전기기사 실기 2021년 1회 기출유형문제 시험지 PDF 다운로드

전기기사 실기 2021년 1회 기출유형문제
1/ 1 페이지•A4 출력 미리보기
드래그하거나 버튼으로 페이지 이동
💡 최적 출력을 위한 프린트 설정
용지크기: A4 • 여백: 기본 • 배경그래픽: 체크 • 머릿말/바닥글: 사용안함
일부 브라우저(카카오톡 인앱브라우저 등)에서는 출력이 제대로 되지 않을 수 있어요 — Chrome 브라우저 사용을 권장합니다.
문제 1
저압 전로의 절연성능 기준표이다. 빈칸 수치를 채우시오.
전로의 사용전압[V]DC시험전압[V]절연저항[MΩ]
SELV 및 PELV①②
FELV, 500 이하③④
500 초과⑤⑥
정답 및 해설
KEC 저압 전로 절연저항 기준.

① 250
② 0.5
③ 500
④ 1.0
⑤ 1,000
⑥ 1.0

완성표
전로의 사용전압[V]DC시험전압[V]절연저항[MΩ]
SELV 및 PELV2500.5
FELV, 500 이하5001.0
500 초과1,0001.0

※ SELV·PELV: 1·2차 절연 회로 / FELV: 비절연 회로.
문제 2
보조 릴레이 A, B, C로 출력(H레벨)을 만드는 유접점 회로와 무접점 회로를 그리시오. (단, 릴레이 접점은 모두 a접점만 사용)

(1) A와 B를 함께 ON 하거나 C를 ON 하면 X1X_1 출력
① 유접점 회로
② 무접점 회로

(2) A를 ON 하고 B 또는 C를 ON 하면 X2X_2 출력
① 유접점 회로
② 무접점 회로
정답 및 해설
(1) 출력식 X1=(A⋅B)+CX_1 = (A \cdot B) + C. A·B를 AND(직렬)로 묶고 그 결과를 C와 OR(병렬)로 합쳐 X1X_1 코일을 구동한다.
- 유접점: A·B의 a접점을 직렬 연결 → 그 직렬조에 C의 a접점을 병렬 → 출력 릴레이 X1X_1 코일에 직렬 접속.
- 무접점: A·B를 2입력 AND 게이트에 넣고, 그 출력과 C를 2입력 OR 게이트에 넣으면 X1X_1.

(2) 출력식 X2=A⋅(B+C)X_2 = A \cdot (B + C). B·C를 OR(병렬)로 묶고 A와 AND(직렬)로 합친다.
- 유접점: B·C의 a접점을 병렬 연결 → 그 병렬조를 A의 a접점과 직렬 → 출력 릴레이 X2X_2 코일에 접속.
- 무접점: B·C를 2입력 OR 게이트에 넣고, 그 출력과 A를 2입력 AND 게이트에 넣으면 X2X_2.
정답 이미지
문제 3
수용가 설비의 전압강하에 대한 물음에 답하시오.

(1) 다른 조건을 고려하지 않을 때, 인입구에서 기기까지의 허용 전압강하는 다음 표와 같다. 빈칸을 채우시오.
[수용가설비의 전압강하]
설비의 유형조명[%]기타[%]
A - 저압으로 수전하는 경우①②
B - 고압 이상으로 수전하는 경우a③④
a 가능한 한 최종회로 내의 전압강하가 A 유형의 값을 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다. 사용자의 배선설비가 100[m]를 넘는 부분의 전압강하는 미터당 0.005[%] 증가할 수 있으나 이러한 증가분은 0.5[%]를 넘지 않아야 한다.

(2) 표보다 더 큰 전압강하를 허용할 수 있는 경우를 2가지 쓰시오.
정답 및 해설
(1) KEC 232.3.9(수용가 설비에서의 전압강하) 규정값.
① 3 (A형, 조명[%])
② 5 (A형, 기타[%])
③ 6 (B형, 조명[%])
④ 8 (B형, 기타[%])

완성표
설비의 유형조명[%]기타[%]
A - 저압으로 수전하는 경우35
B - 고압 이상으로 수전하는 경우68

(2) 표보다 큰 전압강하 허용 경우(2가지)
① 기동 중인 전동기
② 돌입전류가 큰 기기(역률 개선용 콘덴서 등)
※ 인정 답: 일시적 과도 과전압·비정상 사용에 의한 전압변동은 고려 제외.
문제 4
다음 보기를 지중 케이블의 사고점 측정법과 절연감시법으로 구분하시오.
【보기】
① Megger 법   ② Tanδ 법   ③ 부분방전 측정법
④ Murray Loop 법   ⑤ Capacity Bridge 법   ⑥ Pulse radar 법
정답 및 해설
(1) 사고점 측정법: ④ Murray Loop, ⑤ Capacity Bridge, ⑥ Pulse radar
- Murray Loop: 휘트스톤 브리지(도체 저항비)로 거리 산정
- Capacity Bridge: 정전용량비로 거리 산정
- Pulse radar: 펄스 반사 시간으로 거리 산정

