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전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
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문제 1
다음 PLC 래더다이어그램을 논리회로로 나타내시오. (단, AND·OR·NOT만 쓰고 2입력 1출력 소자만 사용한다.)

[래더다이어그램]
· 1행: P000(a) — P001(b) 직렬 → P002(b)와 직렬 → 출력코일 P010
· 2행: P010(a)이 P000·P001 직렬군과 병렬(자기유지)로 P002 앞 마디에 합류
· 3행: P003(a) — P004(a) 직렬군이 코일 직전(P002 뒤) 마디에 병렬로 합류
문제 이미지
정답 및 해설
b접점인 P001·P002는 부정(NOT)으로 처리한다.
출력 P010의 논리식:
P010={(P000⋅P001‾+P010)⋅P002‾}+(P003⋅P004)P010 = \{(P000 \cdot \overline{P001} + P010) \cdot \overline{P002}\} + (P003 \cdot P004)

2입력 1출력 소자로 쪼개면
① A=P000⋅P001‾A = P000 \cdot \overline{P001} (P001 반전 후 AND)
② B=A+P010B = A + P010 (자기유지 OR)
③ C=B⋅P002‾C = B \cdot \overline{P002} (P002 반전 후 AND)
④ D=P003⋅P004D = P003 \cdot P004 (AND)
⑤ P010=C+DP010 = C + D (OR)

요약: P001·P002를 NOT으로 반전한 뒤 ①~⑤ 순서로 2입력 AND·OR를 잇고, 출력 P010을 ② OR단에 자기유지로 되먹임한다.
정답 이미지
문제 2
다음 동작설명에 맞게 조작회로의 접점을 완성하시오.

[동작설명]
· PB1 누름 → MC1·T1 여자, MC1-a로 GL 점등
· T1 경과 → MC2·T2 여자, FR-a로 RL·FR-b로 YL 점등, 부저는 YL과 교차 동작. 동시에 MC1 소자로 GL 소등
· T2 경과 → MC2·T2 소자, FR·RL·YL 소등·부저 정지
· EOCR 동작 시 회로 차단·WL 점등
문제 이미지
정답 및 해설
기동·자기유지·타이머 순차제어에 EOCR 트립회로를 더한 구성이다.

① 기동: PB1(a, 자동복귀)와 MC1(a)를 병렬로 자기유지 → MC1·T1 동시 여자, MC1-a로 GL 점등.
② T1 한시 후: T1 한시a접점으로 MC2·T2 여자. MC2-b를 MC1 유지회로에 직렬로 넣어 MC1 소자→GL 소등. FR(플리커릴레이) 동작 → FR-a로 RL, FR-b로 YL 점등, 부저는 FR-a/FR-b 교번으로 YL과 교차 동작.
③ T2 한시 후: T2 한시b접점으로 MC2·T2 소자 → FR·RL·YL 소등, 부저 정지.
④ EOCR 트립: EOCR-b를 주회로에 직렬로 두어 동작 시 전회로 차단, EOCR-a로 WL 점등.

정지용 PB-OFF(b)는 자기유지 회로에 직렬로 둔다.
정답 이미지
문제 3
전기안전관리자는 「국가표준기본법」 제14조 및 「교정대상 및 주기설정을 위한 지침」 제4조에 따라 다음 계측장비를 주기 교정하여야 한다. 권장 교정 및 시험주기의 빈칸을 채우시오.

구분계측장비권장 교정 및 시험주기(년)
계측장비 교정계전기 시험기( ① )
절연내력 시험기( ② )
절연유 내압 시험기( ③ )
적외선 열화상 카메라( ④ )
전원 품질 분석기( ⑤ )
정답 및 해설
「전기안전관리자의 직무에 관한 고시」 별표상 표의 5개 계측장비는 모두 권장 교정주기가 1년이다.

① 1년
② 1년
③ 1년
④ 1년
⑤ 1년
문제 4
저압 옥내배선을 케이블공사로 시설할 때, 장소별 가능(O)·불가능(X)으로 표의 빈칸을 완성하시오.

옥내옥측옥외물기가 있는 장소
건조한 장소 / 습기가 많은 장소우선내 / 우선외
정답 및 해설
케이블공사는 사용전압·장소 제한이 가장 적어, 저압에서는 어느 장소에도 시설할 수 있다.

· 옥내(건조한 장소): O
· 옥내(습기가 많은 장소): O
· 옥측(우선내): O
· 옥측(우선외): O
· 옥외: O
· 물기가 있는 장소: O

즉 모든 칸이 O이다.
문제 5
설계감리원은 서류를 갖추고 세부양식은 발주자 승인을 받아 설계감리과정을 기록하며, 완료와 함께 발주자에게 제출하여야 한다. 다음 중 구비서류가 아닌 것은?
① 근무상황부 ② 설계감리일지
③ 공사기성신청서 ④ 설계감리기록부
⑤ 설계자와 협의사항 기록부 ⑥ 공사예정공정표
⑦ 설계수행계획서 ⑧ 설계감리 주요 검토결과
⑨ 설계도서 검토의견서
정답 및 해설
「설계감리업무 수행지침」상 설계감리원의 구비·제출 서류는 근무상황부, 설계감리일지, 설계감리지시부, 설계감리기록부, 설계감리요청서, 설계자와 협의사항 기록부, 설계감리 주요검토결과, 설계도서 검토의견서, 설계감리 수행계획서 등이다.

