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전기기사 실기 2024년 1회 기출유형문제

총 18문항 · 주관식 · A4 약 1장

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전기기사 실기 2024년 1회 기출유형문제

총 18문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

물에 젖은 욕실 등에 콘센트를 설치할 때 인체감전보호용 누전차단기의 정격감도전류와 동작시간 기준을 쓰시오.

(1) 정격감도전류 : ( ) 이하
(2) 동작시간 : ( ) 이하

정답 및 해설

(1) 정격감도전류 : 15 [mA]
(2) 동작시간 : 0.03 [sec]

[해설]

KEC 콘센트 시설 기준에서 욕조·샤워시설이 있는 욕실처럼 몸이 물에 젖은 채 전기를 쓰는 곳은 고감도·고속형 누전차단기로 보호하게 되어 있다.

누전차단기는 정격감도전류 15 mA 이하, 동작시간 0.03초 이하인 전류동작형이어야 한다. 누전차단기 대신 정격용량 3 kVA 이하 절연변압기로 보호된 전로에 접속해도 된다.

혼동 주의: 일반 장소의 인체감전보호용 누전차단기는 정격감도전류 30 mA 이하다.

문제 2

그림과 같은 논리회로에 대하여 답하시오.

(1) 명칭을 쓰시오.
(2) 출력식을 쓰시오.
(3) 진리표를 완성하시오.

정답 및 해설

(1) 배타적 논리합 회로(Exclusive-OR)

(2)

X=A\overline{B}+\overline{A}B

(3) 진리표

A	B	X
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

[해설]

그림은 A와 $\overline{B}$ 를 AND, $\overline{A}$ 와 B를 AND한 뒤 두 결과를 OR로 묶은 회로다. 두 입력이 서로 다를 때만 출력이 1이 되므로 배타적 논리합(Exclusive-OR) 회로다.

출력식은 위 AND 게이트가 $A\overline{B}$ , 아래 AND 게이트가 $\overline{A}B$ 이므로 $X=A\overline{B}+\overline{A}B$ 다.

진리표는 입력이 같은 00·11에서 0, 다른 01·10에서 1이다. 혼동 주의: 같을 때 1이 되는 회로는 배타적 부정논리합(XNOR) $X=AB+\overline{A}\,\overline{B}$ 다.

문제 3

전력퓨즈의 용단·동작특성 표에서 괄호 ①~④에 들어갈 값을 쓰시오.

정격전류의 배수	불용단시간	용단시간
4배	( ① )	−
6.3배	−	( ③ )
8배	0.5초 이내	−
10배	( ② )	−
12.5배	−	0.5초 이내
19배	−	( ④ )

정답 및 해설

① 60초 이내
② 0.2초 이내
③ 60초 이내
④ 0.1초 이내

[해설]

전력퓨즈 용단특성은 전류 배수별로 두 가지 시간을 정한다. 과전류에 오동작하지 않도록 버텨야 하는 시간이 불용단시간이고, 사고 때 반드시 끊어져야 하는 시간이 용단시간이다.

4배 불용단 60초 이내 — 4배 전류가 흘러도 60초 동안은 녹지 않아야 한다.
10배 불용단 0.2초 이내 — 10배 전류에서도 0.2초까지는 견뎌야 한다.
6.3배 용단 60초 이내 — 6.3배 전류면 60초 안에 녹아 끊어져야 한다.
19배 용단 0.1초 이내 — 표에서 가장 큰 전류라 가장 짧은 0.1초 안에 끊어져야 한다.

외우는 요령: 불용단 4·8·10배는 60·0.5·0.2초, 용단 6.3·12.5·19배는 60·0.5·0.1초로 짝지어 외운다.

문제 4

전력시설물 공사감리업무 수행지침상 전기공사업자가 공사현장에 비치·기록·보관해야 하는 서식 종류를 5가지 쓰시오.

정답 및 해설

① 하도급 현황
② 주요인력 및 장비투입 현황
③ 작업계획서
④ 기자재 공급원 승인현황
⑤ 주간 공정계획 및 실적 보고서

(그 외 : 안전관리비 사용실적 현황, 각종 측정 기록표)

[해설]

전력시설물 공사감리업무 수행지침은 감리원이 공사 진행을 확인할 수 있도록 공사업자가 정해진 서식을 현장에 비치·기록·보관하게 한다.

하도급 현황 — 누가 어느 공종을 맡아 시공하는지 확인한다.
주요인력 및 장비투입 현황 — 인력·장비가 계획대로 투입되는지 본다.
작업계획서 — 작업 순서·방법·안전조치를 미리 정해 둔 문서다.
기자재 공급원 승인현황 — 승인받은 공급원의 자재를 쓰는지 관리한다.
주간 공정계획 및 실적 보고서 — 매주 계획과 실제 진도를 비교한다.

혼동 주의: 감리업무일지·설계변경 현황은 감리원이 비치하는 서류이고, 이 문항은 공사업자가 갖추는 서식이다.

문제 5

운전 중인 UPS의 2차측 단락사고 시 UPS와 고장회로를 분리하는 방식을 3가지 쓰시오.

정답 및 해설

① 배선용 차단기에 의한 분리
② 반도체 보호용 한류(속단)퓨즈에 의한 분리
③ 사이리스터를 사용한 반도체 차단기에 의한 분리

[해설]

UPS 인버터의 반도체 소자는 큰 단락전류를 오래 견디지 못한다. 그래서 2차측에서 단락이 나면 고장회로를 빨리 떼어내는 보호 수단이 따로 필요하다.

