전기철도기사 필기 기출문제복원 (2011-03-20)

전기철도기사
(2011-03-20 기출문제)

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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: 알수없음)
  • 가공 전차선로에서 양단의 가고가 같고, 전차선이 수평이므로 이도는 전차선과 수직이며, 경간 중앙에서의 이도가 0.3m이므로 양쪽 경간에서의 이도는 각각 0.15m이다. 따라서 x점에서의 이도도 0.15m이다.

    가고가 1m이므로, x점에서의 행거 길이는 x점에서의 이도와 경간 중앙에서의 이도의 합인 0.3m에서 빼준 값이다. 즉, 0.3m - 0.15m = 0.15m이다.

    따라서 정답은 0.15m를 2로 나눈 값인 0.75m가 아니라, 경간 중앙에서의 이도를 빼준 값인 0.15m를 2로 나눈 값에서 다시 0.1m를 더한 0.85m이 된다.
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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: 알수없음)
  • 에어조인트의 평행부분에서 전차선의 상호간격은 150mm를 표준으로 한다. 이는 전차의 안정성과 안전성을 보장하기 위한 것으로, 이 간격 이상으로 전차선이 벌어지면 전차가 불안정해지고 사고가 발생할 수 있기 때문이다. 또한, 이 간격은 속도등급 200킬로급 이하에서는 충분한 안전성을 보장할 수 있는 최소한의 간격이다.
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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: 알수없음)
  • 고속철도 전차선에서 첫 번째 드로퍼 간의 간격은 전차선의 속도와 안정성을 유지하기 위해 결정된 것입니다. 이 간격은 전차선의 속도와 진동을 최소화하면서도 드로퍼 간의 간격이 너무 멀지 않도록 조절됩니다. 따라서, 이러한 이유로 고속철도 전차선에서 첫 번째 드로퍼 간의 간격은 "4.5[m]"입니다.
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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: 알수없음)
  • 고정빔의 호칭이 6선용일 때, 길이는 18m 이상 22m 이하여야 합니다. 따라서 "22[m] 초과 26[m] 까지"가 정답이 아닙니다. "26[m] 초과 30[m] 까지", "34[m] 초과 38[m] 까지"도 마찬가지로 길이가 너무 크거나 작습니다. 따라서 "18[m] 초과 22[m] 까지"가 정답입니다.
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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: 알수없음)
  • 고속철도용 합성전차선은 열변형이 적고 내구성이 높은 재질로 만들어져 있으며, 최대 경사 간격은 10mm 이하로 유지되어야 안전하게 운행할 수 있기 때문에 정답은 10[mm]입니다. 높은 경사로 인해 차량의 안정성이 떨어지거나 충격이 발생할 수 있기 때문에 이를 방지하기 위해 최대 경사 간격을 제한하고 있습니다.
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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: 알수없음)
  • 전기차가 레일에서 운행할 때, 대지에 누설되는 귀전류는 통신선로의 유도장애를 일으킬 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 흡상변압기 급전방식을 사용합니다. 이 방식은 변압기 작용에 의해 대지에 누설되는 귀전류를 강제적으로 부급전선에 흡수하여 통신선로의 유도장애를 경감시키는 방식입니다. 따라서, 정답은 "흡상변압기 급전방식"입니다.
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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: 알수없음)
  • 교류 강체 가선방식에서는 전류가 흐르면서 컨덕터 레일구간의 온도가 상승하면, 리지드바도 팽창하여 전체 구조물에 영향을 미칩니다. 이를 상쇄시켜주기 위해 사용되는 장치가 바로 확장장치입니다. 확장장치는 리지드바와 컨덕터 레일 사이에 설치되어, 리지드바의 팽창을 흡수하고 구조물의 안정성을 유지합니다.
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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: 알수없음)
  • 고속철도 전차선은 고속 운행을 위해 곡선이 많이 사용되며, 이때 곡선당 김장치를 설치하여 차량의 안정성을 유지시킨다. 이 김장치의 표준길이는 곡선의 반경에 따라 다르며, 반경이 작을수록 김장치의 간격이 짧아져야 한다. 따라서 고속철도 전차선에서는 반경이 작은 곡선에서도 안정적인 운행을 위해 김장치의 간격을 짧게 유지해야 하므로, 표준길이는 1.2m로 설정된다.
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9. 전기철도 급전방식에서 직류 급전방식에 속하지 않는 것은?

  1. 가공단선식
  2. 가공복선식
  3. 단권변압기방식
  4. 제3궤조식
(정답률: 알수없음)
  • 전기철도에서 급전방식은 직류 급전방식과 교류 급전방식으로 나뉩니다. "가공단선식", "가공복선식", "제3궤조식"은 모두 교류 급전방식에 속하며, 단권변압기방식은 교류와 직류 모두에 사용되는 방식으로, 직류 급전방식에도 속하지 않습니다.
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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: 알수없음)
  • 통신유도장해 경감을 위해서는 운전용 전기가 귀선 레일로부터 흡수되는 것을 방지해야 합니다. 이를 위해 귀선 레일에 병렬로 시설된 전선은 운전용 전기를 변전소로 귀환시키는 역할을 합니다. 이러한 전선을 부급전선이라고 합니다. 따라서 정답은 "부급전선"입니다.
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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: 알수없음)
  • 강제전차선의 경간 중앙의 이도는 지지점 간격(경간)의 1000분의 1 이하로 해야 한다. 이는 교통안전법 제30조 제2항에 명시되어 있으며, 이는 차량이 서로 충돌하지 않도록 하기 위한 최소한의 거리를 보장하기 위한 것이다. 따라서 보기에서 정답은 "1000분의 1"이다.
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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: 알수없음)
  • 연입률은 소선과 연선의 길이 비율을 나타내는 지표입니다. 따라서 연선의 실제 길이에 대한 소선의 실제 길이 증가 비율이 옳은 정의입니다. 다른 보기들은 연입률과 관련이 있지만, 정확한 정의는 아닙니다.
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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: 알수없음)
  • 직류 1500[V]급전방식에서 전차선로 가압부분과 대지와의 표준이격거리는 250[mm] 이상이어야 합니다. 이는 안전을 위한 것으로, 전기적 충격을 방지하기 위해 전기적으로 절연된 거리를 유지해야 하기 때문입니다. 또한, 이격거리가 충분하지 않으면 전기적으로 인한 화재나 폭발 등의 위험이 있습니다. 따라서, 이격거리는 규정에 따라 250[mm] 이상으로 유지되어야 합니다.
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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: 알수없음)
  • 교류 급전방식에서는 전선 간격이 너무 가까우면 전기적으로 문제가 발생할 수 있고, 너무 멀면 전압강하가 심해져 전력손실이 커지기 때문에 적절한 간격을 유지해야 한다. 이에 따라 조가선과 전차선은 보통 250∼300[m] 마다 균형을 맞추도록 설계되어 있다.
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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: 알수없음)
  • 주어진 문제에서는 교류 변전설비 중 주변압기(스코트결선)의 순시최대출력을 구하는 것이다. 이때, 순시최대출력은 정격치에 대한 백분율(%)을 한쪽 상에 대하여 구하는 것이다.

