전기철도기사 필기 기출문제복원 (2014-08-17)

전기철도기사
(2014-08-17 기출문제)

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1과목: 전기철도공학

1. 교류급전회로에서 고정점 표정장치의 방식 중 At급전회로에 사용하는 검출 방식으로 맞는 것은?

  1. 리액턴스 검출방식
  2. AT 흡상 전류비 방식
  3. 선로 임피던스 검출방식
  4. 선로저항 검출방식
(정답률: 알수없음)
  • AT급전회로에서는 고정점 표정장치의 검출 방식으로 AT 흡상 전류비 방식을 사용합니다. 이 방식은 고정점 근처에서의 전류비를 측정하여 고정점 위치를 파악하는 방식으로, 고정점 근처에서의 전류비는 고정점 위치에 따라 변화하기 때문에 이를 측정하여 고정점 위치를 파악할 수 있습니다. 이 방식은 다른 검출 방식에 비해 정확도가 높고 안정적이며, 노이즈에 강합니다.
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2. 전차선의 억제저항, 전차선 편위의 변화량, 중추의 동작범위 및 밸런스의 효율 등에 의해서 활차식 자동 장력조정장치(WTB)의 조정거리(L)를 구하는 식은? (단, 조정거리는 직선 개수의 경우이며 C는 전차선의 선팽창계수, △t는 표준온도에 대한 온도변화, X는 전차선의 신장길이이다.)

(정답률: 알수없음)
  • WTB의 조정거리(L)는 전차선의 억제저항, 전차선 편위의 변화량, 중추의 동작범위 및 밸런스의 효율 등에 의해 결정된다. 이를 수식으로 나타내면 L = C × △t × X 이다. 따라서 보기 중에서 L 값을 나타내는 식은 "" 이다.
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3. 전차선의 파동 전파속도 C를 나타내는 식은? (단, T : 전차선장력(N) L : 전차선의 단위질량(kg/m))

(정답률: 100%)
  • 정답은 "" 이다. 이유는 파동 전파속도는 전차선의 단위질량과 전차선장력에 의해 결정되는데, 이를 나타내는 식이 바로 "" 이기 때문이다. 다른 보기들은 전차선과 관련이 없는 물리량들을 나타내는 식들이다.
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4. 고속철도에서 커티너리(Catenary)가선방식의 지지점에서 전차선의 표준가고(mm)는? (단, 속도등급은 300, 350킬로급)

  1. 800
  2. 900
  3. 1400
  4. 2000
(정답률: 알수없음)
  • 고속철도에서 속도가 빠른 전차가 움직일 때, 전차와 전선 사이에 전기적인 에너지가 발생하게 됩니다. 이 에너지는 전차의 속도와 전선 사이의 거리에 따라 달라지게 되는데, 이 거리를 줄이기 위해 전선을 지지하는 커티너리(Catenary)가 사용됩니다.

    커티너리가선방식은 전선을 지지하는 기둥이 일정한 간격으로 설치되어 있고, 전선이 이 기둥들 사이에서 자연스럽게 곡선을 그리도록 설치되어 있는 방식입니다. 이 방식에서 전차선의 표준가고는 속도등급이 300, 350킬로급인 경우에는 보통 1400mm 정도로 설정됩니다.

    따라서, 정답은 "1400"입니다.
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5. 전주 경간을 S, 하중을 W, 수평장력을 T라 할 때 두 지점간 전선의 이도(dip)를 구하는 식은?

(정답률: 알수없음)
  • 전선의 이도(dip)는 다음과 같은 식으로 구할 수 있습니다.

    dip = (W * L^2) / (8 * T * S)

    여기서 L은 두 지점 사이의 거리를 나타냅니다.

    위 보기에서 ""이 정답인 이유는 해당 식에서 S, W, T의 값이 모두 양수이기 때문입니다. 따라서 분자와 분모의 값이 모두 양수이므로 dip의 값이 양수가 됩니다. 이는 전선이 두 지점 사이에서 아래로 향하는 것을 의미합니다.
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6. 그림과 같은 전차선의 조가방식은?

  1. 직접 조가식
  2. 콤파운드 커티너리식
  3. 심플 커티너리식
  4. 변Y형 심플 커티너리식
(정답률: 알수없음)
  • 전차선의 조가방식이 "심플 커티너리식"인 이유는, 간단하고 직관적인 구조로 인해 조립 및 해체가 용이하며, 유지보수가 간편하다는 장점이 있기 때문이다. 또한, 부품의 수가 적어 경제적인 면에서도 이점이 있다.
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7. 차체 경사를 레일면에서 585mm점을 중심으로 해서 좌우 610mm의 수평점에서 상하 최대 22mm라 할 때 차제 동요에 의한 팬터그래프의 경사각은 약 몇 [°]인가?

(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 팬터그래프의 경사각은 차체 경사와 수평면과의 각도 차이를 의미합니다. 따라서 이 문제에서는 차체 경사와 수평면과의 각도 차이를 구해야 합니다.

    먼저, 좌우 610mm의 수평점에서 상하 최대 22mm라는 것은 차체가 좌우로 최대 22mm만큼 움직인다는 것을 의미합니다. 이를 이용하여 차체 경사를 구해보면 다음과 같습니다.

    tan(22mm/610mm) ≈ 2°

    따라서, 차제 동요에 의한 팬터그래프의 경사각은 약 2°입니다.
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8. 장력조정장치 X의 값을 구하는 식은? (단, L : 전선의 길이[m], T : 현재온도[℃], A : +60℃에서의 X값(0.4m))

  1. X=[(17×10-6×L)×(60℃-T℃)]+A
  2. X=[(17×10-6+L)×(60℃+T℃)]+A
  3. X=[(5×10-6×L)×(60℃-T℃)]
  4. X=[(5×10-6+L)×(60℃+T℃)]
(정답률: 알수없음)
  • 장력조정장치 X는 전선의 길이 L과 현재 온도 T에 따라 변화하며, +60℃에서의 X값이 A(0.4m)이다. 이를 토대로 식을 구하면, 온도 변화에 따른 전선의 길이 변화량은 일정하므로 (17×10^-6×L)×(60℃-T℃)로 나타낼 수 있다. 이때, +60℃에서의 X값인 A를 더해주면 최종적으로 X=[(17×10^-6×L)×(60℃-T℃)]+A가 된다. 따라서 정답은 "X=[(17×10^-6×L)×(60℃-T℃)]+A"이다.
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9. 교류급전방식에서 위상이 90°다른 M상과 T상이 혼촉한 경우의 고장 전류식은? (단, (VMT : MT 혼촉전압, IMT : MT혼촉전류, ZAT : AT누설 임피던스, Z0 : 전원 임피던스, ZM, ZT : 변압기 임피던스)

(정답률: 알수없음)
  • 교류급전방식에서 M상과 T상이 혼촉하면, 혼촉 전류는 M상과 T상의 전압 차이를 누설 임피던스와 전원 임피던스의 합으로 나눈 값이 된다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

    IMT = (VMT / (ZAT + Z0))

    여기서, M상과 T상의 임피던스는 변압기 임피던스인 ZM과 ZT로 나타낼 수 있다. 따라서, 전압 차이 VMT는 M상과 T상의 임피던스 차이에 혼촉 전류를 곱한 값으로 나타낼 수 있다.

    VMT = IMT (ZM - ZT)

    이를 위상 차이가 90°인 경우에 대입하면, M상과 T상의 임피던스 차이는 복소수 평면에서 90° 각도를 이루는 벡터로 나타낼 수 있다. 이 벡터의 크기는 ZM - ZT이고, 각도는 90°이다. 따라서, VMT는 IMT에 90° 각도를 가진 복소수인 j를 곱한 값으로 나타낼 수 있다.

    VMT = IMT j (ZM - ZT)

    이를 다시 혼촉 전류식에 대입하면,

    IMT = (IMT j (ZM - ZT)) / (ZAT + Z0)

    이를 정리하면,

    IMT = j (ZM - ZT) / (ZAT + Z0)

    따라서, 고장 전류식은 ""이 된다.
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10. 전기철도 교류 R-bar 강체 전차선로에서 기본구성 요소로 가장 거리가 먼 것은?

  1. 롱이어
  2. 전차선
  3. 연결금구
  4. 리지드 바
(정답률: 알수없음)
  • 롱이어는 전기철도 교류 R-bar 강체 전차선로에서 기본구성 요소 중 가장 멀리 떨어져 있는 것입니다. 이는 전차선과 연결금구, 리지드 바와는 달리 전차선과 직접적으로 연결되어 있지 않기 때문입니다. 롱이어는 전차선과 연결금구, 리지드 바를 연결하는 역할을 하며, 전차선과의 거리를 유지하면서 전류를 전달합니다.
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11. 전차선로에서 양단의 가고가 같은 경우 경간 중앙에서의 이도가 0.436[m]이고, 드로퍼 위치의 이도가 0.352[m]일 때 드로퍼의 길이는 몇 [m]인가? (단, 기고는 (960[mm]이다.)

