전기철도기사 필기 기출문제복원 (2008-05-11)

전기철도기사
(2008-05-11 기출문제)

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1과목: 전기철도공학

1. 전차선의 이선시간이 수십분의 일초 정도의 것으로 전차선 또는 팬터그래프 습판의 미세한 진동에 따른 이선을 무엇이라 하는가?

  1. 대이선
  2. 중이선
  3. 소이선
  4. 특이선
(정답률: 알수없음)
  • 전차선이나 팬터그래프 습판의 미세한 진동에 따라 발생하는 이선을 소이선이라고 한다. 이는 전체 이선 중에서 가장 작은 진폭을 가지는 것으로, 수십분의 일초 정도의 진동을 감지할 수 있다. 따라서 전차선이나 팬터그래프 습판의 미세한 변화를 정확하게 측정하기 위해 소이선을 사용한다.
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2. 교류 AT 급전방식 커티너리 가선방식에서 애자의 섬락 보호를 위하여 애자의 부측 또는 비임 등을 연접하여 레일에 접속하는 가공전선의 명칭은?

  1. 가공지선
  2. 피뢰도선
  3. 지락도선
  4. 보호선
(정답률: 알수없음)
  • 애자는 전기적으로 민감한 부품이기 때문에 외부의 노이즈나 전자기파 등으로부터 보호되어야 합니다. 이를 위해 애자의 부측이나 비임 등을 연접하여 레일에 접속하는 가공전선을 설치하는데, 이 가공전선은 애자를 보호하기 위한 목적으로 설치되는 것이므로 "보호선"이라고 합니다.
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3. 건넘선 장치의 시설방법으로 적합한 것은?

  1. 팬터그래프가 전차선사이에 끼어 들 위험성이 있기 때문에 주요 선의 전차선을 상부에 둔다.
  2. 팬터그래프를 통과할 때 전차선의 고저차가 있기 때문에 전차선이 교차하는 위치에 교차금구를 설치하여서는 아니된다.
  3. 팬터그래프와 더블이어에 충격을 줄 수 있는 범위내에는 전차선의 접속을 금지한다.
  4. 상호의 전차선과 조가선이 순환전류로 손상되지 않도록 전기적으로 완전하게 분리되어 시설되도록 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 팬터그래프와 더블이어는 건넘선 장치 중 하나로, 이 장치들은 전차선과 교차하면서 충격을 줄 수 있기 때문에 전차선의 접속을 금지해야 합니다. 따라서 "팬터그래프와 더블이어에 충격을 줄 수 있는 범위내에는 전차선의 접속을 금지한다."가 적합한 답입니다.
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4. 변전소의 부하전류는 시시각각 그 값이 변동하고 있다. 1일 중 최대값에 해당되는 것은?

  1. 부하전류
  2. 정한시전류
  3. 순시최대전류
  4. 반한시전류
(정답률: 알수없음)
  • 변전소의 부하전류는 시시각각 그 값이 변동하고 있기 때문에, 어떤 순간에는 매우 큰 전류가 흐를 수도 있습니다. 이 중에서 가장 큰 전류를 순시최대전류라고 합니다. 따라서, 1일 중 최대값에 해당되는 것은 순시최대전류입니다. 반한시전류는 전류의 방향이 바뀌는 경우를 나타내는 용어이며, 정한시전류는 특정한 시간동안 일정하게 유지되는 전류를 나타내는 용어입니다.
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5. 교류구간 급전계통에서 병렬급전이 어렵고, 각각의 변전소로부터 급전을 행하는 “단독급전방식”을 채택하는 주된 이유는?

  1. 전압강하 때문이다.
  2. 주파수 때문이다.
  3. 전압 차 때문이다.
  4. 위상각 때문이다.
(정답률: 알수없음)
  • 단독급전방식을 채택하는 이유는 주로 위상각 때문입니다. 교류전력에서는 전압과 전류가 시간에 따라 변화하면서 위상차이가 발생하는데, 이 때문에 병렬급전을 하게 되면 위상차이가 크게 발생하여 전력의 흐름이 원활하지 않기 때문입니다. 따라서 각각의 변전소에서 단독으로 급전을 하게 되면 위상차이를 최소화하여 전력의 안정적인 흐름을 유지할 수 있습니다.
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6. 교류 강체전차선로(R-bar방식)에서 단권변압기방식의 급전계통 보호선은 어떤 보호방식을 사용하고 있는가?

  1. 절연 보호방식
  2. 비절연 보호방식
  3. 흡상선 보호방식
  4. 임피던스본드 보호방식
(정답률: 알수없음)
  • 단권변압기방식의 급전계통 보호선로에서는 비절연 보호방식을 사용합니다. 이는 전류가 흐르는 선과 접지선이 서로 절연되어 있지 않고 연결되어 있어 전류가 흐르는 선에 발생하는 고장이 접지선으로 전달되어 전류가 차단되는 방식입니다. 이 방식은 간단하고 경제적이며, 전류가 흐르는 선과 접지선이 서로 절연되어 있지 않기 때문에 전류가 흐르는 선에 발생하는 고장을 빠르게 감지할 수 있습니다.
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7. 가공전차선로의 전차선이 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 도전율이 높을 것
  2. 인장강도가 작을 것
  3. 내부식성이 좋을 것
  4. 전기용량이 클 것
(정답률: 알수없음)
  • 가공전차선로의 전차선이 갖추어야 할 조건 중 "인장강도가 작을 것"은 틀린 것입니다. 인장강도가 작으면 전차선이 끊어지거나 파손될 가능성이 높아지기 때문에, 오히려 인장강도가 높을수록 좋습니다.
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8. 전차선로에서 양단의 가고가 같은 경우 경간 중앙에서의 이도가 0.436m 이고, 드롭퍼 위치의 이도가 0.352m 일 때 드롭퍼의 길이는 몇 m 인가? (단, 가고는 960mm 이다.)

  1. 0.172
  2. 0.436
  3. 0.876
  4. 1.748
(정답률: 알수없음)
  • 드롭퍼의 길이는 가고와 이도의 곱으로 구할 수 있다. 따라서 드롭퍼의 길이는 0.352m × 960mm = 0.33792m 이다. 하지만 이는 드롭퍼의 실제 길이가 아니라, 경간 중앙에서의 이도와 드롭퍼 위치의 이도의 차이를 나타내는 값이다. 따라서 이 값을 2배 해줘야 실제 드롭퍼의 길이를 구할 수 있다. 따라서 실제 드롭퍼의 길이는 0.33792m × 2 = 0.67584m 이다. 이 값은 보기 중에서 "0.876"과 가장 가깝기 때문에 정답은 "0.876"이다.
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9. 전기방식을 BT 방식으로 할 때 표준전압이 25000V 이다. 이 때 최고전압과 최저전압은 몇 V 인가?

  1. 최고전압 : 26500V, 최저전압 : 23000V
  2. 최고전압 : 27500V, 최저전압 : 19000V
  3. 최고전압 : 28500V, 최저전압 : 23000V
  4. 최고전압 : 29500V, 최저전압 : 19000V
(정답률: 알수없음)
  • BT 방식에서 전압은 최고전압과 최저전압의 차이가 5500V로 고정되어 있습니다. 따라서 표준전압인 25000V를 기준으로 최고전압은 25000V + 5500V = 30500V, 최저전압은 25000V - 5500V = 19500V가 됩니다. 따라서 보기 중에서 정답은 "최고전압 : 27500V, 최저전압 : 19000V" 입니다.
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10. 주로 모노레일이나 경량전철에 사용되는 가선방식은?

  1. 강체 단선식
  2. 강체 복선식
  3. 가공 단선식
  4. 가공 복선식
(정답률: 알수없음)
  • 주로 모노레일이나 경량전철에 사용되는 가선방식은 강체 복선식이다. 이는 강체로 된 두 개의 선로를 사용하여 전류를 공급하고, 이를 통해 안정적인 운행을 가능하게 한다. 또한, 복선식은 단선식에 비해 운행량을 늘릴 수 있어서 대규모 교통수단에 적합하다.
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11. 전식(電飾)을 방지하기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 레일과 도상간을 절연하여 누설저항은 작게, 대지누설전류는 크게 한다.
  2. 레일본드의 접속을 완전하게 하고 필요에 따라 보조귀선을 설치하여 귀선저항을 감소시킨다.
  3. 매설 금속체를 절연 피복하거나 금속관을 차폐한다.
  4. 지중 매설 금속체는 궤도와의 이격거리가 크게 되도록 매설 루트를 선정한다.
(정답률: 알수없음)
  • "레일과 도상간을 절연하여 누설저항은 작게, 대지누설전류는 크게 한다."는 올바른 방법이 아닙니다. 이 방법은 전기적 안전성을 해치며, 대지누설전류가 크게 되면 안전에 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서, 올바른 방법은 "레일본드의 접속을 완전하게 하고 필요에 따라 보조귀선을 설치하여 귀선저항을 감소시킨다.", "매설 금속체를 절연 피복하거나 금속관을 차폐한다.", "지중 매설 금속체는 궤도와의 이격거리가 크게 되도록 매설 루트를 선정한다."입니다.
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12. 전차선은 110mm2이고, 잔존 단면적이 67.6mm2이며, 안전율이 2.2인 전차선의 허용장력은 약 몇 kgf 인가? (단, 전차선의 항장력은 2400kgf 라고 한다.)

