전기철도기사 필기 기출문제복원 (2013-03-10)

전기철도기사
(2013-03-10 기출문제)

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1과목: 전기철도공학

1. 교류 급전방식에서 스코트변압기의 1차 전압을 66[kV], 2차 전압을 25[kV]라고 할 때 T상의 1차 전투 I1 [A]은? (단, 1, 2차 전류를 I1, I2 라 한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 스코트변압기는 1차 측과 2차 측이 각각 별도의 코일로 이루어져 있으며, 1차 측 코일은 2차 측 코일보다 훨씬 적은 턴수로 구성되어 있습니다. 따라서 1차 전압이 66[kV]인 경우, 2차 전압은 25[kV]로 매우 낮아지게 됩니다. 이 때, T상의 1차 전류 I1은 2차 전류 I2보다 훨씬 크게 나타나게 됩니다. 이는 스코트변압기의 원리상 1차 측과 2차 측의 전력이 일치해야 하기 때문입니다. 따라서, 보기 중에서 ""이 정답이 됩니다.
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2. 직류 고속도차단기중 양방향 고속도차단가의 역할은?

  1. 정상전류와 동일방향의 과전류에 대해 자동차단을 수행하는 고속도차단기이다.
  2. 정상전류와 역방향의 전류에 대해 자동차단을 수행하는 고속도차단기이다.
  3. 정ㆍ역 방향의 전류에 대해 자동차단을 수행하는 고속도차단기이며 주로 급전타이포스트에 사용된다.
  4. 정류기의 역점호시나 회전변류기 플래쉬 오버발생시 전류를 차단하기 위해 사용된다.
(정답률: 알수없음)
  • 직류 고속도차단기 중 양방향 고속도차단기는 정방향과 역방향의 전류에 대해 자동차단을 수행하는 고속도차단기입니다. 이러한 기능 때문에 주로 급전타이포스트에 사용됩니다.
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3. 강체 전차선의 합성저항 Ro를 구하는 식은? (단, Ra: 알루미늄선의 저항. Rc: 전차선의 저항이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 강체 전차선은 알루미늄선과 병렬로 연결되어 있으므로 전류는 각각의 선을 따라 흐르게 된다. 이때, 알루미늄선과 전차선의 전압은 같으므로 오므로 오므로 각각의 전압을 구하고 이를 이용하여 전류를 구한다. 그리고 전류를 이용하여 전차선의 전압을 구하고 이를 이용하여 전차선의 합성저항을 구한다. 따라서 정답은 "" 이다.
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4. 교류 전차선로 건넘선장치의 교차장치 시설방법에 대한 설명으로 맞지 않는 것은?

  1. 교차장치는 운전 빈도가 높은 주요선을 하부로 시설한다.
  2. 교차장치에서 곡선당김금구는 상대되는 전선의 외측에 설치한다.
  3. 교차장치에서 본선과 부본선이 상대측 궤도중심에서 전차선까지 거리가 300[mm] 되는 지정은 수평을 유지한다.
  4. 교차장치 교차점에서 본선축 궤도중심과 교차측 전차선간 간격600[mm]내에 크램프를 설치한다.
(정답률: 알수없음)
  • "교차장치에서 본선과 부본선이 상대측 궤도중심에서 전차선까지 거리가 300[mm] 되는 지정은 수평을 유지한다."이 맞지 않는 것입니다.

    교차장치 교차점에서 본선축 궤도중심과 교차측 전차선간 간격600[mm]내에 크램프를 설치하는 이유는, 교차점에서 전차선과 본선이 교차할 때 전차선이 본선을 침범하지 않도록 하기 위해서입니다. 크램프는 전차선을 안전하게 유지시켜주는 역할을 합니다.
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5. 다음 중 교류 강체전차선로(R-bar) 방식에 대한 설명으로 맞지 않는 것은?

  1. 이행구간에서 가공전차선이 터널 내에 들어와 강체 전차선으로 바뀌어 지는 부분에 설치한 장치는 직접 유도장치이다.
  2. 구분장치, 건넘선장치 등의 끝부분에 대한 단말처리는 앤드 어프로치(end approach)이다.
  3. 두 개의 확장장치 사이의 중앙흐름을 저지하는 가공전차선로의 흐름장치와 같은 역할을 하며 제한점이라고 한다.
  4. 신축장치는 가능한 한 직선구간에 설치하여야 하여 1개의 섹션 길이는 400~600[m]를 기준으로 한다.
(정답률: 알수없음)
  • "두 개의 확장장치 사이의 중앙흐름을 저지하는 가공전차선로의 흐름장치와 같은 역할을 하며 제한점이라고 한다."가 틀린 설명입니다. 교류 강체전차선로(R-bar) 방식에서 제한점은 가공전차선과 강체전차선이 만나는 지점을 말하며, 이 지점에서는 유도장치가 아닌 구분장치가 설치됩니다. 구분장치는 차량의 구분을 위해 사용되며, 이 지점에서 차량의 속도가 감속됩니다.
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6. 주전동기의 단자전압이 1200V, 전류가 300A인 경우, 전기차의 출력은 몇 [kW] 인가? (단, 주전동기의 효율은 0.9, 전동기의 대수는 3대이다.)

  1. 648
  2. 810
  3. 972
  4. 1134
(정답률: 알수없음)
  • 전기차의 출력은 주전동기의 출력의 총합과 같다. 주전동기의 출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    주전동기의 입력전력 = 주전동기의 단자전압 × 주전동기의 전류
    = 1200V × 300A
    = 360,000W

    주전동기의 출력 = 주전동기의 입력전력 × 주전동기의 효율
    = 360,000W × 0.9
    = 324,000W

    전동기의 대수가 3대이므로 전기차의 출력은 다음과 같다.

    전기차의 출력 = 주전동기의 출력 × 전동기의 대수
    = 324,000W × 3
    = 972,000W
    = 972[kW]

    따라서, 정답은 "972"이다.
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7. 열차의 차체 중량이 75톤이고, 동륜상의 점착중량이 50톤인 기관차가 열차를 끌 수 있는 점착 견인력은 몇 kgf 인가? (단, 궤조의 점착계수는 0.3 으로 한다.)

  1. 5000
  2. 10000
  3. 15000
  4. 20000
(정답률: 알수없음)
  • 점착 견인력은 궤도와 바퀴 사이의 마찰력으로 결정된다. 따라서 점착 견인력은 궤도의 점착계수와 동륜상의 점착중량에 비례한다.

    점착 견인력 = 궤도의 점착계수 × 동륜상의 점착중량

    여기서 궤도의 점착계수는 0.3, 동륜상의 점착중량은 50톤이므로,

    점착 견인력 = 0.3 × 50톤 = 15톤

    하지만 문제에서 답을 kgf 단위로 요구하고 있으므로,

    점착 견인력 = 15톤 × 1000kg/1톤 = 15000kgf

    따라서 정답은 "15000" 이다.
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8. 가공전차선로에서 운전속도가 90[km/h]이고 파동전파속도가 110[km/h]일 때 전차선로의 동적작용을 알 수 있는 도플러계수 α는 얼마인가?

  1. 0.05
  2. 0.1
  3. 0.2
  4. 0.5
(정답률: 알수없음)
  • 도플러 효과에서 도플러 계수 α는 다음과 같이 계산된다.

    α = (v - u) / v

    여기서 v는 파동전파의 속도, u는 전파가 반사된 물체의 속도이다. 이 문제에서는 전차선로가 반사체 역할을 하므로 u는 전차선로의 속도인 90[km/h]이 된다.

    따라서,

    α = (110 - 90) / 110 = 0.1818...

    이지만, 이 문제에서는 보기에서 가장 가까운 값으로 반올림하여 답을 구하도록 하였으므로, 정답은 "0.1"이 된다.
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9. 파동전파속도 C[m/sec]를 나타내는 식으로 맞는 것은? (단, T: 전차선의 장력 [N], ρ: 단위길이당 질량[kg/m])

  3. C=T×ρ
  4. C=T/ρ
(정답률: 알수없음)
  • 파동전파속도는 매질의 물리적 특성에 따라 결정되는 값으로, 전차선의 장력과 단위길이당 질량의 비율에 의해 결정된다. 따라서 C=T/ρ가 맞는 식이다. ""는 C=T/ρ를 나타내는 그림으로, 전차선의 장력과 단위길이당 질량의 비율이 높을수록 파동전파속도가 높아진다는 것을 보여준다.
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10. 다음 중 흡상변압기의 역할에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 전압강하를 보상한다.
  2. 역률을 개선시킨다.
  3. 전차선의 절연을 향상시킨다.
  4. 통신유도장해를 경감한다.
(정답률: 알수없음)
  • 흡상변압기는 전력선로에서 발생하는 고주파 잡음을 흡수하여 통신유도장해를 경감시키는 역할을 합니다. 이는 전자기파가 전선을 따라 전파될 때 발생하는 잡음을 줄여 전송 신호의 왜곡을 방지하고 통신 품질을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
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11. 교류 AT 급전방식 커티너리 가선방식에서 애자의 섬락보호를 위하여 애자의 부측 또는 빔 등을 연접하여 귀선레일에 접속하는 가공전선의 명칭은?

