[면접준비2] 구조 업무 관련 본인 직접 수행 사례

본 내용은 실제 토목구조기술사 면접 준비를 위해 작성한 요약 자료이며,
구조 실무자로서 그간 경험사례에 대해 질문할 경우를 대비하여 답변할 사항을 정리한 것입니다.

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[Q1] 본인 참여 프로젝트 중 가장 기억에 남는 프로젝트가 있으면 소개해 보시오.

제가 참여한 프로젝트중 가장 기억에 남는 프로젝트는 OO대교 민간투자사업 건설공사입니다. 국내 최장대 교량중 하나로, 민자구간 총연장 약 12.343km입니다. 본 프로젝트는 해상교량 건설로, 시공 당시 각종 최신 첨단공법이 적용되었습니다.
◆ 사장교(Cable Bridge)
사장교는 총 연장 1,480m로 구성되며, 경간구성은 80m + 260m + 800m(주경간) + 260m + 80m입니다. 주탑은 230.5m 콘크리트 구조, 기초는 대구경 현장타설말뚝(RCD공법, 직경 3.0m)이 적용되었습니다. 상부구조는 유선형 강바닥판 박스거더 형식이며, 케이블은 고강도 PE 피복 평행연선(PWS: Parallel Wire Strand) 방식이 채택되었습니다.

◆ 접속교(PFCM)
접속교는 동·서측 양방향 각각 설치되었으며, 총 연장 약 3,556m(= 82m + 5@145m + 82m)로 7경간 연속구조 4개소입니다. 상부구조는 프리캐스트 세그먼트를 활용한 PFCM(Precast Free Cantilever Method) 방식의 변단변 PSC 박스 거더이며, 기초는 직경 2.4m의 현장타설말뚝으로 시공되었습니다. 교각은 중공 직사각형 단면을 채택하여 구조적 안정성과 시공성을 확보했습니다.
◆ 고가교(FSLM)
고가교 구간은 동측 2,450m, 서측 5,950m로 구성되어 있으며, 총 연장 약 8,400m입니다. 이 구간은 5경간 연속(Span Length 50m)의 PSC 박스 거더를 채택하였으며, 시공은 FSLM(Full Span Launching Method) 방식으로 진행되었습니다. 고가교 기초는 구간별로 직경 1.8m, 2.4m, 3.0m의 현장타설말뚝이 적용되었습니다.

◆ 선박충돌방지지설(돌핀형, Rubber Fender)
대형 선박의 충돌로부터 교량 구조물을 보호하기 위해 주요 항로 및 보조 항로 구간에 총 8개 교각 주변에 돌핀형 선박충돌방지시설(D20m,D25m)이 설치되었습니다.

◆ 본인이 수행한 업무(가설엔지니어링 활동)
본 프로젝트에서 저는 특히 사장교와 접속되는 PFCM 교량의 구조 설계 검토 및 프리캐스트 세그먼트 제작관리, 가설단계 형상관리 업무를 중점적으로 수행했습니다. 또한 대구경 현장타설말뚝 시공 시 해상 특수조건을 고려한 시공품질 및 공정관리에 깊이 관여하였으며, 이를 통해 초대형 해상교량 시공의 체계적 관리 및 구조적 안전성 확보에 기여했습니다.(설계와 시공의 괴리를 메꾸는 가설엔지니어링 활동)

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[Q2] 본인이 직접 경험한 교량 중 PFCM 공법에 대하여 설명하시오

◆ PFCM 개요

OO대교 접속교를 예로 설명드리면, PSC BOX 거더인 상부구조는 동측 및 서측 각각 1,778m에 대해 전 구간에 Precast Free Cantilever Method(약칭, PFCM) 공법을 적용하여 가설되었습니다. 이 공법은 20m 길이의 대블럭과 경간 중앙부에 설치할 3~4m 길이의 소규모 프리캐스트 세그먼트를 공장에서 제작한 후, 이를 현장에서 조립·가설하는 방식입니다. 우선, 해상크레인(3,000톤급)을 이용하여 현장타설된 교각 위에 대블럭(약 1,400톤)을 인양 설치하여 주두부(Pier Table)를 형성합니다. 이후 인양장비(Derrick crain)를 활용하여 교각을 중심으로 경간 중앙부 방향으로 세그먼트(150톤 미만)를 좌우 평형을 유지하며 순차적으로 가설하는 방식입니다.

