[전기철도기사 필기] 06년 1회차
전기철도기사 필기 기출문제

06년 1회차

총 80문항 · 객관식 · A4 약 1장

1 / 1
A4정답 포함
전기철도기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

06년 1회차

총 80문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
전차선로에서 귀선전류의 대부분이 부급전선에 흐르는 것으로 생각한다면, 선로 임피던스는 몇 Ω/km인가? (단, 전차선의 자기임피던스는 50Ω/km, 부급 전선의 자기 임피던스 30Ω/km, 전차선과 부급 전선의 상호임피던스는 15Ω/km, 흡상변압기의 누설임피던스는 20Ω/km이다.)
115
230
350
470
정답 및 해설

이 경우의 선로 임피던스는 70Ω/km이다.

귀선전류가 대부분 부급전선으로 흐르는 흡상변압기(BT) 급전방식에서는, 전차선과 부급전선의 자기임피던스·상호임피던스로 이루어진 루프 임피던스에 흡상변압기의 누설임피던스를 더해 등가 선로 임피던스를 구한다.

주어진 값을 대입하면 Z=(50+30−2×15)+20=50+20=70 Ω/kmZ=(50+30-2\times15)+20=50+20=70\ \Omega/\mathrm{km}이다.

문제 2
트롤리선의 잔존 단면적은 A[mm2]이며 안전율은 St, 트롤리선의 파괴강도를 δo[kgf/mm2]로 하면 트롤리선의 허용장력 T[kgf]를 나타내는 식은?
1
2
3
4
문제 3
전차선로에서 전압강하의 보상과 통신유도장해의 경감을 목적으로 말단에 단권변압기만 설치하고 개폐장치는 설치하지 않는 곳을 무엇이라 하는가?
1급전구분소
2변압기포스트
3보조급전구분소
4차단기포스트
정답 및 해설

전압강하 보상과 통신유도장해 경감을 목적으로 단권변압기만 설치하고 개폐장치는 두지 않는 곳을 변압기포스트라 한다.

개폐장치가 함께 설치되는 급전구분소·보조급전구분소와 달리, 변압기포스트는 순수하게 전압 보상용 AT 설치만을 목적으로 한다.

문제 4
단상변압기 2대를 사용해서 3상 전원을 2상으로 변환하여 3상전원을 평형이 되도록 하는 결선방식은?
1환상결산
2스코트결선
3대각결선
4포그결선
정답 및 해설

단상변압기 2대로 3상 전원을 평형 2상으로 변환하는 결선방식은 스코트결선이다.

주좌변압기와 T좌변압기를 이용해 위상차 90°의 2상 전원을 만들어내는 방식으로, 전기철도의 3상-2상 변환에 널리 쓰인다.

문제 5
교류 전기철도에서 사용하는 장력조정장치의 종류가 아닌 것은?
1스프링식
2활차식
3턴버클식
4조가식
정답 및 해설

조가식은 장력조정장치의 종류가 아니다.

장력조정장치는 온도변화에 따른 전선의 신축을 흡수해 장력을 일정하게 유지하는 설비로 활차식·스프링식·턴버클식 등이 있다.

반면 조가식은 전차선을 조가선에 매다는 가선 지지방식을 가리키는 용어이다.

문제 6
직류 변전설비의 급전설비에 설치할 필요성이 없는 계전기는?
1재폐로계전기(79F)
2과전류계전기(76F)
3고압지락계전기(64P)
4부족전압계전기(80F)
정답 및 해설

재폐로계전기(79F)는 직류 변전설비의 급전설비에 설치할 필요가 없다.

재폐로는 교류 가공 송전선로에서 순간고장이 소멸된 뒤 차단기를 자동으로 다시 투입하기 위한 기능으로, 직류 급전선로의 표준 보호계전기 구성에는 포함되지 않는다.

직류 급전선로에는 단락·과부하를 검출하는 과전류계전기(76F), 지락을 검출하는 고압지락계전기(64P), 전압 이상을 검출하는 부족전압계전기(80F)가 기본 보호계전기로 설치된다.

문제 7
지상구간 커티너리 가선방식 전차선로에서 섬락보호지선의 접지설비는 몇 종 접지공사로 하는 것이 가장 적당한가?
1제1종
2제2종
3제3종
4특별 제3종
정답 및 해설

지상구간 커티너리 가선방식 전차선로의 섬락보호지선 접지설비는 제1종 접지공사로 시공하는 것이 적당하다.

섬락 시 흐르는 큰 전류가 안전하게 대지로 빠져나가야 하는 보호용 접지이므로, 접지저항 요구값이 가장 엄격한 등급을 적용한다.

다만 접지 규정은 이후 한국전기설비규정(KEC)으로 개정되면서 제1종~제3종으로 나누던 종별 접지공사 구분이 폐지되었으므로, 이 문항은 출제 당시 기준으로 이해하면 된다.

문제 8
전차선에 요구되는 성능과 거리가 먼 것은?
1연성이 강해야 한다.
2가선 장력에 대하여 충분히 견디어야 한다.
3접속 개소의 동전 상태가 양호해야 한다.
4집전장치 통과와 집전에 지장이 없어야 한다.
정답 및 해설

연성이 강해야 한다는 것은 전차선에 요구되는 성능과 거리가 멀다.

전차선은 팬터그래프와의 마찰·마모를 견뎌야 하므로 내마모성과 기계적 강도가 큰 재질이어야 하며, 무르게 늘어나는 성질이 강한 것은 바람직하지 않다.

  • 가선 장력에 충분히 견뎌야 한다는 요구는 전차선의 필요 성능에 해당한다.
  • 접속개소의 도전 상태가 양호해야 한다는 요구도 필요 성능이다.
  • 집전장치의 통과·집전에 지장이 없어야 한다는 요구도 필요 성능이다.
문제 9
변Y형 심플 커터너리 조가방식의 장점은?
1경점이 경감된다.
2Y선의 장력조정이 쉽다.
3지지점의 탄성점수가 크다.
4가선의 압상량이 작다.
정답 및 해설

변Y형 심플 커터너리 조가방식은 경점이 경감되는 것이 장점이다.

지지점 부근에 Y선을 추가해 전차선의 높이 변화를 완만하게 만들어, 지지점에서 전차선이 급격히 꺾여 팬터그래프에 충격을 주는 경점을 줄여준다.

문제 10
커터너리 가선방식에서 경간이 50m이면 행거의 개수는 몇 개가 가장 적정한가?
18
29
310
411
정답 및 해설

커터너리 가선방식에서 경간 50m 구간에 적정한 행거 개수는 10개이다.

행거는 통상 5m 간격으로 설치하므로 50m÷5m=1050\mathrm{m}\div5\mathrm{m}=10개가 된다.

문제 11
강체가선방식의 최대 이도 f를 구하는 식은? (단, ga+ge:특정 경간의 중량[N/m], a:경간[m], Ea:탄성계수[N/mm2], Iy-y:y-y축의 관성모멘트[cm4]이다.)
1
2
3
4
문제 12
전기철도 급전계통의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?
1계통의 보호설비가 필요 없다.
2부하의 크기 및 시간적 변동이 극히 심하다.
3전력은 조가선으로만 공급한다.
4비접지방식을 채택하고 있다.
정답 및 해설

전기철도 급전계통은 열차의 가감속·역행·회생 등으로 인해 부하의 크기와 시간적 변동이 극히 심한 것이 특징이다.

  • 계통 보호설비가 필요 없다는 설명은 옳지 않으며, 단락·지락에 대비한 보호계전 설비가 반드시 필요하다.
  • 전력이 조가선으로만 공급된다는 설명도 옳지 않으며, 전기차에는 전차선을 통해 전력이 공급된다.
  • 레일을 귀선으로 사용하고 대지와 연결되는 계통이므로 비접지방식을 채택한다는 설명도 옳지 않다.
문제 13
교류 강체 가선방식에서 컨덕터 레일구간의 온도변화에 의한 리지드바의 팽창을 상쇄시켜주는 장치는?
1확장장치
2직접유도장치
3건널선장치
4지상부이행장치
정답 및 해설

교류 강체 가선방식에서 컨덕터 레일 구간의 온도변화에 따른 리지드바의 팽창을 상쇄시켜주는 장치는 확장장치이다.

강체가선은 온도에 따른 길이 변화가 누적되므로, 일정 구간마다 확장장치를 두어 신축을 흡수한다.

문제 14
도시철도 지하구간에 적합하도록 개발된 가선방식은?
1가공식
2강체식
3제3궤조식
4지하매설식
정답 및 해설

도시철도 지하구간처럼 터널 단면이 협소한 곳에 적합하도록 개발된 가선방식은 강체식이다.

강체가선은 가공식보다 설치 높이를 낮출 수 있어 지하 터널의 제한된 건축한계 안에서도 전차선을 가설할 수 있다.

문제 15
전기차 집전장치인 팬터그래프에 대한 설명 중 틀린 것은?
1추종특성을 좋게 하기 위하여 중량이 무거워야 한다.
2전기적, 기계적 마모가 적어야 한다.
3풍압의 영향에 따라 압상력의 영향이 적어야 한다.
4고속용에는 공진방지용 댐퍼를 설치한다.
정답 및 해설

추종특성을 좋게 하기 위해 중량이 무거워야 한다는 설명은 옳지 않다.

팬터그래프는 전차선의 굴곡을 빠르게 따라가야 하므로, 추종특성을 좋게 하려면 오히려 가벼워야 한다.

전기적·기계적 마모가 적어야 한다는 것, 풍압에 따른 압상력 영향이 적어야 한다는 것, 고속용에 공진방지 댐퍼를 두는 것은 모두 팬터그래프에 요구되는 옳은 성능이다.

문제 16
교류와 직류의 직통운전에 대한 설명 중 잘못된 것은?
1사구간 설비가 필요하다.
2차량 제작비가 많이 든다.
3승객에 대한 위험이 따른다.
4환승하는 것 보다 편리하다.
정답 및 해설

승객에 대한 위험이 따른다는 설명은 옳지 않다.

교류-직류 직통운전은 사구간 설비와 전환장치를 거쳐 자동으로 전환되므로, 이 과정에서 승객에게 별도의 위험이 발생하지는 않는다.

  • 사구간 설비가 필요하다는 설명은 직통운전의 특징으로 옳다.
  • 교직류 겸용 장치를 탑재해야 하므로 차량 제작비가 많이 든다는 설명도 옳다.
  • 환승 없이 통과할 수 있어 환승보다 편리하다는 설명도 옳다.
문제 17
전기철도에서 전기차는 무엇으로 취급하는가?
1전철변전설비
2전철구분설비
3전철급전설비
4전철부하설비
정답 및 해설

전기철도 설비 분류상 전기차는 급전계통이 공급하는 전력을 소비하는 전철부하설비로 취급한다.

전기철도의 전력설비는 전력을 받아 변환하는 전철변전설비, 전차선로를 통해 전력을 보내는 급전설비, 그 전력을 쓰는 부하설비로 나뉘는데, 전기차는 전차선에서 전류를 받아 주행에 사용하는 최종 소비 주체이기 때문이다.

문제 18
가공 전차선로의 구분장치에 대한 설명이 잘못된 것은?
1가볍고 기계적 강도가 커야 한다.
2신호기에 따라 구분장치 직하부분에 팬터그래프가 걸쳐져야 한다.
3전차선의 급전계통상의 구분에 사용된다.
4사고발생시 사고구간을 한정시키는 용도에 사용된다.
정답 및 해설

구분장치 직하부에 팬터그래프가 걸쳐지도록 해야 한다는 설명은 옳지 않다.

구분장치는 서로 다른 급전계통 구간을 나누는 지점이므로, 열차 정차 시 팬터그래프가 그 직하부에 걸쳐지지 않도록 신호기 위치 등을 고려해 설계해야 한다.

