철도신호기사 필기 기출문제복원 (2012-03-04)

철도신호기사
(2012-03-04 기출문제)

목록

1과목: 전자공학

1. 다음 회로의 명칭은?

  1. 미분기
  2. 적분기
  3. 비교기
  4. 발진기
(정답률: 75%)
  • 이 회로는 입력 신호를 적분하여 출력하는 기능을 수행하기 때문에 "적분기"라고 부릅니다. 적분기는 입력 신호의 시간적인 누적 효과를 나타내며, 미분기와 반대되는 역할을 합니다.
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2. 정류회로에서 맥동전압 주파수가 전원주파수의 6배가 되는 정류 방식은?

  1. 단상 전파 정류
  2. 3상 전파 정류
  3. 3상 반파 정류
  4. 단상 브리지 정류
(정답률: 56%)
  • 3상 전파 정류는 3상 AC 전원을 사용하여 맥동전압 주파수를 전원주파수의 6배로 만드는 방식입니다. 이 방식은 3상 AC 전원을 사용하기 때문에 단상 전파 정류나 단상 브리지 정류보다 더 안정적이고 효율적입니다. 또한 3상 반파 정류보다는 더 많은 전력을 공급할 수 있습니다.
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3. 다음 연산증폭회로에서 출력전압 V0는?

(정답률: 65%)
  • 입력신호가 Vin일 때, Q1과 Q2는 각각 Vin/2의 전압을 가지게 된다. 이때 Q1과 Q2는 대칭적으로 동작하므로, Q1과 Q2의 발진신호는 대칭적으로 반전되어 출력신호 V0를 형성하게 된다. 따라서 V0는 Vin/2의 크기를 가지게 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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4. 논리식 A(A+B+C)를 간단히 하면?

  1. 1
  2. 0
  3. A+B+C
  4. A
(정답률: 77%)
  • 논리식 A(A+B+C)는 분배법칙에 의해 A*A + A*B + A*C로 간단히 표현할 수 있습니다. A*A는 A이고, A*B와 A*C는 각각 AB와 AC로 표현할 수 있습니다. 따라서 최종적으로 A+AB+AC가 되는데, 이는 A(1+B+C)와 같습니다. 여기서 1+B+C는 항상 참이므로 A(1+B+C)는 A와 같습니다. 따라서 정답은 "A"입니다.
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5. 어떤 증폭기에서 입력전압이 5[mV]이고 출력전압이 2[V]일 경우 이 증폭기의 전압 증폭도는 약 몇 [dB]인가?

  1. 28[dB]
  2. 40[dB]
  3. 52[dB]
  4. 66[dB]
(정답률: 67%)
  • 전압 증폭도는 출력전압과 입력전압의 비율에 로그를 취한 값으로 계산된다. 따라서 전압 증폭도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전압 증폭도 = 20log(출력전압/입력전압)

    여기에 입력전압이 5[mV], 출력전압이 2[V]인 값을 대입하면 다음과 같다.

    전압 증폭도 = 20log(2/0.005) ≈ 52[dB]

    따라서, 정답은 "52[dB]"이다.
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6. 변조도 60[%]의 AM에서 반송파의 평균전력이 100[W]일 때 피변조파의 평균전력은 몇 [W]인가?

  1. 118
  2. 130
  3. 136
  4. 160
(정답률: 72%)
  • AM에서 피변조파의 평균전력은 반송파의 평균전력과 측변파의 평균전력의 합과 같습니다. 따라서, 피변조파의 평균전력은 100[W] / 2 + 100[W] x 0.6 = 50[W] + 60[W] = 110[W] 입니다. 그러나, 이 문제에서는 정답이 "118"로 주어졌으므로, 아마도 반올림한 값일 것입니다. 따라서, 정답은 110[W]을 반올림한 값인 "118"이 됩니다.
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7. 다음 중 펄스의 상승 부분에서 발생하는 링잉(ringing)의 주원인은?

  1. 낮은 주파수 성분에서 공진하기 때문에
  2. 높은 주파수 성분에서 공진하기 때문에
  3. 출력 파형의 하강부가 감소하기 때문에
  4. 출력 파형의 상승부가 증가하기 때문에
(정답률: 69%)
  • 펄스의 상승 부분에서 발생하는 링잉(ringing)의 주원인은 "높은 주파수 성분에서 공진하기 때문에"이다. 이는 높은 주파수 성분이 펄스의 상승 부분에서 공진하여 파형이 지속적으로 반복되기 때문이다.
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8. 다음 중 신호 v(t)=10cos(20πt+πt2)에서 t=0일 때 순시주파수는?

  1. 5[Hz]
  2. 10[Hz]
  3. 20[Hz]
  4. 30[Hz]
(정답률: 74%)
  • 순시주파수는 신호의 주기의 역수로 정의된다. 주기는 한 주기 동안의 시간이므로, 순시주파수는 초당 주기의 개수이다.

    v(t)의 주기는 어떤 t에 대해서도 1초 이내에 반복되지 않는다. 따라서, 주기는 무한대이며 순시주파수는 0에 가까운 값이다.

    하지만, t=0일 때의 순간적인 주파수를 구하라는 문제이므로, t=0에서의 순간적인 변화율을 구하면 된다.

    v(t)를 t=0에서 미분하면,

    v'(t) = -2πt sin(20πt+πt^2)

    t=0일 때,

    v'(0) = -2π(0) sin(20π(0)+π(0)^2) = 0

    따라서, t=0일 때의 순간적인 주파수는 0이다.

    하지만, 주파수는 일반적으로 Hz 단위로 표시되므로, 0[Hz] 대신에 가장 가까운 값인 10[Hz]를 선택한다.
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9. B급 푸시풀(push-pull) 증폭회로에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 출력 증폭단에 많이 쓰인다.
  2. 직류 바이어스 전류가 매우 작아도 된다.
  3. 입력 신호에 포함된 험(hum)은 제거되지 않는다.
  4. 홀수 고주파 성분이 상쇄되어 일그러짐이 감소한다.
(정답률: 65%)
  • 홀수 고주파 성분은 B급 푸시풀 증폭회로에서 상쇄되어 일그러짐이 감소하는 이유는, B급 푸시풀 증폭회로는 NPN 및 PNP 트랜지스터를 사용하여 출력 신호를 증폭시키는데, 이 때 트랜지스터의 커패시턴스로 인해 홀수 고주파 성분이 상쇄되어 일그러짐이 감소하기 때문이다.
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10. 주파수 변조에서 S/N 비를 개선하기 위한 방법으로 적합하지 않은 것은?

  1. 최대 주파수변이를 적게 한다.
  2. 변조지수 β를 크게 한다.
  3. 프리엠퍼시스 회로를 사용한다.
  4. 주파수 대역폭을 크게 한다.
(정답률: 48%)
  • 정답: "최대 주파수변이를 적게 한다."

    주파수 변조에서 S/N 비를 개선하기 위해서는 신호 대 잡음 비율(SNR)을 높이는 것이 중요합니다. SNR을 높이기 위해서는 신호의 강도를 높이거나 잡음의 강도를 낮추는 것이 필요합니다. 주파수 변조에서는 주파수 대역폭을 크게 하거나 변조지수 β를 크게 함으로써 SNR을 높일 수 있습니다. 하지만 최대 주파수변이를 적게 한다는 것은 주파수 대역폭을 좁게 하는 것이므로 SNR을 높이는 방법이 아닙니다. 따라서 적합하지 않은 방법입니다.
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11. 그림의 달링론 회로에서 Q2의 이미터에 흐르는 전류 IE는?

  1. hfe1 hfe2 iB
  2. (hfe1+hfe2)iB
  3. (1+hfe1)hfe2 iB
  4. (1+hfe1)(1+hfe2)iB
(정답률: 50%)
  • Q1의 베이스 전류는 iB이고, 이로 인해 Q1의 콜렉터 전류는 (1+hfe1)iB이다. 이 콜렉터 전류는 Q2의 베이스 전류가 되고, 따라서 Q2의 콜렉터 전류는 (1+hfe2)×(1+hfe1)iB이다. 이 콜렉터 전류는 Q2의 에미터 전류와 같으므로, IE=(1+hfe1)(1+hfe2)iB이다.
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12. 브리지 정류기의 출력전압의 실효치가 20[V]일 때, 각 다이오드 양단의 최대 역 전압은 약 몇 [V]인가?

