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[전기기사 필기] 25년 2회차
전기기사 필기 기출문제

25년 2회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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

25년 2회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
정전용량이 각각 C1=1μF, C2=2μF인 도체에 전하 Q1=-5μC, Q2=2μC을 각각 주고 각 도체를 가는 철사로 연결하였을 때 C1에서 C2로 이동하는 전하 Q(μC)는?
1-1.5
2-4
3-3
4-3.5
정답 및 해설
두 도체를 가는 철사로 연결하면 두 도체는 같은 전위가 된다. 전체 전하는 Q1+Q2=−5+2=−3[μC]Q_1+Q_2=-5+2=-3[\mu\mathrm{C}], 합성 정전용량은 C1+C2=3[μF]C_1+C_2=3[\mu\mathrm{F}]이므로 공통 전위는 V=−33=−1[V]V=\dfrac{-3}{3}=-1[\mathrm{V}]이다. 연결 후 C1C_1의 전하는 Q1′=C1V=−1[μC]Q_1'=C_1V=-1[\mu\mathrm{C}]이 되므로, C1C_1에서 C2C_2로 이동한 전하는 Q1−Q1′=−5−(−1)=−4[μC]Q_1-Q_1'=-5-(-1)=-4[\mu\mathrm{C}]가 되어 정답은 -4이다.
문제 2

완전도체가 자유공간과 맞닿아 있고, 그 표면 바로 바깥에서 전계가 E=6ax+8azE=6a_x+8a_z[V/m]로 측정되었다. 도체 겉면에 실린 면전하밀도는 약 몇 [C/m²]인가?

1

8.85×10−128.85\times10^{-12}

2

7.08×10−117.08\times10^{-11}

3

1.24×10−101.24\times10^{-10}

4

8.85×10−118.85\times10^{-11}

정답 및 해설

도체 겉면에서는 전속밀도의 법선 성분이 그대로 겉면에 실린 전하의 밀도가 되므로 ρs=ϵ0∣E∣\rho_s=\epsilon_0|E|로 잡는다. 두 성분은 서로 직각이라 ∣E∣=62+82=10|E|=\sqrt{6^{2}+8^{2}}=10[V/m]이고, 이를 넣으면 ρs=8.854×10−12×10≈8.85×10−11\rho_s=8.854\times10^{-12}\times10\approx8.85\times10^{-11}이 되어 8.85×10−118.85\times10^{-11}[C/m²]가 답이다. 1.24×10−101.24\times10^{-10}은 두 성분을 그냥 더해 14로 본 값, 7.08×10−117.08\times10^{-11}은 큰 성분 하나만 쓴 값, 8.85×10−128.85\times10^{-12}은 자릿수를 한 자리 잘못 옮긴 값이다.

문제 3
유전율이 ε인 유전체 내에 있는 점전하 Q에서 발산되는 전기력선의 수는 총 몇 개인가?
1Qϵ0\dfrac{Q}{\epsilon_0}
2Qϵ0ϵs\dfrac{Q}{\epsilon_0\epsilon_s}
3Qϵs\dfrac{Q}{\epsilon_s}
4QQ
정답 및 해설
유전체 중의 점전하 Q에서 나오는 전기력선의 수는 매질의 유전율에 반비례하여 N=Qϵ=Qϵ0ϵsN=\dfrac{Q}{\epsilon}=\dfrac{Q}{\epsilon_0\epsilon_s}가 된다(전속선의 수는 매질에 무관하게 Q개이지만, 전기력선의 수는 유전율에 반비례한다). 따라서 정답은 Qϵ0ϵs\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon_s}이다.
문제 4
그림에서 두 자성체가 맞닿은 경계면을 감싸도록 미소 폐곡면을 잡았을 때, 이 폐곡면 전체에 대하여 언제나 성립하는 식은? nB1B2θ1θ2dsμs1μs2
1∮lB⋅n dl=0\oint_{l}B \cdot n\,dl=0
2∮sH⋅n ds=0\oint_{s}H \cdot n\,ds=0
3∮sB⋅n ds=0\oint_{s}B \cdot n\,ds=0
4∮sB⋅nsin⁡θ ds=0\oint_{s}B \cdot n\sin\theta\,ds=0
정답 및 해설
자속선은 시작점도 끝점도 없어 ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0이 언제나 성립하고, 여기에 발산 정리를 적용하면 닫힌 면을 빠져나가는 알짜 자속은 ∮sB⋅n ds=0\oint_s B\cdot n\,ds=0이 된다. 그림처럼 경계를 얇게 감싼 폐곡면에 이 식을 쓰면 B1cos⁡θ1=B2cos⁡θ2B_1\cos\theta_1=B_2\cos\theta_2, 곧 자속밀도의 법선 성분이 이어진다는 조건이 나온다.
①은 면적분이 아닌 선적분이라 자속량과 무관하고, ②의 HH는 투자율이 다른 두 매질에서 법선 성분이 Bnμ\dfrac{B_n}{\mu}로 달라지므로 합이 00이 되지 않는다. ④처럼 sin⁡θ\sin\theta를 곱하면 법선이 아니라 접선 방향 성분을 더하는 셈이라 옳지 않다.
문제 5

진공 속에서 반지름 5[cm]인 도체구 A를, 안지름 10[cm]·바깥지름 12.5[cm]인 속 빈 도체구 B가 같은 중심으로 둘러싸고 있다. A에 5×10−105\times10^{-10}[C]을 주고 B는 대전시키지 않았다면 A의 전위는 약 몇 [V]인가?

1

45

2

81

3

90

4

99

정답 및 해설

속 빈 도체구가 중성이면 그 내면에는 −Q-Q가, 외면에는 +Q+Q가 나타난다. 그래서 안쪽 구의 전위는 V=Q4πε0(1a−1b+1c)V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0}\left(\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\right) 꼴이 된다. 괄호 안 값이 20−10+8=1820-10+8=18이고 9×109×5×10−10=4.59\times10^9\times5\times10^{-10}=4.5이므로 전위는 81[V]가 된다. 90은 바깥 구를 아예 없는 셈 친 값, 45는 외면 유도전하 몫을 빠뜨린 값, 99는 가운데 항 부호를 거꾸로 잡은 값이다.

문제 6

손실이 없는 매질의 고유임피던스가 η=40π\eta=40\pi[Ω]로 측정되었다. 이 매질의 비투자율이 1이고 자계의 세기가 H=0.2cos⁡(ωt−2z)x^−0.4sin⁡(ωt−2z)y^H=0.2\cos(\omega t-2z)\hat{x}-0.4\sin(\omega t-2z)\hat{y}[AT/m]로 주어질 때, 각주파수는 몇 [rad/s]인가?

1

0.5×1080.5\times10^{8}

2

1×1081\times10^{8}

3

2×1082\times10^{8}

4

6×1086\times10^{8}

정답 및 해설

비투자율이 1이면 고유임피던스는 η=120πϵr\eta=\dfrac{120\pi}{\sqrt{\epsilon_r}} 꼴이 되므로 40π40\pi가 나오려면 ϵr=3\sqrt{\epsilon_r}=3, 곧 비유전율은 9다. 따라서 파가 나아가는 빠르기는 v=3×1083=1×108v=\dfrac{3\times10^{8}}{3}=1\times10^{8}[m/s]이고, 주어진 식의 위상 부분 (ωt−2z)(\omega t-2z)을 보면 β=2\beta=2임을 알 수 있으므로 ω=vβ=2×108\omega=v\beta=2\times10^{8}, 곧 2×1082\times10^{8}[rad/s]가 답이다. 1×1081\times10^{8}은 β\beta를 1로 본 값, 6×1086\times10^{8}은 매질을 아예 무시하고 광속에 β\beta를 곱한 값, 0.5×1080.5\times10^{8}은 빠르기를 β\beta로 나눠 버린 값이다.

문제 7
반지름 a[m]인 도체구에 전하 Q[C]를 주었을 때, 도체구를 둘러싼 유전체의 유전율이 ϵs\epsilon _s이면 경계면에 나타나는 분극전하는 몇 [C/m²]인가?
1Q4πa2(ϵs−1)\dfrac{Q}{4\pi a^2}(\epsilon _s-1)
2Q4πa2(1ϵs−1)\dfrac{Q}{4\pi a^2}\left ( \dfrac{1}{\epsilon _s}-1 \right )
3Q4πa2(1−1ϵs)\dfrac{Q}{4\pi a^2}\left ( 1-\dfrac{1}{\epsilon _s} \right )
4Q4πa2(1−ϵs)\dfrac{Q}{4\pi a^2}(1-\epsilon _s)
정답 및 해설
도체구 표면의 전속밀도는 D=Q4πa2D=\dfrac{Q}{4\pi a^2}이고, 유전체 내부의 분극의 세기는 P=D(1−1ϵs)P=D\left(1-\dfrac{1}{\epsilon_s}\right)이다. 경계면에 나타나는 분극전하밀도의 크기는 이 P와 같으므로 σp=Q4πa2(1−1ϵs)\sigma_p=\dfrac{Q}{4\pi a^2}\left(1-\dfrac{1}{\epsilon_s}\right)가 되어
문제 8
전계 및 자계의 세기가 각각 E.H일 때, 포인팅 벡터 P의 표시로 옳은 것은?
1P=12E×HP=\dfrac{1}{2}E\times H
2P=HrotE
3P=E×H
4P=ErotH
정답 및 해설
포인팅 벡터는 전자파가 단위 시간에 단위 면적을 통과하는 에너지, 즉 전력밀도를 나타내며 전계와 자계의 벡터곱으로 정의된다. 순시값 기준으로 P=E×HP=E\times H이므로 정답이다.
문제 9
어떤 물질을 균일한 자계 속에 넣었더니, 물질 내부의 자속밀도가 진공일 때보다 오히려 조금 줄어들었다. 이 물질의 비투자율 μr\mu_r에 대한 설명으로 옳은 것은?
1μr>1\mu_r>1
2μr=1\mu_r=1
3μr≫1\mu_r\gg1
40<μr<10<\mu_r<1
정답 및 해설

바깥에서 걸어 준 자계에 맞서는 쪽으로 자화가 일어나는 물질을 반자성체라 한다. 자화가 거꾸로 생기니 자화율 χm\chi_m이 음수이고, μr=1+χm\mu_r=1+\chi_m 관계에서 비투자율은 1 을 조금 밑도는 값이 된다.

