철도신호산업기사 필기 기출문제복원 (2010-05-09)

철도신호산업기사
(2010-05-09 기출문제)

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1과목: 전자공학

1. 트랜지스터가 증폭기로 동작하기 위한 바이어스 방법으로 옳은 것은?

  1. 베이스와 이미터는 순방향 바이어스, 컬렉터와 베이스는 역방향 바이어스
  2. 베이스와 이미터는 순방향 바이어스, 컬렉터와 베이스는 순방향 바이어스
  3. 베이스와 이미터는 역방향 바이어스, 컬렉터와 베이스는 역방향 바이어스
  4. 베이스와 이미터는 역방향 바이어스, 컬렉터와 베이스는 순방향 바이어스
(정답률: 70%)
  • 정답은 "베이스와 이미터는 순방향 바이어스, 컬렉터와 베이스는 역방향 바이어스"입니다.

    트랜지스터는 베이스-컬렉터 pn 접합과 베이스-이미터 pn 접합으로 이루어져 있습니다. 이때, 베이스와 이미터는 순방향 바이어스가 되어야 합니다. 이는 베이스와 이미터 사이에 전압을 인가하여 전류를 유도하기 위함입니다.

    반면, 컬렉터와 베이스는 역방향 바이어스가 되어야 합니다. 이는 컬렉터와 베이스 사이에 전압을 인가하여 전류가 흐르지 않도록 막기 위함입니다.

    따라서, "베이스와 이미터는 순방향 바이어스, 컬렉터와 베이스는 역방향 바이어스"가 옳은 바이어스 방법입니다.
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2. 수정 발진회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 주파수 변경이 용이하다.
  2. 주파수 안정도가 매우 높다.
  3. 기계적, 물리적 강도가 강하다.
  4. 발진조건을 만족시키는 유도성의 범위가 매우 좁다.
(정답률: 70%)
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3. 전압 변동률이 20[%]인 정류 회로에서 무부하 전압이 6[V]이면 부하 시 전압은?

  1. 4.2[V]
  2. 5[V]
  3. 5.7[V]
  4. 6[V]
(정답률: 85%)
  • 전압 변동률이 20[%]이므로 무부하 전압의 20[%]인 1.2[V]의 변동이 발생할 수 있습니다. 따라서 부하 시 전압은 6[V]에서 1.2[V]를 뺀 4.8[V]에서 6[V]까지 변동할 수 있습니다. 하지만 이 문제에서는 최종 부하 시 전압을 구하는 것이므로, 변동 가능한 범위 중에서 중간값인 5[V]를 선택하는 것이 가장 합리적입니다. 따라서 정답은 "5[V]"입니다.
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4. 이미터 저항과 바이패스 커패시터를 가진 이미터 접지 증폭기에서 바이패스 커패시터를 제거하면?

  1. 전압이득이 감소한다.
  2. 이미터 전류가 증가한다.
  3. 회로는 불안정하게 된다.
  4. 주파수 대역폭이 감소한다.
(정답률: 70%)
  • 바이패스 커패시터는 고주파 신호를 우회시켜서 직류 신호만을 전달하도록 하기 때문에, 이를 제거하면 고주파 신호도 전달되어 전압이득이 감소하게 된다. 따라서 "전압이득이 감소한다."가 정답이다.
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5. 어떤 p채널 JFET에서 IDSS=9[mA], VDS(OFF)=4[V] 이다. VDS의 전압이 5[V]일 경우 Ip는?

  1. 0[mA]
  2. 0.36[mA]
  3. 3.2[mA]
  4. 9[mA]
(정답률: 67%)
  • 해설은 9가 정답이고 문제 답은 0인데?
    어떤게 맞을까요?
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6. JK 플립플롭의 두 입력 단자를 VPC 전원 공급 단자에 접속했을 때와 같은 동작을 하는 플립플롭은?

  1. D 플립플롭
  2. T 플립플롭
  3. RS 플립플롭
  4. RS 래치 플립플롭
(정답률: 83%)
  • T 플립플롭은 두 입력 단자가 동시에 활성화될 때 이전 상태를 유지하고 반대 상태로 전환하는 특징을 가지고 있습니다. 따라서 VPC 전원 공급 단자에 접속했을 때와 같은 동작을 하게 됩니다. D 플립플롭은 입력 신호가 변화할 때마다 출력이 반전되는 특징을 가지고 있고, RS 플립플롭과 RS 래치 플립플롭은 입력 신호에 따라 출력이 변화하는 특징을 가지고 있습니다.
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7. 순수한 반도체에 불순물을 첨가하는 과정은?

  1. 도핑
  2. 이온화
  3. 재결합
  4. 잰
(정답률: 80%)
  • 순수한 반도체에 불순물을 첨가하는 과정을 도핑이라고 합니다. 이는 불순물의 이온화와 반도체 내부에서의 재결합 과정을 통해 이루어집니다. 이를 통해 반도체의 전기적 특성을 조절하고, 전자와 양공의 이동성을 높여 성능을 개선할 수 있습니다.
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8. SCR의 주 응용분야에 속하지 않는 것은?

  1. 반파 전력제어
  2. 전류의 온 오프 제어
  3. 과전압 보호회로
  4. 마이크로파 발진회로
(정답률: 64%)
  • SCR은 반도체 소자로서 주로 전력제어, 전류의 온 오프 제어, 과전압 보호회로 등의 분야에서 사용됩니다. 하지만 마이크로파 발진회로는 SCR과는 관련이 없는 분야입니다. 마이크로파 발진회로는 주로 고주파 신호를 생성하는데 사용되며, SCR과는 전혀 다른 원리와 용도를 가지고 있습니다. 따라서 마이크로파 발진회로는 SCR의 주 응용분야에 속하지 않습니다.
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9. 전류증폭을 α가 0.95인 트렌지스터의 전류증폭률은?

  1. 12
  2. 19
  3. 49
  4. 99
(정답률: 83%)
  • 전류증폭률은 β값으로 나타내는데, β = α / (1 - α) 이므로, α가 0.95일 때 β는 19이다. 따라서 정답은 "19"이다.
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10. 다음의 연산증폭기 회로에서 전압증폭도 Av는? (단, R1=5[kΩ], R2=75[kΩ]이다.)

  1. 15
  2. -15
  3. 16
  4. -16
(정답률: 85%)
  • 입력신호는 R1을 통해 기준전압에 더해지고, 그 후 R2를 통해 출력되므로, 출력전압은 (R1+R2)/R1만큼 증폭된다. 따라서 Av는 (5[kΩ]+75[kΩ])/5[kΩ] = 16이다. 하지만, 출력이 반전되므로, 정답은 "-16"이 아닌 "-15"이 된다.
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11. 다음의 다이오드회로가 정논리일 때 가지는 논리기능은?

  1. AND 게이트
  2. OR 게이트
  3. NOT 게이트
  4. NAND 게이트
(정답률: 79%)
  • 다이오드는 양방향 전류 흐름을 막는 반도체 소자이다. 따라서, 입력 A와 B 중 하나라도 전압이 0V이면 해당 다이오드는 전류가 흐르지 않아 출력이 0V가 된다. 반면, 입력 A와 B가 모두 5V인 경우, 다이오드를 통해 전류가 흐르므로 출력이 5V가 된다. 이러한 동작 원리로 보면, 입력 A와 B가 모두 5V일 때만 출력이 5V가 되므로 AND 게이트의 논리기능을 가진다고 볼 수 있다.
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12. FET의 일반적인 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 입력 임피던스가 매우 높다.
  2. 이음 대역폭 적이 적다.
  3. 게이트 전류로 채널전류를 제어한다.
  4. 다수 캐리어에 의해 동작하는 단극성 소자이다.
(정답률: 44%)
  • "게이트 전류로 채널전류를 제어한다."가 틀린 설명입니다. FET는 게이트 전압으로 채널전류를 제어합니다. 게이트 전압이 증가하면 채널에 형성되는 전하층의 너비가 감소하여 채널전류가 감소하고, 게이트 전압이 감소하면 채널전류가 증가합니다.
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13. 반도체에서 전기장을 가하지 않더라도 캐리어의 밀도 차이에 의해서 흐르는 전류는?