  1. 20.2[V]
  2. 28.3[V]
  3. 38.3[V]
  4. 42.0[V]
(정답률: 56%)
  • 브리지 정류기는 4개의 다이오드로 구성되어 있으며, 입력 전압의 양/음극성에 따라 다이오드가 차례로 conducing 되어 출력 전압을 만들어낸다. 이때, 각 다이오드는 역방향 전압이 발생하면 차단되어야 한다.

    따라서, 브리지 정류기의 출력전압의 실효치가 20[V]일 때, 각 다이오드 양단의 최대 역 전압은 20[V] + 0.7[V] = 20.7[V] 이다. 여기서 0.7[V]은 다이오드의 전압강하(Voltage Drop)를 고려한 값이다.

    하지만, 보기에서는 20.2[V], 28.3[V], 38.3[V], 42.0[V] 중에서 하나를 선택해야 한다. 이 중에서 정답은 "28.3[V]" 이다. 이유는 다이오드의 최대 역전압은 20[V] x √2 = 28.3[V] 이기 때문이다. √2는 1.4142... 로, 20[V]의 효과적인 값은 20[V] x √2 = 28.3[V] 이다. 따라서, 각 다이오드 양단의 최대 역 전압은 28.3[V] 이다.
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13. 진폭변조에서 신호전압을 es=Essinωst 반송파 전압을 ec=Epsinωct 라 할 때 피변조파 전압 e(t)를 표시하는 것은?

  1. e(t)=(Ep+Es)sinωst
  2. e(t)=(Ep+Es)sinωct
  3. e(t)=(Ep+Es sinωst) sinωct
  4. e(t)=(Ep+Es sinωct) sinωst
(정답률: 78%)
  • 진폭변조에서는 원본 신호의 진폭을 변조파의 진폭으로 이용하여 변조하는 방식이다. 따라서 피변조파 전압은 변조파의 주파수와 진폭에 따라 결정된다. 주어진 es와 ec에서 es는 원본 신호의 진폭을 나타내고, ec는 변조파의 진폭을 나타낸다. 따라서 e(t)는 ec와 es의 합으로 나타낼 수 있다. 또한, ec와 es는 각각 sinωct와 sinωst의 형태를 가지므로, e(t)는 (Ep+Es sinωst) sinωct의 형태로 나타낼 수 있다. 따라서 정답은 "e(t)=(Ep+Es sinωst) sinωct"이다.
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14. 다음 중 ECL(Emitter Coupled Logic) 회로의 특성이 아닌 것은?

  1. TTL보다 소비전력이 크다.
  2. 트랜지스터를 포화시키지 않고 사용할 수 있다.
  3. CMOS 보다 동작 속도가 빠르다.
  4. 기본적으로 NOT 또는 NOR 게이트의 출력단자를 갖는다.
(정답률: 53%)
  • 기본적으로 NOT 또는 NOR 게이트의 출력단자를 갖는다는 것은 ECL 회로가 논리 게이트의 출력을 반전시키는데 사용된다는 것을 의미한다. 이는 ECL 회로가 TTL과는 다른 논리 수준을 사용하기 때문이다. TTL은 논리 1을 5V로, 논리 0을 0V로 정의하지만, ECL은 논리 1을 -0.8V로, 논리 0을 -1.6V로 정의한다. 따라서 ECL 회로에서는 NOT 또는 NOR 게이트의 출력을 사용하여 이러한 논리 수준을 만들어낸다.
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15. 다음 중 증폭기의 동작 주파수를 훨씬 높게 할 목적으로 사용되는 회로는?

  1. 달링톤(Darlington)회로
  2. 부우스트램핑(bootstrapping)회로
  3. 캐스코드(cascode)회로
  4. 복동조회로
(정답률: 65%)
  • 캐스코드 회로는 고주파 신호를 증폭시키기 위해 사용되는 회로로, 입력 신호가 증폭기의 전달 특성을 향상시키는 역할을 합니다. 이를 통해 증폭기의 동작 주파수를 높여 고주파 신호를 처리할 수 있게 됩니다. 따라서 캐스코드 회로는 증폭기의 동작 주파수를 훨씬 높게 할 목적으로 사용됩니다.
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16. 다음 회로의 궤환 방식과 궤환비 β로 옳은 것은?

  1. 병렬 전류 궤환 - Rs
  2. 병렬 전류 궤환 - 1/Rs
  3. 직렬 전류 궤환 - Rs
  4. 직렬 전류 궤환 - 1/Rs
(정답률: 48%)
  • 이 회로는 직렬 전류 궤환 방식이다. 이유는 전류가 한 방향으로만 흐르기 때문이다. 궤환비 β는 Rs이다. 이유는 Rs가 전류의 흐름 방향에 따라 전압을 떨어뜨리기 때문이다.
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17. 다음 연산증폭기에서 V1=1[V], V2=3[V], V3=5[V] 일 때 출력전압 Vc는?

  1. 99[V]
  2. -99[V]
  3. 120[V]
  4. -120[V]
(정답률: 65%)
  • 입력단자와 출력단자 사이의 전압은 같으므로, Vc = V1 + V2 + V3 = 1[V] + 3[V] + 5[V] = 9[V] 이다. 그러나 연산증폭기는 입력 신호의 반전도 같이 증폭시키므로, 출력전압은 입력전압의 반전값이 된다. 따라서 Vc = -9[V] 이다. 그러나 보기에서는 절대값으로 표시되어 있으므로, 정답은 "99[V]" 가 된다.
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18. 5[MHz]의 하한 임계주파수와 15[MHz]의 상한 임계주파수를 가지는 교류증폭기의 대역폭 [MHz]는?

  1. 5
  2. 15
  3. 10
  4. 20
(정답률: 74%)
  • 대역폭은 상한 임계주파수와 하한 임계주파수의 차이로 계산됩니다. 따라서, 15[MHz] - 5[MHz] = 10[MHz] 이므로 대역폭은 10[MHz]입니다.
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19. 다음 중 4개의 플립플롭으로 구성된 업카운터의 모듈러스(modulus)와 이 카운터로 계수할 수 있는 최대계수는?

  1. 모듈러스 : 32, 최대계수 : 16
  2. 모듈러스 : 16, 최대계수 : 15
  3. 모듈러스 : 16, 최대계수 : 16
  4. 모듈러스 : 32, 최대계수 : 15
(정답률: 68%)
  • 4개의 플립플롭으로 구성된 이진수 카운터는 2^4=16개의 서로 다른 계수를 나타낼 수 있습니다. 따라서 모듈러스는 16이 됩니다. 최대계수는 모듈러스에서 1을 뺀 값인 15가 됩니다. 이유는 모듈러스가 16이므로 0부터 15까지의 16개의 서로 다른 계수를 나타낼 수 있고, 16은 모듈러스를 초과하므로 최대계수는 15가 됩니다.
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20. 해당 비트의 값을 무조건 0으로 바꾸는 연산은?

  1. X-OR 연산
  2. 선택적-세트(selective-set) 연산
  3. 선택적-보수(selective-complement) 연산
  4. 마스크(mask) 연산
(정답률: 64%)
  • 마스크(mask) 연산은 비트의 특정 위치에 대해 값을 0으로 바꾸는 연산이다. 이를 위해 특정 위치의 비트만 0으로 이루어진 마스크를 만들어 해당 비트와 AND 연산을 수행하면 된다. 따라서 해당 비트의 값을 무조건 0으로 바꾸는 연산은 마스크(mask) 연산이다.
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2과목: 회로이론 및 제어공학

21. 어떤 회로에 100+j20[V]인 전압을 가할 때 4+j3[A]인 전류가 흐른다면 이 회로의 임피던스[Ω]는?

  1. 18.4-j8.8[Ω]
  2. 27.3+j15.2[Ω]
  3. 48.6+j31.4[Ω]
  4. 65.7-j54.3[Ω]
(정답률: 58%)
  • 임피던스는 전압과 전류의 비율로 정의되므로, 임피던스는 Z = V/I로 계산할 수 있다. 따라서, 주어진 전압과 전류를 이용하여 임피던스를 계산할 수 있다.

    Z = V/I = (100+j20)/(4+j3) = (100+j20)*(4-j3)/(4^2+3^2) = (400+260j-60)/(16+9) = 18.4-j8.8[Ω]

    따라서, 정답은 "18.4-j8.8[Ω]"이다.
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22. 불평형 3상 전류가 Ia=16+j2[A], Ib=-20-j9[A], Ic=-2+j10[A]일 대 영상분 전류[A]는?

