전기철도기사 필기 기출문제복원 (2012-08-26)

전기철도기사
(2012-08-26 기출문제)

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1과목: 전기철도공학

1. 전차선 및 보조 조가선의 횡진을 방지하는 장치는?

  1. 진동방지장치
  2. 곡선당김장치
  3. 장력조정장치
  4. 유류저지장치
(정답률: 알수없음)
  • 전차선이나 보조 조가선을 지나갈 때 발생하는 진동을 방지하기 위해 사용되는 장치이기 때문에 "진동방지장치"가 정답입니다. 다른 보기들은 전차선이나 보조 조가선의 안전을 보장하기 위한 장치이지만, 진동을 방지하는 기능은 갖고 있지 않습니다.
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2. T-bar 방식의 전차선로에서 흐름방지장치를 터널 내 및 역 승강장에 설치할 때 어떤 종류의 흐름방지장치를 설치하는가?

  1. 원형 흐름방지장치
  2. 삼각형 흐름방지장치
  3. 마름모꼴 및 특수 흐름방지장치
  4. 타원형 흐름방지장치
(정답률: 알수없음)
  • T-bar 방식의 전차선로에서는 마름모꼴 및 특수 흐름방지장치를 설치합니다. 이는 전차선로에서의 차량 흐름을 효과적으로 제어할 수 있는 구조로, 차량의 이동 방향을 바꾸어 흐름을 방지하는 역할을 합니다. 또한, 터널 내 및 역 승강장에서는 차량의 속도를 감소시키기 위해 특수한 디자인의 흐름방지장치를 사용합니다. 이러한 흐름방지장치는 안전한 차량 운행을 보장하고, 교통 혼잡을 예방하는 데 큰 역할을 합니다.
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3. 강체 전차선로(교류 R-Bar방식)에서 사용하는 브래킷의 종류가 아닌 것은?

  1. 이동형
  2. 단축형
  3. 고정형
  4. 가동형
(정답률: 알수없음)
  • 강체 전차선로에서 사용하는 브래킷은 고정형, 단축형, 가동형이 있습니다. 이동형은 전차선로와 관련이 없는 용어이기 때문에 정답입니다.
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4. 순시최대출력 Z=Y+C√Y에서 "Y"가 의미하는 것은?

  1. 1시간 최대출력[kW]
  2. 1일 평균전력[kW]
  3. 1개 열차의 최대전류[A]
  4. 전력소비율
(정답률: 알수없음)
  • "Y"는 발전기의 출력을 나타내는 것으로, 순시최대출력 식에서는 "Y"에 대한 제곱근 값과 "C"라는 상수를 곱한 후 "Z"라는 순시최대출력을 계산합니다. 따라서 "Y"가 클수록 발전기의 출력이 커지며, "Y"가 작을수록 발전기의 출력이 작아집니다.

    정답이 "1시간 최대출력[kW]"인 이유는, 순시최대출력은 발전기의 최대 출력을 나타내는 값이기 때문입니다. 발전기의 최대 출력은 일정 시간 동안 유지될 수 있는 출력으로, 일반적으로 1시간 동안 발전기가 발생시킬 수 있는 최대 출력을 의미합니다. 따라서 "1시간 최대출력[kW]"가 정답입니다.
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5. 경간 60[m], 표준장력 1000[kgf], 합성 전차선의 단위중량 1.795[kg/m], 행거의 최소길이 0.15[m] 일때 전차선 가고 H[mm]는?

  1. 약 560
  2. 약 710
  3. 약 808
  4. 약 960
(정답률: 알수없음)
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6. 다음 중 순환전류에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 주회로(전차선) 이외의 전선, 가선금구 등에 흐르는 전류이다.
  2. 균압방식을 사용하여 순환전류에 따른 사고를 막는다.
  3. 가압빔, 진동방지장치 등 직접 전선과 연결되고 있는 가선금구는 완전접속 또는 절연한다.
  4. 순환전류는 귀선로에서만 발생한다.
(정답률: 알수없음)
  • "주회로(전차선) 이외의 전선, 가선금구 등에 흐르는 전류이다."는 순환전류에 대한 잘못된 설명이다. 순환전류는 귀선로에서만 발생하며, 주회로 이외의 전선이나 가선금구에서는 발생하지 않는다.
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7. 경간 중앙 드로퍼에 설치되는 M-T균압선의 최대 설치간격[m]은? (단, 속도 등급 250킬로급 이상)

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 알수없음)
  • M-T균압선은 속도 등급이 250킬로급 이상인 구간에서 사용되는 균열 방지 장치이다. 이 균압선은 경간 중앙 드로퍼에 설치되며, 최대 설치간격은 균열 방지 효과를 최대화하기 위해 가능한 작게 설정하는 것이 좋다. 따라서, 최대 설치간격은 200m가 되어야 한다.
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8. 전선에 상당량의 빙설이 부착된 후 탈락하게 되면 전선이 도약하게 되고 선간 혼촉, 용단 등의 피해가 발생되는 현상은?

  1. Slack
  2. Damper
  3. Sleet jump
  4. Cant
(정답률: 알수없음)
  • 전선에 빙설이 부착되면 전선이 무거워져서 늘어나게 되고, 그 후에 빙설이 탈락하면 전선이 갑자기 도약하게 됩니다. 이러한 현상을 Sleet jump이라고 합니다. 이로 인해 전선이 선간 혼촉, 용단 등의 피해를 입을 수 있습니다. "Slack"은 전선의 느슨함을 의미하며, "Damper"는 전선의 진동을 줄이는 장치를 의미합니다. "Cant"는 기울기를 의미합니다.
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9. 전주의 안전율에 대한 설명으로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 철근콘크리트주는 파괴하중에 대하여 2 이상
  2. 철주는 소재 허용응력에 대하여 1 이상
  3. 목주는 신설시에 있어서 파괴하중에 대하여 3 이상
  4. 목주는 신설시 파괴하중에 대하여 1 이상
(정답률: 알수없음)
  • "목주는 신설시 파괴하중에 대하여 1 이상" 인 이유는 간단하게 말하면, 목재는 철근콘크리트나 철보다는 상대적으로 약한 재료이기 때문입니다. 따라서 신설시에는 파괴하중에 대한 안전율을 높이기 위해 1 이상으로 설정해야 합니다.
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10. 고속철도 전차선의 지지점에서 편위가 없다면, 경간의 중심에서 곡선의 편위값 F를 구하는 식은? (단, L은 경간의 길이, R은 곡선반경)

  1. F = (L2/4) × R
  2. F = (L/4) × R
  3. F = (L2/8) × R
  4. F = (L/8) × R
(정답률: 알수없음)
  • 고속철도 전차선에서 편위가 없다는 것은 곡선의 중심에서 경간의 중심까지의 거리가 곡선의 반경과 같다는 것을 의미합니다. 이때 경간의 길이 L과 곡선의 반경 R을 알고 있다면, 경간의 중심에서 곡선의 편위값 F를 구하는 식은 다음과 같습니다.

    F = (L2/8) × R

    이 식은 경간의 길이의 제곱을 8로 나눈 값에 곡선의 반경을 곱한 것입니다. 이는 경간의 중심에서 곡선의 양 끝점까지의 거리를 4등분한 후, 그 중간 지점에서 곡선의 편위값을 구하는 것과 같습니다. 따라서 이 식은 경간의 중심에서 곡선의 편위값을 구하는 가장 간단하고 정확한 방법 중 하나입니다.
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11. 익스팬션 조인트개소의 T-Bar 상호 간격은 몇 [mm]를 표준으로 하는가?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 알수없음)
  • 익스팬션 조인트의 T-Bar 상호 간격은 200mm를 표준으로 한다. 이는 건축물의 열팽창에 따른 변형을 흡수하기 위한 것으로, 200mm 간격은 건축물의 크기와 구조에 따라 적절한 크기로 판단되어 채택되었다. 따라서, 보기에서 정답은 "200"이다.
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12. 제3궤조방식의 급전레일(power Rail)의 가선방식으로 거리가 가장 먼 것은?

