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[전기기사 필기] 24년 1회차
전기기사 필기 기출문제

24년 1회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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

24년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
그림과 같이 평행한 무한장 직선도선에 각각 II, 4I4I의 전류가 흐르고 있다. 두 선 사이의 점 P에서 자계의 세기가 0일 때, a/ba/b는?I4IabP
1ab=4\dfrac{a}{b}=4
2ab=12\dfrac{a}{b}=\dfrac{1}{2}
3ab=2\dfrac{a}{b}=2
4ab=14\dfrac{a}{b}=\dfrac{1}{4}
정답 및 해설
전류 I인 도선으로부터 a만큼, 전류 4I인 도선으로부터 b만큼 떨어진 점 P에서 두 도선에 의한 자계가 서로 상쇄되려면 크기가 같아야 하므로 I2πa=4I2πb\dfrac{I}{2\pi a}=\dfrac{4I}{2\pi b}, 즉 b=4ab=4a가 되어야 한다. 따라서 ab=14\dfrac{a}{b}=\dfrac{1}{4}이 되어
문제 2
간격이 d(m)이고 면적이 S(m2)인 평행판 커패시터의 전극 사이에 유전율이 ε인 유전체를 넣고 전극 간에 V(V)의 전압을 가했을 때, 이 커패시터의 전극판을 떼어내는데 필요한 힘의 크기(N)는?
112ϵdV2S\dfrac{1}{2\epsilon}\dfrac{dV^2}{S}
212ϵV2d2S\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V^2}{d^2}S
312ϵVdS\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V}{d}S
412ϵV2d2S\dfrac{1}{2\epsilon}\dfrac{V^2}{d^2S}
정답 및 해설
평행판 콘덴서의 전극판에 작용하는 정전흡인력은 단위면적당 정전응력 f=12ϵE2 [N/m2]f=\dfrac{1}{2}\epsilon E^{2}\,[\mathrm{N/m^{2}}] 로 주어진다. 전압 V를 가한 상태이므로 E=VdE=\dfrac{V}{d} 를 대입하면 f=12ϵV2d2f=\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V^{2}}{d^{2}} 이고, 여기에 전극 면적 S를 곱하면 전극판을 떼어내는 데 필요한 힘은 F=fS=12ϵV2d2S [N]F=fS=\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V^{2}}{d^{2}}S\,[\mathrm{N}] 이 된다. 따라서 정답은 12ϵV2d2S\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V^{2}}{d^{2}}S 이다. ③ 12ϵVdS\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V}{d}S 는 전압이 1승이어서 차원이 힘이 되지 않고, ①·④ 는 유전율 ε이 분모에 있어 유전율이 클수록 흡인력이 작아진다는 잘못된 결과를 준다.
문제 3

다음은 맥스웰 전자방정식 하나하나가 담고 있는 물리적 사실을 풀어 쓴 것이다. 설명이 옳지 않은 것은?

1

∇⋅B=0\nabla\cdot B=0 : 자하는 홀로 떨어져 존재할 수 없다

2

∇⋅D=ρ\nabla\cdot D=\rho : 전속선이 뻗어 나오는 근원은 전하이다

3

∇×E=−∂B∂t\nabla\times E=-\dfrac{\partial B}{\partial t} : 자속이 시간에 따라 달라지면 그 둘레에 전계가 생긴다

4

∇×H=ic\nabla\times H=i_c : 전자계가 시간에 따라 변하더라도 이 한 식이면 충분하다

정답 및 해설

주회적분 법칙을 시변 전자계까지 넓히려면 전도전류밀도만으로는 모자라고, 전속밀도가 달라질 때 생기는 ∂D∂t\dfrac{\partial D}{\partial t}(변위전류밀도)를 반드시 더해야 한다. 이 항이 빠지면 콘덴서 극판 사이처럼 도체가 끊긴 구간에서 전하 보존과 어긋나므로, ∇×H=ic\nabla\times H=i_c 한 식이면 충분하다는 넷째 설명이 잘못이다. 나머지 셋은 각각 홀극 부재, 전하가 전속선의 발산원이라는 점, 자속 변화가 전계를 유도한다는 점을 바르게 옮긴 것이다.

문제 4

평행판 콘덴서의 정전용량이 5[μF]이다. 이 콘덴서 양단에 주파수 60[Hz], 실효값 100[V]인 정현파 전압을 걸었을 때 극판 사이 유전체를 지나는 변위전류의 실효값은 약 몇 [mA]인가?

1

266.6

2

30.0

3

188.5

4

133.3

정답 및 해설

유전체 속을 흐르는 변위전류는 id=Cdvdti_d=C\dfrac{dv}{dt}이므로 정현파에서는 크기가 I=ωCVI=\omega CV가 된다. ω=2π×60≈377\omega=2\pi\times60\approx377[rad/s], C=5×10−6C=5\times10^{-6}[F], V=100V=100[V]를 넣으면 377×5×10−6×100≈0.1885377\times5\times10^{-6}\times100\approx0.1885[A], 곧 약 188.5[mA]다. 266.6은 실효값 자리에 최댓값을 답한 값, 133.3은 실효값을 한 번 더 2\sqrt2로 나눈 값, 30.0은 2π2\pi를 빼먹고 주파수만 곱한 값이다.

문제 5
전위함수가 V=3xy+2z2+4V=3xy+2z^2+4로 주어질 때, 전계의 세기는?
13yi+3xj+4zk3yi+3xj+4zk
23yi−3xj+4zk3yi-3xj+4zk
3−3yi+3xj−4zk-3yi+3xj-4zk
4−3yi−3xj−4zk-3yi-3xj-4zk
정답 및 해설
전계는 전위의 음의 기울기 E=−∇VE=-\nabla V로 구한다. V=3xy+2z2+4V=3xy+2z^2+4에서 ∇V=3y i+3x j+4z k\nabla V=3y\,i+3x\,j+4z\,k이므로 E=−3y i−3x j−4z kE=-3y\,i-3x\,j-4z\,k이다.
정답은 −3yi−3xj−4zk-3yi-3xj-4zk이다.
문제 6
어떤 매질의 비투자율을 측정한 결과 μs\mu_s가 1보다 아주 조금 큰 값으로 나왔다. 이 매질의 자화율 χ\chi와 자성체 분류를 옳게 짝지은 것은?
1χ>0\chi>0인 상자성체
2χ<0\chi<0인 반자성체
3χ=0\chi=0인 비자성 매질
4χ=−1\chi=-1인 완전 반자성체
정답 및 해설

비투자율과 자화율은 χ=μs−1\chi=\mu_s-1로 묶여 있다. μs\mu_s가 1을 조금 넘었다는 것은 χ\chi가 0보다 큰 작은 양수라는 뜻이며, 자계를 걸면 그 방향으로 약하게 끌려가는 성질을 보인다. 이런 매질을 상자성체로 분류한다.

나머지 보기는 μs\mu_s 조건과 어긋난다. μs<1\mu_s<1이면 χ<0\chi<0인 반자성체, 진공처럼 μs=1\mu_s=1이면 χ=0\chi=0이고, χ=−1\chi=-1은 초전도체가 자속을 완전히 밀어낼 때 나타나는 극단값이다.

문제 7
두 자극판이 놓여 있다. 이 자극판 사이의 자속밀도가 B[Wb/m²], 자계의 세기가 H[AT/m], 투자율이 μ\mu인 곳에서 자계의 에너지 밀도 [J/m³]는?
112HB2\dfrac{1}{2}HB^2
212μH2\dfrac{1}{2\mu}H^2
3HB
412μB2\dfrac{1}{2\mu}B^2
정답 및 해설
자계 에너지 밀도는 w=12BH=12μH2=B22μw=\dfrac{1}{2}BH=\dfrac{1}{2}\mu H^2=\dfrac{B^2}{2\mu}로 표현된다. 따라서 정답은 12μB2\dfrac{1}{2\mu}B^2이다.
문제 8
그림에 나타난 발전기 자극 중 N극에 해당하는 것은? (단, 화살표는 자속의 방향을 나타낸다.) abcd
1a, b
2a, c
3c, d
4b, d
정답 및 해설
자속은 N극에서 나와 공극을 지나 전기자(중심)로 들어가고, 전기자를 통과한 뒤 S극으로 들어가 계철을 거쳐 다시 N극으로 돌아온다. 그림의 화살표를 보면 b, d 쪽에서는 자속이 자극에서 전기자 쪽(안쪽)으로 향하고, a, c 쪽에서는 전기자에서 자극 바깥(계철) 쪽으로 향한다. 즉 자속이 나가는 b, d가 N극이고 자속이 들어오는 a, c는 S극이므로 정답은 b, d 이다. 또한 다극기는 원주를 따라 자극이 N, S로 번갈아 배치되므로 ① a, b 나 ③ c, d 처럼 서로 이웃한 두 극이 동시에 N극이 되는 배치는 성립할 수 없다.
문제 9
유전체로 채워진 평행판 커패시터 내부에서 전속밀도가 3×10−73\times10^{-7}[C/m2^2], 단위 부피에 저장된 정전에너지가 2.5×10−32.5\times10^{-3}[J/m3^3]로 측정되었다. 이때 유전체의 유전율[F/m]을 구하면?
19.0×10−129.0\times10^{-12}
23.6×10−113.6\times10^{-11}
37.2×10−117.2\times10^{-11}
41.8×10−111.8\times10^{-11}
정답 및 해설

정전에너지 밀도는 w=12ED=D22εw=\dfrac12ED=\dfrac{D^2}{2\varepsilon}로 쓸 수 있으므로, 유전율은 ε=D22w\varepsilon=\dfrac{D^2}{2w}로 뒤집어 구한다.

수치를 넣으면 ε=(3×10−7)22×2.5×10−3=9×10−145×10−3=1.8×10−11\varepsilon=\dfrac{(3\times10^{-7})^2}{2\times2.5\times10^{-3}}=\dfrac{9\times10^{-14}}{5\times10^{-3}}=1.8\times10^{-11}[F/m]이 나온다.

역산 검산 — E=Dε=3×10−71.8×10−11≈1.67×104E=\dfrac{D}{\varepsilon}=\dfrac{3\times10^{-7}}{1.8\times10^{-11}}\approx1.67\times10^{4}[V/m]이고 12ED=12×1.67×104×3×10−7≈2.5×10−3\dfrac12ED=\dfrac12\times1.67\times10^{4}\times3\times10^{-7}\approx2.5\times10^{-3}[J/m3^3]로 주어진 에너지밀도가 그대로 복원된다.

문제 10
빗방울이 섞인 대기는 마른 공기보다 도전율이 크다. 도전율이 큰 매질 속을 지날 때 전자파가 겪는 변화로 옳은 것은?
1감쇠정수가 커져 나아갈수록 세기가 빨리 줄어든다.
2위상정수만 커질 뿐 진폭은 조금도 줄지 않는다.
3표피두께가 두꺼워져 매질 속으로 더 깊이 파고든다.
4고유임피던스가 순수한 실수가 되어 손실이 사라진다.
정답 및 해설

손실이 있는 매질에서 전파상수는 γ=jωμ(σ+jωε)=α+jβ\gamma=\sqrt{j\omega\mu(\sigma+j\omega\varepsilon)}=\alpha+j\beta로 쓰이고, 파의 크기는 나아간 거리에 따라 e−αxe^{-\alpha x}로 작아진다. 여기서 α\alpha가 감쇠정수다.

σ\sigma가 커지면 전계가 매질 안의 자유전하를 밀어 전도전류를 만들고, 그 전류가 열로 흩어지는 몫이 늘어난다. 이 열손실이 파의 에너지를 갉아먹으므로 α\alpha가 커지고 같은 거리를 가도 남는 세기가 작아진다. 그래서 ①이 옳다.

침투깊이는 δ=1α≈2ωμσ\delta=\dfrac{1}{\alpha}\approx\sqrt{\dfrac{2}{\omega\mu\sigma}}이므로 σ\sigma가 커질수록 오히려 얇아져 ③은 거꾸로다. ②처럼 크기가 그대로라면 손실이 없다는 뜻이라 앞뒤가 맞지 않고, ④의 고유임피던스는 손실이 있으면 η=jωμσ+jωε\eta=\sqrt{\dfrac{j\omega\mu}{\sigma+j\omega\varepsilon}}로 복소수가 되어 전계와 자계 사이에 위상차를 만든다.

비나 안개가 낀 날 마이크로파·밀리파 회선의 수신 세기가 떨어지는 까닭이 이것이다. 물방울이 섞이면 σ\sigma가 커진 대기가 파를 더 많이 삼키고, 주파수가 높을수록 그 정도가 두드러진다.

문제 11
유전율이 ℇ1 과 ℇ2인 두 유전체가 경계를 이루어 접하고 있는 경우 유전율이 ℇ1인 영역에 전하 Q가 존재할 때 이 전하에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?
1ℇ1＞ℇ2 인 경우 흡입력이 작용한다.
2ℇ1과 ℇ2 값에 상관없이 흡입력이 작용한다.
3ℇ1과 ℇ2 값에 상관없이 반발력이 작용한다.
4ℇ1＞ℇ2 인 경우 반발력이 작용한다.
정답 및 해설
유전율이 다른 두 매질의 경계에서 ϵ1\epsilon_1 영역에 있는 전하 Q에 작용하는 힘은 영상전하법으로 구할 수 있으며, 영상전하는 Q′=Qϵ1−ϵ2ϵ1+ϵ2Q'=Q\dfrac{\epsilon_1-\epsilon_2}{\epsilon_1+\epsilon_2}이다. ϵ1>ϵ2\epsilon_1>\epsilon_2이면 영상전하가 실제 전하와 같은 부호가 되어 반발력이 작용하고, ϵ1<ϵ2\epsilon_1<\epsilon_2이면 반대 부호가 되어 흡인력이 작용한다. 따라서 정답은 ϵ1>ϵ2\epsilon_1>\epsilon_2인 경우 반발력이 작용한다이다.
문제 12
자유공간에서 정육각형의 각 꼭짓점에 크기와 부호가 같은 점전하 QQ가 놓여 있다. 정육각형 한 변의 길이가 aa일 때, 정육각형 중심에서의 전계의 세기는?
1Q4πϵ0a2\dfrac{Q}{4\pi \epsilon_0a^2}
26Q6Q
33Q2πϵ0a2\dfrac{3Q}{2\pi \epsilon_0a^2}
40
정답 및 해설
정육각형의 각 꼭짓점에 크기와 부호가 같은 전하가 대칭으로 배치되어 있으므로, 중심에서 각 전하에 의한 전계 벡터가 서로 상쇄되어 합은 0이 된다. 따라서 정답은 0이다.
문제 13
자기 인덕턴스 L[H]인 코일에 전류 I[A]를 흘렸을 때, 자계의 세기가 H[A/m]이다. 이 코일에 전류 I/2[A]를 흘리면 저장되는 자기에너지 밀도[J/m3]는?
1(1/2)LI2
2(1/2)μ0H2
3(1/8)LI2
4(1/8)μ0H2
정답 및 해설
정답은 18μ0H2\frac{1}{8}\mu_0H^2이다. 자계의 세기는 전류에 비례하므로 전류가 I/2I/2가 되면 자계도 H/2H/2가 되며, 에너지 밀도는 w=12μ0(H2)2=18μ0H2w=\frac{1}{2}\mu_0\left(\frac{H}{2}\right)^2=\frac{1}{8}\mu_0H^2가 된다.
문제 14
내도체의 반지름이 1/(4πε)[㎝], 외도체의 반지름이 1/(πε)[㎝]인 동심구 사이를 유전율이 ε[F/m]인 매질로 채웠을 때 도체 사이의 정전 용량은?
11/2[F]
23/4[F]
310-2[F]
4(4/3)×10-2[F]
정답 및 해설
동심구 정전용량은 C=4πϵabb−aC=4\pi\epsilon\frac{ab}{b-a}이다. a=14πϵ×10−2,b=1πϵ×10−2a=\frac{1}{4\pi\epsilon}\times10^{-2}, b=\frac{1}{\pi\epsilon}\times10^{-2}[m]를 대입하여 정리하면 C=43×10−2[F]C=\frac{4}{3}\times10^{-2}[\mathrm{F}]가 되어 정답은 43×10−2[F]\frac{4}{3}\times10^{-2}[\mathrm{F}]이다.
문제 15
전하 q[C]q\rm[C]이 공기 중 자계 H[AT/m]H\rm[AT/m]에 수직방향으로 v[m/s]v\rm[m/s]의 속도로 진입할 때 받는 힘은 몇 [N]\rm[N]인가?
1qHμ0v\dfrac{qH}{\mu_0v}
2qvHqvH
31μ0qvH\dfrac1{\mu_0}qvH
4μ0qvH\mu_0qvH
정답 및 해설
자계 중을 속도 vv로 수직하게 진입하는 전하가 받는 힘은 로렌츠 힘 F=qvBF=qvB이고, 공기 중에서 B=μ0HB=\mu_0H이므로 F=μ0qvHF=\mu_0qvH이다.
정답은 μ0qvH\mu_0qvH이다.
문제 16
인덕턴스의 단위[H]와 같지 않은 것은?
1Ω • s
2J/A2
3Wb/A
4J/A • s
정답 및 해설
인덕턴스의 단위 [H]는 Ω⋅s\Omega\cdot s, Wb/A\rm{Wb/A}, 그리고 에너지 관계식 W=12LI2W=\dfrac12LI^2에서 나오는 J/A2\rm{J/A^2}와 모두 같다. 그러나 J/(A⋅s)\rm{J/(A\cdot s)}는 J/s\rm{J/s}를 A로 나눈 것, 즉 전압의 단위(W/A)이므로 인덕턴스의 단위와 같지 않다.
문제 17
강자성체에서 자속밀도 B와 자화의 세기 J의 크기 관계로 옳은 것은?
1J는 B보다 약간 크다.
2J는 B보다 대단히 작다.
3J는 B보다 대단히 크다.
4J는 B보다 약간 작다.
정답 및 해설
강자성체에서는 B=μ0H+JB=\mu_0H+J의 관계가 성립하며, μ0H\mu_0H 항이 J에 비해 매우 작을 뿐 0은 아니므로 B가 J보다 약간 크다. 바꿔 말하면 J는 B보다 약간 작다.
문제 18
맥스웰의 전자계 기초방정식을 미분형으로 옳게 나타낸 것은?
1rot E=−∂B∂t,rot H=∂D∂t,div D=0,div B=0 rot \ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, rot \ H=\dfrac{\partial D}{\partial t},div \ D=0,div \ B=0
2rot E=−∂B∂t,rot H=i,div D=0,div B=0 rot \ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, rot \ H=i,div \ D=0,div \ B=0
3rot E=−∂B∂t,rot H=i+∂D∂t,div D=ρ,div B=H rot \ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, rot \ H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t},div \ D=\rho ,div \ B=H
4rot E=−∂B∂t,rot H=i+∂D∂t,div D=ρ,div B=0 rot \ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, rot \ H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t},div \ D=\rho ,div \ B=0
정답 및 해설
맥스웰의 전자계 기초방정식(미분형)은 패러데이 법칙 rot E=−∂B∂trot\ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, 변위전류를 포함한 앙페르 법칙 rot H=i+∂D∂trot\ H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t}, 가우스 법칙 div D=ρdiv\ D=\rho, 그리고 자기단극자가 존재하지 않음을 나타내는 div B=0div\ B=0으로 구성된다. 이 네 식을 모두 만족하는 것은 ④번이다.
문제 19
액체 유전체를 사용한 정전용량 C[F]의 콘덴서에 V[V]의 전압을 가했을 때 흐르는 누설전류는 몇 [A]인가? (단, 유전체의 비유전율은 εs \varepsilon_s이고, 고유저항은 ρ[Ω⋅m]\rho [\Omega \cdot m]이다.)
1CV2ρε\dfrac{CV^2}{\rho \varepsilon }
2ρεsC\dfrac{\rho \varepsilon_s}{C}
3ρεsVC\dfrac{\rho \varepsilon_sV}{C}
4CVρε\dfrac{CV}{\rho \varepsilon }
정답 및 해설
콘덴서의 정전용량 C와 누설저항 R 사이에는 유전체의 절대유전율 ε(=ε0εs)와 고유저항 ρ에 대해 RC=ρεRC=\rho\varepsilon의 관계가 성립하므로 R=ρεCR=\dfrac{\rho\varepsilon}{C}이다. 따라서 누설전류는 I=VR=CVρεI=\dfrac{V}{R}=\dfrac{CV}{\rho\varepsilon}가 되어
문제 20
선전하밀도 ρ\rho[C/m]를 갖는 코일이 반원형 형태일 때, 반원의 중심에서 전계의 세기는 몇 [V/m]인가? (단, 반지름은 rr[m]이다.) r선전하밀도 ρ
1ρ4πϵ0r2\dfrac{\rho}{4 \pi \epsilon_{0} r^{2}}
2ρ8πϵ0r2\dfrac{\rho}{8 \pi \epsilon_{0} r^{2}}
3ρ4πϵ0r\dfrac{\rho}{4 \pi \epsilon_{0} r}
4ρ2πϵ0r\dfrac{\rho}{2 \pi \epsilon_{0} r}
정답 및 해설
반원형으로 분포한 선전하 ρ\rho에 의해 중심에 생기는 전계는 대칭성에 의해 지름과 나란한 성분은 상쇄되고 이에 수직한 성분만 남는다. 미소전하 dq=ρr dθdq=\rho r\,d\theta에 의한 전계의 수직 성분을 θ=0\theta=0부터 π\pi까지 적분하면 E=ρ4πϵ0r∫0πsin⁡θ dθ=ρ2πϵ0rE=\dfrac{\rho}{4\pi\epsilon_0 r}\displaystyle\int_0^{\pi}\sin\theta\,d\theta=\dfrac{\rho}{2\pi\epsilon_0 r}가 되어 정답은 ρ2πϵ0r\dfrac{\rho}{2\pi\epsilon_0 r}이다.
문제 21
수전용 변전설비의 1차측 차단기의 용량은 주로 어느 것에 의하여 정해지는가?
1부하 설비의 용량
2공급측 전원의 단락 용량
3수전 계약 용량
4수전전력의 역률과 부하율
정답 및 해설
수전설비 1차측 차단기는 사고 시 발생하는 단락전류를 안전하게 차단할 수 있어야 하므로, 그 용량은 공급측 전원(계통)의 단락용량에 의해 정해진다. 따라서 정답은 공급측 전원의 단락 용량이다.
문제 22

1선마다의 대지정전용량이 0.0050.005[μF/km]인 66[kV] 3상 3선식 2회선 송전선로가 30[km] 뻗어 있다. 주파수를 60[Hz]로 볼 때 이 선로에 넣을 소호리액터 용량은 약 몇 [kVA]인가?

