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[전기기사 필기] 23년 1회차
전기기사 필기 기출문제

23년 1회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

1 / 1
A4정답 포함
전기기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

23년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
간격이 d[m]d\rm[m]인 평행판 전극 사이를 유전율 ϵ\epsilon인 유전체로 채우고, 두 전극에 v=Vmcos⁡ωt[V]v=V_m\cos\omega t\rm[V]를 걸었다. 이때 유전체 속을 흐르는 변위전류밀도에 관한 설명으로 옳은 것은? (단, 가장자리 효과는 무시한다.)
1진폭은 ϵVmd[A/m2]\dfrac{\epsilon V_m}{d}\rm[A/m^2]이고, 걸어 준 전압과 위상이 같다.
2진폭은 ϵω2Vmd[A/m2]\dfrac{\epsilon\omega^2V_m}{d}\rm[A/m^2]이고, 걸어 준 전압과 위상이 정반대이다.
3진폭은 ϵωVmd[A/m2]\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}\rm[A/m^2]이고, 걸어 준 전압보다 위상이 90∘90^\circ 뒤진다.
4진폭은 ϵωVmd[A/m2]\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}\rm[A/m^2]이고, 걸어 준 전압보다 위상이 90∘90^\circ 앞선다.
정답 및 해설
두 극판 사이가 균일하다고 보면 전계는 E=vd=Vmdcos⁡ωtE=\dfrac{v}{d}=\dfrac{V_m}{d}\cos\omega t, 전속밀도는 D=ϵE=ϵVmdcos⁡ωtD=\epsilon E=\dfrac{\epsilon V_m}{d}\cos\omega t이다.
이를 시간으로 미분하면 Jd=∂D∂t=−ϵωVmdsin⁡ωt[A/m2]J_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}=-\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}\sin\omega t\rm[A/m^2]이므로 진폭은 ϵωVmd\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}이다.
위상은 −sin⁡ωt=cos⁡(ωt+90∘)-\sin\omega t=\cos(\omega t+90^\circ)로 고쳐 쓰면 바로 드러난다. 전압이 cos⁡ωt\cos\omega t였으므로 흐름이 90∘90^\circ만큼 먼저 간다. 정답은 ④이다.
페이저로 옮겨도 결과가 같다. Jd˙=jωϵE˙\dot{J_d}=j\omega\epsilon\dot{E}에서 jj가 곧 90∘90^\circ 앞섬을 뜻하고 크기는 ωϵEm=ϵωVmd\omega\epsilon E_m=\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}로 맞아떨어진다. 커패시터 전류가 전압보다 앞서 흐른다는 회로이론의 결과와도 같은 이야기다.
①은 미분을 빠뜨린 값, ②는 두 번 미분한 꼴, ③은 앞뒤 관계를 뒤집은 것이라 모두 틀렸다.
문제 2
진공 중에서 전위함수가 V=x2+y2V=x^2+y^2로 주어질 때, 점 (2, 2, 0)[m]에서의 체적전하밀도 ρ\rho는 몇 [C/m3][C/m^3]인가? (단, ϵ0\epsilon_0는 자유공간의 유전율이다.)
12ϵ02\epsilon_0
2−2ϵ0-2\epsilon_0
3−4ϵ0-4\epsilon_0
44ϵ04\epsilon_0
정답 및 해설
포아송 방정식 ∇2V=−ρϵ0\nabla^2V=-\dfrac{\rho}{\epsilon_0}을 이용한다. V=x2+y2V=x^2+y^2이므로 ∇2V=2+2=4\nabla^2V=2+2=4이고, 점의 좌표와 무관하게 ρ=−4ϵ0\rho=-4\epsilon_0가 된다. 따라서 정답은 −4ϵ0-4\epsilon_0이다.
문제 3
두 유전체 A, B의 경계면에 진전하가 없고, 전계가 그림처럼 법선과 각각 θ1\theta_1, θ2\theta_2를 이루며 지나고 있다. 두 유전체 안의 전계 사이에 언제나 성립하는 관계식은? E1E2θ1θ2유전체 A유전체 B
1E1cos⁡θ1=E2cos⁡θ2E_1\cos\theta_1=E_2\cos\theta_2
2ϵ1E1sin⁡θ1=ϵ2E2sin⁡θ2\epsilon_1E_1\sin\theta_1=\epsilon_2E_2\sin\theta_2
3E1sin⁡θ1=E2sin⁡θ2E_1\sin\theta_1=E_2\sin\theta_2
4E1tan⁡θ1=E2tan⁡θ2E_1\tan\theta_1=E_2\tan\theta_2
정답 및 해설
경계면을 얇게 감싸는 사각 폐경로에 ∮E⋅dl=0\oint E\cdot dl=0을 적용하면, 면에 나란한 방향의 성분은 양쪽이 같아야 한다. 각을 법선에서 재고 있으므로 나란한 성분은 Esin⁡θE\sin\theta이고, 따라서 E1sin⁡θ1=E2sin⁡θ2E_1\sin\theta_1=E_2\sin\theta_2가 된다. 정답은 ③이다.
이 식을 E2E_2에 대해 풀면 E2=sin⁡θ1sin⁡θ2E1E_2=\dfrac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}E_1이 나온다.
한편 면에 수직한 방향에서는 진전하가 없을 때 DD가 이어지므로 ϵ1E1cos⁡θ1=ϵ2E2cos⁡θ2\epsilon_1E_1\cos\theta_1=\epsilon_2E_2\cos\theta_2가 성립한다. 이 두 식을 나누면 굴절 법칙 tan⁡θ1tan⁡θ2=ϵ1ϵ2\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\epsilon_1}{\epsilon_2}을 얻는데, 이는 유전율이 큰 쪽에서 각이 더 벌어진다는 뜻이다.
①은 수직 성분을 DD가 아니라 EE로 이었을 때, ②는 나란한 성분에 유전율을 곱했을 때, ④는 굴절 법칙의 좌우변을 뒤섞었을 때 나오는 잘못된 식이다.
문제 4
단면적이 S[m2]S\rm[m^2]이고 단위 길이당 권수가 n0[n_0[회/m]\rm/m]인 무한히 긴 솔레노이드의 단위 길이당 자기인덕턴스[H/m]\rm[H/m]는?
1μSn02\mu Sn_0^2
2μS2n02\mu S^2n_0^2
3μSn0\mu Sn_0
4μS2n0\mu S^2n_0
정답 및 해설
무한장 솔레노이드의 자기인덕턴스는 L=μn02SlL=\mu n_0^2Sl이므로 단위 길이당 인덕턴스는 L′=μSn02L'=\mu Sn_0^2이다.
정답은 μSn02\mu Sn_0^2이다.
문제 5
진공 중에서 반지름 10[mm]10\rm[mm]짜리 원통 도체 두 가닥을 축 간격 3[m]3\rm[m]로 나란히 가설하였다. 이 선로 1[km]1\rm[km] 구간에서 두 도체 사이 정전용량은 약 몇 [μF]\rm[\mu F]인가?
12.4×10−3[μF]2.4\times10^{-3}[\mu F]
24.9×10−3[μF]4.9\times10^{-3}[\mu F]
37.3×10−3[μF]7.3\times10^{-3}[\mu F]
49.8×10−3[μF]9.8\times10^{-3}[\mu F]
정답 및 해설
두 평행 도체 사이에는 길이 1[m]1\rm[m]마다 C=πϵ0ln⁡(Da)[F/m]C=\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\left(\dfrac{D}{a}\right)}\rm[F/m]의 용량이 생긴다. Da=310×10−3=300\dfrac{D}{a}=\dfrac{3}{10\times10^{-3}}=300, ln⁡300≈5.704\ln300\approx5.704이므로 C≈π×8.855×10−125.704≈4.88×10−12[F/m]C\approx\dfrac{\pi\times8.855\times10^{-12}}{5.704}\approx4.88\times10^{-12}\rm[F/m]이고, 여기에 103[m]10^{3}\rm[m]를 곱하면 4.88×10−9[F]4.88\times10^{-9}\rm[F] 곧 약 4.9×10−3[μF]4.9\times10^{-3}\rm[\mu F]가 된다.
거꾸로 ln⁡(Da)=πϵ0C≈2.782×10−114.88×10−12≈5.70\ln\left(\dfrac{D}{a}\right)=\dfrac{\pi\epsilon_0}{C}\approx\dfrac{2.782\times10^{-11}}{4.88\times10^{-12}}\approx5.70에서 Da≈300\dfrac{D}{a}\approx300이 복원되어 조건과 맞는다. 분자를 2πϵ02\pi\epsilon_0로 쓰면(두 도체가 직렬로 이어진 꼴임을 놓치면) 값이 두 배인 ④가 나온다.
문제 6
자계의 벡터포텐셜이 A[Wb/m]일 때, 도체 주위의 자계 B[Wb/m²]가 시간에 따라 변화하면 도체에 발생하는 전계의 세기 E[V/m]는?
1E=−∂A∂tE=-\dfrac{\partial A}{\partial t}
2rot E=∂B∂trot \ E=\dfrac{\partial B}{\partial t}
3rot E=−∂A∂trot \ E=-\dfrac{\partial A}{\partial t}
4E=rot AE=rot \ A
정답 및 해설
벡터포텐셜 A는 B=rot AB=rot\,A로 정의되며, 패러데이의 법칙 rot E=−∂B∂trot\,E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}에 대입하면 rot E=−rot(∂A∂t)rot\,E=-rot\left(\dfrac{\partial A}{\partial t}\right)가 되어 E=−∂A∂tE=-\dfrac{\partial A}{\partial t}를 얻는다.
문제 7
비투자율 μr = 800, 원형 단면적이 S = 10cm2, 평균 자로 길이 l = 16π × 10-2(m)의 환상 철심에 600회의 코일을 감고 이 코일에 1A의 전류를 흘리면 환상 철심 내부의 자속은 몇 Wb인가?
11.2 × 10-3
22.4 × 10-5
31.2 × 10-5
42.4 × 10-3
정답 및 해설
정답은 1.2×10−31.2\times 10^{-3} 이다. 자기저항은 Rm=lμ0μrS=16π×10−24π×10−7×800×10×10−4=5×105R_m=\frac{l}{\mu _0\mu _rS}=\frac{16\pi \times 10^{-2}}{4\pi \times 10^{-7}\times 800\times 10\times 10^{-4}}=5\times 10^{5}[AT/Wb]이고, 자속은 Φ=NIRm=600×15×105=1.2×10−3\Phi =\frac{NI}{R_m}=\frac{600\times 1}{5\times 10^{5}}=1.2\times 10^{-3}[Wb]이다.
문제 8
진공 중에 선간거리 1[m]의 평행왕복 도선이 있다. 두 선간에 작용하는 힘이 4×10-7[N/m]이었다면 전선에 흐르는 전류는?
1√2[A]
22[A]
31[A]
4√3[A]
정답 및 해설
평행 왕복도선 사이의 단위길이당 힘은 F=μ0I22πd=2×10−7I2dF=\dfrac{\mu_0I^2}{2\pi d}=2\times10^{-7}\dfrac{I^2}{d}이다. 4×10−7=2×10−7×I24\times10^{-7}=2\times10^{-7}\times I^2에서 I2=2, I=2I^2=2,\ I=\sqrt2[A]가 되어 정답은 √2[A]이다.
문제 9

반지름 0.2[m]인 접지된 구도체의 중심으로부터 0.5[m] 떨어진 지점에 5×10−95 \times 10^{-9}[C]의 점전하를 놓았다. 이때 구도체에 나타나는 영상전하의 크기와 그 위치(구 중심에서의 거리)를 옳게 짝지은 것은?

1

+2×10−9+2 \times 10^{-9}[C], 중심에서 0.08[m]

2

−1.25×10−8-1.25 \times 10^{-8}[C], 중심에서 1.25[m]

3

−2×10−9-2 \times 10^{-9}[C], 중심에서 0.5[m]

4

−2×10−9-2 \times 10^{-9}[C], 중심에서 0.08[m]

정답 및 해설

접지된 구도체에 대한 영상전하는 점전하에 a/da/d를 곱한 크기에 음의 부호가 붙고, 놓이는 자리는 구 중심에서 a2/da^{2}/d인 지점이다. 수치를 넣으면 크기는 −(0.2/0.5)×5×10−9=−2×10−9-(0.2/0.5) \times 5 \times 10^{-9} = -2 \times 10^{-9}[C], 자리는 0.22/0.5=0.080.2^{2}/0.5 = 0.08[m]이므로 −2×10−9-2 \times 10^{-9}[C], 중심에서 0.08[m]가 정답이다. 부호가 +인 것은 접지 조건에 어긋나고, 1.25[m] 짝은 반지름과 거리를 뒤바꾼 결과이며, 0.5[m] 짝은 점전하가 놓인 자리를 그대로 옮긴 값이다.

문제 10
길이 400[m], 반지름 3[mm]인 원형 단면의 구리 도선이 있다. 도체 내부를 지나는 자속 때문에 생기는 자기 인덕턴스는 몇 [mH]인가?
12×10−52\times10^{-5}
21×10−21\times10^{-2}
32×10−22\times10^{-2}
44×10−24\times10^{-2}
정답 및 해설

도체 안쪽 자속이 만드는 인덕턴스는 단면 굵기와 무관하게 길이에만 비례하며 그 값은 Li=μ0l8πL_i=\dfrac{\mu_0 l}{8\pi}다. 따라서 반지름 3[mm]는 답에 쓰이지 않는 조건이다.

l=400l=400[m]를 넣으면 Li=4π×10−7×4008π=4002×10−7=2×10−5L_i=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\times400}{8\pi}=\dfrac{400}{2}\times10^{-7}=2\times10^{-5}[H]이고, 단위를 [mH]로 고치면 2×10−22\times10^{-2}[mH]가 된다.

역산 검산 — l=8πLiμ0=8π×2×10−54π×10−7=400l=\dfrac{8\pi L_i}{\mu_0}=\dfrac{8\pi\times2\times10^{-5}}{4\pi\times10^{-7}}=400[m]로 주어진 길이가 그대로 복원된다.

문제 11
내부 원통의 반지름이 a, 외부 원통의 반지름이 b 인동축 원통 콘덴서의 내외 원통 사이에 공기를 넣었을 때 정전용량이 C1 이었다. 내외 반지름을 모두 3배로 증가시키고 공기 대신 비유전율이 3인 유전체를 넣었을 경우의 정전용량 C2 는?
1C2=3C1
2C2=9C1
3C2=C19C_2=\dfrac{C_1}{9}
4C2=C13C_2 = \dfrac{C_1}{3}
정답 및 해설
동축 원통 콘덴서의 정전용량은 C=2πϵlln⁡(b/a)C=\dfrac{2\pi\epsilon l}{\ln(b/a)}로 주어진다. 내외 반지름을 모두 3배로 늘려도 비율 b/ab/a는 변하지 않으므로 로그항은 그대로이고, 유전율만 공기(ϵ0\epsilon_0)에서 비유전율 3인 유전체(3ϵ03\epsilon_0)로 3배가 된다. 따라서 C2=3C1C_2=3C_1이 되어 정답은 C2=3C1C_2=3C_1이다.
문제 12
임의의 단면을 가진 2개의 원주상의 무한히 긴 평행도체가 있다. 지금 도체의 도전율을 무한대라고 하면 L, C, ℇ 및 μ 사이의 관계는? (단, C는 두 도체간의 단위 길이당 정전용량, L은 두 도체를 한 개의 왕복회로로 한 경우의 단위 길이 당 자기인덕턴스, ℇ은 두 도체사이에 있는 매질의 유전율, μ는 두 도체사이에 있는 매질의 투자율이다.)
1LC = ℇμ
2Cℇ = Lμ
3C/ℇ = L/μ
41/(LC) = ℇμ
정답 및 해설
도전율이 무한대인 두 평행 도체로 이루어진 전송선로에서는 단위 길이당 인덕턴스 L과 정전용량 C 사이에 LC=ϵμLC=\epsilon\mu의 관계가 성립한다. 이는 전파속도가 v=1LC=1ϵμv=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}=\dfrac{1}{\sqrt{\epsilon\mu}}로 매질만으로 정해져야 하기 때문이다. 따라서 정답은 LC = ℇμ이다.
문제 13
진공 중에 서로 떨어져 있는 두 도체 A, B가 있다. 도체 A에만 1[C]의 전하를 주었을 때 도체 A, B의 전위가 각각 3[V], 2[V]였다. 이번에는 도체 A, B에 각각 3[C]과 1[C]의 전하를 주면 도체 A의 전위는 몇 [V]인가?
111
213
36
49
정답 및 해설
정답은 11[V]이다. 전위계수 관계 VA=p11QA+p12QBV_A=p_{11}Q_A+p_{12}Q_B에서 QA=1, QB=0Q_A=1,\ Q_B=0일 때 VA=3V_A=3이므로 p11=3p_{11}=3이고, VB=p21QA=2V_B=p_{21}Q_A=2에서 p12=p21=2p_{12}=p_{21}=2를 얻는다. QA=3, QB=1Q_A=3,\ Q_B=1을 대입하면 VA=3×3+2×1=11[V]V_A=3\times3+2\times1=11[V]가 된다.
문제 14

진공 중에 놓인 자기인덕턴스 2[H]의 코일에 3[A]를 흘렸더니 코일 속 자계의 세기가 500[AT/m]로 고르게 유지되었다. 이 자계가 차지한 공간의 단위 체적당 축적에너지는 약 얼마인가? 단위는 J/m3\mathrm{J/m^3}이다.

1

9

2

0.314

3

0.0785

4

0.157

정답 및 해설

자계가 있는 공간의 단위 체적당 에너지는 w=12μ0H2w=\dfrac{1}{2}\mu_0H^{2}이며 코일의 LL이나 II와는 직접 관계가 없다. 대입하면 w=12×4π×10−7×5002≈0.157w=\dfrac{1}{2}\times4\pi\times10^{-7}\times500^{2}\approx0.157이므로 0.157이 답이다. 9는 12LI2=9\dfrac{1}{2}LI^{2}=9[J]로 얻은 코일 전체의 축적에너지여서 체적당 값이 아니고, 0.314는 12\dfrac{1}{2}을 빠뜨린 값, 0.0785는 그 계수를 한 번 더 나눈 값이다.

문제 15

비유전율이 5인 유전체 안에서 전계의 세기가 4×1044\times 10^{4}[V/m]로 측정되었다. 이 유전체에 생기는 분극의 세기는 약 몇 [C/m2]인가? (단, ϵ0=8.855×10−12\epsilon_0=8.855\times 10^{-12}[F/m]이다.)

1

1.42×10−61.42\times 10^{-6}

2

3.54×10−73.54\times 10^{-7}

3

1.77×10−61.77\times 10^{-6}

4

2.13×10−62.13\times 10^{-6}

정답 및 해설

유전체가 띠는 분극의 세기는 전속밀도에서 진공이 담당하는 몫을 뺀 나머지이므로 P=D−ϵ0E=ϵ0(ϵs−1)EP=D-\epsilon_0E=\epsilon_0(\epsilon_s-1)E로 정리된다. 수치를 넣으면 P=8.855×10−12×(5−1)×4×104≈1.42×10−6P=8.855\times 10^{-12}\times(5-1)\times 4\times 10^{4}\approx 1.42\times 10^{-6}이 되어 1.42×10−61.42\times 10^{-6}[C/m2]이다. 3.54×10−73.54\times 10^{-7}은 ϵ0E\epsilon_0E만 셈한 값, 1.77×10−61.77\times 10^{-6}은 전속밀도 자체, 2.13×10−62.13\times 10^{-6}은 괄호 안을 ϵs+1\epsilon_s+1로 잘못 쓴 값이다.

문제 16
공기 중에서 코로나방전이 3.5 kV/mm 전계에서 발생한다고 하면, 이 때 도체의 표면에 작용하는 힘은 약 몇 N/m2 인가?
127
2108
381
454
정답 및 해설
코로나 방전이 발생하는 전계 E=3.5E=3.5[kV/mm]=3.5×106=3.5\times10^6[V/m]일 때 도체 표면에 작용하는 정전응력은 f=12ϵ0E2f=\dfrac{1}{2}\epsilon_0E^2로 구해진다. f=12×8.855×10−12×(3.5×106)2≈54.2f=\dfrac{1}{2}\times8.855\times10^{-12}\times(3.5\times10^6)^2\approx54.2[N/m²]이므로 정답은 54이다.
문제 17
평형 상태에 있는 도체의 전하 분포 및 전계의 성질에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
1대전된 도체의 전하는 표면에만 분포한다.
2대전된 도체 표면의 각 점에서 전기력선은 표면과 수직을 이룬다.
3대전된 도체의 표면은 모두 같은 전위를 가진다.
4도체 내부의 전계는 0이 아니다.
정답 및 해설
정답은 도체 내부의 전계는 0이 아니다 이다. 정전평형 상태의 도체는 전하가 표면에만 분포하고 도체 표면은 등전위이며 전기력선은 표면에 수직으로 나오는데, 이때 도체 내부의 전계는 0이 되므로 이 설명은 틀렸다.
문제 18

진공 중에 놓인 도체 표면에 면전하밀도 4×10−64\times10^{-6}[C/m²]가 고르게 분포하고 있다. 이 표면을 바깥으로 떠미는 힘은 단위 면적당 약 몇 [N/m²]인가? (단, ε0=8.855×10−12\varepsilon_0=8.855\times10^{-12}[F/m]이다.)

1

1.81

2

0.45

3

0.90

4

2.26×1052.26\times10^{5}

정답 및 해설

대전 도체 표면에서 단위 면적에 걸리는 힘은 f=σ22ε0f=\dfrac{\sigma^{2}}{2\varepsilon_0}이고, 그 방향은 언제나 표면을 도체 밖으로 떠미는 쪽이다. 값을 넣으면 f=(4×10−6)22×8.855×10−12≈0.90f=\dfrac{(4\times10^{-6})^{2}}{2\times8.855\times10^{-12}}\approx0.90[N/m²]가 된다. 1.81은 분모의 2를 빠뜨린 값, 0.45는 2로 한 번 더 나눈 값, 2.26×1052.26\times10^{5}은 전하밀도를 제곱하지 않은 값이다.