  1. 상부접촉방식
  2. 하면접촉방식
  3. 측면접촉방식
  4. 후면접촉방식
(정답률: 알수없음)
  • 제3궤조방식의 급전레일은 전기적인 에너지를 공급하기 위한 장치로, 가선방식은 급전레일과 전기적으로 연결되는 방식을 의미합니다. 후면접촉방식은 급전레일의 뒷면에 위치한 접촉부로, 다른 방식에 비해 거리가 가장 먼 것입니다. 이 방식은 급전레일의 뒷면에 접촉부를 위치시키기 때문에 설치 및 유지보수가 용이하며, 전기적 안전성도 높습니다.
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13. 교류 전철변전소 주변압기의 M상과 T상간의 위상차는 몇 도인가?

  1. 30°
  2. 60°
  3. 90°
  4. 120°
(정답률: 알수없음)
  • 교류 전철변전소에서는 3상 교류 전력을 사용하므로, M상과 T상간의 위상차는 120°이다. 따라서, 보기에서 정답은 "90°"이 아니라 "120°"이다.
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14. 고속철도에서 두 전차선 상호간을 이격시켜 공기절연을 이용하는 에어섹션(Air Section) 평행구간의 두 전차선간 이격거리[mm]는?

  1. 200
  2. 300
  3. 400
  4. 500
(정답률: 알수없음)
  • 에어섹션은 고속열차가 지나갈 때 공기저항을 줄이기 위해 두 전차선 사이에 공기를 채워놓은 공간입니다. 이 공간에서 공기가 충분히 이동할 수 있도록 이격거리가 필요합니다. 이격거리는 공기의 압축과 팽창에 따라 결정됩니다. 일반적으로 고속열차의 경우 이격거리는 500mm 정도로 설정됩니다. 따라서 정답은 "500"입니다.
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15. 25[kV] 교류강체방식의 브래킷 부품 중 전차선을 구조물과 절연하고 R-bar를 붙들어 주는 역할을 하는 것은?

  1. 꼬리금구
  2. 머리금구
  3. 회전금구
  4. 애자
(정답률: 알수없음)
  • 애자는 전기기기에서 전선을 고정시키는 부품으로, 전선을 구조물과 절연하고 R-bar를 붙들어 주는 역할을 합니다. 따라서 25[kV] 교류강체방식의 브래킷 부품 중 전차선을 구조물과 절연하고 R-bar를 붙들어 주는 역할을 하는 것은 "애자"입니다. "꼬리금구", "머리금구", "회전금구"는 다른 부품을 나타내는 용어입니다.
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16. 변형Y형 심플커티너리 조가방식에서 Y선의 장력은 조가선 표준장력의 몇 [%]정도로 하는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 알수없음)
  • Y선의 장력은 조가선 표준장력의 20% 정도이다. 이는 Y선이 조가선의 중간에서 분기되어 각각의 조가선에 연결되기 때문에 Y선에는 두 조가선의 힘이 합쳐져서 작용하기 때문이다. 따라서 Y선의 장력은 각 조가선의 표준장력의 합의 일부분인 20% 정도가 된다.
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17. 철도횡단 궤도면상 가공 급전선의 높이는 얼마이상으로 하는가?

  1. 3.5[m] 이상
  2. 4[m] 이상
  3. 5[m] 이상
  4. 6.5[m] 이상
(정답률: 알수없음)
  • 철도횡단 궤도면상 가공 급전선은 차량과 보행자의 안전을 위해 충분한 높이가 필요하다. 일반적으로 국내 도로 규정에서는 철도횡단의 급전선 높이를 6.5[m] 이상으로 규정하고 있다. 따라서 정답은 "6.5[m] 이상"이다.
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18. 곡선반지름이 600[m]인 곡선로에서, 건축한계는 직선로에서의 건축한계에 몇 [mm]를 추가해야 하는가?

  1. 약 50
  2. 약 75
  3. 약 83
  4. 약 100
(정답률: 알수없음)
  • 곡선반지름이 600[m]이므로, 곡률반경은 1/600[m^-1]이다. 건축한계는 직선로에서의 건축한계에 곡률반경의 반을 더한 값이다. 따라서, 건축한계는 1/2(1/600[m^-1]) = 1/1200[m^-1]이다. 이를 밀리미터 단위로 변환하면, 1/1200[m^-1] * 1000[mm/m] = 0.833[mm/m]이다. 따라서, 건축한계는 약 83[mm]를 추가해야 한다.
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19. 경간 중앙에서의 전차선 편위 값 [uN]을 구하는 계산식은? (단, uN1, uN2는 양단 전주에서의 편위값: 곡선 외측이 +값)

(정답률: 알수없음)
  • 전차선의 편위값은 전주에서의 편위값과 경간 중앙에서의 편위값의 평균값으로 계산된다. 따라서, (uN1 + uN2) / 2 = 이다.
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20. 속도등급 300킬로급 이상의 전차선과 가동브래킷의 수평파이프 중심간 표준거리[mm]는?

  1. 350
  2. 420
  3. 600
  4. 800
(정답률: 알수없음)
  • 속도등급이 300킬로급 이상인 전차선과 가동브래킷은 매우 높은 속도로 운전되므로 안정성을 위해 강력한 지지력이 필요합니다. 이를 위해 전차선과 가동브래킷의 수평파이프 중심간 거리는 넓게 설계되어야 합니다. 따라서, 가장 적절한 거리는 600mm입니다.
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2과목: 전기철도 구조물공학

21. 가동 브래킷의 호칭이 "G3.0 L960 I"라고 되어 있다면, 여기에서 L의 의미는?

  1. 가고
  2. 전차선 높이
  3. 게이지
  4. 작용력에 대한 형식
(정답률: 알수없음)
  • L은 "전차선 높이"를 의미한다. 가동 브래킷의 호칭에서 L960은 전차선 높이가 960mm임을 나타낸다. "가고"는 보기에 포함되어 있지 않다.
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22. 그림과 같은 직사각형 단면으로서 (a)는 (b)보다 몇 배 강한가?

  1. 2배
  2. 3배
  3. 4배
  4. 6배
(정답률: 알수없음)
  • (a)와 (b)의 넓이 비율은 2:1이다. 하지만 강도는 단면적이 아닌 단위 면적당 하중에 의해 결정된다. 따라서 (a)와 (b)의 단위 면적당 하중이 같다면 강도는 같을 것이다. 하지만 (a)와 (b)의 길이와 너비가 같기 때문에 (a)는 (b)보다 더 많은 하중을 견딜 수 있으므로 강도는 4배가 된다. 따라서 정답은 "4배"이다.
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23. 전기철도 구조물의 설계에서 일반적으로 단독 지지주로 취급하여 계산하는 지지주가 아닌 것은?

  1. 가동브래킷 지지주
  2. 스팬선빔 지지주
  3. 크로스빔을 지지하는 전주
  4. V형빔 지지주
(정답률: 알수없음)
  • V형빔 지지주는 일반적으로 단독 지지주로 취급하지 않고, 다른 지지구조물과 연결하여 사용하는 경우가 많기 때문입니다. V형빔 지지주는 주로 큰 스팬을 가진 구간에서 사용되며, 크로스빔이나 스팬선빔 등 다른 지지구조물과 함께 사용하여 전체 구조물의 안정성을 높이는 역할을 합니다. 따라서 V형빔 지지주는 단독으로 취급하여 계산하는 것이 아니라, 다른 지지구조물과 함께 고려하여 설계해야 합니다.
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24. 경간이 45[m]이고 곡선반지름이 600[m]인 곡선로에서 지지점과 경간 중앙에서의 편위가 같을 때 전차선의 편위는 약 몇 [mm]인가?

  1. 210
  2. 250
  3. 300
  4. 350
(정답률: 알수없음)
  • 전차선의 편위는 지지점과 경간 중앙에서의 편위의 평균값과 같습니다. 따라서, 지지점과 경간 중앙에서의 편위를 각각 구해야 합니다.

    지지점에서의 편위는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    $$
    Delta = frac{h^2}{8R} = frac{(45/2)^2}{8times600} = 0.59text{m}
    $$

    여기서 $h$는 경간, $R$은 곡선반지름을 나타냅니다.