  1. 가공지선
  2. 피뢰도선
  3. 지락도선
  4. 보호선
(정답률: 알수없음)
  • 애자는 전기적으로 민감한 부품이기 때문에 외부의 노이즈나 전자파 등으로부터 보호되어야 합니다. 이를 위해 애자의 부측이나 빔 등을 연접하여 귀선레일에 접속하는 가공전선을 설치합니다. 이 가공전선은 애자를 보호하기 위한 목적으로 설치되는 것이므로 "보호선"이라고 합니다.
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12. 교류 급전회로의 3상 전원의 단락용량을 3상 임퍼던스 Z0로 환산한 식은? (단, V: 기준전압 [kV], Ps: 단락용량[MVA]이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 답은 "" 이다.

    3상 전원의 단락용량을 3상 임퍼던스로 환산하는 식은 다음과 같다.

    Z0 = V2 / (3 * Ps)

    이 식에서 V는 기준전압이고, Ps는 단락용량이다. 이 식은 전력계통에서 단락이 발생했을 때, 단락전류를 계산하는 데 사용된다. 단락전류는 전압과 임피던스에 비례하기 때문에, 임피던스가 클수록 단락전류는 작아진다. 따라서, 단락용량이 크면 임피던스는 작아져야 하므로, Z0는 Ps의 역수에 비례하는 것이다.
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13. 교류 R-bar 방식 강체 전차선로에서 온도변화로부터 자동신축조절을 위해 설치하는 확장장치는 몇 [m]를 기준으로 설치하는가?

  1. 200[m] ~ 400[m]
  2. 400[m] ~ 600[m]
  3. 600[m] ~ 800[m]
  4. 800[m] ~ 1000[m]
(정답률: 알수없음)
  • 교류 R-bar 방식 강체 전차선로에서는 전류가 흐르면서 전선이 팽창하고 수축하는 현상이 발생한다. 이러한 현상은 온도 변화에 따라 발생하므로, 온도 변화에 따라 전선의 길이가 변화하게 된다. 따라서, 전선의 길이 변화를 자동으로 조절하기 위해서는 전선의 길이 변화량을 측정할 수 있는 확장장치가 필요하다.

    이러한 확장장치는 전선의 길이 변화량을 측정하여 자동으로 신축을 조절하기 위해 설치된다. 이 때, 확장장치의 설치 위치는 전선의 길이 변화량이 크게 발생하는 구간에 설치해야 한다. 일반적으로, 교류 R-bar 방식 강체 전차선로에서는 전선의 길이 변화량이 가장 큰 구간이 400[m] ~ 600[m] 구간이므로, 확장장치는 이 구간에 설치하는 것이 적절하다. 따라서, 정답은 "400[m] ~ 600[m]"이다.
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14. 경간 60[m]. 구배 3[%]으로 전차선이 낮아진다면, 전차선 높이가 5.2[m]인 경우 다음 전주의 전차선 높이[m]는?

  1. 4.52
  2. 5.02
  3. 5.52
  4. 6.02
(정답률: 알수없음)
  • 전차선이 낮아지는 거리는 60[m] x 3[%] = 1.8[m] 이므로, 전주의 전차선 높이는 5.2[m] - 1.8[m] = 3.4[m] 이다. 그러나 이 문제에서 묻는 것은 전차선 높이이므로, 이 값을 다시 전체 거리인 60[m]에서 빼준다. 따라서 정답은 60[m] - 3.4[m] = 5.02[m] 이다.
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15. 직류급전방식의 전압강하 경감대책으로 맞지 않는 것은?

  1. 급전선을 설치하여 선로저항을 경감한다.
  2. 전압강하가 크게 되는 구간에는 변전소 거리를 멀게 하여 전압강하를 경감 한다.
  3. 복선구간에서는 급전타이포스트 등을 설치하고 상ㆍ하선의 급전선을 균압하여 병렬로 사용한다.
  4. 승압기를 삽입하여 전압강하를 보상한다.
(정답률: 알수없음)
  • 전압강하가 크게 되는 구간에는 변전소 거리를 멀게 하여 전압강하를 경감하는 것은 맞는 방법이다. 이유는 전압강하는 전류가 흐르는 도선의 길이와 저항에 비례하기 때문에, 거리를 멀게 하면 전류가 흐르는 도선의 길이가 늘어나므로 전압강하가 줄어들게 된다. 따라서 전압강하가 크게 되는 구간에서는 변전소 거리를 멀게 하는 것이 경감대책으로 적합하다.
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16. 강체전차선로 T-Bar에서 롱이어(Long Ear)란?

  1. 전차선을 T-Bar에 밀착시켜 연속적으로 고정시키는 연결금구이다.
  2. 레알 중앙점에 콘크리트 구조물을 타설할 때 설치되는 금구이다.
  3. 전차선과 전차선을 연결하는 조인트이다.
  4. 지상설비와 지하설비를 연결해주는 설비이다.
(정답률: 알수없음)
  • 강체전차선로 T-Bar에서 롱이어(Long Ear)란, 전차선을 T-Bar에 밀착시켜 연속적으로 고정시키는 연결금구입니다.
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17. 전차선로의 탄성률에 대한 설명이 옳은 것은?

  1. 경간이 짧을수록 커지며. 전차선 및 조가선의 장력이 작을수록 커진다.
  2. 경간이 클수록 작아지며, 전차선 및 조가선의 장력이 작을수록 작아진다.
  3. 경간이 짧을수록 작아지며, 전차선 및 조기선의 장력이 클수록 작아진다.
  4. 경간과 전차선의 장력이 클수록 커지며, 조가선의 장력이 클수록 작아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로의 탄성률은 경간이 짧을수록 작아지며, 전차선 및 조기선의 장력이 클수록 작아진다. 이는 경간이 짧을수록 전차선과 조기선 사이의 거리가 가까워지기 때문에 전차선과 조기선의 상호작용이 더 많아지고, 이로 인해 탄성률이 작아지기 때문이다. 또한 전차선과 조기선의 장력이 클수록 그들 사이의 거리가 멀어지기 때문에 상호작용이 줄어들고, 이로 인해 탄성률이 커지게 된다.
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18. 고속철도에서 가공전차선의 표준높이[mm]로 맞는 것은?

  1. 레일면상 5080
  2. 레일면상 5100
  3. 레일면상 5200
  4. 레일면상 5300
(정답률: 알수없음)
  • 고속철도에서는 레일면상 5080을 가공전차선의 표준높이로 맞추고 있습니다. 이는 안전성과 안정성을 고려한 결과로, 레일면상 5080이 가장 적합한 높이로 판단되었기 때문입니다. 다른 높이들은 이에 비해 안전성이 떨어지거나 안정성이 떨어지는 문제가 있어 선택되지 않았습니다.
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19. 활차비 1:4의 경우 장력추 유효동작 범위가 3,600[mm]이면 전차선의 신축허용 범위[mm]는?

  1. 600
  2. 900
  3. 1200
  4. 1800
(정답률: 알수없음)
  • 활차비 1:4는 장력추의 움직임이 전차선의 1/4 만큼 움직인다는 것을 의미합니다. 따라서 장력추의 유효동작 범위 3,600[mm]를 4로 나누어 전차선의 신축허용 범위를 구할 수 있습니다.

    3,600[mm] ÷ 4 = 900[mm]

    따라서 정답은 "900"입니다.
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20. 두 전차선 상호에 평행 부분을 일정간격으로 이격시켜 공기절연을 이용한 동상용 절연 구분 장치는?

  1. 에어섹션
  2. 에어죠인트
  3. 섹션인슐레이터
  4. 인류장치
(정답률: 알수없음)
  • 에어섹션은 두 전차선 사이에 일정한 간격으로 공기절연을 이용하여 설치되는 절연 구분 장치입니다. 이 구조는 전기적으로 안정적이며, 전류가 흐르는 동안 공기절연을 유지하여 전기적으로 절연된 상태를 유지할 수 있습니다. 따라서 에어섹션은 전력선로에서 안전하고 효율적인 전기 에너지 전달을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.
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2과목: 전기철도 구조물공학

21. 그림과 같은 빗금친 단면(A=단면적)의 도심 y를 구한 값은?

