철도신호기사 필기 기출문제복원 (2015-03-08)

철도신호기사 2015-03-08 필기 기출문제 해설

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철도신호기사
(2015-03-08 기출문제)

목록

1과목: 전자공학

1. 부울대수에 관한 정리가 성립되지 않는 것은?

  1. AB=A(A+B)
  2. A+B=B+A
  3. A+BC=(A+B)(A+C)
  4. A(B+C)=AB+AC
(정답률: 90%)
  • 부울대수의 흡수 법칙에 따르면 $A(A+B) = A$가 성립합니다. 따라서 $AB = A(A+B)$라는 식은 성립하지 않는 잘못된 정리입니다.

    오답 노트
    교환 법칙: $A+B=B+A$ 성립
    분배 법칙: $A+BC=(A+B)(A+C)$ 및 $A(B+C)=AB+AC$ 성립
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2. 전력증폭기의 직류공급전압은 12V, 400mA이고 능률은 60%일 때 부하에서의 출력전력[W]은?

  1. 0.5
  2. 1.44
  3. 2.88
  4. 5
(정답률: 84%)
  • 전력증폭기의 능률은 공급된 직류 전력 대비 부하로 전달된 출력 전력의 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $P_{out} = V_{cc} \times I_{cc} \times \eta$
    ② [숫자 대입] $P_{out} = 12 \times 0.4 \times 0.6$
    ③ [최종 결과] $P_{out} = 2.88$
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3. 다음 연산증폭기의 설명으로 틀린 것은?

  1. V0=Vi
  2. 귀환저항이 0
  3. 저 임피던스 전원을 고 임피던스 전원으로 변경하는데 사용
  4. 버퍼 또는 전압 팔로워라고도 한다.
(정답률: 72%)
  • 제시된 회로는 출력단이 반전 입력단으로 직접 연결된 전압 팔로워(Voltage Follower) 회로입니다. 이 회로는 입력 임피던스가 매우 높고 출력 임피던스가 매우 낮아, 고 임피던스 전원을 저 임피던스 전원으로 변환하는 임피던스 매칭 역할을 수행합니다.

    오답 노트
    저 임피던스 전원을 고 임피던스 전원으로 변경하는데 사용: 고 임피던스를 저 임피던스로 변환하는 것이 올바른 설명입니다.
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4. 그림과 같은 회로에서 V0는 약 몇 [V]인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 56%)
  • 중첩의 원리를 이용하여 각 전압원에 의한 출력 전압의 합을 구합니다.
    ① 반전 입력 $2\text{V}$에 의한 출력: $$V_{o1} = -2 \times \frac{2}{1} = -4\text{V}$$
    ② 비반전 입력 $3\text{V}$에 의한 출력: $$V_{o2} = 3 \times (1 + \frac{2}{1}) = 9\text{V}$$
    ③ 최종 결과: $V_o = -4 + 9 = 5\text{V}$
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5. 주파수변조(FM)에서 S/N 비를 높이기 위한 방법으로 거리가 먼 것은?

  1. 변조지수 β를 크게 한다.
  2. 신호파의 진폭을 크게 한다.
  3. 최대주파수 편이를 크게 한다.
  4. pre-emphasis를 사용한다.
(정답률: 70%)
  • FM(주파수변조)에서 S/N 비는 변조지수 $\beta$와 최대주파수 편이에 비례하며, pre-emphasis를 통해 고역 성분의 잡음을 제거하여 개선할 수 있습니다. 하지만 FM은 주파수 변화를 이용하는 방식이므로 신호파의 진폭을 크게 하는 것은 S/N 비 향상과 직접적인 관련이 없습니다.
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6. 그림과 같은 MOS 게이트의 기능을 나타내는 논리식은? (단, 부논리인 경우이다.)

  1. Y=X1+X2
  2. Y=X1·X2
(정답률: 73%)
  • 제시된 회로는 PMOS와 NMOS가 조합된 형태이며, 부논리(Negative Logic) 조건에서 입력 $X_1, X_2$가 모두 0일 때 출력이 1이 되는 NOR 게이트의 특성을 가집니다. 따라서 논리식은 $\overline{X_1 + X_2}$가 되며, 이는 와 같습니다.
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7. 이상적인 연산증폭기의 특성으로 0(zero)이 되어야 하는 것은?

  1. 입력 오프셋 전압
  2. 입력 임피던스
  3. 주파수 대역폭
  4. open loop 이득
(정답률: 78%)
  • 이상적인 연산증폭기(Op-Amp)는 입력 단자에 전압이 인가되지 않았을 때 출력 전압이 $0\text{V}$가 되어야 하므로, 입력 오프셋 전압이 $0$이어야 합니다.

    오답 노트
    입력 임피던스: 무한대($\infty$)
    주파수 대역폭: 무한대($\infty$)
    open loop 이득: 무한대($\infty$)
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8. 부궤환 증폭기의 특징에 해당하지 않는 것은?

  1. 주파수 특성이 좋아진다.
  2. 비선형 일그러짐이 감소한다.
  3. 잡음이 감소한다.
  4. 안정도가 낮아진다.
(정답률: 82%)
  • 부궤환(Negative Feedback)을 걸어주면 이득은 감소하지만, 비선형 왜곡과 잡음이 줄어들고 주파수 특성이 개선되며 회로의 안정도가 높아지는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    안정도가 낮아진다: 부궤환을 통해 회로의 안정도는 오히려 향상됩니다.
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9. B급 푸시풀 증폭기의 출력 파형에 나타나는 고조파는?

  1. 기수 고조파
  2. 우수 고조파
  3. 제2, 제3 고조파
  4. 기수와 우수의 모든 고조파
(정답률: 69%)
  • B급 푸시풀 증폭기는 교차 왜곡(Crossover Distortion)으로 인해 출력 파형이 반파 정류된 형태의 대칭적인 왜곡이 발생하며, 이로 인해 짝수 차수 고조파는 상쇄되고 홀수 차수인 기수 고조파만 남게 됩니다.
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10. 300[W]의 반송파 전력을 갖는 AM 송신기가 85%의 변조도를 갖는다면, 피변조파의 전력은 약 몇 [W]인가?

