개념 한 쪽
전기철도에서 레일을 통해 돌아오는 전류가 도상으로 누설되면 지하 매설물에 전기화학적 부식이 일어나는데, 이를 전식이라 부른다. 전식을 방지하려면 누설전류를 줄이는 방향의 대책을 취해야 하며, 절연저항을 작게 하는 조치는 오히려 전식을 악화시킨다.
이 개념을 문제로 확인하고 싶으면 이 개념 문제 10개 풀기
출제기준 단원 「전식 및 전기 부식 방지」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 회생제동 정의 판단 | 1 | 감속 시 전력을 트롤리선으로 되돌리는 제동 방식을 식별하는 능력 |
| 집전장치 종류 식별 | 1 | 전기차량의 대표적 집전장치 3종을 알고 아닌 것을 가려내는 능력 |
| 전식 방지 대책 판별 | 1 | 전식 억제를 위한 조치 방향(누설전류 감소)과 절연저항 방향 판단 |
전식은 전차선에서 레일로 흘러온 귀선 전류의 일부가 도상(자갈 등 궤도 아래 구조물)으로 새어나가 매설된 금속 구조물을 전해 부식시키는 현상이다. 물이 스며들어 철근이 부식되는 것과 유사한 원리로 이해하면 된다.
전식의 핵심 원인은 레일 귀선 전류의 누설이며, 방지의 기본 방향은 누설전류를 최소화하는 것이다. 같은 출력에서 전류를 줄이면 누설량도 줄으므로 전차선 전압을 승압하는 방법이 하나의 방책이 된다.
변전소 간격을 단축하면 전압강하가 줄고 전류 경로가 짧아져 누설전류 발생이 감소한다. 귀선로(레일의 귀선) 저항을 낮추면 전류가 레일로 잘 흘러 도상으로 새어나가는 비율이 줄어드는 효과가 생긴다.
절연저항은 도상으로의 누설을 막는 역할이므로 전식 방지에서는 절연저항을 '크게' 유지해야 한다. 절연저항을 작게 만들면 오히려 누설전류가 증가해 전식을 촉진하므로 주의해야 한다.
전식 방지 대책을 묻는 문항에서 다음 네 가지 가운데 옳지 않은 것을 고르라 하면, '도상의 절연저항을 작게 한다'는 선택지가 정답이다. 이유는 절연저항이 작아지면 레일에서 도상으로 전류가 더 쉽게 흐르기 때문이다.
정답으로 인정되는 방책 예시는 다음과 같다. - 전차선 전압을 승압해 같은 출력에서 전류를 줄이는 방법. - 변전소 간격을 단축해 전압강하와 전류 경로를 줄이는 방법. - 귀선로의 저항을 작게 하여 전류가 레일을 통해 우수하게 흐르도록 하는 방법.
이 예제는 문제 풀이 요령으로 '전식 방지 = 누설전류를 줄이는 방향인지'를 먼저 확인하면 해석이 쉬워진다는 점을 보여 준다.
전기차의 속도제어 방식 중 VVVF 제어법은 무엇인가?
정답 ① · 문제는 VVVF 제어법의 의미를 묻고 있다. VVVF는 Variable Voltage Variable Frequency의 약자로 전압과 주파수를 동시에 가변하여 전동기의 속도를 제어하는 방식이며, V/f 비를 일정하게 유지하는 것이 동작 원리이다.
VVVF(가변전압·가변주파수)는 전압과 주파수를 동시에 제어해 전동기 속도를 조절하는 방식이다.
열차의 자중이 100[t]이고, 동륜상의 중량이 90[t]인 기관차의 최대 견인력(kgf)은? (단, 궤조의 부착계수는 0.2로 한다.)
정답 ③ · 문항은 동륜상 중량과 부착계수로 최대 견인력을 구하는 문제이다. 최대 견인력 T = 부착계수 × 동륜상 중량 = 0.2 × 90,000 kgf = 18,000 kgf가 된다.
최대 견인력 = 부착계수 × 동륜상 중량이므로 0.2 × 90,000 = 18,000kgf이다.
전기철도에서 궤도(track)의 3요소가 아닌 것은?
정답 ④ · 전기철도에서 궤도를 구성하는 3요소에 해당하지 않는 것을 고르는 문제이다. 궤도의 3요소는 레일(궤도), 침목, 도상이며, 아래부터 도상 위에 침목을 놓고 그 위에 레일을 시설하는 구조이다.
궤도 3요소 = 레일(궤도)·침목·도상이며, 구배는 선로의 경사 조건일 뿐이다.
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