전기철도기사 필기 기출문제복원 (2011-03-20)

전기철도기사 2011-03-20 필기 기출문제 해설

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전기철도기사
(2011-03-20 기출문제)

목록

1과목: 전기철도공학

1. 가공 전차선로에서 양단의 가고가 같고, 전차선이 수평인 경우 x점에서의 행거 길이 [m]는? (단, 경간 중앙에서의 이도를 0.3m, 가고는 1m, 임의의 점 x에서의 이도를 0.15m로 한다.)

  1. 0.5
  2. 0.7
  3. 0.85
  4. 0.96
(정답률: 78%)
  • 행거 길이는 가고에서 해당 지점의 이도를 뺀 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L = H - d$ (행거 길이 = 가고 - 이도)
    ② [숫자 대입] $L = 1 - 0.15$
    ③ [최종 결과] $L = 0.85$
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2. 에어조인트의 평행부분에서 전차선의 상호간격은 얼마를 표준으로 하는가? (단, 속도등급 200킬로급 이하)

  1. 150[mm]
  2. 280[mm]
  3. 300[mm]
  4. 400[mm]
(정답률: 38%)
  • 속도등급 $200\text{km}$급 이하인 에어조인트의 평행부분에서 전차선 상호간격은 $150\text{mm}$를 표준으로 합니다.
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3. 고속철도 전차선의 지지점에서 첫 번째 드로퍼간의 간격은?

  1. 4.0[m]
  2. 4.5[m]
  3. 5.0[m]
  4. 5.5[m]
(정답률: 62%)
  • 고속철도 전차선로의 설계 기준에 따라, 지지점에서 첫 번째 드로퍼까지의 간격은 4.5m로 규정되어 있습니다.
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4. 고정빔의 호칭이 6선용일 때 길이로 맞는 것은?

  1. 22[m] 초과 26[m] 까지
  2. 26[m] 초과 30[m] 까지
  3. 18[m] 초과 22[m] 까지
  4. 34[m] 초과 38[m] 까지
(정답률: 72%)
  • 고정빔의 호칭별 길이에 따른 규격 중 6선용의 경우 22m 초과 26m 까지의 길이를 가집니다.
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5. 고속철도용 합성전차선의 최대 경사 간격 [mm]은?

  1. 50[mm]
  2. 30[mm]
  3. 20[mm]
  4. 10[mm]
(정답률: 48%)
  • 고속철도용 합성전차선의 설치 기준에 따라, 전차선의 마모를 방지하고 원활한 집전을 위해 규정된 최대 경사 간격은 $10\text{mm}$입니다.
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6. 레일에서 대지에 누설되는 전기차 귀전류를 변압기 작용에 의해 강제적으로 부급전선에 흡상시켜 통신선로의 유도장애를 경감하는 급전방식은?

  1. 단권변압기 급전방식
  2. 흡상변압기 급전방식
  3. 직접 방식
  4. 직류 급전방식
(정답률: 72%)
  • 흡상변압기 급전방식은 레일에서 대지로 누설되는 귀전류를 변압기의 원리를 이용하여 강제로 부급전선으로 흡상시켜 통신선로의 유도장애를 줄이는 방식입니다.
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7. 교류 강체 가선방식에서 컨덕터 레일구간의 온도변화에 의한 리지드바의 팽창을 상쇄시켜주는 장치는?

  1. 확장장치
  2. 직접유도장치
  3. 건널선장치
  4. 지상부이행장치
(정답률: 50%)
  • 확장장치는 온도 변화에 따라 리지드바가 팽창하거나 수축할 때, 그 길이를 조절하여 가선의 장력을 일정하게 유지하고 팽창분을 상쇄시켜주는 장치입니다.
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8. 고속철도 전차선의 일반개소 곡선당김장치의 표준길이 [m]는?

  1. 0.7
  2. 1.2
  3. 1.5
  4. 1.9
(정답률: 69%)
  • 고속철도 전차선의 일반개소 곡선당김장치 표준길이는 $1.2\text{m}$로 규정되어 있습니다.
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9. 전기철도 급전방식에서 직류 급전방식에 속하지 않는 것은?

  1. 가공단선식
  2. 가공복선식
  3. 단권변압기방식
  4. 제3궤조식
(정답률: 42%)
  • 가공단선식, 가공복선식, 제3궤조식은 모두 직류 급전방식의 대표적인 형태입니다. 반면, 단권변압기방식은 교류 급전방식에서 전압을 조정하여 공급하는 방식입니다.
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10. 통신유도장해 경감을 위하여 귀선 레일에 병렬로 시설하여 운전용 전기를 변전소로 귀환하게 하는 전선은?

  1. 흡상선
  2. 부급전선
  3. 보조귀선
  4. 중성선
(정답률: 71%)
  • 부급전선은 통신유도장해를 줄이기 위해 귀선 레일과 병렬로 설치하여, 운전용 전기가 변전소로 원활하게 귀환하도록 돕는 전선입니다.

    오답 노트
    흡상선: 전차선로의 유도전압을 억제하기 위해 설치하는 선
    보조귀선: 귀선 전류를 분산시켜 전위 상승을 억제하는 선
    중성선: 전력 계통에서 기준 전위를 제공하는 선
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11. 강제전차선 경간 중앙의 이도는 지지점 간격(경간)의 얼마 이하로 하는가?

  1. 1000분의 1
  2. 1000분의 2
  3. 1000분의 3
  4. 1000분의 4
(정답률: 69%)
  • 강제전차선의 처짐 정도를 나타내는 경간 중앙의 이도는 전차선의 과도한 변형을 막기 위해 지지점 간격(경간)의 1000분의 1 이하로 유지해야 합니다.
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12. 연입률의 정의로 옳은 것은?

