[전기기사 필기] 25년 1회차
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전기기사 필기 기출문제

25년 1회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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

25년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
정전용량이 0.5[μ\mu F], 1[μ\mu F]인 콘덴서에 각각 2×10−4^{-4}[C], 3×10−4^{-4}[C]의 전하를 주고 극성을 같게 하여 병렬로 접속하였을 때, 콘덴서에 축적되는 에너지는 약 몇 [J]인가?
10.042
20.126
30.083
40.063
정답 및 해설

두 콘덴서를 같은 극성으로 병렬 접속하면 전체 전하는 Q=2×10−4+3×10−4=5×10−4[C]Q=2\times10^{-4}+3\times10^{-4}=5\times10^{-4}[\mathrm{C}], 합성 정전용량은 C=0.5+1=1.5[μF]C=0.5+1=1.5[\mu\mathrm{F}]이다.

축적 에너지는
W=Q22C=(5×10−4)22×1.5×10−6≈0.083[J]W=\dfrac{Q^{2}}{2C}=\dfrac{(5\times10^{-4})^{2}}{2\times1.5\times10^{-6}}\approx0.083[\mathrm{J}]
가 된다.

문제 2
지름이 dd[m]이고 권수가 NN[회]인 솔레노이드에 II[A]의 전류가 흐를 때, 솔레노이드 내부 자계의 세기[AT/m]는?
12πdNI\dfrac{2\pi d}{NI}
2NI4πd\dfrac{NI}{4\pi d}
3NIπd\dfrac{NI}{\pi d}
4NI2πd\dfrac{NI}{2\pi d}
정답 및 해설
지름 d인 환상 솔레노이드의 평균 자로 길이는 l=πdl=\pi d이므로 내부 자계의 세기는 H=NIl=NIπdH=\dfrac{NI}{l}=\dfrac{NI}{\pi d}가 된다.
문제 3
철심이 든 환상 솔레노이드의 권수는 500회, 평균 반지름은 10㎝, 철심의 단면적은 10cm2, 비투자율 4000이다. 이 환상 솔레노이드에 2A의 전류를 흘릴 때, 철심 내의 자속[Wb]은?
14×10-3
28×10-4
38×10-3
44×10-4
정답 및 해설

철심의 자기저항은 Rm=lμ0μrAR_m=\dfrac{l}{\mu_0\mu_rA}이며, 평균 자로길이 l=2π×0.1≈0.628[m]l=2\pi\times0.1\approx0.628[m], μ0μr=4π×10−7×4000≈5.03×10−3\mu_0\mu_r=4\pi\times10^{-7}\times4000\approx5.03\times10^{-3}, A=10−3[m2]A=10^{-3}[m^2]를 대입하면 Rm≈1.25×105R_m\approx1.25\times10^5가 된다.

기자력은 NI=500×2=1000[AT]NI=500\times2=1000[AT]이므로 자속은
Φ=NIRm≈8×10−3[Wb]\Phi=\dfrac{NI}{R_m}\approx8\times10^{-3}[Wb]
가 되어, 철심 내의 자속은 8×10−38\times10^{-3}이다.

문제 4
그림처럼 서로 맞닿은 두 자성체의 경계를 얇게 감싸는 미소 폐곡면을 잡았다. 여기서 B1cos⁡θ1=B2cos⁡θ2B_1\cos\theta_1=B_2\cos\theta_2라는 경계조건을 끌어내는 출발점이 되는 식은? nB1B2θ1θ2dsμs1μs2
1∮sB⋅n ds=0\oint_{s}B\cdot n\,ds=0
2∮sH⋅n ds=0\oint_{s}H\cdot n\,ds=0
3∮sB⋅ntan⁡θ ds=0\oint_{s}B\cdot n\tan\theta\,ds=0
4∮lB⋅n dl=0\oint_{l}B\cdot n\,dl=0
정답 및 해설
자속선은 어디서 끊기거나 새로 솟지 않으므로 ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0이 늘 성립하고, 발산 정리를 대면 닫힌 면을 드나드는 자속의 합이 ∮sB⋅n ds=0\oint_s B\cdot n\,ds=0으로 정리된다. 그림처럼 두께가 거의 없는 원기둥을 경계에 걸쳐 두면 옆면 몫이 사라져 위·아래 면만 남고, 여기서 곧바로 B1cos⁡θ1=B2cos⁡θ2B_1\cos\theta_1=B_2\cos\theta_2, 곧 법선 성분이 이어진다는 조건이 나온다.
②의 HH는 매질마다 Bnμ\dfrac{B_n}{\mu}로 값이 달라져 합이 00이 되지 않고, ③처럼 tan⁡θ\tan\theta를 끼우면 굴절의 법칙 tan⁡θ1tan⁡θ2=μs1μs2\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\mu_{s1}}{\mu_{s2}}을 얻는 다른 관계로 넘어간다. ④는 면이 아니라 선을 따라 도는 적분이라 폐곡면 출입량과 무관하다.
문제 5
벡터 포텐샬 A=3x2yax+2xay−z3az[Wb/m]A=3x^2ya_x+2xa_y-z^3a_z[\mathrm{Wb}/m]일 때의 자계의 세기 H[A/m]는? (단, μ는 투자율이라 한다.)
11μ(2−3x2)ay\dfrac{1}{\mu}(2-3x^2)a_y
21μ(3−2x2)ay\dfrac{1}{\mu}(3-2x^2)a_y
31μ(3−2x2)az\dfrac{1}{\mu}(3-2x^2)a_z
41μ(2−3x2)az\dfrac{1}{\mu}(2-3x^2)a_z
정답 및 해설
자계는 H=1μ(∇×A)H=\dfrac1\mu(\nabla\times A)로 구한다. ∇×A\nabla\times A의 zz성분은 ∂Ay∂x−∂Ax∂y=2−3x2\dfrac{\partial A_y}{\partial x}-\dfrac{\partial A_x}{\partial y}=2-3x^2이고 나머지 성분은 모두 0이 되므로 H=1μ(2−3x2)azH=\dfrac1\mu(2-3x^2)a_z이다.
정답은 1μ(2−3x2)az\dfrac{1}{\mu}(2-3x^2)a_z이다.
문제 6
그림과 같이 유전속이 분포할 때 ϵ1\epsilon_1과 ϵ2\epsilon_2의 관계로 옳은 것은? ε2ε1
1ϵ1>ϵ2\epsilon_1 > \epsilon_2
2ϵ1=ϵ2\epsilon_1 = \epsilon_2
3ϵ1>0,ϵ2>0\epsilon_1 >0, \epsilon_2 >0
4ϵ2>ϵ1\epsilon_2 > \epsilon_1
정답 및 해설
유전체 경계면에서는 전계의 접선성분과 전속밀도의 법선성분이 각각 연속이므로 tan⁡θ1tan⁡θ2=ϵ1ϵ2\dfrac{\tan\theta_{1}}{\tan\theta_{2}}=\dfrac{\epsilon_{1}}{\epsilon_{2}} 라는 굴절법칙이 성립하고, 그 결과 유전속(전속선)은 유전율이 큰 매질 쪽으로 휘어 들어가 밀도가 높아진다. 그림에서는 바깥 매질 ϵ1\epsilon_{1} 을 지나던 유전속이 원 안쪽 영역으로 모여들어 그 안에서 더 조밀해지므로, 안쪽 매질의 유전율이 더 크다는 뜻이다. 따라서 정답은 ϵ2>ϵ1\epsilon_{2}>\epsilon_{1} 이다. ① 은 대소가 반대이고, ② 라면 전속선이 휘지 않고 직선으로 지나가야 하며, ③ 은 유전율이 양수라는 당연한 사실일 뿐 두 유전율의 대소를 말해주지 않는다.
문제 7
압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상을 무슨 효과라 하는가?
1횡효과
2역효과
3간접효과
4종효과
정답 및 해설
압전 효과에서 응력과 분극(전기 변형)이 같은 방향으로 나타나는 현상을 종효과라 하고, 응력과 수직 방향으로 분극이 나타나는 현상을 횡효과라 한다. 따라서 정답은 종효과이다.
문제 8
자극의세기가 8×10-6Wb, 길이가 3[㎝]인 막대자석을 120[AT/m]의 평등 자계 내에 자력선과 30º의 각도로 놓으면 이 막대자석이 받는 회전력은 몇 [N·m]인가?
13.02×10-4[N·m]
21.44×10-4[N·m]
33.02×10-5[N·m]
41.44×10-5[N·m]
정답 및 해설
막대자석의 자기모멘트는 M=ml=8×10−6×0.03=2.4×10−7[Wb⋅m]M=ml=8\times10^{-6}\times0.03=2.4\times10^{-7}[\mathrm{Wb\cdot m}]이다. 회전력은 T=MHsin⁡θ=2.4×10−7×120×sin⁡30∘=1.44×10−5[N⋅m]T=MH\sin\theta=2.4\times10^{-7}\times120\times\sin30^{\circ}=1.44\times10^{-5}[\mathrm{N\cdot m}]이므로 정답이다.
문제 9
와전류손에 관한 설명으로 틀린 것은?
1단위 체적당 와류손의 단위는 [W/m³]이다.
2와전류손은 히스테리시스손과 더불어 철손에 해당한다.
3와전류손을 줄이기 위하여 성층결선을 사용한다.
4와전류는 교번자속의 주파수와 최대자속밀도에 비례하여 발생한다.
정답 및 해설
와전류손은 교번자속의 주파수와 최대자속밀도 각각의 제곱에 비례하여 발생하므로, "주파수와 최대자속밀도에 비례한다"는 설명은 옳지 않다. 단위 체적당 와류손의 단위, 철손 구성, 성층철심을 통한 저감에 관한 나머지 지문은 모두 옳다.
문제 10
자유공간에서 점 PP(5, -2, 4)가 도체면 위에 있고, 이 점에서 전계가 E=6ax−2ay+3azE = 6a_{x}-2a_{y}+3a_{z}[V/m]이다. 점 PP에서의 면전하밀도 ρs\rho_{s}[C/m2^{2}]는?
13ϵ03\epsilon_{0}
2ϵ0\epsilon_{0}
34ϵ04\epsilon_{0}
47ϵ07 \epsilon_{0}
정답 및 해설
도체 표면의 전계는 표면에 수직이며 그 크기는 면전하밀도와 ρs=ε0E\rho_s=\varepsilon_0 E의 관계에 있다. ∣E∣=62+(−2)2+32=49=7|E|=\sqrt{6^2+(-2)^2+3^2}=\sqrt{49}=7이므로 ρs=7ε0\rho_s=7\varepsilon_0가 되어 정답은 7ε07\varepsilon_0이다.
문제 11
비투자율 μr = 800, 원형 단면적이 S = 10cm2, 평균 자로 길이 l = 16π × 10-2(m)의 환상 철심에 600회의 코일을 감고 이 코일에 1A의 전류를 흘리면 환상 철심 내부의 자속은 몇 Wb인가?
11.2 × 10-5
22.4 × 10-3
32.4 × 10-5
41.2 × 10-3
정답 및 해설

환상철심의 자속은 Φ=μ0μrNISl\Phi=\dfrac{\mu_0\mu_r NIS}{l}로 구한다.

μr=800\mu_r=800, S=10×10−4[m2]S=10\times10^{-4}[\mathrm{m^{2}}], N=600N=600, I=1[A]I=1[\mathrm{A}], l=16π×10−2[m]l=16\pi\times10^{-2}[\mathrm{m}]를 대입하면
Φ=4π×10−7×800×600×1×10×10−416π×10−2≈1.2×10−3[Wb]\Phi=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\times800\times600\times1\times10\times10^{-4}}{16\pi\times10^{-2}}\approx1.2\times10^{-3}[\mathrm{Wb}]
가 되어, 자속은 1.2×10−31.2\times10^{-3}이다.

문제 12
진공 중에서 점 P(1, 2, 3) 및 점 Q(2, 0, 5)에 각각 300μC, -100μC인 점전하가 놓여 있을 때 점전하 -100μC에 작용하는 힘은 몇 N인가?
110i + 20j - 20k
2-10i + 20j + 20k
3-10i + 20j - 20k
410i – 20j + 20k
정답 및 해설

P에서 Q로 향하는 거리 벡터는 R⃗=(2−1, 0−2, 5−3)=(1,−2,2)\vec{R}=(2-1,\,0-2,\,5-3)=(1,-2,2), ∣R⃗∣=1+4+4=3|\vec{R}|=\sqrt{1+4+4}=3[m]이고 단위벡터는 a^R=(1,−2,2)3\hat{a}_{R}=\dfrac{(1,-2,2)}{3}이다.

쿨롱 법칙 F⃗=9×109Q1Q2R2a^R\vec{F}=9\times10^{9}\dfrac{Q_{1}Q_{2}}{R^{2}}\hat{a}_{R}에 대입하면
9×109×(300×10−6)(−100×10−6)32=−309\times10^{9}\times\dfrac{(300\times10^{-6})(-100\times10^{-6})}{3^{2}}=-30[N]
이므로
F⃗=−30×(1,−2,2)3=−10i^+20j^−20k^\vec{F}=-30\times\dfrac{(1,-2,2)}{3}=-10\hat{i}+20\hat{j}-20\hat{k}[N]
이다.

계수가 음(-)인 것은 두 전하의 극성이 반대여서 흡인력이 작용해 힘이 P를 향하기 때문이며, 10i − 20j + 20k 는 이 흡인 부호를 놓쳐 반발력 방향으로 계산한 값이다.

문제 13
무한 평면에 일정한 전류가 표면에 한 방향으로 흐르고 있다. 평면으로부터 r만큼 떨어진 점과 2r만큼 떨어진 점과의 자계의 비는 얼마인가?
1√2
22
34
41
정답 및 해설
무한 평면에 전류가 흐를 때 발생하는 자계는 평면으로부터의 거리와 무관하게 일정한 크기를 갖는다. 따라서 r만큼 떨어진 점과 2r만큼 떨어진 점의 자계 세기는 같으므로 비는 1이다. 정답은 1이다.
문제 14
간격이 d[m]d[m]인 평행판 도체에 V[kV]V[kV]의 전위차를 가하였을 때, 음극판에서 초속도 0으로 출발한 전자 e[C]e[C]이 양극판에 도달하는 순간의 속도는 몇 [m/s][m/s]인가? (단, m[kg]m[kg]은 전자의 질량이다.)
1eVm\sqrt{\frac{eV}{m}}
2eV2m\sqrt{\frac{eV}{2m}}
32eVm\dfrac{2eV}{m}
42eVm\sqrt{\frac{2eV}{m}}
정답 및 해설
전자가 정지 상태에서 전위차 V에 의해 가속될 때 얻는 운동에너지는 전기장이 한 일과 같으므로 12mv2=eV\dfrac{1}{2}mv^2=eV가 성립한다. 이를 v에 대해 정리하면 v=2eVmv=\sqrt{\dfrac{2eV}{m}}이므로 정답은 2eVm\sqrt{\dfrac{2eV}{m}}이다.
문제 15
단면적 4cm2의 철심에 6×10-4Wb의 자속을 통하게 하려면 2800AT/m의 자계가 필요하다. 이 철심의 비투자율은 약 얼마인가?
1407
2426
3375
4346
정답 및 해설
자속밀도는 B=ΦS=6×10−44×10−4=1.5 Wb/m2B=\dfrac{\Phi}{S}=\dfrac{6\times10^{-4}}{4\times10^{-4}}=1.5\,\mathrm{Wb/m^2}이다. 투자율은 μ=BH=1.52800≈5.36×10−4\mu=\dfrac BH=\dfrac{1.5}{2800}\approx5.36\times10^{-4}이고, 비투자율은 μr=μμ0=5.36×10−44π×10−7≈426\mu_r=\dfrac{\mu}{\mu_0}=\dfrac{5.36\times10^{-4}}{4\pi\times10^{-7}}\approx426이다.
정답은 426이다.
문제 16
그림은 비투자율이 서로 다른 두 자성체의 경계면에서 자속선이 θ1\theta_1로 들어와 θ2\theta_2로 꺾이는 모습을 나타낸 것이다. 그 자리에 자기적인 전하가 놓여 있지 않다고 할 때, 그림처럼 걸쳐 놓은 아주 작은 원통의 겉면 전체에 대하여 성립하는 식은? nB1B2θ1θ2Aμs1μs2ds
1∮sB⋅n ds=0\oint_s B\cdot n\,ds=0
2∮sH⋅n ds=0\oint_s H\cdot n\,ds=0
3∮lB⋅dl=0\oint_l B\cdot dl=0
4∮sBsin⁡θ ds=0\oint_s B\sin\theta\,ds=0
정답 및 해설

자기력선은 전기력선과 달리 어디서 솟거나 끝나지 않는다. 홀로 떨어진 자극이 없으므로 어떤 닫힌 겉면을 잡아도 안으로 든 양과 밖으로 난 양이 정확히 맞물려 ∮sB⋅n ds=0\oint_s B\cdot n\,ds=0이 된다. 이는 ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0을 적분 꼴로 옮긴 것이다.

그림처럼 두께가 거의 없는 원통에 이 식을 적용하면 옆면 몫이 사라지고 위·아래 뚜껑만 남아 B1cos⁡θ1=B2cos⁡θ2B_1\cos\theta_1=B_2\cos\theta_2를 얻는다. 곧 경계를 가로지르는 방향의 성분이 양쪽에서 같다는 뜻이다.

HH로 바꿔 쓴 식은 성립하지 않는다. 투자율이 다르면 μ1H1cos⁡θ1=μ2H2cos⁡θ2\mu_1H_1\cos\theta_1=\mu_2H_2\cos\theta_2이므로 HH 쪽은 값이 어긋나기 때문이다. 선적분 꼴은 암페어 법칙이 쓰는 형태이고, sin⁡θ\sin\theta가 붙은 식은 경계를 따라 흐르는 방향을 보는 조건이라 겉면 수지와는 다른 이야기다.

덧붙이면 경계를 따라가는 방향에서는 H1sin⁡θ1=H2sin⁡θ2H_1\sin\theta_1=H_2\sin\theta_2가 성립하고, 두 조건을 서로 나누면 굴절 관계 tan⁡θ1tan⁡θ2=μ1μ2\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\mu_1}{\mu_2}가 나온다.

문제 17

자성체를 자화율 χ\chi와 비투자율 μs\mu_s로 갈라 보려 한다. χ\chi가 0보다 조금 크고 μs\mu_s도 1을 아주 조금 웃도는 물질에 해당하는 것은?

1

강자성체

2

반자성체

3

상자성체

4

초전도체와 같은 완전반자성체

정답 및 해설

자화의 세기와 자계의 비인 자화율이 양(+)이면 외부 자계를 돕는 쪽으로 자화되고, μ=μ0+χ\mu=\mu_0+\chi에서 비투자율이 1을 넘어선다. 상자성체는 그 정도가 μ0\mu_0에 견주면 미미해 μs\mu_s가 겨우 1을 웃도는 데 그친다. 반자성체는 χ<0\chi\lt0이라 μs<1\mu_s\lt1, 강자성체는 χ\chi가 대단히 커 μs\mu_s가 수백~수만에 이르고, 초전도체는 내부 자속을 완전히 밀어내 μs≈0\mu_s\approx0이 된다.

문제 18
다음 (가), (나)에 대한 법칙을 알맞은 것은?
전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 쇄교 자속수의 시간에 대한 감소비율에 비례한다는 ( 가 )에 따르고 특히, 유도된 기전력의 방향은 ( 나 )에 따른다.
1(가) 패러데이의 법칙 (나) 플레밍의 왼손법칙
2(가) 패러데이의 법칙 (나) 렌츠의 법칙
3(가) 플레밍의 왼손법칙 (나) 패러데이의 법칙
4(가) 렌츠의 법칙 (나) 패러데이의 법칙
정답 및 해설
전자유도에 의한 기전력이 쇄교자속의 시간적 감소율에 비례한다는 것은 패러데이의 법칙이며, 유도기전력의 방향(쇄교자속의 변화를 방해하는 방향)을 정하는 것은 렌츠의 법칙이다. 따라서 (가)는 패러데이의 법칙, (나)는 렌츠의 법칙이므로 정답이다.
문제 19
다음 중 맥스웰(Maxwell)의 전자방정식에 해당하지 않는 것은?
1▽⋅D=ρ\bigtriangledown \cdot D=\rho
2▽⋅B=H\bigtriangledown \cdot B=H
3▽×E=−∂B∂t\bigtriangledown \times E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}
4▽×H=i+∂D∂t\bigtriangledown \times H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t}
정답 및 해설
맥스웰 방정식은 ∇⋅D=ρ\nabla\cdot D=\rho, ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0, ∇×E=−∂B∂t\nabla\times E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, ∇×H=i+∂D∂t\nabla\times H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t}의 네 가지이다. ∇⋅B=H\nabla\cdot B=H는 맥스웰 방정식이 아니며 실제로는 ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0이어야 하므로 정답이다.
문제 20
어느 공간에서 체적전하밀도가 11초마다 5×1075\times10^{7}[C/m3^{3}]씩 줄고 있다. 이 공간 안에 반지름 2×10−52\times10^{-5}[m]인 구를 그리면 그 표면을 빠져나가는 전류는 몇 [μ\muA]인가?
10.21
21.68
35.03
413.4
정답 및 해설
구 안에 들어 있던 전하가 줄어든 만큼이 그대로 표면을 뚫고 밖으로 나간 것이므로 I=−dQdt=∣dρdt∣×VI=-\dfrac{dQ}{dt}=\left|\dfrac{d\rho}{dt}\right|\times V가 된다. 구의 부피는 V=43πr3=43π(2×10−5)3≈3.351×10−14V=\dfrac{4}{3}\pi r^3=\dfrac{4}{3}\pi(2\times10^{-5})^3\approx3.351\times10^{-14}[m³]이므로 I≈3.351×10−14×5×107≈1.676×10−6I\approx3.351\times10^{-14}\times5\times10^{7}\approx1.676\times10^{-6}[A], 곧 약 1.681.68[μ\muA]다.
되짚어 1.676×10−63.351×10−14≈5×107\dfrac{1.676\times10^{-6}}{3.351\times10^{-14}}\approx5\times10^{7}이 나와 처음 감소율이 복원된다. 반지름 자리에 지름을 넣으면 232^3배인 13.413.4가, 부피 식에서 3으로 나누기를 빠뜨리고 4πr34\pi r^3으로 계산하면 5.035.03이, 반지름을 10−510^{-5}[m]로 잘못 읽으면 0.210.21이 나오니 주의한다.
문제 21
배전선로 끝단의 유도성 부하와 나란히 전력용 콘덴서를 달아 역률을 끌어올렸다. 이때 계통에 나타나는 변화로 옳은 것은?
1무효분 전류가 늘어 선로에 흐르는 전류가 커진다.
2변압기와 배전선에 그만큼 여유 용량이 생긴다.
3도체의 저항손이 늘어 발열이 심해진다.
4수전단 쪽 전압이 종전보다 더 떨어진다.
정답 및 해설

유도성 부하가 끌어 쓰던 지상 무효전력을 콘덴서가 가까이에서 대신 대 준다. 그만큼 전원에서 선로를 타고 흘러야 할 무효분이 사라지므로, 같은 유효전력을 보내면서도 선로에 흐르는 전류만 작아진다.