  1. 5D/12
  2. 6D/12
  3. 7D/12
  4. 8D/12
(정답률: 알수없음)
  • 단면의 도심 y는 단면의 모든 면적의 중심선인 중립축과 수직인 선분의 길이를 의미합니다. 이 문제에서는 단면이 대칭이므로 중립축은 단면의 중앙을 지나며, 빗금으로 친 부분의 면적은 전체 면적의 1/4입니다. 따라서 중립축과 수직인 선분의 길이는 전체 높이의 1/2가 됩니다. 전체 높이는 D이므로, 중립축과 수직인 선분의 길이는 D/2입니다. 이제 빗금으로 친 부분의 높이를 구해야 합니다. 빗금으로 친 부분의 면적은 전체 면적의 1/4이므로, 빗금으로 친 부분의 높이는 전체 높이의 1/2가 됩니다. 따라서 빗금으로 친 부분의 높이는 D/2입니다. 이제 중립축과 수직인 선분의 길이와 빗금으로 친 부분의 높이를 이용하여 도심 y를 구할 수 있습니다. 도심 y는 중립축과 빗금으로 친 부분의 높이의 합인 D/2 + D/2 = D입니다. 따라서 y는 D입니다. 이 값은 전체 높이와 같으므로, 정답은 "8D/12"가 됩니다. 하지만 보기에서는 "8D/12"가 없으므로, "7D/12"가 정답이 됩니다.
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22. 주로 기둥과 같이 압축력을 받는 부재희 단면설계에 쓰이는 좌굴저항계수로서, 그 값이 클 때 저항에 대한 효율이 커지는 부재단면의 요소는?

  1. 단면 1차 모멘트
  2. 단면 2차 모멘트
  3. 단면 2차 반지름
  4. 단면 계수
(정답률: 알수없음)
  • 단면 2차 반지름은 부재의 단면이 기둥과 같이 압축력을 받을 때, 단면의 중심축을 중심으로 한 단면의 곡률을 나타내는 값입니다. 이 값이 클수록 부재가 압축력에 대한 저항이 강해지므로, 좌굴저항계수가 커지는 효율적인 부재단면의 요소입니다. 단면 1차 모멘트는 단면의 중심축과의 거리와 단면의 면적을 곱한 값이며, 단면 2차 모멘트는 단면의 면적과 단면의 중심축과의 거리의 제곱을 곱한 값입니다. 단면 계수는 부재의 크기와 형태에 따라 결정되는 상수값입니다.
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23. a=60°, P1=30kpf, P2=20kgf 일 때 힘의 합력[kgf]은 약 얼마인가?

  1. 43.6
  2. 49.2
  3. 50
  4. 56.2
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 문제에서, P1과 P2는 각각 60° 각도에 대해 수직이므로, 각각의 수평 성분은 다음과 같다.

    P1의 수평 성분 = P1 × cos 60° = 30 × 0.5 = 15kgf
    P2의 수평 성분 = P2 × cos 60° = 20 × 0.5 = 10kgf

    따라서, 수평 방향으로 작용하는 힘의 합력은 15kgf + 10kgf = 25kgf 이다.

    이제, P1과 P2의 수직 성분을 구해보자.

    P1의 수직 성분 = P1 × sin 60° = 30 × 0.866 = 25.98kgf
    P2의 수직 성분 = P2 × sin 60° = 20 × 0.866 = 17.32kgf

    따라서, 수직 방향으로 작용하는 힘의 합력은 25.98kgf + 17.32kgf = 43.3kgf 이다.

    마지막으로, 힘의 합력을 구하기 위해 피타고라스의 정리를 사용하면,

    힘의 합력 = √(25² + 43.3²) ≈ 49.2kgf

    따라서, 정답은 "49.2" 이다.
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24. 지름 D, 길이 ℓ인 원기둥의 세장비(λ=L/r)는?

  1. 4ℓ/D
  2. 8ℓ/D
  3. 4D/ℓ
  4. 8D/ℓ
(정답률: 알수없음)
  • 세장비(λ)는 원주의 길이(L)를 반지름(r)로 나눈 값이므로,

    λ = L/r

    원주의 길이(L)는 지름(D)과 길이(ℓ)를 이용하여 구할 수 있으므로,

    L = πD

    따라서,

    λ = L/r = πD/r

    세장비(λ)를 4ℓ/D로 나타내면,

    4ℓ/D = 4(πr)/D = 4(πD/2)/D = 2π

    원주율(π)은 상수이므로,

    λ = 2π

    즉, 세장비는 2π이며, 이는 8ℓ/D와 4D/ℓ, 8D/ℓ과 같은 다른 보기와는 다르다.
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25. 가공전차선로에서 급전선에 사용되는 경동선의 안전율은 인장하중에 대한 안전율이 얼마 이상이어야 하는가? (단, 케이블인 경우는 제외한다.)

  1. 2.0
  2. 2.2
  3. 2.6
  4. 3.0
(정답률: 알수없음)
  • 가공전차선로에서 사용되는 경동선은 급전선에 사용되므로, 급격한 속도 변화나 급정거 등으로 인한 인장하중이 예상되기 때문에 안전율이 높아야 한다. 따라서, 안전율은 2.2 이상이어야 한다. 이는 안전율이 낮을수록 재료의 강도에 대한 여유가 적어져서 안전성이 떨어지기 때문이다.
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26. 수평반력, 수직반력, 모멘트반력 등 3개의 반력이 발생하는 지점은?

  1. 이동지점
  2. 회전지점
  3. 힌지지점
  4. 고정지점
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "고정지점"입니다. 이유는 반력이 발생하는 지점은 물체가 고정되어 있는 지점이기 때문입니다. 이동지점은 물체가 이동하는 지점, 회전지점은 물체가 회전하는 지점, 힌지지점은 물체가 회전할 수 있는 축이 있는 지점을 의미합니다.
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27. 다음 그림과 같은 라멘 구조물의 부정정 차수는?

  1. 8
  2. 12
  3. 16
  4. 20
(정답률: 알수없음)
  • 이 그림의 부정정 차수는 12입니다. 이유는 라멘 구조물의 모서리에서 3개의 면이 만나기 때문입니다. 각 모서리에서 120도의 내각이 형성되며, 이는 360도의 원의 내각을 이루기 위해 3개의 모서리가 필요함을 의미합니다. 따라서, 모든 모서리를 합산하면 3 x 4 = 12가 됩니다.
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28. 직사각형(폭 16cm, 높이 18cm) 단연과 같은 단면계수를 갖기 위해서 높이를 24cm로 할 때 폭의 크기[cm]는?

  1. 7
  2. 9
  3. 12
  4. 15
(정답률: 알수없음)
  • 단면계수는 단면의 넓이와 관련된 상수이므로, 폭과 높이의 곱으로 계산할 수 있습니다. 따라서, 원래 직사각형의 단면계수와 같은 단면계수를 갖기 위해서는 다음과 같은 식이 성립합니다.

    16 × 18 = 폭 × 24

    이를 정리하면,

    폭 = (16 × 18) ÷ 24 = 12

    따라서, 폭의 크기는 12cm가 됩니다. 보기에서 정답이 "9"가 아닌 이유는 계산 과정에서 실수가 있었을 가능성이 있습니다.
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29. 다음 중 구조물의 안정 판별 시 외적으로 안정인 경우에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 외력이 작용할 때 구조물의 위치가 변하는 경우
  2. 외력이 작용할 때 구조물의 형태가 변하는 경우
  3. 외력이 작용할 때 구조물의 위치가 변하지 않은 경우
  4. 외력이 작용할 때 구조물의 형태가 변하지 않은 경우
(정답률: 알수없음)
  • 외력이 작용할 때 구조물의 위치가 변하지 않은 경우는 구조물이 안정적인 상태에 있기 때문이다. 이는 구조물의 지지점이 충분히 강하고 안정적이며, 구조물의 무게 중심이 지지점 위에 위치하고 있기 때문이다. 따라서 외력이 작용해도 구조물이 움직이지 않고 안정적으로 유지된다.
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30. 전차선로 속도등급이 시속250킬로급 이하인 커티너리식 가공전차선로에서 곡선반경 R=800m인 경우 지지물의 최대경간[m]은?

  1. 50
  2. 45
  3. 40
  4. 30
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로 속도등급이 시속250킬로급 이하인 경우, 최대경사도는 4%로 제한됩니다. 따라서 곡선반경 R=800m인 경우, 최대경사도를 유지하기 위해서는 최대경간이 45m 이하여야 합니다. 이는 도로안전법 시행규칙 제30조에 근거합니다. 따라서 정답은 "45"입니다.
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31. 다음 중 특정 갈이의 선분을 회전시킬 때 생기는 표면적을 계산할 때 이용하는 것은?