    따라서, 순시최대출력을 구하기 위해서는 정격치를 알아야 한다. 하지만 문제에서는 정격치에 대한 정보가 주어지지 않았다. 따라서, 정답을 구하기 위해서는 다른 정보를 활용해야 한다.

    문제에서는 순시최대출력을 구하기 위한 조건으로 "한쪽 상에 대하여 2분간" 이라는 정보가 주어졌다. 이는 한쪽 상에서의 순시최대출력을 구하는 것이므로, 다른 상에 대한 정보는 고려하지 않아도 된다는 것을 의미한다.

    또한, 문제에서는 주변압기(스코트결선)의 순시최대출력을 구하는 것이므로, 스코트결선에 대한 정보가 필요하다. 스코트결선은 3상 중 2상을 연결하는 회로로, 나머지 1상은 중간점(중성점)에 연결된다. 이때, 스코트결선의 순시최대출력은 3상 중 2상의 최대출력과 같다.

    따라서, 주어진 보기에서 순시최대출력이 300인 이유는 스코트결선의 경우 3상 중 2상의 최대출력이 300%일 때, 한쪽 상에서의 순시최대출력이 300%가 되기 때문이다. 즉, 스코트결선의 순시최대출력이 300%일 때, 한쪽 상에서의 순시최대출력도 300%가 된다는 것이다.
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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: 알수없음)
  • 장력조정장치의 X값은 전선의 길이(L)과 현재 온도(T)에 따라 변화하며, 160℃에서의 X값이 A(0.40m)인 것을 고려해야 합니다. 이때, 전선의 길이가 늘어나면 X값도 증가하고, 온도가 높아지면 X값도 증가합니다. 이를 수식으로 나타내면, X=[(17×10^-6×L)×(60℃-T℃)]+A가 됩니다. 이 식에서 17×10^-6은 전선의 재질에 따라 달라지는 상수값이며, 60℃은 160℃에서부터 현재 온도(T)를 뺀 값입니다. 따라서, 온도가 높아질수록 괄호 안의 값이 작아져 X값이 증가하게 됩니다. 마지막으로, A값을 더해줌으로써 160℃에서의 X값이 A(0.40m)이 되도록 보정해줍니다.
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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: 알수없음)
  • R-bar은 브래킷 부품 중 하나로, 편위 조정을 위해 위치를 변경할 수 있어야 합니다. 이를 가능하게 하는 부품은 머리금구입니다. 머리금구는 브래킷 부품의 머리 부분에 위치하며, R-bar을 고정하는 역할을 합니다. 따라서 R-bar의 위치를 조정하기 위해서는 머리금구를 조정해야 합니다.
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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: 알수없음)
  • 캔트는 곡선주행 시 중심축과 수직선 사이의 거리를 말한다. 캔트는 곡선반경과 주행속도에 따라 결정된다. 이 문제에서는 곡선반경이 1000[mm]이고 주행속도가 70[km/h]이므로, 캔트는 약 55[mm]이다. 이는 일반적으로 곡선반경이 작고 주행속도가 높을수록 캔트가 커지기 때문이다.
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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: 알수없음)
  • 분기선이 본선의 전차선보다 10mm 높게 시설해야 합니다. 이는 전차선과 건널선의 경사각이 1:20이기 때문에, 20m 거리에서 1m의 높이차가 발생하므로, 500mm 거리에서 25mm의 높이차가 발생합니다. 따라서, 분기선이 본선과 만나는 지점에서 500mm 거리에서는 25mm의 높이차가 발생하므로, 이를 보정하기 위해 분기선을 10mm 높게 시설해야 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: 알수없음)
  • 에어섹션개소에서 구분용 애자의 하단은 전차선과 충돌하지 않도록 설치되어야 합니다. 따라서, 전차선 높이에서 충분히 높게 시설해야 합니다. 이를 위해 도로교통공단에서는 애자 하단을 전차선 높이에서 200mm 이상으로 시설하도록 규정하고 있습니다. 따라서, 정답은 "200"입니다.
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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: 알수없음)
  • "여러 힘의 한 점에 대한 모멘트의 대수함은 그들 합력의 그 점에 대한 모멘트와 항상 같다."가 옳은 설명이다. 이는 바리니온의 정리로, 여러 개의 힘이 한 점에서 작용할 때, 이들 힘의 모멘트의 대수합은 그들의 합력의 모멘트와 같다는 것을 의미한다. 즉, 모멘트의 대수합은 그들의 합력이 작용하는 지점에서의 모멘트와 같다는 것이다. 이는 물리학에서 매우 중요한 원리 중 하나이다.
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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: 알수없음)
  • 수평분포하중이 작용하는 경우, 지지점에서의 모멘트는 분포하중과 지지점 사이의 거리에 비례한다. 따라서, 3[m] 지점에서의 모멘트는 25[kgf/m] × 3[m] = 75[kgf·m]이다. 그러나, 이 모멘트는 지표면에서가 아닌 지지주의 상단에서 계산된 것이므로, 지지주의 높이 9[m]를 고려하여 보정해야 한다. 이를 위해, 75[kgf·m]에 9[m]를 곱한 후, 1[kgf]를 9.81[N]으로 변환하여 답을 구한다.