내부 자속밀도는 B=μ0μrHB=\mu_0\mu_rH이므로 μr\mu_r이 1 보다 작으면 같은 HH를 걸어도 BB가 진공일 때보다 작아진다. 문제에서 관찰된 현상이 바로 이것이다. 다만 자속을 완전히 밀어내는 것은 아니어서 μr\mu_r은 0 이 되지 않고 1 바로 아래에 머문다(비스무트 약 0.99983, 구리 약 0.999994).

나머지를 견주면 μr\mu_r이 1 을 조금 넘으면 상자성체(알루미늄·백금 등), 수백~수만에 이르면 강자성체(철·니켈 등)이고, μr=1\mu_r=1은 진공·공기처럼 자기적으로 중성인 경우다. μr\mu_r이 0 에 이르는 완전 반자성은 초전도체의 마이스너 효과에서만 나타난다.

문제 10

정사각형 도선의 한 변이 0.4[m]이고, 여기에 5[A]의 직류가 흐른다. 도선이 이루는 정사각형 중심에서 자계의 세기는 약 몇 [A/m]인가?

1

2.81[A/m]

2

5.63[A/m]

3

7.96[A/m]

4

11.25[A/m]

정답 및 해설

유한 길이 직선 도선의 자계 식을 쓰면 각 변이 중심에 기여하는 크기는 2 I2πl\dfrac{\sqrt{2}\, I}{2 \pi l}이며, 이를 네 변만큼 더하면 H=22 IπlH = \dfrac{2 \sqrt{2}\, I}{\pi l}이 된다. 값을 넣으면 H=22×5π×0.4≈11.25H = \dfrac{2 \sqrt{2} \times 5}{\pi \times 0.4} \approx 11.25[A/m]이다. 네 변을 합치지 않고 한 변만 구하면 2.81[A/m], 2\sqrt{2}를 빠뜨리면 7.96[A/m], 계수를 절반으로 보면 5.63[A/m]이 나온다.

문제 11

권수 200회인 코일에 쇄교하던 자속이 0.5[Wb]에서 0.1[Wb]까지 0.02초 동안 고르게 줄었다. 이 사이 코일 양단에 나타나는 기전력의 크기는 몇 [V]인가?

1

0.1

2

20

3

4,000

4

800,000

정답 및 해설

코일에 나타나는 기전력은 쇄교 자속의 시간 변화율에 감은 횟수를 곱한 값, 곧 e=−Ndϕdte=-N\dfrac{d\phi}{dt}로 주어진다. 자속 변화율이 0.5−0.10.02=20\dfrac{0.5-0.1}{0.02}=20[Wb/s]이므로 크기는 200×20=200\times20=4,000[V]이다. 20은 감은 횟수를 곱하지 않은 값, 0.1은 오히려 권수로 나눈 값, 800,000은 권수를 제곱해 곱한 값이다. 식 앞의 음(-)부호는 유도 전류가 자속 변화를 방해하는 쪽으로 흐른다는 뜻이다.

문제 12

단면적 0.25[m²], 자로의 길이 0.6[m]인 공극의 자기저항은 약 몇 [AT/Wb]인가? (단, 공극의 투자율은 진공의 투자율과 같다고 본다.)

1

3.02×10−63.02 \times 10^{-6}

2

1.91×1061.91 \times 10^{6}

3

3.32×1053.32 \times 10^{5}

4

2.40×1072.40 \times 10^{7}

정답 및 해설

자기저항은 자로의 길이에 비례하고 투자율과 단면적에는 반비례하므로 Rm=lμ0AR_{m} = \dfrac{l}{\mu_{0} A}로 구한다. 값을 대입하면 Rm=0.64π×10−7×0.25≈1.91×106R_{m} = \dfrac{0.6}{4 \pi \times 10^{-7} \times 0.25} \approx 1.91 \times 10^{6} [AT/Wb]이다. 길이와 단면적을 바꿔 넣으면 3.32×1053.32 \times 10^{5}, 투자율을 곱하고 나누는 위치를 뒤집으면 3.02×10−63.02 \times 10^{-6}, 투자율 상수를 10−710^{-7}로 잘못 보면 2.40×1072.40 \times 10^{7}이 나온다.

문제 13
유전율이 ε\varepsilon인 매질에 E=Emsin⁡ωtE=E_m\sin\omega t인 전계가 걸려 있다. 이때 흐르는 변위전류밀도의 최댓값은?
1εω2Em\varepsilon\omega^2E_m
2εEmω\dfrac{\varepsilon E_m}{\omega}
3εωEm2\varepsilon\omega{E_m}^2
4εωEm\varepsilon\omega E_m
정답 및 해설

전속밀도의 시간 변화율이 곧 변위전류밀도이므로 Jd=∂D∂t=ε∂E∂tJ_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}=\varepsilon\dfrac{\partial E}{\partial t}로 쓴다.

E=Emsin⁡ωtE=E_m\sin\omega t를 시간으로 미분하면 Jd=εωEmcos⁡ωtJ_d=\varepsilon\omega E_m\cos\omega t가 되고, 코사인 항의 최댓값이 1이므로 Jd,max⁡=εωEmJ_{d,\max}=\varepsilon\omega E_m이다.

즉 변위전류는 각주파수와 전계 진폭에 각각 1차로 비례해 주파수가 높을수록 커진다. 진폭의 제곱이나 각주파수의 제곱에 비례하지 않고, 각주파수로 나누어지지도 않는다.

문제 14
대지면에 높이 h 로 평행하게 가설된 매우 긴 선전하가 지면으로부터 받는 힘은?
1h2에 반비례한다.
2h에 비례한다.
3h에 반비례한다.
4h2에 비례한다.
정답 및 해설
대지 위 h 높이에 있는 선전하는 영상법에 의해 대지에서 2h만큼 떨어진 위치에 반대부호의 영상 선전하가 있는 것과 같은 힘을 받는다. 평행한 두 선전하 사이의 단위길이당 힘은 F=λ22πε0(2h)F=\dfrac{\lambda^2}{2\pi\varepsilon_0(2h)}로 h에 반비례하므로 정답은 h에 반비례한다이다.
문제 15
플레밍의 왼손법칙에서 수식 F=B×I×l[N]F=B \times I \times l[N] 중 FF에 대한 설명으로 옳은 것은?
1발전기의 브러시에 작용하는 힘이다.
2전동기의 계자극에 작용하는 힘이다.
3전동기의 전기자에 작용하는 힘이다.
4발전기의 정류자에 작용하는 힘이다.
정답 및 해설
플레밍의 왼손법칙 F=B×I×lF=B\times I\times l은 자계 내에 놓인 전류가 흐르는 도체가 받는 힘을 나타내며, 이는 전동기 원리에서 전기자 도체가 받는 회전력(토크)을 설명하는 데 사용된다. 따라서 정답은 전동기의 전기자에 작용하는 힘이다.
문제 16
점전하에 의한 전위 함수가 V=1x2+y2[V]V = \dfrac{1}{x^2+y^2}[V]일 때 gradV는?
1−i2x(x2+y2)2-\dfrac{i2x}{(x^2+y^2)^2}
2−j2y(x2+y2)2-\dfrac{j2y}{(x^2+y^2)^2}
3−i2x+j2y(x2+y2)2-\dfrac{i2x+j2y}{(x^2+y^2)^2}
4−ix+jy(x2+y2)2-\dfrac{ix+jy}{(x^2+y^2)^2}
정답 및 해설
V=1x2+y2V=\dfrac1{x^2+y^2}이므로 ∂V∂x=−2x(x2+y2)2\dfrac{\partial V}{\partial x}=-\dfrac{2x}{(x^2+y^2)^2}, ∂V∂y=−2y(x2+y2)2\dfrac{\partial V}{\partial y}=-\dfrac{2y}{(x^2+y^2)^2}이다. 따라서 grad⁡V=−i2x+j2y(x2+y2)2\operatorname{grad}V=-\dfrac{i2x+j2y}{(x^2+y^2)^2}이다.
정답은 −i2x+j2y(x2+y2)2-\dfrac{i2x+j2y}{(x^2+y^2)^2}이다.
문제 17

비유전율 9, 비투자율 1인 손실 없는 매질 속을 평면파가 진행한다. 전계 진폭이 60[V/m]로 측정됐다면 같은 지점에서 자계 진폭은 약 몇 [A/m]인가? (단, 진공의 고유임피던스는 377[Ω]으로 본다.)

1

0.053

2

0.16

3

0.48

4

1.43

정답 및 해설

평면파에서는 전계와 자계의 비가 매질의 고유임피던스와 같다. 여기서는 η=377μrεr=377×13≈125.7\eta=377\sqrt{\dfrac{\mu_r}{\varepsilon_r}}=377\times\dfrac{1}{3}\approx125.7[Ω]이므로 자계 진폭은 60125.7≈\dfrac{60}{125.7}\approx0.48[A/m]이다. 0.16은 매질 보정을 잊고 377로 그냥 나눈 값, 1.43은 제곱근을 빠뜨려 9로 나눈 값, 0.053은 비를 거꾸로 세워 377에 3을 곱한 값이다.

