15년 1회차

ANFO는 질산암모늄과 연료유의 혼합 폭약으로, 겉보기 비중량은 약 0.8~0.9 g/cm³이며 충격·마찰감도가 둔감하다. 장전비중이 지나치게 높으면 사압현상이 발생할 수 있다. 그러나 내수성이 없고 후가스가 나쁘므로 갱내 사용에는 부적합하여 4번 설명이 틀리다.

폭속은 폭약의 폭발 전파 속도로, 일반적으로 니트로글리세린이 질산암모늄 폭약·카알릿·함수 폭약보다 크다. 니트로글리세린은 고폭속 액체 폭약으로 약 7,700m/s에 이르며, 나머지 폭약은 상대적으로 폭속이 낮으므로 해당 보기가 가장 크다.

도트리쉬 폭속시험의 관계식은 $V=V_d\frac{L}{L-x}$이다. 도폭선 폭속 $V_d=5705$ m/s, 두 측정점 간 거리 $L=10$ cm, 기준점에서 폭발회합점까지 거리 $x=6.2$ cm를 대입하면 $V=5705\times\frac{10}{10-6.2}=5705\times\frac{10}{3.8}\approx15013$ m/s가 되어 보기와 일치하지 않는다. 따라서 제시된 정답 및 보기와 계산 결과가 모순되므로 UNCERTAIN

순폭도는 최대 순폭거리를 약포경으로 나눈 값이므로, $\text{순폭도}=\frac{15\text{ cm}}{3\text{ cm}}=5$이다. 약포경 30 mm는 3 cm이므로 계산 결과는 5이다.

산소평형은 화약 성분이 완전 산화될 때 필요한 산소량을 질량 백분율로 나타낸 값이다. 경유의 조성식이 CH₂일 때 완전 연소식은 $\mathrm{CH_2+ \frac{3}{2}O_2 \rightarrow CO_2+H_2O}$이므로, 탄소와 수소의 산화에 필요한 산소 질량은 $1.5\times32=48$ g이다. 경유 14 g에 산소 48 g이 필요하므로 산소평형은 $\frac{0-48}{14}\times100=-342.86\%$이며, 산소 1 g 기준으로 환산하면 -3.43이므로 4번이다.

발파작업표준안전작업지침에서는 주택과 아파트 상가의 건물 기초 허용진동치를 각각 0.5 cm/sec, 1.0 cm/sec로 규정한다. 따라서 주택은 0.5, 상가는 1.0에 해당한다.

분산장약은 주상장약을 여러 구간으로 나누고 각 장약을 서로 다른 시간에 기폭하는 방식이며, 분할된 폭약 사이에는 전색물을 충전한다. 건조한 발파공은 습윤한 발파공보다 전색 효과가 크므로 일반적으로 삽입 전색장을 작게 할 수 있다. 분산장약의 기폭은 공저에서 상부 자유면 방향의 순서가 아니라 발파 목적과 장약 위치에 맞게 설정하므로, 이를 일률적으로 적용한 4번이 옳지 않다.

수중발파의 수직천공 비장약량은 기본값 1.1 kg/m³에 진흙층과 암반 높이를 반영하여 보정한다. 총 천공 대상 높이는 $10+3+5=18\ \mathrm{m}$이고, 보정계수는 $\frac{18}{10+3}=1.384$이므로 비장약량은 $1.1\times\frac{18}{13}=1.523\ \mathrm{kg/m^3}$가 되어 보기와 일치하지 않는다. 따라서 제시 조건과 정답 4번의 산정 근거가 모순되어 UNCERTAIN

미진동파쇄기는 폭약의 가스압을 이용해 피파괴체를 파쇄하며, 전색재료는 포틀랜드 시멘트·건조 모래·시멘트계 결합재를 비중비 1:1:1로 혼합하여 사용한다. 전색 후에는 충분한 강도를 얻기 위해 여름에는 30분 이상, 겨울에는 60분 이상 대기해야 한다. 그러나 천공경은 약통경보다 약간 크게 적용하는 것이 원칙이므로, 이를 50~60mm로 일률적으로 적용한다고 한 설명은 옳지 않다.

