철도신호기사 필기 기출문제복원 (2017-03-05)

철도신호기사 2017-03-05 필기 기출문제 해설

이 페이지는 철도신호기사 2017-03-05 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

철도신호기사
(2017-03-05 기출문제)

목록

1과목: 전자공학

1. FM을 AM과 비교한 특징으로 틀린 것은?

  1. 잡음이 적다.
  2. 에코의 영향이 많다.
  3. 점유 주파수 대역이 넓다.
  4. 초단파대 통신에 적합하다.
(정답률: 79%)
  • FM(주파수변조)은 AM(진폭변조)보다 높은 주파수 대역을 사용하여 잡음이 적고 음질이 우수하며, 초단파대 통신에 적합하고 점유 주파수 대역이 넓은 특징이 있습니다. 따라서 에코의 영향이 많다는 설명은 틀린 내용입니다.
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2. 주파수가 높아지면 감소하는 잡음은?

  1. 플리커 잡음
  2. 산탄 잡음
  3. 트랜지스터 잡음
  4. 자연 잡음
(정답률: 74%)
  • 트랜지스터 잡음은 주파수가 높아질수록 그 크기가 감소하는 특성을 가지고 있습니다.
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3. 트랜지스터의 베이스 폭을 얇게 하는 이유는 어떤 특성을 좋게 하기 위한 것인가?

  1. 온도특성
  2. 주파수특성
  3. 잡음특성
  4. 전도특성
(정답률: 79%)
  • 트랜지스터의 베이스 폭을 최대한 얇게 만들어야 전자나 정공이 베이스 영역에서 재결합하여 사라지는 것을 방지하고, 빠르게 에미터에서 컬렉터로 통과할 수 있습니다. 이는 고주파 동작 시 응답 속도를 높여 주파수특성을 향상시키기 위함입니다.
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4. 다음 2진 코드인 0101 0101을 1의 보수로 변환하면?

  1. 0010 0010
  2. 0010 1010
  3. 1010 0010
  4. 1010 1010
(정답률: 82%)
  • 1의 보수는 2진수의 모든 비트를 반전(0은 1로, 1은 0으로)시키는 방식입니다.
    따라서 $0101\ 0101$의 각 비트를 반전시키면 $1010\ 1010$이 됩니다.
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5. 트랜지스터 공통 베이스 증폭기의 입력 저항의 상태는?

  1. 매우 낮다.
  2. 매우 높다.
  3. 공통 에미터 증폭기와 같다.
  4. 공통 컬렉터 증폭기와 같다.
(정답률: 63%)
  • 트랜지스터의 공통 베이스(Common Base) 증폭기는 입력 임피던스가 매우 낮고 출력 임피던스가 매우 높은 특성을 가지고 있습니다.
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6. pn접합 다이오드의 역포화 전류에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도, 표면누설전류에 의존한다.
  2. 금지대의 에너지 폭에만 의존한다.
  3. 순방향 인가 전압에 의존한다.
  4. 온도에만 비례한다.
(정답률: 72%)
  • pn접합 다이오드의 역포화 전류는 온도 변화와 표면누설전류의 영향을 받아 결정됩니다.
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7. 직류 출력전압이 300V(무부하 시), 전부하 시 출력전압이 250V 였다면 전압 변동률은?

  1. 10%
  2. 20%
  3. 30%
  4. 40%
(정답률: 82%)
  • 전압 변동률은 무부하 전압과 전부하 전압의 차이를 전부하 전압에 대한 비율로 계산합니다.
    $$\epsilon = \frac{V_0 - V_n}{V_n} \times 100$$
    $$\epsilon = \frac{300 - 250}{250} \times 100$$
    $$\epsilon = 20\%$$
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8. 그림과 같은 회로의 출력은 어떻게 되는가?

  2. -2V
  3. Vi
(정답률: 85%)
  • 제시된 회로는 두 개의 연산 증폭기가 직렬로 연결된 구조로, 첫 번째 단에서 적분 후 두 번째 단에서 다시 적분(또는 미분 성분 결합)이 일어나는 형태입니다.
    첫 번째 OP amp의 출력 전압 $V_{1o}$는 다음과 같습니다.
    $$V_{1o} = -sCRV_{i}$$
    이 $V_{1o}$가 두 번째 OP amp의 입력으로 들어가 최종 출력 $V_{o}$가 결정됩니다.
    $$V_{o} = \frac{-V_{1o}}{RsC} = \frac{-(-sCRV_{i})}{sCR} = V_{i}$$
    따라서 최종 출력은 입력 전압 $V_{i}$와 동일합니다.
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9. 순방향 바이어스에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전위장벽을 높게 한다.
  2. 다수 캐리어에 의한 전류를 0이 되도록 한다.
  3. 전위장벽을 더 낮게 한다.
  4. 소수 캐리어에 의한 전류를 0이 되도록 한다.
(정답률: 52%)
  • 순방향 바이어스는 P형 영역에 (+), N형 영역에 (-) 전압을 걸어주는 것으로, 내부 전위 장벽을 낮추어 다수 캐리어가 쉽게 이동하여 전류가 흐르게 합니다.
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10. 컬렉터 변조회로 중 컬렉터 동조회로의 특징이 아닌 것은?

  1. 조정이 비교적 어렵고, 출력이 안정적이지 못하다.
  2. 직선성이 대단이 우수하고, 피변조파의 컬렉터 효율이 좋다.
  3. 피변조파 출력이 크므로 대전력 송신기에 주로 사용된다.
  4. 트랜지스터의 C급 바이어스 동작에 의해서 100%까지 변조할 수 있지만 큰 변조전력이 요구되는 단점이 있다.
(정답률: 62%)
  • 컬렉터 동조회로는 직선성이 우수하고 효율이 좋으며, 대전력 송신기에 주로 사용되는 특징이 있습니다. 또한 C급 바이어스 동작을 통해 높은 변조도를 얻을 수 있습니다. 따라서 조정이 어렵고 출력이 안정적이지 못하다는 설명은 컬렉터 동조회로의 특징과 거리가 멉니다.
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11. 그림과 같은 논리소자의 출력을 나타내는 식은?