문제 18
내압이 2.0kV이고 정전용량이 각각 0.01μF, 0.02μF, 0.04μF인 3개의 커패시터를 직렬로 연결했을 때 전체 내압은 몇 V인가?
13500
24000
31750
42000
정답 및 해설
세 콘덴서가 직렬 연결되면 전하량 QQ가 모두 동일하므로, 정전용량이 가장 작은 0.01[μF]0.01[\mu F] 콘덴서가 가장 먼저 내압(2.0kV)에 도달한다. 이때 전하량은 Q=CV=0.01×10−6×2000=2×10−5[C]Q=CV=0.01\times10^{-6}\times2000=2\times10^{-5}[\mathrm{C}]이다. 직렬 합성 정전용량은 1C=10.01+10.02+10.04=175\dfrac{1}{C}=\dfrac{1}{0.01}+\dfrac{1}{0.02}+\dfrac{1}{0.04}=175에서 C=1175[μF]C=\dfrac{1}{175}[\mu F]이므로 전체 내압은 V=QC=2×10−5(1/175)×10−6=3500[V]V=\dfrac{Q}{C}=\dfrac{2\times10^{-5}}{\left(1/175\right)\times10^{-6}}=3500[\mathrm{V}]이다. 따라서 정답은 3500이다.
문제 19
두 개의 콘덴서를 직렬접속하고 직류전압을 인가시 설명 으로 옳지 않은 것은?
1합성 정전용량은 각 콘덴서의 정전용량의 합과 같다
2각 콘덴서의 두 전극에 정전유도에 의하여 정·부의 동일한 전하가 나타나고 전하량은 일정하다
3정전용량이 작은 콘덴서에 전압이 많이 걸린다
4합성 정전용량은 각 콘덴서의 정전용량 보다 작아진다
정답 및 해설
직렬로 접속된 콘덴서는 1C=1C1+1C2\dfrac{1}{C}=\dfrac{1}{C_1}+\dfrac{1}{C_2}의 관계를 가져 합성 정전용량이 각 콘덴서의 정전용량보다 작아지며, 정전용량의 합과 같아지지는 않는다. 따라서 옳지 않은 설명은 ① 합성 정전용량은 각 콘덴서의 정전용량의 합과 같다이다. 직렬 회로에서는 각 콘덴서에 걸리는 전하량이 같고, 정전용량이 작은 콘덴서에 더 큰 전압이 걸린다는 나머지 설명은 모두 옳다.
문제 20
전계가 E=i+2j+3k E = i + 2j + 3k[V/cm]로 주어질 때, 0.01[μ\muC]의 전하를 원점에서 r=3i r = 3i[m]까지 이동시키는 데 필요한 일[J]은?
13×10−63 \times 10^{-6}
23×10−83 \times 10^{-8}
34.69×10−64.69 \times 10^{-6}
44.69×10−84.69 \times 10^{-8}
정답 및 해설
전계를 [V/cm]에서 [V/m]로 환산하면 E=100i+200j+300kE=100i+200j+300k[V/m]이며, 균일전계이므로 필요한 일은 W=qE⋅d=1×10−8×(100×3)=3×10−6W=qE\cdot d=1\times10^{-8}\times(100\times3)=3\times10^{-6}[J]이 되어 정답은 3×10−63\times10^{-6}이다.
문제 21

반지름 1[cm]인 전선 3가닥을 한 변이 2[m]인 정삼각형의 꼭짓점에 각각 배치한 1회선 송전선로가 있다. 이 선로의 작용인덕턴스는 약 몇 [mH/km]인가?

1

1.06[mH/km]

2

1.56[mH/km]

3

1.11[mH/km]

4

2.03[mH/km]

정답 및 해설

세 가닥이 정삼각형을 이루면 등가 선간거리가 한 변의 길이와 같아 Dr=20.01=200\dfrac{D}{r} = \dfrac{2}{0.01} = 200이고 log⁡10200≈2.301\log_{10} 200 \approx 2.301이다. 이를 L=0.05+0.4605log⁡10(Dr)L = 0.05 + 0.4605 \log_{10} \left( \dfrac{D}{r} \right)에 넣으면 L=0.05+0.4605×2.301≈1.11L = 0.05 + 0.4605 \times 2.301 \approx 1.11[mH/km]이다. 내부 인덕턴스분 0.05를 빠뜨리면 1.06, 이를 0.5로 잘못 외우면 1.56, 분모를 r2r^{2}으로 쓰면 2.03[mH/km]이 나온다.

문제 22
3상 송전선로와 통신선이 나란히 시설되어 있을 때, 통신유도장해로 통신선에 유도되는 정전유도전압에 대한 설명으로 옳은 것은?
1통신선의 길이에 비례하며, 대지전압에도 비례한다.
2통신선의 길이와는 무관하며, 대지전압에는 비례한다.
3통신선의 길이에 반비례하며, 대지전압에는 비례한다.
4통신선 길이의 제곱에 비례하고, 대지전압에는 반비례한다.
정답 및 해설
통신선에 발생하는 정전유도전압은 전력선과 통신선 사이의 정전용량(커패시턴스)에 의해 결정되며, 통신선의 길이와는 무관하고 전력선의 대지전압에 비례한다. 이와 달리 전자유도전압은 선로의 길이에 비례한다.
문제 23
고압배전계통의 구성 순서로 알맞은 것은?
1배전변전소→간선→분기선→급전선
2배전변전소→급전선→간선→분기선
3배전변전소→급전선→분기선→간선
4배전변전소→간선→급전선→분기선
정답 및 해설
고압배전계통은 배전변전소에서 나온 급전선이 여러 갈래의 간선으로 나뉘고, 간선에서 다시 분기선으로 갈라져 수용가에 전력을 공급하는 구조를 갖는다. 따라서 정답은 배전변전소→급전선→간선→분기선이다.
문제 24
전력계통의 주파수 변동은 주로 무엇의 변화에 기인하는가?
1계통 임피던스
2유효전력
3무효전력
4계통전압
정답 및 해설
전력계통의 주파수는 발전기 회전속도와 직결되며, 유효전력의 수급 불균형이 발생하면 회전속도, 즉 주파수가 변동한다. 따라서 정답은 유효전력이다.
문제 25
전력계통의 주회로에 사용되는 것으로 고장 전류와 같은 대전류를 차단할 수 있는 것은?
1유입개폐기(OS)
2차단기(CB)
3선로 개폐기(LS)
4단로기(DS)
정답 및 해설
단로기(DS)와 선로개폐기(LS)는 무부하 상태에서만 전로를 개폐할 수 있어 고장전류(대전류)를 차단할 능력이 없고, 차단기(CB)만이 고장 시의 대전류를 안전하게 차단할 수 있다. 정답은 차단기(CB)이다.
문제 26
정사각형 네 꼭짓점에 소도체를 하나씩 배치한 4도체 선로가 그림과 같다. 소도체 반지름은 1.5[cm], 이웃 소도체 사이 간격은 60[cm]이다. 소도체 상호거리의 기하평균값[cm]으로 옳은 것은?
abcd60cm60cm60cm60cm
168.3
275.6
367.3
471.4
정답 및 해설

소도체 두 개를 짝지어 만들 수 있는 조합은 4C2=6{}_4C_2=6가지다. 그림에서 ab‾\overline{ab}, bc‾\overline{bc}, cd‾\overline{cd}, da‾\overline{da} 네 조합은 한 변이므로 60[cm], 마주 보는 ac‾\overline{ac}, bd‾\overline{bd} 두 조합은 대각선이므로 602≈84.8560\sqrt2\approx84.85[cm]다.

기하평균은 여섯 거리를 모두 곱해 6제곱근을 씌운 값이다.
D=604×(602)26=606×26=60×21/6≈67.3D=\sqrt[6]{60^{4}\times(60\sqrt2)^{2}}=\sqrt[6]{60^{6}\times2}=60\times2^{1/6}\approx67.3[cm]

역산 검산 — (60×21/6)6=606×2=9.3312×1010(60\times2^{1/6})^{6}=60^{6}\times2=9.3312\times10^{10}이고, 여섯 거리의 곱도 604×84.852≈9.3312×101060^{4}\times84.85^{2}\approx9.3312\times10^{10}이라 같은 값이 복원된다. 비율로 보아도 67.35÷60=1.1225=21/667.35\div60=1.1225=2^{1/6}로 맞아떨어진다. 주어진 반지름 1.5[cm]는 등가반지름을 따질 때 필요한 값일 뿐, 도체 사이 간격만 다루는 이 평균에는 관여하지 않는다.

틀리기 쉬운 경로도 함께 확인해 두자. 여섯 거리를 산술평균하면 4×60+2×84.856≈68.3\dfrac{4\times60+2\times84.85}{6}\approx68.3, 한 변과 대각선 두 값만 곱해 제곱근을 취하면 60×84.85≈71.4\sqrt{60\times84.85}\approx71.4, 변과 대각선의 개수를 2개·4개로 뒤바꿔 세면 60×21/3≈75.660\times2^{1/3}\approx75.6이 나온다.