(2) 절연감시법: ① Megger, ② Tanδ, ③ 부분방전
- Megger: 절연저항 측정
- Tanδ: 유전손실각 측정
- 부분방전: 절연체 내부 보이드 방전 측정
→ 모두 절연 열화 진단.
문제 5
접지저항을 결정하는 구성요소 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
접지저항의 3가지 구성요소
① 접지선·접지극 자체의 도체저항
② 접지극 표면과 대지(토양) 사이의 접촉저항
③ 접지극 주위 대지의 저항(대지 고유저항)
문제 6
조명에 답하시오.

(1) 어떤 광원의 광색이 특정 온도 흑체의 광색과 일치할 때, 그 흑체 온도를 무엇이라 하는가?

(2) 같은 색이라도 비추는 빛에 따라 다르게 보이는 성질을 무엇이라 하는가?
정답 및 해설
(1) 색온도(color temperature)
- 광원의 광색을 같은 광색의 흑체 절대온도[K]로 표시한 값.

(2) 연색성(color rendering)
- 광원의 분광분포에 따라 색이 다르게 보이는 성질.
문제 7
미완성된 환상(루프식) 배전간선 단선도를 완성하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
환상(루프)식은 배전간선의 양 끝을 모선(또는 인접 구간)에 이어 폐루프를 만드는 방식이다.

완성 방법
- 개방된 루프의 한쪽을 구간개폐기(또는 연계 차단기)로 다른 간선과 이어 폐루프로 결선.
- 정상 시: 연계점 상시개방 개폐기로 한쪽을 열어 운전.
- 고장 시: 고장구간 분리, 연계점 투입으로 무정전 양방향 공급.
- 각 분기 부하점(부하 1·2·3)에 분기선·구분개폐기 표시.
정답 이미지
문제 8
수전단 전압 3000[V]인 3상 3선식 배전선로 수전단에 역률 0.8(지상)·520[kW] 부하가 있다. 동일 역률 부하 80[kW]를 추가해 600[kW]로 늘리되, 병렬로 전력용 콘덴서를 설치해 수전단 전압·선로 전류를 일정하게 유지하려 한다. (전선 1선당 저항·리액턴스 각각 1.78[Ω], 1.17[Ω])

(1) 필요한 전력용 콘덴서 용량[kVA]
(2) 부하 증가 전 송전단 전압[V]
(3) 부하 증가 후 송전단 전압[V]
정답 및 해설
[전류 불변] 초기 선로전류
I1=P13 Vcos⁡θ=520,0003×3000×0.8≈125.09I_1 = \dfrac{P_1}{\sqrt{3}\,V\cos\theta} = \dfrac{520{,}000}{\sqrt{3}\times 3000\times 0.8} \approx 125.09 [A]
전류·수전단 전압 일정 → 수전단 피상전력도 일정
S=3 V I1=3×3000×125.09≈650S = \sqrt{3}\,V\,I_1 = \sqrt{3}\times 3000\times 125.09 \approx 650 [kVA]

(1) 600[kW] 후 수전단 무효전력
Q2=S2−P2 2=6502−6002=250Q_2 = \sqrt{S^2 - P_2^{\,2}} = \sqrt{650^2 - 600^2} = 250 [kVar]
부하 무효전력(역률 0.8)
QL=600×0.60.8=450Q_L = 600\times \dfrac{0.6}{0.8} = 450 [kVar]
콘덴서 용량
QC=QL−Q2=450−250=200Q_C = Q_L - Q_2 = 450 - 250 = 200 [kVA]

(2) 증가 전(520[kW], 역률 0.8) 송전단 전압(근사식)
Vs=V+3 I1(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)V_s = V + \sqrt{3}\,I_1(R\cos\theta + X\sin\theta)
=3000+3×125.09 (1.78×0.8+1.17×0.6)≈3460.6= 3000 + \sqrt{3}\times 125.09\,(1.78\times 0.8 + 1.17\times 0.6) \approx 3460.6 [V]

(3) 증가 후 전류는 I1I_1 불변, 개선 역률
cos⁡θ2=600650≈0.923, sin⁡θ2≈0.385\cos\theta_2 = \dfrac{600}{650} \approx 0.923,\ \sin\theta_2 \approx 0.385
Vs′=3000+3×125.09 (1.78×0.923+1.17×0.385)≈3453.5V_s' = 3000 + \sqrt{3}\times 125.09\,(1.78\times 0.923 + 1.17\times 0.385) \approx 3453.5 [V]
문제 9
인텔리전트빌딩 등급별 추정전원용량 표를 이용해 답하시오.
[등급별 추정 전원 용량 VA/㎡]
내용 \ 등급별0등급1등급2등급3등급
조명32222229
콘센트-1355
사무자동화(OA) 기기--3436
일반동력38454545
냉방동력40434343
사무자동화(OA) 동력-288
합계110125157166

