전기철도산업기사 필기 기출문제복원 (2004-08-08)

전기철도산업기사 2004-08-08 필기 기출문제 해설

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전기철도산업기사
(2004-08-08 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 균등자계 H 중에 놓여진 투자율 μ 인 자성체를 외부자계 Ho 중에 놓았을 때 자화의 세기는 몇 Wb/m2 인가? (단, 자성체의 감자율은 N 이다.)

(정답률: 55%)
  • 자성체가 외부 자계 $H_{0}$에 놓였을 때, 내부 자계는 감자장 $N$에 의해 감소합니다. 자화의 세기 $M$은 내부 자계와 자화율의 곱으로 표현됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$M = \frac{\mu_{0}(\mu - \mu_{0})}{\mu_{0} + N(\mu - \mu_{0})} H_{0}$$
    ② [숫자 대입]
    $$M = \frac{\mu_{0}(\mu - \mu_{0})}{\mu_{0} + N(\mu - \mu_{0})} H_{0}$$
    ③ [최종 결과]
    $$M = \frac{\mu_{0}(\mu - \mu_{0})}{\mu_{0} + N(\mu - \mu_{0})} H_{0}$$
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2. 자계의 세기에 관계없이 급격히 자성을 잃는 점을 자기임계온도 또는 큐리점(Curie point)이라고 한다. 순철의 경우 이 온도는 약 몇 ℃ 인가?

  1. 0
  2. 370
  3. 570
  4. 770
(정답률: 알수없음)
  • 강자성체가 자성을 잃고 상자성체로 변하는 큐리점은 물질마다 다르며, 순철의 경우 약 $770\text{ ℃}$입니다.
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3. 환상 철심에 감은 코일에 5A의 전류를 흘리면 2000AT의 기자력이 생기는 것으로 한다면, 코일의 권수는 얼마로 하여야 하는가?

  1. 100회
  2. 200회
  3. 300회
  4. 400회
(정답률: 알수없음)
  • 기자력은 코일의 권수와 흐르는 전류의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = N \times I$ 기자력 = 권수 × 전류
    ② [숫자 대입] $2000 = N \times 5$
    ③ [최종 결과] $N = 400$ 회
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4. 무한장 직선 도체에 전류 Ｉ[A]가 흐르고 있을 때 도체에 서 r[m] 떨어진 점 P 의 자속밀도는 몇 Wb/m2 인가?

(정답률: 알수없음)
  • 무한장 직선 도체에 전류가 흐를 때, 도체로부터 거리 $r$만큼 떨어진 지점의 자속밀도는 앙페르의 법칙을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\text{B} = \frac{\mu_{0} I}{2 \pi r}$
    ② [숫자 대입] $\text{B} = \frac{\mu_{0} I}{2 \pi r}$
    ③ [최종 결과] $\text{B} = \frac{\mu_{0} I}{2 \pi r}$
    따라서 정답은 입니다.
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5. 도전률이 연동선의 62%인 알루미늄선의 고유저항은 몇 Ω·m 인가? (단, 표준 연동선의 도전률은 58×106 ℧/m 이다.)

  1. 2.78×10-8
  2. 2.93×10-8
  3. 3.41×10-8
  4. 3.60×10-8
(정답률: 알수없음)
  • 고유저항은 도전율의 역수이며, 알루미늄선의 고유저항은 표준 연동선의 고유저항을 알루미늄선의 상대적 도전율로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\rho = \frac{1}{\sigma \times \text{도전율}}$
    ② [숫자 대입] $\rho = \frac{1}{58 \times 10^{6} \times 0.62}$
    ③ [최종 결과] $\rho = 2.78 \times 10^{-8}$
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6. 전기쌍극자로부터 r 만큼 떨어진 점의 전위의 크기 V 는 r 과 어떤 관계에 있는가?

(정답률: 알수없음)
  • 전기쌍극자로부터 거리 $r$만큼 떨어진 점의 전위 $V$는 거리의 제곱에 반비례하는 관계를 가집니다.
    $$V \propto \frac{1}{r^2}$$
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7. 그림과 같이 진공 중에 서로 평행인 무한 길이 두 직선도선 A, B가 d[m]떨어져 있다. A, B의 선전하 밀도를 각각 λ1[C/m], λ2[C/m]라 할 때, A로부터 d/3 [m]인 점의 전계의 세기가 0 이었다면 λ1과 λ2 의 관계는?

  2. λ2 = 2λ1
  3. λ2 = 3λ1
  4. λ2 = 9λ1
(정답률: 알수없음)
  • 무한 길이 직선도선에 의한 전계의 세기 공식 $E = \frac{\lambda}{2\pi\epsilon r}$을 이용합니다. 두 도선 사이의 전계의 합이 0이 되려면 각 도선에 의한 전계의 크기가 같고 방향이 반대여야 합니다.
    A로부터 $\frac{d}{3}$ 지점에서의 전계 평형 식은 다음과 같습니다.
    $$\frac{\lambda_{1}}{2\pi\epsilon \frac{d}{3}} = \frac{\lambda_{2}}{2\pi\epsilon (d - \frac{d}{3})}$$
    양변에서 공통 항을 제거하고 정리하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{\lambda_{1}}{\frac{d}{3}} = \frac{\lambda_{2}}{\frac{2d}{3}}$$
    $$\lambda_{2} = 2\lambda_{1}$$
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8. 합성수지의 절연체에 5×103 V/m의 전계를 가했을 때, 이때의 전속밀도를 구하면 약 몇 C/m2 이 되는가? (단, 이 절연체의 비유전률은 10 으로 한다.)

  1. 1.1×10-4
  2. 2.2×10-5
  3. 3.3×10-6
  4. 4.4×10-7
(정답률: 알수없음)
  • 전속밀도는 유전율과 전계의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $D = \epsilon_{0} \epsilon_{r} E$
    ② [숫자 대입] $D = 8.854 \times 10^{-12} \times 10 \times 5 \times 10^{3}$
    ③ [최종 결과] $D = 4.4 \times 10^{-7}$
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9. 접지 구도체와 점전하간에는 어떤 힘이 작용하는가?

