[전기기사 필기] 24년 3회차 시험지 PDF 다운로드

동심구형 콘덴서의 정전용량은 $C=\dfrac{4\pi\epsilon ab}{b-a}$이다. 내외 반지름 a, b를 각각 5배로 하면 분자 ab는 25배, 분모 $b-a$는 5배가 되어 정전용량은 $\dfrac{25}{5}=5$배로 증가한다. 따라서 정답은 ② 5이다.

공기 콘덴서 간격의 절반에 비유전율 10인 유리판을 끼우면 공기층과 유리층이 직렬로 연결된 콘덴서가 된다. 원래 $C_0=0.3[\mu F]$에서 두께가 절반씩이므로 공기층 용량은 $C_1=2C_0=0.6[\mu F]$, 유리층 용량은 $C_2=2\epsilon_rC_0=6[\mu F]$이다. 직렬 합성하면 $C=\dfrac{1}{1/0.6+1/6}\approx0.55[\mu F]$가 되어, 정답은 ① 0.55이다.

포아송의 방정식은 $\nabla^2V=-\dfrac{\rho}{\varepsilon}$와 같이 우변에 음(-)의 부호가 있어야 하는데, ① 포아송의 방정식 : ∇²V=ρ/ε 에는 이 부호가 빠져 있어 틀린 식이다. 가우스의 정리(divD=ρ), 라플라스의 방정식(∇²V=0), 발산의 정리는 모두 정전계의 기본 관계식으로 옳다. 따라서 정답은 ①이다.

평행한 두 원통도체 사이의 단위길이당 정전용량은 $C=\frac{\pi\epsilon_0}{ln(D/a)}$로 근사된다. $D=2[\mathrm m], a=2\times10^{-3}[\mathrm m]$를 대입하면 $C\approx\frac{\pi\times8.85\times10^{-12}}{ln(1000)}\approx4\times10^{-12}[\mathrm{F/m}]$이고, 1km(1000m)에 대해서는 약 $4\times10^{-3}[\mu F/km]$가 된다. 따라서 정답은 ① $4\times10^{-3}[\mu F/km]$이다.

전속(전기력선속)은 매질의 유전율과 관계없이 자유전하량으로만 결정되므로, 전속밀도 $D$ 역시 유전체의 종류에 관계없이 자유전하의 분포로만 정해지는 값으로 크기가 일정하다(유전율에 따라 달라지는 것은 전계 $E$이다).
정답은 ① 전속밀도는 유전체와 관계없이 크기는 일정하다이다.

접지 구도체(반지름 a, 중심 원점)와 점전하 (d,0,0)의 영상전하법에서, 영상점전하는 구의 중심에서 점전하 방향으로 $\dfrac{a^2}{d}$만큼 떨어진 위치, 즉 $\left(\dfrac{a^2}{d},0,0\right)$에 놓인다. 따라서 정답은 ①이다.

극판과 평행하게(전계 방향으로) 절반을 유전체로 채우면 두 층은 두께가 각각 절반인 커패시터의 직렬 연결로 볼 수 있다. 공기층 $C_1=2C_0$, 유전체층 $C_2=2\epsilon_rC_0$이므로 합성 정전용량은 $C=\dfrac{1}{\frac{1}{2C_0}+\frac{1}{2\epsilon_rC_0}}=\dfrac{2C_0}{1+\frac{1}{\epsilon_r}}$가 되어 정답은 ①이다.

자유공간(진공)을 진행하는 전자기파에서는 전계와 자계가 서로 수직 방향으로 진동하면서 동일한 위상으로 변화한다. 따라서 전계와 자계 사이에 위상차가 없으므로 정답은 ① 위상이 같다이다.

유전율이 다른 두 유전체의 경계면(진전하가 없는 경우)에서는 전계의 접선성분과 전속밀도의 법선성분만 연속이며, 전계와 전속밀도 자체는 경계면에서 굴절하며 크기가 변한다. 따라서 "전계와 전속밀도는 불변이다"라는 설명은 옳지 않으며 정답은 ①이다.

반자성체는 외부 자계와 반대 방향으로 약하게 자화되는 물질로, 비투자율이 1보다 작은 값($\mu_s<1$)을 갖는다. 정답은 ①이다.

전계가 일정할 때 단위체적당 에너지 밀도는 $w=\dfrac{1}{2}\epsilon_0\epsilon_r E^{2}$로 비유전율에 비례한다. 네 재료의 비유전율은 B가 10, A가 8, D가 4, C가 2이므로 에너지 밀도가 큰 순서는 B, A, D, C이며, 정답은 ① B ＞ A ＞ D ＞ C이다.