「공사기성신청서」는 시공단계에서 수급인이 기성을 청구하는 서류이므로 설계감리 구비서류가 아니다.

정답: ③ 공사기성신청서
문제 6
Δ-Y 결선 주변압기 보호용 비율차동계전기의 간략 회로도이다. 주변압기 1차·2차측 변류기(CT)의 미결선된 2차 회로를 완성하시오.

[회로] 1차측 R·S·T → 주변압기(1차 Δ / 2차 Y) → 2차측에 동작코일 87R·87S·87T 배치, 양측 CT 2차 회로 미결선
문제 이미지
정답 및 해설
비율차동계전기는 변압기 1·2차 전류의 크기·위상을 맞춰야 한다. 변압기가 Δ-Y이면 1·2차 전류에 30° 위상차가 생기므로, CT는 변압기와 반대로 결선해 보상한다.

· 변압기 1차 Δ → 그 측 CT 2차는 Y(성형)
· 변압기 2차 Y → 그 측 CT 2차는 Δ(환상)

이로써 양측 CT 2차 전류 위상이 맞아, 정상·외부고장 시 동작코일(87R·87S·87T) 차전류가 0이 되고 내부고장 시에만 차전류가 흘러 동작한다. CT 비는 양측 2차 정격전류가 같아지도록 정한다.
정답 이미지
문제 7
어느 빌딩 수용가가 자가용 디젤발전기를 계획한다. 아래 부하 종류·특성과 조건·참고자료로 전부하 운전에 필요한 발전기 용량[kVA]을 표의 빈칸을 채우며 선정하시오.

부하의 종류출력[kW]극수대수적용부하기동방법
전동기3761소화전 펌프리액터 기동
2262급수펌프리액터 기동
1162배풍기Y-Δ 기동
5.541배수펌프직입 기동
전등, 기타50--비상조명-
[조건] ① 전동기 기동 시 필요용량은 무시. ② 동력 수용률: 최대 입력 전동기 1대 100[%], 그 외 80[%], 전등·기타 100[%]. ③ 전등·기타 역률 100[%]. (효율·역률은 KSC 4202 표 참조: 37kW 6극 η86.5% pf80.0%, 22kW 6극 η85.5% pf78.5%, 11kW 6극 η84.0% pf77.0%, 5.5kW 4극 η82.5% pf79.5%)
정답 및 해설
각 전동기 입력[kVA] =출력η⋅cos⁡θ= \dfrac{\text{출력}}{\eta \cdot \cos\theta}로 계산한다.

· 37kW 1대: 370.865×0.80=53.47\dfrac{37}{0.865 \times 0.80} = 53.47 [kVA]
· 22kW 1대: 220.855×0.785=32.78\dfrac{22}{0.855 \times 0.785} = 32.78 [kVA] (2대)
· 11kW 1대: 110.84×0.77=17.01\dfrac{11}{0.84 \times 0.77} = 17.01 [kVA] (2대)
· 5.5kW 1대: 5.50.825×0.795=8.39\dfrac{5.5}{0.825 \times 0.795} = 8.39 [kVA]
· 전등·기타: 501.0×1.0=50\dfrac{50}{1.0 \times 1.0} = 50 [kVA]

동력 수용률: 입력 최대인 53.47kVA 1대는 100[%], 나머지 전동기는 80[%].
나머지 전동기 입력 합 =32.78×2+17.01×2+8.39=107.97= 32.78 \times 2 + 17.01 \times 2 + 8.39 = 107.97 [kVA]
동력 수용분 =53.47×1.0+107.97×0.8=139.85= 53.47 \times 1.0 + 107.97 \times 0.8 = 139.85 [kVA]
전등·기타(100[%]) =50= 50 [kVA]

발전기 필요용량 =139.85+50=189.85= 139.85 + 50 = 189.85 [kVA]
표2 자가용 디젤 표준출력(50, 100, 150, 200, 300, 400 [kVA]) 중 만족하는 최소값은 200200 [kVA].
문제 8
그림과 같은 철골공장(가로 50[m] × 세로 25[m])에 백열등 전반조명으로 평균조도 200[lx]를 얻으려 한다. 광원 소비전력을 구하기 위해 순서대로 답하시오.
[조건] ① 천정·벽면 반사율 30[%] ② 광원은 천장면하 1[m]에 부착 ③ 천장 높이 9[m] ④ 감광보상률은 보수상태 "양" ⑤ 직접조명 배광 ⑥ 금속 반사갓 직부형 ⑦ 등기구 가로 8등 × 세로 4등(총 32등). (백열등 특성표·조명률표·실지수 기호표 참조)
(1) 광원의 높이[m] (2) 실지수의 기호와 실지수 (3) 조명률 (4) 감광보상률 (5) 총 광속 (6) 전등 한 등의 광속[lm] (7) 선정할 전등의 와트 수[W]
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 광원의 높이
천장 9[m]에서 천장면하 1[m]에 부착, 작업면을 바닥(0[m])으로 보므로
H=9−1=8H = 9 - 1 = 8 [m]

(2) 실지수
RI=X⋅YH(X+Y)=50×258×(50+25)=2.08RI = \dfrac{X \cdot Y}{H(X+Y)} = \dfrac{50 \times 25}{8 \times (50+25)} = 2.08
기호표 1.75~2.25 범위 → 기호 E, 실지수 2.0

