전기철도기사 필기 기출문제복원 (2020-08-22) - 하나씩 풀이

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전기철도기사

(2020-08-22 기출문제 - 하나씩 풀이)

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

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정답: 4번

해설

[정답 근거] → 강제전차선의 처짐(이도)은 지지점 간격의 1/4 이하로 설정해야 하며, 이는 전선의 안정성과 안전성을 확보하기 위한 기준입니다. 따라서 정답인 4번은 이 기준을 충족합니다.

[오답 해설] →
- 1번 (1/2 이하): 처짐이 너무 크면 전선이 늘어나거나 손상될 수 있어 안전 기준에 미치지 못합니다.
- 2번 (1/3 이하): 이 기준도 처짐이 과도하게 발생할 수 있어 적절하지 않습니다.
- 3번 (1/5 이하): 처짐이 너무 적어 전선의 유연성을 저해할 수 있어 실제 적용에 적합하지 않습니다.
- 5번 (1/6 이하): 처짐이 너무 작아 전선의 장력을 과도하게 증가시킬 수 있어 안전하지 않습니다.

[관련 개념] → 강제전차선의 처짐은 전선의 장력, 지지점 간격, 재료의 특성 등과 관련이 있으며, 이를 통해 전선의 안전한 설치와 유지관리를 도모합니다.

[학습 포인트] → 강제전차선의 처짐 기준을 이해하고, 각 기준의 의미와 중요성을 파악하여 전선 설치 시 안전성을 확보하는 것이 중요합니다.

2. 직류전기철도에서 귀선용 레일의 전위에 대한 설명으로 틀린 것은?

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1. 부하전류가 작을수록 높아진다.

2. 레일의 고유저항이 클수록 높아진다.

3. 레일의 대지 절연저항이 클수록 높게된다.

4. 부하점과 변전소간 거리가 멀수록 높아진다.

정답: 1번

해설

[정답 근거] → 1번 선택지는 "부하전류가 작을수록 높아진다"는 내용으로, 귀선용 레일의 전위는 부하전류가 클수록 높아진다는 전기적 원리에 반합니다. 부하전류가 작아지면 전위는 낮아지기 때문에 이 선택지는 틀립니다.

[오답 해설] → 2번은 "레일의 고유저항이 클수록 높아진다"는 내용으로, 고유저항이 클 경우 전류가 흐를 때 전압 강하가 커져 전위가 높아지는 것이 맞습니다. 3번은 "레일의 대지 절연저항이 클수록 높게된다"는 내용으로, 대지 절연저항이 높으면 누설 전류가 줄어들어 전위가 높아지는 것이 맞습니다. 4번은 "부하점과 변전소 간 거리가 멀수록 높아진다"는 내용으로, 거리가 멀어질수록 전압 강하가 발생하여 전위가 높아지는 것이 맞습니다. 따라서 2, 3, 4번은 모두 맞는 설명입니다.

[관련 개념] → 귀선용 레일의 전위는 전류의 흐름과 저항에 따라 결정되며, 전기 회로에서의 전압 강하와 관련이 깊습니다. 전위는 전류의 크기, 저항의 크기, 그리고 회로의 구조에 따라 달라집니다.

[학습 포인트] → 귀선용 레일의 전위에 대한 이해는 전기철도 시스템의 안정성과 효율성을 높이는 데 중요합니다. 전류, 저항, 거리와 같은 요소들이 전위에 미치는 영향을 명확히 이해하는 것이 필요합니다.

3. 전차선의 파동전파속도 C(m/s)를 나타내는 식은? (단, T: 전차선장력(N), L: 전차선의 단위질량(kg/m))

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2. 가공지선

3. 매설지선

4. 피뢰선

정답: 4번

해설

[정답 근거] → 4번 '피뢰선'은 주로 낙뢰로부터 전선이나 기기를 보호하는 역할을 하며, 교류전차선로의 지락고장 검출과는 관련이 없다. 따라서 고장 검출을 위한 보호방식이 아니다.

[오답 해설] → 1번 '보호선'은 고장 발생 시 전류를 감지하여 차단기를 작동시키는 역할을 하므로 고장 검출에 사용된다. 2번 '가공지선'은 전선의 지락고장을 감지하는 데 도움을 주는 역할을 하며, 3번 '매설지선'도 지락고장 검출에 기여하는 방식으로 사용된다. 이들은 모두 지락고장 검출과 관련된 보호방식이다.