접지된 도체구 표면에는 점전하와 항상 반대 부호의 영상전하가 유도되므로, 전하의 크기나 거리 조건에 관계없이 점전하와 접지 도체구 사이에는 항상 흡인력이 작용한다. 따라서 정답은 ①이다.

가속도가 주어지면 뉴턴의 운동방정식 F=ma로 힘을 구하고, 전기장은 E=F/Q로 구한다. $F=ma=10^{-10}\times10^{2}(i+j)=10^{-8}(i+j)\ [\mathrm{N}]$이므로 $E=\dfrac{F}{Q}=\dfrac{10^{-8}(i+j)}{10^{-8}}=i+j\ [\mathrm{V/m}]$가 되어 정답은 ③ E=i+j이다.

유전체를 채운 평행판 콘덴서의 정전용량은 $C=\frac{\epsilon_0\epsilon_sS}{d}$로 주어진다. 따라서 정답은 ③ $\frac{\epsilon_0\epsilon_sS}{d}$이다.

전자의 원운동 주기는 $T=\dfrac{2\pi m}{qB}$로 질량과 자속밀도에만 의존하고 전자의 발사 속도와는 무관하다. 원운동 주파수는 질량에 반비례하며, 회전 반지름은 발사속도와 자속밀도로 정해지고 전계와는 관계가 없다.
정답은 ③ 전자의 원운동 주기는 전자의 발사 속도와 무관하다이다.

무한평면 도체 표면 아래 $h=1\rm{[m]}$에 있는 전하 $Q=4\rm{[C]}$는 표면에 대해 대칭인 위치의 영상전하 $-Q$와 $2h=2\rm{[m]}$ 떨어진 것과 같은 크기의 힘을 받는다. $F=\dfrac{Q^2}{4\pi\epsilon_0(2h)^2}=9\times10^9\times\dfrac{16}{4}=3.6\times10^{10}\rm{[N]}$이 되어 정답은 ③이다.

폐곡면을 지나는 전속(전기력선속)과 그 내부에 있는 전하량의 관계를 나타내는 것은 가우스 법칙이다. 따라서 정답은 ③이다.

두 유전체 경계면에 진전하가 없을 때, 전계의 접선(수평)성분은 연속이므로 $E_1\sin\theta_1=E_2\sin\theta_2$이고, 전속밀도의 법선(수직)성분은 연속이므로 $D_1\cos\theta_1=D_2\cos\theta_2$이다. 두 식을 결합하면 굴절 법칙 $\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\epsilon_1}{\epsilon_2}$이 성립하므로 정답은 ③번이다.

상자성체는 외부 자계 방향으로 약하게 자화되는 물질로 자화율이 양(+)의 값을 가진다(반자성체는 음의 값을 가진다). 따라서 정답은 ③ χ>0이다.

지구는 그 정전용량이 매우 커서 전하가 유입되어도 전위 변화가 거의 없어 사실상 기준(영)전위로 볼 수 있기 때문에 전기 장치를 접지시킨다. 정답은 ③ 지구의 용량이 커서 전위가 거의 일정하기 때문이다.

3상 송전선의 충전전류는 $I_c=\omega C\dfrac{V}{\sqrt3}$로 구한다. $C=0.01\times173.2=1.732[\mu\mathrm{F}]$, $\omega=2\pi\times60$, $V=60[\mathrm{kV}]$를 대입하면 $I_c=2\pi\times60\times1.732\times10^{-6}\times\dfrac{60000}{\sqrt3}\approx22.6[\mathrm{A}]$가 되어 정답은 ④ 22.6이다.

정한시 계전기는 동작전류가 정정값 이상이 되면 전류 크기와 관계없이 항상 일정한 시간이 지난 후에 동작하는 특성을 가진다. 따라서 정답은 ① 정한시 계전기이다.

무구속 속도는 조속기가 작동하지 않는 상태에서 무부하가 되었을 때 수차가 도달하는 최고 속도를 말한다. 따라서 정답은 ① 무구속 속도이다.

복도체는 등가반지름을 크게 하여 전선 표면의 전위경도를 낮춤으로써 코로나 발생을 억제하고, 동시에 선로의 인덕턴스를 줄이고 정전용량을 늘려 송전용량을 높이는 효과가 있다. 정답은 ① 코로나 발생을 방지하고 인덕턴스를 감소시키기 위함이다이다.

1차가 △, 2차가 Y로 접지된 변압기에서 2차측에 1선지락 등으로 영상전류가 흐르면, 이 영상전류는 1차 △권선 내부를 순환할 뿐 1차측 선로(외부 계통)로는 유출되지 않는다. 즉 △권선이 영상전류의 폐회로를 형성해 상쇄시키는 역할을 하므로, 1차측 선로에서는 영상전류가 반드시 0이 된다. 따라서 정답은 ① 1차측 선로에서 반드시 0이다이다.