(3) 조명률
직접조명(전구), 천장·벽 반사율 0.3, 실지수 E2.0 → 표에서 U=0.47U = 0.47 (47[%])

(4) 감광보상률
직접조명·전구·보수상태 "양" → D=1.3D = 1.3

(5) 총 광속
광속법 NF=E⋅A⋅DU=200×(50×25)×1.30.47=691,489NF = \dfrac{E \cdot A \cdot D}{U} = \dfrac{200 \times (50 \times 25) \times 1.3}{0.47} = 691{,}489 [lm]

(6) 한 등의 광속
총 등수 N=8×4=32N = 8 \times 4 = 32 [등]
F=NFN=691,48932=21,609F = \dfrac{NF}{N} = \dfrac{691{,}489}{32} = 21{,}609 [lm]

(7) 와트 수 선정
백열등 특성표에서 21,609[lm] 이상에 가장 가까운 L100V 1000W(21,000[lm]) → 10001000 [W] 선정.
문제 9
전기설비기술기준에 따라 사용전압 154[kV] 중성점 직접접지식 전로의 절연내력 시험전압[V]을 구하고 시험방법을 쓰시오. (단, 정격전압으로 계산.)
정답 및 해설
(1) 시험전압
최대사용전압 =154,000×1.151.1=161,000= 154{,}000 \times \dfrac{1.15}{1.1} = 161{,}000 [V]
60[kV] 초과·중성점 직접접지식이므로 시험전압 배수는 0.72배.
V=161,000×0.72=115,920V = 161{,}000 \times 0.72 = 115{,}920 [V]

(2) 시험방법
시험전압 115,920[V]를 전로와 대지 사이에 연속 10분간 가했을 때 견디면 합격이다.
문제 10
정격용량 18.5[kW], 정격전압 380[V], 역률 70[%] 전동기 부하에 콘덴서를 Y결선으로 설치해 역률을 90[%]로 개선하려 한다. (단, 주파수 60[Hz].)
(1) 콘덴서 용량[kVA]
(2) 정전용량[μF]
정답 및 해설
(1) 콘덴서 용량
Qc=P(1−cos⁡2θ1cos⁡θ1−1−cos⁡2θ2cos⁡θ2)Q_c = P\left(\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_1}}{\cos\theta_1} - \dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)
=18.5(1−0.720.7−1−0.920.9)=18.5×(1.0202−0.4843)=9.91= 18.5\left(\dfrac{\sqrt{1-0.7^2}}{0.7} - \dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 18.5 \times (1.0202 - 0.4843) = 9.91 [kVA]

(2) 정전용량 (Y결선)
Y결선은 각 상이 상전압 V3\dfrac{V}{\sqrt{3}}를 받으므로 3상 용량 Qc=3⋅2πfC(V3)2=2πfCV2Q_c = 3 \cdot 2\pi f C \left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^2 = 2\pi f C V^2.
C=Qc2πfV2=9.91×1032π×60×3802=182.1×10−6C = \dfrac{Q_c}{2\pi f V^2} = \dfrac{9.91 \times 10^3}{2\pi \times 60 \times 380^2} = 182.1 \times 10^{-6} [F]
C=182.1C = 182.1 [μF]
문제 11
예상 고장전류 실효값 48162[A], 보호도체 절연물 상수 k=143, 보호장치 순시차단시간 0.1초일 때 보호도체 단면적은 몇 [mm²] 이상이어야 하는가? (단, 자동차단시간 5초 이내, 설계여유 1.25 적용.)
정답 및 해설
차단시간 5초 이내일 때 보호도체 최소 단면적(단열 단시간 통전식)
S=I2tk=48,1622×0.1143=106.5S = \dfrac{\sqrt{I^2 t}}{k} = \dfrac{\sqrt{48{,}162^2 \times 0.1}}{143} = 106.5 [mm²]
설계여유 1.25 적용
S=106.5×1.25=133.13S = 106.5 \times 1.25 = 133.13 [mm²]
따라서 133.13[mm²] 이상이어야 한다.
문제 12
용량 200[kVA], 전압 200[V]인 6펄스 3상 UPS로 공급하는 설비의 기본파 전류와 제5고조파 전류를 계산하시오. (단, 역률·효율 100[%], 제5고조파 저감계수 0.5.)
(1) 기본파 전류
(2) 제5고조파 전류
정답 및 해설
(1) 기본파 전류
3상이므로 I1=P3 V=200×1033×200=577.35I_1 = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{200 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 200} = 577.35 [A]