문제 27
수력발전소의 댐을 설계하거나 저수지의 용량 등을 결정하는데 가장 적당한 것은?
1수위유량곡선
2적산유량곡선
3유량도
4유황곡선
정답 및 해설
댐의 설계나 저수지 용량을 결정할 때는 하천 유량을 시간 순서대로 누적하여 나타낸 적산유량곡선(유량누가곡선)을 이용해 저수 가능량과 필요 방류량을 비교·검토한다. 유황곡선은 유량의 지속일수를 보여줄 뿐 저수지 용량 결정에는 직접 쓰이지 않는다. 따라서 정답은 적산유량곡선이다.
문제 28
피뢰기의 구조에 해당하는 것은?
1소호리액터와 콘덴서
2특성요소와 직렬갭
3특성요소와 소호리액터
4특성요소와 콘덴서
정답 및 해설
피뢰기는 평상시에는 전류를 흘리지 않다가 이상전압 발생 시에만 방전하도록 비직선 저항 특성을 갖는 특성요소와 직렬갭으로 구성된다. 따라서 정답은 특성요소와 직렬갭이다.
문제 29
어떤 변전소의 총 부하용량이 전등 600[kW], 동력 800[kW]이다. 각각의 수용률은 전등 60[%], 동력 80[%]이며, 수용가 간의 부등률은 전등 1.2, 동력 1.6이고, 전등부하와 동력부하 간의 부등률은 1.4이다. 이때 변전소의 최대전력은 몇 [kW]인가? (단, 선로의 전력손실은 10[%]이다.)
1600
2550
3450
4500
정답 및 해설
부등률을 적용한 합성최대전력은 전등 600×0.61.2=300\dfrac{600\times 0.6}{1.2}=300[kW], 동력 800×0.81.6=400\dfrac{800\times 0.8}{1.6}=400[kW]이며, 전등·동력 간 부등률 1.4를 적용하면 300+4001.4=500\dfrac{300+400}{1.4}=500[kW]이다. 선로손실 10[%]를 반영하면 변전소의 최대전력은 500×1.1=550500\times 1.1=550[kW]이므로 정답은 550이다.
문제 30
전력선 1선의 대지전압을 EE, 통신선의 대지정전용량을 CbC_{b}, 전력선과 통신선 사이의 상호정전용량을 CabC_{ab}라 할 때, 통신선에 유기되는 정전유도전압은? aECabbCbEs
1CbCab+CbE\dfrac{C_{b}}{C_{ab}+C_{b}}E
2CabCab+CbE\dfrac{C_{ab}}{C_{ab}+C_{b}}E
3Cab+CbCbE\dfrac{C_{ab}+C_{b}}{C_{b}}E
4Cab+CaCabE\dfrac{C_{ab}+C_{a}}{C_{ab}}E
정답 및 해설
통신선에 유기되는 정전유도전압은 전력선-통신선 간 상호정전용량과 통신선의 대지정전용량의 분압으로 구해지며, Es=CabCab+CbEE_s=\frac{C_{ab}}{C_{ab}+C_b}E이다. 따라서 정답은 CabCab+CbE\frac{C_{ab}}{C_{ab}+C_{b}}E이다.
문제 31
송전전력, 송전거리, 전선의 비중 및 전력손실률이 일정하다고 하면 전선의 단면적 A[mm2]와 송전전압 V[kV]와의 관계로 옳은 것은?
1A ∝ 1/√V
2A ∝ 1/V2
3A ∝ V
4A ∝ V2
정답 및 해설
송전전력 PP, 거리, 손실률 ε\varepsilon이 일정할 때 선로전류는 I=P3Vcos⁡θI=\dfrac{P}{\sqrt{3}V\cos\theta}이므로 전력손실 Pl=3I2RP_l=3I^2R은 V2V^2에 반비례한다. 손실률 ε=Pl/P\varepsilon=P_l/P가 일정하려면 R=ρl/AR=\rho l/A가 V2V^2에 비례해야 하므로 단면적 AA는 V2V^2에 반비례한다. 따라서 정답은 A ∝ 1/V2이다.
문제 32

기력발전소의 열정산표를 보면, 보일러에 넣은 열 가운데 밖으로 버려지는 몫이 유난히 큰 자리가 하나 있다. 그 몫이 가장 크게 빠져나가는 곳은 어디인가?

1

굴뚝으로 나가는 배기가스가 실어 가는 열

2

복수기에서 냉각수가 실어 가는 열

3

터빈과 발전기에서 생기는 기계·전기 손실

4

급수펌프·통풍기 등 소내 기기가 쓰는 동력

정답 및 해설

열정산을 해 보면 보일러에 넣은 열 가운데 절반에 가까운 몫이, 터빈을 빠져나온 증기를 물로 되돌리는 자리에서 냉각수에 실려 밖으로 나간다. 그래서 가장 크게 버려지는 곳은 복수기에서 냉각수가 실어 가는 열이다. 굴뚝으로 나가는 배기가스 몫은 그 다음이고, 기계·전기 손실이나 소내 기기가 쓰는 동력은 이보다 훨씬 작다.

문제 33
수력발전설비에서 흡출관을 사용하는 목적은?
1속도변동률을 적게 하기 위하여
2낙차를 늘리기 위하여
3압력을 줄이기 위하여
4물의 유선을 일정하게 하기 위하여
정답 및 해설
흡출관은 반동수차에서 러너를 통과한 물을 방수면까지 유도함으로써 러너 출구와 방수면 사이의 낙차까지 유효낙차로 활용할 수 있게 해주는 장치이다. 따라서 정답은 낙차를 늘리기 위하여이다.
문제 34
공통 중성선 다중접지 3상 4선식 배전선로에서 고압측(1차측) 중성선과 저압측(2차측) 중성선을 전기적으로 연결하는 주목적은?
1저압측의 단락사고를 검출하기 위함
2고저압 혼촉 시 수용가에 침입하는 상승전압을 억제하기 위함
3저압측의 접지사고를 검출하기 위함
4주상변압기의 중성선측 붓싱(bushing)을 생략하기 위함
정답 및 해설
공통 중성선 다중접지 방식에서 1차와 2차 중성선을 전기적으로 연결하는 것은 고압과 저압이 혼촉되었을 때 저압측에 나타나는 상승전압을 대지로 방류시켜 억제하기 위함이다. 따라서 정답은 고저압 혼촉 시 수용가에 침입하는 상승전압을 억제하기 위함이다.
문제 35
부하전류가 흐르는 전로는 개폐할 수 없으나 기기의 점검이나 수리를 위하여 회로를 분리하거나, 계통의 접속을 바꾸는데 사용하는 것은?
1차단기
2단로기
3전력용 퓨즈
4부하 개폐기
정답 및 해설

단로기는 소호 기능이 없어 부하전류가 흐르는 상태에서는 개폐할 수 없고, 무부하 상태에서 기기 점검·수리를 위한 회로 분리나 계통 접속 변경 시에만 사용한다. 차단기와 전력용 퓨즈, 부하 개폐기는 부하전류나 고장전류를 개폐할 수 있는 소호 능력을 갖추고 있어 단로기와 구분된다.

문제 36
33상 11회선 송전선을 정삼각형 배치로 시설하였을 때, 33상선로의 작용인덕턴스를 구하는 식은? (단, DD는 전선의 선간거리[m]\rm[m], rr은 전선의 반지름[m]\rm[m]이다.)
1L=0.05+0.4605log⁡10Dr2L=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac D{r^2}
2L=0.05+0.4605log⁡10DrL=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac Dr
3L=0.5+0.4605log⁡10DrL=0.5+0.4605\log_{10}\dfrac Dr
4L=0.5+0.4605log⁡10Dr2L=0.5+0.4605\log_{10}\dfrac D{r^2}
정답 및 해설
정삼각형 배치인 경우 각 상 사이의 등가선간거리가 모두 DD로 동일해지며, 3상 1회선 송전선의 작용인덕턴스는 L=0.05+0.4605log⁡10Dr [mH/km]L=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac Dr\ [\mathrm{mH/km}]로 주어진다. 따라서 정답은 L=0.05+0.4605log⁡10DrL=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac Dr이다.
문제 37
송배전 계통에서 발생하는 이상전압 중 내부적 원인에 해당하지 않는 것은?
1선로의 개폐
2아크 접지
3선로의 이상상태
4유도뢰
정답 및 해설
이상전압은 발생 원인에 따라 선로 개폐·아크 지락·계통의 이상 상태 등 계통 내부에서 발생하는 내부 이상전압과, 뇌(낙뢰) 등 계통 외부에서 유입되는 외부 이상전압으로 나뉜다. 유도뢰는 낙뢰에 의한 외부적 원인이므로 정답이다.
문제 38
송전선에 낙뢰가 가해져 애자에 섬락이 발생하면 아크에 의해 애자가 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위해 사용하는 설비는?
1아모로드
2가공지선
3댐퍼
4아킹혼
정답 및 해설
낙뢰에 의한 애자 섬락 시 아크가 애자 표면을 따라 흘러 애자를 손상시킬 수 있는데, 이를 막기 위해 애자 양단에 아킹혼(소호각)을 설치하여 아크가 애자가 아닌 혼과 혼 사이에서 발생하도록 유도한다. 따라서 정답은 아킹혼이다.
문제 39
모선 보호에 사용되는 계전방식이 아닌 것은?
1전류차동 보호방식
2방향거리 계전방식
3위상 비교방식
4선택접지 계전방식
정답 및 해설
모선 보호에는 전류차동 보호방식, 방향거리 계전방식, 위상 비교방식 등이 사용되며, 선택접지 계전방식은 배전선로의 지락사고 구간 선택에 사용되는 방식으로 모선 보호방식이 아니다. 따라서 정답은 선택접지 계전방식이다.
문제 40
수전단과 관련된 설명 중 틀린 것은?
1경부하 시 수전단에 설치된 동기조상기는 부족여자로 운전한다.
2중부하 시 수전단에 전력콘덴서를 투입한다.
3시충전 시 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아진다.
4중부하 시 수전단에 설치된 동기조상기는 부족여자로 운전한다.
정답 및 해설
정답은 중부하 시 수전단에 설치된 동기조상기는 부족여자로 운전한다이며, 이 설명이 틀렸다. 중부하 시에는 전압강하를 보상하기 위해 동기조상기를 과여자(진상)로 운전해야 하고, 경부하 시에 오히려 부족여자(지상)로 운전한다.
문제 41
2방향성 3단자 사이리스터는 어느 것인가?
1SSS
2SCS
3SCR
4TRIAC
정답 및 해설
2방향성 3단자 사이리스터는 TRIAC이다. SCR은 단방향 3단자, SCS는 4단자, SSS는 게이트가 없는 2방향성 2단자 소자이므로 조건에 맞지 않는다. 따라서 정답은 TRIAC이다.
문제 42

어떤 직류 전동기가 12001200[rpm]으로 돌고 있을 때 역기전력 200200[V], 전기자 전류 1515[A]가 측정되었다. 이 전동기가 내는 토크는 약 몇 [kg·m]인가?