◆ PFCM 주요 특징

• 고품질 확보 :

세그먼트 제작이 공장 내에서 표준화된 조건에서 이루어지기 때문에 구조물 품질이 우수하고 균일합니다. 또한 세그먼트가 충분한 재령에 도달한 후 가설되므로 크리프 및 건조수축에 의한 영향이 적습니다.

• 공기 단축 :

세그먼트 제작과 하부공사를 병행하고, 기계화 시공이 가능하여 기존 현장타설 방식의 FCM 교량 대비 전체 공기를 획기적으로 단축할 수 있습니다.

• 공사비 절감 :

자재 낭비가 감소하고, 상부구조 표준화 및 기계화에 따라 전체 공사비가 절감됩니다. 또한 별도의 교량 가설부지를 최소화할 수 있습니다.

• 안전성 확보 :

표준화된 반복 작업과 기계화 공정으로 인해 현장 인원의 재해 발생률을 줄일 수 있어 작업 안전성이 향상됩니다.

◆ PFCM 가설방법

최초 매치캐스트 블럭(Match Cast Block)을 별도 제작하여 바지선 운송 후 교각상면에 정확히 설치합니다. 그라우팅 및 Locking-Bar 긴장 작업을 수행하여 고정한 뒤, 대블럭을 인양하여 에폭시를 바르고 가설합니다.

이후 주두부 상부에 데릭크레인을 설치하고, 기준세그먼트(Seg.2)부터 일반 세그먼트를 순차적으로 인양·가설하여 단일 캔틸레버를 완성합니다. 인접 교각 구간의 캔틸레버가 완성되면 키세그먼트를 가설하여 중앙부를 폐합(Key Segment Closure)하는 방식입니다.

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[Q3] 귀하가 수행한 시공단계해석(Construction Stage Analysis)에 대하여 설명해 보시오.

◆ 시공단계해석의 필요성

FCM 교량과 같은 대형 구조물의 시공 중 단계별 구조계 변화를 체계적으로 반영하여 수행하는 구조해석 절차입니다. 구조물은 시공 중에도 하중, 경계조건, 변형이 수시로 변하기 때문에, 이를 정확히 반영하지 않으면 최종 거동 및 내력 확보에 중대한 문제가 발생할 수 있습니다.

◆ 상부구조 시공순서 반영

OO대교 접속교는 PFCM(Precast Free Cantilever Method) 공법을 적용하여, 공장에서 제작된 세그먼트를 현장으로 운반, 교각을 중심으로 경간 중앙방향으로 좌/우 평형을 유지하며 순차 가설하였고, 상부 텐던, 키세그먼트 설치, 하부 텐던 긴장, 외부 강연선 긴장의 순서로 전체 거더를 완성하였습니다.

이러한 시공단계별 구조계 거동 변화를 정밀하게 반영하기 위해, 해석모델은 단계별 하중조건, 경계조건, 시간의존적 재료특성(재령에 따른 압축강도 및 탄성계수 변화, 크리프·건조수축) 등을 고려합니다. 이러한 해석 결과로 얻은 단계별 캠버(처짐)값은 가설단계 형상관리에 활용되어 최종 구조 형상의 정확성을 확보하게 됩니다.

◆ 시공단계해석 시 고려사항

실제 시공순서에 맞추어 Construction Stage를 구성하였습니다. 해석에 적용된 시간 함수는 캔틸레버 완성 시점, 교량 완공 직후(0년), 제작캠버 목표 시점(약 10,000일, 30년 후), 그리고 사용하중 상태(70년 경과)로 구분하여 설정되었습니다. 세부적으로는 시공순서, 시공시간, 하중작용, 경계조건 변화, 단계별 텐던 긴장순서, 단계별 처짐량(캠버) 및 응력 변화가 주요 변수로 설정되었습니다.