  1. 346
  2. 408
  3. 450
  4. 521
(정답률: 56%)
  • AM 변조파의 전체 전력은 반송파 전력에 변조도와 관련된 전력 증가분을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_t = P_c (1 + \frac{m^2}{2})$
    ② [숫자 대입] $P_t = 300 (1 + \frac{0.85^2}{2})$
    ③ [최종 결과] $P_t = 408$
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11. 증폭도가 30[dB], 잡음지수가 5[dB]인 전치증폭기를 증폭도가 20[dB], 잡음지수가 4[dB]인 주 증폭기에 연결할 때 종합잡음지수 [dB]는?

  1. 5.1
  2. 5.4
  3. 5.5
  4. 5.7
(정답률: 58%)
  • 여러 단의 증폭기가 연결된 경우, 전체 잡음지수는 첫 번째 단의 잡음지수와 이후 단들의 잡음지수를 첫 번째 단의 이득으로 나눈 값의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F_{total} = F_1 + \frac{F_2 - 1}{G_1}$
    ② [숫자 대입] $F_{total} = 5 + \frac{4 - 1}{30}$
    ③ [최종 결과] $F_{total} = 5.1$
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12. 16진수 (A2F)16을 10진수로 변환하면?

  1. (1607)10
  2. (1807)10
  3. (2207)10
  4. (2607)10
(정답률: 83%)
  • 16진수 각 자릿수에 16의 거듭제곱을 곱하여 합산하면 10진수로 변환할 수 있습니다. ($A=10, F=15$)
    ① [기본 공식] $D = (d_2 \times 16^2) + (d_1 \times 16^1) + (d_0 \times 16^0)$
    ② [숫자 대입] $D = (10 \times 256) + (2 \times 16) + (15 \times 1)$
    ③ [최종 결과] $D = 2607$
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13. 다음 중 RC 발진기에 속하지 않는 것은?

  1. 이상형 발진기
  2. 빈 브리지(Wien bridge) 발진기
  3. 터민(Terman)형 발진기
  4. 클랩(Clapp) 발진기
(정답률: 55%)
  • RC 발진기는 저항(R)과 커패시터(C)를 사용하여 주파수를 결정하는 회로입니다. 클랩(Clapp) 발진기는 인덕터(L)와 커패시터(C)를 사용하는 LC 발진기에 해당합니다.
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14. 증폭기의 입력전압을 2mV 만큼 변화시켰더니 출력전압이 4V가 되었다. 이 증폭기의 이득은 약 몇 [dB]인가?

  1. 0.66
  2. 6.6
  3. 66
  4. 660
(정답률: 63%)
  • 증폭기의 전압 이득을 구한 뒤, 이를 데시벨(dB) 단위로 변환하기 위해 $20 \log$ 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $G = 20 \log \frac{V_{out}}{V_{in}}$
    ② [숫자 대입] $G = 20 \log \frac{4}{2 \times 10^{-3}}$
    ③ [최종 결과] $G = 66$
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15. 발진회로의 발진주파수를 신호파의 진폭에 비례해서 직접 변화시키는 방식은?

  1. 직접 AM 방식
  2. 직접 PM 방식
  3. 직접 PCM 방식
  4. 직접 FM 방식
(정답률: 77%)
  • 신호파의 진폭에 비례하여 발진주파수를 직접 변화시켜 주파수 변조를 수행하는 방식은 직접 FM 방식입니다.
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16. 어떤 2진 카운터를 이용하여 255까지 카운트하려고 한다. 이 경우 모듈러스(modulus)와 최소로 필요한 플립플롭의 개수가 순서대로 옳은 것은?

  1. 255, 8
  2. 256, 8
  3. 255, 9
  4. 256, 9
(정답률: 81%)
  • 카운터가 255까지 카운트하려면 상태의 총 개수인 모듈러스는 $255 + 1 = 256$이 되어야 하며, 이를 구현하기 위한 플립플롭의 개수 $n$은 $2^n \ge 256$을 만족하는 최소 정수여야 합니다.
    ① [기본 공식] $M = N + 1, \quad 2^n \ge M$
    ② [숫자 대입] $M = 255 + 1, \quad 2^n \ge 256$
    ③ [최종 결과] $M = 256, \quad n = 8$
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17. JK 플립플롭의 동작에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. J=0, K=0일 때는 변하지 않는다.
  2. J=0, K=1일 때는 Q가 0으로 된다.
  3. J=1, K=0일 때는 Q가 1로 된다.
  4. J=1, K=1일 때는 반전되지 않는다.
(정답률: 77%)
  • JK 플립플롭에서 $J=1, K=1$인 입력이 들어오면 현재 상태 $Q$가 반전(Toggle)되는 동작을 수행합니다.

    오답 노트
    J=0, K=0: 불변 상태 유지
    J=0, K=1: 리셋(0) 상태
    J=1, K=0: 셋(1) 상태
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18. 정현파 신호 v=20sin(50πt)[V]의 주기 [sec]는?

  1. 0.4
  2. 0.04
  3. 0.02
  4. 0.2
(정답률: 54%)
  • 정현파의 주기 $T$는 각주파수 $\omega$의 역수에 $2\pi$를 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{2\pi}{\omega}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{2\pi}{50\pi}$
    ③ [최종 결과] $T = 0.04$
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19. 위상변조에서 변조지수 βp=5, 변조 신호주파수 fn=4[kHz]일 때 최대 주파수 편이 [kHz]는?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 83%)
  • 위상변조(PM)에서 최대 주파수 편이는 변조지수와 변조 신호 주파수의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta f = \beta_{p} \times f_{n}$
    ② [숫자 대입] $\Delta f = 5 \times 4$
    ③ [최종 결과] $\Delta f = 20$
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20. FM에서 다음의 변조지수 중 대역폭이 가장 넓은 것은?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 81%)
  • FM(주파수 변조)에서 대역폭은 변조지수가 클수록 넓어집니다. 변조지수가 증가하면 주파수 편이가 커져 더 넓은 주파수 범위가 필요하기 때문입니다.
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2과목: 회로이론 및 제어공학

21. 어느 소자에 걸리는 전압은 v=3cos3t(V)이고, 흐르는 전류 i=-2sin(3t+10°)(A) 이다. 전압과 전류간의 위상차는?