  1. Y = A ㆍ B
  3. Y = A + B
  4. Y = A - B
(정답률: 79%)
  • 제시된 이미지는 두 개의 입력 $A, B$가 들어와 하나의 출력을 내보내는 AND 게이트의 기호입니다. AND 게이트는 모든 입력이 1일 때만 출력이 1이 되는 논리곱 연산을 수행하므로, 출력 식은 $Y = A \cdot B$가 됩니다.
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12. 그림과 같은 논리회로와 등가적으로 동작하는 스위치는?

(정답률: 83%)
  • 제시된 논리회로는 A와 B가 AND 게이트로 연결되고, 그 결과가 C와 OR 게이트로 연결된 구조이므로 논리식은 $Y = (A \cdot B) + C$가 됩니다.
    이를 스위치 회로로 변환하면 A와 B 스위치는 직렬로 연결되어야 하고, 이 묶음이 C 스위치와 병렬로 연결된 구조인 가 정답입니다.
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13. 진폭변조에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 주파수는 일정하고 위상이 변하는 것이다.
  2. 주파수는 일정하고 진폭이 변하는 것이다.
  3. 진폭은 일정하고 반송파의 위상이 변하는 것이다.
  4. 진폭은 일정하고 반송파의 주파수가 변하는 것이다.
(정답률: 71%)
  • 진폭변조(AM)는 반송파의 주파수와 위상은 일정하게 유지하면서, 변조 신호에 따라 반송파의 진폭만을 변화시켜 정보를 전달하는 방식입니다.
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14. R-C 회로에서 시정수를 올바르게 표현한 것은?

  1. RL
  2. C/R
  3. R/C
  4. RC
(정답률: 73%)
  • R-C 회로에서 시정수는 저항(R)과 커패시턴스(C)의 곱으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $T = R \times C$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $T = RC$
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15. 시프트 레지스터의 출력을 입력측에 되먹임으로서 클럭펄스가 가해질 경우 레지스터 내부의 2진 값이 순환하도록 만든 카운터는?

  1. 동기 카운터
  2. 인코더 카운터
  3. 링 카운터
  4. 디코더 카운터
(정답률: 78%)
  • 시프트 레지스터의 출력을 다시 입력으로 되먹임(Feedback)하여, 클럭 펄스에 따라 내부의 2진 값이 원형으로 순환하며 이동하는 카운터를 링 카운터라고 합니다.
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16. 다음 중 압진 효과를 이용한 발진기는?

  1. 음차 발진기
  2. 콜피츠 발진기
  3. 수정 발진기
  4. L-C 발진기
(정답률: 76%)
  • 수정 발진기는 수정 결정의 압전 효과(Piezoelectric effect)를 이용하여 매우 안정적인 주파수의 전기 신호를 발생시키는 발진기입니다.

    오답 노트
    음차 발진기: 소리굽쇠의 기계적 진동 이용
    콜피츠 및 L-C 발진기: 인덕터(L)와 커패시터(C) 공진 회로 이용
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17. 초기 속도가 0인 전자를 100V의 전압으로 가속시키면 전자의 속도는 몇 m/s 인가?

  1. 6.93 × 106
  2. 5.93 × 106
  3. 4.93 × 106
  4. 3.93 × 106
(정답률: 65%)
  • 전자의 운동 에너지가 전압에 의해 가해진 전기적 에너지와 같다는 에너지 보존 법칙을 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$v = \sqrt{\frac{2QV}{m}}$$
    속도 = 루트(2 × 전하량 × 전압 / 질량)
    ② [숫자 대입]
    $$v = \sqrt{\frac{2 \times 1.602 \times 10^{-19} \times 100}{9.109 \times 10^{-31}}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$v = 5.93 \times 10^{6}$$
    따라서 전자의 속도는 $5.93 \times 10^{6}\text{m/s}$ 입니다.
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18. 25℃에서 80W의 손실전력을 가지는 실리콘 트랜지스터가 있다. 이 트랜지스터 케이스의 온도가 135℃라면 손실전력은 몇 W 인가? (단, 25℃ 이상에서 손실전력의 감소비율은 0.5 W/℃이다.)

  1. 20
  2. 25
  3. 30
  4. 35
(정답률: 78%)
  • 온도가 상승함에 따라 손실전력이 일정 비율로 감소하는 원리를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_{final} = P_{initial} - (R \times \Delta T)$$
    손실전력 = 초기전력 - (감소비율 × 온도차)
    ② [숫자 대입]
    $$P_{final} = 80 - (0.5 \times (135 - 25))$$
    ③ [최종 결과]
    $$P_{final} = 25$$
    따라서 손실전력은 $25\text{W}$ 입니다.
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19. 증폭기의 접지방식에서 가장 높은 주파수까지 증폭할 수 있는 것은?

  1. 베이스 접지
  2. 이미터 접지
  3. 컬렉터 접지
  4. 이미터 팔로워
(정답률: 62%)
  • 베이스 접지 증폭기는 차단 주파수가 매우 높아 고주파 증폭에 가장 유리한 방식입니다.

    오답 노트
    이미터 접지: 밀러 효과로 인해 고주파 이득이 감소함
    컬렉터 접지 및 이미터 팔로워: 주로 임피던스 매칭용으로 사용되며 베이스 접지보다 고주파 특성이 낮음
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20. 대부분이 RF 동조증폭기이고, 입력신호는 부(-)로 클램프 되며, 협대역 펄스의 컬렉터 전류를 발생시키는 회로는?