전류가 작아지면 Pℓ=3I2RP_\ell=3I^{2}R인 손실은 제곱으로 줄고, e=3 I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)e=\sqrt3\,I(R\cos\theta+X\sin\theta)인 강하도 함께 줄어 수전단 쪽 전압은 오히려 올라간다. 또 변압기와 배전선이 감당하던 피상전력 Pa=P/cos⁡θP_a=P/\cos\theta가 가벼워지므로 같은 설비로 부하를 더 받을 수 있다. 그래서 ②가 옳다.

①은 무효분이 늘어난다는 정반대 서술이고, ③의 저항손은 전류의 제곱을 따르므로 오히려 작아진다. ④는 강하가 줄어든 만큼 반대로 움직인다.

다만 부하가 가벼운 시간대에 콘덴서를 그대로 물려 두면 진상 무효전력이 남아 수전단 전압이 지나치게 뜨는 페란티 현상이 생길 수 있다. 그래서 뱅크를 여러 개로 나누어 부하에 맞게 넣고 빼는 운전을 한다.

문제 22
이상전압의 파고치를 저감시켜 기기를 보호하기 위하여 설치하는 것은?
1피뢰기
2아킹혼(arcing horn)
3리액터
4아마로드
정답 및 해설
피뢰기는 이상전압이 내습했을 때 방전 동작으로 그 파고치를 저감시켜 기기를 절연파괴로부터 보호하는 장치이다. 따라서 정답은 피뢰기이다.
문제 23
3상 3선식의 전선 소요량에 대한 3상 4선식의 전선 소요량의 비는 얼마인가? (단, 배전거리, 배전전력 및 전력손실은 같고, 4선식의 중성선의 굵기는 외선의 굵기와 같으며, 외선과 중성선간의 전압은 3선식의 선간전압과 같다.)
14/9
23/4
32/3
41/3
정답 및 해설
동일 전력, 동일 손실 조건에서 배전방식별 전선 소요량을 비교하면 단상2선식을 1로 할 때 3상3선식은 3/4, 3상4선식은 1/3이 된다. 따라서 3상3선식 대비 3상4선식의 비는 1/33/4=49\dfrac{1/3}{3/4}=\dfrac{4}{9}가 되어, 정답은 4/9이다.
문제 24
최소 동작전류값 이상이면 일정한 시간에 동작하는 한시 특성을 갖는 계전기는?
1반한시 계전기
2정한시 계전기
3반한시성 정한시 계전기
4순한시 계전기
정답 및 해설
정한시 계전기는 동작전류의 크기와 관계없이 최소 동작전류 이상이 흐르기만 하면 항상 일정한 시간이 지난 뒤에 동작하는 한시 특성을 가진다. 정답은 정한시 계전기이다.
문제 25
장거리 송전선로의 44단자 정수 ABCDABCD 사이에 성립하는 조건은?
1B=AB=A
2A=DA=D
3B=CB=C
4A=CA=C
정답 및 해설
4단자정수 A,B,C,DA,B,C,D는 AD−BC=1AD-BC=1의 관계를 만족하며, 선로가 좌우 대칭인 회로(양단에서 본 회로 특성이 동일한 경우)에서는 A=DA=D의 조건이 추가로 성립한다. 장거리 송전선로는 좌우 대칭 회로이므로 이 조건을 만족한다. 따라서 정답은 A=DA=D이다.
문제 26
단상 2선식 송전선로에서 선로 임피던스 0.2+j0.5[Ω]0.2+j0.5 [\Omega]를 통해 부하에 100[A]100[A]가 공급되고 있다. 부하가 역률 100[%]100[\%]인 순저항 부하일 때, 송전 무효전력은 몇 [kVar][kVar]인가?
120
25
315
42
정답 및 해설
역률 100%인 순저항 부하이므로 부하 자체는 무효전력을 소비하지 않지만, 선로 리액턴스에 의해 송전측에서 무효전력이 발생한다. Q=I2X=1002×0.5=5000[Var]=5[kVar]Q=I^2X=100^2\times0.5=5000\rm{[Var]}=5\rm{[kVar]}가 되어
문제 27
30[kV] 배전선로에서 1선이 지락하는 경우 건전상의 전위가 3\sqrt{3}배까지 상승하는 중성점 접지방식은?
1저항접지방식
2비접지방식
3소호리액터접지방식
4직접접지방식
정답 및 해설

비접지방식은 중성점이 대지와 절연되어 있어 1선 지락이 나면 지락된 상의 대지전위가 0이 되고 중성점 전위가 상전압만큼 이동한다. 그러므로 건전상의 대지전위는 상전압에서 선간전압으로, 즉 3\sqrt{3} 배까지 상승한다.

  • 직접접지방식은 중성점이 대지전위로 묶여 건전상 전위상승이 1.3배 정도로 가장 작다.
  • 소호리액터접지방식은 지락점에서 병렬공진이 성립해 전위상승이 3\sqrt{3} 배 이상으로 가장 크다.
  • 저항접지방식은 접지저항 값에 따라 그 중간 정도가 된다.

이들은 어느 것도 정확히 3\sqrt{3} 배로 규정되지 않는다.

문제 28
3상 3선식에서 전선 한 가닥에 흐르는 전류는 단상 2선식의 경우의 몇 배가 되는가? (단, 송전전력, 부하역률, 송전 거리, 전력손실 및 선간전압이 같다.)
13/4
21/√3
34/9
42/3
정답 및 해설
동일한 송전전력, 역률, 거리, 전력손실, 선간전압 조건에서 3상3선식 전선 1가닥에 흐르는 전류는 단상2선식의 13\dfrac{1}{\sqrt3}배가 된다. 따라서 정답은 1/√3이다.
문제 29
송전단 전압이 160[kV], 수전단 전압이 150[kV], 상차각 45°, 리액턴스가 50[Ω]50[ \Omega ]일 때, 선로손실을 무시하면 전송전력[MW]은 약 얼마인가?
1161
2339
3237
4356
정답 및 해설
송전전력은 P=EsErXsin⁡δP=\dfrac{E_sE_r}{X}\sin\delta로 계산된다. P=160×15050×sin⁡45∘≈339P=\dfrac{160\times 150}{50}\times \sin 45^{\circ}\approx 339[MW]이므로 정답은 339이다.
문제 30
154[kV] 송전선에서 연가가 불충분하여 각 상의 대지정전용량이 Ca=0.031C_{a} = 0.031[μ\muF], Cb=0.030C_{b} = 0.030[μ\muF], Cc=0.032C_{c} = 0.032[μ\muF]로 되었다. 이때 중성점 잔류전압은 계통 상전압의 몇 [%]인가?
14.6
21.9
33.7
42.8
정답 및 해설
중성점 잔류전압은 Ca2+Cb2+Cc2−CaCb−CbCc−CcCaCa+Cb+CcE\frac{\sqrt{C_a^2+C_b^2+C_c^2-C_aC_b-C_bC_c-C_cC_a}}{C_a+C_b+C_c}E로 구한다. 값을 대입하면 분자는 0.000003≈0.00173\sqrt{0.000003}\approx0.00173, 분모는 0.0930.093이 되어 잔류전압은 상전압의 약 1.91.9[%]가 된다. 따라서 정답은 1.9이다.
문제 31

어떤 송전선로 1회선의 4단자 정수를 재었더니 A=D=0.9A=D=0.9, B=j100B=j100[Ω], C=j1.5×10−3C=j1.5\times10^{-3}[S]였다. 똑같은 선로를 하나 더 나란히 놓아 2회선으로 운용할 때 B0B_0와 C0C_0는 각각 얼마인가?

1

B0=j50B_0=j50[Ω], C0=j3.0×10−3C_0=j3.0\times10^{-3}[S]

2

B0=j50B_0=j50[Ω], C0=j0.75×10−3C_0=j0.75\times10^{-3}[S]

3

B0=j200B_0=j200[Ω], C0=j0.75×10−3C_0=j0.75\times10^{-3}[S]

4

B0=j100B_0=j100[Ω], C0=j1.5×10−3C_0=j1.5\times10^{-3}[S]

정답 및 해설

같은 선로를 둘로 나란히 놓으면 흐름이 갈라져 직렬 임피던스는 절반으로 줄고 대지로 새는 어드미턴스는 두 배로 늘어난다. 전압비와 전류비를 맡은 자리는 그대로여서 A0=D0=0.9A_0=D_0=0.9이고 B0=j50B_0=j50[Ω], C0=j3.0×10−3C_0=j3.0\times10^{-3}[S]가 된다. 둘 다 절반으로 본 답, 두 자리의 몫을 맞바꾼 답, 아무것도 달라지지 않는다고 본 답은 모두 틀리다.

문제 32
하천의 유량을 구분할 때, 1년 중 185일 동안은 이 수위 아래로 내려가지 않는 수위를 무엇이라 하는가?
1저수량
2평수량
3갈수량
4풍수량
정답 및 해설
하천 유량 중 1년(365일) 가운데 185일 동안은 이 수위 아래로 내려가지 않는 유량을 평수량이라 한다(갈수량은 355일, 저수량은 275일, 풍수량은 95일 기준). 따라서 정답은 평수량이다.
문제 33
단상 2선식 110[V] 저압 배전선로를 단상 3선식(110/220[V]으로 변경하였을 때 전선로의 전압 강하율은 변경 전에 비하여 어떻게 되는가? (단, 부하용량은 변경 전후에 같고 역률은 1.0 이며 평형부하이다.)
1변하지 않는다.
21/4로 된다.
31/2로 된다.
41/3로 된다.
정답 및 해설
부하용량과 역률이 같을 때 단상3선식(110/220V)의 외선 전류는 단상2선식(110V)의 절반이 되고, 평형부하이면 중성선에는 전류가 흐르지 않아 전압강하도 왕복 2선이 아닌 외선 1선분만 발생한다. 전류가 절반, 강하가 걸리는 도체 수도 절반이 되는 효과가 겹쳐 전압강하율은 14\dfrac14로 줄어들며, 정답은 1/4로 된다이다.
문제 34

경간 250[m] 구간에 가공전선을 가설하려고 한다. 다음 조건일 때 이 전선의 이도는 약 얼마인가? (단, 전선 자체 무게 1.242[kg/m], 빙설하중 0.358[kg/m], 수평 방향 풍압하중 1.200[kg/m], 전선의 인장하중 6,400[kg], 안전율 2.5이다.)

1

2.44[m]

2

6.10[m]

3

5.27[m]

4

8.54[m]

정답 및 해설

연직으로 걸리는 하중은 전선 무게에 빙설을 더한 1.6[kg/m], 옆으로 걸리는 하중은 풍압 1.2[kg/m]이므로 합성하중은
W=1.62+1.22=2.0W = \sqrt{1.6^{2} + 1.2^{2}} = 2.0[kg/m]
이다.

허용장력은 인장하중을 안전율로 나눈 T=64002.5=2560T = \dfrac{6400}{2.5} = 2560[kg]이므로
D=WS28T=2.0×25028×2560≈6.10D = \dfrac{W S^{2}}{8 T} = \dfrac{2.0 \times 250^{2}}{8 \times 2560} \approx 6.10[m]
이 된다.

안전율을 빼먹으면 2.44[m], 빙설을 빠뜨리면 5.27[m], 두 하중을 벡터가 아닌 산술로 더하면 8.54[m]가 나온다.

문제 35
전력용 콘덴서에 의하여 얻을 수 있는 전류는?
1지상 전류
2진상 전류
3영상 전류
4동상 전류
정답 및 해설
전력용 콘덴서는 부하와 병렬로 설치되어 진상(용량성) 무효전력을 공급함으로써 지상역률을 개선하는 설비이다. 콘덴서에는 전압보다 위상이 90° 앞서는 진상 전류가 흐른다. 따라서 정답은 진상 전류이다.
문제 36
변성기의 정격부담을 표시하는 단위는?
1W
2VA
3dyne
4S
정답 및 해설
변성기(계기용변압기·변류기 등)의 정격부담은 2차측 회로에 걸리는 부하용량을 나타내며, 그 단위로는 VA를 사용한다.
문제 37
화력발전소에서 매일 최대출력 100000kW, 부하율 90%로 60일간 연속 운전할 때 필요한 석탄량은 약 몇 t인가?(단, 사이클 효율은 40%, 보일러 효율은 85%, 발전기 효율은 98%로 하고 석탄의 발열량은 5500kcal/kg이라 한다.)
161820
260820
363820
462820
정답 및 해설

필요한 석탄량은 약 60820[t]이다.

부하율 90%인 평균출력은 100000×0.9=90000100000\times0.9=90000[kW]이고, 60일간 발생 전력량은 90000×60×24=1.296×10890000\times60\times24=1.296\times10^8[kWh]이다.
이를 열량으로 환산(1kWh=860kcal)하면 1.296×108×860≈1.115×10111.296\times10^8\times860\approx1.115\times10^{11}[kcal]이다.

종합효율은 0.4×0.85×0.98≈0.3330.4\times0.85\times0.98\approx0.333이므로 필요 발열량은 1.115×10110.333≈3.345×1011\dfrac{1.115\times10^{11}}{0.333}\approx3.345\times10^{11}[kcal]이다.
석탄 발열량 5500[kcal/kg]으로 나누면 3.345×10115500≈60820\dfrac{3.345\times10^{11}}{5500}\approx60820[t]이 된다.

문제 38
전력퓨즈(fuse)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1단락전류를 차단한다.
2고임피던스 접지계통에서도 지락보호가 가능하다.
3한류형은 차단 시 과전압이 발생한다.
4차단기에 대한 후비보호 기능을 갖는다.
정답 및 해설
전력퓨즈는 단락전류 차단과 차단기의 후비보호에는 효과적이지만, 소전류의 지락사고나 고임피던스 접지계통의 지락사고는 검출·차단이 어려워 지락보호에는 적합하지 않다. 따라서 옳지 않은 설명은 ② 고임피던스 접지계통에서도 지락보호가 가능하다이다.
문제 39
동기조상기에 대한 설명으로 틀린 것은?
1동기전동기의 V특성을 이용한 설비이다.
2동기전동기를 부족여자로 운전하여 컨덕터로 사용한다.
3송전계통의 전압을 일정하게 유지하기 위해 사용하는 설비이다.
4동기전동기를 과여자로 운전하여 콘덴서로 사용한다.
정답 및 해설
동기조상기는 부족여자로 운전하면 리액터로 작용하여 뒤진 무효전력을 공급(흡수)하고, 과여자로 운전하면 콘덴서로 작용하여 앞선 무효전력을 공급함으로써 송전계통의 전압을 일정하게 유지한다. 문제의 설명은 부족여자 운전 시의 작용을 리액터가 아닌 컨덕터라고 표현하고 있어 옳지 않으므로 정답은 동기전동기를 부족여자로 운전하여 컨덕터로 사용한다이다.
문제 40
이상 전압에 대한 방호장치가 아닌 것은?
1가공지선
2병렬콘덴서
3서지흡수기
4피뢰기
정답 및 해설
정답은 병렬콘덴서이다. 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하는 설비이고, 가공지선, 서지흡수기, 피뢰기는 모두 뇌서지나 개폐서지 등 이상전압으로부터 설비를 보호하는 장치이다.
문제 41
정격용량 10000[kVA], 정격전압 6000[V], 극수 12, 주파수 60[Hz], 1상의 동기임피던스 2[Ω]인 3상 동기 발전기가 있다. 이 발전기의 단락비는 얼마인가?
11.0
21.8
31.2
41.4
정답 및 해설

단락비는 1.8이다.

정격전류는 In=P3Vn=10,000,0003×6000≒962[A]I_n=\dfrac{P}{\sqrt{3}V_n}=\dfrac{10{,}000{,}000}{\sqrt{3}\times6000}≒962[\mathrm{A}]이고 상전압은 Vp=6000/3≒3464[V]V_p=6000/\sqrt{3}≒3464[\mathrm{V}]이다.
%동기임피던스는 %Zs=ZsInVp×100=2×9623464×100≒55.6[%]\%Z_s=\dfrac{Z_sI_n}{V_p}\times100=\dfrac{2\times962}{3464}\times100≒55.6[\%]이므로 단락비는 Ks=100%Zs≒1.8K_s=\dfrac{100}{\%Z_s}≒1.8이 된다.

문제 42
송전 계통에 접속한 무부하의 동기 전동기를 동기조상기라 한다. 이때 동기 조상기의 계자를 과여자로 해서 운전할 경우 옳지 않은 것은?
1송전선의 역률을 좋게 한다.
2위상이 뒤진 전류가 흐른다.
3송전선의 전압강하를 감소시킨다.
4콘덴서로 작용한다.
정답 및 해설
정답은 위상이 뒤진 전류가 흐른다이다. 동기조상기를 과여자로 운전하면 콘덴서처럼 작용하여 위상이 앞선(진상) 전류가 흐르며, 이로 인해 송전선의 역률이 개선되고 전압강하가 줄어든다. 지상 전류가 흐른다는 설명은 부족여자 운전에 해당하므로 옳지 않다.
문제 43
직류발전기의 부하포화곡선이 나타내는 관계로 옳은 것은?
1부하전류와 단자전압
2계자전류와 단자전압
3부하전류와 유기기전력
4계자전류와 부하전류
정답 및 해설
직류발전기의 부하포화곡선은 정격전류를 흘린 부하 상태에서 계자전류를 변화시키며 측정한 계자전류와 단자전압의 관계를 나타낸다. 따라서 정답은 계자전류와 단자전압이다.
문제 44
60[Hz]60[Hz], 6극, 10[kW]10[kW]인 유도전동기가 슬립 5[%]로 운전할 때 2차 동손이 500[W]500[W]이다. 이 전동기의 전부하 시 토크[N.m][N. m]는?
1약 8.5
2약 41.8
3약 4.3
4약 83.7
정답 및 해설

전부하 시 토크는 약 83.7[N·m]이다.

동기속도는 Ns=120×606=1200[rpm]N_s=\dfrac{120\times60}{6}=1200[\mathrm{rpm}]이다.
슬립 5%에서 2차입력(회전자입력)은 출력을 (1−s)(1-s)로 나눈 값이므로 P2=100001−0.05≈10526[W]P_2=\dfrac{10000}{1-0.05}\approx10526[\mathrm{W}]이다(이때 2차동손은 P2×s≈526[W]P_2\times s\approx526[\mathrm{W}]로 주어진 500W와 근사한다).
토크는 T=9.55P2Ns=9.55×105261200≈83.7[N⋅m]T=9.55\dfrac{P_2}{N_s}=9.55\times\dfrac{10526}{1200}\approx83.7[\mathrm{N\cdot m}]이다.

문제 45
이상적인 변압기의 무부하에서 위상관계로 옳은 것은?
1인가전압은 1차 유기기전력 보다 90° 앞선다.
21차 유기기전력과 2차 유기기전력의 위상은 반대이다.
3자속은 인가전압 보다 90° 앞선다.
4자속과 여자전류는 동위상이다.
정답 및 해설
이상적인 변압기의 무부하 상태에서 여자전류는 철심의 자화 특성(인덕턴스)에 의해서만 결정되는 순수 자화전류이므로, 이를 만드는 자속과 여자전류는 서로 동위상이 된다. 인가전압은 유기기전력과 크기가 같고 위상도 같으며, 자속은 인가전압보다 90° 뒤진다. 따라서 정답은 자속과 여자전류는 동위상이다이다.
문제 46

무부하 상태의 긴 송전선로에 접속된 동기발전기에서, 계자를 따로 여자하지 않았는데도 단자전압이 정격을 넘어 계속 올라가는 현상이 나타났다. 이 현상이 일어나는 직접적인 원인으로 옳은 것은?

1

계자권선의 온도가 올라가 권선저항이 커지기 때문

2

부하 측에서 뒤진 무효전력을 과도하게 소비하기 때문

3

선로의 정전용량 때문에 흐르는 앞선 전류가 증자작용을 하기 때문

4

전기자 반작용이 감자작용으로 작용하여 주자속이 줄어들기 때문

정답 및 해설

부하를 걸지 않은 채 긴 선로를 충전하면 선로의 정전용량 때문에 앞선(진상) 전류가 흐르고, 이 전류는 계자를 돕는 증자작용을 하여 잔류자기만으로도 전압을 스스로 끌어올린다. 이것이 자기여자현상이므로 원인은 ③이다. 권선저항 상승, 뒤진 무효전력 소비, 감자성 전기자 반작용은 모두 단자전압을 낮추는 쪽으로 작용하므로 원인이 될 수 없다. 실무에서는 분로리액터 설치, 여러 대의 병렬 운전, 동기조상기의 부족여자 운전 등으로 대응한다.