배선용 차단기 — 가장 흔하고 값이 싸지만, 동작이 비교적 느려 UPS의 전류 제한 능력과 맞춰 써야 한다.
반도체 보호용 한류(속단)퓨즈 — 단락전류가 최대값에 이르기 전에 녹아 끊어지면서 전류를 제한한다.
사이리스터를 사용한 반도체 차단기 — 기계식 접점 없이 전자적으로 끊어 가장 빠르다.

외우는 요령: 배선용 차단기 → 한류퓨즈 → 반도체 차단기 순서로 차단 속도가 빨라진다.

문제 6

한국전기설비규정(KEC)의 상주 감시를 하지 않는 변전소에 관한 내용이다. 빈칸을 채우시오.

· 변전소(이에 준하는 곳으로서 ( ① )[kV]를 초과하는 특고압의 전기를 변성하기 위한 것을 포함한다)의 운전에 필요한 지식·기능을 가진 기술원이 상주하여 감시하지 않는 변전소는 다음에 따라 시설하는 경우에 한한다.
· 사용전압이 ( ② )[kV] 이하의 변압기를 시설하는 변전소로서 기술원이 수시로 순회하거나 변전제어소에서 상시 감시하지 않는 경우

정답 및 해설

① 50
② 170

[해설]

한국전기설비규정(KEC)에서 상주 감시를 하지 않는 변전소의 시설 기준을 정한 조항이다.

변전소에 준하는 곳이라도 50 kV를 초과하는 특고압을 변성하면 이 규정의 변전소에 포함된다. 사용전압 170 kV 이하 변압기를 둔 변전소는 기술원이 수시로 순회하거나 변전제어소에서 상시 감시하면 기술원이 상주하지 않아도 된다.

혼동 주의: 170 kV를 초과하는 변전소는 변전제어소에서 상시 감시하는 경우에만 기술원 상주 없이 운영할 수 있다.

문제 7

송풍기용 유도전동기를 현장과 원격 제어실 양쪽에서 모두 운전할 수 있는 시퀀스 제어회로를 완성하시오.

(단, 전자개폐기는 주접점 외에 자기유지접점 MC-a를 두고, 누름버튼 스위치 2조(기동 PBS-ON·정지 PBS-OFF)와 전자코일 MC 1개를 사용하며 심볼에는 약호를 표기한다.)

정답 및 해설

완성 회로는 정답 그림 참조.

· 두 곳의 기동버튼 PBS-ON 2개와 자기유지접점 MC-a를 모두 병렬로 접속한다.
· 두 곳의 정지버튼 PBS-OFF 2개를 직렬로 잇고, 그 뒤에 전자코일 MC를 직렬 접속한다.

→

MC=(PBS_{ON1}+PBS_{ON2}+MC_a)\cdot\overline{PBS_{OFF1}}\cdot\overline{PBS_{OFF2}}

[해설]

두 곳에서 제어하는 회로는 기동은 OR(병렬), 정지는 AND(직렬) 원리로 결선한다.

기동버튼 PBS-ON 2개와 MC-a를 병렬로 접속한다. 어느 쪽 기동버튼을 눌러도 코일이 여자되고, 버튼에서 손을 떼도 MC-a가 동작을 유지한다(자기유지).
정지버튼 PBS-OFF 2개를 직렬로 접속한다. b접점이므로 어느 하나만 눌러도 회로가 끊겨 MC가 소자된다.

이를 논리식으로 쓰면 다음과 같다.
$MC=(PBS_{ON1}+PBS_{ON2}+MC_a)\cdot\overline{PBS_{OFF1}}\cdot\overline{PBS_{OFF2}}$

혼동 주의: 정지버튼을 병렬로 접속하면 두 버튼을 동시에 눌러야만 멈추므로 틀린 결선이다.

문제 8

다음 계전기 약호의 명칭을 쓰시오.

(1) OCR
(2) GR
(3) OPR
(4) OVR
(5) PWR

정답 및 해설

(1) 과전류계전기
(2) 지락계전기
(3) 결상계전기
(4) 과전압계전기
(5) 전력계전기

[해설]

계전기 약호는 감시하는 전기량과 이상 상태를 나타내는 영문 머리글자로 만든다.

OCR(Over Current Relay) — 과전류계전기로, 전류가 정정값을 넘으면 동작한다.
GR(Ground Relay) — 지락계전기로, 지락전류를 검출한다.
OPR(Open Phase Relay) — 결상계전기로, 3상 중 한 상이 끊긴 상태를 검출한다.
OVR(Over Voltage Relay) — 과전압계전기로, 전압이 정정값을 넘으면 동작한다.
PWR(Power Relay) — 전력계전기로, 전력의 크기나 방향을 감시한다.

혼동 주의: OPR은 과전력이 아니라 결상을 검출하는 계전기이고, 부족전압계전기는 UVR이다.

문제 9

다음 PLC 래더 다이어그램을 보고 명령어 프로그램의 빈칸 ①~⑧을 완성하시오.

(명령어 : S=시작, A=AND, O=OR, OS=그룹간 병렬, AS=그룹간 직렬, N=반전, W=출력, END)

ADD	OP	DATA
0	S	P000
1	AN	M001
2	( ① )	( ② )
3	A	P011
4	( ③ )	−
5	( ④ )	M000
6	AN	P001
7	W	M001
8	( ⑤ )	( ⑥ )
9	AN	P002
10	( ⑦ )	P010
11	AN	P003
12	W	M010
13	( ⑧ )

정답 및 해설

① S
② M000
③ OS
④ W
⑤ S
⑥ M001
⑦ O
⑧ END

[해설]

니모닉에서 S는 새 블록을 시작하고, A·O는 블록 안에서 직렬·병렬로 접점을 더한다. OS는 두 블록을 병렬로 합치고, W는 출력이다.