  1. A급 푸시풀
  2. B급 푸시풀
  3. C급 푸시풀
  4. AB급 푸시풀
(정답률: 74%)
  • C급 푸시풀 회로는 대부분 RF 동조증폭기로 사용되며, 입력신호가 부(-)로 클램프되어 협대역 펄스의 컬렉터 전류를 발생시키는 특성을 가집니다.
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2과목: 회로이론 및 제어공학

21. 분포정수 전송회로에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 인 회로를 무왜형 회로라 한다.
  2. R=G=0 인 회로를 무손실 회로라 한다.
  3. 무손실 회로와 무왜형 회로의 감쇠정수는 √RG 이다.
  4. 무손실 회로와 무왜형 회로에서의 위상속도는 이다.
(정답률: 75%)
  • 분포정수 전송회로의 특성에 관한 문제입니다. 무손실 회로는 $R=G=0$인 상태이므로 감쇠정수 $\alpha = \sqrt{RG}$ 값은 $0$이 됩니다. 따라서 무손실 회로와 무왜형 회로의 감쇠정수가 $\sqrt{RG}$라는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    $\frac{R}{L} = \frac{G}{C}$ 인 회로를 무왜형 회로라 함: 옳은 설명
    $R=G=0$ 인 회로를 무손실 회로라 함: 옳은 설명
    위상속도가 $\frac{1}{\sqrt{LC}}$이다: 옳은 설명
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22. R1=R2=100Ω이며, L1=5H 인 회로에서 시정수는 몇 sec인가?

  1. 0.001
  2. 0.01
  3. 0.1
  4. 1
(정답률: 68%)
  • RL 직렬 회로의 시정수를 구하는 문제입니다. 회로에서 $R_1$과 $R_2$가 병렬로 연결되어 있으므로, 전체 저항 $R$을 먼저 구한 뒤 시정수 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{L}{R}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{5}{\frac{100 \times 100}{100 + 100}}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 0.1$
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23. 다음 회로에서 절점 a와 절점 b의 전압이 같을 조건은?

  1. R1R3 = R2R4
  2. R1R2 = R3R4
  3. R1 + R3 = R2 + R4
  4. R1 + R2 = R3 + R4
(정답률: 78%)
  • 제시된 회로는 휘트스톤 브리지(Wheatstone Bridge) 회로입니다. 절점 $a$와 $b$의 전위가 같아져 평형 상태가 되려면 마주 보는 저항의 곱이 서로 같아야 합니다.
    ① [기본 공식] $R_1 \times R_2 = R_3 \times R_4$
    ② [숫자 대입] $R_1 R_2 = R_3 R_4$
    ③ [최종 결과] $R_1 R_2 = R_3 R_4$
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24. 그림과 같은 회로의 구동점 임피던스 Zab는?

(정답률: 52%)
  • 회로의 구동점 임피던스는 저항 $1\Omega$과 인덕터 $2\text{H}$의 직렬 조합과 커패시터 $\frac{1}{2}\text{F}$의 병렬 조합으로 계산합니다.
    각 소자의 임피던스는 $R=1$, $L=2s$, $C=\frac{1}{sC} = \frac{2}{s}$입니다.
    ① [기본 공식] $Z_{ab} = \frac{(R + L) \times C}{(R + L) + C}$
    ② [숫자 대입] $Z_{ab} = \frac{(1 + 2s) \times \frac{2}{s}}{(1 + 2s) + \frac{2}{s}}$
    ③ [최종 결과] $Z_{ab} = \frac{2(2s + 1)}{2s^2 + s + 2}$
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25. 최대값이 10V인 정현파 전압이 있다. t=0 에서의 순시값이 5V 이고 이 순간에 전압이 증가하고 있다. 주파수가 60Hz 일 때, t = 2ms 에서의 전압의 순시값[V]은?

  1. 10sin30°
  2. 10sin43.2°
  3. 10sin73.2°
  4. 10sin103.2°
(정답률: 52%)
  • 정현파 전압의 순시값 공식 $v(t) = V_m \sin(\omega t + \theta)$를 사용합니다.
    먼저 $t=0$일 때 $5 = 10 \sin(\theta)$이므로 초기 위상 $\theta = 30^\circ$입니다.
    그 후 $t=2\text{ms}$일 때의 각도 $\omega t$를 계산하여 합산합니다.
    ① [기본 공식] $\omega t = 360 \times f \times t$
    ② [숫자 대입] $\omega t = 360 \times 60 \times 0.002 = 43.2^\circ$
    ③ [최종 결과] $v = 10 \sin(43.2^\circ + 30^\circ) = 10 \sin 73.2^\circ$
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26. 그림과 같은 구형파의 라플라스 변환은?

(정답률: 73%)
  • 시간 $t=0$에서 $4$까지 크기가 $2$인 구형파는 단위 계단 함수 $u(t)$의 차이로 표현하여 라플라스 변환을 수행합니다.
    ① [기본 공식] $F(s) = \mathcal{L}\{2u(t) - 2u(t-4)\}$
    ② [숫자 대입] $F(s) = \frac{2}{s} - \frac{2}{s}e^{-4s}$
    ③ [최종 결과] $F(s) = \frac{2}{s}(1 - e^{-4s})$
    따라서 정답은 입니다.
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27. 그림과 같은 파형의 파고율은?

  1. 1
  2. 2
  3. √2
  4. √3
(정답률: 55%)
  • 파고율은 파형의 최대값을 실효값으로 나눈 값입니다. 제시된 와 같은 구형파는 최대값과 실효값이 모두 $A$로 동일하므로 파고율은 1이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{파고율} = \frac{\text{최대값}}{\text{실효값}}$
    ② [숫자 대입] $\text{파고율} = \frac{A}{A}$
    ③ [최종 결과] $\text{파고율} = 1$
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28. 그림과 같은 회로의 컨덕턴스 G2에 흐르는 전류 i는 몇 A 인가?

  1. -5
  2. 5
  3. -10
  4. 10
(정답률: 50%)
  • 병렬 회로에서 전류는 각 가지의 컨덕턴스 크기에 비례하여 분배됩니다. 전체 공급 전류를 구한 뒤 컨덕턴스 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $i = (I_{total}) \times \frac{G_{2}}{G_{1} + G_{2}}$
    ② [숫자 대입] $i = (15 - 30) \times \frac{15}{30 + 15}$
    ③ [최종 결과] $i = -5$
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29. 콘덴서 C[F]에 단위 임펄스의 전류원을 접속하여 동작시키면 콘덴서의 전압 Vc(t)는? (단, u(t)는 단위계단 함수이다.)