문제 47
직류 발전기에서 양호한 정류를 얻기 위한 방법이 아닌것은?
1보상 권선을 설치한다.
2보극을 설치한다.
3브러시의 접촉 저항을 크게한다.
4리액턴스 전압을 크게 한다.
정답 및 해설
정답은 리액턴스 전압을 크게 한다 이다. 보상 권선 설치, 보극 설치, 브러시 접촉저항을 크게 하는 것은 모두 정류를 좋게 하는 방법이지만, 리액턴스 전압은 정류 작용을 방해하는 요인이므로 오히려 작게 해야 양호한 정류를 얻을 수 있다.
문제 48
변압기의 전일효율을 최대로 하기 위한 조건으로 옳은 것은?
1전부하 시간이 길수록 철손을 작게 해야 한다.
2부하시간과 관계없이 전부하 동손과 철손을 같게 해야 한다.
3전부하 시간이 짧을수록 철손을 크게 해야 한다.
4전부하 시간이 짧을수록 무부하손을 작게 해야 한다.
정답 및 해설
변압기의 전일효율이 최대가 되는 조건은 하루 동안 발생하는 무부하손(철손)과 부하손(동손)의 합이 최소가 되는 지점에서 결정된다. 전부하로 운전되는 시간이 짧을수록 하루 중 상시 발생하는 무부하손의 비중을 줄여야 총 손실이 최소화되므로 철손(무부하손)을 작게 설계해야 한다.
문제 49
다음 그림 기호가 나타내는 반도체 소자의 명칭은 무엇인가? AKG
1SSS
2PUT
3DIAC
4SCR
정답 및 해설
그림은 애노드(A)와 캐소드(K) 사이에 다이오드 방향의 삼각형 기호가 있고 캐소드 쪽에 게이트(G) 단자가 붙어 있는 3단자 소자로, 단방향으로 도통하는 사이리스터인 SCR의 회로 기호이다. 따라서 정답은 SCR이다.
문제 50
직류전동기를 발전기로 동작시켜 전기자에서 발생하는 역기전력을 전원전압보다 크게 하여 전원 쪽으로 되돌려 제동하는 방식은?
1단상제동
2직류제동
3역전제동
4회생제동
정답 및 해설
정답은 회생제동이다. 회생제동은 전동기를 발전기로 동작시켜 전기자에서 발생하는 역기전력을 전원전압보다 높여 전력을 전원 쪽으로 되돌리면서 제동하는 방식이다.
문제 51
직류 분권전동기를 무부하 상태로 운전하는 중 계자회로가 단선되었을 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?
1곧바로 정지한다.
2서서히 정지한다.
3회전 방향이 반대로 바뀐다.
4속도가 급격히 상승하여 위험해진다.
정답 및 해설
분권전동기가 무부하로 운전 중 계자회로가 단선되면 계자자속이 거의 0에 가깝게 감소하고, 역기전력을 유지하기 위해 회전속도가 급격히 상승하는 초과속도 현상이 발생해 매우 위험해진다. 따라서 정답은 속도가 급격히 상승하여 위험해진다이다.
문제 52
2대의 정격이 같은 1000[KVA]의 단상변압기의 임피던스 전압이 8[%]와 9[%]이다. 이것을 병렬로 하면 몇[KVA]의 부하를 걸 수 있는가?
12200
22125
32100
41889
정답 및 해설
정답은 1889이다. 병렬운전 시 부하전류는 %임피던스 강하에 반비례하여 분담되므로, 임피던스 전압이 낮은 8% 변압기가 먼저 정격전류(1000kVA)에 도달하고, 이때 9% 변압기는 1000×89≈889 [kVA]1000\times\dfrac{8}{9}\approx889\,[\mathrm{kVA}]만 분담한다. 따라서 걸 수 있는 전체 부하는 1000+889=1889 [kVA]1000+889=1889\,[\mathrm{kVA}]이다.
문제 53
3상 분권 정류자전동기에 속하는 것은?
1톰슨 전동기
2데리 전동기
3애트킨슨 전동기
4시라게 전동기
정답 및 해설
3상 분권 정류자전동기의 대표적인 예는 시라게(Schrage) 전동기이며, 브러시 이동을 통해 광범위한 속도 제어가 가능하다. 따라서 정답은 시라게 전동기이다.
문제 54
동기 전동기에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
1난조가 일어나기 쉽다.
2여자기가 필요하다.
3기동 토크가 작다.
4역률을 조정할 수 없다.
정답 및 해설
동기전동기는 계자전류(여자)를 조정하여 역률을 진상에서 지상까지 자유롭게 조정할 수 있다는 것이 큰 특징이다. 따라서 역률을 조정할 수 없다는 설명은 틀렸으며
문제 55
어느 직류 직권전동기를 전부하로 돌렸더니 1200[rpm]1200[\mathrm{rpm}]이었다. 부하가 가벼워져 축에 걸리는 토크가 전부하 때의 49\dfrac49로 줄었다면 회전속도는 약 몇 [rpm][\mathrm{rpm}]이 되겠는가? (단, 자기회로는 포화되지 않으며 전기자 저항강하는 무시한다.)
1800800
227002700
312001200
418001800
정답 및 해설

직권기는 계자권선이 전기자와 직렬로 이어져 있어 자속이 전기자전류를 따라 움직인다. 포화되기 전이라면 Φ∝Ia\Phi\propto I_a이므로 토크는 T=kΦIa∝Ia2T=k\Phi I_a\propto I_a^{2}가 되고, 속도는 N∝EΦ∝1IaN\propto\dfrac{E}{\Phi}\propto\dfrac{1}{I_a}가 된다.

토크가 49\dfrac49로 줄었으니 전류는 49=23\sqrt{\dfrac49}=\dfrac23배가 되고, 속도는 그 역수인 32\dfrac32배로 올라간다. 따라서 N=1200×32=1800[rpm]N=1200\times\dfrac32=1800[\mathrm{rpm}]이다.

독립 역산 — 답에서 거슬러 가면 속도비가 18001200=1.5\dfrac{1800}{1200}=1.5이므로 전류비는 그 역수인 23\dfrac23이고, 토크는 전류의 제곱을 따르니 (23)2=49\left(\dfrac23\right)^{2}=\dfrac49로 처음 조건이 그대로 복원된다. 두 양만 묶어 T∝1N2T\propto\dfrac{1}{N^{2}}로 보아도 (12001800)2=49\left(\dfrac{1200}{1800}\right)^{2}=\dfrac49로 같은 값이 나온다.

800800은 전류비 23\dfrac23을 그대로 속도비로 쓴 값, 27002700은 토크비의 역수 94\dfrac94를 속도비로 본 값, 12001200은 분권기처럼 속도가 거의 그대로라고 본 값이다.

이 관계 때문에 직권기는 부하가 아주 가벼워지면 속도가 위험할 만큼 치솟는다. 벨트가 벗겨져 무부하가 되는 일이 없도록 축을 직결하는 까닭이 여기에 있다.

문제 56
보통 농형에 비하여 2중 농형 전동기의 특징인 것은?
1손실이 적다.
2슬립이 크다.
3최대 토크가 크다.
4기동 토크가 크다.
정답 및 해설
2중 농형 전동기는 기동 시 저항이 큰 외측 도체가 주로 작동하여 큰 기동토크를 내고, 기동 후에는 저항이 작은 내측 도체가 주로 작동하는 구조로, 보통 농형에 비해 기동토크가 크고 기동전류는 작다는 장점이 있다. 따라서 정답은 기동 토크가 크다이다.
문제 57
1차전압 6600V, 2차전압 220V, 주파수 60Hz, 1차권수 1000회의 변압기가 있다. 최대 자속은 약 몇 Wb인가?
10.030
20.032
30.020
40.025
정답 및 해설
정답은 0.025 이다. 변압기의 유기기전력 공식 E1=4.44fN1ΦmE_1=4.44fN_1\Phi _m에서 Φm=E14.44fN1=66004.44×60×1000≈0.0248\Phi _m=\frac{E_1}{4.44fN_1}=\frac{6600}{4.44\times 60\times 1000}\approx 0.0248[Wb]로 약 0.025[Wb]가 된다.
문제 58
3상 농형 유도전동기에서 리액터기동에 쓰이는 리액터 대신 저항을 접속하여 기동전류를 제한하고, 정상속도에 가까워지면 저항기를 단락시켜 운전하는 기동법은?
1기동보상기법
2전전압 기동법
3Y-△ 기동법
41차 저항 기동법
정답 및 해설
3상 농형 유도전동기에서 리액터 대신 저항을 기동 시 1차 측에 직렬로 넣어 기동전류를 제한하고, 속도가 정상속도에 가까워지면 저항을 단락시켜 전전압 운전으로 전환하는 방식을 1차 저항 기동법이라 한다.
문제 59
33상 동기발전기를 계통에 연계할 때 정태 안정 극한전력을 키워 안정도를 높이려 한다. 이를 위한 조치로 알맞은 것은?
1회전자의 관성 모멘트를 되도록 작게 잡는다.
2정격 부하에서의 동기 리액턴스를 낮게 설계한다.
3단락비가 작은 기계를 골라 쓴다.
4여자 장치의 응답을 느리게 하여 단자전압을 완만히 변화시킨다.
정답 및 해설
발전기가 계통에 실어 보낼 수 있는 전력은 P=E VXssin⁡δP=\dfrac{E\,V}{X_s}\sin\delta이므로, 동기 리액턴스 XsX_s가 작을수록 같은 위상차에서 더 큰 전력을 보내고 극한전력도 커진다. 그래서 ②가 맞다.
①은 거꾸로다. 회전 부분이 무거워 관성이 클수록 사고 중 가속·감속이 느려져 탈조까지 여유가 생긴다. ③도 반대인데, 단락비가 큰 기계는 XsX_s가 작아 안정도에 유리하다. ④ 역시 반대로, 여자 응답이 빠른 속응 여자 방식이라야 고장 중 단자전압을 재빨리 끌어올려 동기화력을 지킬 수 있다.
문제 60
일반적으로 회전계자형으로 제작하는 전기기계는?
1회전변류기
2유도발전기
3직류발전기
4동기발전기
정답 및 해설
정답은 동기발전기이다. 동기발전기는 대전류가 흐르는 전기자를 고정자에 두고 계자를 회전자로 하는 회전계자형이 일반적이며, 절연과 냉각, 대전류 인출이 쉬운 것이 장점이다.
문제 61
다음 개루프 전달함수의 근궤적에서 점근선이 실수축과 만나는 교차점은? G(s)H(s) =K(s+3)s2(s+1)(s+3)(s+4)
1−53-\dfrac{5}{3}
2−54-\dfrac{5}{4}
353\dfrac{5}{3}
454\dfrac{5}{4}
정답 및 해설
분모의 (s+3) 인자가 분자의 (s+3)과 상쇄되므로 실질적인 극점은 s=0, 0, −1, −4s=0,\ 0,\ -1,\ -4(4개)이고 영점은 없다. 점근선의 교차점은 σ=∑(극점)−∑(영점)P−Z=0+0−1−44=−54\sigma=\dfrac{\sum(\text{극점})-\sum(\text{영점})}{P-Z}=\dfrac{0+0-1-4}{4}=-\dfrac{5}{4}가 되어 정답은 -5/4이다.
문제 62
Z 변환법을 사용한 샘플치 제어계가 안정되려면 1 + GH(Z) = 0 의 근의 위치는?
1|Z|=1인 단위 원밖에 존재하여야 한다.
2|Z|=1인 단위 원내에 존재하여야 한다.
3Z 평면의 좌반면에 존재하여야 한다.
4Z 평면의 우반면에 존재하여야 한다.
정답 및 해설
정답은 |Z|=1인 단위 원내에 존재하여야 한다이다. Z변환된 샘플치 제어계의 안정조건은 특성방정식 1+GH(Z)=01+GH(Z)=0의 근이 모두 z평면의 단위원 내부에 있어야 하는 것이며, 이는 연속계에서 근이 s평면의 좌반면에 있어야 하는 조건에 대응한다.
문제 63
그림의 신호흐름선도에서 특성방정식의 근을 구하면?
1G1G21R(s)H1H2
G1=(s+2),H1=−(s+1)G_1=(s+2), H_1=-(s+1) G2=1,H2=−(s+1)G_2=1, H_2=-(s+1)
1-1,2
2-2,-2
3-1,-2
41,2
정답 및 해설
정답은 -2,-2이다. 신호흐름선도의 두 루프이득은 L1=G2H1=−(s+1)L_1=G_2H_1=-(s+1), L2=G1G2H2=−(s+1)(s+2)L_2=G_1G_2H_2=-(s+1)(s+2)이고 두 루프가 서로 접촉하므로 특성방정식은 Δ=1−(L1+L2)=1+(s+1)+(s+1)(s+2)=s2+4s+4=(s+2)2=0\Delta=1-(L_1+L_2)=1+(s+1)+(s+1)(s+2)=s^2+4s+4=(s+2)^2=0이 되어 근은 중근 -2, -2이다.
문제 64
전달함수 G(s)=10/(S2＋3S＋2)으로 표시되는 제어 계통에서 직류 이득은 얼마인가?
12
21
35
43
정답 및 해설
직류이득은 전달함수에 s=0s=0을 대입한 값이므로 G(0)=1002+3×0+2=102=5G(0)=\dfrac{10}{0^2+3\times0+2}=\dfrac{10}{2}=5이다. 정답은 5이다.
문제 65
다음 그림과 같은 블록선도의 등가 종합 전달함수(C/R)(C/R)는? RCG₁G₂G₃G₄+−+−
1G1G2G31+G2G2+G1G2G3\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_2+G_1G_2G_3}
2G1G2G41+G1G2+G1G2G4\dfrac{G_1G_2G_4}{1+G_1G_2+G_1G_2G_4}
3G1G2G31+G2G3+G1G2G4\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3+G_1G_2G_4}
4G1G2G31+G1G2+G1G2G3\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_1G_2+G_1G_2G_3}
정답 및 해설
그림에서 RR이 G1G_1을 지난 신호는 G2G_2 출력 지점에서 최종 출력 CC가 음(−)의 피드백으로 더해지고, G2G_2 출력은 다시 G4G_4를 거쳐 최초 가합점에 음(−)의 피드백으로 돌아간다. 이 신호흐름을 정리하면 CR=G1G2G31+G2G3+G1G2G4\dfrac CR=\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3+G_1G_2G_4}가 되어, 정답은 G1G2G31+G2G3+G1G2G4\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3+G_1G_2G_4}이다.
문제 66

복소 주파수 영역의 함수 F(s)=3s+11s2+6s+13F(s)=\dfrac{3s+11}{s^{2}+6s+13}에 대응하는 시간 함수 f(t)f(t)는?

1

e−3t(3cos⁡2t+sin⁡2t)e^{-3t}(3\cos 2t+\sin 2t)

2

e−3t(3cos⁡2t−sin⁡2t)e^{-3t}(3\cos 2t-\sin 2t)

3

3e−3t(cos⁡2t+sin⁡2t)3e^{-3t}(\cos 2t+\sin 2t)

4

e−2t(3cos⁡3t+sin⁡3t)e^{-2t}(3\cos 3t+\sin 3t)

정답 및 해설

분모를 완전제곱 꼴로 묶으면 s2+6s+13=(s+3)2+22s^{2}+6s+13=(s+3)^{2}+2^{2}이므로 감쇠는 e−3te^{-3t}, 각주파수는 2로 정해진다. 분자를 3(s+3)+23(s+3)+2로 갈라 두면 앞쪽은 코사인 항, 뒤쪽 2(s+3)2+22\dfrac{2}{(s+3)^{2}+2^{2}}는 사인 항이 되어 f(t)=e−3t(3cos⁡2t+sin⁡2t)f(t)=e^{-3t}(3\cos 2t+\sin 2t)를 얻는다. 계수 3을 괄호 밖으로 빼면 사인 항 크기가 3배로 어긋나고, 3과 2를 맞바꾸면 감쇠와 각주파수가 뒤바뀐다.

문제 67
F(s)=2s+15s3+s2+3sF(s)=\frac{2s+15}{s^{3}+s^{2}+3s} 일 때 f(t) 의 최종값은?
12
23
35
415
정답 및 해설
정답은 5 이다. 최종값 정리에 의해 lim⁡t→∞f(t)=lim⁡s→0sF(s)=lim⁡s→0s(2s+15)s(s2+s+3)=153=5\lim_{t\to \infty }f(t)=\lim_{s\to 0}sF(s)=\lim_{s\to 0}\frac{s(2s+15)}{s(s^{2}+s+3)}=\frac{15}{3}=5이다.
문제 68
근궤적 G(s)H(s)=K(s−3)s2(s+4)(s+5)G(s)H(s)=\frac{K(s-3)}{s^2(s+4)(s+5)}에서 점근선들이 만나는 교차점은?
1-3
2-2
3-4
4-5
정답 및 해설
극점은 s=0s=0(중근), −4-4, −5-5로 4개, 영점은 s=3s=3으로 1개이다. 점근선의 교차점은 σ=(0+0−4−5)−34−1=−123=−4\sigma=\dfrac{(0+0-4-5)-3}{4-1}=\dfrac{-12}{3}=-4가 되어 정답은 -4이다.
문제 69
Routh 안정도 판별법에 의한 방법 중 불안정한 제어계의 특성 방정식은?
1s3+4s2+5s+2=0
2s3+2s2+3s+4=0
3s3+3s2+2s+8=0
4s3+s2+5s+4=0
정답 및 해설
3차 특성방정식 as3+bs2+cs+d=0as^3+bs^2+cs+d=0이 안정하려면 모든 계수가 양수이고 bc>adbc>ad를 만족해야 한다. ③ s3+3s2+2s+8=0s^3+3s^2+2s+8=0은 bc=3×2=6bc=3\times2=6, ad=1×8=8ad=1\times8=8로 bcbc
문제 70
그림과 같은 보드선도(이득선도)를 갖는 제어시스템의 전달함수는? 0.11101001000200−20−40−60Gain(dB)Frequency(md/s)
1G(s)=100(s+1)(s+10)G(s) = \dfrac{100}{(s+1)(s+10)}
2G(s)=1(s+1)(10s+1)G(s) = \dfrac{1}{(s+1)(10s+1)}
3G(s)=10(s+1)(s+10)G(s) = \dfrac{10}{(s+1)(s+10)}
4G(s)=10(s+1)(10s+1)G(s) = \dfrac{10}{(s+1)(10s+1)}
정답 및 해설
이득선도의 절점주파수가 ω=1\omega=1과 ω=10\omega=10[rad/s]에서 나타나고 그 이후 기울기가 각각 -20, 추가로 -20[dB/dec]씩 꺾이므로 극점이 두 주파수에 하나씩 있다. 저주파(ω<1\omega<1)에서 이득이 0[dB]이 되도록 정리하면 G(s)=1(s+1)(0.1s+1)=10(s+1)(s+10)G(s)=\frac{1}{(s+1)(0.1s+1)}=\frac{10}{(s+1)(s+10)}이다. 따라서 정답은 G(s)=10(s+1)(s+10)G(s)=\frac{10}{(s+1)(s+10)}이다.
문제 71
다음 블록선도의 전체 전달함수는? A+−G1G2CG3
1G1G21−G1G2G3\dfrac{G_{1}G_{2}}{1-G_{1}G_{2}G_{3}}
2G21+G1G2G3\dfrac{G_{2}}{1+G_{1}G_{2}G_{3}}
3G1G21+G1G2G3\dfrac{G_{1}G_{2}}{1+G_{1}G_{2}G_{3}}
4G11−G1G2G3\dfrac{G_{1}}{1-G_{1}G_{2}G_{3}}
정답 및 해설
블록선도에서 입력은 궤환신호와 (−)로 합산된 후 G1G_1, G2G_2를 거쳐 출력 C가 되고, C는 G3G_3를 거쳐 합산점으로 부궤환된다. 부궤환 전달함수 공식에 의해 CR=G1G21+G1G2G3\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_1G_2}{1+G_1G_2G_3}가 되어
문제 72
s3+10s2+4s+20=0s^3+10s^2+4s+20=0 에서 양의 실수부를 갖는 근은 몇 개인가?
12
21
30
43
정답 및 해설
정답은 0이다. 루드表를 작성하면 s1s^1행의 값이 10×4−1×2010=2\dfrac{10\times4-1\times20}{10}=2가 되어 제1열이 1, 10, 2, 201,\,10,\,2,\,20 모두 양수이므로 부호변화가 없고, 따라서 양의 실수부를 갖는 근은 없다(0개).
문제 73
그림에 나타난 논리회로는 어떤 게이트인가?
ABY
1NOT
2OR
3NOR
4NAND
정답 및 해설
정답은 NOR이다. 그림은 두 입력을 각각 버블(반전)시킨 뒤 AND 형태의 게이트로 결합하는 구조로, 드모르간의 정리 A‾⋅B‾=A+B‾\overline{A}\cdot\overline{B}=\overline{A+B}에 의해 이는 NOR 게이트와 논리적으로 동일하다.
문제 74
G(s)H(s)=Ks(s+2)(s+8)G(s)H(s)=\dfrac{K}{s(s+2)(s+8)}로 주어진 계가 있다. 이득 KK를 점점 크게 하였을 때 폐루프 극점의 자취가 jωj\omega축을 통과하는 순간의 ω[rad/s]\omega\rm[rad/s]는?
12.83
24.00
33.46
45.66
정답 및 해설

특성방정식은 1+G(s)H(s)=01+G(s)H(s)=0에서 s(s+2)(s+8)+K=s3+10s2+16s+K=0s(s+2)(s+8)+K=s^3+10s^2+16s+K=0이 된다. 자취가 축을 지나는 순간의 근은 순허근이므로 s=jωs=j\omega를 넣어 본다.

대입하면 (K−10ω2)+jω(16−ω2)=0\left(K-10\omega^2\right)+j\omega\left(16-\omega^2\right)=0이고, 실수부와 허수부가 각각 0 이어야 하므로 ω2=16\omega^2=16, 곧 ω=4.00\omega=4.00[rad/s]이며 이때 K=10×16=160K=10\times16=160이다.

독립 검산 — 라우스 배열의 s1s^1 행은 10×16−K10\dfrac{10\times16-K}{10}이라 K=160K=160에서 0 이 되고, 그때의 보조방정식 10s2+160=010s^2+160=0이 s=±j4s=\pm j4를 주어 앞의 결과와 일치한다. 2.83·3.46·5.66 은 각각 8\sqrt8·12\sqrt{12}·32\sqrt{32}로, 1차 항 계수를 잘못 잡았을 때 나오는 값이다.