(2) 제5고조파 전류
이상적 6펄스 정류기의 제n고조파는 기본파의 1n\dfrac{1}{n}이다. 제5고조파에 저감계수 0.5를 적용하면
I5=I15×0.5=577.355×0.5=57.74I_5 = \dfrac{I_1}{5} \times 0.5 = \dfrac{577.35}{5} \times 0.5 = 57.74 [A]
문제 13
머레이 루프(Murray loop)법으로 선로 고장점을 찾으려 한다. 길이 4[km](0.2[Ω/km]) 선로에 그림처럼 접지고장이 생겼을 때, 고장점까지 거리 X[km]를 구하시오. (단, G는 검류계, 170[Ω]과 90[Ω]에서 브리지가 평형.)
문제 이미지
정답 및 해설
머레이 루프는 휘트스톤 브리지 원리로, 평형 시 변 저항비가 고장점까지·왕복 도체저항비와 같다. 선로 1조 길이 4[km]이므로 루프 전체는 왕복 2L=2×4=82L = 2 \times 4 = 8 [km].
고장측 변 90[Ω], 건전측 변 170[Ω]에서 평형:
X=90170+90×2L=90260×8=2.77X = \dfrac{90}{170+90} \times 2L = \dfrac{90}{260} \times 8 = 2.77 [km]
(저항은 길이에 비례하므로 0.2[Ω/km]는 비에서 상쇄되어 결과에 영향 없다.)
문제 14
송전단 전압 3300[V], 수전단 전압 3150[V]인 3상 송전선로의 고유저항이 ρ=1.818×10⁻²[Ω·mm²/m]일 때 전선 굵기는? (단, 정격용량 1000[kW], 길이 3[km], 리액턴스 무시. 굵기 후보[mm²]: 70, 95, 120, 150, 185)
정답 및 해설
리액턴스를 무시하므로 3상 전압강하 e=3 I Re = \sqrt{3}\,I\,R이다.
수전단 기준 부하전류(역률 100[%]) I=P3 Vr=1000×1033×3150=183.3I = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V_r} = \dfrac{1000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 3150} = 183.3 [A]
전압강하 e=Vs−Vr=3300−3150=150e = V_s - V_r = 3300 - 3150 = 150 [V]
선저항 R=e3 I=1503×183.3=0.4725R = \dfrac{e}{\sqrt{3}\,I} = \dfrac{150}{\sqrt{3} \times 183.3} = 0.4725 [Ω]
고유저항식 R=ρLAR = \rho\dfrac{L}{A}에서 (1선 길이 L=3000[m])
A=ρLR=1.818×10−2×30000.4725=115.43A = \rho\dfrac{L}{R} = 1.818 \times 10^{-2} \times \dfrac{3000}{0.4725} = 115.43 [mm²]
후보 중 이를 만족하는 최소 굵기는 120120 [mm²].
문제 15
그림·조건·참고표를 이용해 3상 단락용량, 3상 단락전류, 차단기 차단용량 등을 계산하시오.

[조건] 변압기 60[kV]/6.6[kV], 3000[kVA]×3. 6.6[kV]측 선로: 지중선 100[mm²]×0.095[km], 가공선 100[mm²]×0.4[km], 60[mm²]×1.4[km], 38[mm²]×0.7[km], 5[mm]×1.2[km]. 수전설비 1차측 1상당 합성 %X_G=1.5[%], 변압기 명판 7.4[%]/3000[kVA](기준용량 10000[kVA]).
참고표(10000[kVA] 기준 %r·%x[%/km]) 지중100mm²(6kV): %r=4.2 %x=1.7; 가공100mm²(6kV): %r=4.1 %x=7.5; 가공60mm²: %r=7.0 %x=7.9; 가공38mm²: %r=11.2 %x=8.2; 가공5mm: %r=20.8 %x=8.8. 정격차단용량 표준치(7200[V]): 25,50,(75),100,150,(200),250[MVA]
(1) 합성 %임피던스 (2) 3상 단락용량 (3) 3상 단락전류 (4) 정격차단용량 계산 및 표 선정
문제 이미지
정답 및 해설
(기준용량 10000[kVA]로 모든 %값을 환산한다.)

(1) 합성 %임피던스
변압기: %ZT=7.4×10,0003,000=24.67\%Z_T = 7.4 \times \dfrac{10{,}000}{3{,}000} = 24.67 [%] (리액턴스로 취급)
선로 %R = 4.2×0.095 + 4.1×0.4 + 7.0×1.4 + 11.2×0.7 + 20.8×1.2 = 44.64 [%]
선로 %X = 1.7×0.095 + 7.5×0.4 + 7.9×1.4 + 8.2×0.7 + 8.8×1.2 = 30.52 [%]
전체 %X = %X_G + %Z_T + 선로%X = 1.5 + 24.67 + 30.52 = 56.69 [%], 전체 %R = 44.64 [%]
%Z=44.642+56.692=72.15\%Z = \sqrt{44.64^2 + 56.69^2} = 72.15 [%]

(2) 3상 단락용량
Ps=100%Z×Pn=10072.15×10,000=13,859P_s = \dfrac{100}{\%Z} \times P_n = \dfrac{100}{72.15} \times 10{,}000 = 13{,}859 [kVA] ≒ 13.86 [MVA]

(3) 3상 단락전류 (6.6[kV]측)
기준전류 In=Pn3 V=10,000×1033×6,600=874.8I_n = \dfrac{P_n}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{10{,}000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 6{,}600} = 874.8 [A]
Is=100%Z×In=10072.15×874.8=1,212.4I_s = \dfrac{100}{\%Z} \times I_n = \dfrac{100}{72.15} \times 874.8 = 1{,}212.4 [A]

(4) 정격차단용량
차단기 정격전압 7.2[kV] 기준 차단용량 Pc=3×Vn×Is′P_c = \sqrt{3} \times V_n \times I_s' 로, 단락용량과 거의 같은 약 13.86[MVA]가 된다.
Pc=3×7.2×(1,212.4×6.67.2)=13.86P_c = \sqrt{3} \times 7.2 \times (1{,}212.4 \times \tfrac{6.6}{7.2}) = 13.86 [MVA]
표준 차단용량(7200[V]: 25, 50, …) 중 만족하는 최소값은 2525 [MVA].
문제 1
다음 PLC 래더다이어그램을 논리회로로 나타내시오. (단, AND·OR·NOT만 쓰고 2입력 1출력 소자만 사용한다.)