  1. Vc(t) = C
  2. Vc(t) = Cu(t)
(정답률: 68%)
  • 콘덴서에 임펄스 전류가 입력되면 전압은 콘덴서의 용량 역수에 비례하여 단위 계단 함수 형태로 나타납니다.
    ① [기본 공식] $V(s) = \frac{1}{Cs} \times I(s)$
    ② [숫자 대입] $V(s) = \frac{1}{Cs} \times 1 = \frac{1}{C} \times \frac{1}{s}$
    ③ [최종 결과] $V_{c}(t) = \frac{1}{C}u(t)$
    따라서 정답은 입니다.
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30. 비접지 3상 Y회로에서 전류 Ia = 15 + j2[A], Ib = -20 – j14[A] 일 경우 Ic[A] 는?

  1. 5 + j12
  2. -5 + j12
  3. 5 - j12
  4. -5 - j12
(정답률: 62%)
  • 비접지 3상 Y회로에서 각 상으로 흐르는 전류의 합은 키르히호프의 전류 법칙(KCL)에 의해 항상 0이 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $I_a + I_b + I_c = 0$
    ② [숫자 대입] $(15 + j2) + (-20 - j14) + I_c = 0$
    ③ [최종 결과] $I_c = 5 + j12$
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31. 의 이득여유(dB)는?

  1. 20
  2. -20
  3. 0
  4. ∞
(정답률: 61%)
  • 이득여유는 개루프 전달함수의 위상이 $-180^{\circ}$가 될 때의 이득의 역수를 $\text{dB}$로 나타낸 값입니다.
    전달함수 $\frac{2}{(j\omega+1)(j\omega+2)}$의 허수부가 0이 되는 지점은 $\omega = 0$ 일 때입니다.
    ① [기본 공식] $GM = 20\log_{10} | \frac{1}{G(j\omega)H(j\omega)} |$
    ② [숫자 대입] $GM = 20\log_{10} | \frac{1}{1} |$
    ③ [최종 결과] $GM = 0$
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32. 다음 진리표의 논리소자는?

  1. OR
  2. NOR
  3. NOT
  4. NAND
(정답률: 71%)
  • 제시된 진리표 를 분석하면, 모든 입력이 0일 때만 출력이 1이 되고, 입력 중 하나라도 1이 있으면 출력이 0이 됩니다.
    이는 OR 게이트의 결과를 반전시킨 NOR 게이트의 특성입니다.
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33. 그림과 같은 신호흐름 선도에서 전달함수 는 무엇인가?

(정답률: 49%)
  • 메이슨 공식(Mason's Formula)을 사용하여 전달함수 $\frac{Y(s)}{X(s)}$를 구합니다.
    순방향 경로(FP)는 $FP_1 = -bc$, $FP_2 = \frac{1}{s}$이며, 루프(Loop)는 $L_1 = -\frac{a}{s}$, $L_2 = -\frac{b}{s^2}$가 존재합니다.
    이때 $FP_2$와 접촉하지 않는 루프 $L_1$을 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{Y(s)}{X(s)} = \frac{FP_1 + FP_2(1 - L_1)}{1 - (L_1 + L_2)}$
    ② [숫자 대입] $\frac{Y(s)}{X(s)} = \frac{-bc + \frac{1}{s}(1 - (-\frac{a}{s}))}{1 - (-\frac{a}{s} - \frac{b}{s^2})} = \frac{-bc + \frac{1}{s} + \frac{a}{s^2}}{1 + \frac{a}{s} + \frac{b}{s^2}}$
    ③ [최종 결과] $\frac{Y(s)}{X(s)} = \frac{-bcs^2 + s + a}{s^2 + as + b}$
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34. 다음과 같은 시스템에 단위계단입력 신호가 가해졌을 때 지연시간에 가장 가까운 값[sec]은?

  1. 0.5
  2. 0.7
  3. 0.9
  4. 1.2
(정답률: 59%)
  • 지연시간은 단위계단입력에 대해 응답이 최종치의 50%에 도달하는 시간을 의미합니다.
    전달함수 $\frac{C(s)}{R(s)} = \frac{1}{s+1}$에 단위계단입력 $\frac{1}{s}$을 곱하여 역라플라스 변환을 수행하면 시간 응답은 $1 - e^{-t}$가 됩니다.
    최종치 1의 50%인 0.5가 되는 지점을 찾습니다.
    ① [기본 공식] $1 - e^{-t} = 0.5$
    ② [숫자 대입] $e^{-t} = 0.5$
    ③ [최종 결과] $t = -\ln(0.5) \approx 0.693 \approx 0.7$
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35. 다음 단위 궤환 제어계의 미분방정식은?

(정답률: 56%)
  • 단위 궤환 제어계의 전달함수를 이용하여 입력 $u(t)$와 출력 $c(t)$ 사이의 관계를 미분방정식으로 도출하는 문제입니다.
    전달함수 $G(s) = \frac{2}{s(s+1)}$ 일 때, 폐루프 전달함수는 다음과 같습니다.
    $$\frac{C(s)}{U(s)} = \frac{G(s)}{1 + G(s)} = \frac{\frac{2}{s(s+1)}}{1 + \frac{2}{s(s+1)}} = \frac{2}{s(s+1) + 2} = \frac{2}{s^2 + s + 2}$$
    이를 교차 곱하여 정리하면 다음과 같습니다.
    $$(s^2 + s + 2)C(s) = 2U(s)$$
    라플라스 변환의 성질에 따라 $s^2$은 2차 미분, $s$는 1차 미분을 의미하므로, 이를 시간 영역의 미분방정식으로 변환하면 가 됩니다.
    $$\frac{d^2c(t)}{dt^2} + \frac{dc(t)}{dt} + 2c(t) = 2u(t)$$
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36. 특성방정식이 다음과 같다. 이를 z변환하여 z평면에 도시할 때 단위원 밖에 놓일 근은 몇 개인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 46%)
  • S평면의 근이 우반면($s > 0$)에 위치할 때, 이를 z변환하면 z평면의 단위원 외부에 사상됩니다.
    특성방정식 $(s+1)(s+2)(s-3)=0$의 근은 $s = -1, -2, 3$이며, 이 중 우반면에 위치한 근은 $s=3$ 하나뿐이므로 단위원 밖의 근은 1개입니다.
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37. 특성방정식 s3+2s2+(k+3)s+10=0에서 Routh 안정도 판별법으로 판별 시 안정하기 위한 k의 범위는?