  • 가볍고 기계적 강도가 커야 한다는 설명은 구분장치에 요구되는 성능으로 옳다.
  • 전차선의 급전계통상 구분에 사용된다는 설명도 옳다.
  • 사고구간을 한정시키는 용도라는 설명도 옳다.
문제 19
가공전차선이나 보조 조가선의 횡진을 방지하기 위한 장치는?
1곡선당김장치
2진동방지장치
3구분장치
4장력조정장치
정답 및 해설

가공전차선이나 보조조가선이 바람 등으로 좌우로 흔들리는 횡진을 억제하기 위해 설치하는 장치는 진동방지장치이다.

횡진이 커지면 팬터그래프와의 접촉이 불안정해지고 전차선의 편위가 한계를 벗어날 수 있어, 흔들림이 생기기 쉬운 구간에 이 장치를 설치해 진동을 억제한다.

곡선당김장치는 곡선구간에서 전차선의 편위를 일정하게 유지하는 설비, 구분장치는 급전계통을 나누는 설비, 장력조정장치는 온도에 따른 장력 변화를 흡수하는 설비로 각각 목적이 다르다.

문제 20
전차선의 마모율과 관계가 가장 적은 것은?
1전차선의 항장력
2허용 잔존 지름
3팬터그래프 통과 회수
4급전선의 표준장력
정답 및 해설

전차선의 마모율과 가장 관계가 적은 것은 급전선의 표준장력이다.

전차선의 항장력, 허용 잔존지름, 팬터그래프 통과횟수는 모두 전차선 자체의 재질·상태·사용빈도와 직결되는 요소이다.

반면 급전선은 전차선과 별도의 전선이므로 그 표준장력은 전차선 마모율에 미치는 영향이 가장 적다.

문제 21
단독 지지주의 설계하중에 고려되어야 할 하중으로 전선중량에 대한 응력 계산은 주로 어떤 하중을 적용하는가?
1수직분포하중
2수직편심하중
3수평분포하중
4수평집중하중
정답 및 해설

단독 지지주에서 전선중량에 대한 응력 계산은 주로 수직편심하중을 적용한다.

단독 지지주는 완금·완철이 지지주 중심에서 한쪽으로 돌출된 구조여서, 전선 자중이 편심된 위치에 걸려 지지주에 굽힘모멘트를 일으키기 때문이다.

문제 22
전철주 기초인 콘크리트 기초의 일종으로 성토 개소이거나 선로의 경사면의 토압이 약한 개소에 사용하여 침하와 전도가 되지 않도록 기초의 상부를 넓게 하는 기초는?
1근가기초
2T형기초
3H형기초
4쇄석기초
정답 및 해설

성토 구간이나 경사면처럼 지반의 지지력이 약한 곳에서 침하와 전도를 막기 위해 기초 상부의 폭을 넓힌 콘크리트 기초는 T형기초이다.

상부를 넓히면 지반과 닿는 면적이 커져 단위면적당 지압이 작아지고, 전도에 저항하는 폭도 넓어져 기초가 가라앉거나 기우는 것을 막을 수 있다.

문제 23
작빔에 의한 하중을 계산할 때 가섭선 주위에 부착된 착방두께는 일반적으로 몇 mm를 적용하는가?
13
24
35
46
정답 및 해설

가섭선의 하중을 계산할 때 가섭선 주위에 부착되는 빙설(착빙)의 두께는 통상 6mm를 적용한다.

전선 표면에 두께 6mm의 빙설이 고르게 붙은 상태를 가정하고, 그만큼 커진 바깥지름과 늘어난 무게를 반영해 수직하중과 풍압하중을 산정한다.

문제 24
그림과 같은 구조물은 몇 차 부정정인가?
11차
22차
33차
45차
문제 25
전기철도 구조물의 강도 계산을 위한 조건이 아닌 것은?
1지지주의 종류와 형태
2사용 전선의 종류와 굵기
3급전 손실률 및 이상전압 내습
4전선에 가해지는 장력
정답 및 해설

전기철도 구조물의 강도 계산 조건에 해당하지 않는 것은 급전 손실률 및 이상전압 내습이다.

구조물의 강도 계산은 지지주의 종류·형태, 사용 전선의 종류와 굵기, 전선에 가해지는 장력처럼 하중과 관련된 물리적 조건을 바탕으로 이루어진다.

반면 급전 손실률과 이상전압 내습은 전기적 성능·보호에 관한 조건으로, 구조물의 강도 계산과는 성격이 다르다.

문제 26
전철주와 조립하여 전차선과 급전선 등으 지지하기 위한 것으로서 고정식, 스팬선식, 가동식 등이 있는 강 구조물을 무엇이라 하는가?
1빔
2완금
3완철
4평행틀
정답 및 해설

전철주와 조립되어 전차선·급전선 등을 지지하는 강구조물 중 고정식·스팬선식·가동식으로 구분되는 것은 빔이다.

여러 선로를 횡단하는 구간에서 지지물 사이를 연결하는 구조물로, 설치 방식에 따라 이렇게 세 가지 형태로 나뉜다.

문제 27
전차선로의 앵커볼트 기초에서 앵커볼트를 넣는 길이 ℓ[cm]를 나타내는 공식은? (단, M:땅의 경계에서의 전주의 굽힘모멘트[kgf·cm], μ:앵커볼트와 콘크리트의 허용 부착강도[kgf/cm2], d:볼트의 유효지름[cm], L:상대할 볼트의 간격[cm], n:인장측 소요 볼트 개수이다.)
1
2
3
4
문제 28
전기철도의 지지물로 각 종 전철주를 비교하였을 때 철주에 대한 설명으로 틀린 것은?
1소요 강도는 자유롭게 설계가 가능하다.
2전주 길이에 제약이 없다.
3강도에 비하여 경량이다.
4초기 도금 후 방청도장이 불필요하다.
정답 및 해설

도금 이후 방청도장이 불필요하다는 설명은 옳지 않다.

철주는 시간이 지나면 도금층이 열화되면서 부식이 진행될 수 있으므로 별도의 방청도장이 필요할 수 있다.

소요 강도를 자유롭게 설계할 수 있고 전주 길이에 제약이 적으며 강도 대비 경량이라는 점은 철주의 장점으로 옳다.

문제 29
그림과 같은 직사각형 단면의 도심을 지나는 X, Y축에 대한 단면상승 모멘트 값은?
10
2
3
4
문제 30
다음 중 가공 전차선로에 주로 사용하는 애자가 아닌 것은?
1현수애자
2장간애자
3지지애자
4핀애자
정답 및 해설

가공 전차선로에 주로 사용하지 않는 애자는 핀애자이다.

전차선로에는 현수애자·장간애자·지지애자가 주로 사용되며, 핀애자는 일반 배전선로 등에서 주로 쓰인다.

문제 31
전차선로에 사용하는 지선 기초는 지지물 기초의 인상력에 대한 안전도를 고려하여 지선 기초의 안전율을 얼마 이상으로 적요하여 설계하여야 하는가?
11.5
22
32.5
43
문제 32
전차선로에 사용하는 조합철주의 경사재가 단경사재인 경우 수평면에 대한 경사 각도는 몇 도로 하는가?
135도
240도
345도
460도
문제 33
구조물의 분류 중 1차원 구조물이 아닌 것은?
1아치(arch)
2인장보(tension beam)
3곡선보(curved beam)
4쉘(shell)
정답 및 해설

구조물 분류에서 1차원 구조물이 아닌 것은 쉘(shell)이다.

아치·인장보·곡선보는 부재의 길이 방향이 지배적인 1차원(선형) 구조물에 해당한다.

반면 쉘은 곡면을 이루는 2차원 구조물이므로 1차원 구조물로 분류되지 않는다.

문제 34
우리나라의 일반 전철구간에 전철주를 건식할 때 곡선반지름이 1000m이상인 경우의 표준경간은 몇 m로 하는가?
130
240
350
460
정답 및 해설

곡선반지름이 1000m 이상으로 완만한 구간에서는 표준경간을 직선구간과 같은 50m로 적용한다.

곡선반지름이 클수록 궤도가 직선에 가까워 전차선에 걸리는 횡방향 힘이 작아지므로, 경간을 줄일 필요가 없어지기 때문이다.

문제 35
그림의 0점 둘레의 힘의 모멘트는 몇 t·m인가?
10
21
32
43
문제 36
가공 전차선로의 곡선로에서 수평장력 P[kgf]를 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, S는 지지점 간격[m], T는 전선의 장력[kgf], R은 곡선반경 [m]이다.)
1
2
3
4
문제 37
안전율에 대한 설명 중 옳은 것은?
1허용응력도를 말한다.
2탄성한도를 변형율로 나눈 값이다.
3극한강도와 허용응력의 비를 말한다.
4파괴하중을 허용하중으로 나눈 값이다.
문제 38
전기철도 구조물의 강도를 계산할 때, 풍압하중, 눈하중, 곡선로의 횡장력 등이 포함되는 하중은?
1수평하중
2수직하중
3특수하중
4고정하중
문제 39
가공 전차선로에서 직선구간인 경우 전차선의 신장길이가 0.5m이고, 전차선의 선평창계수가 1.7×10-5, 표준온도에 대한 온도변화가 30이라면, 활차식 자동장력 조정장치의 조정거리는 약 몇 m인가?
1950.4
2960.4
3970.4
4980.4
정답 및 해설

전차선의 신장길이는 선팽창계수 × 긴장구간 길이 × 온도변화로 결정되므로, 조정거리(긴장구간 길이)는 이 관계를 거꾸로 풀어 구한다.

L=ΔLα Δt=0.51.7×10−5×30=0.55.1×10−4≈980.4 [m]L=\dfrac{\Delta L}{\alpha\,\Delta t}=\dfrac{0.5}{1.7\times10^{-5}\times30}=\dfrac{0.5}{5.1\times10^{-4}}\approx980.4\ \mathrm{[m]}

따라서 활차식 자동장력 조정장치의 조정거리는 약 980.4m이다.

문제 40
가공 전차선로 도면의 철근 콘크리트 전주에 11-30-N5000으로 표기되어 있다. 여기에서 11은 무엇을 나타내는가?
1전주의 지름
2전주의 설계 횡모멘트
3전주의 압축력
4전주의 길이
정답 및 해설

가공 전차선로 도면에서 철근콘크리트 전주의 규격은 맨 앞 숫자로 전주의 길이를 나타낸다.

따라서 11-30-N5000에서 11은 길이 11m를 뜻하며, 뒤따르는 숫자와 기호는 전주의 굵기·설계하중 등 강도 규격을 구분하기 위한 표기이다.

맨 앞자리를 전주의 지름이나 설계 횡모멘트, 압축력으로 읽는 것은 표기 순서에 맞지 않는다.

문제 41
평형판콘덴서의 극간 전압을 일정하게 하고 극판사이에 극판 간격의 2/3두께의 유리판(εs=10)을 삽입할 때 극간의 흡인력은 공기가 극간에 있을 때에 비하여 어떻게 되는가?
12.5배 커진다.
21.5배 커진다.
30.6배로 작아진다.
40.8배로 작아진다.
정답 및 해설

극판 간격을 공기층과 유리층(비유전율 10)이 직렬로 채워진 구조로 보면, 합성 정전용량이 공기만 있을 때의 2.5배로 커진다.

극판 간격 d에 대해 공기층 두께는 d/3, 유리층 두께는 2d/3이므로 직렬 합성 정전용량은 C=ε0Ad3+2d3⋅10=ε0A0.4d=2.5ε0AdC=\dfrac{\varepsilon_0 A}{\dfrac{d}{3}+\dfrac{2d}{3\cdot10}}=\dfrac{\varepsilon_0 A}{0.4d}=2.5\dfrac{\varepsilon_0 A}{d}이다.

전압이 일정하게 유지되는 조건에서는 흡인력도 정전용량에 비례하므로, 극간의 흡인력도 공기만 있을 때의 2.5배로 커진다.

