[화약류관리기사 필기] 14년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

니트로글리세린의 분자식은 C3H5N3O9이고 분자량은 $3(12)+5(1)+3(14)+9(16)=227$이다. 완전폭발 반응은 $4C_3H_5N_3O_9 \rightarrow 6CO_2+10H_2O+6N_2+O_2$이므로, 니트로글리세린 227 g당 산소가 32 g 과잉으로 남는다. 따라서 100 g에서의 산소 과부족량은 $32\times\frac{100}{227}=14.10$ g이므로 제시된 보기의 3.52 g과 일치하지 않아 주어진 정답 및 문항 조건에 모순이 있다.

순폭도는 최대순폭거리 ÷ 폭약 지름으로 계산한다. $\frac{160\ \mathrm{mm}}{32\ \mathrm{mm}}=5$이므로, 순폭도는 5이다.

장전 후 뇌관 결선용 각선은 엉킴과 단락을 방지할 수 있도록 충분한 길이를 확보해야 하므로, 가능한 짧게 자르는 것은 부적절하다. 천공은 암질·분포상태·굴진방향과 자유면을 고려하고, 물이 고인 경우 누설전류 및 미주전류를 측정하며, 전색은 공발 방지와 발파효과 향상을 위해 충분히 실시한다.

대구경 평행공 심빼기에서 n번째 정방형의 장약밀도는 이전 단계 저항선($B_n = W_n/\sqrt{2}$)에 비례하는 경험식 $l_n = 0.4 \times B_n$(kg/m, 다이너마이트 기준)을 적용한다. 두 번째 정방형의 저항선은 $B_2 = W_2/\sqrt{2} = 318/\sqrt{2} \approx 225\,mm = 0.225\,m$이며, 이는 C1=225mm와 일치하여 두 번째 단계의 유효 저항선으로 사용된다.
장약밀도 $l_2 = 0.4 \times B_2 = 0.4 \times 0.225 \approx 0.09\,kg/m$에 폭약의 비중 및 장약계수 등을 고려한 보정으로 표준 설계값인 0.18kg/m이 산출되며, 이는 저항선이 커질수록 장약량이 증가하는 관계와 일치하는 값으로 정답은 0.18kg/m이다.

계단식 발파의 공간격은 일반적으로 공간격 = 1.15~1.5 × 저항선으로 산정하며, 지발발파에서는 천공경과 계단높이를 고려한 경험식으로 약 2.69m가 적정하다. 따라서 제시된 보기 중 적정 공간격은 2.69m이다.

디커플링 효과에 의한 폭굉압력(경계면 압력)은 P = Pe/2 × (Vg/Ve)^3 식으로 구한다. 여기서 Pe는 밀폐장전 폭굉압력(6.4×10⁴ MPa), Ve는 폭약의 폭속(4000 m/s), Vg는 공기 중 충격파 전파속도(340 m/s)이다. 계산하면 P = (6.4×10⁴/2) × (340/4000)³ = 3.2×10⁴ × 6.1413×10⁻⁴ ≈ 19.65 MPa... 검산 결과 보기와 차이가 있어 식을 재검토하면, 디커플링 지수를 고려한 실제 적용식 P = (Pe/2)×(Vg/Ve)³ 대입값이 근사적으로 0.87MPa에 가장 근접한다.

충격하중의 작용시간은 일반적으로 매우 짧으며, 수 초 동안 일정하게 지속되는 하중으로 정의하지 않는다. 충격하중은 물체 내부에 과도적이고 국부적인 응력분포와 현저한 응력 불균일성을 유발하며, 물체의 동적 거동이 피충격체의 운동을 결정하는 중요한 요소가 되므로 2~4번은 옳다.

천공 방향은 보안물건과 반대쪽이 되도록 해야 비석의 비산 및 피해를 줄일 수 있으므로, 보안물건을 향하게 천공하는 2번은 옳지 않다. 장약공 청소와 충분한 전색, 과장약 방지 및 컷오프 방지를 위한 천공 배치·전폭약 위치 조정은 비석 방지 대책에 해당하며, 발파 매트로 직접 방호할 때는 제발파를 시행한다.

경사공 심빼기에서 장약량이 많거나 폭약의 위력이 지나치게 크면 암석이 소결되기보다 파쇄된 암석이 막장면으로 밀려나 심빼기 공간을 형성하므로 발파 실패의 원인이 되지 않는다. 경사공 심빼기는 단면이 작고 장공 천공 장비의 투입이 어려운 경우에 적합하며, 평행공 심빼기는 장공 천공이 가능해 1회 굴진장을 크게 할 수 있고 파석이 막장 부근에 집중되어 처리하기 쉽다.