  1. 항상 0 이다.
  2. 조건적 반발력 또는 흡인력이다.
  3. 항상 반발력이다.
  4. 항상 흡인력이다.
(정답률: 알수없음)
  • 접지된 구도체 근처에 점전하가 있으면, 정전유도 현상에 의해 구도체 표면에 점전하와 반대 부호의 전하가 유도됩니다. 이로 인해 점전하와 구도체 사이에는 항상 서로 당기는 힘인 흡인력이 작용하게 됩니다.
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10. 반지름 a[m]의 도체구와 내외 반지름이 각각 b[m] 및 c[m]인 도체구가 동심으로 되어 있다. 두 도체구 사이에 비유전률 εs인 유전체를 채웠을 경우의 정전용량은 몇 F 인가?

(정답률: 알수없음)
  • 동심 구형 도체 사이의 정전용량 공식은 두 반지름의 조화 평균 형태를 가집니다. 여기서 $9 \times 10^{9}$는 $\frac{1}{4\pi\epsilon_{0}}$의 근사값입니다.
    ① [기본 공식]
    $$C = 4\pi\epsilon_{s} \frac{ab}{b-a}$$
    ② [숫자 대입]
    $$C = \frac{\epsilon_{s}}{\frac{1}{4\pi}} \frac{ab}{b-a}$$
    ③ [최종 결과]
    $$C = \frac{\epsilon_{s}}{9 \times 10^{9}} \cdot \frac{ab}{b-a}$$
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11. 반지름 a 인 원주 도체의 단위길이당 내부 인덕턴스는 몇 H/m 인가?

  2. 4πμ
  4. 8πμ
(정답률: 알수없음)
  • 원주 도체 내부의 인덕턴스는 도체 내부의 자속을 적분하여 구하며, 단위 길이당 내부 인덕턴스는 반지름 $a$와 관계없이 투자율 $\mu$에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$L_{in} = \frac{\mu}{8\pi}$$
    ② [숫자 대입]
    $$L_{in} = \frac{\mu}{8\pi}$$
    ③ [최종 결과]
    $$L_{in} = \frac{\mu}{8\pi}$$
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12. 공기 중에서 접지된 무한 넓이 평면 도체판으로부터 r[m] 떨어진 점에 Q[C]의 점전하를 놓을 때, 이 점전하에 작용하는 힘(引力)의 크기는 몇 N 인가?

(정답률: 알수없음)
  • 접지된 무한 평면 도체판 앞에 점전하가 있을 때, 영상전하법에 의해 반대 부호의 영상전하가 $2r$ 거리에 존재하는 것으로 간주합니다. 따라서 점전하가 받는 힘은 두 전하 사이의 거리가 $2r$인 쿨롱의 힘과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}} \frac{Q \cdot Q}{(2r)^{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}} \frac{Q^{2}}{4r^{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$F = \frac{Q^{2}}{16\pi\epsilon_{0}r^{2}}$$
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13. 길이 50cm, 반지름 1cm의 원형 단면적을 가진 가늘고 긴 공심 원통 솔레노이드가 있다. 자기 인덕턴스를 10mH로 하기 위한 권회수는 약 몇 회인가?

  1. 2.55×103
  2. 3.55×103
  3. 2.55×104
  4. 3.55×104
(정답률: 알수없음)
  • 솔레노이드의 자기 인덕턴스 $L$ 공식을 이용하여 권수 $N$을 구합니다. 여기서 $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}$이며, 단면적 $S = \pi r^2$ 입니다.
    ① [기본 공식] $N = \sqrt{\frac{L \times l}{\mu_0 \times S}}$
    ② [숫자 대입] $N = \sqrt{\frac{10 \times 10^{-3} \times 0.5}{4\pi \times 10^{-7} \times \pi \times (0.01)^2}}$
    ③ [최종 결과] $N = 3.55 \times 10^3$
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14. 어느 코일의 전류가 0.04초사이에 4A 변화하여 기전력 2.5V를 유기하였다고 하면 이 회로의 자기인덕턴스는 몇 mH 인가?

  1. 25
  2. 42
  3. 58
  4. 62
(정답률: 알수없음)
  • 자기인덕턴스 $L$은 유도기전력 $V$와 전류의 시간 변화율 $\frac{\Delta I}{\Delta t}$의 관계식으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $L = V \times \frac{\Delta t}{\Delta I}$
    ② [숫자 대입] $L = 2.5 \times \frac{0.04}{4}$
    ③ [최종 결과] $L = 0.025\text{ H} = 25\text{ mH}$
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15. 전계 [V/m]의 평면 전자파가 있다. 진공 중에서의 자계의 실효값은 몇 A/m 인가?

  1. 2.65×10-1 Ee
  2. 2.65×10-2 Ee
  3. 2.65×10-3 Ee
  4. 2.65×10-4 Ee
(정답률: 알수없음)
  • 진공 중의 전계 $E$와 자계 $H$의 비는 고유 임피던스 $\eta_0 \approx 120\pi \approx 377\Omega$ 입니다. 주어진 전계 식 $\text{E} = \sqrt{2} E_e \sin \omega (t - \frac{z}{v})$에서 실효값은 $E_e$이므로, 자계의 실효값 $H_e$는 다음과 같이 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H_e = \frac{E_e}{\eta_0}$
    ② [숫자 대입] $H_e = \frac{E_e}{377}$
    ③ [최종 결과] $H_e = 2.65 \times 10^{-3} E_e$
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16. 전자계에 대한 맥스웰의 기본 이론이 아닌 것은?

  1. 자계의 시간적 변화에 따라 전계의 회전이 생긴다.
  2. 전도전류는 자계를 발생시키나, 변위전류는 자계를 발생시키지 않는다.
  3. 자극은 N, S극이 항상 공존한다.
  4. 전하에서는 전속선이 발산된다.
(정답률: 60%)
  • 맥스웰 방정식의 핵심은 전도전류뿐만 아니라 변위전류 또한 자계를 발생시킨다는 점을 밝혀낸 것입니다. 따라서 변위전류가 자계를 발생시키지 않는다는 설명은 맥스웰 이론에 위배됩니다.
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17. 유전체내의 정전 에너지식으로 옳지 않은 것은?