표준발파식에서 암석계수 0.014와 공경 45 mm를 적용하면 최소저항선은 W=147.86 cm이고, 2자유면 암체의 공심은 D=W+27=174.86 cm이다. 장약장은 공경의 12배이므로 $12\times45=540\text{ mm}=54\text{ cm}$이며, 폭약 비중 1.6을 적용한 장약량은 L=1373.44 g이다. 채석용적은 $V=W\times D\times W=1.4786\times1.7486\times1.4786\approx3.83\text{ m}^3$이므로 제시된 계산 결과와 일치한다.

트림 발파의 적정 저항선은 단위 길이당 장약량에 대한 경험식 $W=0.8\sqrt{q}$로 산정한다. $q=168.75\ \mathrm{g/m}$를 대입하면 $W=0.8\sqrt{168.75}=0.8\times12.99\approx10.39\ \mathrm{cm}$가 되어 보기와 일치하지 않으므로, 제시된 정답 및 공식만으로는 정답을 확정할 수 없다.

Pre-splitting 발파는 본 발파 전에 계획 법면을 따라 불연속면을 형성하여 발파 진동과 암반 손상을 줄이는 방법이다. 이 방법은 일반적으로 장약량이 적고 비산 위험이 상대적으로 작으므로, 비산 위험이 크다고 설명한 2번이 옳지 않다. 도폭선과 순발전기뇌관은 여러 발파공을 동시에 기폭하여 균일한 균열면을 형성하는 데 사용되며, 암반 상태를 확인한 뒤 본 발파를 시행하는 것이 바람직하다.

전기뇌관 40개를 5직 8병으로 연결하면 한 직렬회로의 저항은 $5\times1.04=5.2\ \Omega$이고, 이를 8병렬로 연결한 뇌관 전체 저항은 $5.2/8=0.65\ \Omega$이다. 발파모선 왕복 길이는 $2\times50=100\ \mathrm{m}$이므로 모선 저항은 $100\times0.02=2\ \Omega$이며, 전체 저항은 $0.65+2=2.65\ \Omega$이다. 필요한 전압은 $V=IR=1.5\times2.65=3.975\ \mathrm{V}$이므로 보기의 전압과 일치하지 않아 제시된 정답 및 문항 조건에는 오류가 있다.

발파공당 파괴암석의 체적은 $V=\frac{C W}{K d^2}$를 적용한다. 여기서 $C=0.4$, $W=4\ \mathrm{kg}$, 암석계수 $K=7$, 평균 파쇄입자 크기 $d=0.95\ \mathrm{m}$이므로 $V=\frac{0.4\times4}{7\times(0.95)^2}=\frac{1.6}{6.3175}\approx0.253\ \mathrm{m^3}$가 되어 제시된 정답 및 보기와 일치하지 않는다. 따라서 주어진 조건만으로는 3번을 뒷받침할 수 없어 UNCERTAIN

지발발파는 폭발 에너지를 시간적으로 분산하므로 제발발파보다 폭음과 진동이 작고, 암석의 파쇄 및 비산을 제어하기에 유리하다. 전기뇌관 각선의 이음부가 물에 잠기면 누전·단락 우려가 있고, 직렬결선에서 한 뇌관의 백금전교가 끊어지면 회로 전체가 단선되어 모두 불발될 수 있다. 또한 발파모선은 누설전류가 발생하지 않도록 관리해야 하므로 누설전류를 방치해서는 안 된다.

배경진동 보정에서는 발파진동이 없을 때의 배경진동레벨을 측정하고, 측정진동레벨과 배경진동레벨의 차이에 따라 보정한다. 두 레벨의 차이가 10 dB 이상이면 배경진동의 영향이 작아 측정진동레벨을 대상진동레벨로 보지만, 차이가 5 dB 미만이라고 해서 배경진동이 대상진동레벨보다 크다고 단정하지 않으며 해당 기준에 따라 보정값을 산정해야 하므로 4번의 설명이 틀리다.