(1) 연면적 10000[㎡] 인텔리전트 2등급 사무실 빌딩의 부하용량을 표에 따라 구하시오. (조명·콘센트·OA기기·일반동력·냉방동력·OA동력·합계, 면적 적용 부하용량[kVA])

(2) (1)에서 수용률은 조명·콘센트·OA기기 0.7, 일반동력·OA동력 0.5, 냉방동력 0.8, 주변압기 부등률 1.2. 2단강압방식으로 변압기 용량별 변전설비 용량을 산출하시오. (조명·콘센트·OA기기를 3상 변압기 1대, 일반동력·OA동력을 3상 변압기 1대, 냉방동력을 3상 변압기 1대, 이들에 대한 주변압기 1대 사용. 변압기 용량은 표에서 선정)
① 조명·콘센트·OA기기용 변압기 용량
② 일반동력·OA동력용 변압기 용량
③ 냉방동력용 변압기 용량
④ 주변압기 용량
(변압기 용량[kVA] 선정표: 200 / 300 / 400 / 500 / 750 / 1000)

(3) 주변압기에서 각 부하에 이르는 변전설비 단선 계통도를 간단히 그리시오.
정답 및 해설
(1) 2등급 단위용량[VA/㎡] × 연면적 10000[㎡] → 부하용량[kVA]
부하내용면적 적용 부하용량[kVA]
조명22×10000/1000 = 220
콘센트5×10000/1000 = 50
OA기기34×10000/1000 = 340
일반동력45×10000/1000 = 450
냉방동력43×10000/1000 = 430
OA동력8×10000/1000 = 80
합계157×10000/1000 = 1,570

(2) 그룹별 수용률 적용 → 표준용량 선정
① 조명+콘센트+OA기기 = (220+50+340)×0.7 = 610×0.7 = 427 [kVA] → 500[kVA]
② 일반동력+OA동력 = (450+80)×0.5 = 530×0.5 = 265 [kVA] → 300[kVA]
③ 냉방동력 = 430×0.8 = 344 [kVA] → 400[kVA]
④ 주변압기 = (427+265+344)/1.2 = 1036/1.2 ≈ 863.3 [kVA] → 1000[kVA]
※ 부등률은 합성수요전력에 적용. 863.3kVA를 만족하는 표준용량 1000kVA 선정.
정답 이미지
문제 10
15[℃]의 물 4[L]를 1[kW] 전열기로 90[℃]까지 가열하는 데 25분이 걸렸다. 전열기 효율은?
정답 및 해설
흡수 열량 (1[L]=1[kg], 물 비열 1[kcal/kg·℃])
Q=m c ΔT=4×1×(90−15)=300Q = m\,c\,\Delta T = 4\times 1\times(90-15) = 300 [kcal]
입력 전기에너지 (1[kWh]=860[kcal])
W=P t=1×2560=0.4167W = P\,t = 1\times \dfrac{25}{60} = 0.4167 [kWh] →0.4167×860=358.3\to 0.4167\times 860 = 358.3 [kcal]
효율
η=Q860 P t×100=300358.3×100≈83.72\eta = \dfrac{Q}{860\,P\,t}\times 100 = \dfrac{300}{358.3}\times 100 \approx 83.72 [%]
문제 11
주파수 60[Hz] 송전선의 특성임피던스가 600[Ω], 선로 길이가 ll일 때 답하시오. (전파속도 3×1053\times 10^5[km/s])

(1) 다음을 구하시오.
① 인덕턴스[H/km]
② 커패시턴스[F/km]

(2) 파장[km]은?
정답 및 해설
Z0=L/CZ_0 = \sqrt{L/C}, v=1/LCv = 1/\sqrt{LC} → L=Z0/vL = Z_0/v, C=1/(Z0 v)C = 1/(Z_0\,v).

(1) ① L=Z0v=6003×105=2×10−3L = \dfrac{Z_0}{v} = \dfrac{600}{3\times 10^5} = 2\times 10^{-3} [H/km]
② C=1Z0 v=1600×3×105=5.56×10−9C = \dfrac{1}{Z_0\,v} = \dfrac{1}{600\times 3\times 10^5} = 5.56\times 10^{-9} [F/km]