첫 렁의 위 가지(P000·M001 b접점)에 이어 아래 가지는 M000 접점으로 시작하므로 S M000으로 새 블록을 열고 A P011을 붙인다.
두 가지는 접속점에서 병렬로 만나므로 OS로 합치며, 합치기만 하므로 데이터는 비운다.
합친 결과는 W로 M000 코일에 출력하고, 이어서 AN P001을 거쳐 M001 코일에 출력한다.
M010 코일로 가는 렁은 M001 a접점에서 시작하므로 S M001로 연다.
P010은 접점 하나짜리 병렬 가지라 새 블록 없이 O로 붙인다.
마지막 렁의 END로 프로그램을 끝낸다.

외우는 요령: 접점이 둘 이상인 가지는 S로 따로 열어 OS로 합치고, 접점 하나짜리 병렬은 O로 바로 붙인다.

문제 10

부동충전방식에서 축전지의 정격용량 200[Ah], 상시부하 10[kW], 표준전압 100[V]일 때 충전기의 2차 전류[A]를 구하시오. (단, 상시부하의 역률은 1이고, 연축전지의 정격방전율은 10[h], 알칼리축전지의 정격방전율은 5[h]이다.)

(1) 연축전지의 2차 전류
(2) 알칼리축전지의 2차 전류

정답 및 해설

충전기 2차 전류 $I = \dfrac{\text{축전지 정격용량[Ah]}}{\text{정격방전율[h]}} + \dfrac{\text{상시부하[VA]}}{\text{표준전압[V]}}$

(1) 연축전지 : $I = \dfrac{200}{10} + \dfrac{10\times 10^{3}}{100} = 20 + 100 = 120$ [A]
(2) 알칼리축전지 : $I = \dfrac{200}{5} + \dfrac{10\times 10^{3}}{100} = 40 + 100 = 140$ [A]

[해설]

부동충전방식에서는 충전기가 축전지 충전전류와 상시부하 전류를 함께 공급하므로 2차 전류는 두 전류의 합이다.
$I=\dfrac{\text{정격용량[Ah]}}{\text{정격방전율[h]}}+\dfrac{\text{상시부하[VA]}}{\text{표준전압[V]}}$

연축전지(정격방전율 10[h])
$I=\dfrac{200}{10}+\dfrac{10\times10^{3}}{100}$
$=20+100=120$ [A]

알칼리축전지(정격방전율 5[h])
$I=\dfrac{200}{5}+\dfrac{10\times10^{3}}{100}$
$=40+100=140$ [A]

혼동 주의: 상시부하 전류 100[A]는 두 경우가 같고 충전전류만 20[A]와 40[A]로 달라진다.

문제 11

소비전력 1,000[W], 광속 2,000[lm]인 램프의 효율을 구하시오. (단위를 반드시 쓸 것)

정답 및 해설

\eta=\dfrac{F}{P}=\dfrac{2{,}000}{1{,}000}=2\,[\mathrm{lm/W}]

답 : 2 [lm/W]

[해설]

램프 효율은 소비전력 1 W당 내는 광속이며, 단위는 [lm/W]이다.

$\eta=\dfrac{F}{P}$
$\eta=\dfrac{2{,}000}{1{,}000}$
$\eta=2\,[\mathrm{lm/W}]$

값이 클수록 같은 전력으로 더 밝은 빛을 낸다. 문제에서 단위를 요구했으므로 lm/W를 반드시 적는다.

문제 12

자동차단 보호장치의 동작시간 0.2초, 예상 고장전류 실효값 10,000[A]일 때 보호도체의 최소 단면적[mm²]을 구하시오. (단, 계수 K=143, 동선)

전선규격 [mm²]	1.5	2.5	4	6	10	16	25	35	50

정답 및 해설

S=\dfrac{\sqrt{t}}{K}I=\dfrac{\sqrt{0.2}}{143}\times10{,}000=31.27\,[\mathrm{mm^2}]

답 : 표준규격 35 [mm²] 선정

[해설]

KEC의 보호도체 단면적 식은 고장전류의 열을 도체가 모두 흡수한다고 보는 단열 조건에서 나온다.

동선의 계수와 보호장치 동작시간을 대입한다.
$S=\dfrac{\sqrt{t}}{K}I=\dfrac{\sqrt{0.2}}{143}\times10{,}000=31.27\,[\mathrm{mm^2}]$

계산값 이상인 가장 가까운 표준규격 35[mm²]를 선정한다.

25[mm²]는 값이 더 가까워 보여도 계산값에 못 미치므로 선정할 수 없다.

문제 13

계약부하설비에 의해 계약최대전력을 산정할 때, 부하설비 용량 900[kW]인 경우의 계약최대전력[kW]을 구하시오. (단, 환산표는 다음과 같다.)

구분	승률
처음 75 [kW]에 대하여	100 [%]
다음 75 [kW]에 대하여	85 [%]
다음 75 [kW]에 대하여	75 [%]
다음 75 [kW]에 대하여	65 [%]
300 [kW] 초과분에 대하여	60 [%]

정답 및 해설

= 75\times1.0+75\times0.85+75\times0.75+75\times0.65+(900-300)\times0.6=603.75\,[\mathrm{kW}]

답 : 604 [kW]

[해설]

한전 기본공급약관의 계약부하설비 환산표에 따라, 부하설비 용량을 구간별로 나눈 뒤 구간마다 승률을 곱해 더한다.

계약최대전력 = Σ(구간 용량 × 승률)
= 75×1.0 + 75×0.85 + 75×0.75 + 75×0.65 + (900−300)×0.6
= 75 + 63.75 + 56.25 + 48.75 + 360
= 603.75 [kW]

계약최대전력은 kW 단위로 정하므로 1 kW 미만을 반올림하여 604 kW가 된다.