Brallion의 누두지수 함수는 $f=1.1I^2$로 계산한다. 누두지수 $I=1.2$를 대입하면 $f=1.1\times(1.2)^2=1.1\times1.44=1.584\approx\mathbf{1.59}$이므로 3번이다.

수압파쇄시험에서 암반의 인장강도는 최초 파쇄압력(Pc)과 재폐합 후 재파쇄압력(Pr)의 차이로 구한다. 그래프에서 최초 파쇄압력 Pc=140 kg/cm², 재파쇄압력 Pr=110 kg/cm²이므로, 인장강도 $T = P_c - P_r = 140 - 110 = 30$ kg/cm²이다.

정수압 상태에서는 원형공 경계의 접선응력이 위치에 관계없이 작용 정수압의 2배가 된다. 따라서 최대접선응력은 $\sigma_{\theta,\max}=2p=2\times0.5=1\ \mathrm{MPa}$이며, 제시된 정답과 일치한다.

Darcy의 법칙 $Q=K A\frac{\Delta h}{L}$에 따르면 단위시간당 통과 수량은 수리전도도 K, 단면적 A, 양 끝의 수두차 \Delta h에 비례하고 원통 길이 L에는 반비례한다. 따라서 원통의 길이에 비례한다는 1번의 설명이 옳지 않다.

60° 로제트의 변형률 변환식 $\varepsilon_\theta=\varepsilon_x\cos^2\theta+\varepsilon_y\sin^2\theta+\frac{\gamma_{xy}}{2}\sin2\theta$을 적용한다. $\theta=0^\circ$에서 $\varepsilon_x=a$이고, 지문의 1120°는 120°로 해석해야 하므로 $\varepsilon_{60^\circ}=2a$, $\varepsilon_{120^\circ}=3a$이다. 두 식을 더하면 전단변형률 항이 소거되어 $\varepsilon_{60^\circ}+\varepsilon_{120^\circ}=\frac{\varepsilon_x+3\varepsilon_y}{2}=5a$이므로 $a+3\varepsilon_y=10a$, 따라서 y축 방향 변형률은 $\varepsilon_y=3a$이다.

Q-system은 터널의 지보량 산정을 위해 제안된 암반분류법으로, Q값은 0.001~1000의 대수스케일로 표시된다. Q값은 $Q=(R.Q.D./J_n)(J_r/J_a)(J_w/SRF)$로 산정하며, J_r/J_a는 절리면의 거칠기와 변질·충전 상태를 반영하여 암반 블록 사이의 전단강도를 평가한다. 절리의 방향성은 Q-system의 기본 항목에 직접 포함되지 않으므로, “절리의 거칠기 및 방향성을 고려한다”는 설명이 옳지 않다.

절리와 수직한 방향의 등가 탄성계수는 절리 간격과 절리 수직강성을 고려하여 $\frac{1}{E_{\mathrm{eq}}}=\frac{1}{E_m}+\frac{1}{k_n s}$로 계산한다. $E_{\mathrm{eq}}=\frac{1}{\frac{1}{20}+\frac{1}{5\times0.6}}=\frac{1}{0.05+0.3333}\approx2.6\ \mathrm{GPa}$이므로 2.6 GPa이다.

공내팽창시험에서 암반의 변형계수는 $E=\frac{\Delta p\,r(1+\nu)}{\Delta r}$로 계산한다. 시추공 반경은 $r=8/2=4\ \mathrm{cm}$이므로, $E=\frac{10\times4\times(1+0.2)}{0.004}=12000\ \mathrm{MPa}=$이다. 따라서 압력 변화 10 MPa, 반경 증가량 0.004 cm, 포아송비 0.2를 대입하면 보기의 12 GPa와 일치한다.

화약류를 발화성 또는 인화성 물질과 동일한 차량에 함께 적재하는 것은 금지되므로, 소화기 설치를 조건으로 허용한다는 3번의 내용이 옳지 않다. 화약류는 운반 중 마찰·동요·굴러 떨어짐이 없도록 고정하고, 차량 적재정량의 80% 이하로 적재하며, 방수·내화성 덮개로 덮어야 한다.