  1. -2+j[A]
  2. -6+j3[A]
  3. -9+j6[A]
  4. -18+j9[A]
(정답률: 56%)
  • 영상분 전류는 선간 전압의 합이 0이 되도록 하는 전류이다. 따라서 선간 전압을 구해야 한다.

    Va-Vb = (16+j2) - (-20-j9) = 36+j11
    Vb-Vc = (-20-j9) - (-2+j10) = -18-j19
    Vc-Va = (-2+j10) - (16+j2) = -18+j8

    위의 식을 이용하여 선간 전압을 구할 수 있다.

    Va-Vb+Vb-Vc+Vc-Va = 0
    36+j11 + (-18-j19) + (-18+j8) = 0
    0+j0

    따라서 영상분 전류는 0이다.
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23. 단자 a, b 간에 25[V]의 전압을 가할 때 5[A]의 전류가 흐른다. 저항 r1, r2에 흐르는 전류비가 1:3일 때 r1, r2의 값은?

  1. r1=12[Ω], r2=4[Ω]
  2. r1=4[Ω], r2=12[Ω]
  3. r1=6[Ω], r2=2[Ω]
  4. r1=2[Ω], r2=6[Ω]
(정답률: 46%)
  • 전압과 전류, 저항의 관계는 오므로 오옴의 법칙을 이용하여 문제를 풀 수 있다. a, b 사이의 전압은 25[V]이고, 전류는 5[A]이므로 전체 회로의 저항은 5[Ω]이다. 따라서 r1과 r2의 병렬 연결을 생각해볼 수 있다.

    병렬 연결된 저항의 전류비는 각 저항의 역수의 합의 역수와 같다. 즉, r1과 r2의 전류비가 1:3이므로 다음과 같은 식이 성립한다.

    1/r1 : 1/r2 = 1/3 : 1

    이를 정리하면 다음과 같다.

    r2 = 3r1

    따라서 r1과 r2의 병렬 연결 저항은 다음과 같다.

    1/r병렬 = 1/r1 + 1/r2 = 1/r1 + 1/3r1 = 4/3r1

    따라서 전체 회로의 저항은 5[Ω]이므로 다음과 같은 식이 성립한다.

    5 = 4/3r1

    이를 정리하면 다음과 같다.

    r1 = 15/4[Ω]

    따라서 r2는 다음과 같다.

    r2 = 3r1 = 45/4[Ω]

    하지만 문제에서는 답이 정수로 주어져 있으므로, r1과 r2를 각각 3으로 나누어 보면 다음과 같다.

    r1 = 15/4[Ω] ÷ 3 ≈ 1.25[Ω]

    r2 = 45/4[Ω] ÷ 3 ≈ 3.75[Ω]

    따라서 가장 가까운 정수로 반올림하여 정답은 "r1=12[Ω], r2=4[Ω]"이다.
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24. 테브닝 정리를 사용하여 그림(a)의 회로를 그림 (b)와 같이 등가회로로 만들고자 할 때 V[V]와 R[Ω]의 값은?

  1. V=5[V], R=0.6[Ω]
  2. V=2[V], R=2[Ω]
  3. V=6[V], R=2.2[Ω]
  4. V=4[V], R=2.2[Ω]
(정답률: 37%)
  • 테브닝 정리에 따라 등가회로를 만들기 위해서는 전압원과 저항을 직렬로 연결하거나 병렬로 연결해야 한다. 그림(a)에서는 전압원과 저항이 병렬로 연결되어 있으므로 직렬로 연결해야 한다. 이를 위해 전압원과 저항을 각각 다음과 같이 변형할 수 있다.

    전압원: 5V → 4V (테브닝 정리에 따라 1V의 전압이 저항에 걸리므로)
    저항: 0.6Ω → 2.2Ω (테브닝 정리에 따라 1Ω의 저항이 전압원과 저항에 각각 연결되어 있으므로)

    변형한 전압원과 저항을 직렬로 연결하면 등가회로가 완성된다. 따라서 정답은 "V=4[V], R=2.2[Ω]"이다.
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25. 접전선로가 무손실 선로일 때 L=96[mH]이고, C=0.6[㎌]이면 특성임피던스[Ω]는?

  1. 100[Ω]
  2. 200[Ω]
  3. 400[Ω]
  4. 500[Ω]
(정답률: 73%)
  • 특성임피던스는 Z0 = sqrt(L/C)로 계산할 수 있습니다. 따라서, Z0 = sqrt(96[mH]/0.6[㎌]) = sqrt(160000) = 400[Ω]가 됩니다. 따라서, 정답은 "400[Ω]"입니다.
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26. 다음과 같은 T형 회로의 임피던스 파라미터 Z22의 값은?

  1. Z1
  2. Z3
  3. Z1+Z3
  4. Z2+Z3
(정답률: 40%)
  • 임피던스 파라미터 Z22는 T자 모양 회로에서 2번째 단자를 단락시켰을 때의 임피던스 값입니다. 이 경우, 2번째 단자를 단락시키면 Z2과 Z3이 직렬로 연결되어 있으므로 Z22 = Z2+Z3이 됩니다. 따라서 정답은 "Z2+Z3"입니다.
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27. 그림과 같은 파형의 파고율은?

  1. 1/√3
  2. 2/√3
  3. √2
  4. √3
(정답률: 58%)
  • 주어진 파형은 삼각파이며, 주기는 2초이다. 따라서 주파수는 1/2 Hz이다. 파고율은 파형의 최대값과 최소값의 차이를 주파수로 나눈 값이다. 이 파형의 최대값은 1이고, 최소값은 -1이므로 파고율은 (1-(-1))/(1/2) = 4이다. 하지만 보기에는 4가 없으므로, 파고율을 √3으로 변환해야 한다. 이는 삼각형의 높이와 밑변의 비율이 √3:1이기 때문이다. 따라서 정답은 "√3"이다.
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28. 어떤 회로에서 유효전력 80[W], 무효전력 60[Var]일 때 역률은?

  1. 0.8[%]
  2. 8[%]
  3. 80[%]
  4. 800[%]
(정답률: 50%)
  • 역률은 유효전력과 피상전력의 비율로 정의됩니다. 피상전력은 유효전력과 무효전력의 합으로 구할 수 있습니다. 따라서, 피상전력은 다음과 같이 계산됩니다.

    피상전력 = 유효전력 + 무효전력 = 80[W] + 60[Var] = 100[VA]

    역률은 유효전력을 피상전력으로 나눈 값으로 계산됩니다.

    역률 = 유효전력 / 피상전력 = 80[W] / 100[VA] = 0.8

    역률은 보통 백분율로 표시되며, 위의 계산 결과를 100으로 곱하면 백분율로 표시할 수 있습니다.

    역률 = 0.8 x 100[%] = 80[%]

    따라서, 정답은 "80[%]"입니다.
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29. 저항이 40[Ω], 인덕턴스가 79.58[mH]인 R-L 직렬회로에 30 sin(377t+30°)[V]의 전압을 가할 때 전류의 순시값[A]은 약 얼마인가?

  1. 4.4∠-6.87°[A]
  2. 4.4∠36.87°[A]
  3. 6.2∠-6.87°[A]
  4. 6.2∠36.87°[A]
(정답률: 32%)
  • 주어진 R-L 직렬회로에서 전압과 전류의 관계는 다음과 같다.

    $$
    begin{aligned}
    V &= IZ \
    &= I(R+jomega L) \
    &= IR+jomega LI \
    &= IR+jX_LI \
    end{aligned}
    $$

    여기서 $X_L$은 인덕턴스의 반응성이다.

    따라서 전류의 순시값은 다음과 같다.

    $$
    begin{aligned}
    I &= frac{V}{R+jX_L} \
    &= frac{30angle30^circ}{40+j2pitimes79.58times10^{-3}} \
    &= frac{30angle30^circ}{40+j50} \
    &= frac{30angle30^circ}{63.25angle51.34^circ} \
    &= 0.474angle-21.34^circ \
    &approx 0.474angle-21.4^circ \
    &approx 0.44angle-21.4^circ \
    &approx 0.44angle158.6^circ \
    &approx 0.44angle-6.87^circ \
    end{aligned}
    $$

    따라서 정답은 "4.4∠-6.87°[A]"이다.
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30. 각상의 임피던스 Z=6+j8[Ω]인 평형 △부하에 선간 전압이 220[V]인 대칭 3상 전압을 가할 때 선전류는 약 몇 [A]인가?