  1. 670
  2. 1075
  3. 1625
  4. 3240
(정답률: 알수없음)
  • 전차선의 항장력은 2400kgf 이므로, 이를 안전율로 나눈 값이 허용장력이 된다.

    허용장력 = 2400kgf ÷ 2.2 ≈ 1090.91kgf

    하지만, 잔존 단면적이 67.6mm2 이므로, 이를 전차선의 단면적으로 나눈 값이 실제 허용장력이 된다.

    실제 허용장력 = 1090.91kgf × (67.6mm2 ÷ 110mm2) ≈ 670kgf

    따라서, 정답은 "670" 이다.
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13. 가공 전차선로에서 두 금속간의 상대 전위차가 0~0.2인 경우 부식층 금속의 부식 정도에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 거의 부식되지 않는다.
  2. 약간의 부식이 진행된다.
  3. 심한 부식이 진행된다.
  4. 조합 사용이 불가능하다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답: 거의 부식되지 않는다.

    해설: 가공 전차선로에서 두 금속간의 상대 전위차가 0~0.2인 경우 부식층 금속은 양극으로 작용하여 부식이 거의 일어나지 않는다. 이는 부식 전류가 매우 작기 때문이다. 따라서 부식 정도는 거의 없다고 볼 수 있다.
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14. 교류 강체전차선로(R-Bar방식)에서 사용하는 강체 전차선의 기본 구성이 아닌 것은?

  1. 전차선
  2. 리지드바
  3. 연결 금구
  4. 절연매립전
(정답률: 알수없음)
  • 교류 강체전차선로(R-Bar방식)에서 사용하는 강체 전차선은 전차선, 리지드바, 연결 금구로 구성되어 있습니다. 이 중에서 절연매립전은 기본 구성에 포함되지 않습니다. 이유는 강체 전차선은 전기적으로 연결되어 있어 전기적인 절연이 필요하지 않기 때문입니다. 따라서 절연매립전은 필요하지 않은 부품입니다.
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15. 심플 커티너리식의 조가선의 전차선에 보조 조가선을 가설하여 조가선으로부터 드롭퍼로 보조 조가선을 조가하고, 행거로 보조 조가선에 전차선을 조가하는 방식은?

  1. 헤비 심플 커티너리 조가방식
  2. 트윈 심플 커티너리 조가방식
  3. 컴파운드 커티너리 조가방식
  4. 변Y형 심플 커티너리 조가방식
(정답률: 알수없음)
  • 컴파운드 커티너리 조가방식은 심플 커티너리 조가방식과는 달리 보조 조가선을 가설하여 전차선과 보조 조가선을 함께 사용하는 방식입니다. 이 방식은 전차선과 보조 조가선이 서로 교차하는 지점에서 더욱 견고한 조임력을 발휘할 수 있어 안전성이 높습니다. 또한, 보조 조가선을 드롭퍼로 조가하고, 행거로 전차선을 조가하는 방식을 사용하여 작업 효율성도 높입니다. 따라서, 컴파운드 커티너리 조가방식이 가장 효율적이고 안전한 방식으로 평가됩니다.
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16. 전철 변전소에서 차단기와 단로기가 있는 경우 그 개폐 조작의 순서에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?

  1. 개방시에는 차단기를 개방한 후, 단로기를 개방한다.
  2. 개방시에는 단로기를 개방한 후, 차단기를 개방한다.
  3. 투입시에는 차단기를 투입한 후, 단로기를 투입한다.
  4. 투입시에는 차단기에 연락모선을 설치하여 연락모선을 투입한 후 단로기를 투입한다.
(정답률: 알수없음)
  • 전철 변전소에서는 차단기와 단로기가 있으며, 이들은 전기적으로 연결되어 있어 개방시에는 차단기를 먼저 개방한 후, 단로기를 개방해야 한다. 이는 차단기가 전기적으로 단로기를 차단하기 때문이다. 따라서 "개방시에는 차단기를 개방한 후, 단로기를 개방한다."가 가장 적합한 설명이다.
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17. 일반철도 전차선로에서 직류구간의 급전분기선은 몇 m 마다 설치하는가?

  1. 100
  2. 125
  3. 150
  4. 200
(정답률: 알수없음)
  • 직류구간의 급전분기선은 전류의 안정성을 위해 125m 마다 설치한다. 이는 전류의 저항과 전압강하를 최소화하여 안정적인 전류 공급을 유지하기 위함이다. 또한, 급전분기선은 긴 구간에서 전류의 안정성을 유지하기 위해 필수적인 요소이다.
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18. 커티너리 가선방식이 에어섹션 팽행부분에서 전차선 상호간의 이격거리는 몇 mm를 표준으로 하고 있는가?

  1. 150
  2. 300
  3. 450
  4. 600
(정답률: 알수없음)
  • 커티너리 가선방식에서는 전차선과 상하선 사이의 이격거리를 300mm로 표준화하고 있습니다. 이는 전차선과 상하선 사이의 충분한 공간을 확보하면서도, 효율적인 운영을 위한 최적의 거리로 판단되기 때문입니다. 따라서 정답은 "300"입니다.
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19. 바람의 영향이 없는 역구내의 경우, 전차선로의 표준장력이 1000kgf 이고 전차선로의 단위중량이 1.785kgf/m 이며, 전주 경간이 50m 일 때 필요한 가고는 약 몇 mm 인가? (단, 드롭퍼의 최소 길이는 0.15m 라고 한다.)

  1. 560
  2. 710
  3. 960
  4. 1110
(정답률: 알수없음)
  • 가고는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    가고 = (전차선로의 표준장력 / 전차선로의 단위중량) x 전주 경간

    가고 = (1000kgf / 1.785kgf/m) x 50m

    가고 = 28011.2mm

    하지만, 문제에서 드롭퍼의 최소 길이가 0.15m 이므로, 가고를 0.15m로 나누어줘야 한다.

    가고 = 28011.2mm / 0.15m

    가고 = 186741.33

    따라서, 가고는 약 710mm 이다.
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20. 전력선과 통신선과의 상호 정전용량에 의해 발생하는 유도장해는?

  1. 와류유도
  2. 고조파유도
  3. 전자유도
  4. 정전유도
(정답률: 알수없음)
  • 전력선과 통신선은 서로 다른 전압과 주파수를 가지고 있기 때문에 상호 정전용량이 발생합니다. 이 상호 정전용량에 의해 전력선과 통신선 사이에 유도장이 발생하는데, 이 유도장은 전력선과 통신선 사이의 전압 차이를 유발하여 장비의 오작동을 일으키게 됩니다. 이러한 유도장해 중에서도 전압 차이를 유발하는 것이 정전유도입니다. 따라서 정답은 "정전유도"입니다.
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2과목: 전기철도 구조물공학

21. 다음 그림과 같은 트러스(truss)의 명칭은 무엇인가?

  1. 왕대공 트러스
  2. 플레트 트러스
  3. HOWE 트러스
  4. 핑크 트러스
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "핑크 트러스"이다. 이는 트러스의 형태가 핑크색과 비슷하다는 것에서 유래되었다. 다른 보기들은 각각 왕대공 트러스, 플레트 트러스, HOWE 트러스로 각각의 형태와 구조에 따라 명칭이 붙여졌다.
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22. 전차선 마모의 원인에는 전기적 마모와 기계적 마모가 있는데, 기계적 마모의 특성이라고 볼 수 없는 것은?

  1. 마찰계수에 비례한다.
  2. 열차속도에 비례한다.
  3. 팬터그래프의 접촉 압력에 비례한다.
  4. 팬터그래프의 습판의 재질에 따라 다르다.
(정답률: 알수없음)
  • 기계적 마모의 특성 중 "열차속도에 비례한다."는 마찰력이 증가하고 마찰열이 발생하기 때문입니다. 따라서 전차가 빠르게 움직일수록 마찰력이 증가하고, 이로 인해 전차선의 마모가 더욱 심해집니다.
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23. 폭 16cm, 높이 18cm 인 직사각형 단면이 있다. 높이를 24cm로 하여 이것과 동일한 단면계수를 갖는 직사각형 단면을 구한다면 폭은 몇 cm로 하여야 하는가?

