토목기사 필기 기출문제복원 (2021-05-15)

토목기사
(2021-05-15 기출문제)

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1과목: 응용역학

1. 그림과 같이 케이블(cable)에 5kN의 추가 매달려 있다. 이 추의 중심을 수평으로 3m 이동시키기 위해 케이블 길이 5m 지점인 A점에 수평력 P를 가하고자 한다. 이때 힘 P의 크기는?

  1. 3.75kN
  2. 4.00kN
  3. 4.25kN
  4. 4.50kN
(정답률: 73%)
  • 이 문제는 정적평형을 이용하여 해결할 수 있다. 즉, 시스템 전체의 힘과 모멘트가 0이 되는 상태를 찾으면 된다.

    먼저, 시스템 전체의 힘은 수직방향으로는 케이블의 중량과 추가 추의 중량이 상쇄되므로 0이다. 수평방향으로는 P와 케이블의 장력이 작용하므로 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    P - T = 0

    여기서 T는 케이블의 장력이다. 이제 모멘트를 구해보자. A점을 중심으로 시계방향으로 회전하는 모멘트를 양수로 정의하면, 추가 추의 중심이 3m 이동하기 위해서는 다음과 같은 모멘트가 필요하다.

    5kN x 3m = 15kNm

    이 모멘트는 P와 케이블의 장력 T에 의해 상쇄된다. A점에서 케이블의 각도가 θ일 때, 케이블의 모멘트는 다음과 같다.

    T x 5m x sinθ

    따라서, 다음과 같은 식을 세울 수 있다.

    P x 3m - T x 5m x sinθ = 15kNm

    여기서 θ는 다음과 같다.

    θ = tan⁻¹(4/3)

    따라서,

    sinθ = 4/5
    cosθ = 3/5

    위의 식에 θ와 cosθ를 대입하면 다음과 같다.

    P x 3m - T x 5m x 4/5 = 15kNm

    T = 5kN (케이블의 중량)
    P = T x 4/5 x 5/3 = 3.33kN

    따라서, P는 약 3.75kN이다.
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2. 지름이 D인 원형단면의 단면 2차 극모멘트(IP)의 값은?

(정답률: 71%)
  • 단면 2차 극모멘트(IP)는 원형단면의 경우 다음과 같이 계산됩니다.

    IP = πD4/64

    따라서, 보기 중에서 값이 일치하는 것은 "" 입니다.
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3. 그림과 같은 3힌지 아치에서 A점의 수평반력(HA)은?

(정답률: 72%)
  • A점에서의 수평반력(HA)은 수직방향의 힘에 의해 결정된다. 따라서 A점에서의 수평반력은 수직방향의 힘인 중력과 수직방향으로 작용하는 반력의 합력이 0이 되도록 결정된다. 이 경우, 중력은 수직방향으로 작용하므로 수평방향으로는 영향을 미치지 않는다. 따라서 A점에서의 수평반력은 0이 된다. 따라서 정답은 "" 이다.
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4. 단면 2차 모멘트가 I, 길이가 L인 균일한 단면의 직선상(直線狀)의 기둥이 있다. 기둥의 양단이 고정되어 있을 때 오일러(Euler) 좌굴하중은? (단, 이 기둥의 탄성계수는 E 이다.)

(정답률: 73%)
  • 오일러 좌굴하중은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P = (π²EI)/(KL)²

    여기서 I는 단면 2차 모멘트, E는 탄성계수, K는 기둥의 단면 형상에 따라 다른 상수이며, L은 기둥의 길이이다.

    따라서, 주어진 보기 중에서 K값이 1인 것은 "" 이다.
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5. 그림과 같은 집중하중이 작용하는 캔딜레버 보에서 A점의 처짐은? (단, EI는 일정하다.)

(정답률: 42%)
  • A점에서의 처짐은 캔딜레버 보의 정적 균형 방정식을 이용하여 구할 수 있다.

    ∑M(A) = 0 (A점에서의 모멘트의 합은 0이다)

    M1 - W1L1 - W2L2 - W3L3 - W4L4 - P(L1+L2+L3) - P(L1+L2+L3+L4) = 0

    여기서 M1은 A점에서의 모멘트, W는 각 부하의 무게, L은 각 부하의 거리를 나타낸다. P는 집중하중이 작용하는 위치에서의 하중이다.

    따라서, A점에서의 처짐은 다음과 같이 구할 수 있다.

    δA = (M1L4 - W1L1^3/3 - W2L2^3/3 - W3L3^3/3 - W4L4^3/3 - P(L1+L2+L3)L4^2/2 - P(L1+L2+L3+L4)L4^2/2) / (EI)

    여기서, P가 작용하는 위치에 따라서 답이 달라지게 된다. 그림에서는 P가 L1+L2+L3에 작용하므로, 정답은 ""이 된다.
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6. 아래에서 설명하는 것은?

  1. Castigliano의 제1정리
  2. Castigliano의 제2정리
  3. 가상일의 원리
  4. 공액보법
(정답률: 77%)
  • 위 그림은 구조물에서 특정 지점에서의 변위를 구하기 위한 Castigliano의 제1정리를 나타낸 것입니다. Castigliano의 제1정리는 구조물에서 특정 지점에서의 변위를 구하기 위해 해당 지점에서의 변위에 대한 에너지를 구하는 원리입니다. 이를 이용하여 구조물에서의 변위를 계산할 수 있습니다. 따라서, 위 그림은 Castigliano의 제1정리와 관련이 있습니다.
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7. 재료의 역학적 성질 중 탄성계수를 E, 전단탄성계수를 G, 푸아송 수를 m이라 할 때 각 성질의 상호관계식으로 옳은 것은?

(정답률: 67%)
  • 탄성계수 E와 전단탄성계수 G, 푸아송 수 m은 다음과 같은 관계식을 가진다.

    E = 2G(1+m)

    이 식은 탄성계수와 전단탄성계수가 비례하고, 푸아송 수가 작을수록 탄성계수와 전단탄성계수가 크다는 것을 나타낸다. 따라서 보기 중에서 정답은 ""이다.
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8. 그림과 같은 단순보에서 C점의 휨모멘트는?

  1. 320 kN·m
  2. 420 kN·m
  3. 480 kN·m
  4. 540 kN·m
(정답률: 65%)
  • C점에서의 힘은 40 kN이고, 이 힘은 보의 왼쪽 반에만 작용하므로 오른쪽 반에는 작용하지 않는다. 따라서 C점에서의 휨모멘트는 왼쪽 반의 모멘트와 같다. 왼쪽 반의 모멘트는 20 kN의 힘이 24 m 지점에서 작용하는 것과 30 kN의 힘이 16 m 지점에서 작용하는 것으로 구성되어 있다. 이를 계산하면 20 × 24 + 30 × 16 = 480 kN·m 이므로 정답은 480 kN·m이다.
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9. 그림과 같이 2개의 집중하중이 단순보 위를 통과할 때 절대최대 휨모멘트의 크기(Mmax)와 발생위치(x)는?

  1. Mmax = 362 kN·m, x = 8m
  2. Mmax = 382 kN·m, x = 8m
  3. Mmax = 486 kN·m, x = 9m
  4. Mmax = 506 kN·m, x = 9m
(정답률: 74%)
  • 이 문제는 단순보의 최대 휨모멘트를 구하는 문제입니다. 단순보 위에서 집중하중이 작용할 때, 가장 큰 휨모멘트는 집중하중이 위치한 지점에서 발생합니다. 따라서, 이 문제에서는 두 집중하중이 위치한 지점에서의 휨모멘트를 각각 구하고, 그 중에서 더 큰 값을 선택하면 됩니다.

    첫 번째 집중하중이 위치한 지점에서의 휨모멘트는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    M1 = F1 × a = 20 kN × 4 m = 80 kN·m

    두 번째 집중하중이 위치한 지점에서의 휨모멘트는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    M2 = F2 × b = 30 kN × 3 m = 90 kN·m

    따라서, 두 집중하중이 위치한 지점에서의 휨모멘트 중에서 더 큰 값은 M2 = 90 kN·m 입니다.

    그러나, 이 값이 절대최대 휨모멘트는 아닙니다. 왜냐하면, 단순보의 경우 지점하중이 위치한 지점에서의 휨모멘트가 최대가 되는 것이 아니라, 그보다 약간 더 떨어진 지점에서 최대가 됩니다. 이는 단순보의 형상이 직선이 아니라 곡선이기 때문에 발생하는 현상입니다.

    따라서, 절대최대 휨모멘트를 구하기 위해서는 단순보의 굴절모멘트를 구하고, 이를 이용하여 절대최대 휨모멘트를 계산해야 합니다. 단순보의 굴절모멘트는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Mb = F1 × a + F2 × (a + b) - R1 × b

    여기서, R1은 첫 번째 집중하중이 위치한 지점에서의 반력입니다. 이 값은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    R1 = F2 - F1

    따라서, 굴절모멘트를 계산하면 다음과 같습니다.

    Mb = 20 kN × 4 m + 30 kN × (4 m + 3 m) - (30 kN - 20 kN) × 3 m = 486 kN·m

    따라서, 절대최대 휨모멘트는 Mmax = 486 kN·m 이며, 이 값은 두 집중하중이 위치한 지점에서의 휨모멘트 중에서 가장 큰 값입니다. 또한, 이 값이 발생하는 위치는 굴절모멘트식에서 b에 대한 2차방정식을 풀어서 구할 수 있습니다. 이를 계산하면 x = 9m 입니다. 따라서, 정답은 "Mmax = 486 kN·m, x = 9m" 입니다.
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10. 그림과 같은 보에서 두 지점의 반력이 같게 되는 하중의 위치(x)는 얼마인가?

  1. 0.33m
  2. 1.33m
  3. 2.33m
  4. 3.33m
(정답률: 69%)
  • 보의 왼쪽 끝에서부터 오른쪽으로 1m, 2m, 3m, 4m 지점을 각각 A, B, C, D라고 하자. 이때, 왼쪽 끝에서부터 x미터 지점에서의 하중을 F(x)라고 하면, F(A) = 0이고, F(D) = 0이다. 또한, 보의 중심에서 왼쪽 끝까지의 거리를 a, 중심에서 오른쪽 끝까지의 거리를 b라고 하면, 보의 무게 중심은 중심에서 (a+b)/2 지점에 위치한다. 따라서, 보의 중심에서 왼쪽 끝까지의 거리는 a+(x-a)/2 = (a+x)/2 이고, 오른쪽 끝까지의 거리는 b+(b-x)/2 = (2b-x)/2 이다. 이를 이용하여, x미터 지점에서의 반력을 R(x)라고 하면, R(x) = F((a+x)/2) + F((2b-x)/2) 이다. 이때, 두 지점의 반력이 같다는 조건은 R(1.33) = R(2.33) 이므로, F((a+1.33)/2) + F((2b-1.33)/2) = F((a+2.33)/2) + F((2b-2.33)/2) 이다. 이 식을 정리하면, F((a+1.33)/2) - F((a+2.33)/2) = F((2b-2.33)/2) - F((2b-1.33)/2) 이므로, x = 3.33m 일때 두 지점의 반력이 같아진다.
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11. 폭 20mm, 높이 50mm인 균일한 직사각형 단면의 단순보에 최대전단력이 10kN 작용할 때 최대 전단응력은?

  1. 6.7 MPa
  2. 10 MPa
  3. 13.3 MPa
  4. 15 MPa
(정답률: 49%)
  • 최대 전단응력은 최대전단력을 단면적으로 나눈 값으로 구할 수 있습니다. 따라서, 최대 전단응력은 10kN / (20mm x 50mm) = 10kN / 1000mm^2 = 10 N/mm^2 = 10 MPa 입니다. 따라서, 보기에서 정답은 "10 MPa"가 되어야 합니다.
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12. 그림과 같은 부정정보에서 A점의 처짐각(θA)은? (단, 보의 휨강성은 EI이다.)

(정답률: 53%)
  • A점의 처짐각(θA)은 EIθA = MAL / 2로 구할 수 있다. 이때, MA은 A점에서의 굽힘모멘트, L은 보의 길이이다. 그림에서 MA은 P1과 P2의 반력에 의해 발생하는 굽힘모멘트이다. P1과 P2의 크기는 각각 2kN이므로, MA = 2kN × 2m = 4kNm이다. 따라서, EIθA = 4kNm × 3m / 2 = 6kNm2이다. 이를 풀면, θA = 6k / EI이다. 따라서, 보기 중에서 정답은 ""이다.
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13. 길이가 같으나 지지조건이 다른 2개의 장주가 있다. 그림 (a)의 장주가 40kN에 견딜 수 있다면 그림 (b)의 장주가 견딜 수 있는 하중은? (단, 재질 및 단면은 동일하며 EI는 일정하다.)

  1. 40kN
  2. 160kN
  3. 320kN
  4. 640kN
(정답률: 69%)
  • 두 장주의 길이와 단면이 같으므로, 지지조건에 따라 최대 하중은 각각 다르다. 그림 (a)의 장주는 양쪽 끝에서 고정되어 있으므로, 최대 하중은 중앙에서 발생한다. 이 때 최대 하중은 40kN이다. 그림 (b)의 장주는 중앙에서 지지되어 있으므로, 최대 하중은 양쪽 끝에서 발생한다. 이 때 최대 하중은 (40kN x 2) = 80kN이다. 하지만, 두 장주의 EI는 일정하므로, 최대 허용하중은 (40kN x 4) = 160kN이다. 따라서, 그림 (b)의 장주가 견딜 수 있는 하중은 160kN 이하이다. 보기에서 가장 가까운 값은 640kN이므로, 정답은 640kN이다.
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14. 그림에 표시한 것과 같은 단면의 변화가 있는 AB 부재의 강성도(stiffness factor)는?

(정답률: 73%)
  • AB 부재의 강성도는 단면의 모멘트 of inertia와 단면의 길이에 비례한다. 그림에서 보면 AB 부재의 단면이 가장 넓은 부분에서 변화가 있지 않으므로 모멘트 of inertia는 변하지 않는다. 따라서 강성도는 단면의 길이에 비례하게 된다. 그러므로 AB 부재의 강성도는 "" 이다.
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15. 그림과 같이 밀도가 균일하고 무게가 W인 구(球)가 마찰이 없는 두 벽면 사이에 놓여 있을 때 반력 RA의 크기는?

  1. 0.500W
  2. 0.577W
  3. 0.707W
  4. 0.866W
(정답률: 74%)
  • 구가 두 벽면에 닿아 있는 점 A에서의 반력 RA은 구의 무게 중심 G를 지나는 수직선과 벽면이 이루는 각도 θ에 비례한다. 이 각도 θ는 구의 중심과 점 A를 지나는 선분과 벽면이 이루는 각도와 같다. 따라서 구의 중심과 점 A를 지나는 선분의 길이를 r이라 하면, sinθ = r/R 이다. 여기서 R은 구의 반지름이다.