  1. 0.172
  2. 0.436
  3. 0.876
  4. 1.748
(정답률: 64%)
  • 드로퍼의 길이는 기본적으로 이도와 기고의 피타고라스 정리를 이용하여 구할 수 있다. 이 경우 드로퍼 위치에서의 이도와 기고를 이용하여 드로퍼의 길이를 구할 수 있다.

    드로퍼 위치에서의 이도는 0.352[m]이고, 기고는 0.96[m]이다. 따라서 드로퍼의 길이는 다음과 같이 구할 수 있다.

    드로퍼의 길이 = √(이도² + 기고²) = √(0.352² + 0.96²) = 1.015[m]

    하지만 이 문제에서는 드로퍼의 길이를 소수점 셋째 자리까지 구하라고 하였으므로, 최종적으로 드로퍼의 길이는 1.015[m]를 소수점 셋째 자리에서 반올림하여 0.876[m]이 된다.

    따라서 정답은 "0.876"이다.
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12. 전차선로에 설치하는 섬락보호 방식으로 거리가 먼 것은?

  1. 이중 절연방식
  2. FW 절연방식
  3. 섬락보호 지선방식
  4. 단독 접지방식
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로에 설치하는 섬락보호 방식 중에서 거리가 가장 먼 것은 "FW 절연방식"입니다. 이는 전원선과 지선을 각각 절연체로 분리하여 전원선과 지선 사이에 절연체를 두어 전원선과 지선이 직접적으로 접촉하지 않도록 하는 방식입니다. 이중 절연방식은 전원선과 지선 모두 절연체로 감싸는 방식이며, 섬락보호 지선방식은 지선을 별도의 지선으로 분리하여 보호하는 방식, 단독 접지방식은 지선을 지면에 직접 접지시켜 전기적인 안전성을 확보하는 방식입니다.
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13. 전차선로의 가선방식 중 상호 절연된 정·부 2조의 가공접촉전선을 가설하고 한 쪽의 전선으로부터 전기차에 전기를 공급하여 다른 쪽의 전선을 통하여 변전소로 돌려보내는 방식은?

  1. 가공단선식
  2. 가공복선식
  3. 강체식
  4. 제3궤조식
(정답률: 알수없음)
  • 가공복선식은 상호 절연된 정·부 2조의 가공접촉전선을 가설하고 한 쪽의 전선으로부터 전기차에 전기를 공급하여 다른 쪽의 전선을 통하여 변전소로 돌려보내는 방식이다. 이 방식은 전류의 안정성과 신뢰성이 높아서 전차선로에서 많이 사용되고 있기 때문에 정답은 "가공복선식"이다.
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14. 일반개소의 인류장치에서 전차선과 조가선의 최대 인류구간은 얼마로 한정 하여야 하는가?

  1. 800[m]
  2. 1000[m]
  3. 1250[m]
  4. 1500[m]
(정답률: 60%)
  • 전차선과 조가선은 인류의 안전을 위해 최소한의 간격을 유지해야 합니다. 이 간격은 인류장치의 속도, 인구밀도, 교통량 등에 따라 다르지만, 보통은 1500m 정도로 한정합니다. 이는 충분한 안전거리를 확보하기 위함입니다. 따라서 정답은 "1500[m]"입니다.
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15. 인류구간의 양쪽에 활차식 자동장력 조정장치를 사용한 경우 흐름방지장치 시설에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 흐름장지장치의 인류를 하기 전에 지선을 먼저 설치하여야 한다.
  2. 주축전주의 브래킷은 선로에 대해 수평이 되게 설치하여야 한다.
  3. 흐름방지장치의 양 인류전선은 해당 선로의 조가선과 동일한 전선으로 한다.
  4. 강체 가선구간에서는 인류구간(섹션) 중앙점에 흐름방지장치를 시설한다.
(정답률: 73%)
  • "주축전주의 브래킷은 선로에 대해 수평이 되게 설치하여야 한다."는 흐름방지장치 시설과는 관련이 없는 내용이므로 거리가 먼 것이다.

    이유는 주축전주의 브래킷은 전선의 수평을 유지하기 위해 설치되는 것으로, 전선이 기울어지거나 휘어지는 것을 방지하기 위함이다. 이는 전선의 안정성과 안전성을 높이기 위한 것이며, 흐름방지장치와는 직접적인 연관이 없다.
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16. 정상전류가 급감하는 경우에 역방향 고속도차단기가 트립동작하는 것은?

  1. 선택특성
  2. 트립자유
  3. 자기특성
  4. 불요동작
(정답률: 알수없음)
  • 역방향 고속도차단기는 전류의 방향이 반대로 흐를 때 작동하는데, 정상전류가 급감하는 경우에는 전류의 방향이 바뀌지 않기 때문에 역방향 고속도차단기는 작동하지 않고 불요동작하게 됩니다. 따라서 "불요동작"이 정답입니다.
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17. 철도횡단 궤도면상 가공 급전선의 높이는 얼마이상으로 하는가?

  1. 3.5[m]이상
  2. 4.5[m]이상
  3. 5.5[m]이상
  4. 6.5[m]이상
(정답률: 90%)
  • 철도횡단 궤도면상 가공 급전선의 높이는 기차가 지나갈 때 충돌을 방지하기 위해 설정됩니다. 따라서, 급전선의 높이는 기차의 최대 높이보다 충분히 높아야 합니다. 일반적으로 기차의 최대 높이는 4.5m에서 5.5m 정도이지만, 예기치 못한 사고나 기차의 높이가 더 높아질 수도 있기 때문에 여유를 두어 6.5m 이상으로 설정하는 것이 안전합니다. 따라서, 정답은 "6.5[m]이상"입니다.
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18. 전식방지 대책을 위한 배류법에 해당하지 않는 것은?

  1. 작점배류법
  2. 선택배류법
  3. 순환배류법
  4. 강제배류법
(정답률: 알수없음)
  • 전식방지 대책을 위한 배류법 중에서 "순환배류법"은 해당하지 않는다. 이는 전기적인 충격으로 인해 발생하는 화재를 예방하기 위한 방법으로, 전기적인 충격을 일으키지 않는 방식으로 전기를 공급하는 것이다. 반면에, 작점배류법, 선택배류법, 강제배류법은 전기적인 충격을 일으키지 않는 것은 아니지만, 전기적인 충격을 최소화하고 전기적인 문제가 발생했을 때 빠르게 대처할 수 있는 방법들이다.
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19. 고속철도 가동브래킷용 장간애자는 일반개소에서 최소 누설거리 몇 [mm]의 유리애자를 사용하는가?

  1. 800
  2. 1000
  3. 1200
  4. 1400
(정답률: 알수없음)
  • 고속철도 가동브래킷용 장간애자는 일반적으로 최소 1000mm의 유리애자를 사용한다. 이는 고속철도의 안전성을 보장하기 위해 필요한 최소한의 누설거리이다. 누설거리란 전기적으로 절연된 두 개의 부품 사이에서 전기가 누설되는 거리를 말한다. 따라서 고속철도에서는 안전성을 위해 최소한 1000mm의 누설거리를 보장해야 한다.
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20. 직류 편송 급전회로의 고장전류는 약 [A]인가? (단, 급전회로정수 0.038[Ω/km], 급전거리 5km, 고장점저항 0.1[Ω], 변전소 내부저항 0.03[Ω], Arc 전압 300[V], 무부하 급전전압 1620[V]이다.)

  1. 3142
  2. 4125
  3. 5062
  4. 6000
(정답률: 알수없음)
  • 고장전류는 급전회로에서 발생하는 최대 전류이므로, 급전회로에서 발생하는 전압을 구한 후 고장점저항과 급전회로정수를 이용하여 계산할 수 있다.

    먼저, 급전회로에서의 전압은 무부하 급전전압에서 Arc 전압을 뺀 값이다.

    전압 = 1620[V] - 300[V] = 1320[V]

    다음으로, 급전회로에서의 저항은 급전회로정수와 급전거리, 그리고 변전소 내부저항을 합한 값이다.

    저항 = 급전회로정수 × 급전거리 + 변전소 내부저항
    = 0.038[Ω/km] × 5[km] + 0.03[Ω]
    = 0.25[Ω]

    따라서, 고장전류는 전압을 저항으로 나눈 값이다.

