철도신호기사 필기 기출문제복원 (2016-10-01)

철도신호기사 2016-10-01 필기 기출문제 해설

이 페이지는 철도신호기사 2016-10-01 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

철도신호기사
(2016-10-01 기출문제)

목록

1과목: 전자공학

1. 진폭 변조도를 m이라 할 때 m＞1이 되면 변조 일그러짐이 일어나는데 이를 무엇이라 하는가?

  1. 양변조
  2. 음변조
  3. 과변조
  4. 고전력변조
(정답률: 86%)
  • 진폭 변조도 $m$이 1보다 커지면($m > 1$), 변조 파형의 하단이 잘려 나가는 현상이 발생하며 이를 과변조라고 합니다.
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2. 다음 논리 회로의 출력(Y)은?

  3. Y=A+B+C+D+E+F+G
  4. Y=ABCDEFG
(정답률: 88%)
  • 논리 회로의 각 게이트를 분석하여 최종 출력 식을 도출하는 문제입니다. 상단 AND 게이트는 $A$와 $\overline{B}$의 입력, 중간 AND 게이트는 $C$, $\overline{D}$, $E$의 입력, 하단 AND 게이트는 $\overline{F}$와 $G$의 입력을 받습니다. 이 세 출력 성분이 최종적으로 OR 게이트로 연결되므로, 전체 식은 각 AND 항들의 합으로 표현됩니다.
    따라서 출력 $Y$는 가 됩니다.
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3. 주파수 변조(FM)에서 신호대 잡음비(S/N)를 향상시키기 위한 방법으로 거리가 먼 것은?

  1. 디엠파시스(de-emphasis)회로를 사용한다.
  2. 주파수 대역폭을 넓힌다.
  3. 주파수 변조지수 mf를 크게 한다.
  4. 증폭도를 크게 높인다.
(정답률: 57%)
  • FM에서 신호대 잡음비(S/N)를 높이려면 신호 성분을 강화하거나 잡음을 억제해야 합니다. 증폭도를 크게 높이면 신호뿐만 아니라 잡음 성분까지 함께 증폭되어 S/N비가 개선되지 않거나 오히려 악화될 수 있습니다.

    오답 노트
    디엠파시스 회로 사용: 고역 잡음 제거로 S/N 향상
    주파수 대역폭 확대: FM의 광대역 이득으로 S/N 향상
    변조지수 $m_f$ 확대: 변조 깊이를 깊게 하여 S/N 향상
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4. 다음 그림과 같은 회로의 용도는?

  1. 동조형 고주파 증폭기
  2. 하틀리 발진기
  3. 콜피츠 발진기
  4. 부궤환 증폭기
(정답률: 73%)
  • 제시된 회로 는 인덕터 $L$ 하나와 두 개의 커패시터 $C_1, C_2$가 전압 분배 형태로 구성된 피드백 회로를 가지고 있으므로 콜피츠 발진기입니다.
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5. LC 발진회로의 주파수 안정도를 높이기 위한 방법으로 적합한 것은?

  1. 바이어스를 걸어준다.
  2. 동조회로의 선택도 Q를 높인다.
  3. 동조회로의 공진주파수를 높인다.
  4. 동조회로의 R 성분을 키운다.
(정답률: 76%)
  • LC 발진회로에서 주파수 안정도를 높이려면 동조회로의 선택도 $Q$를 높여야 합니다. $Q$값이 높을수록 공진 곡선이 날카로워져 주파수 변동이 적어지기 때문입니다.

    오답 노트
    동조회로의 $R$ 성분을 키운다: $Q$값이 낮아져 안정도가 떨어짐
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6. 다음 카르노 맵을 간략화한 결과는?

(정답률: 82%)
  • 카르노 맵에서 1이 표시된 영역을 최대 크기의 묶음으로 그룹화하여 간략화합니다.
    1. 좌하단 4개 묶음: $A$가 1이고 $C$가 0인 영역 $\rightarrow A\bar{C}$
    2. 최우측 열 4개 묶음: $C$가 1이고 $D$가 0인 영역 $\rightarrow C\bar{D}$
    3. 중앙 최상단 2개 묶음: $A, B$가 0이고 $D$가 1인 영역 $\rightarrow \bar{A}\bar{B}D$
    따라서 최종 식은 가 됩니다.
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7. 다음 회로의 안정계수를 구하면? (단, +VCC=10V, R1=3kΩ, R2=2kΩ, β=100, Re=3kΩ, Rc=3kΩ이다.)

  1. 10
  2. 1.4
  3. 2.45
  4. 101
(정답률: 48%)
  • 전압 분배 바이어스 회로에서 트랜지스터의 안정계수를 구하는 문제입니다. 먼저 베이스 쪽의 테브난 등가 저항을 구한 뒤 안정계수 공식에 대입합니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{(\beta + 1)(1 + \frac{R_{th}}{R_e})}{(\beta + 1) + \frac{R_{th}}{R_e}}$
    ② [숫자 대입] $R_{th} = \frac{3 \times 2}{3 + 2} = 1.2\text{k}\Omega \rightarrow S = \frac{(100 + 1)(1 + \frac{1.2}{3})}{(100 + 1) + \frac{1.2}{3}}$
    ③ [최종 결과] $S = 1.4$
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8. 고정 바이어스 회로에서 베이스 저항이 420kΩ, 콜렉터 저항이 2kΩ, β가 90일 때 안정계수(S)는?

  1. 12
  2. 25
  3. 50
  4. 91
(정답률: 68%)
  • 고정 바이어스 회로에서 안정계수 $S$는 전류 증폭률 $\beta$에 의해 결정되며, 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $S = \beta + 1$
    ② [숫자 대입] $S = 90 + 1$
    ③ [최종 결과] $S = 91$
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9. 다음 중 R-L-C 직렬공진 회로의 선택도(Q)는? (단, ωr은 공진 각주파수이다.)

