰이는 Clapeyron의 3연모멘트 정리가 직접 관계시키는 양의 조합으로 가장 적절한 것은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 연속한 세 지점 A·B·C와 인접 두 경간의 길이·휨강성·하중·지점침하 기호를 표시한 연속보 도식
11번 문제 도식
  1. 하나의 자유단 전단력과 재료의 포아송비만
  2. 단면의 색상과 온도계 눈금만
  3. 연속한 세 지점의 지점모멘트와 인접 두 경간의 하중·강성·침하 효과
  4. 트러스 부재의 좌굴길이만
정답과 해설 보기

정답: 3

3연모멘트 정리는 연속한 세 지점의 모멘트를 인접 경간의 EI, 경간길이, 단순보 모멘트도 면적항과 지점침하항으로 연결한다. 선택지별 판단: ① 자유단 전단과 포아송비의 식이 아니다. ② 물리적으로 무관하다. ③ 세 지점모멘트와 두 경간 정보를 정확히 묶는다. ④ 개별 압축재 좌굴길이 산정법과 다르다.

근거: Clapeyron 3연모멘트 정리는 연속한 세 지점의 모멘트를 두 인접경간의 길이·휨강성·하중 모멘트도 및 지점침하와 연계한다.

12. Müller-Breslau 원리를 이용해 구조물의 어떤 반력 또는 부재력에 대한 영향선 형태를 구하는 절차로 옳은 것은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 단순보 왼쪽 지점의 양의 반력 성분을 영향량 대상으로 표시하고 영향선 절차를 묻는 도식
12번 문제 도식
  1. 모든 지점을 추가로 고정해 변형을 완전히 금지한다.
  2. 하중을 제거한 뒤 구조물의 자중만 두 배로 만든다.
  3. 해당 힘을 임의의 상수로 바꾸고 탄성계수를 0으로 둔다.
  4. 해당 구속 또는 힘 성분을 해제하고 그 양의 방향으로 단위 일반화변위를 주어 생기는 변형형상을 취한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

영향량에 대응하는 구속을 제거해 기구화한 뒤 양의 단위변위를 부여하면 그 가상변형 형상이 영향선의 정성적 모양과 부호를 준다. 선택지별 판단: ① 구속 추가는 해당 자유도를 해제하는 원리와 반대이다. ② 자중 배율은 이동하중 영향선과 무관하다. ③ 강성을 0으로 임의 변경하지 않는다. ④ 해제·단위변위·변형형상의 올바른 절차이다.

근거: Müller-Breslau 원리는 구하려는 작용효과의 구속을 제거하고 그 양의 방향 단위변위를 가했을 때의 변형형상이 해당 영향선에 비례한다고 설명한다.

13. 길이 L=15 m인 단순보에서 왼쪽 반력 RA의 영향선 위에 집중하중 90 kN이 왼쪽에서 x=6 m인 곳에 있다. 이 하중이 만드는 RA는?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 경간 15미터 단순보에서 왼쪽부터 6미터 위치의 90킬로뉴턴 집중하중과 왼쪽 반력 영향선의 미지 종거를 표시한 도식
13번 문제 도식
  1. 54 kN
  2. 36 kN
  3. 90 kN
  4. 135 kN
정답과 해설 보기

정답: 1

왼쪽 반력 영향선의 x 위치 종거는 (L-x)/L=(15-6)/15=0.6이다. 따라서 RA=90×0.6=54 kN이다. 선택지별 판단: ① 영향선 종거와 하중을 정확히 곱했다. ② 오른쪽 반력 종거 x/L을 사용했다. ③ 종거를 1로 보아 전 하중을 왼쪽에 배분했다. ④ 길이비를 역수로 적용했다.

근거: 단순보의 왼쪽 지점반력 영향선 종거는 하중 위치 x에서 (L-x)/L이며 집중하중 효과는 하중과 그 위치의 종거 곱이다.

14. 선형탄성 보존 구조에서 i점에 단위하중을 가했을 때 j점의 같은 방향 변위가 2.4 mm였다. Maxwell-Betti 상반정리에 따라 j점 단위하중에 의한 i점의 같은 방향 변위는?

  1. 0 mm
  2. 2.4 mm
  3. 4.8 mm
  4. 5.76 mm
정답과 해설 보기

정답: 2

Maxwell-Betti 상반정리에 따르면 선형탄성 보존 구조의 상호 유연도는 δij=δji이다. 따라서 i점 단위하중으로 생긴 j점 변위가 2.4 mm이면 하중과 변위 위치를 바꿔도 i점 변위는 2.4 mm이다. 선택지별 판단: ① 상호변위가 소멸하지 않는다. ② 상반관계를 정확히 적용했다. ③ 두 변위를 더한 값이다. ④ 변위를 제곱한 값으로 상반정리와 무관하다.

근거: Maxwell-Betti 상반정리는 선형탄성 보존 구조에서 두 하중계가 서로 한 일이 같음을 나타내며 단위하중 상호유연도는 δij=δji를 만족한다.

15. 비탄성 범위의 장주 압축재 좌굴을 설명하는 접선탄성계수 이론에서 Euler 식의 E 대신 사용하는 것은?

  1. 초기 포아송비
  2. 전단항복변형률
  3. 현재 응력-변형률 곡선의 접선기울기 Et
  4. 재료 밀도의 제곱
정답과 해설 보기

정답: 3

비례한계를 넘은 압축재는 추가 변형에 대한 순간 강성이 초기 탄성계수보다 작아질 수 있으므로 접선탄성계수 E_t를 휨강성에 사용한다. 선택지별 판단: ① 포아송비는 축방향 접선강성이 아니다. ② 항복변형률은 계수의 차원이 다르다. ③ 현재 곡선의 접선기울기가 이론의 핵심이다. ④ 밀도 제곱은 정적 좌굴강성을 나타내지 않는다.

근거: 접선탄성계수 좌굴이론은 비탄성 응력상태에서 응력-변형률 곡선의 국부 접선기울기 E_t를 사용해 압축재의 증분 휨강성을 평가한다.

16. 보존력계 구조물의 탄성좌굴에서 기본평형경로의 분기점(bifurcation point)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 강성행렬의 모든 고유값이 반드시 무한대가 되는 점이다.
  2. 하중이 0이어야만 존재하는 점이다.
  3. 재료밀도만 바뀌고 변형형상은 하나뿐인 점이다.
  4. 접선강성행렬이 특이해져 기본경로 외의 비자명한 증분변형 모드가 가능해지는 임계점이다.
정답과 해설 보기

정답: 4

분기좌굴에서는 임계하중에서 접선강성의 행렬식이 0이 되어 영이 아닌 좌굴모드가 외력 증분 없이 존재할 수 있다. 선택지별 판단: ① 관련 고유값 하나가 0으로 접근한다. ② 유한한 임계하중에서 생긴다. ③ 새로운 평형경로와 변형모드가 나타난다. ④ 특이 접선강성과 비자명 증분모드를 정확히 설명한다.

근거: 탄성 분기좌굴의 임계조건은 접선강성행렬의 특이성 det(K_t)=0이며 이에 대응하는 비자명한 영고유벡터가 좌굴모드를 나타낸다.

17. 보존적 선형 구조물의 고유진동 해석에서 임의의 허용 변형벡터 φ를 사용한 Rayleigh 몫 R(φ)로 옳은 것은?

  1. R(φ)=(φᵀKφ)/(φᵀMφ)이며 고유벡터일 때 해당 고유원진동수의 제곱과 같다.
  2. R(φ)=φᵀMφ만으로 항상 진동수를 준다.
  3. R(φ)는 감쇠행렬의 행렬식과만 같다.
  4. R(φ)는 벡터의 크기를 두 배로 하면 네 배로 변한다.
정답과 해설 보기

정답: 1

Rayleigh 몫은 변형에너지형과 운동에너지형의 비로 정의되며 Kφ=ω²Mφ인 고유벡터에서는 정확히 ω²이다. 선택지별 판단: ① 정의와 고유모드 성질이 맞다. ② 질량형만으로는 강성정보가 없다. ③ 일반 정의에 감쇠행렬식은 없다. ④ 분자와 분모가 모두 벡터 크기의 제곱으로 변해 몫은 축척에 불변이다.

근거: 일반화 고유치문제 Kφ=ω²Mφ에서 Rayleigh 몫 φᵀKφ/φᵀMφ는 허용벡터의 에너지비이고 정확한 고유벡터에서는 ω²가 된다.

18. 응답스펙트럼법에서 서로 가까운 고유진동수를 가진 모드들의 최대응답을 조합할 때 SRSS보다 CQC법이 더 적절한 주된 이유는?

  1. CQC는 모든 모드응답의 부호를 무조건 같게 만든다.
  2. CQC는 모드 간 상관계수를 포함해 가까운 진동수 모드의 통계적 상관을 반영한다.
  3. CQC는 질량과 강성 없이도 정확한 시간이력을 만든다.
  4. CQC는 고유모드를 하나만 남기고 나머지를 삭제한다.
정답과 해설 보기

정답: 2

진동수가 충분히 떨어지면 모드최대가 거의 비상관이라는 SRSS 가정이 유효하지만 근접모드에서는 상관효과가 커져 CQC의 교차항이 필요하다. 선택지별 판단: ① 부호를 강제로 같게 하지 않는다. ② 상관계수를 이용하는 핵심 이유이다. ③ 응답스펙트럼 조합은 시간이력 복원이 아니다. ④ 여러 모드와 교차상관을 함께 사용한다.

근거: CQC 완전제곱조합법은 감쇠와 진동수비에 따른 모드 상관계수를 사용하므로 고유진동수가 가까워 응답이 상관될 때 SRSS보다 적절하다.

19. 선형 구조동역학의 Newmark 평균가속도법에서 γ=1/2, β=1/4를 사용할 때의 일반적 성질로 옳은 것은?

  1. 시간간격과 무관하게 항상 발산하도록 만든다.
  2. 가속도를 각 단계에서 반드시 0으로 둔다.
  3. 선형계에 대해 무조건 안정한 계열이며 한 단계의 평균가속도를 이용해 변위·속도를 갱신한다.
  4. 정적 평형에는 사용할 수 있으나 동적 평형에는 사용할 수 없다.
정답과 해설 보기

정답: 3

γ=1/2, β=1/4인 평균가속도법은 선형 문제에서 시간간격에 따른 수치 안정성 제한이 없는 대표적 암시적 적분법이다. 선택지별 판단: ① 선형계에서 무조건 안정 조건을 만족한다. ② 단계 가속도의 평균을 사용하지 0으로 고정하지 않는다. ③ 안정성과 갱신 원리를 맞게 설명한다. ④ 운동방정식의 시간적분을 위한 방법이다.

근거: Newmark법에서 γ=1/2, β=1/4인 평균가속도 형식은 선형계에 대해 무조건 안정하며 단계 내 평균가속도로 운동상태를 갱신한다.

20. 초기정지한 선형 단자유도계가 시간에 따라 변하는 외력 p(τ)를 받을 때 Duhamel 적분이 나타내는 것은?

  1. 외력의 최댓값 하나만 정적강성으로 나눈 값
  2. 고유진동수를 시간에 대해 단순 합한 값
  3. 질량을 무시하고 외력 면적만 구한 값
  4. 각 시각의 미소충격에 대한 임펄스응답을 중첩해 현재 응답을 구하는 합성곱 적분
정답과 해설 보기

정답: 4

선형계에서는 외력을 미소충격들의 연속으로 보고 각 충격에 대한 자유응답을 시간지연시켜 합하면 임의하중 응답을 얻는다. 선택지별 판단: ① 동적 이력효과를 무시한 정적근사이다. ② 고유진동수 자체를 적분하는 식이 아니다. ③ 관성과 복원력의 응답함수가 필요하다. ④ 선형 중첩과 임펄스응답의 합성곱을 정확히 설명한다.

근거: Duhamel 적분은 선형 시불변계의 임의 외력응답을 외력 이력과 단위임펄스응답의 합성곱으로 표현하는 선형중첩 해법이다.

토목기사 필기 모의고사 · 측량학

21. 강 건너 두 점 A와 B의 표고차를 구하기 위해 양안에서 기계를 바꾸어 세우고 A·B 표척을 각각 관측하는 상호수준측량을 수행한다. 이 방법의 주된 효과는?

  1. 양 방향 고저차를 조합해 시준축오차와 곡률·굴절의 공통 영향을 크게 상쇄한다.
  2. 표척눈금을 읽지 않고도 절대표고를 자동 결정한다.
  3. 수평거리와 무관하게 중력가속도를 직접 측정한다.
  4. GNSS 반송파 정수미지정을 자동 고정한다.
정답과 해설 보기

정답: 1

상호수준측량은 기계를 양쪽에 번갈아 설치해 긴 시준과 짧은 시준의 역할을 바꾸고 두 고저차를 평균하므로 공통적인 시준축·곡률·굴절 영향을 상쇄한다. 선택지별 판단: ① 양안 관측의 목적을 정확히 설명한다. ② 표척독수와 기지표고가 여전히 필요하다. ③ 중력측정법이 아니다. ④ GNSS 위상처리와 무관하다.

근거: 상호수준측량은 장애물 양쪽에 기계를 설치해 얻은 두 고저차를 결합함으로써 긴 시준에 포함된 시준축오차, 지구곡률과 대기굴절의 영향을 감소시킨다.

22. 폐합 트래버스에서 각 측선의 거리측정 정밀도가 비슷하다고 보고 위거·경거 폐합오차를 조정하려 한다. Bowditch 법칙의 보정 배분으로 옳은 것은?

  1. 각 측선의 방위각 제곱에 비례해 배분한다.
  2. 각 측선 길이에 비례해 위거·경거 보정량을 배분한다.
  3. 모든 오차를 가장 짧은 측선 하나에만 배분한다.
  4. 측선 길이와 무관하게 표고차에 반비례해 배분한다.
정답과 해설 보기

정답: 2

Bowditch 조정은 거리와 각 관측의 상대정밀도가 유사하다는 가정 아래 전체 위거·경거 폐합오차를 각 측선 길이/총연장 비로 나눈다. 선택지별 판단: ① 방위각 제곱은 배분기준이 아니다. ② 길이에 비례한 보정이 정확하다. ③ 한 측선에 집중시키면 망의 오차분산 가정과 맞지 않는다. ④ 평면 트래버스 조정을 표고차로 배분하지 않는다.

근거: Bowditch 법칙은 트래버스 위거와 경거의 폐합오차를 각 측선 길이에 비례하여 배분하는 간이조정법이다.

23. 연직선 편차의 두 성분 ξ와 η에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. ξ는 타원체고, η는 정표고를 뜻한다.
  2. 두 성분은 각각 중력값과 기압값의 단위이다.
  3. ξ는 일반적으로 자오선의 남북 성분, η는 묘유선의 동서 성분으로서 천문좌표와 측지좌표의 차이와 관련된다.
  4. ξ와 η는 영상의 적색·청색 화소값이다.
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정답: 3

실제 중력방향인 연직선과 기준타원체 법선의 차이는 국소 자오선·묘유선 방향 성분으로 나눠 표현하며 천문위도·경도와 측지위도·경도의 차이에 연결된다. 선택지별 판단: ① 높이 종류의 기호가 아니다. ② 중력·기압의 물리량 단위가 아니다. ③ 남북·동서 각성분을 정확히 설명한다. ④ 영상분광값과 무관하다.

근거: 연직선편차는 실제 중력 연직선과 기준타원체 법선 사이의 각차이며 자오선방향 ξ와 묘유선방향 η 성분으로 표현한다.

24. 기준타원체 위 두 점의 측지위도·경도 좌표가 주어졌을 때 두 점을 잇는 측지선의 거리와 양 끝 방위각을 구하는 문제는 무엇인가?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 기준타원체 위 두 점의 측지위도·경도 입력과 두 점 사이 거리 및 양 끝 방위각의 미지량을 표시한 도식
24번 문제 도식
  1. 수준망의 조건부 조정문제
  2. 사진의 내부표정문제
  3. 중력 이상값의 하향연속문제
  4. 측지학의 역문제(inverse geodetic problem)
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정답: 4

측지학의 역문제는 양 끝점 좌표에서 타원체상 최단경로의 거리와 전·후방위각을 구한다. 반대로 한 점, 거리, 방위각에서 다른 점을 구하면 직접문제이다. 선택지별 판단: ① 표고차 조정이 아니다. ② 카메라 내부요소 결정과 다르다. ③ 중력장 연산이 아니다. ④ 두 좌표로 거리·방위각을 구하는 정확한 명칭이다.