문제 19
무한히 긴 직선도체에 선전하밀도 λ\lambda[C/m]의 전하가 분포되어 있을 때, 이 직선도체를 축으로 하는 반지름 rr인 원통면 위의 전계는 몇 [V/m]인가?
1E=14πϵ0×λr E = \dfrac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \times \dfrac{\lambda}{r}
2E=14πϵ0×λr2 E = \dfrac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \times \dfrac{\lambda}{r^{2}}
3E=12πϵ0×λr2 E = \dfrac{1}{2 \pi \epsilon_{0}} \times \dfrac{\lambda}{r^{2}}
4E=12πϵ0×λr E = \dfrac{1}{2 \pi \epsilon_{0}} \times \dfrac{\lambda}{r}
정답 및 해설
무한 직선 전하에 가우스 법칙을 적용하면 반지름 rr인 원통면에서 E⋅2πr=λε0E\cdot2\pi r=\dfrac{\lambda}{\varepsilon_0}이므로 E=12πε0×λrE=\dfrac{1}{2\pi\varepsilon_0}\times\dfrac{\lambda}{r}가 된다.
문제 20

직류기의 공극을 사이에 둔 두 면의 넓이가 6.0×10−26.0\times10^{-2} [m²]이고 공극 길이가 4.0[mm]이다. 이 공극이 갖는 자기저항은 대략 몇 [AT/Wb]인가?

1

1.88×10−51.88\times10^{-5}

2

6.67×10−26.67\times10^{-2}

3

5.31×1045.31\times10^{4}

4

5.31×1075.31\times10^{7}

정답 및 해설

자기회로의 저항은 Rm=lμ0SR_m=\dfrac{l}{\mu_0 S}로 정의된다. 길이를 [m]로 고쳐 l=4.0×10−3l=4.0\times10^{-3}, S=6.0×10−2S=6.0\times10^{-2}, μ0=4π×10−7\mu_0=4\pi\times10^{-7}을 넣으면 Rm=4.0×10−31.257×10−6×6.0×10−2≈R_m=\dfrac{4.0\times10^{-3}}{1.257\times10^{-6}\times6.0\times10^{-2}}\approx 5.31×1045.31\times10^{4} [AT/Wb]가 된다. [mm]를 그대로 두면 10310^3배인 5.31×1075.31\times10^{7}, 분자와 분모를 뒤집으면 1.88×10−51.88\times10^{-5}, 투자율을 빠뜨리면 6.67×10−26.67\times10^{-2}가 나온다.

문제 21
저압 뱅킹 배전방식으로 운전하던 중 변압기나 선로에 사고가 발생하여, 뱅킹 내의 정상인 변압기 일부 또는 전부가 연쇄적으로 회로에서 차단되는 현상은?
1댐핑(Dam ping)
2플리커(Filcker)
3캐스케이딩(Cascading)
4아킹(Arcing)
정답 및 해설
저압 뱅킹방식으로 운전 중 변압기나 선로에 사고가 발생하면 건전한 변압기까지 연쇄적으로 회로에서 차단되는 현상을 캐스케이딩이라 한다. 따라서 정답은 캐스케이딩(Cascading)이다.
문제 22
전자 계산기에 의한 전력 조류 계산에서 슬랙(slack) 모선의 지정값은? (단, 슬랙 모선을 기준 모선으로 한다. )
1모선 전압의 크기와 유효전력
2모선 전압의 크기와 무효전력
3모선 전압의 크기와 모선 전압의 위상각
4유효 전력과 무효 전력
정답 및 해설
전력조류계산에서 슬랙(기준) 모선은 계통 전체의 유효·무효전력 과부족을 흡수하는 기준점 역할을 하므로, 모선 전압의 크기와 위상각(통상 0°)을 지정값으로 준다. 따라서 정답은 모선 전압의 크기와 모선 전압의 위상각이다.
문제 23
변전소에서 비접지 선로의 접지보호용으로 사용되는 계전기에 영상전류를 공급하는 것은?
1GPT
2ZCT
3CT
4PT
정답 및 해설
비접지 선로의 지락(접지)보호에는 영상전류를 검출하는 영상변류기(ZCT)를 사용하여 지락계전기에 영상전류를 공급한다. GPT는 영상전압을 공급하는 접지형 계기용변압기이므로 이 문제의 답이 될 수 없다. 정답은 ZCT이다.
문제 24
전선의 표피효과에 관한 설명으로 옳은 것은?
1전선이 가늘수록, 주파수가 낮을수록 커진다.
2전선이 굵을수록, 주파수가 높을수록 커진다.
3전선이 가늘수록, 주파수가 높을수록 커진다.
4전선이 굵을수록, 주파수가 낮을수록 커진다.
정답 및 해설
표피효과는 도체가 굵을수록, 주파수가 높을수록 크게 나타난다.
정답은 전선이 굵을수록, 주파수가 높을수록 커진다이다.
문제 25
파동임피던스 Z1=500[Ω]Z_1=500[\Omega]인 선로의 종단에 파동임피던스 Z2=1,000[Ω]Z_2=1,000[\Omega]인 변압기가 접속되어 있다. 이 선로에 파고 e1=600[kV]e_1=600[kV]인 전압이 진입할 때, 접속점에서 발생하는 전압 반사파의 파고는 몇 [kV][kV]인가?
1400[kV]400[kV]
2200[kV]200[kV]
3500[kV]500[kV]
4300[kV]300[kV]
정답 및 해설
전압 반사계수는 ρ=Z2−Z1Z2+Z1=1000−5001500=13\rho=\dfrac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}=\dfrac{1000-500}{1500}=\dfrac13이다. 반사파의 파고는 e1×ρ=600×13=200[kV]e_1\times\rho=600\times\dfrac13=200\rm{[kV]}가 되어
문제 26
선간전압이 154kV이고, 1상당의 임피던스가 j8Ω인 기기가 있을 때, 기준용량을 100MVA로 하면 % 임피던스는 약 몇 %인가?
13.15
23.37
34.25
42.75
정답 및 해설
퍼센트 임피던스는 %Z=Pn[kVA]×Z[Ω]10 V2[kV]\%Z=\dfrac{P_n[\mathrm{kVA}]\times Z[\Omega]}{10\,V^2[\mathrm{kV}]} 형태로, 기준용량 100[MVA], 선간전압 154[kV], Z=8Z=8[Ω]을 대입하면 기준 임피던스 Zbase=1542100≈237.2Z_{base}=\dfrac{154^2}{100}\approx237.2[Ω]이 되고 %Z=8237.2×100≈3.37\%Z=\dfrac{8}{237.2}\times100\approx3.37[%]이다.
문제 27

기본 랭킨사이클로 운전되는 화력발전소에서, 터빈을 빠져나온 증기가 곧바로 들어가는 기기와 거기서 일어나는 변화를 옳게 짝지은 것은?

1

과열기 — 습기를 머금은 증기가 마른 증기로 바뀐다.

2

절탄기 — 연도로 빠지는 배기가스가 급수를 데운다.

3

급수펌프 — 물의 압력이 높아져 보일러 쪽으로 밀려 올라간다.

4

복수기 — 증기가 식으면서 다시 액체 상태가 된다.

정답 및 해설

이 사이클에서 증기는 보일러와 과열기를 거쳐 터빈에서 일을 한 뒤 복수기로 들어가 식으면서 액체로 되돌아간다. 응축된 물은 그 다음 자리에 있는 급수펌프가 가압해 보일러 쪽으로 올려 보내므로 터빈 바로 뒤가 아니다. 과열기는 보일러와 터빈 사이에서 증기의 습기를 없애는 기기이고, 절탄기는 굴뚝으로 나가는 열을 급수 예열에 되쓰는 부속 설비라 증기가 지나가는 길목이 아니다.

문제 28
선로정수에 가장 큰 영향을 미치는 것은?
1송전전류
2전선의 배치
3역률
4송전전압
정답 및 해설
선로정수(저항, 인덕턴스, 정전용량 등)는 전압, 전류, 역률과 무관하며 전선의 굵기와 전선 사이의 배치(선간거리)에 따라 결정된다. 따라서 정답은 전선의 배치이다.
문제 29
송전선로의 고장전류의 계산에 영상 임피던스가 필요한 경우는?
13선 단선
21선 지락
3선간 단락
43상 단락
정답 및 해설
3상 단락은 정상분만, 선간단락은 정상분과 역상분만으로 계산되지만, 1선 지락사고는 정상분·역상분·영상분이 모두 나타나는 비대칭 고장이므로 고장전류 계산에 영상 임피던스가 필요하다. 정답은 1선 지락이다.
문제 30
최근 국내에 널리 보급되고 있는 가스절연개폐장치(GIS)의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?
1충전부가 완전히 밀폐되어 있어 안전성이 높다.
2가격이 비교적 저렴하고 대기 중 오염물질의 영향을 받지 않는다.
3소음이 적어 주변 환경과 조화를 이루기 쉽다.
4대기절연 방식보다 설비를 훨씬 소형화할 수 있다.
정답 및 해설
가스절연개폐장치(GIS)는 SF6 가스로 절연하여 충전부가 완전히 밀폐되므로 안전성이 높고 소음이 적으며 대기절연 방식보다 설비를 소형화할 수 있다. 그러나 GIS는 구조가 복잡하여 가격이 대기절연방식(AIS)보다 오히려 비싸므로, 정답은 가격이 비교적 저렴하고 대기 중 오염물질의 영향을 받지 않는다이다.
문제 31
배전선로의 고장 전류를 차단할 수 있는 것으로 가장 알맞은 것은?
1구분 개폐기
2차단기
3컷아웃스위치
4단로기
정답 및 해설
구분개폐기, 단로기, 컷아웃스위치는 무부하 상태의 회로 개폐나 구간 분리용으로 사용되며 고장전류를 차단할 수 없다. 고장전류를 차단할 수 있는 것은 차단기(Circuit Breaker)이므로 정답은 차단기이다.
문제 32
공칭단면적 200[mm2]200[mm^2], 전선무게 1.838[kg/m]1.838[kg/m], 바깥지름 18.5[mm]18.5[mm]인 경동연선을 경간 200[m]200[m]으로 가설할 때 이도[m][m]는? (단, 경동연선의 인장하중은 7,910[kg]7,910[kg], 빙설하중은 0.416[kg/m]0.416[kg/m], 풍압하중은 1.525[kg/m]1.525[kg/m]이며, 안전율은 2.22.2이다.)
14.284.28
23.783.78
34.784.78
43.283.28
정답 및 해설
합성 하중은 전선 자중과 빙설하중의 합, 그리고 풍압하중을 직각으로 합성하여 구한다. W=(1.838+0.416)2+1.5252≈2.72[kg/m]W=\sqrt{(1.838+0.416)^2+1.525^2}\approx2.72[kg/m]이고, 허용 인장하중은 79102.2≈3595[kg]\dfrac{7910}{2.2}\approx3595[kg]이다. 이도는 D=WS28T=2.72×20028×3595≈3.78[m]D=\dfrac{WS^2}{8T}=\dfrac{2.72\times200^2}{8\times3595}\approx3.78[m]이 되어, 정답은 3.78이다.
문제 33

60[Hz] 3상 1회선 송전선과 통신선이 40[km]에 걸쳐 나란히 놓여 있다. 두 선 사이의 상호인덕턴스는 0.06[mH/km]이고, 1선 지락으로 각 상에 영상전류 80[A]가 똑같이 흐른다면 통신선에 유기되는 전자유도전압의 크기는 약 몇 [V]인가?

1

35

2

72

3

217

4

651

정답 및 해설

세 상의 영상전류가 합쳐져 자속을 만들므로 Em=2πfMl⋅3I0E_m=2\pi f M l\cdot 3I_0로 구한다. Ml=0.06×10−3×40=2.4×10−3Ml=0.06\times10^{-3}\times40=2.4\times10^{-3}[H], 3I0=2403I_0=240[A]이므로 Em=2π×60×2.4×10−3×240≈217E_m=2\pi\times60\times2.4\times10^{-3}\times240\approx217[V]이다. 72는 영상전류를 세 배 하지 않은 값, 651은 세 배를 한 번 더 곱한 값, 35는 2π2\pi를 빠뜨린 값이다.

문제 34
각 수용가의 수용설비용량이 50[kW], 100[kW], 80[kW], 60[kW], 150[kW]이며, 각각의 수용률이 0.6, 0.6, 0.5, 0.5, 0.4일 때 부하들의 부등률이 1.3 이라면 변압기 용량은 약 몇 [kVA]가 필요한가? (단, 평균 부하역률은 80[%]라고 한다.)
1212
2165
3142
4183
정답 및 해설
각 수용가의 최대수용전력의 합은 50×0.6+100×0.6+80×0.5+60×0.5+150×0.4=220 kW50\times0.6+100\times0.6+80\times0.5+60\times0.5+150\times0.4=220\,\mathrm{kW}이다. 부등률을 적용한 합성최대전력은 2201.3≈169.2 kW\dfrac{220}{1.3}\approx169.2\,\mathrm{kW}이고, 역률 0.8을 적용하면 변압기 용량은 169.20.8≈212 kVA\dfrac{169.2}{0.8}\approx212\,\mathrm{kVA}이다.
정답은 212이다.
문제 35
중성점 직접 접지 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?
11선 지락전류가 적어 차단기의 차단능력이 감소된다.
2변압기의 단절연이 가능하다.
3계통의 과도 안정도가 나쁘다.
41선 지락시 건전상의 전압은 거의 상승하지 않는다.
정답 및 해설
중성점 직접접지 방식은 1선 지락 시 지락전류가 매우 크게 흘러 차단기가 큰 차단용량을 가져야 하며, 계통의 과도 안정도가 나쁘고 건전상의 전압 상승은 거의 없다. 따라서 "1선 지락전류가 적어 차단기의 차단능력이 감소된다"는 설명은 사실과 반대이므로 틀린 것은 ①이다.
문제 36
단락 보호방식에 관한 설명으로 틀린 것은?
1방사상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 양단에 있을 경우 방향 단락 계전기와 과전류 계전기를 조합시켜서 사용한다.
2전원이 1단에만 있는 방사상 송전선로에서의 고장 전류는 모두 발전소로부터 방사상으로 흘러나간다.
3환상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 두 군데 이상 있는 경우에는 방향 거리 계전기를 사용한다.
4환상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 1단에만 있을 경우 선택 단락 계전기를 사용한다.
정답 및 해설

환상 선로에서 전원이 한쪽 끝에만 있는 경우는 방사상 선로와 유사한 고장전류 흐름을 가지므로 방향 단락 계전기나 과전류 계전기 조합으로 보호하며, 선택 단락 계전기는 두 회선이 병행 운전되는 환상선로에서 고장회선을 선택 차단하기 위해 사용하는 방식으로 전원이 1단에만 있는 경우의 설명과는 맞지 않는다.

문제 37
송전계통에서 절연협조의 기본이 되는것은?
1피뢰기의 제한전압
2변압기 부싱의 섬락전압
3애자의 섬락전압
4권선의 절연내력
정답 및 해설
절연협조는 계통 내 각 기기의 절연강도를 피뢰기의 제한전압을 기준으로 그보다 여유 있게 단계적으로 설정하는 것을 원칙으로 한다. 따라서 절연협조의 기본이 되는 것은 ① 피뢰기의 제한전압이다.
문제 38
전력계통에서 내부 이상전압의 크기가 가장 큰 경우는?
1무부하 선로 충전전류 차단시
2수차발전기의 부하 차단시
3유도성 소전류 차단시
4송전선로의 부하 차단기 투입시
정답 및 해설
개폐서지에 의한 내부 이상전압은 무부하 선로의 충전전류를 차단할 때 가장 크게 발생한다. 따라서 정답은 무부하 선로 충전전류 차단시이다.
문제 39
송전계통에서 안정도 증진과 관계없는 것은?
1리액턴스가 큰 변압기를 사용한다.
2재폐로방식을 채용한다.
3중간조상방식을 채용한다.
4속응여자방식을 채용한다.
정답 및 해설
송전계통의 안정도를 높이려면 계통의 리액턴스를 작게 하고, 재폐로방식·중간조상방식·속응여자방식 등을 채용해야 한다. 리액턴스가 큰 변압기를 사용하는 것은 오히려 안정도를 저하시키는 요인이므로 안정도 증진과 관계없는(반대되는) 것은 ① 리액턴스가 큰 변압기를 사용한다이다.
문제 40
부하의 역률을 개선할 경우 배전선로에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 다른 조건은 동일하다.)
1선로전류의 증가
2전압강하의 감소
3설비용량의 여유 증가
4전력손실의 감소
정답 및 해설
부하의 역률을 개선하면 같은 유효전력을 공급하는 데 필요한 선로전류가 감소하며, 이에 따라 전압강하와 전력손실이 줄고 설비용량에 여유가 생긴다. 따라서 실제와 반대되는 설명인 정답은 선로전류의 증가이다.
문제 41
전기기기에서 절연의 종류 중 E종 절연물의 최고허용온도는 몇 [℃]인가?
1105
2130
3120
490
정답 및 해설
전기기기 절연물의 최고허용온도는 Y종 90[℃], A종 105[℃], E종 120[℃], B종 130[℃] 순으로 규정된다. 따라서 정답은 120이다.
문제 42

15[HP], 6극, 60[Hz] 3상 유도전동기가 정격 부하에서 슬립 5[%]로 돌고 있다. 이때 축에 걸리는 토크는 약 몇 [N·m]인가? (단, 1[HP]는 746[W]로 본다.)

1

9.82

2

84.81

3

89.05

4

93.73

정답 및 해설

회전자계 속도는 Ns=120fp=120×606=1200N_s=\dfrac{120f}{p}=\dfrac{120\times60}{6}=1200 [rpm]이고, 슬립 5[%]를 반영하면 축은 N=1200(1−0.05)=1140N=1200(1-0.05)=1140 [rpm]으로 돈다. 각속도로 고치면 ω=2π×114060=119.4\omega=\dfrac{2\pi\times1140}{60}=119.4 [rad/s], 축출력은 15×746=1119015\times746=11190 [W]이므로 T=11190119.4≈T=\dfrac{11190}{119.4}\approx 93.73 [N·m]가 된다. 슬립을 빼먹고 1200[rpm]을 쓰면 89.05, 부호를 반대로 잡아 1260[rpm]을 쓰면 84.81, [rpm] 값을 각속도 자리에 그대로 넣으면 9.82가 나온다.

문제 43
전원전압이 220[V]220[V]인 3상 반파정류회로에서 SCR로 위상제어를 할 때 제어각이 10°10°이면 직류출력전압은 약 몇 [V][V]인가?
1234
2146
3117
4216
정답 및 해설
3상 반파 정류회로의 직류전압은 Ed=1.17 Epcos⁡αE_d=1.17\,E_p\cos\alpha이며, 상전압은 Ep=2203≈127[V]E_p=\dfrac{220}{\sqrt3}\approx127[\mathrm{V}]이다. 따라서 Ed=1.17×127×cos⁡10∘≈146[V]E_d=1.17\times127\times\cos10^{\circ}\approx146[\mathrm{V}]이다. 정답은 146이다.
문제 44
그림은 단상 직권 정류자 전동기의 개념도이다. C를 무엇이라고 하는가?
ACF
1단층권선
2보상권선
3제어권선
4보극 권선
정답 및 해설
단상 직권 정류자전동기에서 A는 전기자, F는 계자권선이며, C는 전기자와 직렬로 접속되어 전기자 반작용에 의한 변압기기전력(정류를 방해하는 리액턴스 전압)을 상쇄해 정류를 돕는 보상권선이다. 따라서 정답은 보상권선이다.
문제 45
다음 중 DC서보모터의 제어 기능에 속하지 않는 것은?
1위치 제어 기능
2역률 제어 기능
3전류 제어 기능
4속도 제어 기능
정답 및 해설
DC서보모터는 직류전동기를 기반으로 하여 위치, 속도, 전류(토크) 제어에 사용되지만 직류량을 다루므로 역률이라는 개념 자체가 적용되지 않는다. 따라서 제어 기능에 속하지 않는 것은 ② 역률 제어 기능이다.
문제 46
단락비가 1.2인 발전기의 퍼센트 동기임피던스[%]는 약 얼마인가?
10.83
283
3120
41.2
정답 및 해설
단락비 KsK_s와 %동기임피던스는 %Zs=100Ks\%Z_s=\dfrac{100}{K_s}의 관계에 있다. Ks=1.2K_s=1.2이므로 %Zs=1001.2≈83\%Z_s=\dfrac{100}{1.2}\approx83[%]가 되어
문제 47

권수비가 12:1인 단상변압기가 전부하일 때 2차 단자전압 210[V]를 내고 있으며, 이 변압기의 전압변동률은 5[%]이다. 1차 측에 걸린 전압은 몇 [V]인가?

1

2520

2

2646

3

2394

4

2772

정답 및 해설

전압변동률은 무부하 2차 전압과 전부하 2차 전압의 차를 전부하 값으로 나눈 비이므로, 무부하 쪽은 210×(1+0.05)=220.5210\times(1+0.05)=220.5[V]다. 1차 쪽은 여기에 권수비를 곱한 220.5×12=220.5\times12=2646[V]가 된다. 2520은 변동률을 반영하지 않은 값, 2394는 부호를 반대로 잡아 5[%]를 뺀 값, 2772는 변동률을 두 배로 적용한 값이다.