  1. 10°
  2. 30°
  3. 70°
  4. 100°
(정답률: 49%)
  • 전압과 전류의 위상차를 구하기 위해 두 식을 모두 $\sin$ 함수 형태로 통일하여 비교합니다.
    전압 $v = 3\cos 3t = 3\sin(3t + 90^{\circ})$
    전류 $i = -2\sin(3t + 10^{\circ}) = 2\sin(3t + 10^{\circ} + 180^{\circ}) = 2\sin(3t + 190^{\circ})$
    두 위상의 차이는 $190^{\circ} - 90^{\circ} = 100^{\circ}$ 입니다.
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22. 대칭 n상에서 선전류와 상전류 사이의 위상차(rad)는?

(정답률: 69%)
  • 대칭 $n$상 시스템에서 선전류와 상전류 사이의 위상차를 나타내는 일반식은 입니다. 이를 수식으로 변환하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{\pi}{2} ( 1 - \frac{2}{n} )$$
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23. 다음과 같은 왜형파의 실효값(V)은?

  1. 5√2
  2. 10/√6
  3. 15
  4. 35
(정답률: 49%)
  • 왜형파의 실효값은 한 주기 동안 전압의 제곱의 평균에 루트를 씌워 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{rms} = \sqrt{\frac{1}{T} \int_{0}^{T} v(t)^2 dt}$
    ② [숫자 대입] $V_{rms} = \sqrt{\frac{1}{2} ( \int_{0}^{1} (5t)^2 dt + \int_{1}^{2} (-5)^2 dt )} = \sqrt{\frac{100}{6}}$
    ③ [최종 결과] $V_{rms} = \frac{10}{\sqrt{6}}$
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24. 그림과 같은 단위 계단 함수는?

  1. u(t)
  2. u(t-a)
  3. u(a-t)
  4. -u(t-a)
(정답률: 80%)
  • 단위 계단 함수 $u(t)$는 $t=0$에서 값이 0에서 1로 변하는 함수입니다. 제시된 이미지 를 보면 함수가 $t$축 방향으로 $a$만큼 평행이동하여 $t=a$에서 값이 변하므로, $t$ 대신 $t-a$를 대입한 $u(t-a)$가 정답입니다.
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25. 권수가 2000회이고 저항이 12Ω인 솔레노이드에 전류 10A를 흘릴 때, 자속이 6×10-2Wb가 발생하였다. 이 회로의 시정수(sec)는?

  1. 1
  2. 0.1
  3. 0.01
  4. 0.001
(정답률: 37%)
  • 먼저 솔레노이드의 인덕턴스 $L$을 구한 뒤, $RL$ 직렬회로의 시정수 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{N \Phi}{I}$ , $$\tau = \frac{L}{R}$$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{2000 \times 6 \times 10^{-2}}{10} = 12\text{ H}$ , $$\tau = \frac{12}{12}$$
    ③ [최종 결과] $\tau = 1$
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26. 자기 인덕턴스 0.1H 인 코일에 실효값 100V, 60Hz, 위상각 0°인 전압을 가했을 때 흐르는 전류의 실효값은 약 몇 A인가?

  1. 1.25
  2. 2.24
  3. 2.65
  4. 3.41
(정답률: 47%)
  • 인덕터에 흐르는 전류의 실효값은 전압을 유도성 리액턴스($X_L$)로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V}{2\pi f L}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{100}{2 \times 3.14 \times 60 \times 0.1}$
    ③ [최종 결과] $I = 2.65$
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27. 2전력계법으로 평형 3상 전력을 측정하였더니 한쪽의 지시가 500W, 다른 한쪽의 지시가 1500W이었다. 피상전력은 약 몇 VA인가?

  1. 2000
  2. 2310
  3. 2646
  4. 2771
(정답률: 42%)
  • 2전력계법에서 두 전력계의 지시값 $W_1, W_2$가 주어졌을 때, 평형 3상 회로의 피상전력을 구하는 공식을 적용합니다.
    ① $Pa = 2 \sqrt{W_1^2 + W_2^2 - W_1 W_2}$
    ② $Pa = 2 \sqrt{1500^2 + 500^2 - 1500 \times 500}$
    ③ $Pa = 2645.75 \approx 2646$ VA
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28. 위상정수가 π/8 rad/m 인 선로의 1MHz에 대한 전파속도는 몇 m/s 인가?

  1. 1.6×107
  2. 3.2×107
  3. 5.0×107
  4. 8.0×107
(정답률: 53%)
  • 전파속도는 각주파수($2\pi f$)를 위상정수($\beta$)로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{2\pi f}{\beta}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{2 \times 3.14 \times 1 \times 10^{6}}{\pi/8}$
    ③ [최종 결과] $v = 1.6 \times 10^{7}$
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29. 3상 불평형 전압에서 역상전압 50V, 정상전압 250V 및 영상전압 20V이면, 전압 불평형률은 몇 %인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 62%)
  • 전압 불평형률은 정상분 전압에 대한 역상분 전압의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{불평형률} = \frac{V_{reverse}}{V_{positive}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{불평형률} = \frac{50}{250} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{불평형률} = 20$
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30. 어떤 2단자쌍 회로망의 Y 파라미터가 그림과 같다. a-a' 단자간에 V1=36V, b-b' 단자간에 V2=24V의 정전압원을 연결하였을 때 I1, I2 값은? (단, Y 파라미터의 단위는 ℧ 이다.)