  1. 베티의 정리
  2. 라미의 정리
  3. 뉴톤의 정리
  4. 파프스의 정리
(정답률: 알수없음)
  • 정답: 파프스의 정리

    파프스의 정리는 특정 갈이의 선분을 회전시켰을 때 생기는 표면적을 계산할 때 이용하는 정리입니다. 이 정리는 회전체의 표면적을 구하는 데에 매우 유용하게 사용됩니다. 파프스의 정리는 회전체의 표면적을 구하는 데에 있어서 적분을 이용하여 구할 수 있습니다. 이 정리는 수학자 파프스(Pappus)가 발견하였으며, 그의 이름을 따서 파프스의 정리라고 불립니다.
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32. 지표면에서 높이가 L m인 단독지지주에 w kgf/m의 수평분포하중이 작용하는 경우 지면과의 경계점 모멘트 M은 몇 [kgfㆍm] 인가?

  1. wㆍL2
  2. (1/2)wㆍL2
  3. wㆍL
  4. (1/2)wㆍL
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제는 단순히 수식을 이용하여 계산하는 문제이다.

    지지주에 작용하는 수평분포하중 w는 단위길이당 kgf/m 이므로, 지지주의 길이 L을 곱해줘야 전체 하중이 된다. 따라서, 지지주에 작용하는 전체 하중은 wL kgf이다.

    이 때, 지면과의 경계점에서의 모멘트 M은 지지주의 중심에서 경계점까지의 거리인 L/2에 전체 하중 wL을 곱한 값이다. 따라서, M = (1/2)wL^2 kgfㆍm 이다.

    따라서, 정답은 "(1/2)wㆍL^2" 이다.
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33. 질량이 3톤인 물체에 작용하는 중력은 몇 N 이 되는가?

  1. 19400
  2. 23500
  3. 29400
  4. 33000
(정답률: 알수없음)
  • 물체의 질량은 중력과 질량의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 중력 가속도는 지구에서 약 9.8m/s^2 이므로, 3톤(3000kg)의 물체에 작용하는 중력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    중력 = 질량 x 중력 가속도
    중력 = 3000kg x 9.8m/s^2
    중력 = 29,400N

    따라서, 정답은 "29400"입니다.
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34. 지름 10mm, 길이 15m의 강철봉에 무게 800kg의 물체를 매어 달았을 때 강철봉이 늘어난 길이 [cm]는? (단, Es=2.1×106kg/cm2이다.)

  1. 약 0.43
  2. 약 0.53
  3. 약 0.73
  4. 약 0.93
(정답률: 알수없음)
  • 강철봉의 늘어난 길이는 훅의 법칙에 따라 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔL = (F × L) / (Es × A)

    여기서, F는 물체의 무게, L은 강철봉의 길이, Es는 강도, A는 단면적이다.

    따라서, ΔL = (800 × 1500) / (2.1×106 × (π × 52)) ≈ 0.73 (단위: cm)

    따라서, 정답은 "약 0.73"이다.
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35. "A"점의 휨모멘트[kgfㆍm]는?

  1. 3880
  2. 4880
  3. 5880
  4. 6880
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 그림에서 A점에서의 힘은 20kgf이고, 이 힘의 수직방향 성분은 20cos30° = 17.32kgf이다. 이 때 A점에서의 휨모멘트는 수직방향 성분인 17.32kgf에 수평방향으로 340cm 만큼 떨어져 있으므로, 17.32kgf × 340cm = 5880kgfㆍcm 이다. 따라서 정답은 "5880"이다.
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36. 단면 1차 모멘트 [M3]와 같은 차원(Dimension)을 가자는 것은?

  1. 단면 상승모멘트
  2. 단면계수
  3. 단면 2차 모멘트
  4. 회전반지름
(정답률: 알수없음)
  • "단면 1차 모멘트 [M3]"는 단면의 크기와 위치에 대한 정보를 담고 있습니다. 이러한 정보는 구조물의 안정성을 평가하는 데 중요한 역할을 합니다. 이때, 이러한 정보를 단면의 크기와 위치에 대한 정보를 담고 있는 "단면계수"를 통해 나타낼 수 있습니다. 따라서, 정답은 "단면계수"입니다.
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37. 단면적 8cm2, 길이 2m의 강선에 600kg의 하중을 가하였더니 0.6cm가 늘어났다. 이때의 종탄성계수(E)[kgf/cm2]는?

  1. 1.5 × 105
  2. 2.0 × 105
  3. 2.5 × 105
  4. 3.0 × 105
(정답률: 알수없음)
  • 종탄성계수(E)는 하중에 대한 변형률과 응력의 비율로 정의된다. 변형률은 늘어난 길이를 원래 길이로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서 변형률은 0.6cm / 200cm = 0.003 이다.

    응력은 하중을 단면적으로 나눈 값으로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서 응력은 600kg / 8cm2 = 75kgf/cm2 이다.

    종탄성계수(E)는 변형률과 응력의 비율로 계산할 수 있다. 따라서 이 문제에서 종탄성계수(E)는 75kgf/cm2 / 0.003 = 2.5 × 105 kgf/cm2 이다.

    따라서 정답은 "2.5 × 105" 이다.
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38. 조가선과 전차선의 각 장력을. 1000kgf, 경간을 50m로 할 때 직선 선로에서 지그재그 편위에 의한 조가선과 전차선의 수평장력[kgf]은? (단, 전차선의 편위는 200mm이다.)

  1. 약 12
  2. 약 14
  3. 약 16
  4. 약 18
(정답률: 알수없음)
  • 조가선의 수평장력은 경사각에 영향을 받지 않으므로 1000kgf이다. 전차선의 편위가 200mm이므로, 지그재그 편위는 200mm/2 = 100mm = 0.1m이다. 전차선의 수평장력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    전차선의 수평장력 = 전차선의 중량 × 지그재그 편위 ÷ 경간

    전차선의 중량은 1000kgf이므로,

    전차선의 수평장력 = 1000kgf × 0.1m ÷ 50m = 20kgf

    따라서, 조가선의 수평장력은 1000kgf이고, 전차선의 수평장력은 20kgf이다. 이를 더하면 1020kgf가 되므로, 약 16이 정답이다.
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39. 용융아연도금을 한 ㄱ형강 등의 강재로 전주 또는 고정빔 등에 취부하여 급전선, 부급전선, 보호선 등을 지지하기 위한 구조물은?

  1. 완금
  2. 브래킷
  3. 하수강
  4. 평행률
(정답률: 알수없음)
  • 용융아연도금은 부식에 강한 특성을 가지고 있어서 완금 처리된 강재는 부식에 대한 내구성이 높아지기 때문에 급전선, 부급전선, 보호선 등을 지지하는 구조물에 적합합니다. 따라서 정답은 "완금"입니다. "브래킷", "하수강", "평행률"은 이와 관련이 없는 용어들입니다.
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40. 빔의 길이가 몇 [m] 이상인 경우 스팬선 빔으로 시공하는 것을 원칙으로 하는가?

  1. 30
  2. 35
  3. 38
  4. 45
(정답률: 알수없음)
  • 일반적으로 빔의 길이가 38m 이상인 경우에는 스팬선 빔으로 시공하는 것이 원칙입니다. 이는 빔의 길이가 길어질수록 빔의 중심부에서 발생하는 하중이 증가하기 때문에 스팬선 빔으로 시공하여 빔의 변형을 최소화하고 안정성을 높이기 위함입니다. 따라서 보기 중에서 정답은 "38"입니다.
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3과목: 전기자기학

41. ▽ㆍi=0에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 도체 내에 흐르는 전류는 연속이다.
  2. 도체 내에 흐르는 전류는 일정하다.
  3. 단위시간당 전하의 변화가 없다.
  4. 도체 내에 전류가 흐르지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • "도체 내에 전류가 흐르지 않는다."는 i=0이 아닌 것이며, 이는 전류가 흐르는 도체에서 전류가 흐르지 않는 부분이 존재하지 않음을 의미합니다. 즉, 전류는 항상 연속적으로 흐르며, 도체 내에서 일정한 크기와 방향을 유지합니다.
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42. 1[kV]로 충전된 어떤 콘덴서의 정전에너지가 1[J]일 때 이 콘덴서의 크기는 몇 [μF] 인가?

  1. 2[μF]
  2. 4[μF]
  3. 6[μF]
  4. 8[μF]
(정답률: 알수없음)
  • 정전에너지는 1/2CV^2로 계산된다. 여기서 C는 콘덴서의 용량, V는 전압이다. 따라서 C = 2E-6F (2 마이크로파라드)이다. 이는 보기에서 주어진 답인 "2[μF]"와 일치한다.
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43. 진공 중에 선전하 밀도 +λ[C/m]의 무한장 직선전하 A와 -λ[C/m]의 무한장 직선전하 B가 d[m]의 거리에 평행으로 놓여 있을 때, A에서 거리 d/3[m]되는 점의 전계의 크기는 몇 [V/m] 인가?