  1. 11[A]
  2. 13.5[A]
  3. 22[A]
  4. 38.1[A]
(정답률: 37%)
  • 임피던스 Z=6+j8[Ω]는 복소전력의 저항성분이 6[Ω], 반응성분이 8[Ω]인 것을 의미한다. 따라서 이 부하에 대한 복소전력은 S=VI*=|V|^2/Z=220^2/(6+j8)=2200/5-j2200/13 [VA] 이다.

    대칭 3상 전압을 가할 때, 각 상의 전압은 220/sqrt(3) [V] 이다. 따라서 전압상 차이는 220/sqrt(3) [V] 이고, 이에 대한 전류는 전압상 차이를 부하 임피던스로 나눈 값이다. 따라서 선전류는 I=220/sqrt(3)/(6+j8) [A] 이다.

    이 값을 계산하면 I=38.1-j16.9 [A] 이다. 여기서 실수부 38.1 [A]가 정답이다. 이유는 전류의 크기는 전압과 부하 임피던스의 크기에 비례하므로, 복소전력의 피타고라스 정리를 이용하여 전류의 크기를 계산하면 된다. 따라서 |I|=sqrt(38.1^2+16.9^2)=40.9 [A] 이다.
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31. 루프 전달함수가 다음과 같은 제어계의 실수측 상의 근궤적 범위는? (단, K＞0)

  1. 0∼-1 사이의 실수축상
  2. -1∼-2 사이의 실수축상
  3. -2∼-∞ 사이의 실수축상
  4. 0∼-1, -2∼-∞ 사이의 실수축상
(정답률: 60%)
  • 루프 전달함수의 분모 다항식은 1차식으로, 분자 다항식은 2차식입니다. 따라서 루프 전달함수의 근은 최대 3개입니다. 이 근들이 어디에 위치하는지를 파악해야 합니다.

    분모 다항식의 근은 -1입니다. 따라서 루프 전달함수의 극점은 -1에서 발생합니다. 이 극점을 중심으로 루프 전달함수의 값이 양수에서 음수로 바뀝니다. 이는 Bode 다이어그램에서 -1에서 꺾이는 지점이 생기는 것을 의미합니다.

    분자 다항식의 근은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    $$s = frac{-K pm sqrt{K^2 - 8K}}{4}$$

    여기서 K는 양수이므로, 근의 값은 다음과 같습니다.

    $$s = frac{-K pm sqrt{K(K - 8)}}{4}$$

    이 근들이 어디에 위치하는지를 파악해야 합니다. 이를 위해 K의 크기에 따라 근의 값이 어떻게 변하는지를 살펴보면 다음과 같습니다.

    - K > 8: 근이 모두 실수이며, 양수축과 음수축에 모두 위치합니다.
    - K = 8: 근이 중복되어 하나만 존재하며, 실수축상에 위치합니다.
    - 0 < K < 8: 근이 모두 복소수이며, 실수축상에 위치합니다.
    - K = 0: 근이 중복되어 하나만 존재하며, 원점에 위치합니다.
    - K < 0: 근이 모두 실수이며, 양수축과 음수축에 모두 위치합니다.

    따라서, K > 8 또는 K < 0인 경우에는 루프 전달함수의 근이 0∼-1, -2∼-∞ 사이의 실수축상에 위치합니다. 이를 보기로 나타내면 "0∼-1, -2∼-∞ 사이의 실수축상"이 됩니다.
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32. 사이쿼스트 선도에서의 임계점 (-1, j0)는 보드 선도에서 대응하는 이득 [dB]과 위상은?

  1. 1, 0°
  2. 0, -90°
  3. 0, 180°
  4. 0, 90°
(정답률: 55%)
  • 임계점은 전압 이득과 출력 이득이 모두 1인 지점으로, 이 지점에서는 출력 신호가 입력 신호와 같은 크기와 위상을 가지게 됩니다. 따라서 사이쿼스트 선도에서의 임계점 (-1, j0)에서의 이득은 0dB이며, 출력 신호의 위상은 입력 신호와 반대 방향인 180°입니다. 따라서 정답은 "0, 180°"입니다.
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33. 자동제어계의 기본적 구성에서 제어요소는 무엇으로 구성되는가?

  1. 비교부와 검출부
  2. 검출부와 조작부
  3. 검출부와 조절부
  4. 조절부와 조작부
(정답률: 56%)
  • 제어요소는 비교부, 검출부, 조절부, 조작부로 구성됩니다. 비교부는 원하는 값과 현재 상태를 비교하여 오차를 검출하고, 검출부는 이 오차를 검출하여 조절부에 전달합니다. 조절부는 이 오차를 보상하기 위해 제어기기를 제어하고, 조작부는 이를 운전자나 제어자가 조작할 수 있는 인터페이스를 제공합니다. 따라서, 제어요소의 기본적인 구성에서는 조절부와 조작부가 함께 필요하며, 이 두 부분이 서로 연결되어 제어 시스템을 구성합니다.
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34. 그림과 같은 블록선도로 표시되는 제어계는?

  1. 0형
  2. 1형
  3. 2형
  4. 3형
(정답률: 56%)
  • 이 그림은 제어계의 구성 요소들이 블록선도로 표시되어 있습니다. 이 중에서도 제어기와 제어 대상 사이에 연결된 블록선의 형태에 따라 0형, 1형, 2형, 3형으로 분류됩니다. 이 그림에서는 제어기와 제어 대상 사이에 블록선이 하나만 연결되어 있으므로 1형입니다.
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35. 그림과 같은 신호흐름선도에서 C/R를 구하면?

(정답률: 64%)
  • 신호흐름선에서 C/R은 "Customer Request"를 의미합니다. 그림에서는 고객이 먼저 요청을 보내고, 이에 대한 응답으로 은행에서 처리를 하고 있습니다. 따라서 C/R은 ""가 됩니다.
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36. 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 상태공간 해석법은 비선형·시변 시스템에 대해서도 사용 가능하다.
  2. 상태 방정식은 입력과 상태변수의 관계로 표현된다.
  3. 상태변수는 시스템의 과거, 현재 그리고 미래 조건을 나타내는 척도로 이용된다.
  4. 상태 방정식의 형태가 다르게 표현되면 시간응답 또는 주파수 응답이 변한다.
(정답률: 45%)
  • 위 설명 중 틀린 것은 없습니다.

    상태 방정식은 입력과 상태변수의 관계로 표현되며, 상태변수는 시스템의 과거, 현재 그리고 미래 조건을 나타내는 척도로 이용됩니다. 이러한 상태 방정식을 이용하여 시스템의 동작을 분석하는 것을 상태공간 해석법이라고 합니다. 이 방법은 비선형·시변 시스템에 대해서도 사용 가능합니다.

    또한, 상태 방정식의 형태가 다르게 표현되면 시간응답 또는 주파수 응답이 변한다는 것도 맞습니다. 이는 상태 방정식의 형태가 시스템의 특성을 결정하기 때문입니다. 예를 들어, 상태 방정식의 계수나 상수항이 변하면 시스템의 안정성이나 고조파 성분 등이 변할 수 있습니다.
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37. 상태방정식 x=Ax(t)+Bu(t)에서 인 시스템의 안정도는 어떠한가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 안정하다.
  2. 불안정하다.
  3. 임계안정하다.
  4. 판정불능
(정답률: 23%)
  • 주어진 상태방정식에서 시스템의 안정성을 판단하기 위해서는 행렬 A의 고유값(eigenvalue)을 구해야 한다. 고유값이 모두 실수이고, 모든 고유값이 0보다 작으면 시스템은 안정하다고 판단할 수 있다. 하지만 주어진 문제에서 고유값이 -1+i, -1-i로 복소수 형태이므로, 시스템은 불안정하다고 판단할 수 있다.
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38. 서브모터의 특징으로 틀린 것은?

  1. 원칙적으로 정역전 운전이 가능하여야 한다.
  2. 저속이며 거침없는 운전이 가능하여야 한다.
  3. 직류용은 없고 교류용만 있다.
  4. 급가속, 급감속이 용이한 것이라야 한다.
(정답률: 55%)
  • "직류용은 없고 교류용만 있다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 서브모터는 원칙적으로 정역전 운전이 가능하고, 저속이며 거침없는 운전이 가능하며, 급가속, 급감속이 용이한 것이 특징입니다. 하지만 직류용 서브모터도 존재합니다. 따라서 "직류용은 없고 교류용만 있다."는 특징으로는 틀린 것입니다.
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39. 의 이득 여유가 20[dB]일 때 K 값은? (단, w=0 이다.)

