건축기사 실기 · 2017년 4회차 기출문제 정답·해설 페이지

BTL(Build-Transfer-Lease) 방식 — 민간이 사회기반시설을 준공(Build)한 뒤 소유권을 정부에 이전(Transfer)하고, 정부에 임대(Lease)하여 받는 임대료로 투자비를 회수하는 민간투자 사업 방식

[해설]

BTL(Build-Transfer-Lease)은 「사회기반시설에 대한 민간투자법」에 따른 민간투자 방식으로, 민간이 시설을 지어(Build) 소유권을 정부에 넘기고(Transfer) 정부에 빌려주어(Lease) 투자비를 회수한다. 학교·도서관·공공청사처럼 이용료를 받기 어려운 시설에 주로 쓴다.

투자비는 이용자 사용료가 아니라 정부가 지급하는 임대료로 회수하므로 민간의 수요 위험이 작다.

혼동 주의: BTO도 준공 즉시 소유권을 넘기지만, 민간이 시설을 직접 운영하면서 받는 이용자 사용료로 투자비를 회수한다.

① 비중이 작아 가볍고 가공성 우수
② 표면 산화피막으로 내식성·내구성 우수
③ 열·전기 전도율이 높음

[해설]

알루미늄은 경량성·내식성·전도성이 대표 장점이라 새시·커튼월 같은 건축 금속재로 널리 쓰인다.

• 비중이 작아 가볍고 가공성 우수 — 비중이 약 2.7로 철의 약 1/3이고, 압출·인발이 쉬워 복잡한 단면도 만들 수 있다.
• 내식성·내구성 우수 — 공기 중에서 표면에 치밀한 산화피막(Al₂O₃)이 생겨 내부 부식을 막는다.
• 열·전기 전도율이 높음 — 그래서 열교환기·전선 재료로도 쓰인다.

혼동 주의: 산화피막은 산·알칼리에 약해 콘크리트·모르타르에 직접 닿으면 부식되므로 방식 처리가 필요하다.

① 슬럼프(Slump) 시험
② 흐름(Flow) 시험
③ 비비(Vee-Bee) 시험

※ 그 밖에 다짐계수 시험, 리몰딩 시험, 낙하식 관입 시험(케리볼) 등

[해설]

반죽질기는 물의 양에 따라 달라지는 유동성의 정도이고, 시공연도는 이를 바탕으로 한 작업의 쉽고 어려움이다. 시공연도는 직접 수치로 나타내기 어려워 반죽질기 시험값으로 평가한다.

• 슬럼프 시험 — 슬럼프콘을 들어 올린 뒤 콘크리트가 내려앉은 높이(mm)로 유동성을 재며 가장 널리 쓰인다.
• 흐름 시험 — 흐름판에 상하 진동(낙하)을 준 뒤 콘크리트가 퍼진 지름으로 유동성을 잰다.
• 비비 시험 — 진동을 주어 원추형 시료가 원판형으로 바뀌는 데 걸린 시간(비비타임, 초)을 재며 된비빔 콘크리트에 적합하다.

혼동 주의: 슬럼프는 값이 클수록 묽은 것이지만, 비비타임은 값이 클수록 된 것이다.

① 표준체(체가름) 분석법
② 브레인(Blaine) 공기투과법

[해설]

시멘트 분말도는 입자의 고운 정도로, 체에 남는 양으로 재거나 비표면적(cm²/g)으로 나타낸다.

• 표준체(체가름) 분석법 — 표준체로 쳐서 체에 남은 잔사량의 비율로 분말도를 판정합니다.
• 브레인(Blaine) 공기투과법 — 다져 놓은 시멘트층에 공기를 통과시켜, 공기가 흐르는 데 걸리는 시간(투과 저항)으로 비표면적을 구합니다.

현재 분말도 표시는 브레인 공기투과법에 의한 비표면적이 표준이며, 분말도가 클수록 수화가 빨라 초기강도가 높아진다.

① 방사선 투과법(RT)
② 초음파 탐상법(UT)
③ 자분(자기분말) 탐상법(MT)

※ 그 밖에 침투 탐상법(PT), 육안 검사(VT)

[해설]

용접부 비파괴검사는 내부 결함용과 표면 결함용으로 나눠 외운다.