  1. L/CR
  2. ωrL/R
  3. 1/ωrC
  4. √C/L
(정답률: 80%)
  • R-L-C 직렬공진 회로에서 선택도 $Q$는 공진 시의 리액턴스와 저항의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{\omega_{r}L}{R}$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $Q = \frac{\omega_{r}L}{R}$
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10. 전원 주파수 60Hz를 사용하는 정류회로에서 120Hz의 맥동 주파수를 나타내는 회로 방식은?

  1. 단상 반파 정류
  2. 단상 전파 정류
  3. 3상 반파 정류
  4. 3상 전파 정류
(정답률: 81%)
  • 단상 전파 정류는 입력 전원의 반주기마다 한 번씩 정류가 일어나므로, 출력되는 맥동 주파수는 입력 주파수의 2배가 됩니다.

    오답 노트
    단상 반파 정류: 입력 주파수와 동일한 $60\text{Hz}$가 나타남
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11. 푸시풀(Push Pull)증폭회로에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 비교적 출력이 크다.
  2. 전원 전압에 포함된 험(hum)이 상쇄된다.
  3. 출력전력이 주어진 경우 일그러짐이 커진다.
  4. 우수차의 고조파는 서로 상쇄되어 출력에 나타나지 않는다.
(정답률: 57%)
  • 푸시풀 증폭회로는 두 개의 증폭기가 서로 밀고 당기는 방식으로 동작하여 출력이 크고, 전원 험(hum)과 우수차 고조파를 상쇄시키는 특징이 있습니다. 따라서 출력전력이 주어진 경우 일그러짐이 작아지는 효율적인 회로입니다.
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12. 맥류에서 교류성분은 제거하고 직류성분만 선택하는 회로는?

  1. 평활 회로
  2. 정류 회로
  3. 맥류 회로
  4. 증폭 회로
(정답률: 73%)
  • 정류 회로를 통해 나온 맥류에서 교류 성분(리플)을 제거하여 순수한 직류 성분만을 얻기 위해 콘덴서나 코일을 사용하는 회로를 평활 회로라고 합니다.
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13. 수정발진기에서 안정된 발진을 계속하기 위한 수정의 임피던스는 어떻게 되어야 하는가?

  1. 용량성이어야 한다.
  2. 저항성이어야 한다.
  3. 유도성이어야 한다.
  4. 저항성과 용량성이어야 한다.
(정답률: 71%)
  • 수정발진기에서 안정적인 발진을 유지하기 위해서는 수정 진동자의 임피던스가 유도성(Inductive)을 띠어 회로의 위상 조건을 만족해야 합니다.
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14. 그림과 같은 연산 회로의 명칭으로 옳은 것은?

  1. 이상기
  2. 적분기
  3. 미분기
  4. 가산기
(정답률: 82%)
  • 입력단에 커패시터 $C$가 있고 피드백 경로에 저항 $R$이 배치된 회로입니다. 출력 전압이 입력 전압의 미분 형태인 $ V_o = -sCRV_i $로 나타나므로 미분기입니다.
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15. 변조 신호주파수 400Hz, 전압 3V로 주파수를 변조하였을 때 변조지수가 50이었다. 이때 최대 주파수 편이는 몇 kHz인가?

  1. 20
  2. 50
  3. 120
  4. 300
(정답률: 54%)
  • 주파수 변조에서 최대 주파수 편이는 변조지수와 변조 신호 주파수의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $ \Delta f = M \times f_m $ 최대 주파수 편이 = 변조지수 × 변조 신호 주파수
    ② [숫자 대입] $ \Delta f = 50 \times 400 $
    ③ [최종 결과] $ \Delta f = 20\text{ kHz} $
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16. 그림과 같은 회로의 논리 게이트는?

  1. AND
  2. NAND
  3. NOR
  4. OR
(정답률: 77%)
  • 입력 A, B, C 중 어느 하나라도 1(High)이 되면 출력 Y가 나타나는 회로 구조입니다. 이는 논리합의 특성을 가지므로 OR 게이트입니다.
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17. 다음 논리식을 불대수 기본 법칙을 이용하여 간단하게 표현한 것은?

  1. AB
  2. B
  3. A+B+C
  4. A
(정답률: 80%)
  • 불대수의 분배법칙과 멱등법칙을 적용하여 식을 단순화합니다.
    $$A(A+B+C) = AA + AB + AC = A + AB + AC = A(1+B+C) = A \cdot 1 = A$$
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18. 진폭변조파의 전압이 e=(100+20sin2π200t)sin2π105t[V]로 표시되었을 때 점유주파수 대역폭(Hz)은?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 43%)
  • 진폭변조파(AM)의 점유주파수 대역폭은 반송파 주파수를 중심으로 상측파와 하측파가 차지하는 전체 폭을 의미하며, 이는 신호파 최대 주파수의 2배와 같습니다.
    주어진 식 $e=(100+20\sin 2\pi 200t)\sin 2\pi 10^5t$에서 신호파의 주파수 $f_s$는 $200\text{ Hz}$입니다.
    ① [기본 공식] $BW = 2 \times f_s$
    ② [숫자 대입] $BW = 2 \times 200$
    ③ [최종 결과] $BW = 400\text{ Hz}$
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19. 윈 브릿지(Wien Bridge) 발진회로에서 발진주파수(Hz)는?

  1. RC/2π2
  2. 1/2πRC
  3. 1/πR2
  4. 1/πRC
(정답률: 74%)
  • 윈 브릿지(Wien Bridge) 발진회로는 낮은 왜곡의 정현파를 발생시키는 회로로, 직·병렬 RC 회로의 $R$과 $C$ 값이 동일할 때 위상 변이가 $0$이 되어 발진 조건이 성립합니다. 이때의 발진 주파수 공식은 다음과 같습니다.
    $$f_0 = \frac{1}{2\pi RC}$$
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20. 전력증폭기의 출력측 기본파 전압이 50V, 제2 및 제3고조파 전압이 각각 4V, 3V일 때 왜율(%)은?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 67%)
  • 전고조파 왜율(THD)은 기본파 전압에 대해 각 고조파 전압들의 제곱합의 제곱근이 차지하는 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $THD = \frac{\sqrt{\sum V_n^2}}{V_1}$
    ② [숫자 대입] $THD = \frac{\sqrt{4^2 + 3^2}}{50}$
    ③ [최종 결과] $THD = \frac{5}{50} = 0.1 = 10\%$
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2과목: 회로이론 및 제어공학