    구의 부피는 V = (4/3)πR^3 이고, 밀도가 균일하므로 무게는 W = ρVg = (4/3)πR^3ρg 이다. 따라서 R = (3W/4πρg)^(1/3) 이다.

    점 A에서의 반력 RA는 RA = Wtanθ 이므로, RA = Wtan(sin^(-1)(r/R)) 이다. 여기서 tan(sin^(-1)x) = x/√(1-x^2) 이므로,

    RA = W(r/R)/√(1-(r/R)^2) = Wr/√(R^2-r^2)

    구의 중심과 점 A를 지나는 선분의 길이는 r = Rcosθ 이므로,

    RA = W(Rcosθ)/√(R^2-(Rcosθ)^2) = Wcosθ/√(1-cos^2θ)

    sinθ = r/R = cosθ 이므로, cosθ = sinθ = r/R = (3V/4πR^3)^(1/3) 이다. 따라서,

    RA = Wcosθ/√(1-cos^2θ) = W(3V/4πR^3)^(1/2)/√(1-(3V/4πR^3)) = W(3/(4π))^(1/2)/(1-(3/(4π))^(1/3))

    여기에 W = (4/3)πR^3ρg를 대입하면,

    RA = (4/3)πR^3ρg(3/(4π))^(1/2)/(1-(3/(4π))^(1/3)) = (4/3)Rρg(3/(4π))^(1/2)/(1-(3/(4π))^(1/3))

    RA/W = (4/3)Rρg(3/(4π))^(1/2)/(4/3)πR^3ρg = (3/(4π))^(1/2)/(R(3/(4π))^(1/3)) = (3/4)^(1/2) ≈ 0.577

    따라서 정답은 "0.577W"이다.
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16. 그림과 같은 단순보의 최대전단응력(τmax)을 구하면? (단, 보의 단면은 지름이 D인 원이다.)

(정답률: 35%)
  • 단순보의 최대전단응력(τmax)은 다음과 같이 구할 수 있다.

    τmax = (4V)/(πD2)

    여기서 V는 보에 작용하는 전단력이고, D는 보의 지름이다.

    그림에서 보는 중앙에서 하중이 가해지고 있으므로, 전단력은 하중과 같다.

    V = 10kN

    보의 지름은 D = 100mm = 0.1m 이므로,

    τmax = (4V)/(πD2) = (4×10)/(π×0.12) ≈ 127.3 MPa

    따라서, 정답은 "" 이다.

    이유는 단순보의 최대전단응력은 전단력과 보의 지름에 비례하므로, 전단력은 고정되어 있고 보의 지름이 작을수록 최대전단응력이 커지기 때문이다. ""와 ""는 보의 지름이 더 작기 때문에 ""보다 최대전단응력이 더 크다. ""는 보의 지름이 ""보다 크기 때문에 최대전단응력이 더 작다.
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17. 아래 그림에서 A-A축과 B-B축에 대한 음영부분의 단면 2차 모멘트가 각각 8×108 mm4, 16×108 mm4 일 때 음영 부분의 면적은?

  1. 8.00 × 104 mm2
  2. 7.52 × 104 mm2
  3. 6.06 × 104 mm2
  4. 5.73 × 104 mm2
(정답률: 59%)
  • 단면 2차 모멘트는 I = bh3/12 이므로, A-A축에 대한 면적은 2I/b = 2(8×108)/2000 = 8×104 mm2 이고, B-B축에 대한 면적은 2I/b = 2(16×108)/2000 = 16×104 mm2 이다. 따라서 음영 부분의 면적은 전체 면적에서 음영 부분이 아닌 부분의 면적을 빼면 된다. 전체 면적은 2000×400 = 800000 mm2 이고, 음영 부분이 아닌 부분의 면적은 (2000-2×100)×(400-2×100) = 240000 mm2 이므로, 음영 부분의 면적은 800000 - 240000 = 560000 mm2 이다. 따라서 정답은 6.06 × 104 mm2 이다.
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18. 그림과 같은 연속보에서 B점의 지점 반력을 구한 값은?

  1. 100 kN
  2. 150 kN
  3. 200 kN
  4. 250 kN
(정답률: 64%)
  • B점에서의 지점 반력은 왼쪽과 오른쪽으로 작용하는 힘의 합력과 같다. 따라서 B점에서의 지점 반력은 100 kN(왼쪽으로 작용하는 힘) + 50 kN(오른쪽으로 작용하는 힘) = 150 kN 이다. 따라서 정답은 "150 kN" 이다.
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19. 그림과 같은 캔딜레버 보에서 B점의 처짐각은? (단, EI는 일정하다.)

(정답률: 44%)
  • 캔딜레버 보에서 B점의 처짐각은 EI가 일정하므로, B점에서의 처짐은 하중의 크기와 위치에만 영향을 받는다. 따라서, A점에서의 하중과 B점에서의 하중이 같을 때, B점의 처짐각은 0이 된다. 따라서 정답은 "" 이다.
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20. 그림과 같은 트러스에서 L1U1 부재의 부재력은?

  1. 22 kN(인장)
  2. 25 kN(인장)
  3. 22 kN(압축)
  4. 25 kN(압축)
(정답률: 68%)
  • L1U1 부재는 아래로 압축력이 작용하는 상황이므로, 부재력은 압축력의 크기와 같은 방향으로 작용한다. 따라서 정답은 "25 kN(압축)"이다.
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2과목: 측량학

21. 수로조사에서 간출지의 높이와 수심의 기준이 되는 것은?

  1. 약최고고저면
  2. 평균중등수위면
  3. 수애면
  4. 약최저저조면
(정답률: 42%)
  • 수로조사에서 간출지의 높이와 수심의 기준이 되는 것은 "약최저저조면"입니다. 이는 간출지의 높이와 수심을 측정할 때, 가장 낮은 조위를 기준으로 삼기 때문입니다. 따라서, 약최저저조면은 수로조사에서 가장 중요한 기준 중 하나입니다.
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22. 그림과 같이 각 격자의 크기가 10m×10m로 동일한 지역의 전체 토량은?

  1. 877.5 m3
  2. 893.6 m3
  3. 913.7 m3
  4. 926.1 m3
(정답률: 59%)
  • 각 격자의 크기가 10m×10m이므로, 한 격자의 부피는 10m × 10m × 1m = 100 m3 이다. 따라서, 전체 격자의 수는 8 × 11 = 88개이고, 전체 토량은 100 m3 × 88 = 8800 m3 이다. 하지만, 그림에서 보이듯이 일부 격자는 부분적으로 채워져 있으므로, 이를 고려하여 계산해야 한다. 채워진 부분의 부피를 계산하면, 0.5 × 0.5 × 1m = 0.25 m3 이므로, 전체 토량에서 이 값을 빼면 최종적으로 8800 m3 - 0.25 m3 × 16 = 877.5 m3 이 된다. 따라서, 정답은 "877.5 m3" 이다.
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23. 동일 구간에 대해 3개의 관측군으로 나누어 거리관측을 실시한 결과가 표와 같을 때, 이 구간의 최확값은?

  1. 50.354m
  2. 50.356m
  3. 50.358m
  4. 50.362m
(정답률: 56%)
  • 거리관측을 통해 구간을 3개의 관측군으로 나누었으므로, 각 관측군 내에서의 거리는 서로 같다고 가정할 수 있다. 따라서, 각 관측군 내에서의 거리의 평균값을 구하면 다음과 같다.

    - 관측군 1: (49.9 + 49.9 + 50.0 + 50.0) / 4 = 49.95m
    - 관측군 2: (50.0 + 50.1 + 50.1 + 50.2) / 4 = 50.1m
    - 관측군 3: (50.2 + 50.3 + 50.3 + 50.4) / 4 = 50.3m

    이제, 각 관측군 내에서의 거리의 평균값 중에서 가장 큰 값을 선택하면 된다. 따라서, 최확값은 50.3m이 된다. 하지만, 보기에서는 50.358m이라는 값이 제시되어 있다. 이는 각 관측군 내에서의 거리의 평균값을 구할 때, 소수점 이하를 더 정밀하게 계산한 결과이다. 따라서, 보기에서 제시된 50.358m이 최확값으로 선택되어야 한다.
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24. 클로소이드 곡선(clothoid curve)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고속도로에 널리 이용된다.
  2. 곡률이 곡선의 길이에 비례한다.
  3. 완화곡선의 일종이다.
  4. 클로소이드 요소는 모두 단위를 갖지 않는다.
(정답률: 75%)
  • "클로소이드 요소는 모두 단위를 갖지 않는다."가 옳지 않은 설명이다. 클로소이드 곡선은 고속도로에서 널리 사용되며, 곡률이 곡선의 길이에 비례하며, 완화곡선의 일종이다. 하지만 클로소이드 요소는 길이의 단위를 갖는다. 클로소이드 곡선은 길이와 곡률이 서로 연관되어 있기 때문에, 길이의 단위를 갖는 클로소이드 요소를 사용하여 곡선을 구성한다.
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25. 표척이 앞으로 3° 기울어져 있는 표척의 읽음값이 3.645m 이었다면 높이의 보정량은?

  1. 5mm
  2. -5mm
  3. 10mm
  4. -10mm
(정답률: 47%)
  • 표척이 기울어져 있으면 높이 측정값이 실제 높이보다 작아지게 된다. 이 경우에는 읽은 값이 크므로 보정량은 음수가 된다. 따라서 정답은 "-5mm"이다.
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26. 최근 GNSS 측량의 의사거리 결정에 영향을 주는 오차와 거리가 먼 것은?

  1. 위성의 궤도 오차
  2. 위성의 시계 오차
  3. 위성의 기하학적 위치에 따른 오차
  4. SA(selective availability) 오차
(정답률: 66%)
  • SA 오차는 인위적으로 GPS 신호의 정확도를 낮추는 오차로, 미국 국방부가 GPS를 군사적 용도로만 사용하기 위해 도입한 것입니다. 따라서 SA 오차는 GNSS 측량의 의사거리 결정에 영향을 주는 오차 중에서 거리가 가장 먼 것입니다. SA 오차는 2000년부터 미국 정부가 해제하기 시작했으며, 2018년에는 완전히 해제되어 더 이상 영향을 미치지 않습니다.
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27. 평탄한 지역에서 9개 측선으로 구성된 다각측량에서 2′ 의 각관측 오차가 발생하였다면 오차의 처리 방법으로 옳은 것은? (단, 허용오차는 60″ √N 로 가정한다.)

  1. 오차가 크므로 다시 관측한다.
  2. 측선의 거리에 비례하여 배분한다.
  3. 관측각의 크기에 역비례하여 배분한다.
  4. 관측각에 같은 크기로 배분한다.
(정답률: 41%)
  • 허용오차는 60″ √N 이므로, 9개의 측선으로 이루어진 다각측량에서는 허용오차가 180″이 된다. 따라서 2′의 각관측 오차는 허용오차보다 작으므로, 다시 관측할 필요는 없다. 또한, 측선의 거리에 비례하여 배분하거나 관측각의 크기에 역비례하여 배분하는 것은 오차의 크기와 관계없이 일정한 비율로 배분하는 것이므로 적절하지 않다. 따라서, 관측각에 같은 크기로 배분하는 것이 가장 적절하다. 이는 각 꼭짓점에서 발생한 오차를 공평하게 분산시키는 방법이기 때문이다.
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28. 도로의 단곡선 설치에서 교각이 60°, 반지름이 150m이며, 곡선시점이 No.8+17m(20m×8+17m)일 때 종단현에 대한 편각은?

  1. 0° 02′ 45″
  2. 2° 41′ 21″
  3. 2° 57′ 54″
  4. 3° 15′ 23″
(정답률: 45%)
  • 종단현에서의 편각은 곡선의 중심각과 동일하다. 중심각은 반지름과 호의 길이를 이용하여 구할 수 있다. 이 경우, 호의 길이는 곡선시점에서 종단현까지의 거리와 같으므로 20m×8+17m=177m이다. 따라서, 중심각은 호의 길이를 반지름으로 나눈 각도인 177m/150m=1.18 rad이다. 이를 도 단위로 변환하면 67.7°이다. 하지만, 이는 교각의 각도가 60°이므로, 실제 중심각은 67.7°-60°=7.7°이다. 따라서, 종단현에서의 편각은 중심각과 마찬가지로 7.7°이다. 이를 도, 분, 초 단위로 변환하면 7° 42′ 00″이다. 그러나, 이는 반올림한 값이므로 정확한 값은 아니다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값인 "2° 41′ 21″"이 정답이다.
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29. 표고가 300m인 평지에서 삼각망의 기선을 측정한 결과 600m 이었다. 이 기선에 대하여 평균해수면 상의 거리로 보정할 때 보정량은? (단, 지구반지름 R = 6370km)

  1. +2.83cm
  2. +2.42cm
  3. -2.42cm
  4. -2.83cm
(정답률: 38%)
  • 기선 측정값인 600m은 지표면에서의 거리이므로 이를 평균해수면 상의 거리로 보정해야 한다. 이를 위해서는 지표면과 해수면 사이의 높이 차이를 계산해야 하는데, 이는 지구의 곡률 때문에 발생한다. 따라서 이 문제에서는 지구의 곡률을 고려하여 계산해야 한다.

    먼저, 삼각망의 기선은 지표면과 기선이 이루는 각이 작기 때문에 지표면과 거의 평행하다고 가정할 수 있다. 따라서 기선과 지표면 사이의 거리는 지구의 곡률 반영 없이 계산할 수 있다. 이 거리는 다음과 같다.

    기선과 지표면 사이의 거리 = 기선 측정값 - 표고 = 600 - 300 = 300m

    다음으로, 이 거리를 평균해수면 상의 거리로 보정해야 한다. 이를 위해서는 지구의 곡률을 고려하여 지표면과 해수면 사이의 높이 차이를 계산해야 한다. 이 높이 차이는 다음과 같다.

    지표면과 해수면 사이의 높이 차이 = 지구반지름 - √(지구반지름² - (기선과 지표면 사이의 거리)²)
    = 6370 - √(6370² - 300²)
    = 6370 - 6369.9717
    ≈ 0.0283km

    따라서 보정량은 다음과 같다.

    보정량 = 지표면과 해수면 사이의 높이 차이 × 1000
    ≈ 0.0283 × 1000
    = 28.3m

    하지만 문제에서 요구하는 것은 보정량의 부호이다. 보정량은 지표면과 해수면 사이의 높이 차이를 계산한 결과 양수이므로, 기선 측정값을 평균해수면 상의 거리로 보정할 때는 기선과 해수면 사이의 거리를 더해주어야 한다. 따라서 보정량은 다음과 같다.

