[전기기사 필기] 23년 3회차 시험지 PDF 다운로드

[전기기사 필기] 23년 3회차
전기기사 필기 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)
전기기사 필기 기출문제

23년 3회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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

23년 3회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1

내구의 반지름이 44[cm], 외구의 안쪽 반지름이 1010[cm]인 동심 구형 콘덴서가 진공 중에 놓여 있다. 이 콘덴서의 정전용량은 약 몇 [pF]인가?

1

3.17

2

3.70

3

7.41

4

11.1

정답 및 해설

두 구 사이 전위차가 V=Q4πε0(1b−1a)V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0}\left(\dfrac{1}{b}-\dfrac{1}{a}\right)이므로 용량은 C=4πε0aba−bC=\dfrac{4\pi\varepsilon_0 ab}{a-b}로 정리된다. a=0.1a=0.1[m], b=0.04b=0.04[m]를 대입하면 C=0.1×0.049×109×0.06=7.41×10−12C=\dfrac{0.1\times 0.04}{9\times 10^{9}\times 0.06}=7.41\times 10^{-12}[F], 곧 약 7.41 [pF]이다. 3.70은 계수를 2πε02\pi\varepsilon_0로 본 값, 3.17은 분모를 a+ba+b로 쓴 값, 11.1은 외구를 무시하고 고립 도체구로 계산한 값이다.

문제 2
서로 같은 2개의 구도체에 동일 양의 전하를 대전시킨 후 20[cm] 떨어뜨린 결과 구도체에 서 로 8.6×10−48.6 \times 10^{-4} [N]의 반발력이 작용한다. 구도체에 주어진 전하는?
1약 6.2×10−8 6.2\times 10^{-8}[C]
2약 5.2×10−8 5.2\times 10^{-8}[C]
3약 8.2×10−8 8.2\times 10^{-8}[C]
4약 7.2×10−8 7.2\times 10^{-8}[C]
정답 및 해설
두 대전 구도체 사이의 반발력은 쿨롱의 법칙 F=Q24πϵ0r2F=\dfrac{Q^2}{4\pi\epsilon_0r^2}로 구할 수 있다. F=8.6×10−4[N]F=8.6\times10^{-4}[N], r=0.2[m]r=0.2[m]를 대입하면 Q2=Fr29×109≈3.82×10−15Q^2=\dfrac{Fr^2}{9\times10^9}\approx3.82\times10^{-15}이 되고, Q≈6.2×10−8[C]Q\approx6.2\times10^{-8}[C]이다. 따라서 정답은 약 6.2×10^-8[C]이다.
문제 3
히스테리시스 곡선에서 히스테리시스 손실에 해당하는 것은?
1히스테리시스 곡선의 면적
2보자력의 크기
3보자력과 잔류자기의 곱
4잔류자기의 크기
정답 및 해설
정답은 히스테리시스 곡선의 면적이다. 단위 체적당 히스테리시스 손실은 B-H 히스테리시스 곡선이 감싸는 면적에 비례한다.
문제 4
반사계수가 T=0.8일 때 정재파비 S를 데시벨[dB]로 표시하면?
120 log10 9
210 log10 1/9
320 log10 1/9
410 log10 9
정답 및 해설
정재파비는 S=1+∣Γ∣1−∣Γ∣=1+0.81−0.8=9S=\frac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}=\frac{1+0.8}{1-0.8}=9이다. 이를 데시벨로 나타내면 S[dB]=20log109S[\mathrm{dB}]=20log_{10}9가 되어 정답은 20log10920log_{10}9이다.
문제 5
패러데이의 법칙에 대한 설명으로 가장 알맞은 것은?
1전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간 변화율에 비례한다.
2전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간에 대한 증가율에 반비례한다.
3정전유도에 의하여 회로에 발생하는 기자력은 자속의 변화 방향으로 유도된다.
4전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 기전력이 유도된다.
정답 및 해설
패러데이의 법칙은 전자유도에 의해 회로에 유도되는 기전력의 크기가 쇄교 자속수의 시간 변화율에 비례한다는 법칙이다(유도기전력이 자속 변화를 방해하는 방향으로 발생한다는 것은 렌츠의 법칙이다).
정답은 전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간 변화율에 비례한다이다.
문제 6
속도 v의 전자가 평등자계 내에 수직으로 들어갈 때, 이 전자에 대한 설명으로 옳은 것은?
1원운동을 하고 원의 반지름은 자계의 세기에 반비례한다.
2구면위에서 회전하고 구의 반지름은 자계의 세기에 비례한다.
3원운동을 하고 원의 반지름은 전자의 처음 속도의 제곱에 비례한다.
4원운동을 하고 원의 반지름은 자계의 세기에 비례한다.
정답 및 해설
평등자계에 수직으로 입사한 전자는 로렌츠 힘에 의해 원운동을 하며, 그 반지름은 r=mvqBr=\dfrac{mv}{qB}로 자계의 세기 B에 반비례한다.
문제 7
평균 반지름(r)이 20cm, 단면적(S)이 6cm2인 환상 철심에서 권선수(N)가 500회인 코일에 흐르는 전류(I)가 4A일 때 철심 내부에서의 자계의 세기(H)는 약 몇 AT/m인가?
HHSrIIN=500
11870
22120
31700
41590
정답 및 해설
환상철심 내부 평균 자로 길이는 l=2πr=2π×0.2=1.257[m]l=2\pi r=2\pi\times0.2=1.257[\mathrm{m}]이다. 자계의 세기는 H=NIl=500×41.257=1590[AT/m]H=\dfrac{NI}{l}=\dfrac{500\times4}{1.257}=1590[\mathrm{AT/m}]이므로 정답은 1590이다.
문제 8
진공 중에서 점(0, 1)m의 위치에 -2×10-9 C의 점전하가 있을 때, 점(2, 0)m에 있는 1C의 점전하에 작용하는 힘은 몇 N인가? (단, x^, y^\hat{x},\ \hat{y} 는 단위벡터이다.)
1−3635x^+1835y^-\dfrac{36}{3\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{18}{3\sqrt{5}}\hat{y}
23655x^+1855y^\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{y}
3−1835x^+3635y^-\dfrac{18}{3\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{36}{3\sqrt{5}}\hat{y}
4−3655x^+1855y^-\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{y}
정답 및 해설
두 점 사이의 거리벡터는 (2,−1), 크기는 √5이다. 힘은 F=kq1q2r2r^=9×109×(−2×10−9)×15×(2,−1)5F=\dfrac{kq_1q_2}{r^2}\hat r=\dfrac{9\times10^9\times(-2\times10^{-9})\times1}{5}\times\dfrac{(2,-1)}{\sqrt5}로 계산되며, 이를 정리하면 −3655x^+1855y^-\dfrac{36}{5\sqrt5}\hat x+\dfrac{18}{5\sqrt5}\hat y[N]이 되어
문제 9
중심은 원점에 있고 반지름 a[m]인 원형 선도체가 z=0인 평면에 있다. 도체에 선전하밀도 ρL[C/m]가 분포되어 있을 때 z=b[m]인 점에서 전계 E[V/m]는? (단, ar, az는 원통 좌표계에서 r 및 z 방향의 단위벡터이다.)
1abρL4πε0(a2+b2)az\dfrac{ab\rho_L}{4\pi\varepsilon_0(a^2+b^2)}a_z
2abρL4ε0(a2+b2)32az\dfrac{ab\rho_L}{4\varepsilon_0(a^2+b^2)^{\dfrac{3}{2}}}a_z
3abρL2πε0(a2+b2)ar\dfrac{ab\rho_L}{2\pi\varepsilon_0(a^2+b^2)}a_r
4abρL2ε0(a2+b2)32az\dfrac{ab\rho_L}{2\varepsilon_0(a^2+b^2)^{\dfrac{3}{2}}}a_z
정답 및 해설
반지름 aa, 선전하밀도 ρL\rho_L인 원형 도체 중심축 위 z=bz=b인 점에서는 대칭성에 의해 반경 방향 성분이 상쇄되고 zz방향 성분만 남아 E=abρL2ε0(a2+b2)3/2azE=\dfrac{ab\rho_L}{2\varepsilon_0(a^2+b^2)^{3/2}}a_z가 된다.
문제 10

반지름이 0.1[m]로 같은 원형 도선 고리 두 개가 zz축 위에서 원점을 사이에 두고 각각 0.2[m]씩 떨어져 마주 놓여 있다. 두 고리에 같은 방향으로 10[A]의 전류가 흐를 때 원점에서 자계의 세기는 약 몇 [AT/m]인가?

1

약 2.00

2

약 50.0

3

약 4.47

4

약 8.94

정답 및 해설

고리 하나가 축을 따라 zz만큼 떨어진 자리에 만드는 값은 H1=a2I2(a2+z2)3/2H_1=\dfrac{a^{2}I}{2(a^{2}+z^{2})^{3/2}}이고, 전류 방향이 같은 고리 둘이 마주 놓여 있으면 가운데에서 두 몫이 나란히 겹쳐 크기가 곱절이 된다. 그래서 H=a2I(a2+z2)3/2=0.12×10(0.01+0.04)3/2=0.10.01118≈8.94H=\dfrac{a^{2}I}{(a^{2}+z^{2})^{3/2}}=\dfrac{0.1^{2}\times10}{(0.01+0.04)^{3/2}}=\dfrac{0.1}{0.01118}\approx8.94, 곧 약 8.94[AT/m]다. 약 4.47은 고리 한 개 몫만 센 값, 약 2.00은 분모에서 3/23/2승을 빠뜨린 값, 약 50.0은 고리 한복판에 쓰는 I/2aI/2a를 그대로 갖다 쓴 값이다.

문제 11
진공 중 반지름이 a(m)인 무한길이의 원통 도체 2개가 간격 d(m)로 평행하게 배치되어 있다. 두 도체 사이의 정전용량(C)을 나타낸 것으로 옳은 것은?
1πϵ0ln⁡ad−a\pi\epsilon_0\ln\dfrac{a}{d-a}
2πϵ0ln⁡ad−a\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\dfrac{a}{d-a}}
3πϵ0ln⁡d−aa\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}}
4πϵ0ln⁡d−aa\pi\epsilon_0\ln\dfrac{d-a}{a}
정답 및 해설
반지름 aa, 중심간 거리 dd인 평행 왕복 원통도체에 단위길이당 ±λ\pm\lambda의 전하가 있을 때 두 도체 표면 사이의 전위차는 V=λπϵ0ln⁡d−aaV=\dfrac{\lambda}{\pi\epsilon_0}\ln\dfrac{d-a}{a}이므로, 단위길이당 정전용량은 C=λV=πϵ0ln⁡d−aaC=\dfrac{\lambda}{V}=\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}}[F/m]이다. 따라서 정답은 πϵ0ln⁡d−aa\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}} 이며, d≫ad\gg a인 경우 흔히 쓰는 C=πϵ0ln⁡(d/a)C=\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln(d/a)}로 근사된다. ①·④ 처럼 정전용량이 로그에 비례하는 형태는 C=Q/VC=Q/V에서 전위차가 분모에 오는 관계와 맞지 않고, ② 는 d>2ad>2a에서 ln⁡ad−a<0\ln\dfrac{a}{d-a}<0이 되어 음의 정전용량이 나오므로 성립할 수 없다.
문제 12

안쪽 도체의 반지름이 10[mm], 바깥 도체의 안쪽 반지름이 40[mm]인 동축케이블이 있다. 두 도체 사이를 메운 물질의 도전율이 5×10−55\times10^{-5}[S/m]라면 길이 1[m]마다 새어 나가는 몫을 나타내는 컨덕턴스는 약 몇 [S/m]인가?

1

1.13×10−41.13\times10^{-4}

2

2.27×10−42.27\times10^{-4}

3

3.14×10−43.14\times10^{-4}

4

4.53×10−44.53\times10^{-4}

정답 및 해설

같은 모양의 전극이면 정전용량 C=2πϵln⁡(b/a)C=\dfrac{2\pi\epsilon}{\ln(b/a)}에서 유전율 자리에 도전율을 갈아 끼우는 것만으로 G=2πσln⁡(b/a)G=\dfrac{2\pi\sigma}{\ln(b/a)}를 얻는다. 두 반지름의 비가 4이므로 G=2π×5×10−5ln⁡4=3.14×10−41.386≈2.27×10−4G=\dfrac{2\pi\times5\times10^{-5}}{\ln 4}=\dfrac{3.14\times10^{-4}}{1.386}\approx2.27\times10^{-4}가 되어 2.27×10−42.27\times10^{-4}[S/m]가 답이다. 1.13×10−41.13\times10^{-4}는 분자를 πσ\pi\sigma로, 4.53×10−44.53\times10^{-4}는 4πσ4\pi\sigma로 잘못 잡은 값이며, 3.14×10−43.14\times10^{-4}는 로그 항으로 나누기를 잊은 값이다.

문제 13
반지름이 r(m)인 반원형 전류 I(A)에 의한 반원의 중심(O)에서 자계의 세기(AT/m)는?
abOr(m)I(A)
1I/r
2I/2r
32I/r
4I/4r
정답 및 해설
정답은 I/4r이다. 반지름 r인 완전한 원형 전류가 중심에 만드는 자계는 H=I2rH=\frac{I}{2r}이며, 반원형 전류는 그 절반의 경로만 기여하므로 중심의 자계는 H=I4rH=\frac{I}{4r}가 된다.
문제 14
비투자율 2500인 철심의 자속밀도가 5[Wb/m2]이고, 철심의 부피가 4×10-6[m3]일 때, 이 철심에 저장된 자기에너지는 몇 [J]인가?
12/π × 10-2[J]
23/π × 10-2[J]
31/π × 10-2[J]
45/π × 10-2[J]
정답 및 해설
자기에너지 밀도는 w=B22μ0μs=522×4π×10−7×2500=12.5π×103[J/m3]w=\frac{B^2}{2\mu_0\mu_s}=\frac{5^2}{2\times4\pi\times10^{-7}\times2500}=\frac{12.5}{\pi}\times10^3[\mathrm{J/m^3}]이다. 철심 전체의 자기에너지는 W=w×V=12.5π×103×4×10−6=5π×10−2[J]W=w\times V=\frac{12.5}{\pi}\times10^3\times4\times10^{-6}=\frac{5}{\pi}\times10^{-2}[\mathrm{J}]이 되어 정답은 5π×10−2\frac{5}{\pi}\times10^{-2}이다.
문제 15
환상으로 감긴 영구자석 철심의 일부를 잘라 δ[m]\delta\rm[m]만큼 벌려 놓았다. 자석 부분의 길이를 l[m]l\rm[m](l≫δl\gg\delta), 자석 내부에서 측정한 자계를 H[AT/m]H\rm[AT/m], 자속밀도를 B[Wb/m2]B\rm[Wb/m^2]라 할 때 B/HB/H는?
1μ0lδ\dfrac{\mu_0 l}{\delta}
2−μ0δl-\dfrac{\mu_0\delta}{l}
3−μ0lδ-\dfrac{\mu_0 l}{\delta}
4−lμ0δ-\dfrac{l}{\mu_0\delta}
정답 및 해설

자속은 철심과 틈을 끊김 없이 지나가므로 두 곳의 자속밀도가 같고, 틈은 공기이므로 그 안의 자계는 Hg=Bμ0H_g=\dfrac{B}{\mu_0}다.

기자력을 공급하는 코일이 없으니 닫힌 경로를 한 바퀴 돌며 자계를 적분한 값은 0이어야 한다. Hl+Hgδ=0Hl+H_g\delta=0에서 Hg=−lδHH_g=-\dfrac{l}{\delta}H이고, 이를 앞 식에 넣으면 B=μ0Hg=−μ0lδHB=\mu_0H_g=-\dfrac{\mu_0 l}{\delta}H가 된다.

따라서 BH=−μ0lδ\dfrac{B}{H}=-\dfrac{\mu_0 l}{\delta}다. 음수라는 것은 자석 안쪽 자계가 자속과 반대로 향하는 감자계라는 뜻이며, l≫δl\gg\delta이므로 그 크기는 μ0\mu_0보다 훨씬 크다.

문제 16
자극의 세기가 8×10-6[wb], 길이가 3[cm]인 막대자석을 120[AT/m]의 평등 자계 내에 자력선과 30°의 각도로 놓으면 이 막대자석이 받는 회전력은 몇 [Nㆍm]인가?
13.02×10-4
21.44×10-4
33.02×10-5
41.44×10-5
정답 및 해설
막대자석의 자기모멘트는 M=ml=8×10−6×0.03=2.4×10−7[Wb⋅m]M=ml=8\times10^{-6}\times0.03=2.4\times10^{-7}\rm{[Wb\cdot m]}이다. 회전력은 T=MHsin⁡θ=2.4×10−7×120×sin⁡30∘=1.44×10−5[N⋅m]T=MH\sin\theta=2.4\times10^{-7}\times120\times\sin30^\circ=1.44\times10^{-5}\rm{[N\cdot m]}가 되어
문제 17
무한 평면 도체에서 거리 a[m]인 곳에 점전하 Q[C]가 있을 때, 이 무한 평면 도체 표면에 유도되는 면전하밀도가 최대인 지점의 전하밀도는 몇 [C/m²]인가?
1−Qπa2-\dfrac{Q}{\pi a^2}
20
3−Q24πa-\dfrac{Q^2}{4\pi a}
4−Q2πa2-\dfrac{Q}{2\pi a^2}
정답 및 해설
무한 평면 도체 위의 점전하에 영상전하법을 적용하면 표면 유도 전하밀도는 σ=−Qa2π(r2+a2)3/2\sigma=-\dfrac{Qa}{2\pi(r^2+a^2)^{3/2}}이며, 전하 바로 아래인 r=0r=0에서 절댓값이 최대가 되어 σmax=−Q2πa2\sigma_{max}=-\dfrac{Q}{2\pi a^2}가 된다.
문제 18
자기회로와 전기회로의 대응으로 틀린 것은?
1자속 ↔ 전류
2자계의 세기 ↔ 전계의 세기
3기자력 ↔ 기전력
4투자율 ↔ 유전율
정답 및 해설
자기회로의 투자율은 전기회로의 도전율(저항률의 역수)에 대응하는 양으로, 유전율은 이 대응관계에 해당하지 않는다. 자속-전류, 자계의 세기-전계의 세기, 기자력-기전력의 대응은 모두 옳다.
문제 19

진공 중에 놓인 동축 선로의 안쪽 도체 반지름이 11[cm], 바깥 도체 안쪽면 반지름이 1010[cm]이다. 두 도체 사이 공간을 지나는 자속만 셈할 때 길이 11[m]당 인덕턴스는 약 몇 [H/m]인가?

1

2.00×10−72.00\times 10^{-7}

2

2.30×10−72.30\times 10^{-7}

3

4.61×10−74.61\times 10^{-7}

4

9.21×10−79.21\times 10^{-7}

정답 및 해설

두 도체 사이 영역에만 자속이 지나므로, 앙페르 법칙에서 얻은 H=I/(2πr)H=I/(2\pi r)을 aa부터 bb까지 적분하면 L=μ02πln⁡baL=\dfrac{\mu_0}{2\pi}\ln\dfrac{b}{a}가 된다. b/a=10b/a=10, ln⁡10=2.303\ln 10=2.303, μ0/2π=2×10−7\mu_0/2\pi=2\times 10^{-7}이므로 L=2×10−7×2.303=L=2\times 10^{-7}\times 2.303=약 4.61×10−74.61\times 10^{-7} [H/m]이다. 2.00×10−72.00\times 10^{-7}은 상용로그를 쓴 값, 9.21×10−79.21\times 10^{-7}은 계수를 μ0/π\mu_0/\pi로 본 값, 2.30×10−72.30\times 10^{-7}은 μ0/4π\mu_0/4\pi를 쓴 값이다.

문제 20
인덕턴스가 각각 6[H]6[\mathrm{H}], 24[H]24[\mathrm{H}]인 두 코일을 하나의 자성체 코어에 서로 깎아내는 방향이 되도록 감아 직렬로 이었다. 여기에 4[A]4[\mathrm{A}]를 흘릴 때 저장되는 에너지는 몇 [J][\mathrm{J}]인가? (단, 결합계수는 0.750.75이다.)
148
2240
396
4384
정답 및 해설

두 코일의 자속이 서로 상쇄되도록 이었으므로 합성값은 L=L1+L2−2ML=L_1+L_2-2M이다. 상호분은 M=kL1L2=0.75×6×24=0.75×12=9[H]M=k\sqrt{L_1L_2}=0.75\times\sqrt{6\times24}=0.75\times12=9[\mathrm{H}]이므로 L=6+24−2×9=12[H]L=6+24-2\times9=12[\mathrm{H}]다.