  1. k ＞ 2
  2. k ＜ 2
  3. k ＞ 1
  4. k ＜ 1
(정답률: 71%)
  • Routh 안정도 판별법에 따라 특성방정식의 계수들로 구성된 첫 번째 열의 모든 요소가 양수여야 시스템이 안정합니다.
    $$s^3 + 2s^2 + (k+3)s + 10 = 0$$
    ① [기본 공식]
    $$s^1 \text{ 요소} = \frac{2(k+3) - 1 \times 10}{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$s^1 \text{ 요소} = \frac{2k + 6 - 10}{2} = k - 2$$
    ③ [최종 결과]
    $$k - 2 > 0 \implies k > 2$$
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38. 드모르간의 정리를 나타낸 식은?

(정답률: 69%)
  • 드모르간의 정리는 논리합(OR)의 부정은 각각의 부정의 논리곱(AND)과 같고, 논리곱(AND)의 부정은 각각의 부정의 논리합(OR)과 같다는 법칙입니다.
    따라서 $\overline{A + B} = \overline{A} \cdot \overline{B}$가 성립하며, 이는 와 일치합니다.
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39. 그림에서 ①에 알맞은 신호 이름은?

  1. 조작량
  2. 제어량
  3. 기준입력
  4. 동작신호
(정답률: 71%)
  • 제어 시스템의 구성에서 기준입력요소를 거쳐 조절부로 들어가기 전, 오차 신호가 전달되는 지점의 신호를 동작신호라고 합니다.
    에서 ①은 조절부로 입력되는 신호이므로 동작신호가 정답입니다.
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40. 근궤적이 s평면의 jω축과 교차할 때 폐루프의 제어계는?

  1. 안정하다.
  2. 알 수 없다.
  3. 불안정하다.
  4. 임계상태이다.
(정답률: 67%)
  • 근궤적이 $s$평면의 $j\omega$축(허수축)과 교차한다는 것은 시스템의 극점이 허수축 상에 존재함을 의미하며, 이는 루스-허위츠 안정도 판별법에서 임계 안정 조건에 해당합니다.
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3과목: 신호기기

41. 유도전동기의 토크-속도 곡선이 비례추이를 한다는 것은 그 곡선이 무엇에 비례해서 이동하는 것을 말하는가?

  1. 슬립
  2. 회전수
  3. 공급전압
  4. 2차 합성저항
(정답률: 63%)
  • 유도전동기의 토크-속도 곡선에서 비례추이란, 2차 합성저항의 값이 변함에 따라 토크 곡선이 동일한 모양을 유지하며 평행하게 이동하는 특성을 말합니다.
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42. 22kW, 220V 직류발전기의 전부하 전류는 몇 A 인가?

  1. 100
  2. 120
  3. 140
  4. 160
(정답률: 82%)
  • 직류 전력 공식 $P = V \times I$를 이용하여 전류를 구합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{P}{V}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{22000}{220}$
    ③ [최종 결과] $I = 100$
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43. 직류궤도회로에 사용되는 한류장치는 무엇으로 사용하는가?

  1. 코일
  2. 리액터
  3. 콘덴서
  4. 가변저항기
(정답률: 81%)
  • 궤도회로의 한류장치는 전류를 제한하는 역할을 하며, 직류 궤도회로에서는 가변저항기를 사용하여 이를 조절합니다.

    오답 노트
    리액터: 교류 궤도회로에서 사용
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44. 선로전환기의 사용력에 의한 분류가 아닌 것은?

  1. 수동 선로전환기
  2. 동력 선로전환기
  3. 삼지 선로전환기
  4. 스프링 선로전환기
(정답률: 67%)
  • 선로전환기는 사용력(동력원)에 따라 수동, 동력, 스프링 선로전환기로 분류됩니다. 삼지 선로전환기는 사용력이 아닌 전환기의 형태나 구조에 따른 분류입니다.
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45. 반파 정류회로에서 직류전압 100V 를 얻는데 필요한 변압기 2차 상전압은 약 몇 V 인가? (단, 부하는 순저항 부하이며, 변압기 내의 전압강하는 무시하고, 정류기 내의 전압강하는 15V 로 한다.)

  1. 125
  2. 256
  3. 315
  4. 496
(정답률: 73%)
  • 반파 정류회로의 평균 전압 공식과 실효값 변환 원리를 이용하여 변압기 2차 상전압을 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V_{dc} = \frac{V_{max}}{\pi} - V_{drop}$$
    $$V_{rms} = \frac{V_{max}}{\sqrt{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$100 = \frac{V_{max}}{3.14} - 15 \implies V_{max} = 115 \times 3.14 = 361.1$$
    $$V_{rms} = \frac{361.1}{1.414}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V_{rms} = 255.4$$
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46. 교류전기 선로전환기의 전동기 회전방향을 제어하는 기기는?

  1. 전철정자
  2. 제어계전기
  3. 회로제어기
  4. 계자권선접속기
(정답률: 70%)
  • 교류전기 선로전환기에서 전동기의 정·역회전을 제어하여 포인트의 방향을 결정하는 기기는 제어계전기입니다.
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47. 직류기에서 전기자반작용으로 나타나는 영향으로 틀린 것은?