문제 48
극수가 24일 때, 전기각 180°에 해당되는 기계각은?
130°
215°
37.5°
422.5°
정답 및 해설
전기각과 기계각의 관계는 θe=P2θm\theta _e=\dfrac{P}{2}\theta _m이므로 θm=180∘24/2=15∘\theta _m=\dfrac{180^{\circ}}{24/2}=15^{\circ}이다. 따라서 정답은 15°이다.
문제 49
전원전압이 100V인 단상 전파정류제어에서 점호각이 30°일 때 직류 평균전압은 약 몇 V인가?
194
284
354
464
정답 및 해설
저항부하인 단상 전파 위상제어 정류회로의 직류평균전압은 Ed=2 Eπ(1+cos⁡α)E_d=\frac{\sqrt2\,E}{\pi}(1+\cos\alpha)로 구한다. 값을 대입하면 Ed=2×100π(1+cos⁡30∘)≈45.02×1.866≈84E_d=\frac{\sqrt2\times100}{\pi}(1+\cos30^\circ)\approx45.02\times1.866\approx84[V]이다. 따라서 정답은 84이다.
문제 50
동기발전기의 단자 부근에서 단락이 일어났다고 하면 단락전류는 어떻게 되는가?
1일정한 큰 전류가 지속적으로 흐른다
2처음에는 큰 전류이나 점차 감소한다
3전류가 계속 증가한다
4큰 전류가 증가와 감소를 반복한다
정답 및 해설
동기발전기 단자 부근에서 갑작스런 단락이 발생하면 처음에는 전기자 반작용이 미처 작용하지 못해 누설 리액턴스만으로 제한되는 매우 큰 돌발단락전류가 흐르고, 이후 전기자 반작용이 서서히 나타나면서 전류는 점차 감소해 동기 리액턴스로 제한되는 지속단락전류 값으로 수렴한다. 따라서 정답은 처음에는 큰 전류이나 점차 감소한다이다.
문제 51
변압기의 임피던스 전압이란?
1변압기의 2차를 단락, 2차에 2차 전격전류와 같은 전류를 흐르게 하는데 필요한 2차 전압이다.
2정격 전류가 흐를 때의 변압기 내의 전압 강하이다.
3정격 전류 시 2차측 단자전압이다.
4변압기의 1차를 단락, 1차에 1차 정격전류와 같은 전류를 흐르게 하는데 필요한 1차 전압이다.
정답 및 해설
변압기의 임피던스전압은 정격전류가 흐를 때 변압기 내부의 저항과 누설리액턴스에 의해 발생하는 전압강하를 말한다. 1차(또는 2차)를 단락한 상태에서 그 단락된 권선 자체의 전압을 언급하는 보기는 자기모순적인 표현이어서 옳지 않고, 정격전류에 의한 내부 전압강하로 정의하는 것이 타당하다. 따라서 정답은 정격 전류가 흐를 때의 변압기 내의 전압 강하이다이다.
문제 52
변압기 결선에서 제 3고조파 전압이 발생하는 결선은?
1Y - △
2Y - Y
3△ - △
4△ - Y
정답 및 해설
Y-Y결선은 중성점을 통한 순환전류 경로(△결선)가 없어 제3고조파 전압이 상쇄되지 못하고 그대로 단자에 나타나는 결선이다. 따라서 정답은 Y - Y이다.
문제 53

정격출력 30[kW]인 3상 유도전동기가 선간전압 440[V]에서 정격운전할 때 흐르는 선전류의 크기[A]로 가장 가까운 값은? (단, 효율은 0.94, 역률은 0.87로 한다.)

1

42.5

2

45.3

3

48.1

4

83.4

정답 및 해설

먼저 계통에서 받아들이는 유효전력을 구하면 Pin=30÷0.94≈31.91P_{in}=30 \div 0.94 \approx 31.91[kW]이다. 3상에서는 P=3 VIcos⁡θP=\sqrt{3}\,V I\cos\theta이므로 I=31910÷(3×440×0.87)≈48.1I=31910 \div (\sqrt{3} \times 440 \times 0.87) \approx 48.1[A], 곧 48.1이 된다. 45.3은 효율을 반영하지 않은 값, 83.4는 3\sqrt{3}을 빠뜨린 값, 42.5는 효율로 나누지 않고 곱해 버린 값이다.

문제 54
어떤 단상 변압기의 2차 무부하 전압이 240[V]이고, 정격 부하시의 2차 단자 전압이 230[V]이다. 전압 변동률은 약 몇 [%]인가?
14.35
25.15
36.65
47.35
정답 및 해설
전압변동률은 ε=V0−VV×100=240−230230×100≈4.35 [%]\varepsilon=\dfrac{V_0-V}{V}\times100=\dfrac{240-230}{230}\times100\approx4.35\ [\%]이다. 따라서 정답은 4.354.35이다.
문제 55
자기회로 한쪽에 일부러 틈을 두어 누설자속이 많이 지나가도록 만든 변압기가 있다. 2차 쪽 부하가 무거워질 때 이 변압기가 보이는 거동과, 그 성질이 요긴하게 쓰이는 곳을 바르게 묶은 것은?
12차 단자전압이 부하와 상관없이 거의 한 값으로 버틴다 — 배전용 주상변압기
2여자전류가 작아져 역률이 크게 좋아진다 — 역률 개선용 콘덴서 설비
3권선 임피던스가 작아져 단락전류가 크게 늘어난다 — 시험용 대전류 전원
4리액턴스에 생기는 강하가 커져 2차 전류가 거의 한 값에 묶인다 — 아크 용접기
정답 및 해설

보통의 변압기는 1차와 2차가 같은 자속을 되도록 빠짐없이 나누어 쓰도록 만든다. 반대로 자기회로에 틈을 내면 한쪽 권선만 지나고 건너편으로 넘어가지 못하는 자속이 늘어난다. 회로로 옮겨 보면 직렬 리액턴스가 유난히 큰 변압기가 되는 셈이다.

이런 기기는 부하전류가 늘수록 xℓIx_{\ell}I만큼의 강하가 급히 커져 2차 단자전압을 스스로 끌어내린다. 전압이 주저앉으니 전류는 더 늘지 못하고, 결국 부하 임피던스가 크게 달라져도 2차 전류는 좁은 범위에 머문다. 이 성질을 수하특성이라 부르며, 아크가 붙었다 끊겼다 하며 부하가 요동치는 용접기에 꼭 맞는다. 그래서 ④가 옳다.

①은 배전용 변압기가 노리는 성질로 누설분을 되도록 줄여야 얻어지니 정반대다. ②의 역률은 오히려 나빠진다. 리액턴스가 커진 만큼 무효분이 늘기 때문이다. ③도 임피던스가 큰 기기의 성질과 어긋나며, 이런 변압기는 단락전류가 작아 사고 때 오히려 견디기 좋다.

같은 구실을 다른 방법으로 얻으려면 직렬 리액터를 달거나 인버터로 전류를 직접 붙든다. 요즘 용접기는 인버터식이 많지만, 자기누설을 키워 수하특성을 만든다는 원리가 이 문제의 핵심이다. 네온관용 변압기나 방전등 안정기도 같은 이치로 만든다.

문제 56
단상 직권 정류자 전동기의 전기자 권선과 계자 권선에 대한 설명으로 틀린 것은?
1계자 권선의 권수를 적게 한다.
2전기자 권선의 권수를 크게 한다.
3변압기 기전력을 적게 하여 역률 저하를 방지한다.
4브러시로 단락되는 코일 중의 단락전류를 크게 한다.
정답 및 해설

단상 직권 정류자 전동기는 변압기 기전력에 의한 브러시 단락전류가 정류를 방해하고 불꽃을 유발하므로, 이를 줄이기 위해 계자 권수를 적게 하고 전기자 권수를 크게 하며 변압기 기전력 자체를 낮춘다. 따라서 브러시로 단락되는 코일의 단락전류를 오히려 작게 하는 것이 설계 목표이며, 크게 한다는 설명은 실제와 반대이다.

문제 57
단상 반파의 정류 효율은?
1(4/π2)×100[%]
2(π2/8)×100[%]
3(8/π2)×100[%]
4(π2/4)×100[%]
정답 및 해설
단상 반파 정류회로의 정류효율은 4π2×100≈40.6[%]\dfrac{4}{\pi^2}\times100\approx40.6[\%]로 알려져 있다. 따라서 정답은 (4/π²)×100[%]이다.
문제 58
3상 농형 유도전동기의 기동방법으로 틀린 것은?
12차 저항에 의한 기동
2리액터 기동
3Y-△ 기동
4전전압 기동
정답 및 해설
2차저항에 의한 기동법은 회전자 회로에 외부저항을 삽입할 수 있는 권선형 유도전동기에만 적용되며, 회전자가 단락된 농형 유도전동기에는 사용할 수 없다. 따라서 3상 농형 유도전동기의 기동방법이 아닌 것은 ① 2차 저항에 의한 기동이다.
문제 59
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)에 대한 설명으로 틀린 것은?
1게이트와 에미터 사이의 입력 임피던스가 매우 낮아 BJT 보다 구동하기 쉽다.
2BJT처럼 on-drop 이 전류에 관계없이 낮고 거의 일정하며, MOSFET보다 훨씬 큰 전류를 흘릴 수 있다.
3MOSFET와 같이 전압제어 소자이다.
4GTO 사이리스터와 같이 역방향 전압저지 특성을 갖는다.
정답 및 해설
정답은 게이트와 에미터 사이의 입력 임피던스가 매우 낮아 BJT보다 구동하기 쉽다이며, 이 설명이 틀렸다. IGBT는 MOSFET처럼 전압제어 소자로 게이트 입력 임피던스가 매우 높기 때문에 전류구동형인 BJT보다 구동이 쉬운 것이다.
문제 60
가로축에 속도 nn, 세로축에 토크 TT를 두고 전동기와 부하의 속도-토크 특성곡선을 그릴 때, 두 곡선의 교점이 안정 운전점이 되기 위해 성립해야 하는 관계식은? (단, 전동기의 발생 토크는 TMT_{M}, 부하의 반항 토크는 TLT_{L}이다.)
1dTMdn<dTLdn\dfrac{dT_{M}}{dn}<\dfrac{dT_{L}}{dn}
2dTMdn=dTLdn\dfrac{dT_{M}}{dn}=\dfrac{dT_{L}}{dn}
3dTMdn>dTLdn\dfrac{dT_{M}}{dn}>\dfrac{dT_{L}}{dn}
4dTMdn=dTLdn=0\dfrac{dT_{M}}{dn}=\dfrac{dT_{L}}{dn}=0
정답 및 해설
전동기와 부하의 속도-토크 특성곡선의 교점이 안정 운전점이 되려면, 속도가 교점보다 조금 증가했을 때 부하토크의 증가율이 전동기토크의 증가율보다 커서 다시 감속되는 방향으로 복원되어야 한다. 즉 교점에서 dTMdn<dTLdn\dfrac{dT_M}{dn}<\dfrac{dT_L}{dn}의 관계가 성립해야 하며, 이 조건이 아니면 교란 발생 시 원래 동작점으로 돌아오지 못한다. 따라서 정답은 dTMdn<dTLdn\dfrac{dT_M}{dn}<\dfrac{dT_L}{dn}이다.
문제 61
한 상의 임피던스가 6+j8 Ω 인 △부하에 대칭선간전압 200V를 인가할 때 3상 전력은 몇 W인가?
17,200
210,800
33,600
42,400
정답 및 해설
정답은 7,200이다. 임피던스 크기는 ∣Z∣=62+82=10 [Ω]|Z|=\sqrt{6^2+8^2}=10\,[\Omega]이고 Δ결선이므로 상전압이 선간전압과 같아 상전류는 Ip=20010=20 [A]I_p=\dfrac{200}{10}=20\,[\mathrm{A}]이다. 3상 전력은 P=3Ip2R=3×202×6=7200 [W]P=3I_p^2R=3\times20^2\times6=7200\,[\mathrm{W}]이다.
문제 62
불평형 3상 전압이 Va=9+j6V_a=9+j6, Vb=−13−j15V_b=-13-j15, Vc=−3+j4V_c=-3+j4로 주어질 때, 정상분 전압 V1V_1은?
111.15+j0.9511.15+j0.95
2−2.32−j1.67-2.32-j1.67
30.18−j6.720.18-j6.72
4−7+j5-7+j5
정답 및 해설
정답은 11.15+j0.9511.15+j0.95이다. 정상분 전압은 V1=13(Va+aVb+a2Vc)V_1=\frac{1}{3}(V_a+aV_b+a^2V_c)(단, a=1∠120∘a=1\angle120^{\circ})로 계산되며, 주어진 값을 대입하면 V1≈13[(9+j6)+(19.49−j3.76)+(4.96+j0.60)]≈11.15+j0.95V_1\approx\frac{1}{3}[(9+j6)+(19.49-j3.76)+(4.96+j0.60)]\approx11.15+j0.95가 된다.
문제 63
그림과 같은 RLC회로에서 입력전압이 ei(t)e_i(t), 출력전류가 i(t)i(t)일 때, 이 회로의 전달함수 I(s)Ei(s)\frac{I(s)}{E_i(s)}는? ei(t)RLCi(t)
1CsLCs2+RCs+1\dfrac{Cs}{LCs^2+RCs+1}
2CsRCs2+LCs+1\dfrac{Cs}{RCs^2+LCs+1}
31RCs2+LCs+1\dfrac{1}{RCs^2+LCs+1}
41LCs2+RCs+1\dfrac{1}{LCs^2+RCs+1}
정답 및 해설
R, L, C가 직렬로 연결된 회로의 임피던스는 Z(s)=R+Ls+1CsZ(s)=R+Ls+\dfrac{1}{Cs}이므로, 전달함수는 I(s)Ei(s)=1Z(s)=CsLCs2+RCs+1\dfrac{I(s)}{E_i(s)}=\dfrac{1}{Z(s)}=\dfrac{Cs}{LCs^2+RCs+1}이다. 정답은 CsLCs2+RCs+1\dfrac{Cs}{LCs^2+RCs+1}이다.
문제 64

그림처럼 저항과 커패시터가 나란히 붙은 회로에 e(t)=5e−4te(t)=5e^{-4t}[V]인 전원을 걸었다. 이 회로가 전원 쪽에서 보이는 임피던스는?

RCe(t)
1

R1+4RC\dfrac{R}{1+4RC}

2

R1−4RC\dfrac{R}{1-4RC}

3

1−4RCR\dfrac{1-4RC}{R}

4

R−14CR-\dfrac{1}{4C}

정답 및 해설

저항과 커패시터를 나란히 붙이면 Z(s)=R⋅1CsR+1Cs=R1+RCsZ(s)=\dfrac{R\cdot\dfrac{1}{Cs}}{R+\dfrac{1}{Cs}}=\dfrac{R}{1+RCs}가 된다. 전원이 e−4te^{-4t} 꼴이니 복소주파수는 s=−4s=-4이고, 이를 넣으면 R1−4RC\dfrac{R}{1-4RC}가 답이다. R1+4RC\dfrac{R}{1+4RC}는 지수의 음부호를 놓친 값, 1−4RCR\dfrac{1-4RC}{R}는 어드미턴스, R−14CR-\dfrac{1}{4C}는 두 소자를 직렬로 본 값이다.

문제 65
다음 신호흐름선도에서 CR\frac{C}{R}는? R1G111CG2H1
1G1+G21−G1H1\dfrac{G_1+G_2}{1-G_1H_1}
2G1G21+G1H1\dfrac{G_1G_2}{1+G_1H_1}
3G1G21−G1H1\dfrac{G_1G_2}{1-G_1H_1}
4G1+G21+G1H1\dfrac{G_1+G_2}{1+G_1H_1}
정답 및 해설
신호흐름선도의 순방향 경로는 R→X2→X3→X4→CR\to X_2\to X_3\to X_4\to C(이득 G1G_1)와 R→X2→X4→CR\to X_2\to X_4\to C(이득 G2G_2) 두 개이고, X2,X3X_2,X_3 사이의 루프 이득은 G1H1G_1H_1이다. 메이슨 공식을 적용하면 CR=G1+G21−G1H1\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_1+G_2}{1-G_1H_1}이 되어
문제 66
선로의 단위길이당 분포 인덕턴스, 저항, 정전용량, 누설 컨덕턴스를 각각 L, R, C, G 라 하면 전파정수는?
1(R+jωL)(G+jωC)\sqrt{(R+j\omega L)(G+j\omega C)}
2G+jωCR+jωL\sqrt{\frac{G+j\omega C}{R+j\omega L}}
3R+jωLG+jωC\sqrt{\frac{R+j\omega L}{G+j\omega C}}
4R+jωLG+jωC\dfrac{\sqrt{R+j\omega L}}{G+j\omega C}
정답 및 해설
정답은 (R+jωL)(G+jωC)\sqrt{(R+j\omega L)(G+j\omega C)} 이다. 분포정수 선로의 전파정수는 단위길이당 직렬 임피던스 (R+jωL)(R+j\omega L)와 병렬 어드미턴스 (G+jωC)(G+j\omega C)의 곱의 제곱근으로 정의된다.
문제 67

복소함수 F(s)=(s+3)(s+8)s(s+2)(s+6)F(s)=\dfrac{(s+3)(s+8)}{s(s+2)(s+6)}가 주어졌다. 이 함수를 시간 영역으로 되돌린 f(t)f(t)는?

1

2−0.75e−2t−0.25e−6t2-0.75e^{-2t}-0.25e^{-6t}

2

4−0.75e−2t−0.25e−6t4-0.75e^{-2t}-0.25e^{-6t}

3

2+0.75e−2t+0.25e−6t2+0.75e^{-2t}+0.25e^{-6t}

4

2−0.75e2t−0.25e6t2-0.75e^{2t}-0.25e^{6t}

정답 및 해설

분모의 세 근 0, −2, −60,\ -2,\ -6에 맞춰 부분분수로 가르면 각 계수는 해당 근을 뺀 나머지에 그 근을 대입해 구한다. s=0s=0에서 3×82×6=2\dfrac{3\times8}{2\times6}=2, s=−2s=-2에서 1×6(−2)×4=−0.75\dfrac{1\times6}{(-2)\times4}=-0.75, s=−6s=-6에서 (−3)×2(−6)×(−4)=−0.25\dfrac{(-3)\times2}{(-6)\times(-4)}=-0.25이므로 f(t)=2−0.75e−2t−0.25e−6tf(t)=2-0.75e^{-2t}-0.25e^{-6t}다. 나머지 셋은 상수항을 246\dfrac{24}{6}으로 잘못 구했거나, 유수의 부호 또는 지수의 부호를 뒤집어 놓은 것이다.

문제 68
어떤 회로에서 전압과 전류가 각각 e=50sin(ωt+θ), i=4sin(ωt+θ-30°) 일 때 무효전력 [Var]은 얼마인가?
150
270.7
386.6
4100
정답 및 해설
전압과 전류의 위상차는 30°이고, 무효전력은 Q=VmIm2sin⁡θ=50×42×sin⁡30∘=50Q=\dfrac{V_mI_m}{2}\sin\theta =\dfrac{50\times 4}{2}\times \sin 30^{\circ}=50[Var]이다. 따라서 정답은 50이다.
문제 69
R−CR-C 직렬회로에서 콘덴서에 QQ = 0.5[C]의 전하가 충전된 상태로 tt= 0에서 스위치를 닫을 때 흐르는 전류 ii(0+^{+})는 몇 [A]인가? (단, RR=25[kΩ], CC = 2[μ\muF]이다.) RQ−+CSi(t)
110
250
35
41
정답 및 해설
스위치를 닫는 순간 콘덴서 양단 전압은 VC(0)=QC=0.52×10−6=250000V_C(0)=\frac{Q}{C}=\frac{0.5}{2\times10^{-6}}=250000[V]이고, 이 전압이 그대로 저항에 걸리므로 i(0+)=VC(0)R=25000025000=10i(0^+)=\frac{V_C(0)}{R}=\frac{250000}{25000}=10[A]이다. 따라서 정답은 10이다.
문제 70
어떤 제어계에 단위 계단입력을 가하였더니 출력이 1-e-2t 나타났다. 이 계의 전달함수는?
12/s+2
22/s(s+2)
31/s(s+2)
41/s+2
정답 및 해설
단위계단응답이 1−e−2t1-e^{-2t}이므로 이를 라플라스 변환하면 Y(s)=1s−1s+2=2s(s+2)Y(s)=\dfrac{1}{s}-\dfrac{1}{s+2}=\dfrac{2}{s(s+2)}이다. 입력은 단위계단이므로 X(s)=1/sX(s)=1/s이고, 전달함수는 G(s)=Y(s)/X(s)=2s+2G(s)=Y(s)/X(s)=\dfrac{2}{s+2}가 되어
문제 71
그림과 같은 R−CR-C병렬회로에서 전원전압이 e(t)=3e−5te(t)=3e^{-5t}인 경우 이 회로의 임피던스는?e(t)RC
1R1−5RC\dfrac{R}{1-5RC}
2jωRC1+jωRC\dfrac{j\omega RC}{1+j\omega RC}
3R1+RCs\dfrac{R}{1+RCs}
41+jωRCR\dfrac{1+j\omega RC}{R}
정답 및 해설
정답은 R1−5RC\dfrac{R}{1-5RC}이다. R-C 병렬회로의 임피던스는 일반적으로 Z(s)=R1+RCsZ(s)=\dfrac{R}{1+RCs}인데, 입력이 e(t)=3e−5te(t)=3e^{-5t}로 단일 지수함수이므로 s=−5s=-5를 대입하면 Z=R1−5RCZ=\dfrac{R}{1-5RC}가 된다.
문제 72
그림과 같은 회로에서 E1E_1과 E2E_2가 다음과 같을 때, 유도리액턴스의 단자전압은?
E1=100∠0∘E_1=100\angle0^{\circ}
E2=100∠60∘E_2=100\angle60^{\circ}
iE1E2R : 10XL : 30VL ?
1164[V]
2150[V]
3200[V]
4174[V]
정답 및 해설
정답은 164[V]이다. 그림의 회로는 E1E_1과 E2E_2가 직렬로 더해져 RR과 XLX_L의 직렬 임피던스에 전류를 흘리는 구조이므로, 합성 기전력은 E1+E2=100∠0∘+100∠60∘≈173.2∠30∘E_1+E_2=100\angle0^{\circ}+100\angle60^{\circ}\approx173.2\angle30^{\circ}이다. 전류는 I=173.2∠30∘10+j30≈5.48∠−41.6∘I=\frac{173.2\angle30^{\circ}}{10+j30}\approx5.48\angle-41.6^{\circ}이며, 유도리액턴스의 단자전압은 VL=I×jXL≈5.48×30≈164[V]V_L=I\times jX_L\approx5.48\times30\approx164[V]가 된다.
문제 73
전류의 대칭분을 I0, I1, I2유기 기전력 및 단자전압의 대칭분을 Ea, Eb, Ec 및 V0, V1, V2라 할 때 3상 교류발전기의 기본식 중 정상분 V1 값은? (단, Z0, Z1, Z2는 영상, 정상, 역상 임피던스이다.)
1Ea-Z1I1
2Eb-Z2I2
3-Z2I2
4-Z0I0
정답 및 해설
3상 동기발전기의 기본식에서 정상분 전압은 무부하 기전력에서 정상 임피던스에 의한 전압강하를 뺀 V1=Ea−Z1I1V_1=E_a-Z_1I_1로 주어진다.
문제 74
회로에서 전압 Vab[V]는?
2[V]3[A]2[Ω]3[Ω]abVab
16
29
32
43
정답 및 해설
그림의 3[A]3\rm[A] 전류원은 이상적 전류원이므로 그 값이 그대로 유지되며, a단자 쪽 3[Ω]3[\Omega] 분기는 개방된 전압 측정단자이므로 전류가 흐르지 않는다. 따라서 3[A]3\rm[A] 전류는 모두 2[Ω]2[\Omega]을 통해 b쪽으로 흐르고, 직렬의 2[V]2\rm[V] 전압원은 이 전류값에 영향을 주지 않는다. 두 단자 사이의 전위차는 2[Ω]2[\Omega] 양단 전압과 같으므로 Vab=3×2=6 [V]V_{ab}=3\times2=6\ [\mathrm V]가 되어, 정답은 66이다.
문제 75
F(z)=(1−e−aT)z(z−1)(z−e−aT)F(z)=\dfrac{(1-e^{-aT})z}{(z-1)(z-e^{-aT})} 의 역 z 변환은?
1t·e-at
2at·e-at
31+e-at
41-e-at
정답 및 해설

주어진 함수를 부분분수로 나누면 F(z)=zz−1−zz−e−aTF(z)=\dfrac{z}{z-1}-\dfrac{z}{z-e^{-aT}}가 된다. 여기서 zz−1\dfrac{z}{z-1}은 단위계단함수 1의 z변환이고 zz−e−aT\dfrac{z}{z-e^{-aT}}는 e−ate^{-at}의 z변환이므로, 역변환하면 1−e−at1-e^{-at}이다. 극이 z=1z=1과 z=e−aTz=e^{-aT}에 각각 놓여 있다는 점에서도 계단 성분과 지수 감쇠 성분의 차임을 알 수 있다.