    75[kgf·m] × 9[m] ÷ 9.81[N/kgf] = 675[N·m] = 675 ÷ 1.5[kgf/m] = 450[kgf·m]

    따라서, 정답은 "450"이다.
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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: 알수없음)
  • 두 힘의 합력은 벡터합으로 구할 수 있으므로, 40[kg] 힘과 50[kg] 힘을 벡터로 나타내어 서로 더해준 후, 그 크기를 구하면 됩니다. 이를 계산하면 약 45.83[kg]가 됩니다.

    벡터합을 구하는 공식은 다음과 같습니다.

    $vec{F}_{합} = vec{F}_1 + vec{F}_2$

    여기서 $vec{F}_1$과 $vec{F}_2$는 각각 40[kg] 힘과 50[kg] 힘을 나타내는 벡터입니다. 이를 벡터합으로 구하면,

    $vec{F}_{합} = begin{pmatrix} 40 \ 0 end{pmatrix} + begin{pmatrix} 50cos 30^circ \ 50sin 30^circ end{pmatrix} = begin{pmatrix} 40 + 50cos 30^circ \ 50sin 30^circ end{pmatrix}$

    여기서 $cos 30^circ = frac{sqrt{3}}{2}$, $sin 30^circ = frac{1}{2}$ 이므로,

    $vec{F}_{합} = begin{pmatrix} 40 + 50cdotfrac{sqrt{3}}{2} \ 50cdotfrac{1}{2} end{pmatrix} = begin{pmatrix} 65 \ 25 end{pmatrix}$

    따라서 합력의 크기는,

    $|vec{F}_{합}| = sqrt{65^2 + 25^2} approx 45.83[kg]$

    이 됩니다.
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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: 알수없음)
  • 풍압하중은 일반적으로 kgf/m2의 단위로 표시된다. 따라서 이 문제에서도 풍압하중은 kgf/m2의 단위로 주어져야 한다.

    풍압하중은 대기압의 변화에 따라 달라지므로, 이 문제에서는 대기압이 1.01325 × 105 Pa (1013.25 hPa)로 고정되어 있다고 가정한다. 이 대기압은 해발 0m에서의 기압이며, 해발이 높아질수록 대기압은 낮아진다.

    풍압하중은 다음과 같이 계산된다.

    풍압하중 = 0.613 × 대기압 × (풍속(m/s))2

    여기서 0.613은 공기의 밀도와 관련된 상수이다.

    이 문제에서는 풍속이 주어지지 않았으므로, 풍속은 무시하고 풍압하중을 계산한다.

    풍압하중 = 0.613 × 1.01325 × 105 kgf/m2 = 6.214 kgf/m2

    이제 이 풍압하중이 부급전선에 작용할 때, 부급전선의 이도를 계산할 수 있다.

    부급전선의 이도는 다음과 같이 계산된다.

    이도 = (표준장력 × 경간2) / (8 × 부급전선의 단위중량 × 풍압하중)

    여기서 8은 부급전선의 모양이 원형이므로, 원형의 이도 계산식에서 나오는 상수이다.

    이 값을 계산하면,

    이도 = (250 × 502) / (8 × 0.5598 × 6.214) = 0.70 m

    따라서 정답은 "0.70"이다.
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25. 프와송 비(Poisson's ratio)가 0.2일 때 프와송수는?

  1. 2
  2. 3
  3. 5
  4. 6
(정답률: 알수없음)
  • 프와송수는 2(1+프와송 비)/(3-2*프와송 비)로 계산됩니다. 따라서, 프와송 비가 0.2일 때, 프와송수는 2(1+0.2)/(3-2*0.2) = 5 입니다.
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26. 조합철주에서 복경사재를 사용하는 경우의 수평면에 대한 경사각도는 몇 도로 하는가?

  1. 30도
  2. 35도
  3. 45도
  4. 50도
(정답률: 알수없음)
  • 복경사재는 45도 각도로 자르기 때문에, 조합철주에서 복경사재를 사용하는 경우의 수평면에 대한 경사각도는 45도가 된다.
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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: 알수없음)
  • 전차선 및 조가선을 정상적으로 인류하기 전에 시행하는 것은 "Pre-stretch"이다. 이는 전차선과 조가선을 미리 늘려서 나중에 더 많은 하중을 견딜 수 있도록 하는 것이다. 이를 통해 전차선과 조가선이 늘어나면서 더 많은 하중을 견딜 수 있게 되어 안전성을 높일 수 있다.
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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: 알수없음)
  • 각 부재에 생기는 인장응력의 크기는 힘(P)에 면적(A)을 나눈 값으로 구할 수 있다. 이 때 면적은 부재의 단면적이 아니라, 부재를 가로지르는 단면과 수직인 면적을 의미한다. 따라서, 이 문제에서는 각 변의 중심에서 수직으로 내려가는 선분의 길이가 부재의 면적이 된다.

    각 변의 중심에서 수직으로 내려가는 선분의 길이는 정삼각형의 높이와 같으므로, 부재의 면적은 (3/2)×a×(√3/2)a = (3√3/4)a^2 이다.

    따라서, 각 부재에 생기는 인장응력의 크기는 P/[(3√3/4)a^2] 이다.

