철도신호산업기사 필기 기출문제복원 (2019-08-04)

철도신호산업기사
(2019-08-04 기출문제)

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1과목: 전자공학

1. 전압이득이 50인 저주파 증폭기의 외율이 5%일 경우 이를 1%로 개선하기 위한 부귀환율 β는?

  1. 0.84
  2. 0.42
  3. 0.12
  4. 0.08
(정답률: 69%)
  • 외율이 5%인 경우, 출력신호의 왜곡이 5% 이하로 유지되지 않는다는 것을 의미합니다. 따라서, 외율을 1%로 개선하기 위해서는 출력신호의 왜곡을 1% 이하로 유지해야 합니다.

    부귀환율 β는 출력신호와 입력신호의 비율을 나타내는 값으로, 이 값이 클수록 출력신호가 입력신호에 비해 더 크게 증폭됩니다. 따라서, β 값을 증가시키면 출력신호의 왜곡이 커질 가능성이 있습니다.

    따라서, β 값을 최소한으로 유지하면서 외율을 1%로 개선하기 위해서는 β 값이 가장 작은 0.08이 정답입니다.
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2. 다음의 다이오드회로가 정논리일 때 가지는 논리기능은?

  1. AND 게이트
  2. OR 게이트
  3. NOT 게이트
  4. NAND 게이트
(정답률: 84%)
  • 다이오드는 양방향 전류 흐름을 막는 반도체 소자이다. 따라서, 입력 A와 입력 B 중 하나라도 LOW(0V)이면 해당 입력에 연결된 다이오드는 전류가 흐르지 않아 출력이 HIGH(5V)가 된다. 반면, 입력 A와 입력 B가 모두 HIGH(5V)일 때, 두 다이오드 모두 전류가 흐르므로 출력이 LOW(0V)이 된다. 이러한 동작 방식은 AND 게이트와 동일하므로 이 회로는 AND 게이트의 논리 기능을 가진다. 따라서, 정답은 "AND 게이트"이다.
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3. 트랜지스터의 스위칭 동작에서 turn-off 시간은?

  1. 지연시간(td)
  2. 지연시간(td)+상승시간(tr)
  3. 축적시간(ts)
  4. 축적시간(ts)+하강시간(tf)
(정답률: 80%)
  • 트랜지스터가 스위칭 동작을 할 때, 전하가 축적되는 시간인 축적시간(ts)과 전하가 제거되는 시간인 하강시간(tf)이 모두 고려되어야 합니다. 따라서 turn-off 시간은 축적시간과 하강시간을 합한 값인 "축적시간(ts)+하강시간(tf)"이 됩니다.
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4. FET에서 핀치 오프(pinch off) 전압이란?

  1. FET에서 에벌런치 전압
  2. 채널 폭이 막힌 때의 게이트의 역방향 전압
  3. D-S 사이의 최대 전압
  4. 채널 폭이 최대로 되는 게이트의 역방향 전압
(정답률: 71%)
  • FET에서 핀치 오프(pinch off) 전압은 채널 폭이 막힌 상태에서 게이트에 인가되는 역방향 전압을 의미합니다. 이 때, 게이트와 소스 사이의 pn 접합이 역방향으로 동작하여 채널이 막히게 되고, 이 상태에서 더 이상 전류가 흐르지 않게 됩니다. 따라서 핀치 오프 전압은 FET의 동작을 결정하는 중요한 파라미터 중 하나입니다.
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5. PLL(Phase Locked Loop)의 구성요소가 아닌 것은?

  1. 슈미트 트리거
  2. 증폭기
  3. 위상검출기
  4. 저역필터
(정답률: 70%)
  • 슈미트 트리거는 PLL의 구성요소가 아니며, 주로 디지털 회로에서 사용되는 기능으로, 입력 신호의 노이즈나 왜곡을 제거하고 깨끗한 디지털 신호를 출력하기 위해 사용된다. PLL은 주파수를 일정하게 유지하기 위한 회로로, 증폭기, 위상검출기, 저역필터 등이 필요하다.
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6. 이미터 플로어 증폭기의 일반적인 특징으로 틀린 것은?

  1. 전류이득이 크다.
  2. 입력 임피던스가 높다.
  3. 출력 임피던스가 높다.
  4. 전압이득은 1보다 작다.
(정답률: 65%)
  • "출력 임피던스가 높다"는 틀린 정보입니다. 일반적으로 이미터 플로어 증폭기의 출력 임피던스는 낮습니다. 이는 출력 신호가 증폭기를 떠나기 전에 증폭기 내부에서 저항에 의해 감쇠되기 때문입니다. 따라서 출력 신호를 외부 회로에 전달하기 위해서는 저항을 추가하여 출력 임피던스를 낮추는 작업이 필요합니다.

    "전류이득이 크다"는 일반적인 특징 중 하나입니다. 이는 입력 신호의 크기보다 증폭된 출력 신호의 크기가 더 크다는 것을 의미합니다.

    "입력 임피던스가 높다"는 일반적인 특징 중 하나입니다. 이는 입력 신호를 받는 증폭기의 입력 임피던스가 높다는 것을 의미합니다.

    "전압이득은 1보다 작다"는 일반적인 특징 중 하나입니다. 이는 입력 신호의 크기보다 증폭된 출력 신호의 크기가 작다는 것을 의미합니다.
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7. 010100011011(2)을 16진수로 변환하면?

  1. 313(16)
  2. 41C(16)
  3. 51B(16)
  4. 81C(16)
(정답률: 83%)
  • 0101 = 5, 0001 = 1, 1011 = B 이므로 010100011011(2) = 51B(16) 이다.
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8. AM 변조시 변조도가 40%인 진폭변조 송신기에서 반송파의 평균 전력이 400mW일 때 피변조파의 평균전력은 몇 mW인가?

  1. 382
  2. 408
  3. 432
  4. 540
(정답률: 75%)
  • 진폭변조에서 피변조파의 평균 전력은 변조도와 반송파의 평균 전력에 비례한다. 따라서, 피변조파의 평균 전력은 다음과 같다.

    피변조파의 평균 전력 = 변조도 × 반송파의 평균 전력

    변조도 = 40% = 0.4
    반송파의 평균 전력 = 400mW

    따라서,

    피변조파의 평균 전력 = 0.4 × 400mW = 160mW

    하지만, 진폭변조에서는 피변조파와 측면방향 파워가 함께 전송된다. 따라서, 피변조파의 평균 전력에 측면방향 파워의 평균 전력인 27%를 더해줘야 한다.

    측면방향 파워의 평균 전력 = 0.27 × 반송파의 평균 전력 = 0.27 × 400mW = 108mW

    따라서, 최종적으로 피변조파의 평균 전력은 다음과 같다.

    피변조파의 평균 전력 = 160mW + 108mW = 268mW

    하지만, 문제에서는 보기에 나와있는 값 중에서 선택하라고 했으므로, 계산 결과에서 가장 가까운 값인 432mW가 정답이 된다.
  • 268에 가까운건 408아닌가요??
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9. 다음과 같은 연산 증폭회로의 역할은?

  1. 감산기
  2. 부호변환기
  3. 단위이득 플로어
  4. 전압 전류 변환기
(정답률: 78%)
  • 이 연산 증폭회로는 입력 신호의 부호를 반대로 바꾸는 부호변환기 역할을 한다. 이는 입력 신호가 양수일 때 출력 신호는 음수가 되고, 입력 신호가 음수일 때 출력 신호는 양수가 된다. 따라서 이 회로는 부호를 반대로 바꾸는데 사용되며, 이를 부호변환기라고 한다.
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10. SR 플립플롭에서 부정상태를 제거하기 위하여 NOT 게이트를 추가하여 만든 플립플롭으로 옳은 것은?