문제 76
RLC 직렬회로에 e=170cos(120t+π6)e=170cos\left ( 120t+\frac{\pi }{6} \right )[V]를 인가하였더니 i=8.5cos(120t−π6)i=8.5cos\left ( 120t-\frac{\pi }{6} \right )[A]가 흘렀다. 이때 소비되는 전력은 약 몇 [W]인가?
1361
21,445
3720
4623
정답 및 해설
정답은 361[W] 이다. 전압과 전류의 최대값은 각각 170V, 8.5A이고 위상차는 π6−(−π6)=π3\frac{\pi }{6}-\left ( -\frac{\pi }{6} \right )=\frac{\pi }{3}이므로, 소비전력은 P=VmIm2cos⁡θ=170×8.52×cos⁡60∘≈361P=\frac{V_mI_m}{2}\cos \theta =\frac{170\times 8.5}{2}\times \cos 60^{\circ }\approx 361[W]이다.
문제 77
분포정수 회로에서 직렬 임피던스를 Z, 병렬 어드미턴스를 Y라 할 때, 선로의 특성임피던스 Z0는?
1ZY
2√ZY
3ZY\sqrt{\dfrac{Z}{Y}}
4YZ\sqrt{\dfrac{Y}{Z}}
정답 및 해설
분포정수 선로의 단위길이당 직렬 임피던스를 Z=R+jωLZ=R+j\omega L, 병렬 어드미턴스를 Y=G+jωCY=G+j\omega C 라 하면, 전신방정식의 진행파 해에서 전압파와 전류파의 비로 정의되는 특성임피던스는 Z0=ZY=R+jωLG+jωCZ_{0}=\sqrt{\dfrac{Z}{Y}}=\sqrt{\dfrac{R+j\omega L}{G+j\omega C}} 이다. 따라서 정답은 ZY\sqrt{\dfrac{Z}{Y}} 이며, 무손실 선로(R=G=0)(R=G=0)에서는 Z0=L/CZ_{0}=\sqrt{L/C} 로 순저항이 된다. ② ZY\sqrt{ZY} 는 특성임피던스가 아니라 전파정수 γ=ZY=α+jβ\gamma=\sqrt{ZY}=\alpha+j\beta 이고, ④ Y/Z\sqrt{Y/Z} 는 그 역수인 특성어드미턴스이므로 구별해야 한다.
문제 78
그림의 교류회로에 130[V]가 인가되어 있다. 두 갈래의 중간 지점 a, b 사이에 나타나는 전위차의 크기는 몇 [V]인가?
130[V]5[Ω]-j12[Ω]a12[Ω]j5[Ω]b
170[V]
2120[V]
3130[V]
4170[V]
정답 및 해설

두 갈래에 똑같이 130[V]가 걸리므로, 각 갈래에서 아래쪽 소자가 분담하는 몫이 곧 a, b 의 전위가 된다.

V˙a=130×−j125−j12=110.77−j46.15\dot V_a=130\times\dfrac{-j12}{5-j12}=110.77-j46.15[V], V˙b=130×j512+j5=19.23+j46.15\dot V_b=130\times\dfrac{j5}{12+j5}=19.23+j46.15[V]

V˙ab=V˙a−V˙b=91.54−j92.31\dot V_{ab}=\dot V_a-\dot V_b=91.54-j92.31[V]이므로 ∣V˙ab∣=91.542+92.312=130|\dot V_{ab}|=\sqrt{91.54^{2}+92.31^{2}}=130[V]이다.

독립 역산 — ∣V˙a∣=120|\dot V_a|=120[V], ∣V˙b∣=50|\dot V_b|=50[V]이고 두 갈래의 임피던스 위상이 90∘90^{\circ} 어긋나 있어 V˙a\dot V_a와 V˙b\dot V_b도 서로 직각이다. 따라서 1202+502=130\sqrt{120^{2}+50^{2}}=130[V]로 위 결과가 그대로 되살아난다.

120[V]는 한쪽 전위 크기만 답한 것, 70[V]와 170[V]는 위상을 버리고 크기끼리 빼거나 더한 값이다.

문제 79
라플라스 변환 함수가 F(s)=2s+3(s+1)(s+2)F(s) = \frac{2s+3}{(s+1)(s+2)}일 때, 이를 역변환한 결과는?
1e−t+e−2te^{-t}+e^{-2t}
2−e−t−2e−2t-e^{-t}-2e^{-2t}
3e−t+2e2te^{-t}+2e^{2t}
4−e−t+e−2t-e^{-t}+e^{-2t}
정답 및 해설
부분분수로 전개하면 F(s)=2s+3(s+1)(s+2)=1s+1+1s+2F(s)=\frac{2s+3}{(s+1)(s+2)}=\frac{1}{s+1}+\frac{1}{s+2}이므로 역라플라스 변환하면 f(t)=e−t+e−2tf(t)=e^{-t}+e^{-2t}이다. 따라서 정답은 e−t+e−2te^{-t}+e^{-2t}이다.
문제 80
그림의 회로에서 VV=10[V], RR=10[Ω], LL=1[H], CC=1[μ\muF]이고 VCV_{C}=0일 때, 스위치 KK를 닫은 직후 전류의 변화율 di(0+)dt\frac{di(0^{+})}{dt} 값[A/sec]은? KRLVCi
110
20
31
45
정답 및 해설
스위치를 닫는 순간 인덕터의 전류는 연속이므로 i(0+)=0i(0^+)=0이고 커패시터 전압도 VC(0+)=0V_C(0^+)=0이다. KVL식 V=Ldidt+Ri+VCV=L\dfrac{di}{dt}+Ri+V_C에 t=0+t=0^+를 대입하면 10=1×di(0+)dt+0+010=1\times\dfrac{di(0^+)}{dt}+0+0이므로 di(0+)dt=10[A/sec]\dfrac{di(0^+)}{dt}=10[\mathrm{A/sec}]가 되어 정답은 10이다.
문제 81
가공 전선로의 지지물에 하중이 가하여지는 경우에 그 하중을 받는 지지물의 기초 안전율은 얼마 이상이어야 하는가? (단, 이상시 상정하중은 무관)
11.5
23.0
32.0
42.5
정답 및 해설
정답은 2.0이다. 가공전선로 지지물의 기초 안전율은 이상시 상정하중을 제외한 일반적인 경우 2.0 이상이어야 한다.
문제 82
저압 옥상 전선로에 시설하는 전선은 인장강도 2.30[kN]이상의 것 또는 지름이 몇 [mm]이상의 경동선 이어야 하는가?
13.2
22.0
32.6
41.6
정답 및 해설
정답은 2.6[mm]이다. 한국전기설비규정에 따르면 저압 옥상전선로에 시설하는 전선은 인장강도 2.30kN 이상의 것 또는 지름 2.6mm 이상의 경동선이어야 한다.
문제 83
지중전선로를 직접매설식에 의하여 시설하는 경우에 차량 등 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에는 매설 깊이를 몇 m 이상으로 하여야 하는가?
11.2
20.8
30.6
41.0
정답 및 해설
지중전선로를 직접매설식으로 시설할 때 차량 등 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에서는 매설 깊이를 1.0m 이상으로 하여야 한다(그 밖의 장소는 0.6m 이상).
정답은 1.0이다.
문제 84
고압 가공전선이 안테나와 접근상태로 시설되는 경우에 가공전선과 안테나사이의 수평 이격거리는 최소 몇 cm 이상이어야 하는가? (단, 가공전선으로는 케이블을 사용하지 않는다고 한다.)
1100
2120
360
480
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 케이블을 사용하지 않는 고압 가공전선이 안테나와 접근상태로 시설되는 경우, 가공전선과 안테나 사이의 수평 이격거리는 80cm 이상이어야 한다(전선이 케이블인 경우 40cm 이상). 따라서 정답은 8080이다.
문제 85
시가지에 시설하는 22.9[kV]22.9[kV] 특고압 가공전선에 경동연선을 사용할 경우, 단면적은 몇 [mm2][mm^2] 이상이어야 하는가?
1200
2100
3150
455
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 시가지에 시설하는 특고압 가공전선에 경동연선을 사용하는 경우 단면적은 55[mm²] 이상이어야 한다. 따라서 정답은 55이다.
문제 86
주행 중인 전동차 지붕의 팬터그래프가 직접 스치면서 전기를 받아 가는 가공 전선을, 한국전기설비규정에서는 어떤 이름으로 정의하고 있는가?
1조가선
2급전선
3전차선
4귀선
정답 및 해설

팬터그래프 같은 집전장치가 맞닿아 차량 쪽으로 전기를 넘겨주는 전선에 붙는 이름이 전차선이다. 한국전기설비규정 402 의 용어 정의가 이 명칭을 쓰고 있다.

나머지는 역할이 다르다. 조가선이라면 전차선을 레일면 위 일정한 높이에 매달아 주는 전선을 가리키고, 급전선이라면 변전소 쪽에서 전차선까지 전력을 실어 오는 전선을 뜻한다. 귀선은 차량이 쓰고 난 전류가 변전소로 되돌아가는 경로에 해당한다.

참고로 전차선·급전선·귀선과 그 지지물을 한데 묶어 부르는 말이 전차선로이고, 전차선에 조가선과 행어이어·드로퍼 등을 더한 가공 전선 전체는 합성전차선이라 한다.

문제 87
화재 우려가 없도록 제한된 35[kV] 이하 특고압용 차단기 등에서, 동작 시 아크가 발생하는 기구는 목재 벽이나 천장 등 가연성 구조물로부터 몇 [m] 이상 떨어뜨려 시설하여야 하는가?
11.5
22.5
32
41
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 아크가 발생하는 기구는 고압용은 목재 벽·천장으로부터 1m 이상, 특고압용은 2m 이상 이격해야 하나, 사용전압이 35kV 이하이고 화재 발생 우려가 없도록 제한한 경우에는 1m 이상으로 완화된다. 따라서 정답은 1이다.
문제 88
가공전선로 지지물에 시설하는 지선이 도로를 횡단하는 경우의 시설 높이는?
13
29
37
45
정답 및 해설
지선이 도로를 횡단하는 경우 지선의 높이는 지표상 5m 이상으로 하여야 한다. 정답은 5이다.
문제 89
고압 보안공사 시 가공전선로의 지지물로 철탑을 사용하는 경우 최대 경간[m]은?
1150
2250
3200
4400
정답 및 해설
정답은 400이다. 고압 보안공사에서 가공전선로의 지지물로 철탑을 사용하는 경우 경간은 400[m] 이하로 제한되며, 이는 일반적인 고압 가공전선로의 표준경간보다 짧게 정한 강화된 기준이다.
문제 90
사용전압이 22.9 kV인 특고압 가공전선로(종성선 다중접지식의 것으로서 전로의 지락이 생겼을 때에 2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가 되어 있는 것에 한 한다.)가 상호 간 접근 또는 교차하는 경우 사용전선이 양쪽 모두 케이블인 경우 이격거리는 몇 m 이상인가?
11.0
20.25
30.75
40.5
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 사용전압 22.9kV 중성선 다중접지 특고압 가공전선로(2초 이내 자동차단 장치 설치)가 상호 접근 또는 교차할 때, 양쪽 전선이 모두 케이블인 경우의 이격거리는 표준값의 1/2인 0.5m 이상으로 완화 적용된다. 따라서 정답은 0.5이다.
문제 91
“제 2차 접근상태”라 함은 가공 전선이 다른 시설물과 접근하는 경우에 그 가공전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 몇 [m] 미만인 곳에 시설되는 상태를 말하는가?
12.5
22
31.2
43
정답 및 해설
정답은 3이다. 제2차 접근상태는 가공전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 3m 미만인 곳에 시설되는 상태를 말한다.
문제 92
사용전압 35[kV] 이하의 특고압 가공전선과 저압 가공전선을 동일 지지물에 시설할 때, 전선 상호간의 이격거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가? (단, 특고압 가공전선은 케이블을 사용한다.)
12.0
21.0
31.5
40.5
정답 및 해설
정답은 0.5[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 사용전압 35kV 이하의 특고압 가공전선을 저압 가공전선과 동일 지지물에 시설할 때 상호 이격거리는 원칙적으로 더 크게 요구되지만, 특고압 전선이 케이블인 경우에는 0.5m까지 완화할 수 있다.
문제 93
한국전기설비규정에 맞추어 전기철도 변전소 설비를 계획하였다. 다음 중 잘못된 것은?
1교류 급전구간의 급전용 변압기로 33상 스코트결선 변압기를 선정하였다.
2직류 급전구간에는 33상 정류기용 변압기를 급전용으로 두었다.
3교류 급전구간의 급전용 변압기를 33상 흡상변압기로 정하였다.
4제어용 교류전원은 상용과 예비 22계통으로 꾸리고, 제어반은 디지털계전기방식을 기본으로 하였다.
정답 및 해설
한국전기설비규정 421.4 제2호는 급전용 변압기를 직류 구간이면 33상 정류기용으로, 교류 구간이면 33상 스코트결선으로 잡는 것을 기본으로 삼는다. 스코트결선은 33상 전원을 위상이 90∘90^\circ 어긋난 두 단상으로 갈라 뽑아 단상 부하가 만드는 불평형을 덜어 주므로 교류 급전에 알맞다.
③에 나오는 흡상변압기(BT)는 레일로 돌아오는 귀선전류를 부급전선 쪽으로 끌어올려 통신유도장해를 줄이는 단상 기기이고, 단권변압기(AT)는 AT급전방식에서 전압을 나눠 쓰기 위한 기기라 둘 다 변전소 급전용과는 쓰임이 다르다. ④는 같은 조 제5호·제6호에 그대로 들어맞는 계획이다.
문제 94
방전등이나 백열전등에 전기를 공급하는 옥내 전로(주택의 옥내 전로는 제외한다)를 시설하려 한다. 한국전기설비규정이 정한 대지전압의 상한 ⓐ와, 그보다 낮으면 뒤따르는 시설 조건을 지키지 않아도 되는 대지전압 ⓑ를 바르게 짝지은 것은?
1ⓐ 150[V]150\rm[V], ⓑ 100[V]100\rm[V]
2ⓐ 400[V]400\rm[V], ⓑ 300[V]300\rm[V]
3ⓐ 300[V]300\rm[V], ⓑ 150[V]150\rm[V]
4ⓐ 600[V]600\rm[V], ⓑ 400[V]400\rm[V]
정답 및 해설

한국전기설비규정 231.6 은 옥내 전로의 대지전압을 묶어 두는 조항이다. 주택 안의 전로를 뺀 나머지 가운데 방전등·백열전등에 전기를 보내는 전로라면 대지전압을 300[V]300\rm[V] 이하로 잡아야 하므로 ⓐ 는 300[V]300\rm[V]다.

여기에 세 가지 조건이 뒤따른다. 등기구와 딸린 전선은 손이 닿을 수 없게 꾸밀 것, 안정기는 저압 옥내배선에 바로 이을 것, 전구소켓에는 스위치를 비롯한 점멸기구를 두지 말 것이다. 다만 대지전압이 150[V]150\rm[V] 이하인 전로라면 이 조건들을 따르지 않아도 되므로 ⓑ 는 150[V]150\rm[V]다. 따라서 ③ 이 옳다.

400[V]400\rm[V]는 같은 조항의 뒷부분에서 주택 옥내 전로의 사용전압 한도로 쓰이는 값이라 대지전압 상한과 헷갈리기 쉽다. 주택 쪽도 대지전압 자체는 300[V]300\rm[V] 이하로 같고, 대신 인입구에 감전보호용 누전차단기를 달 것, 전기기계기구와 옥내 전선을 쉽게 만질 수 없게 둘 것, 소비전력 3[kW]3\rm[kW] 이상인 기기에는 전용 개폐기와 과전류차단기를 붙일 것 같은 조건이 더 붙는다.

