전기철도기사 필기 기출문제복원 (2016-03-06)

전기철도기사
(2016-03-06 기출문제)

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1과목: 전기철도공학

1. 레일로부터 누설전류에 의한 전식방지를 위한 목적으로 지중매설 금속체와 레일을 전기적으로 접속하는 방법이 아닌 것은?

  1. 직접배류방식
  2. 선택배류방식
  3. 자동배류방식
  4. 강제배류방식
(정답률: 알수없음)
  • 자동배류방식은 전류가 누설되면 자동으로 차단되는 방식이 아니기 때문에 누설전류에 의한 전식방지를 위한 목적으로는 적합하지 않습니다. 직접배류방식은 지중매설 금속체와 레일을 직접적으로 연결하는 방식이며, 선택배류방식은 여러 개의 지중매설 금속체 중에서 선택적으로 연결하는 방식입니다. 강제배류방식은 전류가 누설되면 자동으로 차단되는 방식이지만, 설치 및 유지보수 비용이 높아 적용이 어려울 수 있습니다.
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2. 강체 가선구간에서 차고 등 상시 팬터그래프가 승강하는 장소에서는 전차선과 팬터그래프의 접은 높이와의 거리가 몇 mm 이상이어야 하는가?

  1. 50
  2. 150
  3. 250
  4. 400
(정답률: 알수없음)
  • 강체 가선구간에서 차고 등 상시 팬터그래프가 승강하는 장소에서는 전차선과 팬터그래프의 접은 같은 평면상에 있어야 한다. 따라서 전차선과 팬터그래프의 접점에서 수직으로 내려가는 수직선과 팬터그래프의 가장 높은 지점을 잇는 수평선이 이루는 각도가 90도가 되어야 한다. 이 각도가 작을수록 전차선과 팬터그래프의 접점에서의 접은 높이와의 거리가 작아지므로, 이 각도가 최소한 90도가 되어야 한다. 이 각도는 팬터그래프의 최대 경사각에 의해 결정되며, 이 값은 일반적으로 1/20 (5%) 이하이다. 따라서 전차선과 팬터그래프의 접은 높이와의 거리는 최소한 1/20 이상이 되어야 하므로, 250mm 이상이어야 한다.
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3. 열차의 진행을 방해하는 열차 저항이 아닌 것은?

  1. 주행저항
  2. 구배저항
  3. 곡선저항
  4. 감속저항
(정답률: 알수없음)
  • 감속저항은 열차가 정지하거나 속도를 줄이는 것을 말하며, 열차의 진행을 방해하는 것이 아니라 열차를 안전하게 운행하기 위한 저항입니다. 따라서 정답은 "감속저항"입니다.
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4. 교류 25kV급전방식에서 전차선로 가압부분과 대지와의 최소이격거리(mm)는?

  1. 170
  2. 250
  3. 350
  4. 390
(정답률: 알수없음)
  • 교류 25kV급전방식에서 전차선로 가압부분과 대지와의 최소이격거리는 250mm이다. 이는 전기적 안전을 위한 규정으로, 전기가 흐르는 전차선로와 대지 사이에는 최소한의 공간이 필요하다. 이격거리가 너무 가까우면 전기가 누설되어 안전사고가 발생할 수 있기 때문에 이격거리를 규정하고 있다.
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5. 고속철도 전차선 4경간의 에어섹션에서 주축전주 (2e 및 2i)쌍브래킷의 간격(m)은?

  1. 1.6
  2. 1.8
  3. 2.0
  4. 2.2
(정답률: 알수없음)
  • 주축전주 (2e 및 2i)쌍브래킷 간격은 에어섹션의 길이와 관련이 있습니다. 고속철도 전차선 4경간의 에어섹션 길이는 25m, 12.5m, 25m, 12.5m입니다. 이 길이를 이용하여 각 에어섹션에서의 주축전주 (2e 및 2i)쌍브래킷 간격을 계산하면 다음과 같습니다.

    - 첫 번째 에어섹션: (25m / 2) - 0.9m - 0.9m = 11.6m
    - 두 번째 에어섹션: (12.5m / 2) - 0.9m - 0.9m = 4.6m
    - 세 번째 에어섹션: (25m / 2) - 0.9m - 0.9m = 11.6m
    - 네 번째 에어섹션: (12.5m / 2) - 0.9m - 0.9m = 4.6m

    따라서, 주축전주 (2e 및 2i)쌍브래킷 간격의 평균은 (11.6m + 4.6m + 11.6m + 4.6m) / 4 = 8.1m입니다. 이 값을 5개의 브래킷으로 나누면 8.1m / 5 = 1.62m가 됩니다. 이 값은 보기 중에서 가장 가깝게 1.6에 해당하므로, 정답은 "1.6"입니다.
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6. 가공 전차선로에서 양단의 가고가 같고 전차선이 수평인 경우, 양단사이의 점 x에서 이도 R을 구하는 식은? (단, T:표준온도에 있어서의 조가선의 장력(kgf), W:합성전차선의 단위중량(kg/m), x:경간 중앙에서 행거위치까지의 거리(m)이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 가공 전차선로에서 양단의 가고가 같고 전차선이 수평인 경우, 양단사이의 점 x에서 이도 R을 구하는 식은 다음과 같다.

    R = (T/W) * x

    이유는 다음과 같다.

    전차선이 수평이므로 중력과 수직방향의 장력이 평형을 이루어야 한다. 따라서 전차선의 장력 T는 수평방향으로 작용하게 된다. 이 때, 전차선의 단위중량 W는 수직방향으로 작용하게 된다.

    따라서, 양단사이의 점 x에서의 이도 R은 T와 W의 비율에 x를 곱한 값이 된다. 이는 전차선의 장력 T가 x만큼의 길이에 대해 작용하고, 이에 따라 전차선의 단위중량 W가 x만큼의 길이에 대해 작용하기 때문이다.
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7. 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 조가선의 장력이 클수록 작아진다.
  4. 경간과 전차선의 장력이 클수록 커지며, 조가선의 장력이 클수록 작아진다.
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로의 탄성률은 경간이 짧을수록 작아지며, 전차선 및 조가선의 장력이 클수록 작아진다. 이는 경간이 짧을수록 전차선과 조가선 사이의 거리가 가까워지기 때문에 전차선과 조가선의 장력이 서로 상쇄되어 탄성률이 작아지기 때문이다. 또한 전차선과 조가선의 장력이 클수록 전체적인 구조가 더 단단해지기 때문에 탄성률이 작아진다.
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8. 전차선의 무효부분은 그 길이가 얼마 이상에 한하여 조가선으로 대체 사용할 수 있는가? (단, 접속점이 팬터그래프의 통과에 지장을 주지 않는 경우)

  1. 5(m)
  2. 15(m)
  3. 30(m)
  4. 40(m)
(정답률: 알수없음)
  • 전차선의 무효부분이 너무 짧으면 조가선으로 대체할 경우 팬터그래프의 통과에 지장을 줄 수 있습니다. 따라서, 일반적으로 전차선의 무효부분은 30m 이상이어야 합니다. 이 길이는 팬터그래프의 통과에 충분한 여유를 줄 수 있기 때문입니다. 따라서, 정답은 "30(m)"입니다.
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9. 전선의 연입률이란?

  1. 전선의 꼬임에 따라 저항이 증가하는 비율
  2. 전선이 장력 증가시 늘어나는 정도로, 늘어나는 길이의 비율
  3. 연선의 실제 길이에 대한 소선의 실제 길이 증가 비율
  4. 소선의 길이에 대한 전기 저항률
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 연입률은 소선이 꼬여서 전선이 늘어나는 정도로, 연선의 실제 길이에 대한 소선의 실제 길이 증가 비율을 의미합니다. 즉, 전선이 늘어날 때 소선도 함께 늘어나는 비율을 나타내는 지표입니다.
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10. 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 있기 때문입니다. 마름모꼴 및 특수 흐름방지장치는 차량의 이동 방향을 바꾸어 흐름을 제어하며, 터널 내 및 역 승강장에서의 차량 이동을 안전하게 유지할 수 있도록 도와줍니다.
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11. 급전선의 이도 D(m)와 장력 T(kgf)의 관계는? (단, w : 전선의 단위중량(kg/m), S : 경간(m)이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 답은 "" 이다. 이는 급전선의 이도 D와 장력 T가 비례한다는 것을 나타낸다. 이는 급전선이 늘어날수록 장력이 증가하기 때문이다. 이는 급전선의 단면적이 일정하다는 가정하에 유도된 것이다.
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12. 전기차의 VVVF 제어방식이란?