◆ 이때 본인의 경험과 역할

저는 이 프로젝트 수행 당시, 시공사(설계사) 측이 지적재산권 문제로 구조해석 인풋데이터 파일 제공을 정중히 거절하는 상황에서, 오히려 독자적인 해석 모델을 구축하여 대응하였습니다. 시공계획서와 시공상세도를 바탕으로 별도로 구축한 저의 해석모델은 해석변수 반영의 정밀성과 단계별 거동 예측의 신뢰성 면에서 설계(시공)사 모델보다 더욱 정교하게 구현하였습니다. 이를 통해 제작캠버 목표값과 시공단계별 처짐값의 적정성을 검증하는데 활용되었고 형상관리(Geometry Control) 뿐만 아니라 최종 구조 형상의 품질 확보에도 실질적으로 기여하였습니다.

특히, 시공사와 외국 설계인증기관 간 구조해석 결과에 큰 이견이 발생했을 때, 저의 독자적 해석 결과가 그들에게 참고 자료로 활용되어 갈등을 극복하는 데 중요한 역할을 했습니다.

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[Q4]  PSC BOX 거더교 시공 시 발생 가능한 펀칭 파괴의 원인과 대책은?

◆ 문제 발생 원인
예비 준공검사 과정에서, OO교 PSC BOX 거더중 일부 탄성받침 손상이 발견되어 이를 교체를 위해 유압잭으로 거더를 인상하는 작업 중, 유압 분배기 문제로 잭의 압력이 손실되면서 임시 받침 부위에 집중응력이 발생하였고, 이로 인해 거더 하부슬래브 단부에 펀칭 전단파괴로 추정되는 손상균열이 발생한 적이 있습니다.

◆ 긴급 대응 과정
준공을 앞둔 상황에서 후속 공정 차질을 막기 위해 시공사 및 감리단 자체 신속 기술검토와 제3기관의 독립적 기술검증을 병행하여 구조안전성 및 보강방안을 검토하였습니다. 또한 정부, 국회, 언론기관에도 투명하게 정보를 제공하며 신속 의사결정 체계를 구축하였습니다.

◆ 구조안전성 검토

손상부를 프리텐션 텐던 일부(약 3.8m) 절단 가정 하에 시공사 및 감리단이 각각 독립 구조해석을 실시한 결과, 전체 구조계는 허용응력 범위 내로 확인되어 전반적인 구조안전성에는 문제가 없는 것으로 판단되었습니다.

◆ 보수·보강 방안

손상부 하부슬래브는 제거 후 콘크리트 타설로 복구하고, 복부(Web)에 유해응력이 집중되지 않도록 격벽을 추가 연장하여 보강하는 방식으로 결정되었습니다.

◆ 외부 전문가 제3자 검토
구조적 안전성에는 문제가 없으나 내구성 확보 차원에서 보수·보강이 필요하다는 의견이 제시되었고, 시공사 제안 격벽 연장 및 보강안이 적정하다고 평가되었습니다.

◆ 이때 본인의 역할

당시 저는 본 검토 과정에서 감리자측 구조검토 실무자로 참여하여, 손상 평가, 구조안전성 검토, 보수·보강방안 수립 지원, 그리고 전체 보수작업에 대한 시공감리 실무를 수행하였습니다.

이를 통해 구조적 안전성과 내구성을 확보하는 데 실질적으로 기여할 수 있었으며, 이 경험은 제게 구조기술자로서 문제해결 능력을 키우는 소중한 밑거름이 되었습니다.

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[Q5]  본인의 VE 활동 수행 사례를 설명해 보시오.