  1. 전기적 중성축이 이동한다.
  2. 정류자 편간의 불꽃 섬락이 발생한다.
  3. 단자전압의 저하는 전동기에만 나타난다.
  4. 회전속도의 상승은 전동기에만 나타난다.
(정답률: 66%)
  • 전기자반작용은 주자속을 감소시켜 발전기에서는 단자전압을 저하시키고, 전동기에서는 속도를 상승시키는 영향을 줍니다. 따라서 단자전압의 저하가 전동기에만 나타난다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    전기적 중성축 이동: 전기자 자속에 의해 중성축이 밀려남
    불꽃 섬락 발생: 중성축 이동으로 인해 정류 시 전압이 발생하여 불꽃 발생
    회전속도 상승: 자속 감소로 인해 전동기 속도가 증가함
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48. 건널목 경보시간의 적정화를 도모하기 위하여 사용하는 방법 중 틀린 것은?

  1. 시소 계전기법
  2. 정시간 제어기법
  3. 궤도회로 연장법
  4. 콘덴서 충·방전법
(정답률: 62%)
  • 건널목 경보시간 적정화는 열차의 진입 속도와 거리에 따라 경보 시간을 조절하는 것이 핵심입니다. 시소 계전기법, 정시간 제어기법, 콘덴서 충·방전법은 이를 위한 제어 방식이지만, 궤도회로 연장법은 단순히 검지 구간을 늘리는 것으로 경보시간의 정밀한 적정화 방법과는 거리가 멉니다.
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49. ATS 지상자 제어계전기의 접점저항은 몇 mΩ 이하이어야 하는가?

  1. 60
  2. 80
  3. 100
  4. 120
(정답률: 69%)
  • ATS 지상자 제어계전기의 접점저항 기준치는 $100\text{m}\Omega$이하로 규정되어 있습니다.
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50. 변압기의 누설리액턴스를 줄이는데 가장 효과적인 방법은?

  1. 권선을 동심 배치한다.
  2. 권선을 분할하여 조립한다.
  3. 철심의 단면적을 크게 한다.
  4. 코일의 단면적을 크게 한다.
(정답률: 74%)
  • 변압기의 누설리액턴스를 줄이기 위해서는 권선을 분할하여 조립함으로써 자속의 누설을 최소화하는 것이 가장 효과적입니다.
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51. 궤도회로용 구성기기가 아닌 것은?

  1. 전원장치
  2. 한류장치
  3. 철관장치
  4. 궤조절연
(정답률: 77%)
  • 궤도회로를 구성하는 주요 기기는 전원장치, 한류장치, 궤조절연 등이 있으며, 철관장치는 궤도회로의 구성 요소에 해당하지 않습니다.
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52. 자기유지계전기(WR)의 접점 수, 전류, 정격 동작 전압에 대한 사항 중 옳은 것은?

  1. NR4/N4R4, 80mA, DC 22V
  2. NR4/N2R2, 80mA, DC 24V
  3. NR4/N4R4, 120mA, DC 22V
  4. NR4/N4R4, 120mA, DC 24V
(정답률: 59%)
  • 자기유지계전기(WR)의 표준 규격은 접점 수가 $\text{NR}_4/\text{N}_2\text{R}_2$, 정격 전류 $80\text{mA}$, 정격 동작 전압 $\text{DC } 24\text{V}$입니다.
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53. 열차 최고운행속도가 150km/h 인 선로의 건널목에 경보제어용 시점제어자를 설치하고자 한다. 건널목 종점제어자와의 이격거리는 몇 m 인가? (단, 기준경보시간은 30초로 한다.)

  1. 950
  2. 1050
  3. 1150
  4. 1250
(정답률: 72%)
  • 이격거리는 열차의 운행 속도에 기준 경보 시간을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $L = v \times t$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{150 \times 1000}{3600} \times 30$
    ③ [최종 결과] $L = 1250$
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54. 3상 유도전동기에서 동기와트로 표시되는 것은?

  1. 토크
  2. 1차 입력
  3. 2차 출력
  4. 동기 각속도
(정답률: 75%)
  • 동기와트는 동기속도 하에서 전동기가 내는 회전력을 의미하며, 단위는 $\text{W}$를 사용하여 전동기의 토크를 표시합니다.
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55. %저항 강하가 3%, 리액턴스 강하가 4%일 때 변압기의 최대 전압변동률은 몇 % 인가?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 80%)
  • 저항 강하(유효분)와 리액턴스 강하(무효분)가 직교하는 벡터 성분이므로, 피타고라스 정리를 이용하여 전체 전압변동률을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \sqrt{p^2 + q^2}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \sqrt{3^2 + 4^2}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 5$
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56. 열차집중제어장치(CTC)의 효과가 아닌 것은?

  1. 안전도 향상
  2. 선로용량의 증대
  3. 정보수집의 비자동화
  4. 신호보안장치의 고장파악 용이
(정답률: 73%)
  • 열차집중제어장치(CTC)는 열차 운행을 중앙에서 집중적으로 제어하여 안전도 향상, 선로용량 증대, 고장 파악 용이 등의 효과를 얻으며, 정보 수집을 자동화하는 시스템입니다.
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57. 부하가 변하면 심하게 속도가 변하는 직류 전동기는?

  1. 직권전동기
  2. 분권전동기
  3. 차동복권전동기
  4. 가동복권전동기
(정답률: 84%)
  • 직류전동기의 속도 변동이 큰 순서는 직권 > 가동복권 > 분권 > 차동복권 순이며, 따라서 직권전동기가 부하 변화에 따른 속도 변동이 가장 심합니다.
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58. 변압기의 자속을 만드는 전류는?

  1. 부하전류
  2. 철손전류
  3. 자화전류
  4. 포화전류
(정답률: 80%)
  • 변압기에서 철심에 자속을 발생시키기 위해 필요한 전류를 자화전류라고 합니다.
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59. 콘덴서 기동형 단상유도전동기가 사용되는 기기는?

  1. 전동차단기
  2. 침목형 선로전환기
  3. MJ81형 선로전환기
  4. NS형 전기 선로전환기
(정답률: 74%)
  • 콘덴서 기동형 단상유도전동기는 NS형 전기 선로전환기에 사용되는 구동 방식입니다.
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60. 직류전동기의 속도제어법이 아닌 것은?