[관련 개념] → 교류전차선로에서의 지락고장은 전선이 지면에 접촉하여 발생하는 고장으로, 이를 신속하게 검출하고 차단하기 위한 보호장치가 필요하다. 보호선, 가공지선, 매설지선은 이러한 고장을 감지하고 전력 시스템의 안전성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다.

[학습 포인트] → 교류전차선로의 보호방식에 대한 이해는 전력 시스템의 안전성을 확보하는 데 필수적이다. 각 보호장치의 기능과 역할을 명확히 알고, 어떤 상황에서 사용되는지를 구분하는 것이 중요하다.

15. 설정캔트를 구하는 계산식으로 옳은 것은? (단, C:설정캔트(mm), V:열차최고속도(km/h), R: 곡선반경(m), D: 부족캔트(mm))

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4. 30

정답: 3번

해설

[정답 근거] → O점에 대한 모멘트는 힘의 크기와 힘이 작용하는 지점에서 O점까지의 거리의 곱으로 계산됩니다. 주어진 힘과 거리의 값을 고려했을 때, 계산 결과가 25 t·cm로 나와 3번이 정답입니다.

[오답 해설] →
1번(15 t·cm): 힘의 크기나 거리 계산이 잘못되어 모멘트가 과소 평가되었습니다.
2번(20 t·cm): 힘의 크기는 적절하나 거리 계산에서 오류가 있어 모멘트가 과소 평가되었습니다.
4번(30 t·cm): 힘의 크기나 거리 계산이 과대 평가되어 모멘트가 잘못 계산되었습니다.

[관련 개념] → 모멘트는 물체의 회전 효과를 나타내며, 공식은 M = F × d입니다. 여기서 M은 모멘트, F는 힘, d는 힘의 작용선과 회전축까지의 수직 거리입니다.

[학습 포인트] → 모멘트를 계산할 때는 힘의 크기와 작용점에서 회전축까지의 수직 거리를 정확히 파악하는 것이 중요합니다. 이를 통해 올바른 모멘트 값을 계산할 수 있습니다.

35. 단면2차 모멘트 I, 높이 l, 단면적 A인 장주의 세장비(λ)를 표시하는 식은?

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4. E=-divV

정답: 3번

해설

[정답 근거] → 전위경도 V와 전계 E의 관계식은 전기장(E)이 전위(V)의 기울기(gradient)에 반비례한다는 것을 나타냅니다. 즉, E = -gradV로 표현되며, 이는 전기장이 전위가 감소하는 방향으로 작용함을 의미합니다. 따라서 3번이 정답입니다.

[오답 해설] →
1번(E=gradV): 이 식은 전기장이 전위의 기울기와 같다는 잘못된 표현입니다. 전기장은 전위의 기울기의 반대 방향입니다.
2번(E=divV): 이 식은 전위의 발산(divergence)을 나타내며, 전기장과는 관련이 없습니다. 전기장은 전위의 기울기와 관련이 있습니다.
4번(E=-divV): 이 식도 잘못된 표현으로, 전기장은 전위의 기울기와 관련이 있으며 발산과는 관계가 없습니다.

[관련 개념] → 전기장(E)과 전위(V)의 관계는 전자기학의 기본 개념 중 하나로, 전기장이 전하에 작용하는 힘의 방향과 세기를 나타내며, 전위는 전하가 위치한 지점에서의 전기적 위치 에너지를 나타냅니다. 전기장은 전위의 기울기로 정의되며, 이 관계는 전기장과 전위 간의 중요한 연결고리입니다.

[학습 포인트] → 전기장과 전위의 관계를 이해하는 것은 전자기학의 기초를 다지는 데 중요합니다. 전기장이 전위의 기울기의 반대 방향으로 작용한다는 사실을 기억하고, 이를 통해 전기장과 전위의 개념을 명확히 구분할 수 있어야 합니다.

42. 대지의 고유저항이 ρ(Ω·m)일 때 반지름이 a(m)인 그림과 같은 반구 접지극의 접지저항(Ω)은?

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4. 2πρa

정답: 2번

해설

[정답 근거] → 반지름이 a인 반구형 접지극의 접지저항은 접지극의 형태와 대지의 고유저항에 따라 결정됩니다. 반구형 접지극의 접지저항 공식은 2πρa로 주어지며, 이는 접지극의 면적과 대지의 전기적 특성을 반영합니다. 따라서 주어진 정답인 2πρa는 정확한 접지저항을 나타냅니다.