• 방사선 투과법(RT) — X선·감마선을 투과시켜 필름에 찍힌 음영으로 기공·슬래그 혼입 같은 내부 결함을 찾는다.
• 초음파 탐상법(UT) — 초음파를 보내 결함에서 반사되는 신호로 내부 결함의 위치와 크기를 잡는다.
• 자분 탐상법(MT) — 강재를 자화하고 자분을 뿌리면 결함부에서 새는 자력선에 자분이 모여 표면·표층 결함이 드러난다.

침투 탐상법(PT)은 침투액·현상액으로 표면에 열린 결함만 찾고, 육안 검사(VT)는 가장 기본적인 외관 검사다. 자분 탐상법은 강재 같은 자성체에만 쓸 수 있다.

① 넘버링 더미(Numbering Dummy)
② 로지컬 더미(Logical Dummy)
③ 타임랙 더미(Time-Lag Dummy)

[해설]

화살표형 네트워크 공정표에서 더미는 실제 작업이 아니라 점선 화살표로 작업 간 관계만 나타내는 명목상 작업이다.

• 넘버링 더미 — 두 작업이 같은 결합점 번호를 갖지 않도록 번호를 구분하려고 넣는다.
• 로지컬 더미 — 작업의 선후관계(논리적 순서)를 바르게 나타내려고 넣는다.
• 타임랙 더미 — 선행작업이 끝나고 일정 시간이 지나야 후속작업을 시작하는 시간차를 나타낸다.

외우는 요령으로, 번호(넘버링)·논리(로지컬)·시간(타임랙)이라는 세 목적으로 기억한다.

① 철근 지름 차이가 6mm를 초과하는 경우
② 철근의 재질(강종)이 서로 다른 경우
③ 철근의 항복강도가 서로 다른 경우

[해설]

가스압접은 두 철근 끝을 맞대고 산소·아세틸렌 불꽃으로 가열하면서 눌러 붙이는 이음이다. 두 철근이 같은 조건으로 달궈지고 눌려야 하므로 조건이 다르면 압접할 수 없다.

• 지름 차이 6mm 초과 — 굵기 차가 크면 가열·변형이 한쪽으로 치우쳐 압접부 볼록부가 제대로 생기지 않는다.
• 재질(강종)이 다른 경우 — 성분이 달라 같은 온도에서 고르게 접합되지 않는다.
• 항복강도가 다른 경우 — 약한 쪽 철근이 먼저 변형돼 이음 성능을 보장할 수 없다.

외우는 요령: 굵기·재질·강도가 모두 같아야 압접할 수 있다고 묶어 둔다.

① 1층 바닥을 먼저 시공해 작업장 등으로 활용 가능
② 지상·지하 동시 진행으로 공기 단축
③ 날씨 영향이 적어 전천후 시공 가능

[해설]

역타설 공법(Top-Down)은 1층 바닥과 지하 각 층 바닥을 위에서부터 먼저 치고, 그 아래를 굴착하며 내려가는 공법이다.

• 1층 바닥 활용 — 먼저 완성한 바닥판을 작업장·자재 적치장으로 쓸 수 있어 좁은 도심 현장에 유리하다.
• 공기 단축 — 지상 골조와 지하 굴착·구조를 동시에 진행한다.
• 전천후 시공 — 지하 작업이 덮인 바닥 아래에서 이뤄져 비·눈의 영향을 적게 받는다.

외우는 요령: 바닥 먼저 → 작업장 확보, 위아래 동시 → 공기 단축, 덮개 아래 → 전천후.

① 슬럼프값이 클수록(유동성이 클수록)
② 부재 단면(벽 두께)이 두꺼울수록
③ 타설(붓기) 속도가 빠를수록
④ 대기 습도가 높을수록(기온이 낮을수록)

※ 그 밖에 진동다짐이 충분할수록, 거푸집 표면이 매끄러울수록, 철근량이 적을수록, 부배합일수록 측압이 커진다.

[해설]

거푸집 측압은 굳지 않은 콘크리트가 액체처럼 벽면을 미는 압력이다. 그래서 콘크리트가 묽고 오래 굳지 않을수록, 높이 쌓일수록 커진다.