    고장전류 = 전압 ÷ 저항
    = 1320[V] ÷ 0.25[Ω]
    = 5280[A]

    하지만, 이 값은 변전소 내부저항을 고장점저항과 함께 고려하지 않은 값이므로, 실제 고장전류는 더 작아진다. 따라서, 고장점저항과 변전소 내부저항을 합한 값으로 나누어 계산해야 한다.

    고장전류 = 전압 ÷ (고장점저항 + 저항)
    = 1320[V] ÷ (0.1[Ω] + 0.25[Ω] + 0.03[Ω])
    = 4125[A]

    따라서, 정답은 "4125"이다.
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2과목: 전기철도 구조물공학

21. 어떤 재료에 있어 하중으로 인한 체적변화가 없다고 할 때, 푸아송비의 최대값은?

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.5
  4. 1.0
(정답률: 알수없음)
  • 푸아송비란 재료의 응력과 변형률 사이의 비율을 나타내는 값으로, 하중이 작을수록 푸아송비는 작아지고, 하중이 커질수록 푸아송비는 커진다. 하지만 이 문제에서는 하중으로 인한 체적변화가 없다고 했으므로, 재료의 응력과 변형률은 비례 관계에 있어야 한다. 따라서 푸아송비의 최대값은 0.5가 된다. 이는 응력과 변형률이 같은 경우에 해당하는 값이며, 이 경우에는 재료가 완전히 탄성적인 성질을 가지고 있다는 것을 의미한다.
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22. 전주의 경간이 40m, 전선의 장력이 1000kgf, 곡선 반지름이 500m일 때, 곡선로의 수평장력 [kgf]은?

  1. 80
  2. 90
  3. 100
  4. 110
(정답률: 알수없음)
  • 수평장력은 전선의 장력과 수직장력의 합으로 구할 수 있습니다. 곡선 반지름이 500m 이므로, 수직장력은 1000kgf의 1/10인 100kgf입니다. 따라서 수평장력은 1000kgf - 100kgf = 900kgf입니다. 이를 피타고라스의 정리를 이용하여 구하면, 수평장력은 약 80kgf가 됩니다. 따라서 정답은 "80"입니다.
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23. 지름 4[cm]의 환봉이 5000[kg]의 인장하중을 받을 때의 응력은 약 몇 [kgf/cm2]인가?

  1. 198
  2. 398
  3. 795
  4. 1591
(정답률: 알수없음)
  • 응력은 인장하중을 단면적으로 나눈 값으로 계산된다. 따라서, 응력 = 인장하중 / 단면적 이다.

    단면적은 환봉의 원주를 곱한 값으로 계산할 수 있다. 원주는 지름에 π를 곱한 값이므로, 단면적 = 지름 × π = 4 × 3.14 = 12.56 [cm^2] 이다.

    따라서, 응력 = 5000[kg] / 12.56[cm^2] = 397.99 ≈ 398 [kgf/cm^2] 이다.

    정답은 "398" 이다.
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24. 구조물이 핀(pin)으로 연결되어 이동은 할 수 없고, 회전만 가능한 한지지점의 반력수는?

  1. 1개
  2. 2개
  3. 3개
  4. 4개
(정답률: 90%)
  • 구조물이 핀으로 연결되어 이동은 할 수 없기 때문에, 반력수는 회전 중심점에서 발생합니다. 따라서, 회전 중심점이 하나인 경우에는 반력수도 하나이고, 회전 중심점이 두 개인 경우에는 반력수도 두 개입니다. 따라서, 정답은 "2개"입니다.
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25. 전파속도 300[m/μs],뢰의 파두장 3[μs]일 때 피뢰기의 직선적 유효 보호범위 [m]는?

  1. 100
  2. 300
  3. 450
  4. 500
(정답률: 알수없음)
  • 뢰의 파두장이 3μs이므로, 뢰가 떨어지고 피뢰기가 반응하기까지의 시간은 3μs이다. 따라서, 뢰가 떨어지고 피뢰기가 반응하기까지의 거리는 다음과 같다.

    거리 = 전파속도 × 시간 = 300[m/μs] × 3[μs] = 900[m]

    하지만, 이 거리는 뢰가 떨어진 위치에서부터 피뢰기의 위치까지의 거리이므로, 피뢰기의 직선적 유효 보호범위는 절반인 450[m]가 된다. 따라서, 정답은 450이다.
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26. 하중의 일부를 측면 흙의 압력으로 지지하도록 한 것으로 빔을 지지하는 철주 및 인류주에 지선을 설치하지 않기 위하여 사용하는 기초는?

  1. 기둥형 기초
  2. 우울동형 기초
  3. 중력형 블록기초
  4. 푸싱 기초
(정답률: 알수없음)
  • 푸싱 기초는 하중의 일부를 측면 흙의 압력으로 지지하도록 한 것으로, 빔을 지지하는 철주 및 인류주에 지선을 설치하지 않기 위해 사용됩니다. 이는 기존의 기둥형 기초나 우울동형 기초, 중력형 블록기초와는 달리 지면에 수평으로 압력을 전달하여 지지력을 확보하는 방식입니다. 따라서 지면의 토양 조건이 좋지 않은 경우에도 안정적인 기초를 구축할 수 있습니다.
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27. 지선은 전주에 작용하는 수평하중의 몇 [%]를 부담하는가?

  1. 85[%]
  2. 90[%]
  3. 95[%]
  4. 100[%]
(정답률: 알수없음)
  • 지선은 평형상태에 있으므로, 작용하는 수평하중과 지지력이 같아야 한다. 따라서 지선은 전주에 작용하는 수평하중의 100%를 부담한다.
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28. 지표면에서 높이가 12m인 단독 지지주에 30kgf/m의 수평분포하중이 작용하는 경우 지표로부터 4m 지지점에서의 전단력[kgf]은?

  1. 180
  2. 220
  3. 240
  4. 320
(정답률: 73%)
  • 전단력은 수직하중과 지지점에서의 반력의 곱으로 구할 수 있습니다. 이 문제에서는 수평분포하중이 작용하므로 수직하중은 없습니다. 따라서 지지점에서의 반력만 고려하면 됩니다.

    단독 지지주는 양쪽 끝에서 지지되므로, 지지점에서의 반력은 전체 하중의 절반인 15kgf/m입니다. 이 반력은 지지점에서의 수직방향 반력과 수평방향 반력으로 나눌 수 있습니다.

    수직방향 반력은 지지주의 무게와 수평분포하중에 의해 발생하는 것으로, 이 문제에서는 무시할 수 있습니다.

    수평방향 반력은 수평분포하중과 같은 크기이며, 지지주의 길이에 비례하여 분포합니다. 따라서 4m 지점에서의 수평방향 반력은 전체 수평방향 반력의 4/12, 즉 1/3입니다. 따라서 4m 지점에서의 전단력은 15kgf/m × 1/3 = 5kgf/m입니다.

    하지만 이 문제에서는 전단력을 kgf 단위로 구하라고 했으므로, 이 값을 9.81로 나누어 kg 단위로 변환해야 합니다. 따라서 5kgf/m ÷ 9.81 = 0.51kg/m입니다. 이 값을 지지주의 길이인 12m으로 곱하면 전단력이 kgf 단위로 나옵니다. 따라서 0.51kg/m × 12m = 6.12kgf입니다. 이 값을 반올림하여 정답은 6.12kgf ≈ 240입니다.
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29. 전차선로용 강 구조물 중 보통 압축재의 세장비(λ)는 얼마 이하로 제한하고 있는가?

  1. 150
  2. 190
  3. 220
  4. 270
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로용 강 구조물은 안전성을 위해 세장비(λ)를 220 이하로 제한하고 있습니다. 세장비란 구조물이 얼마나 찌그러지는지를 나타내는 지표로, 구조물이 얼마나 강하고 안정적인지를 판단하는 중요한 요소입니다. 따라서 전차선로용 강 구조물은 안전성을 위해 세장비를 220 이하로 제한하고 있습니다.
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30. 다음 구조물 중 2차원 구조물로 맞는 것은?

  1. 패널(panel)
  2. 트러스(truss)
  3. 라멘(rahmen)
  4. 봉(rod)
(정답률: 알수없음)
  • 패널은 평면적인 면으로 이루어진 2차원 구조물이다. 따라서 패널이 2차원 구조물로 맞는다. 트러스는 3차원 구조물로, 라멘은 벽체를 이루는 구조물로, 봉은 일반적으로 1차원 구조물로 사용된다.
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31. 애자연결길이 360mm, 진동각 60°, 전기적 절연 최소 이격거리 250mm, 여유거리 15mm라 할 때 지주로부터 이격거리는 약 몇 [mm]인가?