[오답 해설] → 다른 보기들은 반구형 접지극의 접지저항을 잘못 계산한 결과입니다. 예를 들어, 접지저항이 반구의 면적이나 대지의 고유저항을 잘못 적용하여 나온 값일 수 있습니다. 접지극의 형태와 대지의 특성을 고려하지 않으면 정확한 값을 도출할 수 없습니다.

[관련 개념] → 접지저항은 전기 회로에서 중요한 요소로, 접지극의 형태와 대지의 고유저항(ρ)이 밀접한 관계를 맺고 있습니다. 접지극의 형태에 따라 저항 값이 달라지며, 이는 전기적 안전성과 관련이 있습니다.

[학습 포인트] → 접지저항을 계산할 때는 접지극의 형태와 대지의 고유저항을 정확히 이해하고 적용하는 것이 중요합니다. 반구형 접지극의 경우, 공식 2πρa를 기억하고 활용하는 것이 필요합니다.

43. 임의의 방향으로 배열되었던 강자성체의 자구가 외부 자기장의 힘이 일정치 이상이 되는 순간에 급격히 회전하여 자기장의 방향으로 배열되고 자속밀도가 증가하는 현상을 무엇이라 하는가?

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1. 자기여효(magnetic aftereffect)

2. 바크하우젠 효과(Barkhausen effect)

3. 자기왜현상(magneto-striction effect)

4. 핀치 효과(Pinch effect)

정답: 2번

해설

[정답 근거] → 바크하우젠 효과(Barkhausen effect)는 강자성체의 자구가 외부 자기장에 의해 급격히 회전하여 자기장의 방향으로 배열되는 현상을 설명합니다. 이 과정에서 자속밀도가 증가하며, 자구의 정렬이 불연속적으로 일어나는 것이 특징입니다.

[오답 해설]
1. 자기여효(magnetic aftereffect): 이 현상은 자속이 제거된 후에도 자석이 일정 기간 동안 자성을 유지하는 현상으로, 문제에서 설명하는 급격한 회전과는 관련이 없습니다.
3. 자기왜현상(magneto-striction effect): 이는 자석 재료가 자기장에 의해 형태가 변하는 현상으로, 자구의 배열과는 다른 개념입니다.
4. 핀치 효과(Pinch effect): 이 현상은 플라즈마 물리학에서 전류가 흐르는 플라즈마가 자기장에 의해 수축하는 현상으로, 강자성체의 자구 배열과는 관련이 없습니다.

[관련 개념] → 바크하우젠 효과는 강자성체의 자구가 외부 자기장에 반응하여 불연속적으로 정렬되는 현상으로, 자성 재료의 자기적 특성을 이해하는 데 중요한 개념입니다. 이 효과는 자성 재료의 자기적 히스테리시스와도 관련이 있습니다.

[학습 포인트] → 바크하우젠 효과는 강자성체의 자구 배열과 관련된 중요한 물리적 현상으로, 자성 재료의 특성을 이해하는 데 필수적입니다. 이와 관련된 다른 현상들과의 차이를 명확히 이해하는 것이 중요합니다.

44. 정전계에서 도체에 정(+)의 전하를 주었을 때의 설명으로 틀린 것은?

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1. 도체 표면의 곡률 반지름이 작은 곳에 전하가 많이 분포한다.

2. 도체 외측의 표면에만 전하가 분포한다.

정답: 4번

해설

[정답 근거] → 자계 에너지 밀도는 자계 세기 H와 자속 밀도 B의 곱으로 표현됩니다. 즉, 자계 에너지 밀도는 W/m³로 나타내며, 공식은 U = (1/2) * H * B입니다. 따라서 주어진 선택지 중 HB가 자계 에너지 밀도를 나타내는 것이므로 정답입니다.

[오답 해설] → 1번 HB는 자계 에너지 밀도를 나타내는 공식의 일부이지만, 자계 에너지 밀도는 (1/2) * H * B로 계산되어야 합니다. 따라서 HB는 자계 에너지 밀도를 정확히 표현하지 못하므로 오답입니다.

[관련 개념] → 자계 에너지 밀도는 자성체 내에서 자계가 저장하는 에너지를 나타내며, 자계 세기 H와 자속 밀도 B의 곱으로 정의됩니다. 이 개념은 전자기학에서 매우 중요한 역할을 하며, 자성체의 특성을 이해하는 데 필수적입니다.