근거: 타원체 측지의 역문제는 두 점의 측지좌표를 입력으로 측지선 길이와 방위각을 결정하며 직접문제는 시작점·거리·방위각으로 끝점 좌표를 구한다.

25. 지구의 자전과 편평성을 고려한 기준타원체의 정상중력에 대한 일반적 설명으로 옳은 것은?

  1. 적도보다 극에서 더 크며 위도에 따라 변한다.
  2. 모든 위도와 높이에서 정확히 같은 상수이다.
  3. 극에서는 원심력이 최대이므로 정상중력이 가장 작다.
  4. 정상중력은 지표의 암석밀도만으로 정의되고 타원체와 무관하다.
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정답: 1

극은 적도보다 지구 중심에 가깝고 자전에 의한 원심가속도가 없으므로 정상중력이 일반적으로 더 크다. 선택지별 판단: ① 위도 증가에 따른 정상중력의 일반 경향이 맞다. ② 회전·편평 때문에 위도 의존성이 있다. ③ 원심가속도는 적도에서 최대이고 극에서 0이다. ④ 정상중력은 기준타원체의 질량·회전 모형으로 정의한다.

근거: 회전 기준타원체의 정상중력은 위도의 함수이며 지구 편평과 자전 원심가속도의 영향으로 일반적으로 적도에서 작고 극에서 크다.

26. 지구 중력장 또는 지오이드 모델을 구면조화함수로 표현할 때 차수(degree) n을 높이는 것이 일반적으로 의미하는 것은?

  1. 지구모형의 공간변화를 모두 제거해 상수만 남긴다.
  2. 더 짧은 파장의 세밀한 공간변화를 표현할 수 있게 한다.
  3. 관측점의 시간을 과거로 되돌린다.
  4. 타원체의 장반경 단위를 m에서 s로 바꾼다.
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정답: 2

구면조화 전개에서 낮은 차수는 대규모 장파장 성분을, 높은 차수는 더 짧은 공간파장 성분을 나타내므로 최대차수가 커지면 공간해상력이 높아진다. 선택지별 판단: ① 고차항은 변화를 제거하지 않고 추가한다. ② 세밀한 공간성분 표현이 맞다. ③ 시간변환과 무관하다. ④ 길이단위를 시간단위로 바꾸는 개념이 아니다.

근거: 구면조화 중력장 모델의 차수와 계수는 구면상의 공간주파수를 나타내며 높은 최대차수는 더 짧은 파장의 중력장 변동을 표현한다.

27. GNSS의 정밀단독측위(PPP)와 네트워크 또는 단일기준국 RTK의 일반적 차이로 옳은 것은?

  1. PPP는 반드시 수신기 두 대의 직접 단기선 기선차분만 사용한다.
  2. RTK는 위성 궤도와 시계정보를 전혀 사용하지 않는다.
  3. PPP는 정밀 궤도·시계 보정과 관측모형으로 단독 수신기 위치를 추정하고, RTK는 기준국과 이동국의 차분보정으로 빠른 상대측위를 지향한다.
  4. 두 방식 모두 코드관측 한 개만 사용하며 반송파는 금지된다.
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정답: 3

PPP는 외부에서 제공된 정밀 궤도·시계와 오차모형을 단독 수신기 관측에 적용하고 수렴과정을 거친다. RTK는 기준국과 이동국 사이 공간상관 오차를 차분해 빠른 정수결정을 노린다. 선택지별 판단: ① PPP는 직접 기선차분이 필수 아니다. ② RTK도 궤도·시계 영향을 받는다. ③ 두 방식의 핵심을 정확히 구분한다. ④ 정밀측위에는 반송파 관측이 중요하다.

근거: PPP는 정밀 위성궤도·시계와 오차모형을 단일 수신기 관측에 적용하고 RTK는 기준국-이동국 차분으로 공통오차를 줄여 실시간 상대좌표를 추정한다.

28. GNSS 이중주파수 관측으로 1차 전리층 지연을 제거하는 ionosphere-free 선형결합의 일반적 특성으로 옳은 것은?

  1. 전리층뿐 아니라 모든 다중경로를 완전히 제거한다.
  2. 결합 후 관측잡음은 각 원관측보다 반드시 0이 된다.
  3. 반송파 정수미지정이 원래 각 주파수와 같은 단순 정수로 항상 유지된다.
  4. 주파수 의존 계수로 1차 전리층항을 상쇄하지만 원관측 잡음은 계수에 따라 증폭될 수 있다.
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정답: 4

1차 전리층 지연이 주파수 제곱의 역수에 비례한다는 성질을 이용해 두 관측을 선형결합하면 해당 항은 상쇄되지만 계수의 크기로 인해 측정잡음이 커질 수 있다. 선택지별 판단: ① 다중경로는 별도 오차이다. ② 잡음이 사라지는 것이 아니다. ③ 결합 모호정수는 단순 원주파수 정수와 다르다. ④ 제거효과와 잡음대가를 정확히 설명한다.

근거: GNSS ionosphere-free 조합은 주파수별 전리층 1차항의 1/f² 의존성을 이용해 상쇄하지만 선형결합 계수로 원관측 잡음이 증폭되는 특성이 있다.

29. GNSS 반송파 위상 시계열에서 사이클슬립(cycle slip)을 탐지하기 위한 방법으로 가장 적절한 것은?

  1. 기하무관 조합이나 Melbourne-Wübbena 조합 등의 시각 간 불연속을 검사한다.
  2. 모든 위성의 고도각을 90°로 강제 입력한다.
  3. 수신기 좌표를 매 시각 임의의 정수로 바꾼다.
  4. 코드관측을 삭제하면 사이클슬립이 자동으로 사라진다.
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정답: 1

사이클슬립은 위상 누적 정수주기가 순간적으로 끊기는 현상이므로 기하변화가 제거되거나 완화된 조합의 시계열 점프를 검사하는 방식이 효과적이다. 선택지별 판단: ① 주파수 조합의 불연속을 이용하는 대표 원리이다. ② 실제 위성기하를 왜곡한다. ③ 좌표 임의변경은 탐지가 아니다. ④ 코드관측은 조합 탐지에 도움이 되며 삭제가 해결책이 아니다.

근거: 사이클슬립은 반송파 위상의 정수주기 불연속이며 시간차 위상, 기하무관 주파수조합, 코드-위상 결합 등의 급변을 이용해 탐지할 수 있다.

30. 네트워크 RTK에서 가상기준국(VRS) 자료를 이동국에 제공하는 목적에 가장 가까운 것은?

  1. 이동국 주변의 실제 위성을 모두 지상송신기로 바꾸기 위해서
  2. 다수 기준국에서 추정한 공간오차를 이용해 이동국 근처의 가상 기준점 관측자료를 생성하여 기준선 의존 오차를 줄이기 위해서
  3. 이동국 수신기의 안테나 높이를 항상 0으로 만들기 위해서
  4. 위성신호 없이 수준측량만으로 3차원 좌표를 만들기 위해서
정답과 해설 보기

정답: 2

VRS는 기준국망에서 전리층·대류권·궤도 등 공간상관 오차를 모델링하고 이동국 인근의 가상 기준점 관측을 만들어 짧은 기선처럼 처리하도록 한다. 선택지별 판단: ① 위성을 지상송신기로 바꾸지 않는다. ② 네트워크 보정의 목적을 정확히 설명한다. ③ 안테나 높이는 현장 입력값이다. ④ GNSS 관측과 통신이 필요한 방식이다.

근거: VRS 방식은 다수 기준국의 관측으로 공간상관 오차장을 추정한 뒤 이동국 인근의 가상 기준국 관측을 생성해 상대측위의 거리의존 오차를 줄인다.

31. 항공삼각측량의 번들조정(bundle adjustment)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 각 영상의 밝기 히스토그램만 맞추는 방사처리이다.
  2. 한 사진의 축척만 계산하고 영상 간 연결은 사용하지 않는다.
  3. 여러 영상의 공선조건을 동시에 사용해 외부표정요소와 연결점·지상점 좌표를 최소제곱으로 함께 조정한다.
  4. 표고를 모두 동일하게 가정해 지형을 평면으로 만든다.
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정답: 3

번들조정은 각 영상점-투영중심-지상점의 공선관계를 한꺼번에 구성해 카메라 자세와 공간점 좌표를 전역 최소제곱으로 최적화한다. 선택지별 판단: ① 방사 히스토그램 매칭이 아니다. ② 다중영상 연결점이 핵심이다. ③ 동시조정 대상을 정확히 설명한다. ④ 실제 3차원 지형을 평면으로 강제하지 않는다.

근거: 사진측량 번들조정은 복수 영상의 공선조건과 연결점·기준점 관측을 결합해 카메라 외부표정 및 3차원 점좌표를 최소제곱으로 동시 추정한다.

32. 위성의 pushbroom 선형배열 센서 영상기하에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 영상 전체가 한 순간 하나의 중심투영으로만 촬영되어 모든 행의 외부표정이 같다.
  2. 각 화소는 레이저 왕복시간만 기록하고 방사값은 없다.
  3. 센서가 정지한 채 지표가 회전하지 않아야만 영상을 얻는다.
  4. 비행 진행에 따라 한 줄씩 촬영하므로 각 영상행의 촬영시각과 위치·자세를 고려한 센서모형이 필요하다.
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정답: 4

pushbroom 센서는 진행방향과 직교한 선형배열로 한 번에 한 줄을 기록하고 플랫폼 이동으로 2차원 영상을 만든다. 따라서 행마다 촬영시각과 외부표정이 달라질 수 있다. 선택지별 판단: ① 프레임카메라 가정이다. ② 광학 방사값을 기록한다. ③ 이동이 영상형성의 핵심이다. ④ 시간에 따른 위치·자세를 반영하는 정확한 설명이다.

근거: pushbroom 센서는 선형 검출배열과 플랫폼 진행으로 영상행을 순차 취득하므로 엄밀 기하보정에는 시간에 따른 궤도와 자세정보가 필요하다.

33. 중심투영 항공사진을 정사영상으로 제작하는 과정의 핵심 목적은?

  1. DEM과 외부표정을 이용해 지형기복·센서기울기에 따른 위치변위를 보정하여 지도처럼 일정 축척의 평면위치로 재배열하는 것
  2. 영상의 모든 색을 하나로 바꾸는 것
  3. 지상기준점을 삭제해 좌표계를 없애는 것
  4. 촬영고도를 0 m로 가정해 초점거리를 무한대로 만드는 것
정답과 해설 보기

정답: 1

정사보정은 중심투영 영상의 기복변위와 카메라 자세에 따른 왜곡을 수치표고모형과 표정요소로 역투영해 지도좌표에 배치한다. 선택지별 판단: ① 일정 축척의 평면위치 영상이라는 목적이 맞다. ② 색상 통일은 기하보정이 아니다. ③ 좌표참조가 필요하다. ④ 촬영기하를 없애는 임의 가정은 정확한 정사보정이 아니다.

근거: 정사영상은 영상의 중심투영을 DEM과 내·외부표정으로 보정해 지형기복 및 센서 자세에 따른 평면위치 왜곡을 제거한 지도좌표 영상이다.

34. 분류오차행렬에서 어떤 토지피복 등급의 사용자정확도(user's accuracy)가 의미하는 것은?

  1. 참조자료에서 그 등급인 모든 표본 중 올바르게 분류된 비율
  2. 분류결과에서 그 등급으로 표시된 표본 중 실제로도 그 등급인 비율
  3. 전체 화소 수를 밴드 수로 나눈 값
  4. 분류기의 처리시간을 영상면적으로 나눈 값
정답과 해설 보기

정답: 2

사용자정확도는 지도에서 특정 등급으로 분류된 결과를 사용했을 때 실제 참조등급도 같은 비율로, commission error와 대응한다. 선택지별 판단: ① 이는 참조등급을 분모로 하는 생산자정확도이다. ② 분류표시를 분모로 하는 사용자 관점의 정확한 정의이다. ③ 영상규모 지표일 뿐 정확도가 아니다. ④ 계산속도는 분류정확도와 다른 성능이다.

근거: 오차행렬의 사용자정확도는 특정 분류등급 행에서 정분류 수를 그 등급으로 분류된 총수로 나눈 값이며 포함오차의 보수와 관련된다.

35. 초분광영상의 흡수특징을 비교할 때 사용하는 continuum removal의 주된 목적은?

  1. 모든 밴드의 파장을 동일한 한 값으로 바꾸는 것
  2. 영상의 공간좌표를 삭제해 분광값만 남기는 것
  3. 스펙트럼의 연속선 기준으로 반사율을 정규화해 흡수대의 상대 깊이와 형태를 비교하기 쉽게 하는 것
  4. 레이더 스펙클을 기하보정 없이 완전히 제거하는 것
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정답: 3

continuum removal은 스펙트럼의 볼록 외피 또는 연속선으로 원 반사율을 나눠 전체 배경기울기의 영향을 줄이고 진단적 흡수특징을 강조한다. 선택지별 판단: ① 파장축을 한 값으로 합치지 않는다. ② 공간좌표 삭제가 목적이 아니다. ③ 흡수대 상대깊이·형태 비교라는 설명이 맞다. ④ SAR 스펙클 필터와는 다른 분광처리이다.

근거: continuum removal은 스펙트럼을 연속선 또는 볼록외피로 정규화해 배경기울기를 제거하고 광물·식생 등의 진단적 흡수대 깊이와 폭을 비교한다.

36. 측면관측 SAR 영상에서 높은 건물의 꼭대기 반사신호가 바닥 반사신호보다 먼저 수신되어 꼭대기가 레이더 쪽으로 넘어져 보이는 현상은?

  1. 방사정규화
  2. 대기창
  3. 팬샤프닝
  4. 레이오버(layover)
정답과 해설 보기

정답: 4

레이오버는 급경사 또는 높은 물체의 상부가 하부보다 레이더에 가까워 상부 신호가 먼저 기록되면서 거리방향 순서가 뒤집히는 기하왜곡이다. 선택지별 판단: ① 방사정규화는 밝기조건을 맞춘다. ② 대기창은 투과가 좋은 파장영역이다. ③ 팬샤프닝은 광학영상 융합이다. ④ 꼭대기가 레이더 쪽으로 눕는 SAR 거리역전 현상이다.

근거: SAR 레이오버는 표적 상부의 경사거리가 하부보다 짧을 때 거리방향 기록순서가 역전되어 높은 구조물이 레이더 쪽으로 기울어 보이는 현상이다.

37. 토지이용처럼 정수 범주코드로 구성된 래스터를 다른 격자크기로 재표본화할 때 원래 등급코드의 혼합을 피하는 데 가장 적절한 방법은?

  1. 최근린(nearest neighbor) 보간
  2. 쌍선형 보간
  3. 3차 회선 보간
  4. 모든 화소의 전역 평균값 대입
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정답: 1

최근린법은 새 화소에 가장 가까운 원화소의 값을 그대로 부여하므로 존재하지 않던 중간 범주코드를 만들지 않는다. 선택지별 판단: ① 범주형 속성 보존에 적합하다. ② 쌍선형은 주변값 평균으로 새 수치를 만든다. ③ 3차 회선도 연속값 영상에 더 적합하다. ④ 전역평균은 공간패턴과 등급을 소실한다.

근거: 최근린 재표본화는 원자료 화소값을 변경하지 않아 명목척도 범주형 래스터에 적합하고 쌍선형·3차회선은 연속형 값에 주로 사용한다.

38. 공간보간의 보통크리깅(ordinary kriging)에서 베리오그램을 사용하는 주된 이유는?