1

약 493

2

약 164

3

약 246

4

약 1,478

정답 및 해설

소호리액터는 땅과의 정전용량 때문에 흐르는 충전전류를 지워 없앨 만큼으로 잡으므로 QL=3ωCE2Q_L=3\omega CE^{2}(EE는 한 상의 전압)를 쓴다. 2회선이 함께 있으니 한 상이 거느리는 값은 C=0.005×30×2=0.3C=0.005\times30\times2=0.3[μF]이고, E=660003≈38105E=\dfrac{66000}{\sqrt{3}}\approx38105[V]와 ω=2π×60≈377\omega=2\pi\times60\approx377을 넣으면 QL≈4.93×105Q_L\approx4.93\times10^{5}[VA], 곧 약 493[kVA]가 된다. 약 246은 회선이 둘인 것을 셈에 넣지 않은 값, 약 1,478은 한 상의 전압 자리에 선간 값을 그대로 넣은 값, 약 164는 3을 곱하지 않은 값이다.

문제 23
증기의 엔탈피란?
1증기 1kg의 잠열
2증기 1kg의 보유열량
3증기 1kg의 증발열을 그 온도로 나눈 것
4증기 1kg의 현열
정답 및 해설
엔탈피는 증기 1kg이 가지고 있는 전체 열량, 즉 현열과 잠열을 합한 보유열량을 의미한다. 따라서 정답은 증기 1kg의 보유열량이다.
문제 24
하천의 유황곡선이 거의 수평을 이룰 때의 의미를 설명한 것으로 가장 알맞은 것은?
1하천의 유량 변동이 심함을 의미한다.
2하천의 유량 변동이 거의 없음을 의미한다.
3하천의 유량이 적음을 의미한다.
4하천의 유량이 많음을 의미한다.
정답 및 해설
유황곡선의 경사가 완만하여 거의 수평에 가깝다는 것은 연중 하천 유량의 변화가 크지 않고 일정하게 유지된다는 것을 의미한다. 정답은 하천의 유량 변동이 거의 없음을 의미한다이다.
문제 25
다음 중 송전선의 코로나손과 가장 관계가 깊은 것은?
1송전거리
2상대공기 밀도
3송전선의 정전용량
4송전선의 전압 변동률
정답 및 해설
코로나 임계전압은 상대공기밀도에 비례하므로(Peek의 식), 코로나손은 상대공기밀도와 가장 밀접한 관계가 있다.
정답은 상대공기 밀도이다.
문제 26
정격전압 66[kV], 정격전류 500[A]로 운전되는 모선이 있다. 이 모선에서 전원측을 본 합성 %임피던스가 25[%]일 때 단락용량은 약 몇 [MVA]인가?
1132.0
2228.6
357.2
4285.8
정답 및 해설
백분율 임피던스로 단락전류를 먼저 잡으면 Is=100%ZIn=10025×500=2000 [A]I_s=\dfrac{100}{\%Z}I_n=\dfrac{100}{25}\times500=2000\,[\mathrm A]다. 이 전류가 선간전압 66 [kV]66\,[\mathrm{kV}] 아래에서 흐르므로 Ps=3 VIs=3×66×103×2000≈228.6×106 [VA]=228.6 [MVA]P_s=\sqrt3\,VI_s=\sqrt3\times66\times10^3\times2000\approx228.6\times10^6\,[\mathrm{VA}]=228.6\,[\mathrm{MVA}]가 된다.
다른 길로 짚어도 같다. 기준 용량이 Pn=3×66×103×500≈57.2 [MVA]P_n=\sqrt3\times66\times10^3\times500\approx57.2\,[\mathrm{MVA}]이므로 Ps=100%ZPn=4×57.2≈228.6 [MVA]P_s=\dfrac{100}{\%Z}P_n=4\times57.2\approx228.6\,[\mathrm{MVA}]로 두 계산이 맞물린다.
57.257.2는 기준 용량을 그대로 답으로 쓴 값, 132.0132.0은 3\sqrt3을 빠뜨린 값, 285.8285.8은 %Z\%Z를 20 [%]20\,[\%]로 잘못 읽은 값이다.
문제 27

대도시 부하밀집 지역에 적용되는 저압 네트워크 방식에 관한 설명으로 옳은 것은?

1

급전선 한 회선이 고장나면 그 구간이 정전되므로 공급 신뢰도는 방사상 방식과 비슷하다.

2

네트워크 변압기 2차측에 프로텍터를 두어 역방향 전력을 자동으로 차단한다.

3

저압측을 서로 연결하지 않고 변압기마다 독립된 구역만 담당하게 한다.

4

부하가 늘어나면 전압변동이 급격히 커져 증설이 어렵다.

정답 및 해설

이 방식은 두 회선 이상의 배전선에서 네트워크 변압기로 급전받아 저압측을 그물 모양으로 이어 놓기 때문에 한 회선이 없어져도 무정전으로 공급되고, 전압강하와 손실이 작으며 증설에도 유리하다. 다만 저압 모선에서 변압기 쪽으로 전력이 거꾸로 흐르면 사고가 확대되므로 네트워크 변압기 2차측 프로텍터가 역방향 전력을 자동으로 차단해야 한다. 나머지 셋은 이 방식의 장점을 거꾸로 뒤집어 서술한 것이다.

문제 28

전력선과 통신선 중간에 차폐선을 가설한 그림의 계통에서 선 상호 간의 임피던스가 Z12=10Z_{12}=10[Ω], Z1s=20Z_{1s}=20[Ω], Z2s=15Z_{2s}=15[Ω]이고 차폐선 자체의 자기임피던스가 Zs=50Z_s=50[Ω]이다. 이 차폐선의 저감계수는 얼마인가?

Z1sZ2sZ12Is① 전력선② 차폐선③ 통신선
1

0.4

2

0.6

3

0.67

4

1.6

정답 및 해설

차폐선을 두면 통신선에 유도되는 전압이 줄어드는데, 그 줄어든 비율을 나타내는 값이 λ=∣1−Z1sZ2sZsZ12∣\lambda=\left|1-\dfrac{Z_{1s}Z_{2s}}{Z_sZ_{12}}\right|이다. 수치를 넣으면 20×1550×10=0.6\dfrac{20\times15}{50\times10}=0.6이므로 λ=∣1−0.6∣=0.4\lambda=|1-0.6|=0.4가 되어 0.4가 답이다. 0.6은 절댓값 괄호 안의 비만 구한 값, 0.67은 분자와 분모를 서로 바꿔 넣은 값, 1.6은 1에서 빼지 않고 더한 값이다.

문제 29
유효낙차가 30[%] 감소하면 수차의 효율이 10[%] 감소한다고 할 때, 이때의 출력은 원래의 약 몇 [%]인가? (단, 안내날개의 열림은 변하지 않는 것으로 한다.)
137.2[%]
252.7[%]
363.7[%]
448.0[%]
정답 및 해설
안내날개 열림이 일정하면 유량은 낙차의 제곱근에 비례하므로 출력은 P∝H1.5ηP \propto H^{1.5}\eta로 나타난다. 낙차가 30[%] 감소해 H′=0.7HH'=0.7H, 효율이 10[%] 감소해 η′=0.9η\eta'=0.9\eta이므로 P′P=0.71.5×0.9≈0.527\frac{P'}{P}=0.7^{1.5}\times0.9\approx0.527이 되어 출력은 약 52.7[%]이다. 따라서 정답은 52.7[%]이다.
문제 30
유효접지계통에서 피뢰기의 정격전압을 결정하는데 가장 중요한 요소는?
1선로 애자련의 충격섬락전압
21선 지락고장시 건전상의 대지전위
3유도뢰의 전압의 크기
4내부 이상전압 중 과도이상전압의 크기
정답 및 해설
유효접지계통에서 피뢰기의 정격전압은 1선 지락고장 시 건전상에 나타나는 대지전위(상용주파 지속성 이상전압)를 기준으로 결정된다. 따라서 정답은 1선 지락고장시 건전상의 대지전위이다.
문제 31

주파수 60[Hz]인 3상 송전선의 1상당 대지정전용량이 0.5[μF]로 측정되었다. 접속용 변압기의 리액턴스가 15[Ω]인 소호리액터를 달아 공진시키려 할 때, 탭에 필요한 리액턴스는 약 몇 [Ω]인가?

1

1723

2

1763

3

1773

4

1813

정답 및 해설

공진은 리액터가 세 상분의 대지정전용량을 상쇄할 때 이루어지므로 탭 값은 X=13ωC−xt3X=\dfrac{1}{3\omega C}-\dfrac{x_t}{3}가 된다. 앞항은 13×2π×60×0.5×10−6≈1768\dfrac{1}{3\times2\pi\times60\times0.5\times10^{-6}}\approx1768[Ω]이고 뒤항은 153=5\dfrac{15}{3}=5[Ω]이므로 약 1763[Ω]으로 잡아야 한다. 1773은 변압기 몫을 빼지 않고 더한 값, 1723과 1813은 변압기 리액턴스를 3으로 나누는 대신 3배 한 값이다.

문제 32

그림처럼 전력선 아래쪽, 통신선 위쪽에 차폐선을 한 가닥 가설하였다. 상호임피던스가 Z12=j2Z_{12}=j2[Ω], Z1S=j5Z_{1S}=j5[Ω], Z2S=j3Z_{2S}=j3[Ω]이고 차폐선 자체의 자기임피던스가 ZS=j10Z_S=j10[Ω]이라면, 이 차폐선이 만들어 내는 저감계수는 얼마인가?

전력선차페선통신선Z1I0ZSI1Z2Z1SZ2SZ12
1

0.25

2

0.75

3

1.75

4

0.33

정답 및 해설

차폐선을 놓으면 통신선에 걸리는 전자유도전압이 저감계수 λ=∣1−Z1SZ2SZSZ12∣\lambda=\left|1-\dfrac{Z_{1S}Z_{2S}}{Z_SZ_{12}}\right|배로 줄어든다. 주어진 값을 넣으면 분수 부분이 j5×j3j10×j2=1520=0.75\dfrac{j5\times j3}{j10\times j2}=\dfrac{15}{20}=0.75이므로 λ=∣1−0.75∣=\lambda=\left|1-0.75\right|=0.25다. 0.75는 1에서 빼는 과정을 놓친 값, 1.75는 부호를 반대로 잡아 더한 값, 0.33은 분수를 뒤집어 쓴 값이다.

문제 33
모선 보호에 사용되는 계전방식이 아닌 것은?
1전류차동 보호방식
2선택접지 계전방식
3위상 비교방식
4방향거리 계전방식
정답 및 해설
모선 보호 계전방식에는 전류차동 보호방식, 위상비교방식, 방향거리 계전방식 등이 있으며, 선택접지 계전방식은 비접지·소호리액터 접지 배전선로에서 지락된 회선을 선택하기 위한 방식으로 모선보호와는 무관하다. 따라서 정답은 선택접지 계전방식이다.
문제 34
수변전설비에서 1차측에 설치하는 차단기의 용량은 어느것에 의하여 정하는가?
1변압기 용량
2공급측 단락 용량
3부하 설비 용량
4수전계약 용량
정답 및 해설
차단기는 고장 시 흐르는 단락전류를 안전하게 차단할 수 있어야 하므로, 1차측 차단기의 정격차단용량은 설치 지점에서 발생 가능한 최대 단락전류, 즉 공급측(전원측)의 단락용량을 기준으로 정한다. 정답은 공급측 단락 용량이다.
문제 35
3상 전원에 접속된 Δ결선의 콘덴서를 Y결선으로 바꾸면 진상 용량은 어떻게 되는가?
1√3 배로 된다
21/3 로 된다.
31/√3 로 된다.
43 배로 된다.
정답 및 해설
동일한 정전용량의 콘덴서를 Δ결선에서 Y결선으로 바꾸면 각 상에 걸리는 전압이 1/31/\sqrt3배로 줄어들고 충전용량은 전압의 제곱에 비례하므로 1/31/3배로 줄어든다.
정답은 1/3 로 된다이다.
문제 36
그림과 같이 임피던스 Z1,Z2,Z3Z_1, Z_2, Z_3을 접속한 선로의 A쪽에서 전압파 E가 진행해 올 때, 접속점 B에서 무반사가 되기 위한 조건은?EAZ1BCDZ2Z3
1Z1=Z2+Z3Z_1=Z_2+Z_3
21Z1=1Z2+1Z3\dfrac{1}{Z_1}=\dfrac{1}{Z_2}+\dfrac{1}{Z_3}
31Z2=1Z1+1Z3\dfrac{1}{Z_2}=\dfrac{1}{Z_1}+\dfrac{1}{Z_3}
41Z3=1Z1+1Z2\dfrac{1}{Z_3}=\dfrac{1}{Z_1}+\dfrac{1}{Z_2}
정답 및 해설
접속점 B에서 반사가 없으려면 A쪽에서 본 임피던스 Z1Z_1이 B에서 병렬로 갈라지는 Z2,Z3Z_2, Z_3의 합성 임피던스와 같아야 하므로 1Z1=1Z2+1Z3\dfrac1{Z_1}=\dfrac1{Z_2}+\dfrac1{Z_3}이다.
문제 37
송전 철탑에서 역섬락을 방지하기 위한 대책은?
1가공지선의 설치
2탑각 접지저항의 감소
3아크혼의 설치
4전력선의 연가
정답 및 해설
역섬락은 뇌격전류가 철탑을 통해 대지로 흐를 때 탑각 접지저항이 크면 철탑 전위가 크게 상승하여 애자련을 통해 전선쪽으로 역으로 섬락하는 현상이다. 따라서 탑각 접지저항을 감소시키는 것이 근본적인 방지 대책이 되어
문제 38
전력계통에서 인터록(inter lock)의 설명으로 알맞은 것은?
1차단기가 닫혀 있어야 단로기를 열 수 있다.
2차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있다.
3차단기의 접점과 단로기의 접점이 기계적으로 연결되어 있다.
4부하통전 시 단로기를 열 수 있다.
정답 및 해설
인터록은 부하전류가 흐르는 상태에서 단로기를 조작하여 사고로 이어지는 것을 막기 위한 장치로, 차단기가 열려 있는(무전류) 상태에서만 단로기를 닫거나 열 수 있도록 기계적·전기적으로 상호 구속한다. 이를 정확히 설명한 것은 ② 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있다이다.
문제 39
1[m]당 하중이 0.37[kg]인 전선을 지지점의 높이가 같은 경간 80[m]에 가설하고 이도를 0.8[m]로 할 때, 전선의 수평장력은 몇 [kg]인가?
1350
2370
3380
4360
정답 및 해설
이도는 D=WS28TD=\dfrac{WS^2}{8T}의 관계를 가지므로 수평장력은 T=WS28D=0.37×8028×0.8=370T=\dfrac{WS^2}{8D}=\dfrac{0.37\times 80^2}{8\times 0.8}=370[kg]이다. 따라서 정답은 370이다.
문제 40
전력계통의 주회로에 사용되는 것으로 고장 전류와 같은 대전류를 차단할 수 있는 것은?
1선로 개폐기(LS)
2유입개폐기(OS)
3차단기(CB)
4단로기(DS)
정답 및 해설
차단기(CB)는 정상적인 부하전류뿐 아니라 단락사고 시 발생하는 고장전류와 같은 대전류까지 안전하게 차단할 수 있도록 설계된 기기이다. 단로기(DS)나 선로개폐기(LS), 유입개폐기(OS)는 무부하 또는 소전류 개폐용으로 고장전류를 차단할 수 없다. 따라서 정답은 차단기(CB)이다.
문제 41
입력 전원의 주파수를 다른 크기의 주파수로 변환하는 전력변환장치는?
1사이클로 컨버터
2컨버터
3초퍼
4인버터
정답 및 해설
정답은 사이클로 컨버터이다. 사이클로 컨버터는 교류를 직류 단계를 거치지 않고 직접 다른 크기의 주파수를 갖는 교류로 변환하는 장치이며, 컨버터는 교류를 직류로, 인버터는 직류를 교류로, 초퍼는 직류전압의 크기만을 변환하는 장치이다.
문제 42
동기기의 권선법 중 기전력의 파형이 좋게되는 권선법은?
1단절권, 분포권
2전절권, 집중권
3전절권, 2층권
4단절권, 집중권
정답 및 해설
단절권과 분포권을 사용하면 고조파 성분이 억제되어 기전력의 파형이 정현파에 가깝게 개선된다. 따라서 정답은 단절권, 분포권이다.
문제 43
우리나라 동기발전기는 대부분 회전계자형을 사용한다. 회전계자형을 사용하는 이유로 틀린 것은?
1기전력의 파형을 개선한다.
2전기자보다 계자극을 회전자로 하는 편이 기계적으로 더 튼튼하다.
3전기자가 고정자이기 때문에 고압·대전류용으로 적합하고 절연이 쉽다.
4계자가 회전자이지만 저압·소용량의 직류이므로 구조가 간단하다.
정답 및 해설
회전계자형을 채택하는 이유는 계자극을 회전자로 하는 편이 기계적으로 튼튼하고, 전기자가 고정자이므로 고압·대전류에 적합하며 절연이 쉽고, 계자는 저압·소용량 직류이므로 여자 구조가 간단하기 때문이다. 기전력의 파형 개선은 분포권·단절권 등 권선법과 관련된 사항으로 회전계자형 채택 이유와는 관련이 없으므로 정답이다.
문제 44

60[Hz] 전원에 물린 4극 3상 유도전동기를 전부하로 돌리면서 회전자 회로에 나타나는 주파수를 재어 보니 2.4[Hz]였다. 이 전동기의 축은 1분에 몇 번 도는가?

1

864

2

1,728

3

1,800

4

1,872

정답 및 해설

회전자 쪽 주파수는 고정자 주파수에 슬립을 곱한 값이므로 슬립은 s=2.460=0.04s=\dfrac{2.4}{60}=0.04이다. 극수 4에 대한 무부하 속도가 Ns=120×604=1,800N_s=\dfrac{120\times60}{4}=1{,}800[rpm]이므로 실제 축 속도는 (1−0.04)×1,800=(1-0.04)\times1{,}800=1,728[rpm]이 된다. 1,800은 슬립을 반영하지 않은 값, 1,872는 (1+s)(1+s)를 곱해 부호를 뒤집은 값, 864는 극수를 8로 잘못 본 값이다.

문제 45
동기 리액턴스 Xs=10[Ω], 전기자 저항ra=0.1[Ω] 인 Y결선 3상 동기발전기가 있다. 1상의 단자전압은 V=4000V 이고 유기 기전력 E=6400V 이다. 부하각 δ=30° 라고 하면 발전기의 3상 출력[kW]은 약 얼마인가?
13840
21250
32830
44650
정답 및 해설
전기자저항을 무시하면 3상 동기발전기의 출력은 P=3×EVXssin⁡δP=3\times\dfrac{EV}{X_s}\sin\delta로 구할 수 있다.
대입하면 P=3×6400×400010×sin⁡30∘=3×2,560,000×0.5=3,840,000 [W]=3840 [kW]P=3\times\dfrac{6400\times4000}{10}\times\sin30^\circ=3\times2{,}560{,}000\times0.5=3{,}840{,}000\ [\mathrm W]=3840\ [\mathrm{kW}]가 되어, 정답은 38403840이다.
문제 46
3상 동기발전기에서 매극 매상당 슬롯수가 3일 때, 분포계수는?
116sinπ18\dfrac{1}{6sin\frac{\pi}{18}}
26sinπ186sin\dfrac{\pi}{18}
3sin23πsin\dfrac{2}{3}\pi
4sin32πsin\dfrac{3}{2}\pi
정답 및 해설
매극매상당 슬롯수 q=3q=3, 상수 m=3m=3인 권선의 분포계수는 kd=sin⁡π2mqsin⁡π2mq=sin⁡π63sin⁡π18=16sin⁡π18k_d=\dfrac{\sin\frac{\pi}{2m}}{q\sin\frac{\pi}{2mq}}=\dfrac{\sin\frac{\pi}{6}}{3\sin\frac{\pi}{18}}=\dfrac{1}{6\sin\frac{\pi}{18}}이므로 정답이다.
문제 47
직류 분권발전기 두 대가 병렬로 운전되며 한 부하에 전력을 공급하고 있다. 전기자 저항은 각각 0.05[Ω], 0.04[Ω], 계자 저항은 각각 22[Ω], 44[Ω], 유기기전력은 각각 230[V], 228[V]이고 두 발전기의 공통 단자전압은 220[V]이다. 부하가 소비하는 전력의 합은 몇 [kW]인가?
188.0
242.9
384.7
481.4
정답 및 해설
분권계자는 단자에 직접 걸리므로 If1=22022=10 [A]I_{f1}=\dfrac{220}{22}=10\,[\mathrm A], If2=22044=5 [A]I_{f2}=\dfrac{220}{44}=5\,[\mathrm A]다. 전기자 쪽은 유기기전력과 단자전압의 차를 전기자 저항으로 나눠 Ia1=230−2200.05=200 [A]I_{a1}=\dfrac{230-220}{0.05}=200\,[\mathrm A], Ia2=228−2200.04=200 [A]I_{a2}=\dfrac{228-220}{0.04}=200\,[\mathrm A]가 흐른다. 계자로 갈라져 들어간 몫을 덜어내면 모선 쪽으로 넘어가는 전류는 200−10=190 [A]200-10=190\,[\mathrm A]와 200−5=195 [A]200-5=195\,[\mathrm A]다.
그러므로 P=220×(190+195)=220×385=84 700 [W]=84.7 [kW]P=220\times(190+195)=220\times385=84\,700\,[\mathrm W]=84.7\,[\mathrm{kW}]다.
되짚어 84 700220=385 [A]\dfrac{84\,700}{220}=385\,[\mathrm A]이고 여기에 계자 몫 15 [A]15\,[\mathrm A]를 되살리면 전기자전류 합이 400 [A]400\,[\mathrm A], 곧 220+200×0.05=230 [V]220+200\times0.05=230\,[\mathrm V]와 220+200×0.04=228 [V]220+200\times0.04=228\,[\mathrm V]로 두 유기기전력이 그대로 복원된다. 계자 몫을 덜어내지 않으면 88.088.0, 두 번 덜어내면 81.481.4, 한 대분만 세면 42.942.9가 나온다.
문제 48

어떤 단상 유도전압조정기가 직렬권선에 75[A]를 흘리면서 2차 측 출력을 220±40[V] 범위로 조정한다. 이 조정기의 정격용량은 몇 [kVA]인가?