문제 75
제어계의 과도응답에서 감쇠비란?
1최대 오버슈트를 제2 오버슈트로 나눈 값이다.
2제2 오버슈트와 최대 오버슈트를 더한 값이다.
3제2 오버슈트와 최대 오버슈트를 곱한 값이다.
4제2 오버슈트를 최대 오버슈트로 나눈 값이다.
정답 및 해설
감쇠비(decay ratio)는 과도응답에서 연속된 오버슈트가 줄어드는 비율을 나타내는 지표로, 첫 번째(최대) 오버슈트에 대한 두 번째 오버슈트의 비로 정의된다. 따라서 정답은 제2 오버슈트를 최대 오버슈트로 나눈 값이다이다.
문제 76
그림과 같은 회로의 4단자 정수 AA는? RL
111
21jwL\dfrac{1}{jwL}
3RR
41+RjwL1+\dfrac{R}{jwL}
정답 및 해설
직렬 임피던스 R 다음에 분로(병렬) 임피던스 jωLj\omega L이 연결된 4단자망에서 AA정수는 A=1+RjωLA=1+\dfrac{R}{j\omega L}가 된다.
문제 77
다음 블록선도의 전달함수는? A+−G1G2CG3
1G21+G1G2G3\dfrac{G_2}{1+G_1G_2G_3}
2G1G21−G1G2G3\dfrac{G_1G_2}{1-G_1G_2G_3}
3G11−G1G2G3\dfrac{G_1}{1-G_1G_2G_3}
4G1G21+G1G2G3\dfrac{G_1G_2}{1+G_1G_2G_3}
정답 및 해설
정답은 G1G21+G1G2G3\frac{G_1G_2}{1+G_1G_2G_3} 이다. 블록선도에서 C=G1G2(A−G3C)C=G_1G_2(A-G_3C)의 관계가 성립하므로 C(1+G1G2G3)=G1G2AC(1+G_1G_2G_3)=G_1G_2A, 즉 CA=G1G21+G1G2G3\frac{C}{A}=\frac{G_1G_2}{1+G_1G_2G_3}이다.
문제 78
비례감도가 22, 적분시간이 5[s]5[\mathrm{s}]인 비례적분 제어부가 있다. 여기에 x(t)=5tx(t)=5t인 편차 신호가 들어갔을 때 제어부가 내보내는 y(t)y(t)는? (단, 출력의 처음 값은 00이다.)
1t2+5tt^{2}+5t
25t2+10t5t^{2}+10t
3t2+10tt^{2}+10t
425t2+10t25t^{2}+10t
정답 및 해설

이 제어부의 입출력 관계는 y(t)=Kp{x(t)+1Ti∫0tx(τ) dτ}y(t)=K_p\left\{x(t)+\dfrac{1}{T_i}\displaystyle\int_0^{t}x(\tau)\,d\tau\right\}다. 적분시간이 나누는 자리에 들어간다는 점이 요점이다.

∫0t5τ dτ=2.5t2\int_0^{t}5\tau\,d\tau=2.5t^{2}이므로 y(t)=2(5t+15×2.5t2)=2(5t+0.5t2)=t2+10ty(t)=2\left(5t+\dfrac{1}{5}\times2.5t^{2}\right)=2\left(5t+0.5t^{2}\right)=t^{2}+10t가 된다.

독립 역산 — 라플라스 쪽으로 확인하면 전달함수가 Y(s)X(s)=2(1+15s)\dfrac{Y(s)}{X(s)}=2\left(1+\dfrac{1}{5s}\right), 입력이 X(s)=5s2X(s)=\dfrac{5}{s^{2}}이므로 Y(s)=10s2+2s3Y(s)=\dfrac{10}{s^{2}}+\dfrac{2}{s^{3}}이고 역변환하면 10t+t210t+t^{2}로 같다. 또 얻은 답을 미분한 y˙=2t+10\dot y=2t+10에 t=0t=0을 넣으면 비례 항의 기울기 Kp×5=10K_p\times5=10이 그대로 나온다.

5t2+10t5t^{2}+10t는 1Ti\frac{1}{T_i}를 빼먹은 값, 25t2+10t25t^{2}+10t는 나누는 대신 TiT_i를 곱한 값, t2+5tt^{2}+5t는 비례 항에만 KpK_p를 빠뜨린 값이다.

문제 79
2차계 전달함수가 G(s)=ωn2s2+2ζωns+ωn2G(s)=\frac{\omega _n^2}{s^2+2\zeta \omega _ns+\omega _n^2}인 제어계의 단위 임펄스응답은? (단, ζ=1,ωn=1\zeta=1, \omega _n=1이다.)
11−e−t1-e^{-t}
2e−te^{-t}
312t2\dfrac{1}{2}t^2
4te−tte^{-t}
정답 및 해설
ζ=1, ωn=1\zeta=1,\ \omega_n=1을 대입하면 G(s)=1s2+2s+1=1(s+1)2G(s)=\dfrac{1}{s^2+2s+1}=\dfrac{1}{(s+1)^2}이 되어 임계제동 상태가 된다. 1(s+1)2\dfrac{1}{(s+1)^2}의 역라플라스 변환은 te−tte^{-t}이므로 단위 임펄스응답은 ④ te−tte^{-t}이다.
문제 80
대공포의 포신제어에 해당하는 제어방식은?
1프로그램 제어
2비율제어
3정치제어
4추종제어
정답 및 해설
정답은 추종제어이다. 대공포나 미사일 발사대처럼 목표물의 움직임을 따라 제어량이 임의로 시시각각 변화하는 추적 제어는 추종제어의 대표적인 예이다.
문제 81
풍력발전기에 시설하는 피뢰설비에 관한 설명으로 틀린 것은?
1전력기기에는 비닐시스케이블, 내뢰변압기 및 서지보호장치를 적용하여야 한다.
2풍력터빈에 설치하는 인하도선은 부식에 강한 금속선으로서 뇌격전류를 안전하게 흘려보낼 수 있을 만큼 충분한 굵기를 가져야 하며, 가능한 한 직선으로 시설할 것
3풍력터빈에 설치한 피뢰설비(리셉터, 인하도선 등)의 기능이 저하되어 다른 기능에 영향을 미치지 않도록 할 것
4제어기기에는 광케이블과 포토커플러를 적용하여야 한다.
정답 및 해설

전력기기에 금속시스케이블이 아닌 비닐시스케이블을 적용한다는 설명이 틀렸다. 비닐 등 절연재질의 시스는 전자차폐 효과가 없기 때문이다.

풍력발전설비의 피뢰설비에 관한 규정에서 전력기기는 낙뢰 서지로부터 보호하기 위해 금속시스케이블, 내뢰변압기 및 서지보호장치를 적용하도록 하고 있다.

  • 인하도선을 가능한 직선으로 시설하는 것: 옳은 설명이다.
  • 피뢰설비의 기능 저하가 다른 기능에 영향을 주지 않도록 하는 것: 옳은 설명이다.
  • 제어기기에 광케이블과 포토커플러를 적용하는 것: 옳은 설명이다.
문제 82
금속덕트공사에 의한 저압 옥내배선에서, 금속덕트에 넣는 전선의 단면적 합계는 일반적으로 덕트 내부 단면적의 몇 [%] 이하이어야 하는가? (단, 전광표시장치나 이와 유사한 장치 또는 제어회로 등의 배선만 넣는 경우는 제외한다.)
120
240
350
430
정답 및 해설
정답은 20이다. 금속덕트공사에서 전선의 단면적 합계는 덕트 내부 단면적의 20% 이하로 하여야 한다(전광표시장치나 제어회로 등의 배선만 넣는 경우는 50% 이하까지 허용된다).
문제 83
특고압 가공전선로의 경간은 지지물이 철탑인 경우 몇[m] 이하이어야 하는가? (단, 단주가 아닌 경우이다.)
1600
2700
3400
4500
정답 및 해설
정답은 600[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 특고압 가공전선로의 지지물이 철탑(단주 제외)인 경우 표준 경간은 600m 이하로 하여야 한다.
문제 84
시가지에 시설하는 22.9[kV]22.9[kV] 특고압 가공전선에 경동연선을 사용할 경우, 단면적은 몇 [mm2][mm^2 ] 이상이어야 하는가?
1200
255
3100
4150
정답 및 해설
시가지에 시설하는 사용전압 100kV 미만의 특고압 가공전선로에 경동연선을 사용하는 경우 그 단면적은 55mm² 이상이어야 한다.
정답은 55이다.
문제 85
주택의 전기저장장치의 축전지에 접속하는 부하 측 옥내배선을 사람이 접촉할 우려가 없도록 케이블배선에 의하여 시설하고 전선에 적당한 방호장치를 시설한 경우 주택의 옥내전로의 대지전압은 직류 몇 V 까지 적용할 수 있는가? (단, 전로에 지락이 생겼을 때 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설한 경우이다.)
1300
2600
3400
4150
정답 및 해설
한국전기설비규정(전기저장장치의 시설)에 따르면, 이차전지를 이용한 전기저장장치의 부하측 옥내배선을 사람이 접촉할 우려가 없도록 케이블배선으로 시설하고 지락 시 자동으로 전로를 차단하는 장치를 설치한 경우, 주택의 옥내전로 대지전압은 직류 600[V]까지 적용할 수 있다. 따라서 정답은 600이다.
문제 86
제2종 특고압 보안공사의 기준으로 틀린 것은?
1특고압 가공전선은 연선일 것
2지지물이 A종 철주일 경우 그 경간은 150[m] 이하일 것
3지지물이 목주일 경우 그 경간은 100[m] 이하일 것
4지지물로 사용하는 목주의 풍압하중에 대한 안전율은 2 이상일 것
정답 및 해설

지지물이 A종 철주일 경우 경간을 150[m] 이하라고 한 설명이 틀렸다. 규정의 100[m]를 150[m]로 잘못 적은 것이다.

제2종 특고압 보안공사에서 지지물 종류별 경간 제한은 목주·A종 철주·A종 철근콘크리트주가 100[m] 이하, B종 철주·B종 철근콘크리트주가 200[m] 이하, 철탑이 400[m] 이하이다.

  • 목주 경간 100[m] 이하: 규정과 일치한다.
  • 목주의 풍압하중에 대한 안전율 2 이상: 규정과 일치한다.
  • 특고압 가공전선은 연선일 것: 규정과 일치한다.

참고로 제1종 특고압 보안공사에서는 목주·A종 지지물 자체를 사용할 수 없다는 점이 제2종과 구별된다.

문제 87
한국전기설비규정(KEC)에서 정한 고압 옥내배선 시설 방법으로 옳은 것은?
1애자공사에서 전선 지지점 사이의 거리를 2[m] 이하로 시설하였다.
2케이블배선 또는 케이블트레이 배선으로 시설하였다.
3금속관공사로 시설하였다.
4애자공사 시 공칭단면적 2.5[mm²] 이상의 연동선을 사용하였다.
정답 및 해설
정답은 케이블배선 또는 케이블트레이 배선으로 시설하였다 이다. 고압 옥내배선은 애자공사(건조하고 전개된 장소에 한함), 케이블공사, 케이블트레이공사 중 하나로 시설하여야 하며 금속관공사는 인정되지 않으므로, 조건 없이 항상 옳은 시설방법은 케이블배선 또는 케이블트레이배선이다.
문제 88
사용 전압이 154kV인 가공 송전선의 시설에서 전선과 식물과의 이격거리는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?
14.2
23.2
33.6
42.8
정답 및 해설

전선과 식물의 이격거리는 3.2[m] 이상이다.

KEC 333.30(특고압 가공전선과 식물의 이격거리)에 따르면 사용전압 60[kV] 이하는 2[m] 이상, 60[kV]를 초과하는 경우에는 2[m]에 60[kV]를 넘는 10[kV] 또는 그 단수마다 0.12[m]를 더한 값 이상으로 한다.

154[kV]이면 초과분이 154−60=94 [kV]154-60=94\,[\mathrm{kV}] 이므로 단수는 9410=9.4⇒10\dfrac{94}{10}=9.4 \Rightarrow 10 (단수는 올림)이고, 가산값은 10×0.12=1.2 [m]10\times 0.12=1.2\,[\mathrm{m}] 이다.
따라서 이격거리는 2+1.2=3.2 [m]2+1.2=3.2\,[\mathrm{m}] 이다.
단수를 버림하여 9로 잡으면 2+9×0.12=3.082+9\times0.12=3.08 이 되어 오답이 되므로, 단수는 반드시 올림해야 한다.

문제 89

한국전기설비규정에 따라 배전선로에 전력보안통신설비를 갖추어야 하는 곳에 대한 설명으로 옳은 것은?

1

가공·지중·해저 구간을 아우르는 154[kV] 계통 선로가 대상이다.

2

원격검침이나 부하감시와 같이 지능형전력망 구축이 필요한 구간도 대상이다.

3

배전방식으로 폐회로 방식 등을 새로 도입한 개소는 대상에서 빠진다.

4

분산형 전원이 연계된 22.9[kV] 발전소는 대상에서 빠진다.

정답 및 해설

배전 쪽에서 통신설비를 갖추어야 하는 곳은 22.9[kV] 계통의 가공·지중·해저 선로 구간, 그 계통에 연계된 분산형 전원 발전소, 배전방식을 새로 바꾼 개소, 그리고 원격검침이나 부하감시와 같이 지능형전력망 구축이 필요한 구간이다. 따라서 ②가 옳다. ③·④는 실제로는 모두 시설 대상에 들어가므로 '빠진다'는 설명이 틀렸고, 154[kV]급은 배전이 아니라 송전 쪽 전압계급이어서 ①도 배전선로 항목이 될 수 없다.

문제 90
목장 등 옥외에서 가축의 탈출 방지를 위해 시설하는 전기울타리의 접지전극과 다른 접지계통의 접지전극 사이 거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가?
12.5
22
31
41.5
정답 및 해설
정답은 2이다. 목장 등 옥외에 시설하는 전기울타리의 접지전극은 다른 접지계통의 접지전극과 2[m] 이상 이격시켜야 한다.
문제 91
사용전압이 154[kV]인 가공 전선로를 제 1종 특고압 보안공사로 시설할 때 사용되는 경동연선의 단면적은 몇 [mm2] 이상 이어야 하는가?
1200
2150
355
4100
정답 및 해설
한국전기설비규정상 제1종 특고압 보안공사에서 사용전압이 100[kV] 이상 300[kV] 미만인 경우 경동연선은 단면적 150[mm²] 이상이어야 한다. 154[kV]는 이 구간에 해당하므로 정답은 150이다.
문제 92
고압 가공전선에 관한 다음 설명 중 잘못된 것은?
1고압 가공전선로를 빙설이 많은 지방에 시설하는 경우에는 전선의 적설상 높이를 사람이나 차량의 통행 등에 위험을 주지 않도록 유지해야 한다.
2횡단보도교 위에 시설하는 경우에는 노면상 5[m] 이상의 높이로 시설한다.
3철도나 궤도를 횡단하는 경우에는 레일면상 6.5[m] 이상의 높이로 시설한다.
4고압 가공전선을 수면 위에 시설하는 경우에는 전선의 수면상 높이가 선박의 항해 등에 위험을 주지 않도록 유지해야 한다.
정답 및 해설
정답은 횡단보도교 위에 시설하는 경우에는 노면상 5m 이상의 높이로 시설한다이다. 고압 가공전선이 횡단보도교 위에 시설되는 경우 노면상 높이는 3.5m 이상이면 되므로, 5m 이상이라는 설명은 옳지 않다.
문제 93
고압 가공인입선이 케이블 이외의 것으로서 그 전선의 아래쪽에 위험표시를 하였다면 전선의 지표상 높이는 몇 m 까지로 감할 수 있는가?
12.5
23.5
35.5
44.5
정답 및 해설
정답은 3.5[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 고압 가공인입선은 원칙적으로 지표상 5m 이상이어야 하나, 케이블이 아닌 경우라도 전선 아래쪽에 위험표시를 하면 지표상 3.5m까지 감할 수 있다.
문제 94
애자 사용 공사에 의한 고압 옥내배선에 사용되는 연동선의 최소 굵기는 몇 [mm2]인가?
12.5
26
38
44
정답 및 해설
애자사용공사에 의한 고압 옥내배선은 공칭단면적 6mm² 이상의 연동선을 사용하여야 한다. 따라서 정답은 6이다.
문제 95
지중전선로에 쓰는 케이블에 압축가스로 압력을 걸어 주는 장치를 시설하려고 한다. 한국전기설비규정이 이 장치에 요구하는 사항으로 옳은 것은?
1압축가스는 부식성만 없으면 되고, 소호 성능을 노려 가연성 가스를 골라 넣어도 된다.
2압력관·압력탱크와 압축기는 저마다 최고 사용압력의 1.5배 유압이나 수압을 10분 동안 잇달아 받고도 버티며 새지 않아야 한다.
3유압이나 수압으로 시험하기 어려울 때에는 최고 사용압력의 2배 기압을 걸어 시험하는 것으로 갈음한다.
4감압밸브가 고장 나 압력이 크게 치솟을 우려가 있는 자동 공급식 장치에서, 안전밸브 대신 최고 사용압력 이하에서 작동하는 안전장치를 두어도 되는 압축기의 한도는 1,960[kPa]1{,}960\rm[kPa] 미만이다.
정답 및 해설
압축가스로 케이블에 압력을 가하는 장치는 한국전기설비규정 334.3 이 따로 다룬다.
“가”는 압력관·압력탱크·압축기를 저마다 최고 사용압력의 1.5배 유압 또는 수압으로 연속 10분간 시험해 견디고 누설되지 않을 것을 요구하고, 유압·수압으로 시험하기 곤란하면 최고 사용압력의 1.25배 기압으로 대신하게 했다. 이 내용을 그대로 옮긴 ②가 정답이다.
①은 “라”와 어긋난다. “라”는 압축가스가 가연성도 부식성도 아닐 것을 못 박고 있으므로, 가연성을 골라 써도 된다는 진술은 성립할 여지가 없다.
③은 기압으로 갈음할 때의 배수를 2배로 적었으나 규정값은 1.25배다. 규정보다 큰 배수를 요구 기준이라고 적은 것이어서, 1.25배 시험만 거친 설비가 규정상 적법한 이상 참이 될 수 없다.
④는 “마”(2) 단서를 잘못 옮겼다. 안전밸브를 최고 사용압력 이하에서 작동하는 안전장치로 갈음할 수 있는 범위는 압력이 980[kPa] 미만인 압축기까지이므로, 한도를 1,960[kPa]1{,}960\rm[kPa]으로 넓혀 잡으면 980[kPa] 이상 1,960[kPa]1{,}960\rm[kPa] 미만 구간에서 규정이 허용하지 않는 것을 허용하게 되어 거짓이다.
같은 조의 나머지도 함께 짚어 두면, “다”는 가압장치에 압축가스나 유압의 압력을 재는 장치를 두도록 했고, “마”(1)은 최고 사용압력이 294[kPa] 이상인 압력관과 압력탱크의 재료·구조에 별도 표준을 걸어 두었다. “나”는 용접 잔류응력이나 나사조임에 따른 무리한 하중이 걸리지 않게 하라는 요구다.
문제 96
조상설비의 내부고장, 과전류 또는 과전압이 발생한 경우 자동으로 차단하는 장치를 시설해야 하는 분로리액터의 최소 뱅크용량은 몇 [kVA][kVA]인가?
115000
2500
310000
412000
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 조상설비 중 분로리액터는 뱅크용량 15,000[kVA] 이상일 때 내부고장, 과전류, 과전압에 대해 자동으로 차단하는 장치를 시설해야 한다. 따라서 정답은 15000이다.
문제 97
가공전선로 지지물에 시설하는 지선이 도로를 횡단하여 시설되는 경우, 지표상 높이는 몇 [m] 이상이어야 하는가?
15
26
36.5
43
정답 및 해설
정답은 5[m] 이다. 가공전선로 지지물의 지선이 도로를 횡단하여 시설되는 경우 지표상 높이는 5m 이상이어야 한다.
문제 98
저압 옥내배선이 약전류전선 등이나 수관･가스관 및 이와 유사한 것과 접근하거나 교차할 때, 애자공사로 시설한다면 저압 옥내배선과 약전류전선 등 또는 수관･가스관 및 이와 유사한 것 사이의 이격거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가? (단, 전선은 절연전선을 사용한 경우이다.)
10.1
20.7
30.3
40.5
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 애자공사에 의한 저압 옥내배선이 절연전선을 사용하는 경우, 약전류전선이나 수관·가스관과 접근·교차할 때 이격거리는 0.1m 이상이면 된다(나전선인 경우는 0.3m 이상). 따라서 정답은 0.1이다.
문제 99
고압 및 특고압 가공전선로로부터 공급을 받는 수용장소의 인입구에 설치해야 하는 것은?
1피뢰기
2정류기
3분로리액터
4동기조상기
정답 및 해설
고압 및 특고압 가공전선로로부터 공급받는 수용장소의 인입구 또는 이와 근접한 곳에는 낙뢰나 개폐서지 등 이상전압으로부터 설비를 보호하기 위해 피뢰기를 시설하여야 한다. 정답은 피뢰기이다.
문제 100
직격뢰를 포착하여 뇌전류를 대지로 흘려보내는 것을 목적으로 하며, 돌침·수평도체·메시도체 중 하나 또는 이들을 조합한 형태로 시설하는 것은?
1수뢰부시스템
2접지극시스템
3인하도선시스템
4내부피뢰시스템
정답 및 해설
정답은 수뢰부시스템이다. 돌침, 수평도체, 메시도체 중 하나 또는 이를 조합한 형태로 시설하여 직격뢰를 포착하고 뇌전류를 대지로 흘려보내는 것을 목적으로 하는 설비가 수뢰부시스템이며, 인하도선시스템은 수뢰부와 접지극을 연결하는 부분, 접지극시스템은 뇌전류를 대지로 방류하는 부분이라는 점에서 구분된다.
전기기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com
25년 1회차
총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
정전용량이 0.5[μ\mu F], 1[μ\mu F]인 콘덴서에 각각 2×10−4^{-4}[C], 3×10−4^{-4}[C]의 전하를 주고 극성을 같게 하여 병렬로 접속하였을 때, 콘덴서에 축적되는 에너지는 약 몇 [J]인가?
10.042
20.126
30.083
40.063
정답 및 해설

두 콘덴서를 같은 극성으로 병렬 접속하면 전체 전하는 Q=2×10−4+3×10−4=5×10−4[C]Q=2\times10^{-4}+3\times10^{-4}=5\times10^{-4}[\mathrm{C}], 합성 정전용량은 C=0.5+1=1.5[μF]C=0.5+1=1.5[\mu\mathrm{F}]이다.