  1. 관측값의 측정단위를 자동으로 모두 삭제하기 위해서
  2. 거리와 방향에 따른 공간 자기상관 구조를 모델링해 불편 조건 아래 보간가중치와 추정분산을 정하기 위해서
  3. 영상의 색상표를 무작위로 생성하기 위해서
  4. 도로망의 일방통행 규칙만 저장하기 위해서
정답과 해설 보기

정답: 2

베리오그램은 점 쌍의 분리거리·방향과 값 차이의 통계적 관계를 나타내며 보통크리깅은 이 모형으로 가중치를 정해 합이 1인 선형불편추정을 수행한다. 선택지별 판단: ① 단위삭제가 아니다. ② 공간상관·가중치·분산의 역할이 맞다. ③ 색상표 생성과 무관하다. ④ 네트워크 방향규칙과 다른 연속면 보간 도구이다.

근거: 보통크리깅은 베리오그램 또는 공분산모형으로 관측점 사이 공간상관을 표현하고 가중치 합 1의 불편조건에서 추정분산을 최소화한다.

39. Douglas-Peucker 알고리즘을 이용한 선형 객체 일반화의 원리로 옳은 것은?

  1. 모든 꼭짓점을 무조건 두 배로 늘린다.
  2. 선의 좌표를 모두 동일한 한 점으로 이동한다.
  3. 구간 양 끝을 잇는 선에서 가장 멀리 떨어진 중간점을 허용오차와 비교해 보존 여부를 재귀적으로 결정한다.
  4. 선의 색상값만 바꾸고 기하는 그대로 둔다.
정답과 해설 보기

정답: 3

Douglas-Peucker는 처음과 끝점을 잇는 기준선으로부터 중간점의 최대 수직거리를 구해 임계값보다 크면 그 점을 남기고 두 구간에 같은 절차를 반복한다. 선택지별 판단: ① 점을 늘리는 세분화가 아니다. ② 형상을 한 점으로 붕괴시키지 않는다. ③ 최대편차와 재귀분할 원리가 정확하다. ④ 색상변경이 아니라 선 기하 단순화이다.

근거: Douglas-Peucker 선 단순화는 구간 끝점 연결선에 대한 중간점 최대편차를 허용오차와 비교하고 초과점에서 재귀 분할해 대표 꼭짓점을 보존한다.

40. 공간정보 메타데이터에서 계보(lineage) 항목이 제공해야 할 내용으로 가장 적절한 것은?

  1. 사용자 모니터의 화면밝기만
  2. 파일명의 글자 수만
  3. 지도에 사용한 색상의 개인 선호만
  4. 원천자료, 취득·가공·변환 과정, 처리이력과 품질평가에 관한 추적정보
정답과 해설 보기

정답: 4

계보는 데이터가 어디서 왔고 어떤 처리와 변환을 거쳐 현재 결과가 되었는지를 기록하여 재현성과 적합성 판단을 돕는다. 선택지별 판단: ① 화면밝기는 자료생산 이력이 아니다. ② 파일명 길이는 품질추적정보가 아니다. ③ 개인 색상선호는 원천·처리과정과 무관하다. ④ 원천자료와 공정·품질이력이라는 계보의 핵심을 정확히 설명한다.

근거: 공간정보 메타데이터의 계보는 원천자료의 식별, 취득방법, 처리·변환 단계와 품질검사 등 데이터 생성 이력을 기록해 사용 적합성과 추적성을 지원한다.

토목기사 필기 모의고사 · 수리학 및 수문학

41. 같은 높이의 두 수관을 수은 차압계로 연결했다. 수은면 차가 0.25 m이고 관내 유체는 물, 수은 비중은 13.6이다. 두 점의 압력차 크기는 약 얼마인가? (g=9.81 m/s²)

  1. 30.9 kPa
  2. 24.5 kPa
  3. 33.4 kPa
  4. 9.81 kPa
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정답: 1

같은 높이에서 물-수은 차압계의 압력차는 Δp=(ρHg-ρw)gh=(13.6-1)×1000×9.81×0.25=30,901.5 Pa≈30.9 kPa이다. 선택지별 판단: ① 밀도차를 적용한 정답이다. ② 물기둥만 사용했다. ③ 수은 전체 밀도만 사용했다. ④ 0.10 m 물기둥에 해당하는 값이다.

근거: 같은 높이의 동일 관내액 두 점을 무거운 액체 차압계로 연결하면 압력차는 (ρm-ρ)gh로 계산한다.

42. 간격 b=1.50 mm인 두 평행 유리판 사이에서 물이 완전습윤한다. 표면장력 σ=0.072 N/m, ρ=1000 kg/m³일 때 모세관 상승고 h=2σ/(ρgb)는 약 얼마인가?

  1. 4.89 mm
  2. 9.79 mm
  3. 19.6 mm
  4. 97.9 mm
정답과 해설 보기

정답: 2

평행판 양쪽 접촉선의 표면장력을 고려하면 h=2×0.072/(1000×9.81×0.00150)=0.009786 m=9.79 mm이다. 선택지별 판단: ① 계수 2를 누락했다. ② 주어진 식과 단위변환이 정확하다. ③ 계수 2를 중복 적용했다. ④ mm를 cm 수준으로 잘못 변환했다.

근거: 완전습윤하는 평행판 사이의 모세관 상승은 표면장력의 수직합력과 물기둥 무게를 평형시켜 h=2σ cosθ/(ρgb)로 구한다.

43. 정지한 액체 속 곡면에 작용하는 전수압의 수직성분을 구하는 일반 원리로 옳은 것은?

  1. 곡면의 수평투영면에 작용하는 압력과 항상 같다.
  2. 곡면 도심의 압력에 곡선 길이만 곱한다.
  3. 곡면 위에서 자유수면까지 연장한 가상 액체기둥의 무게와 같으며 방향은 액체 위치에 따라 정한다.
  4. 액체 점성과 유속의 곱으로만 정한다.
정답과 해설 보기

정답: 3

곡면에 분포한 압력의 수직성분을 적분하면 곡면과 자유수면 사이에 있다고 가정한 액체체적의 무게로 환산된다. 선택지별 판단: ① 수평성분은 수직투영면 수압과 관련된다. ② 도심압 곱셈만으로 곡면 수직성분을 얻지 못한다. ③ 가상 액체무게 원리가 맞다. ④ 정수압은 유속·점성곱으로 정하지 않는다.

근거: 정수 중 곡면에 작용하는 전수압은 수평·수직성분으로 나눌 수 있고 수직성분은 곡면 위 가상 액체체적의 중량과 같다.

44. 작은 각도로 기울어진 부체의 초기 복원안정성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 메타센터가 무게중심보다 아래이면 반드시 안정하다.
  2. 메타센터와 부심이 일치해야만 안정하다.
  3. 메타센터 높이와 무관하게 모든 부체는 중립이다.
  4. 메타센터가 무게중심보다 위에 있어 GM>0이면 작은 기울기에 대해 복원모멘트가 생긴다.
정답과 해설 보기

정답: 4

부체가 미소 회전하면 부심의 작용선이 이동하며 메타센터 M이 무게중심 G 위에 있으면 부력과 중력이 복원쌍을 만든다. 선택지별 판단: ① M이 G 아래이면 전도모멘트가 생긴다. ② 부심 B와 M의 일치는 일반 안정조건이 아니다. ③ GM 부호가 초기안정을 좌우한다. ④ GM>0의 복원조건을 정확히 설명한다.

근거: 부체의 초기 횡안정은 메타센터 높이 GM으로 판정하며 GM>0이면 작은 경사에서 복원모멘트, GM<0이면 전도모멘트가 생긴다.

45. 2차원 비압축성 비회전 흐름의 속도퍼텐셜이 φ=2xy이다. u=∂φ/∂x, v=∂φ/∂y이고 u=∂ψ/∂y, v=-∂ψ/∂x일 때 가능한 유선함수 ψ는?

  1. ψ=y²-x²+C
  2. ψ=x²+y²+C
  3. ψ=2xy+C
  4. ψ=x²-y²+C
정답과 해설 보기

정답: 1

u=2y, v=2x이다. u=∂ψ/∂y를 적분하면 ψ=y²+f(x)이고 v=-∂ψ/∂x=2x이므로 f'(x)=-2x, f=-x²+C이다. 따라서 ψ=y²-x²+C이다. 선택지별 판단: ① 두 속도성분을 모두 만족한다. ② v 부호가 반대다. ③ 미분하면 u=2x이다. ④ u=-2y가 된다.

근거: 2차원 비압축성 흐름에서 유선함수는 u=∂ψ/∂y, v=-∂ψ/∂x를 만족하고 비회전 흐름의 속도퍼텐셜은 u=∂φ/∂x, v=∂φ/∂y를 만족한다.

46. 자유와류에서 접선속도는 vθr=일정하다. 반지름 0.50 m에서 vθ=4.0 m/s이면 반지름 2.0 m에서 vθ는?

  1. 0.50 m/s
  2. 1.00 m/s
  3. 4.00 m/s
  4. 16.0 m/s
정답과 해설 보기

정답: 2

자유와류의 순환상수는 v1r1=4.0×0.50=2.0 m²/s이다. 따라서 v2=2.0/2.0=1.00 m/s이다. 선택지별 판단: ① 반지름비를 한 번 더 적용했다. ② 각운동량형 관계를 정확히 적용했다. ③ 속도가 반지름과 무관하다고 보았다. ④ 속도가 반지름에 비례한다고 잘못 계산했다.

근거: 비회전 자유와류에서는 순환이 일정하여 접선속도와 반지름의 곱 vθr이 일정하고 속도는 반지름에 반비례한다.

47. 2차원 속도장이 u=4y, v=-2x(m/s)로 주어진다. z방향 와도 ζz=∂v/∂x-∂u/∂y는? 단, x와 y는 m이다.

  1. 2 s^-1
  2. -2 s^-1
  3. -6 s^-1
  4. 6 s^-1
정답과 해설 보기

정답: 3

속도성분을 편미분하면 ∂v/∂x=∂(-2x)/∂x=-2 s^-1이고 ∂u/∂y=∂(4y)/∂y=4 s^-1이다. 따라서 ζz=-2-4=-6 s^-1이므로 ③이 정답이다. 선택지별 판단: ① 두 미분값의 부호와 차를 잘못 적용했다. ② ∂v/∂x 하나만 사용했다. ③ 와도 정의에 두 속도구배를 정확히 대입했다. ④ 두 구배의 크기를 더하면서 최종 부호를 반대로 했다.

근거: 2차원 속도장의 z방향 와도는 속도벡터 회전의 z성분으로 ζz=∂v/∂x-∂u/∂y이다.

48. 폭이 일정한 수로에서 깊이 h 방향 속도분포가 u=2V(y/h), 0≤y≤h이고 V는 단면평균속도이다. 운동량보정계수 β=(1/AV²)∫u²dA는?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 폭이 일정한 수로의 깊이 h와 바닥에서 수면까지 선형으로 증가하는 속도분포 u=2V(y/h)를 표시한 단면 도식
48번 문제 도식
  1. 1/2
  2. 2/3
  3. 1
  4. 4/3
정답과 해설 보기

정답: 4

폭 b에 대해 ∫u²dA=b∫₀^h4V²y²/h²dy=(4/3)bV²h이다. A=bh이므로 β=(4/3)bV²h/(bhV²)=4/3이다. 선택지별 판단: ① 평균 과정의 역수를 잘못 사용했다. ② 속도의 일차평균과 혼동했다. ③ 균일분포일 때 값이다. ④ 제곱속도 적분을 정확히 반영했다.

근거: 운동량보정계수는 실제 단면 운동량유량을 평균속도 기준값으로 나눈 β=∫u²dA/(AV²)이며 비균일 분포에서 일반적으로 1보다 크다.

49. 같은 관경의 압력관에서 평균유속이 3.0 m/s이다. 속도보정계수 α=1로 볼 때 에너지선(EGL)과 동수경사선(HGL)의 수직차는 약 얼마인가?

  1. 0.459 m
  2. 0.306 m
  3. 0.917 m
  4. 3.00 m
정답과 해설 보기

정답: 1

EGL은 HGL보다 속도수두 αV²/(2g)만큼 높다. 따라서 3.0²/(2×9.81)=9/19.62=0.459 m이다. 선택지별 판단: ① 속도수두를 정확히 계산했다. ② V/g로 잘못 계산한 값에 가깝다. ③ 분모 2를 누락했다. ④ 속도값을 길이로 그대로 사용했다.

근거: Bernoulli 에너지수두에서 EGL은 z+p/γ+αV²/(2g), HGL은 z+p/γ이므로 두 선의 차는 속도수두이다.

50. 사이펀 관의 정상부 압력이 해당 수온의 증기압보다 낮아지는 상태가 지속될 때 가장 우려되는 현상은?

  1. 점성이 즉시 무한대가 되는 현상
  2. 기포가 발생·붕괴하여 유동단절과 캐비테이션 손상을 일으키는 현상
  3. 관내 물의 밀도가 철의 밀도보다 커지는 현상
  4. 마찰손실이 항상 음수가 되는 현상
정답과 해설 보기

정답: 2

국부 절대압력이 증기압 아래로 내려가면 액체가 기화해 공동이 형성되고 이후 고압영역에서 붕괴하면서 충격·소음·손상을 일으킬 수 있다. 선택지별 판단: ① 점성 무한대와 무관하다. ② 증기압 이하의 캐비테이션 위험을 정확히 설명한다. ③ 물의 물성이 철보다 무거워지는 현상이 아니다. ④ 마찰손실은 에너지 소산으로 음수가 되지 않는다.

근거: 액체의 국부 절대압력이 증기압 이하가 되면 증기공동이 생성되고 압력이 회복되는 곳에서 붕괴해 캐비테이션 손상과 유량저하를 유발할 수 있다.

51. 장거리 압력수로의 펌프 또는 밸브 부근에 설치하는 서지탱크의 주된 기능은?

  1. 관벽의 조도를 의도적으로 증가시키는 것
  2. 유체의 비중을 항상 2로 만드는 것
  3. 유량 급변 때 물을 공급·저장하여 압력파와 수격압 변동을 완화하는 것
  4. 관로의 모든 마찰을 이론적으로 0으로 만드는 것
정답과 해설 보기

정답: 3

서지탱크는 관로와 자유수면 저장공간을 연결해 과도상태에서 물을 받아들이거나 내보내며 긴 관로의 속도변화와 압력진폭을 줄인다. 선택지별 판단: ① 조도 증가가 목적이 아니다. ② 물의 비중을 바꾸지 않는다. ③ 과도유량 완충 기능을 정확히 설명한다. ④ 마찰을 제거하지 않으며 압력변동을 완화할 뿐이다.

근거: 서지탱크는 수력계통의 과도상태에서 물을 일시 저장하거나 공급해 장거리 관로의 압력상승·저하와 수격작용을 완화한다.

52. 관내 물의 유속이 밸브 급폐로 2.5 m/s 감소했다. ρ=1000 kg/m³, 압력파속도 a=1200 m/s일 때 Joukowsky 식 Δp=ρa|ΔV|에 따른 압력상승은?

  1. 0.30 MPa
  2. 1.20 MPa
  3. 2.50 MPa
  4. 3.00 MPa
정답과 해설 보기

정답: 4

Δp=1000×1200×2.5=3.0×10⁶ Pa=3.00 MPa이다. 선택지별 판단: ① 유속변화를 0.25 m/s로 잘못 적용했다. ② 파속과 밀도만 일부 사용했다. ③ 유속값을 MPa로 오인했다. ④ 밀도·파속·유속변화를 모두 곱하고 단위를 정확히 변환했다.

근거: 급격한 유속변화가 있는 탄성 관수로의 이상적 수격압 변화는 Joukowsky 관계 Δp=ρaΔV로 평가한다.

53. 직사각형 수로의 단위폭 유량 q=4.0 m²/s이다. 임계수심 yc=(q²/g)^(1/3)는 약 얼마인가? (g=9.81 m/s²)

  1. 1.18 m
  2. 0.74 m
  3. 1.63 m
  4. 2.35 m
정답과 해설 보기

정답: 1

q²/g=16/9.81=1.63099 m³이고 그 세제곱근은 yc=1.177 m≈1.18 m이다. 선택지별 판단: ① 임계수심식을 정확히 적용했다. ② 제곱근 등 다른 지수를 적용한 값이다. ③ q²/g를 수심으로 그대로 사용했다. ④ q/g의 역관계를 잘못 적용한 값이다.