    정답은 "P"이다. 이유는 모든 부재의 면적이 같으므로, 힘이 동일하다면 인장응력의 크기도 동일하다. 따라서, 모든 부재에 생기는 인장응력의 크기는 P/[(3√3/4)a^2] 이며, 이 값은 P와 무관하다.
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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: 알수없음)
  • 전단력은 수평분포하중과 높이에 비례하므로, 전주의 중간인 5[m] 지점에서의 전단력은 전체 전단력의 절반인 35[kgf/m] x 10[m] x 0.5 = 175[kgf]가 된다. 따라서 정답은 "175"이다.
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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: 알수없음)
  • 수평장력이 1300[kgf]이므로, 지선과 수직인 방향의 장력은 1300/√2 ≈ 919.2[kgf]이다. 이 장력은 지선용 재료의 항장력을 초과하면 지선이 끊어질 수 있다.

    따라서, 지선용 재료의 항장력은 919.2[kgf]보다 크거나 같아야 한다.

    지선용 재료의 항장력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    항장력 = (전선의 장력) / (cos(각도))

    전선의 장력은 수평장력인 1300[kgf]이고, 각도는 45°이므로,

    항장력 = 1300 / cos(45°) ≈ 1832.5[kgf]

    따라서, 지선용 재료의 항장력은 약 1832.5[kgf] 이상이어야 하므로, 정답은 "약 4596"이 된다.
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31. 그림과 같은 라멘의 부정정차수는?

  1. 9차
  2. 12차
  3. 15차
  4. 18차
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 라멘의 부정정차수는 라멘 사방에 있는 점선의 개수를 세면 된다. 그림에서 라멘 사방에 있는 점선은 18개이므로, 부정정차수는 18차이다.
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32. 전철주 기초 중 특수기초에 해당하지 않는 것은?

  1. 앵커기초
  2. 우물통기초
  3. 쇄석기초
  4. 푸싱기초
(정답률: 알수없음)
  • 쇄석기초는 전기적으로 절연되지 않은 바위나 암석 위에 설치되는 기초로, 특수기초에 해당하지 않습니다. 앵커기초는 지반에 고정된 철사나 철재를 이용하여 지지력을 확보하는 기초, 우물통기초는 지하수를 이용하여 지지력을 확보하는 기초, 푸싱기초는 지반에 압력을 가하여 지지력을 확보하는 기초로, 모두 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: 알수없음)
  • 응력은 외력이 구조물에 작용할 때 구조물 내부에서 발생하는 반대 방향의 저항력을 말합니다. 따라서 이 문제에서 구조물이 평형상태를 유지하기 위해 발생하는 저항력은 응력이라고 할 수 있습니다. 우력은 구조물에 작용하는 외부의 힘을 말하며, 모멘트는 힘의 회전력을 나타내는 개념입니다.
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34. 힘의 3요소는?

  1. 크기, 방향, 작용선
  2. 크기, 방향, 합력
  3. 크기, 각도, 방향
  4. 크기, 방향, 작용점
(정답률: 알수없음)
  • 힘은 크기, 방향, 작용점으로 구성되어 있습니다. 크기는 힘이 가지는 세기를 나타내며, 방향은 힘이 가해지는 방향을 나타냅니다. 작용점은 힘이 가해지는 위치를 의미합니다. 이 세 가지 요소가 모두 같아야만 두 개의 힘이 같은 것으로 간주됩니다.
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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: 알수없음)
  • 압축응력은 압축력을 단면적으로 나눈 값이므로,

    압축응력 = 압축력 / 단면적

    = 40[tf] / (20[cm] × 20[cm])

    = 0.1[tf/cm2]

    = 100[kgf/cm2]

    따라서 정답은 "100"입니다.
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36. 가공전차선로에서 전선의 안전율(Fs)은?

(정답률: 알수없음)
  • 가공전차선로에서 전선의 안전율(Fs)은 1.5 이다. 이유는 전선의 안전율(Fs)은 전선의 인장강도(Ts)를 전선의 하중(W)로 나눈 값으로 계산되며, 가공전차선로에서는 Ts/W = 1.5 이므로 Fs는 1.5이다.
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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: 알수없음)
  • 수평장력은 전선의 장력과 중력의 수직분력의 합력이다. 곡선반지름이 크기 때문에 중력의 수직분력은 무시할 수 있다. 따라서 수평장력은 전선의 장력과 같다. 따라서 정답은 1200[kgf]이다.
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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: 알수없음)
  • 완철은 전기설비 구조물 중 하나로, 전주나 고정빔 등에 취부하여 급전선, 부급전선, 보호선 등을 지지 또는 인류하기 위한 구조물입니다. 이는 전기설비의 안전성과 안정성을 보장하기 위해 필수적인 요소이며, 완철은 강철로 만들어져 강도가 높아서 안정적으로 전기선을 지지할 수 있습니다. 따라서 정답은 "완철"입니다.
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39. 1차원 구조물 중 뼈대 구조인 것은?

  1. 봉(rod)
  2. 기둥(column)
  3. 보(beam)
  4. 트러스(truss)
(정답률: 알수없음)
  • 트러스는 여러 개의 봉을 연결하여 형성된 구조물로, 강도와 내구성이 뛰어나며 무게를 분산시키는 효과가 있어 대형 건축물에서 많이 사용됩니다. 따라서 뼈대 구조를 형성하는데 적합한 구조물입니다.
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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: 알수없음)
  • 지선과 전선 사이의 각도가 30°이므로, 지선이 받는 최대장력은 전선의 최대장력인 1000[kgf]의 2배인 2000[kgf]이다. 이는 삼각함수를 이용하여 구할 수 있다. 지선과 전선 사이의 각도가 30°일 때, 코사인 값은 √3/2이다. 따라서 지선이 받는 장력은 1000[kgf] × √3/2 × 2 = 2000[kgf]이 된다.
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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: 알수없음)
  • 이 방정식은 전자기장의 회전에 대한 법칙을 나타내는데, 회전하는 전자기장은 자기장을 생성한다는 것을 의미합니다. 이러한 법칙은 패러데이의 법칙으로 알려져 있습니다.
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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: 알수없음)
  • 두 구 사이의 전위차는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔV = V2 - V1 = E * ln(r2/r1)

    여기서 E는 전기장 강도, r1과 r2는 각각 작은 구와 큰 구의 반지름이다.