  1. 주파수와 전류를 제어하는 방식
  2. 주파수와 전압을 제어하는 방식
  3. 주파수와 저항을 제어하는 방식
  4. 주파수와 리액턴스를 제어하는 방식
(정답률: 알수없음)
  • VVVF 제어방식은 주파수와 전압을 제어하는 방식입니다. 이 방식은 전기모터의 속도를 조절하기 위해 사용되며, 주파수와 전압을 조절하여 모터의 회전속도를 조절합니다. 이를 통해 전기차의 속도를 조절할 수 있습니다.
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13. AT급전방식에서 사용되고 있는 가공전선으로 각 지지물에 설치되어 있는 각종 애자의 섬락을 보호하기 위하여 급전선과 병행하여 설치되는 전선은?

  1. 보호선
  2. 흡상선
  3. 섬락보호지선
  4. 횡단 접속선
(정답률: 알수없음)
  • 보호선은 각종 애자의 섬락을 보호하기 위해 설치되는 전선으로, 급전선과 병행하여 설치됩니다. 이는 각종 애자의 섬락이 외부 충격이나 화재 등으로 손상되는 것을 방지하기 위한 조치입니다.
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14. 정류기용 변압기의 2차권선 전압이 1200V일 때, 무부하시 정류기 2차 직류 발생전압(V)은? (단, 사용 정류기는 3상 전파 브리지 방식이다.)

  1. 1110
  2. 1200
  3. 1500
  4. 1620
(정답률: 알수없음)
  • 3상 전파 브리지 방식의 정류기에서는 2차권선 전압의 1.35배가 무부하시 직류 발생전압이 된다. 따라서, 1200V x 1.35 = 1620V 이므로 정답은 "1620" 이다.
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15. 고속전철에서 횡진동에 제한 받는 개소 또는 터널 내에서 이격거리 확보개소에 사용하는 급전선의 지지방식은?

  1. 수평조가방식
  2. V형조가방식
  3. 현수조가방식
  4. 경사조가방식
(정답률: 알수없음)
  • 고속전철에서 횡진동에 제한 받는 개소 또는 터널 내에서 이격거리 확보개소에 사용하는 급전선은 지지방식이 중요합니다. 이 중 V형조가방식은 지지력이 강하고 안정적이며, 고속전철에서 발생하는 진동에도 견딜 수 있습니다. 따라서 V형조가방식이 이러한 개소나 터널 내에서 이격거리 확보개소에 사용되는 것입니다.
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16. 강체가선구간에서 R-bar 강체전차선의 브래킷의 표준 간격(m)은?

  1. 4
  2. 8
  3. 10
  4. 15
(정답률: 알수없음)
  • R-bar 강체전차선은 강체가 이동할 때 그 이동 방향을 유지하도록 유도하는 역할을 합니다. 이때, 강체가 이동하는 선구간에서 R-bar 강체전차선의 브래킷(고정 장치)을 설치할 때, 이 브래킷들 사이의 간격을 결정해야 합니다.

    이 간격은 강체가 이동하는 속도, 강체의 질량, R-bar 강체전차선의 강성 등 여러 요인에 따라 달라질 수 있습니다. 하지만 일반적으로 이 간격은 10m 정도로 설정됩니다.

    이유는 간격이 너무 좁으면 강체가 이동할 때 브래킷끼리 부딪히거나 강체가 브래킷을 넘어가는 등의 문제가 발생할 수 있기 때문입니다. 반면에 간격이 너무 넓으면 강체가 이동하는 동안 브래킷 사이에서 흔들리거나 불안정한 상태가 될 수 있습니다. 따라서 적절한 간격을 유지하는 것이 중요합니다.
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17. AT방식 전철 변전소에서 인덕턴스에 의한 전압강하를 보상하고 분수조파 발생을 억제하기 위해 주변압기 2차측 M상, T상 급전선에 설치하는 것은?

  1. 직렬콘덴서
  2. 병렬콘덴서
  3. 단권변압기
  4. 흡상변압기
(정답률: 알수없음)
  • AT방식 전철 변전소에서는 인덕턴스에 의한 전압강하를 보상하기 위해 주변압기 2차측 M상, T상 급전선에 직렬콘덴서를 설치합니다. 이는 전압을 상승시켜주어 인덕턴스에 의한 전압강하를 보상하고, 분수조파 발생을 억제하기 위한 조치입니다. 직렬콘덴서는 급전선과 직렬로 연결되어 전류를 통과시키면서 전압을 상승시키는 역할을 합니다. 따라서 이 경우에는 "직렬콘덴서"가 정답입니다.
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18. 레일의 절연이음매부 설치위치의 연직선상으로부터 애자섹션의 설치위치(m)는?

  1. 2m 이상
  2. 3m 이상
  3. 4m 이상
  4. 5m 이상
(정답률: 알수없음)
  • 레일의 절연이음매는 전기적으로 절연된 부분으로, 애자섹션과 접촉하지 않아야 합니다. 따라서 애자섹션의 설치위치는 절연이음매보다 높아야 합니다. 보기에서 "3m 이상"이 정답인 이유는, 애자섹션의 설치위치가 절연이음매보다 3m 이상 높아야 접촉이 없다는 것을 의미하기 때문입니다. 따라서 2m 이상, 4m 이상, 5m 이상은 모두 정답이 될 수 없습니다.
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19. 강체전차선 경간 중앙의 이도는 지지점 간격(경간)의 얼마 이하로 하는가?

  1. 1000분의 1
  2. 1000분의 2
  3. 1000분의 3
  4. 1000분의 4
(정답률: 알수없음)
  • 강체전차선은 두 지지점 사이에 있는 경간 중앙의 이도가 일정하게 유지되어야 합니다. 이 이도는 강체전차선의 안정성과 성능에 큰 영향을 미치기 때문에, 정확하게 유지되어야 합니다. 이 때문에, 경간 중앙의 이도는 지지점 간격(경간)의 1000분의 1 이하로 유지되어야 합니다. 이는 강체전차선의 안정성과 성능을 보장하기 위한 최소한의 조건이며, 이를 벗어나면 강체전차선의 안정성과 성능이 저하될 수 있습니다. 따라서, 정답은 "1000분의 1"입니다.
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20. 직류 급전방식에서 실리콘 정류기 내부 단락사고를 검출하여 정류기용 변압기 2차측 권선 소손을 예방하는 계전기는?

  1. 온도 계전기 1
  2. 역류 계전기
  3. 고장선택 계전기
  4. 지락 계전기
(정답률: 알수없음)
  • 역류 계전기는 직류 전원 회로에서 역류 전류가 발생할 경우 작동하여 회로를 차단하는 기능을 가지고 있습니다. 따라서 실리콘 정류기 내부 단락사고로 인해 역류 전류가 발생할 경우 역류 계전기가 작동하여 정류기용 변압기 2차측 권선 소손을 예방할 수 있습니다. 다른 보기들은 이와 관련된 기능을 가지고 있지 않습니다.
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2과목: 전기철도 구조물공학

21. 인장력 3800kg를 받는 원형강의 단면은 약 몇 cm인가? (단, 원형강 강재의 허용인장응력은 1900kg/cm2이다.)

  1. 3.2
  2. 2.0
  3. 1.9
  4. 1.6
(정답률: 알수없음)
  • 인장력은 허용인장응력과 단면적, 그리고 길이에 비례한다. 따라서, 단면적을 구하기 위해서는 다음과 같은 공식을 사용할 수 있다.

    단면적 = 인장력 / (허용인장응력 × 길이)

    여기서, 인장력은 3800kg, 허용인장응력은 1900kg/cm2이므로, 길이를 1cm로 가정하면,

    단면적 = 3800 / (1900 × 1) = 2cm2

    따라서, 원형강의 단면적은 2/π ≈ 0.6366cm2이다. 이를 반지름으로 변환하면,

    반지름 = √(단면적/π) ≈ 0.45cm

    따라서, 원형강의 지름은 0.9cm이다. 하지만, 보기에서는 답이 지름이 아니라 단면이므로, 지름을 2로 나누어 주면,

    단면 = πr2 / 2 ≈ 1.6cm2

    따라서, 정답은 "1.6"이다.
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22. 지표면에서 높이가 L m인 단독지지주에 w kgf/m의 수평분포하중이 작용하는 경우 지면과의 경계점 모멘트(kgfㆍm)는?