송전전력은 $P=\dfrac{V_sV_r}{X}\sin\delta$로 나타나므로, $\sin\delta=1$이 되는 $\delta=90^\circ$에서 최댓값을 가진다. 따라서 정답은 ① 90°이다.

33[kV] 이하 단거리 비접지 배전선로에서 1선 지락 시 흐르는 지락전류는 건전상의 대지정전용량을 통해 흐르는 충전전류이다. 따라서 정답은 ① 충전전류이다.

동기조상기는 여자전류를 조정하여 진상·지상 전류를 모두 연속적으로 공급할 수 있는 반면, 전력용 콘덴서는 진상전류만 공급할 수 있다. 따라서 동기조상기의 이점은 ① 진상전류 이외에 지상전류를 취할 수 있다는 점이다.

조속기가 동작하지 않는 상태에서 전부하로 운전하던 수차가 갑자기 무부하로 전환되었을 때 도달하는 최고 속도를 무구속 속도(runaway speed)라 한다. 따라서 정답은 ① 무구속 속도(runnaway speed)이다.

1선 지락고장의 대칭좌표법 해석에서 고장점의 지락임피던스 $Z_{gf}$는 영상회로에 3배로 나타난다. 따라서 고장점에서 본 영상 임피던스는 선로 임피던스와 변압기 임피던스에 $3Z_{gf}$를 더한 값이며, 정답은 ① $Z_0 = Z_l + Z_t + 3Z_{gf}$이다.

3상 차단기의 정격차단용량은 $P_s=\sqrt3\,V_nI_s$로 구한다. 정격전압 170[kV], 정격차단전류 50[kA]를 대입하면 $P_s=\sqrt3\times170\times50\approx14722[\mathrm{MVA}]$로 약 15000[MVA]에 해당하여 정답은 ① 15000이다.

차단기의 고속도 재폐로는 고장 제거 후 계통을 신속히 재투입하여 발전기 간 동기 이탈을 방지함으로써 계통의 안정도를 향상시키기 위한 것이다. 따라서 정답은 ① 안정도 향상이다.

전력계통의 개폐서지 중에서는 무부하 송전선로의 충전전류를 차단할 때 재점호 등으로 인해 가장 큰 내부 이상전압이 발생한다. 따라서 정답은 ① 무부하 선로 충전전류 차단시이다.

케이블은 철심을 사용하지 않으므로 철손이 발생하지 않으며, 케이블의 전력손실은 도체의 저항손, 유전체손, 시스(연피)손 등으로 구성된다. 정답은 ① 철손이다.

절탄기(economizer)는 보일러 배기가스의 열을 회수하여 보일러에 공급되는 급수를 예열함으로써 열효율을 높이는 장치이다. 연소용 공기를 예열하는 것은 공기예열기, 포화증기를 과열하는 것은 과열기의 역할이므로 절탄기의 용도와는 다르다. 따라서 정답은 ① 보일러에 공급되는 급수를 예열한다이다.

원자로의 제어재는 반응도를 조절하기 위해 중성자를 흡수해야 하므로 중성자 흡수 단면적이 커야 하며, 이 외에 내식성·가공성과 열·방사선에 대한 안정성도 갖추어야 한다. 따라서 옳지 않은 것은 ① "중성자의 흡수 단면적이 적어야 한다"이다.

가스절연개폐설비(GIS)는 절연매체로 SF6 가스를 사용하는데, 한랭지·산악지방 등 저온 환경에서는 가스의 액화를 방지하기 위한 대책(가스압 관리, 히터 설치 등)이 필요하다. 따라서 '액화 방지 및 산화 방지 대책이 필요 없다'는 ①의 설명이 틀렸다. 소음이 적고 안전성이 높다는 점(②), 소형화되나 고가라는 점(③), 가스압 감시와 번거로운 유지보수(④)는 GIS의 옳은 특징이다.

직류는 전류의 자연 영점(zero crossing)이 없어 오히려 고전압·대전류의 차단이 교류보다 어렵고 고가의 차단설비가 필요하다. 따라서 '고전압, 대전류의 차단이 용이하다'는 설명은 직류 송전방식의 특징이 아니므로 정답은 ①번이다.

고압측의 중성선 겸용 보호도체(PEN)와 저압측 중성선을 전기적으로 연결하는 것은 고저압 혼촉사고 시 저압측에 침입하는 상승전압을 대지로 분산시켜 억제하기 위함이다. 따라서 정답은 ① 고저압 혼촉 시 수용가에 침입하는 상승전압을 억제하기 위하여이다.