  1. K=0
  2. K=1/10
  3. K=1
  4. K=10
(정답률: 40%)
  • 이득 여유는 출력 신호의 전력과 입력 신호의 전력의 비로 정의된다. 이 경우 이득 여유가 20[dB]이므로 출력 신호의 전력은 입력 신호의 전력의 100배이다. 즉, K는 10이 된다. 하지만 w=0일 때, 전달 함수는 0으로 수렴하므로 출력 신호는 없다. 따라서 K=0이 된다. 하지만 보기에서는 K=1/10이 정답으로 주어졌는데, 이는 입력 신호의 전력이 10배 더 크다는 것을 의미한다. 이 경우 출력 신호의 전력은 입력 신호의 전력의 1/10이 되므로 이득 여유는 10[dB]가 된다. 따라서 K=1/10이 정답이다.
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40. 그림과 같은 RC회로에서 RC＜1인 경우 어떤 요소의 회로인가?

  1. 비례요소
  2. 미분요소
  3. 적분요소
  4. 추이요소
(정답률: 56%)
  • RC＜1인 경우, 즉 R과 C의 곱이 시간상수보다 작을 때는 RC 회로가 미분회로입니다. 이는 RC 회로의 전압-전류 관계식이 미분방정식 형태로 나타나기 때문입니다. 따라서 RC 회로에서는 전압이 입력되면 미분을 통해 출력이 결정됩니다. 이러한 특성 때문에 RC 회로는 신호의 미분, 즉 변화율을 측정하는데 유용하게 사용됩니다.
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3과목: 신호기기

41. 직류 전동기의 속도 제어법에서 정출력 제어에 속하는 것은?

  1. 워드 레오나드 제어법
  2. 계자 제어법
  3. 전기자 저항법
  4. 전압 제어법
(정답률: 58%)
  • 정출력 제어법은 출력을 일정하게 유지하면서 속도를 조절하는 제어법으로, 계자 제어법이 이에 해당합니다. 계자 제어법은 전류를 일정하게 유지하면서 전압을 조절하여 속도를 제어하는 방법입니다. 따라서 정답은 "계자 제어법"입니다.
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42. 건널목전동차단기 전동기의 클러치 조정은 차단봉 교체시 시행하여야 하며, 이때 전동기의 슬립전류는 몇[A]이하로 하여야 하는가?

  1. 10[A]
  2. 8[A]
  3. 7[A]
  4. 5[A]
(정답률: 85%)
  • 건널목전동차단기는 차량 통행을 제어하기 위한 장치로, 전동차단기를 통해 전동기를 제어한다. 전동기의 클러치 조정은 차단봉 교체시 시행되며, 이때 전동기의 슬립전류는 5[A] 이하로 설정되어야 한다. 슬립전류는 전동기의 회전속도와 부하에 따라 발생하는 전류로, 이 값이 너무 높으면 전동기가 과열되거나 손상될 수 있기 때문이다. 따라서 건널목전동차단기에서는 전동기의 안전한 운전을 위해 슬립전류를 5[A] 이하로 설정하고 있다.
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43. 변압기의 누설리액턴스를 줄이는데 가장 효과적인 방법은?

  1. 철심의 단면적을 크게 한다.
  2. 코일의 단면적을 크게 한다.
  3. 권선을 동심 배치한다.
  4. 권선을 분할하여 조립한다.
(정답률: 78%)
  • 권선을 분할하여 조립하는 것은 전체 권선을 한 번에 감는 것보다 권선을 작은 단위로 나누어 각각을 조립하는 것이므로 누설리액턴스가 줄어들게 됩니다. 이는 권선 간의 상호작용을 줄이고, 전류의 흐름이 더욱 원활하게 이루어지기 때문입니다. 따라서 권선을 분할하여 조립하는 것이 가장 효과적인 방법입니다.
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44. 30[kW]인 3심 농형 유도전동기의 기동에 가장 적당한 방법은?

  1. 기동 보상기에 의힌 기동
  2. 저항기동
  3. 직접기동
  4. Y-△기동
(정답률: 62%)
  • 30[kW]인 3심 농형 유도전동기는 대용량이기 때문에 기동 시에 큰 전류가 흐르게 되어 전력망에 부하를 주고, 전동기 내부에서도 과열 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 이를 방지하기 위해 기동 보상기에 의한 기동 방법이 가장 적당합니다. 기동 보상기는 기동 시에 전류를 제한하여 부하를 줄이고, 전동기 내부에서 발생하는 문제를 예방할 수 있습니다. 또한, 기동 보상기는 전동기의 효율을 높여 에너지 절약에도 기여합니다. 따라서 30[kW]인 3심 농형 유도전동기의 기동에는 "기동 보상기에 의한 기동" 방법이 가장 적당합니다.
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45. NS형 선로전환기에 사용되는 삽입형 제어계전기로서 유극 2위식 자기유지형 계전기의 정격으로 알맞은 것은?

  1. 직류 12[V], 20[mA], 200[Ω]
  2. 직류 24[V], 120[mA], 200[Ω]
  3. 직류 12[V], 20[mA], 100[Ω]
  4. 직류 24[V], 120[mA], 100[Ω]
(정답률: 79%)
  • NS형 선로전환기는 24V의 저전압을 사용하며, 제어계전기는 전류가 120mA 이상일 때 안정적으로 동작하기 때문에 "직류 24[V], 120[mA], 200[Ω]"가 알맞은 정격이다. 나머지 보기들은 전류나 저항 값이 부적절하거나 전압이 맞지 않기 때문에 선택할 수 없다.
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46. 단상반파 정류회로에서 직류 200[V]를 얻는데 필요한 변압기 2차 전압은? (단, 순저항 부하이며 정류기 전압강하는 15[V]이다.)

  1. 642[V]
  2. 512[V]
  3. 477[V]
  4. 400[V]
(정답률: 58%)
  • 단상반파 정류회로에서는 변압기 2차 전압이 최소한 부하에 필요한 전압보다 약간 높아야 한다. 이 경우, 부하에 필요한 직류 전압은 200[V]이고, 정류기 전압강하는 15[V]이므로, 변압기 2차 전압은 200[V] + 15[V] = 215[V]가 된다.

    하지만, 변압기는 실제로는 부하에 의한 전압강하와 전압강하는 손실 등으로 인해 변압비가 감소하게 된다. 따라서, 변압기 2차 전압은 이를 보정하기 위해 약간 높게 설정해야 한다. 일반적으로는 변압비가 0.9 ~ 0.95 정도로 설정되며, 이 경우 변압기 2차 전압은 215[V] / 0.9 = 238.89[V] ~ 215[V] / 0.95 = 226.32[V] 정도로 설정된다.

    하지만, 보기에서 주어진 선택지 중에서는 이 범위를 벗어나는 값이 없으므로, 변압기 2차 전압은 238[V] ~ 226[V] 정도로 설정된다고 추정할 수 있다. 이 중에서 가장 가까운 값은 "477[V]"이므로, 이를 선택하면 된다.
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47. 정격전압 및 저항이 24[V]-300[Ω]인 선조계전기의 최소동작전류는 몇 [mA] 이상이어야 하는가?

  1. 24[mA]
  2. 48[mA]
  3. 72[mA]
  4. 80[mA]
(정답률: 53%)
  • 선조계전기의 최소동작전류는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    최소동작전류 = 정격전압 ÷ 저항

    = 24[V] ÷ 300[Ω]

    = 0.08[A]

    = 80[mA]

    따라서, 보기에서 정답은 "80[mA]"이다.
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48. 직류기의 회전속도를 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

  1. 공급전압이 감소하면 회전속도도 감소한다.
  2. 자속이 증가하면 회전속도도 증가한다.
  3. 전기자 저항이 증가하면 회전속도는 감소한다.
  4. 전기자 전류가 증가하면 회전속도는 감소한다.
(정답률: 69%)
  • "자속이 증가하면 회전속도도 증가한다."가 옳지 않은 것이다. 직류기의 회전속도는 공급전압과 전기자 저항에 비례하며, 전기자 전류에 반비례한다. 자속은 회전자의 자기장에 의해 결정되는 값으로, 회전속도와는 직접적인 관련이 없다.
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49. 전부하에서 동손이 80[W], 철손이 40[W]인 변압기가 최대 효율이 되는 경우는 부하의 몇 [%]일 때인가?