문제 14

총양정 25[m], 양수량 18[m³/min]인 펌프용 전동기의 소요동력[kW]을 구하시오. (단, 펌프효율 82[%], 여유계수 1.1)

정답 및 해설

P=\dfrac{HQK}{6.12\eta}=\dfrac{25\times18\times1.1}{6.12\times0.82}=98.64\,[\mathrm{kW}]

답 : 98.64 [kW]

[해설]

펌프용 전동기의 소요동력은 양정과 양수량으로 구한 동력을 펌프효율로 나누고 여유계수를 곱해 구한다.
$P=\dfrac{HQK}{6.12\eta}$ [kW] (Q는 m³/min)

주어진 값을 대입한다.
$P=\dfrac{25\times18\times1.1}{6.12\times0.82}=\dfrac{495}{5.0184}$
$=98.64$ [kW]

혼동 주의: 양수량이 m³/s 단위이면 6.12 대신 $P=\dfrac{9.8HQK}{\eta}$ 를 쓴다.

문제 15

그림과 같은 단상 3선식 회로에서 중성선이 ⓞ점에서 단선되었을 때 부하 A, B의 단자전압[V]을 구하시오.

(1)

V_A

(2)

V_B

정답 및 해설

중성선이 끊기면 부하 A(50[W])와 B(100[W])가 직렬로 연결되어 전체 200[V]가 두 부하에 걸린다.

R_A=\dfrac{100^2}{50}=200\,[\Omega]

R_B=\dfrac{100^2}{100}=100\,[\Omega]

(1)

V_A=\dfrac{R_A}{R_A+R_B}\times200=\dfrac{200}{300}\times200=133.33\,[\mathrm{V}]

(2)

V_B=\dfrac{R_B}{R_A+R_B}\times200=\dfrac{100}{300}\times200=66.67\,[\mathrm{V}]

[해설]

중성선이 끊기면 부하 A와 B가 직렬로 연결되어 양 외선 사이 전압 200[V]를 저항비로 나눠 갖는다. 각 부하저항은 정격 100[V] 기준 $R=\dfrac{V^2}{P}$ 로 구한다.

부하저항은 다음과 같다.
$R_A=\dfrac{100^2}{50}=200\,[\Omega]$
$R_B=\dfrac{100^2}{100}=100\,[\Omega]$

직렬회로이므로 전압은 저항에 비례해 분배된다.
$V_A=\dfrac{200}{300}\times200=133.33\,[\mathrm{V}]$
$V_B=\dfrac{100}{300}\times200=66.67\,[\mathrm{V}]$

외우는 요령: 소비전력이 작은 부하일수록 저항이 커서 더 높은 전압이 걸리고, 정격을 넘겨 과전압이 된다.

문제 16

도면은 어느 154[kV] 수용가 수전설비 단선결선도의 일부이다. 주어진 도면과 표를 이용해 답하시오.

변압기 표준용량 [MVA]	30	40	50	75	100

CT 1차 정격전류 [A]	200	400	600	800	1,200	1,500
CT 2차 정격전류 [A]	5

(1) 변압기 2차 부하설비 용량 51[MW], 수용률 70[%], 부하역률 90[%]일 때 변압기 용량[MVA]을 표준용량으로 구하시오.
(2) 변압기 1차측 DS의 정격전압[kV]은?
(3) CT₁의 변류비를 계산하고 표에서 선정하시오. (단, 여유율 1.25배, (1)의 표준용량 기준)
(4) VCB의 정격차단전류가 23[kA]일 때 차단용량[MVA]은?
(5) 과전류계전기의 정격부담이 9[VA]일 때 계전기의 임피던스[Ω]는?
(6) 변류비 1,200/5인 CT₇의 1차 전류가 600[A]일 때, CT₇ 2차에서 비율차동계전기(87T) 단자에 흐르는 전류[A]는? (단, 변압기 결선 보정을 위해 CT₇ 2차는 Δ결선이다.)

정답 및 해설

(1)

P=\dfrac{\text{설비용량}\times\text{수용률}}{\text{역률}}=\dfrac{51\times0.7}{0.9}=39.67\,[\mathrm{MVA}]

→ 표준용량 40 [MVA] 선정

(2) 154[kV] 계통이므로 DS 정격전압 = 170 [kV]

(3) 변압기 1차전류

I_1=\dfrac{40\times10^3}{\sqrt{3}\times154}=150\,[\mathrm{A}]

, 여유율 1.25 적용

150\times1.25=187.5\,[\mathrm{A}]

→ CT₁ = 200/5 선정

(4)

P_s=\sqrt{3}\,V_n I_s=\sqrt{3}\times25.8\times23=1{,}027.8\,[\mathrm{MVA}]

(VCB 정격전압 25.8[kV])

(5)

Z=\dfrac{VA}{I^2}=\dfrac{9}{5^2}=0.36\,[\Omega]

(6) CT₇ 2차 전류

i_2=600\times\dfrac{5}{1{,}200}=2.5\,[\mathrm{A}]

CT 2차가 Δ결선이므로 계전기 단자에는

\sqrt{3}

배의 전류가 흐른다.

I=\sqrt{3}\times2.5=4.33\,[\mathrm{A}]

[해설]

변압기 용량은 설비용량×수용률÷역률로 구한 뒤 표준용량으로 올린다.
$P=\dfrac{51\times0.7}{0.9}=39.67\,[\mathrm{MVA}]$ → 40 [MVA]

DS 정격전압은 공칭 154 kV 계통에 맞는 정격전압 170 kV를 쓴다.