[학습 포인트] → 자계 에너지 밀도를 계산할 때는 H와 B의 관계를 이해하고, 공식의 정확한 형태를 기억하는 것이 중요합니다. 자계의 세기와 자속 밀도를 잘 구분하고, 이를 통해 자계 에너지를 계산하는 연습을 해보는 것이 좋습니다.

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?

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정답: 3번

해설

[정답 근거]
자성체 내에서의 자계의 세기(H)는 자속밀도(B)와 비투자율(μ)의 관계를 통해 구할 수 있습니다. 이 관계는 B = μH로 표현됩니다. 여기서 비투자율은 μ = μ₀ * μᵣ로 나타낼 수 있으며, μ₀는 진공의 투자율(4π × 10⁻⁷ H/m)이고, μᵣ는 비투자율입니다. 주어진 값으로 계산하면,
B = μ₀ * μᵣ * H
50 Wb/m² = (4π × 10⁻⁷ H/m) * 50 * H
이 식을 통해 H를 구하면 H ≈ 318.31 A/m가 됩니다. 따라서 정답은 3번입니다.

[오답 해설]
1번, 2번, 4번의 오답은 자계의 세기를 계산하는 과정에서 잘못된 값을 대입하거나, 비투자율과 자속밀도의 관계를 잘못 이해한 결과입니다. 예를 들어, 비투자율을 고려하지 않거나, 자속밀도를 잘못 계산하여 자계의 세기를 도출한 경우가 해당됩니다.

[관련 개념]
자속밀도(B)와 자계의 세기(H)의 관계는 전자기학의 기본 원리 중 하나입니다. 자성체의 비투자율은 자계의 세기와 자속밀도 간의 비례 관계를 결정짓는 중요한 요소입니다. 이를 통해 자성체의 특성을 이해하고 응용할 수 있습니다.

[학습 포인트]
자속밀도와 자계의 세기 간의 관계를 이해하고, 비투자율의 개념을 명확히 하는 것이 중요합니다. 문제를 풀 때는 주어진 값을 정확히 대입하고, 계산 과정을 차근차근 진행하는 습관을 기르는 것이 필요합니다.

57. 평행 도선에 같은 크기의 왕복 전류가 흐를 때 두 도선 사이에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?

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1. 흡인력이다.

2. 전류의 제곱에 비례한다.

3. 주위 매질의 투자율에 반비례한다.

4. 두 도선 사이 간격의 제곱에 반비례한다.

정답: 2번

해설

[정답 근거] → 두 도선에 흐르는 전류가 같을 때, 두 도선 사이에 작용하는 힘은 전류의 제곱에 비례합니다. 이는 앙페르의 법칙에 의해 설명되며, 전류가 증가할수록 두 도선 사이의 힘도 증가하기 때문입니다.

[오답 해설]
1. 흡인력이다. → 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐를 때는 서로 끌어당기는 힘(흡인력)이 작용하지만, 이 설명은 힘의 성격을 명확히 하지 않으므로 틀린 설명입니다.
3. 주위 매질의 투자율에 반비례한다. → 힘은 주위 매질의 투자율에 비례합니다. 투자율이 높을수록 힘이 강해지므로 반비례라는 설명은 잘못되었습니다.
4. 두 도선 사이 간격의 제곱에 반비례한다. → 두 도선 사이의 힘은 거리의 제곱에 반비례하는 것이 아니라, 거리의 제곱에 반비례하는 힘의 법칙은 전기력에 해당합니다. 전류에 의한 힘은 거리의 반비례 관계를 가집니다.

[관련 개념]
- 앙페르의 법칙: 두 개의 평행 도선에 흐르는 전류가 서로 미치는 힘을 설명하는 법칙으로, 전류의 크기와 거리의 관계를 다룹니다.
- 전자기학: 전류와 자기장 간의 관계를 연구하는 물리학의 한 분야로, 전자기력의 작용을 이해하는 데 중요합니다.

[학습 포인트]
전류가 흐르는 도선 간의 힘은 전류의 제곱에 비례하고, 도선 간의 거리의 반비례 관계를 이해하는 것이 중요합니다. 이를 통해 전자기학의 기본 원리를 이해하고, 실제 전기 회로에서의 응용을 배울 수 있습니다.

58. 주파수가 100MHz일 때 구리의 표피 두께(skin depth)는 약 몇 mm인가? (단, 구리의 도전율은 5.9×107℧/m이고, 비투자율은 0.99이다.)