1

0.26

2

2.44

3

23.9

4

234

정답 및 해설

역기전력과 전기자 전류를 곱한 것이 기계적 출력이므로 P=200×15=3000P=200\times 15=3000[W]이고, 각속도는 ω=2π×1200/60=125.7\omega=2\pi\times 1200/60=125.7[rad/s]이다. 그러면 T=P/ω=23.9T=P/\omega=23.9[N·m]이고, 이를 9.89.8로 나누면 약 2.44 [kg·m]가 된다. T=975P[kW]/N=975×3/1200T=975P[\mathrm{kW}]/N=975\times 3/1200으로 검산해도 같다. 23.9는 단위를 바꾸지 않은 값, 234는 9.89.8을 곱해 버린 값, 0.26은 분당 회전수를 각속도로 잘못 쓴 값이다.

문제 43
직류기에서 전기자 반작용을 억제하기 위해 사용하는 보상권선의 전류 방향은?
1계자 전류 방향과 반대이다.
2전기자 전류 방향과 같다.
3계자 전류 방향과 같다.
4전기자 전류 방향과 반대이다.
정답 및 해설
보상권선은 전기자 반작용을 상쇄하기 위해 자극편 표면의 홈에 설치하며, 전기자 기자력을 반대 방향으로 상쇄해야 하므로 전류의 방향은 전기자 전류의 방향과 반대가 되도록 감는다. 따라서 정답은 전기자 전류 방향과 반대이다이다.
문제 44
동기각속도가 ω0\omega_0, 회전자각속도가 ω\omega인 유도전동기의 2차 효율은?
1ω0−ωω0\dfrac{\omega_0-\omega}{\omega_0}
2ω0−ωω\dfrac{\omega_0-\omega}{\omega}
3ω0ω\dfrac{\omega_0}{\omega}
4ωω0\dfrac{\omega}{\omega_0}
정답 및 해설
유도전동기의 2차효율은 2차출력을 2차입력으로 나눈 값으로 η2=1−s=ωω0\eta_2=1-s=\dfrac{\omega}{\omega_0}로 나타낼 수 있다. 따라서 정답은 ωω0\dfrac{\omega}{\omega_0}이다.
문제 45
포화하고 있지 않은 직류발전기의 회전수가 4배로 증가되었을 때 기전력을 전과 같은 값으로 하려면 여자를 속도 변화 전에 얼마로 하여야 하는가?
11/3
21/8
31/2
41/4
정답 및 해설
불포화 영역에서 유기기전력은 E=kϕNE=k\phi N이고 자속은 여자전류에 비례한다. 회전수가 4배(N→4NN\to4N)로 증가해도 기전력을 같은 값으로 유지하려면 자속을 1/41/4로 낮춰야 하므로 여자(계자전류)도 1/41/4배로 해야 한다. 정답은 1/4이다.
문제 46
출력 15[kW]15[kW]인 3상 유도전동기의 기계손이 350[W]350[W]이고, 전부하 시 슬립이 2[%]2[\%]이다. 전부하 시 2차 동손은 몇 [W]인가?
1475
2313
3275
4426
정답 및 해설
축출력에 기계손을 더한 값이 2차출력(P2(1−s)P_2(1-s))이므로 P2(1−s)=15000+350=15350[W]P_2(1-s)=15000+350=15350[W]이고, 2차입력은 P2=153501−0.02≈15663[W]P_2=\dfrac{15350}{1-0.02}\approx15663[W]이다. 2차동손은 Pc2=sP2=0.02×15663≈313[W]P_{c2}=sP_2=0.02\times15663\approx313[W]가 되어 정답은 313이다.
문제 47
동기기의 전기자를 감을 때 코일의 벌림을 자극 하나가 차지하는 간격의 1112\dfrac{11}{12}배로 잡았다. 이렇게 감은 권선의 단절권 계수를 옳게 나타낸 것은?
1sin⁡1211π\sin\dfrac{12}{11}\pi
2sin⁡1124π\sin\dfrac{11}{24}\pi
3sin⁡1112π\sin\dfrac{11}{12}\pi
4sin⁡1223π\sin\dfrac{12}{23}\pi
정답 및 해설

코일의 벌림이 자극 하나의 간격보다 좁으면 두 코일변에 유도되는 기전력의 위상이 어긋나 합성값이 줄어든다. 줄어드는 비율이 곧 kp=sin⁡βπ2k_p=\sin\dfrac{\beta\pi}{2}이며, β\beta는 코일 벌림을 자극 간격으로 나눈 값이다.

주어진 조건은 β=1112\beta=\dfrac{11}{12}이므로 kp=sin⁡(1112⋅π2)=sin⁡1124πk_p=\sin\left(\dfrac{11}{12}\cdot\dfrac{\pi}{2}\right)=\sin\dfrac{11}{24}\pi가 된다.

역산 검산 — 1124π\dfrac{11}{24}\pi를 도로 고치면 82.5∘82.5^{\circ}이고 sin⁡82.5∘≈0.991\sin82.5^{\circ}\approx0.991로 1보다 조금 작아 타당하다. 거꾸로 2×82.5∘180∘=1112\dfrac{2\times82.5^{\circ}}{180^{\circ}}=\dfrac{11}{12}가 복원된다. sin⁡1112π≈0.259\sin\dfrac{11}{12}\pi\approx0.259는 지나치게 작고, 분자와 분모를 뒤집은 나머지 둘은 비가 1을 넘어 조건 자체에 어긋난다.

문제 48
송전계통의 1차 변전소에서 사용하는 Y-Y-△ 결선 3권선 변압기의 3차 권선(△결선)에 대한 설명으로 틀린 것은?
1Y-Y-△ 결선으로 제3고조파 전압에 의한 파형 왜곡을 방지한다.
23차 권선에서는 2차 권선과 다른 주파수를 얻을 수 있어 유도기의 속도제어에 사용된다.
33차 권선은 발전소 내부용 전력을 공급한다.
43차 권선에 조상기를 접속하여 송전선의 전압을 조정하고 역률을 개선한다.
정답 및 해설
Y-Y-△ 3권선변압기에서 3차 △권선은 제3고조파 전류의 통로가 되어 전압 파형 왜곡을 방지하고, 소내 전력 공급이나 조상설비 접속을 통한 전압조정·역률개선에 활용된다. 그러나 변압기는 1차와 2차·3차 권선의 주파수가 서로 같으므로 '2차 권선과 다른 주파수를 얻어 유도기 속도제어에 사용된다'는 설명은 옳지 않다.
문제 49
우리나라 발전소에 설치되어 3상 교류를 발생하는 발전기는?
1직권 발전기
2동기 발전기
3복권 발전기
4분권 발전기
정답 및 해설
우리나라 발전소에서는 3상 교류를 발생시키기 위해 동기발전기(교류발전기)를 사용한다. 따라서 정답은 동기 발전기이다.
문제 50

정격 150[kVA], 6,600/220[V]인 3상 변압기가 지상 역률 0.6 상태로 정격 부하를 걸고 운전되고 있다. 이때 2차측 선전류 가운데 무효 성분의 크기는 약 몇 [A]인가?

1

236

2

394

3

315

4

182

정답 및 해설

2차측 선전류의 크기는 I2=150×1033×220≈394I_2=\dfrac{150\times 10^3}{\sqrt3\times 220}\approx 394[A]이고, 지상 역률이 0.6이면 무효율은 sin⁡θ=1−0.62=0.8\sin\theta=\sqrt{1-0.6^2}=0.8이다. 무효 성분은 크기에 무효율을 곱한 값이므로 394×0.8≈315394\times 0.8\approx 315[A]가 된다. 236[A]는 역률을 곱해 얻은 유효 성분, 394[A]는 성분을 나누기 전 전류의 크기, 182[A]는 3상 전류식에서 3\sqrt3 대신 3으로 나눈 값이다.

문제 51
2전동기설에 의하여 단상 유도전동기의 가상적 2개의 회전자 중 정방향에 회전하는 회전자 슬립이 s이면 역방향에 회전하는 가상적 회전자의 슬립은 어떻게 표시되는가?
11-s
22-s
33-s
41+s
정답 및 해설
2전동기설에서 정방향 회전자의 슬립이 s=Ns−NNss=\dfrac{N_s-N}{N_s}일 때, 역방향으로 도는 가상 회전자는 −Ns-N_s를 기준으로 하므로 그 슬립은 Ns−(−N)Ns=2−s\dfrac{N_s-(-N)}{N_s}=2-s가 된다. 따라서 정답은 2-s이다.
문제 52

6극 3상 유도전동기를 60[Hz] 전원으로 운전할 때 회전자가 1,080[rpm]으로 돌고 있다. 이때 회전자 회로에 유도되는 기전력의 주파수는 몇 [Hz]인가?