[래더다이어그램]
· 1행: P000(a) — P001(b) 직렬 → P002(b)와 직렬 → 출력코일 P010
· 2행: P010(a)이 P000·P001 직렬군과 병렬(자기유지)로 P002 앞 마디에 합류
· 3행: P003(a) — P004(a) 직렬군이 코일 직전(P002 뒤) 마디에 병렬로 합류
문제 이미지
정답 및 해설
b접점인 P001·P002는 부정(NOT)으로 처리한다.
출력 P010의 논리식:
P010={(P000⋅P001‾+P010)⋅P002‾}+(P003⋅P004)P010 = \{(P000 \cdot \overline{P001} + P010) \cdot \overline{P002}\} + (P003 \cdot P004)

2입력 1출력 소자로 쪼개면
① A=P000⋅P001‾A = P000 \cdot \overline{P001} (P001 반전 후 AND)
② B=A+P010B = A + P010 (자기유지 OR)
③ C=B⋅P002‾C = B \cdot \overline{P002} (P002 반전 후 AND)
④ D=P003⋅P004D = P003 \cdot P004 (AND)
⑤ P010=C+DP010 = C + D (OR)

요약: P001·P002를 NOT으로 반전한 뒤 ①~⑤ 순서로 2입력 AND·OR를 잇고, 출력 P010을 ② OR단에 자기유지로 되먹임한다.
정답 이미지
문제 2
다음 동작설명에 맞게 조작회로의 접점을 완성하시오.

[동작설명]
· PB1 누름 → MC1·T1 여자, MC1-a로 GL 점등
· T1 경과 → MC2·T2 여자, FR-a로 RL·FR-b로 YL 점등, 부저는 YL과 교차 동작. 동시에 MC1 소자로 GL 소등
· T2 경과 → MC2·T2 소자, FR·RL·YL 소등·부저 정지
· EOCR 동작 시 회로 차단·WL 점등
문제 이미지
정답 및 해설
기동·자기유지·타이머 순차제어에 EOCR 트립회로를 더한 구성이다.

① 기동: PB1(a, 자동복귀)와 MC1(a)를 병렬로 자기유지 → MC1·T1 동시 여자, MC1-a로 GL 점등.
② T1 한시 후: T1 한시a접점으로 MC2·T2 여자. MC2-b를 MC1 유지회로에 직렬로 넣어 MC1 소자→GL 소등. FR(플리커릴레이) 동작 → FR-a로 RL, FR-b로 YL 점등, 부저는 FR-a/FR-b 교번으로 YL과 교차 동작.
③ T2 한시 후: T2 한시b접점으로 MC2·T2 소자 → FR·RL·YL 소등, 부저 정지.
④ EOCR 트립: EOCR-b를 주회로에 직렬로 두어 동작 시 전회로 차단, EOCR-a로 WL 점등.

정지용 PB-OFF(b)는 자기유지 회로에 직렬로 둔다.
정답 이미지
문제 3
전기안전관리자는 「국가표준기본법」 제14조 및 「교정대상 및 주기설정을 위한 지침」 제4조에 따라 다음 계측장비를 주기 교정하여야 한다. 권장 교정 및 시험주기의 빈칸을 채우시오.

구분계측장비권장 교정 및 시험주기(년)
계측장비 교정계전기 시험기( ① )
절연내력 시험기( ② )
절연유 내압 시험기( ③ )
적외선 열화상 카메라( ④ )
전원 품질 분석기( ⑤ )
정답 및 해설
「전기안전관리자의 직무에 관한 고시」 별표상 표의 5개 계측장비는 모두 권장 교정주기가 1년이다.

① 1년
② 1년
③ 1년
④ 1년
⑤ 1년
문제 4
저압 옥내배선을 케이블공사로 시설할 때, 장소별 가능(O)·불가능(X)으로 표의 빈칸을 완성하시오.

옥내옥측옥외물기가 있는 장소
건조한 장소 / 습기가 많은 장소우선내 / 우선외
정답 및 해설
케이블공사는 사용전압·장소 제한이 가장 적어, 저압에서는 어느 장소에도 시설할 수 있다.

· 옥내(건조한 장소): O
· 옥내(습기가 많은 장소): O
· 옥측(우선내): O
· 옥측(우선외): O
· 옥외: O
· 물기가 있는 장소: O

즉 모든 칸이 O이다.
문제 5
설계감리원은 서류를 갖추고 세부양식은 발주자 승인을 받아 설계감리과정을 기록하며, 완료와 함께 발주자에게 제출하여야 한다. 다음 중 구비서류가 아닌 것은?
① 근무상황부 ② 설계감리일지
③ 공사기성신청서 ④ 설계감리기록부
⑤ 설계자와 협의사항 기록부 ⑥ 공사예정공정표
⑦ 설계수행계획서 ⑧ 설계감리 주요 검토결과
⑨ 설계도서 검토의견서
정답 및 해설
「설계감리업무 수행지침」상 설계감리원의 구비·제출 서류는 근무상황부, 설계감리일지, 설계감리지시부, 설계감리기록부, 설계감리요청서, 설계자와 협의사항 기록부, 설계감리 주요검토결과, 설계도서 검토의견서, 설계감리 수행계획서 등이다.