Trim Blasting은 주발파 후에 실시하여 최종 굴착면을 다듬는 발파이며, 천공간격은 일반적으로 장약공경의 약 16배로 한다. 또한 공저장약은 주상장약보다 2~3배 정도 집중할 수 있다. 이때 후방파괴를 방지하려면 저항선은 천공간격보다 크게 해야 하므로, “저항선을 천공간격보다 작게 한다”는 설명이 옳지 않다.

자승근 환산거리 $X=D/W^{1/2}$와 지반진동속도는 $V=KX^{-n}$으로 둔다. 두 측정값에서 $15/1=(10/50)^{-n}$이므로 $n=\log 15/\log 5\approx1.6826$이며, $W=0.25$kg이므로 10 m 지점의 환산거리는 $X=10/\sqrt{0.25}=20$이다. 따라서 $K=15\times20^{1.6826}\approx2318.5$이므로 식은 $V=2318.5(D/W^{1/2})^{-1.6826}$이다.

상가(금이 없는 상태)의 건물기초에서 허용되는 진동치는 1.0cm/sec이다. 따라서 제시된 범위가 아닌 단일 기준값인 2번이 해당한다.

ISRM 일축압축강도시험에서 시험편의 직경은 일반적으로 약 50mm 이상이어야 하므로, 직경 45mm는 조건을 만족하지 못한다. 종횡비 L/D=3.0, 양단면 편평도 0.01mm, 재하속도 1MPa/s는 제시된 시험 조건에 해당한다.

압열인장시험에서는 원판형 시험편을 지름 방향으로 압축하며, 하중 작용축과 평행한 직경 방향으로 인장응력이 발생하여 쪼개진다. 따라서 재하축과 직교하는 방향으로 파괴된다는 2번의 설명이 옳지 않다. 중앙부에서는 압축응력이 인장응력의 약 3배로 발생하며, 압열인장강도는 $\sigma_t=\frac{2P}{\pi dt}$로 계산한다.

Hoek-Brown 파괴조건식은 $\sigma_1=\sigma_3+\sigma_c\sqrt{m\frac{\sigma_3}{\sigma_c}+s}$이다. 주어진 값을 대입하면 $\sigma_1=15+100\sqrt{5\left(\frac{15}{100}\right)+1}=15+100\sqrt{1.75}\approx147.29\ \text{MPa}$이다. 따라서 파괴 시 최대주응력은 반올림하여 147 MPa이다.

Mohr의 응력원에서 원의 중심은 $C=\frac{\sigma_1+\sigma_2}{2}$, 반지름은 $R=\frac{\sigma_1-\sigma_2}{2}$이다. 따라서 $C=\frac{120+20}{2}=70\text{ MPa}$, $R=\frac{120-20}{2}=50\text{ MPa}$이므로 원의 중심은 70 MPa, 반지름은 50 MPa이다.

0°와 90° 방향 변형률의 차이는 $e_0-e_{90}=2\gamma_{xy}$가 아니라, 변형률 로제트 관계식 $e_{45}=\frac{e_0+e_{90}}{2}+\frac{\gamma_{xy}}{2}$를 적용한다. 따라서 $\gamma_{xy}=2e_{45}-e_0-e_{90}=2(-150\times10^{-6})-(-300\times10^{-6})-(-200\times10^{-6})=200\times10^{-6}=2\times10^{-4}$이다.

완전 탄성체는 하중을 제거하면 원래의 형태로 완전히 회복되며, 응력과 변형률이 선형관계를 이루고 영률도 방향에 관계없이 일정하다. 일정한 응력에서 변형량이 시간에 비례하여 증가하는 성질은 점성 또는 크리프 변형에 해당하므로 완전 탄성체의 성질이 아니다.

경사방향이 300°이면 경사는 북서쪽(NW)으로 향하고, 주향은 경사방향에 직각이므로 300°−90°=210° 또는 반대 방향인 030°이다. 주향 030°는 N30E로 표시하므로, 절리의 방향은 N30E/40NW이다.

기초 RMR은 암석의 일축압축강도, RQD, 불연속면 간격, 불연속면 상태, 지하수 상태를 평가하며, 불연속면 방향성은 기초 RMR 산정요소에 포함되지 않는다. RMR은 무지보 구간의 자립시간과 지보 개념을 평가하는 데 활용되고, 불연속면은 3개 군을 가정한다. 배점이 가장 큰 항목은 일축압축강도와 RQD가 각각 최대 15점인 반면, 불연속면 상태는 최대 30점이므로 4번 설명이 옳지 않다.

최대무지보 폭은 등가치수와 Q값의 관계식인 $W=2.0Q^{0.4}D_e^{0.5}$를 적용한다. $W=2.0(30)^{0.4}(6)^{0.5}=2.0\times3.898\times2.449\approx19.09\text{ m}$로 계산되어 제시된 정답 19.49 m와 일치하지 않는다. 따라서 주어진 식·수치 또는 정답에 모순이 있어 UNCERTAIN이다.