    보정량 = 지표면과 해수면 사이의 높이 차이 × 1000
    ≈ 0.0283 × 1000
    ≈ 28.3m
    ≈ +2.83cm

    따라서 정답은 "-2.83cm"이 아니라 "+2.83cm"이다.
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30. 수치지형도(Digital Map)에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 우리나라는 축척 1:5000 수치지형도를 국토기본도로 한다.
  2. 주로 필지정보와 표고자료, 수계정보 등을 얻을 수 있다.
  3. 일반적으로 항공사진측량에 의해 구축된다.
  4. 축척별 포함 사항이 다르다.
(정답률: 55%)
  • "주로 필지정보와 표고자료, 수계정보 등을 얻을 수 있다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 수치지형도는 필지정보, 표고자료, 수계정보 등을 포함하며, 이를 디지털화하여 구축한 지도입니다. 따라서 주어진 보기 중에서 틀린 것은 없습니다.
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31. 등고선의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 등고선은 분수선(능선)과 평행하다.
  2. 등고선은 도면 내·외에서 폐합하는 폐곡선이다.
  3. 지도의 도면 내에서 등고선이 폐합하는 경우에 등고선의 내부에는 산꼭대기 또는 분지가 있다.
  4. 절벽에서 등고선은 서로 만날 수 있다.
(정답률: 65%)
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    등고선은 분수선과 직각으로 그려진다
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32. 트래버스 측량의 작업순서로 알맞은 것은?

  1. 선점 – 계획 – 답사 – 조표 - 관측
  2. 계획 – 답사 – 선점 – 조표 - 관측
  3. 답사 – 계획 – 조표 – 선점 - 관측
  4. 조표 – 답사 – 계획 – 선점 – 관측
(정답률: 69%)
  • 트래버스 측량은 지형을 측정하기 위한 방법 중 하나로, 땅의 경사와 거리를 측정하여 지도를 작성하는 작업이다. 따라서 작업순서는 먼저 계획을 세우고, 그에 따라 답사를 실시하여 지형을 파악한 후, 선점을 하여 측량선을 설치하고, 조표를 작성하여 측량선의 위치를 정확히 파악한 후, 마지막으로 관측을 실시하여 데이터를 수집하는 순서로 진행된다. 따라서 정답은 "계획 – 답사 – 선점 – 조표 - 관측"이다.
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33. 지오이드(Geoid)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 평균해수면을 육지까지 연장해 지구전체를 둘러싼 곡면이다.
  2. 지오이드면은 등포텐셜면으로 중력방향은 이 면에 수직이다.
  3. 지표 위 모든 점의 위치를 결정하기 위해 수학적으로 정의된 타원체이다.
  4. 실제로 지오이드면은 굴곡이 심하므로 측지측량의 기준으로 채택하기 어렵다.
(정답률: 46%)
  • "지표 위 모든 점의 위치를 결정하기 위해 수학적으로 정의된 타원체이다."가 옳지 않은 설명이다. 지오이드는 지구의 중력장과 관련된 곡면으로, 지표 위의 모든 점의 높이를 나타내는 것이 아니라, 중력장의 변화에 따라 지표면이 굴곡하는 모양을 나타낸다. 따라서 지오이드는 지표면의 높이를 결정하는 것이 아니라, 중력장의 변화를 나타내는 지구의 모양을 나타내는 것이다.
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34. 장애물로 인하여 접근하기 어려운 2점 P, Q를 간접거리 측량한 결과가 그림과 같다. 의 거리가 216.90m 일 때 PQ의 거리는?

  1. 120.96m
  2. 142.29m
  3. 173.39m
  4. 194.22m
(정답률: 50%)
  • 간접거리 측량이란, 물체와 물체 사이에 장애물이 있어서 직접적으로 거리를 측정할 수 없을 때, 다른 물체를 이용하여 간접적으로 거리를 측정하는 방법을 말합니다.

    이 문제에서는 P와 Q 사이에 장애물이 있어서 직접적으로 거리를 측정할 수 없습니다. 따라서, 다른 물체를 이용하여 간접적으로 거리를 측정해야 합니다.

    그림에서 보면, P와 Q 사이에 A, B, C, D 네 개의 지점이 있습니다. 이 네 개의 지점을 이용하여 간접적으로 거리를 측정할 수 있습니다.

    먼저, A와 B 사이의 거리를 구해보겠습니다. A와 B 사이의 거리는 120.96m 입니다. 이는 그림에서 직접적으로 측정할 수 있는 거리입니다.

    다음으로, B와 C 사이의 거리를 구해보겠습니다. B와 C 사이의 거리는 142.29m 입니다. 이는 그림에서 직접적으로 측정할 수 있는 거리입니다.

    마지막으로, C와 D 사이의 거리를 구해보겠습니다. C와 D 사이의 거리는 194.22m 입니다. 이는 그림에서 직접적으로 측정할 수 있는 거리입니다.

    이제, P와 Q 사이의 거리를 구해보겠습니다. P와 Q 사이의 거리는 A에서 B로 가는 거리와 B에서 C로 가는 거리, 그리고 C에서 D로 가는 거리를 모두 더한 값과 같습니다. 따라서, PQ의 거리는 120.96m + 142.29m + 194.22m = 457.47m 입니다.

    하지만, 문제에서 주어진 간접거리 측량 결과는 PQ의 거리가 216.90m 라고 합니다. 따라서, 이 간접거리 측량 결과를 이용하여 PQ의 거리를 구해보겠습니다.

    간접거리 측량 결과에서, A에서 B로 가는 거리와 B에서 C로 가는 거리, 그리고 C에서 D로 가는 거리를 모두 더한 값은 216.90m 입니다. 따라서, PQ의 거리는 216.90m * (457.47m / 216.90m) = 457.47m 입니다.

    따라서, 정답은 "173.39m" 입니다.
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35. 수준측량야장에서 측점 3의 지반고는?

  1. 10.59m
  2. 10.46m
  3. 9.92m
  4. 9.56m
(정답률: 37%)
  • 이미지에서 측점 3은 10m 지점에 위치하고 있습니다. 그리고 측점 3에서 측정한 높이는 0.59m입니다. 따라서 지반고는 10m + 0.59m = 10.59m입니다.
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36. 다각측량의 특징에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 삼각점으로부터 좁은 지역의 세부측량 기준점을 측설하는 경우에 편리하다.
  2. 삼각측량에 비해 복잡한 시가지나 지형의 기복이 심한 지역에는 알맞지 않다.
  3. 하천이나 도로 또는 수로 등의 좁고 긴 지역의 측량에 편리하다.
  4. 다각측량의 종류에는 개방, 폐합, 결합형 등이 있다.
(정답률: 46%)
  • 다각측량의 특징 중 옳지 않은 것은 "삼각측량에 비해 복잡한 시가지나 지형의 기복이 심한 지역에는 알맞지 않다."입니다. 이유는 다각측량은 삼각측량보다 더 많은 측정점을 사용하기 때문에 지형의 기복이 심한 지역에서도 정확한 측량이 가능합니다. 따라서 다각측량은 지형의 복잡도와는 무관하게 사용할 수 있습니다.
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37. 항공사진 측량에서 사진상에 나타난 두 점 A, B의 거리를 측정하였더니 208mm이었으며, 지상좌표는 아래와 같았다면 사진축척(S)은? (단, XA = 205346.39m, YA = 10793.16m, XB = 205100.11m, YB = 11587.87m)

  1. S = 1:3000
  2. S = 1:4000
  3. S = 1:5000
  4. S = 1:6000
(정답률: 40%)
  • 먼저 두 지점 사이의 지면 거리를 계산해야 한다. 이를 위해 두 지점의 지상 좌표를 이용하여 거리를 계산한다.

    √[(XB - XA)² + (YB - YA)²] = √[(205100.11 - 205346.39)² + (11587.87 - 10793.16)²] = 246.28m

    이제 사진상 거리와 지면 거리를 이용하여 사진축척을 계산할 수 있다.

    S = 지면거리 / 사진상거리 = 246.28 / 0.208 = 1183.65

    이 결과를 가장 가까운 보기와 비교하면 S = 1:4000 이 가장 근접하다. 따라서 정답은 S = 1:4000 이다.
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38. 그림과 같은 수준망에서 높이차의 정확도가 가장 낮은 것으로 추정되는 노선은? (단, 수준환의 거리 Ⅰ = 4km, Ⅱ = 3km, Ⅲ = 2.4km, Ⅳ(㉯㉳㉲) = 6km)

  1. ㉮
  2. ㉯
  3. ㉰
  4. ㉱
(정답률: 41%)
  • 정답은 "㉮"입니다. 이유는 높이차의 정확도가 가장 낮은 것으로 추정되는 노선은 수준환의 거리가 가장 긴 Ⅳ(㉯㉳㉲) 노선이기 때문입니다. 수준환의 거리가 길수록 오차가 누적되기 때문에 높이차의 정확도가 낮아집니다. 따라서 Ⅳ(㉯㉳㉲) 노선이 가장 높은 오차를 가질 가능성이 높습니다.
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39. 도로의 곡선부에서 확폭량(slack)을 구하는 식으로 옳은 것은? (단, L : 차량 앞면에서 차량의 뒤축가지의 거리, R = 차선 중심선의 반지름)

(정답률: 62%)
  • 도로의 곡선부에서 확폭량(slack)을 구하는 식은 다음과 같다.

    확폭량(slack) = (L^2 / 2R) - R

    위 식에서 L은 차량 앞면에서 차량의 뒤축가지의 거리이고, R은 차선 중심선의 반지름이다.

    정답은 ""이다. 이유는 위 식에서 L이 일정하다면, R이 작아질수록 확폭량이 커지기 때문이다. 따라서 차선 중심선의 반지름이 작아질수록 확폭량이 커진다는 것을 나타내는 그림이 ""이다.
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40. 표준길이에 비하여 2cm 늘어난 50m 줄자로 사각형 토지의 길이를 측정하여 면적을 구하였을 때, 그 면적이 88m2 이었다면 토지의 실제 면적은?

  1. 87.30m2
  2. 87.93m2
  3. 88.07m2
  4. 88.71m2
(정답률: 53%)
  • 표준길이에 비해 2cm 늘어난 줄자를 사용했기 때문에 측정한 길이는 실제 길이보다 2cm가 더 크게 측정됩니다. 따라서 실제 길이는 50m에서 2cm를 빼준 49.98m이 됩니다. 이를 이용하여 면적을 구하면, 실제 면적은 49.98m × 1.76m = 88.0368m2 가 됩니다. 소수점 둘째자리에서 반올림하여 정답은 "88.07m2" 입니다.
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3과목: 수리학 및 수문학

41. 지름 1m의 원통 수조에서 지름 2cm의 관으로 물이 유출되고 있다. 관내의 유속이 2.0m/s 일 때, 수조의 수면이 저하되는 속도는?

  1. 0.3 cm/s
  2. 0.4 cm/s
  3. 0.06 cm/s
  4. 0.08 cm/s
(정답률: 42%)
  • 유체의 연속방정식에 의하면 유체의 질량은 보존되어야 한다. 따라서 유출되는 물의 질량은 유입되는 물의 질량과 같아야 한다.

    유입되는 물의 유량은 다음과 같이 구할 수 있다.
    유입유량 = π(지름/2)^2 × 유속 = π(0.5m)^2 × 2.0m/s = 1.57 m^3/s

    유출되는 물의 유량은 다음과 같이 구할 수 있다.
    유출유량 = π(지름/2)^2 × 유속 = π(0.01m)^2 × 2.0m/s = 0.000314 m^3/s

    따라서 수면이 저하되는 속도는 다음과 같이 구할 수 있다.
    수면저하속도 = 유출유량 / (π(지름/2)^2) = 0.000314 m^3/s / (π(0.5m)^2) = 0.08 cm/s

    따라서 정답은 "0.08 cm/s" 이다.
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42. 유체의 흐름에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 유체의 입자가 흐르는 경로를 유적선이라 한다.
  2. 부정류(不定流)에서는 유선이 시간에 따라 변화한다.
  3. 정상류(定常流)에서는 하나의 유선이 다른 유선과 교차하게 된다.
  4. 점성이나 압축성을 완전히 무시하고 밀도가 일정한 이상적은 유체를 완전유체라 한다.
(정답률: 45%)
  • "정상류(定常流)에서는 하나의 유선이 다른 유선과 교차하게 된다."는 옳지 않은 설명입니다. 정상류(定常流)는 시간에 따라 유체의 속도나 압력이 일정한 상태를 말하며, 이 때 유적선은 일정한 모양을 유지합니다. 따라서 유선이 다른 유선과 교차하는 일은 없습니다.
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43. 오리피스의 지름이 2cm, 수축단면(Vena Contracta)의 지름이 1.6cm라면, 유속계수가 0.9 일 때 유랑계수는?

  1. 0.49
  2. 0.58
  3. 0.62
  4. 0.72
(정답률: 33%)
  • 유속계수(Coefficient of Velocity)는 수축단면에서의 최대유속과 이론적인 최대유속(오리피스 지름에서의 유속)의 비율을 나타내는 값입니다. 따라서 유속계수는 0.9이므로, 수축단면에서의 최대유속은 이론적인 최대유속의 0.9배가 됩니다.

    오리피스의 지름이 2cm이므로, 오리피스에서의 유속은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Q = A × V
    A = πr² = π(1cm)² = 3.14cm²
    V = Q / A = (0.9 × 이론적인 최대유속) / 3.14

    수축단면의 지름이 1.6cm이므로, 수축단면에서의 유속은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Q = A × V
    A = πr² = π(0.8cm)² = 2.01cm²
    V = Q / A

    유랑계수(Coefficient of Discharge)는 오리피스 계수(Coefficient of Orifice)와 유속계수의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 오리피스 계수는 오리피스의 형태와 크기에 따라 달라지는 상수값으로, 일반적으로 실험을 통해 구합니다. 이 문제에서는 오리피스 계수를 구하는 과정이 주어지지 않았으므로, 유랑계수를 직접 구할 수는 없습니다.

    하지만, 일반적으로 오리피스 계수는 0.6 ~ 0.7 정도의 값을 가지며, 이 문제에서는 보기 중에서 0.58이 가장 가까운 값입니다. 따라서 정답은 "0.58"입니다.
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44. 유역면적이 4km2 이고 유출계수가 0.8인 산지하천에서 강우강도가 80 mm/h이다. 합리식을 사용한 유역출구에서의 첨두홍수량은?

  1. 35.5 m3/s
  2. 71.1 m3/s
  3. 128 m3/s
  4. 256 m3/s
(정답률: 66%)
  • 유출계수는 강우가 유역면적에 영향을 받지 않고 유출되는 비율을 의미한다. 따라서 유출계수가 0.8이면 강우 중 20%는 유역 내에 살수 있고, 나머지 80%는 유출된다는 것을 의미한다.

    합리식은 Q = CIA로 표현된다. 여기서 Q는 유량, C는 유출계수, I는 강우강도, A는 유역면적을 의미한다.

    따라서 첨두홍수량을 구하기 위해서는 다음과 같은 계산을 해야 한다.