문제 42
그림들은 전자의 자기모멘트의 크기와 배열상태를 그 차이에 따라 배열한 것이다. 강자성체에 속하는 것은?
1
2
3
4
문제 43
자계의 세기 H[AT/m], 자속밀도 B[Wb/m2], 투자율 μ[H/m]인 곳의 자계의 에너지 밀도는 몇 J/m3인가?
1BH
2
3
4
문제 44
와전류가 이용되고 있는 것은?
1수중 음파 탐지기
2레이더
3자기브레이크(magnetic brake)
4사이클로트론(cyclotron)
정답 및 해설

와전류(맴돌이전류)를 이용하는 대표적인 장치는 자기브레이크이다.

도체가 자기장 속에서 움직이면 도체 내부에 와전류가 유도되고, 이 와전류와 자기장의 상호작용으로 제동력이 발생하는 원리를 이용한다.

  • 수중 음파 탐지기는 초음파의 반사를 이용하는 장치로 와전류와 관계가 없다.
  • 레이더는 전자파의 반사를 이용하는 장치이다.
  • 사이클로트론은 전자기장으로 하전입자를 가속하는 장치로 와전류 이용과는 무관하다.
문제 45
유전류 ε1, ε2인 두 유전체 경계면에서 전계가 경계면에 수직일 때 경계면에 작용하는 힘은 몇 N/m2인가? (단, ε1 > ε2이다.)
1
2
3
4
문제 46
공기 중에서 1m 간격을 가진 두 개의 평행 도체 전류의 단위길이에 작용하는 힘은 몇 N인가? (단, 전류는 1A라고 한다.)
12×10-7
24×10-7
32π×10-7
44π×10-7
정답 및 해설

평행한 두 무한 직선도체 사이에 작용하는 단위길이당 힘은 F=μ0I1I22πr=2×10−7I1I2r [N/m]F=\dfrac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi r}=2\times10^{-7}\dfrac{I_1I_2}{r}\ \mathrm{[N/m]}로 구해진다.

전류 I1=I2=1AI_1=I_2=1\mathrm{A}, 거리 r=1mr=1\mathrm{m}를 대입하면 F=2×10−7×1×11=2×10−7 N/mF=2\times10^{-7}\times\dfrac{1\times1}{1}=2\times10^{-7}\ \mathrm{N/m}이다.

문제 47
높은 주파수의 전자파가 전파될 때 일기가 좋은 날보다 비 오는 날 전자파의 감쇄가 심한 원인은?
1도전률 관계임
2유전률 관계임
3투자율 관계임
4분극률 관계임
정답 및 해설

비가 오면 대기 중 수분에 의해 전파 경로의 도전율이 높아지고, 이로 인해 고주파 전자파의 흡수에 의한 감쇠가 커진다.

즉 맑은 날과 비 오는 날의 감쇠 차이는 매질의 유전율이나 투자율보다 도전율의 변화에 기인한다.

문제 48
반지름 ε[m]의 구 도체에 전하 Q[C]이 주어질 때 구 도체표면에 작용하는 정전응력은 약 몇 N/m2인가?
1
2
3
4
문제 49
변위전류 또는 변위전류밀도에 대한 설명 중 틀린 것은?
1변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율이다.
2자유공간에서 변위전류가 만드는 것은 자계이다.
3변위전류는 주파수와 관계가 있다.
4시간적으로 변화하지 않는 계에서도 변위전류는 흐른다.
정답 및 해설

변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율 Jd=∂D∂tJ_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}로 정의되므로, 시간적으로 변화하지 않는 정적인 계에서는 변위전류가 흐르지 않는다.

  • 변위전류밀도가 전속밀도의 시간적 변화율이라는 설명은 정의 그대로 옳다.
  • 자유공간에서 변위전류가 주위에 자계를 만든다는 설명도 옳다.
  • 변위전류는 전속밀도의 시간 변화 정도, 즉 주파수와 관계가 있다는 설명도 옳다.
문제 50
전기력선에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?
1전기력선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝난다.
2전기력선은 전위가 낮은 점에서 높은 점으로 향한다.
3전기력선의 방향은 그 점의 전계의 방향과 반대이다.
4전계가 0이 아닌 곳에서 2개의 전기력선은 항상 교차한다.
정답 및 해설

전기력선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝난다는 것이 전기력선의 기본 성질이다.

  • 전기력선은 전위가 높은 점에서 낮은 점으로 향하므로, 낮은 점에서 높은 점으로 향한다는 설명은 반대이다.
  • 전기력선의 방향은 그 점에서의 전계의 방향과 일치하므로, 반대라는 설명은 틀렸다.
  • 전계가 0이 아닌 곳에서 전기력선은 서로 교차하지 않는다.
문제 51
다음의 전위함수에서 라플라스 방정식을 만족하지 않은 것은?
1V=rcosθ+ø
2V=x2-y2+z2
3V=pcosø+z
4V=V0/d·x
정답 및 해설

전위함수가 라플라스 방정식 ∇2V=0\nabla^2V=0을 만족하는지는 각 성분을 두 번 미분한 값의 합이 0인지로 판단한다.

V=x2−y2+z2V=x^2-y^2+z^2의 경우 ∂2V∂x2=2, ∂2V∂y2=−2, ∂2V∂z2=2\dfrac{\partial^2V}{\partial x^2}=2,\ \dfrac{\partial^2V}{\partial y^2}=-2,\ \dfrac{\partial^2V}{\partial z^2}=2이므로 ∇2V=2−2+2=2≠0\nabla^2V=2-2+2=2\neq0이 되어 라플라스 방정식을 만족하지 않는다.

나머지 함수들은 좌표에 대해 선형이거나 조화함수 형태여서 라플라스 방정식을 만족한다.

문제 52
어떤 종류의 결정(結晶)을 가열하면 한 면(面)에 정(正), 반대 면에 부(負)의 전기가 나타나 분극을 일으키며, 반대로 냉각하면 역(逆) 분극이 생긴다. 이 것을 무엇이라 하는가?
1파이로(Pyro) 전기
2볼타(Voita) 효과
3바아크 하우센(Barkkhausen) 법칙
4압전기(Piezo-electric)의 역효과
정답 및 해설

결정을 가열·냉각하면 온도 변화에 따라 결정면에 정·부의 전하가 나타나는 분극 현상을 파이로(Pyro) 전기, 즉 초전효과라고 한다.

이는 압력에 의한 분극인 압전기(피에조 전기)와는 구별되는, 온도 변화에 의한 분극 현상이다.

문제 53
평면도체 표면에서 진공내 d[m]의 거리에 짐전하 Q[C]이 있을 때, 이 전하를 무한 원까지 운반하는데 요하는 일은 몇 J인가?
19×109×Q2/d
24.5×109×Q2/d
33×109×Q2/d
42.25×109×Q2/d
정답 및 해설

평면도체 표면 근처의 점전하는 영상전하법으로 다룰 수 있으며, 접지 평면도체로부터 dd만큼 떨어진 전하 QQ는 거리 2d2d 떨어진 영상전하 −Q-Q와 인력을 받는다.

이 전하를 무한 원점까지 옮기는 일은 W=∫d∞Q24πε0(2r)2 dr=Q216πε0d=2.25×109×Q2d [J]W=\displaystyle\int_d^\infty \dfrac{Q^2}{4\pi\varepsilon_0(2r)^2}\,dr=\dfrac{Q^2}{16\pi\varepsilon_0 d}=2.25\times10^{9}\times\dfrac{Q^2}{d}\ \mathrm{[J]}로 계산된다.

문제 54
막대자석의 회전력을 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, 막대자석의 자기모멘트 M[Wb·m]와 균등자계 H[A/m] 와의 이루는 각 θ는 0° < θ < 90° 라 한다.)
1M×H[N·m/rad]
2H×M[N·m/rad]
3μ0H×M[N·m/rad]
4M×μ0H[N·m/rad]
정답 및 해설

자기모멘트 MM인 막대자석이 균등자계 HH 속에서 받는 회전력(토크)은 두 벡터의 외적으로 T=M×H [N⋅m/rad]T=M\times H\ \mathrm{[N\cdot m/rad]}로 표현된다.

회전력의 크기는 T=MHsin⁡θT=MH\sin\theta이며, 문제의 조건처럼 θ\theta가 0°와 90° 사이이면 자석은 자계 방향과 나란해지려는 쪽으로 회전한다.

문제 55
그림과 같은 두 개의 통심구 도체가 있다. 구사이가 진공으로 되어 있을 때 동심구간의 정전용량은 몇 F인가?
12πε0
24πε0
38πε0
412πε0
문제 56
Maxell의 전자기파 방정식이 아닌 것은?
1
2
3
4
문제 57
단면적 4cm2의 철심에 6×10-4Wb의 자속을 통하게 하려면 2,800AT/m의 자계가 필요하다. 이 철심의 비투자율은 약 얼마인가?
1346
2375
3407
4427
정답 및 해설

자속밀도는 B=ΦA=6×10−44×10−4=1.5 TB=\dfrac{\Phi}{A}=\dfrac{6\times10^{-4}}{4\times10^{-4}}=1.5\ \mathrm{T}이다.

투자율은 μ=BH=1.52800≈5.36×10−4\mu=\dfrac{B}{H}=\dfrac{1.5}{2800}\approx5.36\times10^{-4}이고, 비투자율은 μs=μμ0=5.36×10−44π×10−7≈426\mu_s=\dfrac{\mu}{\mu_0}=\dfrac{5.36\times10^{-4}}{4\pi\times10^{-7}}\approx426으로, 보기 중 약 427에 해당한다.

문제 58
무한장의 직선 도체에 선전하 밀도 ρ[C/m]로 전하가 충전될 때 이 직선 도체에서 r[m]만큼 떨어진 점의 전위는?
1ρ이다.
2ρ·r이다.
30(Zero)이다.
4무한대(∞)이다.
정답 및 해설

무한장 직선도체 주위의 전위는 기준점을 무한 원점으로 잡으면 발산한다.

선전하가 만드는 전계는 거리에 반비례해 무한대까지 서서히 감소할 뿐 0이 되지 않으므로, 전계를 무한 원점까지 적분한 전위는 무한대(∞)가 된다.

문제 59
100kW의 전력이 안테나로부터 사방으로 균일하게 방사되어 나갈 때 안테나로부터 10km 떨어진 점에서의 전계의 세기를 실효값으로 나타내면 약 몇 V/m인가?
10.087
20.173
30.346
40.519
정답 및 해설

등방성 안테나에서 방사된 전력이 거리 rr인 구면에 균일하게 퍼진다고 보면, 전계의 실효값은 E=30PrE=\dfrac{\sqrt{30P}}{r}로 구해진다.

P=100kW=105WP=100\mathrm{kW}=10^5\mathrm{W}, r=10km=104mr=10\mathrm{km}=10^4\mathrm{m}를 대입하면 E=30×105104≈0.173 V/mE=\dfrac{\sqrt{30\times10^5}}{10^4}\approx0.173\ \mathrm{V/m}이다.

문제 60
정현파 자속의 주파수를 2배로 높이면 유기 기전력은 어떻게 되는가?
1변하지 않는다.
22배로 증가한다.
34배로 증가한다.
41/2이 된다.
정답 및 해설

정현파 유기기전력의 실효값은 E=4.44fNΦmE=4.44fN\Phi_m로 주파수에 비례한다.

따라서 자속의 최댓값이 그대로일 때 주파수를 2배로 높이면 유기기전력도 2배로 증가한다.

문제 61
설비용량 600kW, 부동률 1.2, 수용률 60%일 때의 합성 최대 수용전력은 몇 kW인가?
1240
2300
3432
4833
정답 및 해설

합성 최대수용전력은 설비용량에 수용률을 곱한 값을 부등률(문제의 '부동률')로 나누어 구한다.

600×0.61.2=300 [kW]\dfrac{600\times0.6}{1.2}=300\ \mathrm{[kW]}이므로 합성 최대수용전력은 300kW이다.