(정답률: 알수없음)
  • 유전체 내의 정전 에너지 밀도는 전계 $E$ 또는 전속밀도 $D$를 이용하여 표현할 수 있습니다. 전속밀도 $D$를 사용할 경우, $D = \epsilon E$ 관계에 의해 에너지는 $\frac{1}{2} \frac{D^2}{\epsilon}$로 표현되어야 합니다.

    오답 노트
    : $\frac{1}{2} \epsilon D^2$가 아니라 $\frac{1}{2} \frac{D^2}{\epsilon}$가 옳은 식입니다.
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18. 반지름 a 인 액체 상태의 원통상 도선 내부에 균일하게 전류가 흐를 때 도체 내부에 자장이 생겨 로렌츠의 힘으로 전류가 원통 중심방향으로 수축하려는 효과는?

  1. 펠티에 효과
  2. 톰슨효과
  3. 핀치효과
  4. 제에벡효과
(정답률: 알수없음)
  • 전류가 흐르는 도체 내부에 형성된 자계가 전류 방향에 수직인 로렌츠 힘을 발생시켜, 도선을 중심 방향으로 수축시키는 현상을 핀치효과라고 합니다.

    오답 노트
    펠티에 효과: 전류가 흐를 때 접합부에서 열의 흡수 또는 방출이 일어나는 현상
    톰슨 효과: 단일 도체 내 온도 구배가 있을 때 전류가 흐르면 열이 발생하는 현상
    제에벡 효과: 서로 다른 두 금속의 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상
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19. 반지름 r[m], 권수 N회의 원형코일이 자속밀도 B[T]의 균일한 자계 중을 중심축이 자계와 직교하도록 하고 매분 n회전할 때 코일에 발생하는 전압의 진폭은 몇 V 인가?

(정답률: 알수없음)
  • 유도기전력의 진폭은 코일의 면적, 권수, 자속밀도, 그리고 각속도의 곱으로 결정됩니다. 원형 코일의 면적은 $\pi r^{2}$이며, 매분 $n$회전하는 각속도는 $\omega = \frac{2\pi n}{60}$입니다.
    ① [기본 공식] $V = N B A \omega = N B (\pi r^{2}) \frac{2\pi n}{60}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{2\pi^{2} N n B r^{2}}{60}$
    ③ [최종 결과] $V = \frac{\pi^{2} N n B r^{2}}{30}$
    따라서 정답은 입니다.
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20. 전기력선 밀도를 이용하여 주로 대칭 정전계의 세기를 구하기 위하여 이용되는 법칙은?

  1. 패러데이의 법칙
  2. 가우스의 법칙
  3. 쿨롱의 법칙
  4. 톰슨의 법칙
(정답률: 알수없음)
  • 전기력선 밀도를 이용하여 대칭 정전계의 세기를 구하는 법칙은 가우스의 법칙입니다.

    오답 노트
    패러데이의 법칙: 전자기 유도 법칙
    쿨롱의 법칙: 전하 사이의 힘
    톰슨의 법칙: 전자 비전하 측정
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2과목: 전력공학

21. 250mm 현수애자 1개의 건조섬락전압은 약 몇 kV 정도인가?

  1. 50
  2. 60
  3. 80
  4. 100
(정답률: 알수없음)
  • 250mm 현수애자 1개의 표준 건조섬락전압은 약 $80\text{ kV}$입니다.
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22. 전류차동계전기는 무엇에 의하여 동작하는지 이에 대한 설명으로 가장 적당한 것은?

  1. 정상전류와 영상전류의 차로 동작한다.
  2. 양쪽 전류의 차로 동작한다.
  3. 전압과 전류의 배수의 차로 동작한다.
  4. 정상전류와 역상전류의 차로 동작한다.
(정답률: 알수없음)
  • 전류차동계전기는 보호 구간의 양단에 설치된 CT(변류기)에서 들어오는 전류와 나가는 전류의 차이를 검출하여, 그 차이가 일정 값 이상일 때 내부 고장으로 판단하고 동작하는 원리를 가집니다.
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23. 그림과 같이 폭 B[m]인 수로를 막고 있는 구형 수문에 작용하는 전 압력은 몇 kg 인가? (단, 물의 단위 체적당의 무게를 W[kg/m3]이라 한다.)

  3. H2WB
  4. HWB
(정답률: 알수없음)
  • 수문에 작용하는 전 압력은 수압의 평균값에 수문의 면적을 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $F = W \times \frac{H}{2} \times (H \times B)$
    ② [숫자 대입] $F = \frac{1}{2} H^{2} W B$
    ③ [최종 결과] $F = \frac{1}{2} H^{2} W B$
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24. 평형 3상 송전선에서 보통의 운전상태인 경우 중성점 전위는 항상 얼마인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 송전전압과 같다.
  4. ∞(무한대)
(정답률: 알수없음)
  • 평형 3상 송전선로에서는 각 상의 전류 크기가 같고 위상차가 $120^{\circ}$로 균형을 이루고 있으므로, 벡터 합이 $0$이 되어 중성점의 전위는 항상 $0\text{V}$가 됩니다.
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25. 출력 30000kW의 화력발전소에서 6000kcal/kg의 석탄을 매시간당 15톤의 비율로 사용하고 있다. 이 발전소의 종합 효율은 약 몇 % 인가?

  1. 28.7
  2. 31.6
  3. 33.7
  4. 36.6
(정답률: 알수없음)
  • 발전소의 종합 효율은 공급된 열에너지에 대한 전기 에너지 출력의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\eta = \frac{P}{Q \times H} \times 100$ (효율 = 출력 / (연료소비량 $\times$ 발열량))
    ② [숫자 대입] $\eta = \frac{30000 \times 3600}{15000 \times 6000} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\eta = 28.7$
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26. 송전계통의 중성점접지방식에서 유효접지라 하는 것은?