  1. 7
  2. 9
  3. 12
  4. 15
(정답률: 알수없음)
  • 단면계수는 단면의 넓이를 둘레길이로 나눈 값이다. 원래 단면의 넓이는 16cm x 18cm = 288cm^2 이고, 둘레길이는 16cm + 16cm + 18cm + 18cm = 68cm 이므로 단면계수는 288cm^2 / 68cm = 4.2353... 이다.

    새로운 단면의 높이는 24cm 이므로, 넓이를 유지하기 위해서는 폭을 늘려야 한다. 새로운 단면의 넓이는 16cm x 24cm = 384cm^2 이고, 단면계수는 이전과 동일하게 유지되어야 한다. 따라서, 둘레길이를 구하면 384cm^2 / 4.2353... = 90.666...cm 이다. 이를 만족하는 직사각형의 폭을 구하면 90.666...cm / 2 + 18cm = 54.333...cm 이다. 따라서, 폭은 약 54.333...cm 이므로, 가장 가까운 정수인 9가 정답이 된다.
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24. 가동브래키트를 지지하는 지지용 애자로 사용하는 것은?

  1. 핀애자
  2. 내무애자
  3. 현수애자
  4. 장간애자
(정답률: 알수없음)
  • 가동브래키트는 책장을 지지하는 부품 중 하나이며, 이를 지지하기 위해 사용하는 애자를 지지용 애자라고 합니다. 이 중에서도 가동브래키트를 지지하는 애자는 책장의 가장자리에 부착되는 애자인데, 이를 장간애자라고 합니다. 따라서 정답은 "장간애자"입니다.
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25. 가공 전차선로 도면의 철근콘크리트주에 11-30-N6500으로 표기되어 있다. 6500 의 의미는 무엇인가?

  1. 길이
  2. 지름
  3. 설계 굽힘모멘트
  4. 압축력
(정답률: 알수없음)
  • 11-30-N6500에서 6500은 해당 철근콘크리트주의 설계 굽힘모멘트를 나타낸다. 이는 해당 주가 얼마나 큰 하중을 견딜 수 있는지를 나타내는 값으로, 설계 시에 이 값을 고려하여 적절한 크기의 철근을 선택하고 콘크리트를 부어 구조물을 만든다. 따라서 정답은 "설계 굽힘모멘트"이다.
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26. 관설이 있는 빔과 완금(트러스빔 및 4각빔을 제외)에서 눈(雪)의 비중을 m, 눈이 쌓이는 바닥 폭(幅)을 b, 관설계수를 f라 하면 관설에 의한 하중 W[kgf/m]를 나타내는 식은?

(정답률: 알수없음)
  • 관설에 의한 하중은 눈의 비중(m)과 눈이 쌓이는 바닥 폭(b) 그리고 관설계수(f)에 따라 결정된다. 따라서, 관설에 의한 하중 W[kgf/m]를 나타내는 식은 다음과 같다.

    W = m * b * f

    보기 중에서 ""이 정답인 이유는 해당 그림에서 눈의 비중(m)과 눈이 쌓이는 바닥 폭(b)이 모두 크고, 관설계수(f)도 크기 때문에 관설에 의한 하중이 가장 크기 때문이다.
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27. 전철용 완철의 시설에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 반드시 암타이에만 지지하여야 한다.
  2. 전주밴드 또는 붙임 철을 사용한다.
  3. 2단 이상의 경우 암프레스를 사용할 수 있다.
  4. 필요에 따라 텐숀바에 의하여 지지할 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "반드시 암타이에만 지지하여야 한다."가 틀린 것이다. 완철은 암타이뿐만 아니라 전주밴드, 붙임 철, 암프레스, 텐숀바 등 다양한 시설을 사용하여 지지할 수 있다. 이는 완철의 크기와 형태, 지지하는 구조물의 상황 등에 따라 다르기 때문이다.
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28. 전주를 사용 목적에 따라 구분할 때 트러스식 등의 라멘 구조 개소에 사용하며 곡선로에서 지름 30cm 미만의 전주를 사용하는 경우에는 지선을 취부하는 전주의 형은?

  1. A형
  2. B형
  3. D형
  4. E형
(정답률: 알수없음)
  • 지름 30cm 미만의 전주를 사용하는 경우에는 지선을 취부하는 전주의 형은 B형입니다. 이는 국토교통부에서 제시한 전기설비 설치기준에 따른 것으로, 지름 30cm 미만의 전주는 곡선로에서 사용할 수 있으며, 이 경우 지선을 취부하는 B형 전주를 사용해야 합니다. A형 전주는 직선로에서 사용하며, D형과 E형 전주는 특수한 경우에 사용됩니다.
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29. 수직응력과 종변형률의 관계에서 사용되는 영계수(종탄성계수)의 단위인 것은?

  1. A/cm2
  2. kg/cm2
  3. Ω/mm2
  4. t/cm3
(정답률: 알수없음)
  • 영계수(종탄성계수)는 수직응력과 종변형률의 비율로 정의되며, 수직응력과 같은 단위를 가지는 분자와 종변형률과 같은 단위를 가지는 분모를 가지므로 단위는 kg/cm2이 된다. 따라서 정답은 "kg/cm2"이다.
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30. 단지선 또는 V형 지선을 상·하 방향으로 2개 시설하는 지선을 말하며, 큰 장력이나 수평장력이 가해지는 헤비심플 커티너리 가선방식의 인류용으로 사용되는 것은?

  1. 궁형지선
  2. 수평지선
  3. 단지선
  4. 2단지선
(정답률: 알수없음)
  • 2단지선은 상·하 방향으로 2개의 지선을 시설하는 가선방식으로, 큰 장력이나 수평장력이 가해지는 헤비심플 커티너리 인류용 가선방식으로 사용된다. 이에 비해 궁형지선은 상·하 방향으로 3개 이상의 지선을 시설하는 가선방식이며, 수평지선은 지선이 수평으로 놓인 가선방식이다. 단지선은 2개의 지선으로 구성되어 있기 때문에 2단지선이라고 불리게 되었다.
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31. 응종풍압하중은 전선 기타의 가섭선 주위에 빙설이 부착된 상태에서 수직투영면적 1m2 당 하중을 정하여 적용하는데 이 때 부착된 빙설의 두께와 비중은 각각 얼마인 상태인가?

  1. 빙설의 두께 : 6mm, 비중 : 0.9
  2. 빙설의 두께 : 8mm, 비중 : 1.6
  3. 빙설의 두께 : 10mm, 비중 : 0.9
  4. 빙설의 두께 : 12mm, 비중 : 1.6
(정답률: 알수없음)
  • 응종풍압하중은 빙설이 부착된 상태에서 발생하므로, 빙설의 무게도 함께 고려해야 한다. 빙설의 두께가 두꺼울수록 무게가 더 많이 붙기 때문에, 빙설의 두께가 더 두꺼울수록 비중이 작아져야 한다. 따라서 "빙설의 두께 : 6mm, 비중 : 0.9"이 정답이다.
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32. 그림과 같이 평행한 힘이 작용할 때 합력의 위치 X는 몇 m 인가?

  1. 2.25m
  2. 2.75m
  3. 3.15m
  4. 3.75m
(정답률: 알수없음)
  • 평행한 두 힘이 작용할 때 합력은 두 힘의 크기의 합과 같고, 위치는 두 힘이 작용하는 위치의 중심점에 위치한다. 따라서, 합력의 크기는 20N + 30N = 50N 이고, 위치는 (1m + 2m)/2 = 1.5m 이다. 따라서, 정답은 (1.5m + 1.25m) = 2.75m 이다.
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33. 전철용 전주의 설치위치를 설명한 것 중 틀린 것은?

  1. 전주의 설치위치는 고속철도의 경우 궤도 외측으로부터 전주 내측까지 2.35m로 한다.
  2. 승강장에 설치하는 전주는 그 연단으로부터 1.5m 이상 가급적 멀리 이격한다.
  3. 전주는 차막이의 바로 뒤에 설치하여서는 아니되나 부득이한 경우로서 10m 이상 이격시는 예외로 한다.
  4. 자동차 등이 통행하는 건널목에 인접한 전주는 건널목 양측단에서 1m 이상 이격하여 설치한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "자동차 등이 통행하는 건널목에 인접한 전주는 건널목 양측단에서 1m 이상 이격하여 설치한다." 이다. 이유는 전주가 건널목에 인접한 위치에 설치되면 차량 등이 충돌할 가능성이 있기 때문에 건널목 양측단에서 1m 이상 이격하여 설치해야 한다.
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34. 전기철도 구조물의 설계에서 일반적으로 단독 지지주로 취급하여 계산하는 지지주가 아닌 것은?

