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건설재료시험기사 얕은기초 — 말뚝과 케이슨 공법의 적용·부주면 마찰력

얕은기초는 보통 지표 근방의 지반에 기초를 놓는 공법을 말하며, 말뚝기초의 부주면 마찰력과 케이슨 공법의 적용 범위·경제성이 주요 출제 포인트다. 시험에서는 공법의 적합성 판단과 부주면 마찰력의 원인·저감법을 묻는 문항이 자주 출제된다.

2026-10-22 기준 · 건설재료시험기사 대시보드

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시험에 이렇게 나온다

출제기준 단원 「얕은기초」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.

묻는 꼴문제 수무엇을 묻나
케이슨 공법 적용성 판단1공기/뉴메틱 케이슨의 적용 규모와 경제성 구별하기
부주면 마찰력 발생 원인 판별1부주면 마찰력의 발생 조건과 수위 영향 관계를 가리기
말뚝 부주면 저감법 식별1부주면 마찰력 저감 방법 중 옳지 않은 것을 찾기

뜻

얕은기초는 지반의 표층을 이용하는 기초로서 통상적으로 심기초에 비해 얕은 깊이에서 이루어지는 기초 공사를 의미한다. 재료에 제시된 내용은 주로 케이슨 공법과 말뚝기초에서 나타나는 음의 마찰력(부주면)에 관한 설명으로 구성되어 있다.

공기 케이슨 또는 뉴메틱(뉴메틱·뉴매틱) 케이슨 공법은 작업실 내부를 압축공기 또는 공기실로 유지하여 지하수를 차단하고 굴착을 진행하는 방식이다. 이들 공법은 장비 및 관리가 복잡하고 비용 부담이 크므로 심도가 깊고 대규모 공사에 적합하며, 소규모나 얕은 기초공사에는 경제성이 떨어진다.

말뚝기초에서 부주면 마찰력, 즉 음의 마찰력은 주변 지반이 말뚝보다 더 많이 침하할 때 말뚝 표면에 작용하는 아래방향의 마찰력을 의미한다. 부주면 마찰력은 말뚝과 흙의 접촉면적과 지반의 침하량에 민감하므로, 표면적을 줄이거나 케이싱으로 차단하거나 선행하중으로 지반을 압밀하는 방법으로 저감할 수 있다.

지하수위 변화는 유효응력 원리를 통해 부주면 마찰력에 영향을 준다. 지하수위 상승은 유효응력을 감소시켜 지반의 강도를 낮추고, 결과적으로 부주면 마찰력을 줄이는 경향이 있으므로 지하수위 상승이 부주면 마찰력을 생성한다고 보는 설명은 옳지 않다.

케이슨 공법은 굴착 깊이에 제한이 있고(예: 공기 케이슨의 경우 작업 깊이 제한이 존재함), 뉴메틱 케이슨은 소음과 진동, 안전관리 부담이 존재하므로 적용 시 주변 여건을 고려해야 한다.

예제

문제 유형 예시는 다음과 같다. 선지 중에서 '소규모·얕은 기초에 경제적이다'라는 설명이 있으면 케이슨·뉴메틱 관련 선지는 오답으로 처리한다. 또 말뚝 관련 선지에서 '지하수위 상승이 부주면 마찰력을 생성한다'는 표현이 보이면 유효응력 관점에서 틀린 선지로 판정한다. 실제 문항에서는 공법의 적용 범위(심도·규모)와 부주면 마찰력의 발생 조건(주변지반 침하>말뚝 침하)·저감법(면적축소·케이싱·선행하중)을 비교하여 정답을 고르게 한다.

대표 기출 3문항

다음은 말뚝의 부주면 마찰력(negative friction)에 관한 설명이다. 옳지 않은 것은?