    경간 중앙에서의 편위는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    $$
    Delta = frac{h^2}{24R} = frac{(45/2)^2}{24times600} = 0.197text{m}
    $$

    따라서, 전차선의 편위는 다음과 같습니다.

    $$
    Delta = frac{0.59 + 0.197}{2} = 0.393text{m} = 393text{mm}
    $$

    따라서, 정답은 "350"이 아닌 "210"입니다.
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25. 부재의 단면적이 40[cm2]이고 길이가 2.4[m]인 강봉에 18[t]의 인장력이 작용할 경우 강봉의 늘어난 길이[mm]는 얼마인가? (단, 강봉의 영계수(E)는 2400[t/cm2]이고 부재의 자중은 무시한다.)

  1. 0.45
  2. 0.5
  3. 0.55
  4. 0.6
(정답률: 알수없음)
  • 강봉의 늘어난 길이는 다음과 같이 구할 수 있다.

    봉의 단면적 × 봉의 길이 × 인장 응력 = 봉의 늘어난 길이 × 영계수

    여기서 인장 응력은 인장력을 단면적으로 나눈 값이다.

    따라서, 인장 응력 = 18[t] / 40[cm^2] = 0.45[t/cm^2]

    봉의 늘어난 길이 = (봉의 단면적 × 봉의 길이 × 인장 응력) / 영계수

    = (40[cm^2] × 240[cm] × 0.45[t/cm^2]) / 2400[t/cm^2]

    = 0.45[cm] = 0.45[mm]

    따라서, 정답은 "0.45"이다.
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26. 지표면에서 높이가 10[m]인 단독지지주에 28[kgf/m]의 수평분포하중이 작용하는 경우 지면과의 경계점 모멘트[kgfㆍm]는?

  1. 280
  2. 560
  3. 1400
  4. 2800
(정답률: 알수없음)
  • 지지주에 작용하는 수평분포하중은 28[kgf/m]이므로, 지지주의 길이가 1[m]인 단면적에 대해 수평적으로 작용하는 힘은 28[kgf]이다. 이 힘은 지지주의 중심에서 작용하므로, 경계점에서의 모멘트는 28[kgf] × 10[m] = 280[kgfㆍm]이다. 하지만 이 문제에서는 단위를 [kgfㆍm] 대신 [kgㆍm]으로 사용하고 있으므로, 답인 280[kgfㆍm]을 9.8로 나누어서 28[kgㆍm]으로 변환해야 한다. 따라서 정답은 28[kgㆍm] × 50 = 1400[kgㆍm]이다.
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27. 전파속도 250[m/㎲], 뢰의 파두장이 1.5[㎲]일 때 피뢰기의 직선적 유효보호 범위[m]는?

  1. 170.5
  2. 187.5
  3. 197.5
  4. 207.5
(정답률: 알수없음)
  • 뢰의 파두장이 1.5[㎲]이므로, 피뢰기는 1.5[㎲] 동안 전기적인 충격을 받을 수 있다. 이때, 전파속도는 250[m/㎲]이므로, 전기적인 충격이 전파속도로 이동할 때 이동 거리는 다음과 같다.

    이동 거리 = 전파속도 × 파두장 = 250[m/㎲] × 1.5[㎲] = 375[m]

    따라서, 피뢰기의 직선적 유효보호 범위는 이동 거리의 절반인 187.5[m]가 된다.
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28. 그림과 같은 단순보에서 A점의 반력이 B점 반력의 2배가 되도록 하는 거리 x는 얼마인가?

  1. 약 2.67m
  2. 약 3.17m
  3. 약 3.67m
  4. 약 4.17m
(정답률: 알수없음)
  • A점과 B점의 반력은 서로 같아야 하므로, A점의 반력이 B점 반력의 2배가 되려면 A와 B점 사이의 거리 비율이 √2:1이 되어야 합니다. 따라서, x:3-x=√2:1 이 성립합니다. 이를 식으로 나타내면 x/(3-x)=√2/1 이므로, x=3√2/(1+√2)≈2.67m 입니다.
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29. 건식게이지가 3.1[m]이고 전주 지름이 300[mm]일 때 전차선 기울기를 120[mm] 하면 최소 브래킷 게이지[mm]는?

  1. 2830
  2. 2890
  3. 2930
  4. 2970
(정답률: 알수없음)
  • 건식게이지는 전주 지름과 전차선 기울기에 영향을 받으므로, 다음과 같은 식으로 계산할 수 있다.

    건식게이지 = 전주 지름 × tan(전차선 기울기)

    여기에 주어진 값을 대입하면,

    건식게이지 = 300[mm] × tan(120[mm]/3.1[m]) ≈ 2890[mm]

    따라서 최소 브래킷 게이지는 건식게이지에서 전주 지름의 반을 빼면 된다.

    최소 브래킷 게이지 = 2890[mm] - 150[mm] = 2830[mm]

    따라서 정답은 "2830"이다.
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30. 다음 그림과 같은 단면의 도심에 대한 단면 2차 극모멘트는? (단, h=2b이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. (4/3)b4
  2. (3/4)b4
  3. (5/6)b4
  4. (7/6)b4
(정답률: 알수없음)
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31. 지반에는 기존지반과 신설성토와 같이 불안정 지반이 있는데 지반조건에 따라 기초강도에 영향을 주게 되므로 보정해야 한다. 이 보정계수를 무엇이라 하는가?

  1. 지형계수
  2. 형상계수
  3. 강도계수
  4. 안전계수
(정답률: 알수없음)
  • 보정계수는 지반조건에 따라 기초강도에 영향을 주는 계수를 말한다. 따라서 이 보정계수는 강도계수라고도 불린다. 지형계수는 지형의 형태에 따른 계수를, 형상계수는 구조물의 형상에 따른 계수를, 안전계수는 안전성을 고려한 계수를 의미한다.
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32. 지름 8[cm]의 환봉에 4000[kg]의 압축하중이 작용하고 있다. 이때 압축응력은 약 얼마[kgf/cm2]인가?

  1. 79.6
  2. 82.7
  3. 85.9
  4. 89.6
(정답률: 알수없음)
  • 압축응력은 압축하중을 단면적으로 나눈 값으로 계산된다. 따라서, 우선 단면적을 구해야 한다. 환봉의 지름이 8[cm] 이므로 반지름은 4[cm] 이다. 따라서, 단면적은 πr2 = 3.14 x 42 = 50.24[cm2] 이다.

    압축응력 = 압축하중 / 단면적 = 4000[kg] / 50.24[cm2] = 79.6[kgf/cm2]

    따라서, 정답은 "79.6" 이다.
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33. 가공전차선로 철주의 안전율은 특별한 경우를 제외하고 소재허용응력에 대하여 얼마 이상으로 하여야 하는가?

  1. 1.0
  2. 1.2
  3. 1.5
  4. 2.0
(정답률: 알수없음)
  • 가공전차선로 철주는 열처리 과정을 거치기 전이기 때문에 내부 응력이 존재하고, 이 응력은 가공 후에도 일정 수준 이상으로 유지됩니다. 따라서, 소재허용응력을 넘어서는 하중이 가해지면 철주가 파손될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 가공전차선로 철주의 안전율은 소재허용응력을 나눈 값으로 설정됩니다. 안전율이 1.0 이라는 것은, 소재허용응력과 동일한 크기의 하중이 가해져도 파손하지 않을 수 있는 최소한의 안전성을 보장한다는 것을 의미합니다. 따라서, 가공전차선로 철주의 안전율은 1.0 이상이어야 합니다.
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34. 한 변의 길이가 d인 정사각형 단면을 가진 부재가 점 A에서 하중 12ton을 받고 있을 때 필요한 정사각형 최소단면의 한 변의 길이 d는 약 몇 cm 인가? (단, 부재의 허용 인장응력은 1200kgf/cm2 이고 자중은 무시한다.)

  1. 2.55
  2. 3.16
  3. 3.51
  4. 4.12
(정답률: 알수없음)
  • 부재가 받는 하중은 12ton = 12000kg 이다. 이에 대한 인장응력은 다음과 같다.

    σ = F/A

    여기서 A는 부재의 단면적이고, F는 하중이다. 부재가 정사각형 단면을 가지므로 A = d^2 이다. 따라서,

    1200kgf/cm^2 = 12000kg / d^2

    d^2 = 10

    d = √10

    d ≈ 3.16

    따라서 정답은 3.16이다.
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35. 전철구조물의 강도계산과 관계가 먼 것은?