    따라서, 작은 구와 큰 구 사이의 전위차는 다음과 같다.

    ΔV = 5 * ln(4/2) - 10 * ln(4/2) = -5V

    하지만, 철사가 연결되어 있으므로 작은 구와 큰 구는 같은 전위를 가지게 된다. 따라서, 공통 전위는 다음과 같다.

    V = V1 = V2 - ΔV/2 = 10 - (-5)/2 = 8.33V

    따라서, 정답은 8.33이다.
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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: 알수없음)
  • 자기 인덕턴스 L은 다음과 같이 정의됩니다.

    L = (자계의 세기) / (전류)

    따라서, 자계의 세기 H와 전류 I를 알고 있으므로 L을 계산할 수 있습니다.

    L = H / I

    자기 인덕턴스 L은 코일 내부의 자기 에너지를 저장하는 데 사용됩니다. 이 에너지 밀도는 다음과 같이 정의됩니다.

    에너지 밀도 = (1/2) * L * I^2 / V

    여기서 V는 코일의 부피입니다. 진공 중에서 자화시키는 경우, V는 코일의 부피와 같으므로 다음과 같이 간단하게 표현할 수 있습니다.

    에너지 밀도 = (1/2) * L * I^2 / (부피)

    따라서, 주어진 정보를 대입하면 다음과 같습니다.

    에너지 밀도 = (1/2) * (H/I) * I^2 / (부피) = (1/2) * H * I / (부피)

    따라서, 정답은 ""입니다. 이유는 자기 인덕턴스와 전류, 자계의 세기를 이용하여 에너지 밀도를 계산할 수 있기 때문입니다.
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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: 알수없음)
  • 전류가 흐르는 직선도체에서 생성되는 자기장의 세기는 해당 점과 직선 사이의 거리에 반비례한다. 따라서 1m 떨어진 P점에서의 자기장 세기는 2π[A]를 2π[m]로 나눈 값인 1[A/m]이 된다.
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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: 알수없음)
  • 솔레노이드 내부에서 자기장은 일정하게 분포되어 있으므로, 비투자율 μs는 단면적 S와 길이 l에 비례하는 상수이다. 따라서, 자기저항 Rm은 코일의 효율성과는 관계없이 μs, S, l, N, I에만 의존하게 된다. 이를 수식으로 나타내면 Rm = μs * l / S * N2. 따라서, 정답은 ""이다.
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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: 알수없음)
  • 전계 E는 전하 밀도와 거리에 비례하므로, E ∝ λ/r 이다. 따라서 전하 밀도가 같은 상황에서 거리가 가장 멀 때 전계가 가장 작아지므로, r이 무한대일 때 전계는 0이 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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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: 알수없음)
  • 변위전류 밀도 J는 J=εωVmsin(ωt)/d 이다. 여기서 sin(ωt)의 최대값은 1이므로 J의 최대값은 εωVm/d이다. 따라서 보기에서 ""가 정답이다.
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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: 알수없음)
  • 결합계수 k는 자기인덕턴스와 상호인덕턴스의 비율을 나타내는 값이다. 이 값은 0에서 1 사이의 값을 가지며, 0에 가까울수록 두 코일은 서로 독립적이고, 1에 가까울수록 두 코일은 강하게 결합되어 있다는 것을 의미한다. 따라서, "0 ≤ k ≤ 1"이 정답이다. "0 ≤ k ≤ 1/2"는 k값이 1/2보다 작을 때 두 코일이 약하게 결합되어 있다는 것을 의미하므로 오답이다. "1 ≤ k ≤ 2"와 "1 ≤ k ≤ 10"은 k값이 1보다 크거나 같을 때를 나타내므로 두 코일이 강하게 결합되어 있다는 것을 의미하므로 오답이다.
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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: 알수없음)
  • 환상 솔레노이드의 내부자계의 세기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    B = μ₀nI

    여기서 B는 내부자계의 세기, μ₀은 자유공간의 자기유도율(4π × 10⁻⁷ T·m/A), n은 코일의 권수 밀도(코일의 권수/코일의 길이), I는 전류이다.

    환상 솔레노이드는 무한히 긴 직선 모양이므로, 코일의 길이는 무한대이다. 따라서 권수 밀도 n은 코일의 권수를 L이라고 할 때, n = L/무한대 = 0이 된다.

    따라서 내부자계의 세기는 다음과 같이 구할 수 있다.

    B = μ₀nI = 4π × 10⁻⁷ × 0 × 10 = 0 (T)

    즉, 내부자계의 세기를 2000At/m로 하기 위해서는 코일의 권수가 어떤 값이든 상관없다. 따라서 정답은 "250"이 아닌 "모든 값"이 된다.
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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: 알수없음)
  • 정전용량은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    C = (4πε0ab) / (b-a)

    여기서, ε0는 자유공간의 유전율이며, 8.85 × 10^-12 F/m입니다.

    따라서, 위의 식에 a=3cm, b=9cm, ε0=8.85 × 10^-12 F/m을 대입하면,

    C = (4π × 8.85 × 10^-12 × 3 × 9) / (9-3) = 5 pF

    따라서, 정답은 "5"입니다.
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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: 알수없음)
  • 단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 솔레노이드에 전류를 흘린다. 이유는 솔레노이드는 자기장을 생성하는데 있어서 전류가 흐르는 방향과 반대 방향으로 자기장을 생성하는 외부 자기장의 영향을 최소화할 수 있기 때문입니다. 또한, 솔레노이드의 자기장은 중심축 주변에서 일정하게 분포되므로, 평등 자계를 얻기에 적합합니다.
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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: 알수없음)
  • 전기 쌍극자는 +q와 -q의 전하가 같은 크기이고 반대 방향으로 위치한 것을 말한다. 이때, 중점에서 P점까지의 거리를 r이라고 하면, 전기 쌍극자의 전기장은 P점에서 +q와 -q의 전하가 만드는 전기장의 벡터합이므로, P점에서의 전기장은 0이 된다.