CT₁은 변압기 1차 정격전류에 여유율 1.25를 곱하고, 그 이상인 정격을 고른다.
$I_1=\dfrac{40\times10^3}{\sqrt{3}\times154}=150\,[\mathrm{A}]$
$150\times1.25=187.5\,[\mathrm{A}]$ → 200/5

차단용량 계산에는 도면에 표시된 VCB 정격전압 25.8 kV를 쓴다.
$P_s=\sqrt{3}\,V_n I_s=\sqrt{3}\times25.8\times23=1{,}027.8\,[\mathrm{MVA}]$

계전기 임피던스는 정격부담을 CT 2차 정격전류(5 A)의 제곱으로 나눈 값이다.
$Z=\dfrac{VA}{I^2}=\dfrac{9}{5^2}=0.36\,[\Omega]$

CT₇ 2차 전류를 구하고, 2차가 Δ결선이므로 선전류 배수 √3을 곱한다.
$i_2=600\times\dfrac{5}{1{,}200}=2.5\,[\mathrm{A}]$
$I=\sqrt{3}\times2.5=4.33\,[\mathrm{A}]$

문제 17

변압비 3,500/100[V]인 단상변압기 2대의 고압측을 그림과 같이 직렬로 5,500[V] 전원에 연결하고, 저압측에 각각 3[Ω], 5[Ω]의 저항을 접속하였다. 고압측 단자전압

E_1

E_2

[V]를 구하시오.

(1)

E_1

(2)

E_2

정답 및 해설

고압측 분담전압은 저압측 부하저항에 비례해 분압된다.

(1)

E_1=\dfrac{3}{3+5}\times5{,}500=2{,}062.5\,[\mathrm{V}]

(2)

E_2=\dfrac{5}{3+5}\times5{,}500=3{,}437.5\,[\mathrm{V}]

[해설]

두 변압기의 고압측이 직렬로 접속돼 동일한 전류가 흐르고 권수비도 같으므로, 저압측 전류도 서로 같아 고압측 분담전압은 저압측 부하저항에 정비례한다.

2차전류가 같으면 2차전압은 $V=IR$ 로 저항에 비례하고, 권수비가 같으므로 1차 분담전압도 같은 비율이 되어 5,500[V]를 3:5로 나눠 갖는다.

$E_1=\dfrac{3}{3+5}\times5{,}500=2{,}062.5\,[\mathrm{V}]$
$E_2=\dfrac{5}{3+5}\times5{,}500=3{,}437.5\,[\mathrm{V}]$

문제 18

연면적 70,000[m²]인 빌딩에 조명설비 20[VA/m²], 동력설비 35[VA/m²], 냉방설비 40[VA/m²]가 있을 때, 변압기 용량[kVA]을 구하시오.

정답 및 해설

P=(20+35+40)\times70{,}000\times10^{-3}=6{,}650\,[\mathrm{kVA}]

답 : 6,650 [kVA]

[해설]

수용률이 주어지지 않았으므로 변압기 용량은 부하밀도 합계 × 연면적으로 구한 설비용량을 그대로 쓴다.

P = (조명 + 동력 + 냉방 부하밀도) × 연면적
$P=(20+35+40)\times70{,}000\times10^{-3}$
$P=6{,}650\,[\mathrm{kVA}]$

부하밀도 단위가 VA/m²이므로 10^-3을 곱해 kVA로 바꾼다.

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전기기사 실기 2024년 1회 기출유형문제

총 18문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

정답 및 해설

(1) 정격감도전류 : 15 [mA]
(2) 동작시간 : 0.03 [sec]

[해설]

KEC 콘센트 시설 기준에서 욕조·샤워시설이 있는 욕실처럼 몸이 물에 젖은 채 전기를 쓰는 곳은 고감도·고속형 누전차단기로 보호하게 되어 있다.

혼동 주의: 일반 장소의 인체감전보호용 누전차단기는 정격감도전류 30 mA 이하다.

문제 2

그림과 같은 논리회로에 대하여 답하시오.

(1) 명칭을 쓰시오.
(2) 출력식을 쓰시오.
(3) 진리표를 완성하시오.

정답 및 해설

(1) 배타적 논리합 회로(Exclusive-OR)

(2)

X=A\overline{B}+\overline{A}B

(3) 진리표

A	B	X
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

[해설]

출력식은 위 AND 게이트가 $A\overline{B}$ , 아래 AND 게이트가 $\overline{A}B$ 이므로 $X=A\overline{B}+\overline{A}B$ 다.

진리표는 입력이 같은 00·11에서 0, 다른 01·10에서 1이다. 혼동 주의: 같을 때 1이 되는 회로는 배타적 부정논리합(XNOR) $X=AB+\overline{A}\,\overline{B}$ 다.

문제 3

전력퓨즈의 용단·동작특성 표에서 괄호 ①~④에 들어갈 값을 쓰시오.

정격전류의 배수	불용단시간	용단시간
4배	( ① )	−
6.3배	−	( ③ )
8배	0.5초 이내	−
10배	( ② )	−
12.5배	−	0.5초 이내
19배	−	( ④ )

정답 및 해설

① 60초 이내
② 0.2초 이내
③ 60초 이내
④ 0.1초 이내

[해설]

4배 불용단 60초 이내 — 4배 전류가 흘러도 60초 동안은 녹지 않아야 한다.
10배 불용단 0.2초 이내 — 10배 전류에서도 0.2초까지는 견뎌야 한다.
6.3배 용단 60초 이내 — 6.3배 전류면 60초 안에 녹아 끊어져야 한다.
19배 용단 0.1초 이내 — 표에서 가장 큰 전류라 가장 짧은 0.1초 안에 끊어져야 한다.