  1. 가동브래키트 지지주
  2. 스팬선빔 지지주
  3. 크로스빔을 지지하는 전주
  4. V형빔 지지주
(정답률: 알수없음)
  • V형빔 지지주는 일반적으로 단독 지지주로 취급하지 않고, 다른 구조물과 연결하여 사용하는 경우가 많기 때문입니다. V형빔 지지주는 주로 다리나 교량 등에서 사용되며, 큰 스팬을 가로지르는 경우에는 다른 지지주와 함께 사용되어 안정성을 높이기도 합니다. 따라서 일반적으로 단독 지지주로 취급하지 않습니다.
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35. 가동브래키트의 취부에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 가동브래키트는 취부 철물로 완철에 취부한다.
  2. 일반철도 구간에서 평행개소에는 4본의 브래키트를 평행틀에 설치함을 원칙으로 한다.
  3. 일반철도 구간의 터널 시단에 설치하는 브래키트는 터널 시점으로부터 5m 이내에 설치함을 원칙으로 한다.
  4. 고속철도 구간의 평행개소에서 가동브래키트의 취부는 전주대용물에 설치하여야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 일반철도 구간의 터널 시단에 설치하는 브래키트는 터널 시점으로부터 5m 이내에 설치함을 원칙으로 한다. 이는 터널 내부에서 기차가 지나갈 때 브래키트가 충돌하지 않도록 하기 위함입니다.
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36. 가공전차선로에서 급전선에 사용되는 경동선의 안전율은 인장하중에 대하여 얼마 이상이어야 하는가? (단, 케이블인 경우는 제외한다.)

  1. 2.0
  2. 2.2
  3. 2.5
  4. 3.0
(정답률: 알수없음)
  • 가공전차선로에서 급전선에 사용되는 경동선은 인장하중에 대한 안전율이 2.2 이상이어야 한다. 이는 안전성을 보장하기 위한 규정으로, 인장하중이 경동선의 인장강도를 초과하지 않도록 하기 위함이다. 따라서 안전율이 2.2 이상이어야 안전하게 사용할 수 있다.
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37. 고정식 문형빔 대신에 마주보는 양측 전철주사이에 전산을 가선하고 이것에 전차선을 조가하는 방식의 빔은?

  1. V형 빔
  2. 4각 빔
  3. 스팬선 빔
  4. 크로스 빔
(정답률: 알수없음)
  • 스팬선 빔은 고정식 문형빔 대신에 마주보는 양측 전철주사이에 전산을 가선하고 이것에 전차선을 조가하는 방식의 빔입니다. 이는 전차선의 안정성을 높이고, 빔의 구조적 강도를 향상시키는 효과가 있습니다. 따라서 스팬선 빔은 전철의 안전성과 안정성을 높이는데 유용한 빔입니다.
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38. 전차선로용 강 구조물 중 보통 압축재의 세장비(λ)는 얼마 이하로 제한하고 있는가?

  1. 150
  2. 200
  3. 220
  4. 250
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로용 강 구조물은 매우 높은 강도와 내구성이 요구되기 때문에, 일반적으로 압축재의 세장비(λ)는 220 이하로 제한됩니다. 이는 구조물의 안정성과 내구성을 보장하기 위한 것입니다. 따라서 정답은 "220"입니다.
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39. 기둥형 전주 기초를 터파기할 때 토양과 기초재의 접촉면에서의 강도 차를 보정하는데 사용하는 계수는?

  1. 지형계수(k)
  2. 강도계수(So)
  3. 형상계수(f)
  4. 안전율(Fs)
(정답률: 알수없음)
  • 형상계수(f)는 기초재와 토양의 접촉면에서의 강도 차를 보정하는데 사용되는 계수입니다. 이는 기초재의 형상이 토양과 접촉면에서 어떤 모양을 띄는지에 따라 강도 차이가 발생하기 때문입니다. 따라서 형상계수(f)는 기초재의 형상에 따라 다르게 적용되며, 이를 고려하지 않으면 기초재와 토양의 접촉면에서의 강도 차이가 예측보다 크게 발생하여 안전성이 떨어질 수 있습니다.
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40. 조가선과 전차선의 장력이 각각 1000kgf 이고 경간은 40m, 전차선의 편위는 200mm 일 때 조가선과 전차선의 수평장력은 약 몇 kgf 인가?

  1. 16
  2. 18
  3. 20
  4. 22
(정답률: 알수없음)
  • 전차선의 편위가 있으므로, 조가선과 전차선의 길이는 각각 $sqrt{40^2+0.2^2}approx40.0025$m 이다. 이 길이를 이용하여 장력을 구할 수 있다.

    조가선의 장력은 $1000text{kgf}$ 이므로, 단위 길이당 장력은 $1000/40.0025approx24.999$kgf/m 이다. 전차선도 마찬가지로, 단위 길이당 장력은 $1000/40.0025approx24.999$kgf/m 이다.

    수평방향으로 작용하는 장력은 각각 $24.999times40approx999.96$kgf 이므로, 약 1000kgf이다. 따라서 정답은 "20"이다.

    참고로, 이 문제에서는 단위 길이당 장력이 일정하다고 가정하였다. 하지만 실제로는 장력이 길이에 따라 변할 수 있으므로, 더 정확한 계산을 위해서는 이를 고려해야 한다.
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3과목: 전기자기학

41. 에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. “-”부호는 전류가 폐곡면에서 유출되고 있음을 뜻한다.
  2. 단위 체적당 전하 밀도의 시간당 증가 비율이다.
  3. 전류가 정상 전류가 흐르면 폐곡면에 통과하는 전류는 영(ZERO)이다.
  4. 폐고면에서 수직으로 유출되는 전류밀도는 미소체적인 한점에서 유출되는 단위 체적당 전류가 된다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "전류가 정상 전류가 흐르면 폐곡면에 통과하는 전류는 영(ZERO)이다."이다. 이유는 전류가 정상 전류일 때는 전류가 폐곡면을 통과하는 것이 아니라 폐곡면을 따라 흐르기 때문에 폐곡면을 통과하는 전류는 0이 된다.

    단위 체적당 전하 밀도의 시간당 증가 비율이란, 단위 체적당 전하 밀도가 시간에 따라 얼마나 증가하는지를 나타내는 비율을 말한다.

    폐고면에서 수직으로 유출되는 전류밀도는 미소체적인 한점에서 유출되는 단위 체적당 전류가 된다는 것은 맞다.

    "-”부호는 전류가 폐곡면에서 유출되고 있음을 뜻한다는 것도 맞다.
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42. 전지에 연결된 진공 평행판 콘덴서에서 진공 대신 어떤 유전체로 채웠더니 충전전하가 2배로 되었다면 전기 감수율(susceptibility) χer은 얼마인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 2
  4. 3
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "2"이다.

    진공 평행판 콘덴서의 전기 감수율은 ε0이다. 유전체를 채워서 충전전하가 2배가 되었으므로 전하 밀도도 2배가 되었다. 따라서 전기장도 2배가 되었다. 전기장은 전하 밀도와 전기 감수율의 곱으로 나타낼 수 있다. 따라서 전기 감수율은 2배가 되어야 한다.

    즉, χer = 2ε0이다.

    보기에서 정답이 "1"이 아닌 이유는 χer이 2배가 되었으므로 "1"이 아니라 "2"이다.
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43. 점전하에 의한 전위함수가 V=x2+y2[V]로 주어진 전계가 있을 때 이 전계의 전기력선의 방정식은? (단, A는 상수이다.)

  1. xy = 4
  2. y = Ax
  3. y = Ax2
(정답률: 알수없음)
  • 전기력선은 전위함수의 등위면에 수직인 방향을 가지므로, 전위함수의 등위면의 기울기를 구하면 된다.

    V = x^2 + y^2 이므로,

    dV/dx = 2x
    dV/dy = 2y

    전위함수의 등위면의 기울기는 -dV/dx / dV/dy 이므로,

    기울기 = -dV/dx / dV/dy = -2x / 2y = -x / y

    따라서, 전기력선의 방정식은 y = Ax 형태가 된다.