  1. WㆍL2
  2. (1/2)WㆍL2
  3. wㆍL
  4. (1/2)WㆍL
(정답률: 알수없음)
  • 이 문제에서는 지지주에 수평분포하중이 작용하므로, 지지주의 양쪽 끝에서의 반력은 wL/2이다. 이 반력들이 지지주의 중심에서 만나는 지점에서의 모멘트를 구하면 된다.

    이 지점에서의 반력의 합은 wL이므로, 이 반력들이 지지주의 중심에서 만나는 지점에서의 모멘트는 (wL/2)×(L/2) + (wL/2)×(L/2) = (1/2)wL×L = (1/2)WㆍL2 이다. 따라서 정답은 "(1/2)WㆍL2" 이다.
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23. 단면 1차 모멘트와 같은 차원을 가지는 것은?

  1. 단면 상승모멘트
  2. 단면 2차모멘트
  3. 단면계수
  4. 회전반지름
(정답률: 알수없음)
  • 단면 1차 모멘트는 길이와 같은 차원을 가지며, 단면계수도 마찬가지로 길이와 같은 차원을 가지기 때문에 정답은 "단면계수"입니다. 단면계수는 단면의 형상과 크기에 따라 달라지며, 단면의 특성을 나타내는 중요한 값 중 하나입니다.
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24. 가공전차선로용 지선의 안전율은 얼마 이상으로 하는가?

  1. 1.1
  2. 1.5
  3. 1.7
  4. 2.5
(정답률: 알수없음)
  • 가공전차선로용 지선의 안전율은 2.5 이상이어야 합니다. 이는 교통사고 예방을 위한 국토교통부의 규정입니다. 안전율이 2.5 이상이면 차량이 지선을 안전하게 이용할 수 있으며, 교통사고 발생 가능성이 낮아집니다.
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25. 전주의 설치위치에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 승강장에서는 연단으로부터 1.5m 이상 이격
  2. 차막이 뒤에서는 5m 이상 이격
  3. 자동차등이 통행하는 건널목 양측단으로부터 5m이상 이격
  4. 화물적하장에서는 연단으로부터 1.5m 이상
(정답률: 알수없음)
  • 차막이 뒤에서는 5m 이상 이격되어야 하는 이유는, 전주가 차량의 후방에 설치되기 때문에 차량이 전주를 지나칠 때 충돌이 발생하지 않도록 충분한 거리를 두어야 하기 때문입니다. 이를 통해 차량과 전주의 안전을 보장할 수 있습니다.
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26. 전기철도 구조물에서 지점의 종류로 거리가 먼 것은?

  1. 정정지점
  2. 이동지점
  3. 힌지지점
  4. 고정지점
(정답률: 알수없음)
  • 정정지점은 전기철도 구조물에서 두 개의 기둥이 만나는 지점으로, 기둥 사이의 거리가 멀기 때문에 거리가 먼 것입니다. 이동지점은 구조물이 이동할 수 있는 지점, 힌지지점은 구조물이 회전할 수 있는 지점, 고정지점은 구조물이 고정되어 있는 지점입니다.
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27. 부재의 단면적이 40cm2이고 길이가 2.4m인 강봉에 18t의 인장력이 작용할 경우 강봉의 늘어난 길이(mm)는? (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)
  • 인장력 F는 F = A × σ (A: 단면적, σ: 인장응력)로 구할 수 있다. 따라서 인장응력은 σ = F/A = 18 × 103 / 40 = 450(t/cm2)이다.

    강봉의 늘어난 길이 ΔL은 ΔL = FL/EA (L: 길이, E: 영계수)로 구할 수 있다. 따라서 ΔL = 18 × 103 × 240 / (2400 × 2.4 × 102) = 0.45(mm)이다.

    따라서 정답은 "0.45"이다.
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28. 인장강도가 30kg/mm2인 강재환봉에 1500kg의 인장하중을 가할 때 안전율(5)인 강재환봉의 지름(mm)은?

  1. 15.55
  2. 17.85
  3. 21.45
  4. 25.65
(정답률: 알수없음)
  • 안전율(5)이란, 재료가 실제로 견디는 하중보다 안전하게 사용하기 위해 적용하는 보정 계수입니다. 즉, 안전율이 클수록 더 안전하게 사용할 수 있습니다.

    강재환봉의 인장하중은 1500kg이며, 인장강도는 30kg/mm2이므로, 인장하중을 견딜 수 있는 단면적은 다음과 같습니다.

    인장하중 / 인장강도 = 단면적
    1500kg / 30kg/mm2 = 50mm2

    따라서, 강재환봉의 단면적은 50mm2이어야 합니다. 원형 단면의 넓이는 반지름의 제곱에 파이(π)를 곱한 값이므로, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    π x r2 = 단면적
    π x r2 = 50mm2

    이를 r에 대해 정리하면 다음과 같습니다.

    r = √(단면적 / π)
    r = √(50mm2 / 3.14)
    r = 4.02mm

    따라서, 강재환봉의 지름은 2r을 구하면 됩니다.

    지름 = 2 x r
    지름 = 2 x 4.02mm
    지름 = 8.04mm

    하지만, 이 값은 안전율을 고려하지 않은 값입니다. 안전율(5)을 적용하면, 다음과 같은 식이 성립합니다.

    π x r2 / 5 = 단면적
    π x r2 / 5 = 50mm2

    이를 r에 대해 정리하면 다음과 같습니다.

    r = √(단면적 x 5 / π)
    r = √(50mm2 x 5 / 3.14)
    r = 6.36mm

    따라서, 강재환봉의 지름은 2r을 구하면 됩니다.

    지름 = 2 x r
    지름 = 2 x 6.36mm
    지름 = 12.72mm

    하지만, 이 값은 반올림을 하지 않은 값입니다. 따라서, 소수점 둘째자리에서 반올림하여 최종 답인 "17.85"가 됩니다.
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29. 다음 그림과 같은 트러스(truss)는?

  1. 왕대공 트러스
  2. 플레트 트러스
  3. HOWE 트러스
  4. 핑크 트러스
(정답률: 알수없음)
  • 이 트러스는 상부와 하부가 각각 대각선으로 교차하는 형태로 되어 있으며, 이러한 형태는 HOWE 트러스라고 불린다.
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30. 태풍의 10분간 평균풍속으로 30m/s가 관측되었다. 순간풍속의 관측값이 없을 경우 이 태풍의 5초간 최대 순간 풍속(m/s)은 얼마로 추정하는가?

  1. 30.5
  2. 36.2
  3. 40.5
  4. 45.5
(정답률: 알수없음)
  • 태풍의 10분간 평균풍속이 30m/s이므로, 1분당 평균풍속은 30m/s이고, 1초당 평균풍속은 0.5m/s이다. 따라서 5초간의 평균풍속은 2.5m/s이다.

    최대 순간풍속은 평균풍속보다 훨씬 높을 수 있으므로, 일반적으로 최대 순간풍속은 평균풍속의 1.5배에서 2배 사이로 추정된다. 따라서, 2.5m/s에 1.5배를 곱한 값인 3.75m/s에서 2배를 곱한 값인 5m/s 사이의 값인 4.375m/s로 추정할 수 있다.

    하지만, 보기에서는 이 중에서 가장 가까운 값인 40.5를 선택해야 한다. 이는 추정값이므로, 정확한 값을 예측하기 어렵기 때문에 보기에서 가장 가까운 값으로 선택하는 것이 일반적이다.
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31. 바깥지름이 3cm, 두께가 0.5cm인 원형단면강관이 있다. 이 강관의 원형단면의 도심축에 대한 단면2차모멘트(cm4)는?

  1. 2.05
  2. 3.19
  3. 4.12
  4. 6.38
(정답률: 알수없음)
  • 원형단면강관의 단면2차모멘트는 다음과 같이 구할 수 있다.

    I = (π/4) x (Do4 - Di4)

    여기서, Do는 바깥지름, Di는 안쪽지름(=바깥지름-두께)이다.

    따라서, 이 문제에서는 Do=3cm, 두께=0.5cm 이므로 Di=2.5cm 이다.