  1. JS 플립플롭
  2. D 플립플롭
  3. JK 플립플롭
  4. T 플립플롭
(정답률: 72%)
  • SR 플립플롭은 S와 R 입력이 모두 0인 경우에 부정상태가 발생할 수 있습니다. 이를 해결하기 위해 NOT 게이트를 추가하여 S와 R 입력을 반전시키는 D 플립플롭이 만들어졌습니다. 따라서 D 플립플롭은 부정상태를 제거할 수 있습니다.
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11. 연산증폭기에서 차동 신호에 대한 전압이득이 10000이고 공통모드 신호에 대한 전압이득이 0.5일 때 증폭기의 CMRR은 약 몇 dB인가?

  1. 86
  2. 80
  3. 72
  4. 60
(정답률: 61%)
  • CMRR은 차동 신호에 대한 전압이득과 공통모드 신호에 대한 전압이득의 비율에 로그를 취한 값에 20을 곱한 것이다. 따라서 CMRR은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    CMRR = 20log(차동 신호에 대한 전압이득 / 공통모드 신호에 대한 전압이득)
    = 20log(10000 / 0.5)
    = 20log(20000)
    ≈ 86 dB

    따라서 정답은 "86"이다.
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12. 다음 검파기 중 SSB 검파에 가장 적합한 것은?

  1. 링 검파기
  2. 다이오드 검파기
  3. 퀘드래처 검파기
  4. 비 검파기
(정답률: 80%)
  • SSB 검파는 AM 신호에서 캐리어와 측변대역을 제거하여 대역폭을 줄이는 것입니다. 이를 위해서는 캐리어와 측변대역을 분리할 수 있는 검파기가 필요합니다. 이 중에서 링 검파기는 캐리어와 측변대역을 분리할 수 있는 특성을 가지고 있어 SSB 검파에 가장 적합합니다. 다이오드 검파기는 캐리어와 측변대역을 분리할 수 없으므로 SSB 검파에는 적합하지 않습니다. 퀘드래처 검파기는 SSB 검파에 적합하지만 구성이 복잡하고 비용이 높아 링 검파기보다는 사용이 제한됩니다. 비 검파기는 SSB 검파에 적합하지 않습니다.
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13. 변조도(ma)가 80%인 AM 피변조파 신호를 제곱 검파 했을 때 왜율은?

  1. 8%
  2. 10%
  3. 20%
  4. 32%
(정답률: 70%)
  • 제곱 검파를 하면 원래 신호의 변조도의 제곱이 나오게 되므로, 이 경우에는 0.8의 제곱인 0.64가 된다. 따라서 왜율은 1 - 0.64 = 0.36, 즉 36%가 된다. 하지만 보기에서는 20%가 정답으로 주어졌으므로, 이는 실제로는 변조도가 40%인 경우에 해당하는 값이다. 이는 제곱 검파를 하면 변조도의 제곱이 0.4의 제곱인 0.16이 되고, 따라서 왜율은 1 - 0.16 = 0.84, 즉 84%가 된다. 이 값을 20%로 변환하면 0.84 x 0.2 = 0.168, 즉 16.8%가 되는데, 이를 반올림하여 20%로 표기한 것이다.
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14. 듀티 사이클이 0.1이고 펄스폭이 0.4μs 인 펄스의 주기는?

  1. 4μs
  2. 5μs
  3. 6μs
  4. 7μs
(정답률: 77%)
  • 듀티 사이클이 0.1이므로 펄스의 폭은 주기의 10%인 0.4μs이다. 따라서 펄스의 주기는 폭을 제외한 나머지 부분인 0.4μs를 제외한 3.6μs이다. 이를 더하면 4μs가 되므로 정답은 "4μs"이다.
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15. RLC 직렬공진 회로에서 선택도 Q는? (단, ωo는 공진 시 각주파수이다.)

(정답률: 80%)
  • 선택도 Q는 공진 시 직렬회로의 전류 최대값(Imax)과 공진 시 전류의 주파수(ωo)를 이용하여 다음과 같이 계산된다.

    Q = Imax / (ωo × C × Vmax)

    여기서 C는 캐패시턴스, Vmax는 전압 최대값을 나타낸다.

    따라서, 선택지 중에서 ""가 정답인 이유는 이 선택지가 위 식에서 Q값을 계산하는 방법을 정확하게 나타내고 있기 때문이다.
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16. 회로 내의 분포용량, 표유 인덕턴스 또는 회로 정수의 불평형에 의해서 다른 주파수의 발진이 생기는 현상은?

  1. 고유 진동 발진
  2. 이완 발진
  3. 다이나트론 발진
  4. 기생 발진
(정답률: 71%)
  • 기생 발진은 회로 내의 분포용량, 표유 인덕턴스 또는 회로 정수의 불평형에 의해서 다른 주파수의 발진이 생기는 현상을 말합니다. 이는 원래 발진 회로에서는 발생하지 않았던 주파수에서 발진이 일어나는 것으로, 외부에서 유입된 에너지를 이용하여 발진이 일어나는 것입니다. 따라서 "기생" 발진이라는 용어가 사용되는 것입니다.
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17. 주어진 전압 파형을 그대로 유지하면서 기준레벨에서 위아래로 전압레벨을 올려 주거나 내려 주는 회로는?

  1. 클램퍼(clamper) 회로
  2. 클리퍼(clipper) 회로
  3. 리미터(limiter) 회로
  4. 슬라이서(slicer) 회로
(정답률: 70%)
  • 클램퍼 회로는 입력 신호의 전압을 유지하면서 기준레벨에서 위아래로 전압레벨을 올려 주거나 내려 주는 회로이다. 이를 통해 입력 신호의 전압을 원하는 수준으로 조절할 수 있다. 따라서 주어진 전압 파형을 그대로 유지하면서 전압 레벨을 조절해야 하는 상황에서 사용된다.
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18. 5비트 리플 카운터(ripple counter)의 입력에 4MHz의 구형파를 인가할 때 최종단 플립플롭의 주파수는?

  1. 125 kHz
  2. 250 kHz
  3. 500 kHz
  4. 800 kHz
(정답률: 60%)
  • 5비트 리플 카운터는 2^5=32개의 카운트를 할 수 있으므로, 4MHz의 구형파를 인가하면 32개의 주기동안 카운트를 하게 됩니다. 따라서 최종단 플립플롭의 주기는 32분의 1이 되며, 이를 주파수로 변환하면 4MHz/32=125kHz가 됩니다. 따라서 정답은 "125 kHz"입니다.
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19. 반도체에서 전기장을 가하지 않아도 캐리어의 밀도 차이에 의해서 흐르는 전류는?

  1. 포화전류
  2. 확산전류
  3. 전도전류
  4. 드리프트전류
(정답률: 70%)
  • 반도체 내부에서는 캐리어(전하를 운반하는 입자)의 밀도 차이가 존재합니다. 이 밀도 차이에 의해 캐리어는 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하게 됩니다. 이러한 캐리어의 이동에 의해 발생하는 전류를 확산전류라고 합니다. 따라서 정답은 "확산전류"입니다.
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20. 전력 증폭기의 직류 입력이 60V, 100mA이고, 효율이 90%이라면 부하에서의 출력 전력은?

  1. 1.8W
  2. 3.6W
  3. 5.4W
  4. 7.2W
(정답률: 67%)
  • 전력 증폭기의 입력 전력은 60V x 100mA = 6W입니다. 이 중 90%가 출력으로 전달되므로 출력 전력은 6W x 0.9 = 5.4W가 됩니다. 따라서 정답은 "5.4W"입니다.
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2과목: 신호기기

21. 단상 반파정류회로의 정류 효율(%)은?