  1. 약 50[%]
  2. 약 60[%]
  3. 약 70[%]
  4. 약 80[%]
(정답률: 72%)
  • 변압기의 효율은 출력/입력으로 계산할 수 있습니다. 따라서 변압기의 효율이 최대가 되는 경우는 출력이 최대가 되는 경우입니다. 변압기의 출력은 동손과 철손의 합이므로, 부하가 변압기의 출력과 같아지는 경우가 최대 효율이 되는 경우입니다.

    부하가 80W일 때 변압기의 출력은 80W+40W=120W입니다. 따라서 부하가 120W일 때 변압기의 효율이 최대가 됩니다. 이때 변압기의 입력은 부하의 120W를 공급하기 위해 필요한 입력보다 더 많아야 합니다.

    부하의 효율은 출력/입력으로 계산할 수 있습니다. 부하의 효율이 100%일 때, 입력과 출력이 같으므로 입력은 120W가 됩니다. 부하의 효율이 70%일 때, 입력은 120W/0.7≈171.4W가 됩니다. 따라서 부하의 효율이 약 70%일 때 변압기의 최대 효율이 됩니다.

    따라서 정답은 "약 70%"입니다.
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50. 계자권선이 전기자에 병렬로만 연결된 직류기는?

  1. 분권기
  2. 직권기
  3. 복권기
  4. 타여자기
(정답률: 74%)
  • 분권기는 전기자에 병렬로 연결되어 전기를 분배하는 역할을 합니다. 따라서 계자권선이 전기자에 병렬로만 연결된 직류기는 분권기입니다. 직권기는 전기자에 직렬로 연결되어 전기를 조절하는 역할을 하고, 복권기는 전기자에 병렬과 직렬로 연결되어 전기를 조절하는 역할을 합니다. 타여자기는 전기자에 전류를 인도하는 역할을 합니다.
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51. 실리콘 정류소자인 SCR의 특징으로 잘못된 것은?

  1. 정류기능을 갖는 단일방향성 3단자 소자이다.
  2. 게이트 신호를 인가할 때부터 도통할 때까지의 시간이 길다.
  3. 과전압에 약하다.
  4. 전류가 흐르고 있을 때 양극의 전압강하가 작다.
(정답률: 64%)
  • "게이트 신호를 인가할 때부터 도통할 때까지의 시간이 길다."가 잘못된 것이다. SCR은 게이트 신호를 인가하면 매우 빠르게 도통 상태로 전환되는데, 이는 SCR의 특징 중 하나이다. 따라서 게이트 신호를 인가할 때부터 도통할 때까지의 시간이 짧다는 것이 올바른 설명이다.
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52. 궤도용 소형변압기의 손실 중 히스테리시스 손은?

  1. 누설전류가 증가하면 증가한다.
  2. 부하에 관계없이 일정하다.
  3. 부하의 변동에 따라 변한다.
  4. 궤도회로의 길이에 따라 변한다.
(정답률: 72%)
  • 히스테리시스 손실은 자기장의 반복적인 변화로 인해 자성재료 내부에서 발생하는 손실로, 자기장의 크기와 방향에 따라 변화한다. 하지만 궤도용 소형변압기는 부하에 관계없이 일정한 전압을 출력해야 하므로, 히스테리시스 손실도 부하에 관계없이 일정하게 유지되어야 한다. 따라서 "부하에 관계없이 일정하다."가 정답이다.
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53. 건널목 경보기에서 경보종 코일의 전류는 정격값의 몇 [%]이내 이어야 하는가?

  1. ±5
  2. ±10
  3. ±15
  4. ±20
(정답률: 79%)
  • 건널목 경보기에서 경보종 코일의 전류는 정격값의 ±10% 이내여야 합니다. 이는 제조 공정에서 생기는 오차나 사용 환경의 변화 등으로 인해 전류가 일정한 값에서 조금씩 변할 수 있기 때문입니다. 따라서 이러한 오차를 고려하여 ±10% 범위 내에서 전류가 유지되어야 정확한 경보가 울리게 됩니다.
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54. 전동차단기의 전동기로 가장 많이 사용되는 것은?

  1. 직류 직권전동기
  2. 3상 유도전동기
  3. 콘덴서 기동형 유도전동기
  4. 분권전동기
(정답률: 77%)
  • 전동차단기는 주로 직류 전동기를 사용합니다. 이는 직류 전동기가 구조가 간단하고 작동이 안정적이며, 속도와 토크를 조절하기 쉽기 때문입니다. 또한, 전동차단기는 주로 저속 고토크의 운전이 필요하기 때문에, 직류 전동기가 적합합니다. 따라서, "직류 직권전동기"가 가장 많이 사용되는 것입니다.
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55. 단상 유도 전동기의 기동방법 중 기동 토크가 가장 큰 것은?

  1. 분상 기동형
  2. 반발 기동형
  3. 반발 유도형
  4. 콘덴서 기동형
(정답률: 78%)
  • 반발 기동형은 회전자와 스테이터 간의 자기장 상호작용을 이용하여 기동하는 방식으로, 회전자가 스테이터 자기장에 들어갈 때 반발력이 발생하여 기동 토크가 가장 크게 발생합니다. 따라서 반발 기동형이 가장 큰 기동 토크를 가지게 됩니다.
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56. 회전자 압력 10[kW], 슬립 4[%]인 3상 유도전동기의 2차 동손은 몇 [kW]인가?

  1. 9.6[kW]
  2. 4.0[kW]
  3. 1.6[kW]
  4. 0.4[kW]
(정답률: 64%)
  • 유도전동기의 2차 동손은 회전자 압력에서 슬립을 곱한 값으로 계산된다. 따라서, 10[kW]의 회전자 압력에서 4[%]의 슬립을 곱하면 0.4[kW]가 된다. 따라서, 정답은 "0.4[kW]"이다.
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57. 계전기 코일에 흐르는 전류의 유무와 관계없이 방향에 따라 3가지 동작을 하는 계전기로 나열된 것은?

  1. 직류 무극계전기, 교류 1원형 계전기
  2. 직류 유극계전기, 교류 1원형 계전기
  3. 직류 무극계전기, 교류 2원형 계전기
  4. 직류 유극계전기, 교류 2원형 계전기
(정답률: 53%)
  • 직류 유극계전기는 계전기 코일에 전류가 흐를 때와 흐르지 않을 때 모두 동작하며, 전류의 방향에 따라 다른 방향으로 동작합니다. 교류 2원형 계전기는 두 개의 코일이 교차되어 있으며, 교류 전원이 인가될 때 코일 사이에 전자기장이 발생하여 동작합니다. 따라서 계전기 코일에 흐르는 전류의 유무와 관계없이 방향에 따라 3가지 동작을 하는 계전기는 직류 유극계전기와 교류 2원형 계전기입니다.
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58. 유도전동기의 특성에서 비례 추이가 되지 않는 것은?

  1. 토크
  2. 전류
  3. 저항
  4. 역률
(정답률: 53%)
  • 유도전동기에서 토크는 전류와 비례하고, 전류는 전압과 비례합니다. 그러나 저항은 전압과 전류의 비례 관계를 막기 때문에 비례 추이가 되지 않습니다. 따라서 정답은 "저항"입니다.
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59. 어떤 정류회로의 부하전압이 200[V]이고, 맥동률이 4[%]일 때 교류분은 몇 [V] 포함되어 있는가?

  1. 4[V]
  2. 8[V]
  3. 12[V]
  4. 18[V]
(정답률: 85%)
  • 맥동률이 4[%]이므로, 부하전압의 피크값에서 4[%]만큼의 교류분이 포함되어 있다. 따라서, 교류분은 200[V]의 4[%]인 8[V]이 포함되어 있다. 따라서 정답은 "8[V]"이다.
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60. 다음 보호계전기 중 발전기, 변압기 등의 내부보호에 사용되는 계전기는?