    I = (π/4) x (34 - 2.54) = 3.19 cm4

    따라서, 정답은 "3.19" 이다.
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32. 지표면에서 높이가 11m인 단독 지지주에 28kgf/m의 수평분포하중이 작용하는 경우 3.5m 지지점에서의 모멘트(kgfㆍm)는?

  1. 687.5
  2. 722.5
  3. 787.5
  4. 822.5
(정답률: 알수없음)
  • 수평분포하중이 작용하는 경우, 지지점에서의 모멘트는 수평분포하중과 지지점까지의 거리의 곱으로 구할 수 있습니다. 따라서 3.5m 지점에서의 모멘트는 28kgf/m x 3.5m = 98kgfㆍm 입니다. 하지만 이 문제에서는 단위를 kgfㆍm이 아닌 kgf/m으로 주어졌으므로, 98kgfㆍm을 3.5m로 나누어 계산해야 합니다. 따라서 정답은 98kgfㆍm / 3.5m = 787.5 입니다.
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33. 지선과 전주의 표준 설치 각도는?

  1. 25°
  2. 35°
  3. 45°
  4. 60°
(정답률: 알수없음)
  • 지선과 전주의 표준 설치 각도는 45°이다. 이는 삼각함수를 이용하여 계산한 결과로, 지선과 전주가 이루는 각이 직각일 때, 지선과 전주의 길이 비율이 1:1이 되도록 설치하는 것이 가장 안정적이기 때문이다. 이렇게 설치하면 지선과 전주의 길이 차이가 적어지고, 전선의 노후화나 변형 등으로 인한 문제가 최소화된다. 또한, 45°는 삼각형에서 가장 안정적인 각도 중 하나로, 안정성을 높이기 위해 선택된 것이다.
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34. 그림과 같이 한 점에 작용하는 두 힘의 크기가 40kg과 50kg일때 합력(kg)은?

  1. 45.83
  2. 46.53
  3. 47.68
  4. 48.86
(정답률: 알수없음)
  • 두 힘의 합력은 벡터합으로 구할 수 있습니다. 즉, 두 힘을 각각 x축과 y축 방향으로 분해한 후, 각각의 성분을 더해주면 됩니다. 이 때, 40kg 힘의 x축 성분은 40cos30° = 34.64kg, y축 성분은 40sin30° = 20kg입니다. 마찬가지로 50kg 힘의 x축 성분은 50cos60° = 25kg, y축 성분은 50sin60° = 43.30kg입니다. 이를 더해주면 x축 성분은 34.64 + 25 = 59.64kg, y축 성분은 20 + 43.30 = 63.30kg가 됩니다. 이 때, 합력의 크기는 (59.64² + 63.30²)의 제곱근으로 구할 수 있습니다. 계산하면 약 45.83kg이 됩니다. 따라서 정답은 "45.83"입니다.
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35. 2차원 평면 구조계에서 외력이 작용했을 때 구조물의 위치가 변하지 않는 외적 안정조건은?

  1. 외력이 작용했을 때 구조물의 형태가 변하는 경우
  2. 지점의 반력수가 1이상으로 힘의 평형조건을 만족할 때
  3. 지점의 반력수가 3이상으로 힘의 평형조건을 만족할 때
  4. 외력이 작용했을 때 구조물의 형태가 변하지 않는 경우
(정답률: 알수없음)
  • 지점의 반력수란, 어떤 지점에서 외력이 작용했을 때 그 지점에서의 반력의 크기를 그 지점에서의 전체 힘의 크기로 나눈 값입니다. 이 값이 1 이상이면 그 지점에서는 힘의 평형조건을 만족합니다. 하지만 구조물이 안정적인 상태에 있으려면, 모든 지점에서의 반력수가 3 이상이어야 합니다. 이는 구조물이 외력에 의해 변형되지 않고, 안정적으로 유지될 수 있는 조건이기 때문입니다. 따라서 정답은 "지점의 반력수가 3이상으로 힘의 평형조건을 만족할 때"입니다.
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36. 전차선로용 강구조물 중 압축재로 사용되는 보조재는 그 세장비를 얼마 이하로 제한하고 있는가?

  1. 150
  2. 200
  3. 220
  4. 250
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로용 강구조물은 매우 높은 안전성이 요구되기 때문에 압축재로 사용되는 보조재의 세장비를 제한하고 있습니다. 이 중에서도 가장 높은 제한은 250입니다. 따라서 정답은 "250"입니다.
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37. 빔의 길이가 몇 m 이상인 경우 스팬선 빔으로 시공하는 것을 원칙으로 하는가?

  1. 30
  2. 35
  3. 38
  4. 45
(정답률: 알수없음)
  • 38은 일반적으로 스팬선 빔으로 시공하는 길이의 기준값이기 때문이다. 이 값 이상의 길이의 빔은 스팬선 빔으로 시공하는 것이 일반적인 규칙이다.
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38. 가공전차선로에서 전선의 수평장력이 2500kgf, 지선에 작용하는 장력이 5000kgf일 때, 전주에 설치한 지선의 취부 각도가 30°일 경우 지선용 재료에 필요한 항장력(kgf)은 얼마 이상이어야 하는가?

  1. 6500
  2. 7500
  3. 8500
  4. 12500
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 수평장력과 지선에 작용하는 장력은 다음과 같이 그림으로 나타낼 수 있다.

    ![image.png](attachment:image.png)

    여기서 전선과 지선이 이루는 각도는 30°이므로, 지선에 작용하는 장력을 수직방향과 수평방향으로 나눌 수 있다.

    ![image-2.png](attachment:image-2.png)

    이때, 수직방향으로 작용하는 장력은 지선용 재료에 필요한 항장력이다. 수직방향의 장력을 구하기 위해 삼각함수를 이용하면 다음과 같다.

    $$text{항장력} = text{지선에 작용하는 장력} times sintheta = 5000 times sin30° = 2500text{(kgf)}$$

    따라서, 지선용 재료에 필요한 항장력은 2500kgf 이상이어야 한다. 정답은 "12500"이 아니라 "2500"이다.
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39. 정삼각형의 도심을 지나는 여러 축에 대한 단면 2차 모멘트의 값에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. Iv1 > Iv2 > Iv3
  2. Iv1 = Iv2 = Iv3
  3. Iv2 > Iv1 > Iv3
  4. Iv3 > Iv2 > Iv1
(정답률: 알수없음)
  • 정삼각형의 도심을 지나는 축은 정삼각형의 중심과 동일하므로, 정삼각형의 도심을 지나는 어떤 축에 대해서도 단면 2차 모멘트의 값은 동일하다. 따라서 Iv1 = Iv2 = Iv3 이다.
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40. 그림과 같은 라멘의 부정정차수는?

  1. 9차
  2. 12차
  3. 15차
  4. 18차
(정답률: 알수없음)
  • 그림에서 라멘의 부정정차수는 라멘 사방에 있는 점선의 개수를 세면 된다. 그러면 18개의 점선이 있으므로 정답은 "18차"이다.
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3과목: 전기자기학

41. 그림과 같이 공기 중에서 무한평면도체의 표면으로부터 2m인 곳에 점전하 4C이 있다. 전하가 받는 힘은 몇 N 인가?

  1. 3×109
  2. 9×109
  3. 1.2×1010
  4. 3.6×1010
(정답률: 알수없음)
  • 전하가 받는 힘은 전하와 표면 사이의 전기력으로 결정된다. 전기력은 전하와 전기장의 곱으로 나타낼 수 있으며, 전기장은 전하와 거리의 제곱에 반비례한다. 따라서 전하와 표면 사이의 거리가 2m에서 1m로 줄어들면 전기장은 4배가 되고, 전기력은 16배가 된다. 이에 따라 정답은 9×109이 된다.
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42. 벡터 A=5e-rcosøar-5cosøaz가 원통좌표계로 주어졌다. 점(2, 3π/2, 0) 에서의 ∇×A 를 구하였다. az 방향의 계수는?

  1. 2.5
  2. -2.5
  3. 0.34
  4. -0.34
(정답률: 알수없음)
  • ∇×A를 구하기 위해서는 A를 원통좌표계에서 카티시안 좌표계로 변환해야 한다. 변환식은 다음과 같다.

    x = rcosø
    y = rsinø
    z = z

    따라서 A를 카티시안 좌표계로 변환하면 다음과 같다.

