전기철도기사 필기 기출문제복원 (2020-08-22)

전기철도기사 2020-08-22 필기 기출문제 해설

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전기철도기사
(2020-08-22 기출문제)

목록

1과목: 전기철도공학

1. 강제전차선 경간 중앙의 처짐(이도)은 지지점 간격(경간)의 얼마 이하로 하여야 하는가?

(정답률: 80%)
  • 강체전차선은 철강체로 급전선을 구성하므로 일반 전선보다 이도 기준이 엄격하며, 경간 중앙의 처짐은 지지점 간격의 $\frac{1}{1000}$이하로 유지해야 합니다.
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2. 직류전기철도에서 귀선용 레일의 전위에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 부하전류가 작을수록 높아진다.
  2. 레일의 고유저항이 클수록 높아진다.
  3. 레일의 대지 절연저항이 클수록 높게된다.
  4. 부하점과 변전소간 거리가 멀수록 높아진다.
(정답률: 69%)
  • 귀선용 레일의 전위는 옴의 법칙 $V = IR$에 의해 결정됩니다. 따라서 부하전류 $I$가 클수록, 그리고 레일의 고유저항, 절연저항, 거리 등 전체 저항 $R$이 클수록 전위는 높아집니다.

    오답 노트
    부하전류가 작을수록 높아진다: 전류 $I$가 작아지면 전위 $V$는 낮아집니다.
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3. 전차선의 파동전파속도 C(m/s)를 나타내는 식은? (단, T: 전차선장력(N), L: 전차선의 단위질량(kg/m))

  2. C=L3×T
  3. C=2T×L2
(정답률: 83%)
  • 전차선의 파동전파속도는 전차선의 장력을 단위질량으로 나눈 값의 제곱근으로 정의됩니다.
    $$C = \sqrt{\frac{T}{L}}$$
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4. 다음 그림과 같은 커티너리 조가방식은?

  1. 콤파운드 커티너리
  2. 심플 커티너리
  3. 변 Y형 심플 커티너리
  4. 사조식
(정답률: 74%)
  • 제시된 이미지 와 같이 레일과 평행하게 설치된 보조조가선을 이용하여 전차선을 지지하는 방식은 콤파운드 커티너리 방식입니다.
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5. 전차선로 계통보호방식 및 설비의 설명으로 틀린 것은?

  1. 보호선에 의한 방식은 애자의 경계에서 연결하여 지락도선을 보호선에 접속하는 방식이다.
  2. 가공지선에 의한 방식은 매설지선 설치 후 공용으로 접지하여 지락사고 시 대지전위를 억제하는 방식이다.
  3. 보안기는 교류구간에서 가공지선을 설치하는 경우에 가공지선과 부급전선 사잉에 설치하는 설비이다.
  4. 피뢰기는 뇌 및 회로이상전압을 대지로 방전시켜 이상전압을 저감시키는 설비이다.
(정답률: 67%)
  • 가공지선은 송전선로 상부에 가설하여 뇌서지 유입을 방지하는 설비이며, 매설지선은 접지저항을 낮추어 역섬락을 방지하는 역할을 합니다. 따라서 가공지선 방식이 매설지선 설치 후 공용으로 접지하여 대지전위를 억제한다는 설명은 두 설비의 개념을 혼동한 잘못된 설명입니다.
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6. 가공전차선 구간과 지하 강체전차선과의 이행구간에 압사특성을 점진적으로 같게 하여 팬터그래프가 원활히 통과할 수 있도록 하는 장치는?

  1. 확장 장치
  2. 직접 유도 장치
  3. 구분 장치
  4. 고정점 장치
(정답률: 74%)
  • 가공전차선과 지하 강체전차선의 이행구간에서 압사특성을 점진적으로 변화시켜 팬터그래프가 충격 없이 원활하게 통과하도록 유도하는 장치는 직접 유도 장치입니다.

    오답 노트
    확장 장치: 온도 변화에 따른 신축 흡수
    구분 장치: 전차선을 전기적으로 구분
    고정점 장치: 강체전차선의 이동 방지 고정
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7. 에어섹션 개소에서 구분용 애자의 하단은 본선의 전차선 높이에서 몇 mm 이상으로 시설하여야 하는가?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 62%)
  • 에어섹션 개소의 시설 기준에 따라 구분용 애자의 하단은 본선의 전차선 높이에서 $200\text{mm}$이상으로 시설하여야 합니다.

    오답 노트
    전차선 상호간 이격거리: $300\text{mm}$ 표준 (부득이한 경우 $200\text{mm}$까지 단축 가능)
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8. 고속철도구간(속도등급은 250킬로급 초과) 에어조인트의 평행부분에서 전차선의 상호간격(mm)은?

  1. 90
  2. 100
  3. 200
  4. 350
(정답률: 62%)
  • 에어조인트 평행부분의 전차선 상호간격은 속도등급에 따라 결정됩니다. 속도등급 250km 초과 구간의 경우 상호간격은 $200\text{mm}$로 규정되어 있습니다.

    오답 노트
    150mm: 속도등급 250km 이하의 표준 간격
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9. 경간 60m, 표준장력 1000kgf, 합싱 전차선의 단위 중량 1.795kgf/m, 행거의 최소길이 0.15m일 때, 전차선 가고(mm)는 약 얼마인가?

  1. 560
  2. 710
  3. 858
  4. 960
(정답률: 62%)
  • 전차선의 가고는 전차선의 이도(D)와 행거의 최소길이(h)를 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{W \times S^{2}}{8T} + h$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{1.795 \times 60^{2}}{8 \times 1000} + 0.15$
    ③ [최종 결과] $H = 0.96$
    따라서 가고는 $0.96\text{m} = 960\text{mm}$ 입니다.
  • H=h+D
    =h+[(WS^2)/8T]
    =0.15+[(1.795*60^2)/(8*1000)]
    =0.15+0.81=0.96m=960mm
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10. 교류전기철도의 BT급전방식에서 흡상변압기의 주요 설치목적은?

  1. 전압강하 방지
  2. 이상전압 방지
  3. 고조파 바생억제
  4. 통신유도장애 경감
(정답률: 72%)
  • 대지로 누설되는 전기차 귀선전류가 주변 통신선에 유도 장애를 일으키는 것을 막기 위해, 흡상변압기를 통해 전류를 강제로 흡상하여 부급전선으로 전송함으로써 통신유도장애를 경감시킵니다.
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11. 금속체가 레일에 대하여 높은 전위에 있는 경우에만 전류를 유출시키는 방식으로써 전식 방지에 널리 사용하는 방식은?