(2) 파장
λ=vf=3×10560=5,000\lambda = \dfrac{v}{f} = \dfrac{3\times 10^5}{60} = 5{,}000 [km]
문제 12
보정률 −0.8[%]인 전압계로 측정한 값이 103[V]였다. 참값은?
정답 및 해설
보정률 εc=T−MM×100\varepsilon_c = \dfrac{T-M}{M}\times 100 (T: 참값, M: 측정값)
T=M(1+εc100)=103×(1+−0.8100)=103×0.992≈102.18T = M\left(1 + \dfrac{\varepsilon_c}{100}\right) = 103\times\left(1 + \dfrac{-0.8}{100}\right) = 103\times 0.992 \approx 102.18 [V]
문제 13
용량 10[kVA], 철손 120[W], 전부하 동손 200[W]인 단상 변압기 2대를 V결선해 부하를 걸었다. 부하 역률 0.5일 때 전부하 효율은 약 몇 [%]인가?
정답 및 해설
V결선 출력용량
PV=3 P1=3×10=17.32P_V = \sqrt{3}\,P_1 = \sqrt{3}\times 10 = 17.32 [kVA]
출력전력 (역률 0.5)
Pout=PVcos⁡θ=17.32×103×0.5=8,660P_{out} = P_V\cos\theta = 17.32\times 10^3\times 0.5 = 8{,}660 [W]
손실(2대분): 철손 Pi=120×2=240P_i = 120\times 2 = 240 [W], 동손 Pc=200×2=400P_c = 200\times 2 = 400 [W]
효율
η=PoutPout+Pi+Pc×100=86608660+240+400×100≈93.12\eta = \dfrac{P_{out}}{P_{out}+P_i+P_c}\times 100 = \dfrac{8660}{8660+240+400}\times 100 \approx 93.12 [%]
문제 14
3상 4선식에서 역률 100[%] 부하가 각 상과 중성선 사이에 연결되어 있다. a·b·c상 전류가 각각 10[A], 8[A], 9[A]일 때 중성선 전류 크기 ∣IN∣|I_N|을 구하시오.
정답 및 해설
역률 100[%]이므로 각 상전류는 상전압과 동상, 서로 120° 위상차. 중성선 전류는 세 상전류의 벡터합.
IN=Ia∠0°+Ib∠−120°+Ic∠120°I_N = I_a\angle 0° + I_b\angle{-120°} + I_c\angle 120°
크기
∣IN∣=Ia2+Ib2+Ic2−IaIb−IbIc−IcIa|I_N| = \sqrt{I_a^2 + I_b^2 + I_c^2 - I_a I_b - I_b I_c - I_c I_a}
=102+82+92−10⋅8−8⋅9−9⋅10= \sqrt{10^2 + 8^2 + 9^2 - 10\cdot 8 - 8\cdot 9 - 9\cdot 10}
=100+64+81−80−72−90=3≈1.73= \sqrt{100 + 64 + 81 - 80 - 72 - 90} = \sqrt{3} \approx 1.73 [A]
문제 15
그림과 같은 Y결선 평형 부하의 전압을 측정하니 전압계 지시값이 Vp=150V_p = 150[V], Vl=220V_l = 220[V]였다. 다음에 답하시오. (단, 부하측 인가전압은 각 상 평형이고 기본파와 제3고조파분만 포함한다.)

(1) 제3고조파 전압[V]
(2) 전압의 왜형률[%]
문제 이미지
정답 및 해설
Y결선에서 상전압 VpV_p 에는 기본파+제3고조파가 모두 들어 있지만, 선간전압 VlV_l 에서는 제3고조파가 상쇄되어 기본파만 남는다 (Vl=3 V1V_l = \sqrt{3}\,V_1).
기본파 상전압
V1=Vl3=2203≈127.02V_1 = \dfrac{V_l}{\sqrt{3}} = \dfrac{220}{\sqrt{3}} \approx 127.02 [V]

(1) Vp=V12+V32V_p = \sqrt{V_1^2 + V_3^2} 이므로 제3고조파 전압
V3=Vp2−V12=1502−127.022≈79.79V_3 = \sqrt{V_p^2 - V_1^2} = \sqrt{150^2 - 127.02^2} \approx 79.79 [V]

(2) 왜형률
THD=V3V1×100=79.79127.02×100≈62.82\mathrm{THD} = \dfrac{V_3}{V_1}\times 100 = \dfrac{79.79}{127.02}\times 100 \approx 62.82 [%]
문제 16
지름 20[cm] 구형 외구의 광속발산도가 2000[rlx]이다. 외구 중심의 균등점광원 광도는? (외구 투과율 90%)
정답 및 해설
광속발산도 RR[rlx]는 단위 면적당 방출광속(R=Fo/AR = F_o/A).
외구 표면적 (반지름 r=0.1r = 0.1[m])
A=4πr2=4π(0.1)2=0.1257A = 4\pi r^2 = 4\pi(0.1)^2 = 0.1257 [m²]
외구 방출 총광속
Fo=R⋅A=2000×0.1257=251.3F_o = R\cdot A = 2000\times 0.1257 = 251.3 [lm]
투과율 0.9이므로 중심 광원 광속
F=Fo0.9=251.30.9=279.3F = \dfrac{F_o}{0.9} = \dfrac{251.3}{0.9} = 279.3 [lm]
균등점광원 광도
I=F4π=R r2τ=2000×0.120.9≈22.22I = \dfrac{F}{4\pi} = \dfrac{R\,r^2}{\tau} = \dfrac{2000\times 0.1^2}{0.9} \approx 22.22 [cd]
문제 1
저압 전로의 절연성능 기준표이다. 빈칸 수치를 채우시오.
전로의 사용전압[V]DC시험전압[V]절연저항[MΩ]
SELV 및 PELV①②
FELV, 500 이하③④
500 초과⑤⑥
정답 및 해설
KEC 저압 전로 절연저항 기준.