1

16.5

2

3.0

3

6.0

4

5.2

정답 및 해설

정격용량은 직렬권선이 부담하는 승압분 전압에 그 권선을 지나는 전류를 곱한 값이다. 출력 범위가 220±40220\pm40[V]이므로 승압분은 4040[V], 전류는 7575[A]이니 40×75=300040\times75=3000[VA], 곧 3.0[kVA]가 된다. 16.5는 승압분 자리에 기준전압 220[V]를 넣어 부하용량을 구한 값, 6.0은 조정 폭 80[V]를 그대로 쓴 값, 5.2는 3상용 3\sqrt3을 덧붙인 값이다.

문제 49
스텝모터에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1회전속도는 입력 펄스의 주파수에 반비례한다.
2총 회전각은 스텝각에 스텝 수를 곱한 값이다.
3가속과 감속이 쉽고 정회전·역회전 및 속도 변경도 용이하다.
4응답 속도가 빠르며 고출력 운전이 가능하다.
정답 및 해설
정답은 회전속도는 입력 펄스의 주파수에 반비례한다이며, 이 설명이 틀렸다. 스텝모터의 회전속도는 입력 펄스 주파수에 비례하고, 총 회전각은 스텝각과 스텝 수의 곱으로 정밀한 위치 제어가 가능하다.
문제 50
3상 동기발전기에 유기기전력 보다 90° 뒤진 전기자 전류가 흐를 때 전기자 반작용은?
1감자 작용을 한다.
2교차 자화 작용한다.
3증자작용을 한다.
4자기여자 작용을 한다.
정답 및 해설
동기발전기의 전기자전류가 유기기전력보다 90° 뒤진 경우(지상 무효전류)는 순수 감자성 전기자 반작용이 나타나 계자자속을 약화시킨다. 반대로 90° 앞선 전류는 증자작용을, 동상전류는 교차자화작용을 일으킨다. 따라서 정답은 감자 작용을 한다이다.
문제 51
변압기의 1차측을 Y결선, 2차측을 △결선으로 한 경우 1차와 2차간의 전압의 위상변위는?
130°
20°
345°
460°
정답 및 해설
정답은 30°이다. 1차 Y결선, 2차 Δ결선인 변압기는 1차와 2차 선간전압 사이에 위상차가 발생하며 그 값은 30°이다. Y-Y 또는 Δ-Δ 결선처럼 같은 방식끼리 결선하면 위상차는 0°가 된다.
문제 52
브러시의 위치를 이동시켜 회전방향을 역회전 시킬 수 있는 단상 유도전동기는?
1반발 기동형 전동기
2콘덴서 전동기
3세이딩코일형 전동기
4분상기동형 전동기
정답 및 해설
반발 기동형 전동기는 정류자와 브러시를 이용해 기동하며, 브러시의 위치를 이동시키면 회전자에 흐르는 전류의 방향(자속과의 위상 관계)이 바뀌어 회전방향을 반대로 바꿀 수 있다. 따라서 정답은 반발 기동형 전동기이다.
문제 53
정류자형 주파수변환기의 회전자에 주파수 f1의 교류를 가할 때 시계방향으로 회전자계가 발생하였다. 정류자 위의 브러시 사이에 나타나는 주파수 fc를 설명한 것 중 틀린 것은? (단, n : 회전자의 속도, ns : 회전자계의 속도, s : 슬립이다.)
1회전자를 시계방향으로 n＜ns의 속도로 회전시키면, fc＜f1인 주파수가 된다.
2회전자를 정지시키면 fc=f1인 주파수가 된다.
3회전자를 반시계방향으로 n=ns의 속도로 회전시키면, fc=0Hz가 된다.
4회전자를 반시계방향으로 n＜ns의 속도로 회전시키면, fc=sf1(Hz)가 된다.
정답 및 해설
정류자 위의 브러시에 나타나는 주파수는 정지 좌표계에서 본 회전자계의 회전속도에 비례한다. 회전자를 회전자계와 같은 시계방향으로 n으로 회전시키면 공간상 자계속도가 ns+nn_{s}+n 으로 빨라지므로 fc=ns+nnsf1=(1+nns)f1>f1f_{c}=\dfrac{n_{s}+n}{n_{s}}f_{1}=\left(1+\dfrac{n}{n_{s}}\right)f_{1}\gt f_{1} 이 되어, fc<f1f_{c}\lt f_{1} 이라고 서술한 ① 이 틀린 설명이다. 반대로 반시계방향으로 회전시키면 자계속도가 ns−nn_{s}-n 이 되어 fc=ns−nnsf1=sf1f_{c}=\dfrac{n_{s}-n}{n_{s}}f_{1}=sf_{1} 이므로 ④ 가 옳고, n=nsn=n_{s} 이면 자계가 공간에 정지해 fc=0f_{c}=0 이므로 ③ 도 옳으며, 회전자를 정지시키면 n=0n=0 이므로 fc=f1f_{c}=f_{1} 이 되어 ② 도 옳다.
문제 54

단상 정류회로의 효율에 관한 설명으로 옳은 것은?

1

단상 반파정류의 이론적 정류효율은 약 81.2[%]이다.

2

정류효율은 직류 출력전력에 대한 교류 입력전력의 비로 정의된다.

3

단상 전파정류의 이론적 정류효율은 단상 반파정류의 꼭 2배이다.

4

브리지형 전파정류는 중간탭형 전파정류보다 정류효율이 2배 높다.

정답 및 해설

정류효율은 교류 입력전력에 대한 직류 출력전력의 비이므로 ②는 분자와 분모가 뒤바뀌었다. 반파는 4/π24/\pi^{2}로 약 40.6[%], 전파는 8/π28/\pi^{2}로 약 81.2[%]이어서 ①은 두 값을 서로 바꿔 놓았고, 전파정류의 효율은 반파정류의 정확히 2배가 된다. 브리지형과 중간탭형은 도통하는 소자 수만 다를 뿐 이론상 효율은 같으므로 ④도 틀리다.

문제 55
1차측 권수가 1500인 변압기의 2차측에 16[Ω]의 저항을 접속하니 1차측에서는 8[kΩ]으로 환산되었다. 2차측 권수는?
1약 67
2약 107
3약 207
4약 87
정답 및 해설
권수비는 임피던스비의 제곱근과 같으므로 a=800016=500≈22.36a=\sqrt{\dfrac{8000}{16}}=\sqrt{500}\approx22.36이다.
따라서 2차 권수는 N2=N1a=150022.36≈67N_2=\dfrac{N_1}a=\dfrac{1500}{22.36}\approx67회가 되어, 정답은 약 6767이다.
문제 56
단자전압 120[V]120[V], 전기자전류 100[A]100[A], 전기자저항 0.2[Ω]0.2[\Omega]인 직류전동기의 출력은 몇 [kW]인가?
110
230
340
420
정답 및 해설
직류전동기의 역기전력은 E=V−IaRa=120−100×0.2=100[V]E=V-I_aR_a=120-100\times0.2=100[V]이고, 출력은 P=EIa=100×100=10000[W]=10[kW]P=EI_a=100\times100=10000[W]=10[kW]이므로 정답은 10이다.
문제 57
어떤 배전용 변압기의 1차 탭을 3300[V]3300[\mathrm{V}]에 두었더니 2차 전압이 210[V]210[\mathrm{V}]로 나왔다. 2차 전압을 220[V]220[\mathrm{V}]까지 올리려면 1차 탭을 몇 [V][\mathrm{V}]짜리로 바꿔야 하는가? (단, 계통에서 들어오는 전압은 변하지 않는다.)
13450
23150
33300
43000
정답 및 해설

탭을 옮기는 일은 1차 권선의 감은 수를 바꾸는 일이다. 들어오는 전압과 2차 권선 수가 그대로라면 V2=VinN2N1V_2=V_{in}\dfrac{N_2}{N_1}에서 N1N_1만 변하므로, 2차에 나오는 전압은 탭 값에 반비례한다.

따라서 Vtap′=Vtap×V2V2′=3300×210220=3150[V]V_{tap}'=V_{tap}\times\dfrac{V_2}{V_2'}=3300\times\dfrac{210}{220}=3150[\mathrm{V}]다. 2차를 올리고 싶으면 탭은 거꾸로 낮은 쪽을 골라야 한다는 점이 이 문제의 함정이다.

독립 역산 — 구한 탭으로 되짚어 보면 210×33003150=220[V]210\times\dfrac{3300}{3150}=220[\mathrm{V}]로 목표치가 정확히 나온다.

3450 은 비례 관계를 거꾸로 잡아 3300×220210≈34573300\times\frac{220}{210}\approx3457로 간 값, 3300 은 탭을 그대로 둔 경우, 3000 은 필요한 정도보다 지나치게 내려 2차가 210×33003000=231[V]210\times\frac{3300}{3000}=231[\mathrm{V}]까지 올라가 버리는 값이다.

문제 58
변압기 내부고장 검출을 위해 사용하는 계전기가 아닌 것은?
1과전압 계전기
2충격 압력 계전기
3부흐홀츠 계전기
4비율차동 계전기
정답 및 해설
변압기 내부고장 검출에는 비율차동계전기, 부흐홀츠 계전기, 충격압력 계전기 등이 사용된다. 과전압 계전기는 계통의 이상전압을 검출하는 것으로 변압기 내부고장 전용 보호계전기가 아니므로 정답이다.
문제 59
정격 5[kw], 100[V], 50[A], 1500[rpm]의 타여자 직류 발전기가 있다. 계자전압 50[V], 계자전류 5[A], 전기자 저항 0.2[Ω]이고 브러시에서 전압 강하는 2[V]이다. 무부하시와 정격부하시의 전압차는 몇 [V]인가?
112
26
310
48
정답 및 해설
타여자 발전기이므로 전기자전류는 부하전류 50[A]와 같고, 유기기전력은 Ea=V+IaRa+eb=100+50×0.2+2=112E_a=V+I_aR_a+e_b=100+50\times 0.2+2=112[V]이다. 계자전류가 일정하므로 무부하 시 단자전압은 유기기전력과 같은 112[V]가 되어, 무부하와 정격부하 시의 전압차는 112−100=12112-100=12[V]이다. 따라서 정답은 12이다.
문제 60

슬립 44[%]로 운전 중인 3상 유도 전동기가 있다. 회전자에서 소비되는 동손이 22[kW]로 측정되었다면 기계적 출력은 몇 [kW]인가?

1

46

2

50

3

52

4

48

정답 및 해설

회전자 동손은 2차 입력에 슬립을 곱한 P2c=sP2P_{2c}=sP_2이므로, 거꾸로 P2=2/0.04=50P_2=2/0.04=50[kW]를 얻는다. 축으로 나오는 힘은 여기서 동손을 덜어낸 Po=P2−P2c=(1−s)P2=0.96×50P_o=P_2-P_{2c}=(1-s)P_2=0.96\times 50이므로 48 [kW]가 된다. 회전속도비를 써서 Po=(N/Ns)P2P_o=(N/N_s)P_2로 계산해도 결과는 같다. 50은 2차 입력을 그대로 옮긴 값, 52는 동손을 더해 버린 값, 46은 동손을 두 번 덜어낸 값이다.

문제 61
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.)
1-Z0I0
2-Z2I2
3Eb-Z2I2
4Ea-Z1I1
정답 및 해설
정답은 Ea-Z1I1이다. 3상 교류발전기의 기본식에서 영상분은 V0=−Z0I0V_0=-Z_0I_0, 정상분은 V1=Ea−Z1I1V_1=E_a-Z_1I_1, 역상분은 V2=−Z2I2V_2=-Z_2I_2로 주어진다.
문제 62
어떤 코일의 임피던스를 측정하기 위해 직류전압 100[V]를 인가하였더니 500[W]가 소비되었고, 교류전압 150[V]를 인가하였더니 720[W]가 소비되었다. 이 코일의 저항[Ω]과 리액턴스[Ω]는 각각 얼마인가?
1R=30,XL=25R=30, X_L = 25
2R=25,XL=20R=25, X_L = 20
3R=15,XL=20R=15, X_L = 20
4R=20,XL=15R=20, X_L = 15
정답 및 해설
정답은 R=20, XL=15R=20,\ X_L=15이다. 직류에서는 리액턴스가 0이므로 R=1002500=20[Ω]R=\frac{100^2}{500}=20[\Omega]이고, 교류에서 I=72020=6[A]I=\sqrt{\frac{720}{20}}=6[A], Z=1506=25[Ω]Z=\frac{150}{6}=25[\Omega]이므로 XL=252−202=15[Ω]X_L=\sqrt{25^2-20^2}=15[\Omega]이 된다.
문제 63
R=5[Ω], L=1[H]의 직렬회로에 직류 10[V]를 가할 때 순간의 전류식은?
15e--5t
22e--5t
35(1-e-5t)
42(1-e--5t)
정답 및 해설
RL 직렬회로에 직류전압 E를 인가하면 순시전류는 i(t)=ER(1−e−RLt)i(t)=\frac{E}{R}\left(1-e^{-\frac{R}{L}t}\right)로 나타난다. R=5, L=1, E=10을 대입하면 i(t)=105(1−e−5t)=2(1−e−5t)i(t)=\frac{10}{5}(1-e^{-5t})=2(1-e^{-5t})가 된다. 따라서 정답은 2(1−e−5t)2(1-e^{-5t})이다.
문제 64
회로에서 6Ω에 흐르는 전류(A)는?
6Ω8A7A4Ω12Ω
12.5
27.5
310
45
정답 및 해설
회로를 정리하면 6Ω, 4Ω, 12Ω 저항이 모두 같은 두 마디(노드) 사이에 병렬로 연결되고, 8A와 7A 두 전류원도 같은 두 마디 사이에서 같은 방향으로 병렬 주입된다. 세 저항의 합성저항은 1R=16+14+112=12\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{6}+\dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{12}=\dfrac{1}{2}이므로 R=2[Ω]R=2[\Omega]이고, 주입 전류의 합은 8+7=15[A]8+7=15[\mathrm{A}]이므로 마디전압은 V=15×2=30[V]V=15\times2=30[\mathrm{V}]가 된다. 따라서 6Ω에 흐르는 전류는 306=5[A]\dfrac{30}{6}=5[\mathrm{A}]이다. 정답은 5이다.
문제 65
상의 순서가 a-b-c인 불평형 3상 전류가 Ia=15+j2(A), Ib=-20-j14(A), Ic=-3+j10(A)일 때 영상분 전류 I0는 약 몇 A인가?
12.02+j6.98
215.5-j3.56
32.67+j0.38
4-2.67-j0.67
정답 및 해설
영상분 전류는 I0=13(Ia+Ib+Ic)I_0=\dfrac13(I_a+I_b+I_c)로 구한다.
Ia+Ib+Ic=(15−20−3)+j(2−14+10)=−8−j2I_a+I_b+I_c=(15-20-3)+j(2-14+10)=-8-j2이므로 I0=−8−j23≈−2.67−j0.67 [A]I_0=\dfrac{-8-j2}3\approx-2.67-j0.67\ [\mathrm A]가 되어, 정답은 −2.67−j0.67-2.67-j0.67이다.
문제 66
다음 논리회로의 출력 X는?
ABX
1A
2A +B
3A ㆍ B
4B
정답 및 해설
위쪽 OR 게이트의 출력은 A+BA+B이고, 아래쪽에서 분기된 B가 AND 게이트의 다른 입력으로 그대로 들어가므로 X=(A+B)⋅B=AB+B=BX=(A+B)\cdot B=AB+B=B가 된다. 따라서 정답은 B이다.
문제 67
권수가 2000회이고, 저항이 12Ω인 솔레노이드에 전류 10A를 흘릴 때, 자속이 6×10-2[wb]가 발생하였다. 이 회로의 시정수[sec]는?
10.1
20.01
30.001
41
정답 및 해설
정답은 1[sec] 이다. 인덕턴스는 L=NΦI=2000×6×10−210=12L=\frac{N\Phi }{I}=\frac{2000\times 6\times 10^{-2}}{10}=12[H]이므로, 시정수는 τ=LR=1212=1\tau =\frac{L}{R}=\frac{12}{12}=1[sec]이다.
문제 68

3상 평형부하에 전력계 두 대를 붙여 전력을 재었더니 한쪽은 800[W], 다른 쪽은 400[W]를 가리켰다. 이 부하의 역률은 약 몇 [%]인가?

1

86.6

2

94.9

3

56.7

4

50.0

정답 및 해설

두 계기 지시의 합이 유효분, 그 차에 3\sqrt{3}을 곱한 값이 무효분이므로 tan⁡θ=3 (800−400)800+400=13\tan\theta=\dfrac{\sqrt{3}\,(800-400)}{800+400}=\dfrac{1}{\sqrt{3}}에서 θ=30∘\theta=30^\circ가 나온다. 따라서 cos⁡30∘≈0.866\cos 30^\circ\approx0.866, 곧 약 86.6[%]다. 94.9는 무효분에 3\sqrt{3} 곱하기를 빠뜨린 값, 50.0은 두 지시값의 비를 그대로 답으로 삼은 값, 56.7은 근호 안에서 −P1P2-P_1P_2 항의 부호를 뒤집어 계산한 값이다.

문제 69
그림과 같은 3상 유도전동기 부하에서 각 계기의 지시값이 VV=100[V], II=30[A], WW=1.5[kW]일 때, 선간전압과 선전류의 위상차는 얼마인가? VAWZZZ
130
215
360
445
정답 및 해설
그림의 결선은 하나의 전력계로 무효전력 성분을 측정하도록 구성한 회로로, sin⁡θ=WVI\sin\theta=\frac{W}{VI} 관계가 성립한다. 값을 대입하면 sin⁡θ=1500100×30=0.5\sin\theta=\frac{1500}{100\times30}=0.5이므로 θ=30∘\theta=30^\circ이다. 따라서 정답은 30이다.
문제 70
e−2tcos3te^{-2t} \textup{cos} 3t를 라플라스 변환한 결과로 옳은 것은?
1s+2(s+2)2+32\dfrac{s+2}{(s+2)^{2}+3^{2}}
2s(s+2)2+32\dfrac{s}{(s+2)^{2}+3^{2}}
3s(s−2)2+32\dfrac{s}{(s-2)^{2}+3^{2}}
4s−2(s−2)2+32\dfrac{s-2}{(s-2)^{2}+3^{2}}
정답 및 해설
지수감쇠 코사인함수의 라플라스 변환 공식 L[e−atcos⁡bt]=s+a(s+a)2+b2\mathcal{L}[e^{-at}\cos bt]=\dfrac{s+a}{(s+a)^2+b^2}에 a=2, b=3a=2,\ b=3을 대입하면 s+2(s+2)2+32\dfrac{s+2}{(s+2)^2+3^2}이 되어
문제 71
그림과 같이 △회로를 Y회로로 등가 변환하였을 때 임피던스 Za[Ω]는?
acbj2[Ω]4[Ω]j6[Ω]−j8[Ω]ZaZcZbacb
1-3 + j6
212
34 - j8
46 + j8
정답 및 해설
정답은 -3 + j6이다. Δ결선의 세 임피던스는 Zab=j6Z_{ab}=j6, Zbc=−j8Z_{bc}=-j8, Zca=4+j2Z_{ca}=4+j2이며 그 합은 44이므로, Za=ZabZcaZab+Zbc+Zca=j6(4+j2)4=−12+j244=−3+j6Z_a=\dfrac{Z_{ab}Z_{ca}}{Z_{ab}+Z_{bc}+Z_{ca}}=\dfrac{j6(4+j2)}{4}=\dfrac{-12+j24}{4}=-3+j6이다.
문제 72
전원과 부하가 모두 Δ−Δ\Delta - \Delta 결선이고 Vab=200[V]V_{ab} = 200 [V], Z=2+j2[Ω]Z = 2 + j2[\Omega ]일 때, 선전류 IaI_a는 얼마인가?
1122.47∠−75°122.47 \angle -75°
2122.47∠75°122.47 \angle 75 °
3122.47∠15°122.47 \angle 15°
4122.47∠−15°122.47 \angle -15°
정답 및 해설
정답은 122.47∠−75∘122.47\angle-75^{\circ}이다. 상전류는 Iab=200∠0∘2+j2≈70.7∠−45∘I_{ab}=\frac{200\angle0^{\circ}}{2+j2}\approx70.7\angle-45^{\circ}이고, 선전류는 상전류의 3\sqrt3배이면서 위상이 30° 뒤지므로 Ia=3×70.7∠(−45∘−30∘)≈122.47∠−75∘I_a=\sqrt3\times70.7\angle(-45^{\circ}-30^{\circ})\approx122.47\angle-75^{\circ}가 된다.
문제 73
다음의 논리식과 등가인 것은?
Y=(A+B)(A‾+B)Y=(A+B)(\overline{A}+B)
1Y = A
2Y = B
3
4
정답 및 해설

그림의 논리식은 Y=(A+B)(A‾+B)Y=(A+B)(\overline{A}+B)이다.
전개하면 Y=AA‾+AB+A‾B+BBY=A\overline{A}+AB+\overline{A}B+BB이고, AA‾=0A\overline{A}=0, BB=BBB=B이므로 Y=AB+A‾B+BY=AB+\overline{A}B+B이다.
AB+A‾B=B(A+A‾)=BAB+\overline{A}B=B(A+\overline{A})=B이므로 Y=B+B=BY=B+B=B가 된다.
분배법칙 (X+A)(X+A‾)=X+AA‾=X(X+A)(X+\overline{A})=X+A\overline{A}=X에서 X=BX=B로 두어도 곧바로 Y=BY=B임을 알 수 있다.