  1. 직류 배류 방식
  2. 선택 배류 방식
  3. 강제 배류 방식
  4. 간접 배류 방식
(정답률: 78%)
  • 선택 배류 방식은 다이오드와 같은 역류방지 장치(선택배류기)를 사용하여, 금속체가 레일에 대해 높은 전위에 있을 때만 전류를 레일 방향으로 선택적으로 유출시켜 전식을 방지하는 방식입니다.
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12. 가공 급전선(케이블 제외)의 인장하중의 안전율은?

  1. 2.0
  2. 2.2
  3. 2.5
  4. 3.0
(정답률: 65%)
  • 가공전선의 인장하중 안전율은 전선의 종류에 따라 구분됩니다. 케이블인 경우를 제외한 가공 급전선의 안전율은 2.2 이상, 기타 전선은 2.5 이상으로 규정하고 있습니다.
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13. 첫 번째 전주의 전차선 높이가 5.2m이다. 이때 경간 50m, 구배 3/1000으로 전차선이 낮아진다면 다음 전주의 전차선 높이(m)는?

  1. 5.1
  2. 5.05
  3. 5
  4. 4.95
(정답률: 76%)
  • 전차선의 구배는 경간에 따른 높이 변화량을 의미하며, 낮아지는 구배를 적용하여 다음 전주의 높이를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$H_{\ell} = H_{h} - (\text{구배} \times \text{경간})$$
    ② [숫자 대입]
    $$H_{\ell} = 5.2 - (0.003 \times 50)$$
    ③ [최종 결과]
    $$H_{\ell} = 5.05$$
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14. 교류전차선로의 지락고장 발생 시 고장 검출을 하기 위한 계통의 보호방식이 아닌 것은?

  1. 보호선
  2. 가공지선
  3. 매설지선
  4. 피뢰선
(정답률: 61%)
  • 교류전차선로의 지락고장 검출을 위한 보호방식에는 보호선, 가공지선, 매설지선이 사용됩니다.

    오답 노트
    피뢰선: 지락고장 검출을 위한 계통 보호방식이 아니라, 낙뢰 등의 이상전압으로부터 설비를 보호하기 위한 장치입니다.
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15. 설정캔트를 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, C:설정캔트(mm), V:열차최고속도(km/h), R: 곡선반경(m), D: 부족캔트(mm))

(정답률: 65%)
  • 설정캔트는 균형캔트에서 부족캔트를 뺀 값으로 계산하며, 궤간 $1500\text{mm}$를 기준으로 한 공식은 다음과 같습니다.
    $$C = 11.8 \times \frac{V^2}{R} - D$$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 경간 중앙 드로퍼에 설치되는 M-T 균압선의 최대 설치간격(m)은? (단, 속도 등급은 250킬로급 이상이다.)

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 60%)
  • 속도 등급 $250\text{km/h}$이상의 경간 중앙 드로퍼에 설치되는 M-T 균압선의 최대 설치 간격은 $200\text{m}$입니다. 이때 균압선은 $26\text{mm}^2$이상의 연동연선을 사용하여 드로퍼선에 클램프로 지지하여 설치합니다.
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17. 직류 강체전차선로(T-Bar 방식)의 브래킷의 표준 간격(m)은?

  1. 5
  2. 9
  3. 14
  4. 18
(정답률: 78%)
  • 강체 전차선로의 브래킷 지지 간격은 $5\text{m}$를 표준으로 하며, 설치 높이는 최저 $4750\text{mm}$를 유지해야 합니다.
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18. 속도등급 200킬로급 이하에서 가동브래킷 곡선당김금구의 설치 각도는?

  1. 레일에 대하여 궁형은 11°, 직선형은 15°
  2. 레일에 대하여 궁형은 15°, 직선형은 11°
  3. 레일에 대하여 궁형은 14°, 직선형은 18°
  4. 레일에 대하여 궁형은 18°, 직선형은 14°
(정답률: 74%)
  • 속도등급 200km/h급 이하에서 가동브래킷 곡선당김금구의 설치 각도는 설치 방식에 따라 다릅니다. 본선에 사용되는 궁형은 $11^{\circ}$, 측선에 사용되는 직선형은 $15^{\circ}$로 설치합니다.
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19. 교류 전기철도 변전소에서 사용되는 재폐로 계전기를 나타내는 것은?

  1. 21F
  2. 51F
  3. 79F
  4. 99F
(정답률: 71%)
  • 교류 전기철도 변전소에서 사고 후 자동으로 회로를 다시 닫아주는 재폐로 계전기의 번호는 79F입니다.

    오답 노트
    51F: 교류 과전류 계전기
    99F: 고장점 표정장치(교류용)
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20. 전차선의 편위를 정하는 요소가 아닌 것은?

  1. 전기차 동요에 따른 집전장치의 편위
  2. 풍압에 따른 전차선의 편위
  3. 곡선로에 의한 전차선의 편위
  4. 곡선로의 건축한계에 따른 전차선의 편위
(정답률: 70%)
  • 전차선의 편위를 결정하는 핵심 요소는 풍압, 곡선로, 지지물의 변형, 그리고 차량 동요에 따른 집전장치의 편위입니다. 곡선로의 건축한계는 전차선이 설치되어야 할 공간적 제약 조건이지, 전차선 자체를 밀어내는 편위 발생 요소가 아닙니다.
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2과목: 전기철도 구조물공학

21. 압축력(항압용)과 인장력(인장용)이 가해지는 가동브래킷 개소에 사용되는 애자는?

  1. 현수애자
  2. 지지애자
  3. 내무애자
  4. 장간애자
(정답률: 67%)
  • 압축력(항압용)과 인장력이 동시에 가해지는 가동브래킷 개소에는 장간애자를 사용합니다.

    오답 노트
    현수애자: 전선류의 인류, 현수, 구분, 지지에 광범위하게 사용
    지지애자: 전차선로 AT급전선 및 보호선의 지지에 사용
    내무애자: 연무(안개) 내성을 갖춘 애자
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22. 전철주 푸싱(pushing) 기초 바닥면의 유효지지력이 100kN/m2이고 기초 바닥면의 단면계수가 1.13m3일 때, 기초바닥면의 허용 저항모멘트(kN·m)는?

  1. 100
  2. 113
  3. 200
  4. 226
(정답률: 71%)
  • 기초 바닥면의 허용 저항모멘트는 유효지지력과 단면계수의 곱으로 산출합니다.
    ① [기본 공식] $M_b = \sigma_1 \times Z$
    ② [숫자 대입] $M_b = 100 \times 1.13$
    ③ [최종 결과] $M_b = 113$
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23. 전주 또는 고정빔 등에 취부하여 급전선, 부급전선, 보호선 등을 지지 또는 인류하기 위한 구조물은?