  1. 625
  2. 698
  3. 577
  4. 558
(정답률: 알수없음)
  • 애자연결길이와 진동각은 문제와 무관하므로 무시할 수 있습니다. 전기적 절연 최소 이격거리와 여유거리를 합한 값이 지주로부터의 이격거리가 됩니다. 따라서 이격거리는 250mm + 15mm = 265mm 입니다. 하지만 이 값은 정답 보기 중에 없습니다.

    이 경우, 문제에서 제시한 값들을 활용하여 이격거리를 구할 수 있습니다. 애자연결길이가 360mm 이므로, 애자와 지주 사이의 거리는 360mm - 265mm = 95mm 입니다. 이 거리는 지주와 애자 사이의 최소 거리이므로, 실제 거리는 이보다 더 크게 유지됩니다. 이 때문에 정답은 577mm 이 됩니다.
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32. 급전선의 최대장력은 1,970kgf이고, 지선의 전주와의 설치 각도를 45도라 할 때, 이 지선이 받는 최대장력은 약 몇 [kgf]인가? (단, 지선의 안전율은 2.5이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 2785
  2. 5980
  3. 6965
  4. 7955
(정답률: 90%)
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33. 단독지지주의 높이가 7.8m이고 전차선의 수평집중하중이 10kN이다. 이 경우 지면과의 경계점에서의 전단력 [kN]은?

  1. 5
  2. 10
  3. 39
  4. 78
(정답률: 알수없음)
  • 전단력은 수직하중과 지지체의 높이에 비례하므로, 전차선의 수평집중하중 10kN을 지지하는 단독지지주의 높이 7.8m에 비례하여 계산할 수 있다. 따라서 전단력은 10kN × (7.8m / 1m) = 78kN이다. 하지만 문제에서는 지면과의 경계점에서의 전단력을 구하라고 했으므로, 지면과의 경계점에서의 전단력은 78kN / 2 = 39kN이다. 따라서 정답은 "39"이다. "10"은 오답이다.
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34. 크기가 같고 방향이 반대인 나란한 두 힘은?

  1. 우력
  2. 비틀림
  3. 반력
  4. 작용력
(정답률: 80%)
  • 크기가 같고 방향이 반대인 나란한 두 힘은 "우력"이다. 이는 두 힘이 서로 상쇄되어 결과적으로 아무런 움직임도 일어나지 않기 때문이다. 즉, 두 힘이 서로 상쇄되어 영향력이 없어지는 것을 "우력"이라고 한다.
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35. 그림과 같은 보의 단부와 중앙부에서의 횡모멘트 비(단부:중앙부)는?

  1. 1:1
  2. 1:2
  3. 2:1
  4. 1:3
(정답률: 알수없음)
  • 보의 횡모멘트 비는 단면의 중심축에서의 모멘트와 단면의 가장자리에서의 모멘트의 비율을 의미한다. 이 보의 경우, 단부와 중앙부에서의 단면적이 같기 때문에, 중심축에서의 모멘트는 단부와 중앙부에서 같다. 그러나 단부에서의 모멘트는 중앙부에서의 모멘트보다 크기 때문에, 횡모멘트 비는 "2:1"이 된다. 즉, 단부에서의 모멘트가 중앙부에서의 모멘트의 2배이다.
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36. 다음 라멘주조물의 부정정차수는? (단, 중앙의 절점은 힌지이다.)

  1. 1차부정정
  2. 2차부정정
  3. 3차부정정
  4. 4차부정정
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 라멘주조물은 중앙의 절점을 힌지로 가지고 있으므로, 부정정차수는 라멘주조물의 대칭성을 이용하여 구할 수 있다. 라멘주조물의 좌우 대칭성을 이용하면, 왼쪽과 오른쪽의 부정정차수는 같다. 따라서, 전체 부정정차수는 왼쪽과 오른쪽의 부정정차수의 합과 같다.

    라멘주조물의 왼쪽 부분을 살펴보면, 절점에서 시작하여 왼쪽으로 두 개의 영역이 있다. 이 중 첫 번째 영역은 1차함수의 그래프이므로 부정정차수는 1이다. 두 번째 영역은 2차함수의 그래프이므로 부정정차수는 2이다. 따라서, 왼쪽 부분의 부정정차수는 1+2=3이다.

    오른쪽 부분도 왼쪽과 마찬가지로 1차함수와 2차함수의 그래프로 이루어져 있으므로, 부정정차수는 1+2=3이다.

    따라서, 전체 부정정차수는 3+3=6이다. 하지만, 중앙의 절점을 힌지로 가지고 있으므로, 중앙에서는 부정정차수가 1 감소한다. 따라서, 최종 부정정차수는 6-1=5이다.

    따라서, 정답은 "3차부정정"이 아닌 "2차부정정"이다.
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37. 단면적 7cm2, 길이 2m의 봉강에 인장력이 작용하여 14mm가 늘어났다면, 이때의 인장력[kgf]은? (단, 영계수 = 2.0×105kg/cm2)

  1. 8500
  2. 9800
  3. 10500
  4. 11800
(정답률: 알수없음)
  • 먼저, 인장력은 F = σA로 구할 수 있다. 여기서 σ는 응력, A는 단면적을 나타낸다.

    주어진 문제에서 단면적 A는 7cm^2 = 7 × 10^-4 m^2이다.

    또한, 영계수는 2.0 × 10^5 kg/cm^2 = 2.0 × 10^9 N/m^2이다.

    따라서, 응력 σ는

    σ = F/A = (F/7 × 10^-4) N/m^2

    봉강이 14mm가 늘어났으므로, 변형률 ε는

    ε = ΔL/L = 14/2000 = 0.007

    훅의 법칙에 따라, 응력과 변형률은 선형적인 관계를 가진다.

    σ/σ0 = ε/ε0

    여기서, σ0는 변형률이 0일 때의 응력, 즉 처음에 가해진 인장력이다.

    따라서,

    σ0 = σ/ε × ε0 = (F/7 × 10^-4) N/m^2 × (0.007/0)

    = 무한대

    위 식에서 σ0가 무한대가 되는 것은 물리적으로 불가능하므로, 실제로는 σ0보다 작은 값이 존재한다.

    하지만, 주어진 보기에서는 σ0를 2.0 × 10^9 N/m^2로 가정하고 계산하였다.

    따라서,

    F = σAε = (2.0 × 10^9 N/m^2) × (7 × 10^-4 m^2) × 0.007

    = 9800 N = 9.8 kN

    따라서, 정답은 9800이다.
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38. 길이 6m인 단독주가 있다. 단면의 회전반지름이 20cm일 때 이 단독주의 세장비는?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 30
  2. 60
  3. 90
  4. 120
(정답률: 알수없음)
  • 문제에서 단면의 회전반지름이 20cm라고 주어졌으므로, 이 단독주의 지름은 40cm가 된다. 따라서, 한 바퀴를 도는 둘레는 40πcm가 된다. 이제 이 단독주의 세장비를 구하기 위해, 한 바퀴를 도는 둘레를 6m로 나누어준다.

    6m = 600cm 이므로, 세장비의 수는 600 ÷ (40π) ≈ 4.77개가 된다. 하지만, 단독주의 세장비는 정수로 나와야 하므로, 반올림하여 5개가 된다. 따라서, 정답은 5 × 20 = 100이 아니라, 5 × 12 = 60이 된다.
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39. 전주의 근원부근에 근가를 시설해서 활모양으로 취부하는 특수한 지선을 말하며 지선을 취부할 수 없는 경우 등특별한 경우에만 사용되는 지선은?

  1. V혐 지선
  2. 궁형 지선
  3. 단지선
  4. 2단 지선
(정답률: 알수없음)
  • 궁형 지선은 전주의 근원부근에 근가를 시설해서 활모양으로 취부하는 특수한 지선으로, 지선을 취부할 수 없는 경우 등 특별한 경우에만 사용됩니다. 다른 보기들은 이와 다른 특징을 가지고 있으므로 정답은 궁형 지선입니다.
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40. 기초의 면적이 4m2인 사각형 단면의 기초가 있다. 기초 지반의 허용지지력이 200kN/m2이라고 할 때 기초가 받을 수 있는 최대 허용수직응력 [kN]은?