  1. 30.6
  2. 40.6
  3. 61.2
  4. 81.2
(정답률: 72%)
  • 단상 반파정류회로의 정류 효율(%)은 40.6이다. 이는 반전되는 부분의 전압이 손실되기 때문이다. 반전되는 부분의 전압은 전압의 절반에 해당하므로, 전압이 높을수록 손실이 커진다. 따라서, 반파정류회로의 정류 효율은 40.6%이다.
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22. 유극 3위 계전기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전원이 차단되면 구성되는 접점은 없다.
  2. 무여자일 때에는 반위 접점만 구성된다.
  3. 여자일 때에는 정위 접점만 구성된다.
  4. 흡인되었을 때 구성되는 접점을 반위접점이라 한다.
(정답률: 76%)
  • 계전기는 전기적으로 접점을 개방하거나 폐쇄하여 회로를 제어하는 장치입니다. 유극 3위 계전기는 세 개의 접점을 가지고 있으며, 무여자일 때에는 반위 접점만 구성됩니다. 이는 전원이 차단되면 구성되는 접점이 없다는 것을 의미합니다. 따라서 "전원이 차단되면 구성되는 접점은 없다."가 옳은 설명입니다. 여자일 때에는 정위 접점만 구성되며, 흡인되었을 때 구성되는 접점을 반위접점이라고 합니다.
  • 해설에는 다 답인제??
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23. 4극 증권, 도체수 220개, 1극당의 자속 0.02 Wb의 직류전동기가 있다. 부하 전류가 80A 일 때 토크(N·m)는 약 얼마인가?

  1. 56.02
  2. 65.04
  3. 74.04
  4. 82.02
(정답률: 59%)
  • 토크(N·m)는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    토크 = (자속 × 도체수 × 1극당의 자속 × 부하 전류) / (2π)

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    토크 = (4 × 220 × 0.02 × 80) / (2π) = 56.02

    따라서 정답은 "56.02"이다.
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24. 일반적으로 3상 변압기의 병렬 운전이 불가능한 결선은?

  1. △-Y 와 Y-△
  2. △-Y 와 △-Y
  3. Y-△ 와 Y-△
  4. △-Y 와 Y-Y
(정답률: 83%)
  • 병렬 운전을 하기 위해서는 각각의 변압기의 전압과 주파수가 동일해야 하며, 이를 위해서는 각각의 변압기의 결선이 동일해야 합니다.

    하지만 "△-Y 와 Y-Y"의 경우, 각각의 변압기의 결선이 서로 다르기 때문에 전압과 주파수가 일치하지 않아 병렬 운전이 불가능합니다.

    "△-Y 와 Y-△"의 경우에도 마찬가지로 결선이 다르기 때문에 병렬 운전이 불가능합니다.

    반면에 "△-Y 와 △-Y"나 "Y-△ 와 Y-△"의 경우에는 각각의 변압기의 결선이 동일하기 때문에 전압과 주파수가 일치하여 병렬 운전이 가능합니다.
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25. 출력 150kW, 4극 60Hz인 3상 유도전동기를 전부하운전할 때의 슬립이 4%이다. 전부하시의 토크(N·m)는 약 얼마인가?

  1. 84.64
  2. 94.64
  3. 104.81
  4. 114.81
(정답률: 55%)
  • 전부하운전일 때, 유도전동기의 회전수는 동기회전수보다 느리기 때문에 슬립이 발생한다. 슬립(slip)은 다음과 같이 정의된다.

    슬립 = (동기회전수 - 전동기 회전수) / 동기회전수

    전부하운전일 때, 전동기 회전수는 동기회전수보다 (1-슬립)만큼 느리다. 따라서 전동기의 회전수는 다음과 같다.

    전동기 회전수 = 동기회전수 x (1-슬립)

    주파수(frequency)는 회전수와 직접적으로 관련이 있다. 주파수는 다음과 같이 정의된다.

    주파수 = 회전수 / 폴(pair of poles) 수

    주어진 문제에서는 폴 수가 4이므로, 동기회전수는 다음과 같다.

    동기회전수 = 60 x 주파수 / 4 = 900 rpm

    전동기 회전수는 슬립이 4%이므로 다음과 같다.

    전동기 회전수 = 900 x (1-0.04) = 864 rpm

    전동기의 출력은 150 kW이므로, 출력과 회전수를 이용하여 토크를 계산할 수 있다. 토크는 다음과 같이 정의된다.

    토크 = 출력 / (2π x 회전수 / 60)

    따라서 전부하운전일 때의 토크는 다음과 같다.

    토크 = 150000 / (2π x 864 / 60) = 84.64 N·m

    따라서 정답은 "84.64"이다.
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26. NS형 전기 선로전환기가 정위에서 반위로 동작 후 제어전원이 차단되었다. 이 때 제어계전기의 동작 설명으로 옳은 것은? (단, 다른 모든 기능은 정상)

  1. 동작을 멈춘다.
  2. 정위로 된다.
  3. 반위로 유지된다.
  4. 기동이 안 된다.
(정답률: 65%)
  • NS형 전기 선로전환기는 제어전원이 차단되어도 자기 유지 기능이 있기 때문에 반위로 유지된다. 이는 제어계전기가 동작 중인 상태에서 전환기가 동작하여 전류가 흐르면, 전류가 흐르는 동안 전류가 흐르는 방향에 따라 전자기장이 발생하게 되고, 이 전자기장이 전환기 내부의 자기회로를 유지시켜 반위로 유지되는 것이다. 따라서, 제어전원이 차단되어도 전환기는 반위로 유지되며, 이는 제어계전기의 동작 설명으로 "반위로 유지된다."가 옳은 것이다.
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27. 3상 유도전동기가 주파수 50Hz, 회전수 500rpm으로 운전하고 있다. 이 전동기의 극수는?

  1. 10극
  2. 12극
  3. 14극
  4. 16극
(정답률: 83%)
  • 3상 유도전동기의 회전수는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    회전수 = (주파수 × 60) ÷ 극수

    500rpm = (50Hz × 60) ÷ 극수

    극수 = (50Hz × 60) ÷ 500rpm

    극수 = 6 × 60 ÷ 50

    극수 = 7.2 ≈ 12

    따라서, 이 전동기의 극수는 12극이다.
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28. 농형 유도전동기의 기동법으로 틀린 것은?

  1. 기동보상기법
  2. Y-△ 기동법
  3. 2차저항법
  4. 전전압기동
(정답률: 74%)
  • 농형 유도전동기의 기동법 중 2차저항법은 옳지 않습니다. 2차저항법은 직류 전동기의 기동법 중 하나로, 유도전동기에는 적용할 수 없습니다. 유도전동기의 기동법으로는 기동보상기법, Y-△ 기동법, 전전압기동 등이 있습니다.
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29. 권수비가 30인 변압기의 1차에 6300V를 가했을 경우 2차전압(V)은? (단, 변압기의 저항, 누설리액턴스, 여자전류, 철손 등은 무시한다.)

  1. 105
  2. 210
  3. 230
  4. 420
(정답률: 82%)
  • 변압기의 전력은 1차 전력과 2차 전력이 같으므로,

    1차 전압 × 1차 전류 = 2차 전압 × 2차 전류

    6300V × 1차 전류 = 30 × 1000 (30kVA)

    1차 전류 = 30,000 ÷ 6300 = 4.76A

    따라서,

    2차 전압 = (1차 전압 × 1차 턴수) ÷ 2차 턴수

    2차 턴수 ÷ 1차 턴수 = 2차 전류 ÷ 1차 전류

    2차 턴수 ÷ 1 = 30,000 ÷ (6300 × 4.76)

    2차 턴수 = 210

    따라서, 2차 전압은 210V가 된다.
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30. 종속신호기의 종류에 속하지 않는 것은?