문제 74
그림과 같은 회로의 역률은? RC
111+(wRC)2\dfrac{1}{\sqrt{1+(wRC)^2}}
21+(wRC)21+(wRC)^2
31+(wRC)2\sqrt{1+(wRC)^2}
411+(wRC)2\dfrac{1}{1+(wRC)^2}
정답 및 해설
그림은 저항 R과 커패시터 C가 병렬로 연결된 회로이므로 합성 어드미턴스는 Y=1R+jωCY=\dfrac{1}{R}+j\omega C이고, 역률은 컨덕턴스 성분과 전체 어드미턴스 크기의 비인 cos⁡θ=1/R(1/R)2+(ωC)2=11+(ωRC)2\cos\theta=\dfrac{1/R}{\sqrt{(1/R)^2+(\omega C)^2}}=\dfrac{1}{\sqrt{1+(\omega RC)^2}}이 된다. 정답은 11+(ωRC)2\dfrac{1}{\sqrt{1+(\omega RC)^2}}이다.
문제 75
저항 4[Ω]4[\Omega]·리액턴스 3[Ω]3[\Omega]인 코일과 저항 8[Ω]8[\Omega]·리액턴스 9[Ω]9[\Omega]인 코일을 한 줄로 이어 120[V]120\rm[V]를 걸었다. 이때 흐르는 전류 II는 몇 [A]\rm[A]인가?
110∠−45∘10\angle-45^\circ
27.07∠45∘7.07\angle45^\circ
37.07∠−45∘7.07\angle-45^\circ
410∠45∘10\angle45^\circ
정답 및 해설

한 줄로 이으면 저항끼리, 리액턴스끼리 각각 더해지므로 Z=(4+8)+j(3+9)=12+j12 [Ω]Z=(4+8)+j(3+9)=12+j12\ [\Omega]다. 크기는 ∣Z∣=122+122=122≈16.97 [Ω]|Z|=\sqrt{12^2+12^2}=12\sqrt2\approx16.97\ [\Omega], 각은 θ=tan⁡−11212=45∘\theta=\tan^{-1}\dfrac{12}{12}=45^{\circ}다.

전압을 기준으로 잡으면 I=120∠0∘122∠45∘=12016.97∠−45∘≈7.07∠−45∘ [A]I=\dfrac{120\angle0^{\circ}}{12\sqrt2\angle45^{\circ}}=\dfrac{120}{16.97}\angle-45^{\circ}\approx7.07\angle-45^{\circ}\ \mathrm{[A]}가 된다. 유도성이라 전류가 전압보다 뒤진다.

역산 검산 — Z=VI=120∠0∘7.07∠−45∘=16.97∠45∘=12+j12Z=\dfrac{V}{I}=\dfrac{120\angle0^{\circ}}{7.07\angle-45^{\circ}}=16.97\angle45^{\circ}=12+j12로 두 코일의 합이 그대로 복원된다. 각을 +45∘+45^{\circ}로 쓴 보기는 지상과 진상을 바꾼 것이고, 크기 10 은 리액턴스를 빼고 ∣Z∣=12|Z|=12로 잡았을 때 나온다.

문제 76

특성방정식 s4+4s3+6s2+4s+K=0s^4+4s^3+6s^2+4s+K=0으로 표현되는 제어계를 안정하게 유지하려면 이득 KK가 어느 구간에 놓여야 하는가?

1

K<0K \lt 0

2

K>5K \gt 5

3

0<K<200 \lt K \lt 20

4

0<K<50 \lt K \lt 5

정답 및 해설

루스 배열을 세우면 s2s^2행 첫 항이 4×6−44=5\dfrac{4\times6-4}{4}=5, s1s^1행 첫 항이 5×4−4K5\dfrac{5\times4-4K}{5}, 마지막 행이 KK이다. 첫 열 원소가 모두 양수라야 하므로 20−4K>020-4K \gt 0과 K>0K \gt 0을 동시에 채워야 하고, 답은 0<K<50 \lt K \lt 5이다. s2s^2행 값으로 다시 나누는 절차를 건너뛰면 상한이 20까지 늘어나고, 아래쪽 조건을 잊으면 한쪽만 남은 부등식이 답처럼 보인다.

문제 77
비정현파 전류 i(t)=56sinωt+25sin2ωt+30sin(3ωt+30∘)+40sin(4ωt+60∘)i(t)=56sin\omega t+25sin2\omega t+30sin(3\omega t+30^{\circ})+40sin(4\omega t+60^{\circ})으로 주어질 때 왜형률은 얼마인가?
11.0
20.1
30.5
41.4
정답 및 해설
정답은 1.0 이다. 왜형률은 기본파 실효값에 대한 전 고조파 실효값의 비이므로 D=252+302+40256=312556≈1.0D=\frac{\sqrt{25^{2}+30^{2}+40^{2}}}{56}=\frac{\sqrt{3125}}{56}\approx 1.0이다.
문제 78
그림과 같은 회로에서 t=0에 스위치를 닫은 후, 전류 i(t)가 0에서 정상전류의 63.2[%]에 도달하는 데 걸리는 시간[s]은? ESRLi
1LR\dfrac{L}{R}
21RL\dfrac{1}{RL}
3RL\dfrac{R}{L}
4RL
정답 및 해설
RL 직렬회로의 시상수는 τ=LR\tau=\dfrac{L}{R}이며, t=τt=\tau일 때 전류는 정상전류의 1−e−1≈63.2%1-e^{-1}\approx63.2\%에 도달한다. 따라서 정답은 L/R이다.
문제 79
아래 회로에서 스위치 SS를 t=0t=0에 닫았다. 닫은 지 44초가 지난 순간의 전류값은 약 몇 [A]인가? (단, V=24V=24[V], R=2R=2[Ω], L=4L=4[H]이다.) VSLRi(t)
11.6
210.4
37.6
412.0
정답 및 해설

인덕터와 저항이 한 줄로 놓인 회로에 직류를 걸면 전류는 i(t)=VR(1−e−t/τ)i(t)=\dfrac{V}{R}\left(1-e^{-t/\tau}\right)를 따라 자란다. 여기서 시정수는 τ=LR=42=2\tau=\dfrac{L}{R}=\dfrac{4}{2}=2[s]이고 최종 도달값은 VR=242=12\dfrac{V}{R}=\dfrac{24}{2}=12[A]다.

주어진 시각은 시정수의 두 배에 해당하므로 i=12(1−e−2)=12×0.8647≈10.38i=12\left(1-e^{-2}\right)=12\times0.8647\approx10.38, 반올림하면 약 10.4[A]다.

역산 검산 — 1−10.3812=0.1353=e−t/τ1-\dfrac{10.38}{12}=0.1353=e^{-t/\tau}에서 tτ=ln⁡10.1353=2\dfrac{t}{\tau}=\ln\dfrac{1}{0.1353}=2, 곧 t=2τ=4t=2\tau=4[s]로 주어진 시각이 그대로 복원된다. 12.0 은 충분히 오래 둔 뒤의 값, 7.6 은 시정수를 4[s]로 잘못 본 값, 1.6 은 1−e−21-e^{-2} 대신 e−2e^{-2}를 쓴 값이다.

문제 80
20[mH]의 두 자기인덕턴스가 있다. 결합계수를 0.1부터 0.9까지 변화시킬 수 있다면 이것을 접속시켜 얻을 수 있는 합성 인덕턴스의 최대값과 최소값의 비는 얼마인가?
19 : 1
213 : 1
319 : 1
416 : 1
정답 및 해설
결합계수가 최대인 k=0.9k=0.9일 때 상호인덕턴스는 M=kL1L2=0.9×20=18[mH]M=k\sqrt{L_1L_2}=0.9\times20=18[\mathrm{mH}]이다. 가동결합(직렬합성)의 최대값은 Lmax=L1+L2+2M=40+36=76[mH]L_{max}=L_1+L_2+2M=40+36=76[\mathrm{mH}]이고, 차동결합의 최소값은 Lmin=L1+L2−2M=40−36=4[mH]L_{min}=L_1+L_2-2M=40-36=4[\mathrm{mH}]이다. 따라서 최대값과 최소값의 비는 76:4=19:176:4=19:1이 되어 정답은 19:1이다.
문제 81
사용전압이 60kV 이하인 경우 전화선로의 길이 12km 마다 유도전류는 몇 ㎂를 넘지 않도록 하여야 하는가?
11
23
35
42
정답 및 해설
정답은 2이다. 사용전압 60kV 이하인 경우 전화선로의 길이 12km마다 유도전류가 2㎂를 넘지 않도록 하여야 한다(60kV 초과인 경우는 40km마다 3㎂ 기준이 적용된다).
문제 82
저압 가공전선과 건조물 상부 조영재 사이의 위쪽 이격거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가? (단, 전선은 케이블을 사용하는 경우이다.)
10.5
21.5
32.0
41.0
정답 및 해설
정답은 1.0[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 저압 가공전선(케이블)과 건조물 조영재 상부(위쪽) 사이의 이격거리는 1m 이상이어야 한다.
문제 83
전동기의 과부하 보호장치를 시설할 때, 전원측 전로에 설치한 배선용차단기의 정격전류가 몇 [A][A] 이하이면 그 전로에 접속된 단상전동기의 과부하 보호장치를 생략할 수 있는가? (단, 전동기의 정격출력이 0.2[kW]0.2[kW] 이하인 경우는 제외한다.)
150
230
316
420
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 정격출력 0.2kW를 초과하는 단상전동기라도, 전원측 전로에 시설한 배선용차단기의 정격전류가 20A 이하이면 그 전동기의 과부하 보호장치를 생략할 수 있다. 따라서 정답은 20이다.
문제 84
다음 중 욕실 등 인체가 물에 젖어 있는 상태에서 물을 사용하는 장소에 콘센트를 시설하는 경우에 적합한 누전차단기는?
1정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전압 동작형 누전차단기
2정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.3초 이하의 전압 동작형 누전차단기
3정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.3초 이하의 전류 동작형 누전차단기
4정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류 동작형 누전차단기
정답 및 해설
욕실 등 인체가 물에 젖어 있는 상태에서 물을 사용하는 장소에 콘센트를 시설하는 경우에는 정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류동작형 누전차단기를 시설하여야 한다.
정답은 정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류 동작형 누전차단기이다.
문제 85
태양전지 발전소에 시설하는 태양전지 모듈, 전선 및 개폐기의 시설에 대한 설명으로 잘못된 것은?
1태양전지 모듈을 병렬로 접속하는 전로에 과전류차단기를 시설할 것
2전선은 공칭단면적 2.5[mm2] 이상의 연동선을 사용할 것
3태양전지 모듈에 접속하는 부하측 전로에는 개폐기를 시설할 것
4옥측에 시설하는 경우 금속관공사, 합성수지관공사, 애자사용공사로 배선할 것
정답 및 해설
태양전지 모듈에 과전류차단기와 개폐기를 시설하고 공칭단면적 2.5[mm²] 이상의 연동선을 사용하는 것은 모두 규정에 부합하는 내용이다. 그러나 태양전지 모듈의 옥측 배선은 합성수지관공사, 금속관공사, 가요전선관공사 또는 케이블공사에 의하여야 하며 애자사용공사는 인정되지 않는다. 따라서 잘못된 것은 ④ "옥측에 시설하는 경우 금속관공사, 합성수지관공사, 애자사용공사로 배선할 것"이다.
문제 86
발전소에서 계측장치를 시설하지 않아도 되는 것은?
1특고압용 변압기의 온도
2주요 변압기의 전압 및 전류 또는 전력
3발전기의 고정자 및 베어링 온도
4발전기의 회전수 및 주파수
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 발전소에는 발전기·주변압기의 전압·전류·전력, 발전기의 베어링 및 고정자 온도, 특고압용 변압기의 온도 등을 계측하는 장치를 시설해야 하지만, 발전기의 회전수 및 주파수는 계측장치 시설 대상이 아니다.
문제 87
지중 전선로를 직접 매설식에 의하여 시설할 때, 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에 저압 또는 고압의 지중전선을 견고한 트라프 기타 방호물에 넣지 않고도 부설할 수 있는 케이블은?
1폴리에틸렌 외장 케이블
2염화비닐 절연 케이블
3PVC 외장 케이블
4콤바인덕트 케이블
정답 및 해설
정답은 콤바인덕트 케이블 이다. 콤바인덕트 케이블은 지중전선로를 직접매설식으로 시설할 때 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소라 하더라도 견고한 트라프 등 방호물 없이 부설할 수 있는 케이블로 규정되어 있다.
문제 88
사용전압 400[V] 이하의 저압 보안공사에 사용하는 경동선은 지름이 최소 몇 [mm] 이상이어야 하는가?
12.6
25.0
32.0
44.0
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 사용전압 400V 이하의 저압 보안공사에 사용하는 전선은 케이블인 경우를 제외하고 지름 4mm 이상의 경동선을 사용하여야 한다. 따라서 정답은 4.0이다.
문제 89
보호도체가 케이블의 일부가 아니거나 선도체와 같은 외함에 설치되지 않는 경우, 기계적 손상에 대해 보호되는 구리도체의 단면적은 몇 [mm2^{2}] 이상이어야 하는가?
14[mm2^{2}]
26[mm2^{2}]
31.5[mm2^{2}]
42.5[mm2^{2}]
정답 및 해설
정답은 2.5[mm2^{2}]이다. 보호도체가 케이블의 일부가 아니거나 선도체와 같은 외함에 설치되지 않는 경우, 기계적 손상에 대해 보호되는 구리도체의 단면적은 2.5[mm2^{2}] 이상이면 되고, 그러한 보호가 없는 경우에는 4[mm2^{2}] 이상이 요구된다.
문제 90
유원지에 시설한 유희용 전차에 전기를 공급하는 전원장치의 2차측 단자 최대사용전압은 교류인 경우 몇 [V] 이하이어야 하는가?
1100
220
360
440
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 유원지 등의 유희용 전차에 전기를 공급하는 전원장치의 2차측 단자의 최대사용전압은 직류의 경우 60V 이하, 교류의 경우 40V 이하로 제한된다. 따라서 정답은 40이다.
문제 91
시가지에 시설하는 22.9[kV] 특고압 가공전선에 경동연선을 사용할 경우, 단면적은 몇 [mm²] 이상이어야 하는가?
1200
2150
3100
455
정답 및 해설
정답은 55이다. 시가지 등에 시설하는 사용전압 100kV 미만인 특고압 가공전선에 경동연선을 사용하는 경우, 그 단면적은 55mm² 이상이어야 한다.
문제 92
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?
16.5
25
35.5
46
정답 및 해설
정답은 6[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 사용전압이 35kV를 초과하고 160kV 이하인 특고압 옥외 변전소의 울타리는 울타리 높이와 충전부분까지 거리의 합계를 6m 이상으로 하여야 하며, 154kV는 이 범위에 해당한다.
문제 93
최대사용전압 6.6[kV]6.6[kV]인 전로의 절연내력시험에서 시험전압을 연속하여 몇 분간 가했을 때 이를 견뎌야 하는가?
130분
25분
315분
410분
정답 및 해설
절연내력시험은 최대사용전압에 따른 시험전압을 전로에 연속하여 10분간 가하여 견디는지 확인하는 것이 원칙이다. 따라서 정답은 10분이다.
문제 94
사용전압이 22.9[kV]인 특고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우, 지표상 높이는 최소 몇 [m] 이상인가?
15.5
25
34.5
46
정답 및 해설
35kV 이하의 특고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우 지표상 높이는 6m 이상이어야 한다.
정답은 6이다.
문제 95
교통이 번잡한 도로를 횡단하여 고압 가공전선을 시설하는 경우, 지표상 높이는 몇 [m]\rm[m] 이상이어야 하는가?
16.5
25.0
35.5
46.0
정답 및 해설
한국전기설비규정(고압 가공전선의 높이)에 따르면 고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우 지표상 높이는 6[m] 이상이어야 하며, 교통이 빈번한 도로 횡단의 경우도 동일한 기준이 적용된다. 따라서 정답은 6.0이다.
문제 96
저압 옥측전선로 공사방법으로 틀린 것은?
1합성수지관공사
2애자공사
3금속관공사
4금속제 가요전선관공사
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따른 저압 옥측전선로의 공사방법에는 애자공사(전개된 장소), 합성수지관공사, 금속관공사, 버스덕트공사, 케이블공사 등이 있으며, 금속제 가요전선관공사는 옥측전선로의 공사방법으로 규정되어 있지 않다.
문제 97
저압 옥내전로는 인입구에서 가까운, 쉽게 개폐할 수 있는 곳에 개폐기를 시설하여야 한다. 다만 사용전압이 400[V] 이하인 옥내전로가 다른 옥내전로에 접속되는 길이가 몇 [m] 이하이면 개폐기를 생략할 수 있는가? (단, 정격전류 16[A] 이하인 과전류차단기 또는 정격전류가 16[A]를 초과하고 20[A] 이하인 배선용차단기로 보호되는 경우에 한한다.)
125
230
320
415
정답 및 해설
정답은 15[m] 이다. 사용전압 400V 이하인 옥내전로가 다른 옥내전로에 접속되는 경우, 그 길이가 15m 이하이고 정격전류 16A 이하 과전류차단기 또는 16A 초과 20A 이하 배선용차단기로 보호되는 때에는 인입구 개폐기 시설을 생략할 수 있다.
문제 98
66[kV] 가공전선과 6[kV] 가공전선을 같은 지지물에 병가하는 경우, 특고압 가공전선은 케이블인 경우를 제외하고 단면적이 몇 [mm²] 이상인 경동연선을 사용하여야 하는가?
122
2100
355
450
정답 및 해설
KEC 333.17(특고압 가공전선과 저고압 가공전선 등의 병행설치)에서 사용전압이 35[kV]를 초과하고 100[kV] 미만인 특고압 가공전선을 저압 또는 고압 가공전선과 같은 지지물에 시설하는 경우, 특고압 가공전선은 케이블인 경우를 제외하고 인장강도 21.67[kN] 이상의 연선 또는 단면적 50[mm²] 이상인 경동연선이어야 한다. 66[kV]가 이 구간에 해당하므로 정답은 50 이다. 이때 특고압 가공전선로는 제2종 특고압 보안공사로 하고, 특고압 가공전선과 저·고압 가공전선 사이의 이격거리는 2[m] 이상으로 하며 지지물은 철주·철근콘크리트주 또는 철탑이어야 한다. ③ 55는 100[kV] 미만에서 제1종 특고압 보안공사에 요구되는 경동연선 굵기여서 혼동하기 쉽다.
문제 99
전기울타리의 접지전극과 다른 접지계통의 접지전극 사이 거리는 몇 [m]인가? (단, 충분한 접지망을 가진 경우는 제외한다.)
10.5
21
33
42
정답 및 해설
전기울타리의 접지전극은 충분한 접지망을 가진 경우가 아니면 다른 접지계통의 접지전극과 2m 이상 이격하여야 한다. 정답은 2이다.
문제 100
저압 옥내배선을 금속덕트공사로 시설한 다음 내용 중 한국전기설비규정에 어긋나는 것은?
1두께 1.0[mm]1.0\rm[mm]인 철판을 접어 폭 50[mm]50\rm[mm]짜리 덕트를 만들어 썼다.
2덕트에 넣은 전선의 단면적 합계(절연피복 포함)를 덕트 내부 단면적의 20[%]20\rm[\%] 이하로 억제하였다.
3덕트를 조영재에 수평으로 붙이면서 지지점 사이 거리를 3[m]3\rm[m] 이하로 잡았다.
4덕트 끝부분을 막고, 물이 고이는 낮은 부분이 생기지 않게 시설하였다.
정답 및 해설
한국전기설비규정 232.31.2는 금속덕트를 폭 40[mm]40\rm[mm] 이상, 두께 1.2[mm]1.2\rm[mm] 이상의 철판이거나 그에 맞먹는 기계적 강도를 지닌 금속제로 튼튼히 만들도록 정한다. ①은 폭 조건은 채웠지만 판 두께가 1.2[mm]1.2\rm[mm]에 미치지 못하므로 규격 미달이다.
나머지는 모두 적법한 시공이다. ②는 232.31.1 제2호(전선 단면적 합계는 덕트 내부 단면적의 20[%]20\rm[\%] 이하, 전광표시장치·제어회로 전용 배선만 넣으면 50[%]50\rm[\%] 이하), ③은 232.31.3 제2호(조영재에 붙일 때 지지점 간 3[m]3\rm[m] 이하, 취급자 외 출입할 수 없는 곳에 수직으로 붙이면 6[m]6\rm[m] 이하), ④는 같은 조 제4호·제6호에 각각 들어맞는다.
덧붙여 구 판단기준의 '폭 40 ㎜ 초과'는 현행 규정에서 '폭 40 ㎜ 이상'으로, '세기'는 '기계적 강도'로 표현이 정비되었다.
전기기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

24년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
그림과 같이 평행한 무한장 직선도선에 각각 II, 4I4I의 전류가 흐르고 있다. 두 선 사이의 점 P에서 자계의 세기가 0일 때, a/ba/b는?I4IabP
1ab=4\dfrac{a}{b}=4
2ab=12\dfrac{a}{b}=\dfrac{1}{2}
3ab=2\dfrac{a}{b}=2
4ab=14\dfrac{a}{b}=\dfrac{1}{4}
정답 및 해설
전류 I인 도선으로부터 a만큼, 전류 4I인 도선으로부터 b만큼 떨어진 점 P에서 두 도선에 의한 자계가 서로 상쇄되려면 크기가 같아야 하므로 I2πa=4I2πb\dfrac{I}{2\pi a}=\dfrac{4I}{2\pi b}, 즉 b=4ab=4a가 되어야 한다. 따라서 ab=14\dfrac{a}{b}=\dfrac{1}{4}이 되어
문제 2
간격이 d(m)이고 면적이 S(m2)인 평행판 커패시터의 전극 사이에 유전율이 ε인 유전체를 넣고 전극 간에 V(V)의 전압을 가했을 때, 이 커패시터의 전극판을 떼어내는데 필요한 힘의 크기(N)는?
112ϵdV2S\dfrac{1}{2\epsilon}\dfrac{dV^2}{S}
212ϵV2d2S\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V^2}{d^2}S
312ϵVdS\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V}{d}S
412ϵV2d2S\dfrac{1}{2\epsilon}\dfrac{V^2}{d^2S}
정답 및 해설
평행판 콘덴서의 전극판에 작용하는 정전흡인력은 단위면적당 정전응력 f=12ϵE2 [N/m2]f=\dfrac{1}{2}\epsilon E^{2}\,[\mathrm{N/m^{2}}] 로 주어진다. 전압 V를 가한 상태이므로 E=VdE=\dfrac{V}{d} 를 대입하면 f=12ϵV2d2f=\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V^{2}}{d^{2}} 이고, 여기에 전극 면적 S를 곱하면 전극판을 떼어내는 데 필요한 힘은 F=fS=12ϵV2d2S [N]F=fS=\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V^{2}}{d^{2}}S\,[\mathrm{N}] 이 된다. 따라서 정답은 12ϵV2d2S\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V^{2}}{d^{2}}S 이다. ③ 12ϵVdS\dfrac{1}{2}\epsilon\dfrac{V}{d}S 는 전압이 1승이어서 차원이 힘이 되지 않고, ①·④ 는 유전율 ε이 분모에 있어 유전율이 클수록 흡인력이 작아진다는 잘못된 결과를 준다.
문제 3

다음은 맥스웰 전자방정식 하나하나가 담고 있는 물리적 사실을 풀어 쓴 것이다. 설명이 옳지 않은 것은?