근거: 직사각형 단면의 비에너지 최소조건 또는 Froude수 1 조건에서 단위폭 유량 q에 대한 임계수심은 yc=(q²/g)^(1/3)이다.

54. 직사각형 수로에서 도수 전 수심 y1=0.60 m, Froude수 Fr1=3.0이다. 공액수심비 y2/y1=0.5[√(1+8Fr1²)-1]일 때 y2는 약 얼마인가?

  1. 1.41 m
  2. 2.26 m
  3. 3.77 m
  4. 4.52 m
정답과 해설 보기

정답: 2

√(1+8×3²)=√73=8.544이므로 y2/y1=(8.544-1)/2=3.772이다. y2=0.60×3.772=2.263 m≈2.26 m이다. 선택지별 판단: ① 제곱항 일부를 누락했다. ② 수심비에 y1을 곱한 정답이다. ③ 수심비 자체를 m로 오인했다. ④ 계수 1/2를 누락했다.

근거: 직사각형 수로 도수의 운동량 보존에서 공액수심 관계는 y2/y1=[√(1+8Fr1²)-1]/2로 주어진다.

55. 완경사 수로에서 정상수심 yn과 임계수심 yc의 관계는 yn>yc이다. 수심 y가 y>yn>yc인 점변류 수면곡선의 분류는?

  1. M3
  2. S1
  3. M1
  4. C2
정답과 해설 보기

정답: 3

완경사(mild)에서는 yn>yc이고 영역 1은 정상수심보다 위인 y>yn이므로 수면곡선은 M1이다. 선택지별 판단: ① M3는 y<yc인 영역 3이다. ② S1은 급경사에서 y>yc>yn인 경우이다. ③ 완경사 영역 1을 정확히 표시한다. ④ 임계경사 분류이며 주어진 완경사와 다르다.

근거: 점변류 수면곡선은 수로경사 유형과 y, yn, yc의 상대위치로 분류하며 완경사에서 y>yn>yc인 상부영역은 M1이다.

56. 도로 횡단 암거의 유량을 검토할 때 입구지배(inlet control)와 출구지배(outlet control)의 구분으로 옳은 것은?

  1. 입구지배는 하류관로 마찰만으로, 출구지배는 입구형상만으로 결정된다.
  2. 두 지배상태는 언제나 같은 수두와 유량을 준다.
  3. 입구지배에서는 관 길이와 하류수위가 어떤 경우에도 유량에 영향을 주지 않는다.
  4. 입구지배는 주로 입구형상·상류수두가, 출구지배는 관내 마찰·길이·경사·하류수위까지 포함한 전체 에너지조건이 중요하다.
정답과 해설 보기

정답: 4

암거는 입구 단면의 수축·잠김이 용량을 제한할 수도 있고 관 전체의 에너지손실과 하류조건이 제한할 수도 있으므로 두 조건을 각각 계산해 지배상태를 판단한다. 선택지별 판단: ① 역할을 뒤바꿨다. ② 조건에 따라 결과가 다르다. ③ 극단적 단정이다. ④ 입구 국부조건과 관로 전체 에너지조건을 정확히 구분한다.

근거: 암거의 입구지배는 입구기하와 상류수두가 중심이고 출구지배는 입·출구손실, 관마찰, 길이·경사와 하류수위를 포함한 에너지식으로 평가한다.

57. 유역의 단위도(unit hydrograph) 이론이 기본적으로 가정하는 성질로 옳은 것은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 지속시간 D의 단위 유효우량 입력과 같은 유역의 직접유출 단위도 응답을 시간축에 나란히 표시한 도식
57번 문제 도식
  1. 유효우량과 직접유출 사이의 선형성 및 유역응답의 시간불변성
  2. 유역면적이 강우 중 매시간 두 배로 증가한다는 가정
  3. 기저유출이 항상 직접유출보다 100배라는 가정
  4. 모든 강우의 지속시간이 서로 달라도 같은 단위도를 그대로 더한다는 가정
정답과 해설 보기

정답: 1

단위도는 정해진 지속시간의 단위 유효우량에 대한 직접유출 응답이며 비례·중첩 가능한 선형성과 같은 유역이 같은 방식으로 반응한다는 시간불변성을 사용한다. 선택지별 판단: ① 핵심 가정이 맞다. ② 유역면적은 변하지 않는다. ③ 기저유출 크기를 고정하지 않는다. ④ 지속시간이 다르면 변환 없이 같은 단위도를 쓸 수 없다.

근거: 단위도 이론은 일정 지속시간의 공간적으로 균일한 단위 유효우량에 대한 직접유출수문곡선이며 비례성·중첩성과 시간불변성을 전제로 한다.

58. 지속시간 D인 단위도로 만든 S곡선 두 개를 시간차 D'만큼 어긋나게 한 뒤 빼고 적절히 축척하는 주된 목적은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 지속시간 D 단위도에서 만든 S곡선과 시간차 D프라임만큼 이동한 곡선 및 두 곡선의 미지 차분응답을 표시한 도식
58번 문제 도식
  1. 유역의 지질연대를 구하는 것
  2. 지속시간 D와 다른 D'의 단위도를 유도하는 것
  3. 하천의 Manning 조도만 역산하는 것
  4. 증발량을 직접 0으로 만드는 것
정답과 해설 보기

정답: 2

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 풀이도로, S곡선과 D프라임 시간 이동곡선의 차분을 D 나누기 D프라임으로 축척해 D프라임 지속시간 단위도를 얻는 관계를 표시한 도식
58번 정답 도식

S곡선은 연속된 D시간 단위유효우량들의 중첩응답이며 이를 D'만큼 이동한 곡선과 빼면 D'시간 블록유효우량의 응답이 남는다. 유효우량 깊이에 맞게 축척하면 D' 단위도가 된다. 선택지별 판단: ① 지질연대와 무관하다. ② 지속시간 변환 목적이 맞다. ③ 조도 역산법이 아니다. ④ 증발을 제거하는 물리처리가 아니다.

근거: S곡선법은 D시간 단위도를 연속 중첩한 누가곡선을 시간 D'만큼 이동·차감하고 유효우량량을 환산해 D'시간 단위도를 유도한다.

59. Muskingum 하도추적에서 저류량 S=K[xI+(1-x)O]의 매개변수 K와 x에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. K는 무차원이고 x는 시간단위이다.
  2. K와 x는 모두 강우강도의 단위이다.
  3. K는 하도 저류의 대표 이동시간 차원을 가지며 x는 유입·유출 가중을 정하는 보통 0~0.5 범위의 무차원 계수이다.
  4. x는 반드시 2보다 크고 K는 항상 0이다.
정답과 해설 보기

정답: 3

Muskingum 모형은 쐐기·프리즘 저류를 유입량과 유출량의 가중합으로 표현하며 K가 시간척도, x가 상대가중을 나타낸다. 선택지별 판단: ① 단위를 서로 뒤바꿨다. ② 유량을 곱해 체적이 되려면 K는 시간이어야 한다. ③ 매개변수 의미와 일반범위가 맞다. ④ x와 K에 대한 비물리적 고정조건이다.

근거: Muskingum 저류식 S=K[xI+(1-x)O]에서 K는 하도 저류·이동의 시간상수이고 x는 유입과 유출의 상대가중을 나타내는 무차원 계수이다.

60. 1시간별 강우강도가 차례로 10, 30, 20 mm/h이고 직접유출 유효우량 총깊이가 25 mm이다. 일정한 Φ-index가 10~20 mm/h 사이일 때 Φ-index는?

  1. 8.0 mm/h
  2. 10.0 mm/h
  3. 15.0 mm/h
  4. 12.5 mm/h
정답과 해설 보기

정답: 4

Φ가 10~20 사이이면 첫 시간 강우 10은 초과하지 않고, 유효우량은 (30-Φ)+(20-Φ)=50-2Φ이다. 50-2Φ=25에서 Φ=12.5 mm/h이다. 선택지별 판단: ① 가정범위 밖이며 유효우량이 달라진다. ② 유효우량 30 mm가 된다. ③ 유효우량 20 mm이다. ④ 총 25 mm를 정확히 만족한다.

근거: Φ-index는 강우강도에서 일정 손실률을 뺀 초과강우의 시간적분이 관측 직접유출의 유효우량 깊이와 같도록 정한다.

토목기사 필기 모의고사 · 철근콘크리트 및 강구조

61. 철근콘크리트 휨강도 해석에서 깊이 a인 등가 직사각형 콘크리트 압축응력블록을 사용할 때 그 압축합력의 작용위치는 압축연단에서 어디인가?

  1. a/2
  2. a/3
  3. 2a/3
  4. a
정답과 해설 보기

정답: 1

깊이 a에 걸쳐 일정한 등가압력이 작용하는 직사각형 응력블록의 도심은 압축연단에서 a/2이므로 콘크리트 압축합력도 그 위치에 작용한다. 선택지별 판단: ① 직사각형 도심 위치이다. ② 삼각형 응력분포 도심과 혼동했다. ③ 반대편 기준 삼각형 도심과 혼동했다. ④ 응력블록 끝단을 합력점으로 잘못 보았다.

근거: 등가 직사각형 압축응력블록의 콘크리트 합력은 응력강도와 면적의 곱이고 그 작용선은 직사각형 블록의 도심인 압축연단에서 a/2이다.

62. 폭 b=300 mm인 단철근 직사각형 보에서 인장철근 As=2000 mm², fy=400 MPa, fck=24 MPa이다. 0.85fckba=Asfy로 구한 등가 압축블록 깊이 a는 약 얼마인가?

  1. 98.0 mm
  2. 130.7 mm
  3. 156.9 mm
  4. 261.4 mm
정답과 해설 보기

정답: 2

인장력은 Asfy=2000×400=800000 N이고 압축력 계수는 0.85×24×300=6120 N/mm이다. 따라서 a=800000/6120=130.72 mm이다. 선택지별 판단: ① 0.85 계수 등을 중복 적용했다. ② 힘의 평형을 정확히 풀었다. ③ 0.85를 반대로 적용한 값에 가깝다. ④ 분모 폭을 절반으로 잘못 사용했다.

근거: 단철근 직사각형 단면의 공칭휨강도에서 철근이 항복하면 인장력 Asfy와 등가 콘크리트 압축력 0.85fckba의 평형으로 a를 구한다.

63. 직사각형 보에 압축철근을 배치하는 주요 구조적 이유로 가장 적절한 것은?

  1. 콘크리트 압축연단의 변형률을 항상 0으로 만들기 위해서
  2. 인장철근과 콘크리트 사이 부착을 완전히 제거하기 위해서
  3. 단면깊이 제약에서 휨강도·연성을 보완하고 장기처짐을 줄이는 데 기여하기 위해서
  4. 전단철근을 모두 생략하기 위해서
정답과 해설 보기

정답: 3

압축철근은 단면크기가 제한될 때 추가 압축력을 부담해 휨강도를 높이고, 장기하중에서 압축측 철근이 크리프에 따른 곡률증가를 억제하며 연성상세에도 도움을 준다. 선택지별 판단: ① 압축변형률은 존재한다. ② 부착이 있어야 합성작용한다. ③ 강도·연성·장기변형 보완 설명이 맞다. ④ 압축철근은 전단보강을 대신하지 않는다.

근거: 복철근 보의 압축철근은 추가 압축력을 부담해 제한된 단면의 휨저항을 보완하고 크리프·수축에 따른 장기곡률과 처짐을 줄이는 데 기여한다.

64. 정모멘트를 받는 T형 철근콘크리트 보의 등가 압축블록 깊이 a가 플랜지 두께 hf를 넘는 경우의 압축력 산정으로 옳은 것은?

  1. 플랜지와 복부 콘크리트를 모두 무시하고 철근력만 사용한다.
  2. 전체 압축영역을 복부폭 bw 하나의 직사각형으로만 계산한다.
  3. 플랜지 폭 전체가 깊이 a까지 있다고 가정한다.
  4. 복부폭 bw의 깊이 a 블록과 플랜지 돌출부 (bf-bw)의 두께 hf 블록으로 나누어 압축력을 합산한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

중립축이 플랜지 아래로 내려가 a>hf이면 플랜지 돌출부는 hf까지만 존재하고 그 아래는 복부폭만 존재하므로 두 직사각형 블록으로 분해한다. 선택지별 판단: ① 콘크리트 압축력을 누락한다. ② 플랜지 돌출부를 무시한다. ③ 플랜지를 실제보다 깊게 가정한다. ④ 실제 T형 압축영역의 기하를 정확히 반영한다.

근거: T형 보에서 a>hf이면 등가 압축영역은 복부폭의 전체 깊이 a와 복부 밖 플랜지 돌출폭의 깊이 hf로 분리해 합력과 모멘트를 산정한다.

65. 이형 인장철근의 정착길이에 영향을 주는 일반적 경향으로 옳은 것은?

  1. 철근지름과 항복강도가 커질수록 필요한 정착길이는 증가하는 경향이 있고 피복·구속과 콘크리트 강도가 충분할수록 감소할 수 있다.
  2. 철근지름이 커질수록 정착길이는 항상 0이 된다.
  3. 콘크리트 강도와 횡구속은 부착에 아무 영향이 없다.
  4. 인장철근과 압축철근의 정착조건은 모든 경우 완전히 동일하다.
정답과 해설 보기

정답: 1

정착은 철근 인장력을 부착으로 콘크리트에 전달하는 과정이므로 큰 철근력과 지름은 더 긴 전달길이를 요구하고, 충분한 콘크리트 강도·피복·횡구속은 쪼갬파괴를 억제한다. 선택지별 판단: ① 일반 경향이 맞다. ② 큰 지름이 정착을 없애지 않는다. ③ 부착파괴에 직접 영향한다. ④ 응력상태와 상세에 따라 조건이 다르다.

근거: 철근 정착길이는 철근응력과 지름이 만드는 전달력, 콘크리트 강도, 피복, 철근간격 및 횡방향 구속에 따른 부착·쪼갬 저항을 반영한다.

66. 한 단면 부근에서 인장철근 겹침이음을 모두 집중시키지 않고 서로 엇갈리게 배치하는 주된 이유는?

  1. 철근과 콘크리트의 부착을 완전히 없애기 위해서
  2. 이음구간의 철근혼잡과 국부적인 부착·균열 취약 집중을 줄이고 힘 전달을 분산하기 위해서
  3. 보의 자중을 철근량과 무관하게 절반으로 만들기 위해서
  4. 콘크리트 양생을 생략하기 위해서
정답과 해설 보기

정답: 2

같은 위치에 많은 겹침이음이 몰리면 철근간격·타설성이 나빠지고 부착응력과 균열이 한 구간에 집중될 수 있어 이음 위치를 분산한다. 선택지별 판단: ① 이음은 부착을 이용한다. ② 혼잡과 국부 취약을 줄이는 설명이 맞다. ③ 자중 절반과 무관하다. ④ 이음배치가 콘크리트 양생요건을 없애지 않는다.

근거: 겹침이음의 엇갈림 배치는 동일 단면에 이음률과 부착요구가 집중되는 것을 피하고 콘크리트 타설성, 철근간격과 균열분산을 개선한다.

67. 철근콘크리트 부재의 시공이음면을 따라 전단력이 전달될 때 전단마찰 설계의 핵심 저항기구는?

  1. 이음면 도장색의 마찰계수만
  2. 콘크리트의 체적팽창을 구속 없이 증가시키는 힘
  3. 이음면을 가로지르는 철근의 인장으로 생기는 조임력과 거친 면의 마찰·맞물림
  4. 전단면과 평행한 무부착 철근의 자중만
정답과 해설 보기

정답: 3

이음면이 미끄러지며 벌어지려 할 때 면을 가로지르는 철근이 인장되어 압축 조임력을 만들고, 이 힘에 마찰계수와 골재맞물림이 결합해 전단을 전달한다. 선택지별 판단: ① 도장색은 저항기구가 아니다. ② 무구속 팽창을 이용하지 않는다. ③ 횡단철근 조임과 면 마찰을 정확히 설명한다. ④ 면과 평행한 철근 자중은 조임력을 만들지 못한다.