• 슬럼프가 클수록 — 유동성이 커져 액체에 가까워진다.
• 부재 단면이 두꺼울수록 — 콘크리트 양이 많아 벽면에 전달되는 압력이 커진다.
• 타설 속도가 빠를수록 — 아래쪽이 굳기 전에 위가 쌓여 액압이 그대로 전달된다.
• 습도가 높고 기온이 낮을수록 — 응결이 늦어져 굳지 않은 상태가 오래 간다.

혼동 주의: 기온이 높거나 응결촉진제를 쓰면 반대로 측압이 작아진다.

(1) 스페이서(Spacer)
(2) 세퍼레이터(Separator)
(3) 칼럼 밴드(Column Band)
(4) 박리제(Form Oil)

[해설]

거푸집 공사의 부속재는 설명에 나온 기능(간격 유지·고정·탈형)으로 구분한다.

• 스페이서 — 철근과 거푸집 사이에 끼워 피복두께를 확보하는 간격재다.
• 세퍼레이터 — 벽 거푸집 양쪽 측판 사이 간격을 일정하게 유지하는 격리재다.
• 칼럼 밴드 — 기둥 거푸집을 둘러 조여 콘크리트 측압에 벌어지지 않게 고정한다.
• 박리제 — 거푸집 면에 발라 콘크리트가 달라붙지 않게 하여 탈형·청소를 쉽게 한다.

혼동 주의: 스페이서는 철근과 거푸집 사이의 간격, 세퍼레이터는 거푸집과 거푸집 사이의 간격을 잡는다. 둘을 조여 주는 긴결재는 폼타이다.

(1) 알칼리골재반응 — 시멘트의 알칼리 성분과 골재의 실리카 성분이 반응해 수분을 흡수·팽창하며 균열을 일으키는 현상
(2) 인트랩트 에어 — 일반 콘크리트에 1~2% 정도 자연적으로 갇히는 부정형의 기포
(3) 배처 플랜트 — 물·시멘트·골재를 자동 계량·혼합해 콘크리트를 생산하는 설비

[해설]

세 용어는 각각 콘크리트의 열화 현상, 공기량, 생산 설비에 해당한다.

• 알칼리골재반응 — 시멘트의 알칼리와 골재의 반응성 실리카가 만든 겔이 물을 흡수·팽창해 거북등 모양 균열을 낸다.
• 인트랩트 에어 — 비비고 치는 과정에서 자연히 갇히는 1~2% 정도의 크고 불규칙한 기포다.
• 배처 플랜트 — 물·시멘트·골재를 자동 계량·혼합해 콘크리트를 생산하는 설비다.

혼동 주의: 인트랩트 에어는 AE제로 일부러 넣는 미세한 독립기포인 인트레인드 에어와 다르다.

(1) 베인 시험(Vane Test)
(2) 아스팔트 컴파운드(Asphalt Compound)

[해설]

(1)은 연약 점토의 원위치 전단시험, (2)는 방수용 아스팔트 제품에 관한 용어다.

베인 시험은 십자형 날개(베인)를 점토에 박아 회전시킬 때의 저항모멘트로 점착력(비배수 전단강도)을 구한다.

아스팔트 컴파운드는 블로운 아스팔트에 섬유질·광물분말 등을 섞어 유동성과 내후성을 개량한 방수재다.

(1) 콜드 조인트 — 먼저 친 콘크리트가 굳기 시작한 뒤 이어치기하여 일체화가 저해되어 생기는 시공 불량 이음
(2) 조절 줄눈 — 바닥판 등의 건조수축 균열을 한 곳으로 유도해 무질서한 균열을 막기 위해 두는 줄눈

[해설]

콜드 조인트는 계획하지 않은 시공 불량이고, 조절 줄눈은 균열을 관리하려고 일부러 두는 줄눈이다.

콜드 조인트는 먼저 친 콘크리트가 굳기 시작한 뒤 이어 쳐서 두 층이 한 몸이 되지 못한 이음으로, 누수·강도 저하의 원인이 된다. 조절 줄눈(수축줄눈)은 바닥판 등의 단면을 일부러 약하게 만들어 건조수축 균열이 그 자리에서만 생기도록 유도한다.

혼동 주의: 계획해서 두는 이음은 시공 이음(Construction Joint)이라 하며 콜드 조인트와 구분한다.