1

6[Hz]

2

54[Hz]

3

60[Hz]

4

66[Hz]

정답 및 해설

동기속도는 Ns=120fP=120×606=1200N_{s} = \dfrac{120 f}{P} = \dfrac{120 \times 60}{6} = 1200[rpm]이므로 슬립은 s=1200−10801200=0.1s = \dfrac{1200 - 1080}{1200} = 0.1이다. 회전자 쪽에 유도되는 기전력의 주파수는 슬립에 정비례하므로 f2=sf1=0.1×60=6f_{2} = s f_{1} = 0.1 \times 60 = 6[Hz]이다. 정지 순간(s=1s = 1)에는 전원과 같은 60[Hz]가 나타나고, 54[Hz]와 66[Hz]는 각각 (1−s)f1(1 - s) f_{1}, (1+s)f1(1 + s) f_{1}을 잘못 적용한 값이다.

문제 53
누설변압기가 갖는 특성으로 알맞은 것은?
1정전압 특성
2정전류 특성
3고역률 특성
4고저항 특성
정답 및 해설
정답은 정전류 특성이다. 누설변압기는 누설리액턴스를 크게 하여 부하가 변해도 2차 전류가 거의 일정하게 유지되는 정전류 특성을 가지도록 만든 것으로, 아크 용접기나 네온관용 변압기 등에 사용된다. 부하 증가 시 전압이 급격히 강하하는 수하 특성을 이용하므로 정전압 특성이나 고역률 특성과는 거리가 멀다.
문제 54
두 대 이상의 동기발전기를 병렬운전하기 위한 조건으로 옳지 않은 것은?
1기전력의 위상이 같을 것
2기전력의 용량이 같을 것
3기전력의 주파수가 같을 것
4기전력의 크기가 같을 것
정답 및 해설
동기발전기의 병렬운전 조건은 기전력의 크기, 위상, 주파수, 파형이 같아야 하는 것이며, 각 발전기의 용량(kVA)까지 같을 필요는 없다. 따라서 병렬운전 조건으로 옳지 않은 것은 ② 기전력의 용량이 같을 것이다.
문제 55
동기 발전기의 안정도를 증진시키기 위한 대책이 아닌 것은?
1회전자의 플라이 휠 효과를 크게 한다.
2역상·영상 임피던스를 작게 한다.
3속응 여자 방식을 사용한다.
4정상 임피던스를 작게 한다.
정답 및 해설
동기발전기의 안정도를 높이려면 회전자의 플라이휠 효과(관성)를 크게 하고, 속응여자방식을 채택하며, 정상(동기)임피던스는 작게 하는 것이 유리하다. 반대로 역상·영상 임피던스는 비대칭(지락 등) 고장 시의 고장전류를 제한하기 위해 오히려 크게 하는 것이 안정도에 유리하므로, 이를 작게 하는 것은 안정도 증진 대책이 될 수 없다. 정답은 역상·영상 임피던스를 작게 한다이다.
문제 56
1차전압 6600V, 2차전압 220V, 주파수 60Hz, 1차권수 1000회의 변압기가 있다. 최대 자속은 약 몇 Wb인가?
10.032
20.025
30.020
40.030
정답 및 해설
변압기 유기기전력식 E1=4.44fN1ΦmE_1=4.44fN_1\Phi_m에서 최대자속은 Φm=E14.44fN1=66004.44×60×1000≈0.025 [Wb]\Phi_m=\dfrac{E_1}{4.44fN_1}=\dfrac{6600}{4.44\times60\times1000}\approx0.025\ [\mathrm{Wb}]이다. 따라서 정답은 0.0250.025이다.
문제 57
이상적인 변압기의 무부하에서 위상관계로 옳은 것은?
1인가전압은 1차 유기기전력 보다 90° 앞선다.
21차 유기기전력과 2차 유기기전력의 위상은 반대이다.
3자속과 여자전류는 동위상이다.
4자속은 인가전압 보다 90° 앞선다.
정답 및 해설
정답은 자속과 여자전류는 동위상이다 이다. 이상적인 변압기의 무부하 상태에서 자화특성을 선형으로 보면, 자속을 만드는 여자전류(자화전류)는 자속과 같은 위상을 가진다. 반면 인가전압은 유기기전력과 크기가 같고 위상이 반대(180°)이지 90° 앞서는 것이 아니며, 자속은 인가전압보다 90° 뒤진다.
문제 58
동기 발전기의 단락비를 계산하는 데 필요한 시험은?
1부하 시험과 돌발 단락 시험
2정상, 역상, 영상 리액턴스의 측정 시험
3무부하 포화 시험과 3상 단락 시험
4단상 단락 시험과 3상 단락 시험
정답 및 해설
단락비는 무부하 시 정격전압을 유기하는 데 필요한 계자전류와, 3상 단락시험에서 정격전류와 같은 단락전류를 흘리는 데 필요한 계자전류의 비로 구한다. 따라서 단락비 계산에는 무부하 포화시험과 3상 단락시험이 필요하며
문제 59
210/105 V의 변압기를 그림과 같이 결선하고 고압측에 200 V의 전압을 가하면 전압계의 지시는 몇 V 인가? (단, 변압기는 가극성이다.)
V200VUVuv
1200
2400
3300
4100
정답 및 해설
1차 210[V], 2차 105[V]로 권수비가 2:1인 변압기를 가극성으로 승압 결선하여 1차측에 200[V]를 인가하면, 2차에 유기되는 전압 200×105210=100200\times \dfrac{105}{210}=100[V]이 1차전압에 더해져 전압계에는 200+100=300200+100=300[V]가 나타난다. 따라서 정답은 300이다.
문제 60
동기발전기의 전기자권선을 분포권으로 하면 어떻게 되는가?
1권선의 리액턴스가 커진다.
2집중권에 비하여 합성 유기기전력이 증가한다.
3기전력의 파형이 좋아진다.
4난조를 방지한다.
정답 및 해설
정답은 기전력의 파형이 좋아진다이다. 분포권은 고조파 성분을 상쇄시켜 기전력 파형을 정현파에 가깝게 개선하는 대신, 집중권에 비해 합성 유기기전력은 다소 감소한다.
문제 61

시정수가 0.10.1[s]인 1차 지연 요소 G(s)=11+0.1sG(s)=\dfrac{1}{1+0.1s}에 각주파수 ω=10\omega=10[rad/s]의 정현파를 넣었다. 이때 이득[dB]과 입력 대비 위상[°]을 옳게 짝지은 것은?

1

이득 −3.01-3.01[dB], 위상 −45-45[°]

2

이득 −3.01-3.01[dB], 위상 +45+45[°]

3

이득 +3.01+3.01[dB], 위상 −45-45[°]

4

이득 −6.02-6.02[dB], 위상 −63.4-63.4[°]

정답 및 해설

ss 자리에 jωj\omega를 넣으면 G(jω)=1/(1+jωT)G(j\omega)=1/(1+j\omega T)이고 ωT=10×0.1=1\omega T=10\times 0.1=1이라 분모의 실수부와 허수부가 같아진다. 크기가 1/2=0.7071/\sqrt{2}=0.707이므로 20log⁡100.707=20\log_{10}0.707=-3.01 [dB], 위상은 −tan⁡−11=−45-\tan^{-1}1=-45[°]가 된다. 분모에 +jωT+j\omega T가 놓이므로 출력은 항상 뒤지고(부호 음), 크기도 1보다 작아 이득은 음수다. 바로 이 점이 절점 주파수이며, -6.02 [dB]는 크기를 1/21/2로 잘못 본 값이다.

문제 62
제어장치가 제어대상에 가하는 제어신호로 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력인 신호는?
1목표값
2동작신호
3제어량
4조작량
정답 및 해설
정답은 조작량이다. 조작량은 제어장치가 제어대상에 실제로 가하는 신호로, 제어장치 입장에서는 출력이고 제어대상 입장에서는 입력이 되는 신호이다.
문제 63

초기값이 모두 0인 어떤 계가 d2y(t)dt2+5dy(t)dt+6y(t)=2dx(t)dt+3x(t)\dfrac{d^{2}y(t)}{dt^{2}}+5\dfrac{dy(t)}{dt}+6y(t)=2\dfrac{dx(t)}{dt}+3x(t)를 만족한다. 넣는 쪽을 x(t)x(t), 나오는 쪽을 y(t)y(t)로 볼 때 이 계의 전달함수는?

1

s2+5s+62s+3\dfrac{s^{2}+5s+6}{2s+3}

2

3s+2s2+5s+6\dfrac{3s+2}{s^{2}+5s+6}

3

2s+3s2+6s+5\dfrac{2s+3}{s^{2}+6s+5}

4

2s+3s2+5s+6\dfrac{2s+3}{s^{2}+5s+6}

정답 및 해설

처음 상태가 0이면 시간 미분은 ss를 곱하는 연산으로 바뀌므로 양변을 옮겨 적으면 (s2+5s+6)Y(s)=(2s+3)X(s)(s^{2}+5s+6)Y(s)=(2s+3)X(s)가 된다. 전달함수는 나오는 쪽과 넣는 쪽 변환의 비이니 Y(s)X(s)=2s+3s2+5s+6\dfrac{Y(s)}{X(s)}=\dfrac{2s+3}{s^{2}+5s+6}이다. 분자와 분모를 뒤집은 것, 2와 3의 자리를 맞바꾼 것, 5와 6을 맞바꾼 것은 모두 답이 될 수 없다.