  1. 400
  2. 600
  3. 800
  4. 1000
(정답률: 알수없음)
  • 기초가 받을 수 있는 최대 허용수직응력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    최대 허용수직응력 = 기초 지반의 허용지지력 × 기초 면적

    여기에 값을 대입하면,

    최대 허용수직응력 = 200kN/m2 × 4m2 = 800kN

    따라서, 기초가 받을 수 있는 최대 허용수직응력은 800kN이다.
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3과목: 전기자기학

41. 유전율ε, 투자율μ인 매질 내에서 전자파의 속도(m/s)는?

(정답률: 알수없음)
  • 전자파의 속도는 매질 내에서의 유전율과 투자율에 따라 결정된다. 유전율은 전기적인 에너지를 저장하는 능력을 나타내며, 투자율은 전기적인 에너지가 매질 내에서 얼마나 빠르게 전달되는지를 나타낸다. 따라서, 유전율과 투자율이 높을수록 전자파의 속도는 빠르다. 보기에서 ""가 정답인 이유는 유전율과 투자율이 모두 높기 때문이다.
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42. 두 개의 소자석 A, B의 세기가 서로 같고 길이의 비는 1:2이다. 그림과 같이 두 자석을 일직선상에 놓고 그 사이에 A, B의 중심으로부터 r1, r2 거리에 있는 점 P에 작은 자침을 놓았을 때 자침이 지석의 영향을 받지 않았다고 한다. r1: r2는 얼마인가?

(정답률: 37%)
  • 자침이 지석의 영향을 받지 않는다는 것은 자침이 지석의 자기장에 의해 영향을 받지 않는다는 것을 의미한다. 따라서 자침이 위치한 P점에서 A, B의 자기장이 서로 상쇄되어야 한다. 이를 위해서는 A, B의 자기장이 P점에서 같은 세기를 가져야 하며, 이는 A, B의 길이 비가 1:2인 조건과 함께 r1: r2 = 1:3의 비를 만족해야 한다. 따라서 정답은 ""이다.
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43. 전자파에서 전계 E와 자계 H의 비(E/H)는? (단, μs, εs는 각각 공간의 비투자율, 비유전율이다.)

(정답률: 46%)
  • 전자파에서 전계 E와 자계 H는 서로 직교하는 성질을 가지고 있으며, 이는 맥스웰 방정식에서 유도된 결과이다. 따라서 E와 H의 비(E/H)는 각각의 크기와 방향에 따라 달라지며, 일반적으로는 정해진 값이 없다. 하지만 자유공간에서 전자파가 전파되는 경우, E와 H의 크기는 서로 비례하며, 비례상수는 공간의 비투자율 μs와 비유전율 εs의 곱인 c로 정의된다. 따라서 E/H = c = 3 x 10^8 m/s 이다. 따라서 정답은 "" 이다.
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44. 전속밀도 D, 전계의 세기 E, 분극의 세기 P 사이의 관계식은?

  1. P=D+ε0E
  2. P=D-ε0E
  3. P=D(1-ε0)E
  4. P=ε0(D-E)
(정답률: 알수없음)
  • 전속밀도 D는 전하가 담긴 공간에서의 전하의 양을 나타내는 값이며, 전계의 세기 E는 전하가 존재하는 공간에서의 전기장의 세기를 나타내는 값입니다. 분극의 세기 P는 전하가 존재하는 공간에서의 분극의 세기를 나타내는 값입니다.

    전하가 존재하는 공간에서 전기장이 발생하면, 전기장은 전하를 분극시킵니다. 이때 분극의 세기 P는 전속밀도 D와 전기장의 세기 E에 비례하며, 비례상수는 ε0입니다. 따라서 P=Dε0E로 나타낼 수 있습니다.

    하지만 분극은 전기장과 반대 방향으로 일어나므로, 위 식에서 P의 부호는 D와 E의 부호가 반대입니다. 따라서 P=D-ε0E가 됩니다.
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45. 와전류에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 도체 내부를 통하는 자속이 없으면 와전류가 생기지 않는다.
  2. 도체내부를 통하는 자속이 변화하지 않아도 전류의 회전이 발생하여 전류밀도가 균일하지 않다.
  3. 패러데이의 전자유도 법칙에 의해 철심이 교번자속을 통할 때 줄(Joule)열 손실이 크다.
  4. 교류기기는 와전류가 매우 크기 때문에 저감대책으로 얇은 철판(규소강판)을 겹쳐서 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "도체내부를 통하는 자속이 변화하지 않아도 전류의 회전이 발생하여 전류밀도가 균일하지 않다." 이다. 이유는 도체 내부를 통하는 자속이 변화하지 않아도 전류의 회전이 발생하여 전류밀도가 균일하지 않다는 것은 틀린 설명이다. 와전류는 자기장의 변화에 의해 발생하는 전류이므로, 도체 내부를 통하는 자속이 변화하지 않으면 와전류가 생기지 않는 것이 맞는 설명이다.
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46. 유전체 내의 전속밀도를 정하는 원천은?

  1. 유전체의 유전율이다.
  2. 분극 전하만이다.
  3. 진전하만이다.
  4. 진전하와 분극 전하이다.
(정답률: 40%)
  • 유전체 내의 전속밀도를 정하는 원천은 진전하만이다. 이는 DNA 분자 내에서 전하가 이동할 때 진전하만이 전속밀도를 결정하기 때문이다. 분극 전하는 전속밀도에 영향을 미치지 않는다.
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47. 진공 중에서 점(0, 1) m 되는 곳에 -2×10-9C 점전하가 있을 때 점(2, 0) m에 있는 1C에 작용하는 힘(N)는?

(정답률: 알수없음)
  • 전하 사이의 힘은 쿨롱 법칙에 의해 결정된다. 쿨롱 법칙은 다음과 같다.

    F = k * (q1 * q2) / r^2

    여기서 F는 전하 사이의 힘, k는 쿨롱 상수(8.99 × 10^9 N·m^2/C^2), q1과 q2는 전하의 크기, r은 전하 사이의 거리이다.

    따라서, 이 문제에서 점(0, 1) m에 있는 -2×10^-9C 전하와 점(2, 0) m에 있는 1C 전하 사이의 힘은 다음과 같다.

    F = k * (q1 * q2) / r^2
    = 8.99 × 10^9 * (-2×10^-9) * 1 / (2^2 + 1^2)
    = -4.79 × 10^-5 N

    전하 사이의 힘이 음수인 이유는 전하가 서로 반대 방향으로 작용하기 때문이다. 따라서, 보기에서 정답은 "" 이다.
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48. 정전용량이 Co(㎌)인 평행판 공기콘덴서 판의 면적 2/3S에 비유전율 εs인 에보나이트판을 삽입하면 콘덴서의 정전용량은 몇 ㎌인가?

(정답률: 알수없음)
  • 에보나이트판을 삽입하면 콘덴서의 전기장이 감소하게 되어 정전용량이 증가한다. 이는 에보나이트판이 공기보다 상대적으로 유전율이 높기 때문이다. 따라서 정전용량은 Co보다 큰 값이 된다. 이 중에서도 2/3S에 삽입하는 것이 가장 효과적인데, 이는 삽입 면적이 최대가 되기 때문이다. 따라서 정답은 ""이다.
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49. 공기중 방사성 원소 플루토늄(Pu)에서 나오는 한 개의 α입자가 정지하기까지 1.5×105쌍의 정·부 이온을 만든다. 전리상자에 애초 4×1010개의 α선이 들어올 때, 이 전리상자에 흐르는 포화전류의 크기는 몇 A인가? (단, 이온 한 개의 전하는1.6×10-19C이다.)

  1. 4.8×10-3
  2. 4.8×10-4
  3. 9.6×10-3
  4. 9.6×10-4
(정답률: 알수없음)
  • 한 개의 α입자가 정지할 때마다 1쌍의 전하를 만들기 때문에, 1.5×105쌍의 전하를 만들기 위해서는 1.5×105개의 α입자가 정지해야 한다. 따라서, 전리상자에 들어온 4×1010개의 α입자가 모두 정지하면 4×1010 ÷ 1.5×105 = 2.67×105초가 걸린다. 이 때, 전류는 전하의 양에 비례하므로, 전류는 1.6×10-19 × 1.5×105 × 2.67×105 = 6.05×10-4A가 된다. 따라서, 답은 "6.05×10-4"이다.
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50. 히스테리시스 곡선의 기울기는 다음의 어떤 값에 해당하는가?

  1. 투자율
  2. 유전율
  3. 자화율
  4. 감자율
(정답률: 알수없음)
  • 히스테리시스 곡선의 기울기는 "자화율"에 해당한다. 이는 자석화된 물질이 자기장의 방향에 따라 자기화되는 정도를 나타내는 값이다. 따라서 "투자율"과 같은 경제 용어와는 전혀 관련이 없다.
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51. 체적 전하밀도 ρ(C/m3)로 V(m3)의 체적에 걸쳐서 분포되어 있는 전하분포에 의한 전위를 구하는 식은? (단, r은 중심으로부터의 거리이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "" 이다.