문제 95
과부하 보호장치를 분기점으로부터 이동하여 설치할 수 있는 거리는 몇 [m]까지인가? (단, 단락 위험과 화재 및 인체에 대한 위험성이 최소화되도록 시설한 경우)
11
25
33
42
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 과부하 보호장치는 원칙적으로 분기점에 시설하되, 단락 위험과 화재·인체 위험이 최소화되도록 시설한 경우에 한해 분기점으로부터 3[m]까지 이동하여 설치할 수 있다. 따라서 정답은 3이다.
문제 96
합성수지관공사로 저압 옥내배선을 시공하려고 한다. 한국전기설비규정의 시설조건에 맞지 않는 것은?
1관 속에 넣는 전선은 옥외용 비닐절연전선을 뺀 절연전선으로 골랐다.
2이중천장(반자 속을 포함한다) 안을 지나가도록 관을 시설하였다.
3무거운 물체의 압력이나 심한 기계적 충격이 가해질 우려가 없는 자리를 골라 시설하였다.
4관 안에서는 전선에 접속점이 생기지 않게 배선하였다.
정답 및 해설
한국전기설비규정 232.11.1은 합성수지관공사의 시설조건으로 ㉠옥외용 비닐절연전선을 제외한 절연전선을 쓸 것, ㉡전선은 연선일 것(짧고 가는 관에 넣거나 단면적 10[mm2]10\rm[mm^{2}](알루미늄은 16[mm2]16\rm[mm^{2}]) 이하이면 예외), ㉢관 속에서 접속점을 만들지 말 것, ㉣중량물의 압력이나 심한 기계적 충격을 받을 자리를 피할 것, ㉤이중천장(반자 속 포함) 내에는 시설할 수 없을 것을 정하고 있다.
보기 ②는 마지막 항목을 정면으로 어긴 시공이므로 규정에 어긋난다. 나머지 셋은 각각 ㉠·㉣·㉢에 부합한다.
문제 97
직류 전기철도 시스템이 매설 배관이나 케이블에 인접하는 경우 누설전류를 방지하기 위해 가능한 한 이격시켜야 한다. 이때 주행레일과 최소 몇 [m] 이상의 거리를 유지하여야 하는가?
12
20.5
31
43
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 직류 전기철도 시스템은 누설전류에 의한 전식을 방지하기 위해 매설 배관·케이블을 주행레일로부터 가능한 한 이격시켜야 하며, 그 거리는 1m 이상을 유지하는 것을 원칙으로 한다. 따라서 정답은 1이다.
문제 98
154[KV] 변압기 주위에 사람이 접촉할 우려가 없도록 적당한 울타리를 설치하여 시설하는 경우, 울타리의 높이와 울타리로부터 충전부분까지 거리의 합계는 최소 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가?
110
28
36
44
정답 및 해설
사용전압이 35kV를 초과하고 160kV 이하인 특고압 기계기구를 울타리 등으로 시설하는 경우, 울타리 높이와 충전부분까지 거리의 합계는 6m 이상이어야 한다. 154kV는 이 구간에 해당하므로 정답은 6이다.
문제 99
주택용 배선차단기의 과전류 트립 특성을 설명한 것으로 옳은 것은?
1정격전류 63[A]63[A] 이하인 것은 정격의 1.131.13배를 흘리면 6060분 안에 트립되어야 한다.
2정격전류 63[A]63[A]를 넘는 것은 정격의 1.451.45배를 흘리면 120120분 안에 트립되어야 한다.
3정격전류 63[A]63[A]를 넘는 것의 부동작전류는 정격의 1.051.05배이다.
4CC형의 순시트립 범위는 정격전류의 33배 초과 55배 이하이다.
정답 및 해설
표 212.3-4를 보면 주택용 배선차단기에서는 정격전류 63[A]63[A]가 규약시간을 가르는 경계다. 63[A]63[A] 이하면 6060분, 넘으면 120120분이고, 어느 쪽이든 흘려도 떨어지지 않아야 하는 값은 정격의 1.131.13배, 그 시간 안에 반드시 떨어져야 하는 값은 정격의 1.451.45배로 같다. 그래서 ②가 옳다.
①은 1.131.13배를 트립 조건으로 잘못 읽은 것이고, ③의 1.051.05배와 1.31.3배는 표 212.3-2가 정한 산업용 값이다. ④는 표 212.3-3과 어긋나는데, 3In3I_n 초과 5In5I_n 이하는 BB형이고 CC형은 5In5I_n 초과 10In10I_n 이하, DD형은 10In10I_n 초과 20In20I_n 이하다.
문제 100
교통이 빈번한 도로를 횡단하여 고압 가공전선을 시설할 때 지표상 높이는 몇 [m] 이상이어야 하는가?
14.0
26.5
36.0
45.0
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우 지표상 높이는 6m 이상이어야 한다. 따라서 정답은 6.0이다.
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23년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
간격이 d[m]d\rm[m]인 평행판 전극 사이를 유전율 ϵ\epsilon인 유전체로 채우고, 두 전극에 v=Vmcos⁡ωt[V]v=V_m\cos\omega t\rm[V]를 걸었다. 이때 유전체 속을 흐르는 변위전류밀도에 관한 설명으로 옳은 것은? (단, 가장자리 효과는 무시한다.)
1진폭은 ϵVmd[A/m2]\dfrac{\epsilon V_m}{d}\rm[A/m^2]이고, 걸어 준 전압과 위상이 같다.
2진폭은 ϵω2Vmd[A/m2]\dfrac{\epsilon\omega^2V_m}{d}\rm[A/m^2]이고, 걸어 준 전압과 위상이 정반대이다.
3진폭은 ϵωVmd[A/m2]\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}\rm[A/m^2]이고, 걸어 준 전압보다 위상이 90∘90^\circ 뒤진다.
4진폭은 ϵωVmd[A/m2]\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}\rm[A/m^2]이고, 걸어 준 전압보다 위상이 90∘90^\circ 앞선다.
정답 및 해설
두 극판 사이가 균일하다고 보면 전계는 E=vd=Vmdcos⁡ωtE=\dfrac{v}{d}=\dfrac{V_m}{d}\cos\omega t, 전속밀도는 D=ϵE=ϵVmdcos⁡ωtD=\epsilon E=\dfrac{\epsilon V_m}{d}\cos\omega t이다.
이를 시간으로 미분하면 Jd=∂D∂t=−ϵωVmdsin⁡ωt[A/m2]J_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}=-\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}\sin\omega t\rm[A/m^2]이므로 진폭은 ϵωVmd\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}이다.
위상은 −sin⁡ωt=cos⁡(ωt+90∘)-\sin\omega t=\cos(\omega t+90^\circ)로 고쳐 쓰면 바로 드러난다. 전압이 cos⁡ωt\cos\omega t였으므로 흐름이 90∘90^\circ만큼 먼저 간다. 정답은 ④이다.
페이저로 옮겨도 결과가 같다. Jd˙=jωϵE˙\dot{J_d}=j\omega\epsilon\dot{E}에서 jj가 곧 90∘90^\circ 앞섬을 뜻하고 크기는 ωϵEm=ϵωVmd\omega\epsilon E_m=\dfrac{\epsilon\omega V_m}{d}로 맞아떨어진다. 커패시터 전류가 전압보다 앞서 흐른다는 회로이론의 결과와도 같은 이야기다.
①은 미분을 빠뜨린 값, ②는 두 번 미분한 꼴, ③은 앞뒤 관계를 뒤집은 것이라 모두 틀렸다.
문제 2
진공 중에서 전위함수가 V=x2+y2V=x^2+y^2로 주어질 때, 점 (2, 2, 0)[m]에서의 체적전하밀도 ρ\rho는 몇 [C/m3][C/m^3]인가? (단, ϵ0\epsilon_0는 자유공간의 유전율이다.)
12ϵ02\epsilon_0
2−2ϵ0-2\epsilon_0
3−4ϵ0-4\epsilon_0
44ϵ04\epsilon_0
정답 및 해설
포아송 방정식 ∇2V=−ρϵ0\nabla^2V=-\dfrac{\rho}{\epsilon_0}을 이용한다. V=x2+y2V=x^2+y^2이므로 ∇2V=2+2=4\nabla^2V=2+2=4이고, 점의 좌표와 무관하게 ρ=−4ϵ0\rho=-4\epsilon_0가 된다. 따라서 정답은 −4ϵ0-4\epsilon_0이다.
문제 3
두 유전체 A, B의 경계면에 진전하가 없고, 전계가 그림처럼 법선과 각각 θ1\theta_1, θ2\theta_2를 이루며 지나고 있다. 두 유전체 안의 전계 사이에 언제나 성립하는 관계식은? E1E2θ1θ2유전체 A유전체 B
1E1cos⁡θ1=E2cos⁡θ2E_1\cos\theta_1=E_2\cos\theta_2
2ϵ1E1sin⁡θ1=ϵ2E2sin⁡θ2\epsilon_1E_1\sin\theta_1=\epsilon_2E_2\sin\theta_2
3E1sin⁡θ1=E2sin⁡θ2E_1\sin\theta_1=E_2\sin\theta_2
4E1tan⁡θ1=E2tan⁡θ2E_1\tan\theta_1=E_2\tan\theta_2
정답 및 해설
경계면을 얇게 감싸는 사각 폐경로에 ∮E⋅dl=0\oint E\cdot dl=0을 적용하면, 면에 나란한 방향의 성분은 양쪽이 같아야 한다. 각을 법선에서 재고 있으므로 나란한 성분은 Esin⁡θE\sin\theta이고, 따라서 E1sin⁡θ1=E2sin⁡θ2E_1\sin\theta_1=E_2\sin\theta_2가 된다. 정답은 ③이다.
이 식을 E2E_2에 대해 풀면 E2=sin⁡θ1sin⁡θ2E1E_2=\dfrac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2}E_1이 나온다.
한편 면에 수직한 방향에서는 진전하가 없을 때 DD가 이어지므로 ϵ1E1cos⁡θ1=ϵ2E2cos⁡θ2\epsilon_1E_1\cos\theta_1=\epsilon_2E_2\cos\theta_2가 성립한다. 이 두 식을 나누면 굴절 법칙 tan⁡θ1tan⁡θ2=ϵ1ϵ2\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\epsilon_1}{\epsilon_2}을 얻는데, 이는 유전율이 큰 쪽에서 각이 더 벌어진다는 뜻이다.
①은 수직 성분을 DD가 아니라 EE로 이었을 때, ②는 나란한 성분에 유전율을 곱했을 때, ④는 굴절 법칙의 좌우변을 뒤섞었을 때 나오는 잘못된 식이다.
문제 4
단면적이 S[m2]S\rm[m^2]이고 단위 길이당 권수가 n0[n_0[회/m]\rm/m]인 무한히 긴 솔레노이드의 단위 길이당 자기인덕턴스[H/m]\rm[H/m]는?
1μSn02\mu Sn_0^2
2μS2n02\mu S^2n_0^2
3μSn0\mu Sn_0
4μS2n0\mu S^2n_0
정답 및 해설
무한장 솔레노이드의 자기인덕턴스는 L=μn02SlL=\mu n_0^2Sl이므로 단위 길이당 인덕턴스는 L′=μSn02L'=\mu Sn_0^2이다.
정답은 μSn02\mu Sn_0^2이다.
문제 5
진공 중에서 반지름 10[mm]10\rm[mm]짜리 원통 도체 두 가닥을 축 간격 3[m]3\rm[m]로 나란히 가설하였다. 이 선로 1[km]1\rm[km] 구간에서 두 도체 사이 정전용량은 약 몇 [μF]\rm[\mu F]인가?
12.4×10−3[μF]2.4\times10^{-3}[\mu F]
24.9×10−3[μF]4.9\times10^{-3}[\mu F]
37.3×10−3[μF]7.3\times10^{-3}[\mu F]
49.8×10−3[μF]9.8\times10^{-3}[\mu F]
정답 및 해설
두 평행 도체 사이에는 길이 1[m]1\rm[m]마다 C=πϵ0ln⁡(Da)[F/m]C=\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\left(\dfrac{D}{a}\right)}\rm[F/m]의 용량이 생긴다. Da=310×10−3=300\dfrac{D}{a}=\dfrac{3}{10\times10^{-3}}=300, ln⁡300≈5.704\ln300\approx5.704이므로 C≈π×8.855×10−125.704≈4.88×10−12[F/m]C\approx\dfrac{\pi\times8.855\times10^{-12}}{5.704}\approx4.88\times10^{-12}\rm[F/m]이고, 여기에 103[m]10^{3}\rm[m]를 곱하면 4.88×10−9[F]4.88\times10^{-9}\rm[F] 곧 약 4.9×10−3[μF]4.9\times10^{-3}\rm[\mu F]가 된다.
거꾸로 ln⁡(Da)=πϵ0C≈2.782×10−114.88×10−12≈5.70\ln\left(\dfrac{D}{a}\right)=\dfrac{\pi\epsilon_0}{C}\approx\dfrac{2.782\times10^{-11}}{4.88\times10^{-12}}\approx5.70에서 Da≈300\dfrac{D}{a}\approx300이 복원되어 조건과 맞는다. 분자를 2πϵ02\pi\epsilon_0로 쓰면(두 도체가 직렬로 이어진 꼴임을 놓치면) 값이 두 배인 ④가 나온다.
문제 6
자계의 벡터포텐셜이 A[Wb/m]일 때, 도체 주위의 자계 B[Wb/m²]가 시간에 따라 변화하면 도체에 발생하는 전계의 세기 E[V/m]는?
1E=−∂A∂tE=-\dfrac{\partial A}{\partial t}
2rot E=∂B∂trot \ E=\dfrac{\partial B}{\partial t}
3rot E=−∂A∂trot \ E=-\dfrac{\partial A}{\partial t}
4E=rot AE=rot \ A
정답 및 해설
벡터포텐셜 A는 B=rot AB=rot\,A로 정의되며, 패러데이의 법칙 rot E=−∂B∂trot\,E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}에 대입하면 rot E=−rot(∂A∂t)rot\,E=-rot\left(\dfrac{\partial A}{\partial t}\right)가 되어 E=−∂A∂tE=-\dfrac{\partial A}{\partial t}를 얻는다.
문제 7
비투자율 μr = 800, 원형 단면적이 S = 10cm2, 평균 자로 길이 l = 16π × 10-2(m)의 환상 철심에 600회의 코일을 감고 이 코일에 1A의 전류를 흘리면 환상 철심 내부의 자속은 몇 Wb인가?
11.2 × 10-3
22.4 × 10-5
31.2 × 10-5
42.4 × 10-3
정답 및 해설
정답은 1.2×10−31.2\times 10^{-3} 이다. 자기저항은 Rm=lμ0μrS=16π×10−24π×10−7×800×10×10−4=5×105R_m=\frac{l}{\mu _0\mu _rS}=\frac{16\pi \times 10^{-2}}{4\pi \times 10^{-7}\times 800\times 10\times 10^{-4}}=5\times 10^{5}[AT/Wb]이고, 자속은 Φ=NIRm=600×15×105=1.2×10−3\Phi =\frac{NI}{R_m}=\frac{600\times 1}{5\times 10^{5}}=1.2\times 10^{-3}[Wb]이다.
문제 8
진공 중에 선간거리 1[m]의 평행왕복 도선이 있다. 두 선간에 작용하는 힘이 4×10-7[N/m]이었다면 전선에 흐르는 전류는?
1√2[A]
22[A]
31[A]
4√3[A]
정답 및 해설
평행 왕복도선 사이의 단위길이당 힘은 F=μ0I22πd=2×10−7I2dF=\dfrac{\mu_0I^2}{2\pi d}=2\times10^{-7}\dfrac{I^2}{d}이다. 4×10−7=2×10−7×I24\times10^{-7}=2\times10^{-7}\times I^2에서 I2=2, I=2I^2=2,\ I=\sqrt2[A]가 되어 정답은 √2[A]이다.
문제 9

반지름 0.2[m]인 접지된 구도체의 중심으로부터 0.5[m] 떨어진 지점에 5×10−95 \times 10^{-9}[C]의 점전하를 놓았다. 이때 구도체에 나타나는 영상전하의 크기와 그 위치(구 중심에서의 거리)를 옳게 짝지은 것은?

1

+2×10−9+2 \times 10^{-9}[C], 중심에서 0.08[m]

2

−1.25×10−8-1.25 \times 10^{-8}[C], 중심에서 1.25[m]

3

−2×10−9-2 \times 10^{-9}[C], 중심에서 0.5[m]

4

−2×10−9-2 \times 10^{-9}[C], 중심에서 0.08[m]

정답 및 해설

접지된 구도체에 대한 영상전하는 점전하에 a/da/d를 곱한 크기에 음의 부호가 붙고, 놓이는 자리는 구 중심에서 a2/da^{2}/d인 지점이다. 수치를 넣으면 크기는 −(0.2/0.5)×5×10−9=−2×10−9-(0.2/0.5) \times 5 \times 10^{-9} = -2 \times 10^{-9}[C], 자리는 0.22/0.5=0.080.2^{2}/0.5 = 0.08[m]이므로 −2×10−9-2 \times 10^{-9}[C], 중심에서 0.08[m]가 정답이다. 부호가 +인 것은 접지 조건에 어긋나고, 1.25[m] 짝은 반지름과 거리를 뒤바꾼 결과이며, 0.5[m] 짝은 점전하가 놓인 자리를 그대로 옮긴 값이다.

문제 10
길이 400[m], 반지름 3[mm]인 원형 단면의 구리 도선이 있다. 도체 내부를 지나는 자속 때문에 생기는 자기 인덕턴스는 몇 [mH]인가?
12×10−52\times10^{-5}
21×10−21\times10^{-2}
32×10−22\times10^{-2}
44×10−24\times10^{-2}
정답 및 해설

도체 안쪽 자속이 만드는 인덕턴스는 단면 굵기와 무관하게 길이에만 비례하며 그 값은 Li=μ0l8πL_i=\dfrac{\mu_0 l}{8\pi}다. 따라서 반지름 3[mm]는 답에 쓰이지 않는 조건이다.

l=400l=400[m]를 넣으면 Li=4π×10−7×4008π=4002×10−7=2×10−5L_i=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\times400}{8\pi}=\dfrac{400}{2}\times10^{-7}=2\times10^{-5}[H]이고, 단위를 [mH]로 고치면 2×10−22\times10^{-2}[mH]가 된다.

역산 검산 — l=8πLiμ0=8π×2×10−54π×10−7=400l=\dfrac{8\pi L_i}{\mu_0}=\dfrac{8\pi\times2\times10^{-5}}{4\pi\times10^{-7}}=400[m]로 주어진 길이가 그대로 복원된다.

문제 11
내부 원통의 반지름이 a, 외부 원통의 반지름이 b 인동축 원통 콘덴서의 내외 원통 사이에 공기를 넣었을 때 정전용량이 C1 이었다. 내외 반지름을 모두 3배로 증가시키고 공기 대신 비유전율이 3인 유전체를 넣었을 경우의 정전용량 C2 는?
1C2=3C1
2C2=9C1
3C2=C19C_2=\dfrac{C_1}{9}
4C2=C13C_2 = \dfrac{C_1}{3}
정답 및 해설
동축 원통 콘덴서의 정전용량은 C=2πϵlln⁡(b/a)C=\dfrac{2\pi\epsilon l}{\ln(b/a)}로 주어진다. 내외 반지름을 모두 3배로 늘려도 비율 b/ab/a는 변하지 않으므로 로그항은 그대로이고, 유전율만 공기(ϵ0\epsilon_0)에서 비유전율 3인 유전체(3ϵ03\epsilon_0)로 3배가 된다. 따라서 C2=3C1C_2=3C_1이 되어 정답은 C2=3C1C_2=3C_1이다.
문제 12
임의의 단면을 가진 2개의 원주상의 무한히 긴 평행도체가 있다. 지금 도체의 도전율을 무한대라고 하면 L, C, ℇ 및 μ 사이의 관계는? (단, C는 두 도체간의 단위 길이당 정전용량, L은 두 도체를 한 개의 왕복회로로 한 경우의 단위 길이 당 자기인덕턴스, ℇ은 두 도체사이에 있는 매질의 유전율, μ는 두 도체사이에 있는 매질의 투자율이다.)
1LC = ℇμ
2Cℇ = Lμ
3C/ℇ = L/μ
41/(LC) = ℇμ
정답 및 해설
도전율이 무한대인 두 평행 도체로 이루어진 전송선로에서는 단위 길이당 인덕턴스 L과 정전용량 C 사이에 LC=ϵμLC=\epsilon\mu의 관계가 성립한다. 이는 전파속도가 v=1LC=1ϵμv=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}=\dfrac{1}{\sqrt{\epsilon\mu}}로 매질만으로 정해져야 하기 때문이다. 따라서 정답은 LC = ℇμ이다.
문제 13
진공 중에 서로 떨어져 있는 두 도체 A, B가 있다. 도체 A에만 1[C]의 전하를 주었을 때 도체 A, B의 전위가 각각 3[V], 2[V]였다. 이번에는 도체 A, B에 각각 3[C]과 1[C]의 전하를 주면 도체 A의 전위는 몇 [V]인가?
111
213
36
49
정답 및 해설
정답은 11[V]이다. 전위계수 관계 VA=p11QA+p12QBV_A=p_{11}Q_A+p_{12}Q_B에서 QA=1, QB=0Q_A=1,\ Q_B=0일 때 VA=3V_A=3이므로 p11=3p_{11}=3이고, VB=p21QA=2V_B=p_{21}Q_A=2에서 p12=p21=2p_{12}=p_{21}=2를 얻는다. QA=3, QB=1Q_A=3,\ Q_B=1을 대입하면 VA=3×3+2×1=11[V]V_A=3\times3+2\times1=11[V]가 된다.
문제 14

진공 중에 놓인 자기인덕턴스 2[H]의 코일에 3[A]를 흘렸더니 코일 속 자계의 세기가 500[AT/m]로 고르게 유지되었다. 이 자계가 차지한 공간의 단위 체적당 축적에너지는 약 얼마인가? 단위는 J/m3\mathrm{J/m^3}이다.

1

9

2

0.314

3

0.0785

4

0.157

정답 및 해설

자계가 있는 공간의 단위 체적당 에너지는 w=12μ0H2w=\dfrac{1}{2}\mu_0H^{2}이며 코일의 LL이나 II와는 직접 관계가 없다. 대입하면 w=12×4π×10−7×5002≈0.157w=\dfrac{1}{2}\times4\pi\times10^{-7}\times500^{2}\approx0.157이므로 0.157이 답이다. 9는 12LI2=9\dfrac{1}{2}LI^{2}=9[J]로 얻은 코일 전체의 축적에너지여서 체적당 값이 아니고, 0.314는 12\dfrac{1}{2}을 빠뜨린 값, 0.0785는 그 계수를 한 번 더 나눈 값이다.

문제 15

비유전율이 5인 유전체 안에서 전계의 세기가 4×1044\times 10^{4}[V/m]로 측정되었다. 이 유전체에 생기는 분극의 세기는 약 몇 [C/m2]인가? (단, ϵ0=8.855×10−12\epsilon_0=8.855\times 10^{-12}[F/m]이다.)

1

1.42×10−61.42\times 10^{-6}

2

3.54×10−73.54\times 10^{-7}

3

1.77×10−61.77\times 10^{-6}

4

2.13×10−62.13\times 10^{-6}

정답 및 해설

유전체가 띠는 분극의 세기는 전속밀도에서 진공이 담당하는 몫을 뺀 나머지이므로 P=D−ϵ0E=ϵ0(ϵs−1)EP=D-\epsilon_0E=\epsilon_0(\epsilon_s-1)E로 정리된다. 수치를 넣으면 P=8.855×10−12×(5−1)×4×104≈1.42×10−6P=8.855\times 10^{-12}\times(5-1)\times 4\times 10^{4}\approx 1.42\times 10^{-6}이 되어 1.42×10−61.42\times 10^{-6}[C/m2]이다. 3.54×10−73.54\times 10^{-7}은 ϵ0E\epsilon_0E만 셈한 값, 1.77×10−61.77\times 10^{-6}은 전속밀도 자체, 2.13×10−62.13\times 10^{-6}은 괄호 안을 ϵs+1\epsilon_s+1로 잘못 쓴 값이다.

문제 16
공기 중에서 코로나방전이 3.5 kV/mm 전계에서 발생한다고 하면, 이 때 도체의 표면에 작용하는 힘은 약 몇 N/m2 인가?
127
2108
381
454
정답 및 해설
코로나 방전이 발생하는 전계 E=3.5E=3.5[kV/mm]=3.5×106=3.5\times10^6[V/m]일 때 도체 표면에 작용하는 정전응력은 f=12ϵ0E2f=\dfrac{1}{2}\epsilon_0E^2로 구해진다. f=12×8.855×10−12×(3.5×106)2≈54.2f=\dfrac{1}{2}\times8.855\times10^{-12}\times(3.5\times10^6)^2\approx54.2[N/m²]이므로 정답은 54이다.
문제 17
평형 상태에 있는 도체의 전하 분포 및 전계의 성질에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?
1대전된 도체의 전하는 표면에만 분포한다.
2대전된 도체 표면의 각 점에서 전기력선은 표면과 수직을 이룬다.
3대전된 도체의 표면은 모두 같은 전위를 가진다.
4도체 내부의 전계는 0이 아니다.
정답 및 해설
정답은 도체 내부의 전계는 0이 아니다 이다. 정전평형 상태의 도체는 전하가 표면에만 분포하고 도체 표면은 등전위이며 전기력선은 표면에 수직으로 나오는데, 이때 도체 내부의 전계는 0이 되므로 이 설명은 틀렸다.
문제 18

진공 중에 놓인 도체 표면에 면전하밀도 4×10−64\times10^{-6}[C/m²]가 고르게 분포하고 있다. 이 표면을 바깥으로 떠미는 힘은 단위 면적당 약 몇 [N/m²]인가? (단, ε0=8.855×10−12\varepsilon_0=8.855\times10^{-12}[F/m]이다.)

1

1.81

2

0.45

3

0.90

4

2.26×1052.26\times10^{5}

정답 및 해설

대전 도체 표면에서 단위 면적에 걸리는 힘은 f=σ22ε0f=\dfrac{\sigma^{2}}{2\varepsilon_0}이고, 그 방향은 언제나 표면을 도체 밖으로 떠미는 쪽이다. 값을 넣으면 f=(4×10−6)22×8.855×10−12≈0.90f=\dfrac{(4\times10^{-6})^{2}}{2\times8.855\times10^{-12}}\approx0.90[N/m²]가 된다. 1.81은 분모의 2를 빠뜨린 값, 0.45는 2로 한 번 더 나눈 값, 2.26×1052.26\times10^{5}은 전하밀도를 제곱하지 않은 값이다.