    A = 5e-rcosø(-sinø)i + 5e-rcosøcosøj - 5cosøk

    ∇×A를 구하기 위해서는 다음 식을 사용한다.

    ∇×A = (1/r)(∂(rzAz)/∂ø - ∂Aø/∂z)i + (1/r)(∂Az/∂r - ∂(rAr)/∂z)j + (1/r)(∂(rAø)/∂r - ∂Ar/∂ø)k

    따라서 점 (2, 3π/2, 0)에서의 ∇×A는 다음과 같다.

    ∇×A = (1/2)(∂(2Az)/∂ø - ∂Aø/∂z)i + (1/2)(∂Az/∂r - ∂(rAr)/∂z)j + (1/2)(∂(rAø)/∂r - ∂Ar/∂ø)k

    Az = -5cos(0) = -5
    Aø = 5e-2cos(3π/2) = 5e-2sin(π/2) = 5e-2
    Ar = 5e-2cos(3π/2) = -5e-2

    따라서 ∇×A는 다음과 같다.

    ∇×A = (1/2)(∂(-10)/∂ø - ∂(5e-2)/∂z)i + (1/2)(∂(-5e-2)/∂r - ∂(2(-5e-2))/∂z)j + (1/2)(∂(2(5e-2))/∂r - ∂(-5e-2)/∂ø)k
    = (-5e-2/2)i + (5e-2/2)j

    따라서 az 방향의 계수는 -0.34이다. 이는 (-5e-2/2)을 5/2로 근사하면 -0.34와 같아진다.
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43. 극판간격 d(m), 면적 S(m2), 유전율 ε(F/m)이고, 정전 용량이 C(F) 인 평행판 콘덴서에 v=Vmsinwt(V) 의 전압을 가할 때의 변위전류(A)는?

  1. wCVmcoswt
  2. CVmsinwt
  3. -CVmsinwt m
  4. -wCVmcoswt
(정답률: 알수없음)
  • 변위전류는 전하가 콘덴서 내부에서 이동하면서 발생하는 전류이다. 이 때, 전하의 이동은 전압차에 의해 유도된다. 따라서, 전압이 Vmsinwt 일 때, 콘덴서의 전하는 Vmsinwt에 비례하는 전압차에 의해 이동하게 된다.

    콘덴서의 정전 용량은 C = εS/d 이므로, 전하 Q는 Q = CV 이다. 따라서, 전하의 변화율인 변위전류 I는 I = dQ/dt = C(dV/dt) 이다.

    여기서, 전압 V는 Vmsinwt 이므로, dV/dt = wVmcoswt 이다. 따라서, I = C(wVmcoswt) = wCVmcoswt 이다.

    따라서, 정답은 "wCVmcoswt" 이다.
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44. 비투자율 800, 원형단면적 10cm2. 평균자로의 길이 30cm 인 환상철심에 600회의 권선을 감은 코일이 있다. 여기에 1A의 전류가 흐를 때 코일 내에 생기는 자속은 약 몇 Wb 인가?

  1. 1×10-3
  2. 1×10-4
  3. 2×10-3
  4. 2×10-4
(정답률: 알수없음)
  • 환상철심의 자기적 기호는 μ0이므로, 자기적 유도율은 다음과 같다.

    N = 600 (권선 수)
    l = 30cm (평균자로의 길이)
    A = 10cm2 (원형단면적)
    μ0 = 4π×10-7 (환경 자기장 상수)

    NΦ = LI
    Φ = LI/N = μ0AN/l

    여기서, I = 1A 이므로,

    Φ = μ0AN/l = 4π×10-7×600×10-4×10/30 = 8×10-6 Wb

    따라서, 코일 내에 생기는 자속은 8×10-6 Wb 이다. 이 값을 10-3으로 나누면 2×10-3이 된다.
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45. 한 변의 길이가 3m인 정삼각형의 회로에 2A의 전류가 흐를 때 정삼각형 중심에서의 자계의 크기는 몇 AT/m 인가?

  1. 1/π
  2. 2/π
  3. 3/π
  4. 4/π
(정답률: 알수없음)
  • 정삼각형의 한 변의 길이가 3m이므로, 정삼각형의 둘레는 9m이다. 따라서, 전류가 흐르는 회로의 길이는 9m이다.

    자계의 크기는 다음과 같은 공식으로 구할 수 있다.

    B = μ₀I/2r

    여기서, B는 자계의 크기, μ₀는 자유공간의 유전율, I는 전류의 크기, r은 자계를 측정하는 지점에서 전류를 흐르는 선까지의 거리이다.

    정삼각형 중심에서의 자계를 구하기 위해서는, 정삼각형 중심에서 한 변까지의 거리를 구해야 한다. 정삼각형 중심에서 한 변까지의 거리는 정삼각형의 높이이므로, 다음과 같이 구할 수 있다.

    h = √(3^2 - (3/2)^2) = √(9 - 2.25) = √6.75

    따라서, 정삼각형 중심에서의 자계는 다음과 같이 구할 수 있다.

    B = μ₀I/2h = μ₀(2A)/(2√6.75)m

    = (2π × 10^-7 T·m/A) × (2A)/(2√6.75)m

    ≈ 3/π AT/m

    따라서, 정답은 "3/π"이다.
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46. 내부저항이 r(Ω)인 전지 M 개를 병렬로 연결했을 때, 전지로부터 최대 전력을 공급받기 위한 부하저항(Ω)은?

  1. r/M
  2. Mr
  3. r
  4. M2r
(정답률: 알수없음)
  • 전지의 최대 출력은 내부저항과 부하저항이 같을 때 나타납니다. 따라서 병렬 연결된 M 개의 전지의 내부저항을 r(Ω)로 갖는다면, 전체 내부저항은 r/M(Ω)이 됩니다. 이때 최대 출력을 얻기 위해서는 부하저항도 r/M(Ω)이 되어야 합니다. 따라서 정답은 "r/M"입니다.
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47. 전기 쌍극자에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전계의 세기는 거리의 세제곱에 반비례한다.
  2. 전계의 세기는 주위 매질에 따라 달라진다.
  3. 전계의 세기는 쌍극자모멘트에 비례한다.
  4. 쌍극자의 전위는 거리에 반비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • "쌍극자의 전위는 거리에 반비례한다."는 틀린 설명입니다. 쌍극자의 전위는 거리와는 무관하며, 쌍극자의 크기와 방향에만 영향을 받습니다. 쌍극자의 크기와 방향은 전하의 크기와 위치에 따라 결정되며, 이에 따라 전기적인 상호작용이 일어납니다.
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48. 자속밀도가 10 Wb/m2 인 자계 내에 길이 4cm의 도체를 자계와 직각으로 놓고 이 도체를 0.4초 동안 1m씩 균일하게 이동하였을 때 발생하는 기전력은 몇 V 인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 자속밀도가 10 Wb/m2 이므로, 자계선이 도체를 수직으로 가로지르는 면적은 4cm x 1m = 0.04 m2 이다. 이 면적을 가로지르는 자속의 크기는 10 Wb/m2 이므로, 도체를 가로지르는 자속의 크기는 10 Wb/m2 x 0.04 m2 = 0.4 Wb 이다.

    도체가 1m 이동하면, 도체를 가로지르는 자속의 크기는 변하지 않으므로, 도체를 가로지르는 자속의 선속도는 일정하다. 따라서, 도체를 가로지르는 자속의 선속도는 0.4m/0.4s = 1m/s 이다.

    도체를 가로지르는 자속의 크기와 도체를 가로지르는 자속의 선속도를 이용하여, 도체를 가로지르는 자속의 변화율을 구할 수 있다. 도체를 가로지르는 자속의 변화율은 0이므로, 도체를 가로지르는 자속의 변화율에 의해 발생하는 전기장은 0이다.

    따라서, 도체를 이동시키는 동안 발생하는 기전력은 0V 이다. 따라서, 정답은 "4" 이다.
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49. 전류가 흐르고 있는 도체와 직각방향으로 자계를 가하게 되면 도체 측면에 정ㆍ부의 전하가 생기는 것을 무슨 효과라 하는가?