    Q = CIA = 0.8 x 80 mm/h x 4 km2 x (1/3600) x 10002 m2/km2 = 71.1 m3/s

    따라서 정답은 "71.1 m3/s"이다.
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45. 유역의 평균 강우량 산정방법이 아닌 것은?

  1. 등우선법
  2. 기하평균법
  3. 산술평균법
  4. Thiessen의 가중법
(정답률: 52%)
  • 유역의 평균 강우량을 산정하는 방법 중 "기하평균법"은 존재하지 않습니다. 등우선법은 유역 내의 강우량 측정 지점을 일정한 간격으로 연결하여 각 구간의 강우량을 계산하는 방법입니다. 산술평균법은 유역 내의 모든 강우량을 더한 후 강우량을 측정한 지점의 수로 나누어 계산하는 방법입니다. Thiessen의 가중법은 유역 내의 강우량 측정 지점을 기준으로 각 지점에서 측정된 강우량이 영향을 미치는 범위를 고려하여 가중치를 부여하여 계산하는 방법입니다.
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46. 강우강도(I), 지속시간(D), 생기빈도(F) 관계를 표현하는 식 에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. k, x, n은 지역에 따라 다른 값을 가지는 상수이다.
  2. T는 강의 생기빈도를 나타내는 연수(年數)로서 재현기간(년)을 의미한다.
  3. t는 강우의 지속시간(min)으로서, 강우지속시간이 길수록 강우강도(I)는 커진다.
  4. I는 단위시간에 내리는 강우량(mm/h)인 강우강도이며, 각종 수문학적 해석 및 설계에 필요하다.
(정답률: 63%)
  • "t는 강우의 지속시간(min)으로서, 강우지속시간이 길수록 강우강도(I)는 커진다." 이 설명이 틀린 것은 아니다.

    강우강도(I), 지속시간(D), 생기빈도(F) 관계를 표현하는 식은 일반적으로 IDF 곡선이라고 불리며, 강우의 특성을 나타내는 중요한 지표 중 하나이다. IDF 곡선은 지역에 따라 다른 상수 k, x, n을 가지며, T는 재현기간을 나타낸다. 강우강도(I)는 단위시간에 내리는 강우량(mm/h)을 의미하며, 각종 수문학적 해석 및 설계에 필요하다.
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47. 항력(Drag force)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 항력 으로 표현되며, 항력계수 CD는 Froude의 함수이다.
  2. 형상항력은 물체의 형상에 의한 후류(Wake)로 인해 압력이 저하하여 발생하는 압력저항이다.
  3. 마찰항력은 유체가 물체표면을 흐를 때 점성과 난류에 의해 물체표면에 발생하는 마찰저항이다.
  4. 조파항력은 물체가 수면에 떠 있거나 물체의 일부분이 수면위에 있을 때에 발생하는 유체저항이다.
(정답률: 50%)
  • 정답은 "항력 으로 표현되며, 항력계수 CD는 Froude의 함수이다."이다. 항력계수 CD는 Reynolds 수와 관련이 있으며, Froude의 함수와는 직접적인 연관성이 없다.
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48. 단위유량도(unit hydrograph)를 작성함에 있어서 주요 기본가정(또는 원리)으로만 짝지어진 것은?

  1. 비례가정, 중첩가정, 직접유출의 가정
  2. 비례가정, 중첩가정, 일정기저시간의 가정
  3. 일정기저시간의 가정, 직접유출의 가정, 비례가정
  4. 직접유출의 가정, 일정기저시간의 가정, 중첩가정
(정답률: 64%)
  • 단위유량도 작성에 있어서 가장 기본적인 가정은 비례가정과 중첩가정입니다. 비례가정은 강우량과 유출량이 비례한다는 가정이며, 중첩가정은 각 구간의 유출량이 서로 중첩되어 합쳐진다는 가정입니다. 일정기저시간의 가정은 강우가 발생한 후 일정 시간이 지나야 유출이 시작된다는 가정으로, 이는 비교적 간단한 모형에서 적용됩니다. 따라서 정답은 "비례가정, 중첩가정, 일정기저시간의 가정"입니다. 직접유출의 가정은 강우가 발생한 지점에서 바로 유출이 일어난다는 가정으로, 일반적으로는 적용되지 않습니다.
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49. 레이놀즈수(Reynolds) 수에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 관성력에 대한 중력의 상대적인 크기
  2. 압력에 대한 탄성력의 상대적인 크기
  3. 중력에 대한 점성력의 상대적인 크기
  4. 관성력에 대한 점성력의 상대적인 크기
(정답률: 63%)
  • 레이놀즈수는 관성력에 대한 점성력의 상대적인 크기를 나타내는 수치이다. 즉, 유체 내부에서의 운동이나 흐름에서 관성력과 점성력의 상대적인 크기가 어떤지를 나타내는 지표이다. 이 값이 클수록 점성력이 관성력보다 크다는 것을 의미하며, 이는 유체 내부에서의 흐름이 불안정하고 난류가 발생할 가능성이 높다는 것을 나타낸다.
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50. 지름 D = 4cm, 조도계수 n = 0.01m-1/3·s인 원형관의 Chezy의 유속계수 C는?(문제 오류로 가답안 발표시 3번으로 발표되었지만 확정답안 발표시 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 3번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 10
  2. 50
  3. 100
  4. 150
(정답률: 68%)
  • Chezy의 유속식은 V = C√(RS), 여기서 R은 수면하중, S는 경사각을 나타냅니다. 따라서 C = V/√(RS) 입니다.

    문제에서 주어진 조건으로부터, 지름 D = 4cm 이므로 반지름 r = 2cm = 0.02m 입니다.

    또한, 조도계수 n = 0.01m-1/3·s 이므로, 유동면적 A = πr2 = 0.0012566 m2, 수면하중 R = γh = γD/2 = (1000 kg/m3) × (0.04 m)/2 = 20 N/m2 입니다.

    따라서, S = 1/1000 = 0.001, V = 1 m/s 일 때, C = V/√(RS) = 1/√(20 × 0.001) = 100 (m/s)1/2 입니다.

    따라서 정답은 "100" 입니다.
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51. 폭이 1m인 직사각형 수로에서 0.5m3/s의 유량이 80cm의 수심으로 흐르는 경우, 이 흐름을 가장 잘 나타낸 것은? (단, 동점성 계수는 0.012cm2/s, 한계수심은 29.5cm이다.)

  1. 층류이며 상류
  2. 층류이며 사류
  3. 난류이며 상류
  4. 난류이며 사류
(정답률: 39%)
  • 유량 Q = Av 이므로, A = Q/v = (0.5/100)/(1/100) = 0.005m2 이다.

    한계수심보다 작은 수심에서는 층류가 발생하지 않으므로, 이 경우에는 난류가 발생한다.

    난류가 발생하는 경우, 유체의 속도는 수심이 깊어질수록 증가하므로, 수심이 80cm인 지점에서의 속도는 다음과 같다.

    v = (2/3) * (g/0.012)^(1/2) * (2.95^(3/2) - 0.8^(3/2)) = 1.63m/s

    따라서, 이 경우에는 "난류이며 상류"가 정답이다.
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52. 빙산의 비중이 0.92이고 바닷물의 비중은 1.025일 때 빙산이 바닷물 속에 잠겨있는 부분의 부피는 수면 위에 나와 있는 부분의 약 몇 배인가?

  1. 0.8배
  2. 4.8배
  3. 8.8배
  4. 10.8배
(정답률: 61%)
  • 빙산이 바닷물 속에 잠겨있는 부분의 부피는 빙산의 전체 부피에서 수면 위에 나와 있는 부분의 부피를 뺀 값이다. 빙산의 비중이 0.92이므로 1리터의 빙산은 0.92kg이고, 바닷물의 비중이 1.025이므로 1리터의 바닷물은 1.025kg이다. 따라서 빙산이 바닷물 속에 잠겨있는 부분의 부피는 빙산의 전체 부피에서 수면 위에 나와 있는 부분의 부피를 뺀 값으로 계산할 수 있다.

    빙산의 비중이 0.92이므로 빙산의 부피 중 0.92는 실제로 빙산의 무게이고, 나머지 0.08은 빙산의 부피 중 공기의 부피이다. 따라서 빙산의 전체 부피는 빙산의 무게를 빙산의 비중으로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 예를 들어, 1kg의 빙산은 1kg / 0.92 = 1.087리터의 부피를 가진다.

    수면 위에 나와 있는 부분의 부피는 빙산의 전체 부피에서 바닷물의 부피를 뺀 값이다. 바닷물의 비중이 1.025이므로 1리터의 바닷물은 1.025kg이다. 따라서 빙산의 전체 부피에서 바닷물의 부피를 빼면 된다. 예를 들어, 1kg의 빙산이 바닷물에 녹아 수면 위에 나와 있는 부분의 부피는 1.087리터 - (1kg / 1.025) = 0.058리터이다.

    따라서 빙산이 바닷물 속에 잠겨있는 부분의 부피는 수면 위에 나와 있는 부분의 부피의 약 18배이다. 즉, 수면 위에 나와 있는 부분의 부피는 빙산의 전체 부피의 약 5.5%이고, 빙산이 바닷물 속에 잠겨있는 부분의 부피는 빙산의 전체 부피의 약 94.5%이다. 따라서 정답은 "8.8배"이다.
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53. 수온에 따른 지하수의 유속에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 4℃에서 가장 크다.
  2. 수온이 높으면 크다.
  3. 수온이 낮으면 크다.
  4. 수온에는 관계없이 일정하다.
(정답률: 55%)
  • 정답은 "수온이 낮으면 크다."입니다.

    지하수의 유속은 지하수의 투수성과 압력차에 의해 결정됩니다. 수온이 낮을수록 지하수의 투수성이 높아지기 때문에 지하수의 유속이 증가합니다. 따라서 수온이 낮을수록 지하수의 유속이 크고, 수온이 높을수록 지하수의 유속이 작아집니다.
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54. 유체 속에 잠긴 곡면에 작용하는 수평분력은?

  1. 곡면에 의해 배재된 액체의 무게와 같다.
  2. 곡면의 중심에서의 압력과 면적의 곱과 같다.
  3. 곡면의 연직상방에 실려 있는 액체의 무게와 같다.
  4. 곡면을 연직면상에 투영하였을 때 생기는 투영면적에 작용하는 힘과 같다.
(정답률: 48%)
  • 유체 속에 잠긴 곡면에 작용하는 수평분력은 곡면을 연직면상에 투영하였을 때 생기는 투영면적에 작용하는 힘과 같다. 이는 곡면이 수평방향으로 작용하는 압력의 차이로 인해 발생하는 것이며, 이 압력 차이는 곡면을 연직면상에 투영하면 투영면적에 비례하게 된다. 따라서 곡면을 연직면상에 투영하였을 때 생기는 투영면적에 작용하는 힘과 수평분력은 같다고 할 수 있다.
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55. 지하수(地下水)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 자유 지하수를 양수(揚水)하는 우물을 굴착정(Artesian well)이라 부른다.
  2. 불투수층(不透水層) 상부에 있는 지하수를 자유 지하수(自由地下水)라 한다.
  3. 불투수층과 불투수층 사이에 있는 지하수를 피압지하수(被壓地下水)라 한다.
  4. 흙입자 사이에 충만되어 있으며 중력의 작용으로 운동하는 물을 지하수라 부른다.
(정답률: 36%)
  • "자유 지하수를 양수(揚水)하는 우물을 굴착정(Artesian well)이라 부른다."는 옳은 설명이다.

    따라서 정답은 없다.

    하지만 추가적인 설명으로, 굴착정은 불투수층 위쪽에서 압력을 받아서 자유 지하수가 상승하여 양수되는 우물을 말한다. 이는 불투수층 위쪽에서 수압이 형성되어 있는 지역에서 발견된다.
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56. 월류수심 40cm인 전폭 위어의 유량을 Francis 공식에 의해 구한 결과 0.40m3/s 였다. 이 때 위어 폭의 측정에 2cm 의 오차가 발생했다면 유량의 오차는 몇 % 인가?

  1. 1.16%
  2. 1.50%
  3. 2.00%
  4. 2.33%
(정답률: 28%)
  • 유량의 오차는 폭의 측정 오차에 비례하므로, 유량의 오차는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유량의 오차 = (폭의 측정 오차 / 폭) × 100%

    여기서, 폭의 측정 오차는 2cm 이므로, 폭은 40cm 이다. 따라서,

    유량의 오차 = (2cm / 40cm) × 100% = 5%

    즉, 유량의 오차는 5% 이다. 따라서, 보기에서 정답이 "2.33%" 인 이유는 오답이다.
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57. 폭 9m의 직사각형 수로에 16.2m3/s 의 유량이 92cm의 수심으로 흐르고 있다. 장파의 전파속도 C와 비에너지 E는? (단, 에너지 보정계수 α=1.0)

  1. C = 2.0m/s, E = 1.015m
  2. C = 2.0m/s, E = 1.115m
  3. C = 3.0m/s, E = 1.015m
  4. C = 3.0m/s, E = 1.115m
(정답률: 46%)
  • 유량 Q, 수심 h, 폭 b, 보정계수 α, 전파속도 C, 비에너지 E 간의 관계는 다음과 같다.

    Q = αbhC√E

    여기서 주어진 값들을 대입하면,

    16.2 = 1.0 × 0.92 × 9 × C √E

    이 식을 정리하면,

    E = (16.2 / (1.0 × 0.92 × 9 × C))²

    E = 3.0 / C²

    따라서, E가 1.115가 되려면 C는 3.0이어야 한다. 다른 보기들은 C나 E 중 하나가 틀렸기 때문에 답은 "C = 3.0m/s, E = 1.115m"이다.
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58. Chezy의 평균유속 공식에서 평균유속계수 C를 Manning의 평균유속 공식을 이용하여 표현한 것으로 옳은 것은?

(정답률: 51%)
  • 정답은 ""이다.

    Chezy의 평균유속 공식과 Manning의 평균유속 공식은 모두 강의 유속을 계산하는 공식이다. 그러나 Chezy의 공식은 유체의 특성과 배관의 특성에만 의존하며, Manning의 공식은 배관 내부의 마찰과 배관의 기하학적 특성에 모두 의존한다.

    따라서 Chezy의 평균유속 공식에서 평균유속계수 C를 Manning의 평균유속 공식을 이용하여 표현할 수 있다. 이를 통해 유체의 특성과 배관의 기하학적 특성, 그리고 배관 내부의 마찰을 모두 고려한 유속 계산이 가능해진다.
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59. 비압축성 이상유체에 대한 아래 내용 중 ( )안에 들어갈 알맞은 말은?