따라서 W=12LI2=12×12×42=96[J]W=\dfrac{1}{2}LI^{2}=\dfrac{1}{2}\times12\times4^{2}=96[\mathrm{J}]가 된다.

독립 역산 — 합성값을 쓰지 않고 각 코일이 따로 품는 몫에서 상호분을 빼는 경로로 세면 W=12L1I2+12L2I2−MI2=48+192−144=96[J]W=\dfrac{1}{2}L_1I^{2}+\dfrac{1}{2}L_2I^{2}-MI^{2}=48+192-144=96[\mathrm{J}]로 같은 값이 나온다. 거꾸로 L=2WI2=2×9616=12[H]L=\dfrac{2W}{I^{2}}=\dfrac{2\times96}{16}=12[\mathrm{H}]가 복원된다.

384는 자속이 서로 돕는 방향으로 감았을 때(L=48L=48), 240은 상호분을 아예 빼먹은 값(L=30L=30), 48은 결합계수를 1 로 보아 M=12M=12로 잡았을 때(L=6L=6) 나오는 값이다.

문제 21
다음 중 직격뢰에 대한 방호설비로 가장 정당한 것은?
1가공지선
2정전방전기
3복도체
4서지 흡수기
정답 및 해설
직격뢰로부터 전선로를 보호하는 대표적 설비는 가공지선으로, 뇌격전류를 직접 대지로 유도하여 전력선을 보호한다. 정전방전기와 서지흡수기는 유도뢰·개폐서지 대책이고 복도체는 코로나 억제용이므로 정답은 가공지선이다.
문제 22
주택 및 아파트의 표준부하로 옳은 것은?
140[VA/m2]40[VA/m^2]
25[VA/m2]5[VA/m^2]
330[VA/m2]30[VA/m^2]
420[VA/m2]20[VA/m^2]
정답 및 해설
표준부하 산정 기준에 따르면 주택 및 아파트의 표준부하는 40[VA/m2]40[VA/m^2]로 정해져 있다. 따라서 정답은 40[VA/m^2]이다.
문제 23
선로고장 발생 시 고장전류를 차단할 수 없어 리클로저와 같이 차단 기능이 있는 후비보호장치와 함께 설치되어야 하는 장치는?
1섹셔널라이저
2배선용차단기
3컷아웃스위치
4유입개폐기
정답 및 해설
섹셔널라이저는 자체적으로 고장전류를 차단하는 능력이 없어 반드시 리클로저 등 차단 기능이 있는 후비보호장치와 조합하여 사용해야 한다. 리클로저가 고장전류를 차단하는 동안 섹셔널라이저는 동작 횟수를 세다가 무전압 상태에서 개방된다. 따라서 정답은 섹셔널라이저이다.
문제 24
파동임피던스가 300[Ω]300[\Omega]인 가공송전선의 1[km]1[km]당 인덕턴스는 약 몇 [mH/km][mH/km]인가?
11
24
32
43
정답 및 해설
가공송전선은 손실이 매우 작아 전파속도가 v=1LC≈3×105[km/s]v=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}\approx3\times10^{5}[\mathrm{km/s}]에 가깝고, 특성임피던스는 Z0=LCZ_0=\sqrt{\dfrac{L}{C}}이다. 두 식을 결합하면 L=Z0v=3003×105=1×10−3[H/km]=1[mH/km]L=\dfrac{Z_0}{v}=\dfrac{300}{3\times10^{5}}=1\times10^{-3}[\mathrm{H/km}]=1[\mathrm{mH/km}]이다. 정답은 1이다.
문제 25
총낙차 80.9[m], 사용수량 30m3/S인 발전소가 있다. 수로의 길이가 3800m, 수로의 구배가 1/2000, 수압철관의 손실 낙차를 1m라고 하면, 이 발전소의 출력은 약 몇 [kW]인가? (단, 수차 및 발전기의 종합 효율은 83%라고 한다.)
119000
228000
324000
415000
정답 및 해설
수로에서의 손실낙차는 3800×12000=1.9 m3800\times\dfrac1{2000}=1.9\,\mathrm m이고, 여기에 수압철관 손실낙차 1m를 더 빼면 유효낙차는 80.9−1.9−1=78 m80.9-1.9-1=78\,\mathrm m이다. 발전소 출력은 P=9.8QHη=9.8×30×78×0.83≈19,034 kWP=9.8QH\eta=9.8\times30\times78\times0.83\approx19{,}034\,\mathrm{kW}이다.
정답은 19000이다.
문제 26
밸런서의 설치가 가장 필요한 배전방식은?
1단상 2선식
2단상 3선식
33상 3선식
43상 4선식
정답 및 해설

단상 3선식은 중성선을 사이에 두고 두 부하가 불평형이 되면 전압 불평형이 발생하므로, 이를 자동으로 보상하기 위해 밸런서를 설치한다. 단상 2선식과 3상 방식은 구조상 각 상의 전압 불평형 문제가 단상 3선식만큼 크지 않아 밸런서의 필요성이 상대적으로 낮다.

문제 27
공기차단기(ABB)의 공기 압력은 일반적으로 몇 kg/cm2 정도 되는가?
15∼10
230∼45
315∼30
445∼55
정답 및 해설
공기차단기(ABB)는 압축된 공기를 이용해 아크를 소호하는 차단기로, 일반적으로 15~30[kg/cm²] 정도의 압축공기 압력을 사용한다.
문제 28
전력계통의 주파수 변동은 주로 무엇의 변화에 기인하는가?
1무효전력
2계통 임피던스
3유효전력
4계통전압
정답 및 해설
전력계통의 주파수는 발전기와 부하의 유효전력 균형에 의해 결정되므로, 주파수 변동은 주로 유효전력의 변화에 기인한다. 따라서 정답은 유효전력이다.
문제 29
화력발전소에서 재열기의 목적은?
1공기를 가열한다.
2석탄을 건조한다.
3증기를 가열한다.
4급수를 가열한다.
정답 및 해설
정답은 증기를 가열한다이다. 화력발전소의 재열기는 고압터빈을 통과하며 온도가 낮아진 증기를 보일러로 되돌려 다시 가열함으로써 열효율을 높이는 설비이며, 급수를 예열하는 것은 급수가열기의 역할이다.
문제 30
차단 자체는 쉽지만 재점호가 여러 번 발생하기 쉬운 차단은 다음 중 어느 것인가?
1R-L 회로의 차단
2L 회로의 차단
3C 회로의 차단
4단락전류의 차단
정답 및 해설
콘덴서(C) 회로는 전류가 전압보다 90도 앞서므로 전류 자체의 차단은 비교적 쉽지만, 차단 직후 콘덴서에 남아 있는 잔류전하로 인해 극간전압이 빠르게 회복되어 재점호가 여러 번 발생하기 쉽다. 따라서 정답은 C 회로의 차단이다.
문제 31

어느 3상 교류 차단기의 명판에 정격전압 36[kV], 정격차단전류 20[kA]가 적혀 있다. 이 차단기가 감당하도록 정해진 차단용량은 약 몇 [MVA]인가?

1

약 416

2

약 720

3

약 2,160

4

약 1,247

정답 및 해설

차단용량은 명판 전압과 끊을 수 있는 전류를 곱한 뒤 3상이라는 이유로 3\sqrt{3}을 한 번 더 곱해 Ps=3 VnIsP_s=\sqrt{3}\,V_nI_s로 잡는다. 값을 넣으면 Ps=3×36×20≈1247P_s=\sqrt{3}\times36\times20\approx1247이므로 약 1,247[MVA]다. 약 720은 3\sqrt{3}을 아예 빠뜨린 값, 약 2,160은 그 자리에 3을 곱해 버린 값, 약 416은 곱하는 대신 나눈 값이다.

문제 32
과전류차단기로 시설하는 퓨즈 중 고압전로용 비포장퓨즈는 정격전류의 1.25배 전류에 견디고, 정격전류의 2배 전류에서는 몇 분 이내에 용단되어야 하는가?
11.1
21.5
32
41.3
정답 및 해설
과전류차단기로 사용하는 고압전로용 비포장퓨즈는 정격전류의 1.25배 전류에는 견디어야 하고, 정격전류의 2배 전류에서는 2분 이내에 용단되어야 한다. 따라서 정답은 2이다.
문제 33
전로의 중성점을 접지하는 주된 목적으로 볼 수 없는 것은?
1이상 전압의 억제
2전로의 보호장치의 확실한 동작의 확보
3송전선로의 전력손실 경감
4대지전압의 저하
정답 및 해설
중성점 접지의 주된 목적은 이상전압 억제, 보호계전기의 확실한 동작 확보, 대지전압 저하 등이며, 송전선로의 전력손실 경감과는 직접적인 관련이 없다. 따라서 정답은 송전선로의 전력손실 경감이다.
문제 34
변압기의 층간단락 보호에 가장 적합한 계전기는?
1과전압 계전기
2방향 계전기
3비율차동 계전기
4거리 계전기
정답 및 해설
변압기 내부의 층간단락과 같은 내부고장은 1차, 2차 전류의 차이(비율)를 검출하는 비율차동계전기로 보호하는 것이 가장 적합하다. 정답은 비율차동 계전기이다.
문제 35
다음 중 부하 전류의 차단에 사용되지 않는 것은?
1ABB
2VCB
3DS
4OCB
정답 및 해설
단로기(DS)는 소호 능력이 없어 부하전류나 사고전류를 차단할 수 없고 무부하 상태의 회로 개폐(구분·분리)에만 사용된다. ABB, VCB, OCB는 모두 소호 기능을 갖춘 차단기로 부하전류 차단이 가능하다.
정답은 DS이다.
문제 36
배전계통에서 사용하는 고압용 차단기의 종류가 아닌 것은?
1공기차단기 ABB
2유입차단기 OCB
3기중차단기 ACB
4진공차단기 VCB
정답 및 해설
공기차단기(ABB), 유입차단기(OCB), 진공차단기(VCB)는 배전계통에서 사용하는 고압용 차단기이지만, 기중차단기(ACB)는 주로 저압 배전반에서 사용되는 차단기이다. 따라서 정답은 기중차단기 ACB이다.
문제 37
사고, 정전 등의 중대한 영향을 받는 지역에서 정전과 동시에 자동적으로 예비전원용 배전선로로 전환하는 장치는?
1차단기
2섹셔널라이저(Sectionalizer)
3자동부하 전환개폐기(Auto Load Transfer Switch)
4리클로저(Recloser)
정답 및 해설
정전과 동시에 자동으로 예비 배전선로로 전환하여 전력 공급을 유지하는 장치는 자동부하 전환개폐기(ALTS)이다. 차단기(①)는 사고 차단용, 섹셔널라이저(②)는 리클로저와 연계한 고장구간 분리용, 리클로저(④)는 고장구간 재폐로용으로 목적이 다르다.
문제 38
케이블 단선사고에 의한 고장점까지의 거리를 정전용량 측정법으로 구하는 경우, 건전상의 정전용량이 C, 고장점까지의 정전용량이 Cx, 케이블의 길이가 l일 때 고장점까지의 거리를 나타내는 식으로 알맞은 것은?
12CxCl\dfrac{2C_x}{C}l
2CxCl\dfrac{C_x}{C}l
3CCxl\dfrac{C}{C_x}l
4Cx2Cl\dfrac{C_x}{2C}l
정답 및 해설
정전용량 측정법에서는 정전용량이 케이블 길이에 비례한다는 점을 이용하여 고장점까지의 거리를 lx=CxCll_x=\dfrac{C_x}{C}l로 구한다. 따라서 정답은 CxCl\dfrac{C_x}{C}l이다.
문제 39

부하전력과 역률을 그대로 둔 채 송전전압만 높여 선로의 전력손실을 처음의 19\dfrac{1}{9}로 낮추려고 한다. 전압을 몇 배로 올려야 하며, 그때 전압강하는 처음의 몇 배가 되는가?

1

3배, 19\dfrac{1}{9}배

2

3배, 13\dfrac{1}{3}배

3

9배, 19\dfrac{1}{9}배

4

3\sqrt3배, 13\dfrac{1}{\sqrt3}배

정답 및 해설

보내는 전력과 역률이 묶여 있으면 전압을 올린 만큼 선로에 흐르는 전류가 줄어든다. 손실은 3I2R3I^{2}R이라 전압의 제곱에 반비례하므로 손실을 19\dfrac{1}{9}로 낮추려면 전압을 3배로 높여야 한다. 한편 e=3 I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)e=\sqrt3\,I(R\cos\theta+X\sin\theta)는 전류에 1차로 비례하니 전압강하는 13\dfrac{1}{3}배로 줄어든다. 9배 조합은 손실비를 승압비에 그대로 옮긴 값, 3\sqrt3배 조합은 제곱근을 한 번 더 취한 값이다.

문제 40

중성점을 직접 접지한 송전계통의 성질을 설명한 내용 중 옳지 않은 것은?

1

지락전류가 작아 보호계전기를 확실하게 동작시키기 어렵다.

2

1선 지락이 나도 나머지 두 상의 대지전압이 거의 그대로 유지된다.

3

계통에 실리는 과전압 수준이 낮아 변압기 중성점 쪽 절연을 얇게 하는 설계가 가능하다.

4

큰 지락전류가 흘러 인근 통신선에 유도장해를 일으키기 쉽다.

정답 및 해설

중성점을 땅에 바로 이으면 한 상이 땅에 닿았을 때 흐르는 전류가 매우 커진다. 그 덕분에 지락계전기가 확실히 떨어지므로 지락전류가 작아 계전기를 동작시키기 어렵다는 서술이 사실과 다르다. 대신 통신선 유도장해와 차단기 부담이 커지는 것이 이 방식의 대가다. 또 대지전위가 안정돼 과전압이 낮게 억제되므로 변압기 중성점 쪽 절연 두께를 줄인 설계가 가능하다는 점은 맞는 설명이다.

문제 41
유도전동기에서 권선형 회전자에 비해 농형회전자의 특성이 아닌 것은?
1견고하고 보수가 용 이하다.
2중, 소형 전동기에 사용된다.
3구조가 간단하고 효율이 좋다.
4대용량에서 기동이 용이하다.
정답 및 해설
정답은 대용량에서 기동이 용이하다이다. 농형 회전자는 구조가 간단하고 견고하며 보수가 쉬워 중·소형 전동기에 널리 쓰이지만, 기동전류가 크고 기동토크는 상대적으로 작아 대용량에서는 오히려 기동이 곤란하다. 권선형은 외부에서 2차 저항을 조정해 기동특성을 개선할 수 있어 대용량 기동에 더 유리하다.
문제 42
유도 전동기의 2차측 저항을 2배로 하면 최대 토크는 몇 배로 되는가?
13배
22배
31/2배
4변하지 않는다.
정답 및 해설
유도전동기의 최대토크는 2차저항과 무관하며, 2차저항을 바꾸면 최대토크가 발생하는 슬립점만 이동할 뿐 최대토크의 크기 자체는 변하지 않는다. 따라서 정답은 변하지 않는다이다.
문제 43
부하가 급변할 때 부하각과 회전속도가 진동하는 난조 현상의 원인이 아닌 것은?
1원동기 조속기의 감도가 지나치게 예민한 경우
2관성모멘트가 작은 경우
3원동기 토크에 고조파 성분이 포함된 경우
4전기자 회로의 저항이 지나치게 작은 경우
정답 및 해설
동기기의 난조는 조속기 감도가 지나치게 예민하거나, 관성모멘트가 작거나, 원동기 토크에 고조파 성분이 포함되거나, 전기자 회로의 저항이 지나치게 클 때 발생하기 쉽다. 저항이 크면 제동권선의 제동토크가 줄어들어 난조가 발생하지만 저항이 작은 경우는 난조의 원인으로 보기 어렵다. 따라서 정답은 전기자 회로의 저항이 지나치게 작은 경우이다.
문제 44
권선형 유도전동기의 전부하 운전시 슬립이 4[%]이고 2차 정격전압이 150[V]이면 2차 유도 기전력은 몇 [V]인가?
18
27
39
46
정답 및 해설
2차 유도기전력은 E2s=sE2=0.04×150=6[V]E_{2s}=sE_2=0.04\times150=6[\mathrm{V}]이다. 정답은 6이다.
문제 45
유도 전동기의 2차 효율은? (단, s는 슬립이다.)
11-s
2s2
3s
41/s
정답 및 해설
유도전동기에서 2차 입력 P2P_{2}, 2차 동손 Pc2=sP2P_{c2}=sP_{2}, 기계적 출력 P0=(1−s)P2P_{0}=(1-s)P_{2} 의 관계가 성립한다. 따라서 2차 효율은 η2=P0P2=(1−s)P2P2=1−s\eta_{2}=\dfrac{P_{0}}{P_{2}}=\dfrac{(1-s)P_{2}}{P_{2}}=1-s 이며, 이는 회전속도 비 η2=NNs=ωωs\eta_{2}=\dfrac{N}{N_{s}}=\dfrac{\omega}{\omega_{s}} 와도 같다. 그러므로 정답은 1-s 이다. ③ s 는 2차 입력 중 2차 동손이 차지하는 비율일 뿐이며, 슬립이 커질수록 효율이 좋아진다는 모순된 결과를 준다.
문제 46
3상 유도전동기에서 동기와트로 나타내는 것은?
11차 입력
2각속도
32차 출력
4토크
정답 및 해설
3상 유도전동기의 토크는 회전자 속도에 무관하게 2차입력을 동기속도로 나눈 값에 비례한다. 이 때문에 실제 전력이 아니라 토크의 크기를 나타내는 데 동기속도에서의 가상 전력인 동기와트를 사용하며, 따라서 동기와트로 나타내는 것은 ④ 토크이다.
문제 47
3상 동기발전기의 각 상 유기기전력에서 제5고조파를 제거하려면 코일간격/극간격을 얼마로 하여야 하는가?
10.6
20.5
30.7
40.8
정답 및 해설
제n고조파를 제거하기 위한 단절권계수는 kpn=sin⁡(nβπ2)k_{pn}=\sin\left(\dfrac{n\beta\pi}{2}\right)(β=코일간격/극간격)이며, 제5고조파(n=5)를 제거하려면 이 값이 0이 되어야 한다. 기본파 권선계수의 저하를 최소화하기 위해 1에 가까운 β=0.8\beta=0.8을 선택하며, 이때 sin⁡(5×0.8×π2)=sin⁡(2π)=0\sin\left(\dfrac{5\times0.8\times\pi}{2}\right)=\sin(2\pi)=0이 성립한다. 따라서 정답은 0.8이다.
문제 48
직류 발전기의 전기자 반작용의 영향이 아닌 것은?
1정류작용에 악영향을 준다.
2정류자편 사이의 전압이 불균일하게 된다.
3전기적 중성축이 이동한다.
4주자속이 증가한다.
정답 및 해설
전기자 반작용은 전기적 중성축을 이동시키고 정류자편 사이의 전압을 불균일하게 하여 정류 작용에 악영향을 주지만, 주자속을 증가시키는 것이 아니라 감자작용에 의해 오히려 감소시킨다. 따라서 전기자 반작용의 영향이 아닌 것은 ④ 주자속이 증가한다이다.
문제 49
직류기에 주로 사용되는 권선법은?
1개로권, 환상권, 단층권
2개로권, 고상권, 2층권
3폐로권, 환상권, 2층권
4폐로권, 고상권, 2층권
정답 및 해설
정답은 폐로권, 고상권, 2층권이다. 직류기의 전기자권선은 일반적으로 폐로권, 고상권, 2층권을 사용하며, 개로권이나 환상권, 단층권은 실용적으로 쓰이지 않는다.
문제 50
변압기에 사용하는 변압기유가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?
1인화점이 높을 것
2절연 내력이 클 것
3응고점이 낮을 것
4점도가 클 것
정답 및 해설
변압기유는 방열과 냉각매체 역할을 겸하므로 순환이 잘 되도록 오히려 점도가 낮아야 한다. 인화점이 높고 절연내력이 크며 응고점이 낮아야 한다는 조건은 모두 옳지만, 점도가 크다는 것은 냉각·순환에 불리하므로 틀린 조건이다. 따라서 정답은 점도가 클 것이다.
문제 51
다음과 같은 반도체 정류기 중에서 역방향 내전압이 가장 큰 것은?
1셀렌 정류기
2아산화동 정류기
3게르마늄 정류기
4실리콘 정류기
정답 및 해설
정답은 실리콘 정류기이다. 실리콘 정류기는 셀렌·아산화동·게르마늄 정류기에 비해 역방향 내전압과 내열성이 가장 우수하여 현재 전력용 반도체 정류소자로 널리 쓰인다.
문제 52
다음 중 DC서보모터의 제어 기능에 속하지 않는 것은?
1속도 제어 기능
2위치 제어 기능
3전류 제어 기능
4역률 제어 기능
정답 및 해설
DC서보모터는 위치·속도·전류(토크) 제어를 위한 궤환 제어 대상으로 사용되며, 역률은 교류 회로에서 유효전력과 피상전력의 관계를 나타내는 개념으로 DC서보모터의 제어 기능에 해당하지 않는다. 따라서 정답은 역률 제어 기능이다.
문제 53
직류기의 온도상승 시험 방법 중 반환부하법의 종류가 아닌것은?
1홉킨슨법
2블론델법
3카프법
4스코트법
정답 및 해설
직류기의 온도상승시험 중 반환부하법에는 홉킨슨법, 블론델법, 카프법이 있으며, 스코트법은 3상을 2상으로 변환하는 결선방식으로 반환부하법과는 무관하다. 따라서 정답은 스코트법이다.
문제 54
정격용량 10000[kVA], 정격전압 6000[V], 극수 12, 주파수 60[Hz], 1상의 동기임피던스 2[Ω]인 3상 동기 발전기가 있다. 이 발전기의 단락비는 얼마인가?
11.2
21.4
31.0
41.8
정답 및 해설
%동기임피던스는 %Zs=P ZsV2×100=10000×103×260002×100≈55.6[%]\%Z_s=\dfrac{P\,Z_s}{V^2}\times100=\dfrac{10000\times10^{3}\times2}{6000^{2}}\times100\approx55.6[\%]이고, 단락비는 그 역수인 Ks=100%Zs≈1.8K_s=\dfrac{100}{\%Z_s}\approx1.8이다. 정답은 1.8이다.
문제 55

아래 반파정류회로에서 변압기 2차 쪽 전압의 실효값이 100[V], 부하저항이 20[Ω]이다. 정류소자에서 생기는 전압강하를 무시할 때 부하에 흐르는 직류 평균전류는 약 몇 [A]인가?