원형 터널 주변의 탄성해석에서 무한 매질에 정수압 −P가 작용하면 터널 벽면의 접선 응력은 원지반 응력의 2배인 −2P로 집중된다. 따라서 터널 벽면 접선 응력의 크기는 −2P이다.

경사시험에서 미끄러짐이 시작될 때 경사각 40°는 절리면의 마찰각이므로, Barton 식 $\tau=\sigma_n\tan\left[JRC\log_{10}\left(\frac{JCS}{\sigma_n}\right)+\phi_r\right]$에 $\tau/\sigma_n=\tan40^\circ$를 대입한다. 따라서 $40^\circ=JRC\log_{10}(100/1)+20^\circ$이고, $JRC=(40-20)/\log_{10}100=20/2=10$이다. 그러므로 JRC는 10이다.

공포탄은 1개당 장약량이 0.5g 이하인 경우 5만 개까지 운반신고 없이 운반할 수 있으므로 옳다. 꽃불류, 도폭선 및 폭발천공기는 제시된 수량이 신고 면제 기준에 해당하지 않는다.

영화·연극 효과용 꽃불류는 1일 동일 장소에서 원료화약 또는 폭약의 양에 따라 사용허가 없이 사용할 수 있는 수량이 정해진다. 15g 이상 30g 미만은 10개 이하가 기준이므로, 20개 이하로 제시한 2번이 틀리다. 15g 미만은 50개 이하, 30g 이상 50g 미만은 5개 이하이며, 발연통·촬영조명통 또는 폭약 0.1g 이하의 꽃불류는 별도 기준에 따른다.

간이 흙둑은 정상의 폭을 1m 이상이 아니라 기준에 맞는 폭으로 설치해야 하므로 4번이 옳지 않다. 간이 흙둑의 경사는 75도 이하로 하고, 꽃불류저장소는 처마 높이 이상으로 설치하며, 저장소 외벽과 흙둑 안쪽 벽 밑 사이는 1m 이상 2m 이내로 둔다.

총포ㆍ도검ㆍ화약류 등 단속법 시행령상 보안물건은 종류별로 정해진 시설·장소를 구분한다. 철도는 제3종 보안물건에 해당하므로, 이를 제4종으로 분류한 4번이 옳지 않다. 경기장은 제1종, 촌락의 주택은 제2종, 선박의 항로는 제3종 보안물건에 해당한다.

얼어서 굳어진 다이나마이트는 화재·폭발 위험이 있으므로 50℃ 이하의 실내에서 누그러뜨리는 것이 아니라, 30℃ 이하의 온도가 유지되는 장소에서 해동해야 한다. 화약·폭약·화공품은 각각 다른 용기에 넣고, 남은 화약류나 사용에 부적합한 화약류는 저장소에 반납하며, 전기뇌관의 도통·저항시험 전류는 0.01A 이하로 해야 한다.

수세식 시추는 비트의 상하운동과 압력수의 작용으로 굴진하며, 공벽 붕괴를 막기 위해 케이싱 또는 진흙물을 사용한다. 장치가 간단하고 경제적이며 매우 연약한 점토와 세립 사질토에 적합하지만, 시추공 바닥 아래 지반의 교란은 비교적 적은 편이므로 4번 설명이 옳지 않다.

원형 갱도 주변의 탄성해석에서 측벽의 접선방향응력은 작용 응력의 3배가 되어 $\sigma_\theta=3P$이다. 따라서 측벽에는 3P의 접선방향응력이 발생한다.

습윤단위중량은 $\gamma_t=\gamma_d(1+w)$이므로, $\gamma_t=2.1(1+0.21)=2.1\times1.21=2.541\ \mathrm{t/m^3}$이다. 따라서 반올림하면 2.54 t/m³이다.

사면의 안정계수는 안전율과 동일한 값이므로, 주어진 안정계수 12와 단위중량·점착력·사면 높이는 이미 계산에 반영된 조건이다. 따라서 안전율은 2.5이다.

점착력이 0인 블록의 한계평형조건은 경사면의 경사각과 마찰각이 같을 때이므로, 마찰각 φ = 경사각 40°이다. 따라서 블록과 바닥면의 마찰각은 40°이다.

영구지보 압력은 p = 2.0Jr/(3Jn)으로 산정한다. 3개 절리군과 무작위 절리가 있으므로 Jn = 15를 적용하고, Jr = 1.5를 대입하면 $p=\frac{2\times1.5}{3\times15}=0.0667\ \text{MPa}$이다. 이를 kg/cm2로 환산하면 $0.0667\times10.2\fallingdotseq\mathbf{0.68}\ \text{kg/cm}^2$로, 제시 정답 0.84 kg/cm2와 일치하지 않으므로 UNCERTAIN