21. RL 직렬회로에서 다음과 같은 전압을 인가할 때 제3 고조파 전류의 실효값은 약 몇 A인가? (단, R=3Ω, ωL=4Ω이다.)

  1. 2
  2. 4
  3. 8
  4. 10
(정답률: 70%)
  • 제3고조파 성분의 전압 실효값과 임피던스를 이용하여 전류의 실효값을 구하는 문제입니다. 주어진 전압 식 $v=50+40\sqrt{2}\sin\omega t+100\sqrt{2}\sin(3\omega t+30^{\circ})$에서 제3고조파의 최대값은 $100\sqrt{2}$이므로 실효값은 $100\text{ V}$입니다. 또한, 고조파 차수가 증가하면 유도성 리액턴스도 동일한 배수로 증가하므로 제3고조파일 때의 리액턴스는 $3\omega L$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $Z_3 = \sqrt{R^2 + (3\omega L)^2}, I_3 = \frac{V_3}{Z_3}$
    ② [숫자 대입] $Z_3 = \sqrt{3^2 + (3 \times 4)^2}, I_3 = \frac{100}{\sqrt{3^2 + 12^2}}$
    ③ [최종 결과] $I_3 = 8.08 \approx 8\text{ A}$
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22. 선로의 임피던스 Z=R+jωL(Ω), 병렬 어드미턴스가 Y=G+jωC(S)일 때 선로의 저항 R과 컨덕턴스 G가 동시에 0이 되었을 때 전파정수는?

(정답률: 65%)
  • 전파정수 $\gamma$는 선로의 임피던스 $Z$와 어드미턴스 $Y$의 곱의 제곱근으로 정의됩니다. 저항 $R$과 컨덕턴스 $G$가 $0$인 무손실 선로에서는 감쇠정수 $\alpha$가 $0$이 되어 위상정수만 남게 됩니다.
    ① [기본 공식] $\gamma = \sqrt{ZY} = \sqrt{(R + j\omega L)(G + j\omega C)}$
    ② [숫자 대입] $\gamma = \sqrt{(0 + j\omega L)(0 + j\omega C)} = \sqrt{(j\omega)^2 LC}$
    ③ [최종 결과] $\gamma = j\omega\sqrt{LC}$
    따라서 정답은 입니다.
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23. 정상상태에서 t=0인 순간 스위치 S를 열면 이 회로에 흐르는 전류 i(t)는?

(정답률: 60%)
  • 정상상태에서 스위치를 열면 인덕터 $L$의 성질에 의해 기존에 흐르던 전류를 유지하려는 성질이 나타나며, $R$과 $r$이 직렬로 연결된 RL 회로의 방전 형태로 전류가 감쇠합니다.
    스위치를 열기 직전의 초기 전류는 $i(0) = \frac{E}{r}$이며, 이후 회로의 전체 저항은 $R+r$이 됩니다.
    이 회로의 미분 방정식 $(R+r)i(t) + L\frac{di(t)}{dt} = 0$을 라플라스 변환하여 풀이하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = i(0)e^{-\frac{R+r}{L}t}$
    ② [숫자 대입] $i(t) = \frac{E}{r}e^{-\frac{R+r}{L}t}$
    ③ [최종 결과]
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24. 어떤 회로망의 4단자 정수 중에서 A=8, B=j2, D=3+j2이면 이 회로망의 C는?

  1. 24+j14
  2. 8-j11.5
  3. 4+j6
  4. 3-j4
(정답률: 71%)
  • 4단자 정수 $A, B, C, D$ 사이에는 행렬식 $AD - BC = 1$이라는 관계식이 성립합니다.
    ① [기본 공식] $AD - BC = 1$
    ② [숫자 대입] $8(3 + j2) - j2C = 1$
    ③ [최종 결과] $C = 8 - j11.5$
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25. 를 라플라스 변환하면?

  1. s2F(s)
  2. sF(s)
(정답률: 63%)
  • 함수 $f(t)$의 적분 형태인 $\int_{0}^{t} f(t) dt$를 라플라스 변환하면, 원래의 변환 결과 $F(s)$를 $s$로 나눈 형태가 됩니다.
    따라서 정답은 $\frac{1}{s}F(s)$이며, 이미지로는 입니다.
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26. 각 상의 전류가 다음과 같을 때 영상 대칭분 전류(A)는?

  1. 10sinωt
  2. 30sinωt
(정답률: 65%)
  • 영상 대칭분 전류는 세 상의 전류 합의 3분의 1로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $i_0 = \frac{1}{3}(i_a + i_b + i_c)$
    ② [숫자 대입] $i_0 = \frac{1}{3}(30\sin\omega t + 30\sin(\omega t - 90^{\circ}) + 30\sin(\omega t + 90^{\circ}))$
    ③ [최종 결과] $i_0 = 10\sin\omega t$
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27. 다음 회로에서 a-b 사이의 단자전압 Vab(V)는?

  1. +2
  2. -2
  3. +5
  4. -5
(정답률: 63%)
  • 중첩의 원리를 이용하여 전압원과 전류원을 각각 분리하여 해석합니다.
    1. 전류원을 개방했을 때: 단자 $a-b$ 사이에는 $2\text{V}$ 전압원만 남으므로 $V_{ab} = +2\text{V}$입니다.
    2. 전압원을 단락했을 때: $5\text{A}$의 전류는 저항 $10\Omega$이 있는 경로보다 저항이 $0\Omega$인 단락 경로로 모두 흐르게 되어 $V_{ab} = 5\text{A} \times 0\Omega = 0\text{V}$가 됩니다.
    따라서 최종 단자전압은 두 결과의 합인 $+2\text{V}$입니다.
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28. 다음 회로의 A-B 간의 합성 임피던스 Z0는?

