총평
2023 국가직 시험은 계산량이 많지 않았으며, 대부분의 문항을 가상변위의 법칙으로 간단히 정리할 수 있었다.
대부분 수험생들이 평형방정식(∑F=0, ∑M=0) 기반의 전통적 풀이에 익숙하지만, 이번 해설에서는 그와 달리 가상변위의 법칙을 활용하여 평형방정식과 비교하는 방식을 취했다.
가상변위의 법칙을 사용하면 문제를 한 줄로 정리할 수 있고, 기하학적 관계(kinematic relation) 또한 매우 단순해진다.
인터넷상에서 흔히 볼 수 있는 동일한 풀이 대신, 구조역학의 본질적 원리를 이해하는 데 초점을 맞췄다.
이 풀이를 따라가면 “힘의 평형”과 “변위의 관계”가 동일한 결과를 내는 이유를 직관적으로 이해할 수 있을 것이다.
대부분의 문제는 예상 가능한 boundary 조건 내에서 출제되었으며,
비례·반비례 관계만 잘 활용해도 정답에 도달할 수 있는 문제가 많았다.
문항별 난이도 및 유형 분류
계산이 거의 필요 없거나, 약간만 하면 풀리는 문제 (대부분의 문항)
1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 24
계산이 조금 더 필요한 문제
3, 20
계산량이 있는 편인 문제
25
전반적으로 짧은 시간 안에 푸는 데 부담이 크지 않았다.
12번 문항 — 불안정 구조물 판별
불안정 구조물에 대한 접근법은 단순하다.
구조 기술사를 공부하신 분은 ASA^T 혹은 B^T SB 로 하여 전체 stiffness 매트릭스가 역행렬이 안나오는 상황을 의미한다.
하지만 구조기술사 내용을 모르고 있어도 상관없다.
구조물의 자유도를 기준으로 각 절점별 회전·변위 자유도를 계산한 후,
설정 가능한 평형방정식의 개수(∑Fx=0, ∑Fy=0, ∑M=0 등)와 비교한다.
- 평형방정식 수 = 미지수 수 → 정정 구조물
- 평형방정식 수보다 미지수 수가 적으면 → 불안정 구조물
시험 운영 전략
- 손계산이 짧은 문제부터 확실히 맞춘다.
대칭, 비례, 단순보, 트러스류 문제를 먼저 처리한다. - 복잡한 응력 산정은 후순위로 미룬다.
$I$, $Q$ 직접 계산형은 후반부에. - 계산 없는 개념형 문항은 절대 놓치지 않는다.
구조 안정성, 자유도, 반력 방향 등은 빠르게 풀고 확정짓는다.