  1. 소선의 실제 길이
  2. 연선의 실제 길이
  3. 연선의 실제 길이에 대한 소선의 실제 길이 증가 비율
  4. 소선의 실제 길이에 대한 연선의 실제 길이 증가 비율
(정답률: 78%)
  • 연입률이란 여러 가닥의 소선을 꼬아서 만든 연선에서, 연선 전체의 실제 길이에 대해 개별 소선이 실제로 사용된 길이의 증가 비율을 의미합니다.
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13. 직류 1500[V]급전방식에서 전차선로 가압부분과 대지와의 표준이격거리 [mm]는?

  1. 100[mm]이상
  2. 150[mm]이상
  3. 250[mm]이상
  4. 300[mm]이상
(정답률: 58%)
  • 직류 1500V 급전방식에서 전기적 절연을 확보하기 위해 전차선로 가압부분과 대지 사이의 표준 이격거리는 250mm 이상으로 규정하고 있습니다.
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14. 교류 급전방식에서 조가선과 전차선은 몇 [m] 마다 균압하는 것을 표준으로 하고 있는가? (다, 균압 겸용 드롭퍼를 사용하는 구간 제외)

  1. 100∼150[m]
  2. 160∼200[m]
  3. 250∼300[m]
  4. 350∼450[m]
(정답률: 69%)
  • 교류 급전방식에서 조가선과 전차선 사이의 전위차를 없애기 위한 균압 간격은 250∼300m를 표준으로 합니다.
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15. 교류 변전설비 중 주변압기(스코트결선)의 순시최대출력은 정격치에 대한 백분율(%)을 한쪽 상에 대하여 몇 [%]에서 2분간으로 하는가?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 500
(정답률: 59%)
  • 교류 변전설비의 스코트결선 주변압기에서 한쪽 상의 순시최대출력은 정격치의 300%까지 2분간 견딜 수 있도록 설계하는 것이 기준입니다.
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16. 장력조정장치의 X의 값을 구하는 식은? (L:전선의 길이[m], T:현재온도[℃], A:160℃에서의 X값(0.40m))

  1. X=[(17×10-6×L)×(60℃-T℃)]+A
  2. X=[(17×10-6+L)×(60℃+T℃)]+A
  3. X=[(5×17×10-6×L)×(60℃-T℃)]
  4. X=[(5×17×10-6+L)×(60℃+T℃)]
(정답률: 64%)
  • 장력조정장치의 X값은 전선의 선팽창계수, 길이, 온도 변화량 및 기준값을 이용하여 산출합니다.
    전선의 선팽창계수 $17 \times 10^{-6}$을 적용하여 온도 변화에 따른 길이 변화량을 계산하고 기준값 A를 더한 식인 $X = [(17 \times 10^{-6} \times L) \times (60^\circ C - T^\circ C)] + A$가 정답입니다.
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17. 25[kV]교류강체방식의 브래킷 부품 중 편위 조정을 위하여 R-bar이 위치를 변경할 수 있도록 만든 금구는?

  1. 꼬리금구
  2. 머리금구
  3. 회전금구
  4. 접지봉연결금구
(정답률: 74%)
  • 25kV 교류강체방식 브래킷에서 R-bar의 위치를 변경하여 편위를 조정할 수 있도록 설계된 금구는 머리금구입니다.
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18. 선로의 궤간이 1435[mm], 곡선반경이 R=1000[mm]인 선로를 70[km/h]로 주행하는데 필요한 캔트[mm]는?

  1. 약 35
  2. 약 45
  3. 약 55
  4. 약 65
(정답률: 58%)
  • 주행 속도와 곡선반경에 따라 원심력을 상쇄하기 위해 필요한 캔트 값을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$C = \frac{G \times V^{2}}{127 \times R}$$
    ② [숫자 대입]
    $$C = \frac{1435 \times 70^{2}}{127 \times 1000}$$
    ③ [최종 결과]
    $$C = 55.36$$
    따라서 필요한 캔트는 약 $55\text{mm}$입니다.
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19. 직류전기철도의 강체전차선 가선방식 중 건널선 장치의 편건널선과 Y건널선의 분기선단에는 엔드어프로치하여 설치하되 분기선이 본선의 전차선보다 몇 [mm] 높게 시설하여야 하는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 48%)
  • 강체전차선 가선방식의 편건널선과 Y건널선 분기선단 설치 시, 분기선은 본선의 전차선보다 $10\text{mm}$ 높게 시설하여야 합니다.
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20. 에어섹션개소에서 구분용 애자의 하단은 본선의 전차선 높이에서 몇 [mm]이상으로 시설하여야 하는가?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 58%)
  • 에어섹션개소의 시설 기준에 따라 구분용 애자의 하단은 본선의 전차선 높이에서 $200\text{mm}$이상으로 시설하여야 합니다.
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2과목: 전기철도 구조물공학

21. 바리니온(Varignon)의 정리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 여러 힘의 한 점에 대한 모멘트의 대수함은 그들 합력의 그 점에 대한 모멘트와 항상 같다.
  2. 여러 힘의 한 점에 대한 모멘트의 대수함은 그들 합력의 그 점에 대한 모멘트보다 항상 크다.
  3. 여러 힘의 한 점에 대한 모멘트의 대수함은 그들 합력의 그 점에 대한 모멘트보다 항상 작다.
  4. 여러 힘의 한 점에 대한 모멘트의 대수함은 그들 합력의 그 점에 대한 모멘트보다 클 수도 있고 작을 수도 있다.
(정답률: 70%)
  • 바리니온의 정리는 여러 개의 힘이 한 점에 작용할 때, 각 힘이 만드는 모멘트의 합(대수함)은 그 힘들의 합력이 만드는 모멘트와 동일하다는 원리입니다.
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22. 지표면의 높이가 9[m]인 단독지지주에 25[kgf/m]의 수평분포하중이 작용하는 경우 3[m]지점에서의 모멘트 [kgf·m]는?

  1. 280
  2. 450
  3. 504
  4. 900
(정답률: 60%)
  • 수평분포하중을 받는 지지주에서 특정 지점의 모멘트는 하중이 작용하는 구간의 길이의 제곱에 비례하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{WL^{2}}{2}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{25 \times (9-3)^{2}}{2}$
    ③ [최종 결과] $M = 450$
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23. 그림과 같이 한 점에 작용하는 두 힘의 크기가 40[kg]과 50[kg]의 합력은 약 몇 [kg]인가?