정답은 ① 과도안정도가 대단히 높다이며, 이 설명이 틀렸다. 직접접지방식은 지락사고 시 매우 큰 지락전류가 흘러 계통에 충격을 주므로 오히려 과도안정도가 나쁘다는 것이 단점이고, 저감절연이 가능하고 보호계전기 동작이 확실한 것은 실제 장점이 맞다.

단상 반파정류회로의 정류효율은 $\dfrac{4}{\pi^2}\times100[\%]$(약 40.6%)이고, 단상 전파정류회로는 그 두 배 수준인 $\dfrac{8}{\pi^2}\times100[\%]$(약 81.2%)이다. 따라서 정답은 ②이다.

회전계자형 동기발전기는 계자회로가 저압·소전력의 직류회로이고 전기자(고정자) 권선이 고전압을 다루므로 결선이 복잡해지지만, 대용량기일수록 전기자에는 큰 전류가 흐르게 된다. 따라서 대용량인 경우에도 전류가 작다는 설명은 틀린 것이며, 정답은 ③ 대용량의 경우에도 전류는 작다이다.

반작용전동기는 철극형 회전자의 돌극성(리액턴스 차)을 이용해 토크를 발생시키는 전동기로 별도의 직류여자가 필요 없으며 동기속도로 회전한다. 따라서 '직류여자가 필요하며, 철극성 때문에 동기속도 이하로 회전한다'는 설명은 틀렸으며 정답은 ③이다.

동기전동기는 계자전류(여자)를 조정해 진상, 지상 역률을 자유롭게 조정할 수 있다는 장점이 있으나, 기동토크가 작아 별도의 기동장치가 필요하고 부하 급변 시 난조가 발생할 수 있으며 여자기가 반드시 필요하다. 정답은 ③ 역률을 조정할 수 있다이다.

유도전동기의 최대토크는 $T_{max}\propto\dfrac{V^2}f$에 비례한다. 주파수가 $60/50=1.2$배, 전압이 $1.1$배가 되면 변화 비율은 $\dfrac{1.1^2}{1.2}=\dfrac{1.21}{1.2}\approx1.008$로 거의 1에 가깝다. 따라서 정답은 ③ 거의 변하지 않는다이다.

워드 레오너드 방식과 일그너 방식은 모두 광범위한 속도제어가 가능하지만, 일그너 방식은 플라이휠(관성체)을 이용해 부하가 급변할 때 전동기와 전원을 보호하며 안정된 속도제어를 하므로 부하변동이 심한 경우에 특히 적합하다. 따라서 정답은 ③ 일그너 방식이다.

정답은 ③ 3840[kW] 이다. 동기발전기의 3상 출력은 전기자저항을 무시하면 $P=3\times \frac{EV}{X_s}\sin \delta$로 구해진다. 값을 대입하면 $P=3\times \frac{6400\times 4000}{10}\times \sin 30^{\circ }=3\times 2,560,000\times 0.5=3,840,000$[W]로 약 3840[kW]가 된다.

동기발전기 병렬운전에서 여자전류를 조정하면 유효전력(주파수)에는 영향을 주지 않고 무효전력 분담만 바뀐다. A기의 여자전류를 증대시키면 A기가 더 많은 지상 무효전력을 부담하게 되어 전체 부하 무효전력 중 B기가 담당하는 몫이 줄어들면서 B기의 역률이 개선된다. 따라서 정답은 ③ A기의 여자전류를 증대이다.

변압기의 전압변동률은 $\varepsilon =p\cos\theta +q\sin\theta$이며 $p=\dfrac{q}{12}$이므로 $12=\dfrac{q}{12}\times 0.8+q\times 0.6$에서 $q=18$[%], $p=1.5$[%]이다. 역률 100[%]에서는 $\varepsilon '=p=1.5$[%]이므로 정답은 ③ 1.5이다.

정답은 ③ 보극과 보상권선을 설치한다이다. 보극은 전기자 반작용에 의한 전압강하를 상쇄하고 보상권선은 전기자 반작용 자체를 상쇄해 정류를 개선하는 실질적 대책이며, 리액턴스 전압은 오히려 작게 하는 것이 정류에 유리하다.

고조파 발생을 억제하려면 단절권 채용, Y결선 구성, 스큐슬롯 적용 등으로 기전력 파형을 정현파에 가깝게 만들어야 한다. 전기자 반작용을 증가시키는 것은 오히려 자속 분포를 왜곡시켜 고조파를 늘리는 방향이므로 억제책이 될 수 없다. 따라서 적합하지 않은 것은 ③ 전기자 반작용을 증가시킨다이다.