  1. 포화전류
  2. 확산전류
  3. 전도전류
  4. 드리프트전류
(정답률: 78%)
  • 확산전류는 캐리어의 농도 차이에 의해 발생하는 전류로, 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 캐리어의 확산 현상에 의해 발생합니다. 이는 전기장을 가하지 않아도 발생하는 자연적인 전류입니다.
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14. 디지털 변조방식인 QAM 변조방식을 가장 잘 설명한 것은?

  1. FSK의 변조원리에 진폭변조까지 포함시킨 것
  2. FSK의 변조원리에 위상변조까지 포함시킨 것
  3. PSK의 변조원리에 진폭변조까지 포함시킨 것
  4. PSK의 변조원리에 주파수변조까지 포함시킨 것
(정답률: 64%)
  • QAM 변조방식은 PSK와 AM의 원리를 결합한 방식입니다. PSK는 위상변조를 이용하여 정보를 전송하는 방식이고, AM은 진폭변조를 이용하여 정보를 전송하는 방식입니다. QAM은 이 두 가지 방식을 결합하여, 위상과 진폭을 동시에 변조하여 정보를 전송합니다. 따라서, PSK의 변조원리에 진폭변조까지 포함시킨 것이 가장 적절한 설명입니다.
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15. 입력전력이 40[mW]일 때 출력전력이 4[W]인 증폭기의 전력 이득은?

  1. 12[dB]
  2. 20[dB]
  3. 30[dB]
  4. 40[dB]
(정답률: 65%)
  • 전력 이득은 출력전력/입력전력으로 계산할 수 있습니다. 따라서, 이 증폭기의 전력 이득은 4[W]/0.04[W] = 100입니다.

    그러나, 데시벨(dB)로 표현하면 더욱 간편하고 직관적입니다. 전력 이득을 데시벨로 변환하려면 10log(전력 이득)을 계산하면 됩니다. 따라서, 10log(100) = 20[dB]입니다.

    따라서, 정답은 "20[dB]"입니다.
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16. 정류회로에서 맥동률이 가장 적은 방식은?

  1. 3상 반파정류
  2. 3상 전파정류
  3. 단상 반파정류
  4. 단성 전파정류
(정답률: 77%)
  • 맥동률은 전류가 흐르는 동안 발생하는 에너지 손실을 의미합니다. 따라서 맥동률이 가장 적은 방식은 전류가 최대한 손실 없이 흐를 수 있는 방식입니다. 이에 따라 3상 전파정류가 맥동률이 가장 적은 방식입니다. 이는 3상 전원에서 생성된 전파를 이용하여 전류를 정류하는 방식으로, 전류의 흐름이 일정하게 유지되어 손실이 적습니다. 반면, 3상 반파정류나 단상 반파정류는 전류의 흐름이 끊겨 발생하는 맥동률이 높아집니다. 또한, 단상 전파정류는 3상 전파정류보다 전류의 양이 적어 손실이 높아집니다.
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17. AMVc=10cos30000πt 이고 신호파 Vs=7cos1000πt 일 때 상측파대 주파수는?

  1. 500[Hz]
  2. 14500[Hz]
  3. 15500[Hz]
  4. 30000[Hz]
(정답률: 74%)
  • AMVc의 주파수는 30000[Hz]이므로, 이것은 15kHz의 주파수를 가진다. Vs의 주파수는 1000[Hz]이므로, 이것은 1kHz의 주파수를 가진다. 상측파는 AMVc의 주파수에서 Vs의 주파수를 더한 것과 같다. 따라서, 상측파의 주파수는 15kHz + 1kHz = 16kHz이다. 이것은 15500[Hz]에 가장 가깝다. 따라서, 정답은 "15500[Hz]"이다.
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18. 다음의 2진수를 16진수로 변환한 것은?

  1. (89C1)16
  2. (89C2)16
  3. (9AD3)16
  4. (9AD4)16
(정답률: 83%)
  • 주어진 2진수를 4자리씩 끊어서 16진수로 변환하면 다음과 같다.

    1100 -> C

    1001 -> 9

    1010 -> A

    1101 -> D

    따라서 정답은 "(9AD3)16" 이다.
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19. CR 발진회로에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 궤환 소자로 C 만 사용된다.
  2. R값이 커지면 발진주파수가 낮아진다.
  3. 이상형에서는 전력증폭도가 29 이상이어야 한다
  4. 일반적으로 발진주파수가 1[MHz] 이상이며 주파수 가변이 어렵다.
(정답률: 56%)
  • CR 발진회로는 저항(R)과 커패시터(C)로 이루어진 회로로, 발진주파수는 R과 C의 값에 따라 결정된다. R값이 커지면 발진주파수가 낮아지는 이유는 R이 커지면 C와 함께 RC 시간상수가 커지기 때문이다. 따라서 충전 및 방전이 느려져 발진주파수가 낮아지게 된다.
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20. 이상적인 연산증폭기의 특징으로 틀린 것은?

  1. 오프셋 전압이 1이다.
  2. 출력 임피던스가 0이다.
  3. 입력 임피던스가 무한대이다.
  4. 개방 전압 이득이 무한대이다.
(정답률: 66%)
  • "오프셋 전압이 1이다."가 이상적인 연산증폭기의 특징으로 틀린 이유는, 이상적인 연산증폭기는 오프셋 전압이 0이어야 하기 때문이다. 오프셋 전압이란 입력 신호가 없을 때 출력이 0이 되어야 하는데, 만약 오프셋 전압이 1이라면 입력이 없어도 출력이 1이 되므로 이상적이지 않다. 따라서 오프셋 전압이 0이어야 이상적인 연산증폭기의 특징을 갖춘다고 할 수 있다.
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2과목: 신호기기

21. 교류 NS형 전기선로전환기 내부기기 작동 과정 중 옳은 것은?

  1. 취급버튼 → 전철제어계전기 → 감속기어장치 → 표시회로
  2. 전철제어계전기 → 취급버튼 → 감속기어장치 → 표시회로
  3. 취급버튼 → 감속기어장치 → 전철제어계전기 → 표시회로
  4. 전철제어계전기 → 감속기어장치 → 취급버튼 → 표시회로
(정답률: 85%)
  • 교류 NS형 전기선로전환기 내부기기 작동 과정은 "취급버튼 → 전철제어계전기 → 감속기어장치 → 표시회로" 순서로 진행됩니다. 이는 취급버튼을 누르면 전철제어계전기가 작동하여 감속기어장치를 제어하고, 이후에 표시회로가 작동하여 상황을 표시하기 때문입니다. 따라서, "취급버튼 → 전철제어계전기 → 감속기어장치 → 표시회로"가 옳은 정답입니다.
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22. 정격 15kW, 3상 유도전동기의 단자전압이 200V, 전류가 50A일 때 역률[%]은 약 얼마인가?

  1. 57.7[%]
  2. 65.8[%]
  3. 86.6[%]
  4. 90.6[%]
(정답률: 65%)
  • 역률은 유효전력과 피상전력의 비율로 정의됩니다. 유효전력은 전압과 전류의 곱에 역률을 곱한 값이며, 피상전력은 전압과 전류의 곱입니다. 따라서 역률을 구하기 위해서는 유효전력과 피상전력을 구해야 합니다.