(1) 복층유리 — 두 장의 판유리 사이에 건조 공기층을 두고 테두리를 밀봉한 유리로, 단열·결로 방지·차음 성능이 우수하다.
(2) 강화유리 — 판유리를 연화점까지 가열한 뒤 급랭하여 표면에 압축응력층을 형성한 유리로, 일반 판유리의 3~5배 강도를 가지며 파손 시 잘게 부서진다.
(3) 배강도유리 — 판유리를 연화점까지 가열한 뒤 서냉하여 표면에 압축응력층(24MPa 이상)을 형성한 유리로, 일반 판유리의 약 2배 강도를 가진다.

[해설]

세 유리는 공기층 구조와 열처리 냉각 방식으로 구분한다.

• 복층유리 — 두 장 사이에 밀봉한 건조 공기층이 열 전달을 막아 단열·결로 방지·차음에 유리하다.
• 강화유리 — 가열 후 급랭하여 표면에 압축응력층을 만든 유리로, 강도는 3~5배이고 깨지면 잘게 부서져 안전하다.
• 배강도유리 — 가열 후 서냉하여 약 2배 강도를 내며, 깨지면 큰 파편으로 갈라져 틀에서 잘 빠지지 않는다.

외우는 요령: 급랭=강화(3~5배·잘게), 서냉=배강도(2배·크게)로 짝지어 기억한다.

강관 속에 콘크리트를 채운 합성구조로, 강관의 구속효과로 충전 콘크리트의 내력이 상승하고 충전 콘크리트가 강관의 국부좌굴을 억제하여 우수한 변형 저항능력을 발휘하는 구조

[해설]

CFT는 강관 속에 콘크리트를 채워 두 재료가 서로의 약점을 보완하는 합성구조다.

• 강관이 콘크리트를 감싸는 구속효과로 충전 콘크리트의 압축 내력과 연성이 커진다.
• 안을 채운 콘크리트가 얇은 강관이 안쪽으로 찌그러지는 국부좌굴을 막는다.

두 효과가 함께 작용해 큰 변형에도 내력을 유지하는 우수한 변형 저항능력을 낸다.

화재로 고온에 노출된 콘크리트 내부의 수분이 수증기압을 형성하고, 조직이 치밀해 이 압력이 빠져나가지 못하면서 표면부가 폭음과 함께 급격히 박리·비산하는 현상

[해설]

폭렬(Spalling)은 화재 시 고강도 콘크리트 내부의 수증기압 때문에 생긴다.

고온에서 내부 수분이 기화해 압력이 커지는데, 고강도 콘크리트는 조직이 치밀해 증기가 빠져나갈 통로가 없다. 압력이 인장강도를 넘으면 표면부가 폭음과 함께 떨어져 튀어 나간다.

실무 의미: 폴리프로필렌(PP) 섬유를 넣으면 고온에서 섬유가 녹아 증기 배출 통로가 생겨 폭렬을 억제한다.

연약 점토지반에 지름 40~60cm 모래기둥을 다수 타입한 뒤 성토 등으로 재하하여, 모래기둥을 배수로 삼아 간극수를 배출시키며 지반을 압밀·강화하는 공법

[해설]

샌드 드레인은 연약 점토지반 개량공법 중 배수(압밀) 공법이다.

점토는 투수성이 낮아 간극수가 잘 빠지지 않으므로, 지름 40~60cm 모래기둥을 여러 개 박아 물이 빠질 길을 짧게 만든다. 그 위에 성토로 하중을 가하면 간극수가 모래기둥을 타고 빠르게 배출되면서 압밀이 앞당겨져 지반이 강해진다.

혼동 주의: 페이퍼 드레인·팩 드레인도 원리는 같고 배수재(카드보드, 포대에 채운 모래)만 다르다.

① 6m
② 8m

[해설]

산업안전보건기준에 관한 규칙 제62조(강관틀비계)에 따라 벽이음은 수직방향 6m, 수평방향 8m 이내마다 설치한다.

틀비계는 주틀이 일체로 되어 있어 강성이 크므로, 단관 강관비계보다 간격을 넓게 허용한다.

혼동 주의: 강관비계의 벽이음 간격은 수직·수평 모두 5m 이내다.