  1. R1+R2+jwM
  2. R1+R2-jwM
  3. R1+R2+jw(L1+L2+2M)
  4. R1+R2+jw(L1+L2-2M)
(정답률: 76%)
  • 회로를 분석하면 두 코일 $L_{1}$과 $L_{2}$가 가동 결합되어 있으며, 전류가 두 코일을 같은 방향으로 흐르는 가동 결합 상태입니다. 따라서 합성 임피던스는 각 가지의 저항과 리액턴스의 합에 상호 인덕턴스 $M$에 의한 전압 강하 $2j\omega M$이 추가됩니다.
    $$Z_{0} = R_{1} + R_{2} + j\omega(L_{1} + L_{2} + 2M)$$
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29. 대칭 12상 교류 성형(Y)결선에서 상전압이 50V일 때 선간전압은 약 몇 V인가?

  1. 86.6
  2. 43.3
  3. 28.8
  4. 25.9
(정답률: 33%)
  • n상 성형(Y)결선에서 선간전압을 구하는 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $V_{L} = 2 \sin(\frac{\pi}{n}) V_{p} (1 - \frac{2}{n})$
    ② [숫자 대입] $V_{L} = 2 \sin(\frac{\pi}{12}) \times 50 \times (1 - \frac{2}{12})$
    ③ [최종 결과] $V_{L} = 25.9$
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30. 3개의 같은 저항 RΩ을 그림과 같이 Δ결선하고, 기전력 V(V), 내부저항 r(Ω)인 전지를 n개 직렬 접속했다. 이때 전지 내에 흐르는 전류가 I(A)라면 저항 R(Ω)은?

(정답률: 46%)
  • $\Delta$결선 저항을 $Y$결선으로 변환하면 각 저항은 $\frac{1}{3}R$이 됩니다. 회로 전체의 폐회로 전압 방정식(키르히호프 법칙)을 적용하여 $R$을 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$nV = I(\frac{2}{3}R + nr)$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{2}{3}RI = nV - nrI$$
    ③ [최종 결과]
    $$R = \frac{3}{2}n(\frac{V}{I} - r)$$
    따라서 정답은 입니다.
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31. 그림과 같은 신호 흐름선도의 전달함수는?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 69%)
  • 메이슨의 이득 공식(Mason's rule)을 사용하여 전달함수를 구합니다.
    전방 경로(Forward Path)는 두 개로, $FP_1 = 2 \times \frac{1}{s^2} = \frac{2}{s^2}$, $FP_2 = \frac{1}{s}$이며, 루프(Loop)는 하나로 $L_1 = -4 \times \frac{1}{s} = -\frac{4}{s}$입니다.
    전달함수 식은 다음과 같습니다.
    $$\frac{E_2(s)}{E_1(s)} = \frac{\frac{2}{s^2} + \frac{1}{s}}{1 - (-\frac{4}{s})} = \frac{\frac{2+s}{s^2}}{\frac{s+4}{s}} = \frac{s+2}{s(s+4)}$$
    따라서 정답은 입니다.
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32. 전자계전기를 사용할 때 장점이 아닌 것은?

  1. 온도특성이 양호하다.
  2. 접점의 동작속도가 빠르다.
  3. 과부하에 견디는 힘이 크다.
  4. 동작상태의 확인이 용이하다.
(정답률: 48%)
  • 전자계전기는 기계적 접점이 움직여야 하므로 반도체 릴레이 등에 비해 접점의 동작속도가 느린 것이 특징입니다.

    오답 노트
    온도특성 양호, 과부하 내구성, 동작상태 확인 용이함은 전자계전기의 주요 장점입니다.
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33. 주어진 계통의 특성방정식이 s4+6s3+11s2+6s+K=0이다. 안정하기 위한 K의 범위는?

  1. K ＜ 20
  2. 0 ＜ K ＜ 20
  3. 0 ＜ K ＜ 10
  4. K ＜ 0, K ＞ 20
(정답률: 71%)
  • 루스-허위츠(Routh-Hurwitz) 안정도 판별법을 사용하여 특성방정식의 모든 계수가 양수여야 한다는 조건을 적용합니다.
    $$s^4 + 6s^3 + 11s^2 + 6s + K = 0$$
    루스 배열표의 $s^1$ 행 성분인 $\frac{60-6K}{10}$가 $0$보다 커야 안정합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{60-6K}{10} > 0$$
    ② [숫자 대입]
    $$60 > 6K$$
    ③ [최종 결과]
    $$0 < K < 10$$
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34. 그림과 같은 보드 선도를 갖는 계의 전달함수는?

(정답률: 64%)
  • 보드선도에서 $\omega$가 0일 때의 이득이 $20\text{dB}$이므로, 저주파 이득 $G(0) = 10$이어야 합니다 ($20\log 10 = 20$). 보기 중 $s=0$을 대입했을 때 10이 되는 전달함수는 이며, 꺾임 주파수 분석을 통해 해당 그래프와 일치함을 확인할 수 있습니다.
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35. G(s)=e-Ls에서 ω=100rad/s일 때 이득(dB)은?

  1. 0
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 45%)
  • 전달함수의 크기를 dB로 변환하는 공식을 사용하여 이득을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $G_{dB} = 20\log |e^{-j\omega L}|$
    ② [숫자 대입] $G_{dB} = 20\log 1$
    ③ [최종 결과] $G_{dB} = 0$
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36. 의 미분방정식을 상태방정식 로 표현할 때 옳은 것은?

(정답률: 70%)
  • 주어진 미분방정식 $\frac{d^3}{dt^3}c(t) + 8\frac{d^2}{dt^2}c(t) + 19\frac{d}{dt}c(t) + 12c(t) = 6u(t)$를 상태방정식 $\frac{dx(t)}{dt} = Ax(t) + Bu(t)$ 형태로 변환하는 문제입니다.
    최고차 미분항인 $\frac{d^3}{dt^3}c(t)$를 좌변에 남기고 나머지 항들을 우변으로 이항하면, $\frac{d^3}{dt^3}c(t) = -12c(t) - 19\frac{d}{dt}c(t) - 8\frac{d^2}{dt^2}c(t) + 6u(t)$가 됩니다.
    이를 행렬 형태로 나타내면 시스템 행렬 $A$의 마지막 행은 계수인 $-12, -19, -8$이 되고, 입력 행렬 $B$는 입력 계수인 $6$을 포함하는 가 됩니다.
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37. 제어량을 어떤 일정한 목표값으로 유지하는 것을 목적으로 하는 제어법은?