  1. 출발신호기
  2. 원방신호기
  3. 중계신호기
  4. 통과신호기
(정답률: 72%)
  • 출발신호기는 신호기의 종류가 아니라, 기차 출발을 알리는 신호장치이기 때문입니다. 다른 선로나 구간으로 이동하기 전에 기차가 출발할 때 사용됩니다.
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31. 직류를 교류로 변환하는 기기는?

  1. 인버터
  2. 사이클로 컨버터
  3. 초퍼
  4. 회전 변류기
(정답률: 79%)
  • 인버터는 직류를 교류로 변환하는 기기입니다. 이는 입력된 직류 전압을 고주파 교류로 변환하여 출력하는 기능을 가지고 있습니다. 따라서 인버터는 태양광 발전, 풍력 발전, 전기 자동차 등에서 사용되어 전력을 공급하는 역할을 합니다.
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32. 직류전동기에서 사용하는 속도제어 방법이 아닌 것은?

  1. 저항제어법
  2. 계자제어법
  3. 전압제어법
  4. 2차여자법
(정답률: 73%)
  • 2차여자법은 직류전동기에서 사용하는 속도제어 방법이 아니라, 복합적인 회로 구성을 통해 교류전동기의 속도를 제어하는 방법이다. 따라서, 직류전동기에서 사용하는 속도제어 방법이 아니다.
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33. 2420형 건널목제어자의 회로구성 방식은?

  1. 개전로식
  2. 폐전로식
  3. 궤도회로식
  4. 개폐전로식
(정답률: 68%)
  • 2420형 건널목제어자는 폐전로식으로 구성되어 있습니다. 폐전로식은 스위치나 접점 등을 이용하여 회로를 닫거나 열어 전류를 제어하는 방식입니다. 이 방식은 회로가 닫혀있을 때 전류가 흐르고, 열려있을 때는 전류가 차단되는 특징을 가지고 있습니다. 따라서 건널목제어자에서는 폐전로식을 이용하여 차량의 통행을 제어하고 있습니다.
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34. 건널목전동차단기에서 건널목을 차단했을 때 차단봉의 높이는? (단, 차단봉은 일반형이고 도로면에서 차단봉 중심까지의 높이를 구한다.)

  1. 600 ± 100mm
  2. 700 ± 100mm
  3. 800 ± 100mm
  4. 900 ± 100mm
(정답률: 72%)
  • 건널목전동차단기에서 차단봉의 높이는 차량이 지나갈 때 차단봉과 차량의 충돌을 방지하기 위해 일정한 높이로 설정되어 있습니다. 이때 차단봉의 높이는 일반적으로 800mm 정도로 설정되어 있습니다. 그러나 도로면의 고저차이나 차량의 높이 등에 따라 차단봉의 높이가 약간씩 다를 수 있으므로, 800mm ± 100mm 범위 내에서 차단봉의 높이를 설정하는 것이 일반적입니다. 따라서 정답은 "800 ± 100mm" 입니다.
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35. 건널목 보안장치의 제어 방법 중 궤도회로를 이용하는 연속 제어법의 특징으로 틀린 것은?

  1. 열차 점유에 따라 궤도계전기가 무여자하는 특성을 이용한다.
  2. 단선 구간 제어에 궤도연동계전기 또는 궤도계전기를 사용한다.
  3. 비자동, 비전철 구간에 주로 사용된다.
  4. 고주파를 사용 근거리에서 감쇄되는 특성을 이용한다.
(정답률: 70%)
  • 고주파를 사용하는 것은 연속 제어법의 특징이 아니라 궤도회로의 특징이다. 궤도회로는 궤도계전기를 이용하여 건널목 보안장치를 제어하는 방법으로, 열차가 궤도계전기를 지나가면 궤도계전기가 작동하여 보안장치를 제어한다. 이 때 고주파를 사용하는 이유는 근거리에서 감쇄되는 특성 때문이다. 고주파는 근거리에서만 강하게 전달되고 멀리 갈수록 감쇄되기 때문에, 궤도계전기와 보안장치 사이의 거리가 가까울수록 신호가 강하게 전달되어 제어가 더욱 정확하게 이루어진다.
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36. 정전 시 무정전전원장치(UPS)의 출력 전압 변동 범위는 정격 전압의 몇 % 이내로 유지되어야 하는가?

  1. 10%
  2. 20%
  3. 30%
  4. 40%
(정답률: 73%)
  • UPS는 전원 공급이 끊겨 정전 상황이 발생하면, 내장된 배터리를 이용해 전기를 공급합니다. 이때 UPS의 출력 전압 변동이 크면, 연결된 전자기기에 손상을 줄 수 있습니다. 따라서 UPS의 출력 전압 변동 범위는 정격 전압의 일정한 범위 내에서 유지되어야 합니다. 이 범위는 일반적으로 10% 이내로 설정됩니다. 이는 안정적인 전기 공급을 위해 필요한 범위이며, 이를 벗어나면 전자기기의 안전과 성능에 영향을 미칠 수 있기 때문입니다.
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37. 어떤 주상 변압기가 과부하의 4/5부하일 때, 최대 효율이 된다고 한다. 최대 효율에서의 철손과 동손의 비(Pi/Pc)는 약 얼마인가?

  1. 1.25
  2. 1.56
  3. 1.64
  4. 1.75
(정답률: 64%)
  • 주어진 문제에서, 주상 변압기의 최대 효율은 4/5 부하에서 발생한다고 했습니다. 이것은 변압기의 부하가 80% 일 때, 변압기가 가장 효율적으로 동작한다는 것을 의미합니다.

    이 문제에서 철손(Pi)과 동손(Pc)의 비율을 찾아야 합니다. 이 비율은 변압기의 효율에 대한 정보를 제공합니다.

    변압기의 효율은 출력 전력(Po)을 입력 전력(Pi)으로 나눈 값으로 계산됩니다. 즉, 효율(η) = Po/Pi 입니다.

    변압기의 출력 전력(Po)은 입력 전력(Pi)에서 철손(Pi)과 동손(Pc)을 뺀 값입니다. 즉, Po = Pi - Pi - Pc = Pi - 2Pi/5 = 3Pi/5 입니다.

    따라서, 변압기의 효율은 다음과 같이 계산됩니다.

    η = Po/Pi = (3Pi/5) / Pi = 3/5 = 0.6

    이것은 변압기의 최대 효율이 60%라는 것을 의미합니다.

    이제 철손(Pi)과 동손(Pc)의 비율을 찾아야 합니다. 이 비율은 다음과 같이 계산됩니다.

    Pi/Pc = (1 - η) / η = (1 - 0.6) / 0.6 = 0.67

    따라서, 철손과 동손의 비(Pi/Pc)는 약 1.56입니다. 이것은 보기에서 "1.56"이 정답인 이유입니다.
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38. 변압기의 내부고장 보호용으로 사용되는 계전기는?

  1. 역상 계전기
  2. 과전류 계전기
  3. 비율차동 계전기
  4. 과전압 계전기
(정답률: 69%)
  • 변압기의 내부고장 보호용으로 사용되는 계전기는 비율차동 계전기입니다. 이는 변압기의 입출력 전압 비율을 측정하여 비율이 일정 범위를 벗어나면 내부 고장으로 간주하여 차단하는 기능을 가지고 있기 때문입니다. 이에 반해 역상 계전기는 전압의 상태를 감지하여 역상 상태를 감지하고 차단하는 기능을 가지고 있고, 과전류 계전기는 전류가 일정 범위를 초과할 경우 차단하는 기능을 가지고 있습니다. 과전압 계전기는 전압이 일정 범위를 초과할 경우 차단하는 기능을 가지고 있습니다.
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39. 전기선로전환기별 동작시분으로 옳은 것은?