⑤ → ① → ④ → ② → ⑦ → ③ → ⑧ → ⑥ → ⑨

(대상선정 → 정보수집 → 기능정의 → 기능정리 → 기능평가 → 아이디어 발상 → 평가 → 제안 → 실시)

[해설]

VE(가치공학)는 V = F/C(가치 = 기능/비용)를 높이는 활동이다. 절차는 준비 → 기능분석 → 아이디어 → 실시의 네 덩어리로 묶어 외운다.

• 준비 — 대상선정 뒤 정보수집을 한다.
• 기능분석 — 기능정의 → 기능정리 → 기능평가 순으로 진행한다.
• 아이디어 — 아이디어 발상 → 평가 → 제안 순으로 진행한다.
• 실시 — 제안이 채택되면 실행한다.

핵심은 기능분석 세 단계가 끝난 뒤에야 아이디어 발상으로 넘어간다는 점이다. 기능을 먼저 따져야 비용만 깎는 대안이 아니라 가치를 높이는 대안이 나온다.

$T_e = \dfrac{t_o + 4t_m + t_p}{6} = \dfrac{4 + 4 \times 5 + 6}{6} = 5$일

[해설]

PERT 3점 견적법은 베타분포를 가정하고, 정상시간에 4배 가중치를 둔 평균으로 기대시간을 구한다.

$T_e = \dfrac{t_o + 4t_m + t_p}{6}$
$= \dfrac{4 + 4 \times 5 + 6}{6} = \dfrac{30}{6}$
따라서 $T_e$ = 5일

· 전단면적 $A_g = t(b_1 + b_2 - t) = 7 \times (100 + 100 - 7) = 7 \times 193 = 1{,}351$ mm²
· 볼트구멍 지름 $d = 20 + 2 = 22$ mm, 구멍 수 $n = 2$
· $A_n = A_g - n\,d\,t = 1{,}351 - 2 \times 22 \times 7 = 1{,}043$ mm²

[해설]

강구조 설계기준에서 인장재는 전단면적에서 볼트구멍 결손을 뺀 순단면적으로 검토한다.

ㄱ형강은 두 변을 펼친 평판으로 보되, 모서리에서 두께가 겹치므로 t를 한 번 뺀다.
$A_g = 7 \times (100 + 100 - 7) = 1{,}351$ mm²

볼트구멍 지름은 M20 공칭지름에 2mm를 더한 22mm이고, 구멍은 두 변에 하나씩 2개이다.
$A_n = 1{,}351 - 2 \times 22 \times 7 = 1{,}043$ mm²

혼동 주의: 구멍이 엇모배치일 때만 s²/4g 항을 더하며, 구멍 여유는 M24 이상부터 3mm로 커진다.

· $r = \sqrt{\dfrac{I}{A}}$ 에서 $A = \dfrac{I}{r^2} = \dfrac{64{,}000}{\left(\frac{20}{\sqrt{3}}\right)^2} = 480$ cm²
· $I = \dfrac{bh^3}{12} = \dfrac{A h^2}{12}$ 에서 $h = \sqrt{\dfrac{12I}{A}} = \sqrt{\dfrac{12 \times 64{,}000}{480}} = 40$ cm
· $b = \dfrac{A}{h} = \dfrac{480}{40} = 12$ cm

[해설]

단면2차반경의 정의 r = √(I/A)를 이용해 단면적부터 구한다.
A = I/r² = 64,000 ÷ (400/3) = 480 cm²

직사각형 단면은 I = bh³/12 = Ah²/12 이므로 이 식에서 높이를 구한다.
h = √(12I/A) = √(12×64,000/480) = √1,600 = 40 cm

폭은 단면적을 높이로 나누어 구한다.
b = A/h = 480/40 = 12 cm

검산: 12×40³/12 = 64,000 cm⁴로 주어진 I와 일치한다.

· 유효목두께 $a = 0.7S = 0.7 \times 12 = 8.4$ mm
· 유효길이 $L_e = L - 2S = 200 - 24 = 176$ mm (용접 2면)
· $\phi R_n = \phi \times 0.6 F_{uw} \times a \times L_e \times 2 = 0.75 \times 0.6 \times 420 \times 8.4 \times 176 \times 2 = 558{,}835$ N $\approx 558.84$ kN

[해설]

강구조 연결 설계기준(KDS 14 31 25)에서 모살용접 설계강도는 $\phi R_n = \phi \times 0.6F_{uw} \times a \times L_e$로 구한다.