◆ 개요

VE(Value Engineering)는 고속도로 신설 및 확장공사 등의 설계, 시공단계에서, 설계변경이나 공법개선 등을 통해 경제성, 시공성, 안전성 등을 기능별·대안별로 검토하여, 최소 생애주기비용(LCC)으로 필요한 기능을 확보하는 활동입니다. 이 중에서 시공VE는 설계단계의 한계를 극복하고, 현장 조건에 최적화된 대안을 제시하는 실질적 가치 향상 수단입니다.

◆ 본인의 시공VE 활동 대표 사례

① 사례1) 000교 상부형식 변경 제안(16년, 크리티컬패스 교량 공기단축)

• 배경 : 당초설계된 PCT거더(FCM가설)는 고소작업이 많아 시공성과 품질 확보에 불리- 특히 공기가 과다 소요되어 적기 준공이 불가능한 여건임

• 제안 내용 : 공장 제작 V형 강박스 거더로 상부형식 변경 제안(특허공법 배제)

• 주요 효과 :

- 공사기간 약 25개월 → 17개월로 단축(적기 준공 가능)

- 고소작업 최소화로 안전성 향상

- 수려한 경관성 확보 및 유지관리성 개선

- 생애주기비용 절감

② 사례2) 000교 교각기초 형식 변경 제안(24년, 도공 시공VE 대상 수상작)

• 배경 : 기존 기성말뚝+확대기초 방식은 흙막이가시설 및 연약지반 보강을 위한 시멘트밀크 유출 등 환경 리스크가 있었고, 특히 조수위 영향을 받는 하천내에서의 수상작업 시공성이 매우 불리

• 제안 내용 : 단일형 현장타설말뚝 기초로 변경 제안

• 주요 효과 :

- 공사비 약 9.1억원 절감(17.9%↓)

- 공기 약 8개월 이상 단축(현장타설말뚝공사 소요기간 단 2개월)

- 하천환경 보전 및 시공공간 확보로 작업 안전성 향상

◆ VE 활동 결론

저는 시공VE를 통해 기존 설계의 문제점을 정확히 분석하고, 경제성, 시공성, 안전성, 환경성 등 종합 요소를 고려하여 위 대안공법을 제안하였으며, 공기단축, 비용절감, 품질 및 안전성 향상이라는 실질적 결과를 도출해냈습니다.

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[Q6] 대심도 지하터널 공사에 적용되고 있는 TBM 터널과 관련, 구조기술자로서 기여하는 역할에 대해 설명하시오.

◆ TBM 터널 공법 개요

• 최근 대심도 지하터널 공사에서는 연약지반, 고수압 지반 등을 극복하기 위해 Slurry Shield TBM 공법이 널리 적용되고 있습니다.

• TBM은 커터헤드를 회전시켜 굴착하고, 동시에 프리캐스트 세그먼트를 설치하여 터널 라이닝을 형성합니다.

• 특히 대구경 TBM은 막대한 추진력과 세그먼트 조립 안정성, 반력대 구조물 설치가 매우 중요한 특징을 가집니다.

◆ TBM 터널 시공과 구조기술자의 역할

1) 반력대(Thrust Frame) 구조 검토

• TBM 추진 시 발생하는 축방향 반력(추력)을 지반에 안전하게 전달하는 가설구조물

• 반력대의 지지 강성, 전단·전도 안정성, 변형 허용기준 충족 여부를 검토

2) 세그먼트 라이닝 구조 검토

• 세그먼트는 TBM 굴진과 동시에 설치되어, 지반하중 및 수압을 저항하는 영구 구조물임

• 조립 강성, 조인트부 안정성, 외력(이완하중, 수압, 추진하중) 하에서의 응력상태 검토

3) 인버트박스, 윙슬래브 및 코벨 구조 검토

• 터널 내부 차량의 교통하중에 대한 강성 보강 및 하중전달을 담당

• 인버트 및 코벨의 휨·전단 강도와 지지 안전성을 검토

4) 터널 내부 각종 가설재 플랫폼 구조 검토

• 장비 이동 통로, 작업용 플랫폼 등 가설구조물의 하중설계기준 충족 여부 검토

• 사용하중(장비하중, 작업하중 등)에 대한 구조적 안전성과 변형 관리를 평가

◆ TBM터널과 구조기술의 협업

• TBM 터널 시공은 굴진공법 뿐만 아니라, 이에 수반되는 각종 RC구조물과 가설 구조물의 안전성 확보가 시공 성공을 뒷받침합니다.