문제 62
망상(Network)배전방식에 대한 설명으로 옳은 것은?
1부하 증가에 대한 융통성이 적다.
2전압 변동이 대체로 크다.
3인축에 대한 감전사고가 적어서 농촌에 적합하다.
4환상식보다 무정전 공급의 신뢰도가 더 높다.
정답 및 해설

망상(네트워크)배전방식은 여러 변전소·회선을 그물 형태로 연결해 한 경로가 고장 나도 다른 경로로 공급을 이어갈 수 있어, 환상식보다도 무정전 공급의 신뢰도가 높다.

  • 변압기·선로를 여러 경로로 병렬 운전하므로 부하 증가에 대한 융통성은 오히려 크다.
  • 여러 전원에서 동시에 공급받는 구조상 전압 변동은 대체로 작다.
  • 건설비가 비싸고 보호장치가 복잡해 대도시 밀집 부하에 쓰는 방식이므로, 농촌에 적합하다는 설명과는 거리가 멀다.
문제 63
송전선로에서 가공지선을 설치하는 목적이 아닌 것은?
1뇌(雷)의 직격을 받을 경우 송전선 보호
2유도에 의한 송전선의 고저위 방지
3통신선에 대한 차폐효과 증진
4철탑의 접지저항 경감
정답 및 해설

가공지선은 직격뢰로부터 전선을 보호하고, 유도에 의한 전위 상승을 억제하며 통신선을 차폐하기 위해 설치하는 설비이다.

반면 철탑 자체의 접지저항을 낮추는 것은 가공지선이 아니라 매설지선 등 별도의 접지 설비가 담당하는 역할이므로 가공지선의 설치 목적에 해당하지 않는다.

  • 낙뢰 직격으로부터 송전선을 보호하는 것은 가공지선의 대표적인 목적이다.
  • 뇌격·유도에 의해 송전선의 전위가 비정상적으로 높아지는 것을 억제하는 것도 가공지선의 목적이다.
  • 통신선에 대한 차폐효과 증진 역시 가공지선의 설치 목적에 해당한다.
문제 64
배전계통에서 전력용콘덴서를 설치하는 목적으로 다음 중 가장 타당한 것은?
1전력손실 감소
2개폐기의 타단 증력 증대
3고장시 영상전류 감소
4변압기 손실 감소
정답 및 해설

배전계통에 전력용콘덴서를 설치하는 가장 주된 목적은 역률 개선을 통한 전력손실 감소이다.

무효전력을 보상해 선로에 흐르는 전류를 줄임으로써 저항에 의한 전력손실을 줄이는 효과가 핵심이다.

문제 65
3상 3선식 가공 송전선로의 선간거리가 각각 D12, D23, D31일 때 등가선간거리는 어떻게 표현되는가?
1
2
3
4
문제 66
선로의 길이가 50km인 66kV 3상 3선식 1회선 송전선의 1선당 대지정전용량은 0.0058㎌/km이다. 여기에 시설할 소호리액터의 용량은 약 몇 kVA인가? (단, 소호리액터의 용량은 10%의 여유를 주도록 한다.)
1386
2435
3524
4712
정답 및 해설

1선당 대지정전용량은 C=0.0058×50=0.29 μFC=0.0058\times50=0.29\ \mu\mathrm{F}이다.

상전압은 E=663≈38.1 kVE=\dfrac{66}{\sqrt3}\approx38.1\ \mathrm{kV}이고, 주파수 60Hz 기준으로 3상 전체의 충전용량은 Q=3×2πfCE2≈476 kVAQ=3\times2\pi fCE^2\approx476\ \mathrm{kVA}로 계산된다.

소호리액터는 이 충전용량에 10%의 여유를 두어 설계하므로 476×1.1≈524 kVA476\times1.1\approx524\ \mathrm{kVA}가 된다.

문제 67
3상용 차단기의 용량은 그 차단기의 정격전압과 정격차단전류와의 곱을 몇 배한 것인가?
11/√2
21/√3
3√2
4√3
정답 및 해설

3상용 차단기의 정격차단용량은 Ps=3 VnIsP_s=\sqrt3\,V_nI_s로 정의된다.

즉 정격전압과 정격차단전류의 곱에 3\sqrt3배를 한 값이 3상 차단기의 용량이 된다.

문제 68
그림과 같은 전력계통에서 A점에 설치된 차단기의 단락용량은 몇 MVA인가? (단, 각 기기의 % 리액턴스는 발전기 G1, G2는 정격용량 15MVA기준 각각 15%이고, 변압기는 정격요량 20MVA 기준 8%, 송전선은 정격용량 10MVA 기준 11%이며, 기타 다른 정수는 무시한다.)
120
230
340
450
문제 69
선로의 단위 길이당의 분포 인덕턴스를 L, 저항을 r, 정전용량을 C, 누설 콘덕턴스를 각각 g라 할 때 전파정수는 어떻게 표현되는가?
1
2
3
4
문제 70
송전선로에서 단선 고장시 이상 전압이 가장 큰 접지 방식은?
1비접지방식
2직접접지방식
3저항접지방식
4소호리액터접지방식
정답 및 해설

송전선로에서 1선이 단선되는 고장이 발생했을 때 이상전압이 가장 크게 나타나는 접지방식은 소호리액터접지방식이다.

소호리액터접지는 평상시 지락전류를 억제하는 데는 유리하지만 계통이 공진 상태에 가깝게 운전되어, 단선 등 이상 상태에서 직렬공진에 의한 이상전압이 특히 크게 나타날 수 있다.

문제 71
가압수형 동력용 원자로에 대한 설명으로 옳은 것은?
1냉각재인 경수는 가압되지 않은 상태이므로 끓여서 높은 온도까지 올려야 한다.
2노심에서 발생한 열은 가압된 경수에 의하여 열교환기에 운반된다.
3노심은 약 100kg/cm2정도의 압력에 견딜수 있는 압력용기 안에 들어 있다.
4가압수형 원자로는 BWR이라고 한다.
정답 및 해설

가압수형(PWR) 원자로는 1차 냉각재인 경수를 고압으로 유지해 끓지 않게 하면서, 노심에서 발생한 열을 가압된 경수를 통해 열교환기(증기발생기)로 운반하는 방식이다.

  • 1차 냉각재는 끓지 않도록 가압된 상태로 순환하므로, 가압되지 않은 상태로 끓여 온도를 올린다는 설명은 틀렸다.
  • 노심을 담는 압력용기는 약 150kg/cm² 수준의 고압에 견디도록 설계되므로, 약 100kg/cm² 정도라는 설명은 맞지 않다.
  • 가압수형 원자로는 PWR이며, 노심에서 발생시킨 증기를 곧바로 터빈으로 보내는 비등수형이 BWR이다.
문제 72
한 대의 주상변압기에 역률(뒤짐) cosθ1, 유효전력 P1[kW]의 부하와 역률(뒤짐) cosθ2, 유효전력 P2[kW]의 부하가 병렬로 접속되어 있을 때 주상변압기 2차측에서 본 부하의 종합 역률은 어떻게 되는가?
1
2
3
4
문제 73
쿨평형 3상 전압을 Va, Vb, Vc라 하고 라 할 때 이다. 여기에서 Vx는 어떤 전압을 나타내는가?
1정상정압
2단락전압
3영상전압
4지락전압
문제 74
전력계통의 안정도 향상대책으로 직렬 리액턴스를 작게 하기 위한 방법이 아닌 것은?
1발전기의 리액턴스를 작게 한다.
2변압기의 리액턴스를 작게 한다.
3복도체를 사용한다.
4계통을 연계한다.
정답 및 해설

계통을 연계하는 것은 예비력 확보나 고장 시 융통성 향상을 위한 대책으로, 직렬 리액턴스 자체를 낮추는 방법으로 분류되지 않는다.

직렬 리액턴스를 작게 하는 안정도 향상 대책으로는 발전기·변압기의 리액턴스를 낮추거나 복도체(다도체)를 채용하는 방법 등이 있다.

  • 발전기의 리액턴스를 낮추는 것은 직렬 리액턴스 저감 대책에 해당한다.
  • 변압기의 리액턴스를 낮추는 것도 같은 취지의 대책이다.
  • 복도체 사용은 선로의 인덕턴스(리액턴스)를 줄이는 대표적인 방법이다.
문제 75
변압기의 내부 고장시 동작하는 것으로서 단락고장의 검출등에 사용되는 계전기는?
1부족전압계전기
2비율차동계전기
3재폐로계전기
4선댁계전기
정답 및 해설

변압기의 내부 고장, 특히 단락고장을 검출하는 데 사용되는 계전기는 비율차동계전기이다.

변압기 1차·2차 전류의 차이(비율)를 비교해 내부 고장 시에만 동작하도록 설계되어, 외부 사고나 여자돌입전류에는 오동작하지 않는 것이 특징이다.

문제 76
다음 중 켈빈(Kelvin)의 법칙이 적용되는 경우는?
1전력 손실량을 축소시키고자 하는 경우
2전압 강하를 감소시키고자 하는 경우
3부하 배분의 균형을 얻고자 하는 경우
4경제적인 전선의 굵기를 선정하고자 하는 경우
정답 및 해설

켈빈(Kelvin)의 법칙은 전선을 굵게 할수록 전력손실에 따른 비용은 줄어들지만, 전선 건설비에 대한 연간 경비(이자·감가상각비)는 늘어난다는 관계에 착안한다.

두 비용이 같아져 총비용이 최소가 되는 지점을 구해 경제적인 전선의 굵기를 선정하는 데 이 법칙이 적용된다.

문제 77
화력발전소에서 재열기의 목적은?
1공기를 가열한다.
2급수를 가열한다.
3증기를 가열한다.
4석탄을 건조한다.
정답 및 해설

화력발전소의 재열기는 터빈에서 팽창해 온도·압력이 낮아진 증기를 다시 가열해 재차 터빈으로 보내는 설비이다.

재열 사이클을 통해 터빈 출구의 습도를 낮추고 열효율을 높이는 것이 목적이다.

문제 78
MHD 발전에 대한 설명으로 옳은 것은?
1수차 직결 유도발전기에 의한 발전방식이다.
22종의 도체의 접정간에 온도차가 생겼을 때 기전력이 발생되는 발전방식이다.
3얼음극으로부터 열전자 방출에 의한 발전방식이다.
4도전성 유체와 자장의 상호작용에 의한 직접발전방식이다.
정답 및 해설

MHD(전자유체역학) 발전은 도전성 유체(플라즈마 등)가 자기장 속을 흐를 때 유도되는 기전력을 이용해 전기를 직접 얻는 발전방식이다.

  • 수차와 직결된 유도발전기를 이용하는 것은 수력발전의 한 형태로 MHD와는 다르다.
  • 두 종류 도체 접점의 온도차로 기전력이 발생하는 것은 열전현상(제벡효과)에 대한 설명이다.
  • 음극에서 열전자가 방출되는 원리를 이용하는 것은 열전자 발전에 해당한다.
문제 79
배전반에 접속되어 운전 중인 PT와 CT를 점검할 때의 조치사항으로 옳은 것은?
1CT는 단락시킨다.
2PT는 단락시킨다.
3CT와 PT 모두를 단락시킨다.
4CT와 PT 모두를 개방시킨다.
정답 및 해설

운전 중인 계기용변류기(CT)를 점검할 때 2차측을 개방하면 고전압이 유기되어 위험하므로, 반드시 2차측을 단락시킨 뒤 점검한다.

반대로 계기용변압기(PT)는 2차측을 단락하면 과전류가 흘러 위험하므로, PT 점검 시에는 2차측을 개방한 상태에서 작업한다.

문제 80
송배전선로에서 전선의 장력을 2배로 하고 또 경간을 2배로 하면 전선의 이도는 처음의 몇 배가 되는가?
11/4
21/2
32
44
정답 및 해설

전선의 이도는 D=wS28TD=\dfrac{wS^2}{8T}로, 경간의 제곱에 비례하고 장력에 반비례한다.

경간을 2배(2S2S), 장력을 2배(2T2T)로 하면 D′=w(2S)28(2T)=4wS216T=2×wS28TD'=\dfrac{w(2S)^2}{8(2T)}=\dfrac{4wS^2}{16T}=2\times\dfrac{wS^2}{8T}가 되어, 이도는 처음의 2배가 된다.