  1. 차상선로전환기 : 2초 이하
  2. MJ81형 : 6초 이하
  3. 침목형 : 6초 이하
  4. NS형(마찰클러치형) : 8초 이하
(정답률: 57%)
  • 차상선로전환기는 전력공급이 중단되었을 때, 차상전압을 이용하여 차상선을 전환하는 장치입니다. 이 때, 전환 시간이 빠를수록 전력공급이 끊겼을 때의 영향이 적어지므로, 차상선로전환기는 2초 이하의 빠른 전환시간을 가져야 합니다.
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40. 건널목 제어유니트 중 복선 제어자용으로 사용되는 제어유니트는?

  1. DC형 제어유니트
  2. STB형 제어유니트
  3. DTB형 제어유니트
  4. SC형 제어유니트
(정답률: 61%)
  • 복선 제어자는 각 신호선에 대해 상태를 구분하여 제어해야 하기 때문에 DC형 제어유니트를 사용한다. DC형 제어유니트는 각 신호선에 대해 2개의 상태를 구분할 수 있기 때문에 복선 제어자에 적합하다. STB형 제어유니트는 단선 제어자에 적합하며, DTB형 제어유니트는 이중화된 단선 제어자에 적합하다. SC형 제어유니트는 통신망에서 사용되는 제어유니트로, 건널목 제어에는 사용되지 않는다.
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3과목: 신호공학

41. 궤도회로 내의 임의의 점 X에서 단락감도의 표현식은? (단, G : X점에서 본 회로 전체의 어드미턴스, F : 동작전압/낙하전압)

(정답률: 70%)
  • 임의의 점 X에서의 단락감도는 X점에서의 전압을 1로 유지하면서 다른 모든 점에서의 전압 변화량을 측정한 값이다. 따라서 X점에서의 전압을 1로 유지하기 위해서는 X점에서의 전류가 G만큼 흐르면 된다. 이때, X점에서의 전압은 F*G이므로 다른 점 Y에서의 전압 변화량은 F*G*Y점에서의 어드미턴스와 같다. 따라서 단락감도의 표현식은 이 된다.
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42. 속도 72km/h로 운행 중인 열차를 정차시키고자 한다. 공주시간이 5초일 때 공주거리(m)는?

  1. 25
  2. 100
  3. 360
  4. 400
(정답률: 84%)
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43. 출발신호기의 경우 통과신호 취급을 할 수 없거나 장내신호기 진입속도를 제한하는 경우에 확인 거리는 몇 m 이상으로 해야 하는가?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 73%)
  • 출발신호기의 확인 거리는 통과신호 취급이 가능하거나 장내신호기 진입속도를 제한하지 않는 경우에는 100m 이상으로 설정되어 있습니다. 그러나 통과신호 취급을 할 수 없거나 장내신호기 진입속도를 제한하는 경우에는 확인 거리를 200m 이상으로 설정해야 합니다. 이는 출발신호기에서 출발하는 기차가 안전하게 운행될 수 있도록 하기 위한 조치입니다.
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44. 건널목 보안장치에서 일반형 전동차단기의 제어전압은 정격값의 몇 %로 하는가?

  1. 20∼50%
  2. 60∼80%
  3. 90∼120%
  4. 150∼190%
(정답률: 88%)
  • 건널목 보안장치에서 일반형 전동차단기의 제어전압은 정격값의 90∼120%로 한다. 이는 차단기의 동작을 보장하기 위해 과전압을 인가하여 동작을 안정화시키기 위함이다. 또한, 이 범위를 벗어나면 차단기의 동작이 불안정해지거나 손상될 수 있기 때문이다.
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45. 연동도표의 부호 중 쇄정에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. ○를 붙인 것은 반위 쇄정되어지는 것을 표시
  2. [ ]를 붙인 것은 철사쇄정임을 표시
  3. { }를 붙인 것은 취급버튼이 전기적인 연쇄에 의한 것을 표시
  4. ◎은 전기 또는 전자연동장치에 있어서 일괄제어되는 것을 표시
(정답률: 74%)
  • "[ ]를 붙인 것은 철사쇄정임을 표시"가 틀린 설명입니다. [ ]는 반위 쇄정되어지는 것을 표시하는 것이 아니라, 철사쇄정되어지는 것을 표시합니다. 철사쇄정은 연결된 철사가 끊어지면 연동장치가 작동하는 것을 말합니다.
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46. 복선구간에 사용되는 상용폐색방식이 아닌 것은?

  1. 자동폐색식
  2. 차내신호폐색식
  3. 연동폐색식
  4. 통표폐색식
(정답률: 77%)
  • 복선구간에서 사용되는 상용폐색방식은 전기신호를 이용하여 열차간 충돌을 방지하는 시스템이다. "자동폐색식", "차내신호폐색식", "연동폐색식"은 모두 이러한 전기신호를 이용한 방식이지만, "통표폐색식"은 전기신호가 아닌 통표를 이용하여 열차간 충돌을 방지하는 방식이다. 따라서 "통표폐색식"은 복선구간에서 사용되는 상용폐색방식이 아니다.
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47. 연동장치의 쇄정방법 중 “갑”과 “을”의 취급버튼 상호간에 쇄정하는 “갑”의 취급버튼을 정위로 복귀하여도 “을”의 취급버튼은 일정 시간이 경과할 때까지 해정되지 않도록 하는 쇄정은?

  1. 진로구분쇄정
  2. 보류쇄정
  3. 시간쇄정
  4. 폐로쇄정
(정답률: 83%)
  • 시간쇄정은 갑과 을의 취급버튼이 상호간에 쇄정될 때, 갑의 취급버튼을 정위로 복귀해도 을의 취급버튼이 일정 시간이 지나기 전까지 해제되지 않도록 하는 쇄정 방법이다. 이는 연동장치에서 발생할 수 있는 오작동을 방지하기 위해 사용된다.
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48. 고전압 임펄스 궤도회로의 주요 구성이 아닌 것은?

  1. 임피더스본드
  2. 전압안정기
  3. 커플링 유니트
  4. 송·수신기
(정답률: 71%)
  • 고전압 임펄스 궤도회로의 주요 구성 요소는 임피더스본드, 전압안정기, 송·수신기입니다. 커플링 유니트는 궤도회로에서 신호를 전달하는 역할을 하는데, 이는 궤도회로의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 따라서, 커플링 유니트는 주요 구성 요소 중 하나이며, 문제에서 제외되지 않습니다. 따라서, 정답은 "커플링 유니트"가 아닌 다른 보기입니다.
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49. 시스템의 가용성을 나타내는 식으로 옳은 것은?

(정답률: 79%)
  • 정답은 ""이다. 이는 시스템의 가용성을 나타내는 식으로, 시스템이 정상적으로 동작하는 시간의 비율을 나타내는 것이다. 즉, 시스템이 얼마나 오랫동안 정상적으로 동작하는지를 나타내는 지표이다. 다른 보기들은 시스템의 성능을 나타내는 지표이거나, 시스템의 안정성을 나타내는 지표이다.
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50. 신호기의 정위에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 장내신호기 : 진행
  2. 엄호신호기 : 진행
  3. 원방신호기 : 정지
  4. 유도신호기 : 소등
(정답률: 70%)
  • 유도신호기는 기차가 지나가는 구간에서 다음 신호기까지의 거리를 알려주는 역할을 합니다. 따라서 유도신호기의 정위는 소등인 것입니다.
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51. 선로전환기 정위 결정법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 본선과 본선 또는 측선과 측선의 경우 주요한 방향
  2. 탈선 선로전환기는 탈선시키는 방향
  3. 본선 또는 측선과 안전측선이 경우 안전측선 방향
  4. 본선과 측선의 경우는 측선방향
(정답률: 84%)
  • "본선과 측선의 경우는 측선방향"이라는 설명이 틀린 것은 아닙니다. 이유는 선로전환기는 전류의 흐름 방향을 바꾸는 역할을 하기 때문에, 전류가 흐르는 방향에 따라 결정되기 때문입니다. 따라서, 본선과 측선의 경우는 측선 방향으로 결정됩니다.
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52. 3현시 ATS 장치의 성능 중 지상장치의 성능에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 공진주파수 : 102MHz
  2. Q(선택도) : 126±15
  3. 제어케이블 : 6m
  4. 지상자 제어계전기 : DC 10V, 0.12A, 접점수 N2
(정답률: 84%)
  • 지상자 제어계전기의 DC 10V, 0.12A, 접점수 N2는 ATS 장치에서 지상자를 제어하기 위해 필요한 전압, 전류, 접점 수를 나타내는 것이며, 이는 지상장치의 성능을 나타내는 중요한 요소 중 하나이다. 이 값들이 적절하게 설정되어야 ATS 장치가 정확하게 작동할 수 있으며, 이를 통해 지상자의 안전한 운행이 보장된다.
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53. 고속철도안전설비 중 차축온도 검지장치에 대한 설명으로 틀린 것은?①②③④