  1. 전주 대용물
  2. 하수강
  3. 완철
  4. 평형틀
(정답률: 70%)
  • 완철(완금)은 전주나 고정 빔에 설치하여 급전선, 부급전선, 보호선 등을 지지하거나 인류하기 위해 사용하는 구조물입니다.

    오답 노트
    전주 대용물: 고정 빔에 취부하여 전주를 대신하는 구조물
    하수강: 터널 천장 아래 등에서 가동 브래킷 등을 지지하는 구조물
    평형틀: 1본의 전주에 2개의 가동 브래킷을 지지하기 위한 구조물
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24. 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 지표상 몇 m 이상으로 하는가?

  1. 5
  2. 6
  3. 7
  4. 8
(정답률: 64%)
  • KEC(한국전기설비규정) 331.11 지지선의 시설 기준에 따라, 도로를 횡단하여 시설하는 지지선의 높이는 지표상 $5\text{ m}$이상으로 유지해야 합니다.

    오답 노트
    6m 이상: 저압, 고압 가공지선 및 통신선 등의 기준임
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25. 그림과 같은 트러스구조물에서 AC의 부재력(t)은?

  1. 6t(인장)
  2. 6.5t(압축)
  3. 9t(인장)
  4. 10t(압축)
(정답률: 66%)
  • 트러스 구조물에서 절점 C에서의 힘의 평형을 이용하여 부재력 AC를 구합니다. 하중 $P=10\text{ t}$가 수직으로 작용하므로, 수직 성분의 합은 0이 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $AC = \frac{P}{2 \sin \theta}$
    ② [숫자 대입] $AC = \frac{10}{2 \sin 30^\circ}$
    ③ [최종 결과] $AC = 10\text{ t}$
    이때 부재 AC는 하중을 지지하며 밀리는 힘을 받으므로 압축력으로 작용합니다.
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26. 다음 중 특정 길이의 선분을 회전시킬 때 생기는 표면적을 계산할 때 이용하는 것은?

  1. 베티의 정리
  2. 라미의 정리
  3. 뉴톤의 정리
  4. 파프스의 정리
(정답률: 76%)
  • 파프스의 정리는 선분이나 평면을 회전시켰을 때 생기는 회전체의 표면적과 체적을 구하는 원리입니다.
    파포스의 제1정리에 따라, 길이가 $L$인 선분을 회전시킨 회전체의 표면적은 선분의 길이와 도심이 이동한 거리의 곱으로 계산합니다.
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27. 안정한 구조물에 쓰이는 것으로 힘의 평형조건만으로 구조물의 모든 반력과 부재의 응력을 구할 수 있을 때 이를 무엇이라 하는가?

  1. 변형
  2. 불안정
  3. 정정
  4. 부재
(정답률: 79%)
  • 힘의 평형조건식($\Sigma F_{x}=0, \Sigma F_{y}=0, \Sigma M=0$)만으로 모든 반력과 응력을 구할 수 있는 구조물을 정정 구조물이라고 합니다.

    오답 노트
    부정정: 평형조건식만으로는 반력과 응력을 구할 수 없는 구조물
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28. 봉이 축 방향으로 단면에 균일한 인장응력을 받고 있다. 인장응력이 300kgf/cm2이면 체적변형률은 약 얼마인가? (단, 프와송비v=0.4, 탄성계수E=2.1×104kgf/cm2)

  1. 0.0029
  2. 0.0057
  3. 0.029
  4. 0.057
(정답률: 45%)
  • 체적변형률은 프와송비와 탄성계수, 그리고 작용하는 응력의 관계식을 통해 구할 수 있습니다.
    ①- $\Delta V = \frac{1 - 2\nu}{E} \times \sigma$
    ②- $\Delta V = \frac{1 - 2 \times 0.4}{2.1 \times 10^{4}} \times 300$
    ③- $\Delta V = 0.0029$
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29. 단면의 폭이 15cm, 높이가 h인 직사각형 단면에서 단면계수가 1000cm3일 때, 높이h(cm)는?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 56%)
  • 직사각형 단면의 단면계수 공식을 이용하여 높이 $h$를 산출합니다.
    ① $h = \sqrt{\frac{6Z}{b}}$
    ② $h = \sqrt{\frac{6 \times 1000}{15}}$
    ③ $h = 20$
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30. 지표면에서 높이가 10m인 단독 지지주에 26kgf/m의 수평분포하중이 작용하는 경우 지면과의 경계점 모멘트(kgf·m)는?

  1. 1300
  2. 1400
  3. 1500
  4. 1600
(정답률: 62%)
  • 수평분포하중이 작용하는 지지주의 지면 경계점 모멘트는 하중과 길이의 제곱을 곱한 뒤 2로 나누어 계산합니다.
    ① $M = \frac{W \times L^{2}}{2}$
    ② $M = \frac{26 \times 10^{2}}{2}$
    ③ $M = 1300$
  • 1. 분포하중이 작용함, 별다른 조건이 없으므로 작용하는 힘은 중간지점에 작용한다고 가정함.

    2. '분포'하중의 모멘트(중간점에 힘이 작용할 경우) = w * L^2 / 2
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31. 조합철주에서 복경사재인 경우 수평면에 대한 경사각도는?

  1. 30°
  2. 45°
  3. 60°
  4. 65°
(정답률: 74%)
  • 조합철주의 경사재 각도는 구조에 따라 결정됩니다. 복경사재(쌍지그재그 마름모 형태)의 경우 수평면에 대한 경사각도는 $45^{\circ}$를 적용합니다.

    오답 노트
    단경사재(지그재그식): $40^{\circ}$
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32. 지선의 취부각도가 30°이고 전선의 최대장력이 1000kgf일 때 지선이 받는 최대장력(kgf)은?

  1. 2000
  2. 1000
  3. 860
  4. 500
(정답률: 53%)
  • 지선이 받는 최대장력은 전선의 장력을 지선 취부각도의 사인 값으로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $T_0 = \frac{T}{\sin \theta}$
    ② [숫자 대입] $T_0 = \frac{1000}{\sin 30^{\circ}}$
    ③ [최종 결과] $T_0 = 2000$
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33. 탄성계수 E와 변형률 ε와의 관계는?

  1. E와 ε는 비례
  2. E와 ε에 반비례
  3. E는 ε의 제곱에 비례
  4. E는 ε의 제곱에 반비례
(정답률: 67%)
  • 후크의 법칙에 따라 응력($\sigma$)은 탄성계수($E$)와 변형률($\epsilon$)의 곱으로 나타납니다. 이를 탄성계수에 대해 정리하면 변형률과 반비례 관계임을 알 수 있습니다.
    $$E = \frac{\sigma}{\epsilon}$$
  • 1. 응력 시그마 = 변형률 입실론 * 탄성계수 E

    2. 이항 시키면
    탄성계수 E = 응력 / 변형률

    따라서, 응력이 일정할 때 탄성계수와 변형률은 '반비례'
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34. 그림과 같은 힘에 대하여 O점에 대한 모멘트(t·cm)는?

