전기기사 실기 2025년 3회 기출유형문제

①: 표준 시간율로 필요한 만큼 충전

②: 부하를 떼고 미소전류를 계속 흘려 자기방전분을 보충

③: 1~3개월마다 정전압 충전해 전해조 간 전위차를 보정하고 용량을 고르게 함

④: 평상시 부하·자기방전은 충전기가, 순간 대전류만 축전지가 부담

⑤: 보통충전의 2~3배 전류로 짧은 시간에 충전

[해설]

축전지 충전방식은 충전 전류의 크기와 목적(유지·보수·급속 회복)에 따라 나뉜다.

• 보통충전 — 표준 시간율(정격 전류·시간)로 필요한 만큼만 충전하는 기본 방식이다.
• 세류충전 — 부하를 떼고 미소전류를 계속 흘려 자기방전(쓰지 않아도 저절로 줄어드는 전기량)만 보충한다.
• 균등충전 — 1~3개월마다 정전압으로 충전해 전해조(셀) 사이 전위차를 없애고 용량을 고르게 맞춘다.
• 부동충전 — 평상시 부하와 자기방전은 충전기가 맡고, 순간 대전류만 축전지가 부담한다.
• 급속충전 — 보통충전의 2~3배 전류로 짧은 시간에 충전한다.

혼동 주의: 세류충전은 부하를 떼고 자기방전만 보충하지만, 부동충전은 부하에 연결된 채로 충전기가 부하 전류까지 공급한다.

장점
① 도시 미관이 좋다
② 기상 영향이 적어 공급 신뢰도가 높다
③ 인축에 대한 안전성이 높다
④ 같은 경과지에 여러 회선 부설 가능

단점
① 송전용량이 작다
② 증설 융통성이 떨어진다
③ 건설비가 비싸고 고장 복구가 오래 걸린다
④ 시공 중 교통장해·소음·분진 발생

[해설]

지중 전선로는 케이블을 땅속에 묻기 때문에 미관·신뢰도·안전성이 좋은 대신, 용량·비용·시공성은 가공 전선로보다 떨어진다.

• 장점 — 도시 미관이 좋다: 전주와 전선이 지상에 드러나지 않는다.
• 장점 — 기상 영향이 적어 공급 신뢰도가 높다: 바람·낙뢰·눈 피해를 직접 받지 않아 고장이 적다.
• 장점 — 인축에 대한 안전성이 높다: 사람이나 가축이 충전부에 닿을 일이 없다.
• 장점 — 같은 경과지에 여러 회선 부설 가능: 관로나 전력구 하나에 여러 회선을 넣어 용지를 아낀다.
• 단점 — 송전용량이 작다: 케이블은 열이 잘 빠지지 않고 충전전류가 커서 허용전류가 제한된다.
• 단점 — 증설 융통성이 떨어진다: 한번 묻고 나면 회선을 늘릴 때 다시 굴착해야 한다.
• 단점 — 건설비가 비싸고 고장 복구가 오래 걸린다: 고장점이 눈에 보이지 않아 탐지하고 굴착하는 데 시간이 든다.
• 단점 — 시공 중 교통장해·소음·분진 발생: 도로를 굴착하는 공사가 따르기 때문이다.

외우는 요령: 장점은 미관·신뢰도·안전·다회선, 단점은 용량·증설·비용·공사 민원으로 짝지어 외운다.

부흐홀츠 계전기

[해설]

변압기 내부고장 때 생기는 가스와 절연유 흐름을 기계적으로 검출하는 계전기가 부흐홀츠 계전기다.

본체 탱크와 콘서베이터(절연유의 팽창·수축을 받아 주는 보조 탱크) 사이의 연결관에 설치한다. 경미한 고장에서는 모인 가스로 윗부분이 동작해 경보를 내고, 심한 고장에서는 급격한 기름 흐름으로 아랫부분이 동작해 차단기를 트립시킨다.

혼동 주의: 비율차동계전기도 변압기 내부고장을 보호하지만 1·2차 전류의 차를 보는 전기적 검출 방식이다.