문제 64
1차 지연요소의 전달함수가 G(s)=ks+10G(s) = \frac{k}{s+10}인 제어계에서 절점주파수는 몇 [rad/s][rad/s]인가?
10.01
20.1
31
410
정답 및 해설
1차 지연요소 G(s)=ks+10G(s)=\frac{k}{s+10}는 k/10s10+1\frac{k/10}{\frac{s}{10}+1} 형태로 바꿀 수 있으며, 절점주파수는 극점의 크기인 ω=10[rad/s]\omega=10[\mathrm{rad/s}]에서 나타난다. 따라서 정답은 10이다.
문제 65
전달함수가 C(s)R(s)=14s2+3s+1\frac{C(s)}{R(s)}=\frac{1}{4s^2+3s+1}인 제어계는 다음 중 어느 경우에 해당하는가?
1과제동
2무제동
3임계제동
4부족제동
정답 및 해설
전달함수를 표준형과 비교하기 위해 분모를 4로 나누면 s2+0.75s+0.25s^2+0.75s+0.25이므로 ωn2=0.25, 2ζωn=0.75\omega_n^2=0.25,\ 2\zeta\omega_n=0.75에서 ωn=0.5, ζ=0.75\omega_n=0.5,\ \zeta=0.75가 된다. 0<ζ<10<\zeta<1 범위에 있으므로 부족제동에 해당한다. 정답은 부족제동이다.
문제 66
그림처럼 결선한 평형 33상 회로가 있다. 전원 쪽 전압이 Vab=300[V]V_{ab}=300[V], 부하 한 상당 임피던스가 Z=6−j6[Ω]Z=6-j6[\Omega]라면 전원에서 부하로 흘러 나가는 선전류 IaI_a는 약 몇 [A][A]인가? (단, 상순은 a−b−ca-b-c이다.) VcaVabVbc−++−−+ZZZIaacba'b'c'
161.24∠−15∘61.24\angle-15^{\circ}
261.24∠15∘61.24\angle15^{\circ}
335.36∠45∘35.36\angle45^{\circ}
461.24∠45∘61.24\angle45^{\circ}
정답 및 해설

삼각으로 묶은 부하에서는 한 상에 선간전압이 그대로 걸린다. 임피던스를 극형식으로 고치면 Z=6−j6=62∠−45∘≈8.485∠−45∘ [Ω]Z=6-j6=6\sqrt2\angle-45^{\circ}\approx8.485\angle-45^{\circ}\ [\Omega]이므로 상전류는 Iab=300∠0∘8.485∠−45∘≈35.36∠45∘ [A]I_{ab}=\dfrac{300\angle0^{\circ}}{8.485\angle-45^{\circ}}\approx35.36\angle45^{\circ}\ \mathrm{[A]}다. 용량성이라 전류가 앞선다.

선전류는 크기가 상전류의 3\sqrt3배이고 위상은 30∘30^{\circ}만큼 뒤지므로 Ia=3×35.36∠(45∘−30∘)≈61.24∠15∘ [A]I_a=\sqrt3\times35.36\angle\left(45^{\circ}-30^{\circ}\right)\approx61.24\angle15^{\circ}\ \mathrm{[A]}가 된다.

독립 검산 — 상순이 a−b−ca-b-c이므로 Vca=300∠120∘V_{ca}=300\angle120^{\circ}, Ica≈35.36∠165∘I_{ca}\approx35.36\angle165^{\circ}다. 마디에서 Ia=Iab−Ica=(25.0+j25.0)−(−34.16+j9.15)≈59.16+j15.85I_a=I_{ab}-I_{ca}=(25.0+j25.0)-(-34.16+j9.15)\approx59.16+j15.85, 크기 61.2461.24, 각 15.0∘15.0^{\circ}로 앞의 결과와 같다. 35.36∠45° 는 상전류를 그대로 고른 값이다.

문제 67
그림과 같은 RLC 회로에서 입력전압이 ei(t)e_i(t), 출력전류가 i(t)i(t)일 때, 이 회로의 전달함수 I(s)Ei(s)\frac{I(s)}{E_i(s)}는? RLCei(t)i(t)
11RCs2+LCs+1\dfrac{1}{RCs^2+LCs+1}
2CsRCs2+LCs+1\dfrac{Cs}{RCs^2+LCs+1}
3CsLCs2+RCs+1\dfrac{Cs}{LCs^2+RCs+1}
41LCs2+RCs+1\dfrac{1}{LCs^2+RCs+1}
정답 및 해설
정답은 CsLCs2+RCs+1\frac{Cs}{LCs^{2}+RCs+1} 이다. 직렬 RLC 회로에서 Ei(s)=I(s)(R+Ls+1Cs)E_i(s)=I(s)\left ( R+Ls+\frac{1}{Cs} \right )이므로 I(s)Ei(s)=1R+Ls+1Cs=CsLCs2+RCs+1\frac{I(s)}{E_i(s)}=\frac{1}{R+Ls+\frac{1}{Cs}}=\frac{Cs}{LCs^{2}+RCs+1}이다.
문제 68
전달함수가 C(s)R(s)=25s2+6s+25\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{25}{s^2+6s+25}인 2차 제어시스템의 감쇠 진동 주파수(ωd)는 몇 rad/sec인가?
13
26
34
45
정답 및 해설
표준형과 비교하면 ωn2=25⇒ωn=5\omega_n^2=25\Rightarrow\omega_n=5, 2ζωn=6⇒ζ=0.62\zeta\omega_n=6\Rightarrow\zeta=0.6이다. 감쇠 진동 주파수는 ωd=ωn1−ζ2=51−0.36=5×0.8=4\omega_d=\omega_n\sqrt{1-\zeta^2}=5\sqrt{1-0.36}=5\times0.8=4[rad/sec]가 되어 정답은 4이다.
문제 69
그림과 같은 블록선도의 등가 종합전달함수(C/R)는? R+−G1+−G2G3CG4
1G1G2G31+G1G2+G1G2G3\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_1G_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+G2G2+G1G2G3\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_2+G_1G_2G_3}
정답 및 해설
출력 CC가 G2,G3G_2, G_3 구간을 지나 두 번째 합산점으로 음되먹임되는 내부 루프의 등가전달함수는 G2G31+G2G3\dfrac{G_2G_3}{1+G_2G_3}이며, 여기에 G1G_1이 직렬로 연결되고 G2G_2 출력이 다시 G4G_4를 거쳐 최외곽 합산점으로 음되먹임된다. 이를 모두 정리하면 종합전달함수는 CR=G1G2G31+G2G3+G1G2G4\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3+G_1G_2G_4}가 되어
문제 70
그림의 신호흐름선도에서 외란입력 E(s)E(s)와 출력 C(s)C(s) 사이의 전달함수는? R(S)C(S)E(S)e−f−g1abcd1
1CR=abcde1+af+cg\dfrac{C}{R} = \dfrac{abcde}{1+af+cg}
2CR=abcde1+af+cg+acfg\dfrac{C}{R} = \dfrac{abcde}{1+af+cg+acfg}
3CR=bcde1+af+cg+acfg\dfrac{C}{R} = \dfrac{bcde}{1+af+cg+acfg}
4CR=bcde1+af+cg\dfrac{C}{R} = \dfrac{bcde}{1+af+cg}
정답 및 해설
E(s)에서 출력까지의 전향경로 이득은 e×b×c×de\times b\times c\times d이고, 서로 접촉하지 않는 두 되먹임 루프 −af-af, −cg-cg가 존재하므로 Δ=1+af+cg+acfg\Delta=1+af+cg+acfg이다. 메이슨 공식을 적용하면 C(s)E(s)=bcde1+af+cg+acfg\frac{C(s)}{E(s)}=\frac{bcde}{1+af+cg+acfg}이므로 정답은 bcde1+af+cg+acfg\frac{bcde}{1+af+cg+acfg}이다.
문제 71
개루프 전달함수 G(s)=(s＋2)/((s＋1)(s＋3))인 단위 피드백 제어계의 특성방정식은?
1s2＋4s＋3=0
2s2＋4s＋6=0
3s2＋5s＋5=0
4s2＋3s＋2=0
정답 및 해설
단위 피드백 제어계의 특성방정식은 1+G(s)=01+G(s)=0에서 유도되며, (s+1)(s+3)+(s+2)=0(s+1)(s+3)+(s+2)=0을 전개하면 s2+4s+3+s+2=s2+5s+5=0s^2+4s+3+s+2=s^2+5s+5=0이 된다. 따라서 정답은 s2＋5s＋5=0이다.
문제 72
그림과 같은 블록선도에서 전달함수(C(s)R(s))\left(\frac{C(s)}{R(s)}\right)는?+−1+−23C(S)22
1511\dfrac{5}{11}
2517\dfrac{5}{17}
3617\dfrac{6}{17}
4611\dfrac{6}{11}
정답 및 해설
정답은 617\dfrac{6}{17}이다. 순방향 이득은 1×2×3=61\times2\times3=6이고, 두 되먹임 루프의 이득은 각각 −4-4(안쪽 루프, G1G2H1=1×2×2G_1G_2H_1=1\times2\times2)와 −12-12(바깥쪽 루프, G2G3H2=2×3×2G_2G_3H_2=2\times3\times2)이며 두 루프가 서로 접촉하므로 Δ=1−(−4−12)=17\Delta=1-(-4-12)=17이 되어 C(s)R(s)=617\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{6}{17}이다.
문제 73
e(t)e(t)의 Z변환을 E(z)E(z)라 할 때, e(t)e(t)의 초기값을 구하는 방법은 다음 중 어느 것인가?
1lim⁡z→0E(z)\lim_{z \to 0}E(z)
2lim⁡z→∞zE(z)\lim_{z \to \infty}zE(z)
3lim⁡z→∞E(z)\lim_{z \to \infty}E(z)
4lim⁡z→0zE(z)\lim_{z \to 0}zE(z)
정답 및 해설
정답은 lim⁡z→∞E(z)\lim_{z\to\infty}E(z)이다. Z변환의 초기값 정리에 따라 시간함수의 초기값은 e(0)=lim⁡z→∞E(z)e(0)=\lim_{z\to\infty}E(z)로 구하며, 최종값 정리와는 구별된다.
문제 74

어떤 2차 제어계의 단위계단응답을 관측하였더니 최대 오버슈트가 20[%], 제2 오버슈트가 4[%]로 나타났다. 이 응답의 감쇠비(decay ratio)는?