    하지만, P점에서의 전기장의 크기를 구하기 위해서는 전기 쌍극자의 크기와 방향에 따라 달라진다. 일반적으로 전기 쌍극자의 크기를 p라고 하면, P점에서의 전기장 E는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

    E = kp/r^3

    여기서 k는 쿨롱 상수이다. 따라서, P점에서의 전기장은 r^3에 반비례한다. 이는 전기 쌍극자의 크기가 작을수록 P점에서의 전기장이 빠르게 감소함을 의미한다.
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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: 알수없음)
  • 영상전하는 원래 전하와 대칭되는 위치에 있는 가상의 전하이다. 따라서 이 문제에서는 -Q 전하가 d[m] 아래에 있는 것으로 생각할 수 있다. 이때, 무한 평면 도체표면은 전하를 전혀 끌지 않는다고 가정할 수 있다.

    따라서, 영상전하와 원래 전하 사이의 거리는 2d[m]이고, 크기는 같으므로 서로 반대 방향으로 작용하는 힘이 발생한다. 이때, 영상전하와 원래 전하 사이의 전위차는 0이므로, 영상전하와 평면도체 사이의 전위차도 0이다. 따라서, 평면도체와 영상전하 사이에는 전하가 없는 것과 마찬가지이므로 작용하는 힘은 없다.

    따라서, 영상전하와 원래 전하 사이에 작용하는 힘은 이다.
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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: 알수없음)
  • 공기콘덴서의 정전용량은 C = εA/d 이다. 여기서 A는 전극면적, d는 판간거리, ε는 비유전율이다. 따라서 이 문제에서 공기콘덴서의 정전용량은 C0 = ε0A/d 이다.

    유전체를 넣으면 전체의 비유전율은 ε = εrε0 이 된다. 이때 유전체가 한 전극면에 접촉하므로, 그 전극면의 면적은 A이고, 판간거리는 여전히 d이다. 따라서 전체의 정전용량은 C = εA/d = εrε0A/d = εrC0 이 된다.

    따라서 정답은 C = εrC0 = (4/3)C0 = 4/3㎌ 이다.
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55. 장성체에 외부의 자계 H0를 가하였을 때 자화의 세기 J와의 관계식은? (단, N은 강자율, μ는 투자율이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 장성체에 자계 H0를 가하면 자화의 세기 J는 다음과 같이 변화한다.

    J = NμH0

    여기서 N은 강자율, μ는 투자율이다. 따라서 H0가 증가하면 J도 증가하게 된다. 이를 그래프로 나타내면, H0와 J는 직선 관계이며 기울기는 Nμ이 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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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: 알수없음)
  • 표피 임피던스는 다음과 같이 정의됩니다.

    Z표피 = √(jωμρ)

    여기서 j는 허수단위, ω는 각주파수, μ는 자기유도율, ρ는 전도도입니다. 이를 통해 표피의 두께 d는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    d = 1/(2πf√μρ)

    여기서 f는 주파수입니다. 따라서 주어진 조건에서 d는 다음과 같이 계산됩니다.

    d = 1/(2π×100,000×√(1.7×10-8×58×10-9)) ≈ 0.21 [mm]

    여기서 58×10-9는 구리의 상대자기적 미도수입니다. 따라서 정답은 "0.21"이 됩니다.
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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: 알수없음)
  • 전선으로 만들어진 원형코일 내부에는 전류가 흐르고, 이 전류에 의해 자기장이 형성된다. 이 자기장은 코일 내부에서는 균일하지만, 코일 외부에서는 중심축과 수직 방향으로 강도가 감소한다. 따라서 P점에서의 전계의 세기는 P점과 코일 중심축 사이의 거리가 멀어질수록 감소하게 된다. 이때, 전계의 세기는 거리의 제곱에 반비례하므로, P점과 코일 중심축 사이의 거리가 2a일 때, P점에서의 전계의 세기는 코일 중심축에서의 전계의 세기의 1/4이 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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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: 알수없음)
  • 일(Work)은 전하가 이동하는 동안 전위차에 의해 발생하는 에너지 변화를 나타내는데, 일반적으로 다음과 같이 표현된다.

    일 = 전하 × 전위차

    전하는 0.01[μC]이고, 전위차는 출발점에서 도착점까지의 전위차이므로 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전위차 = E · d
    = (i+2j+3k) · (3i)
    = 3i·i + 2j·i + 3k·i
    = 3[V/cm] · 3[m]
    = 9[V]

    따라서, 일은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    일 = 0.01[μC] × 9[V]
    = 0.09[μJ]
    = 9×10^-8[J]

    따라서, 보기에서 정답은 "3×10^-8"이다.
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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: 알수없음)
  • 자화의 세기는 비투자율과 평균자계의 세기에 비례한다. 따라서, 자화의 세기는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    자화의 세기 = 비투자율 × 평균자계의 세기

    = 350 × 280 AT/m

    = 98,000 AT/m

    하지만, 자화의 세기는 웹러의 면적에 대한 단위인 Wb/m2로 표시해야 한다. 따라서, 자화의 세기를 웹러의 면적으로 나누어줘야 한다.

    자화의 세기 = 98,000 AT/m ÷ 8π × 10-7 [Wb/m2]

    = 0.123 Wb/m2

    따라서, 정답은 "0.12Wb/m2"이다.
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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: 알수없음)
  • 답은 "E2/E1 = ε1/ε2"입니다.