문제 19
무한히 긴 직선도체에 선전하밀도 λ\lambda[C/m]의 전하가 분포되어 있을 때, 이 직선도체를 축으로 하는 반지름 rr인 원통면 위의 전계는 몇 [V/m]인가?
1E=14πϵ0×λr E = \dfrac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \times \dfrac{\lambda}{r}
2E=14πϵ0×λr2 E = \dfrac{1}{4 \pi \epsilon_{0}} \times \dfrac{\lambda}{r^{2}}
3E=12πϵ0×λr2 E = \dfrac{1}{2 \pi \epsilon_{0}} \times \dfrac{\lambda}{r^{2}}
4E=12πϵ0×λr E = \dfrac{1}{2 \pi \epsilon_{0}} \times \dfrac{\lambda}{r}
정답 및 해설
무한 직선 전하에 가우스 법칙을 적용하면 반지름 rr인 원통면에서 E⋅2πr=λε0E\cdot2\pi r=\dfrac{\lambda}{\varepsilon_0}이므로 E=12πε0×λrE=\dfrac{1}{2\pi\varepsilon_0}\times\dfrac{\lambda}{r}가 된다.
문제 20

직류기의 공극을 사이에 둔 두 면의 넓이가 6.0×10−26.0\times10^{-2} [m²]이고 공극 길이가 4.0[mm]이다. 이 공극이 갖는 자기저항은 대략 몇 [AT/Wb]인가?

1

1.88×10−51.88\times10^{-5}

2

6.67×10−26.67\times10^{-2}

3

5.31×1045.31\times10^{4}

4

5.31×1075.31\times10^{7}

정답 및 해설

자기회로의 저항은 Rm=lμ0SR_m=\dfrac{l}{\mu_0 S}로 정의된다. 길이를 [m]로 고쳐 l=4.0×10−3l=4.0\times10^{-3}, S=6.0×10−2S=6.0\times10^{-2}, μ0=4π×10−7\mu_0=4\pi\times10^{-7}을 넣으면 Rm=4.0×10−31.257×10−6×6.0×10−2≈R_m=\dfrac{4.0\times10^{-3}}{1.257\times10^{-6}\times6.0\times10^{-2}}\approx 5.31×1045.31\times10^{4} [AT/Wb]가 된다. [mm]를 그대로 두면 10310^3배인 5.31×1075.31\times10^{7}, 분자와 분모를 뒤집으면 1.88×10−51.88\times10^{-5}, 투자율을 빠뜨리면 6.67×10−26.67\times10^{-2}가 나온다.

문제 21
저압 뱅킹 배전방식으로 운전하던 중 변압기나 선로에 사고가 발생하여, 뱅킹 내의 정상인 변압기 일부 또는 전부가 연쇄적으로 회로에서 차단되는 현상은?
1댐핑(Dam ping)
2플리커(Filcker)
3캐스케이딩(Cascading)
4아킹(Arcing)
정답 및 해설
저압 뱅킹방식으로 운전 중 변압기나 선로에 사고가 발생하면 건전한 변압기까지 연쇄적으로 회로에서 차단되는 현상을 캐스케이딩이라 한다. 따라서 정답은 캐스케이딩(Cascading)이다.
문제 22
전자 계산기에 의한 전력 조류 계산에서 슬랙(slack) 모선의 지정값은? (단, 슬랙 모선을 기준 모선으로 한다. )
1모선 전압의 크기와 유효전력
2모선 전압의 크기와 무효전력
3모선 전압의 크기와 모선 전압의 위상각
4유효 전력과 무효 전력
정답 및 해설
전력조류계산에서 슬랙(기준) 모선은 계통 전체의 유효·무효전력 과부족을 흡수하는 기준점 역할을 하므로, 모선 전압의 크기와 위상각(통상 0°)을 지정값으로 준다. 따라서 정답은 모선 전압의 크기와 모선 전압의 위상각이다.
문제 23
변전소에서 비접지 선로의 접지보호용으로 사용되는 계전기에 영상전류를 공급하는 것은?
1GPT
2ZCT
3CT
4PT
정답 및 해설
비접지 선로의 지락(접지)보호에는 영상전류를 검출하는 영상변류기(ZCT)를 사용하여 지락계전기에 영상전류를 공급한다. GPT는 영상전압을 공급하는 접지형 계기용변압기이므로 이 문제의 답이 될 수 없다. 정답은 ZCT이다.
문제 24
전선의 표피효과에 관한 설명으로 옳은 것은?
1전선이 가늘수록, 주파수가 낮을수록 커진다.
2전선이 굵을수록, 주파수가 높을수록 커진다.
3전선이 가늘수록, 주파수가 높을수록 커진다.
4전선이 굵을수록, 주파수가 낮을수록 커진다.
정답 및 해설
표피효과는 도체가 굵을수록, 주파수가 높을수록 크게 나타난다.
정답은 전선이 굵을수록, 주파수가 높을수록 커진다이다.
문제 25
파동임피던스 Z1=500[Ω]Z_1=500[\Omega]인 선로의 종단에 파동임피던스 Z2=1,000[Ω]Z_2=1,000[\Omega]인 변압기가 접속되어 있다. 이 선로에 파고 e1=600[kV]e_1=600[kV]인 전압이 진입할 때, 접속점에서 발생하는 전압 반사파의 파고는 몇 [kV][kV]인가?
1400[kV]400[kV]
2200[kV]200[kV]
3500[kV]500[kV]
4300[kV]300[kV]
정답 및 해설
전압 반사계수는 ρ=Z2−Z1Z2+Z1=1000−5001500=13\rho=\dfrac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}=\dfrac{1000-500}{1500}=\dfrac13이다. 반사파의 파고는 e1×ρ=600×13=200[kV]e_1\times\rho=600\times\dfrac13=200\rm{[kV]}가 되어
문제 26
선간전압이 154kV이고, 1상당의 임피던스가 j8Ω인 기기가 있을 때, 기준용량을 100MVA로 하면 % 임피던스는 약 몇 %인가?
13.15
23.37
34.25
42.75
정답 및 해설
퍼센트 임피던스는 %Z=Pn[kVA]×Z[Ω]10 V2[kV]\%Z=\dfrac{P_n[\mathrm{kVA}]\times Z[\Omega]}{10\,V^2[\mathrm{kV}]} 형태로, 기준용량 100[MVA], 선간전압 154[kV], Z=8Z=8[Ω]을 대입하면 기준 임피던스 Zbase=1542100≈237.2Z_{base}=\dfrac{154^2}{100}\approx237.2[Ω]이 되고 %Z=8237.2×100≈3.37\%Z=\dfrac{8}{237.2}\times100\approx3.37[%]이다.
문제 27

기본 랭킨사이클로 운전되는 화력발전소에서, 터빈을 빠져나온 증기가 곧바로 들어가는 기기와 거기서 일어나는 변화를 옳게 짝지은 것은?

1

과열기 — 습기를 머금은 증기가 마른 증기로 바뀐다.

2

절탄기 — 연도로 빠지는 배기가스가 급수를 데운다.

3

급수펌프 — 물의 압력이 높아져 보일러 쪽으로 밀려 올라간다.

4

복수기 — 증기가 식으면서 다시 액체 상태가 된다.

정답 및 해설

이 사이클에서 증기는 보일러와 과열기를 거쳐 터빈에서 일을 한 뒤 복수기로 들어가 식으면서 액체로 되돌아간다. 응축된 물은 그 다음 자리에 있는 급수펌프가 가압해 보일러 쪽으로 올려 보내므로 터빈 바로 뒤가 아니다. 과열기는 보일러와 터빈 사이에서 증기의 습기를 없애는 기기이고, 절탄기는 굴뚝으로 나가는 열을 급수 예열에 되쓰는 부속 설비라 증기가 지나가는 길목이 아니다.

문제 28
선로정수에 가장 큰 영향을 미치는 것은?
1송전전류
2전선의 배치
3역률
4송전전압
정답 및 해설
선로정수(저항, 인덕턴스, 정전용량 등)는 전압, 전류, 역률과 무관하며 전선의 굵기와 전선 사이의 배치(선간거리)에 따라 결정된다. 따라서 정답은 전선의 배치이다.
문제 29
송전선로의 고장전류의 계산에 영상 임피던스가 필요한 경우는?
13선 단선
21선 지락
3선간 단락
43상 단락
정답 및 해설
3상 단락은 정상분만, 선간단락은 정상분과 역상분만으로 계산되지만, 1선 지락사고는 정상분·역상분·영상분이 모두 나타나는 비대칭 고장이므로 고장전류 계산에 영상 임피던스가 필요하다. 정답은 1선 지락이다.
문제 30
최근 국내에 널리 보급되고 있는 가스절연개폐장치(GIS)의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?
1충전부가 완전히 밀폐되어 있어 안전성이 높다.
2가격이 비교적 저렴하고 대기 중 오염물질의 영향을 받지 않는다.
3소음이 적어 주변 환경과 조화를 이루기 쉽다.
4대기절연 방식보다 설비를 훨씬 소형화할 수 있다.
정답 및 해설
가스절연개폐장치(GIS)는 SF6 가스로 절연하여 충전부가 완전히 밀폐되므로 안전성이 높고 소음이 적으며 대기절연 방식보다 설비를 소형화할 수 있다. 그러나 GIS는 구조가 복잡하여 가격이 대기절연방식(AIS)보다 오히려 비싸므로, 정답은 가격이 비교적 저렴하고 대기 중 오염물질의 영향을 받지 않는다이다.
문제 31
배전선로의 고장 전류를 차단할 수 있는 것으로 가장 알맞은 것은?
1구분 개폐기
2차단기
3컷아웃스위치
4단로기
정답 및 해설
구분개폐기, 단로기, 컷아웃스위치는 무부하 상태의 회로 개폐나 구간 분리용으로 사용되며 고장전류를 차단할 수 없다. 고장전류를 차단할 수 있는 것은 차단기(Circuit Breaker)이므로 정답은 차단기이다.
문제 32
공칭단면적 200[mm2]200[mm^2], 전선무게 1.838[kg/m]1.838[kg/m], 바깥지름 18.5[mm]18.5[mm]인 경동연선을 경간 200[m]200[m]으로 가설할 때 이도[m][m]는? (단, 경동연선의 인장하중은 7,910[kg]7,910[kg], 빙설하중은 0.416[kg/m]0.416[kg/m], 풍압하중은 1.525[kg/m]1.525[kg/m]이며, 안전율은 2.22.2이다.)
14.284.28
23.783.78
34.784.78
43.283.28
정답 및 해설
합성 하중은 전선 자중과 빙설하중의 합, 그리고 풍압하중을 직각으로 합성하여 구한다. W=(1.838+0.416)2+1.5252≈2.72[kg/m]W=\sqrt{(1.838+0.416)^2+1.525^2}\approx2.72[kg/m]이고, 허용 인장하중은 79102.2≈3595[kg]\dfrac{7910}{2.2}\approx3595[kg]이다. 이도는 D=WS28T=2.72×20028×3595≈3.78[m]D=\dfrac{WS^2}{8T}=\dfrac{2.72\times200^2}{8\times3595}\approx3.78[m]이 되어, 정답은 3.78이다.
문제 33

60[Hz] 3상 1회선 송전선과 통신선이 40[km]에 걸쳐 나란히 놓여 있다. 두 선 사이의 상호인덕턴스는 0.06[mH/km]이고, 1선 지락으로 각 상에 영상전류 80[A]가 똑같이 흐른다면 통신선에 유기되는 전자유도전압의 크기는 약 몇 [V]인가?

1

35

2

72

3

217

4

651

정답 및 해설

세 상의 영상전류가 합쳐져 자속을 만들므로 Em=2πfMl⋅3I0E_m=2\pi f M l\cdot 3I_0로 구한다. Ml=0.06×10−3×40=2.4×10−3Ml=0.06\times10^{-3}\times40=2.4\times10^{-3}[H], 3I0=2403I_0=240[A]이므로 Em=2π×60×2.4×10−3×240≈217E_m=2\pi\times60\times2.4\times10^{-3}\times240\approx217[V]이다. 72는 영상전류를 세 배 하지 않은 값, 651은 세 배를 한 번 더 곱한 값, 35는 2π2\pi를 빠뜨린 값이다.

문제 34
각 수용가의 수용설비용량이 50[kW], 100[kW], 80[kW], 60[kW], 150[kW]이며, 각각의 수용률이 0.6, 0.6, 0.5, 0.5, 0.4일 때 부하들의 부등률이 1.3 이라면 변압기 용량은 약 몇 [kVA]가 필요한가? (단, 평균 부하역률은 80[%]라고 한다.)
1212
2165
3142
4183
정답 및 해설
각 수용가의 최대수용전력의 합은 50×0.6+100×0.6+80×0.5+60×0.5+150×0.4=220 kW50\times0.6+100\times0.6+80\times0.5+60\times0.5+150\times0.4=220\,\mathrm{kW}이다. 부등률을 적용한 합성최대전력은 2201.3≈169.2 kW\dfrac{220}{1.3}\approx169.2\,\mathrm{kW}이고, 역률 0.8을 적용하면 변압기 용량은 169.20.8≈212 kVA\dfrac{169.2}{0.8}\approx212\,\mathrm{kVA}이다.
정답은 212이다.
문제 35
중성점 직접 접지 방식에 대한 설명으로 틀린 것은?
11선 지락전류가 적어 차단기의 차단능력이 감소된다.
2변압기의 단절연이 가능하다.
3계통의 과도 안정도가 나쁘다.
41선 지락시 건전상의 전압은 거의 상승하지 않는다.
정답 및 해설
중성점 직접접지 방식은 1선 지락 시 지락전류가 매우 크게 흘러 차단기가 큰 차단용량을 가져야 하며, 계통의 과도 안정도가 나쁘고 건전상의 전압 상승은 거의 없다. 따라서 "1선 지락전류가 적어 차단기의 차단능력이 감소된다"는 설명은 사실과 반대이므로 틀린 것은 ①이다.
문제 36
단락 보호방식에 관한 설명으로 틀린 것은?
1방사상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 양단에 있을 경우 방향 단락 계전기와 과전류 계전기를 조합시켜서 사용한다.
2전원이 1단에만 있는 방사상 송전선로에서의 고장 전류는 모두 발전소로부터 방사상으로 흘러나간다.
3환상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 두 군데 이상 있는 경우에는 방향 거리 계전기를 사용한다.
4환상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 1단에만 있을 경우 선택 단락 계전기를 사용한다.
정답 및 해설

환상 선로에서 전원이 한쪽 끝에만 있는 경우는 방사상 선로와 유사한 고장전류 흐름을 가지므로 방향 단락 계전기나 과전류 계전기 조합으로 보호하며, 선택 단락 계전기는 두 회선이 병행 운전되는 환상선로에서 고장회선을 선택 차단하기 위해 사용하는 방식으로 전원이 1단에만 있는 경우의 설명과는 맞지 않는다.

문제 37
송전계통에서 절연협조의 기본이 되는것은?
1피뢰기의 제한전압
2변압기 부싱의 섬락전압
3애자의 섬락전압
4권선의 절연내력
정답 및 해설
절연협조는 계통 내 각 기기의 절연강도를 피뢰기의 제한전압을 기준으로 그보다 여유 있게 단계적으로 설정하는 것을 원칙으로 한다. 따라서 절연협조의 기본이 되는 것은 ① 피뢰기의 제한전압이다.
문제 38
전력계통에서 내부 이상전압의 크기가 가장 큰 경우는?
1무부하 선로 충전전류 차단시
2수차발전기의 부하 차단시
3유도성 소전류 차단시
4송전선로의 부하 차단기 투입시
정답 및 해설
개폐서지에 의한 내부 이상전압은 무부하 선로의 충전전류를 차단할 때 가장 크게 발생한다. 따라서 정답은 무부하 선로 충전전류 차단시이다.
문제 39
송전계통에서 안정도 증진과 관계없는 것은?
1리액턴스가 큰 변압기를 사용한다.
2재폐로방식을 채용한다.
3중간조상방식을 채용한다.
4속응여자방식을 채용한다.
정답 및 해설
송전계통의 안정도를 높이려면 계통의 리액턴스를 작게 하고, 재폐로방식·중간조상방식·속응여자방식 등을 채용해야 한다. 리액턴스가 큰 변압기를 사용하는 것은 오히려 안정도를 저하시키는 요인이므로 안정도 증진과 관계없는(반대되는) 것은 ① 리액턴스가 큰 변압기를 사용한다이다.
문제 40
부하의 역률을 개선할 경우 배전선로에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 다른 조건은 동일하다.)
1선로전류의 증가
2전압강하의 감소
3설비용량의 여유 증가
4전력손실의 감소
정답 및 해설
부하의 역률을 개선하면 같은 유효전력을 공급하는 데 필요한 선로전류가 감소하며, 이에 따라 전압강하와 전력손실이 줄고 설비용량에 여유가 생긴다. 따라서 실제와 반대되는 설명인 정답은 선로전류의 증가이다.
문제 41
전기기기에서 절연의 종류 중 E종 절연물의 최고허용온도는 몇 [℃]인가?
1105
2130
3120
490
정답 및 해설
전기기기 절연물의 최고허용온도는 Y종 90[℃], A종 105[℃], E종 120[℃], B종 130[℃] 순으로 규정된다. 따라서 정답은 120이다.
문제 42

15[HP], 6극, 60[Hz] 3상 유도전동기가 정격 부하에서 슬립 5[%]로 돌고 있다. 이때 축에 걸리는 토크는 약 몇 [N·m]인가? (단, 1[HP]는 746[W]로 본다.)

1

9.82

2

84.81

3

89.05

4

93.73

정답 및 해설

회전자계 속도는 Ns=120fp=120×606=1200N_s=\dfrac{120f}{p}=\dfrac{120\times60}{6}=1200 [rpm]이고, 슬립 5[%]를 반영하면 축은 N=1200(1−0.05)=1140N=1200(1-0.05)=1140 [rpm]으로 돈다. 각속도로 고치면 ω=2π×114060=119.4\omega=\dfrac{2\pi\times1140}{60}=119.4 [rad/s], 축출력은 15×746=1119015\times746=11190 [W]이므로 T=11190119.4≈T=\dfrac{11190}{119.4}\approx 93.73 [N·m]가 된다. 슬립을 빼먹고 1200[rpm]을 쓰면 89.05, 부호를 반대로 잡아 1260[rpm]을 쓰면 84.81, [rpm] 값을 각속도 자리에 그대로 넣으면 9.82가 나온다.

문제 43
전원전압이 220[V]220[V]인 3상 반파정류회로에서 SCR로 위상제어를 할 때 제어각이 10°10°이면 직류출력전압은 약 몇 [V][V]인가?
1234
2146
3117
4216
정답 및 해설
3상 반파 정류회로의 직류전압은 Ed=1.17 Epcos⁡αE_d=1.17\,E_p\cos\alpha이며, 상전압은 Ep=2203≈127[V]E_p=\dfrac{220}{\sqrt3}\approx127[\mathrm{V}]이다. 따라서 Ed=1.17×127×cos⁡10∘≈146[V]E_d=1.17\times127\times\cos10^{\circ}\approx146[\mathrm{V}]이다. 정답은 146이다.
문제 44
그림은 단상 직권 정류자 전동기의 개념도이다. C를 무엇이라고 하는가?
ACF
1단층권선
2보상권선
3제어권선
4보극 권선
정답 및 해설
단상 직권 정류자전동기에서 A는 전기자, F는 계자권선이며, C는 전기자와 직렬로 접속되어 전기자 반작용에 의한 변압기기전력(정류를 방해하는 리액턴스 전압)을 상쇄해 정류를 돕는 보상권선이다. 따라서 정답은 보상권선이다.
문제 45
다음 중 DC서보모터의 제어 기능에 속하지 않는 것은?
1위치 제어 기능
2역률 제어 기능
3전류 제어 기능
4속도 제어 기능
정답 및 해설
DC서보모터는 직류전동기를 기반으로 하여 위치, 속도, 전류(토크) 제어에 사용되지만 직류량을 다루므로 역률이라는 개념 자체가 적용되지 않는다. 따라서 제어 기능에 속하지 않는 것은 ② 역률 제어 기능이다.
문제 46
단락비가 1.2인 발전기의 퍼센트 동기임피던스[%]는 약 얼마인가?
10.83
283
3120
41.2
정답 및 해설
단락비 KsK_s와 %동기임피던스는 %Zs=100Ks\%Z_s=\dfrac{100}{K_s}의 관계에 있다. Ks=1.2K_s=1.2이므로 %Zs=1001.2≈83\%Z_s=\dfrac{100}{1.2}\approx83[%]가 되어
문제 47

권수비가 12:1인 단상변압기가 전부하일 때 2차 단자전압 210[V]를 내고 있으며, 이 변압기의 전압변동률은 5[%]이다. 1차 측에 걸린 전압은 몇 [V]인가?

1

2520

2

2646

3

2394

4

2772

정답 및 해설

전압변동률은 무부하 2차 전압과 전부하 2차 전압의 차를 전부하 값으로 나눈 비이므로, 무부하 쪽은 210×(1+0.05)=220.5210\times(1+0.05)=220.5[V]다. 1차 쪽은 여기에 권수비를 곱한 220.5×12=220.5\times12=2646[V]가 된다. 2520은 변동률을 반영하지 않은 값, 2394는 부호를 반대로 잡아 5[%]를 뺀 값, 2772는 변동률을 두 배로 적용한 값이다.