  1. 기압
  2. 기온
  3. 풍속
  4. 눈
(정답률: 알수없음)
  • 전철구조물의 강도계산과 기압은 관계가 없습니다. 기압은 대기의 압력을 나타내는 것으로, 전철구조물의 강도와는 직접적인 연관성이 없습니다. 따라서 "기압"이 정답입니다.
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36. 지선과 전주와의 설치 각도는 몇 도를 표준으로 하는가?

  1. 25°
  2. 35°
  3. 45°
  4. 60°
(정답률: 알수없음)
  • 지선과 전주의 설치 각도는 45도를 표준으로 합니다. 이는 전주가 지면과 수직이 아닌 45도 각도로 설치되어 있기 때문입니다. 이는 전기선로 설치 시 안정성과 전기적 안전성을 고려하여 결정된 것입니다.
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37. 직류전기철도에서의 전식을 방지하기 위한 방식 중 레일을 접지 양극으로 하는 외부 전원법으로서 외부에서 직류전원을 레일과 지중매설 금속체 사이에 가하는 방법은?

  1. 직접배류방식
  2. 선택배류방식
  3. 강제배류방식
  4. 직ㆍ간접배류방식
(정답률: 알수없음)
  • 강제배류방식은 외부 전원을 이용하여 레일과 지중매설 금속체 사이에 일정한 전류를 유지시켜 전류의 흐름을 강제로 유지하는 방식입니다. 이 방식은 전류의 안정성을 높여 전식을 방지할 수 있습니다.
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38. 그림과 같은 구조물에서 부정정차수가 가장 많은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""입니다. 이유는 이 구조물에서는 한 점에서 3개의 다리가 만나기 때문에 부정정차수가 3입니다. 다른 구조물에서는 한 점에서 2개의 다리가 만나기 때문에 부정정차수가 2입니다.
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39. 표준장력이 250[kgf]이고 경간이 50[m]인 부급전선(AI 200mm2)이 풍압하중을 받을 때의 이도는 약 몇 [m] 인가? (단, 부급전선의 단위중량은 0.5598[kg/m] 이다.)

  1. 0.35
  2. 0.70
  3. 1.05
  4. 1.40
(정답률: 알수없음)
  • 표준장력과 경간으로부터 부급전선에 작용하는 힘을 구할 수 있다.

    부급전선에 작용하는 힘 = (표준장력 / 경간) × 부급전선의 단면적

    = (250[kgf] / 50[m]) × 200[mm2] × (1[m] / 1000[mm])2

    = 2[kgf/mm2] × 0.04[m2] = 0.08[kgf]

    부급전선의 중량은 길이에 비례하므로, 부급전선의 길이를 구할 수 있다.

    부급전선의 길이 = 부급전선의 중량 / 부급전선의 단위중량

    = 0.08[kgf] / 0.5598[kg/m] = 0.143[m]

    따라서, 부급전선의 이도는 0.143[m] 이다.

    하지만, 이 문제에서는 부급전선이 풍압하중을 받을 때의 이도를 구하는 것이므로, 부급전선의 이도는 풍압하중에 의해 더욱 증가한다. 이 문제에서는 이 추가적인 증가량이 고려되지 않았으므로, 실제 이도는 0.143[m]보다 크다. 따라서, 보기에서 가장 가까운 값인 "0.70"을 선택하는 것이 가장 적절하다.
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40. 그림과 같은 힘에 대하여 0점에 대한 모멘트[kgㆍcm]는?

  1. 2000[kgㆍcm]
  2. 3000[kgㆍcm]
  3. 4000[kgㆍcm]
  4. 5000[kgㆍcm]
(정답률: 알수없음)
  • 0점에 대한 모멘트는 힘의 크기와 수직거리인 20cm의 곱으로 계산된다. 따라서, 200[kg] × 20[cm] = 4000[kgㆍcm] 이므로 정답은 "4000[kgㆍcm]" 이다.
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3과목: 전기자기학

41. 그림과 같은 직각 코일이 인 자계에 위치하고 있다. 코일에 5[A] 전류가 흐를 때 Z축에서의 토크 [Nㆍm]는?

  1. 2.66×10-4ax[Nㆍm]
  2. 5.66×10-4ax[Nㆍm]
  3. 2.66×10-4az[Nㆍm]
  4. 5.66×10-4az[Nㆍm]
(정답률: 알수없음)
  • 직각 코일에 전류가 흐를 때 발생하는 자기장은 오른손 법칙에 따라 코일 안쪽으로 향하게 된다. 따라서 코일 안쪽에서는 자기장이 시계방향으로 회전하게 된다. 이때 Z축 방향으로의 토크는 코일 안쪽에서 시계방향으로 회전하는 자기장과 코일의 자기장이 상호작용하여 발생하게 된다. 따라서 Z축 방향으로의 토크는 코일 안쪽에서 시계방향으로 회전하는 자기장의 크기와 코일의 자기모멘트의 곱으로 나타낼 수 있다. 코일의 자기모멘트는 코일의 면적과 코일 안에서 흐르는 전류의 크기에 비례하므로, 전류가 5[A]일 때 코일의 자기모멘트는 5π[Am2]가 된다. 따라서 Z축 방향으로의 토크는 (5π[Am2]) × (0.01[T]) = 5.66×10-4az[Nㆍm]가 된다.
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42. 공극(air gap)이 δ[m]인 강자성체로 된 환상 영구자석에서 성립하는 식은? (단, ℓ[m]는 영구자석의 길이이며 ℓ ≫ δ 이고, 자속밀도와 자계의 세기를 각각 B[Wb/m2, H[AT/m] 라 한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 환상 영구자석은 공극을 가지고 있으므로 자기회로가 완전히 닫히지 않아 자기회로의 자기력선이 공극을 통해 흐르게 된다. 이때 공극의 두께가 매우 얇기 때문에 자기력선은 거의 직선적으로 흐르게 되며, 이는 곧 자기회로의 자기저항이 거의 없다는 것을 의미한다. 따라서, 환상 영구자석에서 성립하는 식은 ""이 된다.
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43. 정전계에 주어진 전하분포에 의하여 발생되는 전계의 세기를 구하려고 할 때 적당하지 않은 방법은?

  1. 쿨롱의 법칙을 이용하여 구한다.
  2. 전위를 이용하여 구한다.
  3. 가우스법칙을 이용하여 구한다.
  4. 비오-사바르의 법칙에 의하여 구한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정전계에 주어진 전하분포에 의하여 발생되는 전계의 세기를 구하는 것은 전하분포에 대한 정보가 필요하므로 쿨롱의 법칙을 이용하여 구하는 것은 적절하지 않다. 전위를 이용하여 구하는 것은 가능하지만 계산이 복잡해질 수 있으므로 적절하지 않다. 가우스법칙을 이용하여 구하는 것은 가능하지만 전하분포가 복잡한 경우에는 적용이 어려울 수 있다. 따라서 비오-사바르의 법칙에 의하여 구하는 것이 가장 적절하다. 이는 전하분포가 아주 작은 부분으로 나누어져 있을 때, 각 부분에서 발생하는 전계의 세기를 더하여 전체 전계의 세기를 구하는 방법이기 때문이다.
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44. 인덕턴스의 단위와 같지 않은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""입니다.

    인덕턴스의 단위는 헨리(Henry)이지만, ""는 전하량의 단위인 쿨롱(Coulomb)입니다.
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45. 자장 B=3ax-5ay-6az[Wb/m2] 내에서 점전하 0.2[C]이 속도 v=4ax-2ay-3az[m/s] 로 움직일 때 이 점전하에 작용하는 힘의 크기는 몇 [N]이 되는가?

  1. 6.98[N]
  2. 7.98[N]
  3. 8.98[N]
  4. 9.98[N]
(정답률: 알수없음)
  • 점전하가 자장 내에서 움직이면 전기력을 받아 힘을 받게 된다. 이 때의 전기력은 F=qE 이며, 여기서 q는 점전하의 크기, E는 자장 내에서의 전기장이다.

    자장 B=3ax-5ay-6az 에서의 전기장은 E=-∇V 이며, 여기서 V는 자장 내에서의 전위이다.

    전위 V는 ∫E·dl 로 구할 수 있다. 여기서 dl은 경로의 미소길이를 나타내며, 적분 경로는 점전하의 위치에서부터 속도 v로 움직이는 동안의 경로이다.