R[Ω]E[V]
1

2.25

2

4.50

3

5.00

4

7.07

정답 및 해설

반파정류에서 부하에 나타나는 직류분 전압은 Ed=2 EπE_d=\dfrac{\sqrt2\,E}{\pi}이므로 2×100π≈45.0\dfrac{\sqrt2\times100}{\pi}\approx45.0[V]가 되고, 저항 부하이니 이를 20으로 나누어 약 2.25[A]를 얻는다. 4.50은 전파정류 식 22 Eπ\dfrac{2\sqrt2\,E}{\pi}를 쓴 값, 5.00은 실효값을 그대로 나눈 값, 7.07은 최댓값을 평균값 자리에 넣은 값이다.

문제 56
1상의 유도기전력이 6000 V인 동기발전기에서 1분간 회전수를 900rpm에서 1800rpm으로 하면 유도기전력은 약 몇 V 인가?
124000
236000
36000
412000
정답 및 해설
동기발전기의 유도기전력은 E=4.44fNΦkwE=4.44fN\Phi k_w로 회전속도(주파수)에 비례한다. 회전수가 900rpm에서 1800rpm으로 2배가 되면 기전력도 2배가 되어 6000×2=12000[V]6000\times2=12000[V]가 되므로 정답은 12000이다.
문제 57
직류 발전기의 단자전압을 조정하려면 어느 것을 조정하여야 하는가?
1방전 저항
2전기자 저항
3기동 저항
4계자 저항
정답 및 해설
직류 발전기의 단자전압은 유기기전력과 전기자전압강하로 결정되며, 유기기전력은 계자전류에 비례한다. 따라서 계자 저항을 가감하여 계자전류를 조정하면 단자전압을 제어할 수 있다. 정답은 계자 저항이다.
문제 58
4극, 중권, 총도체수 500, 1극의 자속수가 0.01[Wb]인 직류 발전기가 100[V]의 기전력을 발생시키는데 필요한 회전수는 몇 [rpm]인가?
11200
21600
32000
41000
정답 및 해설
중권은 병렬회로수 a가 극수 p와 같으므로 E=pZΦN60a=ZΦN60E=\dfrac{pZ\Phi N}{60a}=\dfrac{Z\Phi N}{60}이다. 100=500×0.01×N60100=\dfrac{500\times 0.01\times N}{60}에서 N=1200N=1200[rpm]이다. 따라서 정답은 1200이다.
문제 59
3상 동기발전기에서 권선피치와 자극피치의 비가 1215\frac{12}{15}인 단절권을 사용했을 때 단절권계수는 얼마인가?
10.95
20.93
30.98
40.97
정답 및 해설
권선피치와 자극피치의 비 β=1215=0.8\beta=\frac{12}{15}=0.8이므로 단절권계수는 kp=sin⁡(β×90∘)=sin⁡72∘≈0.95k_p=\sin\left(\beta\times90^\circ\right)=\sin72^\circ\approx0.95이다. 따라서 정답은 0.95이다.
문제 60
210/105[V]의 변압기를 그림과 같이 결선하고 고압측에 200[V]를 인가하면 전압계는 몇 [V]를 지시하는가? (단, 변압기는 감극성이다.) UVUV200VV
1100
2400
3200
4300
정답 및 해설
이 변압기는 210/105[V]로 권수비 a=210/105=2a=210/105=2이며, 그림은 한쪽 권선의 V단자를 다른 권선의 V단자에 직결하고 U단자 사이에 전압계를 연결한 결선이다. 국내 표준인 감극성 변압기에서는 이렇게 접속하면 전압계가 두 권선 전압의 차를 지시한다. 1차에 인가한 200[V]에 대응하는 2차 유기전압은 200/2=100[V]200/2=100[\mathrm{V}]이므로 전압계 지시값은 200−100=100[V]200-100=100[\mathrm{V}]가 되어 정답은 100이다.
문제 61
e=200√2sinωt+100√2sin3ωt+50√2sin5ωt[V]인 전압을 RL 직렬회로에 가할 때에 제3고조파 전류의 실효값 [A]은? (단, R=8[Ω], ωL=2[Ω]이다.
114[A]
210[A]
320[A]
428[A]
정답 및 해설
정답은 10[A]이다. 제3고조파의 리액턴스는 3ωL=3×2=6 [Ω]3\omega L=3\times2=6\,[\Omega]이므로 임피던스는 Z3=82+62=10 [Ω]Z_3=\sqrt{8^2+6^2}=10\,[\Omega]이고, 제3고조파 전압의 실효값이 100V이므로 전류 실효값은 I3=10010=10 [A]I_3=\dfrac{100}{10}=10\,[\mathrm{A}]이다.
문제 62
다음 함수 f(t)=e−2tcos3tf(t)=e^{-2t}cos3t를 라플라스 변환하면?
1s+2(s−2)2+33\dfrac{s+2}{(s-2)^2+3^3}
2s+2(s+2)2+32\dfrac{s+2}{(s+2)^2+3^2}
3s−1(s−2)2+33\dfrac{s-1}{(s-2)^2+3^3}
4s(s+2)2+32\dfrac{s}{(s+2)^2+3^2}
정답 및 해설
정답은 s+2(s+2)2+32\frac{s+2}{(s+2)^2+3^2}이다. e−atcos⁡(bt)e^{-at}\cos(bt)의 라플라스 변환은 s+a(s+a)2+b2\frac{s+a}{(s+a)^2+b^2}이므로 a=2, b=3을 대입하면 그대로 ②의 식이 되며, ①과 ③은 분모의 부호나 지수가 잘못되어 있다.
문제 63

분포정수로 다루는 전송선로에서 R=0R=0, G=0G=0인 무손실 조건이 성립할 때 전파정수 γ\gamma와 감쇠정수 α\alpha를 바르게 짝지은 것은? (단, 단위 길이의 인덕턴스와 정전용량을 각각 LL, CC로 둔다.)

1

γ=ωLC\gamma=\omega\sqrt{LC}, α=ωLC\alpha=\omega\sqrt{LC}

2

γ=jωLC\gamma=j\omega\sqrt{LC}, α=0\alpha=0

3

γ=jωL/C\gamma=j\omega\sqrt{L/C}, α=0\alpha=0

4

γ=LC\gamma=\sqrt{LC}, α=1\alpha=1

정답 및 해설

전파정수는 단위 길이의 임피던스 Z=R+jωLZ=R+j\omega L과 어드미턴스 Y=G+jωCY=G+j\omega C를 곱한 뒤 근호를 씌운 γ=ZY=α+jβ\gamma=\sqrt{ZY}=\alpha+j\beta로 정의된다. 손실이 없으면 RR과 GG가 빠져 γ=jωL⋅jωC=\gamma=\sqrt{j\omega L\cdot j\omega C}=jωLCj\omega\sqrt{LC}이고 실수부인 α\alpha는 0이 된다. 남는 것은 위상정수 β=ωLC\beta=\omega\sqrt{LC}뿐이라 진폭이 줄지 않고 전달되며, L/C\sqrt{L/C}는 전파정수가 아니라 특성 임피던스에 해당한다.

문제 64

단위길이당 인덕턴스가 0.8[mH/km], 정전용량이 0.005[μ\muF/km]인 분포정수 회선이 있다. 도체 저항과 누설 컨덕턴스를 모두 무시할 수 있다고 볼 때, 주파수 60[Hz]에서 이 회선의 전파정수 허수부(위상정수)는 약 몇 [rad/km]인가?

1

1.20×10−41.20\times 10^{-4}

2

7.54×10−47.54\times 10^{-4}

3

2.00×10−62.00\times 10^{-6}

4

1.51×10−91.51\times 10^{-9}

정답 및 해설

저항과 컨덕턴스가 0인 무손실 조건에서는 γ=ZY=(jωL)(jωC)=jωLC\gamma=\sqrt{ZY}=\sqrt{(j\omega L)(j\omega C)}=j\omega\sqrt{LC}가 되므로 감쇠 없이 위상만 회전하고, 허수부가 곧 위상정수 β=ωLC\beta=\omega\sqrt{LC}이다. ω=2π×60≈377\omega=2\pi\times 60\approx 377[rad/s], LC=(0.8×10−3)(5×10−9)=2×10−6\sqrt{LC}=\sqrt{(0.8\times 10^{-3})(5\times 10^{-9})}=2\times 10^{-6}이므로 β=377×2×10−6≈7.54×10−4\beta=377\times 2\times 10^{-6}\approx 7.54\times 10^{-4}[rad/km]가 나온다. 각속도 자리에 주파수 60을 그대로 넣으면 1.20×10−41.20\times 10^{-4}, 각속도를 곱하지 않으면 2.00×10−62.00\times 10^{-6}, 제곱근을 빠뜨리면 1.51×10−91.51\times 10^{-9}이 된다.

문제 65
RL 직렬회로에서 R=20Ω, L=40mH이다. 이 회로의 시정수[sec]는?
12
22×10-3
31/2
41/2×10-3
정답 및 해설
RLRL 직렬회로의 시정수는 τ=LR=40×10−320=2×10−3 [sec]\tau=\dfrac LR=\dfrac{40\times10^{-3}}{20}=2\times10^{-3}\ [\mathrm{sec}]이다. 따라서 정답은 2×10−32\times10^{-3}이다.
문제 66
적분시간이 2[sec]2[sec], 비례감도가 2인 비례적분 동작 제어요소에 동작신호 x(t)=2tx(t)=2t를 인가했을 때, 이 제어요소의 조작량은? (단, 조작량의 초기값은 0이다.)
1t2+6tt^2+6t
2t2+4tt^2+4t
3t2+8tt^2+8t
4t2+2tt^2+2t
정답 및 해설
비례적분 동작의 조작량은 y(t)=Kpx(t)+KpTi∫x(t) dty(t)=K_px(t)+\dfrac{K_p}{T_i}\int x(t)\,dt이다. Kp=2, Ti=2, x(t)=2tK_p=2,\,T_i=2,\,x(t)=2t를 대입하면 y(t)=2(2t)+22∫2t dt=4t+t2y(t)=2(2t)+\dfrac{2}{2}\int2t\,dt=4t+t^2가 되어 정답은 t2+4tt^2+4t이다.
문제 67
△결선된 대칭 3상 부하가 있다. 역률이 0.8(지상)이고, 전소비전력이 1,800[W]이다. 한 상의 선로저항이 0.5[Ω]이고, 발생하는 전선로 손실이 50[W]이면 부하단자 전압은?
1440[V]
2225[V]
3324[V]
4402[V]
정답 및 해설
선로손실 3IL2R=503I_L^2R=50에서 선전류는 IL=503×0.5≈5.77I_L=\sqrt{\dfrac{50}{3\times0.5}}\approx5.77[A]이다. 소비전력 P=3 VLILcos⁡θP=\sqrt3\,V_LI_L\cos\theta에서 VL=18003×5.77×0.8=225V_L=\dfrac{1800}{\sqrt3\times5.77\times0.8}=225[V]가 되어 정답은 225[V]이다.
문제 68
전달함수가 G(s)=10.1s(0.01s+1)G(s)=\dfrac{1}{0.1s(0.01s+1)} 과 같은 제어시스템에서 ω = 0.1 rad/s 일 때의 이득(dB)과 위상각(°)은 약 얼마인가?
140dB, -90°
2-40dB, 90°
340dB, -180°
4-40dB, -180
정답 및 해설

전달함수를 ω=0.1\omega=0.1에서 계산하면 0.1jω0.1j\omega 항의 크기는 0.01, 위상은 90°이고, 0.01jω+10.01j\omega+1 항은 크기 1, 위상 약 0°에 가깝다. 따라서 전체 크기는 1/0.01=1001/0.01=100으로 20log⁡10100=4020\log_{10}100=40dB이고, 위상은 분모의 적분 요소가 만드는 -90°가 그대로 나타나 약 -90°가 된다.

문제 69
아래 그림처럼 기전력과 저항이 하나씩 들어간 두 갈래가 단자 a, b 에 나란히 물려 있다. 두 단자 사이에 걸리는 전압은 몇 [V]인가?
2[Ω]20[V]8[Ω]10[V]ab
112
214
315
418
정답 및 해설

두 갈래가 똑같은 두 점 사이에 놓여 있으니, 각 갈래를 전류원으로 바꿔 합치는 밀만의 정리로 단자전압을 바로 얻을 수 있다.

Vab=202+10812+18=11.250.625=18V_{ab}=\dfrac{\frac{20}{2}+\frac{10}{8}}{\frac{1}{2}+\frac{1}{8}}=\dfrac{11.25}{0.625}=18[V]

독립 역산 — 폐회로를 도는 전류가 I=20−102+8=1I=\dfrac{20-10}{2+8}=1[A]이므로 왼쪽 갈래를 따라가면 20−1×2=1820-1\times2=18[V], 오른쪽 갈래를 따라가면 10+1×8=1810+1\times8=18[V]로 두 경로가 같은 값을 내놓아 검산이 맞는다.

15는 두 기전력을 그냥 평균한 값, 12는 컨덕턴스 대신 저항으로 가중해 20×2+10×82+8\dfrac{20\times2+10\times8}{2+8}을 계산한 값, 14는 한쪽 기전력의 극성을 거꾸로 잡았을 때 나오는 값이다.