축적 에너지는
W=Q22C=(5×10−4)22×1.5×10−6≈0.083[J]W=\dfrac{Q^{2}}{2C}=\dfrac{(5\times10^{-4})^{2}}{2\times1.5\times10^{-6}}\approx0.083[\mathrm{J}]
가 된다.

문제 2
지름이 dd[m]이고 권수가 NN[회]인 솔레노이드에 II[A]의 전류가 흐를 때, 솔레노이드 내부 자계의 세기[AT/m]는?
12πdNI\dfrac{2\pi d}{NI}
2NI4πd\dfrac{NI}{4\pi d}
3NIπd\dfrac{NI}{\pi d}
4NI2πd\dfrac{NI}{2\pi d}
정답 및 해설
지름 d인 환상 솔레노이드의 평균 자로 길이는 l=πdl=\pi d이므로 내부 자계의 세기는 H=NIl=NIπdH=\dfrac{NI}{l}=\dfrac{NI}{\pi d}가 된다.
문제 3
철심이 든 환상 솔레노이드의 권수는 500회, 평균 반지름은 10㎝, 철심의 단면적은 10cm2, 비투자율 4000이다. 이 환상 솔레노이드에 2A의 전류를 흘릴 때, 철심 내의 자속[Wb]은?
14×10-3
28×10-4
38×10-3
44×10-4
정답 및 해설

철심의 자기저항은 Rm=lμ0μrAR_m=\dfrac{l}{\mu_0\mu_rA}이며, 평균 자로길이 l=2π×0.1≈0.628[m]l=2\pi\times0.1\approx0.628[m], μ0μr=4π×10−7×4000≈5.03×10−3\mu_0\mu_r=4\pi\times10^{-7}\times4000\approx5.03\times10^{-3}, A=10−3[m2]A=10^{-3}[m^2]를 대입하면 Rm≈1.25×105R_m\approx1.25\times10^5가 된다.

기자력은 NI=500×2=1000[AT]NI=500\times2=1000[AT]이므로 자속은
Φ=NIRm≈8×10−3[Wb]\Phi=\dfrac{NI}{R_m}\approx8\times10^{-3}[Wb]
가 되어, 철심 내의 자속은 8×10−38\times10^{-3}이다.

문제 4
그림처럼 서로 맞닿은 두 자성체의 경계를 얇게 감싸는 미소 폐곡면을 잡았다. 여기서 B1cos⁡θ1=B2cos⁡θ2B_1\cos\theta_1=B_2\cos\theta_2라는 경계조건을 끌어내는 출발점이 되는 식은? nB1B2θ1θ2dsμs1μs2
1∮sB⋅n ds=0\oint_{s}B\cdot n\,ds=0
2∮sH⋅n ds=0\oint_{s}H\cdot n\,ds=0
3∮sB⋅ntan⁡θ ds=0\oint_{s}B\cdot n\tan\theta\,ds=0
4∮lB⋅n dl=0\oint_{l}B\cdot n\,dl=0
정답 및 해설
자속선은 어디서 끊기거나 새로 솟지 않으므로 ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0이 늘 성립하고, 발산 정리를 대면 닫힌 면을 드나드는 자속의 합이 ∮sB⋅n ds=0\oint_s B\cdot n\,ds=0으로 정리된다. 그림처럼 두께가 거의 없는 원기둥을 경계에 걸쳐 두면 옆면 몫이 사라져 위·아래 면만 남고, 여기서 곧바로 B1cos⁡θ1=B2cos⁡θ2B_1\cos\theta_1=B_2\cos\theta_2, 곧 법선 성분이 이어진다는 조건이 나온다.
②의 HH는 매질마다 Bnμ\dfrac{B_n}{\mu}로 값이 달라져 합이 00이 되지 않고, ③처럼 tan⁡θ\tan\theta를 끼우면 굴절의 법칙 tan⁡θ1tan⁡θ2=μs1μs2\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\mu_{s1}}{\mu_{s2}}을 얻는 다른 관계로 넘어간다. ④는 면이 아니라 선을 따라 도는 적분이라 폐곡면 출입량과 무관하다.
문제 5
벡터 포텐샬 A=3x2yax+2xay−z3az[Wb/m]A=3x^2ya_x+2xa_y-z^3a_z[\mathrm{Wb}/m]일 때의 자계의 세기 H[A/m]는? (단, μ는 투자율이라 한다.)
11μ(2−3x2)ay\dfrac{1}{\mu}(2-3x^2)a_y
21μ(3−2x2)ay\dfrac{1}{\mu}(3-2x^2)a_y
31μ(3−2x2)az\dfrac{1}{\mu}(3-2x^2)a_z
41μ(2−3x2)az\dfrac{1}{\mu}(2-3x^2)a_z
정답 및 해설
자계는 H=1μ(∇×A)H=\dfrac1\mu(\nabla\times A)로 구한다. ∇×A\nabla\times A의 zz성분은 ∂Ay∂x−∂Ax∂y=2−3x2\dfrac{\partial A_y}{\partial x}-\dfrac{\partial A_x}{\partial y}=2-3x^2이고 나머지 성분은 모두 0이 되므로 H=1μ(2−3x2)azH=\dfrac1\mu(2-3x^2)a_z이다.
정답은 1μ(2−3x2)az\dfrac{1}{\mu}(2-3x^2)a_z이다.
문제 6
그림과 같이 유전속이 분포할 때 ϵ1\epsilon_1과 ϵ2\epsilon_2의 관계로 옳은 것은? ε2ε1
1ϵ1>ϵ2\epsilon_1 > \epsilon_2
2ϵ1=ϵ2\epsilon_1 = \epsilon_2
3ϵ1>0,ϵ2>0\epsilon_1 >0, \epsilon_2 >0
4ϵ2>ϵ1\epsilon_2 > \epsilon_1
정답 및 해설
유전체 경계면에서는 전계의 접선성분과 전속밀도의 법선성분이 각각 연속이므로 tan⁡θ1tan⁡θ2=ϵ1ϵ2\dfrac{\tan\theta_{1}}{\tan\theta_{2}}=\dfrac{\epsilon_{1}}{\epsilon_{2}} 라는 굴절법칙이 성립하고, 그 결과 유전속(전속선)은 유전율이 큰 매질 쪽으로 휘어 들어가 밀도가 높아진다. 그림에서는 바깥 매질 ϵ1\epsilon_{1} 을 지나던 유전속이 원 안쪽 영역으로 모여들어 그 안에서 더 조밀해지므로, 안쪽 매질의 유전율이 더 크다는 뜻이다. 따라서 정답은 ϵ2>ϵ1\epsilon_{2}>\epsilon_{1} 이다. ① 은 대소가 반대이고, ② 라면 전속선이 휘지 않고 직선으로 지나가야 하며, ③ 은 유전율이 양수라는 당연한 사실일 뿐 두 유전율의 대소를 말해주지 않는다.
문제 7
압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상을 무슨 효과라 하는가?
1횡효과
2역효과
3간접효과
4종효과
정답 및 해설
압전 효과에서 응력과 분극(전기 변형)이 같은 방향으로 나타나는 현상을 종효과라 하고, 응력과 수직 방향으로 분극이 나타나는 현상을 횡효과라 한다. 따라서 정답은 종효과이다.
문제 8
자극의세기가 8×10-6Wb, 길이가 3[㎝]인 막대자석을 120[AT/m]의 평등 자계 내에 자력선과 30º의 각도로 놓으면 이 막대자석이 받는 회전력은 몇 [N·m]인가?
13.02×10-4[N·m]
21.44×10-4[N·m]
33.02×10-5[N·m]
41.44×10-5[N·m]
정답 및 해설
막대자석의 자기모멘트는 M=ml=8×10−6×0.03=2.4×10−7[Wb⋅m]M=ml=8\times10^{-6}\times0.03=2.4\times10^{-7}[\mathrm{Wb\cdot m}]이다. 회전력은 T=MHsin⁡θ=2.4×10−7×120×sin⁡30∘=1.44×10−5[N⋅m]T=MH\sin\theta=2.4\times10^{-7}\times120\times\sin30^{\circ}=1.44\times10^{-5}[\mathrm{N\cdot m}]이므로 정답이다.
문제 9
와전류손에 관한 설명으로 틀린 것은?
1단위 체적당 와류손의 단위는 [W/m³]이다.
2와전류손은 히스테리시스손과 더불어 철손에 해당한다.
3와전류손을 줄이기 위하여 성층결선을 사용한다.
4와전류는 교번자속의 주파수와 최대자속밀도에 비례하여 발생한다.
정답 및 해설
와전류손은 교번자속의 주파수와 최대자속밀도 각각의 제곱에 비례하여 발생하므로, "주파수와 최대자속밀도에 비례한다"는 설명은 옳지 않다. 단위 체적당 와류손의 단위, 철손 구성, 성층철심을 통한 저감에 관한 나머지 지문은 모두 옳다.
문제 10
자유공간에서 점 PP(5, -2, 4)가 도체면 위에 있고, 이 점에서 전계가 E=6ax−2ay+3azE = 6a_{x}-2a_{y}+3a_{z}[V/m]이다. 점 PP에서의 면전하밀도 ρs\rho_{s}[C/m2^{2}]는?
13ϵ03\epsilon_{0}
2ϵ0\epsilon_{0}
34ϵ04\epsilon_{0}
47ϵ07 \epsilon_{0}
정답 및 해설
도체 표면의 전계는 표면에 수직이며 그 크기는 면전하밀도와 ρs=ε0E\rho_s=\varepsilon_0 E의 관계에 있다. ∣E∣=62+(−2)2+32=49=7|E|=\sqrt{6^2+(-2)^2+3^2}=\sqrt{49}=7이므로 ρs=7ε0\rho_s=7\varepsilon_0가 되어 정답은 7ε07\varepsilon_0이다.
문제 11
비투자율 μr = 800, 원형 단면적이 S = 10cm2, 평균 자로 길이 l = 16π × 10-2(m)의 환상 철심에 600회의 코일을 감고 이 코일에 1A의 전류를 흘리면 환상 철심 내부의 자속은 몇 Wb인가?
11.2 × 10-5
22.4 × 10-3
32.4 × 10-5
41.2 × 10-3
정답 및 해설

환상철심의 자속은 Φ=μ0μrNISl\Phi=\dfrac{\mu_0\mu_r NIS}{l}로 구한다.

μr=800\mu_r=800, S=10×10−4[m2]S=10\times10^{-4}[\mathrm{m^{2}}], N=600N=600, I=1[A]I=1[\mathrm{A}], l=16π×10−2[m]l=16\pi\times10^{-2}[\mathrm{m}]를 대입하면
Φ=4π×10−7×800×600×1×10×10−416π×10−2≈1.2×10−3[Wb]\Phi=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\times800\times600\times1\times10\times10^{-4}}{16\pi\times10^{-2}}\approx1.2\times10^{-3}[\mathrm{Wb}]
가 되어, 자속은 1.2×10−31.2\times10^{-3}이다.

문제 12
진공 중에서 점 P(1, 2, 3) 및 점 Q(2, 0, 5)에 각각 300μC, -100μC인 점전하가 놓여 있을 때 점전하 -100μC에 작용하는 힘은 몇 N인가?
110i + 20j - 20k
2-10i + 20j + 20k
3-10i + 20j - 20k
410i – 20j + 20k
정답 및 해설

P에서 Q로 향하는 거리 벡터는 R⃗=(2−1, 0−2, 5−3)=(1,−2,2)\vec{R}=(2-1,\,0-2,\,5-3)=(1,-2,2), ∣R⃗∣=1+4+4=3|\vec{R}|=\sqrt{1+4+4}=3[m]이고 단위벡터는 a^R=(1,−2,2)3\hat{a}_{R}=\dfrac{(1,-2,2)}{3}이다.

쿨롱 법칙 F⃗=9×109Q1Q2R2a^R\vec{F}=9\times10^{9}\dfrac{Q_{1}Q_{2}}{R^{2}}\hat{a}_{R}에 대입하면
9×109×(300×10−6)(−100×10−6)32=−309\times10^{9}\times\dfrac{(300\times10^{-6})(-100\times10^{-6})}{3^{2}}=-30[N]
이므로
F⃗=−30×(1,−2,2)3=−10i^+20j^−20k^\vec{F}=-30\times\dfrac{(1,-2,2)}{3}=-10\hat{i}+20\hat{j}-20\hat{k}[N]
이다.

계수가 음(-)인 것은 두 전하의 극성이 반대여서 흡인력이 작용해 힘이 P를 향하기 때문이며, 10i − 20j + 20k 는 이 흡인 부호를 놓쳐 반발력 방향으로 계산한 값이다.

문제 13
무한 평면에 일정한 전류가 표면에 한 방향으로 흐르고 있다. 평면으로부터 r만큼 떨어진 점과 2r만큼 떨어진 점과의 자계의 비는 얼마인가?
1√2
22
34
41
정답 및 해설
무한 평면에 전류가 흐를 때 발생하는 자계는 평면으로부터의 거리와 무관하게 일정한 크기를 갖는다. 따라서 r만큼 떨어진 점과 2r만큼 떨어진 점의 자계 세기는 같으므로 비는 1이다. 정답은 1이다.
문제 14
간격이 d[m]d[m]인 평행판 도체에 V[kV]V[kV]의 전위차를 가하였을 때, 음극판에서 초속도 0으로 출발한 전자 e[C]e[C]이 양극판에 도달하는 순간의 속도는 몇 [m/s][m/s]인가? (단, m[kg]m[kg]은 전자의 질량이다.)
1eVm\sqrt{\frac{eV}{m}}
2eV2m\sqrt{\frac{eV}{2m}}
32eVm\dfrac{2eV}{m}
42eVm\sqrt{\frac{2eV}{m}}
정답 및 해설
전자가 정지 상태에서 전위차 V에 의해 가속될 때 얻는 운동에너지는 전기장이 한 일과 같으므로 12mv2=eV\dfrac{1}{2}mv^2=eV가 성립한다. 이를 v에 대해 정리하면 v=2eVmv=\sqrt{\dfrac{2eV}{m}}이므로 정답은 2eVm\sqrt{\dfrac{2eV}{m}}이다.
문제 15
단면적 4cm2의 철심에 6×10-4Wb의 자속을 통하게 하려면 2800AT/m의 자계가 필요하다. 이 철심의 비투자율은 약 얼마인가?
1407
2426
3375
4346
정답 및 해설
자속밀도는 B=ΦS=6×10−44×10−4=1.5 Wb/m2B=\dfrac{\Phi}{S}=\dfrac{6\times10^{-4}}{4\times10^{-4}}=1.5\,\mathrm{Wb/m^2}이다. 투자율은 μ=BH=1.52800≈5.36×10−4\mu=\dfrac BH=\dfrac{1.5}{2800}\approx5.36\times10^{-4}이고, 비투자율은 μr=μμ0=5.36×10−44π×10−7≈426\mu_r=\dfrac{\mu}{\mu_0}=\dfrac{5.36\times10^{-4}}{4\pi\times10^{-7}}\approx426이다.
정답은 426이다.
문제 16
그림은 비투자율이 서로 다른 두 자성체의 경계면에서 자속선이 θ1\theta_1로 들어와 θ2\theta_2로 꺾이는 모습을 나타낸 것이다. 그 자리에 자기적인 전하가 놓여 있지 않다고 할 때, 그림처럼 걸쳐 놓은 아주 작은 원통의 겉면 전체에 대하여 성립하는 식은? nB1B2θ1θ2Aμs1μs2ds
1∮sB⋅n ds=0\oint_s B\cdot n\,ds=0
2∮sH⋅n ds=0\oint_s H\cdot n\,ds=0
3∮lB⋅dl=0\oint_l B\cdot dl=0
4∮sBsin⁡θ ds=0\oint_s B\sin\theta\,ds=0
정답 및 해설

자기력선은 전기력선과 달리 어디서 솟거나 끝나지 않는다. 홀로 떨어진 자극이 없으므로 어떤 닫힌 겉면을 잡아도 안으로 든 양과 밖으로 난 양이 정확히 맞물려 ∮sB⋅n ds=0\oint_s B\cdot n\,ds=0이 된다. 이는 ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0을 적분 꼴로 옮긴 것이다.

그림처럼 두께가 거의 없는 원통에 이 식을 적용하면 옆면 몫이 사라지고 위·아래 뚜껑만 남아 B1cos⁡θ1=B2cos⁡θ2B_1\cos\theta_1=B_2\cos\theta_2를 얻는다. 곧 경계를 가로지르는 방향의 성분이 양쪽에서 같다는 뜻이다.

HH로 바꿔 쓴 식은 성립하지 않는다. 투자율이 다르면 μ1H1cos⁡θ1=μ2H2cos⁡θ2\mu_1H_1\cos\theta_1=\mu_2H_2\cos\theta_2이므로 HH 쪽은 값이 어긋나기 때문이다. 선적분 꼴은 암페어 법칙이 쓰는 형태이고, sin⁡θ\sin\theta가 붙은 식은 경계를 따라 흐르는 방향을 보는 조건이라 겉면 수지와는 다른 이야기다.

덧붙이면 경계를 따라가는 방향에서는 H1sin⁡θ1=H2sin⁡θ2H_1\sin\theta_1=H_2\sin\theta_2가 성립하고, 두 조건을 서로 나누면 굴절 관계 tan⁡θ1tan⁡θ2=μ1μ2\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\mu_1}{\mu_2}가 나온다.

문제 17

자성체를 자화율 χ\chi와 비투자율 μs\mu_s로 갈라 보려 한다. χ\chi가 0보다 조금 크고 μs\mu_s도 1을 아주 조금 웃도는 물질에 해당하는 것은?

1

강자성체

2

반자성체

3

상자성체

4

초전도체와 같은 완전반자성체

정답 및 해설

자화의 세기와 자계의 비인 자화율이 양(+)이면 외부 자계를 돕는 쪽으로 자화되고, μ=μ0+χ\mu=\mu_0+\chi에서 비투자율이 1을 넘어선다. 상자성체는 그 정도가 μ0\mu_0에 견주면 미미해 μs\mu_s가 겨우 1을 웃도는 데 그친다. 반자성체는 χ<0\chi\lt0이라 μs<1\mu_s\lt1, 강자성체는 χ\chi가 대단히 커 μs\mu_s가 수백~수만에 이르고, 초전도체는 내부 자속을 완전히 밀어내 μs≈0\mu_s\approx0이 된다.

문제 18
다음 (가), (나)에 대한 법칙을 알맞은 것은?
전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 쇄교 자속수의 시간에 대한 감소비율에 비례한다는 ( 가 )에 따르고 특히, 유도된 기전력의 방향은 ( 나 )에 따른다.
1(가) 패러데이의 법칙 (나) 플레밍의 왼손법칙
2(가) 패러데이의 법칙 (나) 렌츠의 법칙
3(가) 플레밍의 왼손법칙 (나) 패러데이의 법칙
4(가) 렌츠의 법칙 (나) 패러데이의 법칙
정답 및 해설
전자유도에 의한 기전력이 쇄교자속의 시간적 감소율에 비례한다는 것은 패러데이의 법칙이며, 유도기전력의 방향(쇄교자속의 변화를 방해하는 방향)을 정하는 것은 렌츠의 법칙이다. 따라서 (가)는 패러데이의 법칙, (나)는 렌츠의 법칙이므로 정답이다.
문제 19
다음 중 맥스웰(Maxwell)의 전자방정식에 해당하지 않는 것은?
1▽⋅D=ρ\bigtriangledown \cdot D=\rho
2▽⋅B=H\bigtriangledown \cdot B=H
3▽×E=−∂B∂t\bigtriangledown \times E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}
4▽×H=i+∂D∂t\bigtriangledown \times H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t}
정답 및 해설
맥스웰 방정식은 ∇⋅D=ρ\nabla\cdot D=\rho, ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0, ∇×E=−∂B∂t\nabla\times E=-\dfrac{\partial B}{\partial t}, ∇×H=i+∂D∂t\nabla\times H=i+\dfrac{\partial D}{\partial t}의 네 가지이다. ∇⋅B=H\nabla\cdot B=H는 맥스웰 방정식이 아니며 실제로는 ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0이어야 하므로 정답이다.
문제 20
어느 공간에서 체적전하밀도가 11초마다 5×1075\times10^{7}[C/m3^{3}]씩 줄고 있다. 이 공간 안에 반지름 2×10−52\times10^{-5}[m]인 구를 그리면 그 표면을 빠져나가는 전류는 몇 [μ\muA]인가?
10.21
21.68
35.03
413.4
정답 및 해설
구 안에 들어 있던 전하가 줄어든 만큼이 그대로 표면을 뚫고 밖으로 나간 것이므로 I=−dQdt=∣dρdt∣×VI=-\dfrac{dQ}{dt}=\left|\dfrac{d\rho}{dt}\right|\times V가 된다. 구의 부피는 V=43πr3=43π(2×10−5)3≈3.351×10−14V=\dfrac{4}{3}\pi r^3=\dfrac{4}{3}\pi(2\times10^{-5})^3\approx3.351\times10^{-14}[m³]이므로 I≈3.351×10−14×5×107≈1.676×10−6I\approx3.351\times10^{-14}\times5\times10^{7}\approx1.676\times10^{-6}[A], 곧 약 1.681.68[μ\muA]다.
되짚어 1.676×10−63.351×10−14≈5×107\dfrac{1.676\times10^{-6}}{3.351\times10^{-14}}\approx5\times10^{7}이 나와 처음 감소율이 복원된다. 반지름 자리에 지름을 넣으면 232^3배인 13.413.4가, 부피 식에서 3으로 나누기를 빠뜨리고 4πr34\pi r^3으로 계산하면 5.035.03이, 반지름을 10−510^{-5}[m]로 잘못 읽으면 0.210.21이 나오니 주의한다.
문제 21
배전선로 끝단의 유도성 부하와 나란히 전력용 콘덴서를 달아 역률을 끌어올렸다. 이때 계통에 나타나는 변화로 옳은 것은?
1무효분 전류가 늘어 선로에 흐르는 전류가 커진다.
2변압기와 배전선에 그만큼 여유 용량이 생긴다.
3도체의 저항손이 늘어 발열이 심해진다.
4수전단 쪽 전압이 종전보다 더 떨어진다.
정답 및 해설

유도성 부하가 끌어 쓰던 지상 무효전력을 콘덴서가 가까이에서 대신 대 준다. 그만큼 전원에서 선로를 타고 흘러야 할 무효분이 사라지므로, 같은 유효전력을 보내면서도 선로에 흐르는 전류만 작아진다.