①: 상대 공기밀도

②: 전선 표면의 상태계수

③: 코로나 손실, 통신선 유도장해

④: 굵은 전선 사용, 복도체 사용

[해설]

코로나 임계전압식의 계수는 전선 주위의 공기 조건과 전선 표면 상태가 코로나가 생기는 문턱을 얼마나 바꾸는지 나타낸다.

• $\delta = \dfrac{0.386b}{273+t}$는 상대 공기밀도로, 기압 b[mmHg]가 낮거나 온도 t[℃]가 높을수록 작아져 임계전압이 낮아진다.
• $m_0$는 전선 표면의 상태계수로, 매끈한 단선이 1.0이고 연선이나 표면이 거칠수록 작아진다.
• 코로나 장해로는 송전 효율을 떨어뜨리는 코로나 손실과, 고주파 성분 때문에 생기는 통신선 유도장해가 대표적이다.
• 방지대책은 굵은 전선·복도체를 써서 등가반지름을 키워 전선 표면의 전위경도를 낮추는 것이다.

혼동 주의: 날씨계수 $m_1$은 맑은 날 1.0, 비·눈·안개가 있는 날 약 0.8로, 표면계수 $m_0$와 구분해서 외운다.

①: 1.3
②: 120
③: 1.25
④: 2

[해설]

KEC의 고압 전로 과전류차단기 규정은 포장 퓨즈와 비포장 퓨즈의 용단 특성을 따로 정한다.

• 포장 퓨즈 — 정격전류의 1.3배에 견디고, 2배 전류에서 120분 안에 용단된다.
• 비포장 퓨즈 — 정격전류의 1.25배에 견디고, 2배 전류에서 2분 안에 용단된다.

외우는 요령: 포장 퓨즈 쪽이 견디는 배수와 용단 허용시간이 모두 더 크다.

①: 30
②: 30
③: 재시공

[해설]

전력기술관리법에서 정한 공사감리의 신고·보고 기한과 감리원의 시정조치 권한을 묻는 문항이다.

• 감리원 배치현황 — 감리원을 배치하거나 바꾸면 30일 안에 시·도지사에게 신고한다.
• 공사감리 완료보고서 — 공사감리를 마치면 30일 안에 제출한다.
• 재시공 — 설계도서와 다르게 시공했으면 감리원은 재시공 또는 공사 중지를 명할 수 있다.

외우는 요령: 신고 기한과 보고 기한은 둘 다 30일이고, 시정조치는 재시공에서 공사 중지 순으로 강해진다.

①: 갈색
②: 회색
③: 파란색
④: 녹색-노란색

[해설]

KEC는 국제표준(IEC)에 맞춰 상·중성선·보호도체별 전선 식별 색상을 정한다.

• L1은 갈색, L2는 검은색, L3는 회색이다.
• 중성선(N)은 파란색이다.
• 보호도체(PE)는 감전 보호용 도체임을 한눈에 알아보도록 녹색-노란색 이중색으로 표시한다.

외우는 요령: 상은 L1부터 차례로 "갈·흑·회"로 외운다.

ON 신호와 자기유지 신호를 OR로 묶고, OFF의 NOT 신호와 AND하여 MC(출력)를 만든다. 이 출력을 OR 입력으로 되먹임해 자기유지를 구성한다.

[해설]

일반적인 자기유지형 시퀀스 회로를 논리소자로 옮길 때는 기동신호와 자기유지신호를 OR로 묶고, 정지신호는 NOT을 거쳐 AND 입력으로 넣는 구조가 기본 골격이다.

ON(기동) 접점 신호와 출력 자신을 되먹임한 신호를 OR로 합하면 한 번의 순간 입력만으로도 출력이 유지되는 자기유지 기능이 만들어지고, 여기에 OFF(정지) 신호를 NOT으로 반전시켜 AND로 걸어주면 정지 입력이 들어오는 순간 출력이 차단된다.

이렇게 만든 AND 출력이 곧 MC(출력) 신호이며, 이 출력선을 다시 OR의 한쪽 입력으로 되돌리는 피드백 결선이 접점회로의 자기유지 접점을 대신한다는 점이 핵심 원리다.