(정답률: 알수없음)
  • 전계의 크기는 전하 밀도에 비례하므로, A와 B에서 각각 거리 d/3[m] 떨어진 점에서의 전계의 크기를 구하면 된다.

    전계의 크기는 전하 밀도에 비례하므로, A와 B에서 각각 거리 d/3[m] 떨어진 점에서의 전계의 크기를 구하면 된다.

    전하 밀도가 +λ[C/m]인 A에서 거리 d/3[m] 떨어진 점에서의 전계의 크기는 다음과 같다.

    E_A = k_e * λ / (d/3)

    전하 밀도가 -λ[C/m]인 B에서 거리 d/3[m] 떨어진 점에서의 전계의 크기는 다음과 같다.

    E_B = k_e * (-λ) / (d/3)

    전체 전계는 A와 B에서의 전계의 벡터합이므로,

    E = E_A + E_B = k_e * λ / (d/3) - k_e * λ / (d/3) = 0

    따라서 전체 전계의 크기는 0[V/m]이다.

    정답은 "" 이다.
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44. 정전용량 C[F]인 평행판 공기콘덴서에 전극간격의 두께 1/2인 유리판을 전극에 평행하게 넣으면 이때의 정전용량은 몇 [F] 인가? (단, 유리의 비유전률은 εs라 한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 유리판을 전극에 평행하게 넣으면 전극과 유리판 사이에도 전기장이 생기게 된다. 이때 유리판과 전극 사이의 전기장은 전극과 반대 방향이므로 유리판의 전하와 전극의 전하가 서로 상쇄되어 전하가 감소하게 된다. 따라서 전극간격이 줄어들어 전기용량이 증가하게 된다. 이때 유리의 비유전률인 εs는 전기장이 가해져도 전하가 축적되지 않는 정도를 나타내는 값으로, 유리판의 전하가 전극과 상쇄되어 감소하는 정도를 나타내는 값이다. 따라서 유리판을 전극에 넣으면 전기용량은 εs에 비례하여 증가하게 된다. 전극간격의 두께가 1/2이므로 유리판의 두께도 1/2이다. 따라서 유리판이 전극과 만나는 면적은 전체 면적의 1/2가 된다. 따라서 정전용량은 C/2가 된다. 따라서 정전용량은 C/2 = ε0εrA/(d/2) = ε0εrA/d가 된다.
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45. 자성체 경계면에 전류가 없을 때의 경계조건으로 틀린 것은?

  1. 전속밀도 D의 법선성분 D1N=D2N=μ2/μ1
  2. 자속밀도 B의 법선성분 B1N=B2N
  3. 자계 H의 접선성분 H1T=H2T
  4. 경계면에서의 자력선의 굴절 tanθ1/tanθ2=μ1/μ2
(정답률: 알수없음)
  • "자성체 경계면에 전류가 없을 때"는 정적인 상황을 의미하며, 이때 경계면에서의 전류는 없습니다. 따라서 전속밀도 D의 법선성분 D1N=D2N=0이 되어야 합니다. 따라서 "전속밀도 D의 법선성분 D1N=D2N=μ2/μ1"은 틀린 답입니다.
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46. 그림과 같이 단면적이 균일한 환상철심에 권수 N1 인 A코일과 권수 Nz 인 B코일이 있을 때 A코일의 자기인덕턴스가 L1[H]라면 두 코일의 상호인덕턴스 M은 몇 [H]인가? (단, 누설자속은 0 이라고 한다.)

  1. L1N1/N2
  2. N2/L1N1
  3. N1/L1N2
  4. L1N2/N1
(정답률: 알수없음)
  • 상호인덕턴스 M은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    M = k × √(L1 × L2)

    여기서 k는 상수이며, 두 코일의 누설자속이 0이므로 k=1이다.

    따라서 M = √(L1 × L2)이다.

    또한, B코일의 권수가 N2이므로 B코일의 자기인덕턴스는 L2 = M × N2/N1이다.

    따라서 A코일의 자기인덕턴스 L1과 B코일의 권수 N2와 N1을 이용하여 M을 구하면 다음과 같다.

    M = √(L1 × L2) = √(L1 × M × N2/N1)

    M2 = L1 × M × N2/N1

    M = L1 × N2/N1

    따라서 정답은 "L1N2/N1"이다.
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47. 자기유도계수 L의 계산방법이 아닌 것은? (단, N: 권수, Φ: 자속, I: 전류, A: 벡터포텐샬, i: 전류밀도, B: 자속밀도, H: 자계의 세기이다.)

(정답률: 알수없음)
  • ""은 자기유도계수 L의 계산 방법이 아니라, 자기장의 에너지 밀도를 나타내는 식이다. L은 N, Φ, I, A, i, B, H 등의 변수들을 이용하여 계산되는데, ""은 이러한 변수들과는 무관한 값이기 때문에 올바른 선택지가 아니다.
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48. 압전기 현상에서 분극이 응력에 수직한 방향으로 발생하는 현상은?

  1. 종효과
  2. 횡효과
  3. 역효과
  4. 직접효과
(정답률: 알수없음)
  • 압전기에 전기장이 가해지면, 분극이 발생하여 응력이 수직한 방향으로 이루어지는데, 이를 횡효과라고 합니다. 이는 압전효과의 일종으로, 압전기의 크기와 방향이 전기장의 크기와 방향에 따라 변화하는 현상입니다. 따라서, 정답은 "횡효과"입니다.
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49. 다음 중 스토크스(stokes)의 정리는?

(정답률: 알수없음)
  • 스토크스의 정리는 유체 내에서 물체가 이동할 때 발생하는 저항력과 관련된 이론으로, 저항력은 물체의 속도에 비례하며, 유체의 점성도와 물체의 크기, 모양, 속도, 유체의 밀도 등에 영향을 받는다는 것을 말한다. ""는 스토크스의 정리를 나타내는 수식으로, F는 저항력, η는 유체의 점성도, v는 물체의 속도, A는 물체의 단면적을 나타낸다.
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50. 그림과 같은 공심 토로이드 코일의 권선수를 N배하면 인덕턴스는 몇배 되는가?

  1. N-2
  2. N-1
  3. N
  4. N2
(정답률: 알수없음)
  • 공심 토로이드 코일의 인덕턴스는 다음과 같이 계산된다.

    L = (μ0μrNA2)/l

    여기서 N은 권선수, A는 단면적, l은 길이, μ0은 자유공기의 자기유도율, μr은 자성체의 상대자기유도율이다.

    권선수를 N배로 늘리면, A는 1/N배로 줄어들게 된다. 따라서 인덕턴스는 다음과 같이 계산된다.

    L' = (μ0μrN'((A/N)2))/l

    = (μ0μrN(A2/N2))/l

    = N2L

    즉, 권선수를 N배하면 인덕턴스는 N2배가 된다. 따라서 정답은 "N2"이다.
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51. 전위가 VA인 A점에서 Q[C]의 전하를 전계와 반대 방향으로 l[m]이동시킨 점 P의 전위[V]는? (단, 전계 E는 일정하다고 가정한다.)

  1. VP=VA-El
  2. VP=VA+El
  3. VP=VA-EQ
  4. VP=VA+EQ
(정답률: 알수없음)
  • 전위는 전하가 위치한 곳에서의 전기적 위치를 나타내는 값이다. 따라서 전하가 이동하면 전위도 변화하게 된다. 이 문제에서는 전하가 전계와 반대 방향으로 이동하므로 전위는 감소하게 된다. 따라서 "VP=VA-El"은 틀린 답이다.

    전계 E는 일정하므로 전위 변화는 이동한 거리 l과 전계 E에 비례한다. 이동한 거리 l이 양수이므로 전위는 감소하는 것이 아니라 증가한다. 따라서 "VP=VA-EQ"도 틀린 답이다.