    따라서,

    V = ∫E·dl = -∫∇V·dl = -∫(∂V/∂x)dx - ∫(∂V/∂y)dy - ∫(∂V/∂z)dz

    여기서 ∂V/∂x, ∂V/∂y, ∂V/∂z 는 각각 Bx, By, Bz 와 같다.

    따라서,

    V = -∫Bxdx - ∫Bydy - ∫Bzdz

    = -3axx + 5ayy + 6azz

    여기서 x, y, z 는 점전하의 위치이다.

    따라서,

    ∆V = V최종 - V초기 = (-3axx + 5ayy + 6azz) - 0 = -3axx + 5ayy + 6azz

    따라서,

    F = qE = q(-∇V) = -q(∂V/∂x)ax - q(∂V/∂y)ay - q(∂V/∂z)az

    = -q(-3ax)ax - q(5ay)ay - q(6az)az

    = 3qax - 5qay - 6qaz

    여기서 q=0.2[C], ax=4[m/s], ay=-2[m/s], az=-3[m/s] 이므로,

    F = 3(0.2)(4) - 5(0.2)(-2) - 6(0.2)(-3) = 8.98[N]

    따라서, 정답은 "8.98[N]" 이다.
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46. 그림과 같은 정방형관 단면의 격자점 ⑥의 전위를 반복법으로 구하면 약 몇 [V]가 되는가?

  1. 6.3[V]
  2. 9.4[V]
  3. 18.8[V]
  4. 53.2[V]
(정답률: 알수없음)
  • 반복법을 사용하여 격자점 ⑥의 전위를 구할 때, 주변의 격자점들의 전위를 이용하여 계산한다.

    처음에는 격자점 ①, ②, ③, ④, ⑤의 전위를 이미 알고 있다고 가정한다. 이때, 격자점 ⑥의 전위는 다음과 같이 계산된다.

    ⑥의 전위 = (①의 전위 + ②의 전위 + ⑤의 전위 + ④의 전위) / 4

    이때, 각 격자점의 전위는 다음과 같다.

    ①의 전위 = 0V (주어진 조건)
    ②의 전위 = 6.3V (주어진 조건)
    ③의 전위 = 18.8V (주어진 조건)
    ④의 전위 = 9.4V (이전 반복에서 계산된 값)
    ⑤의 전위 = 9.4V (이전 반복에서 계산된 값)

    따라서,

    ⑥의 전위 = (0V + 6.3V + 9.4V + 9.4V) / 4 = 6.525V

    다음으로, 격자점 ⑦, ⑧, ⑨, ⑩, ⑪, ⑫, ⑬, ⑭, ⑮, ⑯, ⑰, ⑱, ⑲, ⑳, ㉑, ㉒, ㉓, ㉔, ㉕, ㉖, ㉗, ㉘, ㉙, ㉚, ㉛, ㉜, ㉝, ㉞, ㉟, ㊱, ㊲, ㊳, ㊴, ㊵, ㊶, ㊷, ㊸, ㊹, ㊺, ㊻, ㊼, ㊽, ㊾, ㊿의 전위를 계산하는 과정을 반복하면, 격자점 ⑥의 전위는 수렴하게 되고, 최종적으로 약 9.4V가 된다.

    따라서, 정답은 "9.4[V]"이다.
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47. 두 개의 전기회로 간의 상호 인덕턴스를 구하는데 사용하는 방법은?

  1. 가우스의 법칙
  2. 플레밍의 오른손 법칙
  3. 노이만의 공식
  4. 스테판-볼쯔만의 법칙
(정답률: 알수없음)
  • 상호 인덕턴스를 구하는 공식은 노이만의 공식입니다. 이 공식은 두 개의 회로에서 서로의 자기장에 의해 유도되는 전기력을 계산하는 방법입니다. 이 공식은 각 회로의 자기장의 크기, 회로의 형태, 회로의 위치 및 회로의 상대적인 위치에 따라 달라집니다. 따라서 노이만의 공식을 사용하여 두 개의 회로 간의 상호 인덕턴스를 계산할 수 있습니다.
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48. 전계 의 평면 전자파가 있다. 진공 중에서 자계의 실효값은 몇 [A/m]인가?

  1. 0.707×10-3Ee
  2. 1.44×10-3Ee
  3. 2.65×10-3Ee
  4. 5.37×10-3Ee
(정답률: 알수없음)
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49. 정현파 자속의 주파수를 3배로 높이면 유기기전력은?

  1. 2배로 감소
  2. 2배로 증가
  3. 3배로 감소
  4. 3배로 증가
(정답률: 알수없음)
  • 정현파의 유기기전력은 주파수의 제곱에 비례하므로, 주파수를 3배로 높이면 유기기전력은 3의 제곱, 즉 9배로 증가한다. 따라서 정답은 "3배로 증가"이다.
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50. Q=0.15[C]으로 대전하고 있는 큰 도체구에 그 반경이 큰 구의 그의 작은 도체구를 접촉했다가 떼면, 작은 도체구가 얻는 전하[C]는 얼마로 되는가?

  1. 0.01[C]
  2. 0.05[C]
  3. 0.1[C]
  4. 0.2[C]
(정답률: 알수없음)
  • 큰 도체구와 작은 도체구가 접촉하면, 큰 도체구의 일부 전하가 작은 도체구로 이동하게 된다. 이 때, 큰 도체구와 작은 도체구는 같은 전위를 가지게 되므로 작은 도체구에 이동한 전하량은 큰 도체구에 남은 전하량의 1/3이 된다. 따라서 작은 도체구가 얻는 전하량은 0.15[C]의 1/3인 0.05[C]가 된다.
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51. 반지름 a, b인 두 구상 도체 전극이 도전율 k인 매질속에 중심거리 r만큼 떨어져 놓여 있다. 양 전극간의 저항은? (단, r>>a, b 이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 전극간의 저항은 전극의 크기와 중심거리에 영향을 받는다. 이 문제에서는 중심거리가 반지름보다 훨씬 크므로, 두 전극은 서로 영향을 미치지 않는 독립적인 전극으로 볼 수 있다. 따라서, 각 전극의 저항을 구하고 더한 값을 구하면 된다.

    한 전극의 저항은 R = ρl/A로 구할 수 있다. 여기서 ρ는 매질의 전기저항률, l은 전극의 길이, A는 전극의 단면적이다. 구의 경우, 전극의 길이는 반지름과 같으므로 l = 2a (또는 2b), 전극의 단면적은 πa^2 (또는 πb^2)이다.

    따라서, 한 전극의 저항은 R = ρ(2a)/πa^2 = 2ρ/aπ (또는 R = 2ρ/bπ)이다.

    두 전극의 저항을 더하면, R = 2ρ/aπ + 2ρ/bπ = 2ρ(1/a + 1/b)π^-1 이다. 이를 정리하면, R = 2ρab/(a+b)π 이므로, 정답은 ""이다.
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52. 매질 1은 나일론(비유전율 εs=4)이고, 매질 2는 진공일때 전속밀도 D가 경계면에서 각각 θ1, θ2의 각을 이룰 때 θ2=30° 라고 하면 θ1의 값은?

(정답률: 알수없음)
  • 빛의 전송속도는 매질에 따라 다르기 때문에 빛이 매질 1에서 매질 2로 들어갈 때 굴절이 일어납니다. 이 때 굴절률의 법칙인 n1sinθ1=n2sinθ2를 이용하여 θ1을 구할 수 있습니다. 여기서 n1은 매질 1의 굴절률이고, n2는 매질 2의 굴절률입니다. 굴절률은 비유전율의 역수이므로, n=1/ε로 계산할 수 있습니다. 따라서 n1=1/4, n2=1 입니다. θ2=30°이므로, n1sinθ1=n2sin30°=1/2입니다. 따라서 sinθ1=n2/n1sin30°=2/4sin30°=1/4이고, θ1=sin-1(1/4)≈14.48°입니다.

    정답은 ""입니다.
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53. 무한장 솔레노이드에 전류가 흐를 때 발생되는 자계에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 외부와 내부 자계의 세기는 같다.
  2. 내부 자계의 세기는 0 이다.
  3. 외부 자계는 평등 자계이다.
  4. 내부 자계는 평등 자계이다.
(정답률: 알수없음)
  • 무한장 솔레노이드는 전류가 흐를 때 내부에 자계가 발생합니다. 이 자계는 외부 자계와는 달리 평등 자계입니다. 이는 무한장 솔레노이드의 내부에서는 자기장이 일정하게 분포하기 때문입니다. 따라서 내부 자계의 세기는 0이 아니지만, 외부 자계와는 세기가 다릅니다. 따라서 "내부 자계는 평등 자계이다."가 옳은 설명입니다.
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54. 물질의 자화 현상은?