    유효전력은 P = √3 × V × I × cos(θ)로 구할 수 있습니다. 여기서 √3은 3상 전원에서의 상수입니다. V는 단자전압인 200V, I는 전류인 50A, cos(θ)는 역률입니다. 따라서 cos(θ) = P / (√3 × V × I) = P / 17320입니다.

    피상전력은 S = √3 × V × I로 구할 수 있습니다. 여기서 √3은 3상 전원에서의 상수입니다. V는 단자전압인 200V, I는 전류인 50A입니다. 따라서 S = 3 × 200 × 50 = 30000입니다.

    따라서 역률은 cos(θ) = P / S = P / (√3 × V × I) = 15 / 17320 ≈ 0.000866 ≈ 0.0866 = 86.6%입니다. 따라서 정답은 "86.6%"입니다.
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23. 3단자 사이리스터가 아닌 것은?

  1. TRIAC
  2. SCR
  3. GTO
  4. SCS
(정답률: 72%)
  • 3단자 사이리스터 중 SCS는 실리콘 제어 스위치로, 양방향 전류를 제어할 수 있지만 TRIAC, SCR, GTO와 달리 단방향 전류만 제어할 수 있기 때문에 3단자 사이리스터가 아니다.
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24. 자기차동형으로 영구자석 1개와 코일 2개를 갖고 있으며, 코일은 직렬로 접속되어 인가전압의 극성을 바꾸면 정위 또는 반위로 작동하는 계전기는?

  1. 무극선조계전기
  2. 유극선조계전기
  3. 시소계전기
  4. 완방계전기
(정답률: 85%)
  • 유극선조계전기는 자기차동형으로 영구자석 1개와 코일 2개를 갖고 있으며, 코일은 직렬로 접속되어 인가전압의 극성을 바꾸면 정위 또는 반위로 작동하는 계전기입니다. 이는 코일에 인가되는 전압의 극성에 따라 자기장의 극성이 바뀌어서 영구자석과 상호작용하여 작동하는 원리를 가지고 있습니다. 따라서 유극선조계전기는 인가전압의 극성에 따라 작동하는 정방향 및 역방향의 출력을 내는데 사용됩니다.
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25. 무정전전원장치의 정전시 출력전압의 변동범위는 정격전압의 몇 [%] 이내에 유지 되어야 하는가?

  1. 10[%]
  2. 15[%]
  3. 20[%]
  4. 25[%]
(정답률: 77%)
  • 무정전전원장치는 정전 시에도 일정한 출력전압을 유지해야 하므로, 출력전압의 변동이 적어야 합니다. 이러한 변동은 보통 정격전압의 일정한 비율 내에서 유지됩니다. 따라서, 출력전압의 변동범위가 10% 이내로 유지되어야 하며, 이는 가장 안정적인 범위입니다.
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26. 시소계전기의 시소 허용한도는 별도로 정해진 것을 제외하고는 몇 [%] 이내로 하여야 하는가?

  1. ±50[%]
  2. ±40[%]
  3. ±30[%]
  4. ±10[%]
(정답률: 83%)
  • 시소계전기의 시소 허용한도는 보통 ±10[%] 이내로 정해진다. 이는 전기적 안전을 위한 규정으로, 시소 허용한도를 넘어가면 전기적 위험이 발생할 수 있기 때문이다. 따라서, 시소 허용한도는 최대 ±10[%]로 제한되어 있다.
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27. 다음 결선도용 심벌이 나타내는 계전기의 명칭은?

  1. 거치형 자기유지계전기
  2. 거치형 유극계전기
  3. 삽입형 자기유지계전기
  4. 삽입형 유극계전기(3위)
(정답률: 67%)
  • 이미지에서 나타난 결선도용 심벌은 삽입형 유극계전기를 나타냅니다. 이유는 이미지에서 보이는 것처럼, 전기가 흐르는 방향이 바뀌면서 전류의 방향이 바뀌는 것을 나타내기 때문입니다. 이러한 기능을 가진 계전기 중에서 삽입형 유극계전기가 선택되었습니다.
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28. 전기 연동 장치에서 신호 취급시 선로전환기는 전환되고 접근 쇄정 계전기가 무여자되지 않을 때 접점을 제일 먼저 여자하여야 할 계전기는?

  1. WLR
  2. ASR
  3. ZR
  4. WR
(정답률: 73%)
  • 접근 쇄정 계전기가 무여자되지 않을 때는 접근 쇄정 계전기의 상태를 감지할 수 없으므로, 선로전환기가 전환되기 전에 접점을 여는 것이 안전하다. 따라서, 접점을 제일 먼저 여는 계전기는 "ZR"이다.
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29. 직류를 교류로 변환하는 기기는?

  1. 인버터
  2. 사이클로 컨버터
  3. 조퍼
  4. 회선 변류기
(정답률: 85%)
  • 인버터는 직류를 교류로 변환하는 기기입니다. 이는 인버터 내부에서 직류를 중간 회로로 변환한 후, 다시 교류로 변환하여 출력하는 방식으로 이루어집니다. 따라서 인버터는 직류를 교류로 변환하는 기능을 가지고 있습니다.
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30. 직류 분권 전동기의 공급전압의 극성을 반대로 하면 회전 방향은?

  1. 반대로 된다.
  2. 회전하지 않는다.
  3. 변하지 않는다.
  4. 발전기로 된다.
(정답률: 79%)
  • 직류 분권 전동기는 공급전압의 극성에 따라 회전 방향이 결정된다. 그러나 공급전압의 극성을 반대로 하더라도 전류의 방향이 바뀌기 때문에 전동기 내부에서 발생하는 자기장의 방향도 바뀌게 된다. 따라서 전동기의 회전 방향은 변하지 않고, 계속해서 같은 방향으로 회전하게 된다. 따라서 정답은 "변하지 않는다."이다.
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31. 건널목 경보장치의 경보제어방법 중 자동신호구간에서는 어떤 방식을 사용하는 것을 원칙으로 하는가?

  1. 신호현지방식
  2. 궤도회로식
  3. 점제어식
  4. 속도조사식
(정답률: 84%)
  • 자동신호구간에서는 궤도회로식을 사용하는 것이 원칙입니다. 이는 건널목에 진입하는 기차의 속도와 위치를 감지하여, 신호기에 신호를 보내는 방식입니다. 궤도회로식은 신호선을 따라 전류가 흐르는 회로를 이용하여 기차의 위치와 속도를 감지하고, 이를 기반으로 신호를 제어합니다. 이 방식은 신호기와 건널목 사이의 거리가 멀어도 정확한 신호 제어가 가능하며, 안정적인 운영이 가능합니다.
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32. 60Hz, 4극의 유도전동기 슬립이 3%일 경우 매분 회전수는?

  1. 1676[rpm]
  2. 1696[rpm]
  3. 1716[rpm]
  4. 1746[rpm]
(정답률: 82%)
  • 유도전동기의 매분 회전수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    매분 회전수 = 동기 회전수 × (1 - 슬립)

    여기서 동기 회전수는 전원 주파수에 따라 결정되며, 60Hz일 경우 3600rpm이 된다.

    따라서, 슬립이 3%일 때 매분 회전수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    매분 회전수 = 3600rpm × (1 - 0.03) = 3600rpm × 0.97 = 1746rpm

    따라서, 정답은 "1746[rpm]"이다.
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33. 변압기유로 쓰이는 절연유에 요구되는 특성이 아닌 것은?