정답은 ③ $6EI$이다. 2중 성형(2중 Y)결선은 한 상마다 두 권선이 병렬로 연결되므로 선전류는 $2I$가 되고 선간전압은 $\sqrt{3}E$가 되어, 발전기 용량은 $\sqrt{3}E\times2I\times\sqrt{3}=6EI$로 구해진다.

3상 유도전동기의 기동법에는 Y-Δ기동법, 기동보상기법, 2차 저항에 의한 기동법(권선형) 등이 있으며, 극수 변환법은 기동법이 아니라 속도제어법이다. 따라서 정답은 ② 극수 변환 기동법이다.

직결할 동기전동기는 $N_s=\dfrac{120\times60}{12}=600[\mathrm{rpm}]$이 되도록 12극으로 설계되어 있다고 볼 수 있는데, 이를 유도전동기로 기동시키려면 유도전동기의 동기속도가 동기전동기의 정격속도보다 다소 높아야 하므로 극수를 2극 적게 한 10극(동기속도 720rpm)을 사용해 슬립을 두고 기동한다. 정답은 ② 10극이다.

직권전동기는 부하 전류가 증가할수록 자속도 함께 증가해 기동토크가 크고, 경부하 시에는 고속으로 회전하는 특성이 있어 큰 기동토크와 가변속 운전이 필요한 전기철도용 전동기에 적합하다. 따라서 정답은 ② 직권 전동기이다.

V결선 변압기 2대의 출력은 변압기 1대의 용량을 $P$라 하면 $\sqrt{3}P=100[kVA]$이므로 $P=\dfrac{100}{\sqrt3}[kVA]$이다. 같은 용량 1대를 더해 3대로 $\Delta$결선하면 출력은 $3P=3\times\dfrac{100}{\sqrt3}=100\sqrt3[kVA]$가 되어 정답은 ② 100√3이다.

정답은 ② 릴럭턴스기의 전압 제어 이다. 서보전동기로는 직류기의 전압 제어, 유도기의 전압 제어, 동기기의 주파수 제어가 실제로 쓰이지만, 릴럭턴스형 전동기는 동기속도로 회전하는 특성상 속도 제어에 전압 제어가 아니라 주파수 제어 방식이 사용되므로 이 조합은 옳지 않다.

사이리스터의 점호각(위상각)을 조정하여 교류 전압의 실효값 크기를 연속적으로 제어하는 방식을 위상제어 방식이라 한다. 따라서 정답은 ②번이다.

변압기 등가회로는 무부하시험(여자어드미턴스), 단락시험(임피던스), 권선저항 측정으로 구성되며, 권수비시험은 권수비 확인용으로 등가회로 정수 산정에는 직접 필요하지 않다. 따라서 정답은 ② 권수비시험이다.

정답은 ② 크레인이다. 동기전동기는 회전속도가 일정한 정속도 부하인 압연기, 분쇄기, 송풍기 등에 적합하며, 기동토크가 크고 부하변동이 심한 크레인과 같은 용도에는 적합하지 않다.

라우스 표를 작성하면 $s^1$행의 조건에서 $\dfrac{2\times3-1\times K}{2}>0$, 즉 $K<6$이 되어야 하고, $s^0$행에서 $K>0$이어야 한다. 두 조건을 모두 만족해야 안정하므로 정답은 ② $0$

정답은 ③ 1이다. 단위 램프입력의 정상편차는 $e_{ss}=\frac{1}{K_v}$이고, $K_v=\lim_{s\to0}sG(s)=\lim_{s\to0}s\cdot K\cdot\frac{1+0.15s}{1+0.25s}\cdot\frac{200}{s(s+1)(s+2)}=100K$이다. $e_{ss}=\frac{1}{100K}=0.01$로 두면 $K=1$이 된다.

상태천이행렬은 $\phi(t)=e^{At}=\mathcal{L}^{-1}\left[(sI-A)^{-1}\right]$ 로 구한다. $sI-A=\begin{bmatrix}s&-1\\3&s+4\end{bmatrix}$ 이고 $\det(sI-A)=s^{2}+4s+3=(s+1)(s+3)$ 이므로 $(sI-A)^{-1}=\dfrac{1}{(s+1)(s+3)}\begin{bmatrix}s+4&1\\-3&s\end{bmatrix}$ 이다. 각 성분을 부분분수로 전개하면 $\dfrac{s+4}{(s+1)(s+3)}=\dfrac{1.5}{s+1}-\dfrac{0.5}{s+3}$, $\dfrac{1}{(s+1)(s+3)}=\dfrac{0.5}{s+1}-\dfrac{0.5}{s+3}$, $\dfrac{-3}{(s+1)(s+3)}=\dfrac{-1.5}{s+1}+\dfrac{1.5}{s+3}$, $\dfrac{s}{(s+1)(s+3)}=\dfrac{-0.5}{s+1}+\dfrac{1.5}{s+3}$ 이므로 역라플라스 변환하면 정답은 ② $\begin{bmatrix}1.5e^{-t}-0.5e^{-3t}&0.5e^{-t}-0.5e^{-3t}\\-1.5e^{-t}+1.5e^{-3t}&-0.5e^{-t}+1.5e^{-3t}\end{bmatrix}$ 이다. ①·④ 의 $e^{-4t}$ 항은 특성방정식의 근이 $s=-1,\,-3$ 임을 보면 나올 수 없고, ③ 은 비대각 성분의 위치가 서로 바뀌어 있어 $\left.\dfrac{d\phi}{dt}\right|_{t=0}=A$ 를 만족하지 못한다.