「공사기성신청서」는 시공단계에서 수급인이 기성을 청구하는 서류이므로 설계감리 구비서류가 아니다.

정답: ③ 공사기성신청서
문제 6
Δ-Y 결선 주변압기 보호용 비율차동계전기의 간략 회로도이다. 주변압기 1차·2차측 변류기(CT)의 미결선된 2차 회로를 완성하시오.

[회로] 1차측 R·S·T → 주변압기(1차 Δ / 2차 Y) → 2차측에 동작코일 87R·87S·87T 배치, 양측 CT 2차 회로 미결선
문제 이미지
정답 및 해설
비율차동계전기는 변압기 1·2차 전류의 크기·위상을 맞춰야 한다. 변압기가 Δ-Y이면 1·2차 전류에 30° 위상차가 생기므로, CT는 변압기와 반대로 결선해 보상한다.

· 변압기 1차 Δ → 그 측 CT 2차는 Y(성형)
· 변압기 2차 Y → 그 측 CT 2차는 Δ(환상)

이로써 양측 CT 2차 전류 위상이 맞아, 정상·외부고장 시 동작코일(87R·87S·87T) 차전류가 0이 되고 내부고장 시에만 차전류가 흘러 동작한다. CT 비는 양측 2차 정격전류가 같아지도록 정한다.
정답 이미지
문제 7
어느 빌딩 수용가가 자가용 디젤발전기를 계획한다. 아래 부하 종류·특성과 조건·참고자료로 전부하 운전에 필요한 발전기 용량[kVA]을 표의 빈칸을 채우며 선정하시오.

부하의 종류출력[kW]극수대수적용부하기동방법
전동기3761소화전 펌프리액터 기동
2262급수펌프리액터 기동
1162배풍기Y-Δ 기동
5.541배수펌프직입 기동
전등, 기타50--비상조명-
[조건] ① 전동기 기동 시 필요용량은 무시. ② 동력 수용률: 최대 입력 전동기 1대 100[%], 그 외 80[%], 전등·기타 100[%]. ③ 전등·기타 역률 100[%]. (효율·역률은 KSC 4202 표 참조: 37kW 6극 η86.5% pf80.0%, 22kW 6극 η85.5% pf78.5%, 11kW 6극 η84.0% pf77.0%, 5.5kW 4극 η82.5% pf79.5%)
정답 및 해설
각 전동기 입력[kVA] =출력η⋅cos⁡θ= \dfrac{\text{출력}}{\eta \cdot \cos\theta}로 계산한다.

· 37kW 1대: 370.865×0.80=53.47\dfrac{37}{0.865 \times 0.80} = 53.47 [kVA]
· 22kW 1대: 220.855×0.785=32.78\dfrac{22}{0.855 \times 0.785} = 32.78 [kVA] (2대)
· 11kW 1대: 110.84×0.77=17.01\dfrac{11}{0.84 \times 0.77} = 17.01 [kVA] (2대)
· 5.5kW 1대: 5.50.825×0.795=8.39\dfrac{5.5}{0.825 \times 0.795} = 8.39 [kVA]
· 전등·기타: 501.0×1.0=50\dfrac{50}{1.0 \times 1.0} = 50 [kVA]

동력 수용률: 입력 최대인 53.47kVA 1대는 100[%], 나머지 전동기는 80[%].
나머지 전동기 입력 합 =32.78×2+17.01×2+8.39=107.97= 32.78 \times 2 + 17.01 \times 2 + 8.39 = 107.97 [kVA]
동력 수용분 =53.47×1.0+107.97×0.8=139.85= 53.47 \times 1.0 + 107.97 \times 0.8 = 139.85 [kVA]
전등·기타(100[%]) =50= 50 [kVA]

발전기 필요용량 =139.85+50=189.85= 139.85 + 50 = 189.85 [kVA]
표2 자가용 디젤 표준출력(50, 100, 150, 200, 300, 400 [kVA]) 중 만족하는 최소값은 200200 [kVA].
문제 8
그림과 같은 철골공장(가로 50[m] × 세로 25[m])에 백열등 전반조명으로 평균조도 200[lx]를 얻으려 한다. 광원 소비전력을 구하기 위해 순서대로 답하시오.
[조건] ① 천정·벽면 반사율 30[%] ② 광원은 천장면하 1[m]에 부착 ③ 천장 높이 9[m] ④ 감광보상률은 보수상태 "양" ⑤ 직접조명 배광 ⑥ 금속 반사갓 직부형 ⑦ 등기구 가로 8등 × 세로 4등(총 32등). (백열등 특성표·조명률표·실지수 기호표 참조)
(1) 광원의 높이[m] (2) 실지수의 기호와 실지수 (3) 조명률 (4) 감광보상률 (5) 총 광속 (6) 전등 한 등의 광속[lm] (7) 선정할 전등의 와트 수[W]
문제 이미지
정답 및 해설
(1) 광원의 높이
천장 9[m]에서 천장면하 1[m]에 부착, 작업면을 바닥(0[m])으로 보므로
H=9−1=8H = 9 - 1 = 8 [m]

(2) 실지수
RI=X⋅YH(X+Y)=50×258×(50+25)=2.08RI = \dfrac{X \cdot Y}{H(X+Y)} = \dfrac{50 \times 25}{8 \times (50+25)} = 2.08
기호표 1.75~2.25 범위 → 기호 E, 실지수 2.0