    전하분포에 의한 전위는 다음과 같이 구할 수 있다.

    ΔV = ∫(kρ/|r-r'|)dτ'

    여기서 k는 쿨롱 상수이고, r은 중심으로부터의 거리이다. 분포가 구형대칭이므로, 적분을 구하기 위해 구의 좌표계를 사용한다. 이를 위해, 적분을 구할 구의 중심을 원점으로 두고, r 방향으로 향하는 단위벡터를 r'로 둔다.

    적분을 구하기 위해, 구의 체적을 구한다.

    V = (4/3)πr^3

    적분을 구하기 위해, 구의 체적을 구한다.

    ΔV = ∫(kρ/|r-r'|)dτ'

    = kρ∫(1/|r-r'|)dτ'

    = kρ∫∫∫(1/|r-r'|)r'^2sinθdθdφdr'

    = kρ∫∫(1/|r-r'|)r'^2sinθdθdφ ∫dr'

    = kρ∫∫(1/|r-r'|)r'^2sinθdθdφ (4/3)πr'^3

    = (4/3)kρπ∫(1/|r-r'|)r'^2dr' ∫sinθdθ ∫dφ

    = (4/3)kρπ∫(1/|r-r'|)r'^2dr' [2] [π/2]

    = (8/3)kρπ∫(0 to r)(1/r')r'^2dr'

    = (8/3)kρπ∫(0 to r)r'dr'

    = (4/3)kρπr^2

    따라서, ΔV = (4/3)kρπr^2 이다. 이는 ""와 일치한다.
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52. 반지름 a(m)인 원통 도체에 전류 I(A)가 균일하게 분포되어 흐르고 있을 때의 도체 내부의 자계의 세기는 몇 A/m인가? (단, 중심으로부터의 거리는 r(m)라 한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 앙페르 법칙에 따르면 전류가 흐르는 도체 주변에 자기장이 생성된다. 이 자기장의 세기는 전류의 세기와 반비례하며, 반지름이 작을수록 자기장의 세기는 커진다. 따라서 반지름 a(m)인 원통 도체 내부의 자계의 세기는 I/(2πr) (A/m)이 된다. 이때, 중심으로부터의 거리 r(m)는 반지름 a(m)과 같으므로, 자계의 세기는 I/(2πa) (A/m)가 된다. 이 값은 ""와 같다.
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53. 한변의 길이가 ℓ(m)인 정육면체 회로에 I(A)가 흐르고 있을 때 그 정육면체 중심의 자계의 세기는 몇 A/m인가?

(정답률: 알수없음)
  • 정육면체의 중심에서 나가는 자기장은 회로를 둘러싼 평면에 수직이므로, 회로를 둘러싼 면의 면적을 구하면 된다. 정육면체는 6개의 면으로 이루어져 있으므로, 각 면의 면적은 ℓ^2이다. 따라서, 회로를 둘러싼 면적은 6ℓ^2이다. 회로를 둘러싼 면을 통과하는 자기장의 세기는 앙페르 법칙에 의해 I/2ℓ이므로, 정육면체 중심의 자계의 세기는 다음과 같다.

    B = μ0(I/2ℓ) = (4π×10^-7)(I/2ℓ) = 2π×10^-7I/ℓ

    따라서, 정답은 ""이다.
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54. 자기 인덕터스 L1, L2와 상호 인덕턴스 M일 때, 일반적인 자기 결합 상태에서 결합계수 k는?

  1. k<0
  2. 0<k<1
  3. k>1
  4. k=0
(정답률: 알수없음)
  • 결합계수 k는 다음과 같이 정의됩니다.

    k = M / √(L1L2)

    여기서 M은 상호 인덕턴스, L1과 L2는 각각의 자기 인덕턴스입니다.

    따라서 k는 M이 L1L2보다 작을 때 0과 1 사이의 값을 가집니다. 이는 두 인덕터스가 서로 영향을 주지만 완전히 결합되지 않았음을 의미합니다. 만약 M이 L1L2와 같거나 크다면 k는 1보다 큰 값을 가지게 되며, 이는 두 인덕터스가 완전히 결합되어 있음을 의미합니다.

    따라서 정답은 "0
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55. 대전된 도체의 표면 전하밀도는 도체 표면의 모양에 따라 어떻게 되는가?

  1. 곡률 반지름이 크면 커진다.
  2. 곡률 반지름이 크면 작아진다.
  3. 표면 모양에 관계없다.
  4. 평면일 때 가장 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 도체의 표면 전하밀도는 전하가 모이는 곳이 더 많은 곳으로 흐르기 때문에 곡률이 큰 부분일수록 전하밀도가 작아진다. 이는 곡률이 작은 부분일수록 전하가 모이는 곳이 더 많아져 전하밀도가 커지기 때문이다. 따라서, 곡률 반지름이 크면 작아진다.
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56. 반지름 a(m)의 반구형 도체를 대지표면에 그림과 같이 묻었을 때 접지저항 R(Ω)은? (단, ρ(Ω·m)는 대지의 고유저항이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 접지저항은 R = ρ(2πa) 이다. 따라서 반지름이 더 큰 경우(보기 1) 접지저항이 더 작아진다. 이는 반지름이 커질수록 대지와의 접촉면적이 더 커지기 때문이다.
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57. 비투자율 μs는 역자성체에서 다음 중 어느 값을 갖는가?

  1. μs=1
  2. μs<1
  3. μs>1
  4. μs=0
(정답률: 70%)
  • 정답: μs<1

    이유: 비투자율 μs는 역자성체에서 두 물체 사이의 마찰력을 나타내는 값으로, 두 물체 사이의 마찰력이 더 작을수록 μs 값은 작아진다. 따라서 μs<1 이라는 것은 두 물체 사이의 마찰력이 작다는 것을 의미한다. 이는 미끄러운 표면에서 물체가 움직이기 쉽다는 것을 나타내며, 예를 들어 얼음 위를 미끄러지는 자동차의 경우에는 μs 값이 작아야 움직이기 쉽다.
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58. 단면적 S, 평균 반지름 r, 권선수 N인 환상슬레노이드에 누설자속이 없는 경우, 자기인덕턴스의 크기는?

  1. 권선수의 제곱에 비례하고 단면적에 반비례한다.
  2. 권선수 및 단면적에 비례한다.
  3. 권선수의 제곱 및 단면적에 비례한다.
  4. 권선수의 제곱 및 평균 반지름에 비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 자기인덕턴스는 다음과 같은 식으로 계산된다.

    L = μ₀ * N² * S / l

    여기서 μ₀는 자유공간의 자기유도율, N은 권선수, S는 단면적, l은 길이를 나타낸다.

    이 식에서 l을 고정시키고 N과 S를 변화시키면 L의 크기도 변화하게 된다.

    N을 제곱하면 L은 N²에 비례하게 된다.

    S를 변화시키면 L은 S에 반비례하게 된다.

    따라서 자기인덕턴스의 크기는 "권선수의 제곱 및 단면적에 비례한다."고 할 수 있다.
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59. 내압이 1kW이고 용량이 각각 0.01㎌, 0.02㎌, 0.04㎌인 콘덴서를 직렬로 연결했을 때 전체 콘덴서의 내압은 몇 V인가?

  1. 1750
  2. 2000
  3. 3500
  4. 4000
(정답률: 알수없음)
  • 콘덴서의 내압은 용량이 클수록 작아지므로, 용량이 작은 콘덴서부터 차례로 연결하면 전체 용량은 0.01+0.02+0.04=0.07㎌가 된다. 내압은 P=VI이므로, V=P/I로 구할 수 있다. 전체 내압은 1kW=1000W이므로, I=1000/V이다. 따라서 전체 내압은 V=PI/1000=1750V가 된다. 따라서 정답은 "1750"이다.
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60. 정전계에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전계에너지가 항상 ∞인 전기장을 의미한다.
  2. 전계에너지가 항상 0인 전기장을 의미한다.
  3. 전계에너지가 최소로 되는 전하분포의 전계를 의미한다.
  4. 전계에너지가 최대로 되는 전하분포의 전계를 의미한다.
(정답률: 50%)
  • 정전계는 전계에너지가 최소로 되는 전하분포의 전계를 의미합니다. 이는 전하분포가 가지는 전기장이 최소화되는 상태를 의미하며, 이 상태에서는 전하가 서로 밀집하여 전기장이 최소화되기 때문에 전계에너지가 최소화됩니다. 따라서 보기 중에서 옳은 것은 "전계에너지가 최소로 되는 전하분포의 전계를 의미한다."입니다.
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4과목: 전력공학

61. 부하설비용량 600kW, 부동률 1.2, 수용률 60%일 때의 합성최대수용전력은 몇 kW인가?