문제 70
다음과 같은 회로의 공진시 어드미턴스는?
LRC
1RL/C
2RC/L
3L/RC
4R/LC
정답 및 해설
L-R 직렬 지로에 C가 병렬로 연결된 회로의 어드미턴스는 Y=1R+jωL+jωCY=\dfrac{1}{R+j\omega L}+j\omega C이다. 공진조건(허수부 0)에서 ωC=ωLR2+ω2L2\omega C=\dfrac{\omega L}{R^2+\omega^2L^2}이 되어 R2+ω2L2=LCR^2+\omega^2L^2=\dfrac{L}{C}가 성립하고, 이를 실수부에 대입하면 공진시 어드미턴스는 Y=RR2+ω2L2=RCLY=\dfrac{R}{R^2+\omega^2L^2}=\dfrac{RC}{L}가 된다. 따라서 정답은 RC/L이다.
문제 71
6상 성형결선에서 상전압이 100[V]일 때, 선간전압은 몇 [V]인가?
1141
2100
3173
4200
정답 및 해설
정답은 100이다. n상 성형결선의 선간전압은 Vl=2Vpsin⁡πnV_l=2V_p\sin\dfrac{\pi}{n}로 구해지며, 6상의 경우 Vl=2×100×sin⁡30∘=2×100×0.5=100 [V]V_l=2\times100\times\sin30^\circ=2\times100\times0.5=100\,[\mathrm{V}]로 상전압과 같아진다.
문제 72
특성임피던스 400[Ω]인 회로의 말단에 1200[Ω]의 부하가 연결되어 있다. 전원측에 100[kV]의 전압을 인가하였을 때 반사파의 크기[kV]는? (단, 선로상의 전압 감쇠는 없다고 가정한다.)
11
250
310
44
정답 및 해설
정답은 50[kV]이다. 반사계수는 ρ=Z2−Z1Z2+Z1=1200−4001200+400=0.5\rho=\frac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}=\frac{1200-400}{1200+400}=0.5이므로 반사파의 크기는 100×0.5=50[kV]100\times0.5=50[kV]가 된다.
문제 73
비정현파 전압이 V = √2 100 sin ωt + √2 50 sin 2ωt + √2 30 sin 3ωt[V]??일 때 실효치는 약 몇 V인가 ?
113.4
2115.7
338.6
4180.3
정답 및 해설
비정현파의 실효값은 각 고조파 성분 실효값의 제곱합의 제곱근으로 구한다. 주어진 전압에서 각 항의 실효값은 100, 50, 30[V]이므로 전체 실효값은 V=1002+502+302=13400≈115.7[V]V=\sqrt{100^2+50^2+30^2}=\sqrt{13400}\approx115.7[V]이다. 따라서 정답은 115.7이다.
문제 74
대칭좌표법에서 불평형률을 나타내는 것은?
1정상분영상분×100\dfrac{\text{정상분}}{\text{영상분}}\times100
2역상분정상분×100\dfrac{\text{역상분}}{\text{정상분}}\times100
3정상분역상분×100\dfrac{\text{정상분}}{\text{역상분}}\times100
4영상분정상분×100\dfrac{\text{영상분}}{\text{정상분}}\times100
정답 및 해설
대칭좌표법에서 불평형률은 불평형의 정도를 나타내는 지표로, 역상분을 정상분으로 나눈 비율 역상분정상분×100\dfrac{\text{역상분}}{\text{정상분}}\times100으로 정의된다. 정답은 역상분정상분×100\dfrac{\text{역상분}}{\text{정상분}}\times100이다.
문제 75
선간 전압이 Vab(V)인 3상 평형 전원에 대칭 부하 R(Ω)이 그림과 같이 접속되어 있을 때, a, b 두 상간에 접속된 전력계의 지시 값이 W(W)라면 C상 전류의 크기(A)는?
13WVab\dfrac{\sqrt{3}W}{V_{ab}}
22W3Vab\dfrac{2W}{3V_{ab}}
32W3Vab\dfrac{2W}{\sqrt{3}V_{ab}}
4W3Vab\dfrac{W}{3V_{ab}}
정답 및 해설
평형 3상 회로의 전력을 전력계 한 대로 측정하는 1전력계법에서는 3상 전체 전력이 지시값의 2배, 즉 P=2W [W]P=2W\,[\mathrm{W}] 가 된다. 부하가 저항 R뿐인 대칭부하이므로 역률은 1이고, P=3 VabIcos⁡θ=3 VabIP=\sqrt{3}\,V_{ab}I\cos\theta=\sqrt{3}\,V_{ab}I 에서 선전류는 I=2W3 Vab [A]I=\dfrac{2W}{\sqrt{3}\,V_{ab}}\,[\mathrm{A}] 이다. 3상이 평형이므로 c상 전류의 크기도 같은 값이며, 정답은 2W3Vab\dfrac{2W}{\sqrt{3}V_{ab}} 이다. ① 3WVab\dfrac{\sqrt{3}W}{V_{ab}} 는 3상 전력을 3W로 잘못 본 값이고, ②·④ 는 3\sqrt{3} 대신 3을 대입한 형태이다.
문제 76
블록선도 변환이 틀린 것은?
1X1GX2X2X1GX2GX2
2X1GX3X2X1GX3GX2
3X1GX2X1X1GX21GX1
4X1GX3X2X1GX3GX2
정답 및 해설
블록선도에서 인출점이나 가산점을 블록 G의 앞뒤로 옮길 때는 옮겨진 경로의 신호가 원래와 같아지도록 G 또는 1/G1/G 로 보상해 주어야 한다. ④ 는 왼쪽이 G를 지난 뒤 가산하므로 X3=GX1+X2X_3=GX_1+X_2 인데, 오른쪽은 가산점을 G 앞으로 옮기면서 X2X_2 경로에 1/G1/G 대신 G를 넣어 X3=G(X1+GX2)=GX1+G2X2X_3=G(X_1+GX_2)=GX_1+G^2X_2 가 되므로 두 선도가 같지 않아 이것이 틀린 변환이다. ① 은 인출점을 G 뒤에서 앞으로 옮기며 분기에 G를 삽입해 분기 출력이 GX1GX_1 로 유지되고, ② 는 가산점 뒤의 G를 두 입력 경로에 각각 분배해 X3=G(X1+X2)X_3=G(X_1+X_2) 로 동일하며, ③ 은 인출점을 G 앞에서 뒤로 옮기며 분기에 1/G1/G 를 넣어 분기 출력이 X1X_1 그대로이므로 모두 옳은 변환이다.
문제 77
회로에서 V = 10V, R = 10Ω, L =1H, C = 10μF 그리고 VC(0) = 0 일 때 스위치 K를 닫은 직후 전류의 변화율 didt(0+)\frac{di}{dt}(0^{+}) 의 값(A/sec)은?
VKRLCi
15
210
30
41
정답 및 해설
정답은 10[A/sec] 이다. 스위치를 닫는 순간 인덕터 전류와 커패시터 전압은 급변할 수 없으므로 i(0+)=0i(0^{+})=0, VC(0+)=0V_C(0^{+})=0이다. KVL식 V=iR+Ldidt+VCV=iR+L\frac{di}{dt}+V_C에 대입하면 10=0+1×didt(0+)+010=0+1\times \frac{di}{dt}(0^{+})+0이므로 didt(0+)=10\frac{di}{dt}(0^{+})=10[A/sec]이다.
문제 78
그림과 같은 회로에서 구동점 임피던스 ZabZ_{ab}는? ab1[Ω]2[H]12[F]
12s+12s2+s+2\dfrac{2s+1}{2s^2+s+2}
22(2s−1)2s2+s+2\dfrac{2(2s-1)}{2s^2+s+2}
32s2+s+22(2s+1)\dfrac{2s^2+s+2}{2(2s+1)}
42(2s+1)2s2+s+2\dfrac{2(2s+1)}{2s^2+s+2}
정답 및 해설
커패시터(1/2[F])가 단자 a-b 사이에 직접 연결되어 Z1=1Cs=2sZ_1=\dfrac{1}{Cs}=\dfrac{2}{s}가 되고, 1[Ω] 저항과 2[H] 인덕터의 직렬 지로는 Z2=1+2sZ_2=1+2s가 되어 두 지로가 서로 병렬로 연결된다. 따라서 Zab=Z1Z2Z1+Z2=2(2s+1)2s2+s+2Z_{ab}=\dfrac{Z_1Z_2}{Z_1+Z_2}=\dfrac{2(2s+1)}{2s^2+s+2}이므로 정답은 2(2s+1)2s2+s+2\dfrac{2(2s+1)}{2s^2+s+2}이다.
문제 79
RR=10[Ω], LL=10[mH], CC =1[μ\muF]인 직렬회로에 100[V]의 전압을 가할 때, 공진의 첨예도 QQ는?
11
2100
31,000
410
정답 및 해설
직렬공진회로의 첨예도는 Q=1RLCQ=\frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}로 구한다. 값을 대입하면 Q=1100.011×10−6=110×100=10Q=\frac{1}{10}\sqrt{\frac{0.01}{1\times10^{-6}}}=\frac{1}{10}\times100=10이다. 따라서 정답은 10이다.
문제 80
그림과 같이 3상 Y결선 불평형 회로가 있다. 전원은 3상 평형전압 E1,E2,E3E_{1}, E_{2}, E_{3}이고 부하는 Y1,Y2,Y3Y_{1}, Y_{2}, Y_{3}일 때, 전원 중성점과 부하 중성점 사이의 전위차를 나타내는 식은? NE1E3E2N´Y1Y3Y2
1Y1E1−Y2E2−Y3E3Y1Y2Y3\dfrac{Y_{1}E_{1}-Y_{2}E_{2}-Y_{3}E_{3}}{Y_{1}Y_{2}Y_{3}}
2Y1E1−Y2E2−Y3E3Y1+Y2+Y3\dfrac{Y_{1}E_{1}-Y_{2}E_{2}-Y_{3}E_{3}}{Y_{1}+Y_{2}+Y_{3}}
3Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1Y2Y3\dfrac{Y_{1}E_{1}+Y_{2}E_{2}+Y_{3}E_{3}}{Y_{1}Y_{2}Y_{3}}
4Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3\dfrac{Y_{1}E_{1}+Y_{2}E_{2}+Y_{3}E_{3}}{Y_{1}+Y_{2}+Y_{3}}
정답 및 해설
밀만의 정리에 의해 전원 중성점(N)과 부하 중성점(N') 사이의 전위차는 각 상의 어드미턴스와 기전력의 곱의 합을 전체 어드미턴스의 합으로 나눈 값으로 구해진다. 즉 VNN′=Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3V_{NN'}=\dfrac{Y_1E_1+Y_2E_2+Y_3E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}이므로 정답이다.
문제 81

특고압 가공전선이 지지물·완금류·지지기둥·지지선으로부터 떨어져 있어야 할 간격은 사용전압 구간별로 규정되어 있다. 사용전압이 35[kV] 이상 50[kV] 미만인 경우 그 간격은 몇 [m] 이상인가?

1

0.3

2

0.35

3

0.25

4

0.4

정답 및 해설

KEC 333.5의 표 333.5-1은 전압대가 한 칸 오를 때마다 값을 키워 15[kV] 미만 0.15, 15~25[kV] 0.2, 25~35[kV] 0.25로 정하고 있다. 따라서 35[kV] 이상 50[kV] 미만 구간에서는 0.3[m] 이상을 확보해야 한다. 0.35와 0.4는 각각 한 칸·두 칸 위인 50~60[kV], 60~70[kV] 구간 값이고 0.25는 바로 아래 칸 값이다. 다만 기술상 부득이하면서 위험의 우려가 없도록 시설한 때에는 규정값의 0.8배까지 줄일 수 있다.

문제 82
한국전기설비규정에서 변전소 또는 이에 준하는 곳에 계측장치를 두도록 정한 항목이 아닌 것은?
1주요 변압기의 전압
2특고압용 변압기의 온도
3주요 변압기의 전류, 또는 이를 대신하는 전력
4주요 변압기의 역률과 주파수
정답 및 해설
한국전기설비규정 351.6 제4항은 변전소 또는 이에 준하는 곳에 ㉠주요 변압기의 전압과 전류(전류 대신 전력도 가능), ㉡특고압용 변압기의 온도를 재는 장치를 두라고 규정한다(전기철도용 변전소는 주요 변압기의 전압 계측을 면제받는다). 따라서 갖춰야 할 계기는 전압계와 전류계, 전력계, 그리고 온도계이며 역률·주파수는 이 조문의 계측 대상이 아니므로 ④가 답이다.
같은 조 제1항의 발전소라면 여기에 발전기·연료전지·태양전지 모듈의 전압과 전류(또는 전력), 발전기 베어링과 고정자의 온도 등이 더 붙는다.
문제 83

전기철도 구간에서 차량과 비절연 충전부가 서로 얼마나 떨어져 있어야 하는지는 한국전기설비규정이 시스템 종류와 공칭전압별로 정해 두고 있다. 단상 교류 25,000[V] 구간을 정적 상태로 볼 때 그 최솟값은 몇 [mm]인가?

1

25

2

100

3

170

4

270

정답 및 해설

한국전기설비규정 431.3은 차량과 전차선로·충전부 사이를 표 431.3-1이 정한 정적·동적 최소값 이상으로 떼어 놓으라고 규정한다. 교류 25[kV] 계통에서 이 값은 팬터그래프 통과로 전선이 흔들릴 때 170[mm], 그런 움직임을 셈에 넣지 않는 정적 상태에서 270[mm]이다. 170[mm]은 같은 전압대의 동적 조건 값이며, 25[mm]와 100[mm]은 이 교류 구간과 무관한 다른 조건의 값이다.

문제 84

공칭전압 25,000[V]인 단상 교류 전차선로가 있다. 팬터그래프가 지나가며 전선이 잠깐 흔들리는 몫까지 감안한 동적 조건이라면, 충전부와 차량 사이에 벌려 두어야 할 공기 절연간격은 최소 몇 [mm]인가?

1

100

2

150

3

170

4

270

정답 및 해설

한국전기설비규정 431.3은 차량과 전차선로·충전부 사이를 표 431.3-1의 정적·동적 최소 간격 이상으로 벌려 두라고 정한다. 교류 25[kV] 계통에서 그 값은 가만히 있을 때 270[mm], 팬터그래프가 지나며 전선이 움직일 때 170[mm]이므로 동적 조건에서는 170[mm] 이상이어야 한다. 270은 움직임을 셈에 넣지 않은 정적 쪽 수치이고, 100과 150은 같은 표의 직류 1,500[V] 구간(동적 100/정적 150)에 해당하는 값이라 교류 25,000[V] 조건에는 해당하지 않는다.

문제 85
특고압 옥외 변전소에 두는 기기의 사용전압이 765[kV]765\rm[kV]이다. 취급자가 아닌 사람이 들어오지 못하도록 담을 세울 때, 담의 높이에다 담에서 충전부까지의 거리를 더한 값은 적어도 몇 [m]\rm[m]가 되어야 하는가?
16.00[m]6.00\rm[m]
213.32[m]13.32\rm[m]
313.20[m]13.20\rm[m]
415.24[m]15.24\rm[m]
정답 및 해설

한국전기설비규정 351.1 의 표 351.1-1 은 사용전압을 세 칸으로 나눈다. 35[kV]35\rm[kV] 이하면 5[m]5\rm[m], 35[kV]35\rm[kV]를 넘고 160[kV]160\rm[kV] 이하면 6[m]6\rm[m], 160[kV]160\rm[kV]를 넘으면 6[m]6\rm[m]을 밑값으로 삼고 여기에 초과분을 10[kV]10\rm[kV] 단위로 세어 한 단마다 0.12[m]0.12\rm[m]씩 덧붙인다.

초과분은 765−160=605[kV]765-160=605\rm[kV]이고 605÷10=60.5605\div10=60.5이므로 단수는 올려서 6161이 된다. 따라서 6+0.12×61=6+7.32=13.32[m]6+0.12\times61=6+7.32=13.32\rm[m]다.

독립 역산 — 얻은 값에서 거슬러 가면 (13.32−6)÷0.12=61(13.32-6)\div0.12=61단이고, 단수가 6161이 되려면 초과분이 600[kV]600\rm[kV]보다 크고 610[kV]610\rm[kV] 이하여야 한다. 605[kV]605\rm[kV]가 바로 그 구간에 놓이므로 처음 조건이 그대로 되살아난다.

13.20[m]13.20\rm[m]은 60.560.5를 올리지 않고 6060단으로 센 값, 15.24[m]15.24\rm[m]는 160[kV]160\rm[kV]를 빼지 않고 765÷10=76.5→77765\div10=76.5\to77단으로 센 값(6+9.246+9.24), 6.00[m]6.00\rm[m]은 아래 칸을 잘못 가져다 쓴 값이다. 참고로 같은 조항은 담 자체의 높이를 2[m]2\rm[m] 이상, 지표면과 담 아랫단 사이를 0.15[m]0.15\rm[m] 이하로 하도록 따로 정하고 있다.

문제 86
진열장 내의 배선으로 사용전압 400V 이하에 사용하는 코드 또는 캡타이어 케이블의 최소 단면적은 몇 mm2인가?
11.0
20.75
30.5
41.25
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 진열장 내 사용전압 400[V] 이하의 배선에 사용하는 코드 또는 캡타이어케이블의 최소 단면적은 0.75[mm²]이다. 따라서 정답은 0.75이다.
문제 87
사용전압이 300[V]인 지중전선이 지중약전류 전선과 접근 또는 교차할 때 상호간에 내화성 격벽을 설치한다면 상호간의 이격거리는 몇 [cm] 이하인 경우인가?
150
2100
360
430
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 사용전압 300V인 지중전선이 지중약전류전선과 접근·교차할 때, 상호 간 이격거리가 30cm 이하인 경우에는 내화성 격벽을 설치하는 등의 조치를 하여야 한다. 따라서 정답은 30이다.
문제 88
특고압 가공전선로의 지지물 양측의 경간의 차가 큰 곳에 사용하는 철탑의 종류는?
1인류형
2직선형
3보강형
4내장형
정답 및 해설
지지물 양측의 경간차가 큰 곳에는 불평균장력에 견딜 수 있도록 설계된 철탑을 사용하는데, 이를 내장형이라 한다. 정답은 내장형이다.
문제 89
전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치에 내장된 전원변압기의 2차측 전로 사용전압은 몇 [V] 이하이어야 하는가?
135
25
325
410
정답 및 해설
정답은 10이다. 전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치에 내장된 전원변압기의 2차측 전로의 사용전압은 10[V] 이하이어야 하며, 이는 물에 접촉하는 인체에 흐르는 전류를 안전한 수준으로 제한하기 위한 규정이다.
문제 90
일반인이 출입하는 건물과 분리된 전용 건물에 전기저장장치를 시설하는 경우, 그 시설 장소는 다른 건물의 출입구나 피난계단 등 유사한 장소로부터 몇 [m] 이상 떨어져야 하는가?
12.5
22.0
31.5
43.0
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 일반인이 출입하는 건물과 분리된 전용 건물에 전기저장장치를 시설하는 경우, 다른 건물의 출입구나 피난계단 등으로부터 3m 이상 이격하여야 한다. 따라서 정답은 3.0이다.
문제 91
샤워시설이 있는 욕실 등 인체가 물에 젖어있는 상태에서 전기를 사용하는 장소에 콘센트를 시설할 경우 인체감전보호용 누전차단기의 정격감도전류는 몇 mA 이하인가?
15
210
315
430
정답 및 해설

인체가 물에 젖어 있으면 피부의 접촉저항이 크게 떨어져 같은 전압에서도 몸에 흐르는 전류가 훨씬 커진다. 그래서 욕실처럼 물을 사용하는 장소의 콘센트에는 일반 장소의 30 mA 보다 훨씬 민감한 차단기를 요구한다.
규정은 정격감도전류 15 mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류동작형 인체감전보호용 누전차단기를 시설하는 것이다.
다만 인체감전보호용 누전차단기 대신 정격용량 3 kVA 이하의 절연변압기로 전원을 분리해 보호하는 방법도 인정된다. 어느 쪽이든 접지극이 있는 방적형 콘센트를 사용한다.

문제 92
금속제 가요전선관공사로 저압 옥내배선을 시설할 때의 기준으로 틀린 것은?
1가요전선관 내부에는 전선의 접속점을 두지 않는다.
2점검 가능한 은폐장소에는 1종 가요전선관을 사용할 수 있다.
32종 금속제 가요전선관을 습기 많은 장소에 시설할 때는 비닐피복 2종 가요전선관을 사용한다.
4전선으로 옥외용 비닐절연전선을 사용한다.
정답 및 해설
정답은 전선으로 옥외용 비닐절연전선을 사용한다는 것이다. 한국전기설비규정에 따르면 금속제 가요전선관공사에는 옥외용 비닐절연전선(OW)을 제외한 절연전선을 사용해야 하므로 이는 틀린 설명이다.
문제 93
배전선로의 지지물에 시설하는 전주외등에서 기구의 인출선은 도체 단면적이 몇 [mm2][mm^2] 이상이어야 하는가?
11.5
22.5
34.0
40.75
정답 및 해설
배전선로 지지물에 시설하는 전주외등에서 기구의 인출선은 단면적 0.75mm² 이상의 코드 또는 캡타이어케이블을 사용하도록 정하고 있다. 따라서 정답은 0.75이다.
문제 94
사무실 건물의 조명설비에 사용되는 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내전로의 대지전압은 몇 [V] 이하이어야 하는가?
1350
2400
3250
4300
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내전로의 대지전압은 원칙적으로 300V 이하로 하여야 한다.
정답은 300이다.
문제 95
지중 또는 수중에 시설되는 금속체의 부식 방지를 위한 전기부식방지 회로의 사용전압은 직류 몇 [V] 이하로 하여야 하는가?
148[V]
2100[V]
324[V]
460[V]
정답 및 해설
지중 또는 수중의 금속체 부식을 방지하기 위한 전기부식방지 회로는 한국전기설비규정에 따라 사용전압을 직류 60V 이하로 제한한다. 이는 방식용 전극과 매설 금속체 사이의 전위차를 낮게 유지하여 감전 및 다른 매설 금속체의 전식(電食)을 방지하기 위함이다. 따라서 정답은 60[V]이다.
문제 96
주택의 전기저장장치 시설에 관한 내용 중 틀린 것은?
1주택 옥내전로의 대지전압은 직류 600[V] 이하이다.
2충전부분이 노출되지 않도록 시설하여야 한다.
3전선은 공칭단면적 2.5[mm2] 이상인 연동선을 사용한다.
4모든 부품에 충분한 내수성이 확보되어야 한다.
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따른 주택의 전기저장장치 시설기준은 옥내전로의 대지전압이 직류 600[V] 이하일 것, 충전부분이 노출되지 않을 것, 전선은 공칭단면적 2.5[mm²] 이상의 연동선을 사용할 것 등을 정하고 있으나, 모든 부품에 대한 내수성 확보는 규정된 요건이 아니다. 따라서 틀린 것은 ④이다.
문제 97
변전소에서 154[kV]급으로 변압기를 옥외에 시설할 때 취급자 이외의 사람이 들어가지 않도록 시설하는 울타리는 울타리의 높이와 울타리에서 충전부분까지의 거리의 합계를 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가?
15
26.5
35.5
46
정답 및 해설
정답은 6[m] 이다. 사용전압이 35kV를 초과하고 160kV 이하인 특고압 기계기구를 옥외에 시설하는 경우 울타리의 높이와 충전부분까지의 거리의 합계는 6m 이상이어야 하며, 154kV는 이 구간에 해당한다.
문제 98
1차측 3300[V], 2차측 220[V]인 변압기 전로의 절연내력시험전압은 각각 몇 [V]로 10분간 견뎌야 하는가?
11차측 4125[V], 2차측 500[V]
21차측 3300[V], 2차측 400[V]
31차측 4950[V], 2차측 330[V]
41차측 4950[V], 2차측 500[V]
정답 및 해설
절연내력시험전압은 최대사용전압의 1.5배이며, 계산값이 500V 미만이 되는 경우에는 500V로 한다. 1차측은 3300×1.5=49503300\times1.5=4950[V]이고, 2차측은 220×1.5=330220\times1.5=330[V]이나 500V 미만이므로 500V를 적용하여 정답은 1차측 4950V, 2차측 500V이다.
문제 99
시가지에 시설하는 154[kV] 가공전선로에서 전선로에 지기(地氣)가 발생한 경우, 몇 초 이내에 자동으로 전선로를 차단하는 장치를 시설하여야 하는가?
15
22
33
41
정답 및 해설
정답은 1이다. 시가지 등에 시설하는 154[kV] 특고압 가공전선로는 전선로에 지락이 발생한 경우 1초 이내에 자동으로 전로를 차단하는 장치를 시설하여야 한다.
문제 100
가공전선로의 지지물에 하중이 가하여지는 경우에 그 하중을 받는 지지물의 기초 안전율은 특별한 경우를 제외하고 최소 얼마이상인가?
13
21.5
32.5
42
정답 및 해설
한국전기설비규정상 가공전선로 지지물의 기초 안전율은 하중이 가해지는 경우 특별한 사항이 없는 한 2 이상이어야 한다. 따라서 정답은 2이다.
전기기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

23년 3회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1

내구의 반지름이 44[cm], 외구의 안쪽 반지름이 1010[cm]인 동심 구형 콘덴서가 진공 중에 놓여 있다. 이 콘덴서의 정전용량은 약 몇 [pF]인가?