  1. 추종제어
  2. 비율제어
  3. 정치제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 67%)
  • 제어량을 어떤 일정한 목표값으로 유지하는 것을 목적으로 하는 제어법을 정치제어라고 합니다.

    오답 노트
    추종제어: 목표값이 시간에 따라 변할 때 이를 따라가게 하는 제어
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38. 그림과 등가인 논리회로는?

(정답률: 60%)
  • 제시된 논리회로의 각 게이트를 분석하여 간소화하면 최종적으로 $A$와 $C$의 입력만을 갖는 OR 게이트와 동일한 논리 결과가 도출됩니다. 따라서 등가 회로는 입니다.
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39. 보드선도에서 이득곡선이 0dB인 선을 지날 때의 주파수에서 양의 위상여유가 생기고 위상곡선이 -180를 지날 때 양의 이득여유가 생긴다면 이 폐루프 시스템의 안정도는 어떻게 되겠는가?

  1. 항상 안정
  2. 항상 불안정
  3. 조건부 안정
  4. 안정성 여부를 판가름할 수 없다.
(정답률: 71%)
  • 폐루프 시스템이 안정하기 위해서는 이득여유(Gain Margin)와 위상여유(Phase Margin)가 모두 양(+)의 값을 가져야 합니다. 문제에서 위상여유와 이득여유가 모두 양의 값을 갖는다고 명시하였으므로, 이 시스템은 항상 안정합니다.
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40. 1/s-α을 z변환하면?

  1. 1/1-zeαT
  2. 1/1+zeαt
  3. 1/1-z-1eαt
  4. 1/1-z-1e-αT
(정답률: 41%)
  • 라플라스 변환 영역의 함수 $\frac{1}{s-\alpha}$를 z-변환하면 다음과 같은 과정으로 도출됩니다.
    $$F(z) = \frac{z}{z-e^{\alpha T}}$$
    분자와 분모를 $z$로 나누어 정리하면
    $$F(z) = \frac{1}{1-z^{-1}e^{\alpha T}}$$
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3과목: 신호기기

41. 직류 전동기의 속도 제어법이 아닌 것은?

  1. 2차 여자법
  2. 계자 제어법
  3. 전압 제어법
  4. 저항 제어법
(정답률: 78%)
  • 직류 전동기의 속도 제어는 크게 계자 제어법, 전압 제어법, 저항 제어법으로 나뉩니다. 2차 여자법은 전동기의 속도 제어 방식이 아니므로 정답입니다.
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42. 변압기의 내부 고장 보호에 쓰이는 계전기는?

  1. 접지 계전기
  2. 역상 계전기
  3. 과전압 계전기
  4. 비율차동 계전기
(정답률: 82%)
  • 비율차동 계전기는 변압기의 1차측과 2차측에 흐르는 전류의 차이를 검출하여, 내부 고장으로 인한 전류 불평형이 발생했을 때 동작하는 변압기 내부 고장 보호용 대표 계전기입니다.
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43. 유도전동기의 기동법에서 농형 유도전동기 기동법이 아닌 것은?

  1. Y-Δ 기동
  2. 리액터 기동
  3. 직입 기동방식
  4. 2차 임피던스 기동
(정답률: 69%)
  • 2차 임피던스 기동은 회전자에 권선이 감겨 있는 권선형 유도전동기에서만 가능한 기동법입니다. 농형 유도전동기는 회전자가 구리 막대로 고정된 구조이므로 Y-Δ 기동, 리액터 기동, 직입 기동방식을 사용합니다.
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44. SCR에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. PNPN구조를 갖는 4층 반도체 소자
  2. 제어 기능을 갖는 쌍방향성의 3단자 소자
  3. 스위칭 기능을 갖는 쌍방향성의 3단자 소자
  4. 증폭 기능을 갖는 쌍방향성의 3단자 소자
(정답률: 75%)
  • SCR(Silicon Controlled Rectifier)은 P형과 N형 반도체가 교대로 4층으로 쌓인 PNPN 구조의 단방향성 3단자 소자입니다.

    오답 노트
    쌍방향성: SCR은 기본적으로 한 방향으로만 전류가 흐르는 단방향성 소자입니다.
    증폭 기능: SCR은 스위칭 작용을 하는 소자이지 증폭 소자가 아닙니다.
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45. 3상 유도전동기에서 2차측 저항을 2배로 하면 최대 토크는 어떻게 변하는가?

  1. 2배 증가
  2. 1/2로 감소
  3. √2배 증가
  4. 변하지 않음
(정답률: 62%)
  • 3상 유도전동기의 최대 토크는 2차 저항의 크기와 관계없이 일정하며, 다만 최대 토크가 발생하는 슬립(Slip)의 지점만 변화합니다. 따라서 2차측 저항을 2배로 해도 최대 토크는 변하지 않습니다.
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46. 계전기의 접점에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. C는 공통접점이다.
  2. N은 가동접점, C는 고정접점이다.
  3. N은 정위 또는 여자, 동작접점이다.
  4. R은 반위 또는 무여자, 낙하접점이다.
(정답률: 86%)
  • 계전기 접점에서 C는 공통접점(Common), N은 정위접점(Normally Open/Normally Closed), R은 반위접점(Normally Closed/Normally Open)을 의미합니다. 이때 C가 가동접점이며, N과 R이 고정접점입니다.

    오답 노트
    N은 가동접점, C는 고정접점이다: C가 가동접점이고 N이 고정접점이므로 설명이 반대로 되었습니다.
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47. 전기선로전환기 설치 위치 중 적당한 것은?

  1. 기본 레일과 선로전환기 중심거리는 1.4m이다.
  2. 쇄정용 밀착 조정관과 레일 밑과의 여유거리는 20m이상 이다.
  3. 레일 내측에서 선로전환기 중심까지 1000mm이상이다.
  4. 레일 내측에서 선로전환기 중심까지 1200mm이상이다.
(정답률: 75%)
  • 전기선로전환기의 설치 기준에 따라 레일 내측에서 선로전환기 중심까지의 거리는 $1200\text{mm}$이상을 확보해야 합니다.