  1. 소호리액타접지방식
  2. 1선 접지시에 건전상의 전압이 상규대지전압의 1.3배 이하로 중성점 임피던스를 억제시키는 중성점접지
  3. 중성점에 고저항을 접지시켜 1선지락시에 이상전압의 상승을 억제시키는 중성점접지
  4. 송전선로에 사용되는 변압기의 중성점을 값이 적은 리액턴스로 접지시키는 방식
(정답률: 알수없음)
  • 유효접지란 1선 지락 사고 시 건전상의 전위 상승을 억제하여 계통의 절연 레벨을 낮출 수 있는 접지 방식을 말하며, 일반적으로 건전상 전압이 상규대지전압의 $1.3$배 이하가 되도록 중성점 임피던스를 조절한 상태를 의미합니다.
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27. 62000kW의 전력을 60㎞ 떨어진 지점에 송전하려면 전압은 약 몇 kV로 하면 좋은가?

  1. 66
  2. 110
  3. 140
  4. 154
(정답률: 알수없음)
  • 송전 전압의 결정은 일반적으로 경제적 전압 결정식 $V = k \times \sqrt{P \times L}$을 사용하며, 보통 $k=5$ 내외의 상수를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $V = 5 \times \sqrt{P \times L}$ 전압 = 상수 × $\sqrt{전력 \times 거리}$
    ② [숫자 대입] $V = 5 \times \sqrt{62 \times 60}$ (전력 단위 $MW$ 환산)
    ③ [최종 결과] $V \approx 136.7$ kV (약 $140$ kV)
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28. 소호환(arcing ring)의 설치 목적은?

  1. 애자연의 보호
  2. 클램프의 보호
  3. 이상전압 발생의 방지
  4. 코로나손의 방지
(정답률: 알수없음)
  • 소호환은 전압이 집중되는 부위에 설치하여 전위 분포를 균일하게 함으로써, 아크 발생 시 애자 표면이 손상되는 것을 막아 애자연의 보호를 목적으로 합니다.
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29. SF6 가스차단기의 설명이 잘못된 것은?

  1. SF6가스는 절연내력이 공기의 2∼3배이고 소호능력이 공기의 100∼200배이다.
  2. 밀폐구조이므로 소음이 없다.
  3. 근거리 고장 등 가혹한 재기전압에 대해서 우수하다.
  4. 아크에 의해 SF6 가스는 분해되어 유독가스를 발생시킨다.
(정답률: 알수없음)
  • SF$_{6}$가스는 화학적으로 매우 안정된 불활성 가스로, 아크에 의해 분해되어 유독가스를 발생시킨다는 설명은 잘못된 내용입니다.
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30. 부하율이란?

(정답률: 알수없음)
  • 부하율이란 일정 기간 동안의 평균 전력을 최대 전력으로 나눈 비율을 의미합니다.
    따라서 정답은 입니다.
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31. 3kV 배전선로의 전압을 6kV로 승압하여 동일한 손실률로 송전할 때, 송전전력은 승압전의 몇 배가 되는가?

  1. √2
  2. √3
  3. 2
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 동일한 손실률로 송전할 때, 송전 전력 $P$는 전압 $V$의 제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $P \propto V^2$
    ② [숫자 대입] $P_{new} = P_{old} \times (\frac{6}{3})^2$
    ③ [최종 결과] $P_{new} = P_{old} \times 4$
    따라서 송전전력은 승압 전의 4배가 됩니다.
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32. 전력계통의 안정도 향상대책이라 볼 수 없는 것은?

  1. 직렬콘덴서 설치
  2. 병렬콘덴서 설치
  3. 중간개폐소 설치
  4. 고속차단, 재폐로방식 채용
(정답률: 알수없음)
  • 전력계통의 안정도는 주로 선로의 리액턴스를 줄이거나 고장 제거 시간을 단축함으로써 향상됩니다. 병렬콘덴서는 주로 역률 개선과 전압 조절을 목적으로 사용하며, 계통의 정태/과도 안정도를 직접적으로 향상시키는 대책으로는 적절하지 않습니다.
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33. 송배전 선로의 도중에 직렬로 삽입하여 선로의 유도성 리액턴스를 보상함으로서 선로정수 그 자체를 변화시켜서 선로의 전압강하를 감소시키는 직렬콘덴서방식의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 최대 송전전력이 감소하고 정태 안정도가 감소된다.
  2. 부하의 변동에 따른 수전단의 전압변동률은 증대된다.
  3. 장거리 선로의 유도 리액턴스를 보상하고 전압강하를 감소시킨다.
  4. 송·수 양단의 전달 임피던스가 증가하고 안정 극한전력이 감소한다.
(정답률: 알수없음)
  • 직렬콘덴서는 선로의 유도성 리액턴스($X_L$)를 정전용량($X_C$)으로 상쇄시켜 선로의 전체 임피던스를 줄이는 방식입니다. 이를 통해 전압강하를 줄이고 송전 전력을 증대시킬 수 있습니다.
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34. 피뢰기가 구비해야 할 조건 중 잘못 설명된 것은?

  1. 충격 방전개시 전압이 낮을 것
  2. 상용주파수 방전개시 전압이 높을 것
  3. 방전내량이 크면서 제한전압이 높을 것
  4. 속류 차단 능력이 충분할 것
(정답률: 알수없음)
  • 피뢰기는 이상전압 발생 시 신속히 방전하여 기기를 보호하고, 정상 상태에서는 절연을 유지해야 합니다. 제한전압은 피뢰기 방전 중 단자 사이에 남는 전압으로, 이 전압이 낮아야 보호 대상 기기의 절연 파괴를 막을 수 있습니다.

    오답 노트
    방전내량이 크면서 제한전압이 높을 것: 제한전압은 낮을수록 유리합니다.
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35. 경간 200m인 가공 전선로에서 사용되는 전선의 길이는 경간보다 몇 m 더 길게 하면 되는가? (단, 사용 전선의 1m당 무게는 2kg, 인장하중은 4000kg, 전선의 안전률은 2 이고, 풍압하중 등은 무시한다.)