(3) 조명률
직접조명(전구), 천장·벽 반사율 0.3, 실지수 E2.0 → 표에서 U=0.47U = 0.47 (47[%])

(4) 감광보상률
직접조명·전구·보수상태 "양" → D=1.3D = 1.3

(5) 총 광속
광속법 NF=E⋅A⋅DU=200×(50×25)×1.30.47=691,489NF = \dfrac{E \cdot A \cdot D}{U} = \dfrac{200 \times (50 \times 25) \times 1.3}{0.47} = 691{,}489 [lm]

(6) 한 등의 광속
총 등수 N=8×4=32N = 8 \times 4 = 32 [등]
F=NFN=691,48932=21,609F = \dfrac{NF}{N} = \dfrac{691{,}489}{32} = 21{,}609 [lm]

(7) 와트 수 선정
백열등 특성표에서 21,609[lm] 이상에 가장 가까운 L100V 1000W(21,000[lm]) → 10001000 [W] 선정.
문제 9
전기설비기술기준에 따라 사용전압 154[kV] 중성점 직접접지식 전로의 절연내력 시험전압[V]을 구하고 시험방법을 쓰시오. (단, 정격전압으로 계산.)
정답 및 해설
(1) 시험전압
최대사용전압 =154,000×1.151.1=161,000= 154{,}000 \times \dfrac{1.15}{1.1} = 161{,}000 [V]
60[kV] 초과·중성점 직접접지식이므로 시험전압 배수는 0.72배.
V=161,000×0.72=115,920V = 161{,}000 \times 0.72 = 115{,}920 [V]

(2) 시험방법
시험전압 115,920[V]를 전로와 대지 사이에 연속 10분간 가했을 때 견디면 합격이다.
문제 10
정격용량 18.5[kW], 정격전압 380[V], 역률 70[%] 전동기 부하에 콘덴서를 Y결선으로 설치해 역률을 90[%]로 개선하려 한다. (단, 주파수 60[Hz].)
(1) 콘덴서 용량[kVA]
(2) 정전용량[μF]
정답 및 해설
(1) 콘덴서 용량
Qc=P(1−cos⁡2θ1cos⁡θ1−1−cos⁡2θ2cos⁡θ2)Q_c = P\left(\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_1}}{\cos\theta_1} - \dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)
=18.5(1−0.720.7−1−0.920.9)=18.5×(1.0202−0.4843)=9.91= 18.5\left(\dfrac{\sqrt{1-0.7^2}}{0.7} - \dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 18.5 \times (1.0202 - 0.4843) = 9.91 [kVA]

(2) 정전용량 (Y결선)
Y결선은 각 상이 상전압 V3\dfrac{V}{\sqrt{3}}를 받으므로 3상 용량 Qc=3⋅2πfC(V3)2=2πfCV2Q_c = 3 \cdot 2\pi f C \left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^2 = 2\pi f C V^2.
C=Qc2πfV2=9.91×1032π×60×3802=182.1×10−6C = \dfrac{Q_c}{2\pi f V^2} = \dfrac{9.91 \times 10^3}{2\pi \times 60 \times 380^2} = 182.1 \times 10^{-6} [F]
C=182.1C = 182.1 [μF]
문제 11
예상 고장전류 실효값 48162[A], 보호도체 절연물 상수 k=143, 보호장치 순시차단시간 0.1초일 때 보호도체 단면적은 몇 [mm²] 이상이어야 하는가? (단, 자동차단시간 5초 이내, 설계여유 1.25 적용.)
정답 및 해설
차단시간 5초 이내일 때 보호도체 최소 단면적(단열 단시간 통전식)
S=I2tk=48,1622×0.1143=106.5S = \dfrac{\sqrt{I^2 t}}{k} = \dfrac{\sqrt{48{,}162^2 \times 0.1}}{143} = 106.5 [mm²]
설계여유 1.25 적용
S=106.5×1.25=133.13S = 106.5 \times 1.25 = 133.13 [mm²]
따라서 133.13[mm²] 이상이어야 한다.
문제 12
용량 200[kVA], 전압 200[V]인 6펄스 3상 UPS로 공급하는 설비의 기본파 전류와 제5고조파 전류를 계산하시오. (단, 역률·효율 100[%], 제5고조파 저감계수 0.5.)
(1) 기본파 전류
(2) 제5고조파 전류
정답 및 해설
(1) 기본파 전류
3상이므로 I1=P3 V=200×1033×200=577.35I_1 = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{200 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 200} = 577.35 [A]