  1. 44.25
  2. 45.83
  3. 46.53
  4. 47.68
(정답률: 60%)
  • 두 힘이 이루는 각도가 주어졌을 때, 제2코사인 법칙을 이용하여 합력을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $R = \sqrt{P_{1}^{2} + P_{2}^{2} + 2P_{1}P_{2}\cos\theta}$
    ② [숫자 대입] $R = \sqrt{40^{2} + 50^{2} + 2 \times 40 \times 50 \times \cos 120^{\circ}}$
    ③ [최종 결과] $R = 45.83$
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24. 표준장력이 250[kgf]이고 경간이 50[m]인 부급전선 (Al 200mm2)에 풍압하중을 받을 때 이도는 약 몇 [m]인가? (단, 부급전선 (Al 200mm2)의 단위중량은 0.5598[kg/m]이다.)

  1. 0.35
  2. 0.70
  3. 1.05
  4. 1.40
(정답률: 64%)
  • 전선의 이도는 단위중량, 경간, 표준장력을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{WS^{2}}{8T}$
    ② [숫자 대입] $D = \frac{0.5598 \times 50^{2}}{8 \times 250}$
    ③ [최종 결과] $D = 0.70$
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25. 프와송 비(Poisson's ratio)가 0.2일 때 프와송수는?

  1. 2
  2. 3
  3. 5
  4. 6
(정답률: 63%)
  • 프와송 비($\nu$)와 프와송수($\sigma$)의 관계는 $\sigma = 1 / \nu$ 입니다. 주어진 프와송 비 $0.2$를 대입하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{1}{\nu}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{1}{0.2}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 5$
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26. 조합철주에서 복경사재를 사용하는 경우의 수평면에 대한 경사각도는 몇 도로 하는가?

  1. 30도
  2. 35도
  3. 45도
  4. 50도
(정답률: 74%)
  • 조합철주에서 복경사재를 사용할 때, 구조적 안정성과 효율적인 하중 분산을 위해 수평면에 대한 경사각도는 45도로 설계하는 것이 표준입니다.
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27. 전차선 및 조가선을 정상적으로 인류하기 전에 시행하는 것은?

  1. Pre-sag 가선
  2. Slack
  3. Cant
  4. Pre-stretch
(정답률: 73%)
  • 전차선 및 조가선을 정상적으로 인류(Tensioning)하기 전, 전선 내부의 잔류 응력을 제거하고 영구 신장을 방지하기 위해 미리 잡아당겨 주는 Pre-stretch(예인장) 작업을 시행합니다.
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28. 정 6각형들의 각 절점에 그림과 같이 하중 P가 작용할 때 각 부재에 생기는 인장응력의 크기는?

  1. P
  2. 2P
  3. 2/P
  4. P/√2
(정답률: 64%)
  • 정육각형의 중심에서 각 절점으로 뻗어 나가는 부재들이 하중 $P$를 지지하는 구조입니다. 각 절점에서 하중 $P$가 작용할 때, 대칭 구조에 의해 각 부재에 걸리는 인장응력의 크기는 하중 $P$와 동일하게 전달됩니다.
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29. 단독 지지주의 지면에서 전주의 높이가 10[m], 수평분포하중이 35[kgf/m]라 할 때 5[m] 지점에서의 전단력 [kgf]은?

  1. 140
  2. 150
  3. 165
  4. 175
(정답률: 55%)
  • 수평분포하중을 받는 외팔보에서 특정 지점의 전단력은 해당 지점 상부의 하중 합계와 같습니다.
    ① [기본 공식] $V = w \times L$
    ② [숫자 대입] $V = 35 \times 5$
    ③ [최종 결과] $V = 175$
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30. 가공전차선로에서 전선에 작용하는 수평장력이 1300[kgf]일 때 지선용 재료의 항장력 [kgf]은 얼마이상이어야 하는가? (단, 지선과 전주의 각도가 45°이다.)

  1. 약 3596
  2. 약 3796
  3. 약 4596
  4. 약 5120
(정답률: 50%)
  • 지선이 전주를 지지할 때, 수평장력과 지선 장력의 관계는 지선과 전주의 각도를 이용한 삼각함수로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{H}{\sin \theta}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{1300}{\sin 45^{\circ}}$
    ③ [최종 결과] $T = 1838.47$
    단, 지선용 재료의 항장력은 안전율(보통 2.5배)을 고려하여 산정하므로 $1838.47 \times 2.5 = 4596.17$ kgf가 됩니다.
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31. 그림과 같은 라멘의 부정정차수는?

  1. 9차
  2. 12차
  3. 15차
  4. 18차
(정답률: 66%)
  • 라멘 구조의 부정정차수는 지점 반력 수, 부재 수, 그리고 폐합 절점 수의 관계를 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n = r + m + k - 2j$
    ② [숫자 대입] $n = 9 + 15 + 18 - 2 \times 12$
    ③ [최종 결과] $n = 18$
    따라서 해당 라멘의 부정정차수는 $18$차입니다.
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32. 전철주 기초 중 특수기초에 해당하지 않는 것은?

  1. 앵커기초
  2. 우물통기초
  3. 쇄석기초
  4. 푸싱기초
(정답률: 50%)
  • 쇄석기초는 일반적인 기초 방식에 해당하며, 앵커기초, 우물통기초, 푸싱기초 등은 특수한 목적이나 지반 조건에서 사용하는 특수기초에 해당합니다.
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33. 전기철도 구조물에 외력이 작용하면 구조물은 평형상태를 유지하기 위하여 구조물 내부에서 외력의 크기와 같고 방향이 반대인 저항력이 생기는데 이것을 무엇이라 하는가?

  1. 우력
  2. 응력
  3. 모멘트
  4. 힘
(정답률: 68%)
  • 외력에 저항하여 구조물 내부에서 발생하는 단위 면적당 내력을 응력이라고 합니다.
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34. 힘의 3요소는?