  2. √2
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 이도(Sag)를 고려하여 경간보다 더 필요한 전선의 길이를 구하는 문제입니다. 전선의 여유 길이는 이도 공식을 활용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta L = \frac{8d^2}{3S}$ (여기서 $d$는 이도, $S$는 허용 인장하중)
    먼저 이도 $d = \frac{wS^2}{8T}$ 공식을 통해 $d = \frac{2 \times 200^2}{8 \times (4000/2)} = 5$m 임을 구합니다.
    ② [숫자 대입] $\Delta L = \frac{8 \times 5^2}{3 \times 200}$
    ③ [최종 결과] $\Delta L = \frac{200}{600} = \frac{1}{3}$
    따라서 정답은 입니다.
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36. 역률 80%인 10000kVA의 부하를 갖는 변전소에 2000kVA의 콘덴서를 설치해서 역률을 개선하면 변압기에 걸리는 부하는 약 몇 kW 인가?

  1. 8000
  2. 8540
  3. 8940
  4. 9440
(정답률: 알수없음)
  • 콘덴서 설치 후의 부하 전력(유효전력)은 변하지 않으며, 문제에서 묻는 변압기에 걸리는 부하 kW는 부하의 유효전력을 의미합니다. 유효전력은 피상전력에 역률을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{P} = \text{S} \times \cos \theta$
    ② [숫자 대입] $\text{P} = 10000 \times 0.8$
    ③ [최종 결과] $\text{P} = 8000$
    단, 문제의 정답이 8940으로 제시된 경우, 이는 콘덴서 설치 후의 피상전력 변화를 고려한 다른 해석이 필요하나, 일반적인 유효전력 계산으로는 8000 kW가 도출됩니다. 주어진 정답 8940에 맞춘 계산 과정은 기존 해설 부재로 증명이 불가하여 스킵합니다.
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37. 농축 우라늄을 제조하는 방법이 아닌 것은?

  1. 물질 확산법
  2. 열 확산법
  3. 기체 확산법
  4. 이온법
(정답률: 알수없음)
  • 농축 우라늄 제조는 우라늄-235의 비율을 높이는 과정으로, 주로 기체 확산법, 열 확산법, 물질 확산법, 원심 분리법 등이 사용됩니다. 이온법은 농축 우라늄 제조를 위한 일반적인 방법이 아닙니다.
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38. 선로의 특성임피던스는?

  1. 선로의 길이가 길어질수록 값이 커진다.
  2. 선로의 길이가 길어질수록 값이 작아진다.
  3. 선로의 길이보다는 부하전력에 따라 값이 변한다.
  4. 선로의 길이에 관계없이 일정하다.
(정답률: 알수없음)
  • 특성임피던스는 선로의 단위 길이당 인덕턴스와 정전용량에 의해 결정되는 값으로, 선로의 전체 길이에 관계없이 그 값은 일정하게 유지되는 선로 고유의 특성입니다.
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39. 차단기에서 0-1분-CO-3분-CO 인 것의 의미는? (단, O: 차단공작, C: 투입동작, CO: 투입동작에 뒤따라 곧 차단동작)

  1. 일반 차단기의 표준동작책무
  2. 자동 재폐로용
  3. 정격차단용량 50mA 미만의 것
  4. 무전압시간
(정답률: 알수없음)
  • 차단기의 표준동작책무는 차단기가 정해진 시간 간격으로 차단(O)과 투입(C) 동작을 반복하며 견딜 수 있는 능력을 의미합니다. 0-1분-CO-3분-CO는 일반 차단기가 수행해야 하는 표준적인 동작 순서와 시간 간격을 나타냅니다.
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40. 일반회로정수가 A, B, C, D 이고 송수전단의 상전압이 각각 ES, ER일 때 수전단 전력원선도의 반지름은?

(정답률: 알수없음)
  • 송수전단 전압과 회로정수를 이용한 수전단 전력원선도의 반지름을 구하는 공식입니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{E_S E_R}{B}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{E_S E_R}{B}$
    ③ [최종 결과]
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3과목: 전기철도공학

41. 인접 변전소와 상호 계통운전을 원칙으로 하고, 각 변전소별로 전압 위상별, 방면별, 상하선별로 구분하여 급전하는 것은?

  1. 급전별 분리
  2. 본선간 분리
  3. 본선과 측선간 분리
  4. 차량기지와 본선간 분리
(정답률: 알수없음)
  • 인접 변전소 간의 상호 계통운전을 원칙으로 하며, 전압 위상, 방면, 상하선별로 구분하여 전력을 공급하는 방식은 급전별 분리입니다.
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42. 가공 전차선로에서 전차선과 조가선을 자동 장력 조정하는 경우, 전차선 장력의 변화를 표준장력의 몇 % 이내로 시설하는가?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 알수없음)
  • 가공 전차선로에서 자동 장력 조정 장치를 사용하는 경우, 온도 변화에 따른 전차선 장력의 변동폭을 최소화하여 안정적인 가선 상태를 유지하기 위해 표준장력의 $5\%$이내로 시설해야 합니다.
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43. 직류 T-Bar 방식 전차선로에서 익스팬션 죠인트 개소의 T-Bar 상호 간격은 몇 mm 를 표준으로 하는가?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 알수없음)
  • 직류 T-Bar 방식 전차선로의 익스팬션 죠인트 설치 시, 온도 변화에 따른 신축을 적절히 흡수하기 위해 T-Bar 상호 간격은 $200\text{mm}$를 표준으로 합니다.
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44. 표준 인장강도가 17 인 경알루미늄선의 피로강도는 몇 ㎏f/mm2 인가?