모재가 용접재보다 강하다고 했으므로 용접재 쪽 강도만 검토한다.

유효목두께는 모살치수(다리길이)에 $0.7$을 곱한 값이다.
$a = 0.7 \times 12 = 8.4$ mm

유효길이는 양 끝 크레이터 구간을 빼려고 실제 길이에서 모살치수의 2배를 공제한다.
$L_e = 200 - 2 \times 12 = 176$ mm

강도저감계수 $\phi = 0.75$를 쓰고, 판 위아래 2면을 용접했으므로 2를 곱한다.
$\phi R_n = 0.75 \times 0.6 \times 420 \times 8.4 \times 176 \times 2$
$= 558{,}835$ N $\approx 558.84$ kN

· $\Sigma H = 0$ : $H_A = 0$
· $\Sigma V = 0$ : $V_A - \dfrac{1}{2} \times 2 \times 3 = 0 \;\Rightarrow\; V_A = +3$ kN (↑)
· $\Sigma M_A = 0$ : $M_A + 12 - \left(\dfrac{1}{2} \times 2 \times 3\right)\!\left(3 + 3 \times \dfrac{1}{3}\right) = 0 \;\Rightarrow\; M_A = 0$

[해설]

캔틸레버보 고정단 A의 반력 H_A·V_A·M_A는 힘의 평형조건 ΣH=0·ΣV=0·ΣM=0으로 구한다.

삼각형 분포하중의 합력은 삼각형 면적이고, 작용점은 하중이 큰 쪽(A 쪽)에서 밑변의 1/3 지점이다.
P = ½ × 2 × 3 = 3 kN
A에서 작용점까지 거리 = 3 + 3 × ⅓ = 4 m

수평하중이 없어 H_A = 0이고, 연직반력은 분포하중의 합력과 같은 V_A = 3 kN(↑)이다.

ΣM_A = 0 : M_A + 12 − 3 × 4 = 0
M_A = 0

혼동 주의: 외력모멘트 12 kN·m가 분포하중에 의한 모멘트 3 × 4 = 12 kN·m와 정확히 상쇄되어 반력모멘트가 0이 된다.

· 쌍줄비계 면적 = 건물 높이 × (건물 둘레길이 + $8 \times 0.9$)
· 둘레길이 $= (18 + 13) \times 2 = 62$ m
· $A = 13.5 \times (62 + 8 \times 0.9) = 13.5 \times 69.2 = 934.2$ m²

[해설]

건설공사 표준품셈에서 쌍줄비계 면적은 외벽에서 0.9 m 떨어진 비계 중심선 둘레에 높이를 곱해 구한다.
$A = H \times (\Sigma L + 8 \times 0.9)$

모서리 4곳에서 둘레가 0.9 m씩 두 번 늘어나므로 8 × 0.9 = 7.2 m를 더한다.

평면의 꺾인 부분은 서로 상쇄되어 외곽 둘레가 18 m × 13 m 직사각형 둘레와 같다.
$\Sigma L = (18 + 13) \times 2 = 62$ m

여기에 건물 높이 13.5 m를 곱한다.
$A = 13.5 \times (62 + 7.2) = 13.5 \times 69.2 = 934.2$ m²

혼동 주의: 외줄비계·겹비계는 이격거리 0.45 m를 써서 8 × 0.45를 더한다.

주공정선(CP)은 B → D → G → K → N → Q 이며, 총 공사기간은 41일이다.

[해설]

각 작업의 EST는 선행작업 중 가장 늦게 끝나는 시점(전진계산), LST·LFT는 후속작업의 여유를 고려해 종료일로부터 역산(후진계산)한다. TF(총여유)=LST−EST, FF(자유여유)=후속작업 EST−해당작업 EFT, DF(종속여유)=TF−FF로 구한다. TF가 0인 작업들을 이으면 주공정선(CP)이 되며, 이 예제에서는 B→D→G→K→N→Q(총 41일)가 이에 해당한다. D는 소요일수 0인 더미(dummy) 작업이다.