근거: 전단마찰 모델은 균열 또는 시공이음면을 가로지르는 철근이 미끄럼에 따른 벌어짐을 구속해 조임력을 만들고 계면 마찰로 전단을 전달한다고 본다.

68. 기둥이 직접 지지하는 무량판의 뚫림전단 검토에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 판 전체 둘레의 최외곽 경계만 전단면으로 본다.
  2. 기둥 중심 한 점에서만 전단응력을 계산한다.
  3. 일방향 보전단과 완전히 같은 폭 b만 사용한다.
  4. 기둥 또는 하중면 주위의 규정된 거리에서 폐합된 위험둘레 b0를 정하고 그 둘레를 통한 2방향 전단응력을 검토한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

집중반력 주위에서는 판이 둘레를 따라 원뿔·절두체 형태로 뚫릴 수 있으므로 기둥면 주변의 규정 위치에서 폐합 위험둘레를 설정해 검토한다. 선택지별 판단: ① 판 외곽은 국부 뚫림면이 아니다. ② 한 점응력만으로 둘레파괴를 나타내지 못한다. ③ 일방향 전단과 기하가 다르다. ④ b0 위험둘레의 2방향 전단검토를 정확히 설명한다.

근거: 무량판 뚫림전단은 집중하중 또는 기둥반력 주위의 규정된 폐합 위험둘레 b0에서 공칭 2방향 전단응력과 저항을 비교한다.

69. 프리스트레스트 콘크리트의 프리스트레스 손실을 즉시손실과 시간의존손실로 구분한 것으로 옳은 것은?

  1. 탄성수축·정착장치 활동·마찰은 주로 즉시손실, 콘크리트 크리프·수축과 강재 릴랙세이션은 시간의존손실이다.
  2. 모든 손실은 긴장 즉시 한 번에만 생기고 이후에는 없다.
  3. 콘크리트 수축은 즉시손실이고 정착장치 활동은 수십 년 뒤에만 생긴다.
  4. 강재 릴랙세이션은 프리스트레스를 항상 증가시킨다.
정답과 해설 보기

정답: 1

긴장·정착·전달 과정에서 탄성수축, 마찰, 정착슬립이 빠르게 나타나고 재료의 수축·크리프·릴랙세이션은 시간이 지나며 누적된다. 선택지별 판단: ① 대표 손실의 시간구분이 맞다. ② 장기손실을 무시한다. ③ 두 현상의 시간특성을 뒤바꿨다. ④ 릴랙세이션은 일정 변형에서 응력감소를 일으킨다.

근거: 프리스트레스 손실은 긴장·정착·전달 중 발생하는 탄성수축·마찰·정착슬립과 시간에 따른 콘크리트 수축·크리프 및 긴장재 릴랙세이션으로 구분한다.

70. 프리스트레스 압축력 P의 압력선 위치를 단면도심 기준 편심 e로 나타낼 때, 해당 단면의 외력모멘트 M과 부호가 같은 방향의 모멘트 평형을 단순화해 e=M/P로 표현하는 의미는?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 프리스트레스 단면도심 G와 압축력 P의 압력선 사이 편심 e 및 같은 방향 외력모멘트 M을 표시한 단면 도식
70번 문제 도식
  1. 압력선은 하중과 무관하게 항상 단면도심을 지난다.
  2. 압축합력 P의 편심모멘트 Pe가 해당 단면 외력모멘트 M과 등가가 되도록 압력선 위치를 나타낸다.
  3. 편심은 모멘트와 압축력의 곱이다.
  4. 압력선은 콘크리트 응력이 0인 모든 점의 궤적이다.
정답과 해설 보기

정답: 2

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 풀이도로, 압축력 P의 편심모멘트 Pe와 외력모멘트 M의 등가관계 및 e=M/P를 표시한 도식
70번 정답 도식

압력선은 단면 내 합성 압축력의 작용선이며 도심에 대한 그 합력의 모멘트는 Pe이다. 이를 외력모멘트와 평형시키면 e=M/P가 된다. 선택지별 판단: ① 외력모멘트가 있으면 압력선이 이동한다. ② 편심합력의 등가모멘트를 정확히 설명한다. ③ 차원상 e는 M/P이다. ④ 영응력점의 궤적과 압력선은 같은 정의가 아니다.

근거: 단면의 압력선은 합성 압축력 P의 작용선이며 단면도심에 대한 편심 e는 등가모멘트 관계 Pe=M으로 표현된다.

71. 휨을 받는 강재 단면을 조밀·비조밀·세장 요소로 구분하는 주된 목적은?

  1. 강재의 밀도를 세 종류로 바꾸기 위해서
  2. 볼트의 색상을 결정하기 위해서
  3. 판요소 폭두께비에 따른 국부좌굴이 항복·소성모멘트 발현 전에 강도를 제한하는지를 반영하기 위해서
  4. 부재의 자중을 계산하지 않기 위해서
정답과 해설 보기

정답: 3

압축 판요소가 얇으면 국부좌굴이 조기에 발생해 단면 전체가 소성응력분포에 도달하지 못하므로 폭두께비와 경계조건에 따라 강도·회전능력을 구분한다. 선택지별 판단: ① 재료밀도 분류가 아니다. ② 색상과 무관하다. ③ 국부좌굴과 소성강도 발현의 관계를 정확히 설명한다. ④ 자중 산정은 별도로 필요하다.

근거: 강재 단면의 조밀성 분류는 압축 판요소의 폭두께비와 지지조건에 따른 국부좌굴 한계를 반영해 항복 및 소성모멘트 발현 가능성을 평가한다.

72. I형 강재보의 횡비틀림좌굴 강도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 압축플랜지 비지지길이가 길수록 좌굴강도는 항상 증가한다.
  2. 모멘트 구배와 무관하게 모든 보의 좌굴강도는 같다.
  3. 횡지지는 인장플랜지 재료강도만 낮추기 위해 설치한다.
  4. 압축플랜지 비지지길이가 짧고 적절한 횡지지가 있으며 유리한 모멘트구배이면 횡비틀림좌굴 저항이 커질 수 있다.
정답과 해설 보기

정답: 4

횡비틀림좌굴은 압축플랜지의 횡변위와 단면 비틀림이 결합된 불안정이므로 비지지길이, 단면 비틀림강성, 하중위치와 모멘트구배의 영향을 받는다. 선택지별 판단: ① 길수록 일반적으로 불리하다. ② 구배 보정이 존재한다. ③ 횡지지는 좌굴변위를 구속한다. ④ 주요 영향요인과 개선방향을 정확히 설명한다.

근거: I형 보의 횡비틀림좌굴 강도는 압축플랜지 비지지길이, 단면의 휨·비틀림 성질, 모멘트 분포와 하중작용 위치에 좌우된다.

73. 깊고 얇은 강재 판거더 복부에 중간 수직보강재를 설치하는 주된 구조적 목적은?

  1. 복부 패널의 전단좌굴 길이를 구획하고 후좌굴 인장장 작용에 필요한 경계를 제공해 전단저항을 확보하기 위해서
  2. 플랜지의 항복강도를 0으로 만들기 위해서
  3. 강재의 탄성계수를 두 배로 바꾸기 위해서
  4. 복부의 모든 전단응력을 물리적으로 제거하기 위해서
정답과 해설 보기

정답: 1

얇은 복부는 전단압축 주응력으로 좌굴하기 쉬우므로 수직보강재가 패널 경계를 형성해 좌굴영역을 제한하고 좌굴 후 인장장 작용의 정착을 돕는다. 선택지별 판단: ① 전단좌굴 제어 기능이 맞다. ② 플랜지 강도를 없애지 않는다. ③ 재료 E는 변하지 않는다. ④ 전단응력을 제거하는 것이 아니라 안정적 전달경로를 만든다.

근거: 판거더의 중간 수직보강재는 세장 복부를 전단패널로 구획해 탄성 전단좌굴을 억제하고 필요할 때 좌굴 후 인장장 작용의 경계를 제공한다.

74. 두께 t=10 mm, 폭 b=300 mm인 인장판에 구멍지름 dh=22 mm인 볼트구멍 2개가 엇갈려 있다. 한 스태거 간격 s=60 mm, 게이지 g=50 mm일 때 An=[b-Σdh+Σs²/(4g)]t는?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 폭 300밀리미터·두께 10밀리미터 인장판의 지름 22밀리미터 볼트구멍 두 개와 스태거 60밀리미터·게이지 50밀리미터를 표시한 도식
74번 문제 도식
  1. 2560 mm²
  2. 2740 mm²
  3. 2920 mm²
  4. 3180 mm²
정답과 해설 보기

정답: 2

순폭은 300-2×22+60²/(4×50)=300-44+18=274 mm이다. 따라서 An=274×10=2740 mm²이다. 선택지별 판단: ① 스태거 보정 18 mm를 누락했다. ② 구멍공제와 스태거 가산을 정확히 반영했다. ③ 구멍 하나만 공제한 값에 가깝다. ④ 구멍을 공제하지 않고 스태거만 더한 값이다.

근거: 엇갈린 볼트구멍을 지나는 인장파단 경로의 순단면은 구멍지름을 공제하고 각 스태거에 대해 s²/(4g)를 가산해 계산한다.

75. 볼트접합 인장재에서 블록전단 파괴면의 일반적 구성으로 옳은 것은?

  1. 접합부와 무관한 부재 중앙의 순수 휨면 하나
  2. 볼트머리의 원형 압축면만
  3. 하중방향을 따르는 전단면들과 그 끝을 가로지르는 인장면이 결합된 블록형 파괴경로
  4. 강재 표면의 도장막만 벗겨지는 경로
정답과 해설 보기

정답: 3

블록전단은 볼트군 주위에서 하중방향에 평행한 두 전단파괴면과 끝단의 횡방향 인장파괴면이 한 덩어리를 떼어내듯 결합하는 한계상태이다. 선택지별 판단: ① 부재 중앙 휨파괴가 아니다. ② 볼트머리 접촉압만의 파괴가 아니다. ③ 전단면과 인장면의 복합경로가 맞다. ④ 도장손상은 구조적 블록전단이 아니다.

근거: 블록전단은 접합부 주위의 총·순 전단면과 순 인장면이 결합해 강재 블록이 분리되는 파괴모드이며 각 경로의 항복·파단저항을 조합해 평가한다.

76. 용접군 도심에서 편심된 면내하중 P를 받는 선형 탄성 용접군의 응력 산정 원리로 옳은 것은?

  1. 편심모멘트는 무시하고 항상 모든 위치 응력을 0으로 둔다.
  2. 직접전단은 가장 먼 용접점 하나에만 집중시킨다.
  3. 비틀림전단은 용접군 도심에서 거리가 멀수록 감소한다고 본다.
  4. 직접전단 P/총유효목면적과 편심모멘트 M=Pe에 의한 거리 비례 비틀림전단을 벡터합성한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

편심하중은 용접군 전체에 분배되는 직접전단과 도심주위 비틀림모멘트를 동시에 만든다. 탄성법에서는 비틀림전단이 도심거리 r에 비례하고 용접군 극2차성질에 반비례한다. 선택지별 판단: ① 모멘트를 누락한다. ② 직접전단은 전체 유효목에 분포한다. ③ r에 비례한다. ④ 두 전단성분의 벡터합이 정확한 원리이다.

근거: 탄성 용접군 해석은 편심하중을 도심의 직접전단 P와 모멘트 Pe로 축약하고 직접전단과 r/J에 비례하는 비틀림전단을 각 점에서 벡터합한다.

77. 강구조 미끄럼한계상태 접합(slip-critical connection)의 기본 저항기구로 옳은 것은?

  1. 고장력볼트의 도입축력으로 접촉면을 조이고 그 마찰저항으로 사용상 하중에서 미끄럼을 제한한다.
  2. 볼트를 느슨하게 두어 구멍 안에서 자유롭게 이동시킨다.
  3. 접촉면 마찰은 무시하고 볼트 자중만 사용한다.
  4. 볼트구멍을 부재 폭보다 크게 만들어 지압을 없앤다.
정답과 해설 보기

정답: 1

미끄럼한계상태 접합은 볼트의 규정된 조임력으로 판재 접촉면에 압축력을 만들고 접촉면 상태에 따른 마찰계수와 볼트 수로 미끄럼저항을 확보한다. 선택지별 판단: ① 기본 메커니즘이 맞다. ② 느슨한 볼트는 초기 미끄럼을 허용한다. ③ 자중은 설계저항이 아니다. ④ 과대한 구멍은 오히려 미끄럼·변형 우려를 키운다.

근거: 미끄럼한계상태 볼트접합은 고장력볼트의 프리텐션이 만드는 접촉면 압축력과 표면상태의 마찰계수로 설계미끄럼강도를 확보한다.

78. 강-콘크리트 합성보에서 스터드 전단연결재의 주된 역할은?

  1. 콘크리트 슬래브와 강재보 사이의 온도를 항상 같게 만드는 것
  2. 접합면의 종방향 전단을 전달하고 들뜸을 억제해 두 재료가 합성단면으로 함께 휨저항하도록 하는 것
  3. 강재보의 탄성계수를 콘크리트와 동일하게 바꾸는 것
  4. 슬래브의 모든 균열을 무조건 제거하는 것
정답과 해설 보기

정답: 2

휨을 받으면 강재보와 슬래브 접합면에 상대미끄럼을 유발하는 종방향 전단이 생기므로 연결재가 이를 전달하고 두 재료의 변형호환을 확보한다. 선택지별 판단: ① 온도제어 장치가 아니다. ② 합성작용의 핵심을 정확히 설명한다. ③ 재료 탄성계수 자체는 변하지 않는다. ④ 균열을 전부 제거하지 못한다.

근거: 합성보 전단연결재는 강재보와 콘크리트 슬래브 사이의 종방향 계면전단을 전달하고 분리를 억제해 변형호환과 합성휨저항을 확보한다.

79. 소성해석에서 구조물이 붕괴기구(collapse mechanism)에 도달했다는 의미로 옳은 것은?

  1. 첫 번째 단면이 탄성비례한계에 도달한 순간이다.
  2. 모든 부재의 응력이 0이 된 상태이다.
  3. 충분한 수의 소성힌지가 형성되어 구조가 추가 하중증가 없이 큰 변위를 낼 수 있는 기구로 변한 상태이다.
  4. 한 볼트의 도장이 벗겨진 상태이다.
정답과 해설 보기

정답: 3

소성힌지 하나가 생겨도 잉여구속이 남으면 하중은 더 증가할 수 있지만 필요한 개수와 위치의 힌지가 형성되면 구조의 안정구속이 사라져 기구운동이 가능해진다. 선택지별 판단: ① 첫 항복만으로 붕괴가 아닐 수 있다. ② 응력이 0인 상태가 아니다. ③ 기구형성 정의가 맞다. ④ 도장손상은 구조 붕괴기구와 무관하다.

근거: 강소성 해석에서 붕괴하중은 충분한 소성힌지가 형성되어 구조가 기구로 변하고 소성모멘트를 유지한 채 큰 변위가 가능한 상태에 대응한다.

80. 반복하중을 받는 강구조 용접상세의 피로검토에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 최대응력이 항복강도보다 작으면 반복횟수와 상세형상은 항상 무시한다.
  2. 평균응력만 알면 응력범위는 계산할 필요가 없다.
  3. 용접토우의 형상과 결함은 피로강도에 영향을 주지 않는다.
  4. 응력범위, 반복횟수와 상세범주를 이용해 피로저항을 검토하며 응력집중이 큰 상세일수록 불리하다.
정답과 해설 보기

정답: 4

피로균열은 항복 이하의 반복응력에서도 용접토우·단면변화 같은 응력집중부에서 누적될 수 있어 상세별 S-N 관계와 반복응력범위를 사용한다. 선택지별 판단: ① 항복 이하도 피로파괴가 가능하다. ② 응력범위가 핵심 변수이다. ③ 상세형상은 피로범주를 좌우한다. ④ 응력범위·횟수·상세범주의 올바른 검토이다.