  1. I1=4A, I2=5A
  2. I1=5A, I2=4A
  3. I1=1A, I2=4A
  4. I1=4A, I2=1A
(정답률: 57%)
  • Y 파라미터(어드미턴스) 회로망에서 각 단자의 전류는 전압과 Y 파라미터의 곱의 합으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $I_{1} = Y_{11}V_{1} + Y_{12}V_{2}$ $$I_{2} = Y_{21}V_{1} + Y_{22}V_{2}$$
    ② [숫자 대입] $I_{1} = \frac{1}{6} \times 36 + (-\frac{1}{12}) \times 24$ $$I_{2} = (-\frac{1}{12}) \times 36 + \frac{1}{6} \times 24$$
    ③ [최종 결과] $I_{1} = 4, I_{2} = 1$
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31. 다음 중 f(t)=e-at의 z 변환은?

(정답률: 52%)
  • 지수함수 $f(t) = e^{-at}$의 z-변환은 샘플링 주기 $T$를 고려하여 $\frac{z}{z - e^{-aT}}$ 형태로 나타납니다. 주어진 보기 중 이 형태와 일치하는 식은 입니다.
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32. 다음은 시스템의 블록선도이다. 이 시스템이 안정한 시스템이 되기 위한 K의 범위는?

  1. -6＜K＜60
  2. 0＜K＜60
  3. -1＜K＜3
  4. 0＜K＜3
(정답률: 56%)
  • 시스템의 특성방정식을 세우고 라우스-후르비츠(Routh-Hurwitz) 안정도 판별법을 사용하여 $K$의 범위를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$(s+1)(s+2)(s+3) + K = 0$$
    ② [숫자 대입]
    $$s^3 + 6s^2 + 11s + 6 + K = 0$$
    라우스 배열을 통해 안정 조건 $\frac{6 \times 11 - (6+K)}{6} > 0$ 및 $6+K > 0$을 도출합니다.
    ③ [최종 결과]
    $$-6 < K < 60$$
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33. 다음의 블록선도와 같은 것은?

(정답률: 71%)
  • 제시된 블록선도는 입력 신호가 전달함수 $P$를 거친 후, 합산점에서 다른 신호와 더해지거나 빼지는 구조입니다. 이를 수식으로 나타내면 $G(s) = P \pm 1$ 형태가 되며, 이에 해당하는 블록선도는 입니다.
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34. 자동제어계의 기본적 구성에서 제어요소는 무엇으로 구성되는가?

  1. 비교부와 검출부
  2. 검출부와 조작부
  3. 검출부와 조절부
  4. 조절부와 조작부
(정답률: 68%)
  • 자동제어계의 구성 요소 중 제어요소는 시스템을 적절히 제어하기 위한 조절부와 실제 물리적인 동작을 수행하는 조작부로 구성됩니다.

    오답 노트
    검출부: 제어장치에는 포함되나 제어요소의 구성 요소는 아님
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35. 그림과 같은 RC회로에서 전압 vi(t)를 입력으로 하고 전압 v0(t)를 출력으로 할 때 이에 맞는 신호흐름 선도는? (단, 전달함수의 초기값은 0 이다.)

(정답률: 56%)
  • RC 회로의 입력 전압 $v_i(t)$에서 출력 전압 $v_o(t)$까지의 신호 흐름을 분석하면, 입력에서 저항 $R$을 거쳐 전류 $I(s)$가 형성되고, 다시 커패시터 $C$를 통해 전압 $V_o(s)$가 결정되는 구조입니다. 이에 해당하는 신호흐름 선도는 입니다.
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36. 다음과 같은 계전기회로는 어떤 회로인가?

  1. 쌍안정회로
  2. 단안정회로
  3. 인터록회로
  4. 일치회로
(정답률: 60%)
  • 푸시버튼 스위치를 누르면 램프가 점등되고, 일정 시간이 지난 후 자동으로 소등되는 회로 구성이므로 단안정회로입니다.
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37. 응답이 최종값이 10%에서 90%까지 되는데 요하는 시간은?

  1. 상승시간(rising time)
  2. 지연시간(delay time)
  3. 응답시간(response time)
  4. 정정시간(settling time)
(정답률: 75%)
  • 제어시스템의 시간 응답 특성 중 응답이 최종값의 $10\%$에서 $90\%$까지 도달하는 데 걸리는 시간은 상승시간(rising time)이라고 합니다.

    오답 노트
    지연시간(delay time): 응답이 목표값의 $50\%$에 도달하는 시간
    응답시간(response time): 응답이 허용 오차 범위 내로 정착하는 시간
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38. f(t)=sint·cost를 라플라스 변환하면?

(정답률: 37%)
  • 삼각함수의 항등식을 이용하여 식을 변형한 후 라플라스 변환을 수행합니다.
    먼저 $f(t) = \sin t \cos t = \frac{1}{2} \sin 2t$로 변환합니다.
    $\sin \omega t$의 라플라스 변환 공식 $\frac{\omega}{s^2 + \omega^2}$을 적용하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\mathcal{L}\{\sin \omega t\} = \frac{\omega}{s^2 + \omega^2}$
    ② [숫자 대입] $\mathcal{L}\{\frac{1}{2} \sin 2t\} = \frac{1}{2} \times \frac{2}{s^2 + 2^2}$
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{s^2 + 2^2}$
    따라서 가 정답입니다.
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39. 에서 근궤적의 개수는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 69%)
  • 근궤적의 개수는 개루프 전달함수 $$G(s)H(s) = \frac{K}{s(s+4)(s+5)}$$ 의 극점(Pole)과 영점(Zero) 중 더 많은 개수에 의해 결정됩니다.
    해당 식에서 극점은 $s=0, -4, -5$로 총 3개이며, 영점은 없으므로 근궤적의 개수는 3개가 됩니다.
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40. 의 나이퀘스트 선도는? (단, K＞0이다.)