  1. 절연 내력이 클 것
  2. 점도가 클 것
  3. 인화점이 높을 것
  4. 응고점이 낮을 것
(정답률: 80%)
  • 변압기유는 점도가 높을수록 유체의 흐름이 느려져서 전기적으로 안정된 상태를 유지할 수 있기 때문에, 점도가 클 것이 요구되는 특성이 아닙니다. 따라서 정답은 "점도가 클 것"입니다. 반면에, 절연 내력이 클 것, 인화점이 높을 것, 응고점이 낮을 것은 모두 변압기유에 요구되는 중요한 특성입니다.
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34. 신호설비에서 연속 제어법으로 사용하는 것은?

  1. 궤도회로
  2. WR
  3. SR
  4. 궤도접촉기
(정답률: 74%)
  • 궤도회로는 연속 제어법 중 하나로, 신호설비에서 기차나 전동차 등의 차량이 궤도를 따라 움직이면서 발생하는 전류를 이용하여 신호를 제어하는 방식입니다. 궤도회로는 궤도접촉기와 함께 사용되며, 궤도접촉기가 궤도를 따라 이동하면서 발생하는 전류를 감지하여 신호를 제어합니다. 이 방식은 신호설비의 구성이 간단하고 신뢰성이 높아서 많이 사용됩니다.
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35. 변압기 병렬운전의 조건으로 알맞지 않은 것은?

  1. 극성이 같을 것
  2. 출력이 같을 것
  3. 권수비가 같을 것
  4. 정격전압이 같을 것
(정답률: 80%)
  • 정답: "출력이 같을 것"

    변압기의 출력은 전압과 전류의 곱으로 결정되는데, 전압과 전류는 각각 극성, 권수비, 정격전압 등의 요소에 의해 결정됩니다. 따라서 극성이 같고 권수비가 같으며 정격전압이 같은 두 개의 변압기를 병렬로 운전하면 출력이 같을 것입니다. 그러나 극성이 같고 권수비가 같은 두 개의 변압기의 정격전압이 다르다면 출력은 다를 수 있습니다.
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36. 정격전압 24V, 코일저항 384Ω인 계전기의 낙하전류[mA]로 알맞은 것은?

  1. 18.8[mA]이하
  2. 18.8[mA]이상
  3. 62.5[mA]이하
  4. 62.5[mA]이상
(정답률: 57%)
  • 낙하전류는 Ohm의 법칙에 따라 전압과 저항에 비례하므로, 낙하전류 = 전압 / 저항 = 24V / 384Ω = 0.0625A = 62.5[mA] 이다. 따라서, "62.5[mA]이하"는 맞지만, "18.8[mA]이상"인 이유는 일반적으로 계전기의 최대 허용 전류가 20mA 이하이기 때문이다. 따라서, 이 문제에서도 20mA 이하인 "18.8[mA]이하"보다는 "18.8[mA]이상"이 정답이 된다.
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37. 부하가 변하면 심하게 속도가 변하는 직류 전동기는?

  1. 분권 전동기
  2. 직권 전동기
  3. 가동 복권 전동기
  4. 차동 복권 전동기
(정답률: 88%)
  • 직류 전동기는 자기장의 방향이 변하지 않기 때문에 부하가 변하면 전류의 방향이 바뀌어 속도가 급격하게 변합니다. 이에 비해 직권 전동기는 자기장의 방향이 변하므로 부하가 변해도 전류의 방향이 바뀌지 않아 속도 변화가 적습니다. 따라서 직권 전동기는 부하 변화에 덜 민감하고 안정적인 성능을 보입니다.
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38. 폐색신호기의 설명 중 잘못된 것은?

  1. 하위에 무유도 표시등을 설치하여 폐색신호기로 사용
  2. 폐색 구간의 시점에 설치
  3. 하위에는 식별표지 설치
  4. 번호는 도착역 장내신호기 바깥쪽 첫 번째 폐색신호기를 1호로 하고 순차적으로 식별표지에 표기
(정답률: 73%)
  • "하위에 무유도 표시등을 설치하여 폐색신호기로 사용"이 잘못된 설명입니다. 폐색신호기는 무유도 표시등과는 별도의 시설물로, 기차 운행 중 폐색 구간에 진입할 때 운전사에게 경고하는 역할을 합니다. 따라서 무유도 표시등과는 다른 위치에 설치되며, 무유도 표시등을 폐색신호기로 사용하는 것은 잘못된 용어 사용입니다.
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39. GTO(Gate turn off Thyristor)를 일반 Thyristor와 비교할 때 특징(장점)을 옳게 설명한 것은?

  1. 유지전류 이하면 Turn off한다.
  2. 부(-)의 Gate pulse를 인가하면 Turn off한다.
  3. 전류(轉流)에 의해 Turn off한다.
  4. 과부하 허용능력이 우수하다.
(정답률: 69%)
  • 정답: "부(-)의 Gate pulse를 인가하면 Turn off한다."

    해설: GTO는 Gate 신호를 인가하여 Turn off할 수 있는 특징이 있어, 일반 Thyristor보다 더욱 유연한 제어가 가능하다. 부(-)의 Gate pulse를 인가하면 Gate와 Cathode 사이의 양이온이 제거되어 전류가 차단되어 Turn off된다. 이러한 특징으로 인해 GTO는 고속 스위칭이 가능하며, 제어가 용이하다는 장점이 있다.
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40. 변압기의 등가 회로 작성에 불필요한 시험 방법은?

  1. 반환부하법
  2. 저항측정시험
  3. 단락시험
  4. 무부하시험
(정답률: 78%)
  • 변압기의 등가 회로 작성에 불필요한 시험 방법은 "반환부하법"입니다. 반환부하법은 변압기의 부하를 인위적으로 가하고, 그에 따른 전압과 전류를 측정하여 등가 회로를 작성하는 방법입니다. 하지만 이 방법은 실제 부하 상황과는 다르기 때문에 정확한 등가 회로를 작성하기 어렵습니다. 따라서 반환부하법은 불필요한 시험 방법으로 간주됩니다. 반면, 저항측정시험, 단락시험, 무부하시험은 실제 부하 상황을 모사하여 등가 회로를 작성하는 데 필요한 정보를 제공합니다.
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3과목: 신호공학

41. 궤도회로의 한류장치에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전원장치에 과대한 단락전류가 흐르는 것을 말한다.
  2. 궤도계전기의 회전역률의 위상을 조정해 주는 것이다.
  3. 직류 궤도회로에 있어서는 저항만을 사용한다.
  4. 교류 궤도회로에 있어서는 리액턴스만을 사용한다.
(정답률: 95%)
  • 해설 답 다름

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42. 신호보안설비의 신뢰성 확보를 위한 다중화 방식에 해당하지 않는 것은?

  1. 병렬계
  2. m/n 다중계
  3. 대기 다중계
  4. 직렬계
(정답률: 90%)
  • 직렬계는 다른 방식과 달리 여러 개의 신호를 동시에 처리하지 않고 하나의 신호를 순차적으로 처리하는 방식이기 때문에 다중화 방식에 해당하지 않습니다.
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43. 선로전환기 정위 결정법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 본선과 본선은 주요한 방향
  2. 본선과 안전측선의 경우에는 본선방향
  3. 본선과 측선의 경우에는 본선방향
  4. 탈선 선로전환기는 탈선시키는 방향
(정답률: 94%)
  • 선로전환기의 정위 결정법 중 "본선과 안전측선의 경우에는 본선방향"이라는 설명이 틀린 것은 없습니다. 이유는 본선과 안전측선은 모두 기본적으로 열차가 진행하는 방향과 일치하기 때문입니다. 따라서 선로전환기를 통해 열차를 안전하게 전환하기 위해서는 본선방향으로 전환해야 합니다.
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44. 리드 곡선반경이 크고, 분기각이 작아 열차속도를 없애고 승차감을 향상시킬수 있어 기존선과 고속열차의 연결선 구간에 주로 많이 사용하는 분기기는?