① 250
② 0.5
③ 500
④ 1.0
⑤ 1,000
⑥ 1.0

완성표
전로의 사용전압[V]DC시험전압[V]절연저항[MΩ]
SELV 및 PELV2500.5
FELV, 500 이하5001.0
500 초과1,0001.0

※ SELV·PELV: 1·2차 절연 회로 / FELV: 비절연 회로.
문제 2
보조 릴레이 A, B, C로 출력(H레벨)을 만드는 유접점 회로와 무접점 회로를 그리시오. (단, 릴레이 접점은 모두 a접점만 사용)

(1) A와 B를 함께 ON 하거나 C를 ON 하면 X1X_1 출력
① 유접점 회로
② 무접점 회로

(2) A를 ON 하고 B 또는 C를 ON 하면 X2X_2 출력
① 유접점 회로
② 무접점 회로
정답 및 해설
(1) 출력식 X1=(A⋅B)+CX_1 = (A \cdot B) + C. A·B를 AND(직렬)로 묶고 그 결과를 C와 OR(병렬)로 합쳐 X1X_1 코일을 구동한다.
- 유접점: A·B의 a접점을 직렬 연결 → 그 직렬조에 C의 a접점을 병렬 → 출력 릴레이 X1X_1 코일에 직렬 접속.
- 무접점: A·B를 2입력 AND 게이트에 넣고, 그 출력과 C를 2입력 OR 게이트에 넣으면 X1X_1.

(2) 출력식 X2=A⋅(B+C)X_2 = A \cdot (B + C). B·C를 OR(병렬)로 묶고 A와 AND(직렬)로 합친다.
- 유접점: B·C의 a접점을 병렬 연결 → 그 병렬조를 A의 a접점과 직렬 → 출력 릴레이 X2X_2 코일에 접속.
- 무접점: B·C를 2입력 OR 게이트에 넣고, 그 출력과 A를 2입력 AND 게이트에 넣으면 X2X_2.
정답 이미지
문제 3
수용가 설비의 전압강하에 대한 물음에 답하시오.

(1) 다른 조건을 고려하지 않을 때, 인입구에서 기기까지의 허용 전압강하는 다음 표와 같다. 빈칸을 채우시오.
[수용가설비의 전압강하]
설비의 유형조명[%]기타[%]
A - 저압으로 수전하는 경우①②
B - 고압 이상으로 수전하는 경우a③④
a 가능한 한 최종회로 내의 전압강하가 A 유형의 값을 넘지 않도록 하는 것이 바람직하다. 사용자의 배선설비가 100[m]를 넘는 부분의 전압강하는 미터당 0.005[%] 증가할 수 있으나 이러한 증가분은 0.5[%]를 넘지 않아야 한다.

(2) 표보다 더 큰 전압강하를 허용할 수 있는 경우를 2가지 쓰시오.
정답 및 해설
(1) KEC 232.3.9(수용가 설비에서의 전압강하) 규정값.
① 3 (A형, 조명[%])
② 5 (A형, 기타[%])
③ 6 (B형, 조명[%])
④ 8 (B형, 기타[%])

완성표
설비의 유형조명[%]기타[%]
A - 저압으로 수전하는 경우35
B - 고압 이상으로 수전하는 경우68

(2) 표보다 큰 전압강하 허용 경우(2가지)
① 기동 중인 전동기
② 돌입전류가 큰 기기(역률 개선용 콘덴서 등)
※ 인정 답: 일시적 과도 과전압·비정상 사용에 의한 전압변동은 고려 제외.
문제 4
다음 보기를 지중 케이블의 사고점 측정법과 절연감시법으로 구분하시오.
【보기】
① Megger 법   ② Tanδ 법   ③ 부분방전 측정법
④ Murray Loop 법   ⑤ Capacity Bridge 법   ⑥ Pulse radar 법
정답 및 해설
(1) 사고점 측정법: ④ Murray Loop, ⑤ Capacity Bridge, ⑥ Pulse radar
- Murray Loop: 휘트스톤 브리지(도체 저항비)로 거리 산정
- Capacity Bridge: 정전용량비로 거리 산정
- Pulse radar: 펄스 반사 시간으로 거리 산정

(2) 절연감시법: ① Megger, ② Tanδ, ③ 부분방전
- Megger: 절연저항 측정
- Tanδ: 유전손실각 측정
- 부분방전: 절연체 내부 보이드 방전 측정
→ 모두 절연 열화 진단.
문제 5
접지저항을 결정하는 구성요소 3가지를 쓰시오.
정답 및 해설
접지저항의 3가지 구성요소
① 접지선·접지극 자체의 도체저항
② 접지극 표면과 대지(토양) 사이의 접촉저항
③ 접지극 주위 대지의 저항(대지 고유저항)
문제 6
조명에 답하시오.