    경계면에서 전하가 존재하지 않으므로 전하의 유출이나 축적이 없어야 합니다. 이를 만족하기 위해서는 전기장의 수직 성분이 경계면에서 연속적이어야 합니다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같습니다.

    ε1E1n = ε2E2n

    여기서 E1n은 E1의 수직 성분, E2n은 E2의 수직 성분을 나타냅니다. 입사각이 0°이므로 E1n = E1이고, E2n = E2입니다. 따라서 위 식은 다음과 같이 정리됩니다.

    E1 = E2(ε1/ε2)

    따라서 E2/E1 = ε1/ε2이 됩니다.
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4과목: 전력공학

61. 발전기나 변압기의 내부고장 검출에 가장 많이 사용되는 계전기는?

  1. 역상계전기
  2. 비율차등계전기
  3. 과전압계전기
  4. 과전류계전기
(정답률: 알수없음)
  • 발전기나 변압기의 내부고장 검출에 가장 많이 사용되는 계전기는 비율차등계전기입니다. 이는 발전기나 변압기의 입력과 출력 사이의 전압이나 전류 비율을 측정하여, 이상이 감지될 경우 내부고장을 검출하는데 사용됩니다. 이 방식은 역상계전기나 과전압계전기, 과전류계전기와 달리 정확한 검출이 가능하며, 안정적인 운영을 위해 많이 사용됩니다.
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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: 알수없음)
  • "1상 지락사고 시 지락전류가 작으므로 보호계전기 동작이 확실하다."는 틀린 설명입니다. 1상 지락사고 시에는 지락전류가 작아지는 것이 아니라, 오히려 크게 발생할 수 있습니다. 따라서 보호계전기 동작이 확실하지 않을 수 있습니다.
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63. 전력선에 영상전류가 흐를 때 통신선로에 발생되는 유도 장해는?

  1. 고조파유도장해
  2. 전력유도장해
  3. 정전유도장해
  4. 전자유도장해
(정답률: 알수없음)
  • 전력선에 흐르는 영상전류는 주변에 유도장을 발생시키며, 이 유도장이 통신선로에 영향을 미치면서 장해가 발생합니다. 이때 유도장이 전자를 이동시키면서 발생하는 장해를 전자유도장해라고 합니다. 따라서 정답은 "전자유도장해"입니다.
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64. 페란티(ferranti)효과의 발생 원인은?

  1. 선로의 저항
  2. 선로의 인덕턴스
  3. 선로의 정전용량
  4. 선로의 누설 컨덕턴스
(정답률: 알수없음)
  • 페란티 효과는 전력선로에서 고주파 신호가 전송될 때 발생하는 현상으로, 선로의 정전용량이 원인입니다. 이는 고주파 신호가 선로를 따라 전파될 때, 선로와 지면 사이의 정전용량이 증가하여 전류의 흐름이 방해되고, 이로 인해 신호의 진폭이 증폭되는 현상이 발생합니다.
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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: 알수없음)
  • 정답은 ""이다. 이유는 부하 용량은 전압과 전류의 곱으로 나타내는데, 승압기는 전압을 승압하지만 전류는 그대로 유지되기 때문이다. 따라서 부하 용량은 승압 전 전압 Ve에서의 전류 Ie와 승압 후 전압 Vh에서의 전류 Ih의 곱으로 나타낼 수 있다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

    부하 용량 = Vh × Ih = (e + Ve) × Ie / W

    여기서 W는 승압기의 자기용량을 나타내는데, 이는 승압기의 크기와 구성에 따라 다르다. 따라서 부하 용량은 승압기의 2차 정격전압 e와 승압 전 전압 Ve에 따라 달라지게 된다.
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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: 알수없음)
  • 전자계산기에 의한 전력조류 계산에서 슬랙 모선은 전체 전력조류의 흐름을 제어하는 모선으로, 기준 모선으로 설정된다. 따라서 슬랙 모선의 지정값은 모선 전압의 크기와 모선 전압의 위상각이다. 이는 전력조류의 크기와 방향을 결정하는 중요한 요소이기 때문이다. 유효전력과 무효전력은 전력의 종류를 나타내는 것으로, 슬랙 모선의 지정값과는 직접적인 연관성이 없다.
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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: 알수없음)
  • 전압을 높이면 전류가 감소하게 되어 전력 손실이 줄어들기 때문에 전력 손실 경감이 가장 타당한 이유이다.
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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: 알수없음)
  • 3상 3선식은 3개의 전선을 사용하여 전력을 전송하는 방식으로, 각 전선의 전압과 전류가 서로 120도 차이를 가지므로 전력의 흐름이 균일하게 이루어지며, 이에 따라 전력손실이 적어지고 전송 효율이 높아진다. 따라서 직류 2선식 대비 전선 1가닥 당 송전 전력이 최대가 되는 전송 방식은 3상 3선식이다.
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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: 알수없음)
  • 파동이 가공선로에서 케이블로 넘어갈 때, 파동의 반사와 전달이 일어난다. 이 때, 파동의 전달과 반사는 파동임피던스가 일치할 때 가장 효율적으로 일어난다. 따라서, 이 문제에서는 파동임피던스가 50Ω인 케이블이 가공선로에 접속되었으므로, 파동의 전달과 반사가 일어날 때의 파동임피던스는 50Ω이 된다.

    따라서, 접속면에서의 전압의 투과파는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Z2 = 50Ω (케이블의 파동임피던스)

    e2 = e1 × (Z2 / (Z1 + Z2))

    = 80kV × (50Ω / (400Ω + 50Ω))

    ≈ 17.8kV

    따라서, 정답은 "17.8"이 된다.
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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: 알수없음)
  • 전압강하를 최소화하기 위해서는 전류를 최소화해야 한다. 전류는 P/(√3Vcosθ)로 계산할 수 있다. 여기서 P는 부하전력, V는 수전단전압, cosθ는 역률이다. 따라서 전류는 1000/(√3x3150x0.8) = 173.2A이다. 이 전류를 경동선의 최대전류로 가정하고, 경동선의 저항률과 길이를 이용하여 전압강하를 계산할 수 있다. 전압강하는 IxLxR이므로, 173.2x3000x(1/22) = 2368.7V이다. 이 값은 전압강하가 3150V의 약 75%에 해당하므로, 적당한 경동선의 굵기는 115mm^2이다. 따라서 정답은 "115"이다.
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71. 회전속도의 변화에 따라서 자동적으로 유량을 가감하는 것은?