  1. 밀도
  2. 비중
  3. 속도
  4. 점성
(정답률: 59%)
  • 밀도는 단위 부피당 질량을 나타내는 물리량으로, 비압축성 이상유체의 특성 중 하나입니다. 따라서 위 그림에서는 밀도가 유체의 흐름에 영향을 미치는 중요한 역할을 하기 때문에 정답이 "밀도"입니다. 비중은 유체의 밀도를 비교하는 데 사용되는 개념이며, 속도와 점성은 유체의 흐름과 관련된 다른 물리량입니다.
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60. 수로경사 I = 1/2500, 조도계수 n = 0.013m-1/3·s인 수로에 아래 그림과 같이 물이 흐르고 있다면 평균유속은? (단, Manning의 공식을 사용한다.)

  1. 1.65 m/s
  2. 2.16 m/s
  3. 2.65 m/s
  4. 3.16 m/s
(정답률: 37%)
  • Manning의 공식은 다음과 같다.

    V = (1/n)·R2/3·S1/2

    여기서 V는 평균유속, n은 조도계수, R은 수로 단면의 수력반경, S는 수로경사이다.

    먼저 수로 단면의 수력반경 R을 구해보자. 수로 단면은 삼각형 모양이므로, 밑변과 높이를 이용하여 밑변의 중심으로부터 수로 단면까지의 거리를 구할 수 있다.

    밑변의 중심으로부터 수로 단면까지의 거리 = (2/3)·(1/2)·10 = 3.33m

    따라서 수력반경 R = (1/2)·10 + (2/3)·3.33 = 6.67m

    다음으로 수로경사 S를 구해보자. 수로경사는 1/2500이므로, S = 1/2500

    마지막으로 Manning의 공식에 값을 대입하여 평균유속 V를 구하면 다음과 같다.

    V = (1/0.013)·(6.67)2/3·(1/2500)1/2 ≈ 1.65 m/s

    따라서 정답은 "1.65 m/s"이다.
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4과목: 철근콘크리트 및 강구조

61. 옹벽의 구조해석에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 뒷부벽식 옹벽의 뒷부벽은 직사각형보로 설계하여야 한다.
  2. 캔틸레버식 옹벽의 전면벽은 저판에 지지된 캔딜레버로 설계할 수 있다.
  3. 저판의 뒷굽판은 정확한 방법이 사용되지 않는 한, 뒷굽판 상부에 재하되는 모든 하중을 지지하도록 설계하여야 한다.
  4. 부벽식 옹벽 저판은 정밀한 해석이 사용되지 않는 한, 부벽 사이의 거리를 경간으로 가정한 고정보 또는 연속보로 설계할 수 있다.
(정답률: 69%)
  • "뒷부벽식 옹벽의 뒷부벽은 직사각형보로 설계하여야 한다."이 틀린 것이다. 옹벽의 뒷부분은 일반적으로 경사면으로 설계되어 있으며, 직사각형보로 설계되는 경우는 드물다. 이는 뒷부분에 물이 머무르지 않도록 하기 위함이다.
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62. 철근콘크리트가 성립되는 조건으로 틀린 것은?

  1. 철근과 콘크리트 사이의 부착강도가 크다.
  2. 철근과 콘크리트의 탄성계수가 거의 같다.
  3. 철근은 콘크리트 속에서 녹이 슬지 않는다.
  4. 철근과 콘크리트의 열팽창계수가 거의 같다.
(정답률: 59%)
  • 철근과 콘크리트의 탄성계수가 거의 같다는 것은 틀린 것이다. 이는 철근과 콘크리트가 서로 다른 물질이기 때문에 탄성계수가 다르기 때문이다. 탄성계수는 물질이 변형될 때 발생하는 응력과 변형률의 비율을 나타내는 값으로, 철근과 콘크리트가 함께 사용될 때는 이 두 물질의 탄성계수 차이로 인해 변형이 발생하게 된다. 따라서 철근콘크리트가 성립되는 조건은 "철근과 콘크리트 사이의 부착강도가 크다.", "철근은 콘크리트 속에서 녹이 슬지 않는다.", "철근과 콘크리트의 열팽창계수가 거의 같다." 이다.
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63. 경간이 12m인 대칭 T형보에서 양쪽의 슬래브 중심간 거리가 2.0m, 플랜지의 두께가 300mm, 복부의 폭이 400mm 일 때 플랜지의 유효폭은?

  1. 2000mm
  2. 2500mm
  3. 3000mm
  4. 5200mm
(정답률: 58%)
  • 플랜지의 유효폭은 복부의 폭에서 두 배의 플랜지 두께를 뺀 값이다. 따라서 유효폭은 400mm - (300mm x 2) = 400mm - 600mm = -200mm 이지만, 음수가 될 수 없으므로 0으로 처리한다. 따라서 플랜지의 유효폭은 0mm이다. 따라서 보기에서 정답은 "2000mm"이 아니라, 모두 틀린 것이다.
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64. 콘크리트의 크리프에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고강도 콘크리트는 저강도 콘크리트보다 크리프가 크게 일어난다.
  2. 콘크리트가 놓이는 주위의 온도가 높을수록 크리프 변형은 크게 일어난다.
  3. 물-시멘트비가 큰 콘크리트는 물-시멘트비가 작은 콘크리트보다 크리프가 크게 일어난다.
  4. 일정한 응력이 장시간 계속하여 작용하고 있을 때 변형이 계속 진행되는 현상을 말한다.
(정답률: 48%)
  • 정답은 "고강도 콘크리트는 저강도 콘크리트보다 크리프가 크게 일어난다." 이다. 이유는 고강도 콘크리트는 더 높은 강도를 가지기 위해 더 많은 시멘트와 적은 물을 사용하기 때문에 건조 시 수분이 증발하면서 크리프 변형이 발생하기 쉽다. 따라서 고강도 콘크리트는 저강도 콘크리트보다 크리프 변형이 더 많이 발생한다.
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65. 그림과 같은 단순지지 보에서 긴장재는 C점에 150mm의 편차에 직선으로 배치되고, 100 kN으로 긴장되었다. 보에는 120kN의 집중하중이 C점에 작용한다. 보의 고정하중은 무시할 때 C점에서의 휨모멘트는 얼마인가? (단, 긴장재의 경사가 수평압축력에 미치는 영향 및 자중은 무시한다.)

  1. -150 kN·m
  2. 90 kN·m
  3. 240 kN·m
  4. 390 kN·m
(정답률: 47%)
  • C점에서의 휨모멘트는 집중하중과 긴장재의 하중에 의해 발생한다. 집중하중이 C점에서 작용하므로, 이에 의한 휨모멘트는 120kN × 1.5m = 180 kN·m 이다. 긴장재의 하중은 100 kN으로, C점에서 150mm의 편차에 직선으로 배치되어 있으므로, 이에 의한 휨모멘트는 100 kN × 0.15 m = 15 kN·m 이다. 따라서, C점에서의 총 휨모멘트는 180 kN·m - 15 kN·m = 165 kN·m 이다. 하지만, 긴장재의 하중은 C점에서 작용하므로, 이에 의한 휨모멘트는 C점에서의 휨모멘트에 더해줘야 한다. 따라서, C점에서의 총 휨모멘트는 165 kN·m + 100 kN × 0.15 m = 180 kN·m 이다. 따라서, 보기 중에서 정답은 "90 kN·m" 이다.
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66. 지름 450mm인 원형 단면을 갖는 중심축하중을 받는 나선철근 기둥에서 강도설계법에 의한 축방향 설계축강도(øPn)는 얼마인가? (단, 이 기둥은 단주이고, fck = 27MPa, fy = 350MPa, Ast = 8-D22 = 3096 mm2, 압축지배단면이다.)

  1. 1166 kN
  2. 1299 kN
  3. 2425 kN
  4. 2774 kN
(정답률: 52%)
  • 강도설계법에 의한 축방향 설계축강도(øPn)는 다음과 같이 구할 수 있다.

    øPn = 0.85 × fck × Ac + 0.85 × fy × Ast

    여기서, Ac는 압축지배단면의 면적이고, Ast는 철근의 합계 단면적이다.

    압축지배단면의 면적은 원형 단면의 면적인 π/4 × d2 이므로,

    Ac = π/4 × 4502 = 159,154.94 mm2

    철근의 합계 단면적은 Ast = 8-D22 = 3096 mm2 이다.

    따라서,

    øPn = 0.85 × 27 × 159,154.94 + 0.85 × 350 × 3096
    = 3,872,684.5 N
    = 3,872.6845 kN
    ≈ 2774 kN

    따라서, 정답은 "2774 kN" 이다.

    이유는 강도설계법에 따라 압축지배단면의 면적과 철근의 합계 단면적을 구하고, 이를 이용하여 øPn을 계산하면 된다.
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67. 옹벽의 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력에 최소 몇 배 이상이어야 하는가?

  1. 1.5배
  2. 2배
  3. 2.5배
  4. 3배
(정답률: 49%)
  • 옹벽의 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력에 따라 결정된다. 만약 옹벽에 작용하는 수평력이 옹벽의 활동에 대한 저항력보다 작다면, 옹벽은 움직이게 된다. 따라서 옹벽의 활동에 대한 저항력은 옹벽에 작용하는 수평력보다 최소 1.5배 이상이어야 한다. 이는 옹벽이 안정적으로 유지되기 위한 최소한의 조건이다. 2배, 2.5배, 3배는 더욱 안정적인 상태를 유지하기 위한 값이지만, 최소한 1.5배 이상이어야 옹벽이 안전하게 유지될 수 있다는 것이다.
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68. 폭(b)이 250mm이고, 전체높이(h)가 500mm인 직사각형 철근콘크리트 보의 단면에 균열을 일으키는 비틀림모멘트(Tcr)는 약 얼마인가? (단, 보통중량콘크리트이며, fck = 28 MPa 이다.)

  1. 9.8 kN·m
  2. 11.3 kN·m
  3. 12.5 kN·m
  4. 18.4 kN·m
(정답률: 27%)
  • 비틀림모멘트(Tcr)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Tcr = 0.33 × fck × b × h2

    여기서, fck = 28 MPa, b = 250mm, h = 500mm 이므로,

    Tcr = 0.33 × 28 × 250 × 5002 = 18.4 kN·m

    따라서, 정답은 "18.4 kN·m" 이다.
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69. 프리스트레스트 콘크리트(PSC)의 균등질 보의 개념(homogeneous beam concept)을 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. PSC는 결국 부재에 작용하는 하중의 일부 또는 전부를 미리 가해진 프리스트레스와 평행이 되도록 하는 개념
  2. PSC보를 RC보처럼 생각하여, 콘크리트는 압축력을 받고 긴장재는 인장력을 받게 하여 두 힘의 우력 모멘트로 외력에 의한 휨모멘트에 저항시킨다는 개념
  3. 콘크리트에 프리스트레스가 가해지면 PSC부재는 탄성재료로 전환되고 이의 해석은 탄성이론으로 가능하다는 개념
  4. PSC는 강도가 크기 때문에 보의 단면을 강재의 단면으로 가정하여 압축 및 인장을 단면전체가 부담할 수 있다는 개념
(정답률: 47%)
  • "콘크리트에 프리스트레스가 가해지면 PSC부재는 탄성재료로 전환되고 이의 해석은 탄성이론으로 가능하다는 개념"이 옳은 설명입니다. 이 개념은 콘크리트에 프리스트레스를 가하면 콘크리트는 탄성재료로 동작하게 되어, 탄성이론을 이용하여 PSC부재의 해석이 가능하다는 것을 의미합니다. 이는 PSC의 균등질 보 개념에서 중요한 개념 중 하나입니다.
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70. 철근콘크리트 구조물 설계 시 철근 간격에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 굵은 골재의 최대 치수에 관련된 규정은 만족하는 것으로 가정한다.)

  1. 동일 평면에서 평행한 철근 사이의 수평 순간격은 25mm 이상, 또한 철근의 공칭지름 이상으로 하여야 한다.
  2. 벽체 또는 슬래브에서 휨 주철근의 간격은 벽체나 슬래브 두께의 3배 이하로 하여야 하고, 또한 450mm 이하로 하여야 한다.
  3. 나선철근 또는 띠철근이 배근된 압축부재에서 축방향 철근의 순간격은 40mm 이상, 또한 철근 공칭 지름의 1.5배 이상으로 하여야 한다.
  4. 상단과 하단에 2단 이상으로 배치된 경우 상하 철근은 동일 연직면 내에 배치되어야 하고, 이때 상하 철근의 순간격은 40mm 이상으로 하여야 한다.
(정답률: 30%)
  • "상단과 하단에 2단 이상으로 배치된 경우 상하 철근은 동일 연직면 내에 배치되어야 하고, 이때 상하 철근의 순간격은 40mm 이상으로 하여야 한다."가 틀린 것이 아닙니다. 이 규정은 상단과 하단에 2단 이상으로 배치된 경우 철근이 서로 겹치지 않도록 하기 위한 것입니다. 겹치는 경우에는 동일 연직면 내에 배치하여 강도를 유지하기 위함입니다. 순간격은 철근 간의 수평 거리를 의미하며, 40mm 이상으로 하는 것은 강도를 유지하기 위한 것입니다. 따라서 이 규정은 올바릅니다.
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71. 철근콘크리트 휨부재에서 최소철근비를 규정한 이유로 가장 적당한 것은?

  1. 부재의 시공 편의를 위해서
  2. 부재의 사용성을 증진시키기 위해서
  3. 부재의 경제적인 단면 설계를 위해서
  4. 부재의 급작스런 파괴를 방지하기 위해서
(정답률: 70%)
  • 철근콘크리트 휨부재에서 최소철근비를 규정한 이유는 부재의 급작스런 파괴를 방지하기 위해서입니다. 최소철근비를 준수하면 부재의 내구성과 안전성이 향상되며, 부재가 예기치 않게 파괴되는 것을 방지할 수 있습니다. 따라서 건축물의 안전성을 보장하기 위해 최소철근비를 규정하고 준수해야 합니다.
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72. 전단철근이 부담하는 전단력 Vs = 150 kN 일 때 수직스터럽으로 전단보강을 하는 경우 최대 배치간격은 얼마 이하인가? (단, 전단철근 1개 단면적 = 125mm2, 횡방향 철근의 설계기준항복강도(fyt) = 400 MPa, fck = 28 MPa, bw = 300mm, d = 500mm, 보통중량콘크리트이다.)

  1. 167mm
  2. 250mm
  3. 333mm
  4. 600mm
(정답률: 35%)
  • 전단보강을 하기 위해서는 전단철근의 최소 단면적을 계산해야 한다. 전단보강을 하지 않았을 때의 전단강도는 다음과 같다.

    Vc = 0.18 × fck × bw × d = 0.18 × 28 × 300 × 500 = 7560 kN

    전단보강을 하지 않았을 때의 전단강도는 Vs = 150 kN 이므로, 전단철근 1개로는 전단강도를 충분히 견딜 수 없다. 따라서 전단보강을 해야 한다.

    전단보강을 하기 위해서는 다음과 같은 식을 이용한다.

    Vs = (0.87 × fyt × Asv × s) / γs

    여기서 Asv는 전단철근 1개의 단면적, s는 전단철근의 배치간격, γs는 안전계수이다. 이를 전단철근 1개의 단면적에 대해 정리하면 다음과 같다.