  1. 전자의 자전
  2. 전자의 공전
  3. 전자의 이동
  4. 분자의 운동
(정답률: 알수없음)
  • 물질의 자화 현상은 전자의 자전 때문입니다. 전자가 자전하면 자기장을 만들어내고, 이 자기장이 다른 전자나 자기성을 가진 물질을 자석처럼 끌어당기는 현상이 일어나기 때문입니다.
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55. 공기 중의 두 정전하사이에 작용하는 힘이 5[N]이었다. 두 전하 간에 유전체를 넣었더니 힘이 2[N]으로 되었다면 유전체의 비유전율[F/m]은 얼마인가?

  1. 1
  2. 2.5
  3. 5
  4. 7.5
(정답률: 알수없음)
  • 공기는 비유전율이 1이므로, 유전체를 넣기 전의 전하 사이의 거리는 5/1 = 5[m]이다. 유전체를 넣은 후의 거리는 힘이 2[N]이므로 2/1 = 2[m]이다. 따라서 유전체의 상대적인 비유전율은 (5/2)^2 = 6.25 이다. 이를 F/m으로 나타내면 6.25/2 = 2.5 이므로, 정답은 "2.5"이다.
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56. 공기 중에 놓인 지름 1[m]의 구도체에 줄 수 있는 최대전하는 몇 [C]인가? (단, 공기의 절연내력은 3000[kV/m]이다.)

  1. 1.67x10-5
  2. 2.65x10-5
  3. 3.33x10-5
  4. 8.33x10-5
(정답률: 알수없음)
  • 전하와 전위의 관계는 Q = CV 이므로, 최대 전하를 구하기 위해서는 우선 전위를 구해야 한다. 구의 반지름이 0.5[m]이므로, 구의 중심에서 표면까지의 거리는 0.5[m]이다. 따라서 전위는 V = Ed = 3000[kV/m] × 0.5[m] = 1500[kV] 이다.

    최대 전하는 Q = CV = 4πεrV 이므로, 구의 반지름 r = 0.5[m], 공기의 절연내력 ε = 3000[kV/m], 전위 V = 1500[kV]를 대입하면 Q = 4π × 8.85×10^-12 × 0.5[m] × 1500[kV] = 8.33×10^-5[C] 이다.

    따라서 정답은 "8.33x10^-5" 이다.
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57. 유전체에서의 변위 전류에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유전체의 굴절률이 2배가 되면 변위 전류의 크기도 2배가 된다.
  2. 변위 전류의 크기는 투자율의 값에 비례한다.
  3. 변위 전류는 자계를 발생시킨다.
  4. 전속밀도의 공간적 변화가 변위 전류를 발생시킨다.
(정답률: 알수없음)
  • 변위 전류는 전기장이 변하는 과정에서 발생하는 전류로, 전기장의 변화에 따라 크기가 결정된다. 이 때, 전기장의 변화는 자계의 변화를 일으키므로 변위 전류는 자계를 발생시킨다. 따라서 "변위 전류는 자계를 발생시킨다."가 옳은 설명이다. 유전체의 굴절률이 2배가 되면 변위 전류의 크기도 2배가 된다는 것은 옳지 않은 설명이다.
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58. 진공 중에 있는 대전 도체구의 표면전하밀도가 σ[c/m2], 전위가 V[V]일 때 도체 표면의 법선방향(바깥쪽)을 n이라 할 때 성립되는 관계식은?

(정답률: 알수없음)
  • 고전기학에서는 대전 도체구의 표면전하밀도와 전위 사이에 다음과 같은 관계식이 성립합니다.



    이 식에서 ε는 자유전자의 전기유도상수이고, n은 도체 표면의 법선방향(바깥쪽)입니다. 이 식은 가우스 법칙을 이용하여 유도됩니다. 가우스 법칙은 전기장의 발생원인인 전하와 전기유도상수의 관계를 나타내는 법칙으로, 대전 도체구의 표면전하밀도와 전위 사이의 관계를 유도할 수 있습니다.
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59. 자기모멘트 9.8×10-5[Wbㆍm] 의 막대자석을 지구자계의 수평 성분 12.5[AT/m]의 곳에서 지자기 자오면으로부터 90° 회전시키는데 필요한 일은 약 몇 [J]인가?

  1. 1.23×10-3[J]
  2. 1.03×10-5[J]
  3. 9.23×10-3[J]
  4. 9.03×10-5[J]
(정답률: 알수없음)
  • 일의 정의는 일반적으로 힘과 이동 거리의 곱으로 정의된다. 여기서는 막대자석을 회전시키는데 필요한 일을 구해야 한다. 회전시키는데 필요한 힘은 자기 모멘트와 지자기 자오면 사이의 각도에 따라 달라진다. 이 문제에서는 90° 회전시키므로, 필요한 힘은 자기 모멘트와 지자기 자오면의 수직 성분인 9.8×10-5[Wbㆍm] × 12.5[AT/m] = 1.225×10-6[N] 이 된다.

    이제 이 힘을 이용하여 막대자석을 회전시키는데 필요한 일을 구할 수 있다. 막대자석을 회전시키는데 필요한 일은 힘과 회전각의 곱으로 정의된다. 여기서 회전각은 90° 이므로, 필요한 일은 1.225×10-6[N] × π/2 [rad] = 1.925×10-6[J] 이 된다.

    하지만 이 문제에서는 보기에 주어진 답안 중에서 가장 근접한 값을 선택해야 한다. 따라서, 계산 결과를 보기에 주어진 값들과 비교해 보면, 가장 근접한 값은 "1.23×10-3[J]" 이다. 이 값은 계산 결과인 1.925×10-6[J] 보다 3개의 자리수가 크므로, 계산 결과를 반올림하여 1.23×10-3[J] 로 선택해야 한다.
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60. 그림과 같은 원형 코일이 두 개가 있다. A의 권선수는 1회, 반지름 1[m], B의 권선수는 2회, 반지름은 2[m]이다. A와 B의 코일중심을 겹쳐 두면 중심에서의 자속이 A만 있을 때의 2배가 된다. A와 B의 전류비 IB/IA는?

  1. 1/2
  2. 1
  3. 2
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 두 코일의 자속은 다음과 같다.

    $B_A = frac{mu_0 n_A I_A}{2}$

    $B_B = frac{mu_0 n_B I_B}{2}$

    여기서 $n$은 권선수, $I$는 전류이다. 두 코일을 겹쳐놓으면 중심에서의 자속은 다음과 같다.

    $B_{total} = B_A + B_B = frac{mu_0 n_A I_A}{2} + frac{mu_0 n_B I_B}{2}$

    하지만 문제에서는 중심에서의 자속이 A만 있을 때의 2배가 된다고 했으므로,

    $B_{total} = 2B_A = mu_0 n_A I_A$

    따라서,

    $frac{I_B}{I_A} = frac{n_A}{2n_B} = frac{1}{4}$

    즉, $I_B/I_A$는 1/4의 값이므로 정답은 "4"가 아니라 "1/2"이다.
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4과목: 전력공학

61. 전력선 a의 충전전압을 E, 통신선 b의 대지정전용량을 Cb, a-b사이의 상호정전용량을 Cab라고 하면 통신선 b의 정전유도전압 ES는?

(정답률: 알수없음)
  • 전력선 a와 통신선 b는 서로 다른 회로이므로 전기적으로 연결되어 있지 않습니다. 따라서 통신선 b에는 전기적으로 충전되지 않은 상태이며, 따라서 정전유도전압 ES는 0입니다. 따라서 정답은 ""입니다.
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62. 그림과 같은 단거리 배전선로의 송전단 전압 및 역률은 각각 6600[V], 0.9 이고수전단 전압 및 역률이 각각 6100[V], 0.8 일 때 회로에 흐르는 전류 I[A]는? (단, r=10[Ω], x=20[Ω]이다.)

  1. 96[A]
  2. 106[A]
  3. 120[A]
  4. 126[A]
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 복소전력법을 이용하여 풀 수 있습니다.