외우는 요령: 불용단 4·8·10배는 60·0.5·0.2초, 용단 6.3·12.5·19배는 60·0.5·0.1초로 짝지어 외운다.

문제 4

전력시설물 공사감리업무 수행지침상 전기공사업자가 공사현장에 비치·기록·보관해야 하는 서식 종류를 5가지 쓰시오.

정답 및 해설

[해설]

전력시설물 공사감리업무 수행지침은 감리원이 공사 진행을 확인할 수 있도록 공사업자가 정해진 서식을 현장에 비치·기록·보관하게 한다.

하도급 현황 — 누가 어느 공종을 맡아 시공하는지 확인한다.
주요인력 및 장비투입 현황 — 인력·장비가 계획대로 투입되는지 본다.
작업계획서 — 작업 순서·방법·안전조치를 미리 정해 둔 문서다.
기자재 공급원 승인현황 — 승인받은 공급원의 자재를 쓰는지 관리한다.
주간 공정계획 및 실적 보고서 — 매주 계획과 실제 진도를 비교한다.

혼동 주의: 감리업무일지·설계변경 현황은 감리원이 비치하는 서류이고, 이 문항은 공사업자가 갖추는 서식이다.

문제 5

운전 중인 UPS의 2차측 단락사고 시 UPS와 고장회로를 분리하는 방식을 3가지 쓰시오.

정답 및 해설

① 배선용 차단기에 의한 분리
② 반도체 보호용 한류(속단)퓨즈에 의한 분리
③ 사이리스터를 사용한 반도체 차단기에 의한 분리

[해설]

배선용 차단기 — 가장 흔하고 값이 싸지만, 동작이 비교적 느려 UPS의 전류 제한 능력과 맞춰 써야 한다.
반도체 보호용 한류(속단)퓨즈 — 단락전류가 최대값에 이르기 전에 녹아 끊어지면서 전류를 제한한다.
사이리스터를 사용한 반도체 차단기 — 기계식 접점 없이 전자적으로 끊어 가장 빠르다.

외우는 요령: 배선용 차단기 → 한류퓨즈 → 반도체 차단기 순서로 차단 속도가 빨라진다.

문제 6

정답 및 해설

① 50
② 170

[해설]

한국전기설비규정(KEC)에서 상주 감시를 하지 않는 변전소의 시설 기준을 정한 조항이다.

혼동 주의: 170 kV를 초과하는 변전소는 변전제어소에서 상시 감시하는 경우에만 기술원 상주 없이 운영할 수 있다.

문제 7

정답 및 해설

MC=(PBS_{ON1}+PBS_{ON2}+MC_a)\cdot\overline{PBS_{OFF1}}\cdot\overline{PBS_{OFF2}}

[해설]

두 곳에서 제어하는 회로는 기동은 OR(병렬), 정지는 AND(직렬) 원리로 결선한다.

기동버튼 PBS-ON 2개와 MC-a를 병렬로 접속한다. 어느 쪽 기동버튼을 눌러도 코일이 여자되고, 버튼에서 손을 떼도 MC-a가 동작을 유지한다(자기유지).
정지버튼 PBS-OFF 2개를 직렬로 접속한다. b접점이므로 어느 하나만 눌러도 회로가 끊겨 MC가 소자된다.

이를 논리식으로 쓰면 다음과 같다.
$MC=(PBS_{ON1}+PBS_{ON2}+MC_a)\cdot\overline{PBS_{OFF1}}\cdot\overline{PBS_{OFF2}}$

혼동 주의: 정지버튼을 병렬로 접속하면 두 버튼을 동시에 눌러야만 멈추므로 틀린 결선이다.

문제 8

다음 계전기 약호의 명칭을 쓰시오.

(1) OCR
(2) GR
(3) OPR
(4) OVR
(5) PWR

정답 및 해설

(1) 과전류계전기
(2) 지락계전기
(3) 결상계전기
(4) 과전압계전기
(5) 전력계전기

[해설]

계전기 약호는 감시하는 전기량과 이상 상태를 나타내는 영문 머리글자로 만든다.

OCR(Over Current Relay) — 과전류계전기로, 전류가 정정값을 넘으면 동작한다.
GR(Ground Relay) — 지락계전기로, 지락전류를 검출한다.
OPR(Open Phase Relay) — 결상계전기로, 3상 중 한 상이 끊긴 상태를 검출한다.
OVR(Over Voltage Relay) — 과전압계전기로, 전압이 정정값을 넘으면 동작한다.
PWR(Power Relay) — 전력계전기로, 전력의 크기나 방향을 감시한다.

혼동 주의: OPR은 과전력이 아니라 결상을 검출하는 계전기이고, 부족전압계전기는 UVR이다.

문제 9

ADD	OP	DATA
0	S	P000
1	AN	M001
2	( ① )	( ② )
3	A	P011
4	( ③ )	−
5	( ④ )	M000
6	AN	P001
7	W	M001
8	( ⑤ )	( ⑥ )
9	AN	P002
10	( ⑦ )	P010
11	AN	P003
12	W	M010
13	( ⑧ )

정답 및 해설

① S
② M000
③ OS
④ W
⑤ S
⑥ M001
⑦ O
⑧ END

[해설]

니모닉에서 S는 새 블록을 시작하고, A·O는 블록 안에서 직렬·병렬로 접점을 더한다. OS는 두 블록을 병렬로 합치고, W는 출력이다.