NOT 3개로 $\overline{A},\ \overline{B},\ \overline{C}$를 만든다. 3입력 OR 3개로 세 괄호항을 각각 구성한다 — 첫째 OR 입력은 $A,\ B,\ \overline{C}$, 둘째 OR 입력은 $\overline{A},\ B,\ C$, 셋째 OR 입력은 $A,\ \overline{B},\ C$. 세 OR 의 출력을 3입력 AND 1개로 모으면 출력 $Y=(A+B+\overline{C})\cdot(\overline{A}+B+C)\cdot(A+\overline{B}+C)$ 가 완성된다.

[해설]

주어진 식은 OR항 3개를 AND로 묶은 합의 곱(POS) 형태다. 그래서 OR 게이트 3개 뒤에 AND 게이트 1개를 두는 2단 구조로 그대로 옮기면 된다.

• NOT 3개 — A, B, C를 각각 반전해 $\overline{A},\ \overline{B},\ \overline{C}$를 만든다.
• 첫째 OR — $A,\ B,\ \overline{C}$를 입력받아 $A+B+\overline{C}$를 만든다.
• 둘째 OR — $\overline{A},\ B,\ C$를 입력받아 $\overline{A}+B+C$를 만든다.
• 셋째 OR — $A,\ \overline{B},\ C$를 입력받아 $A+\overline{B}+C$를 만든다.
• AND 1개 — 세 OR 게이트의 출력을 모아 최종 출력 Y를 낸다.

채점 포인트: NOT 3·OR 3·AND 1이라는 지정 소자 수를 넘지 않게 그려야 한다.

①: 도면에 따라 LA·DS·PF·PT·CB·CT·계기·변압기 결선을 완성한다.

②: 조치 — CT 2차측을 단락시킨다 / 이유 — 2차측 개방 시 1차 부하전류가 모두 여자전류로 작용해 2차에 고전압이 유기되어 절연이 파괴될 수 있다

[해설]

수전설비 결선은 인입 쪽부터 단로기(DS)→전력퓨즈(PF)→차단기(CB)→변류기(CT)→모선→변압기 순서로 잇는다. 피뢰기(LA)는 전용 단로기를 거쳐 인입구에 달고 아래를 접지(E)한다.

• 계기용변압기(PT)는 PF 뒤에서 분기해 고전압을 낮추고, 그 2차측에 전압계(V)와 표시등(PL)을 잇는다.
• 변류기(CT)는 CB 아래에서 큰 전류를 작은 전류로 바꾸고, 그 2차측에 전류계(A)를 잇는다.
• 모선 R·S·T에는 전등용 단상 변압기와 동력용 변압기 3대(Δ-Δ)를 연결한다.

통전 중 CT 2차측 기기를 바꿀 때는 먼저 CT 2차측을 단락시킨다. 2차가 열리면 1차 부하전류가 모두 여자전류(철심을 자화하는 전류)로 작용해 2차에 고전압이 유기되고 절연이 파괴될 수 있기 때문이다.

혼동 주의: PT는 반대로 2차측을 단락하면 과전류로 소손되므로 개방 상태로 둬야 한다.

2차 전류 $I_a{\,}' = I_c{\,}' = I = 4$ [A]
1차 전류 $I_a = a\,I_a{\,}' = \dfrac{100}{5}\times 4 = 80$ [A]

답: 80 [A]

[해설]

변류기(CT)의 1차 전류는 2차 전류 × 변류비로 구한다. 그림처럼 a상과 c상에 CT를 달고 2차를 결선했으므로, 계기가 모두 4[A]를 가리키면 $I_a{\,}' = I_c{\,}' = 4$[A]이다.

변류비 $a = \dfrac{100}{5} = 20$
$I_a = a\,I_a{\,}'$
$I_a = 20 \times 4$
$I_a = 80$ [A]

혼동 주의: 변류비 100/5는 1차 100[A]일 때 2차 5[A]라는 뜻이므로 2차 값에 곱해야 하며, 나누면 틀린다.