  1. 계자제어법
  2. 전압제어법
  3. 저항제어법
  4. 전류제어법
(정답률: 64%)
  • 직류전동기의 속도 제어는 전압, 계자, 저항을 조절하여 수행하며, 전류제어법은 일반적인 속도제어법에 해당하지 않습니다.

    오답 노트
    전압제어법: 전압 $V$를 변화시켜 제어
    계자제어법: 자속을 변화시켜 제어
    저항제어법: 전기자 저항 $R_a$를 변화시켜 제어
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4과목: 신호공학

61. 경부고속철도 UM71 궤도회로장치 구성기기 중 현장 선로변에 설치되어 있는 기기가 아닌 것은?

  1. 궤도회로수신기
  2. MU(matching Unit)
  3. 보상용콘덴서
  4. 양극자블록장치(DB)
(정답률: 60%)
  • 경부고속철도 UM71 궤도회로장치에서 궤도회로수신기는 현장 선로변이 아닌 기계실 등 제어 설비 쪽에 설치되는 기기입니다.
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62. 4현시 자동구간에서 정거장 본선에 정지하는 경우 장내신호기의 현시상태는? (단, 복선자동폐색구간)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. YY
  2. R0
  3. 제한
  4. G
(정답률: 56%)
  • 복선자동폐색구간의 4현시 자동구간에서 정거장 본선에 정지하는 경우, 장내신호기는 G를 현시합니다.
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63. 자동폐색장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 복선구간의 신호현시는 정지 정위식을 원칙으로 한다.
  2. 폐색구간의 열차검지는 궤도회로 및 악셀 카운터 등을 설비하여 검지하는 것으로 한다.
  3. 신호현시 제어는 주파수를 이용한 제어방식 또는 전자제어방식으로 한다.
  4. 폐색구간에 설비하는 궤도회로는 무절연 방식의 궤도회로를 설치한다.
(정답률: 70%)
  • 자동폐색장치의 신호현시 원칙은 구간에 따라 다릅니다. 복선구간은 진행 정위식을 원칙으로 하며, 정지 정위식은 단선구간에서 적용하는 원칙입니다.
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64. 선로전환기 정위 결정법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 본선과 본선 또는 측선과 측선의 경우 주요 본선(측선) 방향
  2. 단선의 경우 상·하 본선은 열차 진입방향
  3. 탈선 선로전환기는 탈선시키는 방향
  4. 본선이 안전측선과 분기하는 경우에는 본선의 방향
(정답률: 76%)
  • 선로전환기의 정위 결정법에서 본선이 안전측선과 분기하는 경우에는 본선 방향이 아니라 안전측선의 방향을 정위로 결정합니다.
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65. 경부고속철도(KTX)에 설치된 전자연동장치(SSI)의 큐비클 내 구성기기가 아닌 것은?

  1. 불연속전송모듈(CEP)
  2. 진단모듈(DIA)
  3. 다중처리모듈(MPM)
  4. 조작표시반 처리모듈(PPM)
(정답률: 60%)
  • 전자연동장치(SSI) 큐비클 내에는 다중처리모듈(MPM), 진단모듈(DIA), 조작표시반 처리모듈(PPM) 등이 구성되어 있으며, 불연속전송모듈(CEP)은 해당 구성기기에 포함되지 않습니다.
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66. 단선구간 상·하 장내신호기에 진행신호를 동시에 현시할 수 없도록 하는 쇄정은?

  1. 편쇄정
  2. 정위쇄정
  3. 정·반위쇄정
  4. 반위쇄정
(정답률: 62%)
  • 단선구간에서 상행과 하행 장내신호기가 동시에 진행신호를 현시하면 정면충돌의 위험이 있으므로, 이를 방지하기 위해 한쪽 방향으로만 신호가 나갈 수 있도록 제어하는 정위쇄정을 적용합니다.
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67. 대용폐색방식에 해당하지 않는 것은?

  1. 통신식
  2. 지도 통신식
  3. 지도식
  4. 지도 격시법
(정답률: 73%)
  • 대용폐색방식은 상용폐색방식을 사용할 수 없을 때 사용하는 방식으로, 복선에서는 통신식, 단선에서는 지도통신식과 지도식을 사용합니다.

    오답 노트
    지도 격시법: 폐색준용법에 해당합니다.
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68. 전철 제어 계전기의 전원이 차단되면?

  1. WR낙하
  2. 0° 접점을 유지한다.
  3. 반대 방향으로 동작한다.
  4. 동작된 방향으로 지속한다.
(정답률: 78%)
  • 전철 제어 계전기는 전원이 차단되어도 마지막으로 동작했던 상태를 그대로 유지하는 유지 특성을 가지고 있어, 동작된 방향으로 지속하게 됩니다.
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69. 고속철도 지장물검지장치에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 낙석검지용 보조 접속함(SDC)은 검지망의 시점 기주에 설치한다.
  2. 검지선 간의 간격은 150~300mm로 한다.
  3. 보호해제버튼(CAPT)은 지장물검지장치그룹의 시단부에 설치한다.
  4. 검지선이 단락되면 계전기가 무여자되어 이상정보가 제공되어야 한다.
(정답률: 67%)
  • 보호해제버튼(CAPT)은 유지보수 및 조작의 편의를 위해 지장물검지장치그룹의 시단부가 아닌 종단부에 설치해야 합니다.
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70. 전기회로가 개방되어 계전기에 전류가 흐르지 않다가 열차가 궤도에 진입함으로써 차축을 통하여 전류가 흘러 궤도계전기가 여자하는 궤도회로는?