첫 렁의 위 가지(P000·M001 b접점)에 이어 아래 가지는 M000 접점으로 시작하므로 S M000으로 새 블록을 열고 A P011을 붙인다.
두 가지는 접속점에서 병렬로 만나므로 OS로 합치며, 합치기만 하므로 데이터는 비운다.
합친 결과는 W로 M000 코일에 출력하고, 이어서 AN P001을 거쳐 M001 코일에 출력한다.
M010 코일로 가는 렁은 M001 a접점에서 시작하므로 S M001로 연다.
P010은 접점 하나짜리 병렬 가지라 새 블록 없이 O로 붙인다.
마지막 렁의 END로 프로그램을 끝낸다.

외우는 요령: 접점이 둘 이상인 가지는 S로 따로 열어 OS로 합치고, 접점 하나짜리 병렬은 O로 바로 붙인다.

문제 10

정답 및 해설

[해설]

연축전지(정격방전율 10[h])
$I=\dfrac{200}{10}+\dfrac{10\times10^{3}}{100}$
$=20+100=120$ [A]

알칼리축전지(정격방전율 5[h])
$I=\dfrac{200}{5}+\dfrac{10\times10^{3}}{100}$
$=40+100=140$ [A]

혼동 주의: 상시부하 전류 100[A]는 두 경우가 같고 충전전류만 20[A]와 40[A]로 달라진다.

문제 11

소비전력 1,000[W], 광속 2,000[lm]인 램프의 효율을 구하시오. (단위를 반드시 쓸 것)

정답 및 해설

\eta=\dfrac{F}{P}=\dfrac{2{,}000}{1{,}000}=2\,[\mathrm{lm/W}]

답 : 2 [lm/W]

[해설]

램프 효율은 소비전력 1 W당 내는 광속이며, 단위는 [lm/W]이다.

$\eta=\dfrac{F}{P}$
$\eta=\dfrac{2{,}000}{1{,}000}$
$\eta=2\,[\mathrm{lm/W}]$

값이 클수록 같은 전력으로 더 밝은 빛을 낸다. 문제에서 단위를 요구했으므로 lm/W를 반드시 적는다.

문제 12

자동차단 보호장치의 동작시간 0.2초, 예상 고장전류 실효값 10,000[A]일 때 보호도체의 최소 단면적[mm²]을 구하시오. (단, 계수 K=143, 동선)

전선규격 [mm²]	1.5	2.5	4	6	10	16	25	35	50

정답 및 해설

S=\dfrac{\sqrt{t}}{K}I=\dfrac{\sqrt{0.2}}{143}\times10{,}000=31.27\,[\mathrm{mm^2}]

답 : 표준규격 35 [mm²] 선정

[해설]

KEC의 보호도체 단면적 식은 고장전류의 열을 도체가 모두 흡수한다고 보는 단열 조건에서 나온다.

동선의 계수와 보호장치 동작시간을 대입한다.
$S=\dfrac{\sqrt{t}}{K}I=\dfrac{\sqrt{0.2}}{143}\times10{,}000=31.27\,[\mathrm{mm^2}]$

계산값 이상인 가장 가까운 표준규격 35[mm²]를 선정한다.

25[mm²]는 값이 더 가까워 보여도 계산값에 못 미치므로 선정할 수 없다.

문제 13

계약부하설비에 의해 계약최대전력을 산정할 때, 부하설비 용량 900[kW]인 경우의 계약최대전력[kW]을 구하시오. (단, 환산표는 다음과 같다.)

구분	승률
처음 75 [kW]에 대하여	100 [%]
다음 75 [kW]에 대하여	85 [%]
다음 75 [kW]에 대하여	75 [%]
다음 75 [kW]에 대하여	65 [%]
300 [kW] 초과분에 대하여	60 [%]

정답 및 해설

= 75\times1.0+75\times0.85+75\times0.75+75\times0.65+(900-300)\times0.6=603.75\,[\mathrm{kW}]

답 : 604 [kW]

[해설]

한전 기본공급약관의 계약부하설비 환산표에 따라, 부하설비 용량을 구간별로 나눈 뒤 구간마다 승률을 곱해 더한다.

계약최대전력 = Σ(구간 용량 × 승률)
= 75×1.0 + 75×0.85 + 75×0.75 + 75×0.65 + (900−300)×0.6
= 75 + 63.75 + 56.25 + 48.75 + 360
= 603.75 [kW]

계약최대전력은 kW 단위로 정하므로 1 kW 미만을 반올림하여 604 kW가 된다.

문제 14

총양정 25[m], 양수량 18[m³/min]인 펌프용 전동기의 소요동력[kW]을 구하시오. (단, 펌프효율 82[%], 여유계수 1.1)

정답 및 해설

P=\dfrac{HQK}{6.12\eta}=\dfrac{25\times18\times1.1}{6.12\times0.82}=98.64\,[\mathrm{kW}]

답 : 98.64 [kW]

[해설]

펌프용 전동기의 소요동력은 양정과 양수량으로 구한 동력을 펌프효율로 나누고 여유계수를 곱해 구한다.
$P=\dfrac{HQK}{6.12\eta}$ [kW] (Q는 m³/min)

주어진 값을 대입한다.
$P=\dfrac{25\times18\times1.1}{6.12\times0.82}=\dfrac{495}{5.0184}$
$=98.64$ [kW]

혼동 주의: 양수량이 m³/s 단위이면 6.12 대신 $P=\dfrac{9.8HQK}{\eta}$ 를 쓴다.

문제 15

그림과 같은 단상 3선식 회로에서 중성선이 ⓞ점에서 단선되었을 때 부하 A, B의 단자전압[V]을 구하시오.

(1)

V_A

(2)

V_B

정답 및 해설

중성선이 끊기면 부하 A(50[W])와 B(100[W])가 직렬로 연결되어 전체 200[V]가 두 부하에 걸린다.