• 구조기술자는 시공 전·시공 중 발생할 수 있는 구조적 리스크를 사전에 검증하고,

• 터널 구조물의 안전성을 확보하여 TBM 시공의 계획성과 안전성을 검토 지원하는 핵심 역할을 수행합니다.

• 본인은 이러한 중요 과업을 수행함에 있어, 사명감과 책임감을 가지고 성실히 업무에 임하고 있으며 앞으로도 변함 없이 최선을 다 할 각오입니다.

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[Q7]  본인의 구조해석 프로그램 운용능력과 수행 경험을 소개해 보시오.

◆ 프로그램 사용 능력

저는 구조해석 및 설계 검토를 위해 다양한 프로그램을 능숙하게 활용해왔습니다.

특히 Midas Civil을 주 해석 도구로 활용하여, 시공단계 해석(Stage Analysis), 복합단면 상세해석(Shell, SOLID 모델), 외력 및 경계조건 변화에 따른 구조물 거동 분석을 수행한 경험이 많이 있습니다.

또한, SAP2000 등 타인이 작성한 모델을 분석하고, 오류를 찾아 수정·보완하는 능력을 갖추고 있습니다. 특히, Excel VBA를 이용한 구조동역학 해석(가진함수 선형보간법, 중심차분법, Newmark-beta 방법, 응답스펙트럼 해석) 경험도 보유하고 있으며, 구조해석 자동화 및 반복계산 최적화에 적극 활용하고 있습니다.

◆ 구조해석 수행 경험

대표적으로 OO대교 PFCM 공법 시공단계해석을 수행하였습니다.  설계·시공 해석파일이 제공되지 않은 상황에서, 시공계획서와 시공상세도만을 기반으로 독자적인 구조해석 모델을 구축하여,

• 제작캠버 목표치 검토

• 시공단계별 처짐량 분석

• 최종적으로 원활한 Key segment 폐합을 위한 형상관리(Geometry Control)

에 실질적으로 적용하고 프로젝트의 성공적 완공에 기여했습니다.

또한, 준공검사 중 발생한 PSC BOX 거더 하부슬래브 손상(펀칭파괴) 이슈에 대해, 3차원 SOLID 모델을 활용하여 구조적 안전성 검토 및 보수·보강방안 수립 해석을 직접 수행하였습니다.

이런 비상 상황에서도 신속한 구조해석, 다양한 최악 상황 대응 시나리오 검토, 제3기관 기술검증 지원 등을 통해 실질적인 문제 해결 능력을 입증하였습니다.

현재도 과업수행 중 다양한 구조물에 대해 직접 구조해석 모델을 작성·검토하며 업무에 적극 활용하고 있습니다.

◆ 마무리 발언

저는 다양한 구조해석 프로그램을 활용함과 동시에, 직접 해석모델을 구축하고, 결과를 시공과 연결하는 “실전형 구조기술자”로서 성장해왔습니다. 앞으로도 실질적 문제 해결을 선도하는 토목구조기술사가 되고자 합니다.

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[Q8]  구조해석 결과 검토 시 주의점에 대해 설명하시오.

◆ 개 요

구조해석 결과 검토는 단순한 프로그램 출력값 확인을 넘어, 해석 결과가 물리적·구조적으로 타당한지 철저히 검증하는 과정입니다. 아무리 고성능 프로그램을 사용하더라도 입력 모델의 설정이나 경계조건에 오류가 있다면, 실제 구조물 거동과 해석 결과 사이에 큰 차이가 발생할 수 있습니다. 구조기술자에게 해석 결과의 적정성 검토는 설계의 핵심 단계라 할 수 있습니다.