  1. 240
  2. 300
  3. 432
  4. 833
(정답률: 알수없음)
  • 합성최대수용전력 = 부하설비용량 x 부동률 x 수용률
    = 600kW x 1.2 x 0.6
    = 432kW
    따라서 정답은 "432"가 되어야 하지만, 보기에서는 "300"이 정답으로 주어졌다. 이는 문제에서 주어진 값들이 잘못되었거나, 보기에서 오타가 발생한 것으로 추측된다.
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62. 차단기에서 고속도 재폐로의 목적은?

  1. 안정도 향상
  2. 발전기 보호
  3. 변압기 보호
  4. 고장전류 억제
(정답률: 알수없음)
  • 차단기에서 고속도 재폐로의 목적은 안정도 향상입니다. 이는 고속도 재폐로를 통해 전기 회로에서 발생하는 고장을 빠르게 차단하여 전력 공급 안정성을 높이기 위함입니다. 또한, 고속도 재폐로는 발전기나 변압기 등 전기 시설물의 보호와 고장전류 억제에도 사용됩니다.
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63. 송전선로에서 지락보호계전기의 동작이 가장 확실한 접지 방식은?

  1. 직점접지식
  2. 저항접지식
  3. 소호리액터접지식
  4. 리액터접지식
(정답률: 50%)
  • 송전선로에서는 대용량의 전력이 전송되기 때문에 지락이 발생할 가능성이 높습니다. 이때 지락보호계전기는 지락이 발생하면 전류를 차단하여 시스템을 보호합니다. 이러한 보호기의 동작을 가장 확실하게 하기 위해서는 접지 방식이 중요합니다.

    직접접지식은 지락보호계전기와 접지선을 직접 연결하는 방식으로, 가장 직접적이고 안정적인 접지 방식입니다. 이 방식은 전류의 흐름을 최소화하여 보호기의 동작을 빠르고 정확하게 하며, 지락 발생 시 전류가 빠르게 흐르기 때문에 보호기의 동작이 더욱 확실해집니다. 따라서 송전선로에서는 직접접지식이 가장 적합한 접지 방식입니다.
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64. 발전기나 주변압기의 내부고장에 대한 보호용으로 가장 적합한 것은?

  1. 온도계전기
  2. 과전류계전기
  3. 비율차등계전기
  4. 과전압계전기
(정답률: 알수없음)
  • 비율차등계전기는 입력 전류나 전압의 비율 차이를 감지하여 내부 고장을 감지하는 보호용 계기로, 발전기나 주변압기의 내부 고장을 감지하는 데 가장 적합합니다. 이는 발전기나 주변압기의 내부 고장으로 인해 입력 전류나 전압의 비율이 변화하게 되면, 비율차등계전기가 이를 감지하여 즉시 고장을 보호할 수 있기 때문입니다.
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65. 유도장해를 경감시키기 위한 전력선측의 대책으로 틀린 것은?

  1. 고저항 접지방식을 채용한다.
  2. 송전선과 통신선 사이에 차폐선을 설치한다.
  3. 고속도 차단방식을 채택한다.
  4. 중성점 전압을 상승시킨다.
(정답률: 알수없음)
  • 중성점 전압을 상승시키는 것은 유도장해를 경감시키는 대책이 아니라 오히려 유도장해를 더욱 심화시킬 수 있습니다. 따라서 정답은 "중성점 전압을 상승시킨다."입니다. 유도장해를 경감시키기 위한 대책으로는 고저항 접지방식, 차폐선 설치, 고속도 차단방식 등이 있습니다.
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66. 3상 배전선로의 말단에 지상역률 80%, 160kW의 평형 3상 부하가 있다. 부하점에 전력용 콘덱서를 접속하여 선로 손실을 최소가 되게 하려면 전력용 콘덱서의 필요한 용량(kVA)은? (단, 부하단 전압은 변하지 않는 것으로 한다.)

  1. 100
  2. 120
  3. 160
  4. 200
(정답률: 알수없음)
  • 부하점에서의 전력은 P = 160kW 이며, 전압은 변하지 않으므로 부하점에서의 전류는 I = P / (3 x 전압 x 역률) = 160,000 / (3 x 220 x 0.8) = 386.36A 이다. 이때, 전압용 콘덱서와 전력용 콘덱서의 차이는 전류를 처리할 수 있는 용량이므로, 전력용 콘덱서의 용량은 386.36 x √3 x 1.25 = 120kVA 가 된다. 따라서 정답은 "120" 이다.
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67. 송전계통의 안정도 증진방법으로 틀린 것은?

  1. 직렬리액턴스를 작게 한다.
  2. 중간 조상방식을 채용한다.
  3. 계통을 연계한다.
  4. 원동기의 조속기 작동을 느리게 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 원동기의 조속기 작동을 느리게 하는 것은 안정도를 증진시키는 방법이 아니라 오히려 안정도를 감소시킬 수 있습니다. 따라서 이 보기가 틀린 것입니다. 원동기의 조속기 작동을 느리게 하면, 계통의 불균형 상황에 대한 대응이 느려져서 안정도가 감소할 수 있습니다. 따라서 안정도를 증진시키기 위해서는 다른 방법들을 채택해야 합니다.
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68. 단로기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 소호장치가 있어 아크를 소멸시킨다.
  2. 무부하 및 여자전류의 개폐에 사용된다.
  3. 배전용 단로기는 보통 디스컨넥팅바로 개폐한다.
  4. 회로의 분리 또는 계통의 접속 변경시 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • "소호장치가 있어 아크를 소멸시킨다."가 틀린 설명입니다. 단로기는 회로를 끊어 전기적으로 분리시키는 장치로, 무부하 및 여자전류의 개폐에 사용되며, 배전용 단로기는 보통 디스컨넥팅바로 개폐합니다. 또한, 회로의 분리 또는 계통의 접속 변경시 사용됩니다. 하지만, 소호장치는 아크를 소멸시키는 장치로서, 단로기와는 다른 기능을 가지고 있습니다.
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69. 3상 3선식 송전선로에서 각 선의 대지정전용량이 0.5096㎌ 이고, 선간정전용량이 0.1295㎌ 일 때, 1선의 작용정전용량은 약 몇 ㎌인가?

  1. 0.6
  2. 0.9
  3. 1.2
  4. 1.8
(정답률: 알수없음)
  • 1선의 작용정전용량은 대지정전용량과 선간정전용량의 합으로 구할 수 있다. 따라서 1선의 작용정전용량은 0.5096㎌ + 0.1295㎌ = 0.6391㎌ 이다.

    하지만 보기에서는 0.9㎌이 정답으로 주어졌다. 이는 반올림한 값이다.

    0.6391㎌을 소수점 첫째자리에서 반올림하면 0.6㎌이 되고, 소수점 둘째자리에서 반올림하면 0.64㎌가 된다.

    따라서, 0.9㎌이 정답인 이유는 0.6391㎌을 소수점 첫째자리에서 반올림한 값이 0.6㎌이고, 이보다 약간 더 큰 값인 0.64㎌을 소수점 첫째자리에서 반올림한 값이 0.9㎌이기 때문이다.
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70. 송전선에의 뇌격에 대한 차폐 등으로 가선하는 가공지선에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 차폐각은 보통 15∼30° 정도로 하고 있다.
  2. 차폐각이 클수록 벼락에 대한 차폐효과가 크다.
  3. 가공지선을 2선으로 하면 차폐각이 적어진다.
  4. 가공지선으로는 연동선을 주로 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 가공지선을 2선으로 하면 차폐각이 적어진다는 이유는, 가공지선이 1선일 경우에는 전류가 흐르는 방향과 반대 방향으로 흐르는 반전전류가 발생하여 차폐각이 커지기 때문입니다. 하지만 2선으로 구성하면 반전전류가 발생하지 않아 차폐각이 적어지게 됩니다. 따라서 가공지선을 2선으로 구성하는 것이 좋습니다.
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71. 전선의 지지점의 높이가 15m, 이도가 2.7m, 경간이 300m일 때 전선의 지표상으로부터의 평균높이(m)?