  1. 15
  2. 20
  3. 25
  4. 30
(정답률: 58%)
  • 모멘트는 힘의 수직 성분과 회전축까지의 거리를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $M = F \sin \theta \times L$
    ② [숫자 대입] $M = 5 \times \sin 30^{\circ} \times 10$
    ③ [최종 결과] $M = 25$
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35. 단면2차 모멘트 I, 높이 l, 단면적 A인 장주의 세장비(λ)를 표시하는 식은?

(정답률: 64%)
  • 세장비($\lambda$)는 기둥의 길이를 회전반지름($r = \sqrt{I/A}$)으로 나눈 값으로, 이 값이 클수록 기둥이 쉽게 휘어지는 좌굴 현상이 발생하기 쉽습니다.
    따라서 세장비를 표시하는 식은 입니다.
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36. 전철용 지선설비 중 지선의 최소 안전율은?

  1. 1
  2. 1.5
  3. 2
  4. 2.5
(정답률: 61%)
  • 전철용 지선설비의 안전성을 확보하기 위해 지선의 최소 안전율은 2.5 이상으로 규정하고 있습니다.
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37. 다음 구조물 중 1차원의 구조물이 아닌 것은?

  1. 기둥
  2. 샤프트
  3. 쉘
  4. 원통
(정답률: 70%)
  • 구조물은 차원에 따라 분류되며, 기둥, 샤프트, 원통 등은 길이 방향이 지배적인 1차원 구조물에 해당합니다. 반면 쉘은 면적의 성질이 강한 2차원 구조물입니다.

    오답 노트
    기둥, 샤프트, 원통: 1차원 구조물(봉구조)에 해당함
  • 1차원 구조물: 기둥, 샤프트, 원통, 아치, 보, 봉, 인장보, 트러스, 라멘
    2차원 구조물: '쉘', 슬래브, 플레이트, 샤이베, 패널
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38. 다음 라멘구조물의 부정정차수는? (단, 중앙의 절점은 힌지이다.)

  1. 1차부정정
  2. 2차부정정
  3. 3차부정정
  4. 4차부정정
(정답률: 70%)
  • 라멘구조물의 부정정차수는 반력수, 부재수, 절점수 등을 이용한 간편식으로 계산할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $n = r + m + k - 2j$ (r: 반력수, m: 부재수, k: 강절점수, j: 절점수)
    ② [숫자 대입] $n = 6 + 4 + 2 - 2 \times 5$
    ③ [최종 결과] $n = 2$
    따라서 해당 구조물은 2차부정정입니다.
  • 1. 부정정차수 = 지점반력+부재수+강절점수 - (2x절점수)
    N = r+m+k -2j

    2. 지점반력 r = 반력의 수 = 3(고정지점) * 2 = 6
    부재수 m = 힌지 기준으로 분할 = 막대기 4개 = 4
    강절점 수 k = 모멘트 전달 가능한 절점 수 = 2개(힌지지점은 강하게 연결된 부분아님) = 2
    절점수 j = 각 부재가 만나는 노드의 수 = 5개(부재가 겹치는 부분) = 5

    3. N = 6 + 4 + 2 - (2*5) = 2
    부정정차수 N=2 이므로 2차 부정정

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39. 단독지지주의 높이가 7.8m이고 전차선의 수평집중하중이 10kN이다. 이 경우 지면과의 경계점에서의 전단력(kN)은?

  1. 5
  2. 10
  3. 39
  4. 78
(정답률: 55%)
  • 단독지지주에 수평집중하중이 작용할 때, 지면과의 경계점에서 발생하는 전단력은 가해진 하중의 크기와 동일합니다.
    ① $Q = P$
    ② $Q = 10$
    ③ $Q = 10$
  • 1. 수평집중하중이 10KN이 작용하고 있는 상황.

    2. 이 하중은 지면에 그대로 수평전단력으로 전달됨.

    3. 따라서 답은 10KN, 2번이다
    (만약 평형상태가 이뤄지지 않는다면, 땅이 파이거나, 지지주의 형태가 변형됨)
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40. 전차선로 속도등급 300킬로급 이상에서 전차선로 전주경간은 최대 몇 m까지 가능한가?

  1. 85
  2. 65
  3. 45
  4. 25
(정답률: 55%)
  • 전차선로의 속도등급이 300km/h급 이상인 경우, 전주경간은 최대 65m 이하(터널 구간은 50m)로 규정하고 있습니다.
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3과목: 전기자기학

41. 전위경도 V와 전계 E의 관계식은?

  1. E=gradV
  2. E=divV
  3. E=-gradV
  4. E=-divV
(정답률: 61%)
  • 전위경도(Potential Gradient)는 전위의 공간적 변화율을 의미하며, 전계의 세기는 전위가 가장 급격히 감소하는 방향으로 형성됩니다. 따라서 전계 $E$는 전위 $V$의 기울기(grad)에 마이너스 부호를 붙인 것과 같습니다.
    $$E = -\nabla V = -\text{grad} V$$
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42. 대지의 고유저항이 ρ(Ω·m)일 때 반지름이 a(m)인 그림과 같은 반구 접지극의 접지저항(Ω)은?

  4. 2πρa
(정답률: 48%)
  • 반구 접지극의 접지저항은 구형 접지극 저항의 절반으로 계산할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$R = \frac{\rho}{2\pi a}$$
    ② [숫자 대입]
    $$R = \frac{\rho}{2\pi a}$$
    ③ [최종 결과]
    $$R = \frac{\rho}{2\pi a}$$
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43. 임의의 방향으로 배열되었던 강자성체의 자구가 외부 자기장의 힘이 일정치 이상이 되는 순간에 급격히 회전하여 자기장의 방향으로 배열되고 자속밀도가 증가하는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 자기여효(magnetic aftereffect)
  2. 바크하우젠 효과(Barkhausen effect)
  3. 자기왜현상(magneto-striction effect)
  4. 핀치 효과(Pinch effect)
(정답률: 53%)
  • 강자성체 내부의 자구들이 외부 자기장에 의해 급격히 회전하며 배열될 때, 자속밀도가 연속적으로 변하지 않고 계단 모양으로 불연속적으로 증가하는 현상을 바크하우젠 효과(Barkhausen effect)라고 합니다.
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44. 정전계에서 도체에 정(+)의 전하를 주었을 때의 설명으로 틀린 것은?