    오답 노트
    기본 레일과 선로전환기 중심거리는 $1200\text{mm}$ 기준입니다.
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48. 전동차단기의 동작 전원이 정전되었을 때에는 차단기가 열린 위치에서 중력에 의해 약 몇 초 이내에 수평 위치까지 닫혀야 되는가?

  1. 5초
  2. 8초
  3. 10초
  4. 12초
(정답률: 76%)
  • 전동차단기의 동작 전원이 정전된 비상시, 안전을 위해 중력에 의해 열린 위치에서 수평 위치까지 $10\text{초}$이내에 닫혀야 합니다.
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49. 건널목 전동차단기의 제어전압은 정격값의 몇 배로 유지하여야 하는가?

  1. 0.8~1.0배
  2. 0.8~1.3배
  3. 0.9~1.2배
  4. 1.0~1.3배
(정답률: 87%)
  • 건널목 전동차단기의 안정적인 동작과 신뢰성 확보를 위해 제어전압은 정격값의 $0.9 \sim 1.2$배 범위 내에서 유지하여야 합니다.
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50. 신호용 정류기의 무부하 전압 120V，전부하 전압 95V일 때의 전압 변동률은 몇 %인가?

  1. 21
  2. 25
  3. 26
  4. 32
(정답률: 80%)
  • 전압 변동률은 전부하 전압에 대해 무부하 전압과 전부하 전압의 차이가 차지하는 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{V_0 - V_n}{V_n} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{120 - 95}{95} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 26.3$
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51. 직류 분권전동기의 기동 시 계자저항기의 저항 값은 어떻게 하여야 하는가?

  1. 떼어 놓는다.
  2. 0으로 놓는다.
  3. 최대로 놓는다.
  4. 중으로 놓는다.
(정답률: 73%)
  • 직류 분권전동기 기동 시에는 계자 자속을 최대로 하여 기동 토크를 확보하고 기동 전류를 제한해야 합니다. 따라서 계자저항기의 저항 값을 0으로 놓아 계자 전류가 최대가 되도록 해야 합니다.
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52. 전기 선로전환기의 제어 계전기에 사용되는 계전기는?

  1. 완동 계전기
  2. 완방 계전기
  3. 무극선조 계전기
  4. 자기유지 계전기
(정답률: 79%)
  • 전기 선로전환기의 제어 계전기는 조작 스위치를 놓더라도 전환 동작이 완료될 때까지 회로를 유지해야 하므로, 스스로 상태를 유지하는 자기유지 계전기를 사용합니다.
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53. 건널목 제어자 401형의 출력조정용 가변인덕턴스의 탭(Tap)은 몇 단계로 되어 있는가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 83%)
  • 건널목 제어자 401형의 출력조정용 가변인덕턴스 탭은 총 10단계로 구성되어 있습니다.
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54. NS형 선로전환기에 사용되는 삽입형 제어 계전기로서 유극 2위식 자기유지형 계전기의 정격으로 알맞은 것은?

  1. 직류 12V, 20mA, 200Ω
  2. 직류 24V, 120mA, 200Ω
  3. 직류 12V, 20mA, 100Ω
  4. 직류 24V, 120mA, 100Ω
(정답률: 85%)
  • NS형 선로전환기에 사용되는 유극 2위식 자기유지형 계전기의 표준 정격은 직류 $24\text{V}$, $120\text{mA}$, $200\Omega$ 입니다.
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55. 변압기 시험 중 정수 측정에 필요 없는 것은?

  1. 단락시험
  2. 무부하시험
  3. 절연내력시험
  4. 저항측정시험
(정답률: 72%)
  • 변압기의 정수(임피던스, 전압비, 철손 등)를 측정하기 위해서는 단락시험, 무부하시험, 저항측정시험이 필요합니다.
    반면, 절연내력시험은 정수 측정이 아니라 절연 성능의 건전성을 확인하기 위한 안전성 검사 시험입니다.
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56. 단상 50kVA, 1차 3300V, 2차 220V, 60Hz변압기가 있다. 1차 권수 600회，철심의 유효 단면적 160cm2의 변압기 철심의 자속밀도는 약 몇 Wb/m2인가?

  1. 1.3
  2. 1.7
  3. 2.3
  4. 2.7
(정답률: 55%)
  • 변압기의 유기기전력 공식을 이용하여 철심의 자속밀도 $B$를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = 4.44 f B A N$
    ② [숫자 대입] $3300 = 4.44 \times 60 \times B \times 0.016 \times 600$
    ③ [최종 결과] $B = 1.3$
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57. WLR 계전기는 어떤 계전기를 쇄정해 주는가?

  1. 궤도 계전기
  2. 전철제어 계전기
  3. 전철선별 계전기
  4. 진로조사 계전기
(정답률: 88%)
  • WLR 계전기는 전철제어 계전기를 쇄정하여 회로의 안정성을 확보하고 오작동을 방지하는 역할을 수행합니다.
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58. 3상 유도전동기의 회전자 철손이 작은 이유는?

  1. 2차 주파수가 낮기 때문
  2. 2차가 권선형 이기 때문
  3. 효율，역률이 나쁘기 때문
  4. 성층 철심을 사용하기 때문
(정답률: 55%)
  • 3상 유도전동기의 회전자(2차측) 주파수는 슬립 $s$에 의해 결정되며, 정상 상태에서 슬립이 매우 작기 때문에 2차 주파수가 매우 낮습니다. 철손은 주파수에 비례하여 증가하므로, 주파수가 낮아 철손이 작게 발생합니다.
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59. 단상 유도 전동기의 기동방법 중 기동 토크가 가장 큰 것은?