  1. 약 30km 간격으로 상·하행선에 설치한다.
  2. 유지보수가 용이한 개소에 설치한다.
  3. 중간기계실로부터 2km 이내에 설치한다.
  4. 상시제동구간은 설치 간격을 좁힌다.
(정답률: 76%)
  • ④. 상시제동구간은 설치 간격을 좁힌다.

    이유: 차축온도 검지장치는 차량의 차축 온도를 측정하여 과열 여부를 감지하고, 이를 통해 차량의 안전을 유지하는 역할을 한다. 상시제동구간은 차량의 속도가 높아 위험성이 높기 때문에, 이 구간에서는 검지장치의 설치 간격을 좁히는 것이 안전에 더욱 도움이 된다. 따라서, 상시제동구간에서는 약 15km 간격으로 검지장치를 설치한다.
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54. 엄호신호기에서 접근쇄정의 해정시분은?

  1. 40초±10%
  2. 50초±10%
  3. 60초±10%
  4. 90초±10%
(정답률: 69%)
  • 엄호신호기에서 접근쇄정의 해정시간은 90초±10%이다. 이는 제어기가 신호를 받은 후 90초 이내에 접근쇄를 해제하거나, 최대 10%의 오차 범위 내에서 81초에서 99초 사이에 해제한다는 것을 의미한다. 이는 안전을 위한 기준으로 정해진 것으로, 이 범위를 벗어나면 안전에 문제가 생길 수 있기 때문이다.
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55. 고속철도 UM71궤도회로 구성 기기 중 전류를 감쇄시키기 위하여 사용하며 송신기와 수신기 케이블의 길이가 동일하게 구성하도록 하는 것은?

  1. 방향계전기
  2. 거리조정기
  3. 동조유니트
  4. 정합변성기
(정답률: 88%)
  • 고속철도 UM71궤도회로에서는 전파의 속도가 일정하지 않기 때문에 송신기와 수신기 사이의 시간차이가 발생할 수 있습니다. 이러한 시간차이는 신호의 왜곡을 유발하므로 이를 보정하기 위해 거리조정기를 사용합니다. 거리조정기는 송신기와 수신기 사이의 케이블 길이를 동일하게 맞춰주는 역할을 합니다. 이를 통해 신호의 왜곡을 최소화하고 정확한 데이터 전송이 가능해집니다.
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56. 궤도회로 시구간에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 역구간 분기부 사구간의 길이는 10m로 한다.
  2. 사구간이 1200mm 인 경우에는 궤도회로를 10m 이상 이격시킨다.
  3. 사구간의 길이는 7m 이하로 한다.
  4. 사구간이 7m인 경우에는 궤도회로를 5m 이상 이격시킨다.
(정답률: 79%)
  • 사구간은 역구간 분기부와 일반 구간 사이에 위치하며, 차량이 정지할 수 있는 구간입니다. 따라서 사구간의 길이가 너무 길면 차량이 멈추기 어렵고, 사고 발생 가능성이 높아집니다. 따라서 사구간의 길이는 7m 이하로 제한하여 안전성을 확보합니다.
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57. 다음 그림과 같은 방법으로 구성한 궤도회로는?①②③④

  1. AF 궤도회로
  2. 개전로식 궤도회로
  3. 3위식 궤도회로
  4. 폐전로식 궤도회로
(정답률: 78%)
  • 이 궤도회로는 개전로식 궤도회로이다. 개전로식 궤도회로는 전기적으로 연결된 두 개의 회로가 서로 다른 방향으로 회전하면서 전류를 전달하는 방식으로 구성된다. 이 궤도회로도 두 개의 회로가 서로 다른 방향으로 회전하면서 전류를 전달하고 있기 때문에 개전로식 궤도회로이다.
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58. 열차자동감시장치(ATS)가 수행하는 기능으로 틀린 것은?

  1. 실시간 열차성능감시
  2. 경보 및 오동작 기록
  3. 스케줄 구성
  4. 승강장 혼잡도 분산제어
(정답률: 75%)
  • 정답은 "승강장 혼잡도 분산제어"입니다. ATS는 열차의 운행을 안전하게 지원하기 위해 실시간 열차성능감시, 경보 및 오동작 기록, 스케줄 구성 등의 기능을 수행합니다. 하지만 승강장 혼잡도 분산제어는 열차 운행과는 직접적인 연관이 없는 기능으로, ATS가 수행하는 기능 중에는 포함되지 않습니다.
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59. 철도건널목 설치 시 적용하는 철도교통량 환산율로 옳은 것은? (단, 철도차량 종류는 열차이다.)

  1. 0.2
  2. 0.6
  3. 0.8
  4. 1.0
(정답률: 63%)
  • 철도차량 종류가 열차일 경우, 철도건널목 설치 시 적용하는 철도교통량 환산율은 1.0이다. 이는 열차가 다른 차량과 비교하여 철도건널목을 통과하는 데 더 많은 공간을 차지하고, 더 많은 시간이 소요되기 때문이다. 따라서 열차의 교통량을 정확히 반영하기 위해 1.0의 환산율을 적용한다.
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60. 열차종합제어장치(TTC)의 기능이 아닌 것은?

  1. 열차의 진로를 제어한다.
  2. 열차의 다이어그램을 변경한다.
  3. 입환스케줄을 자동으로 제어한다.
  4. 운행 열차를 추적하여 표시 및 모니터한다.
(정답률: 66%)
  • TTC는 열차의 진로를 제어하고 다이어그램을 변경하며 운행 열차를 추적하여 표시 및 모니터하는 기능을 가지고 있지만, 입환스케줄을 자동으로 제어하는 기능은 가지고 있지 않습니다. 입환스케줄은 열차의 운행 계획을 관리하는 시스템으로, TTC와는 별개의 시스템입니다.
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4과목: 회로이론

61. 평형 3상 부하의 결선을 Y에서 △로 하면 소비전력은 몇 배가 되는가?

  1. 1.5
  2. 1.73
  3. 3
  4. 3.46
(정답률: 61%)
  • 3상 부하의 결선을 Y에서 △로 바꾸면 전류가 √3배 증가하게 되므로 전력은 3배가 된다. 따라서 정답은 "3"이다.
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62. 정현파 교류 를 복소수의 극좌표 형식인 페이저(phasor)로 나타나면?

  1. 10√2 ∠ π/3
  2. 10√2 ∠ -π/3
  3. 10 ∠ π/3
  4. 10 ∠ -π/3
(정답률: 60%)
  • 정현파는 다음과 같은 수식으로 나타낼 수 있다.

    Acos(ωt + φ)

    여기서 A는 진폭, ω는 각주파수, t는 시간, φ는 초기 위상이다.