(정답률: 69%)
  • 전달함수 $G(j\omega) = \frac{1}{j\omega(j\omega+1)}$의 위상각을 분석하여 나이퀘스트 선도를 결정합니다.
    위상각은 $0 - (90^\circ + \arctan(\omega))$로 계산됩니다.
    $\omega$가 $\infty$에 가까워질 때 위상각은 $-180^\circ$에 수렴하며, 원점에 도달하기 직전의 위상각이 약 $-179^\circ$이므로 선도는 제3사분면에서 그려져 원점으로 들어오는 형태가 됩니다.
    따라서 가 정답입니다.
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3과목: 신호기기

41. 다음은 전동 차단기의 설치, 관리에 관한 사항이다. 틀린 것은?

  1. 제어전압은 정격값의 0.9 ~ 1.2배로 한다.
  2. 정지할 때는 차단봉에 충격을 주지 않게 회로제어기를 조정 한다.
  3. 윤활유는 기어의 중간부분까지 닿을 정도로 유지 하여야 한다.
  4. 차단봉은 전원이 없을 시 자체무게에 의하여 5초 이내에 수평을 유지 하여야 한다.
(정답률: 78%)
  • 전동 차단기의 차단봉은 전원이 없을 때 자체 무게에 의해 자연적으로 하강하여 수평을 유지해야 하며, 이때 소요 시간은 $5$초 이내가 아니라 더 신속하게 이루어져야 합니다.

    오답 노트
    제어전압: 정격의 $0.9 \sim 1.2$배 유지 적절
    회로제어기: 차단봉 충격 방지 조정 적절
    윤활유: 기어 중간부분까지 유지 적절
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42. 전기 선로전환기의 마찰클러치의 역할은?

  1. 회전속도조절
  2. 과전류방지
  3. 전동기보호
  4. 습기침입방지
(정답률: 68%)
  • 전기 선로전환기의 마찰클러치는 기계적 과부하가 발생했을 때 동력을 차단함으로써 전동기가 소손되는 것을 방지하는 전동기보호 역할을 수행합니다.
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43. 단상 유도전동기의 기동방법 중 브러시가 필요한 구조인 것은?

  1. 반발 기동형
  2. 분상 기동형
  3. 세이딩 코일형
  4. 콘덴서 기동형
(정답률: 68%)
  • 반발 기동형 단상 유도전동기는 회전자를 외부에서 전원과 연결하여 기동 토크를 발생시켜야 하므로, 전원을 공급하기 위한 브러시 구조가 반드시 필요합니다.
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44. 전동 차단기의 특성에 관한 내용으로 옳은 것은?

  1. 슬립 전류는 5 A 이하
  2. 운전 전류는 5.5 A 이하
  3. 기동 전류는 8.5 A 이하
  4. 정격 전압은 12 V 이하
(정답률: 69%)
  • 전동 차단기의 전기적 특성 기준에 따라 슬립 전류는 $5\text{A}$이하로 제한하여 운용합니다.
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45. 계전기실, 열차집중 제어장치 기계실, 신호 원격 제어장치 및 건널목 AC전원에 대한 접지저항은 몇 Ω 이하로 하는가?

  1. 3
  2. 10
  3. 30
  4. 100
(정답률: 59%)
  • 철도 신호 설비의 안정적인 동작과 기기 보호를 위해 계전기실, 열차집중 제어장치 기계실, 신호 원격 제어장치 및 건널목 AC전원의 접지저항은 $10\Omega$이하로 유지해야 합니다.
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46. 신호용 계전기 접점에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. N은 정위 또는 여자 접점
  2. C는 공통 접점
  3. R은 반위 또는 무여자 접점
  4. N은 가동 접점, C는 고정 접점
(정답률: 74%)
  • 신호용 계전기 접점의 명칭과 정의에 대한 문제입니다. N(Normal)은 정위 또는 여자 접점, C(Common)는 공통 접점, R(Reverse)은 반위 또는 무여자 접점을 의미합니다. N과 C가 각각 가동/고정 접점으로 정의되는 것은 틀린 설명입니다.
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47. 직류 전동기의 회전방향을 바꾸기 위해 결선을 변경하려 한다. 틀린 것은?

  1. 분권전동기의 경우 전기자 권선만 반대로 접속한다.
  2. 분권전동기의 경우 계자 권선만을 반대로 접속한다.
  3. 직권전동기의 경우 전기자 권선만을 반대로 접속한다.
  4. 복권전동기의 경우 분권계자권선만을 반대로 접속한다.
(정답률: 48%)
  • 직류 전동기의 회전 방향을 바꾸려면 전기자 권선 또는 계자 권선 중 어느 한쪽의 극성을 반대로 바꾸어야 합니다. 복권전동기의 경우 분권계자권선만 반대로 접속해서는 회전 방향을 완전히 제어할 수 없으며, 전체적인 자속 방향과 전류 방향의 관계를 고려해야 합니다.
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48. 전기기계에 있어 히스테리시스손을 감소시키기 위한 방법은?

  1. 보극 설치
  2. 규소강판 사용
  3. 성층철심 사용
  4. 보상권선 설치
(정답률: 67%)
  • 히스테리시스손은 자성체의 자기 이력 현상으로 인해 발생하며, 이를 줄이기 위해서는 보자력이 작은 고순도의 규소강판을 사용하여 철심을 제작해야 합니다.

    오답 노트
    성층철심 사용: 와전류손 감소 방법
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49. 철도건널목 경보기는 일반적으로 도로의 우측에 설치하여야 하며 경보등의 확인거리는 특수한 경우 이외에는 45m 이상을 확보하며, 직립형 경보등은 등당 1분에 몇 회정도 점멸하여야 하는가?

  1. 30±10회
  2. 40±10회
  3. 50±10회
  4. 60±10회
(정답률: 74%)
  • 철도건널목 경보기의 설치 및 운용 기준에 따라, 직립형 경보등의 점멸 횟수는 $50 \pm 10$회/분으로 규정되어 있습니다.
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50. 직류 전동기의 기계손과 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 전압
  2. 전류
  3. 자속
  4. 회전수
(정답률: 69%)
  • 직류 전동기의 기계손은 마찰손과 풍손으로 구성되며, 이는 회전 속도가 빠를수록 공기 저항과 마찰이 증가하므로 회전수와 가장 밀접한 관계가 있습니다.
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51. 변압기 개방회로 시험으로 구할 수 없는 것은?