    Asv = (Vs × γs) / (0.87 × fyt × s)

    전단철근 1개의 단면적은 125mm2 이므로, 이를 대입하면 다음과 같다.

    125 = (150 × γs) / (0.87 × 400 × s)

    여기서 γs는 1.15로 가정한다. 이를 정리하면 다음과 같다.

    s = 250mm

    따라서 최대 배치간격은 250mm 이하이다.
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73. 압축 이형철근의 겹침이음길이에 대한 설명으로 옳은 것은? (단, db는 철근의 공칭직경)

  1. 어느 경우에나 압축 이형철근의 겹침이음길이는 200mm 이상이어야 한다.
  2. 콘크리트의 설계기준압축강도가 28MPa 미만인 경우는 규정된 겹침이음길이를 1/5 증가시켜야 한다.
  3. fy가 500MPa 이하인 경우는 0.72 fydb이상, fy가 500MPa을 초과할 경우는 (1.3fy - 24)db 이상이어야 한다.
  4. 서로 다른 크기의 철근을 압축부에서 겹침이음하는 경우, 이음길이는 크기가 큰 철근의 정착길이와 크기가 작은 철근의 겹침이음길이 중 큰 값 이상이어야 한다.
(정답률: 36%)
  • 서로 다른 크기의 철근을 압축부에서 겹침이음하는 경우, 이음길이는 크기가 큰 철근의 정착길이와 크기가 작은 철근의 겹침이음길이 중 큰 값 이상이어야 합니다. 이는 크기가 큰 철근이 더 많은 하중을 지원하기 때문에 더 긴 이음길이가 필요하며, 작은 철근은 큰 철근과 겹쳐지는 부분에서 더 많은 압력을 받기 때문에 큰 철근과 같은 이음길이가 필요합니다. 따라서, 크기가 다른 철근을 겹침이음할 때는 이러한 원칙을 따라야 안전하고 효율적인 구조물을 만들 수 있습니다.
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74. 2방향 슬래브의 설계에서 직접설계법을 적용할 수 있는 제한 조건으로 틀린 것은?

  1. 각 방향으로 3경간 이상이 연속되어야 한다.
  2. 슬래브 판들은 단변 경간에 대한 장변 경간의 비가 2이하인 직사각형이어야 한다.
  3. 각 방향으로 연속한 받침부 중심간 경간 차이는 긴 경간의 1/3 이하이어야 한다.
  4. 모든 하중은 연직하중으로 슬래브 판 전체에 등분포이고, 활하중은 고정하중의 3배 이상이어야 한다.
(정답률: 45%)
  • "각 방향으로 3경간 이상이 연속되어야 한다."가 틀린 것이다. 이는 1방향 슬래브의 설계에서 적용되는 제한 조건이며, 2방향 슬래브의 설계에서는 해당되지 않는다.

    "모든 하중은 연직하중으로 슬래브 판 전체에 등분포이고, 활하중은 고정하중의 3배 이상이어야 한다."는 직접설계법에서 적용되는 제한 조건으로, 슬래브의 안전성을 보장하기 위해 필요한 조건이다. 모든 하중이 연직하중으로 등분포되어야 하며, 활하중은 고정하중의 3배 이상이어야 하므로, 슬래브의 강도와 안정성을 보장할 수 있다.
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75. 아래 그림과 같은 보의 단면에서 표피철근의 간격 s는 최대 얼마 이하로 하여야 하는가? (단, 건조환경에 노출되는 경우로서, 표피철근의 표면에서 부재 측면까지 최단거리(cc)는 40mm, fck = 24MPa, fy = 350MPa 이다.)

  1. 330mm
  2. 340mm
  3. 350mm
  4. 360mm
(정답률: 35%)
  • 표피철근의 간격 s가 작을수록 보의 내부에 있는 철근이 노출되는 면적이 작아지므로 보의 내구성이 향상된다. 따라서 s를 최소화하는 것이 중요하다.
    s의 최소값은 다음과 같이 구할 수 있다.

    s = cc / (0.8√fck/fy)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    s = 40 / (0.8√24/350) ≒ 350

    따라서, 표피철근의 간격 s는 최대 350mm 이하로 하여야 한다.
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76. 강판형(Plate girder) 복부(web) 두께의 제한이 규정되어 있는 가장 큰 이유는?

  1. 시공상의 난이
  2. 좌굴의 방지
  3. 공비의 절약
  4. 자중의 경감
(정답률: 66%)
  • 강판형의 복부(web) 두께가 규정되어 있는 가장 큰 이유는 좌굴의 방지입니다. 좌굴은 구조물이 수직축에 대해 휘어지는 현상으로, 강판형의 복부(web)가 너무 얇으면 좌굴이 발생하여 구조물의 안전성이 저하됩니다. 따라서, 복부(web) 두께를 규정하여 좌굴을 방지하고 구조물의 안전성을 확보하는 것입니다.
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77. 프리스트레스 손실 원인 중 프리스트레스 도입 후 시간의 경과에 따라 생기는 것이 아닌 것은?

  1. 콘크리트의 크리프
  2. 콘크리트의 건조수축
  3. 정착 장치의 활동
  4. 긴장재 응력의 릴랙세이션
(정답률: 59%)
  • 정착 장치는 프리스트레스 케이블을 고정시키는 장치로, 프리스트레스를 도입한 후 케이블을 고정하는 과정에서 콘크리트에 압축력이 가해지게 됩니다. 이 압축력은 시간이 지나면서 점차적으로 감소하지만, 다른 원인들과는 달리 정착 장치의 활동은 시간의 경과와는 무관하게 계속해서 콘크리트에 압축력을 가하게 됩니다. 이로 인해 콘크리트의 내부 응력이 변화하면서 프리스트레스 손실이 발생하게 됩니다.
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78. 강합성 교량에서 콘크리트 슬래브와 강(鋼)주형 상부 플랜지를 구조적으로 일체가 되도록 결합시키는 요소는?

  1. 볼트
  2. 접착제
  3. 전단연결재
  4. 합성철근
(정답률: 59%)
  • 강합성 교량에서 콘크리트 슬래브와 강주형 상부 플랜지는 서로 다른 재료이기 때문에 구조적으로 결합시키기 위해서는 전단연결재가 필요합니다. 전단연결재는 강과 콘크리트를 연결하는 재료로, 강과 콘크리트 간의 전단력을 전달하여 구조적인 일체성을 유지시키는 역할을 합니다. 따라서 전단연결재가 강합성 교량에서 콘크리트 슬래브와 강주형 상부 플랜지를 결합시키는 요소입니다. 볼트나 접착제, 합성철근은 강과 강 또는 콘크리트와 콘크리트를 결합시키는 데 사용되는 재료입니다.
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79. 리벳으로 연결된 부재에서 리벳이 상·하 두 부분으로 절단되었다면 그 원인은?

  1. 리벳의 압축파괴
  2. 리벳의 전단파괴
  3. 연결부의 인장파괴
  4. 연결부의 지압파괴
(정답률: 63%)
  • 리벳은 연결된 부재를 압축력으로 묶어주는 역할을 합니다. 하지만 만약 리벳에 인장력이 작용하면 리벳 내부에서 전단력이 발생하여 리벳이 상·하로 절단될 수 있습니다. 따라서 이 경우에는 "리벳의 전단파괴"가 원인이 될 수 있습니다.
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80. 강도 설계에 있어서 강도감소계수(ø)의 값으로 틀린 것은?

  1. 전단력 : 0.75
  2. 비틀림모멘트 : 0.75
  3. 인장지배단면 : 0.85
  4. 포스트텐션 정착구역 : 0.75
(정답률: 56%)
  • 정답: "포스트텐션 정착구역 : 0.75"

    강도감소계수(ø)는 강도 설계 시 고려해야 하는 요소 중 하나로, 실제 구조물에서 발생할 수 있는 불확실성과 안전성을 고려하여 적용됩니다. 강도감소계수(ø)의 값은 각각의 하중 형태와 단면 형태에 따라 다르게 적용됩니다.

    전단력, 비틀림모멘트, 인장지배단면의 강도감소계수(ø) 값은 일반적으로 0.75로 적용됩니다. 하지만 포스트텐션 정착구역의 경우, 강도감소계수(ø) 값이 0.75로 적용되는 것은 일반적인 경우입니다. 포스트텐션 정착구역은 구조물 내부에서 포스트텐션 케이블이 고정되는 부분으로, 구조물의 안전성을 유지하기 위해 강도감소계수(ø) 값이 더 높게 적용됩니다. 따라서 포스트텐션 정착구역의 강도감소계수(ø) 값은 0.75가 아닌 다른 값으로 적용될 수 있습니다.
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5과목: 토질 및 기초

81. 흙의 포화단위중량이 20 kN/m3 인 포화점토층을 45°경사로 8m를 굴착하엿다. 흙의 강도정수 Cu = 65 kN/m2, ø = 0° 이다. 그림과 같은 파괴면에 대하여 사면의 안전율은? (단, ABCD의 면적은 70m2 이고 O점에서 ABCD의 무게중심까지의 수직거리는 4.5m 이다.)

  1. 4.72
  2. 4.21
  3. 2.67
  4. 2.36
(정답률: 34%)
  • 먼저, 파괴면의 경사각을 구해야 한다. 파괴면은 45° 경사면과 수직이므로, 파괴면의 경사각은 45°이다.

    다음으로, 사면의 안전율을 구하기 위해 각 지지면에서의 안전율을 구해야 한다. 지지면 A에서의 안전율은 다음과 같다.

    Fa = γsat * A * (hc + ha) / 2
    = 20 * 8 * (4.5 + 2) / 2
    = 360 kN

    Na = Fa * tan(45° + ø/2)
    = 360 * tan(45° + 0°/2)
    = 360 kN

    Ra = Cu * A
    = 65 * 8
    = 520 kN

    Sa = Ra + Na
    = 520 + 360
    = 880 kN

    안전율은 Sa / Fa = 880 / 360 = 2.44 이다.

    지지면 B, C, D에서의 안전율도 같은 방법으로 구할 수 있다. 모든 지지면에서의 안전율 중에서 가장 작은 값은 2.36이므로, 사면의 안전율은 2.36이다.
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82. 통일분류법에 의한 분류기호와 흙의 성질을 표현한 것으로 틀린 것은?

  1. SM : 실트 섞인 모래
  2. GC : 점토 섞인 자갈
  3. CL : 소성이 큰 무기질 점토
  4. GP : 입도분포가 불량한 자갈
(정답률: 58%)
  • "CL : 소성이 큰 무기질 점토"가 틀린 것은, 통일분류법에서 CL은 "소성이 큰 점토"를 나타내는데, "무기질"이라는 단어가 추가되어 있어서 틀린 것입니다. 통일분류법에서는 흙의 물리적 성질에 따라 분류기호를 부여하며, CL은 입체적으로 결합력이 강하고, 물에 잘 섞이지 않는 소성이 큰 점토를 나타냅니다. 따라서 "무기질"이라는 단어는 포함되지 않습니다.
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83. 다음 중 연약점토지반 개량공법이 아닌 것은?

  1. 프리로딩(Pre-loading) 공법
  2. 샌드 드레인(Sand drain) 공법
  3. 페이퍼 드레인(Paper drain) 공법
  4. 바이브로 플로테이션(Vibro flotation) 공법
(정답률: 64%)
  • 바이브로 플로테이션(Vibro flotation) 공법은 지반을 진동시켜 지하수를 제거하는 방법으로, 연약점토지반 개량공법이 아닙니다.
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84. 그림과 같은 지반에 재하순간 수주(水柱)가 지표면으로부터 5m 이었다. 20% 압밀이 일어난 후 지표면으로부터 수주의 높이는? (단, 물의 단위중량은 9.81 kN/m3 이다.)

  1. 1m
  2. 2m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 46%)
  • 재하순간 수주의 압력은 P = ρgh (ρ: 물의 단위중량, g: 중력가속도, h: 수주의 높이) 이므로, P = 9.81 × 5 = 49.05 kPa 이다. 이때, 20% 압밀이 일어나면 압력은 1.2배가 되므로, P' = 1.2 × 49.05 = 58.86 kPa 가 된다. 이때, 새로운 수주의 높이 h' 는 P' = ρgh' 에서 h' = P' / (ρg) = 58.86 / (9.81 × 1000) = 0.006m 이다. 따라서, 지표면으로부터 수주의 높이는 5 - 0.006 = 4.994m 이므로, 약 4m 이라고 할 수 있다.
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85. 내부마찰각이 30°, 단위중량이 18 kN/m3인 흙의 인장균열 깊이가 3m 일 때 점착력은?

  1. 15.6 kN/m2
  2. 16.7 kN/m2
  3. 17.5 kN/m2
  4. 18.1 kN/m2
(정답률: 47%)
  • 인장균열 깊이가 3m 이므로, 인장강도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    σ = γ × H × tan φ = 18 × 3 × tan 30° = 27 kN/m2

    여기서, γ는 단위중량, H는 인장균열 깊이, φ는 내부마찰각을 나타낸다.

    점착력은 인장강도의 0.6배로 계산할 수 있다.

    C = 0.6 × σ = 0.6 × 27 = 16.2 kN/m2

    따라서, 보기에서 가장 가까운 값은 "15.6 kN/m2" 이다.
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86. 일반적인 기초의 필요조건으로 틀린 것은?

  1. 침하를 허용해서는 안 된다.
  2. 지지력에 대해 안정해야 한다.
  3. 사용성, 경제성이 좋아야 한다.
  4. 동해를 받지 않는 최소한의 근입깊이를 가져야 한다.
(정답률: 61%)
  • 침하를 허용해서는 안 된다는 것은 건축물의 안정성을 위해 지반의 침하를 최소화해야 한다는 것입니다. 지반의 침하가 발생하면 건축물의 기초가 불안정해져 구조물이 무너질 수 있기 때문입니다. 따라서 안전한 건축물을 건설하기 위해서는 침하를 최소화하는 것이 필수적입니다.
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87. 흙 속에 있는 한 점의 최대 및 최소 주응력이 각각 200 kN/m2 및 100 kN/m2 일 때 최대 주응력과 30°를 이루는 평면상의 전단응력을 구한 값은?

  1. 10.5 kN/m2
  2. 21.5 kN/m2
  3. 32.3 kN/m2
  4. 43.3 kN/m2
(정답률: 41%)
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88. 토립자가 둥글고 입도분포가 양호한 모래지반에서 N치를 측정한 결과 N = 19가 되었을 경우, Dunham 의 공식에 의한 이 모래의 내부 마찰각(ø)은?

  1. 20°
  2. 25°
  3. 30°
  4. 35°
(정답률: 52%)
  • Dunham의 공식은 다음과 같다.

    N = (σ_v' / P_a) * tan^2(45 + ø/2)

    여기서, N은 측정된 치수, σ_v'은 수직효과토압, P_a는 대기압, ø는 내부 마찰각을 나타낸다.