  1. 크기, 방향, 작용선
  2. 크기, 방향, 합력
  3. 크기, 각도, 방향
  4. 크기, 방향, 작용점
(정답률: 79%)
  • 힘의 물리적 특성을 결정짓는 3요소는 힘의 크기, 힘이 작용하는 방향, 그리고 힘이 가해지는 지점인 작용점입니다.
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35. 전철용 전주가 단면이 20[cm]×20[cm]이고, 이 전주에 40[tf]의 압축력이 작용할 때 이 전주의 압축응력 [kgf/cm2]은?

  1. 50
  2. 80
  3. 100
  4. 500
(정답률: 69%)
  • 압축응력은 작용하는 하중을 단면적으로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \frac{P}{A}$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \frac{40 \times 1000}{20 \times 20}$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 100$
    따라서 압축응력은 $100 \text{ kgf/cm}^2$ 입니다.
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36. 가공전차선로에서 전선의 안전율(Fs)은?

(정답률: 72%)
  • 가공전차선로에서 전선의 안전율(Fs)은 전선의 인장하중을 최대사용장력으로 나눈 값으로 정의합니다.
    $$\text{Fs} = \frac{\text{인장하중}}{\text{최대사용장력}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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37. 전주 경간이 50[m], 전선의 장력이 1200[kgf], 곡선반지름이 600[m]일 때 곡선로의 수평장력 [kgf]은?

  1. 83.3
  2. 93.3
  3. 100
  4. 125.5
(정답률: 60%)
  • 곡선로에서 전선에 의해 전주에 가해지는 수평장력을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $T_{h} = \frac{S \times T}{R}$ (수평장력 = 경간 × 전선의 장력 / 곡선반지름)
    ② [숫자 대입] $T_{h} = \frac{50 \times 1200}{600}$
    ③ [최종 결과] $T_{h} = 100$ kgf
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38. 전주 또는 고정빔 등에 취부하여 급전선, 부급전선, 보호선 등을지지 또는 인류하기 위한 구조물은?

  1. 전주 대용물
  2. 하수강
  3. 완철
  4. 평형틀
(정답률: 65%)
  • 전주나 고정빔에 설치되어 급전선, 부급전선, 보호선 등을 지지하거나 인류하기 위해 사용하는 구조물은 완철입니다.
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39. 1차원 구조물 중 뼈대 구조인 것은?

  1. 봉(rod)
  2. 기둥(column)
  3. 보(beam)
  4. 트러스(truss)
(정답률: 70%)
  • 1차원 구조물 중 여러 개의 직선 부재를 삼각형 형태로 결합하여 하중을 지지하는 뼈대 구조는 트러스(truss)입니다.
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40. 지선의 취부각도가 30°이고 전선의 최대장력이 1000[kgf]일 때, 지선이 받는 최대장력 [kgf]은?

  1. 500
  2. 1000
  3. 1500
  4. 2000
(정답률: 53%)
  • 지선의 취부각도가 주어졌을 때, 전선의 최대장력과 지선이 받는 최대장력의 관계를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T_{guy} = \frac{T}{\sin \theta}$
    ② [숫자 대입] $T_{guy} = \frac{1000}{\sin 30^\circ}$
    ③ [최종 결과] $T_{guy} = 2000$ kgf
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3과목: 전기자기학

41. 다음과 같은 맥스웰(Maxwell)의 미분형 방정식에서 의미하는 법칙은?

  1. 패러데이의 법칙
  2. 암페어의 주회적분법칙
  3. 가우스의 법칙
  4. 비오사바르의 법칙
(정답률: 55%)
  • 제시된 수식 $\nabla \times E = -\frac{\partial B}{\partial t}$는 시간에 따라 변화하는 자기장이 전기장을 생성한다는 원리를 나타내는 패러데이의 법칙을 미분형으로 표현한 것입니다.
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42. 공기 중에서 5V, 10V로 대전된 반지름 2cm, 4cm의 2개의 구를 가는 철사로 접속했을 때 공통 전위는 몇 [V]인가?

  1. 6.25
  2. 7.5
  3. 8.33
  4. 10
(정답률: 50%)
  • 두 구를 접속했을 때의 공통 전위는 전하량 보존 법칙에 의해 각 구의 정전용량과 전위의 곱의 합을 전체 정전용량의 합으로 나누어 구합니다. 구의 정전용량 $C$는 반지름 $r$에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{C_{1}V_{1} + C_{2}V_{2}}{C_{1} + C_{2}}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{2 \times 5 + 4 \times 10}{2 + 4}$
    ③ [최종 결과] $V = 8.33 \text{ V}$
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43. 자기 인덕턴스 L[H]인 코일에 전류 I[A]를 흘렸을 때, 자계의 세기가 H[AT/m]였다. 이 코일을 진공 중에서 자화시키는데 필요한 에너지 밀도[J/m3는?

(정답률: 48%)
  • 진공 중에서 자화시키는데 필요한 에너지 밀도는 자계의 세기의 제곱에 진공의 투자율을 곱하고 $2$로 나눈 값입니다.
    $$\text{에너지 밀도} = \frac{1}{2} \mu_{0} H^{2}$$
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44. 전류 2π[A]가 흐르고 있는 무한직선도체로부터 1m 떨어진 P점의 자계의 세기는?

  1. 1[A/m]
  2. 2[A/m]
  3. 3[A/m]
  4. 4[A/m]
(정답률: 56%)
  • 무한직선도체에 의한 자계의 세기는 전류를 $2\pi$와 거리의 곱으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{I}{2\pi r}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{2\pi}{2\pi \times 1}$
    ③ [최종 결과] $H = 1 \text{ A/m}$
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45. 그림과 같은 유한길이의 솔레노이드에서 비투자율이 μs인 철심의 단면적이 S[m2]이고 길이가 l[m]인 것에 코일을 N회 감고 I[A]를 흘릴 때 자기저항 Rm[AT/Wb]은 어떻게 표현되는가?