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1. 3.3×10-2

2. 6.6×10-2

3. 3.3×10-3

4. 6.6×10-3

정답: 4번

해설

[정답 근거] → 주파수가 100MHz일 때 구리의 표피 두께(δ)는 다음 공식을 통해 계산할 수 있습니다:
\[ \delta = \sqrt{\frac{2}{\omega \mu \sigma}} \]
여기서 \(\omega = 2\pi f\)이고, \(f\)는 주파수, \(\mu\)는 비투자율, \(\sigma\)는 도전율입니다. 주파수 \(f = 100 \times 10^6 \, \text{Hz}\), 도전율 \(\sigma = 5.9 \times 10^7 \, \text{S/m}\), 비투자율 \(\mu = 0.99 \times 4\pi \times 10^{-7} \, \text{H/m}\)로 계산하면, 최종적으로 약 \(6.6 \times 10^{-3} \, \text{m}\) 즉, \(6.6 \, \text{mm}\)가 됩니다. 따라서 정답은 4번입니다.

[오답 해설] →
1번(3.3×10-2)과 2번(6.6×10-2)은 계산 결과와 맞지 않으며, 표피 두께가 너무 두껍게 나왔습니다. 3번(3.3×10-3)은 표피 두께가 너무 얇게 나왔습니다. 이들 모두는 주파수, 도전율, 비투자율을 잘못 적용했거나 계산 과정에서 오류가 발생했을 가능성이 높습니다.

[관련 개념] → 표피 두께(skin depth)는 전자기파가 도체 내부로 침투하는 깊이를 나타내며, 주파수가 높을수록 표피 두께는 얇아집니다. 이는 전자기파가 도체의 표면에서 반사되고 내부로 침투하는 정도에 따라 결정됩니다.

[학습 포인트] → 전자기학에서 표피 두께의 개념을 이해하고, 주파수, 도전율, 비투자율 간의 관계를 명확히 하는 것이 중요합니다. 이를 통해 전자기파의 전파 특성과 도체의 전기적 성질을 깊이 이해할 수 있습니다.

59. 한 변의 길이가 l(m)인 정사각형 도체 회로에 전류 I(A)를 흘릴 때 회로의 중심점에서의 자계의 세기는 몇 AT/m인가?

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4. 부하의 불평형을 방지한다.

정답: 1번

해설

[정답 근거] → 1번 '다중접지 방식을 채용한다'는 배전선의 전력손실 경감과 직접적인 관련이 없으며, 주로 전기적 안전성을 높이기 위한 방법입니다. 전력손실 경감 대책으로는 전압을 높이거나 역률을 개선하는 방법이 더 효과적입니다.

[오답 해설] → 2번 '역률을 개선한다'는 전력 손실을 줄이는 데 중요한 역할을 합니다. 역률이 낮으면 전력 손실이 증가하므로, 이를 개선하면 효율이 높아집니다. 3번 '배전 전압을 높인다'는 전력 손실을 줄이는 효과적인 방법입니다. 전압이 높을수록 전류가 줄어들어 전력 손실이 감소합니다. 4번 '부하의 불평형을 방지한다'는 불평형 부하로 인한 전력 손실을 줄이는 데 기여하므로, 전력 손실 경감 대책에 해당합니다.

[관련 개념] → 전력 손실은 주로 전선의 저항으로 인해 발생하며, 전류의 제곱에 비례합니다. 따라서 전압을 높이거나 역률을 개선하는 것이 손실을 줄이는 방법입니다.

[학습 포인트] → 전력 손실 경감 대책으로는 전압 상승, 역률 개선, 부하 균형 유지가 있으며, 다중접지는 안전성을 위한 방법이라는 점을 기억해야 합니다.

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.)

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4. 660

정답: 1번

해설

[정답 근거] → 이상 변압기의 경우, 전압과 전류의 비율이 1차와 2차 측에서 반비례 관계에 있습니다. 2차 측에 5Ω의 저항 부하가 연결되었을 때, 2차 전류(I2)는 Ohm의 법칙에 따라 I2 = V2 / R2로 계산할 수 있습니다. 변압기의 전압 비율을 고려하면, 1차 전류(I1)는 I1 = I2 * (V2/V1)로 구할 수 있습니다. 이 과정에서 주어진 값에 따라 계산하면 I1 ≈ 0.6A로 나옵니다.