전류가 작아지면 Pℓ=3I2RP_\ell=3I^{2}R인 손실은 제곱으로 줄고, e=3 I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)e=\sqrt3\,I(R\cos\theta+X\sin\theta)인 강하도 함께 줄어 수전단 쪽 전압은 오히려 올라간다. 또 변압기와 배전선이 감당하던 피상전력 Pa=P/cos⁡θP_a=P/\cos\theta가 가벼워지므로 같은 설비로 부하를 더 받을 수 있다. 그래서 ②가 옳다.

①은 무효분이 늘어난다는 정반대 서술이고, ③의 저항손은 전류의 제곱을 따르므로 오히려 작아진다. ④는 강하가 줄어든 만큼 반대로 움직인다.

다만 부하가 가벼운 시간대에 콘덴서를 그대로 물려 두면 진상 무효전력이 남아 수전단 전압이 지나치게 뜨는 페란티 현상이 생길 수 있다. 그래서 뱅크를 여러 개로 나누어 부하에 맞게 넣고 빼는 운전을 한다.

문제 22
이상전압의 파고치를 저감시켜 기기를 보호하기 위하여 설치하는 것은?
1피뢰기
2아킹혼(arcing horn)
3리액터
4아마로드
정답 및 해설
피뢰기는 이상전압이 내습했을 때 방전 동작으로 그 파고치를 저감시켜 기기를 절연파괴로부터 보호하는 장치이다. 따라서 정답은 피뢰기이다.
문제 23
3상 3선식의 전선 소요량에 대한 3상 4선식의 전선 소요량의 비는 얼마인가? (단, 배전거리, 배전전력 및 전력손실은 같고, 4선식의 중성선의 굵기는 외선의 굵기와 같으며, 외선과 중성선간의 전압은 3선식의 선간전압과 같다.)
14/9
23/4
32/3
41/3
정답 및 해설
동일 전력, 동일 손실 조건에서 배전방식별 전선 소요량을 비교하면 단상2선식을 1로 할 때 3상3선식은 3/4, 3상4선식은 1/3이 된다. 따라서 3상3선식 대비 3상4선식의 비는 1/33/4=49\dfrac{1/3}{3/4}=\dfrac{4}{9}가 되어, 정답은 4/9이다.
문제 24
최소 동작전류값 이상이면 일정한 시간에 동작하는 한시 특성을 갖는 계전기는?
1반한시 계전기
2정한시 계전기
3반한시성 정한시 계전기
4순한시 계전기
정답 및 해설
정한시 계전기는 동작전류의 크기와 관계없이 최소 동작전류 이상이 흐르기만 하면 항상 일정한 시간이 지난 뒤에 동작하는 한시 특성을 가진다. 정답은 정한시 계전기이다.
문제 25
장거리 송전선로의 44단자 정수 ABCDABCD 사이에 성립하는 조건은?
1B=AB=A
2A=DA=D
3B=CB=C
4A=CA=C
정답 및 해설
4단자정수 A,B,C,DA,B,C,D는 AD−BC=1AD-BC=1의 관계를 만족하며, 선로가 좌우 대칭인 회로(양단에서 본 회로 특성이 동일한 경우)에서는 A=DA=D의 조건이 추가로 성립한다. 장거리 송전선로는 좌우 대칭 회로이므로 이 조건을 만족한다. 따라서 정답은 A=DA=D이다.
문제 26
단상 2선식 송전선로에서 선로 임피던스 0.2+j0.5[Ω]0.2+j0.5 [\Omega]를 통해 부하에 100[A]100[A]가 공급되고 있다. 부하가 역률 100[%]100[\%]인 순저항 부하일 때, 송전 무효전력은 몇 [kVar][kVar]인가?
120
25
315
42
정답 및 해설
역률 100%인 순저항 부하이므로 부하 자체는 무효전력을 소비하지 않지만, 선로 리액턴스에 의해 송전측에서 무효전력이 발생한다. Q=I2X=1002×0.5=5000[Var]=5[kVar]Q=I^2X=100^2\times0.5=5000\rm{[Var]}=5\rm{[kVar]}가 되어
문제 27
30[kV] 배전선로에서 1선이 지락하는 경우 건전상의 전위가 3\sqrt{3}배까지 상승하는 중성점 접지방식은?
1저항접지방식
2비접지방식
3소호리액터접지방식
4직접접지방식
정답 및 해설

비접지방식은 중성점이 대지와 절연되어 있어 1선 지락이 나면 지락된 상의 대지전위가 0이 되고 중성점 전위가 상전압만큼 이동한다. 그러므로 건전상의 대지전위는 상전압에서 선간전압으로, 즉 3\sqrt{3} 배까지 상승한다.

  • 직접접지방식은 중성점이 대지전위로 묶여 건전상 전위상승이 1.3배 정도로 가장 작다.
  • 소호리액터접지방식은 지락점에서 병렬공진이 성립해 전위상승이 3\sqrt{3} 배 이상으로 가장 크다.
  • 저항접지방식은 접지저항 값에 따라 그 중간 정도가 된다.

이들은 어느 것도 정확히 3\sqrt{3} 배로 규정되지 않는다.

문제 28
3상 3선식에서 전선 한 가닥에 흐르는 전류는 단상 2선식의 경우의 몇 배가 되는가? (단, 송전전력, 부하역률, 송전 거리, 전력손실 및 선간전압이 같다.)
13/4
21/√3
34/9
42/3
정답 및 해설
동일한 송전전력, 역률, 거리, 전력손실, 선간전압 조건에서 3상3선식 전선 1가닥에 흐르는 전류는 단상2선식의 13\dfrac{1}{\sqrt3}배가 된다. 따라서 정답은 1/√3이다.
문제 29
송전단 전압이 160[kV], 수전단 전압이 150[kV], 상차각 45°, 리액턴스가 50[Ω]50[ \Omega ]일 때, 선로손실을 무시하면 전송전력[MW]은 약 얼마인가?
1161
2339
3237
4356
정답 및 해설
송전전력은 P=EsErXsin⁡δP=\dfrac{E_sE_r}{X}\sin\delta로 계산된다. P=160×15050×sin⁡45∘≈339P=\dfrac{160\times 150}{50}\times \sin 45^{\circ}\approx 339[MW]이므로 정답은 339이다.
문제 30
154[kV] 송전선에서 연가가 불충분하여 각 상의 대지정전용량이 Ca=0.031C_{a} = 0.031[μ\muF], Cb=0.030C_{b} = 0.030[μ\muF], Cc=0.032C_{c} = 0.032[μ\muF]로 되었다. 이때 중성점 잔류전압은 계통 상전압의 몇 [%]인가?
14.6
21.9
33.7
42.8
정답 및 해설
중성점 잔류전압은 Ca2+Cb2+Cc2−CaCb−CbCc−CcCaCa+Cb+CcE\frac{\sqrt{C_a^2+C_b^2+C_c^2-C_aC_b-C_bC_c-C_cC_a}}{C_a+C_b+C_c}E로 구한다. 값을 대입하면 분자는 0.000003≈0.00173\sqrt{0.000003}\approx0.00173, 분모는 0.0930.093이 되어 잔류전압은 상전압의 약 1.91.9[%]가 된다. 따라서 정답은 1.9이다.
문제 31

어떤 송전선로 1회선의 4단자 정수를 재었더니 A=D=0.9A=D=0.9, B=j100B=j100[Ω], C=j1.5×10−3C=j1.5\times10^{-3}[S]였다. 똑같은 선로를 하나 더 나란히 놓아 2회선으로 운용할 때 B0B_0와 C0C_0는 각각 얼마인가?

1

B0=j50B_0=j50[Ω], C0=j3.0×10−3C_0=j3.0\times10^{-3}[S]

2

B0=j50B_0=j50[Ω], C0=j0.75×10−3C_0=j0.75\times10^{-3}[S]

3

B0=j200B_0=j200[Ω], C0=j0.75×10−3C_0=j0.75\times10^{-3}[S]

4

B0=j100B_0=j100[Ω], C0=j1.5×10−3C_0=j1.5\times10^{-3}[S]

정답 및 해설

같은 선로를 둘로 나란히 놓으면 흐름이 갈라져 직렬 임피던스는 절반으로 줄고 대지로 새는 어드미턴스는 두 배로 늘어난다. 전압비와 전류비를 맡은 자리는 그대로여서 A0=D0=0.9A_0=D_0=0.9이고 B0=j50B_0=j50[Ω], C0=j3.0×10−3C_0=j3.0\times10^{-3}[S]가 된다. 둘 다 절반으로 본 답, 두 자리의 몫을 맞바꾼 답, 아무것도 달라지지 않는다고 본 답은 모두 틀리다.

문제 32
하천의 유량을 구분할 때, 1년 중 185일 동안은 이 수위 아래로 내려가지 않는 수위를 무엇이라 하는가?
1저수량
2평수량
3갈수량
4풍수량
정답 및 해설
하천 유량 중 1년(365일) 가운데 185일 동안은 이 수위 아래로 내려가지 않는 유량을 평수량이라 한다(갈수량은 355일, 저수량은 275일, 풍수량은 95일 기준). 따라서 정답은 평수량이다.
문제 33
단상 2선식 110[V] 저압 배전선로를 단상 3선식(110/220[V]으로 변경하였을 때 전선로의 전압 강하율은 변경 전에 비하여 어떻게 되는가? (단, 부하용량은 변경 전후에 같고 역률은 1.0 이며 평형부하이다.)
1변하지 않는다.
21/4로 된다.
31/2로 된다.
41/3로 된다.
정답 및 해설
부하용량과 역률이 같을 때 단상3선식(110/220V)의 외선 전류는 단상2선식(110V)의 절반이 되고, 평형부하이면 중성선에는 전류가 흐르지 않아 전압강하도 왕복 2선이 아닌 외선 1선분만 발생한다. 전류가 절반, 강하가 걸리는 도체 수도 절반이 되는 효과가 겹쳐 전압강하율은 14\dfrac14로 줄어들며, 정답은 1/4로 된다이다.
문제 34

경간 250[m] 구간에 가공전선을 가설하려고 한다. 다음 조건일 때 이 전선의 이도는 약 얼마인가? (단, 전선 자체 무게 1.242[kg/m], 빙설하중 0.358[kg/m], 수평 방향 풍압하중 1.200[kg/m], 전선의 인장하중 6,400[kg], 안전율 2.5이다.)

1

2.44[m]

2

6.10[m]

3

5.27[m]

4

8.54[m]

정답 및 해설

연직으로 걸리는 하중은 전선 무게에 빙설을 더한 1.6[kg/m], 옆으로 걸리는 하중은 풍압 1.2[kg/m]이므로 합성하중은
W=1.62+1.22=2.0W = \sqrt{1.6^{2} + 1.2^{2}} = 2.0[kg/m]
이다.

허용장력은 인장하중을 안전율로 나눈 T=64002.5=2560T = \dfrac{6400}{2.5} = 2560[kg]이므로
D=WS28T=2.0×25028×2560≈6.10D = \dfrac{W S^{2}}{8 T} = \dfrac{2.0 \times 250^{2}}{8 \times 2560} \approx 6.10[m]
이 된다.

안전율을 빼먹으면 2.44[m], 빙설을 빠뜨리면 5.27[m], 두 하중을 벡터가 아닌 산술로 더하면 8.54[m]가 나온다.

문제 35
전력용 콘덴서에 의하여 얻을 수 있는 전류는?
1지상 전류
2진상 전류
3영상 전류
4동상 전류
정답 및 해설
전력용 콘덴서는 부하와 병렬로 설치되어 진상(용량성) 무효전력을 공급함으로써 지상역률을 개선하는 설비이다. 콘덴서에는 전압보다 위상이 90° 앞서는 진상 전류가 흐른다. 따라서 정답은 진상 전류이다.
문제 36
변성기의 정격부담을 표시하는 단위는?
1W
2VA
3dyne
4S
정답 및 해설
변성기(계기용변압기·변류기 등)의 정격부담은 2차측 회로에 걸리는 부하용량을 나타내며, 그 단위로는 VA를 사용한다.
문제 37
화력발전소에서 매일 최대출력 100000kW, 부하율 90%로 60일간 연속 운전할 때 필요한 석탄량은 약 몇 t인가?(단, 사이클 효율은 40%, 보일러 효율은 85%, 발전기 효율은 98%로 하고 석탄의 발열량은 5500kcal/kg이라 한다.)
161820
260820
363820
462820
정답 및 해설

필요한 석탄량은 약 60820[t]이다.

부하율 90%인 평균출력은 100000×0.9=90000100000\times0.9=90000[kW]이고, 60일간 발생 전력량은 90000×60×24=1.296×10890000\times60\times24=1.296\times10^8[kWh]이다.
이를 열량으로 환산(1kWh=860kcal)하면 1.296×108×860≈1.115×10111.296\times10^8\times860\approx1.115\times10^{11}[kcal]이다.

종합효율은 0.4×0.85×0.98≈0.3330.4\times0.85\times0.98\approx0.333이므로 필요 발열량은 1.115×10110.333≈3.345×1011\dfrac{1.115\times10^{11}}{0.333}\approx3.345\times10^{11}[kcal]이다.
석탄 발열량 5500[kcal/kg]으로 나누면 3.345×10115500≈60820\dfrac{3.345\times10^{11}}{5500}\approx60820[t]이 된다.

문제 38
전력퓨즈(fuse)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
1단락전류를 차단한다.
2고임피던스 접지계통에서도 지락보호가 가능하다.
3한류형은 차단 시 과전압이 발생한다.
4차단기에 대한 후비보호 기능을 갖는다.
정답 및 해설
전력퓨즈는 단락전류 차단과 차단기의 후비보호에는 효과적이지만, 소전류의 지락사고나 고임피던스 접지계통의 지락사고는 검출·차단이 어려워 지락보호에는 적합하지 않다. 따라서 옳지 않은 설명은 ② 고임피던스 접지계통에서도 지락보호가 가능하다이다.
문제 39
동기조상기에 대한 설명으로 틀린 것은?
1동기전동기의 V특성을 이용한 설비이다.
2동기전동기를 부족여자로 운전하여 컨덕터로 사용한다.
3송전계통의 전압을 일정하게 유지하기 위해 사용하는 설비이다.
4동기전동기를 과여자로 운전하여 콘덴서로 사용한다.
정답 및 해설
동기조상기는 부족여자로 운전하면 리액터로 작용하여 뒤진 무효전력을 공급(흡수)하고, 과여자로 운전하면 콘덴서로 작용하여 앞선 무효전력을 공급함으로써 송전계통의 전압을 일정하게 유지한다. 문제의 설명은 부족여자 운전 시의 작용을 리액터가 아닌 컨덕터라고 표현하고 있어 옳지 않으므로 정답은 동기전동기를 부족여자로 운전하여 컨덕터로 사용한다이다.
문제 40
이상 전압에 대한 방호장치가 아닌 것은?
1가공지선
2병렬콘덴서
3서지흡수기
4피뢰기
정답 및 해설
정답은 병렬콘덴서이다. 병렬콘덴서는 무효전력을 보상해 역률을 개선하는 설비이고, 가공지선, 서지흡수기, 피뢰기는 모두 뇌서지나 개폐서지 등 이상전압으로부터 설비를 보호하는 장치이다.
문제 41
정격용량 10000[kVA], 정격전압 6000[V], 극수 12, 주파수 60[Hz], 1상의 동기임피던스 2[Ω]인 3상 동기 발전기가 있다. 이 발전기의 단락비는 얼마인가?
11.0
21.8
31.2
41.4
정답 및 해설

단락비는 1.8이다.

정격전류는 In=P3Vn=10,000,0003×6000≒962[A]I_n=\dfrac{P}{\sqrt{3}V_n}=\dfrac{10{,}000{,}000}{\sqrt{3}\times6000}≒962[\mathrm{A}]이고 상전압은 Vp=6000/3≒3464[V]V_p=6000/\sqrt{3}≒3464[\mathrm{V}]이다.
%동기임피던스는 %Zs=ZsInVp×100=2×9623464×100≒55.6[%]\%Z_s=\dfrac{Z_sI_n}{V_p}\times100=\dfrac{2\times962}{3464}\times100≒55.6[\%]이므로 단락비는 Ks=100%Zs≒1.8K_s=\dfrac{100}{\%Z_s}≒1.8이 된다.

문제 42
송전 계통에 접속한 무부하의 동기 전동기를 동기조상기라 한다. 이때 동기 조상기의 계자를 과여자로 해서 운전할 경우 옳지 않은 것은?
1송전선의 역률을 좋게 한다.
2위상이 뒤진 전류가 흐른다.
3송전선의 전압강하를 감소시킨다.
4콘덴서로 작용한다.
정답 및 해설
정답은 위상이 뒤진 전류가 흐른다이다. 동기조상기를 과여자로 운전하면 콘덴서처럼 작용하여 위상이 앞선(진상) 전류가 흐르며, 이로 인해 송전선의 역률이 개선되고 전압강하가 줄어든다. 지상 전류가 흐른다는 설명은 부족여자 운전에 해당하므로 옳지 않다.
문제 43
직류발전기의 부하포화곡선이 나타내는 관계로 옳은 것은?
1부하전류와 단자전압
2계자전류와 단자전압
3부하전류와 유기기전력
4계자전류와 부하전류
정답 및 해설
직류발전기의 부하포화곡선은 정격전류를 흘린 부하 상태에서 계자전류를 변화시키며 측정한 계자전류와 단자전압의 관계를 나타낸다. 따라서 정답은 계자전류와 단자전압이다.
문제 44
60[Hz]60[Hz], 6극, 10[kW]10[kW]인 유도전동기가 슬립 5[%]로 운전할 때 2차 동손이 500[W]500[W]이다. 이 전동기의 전부하 시 토크[N.m][N. m]는?
1약 8.5
2약 41.8
3약 4.3
4약 83.7
정답 및 해설

전부하 시 토크는 약 83.7[N·m]이다.

동기속도는 Ns=120×606=1200[rpm]N_s=\dfrac{120\times60}{6}=1200[\mathrm{rpm}]이다.
슬립 5%에서 2차입력(회전자입력)은 출력을 (1−s)(1-s)로 나눈 값이므로 P2=100001−0.05≈10526[W]P_2=\dfrac{10000}{1-0.05}\approx10526[\mathrm{W}]이다(이때 2차동손은 P2×s≈526[W]P_2\times s\approx526[\mathrm{W}]로 주어진 500W와 근사한다).
토크는 T=9.55P2Ns=9.55×105261200≈83.7[N⋅m]T=9.55\dfrac{P_2}{N_s}=9.55\times\dfrac{10526}{1200}\approx83.7[\mathrm{N\cdot m}]이다.

문제 45
이상적인 변압기의 무부하에서 위상관계로 옳은 것은?
1인가전압은 1차 유기기전력 보다 90° 앞선다.
21차 유기기전력과 2차 유기기전력의 위상은 반대이다.
3자속은 인가전압 보다 90° 앞선다.
4자속과 여자전류는 동위상이다.
정답 및 해설
이상적인 변압기의 무부하 상태에서 여자전류는 철심의 자화 특성(인덕턴스)에 의해서만 결정되는 순수 자화전류이므로, 이를 만드는 자속과 여자전류는 서로 동위상이 된다. 인가전압은 유기기전력과 크기가 같고 위상도 같으며, 자속은 인가전압보다 90° 뒤진다. 따라서 정답은 자속과 여자전류는 동위상이다이다.
문제 46

무부하 상태의 긴 송전선로에 접속된 동기발전기에서, 계자를 따로 여자하지 않았는데도 단자전압이 정격을 넘어 계속 올라가는 현상이 나타났다. 이 현상이 일어나는 직접적인 원인으로 옳은 것은?

1

계자권선의 온도가 올라가 권선저항이 커지기 때문

2

부하 측에서 뒤진 무효전력을 과도하게 소비하기 때문

3

선로의 정전용량 때문에 흐르는 앞선 전류가 증자작용을 하기 때문

4

전기자 반작용이 감자작용으로 작용하여 주자속이 줄어들기 때문

정답 및 해설

부하를 걸지 않은 채 긴 선로를 충전하면 선로의 정전용량 때문에 앞선(진상) 전류가 흐르고, 이 전류는 계자를 돕는 증자작용을 하여 잔류자기만으로도 전압을 스스로 끌어올린다. 이것이 자기여자현상이므로 원인은 ③이다. 권선저항 상승, 뒤진 무효전력 소비, 감자성 전기자 반작용은 모두 단자전압을 낮추는 쪽으로 작용하므로 원인이 될 수 없다. 실무에서는 분로리액터 설치, 여러 대의 병렬 운전, 동기조상기의 부족여자 운전 등으로 대응한다.