전기철도기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com
06년 1회차
총 80문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
전차선로에서 귀선전류의 대부분이 부급전선에 흐르는 것으로 생각한다면, 선로 임피던스는 몇 Ω/km인가? (단, 전차선의 자기임피던스는 50Ω/km, 부급 전선의 자기 임피던스 30Ω/km, 전차선과 부급 전선의 상호임피던스는 15Ω/km, 흡상변압기의 누설임피던스는 20Ω/km이다.)
115
230
350
470
정답 및 해설

이 경우의 선로 임피던스는 70Ω/km이다.

귀선전류가 대부분 부급전선으로 흐르는 흡상변압기(BT) 급전방식에서는, 전차선과 부급전선의 자기임피던스·상호임피던스로 이루어진 루프 임피던스에 흡상변압기의 누설임피던스를 더해 등가 선로 임피던스를 구한다.

주어진 값을 대입하면 Z=(50+30−2×15)+20=50+20=70 Ω/kmZ=(50+30-2\times15)+20=50+20=70\ \Omega/\mathrm{km}이다.

문제 2
트롤리선의 잔존 단면적은 A[mm2]이며 안전율은 St, 트롤리선의 파괴강도를 δo[kgf/mm2]로 하면 트롤리선의 허용장력 T[kgf]를 나타내는 식은?
1
2
3
4
문제 3
전차선로에서 전압강하의 보상과 통신유도장해의 경감을 목적으로 말단에 단권변압기만 설치하고 개폐장치는 설치하지 않는 곳을 무엇이라 하는가?
1급전구분소
2변압기포스트
3보조급전구분소
4차단기포스트
정답 및 해설

전압강하 보상과 통신유도장해 경감을 목적으로 단권변압기만 설치하고 개폐장치는 두지 않는 곳을 변압기포스트라 한다.

개폐장치가 함께 설치되는 급전구분소·보조급전구분소와 달리, 변압기포스트는 순수하게 전압 보상용 AT 설치만을 목적으로 한다.

문제 4
단상변압기 2대를 사용해서 3상 전원을 2상으로 변환하여 3상전원을 평형이 되도록 하는 결선방식은?
1환상결산
2스코트결선
3대각결선
4포그결선
정답 및 해설

단상변압기 2대로 3상 전원을 평형 2상으로 변환하는 결선방식은 스코트결선이다.

주좌변압기와 T좌변압기를 이용해 위상차 90°의 2상 전원을 만들어내는 방식으로, 전기철도의 3상-2상 변환에 널리 쓰인다.

문제 5
교류 전기철도에서 사용하는 장력조정장치의 종류가 아닌 것은?
1스프링식
2활차식
3턴버클식
4조가식
정답 및 해설

조가식은 장력조정장치의 종류가 아니다.

장력조정장치는 온도변화에 따른 전선의 신축을 흡수해 장력을 일정하게 유지하는 설비로 활차식·스프링식·턴버클식 등이 있다.

반면 조가식은 전차선을 조가선에 매다는 가선 지지방식을 가리키는 용어이다.

문제 6
직류 변전설비의 급전설비에 설치할 필요성이 없는 계전기는?
1재폐로계전기(79F)
2과전류계전기(76F)
3고압지락계전기(64P)
4부족전압계전기(80F)
정답 및 해설

재폐로계전기(79F)는 직류 변전설비의 급전설비에 설치할 필요가 없다.

재폐로는 교류 가공 송전선로에서 순간고장이 소멸된 뒤 차단기를 자동으로 다시 투입하기 위한 기능으로, 직류 급전선로의 표준 보호계전기 구성에는 포함되지 않는다.

직류 급전선로에는 단락·과부하를 검출하는 과전류계전기(76F), 지락을 검출하는 고압지락계전기(64P), 전압 이상을 검출하는 부족전압계전기(80F)가 기본 보호계전기로 설치된다.

문제 7
지상구간 커티너리 가선방식 전차선로에서 섬락보호지선의 접지설비는 몇 종 접지공사로 하는 것이 가장 적당한가?
1제1종
2제2종
3제3종
4특별 제3종
정답 및 해설

지상구간 커티너리 가선방식 전차선로의 섬락보호지선 접지설비는 제1종 접지공사로 시공하는 것이 적당하다.

섬락 시 흐르는 큰 전류가 안전하게 대지로 빠져나가야 하는 보호용 접지이므로, 접지저항 요구값이 가장 엄격한 등급을 적용한다.

다만 접지 규정은 이후 한국전기설비규정(KEC)으로 개정되면서 제1종~제3종으로 나누던 종별 접지공사 구분이 폐지되었으므로, 이 문항은 출제 당시 기준으로 이해하면 된다.

문제 8
전차선에 요구되는 성능과 거리가 먼 것은?
1연성이 강해야 한다.
2가선 장력에 대하여 충분히 견디어야 한다.
3접속 개소의 동전 상태가 양호해야 한다.
4집전장치 통과와 집전에 지장이 없어야 한다.
정답 및 해설

연성이 강해야 한다는 것은 전차선에 요구되는 성능과 거리가 멀다.

전차선은 팬터그래프와의 마찰·마모를 견뎌야 하므로 내마모성과 기계적 강도가 큰 재질이어야 하며, 무르게 늘어나는 성질이 강한 것은 바람직하지 않다.

  • 가선 장력에 충분히 견뎌야 한다는 요구는 전차선의 필요 성능에 해당한다.
  • 접속개소의 도전 상태가 양호해야 한다는 요구도 필요 성능이다.
  • 집전장치의 통과·집전에 지장이 없어야 한다는 요구도 필요 성능이다.
문제 9
변Y형 심플 커터너리 조가방식의 장점은?
1경점이 경감된다.
2Y선의 장력조정이 쉽다.
3지지점의 탄성점수가 크다.
4가선의 압상량이 작다.
정답 및 해설

변Y형 심플 커터너리 조가방식은 경점이 경감되는 것이 장점이다.

지지점 부근에 Y선을 추가해 전차선의 높이 변화를 완만하게 만들어, 지지점에서 전차선이 급격히 꺾여 팬터그래프에 충격을 주는 경점을 줄여준다.

문제 10
커터너리 가선방식에서 경간이 50m이면 행거의 개수는 몇 개가 가장 적정한가?
18
29
310
411
정답 및 해설

커터너리 가선방식에서 경간 50m 구간에 적정한 행거 개수는 10개이다.

행거는 통상 5m 간격으로 설치하므로 50m÷5m=1050\mathrm{m}\div5\mathrm{m}=10개가 된다.

문제 11
강체가선방식의 최대 이도 f를 구하는 식은? (단, ga+ge:특정 경간의 중량[N/m], a:경간[m], Ea:탄성계수[N/mm2], Iy-y:y-y축의 관성모멘트[cm4]이다.)
1
2
3
4
문제 12
전기철도 급전계통의 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?
1계통의 보호설비가 필요 없다.
2부하의 크기 및 시간적 변동이 극히 심하다.
3전력은 조가선으로만 공급한다.
4비접지방식을 채택하고 있다.
정답 및 해설

전기철도 급전계통은 열차의 가감속·역행·회생 등으로 인해 부하의 크기와 시간적 변동이 극히 심한 것이 특징이다.

  • 계통 보호설비가 필요 없다는 설명은 옳지 않으며, 단락·지락에 대비한 보호계전 설비가 반드시 필요하다.
  • 전력이 조가선으로만 공급된다는 설명도 옳지 않으며, 전기차에는 전차선을 통해 전력이 공급된다.
  • 레일을 귀선으로 사용하고 대지와 연결되는 계통이므로 비접지방식을 채택한다는 설명도 옳지 않다.
문제 13
교류 강체 가선방식에서 컨덕터 레일구간의 온도변화에 의한 리지드바의 팽창을 상쇄시켜주는 장치는?
1확장장치
2직접유도장치
3건널선장치
4지상부이행장치
정답 및 해설

교류 강체 가선방식에서 컨덕터 레일 구간의 온도변화에 따른 리지드바의 팽창을 상쇄시켜주는 장치는 확장장치이다.

강체가선은 온도에 따른 길이 변화가 누적되므로, 일정 구간마다 확장장치를 두어 신축을 흡수한다.

문제 14
도시철도 지하구간에 적합하도록 개발된 가선방식은?
1가공식
2강체식
3제3궤조식
4지하매설식
정답 및 해설

도시철도 지하구간처럼 터널 단면이 협소한 곳에 적합하도록 개발된 가선방식은 강체식이다.

강체가선은 가공식보다 설치 높이를 낮출 수 있어 지하 터널의 제한된 건축한계 안에서도 전차선을 가설할 수 있다.

문제 15
전기차 집전장치인 팬터그래프에 대한 설명 중 틀린 것은?
1추종특성을 좋게 하기 위하여 중량이 무거워야 한다.
2전기적, 기계적 마모가 적어야 한다.
3풍압의 영향에 따라 압상력의 영향이 적어야 한다.
4고속용에는 공진방지용 댐퍼를 설치한다.
정답 및 해설

추종특성을 좋게 하기 위해 중량이 무거워야 한다는 설명은 옳지 않다.

팬터그래프는 전차선의 굴곡을 빠르게 따라가야 하므로, 추종특성을 좋게 하려면 오히려 가벼워야 한다.

전기적·기계적 마모가 적어야 한다는 것, 풍압에 따른 압상력 영향이 적어야 한다는 것, 고속용에 공진방지 댐퍼를 두는 것은 모두 팬터그래프에 요구되는 옳은 성능이다.

문제 16
교류와 직류의 직통운전에 대한 설명 중 잘못된 것은?
1사구간 설비가 필요하다.
2차량 제작비가 많이 든다.
3승객에 대한 위험이 따른다.
4환승하는 것 보다 편리하다.
정답 및 해설

승객에 대한 위험이 따른다는 설명은 옳지 않다.

교류-직류 직통운전은 사구간 설비와 전환장치를 거쳐 자동으로 전환되므로, 이 과정에서 승객에게 별도의 위험이 발생하지는 않는다.

  • 사구간 설비가 필요하다는 설명은 직통운전의 특징으로 옳다.
  • 교직류 겸용 장치를 탑재해야 하므로 차량 제작비가 많이 든다는 설명도 옳다.
  • 환승 없이 통과할 수 있어 환승보다 편리하다는 설명도 옳다.
문제 17
전기철도에서 전기차는 무엇으로 취급하는가?
1전철변전설비
2전철구분설비
3전철급전설비
4전철부하설비
정답 및 해설

전기철도 설비 분류상 전기차는 급전계통이 공급하는 전력을 소비하는 전철부하설비로 취급한다.

전기철도의 전력설비는 전력을 받아 변환하는 전철변전설비, 전차선로를 통해 전력을 보내는 급전설비, 그 전력을 쓰는 부하설비로 나뉘는데, 전기차는 전차선에서 전류를 받아 주행에 사용하는 최종 소비 주체이기 때문이다.

문제 18
가공 전차선로의 구분장치에 대한 설명이 잘못된 것은?
1가볍고 기계적 강도가 커야 한다.
2신호기에 따라 구분장치 직하부분에 팬터그래프가 걸쳐져야 한다.
3전차선의 급전계통상의 구분에 사용된다.
4사고발생시 사고구간을 한정시키는 용도에 사용된다.
정답 및 해설

구분장치 직하부에 팬터그래프가 걸쳐지도록 해야 한다는 설명은 옳지 않다.

구분장치는 서로 다른 급전계통 구간을 나누는 지점이므로, 열차 정차 시 팬터그래프가 그 직하부에 걸쳐지지 않도록 신호기 위치 등을 고려해 설계해야 한다.

  • 가볍고 기계적 강도가 커야 한다는 설명은 구분장치에 요구되는 성능으로 옳다.
  • 전차선의 급전계통상 구분에 사용된다는 설명도 옳다.
  • 사고구간을 한정시키는 용도라는 설명도 옳다.
문제 19
가공전차선이나 보조 조가선의 횡진을 방지하기 위한 장치는?
1곡선당김장치
2진동방지장치
3구분장치
4장력조정장치
정답 및 해설

가공전차선이나 보조조가선이 바람 등으로 좌우로 흔들리는 횡진을 억제하기 위해 설치하는 장치는 진동방지장치이다.