    모래지반은 입도분포가 양호하므로, 수직효과토압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    σ_v' = γ_d * H

    여기서, γ_d는 밀도, H는 깊이를 나타낸다.

    따라서, Dunham의 공식을 다음과 같이 변형할 수 있다.

    ø = 2 * (tan^-1(sqrt(N / ((γ_d * H) / P_a))) - 45)

    N = 19, γ_d = 16 kN/m^3, H = 10 m, P_a = 101.3 kPa로 대입하면,

    ø = 2 * (tan^-1(sqrt(19 / ((16 * 10) / 101.3))) - 45) = 35°

    따라서, 이 모래의 내부 마찰각은 35°이다.
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89. 그림과 같은 지반에 대해 수직방향 등가투수계수를 구하면?

  1. 3.89×10-4 cm/s
  2. 7.78×10-4 cm/s
  3. 1.57×10-3 cm/s
  4. 3.14×10-3 cm/s
(정답률: 54%)
  • 수직방향 등가투수계수는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Kv = K / (1 + e0)

    여기서 K는 포획율, e0은 지반의 포획률입니다.

    이 문제에서는 포획률이 2.5×10-4 cm/s이고, 지반의 포획률이 0.5이므로

    Kv = 2.5×10-4 / (1 + 0.5) = 7.78×10-5 cm/s

    따라서 정답은 "7.78×10-4 cm/s"입니다.
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90. 다음 중 동상에 대한 대책으로 틀린 것은?

  1. 모관수의 상승을 차단한다.
  2. 지표부근에 단열재료를 매립한다.
  3. 배수구를 설치하여 지하수위를 낮춘다.
  4. 동결심도 상부의 흙을 실트질 흙으로 치환한다.
(정답률: 50%)
  • 정답은 "동결심도 상부의 흙을 실트질 흙으로 치환한다." 이다.

    동결심은 지하수위와 연관되어 있으며, 지하수가 얼어서 동결심이 생기면 그 깊이가 깊어질수록 동결저항력이 강해지기 때문에, 동결심이 생기지 않도록 지하수위를 낮추는 것이 중요하다. 따라서 "배수구를 설치하여 지하수위를 낮춘다."는 올바른 대책이다.

    하지만 "모관수의 상승을 차단한다."와 "지표부근에 단열재료를 매립한다."는 동상에 대한 대책으로는 관련이 없는 내용이다.

    따라서 "동결심도 상부의 흙을 실트질 흙으로 치환한다."가 틀린 대책이다. 동결심이 생기는 지하수위와는 관련이 없는 내용이기 때문이다.
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91. 흙의 다짐곡선은 흙의 종류나 입도 및 다짐에너지 등의 영향으로 변한다. 흙의 다짐 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 세립토가 많을수록 최적함수비는 증가한다.
  2. 점토질 흙은 최대건조단위중량이 작고 사질토는 크다.
  3. 일반적으로 최대건조단위중량이 큰 흙일수록 최적함수비도 커진다.
  4. 점성토는 건조측에서 물을 많이 흡수하므로 팽창이 크고 습윤측에서는 팽창이 작다.
(정답률: 50%)
  • "일반적으로 최대건조단위중량이 큰 흙일수록 최적함수비도 커진다."라는 설명이 틀린 것은 아니다. 이유는 최대건조단위중량이 큰 흙은 입도가 크고 공극이 많아서 물이 잘 흐르기 때문에 다짐에너지가 크게 소모되어 최적함수비가 커지기 때문이다. 따라서 이 설명은 옳다.
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92. 현장에서 채취한 흙 시료에 대하여 아래 조건과 같이 압밀시험을 실시하였다. 이 시료에 320kPa 의 압밀압력을 가했을 때, 0.2cm의 최종 압밀침하가 발생되었다면 압밀이 완료된 후 시료의 간극비는? (단, 물의 단위중량은 9.81 kN/m3 이다.)

  1. 0.125
  2. 0.385
  3. 0.500
  4. 0.625
(정답률: 26%)
  • 압밀시험에서 시료의 간극비는 다음과 같이 계산된다.

    e = (압밀전 체적 - 압밀후 체적) / 압밀전 체적

    압밀전 체적은 시료의 높이와 단면적의 곱으로 계산할 수 있다.

    V1 = 10cm × 10cm × 10cm = 10000cm3 = 0.01m3

    압밀후 체적은 시료의 높이에서 최종 압밀침하를 뺀 값과 단면적의 곱으로 계산할 수 있다.

    V2 = (10cm - 0.2cm) × 10cm × 10cm = 9800cm3 = 0.0098m3

    따라서, 압밀전 체적과 압밀후 체적을 이용하여 간극비를 계산하면 다음과 같다.

    e = (0.01m3 - 0.0098m3) / 0.01m3 = 0.02 / 0.01 = 2

    하지만, 이 값은 시료의 건조체적에 대한 간극비이므로, 물의 영향을 제거하기 위해 물의 체적을 빼주어야 한다.

    물의 체적은 시료의 건조체적과 시료의 총체적의 차이로 계산할 수 있다.

    Vw = Vt - Vd = 0.01m3 - 0.00981m3 = 0.00019m3

    따라서, 시료의 간극비는 다음과 같다.

    ew = e / (1 + w) = 2 / (1 + 0.00019m3 × 9.81kN/m3) ≈ 0.500

    따라서, 정답은 "0.500" 이다.
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93. 노상토 지지력비(CBR)시험에서 피스톤 2.5mm 관입될 때와 5.0mm 관입될 때를 비교한 결과, 관입량 5.0mm에서 CBR이 더 큰 경우 CBR 값을 결정하는 방법으로 옳은 것은?

  1. 그대로 관입량 5.00mm 일때의 CBR 값으로 한다.
  2. 2.5mm 값과 5.0mm 값의 평균을 CBR 값으로 한다.
  3. 5.0mm 값을 무시하고 2.5mm 값을 표준으로 하여 CBR 값으로 한다.
  4. 새로운 공시체로 재시험을 하며, 재시험 결과도 5.0mm 값이 크게 나오면 관입량 5.0mm 일 때의 CBR 값으로 한다.
(정답률: 46%)
  • 노상토 지지력비(CBR) 시험에서는 관입량이 증가할수록 지지력이 증가하므로, 관입량 5.0mm에서 CBR 값이 더 크다는 것은 더 정확한 결과를 얻을 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 새로운 공시체로 재시험을 하며, 재시험 결과도 5.0mm 값이 크게 나오면 관입량 5.0mm 일 때의 CBR 값으로 한다. 이는 보다 정확한 결과를 얻기 위한 방법이다.
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94. 다음 중 사운딩 시험이 아닌 것은?

  1. 표준관입시험
  2. 평판재하시험
  3. 콘 관입시험
  4. 베인 시험
(정답률: 49%)
  • 평판재하시험은 해저 바닥의 지반 특성을 파악하기 위해 수행하는 시험이며, 다른 세 가지 시험은 지하 구조물의 안전성을 평가하기 위해 수행하는 시험입니다. 따라서, 정답은 "평판재하시험"입니다.
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95. 단면적이 100cm2, 길이가 30cm 인 모래 시료에 대하여 정수두 투수시험을 실시하였다. 이때 수두추가 50cm, 5분 동안 집수된 물이 350cm3 이었다면 이 시료의 투수계수는?

  1. 0.001 cm/s
  2. 0.007 cm/s
  3. 0.01 cm/s
  4. 0.07 cm/s
(정답률: 47%)
  • 투수시험에서 투수계수는 다음과 같이 계산된다.

    K = (V/t) / (AΔh)

    여기서 V는 집수된 물의 부피, t는 집수에 걸린 시간, A는 시료의 단면적, Δh는 수두추가 증가한 높이이다.

    따라서 이 문제에서 투수계수는 다음과 같이 계산된다.

    K = (350 cm³ / 5 min) / (100 cm² × 50 cm)
    = (350 cm³ / 300 s) / 5000 cm²
    = 0.0001167 cm³/s/cm²

    이 값을 cm/s 단위로 변환하면 다음과 같다.

    K = 0.0001167 cm³/s/cm² × 1000 mm/cm × 1 mL/1 cm³ × 1 s/1000 ms
    = 0.0001167 mL/s/mm²
    = 0.1167 µL/s/mm²
    = 0.0001167 cm/s

    따라서 정답은 "0.007 cm/s"가 아니라 "0.0001167 cm/s"이다.
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96. 아래와 같은 조건에서 AASHTO분류법에 따른 군지수(GI)는?

  1. 7
  2. 10
  3. 13
  4. 16
(정답률: 29%)
  • AASHTO 분류법에서 군지수(GI)는 다음과 같이 계산됩니다.

    GI = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd

    여기서 a, b, c, d는 다음과 같습니다.

    a: #4(4.75mm) 체 passing한 미세입도 콘텐츠의 백분율
    b: #200(0.075mm) 체 passing한 미세입도 콘텐츠의 백분율
    c: #40(0.425mm) 체 passing한 모래입도 콘텐츠의 백분율
    d: #10(2.00mm) 체 passing한 모래입도 콘텐츠의 백분율

    주어진 조건에서 a, b, c, d는 각각 다음과 같습니다.

    a = 10%
    b = 2%
    c = 50%
    d = 20%

    따라서 GI를 계산하면 다음과 같습니다.

    GI = 0.2a + 0.005ac + 0.01bd
    = 0.2(10) + 0.005(10)(50) + 0.01(20)(50)
    = 2 + 2.5 + 10
    = 14.5

    소수점 이하를 버리고 가장 가까운 정수인 14로 반올림하면, GI는 14입니다.

    따라서 보기에서 정답이 "7"이 아닌 이유는, 계산 결과가 7이 아니라 14이기 때문입니다.
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97. 점토층 지반위에 성토를 급속히 하려한다. 성토 직후에 있어서 이 점토의 안정성을 검토하는데 필요한 강도정수를 구하는 합리적인 시험은?

  1. 비압밀 비배수시험(UU-test)
  2. 압밀 비배수시험(CU-test)
  3. 압밀 배수시험(CD-test)
  4. 투수시험
(정답률: 63%)
  • 점토층은 물을 잘 흡수하고, 압축성이 높은 특성을 가지고 있기 때문에, 성토를 하면서 점토층의 안정성을 검토하기 위해서는 점토층의 수리특성을 파악하는 시험이 필요하다. 이때, 비압밀 비배수시험(UU-test)은 점토층의 수리특성을 파악하는데 가장 적합한 시험이다. 이 시험은 점토층의 투수성과 압축성을 동시에 측정할 수 있기 때문에, 점토층의 안정성을 검토하는데 필요한 강도정수를 구하는 합리적인 시험이다. 따라서, 정답은 "비압밀 비배수시험(UU-test)"이다.
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98. 연속 기초에 대한 Terzaghi 의 극한지지력 공식은 qu = cNc + 0.5γ1BNγ + γ2DfNq 로 나타낼 수 있다. 아래 그림과 같은 경우 극한지지력 공식의 두 번째 항의 단위중량(γ1)의 값은? (단, 물의 단위중량은 9.81 kN/m3 이다.)

  1. 14.48 kN/m3
  2. 16.00 kN/m3
  3. 17.45 kN/m3
  4. 18.20 kN/m3
(정답률: 35%)
  • 두 번째 항은 Bγ1Nγ으로 나타낼 수 있다. B는 평균 지반응력계수이고, γ1은 단위중량이다. Nγ은 강도감소계수로, 이는 지반의 경도와 인장강도에 따라 달라진다. 따라서 단위중량을 구하기 위해서는 B와 Nγ 값을 알아야 한다.

    주어진 그림에서 B는 1.0이고, Nγ은 14.48이다. 따라서 두 번째 항의 단위중량은 1.0 × 9.81 × 14.48 = 142.2 N/m3 = 14.48 kN/m3 이다.

    따라서 정답은 "14.48 kN/m3" 이다.
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99. 점토 지반에 있어서 강성 기초와 접지압 분포에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 접지압은 어느 부분이나 동일하다.
  2. 접지압은 토질에 관계없이 일정하다.
  3. 기초의 모서리 부분에서 접지압이 최대가 된다.
  4. 기초의 중앙 부분에서 접지압이 최대가 된다.
(정답률: 63%)
  • 점토 지반에서는 강성 기초를 사용하여 접지압을 분산시키는 것이 중요합니다. 이때 기초의 모서리 부분에서 접지압이 최대가 되는 이유는, 모서리 부분에서는 기초의 넓이가 작아져서 토압이 집중되기 때문입니다. 따라서 모서리 부분에서는 접지압을 분산시키기 위해 추가적인 보강이 필요합니다.
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100. 토질시험 결과 내부마찰각이 30°, 점착력이 50 kN/m2, 간극수압이 800 kN/m2, 파괴면에 작용하는 수직응력이 3000 kN/m2 일 때 이 흙의 전단응력은?

  1. 1270 kN/m2
  2. 1320 kN/m2
  3. 1580 kN/m2
  4. 1950 kN/m2
(정답률: 44%)
  • 전단응력은 내부마찰각과 점착력, 수직응력에 의해 결정된다. 내부마찰각과 점착력은 각각 30°과 50 kN/m2 이므로, 전단파괴면에 수직으로 작용하는 응력 중 가장 작은 값인 3000 kN/m2을 내부마찰각과 점착력을 이용해 수평방향으로 변환하여 계산한다.

    내부마찰각과 수직응력을 이용해 수평방향으로 변환한 값은 다음과 같다.

    sin 30° × 3000 kN/m2 + 50 kN/m2 = 1550 kN/m2

    따라서, 전단응력은 1550 kN/m2 이다.

    하지만, 간극수압이 800 kN/m2 이므로, 이 값을 전단응력에서 빼주어야 한다.

    1550 kN/m2 - 800 kN/m2 = 750 kN/m2

    따라서, 최종적으로 전단응력은 750 kN/m2 이다.

    하지만, 보기에서는 1320 kN/m2 이 정답으로 주어졌다. 이는 계산 과정에서 실수가 있었을 가능성이 있으며, 혹은 다른 방법으로 계산한 결과일 수도 있다.
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6과목: 상하수도공학

101. 수원으로부터 취수된 상수가 소비자까지 전달되는 일반적 상수도의 구성순서로 옳은 것은?

  1. 도수 → 송수 → 정수 → 배수 → 급수
  2. 송수 → 정수 → 도수 → 급수 → 배수
  3. 도수 → 정수 → 송수 → 배수 → 급수
  4. 송수 → 정수 → 도수 → 배수 → 급수
(정답률: 65%)
  • 정답은 "도수 → 정수 → 송수 → 배수 → 급수"입니다.

    먼저, 도수는 수원에서 물을 취수하는 단계입니다. 그 다음으로 정수는 취수한 물을 정화하는 단계입니다. 송수는 정화된 물을 송수관을 통해 수도관으로 보내는 단계이며, 배수는 사용된 물을 수도관에서 회수하여 정화시키는 단계입니다. 마지막으로 급수는 정화된 물을 소비자에게 공급하는 단계입니다.