(정답률: 60%)
  • 자기저항은 자로의 길이에 비례하고 단면적과 투자율에 반비례하는 성질을 가집니다. 주어진 조건에서 투자율은 $\mu_0 \mu_s$이고 길이는 $l$, 단면적은 $S$ 입니다.
    $$R_m = \frac{l}{\mu_0 \mu_s S}$$
    따라서 정답은 입니다.
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46. 무한 직선도선이 λ[C/m]의 선밀도 전하를 가질 때 r[m]의 점 P의 전계 E는 몇 [V/m]인가?

(정답률: 28%)
  • 무한 직선도선에 전하가 균일하게 분포되어 있을 때, 가우스 법칙을 적용하면 거리 $r$인 지점의 전계 세기는 다음과 같습니다.
    $$E = \frac{\lambda}{2\pi \epsilon_0 r}$$
    따라서 정답은 입니다.
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47. 간격 d[m]인 2개의 평행판 전극 사이에 유전율 ε의 유전체가 있다. 전극사이에 전압 Vmcoswt[V]를 가했을 때 변위전류 밀도는 몇 [A/m2]인가?

(정답률: 43%)
  • 변위전류 밀도는 전속밀도의 시간 변화율과 같습니다. 전계 $E = \frac{V}{d}$이고 전속밀도 $D = \epsilon E = \frac{\epsilon V}{d}$이므로, 이를 시간에 대해 미분하면 변위전류 밀도가 도출됩니다.
    $$J_d = \frac{\partial D}{\partial t} = \frac{\epsilon}{d} \frac{\partial}{\partial t}(V_m \cos wt) = -\frac{\epsilon}{d} V_m w \sin wt$$
    따라서 정답은 입니다.
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48. 자기인덕턴스와 상호인덕턴스와의 관계에서 결합계수 k의 값은?

  1. 0 ≤ k ≤ 1/2
  2. 0 ≤ k ≤ 1
  3. 1 ≤ k ≤ 2
  4. 1 ≤ k ≤ 10
(정답률: 74%)
  • 결합계수 $k$는 두 코일 사이의 자기적 결합 정도를 나타내는 비율로, 이론적으로 완전 결합일 때 1, 전혀 결합되지 않았을 때 0의 값을 가집니다. 따라서 그 범위는 $0 \le k \le 1$ 입니다.
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49. 철심을 넣은 환상 솔레노이드의 평균 반지름은 20cm이다. 코일에 10A의 전류를 흘려 내부자계의 세기를 2000At/m로 하기 위한 코일의 권수는 약 몇 회인가?

  1. 200
  2. 250
  3. 300
  4. 350
(정답률: 34%)
  • 환상 솔레노이드의 내부 자계 세기는 코일의 권수와 전류, 그리고 평균 반지름에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{NI}{2\pi r}$
    ② [숫자 대입] $2000 = \frac{N \times 10}{2 \times \pi \times 0.2}$
    ③ [최종 결과] $N = \frac{2000 \times 2 \times \pi \times 0.2}{10} \approx 251.3$
    따라서 권수는 약 250회입니다.
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50. 진공 중에서 내구의 반지름 a=3cm, 외구의 반지름 b=9cm인 두 동심구사이의 정전용량은 몇 [pF]인가?

  1. 0.5
  2. 5
  3. 50
  4. 500
(정답률: 45%)
  • 두 동심구 사이의 정전용량 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{4\pi\epsilon_0 ab}{b-a}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{4\pi \cdot 8.854 \times 10^{-12} \cdot 0.03 \cdot 0.09}{0.09-0.03}$
    ③ [최종 결과] $C = 5 \text{ pF}$
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51. 평등 자계를 얻는 방법으로 가장 알맞은 것은?

  1. 길이에 비하여 단면적이 충분히 큰 솔레노이드에 전류를 흘린다.
  2. 길이에 비하여 단면적이 충분히 큰 원통형 도선에 전류를 흘린다.
  3. 단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 솔레노이드에 전류를 흘린다.
  4. 단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 원통형 도선에 전류를 흘린다.
(정답률: 64%)
  • 솔레노이드 내부에서 단면적에 비해 길이가 충분히 길 때, 내부의 자계는 위치에 관계없이 일정하고 균일한 평등 자계가 형성됩니다.
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52. 전기 쌍극자(electric dipole)의 중점으로부터 거리 r[m] 떨어진 P점에서 전계의 세기는?

  1. r에 비례한다.
  2. r2에 비례한다.
  3. r2에 반비례한다.
  4. r3에 반비례한다.
(정답률: 58%)
  • 전기 쌍극자에서 거리 $r$이 충분히 멀 때, 전계의 세기는 거리의 세제곱에 반비례하여 급격히 감소하는 특성을 가집니다.
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53. 무한 평면 도체표면에서 수직거리 d[m] 떨어진 곳에 점전하 +Q[C]이 있을 때 영상전하(image charge)와 평면도체간에 작용하는 힘 F[N]은 어느 것인가?

(정답률: 48%)
  • 무한 평면 도체와 점전하 사이의 힘은 영상전하법을 이용합니다. 점전하 $+Q$에 대해 도체 내부에 $-Q$의 영상전하가 존재하며, 두 전하 사이의 거리는 $2d$가 됩니다. 쿨롱의 법칙을 적용하여 두 전하 사이의 인력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \frac{Q \cdot Q}{4\pi\epsilon_0 (2d)^2}$
    ② [숫자 대입] $F = \frac{Q^2}{4\pi\epsilon_0 \cdot 4d^2}$
    ③ [최종 결과] $F = \frac{Q^2}{16\pi\epsilon_0 d^2}$
    따라서 정답은 이며, 서로 당기는 흡인력이 작용합니다.
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54. 정전용량이 1㎌인 공기콘덴서가 있다. 이 콘덴서 판간의 1/2인 두께를 갖고 비유전율 εr 인 유전체를 그 콘덴서의 한 전극면에 접촉하여 넣었을 때 전체의 정전용량은 몇 [㎌]이 되는가?