횡진이 커지면 팬터그래프와의 접촉이 불안정해지고 전차선의 편위가 한계를 벗어날 수 있어, 흔들림이 생기기 쉬운 구간에 이 장치를 설치해 진동을 억제한다.

곡선당김장치는 곡선구간에서 전차선의 편위를 일정하게 유지하는 설비, 구분장치는 급전계통을 나누는 설비, 장력조정장치는 온도에 따른 장력 변화를 흡수하는 설비로 각각 목적이 다르다.

문제 20
전차선의 마모율과 관계가 가장 적은 것은?
1전차선의 항장력
2허용 잔존 지름
3팬터그래프 통과 회수
4급전선의 표준장력
정답 및 해설

전차선의 마모율과 가장 관계가 적은 것은 급전선의 표준장력이다.

전차선의 항장력, 허용 잔존지름, 팬터그래프 통과횟수는 모두 전차선 자체의 재질·상태·사용빈도와 직결되는 요소이다.

반면 급전선은 전차선과 별도의 전선이므로 그 표준장력은 전차선 마모율에 미치는 영향이 가장 적다.

문제 21
단독 지지주의 설계하중에 고려되어야 할 하중으로 전선중량에 대한 응력 계산은 주로 어떤 하중을 적용하는가?
1수직분포하중
2수직편심하중
3수평분포하중
4수평집중하중
정답 및 해설

단독 지지주에서 전선중량에 대한 응력 계산은 주로 수직편심하중을 적용한다.

단독 지지주는 완금·완철이 지지주 중심에서 한쪽으로 돌출된 구조여서, 전선 자중이 편심된 위치에 걸려 지지주에 굽힘모멘트를 일으키기 때문이다.

문제 22
전철주 기초인 콘크리트 기초의 일종으로 성토 개소이거나 선로의 경사면의 토압이 약한 개소에 사용하여 침하와 전도가 되지 않도록 기초의 상부를 넓게 하는 기초는?
1근가기초
2T형기초
3H형기초
4쇄석기초
정답 및 해설

성토 구간이나 경사면처럼 지반의 지지력이 약한 곳에서 침하와 전도를 막기 위해 기초 상부의 폭을 넓힌 콘크리트 기초는 T형기초이다.

상부를 넓히면 지반과 닿는 면적이 커져 단위면적당 지압이 작아지고, 전도에 저항하는 폭도 넓어져 기초가 가라앉거나 기우는 것을 막을 수 있다.

문제 23
작빔에 의한 하중을 계산할 때 가섭선 주위에 부착된 착방두께는 일반적으로 몇 mm를 적용하는가?
13
24
35
46
정답 및 해설

가섭선의 하중을 계산할 때 가섭선 주위에 부착되는 빙설(착빙)의 두께는 통상 6mm를 적용한다.

전선 표면에 두께 6mm의 빙설이 고르게 붙은 상태를 가정하고, 그만큼 커진 바깥지름과 늘어난 무게를 반영해 수직하중과 풍압하중을 산정한다.

문제 24
그림과 같은 구조물은 몇 차 부정정인가?
11차
22차
33차
45차
문제 25
전기철도 구조물의 강도 계산을 위한 조건이 아닌 것은?
1지지주의 종류와 형태
2사용 전선의 종류와 굵기
3급전 손실률 및 이상전압 내습
4전선에 가해지는 장력
정답 및 해설

전기철도 구조물의 강도 계산 조건에 해당하지 않는 것은 급전 손실률 및 이상전압 내습이다.

구조물의 강도 계산은 지지주의 종류·형태, 사용 전선의 종류와 굵기, 전선에 가해지는 장력처럼 하중과 관련된 물리적 조건을 바탕으로 이루어진다.

반면 급전 손실률과 이상전압 내습은 전기적 성능·보호에 관한 조건으로, 구조물의 강도 계산과는 성격이 다르다.

문제 26
전철주와 조립하여 전차선과 급전선 등으 지지하기 위한 것으로서 고정식, 스팬선식, 가동식 등이 있는 강 구조물을 무엇이라 하는가?
1빔
2완금
3완철
4평행틀
정답 및 해설

전철주와 조립되어 전차선·급전선 등을 지지하는 강구조물 중 고정식·스팬선식·가동식으로 구분되는 것은 빔이다.

여러 선로를 횡단하는 구간에서 지지물 사이를 연결하는 구조물로, 설치 방식에 따라 이렇게 세 가지 형태로 나뉜다.

문제 27
전차선로의 앵커볼트 기초에서 앵커볼트를 넣는 길이 ℓ[cm]를 나타내는 공식은? (단, M:땅의 경계에서의 전주의 굽힘모멘트[kgf·cm], μ:앵커볼트와 콘크리트의 허용 부착강도[kgf/cm2], d:볼트의 유효지름[cm], L:상대할 볼트의 간격[cm], n:인장측 소요 볼트 개수이다.)
1
2
3
4
문제 28
전기철도의 지지물로 각 종 전철주를 비교하였을 때 철주에 대한 설명으로 틀린 것은?
1소요 강도는 자유롭게 설계가 가능하다.
2전주 길이에 제약이 없다.
3강도에 비하여 경량이다.
4초기 도금 후 방청도장이 불필요하다.
정답 및 해설

도금 이후 방청도장이 불필요하다는 설명은 옳지 않다.

철주는 시간이 지나면 도금층이 열화되면서 부식이 진행될 수 있으므로 별도의 방청도장이 필요할 수 있다.

소요 강도를 자유롭게 설계할 수 있고 전주 길이에 제약이 적으며 강도 대비 경량이라는 점은 철주의 장점으로 옳다.

문제 29
그림과 같은 직사각형 단면의 도심을 지나는 X, Y축에 대한 단면상승 모멘트 값은?
10
2
3
4
문제 30
다음 중 가공 전차선로에 주로 사용하는 애자가 아닌 것은?
1현수애자
2장간애자
3지지애자
4핀애자
정답 및 해설

가공 전차선로에 주로 사용하지 않는 애자는 핀애자이다.

전차선로에는 현수애자·장간애자·지지애자가 주로 사용되며, 핀애자는 일반 배전선로 등에서 주로 쓰인다.

문제 31
전차선로에 사용하는 지선 기초는 지지물 기초의 인상력에 대한 안전도를 고려하여 지선 기초의 안전율을 얼마 이상으로 적요하여 설계하여야 하는가?
11.5
22
32.5
43
문제 32
전차선로에 사용하는 조합철주의 경사재가 단경사재인 경우 수평면에 대한 경사 각도는 몇 도로 하는가?
135도
240도
345도
460도
문제 33
구조물의 분류 중 1차원 구조물이 아닌 것은?
1아치(arch)
2인장보(tension beam)
3곡선보(curved beam)
4쉘(shell)
정답 및 해설

구조물 분류에서 1차원 구조물이 아닌 것은 쉘(shell)이다.

아치·인장보·곡선보는 부재의 길이 방향이 지배적인 1차원(선형) 구조물에 해당한다.

반면 쉘은 곡면을 이루는 2차원 구조물이므로 1차원 구조물로 분류되지 않는다.

문제 34
우리나라의 일반 전철구간에 전철주를 건식할 때 곡선반지름이 1000m이상인 경우의 표준경간은 몇 m로 하는가?
130
240
350
460
정답 및 해설

곡선반지름이 1000m 이상으로 완만한 구간에서는 표준경간을 직선구간과 같은 50m로 적용한다.

곡선반지름이 클수록 궤도가 직선에 가까워 전차선에 걸리는 횡방향 힘이 작아지므로, 경간을 줄일 필요가 없어지기 때문이다.

문제 35
그림의 0점 둘레의 힘의 모멘트는 몇 t·m인가?
10
21
32
43
문제 36
가공 전차선로의 곡선로에서 수평장력 P[kgf]를 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, S는 지지점 간격[m], T는 전선의 장력[kgf], R은 곡선반경 [m]이다.)
1
2
3
4
문제 37
안전율에 대한 설명 중 옳은 것은?
1허용응력도를 말한다.
2탄성한도를 변형율로 나눈 값이다.
3극한강도와 허용응력의 비를 말한다.
4파괴하중을 허용하중으로 나눈 값이다.
문제 38
전기철도 구조물의 강도를 계산할 때, 풍압하중, 눈하중, 곡선로의 횡장력 등이 포함되는 하중은?
1수평하중
2수직하중
3특수하중
4고정하중
문제 39
가공 전차선로에서 직선구간인 경우 전차선의 신장길이가 0.5m이고, 전차선의 선평창계수가 1.7×10-5, 표준온도에 대한 온도변화가 30이라면, 활차식 자동장력 조정장치의 조정거리는 약 몇 m인가?
1950.4
2960.4
3970.4
4980.4
정답 및 해설

전차선의 신장길이는 선팽창계수 × 긴장구간 길이 × 온도변화로 결정되므로, 조정거리(긴장구간 길이)는 이 관계를 거꾸로 풀어 구한다.

L=ΔLα Δt=0.51.7×10−5×30=0.55.1×10−4≈980.4 [m]L=\dfrac{\Delta L}{\alpha\,\Delta t}=\dfrac{0.5}{1.7\times10^{-5}\times30}=\dfrac{0.5}{5.1\times10^{-4}}\approx980.4\ \mathrm{[m]}

따라서 활차식 자동장력 조정장치의 조정거리는 약 980.4m이다.

문제 40
가공 전차선로 도면의 철근 콘크리트 전주에 11-30-N5000으로 표기되어 있다. 여기에서 11은 무엇을 나타내는가?
1전주의 지름
2전주의 설계 횡모멘트
3전주의 압축력
4전주의 길이
정답 및 해설

가공 전차선로 도면에서 철근콘크리트 전주의 규격은 맨 앞 숫자로 전주의 길이를 나타낸다.

따라서 11-30-N5000에서 11은 길이 11m를 뜻하며, 뒤따르는 숫자와 기호는 전주의 굵기·설계하중 등 강도 규격을 구분하기 위한 표기이다.

맨 앞자리를 전주의 지름이나 설계 횡모멘트, 압축력으로 읽는 것은 표기 순서에 맞지 않는다.

문제 41
평형판콘덴서의 극간 전압을 일정하게 하고 극판사이에 극판 간격의 2/3두께의 유리판(εs=10)을 삽입할 때 극간의 흡인력은 공기가 극간에 있을 때에 비하여 어떻게 되는가?
12.5배 커진다.
21.5배 커진다.
30.6배로 작아진다.
40.8배로 작아진다.
정답 및 해설

극판 간격을 공기층과 유리층(비유전율 10)이 직렬로 채워진 구조로 보면, 합성 정전용량이 공기만 있을 때의 2.5배로 커진다.

극판 간격 d에 대해 공기층 두께는 d/3, 유리층 두께는 2d/3이므로 직렬 합성 정전용량은 C=ε0Ad3+2d3⋅10=ε0A0.4d=2.5ε0AdC=\dfrac{\varepsilon_0 A}{\dfrac{d}{3}+\dfrac{2d}{3\cdot10}}=\dfrac{\varepsilon_0 A}{0.4d}=2.5\dfrac{\varepsilon_0 A}{d}이다.

전압이 일정하게 유지되는 조건에서는 흡인력도 정전용량에 비례하므로, 극간의 흡인력도 공기만 있을 때의 2.5배로 커진다.

문제 42
그림들은 전자의 자기모멘트의 크기와 배열상태를 그 차이에 따라 배열한 것이다. 강자성체에 속하는 것은?
1
2
3
4
문제 43
자계의 세기 H[AT/m], 자속밀도 B[Wb/m2], 투자율 μ[H/m]인 곳의 자계의 에너지 밀도는 몇 J/m3인가?
1BH
2
3
4
문제 44
와전류가 이용되고 있는 것은?
1수중 음파 탐지기
2레이더
3자기브레이크(magnetic brake)
4사이클로트론(cyclotron)
정답 및 해설

와전류(맴돌이전류)를 이용하는 대표적인 장치는 자기브레이크이다.