[오답 해설] →
2번 (1.8A): 이 값은 2차 전류를 과대 추정했거나, 변압기의 전압 비율을 잘못 적용했을 가능성이 있습니다.
3번 (20A): 이 값은 2차 저항이 매우 낮거나, 전압 비율을 잘못 계산한 결과로 보입니다.
4번 (660A): 이 값은 비현실적으로 높은 전류로, 변압기의 특성과 저항 부하를 고려했을 때 불가능한 수치입니다.

[관련 개념] → 이상 변압기 이론은 전압과 전류의 비율이 변압기의 권선 수에 비례한다는 원리에 기반합니다. 즉, 1차와 2차 전압(V1, V2)과 전류(I1, I2) 간의 관계는 V1/V2 = N1/N2, I1/I2 = N2/N1로 표현됩니다.

[학습 포인트] → 이상 변압기의 기본 원리를 이해하고, Ohm의 법칙을 활용하여 전류를 계산하는 방법을 익히는 것이 중요합니다. 이를 통해 전기 회로의 동작 원리를 더 깊이 이해할 수 있습니다.

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.)

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정답: 2번

해설

[정답 근거] → 배전선로의 전압을 3kV에서 6kV로 승압하면 전압강하율(δ)은 전압이 증가함에 따라 감소하게 됩니다. 이는 전압강하율이 전압에 비례하기 때문입니다. 일정한 부하에서 전압이 증가하면 전압강하가 상대적으로 줄어들어 δ6kV가 δ3kV보다 작아지므로, 정답은 2번입니다.

[오답 해설] → 다른 선택지는 전압강하율이 증가하거나 변하지 않는 경우를 제시했을 가능성이 있습니다. 그러나 전압이 증가하면 전압강하율은 감소하는 것이 일반적인 전기 이론에 부합하므로, 이러한 선택지는 잘못된 이해에 기반하고 있습니다.

[관련 개념] → 전압강하율(δ)은 전선의 저항과 부하 전류에 따라 결정되며, 전압이 높아질수록 전압강하율은 감소합니다. 이는 옴의 법칙(V=IR)에 의해 설명되며, 전압이 높아지면 같은 저항에서 전류가 줄어들기 때문입니다.

[학습 포인트] → 배전선로의 전압을 조정할 때 전압강하율의 변화를 이해하는 것은 중요합니다. 전압이 높아질수록 전압강하율이 감소하는 원리를 명확히 이해하고, 이를 통해 효율적인 전력 시스템 설계를 할 수 있습니다.

76. 조속기의 폐쇄시간이 짧을수록 나타나는 현상으로 옳은 것은?

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1. 수격작용은 작아진다.

2. 발전기의 전압 상승률은 커진다.

3. 수차의 속도 변동률은 작아진다.

4. 수압관 내의 수압 상승률은 작아진다.

정답: 3번

해설

[정답 근거] → 조속기의 폐쇄시간이 짧아지면 수차의 속도 변화가 빨라지지 않게 되어, 수차의 속도 변동률이 작아진다. 이는 조속기가 빠르게 반응하여 속도를 일정하게 유지하기 때문이다.

[오답 해설]
1. 수격작용은 작아진다. → 조속기의 폐쇄시간이 짧아지면 수격작용이 오히려 커질 수 있다. 이는 시스템의 반응이 빨라져서 급격한 변화가 발생할 수 있기 때문이다.
2. 발전기의 전압 상승률은 커진다. → 폐쇄시간이 짧아지면 전압 상승률은 오히려 안정적으로 유지되며, 급격한 상승이 발생하지 않는다.
4. 수압관 내의 수압 상승률은 작아진다. → 폐쇄시간이 짧아지면 수압의 변화가 더 급격하게 일어날 수 있어, 수압 상승률이 작아지지 않는다.

[관련 개념] → 조속기는 발전소에서 속도를 일정하게 유지하기 위해 사용하는 장치로, 폐쇄시간은 조속기의 반응 속도를 나타낸다. 폐쇄시간이 짧을수록 시스템의 안정성이 높아진다.

[학습 포인트] → 조속기의 폐쇄시간과 발전 시스템의 안정성 간의 관계를 이해하고, 각 요소가 어떻게 상호작용하는지를 학습하는 것이 중요하다.

77. 프란시스 수차의 특유속도(m·kW)의 한계를 나타내는 식은? (단, H(m)은 유효낙차이다.)

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