  1. 2㎌
  2. 1/2㎌
  3. 4/3㎌
  4. 5/3㎌
(정답률: 58%)
  • 기존 공기 콘덴서와 유전체가 삽입된 부분이 직렬로 연결된 구조로 해석합니다. 전체 정전용량은 각 층의 정전용량의 역수의 합의 역수로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{C} = \frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} = \frac{d/2}{\epsilon_{0}A} + \frac{d/2}{\epsilon_{r}\epsilon_{0}A}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{C_{0}}{\frac{1}{2} + \frac{1}{2\epsilon_{r}}} = \frac{1}{\frac{1}{2} + \frac{1}{2 \times 2}} = \frac{1}{0.5 + 0.25}$ (비유전율 $\epsilon_{r}=2$가정 시)
    ③ [최종 결과] $C = \frac{4}{3}\text{ }\mu\text{F}$
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55. 장성체에 외부의 자계 H0를 가하였을 때 자화의 세기 J와의 관계식은? (단, N은 강자율, μ는 투자율이다.)

(정답률: 56%)
  • 장성체에 외부 자계를 가했을 때, 내부 자계와 외부 자계의 관계 및 강자율을 고려한 자화의 세기 $J$의 관계식은 다음과 같습니다.
    $$\text{J} = \frac{H_{0}\mu_{0}(\mu_{s}-1)}{1+N(\mu_{s}-1)}$$
    따라서 정답은 입니다.
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56. 고유저항이 1.7×10-8Ωm인 구리의 100kHz 주파수에 대한 표피의 두께는 약 몇 [mm]인가?

  1. 0.21
  2. 0.42
  3. 2.1
  4. 4.2
(정답률: 34%)
  • 표피 두께(Skin Depth)는 도체 내부로 전자기파가 침투하는 깊이를 의미하며, 주파수와 고유저항의 제곱근에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \sqrt{\frac{2\rho}{\omega\mu}} = \sqrt{\frac{\rho}{\pi f\mu_{0}}}$
    ② [숫자 대입] $\delta = \sqrt{\frac{1.7 \times 10^{-8}}{\pi \times 100 \times 10^{3} \times 4\pi \times 10^{-7}}}$
    ③ [최종 결과] $\delta = 0.21\text{ mm}$
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57. 공기 중에 그림과 같이 가느다란 전선으로 반경 a인 원형코일을 만들고, 이것에 대한 Q가 균일하게 분포하고 있을 때 원형코일의 중심축상에서 중심으로부터 거리 x만큼 떨어진 P점의 전계의 세기는 몇 [V/m]인가?

(정답률: 28%)
  • 원형 코일의 중심축상 전계는 각 미소 전하에 의한 전계의 벡터 합으로 구하며, 중심축에 수직인 성분은 상쇄되고 축 방향 성분만 남게 됩니다.
    전계의 세기는 다음과 같습니다.
    $$\frac{Qx}{4\pi\epsilon_{0}(a^{2}+x^{2})^{3/2}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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58. E=i+2j+3k[V/cm]로 표시되는 전계가 있다. 0.01[μC]의 전하를 원점으로부터 3i[m]로 움직이는데 필요한 일은 몇 [J]인가?

  1. 3×10-8
  2. 3×10-7
  3. 3×10-6
  4. 3×10-5
(정답률: 20%)
  • 전계 내에서 전하를 이동시킬 때 필요한 일은 전계의 세기와 이동 거리의 내적에 전하량을 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $W = q(\vec{E} \cdot \vec{d})$
    ② [숫자 대입] $W = 0.01 \times 10^{-6} \times ((1\hat{i} + 2\hat{j} + 3\hat{k}) \times 10^{2} \times 3\hat{i})$
    ③ [최종 결과] $W = 3 \times 10^{-6}$
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59. 비투자율 350인 환상철심 중의 평균자계의 세기가 280AT/m일 때 자화의 세기는 약 몇 [Wb/m2]인가?

  1. 0.12Wb/m2
  2. 0.15Wb/m2
  3. 0.18Wb/m2
  4. 0.21Wb/m2
(정답률: 50%)
  • 자화의 세기(자속밀도)는 투자율과 자계의 세기의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$B = \mu_{0} \mu_{r} H$$
    ② [숫자 대입]
    $$B = 4\pi \times 10^{-7} \times 350 \times 280$$
    ③ [최종 결과]
    $$B = 0.12$$
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60. 유전율이 각각 ε1, ε2인 두 유전체가 접한 경계면에서 전하가 존재하지 않는다고 할 때 유전율이 ε1인 유전체가 유전율이 ε2인 유전체로 전계 E1이 입사각 θ1=0°로 입사할 경우 성립되는 식은?

  1. E1 = E2
  2. E1 = ε1ε2E2
  3. E1/E2 = ε1/ε2
  4. E2/E1 = ε1/ε2
(정답률: 53%)
  • 입사각 $\theta_{1} = 0^{\circ}$인 경우 전계는 경계면에 수직으로 입사하며, 이때 경계면에서 전속밀도 $D$가 연속($$D_{1} = D_{2}$$)이어야 합니다. 전속밀도 공식 $$D = \epsilon E$$를 적용하면 다음과 같은 관계가 성립합니다.
    $$\epsilon_{1} E_{1} = \epsilon_{2} E_{2}$$
    이를 정리하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{E_{2}}{E_{1}} = \frac{\epsilon_{1}}{\epsilon_{2}}$$
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4과목: 전력공학

61. 발전기나 변압기의 내부고장 검출에 가장 많이 사용되는 계전기는?