1

3.17

2

3.70

3

7.41

4

11.1

정답 및 해설

두 구 사이 전위차가 V=Q4πε0(1b−1a)V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0}\left(\dfrac{1}{b}-\dfrac{1}{a}\right)이므로 용량은 C=4πε0aba−bC=\dfrac{4\pi\varepsilon_0 ab}{a-b}로 정리된다. a=0.1a=0.1[m], b=0.04b=0.04[m]를 대입하면 C=0.1×0.049×109×0.06=7.41×10−12C=\dfrac{0.1\times 0.04}{9\times 10^{9}\times 0.06}=7.41\times 10^{-12}[F], 곧 약 7.41 [pF]이다. 3.70은 계수를 2πε02\pi\varepsilon_0로 본 값, 3.17은 분모를 a+ba+b로 쓴 값, 11.1은 외구를 무시하고 고립 도체구로 계산한 값이다.

문제 2
서로 같은 2개의 구도체에 동일 양의 전하를 대전시킨 후 20[cm] 떨어뜨린 결과 구도체에 서 로 8.6×10−48.6 \times 10^{-4} [N]의 반발력이 작용한다. 구도체에 주어진 전하는?
1약 6.2×10−8 6.2\times 10^{-8}[C]
2약 5.2×10−8 5.2\times 10^{-8}[C]
3약 8.2×10−8 8.2\times 10^{-8}[C]
4약 7.2×10−8 7.2\times 10^{-8}[C]
정답 및 해설
두 대전 구도체 사이의 반발력은 쿨롱의 법칙 F=Q24πϵ0r2F=\dfrac{Q^2}{4\pi\epsilon_0r^2}로 구할 수 있다. F=8.6×10−4[N]F=8.6\times10^{-4}[N], r=0.2[m]r=0.2[m]를 대입하면 Q2=Fr29×109≈3.82×10−15Q^2=\dfrac{Fr^2}{9\times10^9}\approx3.82\times10^{-15}이 되고, Q≈6.2×10−8[C]Q\approx6.2\times10^{-8}[C]이다. 따라서 정답은 약 6.2×10^-8[C]이다.
문제 3
히스테리시스 곡선에서 히스테리시스 손실에 해당하는 것은?
1히스테리시스 곡선의 면적
2보자력의 크기
3보자력과 잔류자기의 곱
4잔류자기의 크기
정답 및 해설
정답은 히스테리시스 곡선의 면적이다. 단위 체적당 히스테리시스 손실은 B-H 히스테리시스 곡선이 감싸는 면적에 비례한다.
문제 4
반사계수가 T=0.8일 때 정재파비 S를 데시벨[dB]로 표시하면?
120 log10 9
210 log10 1/9
320 log10 1/9
410 log10 9
정답 및 해설
정재파비는 S=1+∣Γ∣1−∣Γ∣=1+0.81−0.8=9S=\frac{1+|\Gamma|}{1-|\Gamma|}=\frac{1+0.8}{1-0.8}=9이다. 이를 데시벨로 나타내면 S[dB]=20log109S[\mathrm{dB}]=20log_{10}9가 되어 정답은 20log10920log_{10}9이다.
문제 5
패러데이의 법칙에 대한 설명으로 가장 알맞은 것은?
1전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간 변화율에 비례한다.
2전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간에 대한 증가율에 반비례한다.
3정전유도에 의하여 회로에 발생하는 기자력은 자속의 변화 방향으로 유도된다.
4전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 기전력이 유도된다.
정답 및 해설
패러데이의 법칙은 전자유도에 의해 회로에 유도되는 기전력의 크기가 쇄교 자속수의 시간 변화율에 비례한다는 법칙이다(유도기전력이 자속 변화를 방해하는 방향으로 발생한다는 것은 렌츠의 법칙이다).
정답은 전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간 변화율에 비례한다이다.
문제 6
속도 v의 전자가 평등자계 내에 수직으로 들어갈 때, 이 전자에 대한 설명으로 옳은 것은?
1원운동을 하고 원의 반지름은 자계의 세기에 반비례한다.
2구면위에서 회전하고 구의 반지름은 자계의 세기에 비례한다.
3원운동을 하고 원의 반지름은 전자의 처음 속도의 제곱에 비례한다.
4원운동을 하고 원의 반지름은 자계의 세기에 비례한다.
정답 및 해설
평등자계에 수직으로 입사한 전자는 로렌츠 힘에 의해 원운동을 하며, 그 반지름은 r=mvqBr=\dfrac{mv}{qB}로 자계의 세기 B에 반비례한다.
문제 7
평균 반지름(r)이 20cm, 단면적(S)이 6cm2인 환상 철심에서 권선수(N)가 500회인 코일에 흐르는 전류(I)가 4A일 때 철심 내부에서의 자계의 세기(H)는 약 몇 AT/m인가?
HHSrIIN=500
11870
22120
31700
41590
정답 및 해설
환상철심 내부 평균 자로 길이는 l=2πr=2π×0.2=1.257[m]l=2\pi r=2\pi\times0.2=1.257[\mathrm{m}]이다. 자계의 세기는 H=NIl=500×41.257=1590[AT/m]H=\dfrac{NI}{l}=\dfrac{500\times4}{1.257}=1590[\mathrm{AT/m}]이므로 정답은 1590이다.
문제 8
진공 중에서 점(0, 1)m의 위치에 -2×10-9 C의 점전하가 있을 때, 점(2, 0)m에 있는 1C의 점전하에 작용하는 힘은 몇 N인가? (단, x^, y^\hat{x},\ \hat{y} 는 단위벡터이다.)
1−3635x^+1835y^-\dfrac{36}{3\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{18}{3\sqrt{5}}\hat{y}
23655x^+1855y^\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{y}
3−1835x^+3635y^-\dfrac{18}{3\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{36}{3\sqrt{5}}\hat{y}
4−3655x^+1855y^-\dfrac{36}{5\sqrt{5}}\hat{x}+\dfrac{18}{5\sqrt{5}}\hat{y}
정답 및 해설
두 점 사이의 거리벡터는 (2,−1), 크기는 √5이다. 힘은 F=kq1q2r2r^=9×109×(−2×10−9)×15×(2,−1)5F=\dfrac{kq_1q_2}{r^2}\hat r=\dfrac{9\times10^9\times(-2\times10^{-9})\times1}{5}\times\dfrac{(2,-1)}{\sqrt5}로 계산되며, 이를 정리하면 −3655x^+1855y^-\dfrac{36}{5\sqrt5}\hat x+\dfrac{18}{5\sqrt5}\hat y[N]이 되어
문제 9
중심은 원점에 있고 반지름 a[m]인 원형 선도체가 z=0인 평면에 있다. 도체에 선전하밀도 ρL[C/m]가 분포되어 있을 때 z=b[m]인 점에서 전계 E[V/m]는? (단, ar, az는 원통 좌표계에서 r 및 z 방향의 단위벡터이다.)
1abρL4πε0(a2+b2)az\dfrac{ab\rho_L}{4\pi\varepsilon_0(a^2+b^2)}a_z
2abρL4ε0(a2+b2)32az\dfrac{ab\rho_L}{4\varepsilon_0(a^2+b^2)^{\dfrac{3}{2}}}a_z
3abρL2πε0(a2+b2)ar\dfrac{ab\rho_L}{2\pi\varepsilon_0(a^2+b^2)}a_r
4abρL2ε0(a2+b2)32az\dfrac{ab\rho_L}{2\varepsilon_0(a^2+b^2)^{\dfrac{3}{2}}}a_z
정답 및 해설
반지름 aa, 선전하밀도 ρL\rho_L인 원형 도체 중심축 위 z=bz=b인 점에서는 대칭성에 의해 반경 방향 성분이 상쇄되고 zz방향 성분만 남아 E=abρL2ε0(a2+b2)3/2azE=\dfrac{ab\rho_L}{2\varepsilon_0(a^2+b^2)^{3/2}}a_z가 된다.
문제 10

반지름이 0.1[m]로 같은 원형 도선 고리 두 개가 zz축 위에서 원점을 사이에 두고 각각 0.2[m]씩 떨어져 마주 놓여 있다. 두 고리에 같은 방향으로 10[A]의 전류가 흐를 때 원점에서 자계의 세기는 약 몇 [AT/m]인가?

1

약 2.00

2

약 50.0

3

약 4.47

4

약 8.94

정답 및 해설

고리 하나가 축을 따라 zz만큼 떨어진 자리에 만드는 값은 H1=a2I2(a2+z2)3/2H_1=\dfrac{a^{2}I}{2(a^{2}+z^{2})^{3/2}}이고, 전류 방향이 같은 고리 둘이 마주 놓여 있으면 가운데에서 두 몫이 나란히 겹쳐 크기가 곱절이 된다. 그래서 H=a2I(a2+z2)3/2=0.12×10(0.01+0.04)3/2=0.10.01118≈8.94H=\dfrac{a^{2}I}{(a^{2}+z^{2})^{3/2}}=\dfrac{0.1^{2}\times10}{(0.01+0.04)^{3/2}}=\dfrac{0.1}{0.01118}\approx8.94, 곧 약 8.94[AT/m]다. 약 4.47은 고리 한 개 몫만 센 값, 약 2.00은 분모에서 3/23/2승을 빠뜨린 값, 약 50.0은 고리 한복판에 쓰는 I/2aI/2a를 그대로 갖다 쓴 값이다.

문제 11
진공 중 반지름이 a(m)인 무한길이의 원통 도체 2개가 간격 d(m)로 평행하게 배치되어 있다. 두 도체 사이의 정전용량(C)을 나타낸 것으로 옳은 것은?
1πϵ0ln⁡ad−a\pi\epsilon_0\ln\dfrac{a}{d-a}
2πϵ0ln⁡ad−a\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\dfrac{a}{d-a}}
3πϵ0ln⁡d−aa\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}}
4πϵ0ln⁡d−aa\pi\epsilon_0\ln\dfrac{d-a}{a}
정답 및 해설
반지름 aa, 중심간 거리 dd인 평행 왕복 원통도체에 단위길이당 ±λ\pm\lambda의 전하가 있을 때 두 도체 표면 사이의 전위차는 V=λπϵ0ln⁡d−aaV=\dfrac{\lambda}{\pi\epsilon_0}\ln\dfrac{d-a}{a}이므로, 단위길이당 정전용량은 C=λV=πϵ0ln⁡d−aaC=\dfrac{\lambda}{V}=\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}}[F/m]이다. 따라서 정답은 πϵ0ln⁡d−aa\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}} 이며, d≫ad\gg a인 경우 흔히 쓰는 C=πϵ0ln⁡(d/a)C=\dfrac{\pi\epsilon_0}{\ln(d/a)}로 근사된다. ①·④ 처럼 정전용량이 로그에 비례하는 형태는 C=Q/VC=Q/V에서 전위차가 분모에 오는 관계와 맞지 않고, ② 는 d>2ad>2a에서 ln⁡ad−a<0\ln\dfrac{a}{d-a}<0이 되어 음의 정전용량이 나오므로 성립할 수 없다.
문제 12

안쪽 도체의 반지름이 10[mm], 바깥 도체의 안쪽 반지름이 40[mm]인 동축케이블이 있다. 두 도체 사이를 메운 물질의 도전율이 5×10−55\times10^{-5}[S/m]라면 길이 1[m]마다 새어 나가는 몫을 나타내는 컨덕턴스는 약 몇 [S/m]인가?

1

1.13×10−41.13\times10^{-4}

2

2.27×10−42.27\times10^{-4}

3

3.14×10−43.14\times10^{-4}

4

4.53×10−44.53\times10^{-4}

정답 및 해설

같은 모양의 전극이면 정전용량 C=2πϵln⁡(b/a)C=\dfrac{2\pi\epsilon}{\ln(b/a)}에서 유전율 자리에 도전율을 갈아 끼우는 것만으로 G=2πσln⁡(b/a)G=\dfrac{2\pi\sigma}{\ln(b/a)}를 얻는다. 두 반지름의 비가 4이므로 G=2π×5×10−5ln⁡4=3.14×10−41.386≈2.27×10−4G=\dfrac{2\pi\times5\times10^{-5}}{\ln 4}=\dfrac{3.14\times10^{-4}}{1.386}\approx2.27\times10^{-4}가 되어 2.27×10−42.27\times10^{-4}[S/m]가 답이다. 1.13×10−41.13\times10^{-4}는 분자를 πσ\pi\sigma로, 4.53×10−44.53\times10^{-4}는 4πσ4\pi\sigma로 잘못 잡은 값이며, 3.14×10−43.14\times10^{-4}는 로그 항으로 나누기를 잊은 값이다.

문제 13
반지름이 r(m)인 반원형 전류 I(A)에 의한 반원의 중심(O)에서 자계의 세기(AT/m)는?
abOr(m)I(A)
1I/r
2I/2r
32I/r
4I/4r
정답 및 해설
정답은 I/4r이다. 반지름 r인 완전한 원형 전류가 중심에 만드는 자계는 H=I2rH=\frac{I}{2r}이며, 반원형 전류는 그 절반의 경로만 기여하므로 중심의 자계는 H=I4rH=\frac{I}{4r}가 된다.
문제 14
비투자율 2500인 철심의 자속밀도가 5[Wb/m2]이고, 철심의 부피가 4×10-6[m3]일 때, 이 철심에 저장된 자기에너지는 몇 [J]인가?
12/π × 10-2[J]
23/π × 10-2[J]
31/π × 10-2[J]
45/π × 10-2[J]
정답 및 해설
자기에너지 밀도는 w=B22μ0μs=522×4π×10−7×2500=12.5π×103[J/m3]w=\frac{B^2}{2\mu_0\mu_s}=\frac{5^2}{2\times4\pi\times10^{-7}\times2500}=\frac{12.5}{\pi}\times10^3[\mathrm{J/m^3}]이다. 철심 전체의 자기에너지는 W=w×V=12.5π×103×4×10−6=5π×10−2[J]W=w\times V=\frac{12.5}{\pi}\times10^3\times4\times10^{-6}=\frac{5}{\pi}\times10^{-2}[\mathrm{J}]이 되어 정답은 5π×10−2\frac{5}{\pi}\times10^{-2}이다.
문제 15
환상으로 감긴 영구자석 철심의 일부를 잘라 δ[m]\delta\rm[m]만큼 벌려 놓았다. 자석 부분의 길이를 l[m]l\rm[m](l≫δl\gg\delta), 자석 내부에서 측정한 자계를 H[AT/m]H\rm[AT/m], 자속밀도를 B[Wb/m2]B\rm[Wb/m^2]라 할 때 B/HB/H는?
1μ0lδ\dfrac{\mu_0 l}{\delta}
2−μ0δl-\dfrac{\mu_0\delta}{l}
3−μ0lδ-\dfrac{\mu_0 l}{\delta}
4−lμ0δ-\dfrac{l}{\mu_0\delta}
정답 및 해설

자속은 철심과 틈을 끊김 없이 지나가므로 두 곳의 자속밀도가 같고, 틈은 공기이므로 그 안의 자계는 Hg=Bμ0H_g=\dfrac{B}{\mu_0}다.

기자력을 공급하는 코일이 없으니 닫힌 경로를 한 바퀴 돌며 자계를 적분한 값은 0이어야 한다. Hl+Hgδ=0Hl+H_g\delta=0에서 Hg=−lδHH_g=-\dfrac{l}{\delta}H이고, 이를 앞 식에 넣으면 B=μ0Hg=−μ0lδHB=\mu_0H_g=-\dfrac{\mu_0 l}{\delta}H가 된다.

따라서 BH=−μ0lδ\dfrac{B}{H}=-\dfrac{\mu_0 l}{\delta}다. 음수라는 것은 자석 안쪽 자계가 자속과 반대로 향하는 감자계라는 뜻이며, l≫δl\gg\delta이므로 그 크기는 μ0\mu_0보다 훨씬 크다.

문제 16
자극의 세기가 8×10-6[wb], 길이가 3[cm]인 막대자석을 120[AT/m]의 평등 자계 내에 자력선과 30°의 각도로 놓으면 이 막대자석이 받는 회전력은 몇 [Nㆍm]인가?
13.02×10-4
21.44×10-4
33.02×10-5
41.44×10-5
정답 및 해설
막대자석의 자기모멘트는 M=ml=8×10−6×0.03=2.4×10−7[Wb⋅m]M=ml=8\times10^{-6}\times0.03=2.4\times10^{-7}\rm{[Wb\cdot m]}이다. 회전력은 T=MHsin⁡θ=2.4×10−7×120×sin⁡30∘=1.44×10−5[N⋅m]T=MH\sin\theta=2.4\times10^{-7}\times120\times\sin30^\circ=1.44\times10^{-5}\rm{[N\cdot m]}가 되어
문제 17
무한 평면 도체에서 거리 a[m]인 곳에 점전하 Q[C]가 있을 때, 이 무한 평면 도체 표면에 유도되는 면전하밀도가 최대인 지점의 전하밀도는 몇 [C/m²]인가?
1−Qπa2-\dfrac{Q}{\pi a^2}
20
3−Q24πa-\dfrac{Q^2}{4\pi a}
4−Q2πa2-\dfrac{Q}{2\pi a^2}
정답 및 해설
무한 평면 도체 위의 점전하에 영상전하법을 적용하면 표면 유도 전하밀도는 σ=−Qa2π(r2+a2)3/2\sigma=-\dfrac{Qa}{2\pi(r^2+a^2)^{3/2}}이며, 전하 바로 아래인 r=0r=0에서 절댓값이 최대가 되어 σmax=−Q2πa2\sigma_{max}=-\dfrac{Q}{2\pi a^2}가 된다.
문제 18
자기회로와 전기회로의 대응으로 틀린 것은?
1자속 ↔ 전류
2자계의 세기 ↔ 전계의 세기
3기자력 ↔ 기전력
4투자율 ↔ 유전율
정답 및 해설
자기회로의 투자율은 전기회로의 도전율(저항률의 역수)에 대응하는 양으로, 유전율은 이 대응관계에 해당하지 않는다. 자속-전류, 자계의 세기-전계의 세기, 기자력-기전력의 대응은 모두 옳다.
문제 19

진공 중에 놓인 동축 선로의 안쪽 도체 반지름이 11[cm], 바깥 도체 안쪽면 반지름이 1010[cm]이다. 두 도체 사이 공간을 지나는 자속만 셈할 때 길이 11[m]당 인덕턴스는 약 몇 [H/m]인가?

1

2.00×10−72.00\times 10^{-7}

2

2.30×10−72.30\times 10^{-7}

3

4.61×10−74.61\times 10^{-7}

4

9.21×10−79.21\times 10^{-7}

정답 및 해설

두 도체 사이 영역에만 자속이 지나므로, 앙페르 법칙에서 얻은 H=I/(2πr)H=I/(2\pi r)을 aa부터 bb까지 적분하면 L=μ02πln⁡baL=\dfrac{\mu_0}{2\pi}\ln\dfrac{b}{a}가 된다. b/a=10b/a=10, ln⁡10=2.303\ln 10=2.303, μ0/2π=2×10−7\mu_0/2\pi=2\times 10^{-7}이므로 L=2×10−7×2.303=L=2\times 10^{-7}\times 2.303=약 4.61×10−74.61\times 10^{-7} [H/m]이다. 2.00×10−72.00\times 10^{-7}은 상용로그를 쓴 값, 9.21×10−79.21\times 10^{-7}은 계수를 μ0/π\mu_0/\pi로 본 값, 2.30×10−72.30\times 10^{-7}은 μ0/4π\mu_0/4\pi를 쓴 값이다.

문제 20
인덕턴스가 각각 6[H]6[\mathrm{H}], 24[H]24[\mathrm{H}]인 두 코일을 하나의 자성체 코어에 서로 깎아내는 방향이 되도록 감아 직렬로 이었다. 여기에 4[A]4[\mathrm{A}]를 흘릴 때 저장되는 에너지는 몇 [J][\mathrm{J}]인가? (단, 결합계수는 0.750.75이다.)
148
2240
396
4384
정답 및 해설

두 코일의 자속이 서로 상쇄되도록 이었으므로 합성값은 L=L1+L2−2ML=L_1+L_2-2M이다. 상호분은 M=kL1L2=0.75×6×24=0.75×12=9[H]M=k\sqrt{L_1L_2}=0.75\times\sqrt{6\times24}=0.75\times12=9[\mathrm{H}]이므로 L=6+24−2×9=12[H]L=6+24-2\times9=12[\mathrm{H}]다.