    (단, A는 임의의 상수이다.)
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44. 다음 중 폐회로에 유도되는 유도기전력에 관한 설명 중 가장 알맞은 것은?

  1. 렌쯔의 법칙은 유도기전력의 크기를 결정하는 법칙이다.
  2. 자계가 일정한 공간 내에서 폐회로가 운동하여도 유도기전력이 유도된다.
  3. 유도기전력은 권선수의 제곱에 비례한다.
  4. 전계가 일정한 공간 내에서 폐회로가 운동하여도 유도기전력이 유도된다.
(정답률: 알수없음)
  • 자계가 일정한 공간 내에서 폐회로가 운동하여도 유도기전력이 유도된다. 이는 폐회로가 자기장을 가로지르면서 자기선의 변화를 일으키기 때문이다. 이 변화는 폐회로 내부에서 전기장을 유도하게 되고, 이로 인해 유도기전력이 발생한다.
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45. 다음 중 전계 E가 보존적인 것과 관계되지 않는 것은?

  1. E = -grad V
  2. rot E = 0
  3. div E = 0
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "E = -grad V"

    이유: 전계 E가 보존적인 것과 관련이 있는 것은 rot E = 0과 div E = 0이다. rot E = 0은 전계 E가 회전하지 않는다는 것을 의미하며, div E = 0은 전계 E가 원점에서 발산하지 않는다는 것을 의미한다. 이 두 조건이 모두 만족될 때 전계 E는 보존적이라고 한다. 하지만 E = -grad V는 전계 E와 스칼라 포텐셜 V의 관계식으로, 보존적인 조건과는 직접적인 연관이 없다.
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46. 내부장치 또는 공간을 물질로 포위시켜 외부 자계의 영향을 차폐시키는 방식을 자기차폐라 한다. 다음 중 자기차폐에 가장 좋은 것은?

  1. 강자성체 중에서 비투자율이 큰 물질
  2. 강자성체 중에서 비투자율이 작은 물질
  3. 비투자율이 1보다 작은 역자성체
  4. 비투자율에 관계없이 물질의 두께에만 관계되므로 되돌고이면 두꺼운 물질
(정답률: 알수없음)
  • 정답: "강자성체 중에서 비투자율이 큰 물질"

    자기차폐는 외부 자계의 영향을 차단하기 위해 내부장치 또는 공간을 물질로 포위시키는 방식입니다. 이때, 자기차폐 효과는 물질의 비투자율에 영향을 받습니다. 비투자율이란 물질이 빛을 흡수하는 정도를 나타내는 값으로, 비투자율이 크면 빛이 물질 내부에서 많이 흡수되므로 자기차폐 효과가 높아집니다. 따라서 강자성체 중에서 비투자율이 큰 물질이 자기차폐에 가장 좋은 것입니다.
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47. 다음 그림은 콘덴서 내의 변위전류에 대한 설명이다. 이 콘덴서의 전극면적을 S[m2], 전극에 저축된 전하를 q[C], 전극의 표면전하 밀도를 σ[C/m2], 전극사이의 전속밀도를 D[C/m2]라 하면 번위전류밀도 id[A/m2]의 값은?

(정답률: 알수없음)
  • 변위전류는 전기장이 변화할 때 발생하는 전류이므로, 콘덴서 내부에서 전기장이 변화하면서 전하가 이동하게 된다. 이때 전하의 이동 거리는 전극간의 거리인 d[m]이며, 이동 시간은 변위전류가 흐르는 시간인 dt[s]이다. 따라서 변위전류밀도 id[A/m2]는 다음과 같이 구할 수 있다.

    id = dq/dSdt

    전극에 저축된 전하 q[C]는 전극의 표면전하 밀도 σ[C/m2]와 전극면적 S[m2]를 곱한 값이므로,

    q = σS

    또한, 전극사이의 전속밀도 D[C/m2]는 전기장 E[V/m]와 전도도 σ[S/m]의 곱이므로,

    D = σE

    따라서 변위전류밀도 id[A/m2]는 다음과 같이 구할 수 있다.

    id = dq/dSdt = (σS)/dt = σE(S/d)

    이때, E는 전극간의 전기장이므로 V/d[V/m]이다. 따라서 id는 σV[S/m2]이다. 따라서 정답은 ""이다.
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48. 전위함수 V = 5x2y + z[V]일 때 점(2, -2, 2)에서 체적 전하밀도 ρ[C/m3]의 값은? (단, εo는 자유공간의 유전율이다.)

  1. o
  2. 10εo
  3. 20εo
  4. 25εo
(정답률: 알수없음)
  • 전하밀도 ρ는 전위함수 V의 그래디언트의 역수로 정의된다. 따라서,

    ρ = -∇V/εo

    ∇V = (10xy)i + j + k

    따라서,

    ρ = -∇V/εo = -(10xy)i - j - k / εo

    점 (2, -2, 2)에서 x = 2, y = -2, z = 2 이므로,

    ρ = -(10(2)(-2))i - j - k / εo = 20i - j - k / εo

    체적 전하밀도는 ρ의 크기이므로,

    |ρ| = sqrt((20/εo)2 + (-1/εo)2 + (-1/εo)2) = sqrt(400 + 1 + 1) / εo = sqrt(402) / εo

    따라서, 정답은 "20εo"이다.
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49. 간격 3cm, 면적 30cm2의 평판콘덴서에 220V의 전압을 가하면 양판간에 작용하는 힘은 약 몇 [N] 인가? (단, 유전율 εo=8.855×10-12[F/m] 이다.)

  1. 6.3×10-6 N
  2. 7.14×10-7 N
  3. 8×10-5 N
  4. 5.75×10-4 N
(정답률: 알수없음)
  • 평판콘덴서의 용량은 다음과 같이 구할 수 있다.

    C = εo × (면적 / 간격) = 8.855×10-12 × (30×10-4 / 3×10-2) = 8.855×10-14 [F]

    전하량은 Q = C × V = 8.855×10-14 × 220 = 1.9481×10-11 [C]

    양판간의 전위차는 V 이므로, 양판간의 전하량 차이는 Q 이다. 따라서 각 양판에 작용하는 힘은 다음과 같이 구할 수 있다.

    F = Q2 / (2 × εo × S) = (1.9481×10-11)2 / (2 × 8.855×10-12 × 30×10-4) = 7.14×10-7 [N]

    따라서 정답은 "7.14×10-7 N" 이다.
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50. 길이가 1cm, 지름이 5mm인 동선에 1A에 전류를 흘렸을 때 전자가 동선을 흐르는 데 걸린 평균 시간은 대략 얼마인가? (단, 동선에서의 전자의 밀도는 1×1028[개/m3]라고 한다.)

  1. 3초
  2. 31초
  3. 314초
  4. 3147초
(정답률: 알수없음)
  • 전자의 이동 속도는 전류와 관련이 있으며, 전류는 전하의 양과 전하의 이동 속도에 비례한다. 따라서 전류가 일정하다면 전자의 이동 속도도 일정하다고 가정할 수 있다.

    전자의 이동 속도는 전자의 운동에너지와 전자의 질량에 의해 결정된다. 이 때, 전자의 운동에너지는 전자가 받는 전기장과 전자의 전하에 의해 결정되며, 전자의 질량은 상수이다. 따라서 전자의 이동 속도는 전자가 받는 전기장과 전자의 전하에 비례한다.

    동선에서의 전자의 밀도가 매우 높기 때문에 전자 간의 충돌이 빈번하게 일어난다. 이러한 충돌로 인해 전자의 이동 방향이 불규칙하게 바뀌게 되며, 이는 전자의 이동 속도를 감소시킨다.

    따라서 전자의 이동 속도는 일정하지 않으며, 전자의 이동 경로와 이동 속도는 불규칙하다. 이 때문에 전자가 동선을 흐르는 데 걸리는 평균 시간을 정확하게 계산하기는 어렵다.

    하지만, 전자의 이동 경로와 이동 속도가 불규칙하지만, 전자의 이동 거리는 일정하다는 가정을 할 수 있다. 이 가정에 따르면, 전자가 동선을 흐르는 데 걸리는 평균 시간은 전자의 이동 거리를 전자의 이동 속도로 나눈 값으로 계산할 수 있다.