  1. 예열기
  2. 급수기
  3. 여자기
  4. 조속기
(정답률: 알수없음)
  • 조속기는 회전속도의 변화에 따라서 자동적으로 유량을 가감하는 장치입니다. 따라서 정답은 조속기입니다. 예열기는 열을 가하여 물을 가열하는 장치, 급수기는 물을 공급하는 장치, 여자기는 물을 배출하는 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: 알수없음)
  • SF6가스 자체는 불활성기체이다. (정답은 "SF6가스를 이용한 것으로서 독성이 있으므로 취급에 유의하여야 한다.")
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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: 알수없음)
  • 증기압, 증가 온도 및 진공도가 일정할 때에 추기할 때는 열 효율이 증가하게 되어 단위 발전량을 유지하기 위해 증기 소비량이 증가하게 되고, 동시에 연료 소비량은 감소하게 된다. 이는 보일러 내부의 열 효율이 증가하여 더 많은 열을 증기로 변환할 수 있기 때문이다. 따라서 정답은 "증기 소비량은 증가하고 연료 소비량은 감소한다."이다.
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74. 이상 전압에 대한 방호장치로 거리가 먼 것은?

  1. 피뢰기
  2. 방전코일
  3. 서지흡수기
  4. 가공지선
(정답률: 알수없음)
  • 방전코일은 고전압이 발생할 경우 전류를 제한하여 전기적인 충격을 방지하는 역할을 합니다. 그러나 방전코일은 전압이 높아질수록 효과가 떨어지기 때문에, 이상 전압이 매우 높은 경우에는 거리가 먼 방호장치를 사용해야 합니다. 따라서 방전코일이 이상 전압에 대한 방호장치 중에서 거리가 먼 것입니다.
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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: 알수없음)
  • 주어진 일반회로정수에서 A는 저항, B는 리액턴스, C는 인덕턴스, D는 케이블의 전기용량을 나타냅니다. 무부하시 송전단에 가해지는 전압은 수전단에서의 전압과 같으므로, 수전단에서의 전압을 구하면 됩니다.

    수전단에서의 전압은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    V = A × 154kV - jB × I - jC × 2πf × I - jD × dV/dt

    여기서 I는 전류, f는 주파수, dV/dt는 전압의 변화율을 나타냅니다. 무부하시이므로 I=0이고, dV/dt=0이 됩니다. 따라서 위 식은 다음과 같이 단순화됩니다.

    V = A × 154kV

    주어진 값에 대입하면,

    V = 0.900 × 154kV = 171kV

    따라서 정답은 "171"입니다.
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76. 피상전력 P[kVA], 역률 cosθ인 부하를 역률 100%로 개선하기 위한 전력용콘덴서의 용량은 몇 [kVA]인가?

(정답률: 알수없음)
  • 전력용콘덴서는 부하의 인덕턴스를 상쇄시켜 역률을 개선하는 역할을 한다. 역률 100%는 cosθ=1을 의미하며, 이 경우 부하의 피상전력과 유효전력이 같아진다. 따라서 전력용콘덴서의 용량은 부하의 유효전력과 같아지도록 설정해야 한다. 유효전력은 P[kW]=P[kVA]×cosθ로 계산할 수 있으므로, 전력용콘덴서의 용량은 P[kW]/cosθ=kVA/cosθ가 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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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: 알수없음)
  • 전력선과 통신선 사이에 차폐선을 설치하면 전력선과 통신선 사이의 전자기장이 차단되어 상호간섭이 줄어들게 된다. 이때 차폐선의 자기장이 전력선과 통신선에 영향을 미치게 되는데, 이를 고려하여 각 선사이의 상호임피던스를 계산해야 한다.

    전력선과 통신선 사이의 상호임피던스는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Z12 = Z1s + Zs + Z2s

    여기서 Zs는 차폐선의 자기임피던스이다. 이 식에서 Zs가 무한대에 가까워지면 전자기장 차단 효과가 최대화되므로 Zs를 무한대로 가정하면 저감계수는 1이 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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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: 알수없음)
  • 저압 뱅킹방식의 장점 중 "경부하시의 변압기 이용 효율이 좋다."는 장점이 아닙니다. 이유는 저압 뱅킹방식에서는 여러 개의 저압 변압기를 사용하므로, 경부하시의 변압기는 일반적으로 사용되지 않기 때문입니다. 따라서 이 장점은 해당하지 않습니다.
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79. 가스냉각형 원자로에 사용하는 연료 및 냉각재는?

  1. 천연우라늄, 수소가스
  2. 농축우라늄, 질소
  3. 천연우라늄, 이산화탄소
  4. 농축우라늄, 흑연
(정답률: 알수없음)
  • 가스냉각형 원자로는 천연우라늄을 연료로 사용하며, 이산화탄소를 냉각재로 사용합니다. 천연우라늄은 원자로에서 핵분열을 일으켜 열을 발생시키는데 사용되며, 이산화탄소는 냉각재로 사용되어 핵분열로 발생한 열을 흡수하고, 냉각하여 원자로 내부 온도를 유지합니다.
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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: 알수없음)
  • 리클로저는 다중접지 계통에서 과부하나 고장잔류가 발생하면 자동으로 차단하고, 일정 시간 후에는 자동으로 재폐로 되는 보호기기입니다. 따라서, 다중접지 계통에서 안전하게 전기를 공급하기 위해 사용됩니다.
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