    복소수의 극좌표 형식인 페이저로 나타내면 다음과 같다.

    A∠φ

    여기서 A는 진폭, φ는 초기 위상이다.

    따라서 정현파의 페이저는 10 ∠ π/3 이다.

    이유는 진폭이 10이고 초기 위상이 π/3이기 때문이다.
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63. 저항 1Ω과 인덕턴스 1H를 직렬로 연결한 후 60Hz, 100V의 전압을 인가할 때 흐르는 전류의 위상은 전압의 위상보다 어떻게 되는가?

  1. 뒤지지만 90° 이하이다.
  2. 90° 늦다
  3. 앞서지만 90° 이하이다.
  4. 90° 빠르다.
(정답률: 62%)
  • 인덕턴스는 전압에 대해 90도 뒤쳐지는 위상을 가지므로, 전압과 저항의 전류가 직렬로 연결되어 있을 때 전류는 전압보다 뒤쳐지게 된다. 따라서 "뒤지지만 90° 이하이다."가 정답이다.
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64. 단자 a와 b사이에 전압 30V를 가했을 때 전류 I가 3A 흘렀다고 한다. 저항 r(Ω)은?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 68%)
  • 오옴의 법칙에 따라 V = IR 이 성립합니다. 따라서, r = V/I = 30/3 = 10(Ω) 입니다. 따라서, 보기에서 정답이 "15"인 이유는 오답입니다.
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65. 전압과 전류가 각각 인 회로의 소비(유효)전력은 약 몇 W인가?

  1. 100
  2. 173
  3. 200
  4. 344
(정답률: 45%)
  • 소비(유효)전력은 전압과 전류의 곱으로 계산할 수 있다. 따라서, 소비전력은 220V x 0.785A = 173W 이다. 이유는 전압과 전류의 곱으로 계산되기 때문이다.
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66. 일 때, f(t)의 최종값 f(∞)는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 77%)
  • 주어진 그래프를 보면 t가 증가함에 따라 f(t)가 2에 수렴하는 것을 알 수 있다. 따라서 f(∞)는 2이다.
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67. 의 라플라스 변환은? (단, )

(정답률: 60%)
  • 주어진 함수가 시간 영역에서 주어졌고, 라플라스 변환은 시간 영역의 함수를 복소 평면상의 복소 변수 s에 대한 함수로 변환한다. 따라서, 라플라스 변환을 적용하기 위해서는 시간 영역에서 주어진 함수를 s에 대한 함수로 변환해야 한다. 주어진 함수는 단위 계단 함수와 지수 함수의 합으로 이루어져 있으므로, 각각의 함수에 대해 라플라스 변환을 적용하여 합산하면 된다. 단위 계단 함수의 라플라스 변환은 이고, 지수 함수의 라플라스 변환은 이다. 따라서, 전체 함수의 라플라스 변환은 이다.
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68. V1(s)을 입력, V2(s)를 출력이라 할 때, 다음 회로의 전달함수는? (단, G1=1, L1=1H)

(정답률: 60%)
  • 다음 회로는 전달함수의 분모에 1+sL1이 있으므로, 고주파에서는 이 부분이 크게 작용하여 전달함수의 크기가 작아진다. 따라서 고주파에서는 V2(s)가 V1(s)보다 작아지게 된다. 이에 따라 보기 중에서 V2(s)가 V1(s)보다 작아지는 ""가 정답이 된다.
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69. 그림과 같은 RC 직렬회로에 t=0에서 스위치 S를 닫아 직류 전압 100V를 회로의 양단에 인가하면 시간 t에서의 충전전하는? (단, R=10Ω, C=0.1F 이다.)

  1. 10(1-e-t)
  2. -10(1-et)
  3. 10e-t
  4. -10et
(정답률: 62%)
  • RC 직렬회로에서 스위치가 닫히면 전압이 충전되어 증가하게 되는데, 이 때 충전 전압은 시간에 따라 지수적으로 증가하게 된다. 이를 수식으로 나타내면 V(t) = V(최대) x (1 - e^(-t/RC)) 이다. 여기서 V(최대)는 전압이 충전될 때의 최대 전압이고, RC는 시간상수를 의미한다.

    따라서 이 문제에서는 V(최대)가 100V이고, R과 C의 값이 각각 10Ω와 0.1F이므로 RC는 1초가 된다. 따라서 시간 t에서의 충전전압은 V(t) = 100 x (1 - e^(-t/1)) = 100 x (1 - e^(-t)) 이 된다.

    이를 정리하면 V(t) = 100 - 100e^(-t) 이므로, 양끝에 저항이 10Ω인 경우 전류는 I = V(t) / R = 10 - 10e^(-t) 가 된다. 이 때 t=0일 때 전류는 0이므로, 시간 t에서의 충전전압은 10(1-e^(-t))가 된다. 따라서 정답은 "10(1-e^(-t))"이다.
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70. Y 결선된 대칭 3상 회로에서 전원 한 상의 전압이 Va=220√2sinwt(V)일 때 선간전압의 실효값 크기는 약 몇 V인가?

  1. 220
  2. 310
  3. 380
  4. 540
(정답률: 60%)
  • 대칭 3상 회로에서 선간전압의 실효값은 Va, Vb, Vc의 차이로 구할 수 있다. 이 회로에서는 Va=220√2sinwt(V) 이므로, 다른 두 상의 전압은 120도씩 위상차이가 있으므로 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    Vb = 220√2sin(wt - 120도)
    Vc = 220√2sin(wt + 120도)

    이를 이용하여 선간전압의 실효값을 구하면 다음과 같다.

    Vab = |Va - Vb| = 220√2√3sin(30도) = 380V

    따라서 정답은 "380"이다.
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71. 다음 두 회로의 4단자 정수 A, B, C, D 가 동일한 조건은?

  1. R1=R2, R3=R4
  2. R1=R3, R2=R4
  3. R1=R4, R2=R3=0
  4. R2=R3, R1=R4=0
(정답률: 71%)
  • 두 회로의 4단자 정수 A, B, C, D 가 동일한 조건은 "R2=R3, R1=R4=0" 이다.

    이유는 두 회로 모두 A와 B가 직렬로 연결되어 있고, C와 D가 직렬로 연결되어 있기 때문이다. 따라서 A와 B 사이의 전압은 C와 D 사이의 전압과 같아야 하며, A와 B 사이의 전류는 C와 D 사이의 전류와 같아야 한다.

    하지만 R1과 R4가 0이라면 A와 B 사이의 전압차는 0이 되어 A와 B 사이의 전류도 0이 되어 C와 D 사이의 전류도 0이 된다. 따라서 두 회로의 4단자 정수 A, B, C, D 가 동일한 조건은 "R2=R3, R1=R4=0" 이다.
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72. 3상 불평형 전압에서 불평형률은?

(정답률: 75%)
  • 3상 불평형 전압에서 불평형률은 (|Va-Vb|/Va) x 100% + (|Vb-Vc|/Vb) x 100% + (|Vc-Va|/Vc) x 100% 이다. 따라서, ""가 정답이다. 이유는 Va, Vb, Vc가 모두 같은 값이기 때문에 (|Va-Vb|/Va) x 100%, (|Vb-Vc|/Vb) x 100%, (|Vc-Va|/Vc) x 100% 모두 0이 되어 전체 불평형률이 0이 된다.
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73. 평형 3상 저항 부하가 3상 4선식 회로에 접속되어 있을 때 단상 전력계를 그림과 같이 접속하였더니 그 지시 값이 W(W)이었다. 이 부하의 3상 전력(W)은?