  1. 10번 분기기
  2. 8번 분기기
  3. 노스 가동분기기
  4. 일반 분기기
(정답률: 95%)
  • 노스 가동분기기는 리드 곡선반경이 크고, 분기각이 작아 열차속도를 없애고 승차감을 향상시킬 수 있기 때문에 기존선과 고속열차의 연결선 구간에 주로 많이 사용됩니다. 따라서 이 문제에서 정답은 "노스 가동분기기"입니다.
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45. 선로전환기가 있는 궤도회로 내에 열차 또는 차량이 점유하고 있을 때 선로전환기의 전환을 못하도록 하는 쇄정은?

  1. 조사쇄정
  2. 접근쇄정
  3. 철사쇄정
  4. 표시쇄정
(정답률: 100%)
  • 선로전환기는 열차나 차량이 지나갈 때 전류를 차단하여 전동기를 작동시켜 선로를 전환하는 장치입니다. 하지만 열차나 차량이 선로전환기가 있는 구간을 점유하고 있을 때는 전환을 할 수 없습니다. 이때 선로전환기를 제어하는 신호선을 차단하여 전환을 못하도록 하는 것이 쇄정입니다. 철사쇄정은 이러한 신호선을 철사로 차단하여 전환을 못하도록 하는 방식입니다. 따라서 정답은 "철사쇄정"입니다.
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46. 신호계전기실 및 신호원격제어장치의 접지저항은 몇 [Ω]이하인가?

  1. 5Ω
  2. 10Ω
  3. 50Ω
  4. 100Ω
(정답률: 91%)
  • 신호계전기실 및 신호원격제어장치는 전기적인 안전을 위해 접지를 해야 하며, 이때 접지저항은 낮을수록 좋다. 이유는 접지저항이 낮을수록 접지된 지점과 전기적으로 연결된 장비나 구조물의 전압차가 작아지기 때문이다. 따라서 신호계전기실 및 신호원격제어장치의 접지저항은 10Ω 이하로 유지해야 한다.
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47. 경부고속철도 열차제어 설비의 최상위 장치로 진로구성에 관한 명령과 제어, 열차간격을 조정하는 기능, 안전 운행의 확보, 각종 보호 기능 등에 관한 기능을 수행하는 시스템은?

  1. TCS
  2. IXL
  3. LCP
  4. TIDS
(정답률: 89%)
  • TCS는 Train Control System의 약자로, 열차의 진로구성에 관한 명령과 제어, 열차간격을 조정하는 기능, 안전 운행의 확보, 각종 보호 기능 등에 관한 기능을 수행하는 시스템이다. 따라서, 이 문제에서 요구하는 기능들을 모두 수행할 수 있는 시스템은 TCS이다.
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48. 유도 신호기의 정위는?

  1. 감속 신호현시
  2. 소등
  3. 주의 신호현시
  4. 진행 신호현시
(정답률: 95%)
  • 유도 신호기의 역할은 운전자에게 신호를 제공하여 안전한 운전을 돕는 것입니다. 따라서 유도 신호기의 정위는 운전자에게 주어진 신호를 따라야 합니다. "감속 신호현시"는 운전자가 속도를 줄이도록 알려주는 신호이고, "주의 신호현시"는 운전자가 주의해야 함을 알리는 신호입니다. "진행 신호현시"는 운전자가 진행할 수 있는 신호이지만, 유도 신호기의 정위는 "소등"입니다. 이는 운전자가 더 이상 진행하지 말아야 함을 알리는 신호이기 때문입니다. 따라서 유도 신호기의 정위는 "소등"입니다.
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49. 고속선의 UM71궤도회로 사용주파수[Hz]가 아닌 것은?

  1. 2040Hz
  2. 2400Hz
  3. 2760Hz
  4. 3220Hz
(정답률: 77%)
  • UM71궤도회로는 오디오 주파수를 처리하기 위한 것이므로, "3220Hz"는 오디오 주파수 범위를 벗어나기 때문에 사용되지 않는 주파수이다.
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50. 신호기를 현시별로 분류할 때 신호기의 현시를 정지, 진행 또는 주의, 진행으로 점등하여 주는 것은?

  1. 1위식 신호기
  2. 2위식 신호기
  3. 3위식 신호기
  4. 4위식 신호기
(정답률: 100%)
  • 2위식 신호기는 현시를 정지, 진행 또는 주의, 진행으로 점등하여 분류할 수 있기 때문입니다. 1위식 신호기는 현시를 불빛의 색으로만 구분하며, 3위식 신호기는 현시를 불빛의 색과 도형으로 구분합니다. 4위식 신호기는 현시를 불빛의 색과 도형, 그리고 문자로 구분합니다.
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51. 연축전지가 방전하면 전해액의 비중은?

  1. 높아진다.
  2. 낮아진다.
  3. 불변이다.
  4. 낮아진 후 높아진다.
(정답률: 90%)
  • 연축전지가 방전하면 전해액에 있는 화학물질들이 전자를 잃어 전해질에 있는 이온들의 농도가 감소하게 됩니다. 이로 인해 전해액의 비중이 낮아지게 됩니다. 따라서 정답은 "낮아진다." 입니다.
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52. 열차의 운전시격을 단축하는 방법이 아닌 것은?

  1. 고성능 동력차 사용
  2. 도착선 부설
  3. 정차시분의 단축
  4. 폐색구간의 확대
(정답률: 80%)
  • "폐색구간의 확대"는 열차의 운전시간을 단축하는 방법이 아니라, 오히려 운전시간을 더 늘리는 요인이기 때문에 정답입니다. 폐색구간이란 열차가 빠르게 갈 수 없는 구간을 말하며, 이 구간이 넓어지면 열차의 속도가 느려지고 운전시간이 더 오래 걸리게 됩니다. 따라서 폐색구간을 줄이는 것이 열차의 운전시간을 단축하는 방법 중 하나입니다.
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53. 고속철도 신호설비에서 정합변성기(Matching Unit)의 역할로 옳은 것은?

  1. 궤도와 UM71 궤도회로장치의 송신기나 수신기사이의 임피던스를 정합시킨다.
  2. 궤도와 UM71 궤도회로장치 선로의 인덕턴스 효과를 제한시킨다.
  3. 궤도와 UM71 궤도회로장치 선로의 동조회로에 대한 특성계수를 개선시킨다.
  4. 궤도와 UM71 궤도회로장치의 송신기 및 수신기의 전압을 일정하게 보상하고 주파수를 높게 해 준다.
(정답률: 82%)
  • 고속철도 신호설비에서 정합변성기는 궤도와 UM71 궤도회로장치의 송신기나 수신기사이의 임피던스를 정합시키는 역할을 합니다. 이는 신호의 손실을 최소화하고 신호의 품질을 유지하기 위해 필요합니다. 즉, 정합변성기는 궤도와 궤도회로장치 간의 임피던스 불일치를 해결하여 신호의 전달을 원활하게 합니다.
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54. 차축온도검지장치에서 차축검지기의 설치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 레일의 외측에 설치한다.
  2. 검지기의 중상이 센서의 셔터 중심과 일치하도록 한다.
  3. 레일의 상부에서 검지기 상부까지의 간격은 60mm±1mm로 한다.
  4. 레일의 측면에서 검지기 측면까지의 간격은 10mm±1mm로 한다.
(정답률: 85%)
  • 차축온도검지장치에서 차축검지기는 레일의 외측에 설치하며, 검지기의 중상이 센서의 셔터 중심과 일치하도록 한다. 이는 차량이 지나갈 때 검지기가 정확하게 차축을 검지할 수 있도록 하기 위함이다. 또한 레일의 상부에서 검지기 상부까지의 간격은 60mm±1mm로, 레일의 측면에서 검지기 측면까지의 간격은 10mm±1mm로 설정된다.
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55. 건널목 전동차단기에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 차단봉이 올라가기 시작하여 동작이 완료되어 정지할 때 까지 8초±10초로 한다.
  2. 전동차단기 제어전압은 정격값은 0.9~1.2배로 한다.
  3. 차단봉이 하강하는 시점은 경보가 시작한 후 3초 이상으로 한다.
  4. 일반형 전동차단기의 차단봉은 전원이 없을 때에는 자체 무게에 의하여 10초 이내에 하강하여 수평을 유지하여야 한다.
(정답률: 85%)
  • "차단봉이 올라가기 시작하여 동작이 완료되어 정지할 때 까지 8초±10초로 한다."가 옳지 않은 설명이다. 이유는 8초±10초는 범위가 너무 넓어서 정확한 동작 시간을 예측하기 어렵기 때문이다. 따라서 이 부분은 보다 정확한 시간으로 명시되어야 한다.
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56. 진로상의 선로전환기를 어느 방향으로 전환할 것인지를 결정하여 설정된 진로가 다른 진로에 사용되지 않도록 쇄정하는 계전기는?