  1. 도체 표면의 곡률 반지름이 작은 곳에 전하가 많이 분포한다.
  2. 도체 외측의 표면에만 전하가 분포한다.
  3. 도체 표면에서 수직으로 전기력선이 출입한다.
  4. 도체 내에 있는 공동면에도 전하가 골고루 분포한다.
(정답률: 44%)
  • 도체에 전하를 주면 전하들 사이의 상호 반발력으로 인해 전하는 항상 도체의 가장 바깥쪽 표면에만 분포하게 됩니다. 따라서 도체 내부의 공동면에는 전하가 분포하지 않습니다.
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45. 분극의 세기 P, 전계 E, 전속밀도 D의 관계를 나타낸 것으로 옳은 것은? (단, ε0는 진공의 유전율이고, εr은 유전체의 비유전율이고, ε은 유전체의 유전율이다.)

  1. P=ε0(ε+1)E
  3. P=D-ε0E
  4. ε0=D-E
(정답률: 57%)
  • 전속밀도 $D$는 진공 중의 전속밀도 $\epsilon_0 E$와 분극의 세기 $P$의 합으로 정의됩니다. 따라서 분극의 세기 $P$는 전체 전속밀도에서 진공 성분을 뺀 값과 같습니다.
    $$D = \epsilon_0 E + P$$
    $$P = D - \epsilon_0 E$$
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46. 비유전율 3, 비투자율 3인 매질에서 전자기파의 진행속도 v(m/s)와 진공에서의 속도 v0(m/s)의 관계는?

  3. v=3v0
  4. v=9v0
(정답률: 60%)
  • 전자기파의 속도는 유전율과 투자율의 곱의 제곱근에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{1}{\sqrt{\epsilon \mu}}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{1}{\sqrt{3\epsilon_{0} \times 3\mu_{0}}} = \frac{1}{3\sqrt{\epsilon_{0}\mu_{0}}}$
    ③ [최종 결과] $v = \frac{1}{3}v_{0}$
    따라서 정답은 입니다.
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47. 2장의 무한 평판 도체를 4cm의 간격으로 놓은 후 평판 도체 간에 일정한 전계를 인가하였더니 평판 도체 표면에 2μC/m2의 전하밀도가 생겼다. 이 때 평행 도체 표면에 작용하는 정전응력은 약 몇 N/m2인가?

  1. 0.057
  2. 0.226
  3. 0.57
  4. 2.26
(정답률: 27%)
  • 평행 도체 표면의 정전응력은 전하밀도의 제곱을 유전율의 2배로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{\sigma^{2}}{2\epsilon}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{(2 \times 10^{-6})^{2}}{2 \times 8.85 \times 10^{-12}}$
    ③ [최종 결과] $f = 0.226 \text{ N/m}^{2}$
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48. 내부 장치 또는 공간을 물질로 포위시켜 외부 자계의 영향을 차폐시키는 방식을 자기차폐라한다. 다음 중 자기차폐에 가장 적합한 것은?

  1. 비투자율이 1 보다 작은 역자성체
  2. 강자성체 중에서 비투자율이 큰 물질
  3. 강자성체 중에서 비투자율이 작은 물질
  4. 비투자율에 관계없이 물질의 두께에만 관계되므로 되도록이면 두꺼운 물질
(정답률: 58%)
  • 자속밀도는 투자율이 높은 곳으로 몰리는 성질이 있습니다. 따라서 비투자율이 큰 강자성체 물질로 포위하면 외부 자속이 차폐재 쪽으로 집중되어 내부 공간을 효과적으로 보호할 수 있습니다.
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49. 공기 중에서 2V/m의 전계의 세기에 의한 변위전류밀도의 크기를 2A/m2으로 흐르게 하려면 전계의 주파수는 약 몇 MHz가 되어야 하는가?

  1. 9000
  2. 18000
  3. 36000
  4. 72000
(정답률: 41%)
  • 변위전류밀도는 전계의 세기와 주파수, 유전율의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $J = 2\pi f \epsilon E$
    ② [숫자 대입] $2 = 2 \times 3.14 \times f \times 8.85 \times 10^{-12} \times 2$
    ③ [최종 결과] $f = 17993 \text{ MHz} \approx 18000 \text{ MHz}$
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50. 그림과 같은 직사각형의 평면 코일이 인 자계에 위치하고 있다. 이 코일에 흐르는 전류가 5A일 때 z축에 있는 코일에서의 토크는 약 몇 N·m인가?

  1. 2.66×10-4ax
  2. 5.66×10-4ax
  3. 2.66×10-4az
  4. 5.66×10-4az
(정답률: 36%)
  • 자기장 내에서 전류가 흐르는 코일이 받는 토크를 구하는 문제입니다. 코일 면에 수직인 자속 밀도 성분만을 이용하여 토크의 크기를 계산하고, 플레밍의 왼손 법칙으로 방향을 결정합니다.
    ① [기본 공식] $T = N I B S \cos \theta$
    ② [숫자 대입] $T = 5 \times 0.04 \times 0.08 \times \frac{0.05}{\sqrt{2}} \times \cos 0$
    ③ [최종 결과] $T = 5.66 \times 10^{-4} a_z N\cdot m$
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51. 압전기 현상에서 전기 분극이 기계적 응력에 수직한 방향으로 발생하는 현상은?

  1. 종효과
  2. 횡효과
  3. 역효과
  4. 직접효과
(정답률: 57%)
  • 압전기 효과에서 전기 분극의 발생 방향에 따른 명칭을 묻는 문제입니다. 기계적 응력과 전기 분극의 방향 관계에 따라 구분합니다.
    전기 분극이 가해준 기계적 응력과 수직한 방향(다른 방향)으로 발생하는 현상을 횡효과라고 합니다.

    오답 노트
    종효과: 분극이 응력과 같은 방향으로 발생
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52. 정전용량이 0.03μF인 평행판 공기 콘덴서의 두 극판 사이에 절반 두께의 비유전율 10인 유리판을 극판과 평행하게 넣었다면 이 콘덴서의 정전용량은 약 몇 μF이 되는가?

  1. 1.83
  2. 18.3
  3. 0.055
  4. 0.55
(정답률: 47%)
  • 공기 콘덴서 사이에 유전체를 삽입했을 때의 합성 정전용량을 구하는 문제입니다. 유전체가 절반만 채워진 경우, 공기층과 유리층이 직렬로 연결된 구조로 해석합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{2 \epsilon_r}{1 + \epsilon_r} C_0$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{2 \times 10}{1 + 10} \times 0.03$
    ③ [최종 결과] $C = 0.055\mu F$
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53. 반지름이 30cm인 원판 전극의 평행판 콘덴서가 있다. 전극의 간격이 0.1cm이며 전극 사이 유전체의 비윤전율이 4.0이라 한다. 이 콘덴서의 정전용량은 약 몇 μF인가?