  1. 무부하 전류
  2. 동손
  3. 철손
  4. 여자 임피던스
(정답률: 52%)
  • 변압기의 개방회로 시험(무부하 시험)은 정격 전압을 인가하여 여자 전류를 측정하는 시험으로, 철손, 무부하 전류, 여자 임피던스를 구할 수 있습니다.

    오답 노트
    동손: 단락 시험을 통해 구할 수 있습니다.
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52. 선로전환기의 개통되는 방향에 따른 정·반위 결정법으로 틀린 것은?

  1. 본선과 본선 또는 측선과 측선의 경우는 주요한 방향
  2. 단선에 있어서 상·하 본선은 열차의 진입하는 방향
  3. 본선과 측선과의 경우에는 측선의 방향
  4. 본선 또는 측선과 안전 측선의 경우에는 안전 측선의 방향
(정답률: 73%)
  • 선로전환기의 정·반위 결정법에 따르면, 본선과 측선 사이의 전환 시에는 측선 방향이 아니라 본선의 방향을 기준으로 결정해야 합니다.
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53. 60Hz인 3상, 8극 및 2극의 유도전동기를 차동 종속으로 접속하여 운전할 때의 무부하속도(rpm)는?

  1. 3600
  2. 1200
  3. 900
  4. 720
(정답률: 70%)
  • 차동 종속 접속 시 합성 극수는 두 전동기의 극수 차이로 결정되며, 이를 동기속도 공식에 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{120 f}{P_1 - P_2}$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{120 \times 60}{8 - 2}$
    ③ [최종 결과] $N = 1200$ rpm
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54. 정축주파수 60Hz의 농형 3상 유도전동기를 1차 전압은 정격으로 유지하고 50Hz에서 사용하는 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 속도가 5/6로 떨어진다.
  2. 여자전류가 증가하고 역률이 떨어진다.
  3. 온도 상승이 증가한다.
  4. 최대 토크가 감소한다.
(정답률: 43%)
  • 유도전동기의 전압이 일정할 때 주파수가 감소하면 자속 $\Phi = V / (4.44 f N \Phi)$에 의해 자속이 증가하여 여자전류가 증가하고 역률이 저하되며, 온도 상승이 발생합니다. 또한 동기속도 $N_s = 120 f / P$에 따라 속도는 주파수에 비례하여 $50/60 = 5/6$로 감소합니다. 하지만 최대 토크 $T_{max}$는 전압의 제곱에 비례하고 주파수에는 무관하므로, 전압이 일정하다면 최대 토크는 변하지 않습니다.
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55. 변압기의 내부고장 보호에 쓰이는 계전기로 가장 옳은 것은?

  1. 과전류계전기
  2. 역상계전기
  3. 접지계전기
  4. 부흐홀쯔계전기
(정답률: 70%)
  • 부흐홀쯔계전기는 변압기 본체와 콘서베이터 사이에 설치되어, 내부 고장 시 발생하는 가스와 유류의 흐름을 감지하여 경보를 울리거나 차단기를 동작시키는 보호 계전기입니다.
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56. 직류 직권전동기가 전동차용에 사용되는 이유는?

  1. 속도가 클 때 토크가 크다.
  2. 가변속도이고 토크가 작다.
  3. 토크가 클 때 속도가 작다.
  4. 불변속도이고 기동 토크가 크다.
(정답률: 72%)
  • 직류 직권전동기는 부하 전류가 증가하면 토크는 커지고 속도는 감소하는 특성을 가집니다. 이러한 특성 덕분에 무거운 전동차를 출발시킬 때 필요한 큰 기동 토크를 얻을 수 있어 전동차용으로 적합합니다.
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57. 다음 그림(도식) 기호의 명칭은?

  1. 삽입형 완방 계전기
  2. 삽입형 자기유지 계전기
  3. 거치형 완동 계전기
  4. 거치형 유극 계전기
(정답률: 69%)
  • 기호는 삽입형 완방 계전기를 나타내는 도식 기호입니다.
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58. 신호용 배전반에 사용되는 변압기의 용도가 잘못 제시된 것은?

  1. BTr : 자동폐색용
  2. PTr : 전기선로전환기용
  3. LTr : 진로선별용
  4. ITr : 조작반표시등용
(정답률: 49%)
  • 신호용 배전반 변압기의 약호는 용도별로 구분됩니다. LTr은 건널목용 변압기를 의미하므로 진로선별용이라는 설명은 잘못되었습니다.

    오답 노트
    BTr: 자동폐색용
    PTr: 전기선로전환기용
    ITr: 조작반표시등용
    RTr: 진로선별용
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59. 3300V, 60Hz용 변압기의 와류손이 720W이다. 이 변압기를 2750V, 50Hz의 주파수에 사용할 때 와류손(W)은?

  1. 600
  2. 500
  3. 350
  4. 250
(정답률: 58%)
  • 변압기의 와류손은 전압의 제곱과 주파수의 제곱에 비례하며, 전압과 주파수의 비($V/f$)가 일정할 때 전압의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $P_{w2} = P_{w1} \times (\frac{V_2}{V_1})^2$
    ② [숫자 대입] $P_{w2} = 720 \times (\frac{2750}{3300})^2$
    ③ [최종 결과] $P_{w2} = 500$
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60. 건널목 전동차단기를 설치하고자 한다. 다음 중 설치위치로 옳은 것은?

  1. 도로 좌측에 궤도 중심으로부터 차단봉까지 1.8m 위치
  2. 도로 우측에 궤도 중심으로부터 차단봉까지 1.8m 위치
  3. 도로 좌측에 궤도 중심으로부터 차단봉까지 2.8m 위치
  4. 도로 우측에 궤도 중심으로부터 차단봉까지 2.8m 위치
(정답률: 62%)
  • 건널목 전동차단기의 설치 기준에 따라, 차단봉은 도로 우측에 설치하며 궤도 중심으로부터 차단봉까지의 거리는 $2.8\text{m}$로 유지해야 합니다.
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4과목: 신호공학

61. 신호용 정류기의 정류회로의 무부하 전압이 210[V] 이고, 전부하 전압이 200[V] 일 때 전압변동률[%]은?