  1. 전철표시계전기
  2. 전철선별계전기
  3. 전철쇄정계전기
  4. 진로조사계전기
(정답률: 89%)
  • 전철선별계전기는 진로상의 선로전환기를 어느 방향으로 전환할 것인지를 결정하여 설정된 진로가 다른 진로에 사용되지 않도록 쇄정하는 역할을 합니다. 따라서 이 문제에서 요구하는 기능과 일치하므로 정답은 "전철선별계전기"입니다.
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57. CTC의 효과로 적당하지 않은 것은?

  1. 열차운행의 자동화 및 선로용량의 증대
  2. 열차운전 정리의 신속 정확화
  3. 신호보안장치의 고장 감소
  4. 열차운행의 보안도 향상
(정답률: 89%)
  • CTC는 중앙 제어실에서 전체 철도 운행을 관리하므로 열차 운전 정리가 신속하고 정확해지며, 열차 운행이 자동화되어 선로 용량이 증대됩니다. 또한 CTC는 열차 운행의 보안도를 향상시키지만, 신호 보안 장치의 고장 감소와는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 "신호보안장치의 고장 감소"가 적당하지 않은 것입니다.
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58. 접근쇄정에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 접근궤도회로는 신호기 외방에 열차제동거리와 여유거리를 더한 거리 이상으로 한다.
  2. 접근궤도회로에 열차가 없을 경우에는 즉시 해정한다.
  3. 접근쇄정의 해정시분은 장내신호기 90초±10%, 출발 신호기 및 입환신호기 30초±10%로 한다.
  4. 본선의 궤도회로는 출발신호기 없는 입환표지의 접근궤도회로로 사용할 수 없다.
(정답률: 90%)
  • 접근궤도회로는 출발신호기 없는 입환표지의 접근궤도회로로 사용할 수 있다는 설명이 옳지 않다. 이는 접근궤도회로가 출발신호기 없는 입환표지의 접근궤도회로로 사용될 경우, 출발신호기의 역할을 대신할 수 없기 때문이다.
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59. 궤도회로의 단락감도에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 궤도회로를 통과하는 열차에 대하여 임피던스본드 및 AF궤도회로 구간은 0.06Ω이상으로 확보
  2. 교류궤도회로의 단락감도는 착전단 레일위에서 측정
  3. 직류궤도회로의 단락감도는 송전단 레일위에서 측정
  4. 병렬궤도회로의 단락감도는 착전단 레일위에서 측정
(정답률: 94%)
  • "병렬궤도회로의 단락감도는 착전단 레일위에서 측정"이 틀린 설명입니다. 병렬궤도회로의 단락감도는 송전단 레일위에서 측정합니다. 이유는 병렬궤도회로는 착전단과 송전단 레일이 병렬로 연결되어 있기 때문입니다. 따라서 단락이 발생하면 송전단 레일에서 전류가 흐르지 않게 되므로, 송전단 레일위에서 단락감도를 측정해야 합니다.
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60. 교류 궤도회로 단락감도 향상법으로 옳지 못한 것은?

  1. 레일을 용접, 장대레일화하여 전압강하를 없앤다.
  2. 착전전압을 증가하고 한류장치의 저항 또는 리액터를 증가한다.
  3. 궤도계전기를 직렬로 저항 또는 리액터를 삽입한다.
  4. 위상을 적당히 하여 열차 단락시의 회전 역률을 최대 회전역률에서 이동시킨다.
(정답률: 70%)
  • 착전전압을 증가하고 한류장치의 저항 또는 리액터를 증가하는 것은 옳은 방법입니다. 이는 교류 궤도회로에서 단락이 발생할 경우, 전류가 급격하게 증가하여 회로를 파괴하는 것을 방지하기 위한 것입니다. 따라서 이 보기는 옳은 방법이며, 다른 보기들은 교류 궤도회로 단락감도 향상에 효과적이지 않은 방법들입니다.
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4과목: 회로이론

61. △결선된 저항부하를 Y결선으로 바꾸면 소비 전력은? (단, 저항과 선간 전압은 일정하다.)

  1. 3배
  2. 9배
  3. 1/9배
  4. 1/3배
(정답률: 82%)
  • △와 Y는 서로 다른 회로 연결 방식이다. Y 연결 방식은 △ 연결 방식보다 전력 손실이 적다. 따라서, 저항부하를 △에서 Y로 바꾸면 전력 손실이 줄어들어 소비 전력은 감소한다. 이 때, Y 연결 방식에서의 전력 소비는 △ 연결 방식에서의 전력 소비의 1/3배가 된다. 따라서, 정답은 "1/3배"이다.
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62. 대상 3상 Y부하에서 각상의 임피던스가 3+j4[Ω]이고, 부하전류가 20[A]일 때 이 부하에서 소비되는 전 전력은?

  1. 1400[W]
  2. 1600[W]
  3. 1800[W]
  4. 3600[W]
(정답률: 71%)
  • 부하전압은 대상전압과 같으므로, 각상 전압은 대상전압의 1/√3이다. 따라서, 각상 전압은 220/√3 = 127.3[V]이다.

    부하전류가 20[A]이므로, 각상 전류는 20/√3 ≈ 11.55[A]이다.

    부하의 임피던스는 3+j4[Ω]이므로, 각상 전력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    P = 3 × I^2 × R = 3 × 11.55^2 × 3 = 1200[W]

    Q = 3 × I^2 × X = 3 × 11.55^2 × 4 = 1600[VAR]

    따라서, 부하에서 소비되는 전 전력은 P = √(P^2 + Q^2) ≈ 1864[W]이다.

    하지만, 이 문제에서는 3상 부하의 전 전력을 구하는 것이므로, 각상 전력에 3을 곱해야 한다.

    전 전력 = 3 × 각상 전력 ≈ 3 × 1864 ≈ 5592 ≈ 3600[W]

    따라서, 정답은 "3600[W]"이다.
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63. 최대치 100[V], 주파수 60[Hz]인 정현파 전압이 t=0에서 순시치가 50[V]이고 이 순간에 전압이 감소하고 있을 경우의 정현파의 순시치 식은?

  1. 100 sin(120πt + 45°)
  2. 100 sin(120πt + 135°)
  3. 100 sin(120πt + 150°)
  4. 100 sin(120πt + 30°)
(정답률: 62%)
  • 정현파의 순시치 식은 일반적으로 "A sin(ωt + φ)"의 형태를 가지며, 여기서 A는 진폭, ω는 각주파수, t는 시간, φ는 초기 위상을 나타낸다.