R_A=\dfrac{100^2}{50}=200\,[\Omega]

R_B=\dfrac{100^2}{100}=100\,[\Omega]

(1)

V_A=\dfrac{R_A}{R_A+R_B}\times200=\dfrac{200}{300}\times200=133.33\,[\mathrm{V}]

(2)

V_B=\dfrac{R_B}{R_A+R_B}\times200=\dfrac{100}{300}\times200=66.67\,[\mathrm{V}]

[해설]

부하저항은 다음과 같다.
$R_A=\dfrac{100^2}{50}=200\,[\Omega]$
$R_B=\dfrac{100^2}{100}=100\,[\Omega]$

직렬회로이므로 전압은 저항에 비례해 분배된다.
$V_A=\dfrac{200}{300}\times200=133.33\,[\mathrm{V}]$
$V_B=\dfrac{100}{300}\times200=66.67\,[\mathrm{V}]$

외우는 요령: 소비전력이 작은 부하일수록 저항이 커서 더 높은 전압이 걸리고, 정격을 넘겨 과전압이 된다.

문제 16

도면은 어느 154[kV] 수용가 수전설비 단선결선도의 일부이다. 주어진 도면과 표를 이용해 답하시오.

변압기 표준용량 [MVA]	30	40	50	75	100

CT 1차 정격전류 [A]	200	400	600	800	1,200	1,500
CT 2차 정격전류 [A]	5

정답 및 해설

(1)

P=\dfrac{\text{설비용량}\times\text{수용률}}{\text{역률}}=\dfrac{51\times0.7}{0.9}=39.67\,[\mathrm{MVA}]

→ 표준용량 40 [MVA] 선정

(2) 154[kV] 계통이므로 DS 정격전압 = 170 [kV]

(3) 변압기 1차전류

I_1=\dfrac{40\times10^3}{\sqrt{3}\times154}=150\,[\mathrm{A}]

, 여유율 1.25 적용

150\times1.25=187.5\,[\mathrm{A}]

→ CT₁ = 200/5 선정

(4)

P_s=\sqrt{3}\,V_n I_s=\sqrt{3}\times25.8\times23=1{,}027.8\,[\mathrm{MVA}]

(VCB 정격전압 25.8[kV])

(5)

Z=\dfrac{VA}{I^2}=\dfrac{9}{5^2}=0.36\,[\Omega]

(6) CT₇ 2차 전류

i_2=600\times\dfrac{5}{1{,}200}=2.5\,[\mathrm{A}]

CT 2차가 Δ결선이므로 계전기 단자에는

\sqrt{3}

배의 전류가 흐른다.

I=\sqrt{3}\times2.5=4.33\,[\mathrm{A}]

[해설]

변압기 용량은 설비용량×수용률÷역률로 구한 뒤 표준용량으로 올린다.
$P=\dfrac{51\times0.7}{0.9}=39.67\,[\mathrm{MVA}]$ → 40 [MVA]

DS 정격전압은 공칭 154 kV 계통에 맞는 정격전압 170 kV를 쓴다.

차단용량 계산에는 도면에 표시된 VCB 정격전압 25.8 kV를 쓴다.
$P_s=\sqrt{3}\,V_n I_s=\sqrt{3}\times25.8\times23=1{,}027.8\,[\mathrm{MVA}]$

계전기 임피던스는 정격부담을 CT 2차 정격전류(5 A)의 제곱으로 나눈 값이다.
$Z=\dfrac{VA}{I^2}=\dfrac{9}{5^2}=0.36\,[\Omega]$

CT₇ 2차 전류를 구하고, 2차가 Δ결선이므로 선전류 배수 √3을 곱한다.
$i_2=600\times\dfrac{5}{1{,}200}=2.5\,[\mathrm{A}]$
$I=\sqrt{3}\times2.5=4.33\,[\mathrm{A}]$

문제 17

E_1

E_2

[V]를 구하시오.

(1)

E_1

(2)

E_2

정답 및 해설

고압측 분담전압은 저압측 부하저항에 비례해 분압된다.

(1)

E_1=\dfrac{3}{3+5}\times5{,}500=2{,}062.5\,[\mathrm{V}]

(2)

E_2=\dfrac{5}{3+5}\times5{,}500=3{,}437.5\,[\mathrm{V}]

[해설]

2차전류가 같으면 2차전압은 $V=IR$ 로 저항에 비례하고, 권수비가 같으므로 1차 분담전압도 같은 비율이 되어 5,500[V]를 3:5로 나눠 갖는다.

$E_1=\dfrac{3}{3+5}\times5{,}500=2{,}062.5\,[\mathrm{V}]$
$E_2=\dfrac{5}{3+5}\times5{,}500=3{,}437.5\,[\mathrm{V}]$

문제 18

연면적 70,000[m²]인 빌딩에 조명설비 20[VA/m²], 동력설비 35[VA/m²], 냉방설비 40[VA/m²]가 있을 때, 변압기 용량[kVA]을 구하시오.

정답 및 해설

P=(20+35+40)\times70{,}000\times10^{-3}=6{,}650\,[\mathrm{kVA}]

답 : 6,650 [kVA]

[해설]

수용률이 주어지지 않았으므로 변압기 용량은 부하밀도 합계 × 연면적으로 구한 설비용량을 그대로 쓴다.

P = (조명 + 동력 + 냉방 부하밀도) × 연면적
$P=(20+35+40)\times70{,}000\times10^{-3}$
$P=6{,}650\,[\mathrm{kVA}]$

부하밀도 단위가 VA/m²이므로 10^-3을 곱해 kVA로 바꾼다.