1

∇⋅B=0\nabla\cdot B=0 : 자하는 홀로 떨어져 존재할 수 없다

2

∇⋅D=ρ\nabla\cdot D=\rho : 전속선이 뻗어 나오는 근원은 전하이다

3

∇×E=−∂B∂t\nabla\times E=-\dfrac{\partial B}{\partial t} : 자속이 시간에 따라 달라지면 그 둘레에 전계가 생긴다

4

∇×H=ic\nabla\times H=i_c : 전자계가 시간에 따라 변하더라도 이 한 식이면 충분하다

정답 및 해설

주회적분 법칙을 시변 전자계까지 넓히려면 전도전류밀도만으로는 모자라고, 전속밀도가 달라질 때 생기는 ∂D∂t\dfrac{\partial D}{\partial t}(변위전류밀도)를 반드시 더해야 한다. 이 항이 빠지면 콘덴서 극판 사이처럼 도체가 끊긴 구간에서 전하 보존과 어긋나므로, ∇×H=ic\nabla\times H=i_c 한 식이면 충분하다는 넷째 설명이 잘못이다. 나머지 셋은 각각 홀극 부재, 전하가 전속선의 발산원이라는 점, 자속 변화가 전계를 유도한다는 점을 바르게 옮긴 것이다.

문제 4

평행판 콘덴서의 정전용량이 5[μF]이다. 이 콘덴서 양단에 주파수 60[Hz], 실효값 100[V]인 정현파 전압을 걸었을 때 극판 사이 유전체를 지나는 변위전류의 실효값은 약 몇 [mA]인가?

1

266.6

2

30.0

3

188.5

4

133.3

정답 및 해설

유전체 속을 흐르는 변위전류는 id=Cdvdti_d=C\dfrac{dv}{dt}이므로 정현파에서는 크기가 I=ωCVI=\omega CV가 된다. ω=2π×60≈377\omega=2\pi\times60\approx377[rad/s], C=5×10−6C=5\times10^{-6}[F], V=100V=100[V]를 넣으면 377×5×10−6×100≈0.1885377\times5\times10^{-6}\times100\approx0.1885[A], 곧 약 188.5[mA]다. 266.6은 실효값 자리에 최댓값을 답한 값, 133.3은 실효값을 한 번 더 2\sqrt2로 나눈 값, 30.0은 2π2\pi를 빼먹고 주파수만 곱한 값이다.

문제 5
전위함수가 V=3xy+2z2+4V=3xy+2z^2+4로 주어질 때, 전계의 세기는?
13yi+3xj+4zk3yi+3xj+4zk
23yi−3xj+4zk3yi-3xj+4zk
3−3yi+3xj−4zk-3yi+3xj-4zk
4−3yi−3xj−4zk-3yi-3xj-4zk
정답 및 해설
전계는 전위의 음의 기울기 E=−∇VE=-\nabla V로 구한다. V=3xy+2z2+4V=3xy+2z^2+4에서 ∇V=3y i+3x j+4z k\nabla V=3y\,i+3x\,j+4z\,k이므로 E=−3y i−3x j−4z kE=-3y\,i-3x\,j-4z\,k이다.
정답은 −3yi−3xj−4zk-3yi-3xj-4zk이다.
문제 6
어떤 매질의 비투자율을 측정한 결과 μs\mu_s가 1보다 아주 조금 큰 값으로 나왔다. 이 매질의 자화율 χ\chi와 자성체 분류를 옳게 짝지은 것은?
1χ>0\chi>0인 상자성체
2χ<0\chi<0인 반자성체
3χ=0\chi=0인 비자성 매질
4χ=−1\chi=-1인 완전 반자성체
정답 및 해설

비투자율과 자화율은 χ=μs−1\chi=\mu_s-1로 묶여 있다. μs\mu_s가 1을 조금 넘었다는 것은 χ\chi가 0보다 큰 작은 양수라는 뜻이며, 자계를 걸면 그 방향으로 약하게 끌려가는 성질을 보인다. 이런 매질을 상자성체로 분류한다.

나머지 보기는 μs\mu_s 조건과 어긋난다. μs<1\mu_s<1이면 χ<0\chi<0인 반자성체, 진공처럼 μs=1\mu_s=1이면 χ=0\chi=0이고, χ=−1\chi=-1은 초전도체가 자속을 완전히 밀어낼 때 나타나는 극단값이다.

문제 7
두 자극판이 놓여 있다. 이 자극판 사이의 자속밀도가 B[Wb/m²], 자계의 세기가 H[AT/m], 투자율이 μ\mu인 곳에서 자계의 에너지 밀도 [J/m³]는?
112HB2\dfrac{1}{2}HB^2
212μH2\dfrac{1}{2\mu}H^2
3HB
412μB2\dfrac{1}{2\mu}B^2
정답 및 해설
자계 에너지 밀도는 w=12BH=12μH2=B22μw=\dfrac{1}{2}BH=\dfrac{1}{2}\mu H^2=\dfrac{B^2}{2\mu}로 표현된다. 따라서 정답은 12μB2\dfrac{1}{2\mu}B^2이다.
문제 8
그림에 나타난 발전기 자극 중 N극에 해당하는 것은? (단, 화살표는 자속의 방향을 나타낸다.) abcd
1a, b
2a, c
3c, d
4b, d
정답 및 해설
자속은 N극에서 나와 공극을 지나 전기자(중심)로 들어가고, 전기자를 통과한 뒤 S극으로 들어가 계철을 거쳐 다시 N극으로 돌아온다. 그림의 화살표를 보면 b, d 쪽에서는 자속이 자극에서 전기자 쪽(안쪽)으로 향하고, a, c 쪽에서는 전기자에서 자극 바깥(계철) 쪽으로 향한다. 즉 자속이 나가는 b, d가 N극이고 자속이 들어오는 a, c는 S극이므로 정답은 b, d 이다. 또한 다극기는 원주를 따라 자극이 N, S로 번갈아 배치되므로 ① a, b 나 ③ c, d 처럼 서로 이웃한 두 극이 동시에 N극이 되는 배치는 성립할 수 없다.
문제 9
유전체로 채워진 평행판 커패시터 내부에서 전속밀도가 3×10−73\times10^{-7}[C/m2^2], 단위 부피에 저장된 정전에너지가 2.5×10−32.5\times10^{-3}[J/m3^3]로 측정되었다. 이때 유전체의 유전율[F/m]을 구하면?
19.0×10−129.0\times10^{-12}
23.6×10−113.6\times10^{-11}
37.2×10−117.2\times10^{-11}
41.8×10−111.8\times10^{-11}
정답 및 해설

정전에너지 밀도는 w=12ED=D22εw=\dfrac12ED=\dfrac{D^2}{2\varepsilon}로 쓸 수 있으므로, 유전율은 ε=D22w\varepsilon=\dfrac{D^2}{2w}로 뒤집어 구한다.

수치를 넣으면 ε=(3×10−7)22×2.5×10−3=9×10−145×10−3=1.8×10−11\varepsilon=\dfrac{(3\times10^{-7})^2}{2\times2.5\times10^{-3}}=\dfrac{9\times10^{-14}}{5\times10^{-3}}=1.8\times10^{-11}[F/m]이 나온다.

역산 검산 — E=Dε=3×10−71.8×10−11≈1.67×104E=\dfrac{D}{\varepsilon}=\dfrac{3\times10^{-7}}{1.8\times10^{-11}}\approx1.67\times10^{4}[V/m]이고 12ED=12×1.67×104×3×10−7≈2.5×10−3\dfrac12ED=\dfrac12\times1.67\times10^{4}\times3\times10^{-7}\approx2.5\times10^{-3}[J/m3^3]로 주어진 에너지밀도가 그대로 복원된다.

문제 10
빗방울이 섞인 대기는 마른 공기보다 도전율이 크다. 도전율이 큰 매질 속을 지날 때 전자파가 겪는 변화로 옳은 것은?
1감쇠정수가 커져 나아갈수록 세기가 빨리 줄어든다.
2위상정수만 커질 뿐 진폭은 조금도 줄지 않는다.
3표피두께가 두꺼워져 매질 속으로 더 깊이 파고든다.
4고유임피던스가 순수한 실수가 되어 손실이 사라진다.
정답 및 해설

손실이 있는 매질에서 전파상수는 γ=jωμ(σ+jωε)=α+jβ\gamma=\sqrt{j\omega\mu(\sigma+j\omega\varepsilon)}=\alpha+j\beta로 쓰이고, 파의 크기는 나아간 거리에 따라 e−αxe^{-\alpha x}로 작아진다. 여기서 α\alpha가 감쇠정수다.

σ\sigma가 커지면 전계가 매질 안의 자유전하를 밀어 전도전류를 만들고, 그 전류가 열로 흩어지는 몫이 늘어난다. 이 열손실이 파의 에너지를 갉아먹으므로 α\alpha가 커지고 같은 거리를 가도 남는 세기가 작아진다. 그래서 ①이 옳다.

침투깊이는 δ=1α≈2ωμσ\delta=\dfrac{1}{\alpha}\approx\sqrt{\dfrac{2}{\omega\mu\sigma}}이므로 σ\sigma가 커질수록 오히려 얇아져 ③은 거꾸로다. ②처럼 크기가 그대로라면 손실이 없다는 뜻이라 앞뒤가 맞지 않고, ④의 고유임피던스는 손실이 있으면 η=jωμσ+jωε\eta=\sqrt{\dfrac{j\omega\mu}{\sigma+j\omega\varepsilon}}로 복소수가 되어 전계와 자계 사이에 위상차를 만든다.

비나 안개가 낀 날 마이크로파·밀리파 회선의 수신 세기가 떨어지는 까닭이 이것이다. 물방울이 섞이면 σ\sigma가 커진 대기가 파를 더 많이 삼키고, 주파수가 높을수록 그 정도가 두드러진다.

문제 11
유전율이 ℇ1 과 ℇ2인 두 유전체가 경계를 이루어 접하고 있는 경우 유전율이 ℇ1인 영역에 전하 Q가 존재할 때 이 전하에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?
1ℇ1＞ℇ2 인 경우 흡입력이 작용한다.
2ℇ1과 ℇ2 값에 상관없이 흡입력이 작용한다.
3ℇ1과 ℇ2 값에 상관없이 반발력이 작용한다.
4ℇ1＞ℇ2 인 경우 반발력이 작용한다.
정답 및 해설
유전율이 다른 두 매질의 경계에서 ϵ1\epsilon_1 영역에 있는 전하 Q에 작용하는 힘은 영상전하법으로 구할 수 있으며, 영상전하는 Q′=Qϵ1−ϵ2ϵ1+ϵ2Q'=Q\dfrac{\epsilon_1-\epsilon_2}{\epsilon_1+\epsilon_2}이다. ϵ1>ϵ2\epsilon_1>\epsilon_2이면 영상전하가 실제 전하와 같은 부호가 되어 반발력이 작용하고, ϵ1<ϵ2\epsilon_1<\epsilon_2이면 반대 부호가 되어 흡인력이 작용한다. 따라서 정답은 ϵ1>ϵ2\epsilon_1>\epsilon_2인 경우 반발력이 작용한다이다.
문제 12
자유공간에서 정육각형의 각 꼭짓점에 크기와 부호가 같은 점전하 QQ가 놓여 있다. 정육각형 한 변의 길이가 aa일 때, 정육각형 중심에서의 전계의 세기는?
1Q4πϵ0a2\dfrac{Q}{4\pi \epsilon_0a^2}
26Q6Q
33Q2πϵ0a2\dfrac{3Q}{2\pi \epsilon_0a^2}
40
정답 및 해설
정육각형의 각 꼭짓점에 크기와 부호가 같은 전하가 대칭으로 배치되어 있으므로, 중심에서 각 전하에 의한 전계 벡터가 서로 상쇄되어 합은 0이 된다. 따라서 정답은 0이다.
문제 13
자기 인덕턴스 L[H]인 코일에 전류 I[A]를 흘렸을 때, 자계의 세기가 H[A/m]이다. 이 코일에 전류 I/2[A]를 흘리면 저장되는 자기에너지 밀도[J/m3]는?
1(1/2)LI2
2(1/2)μ0H2
3(1/8)LI2
4(1/8)μ0H2
정답 및 해설
정답은 18μ0H2\frac{1}{8}\mu_0H^2이다. 자계의 세기는 전류에 비례하므로 전류가 I/2I/2가 되면 자계도 H/2H/2가 되며, 에너지 밀도는 w=12μ0(H2)2=18μ0H2w=\frac{1}{2}\mu_0\left(\frac{H}{2}\right)^2=\frac{1}{8}\mu_0H^2가 된다.
문제 14
내도체의 반지름이 1/(4πε)[㎝], 외도체의 반지름이 1/(πε)[㎝]인 동심구 사이를 유전율이 ε[F/m]인 매질로 채웠을 때 도체 사이의 정전 용량은?
11/2[F]
23/4[F]
310-2[F]
4(4/3)×10-2[F]
정답 및 해설
동심구 정전용량은 C=4πϵabb−aC=4\pi\epsilon\frac{ab}{b-a}이다. a=14πϵ×10−2,b=1πϵ×10−2a=\frac{1}{4\pi\epsilon}\times10^{-2}, b=\frac{1}{\pi\epsilon}\times10^{-2}[m]를 대입하여 정리하면 C=43×10−2[F]C=\frac{4}{3}\times10^{-2}[\mathrm{F}]가 되어 정답은 43×10−2[F]\frac{4}{3}\times10^{-2}[\mathrm{F}]이다.
문제 15
전하 q[C]q\rm[C]이 공기 중 자계 H[AT/m]H\rm[AT/m]에 수직방향으로 v[m/s]v\rm[m/s]의 속도로 진입할 때 받는 힘은 몇 [N]\rm[N]인가?
1qHμ0v\dfrac{qH}{\mu_0v}
2qvHqvH
31μ0qvH\dfrac1{\mu_0}qvH
4μ0qvH\mu_0qvH
정답 및 해설
자계 중을 속도 vv로 수직하게 진입하는 전하가 받는 힘은 로렌츠 힘 F=qvBF=qvB이고, 공기 중에서 B=μ0HB=\mu_0H이므로 F=μ0qvHF=\mu_0qvH이다.
정답은 μ0qvH\mu_0qvH이다.
문제 16
인덕턴스의 단위[H]와 같지 않은 것은?
1Ω • s
2J/A2
3Wb/A
4J/A • s
정답 및 해설
인덕턴스의 단위 [H]는 Ω⋅s\Omega\cdot s, Wb/A\rm{Wb/A}, 그리고 에너지 관계식 W=12LI2W=\dfrac12LI^2에서 나오는 J/A2\rm{J/A^2}와 모두 같다. 그러나 J/(A⋅s)\rm{J/(A\cdot s)}는 J/s\rm{J/s}를 A로 나눈 것, 즉 전압의 단위(W/A)이므로 인덕턴스의 단위와 같지 않다.
문제 17
강자성체에서 자속밀도 B와 자화의 세기 J의 크기 관계로 옳은 것은?
1J는 B보다 약간 크다.
2J는 B보다 대단히 작다.
3J는 B보다 대단히 크다.
4J는 B보다 약간 작다.
정답 및 해설
강자성체에서는 B=μ0H+JB=\mu_0H+J의 관계가 성립하며, μ0H\mu_0H 항이 J에 비해 매우 작을 뿐 0은 아니므로 B가 J보다 약간 크다. 바꿔 말하면 J는 B보다 약간 작다.
문제 18
맥스웰의 전자계 기초방정식을 미분형으로 옳게 나타낸 것은?
1rot E=−∂B∂t,rot H=∂D∂t,div D=0,div B=0 rot \ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, rot \ H=\dfrac{\partial D}{\partial t},div \ D=0,div \ B=0
2rot E=−∂B∂t,rot H=i,div D=0,div B=0 rot \ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, rot \ H=i,div \ D=0,div \ B=0
3rot E=−∂B∂t,rot H=i+∂D∂t,div D=ρ,div B=H rot \ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, rot \ H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t},div \ D=\rho ,div \ B=H
4rot E=−∂B∂t,rot H=i+∂D∂t,div D=ρ,div B=0 rot \ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, rot \ H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t},div \ D=\rho ,div \ B=0
정답 및 해설
맥스웰의 전자계 기초방정식(미분형)은 패러데이 법칙 rot E=−∂B∂trot\ E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, 변위전류를 포함한 앙페르 법칙 rot H=i+∂D∂trot\ H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t}, 가우스 법칙 div D=ρdiv\ D=\rho, 그리고 자기단극자가 존재하지 않음을 나타내는 div B=0div\ B=0으로 구성된다. 이 네 식을 모두 만족하는 것은 ④번이다.
문제 19
액체 유전체를 사용한 정전용량 C[F]의 콘덴서에 V[V]의 전압을 가했을 때 흐르는 누설전류는 몇 [A]인가? (단, 유전체의 비유전율은 εs \varepsilon_s이고, 고유저항은 ρ[Ω⋅m]\rho [\Omega \cdot m]이다.)
1CV2ρε\dfrac{CV^2}{\rho \varepsilon }
2ρεsC\dfrac{\rho \varepsilon_s}{C}
3ρεsVC\dfrac{\rho \varepsilon_sV}{C}
4CVρε\dfrac{CV}{\rho \varepsilon }
정답 및 해설
콘덴서의 정전용량 C와 누설저항 R 사이에는 유전체의 절대유전율 ε(=ε0εs)와 고유저항 ρ에 대해 RC=ρεRC=\rho\varepsilon의 관계가 성립하므로 R=ρεCR=\dfrac{\rho\varepsilon}{C}이다. 따라서 누설전류는 I=VR=CVρεI=\dfrac{V}{R}=\dfrac{CV}{\rho\varepsilon}가 되어
문제 20
선전하밀도 ρ\rho[C/m]를 갖는 코일이 반원형 형태일 때, 반원의 중심에서 전계의 세기는 몇 [V/m]인가? (단, 반지름은 rr[m]이다.) r선전하밀도 ρ
1ρ4πϵ0r2\dfrac{\rho}{4 \pi \epsilon_{0} r^{2}}
2ρ8πϵ0r2\dfrac{\rho}{8 \pi \epsilon_{0} r^{2}}
3ρ4πϵ0r\dfrac{\rho}{4 \pi \epsilon_{0} r}
4ρ2πϵ0r\dfrac{\rho}{2 \pi \epsilon_{0} r}
정답 및 해설
반원형으로 분포한 선전하 ρ\rho에 의해 중심에 생기는 전계는 대칭성에 의해 지름과 나란한 성분은 상쇄되고 이에 수직한 성분만 남는다. 미소전하 dq=ρr dθdq=\rho r\,d\theta에 의한 전계의 수직 성분을 θ=0\theta=0부터 π\pi까지 적분하면 E=ρ4πϵ0r∫0πsin⁡θ dθ=ρ2πϵ0rE=\dfrac{\rho}{4\pi\epsilon_0 r}\displaystyle\int_0^{\pi}\sin\theta\,d\theta=\dfrac{\rho}{2\pi\epsilon_0 r}가 되어 정답은 ρ2πϵ0r\dfrac{\rho}{2\pi\epsilon_0 r}이다.
문제 21
수전용 변전설비의 1차측 차단기의 용량은 주로 어느 것에 의하여 정해지는가?
1부하 설비의 용량
2공급측 전원의 단락 용량
3수전 계약 용량
4수전전력의 역률과 부하율
정답 및 해설
수전설비 1차측 차단기는 사고 시 발생하는 단락전류를 안전하게 차단할 수 있어야 하므로, 그 용량은 공급측 전원(계통)의 단락용량에 의해 정해진다. 따라서 정답은 공급측 전원의 단락 용량이다.
문제 22

1선마다의 대지정전용량이 0.0050.005[μF/km]인 66[kV] 3상 3선식 2회선 송전선로가 30[km] 뻗어 있다. 주파수를 60[Hz]로 볼 때 이 선로에 넣을 소호리액터 용량은 약 몇 [kVA]인가?