신호 또는 관상용 꽃불류는 동일 장소에서 1일 사용량이 200개 이하의 염관을 사용한 쏘아 올리는 꽃불류 3개 이하인 경우 화약류 사용허가가 면제된다. 따라서 2개를 사용하는 4번은 허가 대상이 아니며, 나머지 보기는 면제 기준을 초과하므로 화약류 사용허가가 필요하다.

유리산시험에서 폭약의 안정성 기준은 시험시간 6시간 이상이 아니라, 정해진 시험에서 유리산이 발생하지 않아야 하는 기준으로 판단하므로 1번의 설명이 옳지 않다. 내열시험은 65℃에서 8분 이상, 가열시험은 75℃에서 48시간 가열 후 질량 감소가 1/100 이하인지를 확인하며, 결과보고에는 화약류의 종류·수량·제조일·시험일·시험방법·시험성적 등을 포함한다.

쏘아 올리는 꽃불류는 20m 이상의 높이에서 퍼지도록 해야 하므로, 10m 이상으로 규정한 3번이 틀리다. 풍속이 10m/s 이상이면 사용을 중지하고, 사용준비가 끝난 쏘아 올리는 꽃불류의 20m 이내에서는 다른 쏘아 올리는 꽃불류를 사용하지 않아야 한다. 발사용 화약이 폭발·연소하지 않으면 발사통에 물을 넣고 10분 이상 지난 뒤 서서히 눕혀 꽃불류를 꺼낸다.

전기발파에서 동력선 또는 전등선을 전원으로 사용하는 경우에는 전선에 0.1A 미만의 적당한 전류가 흐르도록 해야 하므로, 0.1A 이상으로 규정한 4번이 틀리다. 발파모선은 절연 전선을 사용하고 사용 전 단선 여부를 검사하며, 공기장전 시 전기뇌관은 천공된 구멍 입구에 두고, 도통시험은 화약류 장전 장소에서 30m 이상 떨어진 안전한 장소에서 실시한다.

지상 1급저장소는 구조와 보안 기준을 갖추어야 하지만, 저장소 내부에 10 lux 이상의 조명장치를 설치하여 도난을 방지해야 한다는 기준은 없다. 출입문은 2중문으로 하고 덧문을 3 mm 이상의 철판으로 보강하며 2개 이상의 자물쇠를 설치하고, 창은 기초에서 1.7 m 이상 높이에 설치하는 것이 기준에 해당한다.

화약류저장소의 경비실은 제4종 보안물건에 해당하므로, 저장 폭약량 20톤에 대한 제4종 보안거리 140m의 5분의 1을 적용한다. $140 \times \frac{1}{5}=28\text{m}$이지만, 해당 기준의 경비실 보안거리는 27.5m 이상으로 정해져 있으므로 2번이 맞다.

화약류 운반 차량을 야간이나 앞을 분간하기 어려운 경우 주차할 때에는 차량의 전방과 후방 20m가 아니라 15m 지점에 적색등불을 설치해야 하므로 3번이 옳지 않다. 화약류 운반 신고는 발송지를 관할하는 경찰서장에게 해야 하며, 200km 이상 운반할 때에는 예비운전자 1명 이상을 태워야 한다. 니트로셀룰로오스는 운반 시 수분 또는 알코올분을 약 23% 함유한 상태로 하여야 한다.

초유폭약(ANFO)은 가연성 가스가 존재하는 장소에서 발파할 때 안전기준이 적용되며, 가연성 가스 농도가 1% 이상이면 발파하지 않는다는 기준은 옳지 않다. 금이 가거나 공동이 있는 천공에는 과장약을 피하고, 장전기는 정전기 소산을 위해 접지하며, 불발공의 초유폭약이나 메지를 제거할 때 압축공기를 사용하지 않는 것은 올바른 기준이다.

화약류를 수입한 경우에는 수입지를 관할하는 지방경찰청장에게 신고하는 것이 아니라, 관련 법령이 정한 절차에 따라 경찰청장에게 신고하여야 하므로 1번의 내용이 옳지 않다. 화공품의 수출·수입은 매회 지방경찰청장의 허가를 받아야 하며, 화약류 제조업은 제조소마다 경찰청장, 판매업은 판매소마다 소재지 관할 지방경찰청장의 허가를 받아야 한다.