도체가 자기장 속에서 움직이면 도체 내부에 와전류가 유도되고, 이 와전류와 자기장의 상호작용으로 제동력이 발생하는 원리를 이용한다.

  • 수중 음파 탐지기는 초음파의 반사를 이용하는 장치로 와전류와 관계가 없다.
  • 레이더는 전자파의 반사를 이용하는 장치이다.
  • 사이클로트론은 전자기장으로 하전입자를 가속하는 장치로 와전류 이용과는 무관하다.
문제 45
유전류 ε1, ε2인 두 유전체 경계면에서 전계가 경계면에 수직일 때 경계면에 작용하는 힘은 몇 N/m2인가? (단, ε1 > ε2이다.)
1
2
3
4
문제 46
공기 중에서 1m 간격을 가진 두 개의 평행 도체 전류의 단위길이에 작용하는 힘은 몇 N인가? (단, 전류는 1A라고 한다.)
12×10-7
24×10-7
32π×10-7
44π×10-7
정답 및 해설

평행한 두 무한 직선도체 사이에 작용하는 단위길이당 힘은 F=μ0I1I22πr=2×10−7I1I2r [N/m]F=\dfrac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi r}=2\times10^{-7}\dfrac{I_1I_2}{r}\ \mathrm{[N/m]}로 구해진다.

전류 I1=I2=1AI_1=I_2=1\mathrm{A}, 거리 r=1mr=1\mathrm{m}를 대입하면 F=2×10−7×1×11=2×10−7 N/mF=2\times10^{-7}\times\dfrac{1\times1}{1}=2\times10^{-7}\ \mathrm{N/m}이다.

문제 47
높은 주파수의 전자파가 전파될 때 일기가 좋은 날보다 비 오는 날 전자파의 감쇄가 심한 원인은?
1도전률 관계임
2유전률 관계임
3투자율 관계임
4분극률 관계임
정답 및 해설

비가 오면 대기 중 수분에 의해 전파 경로의 도전율이 높아지고, 이로 인해 고주파 전자파의 흡수에 의한 감쇠가 커진다.

즉 맑은 날과 비 오는 날의 감쇠 차이는 매질의 유전율이나 투자율보다 도전율의 변화에 기인한다.

문제 48
반지름 ε[m]의 구 도체에 전하 Q[C]이 주어질 때 구 도체표면에 작용하는 정전응력은 약 몇 N/m2인가?
1
2
3
4
문제 49
변위전류 또는 변위전류밀도에 대한 설명 중 틀린 것은?
1변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율이다.
2자유공간에서 변위전류가 만드는 것은 자계이다.
3변위전류는 주파수와 관계가 있다.
4시간적으로 변화하지 않는 계에서도 변위전류는 흐른다.
정답 및 해설

변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율 Jd=∂D∂tJ_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}로 정의되므로, 시간적으로 변화하지 않는 정적인 계에서는 변위전류가 흐르지 않는다.

  • 변위전류밀도가 전속밀도의 시간적 변화율이라는 설명은 정의 그대로 옳다.
  • 자유공간에서 변위전류가 주위에 자계를 만든다는 설명도 옳다.
  • 변위전류는 전속밀도의 시간 변화 정도, 즉 주파수와 관계가 있다는 설명도 옳다.
문제 50
전기력선에 대한 다음 설명 중 옳은 것은?
1전기력선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝난다.
2전기력선은 전위가 낮은 점에서 높은 점으로 향한다.
3전기력선의 방향은 그 점의 전계의 방향과 반대이다.
4전계가 0이 아닌 곳에서 2개의 전기력선은 항상 교차한다.
정답 및 해설

전기력선은 양전하에서 시작하여 음전하에서 끝난다는 것이 전기력선의 기본 성질이다.

  • 전기력선은 전위가 높은 점에서 낮은 점으로 향하므로, 낮은 점에서 높은 점으로 향한다는 설명은 반대이다.
  • 전기력선의 방향은 그 점에서의 전계의 방향과 일치하므로, 반대라는 설명은 틀렸다.
  • 전계가 0이 아닌 곳에서 전기력선은 서로 교차하지 않는다.
문제 51
다음의 전위함수에서 라플라스 방정식을 만족하지 않은 것은?
1V=rcosθ+ø
2V=x2-y2+z2
3V=pcosø+z
4V=V0/d·x
정답 및 해설

전위함수가 라플라스 방정식 ∇2V=0\nabla^2V=0을 만족하는지는 각 성분을 두 번 미분한 값의 합이 0인지로 판단한다.

V=x2−y2+z2V=x^2-y^2+z^2의 경우 ∂2V∂x2=2, ∂2V∂y2=−2, ∂2V∂z2=2\dfrac{\partial^2V}{\partial x^2}=2,\ \dfrac{\partial^2V}{\partial y^2}=-2,\ \dfrac{\partial^2V}{\partial z^2}=2이므로 ∇2V=2−2+2=2≠0\nabla^2V=2-2+2=2\neq0이 되어 라플라스 방정식을 만족하지 않는다.

나머지 함수들은 좌표에 대해 선형이거나 조화함수 형태여서 라플라스 방정식을 만족한다.

문제 52
어떤 종류의 결정(結晶)을 가열하면 한 면(面)에 정(正), 반대 면에 부(負)의 전기가 나타나 분극을 일으키며, 반대로 냉각하면 역(逆) 분극이 생긴다. 이 것을 무엇이라 하는가?
1파이로(Pyro) 전기
2볼타(Voita) 효과
3바아크 하우센(Barkkhausen) 법칙
4압전기(Piezo-electric)의 역효과
정답 및 해설

결정을 가열·냉각하면 온도 변화에 따라 결정면에 정·부의 전하가 나타나는 분극 현상을 파이로(Pyro) 전기, 즉 초전효과라고 한다.

이는 압력에 의한 분극인 압전기(피에조 전기)와는 구별되는, 온도 변화에 의한 분극 현상이다.

문제 53
평면도체 표면에서 진공내 d[m]의 거리에 짐전하 Q[C]이 있을 때, 이 전하를 무한 원까지 운반하는데 요하는 일은 몇 J인가?
19×109×Q2/d
24.5×109×Q2/d
33×109×Q2/d
42.25×109×Q2/d
정답 및 해설

평면도체 표면 근처의 점전하는 영상전하법으로 다룰 수 있으며, 접지 평면도체로부터 dd만큼 떨어진 전하 QQ는 거리 2d2d 떨어진 영상전하 −Q-Q와 인력을 받는다.

이 전하를 무한 원점까지 옮기는 일은 W=∫d∞Q24πε0(2r)2 dr=Q216πε0d=2.25×109×Q2d [J]W=\displaystyle\int_d^\infty \dfrac{Q^2}{4\pi\varepsilon_0(2r)^2}\,dr=\dfrac{Q^2}{16\pi\varepsilon_0 d}=2.25\times10^{9}\times\dfrac{Q^2}{d}\ \mathrm{[J]}로 계산된다.

문제 54
막대자석의 회전력을 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, 막대자석의 자기모멘트 M[Wb·m]와 균등자계 H[A/m] 와의 이루는 각 θ는 0° < θ < 90° 라 한다.)
1M×H[N·m/rad]
2H×M[N·m/rad]
3μ0H×M[N·m/rad]
4M×μ0H[N·m/rad]
정답 및 해설

자기모멘트 MM인 막대자석이 균등자계 HH 속에서 받는 회전력(토크)은 두 벡터의 외적으로 T=M×H [N⋅m/rad]T=M\times H\ \mathrm{[N\cdot m/rad]}로 표현된다.

회전력의 크기는 T=MHsin⁡θT=MH\sin\theta이며, 문제의 조건처럼 θ\theta가 0°와 90° 사이이면 자석은 자계 방향과 나란해지려는 쪽으로 회전한다.

문제 55
그림과 같은 두 개의 통심구 도체가 있다. 구사이가 진공으로 되어 있을 때 동심구간의 정전용량은 몇 F인가?
12πε0
24πε0
38πε0
412πε0
문제 56
Maxell의 전자기파 방정식이 아닌 것은?
1
2
3
4
문제 57
단면적 4cm2의 철심에 6×10-4Wb의 자속을 통하게 하려면 2,800AT/m의 자계가 필요하다. 이 철심의 비투자율은 약 얼마인가?
1346
2375
3407
4427
정답 및 해설

자속밀도는 B=ΦA=6×10−44×10−4=1.5 TB=\dfrac{\Phi}{A}=\dfrac{6\times10^{-4}}{4\times10^{-4}}=1.5\ \mathrm{T}이다.

투자율은 μ=BH=1.52800≈5.36×10−4\mu=\dfrac{B}{H}=\dfrac{1.5}{2800}\approx5.36\times10^{-4}이고, 비투자율은 μs=μμ0=5.36×10−44π×10−7≈426\mu_s=\dfrac{\mu}{\mu_0}=\dfrac{5.36\times10^{-4}}{4\pi\times10^{-7}}\approx426으로, 보기 중 약 427에 해당한다.

문제 58
무한장의 직선 도체에 선전하 밀도 ρ[C/m]로 전하가 충전될 때 이 직선 도체에서 r[m]만큼 떨어진 점의 전위는?
1ρ이다.
2ρ·r이다.
30(Zero)이다.
4무한대(∞)이다.
정답 및 해설

무한장 직선도체 주위의 전위는 기준점을 무한 원점으로 잡으면 발산한다.

선전하가 만드는 전계는 거리에 반비례해 무한대까지 서서히 감소할 뿐 0이 되지 않으므로, 전계를 무한 원점까지 적분한 전위는 무한대(∞)가 된다.

문제 59
100kW의 전력이 안테나로부터 사방으로 균일하게 방사되어 나갈 때 안테나로부터 10km 떨어진 점에서의 전계의 세기를 실효값으로 나타내면 약 몇 V/m인가?
10.087
20.173
30.346
40.519
정답 및 해설

등방성 안테나에서 방사된 전력이 거리 rr인 구면에 균일하게 퍼진다고 보면, 전계의 실효값은 E=30PrE=\dfrac{\sqrt{30P}}{r}로 구해진다.

P=100kW=105WP=100\mathrm{kW}=10^5\mathrm{W}, r=10km=104mr=10\mathrm{km}=10^4\mathrm{m}를 대입하면 E=30×105104≈0.173 V/mE=\dfrac{\sqrt{30\times10^5}}{10^4}\approx0.173\ \mathrm{V/m}이다.

문제 60
정현파 자속의 주파수를 2배로 높이면 유기 기전력은 어떻게 되는가?
1변하지 않는다.
22배로 증가한다.
34배로 증가한다.
41/2이 된다.
정답 및 해설

정현파 유기기전력의 실효값은 E=4.44fNΦmE=4.44fN\Phi_m로 주파수에 비례한다.

따라서 자속의 최댓값이 그대로일 때 주파수를 2배로 높이면 유기기전력도 2배로 증가한다.

문제 61
설비용량 600kW, 부동률 1.2, 수용률 60%일 때의 합성 최대 수용전력은 몇 kW인가?
1240
2300
3432
4833
정답 및 해설

합성 최대수용전력은 설비용량에 수용률을 곱한 값을 부등률(문제의 '부동률')로 나누어 구한다.

600×0.61.2=300 [kW]\dfrac{600\times0.6}{1.2}=300\ \mathrm{[kW]}이므로 합성 최대수용전력은 300kW이다.

문제 62
망상(Network)배전방식에 대한 설명으로 옳은 것은?
1부하 증가에 대한 융통성이 적다.
2전압 변동이 대체로 크다.
3인축에 대한 감전사고가 적어서 농촌에 적합하다.
4환상식보다 무정전 공급의 신뢰도가 더 높다.
정답 및 해설

망상(네트워크)배전방식은 여러 변전소·회선을 그물 형태로 연결해 한 경로가 고장 나도 다른 경로로 공급을 이어갈 수 있어, 환상식보다도 무정전 공급의 신뢰도가 높다.