따라서 W=12LI2=12×12×42=96[J]W=\dfrac{1}{2}LI^{2}=\dfrac{1}{2}\times12\times4^{2}=96[\mathrm{J}]가 된다.

독립 역산 — 합성값을 쓰지 않고 각 코일이 따로 품는 몫에서 상호분을 빼는 경로로 세면 W=12L1I2+12L2I2−MI2=48+192−144=96[J]W=\dfrac{1}{2}L_1I^{2}+\dfrac{1}{2}L_2I^{2}-MI^{2}=48+192-144=96[\mathrm{J}]로 같은 값이 나온다. 거꾸로 L=2WI2=2×9616=12[H]L=\dfrac{2W}{I^{2}}=\dfrac{2\times96}{16}=12[\mathrm{H}]가 복원된다.

384는 자속이 서로 돕는 방향으로 감았을 때(L=48L=48), 240은 상호분을 아예 빼먹은 값(L=30L=30), 48은 결합계수를 1 로 보아 M=12M=12로 잡았을 때(L=6L=6) 나오는 값이다.

문제 21
다음 중 직격뢰에 대한 방호설비로 가장 정당한 것은?
1가공지선
2정전방전기
3복도체
4서지 흡수기
정답 및 해설
직격뢰로부터 전선로를 보호하는 대표적 설비는 가공지선으로, 뇌격전류를 직접 대지로 유도하여 전력선을 보호한다. 정전방전기와 서지흡수기는 유도뢰·개폐서지 대책이고 복도체는 코로나 억제용이므로 정답은 가공지선이다.
문제 22
주택 및 아파트의 표준부하로 옳은 것은?
140[VA/m2]40[VA/m^2]
25[VA/m2]5[VA/m^2]
330[VA/m2]30[VA/m^2]
420[VA/m2]20[VA/m^2]
정답 및 해설
표준부하 산정 기준에 따르면 주택 및 아파트의 표준부하는 40[VA/m2]40[VA/m^2]로 정해져 있다. 따라서 정답은 40[VA/m^2]이다.
문제 23
선로고장 발생 시 고장전류를 차단할 수 없어 리클로저와 같이 차단 기능이 있는 후비보호장치와 함께 설치되어야 하는 장치는?
1섹셔널라이저
2배선용차단기
3컷아웃스위치
4유입개폐기
정답 및 해설
섹셔널라이저는 자체적으로 고장전류를 차단하는 능력이 없어 반드시 리클로저 등 차단 기능이 있는 후비보호장치와 조합하여 사용해야 한다. 리클로저가 고장전류를 차단하는 동안 섹셔널라이저는 동작 횟수를 세다가 무전압 상태에서 개방된다. 따라서 정답은 섹셔널라이저이다.
문제 24
파동임피던스가 300[Ω]300[\Omega]인 가공송전선의 1[km]1[km]당 인덕턴스는 약 몇 [mH/km][mH/km]인가?
11
24
32
43
정답 및 해설
가공송전선은 손실이 매우 작아 전파속도가 v=1LC≈3×105[km/s]v=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}\approx3\times10^{5}[\mathrm{km/s}]에 가깝고, 특성임피던스는 Z0=LCZ_0=\sqrt{\dfrac{L}{C}}이다. 두 식을 결합하면 L=Z0v=3003×105=1×10−3[H/km]=1[mH/km]L=\dfrac{Z_0}{v}=\dfrac{300}{3\times10^{5}}=1\times10^{-3}[\mathrm{H/km}]=1[\mathrm{mH/km}]이다. 정답은 1이다.
문제 25
총낙차 80.9[m], 사용수량 30m3/S인 발전소가 있다. 수로의 길이가 3800m, 수로의 구배가 1/2000, 수압철관의 손실 낙차를 1m라고 하면, 이 발전소의 출력은 약 몇 [kW]인가? (단, 수차 및 발전기의 종합 효율은 83%라고 한다.)
119000
228000
324000
415000
정답 및 해설
수로에서의 손실낙차는 3800×12000=1.9 m3800\times\dfrac1{2000}=1.9\,\mathrm m이고, 여기에 수압철관 손실낙차 1m를 더 빼면 유효낙차는 80.9−1.9−1=78 m80.9-1.9-1=78\,\mathrm m이다. 발전소 출력은 P=9.8QHη=9.8×30×78×0.83≈19,034 kWP=9.8QH\eta=9.8\times30\times78\times0.83\approx19{,}034\,\mathrm{kW}이다.
정답은 19000이다.
문제 26
밸런서의 설치가 가장 필요한 배전방식은?
1단상 2선식
2단상 3선식
33상 3선식
43상 4선식
정답 및 해설

단상 3선식은 중성선을 사이에 두고 두 부하가 불평형이 되면 전압 불평형이 발생하므로, 이를 자동으로 보상하기 위해 밸런서를 설치한다. 단상 2선식과 3상 방식은 구조상 각 상의 전압 불평형 문제가 단상 3선식만큼 크지 않아 밸런서의 필요성이 상대적으로 낮다.

문제 27
공기차단기(ABB)의 공기 압력은 일반적으로 몇 kg/cm2 정도 되는가?
15∼10
230∼45
315∼30
445∼55
정답 및 해설
공기차단기(ABB)는 압축된 공기를 이용해 아크를 소호하는 차단기로, 일반적으로 15~30[kg/cm²] 정도의 압축공기 압력을 사용한다.
문제 28
전력계통의 주파수 변동은 주로 무엇의 변화에 기인하는가?
1무효전력
2계통 임피던스
3유효전력
4계통전압
정답 및 해설
전력계통의 주파수는 발전기와 부하의 유효전력 균형에 의해 결정되므로, 주파수 변동은 주로 유효전력의 변화에 기인한다. 따라서 정답은 유효전력이다.
문제 29
화력발전소에서 재열기의 목적은?
1공기를 가열한다.
2석탄을 건조한다.
3증기를 가열한다.
4급수를 가열한다.
정답 및 해설
정답은 증기를 가열한다이다. 화력발전소의 재열기는 고압터빈을 통과하며 온도가 낮아진 증기를 보일러로 되돌려 다시 가열함으로써 열효율을 높이는 설비이며, 급수를 예열하는 것은 급수가열기의 역할이다.
문제 30
차단 자체는 쉽지만 재점호가 여러 번 발생하기 쉬운 차단은 다음 중 어느 것인가?
1R-L 회로의 차단
2L 회로의 차단
3C 회로의 차단
4단락전류의 차단
정답 및 해설
콘덴서(C) 회로는 전류가 전압보다 90도 앞서므로 전류 자체의 차단은 비교적 쉽지만, 차단 직후 콘덴서에 남아 있는 잔류전하로 인해 극간전압이 빠르게 회복되어 재점호가 여러 번 발생하기 쉽다. 따라서 정답은 C 회로의 차단이다.
문제 31

어느 3상 교류 차단기의 명판에 정격전압 36[kV], 정격차단전류 20[kA]가 적혀 있다. 이 차단기가 감당하도록 정해진 차단용량은 약 몇 [MVA]인가?

1

약 416

2

약 720

3

약 2,160

4

약 1,247

정답 및 해설

차단용량은 명판 전압과 끊을 수 있는 전류를 곱한 뒤 3상이라는 이유로 3\sqrt{3}을 한 번 더 곱해 Ps=3 VnIsP_s=\sqrt{3}\,V_nI_s로 잡는다. 값을 넣으면 Ps=3×36×20≈1247P_s=\sqrt{3}\times36\times20\approx1247이므로 약 1,247[MVA]다. 약 720은 3\sqrt{3}을 아예 빠뜨린 값, 약 2,160은 그 자리에 3을 곱해 버린 값, 약 416은 곱하는 대신 나눈 값이다.

문제 32
과전류차단기로 시설하는 퓨즈 중 고압전로용 비포장퓨즈는 정격전류의 1.25배 전류에 견디고, 정격전류의 2배 전류에서는 몇 분 이내에 용단되어야 하는가?
11.1
21.5
32
41.3
정답 및 해설
과전류차단기로 사용하는 고압전로용 비포장퓨즈는 정격전류의 1.25배 전류에는 견디어야 하고, 정격전류의 2배 전류에서는 2분 이내에 용단되어야 한다. 따라서 정답은 2이다.
문제 33
전로의 중성점을 접지하는 주된 목적으로 볼 수 없는 것은?
1이상 전압의 억제
2전로의 보호장치의 확실한 동작의 확보
3송전선로의 전력손실 경감
4대지전압의 저하
정답 및 해설
중성점 접지의 주된 목적은 이상전압 억제, 보호계전기의 확실한 동작 확보, 대지전압 저하 등이며, 송전선로의 전력손실 경감과는 직접적인 관련이 없다. 따라서 정답은 송전선로의 전력손실 경감이다.
문제 34
변압기의 층간단락 보호에 가장 적합한 계전기는?
1과전압 계전기
2방향 계전기
3비율차동 계전기
4거리 계전기
정답 및 해설
변압기 내부의 층간단락과 같은 내부고장은 1차, 2차 전류의 차이(비율)를 검출하는 비율차동계전기로 보호하는 것이 가장 적합하다. 정답은 비율차동 계전기이다.
문제 35
다음 중 부하 전류의 차단에 사용되지 않는 것은?
1ABB
2VCB
3DS
4OCB
정답 및 해설
단로기(DS)는 소호 능력이 없어 부하전류나 사고전류를 차단할 수 없고 무부하 상태의 회로 개폐(구분·분리)에만 사용된다. ABB, VCB, OCB는 모두 소호 기능을 갖춘 차단기로 부하전류 차단이 가능하다.
정답은 DS이다.
문제 36
배전계통에서 사용하는 고압용 차단기의 종류가 아닌 것은?
1공기차단기 ABB
2유입차단기 OCB
3기중차단기 ACB
4진공차단기 VCB
정답 및 해설
공기차단기(ABB), 유입차단기(OCB), 진공차단기(VCB)는 배전계통에서 사용하는 고압용 차단기이지만, 기중차단기(ACB)는 주로 저압 배전반에서 사용되는 차단기이다. 따라서 정답은 기중차단기 ACB이다.
문제 37
사고, 정전 등의 중대한 영향을 받는 지역에서 정전과 동시에 자동적으로 예비전원용 배전선로로 전환하는 장치는?
1차단기
2섹셔널라이저(Sectionalizer)
3자동부하 전환개폐기(Auto Load Transfer Switch)
4리클로저(Recloser)
정답 및 해설
정전과 동시에 자동으로 예비 배전선로로 전환하여 전력 공급을 유지하는 장치는 자동부하 전환개폐기(ALTS)이다. 차단기(①)는 사고 차단용, 섹셔널라이저(②)는 리클로저와 연계한 고장구간 분리용, 리클로저(④)는 고장구간 재폐로용으로 목적이 다르다.
문제 38
케이블 단선사고에 의한 고장점까지의 거리를 정전용량 측정법으로 구하는 경우, 건전상의 정전용량이 C, 고장점까지의 정전용량이 Cx, 케이블의 길이가 l일 때 고장점까지의 거리를 나타내는 식으로 알맞은 것은?
12CxCl\dfrac{2C_x}{C}l
2CxCl\dfrac{C_x}{C}l
3CCxl\dfrac{C}{C_x}l
4Cx2Cl\dfrac{C_x}{2C}l
정답 및 해설
정전용량 측정법에서는 정전용량이 케이블 길이에 비례한다는 점을 이용하여 고장점까지의 거리를 lx=CxCll_x=\dfrac{C_x}{C}l로 구한다. 따라서 정답은 CxCl\dfrac{C_x}{C}l이다.
문제 39

부하전력과 역률을 그대로 둔 채 송전전압만 높여 선로의 전력손실을 처음의 19\dfrac{1}{9}로 낮추려고 한다. 전압을 몇 배로 올려야 하며, 그때 전압강하는 처음의 몇 배가 되는가?

1

3배, 19\dfrac{1}{9}배

2

3배, 13\dfrac{1}{3}배

3

9배, 19\dfrac{1}{9}배

4

3\sqrt3배, 13\dfrac{1}{\sqrt3}배

정답 및 해설

보내는 전력과 역률이 묶여 있으면 전압을 올린 만큼 선로에 흐르는 전류가 줄어든다. 손실은 3I2R3I^{2}R이라 전압의 제곱에 반비례하므로 손실을 19\dfrac{1}{9}로 낮추려면 전압을 3배로 높여야 한다. 한편 e=3 I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)e=\sqrt3\,I(R\cos\theta+X\sin\theta)는 전류에 1차로 비례하니 전압강하는 13\dfrac{1}{3}배로 줄어든다. 9배 조합은 손실비를 승압비에 그대로 옮긴 값, 3\sqrt3배 조합은 제곱근을 한 번 더 취한 값이다.

문제 40

중성점을 직접 접지한 송전계통의 성질을 설명한 내용 중 옳지 않은 것은?

1

지락전류가 작아 보호계전기를 확실하게 동작시키기 어렵다.

2

1선 지락이 나도 나머지 두 상의 대지전압이 거의 그대로 유지된다.

3

계통에 실리는 과전압 수준이 낮아 변압기 중성점 쪽 절연을 얇게 하는 설계가 가능하다.

4

큰 지락전류가 흘러 인근 통신선에 유도장해를 일으키기 쉽다.

정답 및 해설

중성점을 땅에 바로 이으면 한 상이 땅에 닿았을 때 흐르는 전류가 매우 커진다. 그 덕분에 지락계전기가 확실히 떨어지므로 지락전류가 작아 계전기를 동작시키기 어렵다는 서술이 사실과 다르다. 대신 통신선 유도장해와 차단기 부담이 커지는 것이 이 방식의 대가다. 또 대지전위가 안정돼 과전압이 낮게 억제되므로 변압기 중성점 쪽 절연 두께를 줄인 설계가 가능하다는 점은 맞는 설명이다.

문제 41
유도전동기에서 권선형 회전자에 비해 농형회전자의 특성이 아닌 것은?
1견고하고 보수가 용 이하다.
2중, 소형 전동기에 사용된다.
3구조가 간단하고 효율이 좋다.
4대용량에서 기동이 용이하다.
정답 및 해설
정답은 대용량에서 기동이 용이하다이다. 농형 회전자는 구조가 간단하고 견고하며 보수가 쉬워 중·소형 전동기에 널리 쓰이지만, 기동전류가 크고 기동토크는 상대적으로 작아 대용량에서는 오히려 기동이 곤란하다. 권선형은 외부에서 2차 저항을 조정해 기동특성을 개선할 수 있어 대용량 기동에 더 유리하다.
문제 42
유도 전동기의 2차측 저항을 2배로 하면 최대 토크는 몇 배로 되는가?
13배
22배
31/2배
4변하지 않는다.
정답 및 해설
유도전동기의 최대토크는 2차저항과 무관하며, 2차저항을 바꾸면 최대토크가 발생하는 슬립점만 이동할 뿐 최대토크의 크기 자체는 변하지 않는다. 따라서 정답은 변하지 않는다이다.
문제 43
부하가 급변할 때 부하각과 회전속도가 진동하는 난조 현상의 원인이 아닌 것은?
1원동기 조속기의 감도가 지나치게 예민한 경우
2관성모멘트가 작은 경우
3원동기 토크에 고조파 성분이 포함된 경우
4전기자 회로의 저항이 지나치게 작은 경우
정답 및 해설
동기기의 난조는 조속기 감도가 지나치게 예민하거나, 관성모멘트가 작거나, 원동기 토크에 고조파 성분이 포함되거나, 전기자 회로의 저항이 지나치게 클 때 발생하기 쉽다. 저항이 크면 제동권선의 제동토크가 줄어들어 난조가 발생하지만 저항이 작은 경우는 난조의 원인으로 보기 어렵다. 따라서 정답은 전기자 회로의 저항이 지나치게 작은 경우이다.
문제 44
권선형 유도전동기의 전부하 운전시 슬립이 4[%]이고 2차 정격전압이 150[V]이면 2차 유도 기전력은 몇 [V]인가?
18
27
39
46
정답 및 해설
2차 유도기전력은 E2s=sE2=0.04×150=6[V]E_{2s}=sE_2=0.04\times150=6[\mathrm{V}]이다. 정답은 6이다.
문제 45
유도 전동기의 2차 효율은? (단, s는 슬립이다.)
11-s
2s2
3s
41/s
정답 및 해설
유도전동기에서 2차 입력 P2P_{2}, 2차 동손 Pc2=sP2P_{c2}=sP_{2}, 기계적 출력 P0=(1−s)P2P_{0}=(1-s)P_{2} 의 관계가 성립한다. 따라서 2차 효율은 η2=P0P2=(1−s)P2P2=1−s\eta_{2}=\dfrac{P_{0}}{P_{2}}=\dfrac{(1-s)P_{2}}{P_{2}}=1-s 이며, 이는 회전속도 비 η2=NNs=ωωs\eta_{2}=\dfrac{N}{N_{s}}=\dfrac{\omega}{\omega_{s}} 와도 같다. 그러므로 정답은 1-s 이다. ③ s 는 2차 입력 중 2차 동손이 차지하는 비율일 뿐이며, 슬립이 커질수록 효율이 좋아진다는 모순된 결과를 준다.
문제 46
3상 유도전동기에서 동기와트로 나타내는 것은?
11차 입력
2각속도
32차 출력
4토크
정답 및 해설
3상 유도전동기의 토크는 회전자 속도에 무관하게 2차입력을 동기속도로 나눈 값에 비례한다. 이 때문에 실제 전력이 아니라 토크의 크기를 나타내는 데 동기속도에서의 가상 전력인 동기와트를 사용하며, 따라서 동기와트로 나타내는 것은 ④ 토크이다.
문제 47
3상 동기발전기의 각 상 유기기전력에서 제5고조파를 제거하려면 코일간격/극간격을 얼마로 하여야 하는가?
10.6
20.5
30.7
40.8
정답 및 해설
제n고조파를 제거하기 위한 단절권계수는 kpn=sin⁡(nβπ2)k_{pn}=\sin\left(\dfrac{n\beta\pi}{2}\right)(β=코일간격/극간격)이며, 제5고조파(n=5)를 제거하려면 이 값이 0이 되어야 한다. 기본파 권선계수의 저하를 최소화하기 위해 1에 가까운 β=0.8\beta=0.8을 선택하며, 이때 sin⁡(5×0.8×π2)=sin⁡(2π)=0\sin\left(\dfrac{5\times0.8\times\pi}{2}\right)=\sin(2\pi)=0이 성립한다. 따라서 정답은 0.8이다.
문제 48
직류 발전기의 전기자 반작용의 영향이 아닌 것은?
1정류작용에 악영향을 준다.
2정류자편 사이의 전압이 불균일하게 된다.
3전기적 중성축이 이동한다.
4주자속이 증가한다.
정답 및 해설
전기자 반작용은 전기적 중성축을 이동시키고 정류자편 사이의 전압을 불균일하게 하여 정류 작용에 악영향을 주지만, 주자속을 증가시키는 것이 아니라 감자작용에 의해 오히려 감소시킨다. 따라서 전기자 반작용의 영향이 아닌 것은 ④ 주자속이 증가한다이다.
문제 49
직류기에 주로 사용되는 권선법은?
1개로권, 환상권, 단층권
2개로권, 고상권, 2층권
3폐로권, 환상권, 2층권
4폐로권, 고상권, 2층권
정답 및 해설
정답은 폐로권, 고상권, 2층권이다. 직류기의 전기자권선은 일반적으로 폐로권, 고상권, 2층권을 사용하며, 개로권이나 환상권, 단층권은 실용적으로 쓰이지 않는다.
문제 50
변압기에 사용하는 변압기유가 갖추어야 할 조건으로 틀린 것은?
1인화점이 높을 것
2절연 내력이 클 것
3응고점이 낮을 것
4점도가 클 것
정답 및 해설
변압기유는 방열과 냉각매체 역할을 겸하므로 순환이 잘 되도록 오히려 점도가 낮아야 한다. 인화점이 높고 절연내력이 크며 응고점이 낮아야 한다는 조건은 모두 옳지만, 점도가 크다는 것은 냉각·순환에 불리하므로 틀린 조건이다. 따라서 정답은 점도가 클 것이다.
문제 51
다음과 같은 반도체 정류기 중에서 역방향 내전압이 가장 큰 것은?
1셀렌 정류기
2아산화동 정류기
3게르마늄 정류기
4실리콘 정류기
정답 및 해설
정답은 실리콘 정류기이다. 실리콘 정류기는 셀렌·아산화동·게르마늄 정류기에 비해 역방향 내전압과 내열성이 가장 우수하여 현재 전력용 반도체 정류소자로 널리 쓰인다.
문제 52
다음 중 DC서보모터의 제어 기능에 속하지 않는 것은?
1속도 제어 기능
2위치 제어 기능
3전류 제어 기능
4역률 제어 기능
정답 및 해설
DC서보모터는 위치·속도·전류(토크) 제어를 위한 궤환 제어 대상으로 사용되며, 역률은 교류 회로에서 유효전력과 피상전력의 관계를 나타내는 개념으로 DC서보모터의 제어 기능에 해당하지 않는다. 따라서 정답은 역률 제어 기능이다.
문제 53
직류기의 온도상승 시험 방법 중 반환부하법의 종류가 아닌것은?
1홉킨슨법
2블론델법
3카프법
4스코트법
정답 및 해설
직류기의 온도상승시험 중 반환부하법에는 홉킨슨법, 블론델법, 카프법이 있으며, 스코트법은 3상을 2상으로 변환하는 결선방식으로 반환부하법과는 무관하다. 따라서 정답은 스코트법이다.
문제 54
정격용량 10000[kVA], 정격전압 6000[V], 극수 12, 주파수 60[Hz], 1상의 동기임피던스 2[Ω]인 3상 동기 발전기가 있다. 이 발전기의 단락비는 얼마인가?
11.2
21.4
31.0
41.8
정답 및 해설
%동기임피던스는 %Zs=P ZsV2×100=10000×103×260002×100≈55.6[%]\%Z_s=\dfrac{P\,Z_s}{V^2}\times100=\dfrac{10000\times10^{3}\times2}{6000^{2}}\times100\approx55.6[\%]이고, 단락비는 그 역수인 Ks=100%Zs≈1.8K_s=\dfrac{100}{\%Z_s}\approx1.8이다. 정답은 1.8이다.
문제 55

아래 반파정류회로에서 변압기 2차 쪽 전압의 실효값이 100[V], 부하저항이 20[Ω]이다. 정류소자에서 생기는 전압강하를 무시할 때 부하에 흐르는 직류 평균전류는 약 몇 [A]인가?