근거: 강구조 피로설계는 반복응력범위와 예상 반복횟수를 용접·볼트·단면 상세범주별 피로저항곡선과 비교하고 응력집중을 상세분류에 반영한다.

토목기사 필기 모의고사 · 토질 및 기초

81. 모래치환법으로 파낸 습윤토 질량이 2.70 kg, 구멍 체적이 0.00150 m³이고 함수비가 12.5%였다. 현장 건조밀도는?

  1. 1,600 kg/m³
  2. 1,575 kg/m³
  3. 1,800 kg/m³
  4. 2,025 kg/m³
정답과 해설 보기

정답: 1

습윤밀도는 2.70/0.00150=1,800 kg/m³이다. 함수비 w=0.125이므로 건조밀도는 ρd=ρt/(1+w)=1800/1.125=1,600 kg/m³이며 ①이 정답이다. ②는 습윤밀도에서 함수비 비율을 직접 공제한 1800×(1-0.125)=1575 kg/m³이고, ③은 습윤밀도 자체이며, ④는 습윤밀도에 1+w를 곱해 반대로 보정한 값이다. 다짐도 비교에는 수분을 제외한 건조밀도를 사용한다.

근거: 현장 건조밀도는 구멍 체적으로 구한 습윤밀도를 1+함수비로 나누며 함수비는 건조토 질량 기준의 소수로 사용한다.

82. 토립자 비중 Gs=2.70인 흙을 함수비 15%에서 완전포화 공기간극률 0으로 다진다고 가정한다. γd=Gsγw/(1+wGs), γw=9.81 kN/m³일 때 영공기간극 건조단위중량은?

  1. 17.20 kN/m³
  2. 18.85 kN/m³
  3. 22.52 kN/m³
  4. 26.49 kN/m³
정답과 해설 보기

정답: 2

함수비는 w=0.15이고 분자는 Gsγw=2.70×9.81=26.487 kN/m³이다. 분모는 1+0.15×2.70=1.405이므로 γd=26.487/1.405=18.85 kN/m³로 ②가 정답이다. ①은 분모를 잘못 산정했고, ③은 함수비 효과를 일부만 반영했으며, ④는 분모를 생략한 토립자 자체 단위중량이다. 영공기간극선은 해당 함수비에서 포화도가 100%일 때의 이론 상한이다.

근거: 영공기간극 건조단위중량은 포화도 100% 조건에서 토립자 비중과 함수비로 정해지는 이론적 최대 건조단위중량이다.

83. 액성한계 LL=60%, 소성한계 PL=30%, 자연함수비 w=45%인 세립토의 연경도지수 Ic=(LL-w)/(LL-PL)는?

  1. 0.25
  2. 0.33
  3. 0.50
  4. 1.50
정답과 해설 보기

정답: 3

소성지수는 LL-PL=60-30=30%이고 액성한계와 자연함수비의 차는 60-45=15%이다. 따라서 Ic=15/30=0.50이므로 ③이 정답이다. ①은 분자를 절반으로 줄였고, ②는 자연함수비를 분모로 사용한 값에 가깝고, ④는 자연함수비를 소성지수로 나눈 액성지수와도 다른 과대값이다. Ic와 액성지수 LI는 같은 조건에서 Ic+LI=1이 된다.

근거: 연경도지수는 액성한계에서 자연함수비를 뺀 값을 소성지수로 나누어 자연상태 함수비의 소성범위 내 상대 위치를 나타낸다.

84. 포화토에서 Darcy 유속과 실제 평균침투속도를 구분한 설명으로 옳은 것은?

  1. Darcy 유속은 항상 토립자 내부 면적만을 기준으로 한다.
  2. 평균침투속도는 Darcy 유속보다 언제나 작다.
  3. 두 속도는 간극률과 관계없이 항상 같다.
  4. Darcy 유속은 전체 단면적 기준 유량이고 평균침투속도는 물이 흐르는 간극면적 기준이므로 v_s=v_D/n으로 더 크다.
정답과 해설 보기

정답: 4

Darcy 유속은 총 유량을 흙 시료의 전체 단면적으로 나눈 겉보기 속도이다. 실제 물은 간극 부분으로만 흐르므로 간극률 n으로 나눈 평균침투속도 v_s=v_D/n이 더 커져 ④가 정답이다. ①은 토립자 내부를 흐름면적으로 잘못 보았고, ②는 크기관계를 반대로 제시했으며, ③은 n=1인 특수한 경우를 일반화했다. 두 속도는 같은 유량을 서로 다른 유효면적으로 나눈 값이다.

근거: Darcy 유속은 전체 단면적 기준의 겉보기 속도이고 평균침투속도는 간극 단면적 기준이므로 간극률로 보정한다.

85. 하류 총수두를 0 m로 둔 흐름망에서 상류 총수두는 6.0 m, 등수두강하 수는 12이다. 상류로부터 5회 수두강하한 저면점의 위치수두가 0일 때 간극수압은? (γw=9.81 kN/m³)

  1. 34.3 kPa
  2. 24.5 kPa
  3. 29.4 kPa
  4. 49.1 kPa
정답과 해설 보기

정답: 1

한 번의 수두강하는 6.0/12=0.50 m이다. 상류수두 6.0 m에서 5회 강하하면 해당점 전수두는 6.0-5×0.50=3.50 m이다. 위치수두가 0이고 속도수두를 무시하면 압력수두도 3.50 m이므로 u=9.81×3.50=34.3 kPa, ①이 정답이다. ②는 2.5 m만 사용했고, ③은 수두강하량 3.0 m를 압력수두로 오인했으며, ④는 잔여강하 수를 잘못 셌다.

근거: 흐름망의 각 등수두강하 사이 수두차는 총수두차/Nd이며 점의 압력수두는 전수두에서 위치수두를 뺀 값이다.

86. 두께 20 mm 압밀시료가 양면배수이고 t50=300초로 측정되었다. U=50%에서 Tv=0.197일 때 cv=TvHdr²/t50은?

  1. 3.28×10^-8 m²/s
  2. 6.57×10^-8 m²/s
  3. 1.31×10^-7 m²/s
  4. 6.57×10^-7 m²/s
정답과 해설 보기

정답: 2

양면배수 최대배수거리는 시료두께의 절반인 Hdr=10 mm=0.010 m이다. 따라서 cv=0.197×0.010²/300=0.197×10^-4/300=6.57×10^-8 m²/s로 ②가 정답이다. ①은 시간 또는 Tv를 절반 반영했고, ③은 배수거리를 약 √2배로 보았으며, ④는 mm-m 변환에서 한 자릿수 오류를 냈다. 압밀계수에는 배수거리의 제곱이 들어가므로 단위변환을 먼저 해야 한다.

근거: 압밀계수는 cv=TvHdr²/t이며 양면배수 시 최대배수거리는 시료 두께의 절반이다.

87. 오이도미터 e-logσ' 곡선에서 Casagrande 방법으로 선행압밀압력을 찾는 절차의 핵심으로 옳은 것은?

  1. 곡선의 모든 점을 산술평균해 함수비로 바꾼다.
  2. 최대곡률점을 무시하고 재압축선만 수평 연장한다.
  3. 최대곡률점의 수평선과 접선 사이 이등분선 및 처녀압축선 연장선의 교점에 해당하는 응력을 찾는다.
  4. 시료 두께가 0이 되는 응력을 선행압밀압력으로 정한다.
정답과 해설 보기

정답: 3

Casagrande 도해법은 e-logσ' 곡선의 최대곡률점을 정하고 그 점의 수평선과 접선 사이 각을 이등분한다. 이 이등분선과 처녀압축 직선부의 연장선이 만나는 응력을 선행압밀압력으로 읽으므로 ③이 정답이다. ①은 함수비 평균과 무관하고, ②는 핵심 최대곡률점과 이등분선을 누락하며, ④는 시료 두께가 0이 되는 비현실적 조건이다. 도해 판정에는 자료점과 축척의 품질이 영향을 준다.

근거: Casagrande 방법은 e-logσ' 곡선의 최대곡률점에서 작성한 기하선과 처녀압축선 연장선의 교점으로 선행압밀압력을 추정한다.

88. 일차압밀이 끝난 뒤에도 점토층에서 발생하는 이차압축에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 간극수압 소산이 시작되기 전에만 순간적으로 생긴다.
  2. 유효응력은 0으로 유지되고 토립자 배열도 전혀 변하지 않는다.
  3. 시간의 로그와 무관하게 침하가 항상 선형 폭증한다.
  4. 과잉간극수압이 대부분 소산된 뒤에도 흙 골격의 점성적 재배열로 침하가 계속되며 Cα와 log(t2/t1)로 표현할 수 있다.
정답과 해설 보기

정답: 4

이차압축은 일차압밀 이후 과잉간극수압 변화가 작아진 상태에서도 점토입자 구조가 시간 의존적으로 재배열되면서 이어지는 침하이다. 보통 간극비-로그시간 기울기 Cα로 평가하므로 ④가 정답이다. ①은 발생시기를 반대로 설명하고, ②는 골격 변형을 부정하며, ③은 로그시간 거동을 무시한 과장이다. 유기질토나 고소성 점토에서는 장기 이차압축 비중이 커질 수 있다.

근거: 이차압축은 일차압밀 후 흙 골격의 시간의존 재배열로 생기며 이차압축지수와 시간비의 상용로그로 침하를 평가한다.

89. 삼축축대칭 유효응력 상태가 σ1'=250 kPa, σ3'=100 kPa이다. p'=(σ1'+2σ3')/3, q=σ1'-σ3'로 정의할 때 (p',q)는?

  1. (150 kPa, 150 kPa)
  2. (175 kPa, 75 kPa)
  3. (175 kPa, 150 kPa)
  4. (250 kPa, 100 kPa)
정답과 해설 보기

정답: 1

평균유효응력은 p'=(250+2×100)/3=450/3=150 kPa이고 편차응력은 q=250-100=150 kPa이다. 따라서 (150,150) kPa인 ①이 정답이다. ②는 두 주응력의 단순평균과 반차를 사용했고, ③은 p'를 단순평균 175 kPa로 잘못 구했지만 q만 정확히 계산했으며, ④는 주응력 자체를 그대로 배열했다. 문제에서 p'와 q의 정의를 직접 주었으므로 다른 응력불변량 관례를 섞지 않는다.

근거: 삼축축대칭 응력경로에서 평균유효응력은 세 유효주응력의 평균이고 편차응력은 축응력과 구속응력의 차로 정의할 수 있다.

90. 압밀비배수(CU) 삼축시험에서 전응력 구속압 150 kPa, 축차응력 180 kPa이고 파괴 시 과잉간극수압이 60 kPa였다. 유효주응력 (σ1',σ3')는?

  1. (330 kPa, 150 kPa)
  2. (270 kPa, 90 kPa)
  3. (180 kPa, 60 kPa)
  4. (240 kPa, 150 kPa)
정답과 해설 보기

정답: 2

전응력 최소주응력은 σ3=150 kPa이고 최대주응력은 σ1=150+180=330 kPa이다. 두 전응력에서 같은 간극수압 60 kPa를 빼면 σ3'=90 kPa, σ1'=270 kPa이므로 ②가 정답이다. ①은 간극수압을 전혀 빼지 않은 전응력이고, ③은 축차응력을 최대주응력으로 오인했으며, ④는 σ1에서만 u를 빼 일관성을 잃었다. 유효 축차응력은 두 응력에서 같은 u가 빠져 180 kPa로 유지된다.

근거: 포화토의 유효주응력은 각 전주응력에서 동일한 간극수압을 빼며 축차응력은 공통 간극수압 공제로 변하지 않는다.

91. 사면안정 해석에서 간극수압비 ru=u/(γz)를 사용하는 취지로 옳은 것은?

  1. ru는 토립자 비중을 직접 나타내므로 전단강도와 무관하다.
  2. ru=1이면 언제나 모든 사면의 안전율이 무한대가 된다.
  3. ru가 커질수록 유효수직응력이 감소해 마찰저항이 줄 수 있으므로 수압의 불리한 영향을 간략히 반영한다.
  4. ru는 건조단위중량을 물의 밀도로 바꾸는 환산계수일 뿐이다.
정답과 해설 보기

정답: 3

간극수압은 활동면의 전응력에서 유효응력을 감소시키므로 마찰성 전단저항을 줄인다. ru는 상재응력 수준에 대한 간극수압의 상대크기를 나타내 이 영향을 간편히 포함하므로 ③이 정답이다. ①은 토립자 비중과 혼동했고, ②는 ru 증가의 효과를 반대로 제시했으며, ④는 단위중량 환산계수가 아니다. 실제 비균질 사면에서는 계측수압이나 침투해석 결과를 사용하는 것이 더 적절할 수 있다.

근거: 간극수압비는 사면 내부 간극수압을 상재응력 수준에 대해 무차원화하여 유효응력 감소가 안정성에 미치는 영향을 근사한다.

92. 지진 사면변형을 평가하는 Newmark 활동블록법의 기본 개념으로 옳은 것은?

  1. 지진가속도 시간이력을 사용하지 않고 사면 색상만 판정한다.
  2. 항복가속도보다 작은 모든 진동만 적분해 변위를 구한다.
  3. 사면이 한 번 움직이면 지진 후에도 속도가 무한히 증가한다고 가정한다.
  4. 지진가속도가 사면의 항복가속도를 초과해 활동을 유발하는 구간의 상대가속도를 적분하여 누적 영구변위를 추정한다.
정답과 해설 보기

정답: 4

Newmark법은 잠재활동체를 마찰블록으로 이상화하고 사면 안전율이 1이 되는 항복가속도를 정한다. 입력가속도가 이를 초과해 불안정 방향 운동을 만드는 구간에서 상대가속도를 적분해 속도와 누적변위를 계산하므로 ④가 정답이다. ①은 동적 입력을 무시하고, ②는 적분대상을 반대로 선택했으며, ③은 마찰저항과 운동정지 조건을 무시한다. 결과는 지진 후 잔류변형의 근사치이다.

근거: Newmark 활동블록법은 항복가속도를 넘는 지진 상대가속도를 시간 적분하여 사면의 누적 영구변위를 추정한다.

93. 옹벽 저면 앞끝을 기준으로 저항모멘트가 450 kN·m/m, 전도모멘트가 180 kN·m/m이다. 전도 안전율은?

  1. 2.50
  2. 0.40
  3. 1.50
  4. 3.50
정답과 해설 보기

정답: 1

전도 안전율은 저항모멘트를 전도모멘트로 나눈 값이므로 FS=450/180=2.50이고 ①이 정답이다. ②는 분자와 분모를 뒤집은 180/450이며, ③은 두 모멘트 차를 전도모멘트로 나눈 값에 가깝고, ④는 모멘트의 단순 합이나 임의 보정을 적용한 값이다. 두 모멘트가 같은 단위폭 기준으로 주어졌으므로 별도의 폭 환산은 필요하지 않으며 작용점과 하중조합은 이미 모멘트에 반영된 것으로 본다.

근거: 옹벽의 전도 안전율은 기준 회전점에 대한 저항모멘트 합을 전도모멘트 합으로 나누어 평가한다.

94. 말뚝 축하중전달 해석에서 q-z 곡선이 나타내는 관계로 옳은 것은?

  1. 말뚝의 횡변위 y와 깊이별 횡지반반력 p의 관계이다.
  2. 말뚝 선단의 침하 z와 그에 따라 발현되는 단위 선단저항 q의 비선형 관계이다.
  3. 말뚝 주면의 축방향 상대변위 z와 단위 주면전단저항 t의 관계만을 뜻한다.
  4. 항타해머의 낙하고와 타격소음의 관계이다.
정답과 해설 보기

정답: 2

q-z 곡선은 말뚝 선단이 침하하면서 선단지반의 저항이 점진적으로 발현되는 비선형 하중전달 관계를 나타내므로 ②가 정답이다. ①은 횡하중 말뚝의 p-y 곡선이고, ③은 주면 축하중전달의 t-z 곡선이며, ④는 시공장비 특성일 뿐 정적 선단 하중전달 관계가 아니다. 축하중 해석에서는 t-z와 q-z를 함께 사용해 주면·선단 저항의 분담과 침하를 구할 수 있다.