  1. 폐전로식 궤도회로
  2. 개전로식 궤도회로
  3. 2위식 궤도회로
  4. 3위식 궤도회로
(정답률: 74%)
  • 평상시에는 회로가 개방되어 전류가 흐르지 않다가, 열차가 진입하여 차축을 통해 회로가 단락(폐쇄)됨으로써 계전기가 여자되는 방식은 개전로식 궤도회로의 핵심 원리입니다.
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71. 교류 궤도회로의 단락감도 향상을 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 레일을 용접, 장대 레일화 하여 전압강하를 없앤다.
  2. 송전전압을 증가하고, 한류장치의 저항 또는 리액터를 증가한다.
  3. 궤도계전기에 병렬로 저항을 삽입하고, 반위접점으로 단락한다.
  4. 위상을 적당히 하여 열차 단락시의 회전역률을 최대 회전역률에서 이동시킨다.
(정답률: 67%)
  • 교류 궤도회로의 단락감도를 높이려면 궤도 임피던스를 낮추고 송전 전압을 높여야 합니다. 궤도계전기에 병렬로 저항을 삽입하는 것은 오히려 계전기로 흐르는 전류를 분산시켜 감도를 저하시키는 방법입니다.
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72. 고속철도를 횡단하는 고가차도나 낙석 또는 토사붕괴가 우려되는 지역 등에 자동차나 낙석 등이 선로에 침입하는 것을 검지하여 사고를 예방하기 위한 장치는?

  1. 축소검지장치
  2. 지장물검지장치
  3. 끌림검지장치
  4. 안전스위치
(정답률: 86%)
  • 고가차도, 낙석, 토사 붕괴 지역 등에서 외부 물체가 선로 내로 침입하는 것을 감지하여 사고를 예방하는 장치는 지장물검지장치입니다.
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73. 신호검측차로 측정할 수 없는 것은?

  1. AF궤도회로의 반송파전류
  2. 임펄스 궤도회로의 전압
  3. ATS장치의 선택도
  4. 건널목 장치의 조명의 밝기
(정답률: 83%)
  • 신호검측차는 궤도회로의 전기적 특성(전압, 전류)이나 ATS 장치의 성능 등 전기적 신호를 측정하는 장비이므로, 건널목 조명의 밝기와 같은 광학적 요소는 측정할 수 없습니다.
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74. 전기 선로전환기의 동작순서로 옳은 것은?

  1. 표시 → 전환 → 해정 → 쇄정
  2. 해정 → 전환 → 표시 → 쇄정
  3. 해정 → 전환 → 쇄정 → 표시
  4. 표시 → 해정 → 전환 → 쇄정
(정답률: 70%)
  • 전기 선로전환기는 잠금 상태를 푸는 해정, 텅레일을 이동시키는 전환, 이동 후 고정하는 쇄정, 최종 상태를 알리는 표시 순으로 동작합니다.
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75. ATS지상자 설치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 지상자만을 설치할 경우에는 리드선이 붙은 상태로 단락되지 않도록 처리한다.
  2. 점제어식 지상자의 설치거리는 신호기 바깥쪽으로부터 열차 제동거리의 1.2배 범위로 한다.
  3. 지상자 밑면과 자갈과의 간격은 20mm이상으로 한다.
  4. 가드레일과의 간격은 400mm이상으로 한다.
(정답률: 71%)
  • ATS 지상자의 설치 기준상 지상자 밑면과 자갈과의 간격은 $50\text{mm}$이상으로 유지해야 합니다.

    오답 노트
    지상자 밑면과 자갈과의 간격은 $20\text{mm}$이상으로 한다: $50\text{mm}$이상이 올바른 기준입니다.
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76. 유도신호기에 대한 확인거리는 몇 m 이상인가?

  1. 100
  2. 250
  3. 500
  4. 700
(정답률: 75%)
  • 유도신호기의 확인거리는 $100\text{m}$이상으로 규정되어 있습니다.
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77. 역간 열차 평균 운전시분이 7분이고 폐색 취급시분이 5분일 경우 단선구간의 선로용량은? (단, 선로이용률은 0.75임)

  1. 60회
  2. 75회
  3. 90회
  4. 120회
(정답률: 79%)
  • 단선구간의 선로용량은 하루 전체 시간(1440분)을 평균 운전시분과 폐색 취급시분의 합으로 나눈 후 선로이용률을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Cr = \frac{1440}{T_{ao} + T_{b}} \times U$$
    ② [숫자 대입]
    $$Cr = \frac{1440}{7 + 5} \times 0.75$$
    ③ [최종 결과]
    $$Cr = 90$$
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78. NS형 전기선로전환기의 동작 시분은 몇 초 이하이어야 하는가?

  1. 6초
  2. 8초
  3. 10초
  4. 12초
(정답률: 70%)
  • NS형 전기선로전환기의 규정 동작 시분은 6초 이하로 제한되어 있습니다.
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79. 역 사이에 설치된 3위식 자동폐색구간에서 항상 진행 신호로 운행하는 경우의 최소운전시격(TR)은? (단, B : 폐색구간길이[m], L : 열차길이[m], C : 신호현시 확인에 요하는 최소거리)[m], t : 선행열차가 1의 신호기를 통과할 때부터 3의 신호기가 진행신호를 현시할 때까지 시간[sec], V : 열차속도[km/h])

(정답률: 82%)
  • 3위식 자동폐색구간에서 항상 진행 신호로 운행하기 위한 최소운전시격은 폐색구간 길이, 열차 길이, 신호 확인 거리 및 신호 현시 시간을 모두 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$T_{R} = 3.6 \times \frac{2B + L + C}{V} + t$$
    ② [숫자 대입]
    $$T_{R} = 3.6 \times \frac{2B + L + C}{V} + t$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{}$$
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80. 진로선별식 전기연동장치에서 진로선별회로와 관계가 없는 것은?

  1. 진로조사계전기가 동작한다.
  2. 우행회로, 좌행회로로 분류한다.
  3. 전철선별계전기가 동작한다.
  4. 정위 배향에 진로선별계전기를 설치한다.
(정답률: 55%)
  • 진로조사계전기는 진로선별회로가 아니라 진로조사회로에서 동작하는 계전기이므로 관계가 없습니다.

    오답 노트
    우행/좌행회로 분류, 전철선별계전기 동작, 정위 배향의 진로선별계전기 설치는 모두 진로선별회로의 구성 요소 및 동작 과정에 해당합니다.
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