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 78%)
  • 전압변동률은 무부하 전압과 전부하 전압의 차이를 전부하 전압에 대한 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{V_0 - V_n}{V_n} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{210 - 200}{200} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 5$
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62. 경부고속철도 레일온도검지장치(RTCP)의 온도별 운전취급 방법으로 거리가 먼 것은?

  1. 레일온도가 64℃ 이상일 때 : 운행중지
  2. 레일온도가 60℃ 이상 64℃ 미만일 때 : 70km/h 이하 운전
  3. 레일온도가 55℃ 이상 60℃ 미만일 때 : 230km/h 이하 운전
  4. 레일온도가 50℃ 이상 55℃ 미만일 때 : 270km/h 이하운전
(정답률: 73%)
  • 레일온도검지장치(RTCP)의 온도별 운전 제한 속도 기준을 확인하는 문제입니다.
    레일온도가 $50^{\circ}C$이상 $55^{\circ}C$ 미만일 때는 $300\text{km/h}$이하로 운전하는 것이 원칙이므로, $270\text{km/h}$이하운전이라는 설명은 거리 가 멉니다.
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63. 다음 중 신호기의 정위가 다른 것은?

  1. 유도신호기
  2. 입환신호기
  3. 엄호신호기
  4. 출발신호기
(정답률: 71%)
  • 신호기의 정위는 신호기가 기본적으로 취하고 있는 위치를 말합니다.
    출발신호기, 입환신호기, 엄호신호기는 정위일 때 정지 신호를 나타내지만, 유도신호기는 정위일 때 진행 신호를 나타내는 특성이 있어 정위의 의미가 다릅니다.
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64. 최고속도 70km/h인 전동열차 운행시 ATS 지상자와 신호기간의 적정한 제어거리[m]는?

  1. 약 220
  2. 약 250
  3. 약 280
  4. 약 310
(정답률: 36%)
  • 전동차의 ATS 지상자 경보지점은 열차 속도에 따른 제동 거리와 반응 시간을 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $D = \frac{0.7 \times V^{2}}{20} + \frac{7 \times V}{3.6}$
    ② [숫자 대입]
    $D = \frac{0.7 \times 70^{2}}{20} + \frac{7 \times 70}{3.6}$
    ③ [최종 결과]
    $D = 307.6$
    따라서 약 $310\text{m}$가 가장 적절합니다.
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65. 고속선의 운전취급실에서 취급된 제어명령의 연동 논리를 처리하는 장치는?

  1. 역정보전송장치(FEPOL)
  2. 연동처리장치(SSI)
  3. 선로변 기능모듈(TFM)
  4. 컴퓨터 지원 유지보수 시스템(CAMS)
(정답률: 76%)
  • 연동처리장치(SSI)는 운전취급실에서 입력된 제어명령을 받아 연동 논리를 처리하여 안전한 진로를 구성하는 장치입니다.
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66. 삽입형 계전연동장치에서 전철선별계전기를 제어하여 선로전환기의 전환방향을 결정하는 회로는?

  1. 진로선별회로
  2. 진로조사회로
  3. 전철제어회로
  4. 접근쇄정회로
(정답률: 54%)
  • 진로선별회로는 전철선별계전기를 제어하여 설정된 진로에 따라 선로전환기의 전환 방향을 결정하는 핵심 회로입니다.
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67. 열차저항의 종류가 아닌 것은?

  1. 노반저항
  2. 주행저항
  3. 출발저항
  4. 구배저항
(정답률: 70%)
  • 열차저항은 열차의 주행을 방해하는 힘으로, 주행저항, 출발저항, 구배저항, 곡선저항 등이 포함됩니다. 노반저항은 열차 자체의 저항 종류에 해당하지 않습니다.
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68. 철도신호 현시방식 중 등렬식 신호기가 아닌 것은?

  1. 유도 신호기
  2. 입환 신호기
  3. 중계 신호기
  4. 색등식 신호기
(정답률: 69%)
  • 등렬식 신호기는 신호기의 배열이나 위치로 정보를 전달하는 방식이며, 색등식 신호기는 전등의 색상으로 신호를 표시하는 방식이므로 등렬식에 해당하지 않습니다.
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69. 연동도표에 기재할 사항이 아닌 것은?

  1. 소속선명
  2. 연동장치종별
  3. 배선약도
  4. 운전취급자
(정답률: 72%)
  • 연동도표는 설비의 물리적 구성과 논리적 관계를 나타내는 도면으로, 소속선명, 연동장치종별, 배선약도 등은 기재 대상이지만 운전취급자는 인적 요소이므로 도표에 기재하는 사항이 아닙니다.
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70. 경부고속철도에서 사용하는 ATC 설비에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. ATC장치의 불연속 정보에는 ATC 지역 폐색의 구배정보가 포함된다.
  2. ATC장치의 연속 정보에는 양방향 운전 허용 정보가 표함된다.
  3. ATC장치의 불연속 정보에는 전차선 절연구간정보가 포함된다.
  4. ATC장치의 연속 정보에는 절대 정지구간 제어가 포함된다.
(정답률: 56%)
  • ATC 설비에서 전차선 절연구간정보는 특정 지점에서 제공되는 불연속 정보에 해당합니다.

    오답 노트
    폐색 구배: 연속 정보
    양방향 운전 허용: 불연속 정보
    절대 정지구간 제어: 불연속 정보
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71. 경부고속철도구간 전자연동장치(SSI)에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. SSI 큐비클은 연동논리를 처리하는 연동시스템의 중앙연산기로서 역에 위치한다.
  2. 연동 프로세싱장치는 상용, 예비의 2중화로 되어 있다.
  3. SSI 큐비클 1개가 담당할 수 있는 최적의 TFM은 40개이다.
  4. SSI 큐비클 내 모든 모듈을 진단하고 관리하는 진단모듈을 두고 있다.
(정답률: 48%)
  • 경부고속철도 전자연동장치(SSI)의 연동 프로세싱장치는 시스템의 신뢰성과 안정성을 확보하기 위해 2중화가 아닌 3중화 구조로 설계되어 있습니다.