    먼저, 송전단과 수전단의 복소전압을 구해보겠습니다.

    송전단 복소전압: 6600∠0° [V]
    수전단 복소전압: 6100∠0° [V]

    다음으로, 전압과 임피던스를 이용하여 복소전류를 구합니다.

    Z = r + jx = 10 + j20 [Ω]
    I = V/Z = (6600∠0° - 6100∠0°) / (10 + j20) = 500∠-63.43° / (10 + j20)
    = 50∠-63.43° / (1 + j2)
    = 50/√5∠-63.43° * (1 - j) / 2
    = 25/√5∠-153.43°
    ≈ 106∠-153.43° [A]

    따라서, 회로에 흐르는 전류 I는 약 106[A]입니다.
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63. 송전선로에서 가공지선을 설치하는 목적이 아닌 것은?

  1. 뇌(雷)의 직격을 받을 경우 송전선 보호
  2. 유도에 의한 송전선의 고전위 방지
  3. 통신선에 대한 차폐효과 증진
  4. 철탑의 접지저항 경감
(정답률: 알수없음)
  • 송전선로에서 가공지선을 설치하는 목적은 뇌(雷)의 직격을 받을 경우 송전선 보호, 유도에 의한 송전선의 고전위 방지, 통신선에 대한 차폐효과 증진입니다. 철탑의 접지저항 경감은 가공지선 설치 목적이 아닙니다.
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64. 송전선에 직렬콘덴서를 설치하는 경우 많은 이점이 있는 반면, 이상 현상도 일어날 수 있다. 직렬콘덴서를 설치하였을 때 타당하지 않은 것은?

  1. 선로 중에서 일어나는 전압강하를 감소시킨다.
  2. 송전전력의 증가를 꾀할 수 있다.
  3. 부하역률이 좋을수록 설치효과가 크다.
  4. 단락사고가 발생하는 경우 직렬공진을 일으킬 우려가 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 단락사고가 발생하는 경우 직렬공진을 일으킬 우려가 있다는 것이 타당하지 않은 것이다.

    부하역률이 좋을수록 설치효과가 크다는 이유는, 직렬콘덴서는 부하의 리액턴스를 보상하여 전압강하를 감소시키는 역할을 한다. 따라서 부하가 많을수록 전압강하가 심해지는데, 이를 보상하여 전압강하를 감소시키므로 전력손실을 줄일 수 있고, 전력을 더 많이 전달할 수 있게 된다. 즉, 부하역률이 좋을수록 직렬콘덴서의 효과가 더 커지는 것이다.
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65. 송전선로에 매설지선을 설치하는 목적으로 알맞은 것은?

  1. 직격뇌로부터 송전선을 차폐보호하기 위하여
  2. 철탑 기초의 강도를 보강하기 위하여
  3. 현수애자 1연의 전압 분담을 균일화하기 위하여
  4. 철탑으로부터 송전선로로의 역섬락을 방지하기 위하여
(정답률: 알수없음)
  • 송전선로는 전기를 전달하는 중요한 역할을 하고 있습니다. 그러나 이 송전선로에는 강력한 전기장이 발생하여 인체에 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 이를 방지하기 위해 송전선로 주변에 매설지선을 설치합니다. 이 매설지선은 철탑으로부터 송전선로로의 역섬락을 방지하여 안전한 전기공급을 유지할 수 있도록 합니다.
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66. 유효낙차 150[m], 출력 20000[kW], 회전수 375[rpm]인 수차의 특유속도는 약 몇 [rpm] 인가?

  1. 100[rpm]
  2. 150[rpm]
  3. 200[rpm]
  4. 250[rpm]
(정답률: 알수없음)
  • 특유속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    특유속도 = 회전수 / (유효낙차 x 2π/60)

    여기서 2π/60은 라디안 단위에서 분 단위로 변환하기 위한 상수이다.

    따라서, 특유속도 = 375 / (150 x 2π/60) = 100[rpm] 이다.

    즉, 유효낙차 150[m], 출력 20000[kW], 회전수 375[rpm]인 수차의 특유속도는 100[rpm]이다.
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67. 전선의 굵기가 동일하고 완전히 연가 되어 있는 3상 1회선 송전선의 대지정전용량을 옳게 나타낸 것은? (단, r[m]: 도체의 반지름, D[m]: 도체의 등가선간거리, h[m]: 도체의 평균 지상 높이이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 3상 1회선 송전선의 대지정전용량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    S = 1.732 * V * I

    여기서, V는 전압, I는 전류이다. 이때, 전압은 345kV, 전류는 1200A이다.

    따라서,

    S = 1.732 * 345kV * 1200A = 672.8MVA

    이제 대지정전용량을 계산하기 위해 다음의 식을 이용한다.

    S' = 0.8 * (r/D)^0.6 * (h/D)^0.25 * S

    여기서, r은 도체의 반지름, D는 도체의 등가선간거리, h는 도체의 평균 지상 높이이다. 이때, r/D는 0.5, h/D는 1.0으로 가정한다.

    따라서,

    S' = 0.8 * (0.5)^0.6 * (1.0)^0.25 * 672.8MVA = 268.3MVA

    따라서, 정답은 ""이다. 이유는 다른 보기들은 r/D나 h/D의 값이 다르기 때문에 대지정전용량을 잘못 계산한 것이다.
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68. 배전용 변전소의 주변압기로 주로 사용되는 것은?

  1. 단권 변압기
  2. 3권선 변압기
  3. 체강 변압기
  4. 체승 변압기
(정답률: 알수없음)
  • 배전용 변전소에서는 전기를 안전하게 분배하기 위해 전압을 변환하는 변압기가 필요합니다. 이때 주변압기로 주로 사용되는 것은 체강 변압기입니다. 이는 주변압기로서의 역할 뿐만 아니라, 전압을 안정적으로 변환해주는 기능도 가지고 있기 때문입니다. 또한 체강 변압기는 크기가 작고 경제적이며, 전력 손실이 적어 효율적으로 전압을 변환할 수 있습니다.
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69. 각각 다른 2개의 전력계통을 연락선(Tie line)을 통하여 상호 연계하면 여러 가지 장점이 있는데. 계통 운용상 이득이 아닌 것은?

  1. 전력의 융통으로 설비용량이 저감된다.
  2. 배후 전력이 커져 단락전류가 감소한다.
  3. 경제적인 발전력 배분이 가능하다.
  4. 안정된 주파수 유지가 가능하다.
(정답률: 알수없음)
  • 배후 전력이 커지면 전력의 융통으로 인해 전력이 더 많이 유통되므로, 각 전력계통에서 발생하는 전력의 양이 균형을 이루게 되어 단락전류가 감소하게 됩니다. 이는 전력계통의 안정성을 높이는데 도움이 되며, 전력선로의 안전성을 높이는 효과도 있습니다.
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70. 수전용 변전설비의 1차측 차단기의 용량은 주로 어느 것에 의하여 정해지는가?

  1. 수전 계약용량
  2. 부하설비의 용량
  3. 공급측 전원의 단락용량
  4. 수전전력의 역률과 부하율
(정답률: 알수없음)
  • 수전용 변전설비의 1차측 차단기의 용량은 주로 공급측 전원의 단락용량에 의하여 정해진다. 이는 공급측 전원에서 발생할 수 있는 단락사고를 대비하기 위한 것으로, 공급측 전원의 단락용량보다 작은 용량의 차단기를 사용하면 단락사고 발생 시 차단기가 작동하지 않아 대형 사고로 이어질 수 있기 때문이다. 따라서, 수전용 변전설비의 1차측 차단기의 용량은 공급측 전원의 단락용량을 고려하여 적절하게 선택되어야 한다.
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71. 500[kVA]의 단상 변압기 상용 3대(결선 △-△), 예비 1대를 갖는 변전소가 있다. 부하의 증가로 인하여 예비 변압기까지 동원해서 사용한다면 응할 수 있는 최대부하[kVA]는?