근거: 말뚝 축하중전달 모델에서 q-z 곡선은 선단침하 z에 따른 단위 선단저항 q의 발현을, t-z 곡선은 주면 상대변위에 따른 단위 주면저항을 나타낸다.

95. 지하 8 m까지 굴착한 30 m×20 m 보상기초를 고려한다. 굴착토 평균단위중량이 18 kN/m³이고 완성 구조물 총하중이 90 MN일 때 순증가 기초하중은?

  1. 1.8 MN
  2. 86.4 MN
  3. 3.6 MN
  4. 176.4 MN
정답과 해설 보기

정답: 3

굴착체적은 30×20×8=4,800 m³이고 제거토 중량은 4,800×18=86,400 kN=86.4 MN이다. 구조물 하중에서 제거토 중량을 빼면 순증가하중은 90-86.4=3.6 MN이므로 ③이 정답이다. ①은 차를 절반으로 줄였고, ②는 제거토 중량 자체이며, ④는 두 하중을 더해 보상효과를 반대로 처리했다. 완전보상은 구조물 하중과 제거토 중량이 같아 순증가가 0에 가까운 경우이다.

근거: 보상기초의 순기초하중은 완성 구조물 하중에서 굴착으로 제거된 흙의 중량을 뺀 값으로 평가한다.

96. 말뚝에 축력 P=1,000 kN이 작용한다. 길이 L=20 m, 단면적 A=0.050 m², 탄성계수 E=30 GPa일 때 탄성축단축량 PL/(AE)은?

  1. 3.33 mm
  2. 6.67 mm
  3. 10.0 mm
  4. 13.3 mm
정답과 해설 보기

정답: 4

SI 단위로 P=1.0×10^6 N, E=30×10^9 N/m²이다. δ=1.0×10^6×20/(0.050×30×10^9)=0.01333 m=13.3 mm이므로 ④가 정답이다. ①은 단면적이나 길이를 네 배 잘못 반영했고, ②는 하중 또는 길이를 절반으로 사용했으며, ③은 단위환산이나 탄성계수를 근사하면서 오차가 생긴 값이다. 이는 말뚝재료 자체의 탄성단축만이며 지반침하는 별도이다.

근거: 균일한 선형탄성 말뚝의 축단축은 축력과 길이에 비례하고 단면적과 탄성계수에 반비례하는 PL/(AE)이다.

97. 항타 중 관입량이 매우 작아지는 관입거부(refusal)를 말뚝의 설계지지력 확정으로 곧바로 사용하면 안 되는 이유로 옳은 것은?

  1. 작은 관입량은 지층저항뿐 아니라 해머 에너지 전달, 쿠션, 말뚝 손상과 일시적 간극수압 영향도 받으므로 재하시험·파동해석 등으로 확인해야 한다.
  2. 관입거부가 생기면 말뚝 재료의 탄성계수가 무한대가 되기 때문이다.
  3. 관입량은 지반과 무관하고 말뚝 색만으로 결정되기 때문이다.
  4. 모든 관입거부는 반드시 말뚝 선단이 암반을 10 m 관통했다는 뜻이기 때문이다.
정답과 해설 보기

정답: 1

항타당 관입량은 지반저항 외에도 실제 해머 에너지, 쿠션 압축, 말뚝 탄성·손상, 점토의 과잉간극수압이나 모래의 조밀화 영향을 함께 받는다. 따라서 작은 관입량만으로 정적 지지력을 단정할 수 없고 추가 검증이 필요해 ①이 정답이다. ②와 ③은 물리적 근거가 없고, ④는 지층 확인 없이 암반 관통을 단정한다. 시공기록과 말뚝 건전성도 함께 확인한다.

근거: 항타 관입량은 동적 에너지 전달과 지반의 시간의존 저항을 함께 반영하므로 정적 지지력은 별도 시험·해석으로 확인한다.

98. 제트그라우팅(jet grouting)의 시공원리와 품질관리를 가장 적절하게 설명한 것은?

  1. 저압의 공기만 지표에 분사해 지반색을 바꾼다.
  2. 고압 제트로 원지반을 절삭·교반하면서 시멘트계 재료와 혼합해 고결체를 만들고 인발속도·회전수·압력과 직경·강도를 관리한다.
  3. 암반 블록을 접착제 없이 쌓아 지중기둥을 만든다.
  4. 지하수를 제거하지 않고 모든 간극을 진공으로만 비운다.
정답과 해설 보기

정답: 2

제트그라우팅은 고압의 물 또는 그라우트 제트로 원지반을 절삭하고 시멘트계 재료와 교반하여 원주형 등의 고결체를 조성한다. 시공변수와 확인코어·강도·직경 관리가 필요하므로 ②가 정답이다. ①은 고압 절삭과 고결재를 누락하고, ③은 현장혼합 원리와 다르며, ④는 진공압밀 설명에 가깝다. 지층에 따른 절삭반경과 주변 구조물 영향도 사전에 검토한다.

근거: 제트그라우팅은 고압분사로 원지반을 절삭·교반하고 고결재와 혼합하여 지중 고화체를 조성하는 개량공법이다.

99. 매우 연약한 지반에 큰 중량의 다짐재를 높은 곳에서 반복 낙하시켜 큰 쇄석기둥을 형성하는 동치환(dynamic replacement)의 설명으로 옳은 것은?

  1. 표면을 가볍게 굴려 함수비만 측정하는 시험이다.
  2. 연약토를 동결해 영구빙토로 유지하는 공법이다.
  3. 충격으로 연약토를 측방으로 밀어내며 입상재 기둥을 형성해 지지력·배수성을 높이지만 진동·비산과 주변변위를 관리해야 한다.
  4. 지중에 전류만 흘려 점토물을 음극으로 이동시키는 공법이다.
정답과 해설 보기

정답: 3

동치환은 무거운 탬퍼를 반복 낙하시킨 구덩이에 쇄석 등 입상재를 채워 연약토를 측방 치환하고 큰 입상재 기둥을 조성한다. 지지력과 배수 개선이 가능하지만 충격진동과 주변 융기·비산 관리가 필요해 ③이 정답이다. ①은 현장시험에 가깝고, ②는 지반동결, ④는 전기삼투 공법의 설명이다. 적용깊이와 주변 민감시설을 고려해 낙하에너지와 간격을 계획한다.

근거: 동치환은 고에너지 낙하충격으로 연약토를 밀어내고 입상재를 채워 큰 치환기둥을 형성하는 지반개량법이다.

100. 저투수성 포화점토에 전기삼투(electro-osmosis)를 적용하는 원리로 옳은 것은?

  1. 교류전류로 토립자를 모두 기화시킨다.
  2. 지하수 흐름과 관계없이 지반온도만 낮춘다.
  3. 양극과 음극 사이의 물 이동은 없고 철근만 녹인다.
  4. 직류 전기장으로 간극수를 주로 음극 쪽으로 이동·배수시켜 간극수압을 낮추고 유효응력과 강도를 높일 수 있다.
정답과 해설 보기

정답: 4

점토입자 표면의 전기이중층 때문에 직류 전기장을 가하면 간극수가 일반적으로 양극에서 음극 방향으로 이동한다. 음극부에서 배수하면 함수비와 간극수압을 낮춰 유효응력과 전단강도를 높일 수 있으므로 ④가 정답이다. ①은 토립자 기화가 아니고, ②는 온도저하 공법이 아니며, ③은 물 이동이라는 핵심을 부정한다. 전극반응에 따른 pH 변화와 부식, 전력소비를 함께 관리해야 한다.

근거: 전기삼투는 점토의 전기이중층과 직류 전기장을 이용해 간극수를 음극 방향으로 이동시켜 배수·강도개선을 유도한다.

토목기사 필기 모의고사 · 상하수도공학

101. 계획급수인구 40,000명, 1인 1일 평균급수량 250 L/(인·일), 계획 1일 최대계수 1.4일 때 계획 1일 최대급수량은?

  1. 14,000 m³/일
  2. 10,000 m³/일
  3. 25,000 m³/일
  4. 56,000 m³/일
정답과 해설 보기

정답: 1

계획 1일 평균급수량은 40,000×250=10,000,000 L/일=10,000 m³/일이다. 여기에 최대계수 1.4를 곱하면 14,000 m³/일이므로 ①이 정답이다. ②는 평균급수량으로 최대계수를 누락했고, ③은 L-m³ 환산과 계수를 잘못 조합했으며, ④는 인구수에 최대계수만 곱해 유량 단위로 오인한 값이다. 계수는 무차원이므로 평균수량에 곱한다.

근거: 계획 1일 최대급수량은 계획인구와 1인 1일 평균급수량으로 구한 평균수량에 일 최대계수를 곱해 산정한다.

102. 하천 취수구 전면에 설치하는 스크린 또는 제진설비의 주된 기능과 관리로 옳은 것은?

  1. 용존염류를 분자 수준에서 모두 제거한다.
  2. 유목·수초·쓰레기 등 큰 협잡물이 취수관과 펌프로 들어가는 것을 막고 막힘에 따른 수두손실이 커지지 않도록 정기 제거한다.
  3. 원수의 모든 세균을 자외선 없이 즉시 사멸한다.
  4. 취수구 수위를 항상 해수면보다 낮게 고정한다.
정답과 해설 보기

정답: 2

취수 스크린은 유목, 수초, 비닐 등 큰 협잡물을 물리적으로 차단해 후속 관로와 펌프를 보호한다. 포착물이 쌓이면 접근유속과 수두손실이 증가하므로 세척·제진이 필요해 ②가 정답이다. ①은 막분리나 탈염 기능과 혼동했고, ③은 소독공정이 아니며, ④는 수위를 강제로 고정하는 시설이 아니다. 바 간격과 통과유속은 취수량과 생물·시설 보호를 함께 고려한다.

근거: 취수 스크린은 큰 부유협잡물을 차단해 관로·펌프를 보호하며 포착물 축적으로 인한 수두손실을 제진·세척으로 관리한다.

103. 물 시료의 산중화능이 2.0 meq/L이다. 이를 CaCO3 알칼리도로 환산하면? 단, CaCO3의 당량은 50 mg/meq이다.

  1. 25 mg/L as CaCO3
  2. 50 mg/L as CaCO3
  3. 100 mg/L as CaCO3
  4. 200 mg/L as CaCO3
정답과 해설 보기

정답: 3

당량농도 2.0 meq/L에 CaCO3 환산당량 50 mg/meq를 곱하면 2.0×50=100 mg/L as CaCO3이므로 ③이 정답이다. ①은 2로 나누거나 당량을 절반으로 사용했고, ②는 1 meq/L만 반영했으며, ④는 당량농도 또는 환산당량을 두 배 적용했다. meq와 mg/meq가 소거되어 mg/L가 되며, 알칼리도 성분이 무엇이든 CaCO3 등가표현에서는 이 환산을 쓴다.

근거: 알칼리도를 CaCO3 등가농도로 표시할 때 산중화능의 meq/L 값에 CaCO3 당량 50 mg/meq를 곱한다.

104. 총경도 180 mg/L as CaCO3, 총알칼리도 120 mg/L as CaCO3인 물에서 탄산경도는 두 값 중 작은 값으로 본다. 비탄산경도는?

  1. 0 mg/L
  2. 120 mg/L
  3. 180 mg/L
  4. 60 mg/L
정답과 해설 보기

정답: 4

탄산경도는 총경도와 알칼리도 중 작은 값인 120 mg/L as CaCO3이다. 비탄산경도는 총경도에서 탄산경도를 뺀 180-120=60 mg/L as CaCO3이므로 ④가 정답이다. ①은 총경도가 알칼리도 이하일 때 가능한 값이고, ②는 탄산경도 자체이며, ③은 총경도를 그대로 답한 값이다. 두 항목을 같은 CaCO3 등가단위로 주었으므로 별도의 이온당량 변환은 필요 없다.

근거: 탄산경도는 총경도와 알칼리도 중 작은 값이고 비탄산경도는 총경도에서 탄산경도를 뺀 값이다.

105. 응집제 주입률이 30 mg/L이고 이 응집제가 1 mg당 알칼리도 0.50 mg as CaCO3를 소모한다고 본다. 알칼리도 소모량은?

  1. 15 mg/L as CaCO3
  2. 30 mg/L as CaCO3
  3. 45 mg/L as CaCO3
  4. 60 mg/L as CaCO3
정답과 해설 보기

정답: 1

응집제 1 mg당 알칼리도 소모량이 0.50 mg as CaCO3이므로 30×0.50=15 mg/L as CaCO3가 소모되어 ①이 정답이다. ②는 소모계수를 1로 보아 응집제 농도를 그대로 답했고, ③은 올바른 소모량 15를 주입률 30에 다시 더한 값이며, ④는 0.50으로 나누어 관계를 반대로 적용한 값이다. 실제 공정에서는 원수의 잔여알칼리도와 pH를 확인해 필요하면 알칼리제를 보충한다.

근거: 응집에 따른 알칼리도 소모량은 응집제 주입농도에 단위 응집제 질량당 CaCO3 등가 소모계수를 곱해 산정한다.

106. 직렬로 나눈 플록형성조에서 뒤쪽 구획으로 갈수록 속도경사 G를 낮추는 일반적인 이유는?

  1. 플록이 커질수록 더 강한 전단으로 완전히 분쇄하기 위해서이다.
  2. 초기에는 입자충돌을 촉진하고 후단에서는 성장한 플록이 과도한 전단으로 깨지는 것을 줄이기 위해서이다.
  3. 후단 물의 점성계수를 항상 0으로 만들기 위해서이다.
  4. 체류시간을 음수로 바꾸기 위해서이다.
정답과 해설 보기

정답: 2

플록형성 초기는 작은 입자들의 충돌 기회를 높이기 위해 비교적 큰 G를 사용할 수 있지만, 플록이 성장하면 전단에 약해져 후단의 과도한 교반이 파괴를 일으킨다. 따라서 단계적으로 G를 낮추는 ②가 정답이다. ①은 성장플록을 보존해야 하는 목적과 반대이고, ③은 수온에 따른 점성을 0으로 만들 수 없으며, ④는 물리적으로 불가능하다. 구획별 G와 체류시간을 조합해 적정 GT를 확보한다.

근거: 단계식 플록형성은 초기 충돌을 확보하고 성장한 플록의 전단파괴를 줄이도록 흐름방향으로 교반강도를 낮추어 운전한다.

107. 슬러지블랭킷형 고속응집침전지의 기본 처리원리와 운전상 주의점으로 옳은 것은?

  1. 침전된 슬러지를 모두 즉시 제거해 반응조 내부 고형물을 항상 0으로 유지한다.
  2. 원수를 여과지 없이 바로 배수관망으로 보내는 시설이다.
  3. 원수가 부유 슬러지층을 통과하며 플록 접촉·포획이 촉진되지만 상승속도와 슬러지층 농도·높이가 부적절하면 슬러지 유출이 생길 수 있다.
  4. 물의 온도만 높여 용존염을 증발시키는 공정이다.
정답과 해설 보기

정답: 3

슬러지블랭킷 공정은 일정 농도의 부유 플록층을 유지하고 원수가 이를 통과하도록 하여 입자와 기존 플록의 접촉·포획을 높인다. 과대한 상승속도나 부적절한 블랭킷 높이는 고형물 유출을 일으킬 수 있어 ③이 정답이다. ①은 핵심 반응층을 없애고, ②는 후속 여과·소독을 무시하며, ④는 응집침전의 원리가 아니다. 원수 탁도와 수온 변화에 맞춰 슬러지 인발을 조절한다.

근거: 슬러지블랭킷형 침전은 부유 플록층에서의 접촉·포획으로 처리효율을 높이며 상승속도와 블랭킷 상태를 관리한다.

108. 안트라사이트와 모래를 함께 쓰는 이중여재 급속여과지의 일반적인 층배치와 장점으로 옳은 것은?