    오답 노트
    SSI 큐비클 위치: 역에 위치하여 연동논리 처리
    TFM 담당 개수: 큐비클 1개당 최적 40개
    진단모듈: 내 모든 모듈 진단 및 관리 수행
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72. 신호 원격제어장치에 공급되는 전원전압은 특별히 정한 것을 제외하고 정격의 몇 [%] 이내이어야 하는가?

  1. ± 3%
  2. ± 5%
  3. ± 7%
  4. ± 10%
(정답률: 49%)
  • 신호 원격제어장치의 전원전압 허용 오차는 특별한 규정이 없는 한 정격의 $\pm 5\%$이내로 유지되어야 합니다.
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73. 전철 쇄정 계전기를 나타낸 기호는?

  1. WLR
  2. WR
  3. ZR
  4. KR
(정답률: 69%)
  • 전철 쇄정 계전기의 기호는 WLR입니다.

    오답 노트
    WR: 전철 제어 계전기
    ZR: 진로 조사 계전기
    KR: 전철 표시 계전기
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74. 자동폐색구간에서 최소운전시격에 영향을 주는 요소가 아닌 것은?

  1. 열차의 제동거리
  2. 폐색구간의 거리
  3. 열차 길이
  4. 역간 거리
(정답률: 58%)
  • 최소운전시격은 앞 열차와 뒤 열차 사이의 안전거리를 확보하는 시간으로, 열차의 제동거리, 폐색구간의 길이, 열차의 길이에 의해 결정됩니다. 역간 거리는 역과 역 사이의 전체 거리일 뿐, 폐색 구간 내에서의 최소 운전 간격(시격)을 결정하는 직접적인 요소가 아닙니다.
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75. 고속철도구간에서 터널경보장치의 터널 내 경보기의 가청거리[m]는?

  1. 100
  2. 250
  3. 350
  4. 450
(정답률: 61%)
  • 고속철도 구간의 터널경보장치 기준에 따라, 터널 내 경보기의 가청거리는 $250\text{m}$로 규정되어 있습니다.
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76. 고속선에서 사용하는 FEPOL의 기능이 아닌 것은?

  1. 원격 제어에서 지역 제어로의 강제 절체
  2. LCP로 그래픽 기호 전송
  3. 현장으로부터 기상 검지 정보 수신
  4. TFM의 기능 진단
(정답률: 43%)
  • FEPOL(Front End Processor for Operation Logic)은 연동장치와 상위 시스템 간의 인터페이스를 담당하며, 원격/지역 제어 절체, LCP 그래픽 기호 전송, 기상 검지 정보 수신 등의 기능을 수행합니다. TFM(Train Feature Module)의 기능 진단은 FEPOL의 주요 기능 범위에 포함되지 않습니다.
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77. 경부고속철도 열차자동제어장치에서 정보전송장치로부터 수신된 불연속 정보를 선로를 따라 설치한 루프코일을 통하여 차상장치로 전송하는 내용이 아닌 것은?

  1. 각 궤도회로로부터 열차유무 검지
  2. 터널 진·출입시 차량 내 기밀장치 동작
  3. 양방향 운전을 허용하기 위한 운행방향 변경
  4. 절대정지 구간 제어 및 전차선 절연구간 정보 제공
(정답률: 53%)
  • 루프코일은 지상장치에서 차상장치로 불연속 정보를 전송하는 매체입니다. 터널 기밀장치 동작, 운행방향 변경, 절대정지 및 절연구간 정보 제공은 루프코일을 통해 전송되는 정보에 해당하지만, 각 궤도회로로부터 열차유무를 검지하는 것은 궤도회로 자체의 기본 기능이며 루프코일을 통한 정보 전송 내용이 아닙니다.
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78. 유럽 각국의 열차제어시스템이 상호 호환이 가능하도록 표준화한 차상신호시스템은?

  1. LZB
  2. ZUB Series
  3. KVB
  4. ERTMS/ETCS
(정답률: 68%)
  • ERTMS/ETCS는 유럽 열차 제어 시스템(European Rail Traffic Management System)의 약자로, 유럽 각국의 서로 다른 열차 제어 시스템을 표준화하여 상호 호환이 가능하도록 만든 차상신호시스템입니다.
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79. 열차가 신호기에 진행을 지시하는 현시에 의해 그 진로에 진입한 경우 관계 선로전환기가 있는 모든 궤도회로를 통과할 때까지 그 진로를 쇄정하는 전기쇄정법은?

  1. 접근쇄정
  2. 진로쇄정
  3. 철사쇄정
  4. 보류쇄정
(정답률: 47%)
  • 진로쇄정은 열차가 신호기의 진행 현시에 의해 진로에 진입한 후, 해당 진로에 포함된 모든 궤도회로를 통과할 때까지 선로전환기가 움직이지 않도록 고정하여 열차의 탈선을 방지하는 방식입니다.
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80. 전차선 절연구간 예고 지상장치에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 지상자는 속도조사식에 의하되 송신기의 출력주파수를 차상장치로 전송하여야 한다.
  2. 송신기와 지상자 간격은 5m 이내로 설치한다.
  3. 지상자 설치위치는 ATS 지상자 설치와 동일하게 한다.
  4. 고장표시반은 송신기 1, 2계의 운용, 동작 상태 및 고장 감시 기능을 가져야 한다.
(정답률: 59%)
  • 전차선 절연구간 예고 지상장치의 설치 기준에 따르면, 송신기와 지상자 간의 설치 간격은 20m 이내로 유지해야 합니다.

    오답 노트
    송신기와 지상자 간격은 5m 이내로 설치한다: 20m 이내로 설치해야 하므로 틀린 설명입니다.
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