문제 48
극수가 24일 때, 전기각 180°에 해당되는 기계각은?
130°
215°
37.5°
422.5°
정답 및 해설
전기각과 기계각의 관계는 θe=P2θm\theta _e=\dfrac{P}{2}\theta _m이므로 θm=180∘24/2=15∘\theta _m=\dfrac{180^{\circ}}{24/2}=15^{\circ}이다. 따라서 정답은 15°이다.
문제 49
전원전압이 100V인 단상 전파정류제어에서 점호각이 30°일 때 직류 평균전압은 약 몇 V인가?
194
284
354
464
정답 및 해설
저항부하인 단상 전파 위상제어 정류회로의 직류평균전압은 Ed=2 Eπ(1+cos⁡α)E_d=\frac{\sqrt2\,E}{\pi}(1+\cos\alpha)로 구한다. 값을 대입하면 Ed=2×100π(1+cos⁡30∘)≈45.02×1.866≈84E_d=\frac{\sqrt2\times100}{\pi}(1+\cos30^\circ)\approx45.02\times1.866\approx84[V]이다. 따라서 정답은 84이다.
문제 50
동기발전기의 단자 부근에서 단락이 일어났다고 하면 단락전류는 어떻게 되는가?
1일정한 큰 전류가 지속적으로 흐른다
2처음에는 큰 전류이나 점차 감소한다
3전류가 계속 증가한다
4큰 전류가 증가와 감소를 반복한다
정답 및 해설
동기발전기 단자 부근에서 갑작스런 단락이 발생하면 처음에는 전기자 반작용이 미처 작용하지 못해 누설 리액턴스만으로 제한되는 매우 큰 돌발단락전류가 흐르고, 이후 전기자 반작용이 서서히 나타나면서 전류는 점차 감소해 동기 리액턴스로 제한되는 지속단락전류 값으로 수렴한다. 따라서 정답은 처음에는 큰 전류이나 점차 감소한다이다.
문제 51
변압기의 임피던스 전압이란?
1변압기의 2차를 단락, 2차에 2차 전격전류와 같은 전류를 흐르게 하는데 필요한 2차 전압이다.
2정격 전류가 흐를 때의 변압기 내의 전압 강하이다.
3정격 전류 시 2차측 단자전압이다.
4변압기의 1차를 단락, 1차에 1차 정격전류와 같은 전류를 흐르게 하는데 필요한 1차 전압이다.
정답 및 해설
변압기의 임피던스전압은 정격전류가 흐를 때 변압기 내부의 저항과 누설리액턴스에 의해 발생하는 전압강하를 말한다. 1차(또는 2차)를 단락한 상태에서 그 단락된 권선 자체의 전압을 언급하는 보기는 자기모순적인 표현이어서 옳지 않고, 정격전류에 의한 내부 전압강하로 정의하는 것이 타당하다. 따라서 정답은 정격 전류가 흐를 때의 변압기 내의 전압 강하이다이다.
문제 52
변압기 결선에서 제 3고조파 전압이 발생하는 결선은?
1Y - △
2Y - Y
3△ - △
4△ - Y
정답 및 해설
Y-Y결선은 중성점을 통한 순환전류 경로(△결선)가 없어 제3고조파 전압이 상쇄되지 못하고 그대로 단자에 나타나는 결선이다. 따라서 정답은 Y - Y이다.
문제 53

정격출력 30[kW]인 3상 유도전동기가 선간전압 440[V]에서 정격운전할 때 흐르는 선전류의 크기[A]로 가장 가까운 값은? (단, 효율은 0.94, 역률은 0.87로 한다.)

1

42.5

2

45.3

3

48.1

4

83.4

정답 및 해설

먼저 계통에서 받아들이는 유효전력을 구하면 Pin=30÷0.94≈31.91P_{in}=30 \div 0.94 \approx 31.91[kW]이다. 3상에서는 P=3 VIcos⁡θP=\sqrt{3}\,V I\cos\theta이므로 I=31910÷(3×440×0.87)≈48.1I=31910 \div (\sqrt{3} \times 440 \times 0.87) \approx 48.1[A], 곧 48.1이 된다. 45.3은 효율을 반영하지 않은 값, 83.4는 3\sqrt{3}을 빠뜨린 값, 42.5는 효율로 나누지 않고 곱해 버린 값이다.

문제 54
어떤 단상 변압기의 2차 무부하 전압이 240[V]이고, 정격 부하시의 2차 단자 전압이 230[V]이다. 전압 변동률은 약 몇 [%]인가?
14.35
25.15
36.65
47.35
정답 및 해설
전압변동률은 ε=V0−VV×100=240−230230×100≈4.35 [%]\varepsilon=\dfrac{V_0-V}{V}\times100=\dfrac{240-230}{230}\times100\approx4.35\ [\%]이다. 따라서 정답은 4.354.35이다.
문제 55
자기회로 한쪽에 일부러 틈을 두어 누설자속이 많이 지나가도록 만든 변압기가 있다. 2차 쪽 부하가 무거워질 때 이 변압기가 보이는 거동과, 그 성질이 요긴하게 쓰이는 곳을 바르게 묶은 것은?
12차 단자전압이 부하와 상관없이 거의 한 값으로 버틴다 — 배전용 주상변압기
2여자전류가 작아져 역률이 크게 좋아진다 — 역률 개선용 콘덴서 설비
3권선 임피던스가 작아져 단락전류가 크게 늘어난다 — 시험용 대전류 전원
4리액턴스에 생기는 강하가 커져 2차 전류가 거의 한 값에 묶인다 — 아크 용접기
정답 및 해설

보통의 변압기는 1차와 2차가 같은 자속을 되도록 빠짐없이 나누어 쓰도록 만든다. 반대로 자기회로에 틈을 내면 한쪽 권선만 지나고 건너편으로 넘어가지 못하는 자속이 늘어난다. 회로로 옮겨 보면 직렬 리액턴스가 유난히 큰 변압기가 되는 셈이다.

이런 기기는 부하전류가 늘수록 xℓIx_{\ell}I만큼의 강하가 급히 커져 2차 단자전압을 스스로 끌어내린다. 전압이 주저앉으니 전류는 더 늘지 못하고, 결국 부하 임피던스가 크게 달라져도 2차 전류는 좁은 범위에 머문다. 이 성질을 수하특성이라 부르며, 아크가 붙었다 끊겼다 하며 부하가 요동치는 용접기에 꼭 맞는다. 그래서 ④가 옳다.

①은 배전용 변압기가 노리는 성질로 누설분을 되도록 줄여야 얻어지니 정반대다. ②의 역률은 오히려 나빠진다. 리액턴스가 커진 만큼 무효분이 늘기 때문이다. ③도 임피던스가 큰 기기의 성질과 어긋나며, 이런 변압기는 단락전류가 작아 사고 때 오히려 견디기 좋다.

같은 구실을 다른 방법으로 얻으려면 직렬 리액터를 달거나 인버터로 전류를 직접 붙든다. 요즘 용접기는 인버터식이 많지만, 자기누설을 키워 수하특성을 만든다는 원리가 이 문제의 핵심이다. 네온관용 변압기나 방전등 안정기도 같은 이치로 만든다.

문제 56
단상 직권 정류자 전동기의 전기자 권선과 계자 권선에 대한 설명으로 틀린 것은?
1계자 권선의 권수를 적게 한다.
2전기자 권선의 권수를 크게 한다.
3변압기 기전력을 적게 하여 역률 저하를 방지한다.
4브러시로 단락되는 코일 중의 단락전류를 크게 한다.
정답 및 해설

단상 직권 정류자 전동기는 변압기 기전력에 의한 브러시 단락전류가 정류를 방해하고 불꽃을 유발하므로, 이를 줄이기 위해 계자 권수를 적게 하고 전기자 권수를 크게 하며 변압기 기전력 자체를 낮춘다. 따라서 브러시로 단락되는 코일의 단락전류를 오히려 작게 하는 것이 설계 목표이며, 크게 한다는 설명은 실제와 반대이다.

문제 57
단상 반파의 정류 효율은?
1(4/π2)×100[%]
2(π2/8)×100[%]
3(8/π2)×100[%]
4(π2/4)×100[%]
정답 및 해설
단상 반파 정류회로의 정류효율은 4π2×100≈40.6[%]\dfrac{4}{\pi^2}\times100\approx40.6[\%]로 알려져 있다. 따라서 정답은 (4/π²)×100[%]이다.
문제 58
3상 농형 유도전동기의 기동방법으로 틀린 것은?
12차 저항에 의한 기동
2리액터 기동
3Y-△ 기동
4전전압 기동
정답 및 해설
2차저항에 의한 기동법은 회전자 회로에 외부저항을 삽입할 수 있는 권선형 유도전동기에만 적용되며, 회전자가 단락된 농형 유도전동기에는 사용할 수 없다. 따라서 3상 농형 유도전동기의 기동방법이 아닌 것은 ① 2차 저항에 의한 기동이다.
문제 59
IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)에 대한 설명으로 틀린 것은?
1게이트와 에미터 사이의 입력 임피던스가 매우 낮아 BJT 보다 구동하기 쉽다.
2BJT처럼 on-drop 이 전류에 관계없이 낮고 거의 일정하며, MOSFET보다 훨씬 큰 전류를 흘릴 수 있다.
3MOSFET와 같이 전압제어 소자이다.
4GTO 사이리스터와 같이 역방향 전압저지 특성을 갖는다.
정답 및 해설
정답은 게이트와 에미터 사이의 입력 임피던스가 매우 낮아 BJT보다 구동하기 쉽다이며, 이 설명이 틀렸다. IGBT는 MOSFET처럼 전압제어 소자로 게이트 입력 임피던스가 매우 높기 때문에 전류구동형인 BJT보다 구동이 쉬운 것이다.
문제 60
가로축에 속도 nn, 세로축에 토크 TT를 두고 전동기와 부하의 속도-토크 특성곡선을 그릴 때, 두 곡선의 교점이 안정 운전점이 되기 위해 성립해야 하는 관계식은? (단, 전동기의 발생 토크는 TMT_{M}, 부하의 반항 토크는 TLT_{L}이다.)
1dTMdn<dTLdn\dfrac{dT_{M}}{dn}<\dfrac{dT_{L}}{dn}
2dTMdn=dTLdn\dfrac{dT_{M}}{dn}=\dfrac{dT_{L}}{dn}
3dTMdn>dTLdn\dfrac{dT_{M}}{dn}>\dfrac{dT_{L}}{dn}
4dTMdn=dTLdn=0\dfrac{dT_{M}}{dn}=\dfrac{dT_{L}}{dn}=0
정답 및 해설
전동기와 부하의 속도-토크 특성곡선의 교점이 안정 운전점이 되려면, 속도가 교점보다 조금 증가했을 때 부하토크의 증가율이 전동기토크의 증가율보다 커서 다시 감속되는 방향으로 복원되어야 한다. 즉 교점에서 dTMdn<dTLdn\dfrac{dT_M}{dn}<\dfrac{dT_L}{dn}의 관계가 성립해야 하며, 이 조건이 아니면 교란 발생 시 원래 동작점으로 돌아오지 못한다. 따라서 정답은 dTMdn<dTLdn\dfrac{dT_M}{dn}<\dfrac{dT_L}{dn}이다.
문제 61
한 상의 임피던스가 6+j8 Ω 인 △부하에 대칭선간전압 200V를 인가할 때 3상 전력은 몇 W인가?
17,200
210,800
33,600
42,400
정답 및 해설
정답은 7,200이다. 임피던스 크기는 ∣Z∣=62+82=10 [Ω]|Z|=\sqrt{6^2+8^2}=10\,[\Omega]이고 Δ결선이므로 상전압이 선간전압과 같아 상전류는 Ip=20010=20 [A]I_p=\dfrac{200}{10}=20\,[\mathrm{A}]이다. 3상 전력은 P=3Ip2R=3×202×6=7200 [W]P=3I_p^2R=3\times20^2\times6=7200\,[\mathrm{W}]이다.
문제 62
불평형 3상 전압이 Va=9+j6V_a=9+j6, Vb=−13−j15V_b=-13-j15, Vc=−3+j4V_c=-3+j4로 주어질 때, 정상분 전압 V1V_1은?
111.15+j0.9511.15+j0.95
2−2.32−j1.67-2.32-j1.67
30.18−j6.720.18-j6.72
4−7+j5-7+j5
정답 및 해설
정답은 11.15+j0.9511.15+j0.95이다. 정상분 전압은 V1=13(Va+aVb+a2Vc)V_1=\frac{1}{3}(V_a+aV_b+a^2V_c)(단, a=1∠120∘a=1\angle120^{\circ})로 계산되며, 주어진 값을 대입하면 V1≈13[(9+j6)+(19.49−j3.76)+(4.96+j0.60)]≈11.15+j0.95V_1\approx\frac{1}{3}[(9+j6)+(19.49-j3.76)+(4.96+j0.60)]\approx11.15+j0.95가 된다.
문제 63
그림과 같은 RLC회로에서 입력전압이 ei(t)e_i(t), 출력전류가 i(t)i(t)일 때, 이 회로의 전달함수 I(s)Ei(s)\frac{I(s)}{E_i(s)}는? ei(t)RLCi(t)
1CsLCs2+RCs+1\dfrac{Cs}{LCs^2+RCs+1}
2CsRCs2+LCs+1\dfrac{Cs}{RCs^2+LCs+1}
31RCs2+LCs+1\dfrac{1}{RCs^2+LCs+1}
41LCs2+RCs+1\dfrac{1}{LCs^2+RCs+1}
정답 및 해설
R, L, C가 직렬로 연결된 회로의 임피던스는 Z(s)=R+Ls+1CsZ(s)=R+Ls+\dfrac{1}{Cs}이므로, 전달함수는 I(s)Ei(s)=1Z(s)=CsLCs2+RCs+1\dfrac{I(s)}{E_i(s)}=\dfrac{1}{Z(s)}=\dfrac{Cs}{LCs^2+RCs+1}이다. 정답은 CsLCs2+RCs+1\dfrac{Cs}{LCs^2+RCs+1}이다.
문제 64

그림처럼 저항과 커패시터가 나란히 붙은 회로에 e(t)=5e−4te(t)=5e^{-4t}[V]인 전원을 걸었다. 이 회로가 전원 쪽에서 보이는 임피던스는?

RCe(t)
1

R1+4RC\dfrac{R}{1+4RC}

2

R1−4RC\dfrac{R}{1-4RC}

3

1−4RCR\dfrac{1-4RC}{R}

4

R−14CR-\dfrac{1}{4C}

정답 및 해설

저항과 커패시터를 나란히 붙이면 Z(s)=R⋅1CsR+1Cs=R1+RCsZ(s)=\dfrac{R\cdot\dfrac{1}{Cs}}{R+\dfrac{1}{Cs}}=\dfrac{R}{1+RCs}가 된다. 전원이 e−4te^{-4t} 꼴이니 복소주파수는 s=−4s=-4이고, 이를 넣으면 R1−4RC\dfrac{R}{1-4RC}가 답이다. R1+4RC\dfrac{R}{1+4RC}는 지수의 음부호를 놓친 값, 1−4RCR\dfrac{1-4RC}{R}는 어드미턴스, R−14CR-\dfrac{1}{4C}는 두 소자를 직렬로 본 값이다.

문제 65
다음 신호흐름선도에서 CR\frac{C}{R}는? R1G111CG2H1
1G1+G21−G1H1\dfrac{G_1+G_2}{1-G_1H_1}
2G1G21+G1H1\dfrac{G_1G_2}{1+G_1H_1}
3G1G21−G1H1\dfrac{G_1G_2}{1-G_1H_1}
4G1+G21+G1H1\dfrac{G_1+G_2}{1+G_1H_1}
정답 및 해설
신호흐름선도의 순방향 경로는 R→X2→X3→X4→CR\to X_2\to X_3\to X_4\to C(이득 G1G_1)와 R→X2→X4→CR\to X_2\to X_4\to C(이득 G2G_2) 두 개이고, X2,X3X_2,X_3 사이의 루프 이득은 G1H1G_1H_1이다. 메이슨 공식을 적용하면 CR=G1+G21−G1H1\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_1+G_2}{1-G_1H_1}이 되어
문제 66
선로의 단위길이당 분포 인덕턴스, 저항, 정전용량, 누설 컨덕턴스를 각각 L, R, C, G 라 하면 전파정수는?
1(R+jωL)(G+jωC)\sqrt{(R+j\omega L)(G+j\omega C)}
2G+jωCR+jωL\sqrt{\frac{G+j\omega C}{R+j\omega L}}
3R+jωLG+jωC\sqrt{\frac{R+j\omega L}{G+j\omega C}}
4R+jωLG+jωC\dfrac{\sqrt{R+j\omega L}}{G+j\omega C}
정답 및 해설
정답은 (R+jωL)(G+jωC)\sqrt{(R+j\omega L)(G+j\omega C)} 이다. 분포정수 선로의 전파정수는 단위길이당 직렬 임피던스 (R+jωL)(R+j\omega L)와 병렬 어드미턴스 (G+jωC)(G+j\omega C)의 곱의 제곱근으로 정의된다.
문제 67

복소함수 F(s)=(s+3)(s+8)s(s+2)(s+6)F(s)=\dfrac{(s+3)(s+8)}{s(s+2)(s+6)}가 주어졌다. 이 함수를 시간 영역으로 되돌린 f(t)f(t)는?

1

2−0.75e−2t−0.25e−6t2-0.75e^{-2t}-0.25e^{-6t}

2

4−0.75e−2t−0.25e−6t4-0.75e^{-2t}-0.25e^{-6t}

3

2+0.75e−2t+0.25e−6t2+0.75e^{-2t}+0.25e^{-6t}

4

2−0.75e2t−0.25e6t2-0.75e^{2t}-0.25e^{6t}

정답 및 해설

분모의 세 근 0, −2, −60,\ -2,\ -6에 맞춰 부분분수로 가르면 각 계수는 해당 근을 뺀 나머지에 그 근을 대입해 구한다. s=0s=0에서 3×82×6=2\dfrac{3\times8}{2\times6}=2, s=−2s=-2에서 1×6(−2)×4=−0.75\dfrac{1\times6}{(-2)\times4}=-0.75, s=−6s=-6에서 (−3)×2(−6)×(−4)=−0.25\dfrac{(-3)\times2}{(-6)\times(-4)}=-0.25이므로 f(t)=2−0.75e−2t−0.25e−6tf(t)=2-0.75e^{-2t}-0.25e^{-6t}다. 나머지 셋은 상수항을 246\dfrac{24}{6}으로 잘못 구했거나, 유수의 부호 또는 지수의 부호를 뒤집어 놓은 것이다.

문제 68
어떤 회로에서 전압과 전류가 각각 e=50sin(ωt+θ), i=4sin(ωt+θ-30°) 일 때 무효전력 [Var]은 얼마인가?
150
270.7
386.6
4100
정답 및 해설
전압과 전류의 위상차는 30°이고, 무효전력은 Q=VmIm2sin⁡θ=50×42×sin⁡30∘=50Q=\dfrac{V_mI_m}{2}\sin\theta =\dfrac{50\times 4}{2}\times \sin 30^{\circ}=50[Var]이다. 따라서 정답은 50이다.
문제 69
R−CR-C 직렬회로에서 콘덴서에 QQ = 0.5[C]의 전하가 충전된 상태로 tt= 0에서 스위치를 닫을 때 흐르는 전류 ii(0+^{+})는 몇 [A]인가? (단, RR=25[kΩ], CC = 2[μ\muF]이다.) RQ−+CSi(t)
110
250
35
41
정답 및 해설
스위치를 닫는 순간 콘덴서 양단 전압은 VC(0)=QC=0.52×10−6=250000V_C(0)=\frac{Q}{C}=\frac{0.5}{2\times10^{-6}}=250000[V]이고, 이 전압이 그대로 저항에 걸리므로 i(0+)=VC(0)R=25000025000=10i(0^+)=\frac{V_C(0)}{R}=\frac{250000}{25000}=10[A]이다. 따라서 정답은 10이다.
문제 70
어떤 제어계에 단위 계단입력을 가하였더니 출력이 1-e-2t 나타났다. 이 계의 전달함수는?
12/s+2
22/s(s+2)
31/s(s+2)
41/s+2
정답 및 해설
단위계단응답이 1−e−2t1-e^{-2t}이므로 이를 라플라스 변환하면 Y(s)=1s−1s+2=2s(s+2)Y(s)=\dfrac{1}{s}-\dfrac{1}{s+2}=\dfrac{2}{s(s+2)}이다. 입력은 단위계단이므로 X(s)=1/sX(s)=1/s이고, 전달함수는 G(s)=Y(s)/X(s)=2s+2G(s)=Y(s)/X(s)=\dfrac{2}{s+2}가 되어
문제 71
그림과 같은 R−CR-C병렬회로에서 전원전압이 e(t)=3e−5te(t)=3e^{-5t}인 경우 이 회로의 임피던스는?e(t)RC
1R1−5RC\dfrac{R}{1-5RC}
2jωRC1+jωRC\dfrac{j\omega RC}{1+j\omega RC}
3R1+RCs\dfrac{R}{1+RCs}
41+jωRCR\dfrac{1+j\omega RC}{R}
정답 및 해설
정답은 R1−5RC\dfrac{R}{1-5RC}이다. R-C 병렬회로의 임피던스는 일반적으로 Z(s)=R1+RCsZ(s)=\dfrac{R}{1+RCs}인데, 입력이 e(t)=3e−5te(t)=3e^{-5t}로 단일 지수함수이므로 s=−5s=-5를 대입하면 Z=R1−5RCZ=\dfrac{R}{1-5RC}가 된다.
문제 72
그림과 같은 회로에서 E1E_1과 E2E_2가 다음과 같을 때, 유도리액턴스의 단자전압은?
E1=100∠0∘E_1=100\angle0^{\circ}
E2=100∠60∘E_2=100\angle60^{\circ}
iE1E2R : 10XL : 30VL ?
1164[V]
2150[V]
3200[V]
4174[V]
정답 및 해설
정답은 164[V]이다. 그림의 회로는 E1E_1과 E2E_2가 직렬로 더해져 RR과 XLX_L의 직렬 임피던스에 전류를 흘리는 구조이므로, 합성 기전력은 E1+E2=100∠0∘+100∠60∘≈173.2∠30∘E_1+E_2=100\angle0^{\circ}+100\angle60^{\circ}\approx173.2\angle30^{\circ}이다. 전류는 I=173.2∠30∘10+j30≈5.48∠−41.6∘I=\frac{173.2\angle30^{\circ}}{10+j30}\approx5.48\angle-41.6^{\circ}이며, 유도리액턴스의 단자전압은 VL=I×jXL≈5.48×30≈164[V]V_L=I\times jX_L\approx5.48\times30\approx164[V]가 된다.
문제 73
전류의 대칭분을 I0, I1, I2유기 기전력 및 단자전압의 대칭분을 Ea, Eb, Ec 및 V0, V1, V2라 할 때 3상 교류발전기의 기본식 중 정상분 V1 값은? (단, Z0, Z1, Z2는 영상, 정상, 역상 임피던스이다.)
1Ea-Z1I1
2Eb-Z2I2
3-Z2I2
4-Z0I0
정답 및 해설
3상 동기발전기의 기본식에서 정상분 전압은 무부하 기전력에서 정상 임피던스에 의한 전압강하를 뺀 V1=Ea−Z1I1V_1=E_a-Z_1I_1로 주어진다.
문제 74
회로에서 전압 Vab[V]는?
2[V]3[A]2[Ω]3[Ω]abVab
16
29
32
43
정답 및 해설
그림의 3[A]3\rm[A] 전류원은 이상적 전류원이므로 그 값이 그대로 유지되며, a단자 쪽 3[Ω]3[\Omega] 분기는 개방된 전압 측정단자이므로 전류가 흐르지 않는다. 따라서 3[A]3\rm[A] 전류는 모두 2[Ω]2[\Omega]을 통해 b쪽으로 흐르고, 직렬의 2[V]2\rm[V] 전압원은 이 전류값에 영향을 주지 않는다. 두 단자 사이의 전위차는 2[Ω]2[\Omega] 양단 전압과 같으므로 Vab=3×2=6 [V]V_{ab}=3\times2=6\ [\mathrm V]가 되어, 정답은 66이다.
문제 75
F(z)=(1−e−aT)z(z−1)(z−e−aT)F(z)=\dfrac{(1-e^{-aT})z}{(z-1)(z-e^{-aT})} 의 역 z 변환은?
1t·e-at
2at·e-at
31+e-at
41-e-at
정답 및 해설

주어진 함수를 부분분수로 나누면 F(z)=zz−1−zz−e−aTF(z)=\dfrac{z}{z-1}-\dfrac{z}{z-e^{-aT}}가 된다. 여기서 zz−1\dfrac{z}{z-1}은 단위계단함수 1의 z변환이고 zz−e−aT\dfrac{z}{z-e^{-aT}}는 e−ate^{-at}의 z변환이므로, 역변환하면 1−e−at1-e^{-at}이다. 극이 z=1z=1과 z=e−aTz=e^{-aT}에 각각 놓여 있다는 점에서도 계단 성분과 지수 감쇠 성분의 차임을 알 수 있다.