1

약 493

2

약 164

3

약 246

4

약 1,478

정답 및 해설

소호리액터는 땅과의 정전용량 때문에 흐르는 충전전류를 지워 없앨 만큼으로 잡으므로 QL=3ωCE2Q_L=3\omega CE^{2}(EE는 한 상의 전압)를 쓴다. 2회선이 함께 있으니 한 상이 거느리는 값은 C=0.005×30×2=0.3C=0.005\times30\times2=0.3[μF]이고, E=660003≈38105E=\dfrac{66000}{\sqrt{3}}\approx38105[V]와 ω=2π×60≈377\omega=2\pi\times60\approx377을 넣으면 QL≈4.93×105Q_L\approx4.93\times10^{5}[VA], 곧 약 493[kVA]가 된다. 약 246은 회선이 둘인 것을 셈에 넣지 않은 값, 약 1,478은 한 상의 전압 자리에 선간 값을 그대로 넣은 값, 약 164는 3을 곱하지 않은 값이다.

문제 23
증기의 엔탈피란?
1증기 1kg의 잠열
2증기 1kg의 보유열량
3증기 1kg의 증발열을 그 온도로 나눈 것
4증기 1kg의 현열
정답 및 해설
엔탈피는 증기 1kg이 가지고 있는 전체 열량, 즉 현열과 잠열을 합한 보유열량을 의미한다. 따라서 정답은 증기 1kg의 보유열량이다.
문제 24
하천의 유황곡선이 거의 수평을 이룰 때의 의미를 설명한 것으로 가장 알맞은 것은?
1하천의 유량 변동이 심함을 의미한다.
2하천의 유량 변동이 거의 없음을 의미한다.
3하천의 유량이 적음을 의미한다.
4하천의 유량이 많음을 의미한다.
정답 및 해설
유황곡선의 경사가 완만하여 거의 수평에 가깝다는 것은 연중 하천 유량의 변화가 크지 않고 일정하게 유지된다는 것을 의미한다. 정답은 하천의 유량 변동이 거의 없음을 의미한다이다.
문제 25
다음 중 송전선의 코로나손과 가장 관계가 깊은 것은?
1송전거리
2상대공기 밀도
3송전선의 정전용량
4송전선의 전압 변동률
정답 및 해설
코로나 임계전압은 상대공기밀도에 비례하므로(Peek의 식), 코로나손은 상대공기밀도와 가장 밀접한 관계가 있다.
정답은 상대공기 밀도이다.
문제 26
정격전압 66[kV], 정격전류 500[A]로 운전되는 모선이 있다. 이 모선에서 전원측을 본 합성 %임피던스가 25[%]일 때 단락용량은 약 몇 [MVA]인가?
1132.0
2228.6
357.2
4285.8
정답 및 해설
백분율 임피던스로 단락전류를 먼저 잡으면 Is=100%ZIn=10025×500=2000 [A]I_s=\dfrac{100}{\%Z}I_n=\dfrac{100}{25}\times500=2000\,[\mathrm A]다. 이 전류가 선간전압 66 [kV]66\,[\mathrm{kV}] 아래에서 흐르므로 Ps=3 VIs=3×66×103×2000≈228.6×106 [VA]=228.6 [MVA]P_s=\sqrt3\,VI_s=\sqrt3\times66\times10^3\times2000\approx228.6\times10^6\,[\mathrm{VA}]=228.6\,[\mathrm{MVA}]가 된다.
다른 길로 짚어도 같다. 기준 용량이 Pn=3×66×103×500≈57.2 [MVA]P_n=\sqrt3\times66\times10^3\times500\approx57.2\,[\mathrm{MVA}]이므로 Ps=100%ZPn=4×57.2≈228.6 [MVA]P_s=\dfrac{100}{\%Z}P_n=4\times57.2\approx228.6\,[\mathrm{MVA}]로 두 계산이 맞물린다.
57.257.2는 기준 용량을 그대로 답으로 쓴 값, 132.0132.0은 3\sqrt3을 빠뜨린 값, 285.8285.8은 %Z\%Z를 20 [%]20\,[\%]로 잘못 읽은 값이다.
문제 27

대도시 부하밀집 지역에 적용되는 저압 네트워크 방식에 관한 설명으로 옳은 것은?

1

급전선 한 회선이 고장나면 그 구간이 정전되므로 공급 신뢰도는 방사상 방식과 비슷하다.

2

네트워크 변압기 2차측에 프로텍터를 두어 역방향 전력을 자동으로 차단한다.

3

저압측을 서로 연결하지 않고 변압기마다 독립된 구역만 담당하게 한다.

4

부하가 늘어나면 전압변동이 급격히 커져 증설이 어렵다.

정답 및 해설

이 방식은 두 회선 이상의 배전선에서 네트워크 변압기로 급전받아 저압측을 그물 모양으로 이어 놓기 때문에 한 회선이 없어져도 무정전으로 공급되고, 전압강하와 손실이 작으며 증설에도 유리하다. 다만 저압 모선에서 변압기 쪽으로 전력이 거꾸로 흐르면 사고가 확대되므로 네트워크 변압기 2차측 프로텍터가 역방향 전력을 자동으로 차단해야 한다. 나머지 셋은 이 방식의 장점을 거꾸로 뒤집어 서술한 것이다.

문제 28

전력선과 통신선 중간에 차폐선을 가설한 그림의 계통에서 선 상호 간의 임피던스가 Z12=10Z_{12}=10[Ω], Z1s=20Z_{1s}=20[Ω], Z2s=15Z_{2s}=15[Ω]이고 차폐선 자체의 자기임피던스가 Zs=50Z_s=50[Ω]이다. 이 차폐선의 저감계수는 얼마인가?

Z1sZ2sZ12Is① 전력선② 차폐선③ 통신선
1

0.4

2

0.6

3

0.67

4

1.6

정답 및 해설

차폐선을 두면 통신선에 유도되는 전압이 줄어드는데, 그 줄어든 비율을 나타내는 값이 λ=∣1−Z1sZ2sZsZ12∣\lambda=\left|1-\dfrac{Z_{1s}Z_{2s}}{Z_sZ_{12}}\right|이다. 수치를 넣으면 20×1550×10=0.6\dfrac{20\times15}{50\times10}=0.6이므로 λ=∣1−0.6∣=0.4\lambda=|1-0.6|=0.4가 되어 0.4가 답이다. 0.6은 절댓값 괄호 안의 비만 구한 값, 0.67은 분자와 분모를 서로 바꿔 넣은 값, 1.6은 1에서 빼지 않고 더한 값이다.

문제 29
유효낙차가 30[%] 감소하면 수차의 효율이 10[%] 감소한다고 할 때, 이때의 출력은 원래의 약 몇 [%]인가? (단, 안내날개의 열림은 변하지 않는 것으로 한다.)
137.2[%]
252.7[%]
363.7[%]
448.0[%]
정답 및 해설
안내날개 열림이 일정하면 유량은 낙차의 제곱근에 비례하므로 출력은 P∝H1.5ηP \propto H^{1.5}\eta로 나타난다. 낙차가 30[%] 감소해 H′=0.7HH'=0.7H, 효율이 10[%] 감소해 η′=0.9η\eta'=0.9\eta이므로 P′P=0.71.5×0.9≈0.527\frac{P'}{P}=0.7^{1.5}\times0.9\approx0.527이 되어 출력은 약 52.7[%]이다. 따라서 정답은 52.7[%]이다.
문제 30
유효접지계통에서 피뢰기의 정격전압을 결정하는데 가장 중요한 요소는?
1선로 애자련의 충격섬락전압
21선 지락고장시 건전상의 대지전위
3유도뢰의 전압의 크기
4내부 이상전압 중 과도이상전압의 크기
정답 및 해설
유효접지계통에서 피뢰기의 정격전압은 1선 지락고장 시 건전상에 나타나는 대지전위(상용주파 지속성 이상전압)를 기준으로 결정된다. 따라서 정답은 1선 지락고장시 건전상의 대지전위이다.
문제 31

주파수 60[Hz]인 3상 송전선의 1상당 대지정전용량이 0.5[μF]로 측정되었다. 접속용 변압기의 리액턴스가 15[Ω]인 소호리액터를 달아 공진시키려 할 때, 탭에 필요한 리액턴스는 약 몇 [Ω]인가?

1

1723

2

1763

3

1773

4

1813

정답 및 해설

공진은 리액터가 세 상분의 대지정전용량을 상쇄할 때 이루어지므로 탭 값은 X=13ωC−xt3X=\dfrac{1}{3\omega C}-\dfrac{x_t}{3}가 된다. 앞항은 13×2π×60×0.5×10−6≈1768\dfrac{1}{3\times2\pi\times60\times0.5\times10^{-6}}\approx1768[Ω]이고 뒤항은 153=5\dfrac{15}{3}=5[Ω]이므로 약 1763[Ω]으로 잡아야 한다. 1773은 변압기 몫을 빼지 않고 더한 값, 1723과 1813은 변압기 리액턴스를 3으로 나누는 대신 3배 한 값이다.

문제 32

그림처럼 전력선 아래쪽, 통신선 위쪽에 차폐선을 한 가닥 가설하였다. 상호임피던스가 Z12=j2Z_{12}=j2[Ω], Z1S=j5Z_{1S}=j5[Ω], Z2S=j3Z_{2S}=j3[Ω]이고 차폐선 자체의 자기임피던스가 ZS=j10Z_S=j10[Ω]이라면, 이 차폐선이 만들어 내는 저감계수는 얼마인가?

전력선차페선통신선Z1I0ZSI1Z2Z1SZ2SZ12
1

0.25

2

0.75

3

1.75

4

0.33

정답 및 해설

차폐선을 놓으면 통신선에 걸리는 전자유도전압이 저감계수 λ=∣1−Z1SZ2SZSZ12∣\lambda=\left|1-\dfrac{Z_{1S}Z_{2S}}{Z_SZ_{12}}\right|배로 줄어든다. 주어진 값을 넣으면 분수 부분이 j5×j3j10×j2=1520=0.75\dfrac{j5\times j3}{j10\times j2}=\dfrac{15}{20}=0.75이므로 λ=∣1−0.75∣=\lambda=\left|1-0.75\right|=0.25다. 0.75는 1에서 빼는 과정을 놓친 값, 1.75는 부호를 반대로 잡아 더한 값, 0.33은 분수를 뒤집어 쓴 값이다.

문제 33
모선 보호에 사용되는 계전방식이 아닌 것은?
1전류차동 보호방식
2선택접지 계전방식
3위상 비교방식
4방향거리 계전방식
정답 및 해설
모선 보호 계전방식에는 전류차동 보호방식, 위상비교방식, 방향거리 계전방식 등이 있으며, 선택접지 계전방식은 비접지·소호리액터 접지 배전선로에서 지락된 회선을 선택하기 위한 방식으로 모선보호와는 무관하다. 따라서 정답은 선택접지 계전방식이다.
문제 34
수변전설비에서 1차측에 설치하는 차단기의 용량은 어느것에 의하여 정하는가?
1변압기 용량
2공급측 단락 용량
3부하 설비 용량
4수전계약 용량
정답 및 해설
차단기는 고장 시 흐르는 단락전류를 안전하게 차단할 수 있어야 하므로, 1차측 차단기의 정격차단용량은 설치 지점에서 발생 가능한 최대 단락전류, 즉 공급측(전원측)의 단락용량을 기준으로 정한다. 정답은 공급측 단락 용량이다.
문제 35
3상 전원에 접속된 Δ결선의 콘덴서를 Y결선으로 바꾸면 진상 용량은 어떻게 되는가?
1√3 배로 된다
21/3 로 된다.
31/√3 로 된다.
43 배로 된다.
정답 및 해설
동일한 정전용량의 콘덴서를 Δ결선에서 Y결선으로 바꾸면 각 상에 걸리는 전압이 1/31/\sqrt3배로 줄어들고 충전용량은 전압의 제곱에 비례하므로 1/31/3배로 줄어든다.
정답은 1/3 로 된다이다.
문제 36
그림과 같이 임피던스 Z1,Z2,Z3Z_1, Z_2, Z_3을 접속한 선로의 A쪽에서 전압파 E가 진행해 올 때, 접속점 B에서 무반사가 되기 위한 조건은?EAZ1BCDZ2Z3
1Z1=Z2+Z3Z_1=Z_2+Z_3
21Z1=1Z2+1Z3\dfrac{1}{Z_1}=\dfrac{1}{Z_2}+\dfrac{1}{Z_3}
31Z2=1Z1+1Z3\dfrac{1}{Z_2}=\dfrac{1}{Z_1}+\dfrac{1}{Z_3}
41Z3=1Z1+1Z2\dfrac{1}{Z_3}=\dfrac{1}{Z_1}+\dfrac{1}{Z_2}
정답 및 해설
접속점 B에서 반사가 없으려면 A쪽에서 본 임피던스 Z1Z_1이 B에서 병렬로 갈라지는 Z2,Z3Z_2, Z_3의 합성 임피던스와 같아야 하므로 1Z1=1Z2+1Z3\dfrac1{Z_1}=\dfrac1{Z_2}+\dfrac1{Z_3}이다.
문제 37
송전 철탑에서 역섬락을 방지하기 위한 대책은?
1가공지선의 설치
2탑각 접지저항의 감소
3아크혼의 설치
4전력선의 연가
정답 및 해설
역섬락은 뇌격전류가 철탑을 통해 대지로 흐를 때 탑각 접지저항이 크면 철탑 전위가 크게 상승하여 애자련을 통해 전선쪽으로 역으로 섬락하는 현상이다. 따라서 탑각 접지저항을 감소시키는 것이 근본적인 방지 대책이 되어
문제 38
전력계통에서 인터록(inter lock)의 설명으로 알맞은 것은?
1차단기가 닫혀 있어야 단로기를 열 수 있다.
2차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있다.
3차단기의 접점과 단로기의 접점이 기계적으로 연결되어 있다.
4부하통전 시 단로기를 열 수 있다.
정답 및 해설
인터록은 부하전류가 흐르는 상태에서 단로기를 조작하여 사고로 이어지는 것을 막기 위한 장치로, 차단기가 열려 있는(무전류) 상태에서만 단로기를 닫거나 열 수 있도록 기계적·전기적으로 상호 구속한다. 이를 정확히 설명한 것은 ② 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있다이다.
문제 39
1[m]당 하중이 0.37[kg]인 전선을 지지점의 높이가 같은 경간 80[m]에 가설하고 이도를 0.8[m]로 할 때, 전선의 수평장력은 몇 [kg]인가?
1350
2370
3380
4360
정답 및 해설
이도는 D=WS28TD=\dfrac{WS^2}{8T}의 관계를 가지므로 수평장력은 T=WS28D=0.37×8028×0.8=370T=\dfrac{WS^2}{8D}=\dfrac{0.37\times 80^2}{8\times 0.8}=370[kg]이다. 따라서 정답은 370이다.
문제 40
전력계통의 주회로에 사용되는 것으로 고장 전류와 같은 대전류를 차단할 수 있는 것은?
1선로 개폐기(LS)
2유입개폐기(OS)
3차단기(CB)
4단로기(DS)
정답 및 해설
차단기(CB)는 정상적인 부하전류뿐 아니라 단락사고 시 발생하는 고장전류와 같은 대전류까지 안전하게 차단할 수 있도록 설계된 기기이다. 단로기(DS)나 선로개폐기(LS), 유입개폐기(OS)는 무부하 또는 소전류 개폐용으로 고장전류를 차단할 수 없다. 따라서 정답은 차단기(CB)이다.
문제 41
입력 전원의 주파수를 다른 크기의 주파수로 변환하는 전력변환장치는?
1사이클로 컨버터
2컨버터
3초퍼
4인버터
정답 및 해설
정답은 사이클로 컨버터이다. 사이클로 컨버터는 교류를 직류 단계를 거치지 않고 직접 다른 크기의 주파수를 갖는 교류로 변환하는 장치이며, 컨버터는 교류를 직류로, 인버터는 직류를 교류로, 초퍼는 직류전압의 크기만을 변환하는 장치이다.
문제 42
동기기의 권선법 중 기전력의 파형이 좋게되는 권선법은?
1단절권, 분포권
2전절권, 집중권
3전절권, 2층권
4단절권, 집중권
정답 및 해설
단절권과 분포권을 사용하면 고조파 성분이 억제되어 기전력의 파형이 정현파에 가깝게 개선된다. 따라서 정답은 단절권, 분포권이다.
문제 43
우리나라 동기발전기는 대부분 회전계자형을 사용한다. 회전계자형을 사용하는 이유로 틀린 것은?
1기전력의 파형을 개선한다.
2전기자보다 계자극을 회전자로 하는 편이 기계적으로 더 튼튼하다.
3전기자가 고정자이기 때문에 고압·대전류용으로 적합하고 절연이 쉽다.
4계자가 회전자이지만 저압·소용량의 직류이므로 구조가 간단하다.
정답 및 해설
회전계자형을 채택하는 이유는 계자극을 회전자로 하는 편이 기계적으로 튼튼하고, 전기자가 고정자이므로 고압·대전류에 적합하며 절연이 쉽고, 계자는 저압·소용량 직류이므로 여자 구조가 간단하기 때문이다. 기전력의 파형 개선은 분포권·단절권 등 권선법과 관련된 사항으로 회전계자형 채택 이유와는 관련이 없으므로 정답이다.
문제 44

60[Hz] 전원에 물린 4극 3상 유도전동기를 전부하로 돌리면서 회전자 회로에 나타나는 주파수를 재어 보니 2.4[Hz]였다. 이 전동기의 축은 1분에 몇 번 도는가?

1

864

2

1,728

3

1,800

4

1,872

정답 및 해설

회전자 쪽 주파수는 고정자 주파수에 슬립을 곱한 값이므로 슬립은 s=2.460=0.04s=\dfrac{2.4}{60}=0.04이다. 극수 4에 대한 무부하 속도가 Ns=120×604=1,800N_s=\dfrac{120\times60}{4}=1{,}800[rpm]이므로 실제 축 속도는 (1−0.04)×1,800=(1-0.04)\times1{,}800=1,728[rpm]이 된다. 1,800은 슬립을 반영하지 않은 값, 1,872는 (1+s)(1+s)를 곱해 부호를 뒤집은 값, 864는 극수를 8로 잘못 본 값이다.

문제 45
동기 리액턴스 Xs=10[Ω], 전기자 저항ra=0.1[Ω] 인 Y결선 3상 동기발전기가 있다. 1상의 단자전압은 V=4000V 이고 유기 기전력 E=6400V 이다. 부하각 δ=30° 라고 하면 발전기의 3상 출력[kW]은 약 얼마인가?
13840
21250
32830
44650
정답 및 해설
전기자저항을 무시하면 3상 동기발전기의 출력은 P=3×EVXssin⁡δP=3\times\dfrac{EV}{X_s}\sin\delta로 구할 수 있다.
대입하면 P=3×6400×400010×sin⁡30∘=3×2,560,000×0.5=3,840,000 [W]=3840 [kW]P=3\times\dfrac{6400\times4000}{10}\times\sin30^\circ=3\times2{,}560{,}000\times0.5=3{,}840{,}000\ [\mathrm W]=3840\ [\mathrm{kW}]가 되어, 정답은 38403840이다.
문제 46
3상 동기발전기에서 매극 매상당 슬롯수가 3일 때, 분포계수는?
116sinπ18\dfrac{1}{6sin\frac{\pi}{18}}
26sinπ186sin\dfrac{\pi}{18}
3sin23πsin\dfrac{2}{3}\pi
4sin32πsin\dfrac{3}{2}\pi
정답 및 해설
매극매상당 슬롯수 q=3q=3, 상수 m=3m=3인 권선의 분포계수는 kd=sin⁡π2mqsin⁡π2mq=sin⁡π63sin⁡π18=16sin⁡π18k_d=\dfrac{\sin\frac{\pi}{2m}}{q\sin\frac{\pi}{2mq}}=\dfrac{\sin\frac{\pi}{6}}{3\sin\frac{\pi}{18}}=\dfrac{1}{6\sin\frac{\pi}{18}}이므로 정답이다.
문제 47
직류 분권발전기 두 대가 병렬로 운전되며 한 부하에 전력을 공급하고 있다. 전기자 저항은 각각 0.05[Ω], 0.04[Ω], 계자 저항은 각각 22[Ω], 44[Ω], 유기기전력은 각각 230[V], 228[V]이고 두 발전기의 공통 단자전압은 220[V]이다. 부하가 소비하는 전력의 합은 몇 [kW]인가?
188.0
242.9
384.7
481.4
정답 및 해설
분권계자는 단자에 직접 걸리므로 If1=22022=10 [A]I_{f1}=\dfrac{220}{22}=10\,[\mathrm A], If2=22044=5 [A]I_{f2}=\dfrac{220}{44}=5\,[\mathrm A]다. 전기자 쪽은 유기기전력과 단자전압의 차를 전기자 저항으로 나눠 Ia1=230−2200.05=200 [A]I_{a1}=\dfrac{230-220}{0.05}=200\,[\mathrm A], Ia2=228−2200.04=200 [A]I_{a2}=\dfrac{228-220}{0.04}=200\,[\mathrm A]가 흐른다. 계자로 갈라져 들어간 몫을 덜어내면 모선 쪽으로 넘어가는 전류는 200−10=190 [A]200-10=190\,[\mathrm A]와 200−5=195 [A]200-5=195\,[\mathrm A]다.
그러므로 P=220×(190+195)=220×385=84 700 [W]=84.7 [kW]P=220\times(190+195)=220\times385=84\,700\,[\mathrm W]=84.7\,[\mathrm{kW}]다.
되짚어 84 700220=385 [A]\dfrac{84\,700}{220}=385\,[\mathrm A]이고 여기에 계자 몫 15 [A]15\,[\mathrm A]를 되살리면 전기자전류 합이 400 [A]400\,[\mathrm A], 곧 220+200×0.05=230 [V]220+200\times0.05=230\,[\mathrm V]와 220+200×0.04=228 [V]220+200\times0.04=228\,[\mathrm V]로 두 유기기전력이 그대로 복원된다. 계자 몫을 덜어내지 않으면 88.088.0, 두 번 덜어내면 81.481.4, 한 대분만 세면 42.942.9가 나온다.
문제 48

어떤 단상 유도전압조정기가 직렬권선에 75[A]를 흘리면서 2차 측 출력을 220±40[V] 범위로 조정한다. 이 조정기의 정격용량은 몇 [kVA]인가?