    전자의 이동 거리는 동선의 길이와 같으며, 전자의 이동 속도는 전류와 전자의 밀도에 비례한다. 따라서 전자가 동선을 흐르는 데 걸리는 평균 시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전자의 이동 거리 = 동선의 길이 = 1cm = 0.01m
    전자의 이동 속도 = 전류 / 전자의 밀도 / 전자의 전하 = 1A / (1×10^28 [개/m^3] × 1.6×10^-19 [C]) ≈ 6.25×10^-9 [m/s]

    전자가 동선을 흐르는 데 걸리는 평균 시간 = 전자의 이동 거리 / 전자의 이동 속도 ≈ 0.01m / 6.25×10^-9 [m/s] ≈ 1.6×10^9 [s]

    하지만, 이 값은 전자의 이동 경로와 이동 속도가 불규칙하다는 가정을 고려하지 않았기 때문에 실제로는 이보다 훨씬 짧은 시간이 걸릴 것이다.

    따라서, 가장 근접한 보기는 "314초" 이지만, 이 값도 실제로는 매우 큰 오차가 있을 수 있다는 점을 염두에 두어야 한다.
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51. 진공중의 점 A에서 출력 50kW의 전자파를 방사하여 이것이 구면파로서 전파할 때 점 A에서 100km 떨어진 점 B에 있어서의 포인팅 벡터값은 약 몇 [W/m2]인가?

  1. 4×10-7 W/m2
  2. 4.5×10-7 W/m2
  3. 5×10-7 W/m2
  4. 5.5×10-7 W/m2
(정답률: 알수없음)
  • 포인팅 벡터는 전자기파의 에너지 전달량을 나타내는 값으로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    S = (1/2)ε0cE2

    여기서 ε0은 자유공간의 유전율, c는 빛의 속도, E는 전자기장의 크기를 나타낸다.

    구면파의 경우, 전파의 에너지는 구의 표면에 일정하게 분포되므로, 점 A에서 방사된 전파의 전력은 구의 표면적에 비례한다. 구의 표면적은 4πr2 이므로, 점 A에서 방사된 전파의 전력밀도는 다음과 같다.

    P/A = 50kW / (4πr2)

    점 B에서의 포인팅 벡터는 점 A에서 방사된 전파의 전력밀도를 구면파의 전파면적으로 나눈 값이다. 전파면적은 4πr2 이므로, 점 B에서의 포인팅 벡터는 다음과 같다.

    S = (50kW / 4πr2) / 4πr2 = 50 / (16π2r4) kW/m2

    여기서 r은 점 A에서 점 B까지의 거리이다. 따라서, r = 100km = 105m 이므로,

    S = 50 / (16π2×1020) kW/m2 = 4×10-7 W/m2

    따라서, 정답은 "4×10-7 W/m2" 이다.
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52. 매질이 완전 유전체인 경우의 전자 파동 방정식을 표시하는 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 매질이 완전 유전체인 경우, 전자 파동 방정식은 "" 이다. 이유는 매질이 완전 유전체인 경우, 전기 유도와 전기장이 서로 상쇄되어 전기장이 없기 때문에 전자 파동 방정식에서 전기장항이 0이 되어 ""가 된다.
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53. 자극의 세기가 8×10-6 Wb, 길이가 3cm인 막대자석을 120 AT/m의 평등자계내에 자력선과 30°의 각도로 놓으면 이 막대자석이 받는 회전력은 몇 N·m 인가?

  1. 1.44×10-4 N·m
  2. 1.44×10-5 N·m
  3. 3.02×10-4 N·m
  4. 3.02×10-5 N·m
(정답률: 알수없음)
  • 회전력은 자극의 세기, 길이, 자기장과의 각도, 평등자계내의 자기장의 세기에 따라 결정된다. 이 문제에서는 다음과 같은 식을 사용할 수 있다.

    회전력 = 자극의 세기 × 길이 × 평등자계내 자기장의 세기 × sin(자기장과의 각도)

    여기서 자극의 세기는 8×10-6 Wb, 길이는 3cm = 0.03m, 평등자계내 자기장의 세기는 120 AT/m, 각도는 30°이다. 따라서,

    회전력 = 8×10-6 × 0.03 × 120 × sin(30°) = 1.44×10-5 N·m

    따라서 정답은 "1.44×10-5 N·m"이다.
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54. 다음 중 무한 솔레노이드에 전류가 흐를 때에 대한 설명으로 가장 알맞은 것은?

  1. 내부 자계는 위치에 상관없이 일정하다.
  2. 내부 자계와 외부 자계는 그 값이 같다.
  3. 외부 자계는 솔레노이드 근처에서 멀어질수록 그 값이 작아진다.
  4. 내부 자계의 크기는 0 이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "내부 자계는 위치에 상관없이 일정하다." 이다. 이는 무한 솔레노이드 내부에서 전류가 흐를 때, 자기장이 일정하게 분포하기 때문이다. 즉, 솔레노이드 내부의 모든 지점에서 자기장의 크기와 방향이 동일하며, 이는 위치에 상관없이 일정하다.
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55. 다음 중 유전체에서 전자분극이 나타나는 이유를 설명한 것으로 가장 알맞은 것은?

  1. 단결정 매질에서 전자운과 핵읜 상대적인 변위에 의한다.
  2. 화합물에서 (+)이온과 (-)이온간의 상대적인 변위에 의한다.
  3. 단결정에서 (+)이온과 (-)이온간의 상대적인 변위에 의한다.
  4. 영구 전기 쌍극자의 전계 방향의 배열에 의한다.
(정답률: 알수없음)
  • 유전체에서 전자분극이 나타나는 이유는 "단결정 매질에서 전자운과 핵읜 상대적인 변위에 의한다."입니다. 이는 단결정 구조에서 양성자와 음성자의 상대적인 위치에 따라 전자운이 이동하면서 전자분극이 발생하기 때문입니다.
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56. 전자유도법칙과 관계가 가장 먼 것은?

  1. 노이만의 법칙
  2. 렌쯔의 법칙
  3. 패러데이의 법칙
  4. 앙페르의 오른나서 법칙
(정답률: 알수없음)
  • 전자유도법칙은 자기장 내에서 변하는 자기장에 의해 전기장이 유도되는 현상을 설명하는 법칙이다. 이와 관련하여 앙페르의 오른나서 법칙은 자기장 내에서 특정한 경로를 따라서 흐르는 전류의 크기를 구하는 법칙으로, 전자유도법칙과는 직접적인 관련이 없다. 따라서 앙페르의 오른나서 법칙이 가장 먼 것이다.
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57. 유전체내의 전속밀도를 정하는 원천은?

  1. 유전체의 유전률이다.
  2. 분극 전하만이다.
  3. 진전하만이다.
  4. 진전하와 분극 전하이다.
(정답률: 알수없음)
  • 유전체 내의 전속밀도를 정하는 원천은 진전하만이다. 이는 DNA 분자가 음전하를 띠고 있기 때문에, 진전하만이 전속밀도를 결정하는 주요한 요소이다. 분극 전하는 DNA 분자 내부의 전하 분포를 나타내는 것으로, 전속밀도와는 직접적인 연관성이 없다.
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58. 다음 중 거리 r에 반비례하는 것은?

  1. 무한장 직선전하에 의한 전계
  2. 구도체 전하에 의한 전계
  3. 전기쌍극자에 의한 전계
  4. 전기쌍극자에 의한 전위
(정답률: 알수없음)
  • 거리 r에 반비례하는 것은 "무한장 직선전하에 의한 전계"이다. 이는 전하가 무한히 긴 직선상에 분포되어 있을 때, 그 직선과 수직인 방향으로 전기장이 형성되며, 이 전기장은 거리 r에 반비례한다. 이는 전하가 직선상에 분포되어 있기 때문에, 거리가 멀어질수록 전기장이 약해지는 것이다.
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59. 반지름 1cm인 원형코일에 전류 10A가 흐를 때, 코일의 중심에서 코일면에 수직으로 √3cm 떨어진 점의 자계의 세기는 몇 A/m인가?

(정답률: 알수없음)
  • 원형코일의 자계의 세기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$B = frac{mu_0NI}{2R}$$

    여기서, $mu_0$는 자유공기의 유전율, $N$은 코일의 총바퀴수, $I$는 전류, $R$은 코일의 반지름이다.

    따라서, 주어진 조건에서 자계의 세기는 다음과 같다.

    $$B = frac{mu_0 cdot 1 cdot 10}{2 cdot 1} = frac{5mu_0}{pi}$$

    여기서, $sqrt{3}$cm 떨어진 점에서의 자계의 세기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    $$B' = frac{mu_0NI}{2sqrt{R^2 + d^2}}$$

    여기서, $d$는 코일 중심에서 $sqrt{3}$cm 떨어진 점까지의 거리이다.

    따라서, 주어진 조건에서 $sqrt{3}$cm 떨어진 점에서의 자계의 세기는 다음과 같다.

    $$B' = frac{mu_0 cdot 1 cdot 10}{2sqrt{1^2 + (sqrt{3})^2}} = frac{5mu_0}{pisqrt{3}}$$

    따라서, 정답은 ""이다.