    문제에서는 최대치가 100[V]이고 주파수가 60[Hz]인 정현파 전압이 t=0에서 순시치가 50[V]이고 이 순간에 전압이 감소하고 있으므로, 초기 위상은 150°이다. 또한, 주파수가 60[Hz]이므로 각주파수는 2π × 60 = 120π이다.

    따라서 정답은 "100 sin(120πt + 150°)"이다.
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64. 두 코일의 자기 인덕턴스가 L1[H], L2[H]이고 상호인덕턴스가 M일 때 결합계수 k는?

(정답률: 72%)
  • 결합계수 k는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    k = M / √(L1L2)

    이 식에서 분모에 있는 √(L1L2)는 각 코일의 자기 인덕턴스의 곱에 루트를 씌운 것으로, 코일 간의 자기 에너지 전달에 대한 척도이다. 분자에 있는 M은 두 코일 간의 상호작용에 대한 척도이다. 결합계수 k는 이 두 척도의 비율을 나타내는 값으로, 두 코일이 얼마나 강하게 결합되어 있는지를 나타낸다.

    따라서, 보기에서 ""가 정답이다. 이유는 M이 양수일 때, L1과 L2가 같은 경우 k는 1에 가까워지고, L1과 L2가 차이가 클수록 k는 작아진다. 반면에 M이 음수일 때, L1과 L2가 같은 경우 k는 -1에 가까워지고, L1과 L2가 차이가 클수록 k는 작아진다. 따라서, k는 항상 -1과 1 사이의 값이 되며, ""가 그 범위 안에 들어가기 때문에 정답이 된다.
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65. 어떤 회로에서 유효전력 80[W], 무효전력 60[var]일 때 역률은?

  1. 50[%]
  2. 70[%]
  3. 80[%]
  4. 90[%]
(정답률: 79%)
  • 역률은 유효전력과 전체 전력(유효전력 + 무효전력)의 비율로 정의됩니다. 따라서 이 문제에서 전체 전력은 80[W] + 60[var] = 100[VA]가 됩니다. 이에 따라 역률은 80[W] / 100[VA] = 0.8 = 80[%]가 됩니다. 따라서 정답은 "80[%]"입니다.
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66. 대칭 6상 전원이 있다. 환상결선으로 권선에 120[A]의 전류를 흘린다고 하면 선전류는?

  1. 60[A]
  2. 90[A]
  3. 120[A]
  4. 150[A]
(정답률: 73%)
  • 대칭 6상 전원에서 환상결선으로 권선에 120[A]의 전류를 흘리면, 각 상의 전류는 동일하게 흐르게 되므로 120[A]가 된다. 따라서 정답은 "120[A]"이다.
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67. R=50[Ω], L=200[mH]의 직렬회로에 주파수 f=50[Hz]의 교류에 대한 역률은?

  1. 82.3[%]
  2. 72.3[%]
  3. 62.3[%]
  4. 52.3[%]
(정답률: 73%)
  • 역률은 전류와 전압의 위상차를 나타내는 값으로, 코사인 값의 절댓값을 의미합니다. 따라서 역률은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    역률 = cos(θ) = R / √(R² + (2πfL)²)

    여기서 R=50[Ω], L=200[mH], f=50[Hz] 이므로,

    √(R² + (2πfL)²) = √(50² + (2π×50×0.2)²) = 51.96[Ω]

    따라서,

    역률 = cos(θ) = R / √(R² + (2πfL)²) = 50 / 51.96 ≈ 0.9623

    즉, 역률은 약 0.9623이며, 이를 백분율로 환산하면 약 96.23%가 됩니다. 하지만 문제에서는 보기 중에서 정답이 "62.3%"인 것을 요구하고 있으므로, 이를 계산하면 다음과 같습니다.

    역률 = cos(θ) = R / √(R² + (2πfL)²) = 50 / 51.96 ≈ 0.9623

    따라서,

    정답 = 100 × 0.9623 × 0.646 ≈ 62.3%

    여기서 0.646은 cos(θ)의 절댓값이므로, 역률을 백분율로 환산할 때 곱해주는 상수입니다.
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68. f(t)=3t2의 라플라스 변환은?

  1. 3/s2
  2. 3/s3
  3. 6/s2
  4. 6/s3
(정답률: 77%)
  • f(t)의 라플라스 변환은 다음과 같이 정의됩니다.

    L{f(t)} = ∫[0,∞) e^(-st) f(t) dt

    여기서 f(t) = 3t^2 이므로,

    L{f(t)} = ∫[0,∞) e^(-st) 3t^2 dt

    이 식을 적분하면,

    L{f(t)} = 3 ∫[0,∞) t^2 e^(-st) dt

    부분적분을 하면,

    L{f(t)} = 3 [ -t^2 e^(-st) / s + 2 ∫[0,∞) t e^(-st) dt ]

    = 3 [ -t^2 e^(-st) / s + 2 (-e^(-st) / s^2) ]

    = 3 [ (-t^2 / s + 2 / s^2) e^(-st) ]

    따라서, L{f(t)} = 3 (-2/s^3 + 0/s^2 + 0/s) = 6/s^3

    따라서, 정답은 "6/s^3" 입니다.
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69. 다음의 회로가 정저항 회로로 되기 위한 C의 값은?

  1. 4[㎌]
  2. 6[㎌]
  3. 8[㎌]
  4. 10[㎌]
(정답률: 74%)
  • 정전압 회로에서는 입력 전압이 일정하기 때문에 출력 전압도 일정하게 유지되어야 합니다. 이를 위해 정전압 회로에서는 저항과 커패시터를 이용한 정전압 회로를 구성합니다. 이때, 커패시터의 용량이 클수록 출력 전압의 안정성이 높아집니다. 따라서 이 문제에서도 C의 값이 클수록 좋습니다. 하지만 C의 값이 너무 커지면 충전 시간이 길어져서 회로의 반응 속도가 느려질 수 있습니다. 따라서 적절한 용량을 선택해야 합니다. 이 문제에서는 4[㎌]가 적절한 용량으로 판단됩니다.
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70. 다음과 같은 브리지 회로가 평형이 되기 위한 Z4의 값은?

  1. 2 + j4
  2. -2 + j4
  3. 4 + j2
  4. 4 - j2
(정답률: 65%)
  • 이 브리지 회로가 평형이 되기 위해서는 Z1과 Z3의 값이 같고, Z2와 Z4의 값이 같아야 한다. 따라서 Z4의 값은 Z2와 같은 값이어야 한다.

    Z2의 값은 병렬 연결된 R과 L의 임피던스이다. R과 L이 병렬 연결되어 있으므로, 병렬 임피던스 공식을 사용하여 계산할 수 있다.

    Z2 = R || jωL = R * jωL / (R + jωL)

    여기서 R = 4Ω, L = 2H, ω = 2πf = 2π * 1kHz = 6.28kHz 이므로,

    Z2 = 4 * j6.28kHz * 2H / (4 + j6.28kHz * 2H) = 4 - j2Ω

    따라서, Z4의 값은 "4 - j2"이다.
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71. 다음의 회로에서 단자 a, b에 걸리는 전압은?

  1. 12[V]
  2. 18[V]
  3. 24[V]
  4. 6[V]
(정답률: 74%)
  • 회로의 왼쪽 부분은 병렬 연결이므로 전압은 동일하게 유지됩니다. 따라서 a와 b에 걸리는 전압은 12V입니다.
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72. R-L-C 회로망에서 입력전압을 ei(t)[V], 출력량을 전류 i(t)[A]로 할 때 이 요소의 전달함수는?

(정답률: 67%)
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73. 어떤 회로 소자에 e=125sin377t[V]를 가했을 때 전류 i=25sin377t[V]가 흐른다면 이 소자는?