  1. 5
  2. 7
  3. 12
  4. 15
(정답률: 알수없음)
  • 경알루미늄선의 피로강도는 일반적으로 표준 인장강도의 약 40% 수준으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{피로강도} = \text{표준 인장강도} \times 0.4$
    ② [숫자 대입] $\text{피로강도} = 17 \times 0.4$
    ③ [최종 결과] $\text{피로강도} = 6.8 \approx 7$
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45. 교류 전기철도 급전방식에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 급전방식은 직접 급전방식, BT 급전방식, AT 급전방식 등이 있다.
  2. BT 급전방식은 약 4km마다 흡상변압기를 설치한다.
  3. AT 급전방식은 약 10km마다 스콧트 변압기를 설치한다.
  4. 직접 급전방식은 회로구성이 간단하여 보수가 용이하고 경제적이지만, 통신 유도장해가 크다.
(정답률: 알수없음)
  • AT 급전방식은 변전소에서 전차선으로 전원을 공급하는 방식으로, 스콧트 변압기는 주로 3상 전원을 2상으로 변환하여 급전하기 위해 변전소 내에 설치하는 장치이지 10km마다 설치하는 장치가 아닙니다.

    오답 노트
    BT 급전방식: 약 $4\text{km}$마다 흡상변압기를 설치하여 전원을 공급하는 것이 맞습니다.
    직접 급전방식: 구성이 간단하고 경제적이나 통신 유도장해가 큰 특징이 있습니다.
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46. 전차선의 선팽창계수가 1.7×10-5, 최고 온도가 90도, 최저 온도가 40도이며, 전차선의 신장 길이가 800mm라 할 때, 활차식 자동장력 조정장치에서 장력추 취부용 지지대의 간격에 따라 허용되는 전차선의 길이로 가장 적당한 것은?

  1. 850m
  2. 950m
  3. 1050m
  4. 1150m
(정답률: 알수없음)
  • 전차선의 온도 변화에 따른 신장 길이와 선팽창계수를 이용하여 허용 길이를 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L = \frac{\Delta L}{\alpha \times \Delta T}$$ 길이 = 신장길이 / (선팽창계수 $\times$ 온도차)
    ② [숫자 대입]
    $$L = \frac{800}{1.7 \times 10^{-5} \times (90 - 40)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$L = 941.17$$ (약 $950\text{m}$)
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47. 경간이 50m이고 장력이 1500kg이며, 선의 단위 길이당 무게가 1.511 kg/m인 전선의 이도는 약 몇 m 인가?

  1. 0.157
  2. 0.315
  3. 2.51
  4. 3.02
(정답률: 알수없음)
  • 전선의 이도는 경간, 무게, 장력의 관계를 이용한 포물선 근사식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$D = \frac{W \times S^{2}}{8 \times T}$$ 이도 = (단위길이당 무게 $\times$ 경간의 제곱) / (8 $\times$ 장력)
    ② [숫자 대입]
    $$D = \frac{1.511 \times 50^{2}}{8 \times 1500}$$
    ③ [최종 결과]
    $$D = 0.315$$
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48. 전차선로 계통의 보호방식이 아닌 것은?

  1. 보호선(PW)에 의한 방식
  2. 가공지선(GW)에 의한 방식
  3. 매설지선에 의한 방식
  4. 피뢰기에 의한 방식
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로 계통의 보호방식은 외부 유입 전하를 대지로 방전시키기 위한 보호선(PW), 가공지선(GW), 매설지선 방식 등이 있습니다.

    오답 노트
    피뢰기에 의한 방식: 이는 기기 보호를 위한 장치이지 선로 계통 전체의 보호방식으로 분류되지 않습니다.
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49. 가동 브라켓 구간(A) 및 고정 빔 구간(B)의 가고는?

  1. A: 960mm, B: 710mm
  2. A: 900mm, B: 600mm
  3. A: 690mm, B: 710mm
  4. A: 960mm, B: 590mm
(정답률: 알수없음)
  • 가동 브라켓 구간(A)과 고정 빔 구간(B)의 표준 가고 설계치에 따라 A는 $960\text{mm}$, B는 $710\text{mm}$가 적용됩니다.
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50. [mm/N]의 식이 나타내는 것은? (단, S는 전주 경간[m], Ft는 조가선의 장력[kN], Ff는 전차선의 장력[kN], K는 상수이다.)

  1. 이선률
  2. 탄성률
  3. 비균일률
  4. 반사계수
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 수식 $e = \frac{S}{K(F_{t} + F_{f})}$는 전차선의 탄성률을 계산하는 공식입니다. 여기서 $S$는 경간, $F_{t}$는 조가선 장력, $F_{f}$는 전차선 장력, $K$는 상수를 의미합니다.
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51. 더블 이어로 전차선을 접속할 때 더블 이어의 접속 간격은 몇 mm 가 가장 적정한가?

  1. 200
  2. 250
  3. 300
  4. 400
(정답률: 알수없음)
  • 더블 이어를 사용하여 전차선을 접속할 때, 전기적·기계적 안정성을 확보하기 위한 가장 적정한 접속 간격은 $300\text{mm}$입니다.
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52. 급전 분기선을 시설하기 위하여 설비된 것을 총칭하여 급전분기장치라고 한다. 다음 중 급전분기장치의 종류가 아닌 것은?

  1. 암식
  2. 스팬선식
  3. 빔식
  4. 브래키트식
(정답률: 알수없음)
  • 급전분기장치는 전차선에 전원을 공급하기 위한 분기 설비로, 암식, 스팬선식, 브래키트식이 사용됩니다. 빔식은 급전분기장치의 종류에 포함되지 않습니다.
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53. 전기방식에 의한 전기철도의 분류방식이 아닌 것은?

  1. 정류방식
  2. 직류방식
  3. 단상교류방식
  4. 3상 교류방식
(정답률: 알수없음)
  • 전기철도는 공급되는 전원의 방식에 따라 직류방식, 단상교류방식, 3상 교류방식으로 분류합니다. 정류방식은 전원을 변환하는 과정일 뿐, 전기철도의 전원 공급 분류 방식에 해당하지 않습니다.
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54. 수도권 지하구간에 주로 설치된 전차선의 가선방식은?

  1. 제3궤조식
  2. 강체식
  3. 가공 단선식
  4. 가공 복선식
(정답률: 79%)
  • 수도권 지하구간과 같이 층고가 낮아 가공 전차선을 설치하기 어려운 곳에서는 지지물이 견고한 강체식 가선방식을 주로 사용합니다.
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55. 직류 전기철도에서 레일을 귀로로 이용하므로서 생기는 전식을 방지하는 방법으로 적절하지 못한 것은?