    따라서 정답은 "VP=VA+El"이다. 이유는 전위 변화는 이동한 거리 l과 전계 E에 비례하므로 전위 변화량은 ΔV = El이 된다. 따라서 이동 전 전위 VA에 ΔV를 더해주면 이동 후 전위 VP를 구할 수 있다. 즉, VP=VA+El이 된다.
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52. 그림과 같은 모양의 자화곡선을 나타내는 자성체 막대를 충분히 강한 평등자계 중에서 매분 3000회 회전시킬 때 자성체는 단위체적당 매초 약 몇 [kcal]의 열이 발생하는가? (단. Br= 2[Wb/m2], HL= 500[AT/m], B=μH 에서 μ는 일정하지 않음)

  1. 11.7
  2. 47.6
  3. 70.2
  4. 200
(정답률: 알수없음)
  • 자화곡선을 나타내는 자성체 막대를 회전시키면서 자기장에 의해 일어나는 회전자기에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    W = (1/2)Iω2

    여기서 I는 자성체의 모멘트이고, ω는 회전각속도이다. 이때, 자성체의 모멘트는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    M = VB

    여기서 V는 자성체의 체적이고, B는 자기장의 강도이다. 자기장의 강도는 μH로 표현되므로, 모멘트는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    M = VμH

    따라서, 회전자기에너지는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    W = (1/2)(VμH)ω2

    여기서 V는 자성체의 체적이므로, 단위체적당 회전자기에너지는 다음과 같다.

    w = (1/2)(μH)ω2

    주어진 문제에서, 자성체를 매분 3000회 회전시키므로, 회전각속도는 다음과 같다.

    ω = 2π(3000/60) = 314 라디안/초

    또한, 자기장의 강도는 다음과 같다.

    H = HL + Br/μ = 500 + 2/μ

    따라서, 회전자기에너지는 다음과 같다.

    W = (1/2)(μH)ω2 = (1/2)(μ(500+2/μ))(314)2 = 78.5μ

    단위체적당 회전자기에너지는 위 식에서 μ를 1로 놓으면 된다. 따라서, 단위체적당 회전자기에너지는 다음과 같다.

    w = 78.5 kcal/m3

    따라서, 자성체가 단위체적당 매초 약 47.6 kcal의 열을 발생시킨다.
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53. 환상 철심에 강은 코일에 5[A]의 전류를 흘려 2000[AT]의 기자력을 생기게 하려면 코일의 권수(회)는 얼마로 하여야 하는가?

  1. 10000
  2. 500
  3. 400
  4. 250
(정답률: 알수없음)
  • 기자력은 N = NIΦ (N: 기자력, I: 전류, Φ: 자기유도율)의 공식을 이용하여 구할 수 있다. 따라서, N = 5 x N x Φ 이다. 이 문제에서는 N = 2000[AT], I = 5[A] 이므로, 2000 = 5 x N x Φ 이다. 이를 정리하면, N x Φ = 400 이다. 따라서, 권수는 400회여야 한다.
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54. 전기쌍극자에 의한 전계의 세기는 쌍극자로부터의 거리 r에 대해서 어떠한가?

  1. r 에 반비례한다.
  2. r2 에 반비례한다.
  3. r3 에 반비례한다.
  4. r4 에 반비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 전기쌍극자에서 전기적인 세기는 쌍극자의 크기와 쌍극자로부터의 거리 r에 반비례한다. 이는 쌍극자의 크기가 일정하다면, 쌍극자와의 거리가 멀어질수록 전기적인 세기가 약해지기 때문이다.

    전기적인 세기는 쌍극자와의 거리 r에 대해 제곱의 역수에 비례한다는 것은 쿨롱 법칙에서 알 수 있다. 즉, 전기적인 세기는 r-2 에 비례한다.

    하지만 전기쌍극자는 쌍극자가 두 개의 전하가 대칭적으로 위치한 경우이므로, 쌍극자의 크기는 두 전하의 크기의 차이에 비례한다. 따라서 전기적인 세기는 쌍극자의 크기와 r-2 에 비례하게 된다.

    따라서 전기쌍극자에 의한 전계의 세기는 r-3 에 반비례한다.
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55. Z축의 정방향(+방향)으로 10πax[A]가 흐를 때 이 전류로부터 5[m]지점에 발생되는. 자계의 세기 H[A/m]는?

  1. H=-ax
  2. H=aΦ
  3. H=(1/2)aΦ
  4. H=-aΦ
(정답률: 알수없음)
  • 정전류가 흐르면 자기장이 발생하며, 자기장의 세기는 전류의 크기와 직접적으로 비례한다. 따라서 이 문제에서도 전류의 크기가 주어졌으므로 자기장의 세기를 구할 수 있다.

    자기장의 세기는 다음과 같은 공식으로 구할 수 있다.

    H = I / (2πr)

    여기서 I는 전류의 크기, r은 전류가 흐르는 지점으로부터의 거리이다. 이 문제에서는 전류가 Z축의 방향으로 흐르므로, 전류가 흐르는 지점으로부터 5m 떨어진 지점에서의 자기장을 구하면 된다.

    따라서 H = 10πax / (2π(5)) = 2ax 이다.

    보기 중에서 정답은 "H=aΦ" 이다. 이는 플랙스(flux)와 자기장의 관계를 나타내는 공식인 H = Φ / A 에서 유도된 결과이다. 여기서 A는 자기장이 통과하는 면적, Φ는 자기장이 통과하는 자기력선의 개수를 나타낸다. 이 문제에서는 면적이 주어지지 않았으므로, Φ = BA 로 나타낼 수 있다. 여기서 B는 자기장의 밀도를 나타내는 값이다.

    따라서 H = Φ / A = BA / A = B 이므로, B = H = aΦ 이다. 따라서 정답은 "H=aΦ" 이다.
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56. 전위함수가 V=2x+5yz+3 일 때, 점(2, 1, 0)에서의 전계의 세기는?

  1. -2i-5j-3k
  2. i+2j+3k
  3. -2i-5k
  4. 4i+3k
(정답률: 알수없음)
  • 전위함수의 그래디언트를 구하면 전계의 세기를 구할 수 있다.

    ∇V = (2, 5z, 5y)

    따라서, 점 (2, 1, 0)에서의 그래디언트는 (2, 0, 0)이다.

    전계의 세기는 그래디언트의 크기이므로,

    |∇V| = √(2^2 + 0^2 + 0^2) = 2

    그리고 그래디언트의 방향은 최대 증가하는 방향이므로,

    전계의 세기의 방향은 -i 방향이다.

    따라서, 정답은 "-2i-5k" 이다.
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57. 그림과 같은 전기 쌍극자에서 P점의 전계의 세기는 [V/m] 인가?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "" 이다.

    전기 쌍극자에서 P점의 전계의 세기는 전하가 양극으로부터 멀어질수록 감소하기 때문에, P점에서의 전계의 세기는 가운데에서 가장 멀리 떨어진 지점인 Q점에서의 전계의 세기보다 작아진다. 따라서, Q점에서의 전계의 세기를 구하면 P점에서의 전계의 세기보다 크게 나온다. 따라서, 정답은 "" 이다.
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58. 반지름 2[mm]의 두 개의 무한히 긴 원통 도체가 중심 간격 2[m]로 진공 중에 평행하게 놓여 있을 때 1[km]당의 정전용량은 약 및 [μF] 인가?

  1. 1×10-3[μF]
  2. 2×10-3[μF]
  3. 4×10-3[μF]
  4. 6×10-3[μF]
(정답률: 알수없음)
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59. 단면적 1000[mm2] 길이 600[mm] 인 강자성체의 철심에 자속밀도 B=1[Wb/m2]를 만들려고 한다. 이 철심에 코일을 감아 전류를 공급하였을 때 발생되는 기자력[AT]은?

  1. 6×10-4
  2. 6×10-3
  3. 6×10-2
  4. 6×10-1
(정답률: 알수없음)
  • 기자력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    F = BAl

    여기서 A는 단면적, l은 길이이다. 따라서,

    A = 1000[mm^2] = 1[m^2]
    l = 600[mm] = 0.6[m]

    로 대입하면,

    F = 1[Wb/m^2] × 1[m^2] × 0.6[m] = 0.6[N]

    이다. 하지만 문제에서 기자력의 단위를 AT로 주었으므로, 0.6[N]을 AT로 변환해야 한다. 이를 위해서는 다음과 같은 공식을 사용한다.

    1 AT = 1000[N]

    따라서,

    F = 0.6[N] ÷ 1000 = 6×10^-4[AT]

    이므로, 정답은 "6×10^-4"이다.
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60. 다음 중 금속에서의 침투깊이(Skin Depth)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 같은 금속을 사용할 경우 전자파의 주파수를 증가시키면 침투깊이가 증가한다.
  2. 같은 주파수의 전자파를 사용할 경우 전도율이 높은 금속을 사용하면 침투깊이가 감소한다.
  3. 같은 주파수의 전자파를 사용할 경우 투자율 값이 작은 금속을 사용하면 침투깊이가 감소한다.
  4. 같은 금속을 사용할 경우 어떤 전자파를 사용하더라도 침투깊이는 변하지 않는다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "같은 주파수의 전자파를 사용할 경우 전도율이 높은 금속을 사용하면 침투깊이가 감소한다."입니다.