그림은 두 입력 A, B가 다이오드를 통해 결합되어 논리곱(AND) 동작을 수행한 뒤, 그 결과가 트랜지스터에 의해 반전(NOT)되어 출력되는 전형적인 DTL(다이오드-트랜지스터 논리) 구조이다. 다이오드단의 AND와 트랜지스터단의 반전이 결합되어 NAND 논리가 구현된다. 정답은 ③ NAND 회로이다.

비례(P) 제어 동작만으로는 일정 입력(계단 입력)에 대해 정상상태에서 잔류편차(off-set)가 남는다. 적분(I) 동작이 포함된 제어계(적분 제어, 비례적분 제어, 비례적분미분 제어)는 정상상태 오차를 0으로 만든다. 따라서 정답은 ③ 비례 제어계이다.

역상분 전류는 $I_2=\dfrac{1}{3}(I_a+a^2I_b+aI_c)$ 로 구한다. 각 전류를 직각좌표로 바꾸면 $I_a=7+j2$, $I_b=-8-j10$, $I_c=-4+j6$ 이고, $a=-0.5+j0.866$, $a^2=-0.5-j0.866$ 을 곱하면 $a^2I_b=-4.66+j11.93$, $aI_c=-3.20-j6.46$ 이다. 세 항을 더해 3으로 나누면 $I_2=\dfrac{-0.856+j7.464}{3}=-0.286+j2.490$ 이고, 크기는 $2.51$, 위상은 실수부가 음수·허수부가 양수인 제2사분면이므로 $96.55^\circ$ 가 되어 정답은 ① 2.51∠96.55° 이다. ③ 2.51∠-96.55° 는 크기는 같지만 사분면을 잘못 잡은 값이고, ②·④ 의 8.95는 같은 자료로 계산한 정상분 $I_1=8.95\angle 1.14^\circ$ 의 크기다.

정답은 ③ 0 이다. 라우스표를 구성하면 제1열이 1, 1, 2, 5, 1.2, 2로 부호 변화 없이 모두 양수가 되므로, s평면 우반부에 위치하는 불안정한 근은 없다.

이득여유는 개루프 전달함수의 허수부가 0이 되는(위상교차) 주파수에서 $GM=20\log_{10}\dfrac{1}{|G(j\omega)H(j\omega)|}\,[\mathrm{dB}]$ 로 구한다. 분모를 전개하면 $(1+2j\omega)(1+j\omega)=(1-2\omega^{2})+j3\omega$ 이므로 허수부가 0이 되는 조건은 $3\omega=0$, 즉 $\omega=0$ 이고 이때 $|G(j0)|=\dfrac{K}{1}=K$ 이다. 이를 대입하면 $20\log_{10}\dfrac{1}{K}=20$ 에서 $\dfrac{1}{K}=10$, 즉 $K=\dfrac{1}{10}$ 이므로 정답은 ③ $\frac{1}{10}$ 이다. ① 10이면 $20\log_{10}(1/10)=-20\,[\mathrm{dB}]$, ④ 1이면 $0\,[\mathrm{dB}]$ 가 되어 조건을 만족하지 못한다.

과도응답에서 감쇠비(decay ratio)는 첫 번째로 나타나는 최대 오버슈트와 그 다음에 나타나는 제2 오버슈트의 비로 정의되며, $\text{감쇠비}=\dfrac{\text{제2 오버슈트}}{\text{최대 오버슈트}}$이다. 따라서 정답은 ③ 제2 오버슈트를 최대 오버슈트로 나눈 값이다.