  1. 레일도상의 배수를 잘 해 주어야 한다.
  2. 절연성이 높은 침목을 사용한다.
  3. 변전소 간격을 줄여 준다.
  4. 레일 전위의 절대값을 높여 준다.
(정답률: 알수없음)
  • 전식은 레일과 대지 사이의 전위차로 인해 발생하므로, 레일 전위의 절대값을 낮추어 전위차를 줄여야 방지할 수 있습니다.

    오답 노트
    레일 전위의 절대값을 높여 준다: 전위차가 커져 전식이 심화됨
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56. 우리나라의 직류 1500V 급전방식에서의 전차선 전압은 전기차 부하의 변동이 극심한 특성을 감안하여 단시간 전압으로 최저 몇 V 이상이어야 하는가?

  1. 900
  2. 1000
  3. 1200
  4. 1300
(정답률: 알수없음)
  • 직류 $1500\text{V}$ 급전방식에서는 부하 변동이 심한 특성을 고려하여, 단시간 전압 기준으로 최저 $900\text{V}$이상을 유지해야 합니다.
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57. 3상 교류전압을 2상 교류전압으로 변압하기 위한 결선방식은?

  1. Y-△ 결선
  2. Y-Y 결선
  3. △-Y 결선
  4. 스코트 결선
(정답률: 알수없음)
  • 3상 전원을 2상 전원으로 변환하여 전력을 공급하기 위해 사용하는 특수 결선 방식은 스코트 결선입니다.
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58. 터널, 과선교 등에서의 레일면상 급전선의 높이는 몇 m 이상이어야 하는가?

  1. 3
  2. 3.5
  3. 4
  4. 4.5
(정답률: 알수없음)
  • 터널이나 과선교 등 공간적 제약이 있는 곳에서 레일면상 급전선의 높이는 안전과 유지보수를 위해 $3.5\text{m}$이상으로 설치해야 합니다.
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59. 교류 전기철도의 변전소를 구성하는 설비가 아닌 것은?

  1. 3상-2상 변환 변압기
  2. 급전용 차단기
  3. 진상콘덴서
  4. 정류기용 변압기
(정답률: 알수없음)
  • 교류 전기철도 변전소는 3상-2상 변환 변압기, 급전용 차단기, 진상콘덴서 등으로 구성됩니다.

    오답 노트
    정류기용 변압기: 교류를 직류로 변환하는 직류 전기철도 변전소에서 사용하는 설비입니다.
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60. 직류 전기철도 급전방식의 변전 계통과 관계가 먼 것은?

  1. 전철변전소
  2. 급전구분소
  3. 급전타이포스트
  4. 병렬급전소
(정답률: 40%)
  • 직류 전기철도 급전방식의 변전 계통은 전철변전소, 급전구분소, 급전타이포스트 등으로 구성되며, 병렬급전소라는 명칭의 설비는 계통 구성 요소에 해당하지 않습니다.
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4과목: 전기철도구조물공학

61. 그림에서 힘 P1, P2 의 합력은 몇 t 인가?

  1. 7
  2. 9
  3. 11
  4. 13
(정답률: 알수없음)
  • 두 힘의 합력을 구하기 위해 제2코사인 법칙을 이용한 벡터 합 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $R = \sqrt{P_1^2 + P_2^2 + 2P_1P_2\cos\theta}$
    ② [숫자 대입] $R = \sqrt{5^2 + 3^2 + 2 \times 5 \times 3 \times \cos 60^\circ}$
    ③ [최종 결과] $R = 7$
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62. 우리나라의 전차선로를 설계할 때 적용하는 최고온도는 몇 ℃ 인가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 알수없음)
  • 우리나라 전차선로 설계 시 기준이 되는 최고온도는 $40\text{ ℃}$로 규정되어 있습니다.
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63. 단면 1차 모멘트와 같은 차원을 가지는 것은?

  1. 단면 상승모멘트
  2. 단면계수
  3. 단면 2차 모멘트
  4. 회전반지름
(정답률: 70%)
  • 단면 1차 모멘트의 차원은 $\text{길이}^3$ ($L^3$)이며, 단면계수 또한 $\text{단면 2차 모멘트}(\text{길이}^4) \div \text{거리}(\text{길이})$이므로 동일하게 $\text{길이}^3$의 차원을 가집니다.
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64. 직접 지선을 시설하기가 불가능한 경우 별도로 적당한 위치에 전용의 지선주를 세워서 가선하는 지선은?

  1. 수평지선
  2. 궁형지선
  3. V형지선
  4. 2단지선
(정답률: 알수없음)
  • 직접 지선을 설치할 수 없는 장소에서 별도의 지선주를 세워 수평 방향으로 가선하여 지지력을 얻는 방식은 수평지선입니다.
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65. 좌굴과 휨에 대하여 유리한 단면으로 플랜지 두께가 일정하며, 가공성도 용이한 형강은?

  1. ㄴ형강
  2. Ｉ형강
  3. ㄷ형강
  4. H형강
(정답률: 알수없음)
  • H형강은 플랜지 두께가 일정하고 단면 형상이 좌굴과 휨에 매우 강하며 가공성이 우수하여 구조물 지지에 유리합니다.

    오답 노트
    I형강: 플랜지 두께가 일정하지 않아 H형강보다 가공성이 떨어짐
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66. 직류 1500V 강체방식에서 AL T-Bar 지지용 254mm 애자는 몇 개를 사용하는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 알수없음)
  • 직류 $1500\text{V}$ 강체방식의 AL T-Bar 지지용 $254\text{mm}$ 애자는 설계 기준상 1개를 사용합니다.
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67. 작업원의 중량은 응력계산에서 어떤 하중으로 하는가?

  1. 수평집중하중
  2. 수평분포하중
  3. 수직편심하중
  4. 수직분포하중
(정답률: 알수없음)
  • 작업원의 중량은 지지점으로부터 떨어져 작용하여 모멘트를 발생시키므로 수직편심하중으로 계산합니다.
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68. 전주 기초의 터파기를 할 때 흙막이 틀을 사용하는 여부에 따라 토양과 기초재의 접촉면에서 발생하는 강도의 차를 보정하여 주는 계수는?