  • 변압기·선로를 여러 경로로 병렬 운전하므로 부하 증가에 대한 융통성은 오히려 크다.
  • 여러 전원에서 동시에 공급받는 구조상 전압 변동은 대체로 작다.
  • 건설비가 비싸고 보호장치가 복잡해 대도시 밀집 부하에 쓰는 방식이므로, 농촌에 적합하다는 설명과는 거리가 멀다.
문제 63
송전선로에서 가공지선을 설치하는 목적이 아닌 것은?
1뇌(雷)의 직격을 받을 경우 송전선 보호
2유도에 의한 송전선의 고저위 방지
3통신선에 대한 차폐효과 증진
4철탑의 접지저항 경감
정답 및 해설

가공지선은 직격뢰로부터 전선을 보호하고, 유도에 의한 전위 상승을 억제하며 통신선을 차폐하기 위해 설치하는 설비이다.

반면 철탑 자체의 접지저항을 낮추는 것은 가공지선이 아니라 매설지선 등 별도의 접지 설비가 담당하는 역할이므로 가공지선의 설치 목적에 해당하지 않는다.

  • 낙뢰 직격으로부터 송전선을 보호하는 것은 가공지선의 대표적인 목적이다.
  • 뇌격·유도에 의해 송전선의 전위가 비정상적으로 높아지는 것을 억제하는 것도 가공지선의 목적이다.
  • 통신선에 대한 차폐효과 증진 역시 가공지선의 설치 목적에 해당한다.
문제 64
배전계통에서 전력용콘덴서를 설치하는 목적으로 다음 중 가장 타당한 것은?
1전력손실 감소
2개폐기의 타단 증력 증대
3고장시 영상전류 감소
4변압기 손실 감소
정답 및 해설

배전계통에 전력용콘덴서를 설치하는 가장 주된 목적은 역률 개선을 통한 전력손실 감소이다.

무효전력을 보상해 선로에 흐르는 전류를 줄임으로써 저항에 의한 전력손실을 줄이는 효과가 핵심이다.

문제 65
3상 3선식 가공 송전선로의 선간거리가 각각 D12, D23, D31일 때 등가선간거리는 어떻게 표현되는가?
1
2
3
4
문제 66
선로의 길이가 50km인 66kV 3상 3선식 1회선 송전선의 1선당 대지정전용량은 0.0058㎌/km이다. 여기에 시설할 소호리액터의 용량은 약 몇 kVA인가? (단, 소호리액터의 용량은 10%의 여유를 주도록 한다.)
1386
2435
3524
4712
정답 및 해설

1선당 대지정전용량은 C=0.0058×50=0.29 μFC=0.0058\times50=0.29\ \mu\mathrm{F}이다.

상전압은 E=663≈38.1 kVE=\dfrac{66}{\sqrt3}\approx38.1\ \mathrm{kV}이고, 주파수 60Hz 기준으로 3상 전체의 충전용량은 Q=3×2πfCE2≈476 kVAQ=3\times2\pi fCE^2\approx476\ \mathrm{kVA}로 계산된다.

소호리액터는 이 충전용량에 10%의 여유를 두어 설계하므로 476×1.1≈524 kVA476\times1.1\approx524\ \mathrm{kVA}가 된다.

문제 67
3상용 차단기의 용량은 그 차단기의 정격전압과 정격차단전류와의 곱을 몇 배한 것인가?
11/√2
21/√3
3√2
4√3
정답 및 해설

3상용 차단기의 정격차단용량은 Ps=3 VnIsP_s=\sqrt3\,V_nI_s로 정의된다.

즉 정격전압과 정격차단전류의 곱에 3\sqrt3배를 한 값이 3상 차단기의 용량이 된다.

문제 68
그림과 같은 전력계통에서 A점에 설치된 차단기의 단락용량은 몇 MVA인가? (단, 각 기기의 % 리액턴스는 발전기 G1, G2는 정격용량 15MVA기준 각각 15%이고, 변압기는 정격요량 20MVA 기준 8%, 송전선은 정격용량 10MVA 기준 11%이며, 기타 다른 정수는 무시한다.)
120
230
340
450
문제 69
선로의 단위 길이당의 분포 인덕턴스를 L, 저항을 r, 정전용량을 C, 누설 콘덕턴스를 각각 g라 할 때 전파정수는 어떻게 표현되는가?
1
2
3
4
문제 70
송전선로에서 단선 고장시 이상 전압이 가장 큰 접지 방식은?
1비접지방식
2직접접지방식
3저항접지방식
4소호리액터접지방식
정답 및 해설

송전선로에서 1선이 단선되는 고장이 발생했을 때 이상전압이 가장 크게 나타나는 접지방식은 소호리액터접지방식이다.

소호리액터접지는 평상시 지락전류를 억제하는 데는 유리하지만 계통이 공진 상태에 가깝게 운전되어, 단선 등 이상 상태에서 직렬공진에 의한 이상전압이 특히 크게 나타날 수 있다.

문제 71
가압수형 동력용 원자로에 대한 설명으로 옳은 것은?
1냉각재인 경수는 가압되지 않은 상태이므로 끓여서 높은 온도까지 올려야 한다.
2노심에서 발생한 열은 가압된 경수에 의하여 열교환기에 운반된다.
3노심은 약 100kg/cm2정도의 압력에 견딜수 있는 압력용기 안에 들어 있다.
4가압수형 원자로는 BWR이라고 한다.
정답 및 해설

가압수형(PWR) 원자로는 1차 냉각재인 경수를 고압으로 유지해 끓지 않게 하면서, 노심에서 발생한 열을 가압된 경수를 통해 열교환기(증기발생기)로 운반하는 방식이다.

  • 1차 냉각재는 끓지 않도록 가압된 상태로 순환하므로, 가압되지 않은 상태로 끓여 온도를 올린다는 설명은 틀렸다.
  • 노심을 담는 압력용기는 약 150kg/cm² 수준의 고압에 견디도록 설계되므로, 약 100kg/cm² 정도라는 설명은 맞지 않다.
  • 가압수형 원자로는 PWR이며, 노심에서 발생시킨 증기를 곧바로 터빈으로 보내는 비등수형이 BWR이다.
문제 72
한 대의 주상변압기에 역률(뒤짐) cosθ1, 유효전력 P1[kW]의 부하와 역률(뒤짐) cosθ2, 유효전력 P2[kW]의 부하가 병렬로 접속되어 있을 때 주상변압기 2차측에서 본 부하의 종합 역률은 어떻게 되는가?
1
2
3
4
문제 73
쿨평형 3상 전압을 Va, Vb, Vc라 하고 라 할 때 이다. 여기에서 Vx는 어떤 전압을 나타내는가?
1정상정압
2단락전압
3영상전압
4지락전압
문제 74
전력계통의 안정도 향상대책으로 직렬 리액턴스를 작게 하기 위한 방법이 아닌 것은?
1발전기의 리액턴스를 작게 한다.
2변압기의 리액턴스를 작게 한다.
3복도체를 사용한다.
4계통을 연계한다.
정답 및 해설

계통을 연계하는 것은 예비력 확보나 고장 시 융통성 향상을 위한 대책으로, 직렬 리액턴스 자체를 낮추는 방법으로 분류되지 않는다.

직렬 리액턴스를 작게 하는 안정도 향상 대책으로는 발전기·변압기의 리액턴스를 낮추거나 복도체(다도체)를 채용하는 방법 등이 있다.

  • 발전기의 리액턴스를 낮추는 것은 직렬 리액턴스 저감 대책에 해당한다.
  • 변압기의 리액턴스를 낮추는 것도 같은 취지의 대책이다.
  • 복도체 사용은 선로의 인덕턴스(리액턴스)를 줄이는 대표적인 방법이다.
문제 75
변압기의 내부 고장시 동작하는 것으로서 단락고장의 검출등에 사용되는 계전기는?
1부족전압계전기
2비율차동계전기
3재폐로계전기
4선댁계전기
정답 및 해설

변압기의 내부 고장, 특히 단락고장을 검출하는 데 사용되는 계전기는 비율차동계전기이다.

변압기 1차·2차 전류의 차이(비율)를 비교해 내부 고장 시에만 동작하도록 설계되어, 외부 사고나 여자돌입전류에는 오동작하지 않는 것이 특징이다.

문제 76
다음 중 켈빈(Kelvin)의 법칙이 적용되는 경우는?
1전력 손실량을 축소시키고자 하는 경우
2전압 강하를 감소시키고자 하는 경우
3부하 배분의 균형을 얻고자 하는 경우
4경제적인 전선의 굵기를 선정하고자 하는 경우
정답 및 해설

켈빈(Kelvin)의 법칙은 전선을 굵게 할수록 전력손실에 따른 비용은 줄어들지만, 전선 건설비에 대한 연간 경비(이자·감가상각비)는 늘어난다는 관계에 착안한다.

두 비용이 같아져 총비용이 최소가 되는 지점을 구해 경제적인 전선의 굵기를 선정하는 데 이 법칙이 적용된다.

문제 77
화력발전소에서 재열기의 목적은?
1공기를 가열한다.
2급수를 가열한다.
3증기를 가열한다.
4석탄을 건조한다.
정답 및 해설

화력발전소의 재열기는 터빈에서 팽창해 온도·압력이 낮아진 증기를 다시 가열해 재차 터빈으로 보내는 설비이다.

재열 사이클을 통해 터빈 출구의 습도를 낮추고 열효율을 높이는 것이 목적이다.

문제 78
MHD 발전에 대한 설명으로 옳은 것은?
1수차 직결 유도발전기에 의한 발전방식이다.
22종의 도체의 접정간에 온도차가 생겼을 때 기전력이 발생되는 발전방식이다.
3얼음극으로부터 열전자 방출에 의한 발전방식이다.
4도전성 유체와 자장의 상호작용에 의한 직접발전방식이다.
정답 및 해설

MHD(전자유체역학) 발전은 도전성 유체(플라즈마 등)가 자기장 속을 흐를 때 유도되는 기전력을 이용해 전기를 직접 얻는 발전방식이다.

  • 수차와 직결된 유도발전기를 이용하는 것은 수력발전의 한 형태로 MHD와는 다르다.
  • 두 종류 도체 접점의 온도차로 기전력이 발생하는 것은 열전현상(제벡효과)에 대한 설명이다.
  • 음극에서 열전자가 방출되는 원리를 이용하는 것은 열전자 발전에 해당한다.
문제 79
배전반에 접속되어 운전 중인 PT와 CT를 점검할 때의 조치사항으로 옳은 것은?
1CT는 단락시킨다.
2PT는 단락시킨다.
3CT와 PT 모두를 단락시킨다.
4CT와 PT 모두를 개방시킨다.
정답 및 해설

운전 중인 계기용변류기(CT)를 점검할 때 2차측을 개방하면 고전압이 유기되어 위험하므로, 반드시 2차측을 단락시킨 뒤 점검한다.

반대로 계기용변압기(PT)는 2차측을 단락하면 과전류가 흘러 위험하므로, PT 점검 시에는 2차측을 개방한 상태에서 작업한다.

문제 80
송배전선로에서 전선의 장력을 2배로 하고 또 경간을 2배로 하면 전선의 이도는 처음의 몇 배가 되는가?
11/4
21/2
32
44
정답 및 해설

전선의 이도는 D=wS28TD=\dfrac{wS^2}{8T}로, 경간의 제곱에 비례하고 장력에 반비례한다.

경간을 2배(2S2S), 장력을 2배(2T2T)로 하면 D′=w(2S)28(2T)=4wS216T=2×wS28TD'=\dfrac{w(2S)^2}{8(2T)}=\dfrac{4wS^2}{16T}=2\times\dfrac{wS^2}{8T}가 되어, 이도는 처음의 2배가 된다.