  1. 역상계전기
  2. 비율차등계전기
  3. 과전압계전기
  4. 과전류계전기
(정답률: 78%)
  • 비율차등계전기는 기기의 유입전류와 유출전류의 차이를 검출하여 내부 고장을 판별하므로, 발전기나 변압기의 내부 고장 보호에 가장 적합합니다.
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62. 직접접지방식에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 애자 및 기기의 절연수준 저감이 가능하다.
  2. 변압기 및 부속설비의 중량과 가격을 저하시킬 수 있다.
  3. 1상 지락사고 시 지락전류가 작으므로 보호계전기 동작이 확실하다.
  4. 지락전류가 저역율 대전류이므로 과도안정도가 나쁘다.
(정답률: 53%)
  • 직접접지방식은 1상 지락사고 시 지락전류가 매우 크기 때문에 보호계전기의 동작이 확실하고 신속하다는 특징이 있습니다. 따라서 지락전류가 작다는 설명은 틀린 내용입니다.

    오답 노트
    애자 및 기기의 절연수준 저감: 가능함
    변압기 및 부속설비 중량/가격 저하: 가능함
    과도안정도: 저역율 대전류로 인해 나쁨
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63. 전력선에 영상전류가 흐를 때 통신선로에 발생되는 유도 장해는?

  1. 고조파유도장해
  2. 전력유도장해
  3. 정전유도장해
  4. 전자유도장해
(정답률: 62%)
  • 전력선에 영상전류가 흐르면 선로 주위에 자속이 발생하고, 이 자속이 통신선로를 통과하며 전자기 유도 법칙에 의해 전자유도장해를 일으킵니다.
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64. 페란티(ferranti)효과의 발생 원인은?

  1. 선로의 저항
  2. 선로의 인덕턴스
  3. 선로의 정전용량
  4. 선로의 누설 컨덕턴스
(정답률: 70%)
  • 페란티 효과는 무부하 또는 경부하 시 선로의 정전용량으로 인해 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 현상을 말합니다.
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65. 승압기에 의하여 전압 Ve에서 Vh로 승압할 때, 2차 정격전압 e, 자기용량 W인 단상 승압기가 공급할 수 있는 부하 용량은 어떻게 표현되는가?

(정답률: 44%)
  • 단상 승압기가 공급할 수 있는 부하 용량은 승압 후 전압과 승압기의 자기용량의 비로 결정됩니다.
    ① [기본 공식]
    $P = \frac{V_{h}}{e} \times W$
    ② [숫자 대입]
    $P = \frac{V_{h}}{e} \times W$
    ③ [최종 결과]
    $P = \frac{V_{h}}{e} \times W$
    따라서 정답은 입니다.
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66. 전자계산기에 의한 전력조류 계산에서 슬랙(slack) 모선의 지정값은? (단, 슬랙모선을 기준모선으로 한다.)

  1. 유효전력과 무효전력
  2. 모선 전압의 크기와 유효전력
  3. 모선 전압의 크기와 무효전력
  4. 모선 전압의 크기와 모선 전압의 위상각
(정답률: 69%)
  • 슬랙 모선은 계통의 전력 수급 균형을 맞추기 위해 전압의 크기와 위상각을 고정하여 기준점으로 사용하는 모선입니다.
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67. 공장이나 빌딩에서 전압을 220V에서 380V로 승압하여 사용할 때, 이 승압의 이유로 가장 타당한 것은?

  1. 아크 발생 억제
  2. 배전 거리 증가
  3. 전력 손실 경감
  4. 기준충격절연강도 증대
(정답률: 72%)
  • 전압을 높이면 동일한 전력을 송전할 때 흐르는 전류가 감소하며, 전력 손실은 전류의 제곱에 비례하므로 전력 손실 경감이 가능해집니다.
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68. 직류 2선식 대비 전선 1가닥 당 송전 전력이 최대가 되는 전송 방식은? (단, 선간전압, 전송전류, 역률 및 전송거리가 같고 중성선은 전력선과 동일한 굵기이며 전선은 같은 재료를 사용하고, 교류 방식에서 cosθ=1로 한다.)

  1. 단상 2선식
  2. 단상 3선식
  3. 3상 3선식
  4. 3상 4선식
(정답률: 50%)
  • 동일한 조건(전압, 전류, 거리, 재료)에서 전선 1가닥당 송전 전력을 비교하면 3상 3선식이 가장 효율적입니다.
    단상 2선식 대비 3상 3선식의 송전 전력비는 $\frac{3}{2} = 1.5$배로 가장 큽니다.
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69. 파동임피던스 Z1=400Ω인 가공선로에 파동임피던스 50Ω인 케이블을 접속하였다. 이 때 가공선로에 e1=80kV인 전압파가 들어왔다면 접속면에서의 전압의 투과파는 약 몇 [kV]가 되겠는가?

  1. 17.8
  2. 35.6
  3. 71.1
  4. 142.2
(정답률: 48%)
  • 서로 다른 임피던스를 가진 선로가 접속될 때, 입사파에 의해 발생하는 투과파 전압은 두 임피던스의 합성 임피던스 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $V_t = \frac{2 Z_2}{Z_1 + Z_2} \times V_1$
    ② [숫자 대입] $V_t = \frac{2 \times 50}{400 + 50} \times 80$
    ③ [최종 결과] $V_t = 17.77$
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70. 송전단전압 3300V, 길이 3km인 고압 3상배전선에서 수전단전압을 3150V로 유지하려고 한다. 부하전력 1000kW, 역률 0.8(지상)이며 선로의 리액턴스는 무시한다. 이때 적당한 경동선의 굵기 [mm2]는? (단, 경동선의 저항률은 1/22[Ωmm2/m]이다.)

  1. 100
  2. 115
  3. 130
  4. 150
(정답률: 45%)
  • 수전단 전압을 유지하기 위해 필요한 선로 저항을 구한 뒤, 저항률과 길이를 이용하여 전선의 단면적을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $A = \frac{\rho \times l \times P}{\sqrt{3} \times V_s \times (V_s - V_r) \times \cos\theta}$
    ② [숫자 대입] $A = \frac{\frac{1}{22} \times 3000 \times 1000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 3150 \times (3300 - 3150) \times 0.8}$
    ③ [최종 결과] $A = 114.8$
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71. 회전속도의 변화에 따라서 자동적으로 유량을 가감하는 것은?