1

16.5

2

3.0

3

6.0

4

5.2

정답 및 해설

정격용량은 직렬권선이 부담하는 승압분 전압에 그 권선을 지나는 전류를 곱한 값이다. 출력 범위가 220±40220\pm40[V]이므로 승압분은 4040[V], 전류는 7575[A]이니 40×75=300040\times75=3000[VA], 곧 3.0[kVA]가 된다. 16.5는 승압분 자리에 기준전압 220[V]를 넣어 부하용량을 구한 값, 6.0은 조정 폭 80[V]를 그대로 쓴 값, 5.2는 3상용 3\sqrt3을 덧붙인 값이다.

문제 49
스텝모터에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
1회전속도는 입력 펄스의 주파수에 반비례한다.
2총 회전각은 스텝각에 스텝 수를 곱한 값이다.
3가속과 감속이 쉽고 정회전·역회전 및 속도 변경도 용이하다.
4응답 속도가 빠르며 고출력 운전이 가능하다.
정답 및 해설
정답은 회전속도는 입력 펄스의 주파수에 반비례한다이며, 이 설명이 틀렸다. 스텝모터의 회전속도는 입력 펄스 주파수에 비례하고, 총 회전각은 스텝각과 스텝 수의 곱으로 정밀한 위치 제어가 가능하다.
문제 50
3상 동기발전기에 유기기전력 보다 90° 뒤진 전기자 전류가 흐를 때 전기자 반작용은?
1감자 작용을 한다.
2교차 자화 작용한다.
3증자작용을 한다.
4자기여자 작용을 한다.
정답 및 해설
동기발전기의 전기자전류가 유기기전력보다 90° 뒤진 경우(지상 무효전류)는 순수 감자성 전기자 반작용이 나타나 계자자속을 약화시킨다. 반대로 90° 앞선 전류는 증자작용을, 동상전류는 교차자화작용을 일으킨다. 따라서 정답은 감자 작용을 한다이다.
문제 51
변압기의 1차측을 Y결선, 2차측을 △결선으로 한 경우 1차와 2차간의 전압의 위상변위는?
130°
20°
345°
460°
정답 및 해설
정답은 30°이다. 1차 Y결선, 2차 Δ결선인 변압기는 1차와 2차 선간전압 사이에 위상차가 발생하며 그 값은 30°이다. Y-Y 또는 Δ-Δ 결선처럼 같은 방식끼리 결선하면 위상차는 0°가 된다.
문제 52
브러시의 위치를 이동시켜 회전방향을 역회전 시킬 수 있는 단상 유도전동기는?
1반발 기동형 전동기
2콘덴서 전동기
3세이딩코일형 전동기
4분상기동형 전동기
정답 및 해설
반발 기동형 전동기는 정류자와 브러시를 이용해 기동하며, 브러시의 위치를 이동시키면 회전자에 흐르는 전류의 방향(자속과의 위상 관계)이 바뀌어 회전방향을 반대로 바꿀 수 있다. 따라서 정답은 반발 기동형 전동기이다.
문제 53
정류자형 주파수변환기의 회전자에 주파수 f1의 교류를 가할 때 시계방향으로 회전자계가 발생하였다. 정류자 위의 브러시 사이에 나타나는 주파수 fc를 설명한 것 중 틀린 것은? (단, n : 회전자의 속도, ns : 회전자계의 속도, s : 슬립이다.)
1회전자를 시계방향으로 n＜ns의 속도로 회전시키면, fc＜f1인 주파수가 된다.
2회전자를 정지시키면 fc=f1인 주파수가 된다.
3회전자를 반시계방향으로 n=ns의 속도로 회전시키면, fc=0Hz가 된다.
4회전자를 반시계방향으로 n＜ns의 속도로 회전시키면, fc=sf1(Hz)가 된다.
정답 및 해설
정류자 위의 브러시에 나타나는 주파수는 정지 좌표계에서 본 회전자계의 회전속도에 비례한다. 회전자를 회전자계와 같은 시계방향으로 n으로 회전시키면 공간상 자계속도가 ns+nn_{s}+n 으로 빨라지므로 fc=ns+nnsf1=(1+nns)f1>f1f_{c}=\dfrac{n_{s}+n}{n_{s}}f_{1}=\left(1+\dfrac{n}{n_{s}}\right)f_{1}\gt f_{1} 이 되어, fc<f1f_{c}\lt f_{1} 이라고 서술한 ① 이 틀린 설명이다. 반대로 반시계방향으로 회전시키면 자계속도가 ns−nn_{s}-n 이 되어 fc=ns−nnsf1=sf1f_{c}=\dfrac{n_{s}-n}{n_{s}}f_{1}=sf_{1} 이므로 ④ 가 옳고, n=nsn=n_{s} 이면 자계가 공간에 정지해 fc=0f_{c}=0 이므로 ③ 도 옳으며, 회전자를 정지시키면 n=0n=0 이므로 fc=f1f_{c}=f_{1} 이 되어 ② 도 옳다.
문제 54

단상 정류회로의 효율에 관한 설명으로 옳은 것은?

1

단상 반파정류의 이론적 정류효율은 약 81.2[%]이다.

2

정류효율은 직류 출력전력에 대한 교류 입력전력의 비로 정의된다.

3

단상 전파정류의 이론적 정류효율은 단상 반파정류의 꼭 2배이다.

4

브리지형 전파정류는 중간탭형 전파정류보다 정류효율이 2배 높다.

정답 및 해설

정류효율은 교류 입력전력에 대한 직류 출력전력의 비이므로 ②는 분자와 분모가 뒤바뀌었다. 반파는 4/π24/\pi^{2}로 약 40.6[%], 전파는 8/π28/\pi^{2}로 약 81.2[%]이어서 ①은 두 값을 서로 바꿔 놓았고, 전파정류의 효율은 반파정류의 정확히 2배가 된다. 브리지형과 중간탭형은 도통하는 소자 수만 다를 뿐 이론상 효율은 같으므로 ④도 틀리다.

문제 55
1차측 권수가 1500인 변압기의 2차측에 16[Ω]의 저항을 접속하니 1차측에서는 8[kΩ]으로 환산되었다. 2차측 권수는?
1약 67
2약 107
3약 207
4약 87
정답 및 해설
권수비는 임피던스비의 제곱근과 같으므로 a=800016=500≈22.36a=\sqrt{\dfrac{8000}{16}}=\sqrt{500}\approx22.36이다.
따라서 2차 권수는 N2=N1a=150022.36≈67N_2=\dfrac{N_1}a=\dfrac{1500}{22.36}\approx67회가 되어, 정답은 약 6767이다.
문제 56
단자전압 120[V]120[V], 전기자전류 100[A]100[A], 전기자저항 0.2[Ω]0.2[\Omega]인 직류전동기의 출력은 몇 [kW]인가?
110
230
340
420
정답 및 해설
직류전동기의 역기전력은 E=V−IaRa=120−100×0.2=100[V]E=V-I_aR_a=120-100\times0.2=100[V]이고, 출력은 P=EIa=100×100=10000[W]=10[kW]P=EI_a=100\times100=10000[W]=10[kW]이므로 정답은 10이다.
문제 57
어떤 배전용 변압기의 1차 탭을 3300[V]3300[\mathrm{V}]에 두었더니 2차 전압이 210[V]210[\mathrm{V}]로 나왔다. 2차 전압을 220[V]220[\mathrm{V}]까지 올리려면 1차 탭을 몇 [V][\mathrm{V}]짜리로 바꿔야 하는가? (단, 계통에서 들어오는 전압은 변하지 않는다.)
13450
23150
33300
43000
정답 및 해설

탭을 옮기는 일은 1차 권선의 감은 수를 바꾸는 일이다. 들어오는 전압과 2차 권선 수가 그대로라면 V2=VinN2N1V_2=V_{in}\dfrac{N_2}{N_1}에서 N1N_1만 변하므로, 2차에 나오는 전압은 탭 값에 반비례한다.

따라서 Vtap′=Vtap×V2V2′=3300×210220=3150[V]V_{tap}'=V_{tap}\times\dfrac{V_2}{V_2'}=3300\times\dfrac{210}{220}=3150[\mathrm{V}]다. 2차를 올리고 싶으면 탭은 거꾸로 낮은 쪽을 골라야 한다는 점이 이 문제의 함정이다.

독립 역산 — 구한 탭으로 되짚어 보면 210×33003150=220[V]210\times\dfrac{3300}{3150}=220[\mathrm{V}]로 목표치가 정확히 나온다.

3450 은 비례 관계를 거꾸로 잡아 3300×220210≈34573300\times\frac{220}{210}\approx3457로 간 값, 3300 은 탭을 그대로 둔 경우, 3000 은 필요한 정도보다 지나치게 내려 2차가 210×33003000=231[V]210\times\frac{3300}{3000}=231[\mathrm{V}]까지 올라가 버리는 값이다.

문제 58
변압기 내부고장 검출을 위해 사용하는 계전기가 아닌 것은?
1과전압 계전기
2충격 압력 계전기
3부흐홀츠 계전기
4비율차동 계전기
정답 및 해설
변압기 내부고장 검출에는 비율차동계전기, 부흐홀츠 계전기, 충격압력 계전기 등이 사용된다. 과전압 계전기는 계통의 이상전압을 검출하는 것으로 변압기 내부고장 전용 보호계전기가 아니므로 정답이다.
문제 59
정격 5[kw], 100[V], 50[A], 1500[rpm]의 타여자 직류 발전기가 있다. 계자전압 50[V], 계자전류 5[A], 전기자 저항 0.2[Ω]이고 브러시에서 전압 강하는 2[V]이다. 무부하시와 정격부하시의 전압차는 몇 [V]인가?
112
26
310
48
정답 및 해설
타여자 발전기이므로 전기자전류는 부하전류 50[A]와 같고, 유기기전력은 Ea=V+IaRa+eb=100+50×0.2+2=112E_a=V+I_aR_a+e_b=100+50\times 0.2+2=112[V]이다. 계자전류가 일정하므로 무부하 시 단자전압은 유기기전력과 같은 112[V]가 되어, 무부하와 정격부하 시의 전압차는 112−100=12112-100=12[V]이다. 따라서 정답은 12이다.
문제 60

슬립 44[%]로 운전 중인 3상 유도 전동기가 있다. 회전자에서 소비되는 동손이 22[kW]로 측정되었다면 기계적 출력은 몇 [kW]인가?

1

46

2

50

3

52

4

48

정답 및 해설

회전자 동손은 2차 입력에 슬립을 곱한 P2c=sP2P_{2c}=sP_2이므로, 거꾸로 P2=2/0.04=50P_2=2/0.04=50[kW]를 얻는다. 축으로 나오는 힘은 여기서 동손을 덜어낸 Po=P2−P2c=(1−s)P2=0.96×50P_o=P_2-P_{2c}=(1-s)P_2=0.96\times 50이므로 48 [kW]가 된다. 회전속도비를 써서 Po=(N/Ns)P2P_o=(N/N_s)P_2로 계산해도 결과는 같다. 50은 2차 입력을 그대로 옮긴 값, 52는 동손을 더해 버린 값, 46은 동손을 두 번 덜어낸 값이다.

문제 61
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.)
1-Z0I0
2-Z2I2
3Eb-Z2I2
4Ea-Z1I1
정답 및 해설
정답은 Ea-Z1I1이다. 3상 교류발전기의 기본식에서 영상분은 V0=−Z0I0V_0=-Z_0I_0, 정상분은 V1=Ea−Z1I1V_1=E_a-Z_1I_1, 역상분은 V2=−Z2I2V_2=-Z_2I_2로 주어진다.
문제 62
어떤 코일의 임피던스를 측정하기 위해 직류전압 100[V]를 인가하였더니 500[W]가 소비되었고, 교류전압 150[V]를 인가하였더니 720[W]가 소비되었다. 이 코일의 저항[Ω]과 리액턴스[Ω]는 각각 얼마인가?
1R=30,XL=25R=30, X_L = 25
2R=25,XL=20R=25, X_L = 20
3R=15,XL=20R=15, X_L = 20
4R=20,XL=15R=20, X_L = 15
정답 및 해설
정답은 R=20, XL=15R=20,\ X_L=15이다. 직류에서는 리액턴스가 0이므로 R=1002500=20[Ω]R=\frac{100^2}{500}=20[\Omega]이고, 교류에서 I=72020=6[A]I=\sqrt{\frac{720}{20}}=6[A], Z=1506=25[Ω]Z=\frac{150}{6}=25[\Omega]이므로 XL=252−202=15[Ω]X_L=\sqrt{25^2-20^2}=15[\Omega]이 된다.
문제 63
R=5[Ω], L=1[H]의 직렬회로에 직류 10[V]를 가할 때 순간의 전류식은?
15e--5t
22e--5t
35(1-e-5t)
42(1-e--5t)
정답 및 해설
RL 직렬회로에 직류전압 E를 인가하면 순시전류는 i(t)=ER(1−e−RLt)i(t)=\frac{E}{R}\left(1-e^{-\frac{R}{L}t}\right)로 나타난다. R=5, L=1, E=10을 대입하면 i(t)=105(1−e−5t)=2(1−e−5t)i(t)=\frac{10}{5}(1-e^{-5t})=2(1-e^{-5t})가 된다. 따라서 정답은 2(1−e−5t)2(1-e^{-5t})이다.
문제 64
회로에서 6Ω에 흐르는 전류(A)는?
6Ω8A7A4Ω12Ω
12.5
27.5
310
45
정답 및 해설
회로를 정리하면 6Ω, 4Ω, 12Ω 저항이 모두 같은 두 마디(노드) 사이에 병렬로 연결되고, 8A와 7A 두 전류원도 같은 두 마디 사이에서 같은 방향으로 병렬 주입된다. 세 저항의 합성저항은 1R=16+14+112=12\dfrac{1}{R}=\dfrac{1}{6}+\dfrac{1}{4}+\dfrac{1}{12}=\dfrac{1}{2}이므로 R=2[Ω]R=2[\Omega]이고, 주입 전류의 합은 8+7=15[A]8+7=15[\mathrm{A}]이므로 마디전압은 V=15×2=30[V]V=15\times2=30[\mathrm{V}]가 된다. 따라서 6Ω에 흐르는 전류는 306=5[A]\dfrac{30}{6}=5[\mathrm{A}]이다. 정답은 5이다.
문제 65
상의 순서가 a-b-c인 불평형 3상 전류가 Ia=15+j2(A), Ib=-20-j14(A), Ic=-3+j10(A)일 때 영상분 전류 I0는 약 몇 A인가?
12.02+j6.98
215.5-j3.56
32.67+j0.38
4-2.67-j0.67
정답 및 해설
영상분 전류는 I0=13(Ia+Ib+Ic)I_0=\dfrac13(I_a+I_b+I_c)로 구한다.
Ia+Ib+Ic=(15−20−3)+j(2−14+10)=−8−j2I_a+I_b+I_c=(15-20-3)+j(2-14+10)=-8-j2이므로 I0=−8−j23≈−2.67−j0.67 [A]I_0=\dfrac{-8-j2}3\approx-2.67-j0.67\ [\mathrm A]가 되어, 정답은 −2.67−j0.67-2.67-j0.67이다.
문제 66
다음 논리회로의 출력 X는?
ABX
1A
2A +B
3A ㆍ B
4B
정답 및 해설
위쪽 OR 게이트의 출력은 A+BA+B이고, 아래쪽에서 분기된 B가 AND 게이트의 다른 입력으로 그대로 들어가므로 X=(A+B)⋅B=AB+B=BX=(A+B)\cdot B=AB+B=B가 된다. 따라서 정답은 B이다.
문제 67
권수가 2000회이고, 저항이 12Ω인 솔레노이드에 전류 10A를 흘릴 때, 자속이 6×10-2[wb]가 발생하였다. 이 회로의 시정수[sec]는?
10.1
20.01
30.001
41
정답 및 해설
정답은 1[sec] 이다. 인덕턴스는 L=NΦI=2000×6×10−210=12L=\frac{N\Phi }{I}=\frac{2000\times 6\times 10^{-2}}{10}=12[H]이므로, 시정수는 τ=LR=1212=1\tau =\frac{L}{R}=\frac{12}{12}=1[sec]이다.
문제 68

3상 평형부하에 전력계 두 대를 붙여 전력을 재었더니 한쪽은 800[W], 다른 쪽은 400[W]를 가리켰다. 이 부하의 역률은 약 몇 [%]인가?

1

86.6

2

94.9

3

56.7

4

50.0

정답 및 해설

두 계기 지시의 합이 유효분, 그 차에 3\sqrt{3}을 곱한 값이 무효분이므로 tan⁡θ=3 (800−400)800+400=13\tan\theta=\dfrac{\sqrt{3}\,(800-400)}{800+400}=\dfrac{1}{\sqrt{3}}에서 θ=30∘\theta=30^\circ가 나온다. 따라서 cos⁡30∘≈0.866\cos 30^\circ\approx0.866, 곧 약 86.6[%]다. 94.9는 무효분에 3\sqrt{3} 곱하기를 빠뜨린 값, 50.0은 두 지시값의 비를 그대로 답으로 삼은 값, 56.7은 근호 안에서 −P1P2-P_1P_2 항의 부호를 뒤집어 계산한 값이다.

문제 69
그림과 같은 3상 유도전동기 부하에서 각 계기의 지시값이 VV=100[V], II=30[A], WW=1.5[kW]일 때, 선간전압과 선전류의 위상차는 얼마인가? VAWZZZ
130
215
360
445
정답 및 해설
그림의 결선은 하나의 전력계로 무효전력 성분을 측정하도록 구성한 회로로, sin⁡θ=WVI\sin\theta=\frac{W}{VI} 관계가 성립한다. 값을 대입하면 sin⁡θ=1500100×30=0.5\sin\theta=\frac{1500}{100\times30}=0.5이므로 θ=30∘\theta=30^\circ이다. 따라서 정답은 30이다.
문제 70
e−2tcos3te^{-2t} \textup{cos} 3t를 라플라스 변환한 결과로 옳은 것은?
1s+2(s+2)2+32\dfrac{s+2}{(s+2)^{2}+3^{2}}
2s(s+2)2+32\dfrac{s}{(s+2)^{2}+3^{2}}
3s(s−2)2+32\dfrac{s}{(s-2)^{2}+3^{2}}
4s−2(s−2)2+32\dfrac{s-2}{(s-2)^{2}+3^{2}}
정답 및 해설
지수감쇠 코사인함수의 라플라스 변환 공식 L[e−atcos⁡bt]=s+a(s+a)2+b2\mathcal{L}[e^{-at}\cos bt]=\dfrac{s+a}{(s+a)^2+b^2}에 a=2, b=3a=2,\ b=3을 대입하면 s+2(s+2)2+32\dfrac{s+2}{(s+2)^2+3^2}이 되어
문제 71
그림과 같이 △회로를 Y회로로 등가 변환하였을 때 임피던스 Za[Ω]는?
acbj2[Ω]4[Ω]j6[Ω]−j8[Ω]ZaZcZbacb
1-3 + j6
212
34 - j8
46 + j8
정답 및 해설
정답은 -3 + j6이다. Δ결선의 세 임피던스는 Zab=j6Z_{ab}=j6, Zbc=−j8Z_{bc}=-j8, Zca=4+j2Z_{ca}=4+j2이며 그 합은 44이므로, Za=ZabZcaZab+Zbc+Zca=j6(4+j2)4=−12+j244=−3+j6Z_a=\dfrac{Z_{ab}Z_{ca}}{Z_{ab}+Z_{bc}+Z_{ca}}=\dfrac{j6(4+j2)}{4}=\dfrac{-12+j24}{4}=-3+j6이다.
문제 72
전원과 부하가 모두 Δ−Δ\Delta - \Delta 결선이고 Vab=200[V]V_{ab} = 200 [V], Z=2+j2[Ω]Z = 2 + j2[\Omega ]일 때, 선전류 IaI_a는 얼마인가?
1122.47∠−75°122.47 \angle -75°
2122.47∠75°122.47 \angle 75 °
3122.47∠15°122.47 \angle 15°
4122.47∠−15°122.47 \angle -15°
정답 및 해설
정답은 122.47∠−75∘122.47\angle-75^{\circ}이다. 상전류는 Iab=200∠0∘2+j2≈70.7∠−45∘I_{ab}=\frac{200\angle0^{\circ}}{2+j2}\approx70.7\angle-45^{\circ}이고, 선전류는 상전류의 3\sqrt3배이면서 위상이 30° 뒤지므로 Ia=3×70.7∠(−45∘−30∘)≈122.47∠−75∘I_a=\sqrt3\times70.7\angle(-45^{\circ}-30^{\circ})\approx122.47\angle-75^{\circ}가 된다.
문제 73
다음의 논리식과 등가인 것은?
Y=(A+B)(A‾+B)Y=(A+B)(\overline{A}+B)
1Y = A
2Y = B
3
4
정답 및 해설

그림의 논리식은 Y=(A+B)(A‾+B)Y=(A+B)(\overline{A}+B)이다.
전개하면 Y=AA‾+AB+A‾B+BBY=A\overline{A}+AB+\overline{A}B+BB이고, AA‾=0A\overline{A}=0, BB=BBB=B이므로 Y=AB+A‾B+BY=AB+\overline{A}B+B이다.
AB+A‾B=B(A+A‾)=BAB+\overline{A}B=B(A+\overline{A})=B이므로 Y=B+B=BY=B+B=B가 된다.
분배법칙 (X+A)(X+A‾)=X+AA‾=X(X+A)(X+\overline{A})=X+A\overline{A}=X에서 X=BX=B로 두어도 곧바로 Y=BY=B임을 알 수 있다.