(2) 제5고조파 전류
이상적 6펄스 정류기의 제n고조파는 기본파의 1n\dfrac{1}{n}이다. 제5고조파에 저감계수 0.5를 적용하면
I5=I15×0.5=577.355×0.5=57.74I_5 = \dfrac{I_1}{5} \times 0.5 = \dfrac{577.35}{5} \times 0.5 = 57.74 [A]
문제 13
머레이 루프(Murray loop)법으로 선로 고장점을 찾으려 한다. 길이 4[km](0.2[Ω/km]) 선로에 그림처럼 접지고장이 생겼을 때, 고장점까지 거리 X[km]를 구하시오. (단, G는 검류계, 170[Ω]과 90[Ω]에서 브리지가 평형.)
문제 이미지
정답 및 해설
머레이 루프는 휘트스톤 브리지 원리로, 평형 시 변 저항비가 고장점까지·왕복 도체저항비와 같다. 선로 1조 길이 4[km]이므로 루프 전체는 왕복 2L=2×4=82L = 2 \times 4 = 8 [km].
고장측 변 90[Ω], 건전측 변 170[Ω]에서 평형:
X=90170+90×2L=90260×8=2.77X = \dfrac{90}{170+90} \times 2L = \dfrac{90}{260} \times 8 = 2.77 [km]
(저항은 길이에 비례하므로 0.2[Ω/km]는 비에서 상쇄되어 결과에 영향 없다.)
문제 14
송전단 전압 3300[V], 수전단 전압 3150[V]인 3상 송전선로의 고유저항이 ρ=1.818×10⁻²[Ω·mm²/m]일 때 전선 굵기는? (단, 정격용량 1000[kW], 길이 3[km], 리액턴스 무시. 굵기 후보[mm²]: 70, 95, 120, 150, 185)
정답 및 해설
리액턴스를 무시하므로 3상 전압강하 e=3 I Re = \sqrt{3}\,I\,R이다.
수전단 기준 부하전류(역률 100[%]) I=P3 Vr=1000×1033×3150=183.3I = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V_r} = \dfrac{1000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 3150} = 183.3 [A]
전압강하 e=Vs−Vr=3300−3150=150e = V_s - V_r = 3300 - 3150 = 150 [V]
선저항 R=e3 I=1503×183.3=0.4725R = \dfrac{e}{\sqrt{3}\,I} = \dfrac{150}{\sqrt{3} \times 183.3} = 0.4725 [Ω]
고유저항식 R=ρLAR = \rho\dfrac{L}{A}에서 (1선 길이 L=3000[m])
A=ρLR=1.818×10−2×30000.4725=115.43A = \rho\dfrac{L}{R} = 1.818 \times 10^{-2} \times \dfrac{3000}{0.4725} = 115.43 [mm²]
후보 중 이를 만족하는 최소 굵기는 120120 [mm²].
문제 15
그림·조건·참고표를 이용해 3상 단락용량, 3상 단락전류, 차단기 차단용량 등을 계산하시오.

[조건] 변압기 60[kV]/6.6[kV], 3000[kVA]×3. 6.6[kV]측 선로: 지중선 100[mm²]×0.095[km], 가공선 100[mm²]×0.4[km], 60[mm²]×1.4[km], 38[mm²]×0.7[km], 5[mm]×1.2[km]. 수전설비 1차측 1상당 합성 %X_G=1.5[%], 변압기 명판 7.4[%]/3000[kVA](기준용량 10000[kVA]).
참고표(10000[kVA] 기준 %r·%x[%/km]) 지중100mm²(6kV): %r=4.2 %x=1.7; 가공100mm²(6kV): %r=4.1 %x=7.5; 가공60mm²: %r=7.0 %x=7.9; 가공38mm²: %r=11.2 %x=8.2; 가공5mm: %r=20.8 %x=8.8. 정격차단용량 표준치(7200[V]): 25,50,(75),100,150,(200),250[MVA]
(1) 합성 %임피던스 (2) 3상 단락용량 (3) 3상 단락전류 (4) 정격차단용량 계산 및 표 선정
문제 이미지
정답 및 해설
(기준용량 10000[kVA]로 모든 %값을 환산한다.)

(1) 합성 %임피던스
변압기: %ZT=7.4×10,0003,000=24.67\%Z_T = 7.4 \times \dfrac{10{,}000}{3{,}000} = 24.67 [%] (리액턴스로 취급)
선로 %R = 4.2×0.095 + 4.1×0.4 + 7.0×1.4 + 11.2×0.7 + 20.8×1.2 = 44.64 [%]
선로 %X = 1.7×0.095 + 7.5×0.4 + 7.9×1.4 + 8.2×0.7 + 8.8×1.2 = 30.52 [%]
전체 %X = %X_G + %Z_T + 선로%X = 1.5 + 24.67 + 30.52 = 56.69 [%], 전체 %R = 44.64 [%]
%Z=44.642+56.692=72.15\%Z = \sqrt{44.64^2 + 56.69^2} = 72.15 [%]

(2) 3상 단락용량
Ps=100%Z×Pn=10072.15×10,000=13,859P_s = \dfrac{100}{\%Z} \times P_n = \dfrac{100}{72.15} \times 10{,}000 = 13{,}859 [kVA] ≒ 13.86 [MVA]

(3) 3상 단락전류 (6.6[kV]측)
기준전류 In=Pn3 V=10,000×1033×6,600=874.8I_n = \dfrac{P_n}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{10{,}000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 6{,}600} = 874.8 [A]
Is=100%Z×In=10072.15×874.8=1,212.4I_s = \dfrac{100}{\%Z} \times I_n = \dfrac{100}{72.15} \times 874.8 = 1{,}212.4 [A]

(4) 정격차단용량
차단기 정격전압 7.2[kV] 기준 차단용량 Pc=3×Vn×Is′P_c = \sqrt{3} \times V_n \times I_s' 로, 단락용량과 거의 같은 약 13.86[MVA]가 된다.
Pc=3×7.2×(1,212.4×6.67.2)=13.86P_c = \sqrt{3} \times 7.2 \times (1{,}212.4 \times \tfrac{6.6}{7.2}) = 13.86 [MVA]
표준 차단용량(7200[V]: 25, 50, …) 중 만족하는 최소값은 2525 [MVA].