문제 47
직류 발전기에서 양호한 정류를 얻기 위한 방법이 아닌것은?
1보상 권선을 설치한다.
2보극을 설치한다.
3브러시의 접촉 저항을 크게한다.
4리액턴스 전압을 크게 한다.
정답 및 해설
정답은 리액턴스 전압을 크게 한다 이다. 보상 권선 설치, 보극 설치, 브러시 접촉저항을 크게 하는 것은 모두 정류를 좋게 하는 방법이지만, 리액턴스 전압은 정류 작용을 방해하는 요인이므로 오히려 작게 해야 양호한 정류를 얻을 수 있다.
문제 48
변압기의 전일효율을 최대로 하기 위한 조건으로 옳은 것은?
1전부하 시간이 길수록 철손을 작게 해야 한다.
2부하시간과 관계없이 전부하 동손과 철손을 같게 해야 한다.
3전부하 시간이 짧을수록 철손을 크게 해야 한다.
4전부하 시간이 짧을수록 무부하손을 작게 해야 한다.
정답 및 해설
변압기의 전일효율이 최대가 되는 조건은 하루 동안 발생하는 무부하손(철손)과 부하손(동손)의 합이 최소가 되는 지점에서 결정된다. 전부하로 운전되는 시간이 짧을수록 하루 중 상시 발생하는 무부하손의 비중을 줄여야 총 손실이 최소화되므로 철손(무부하손)을 작게 설계해야 한다.
문제 49
다음 그림 기호가 나타내는 반도체 소자의 명칭은 무엇인가? AKG
1SSS
2PUT
3DIAC
4SCR
정답 및 해설
그림은 애노드(A)와 캐소드(K) 사이에 다이오드 방향의 삼각형 기호가 있고 캐소드 쪽에 게이트(G) 단자가 붙어 있는 3단자 소자로, 단방향으로 도통하는 사이리스터인 SCR의 회로 기호이다. 따라서 정답은 SCR이다.
문제 50
직류전동기를 발전기로 동작시켜 전기자에서 발생하는 역기전력을 전원전압보다 크게 하여 전원 쪽으로 되돌려 제동하는 방식은?
1단상제동
2직류제동
3역전제동
4회생제동
정답 및 해설
정답은 회생제동이다. 회생제동은 전동기를 발전기로 동작시켜 전기자에서 발생하는 역기전력을 전원전압보다 높여 전력을 전원 쪽으로 되돌리면서 제동하는 방식이다.
문제 51
직류 분권전동기를 무부하 상태로 운전하는 중 계자회로가 단선되었을 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?
1곧바로 정지한다.
2서서히 정지한다.
3회전 방향이 반대로 바뀐다.
4속도가 급격히 상승하여 위험해진다.
정답 및 해설
분권전동기가 무부하로 운전 중 계자회로가 단선되면 계자자속이 거의 0에 가깝게 감소하고, 역기전력을 유지하기 위해 회전속도가 급격히 상승하는 초과속도 현상이 발생해 매우 위험해진다. 따라서 정답은 속도가 급격히 상승하여 위험해진다이다.
문제 52
2대의 정격이 같은 1000[KVA]의 단상변압기의 임피던스 전압이 8[%]와 9[%]이다. 이것을 병렬로 하면 몇[KVA]의 부하를 걸 수 있는가?
12200
22125
32100
41889
정답 및 해설
정답은 1889이다. 병렬운전 시 부하전류는 %임피던스 강하에 반비례하여 분담되므로, 임피던스 전압이 낮은 8% 변압기가 먼저 정격전류(1000kVA)에 도달하고, 이때 9% 변압기는 1000×89≈889 [kVA]1000\times\dfrac{8}{9}\approx889\,[\mathrm{kVA}]만 분담한다. 따라서 걸 수 있는 전체 부하는 1000+889=1889 [kVA]1000+889=1889\,[\mathrm{kVA}]이다.
문제 53
3상 분권 정류자전동기에 속하는 것은?
1톰슨 전동기
2데리 전동기
3애트킨슨 전동기
4시라게 전동기
정답 및 해설
3상 분권 정류자전동기의 대표적인 예는 시라게(Schrage) 전동기이며, 브러시 이동을 통해 광범위한 속도 제어가 가능하다. 따라서 정답은 시라게 전동기이다.
문제 54
동기 전동기에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?
1난조가 일어나기 쉽다.
2여자기가 필요하다.
3기동 토크가 작다.
4역률을 조정할 수 없다.
정답 및 해설
동기전동기는 계자전류(여자)를 조정하여 역률을 진상에서 지상까지 자유롭게 조정할 수 있다는 것이 큰 특징이다. 따라서 역률을 조정할 수 없다는 설명은 틀렸으며
문제 55
어느 직류 직권전동기를 전부하로 돌렸더니 1200[rpm]1200[\mathrm{rpm}]이었다. 부하가 가벼워져 축에 걸리는 토크가 전부하 때의 49\dfrac49로 줄었다면 회전속도는 약 몇 [rpm][\mathrm{rpm}]이 되겠는가? (단, 자기회로는 포화되지 않으며 전기자 저항강하는 무시한다.)
1800800
227002700
312001200
418001800
정답 및 해설

직권기는 계자권선이 전기자와 직렬로 이어져 있어 자속이 전기자전류를 따라 움직인다. 포화되기 전이라면 Φ∝Ia\Phi\propto I_a이므로 토크는 T=kΦIa∝Ia2T=k\Phi I_a\propto I_a^{2}가 되고, 속도는 N∝EΦ∝1IaN\propto\dfrac{E}{\Phi}\propto\dfrac{1}{I_a}가 된다.

토크가 49\dfrac49로 줄었으니 전류는 49=23\sqrt{\dfrac49}=\dfrac23배가 되고, 속도는 그 역수인 32\dfrac32배로 올라간다. 따라서 N=1200×32=1800[rpm]N=1200\times\dfrac32=1800[\mathrm{rpm}]이다.

독립 역산 — 답에서 거슬러 가면 속도비가 18001200=1.5\dfrac{1800}{1200}=1.5이므로 전류비는 그 역수인 23\dfrac23이고, 토크는 전류의 제곱을 따르니 (23)2=49\left(\dfrac23\right)^{2}=\dfrac49로 처음 조건이 그대로 복원된다. 두 양만 묶어 T∝1N2T\propto\dfrac{1}{N^{2}}로 보아도 (12001800)2=49\left(\dfrac{1200}{1800}\right)^{2}=\dfrac49로 같은 값이 나온다.

800800은 전류비 23\dfrac23을 그대로 속도비로 쓴 값, 27002700은 토크비의 역수 94\dfrac94를 속도비로 본 값, 12001200은 분권기처럼 속도가 거의 그대로라고 본 값이다.

이 관계 때문에 직권기는 부하가 아주 가벼워지면 속도가 위험할 만큼 치솟는다. 벨트가 벗겨져 무부하가 되는 일이 없도록 축을 직결하는 까닭이 여기에 있다.

문제 56
보통 농형에 비하여 2중 농형 전동기의 특징인 것은?
1손실이 적다.
2슬립이 크다.
3최대 토크가 크다.
4기동 토크가 크다.
정답 및 해설
2중 농형 전동기는 기동 시 저항이 큰 외측 도체가 주로 작동하여 큰 기동토크를 내고, 기동 후에는 저항이 작은 내측 도체가 주로 작동하는 구조로, 보통 농형에 비해 기동토크가 크고 기동전류는 작다는 장점이 있다. 따라서 정답은 기동 토크가 크다이다.
문제 57
1차전압 6600V, 2차전압 220V, 주파수 60Hz, 1차권수 1000회의 변압기가 있다. 최대 자속은 약 몇 Wb인가?
10.030
20.032
30.020
40.025
정답 및 해설
정답은 0.025 이다. 변압기의 유기기전력 공식 E1=4.44fN1ΦmE_1=4.44fN_1\Phi _m에서 Φm=E14.44fN1=66004.44×60×1000≈0.0248\Phi _m=\frac{E_1}{4.44fN_1}=\frac{6600}{4.44\times 60\times 1000}\approx 0.0248[Wb]로 약 0.025[Wb]가 된다.
문제 58
3상 농형 유도전동기에서 리액터기동에 쓰이는 리액터 대신 저항을 접속하여 기동전류를 제한하고, 정상속도에 가까워지면 저항기를 단락시켜 운전하는 기동법은?
1기동보상기법
2전전압 기동법
3Y-△ 기동법
41차 저항 기동법
정답 및 해설
3상 농형 유도전동기에서 리액터 대신 저항을 기동 시 1차 측에 직렬로 넣어 기동전류를 제한하고, 속도가 정상속도에 가까워지면 저항을 단락시켜 전전압 운전으로 전환하는 방식을 1차 저항 기동법이라 한다.
문제 59
33상 동기발전기를 계통에 연계할 때 정태 안정 극한전력을 키워 안정도를 높이려 한다. 이를 위한 조치로 알맞은 것은?
1회전자의 관성 모멘트를 되도록 작게 잡는다.
2정격 부하에서의 동기 리액턴스를 낮게 설계한다.
3단락비가 작은 기계를 골라 쓴다.
4여자 장치의 응답을 느리게 하여 단자전압을 완만히 변화시킨다.
정답 및 해설
발전기가 계통에 실어 보낼 수 있는 전력은 P=E VXssin⁡δP=\dfrac{E\,V}{X_s}\sin\delta이므로, 동기 리액턴스 XsX_s가 작을수록 같은 위상차에서 더 큰 전력을 보내고 극한전력도 커진다. 그래서 ②가 맞다.
①은 거꾸로다. 회전 부분이 무거워 관성이 클수록 사고 중 가속·감속이 느려져 탈조까지 여유가 생긴다. ③도 반대인데, 단락비가 큰 기계는 XsX_s가 작아 안정도에 유리하다. ④ 역시 반대로, 여자 응답이 빠른 속응 여자 방식이라야 고장 중 단자전압을 재빨리 끌어올려 동기화력을 지킬 수 있다.
문제 60
일반적으로 회전계자형으로 제작하는 전기기계는?
1회전변류기
2유도발전기
3직류발전기
4동기발전기
정답 및 해설
정답은 동기발전기이다. 동기발전기는 대전류가 흐르는 전기자를 고정자에 두고 계자를 회전자로 하는 회전계자형이 일반적이며, 절연과 냉각, 대전류 인출이 쉬운 것이 장점이다.
문제 61
다음 개루프 전달함수의 근궤적에서 점근선이 실수축과 만나는 교차점은? G(s)H(s) =K(s+3)s2(s+1)(s+3)(s+4)
1−53-\dfrac{5}{3}
2−54-\dfrac{5}{4}
353\dfrac{5}{3}
454\dfrac{5}{4}
정답 및 해설
분모의 (s+3) 인자가 분자의 (s+3)과 상쇄되므로 실질적인 극점은 s=0, 0, −1, −4s=0,\ 0,\ -1,\ -4(4개)이고 영점은 없다. 점근선의 교차점은 σ=∑(극점)−∑(영점)P−Z=0+0−1−44=−54\sigma=\dfrac{\sum(\text{극점})-\sum(\text{영점})}{P-Z}=\dfrac{0+0-1-4}{4}=-\dfrac{5}{4}가 되어 정답은 -5/4이다.
문제 62
Z 변환법을 사용한 샘플치 제어계가 안정되려면 1 + GH(Z) = 0 의 근의 위치는?
1|Z|=1인 단위 원밖에 존재하여야 한다.
2|Z|=1인 단위 원내에 존재하여야 한다.
3Z 평면의 좌반면에 존재하여야 한다.
4Z 평면의 우반면에 존재하여야 한다.
정답 및 해설
정답은 |Z|=1인 단위 원내에 존재하여야 한다이다. Z변환된 샘플치 제어계의 안정조건은 특성방정식 1+GH(Z)=01+GH(Z)=0의 근이 모두 z평면의 단위원 내부에 있어야 하는 것이며, 이는 연속계에서 근이 s평면의 좌반면에 있어야 하는 조건에 대응한다.
문제 63
그림의 신호흐름선도에서 특성방정식의 근을 구하면?
1G1G21R(s)H1H2
G1=(s+2),H1=−(s+1)G_1=(s+2), H_1=-(s+1) G2=1,H2=−(s+1)G_2=1, H_2=-(s+1)
1-1,2
2-2,-2
3-1,-2
41,2
정답 및 해설
정답은 -2,-2이다. 신호흐름선도의 두 루프이득은 L1=G2H1=−(s+1)L_1=G_2H_1=-(s+1), L2=G1G2H2=−(s+1)(s+2)L_2=G_1G_2H_2=-(s+1)(s+2)이고 두 루프가 서로 접촉하므로 특성방정식은 Δ=1−(L1+L2)=1+(s+1)+(s+1)(s+2)=s2+4s+4=(s+2)2=0\Delta=1-(L_1+L_2)=1+(s+1)+(s+1)(s+2)=s^2+4s+4=(s+2)^2=0이 되어 근은 중근 -2, -2이다.
문제 64
전달함수 G(s)=10/(S2＋3S＋2)으로 표시되는 제어 계통에서 직류 이득은 얼마인가?
12
21
35
43
정답 및 해설
직류이득은 전달함수에 s=0s=0을 대입한 값이므로 G(0)=1002+3×0+2=102=5G(0)=\dfrac{10}{0^2+3\times0+2}=\dfrac{10}{2}=5이다. 정답은 5이다.
문제 65
다음 그림과 같은 블록선도의 등가 종합 전달함수(C/R)(C/R)는? RCG₁G₂G₃G₄+−+−
1G1G2G31+G2G2+G1G2G3\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_2+G_1G_2G_3}
2G1G2G41+G1G2+G1G2G4\dfrac{G_1G_2G_4}{1+G_1G_2+G_1G_2G_4}
3G1G2G31+G2G3+G1G2G4\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3+G_1G_2G_4}
4G1G2G31+G1G2+G1G2G3\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_1G_2+G_1G_2G_3}
정답 및 해설
그림에서 RR이 G1G_1을 지난 신호는 G2G_2 출력 지점에서 최종 출력 CC가 음(−)의 피드백으로 더해지고, G2G_2 출력은 다시 G4G_4를 거쳐 최초 가합점에 음(−)의 피드백으로 돌아간다. 이 신호흐름을 정리하면 CR=G1G2G31+G2G3+G1G2G4\dfrac CR=\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3+G_1G_2G_4}가 되어, 정답은 G1G2G31+G2G3+G1G2G4\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3+G_1G_2G_4}이다.
문제 66

복소 주파수 영역의 함수 F(s)=3s+11s2+6s+13F(s)=\dfrac{3s+11}{s^{2}+6s+13}에 대응하는 시간 함수 f(t)f(t)는?

1

e−3t(3cos⁡2t+sin⁡2t)e^{-3t}(3\cos 2t+\sin 2t)

2

e−3t(3cos⁡2t−sin⁡2t)e^{-3t}(3\cos 2t-\sin 2t)

3

3e−3t(cos⁡2t+sin⁡2t)3e^{-3t}(\cos 2t+\sin 2t)

4

e−2t(3cos⁡3t+sin⁡3t)e^{-2t}(3\cos 3t+\sin 3t)

정답 및 해설

분모를 완전제곱 꼴로 묶으면 s2+6s+13=(s+3)2+22s^{2}+6s+13=(s+3)^{2}+2^{2}이므로 감쇠는 e−3te^{-3t}, 각주파수는 2로 정해진다. 분자를 3(s+3)+23(s+3)+2로 갈라 두면 앞쪽은 코사인 항, 뒤쪽 2(s+3)2+22\dfrac{2}{(s+3)^{2}+2^{2}}는 사인 항이 되어 f(t)=e−3t(3cos⁡2t+sin⁡2t)f(t)=e^{-3t}(3\cos 2t+\sin 2t)를 얻는다. 계수 3을 괄호 밖으로 빼면 사인 항 크기가 3배로 어긋나고, 3과 2를 맞바꾸면 감쇠와 각주파수가 뒤바뀐다.

문제 67
F(s)=2s+15s3+s2+3sF(s)=\frac{2s+15}{s^{3}+s^{2}+3s} 일 때 f(t) 의 최종값은?
12
23
35
415
정답 및 해설
정답은 5 이다. 최종값 정리에 의해 lim⁡t→∞f(t)=lim⁡s→0sF(s)=lim⁡s→0s(2s+15)s(s2+s+3)=153=5\lim_{t\to \infty }f(t)=\lim_{s\to 0}sF(s)=\lim_{s\to 0}\frac{s(2s+15)}{s(s^{2}+s+3)}=\frac{15}{3}=5이다.
문제 68
근궤적 G(s)H(s)=K(s−3)s2(s+4)(s+5)G(s)H(s)=\frac{K(s-3)}{s^2(s+4)(s+5)}에서 점근선들이 만나는 교차점은?
1-3
2-2
3-4
4-5
정답 및 해설
극점은 s=0s=0(중근), −4-4, −5-5로 4개, 영점은 s=3s=3으로 1개이다. 점근선의 교차점은 σ=(0+0−4−5)−34−1=−123=−4\sigma=\dfrac{(0+0-4-5)-3}{4-1}=\dfrac{-12}{3}=-4가 되어 정답은 -4이다.
문제 69
Routh 안정도 판별법에 의한 방법 중 불안정한 제어계의 특성 방정식은?
1s3+4s2+5s+2=0
2s3+2s2+3s+4=0
3s3+3s2+2s+8=0
4s3+s2+5s+4=0
정답 및 해설
3차 특성방정식 as3+bs2+cs+d=0as^3+bs^2+cs+d=0이 안정하려면 모든 계수가 양수이고 bc>adbc>ad를 만족해야 한다. ③ s3+3s2+2s+8=0s^3+3s^2+2s+8=0은 bc=3×2=6bc=3\times2=6, ad=1×8=8ad=1\times8=8로 bcbc
문제 70
그림과 같은 보드선도(이득선도)를 갖는 제어시스템의 전달함수는? 0.11101001000200−20−40−60Gain(dB)Frequency(md/s)
1G(s)=100(s+1)(s+10)G(s) = \dfrac{100}{(s+1)(s+10)}
2G(s)=1(s+1)(10s+1)G(s) = \dfrac{1}{(s+1)(10s+1)}
3G(s)=10(s+1)(s+10)G(s) = \dfrac{10}{(s+1)(s+10)}
4G(s)=10(s+1)(10s+1)G(s) = \dfrac{10}{(s+1)(10s+1)}
정답 및 해설
이득선도의 절점주파수가 ω=1\omega=1과 ω=10\omega=10[rad/s]에서 나타나고 그 이후 기울기가 각각 -20, 추가로 -20[dB/dec]씩 꺾이므로 극점이 두 주파수에 하나씩 있다. 저주파(ω<1\omega<1)에서 이득이 0[dB]이 되도록 정리하면 G(s)=1(s+1)(0.1s+1)=10(s+1)(s+10)G(s)=\frac{1}{(s+1)(0.1s+1)}=\frac{10}{(s+1)(s+10)}이다. 따라서 정답은 G(s)=10(s+1)(s+10)G(s)=\frac{10}{(s+1)(s+10)}이다.
문제 71
다음 블록선도의 전체 전달함수는? A+−G1G2CG3
1G1G21−G1G2G3\dfrac{G_{1}G_{2}}{1-G_{1}G_{2}G_{3}}
2G21+G1G2G3\dfrac{G_{2}}{1+G_{1}G_{2}G_{3}}
3G1G21+G1G2G3\dfrac{G_{1}G_{2}}{1+G_{1}G_{2}G_{3}}
4G11−G1G2G3\dfrac{G_{1}}{1-G_{1}G_{2}G_{3}}
정답 및 해설
블록선도에서 입력은 궤환신호와 (−)로 합산된 후 G1G_1, G2G_2를 거쳐 출력 C가 되고, C는 G3G_3를 거쳐 합산점으로 부궤환된다. 부궤환 전달함수 공식에 의해 CR=G1G21+G1G2G3\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_1G_2}{1+G_1G_2G_3}가 되어
문제 72
s3+10s2+4s+20=0s^3+10s^2+4s+20=0 에서 양의 실수부를 갖는 근은 몇 개인가?
12
21
30
43
정답 및 해설
정답은 0이다. 루드表를 작성하면 s1s^1행의 값이 10×4−1×2010=2\dfrac{10\times4-1\times20}{10}=2가 되어 제1열이 1, 10, 2, 201,\,10,\,2,\,20 모두 양수이므로 부호변화가 없고, 따라서 양의 실수부를 갖는 근은 없다(0개).
문제 73
그림에 나타난 논리회로는 어떤 게이트인가?
ABY
1NOT
2OR
3NOR
4NAND
정답 및 해설
정답은 NOR이다. 그림은 두 입력을 각각 버블(반전)시킨 뒤 AND 형태의 게이트로 결합하는 구조로, 드모르간의 정리 A‾⋅B‾=A+B‾\overline{A}\cdot\overline{B}=\overline{A+B}에 의해 이는 NOR 게이트와 논리적으로 동일하다.
문제 74
G(s)H(s)=Ks(s+2)(s+8)G(s)H(s)=\dfrac{K}{s(s+2)(s+8)}로 주어진 계가 있다. 이득 KK를 점점 크게 하였을 때 폐루프 극점의 자취가 jωj\omega축을 통과하는 순간의 ω[rad/s]\omega\rm[rad/s]는?
12.83
24.00
33.46
45.66
정답 및 해설

특성방정식은 1+G(s)H(s)=01+G(s)H(s)=0에서 s(s+2)(s+8)+K=s3+10s2+16s+K=0s(s+2)(s+8)+K=s^3+10s^2+16s+K=0이 된다. 자취가 축을 지나는 순간의 근은 순허근이므로 s=jωs=j\omega를 넣어 본다.

대입하면 (K−10ω2)+jω(16−ω2)=0\left(K-10\omega^2\right)+j\omega\left(16-\omega^2\right)=0이고, 실수부와 허수부가 각각 0 이어야 하므로 ω2=16\omega^2=16, 곧 ω=4.00\omega=4.00[rad/s]이며 이때 K=10×16=160K=10\times16=160이다.

독립 검산 — 라우스 배열의 s1s^1 행은 10×16−K10\dfrac{10\times16-K}{10}이라 K=160K=160에서 0 이 되고, 그때의 보조방정식 10s2+160=010s^2+160=0이 s=±j4s=\pm j4를 주어 앞의 결과와 일치한다. 2.83·3.46·5.66 은 각각 8\sqrt8·12\sqrt{12}·32\sqrt{32}로, 1차 항 계수를 잘못 잡았을 때 나오는 값이다.