문제 74
그림과 같은 회로의 역률은? RC
111+(wRC)2\dfrac{1}{\sqrt{1+(wRC)^2}}
21+(wRC)21+(wRC)^2
31+(wRC)2\sqrt{1+(wRC)^2}
411+(wRC)2\dfrac{1}{1+(wRC)^2}
정답 및 해설
그림은 저항 R과 커패시터 C가 병렬로 연결된 회로이므로 합성 어드미턴스는 Y=1R+jωCY=\dfrac{1}{R}+j\omega C이고, 역률은 컨덕턴스 성분과 전체 어드미턴스 크기의 비인 cos⁡θ=1/R(1/R)2+(ωC)2=11+(ωRC)2\cos\theta=\dfrac{1/R}{\sqrt{(1/R)^2+(\omega C)^2}}=\dfrac{1}{\sqrt{1+(\omega RC)^2}}이 된다. 정답은 11+(ωRC)2\dfrac{1}{\sqrt{1+(\omega RC)^2}}이다.
문제 75
저항 4[Ω]4[\Omega]·리액턴스 3[Ω]3[\Omega]인 코일과 저항 8[Ω]8[\Omega]·리액턴스 9[Ω]9[\Omega]인 코일을 한 줄로 이어 120[V]120\rm[V]를 걸었다. 이때 흐르는 전류 II는 몇 [A]\rm[A]인가?
110∠−45∘10\angle-45^\circ
27.07∠45∘7.07\angle45^\circ
37.07∠−45∘7.07\angle-45^\circ
410∠45∘10\angle45^\circ
정답 및 해설

한 줄로 이으면 저항끼리, 리액턴스끼리 각각 더해지므로 Z=(4+8)+j(3+9)=12+j12 [Ω]Z=(4+8)+j(3+9)=12+j12\ [\Omega]다. 크기는 ∣Z∣=122+122=122≈16.97 [Ω]|Z|=\sqrt{12^2+12^2}=12\sqrt2\approx16.97\ [\Omega], 각은 θ=tan⁡−11212=45∘\theta=\tan^{-1}\dfrac{12}{12}=45^{\circ}다.

전압을 기준으로 잡으면 I=120∠0∘122∠45∘=12016.97∠−45∘≈7.07∠−45∘ [A]I=\dfrac{120\angle0^{\circ}}{12\sqrt2\angle45^{\circ}}=\dfrac{120}{16.97}\angle-45^{\circ}\approx7.07\angle-45^{\circ}\ \mathrm{[A]}가 된다. 유도성이라 전류가 전압보다 뒤진다.

역산 검산 — Z=VI=120∠0∘7.07∠−45∘=16.97∠45∘=12+j12Z=\dfrac{V}{I}=\dfrac{120\angle0^{\circ}}{7.07\angle-45^{\circ}}=16.97\angle45^{\circ}=12+j12로 두 코일의 합이 그대로 복원된다. 각을 +45∘+45^{\circ}로 쓴 보기는 지상과 진상을 바꾼 것이고, 크기 10 은 리액턴스를 빼고 ∣Z∣=12|Z|=12로 잡았을 때 나온다.

문제 76

특성방정식 s4+4s3+6s2+4s+K=0s^4+4s^3+6s^2+4s+K=0으로 표현되는 제어계를 안정하게 유지하려면 이득 KK가 어느 구간에 놓여야 하는가?

1

K<0K \lt 0

2

K>5K \gt 5

3

0<K<200 \lt K \lt 20

4

0<K<50 \lt K \lt 5

정답 및 해설

루스 배열을 세우면 s2s^2행 첫 항이 4×6−44=5\dfrac{4\times6-4}{4}=5, s1s^1행 첫 항이 5×4−4K5\dfrac{5\times4-4K}{5}, 마지막 행이 KK이다. 첫 열 원소가 모두 양수라야 하므로 20−4K>020-4K \gt 0과 K>0K \gt 0을 동시에 채워야 하고, 답은 0<K<50 \lt K \lt 5이다. s2s^2행 값으로 다시 나누는 절차를 건너뛰면 상한이 20까지 늘어나고, 아래쪽 조건을 잊으면 한쪽만 남은 부등식이 답처럼 보인다.

문제 77
비정현파 전류 i(t)=56sinωt+25sin2ωt+30sin(3ωt+30∘)+40sin(4ωt+60∘)i(t)=56sin\omega t+25sin2\omega t+30sin(3\omega t+30^{\circ})+40sin(4\omega t+60^{\circ})으로 주어질 때 왜형률은 얼마인가?
11.0
20.1
30.5
41.4
정답 및 해설
정답은 1.0 이다. 왜형률은 기본파 실효값에 대한 전 고조파 실효값의 비이므로 D=252+302+40256=312556≈1.0D=\frac{\sqrt{25^{2}+30^{2}+40^{2}}}{56}=\frac{\sqrt{3125}}{56}\approx 1.0이다.
문제 78
그림과 같은 회로에서 t=0에 스위치를 닫은 후, 전류 i(t)가 0에서 정상전류의 63.2[%]에 도달하는 데 걸리는 시간[s]은? ESRLi
1LR\dfrac{L}{R}
21RL\dfrac{1}{RL}
3RL\dfrac{R}{L}
4RL
정답 및 해설
RL 직렬회로의 시상수는 τ=LR\tau=\dfrac{L}{R}이며, t=τt=\tau일 때 전류는 정상전류의 1−e−1≈63.2%1-e^{-1}\approx63.2\%에 도달한다. 따라서 정답은 L/R이다.
문제 79
아래 회로에서 스위치 SS를 t=0t=0에 닫았다. 닫은 지 44초가 지난 순간의 전류값은 약 몇 [A]인가? (단, V=24V=24[V], R=2R=2[Ω], L=4L=4[H]이다.) VSLRi(t)
11.6
210.4
37.6
412.0
정답 및 해설

인덕터와 저항이 한 줄로 놓인 회로에 직류를 걸면 전류는 i(t)=VR(1−e−t/τ)i(t)=\dfrac{V}{R}\left(1-e^{-t/\tau}\right)를 따라 자란다. 여기서 시정수는 τ=LR=42=2\tau=\dfrac{L}{R}=\dfrac{4}{2}=2[s]이고 최종 도달값은 VR=242=12\dfrac{V}{R}=\dfrac{24}{2}=12[A]다.

주어진 시각은 시정수의 두 배에 해당하므로 i=12(1−e−2)=12×0.8647≈10.38i=12\left(1-e^{-2}\right)=12\times0.8647\approx10.38, 반올림하면 약 10.4[A]다.

역산 검산 — 1−10.3812=0.1353=e−t/τ1-\dfrac{10.38}{12}=0.1353=e^{-t/\tau}에서 tτ=ln⁡10.1353=2\dfrac{t}{\tau}=\ln\dfrac{1}{0.1353}=2, 곧 t=2τ=4t=2\tau=4[s]로 주어진 시각이 그대로 복원된다. 12.0 은 충분히 오래 둔 뒤의 값, 7.6 은 시정수를 4[s]로 잘못 본 값, 1.6 은 1−e−21-e^{-2} 대신 e−2e^{-2}를 쓴 값이다.

문제 80
20[mH]의 두 자기인덕턴스가 있다. 결합계수를 0.1부터 0.9까지 변화시킬 수 있다면 이것을 접속시켜 얻을 수 있는 합성 인덕턴스의 최대값과 최소값의 비는 얼마인가?
19 : 1
213 : 1
319 : 1
416 : 1
정답 및 해설
결합계수가 최대인 k=0.9k=0.9일 때 상호인덕턴스는 M=kL1L2=0.9×20=18[mH]M=k\sqrt{L_1L_2}=0.9\times20=18[\mathrm{mH}]이다. 가동결합(직렬합성)의 최대값은 Lmax=L1+L2+2M=40+36=76[mH]L_{max}=L_1+L_2+2M=40+36=76[\mathrm{mH}]이고, 차동결합의 최소값은 Lmin=L1+L2−2M=40−36=4[mH]L_{min}=L_1+L_2-2M=40-36=4[\mathrm{mH}]이다. 따라서 최대값과 최소값의 비는 76:4=19:176:4=19:1이 되어 정답은 19:1이다.
문제 81
사용전압이 60kV 이하인 경우 전화선로의 길이 12km 마다 유도전류는 몇 ㎂를 넘지 않도록 하여야 하는가?
11
23
35
42
정답 및 해설
정답은 2이다. 사용전압 60kV 이하인 경우 전화선로의 길이 12km마다 유도전류가 2㎂를 넘지 않도록 하여야 한다(60kV 초과인 경우는 40km마다 3㎂ 기준이 적용된다).
문제 82
저압 가공전선과 건조물 상부 조영재 사이의 위쪽 이격거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가? (단, 전선은 케이블을 사용하는 경우이다.)
10.5
21.5
32.0
41.0
정답 및 해설
정답은 1.0[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 저압 가공전선(케이블)과 건조물 조영재 상부(위쪽) 사이의 이격거리는 1m 이상이어야 한다.
문제 83
전동기의 과부하 보호장치를 시설할 때, 전원측 전로에 설치한 배선용차단기의 정격전류가 몇 [A][A] 이하이면 그 전로에 접속된 단상전동기의 과부하 보호장치를 생략할 수 있는가? (단, 전동기의 정격출력이 0.2[kW]0.2[kW] 이하인 경우는 제외한다.)
150
230
316
420
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 정격출력 0.2kW를 초과하는 단상전동기라도, 전원측 전로에 시설한 배선용차단기의 정격전류가 20A 이하이면 그 전동기의 과부하 보호장치를 생략할 수 있다. 따라서 정답은 20이다.
문제 84
다음 중 욕실 등 인체가 물에 젖어 있는 상태에서 물을 사용하는 장소에 콘센트를 시설하는 경우에 적합한 누전차단기는?
1정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전압 동작형 누전차단기
2정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.3초 이하의 전압 동작형 누전차단기
3정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.3초 이하의 전류 동작형 누전차단기
4정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류 동작형 누전차단기
정답 및 해설
욕실 등 인체가 물에 젖어 있는 상태에서 물을 사용하는 장소에 콘센트를 시설하는 경우에는 정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류동작형 누전차단기를 시설하여야 한다.
정답은 정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류 동작형 누전차단기이다.
문제 85
태양전지 발전소에 시설하는 태양전지 모듈, 전선 및 개폐기의 시설에 대한 설명으로 잘못된 것은?
1태양전지 모듈을 병렬로 접속하는 전로에 과전류차단기를 시설할 것
2전선은 공칭단면적 2.5[mm2] 이상의 연동선을 사용할 것
3태양전지 모듈에 접속하는 부하측 전로에는 개폐기를 시설할 것
4옥측에 시설하는 경우 금속관공사, 합성수지관공사, 애자사용공사로 배선할 것
정답 및 해설
태양전지 모듈에 과전류차단기와 개폐기를 시설하고 공칭단면적 2.5[mm²] 이상의 연동선을 사용하는 것은 모두 규정에 부합하는 내용이다. 그러나 태양전지 모듈의 옥측 배선은 합성수지관공사, 금속관공사, 가요전선관공사 또는 케이블공사에 의하여야 하며 애자사용공사는 인정되지 않는다. 따라서 잘못된 것은 ④ "옥측에 시설하는 경우 금속관공사, 합성수지관공사, 애자사용공사로 배선할 것"이다.
문제 86
발전소에서 계측장치를 시설하지 않아도 되는 것은?
1특고압용 변압기의 온도
2주요 변압기의 전압 및 전류 또는 전력
3발전기의 고정자 및 베어링 온도
4발전기의 회전수 및 주파수
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 발전소에는 발전기·주변압기의 전압·전류·전력, 발전기의 베어링 및 고정자 온도, 특고압용 변압기의 온도 등을 계측하는 장치를 시설해야 하지만, 발전기의 회전수 및 주파수는 계측장치 시설 대상이 아니다.
문제 87
지중 전선로를 직접 매설식에 의하여 시설할 때, 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에 저압 또는 고압의 지중전선을 견고한 트라프 기타 방호물에 넣지 않고도 부설할 수 있는 케이블은?
1폴리에틸렌 외장 케이블
2염화비닐 절연 케이블
3PVC 외장 케이블
4콤바인덕트 케이블
정답 및 해설
정답은 콤바인덕트 케이블 이다. 콤바인덕트 케이블은 지중전선로를 직접매설식으로 시설할 때 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소라 하더라도 견고한 트라프 등 방호물 없이 부설할 수 있는 케이블로 규정되어 있다.
문제 88
사용전압 400[V] 이하의 저압 보안공사에 사용하는 경동선은 지름이 최소 몇 [mm] 이상이어야 하는가?
12.6
25.0
32.0
44.0
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 사용전압 400V 이하의 저압 보안공사에 사용하는 전선은 케이블인 경우를 제외하고 지름 4mm 이상의 경동선을 사용하여야 한다. 따라서 정답은 4.0이다.
문제 89
보호도체가 케이블의 일부가 아니거나 선도체와 같은 외함에 설치되지 않는 경우, 기계적 손상에 대해 보호되는 구리도체의 단면적은 몇 [mm2^{2}] 이상이어야 하는가?
14[mm2^{2}]
26[mm2^{2}]
31.5[mm2^{2}]
42.5[mm2^{2}]
정답 및 해설
정답은 2.5[mm2^{2}]이다. 보호도체가 케이블의 일부가 아니거나 선도체와 같은 외함에 설치되지 않는 경우, 기계적 손상에 대해 보호되는 구리도체의 단면적은 2.5[mm2^{2}] 이상이면 되고, 그러한 보호가 없는 경우에는 4[mm2^{2}] 이상이 요구된다.
문제 90
유원지에 시설한 유희용 전차에 전기를 공급하는 전원장치의 2차측 단자 최대사용전압은 교류인 경우 몇 [V] 이하이어야 하는가?
1100
220
360
440
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 유원지 등의 유희용 전차에 전기를 공급하는 전원장치의 2차측 단자의 최대사용전압은 직류의 경우 60V 이하, 교류의 경우 40V 이하로 제한된다. 따라서 정답은 40이다.
문제 91
시가지에 시설하는 22.9[kV] 특고압 가공전선에 경동연선을 사용할 경우, 단면적은 몇 [mm²] 이상이어야 하는가?
1200
2150
3100
455
정답 및 해설
정답은 55이다. 시가지 등에 시설하는 사용전압 100kV 미만인 특고압 가공전선에 경동연선을 사용하는 경우, 그 단면적은 55mm² 이상이어야 한다.
문제 92
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?
16.5
25
35.5
46
정답 및 해설
정답은 6[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 사용전압이 35kV를 초과하고 160kV 이하인 특고압 옥외 변전소의 울타리는 울타리 높이와 충전부분까지 거리의 합계를 6m 이상으로 하여야 하며, 154kV는 이 범위에 해당한다.
문제 93
최대사용전압 6.6[kV]6.6[kV]인 전로의 절연내력시험에서 시험전압을 연속하여 몇 분간 가했을 때 이를 견뎌야 하는가?
130분
25분
315분
410분
정답 및 해설
절연내력시험은 최대사용전압에 따른 시험전압을 전로에 연속하여 10분간 가하여 견디는지 확인하는 것이 원칙이다. 따라서 정답은 10분이다.
문제 94
사용전압이 22.9[kV]인 특고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우, 지표상 높이는 최소 몇 [m] 이상인가?
15.5
25
34.5
46
정답 및 해설
35kV 이하의 특고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우 지표상 높이는 6m 이상이어야 한다.
정답은 6이다.
문제 95
교통이 번잡한 도로를 횡단하여 고압 가공전선을 시설하는 경우, 지표상 높이는 몇 [m]\rm[m] 이상이어야 하는가?
16.5
25.0
35.5
46.0
정답 및 해설
한국전기설비규정(고압 가공전선의 높이)에 따르면 고압 가공전선이 도로를 횡단하는 경우 지표상 높이는 6[m] 이상이어야 하며, 교통이 빈번한 도로 횡단의 경우도 동일한 기준이 적용된다. 따라서 정답은 6.0이다.
문제 96
저압 옥측전선로 공사방법으로 틀린 것은?
1합성수지관공사
2애자공사
3금속관공사
4금속제 가요전선관공사
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따른 저압 옥측전선로의 공사방법에는 애자공사(전개된 장소), 합성수지관공사, 금속관공사, 버스덕트공사, 케이블공사 등이 있으며, 금속제 가요전선관공사는 옥측전선로의 공사방법으로 규정되어 있지 않다.
문제 97
저압 옥내전로는 인입구에서 가까운, 쉽게 개폐할 수 있는 곳에 개폐기를 시설하여야 한다. 다만 사용전압이 400[V] 이하인 옥내전로가 다른 옥내전로에 접속되는 길이가 몇 [m] 이하이면 개폐기를 생략할 수 있는가? (단, 정격전류 16[A] 이하인 과전류차단기 또는 정격전류가 16[A]를 초과하고 20[A] 이하인 배선용차단기로 보호되는 경우에 한한다.)
125
230
320
415
정답 및 해설
정답은 15[m] 이다. 사용전압 400V 이하인 옥내전로가 다른 옥내전로에 접속되는 경우, 그 길이가 15m 이하이고 정격전류 16A 이하 과전류차단기 또는 16A 초과 20A 이하 배선용차단기로 보호되는 때에는 인입구 개폐기 시설을 생략할 수 있다.
문제 98
66[kV] 가공전선과 6[kV] 가공전선을 같은 지지물에 병가하는 경우, 특고압 가공전선은 케이블인 경우를 제외하고 단면적이 몇 [mm²] 이상인 경동연선을 사용하여야 하는가?
122
2100
355
450
정답 및 해설
KEC 333.17(특고압 가공전선과 저고압 가공전선 등의 병행설치)에서 사용전압이 35[kV]를 초과하고 100[kV] 미만인 특고압 가공전선을 저압 또는 고압 가공전선과 같은 지지물에 시설하는 경우, 특고압 가공전선은 케이블인 경우를 제외하고 인장강도 21.67[kN] 이상의 연선 또는 단면적 50[mm²] 이상인 경동연선이어야 한다. 66[kV]가 이 구간에 해당하므로 정답은 50 이다. 이때 특고압 가공전선로는 제2종 특고압 보안공사로 하고, 특고압 가공전선과 저·고압 가공전선 사이의 이격거리는 2[m] 이상으로 하며 지지물은 철주·철근콘크리트주 또는 철탑이어야 한다. ③ 55는 100[kV] 미만에서 제1종 특고압 보안공사에 요구되는 경동연선 굵기여서 혼동하기 쉽다.
문제 99
전기울타리의 접지전극과 다른 접지계통의 접지전극 사이 거리는 몇 [m]인가? (단, 충분한 접지망을 가진 경우는 제외한다.)
10.5
21
33
42
정답 및 해설
전기울타리의 접지전극은 충분한 접지망을 가진 경우가 아니면 다른 접지계통의 접지전극과 2m 이상 이격하여야 한다. 정답은 2이다.
문제 100
저압 옥내배선을 금속덕트공사로 시설한 다음 내용 중 한국전기설비규정에 어긋나는 것은?
1두께 1.0[mm]1.0\rm[mm]인 철판을 접어 폭 50[mm]50\rm[mm]짜리 덕트를 만들어 썼다.
2덕트에 넣은 전선의 단면적 합계(절연피복 포함)를 덕트 내부 단면적의 20[%]20\rm[\%] 이하로 억제하였다.
3덕트를 조영재에 수평으로 붙이면서 지지점 사이 거리를 3[m]3\rm[m] 이하로 잡았다.
4덕트 끝부분을 막고, 물이 고이는 낮은 부분이 생기지 않게 시설하였다.
정답 및 해설
한국전기설비규정 232.31.2는 금속덕트를 폭 40[mm]40\rm[mm] 이상, 두께 1.2[mm]1.2\rm[mm] 이상의 철판이거나 그에 맞먹는 기계적 강도를 지닌 금속제로 튼튼히 만들도록 정한다. ①은 폭 조건은 채웠지만 판 두께가 1.2[mm]1.2\rm[mm]에 미치지 못하므로 규격 미달이다.
나머지는 모두 적법한 시공이다. ②는 232.31.1 제2호(전선 단면적 합계는 덕트 내부 단면적의 20[%]20\rm[\%] 이하, 전광표시장치·제어회로 전용 배선만 넣으면 50[%]50\rm[\%] 이하), ③은 232.31.3 제2호(조영재에 붙일 때 지지점 간 3[m]3\rm[m] 이하, 취급자 외 출입할 수 없는 곳에 수직으로 붙이면 6[m]6\rm[m] 이하), ④는 같은 조 제4호·제6호에 각각 들어맞는다.
덧붙여 구 판단기준의 '폭 40 ㎜ 초과'는 현행 규정에서 '폭 40 ㎜ 이상'으로, '세기'는 '기계적 강도'로 표현이 정비되었다.