유효전력 $P = 75 + 55 = 130$ [kW]
무효전력 $Q = \dfrac{75}{0.8}\times\sqrt{1-0.8^2} + \dfrac{55}{0.6}\times\sqrt{1-0.6^2} = 129.58$ [kVar]
콘덴서 용량 $Q_c = Q - P\tan\theta = 129.58 - 130\times\dfrac{\sqrt{1-0.95^2}}{0.95} = 86.85$ [kVA]

답: 86.85 [kVA]

[해설]

여러 부하의 역률을 한꺼번에 개선할 때는 유효전력과 무효전력을 부하별로 구해 각각 합산한다. 그 합에서 목표 역률로 남겨도 되는 무효전력을 뺀 값이 콘덴서 용량이다.

유효전력의 합
$P = 75 + 55 = 130$ [kW]

무효전력의 합(부하별 피상전력 × sinθ)
$Q = \dfrac{75}{0.8}\times\sqrt{1-0.8^2} + \dfrac{55}{0.6}\times\sqrt{1-0.6^2} = 129.58$ [kVar]

콘덴서 용량(목표 역률 95[%]에서 허용되는 무효전력 $P\tan\theta$를 뺌)
$Q_c = Q - P\tan\theta = 129.58 - 130\times\dfrac{\sqrt{1-0.95^2}}{0.95} = 86.85$ [kVA]

혼동 주의: 두 역률 0.8과 0.6을 평균 내어 한 번에 계산하면 틀린다. 무효전력은 부하별로 따로 구해 더해야 한다.

20[MVA] 기준 환산 %리액턴스
$\%X_{G1} = \dfrac{20}{10}\times 15 = 30$ [%]
$\%X_{G2} = \%X_{G3} = \dfrac{20}{20}\times 30 = 30$ [%]
모선까지 합성 %리액턴스 $= \dfrac{1}{\frac{1}{30}+\frac{1}{30}+\frac{1}{30}} = 10$ [%]
차단용량 $P_s = \dfrac{100}{\%Z}\times P_n$, $P_s = 100$[MVA]이므로
$X_L = \dfrac{100}{100}\times 20 - 10 = 10$ [%]

답: 10 [%]

[해설]

차단용량은 %임피던스에 반비례하므로, 기준용량 20[MVA]로 %리액턴스를 통일해 합성한 뒤 목표 차단용량에서 역산한다.

발전기 %리액턴스를 20[MVA] 기준으로 환산한다.
$\%X_{G1} = \dfrac{20}{10}\times 15 = 30$ [%]
$\%X_{G2} = \%X_{G3} = \dfrac{20}{20}\times 30 = 30$ [%]

세 발전기가 모선에 병렬이므로 합성한다.
$\%X = \dfrac{1}{\frac{1}{30}+\frac{1}{30}+\frac{1}{30}} = 10$ [%]

차단용량 100[MVA]에 필요한 전체 %Z를 구하고, 모선까지의 10[%]를 뺀 나머지를 한류리액터가 맡는다.
$\%Z = \dfrac{100}{P_s}\times P_n = \dfrac{100}{100}\times 20 = 20$ [%]
$X_L = 20 - 10 = 10$ [%]

답은 10[%]다.

$P_r = \sqrt{3}\,(W_1 - W_2) = \sqrt{3}\,(30 - 20) = 17.32$ [Var]

답: 17.32 [Var]

[해설]

2전력계법에서는 두 전력계 지시값의 차에 $\sqrt{3}$을 곱한 값이 무효전력이다.

$P_r = \sqrt{3}\,(W_1 - W_2)$
$= \sqrt{3}\times(30-20)$
$= 17.32$ [Var]

혼동 주의: 유효전력은 두 지시값의 합($W_1 + W_2 = 50$ [W])이므로, 합과 차를 바꿔 쓰지 않도록 한다.

① 변류비: $I_1 = \dfrac{750\times 10^3}{\sqrt{3}\times 22900}\times 1.25 = 23.64$ [A] → 표준값 20 ∴ 20/5

② 변성비: 13,200 / 110

[해설]

MOF의 변류비는 수전용량으로 구한 1차 전류에 여유율 25[%]를 곱해 가장 가까운 표준값으로 고른다. 변성비는 수전 전압에 맞는 표준 1차 전압으로 고른다.