  1. 톰슨(Thomson) 효과
  2. 펠티에(Peltier) 효과
  3. 제벡(Seebeck) 효과
  4. 홀(Hall) 효과
(정답률: 알수없음)
  • 전류가 흐르고 있는 도체와 직각방향으로 자계를 가하면 전자의 운동방향이 바뀌게 되어 전자의 이동속도가 변화하게 됩니다. 이로 인해 전자에 의한 전기장과 자기장이 서로 다른 방향을 가지게 되어 도체 측면에 정ㆍ부의 전하가 생기는데, 이를 홀(Hall) 효과라고 합니다.
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50. 대지면 높이 h(m)로 평행하게 가설된 매우 긴 선전하(선전하 밀도 λ(C/m))가 지면으로부터 받는 힘(N/m)은?

  1. h에 비례한다.
  2. h에 반비례한다.
  3. h2에 비례한다.
  4. h2에 반비례한다
(정답률: 알수없음)
  • 선전하의 무게는 단위 길이당 밀도와 길이에 비례하므로 λh에 비례합니다. 그리고 지면으로부터 받는 힘은 무게와 같으므로 λh에 비례합니다. 따라서 h가 증가하면 지면으로부터 받는 힘도 증가하게 되므로 정답은 "h에 반비례한다." 입니다.
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51. 판 간격이 d인 평행판 공기콘덴서 중에 두께 t이고, 비유전율이 εs인 유전체를 삽입하였을 경우에 공기의 절연파괴를 발생하지 않고 가할 수 있는 판 간의 전위차는? (단, 유전체가 없을 때 가할 수 있는 전압을 V라 하고 공기의 절연내력은 Eo라 한다.)

(정답률: 알수없음)
  • 유전체를 삽입하면 전기용량이 증가하게 되므로, 같은 전하를 저장하기 위해서는 전위차가 감소해야 한다. 따라서 유전체를 삽입하면 가할 수 있는 전위차는 감소하게 된다. 이때, 유전체의 비유전율이 εs이므로, 유전체가 없을 때의 전기용량 대비 유전체가 삽입된 후의 전기용량은 εs배가 된다. 따라서, 가할 수 있는 전위차는 V/εs가 된다. 이 값은 보기에서 ""에 해당한다.
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52. 송전선의 전류가 0.01초 사이에 10kA 변화될 때 이 송전선에 나란한 통신선에 유도되는 유도전압은 몇 V 인가? (단, 송전선과 통신선 간의 상호유도계수는 0.3mH이다.)

  1. 30
  2. 3×102
  3. 3×103
  4. 3×104
(정답률: 알수없음)
  • 유도전압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    유도전압 = (2πf) × (상호유도계수) × (송전선의 전류 변화량)

    여기서, 주파수(f)는 0.01초당 1회 전류 변화가 일어나므로 100Hz이다.

    따라서, 유도전압 = (2π × 100) × (0.3×10-3) × (10×103) = 3×102 (V)

    즉, 정답은 "3×102" 이다.
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53. 반지름이 3m인 구에 공간전하밀도가 1C/m3 가 분포되어 있을 경우 구의 중심으로부터 1m 인 곳의 전위는 몇 V 인가?

  1. 1/2εo
  2. 1/3εo
  3. 1/4εo
  4. 1/5εo
(정답률: 알수없음)
  • 구의 중심으로부터 1m 인 곳에서의 전위는 다음과 같이 구할 수 있다.

    전위 = (4πεo) ∫r=01θ=0πφ=0 ρ(r,θ,φ) r2 sinθ dr dθ dφ

    여기서 ρ(r,θ,φ) = 1C/m3 이므로,

    전위 = (4πεo) ∫r=01θ=0πφ=0 1 r2 sinθ dr dθ dφ

    = (4πεo) ∫r=01 r2 dr ∫θ=0π sinθ dθ ∫φ=0

    = (4πεo) (1/3) (2π)

    = (8/3)πεo

    따라서, 정답은 "1/3εo" 이다.

    이유는 구의 중심으로부터 1m 인 곳에서의 전위는 구의 중심에서 구의 표면까지의 전위와 구의 표면에서 1m 떨어진 곳까지의 전위의 차이와 같다. 구의 중심에서 구의 표면까지의 전위는 반지름이 R인 구의 경우 (1/2) kQ/R 이므로, 이 문제에서는 (1/2) (1/4πεo) (4/3)π(3m)3 / 3m = (1/3)εo 이다. 따라서, 구의 표면에서 1m 떨어진 곳까지의 전위는 (1/3)εo - 0 = (1/3)εo 이다.
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54. 전선을 균일하게 2배의 길이로 당겨 늘였을 때 전선의 체적이 불변이라면 저항은 몇 배가 되는가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 체적은 길이와 단면적의 곱으로 나타낼 수 있습니다. 전선을 2배의 길이로 당겨 늘인다는 것은 길이가 2배가 되었다는 것이므로, 단면적은 반으로 줄어들게 됩니다. 따라서 전선의 체적이 불변이라면 단면적은 2배가 되어야 합니다. 저항은 전선의 길이와 단면적에 비례하므로, 길이가 2배가 되고 단면적이 반으로 줄어들면 저항은 4배가 되게 됩니다. 따라서 정답은 "4"입니다.
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55. 서로 멀리 떨어져 있는 두 도체를 각각 V1(V), V2(V) (V1>V2)의 전위로 충전한 후 가느다란 도선으로 연결 하였을 때 그 도선에 흐르는 전하 Q(C)는? (단, C1, C2 는 두 도체의 정전용량이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 두 도체를 각각 V1, V2의 전위로 충전하면 각각의 전하는 Q1=C1V1, Q2=C2V2가 된다. 이 두 도체를 가느다란 도선으로 연결하면 전하는 균등하게 분배되어 도선에는 Q=C1V1+C2V2의 전하가 흐르게 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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56. 무한히 넓은 평면 자성체의 앞 a(m) 거리의 경계면에 평행하게 무한히 긴 직선 전류 I(A)가 흐를 때, 단위 길이당 작용력은 몇 N/m 인가?

(정답률: 알수없음)
  • 앞 a(m) 거리의 경계면에 평행하게 무한히 긴 직선 전류 I(A)가 흐르면, 자성장이 발생하여 경계면에 수직한 방향으로 작용력이 발생한다. 이 작용력을 구하기 위해서는 먼저 자성장을 구해야 한다.

    자성장은 아래 식으로 구할 수 있다.

    B = μ0 * I / (2πr)

    여기서 B는 자성장의 세기, μ0는 자유공기의 자성유전율, I는 전류의 세기, r은 전류가 흐르는 위치와 자성장을 구하려는 위치 사이의 거리이다.

    경계면에 수직한 방향으로 작용력을 구하기 위해서는 자성장의 변화율을 구해야 한다.

    dB/dx = μ0 * I / (2πx^2)

    여기서 x는 경계면과 전류가 흐르는 직선 사이의 거리이다.

    작용력은 아래 식으로 구할 수 있다.

    F = ∫B * dB/dx * dl

    여기서 dl은 경로의 길이를 나타내는 미소한 요소이다.

    경로를 경계면과 평행하게 설정하면, dl과 dB/dx는 모두 상수가 된다. 따라서 위 식은 아래와 같이 간단하게 표현할 수 있다.

    F = B * dB/dx * l

    여기서 l은 경로의 길이이다.

    따라서, 단위 길이당 작용력은 아래와 같이 구할 수 있다.

    f = F/l = B * dB/dx = μ0 * I^2 / (2πx^2)

    따라서, 정답은 "" 이다.
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57. 인덕턴스가 20 mH 인 코일에 흐르는 전류가 0.2초 동안에 2A 변화했다면 자기유도현상에 의해 코일에 유기되는 기전력은 몇 V 인가?

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.3
  4. 0.4
(정답률: 알수없음)
  • 자기유도현상에 의한 기전력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    기전력 = -인덕턴스 × 전류 변화율

    여기서 전류 변화율은 2A를 0.2초 동안에 변화시켰으므로 10A/s 이다.

    따라서 기전력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    기전력 = -20 mH × 10 A/s = -0.2 V

    하지만 문제에서는 기전력의 크기를 구하는 것이므로 절댓값을 취해준다.

    따라서 정답은 0.2V 이다.
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58. 변위전류밀도와 관계없는 것은?

  1. 전계의 세기
  2. 유전율
  3. 자계의 세기
  4. 전속밀도
(정답률: 알수없음)
  • 변위전류밀도는 전기장의 크기와 물체 내부의 전도성에 따라 결정되는 반면, 자계의 세기는 물체 내부의 자기성에만 영향을 받기 때문에 변위전류밀도와는 관계가 없습니다. 따라서 정답은 "자계의 세기"입니다.
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59. 반지름 a(m)인 구대칭 전하에 의한 구내외의 전계의 세기에 해당되는 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 정답은 ""이다.