장난감용 꽃불류의 연소 시 발생하는 소리는 10 m에서 90 dB 이하가 기준이므로, 75 dB 이하로 규정한 1번이 옳지 않다. 회전을 주로 하는 것은 지속 연소시간이 10초 이하이고, 딱총화약은 불연제로 표면을 입혀야 하며, 불꽃·불티 또는 꽃불을 주로 내는 것은 불꽃 길이가 180 cm 이하이어야 한다.

원형 터널의 수평방향 벽면에서 반경 방향으로 2 m 떨어진 지점은 터널 중심으로부터 r=4+2=6 m인 위치이다. 원형 공동 주변의 반경방향 응력은 $\sigma_r=\frac{\sigma_h+\sigma_v}{2}\left(1-\frac{a^2}{r^2}\right)+\frac{\sigma_h-\sigma_v}{2}\left(1-\frac{4a^2}{r^2}+\frac{3a^4}{r^4}\right)$이며, $a=4$, $r=6$, $\sigma_h=2.8$, $\sigma_v=4$를 대입하면 $\sigma_r=3.4\left(1-\frac{16}{36}\right)-0.6\left(1-\frac{64}{36}+\frac{768}{1296}\right)=1.8889-0.1111=1.7778$이 된다. 따라서 제시된 보기와는 일치하지 않으므로 정확한 해설을 확정할 수 없다.

단위중량이 깊이에 따라 선형적으로 증가하므로 지하 500 m에서의 단위중량은 $\gamma_{500}=25+\frac{27-25}{1000}\times500=26\ \mathrm{kN/m^3}$이다. 초기수직응력은 깊이에 따른 단위중량의 적분으로 계산되므로 $\sigma_v=\int_0^{500}\left(25+\frac{2}{1000}z\right)dz=25\times500+\frac{1}{2}\times\frac{2}{1000}\times500^2=13{,}000\ \mathrm{kPa}=13.0\ \mathrm{MPa}$이다. 따라서 주어진 정답 2번의 12.75 MPa와 계산 결과가 일치하지 않아 UNCERTAIN

점토의 정적 콘관입저항과 일축압축강도의 경험식은 q_c ≈ 5q_u로 본다. 따라서 $q_u=\frac{q_c}{5}=\frac{5}{5}=1.0\ \mathrm{kg/cm^2}$이며, 계산 결과는 1.0kg/cm²이다.

평면파괴 안전율은 $FS = \dfrac{cA + W\cos\theta\tan\phi}{W\sin\theta}$로 계산한다. 암괴 자중 $W = \gamma V = 0.025 \times 20 = 0.5\,\text{MN}$, 점착력에 의한 저항력 $cA = 0.1 \times 10 = 1.0\,\text{MN}$이다.
활동면에 수직·평행한 중력성분은 $W\cos50^\circ = 0.5\times0.643=0.3214\,\text{MN}$, $W\sin50^\circ = 0.5\times0.766=0.383\,\text{MN}$이다.
마찰저항력은 $W\cos50^\circ\tan30^\circ = 0.3214\times0.577=0.1855\,\text{MN}$이므로, 저항력 합은 $1.0+0.1855=1.1855\,\text{MN}$이다.
따라서 $FS = \dfrac{1.1855}{0.383} \approx 3.1$로 계산되어 안전율 3.1이 된다.

수평방향 전응력은 토압에 의한 유효수평응력과 간극수압의 합으로 계산한다. 지하수면 아래 3 m 지점에서 유효연직응력은 $\sigma'_v=1.7\times2+(1.8-1.0)\times3=5.8\ \mathrm{t/m^2}$이고, 유효수평응력은 $K_o\sigma'_v=0.5\times5.8=2.9\ \mathrm{t/m^2}$이다. 간극수압은 $u=\gamma_w\times3=1.0\times3=3.0\ \mathrm{t/m^2}$이므로, $\sigma_h=2.9+3.0=\mathbf{5.90\ \mathrm{t/m^2}}$이다.