R[Ω]E[V]
1

2.25

2

4.50

3

5.00

4

7.07

정답 및 해설

반파정류에서 부하에 나타나는 직류분 전압은 Ed=2 EπE_d=\dfrac{\sqrt2\,E}{\pi}이므로 2×100π≈45.0\dfrac{\sqrt2\times100}{\pi}\approx45.0[V]가 되고, 저항 부하이니 이를 20으로 나누어 약 2.25[A]를 얻는다. 4.50은 전파정류 식 22 Eπ\dfrac{2\sqrt2\,E}{\pi}를 쓴 값, 5.00은 실효값을 그대로 나눈 값, 7.07은 최댓값을 평균값 자리에 넣은 값이다.

문제 56
1상의 유도기전력이 6000 V인 동기발전기에서 1분간 회전수를 900rpm에서 1800rpm으로 하면 유도기전력은 약 몇 V 인가?
124000
236000
36000
412000
정답 및 해설
동기발전기의 유도기전력은 E=4.44fNΦkwE=4.44fN\Phi k_w로 회전속도(주파수)에 비례한다. 회전수가 900rpm에서 1800rpm으로 2배가 되면 기전력도 2배가 되어 6000×2=12000[V]6000\times2=12000[V]가 되므로 정답은 12000이다.
문제 57
직류 발전기의 단자전압을 조정하려면 어느 것을 조정하여야 하는가?
1방전 저항
2전기자 저항
3기동 저항
4계자 저항
정답 및 해설
직류 발전기의 단자전압은 유기기전력과 전기자전압강하로 결정되며, 유기기전력은 계자전류에 비례한다. 따라서 계자 저항을 가감하여 계자전류를 조정하면 단자전압을 제어할 수 있다. 정답은 계자 저항이다.
문제 58
4극, 중권, 총도체수 500, 1극의 자속수가 0.01[Wb]인 직류 발전기가 100[V]의 기전력을 발생시키는데 필요한 회전수는 몇 [rpm]인가?
11200
21600
32000
41000
정답 및 해설
중권은 병렬회로수 a가 극수 p와 같으므로 E=pZΦN60a=ZΦN60E=\dfrac{pZ\Phi N}{60a}=\dfrac{Z\Phi N}{60}이다. 100=500×0.01×N60100=\dfrac{500\times 0.01\times N}{60}에서 N=1200N=1200[rpm]이다. 따라서 정답은 1200이다.
문제 59
3상 동기발전기에서 권선피치와 자극피치의 비가 1215\frac{12}{15}인 단절권을 사용했을 때 단절권계수는 얼마인가?
10.95
20.93
30.98
40.97
정답 및 해설
권선피치와 자극피치의 비 β=1215=0.8\beta=\frac{12}{15}=0.8이므로 단절권계수는 kp=sin⁡(β×90∘)=sin⁡72∘≈0.95k_p=\sin\left(\beta\times90^\circ\right)=\sin72^\circ\approx0.95이다. 따라서 정답은 0.95이다.
문제 60
210/105[V]의 변압기를 그림과 같이 결선하고 고압측에 200[V]를 인가하면 전압계는 몇 [V]를 지시하는가? (단, 변압기는 감극성이다.) UVUV200VV
1100
2400
3200
4300
정답 및 해설
이 변압기는 210/105[V]로 권수비 a=210/105=2a=210/105=2이며, 그림은 한쪽 권선의 V단자를 다른 권선의 V단자에 직결하고 U단자 사이에 전압계를 연결한 결선이다. 국내 표준인 감극성 변압기에서는 이렇게 접속하면 전압계가 두 권선 전압의 차를 지시한다. 1차에 인가한 200[V]에 대응하는 2차 유기전압은 200/2=100[V]200/2=100[\mathrm{V}]이므로 전압계 지시값은 200−100=100[V]200-100=100[\mathrm{V}]가 되어 정답은 100이다.
문제 61
e=200√2sinωt+100√2sin3ωt+50√2sin5ωt[V]인 전압을 RL 직렬회로에 가할 때에 제3고조파 전류의 실효값 [A]은? (단, R=8[Ω], ωL=2[Ω]이다.
114[A]
210[A]
320[A]
428[A]
정답 및 해설
정답은 10[A]이다. 제3고조파의 리액턴스는 3ωL=3×2=6 [Ω]3\omega L=3\times2=6\,[\Omega]이므로 임피던스는 Z3=82+62=10 [Ω]Z_3=\sqrt{8^2+6^2}=10\,[\Omega]이고, 제3고조파 전압의 실효값이 100V이므로 전류 실효값은 I3=10010=10 [A]I_3=\dfrac{100}{10}=10\,[\mathrm{A}]이다.
문제 62
다음 함수 f(t)=e−2tcos3tf(t)=e^{-2t}cos3t를 라플라스 변환하면?
1s+2(s−2)2+33\dfrac{s+2}{(s-2)^2+3^3}
2s+2(s+2)2+32\dfrac{s+2}{(s+2)^2+3^2}
3s−1(s−2)2+33\dfrac{s-1}{(s-2)^2+3^3}
4s(s+2)2+32\dfrac{s}{(s+2)^2+3^2}
정답 및 해설
정답은 s+2(s+2)2+32\frac{s+2}{(s+2)^2+3^2}이다. e−atcos⁡(bt)e^{-at}\cos(bt)의 라플라스 변환은 s+a(s+a)2+b2\frac{s+a}{(s+a)^2+b^2}이므로 a=2, b=3을 대입하면 그대로 ②의 식이 되며, ①과 ③은 분모의 부호나 지수가 잘못되어 있다.
문제 63

분포정수로 다루는 전송선로에서 R=0R=0, G=0G=0인 무손실 조건이 성립할 때 전파정수 γ\gamma와 감쇠정수 α\alpha를 바르게 짝지은 것은? (단, 단위 길이의 인덕턴스와 정전용량을 각각 LL, CC로 둔다.)

1

γ=ωLC\gamma=\omega\sqrt{LC}, α=ωLC\alpha=\omega\sqrt{LC}

2

γ=jωLC\gamma=j\omega\sqrt{LC}, α=0\alpha=0

3

γ=jωL/C\gamma=j\omega\sqrt{L/C}, α=0\alpha=0

4

γ=LC\gamma=\sqrt{LC}, α=1\alpha=1

정답 및 해설

전파정수는 단위 길이의 임피던스 Z=R+jωLZ=R+j\omega L과 어드미턴스 Y=G+jωCY=G+j\omega C를 곱한 뒤 근호를 씌운 γ=ZY=α+jβ\gamma=\sqrt{ZY}=\alpha+j\beta로 정의된다. 손실이 없으면 RR과 GG가 빠져 γ=jωL⋅jωC=\gamma=\sqrt{j\omega L\cdot j\omega C}=jωLCj\omega\sqrt{LC}이고 실수부인 α\alpha는 0이 된다. 남는 것은 위상정수 β=ωLC\beta=\omega\sqrt{LC}뿐이라 진폭이 줄지 않고 전달되며, L/C\sqrt{L/C}는 전파정수가 아니라 특성 임피던스에 해당한다.

문제 64

단위길이당 인덕턴스가 0.8[mH/km], 정전용량이 0.005[μ\muF/km]인 분포정수 회선이 있다. 도체 저항과 누설 컨덕턴스를 모두 무시할 수 있다고 볼 때, 주파수 60[Hz]에서 이 회선의 전파정수 허수부(위상정수)는 약 몇 [rad/km]인가?

1

1.20×10−41.20\times 10^{-4}

2

7.54×10−47.54\times 10^{-4}

3

2.00×10−62.00\times 10^{-6}

4

1.51×10−91.51\times 10^{-9}

정답 및 해설

저항과 컨덕턴스가 0인 무손실 조건에서는 γ=ZY=(jωL)(jωC)=jωLC\gamma=\sqrt{ZY}=\sqrt{(j\omega L)(j\omega C)}=j\omega\sqrt{LC}가 되므로 감쇠 없이 위상만 회전하고, 허수부가 곧 위상정수 β=ωLC\beta=\omega\sqrt{LC}이다. ω=2π×60≈377\omega=2\pi\times 60\approx 377[rad/s], LC=(0.8×10−3)(5×10−9)=2×10−6\sqrt{LC}=\sqrt{(0.8\times 10^{-3})(5\times 10^{-9})}=2\times 10^{-6}이므로 β=377×2×10−6≈7.54×10−4\beta=377\times 2\times 10^{-6}\approx 7.54\times 10^{-4}[rad/km]가 나온다. 각속도 자리에 주파수 60을 그대로 넣으면 1.20×10−41.20\times 10^{-4}, 각속도를 곱하지 않으면 2.00×10−62.00\times 10^{-6}, 제곱근을 빠뜨리면 1.51×10−91.51\times 10^{-9}이 된다.

문제 65
RL 직렬회로에서 R=20Ω, L=40mH이다. 이 회로의 시정수[sec]는?
12
22×10-3
31/2
41/2×10-3
정답 및 해설
RLRL 직렬회로의 시정수는 τ=LR=40×10−320=2×10−3 [sec]\tau=\dfrac LR=\dfrac{40\times10^{-3}}{20}=2\times10^{-3}\ [\mathrm{sec}]이다. 따라서 정답은 2×10−32\times10^{-3}이다.
문제 66
적분시간이 2[sec]2[sec], 비례감도가 2인 비례적분 동작 제어요소에 동작신호 x(t)=2tx(t)=2t를 인가했을 때, 이 제어요소의 조작량은? (단, 조작량의 초기값은 0이다.)
1t2+6tt^2+6t
2t2+4tt^2+4t
3t2+8tt^2+8t
4t2+2tt^2+2t
정답 및 해설
비례적분 동작의 조작량은 y(t)=Kpx(t)+KpTi∫x(t) dty(t)=K_px(t)+\dfrac{K_p}{T_i}\int x(t)\,dt이다. Kp=2, Ti=2, x(t)=2tK_p=2,\,T_i=2,\,x(t)=2t를 대입하면 y(t)=2(2t)+22∫2t dt=4t+t2y(t)=2(2t)+\dfrac{2}{2}\int2t\,dt=4t+t^2가 되어 정답은 t2+4tt^2+4t이다.
문제 67
△결선된 대칭 3상 부하가 있다. 역률이 0.8(지상)이고, 전소비전력이 1,800[W]이다. 한 상의 선로저항이 0.5[Ω]이고, 발생하는 전선로 손실이 50[W]이면 부하단자 전압은?
1440[V]
2225[V]
3324[V]
4402[V]
정답 및 해설
선로손실 3IL2R=503I_L^2R=50에서 선전류는 IL=503×0.5≈5.77I_L=\sqrt{\dfrac{50}{3\times0.5}}\approx5.77[A]이다. 소비전력 P=3 VLILcos⁡θP=\sqrt3\,V_LI_L\cos\theta에서 VL=18003×5.77×0.8=225V_L=\dfrac{1800}{\sqrt3\times5.77\times0.8}=225[V]가 되어 정답은 225[V]이다.
문제 68
전달함수가 G(s)=10.1s(0.01s+1)G(s)=\dfrac{1}{0.1s(0.01s+1)} 과 같은 제어시스템에서 ω = 0.1 rad/s 일 때의 이득(dB)과 위상각(°)은 약 얼마인가?
140dB, -90°
2-40dB, 90°
340dB, -180°
4-40dB, -180
정답 및 해설

전달함수를 ω=0.1\omega=0.1에서 계산하면 0.1jω0.1j\omega 항의 크기는 0.01, 위상은 90°이고, 0.01jω+10.01j\omega+1 항은 크기 1, 위상 약 0°에 가깝다. 따라서 전체 크기는 1/0.01=1001/0.01=100으로 20log⁡10100=4020\log_{10}100=40dB이고, 위상은 분모의 적분 요소가 만드는 -90°가 그대로 나타나 약 -90°가 된다.

문제 69
아래 그림처럼 기전력과 저항이 하나씩 들어간 두 갈래가 단자 a, b 에 나란히 물려 있다. 두 단자 사이에 걸리는 전압은 몇 [V]인가?
2[Ω]20[V]8[Ω]10[V]ab
112
214
315
418
정답 및 해설

두 갈래가 똑같은 두 점 사이에 놓여 있으니, 각 갈래를 전류원으로 바꿔 합치는 밀만의 정리로 단자전압을 바로 얻을 수 있다.

Vab=202+10812+18=11.250.625=18V_{ab}=\dfrac{\frac{20}{2}+\frac{10}{8}}{\frac{1}{2}+\frac{1}{8}}=\dfrac{11.25}{0.625}=18[V]

독립 역산 — 폐회로를 도는 전류가 I=20−102+8=1I=\dfrac{20-10}{2+8}=1[A]이므로 왼쪽 갈래를 따라가면 20−1×2=1820-1\times2=18[V], 오른쪽 갈래를 따라가면 10+1×8=1810+1\times8=18[V]로 두 경로가 같은 값을 내놓아 검산이 맞는다.

15는 두 기전력을 그냥 평균한 값, 12는 컨덕턴스 대신 저항으로 가중해 20×2+10×82+8\dfrac{20\times2+10\times8}{2+8}을 계산한 값, 14는 한쪽 기전력의 극성을 거꾸로 잡았을 때 나오는 값이다.