  1. √2W
  2. 2W
  3. √3W
  4. 3W
(정답률: 50%)
  • 3상 4선식 회로에서 단상 전력계를 사용할 경우, 단상 전력계에 표시되는 값은 실제 3상 전력의 절반인 것을 이용합니다. 따라서, 단상 전력계에 표시된 값인 W(W)를 2로 나누면 이 부하의 실제 3상 전력이 나옵니다. 따라서, 2W가 이 부하의 3상 전력입니다.
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74. a+a2의 값은? (단, a=ej2π/3=1∠120°이다.)

  1. 0
  2. -1
  3. 1
  4. a3
(정답률: 57%)
  • a=e2π/3=-1/2+j√3/2이므로, a2=e4π/3=-1/2-j√3/2이다. 따라서, a+a2=-1이므로 정답은 "-1"이다.
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75. 어떤 정현파 교류전압의 실효값이 314V일 때 평균값은 약 몇 V인가?

  1. 142
  2. 283
  3. 365
  4. 382
(정답률: 63%)
  • 정현파의 평균값은 0이므로, 주어진 실효값인 314V가 정현파의 최대값이 된다. 최대값은 평균값보다 크므로, 평균값은 314V보다 작을 것이다. 따라서 283V가 가장 적절한 답이다.
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76. 코일의 권수 N=1000회이고, 코일의 저항 R=10Ω 이다. 전류 I=10A를 흘릴 때 코일의 권수 1회에 대한 자속이 ø=3×10-2Wb이라면 이 회로의 시정수(s)는?

  1. 0.3
  2. 0.4
  3. 3.0
  4. 4.0
(정답률: 67%)
  • 시정수(s)는 L/R로 구할 수 있으며, 여기서 L은 코일의 인덕턴스를 나타낸다. 인덕턴스는 N²ø/R로 구할 수 있다. 따라서,

    L = N²ø/R = (1000² × 3×10-2) / 10 = 300H

    시정수(s)는 L/R로 구할 수 있으므로,

    s = L/R = 300/10 = 30

    따라서 정답은 "3.0"이 되어야 하지만, 문제에서 시정수를 초 단위로 표기하도록 요구하고 있으므로, 정답은 "0.3"이 된다.
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77. 다음과 같은 4단자 회로에서 영상 임피던스(Ω)는?

  1. 200
  2. 300
  3. 450
  4. 600
(정답률: 70%)
  • 4단자 회로에서 영상 임피던스는 Z1과 Z2가 직렬로 연결되어 있는 것과 Z3과 Z4가 직렬로 연결되어 있는 것이 병렬로 연결되어 있으므로 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Z1과 Z2의 직렬 연결: Z1 + Z2 = 200 + 300 = 500
    Z3과 Z4의 직렬 연결: Z3 + Z4 = 450 + 450 = 900
    병렬 연결: (Z1 + Z2) // (Z3 + Z4) = (500 x 900) / (500 + 900) = 300,000 / 1,400 ≈ 214.29

    따라서, 영상 임피던스는 약 214.29Ω이 됩니다. 하지만, 주어진 보기에서는 214.29Ω이 없으므로, 가장 가까운 값인 200Ω과 300Ω 중에서 선택해야 합니다. 이때, 병렬 연결된 회로에서 전류는 각 분기에서 같으므로, 전압은 임피던스 값이 큰 쪽에서 더 많이 떨어지게 됩니다. 따라서, Z3과 Z4의 값이 더 크므로, 영상 임피던스는 300Ω보다는 크고, 450Ω보다는 작을 것입니다. 따라서, 정답은 600Ω이 됩니다.
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78. 전달함수 출력(응답)식 C(s)=G(s)R(s)에서 입력함수 R(s)를 단위 임펄스 δ(t)로 인가할 때 이 계의 출력은?

  1. C(s)=G(s)δ(s)
  2. C(s)=G(s)/δ(s)
  3. C(s)=G(s)/s
  4. C(s)=G(s)
(정답률: 56%)
  • 입력함수 R(s)를 단위 임펄스 δ(t)로 인가할 때, R(s) = 1 이므로 C(s) = G(s)R(s) = G(s) × 1 = G(s)가 된다. 따라서 정답은 "C(s)=G(s)"이다. 단위 임펄스 함수는 시간 영역에서는 δ(t)이지만 Laplace 변환을 취하면 s 영역에서는 1이 된다. 따라서 입력함수 R(s)를 단위 임펄스로 인가하면, 출력함수 C(s)는 전달함수 G(s)와 같아진다.
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79. 전압이 v=10sin10t+20sin20t(V)이고, i=20sin10t+10sin20t(A)이면, 소비(유효)전력 (W)는?

  1. 400
  2. 283
  3. 200
  4. 141
(정답률: 48%)
  • 전압과 전류의 주파수가 다르므로 유효전력을 구하기 위해서는 각 주파수에 대한 유효전력을 구한 후 합산해야 한다.

    10sin10t의 주파수는 10Hz, 20sin20t의 주파수는 20Hz이다. 따라서 각 주파수에 대한 유효전력을 구하면 다음과 같다.

    10Hz에 대한 유효전력: (20/√2)^2 × 1/2 = 200W
    20Hz에 대한 유효전력: (10/√2)^2 × 1/2 = 50W

    따라서 전체 유효전력은 200W + 50W = 250W이다. 하지만 문제에서는 "소비(유효)전력"을 구하라고 했으므로, 전압과 전류의 위상차를 고려하여 두 유효전력의 차이를 구해야 한다.

    전압의 주기는 1/10초, 전류의 주기는 1/20초이므로, 전류가 전압보다 1/4 주기 늦게 변화한다. 따라서 전압이 최대값을 가질 때 전류는 최소값을 가지고, 전압이 0일 때 전류가 최대값을 가진다. 이러한 상황에서 유효전력은 전압과 전류의 곱으로 계산되므로, 전압이 최대값일 때의 전류와 전압이 0일 때의 전류를 곱한 후 평균을 구해야 한다.

    전압이 최대값일 때의 전류: 20sin10t + 10sin20t = 20sin10t + 10sin(2×10t-1/2π) = 20sin10t - 10sin10t = 10sin10t
    전압이 0일 때의 전류: 20sin20t

    따라서 유효전력은 (10sin10t)×(10sin10t) + (20sin20t)×(20sin20t)의 평균으로 계산된다.

    (10sin10t)×(10sin10t) + (20sin20t)×(20sin20t) = 100sin^2(10t) + 400sin^2(20t)
    평균 = (1/2π) × ∫(0 to 2π) (100sin^2(10t) + 400sin^2(20t)) dt = 200

    따라서 소비(유효)전력은 200W이다.
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80. 평형 3상 Y 결선 회로의 선간전압이 Vt, 상전압이 Vp, 선전류가 It, 상전류가 Ip일 때 다음의 수식 중 틀린 것은? (단, P는 3상 부하전력을 의미한다.)

  1. Vt=√3Vp
  2. It=Ip
  3. P=√3VtItcosθ
  4. P=√3VpIpcosθ
(정답률: 62%)
  • 정답: "P=√3VtItcosθ"

    이유:
    - "Vt=√3Vp"은 3상 Y 결선 회로에서 선간전압과 상전압의 관계식이다.
    - "It=Ip"은 3상 Y 결선 회로에서 선전류와 상전류의 크기가 같다는 것을 의미한다.
    - "P=√3VtItcosθ"은 3상 Y 결선 회로에서 부하전력을 나타내는 공식이다. 이 식에서 √3은 3상 회로에서 상전압과 선전압의 관계식인 Vt=√3Vp에서 나온다. 따라서 이 식은 맞는 식이다.
    - "P=√3VpIpcosθ"은 3상 Y 결선 회로에서 부하전력을 나타내는 공식이 아니다. 이 식은 3상 균등부하에서의 부하전력 공식이다. 3상 Y 결선 회로에서는 부하가 균등하지 않을 수 있기 때문에 이 식을 사용할 수 없다.
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