문제 76
RLC 직렬회로에 e=170cos(120t+π6)e=170cos\left ( 120t+\frac{\pi }{6} \right )[V]를 인가하였더니 i=8.5cos(120t−π6)i=8.5cos\left ( 120t-\frac{\pi }{6} \right )[A]가 흘렀다. 이때 소비되는 전력은 약 몇 [W]인가?
1361
21,445
3720
4623
정답 및 해설
정답은 361[W] 이다. 전압과 전류의 최대값은 각각 170V, 8.5A이고 위상차는 π6−(−π6)=π3\frac{\pi }{6}-\left ( -\frac{\pi }{6} \right )=\frac{\pi }{3}이므로, 소비전력은 P=VmIm2cos⁡θ=170×8.52×cos⁡60∘≈361P=\frac{V_mI_m}{2}\cos \theta =\frac{170\times 8.5}{2}\times \cos 60^{\circ }\approx 361[W]이다.
문제 77
분포정수 회로에서 직렬 임피던스를 Z, 병렬 어드미턴스를 Y라 할 때, 선로의 특성임피던스 Z0는?
1ZY
2√ZY
3ZY\sqrt{\dfrac{Z}{Y}}
4YZ\sqrt{\dfrac{Y}{Z}}
정답 및 해설
분포정수 선로의 단위길이당 직렬 임피던스를 Z=R+jωLZ=R+j\omega L, 병렬 어드미턴스를 Y=G+jωCY=G+j\omega C 라 하면, 전신방정식의 진행파 해에서 전압파와 전류파의 비로 정의되는 특성임피던스는 Z0=ZY=R+jωLG+jωCZ_{0}=\sqrt{\dfrac{Z}{Y}}=\sqrt{\dfrac{R+j\omega L}{G+j\omega C}} 이다. 따라서 정답은 ZY\sqrt{\dfrac{Z}{Y}} 이며, 무손실 선로(R=G=0)(R=G=0)에서는 Z0=L/CZ_{0}=\sqrt{L/C} 로 순저항이 된다. ② ZY\sqrt{ZY} 는 특성임피던스가 아니라 전파정수 γ=ZY=α+jβ\gamma=\sqrt{ZY}=\alpha+j\beta 이고, ④ Y/Z\sqrt{Y/Z} 는 그 역수인 특성어드미턴스이므로 구별해야 한다.
문제 78
그림의 교류회로에 130[V]가 인가되어 있다. 두 갈래의 중간 지점 a, b 사이에 나타나는 전위차의 크기는 몇 [V]인가?
130[V]5[Ω]-j12[Ω]a12[Ω]j5[Ω]b
170[V]
2120[V]
3130[V]
4170[V]
정답 및 해설

두 갈래에 똑같이 130[V]가 걸리므로, 각 갈래에서 아래쪽 소자가 분담하는 몫이 곧 a, b 의 전위가 된다.

V˙a=130×−j125−j12=110.77−j46.15\dot V_a=130\times\dfrac{-j12}{5-j12}=110.77-j46.15[V], V˙b=130×j512+j5=19.23+j46.15\dot V_b=130\times\dfrac{j5}{12+j5}=19.23+j46.15[V]

V˙ab=V˙a−V˙b=91.54−j92.31\dot V_{ab}=\dot V_a-\dot V_b=91.54-j92.31[V]이므로 ∣V˙ab∣=91.542+92.312=130|\dot V_{ab}|=\sqrt{91.54^{2}+92.31^{2}}=130[V]이다.

독립 역산 — ∣V˙a∣=120|\dot V_a|=120[V], ∣V˙b∣=50|\dot V_b|=50[V]이고 두 갈래의 임피던스 위상이 90∘90^{\circ} 어긋나 있어 V˙a\dot V_a와 V˙b\dot V_b도 서로 직각이다. 따라서 1202+502=130\sqrt{120^{2}+50^{2}}=130[V]로 위 결과가 그대로 되살아난다.

120[V]는 한쪽 전위 크기만 답한 것, 70[V]와 170[V]는 위상을 버리고 크기끼리 빼거나 더한 값이다.

문제 79
라플라스 변환 함수가 F(s)=2s+3(s+1)(s+2)F(s) = \frac{2s+3}{(s+1)(s+2)}일 때, 이를 역변환한 결과는?
1e−t+e−2te^{-t}+e^{-2t}
2−e−t−2e−2t-e^{-t}-2e^{-2t}
3e−t+2e2te^{-t}+2e^{2t}
4−e−t+e−2t-e^{-t}+e^{-2t}
정답 및 해설
부분분수로 전개하면 F(s)=2s+3(s+1)(s+2)=1s+1+1s+2F(s)=\frac{2s+3}{(s+1)(s+2)}=\frac{1}{s+1}+\frac{1}{s+2}이므로 역라플라스 변환하면 f(t)=e−t+e−2tf(t)=e^{-t}+e^{-2t}이다. 따라서 정답은 e−t+e−2te^{-t}+e^{-2t}이다.
문제 80
그림의 회로에서 VV=10[V], RR=10[Ω], LL=1[H], CC=1[μ\muF]이고 VCV_{C}=0일 때, 스위치 KK를 닫은 직후 전류의 변화율 di(0+)dt\frac{di(0^{+})}{dt} 값[A/sec]은? KRLVCi
110
20
31
45
정답 및 해설
스위치를 닫는 순간 인덕터의 전류는 연속이므로 i(0+)=0i(0^+)=0이고 커패시터 전압도 VC(0+)=0V_C(0^+)=0이다. KVL식 V=Ldidt+Ri+VCV=L\dfrac{di}{dt}+Ri+V_C에 t=0+t=0^+를 대입하면 10=1×di(0+)dt+0+010=1\times\dfrac{di(0^+)}{dt}+0+0이므로 di(0+)dt=10[A/sec]\dfrac{di(0^+)}{dt}=10[\mathrm{A/sec}]가 되어 정답은 10이다.
문제 81
가공 전선로의 지지물에 하중이 가하여지는 경우에 그 하중을 받는 지지물의 기초 안전율은 얼마 이상이어야 하는가? (단, 이상시 상정하중은 무관)
11.5
23.0
32.0
42.5
정답 및 해설
정답은 2.0이다. 가공전선로 지지물의 기초 안전율은 이상시 상정하중을 제외한 일반적인 경우 2.0 이상이어야 한다.
문제 82
저압 옥상 전선로에 시설하는 전선은 인장강도 2.30[kN]이상의 것 또는 지름이 몇 [mm]이상의 경동선 이어야 하는가?
13.2
22.0
32.6
41.6
정답 및 해설
정답은 2.6[mm]이다. 한국전기설비규정에 따르면 저압 옥상전선로에 시설하는 전선은 인장강도 2.30kN 이상의 것 또는 지름 2.6mm 이상의 경동선이어야 한다.
문제 83
지중전선로를 직접매설식에 의하여 시설하는 경우에 차량 등 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에는 매설 깊이를 몇 m 이상으로 하여야 하는가?
11.2
20.8
30.6
41.0
정답 및 해설
지중전선로를 직접매설식으로 시설할 때 차량 등 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에서는 매설 깊이를 1.0m 이상으로 하여야 한다(그 밖의 장소는 0.6m 이상).
정답은 1.0이다.
문제 84
고압 가공전선이 안테나와 접근상태로 시설되는 경우에 가공전선과 안테나사이의 수평 이격거리는 최소 몇 cm 이상이어야 하는가? (단, 가공전선으로는 케이블을 사용하지 않는다고 한다.)
1100
2120
360
480
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 케이블을 사용하지 않는 고압 가공전선이 안테나와 접근상태로 시설되는 경우, 가공전선과 안테나 사이의 수평 이격거리는 80cm 이상이어야 한다(전선이 케이블인 경우 40cm 이상). 따라서 정답은 8080이다.
문제 85
시가지에 시설하는 22.9[kV]22.9[kV] 특고압 가공전선에 경동연선을 사용할 경우, 단면적은 몇 [mm2][mm^2] 이상이어야 하는가?
1200
2100
3150
455
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 시가지에 시설하는 특고압 가공전선에 경동연선을 사용하는 경우 단면적은 55[mm²] 이상이어야 한다. 따라서 정답은 55이다.
문제 86
주행 중인 전동차 지붕의 팬터그래프가 직접 스치면서 전기를 받아 가는 가공 전선을, 한국전기설비규정에서는 어떤 이름으로 정의하고 있는가?
1조가선
2급전선
3전차선
4귀선
정답 및 해설

팬터그래프 같은 집전장치가 맞닿아 차량 쪽으로 전기를 넘겨주는 전선에 붙는 이름이 전차선이다. 한국전기설비규정 402 의 용어 정의가 이 명칭을 쓰고 있다.

나머지는 역할이 다르다. 조가선이라면 전차선을 레일면 위 일정한 높이에 매달아 주는 전선을 가리키고, 급전선이라면 변전소 쪽에서 전차선까지 전력을 실어 오는 전선을 뜻한다. 귀선은 차량이 쓰고 난 전류가 변전소로 되돌아가는 경로에 해당한다.

참고로 전차선·급전선·귀선과 그 지지물을 한데 묶어 부르는 말이 전차선로이고, 전차선에 조가선과 행어이어·드로퍼 등을 더한 가공 전선 전체는 합성전차선이라 한다.

문제 87
화재 우려가 없도록 제한된 35[kV] 이하 특고압용 차단기 등에서, 동작 시 아크가 발생하는 기구는 목재 벽이나 천장 등 가연성 구조물로부터 몇 [m] 이상 떨어뜨려 시설하여야 하는가?
11.5
22.5
32
41
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 아크가 발생하는 기구는 고압용은 목재 벽·천장으로부터 1m 이상, 특고압용은 2m 이상 이격해야 하나, 사용전압이 35kV 이하이고 화재 발생 우려가 없도록 제한한 경우에는 1m 이상으로 완화된다. 따라서 정답은 1이다.
문제 88
가공전선로 지지물에 시설하는 지선이 도로를 횡단하는 경우의 시설 높이는?
13
29
37
45
정답 및 해설
지선이 도로를 횡단하는 경우 지선의 높이는 지표상 5m 이상으로 하여야 한다. 정답은 5이다.
문제 89
고압 보안공사 시 가공전선로의 지지물로 철탑을 사용하는 경우 최대 경간[m]은?
1150
2250
3200
4400
정답 및 해설
정답은 400이다. 고압 보안공사에서 가공전선로의 지지물로 철탑을 사용하는 경우 경간은 400[m] 이하로 제한되며, 이는 일반적인 고압 가공전선로의 표준경간보다 짧게 정한 강화된 기준이다.
문제 90
사용전압이 22.9 kV인 특고압 가공전선로(종성선 다중접지식의 것으로서 전로의 지락이 생겼을 때에 2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가 되어 있는 것에 한 한다.)가 상호 간 접근 또는 교차하는 경우 사용전선이 양쪽 모두 케이블인 경우 이격거리는 몇 m 이상인가?
11.0
20.25
30.75
40.5
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 사용전압 22.9kV 중성선 다중접지 특고압 가공전선로(2초 이내 자동차단 장치 설치)가 상호 접근 또는 교차할 때, 양쪽 전선이 모두 케이블인 경우의 이격거리는 표준값의 1/2인 0.5m 이상으로 완화 적용된다. 따라서 정답은 0.5이다.
문제 91
“제 2차 접근상태”라 함은 가공 전선이 다른 시설물과 접근하는 경우에 그 가공전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 몇 [m] 미만인 곳에 시설되는 상태를 말하는가?
12.5
22
31.2
43
정답 및 해설
정답은 3이다. 제2차 접근상태는 가공전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 3m 미만인 곳에 시설되는 상태를 말한다.
문제 92
사용전압 35[kV] 이하의 특고압 가공전선과 저압 가공전선을 동일 지지물에 시설할 때, 전선 상호간의 이격거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가? (단, 특고압 가공전선은 케이블을 사용한다.)
12.0
21.0
31.5
40.5
정답 및 해설
정답은 0.5[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 사용전압 35kV 이하의 특고압 가공전선을 저압 가공전선과 동일 지지물에 시설할 때 상호 이격거리는 원칙적으로 더 크게 요구되지만, 특고압 전선이 케이블인 경우에는 0.5m까지 완화할 수 있다.
문제 93
한국전기설비규정에 맞추어 전기철도 변전소 설비를 계획하였다. 다음 중 잘못된 것은?
1교류 급전구간의 급전용 변압기로 33상 스코트결선 변압기를 선정하였다.
2직류 급전구간에는 33상 정류기용 변압기를 급전용으로 두었다.
3교류 급전구간의 급전용 변압기를 33상 흡상변압기로 정하였다.
4제어용 교류전원은 상용과 예비 22계통으로 꾸리고, 제어반은 디지털계전기방식을 기본으로 하였다.
정답 및 해설
한국전기설비규정 421.4 제2호는 급전용 변압기를 직류 구간이면 33상 정류기용으로, 교류 구간이면 33상 스코트결선으로 잡는 것을 기본으로 삼는다. 스코트결선은 33상 전원을 위상이 90∘90^\circ 어긋난 두 단상으로 갈라 뽑아 단상 부하가 만드는 불평형을 덜어 주므로 교류 급전에 알맞다.
③에 나오는 흡상변압기(BT)는 레일로 돌아오는 귀선전류를 부급전선 쪽으로 끌어올려 통신유도장해를 줄이는 단상 기기이고, 단권변압기(AT)는 AT급전방식에서 전압을 나눠 쓰기 위한 기기라 둘 다 변전소 급전용과는 쓰임이 다르다. ④는 같은 조 제5호·제6호에 그대로 들어맞는 계획이다.
문제 94
방전등이나 백열전등에 전기를 공급하는 옥내 전로(주택의 옥내 전로는 제외한다)를 시설하려 한다. 한국전기설비규정이 정한 대지전압의 상한 ⓐ와, 그보다 낮으면 뒤따르는 시설 조건을 지키지 않아도 되는 대지전압 ⓑ를 바르게 짝지은 것은?
1ⓐ 150[V]150\rm[V], ⓑ 100[V]100\rm[V]
2ⓐ 400[V]400\rm[V], ⓑ 300[V]300\rm[V]
3ⓐ 300[V]300\rm[V], ⓑ 150[V]150\rm[V]
4ⓐ 600[V]600\rm[V], ⓑ 400[V]400\rm[V]
정답 및 해설

한국전기설비규정 231.6 은 옥내 전로의 대지전압을 묶어 두는 조항이다. 주택 안의 전로를 뺀 나머지 가운데 방전등·백열전등에 전기를 보내는 전로라면 대지전압을 300[V]300\rm[V] 이하로 잡아야 하므로 ⓐ 는 300[V]300\rm[V]다.

여기에 세 가지 조건이 뒤따른다. 등기구와 딸린 전선은 손이 닿을 수 없게 꾸밀 것, 안정기는 저압 옥내배선에 바로 이을 것, 전구소켓에는 스위치를 비롯한 점멸기구를 두지 말 것이다. 다만 대지전압이 150[V]150\rm[V] 이하인 전로라면 이 조건들을 따르지 않아도 되므로 ⓑ 는 150[V]150\rm[V]다. 따라서 ③ 이 옳다.

400[V]400\rm[V]는 같은 조항의 뒷부분에서 주택 옥내 전로의 사용전압 한도로 쓰이는 값이라 대지전압 상한과 헷갈리기 쉽다. 주택 쪽도 대지전압 자체는 300[V]300\rm[V] 이하로 같고, 대신 인입구에 감전보호용 누전차단기를 달 것, 전기기계기구와 옥내 전선을 쉽게 만질 수 없게 둘 것, 소비전력 3[kW]3\rm[kW] 이상인 기기에는 전용 개폐기와 과전류차단기를 붙일 것 같은 조건이 더 붙는다.

문제 95
과부하 보호장치를 분기점으로부터 이동하여 설치할 수 있는 거리는 몇 [m]까지인가? (단, 단락 위험과 화재 및 인체에 대한 위험성이 최소화되도록 시설한 경우)
11
25
33
42
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 과부하 보호장치는 원칙적으로 분기점에 시설하되, 단락 위험과 화재·인체 위험이 최소화되도록 시설한 경우에 한해 분기점으로부터 3[m]까지 이동하여 설치할 수 있다. 따라서 정답은 3이다.
문제 96
합성수지관공사로 저압 옥내배선을 시공하려고 한다. 한국전기설비규정의 시설조건에 맞지 않는 것은?
1관 속에 넣는 전선은 옥외용 비닐절연전선을 뺀 절연전선으로 골랐다.
2이중천장(반자 속을 포함한다) 안을 지나가도록 관을 시설하였다.
3무거운 물체의 압력이나 심한 기계적 충격이 가해질 우려가 없는 자리를 골라 시설하였다.
4관 안에서는 전선에 접속점이 생기지 않게 배선하였다.
정답 및 해설
한국전기설비규정 232.11.1은 합성수지관공사의 시설조건으로 ㉠옥외용 비닐절연전선을 제외한 절연전선을 쓸 것, ㉡전선은 연선일 것(짧고 가는 관에 넣거나 단면적 10[mm2]10\rm[mm^{2}](알루미늄은 16[mm2]16\rm[mm^{2}]) 이하이면 예외), ㉢관 속에서 접속점을 만들지 말 것, ㉣중량물의 압력이나 심한 기계적 충격을 받을 자리를 피할 것, ㉤이중천장(반자 속 포함) 내에는 시설할 수 없을 것을 정하고 있다.
보기 ②는 마지막 항목을 정면으로 어긴 시공이므로 규정에 어긋난다. 나머지 셋은 각각 ㉠·㉣·㉢에 부합한다.
문제 97
직류 전기철도 시스템이 매설 배관이나 케이블에 인접하는 경우 누설전류를 방지하기 위해 가능한 한 이격시켜야 한다. 이때 주행레일과 최소 몇 [m] 이상의 거리를 유지하여야 하는가?
12
20.5
31
43
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 직류 전기철도 시스템은 누설전류에 의한 전식을 방지하기 위해 매설 배관·케이블을 주행레일로부터 가능한 한 이격시켜야 하며, 그 거리는 1m 이상을 유지하는 것을 원칙으로 한다. 따라서 정답은 1이다.
문제 98
154[KV] 변압기 주위에 사람이 접촉할 우려가 없도록 적당한 울타리를 설치하여 시설하는 경우, 울타리의 높이와 울타리로부터 충전부분까지 거리의 합계는 최소 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가?
110
28
36
44
정답 및 해설
사용전압이 35kV를 초과하고 160kV 이하인 특고압 기계기구를 울타리 등으로 시설하는 경우, 울타리 높이와 충전부분까지 거리의 합계는 6m 이상이어야 한다. 154kV는 이 구간에 해당하므로 정답은 6이다.
문제 99
주택용 배선차단기의 과전류 트립 특성을 설명한 것으로 옳은 것은?
1정격전류 63[A]63[A] 이하인 것은 정격의 1.131.13배를 흘리면 6060분 안에 트립되어야 한다.
2정격전류 63[A]63[A]를 넘는 것은 정격의 1.451.45배를 흘리면 120120분 안에 트립되어야 한다.
3정격전류 63[A]63[A]를 넘는 것의 부동작전류는 정격의 1.051.05배이다.
4CC형의 순시트립 범위는 정격전류의 33배 초과 55배 이하이다.
정답 및 해설
표 212.3-4를 보면 주택용 배선차단기에서는 정격전류 63[A]63[A]가 규약시간을 가르는 경계다. 63[A]63[A] 이하면 6060분, 넘으면 120120분이고, 어느 쪽이든 흘려도 떨어지지 않아야 하는 값은 정격의 1.131.13배, 그 시간 안에 반드시 떨어져야 하는 값은 정격의 1.451.45배로 같다. 그래서 ②가 옳다.
①은 1.131.13배를 트립 조건으로 잘못 읽은 것이고, ③의 1.051.05배와 1.31.3배는 표 212.3-2가 정한 산업용 값이다. ④는 표 212.3-3과 어긋나는데, 3In3I_n 초과 5In5I_n 이하는 BB형이고 CC형은 5In5I_n 초과 10In10I_n 이하, DD형은 10In10I_n 초과 20In20I_n 이하다.
문제 100
교통이 빈번한 도로를 횡단하여 고압 가공전선을 시설할 때 지표상 높이는 몇 [m] 이상이어야 하는가?
14.0
26.5
36.0
45.0
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우 지표상 높이는 6m 이상이어야 한다. 따라서 정답은 6.0이다.