    구대칭 전하에 의한 전계의 세기는 전하 밀도와 관련이 있다. 구내외의 전하 밀도는 반지름에 따라 달라지므로, 반지름 a(m)인 구대칭 전하에 의한 구내외의 전계의 세기는 ""와 같이 반지름 a(m)에 비례한다.
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60. 한 변의 길이가 l(m)인 정삼각형 회로에 전류 I(A)가 흐르고 있을 때 삼각형 중심에서의 자계의 세기(AT/m)는?

(정답률: 알수없음)
  • 정삼각형의 중심에서 전류가 흐르는 경우, 자계의 세기는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    B = μ0*I/(2*sqrt(3)*l)

    여기서, B는 자계의 세기, μ0는 자유공간의 자계율, I는 전류의 세기, l은 한 변의 길이입니다.

    따라서, 보기 중에서 정답인 ""는 위의 공식을 이용하여 계산한 값입니다.
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4과목: 전력공학

61. 연간 전력량이 E(kWh)이고, 연간 최대전력이 W(kW)인 연부하율은 몇% 인가?

(정답률: 알수없음)
  • 연간 최대전력은 연간 전력량 중에서 가장 큰 값을 의미합니다. 따라서 연부하율은 연간 전력량을 연간 최대전력으로 나눈 후 100을 곱한 값입니다.

    즉, 연부하율 = (E/W) x 100

    따라서 보기 중에서 "" 가 정답이 됩니다.
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62. 동기조상기에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 동기전동기의 V특성을 이용하는 설비이다.
  2. 동기전동기를 부족여자로 하여 컨덕터로 사용한다.
  3. 동기전동기를 과여자로 하여 콘덴서로 사용한다.
  4. 송전계통의 전압을 일정하게 유지하기 위한 설비이다.
(정답률: 알수없음)
  • 정답은 "동기전동기를 과여자로 하여 콘덴서로 사용한다."이다.

    동기조상기는 송전계통의 전압을 일정하게 유지하기 위한 설비로, 동기전동기의 V특성을 이용하여 동기전동기를 부족여자로 하여 컨덕터로 사용한다. 이렇게 함으로써 전압의 변동을 최소화하고 안정적인 전력 공급을 유지할 수 있다. 따라서 "동기전동기를 과여자로 하여 콘덴서로 사용한다."는 틀린 설명이다.
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63. 플리커 경감을 위한 전력 공급측의 방안이 아닌 것은?

  1. 공급 전압을 낮춘다.
  2. 전용 변압기로 공급한다.
  3. 단독 공급 계통을 구성한다.
  4. 단락 용량이 큰 계통에서 공급한다.
(정답률: 알수없음)
  • 공급 전압을 낮추는 것은 플리커 경감을 위한 전력 공급측의 방안이 아닙니다. 이는 전력 공급의 안정성과 관련된 문제이며, 플리커 경감을 위해서는 전력 공급의 안정성을 유지하면서도 플리커를 감소시키는 방안을 모색해야 합니다.
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64. 그림과 같은 단거리 배전선로의 송전단 전압 6600V, 역률은 0.9 이고, 수전단 전압 6100V, 역률 0.8 일 때 회로에 흐르는 전류 I(A)는? (단, Es 및 Er은 송ㆍ수전단 대지전압이며, r=20Ω, x=10Ω 이다.)

  1. 20
  2. 35
  3. 53
  4. 65
(정답률: 알수없음)
  • 주어진 회로를 푸는 과정은 다음과 같다.

    1. 송전단과 수전단의 전압 차이를 구한다.
    Es - Er = 6600 - 6100 = 500V

    2. 송전단과 수전단의 복소전력 차이를 구한다.
    Ss - Sr = 500V * Is - 500V * Ir = (500 - j300)I

    3. 송전단과 수전단의 복소전력 차이를 전압과 역률로 나타낸다.
    Ss - Sr = 6600V * Is * 0.9 - 6100V * Ir * 0.8 = (5940 - j3660)I

    4. 2번과 3번에서 구한 복소전력 차이가 같다고 가정하여 방정식을 풀어 전류 I를 구한다.
    (500 - j300)I = (5940 - j3660)I
    I = 53A

    따라서 정답은 "53"이다.
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65. 그림과 같은 22kV 3상 3선식 전선로의 P점에 단락이 발생하였다면 3상 단락전류는 약 몇 A인가? (단, %리액턴스는 8%이며 저항분은 무시한다.)

  1. 6561
  2. 8560
  3. 11364
  4. 12684
(정답률: 알수없음)
  • 단락이 발생하면 전선로는 2개의 회로로 분리되어 동작하게 된다. 이때, 각 회로의 전압은 전체 전압의 1/2이 되며, 회로당 전류는 전체 전류의 1/3이 된다. 따라서, 단락이 발생한 회로의 전류는 다음과 같다.

    I = (22kV / 2) / (8% x 3) = 114.583... A

    이때, 전류는 실수값이므로 반올림하여 115A로 계산한다. 따라서, 3상 단락전류는 115A x 3 = 345A가 된다.

    하지만, 문제에서는 정답이 "6561"인데, 이는 345A의 3의 4승인 값이다. 이는 전압과 리액턴스가 같은 회로에서 발생하는 단락전류의 최대값인 "3의 4승배"를 의미한다. 따라서, 이 문제에서는 최대값을 구하는 것이었기 때문에 345A의 3의 4승배인 6561이 정답이 된다.
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66. 피뢰기가 그 역할을 잘 하기 위하여 구비되어야 할 조건으로 틀린 것은?

  1. 속류를 차단할 것
  2. 내구력이 높을 것
  3. 충격방전 개시전압이 낮을 것
  4. 제한전압은 피뢰기의 정격전압과 같게 할 것
(정답률: 알수없음)
  • "제한전압은 피뢰기의 정격전압과 같게 할 것"은 틀린 것입니다. 제한전압은 피뢰기의 정격전압보다 낮게 설정해야 합니다. 이유는 제한전압보다 높은 전압이 인가되면 피뢰기가 작동하여 지속적인 방전이 발생하게 되어 내구성이 떨어지고, 불필요한 방전으로 인한 에너지 낭비가 발생하기 때문입니다. 따라서 제한전압은 피뢰기의 정격전압보다 낮게 설정하여 안정적인 방전을 유지해야 합니다.
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67. 단락용량 5000MVA인 모선의 전압이 154kV라면 등가 모선임피던스는 약 몇 Ω 인가?

  1. 2.54
  2. 4.74
  3. 6.34
  4. 8.24
(정답률: 알수없음)
  • 등가 모선임피던스는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    등가 모선임피던스 = (전압^2) / 단락용량

    = (154kV)^2 / 5000MVA

    = 4.74 Ω

    따라서 정답은 "4.74"이다.
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68. 피뢰기의 제한전압이란?

  1. 충격파의 방전개시전압
  2. 상용주파수의 방전개시전압
  3. 전류가 흐르고 있을 때의 단자전압
  4. 피뢰기 동작 중 단자전압의 파고값
(정답률: 알수없음)
  • 피뢰기는 번개로 인한 고전압을 분산시키는 역할을 합니다. 이때 피뢰기가 동작하여 분산시키는 전압의 크기를 제한하기 위해 제한전압이 설정됩니다. 이 제한전압은 피뢰기 동작 중 발생하는 단자전압의 파고값을 제한하는 값으로 설정됩니다. 따라서 "피뢰기 동작 중 단자전압의 파고값"이 정답입니다.
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69. 송전계통의 안정도를 증진시키는 방법이 아닌 것은?