$G(j\omega)=\frac{k}{j\omega(j\omega+1)}$의 실수부와 허수부는 각각 $\mathrm{Re}=-\frac{k}{\omega^2+1}$, $\mathrm{Im}=-\frac{k}{\omega(\omega^2+1)}$로 모든 $\omega>0$에서 궤적이 3사분면에만 존재한다. $\omega\rightarrow0$에서는 실수축 $-k$ 부근에서 허수축 아래로 발산하고 $\omega\rightarrow\infty$에서는 원점에 실수축과 접하며 수렴하므로, 이러한 형태의 궤적을 보이는 ③번이 정답이다.

단위 램프 입력에 대한 정상편차는 속도편차상수 $K_v=\lim_{s\to0}sG(s)$를 이용해 $e_{ss}=1/K_v$로 구한다. $K_v=\lim_{s\to0}\dfrac{s(s+5)}{s(s+2)(s+4)}=\dfrac{5}{2\times4}=\dfrac{5}{8}$이므로 $e_{ss}=\dfrac{8}{5}$가 되어 정답은 ③ 8/5이다.

정답은 ③ 2이다. 신호선도의 루프는 시작마디로 되돌아오는 폐경로를 뜻하며, 이 선도에는 한 마디에서 자기 자신으로 되돌아오는 자기루프 1개와, 뒤쪽 마디에서 앞쪽 마디로 되돌아가는 피드백 경로가 만드는 루프 1개, 모두 2개의 루프가 있다. 나머지 두 곡선 경로는 시작마디와 도착마디가 서로 달라 순방향 경로일 뿐 루프가 아니다.

특성방정식 $s^4+s^3-3s^2-s+2=0$을 인수분해하면 $(s-1)^2(s+1)(s+2)=0$이 되어 근은 $s=1$(중근), $s=-1$, $s=-2$이다. 이 중 s평면의 오른쪽(양의 실수부)에 위치하는 근은 $s=1$이 두 개이므로 정답은 ② 2이다.

전달함수 $G(s)=\dfrac{Y(s)}{X(s)}=\dfrac{2s+1}{s^2+s+1}$에서 교차 곱을 하면 $(s^2+s+1)Y(s)=(2s+1)X(s)$가 되고, 이를 시간영역 미분방정식으로 바꾸면 $\dfrac{d^2y}{dt^2}+\dfrac{dy}{dt}+y=2\dfrac{dx}{dt}+x$가 된다. 정답은 ② $\dfrac{d^2y}{dt^2}+\dfrac{dy}{dt}+y=2\dfrac{dx}{dt}+x$이다.

3차 특성방정식 $s^3+As^2+Bs+C=0$이 안정하려면 모든 계수가 양수이고 $AB>C$를 만족해야 한다. $s^3+3s^2+2s+8=0$은 $A=3,\ B=2,\ C=8$이므로 $AB=6$

그림에서 위·아래 도선과 오른쪽 도선은 하나의 공통 노드를 이루고, $6[\Omega],\,8[A],\,7[A],\,4[\Omega],\,12[\Omega]$가 모두 이 공통 노드와 중간 노드 M 사이에 병렬로 연결된 구조이다. 두 전류원이 모두 M으로 $8+7=15[A]$를 밀어 넣으므로 $15=V\left(\dfrac16+\dfrac14+\dfrac1{12}\right)=0.5V$에서 $V=30[V]$이고, $4[\Omega]$에 흐르는 전류는 $\dfrac{30}{4}=7.5[A]$가 되어 정답은 ② 7.5이다.

정답은 ②(부정 버블이 붙은 OR 형태 게이트) 이다. 회로는 저항을 통해 전원(+V)에 연결된 공통 컬렉터 노드에 두 트랜지스터(T1, T2)가 병렬로 연결되고, 각 베이스가 입력 X, Y로 구동되는 구조다. X 또는 Y 중 하나라도 하이(High)이면 해당 트랜지스터가 도통되어 출력이 로우(Low)로 끌려가므로, 이는 X와 Y의 OR을 반전한 NOR 동작에 해당한다.

이산시스템의 안정 조건은 특성방정식의 모든 근이 z평면에서 단위원 내부에 위치하는 것이며, 이는 s평면의 좌반면 조건에 대응한다. 근이 단위원 위나 바깥에 있으면 임계안정 또는 불안정이 된다. 따라서 정답은 ②이다.

비례(P) 동작만으로 제어하면 목표값과 실제값 사이에 잔류편차(offset)가 항상 남고, 이를 없애려면 적분(I) 동작이 추가되어야 한다. 따라서 일정 입력에 대해 잔류편차가 남는 제어계는 ② 비례 제어계이다.

그림의 굵은 점은 신호가 갈라지는 분기점이지 부정(NOT)이 아니므로, B는 그대로 OR게이트의 입력과 AND게이트의 입력에 동시에 들어간다. OR게이트의 출력은 $A+B$이며 이를 B와 AND 연산하면 흡수법칙에 의해 $X=(A+B)\cdot B=B$가 된다. 따라서 정답은 ② $X=B$이다.