  1. 약 2000[kVA]
  2. 약 1730[kVA]
  3. 약 1500[kVA]
  4. 약 830[kVA]
(정답률: 알수없음)
  • 단상 변압기 3대의 용량은 500[kVA] × 3 = 1500[kVA] 이다. 예비 변압기 1대의 용량은 500[kVA] 이므로, 총 용량은 2000[kVA] 이다. 그러나, 결선이 △-△ 이므로 3대의 용량을 모두 합해도 단상으로는 최대 1730[kVA]까지만 사용할 수 있다. 따라서, 응할 수 있는 최대부하는 "약 1730[kVA]" 이다.
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72. 최소 동작전류값 이상이면 일정한 시간에 동작하는 한시 특성을 갖는 계전기는?

  1. 정한시 계전기
  2. 반한시 계전기
  3. 순한시 계전기
  4. 반한시성 정한시 계전기
(정답률: 알수없음)
  • 정한시 계전기는 최소 동작전류값 이상이면 일정한 시간에 동작하는 계전기이다. 따라서 정한시 계전기는 일정한 시간 동안 동작을 유지하며, 이 시간은 계전기의 제조사에서 미리 정해진 값이다. 이와 달리 반한시 계전기는 동작 후 일정 시간이 지나면 자동으로 해제되는 계전기이고, 순한시 계전기는 동작 후 일정 시간이 지나야 다시 동작할 수 있는 계전기이다. 반한시성 정한시 계전기는 반한시 계전기와 정한시 계전기의 특성을 모두 갖고 있는 계전기이다.
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73. 기력발전소의 열사이클 중 가장 기본적인 것으로 두 개의 등압변화와 두 개의 단열변화로 되는 열사이클은?

  1. 재생사이클
  2. 랭킨사이클
  3. 재열사이클
  4. 재생재열사이클
(정답률: 알수없음)
  • 랭킨사이클은 가장 기본적인 열사이클 중 하나로, 두 개의 등압변화와 두 개의 단열변화로 이루어져 있습니다. 먼저, 고온과 고압의 열원에서 압축과 함께 열을 받아들이는 과정을 거칩니다. 이후, 열원에서 나온 가열된 기체가 확장하면서 일정한 압력을 유지하게 됩니다. 그리고 다시 열원으로 돌아가서 낮은 압력과 온도에서 열을 방출하면서 압축되는 과정을 거치게 됩니다. 이렇게 되면 열원에서 받은 열을 일부 회수하여 다시 사용할 수 있게 되는데, 이것이 재생사이클이라고 합니다. 따라서, 랭킨사이클은 가장 기본적인 열사이클 중 하나이며, 재생사이클과는 다른 개념입니다.
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74. 계통의 안정도 증진대책이 아닌 것은?

  1. 발전기나 변압기의 리액턴스를 작게 한다.
  2. 선로의 회선수를 감소시킨다.
  3. 중간 조상 방식을 채용한다.
  4. 고속도 재폐로 방식을 채용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 선로의 회선수를 감소시키는 것은 계통 안정도를 증진시키는 대책이 아닙니다. 이는 오히려 계통 안정도를 악화시킬 수 있습니다. 회선수를 감소시키면 전력의 유동성이 감소하고, 계통의 부하 분산이 어려워지기 때문입니다. 따라서, 발전기나 변압기의 리액턴스를 작게 하거나 중간 조상 방식, 고속도 재폐로 방식을 채용하는 것이 계통 안정도를 증진시키는 대책입니다.
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75. 송전전력. 송전거리, 전선로의 전력손실이 일정하고 같은 재료의 전선을 사용한 경우 단상2선식에 대한 3상3선식의 1선당의 전력비는 얼마인가?

  1. 0.7
  2. 1.0
  3. 1.15
  4. 1.33
(정답률: 알수없음)
  • 단상2선식과 3상3선식은 전력손실이 다르기 때문에 1선당 전력비가 다릅니다. 단상2선식은 2개의 전선으로 전력을 전달하기 때문에 전력손실이 크고, 3상3선식은 3개의 전선으로 전력을 전달하기 때문에 전력손실이 적습니다. 따라서, 같은 재료의 전선을 사용한 경우 1선당 전력비는 3상3선식이 더 작습니다. 이 문제에서는 3상3선식을 기준으로 하고 있으므로, 1.0을 기준으로 전력손실을 계산한 후에 1.15를 구한 것입니다.
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76. 어떤 공장의 수용설비 용량이 1800[kW], 수용률은 55[%] 평균 부하역률은 90[%]라 한다. 이 공장의 수전설비는 몇 [kVA]로 하면 되는가?

  1. 900[kVA]
  2. 990[kVA]
  3. 1100[kVA]
  4. 1800[kVA]
(정답률: 알수없음)
  • 수용률은 수용설비 용량 중에서 실제 사용하는 비율을 의미한다. 따라서 이 공장에서는 1800[kW] x 55[%] = 990[kW]까지만 사용할 수 있다. 평균 부하역률은 실제 사용 중인 용량 대비 전체 용량 중에서의 비율을 의미한다. 따라서 이 공장에서는 1800[kW] x 90[%] = 1620[kW]의 용량을 사용하고 있다. 이를 kVA로 환산하면 1620[kW] ÷ 0.9 = 1800[kVA]가 된다. 따라서 이 공장의 수전설비는 최소한 1800[kVA]가 되어야 하며, 보기 중에서 이에 해당하는 답은 "1800[kVA]"이다.
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77. 부하전력 및 역률이 같을 때 전압을 n배 승압하면 ①전압강하와 ②전력손실은 각각 어떻게 되는가?

  1. ① 1/n, ② 1/n2
  2. ① 1/n2, ② 1/n
  3. ① 1/n, ② 1/n
  4. ① 1/n2, ② 1/n2
(정답률: 알수없음)
  • 전압을 n배 승압하면 전류는 1/n배로 감소하게 됩니다. 이때 부하전력은 전압의 제곱에 비례하므로 (P=V2/R), 전압이 n배 증가하면 부하전력은 n2배 증가합니다. 따라서, 전압을 n배 승압하면 ①전압강하는 1/n배가 되고, ②전력손실은 (1/n) x (1/n) = 1/n2배가 됩니다.
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78. 3상 동기발전기 단자에서의 고장전류 계산 시 영상전류 I0, 정상전류 I1과 역상전류 I2가 같은 경우는?

  1. 1선 지락 고장
  2. 2선 지락 고장
  3. 선간 단락 고장
  4. 3상 단락 고장
(정답률: 알수없음)
  • 3상 동기발전기에서 1선 지락 고장이 발생하면, 해당 상의 영상전류 I0, 정상전류 I1, 역상전류 I2가 모두 같아지게 됩니다. 이는 1선이 단락되어 전류가 흐르지 않기 때문에, 다른 두 상에서 흐르는 전류가 서로 상쇄되어 영상전류와 같아지기 때문입니다. 따라서, 이 경우에는 "1선 지락 고장"이 정답입니다.
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79. 일반 회로정수가 A, B, C, D 이고 송전단 상전압이 ES인 경우 무부하시 송전단의 충전전류(송전단 전투)는?

  1. CES
  2. ACES
  3. (A/C)ES
  4. (C/A)ES
(정답률: 알수없음)
  • 무부하시 회로에서는 전류가 흐르지 않으므로, 송전단 상전압 ES가 회로의 전압과 같다. 따라서, 회로의 전류는 ES를 회로의 저항으로 나눈 값이 된다. 이 회로의 저항은 A와 C가 직렬로 연결되어 있고, B와 D가 직렬로 연결되어 있으므로, 전체 저항은 (A+C)와 (B+D)가 병렬로 연결된 형태가 된다. 따라서, 전류는 (C/A)ES가 된다.
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80. 그림과 같은 수전단 전력원선도에서 직선 OL은 지상역률 cosθ인 부하직선을 나타낸다. 다음 설명 중 옳지 않은 것은? (단, C점은 원선도의 중심점이다.)

  1. A점은 이론상의 극한 수전 전력을 표시한다.
  2. B점은 부하역률이 1일 때의 수전전력을 표시한다.
  3. G점은 전압조정을 위하여 진상 무효전력이 필요하다.
  4. F정은 전력이 0이므로 역률조정이 필요 없다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "F정은 전력이 0이므로 역률조정이 필요 없다." 이다.

    역률조정은 부하의 역률을 조정하여 전력손실을 최소화하고 전력품질을 향상시키는 것이다. 하지만 전력이 0인 경우에는 역률조정이 필요하지 않다. F점은 전력이 0이므로 역률조정이 필요하지 않다.
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