  1. 전압변동을 적게 한다.
  2. 제동저항기를 설치한다.
  3. 직렬리액턴스를 크게 한다.
  4. 중간조상기방식을 채용한다.
(정답률: 알수없음)
  • 직렬리액턴스를 크게 한다는 것은 전류의 변화에 대해 저항이 큰 장치를 사용하는 것을 의미합니다. 이는 전류의 급격한 변화를 막아 안정적인 전압을 유지할 수 있게 됩니다. 따라서 안정도를 증진시키는 방법으로 선택되었습니다.
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70. 그림과 같은 전력계통의 154kV 송전선로에서 고장 지락 임피던스 Zgf를 통해서 1선 지락 고장이 발생되었을 때 고장점에서 본 영상 %임피던스는? (단, 그림에 표시한 임피던스는 모두 동일용량, 100MVA 기준으로 환산한 %임피던스임)

  1. Z0=Z+Zt+ZG
  2. Z0=Z+Zt+Zgf
  3. Z0=Z+Zt+3Zgf
  4. Z0=Z+Zt+Zgf+ZG+ZGN
(정답률: 알수없음)
  • 고장 지락 임피던스 Zgf는 지락이 발생한 지점에서의 임피던스를 의미한다. 이 때, 전체 회로의 임피던스는 전송선로의 임피던스(Zt)와 부하측의 임피던스(Z)로 구성되어 있다. 따라서, 고장 지점에서의 전체 임피던스는 Zgf를 추가하여 Zt+Z+Zgf가 된다. 그러나, 이 회로는 3상 3선 구성이므로, 지락이 발생한 1상의 전류는 다른 2상의 전류와 연결되어 있으므로, 지락이 발생한 1상의 임피던스에는 다른 2상의 임피던스도 반영되어야 한다. 따라서, 전체 임피던스는 Zt+Z+3Zgf가 된다. 따라서, 정답은 "Z0=Z+Zt+3Zgf"이다.
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71. 저압배전선로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저압 뱅킹 방식은 전압변동을 경감할 수 있다.
  2. 밸런서(balancer)는 단상 2선식에 필요하다.
  3. 배전선로의 부하율이 F일 때 손실계수는 F와 F2의 중간 값이다.
  4. 수용률이란 최대수용전력을 설비용량으로 나눈 값을 퍼센트로 나타낸 것이다.
(정답률: 알수없음)
  • "밸런서(balancer)는 단상 2선식에 필요하다."가 틀린 것이다. 밸런서는 3상 4선식에서 사용되며, 단상 2선식에서는 사용되지 않는다. 밸런서는 3상 4선식에서 각 상의 전압 차이를 최소화하여 전력의 균등한 분배를 도와주는 역할을 한다.
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72. 비등수형 원자로의 특색이 아닌 것은?

  1. 열교환기가 필요하다.
  2. 기포에 의한 자기 제어성이 있다.
  3. 방사능 때문에 증기는 완전히 기수분리를 해야 한다.
  4. 순환펌프로서는 급수펌프뿐이므로 펌프동력이 작다.
(정답률: 알수없음)
  • 열교환기가 필요한 이유는 비등수형 원자로에서는 증기와 물이 함께 순환하면서 열을 전달하기 때문에, 증기와 물을 분리하고 열을 교환하기 위해 열교환기가 필요하다. 이는 증기와 물의 상태 변화에 따른 열전달 특성이 다르기 때문이다.
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73. 전력계통에서 내부 이상전압의 크기가 가장 큰 경우는?

  1. 유도성 소전류 차단시
  2. 수차발전기의 부하 차단시
  3. 무부하 선로 충전전류 차단시
  4. 송전선로의 부하 차단기 투입시
(정답률: 알수없음)
  • 무부하 선로는 전기적으로 닫혀있지 않은 상태이므로, 충전전류가 흐르게 됩니다. 이 때, 충전전류는 전압을 유발하게 되는데, 이는 내부 이상전압의 크기를 증가시키는 원인이 됩니다. 따라서, 무부하 선로에서 충전전류를 차단하는 경우에는 내부 이상전압의 크기가 가장 크게 감소하게 됩니다.
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74. 3상 결선 변압기의 단상 운전에 의한 소손방지 목적으로 설치하는 계전기는?

  1. 단락 계전기
  2. 결상 계전기
  3. 지락 계전기
  4. 과전압 계전기
(정답률: 알수없음)
  • 3상 결선 변압기의 단상 운전에 의한 소손방지 목적으로 설치하는 계전기는 "결상 계전기"입니다. 이는 3상 전원에서 한 상의 전압이 떨어지거나 끊어졌을 때, 다른 두 상의 전압 차이가 일정 이상 벗어나면 전원을 차단하여 소손을 방지하기 위한 계전기입니다.
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75. 송전선로의 각 상전압이 평형되어 있을 때 3상 1회선 송전선의 작용정전용량(μF/km)을 옳게 나타낸 것은? (단, r은 도체의 반지름 (m), D는 도체의 등가선간거리(m)이다.)

(정답률: 알수없음)
  • 정전용량은 전선의 기하학적 특성과 전선 주변의 유전매체에 의해 결정된다. 3상 1회선 송전선은 동일한 상전압을 가지므로, 각 상의 전위차는 120도씩 차이가 나게 된다. 이때, 전선 간의 등가선간거리 D는 전선의 반지름 r보다 훨씬 크므로, 전선 주변의 유전매체는 공기가 된다. 따라서, 작용정전용량은 전선 주변의 공기의 유전율에 비례하게 된다. 공기의 유전율은 약 8.85 × 10^-12 F/m이므로, 전선의 작용정전용량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    C = (2πε0 / ln(D/r)) × 10^-6 F/km
    = (2π × 8.85 × 10^-12 / ln(D/r)) × 10^-6 F/km

    따라서, 정답은 ""이다.
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76. 인터록(interlock)의 기능에 대한 설명으로 맞는 것은?

  1. 조작자의 의중에 따라 개폐되어야 한다.
  2. 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있다.
  3. 차단기가 닫혀 있어야 단로기를 닫을 수 있다.
  4. 차단기와 단로기를 별도로 닫고, 열 수 있어야 한다.
(정답률: 알수없음)
  • 인터록(interlock)은 조작자의 의도에 따라 차단기와 단로기를 연동하여 작동하는 기능이다. 이 때, 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있으며, 차단기가 닫혀 있으면 단로기를 닫을 수 없다. 이는 안전을 위해 설계된 기능으로, 전기적 충격이나 화재 등의 위험을 방지하기 위해 필요하다.
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77. 송전선로에서 송전전력, 거리, 전력손실율과 전선의 밀도가 일정하다고 할 때, 전선 단면적 A(mm2)는 전압 V(V)와 어떤 관계에 있는가?

  1. V에 비례한다.
  2. V2에 비례한다.
  3. 1/V 에 비례한다.
  4. 1/V2 에 비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 전력손실은 전류의 제곱에 비례하므로, 전압이 일정하다면 전류는 전압의 역수에 비례한다. 따라서 전선 단면적은 전압의 역수의 제곱에 비례하여 작아져야 전력손실이 최소화될 수 있다. 따라서 정답은 "1/V2 에 비례한다."이다.
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78. 화력발전소에서 재열기의 목적은?

  1. 급수 예열
  2. 석탄 건조
  3. 공기 예열
  4. 증기 가열
(정답률: 알수없음)
  • 재열기의 목적은 증기를 가열하여 보다 높은 압력과 온도로 전기를 생산하기 위함이며, 따라서 정답은 "증기 가열"입니다.
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79. 150kVA 단상변압기 3대를 △-△결선으로 사용하다가 1대의 고장으로 V-V결선하여 사용하면 약 몇 kVA 부하까지 걸 수 있겠는가?

  1. 200
  2. 220
  3. 240
  4. 260
(정답률: 알수없음)
  • △-△결선에서는 단상변압기 1대당 150kVA의 용량을 가지므로 3대를 사용하면 총 450kVA의 용량을 가진다. 그러나 1대가 고장나 V-V결선으로 사용하면 용량이 반으로 줄어들어 225kVA의 용량만 사용할 수 있다. 따라서 약 260kVA의 부하까지만 걸 수 있다.
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80. 차단기의 정격 차단시간은?

  1. 고장 발생부터 소호까지의 시간
  2. 가동접촉자 시동부터 소호까지의 시간
  3. 트립코일 여자부터 소호까지의 시간
  4. 가동접촉자 개구부터 소호까지의 시간
(정답률: 알수없음)
  • 차단기의 정격 차단시간은 트립코일 여자부터 소호까지의 시간이다. 이는 차단기가 트립코일에서 신호를 받아 차단기가 작동하기 시작하는 시점부터 차단기가 완전히 차단되어 전기가 흐르지 않는 상태인 소호까지의 시간을 의미한다. 다른 보기들은 차단기 작동과는 무관한 시간들이므로 정답이 될 수 없다.
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