  1. 지형계수
  2. 강도계수
  3. 안전율
  4. 형상계수
(정답률: 알수없음)
  • 전주 기초 터파기 시 흙막이 틀 사용 여부에 따라 토양과 기초재 접촉면의 강도 차이를 보정해 주는 계수는 형상계수입니다.
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69. 편위가 200mm인 지상부 전차선의 수평장력은 약 몇 kgf인가? (단, 전주 경간은 20m, 전차선의 장력은 1000kgf이다.)

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 알수없음)
  • 전차선의 수평장력(편위력)은 전차선의 장력과 편위각의 관계를 통해 구할 수 있으며, 소각 근사 시 편위량과 경간의 관계식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{8 T e}{S^{2}}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{8 \times 1000 \times 0.2}{20^{2}}$
    ③ [최종 결과] $H = 40$
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70. 전기철도에서 구조물 계산시 단독 지지주로 취급하지 않는 것은?

  1. 고정브래킷 지지주
  2. 하수강 지지주
  3. 크로스빔 지지주
  4. 스팬선빔 지지주
(정답률: 알수없음)
  • 하수강 지지주는 전차선을 지지하기 위해 하수강을 통해 연결되는 구조로, 단독으로 하중을 지지하는 단독 지지주로 취급하지 않습니다.
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71. 건식 게이지가 3.1m이고 전주 지름이 400mm일 때 전차선의 기울기를 150mm로 하면 최소 브래킷 게이지 M은 몇 mm 인가?

  1. 2550
  2. 2650
  3. 2750
  4. 2850
(정답률: 알수없음)
  • 브래킷 게이지 $M$은 건식 게이지에서 전주 지름의 절반과 전차선의 기울기를 제외한 나머지 거리를 계산하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $M = G - \frac{D}{2} - a$
    ② [숫자 대입] $M = 3100 - \frac{400}{2} - 150$
    ③ [최종 결과] $M = 2750$
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72. 하중이 크게 가해지는 전주 기초에 적용되는 우물통형기초가 주로 사용되는 것은?

  1. 강관주
  2. 목주
  3. 콘크리트주
  4. 철주
(정답률: 알수없음)
  • 하중이 매우 크게 가해지는 전주 기초의 경우, 지지력을 높이기 위해 원통형의 우물통형기초를 적용하며 이는 주로 철주에 사용됩니다.
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73. 다음의 1차원 구조물 중 뼈대구조에 해당되는 것은?

  1. 트러스(truss)
  2. 보(beam)
  3. 봉(rod)
  4. 기둥(column)
(정답률: 알수없음)
  • 1차원 구조물 중 여러 개의 부재를 삼각형 형태로 결합하여 하중을 지지하는 뼈대구조의 대표적인 예는 트러스(truss)입니다.
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74. 전선 중에서 단도체인 경우의 풍력계수는 얼마인가?

  1. 0
  2. 1
  3. 1.5
  4. 2
(정답률: 알수없음)
  • 전선 설계 시 단도체를 사용하는 경우, 풍압 계산을 위한 풍력계수는 일반적으로 $1.5$를 적용합니다.
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75. 전철주로 이용되는 철주에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 소요 강도는 자유롭게 설계가 가능하다.
  2. 내구성이 비교적 높다.
  3. 전주의 길이에 제약이 없다.
  4. 전주의 형상이 일정하고 공장제작 및 품질관리가 용이하다.
(정답률: 알수없음)
  • 철주는 강재를 사용하여 제작하므로 소요 강도 설계가 자유롭고 내구성이 높으며 길이에 제약이 적은 특징이 있습니다. 하지만 형상이 일정하여 공장 제작 및 품질관리가 용이한 것은 주로 콘크리트주의 특징입니다.
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76. 가공 전차선로에 사용하는 가동브래킷의 기본형이 아닌 것은?

  1. F형
  2. I형
  3. 0형
  4. Z형
(정답률: 알수없음)
  • 가공 전차선로의 가동브래킷 기본형으로는 F형, I형, O형이 사용됩니다. Z형은 기본형에 해당하지 않습니다.
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77. 폴리머 애자의 장점이 아닌 것은?

  1. 충격강도가 크다.
  2. 운반 및 설치가 용이하다.
  3. 내트래킹성(Anti-tracking)이 크다
  4. 기계적 강도가 크다.
(정답률: 알수없음)
  • 폴리머 애자는 가볍고 충격에 강하며 설치가 용이한 장점이 있으나, 표면 오염에 의한 트래킹 현상에 취약하여 내트래킹성이 크지 않습니다.

    오답 노트
    충격강도 크다, 운반 및 설치 용이, 기계적 강도 크다: 폴리머 애자의 대표적인 장점입니다.
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78. 전철주와 가동브래킷간의 절연을 위해 사용되는 애자로 적당한 것은?

  1. 핀애자
  2. 장간애자
  3. 현수애자
  4. 지지애자
(정답률: 알수없음)
  • 전철주와 가동브래킷 사이의 절연을 확보하고 기계적 지지를 하기 위해서는 장간애자를 사용하는 것이 가장 적당합니다.
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79. 전차선로용 V형 지선으로 심플 커티너리 2톤(ton)용에 가장 많이 사용하는 지선의 규격은?

  1. 65mm2
  2. 90mm2
  3. 135mm2
  4. 강봉 ø10
(정답률: 알수없음)
  • 전차선로용 V형 지선 중 심플 커티너리 2톤용으로 가장 일반적으로 사용되는 규격은 $90\text{mm}^{2}$ 입니다.
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80. 그림과 같은 전철설비 표준 도기호가 의미하는 것은?

  1. 스팬선빔
  2. 수평지선
  3. 가동브래킷
  4. 인류용 완철
(정답률: 알수없음)
  • 제시된 도기호 는 전철설비 표준 도기호상 인류용 완철을 의미합니다.
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