문제 70
다음과 같은 회로의 공진시 어드미턴스는?
LRC
1RL/C
2RC/L
3L/RC
4R/LC
정답 및 해설
L-R 직렬 지로에 C가 병렬로 연결된 회로의 어드미턴스는 Y=1R+jωL+jωCY=\dfrac{1}{R+j\omega L}+j\omega C이다. 공진조건(허수부 0)에서 ωC=ωLR2+ω2L2\omega C=\dfrac{\omega L}{R^2+\omega^2L^2}이 되어 R2+ω2L2=LCR^2+\omega^2L^2=\dfrac{L}{C}가 성립하고, 이를 실수부에 대입하면 공진시 어드미턴스는 Y=RR2+ω2L2=RCLY=\dfrac{R}{R^2+\omega^2L^2}=\dfrac{RC}{L}가 된다. 따라서 정답은 RC/L이다.
문제 71
6상 성형결선에서 상전압이 100[V]일 때, 선간전압은 몇 [V]인가?
1141
2100
3173
4200
정답 및 해설
정답은 100이다. n상 성형결선의 선간전압은 Vl=2Vpsin⁡πnV_l=2V_p\sin\dfrac{\pi}{n}로 구해지며, 6상의 경우 Vl=2×100×sin⁡30∘=2×100×0.5=100 [V]V_l=2\times100\times\sin30^\circ=2\times100\times0.5=100\,[\mathrm{V}]로 상전압과 같아진다.
문제 72
특성임피던스 400[Ω]인 회로의 말단에 1200[Ω]의 부하가 연결되어 있다. 전원측에 100[kV]의 전압을 인가하였을 때 반사파의 크기[kV]는? (단, 선로상의 전압 감쇠는 없다고 가정한다.)
11
250
310
44
정답 및 해설
정답은 50[kV]이다. 반사계수는 ρ=Z2−Z1Z2+Z1=1200−4001200+400=0.5\rho=\frac{Z_2-Z_1}{Z_2+Z_1}=\frac{1200-400}{1200+400}=0.5이므로 반사파의 크기는 100×0.5=50[kV]100\times0.5=50[kV]가 된다.
문제 73
비정현파 전압이 V = √2 100 sin ωt + √2 50 sin 2ωt + √2 30 sin 3ωt[V]??일 때 실효치는 약 몇 V인가 ?
113.4
2115.7
338.6
4180.3
정답 및 해설
비정현파의 실효값은 각 고조파 성분 실효값의 제곱합의 제곱근으로 구한다. 주어진 전압에서 각 항의 실효값은 100, 50, 30[V]이므로 전체 실효값은 V=1002+502+302=13400≈115.7[V]V=\sqrt{100^2+50^2+30^2}=\sqrt{13400}\approx115.7[V]이다. 따라서 정답은 115.7이다.
문제 74
대칭좌표법에서 불평형률을 나타내는 것은?
1정상분영상분×100\dfrac{\text{정상분}}{\text{영상분}}\times100
2역상분정상분×100\dfrac{\text{역상분}}{\text{정상분}}\times100
3정상분역상분×100\dfrac{\text{정상분}}{\text{역상분}}\times100
4영상분정상분×100\dfrac{\text{영상분}}{\text{정상분}}\times100
정답 및 해설
대칭좌표법에서 불평형률은 불평형의 정도를 나타내는 지표로, 역상분을 정상분으로 나눈 비율 역상분정상분×100\dfrac{\text{역상분}}{\text{정상분}}\times100으로 정의된다. 정답은 역상분정상분×100\dfrac{\text{역상분}}{\text{정상분}}\times100이다.
문제 75
선간 전압이 Vab(V)인 3상 평형 전원에 대칭 부하 R(Ω)이 그림과 같이 접속되어 있을 때, a, b 두 상간에 접속된 전력계의 지시 값이 W(W)라면 C상 전류의 크기(A)는?
13WVab\dfrac{\sqrt{3}W}{V_{ab}}
22W3Vab\dfrac{2W}{3V_{ab}}
32W3Vab\dfrac{2W}{\sqrt{3}V_{ab}}
4W3Vab\dfrac{W}{3V_{ab}}
정답 및 해설
평형 3상 회로의 전력을 전력계 한 대로 측정하는 1전력계법에서는 3상 전체 전력이 지시값의 2배, 즉 P=2W [W]P=2W\,[\mathrm{W}] 가 된다. 부하가 저항 R뿐인 대칭부하이므로 역률은 1이고, P=3 VabIcos⁡θ=3 VabIP=\sqrt{3}\,V_{ab}I\cos\theta=\sqrt{3}\,V_{ab}I 에서 선전류는 I=2W3 Vab [A]I=\dfrac{2W}{\sqrt{3}\,V_{ab}}\,[\mathrm{A}] 이다. 3상이 평형이므로 c상 전류의 크기도 같은 값이며, 정답은 2W3Vab\dfrac{2W}{\sqrt{3}V_{ab}} 이다. ① 3WVab\dfrac{\sqrt{3}W}{V_{ab}} 는 3상 전력을 3W로 잘못 본 값이고, ②·④ 는 3\sqrt{3} 대신 3을 대입한 형태이다.
문제 76
블록선도 변환이 틀린 것은?
1X1GX2X2X1GX2GX2
2X1GX3X2X1GX3GX2
3X1GX2X1X1GX21GX1
4X1GX3X2X1GX3GX2
정답 및 해설
블록선도에서 인출점이나 가산점을 블록 G의 앞뒤로 옮길 때는 옮겨진 경로의 신호가 원래와 같아지도록 G 또는 1/G1/G 로 보상해 주어야 한다. ④ 는 왼쪽이 G를 지난 뒤 가산하므로 X3=GX1+X2X_3=GX_1+X_2 인데, 오른쪽은 가산점을 G 앞으로 옮기면서 X2X_2 경로에 1/G1/G 대신 G를 넣어 X3=G(X1+GX2)=GX1+G2X2X_3=G(X_1+GX_2)=GX_1+G^2X_2 가 되므로 두 선도가 같지 않아 이것이 틀린 변환이다. ① 은 인출점을 G 뒤에서 앞으로 옮기며 분기에 G를 삽입해 분기 출력이 GX1GX_1 로 유지되고, ② 는 가산점 뒤의 G를 두 입력 경로에 각각 분배해 X3=G(X1+X2)X_3=G(X_1+X_2) 로 동일하며, ③ 은 인출점을 G 앞에서 뒤로 옮기며 분기에 1/G1/G 를 넣어 분기 출력이 X1X_1 그대로이므로 모두 옳은 변환이다.
문제 77
회로에서 V = 10V, R = 10Ω, L =1H, C = 10μF 그리고 VC(0) = 0 일 때 스위치 K를 닫은 직후 전류의 변화율 didt(0+)\frac{di}{dt}(0^{+}) 의 값(A/sec)은?
VKRLCi
15
210
30
41
정답 및 해설
정답은 10[A/sec] 이다. 스위치를 닫는 순간 인덕터 전류와 커패시터 전압은 급변할 수 없으므로 i(0+)=0i(0^{+})=0, VC(0+)=0V_C(0^{+})=0이다. KVL식 V=iR+Ldidt+VCV=iR+L\frac{di}{dt}+V_C에 대입하면 10=0+1×didt(0+)+010=0+1\times \frac{di}{dt}(0^{+})+0이므로 didt(0+)=10\frac{di}{dt}(0^{+})=10[A/sec]이다.
문제 78
그림과 같은 회로에서 구동점 임피던스 ZabZ_{ab}는? ab1[Ω]2[H]12[F]
12s+12s2+s+2\dfrac{2s+1}{2s^2+s+2}
22(2s−1)2s2+s+2\dfrac{2(2s-1)}{2s^2+s+2}
32s2+s+22(2s+1)\dfrac{2s^2+s+2}{2(2s+1)}
42(2s+1)2s2+s+2\dfrac{2(2s+1)}{2s^2+s+2}
정답 및 해설
커패시터(1/2[F])가 단자 a-b 사이에 직접 연결되어 Z1=1Cs=2sZ_1=\dfrac{1}{Cs}=\dfrac{2}{s}가 되고, 1[Ω] 저항과 2[H] 인덕터의 직렬 지로는 Z2=1+2sZ_2=1+2s가 되어 두 지로가 서로 병렬로 연결된다. 따라서 Zab=Z1Z2Z1+Z2=2(2s+1)2s2+s+2Z_{ab}=\dfrac{Z_1Z_2}{Z_1+Z_2}=\dfrac{2(2s+1)}{2s^2+s+2}이므로 정답은 2(2s+1)2s2+s+2\dfrac{2(2s+1)}{2s^2+s+2}이다.
문제 79
RR=10[Ω], LL=10[mH], CC =1[μ\muF]인 직렬회로에 100[V]의 전압을 가할 때, 공진의 첨예도 QQ는?
11
2100
31,000
410
정답 및 해설
직렬공진회로의 첨예도는 Q=1RLCQ=\frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}로 구한다. 값을 대입하면 Q=1100.011×10−6=110×100=10Q=\frac{1}{10}\sqrt{\frac{0.01}{1\times10^{-6}}}=\frac{1}{10}\times100=10이다. 따라서 정답은 10이다.
문제 80
그림과 같이 3상 Y결선 불평형 회로가 있다. 전원은 3상 평형전압 E1,E2,E3E_{1}, E_{2}, E_{3}이고 부하는 Y1,Y2,Y3Y_{1}, Y_{2}, Y_{3}일 때, 전원 중성점과 부하 중성점 사이의 전위차를 나타내는 식은? NE1E3E2N´Y1Y3Y2
1Y1E1−Y2E2−Y3E3Y1Y2Y3\dfrac{Y_{1}E_{1}-Y_{2}E_{2}-Y_{3}E_{3}}{Y_{1}Y_{2}Y_{3}}
2Y1E1−Y2E2−Y3E3Y1+Y2+Y3\dfrac{Y_{1}E_{1}-Y_{2}E_{2}-Y_{3}E_{3}}{Y_{1}+Y_{2}+Y_{3}}
3Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1Y2Y3\dfrac{Y_{1}E_{1}+Y_{2}E_{2}+Y_{3}E_{3}}{Y_{1}Y_{2}Y_{3}}
4Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3\dfrac{Y_{1}E_{1}+Y_{2}E_{2}+Y_{3}E_{3}}{Y_{1}+Y_{2}+Y_{3}}
정답 및 해설
밀만의 정리에 의해 전원 중성점(N)과 부하 중성점(N') 사이의 전위차는 각 상의 어드미턴스와 기전력의 곱의 합을 전체 어드미턴스의 합으로 나눈 값으로 구해진다. 즉 VNN′=Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3V_{NN'}=\dfrac{Y_1E_1+Y_2E_2+Y_3E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}이므로 정답이다.
문제 81

특고압 가공전선이 지지물·완금류·지지기둥·지지선으로부터 떨어져 있어야 할 간격은 사용전압 구간별로 규정되어 있다. 사용전압이 35[kV] 이상 50[kV] 미만인 경우 그 간격은 몇 [m] 이상인가?

1

0.3

2

0.35

3

0.25

4

0.4

정답 및 해설

KEC 333.5의 표 333.5-1은 전압대가 한 칸 오를 때마다 값을 키워 15[kV] 미만 0.15, 15~25[kV] 0.2, 25~35[kV] 0.25로 정하고 있다. 따라서 35[kV] 이상 50[kV] 미만 구간에서는 0.3[m] 이상을 확보해야 한다. 0.35와 0.4는 각각 한 칸·두 칸 위인 50~60[kV], 60~70[kV] 구간 값이고 0.25는 바로 아래 칸 값이다. 다만 기술상 부득이하면서 위험의 우려가 없도록 시설한 때에는 규정값의 0.8배까지 줄일 수 있다.

문제 82
한국전기설비규정에서 변전소 또는 이에 준하는 곳에 계측장치를 두도록 정한 항목이 아닌 것은?
1주요 변압기의 전압
2특고압용 변압기의 온도
3주요 변압기의 전류, 또는 이를 대신하는 전력
4주요 변압기의 역률과 주파수
정답 및 해설
한국전기설비규정 351.6 제4항은 변전소 또는 이에 준하는 곳에 ㉠주요 변압기의 전압과 전류(전류 대신 전력도 가능), ㉡특고압용 변압기의 온도를 재는 장치를 두라고 규정한다(전기철도용 변전소는 주요 변압기의 전압 계측을 면제받는다). 따라서 갖춰야 할 계기는 전압계와 전류계, 전력계, 그리고 온도계이며 역률·주파수는 이 조문의 계측 대상이 아니므로 ④가 답이다.
같은 조 제1항의 발전소라면 여기에 발전기·연료전지·태양전지 모듈의 전압과 전류(또는 전력), 발전기 베어링과 고정자의 온도 등이 더 붙는다.
문제 83

전기철도 구간에서 차량과 비절연 충전부가 서로 얼마나 떨어져 있어야 하는지는 한국전기설비규정이 시스템 종류와 공칭전압별로 정해 두고 있다. 단상 교류 25,000[V] 구간을 정적 상태로 볼 때 그 최솟값은 몇 [mm]인가?

1

25

2

100

3

170

4

270

정답 및 해설

한국전기설비규정 431.3은 차량과 전차선로·충전부 사이를 표 431.3-1이 정한 정적·동적 최소값 이상으로 떼어 놓으라고 규정한다. 교류 25[kV] 계통에서 이 값은 팬터그래프 통과로 전선이 흔들릴 때 170[mm], 그런 움직임을 셈에 넣지 않는 정적 상태에서 270[mm]이다. 170[mm]은 같은 전압대의 동적 조건 값이며, 25[mm]와 100[mm]은 이 교류 구간과 무관한 다른 조건의 값이다.

문제 84

공칭전압 25,000[V]인 단상 교류 전차선로가 있다. 팬터그래프가 지나가며 전선이 잠깐 흔들리는 몫까지 감안한 동적 조건이라면, 충전부와 차량 사이에 벌려 두어야 할 공기 절연간격은 최소 몇 [mm]인가?

1

100

2

150

3

170

4

270

정답 및 해설

한국전기설비규정 431.3은 차량과 전차선로·충전부 사이를 표 431.3-1의 정적·동적 최소 간격 이상으로 벌려 두라고 정한다. 교류 25[kV] 계통에서 그 값은 가만히 있을 때 270[mm], 팬터그래프가 지나며 전선이 움직일 때 170[mm]이므로 동적 조건에서는 170[mm] 이상이어야 한다. 270은 움직임을 셈에 넣지 않은 정적 쪽 수치이고, 100과 150은 같은 표의 직류 1,500[V] 구간(동적 100/정적 150)에 해당하는 값이라 교류 25,000[V] 조건에는 해당하지 않는다.

문제 85
특고압 옥외 변전소에 두는 기기의 사용전압이 765[kV]765\rm[kV]이다. 취급자가 아닌 사람이 들어오지 못하도록 담을 세울 때, 담의 높이에다 담에서 충전부까지의 거리를 더한 값은 적어도 몇 [m]\rm[m]가 되어야 하는가?
16.00[m]6.00\rm[m]
213.32[m]13.32\rm[m]
313.20[m]13.20\rm[m]
415.24[m]15.24\rm[m]
정답 및 해설

한국전기설비규정 351.1 의 표 351.1-1 은 사용전압을 세 칸으로 나눈다. 35[kV]35\rm[kV] 이하면 5[m]5\rm[m], 35[kV]35\rm[kV]를 넘고 160[kV]160\rm[kV] 이하면 6[m]6\rm[m], 160[kV]160\rm[kV]를 넘으면 6[m]6\rm[m]을 밑값으로 삼고 여기에 초과분을 10[kV]10\rm[kV] 단위로 세어 한 단마다 0.12[m]0.12\rm[m]씩 덧붙인다.

초과분은 765−160=605[kV]765-160=605\rm[kV]이고 605÷10=60.5605\div10=60.5이므로 단수는 올려서 6161이 된다. 따라서 6+0.12×61=6+7.32=13.32[m]6+0.12\times61=6+7.32=13.32\rm[m]다.

독립 역산 — 얻은 값에서 거슬러 가면 (13.32−6)÷0.12=61(13.32-6)\div0.12=61단이고, 단수가 6161이 되려면 초과분이 600[kV]600\rm[kV]보다 크고 610[kV]610\rm[kV] 이하여야 한다. 605[kV]605\rm[kV]가 바로 그 구간에 놓이므로 처음 조건이 그대로 되살아난다.

13.20[m]13.20\rm[m]은 60.560.5를 올리지 않고 6060단으로 센 값, 15.24[m]15.24\rm[m]는 160[kV]160\rm[kV]를 빼지 않고 765÷10=76.5→77765\div10=76.5\to77단으로 센 값(6+9.246+9.24), 6.00[m]6.00\rm[m]은 아래 칸을 잘못 가져다 쓴 값이다. 참고로 같은 조항은 담 자체의 높이를 2[m]2\rm[m] 이상, 지표면과 담 아랫단 사이를 0.15[m]0.15\rm[m] 이하로 하도록 따로 정하고 있다.

문제 86
진열장 내의 배선으로 사용전압 400V 이하에 사용하는 코드 또는 캡타이어 케이블의 최소 단면적은 몇 mm2인가?
11.0
20.75
30.5
41.25
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 진열장 내 사용전압 400[V] 이하의 배선에 사용하는 코드 또는 캡타이어케이블의 최소 단면적은 0.75[mm²]이다. 따라서 정답은 0.75이다.
문제 87
사용전압이 300[V]인 지중전선이 지중약전류 전선과 접근 또는 교차할 때 상호간에 내화성 격벽을 설치한다면 상호간의 이격거리는 몇 [cm] 이하인 경우인가?
150
2100
360
430
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 사용전압 300V인 지중전선이 지중약전류전선과 접근·교차할 때, 상호 간 이격거리가 30cm 이하인 경우에는 내화성 격벽을 설치하는 등의 조치를 하여야 한다. 따라서 정답은 30이다.
문제 88
특고압 가공전선로의 지지물 양측의 경간의 차가 큰 곳에 사용하는 철탑의 종류는?
1인류형
2직선형
3보강형
4내장형
정답 및 해설
지지물 양측의 경간차가 큰 곳에는 불평균장력에 견딜 수 있도록 설계된 철탑을 사용하는데, 이를 내장형이라 한다. 정답은 내장형이다.
문제 89
전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치에 내장된 전원변압기의 2차측 전로 사용전압은 몇 [V] 이하이어야 하는가?
135
25
325
410
정답 및 해설
정답은 10이다. 전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치에 내장된 전원변압기의 2차측 전로의 사용전압은 10[V] 이하이어야 하며, 이는 물에 접촉하는 인체에 흐르는 전류를 안전한 수준으로 제한하기 위한 규정이다.
문제 90
일반인이 출입하는 건물과 분리된 전용 건물에 전기저장장치를 시설하는 경우, 그 시설 장소는 다른 건물의 출입구나 피난계단 등 유사한 장소로부터 몇 [m] 이상 떨어져야 하는가?
12.5
22.0
31.5
43.0
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 일반인이 출입하는 건물과 분리된 전용 건물에 전기저장장치를 시설하는 경우, 다른 건물의 출입구나 피난계단 등으로부터 3m 이상 이격하여야 한다. 따라서 정답은 3.0이다.
문제 91
샤워시설이 있는 욕실 등 인체가 물에 젖어있는 상태에서 전기를 사용하는 장소에 콘센트를 시설할 경우 인체감전보호용 누전차단기의 정격감도전류는 몇 mA 이하인가?
15
210
315
430
정답 및 해설

인체가 물에 젖어 있으면 피부의 접촉저항이 크게 떨어져 같은 전압에서도 몸에 흐르는 전류가 훨씬 커진다. 그래서 욕실처럼 물을 사용하는 장소의 콘센트에는 일반 장소의 30 mA 보다 훨씬 민감한 차단기를 요구한다.
규정은 정격감도전류 15 mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류동작형 인체감전보호용 누전차단기를 시설하는 것이다.
다만 인체감전보호용 누전차단기 대신 정격용량 3 kVA 이하의 절연변압기로 전원을 분리해 보호하는 방법도 인정된다. 어느 쪽이든 접지극이 있는 방적형 콘센트를 사용한다.

문제 92
금속제 가요전선관공사로 저압 옥내배선을 시설할 때의 기준으로 틀린 것은?
1가요전선관 내부에는 전선의 접속점을 두지 않는다.
2점검 가능한 은폐장소에는 1종 가요전선관을 사용할 수 있다.
32종 금속제 가요전선관을 습기 많은 장소에 시설할 때는 비닐피복 2종 가요전선관을 사용한다.
4전선으로 옥외용 비닐절연전선을 사용한다.
정답 및 해설
정답은 전선으로 옥외용 비닐절연전선을 사용한다는 것이다. 한국전기설비규정에 따르면 금속제 가요전선관공사에는 옥외용 비닐절연전선(OW)을 제외한 절연전선을 사용해야 하므로 이는 틀린 설명이다.
문제 93
배전선로의 지지물에 시설하는 전주외등에서 기구의 인출선은 도체 단면적이 몇 [mm2][mm^2] 이상이어야 하는가?
11.5
22.5
34.0
40.75
정답 및 해설
배전선로 지지물에 시설하는 전주외등에서 기구의 인출선은 단면적 0.75mm² 이상의 코드 또는 캡타이어케이블을 사용하도록 정하고 있다. 따라서 정답은 0.75이다.
문제 94
사무실 건물의 조명설비에 사용되는 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내전로의 대지전압은 몇 [V] 이하이어야 하는가?
1350
2400
3250
4300
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내전로의 대지전압은 원칙적으로 300V 이하로 하여야 한다.
정답은 300이다.
문제 95
지중 또는 수중에 시설되는 금속체의 부식 방지를 위한 전기부식방지 회로의 사용전압은 직류 몇 [V] 이하로 하여야 하는가?
148[V]
2100[V]
324[V]
460[V]
정답 및 해설
지중 또는 수중의 금속체 부식을 방지하기 위한 전기부식방지 회로는 한국전기설비규정에 따라 사용전압을 직류 60V 이하로 제한한다. 이는 방식용 전극과 매설 금속체 사이의 전위차를 낮게 유지하여 감전 및 다른 매설 금속체의 전식(電食)을 방지하기 위함이다. 따라서 정답은 60[V]이다.
문제 96
주택의 전기저장장치 시설에 관한 내용 중 틀린 것은?
1주택 옥내전로의 대지전압은 직류 600[V] 이하이다.
2충전부분이 노출되지 않도록 시설하여야 한다.
3전선은 공칭단면적 2.5[mm2] 이상인 연동선을 사용한다.
4모든 부품에 충분한 내수성이 확보되어야 한다.
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따른 주택의 전기저장장치 시설기준은 옥내전로의 대지전압이 직류 600[V] 이하일 것, 충전부분이 노출되지 않을 것, 전선은 공칭단면적 2.5[mm²] 이상의 연동선을 사용할 것 등을 정하고 있으나, 모든 부품에 대한 내수성 확보는 규정된 요건이 아니다. 따라서 틀린 것은 ④이다.
문제 97
변전소에서 154[kV]급으로 변압기를 옥외에 시설할 때 취급자 이외의 사람이 들어가지 않도록 시설하는 울타리는 울타리의 높이와 울타리에서 충전부분까지의 거리의 합계를 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가?
15
26.5
35.5
46
정답 및 해설
정답은 6[m] 이다. 사용전압이 35kV를 초과하고 160kV 이하인 특고압 기계기구를 옥외에 시설하는 경우 울타리의 높이와 충전부분까지의 거리의 합계는 6m 이상이어야 하며, 154kV는 이 구간에 해당한다.
문제 98
1차측 3300[V], 2차측 220[V]인 변압기 전로의 절연내력시험전압은 각각 몇 [V]로 10분간 견뎌야 하는가?
11차측 4125[V], 2차측 500[V]
21차측 3300[V], 2차측 400[V]
31차측 4950[V], 2차측 330[V]
41차측 4950[V], 2차측 500[V]
정답 및 해설
절연내력시험전압은 최대사용전압의 1.5배이며, 계산값이 500V 미만이 되는 경우에는 500V로 한다. 1차측은 3300×1.5=49503300\times1.5=4950[V]이고, 2차측은 220×1.5=330220\times1.5=330[V]이나 500V 미만이므로 500V를 적용하여 정답은 1차측 4950V, 2차측 500V이다.
문제 99
시가지에 시설하는 154[kV] 가공전선로에서 전선로에 지기(地氣)가 발생한 경우, 몇 초 이내에 자동으로 전선로를 차단하는 장치를 시설하여야 하는가?
15
22
33
41
정답 및 해설
정답은 1이다. 시가지 등에 시설하는 154[kV] 특고압 가공전선로는 전선로에 지락이 발생한 경우 1초 이내에 자동으로 전로를 차단하는 장치를 시설하여야 한다.
문제 100
가공전선로의 지지물에 하중이 가하여지는 경우에 그 하중을 받는 지지물의 기초 안전율은 특별한 경우를 제외하고 최소 얼마이상인가?
13
21.5
32.5
42
정답 및 해설
한국전기설비규정상 가공전선로 지지물의 기초 안전율은 하중이 가해지는 경우 특별한 사항이 없는 한 2 이상이어야 한다. 따라서 정답은 2이다.