문제 75
제어계의 과도응답에서 감쇠비란?
1최대 오버슈트를 제2 오버슈트로 나눈 값이다.
2제2 오버슈트와 최대 오버슈트를 더한 값이다.
3제2 오버슈트와 최대 오버슈트를 곱한 값이다.
4제2 오버슈트를 최대 오버슈트로 나눈 값이다.
정답 및 해설
감쇠비(decay ratio)는 과도응답에서 연속된 오버슈트가 줄어드는 비율을 나타내는 지표로, 첫 번째(최대) 오버슈트에 대한 두 번째 오버슈트의 비로 정의된다. 따라서 정답은 제2 오버슈트를 최대 오버슈트로 나눈 값이다이다.
문제 76
그림과 같은 회로의 4단자 정수 AA는? RL
111
21jwL\dfrac{1}{jwL}
3RR
41+RjwL1+\dfrac{R}{jwL}
정답 및 해설
직렬 임피던스 R 다음에 분로(병렬) 임피던스 jωLj\omega L이 연결된 4단자망에서 AA정수는 A=1+RjωLA=1+\dfrac{R}{j\omega L}가 된다.
문제 77
다음 블록선도의 전달함수는? A+−G1G2CG3
1G21+G1G2G3\dfrac{G_2}{1+G_1G_2G_3}
2G1G21−G1G2G3\dfrac{G_1G_2}{1-G_1G_2G_3}
3G11−G1G2G3\dfrac{G_1}{1-G_1G_2G_3}
4G1G21+G1G2G3\dfrac{G_1G_2}{1+G_1G_2G_3}
정답 및 해설
정답은 G1G21+G1G2G3\frac{G_1G_2}{1+G_1G_2G_3} 이다. 블록선도에서 C=G1G2(A−G3C)C=G_1G_2(A-G_3C)의 관계가 성립하므로 C(1+G1G2G3)=G1G2AC(1+G_1G_2G_3)=G_1G_2A, 즉 CA=G1G21+G1G2G3\frac{C}{A}=\frac{G_1G_2}{1+G_1G_2G_3}이다.
문제 78
비례감도가 22, 적분시간이 5[s]5[\mathrm{s}]인 비례적분 제어부가 있다. 여기에 x(t)=5tx(t)=5t인 편차 신호가 들어갔을 때 제어부가 내보내는 y(t)y(t)는? (단, 출력의 처음 값은 00이다.)
1t2+5tt^{2}+5t
25t2+10t5t^{2}+10t
3t2+10tt^{2}+10t
425t2+10t25t^{2}+10t
정답 및 해설

이 제어부의 입출력 관계는 y(t)=Kp{x(t)+1Ti∫0tx(τ) dτ}y(t)=K_p\left\{x(t)+\dfrac{1}{T_i}\displaystyle\int_0^{t}x(\tau)\,d\tau\right\}다. 적분시간이 나누는 자리에 들어간다는 점이 요점이다.

∫0t5τ dτ=2.5t2\int_0^{t}5\tau\,d\tau=2.5t^{2}이므로 y(t)=2(5t+15×2.5t2)=2(5t+0.5t2)=t2+10ty(t)=2\left(5t+\dfrac{1}{5}\times2.5t^{2}\right)=2\left(5t+0.5t^{2}\right)=t^{2}+10t가 된다.

독립 역산 — 라플라스 쪽으로 확인하면 전달함수가 Y(s)X(s)=2(1+15s)\dfrac{Y(s)}{X(s)}=2\left(1+\dfrac{1}{5s}\right), 입력이 X(s)=5s2X(s)=\dfrac{5}{s^{2}}이므로 Y(s)=10s2+2s3Y(s)=\dfrac{10}{s^{2}}+\dfrac{2}{s^{3}}이고 역변환하면 10t+t210t+t^{2}로 같다. 또 얻은 답을 미분한 y˙=2t+10\dot y=2t+10에 t=0t=0을 넣으면 비례 항의 기울기 Kp×5=10K_p\times5=10이 그대로 나온다.

5t2+10t5t^{2}+10t는 1Ti\frac{1}{T_i}를 빼먹은 값, 25t2+10t25t^{2}+10t는 나누는 대신 TiT_i를 곱한 값, t2+5tt^{2}+5t는 비례 항에만 KpK_p를 빠뜨린 값이다.

문제 79
2차계 전달함수가 G(s)=ωn2s2+2ζωns+ωn2G(s)=\frac{\omega _n^2}{s^2+2\zeta \omega _ns+\omega _n^2}인 제어계의 단위 임펄스응답은? (단, ζ=1,ωn=1\zeta=1, \omega _n=1이다.)
11−e−t1-e^{-t}
2e−te^{-t}
312t2\dfrac{1}{2}t^2
4te−tte^{-t}
정답 및 해설
ζ=1, ωn=1\zeta=1,\ \omega_n=1을 대입하면 G(s)=1s2+2s+1=1(s+1)2G(s)=\dfrac{1}{s^2+2s+1}=\dfrac{1}{(s+1)^2}이 되어 임계제동 상태가 된다. 1(s+1)2\dfrac{1}{(s+1)^2}의 역라플라스 변환은 te−tte^{-t}이므로 단위 임펄스응답은 ④ te−tte^{-t}이다.
문제 80
대공포의 포신제어에 해당하는 제어방식은?
1프로그램 제어
2비율제어
3정치제어
4추종제어
정답 및 해설
정답은 추종제어이다. 대공포나 미사일 발사대처럼 목표물의 움직임을 따라 제어량이 임의로 시시각각 변화하는 추적 제어는 추종제어의 대표적인 예이다.
문제 81
풍력발전기에 시설하는 피뢰설비에 관한 설명으로 틀린 것은?
1전력기기에는 비닐시스케이블, 내뢰변압기 및 서지보호장치를 적용하여야 한다.
2풍력터빈에 설치하는 인하도선은 부식에 강한 금속선으로서 뇌격전류를 안전하게 흘려보낼 수 있을 만큼 충분한 굵기를 가져야 하며, 가능한 한 직선으로 시설할 것
3풍력터빈에 설치한 피뢰설비(리셉터, 인하도선 등)의 기능이 저하되어 다른 기능에 영향을 미치지 않도록 할 것
4제어기기에는 광케이블과 포토커플러를 적용하여야 한다.
정답 및 해설

전력기기에 금속시스케이블이 아닌 비닐시스케이블을 적용한다는 설명이 틀렸다. 비닐 등 절연재질의 시스는 전자차폐 효과가 없기 때문이다.

풍력발전설비의 피뢰설비에 관한 규정에서 전력기기는 낙뢰 서지로부터 보호하기 위해 금속시스케이블, 내뢰변압기 및 서지보호장치를 적용하도록 하고 있다.

  • 인하도선을 가능한 직선으로 시설하는 것: 옳은 설명이다.
  • 피뢰설비의 기능 저하가 다른 기능에 영향을 주지 않도록 하는 것: 옳은 설명이다.
  • 제어기기에 광케이블과 포토커플러를 적용하는 것: 옳은 설명이다.
문제 82
금속덕트공사에 의한 저압 옥내배선에서, 금속덕트에 넣는 전선의 단면적 합계는 일반적으로 덕트 내부 단면적의 몇 [%] 이하이어야 하는가? (단, 전광표시장치나 이와 유사한 장치 또는 제어회로 등의 배선만 넣는 경우는 제외한다.)
120
240
350
430
정답 및 해설
정답은 20이다. 금속덕트공사에서 전선의 단면적 합계는 덕트 내부 단면적의 20% 이하로 하여야 한다(전광표시장치나 제어회로 등의 배선만 넣는 경우는 50% 이하까지 허용된다).
문제 83
특고압 가공전선로의 경간은 지지물이 철탑인 경우 몇[m] 이하이어야 하는가? (단, 단주가 아닌 경우이다.)
1600
2700
3400
4500
정답 및 해설
정답은 600[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 특고압 가공전선로의 지지물이 철탑(단주 제외)인 경우 표준 경간은 600m 이하로 하여야 한다.
문제 84
시가지에 시설하는 22.9[kV]22.9[kV] 특고압 가공전선에 경동연선을 사용할 경우, 단면적은 몇 [mm2][mm^2 ] 이상이어야 하는가?
1200
255
3100
4150
정답 및 해설
시가지에 시설하는 사용전압 100kV 미만의 특고압 가공전선로에 경동연선을 사용하는 경우 그 단면적은 55mm² 이상이어야 한다.
정답은 55이다.
문제 85
주택의 전기저장장치의 축전지에 접속하는 부하 측 옥내배선을 사람이 접촉할 우려가 없도록 케이블배선에 의하여 시설하고 전선에 적당한 방호장치를 시설한 경우 주택의 옥내전로의 대지전압은 직류 몇 V 까지 적용할 수 있는가? (단, 전로에 지락이 생겼을 때 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설한 경우이다.)
1300
2600
3400
4150
정답 및 해설
한국전기설비규정(전기저장장치의 시설)에 따르면, 이차전지를 이용한 전기저장장치의 부하측 옥내배선을 사람이 접촉할 우려가 없도록 케이블배선으로 시설하고 지락 시 자동으로 전로를 차단하는 장치를 설치한 경우, 주택의 옥내전로 대지전압은 직류 600[V]까지 적용할 수 있다. 따라서 정답은 600이다.
문제 86
제2종 특고압 보안공사의 기준으로 틀린 것은?
1특고압 가공전선은 연선일 것
2지지물이 A종 철주일 경우 그 경간은 150[m] 이하일 것
3지지물이 목주일 경우 그 경간은 100[m] 이하일 것
4지지물로 사용하는 목주의 풍압하중에 대한 안전율은 2 이상일 것
정답 및 해설

지지물이 A종 철주일 경우 경간을 150[m] 이하라고 한 설명이 틀렸다. 규정의 100[m]를 150[m]로 잘못 적은 것이다.

제2종 특고압 보안공사에서 지지물 종류별 경간 제한은 목주·A종 철주·A종 철근콘크리트주가 100[m] 이하, B종 철주·B종 철근콘크리트주가 200[m] 이하, 철탑이 400[m] 이하이다.

  • 목주 경간 100[m] 이하: 규정과 일치한다.
  • 목주의 풍압하중에 대한 안전율 2 이상: 규정과 일치한다.
  • 특고압 가공전선은 연선일 것: 규정과 일치한다.

참고로 제1종 특고압 보안공사에서는 목주·A종 지지물 자체를 사용할 수 없다는 점이 제2종과 구별된다.

문제 87
한국전기설비규정(KEC)에서 정한 고압 옥내배선 시설 방법으로 옳은 것은?
1애자공사에서 전선 지지점 사이의 거리를 2[m] 이하로 시설하였다.
2케이블배선 또는 케이블트레이 배선으로 시설하였다.
3금속관공사로 시설하였다.
4애자공사 시 공칭단면적 2.5[mm²] 이상의 연동선을 사용하였다.
정답 및 해설
정답은 케이블배선 또는 케이블트레이 배선으로 시설하였다 이다. 고압 옥내배선은 애자공사(건조하고 전개된 장소에 한함), 케이블공사, 케이블트레이공사 중 하나로 시설하여야 하며 금속관공사는 인정되지 않으므로, 조건 없이 항상 옳은 시설방법은 케이블배선 또는 케이블트레이배선이다.
문제 88
사용 전압이 154kV인 가공 송전선의 시설에서 전선과 식물과의 이격거리는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?
14.2
23.2
33.6
42.8
정답 및 해설

전선과 식물의 이격거리는 3.2[m] 이상이다.

KEC 333.30(특고압 가공전선과 식물의 이격거리)에 따르면 사용전압 60[kV] 이하는 2[m] 이상, 60[kV]를 초과하는 경우에는 2[m]에 60[kV]를 넘는 10[kV] 또는 그 단수마다 0.12[m]를 더한 값 이상으로 한다.

154[kV]이면 초과분이 154−60=94 [kV]154-60=94\,[\mathrm{kV}] 이므로 단수는 9410=9.4⇒10\dfrac{94}{10}=9.4 \Rightarrow 10 (단수는 올림)이고, 가산값은 10×0.12=1.2 [m]10\times 0.12=1.2\,[\mathrm{m}] 이다.
따라서 이격거리는 2+1.2=3.2 [m]2+1.2=3.2\,[\mathrm{m}] 이다.
단수를 버림하여 9로 잡으면 2+9×0.12=3.082+9\times0.12=3.08 이 되어 오답이 되므로, 단수는 반드시 올림해야 한다.

문제 89

한국전기설비규정에 따라 배전선로에 전력보안통신설비를 갖추어야 하는 곳에 대한 설명으로 옳은 것은?

1

가공·지중·해저 구간을 아우르는 154[kV] 계통 선로가 대상이다.

2

원격검침이나 부하감시와 같이 지능형전력망 구축이 필요한 구간도 대상이다.

3

배전방식으로 폐회로 방식 등을 새로 도입한 개소는 대상에서 빠진다.

4

분산형 전원이 연계된 22.9[kV] 발전소는 대상에서 빠진다.

정답 및 해설

배전 쪽에서 통신설비를 갖추어야 하는 곳은 22.9[kV] 계통의 가공·지중·해저 선로 구간, 그 계통에 연계된 분산형 전원 발전소, 배전방식을 새로 바꾼 개소, 그리고 원격검침이나 부하감시와 같이 지능형전력망 구축이 필요한 구간이다. 따라서 ②가 옳다. ③·④는 실제로는 모두 시설 대상에 들어가므로 '빠진다'는 설명이 틀렸고, 154[kV]급은 배전이 아니라 송전 쪽 전압계급이어서 ①도 배전선로 항목이 될 수 없다.

문제 90
목장 등 옥외에서 가축의 탈출 방지를 위해 시설하는 전기울타리의 접지전극과 다른 접지계통의 접지전극 사이 거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가?
12.5
22
31
41.5
정답 및 해설
정답은 2이다. 목장 등 옥외에 시설하는 전기울타리의 접지전극은 다른 접지계통의 접지전극과 2[m] 이상 이격시켜야 한다.
문제 91
사용전압이 154[kV]인 가공 전선로를 제 1종 특고압 보안공사로 시설할 때 사용되는 경동연선의 단면적은 몇 [mm2] 이상 이어야 하는가?
1200
2150
355
4100
정답 및 해설
한국전기설비규정상 제1종 특고압 보안공사에서 사용전압이 100[kV] 이상 300[kV] 미만인 경우 경동연선은 단면적 150[mm²] 이상이어야 한다. 154[kV]는 이 구간에 해당하므로 정답은 150이다.
문제 92
고압 가공전선에 관한 다음 설명 중 잘못된 것은?
1고압 가공전선로를 빙설이 많은 지방에 시설하는 경우에는 전선의 적설상 높이를 사람이나 차량의 통행 등에 위험을 주지 않도록 유지해야 한다.
2횡단보도교 위에 시설하는 경우에는 노면상 5[m] 이상의 높이로 시설한다.
3철도나 궤도를 횡단하는 경우에는 레일면상 6.5[m] 이상의 높이로 시설한다.
4고압 가공전선을 수면 위에 시설하는 경우에는 전선의 수면상 높이가 선박의 항해 등에 위험을 주지 않도록 유지해야 한다.
정답 및 해설
정답은 횡단보도교 위에 시설하는 경우에는 노면상 5m 이상의 높이로 시설한다이다. 고압 가공전선이 횡단보도교 위에 시설되는 경우 노면상 높이는 3.5m 이상이면 되므로, 5m 이상이라는 설명은 옳지 않다.
문제 93
고압 가공인입선이 케이블 이외의 것으로서 그 전선의 아래쪽에 위험표시를 하였다면 전선의 지표상 높이는 몇 m 까지로 감할 수 있는가?
12.5
23.5
35.5
44.5
정답 및 해설
정답은 3.5[m]이다. 한국전기설비규정에 따르면 고압 가공인입선은 원칙적으로 지표상 5m 이상이어야 하나, 케이블이 아닌 경우라도 전선 아래쪽에 위험표시를 하면 지표상 3.5m까지 감할 수 있다.
문제 94
애자 사용 공사에 의한 고압 옥내배선에 사용되는 연동선의 최소 굵기는 몇 [mm2]인가?
12.5
26
38
44
정답 및 해설
애자사용공사에 의한 고압 옥내배선은 공칭단면적 6mm² 이상의 연동선을 사용하여야 한다. 따라서 정답은 6이다.
문제 95
지중전선로에 쓰는 케이블에 압축가스로 압력을 걸어 주는 장치를 시설하려고 한다. 한국전기설비규정이 이 장치에 요구하는 사항으로 옳은 것은?
1압축가스는 부식성만 없으면 되고, 소호 성능을 노려 가연성 가스를 골라 넣어도 된다.
2압력관·압력탱크와 압축기는 저마다 최고 사용압력의 1.5배 유압이나 수압을 10분 동안 잇달아 받고도 버티며 새지 않아야 한다.
3유압이나 수압으로 시험하기 어려울 때에는 최고 사용압력의 2배 기압을 걸어 시험하는 것으로 갈음한다.
4감압밸브가 고장 나 압력이 크게 치솟을 우려가 있는 자동 공급식 장치에서, 안전밸브 대신 최고 사용압력 이하에서 작동하는 안전장치를 두어도 되는 압축기의 한도는 1,960[kPa]1{,}960\rm[kPa] 미만이다.
정답 및 해설
압축가스로 케이블에 압력을 가하는 장치는 한국전기설비규정 334.3 이 따로 다룬다.
“가”는 압력관·압력탱크·압축기를 저마다 최고 사용압력의 1.5배 유압 또는 수압으로 연속 10분간 시험해 견디고 누설되지 않을 것을 요구하고, 유압·수압으로 시험하기 곤란하면 최고 사용압력의 1.25배 기압으로 대신하게 했다. 이 내용을 그대로 옮긴 ②가 정답이다.
①은 “라”와 어긋난다. “라”는 압축가스가 가연성도 부식성도 아닐 것을 못 박고 있으므로, 가연성을 골라 써도 된다는 진술은 성립할 여지가 없다.
③은 기압으로 갈음할 때의 배수를 2배로 적었으나 규정값은 1.25배다. 규정보다 큰 배수를 요구 기준이라고 적은 것이어서, 1.25배 시험만 거친 설비가 규정상 적법한 이상 참이 될 수 없다.
④는 “마”(2) 단서를 잘못 옮겼다. 안전밸브를 최고 사용압력 이하에서 작동하는 안전장치로 갈음할 수 있는 범위는 압력이 980[kPa] 미만인 압축기까지이므로, 한도를 1,960[kPa]1{,}960\rm[kPa]으로 넓혀 잡으면 980[kPa] 이상 1,960[kPa]1{,}960\rm[kPa] 미만 구간에서 규정이 허용하지 않는 것을 허용하게 되어 거짓이다.
같은 조의 나머지도 함께 짚어 두면, “다”는 가압장치에 압축가스나 유압의 압력을 재는 장치를 두도록 했고, “마”(1)은 최고 사용압력이 294[kPa] 이상인 압력관과 압력탱크의 재료·구조에 별도 표준을 걸어 두었다. “나”는 용접 잔류응력이나 나사조임에 따른 무리한 하중이 걸리지 않게 하라는 요구다.
문제 96
조상설비의 내부고장, 과전류 또는 과전압이 발생한 경우 자동으로 차단하는 장치를 시설해야 하는 분로리액터의 최소 뱅크용량은 몇 [kVA][kVA]인가?
115000
2500
310000
412000
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 조상설비 중 분로리액터는 뱅크용량 15,000[kVA] 이상일 때 내부고장, 과전류, 과전압에 대해 자동으로 차단하는 장치를 시설해야 한다. 따라서 정답은 15000이다.
문제 97
가공전선로 지지물에 시설하는 지선이 도로를 횡단하여 시설되는 경우, 지표상 높이는 몇 [m] 이상이어야 하는가?
15
26
36.5
43
정답 및 해설
정답은 5[m] 이다. 가공전선로 지지물의 지선이 도로를 횡단하여 시설되는 경우 지표상 높이는 5m 이상이어야 한다.
문제 98
저압 옥내배선이 약전류전선 등이나 수관･가스관 및 이와 유사한 것과 접근하거나 교차할 때, 애자공사로 시설한다면 저압 옥내배선과 약전류전선 등 또는 수관･가스관 및 이와 유사한 것 사이의 이격거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가? (단, 전선은 절연전선을 사용한 경우이다.)
10.1
20.7
30.3
40.5
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 애자공사에 의한 저압 옥내배선이 절연전선을 사용하는 경우, 약전류전선이나 수관·가스관과 접근·교차할 때 이격거리는 0.1m 이상이면 된다(나전선인 경우는 0.3m 이상). 따라서 정답은 0.1이다.
문제 99
고압 및 특고압 가공전선로로부터 공급을 받는 수용장소의 인입구에 설치해야 하는 것은?
1피뢰기
2정류기
3분로리액터
4동기조상기
정답 및 해설
고압 및 특고압 가공전선로로부터 공급받는 수용장소의 인입구 또는 이와 근접한 곳에는 낙뢰나 개폐서지 등 이상전압으로부터 설비를 보호하기 위해 피뢰기를 시설하여야 한다. 정답은 피뢰기이다.
문제 100
직격뢰를 포착하여 뇌전류를 대지로 흘려보내는 것을 목적으로 하며, 돌침·수평도체·메시도체 중 하나 또는 이들을 조합한 형태로 시설하는 것은?
1수뢰부시스템
2접지극시스템
3인하도선시스템
4내부피뢰시스템
정답 및 해설
정답은 수뢰부시스템이다. 돌침, 수평도체, 메시도체 중 하나 또는 이를 조합한 형태로 시설하여 직격뢰를 포착하고 뇌전류를 대지로 흘려보내는 것을 목적으로 하는 설비가 수뢰부시스템이며, 인하도선시스템은 수뢰부와 접지극을 연결하는 부분, 접지극시스템은 뇌전류를 대지로 방류하는 부분이라는 점에서 구분된다.