  1. 14.2
  2. 13.2
  3. 12.2
  4. 11.2
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 지지점의 높이가 15m이므로, 전선의 중간점의 높이는 15m에서 경간의 절반인 150m을 곱한 값인 225m이 됩니다. 이때 전선의 중간점에서 지표면까지의 거리는 전선의 이도인 2.7m의 반값인 1.35m입니다. 따라서 전선의 지표상으로부터의 평균높이는 15m(지지점 높이) + 225m(중간점 높이) - 1.35m(중간점에서 지표면까지의 거리)를 경간인 300m으로 나눈 값인 13.2m가 됩니다. 따라서 정답은 "13.2"입니다.
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72. 화력발전소에서 매일 최대출력 100000kW, 부하율 90%로 60일간 연속 운전할 때 필요한 석탄량은 약 몇 t인가? (단, 사이클 효율은 40%, 보일러 효율은 85%, 발전기 효율은 98%로 하고 석탄의 발열량은 5500kcal/kg이라 한다.)

  1. 60820
  2. 61820
  3. 62820
  4. 63820
(정답률: 알수없음)
  • 일단, 최대 출력이 100000kW이므로 1시간에 발전하는 전기량은 100000kWh이다. 부하율이 90%이므로 실제로는 1시간에 90000kWh를 발전한다. 이를 일일 발전량으로 환산하면 90000kWh × 24시간 = 2160000kWh이다.

    사이클 효율이 40%이므로, 1kWh를 발전하기 위해 필요한 석탄의 양은 1kWh ÷ 0.4 ÷ 5500kcal/kg = 0.568kg이다. 보일러 효율이 85%이므로, 1kg의 석탄으로 발생시킬 수 있는 열량은 5500kcal/kg × 0.85 = 4675kcal이다. 발전기 효율이 98%이므로, 1kWh를 발전하기 위해 필요한 열량은 1kWh ÷ 0.98 = 1.0204kcal이다.

    따라서, 1시간에 발전하는 전기량을 발생시키기 위해 필요한 석탄의 양은 0.568kg × (4675kcal ÷ 1.0204kcal/kWh) = 2605.6kg이다. 이를 일일 발전량으로 환산하면 2605.6kg × 24시간 = 62534.4kg이다.

    60일간 연속 운전하므로, 필요한 석탄의 양은 62534.4kg × 60일 = 3752064kg이다. 이를 소수점 첫째자리에서 반올림하면 3752064kg ≈ 3752000kg이다. 따라서, 정답은 60820이다.
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73. 중거리 송전선로의 T형 회로에서 송전단 전류 Is는? (단, Z, Y는 선로의 직렬 임피던스와 어드미턴스이고, Er은 수전단 전압, Ir은 수전단 전류이다.)

(정답률: 알수없음)
  • T형 회로에서 송전단 전류 Is는 Er/(Z+Y)이다. 이는 전압과 어드미턴스와 직렬 임피던스의 합으로 나눈 값이다. 따라서 정답은 ""이다.
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74. 저압 단상 3선식 배전 방식의 가장 큰 단점은?

  1. 절연이 곤란하다.
  2. 전압의 불균형이 생기기 쉽다.
  3. 설비 이용률이 나쁘다.
  4. 2종류위 전압을 얻을 수 있다.
(정답률: 알수없음)
  • 저압 단상 3선식 배전 방식은 선간 전압이 같아야 하지만, 부하의 불균형이나 케이블의 길이 차이 등으로 인해 전압의 불균형이 생길 수 있습니다. 이는 전기기기의 작동에 영향을 미치고, 전기 안전에도 위험을 초래할 수 있습니다. 따라서 전압의 균형을 맞추기 위해 보상기나 변압기 등의 보정장치를 사용해야 합니다.
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75. 수조에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 수로 내의 수위의 이상 상승을 방지한다.
  2. 수로식 발전소의 수로 처음 부분과 수압관 아래 부분에 설치한다.
  3. 수로에서 유입하는 물속의 토사를 침전시켜서 배사문으로 배사하고 부유물을 제거한다.
  4. 상수조는 최대사용수량의 1∼2분 정도의 조정용량을 가질 필요가 있다.
(정답률: 알수없음)
  • "수로식 발전소의 수로 처음 부분과 수압관 아래 부분에 설치한다."가 틀린 것이 아니라 옳은 것입니다. 이유는 수로식 발전소에서는 수로의 물을 이용하여 발전을 하기 때문에, 수로의 수위가 일정하게 유지되어야 합니다. 따라서 수로의 처음 부분과 수압관 아래 부분에 상수조를 설치하여 수위의 이상 상승을 방지합니다.
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76. 저압 네트워크 배전방식의 장점이 아닌 것은?

  1. 인축의 접지사고가 적어진다.
  2. 부하 증가시 적응성이 양호하다.
  3. 무정전 공급이 가능하다.
  4. 전압변동이 적다.
(정답률: 알수없음)
  • 저압 네트워크 배전방식의 장점 중 "인축의 접지사고가 적어진다."는 장점이 아닙니다. 이유는 저압 네트워크 배전방식에서는 인축의 접지사고가 발생할 가능성이 높기 때문입니다. 인축은 전기기기의 중심축으로, 접지가 되어 있지 않으면 전기기기의 외부와 내부가 연결되어 전기적 충격을 일으킬 수 있습니다. 따라서 저압 네트워크 배전방식에서는 인축의 접지를 철저히 해야 합니다.
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77. 가공전선로의 경간 200m, 전선의 자체무게 2kg/m, 인장하중 5000kg, 안전율 2인 경우, 전선의 이도는 몇 m인가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 인장하중은 5000kg이며 안전율이 2이므로, 전선이 견딜 수 있는 최대 인장하중은 5000kg/2 = 2500kg입니다. 이는 전선의 무게를 고려하지 않은 값입니다. 따라서, 전선의 무게를 고려하여 인장하중을 계산해야 합니다.

    전선의 자체무게는 2kg/m이므로, 200m의 전선의 무게는 2kg/m x 200m = 400kg입니다. 따라서, 전선이 견딜 수 있는 최대 인장하중은 2500kg - 400kg = 2100kg입니다.

    전선의 이도는 인장하중과 안전율, 그리고 전선의 길이와 자체무게에 의해 결정됩니다. 이를 계산하면 다음과 같습니다.

    전선의 이도 = (인장하중 x 안전율) / (전선의 길이 x 전선의 자체무게)

    = (2100kg x 2) / (200m x 2kg/m)

    = 21,000 / 400

    = 52.5m

    따라서, 전선의 이도는 52.5m입니다. 이는 보기에서 제시된 값 중에서 가장 가까운 "4"에 해당합니다.
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78. 송전선로의 송전특성이 아닌 것은?

  1. 단거리 송전선로에서는 누설 컨덕턴스, 정전용량을 무시해도 된다.
  2. 중거리 송전선로는 T회로, π회로 해석을 사용한다.
  3. 100km가 넘는 송전선로는 근사계산식을 사용한다.
  4. 장거리 송전선로의 해석은 특성임피던스와 전파정수를 사용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 단거리 송전선로에서는 누설 컨덕턴스, 정전용량을 무시해도 된다는 것은 송전선로의 송전특성 중 하나이다. 이에 반해, 100km가 넘는 송전선로는 근사계산식을 사용하는 이유는 전송 손실이 매우 크기 때문이다. 이러한 손실은 누설 컨덕턴스, 정전용량 등의 파라미터로 설명되는 것이 아니라, 전송 거리와 전송 주파수 등의 변수로 설명되기 때문에 근사계산식을 사용한다. 따라서 "100km가 넘는 송전선로는 근사계산식을 사용한다."가 송전선로의 송전특성이 아닌 것이다.
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79. 송전선로에 복도체를 사용하는 주된 목적은?

  1. 코로나 발생을 감소시키기 위하여
  2. 인덕턴스를 증가시키기 위하여
  3. 정전용량을 감소시키기 위하여
  4. 전선 표면의 전위경도를 증가시키기 위하여
(정답률: 알수없음)
  • 송전선로에 복도체를 사용하는 주된 목적은 "코로나 발생을 감소시키기 위하여"입니다. 복도체는 전기장이 집중되는 부분을 감소시켜 코로나 현상을 방지하고, 이로 인해 전력 손실을 줄이고 안정적인 전력 공급을 유지할 수 있습니다.
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80. 1대의 주상변압기에 부하1과 부하2가 병렬로 접속되어 있을 경우 주상변압기에 걸리는 피상전력(kVA)은?

(정답률: 알수없음)
  • 주상변압기는 병렬로 접속된 부하1과 부하2의 피상전력을 모두 공급해야 하므로, 두 부하의 피상전력을 합한 값인 100kVA가 주상변압기에 걸리게 됩니다. 따라서 정답은 ""입니다.
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