  1. 말뚝의 주변지반이 말뚝의 침하량 보다 상대적으로 큰 침하를 일으키는 경우 부주면 마찰력이 생긴다.
  2. 지하수위가 상승할 경우 부주면 마찰력이 생긴다.
  3. 표면적이 작은 말뚝을 사용하여 부주면 마찰력을 줄일 수 있다.
  4. 말뚝 직경보다 약간 큰 케이싱을 박아서 부주면 마찰력을 차단할 수 있다.
정답과 해설 보기

정답 ② · 문항은 말뚝의 부주면 마찰력(negative friction)의 발생 원인과 관련된 옳지 않은 설명을 찾는 것이다. 부주면 마찰력은 주변 지반이 말뚝보다 더 많이 침하하여 말뚝에 하강력을 가할 때 발생하며, 지하수위 상승은 유효응력을 감소시켜 일반적으로 부주면 마찰력을 감소시키는 효과를 낸다.

부주면 마찰력은 주변 지반이 말뚝보다 더 많이 침하할 때 발생하므로, 지하수위 상승은 일반적으로 마찰력을 감소시킨다.

공기 케이슨 공법에 대한 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 비교적 소규모의 공사나 심도가 얕은 기초공에는 경제적이다.
  2. 고압내에서 작업을 하여 대기압 중에 나올 때 감압 때문에 체액 또는 조직내에 용해되어 있던 질소가스가 기포로 되어 체내에 잔류하기 때문에 케이슨병이 발생할 수 있다.
  3. 일반적인 굴착 깊이는 35~40m로 제한되어 있다.
  4. 지하수를 저하시키지 않으며 히빙, 보일링을 방지할 수 있으므로 인접 구조물의 침하 우려가 없다.
정답과 해설 보기

정답 ① · 공기 케이슨(Pneumatic Caisson) 공법에 대한 설명입니다. 공기 케이슨은 작업실 내에 압축공기를 불어넣어 지하수의 유입을 막고 육상과 유사한 환경에서 굴착을 수행하는 공법입니다.

공기 케이슨은 대규모·심도 공사에 적합하므로 소규모 얕은 기초에는 비경제적이다.

다음은 말뚝의 부주면 마찰력(negative friction)에 관한 설명이다. 옳지 않는 것은?

  1. 말뚝의 주변지반이 말뚝의 침하량 보다 상대적으로 큰 침하를 일으키는 경우 부주면 마찰력이 생긴다.
  2. 지하수위가 상승할 경우 부주면 마찰력이 생긴다.
  3. 표면적이 작은 말뚝은 사용하여 부주면 마찰력을 줄일 수 있다.
  4. 말뚝 직경보다 약간 큰 케이싱을 박아서 부주면 마찰력을 차단할 수 있다.
정답과 해설 보기

정답 ② · 문항은 말뚝의 부주면 마찰력 발생 조건에 대한 옳지 않은 진술을 찾는 것이다. 부주면 마찰력은 주변 지반이 말뚝보다 더 많이 침하할 때 발생하며 이를 줄이기 위해 표면적을 줄이거나 케이싱으로 차단하는 방법을 쓸 수 있다.

부주면 마찰력은 지반 침하가 말뚝보다 클 때 발생하며, 지하수위 상승은 유효응력 감소로 마찰력 감소를 유발하므로 ②가 옳지 않다.

자주 묻는 물음

공기 케이슨과 뉴메틱 케이슨은 어떤 경우에 쓰이나?
두 공법 모두 작업실 내부의 공기 압력으로 물을 막아 굴착하는 방식이며, 장비와 관리가 복잡하고 비용이 크므로 지하수가 많고 굴착 깊이가 깊은 심기초·대규모 공사에 적합하다고 이해한다.
부주면 마찰력이 발생하는 근본 원인은 무엇인가?
부주면 마찰력은 주변 지반의 침하량이 말뚝의 침하량보다 클 때 말뚝 표면에 아래방향으로 작용하는 마찰력이므로 '지반 침하 > 말뚝 침하'라는 상대 침하 조건이 근본 원인이라고 정리한다.
부주면 마찰력을 줄이려면 어떤 방법을 사용하나?
접촉 면적을 줄이는 설계, 말뚝 주위에 케이싱을 설치하여 마찰을 차단하는 방법, 선행하중으로 지반을 미리 압밀하여 침하를 방지하는 방법 등이 부주면 마찰력 저감의 주요 수단이라고 답한다.
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