  1. 0.01
  2. 0.02
  3. 0.03
  4. 0.04
(정답률: 35%)
  • 평행판 콘덴서의 정전용량을 구하는 문제입니다. 유전체의 비유전율과 전극의 면적, 간격을 공식에 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{\epsilon_r \epsilon_0 A}{d}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{4 \times 8.854 \times 10^{-12} \times \pi \times 0.3^2}{0.001}$
    ③ [최종 결과] $C = 0.01\mu F$
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54. 구리의 고유저항은 20℃에서 1.69×10-8Ω·m이고 온도계수는 0.00393이다. 단면적이 2mm2이고 100m인 구리선의 저항값은 40℃에서 약 몇 Ω인가?

  1. 0.91×10-3
  2. 1.89×10-3
  3. 0.91
  4. 1.89
(정답률: 32%)
  • 온도 변화에 따른 도체의 저항 변화를 구하는 문제입니다. 먼저 20℃에서의 기본 저항을 구한 뒤, 온도계수를 적용하여 40℃에서의 저항을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_{20} = \frac{\rho \ell}{A}$ , $$R_{40} = R_{20} [1 + \alpha(T_2 - T_1)]$$
    ② [숫자 대입] $R_{20} = \frac{1.69 \times 10^{-8} \times 100}{2 \times 10^{-6}} = 0.845\Omega$
    $$R_{40} = 0.845 [1 + 0.00393(40 - 20)]$$
    ③ [최종 결과] $R_{40} = 0.91\Omega$
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55. 자성체 내의 자계의 세기가 H(AT/m)이고 자속밀도가 B(Wb/m2)일 때, 자계 에너지 밀도(J/m3)는?

  1. HB
(정답률: 46%)
  • 자계 에너지 밀도는 단위 체적당 저장되는 에너지로, 자속밀도 $B$와 투자율 $\mu$를 이용하여 다음과 같이 표현합니다.
    $$\text{W} = \frac{1}{2\mu}B^{2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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56. 반지름이 5mm, 길이가 15mm, 비투자율이 50인 자성체·막대에 코일을 감고 전류를 흘려서 자성체 내의 자속밀도를 50Wb/m2으로 하였을 때 자성체 내에서의 자계의 세기는 몇 A/m인가?

(정답률: 43%)
  • 자속밀도 $B$와 자계의 세기 $H$의 관계식 $B = \mu H$를 이용하여 자계의 세기를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{H} = \frac{\text{B}}{\mu}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{H} = \frac{50}{50 \times 4\pi \times 10^{-7}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{H} = \frac{10^{7}}{4\pi}$$
    따라서 정답은 입니다.
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57. 평행 도선에 같은 크기의 왕복 전류가 흐를 때 두 도선 사이에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 흡인력이다.
  2. 전류의 제곱에 비례한다.
  3. 주위 매질의 투자율에 반비례한다.
  4. 두 도선 사이 간격의 제곱에 반비례한다.
(정답률: 39%)
  • 평행 도선 사이에 흐르는 전류에 의한 힘 $F$는 두 도선에 흐르는 전류의 곱에 비례합니다. 왕복 전류(크기가 같은 전류)가 흐를 때, 힘의 크기는 전류의 제곱에 비례하게 됩니다.

    오답 노트
    흡인력이다: 왕복 전류는 방향이 반대이므로 반발력이 작용함
    주위 매질의 투자율에 반비례한다: 투자율 $\mu$에 비례함
    두 도선 사이 간격의 제곱에 반비례한다: 간격 $r$에 반비례함
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58. 주파수가 100MHz일 때 구리의 표피 두께(skin depth)는 약 몇 mm인가? (단, 구리의 도전율은 5.9×107℧/m이고, 비투자율은 0.99이다.)

  1. 3.3×10-2
  2. 6.6×10-2
  3. 3.3×10-3
  4. 6.6×10-3
(정답률: 30%)
  • 표피 두께(skin depth)는 도체 내부로 전자기파가 침투하는 깊이를 의미하며, 주파수와 도전율, 투자율의 함수로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\delta = \frac{1}{\sqrt{\mu \pi f \sigma}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\delta = \frac{1}{\sqrt{0.99 \times 4\pi \times 10^{-7} \times 100 \times 10^{6} \times 5.9 \times 10^{7}}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\delta = 6.6 \times 10^{-3}$$
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59. 한 변의 길이가 l(m)인 정사각형 도체 회로에 전류 I(A)를 흘릴 때 회로의 중심점에서의 자계의 세기는 몇 AT/m인가?

(정답률: 61%)
  • 한 변의 길이가 $l$인 정사각형 도체 회로 중심에서의 자계 세기는 정N각형 자계 공식에 의해 다음과 같이 결정됩니다.
    $$\text{H} = \frac{2\sqrt{2}I}{\pi l}$$
    따라서 정답은 입니다.
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60. 정전용량이 각각 C1=1μF, C2=2μF인 도체에 전하 Q1=-5μC, Q2=2μC을 각각 주고 각 도체를 가는 철사로 연결하였을 때 C1에서 C2로 이동하는 전하 Q(μC)는?

  1. -4
  2. -3.5
  3. -3
  4. -1.5
(정답률: 32%)
  • 두 도체를 연결하면 전위가 같아지며, 전체 전하량이 전체 정전용량으로 나누어 분포하게 됩니다. 연결 후 $C_{1}$에 남은 전하량을 구해 처음 전하량과의 차이를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = \frac{Q_{1} + Q_{2}}{C_{1} + C_{2}}$$
    $$Q_{1}' = C_{1} \times V$$
    $$Q = Q_{1} - Q_{1}'$$
    ② [숫자 대입]
    $$V = \frac{-5 + 2}{1 + 2} = -1$$
    $$Q_{1}' = 1 \times (-1) = -1$$
    $$Q = -5 - (-1)$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = -4$$
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4과목: 전력공학

61. 3상 3선식 송전선에서 L을 작용 인덕턴스라 하고 Le 및 Lm은 대지를 귀로로 하는 1선의 자기 인덕턴스 및 상호 인덕턴스라고 할 때 이들 사이의 관계식은?

  1. L=Lm-Le
  2. L=Le-Lm
  3. L=Lm+Le
(정답률: 39%)
  • 대지를 귀로로 하는 경우 자기 인덕턴스 $L_{e}$와 상호 인덕턴스 $L_{m}$의 관계는 차동 접속의 원리에 따라 자기 인덕턴스에서 상호 인덕턴스를 뺀 값이 작용 인덕턴스가 됩니다.
    $$L = L_{e} - L_{m}$$
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62. 송전선에서 뇌격에 대한 차폐 등을 위해 가선하는 가공지선에 대한 설명으로 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: 40%)
  • 가공지선은 벼락을 대신 맞아 송전선을 보호하는 장치로, 차폐각이 좁을수록 차폐 효과가 커집니다. 가공지선을 2선으로 설치하면 차폐각이 더 좁아져 차폐 효과가 향상됩니다.