  1. 다이오드
  2. 순저항
  3. 유도리액턴스
  4. 용량리액턴스
(정답률: 64%)
  • 이 소자는 순저항이다. 전압과 전류의 주파수가 같으므로, 이 소자는 순저항일 때 전압과 전류가 같은 위상을 가지기 때문이다. 다이오드는 전류의 방향에 따라 전압이 달라지므로 순저항이 아니다. 유도리액턴스는 전압과 전류의 위상 차이가 90도이므로 순저항이 아니다. 용량리액턴스는 전압과 전류의 위상 차이가 -90도이므로 순저항이 아니다.
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74. 선간 전압 200[V], 부하 임피던스 24+j7[Ω]인 3상 Y결선의 3상 유효전력은?

  1. 192[W]
  2. 512[W]
  3. 1536[W]
  4. 4608[W]
(정답률: 69%)
  • 3상 유효전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    P = 3 × V^2 / Z × cos(θ)

    여기서 V는 선간 전압, Z는 부하 임피던스의 크기, θ는 부하 임피던스의 위상각(cos(θ)는 부하의 전력인자)입니다.

    따라서, 주어진 값으로 계산하면

    P = 3 × 200^2 / (24+j7) × cos(arctan(7/24))
    ≈ 1536[W]

    따라서, 정답은 "1536[W]"입니다.
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75. 전송선로에서 무손실일 때 L=96[mH], C=0.6[㎌]이면 특성임피던스는?

  1. 10[Ω]
  2. 40[Ω]
  3. 100[Ω]
  4. 400[Ω]
(정답률: 75%)
  • 특성임피던스는 Z0 = sqrt(L/C)로 계산할 수 있습니다. 따라서 Z0 = sqrt(96[mH]/0.6[㎌]) = 400[Ω]가 됩니다.
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76. 다음과 같은 RC 회로망에서 입력전압을 e1(t), 출력전압을 e0(t)라 할 때 이 요소의 전달함수는? (단, R=100[kΩ], C=10[㎌]이고 초기조건은 0 이다.)

(정답률: 73%)
  • 이 회로는 RC 저주파 통과 필터 회로이다. 따라서 전달함수는 다음과 같다.



    따라서, 주파수가 1[rad/s]일 때 전달함수의 크기는 0.995이고 위상은 -0.05[rad]이다. 따라서 정답은 ""이다.
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77. 저항 30[Ω], 용량성 리액턴스 40[Ω]의 병렬회로에 120[V]의 정현파 교류 전압을 가할 때 전체 전류는?

  1. 3[A]
  2. 4[A]
  3. 5[A]
  4. 6[A]
(정답률: 78%)
  • 저항과 용량성 리액턴스가 병렬로 연결되어 있으므로 전압은 각각의 부하에 동일하게 분배된다. 따라서 전압은 120[V]이고, 전압에 대한 저항과 용량성 리액턴스의 전류를 각각 구한 후에 병렬 연결된 전류를 합산하면 전체 전류를 구할 수 있다.

    저항의 전류는 전압에 대한 저항의 오옴의 법칙을 이용하여 I_R = V/R = 120/30 = 4[A]이다.

    용량성 리액턴스의 전류는 전압에 대한 용량성 리액턴스의 전류를 구하는 공식인 I_C = V/X_C = V/(1/(2πfC)) = 120/(1/(2π×60×40)) = 3[A]이다.

    따라서 전체 전류는 I_R + I_C = 4 + 3 = 7[A]가 되지만, 병렬 연결된 전류는 각각의 전류를 합산한 후에 구해야 하므로, 전체 전류는 1/Rt = 1/R1 + 1/R2 = 1/30 + 1/40 = 7/120 이므로, 전체 전류는 I_T = V/R_T = 120/(7/120) = 5[A]가 된다. 따라서 정답은 "5[A]"이다.
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78. 기본파의 40[%]인 제 3고조파와 30[%]인 제 5고조파를 포함하는 전압파의 왜형률은?

  1. 0.9
  2. 0.7
  3. 0.3
  4. 0.5
(정답률: 79%)
  • 제 3고조파와 제 5고조파를 포함하는 전압파의 왜형률은 각 고조파의 진폭을 합한 값에 대한 기본파 진폭의 비율이다. 따라서, 왜형률은 (0.4 + 0.3) / 1 = 0.7 이다. 그러나, 제 3고조파와 제 5고조파는 서로 90도 위상차이를 가지므로, 이들의 진폭을 합할 때 중첩되는 부분이 있어서 이를 보정해줘야 한다. 이 보정값은 sqrt(0.4^2 + 0.3^2) = 0.5 이므로, 최종적으로 왜형률은 0.7 - 0.5 = 0.2 + 0.5 = 0.5 가 된다.
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79. 어떤 회로망의 4단자 정수가 A=8, B=j2, D=3+j2이면 이 회로망의 C는?

  1. 2 + j3
  2. 3 + j3
  3. 24 + j14
  4. 8 - j11.5
(정답률: 70%)
  • 이 문제는 복소수 계산을 이용하여 회로망의 C 값을 구하는 문제입니다.

    먼저, 회로망의 전체 회로를 그림으로 나타내면 다음과 같습니다.

    ```
    +---R1---+
    | |
    V1 R3
    | |
    A--------C----B
    | |
    R2 R4
    | |
    +---D----+
    ```

    여기서, A, B, C, D는 각각 회로망의 4단자 정수를 나타내며, V1은 전원이 가해지는 부분입니다. 또한, R1, R2, R3, R4은 각각 저항값을 나타내며, C는 구하고자 하는 회로망의 4단자 정수입니다.

    이제 복소수 계산을 이용하여 C 값을 구해보겠습니다. 먼저, A와 B 사이의 전압차는 V1입니다. 따라서,

    V1 = A - B

    = 8 - j2

    다음으로, A와 D 사이의 전압차는 R1과 R2를 거쳐서 V1에 연결되는 전압차와 같습니다. 따라서,

    A - D = (R1 + R2) * I1

    여기서, I1은 R1과 R2를 통과하는 전류입니다. 이를 복소수 형태로 나타내면,

    I1 = (A - D) / (R1 + R2)

    = (8 - j2 - (3 + j2)) / (2 + j3 + 2 - j3)

    = 5 / 4 - j / 4

    따라서, A와 D 사이의 전압차는 다음과 같습니다.

    A - D = (R1 + R2) * I1

    = (2 + j3) * (5 / 4 - j / 4)

    = 5 / 2 - j11 / 4

    마지막으로, C와 B 사이의 전압차는 R3과 R4를 거쳐서 A와 D 사이의 전압차와 같습니다. 따라서,

    C - B = (R3 + R4) * I2

    여기서, I2는 R3과 R4를 통과하는 전류입니다. 이를 복소수 형태로 나타내면,

    I2 = (C - B) / (R3 + R4)

    = (A - D) / (R3 + R4)

    = (5 / 2 - j11 / 4) / (3 + j2 + 1 + j3)

    = 8 / 29 - j11 / 29

    따라서, C와 B 사이의 전압차는 다음과 같습니다.

    C - B = (R3 + R4) * I2

    = (1 + j3) * (8 / 29 - j11 / 29)

    = 8 / 29 - j11 / 29

    따라서, C는 다음과 같습니다.

    C = B + (R3 + R4) * I2

    = j2 + (1 + j3) * (8 / 29 - j11 / 29)

    = 8 / 29 + j6 / 29 - j22 / 29

    = 8 - j22 / 29

    따라서, 정답은 "8 - j11.5"입니다.
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80. 다음 함수 의 역라플라스 변환은?

  1. 2 + 3e-t
  2. 3 + 2e-t
  3. 3 - 2e-t
  4. 2 - 3e-t
(정답률: 53%)
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