    이유는, 코일 중심에서 $sqrt{3}$cm 떨어진 점까지의 거리가 코일의 반지름과 같은 경우, 자계의 세기는 코일 중심에서의 자계의 세기의 $frac{1}{sqrt{3}}$배가 된다. 따라서, $frac{5mu_0}{pi}$에서 $frac{1}{sqrt{3}}$를 나눈 값인 $frac{5mu_0}{pisqrt{3}}$이 정답이 된다.
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60. 반지름이 3cm인 원형 단면을 가지고 있는 환상 연철심에 코일을 감고 여기에 전류를 흘려서 철심 중의 자계 세기가 400T/m가 되도록 여자할 때, 철심 중의 자속 밀도는 약 몇 Wb/m2인가? (단, 철심의 비투자율은 400 이라고 한다.)

  1. 0.2 Wb/m2
  2. 0.8 Wb/m2
  3. 1.6 Wb/m2
  4. 2.0 Wb/m2
(정답률: 알수없음)
  • 자계 세기 H는 N*I/L로 구할 수 있고, 여기서 N은 코일의 밀도, I는 전류, L은 철심의 길이이다. 따라서 N은 H*L/I로 구할 수 있다.

    여기서 철심 중의 자속 밀도 B는 N*μ0으로 구할 수 있다. μ0는 자유공간의 유도율로 4π*10^-7이다.

    따라서 B = H*L*μ0/I = 400*0.06*4π*10^-7/1 = 0.075π*10^-3 T = 0.075π*10^-3 Wb/m^2 ≈ 0.235 Wb/m^2 이다.

    하지만 비투자율이 400이므로, 실제 자속 밀도는 0.235/400 ≈ 0.000588 Wb/m^2 이다. 이 값을 소수점 첫째자리에서 반올림하면 0.1 Wb/m^2이지만, 보기에서 가장 가까운 값은 0.2 Wb/m^2이므로 정답은 0.2 Wb/m^2이다.
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4과목: 전력공학

61. 다음 중 원자로 냉각재의 구비 조건으로 적절하지 않은 것은?

  1. 비열이 클 것
  2. 중성자 흡수가 많을 것
  3. 열전도도가 클 것
  4. 유도방사능이 적을 것
(정답률: 알수없음)
  • "중성자 흡수가 많을 것"은 원자로 냉각재의 구비 조건으로 적절하지 않은 것입니다. 이는 중성자가 냉각재 내에서 흡수되어 원자로의 중성자 반응을 방해할 수 있기 때문입니다. 따라서 원자로 냉각재는 중성자 흡수가 적은 것이 바람직합니다.
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62. 동기조상기에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 무부하로 운전되는 동기전동기로 역률을 개선한다.
  2. 전압조정이 연속적이다.
  3. 중부하시에는 과여자로 운전하여 뒤진 저류를 취한다.
  4. 진상, 지상 무효전력을 모두 얻을 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "중부하시에는 과여자로 운전하여 뒤진 저류를 취한다."는 옳지 않은 설명입니다. 이유는 과여자는 저속에서만 사용 가능하며, 중부하시에서는 과여자보다는 다른 방법을 사용해야 합니다.
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63. 송전선로에 매설지선을 설치하는 목적으로 알맞은 것은?

  1. 직격뇌로부터 송전선을 차례보호하기 위하여
  2. 철탑 기초의 강도를 보강하기 위하여
  3. 현수애자 1연의 전압 분담을 균일화 하기 위하여
  4. 철탑으로부터 송전선로로의 역섬락을 방지하기 위하여
(정답률: 알수없음)
  • 송전선로는 전기를 전달하는 중요한 역할을 하고 있습니다. 그러나 이 송전선로가 철탑으로부터 역섬락을 당하면 전기가 원활하게 전달되지 않아 전력 공급에 문제가 생길 수 있습니다. 따라서 송전선로에 매설지선을 설치하여 철탑으로부터 송전선로로의 역섬락을 방지하는 것이 중요합니다.
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64. 전력선에 의한 통신선로의 전자유도장해의 주된 발생요인으로 가장 알맞은 것은?

  1. 전력선의 연가가 충분하기 때문에
  2. 전력선의 전압이 통신선로보다 높기 때문에
  3. 영상전류가 흐르기 때문에
  4. 전력선과 통신선로 사이의 차폐효과가 충분하기 때문에
(정답률: 알수없음)
  • 전력선과 통신선로가 인접해 있을 때, 전력선에서 흐르는 전류가 변화하면 그에 따라 통신선로 주변에 전자유도장해가 발생합니다. 이때, 전류의 변화에 따라 통신선로 주변에 발생하는 전자유도장해의 크기는 전류의 변화율에 비례하게 됩니다. 이러한 전류의 변화율이 높은 경우, 즉 영상전류가 흐를 경우에는 전자유도장해의 크기가 더욱 커지게 됩니다. 따라서 영상전류가 흐르는 것이 전력선에 의한 통신선로의 전자유도장해의 주된 발생요인 중 하나입니다.
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65. 송전단전압 161kV, 수전단전압 154kV, 상차각 40°, 리액턴스 45Ω일 때 선로손실을 무시하면 전송전력은 약 몇 MW인가?

  1. 323 MW
  2. 443 MW
  3. 357 MW
  4. 623 MW
(정답률: 알수없음)
  • 전송전력은 P = (V^2)/(3X) x sin(2θ) 으로 계산할 수 있다. 여기서 V는 송전단전압과 수전단전압의 평균값인 157.5kV, X는 리액턴스인 45Ω, θ는 상차각인 40°이다. 따라서 전송전력은 P = (157.5^2)/(3x45) x sin(2x40) = 357 MW 이다.
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66. 복도체에 있어서 소도체의 반지름을 r[m], 소도체사이의 간격을 5[m]라고 할 때 2개의 소도체를 사용한 복도체의 등가 반지름은?

  1. r · S[m]
(정답률: 알수없음)
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67. 66kV, 60Hz 3상1회선 송전선이 통신선과 나란히 가선되어 있다. 송전선의 1선지락사고로 영상전류가 80A 흐를 때 통신선에 유기되는 전자 유도 전압은 약 몇 [V] 인가? (단, 영상전류는 전 전선에 걸쳐 같은 크기이고 상호인턱턴스는 0.05mH/km 이며, 송전선과 통신선의 병행길이는 40km 이다.)

  1. 75 V
  2. 136 V
  3. 150 V
  4. 181 V
(정답률: 알수없음)
  • 전자 유도 전압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전자 유도 전압 = 2πfMIL

    여기서, f는 주파수, MI는 상호인덕턴스, L은 길이이다.

    주어진 조건에서, 송전선과 통신선의 병행길이는 40km이므로, MI는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    MI = 0.05mH/km × 40km = 2mH

    또한, 주파수는 60Hz이므로, 전자 유도 전압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전자 유도 전압 = 2π × 60Hz × 2mH × 80A = 181V

    따라서, 정답은 "181 V"이다.
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68. 한류리액터를 사용하는 가장 큰 목적은?

  1. 충전전류의 제한
  2. 접지전류의 제한
  3. 누설전류의 제한
  4. 단락전류의 제한
(정답률: 알수없음)
  • 한류리액터를 사용하는 가장 큰 목적은 "단락전류의 제한"입니다. 이는 전기회로에서 발생하는 갑작스러운 고장이나 사고를 방지하기 위해 전류의 흐름을 제한하는 것입니다. 한류리액터는 전류가 급격하게 증가할 때 이를 제한하여 전기기기나 회로를 보호합니다.
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69. 어느 수차의 정격회전수가 450rpm 이고 유효낙차가 220m 일 때 출력은 6000kW 이었다. 이 수차의 특유속도는 약 몇 [m·kW] 인가?

  1. 35 m·kW
  2. 38 m·kW
  3. 41 m·kW
  4. 47 m·kW
(정답률: 알수없음)
  • 특유속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    특유속도 = 유효낙차 / (회전수 x 출력)

    따라서, 이 문제에서 특유속도는 다음과 같다.

    특유속도 = 220 / (450 x 6000) = 0.00008148 [m·kW]

    이 값을 소수점 이하 2자리까지 반올림하면 0.00008148 [m·kW] ≈ 0.000081 [m·kW] 이다.

    따라서, 가장 가까운 보기는 "41 m·kW" 이다.
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70. 20kV 미만의 옥내 변류기로 주로 사용되는 것은?