  1. 분상 기동형
  2. 반발 기동형
  3. 반발 유도형
  4. 콘덴서 기동형
(정답률: 83%)
  • 단상 유도 전동기의 기동 토크 크기 순서를 암기해야 하는 문제입니다. 기동 토크는 반발 기동형이 가장 크며, 전체적인 순서는 다음과 같습니다.
    반발 기동형 $>$ 반발 유도형 $>$ 콘덴서 기동형 $>$ 분상 기동형 $>$ 셰이딩
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60. 어떤 변압기의 1차 환산임피던스 Z12=400Ω이고, 이것을 2차로 환산하면 Z21=1Ω이 된다. 2차 전압이 300V이면 1차 전압(V)은?

  1. 4500
  2. 6000
  3. 7500
  4. 8000
(정답률: 81%)
  • 변압기의 임피던스 환산비는 권수비의 제곱에 비례하고, 전압비는 권수비에 비례한다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{Z_{12}}{Z_{21}} = (\frac{V_1}{V_2})^2$
    ② [숫자 대입] $\frac{400}{1} = (\frac{V_1}{300})^2$
    ③ [최종 결과] $V_1 = 6000$
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4과목: 신호공학

61. 차상선로전환기에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 동작 시분은 2초 이내이다.
  2. 첨단의 텅레일이 5mm이내로 벌어지면 적색등이 점멸한다.
  3. 수동리버로 전환 시험을 한다.
  4. 외함과 내부배선과의 절연저항은 10MΩ 이상이다.
(정답률: 68%)
  • 차상선로전환기의 절연저항 기준을 묻는 문제입니다. 외함과 내부배선 사이의 절연저항은 $5\text{M}\Omega$이상이어야 합니다.

    오답 노트
    외함과 내부배선과의 절연저항은 $10\text{M}\Omega$이상이다: 기준값은 $5\text{M}\Omega$이상입니다.
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62. 신호용 정류기의 정류회로 무부하 전압이 260V이고, 전부하 전압이 250V일 때 전압변동률(%)은?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 86%)
  • 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] $\epsilon = \frac{260 - 250}{250} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 4$
    따라서 전압변동률은 $4\%$ 입니다.
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63. 고속철도구간 보수자 선로횡단장치 시소 기준은?

  1. 15초
  2. 20초
  3. 25초
  4. 30초
(정답률: 75%)
  • 고속철도구간에서 보수자의 안전을 위해 설치된 선로횡단장치의 시소 기준 시간은 20초입니다.
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64. 분기기의 크로싱 각과 분기기 번호 및 열차 제한속도와의 관계에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 분기기 번호가 작을수록 크로싱 각이 크게 되어 열차의 제한 속도가 높아진다.
  2. 분기기 번호가 클수록 크로싱 각이 작게 되어 열차의 제한속도가 높아진다.
  3. 분기기 번호가 작을수록 크로싱 각이 작게 되어 열차의 제한 속도가 낮아진다.
  4. 분기기 번호가 클수록 크로싱 각이 크게 되어 열차의 제한속도가 낮아진다.
(정답률: 80%)
  • 분기기 번호는 크로싱 각의 코탄젠트 값에 해당합니다. 따라서 분기기 번호가 클수록 크로싱 각은 작아지며, 각도가 작을수록 열차가 원활하게 통과할 수 있어 제한 속도가 높아집니다.
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65. 교류 궤도회로의 단락감도 향상 방법으로 거리가 먼 것은?

  1. 궤도계전기에 직렬로 저항 또는 리액터를 삽입 한다.
  2. 레일을 용접 또는 장대 레일화하여 전압강하를 최소화한다.
  3. 위상을 적당히 하여 열차단락 시의 회전역률을 최대 회전역률에서 이동시킨다.
  4. 송전 전압을 낮추고 저항 또는 리액터 값을 최소화한다.
(정답률: 69%)
  • 교류 궤도회로의 단락감도를 높이기 위해서는 송전 전압을 높여 전압 강하의 영향을 줄이고, 한류 장치의 저항이나 리액터 값을 크게 하여 전류 흐름을 적절히 제어해야 합니다.
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66. 선로전환기의 정·반위 결정에 관한 내용 중 정위방향 결정방법으로 틀린 것은?

  1. 본선과 본선 또는 측선과 측선의 경우 주요한 방향
  2. 탈선 선로전환기는 탈선시키는 방향
  3. 본선 또는 측선과 안전측선의 경우에는 안전측선의 방향
  4. 본선과 측선과의 경우에는 측선의 방향
(정답률: 87%)
  • 선로전환기의 정위는 기본적으로 열차가 안전하게 통과하거나 주요한 방향으로 진행하는 방향을 의미합니다. 본선과 측선이 만나는 경우에는 측선이 아닌 본선의 방향을 정위로 결정해야 합니다.
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67. 폐색방식 중 대용폐색방식이 아닌 것은?

  1. 지도 통신식
  2. 지도식
  3. 통신식
  4. 통표식
(정답률: 71%)
  • 폐색방식 중 대용폐색방식은 복선의 경우 통신식, 단선의 경우 지도통신식과 지도식이 사용됩니다. 통표식은 단선 구간에서 사용하는 상용폐색방식에 해당합니다.

    오답 노트
    지도 통신식, 지도식, 통신식: 대용폐색방식의 종류임
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68. 경부고속철도 LCP 제어 KEY로 취급할 수 있는 기능이 아닌 것은?

  1. 진로 제어
  2. 쇄정 취소
  3. 선로전환기 제어
  4. 차축온도검지장치 제어
(정답률: 82%)
  • LCP(Local Control Panel) 제어 KEY로는 진로 제어, 쇄정 취소, 선로전환기 제어 등 연동 및 진로 제어 관련 기능을 취급합니다. 차축온도검지장치 제어는 LCP의 제어 범위에 해당하지 않습니다.
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69. 경부고속철도 열차제어를 위하여 CTC 및 LCP에서 취급된 제어 명령을 SSI를 통해 현장으로 전송하고 제어 확인된 표시정보를 수신하여 CTC나 LCP로 전송하는 기능을 수행하는 기기는?