  1. 더 무거운 안트라사이트를 가장 아래 두어 표면여과만 유도한다.
  2. 두 여재를 완전히 분쇄해 같은 밀도와 크기로 만든다.
  3. 모래를 모두 제거해 여과기능을 없앤다.
  4. 상대적으로 입자가 크고 밀도가 작은 안트라사이트를 위, 더 작고 무거운 모래를 아래 두어 깊이방향 포착과 여재층 이용을 높인다.
정답과 해설 보기

정답: 4

역세척 뒤에도 낮은 밀도의 굵은 안트라사이트가 위층, 더 높은 밀도의 작은 모래가 아래층에 배열되도록 선정한다. 큰 공극의 상층부터 작은 공극의 하층까지 입자를 깊이 포착해 손실수두 증가를 완화할 수 있어 ④가 정답이다. ①은 안트라사이트의 상대밀도와 배치를 반대로 설명하고, ②는 층상구배를 없애며, ③은 이중여재의 목적을 부정한다. 역세팽창과 혼합방지도 함께 검토한다.

근거: 이중여재는 굵고 가벼운 안트라사이트를 상부, 작고 무거운 모래를 하부에 배치해 여재 깊이 전체의 입자포착을 활용한다.

109. 배수관망의 소화용수 검토에서 화재유량을 특정 절점에 추가하면서 잔류압력을 함께 확인하는 이유로 옳은 것은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 배수관망의 특정 절점에서 미지 잔류압력을 확인하면서 화재유량을 취수하는 검토 조건을 표시한 관망 도식
109번 문제 도식
  1. 큰 화재유량 때도 관망의 마찰손실 증가를 반영하여 필요한 유량과 최소 서비스압을 동시에 확보하는지 판단하기 위해서이다.
  2. 화재가 나면 관로 마찰계수가 항상 0이 되기 때문이다.
  3. 잔류압력은 관망 유량과 무관한 색상지표이기 때문이다.
  4. 화재유량을 추가하면 모든 절점 압력이 반드시 증가하기 때문이다.
정답과 해설 보기

정답: 1

화재 시 특정 지점에서 큰 유량을 취수하면 관로 유속과 손실수두가 커지고 해당 지점과 주변 절점 압력이 낮아질 수 있다. 따라서 요구 화재유량을 공급하면서도 기준 잔류압력을 유지하는지 함께 검토해야 하므로 ①이 정답이다. ②는 손실을 반대로 가정하고, ③은 압력의 수리학적 의미를 부정하며, ④는 유량 증가가 압력을 올린다고 잘못 설명한다. 밸브상태와 비상운전 조건도 시나리오에 포함한다.

근거: 관망 화재검토는 소화유량을 추가한 비상 수리상태에서 관로손실과 절점 잔류압력이 요구기준을 만족하는지 평가한다.

110. 배수관망의 물나이(water age)를 수질관리 지표로 사용하는 취지로 옳은 것은?

토목기사 필기 모의고사 자격증3001 워터마크 적용 문제도로, 정수장 유입경계에서 배수지와 관망 절점을 지나 말단까지 흐르는 물의 미지 체류시간 추적 경로를 표시한 도식
110번 문제 도식
  1. 물나이가 길수록 잔류소독제가 언제나 증가한다.
  2. 물이 정수장이나 유입경계에서 출발한 뒤 해당 지점까지 머문 시간을 추적해 잔류소독제 감소·부산물 형성·정체구간을 평가한다.
  3. 관경과 관계없이 모든 관망의 물나이는 정확히 0이다.
  4. 물나이는 관재료의 제조연도만 뜻한다.
정답과 해설 보기

정답: 2

물나이는 물이 공급원에서 관망을 지나 특정 절점에 도달하기까지의 체류 이력을 나타낸다. 오래 정체될수록 잔류소독제 저하, 맛·냄새와 일부 부산물 문제 가능성이 커져 ②가 정답이다. ①은 일반적인 잔류소독제 반응을 반대로 제시했고, ③은 유속·저류와 관망구조를 무시하며, ④는 관재료 연식과 혼동한다. 수리·수질모델과 현장 잔류농도 측정을 함께 이용해 관리한다.

근거: 배수관망 물나이는 공급원 이후 물의 체류시간을 나타내며 잔류소독제 소모와 정체 관련 수질변화를 진단하는 데 사용한다.

111. 합류식 하수관에 달걀형 단면을 사용하는 전통적인 수리학적 이유로 옳은 것은?

  1. 저유량 때 수심을 낮춰 퇴적을 늘리기 위해서이다.
  2. 어떤 유량에서도 수리반경을 항상 0으로 만들기 위해서이다.
  3. 하부를 좁게 해 건기 저유량의 수심·유속을 확보하면서 상부의 넓은 단면으로 우천 시 큰 유량을 수용하기 위해서이다.
  4. 관내 공기를 모두 제거해 진공만으로 흐르게 하기 위해서이다.
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정답: 3

합류식 관거는 건기 오수량과 우천 시 큰 합류유량의 차이가 크다. 달걀형은 하부가 좁아 작은 유량에서도 수심과 세정유속을 확보하고 상부가 넓어 큰 우천유량을 수용할 수 있으므로 ③이 정답이다. ①은 저유량 퇴적을 줄이는 목적과 반대이고, ②는 수리반경을 0으로 만들지 않으며, ④는 중력식 자유수면 흐름을 진공식으로 오해했다. 구조·시공성과 유지관리 조건도 함께 고려한다.

근거: 달걀형 하수관은 좁은 하부로 저유량의 수심·유속을 확보하고 넓은 상부로 우천 시 큰 합류유량을 수용한다.

112. 우수관리시설에서 detention basin과 retention basin을 구분한 설명으로 옳은 것은?

  1. 두 시설 모두 평상시 영구수면을 반드시 가지지 않는다.
  2. detention은 유출구 없이 물을 영구 저장하고 retention은 즉시 전량 방류한다.
  3. 두 시설은 첨두유출 저감과 관계가 없다.
  4. detention은 일시 저류 후 조절방류해 평상시 비어 있을 수 있고, retention은 상시수면을 유지하면서 추가 저류용량으로 우수를 조절할 수 있다.
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정답: 4

건식 detention은 강우 유출을 임시 저장하고 제한된 유출구로 천천히 방류해 평상시 바닥이 마를 수 있다. retention은 상시수면을 가진 연못형 시설로 그 위 추가용량에 우수를 저류하므로 ④가 정답이다. ①은 retention의 영구수면을 부정하고, ②는 두 용어를 뒤바꾸고, ③은 두 시설의 핵심인 첨두유량 저감을 무시한다. 수질처리, 안전수심과 침전물 관리도 설계에 포함한다.

근거: detention은 강우유출을 일시 저장해 조절방류하고 retention은 상시수면 위의 여유용량으로 우수를 저류하는 시설이다.

113. 음식점 배수의 유지류를 하수관로 유입 전에 줄이는 그리스 트랩(grease trap)의 기본원리로 옳은 것은?

  1. 유속을 낮춰 상대적으로 가벼운 유지류를 부상·분리하고 침전물과 포집유지를 정기적으로 제거한다.
  2. 모든 용존염을 역삼투로 제거한다.
  3. 배수의 온도를 무한히 높여 관로에서 유지류를 굳힌다.
  4. 유지류를 미세하게 유화해 하수관 벽에 더 잘 붙게 한다.
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정답: 1

그리스 트랩은 체류시간을 주어 흐름을 느리게 하고 물보다 가벼운 기름·지방이 위로 떠오르게 하며 무거운 찌꺼기는 가라앉힌다. 포집층을 정기 청소해야 재유출과 악취를 막을 수 있어 ①이 정답이다. ②는 고압 막공정이 아니고, ③은 과열로 굳힘을 유도하는 시설이 아니며, ④는 유화를 촉진하면 오히려 분리가 어려워진다. 과대 유량과 고온 배수는 분리효율을 낮출 수 있다.

근거: 그리스 트랩은 흐름을 완화해 유지류를 비중차로 부상분리하고 포집물과 침전물을 정기 제거하여 관로 유입부하를 줄인다.

114. 하수처리장 1차침전지에서 유입 BOD 일부가 제거되는 주된 이유로 옳은 것은?

  1. 모든 용존 유기물이 즉시 기체로 증발하기 때문이다.
  2. 침전 가능한 부유고형물에 포함되거나 흡착된 입자성 유기물이 슬러지로 제거되기 때문이다.
  3. 질산화균이 모든 암모니아를 완전 탈질하기 때문이다.
  4. 막여과 없이 모든 바이러스가 크기배제로 제거되기 때문이다.
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정답: 2

1차침전은 중력으로 침전 가능한 부유물질을 제거하며 그 고형물에 포함되거나 흡착된 입자성 유기물도 함께 빠져 BOD가 일부 감소한다. 따라서 ②가 정답이다. ①은 용존 유기물이 모두 휘발한다는 잘못된 설명이고, ③은 생물학적 질산화·탈질 반응조가 아니며, ④는 정밀막의 크기배제 시설이 아니다. 용존성 BOD 대부분은 후속 생물처리에서 제거된다.

근거: 1차침전의 BOD 제거는 주로 침전성 부유고형물과 함께 제거되는 입자성 유기물에 의해 발생한다.

115. 활성슬러지 공정의 하루 총 미생물 생성량이 1,000 kg이고 내생분해로 감소하는 고형물이 200 kg/일이다. 다른 손실을 무시한 순고형물 생성량은?

  1. 200 kg/일
  2. 500 kg/일
  3. 800 kg/일
  4. 1,200 kg/일
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정답: 3

순고형물 생성량은 기질 이용으로 새로 합성된 총량에서 내생분해로 감소한 양을 뺀 값이다. 따라서 1,000-200=800 kg/일이므로 ③이 정답이다. ①은 분해량만 답했고, ②는 총생성량을 근거 없이 절반 처리했으며, ④는 분해량을 빼지 않고 오히려 더했다. 실제 폐슬러지량을 구할 때에는 유출수 고형물과 무기성 고형물 등 문제에서 제시된 다른 항목도 물질수지에 포함한다.

근거: 생물학적 순고형물 생성량은 기질 이용에 따른 총세포합성량에서 내생분해로 소모되는 고형물량을 뺀 물질수지이다.

116. 탄소성 기질 산화에 대응하는 제거 BOD가 1,000 kg/일이고 그중 세포합성에 보존되는 산소등가량이 300 kg/일이다. 질산화와 기타 요구량을 제외한 산소요구량은?

  1. 300 kg O2/일
  2. 500 kg O2/일
  3. 1,000 kg O2/일
  4. 700 kg O2/일
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정답: 4

제거된 유기물의 산소등가량 중 세포합성으로 보존된 부분은 즉시 산화에 쓰이지 않는다고 문제에서 정의했다. 따라서 탄소성 산화 산소요구량은 1,000-300=700 kg O2/일이며 ④가 정답이다. ①은 보존량만 답했고, ②는 임의로 절반 처리했으며, ③은 세포합성 보정을 누락했다. 실제 총 송풍 요구량에는 내생호흡, 질산화와 현장 산소전달효율 보정이 추가될 수 있다.

근거: 탄소성 산화 산소요구량은 제거 유기물의 산소등가량에서 세포합성으로 보존되는 산소등가량을 공제해 근사할 수 있다.

117. 활성슬러지 공정의 질산화에서 pH와 알칼리도를 관리해야 하는 이유로 옳은 것은?

  1. 암모니아 산화가 알칼리도를 소모하고 수소이온을 생성해 pH를 낮출 수 있으며 낮은 pH는 질산화균 활성을 억제하기 때문이다.
  2. 질산화는 알칼리도를 무한히 생성해 pH를 항상 14로 만들기 때문이다.
  3. 질산화균은 pH와 무관하고 산소도 필요하지 않기 때문이다.
  4. 알칼리도는 오직 슬러지 색상만 결정하기 때문이다.
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정답: 1

암모니아가 아질산·질산으로 산화되는 과정은 산소와 알칼리도를 소비하고 수소이온을 만들어 완충능이 부족하면 pH가 내려간다. 질산화균은 낮은 pH에서 활성이 저하될 수 있으므로 ①이 정답이다. ②는 알칼리도 수지를 반대로 설명하고, ③은 질산화가 호기성 반응이라는 점을 부정하며, ④는 알칼리도의 산중화·완충 기능을 무시한다. 유입 알칼리도가 부족하면 보충제를 검토한다.

근거: 질산화는 알칼리도를 소모하고 수소이온을 생성하므로 완충능 부족 시 pH 저하와 질산화 활성 억제가 발생할 수 있다.

118. 연속 유입·침전 공정과 구분되는 회분식 활성슬러지법(SBR)의 전형적인 한 주기 순서로 옳은 것은?

  1. 침전-방류-유입-반응-영구정지
  2. 유입(fill)-반응(react)-침전(settle)-상등수 방류(decant)-휴지(idle)
  3. 방류-소각-취수-응집-역세척
  4. 여과-오존-정수-배수-취수
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정답: 2

SBR은 한 반응조에서 시간 순서에 따라 유입, 생물반응, 무교반 침전, 상등수 방류와 다음 주기 준비의 휴지를 반복한다. 따라서 ②가 정답이다. ①은 정상적인 유입·반응 뒤 침전·방류 순서를 뒤섞고 영구정지를 포함했으며, ③과 ④는 슬러지 소각이나 정수처리 단계를 혼합한 목록이다. 각 단계시간과 호기·무산소 조건을 조절해 유기물 및 영양염 제거를 운전할 수 있다.

근거: SBR은 동일 반응조에서 유입·반응·침전·상등수 방류·휴지를 시간순으로 반복하는 회분식 활성슬러지 공정이다.

119. 잉여활성슬러지 농축에 용존공기부상(DAF)을 적용하는 기본원리로 옳은 것은?

  1. 슬러지를 가열해 모든 물을 순간 증발시킨다.
  2. 슬러지 입자를 모래보다 무겁게 만들어 바닥만 이용한다.
  3. 가압수 감압으로 만든 미세기포를 슬러지 플록에 부착시켜 겉보기 밀도를 낮추고 수면으로 띄워 긁어낸다.
  4. 슬러지에 직류전류만 흘려 모든 고형물을 기체로 바꾼다.
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정답: 3

DAF 농축은 공기를 고압으로 물에 녹인 뒤 감압해 미세기포를 만들고 이를 슬러지 플록에 부착시킨다. 기포-고형물 집합체의 겉보기 밀도가 낮아져 수면으로 부상하므로 ③이 정답이다. ①은 열건조와 혼동했고, ②는 부상분리 방향과 반대이며, ④는 고형물을 기체로 바꾸는 전기처리가 아니다. 공기/고형물비, 재순환율과 스키머 운전을 조절한다.

근거: 용존공기부상 농축은 가압용해 후 감압으로 생긴 미세기포를 슬러지에 붙여 부상시킨 뒤 수면에서 회수한다.

120. 하수슬러지 소각에서 자열연소(autogenous combustion)에 가까워지기 위한 조건으로 옳은 것은?

  1. 슬러지 함수율을 높이고 유기물 함량을 낮춘다.
  2. 보조연료를 끄기 위해 슬러지에 물만 계속 추가한다.
  3. 휘발성고형물을 모두 제거한 무기재만 소각로에 넣는다.
  4. 탈수·건조로 수분 증발부하를 줄이고 충분한 가연성 유기물의 발열을 확보해 외부 보조연료 요구를 최소화한다.
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정답: 4

소각열은 주로 슬러지의 가연성 유기물에서 나오고 많은 수분은 증발잠열을 소비한다. 따라서 함수율을 낮추고 충분한 휘발성고형물 발열량을 확보해야 외부 연료 없이 연소를 유지하는 자열조건에 가까워져 ④가 정답이다. ①과 ②는 수분부하를 늘리고 연료가치를 낮추며, ③은 가연분을 제거해 발열원을 없앤다. 실제 가능성은 소각로 열손실, 공기비와 슬러지 저위발열량도 좌우한다.

근거: 슬러지 자열소각은 가연성 유기물의 발열이 수분증발과 배기가스·노체 열손실을 감당할 수 있을 때 가능하다.

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