    오답 노트
    차폐각은 보통 $45^{\circ}$ 정도 사용함
    차폐각이 작을수록 차폐효과가 큼
    주로 아연도금철선을 사용함
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63. 복도체에서 2본의 전선이 서로 충돌하는 것을 방지하기 위하여 2본의 전선 사이에 적당한 간격을 두어 설치하는 것은?

  1. 아모로드
  2. 댐퍼
  3. 아킹혼
  4. 스페이서
(정답률: 57%)
  • 송전선로에 단락전류가 흐르면 평행전류 간의 작용력에 의해 전선 사이에 흡인력이 발생하여 상간단락의 위험이 있습니다. 이를 방지하기 위해 전선 사이에 적당한 간격을 유지시켜 주는 스페이서를 설치합니다.
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64. 주변압기 등에서 발생하는 제5고조파를 줄이는 방법으로 옳은 것은?

  1. 전력용 콘덴서에 직렬리액터를 연결한다.
  2. 변압기 2차측에 분로리액터를 연결한다.
  3. 모선에 방전코일을 연결한다.
  4. 모선에 공심 리액터를 연결한다.
(정답률: 47%)
  • 특정 차수의 고조파를 제거하기 위해서는 해당 고조파 주파수에서 공진이 발생하도록 하는 직렬 리액터를 콘덴서와 연결하여 고조파 전류를 흡수(트랩)해야 합니다. 이때 리액턴스 값은 다음 공식을 통해 결정합니다.
    $$L = \frac{1}{(n \omega)^2 C}$$
    여기서 $n$은 제거하고자 하는 고조파의 차수(제5고조파의 경우 $n=5$)입니다.
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65. 계통의 안정도 증진대책이 아닌 것은?

  1. 발전기나 변압기의 리액턴스를 적재 한다.
  2. 선로의 회선수를 감소시킨다.
  3. 중간 조상 방식을 채용한다.
  4. 고속도 재폐로 방식을 채용한다.
(정답률: 47%)
  • 계통의 안정도를 높이려면 리액턴스를 줄여 전압 변동을 억제하고, 고속도 재폐로를 통해 사고 후 빠르게 회복하며, 중간 조상 설비로 전압을 유지해야 합니다. 선로의 회선수를 늘리면(병렬 회선 증가) 합성 리액턴스가 감소하여 안정도가 증진되므로, 회선수를 감소시키는 것은 안정도를 저하시키는 요인이 됩니다.
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66. 수전단 전력 원선도의 전력 방정식이 P2r+(Qr+400)2=250000으로 표현되는 전력계통에서 가능한 최대로 공급할 수 있는 부하전력(Pr)과 이때 전압을 일정하게 유지하는데 필요한 무효전력(Qr)은 각각 얼마인가?

  1. Pr=500, Qr=-400
  2. Pr=400, Qr=500
  3. Pr=300, Qr=100
  4. Pr=200, Qr=-300
(정답률: 61%)
  • 전력 원선도 방정식에서 유효전력 $P_r$이 최대가 되려면, 원의 중심에서 수평축 방향의 반지름 끝점에 위치해야 합니다. 즉, 괄호 안의 무효전력 항이 $0$이 될 때 $P_r$은 최대가 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_r^2 + (Q_r + 400)^2 = 500^2$$
    ② [숫자 대입]
    $$P_r^2 + (0)^2 = 500^2$$
    $$Q_r + 400 = 0$$
    ③ [최종 결과]
    $$P_r = 500, Q_r = -400$$
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67. 표피효과에 대한 설명으로 옳은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 표피효과는 주파수에 비례한다.
  2. 표피효과는 전선의 단면적에 반비례한다.
  3. 표피효과는 전선의 비투자율에 반비례한다.
  4. 표피효과는 전선의 도전율에 반비례한다.
(정답률: 57%)
  • 표피효과는 교류 전류가 도체의 표면으로 집중되어 흐르는 현상으로, 주파수가 높을수록, 도전율이 높을수록, 비투자율이 높을수록 심화됩니다. 표피 깊이 $\delta$는 다음과 같습니다.
    $$\delta = \frac{1}{\sqrt{\pi f \mu \sigma}}$$
    위 식에서 주파수 $f$가 증가하면 표피 깊이 $\delta$가 감소하여 전류가 표면에 더 집중되므로, 표피효과는 주파수에 비례하여 커집니다.

    오답 노트
    전선의 단면적: 직경이 클수록 표피효과가 심해지므로 비례 관계입니다.
    비투자율: $\mu$가 증가하면 $\delta$가 감소하여 표피효과가 심해지므로 비례 관계입니다.
    도전율: $\sigma$가 증가하면 $\delta$가 감소하여 표피효과가 심해지므로 비례 관계입니다.
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68. 배전선의 전력손실 경감 대책이 아닌 것은?

  1. 다중접지 방식을 채용한다.
  2. 역률을 개선한다.
  3. 배전 전압을 높인다.
  4. 부하의 불평형을 방지한다.
(정답률: 37%)
  • 전력손실을 줄이기 위해서는 전압을 높이거나 역률을 개선하고, 부하 불평형을 방지하여 선전류의 차이를 줄여야 합니다. 반면, 다중접지 방식은 지락 사고 시의 전류 흐름과 관련된 보호 방식이며, 전력손실 경감과는 직접적인 관련이 없습니다.
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69. 3상 전원에 접속된 △결선의 커패시터를 Y결선으로 바꾸면 진상 용량 QY(kVA)는? (단, Q△는 △결선된 커패시터의 진상 용량이고, QY는 Y결선된 커패시터의 진상 용량이다.)

(정답률: 44%)
  • 동일한 커패시터를 $\Delta$결선에서 $\text{Y}$결선으로 변경하면, 각 상에 걸리는 전압이 $\frac{1}{\sqrt{3}}$배로 감소하여 전체 진상 용량은 $\frac{1}{3}$배가 됩니다.
    $$Q_Y = \frac{1}{3} Q_{\Delta}$$
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70. 수전용 변전설비의 1차측 차단기의 차단용량은 주로 어느 것에 의하여 정해지는가?