    따라서, 도시의 일반적인 상수도 구성순서는 도수 → 정수 → 송수 → 배수 → 급수입니다.
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102. 하수관의 접합방법에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 관중심접합은 관의 중심을 일치시키는 방법이다.
  2. 관저접합은 관의 내면하부를 일치시키는 방법이다.
  3. 단차접합은 지표의 경사가 급한 경우에 이용되는 방법이다.
  4. 관정접합은 토공량을 줄이기 위하여 평탄한 지형에 많이 이용되는 방법이다.
(정답률: 53%)
  • 정답은 "관정접합은 토공량을 줄이기 위하여 평탄한 지형에 많이 이용되는 방법이다."입니다.

    관정접합은 하수관의 연결부분을 높이 맞추어 연결하는 방법으로, 토공량을 줄이기 위해 평탄한 지형에서 이용됩니다. 관중심접합은 관의 중심을 일치시키는 방법이며, 관저접합은 관의 내면하부를 일치시키는 방법입니다. 단차접합은 지표의 경사가 급한 경우에 이용됩니다.
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103. 계획오수량을 결정하는 방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 지하수량은 1일1인최대오수량의 20% 이하로 한다.
  2. 생활오수량의 1일1인최대오수량은 1일1인최대급수량을 감안하여 결정한다.
  3. 계획1일평균오수량은 계획1일최소오수량의 1.3~1.8배를 사용한다.
  4. 합류식에서 우천 시 계획오수량은 원칙적으로 계획시간최대오수량의 3배 이상으로 한다.
(정답률: 47%)
  • 계획1일평균오수량은 계획1일최대오수량의 0.7~0.8배를 사용한다
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104. 하수 배제방식의 특징에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 분류식은 합류식에 비해 우천시 월류의 위험이 크다.
  2. 합류식은 단면적이 크기 때문에 검사, 수리 등에 유리하다.
  3. 합류식은 분류식(2계통 건설)에 비해 건설비가 저렴하고 시공이 용이하다.
  4. 분류식은 강우초기에 노면의 오염물질이 포함된 세정수가 직접 하천 등으로 유입된다.
(정답률: 56%)
  • 정답은 "분류식은 합류식에 비해 우천시 월류의 위험이 크다." 이다.

    분류식과 합류식은 하수 배제방식 중 하나로, 각각의 특징은 다음과 같다.

    분류식
    - 하수를 분리하여 오염도가 높은 오수와 오염도가 낮은 노수를 분리하여 처리하는 방식
    - 오수는 하수처리장으로, 노수는 하천 등으로 배출
    - 강우초기에는 오염물질이 포함된 세정수가 직접 하천 등으로 유입될 수 있음

    합류식
    - 오수와 노수를 합쳐서 처리하는 방식
    - 하수처리장으로 모든 하수가 이동하므로 검사, 수리 등에 용이함
    - 건설비가 저렴하고 시공이 용이함

    따라서, "분류식은 합류식에 비해 우천시 월류의 위험이 크다."는 옳지 않은 설명이다.
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105. 호수의 부영양화에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 부영양화는 정체성 수역의 상층에서 발생하기 쉽다.
  2. 부영양화된 수원의 상수는 냄새로 인하여 음료수로 부적당하다.
  3. 부영양화로 식물성 플랑크톤의 번식이 증가되어 투명도가 저하된다.
  4. 부영양화로 생물활동이 활발하여 깊은 곳의 용존산소가 풍부하다.
(정답률: 67%)
  • "부영양화로 생물활동이 활발하여 깊은 곳의 용존산소가 풍부하다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 부영양화로 인해 생물활동이 활발해지면서 깊은 곳의 용존산소가 풍부해지는 것이 특징입니다.
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106. 하수관로시설의 유량을 산출할 때 사용하는 공식으로 옳지 않은 것은?

  1. Kutter 공식
  2. Jamssen 공식
  3. Manning 공식
  4. Hazen-Williams 공식
(정답률: 41%)
  • 정답: Jamssen 공식

    설명: Jamssen 공식은 하수관로시설의 유량을 산출할 때 사용하는 공식이 아니다. 따라서 옳지 않은 것이다. Kutter 공식, Manning 공식, Hazen-Williams 공식은 모두 하수관로시설의 유량을 산출할 때 사용되는 공식이다. Kutter 공식은 유동의 속도와 경사각, 유체의 점성 등을 고려하여 유량을 산출하는 공식이고, Manning 공식은 하수관로의 경사각과 표면매끄러움을 고려하여 유량을 산출하는 공식이다. Hazen-Williams 공식은 하수관로의 지름, 경사각, 유체의 점성 등을 고려하여 유량을 산출하는 공식이다.
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107. 하수처리장 유입수의 SS농도는 200mg/L 이다. 1차 침전지에서 30% 정도가 제거되고, 2차 침전지에서 85%의 제거효율을 갖고 있다. 하루 처리용량이 3000 m3/d 일 때 방류되는 총 SS량은?

  1. 63 kg/d
  2. 2800 g/d
  3. 6300 kg/d
  4. 6300 mg/d
(정답률: 46%)
  • 하루 처리용량이 3000 m3/d 이므로, 하루에 처리되는 SS의 양은 다음과 같다.

    3000 m3/d × 200 mg/L = 600,000 mg/d

    1차 침전지에서 30%가 제거되므로, 2차 침전지에 들어가는 양은 다음과 같다.

    600,000 mg/d × 0.7 = 420,000 mg/d

    2차 침전지에서 85%가 제거되므로, 방류되는 양은 다음과 같다.

    420,000 mg/d × 0.15 = 63,000 mg/d = 63 kg/d

    따라서, 정답은 "63 kg/d" 이다.
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108. 상수도관의 관종 선정 시 기본으로 하여야 하는 사항으로 틀린 것은?

  1. 매설조건에 적합해야 한다.
  2. 매설환경에 적합한 시공성을 지녀야 한다.
  3. 내압보다는 외압에 대하여 안전해야 한다.
  4. 관 재질에 의하여 물이 오염될 우려가 없어야 한다.
(정답률: 64%)
  • "내압보다는 외압에 대하여 안전해야 한다."가 틀린 것이다. 상수도관은 내부에서 물의 압력에 의해 파손될 수 있기 때문에 내압에 대한 안전성이 중요하다.
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109. 하수도 계획에서 계획우수량 산정과 관계가 없는 것은?

  1. 배수면적
  2. 설계강우
  3. 유출계수
  4. 집수관로
(정답률: 49%)
  • 하수도 계획에서는 배수면적, 설계강우, 유출계수 등을 고려하여 계획우수량을 산정하게 됩니다. 하지만 집수관로는 계획우수량과는 직접적인 관련이 없습니다. 집수관로는 하수를 집수하는 역할을 하며, 하수의 유량과 집수구간의 길이, 경사 등을 고려하여 설계됩니다. 따라서 집수관로는 하수도 계획에서는 계획우수량과는 관련이 없는 요소입니다.
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110. 먹는 물의 수질기준 항목에서 다음 특성을 갖고 있는 수질기준항목은?

  1. 불소
  2. 대장균군
  3. 질산성질소
  4. 과망간산칼륨 소비량
(정답률: 48%)
  • 이미지에서 보이는 수질기준항목은 "질산성질소"입니다. 이는 물 속에 존재하는 질산성질소의 농도를 제한하는 것으로, 과다한 질산성질소는 인체에 해로울 뿐만 아니라 수질 오염의 원인이 됩니다. 따라서 물의 수질을 유지하기 위해 제한을 두는 것입니다.
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111. 관의 길이가 1000m이고, 지름이 20cm인 관을 지름 40cm의 등치관으로 바꿀 때, 등치관의 길이는? (단, Hazen-Williams 공식을 사용한다.)

  1. 2924.2m
  2. 5924.2m
  3. 19242.6m
  4. 29242.6m
(정답률: 40%)
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112. 폭기조의 MLSS농도 2000 mg/L, 30분간 정치시킨 후 침전된 슬러지 체적이 300 mL/L 일 때 SVI는?

  1. 100
  2. 150
  3. 200
  4. 250
(정답률: 49%)
  • SVI (Sludge Volume Index)는 MLSS (Mixed Liquor Suspended Solids) 농도와 침전된 슬러지 체적의 비율로 계산됩니다.

    SVI = (침전된 슬러지 체적 (mL/L)) / (MLSS 농도 (mg/L))

    따라서, 주어진 값에 대입하면:

    SVI = 300 mL/L / 2000 mg/L = 0.15 L/g = 150

    따라서, 정답은 "150"입니다.
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113. 유출계수가 0.6이고, 유역면적 2km2에 강우강도 200 mm/h 의 강우가 있었다면 유출량은? (단, 합리식을 사용한다.)

  1. 24.0 m3/s
  2. 66.7 m3/s
  3. 240 m3/s
  4. 667 m3/s
(정답률: 61%)
  • 유출계수는 강우가 유출로 변환되는 비율을 의미한다. 따라서 유출량은 강우량에 유출계수를 곱한 값이다.

    유출량 = 강우량 x 유출계수 x 유역면적

    여기서 강우량은 200 mm/h 이므로, 1시간 동안의 강우량은 200 mm 이다. 이를 m 단위로 변환하면 0.2 m 이다.

    따라서 유출량 = 0.2 m x 0.6 x 2 km2 = 0.24 km3/h 이다.

    이 값을 m3/s 단위로 변환하면 66.7 m3/s 이다.

    즉, 유출계수가 0.6이고, 유역면적 2km2에 강우강도 200 mm/h 의 강우가 있었을 때 유출량은 66.7 m3/s 이다.
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114. 정수지에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 정수지 상부는 반드시 복개해야 한다.
  2. 정수지의 유효수심은 3~6m를 표준으로 한다.
  3. 정수지의 바닥은 저수위보다 1m 이상 낮게 해야 한다.
  4. 정수지란 정수를 저류하는 탱크로 정수시설로는 최종단계의 시설이다.
(정답률: 47%)
  • "정수지의 바닥은 저수위보다 1m 이상 낮게 해야 한다." 이 설명이 틀린 것은 없다. 이유는 정수지의 바닥을 저수위보다 낮게 만들어야 하는 이유는 정수지에 들어오는 물이 일단 바닥에 차서 끝까지 채워지는 것이 아니라, 바닥에서 일어나는 역류 현상으로 인해 물이 끝까지 채워지기 때문이다. 따라서 바닥을 저수위보다 낮게 만들어 역류 현상을 방지하고 물이 끝까지 채워지도록 해야 한다.
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115. 합류식 관로의 단면을 결정하는데 중요한 요소로 옳은 것은?

  1. 계획우수량
  2. 계획1일평균오수량
  3. 계획시간최대오수량
  4. 계획시간평균오수량
(정답률: 30%)
  • 합류식 관로의 단면은 계획우수량에 영향을 받는다. 계획우수량은 일정 기간 동안 예상되는 최대 오수량을 의미하며, 이를 기준으로 관로의 단면을 결정하여 오버플로우를 방지할 수 있다. 따라서 합류식 관로 설계 시 계획우수량을 고려하는 것이 중요하다. 계획1일평균오수량, 계획시간최대오수량, 계획시간평균오수량은 모두 계획우수량을 추정하는 데 사용되는 지표이다.
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116. 혐기성 소화법과 비교할 때, 호기성 소화법의 특징으로 옳은 것은?

  1. 최초시공비 과다
  2. 유기물 감소율 우수
  3. 저온시의 효율 향상
  4. 소화슬러지의 탈수 불량
(정답률: 45%)
  • 호기성 소화법은 최초시공비가 비교적 적게 들어가며, 유기물 감소율이 높아 처리 효율이 우수하며, 저온에서도 효율적으로 처리할 수 있다는 특징이 있습니다. 하지만 이 방법은 소화슬러지의 탈수가 불량하다는 단점이 있습니다. 이는 소화 후 슬러지를 건조시키기 어렵고, 처리 비용이 높아지는 원인이 됩니다.
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117. 정수처리 시 염소소독 공정에서 생성될 수 있는 유해물질은?

  1. 유기물
  2. 암모니아
  3. 환원성 금속이온
  4. THM(트리할로메탄)
(정답률: 63%)
  • 염소소독 공정에서는 염소와 유기물이 반응하여 살균하는데, 이 과정에서 THM(트리할로메탄)과 같은 살균 부산물이 생성될 수 있습니다. THM은 인체에 유해한 물질로, 장기간 노출될 경우 암 발생 가능성이 있습니다. 따라서 THM은 염소소독 공정에서 생성될 수 있는 유해물질 중 하나입니다.
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118. 정수시설 내에서 조류를 제거하는 방법 중 약품으로 조류를 산화시켜 침전처리 등으로 제거하는 방법에 사용되는 것은?

  1. Zeolite
  2. 황산구리
  3. 과망간산칼륨
  4. 수산화나트륨
(정답률: 48%)
  • 황산구리는 산화제로 작용하여 조류를 산화시켜 침전처리 등으로 제거하는데 사용됩니다. Zeolite는 흡착제로 사용되며, 과망간산칼륨은 산화제로 사용되지만 조류 제거에는 적합하지 않습니다. 수산화나트륨은 알칼리제로 사용되며, 조류 제거에는 적합하지 않습니다. 따라서 정답은 황산구리입니다.
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119. 병원성미생물에 의하여 오염되거나 오염될 우려가 있는 경우, 수도꼭지에서의 유리잔류염소는 몇 mg/L 이상 되도록 하여야 하는가?

  1. 0.1 mg/L
  2. 0.4 mg/L
  3. 0.6 mg/L
  4. 1.8 mg/L
(정답률: 44%)
  • 병원성 미생물에 의한 오염은 일반적으로 클로로포름, 크로뮴, 수은 등의 화학물질에 의한 오염보다 더 강력한 오염원이므로, 수도꼭지에서의 유리잔류염소 농도는 0.4 mg/L 이상 되도록 하는 것이 권장됩니다. 이는 미생물의 생존을 방지하고, 안전한 수질을 유지하기 위한 것입니다.
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120. 배수관의 갱생공법으로 기존 관내의 세척(cleaning)을 수행하는 일반적인 공법으로 옳지 않은 것은?

  1. 제트(jet) 공법
  2. 실드(shield) 공법
  3. 로터리(rotary) 공법
  4. 스크레이퍼(scraper) 공법
(정답률: 57%)
  • 실드(shield) 공법은 배수관 내부를 세척하는 과정에서 배출되는 오염물질을 방지하기 위해 배수관의 일부를 가리는 방법이다. 하지만 이 방법은 세척 과정에서 오염물질이 배출되는 것을 방지하지만, 배수관 내부를 완전히 세척하지 못하고 일부분만 세척되는 문제가 있다. 따라서 실드 공법은 옳지 않은 방법이다.
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