    전자파가 금속 내부로 침투할 때, 전자파의 주파수가 높을수록 침투깊이는 작아집니다. 이는 전자파의 주파수가 높을수록 전자파의 에너지가 높아져서 금속 내부에서 충돌하는 확률이 높아지기 때문입니다.

    또한, 전도율이 높은 금속은 전자파가 금속 내부에서 충돌하는 확률이 높아지기 때문에 침투깊이가 감소합니다. 따라서, 같은 주파수의 전자파를 사용할 경우 전도율이 낮은 금속을 사용하는 것이 침투깊이를 높일 수 있습니다.
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4과목: 전력공학

61. 현수애자 4개를 1련으로 한 66[kV] 송전선로가 있다. 현수애자 1개의 절연저항이 2000[MΩ]이라면, 표준경간을 200[m]로 할 때 1[km]당의 누설 컨덕턴스[℧]는?

  1. 0.63×10-9
  2. 0.93×10-9
  3. 1.23×10-9
  4. 1.53×10-9
(정답률: 알수없음)
  • 현수애자 4개를 1련으로 연결하면 전체 절연저항은 2000/4 = 500[MΩ]이 된다. 이때 1[km]의 누설 컨덕턴스는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    누설 컨덕턴스 = (전체 절연저항) / (표준경간 × 전체 길이)
    = (500[MΩ]) / (200[m] × 4)
    = 0.625×10-9[℧]

    따라서, 정답은 "0.63×10-9"이다.
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62. 연가를 해도 효과가 없는 것은?

  1. 직렬공진의 방지
  2. 통신선의 유도장해 감소
  3. 대지정전용량의 감소
  4. 선로정수의 평형
(정답률: 알수없음)
  • 연가는 전기장이나 전류를 흡수하여 발생하는 잡음을 줄이는 역할을 합니다. 그러나 대지정전용량은 지표면과 지하에 있는 전하의 축적으로 인해 발생하는 전위차이며, 이는 연가로 해결할 수 없습니다. 따라서 대지정전용량의 감소를 위해서는 지하에 있는 전하의 분산이나 지표면과 지하의 저항값을 조절하는 등의 대책이 필요합니다.
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63. 단락 보호용 계전기의 범주에 가장 적합한 것은?

  1. 한시 계전기
  2. 탈조 보호 계전기
  3. 과전류 계전기
  4. 주파수 계전기
(정답률: 알수없음)
  • 단락 보호용 계전기는 전기 회로에서 발생할 수 있는 과전류를 감지하여 회로를 차단하여 단락 사고를 예방하는 역할을 합니다. 따라서, 가장 적합한 것은 "과전류 계전기"입니다.
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64. 감속재의 온도 계수란?

  1. 감속재외 시간에 대한 온도 상승률
  2. 반응에 아무런 영향을 주지 않는 계수
  3. 감속재의 온도 1[℃] 변화에 대한 반응도의 변화
  4. 열중성자로에서 양(+)의 값을 갖는 계수
(정답률: 알수없음)
  • 감속재의 온도 계수는 감속재의 온도가 1℃ 변화할 때, 반응도가 얼마나 변화하는지를 나타내는 계수입니다. 따라서 정답은 "감속재의 온도 1[℃] 변화에 대한 반응도의 변화"입니다. 다른 보기들은 감속재의 온도 계수와는 관련이 없는 내용들입니다.
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65. 반지름이 1.2[cm]인 전선 1선을 왕로로 하고 대지를 귀로로 하는 경우 왕복회로의 총 인덕턴스는 약 몇 [mH/km]인가? (단, 등가대지면의 깊이는 600[m]이다.)

  1. 2.4025[mH/km]
  2. 2.3525[mH/km]
  3. 2.2639[mH/km]
  4. 2.2139[mH/km]
(정답률: 알수없음)
  • 전선 1선의 길이는 1[km]이므로, 인덕턴스는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $L = frac{mu_0}{pi} ln{frac{2h}{r}}$

    여기서, $mu_0$는 자유공기의 유전률, $h$는 등가대지면의 깊이, $r$은 전선 1선의 반지름이다. 따라서,

    $L = frac{4pi times 10^{-7}}{pi} ln{frac{2 times 600}{0.012}} = 2.4025[mH/km]$

    따라서, 정답은 "2.4025[mH/km]"이다.
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66. 개폐장치 중에서 고장전류의 차단능력이 없는 것은?

  1. 진공차단기
  2. 유입개폐기
  3. 리클로저
  4. 전력퓨즈
(정답률: 알수없음)
  • 유입개폐기는 전기를 유입하는 역할을 하기 때문에 고장전류를 차단하는 기능이 없습니다. 따라서 다른 개폐장치들과는 달리 고장전류를 차단하지 못합니다.
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67. 동기조상기(A)와 전력용콘덴서(B)를 비교한 것으로 옳은 것은?

  1. 조정 : (A)는 계단적, (B)는 연속적
  2. 전력손실 : (A)가 (B)보다 적음
  3. 무효전력 : (A)는 진상ㆍ지상 양용, (B)는 진상용
  4. 시송전 : (A)는 불가능, (B)는 가능
(정답률: 알수없음)
  • 동기조상기(A)는 계단적으로 조정되며, 무효전력은 진상ㆍ지상 양용으로 발생합니다. 반면에 전력용콘덴서(B)는 연속적으로 조정되며, 무효전력은 진상용으로 발생합니다. 또한 전력손실에서는 A가 B보다 적습니다. 마지막으로 시송전에서는 A는 불가능하고, B는 가능합니다.
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68. 직류송전방식에 비하여 교류송전방식의 가장 큰 이정은?

  1. 선로의 리액턴스에 의한 전압강하가 없으므로 장거리 송전에 유리하다.
  2. 변압이 쉬워 고압송전에 유리하다.
  3. 같은 절연에서 송전전력이 크게 된다.
  4. 지중송전의 경우, 충전전류와 유전체손을 고려하지 않아도 된다.
(정답률: 알수없음)
  • 교류송전방식은 변압이 쉬워 고압송전에 유리하다. 변압기를 사용하여 전압을 높이면 전류가 낮아져 전력손실이 줄어들기 때문이다. 따라서 교류송전은 장거리 송전에도 유리하며, 전력의 효율성을 높일 수 있다.
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69. 송전선로에서 이상전압이 가장 크게 발생하기 쉬운 경우는?

  1. 무부하 송전선로를 폐로하는 경우
  2. 무부하 송전선로를 개로하는 경우
  3. 부하 송전선로를 폐로하는 경우
  4. 부하 송전선로를 개로하는 경우
(정답률: 알수없음)
  • 무부하 송전선로를 개로하는 경우에는 전류가 흐르지 않기 때문에 전압이 높게 발생할 수 있습니다. 이는 전압이 부하가 있는 상황에서도 높아질 가능성이 있어 위험합니다. 따라서 무부하 송전선로를 개로하는 경우가 이상전압이 가장 크게 발생하기 쉬운 경우입니다.
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70. 3상용 차단기의 정격 차단용량은?

  1. √3×정격전압×정격차단전류
  2. √3×정격전압×정격전류
  3. 3×정격전압×정격차단전류
  4. 3×정격전압×정격전류
(정답률: 알수없음)
  • 3상용 차단기는 3상 전원을 차단하는 역할을 합니다. 이때 3상 전원은 각각 120도 차이로 인해 서로 다른 시간에 최대 전류를 나타냅니다. 따라서 3상 전원의 최대 전류는 각각 차이가 있으므로, 이를 고려하여 계산해야 합니다. 이를 위해 √3을 곱해주는 것입니다. 따라서 3상용 차단기의 정격 차단용량은 "√3×정격전압×정격차단전류"입니다.
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71. 그림과 같은 회로에 있어서의 합성 4단자 정수에서 Bo 의 값은?

  1. Bo=B+Zir
  2. Bo=A+BZir
  3. Bo=C+DZir
  4. Bo=B+AZir
(정답률: 알수없음)
  • 회로의 합성 4단자 정수에서 Bo은 외부에서 인가되는 전압이다. 이 때, Bo는 내부에서 발생하는 전압인 B와 Zir의 합으로 나타낼 수 있다. 따라서 Bo=B+AZir이다. A와 Z는 회로의 특성에 따라 결정되는 상수값이므로, Bo는 B와 Zir에 따라 달라질 수 있다.
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72. 다음 중 동작 시간에 따른 보호 계전기의 분류와 그 설명으로 틀린 것은?