  1. TFM
  2. TVM
  3. CAMZ
  4. FEPOL
(정답률: 76%)
  • FEPOL(Front End Processor for Operation Level)은 역 정보 전송 장치로서, CTC 및 LCP에서 취급된 제어 명령을 확인하여 SSI를 통해 현장으로 전송하고, 현장의 표시 정보를 수신하여 다시 CTC나 LCP로 전송하는 핵심 기능을 수행합니다.
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70. 고속철도 ATC 장치의 불연속 정보 내용이 아닌 것은?

  1. 전방진로의 선로조건，분기기 개통방향 정보
  2. 전차선 절연구간 정보
  3. 터널 진·출입 시 차량 내 기밀장치 동작
  4. ATC 지역 진·출입 여부
(정답률: 52%)
  • 고속철도 ATC 장치의 불연속 정보는 전차선 절연구간 정보, 터널 진·출입 시 차량 내 기밀장치 동작, ATC 지역 진·출입 여부 등이 포함됩니다. 전방진로의 선로조건 및 분기기 개통방향 정보는 불연속 정보가 아닌 연속 정보에 해당합니다.
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71. 10/1000 이상의 상구배에 설치된 폐색신호기가 정지 신호를 현시할 경우 열차가 정지하지 않고 일정 속도로 진입할 수 있도록 지시하는 것은?

  1. 유도신호기
  2. 자동폐색식별표지
  3. 서행허용표지
  4. 원방신호기
(정답률: 75%)
  • 10/1000 이상의 상구배 구간에서 폐색신호기가 정지 신호를 현시하더라도, 열차가 완전히 정지했다가 재출발하는 데 드는 시간과 어려움을 방지하기 위해 일정 속도로 진입을 허용하는 서행허용표지를 설치합니다.
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72. 선로이용률을 최대한 높이기 위한 열차 최소 운전시격 단축방안으로 거리가 먼 것은?

  1. 중계신호기 설치
  2. 구내 폐색신호기 설치
  3. 도착선의 상호 사용
  4. 유도신호기 사용
(정답률: 52%)
  • 열차 최소 운전시격을 단축하여 선로이용률을 높이기 위해서는 구내 폐색신호기 설치, 도착선의 상호 사용, 유도신호기 사용 등이 필요합니다. 중계신호기 설치는 운전시격 단축을 위한 직접적인 방안으로 보기 어렵습니다.
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73. 경부고속철도구간 전자연동장치에서 1개의 선로 전환기 모듈(PM)이 최대로 제어할 수 있는 전기 선로전환기 수는?

  1. 4대
  2. 7대
  3. 10대
  4. 12대
(정답률: 79%)
  • 경부고속철도 전자연동장치의 설계 기준에 따라 1개의 선로 전환기 모듈(PM)이 제어할 수 있는 전기 선로전환기의 최대 수는 4대입니다.
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74. 끌림검지장치에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 기지나 기존선에서 고속선으로 진입하는 개소에 설치한다.
  2. 검지기의 접속함은 레일 내측으로부터 2.3m 이상 이격한다.
  3. 검지기는 궤간 사이와 레일 외부 양측에 설치하여 서로 전기적으로 연결한다.
  4. 레일 사이에 설치되는 검지기는 레일 밑면으로부터 상부까지는 4∼7㎜를 이격한다.
(정답률: 59%)
  • 끌림검지장치 설치 시 레일 사이에 설치되는 검지기는 레일 밑면으로부터 상부까지 25~30mm를 이격하여 설치해야 합니다.

    오답 노트
    레일 밑면으로부터 상부까지는 4~7mm를 이격한다: 25~30mm가 올바른 기준입니다.
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75. 경부고속선에 사용 중인 MJ81형 전기 선로전환기의 전환력으로 맞는 것은?

  1. 2000~4000N
  2. 200~400N
  3. 2000~4000kgf
  4. 200~400kgf
(정답률: 80%)
  • 경부고속선에서 사용되는 MJ81형 전기 선로전환기의 표준 전환력은 200~400kgf입니다.
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76. 접근쇄정의 해정시분은 고속철도인 경우 얼마로 설정하는가?

  1. 3분
  2. 5분
  3. 7분
  4. 9분
(정답률: 75%)
  • 접근쇄정의 해정시분은 열차의 속도와 제동 거리를 고려하여 설정하며, 고속철도의 경우 안전 확보를 위해 3분으로 설정합니다.
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77. 궤도회로의 단락감도는 그 궤도회로를 통과하는 열차에 대하여 임피던스 본드 및 AF궤도회로 구간은 맑은 날 몇 Ω이상을 확보하여야 하는가?

  1. 0.06
  2. 0.16
  3. 0.01
  4. 0.1
(정답률: 86%)
  • 궤도회로의 단락감도는 열차 검출의 신뢰성을 결정하는 요소로, 임피던스 본드 및 AF궤도회로 구간은 맑은 날 기준 $0.06\Omega$이상을 확보하여야 합니다.
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78. 5현시 자동구간에서 정거장 주본선에 정지하는 경우 장내신호기의 현시상태는?

  1. YG
  2. Y
  3. YY
  4. 제한
(정답률: 82%)
  • 5현시 자동구간에서 열차가 정거장 주본선에 정지해야 할 경우, 장내신호기는 YY(주의)를 현시하여 운전자가 감속 및 정지 준비를 하도록 안내합니다.
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79. 신호기기 부품의 고장률 산출식으로 옳은 것은?

(정답률: 81%)
  • 신호기기 부품의 고장률은 일정 기간 발생한 총 장애 건수를 해당 기간 동안 설비가 운용된 총 시간으로 나누어 산출합니다.
    따라서 정답은 입니다.
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80. ATS지상자 경보지점 계산식으로 옳은 것은? (단, V: 폐색구간 운행속도의 최댓값[km/h], ℓ: 신호기에서 경보지점까지의 거리[m], 종별: 여객)

(정답률: 75%)
  • 여객 열차의 ATS 지상자 경보지점 $\ell$을 계산하는 공식은 운행속도의 제곱항과 속도항의 합으로 구성됩니다.
    ① [기본 공식] $\ell = \frac{V^{2}}{20} + \frac{8V}{3.6}$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $\ell = \frac{V^{2}}{20} + \frac{8V}{3.6}$
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