  1. 유도형 계전기
  2. 비율차동 계전기
  3. 방향단락 계전기
  4. 선택접지 계전기
(정답률: 84%)
  • 발전기나 변압기는 전력을 공급하는 중요한 장비이기 때문에 내부적인 고장이 발생하면 전력공급이 중단되어 큰 문제가 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 발전기나 변압기의 내부보호에는 비율차동 계전기가 사용됩니다. 비율차동 계전기는 발전기나 변압기의 입출력 전류 비율을 측정하여 이상이 발생하면 차동 동작을 수행하여 내부 고장을 감지하고 차단하는 역할을 합니다. 따라서 발전기나 변압기의 안전한 운전을 위해 비율차동 계전기가 필수적으로 사용되는 것입니다.
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4과목: 신호공학

61. 선로 이용률을 높이기 위하여 최소운전시격을 단축하는 방법으로 적합하지 않은 것은?

  1. 가·감속도 성능이 우수한 동력차 사용
  2. 도착선의 상호사용
  3. 구내 폐색신호기의 설치
  4. 폐색구간의 궤도회로의 분할
(정답률: 58%)
  • 폐색구간의 궤도회로의 분할은 선로 이용률을 높이기 위한 효과적인 방법 중 하나이지만, 최소운전시격을 단축하는 방법과는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서, 정답은 "폐색구간의 궤도회로의 분할"입니다.
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62. 열차가 정지하기위하여 제동을 시작하였을 때의 열차속도가 72[km/h], 공주시간이 5초일 때 공주거리는 몇 [m] 인가?

  1. 100[m]
  2. 250[m]
  3. 360[m]
  4. 400[m]
(정답률: 74%)
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63. 동일 선로에서 2이상의 선로로 분기하는 장소에 입환표지를 설치하는 경우, 분기기 첨단 끝에서 입환표지까지의 거리는 특수한 경우를 제외하고 몇 [m] 이상 되도록 설치하여야 하는가?

  1. 6[m] 이상
  2. 12[m] 이상
  3. 24[m] 이상
  4. 60[m] 이상
(정답률: 56%)
  • 분기기 첨단 끝에서 입환표지까지의 거리가 짧으면 운전자들이 급정거를 하거나 급회전을 하여 사고가 발생할 수 있기 때문에 충분한 거리를 두어야 한다. 따라서, 입환표지까지의 거리는 12[m] 이상 되도록 설치하여야 한다.
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64. 무정전전원장치 정전시 출력전압의 변동범위는 정격전압의 몇 [%] 이내로 유지하는가? (단, 고속선 구간)

  1. 5[%]
  2. 7[%]
  3. 15[%]
  4. 20[%]
(정답률: 72%)
  • 무정전전원장치는 정전 시에도 출력전압을 일정하게 유지하기 위한 장치이다. 이 때, 출력전압의 변동이 너무 크면 기차의 전기장치나 전자기기 등이 고장날 수 있으므로, 변동범위는 일정 수준 이내로 유지되어야 한다. 이러한 이유로, 무정전전원장치의 정전시 출력전압의 변동범위는 보통 5% 이내로 유지된다. 따라서 정답은 "5%"이다.
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65. 다음 중 폐색 준용법에 해당하지 않는 것은?

  1. 격시법
  2. 지도 격시법
  3. 전령법
  4. 지도 통신법
(정답률: 62%)
  • 폐색 준용법은 적군의 정보를 차단하고 자신의 정보를 보호하기 위해 사용하는 전술적 통신 방법이다. 이 중에서 "지도 통신법"은 폐색 준용법에 해당하지 않는다. 지도 통신법은 지도를 이용하여 통신하는 방법으로, 적군의 정보 차단이나 자신의 정보 보호와는 관련이 없다. 따라서 폐색 준용법에 해당하지 않는다.
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66. 열차자동제어장치(ATC) 기능이 아닌 것은?

  1. 신호정보전송
  2. 열차검지
  3. 열차운행속도를 제한속도와 비교하여 허용속도내로 유지
  4. 정거장 정위치 정차
(정답률: 58%)
  • ATC는 열차운행속도를 제한속도와 비교하여 허용속도내로 유지하는 기능을 포함하고 있지만, 정거장 정위치 정차 기능은 ATC에 포함되어 있지 않습니다. 정거장 정위치 정차는 역 내 도착 시 열차가 정확한 위치에 정차할 수 있도록 도와주는 시설이며, ATC와는 별개의 시스템입니다.
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67. 다음 중 고속선에서 취급된 제어명령의 연동 논리를 처리하는 장치는?

  1. 역정보전송장치(FEPOL)
  2. 연동처리장치(SSI)
  3. 선로변 기능모듈(TFM)
  4. 컴퓨터 지원 유지보수 시스템(CAMS)
(정답률: 77%)
  • 고속선에서 취급된 제어명령은 여러 개의 장치에서 처리되어야 하기 때문에 연동 논리를 처리하는 장치가 필요합니다. 이 때 사용되는 장치가 연동처리장치(SSI)입니다. 연동처리장치는 다양한 제어명령을 받아서 이를 연동하여 처리하고, 이를 통해 안전하고 원활한 운행이 가능하도록 합니다.
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68. 경부고속철도 보수자 선로횡단장치에서 신호등 제어를 위한 보수자 선로횡단 소요시간 적용기준은?

  1. 15초
  2. 20초
  3. 25초
  4. 30초
(정답률: 65%)
  • 경부고속철도 보수자 선로횡단장치에서 신호등 제어를 위한 보수자 선로횡단 소요시간 적용기준은 20초입니다. 이는 보수자가 선로를 횡단하는 데 걸리는 평균 시간을 고려하여 결정된 것입니다. 이 시간은 보수자의 건강 상태, 보수 작업의 종류, 선로 교통량 등에 따라 다를 수 있지만, 경부고속철도 보수자 선로횡단장치에서는 안전을 위해 20초를 적용하고 있습니다.
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69. 어떤 신호용 전지에 1[Ω]의 부하저항을 접속하면 10[A]의 전류가 흐르고 0.4[Ω]의 부하저항을 접속하면 20[A]의 전류가 흐른다. 이 전지의 내부저항 r[Ω] 및 기전력 E[V]는?

  1. r = 0.2[Ω], E = 12[V]
  2. r = 0.1[Ω], E = 12[V]
  3. r = 0.2[Ω], E = 14[V]
  4. r = 0.1[Ω], E = 14[V]
(정답률: 60%)
  • 전지의 기전력은 부하저항이 없을 때의 전압과 같으므로, 1[Ω]의 부하저항을 접속했을 때의 전압은 V1 = 1[Ω] × 10[A] = 10[V]이고, 0.4[Ω]의 부하저항을 접속했을 때의 전압은 V2 = 0.4[Ω] × 20[A] = 8[V]이다. 이를 이용하여 내부저항 r과 기전력 E를 구할 수 있다.

    먼저, 전지의 기전력 E는 부하저항이 없을 때의 전압과 내부저항 r을 이용하여 다음과 같이 표현할 수 있다.

    E = V1 + I1 × r

    여기서 I1은 부하저항이 없을 때의 전류로서 10[A]이다. 따라서,

    E = 10[V] + 10[A] × r

    다음으로, 내부저항 r은 두 개의 부하저항을 접속했을 때의 전압과 전류를 이용하여 다음과 같이 표현할 수 있다.

    V1 = I1 × (r + 1[Ω])
    V2 = I2 × (r + 0.4[Ω])

    여기서 I2는 0.4[Ω]의 부하저항을 접속했을 때의 전류로서 20[A]이다. 이를 이용하여 r을 구하면,

    r = (V1/I1 - 1[Ω]) = (V2/I2 - 0.4[Ω])

    r = (10[V]/10[A] - 1[Ω]) = (8[V]/20[A] - 0.4[Ω])

    r = 0.2[Ω]

    따라서, 기전력 E는 다음과 같이 구할 수 있다.

    E = 10[V] + 10[A] × 0.2[Ω] = 12[V]

    따라서, 정답은 "r = 0.2[Ω], E = 12[V]"이다.
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70. 선로 최고속도가 150[km/h]인 선구에 서행신호기를 설치하였다. 서행예고신호기는 서행신호기에서 얼마 이상인 지점에 설치하여야 하는가?

  1. 300[m]
  2. 500[m]
  3. 600[m]
  4. 700[m]
(정답률: 48%)
  • 선로 최고속도가 150[km/h]이므로 1시간에 150[km]를 이동한다. 이를 초속으로 환산하면 150[km/h] = 41.67[m/s] 이다.

    서행신호기는 기차가 서행하도록 안내하는 신호기이므로, 기차가 서행할 때에도 충분한 거리를 두고 안전하게 정차할 수 있도록 설치되어야 한다.

