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건축구조기술사로부터 듣는 합격노하우 #07




〈계기 II : 구조기술사 수학이 필수다?


 : 건축구조기술사나 토목구조기술사는 필기시험에서 계산문제가 상당한 비중을 차지하지요?


네. : 

1교시 서술형 문제인 경우 전체 13문항 중, 간단한 계산을 요하는 문제가 0~3문항 정도 출제되고, : 

2~4교시 계산형 문제인 경우 각 교시 6문항 중, 계산을 요하는 문제가 3~6문항 정도 출제됩니다. : 


 : 계산형 문제를 풀려면 고도의 수학적 지식이 필요하겠군요.


정확하게 역학적 지식이 필요하고, 이것을 수학적 방법으로 전개하는 요령이 필요합니다. : 

건축공학이나 토목공학을 전공한 분들도 '역학'을 글자 그대로 '힘의 공학'으로 알고 있는데, : 

사실은 힘보다는 '변형의 공학'에 더 가깝습니다. : 

서양에서는 '역학'을 'Dynamics'라 부릅니다. : 

움직임, 움직인 결과, 즉 변형을 먼저 생각하면, 그 원인이 되는 힘을 좀 더 쉽게 밝힐 수 있습니다. : 


 : 그러면 어느정도의 수학 수준이 필요한가요?


기본적인 하중~전단력~휨모멘트~처짐각~처짐 관계를 이해하기 위해서 미적분을 할 수 있어야 합니다. : 

역학에서 자주 출제되는 연성도법의 모멘트면적법, 탄성하중법, 공액보법, 가상일법 등을 이해하고 : 

풀 수 있으려면 미적분을 이해해야 하고, : 

역시 연성도법의 최소일법, 카스틸리아노 제2정리를 위해서 편미분에 대한 이해가 필요하며, : 

연성도법의 3연모멘트법과 강성도법의 처짐각법을 풀려면 연립방정식을 세우고 풀 수 있는 수준이면 됩니다. : 

이러한 연성도법도 행렬(Matrix)로 풀 수는 있지만, : 

3×3 Matrix 이상을 직접 손으로 풀기에는 시험시간이 상당히 부족하고, 오류가 발생하기도 쉽습니다. : 

Matrix는 변위법 또는 응력법에서 어떻게 전개하는지에 대한 이해만 있으면 충분할 것입니다. : 

오히려 철근콘크리트나 강구조는 이보다 더 낮은 수학적 도구만으로 풀이가 가능합니다. 

철근콘크리트에서는 그나마 높은 수학이래야, 소요철근비를 산정하는데에 2차방정식의 '근의 공식' 정도

강구조에서는 오히려 이마져도 필요가 없습니다. 

다만, 철근콘크리트나 강구조에서의 공식들은 대부분 실험적 결과에 따라 회귀분석을 통해 만들어진 것들이 대부분이고, 

또 공식이나 재료별 역학적 접근개념이 진화하여 변하므로, 무작정 외워둬야 하는 공식들이 많습니다. 

확률에 대해서는 표준편차에 대한 개념만 안다면 한계상태설계법의 신뢰도지수를 이해하는데 큰 도움이 됩니다. 


 : 결국 고도한 수학 수준이 필요하다는 말씀이군요?


고등학교 수학 전과정에 대한 보편적인 수준의 이해가 필요하고, 몇몇 챕터(미적분 및 기타)는 필수입니다. 

 시험을 위해서는 더도말고 덜도말고 딱 이정도 수준입니다.

그러니 처음부터 크게 겁먹을 필요는 없습니다. 


 : 대부분의 사람들이 구조기술사라면 고도의 수학능력을 가져야 한다고 알고 있는데요?


앞서 말씀드렸듯이, 수학은 역학을 이해하고 해석하기 위한 도구에 불과합니다. 

쉽게 '정글의 법칙'을 예를 들겠습니다. 

습한 지역에서 나뭇가지(재료)들이 무수히 많이 있고, 제작진이 망치와 톱과 드라이버 같은 도구들을 제공하는 경우와, 

제공하지 않고 빼앗는 경우가 있습니다. 

김병만씨는 먼저 땅에서 떨어진 오두막같은 집을 지어야 한다고 생각하고, 평소에 생각하고 관찰한 대로, 

집을 만듭니다. 

집을 어떻게 만들면 되는지, 머릿속으로 그려낼 수 있는 능력이 '역학'입니다

다만, 아무리 김병만씨라도 도구만 있으면 쉽게 지을 수 있는 집인데, 도구가 없으면 더 많은 힘과 시간이 듭니다. 

이 도구들이 '수학'입니다. 

그러나 신참이라면 아무리 훌륭한 도구를 주더라도, 머릿속으로 건물을 어떻게 지어야 할지 감이 안 옵니다

즉, 수학능력이 아무리 높아도, 역학에 대한 이해나 경험이 없다면 이를 구조에 제대로 활용할 수 없습니다

그러나 역학적 감각만 있다면, 어떠한 도구로도 집(구조해석 및 구조설계)은 만들 수 있습니다. 

다만, 훌륭한 도구를 사용해 본 경험이나 작동원리를 제대로 이해만 한다면 더 쉽고 빠르게 지을 수 있지요

역학과 수학의 관계를 조금은 무리지만, 제가 평소에 좋아하는 '정글의 법칙'으로 예를 들어 보았습니다. 


 : 어느정도의 수학능력이 필요한지 말씀해 주신다면요?


그것은 스스로에게 달려 있습니다

구조기술사 시험을 보시겠다는 분들이라면 대개 건축공학과나 토목공학과 출신일 것이고, 

이공학과에 진학하신 경우하면 고등학교에서 미적분까지는 배우셨을 것이지만, 
대학에서 공학수학이나 구조관련 전공에 질리셨거나, 혹은 이를 좋아했더라도 직장생활에서 쓸일 없어 잊은 경우라면, 

 제가 그러했던 것처럼, 망치에 쇠머리는 남아 있고 나무자루는 삭아 없어진 상태일텐데, 

굳이 망치 전체(고등 또는 대학과정 수학 전체)를 다시 만들(복습할) 필요가 있겠습니까?, 

나무 자루만 바꿔 끼우면 되지요. 어쩌면 옛날 내가 쓰던 자루보다 더 긴 자루를 만들 필요도 있겠구요. 

얼마나 더 긴 또는 얼마나 더 튼튼한 자루를 끼울지는, 그 망치로 무엇을 쳐낼지 그 대상을 미리 알아야 하구요

그러려면 기출문제를 살펴봐야겠죠. 




〈다음 '필기시험 준비 I편'에서 계속됩니다.〉

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