변류비 계산
$I_1 = \dfrac{P}{\sqrt{3}V}\times 1.25$
$I_1 = \dfrac{750\times 10^3}{\sqrt{3}\times 22900}\times 1.25 = 23.64$ [A]
가장 가까운 표준값 20 → 20/5

22.9[kV-Y] 계통에서는 PT를 상과 중성점 사이에 연결하므로 상전압 $\dfrac{22900}{\sqrt{3}}\approx 13200$[V]에 맞춘 13,200/110이 변성비다.

혼동 주의: 선간전압 22.9[kV] 표준값을 고르지 말고 Y결선의 상전압 13.2[kV]를 쓴다.

①: $\text{부하율} = \dfrac{150/24}{10}\times 100 = 62.5$ [%]

②: $\cos\theta = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,VI}\times 100 = \dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 220\times 30}\times 100 = 87.48$ [%]

[해설]

부하율은 평균전력을 최대전력으로 나눈 값이고, 역률은 유효전력을 피상전력($\sqrt{3}VI$)으로 나눈 값이다.

평균전력은 하루 사용전력량을 24시간으로 나눈 값이다.
$\text{부하율} = \dfrac{150/24}{10}\times 100$
$= \dfrac{6.25}{10}\times 100 = 62.5$ [%]

피상전력은 최대수용전력이 걸린 순간의 전류 30[A]와 전압 220[V]로 구한다.
$\cos\theta = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,VI}\times 100 = \dfrac{10\times 10^3}{\sqrt{3}\times 220\times 30}\times 100$
$= 87.48$ [%]

콘덴서 전류 $I_c = 2\pi f C V$는 주파수에 비례하므로
$\dfrac{I_c'}{I_c} = \dfrac{60}{50} = 1.2$

답: 1.2배

[해설]

콘덴서의 용량성 리액턴스 $X_c=\dfrac{1}{2\pi fC}$는 주파수에 반비례한다. 그래서 전압이 일정하면 전류 $I_c = 2\pi f C V$는 주파수에 비례한다.

전류비
$\dfrac{I_c'}{I_c} = \dfrac{f'}{f} = \dfrac{60}{50} = 1.2$
따라서 1.2배가 된다.

실무 의미: 무효전력(용량)도 1.2배로 커지므로 콘덴서와 직렬리액터의 정격을 초과하지 않는지 확인해야 한다.

$\text{합성 최대전력} = \dfrac{\sum(\text{설비용량}\times\text{수용률})}{\text{부등률}} = \dfrac{250\times 0.6 + 150\times 0.8}{1.2} = 225$ [kW]

답: 225 [kW]

[해설]

합성 최대전력은 수용가마다 최대전력(설비용량×수용률)을 구해 모두 더한 뒤 부등률로 나눈 값이다.

$\text{합성 최대전력} = \dfrac{\sum(\text{설비용량}\times\text{수용률})}{\text{부등률}}$
$= \dfrac{250\times 0.6 + 150\times 0.8}{1.2} = \dfrac{150+120}{1.2}$
$= 225$ [kW]

혼동 주의: 역률 75[%]는 kW를 묻는 이 문항에서는 쓰지 않는다. 변압기 용량(kVA)을 구할 때 역률로 나눈다.

등수 $N = \dfrac{EAD}{FU} = \dfrac{500\times 40\times \frac{1}{0.8}}{500\times 0.5} = 100$ [등]
소비전력량 $W = Pt = 70\times 100\times 24\times 10^{-3} = 168$ [kWh]

답: 168 [kWh]

[해설]

등수는 광속법 $N=\dfrac{EAD}{FU}$로 구한다. 소비전력량은 1대 소비전력 × 등수 × 점등시간이다.

E는 평균조도, A는 면적, F는 1대 광속, U는 조명률이다. D는 감광보상률로, 유지율의 역수(1/0.8)를 쓴다.

등수
$N = \dfrac{EAD}{FU} = \dfrac{500\times 40\times \frac{1}{0.8}}{500\times 0.5} = 100$ [등]

소비전력량
$W = Pt = 70\times 100\times 24\times 10^{-3} = 168$ [kWh]