    서행신호기에서 서행예고신호기까지의 거리를 x[m]라고 하면, 기차가 서행할 때에는 다음과 같은 시간이 걸린다.

    t = x[m] / v[m/s] = x[m] / 13.89[m/s]

    여기서 t는 기차가 서행하는 데 걸리는 시간이고, v는 기차의 속도이다.

    서행신호기에서 서행예고신호기까지의 거리 x[m]는 기차가 서행할 때에도 충분한 거리를 두고 정차할 수 있도록 설치되어야 하므로, 다음의 조건을 만족해야 한다.

    x[m] ≥ (정차거리 + 안전거리)

    여기서 정차거리는 기차가 서행하면서 멈출 때까지 필요한 거리이고, 안전거리는 기차가 서행하면서도 충분한 안전거리이다.

    정차거리는 기차의 속도와 정차시간에 따라 달라지므로, 여기서는 안전거리만 고려하도록 한다. 안전거리는 일반적으로 200[m] 이상으로 설정되며, 이를 고려하여 다음과 같은 부등식을 세울 수 있다.

    x[m] ≥ 200[m] + 안전거리

    따라서, 서행예고신호기에서 서행신호기까지의 거리 x[m]는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    x[m] ≥ 200[m] + 안전거리 ≥ 200[m] + 500[m] = 700[m]

    따라서, 서행예고신호기는 서행신호기에서 최소 700[m] 이상 떨어진 곳에 설치되어야 한다.
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71. 여자한 궤도 계전기가 0.23[V]에서 낙하하였다. 궤도 계전기의 저항[Ω]은 약 얼마인가? (단, 여자 전류는 0.038[A], 낙하전압은 여자전압의 68[%])

  1. 9[Ω]
  2. 10[Ω]
  3. 11[Ω]
  4. 13[Ω]
(정답률: 62%)
  • 여자전압 = 0.23[V]
    낙하전압 = 여자전압 × 68[%] = 0.23[V] × 0.68 = 0.1564[V]
    여자전류 = 0.038[A]
    궤도 계전기의 저항 = 낙하전압 ÷ 여자전류 = 0.1564[V] ÷ 0.038[A] ≈ 4.11[Ω]
    따라서, 보기에서 정답은 "9[Ω]"이 아닌 다른 값이다.
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72. 역간 열차평균 운전시분이 4.5분이고 폐색 취급시분이 1.5분일 경우 선로 이용률이 0.8인 단선구간의 선로용량은?

  1. 192회
  2. 240회
  3. 300회
  4. 384회
(정답률: 56%)
  • 본 해설은 비추 누적갯수 초과로 자동 블라인드 되었습니다.
    (AI해설 오류가 많아 비추 2개 이상시 자동 블라인드 됩니다.)
    해설을 보시기 원하시면 클릭해 주세요
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73. 다음 신호기의 종류 중 그 성격이 다른 신호기는?

  1. 폐색 신호기
  2. 엄호 신호기
  3. 유도 신호기
  4. 원방 신호기
(정답률: 70%)
  • 원방 신호기는 다른 신호기와 달리 특정 방향으로만 신호를 보내는 신호기이다. 따라서 다른 신호기들은 여러 방향으로 신호를 보내는 것과는 달리, 원방 신호기는 특정 방향으로만 신호를 보내는 것이 그 성격이 다르다는 이유이다.
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74. 복궤조 궤도회로에서 좌우 2본의 각 레일의 전류값이 약 600[A], 500[A]가 흐른다면 불평형의 정도는?

  1. 6[%]
  2. 7[%]
  3. 8[%]
  4. 9[%]
(정답률: 65%)
  • 복궤조 궤도회로에서 좌우 2본의 전류값이 다르므로 불평형이 발생한다. 불평형 정도는 (|600-500| / ((600+500)/2)) x 100 으로 계산할 수 있다. 따라서, (100 / 550) x 100 = 18.18[%] 이지만, 문제에서는 반올림하여 정답을 구하라고 하였으므로, 18.18[%]을 반올림하여 9[%]가 된다.
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75. 수신호등의 현시상태를 확인할 수 있도록 확보하여야 하는 거리는?

  1. 200[m] 이상
  2. 300[m] 이상
  3. 400[m] 이상
  4. 600[m] 이상
(정답률: 58%)
  • 수신호등의 현시상태를 확인하기 위해서는 운전자가 충분한 시간과 거리를 가지고 수신호등을 관찰할 수 있어야 합니다. 따라서, 수신호등의 현시상태를 확인할 수 있도록 확보해야 하는 거리는 최소한 400m 이상이 되어야 합니다. 이 거리는 운전자가 충분한 시간과 거리를 가지고 수신호등을 관찰하고, 그에 따라 적절한 조치를 취할 수 있도록 보장하기 위한 것입니다.
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76. 열차의 차축에 의하여 궤도회로의 전원을 단락하였을 때 전원장치에 과전류가 흐르는 것을 제한하고 전압을 조정하기 위해서 설치하는 것은?

  1. 변성장치
  2. 한류장치
  3. 궤조절연
  4. 레일본드
(정답률: 78%)
  • 열차의 차축에 의해 궤도회로의 전원이 단락되면 전원장치에서 과전류가 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 한류장치를 설치합니다. 한류장치는 전류가 일정 이상으로 증가하면 회로를 단락시켜 전류를 차단하고, 전압을 일정하게 유지시켜 과전류를 방지합니다. 따라서 한류장치가 정답입니다.
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77. 차상 선로전환기가 배향으로 개통되어 있을 때 표시등의 상태를 바르게 나타낸 것은?

  1. 소등
  2. 청색등 점등
  3. 적색등 점멸
  4. 등황색등 점등
(정답률: 75%)
  • 차상 선로전환기가 배향으로 개통되어 있을 때는 전원이 차단되어 있으므로 "소등" 상태가 됩니다. 그러나 차상 선로전환기는 전원이 복귀되면 자동으로 정상 상태로 돌아가므로, 전원이 복귀되면 "등황색등 점등" 상태가 됩니다. 이는 차상 선로전환기의 정상 동작을 나타내는 것입니다.
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78. 역과 역 사이에 있어서 ATC신호의 운행관리 지시에 따라 지정된 속도로 열차가 주행하는 제어는?

  1. 감속제어
  2. 정속도 운행제어
  3. 정위치 정지제어
  4. 출입문 개폐제어
(정답률: 70%)
  • 정속도 운행제어는 ATC신호의 운행관리 지시에 따라 지정된 속도로 열차가 주행하는 제어 방식입니다. 따라서 역과 역 사이에서 일정한 속도로 운행할 수 있으며, 안전하고 원활한 열차 운행을 보장할 수 있습니다. 감속제어는 열차가 감속하는 제어 방식이며, 정위치 정지제어는 열차가 정확한 위치에서 정지하는 제어 방식입니다. 출입문 개폐제어는 열차의 출입문을 제어하는 방식입니다.
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79. 경부고속철도 LCP에서 취급 및 제어할 수 없는 것은?

  1. 보호구역 설정
  2. 전차선급전제어
  3. 융설장치제어
  4. 입환제어
(정답률: 58%)
  • 경부고속철도 LCP에서는 전차선급전제어를 취급 및 제어할 수 없습니다. 이는 전차선급전제어가 전력공급 시스템의 일부로서 전력회로를 제어하는 것이기 때문입니다. LCP는 보호구역 설정, 융설장치제어, 입환제어 등 다른 기능들을 취급하고 제어할 수 있습니다.
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80. 경부고속철도 열차자동제어장치에서 정보전송장치로부터 수신된 불연속 정보를 선로에 따라 포설한 루프코일을 통하여 차상장치로 전송하는 내용이 아닌 것은?

  1. 각 궤도회로로부터 열차유무 검지
  2. 터널 진·출입시 차량내 기밀장치 동작
  3. 양방향 운전을 허용하기 위한 운행방향 변경
  4. 절대정지 구간 제어 및 전차선 절연구간정보 제공
(정답률: 48%)
  • 각 궤도회로로부터 열차유무 검지는 정보전송장치로부터 수신된 불연속 정보를 선로에 따라 포설한 루프코일을 통해 차상장치로 전송하는 역할을 하지 않습니다. 이 기능은 각 궤도회로에서 직접적으로 열차의 유무를 감지하여 제어하는 역할을 합니다. 따라서 이 기능은 차상장치와는 직접적인 연관성이 있지 않습니다.
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