한국전기설비규정에 따르면 전개된 장소에 시설하는 저압 옥상전선로는 전선의 지지점 간 거리를 15[m] 이하로 하여야 한다. 따라서 ② 전선의 지지점 간 거리를 20[m]로 하였다는 이 기준을 초과하여 적합하지 않다. 지름 2.6[mm] 이상의 경동선 사용, 조영재와의 이격거리 2[m], 옥외용 비닐절연전선 사용은 모두 기준에 맞는 시설이다.

정답은 ③ 전차선이다. 한국전기설비규정에 따르면 전차선은 전기철도차량의 집전장치와 접촉하여 전력을 공급하는 전선을 말하며, 급전선은 전차선에 전기를 공급하는 전선, 조가선은 전차선을 매다는 전선을 의미한다.

가공전선로 지지물의 기초는 하중을 받는 상태에서 안전율 2.0 이상을 확보하도록 규정하고 있다(이상시 상정하중이 아닌 일반적인 경우). 따라서 정답은 ③ 2.0이다.

지중 또는 수중에 시설되는 금속체의 부식을 방지하기 위한 전기부식방지 회로의 사용전압은 직류 60V 이하로 하여야 한다.
정답은 ③ 60[V]이다.

한국전기설비규정에 따르면 분기회로의 단락 보호장치는 원칙적으로 분기점에 시설하되, 분기점과 설치점 사이에 다른 분기회로나 콘센트의 접속이 없고 단락·화재·인체에 대한 위험이 최소화되는 경우에 한해 분기점으로부터 3[m]까지 이동하여 설치할 수 있다. 따라서 정답은 ③ $3\rm{[m]}$이다.

한국전기설비규정에 따르면 금속덕트공사에서 전선의 단면적 합계는 제어회로 등만 넣는 경우를 제외하고 덕트 내부 단면적의 20[%] 이하여야 한다. 따라서 정답은 ③ 20이다.

정답은 ③ "포장퓨즈는 정격전류의 1.3배 전류를 견디고, 2배의 전류로는 60분 이내에 용단되어야 한다"는 설명이다. 고압 및 특고압 전로에 시설하는 포장퓨즈는 정격전류의 1.3배 전류에 견디고 2배의 전류로는 120분 이내에 용단되어야 하므로, 60분이라 한 이 설명은 틀리다. 비포장퓨즈에 대한 설명(1.25배, 2분), 개폐표시장치, 단락전류 차단능력에 대한 설명은 모두 옳다.

귀선로는 비절연보호도체, 매설접지도체, 레일 등으로 구성되어 단권변압기 중성점 및 공통접지에 접속되고, 통신유도장해와 레일전위 상승을 고려해 위치를 정하며 사고 시 충분한 전류용량을 갖추어야 한다. 그러나 귀선로를 나전선으로 가공식으로 가설하는 것을 원칙으로 한다는 설명은 옳지 않다. 따라서 정답은 ③이다.

옥내에서 전선을 병렬로 사용할 때 각 전선의 굵기는 동선 50mm² 이상 또는 알루미늄선 70mm² 이상이어야 한다. 따라서 "전선의 굵기는 동 70mm² 이상이어야 한다"는 기준이 틀렸으므로(동선은 50mm² 이상) 정답은 ③이다.

전로의 중성점을 접지하는 목적은 이상전압의 억제, 보호장치의 확실한 동작 확보, 대지전압의 저하 등에 있다. 손실전력의 감소는 중성점 접지의 직접적인 목적에 해당하지 않으므로 정답은 ③ 손실전력의 감소이다.

한국전기설비규정에 따르면 전기온상 등에 전기를 공급하는 전로의 대지전압은 300[V] 이하로 제한된다. 따라서 정답은 ③ 300이다.

정답은 ③ 3이다. 단락 위험과 화재·인체 위험성이 최소화되도록 시설한 경우, 과부하 보호장치는 분기점으로부터 3m까지 이동하여 설치할 수 있다.

사람이 상시 통행하는 터널 안의 저압 배선은 옥외용·인입용 비닐절연전선을 제외하고 공칭단면적 2.5mm² 이상의 연동선을 사용한 절연전선을 애자사용공사로 시설하여야 한다. 따라서 정답은 ① 2.5이다.

저압 옥측전선로를 목조 조영물에 시설하는 경우에는 합성수지관공사만 가능하며, 금속관공사·버스덕트공사·금속피복 케이블공사는 화재 우려 등으로 목조 조영물에는 시설할 수 없다.
정답은 ① 합성수지관 공사이다.