(1) 어떤 광원의 광색이 특정 온도 흑체의 광색과 일치할 때, 그 흑체 온도를 무엇이라 하는가?

(2) 같은 색이라도 비추는 빛에 따라 다르게 보이는 성질을 무엇이라 하는가?
정답 및 해설
(1) 색온도(color temperature)
- 광원의 광색을 같은 광색의 흑체 절대온도[K]로 표시한 값.

(2) 연색성(color rendering)
- 광원의 분광분포에 따라 색이 다르게 보이는 성질.
문제 7
미완성된 환상(루프식) 배전간선 단선도를 완성하시오.
문제 이미지
정답 및 해설
환상(루프)식은 배전간선의 양 끝을 모선(또는 인접 구간)에 이어 폐루프를 만드는 방식이다.

완성 방법
- 개방된 루프의 한쪽을 구간개폐기(또는 연계 차단기)로 다른 간선과 이어 폐루프로 결선.
- 정상 시: 연계점 상시개방 개폐기로 한쪽을 열어 운전.
- 고장 시: 고장구간 분리, 연계점 투입으로 무정전 양방향 공급.
- 각 분기 부하점(부하 1·2·3)에 분기선·구분개폐기 표시.
정답 이미지
문제 8
수전단 전압 3000[V]인 3상 3선식 배전선로 수전단에 역률 0.8(지상)·520[kW] 부하가 있다. 동일 역률 부하 80[kW]를 추가해 600[kW]로 늘리되, 병렬로 전력용 콘덴서를 설치해 수전단 전압·선로 전류를 일정하게 유지하려 한다. (전선 1선당 저항·리액턴스 각각 1.78[Ω], 1.17[Ω])

(1) 필요한 전력용 콘덴서 용량[kVA]
(2) 부하 증가 전 송전단 전압[V]
(3) 부하 증가 후 송전단 전압[V]
정답 및 해설
[전류 불변] 초기 선로전류
I1=P13 Vcos⁡θ=520,0003×3000×0.8≈125.09I_1 = \dfrac{P_1}{\sqrt{3}\,V\cos\theta} = \dfrac{520{,}000}{\sqrt{3}\times 3000\times 0.8} \approx 125.09 [A]
전류·수전단 전압 일정 → 수전단 피상전력도 일정
S=3 V I1=3×3000×125.09≈650S = \sqrt{3}\,V\,I_1 = \sqrt{3}\times 3000\times 125.09 \approx 650 [kVA]

(1) 600[kW] 후 수전단 무효전력
Q2=S2−P2 2=6502−6002=250Q_2 = \sqrt{S^2 - P_2^{\,2}} = \sqrt{650^2 - 600^2} = 250 [kVar]
부하 무효전력(역률 0.8)
QL=600×0.60.8=450Q_L = 600\times \dfrac{0.6}{0.8} = 450 [kVar]
콘덴서 용량
QC=QL−Q2=450−250=200Q_C = Q_L - Q_2 = 450 - 250 = 200 [kVA]

(2) 증가 전(520[kW], 역률 0.8) 송전단 전압(근사식)
Vs=V+3 I1(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)V_s = V + \sqrt{3}\,I_1(R\cos\theta + X\sin\theta)
=3000+3×125.09 (1.78×0.8+1.17×0.6)≈3460.6= 3000 + \sqrt{3}\times 125.09\,(1.78\times 0.8 + 1.17\times 0.6) \approx 3460.6 [V]

(3) 증가 후 전류는 I1I_1 불변, 개선 역률
cos⁡θ2=600650≈0.923, sin⁡θ2≈0.385\cos\theta_2 = \dfrac{600}{650} \approx 0.923,\ \sin\theta_2 \approx 0.385
Vs′=3000+3×125.09 (1.78×0.923+1.17×0.385)≈3453.5V_s' = 3000 + \sqrt{3}\times 125.09\,(1.78\times 0.923 + 1.17\times 0.385) \approx 3453.5 [V]
문제 9
인텔리전트빌딩 등급별 추정전원용량 표를 이용해 답하시오.
[등급별 추정 전원 용량 VA/㎡]
내용 \ 등급별0등급1등급2등급3등급
조명32222229
콘센트-1355
사무자동화(OA) 기기--3436
일반동력38454545
냉방동력40434343
사무자동화(OA) 동력-288
합계110125157166