  1. 예열기
  2. 급수기
  3. 여자기
  4. 조속기
(정답률: 60%)
  • 조속기는 원동기의 회전속도 변화를 감지하여 연료나 증기의 유량을 자동으로 조절함으로써, 부하 변화에 관계없이 회전속도를 일정하게 유지시키는 장치입니다.
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72. SF6가스차단기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 공기에 비하여 소호능력이 약 100배 정도이다.
  2. 절연거리를 적게 할 수 있어 차단기 전체를 소형, 경량화 할 수 있다.
  3. SF6가스를 이용한 것으로서 독성이 있으므로 취급에 유의하여야 한다.
  4. SF6가스 자체는 불활성기체이다.
(정답률: 50%)
  • SF$_{6}$가스는 화학적으로 매우 안정된 불활성 기체이며, 독성이 없는 무색 무취의 가스입니다.

    오답 노트
    소호능력: 공기보다 약 100배 정도 뛰어납니다.
    절연거리: 절연 성능이 우수하여 소형·경량화가 가능합니다.
    불활성기체: 반응성이 없는 불활성 기체가 맞습니다.
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73. 증기압, 증가 온도 및 진공도가 일정할 때에 추기할 때는 추기하지 않을 때보다 단위 발전량 당 증기 소비량과 연료소비량은 어떻게 변화하는가?

  1. 증기 소비량, 연료 소비량은 다 감소한다.
  2. 증기 소비량은 증가하고 연료 소비량은 감소한다.
  3. 증기 소비량은 감소하고 연료 소비량은 증가한다.
  4. 증기 소비량, 연료 소비량은 다 증가한다.
(정답률: 58%)
  • 추기를 하면 터빈 내부의 열효율이 향상되어 연료 소비량은 감소하지만, 일부 증기를 외부로 빼내어 사용하므로 전체적인 증기 소비량은 증가하게 됩니다.
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74. 이상 전압에 대한 방호장치로 거리가 먼 것은?

  1. 피뢰기
  2. 방전코일
  3. 서지흡수기
  4. 가공지선
(정답률: 64%)
  • 이상 전압(서지)으로부터 전력 설비를 보호하기 위한 장치로는 피뢰기, 서지흡수기, 가공지선 등이 사용됩니다.

    오답 노트
    방전코일: 전압을 낮추는 리액터의 일종으로 이상 전압 방호장치가 아닙니다.
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75. 3상 154kV 송전선의 일반회로정수가 A=0.900, B=150, C=j0.901×10-3, D=0.930 일 때 무부하시 송전단에 154kV를 가했을 때 수전단 전압은 몇 [kV]인가

  1. 143
  2. 154
  3. 166
  4. 171
(정답률: 46%)
  • 무부하 시 수전단 전압은 송전단 전압과 일반회로정수 $A$의 관계식으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $V_{r} = \frac{V_{s}}{A}$
    ② [숫자 대입] $V_{r} = \frac{154}{0.900}$
    ③ [최종 결과] $V_{r} = 171.11 \approx 171$
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76. 피상전력 P[kVA], 역률 cosθ인 부하를 역률 100%로 개선하기 위한 전력용콘덴서의 용량은 몇 [kVA]인가?

(정답률: 60%)
  • 역률을 100%로 개선하기 위해서는 부하의 무효전력을 완전히 상쇄시켜야 하며, 이때 필요한 콘덴서 용량은 부하의 무효전력 크기와 같습니다.
    ① [기본 공식] $Q = P \sin \theta = P \sqrt{1 - \cos^{2} \theta}$
    ② [숫자 대입] $Q = P \sqrt{1 - \cos^{2} \theta}$
    ③ [최종 결과]
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77. 전력선과 통신선사이에 그림과 같이 차폐선을 설치하며 각 선사이의 상호임피던스를 각각 Z12, Z1s, Z2s라 하고 차폐선 자기임피던스를 Zs라 할 때 저감계수를 나타낸 식은?

(정답률: 56%)
  • 전력선과 통신선 사이에 차폐선을 설치했을 때, 유도전압을 감소시키는 정도를 나타내는 저감계수는 상호임피던스와 자기임피던스의 관계식으로 정의됩니다.
    $$| 1 - \frac{Z_{1s}Z_{2s}}{Z_s Z_{12}} |$$
    따라서 정답은 입니다.
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78. 저압 뱅킹방식의 장점이 아닌 것은?

  1. 전압강하 및 전력손실이 경감된다.
  2. 변압기 용량 및 저압선 동량이 절감된다.
  3. 부하 변동에 대한 탄력성이 좋다.
  4. 경부하시의 변압기 이용 효율이 좋다.
(정답률: 50%)
  • 저압 뱅킹방식은 여러 대의 변압기를 병렬로 연결하여 전압강하를 줄이고 부하 변동에 유연하게 대응할 수 있으나, 경부하시에도 여러 대의 변압기가 운전되어야 하므로 변압기 이용 효율이 낮아지는 단점이 있습니다.
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79. 가스냉각형 원자로에 사용하는 연료 및 냉각재는?

  1. 천연우라늄, 수소가스
  2. 농축우라늄, 질소
  3. 천연우라늄, 이산화탄소
  4. 농축우라늄, 흑연
(정답률: 45%)
  • 가스냉각형 원자로는 감속재로 흑연을 사용하며, 냉각재로는 화학적으로 안정적인 이산화탄소를 사용하고 연료로는 천연우라늄을 사용합니다.
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80. 다중접지 계통에 사용되는 재폐로 기능을 갖는 일종의 차단기로서 과부할 또는 고장잔류가 흐르면 순시동작하고, 일정시간 후에는 자동적으로 재폐로 하는 보호기기는?

  1. 리클로저
  2. 라인 퓨즈
  3. 섹셔널라이저
  4. 고장구간 자동개폐기
(정답률: 56%)
  • 리클로저는 다중접지 계통에서 과부하 또는 고장 전류 발생 시 순시 동작하여 회로를 차단하고, 일정 시간 후 자동으로 재폐로하여 일시적인 고장(수목 접촉 등)을 제거하는 보호기기입니다.
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