  1. 수전 계약용량
  2. 부하설비의 단락용량
  3. 공급측 전원의 단락용량
  4. 수전전력의 역률과 부하율
(정답률: 55%)
  • 수전설비의 1차측 차단기는 전원측(송전측)에서 발생할 수 있는 최대 사고 전류를 차단해야 하므로, 공급측 전원의 단락용량에 의해 그 용량이 결정됩니다.
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71. 1상의 대지 정전용량이 0.5μF, 주파수가 60Hz인 3상 송전선이 있다. 이 선로에 소호리액터를 설치한다면, 소호리액터의 공진리액턴스는 약 몇 Ω이면 되는가?

  1. 970
  2. 1370
  3. 1770
  4. 3570
(정답률: 32%)
  • 소호리액터의 공진 조건은 선로의 대지 정전용량과 리액터의 리액턴스가 평형을 이루는 상태를 말하며, 3상 선로에서는 다음 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $X_L = \frac{1}{3 \omega C}$
    ② [숫자 대입] $X_L = \frac{1}{3 \times 2 \pi \times 60 \times 0.5 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $X_L = 1768.38 \approx 1770 \Omega$
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72. 배전선로의 고장 또는 보수 점검 시 정전구간을 축소하기 위하여 사용되는 것은?

  1. 단로기
  2. 컷아웃스위치
  3. 계자저항기
  4. 구분개폐기
(정답률: 54%)
  • 배전선로에서 고장 구간이나 보수 점검 구간만을 분리하여 정전 범위를 최소화함으로써 전력 공급의 신뢰도를 높이기 위해 사용하는 장치는 구분개폐기입니다.
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73. 전압과 유효전력이 일정할 경우 부하 역률이 70%인 선로에서의 저항 손실(P70%)은 역률이 90%인 선로에서의 저항손실 (P90%)과 비교하면 약 얼마인가?

  1. P70%=0.6P90%
  2. P70%=1.7P90%
  3. P70%=0.9P90%
  4. P70%=2.7P90%
(정답률: 49%)
  • 전압과 유효전력이 일정할 때, 선로의 저항 손실 $P_L$은 역률 $\cos \theta$의 제곱에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $P_L \propto \frac{1}{(\cos \theta)^2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{P_{70\%}}{P_{90\%}} = (\frac{0.9}{0.7})^2$
    ③ [최종 결과] $P_{70\%} = 1.65P_{90\%} \approx 1.7P_{90\%}$
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74. 그림과 같은 이상 변압기에서 2차 측에 5Ω의 저항부하를 연결하였을 때 1차 측에 흐르는 전류(I)는 약 몇 A인가?

  1. 0.6
  2. 1.8
  3. 20
  4. 660
(정답률: 46%)
  • 이상 변압기에서 1차 전류 $I_1$은 2차 전류 $I_2$와 전압비에 반비례하여 결정됩니다.
    먼저 2차 전류 $I_2 = \frac{V_2}{R} = \frac{100}{5} = 20\text{A}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $I_1 = I_2 \times \frac{E_2}{E_1}$
    ② [숫자 대입] $I_1 = 20 \times \frac{100}{3300}$
    ③ [최종 결과] $I_1 = 0.6$
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75. 배전선로의 전압을 3kV에서 6kV로 승압하면 전압강하율(δ)은 어떻게 되는가? (단, δ3kV는 전압이 3kV일 때 전압강하율이고, δ6kV는 전압이 6kV일 때 전압강하율이고, 부하는 일정하다고 한다.)

(정답률: 48%)
  • 전압강하율 $\delta$는 수전전압 $V_r$의 제곱에 반비례하는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $\delta \propto \frac{1}{V_r^2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{\delta_{6kV}}{\delta_{3kV}} = (\frac{3}{6})^2$
    ③ [최종 결과] $\delta_{6kV} = \frac{1}{4}\delta_{3kV}$
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76. 조속기의 폐쇄시간이 짧을수록 나타나는 현상으로 옳은 것은?

  1. 수격작용은 작아진다.
  2. 발전기의 전압 상승률은 커진다.
  3. 수차의 속도 변동률은 작아진다.
  4. 수압관 내의 수압 상승률은 작아진다.
(정답률: 28%)
  • 조속기의 폐쇄시간이 짧아지면 반응 속도가 빨라지기 때문에 수차의 속도 변동률은 작아집니다.

    오답 노트
    수격작용은 작아진다: 폐쇄시간이 짧을수록 수압 상승률이 커져 수격작용이 커짐
    발전기의 전압 상승률은 커진다: 반응속도가 빨라져 전압변동률은 작아짐
    수압관 내의 수압 상승률은 작아진다: 급격한 폐쇄로 인해 수압 상승률이 커짐
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77. 프란시스 수차의 특유속도(m·kW)의 한계를 나타내는 식은? (단, H(m)은 유효낙차이다.)

(정답률: 40%)
  • 프란시스 수차는 중낙차용 반동수차로, 유효낙차 $H$에 따른 특유속도 $N_s$의 한계식은 다음과 같습니다.
    $$\frac{20000}{H+20} + 30$$
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78. 교류 배전선로에서 전압강하 계산식은 Vd=k(Rcosθ+Xsinθ)I로 표현된다. 3상 3선식 배전선로인 경우에 k는?

  1. √3
  2. √2
  3. 3
  4. 2
(정답률: 59%)
  • 배전선로의 전압강하 계수 $k$는 선로의 결선 방식에 따라 달라집니다. 3상 3선식의 경우 계수 $k$는 $\sqrt{3}$을 적용합니다.

    오답 노트
    1: 단상 2선식(편도) 또는 3상 4선식의 상전압 기준
    2: 단상 2선식(왕복) 기준
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79. 송전 철탑에서 역섬락을 방지하기 위한 대책은?

  1. 가공지선의 설치
  2. 탑각 접지저항의 감소
  3. 전력선의 연가
  4. 아크혼의 설치
(정답률: 48%)
  • 철탑의 접지 저항이 높으면 낙뢰 시 철탑의 전위가 급격히 상승하여 철탑에서 전선으로 전압이 역류하는 역섬락이 발생합니다. 이를 방지하기 위해 매설지선을 설치하여 탑각 접지저항을 감소시켜야 합니다.
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80. 정격전압 6600V, Y결선, 3상 발전기의 중성점을 1선 지락 시 지락전류를 100A로 제한하는 저항기로 접지하려고 한다. 저항기의 저항 값은 약 몇 Ω인가?

  1. 44
  2. 41
  3. 38
  4. 35
(정답률: 43%)
  • Y결선 발전기에서 1선 지락 시 저항기에 걸리는 전압은 상전압(대지전압)이므로, 선간전압을 $\sqrt{3}$으로 나눈 값을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{V}{\sqrt{3} \times I}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{6600}{\sqrt{3} \times 100}$
    ③ [최종 결과] $R = 38.1$
    따라서 저항 값은 약 $38\Omega$ 입니다.
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