(1) 연면적 10000[㎡] 인텔리전트 2등급 사무실 빌딩의 부하용량을 표에 따라 구하시오. (조명·콘센트·OA기기·일반동력·냉방동력·OA동력·합계, 면적 적용 부하용량[kVA])

(2) (1)에서 수용률은 조명·콘센트·OA기기 0.7, 일반동력·OA동력 0.5, 냉방동력 0.8, 주변압기 부등률 1.2. 2단강압방식으로 변압기 용량별 변전설비 용량을 산출하시오. (조명·콘센트·OA기기를 3상 변압기 1대, 일반동력·OA동력을 3상 변압기 1대, 냉방동력을 3상 변압기 1대, 이들에 대한 주변압기 1대 사용. 변압기 용량은 표에서 선정)
① 조명·콘센트·OA기기용 변압기 용량
② 일반동력·OA동력용 변압기 용량
③ 냉방동력용 변압기 용량
④ 주변압기 용량
(변압기 용량[kVA] 선정표: 200 / 300 / 400 / 500 / 750 / 1000)

(3) 주변압기에서 각 부하에 이르는 변전설비 단선 계통도를 간단히 그리시오.
정답 및 해설
(1) 2등급 단위용량[VA/㎡] × 연면적 10000[㎡] → 부하용량[kVA]
부하내용면적 적용 부하용량[kVA]
조명22×10000/1000 = 220
콘센트5×10000/1000 = 50
OA기기34×10000/1000 = 340
일반동력45×10000/1000 = 450
냉방동력43×10000/1000 = 430
OA동력8×10000/1000 = 80
합계157×10000/1000 = 1,570

(2) 그룹별 수용률 적용 → 표준용량 선정
① 조명+콘센트+OA기기 = (220+50+340)×0.7 = 610×0.7 = 427 [kVA] → 500[kVA]
② 일반동력+OA동력 = (450+80)×0.5 = 530×0.5 = 265 [kVA] → 300[kVA]
③ 냉방동력 = 430×0.8 = 344 [kVA] → 400[kVA]
④ 주변압기 = (427+265+344)/1.2 = 1036/1.2 ≈ 863.3 [kVA] → 1000[kVA]
※ 부등률은 합성수요전력에 적용. 863.3kVA를 만족하는 표준용량 1000kVA 선정.
정답 이미지
문제 10
15[℃]의 물 4[L]를 1[kW] 전열기로 90[℃]까지 가열하는 데 25분이 걸렸다. 전열기 효율은?
정답 및 해설
흡수 열량 (1[L]=1[kg], 물 비열 1[kcal/kg·℃])
Q=m c ΔT=4×1×(90−15)=300Q = m\,c\,\Delta T = 4\times 1\times(90-15) = 300 [kcal]
입력 전기에너지 (1[kWh]=860[kcal])
W=P t=1×2560=0.4167W = P\,t = 1\times \dfrac{25}{60} = 0.4167 [kWh] →0.4167×860=358.3\to 0.4167\times 860 = 358.3 [kcal]
효율
η=Q860 P t×100=300358.3×100≈83.72\eta = \dfrac{Q}{860\,P\,t}\times 100 = \dfrac{300}{358.3}\times 100 \approx 83.72 [%]
문제 11
주파수 60[Hz] 송전선의 특성임피던스가 600[Ω], 선로 길이가 ll일 때 답하시오. (전파속도 3×1053\times 10^5[km/s])

(1) 다음을 구하시오.
① 인덕턴스[H/km]
② 커패시턴스[F/km]

(2) 파장[km]은?
정답 및 해설
Z0=L/CZ_0 = \sqrt{L/C}, v=1/LCv = 1/\sqrt{LC} → L=Z0/vL = Z_0/v, C=1/(Z0 v)C = 1/(Z_0\,v).

(1) ① L=Z0v=6003×105=2×10−3L = \dfrac{Z_0}{v} = \dfrac{600}{3\times 10^5} = 2\times 10^{-3} [H/km]
② C=1Z0 v=1600×3×105=5.56×10−9C = \dfrac{1}{Z_0\,v} = \dfrac{1}{600\times 3\times 10^5} = 5.56\times 10^{-9} [F/km]