◆ 주요 검토 항목

1) 경계조건 및 하중조건의 타당성

지지조건, 하중 적용 방식이 실제 거동을 정확히 반영하는지 확인합니다.

단순지지, 고정지지, 슬라이딩지지, 부재 연결조건 등의 설정 오류 여부 점검

2) 전체 해석 거동(Deformed Shape) 검토

변형 형상을 시각적으로 검토하여, 스팬별 처짐, 부재 휨, 지점 반력 등이 설계 의도와 일치하는지 확인합니다.

3) 응력 분포 및 단면력 검토

주요 부재의 축력, 전단력, 모멘트 분포가 합리적인지, 비정상적인 응력 집중이 없는지 검토합니다.

4) 수치적 검증(Hand Check)

주요 단면에 대해 간단한 수계산이나 기존 경험값과 비교하여 결과의 신뢰성을 점검합니다.

반력합과 자중합 일치 여부, 처짐량 검토 등을 포함합니다.

5) 특이 부위 집중 점검

캔틸레버부, 지점부, 비연속 경계부 등 응력 집중 예상 부위를 별도 검토하여 보강 필요성을 평가합니다.

6) 하중 조합별 검토

고정하중, 활하중, 풍하중, 지진하중 등 조합별로 최대응력 발생 위치 및 Governing Case를 정확히 파악합니다.

◆ 최종 목표

구조해석 결과 검토의 최종 목표는 "모델이 실제 구조물 거동을 정확히 반영하고 있는지를 검증하는 것"입니다. 이를 통해 구조물의 안전성, 사용성, 경제성을 신뢰성 있게 확보할 수 있습니다.

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[Q8]  PS 강재 인장 시 정착부 파열 발생 원인과 대책을 설명하시오

◆ 개 요

PS 정착부 파열은 PSC 구조물에서 긴장재의 응력을 구조물에 전달하는 정착부(Anchorage Zone) 주변에서 국부응력 집중이나 시공 불량으로 인해 파괴가 발생하는 현상입니다. 이는 내구성 저하는 물론 구조적 안전성에도 심각한 위협이 될 수 있습니다.

◆ PS 정착부 파열 주요 원인

1) 국부응력 집중

긴장력에 의해 정착부에 고강도 응력이 집중되어 균열 및 파괴가 유발됩니다.

2) 콘크리트 강도 미확보

긴장력 도입 시 콘크리트 강도가 미달되면 파열 위험이 급증합니다.

3) 보강철근 부족

정착부 보강철근량 부족 또는 배치 불량은 균열저항성을 저하시킵니다.

4) 긴장력 도입 불균형

편심이나 불균일 인가로 인해 특정 부위에 과도한 응력이 집중될 수 있습니다.

5) 시공 품질 불량

정착부 콘크리트 타설 불량, 공극(Void) 발생, 진동 부족 등이 원인이 됩니다.

◆ PS 정착부 파열 방지 대책

1) 콘크리트 강도 관리

긴장력 도입 전 충분한 강도 확보 및 품질 관리

2) 보강철근 적정 배치

스트럿-타이 모델 적용, 수평·수직 보강철근 충분히 배치

3) 긴장력 도입 관리

긴장력 편차 최소화 및 하중 편심 최소화

4) 시공 품질 관리

정착부 콘크리트 타설 및 다짐 품질 철저 관리

5) 구조검토 강화

필요 시 국부 상세해석 실시, 설계에 반영

◆ 결론

PS 정착부 파열은 국부응력 집중, 콘크리트 강도 부족, 보강 및 시공 불량 등 복합적 원인에 의해 발생합니다. 이를 예방하기 위해서는 설계, 시공, 품질관리 전 단계에서 철저한 대응이 필요합니다.

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by  불꽃엔지니어