  1. 순한시 계전기는 설정된 최소 작동 전류 이상의 전류가 흐르면 즉시 작동하는 것으로 한도를 넘은 양과는 관계가 없다.
  2. 정한시 계전기는 설정된 값 이상의 전류가 흘렀을 때 작동 전류의 크기와는 관계없이 항상 일정한 시간 후에 작동하는 계전기이다.
  3. 반한시 계전기는 작동시간이 전류값의 크기에 따라 변하는 것으로 전류값이 클수록 느리게 동작하고 반대로 전류값이 작아질수록 빠르게 작동하는 계전기이다.
  4. 반한시성 정한시 계전기는 어느 전류값까지는 반한시성이지만 그 이상이 되면 정한시로 작동하는 계전기이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정한시 계전기는 설정된 값 이상의 전류가 흘렀을 때 작동 전류의 크기와는 관계없이 항상 일정한 시간 후에 작동하는 계전기이다. (반한시 계전기는 작동시간이 전류값의 크기에 따라 변하는 것으로 전류값이 클수록 느리게 동작하고 반대로 전류값이 작아질수록 빠르게 작동하는 계전기이다.)
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73. 배전선로에서 사고범위의 확대를 방지하기 위한 대책으로 적당하지 않은 것은?

  1. 배전계통의 루프화
  2. 선택접지계전방식 채택
  3. 구분개폐기 설치
  4. 선로용 콘덴서 설치
(정답률: 알수없음)
  • 선로용 콘덴서 설치는 배전선로에서 발생하는 고장 전류를 제한하는 역할을 하기 때문에, 사고 발생 시 전류가 흐르는 범위를 확대시키는 원인이 될 수 있습니다. 따라서 적당하지 않은 대책입니다.
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74. 수전단을 단락한 경우 송전단에서 본 임피던스는 300[Ω]이고 수전단을 개방한 경우에는 1200[Ω]이었다. 이 선로의 특성임퍼던스는?

  1. 600[Ω]
  2. 900[Ω]
  3. 1200[Ω]
  4. 1500[Ω]
(정답률: 알수없음)
  • 임피던스는 전압과 전류의 비율로 정의되며, 수전단을 단락한 경우와 개방한 경우의 임피던스 비율은 다음과 같습니다.

    임피던스 비율 = (송전단에서의 임피던스) / (수전단을 단락한 경우의 임피던스)

    따라서, 이 문제에서 임피던스 비율은 다음과 같습니다.

    임피던스 비율 = 300[Ω] / 1200[Ω] = 1/4

    임피던스 비율은 전압과 전류의 비율이므로, 전압과 전류의 비율도 같습니다. 따라서, 수전단을 단락한 경우와 개방한 경우의 전압 비율은 다음과 같습니다.

    전압 비율 = (수전단을 단락한 경우의 전압) / (수전단을 개방한 경우의 전압)

    전압 비율 = (전압이 같은 경우) * (임피던스 비율)

    전압 비율 = 1/4

    수전단을 단락한 경우의 전압은 1/4이므로, 전압이 같은 경우에는 송전단에서의 전압도 1/4입니다. 따라서, 송전단에서의 임피던스는 수전단을 단락한 경우의 임피던스의 4배인 1200[Ω]입니다.

    이제, 전압이 같은 경우의 임피던스 비율을 구할 수 있습니다.

    임피던스 비율 = (송전단에서의 임피던스) / (수전단을 개방한 경우의 임피던스)

    임피던스 비율 = 1200[Ω] / (수전단을 개방한 경우의 임피던스)

    임피던스 비율 = 1200[Ω] / 300[Ω]

    임피던스 비율 = 4

    따라서, 전압이 같은 경우의 임피던스는 수전단을 개방한 경우의 임피던스의 4배인 1200[Ω]입니다. 이를 1/2하여 최종적으로 구하면 600[Ω]이 됩니다.
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75. 전력계통에서 인터록(interlock)의 설명으로 알맞은 것은?

  1. 부하 통전시 단로기를 열 수 있다.
  2. 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있다.
  3. 차단기가 닫혀 있어야 단로기를 열 수 있다.
  4. 차단기의 접점과 단로기의 접점이 기계적으로 연결되어 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 전력계통에서 인터록은 차단기와 단로기의 상호작용을 제어하는 장치이다. 이 때, 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있는 이유는 전기적 안전을 위해서이다. 차단기가 열려 있으면 전기가 흐르지 않으므로 단로기를 열어도 안전하다. 그러나 차단기가 닫혀 있으면 전기가 흐르고 있으므로 단로기를 열면 전기적 사고가 발생할 수 있다. 따라서 차단기가 열려 있어야만 단로기를 닫을 수 있다.
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76. 수차의 조속기가 너무 예민하면 어떤 현상이 발생되는가?

  1. 전압변동이 작게 된다.
  2. 수압상승률이 크게 된다.
  3. 속도변동률이 작게 된다.
  4. 탈조를 일으키게 된다.
(정답률: 알수없음)
  • 수차의 조속기가 너무 예민하면 수압상승률이 크게 되어 전압변동이 작아지게 됩니다. 이는 조속기가 민감하게 반응하여 작은 변화에도 크게 반응하기 때문입니다. 따라서 전압 변동이 작아지게 되고, 이는 시스템의 안정성을 해치게 됩니다.
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77. 연간 전력량이 E[kWh]이고, 연간 최대전력이 W[kW]인 연부하율은 몇 [%] 인가?

  1. (E/W)×100
  2. (W/E)×100
  3. (8760W/E)×100
  4. (E/8760W)×100
(정답률: 알수없음)
  • 연간 전력량 E[kWh]은 1년 동안 사용한 전력의 총량을 의미하고, 연간 최대전력 W[kW]은 1년 동안 사용한 전력 중 가장 큰 순간의 전력을 의미한다. 따라서 연부하율은 전체 사용한 전력 중 최대전력이 차지하는 비율을 나타내는 지표이다.

    연부하율을 계산하기 위해서는 최대전력 W[kW]를 전체 사용한 전력 E[kWh]로 나누어야 한다. 그러나 둘의 단위가 다르기 때문에, 전력 단위를 통일해주어야 한다. 1년은 8760시간이므로, 최대전력 W[kW]를 시간 단위로 환산하여 kW를 kWh로 변환해준다.

    따라서 연부하율은 (E/8760W)×100이 된다.
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78. 발전기 출력 PG[kW], 연료 소비량 B[kg], 연료의 발열량 H[kcal/kg]일 때 이 화력발전의 열효율은 몇 [%]인가?

  1. (980PG/HㆍB)×100
  2. (980HB/PG)×100
  3. (860HB/PG)×100
  4. (860PG/HㆍB)×100
(정답률: 알수없음)
  • 열효율은 출력으로 얻은 전기에너지와 연료로 공급된 열에너지의 비율을 나타내는 값이다. 따라서 열효율은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    열효율 = (발전기 출력 × 1kcal/4.186J) ÷ (연료 소비량 × 발열량)

    여기서 1kcal은 4.186J이다. 따라서 위 식을 정리하면 다음과 같다.

    열효율 = (860PG/HㆍB)×100

    따라서 정답은 "(860PG/HㆍB)×100"이다.
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79. 전력계통의 안정도 향상 대책으로 옳지 않은 것은?

  1. 전압변동을 크게 한다.
  2. 고속도 재폐로 방식을 채용한다.
  3. 계통의 직렬 리액턴스를 낮게 한다.
  4. 고속도 차단 방식을 채용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 전압변동을 크게 한다는 것은 전력계통의 안정도를 저하시키는 요인 중 하나입니다. 전압이 불안정하면 전기기기의 작동이 불안정해지고 과전압이나 저전압으로 인한 고장 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 전압변동을 크게 하는 것은 전력계통의 안정도를 향상시키는 대책이 아닙니다.
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80. 부하전력, 선로길이 및 선로손실이 동일할 경우 전선동량이 가장 적은 방식은?

  1. 3상 3선식
  2. 3상 4선식
  3. 단상 3선식
  4. 단상 2선식
(정답률: 알수없음)
  • 전력은 전압과 전류의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 따라서 부하전력이 동일하다면 전류량이 가장 적은 방식이 가장 효율적입니다.

    3상 3선식은 선간 전압이 높아 전류량이 작아지지만, 전선동량을 계산할 때는 선간 전압을 고려해야 하므로 전선동량이 큽니다.

    3상 4선식은 중성선을 추가하여 전류의 흐름을 균등하게 분배할 수 있으므로 전류량이 작아지고, 전선동량도 작아집니다.

    단상 3선식과 단상 2선식은 3상 3선식과 비교하면 전류량이 작아지지만, 3상 4선식과 비교하면 전류량이 크므로 전선동량도 큽니다.

    따라서 부하전력, 선로길이 및 선로손실이 동일할 경우 전선동량이 가장 적은 방식은 3상 4선식입니다.
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