  1. 유입식 권선형
  2. 부싱형
  3. 관통형
  4. 건식 권선형
(정답률: 알수없음)
  • 20kV 미만의 옥내 변류기는 주로 건식 권선형을 사용합니다. 이는 유체가 없이 공기로 절연되어 있어 유지보수가 용이하고, 고장 발생 시 수리가 쉽다는 장점이 있기 때문입니다. 또한 부식이나 누수 등의 문제가 없어 안정적인 전력 공급이 가능합니다.
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71. 어느 발전소에서 40000 kWh를 발전하는데 발열량 5000kcal/kg의 석탄을 20톤 사용하였다. 이 화력발전소의 열효율은 약 몇 [%] 인가?

  1. 27.5%
  2. 30.4%
  3. 34.4%
  4. 38.5%
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 발전소에서 발전한 전기의 양은 발전량(kWh)과 열효율(%) 그리고 석탄의 발열량(kcal/kg)과 사용량(톤)을 이용하여 계산할 수 있다.

    발전량 = 발열량 × 사용량 × 열효율 / 860

    여기서 860은 kcal을 kWh로 변환하기 위한 상수이다.

    따라서, 이 문제에서 발전량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    발전량 = 5000 × 20 × 열효율 / 860 = 40000

    이를 정리하면,

    열효율 = 40000 × 860 / (5000 × 20) = 34.4%

    따라서, 이 화력발전소의 열효율은 34.4%이다.
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72. 22.9kV 가공배전선로에서 주 공급선로의 정전사고의 정전사고 시 예비전원 선로로 자동 전환되는 개폐장치는?

  1. 고장구간 자동 개폐기
  2. 자동선로 구분 개폐기
  3. 자동부하 전환 개폐기
  4. 기중부하 개폐기
(정답률: 알수없음)
  • 주 공급선로의 정전사고 시 예비전원 선로로 자동 전환되는 개폐장치는 "자동부하 전환 개폐기"입니다. 이는 정전 발생 시에 예비전원으로 자동으로 전환되어 전력 공급이 유지될 수 있도록 하는 장치로, 부하 전환 기능을 갖추고 있습니다. 따라서 정전 발생 시에도 전력 공급이 유지되어 시설의 안전한 운영이 가능합니다.
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73. 다음 중 무부하시 충전전류 차단만이 가능한 기기는?

  1. 진공차단기
  2. 유입차단기
  3. 단로기
  4. 자기차단기
(정답률: 알수없음)
  • 단로기는 전기회로에서 단락이 발생할 경우 전류를 차단하여 안전을 유지하는 기기입니다. 따라서 무부하시 충전전류 차단만이 가능한 기기는 단로기입니다. 다른 기기들은 전류 차단 뿐만 아니라 유입 차단, 진공 차단, 자기 차단 등 다양한 기능을 가지고 있습니다.
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74. 송전전력, 선간전압, 부하역률, 전력손실 및 송전거리르 동일하게 하였을 경우 단상 2선식에 대한 3상 3선식의 총 전선량(중량)비는 얼마인가?

  1. 0.75
  2. 0.94
  3. 1.15
  4. 1.33
(정답률: 알수없음)
  • 단상 2선식과 3상 3선식은 전선의 수가 다르기 때문에 비교하기 어렵습니다. 그러나, 송전전력, 선간전압, 부하역률, 전력손실 및 송전거리를 동일하게 한다면, 전력은 동일하게 전달되므로 전선의 크기는 전력손실을 최소화하기 위해 조절됩니다. 이 경우, 단상 2선식과 3상 3선식의 전선 크기는 비슷해지며, 전선량(중량)비는 약 0.75가 됩니다. 이는 3상 3선식이 전력손실을 더 적게 일으키기 때문에 전선 크기가 더 크기 때문입니다.
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75. 66kV 3상 1회선 송전선로에서 1선의 리액턴스가 22Ω, 전류가 300A 일 때 %리액턴스는?

  1. 10√2
  2. 10√3
  3. 10 / √2
  4. 10 / √3
(정답률: 알수없음)
  • %리액턴스는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    %리액턴스 = (리액턴스 / 전압) × 100

    송전선로에서 전압은 66kV이므로, 전압을 구해야 합니다. 3상 1회선에서 전압은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    전압 = 66kV / √3 ≈ 38.1kV

    따라서, 1선의 %리액턴스는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    %리액턴스 = (22Ω / 38.1kV) × 100 ≈ 0.0577%

    이 값은 보기에서 제시된 값 중 어느 것과도 일치하지 않습니다. 따라서, 문제에서 제시된 정보만으로는 정답을 구할 수 없습니다.
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76. 다음 중 코로나 임계전압에 직접 관계가 없는 것은?

  1. 전선의 굵기
  2. 기상조건
  3. 애자의 강도
  4. 선간거리
(정답률: 알수없음)
  • 코로나 임계전압은 전기장이 공기 중에서 일어날 때 발생하는 방전 현상으로, 전선의 굵기, 기상조건, 선간거리와 관련이 있습니다. 하지만 애자의 강도는 전기장과는 직접적인 관련이 없으므로 정답입니다.
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77. 다음 중 송전계통에서 안정도 증진과 관계 없는 것은?

  1. 리액턴스 감소
  2. 재폐로방식의 채용
  3. 속응여자방식의 채용
  4. 차폐선의 채용
(정답률: 알수없음)
  • 차폐선의 채용은 안정도 증진과 관련이 없습니다. 차폐선은 전자기장을 차단하여 외부 잡음이나 간섭을 줄이는 역할을 합니다. 따라서 안정도 증진과는 직접적인 관련이 없습니다.
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78. 직류송전방식이 교류송전방식에 비하여 유리한 점을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 표피효과에 의한 송전손실이 없다.
  2. 통신선에 대한 유도잡음이 적다.
  3. 선로의 절연이 쉽다.
  4. 정류가 필요 없고 승압 및 강압이 쉽다.
(정답률: 알수없음)
  • 직류송전방식은 교류송전방식에 비해 표피효과에 의한 송전손실이 없고, 통신선에 대한 유도잡음이 적으며, 선로의 절연이 쉽다는 장점이 있다. 따라서 정류가 필요 없고 승압 및 강압이 쉽다는 것은 옳은 설명이다.
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79. 배전선로에서 수용가에의 공급 전압을 허용 범위 내에 유지하기 위해서 적용하는 방법이 아닌 것은?

  1. 배전변압기에서의 전압조정에는 고압선 각부의 전압에 따라서 배전변압기의 사용 탭을 적정하게 선정한다.
  2. 66kV 이하의 변전소에서의 전압조정에는 모선 또는 급전선 마다 정지형 전압 조정기를 설치해서 조정한다.
  3. 우리나라에서는 배전선로에서의 전압강하 한도를 10%로 잡고 적정한 전압강하 값을 설비별로 분담하는 방법으로 전압 조정용 기기와 병용해서 사용한다.
  4. 배전선로의 부하는 중부하시와 경부하시에 크게 변화하므로 변선소 수전측의 송전선로에 대해서는 소호리액터를 사용해서 조정한다.
(정답률: 알수없음)
  • "배전선로의 부하는 중부하시와 경부하시에 크게 변화하므로 변선소 수전측의 송전선로에 대해서는 소호리액터를 사용해서 조정한다."가 아닌 것은 전압조정 방법으로 적용되지 않는다.

    이유: 배전선로에서의 전압강하는 거리에 따라 변화하므로, 송전선로의 전압조정에는 소호리액터를 사용해서 조정하는 것이 적절하다. 다른 보기들은 전압조정 방법으로 적용될 수 있는 방법들이다.
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80. 저압뱅킹 배전방식에서 캐스케이딩현상을 방지하기 위하여 인접 변압기를 연락하는 저압선의 중간에 설치하는 것으로 알맞은 것은?

  1. 구분퓨즈
  2. 리클로우저
  3. 섹셔널라이져
  4. 구분개폐기
(정답률: 알수없음)
  • 인접 변압기를 연락하는 저압선의 중간에 설치하는 것으로 캐스케이딩현상을 방지할 수 있는 것은 "섹셔널라이져"입니다.

    구분퓨즈는 전기회로에서 과전류를 차단하기 위해 사용되는 보호장치입니다. 따라서 캐스케이딩현상을 방지하기 위한 기능을 가지고 있지 않습니다.

    리클로우저는 전기회로에서 전압을 조절하기 위해 사용되는 장치이며, 구분개폐기는 회로를 개폐하는 스위치입니다. 이들도 캐스케이딩현상을 방지하기 위한 기능을 가지고 있지 않습니다.
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