(2) 파장
λ=vf=3×10560=5,000\lambda = \dfrac{v}{f} = \dfrac{3\times 10^5}{60} = 5{,}000 [km]
문제 12
보정률 −0.8[%]인 전압계로 측정한 값이 103[V]였다. 참값은?
정답 및 해설
보정률 εc=T−MM×100\varepsilon_c = \dfrac{T-M}{M}\times 100 (T: 참값, M: 측정값)
T=M(1+εc100)=103×(1+−0.8100)=103×0.992≈102.18T = M\left(1 + \dfrac{\varepsilon_c}{100}\right) = 103\times\left(1 + \dfrac{-0.8}{100}\right) = 103\times 0.992 \approx 102.18 [V]
문제 13
용량 10[kVA], 철손 120[W], 전부하 동손 200[W]인 단상 변압기 2대를 V결선해 부하를 걸었다. 부하 역률 0.5일 때 전부하 효율은 약 몇 [%]인가?
정답 및 해설
V결선 출력용량
PV=3 P1=3×10=17.32P_V = \sqrt{3}\,P_1 = \sqrt{3}\times 10 = 17.32 [kVA]
출력전력 (역률 0.5)
Pout=PVcos⁡θ=17.32×103×0.5=8,660P_{out} = P_V\cos\theta = 17.32\times 10^3\times 0.5 = 8{,}660 [W]
손실(2대분): 철손 Pi=120×2=240P_i = 120\times 2 = 240 [W], 동손 Pc=200×2=400P_c = 200\times 2 = 400 [W]
효율
η=PoutPout+Pi+Pc×100=86608660+240+400×100≈93.12\eta = \dfrac{P_{out}}{P_{out}+P_i+P_c}\times 100 = \dfrac{8660}{8660+240+400}\times 100 \approx 93.12 [%]
문제 14
3상 4선식에서 역률 100[%] 부하가 각 상과 중성선 사이에 연결되어 있다. a·b·c상 전류가 각각 10[A], 8[A], 9[A]일 때 중성선 전류 크기 ∣IN∣|I_N|을 구하시오.
정답 및 해설
역률 100[%]이므로 각 상전류는 상전압과 동상, 서로 120° 위상차. 중성선 전류는 세 상전류의 벡터합.
IN=Ia∠0°+Ib∠−120°+Ic∠120°I_N = I_a\angle 0° + I_b\angle{-120°} + I_c\angle 120°
크기
∣IN∣=Ia2+Ib2+Ic2−IaIb−IbIc−IcIa|I_N| = \sqrt{I_a^2 + I_b^2 + I_c^2 - I_a I_b - I_b I_c - I_c I_a}
=102+82+92−10⋅8−8⋅9−9⋅10= \sqrt{10^2 + 8^2 + 9^2 - 10\cdot 8 - 8\cdot 9 - 9\cdot 10}
=100+64+81−80−72−90=3≈1.73= \sqrt{100 + 64 + 81 - 80 - 72 - 90} = \sqrt{3} \approx 1.73 [A]
문제 15
그림과 같은 Y결선 평형 부하의 전압을 측정하니 전압계 지시값이 Vp=150V_p = 150[V], Vl=220V_l = 220[V]였다. 다음에 답하시오. (단, 부하측 인가전압은 각 상 평형이고 기본파와 제3고조파분만 포함한다.)

(1) 제3고조파 전압[V]
(2) 전압의 왜형률[%]
문제 이미지
정답 및 해설
Y결선에서 상전압 VpV_p 에는 기본파+제3고조파가 모두 들어 있지만, 선간전압 VlV_l 에서는 제3고조파가 상쇄되어 기본파만 남는다 (Vl=3 V1V_l = \sqrt{3}\,V_1).
기본파 상전압
V1=Vl3=2203≈127.02V_1 = \dfrac{V_l}{\sqrt{3}} = \dfrac{220}{\sqrt{3}} \approx 127.02 [V]

(1) Vp=V12+V32V_p = \sqrt{V_1^2 + V_3^2} 이므로 제3고조파 전압
V3=Vp2−V12=1502−127.022≈79.79V_3 = \sqrt{V_p^2 - V_1^2} = \sqrt{150^2 - 127.02^2} \approx 79.79 [V]

(2) 왜형률
THD=V3V1×100=79.79127.02×100≈62.82\mathrm{THD} = \dfrac{V_3}{V_1}\times 100 = \dfrac{79.79}{127.02}\times 100 \approx 62.82 [%]
문제 16
지름 20[cm] 구형 외구의 광속발산도가 2000[rlx]이다. 외구 중심의 균등점광원 광도는? (외구 투과율 90%)
정답 및 해설
광속발산도 RR[rlx]는 단위 면적당 방출광속(R=Fo/AR = F_o/A).
외구 표면적 (반지름 r=0.1r = 0.1[m])
A=4πr2=4π(0.1)2=0.1257A = 4\pi r^2 = 4\pi(0.1)^2 = 0.1257 [m²]
외구 방출 총광속
Fo=R⋅A=2000×0.1257=251.3F_o = R\cdot A = 2000\times 0.1257 = 251.3 [lm]
투과율 0.9이므로 중심 광원 광속
F=Fo0.9=251.30.9=279.3F = \dfrac{F_o}{0.9} = \dfrac{251.3}{0.9} = 279.3 [lm]
균등점광원 광도
I=F4π=R r2τ=2000×0.120.9≈22.22I = \dfrac{F}{4\pi} = \dfrac{R\,r^2}{\tau} = \dfrac{2000\times 0.1^2}{0.9} \approx 22.22 [cd]