1

0.2

2

0.04

3

0.16

4

5

정답 및 해설

감쇠비는 최대 오버슈트에 대한 제2 오버슈트의 비로 정해지며, 진동이 얼마나 빨리 잦아드는지를 보여 주는 값이다. 주어진 수치를 넣으면 4÷20=0.24\div 20=0.2이므로 0.2가 된다. 5는 분자와 분모를 거꾸로 놓은 결과이고, 0.16은 두 오버슈트의 차를 그대로 적은 값이며, 0.04는 제2 오버슈트 자체를 옮겨 놓은 값이다.

문제 75
G(s)H(s)=Ks2(s+1)2G(s)H(s)=\frac{K}{s^2(s+1)^2}의 근궤적 수는?
10
21
34
42
정답 및 해설
근궤적의 가지 수는 개루프 전달함수 G(s)H(s)G(s)H(s)의 극점 개수(분모의 차수)와 같다. G(s)H(s)=Ks2(s+1)2G(s)H(s)=\dfrac{K}{s^2(s+1)^2}는 s=0s=0(중근)과 s=−1s=-1(중근)에 극점이 있어 극점의 개수가 4개이므로 근궤적은 4개이다.
정답은 4이다.
문제 76
22차계 전달함수가 G(s)=ωn2s2+2ζωns+ωn2G(s)=\dfrac{\omega_n^2}{s^2+2\zeta\omega_ns+\omega_n^2}인 제어계가 있다. ζ=1\zeta=1, ωn=1\omega_n=1일 때, 이 계의 단위 임펄스 응답은?
11−e−t1-e^{-t}
212t2\dfrac12t^2
3te−tte^{-t}
4e−te^{-t}
정답 및 해설
ζ=1\zeta=1, ωn=1\omega_n=1이면 전달함수는 G(s)=1(s+1)2G(s)=\dfrac1{(s+1)^2}인 임계제동계가 된다. 단위 임펄스 응답은 G(s)G(s)를 그대로 역라플라스 변환한 것이므로 g(t)=te−tg(t)=te^{-t}가 되어, 정답은 te−tte^{-t}이다.
문제 77
다음 중 G(s)H(s)=K/(Ts＋1)일 때, 이 계통은 어떤 형인가?
11형
23형
32형
40형
정답 및 해설
정답은 0형 이다. 제어계의 형(type)은 개루프 전달함수가 원점(s=0)에 가지는 극의 개수로 결정되는데, G(s)H(s)=KTs+1G(s)H(s)=\frac{K}{Ts+1}은 극이 s=−1Ts=-\frac{1}{T}에 있을 뿐 원점에는 극이 없으므로 0형이다.
문제 78
상태방정식 ddtx(t)=Ax(t)+Bu(t)\frac{d}{dt}x(t)=Ax(t)+Bu(t)에서 A=[220.52]A = \begin{bmatrix} 2 & 2 \\ 0.5 & 2 \end{bmatrix}일 때, A의 고유값은?
12, -5
21, -5
32, 3
41, 3
정답 및 해설
고유값은 det⁡(A−λI)=0\det(A-\lambda I)=0에서 구한다. (2−λ)2−(2)(0.5)=0⇒(2−λ)2=1⇒λ=1, 3(2-\lambda)^2-(2)(0.5)=0\Rightarrow(2-\lambda)^2=1\Rightarrow\lambda=1,\,3이 되어 정답은 1, 3이다.
문제 79
그림의 시퀀스 회로에서 누름버튼 A를 누른 채로 두어 X1X_1이 여자된 상태이다. 이 상태에서 누름버튼 B를 함께 눌렀을 때 나타나는 결과로 옳은 것은? AX2X1BX1X2
1X1X_1이 소자되고 대신 X2X_2가 여자된다.
2X1X_1과 X2X_2가 나란히 여자되어 두 코일이 함께 동작한다.
3X2X_2는 여자되지 못하고 X1X_1의 여자 상태만 그대로 이어진다.
4X2X_2가 여자와 소자를 되풀이하여 점멸 동작을 한다.
정답 및 해설
왼쪽 가지는 누름버튼 A와 X2X_2의 b접점을 지나 X1X_1 코일로, 오른쪽 가지는 누름버튼 B와 X1X_1의 b접점을 지나 X2X_2 코일로 이어진다.
A를 눌러 X1X_1이 여자되는 순간 오른쪽 가지에 놓인 X1X_1의 b접점이 떨어진다. 그러므로 뒤이어 B를 눌러도 X2X_2 코일까지 전류가 갈 길이 끊겨 있어 X2X_2는 여자되지 못하고, 먼저 살아난 X1X_1만 그대로 남는다. 따라서 정답은 ③이다.
반대로 B를 먼저 눌렀다면 이번에는 X2X_2가 살아나고 왼쪽 가지의 X2X_2 b접점이 떨어져 X1X_1이 막힌다. 이처럼 두 출력이 서로 상대를 붙잡아 두는 결선을 인터록이라 하며, 전동기 정회전용·역회전용 전자접촉기가 한꺼번에 투입되어 전원이 단락되는 사고를 막는 데 쓴다.
이 회로에는 코일과 병렬로 붙는 유지 접점이 없으므로, 누름버튼에서 손을 떼면 여자되어 있던 계전기도 곧바로 복귀한다.
문제 80
제어시스템의 주파수 전달함수가 G(jw)=j5w이고, 주파수가 w=0.02rad/sec일 때 이 제어시스템의 이득(dB)은?
110
2-20
3-10
420
정답 및 해설
주파수 응답의 이득은 g=20log⁡10∣G(jω)∣g=20\log_{10}|G(j\omega)|[dB]로 정의된다. G(jω)=j5ωG(j\omega)=j5\omega이므로 ω=0.02\omega=0.02[rad/s]에서 ∣G(j0.02)∣=5×0.02=0.1|G(j0.02)|=5\times0.02=0.1이고, 따라서 g=20log⁡100.1=20×(−1)=−20g=20\log_{10}0.1=20\times(-1)=-20[dB]이다. 그러므로 정답은 -20 이다. ④ 20[dB]는 ∣G∣=10|G|=10 즉 ω=2\omega=2[rad/s]일 때의 값이고, ③ -10[dB]는 ∣G∣≈0.316|G|\approx0.316에 해당하므로 맞지 않는다.
문제 81
다음 빈칸에 들어갈 내용으로 옳은 것은? 전차선로는 무선설비의 기능에 계속적이고또한 중대한 장해를 주는 (     )가 생길 우려가 있는 경우에는 이를 방지하도록 시설하여야 한다.
1전자파
2정전기
3혼촉사고
4단락사고
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 전차선로는 무선설비의 기능에 계속적이고 또한 중대한 장해를 주는 전자파가 생길 우려가 있는 경우 이를 방지하도록 시설하여야 한다. 따라서 빈칸에 들어갈 내용은 ① 전자파이다.
문제 82
가공전선로와 지중 전선로가 접속되는 곳에 반드시 설치되어야 하는 기구는?
1피뢰기
2분로리액터
3동기조상기
4전력용 콘덴서
정답 및 해설
정답은 피뢰기이다. 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 곳에는 이상전압으로부터 설비를 보호하기 위해 반드시 피뢰기를 설치하여야 한다.
문제 83
접지공사의 접지극을 시설할 때 동결깊이를 고려하여 지하 몇 [cm] 이상의 깊이로 매설하여야 하는가? (단, 접지도체를 철주나 그 밖의 금속체를 따라 시설하는 경우는 제외한다.)
175
2100
360
490
정답 및 해설
정답은 75[cm]이다. 한국전기설비규정에 따르면 접지극은 동결깊이를 고려하여 지하 0.75m 이상의 깊이로 매설하여야 한다.
문제 84
최대사용전압 10[kV]인 중성점 비접지식 전로의 절연내력 시험전압은 몇 [kV]인가?
112.5
215
310
49.2
정답 및 해설
최대사용전압 7kV 초과 25kV 이하인 중성점 비접지식 전로의 절연내력시험전압은 최대사용전압의 1.25배이다. 10kV×1.25=12.5kV가 되어 정답은 12.5이다.
문제 85
특고압 가공전선로의 지지물 중 전선로의 지지물 양쪽의 경간의 차가 큰 곳에 사용하는 철탑은?
1내장형 철탑
2인류형 철탑
3각도형 철탑
4보강형 철탑
정답 및 해설
전선로 지지물 양쪽의 경간의 차가 큰 곳에는 불평형 장력을 지지할 수 있는 내장형 철탑을 사용한다.
정답은 내장형 철탑이다.
문제 86
특고압 변전소에 울타리·담 등을 시설할 때, 그 높이는 몇 [m] 이상이어야 하는가?
16
21
32
45
정답 및 해설
한국전기설비규정(KEC 351.1)에 따르면 발전소·변전소·개폐소 등에 울타리·담 등을 시설하는 경우 그 높이는 2[m] 이상으로 하고, 지표면과 울타리·담 하단 사이의 간격은 0.15[m] 이하로 유지해야 한다. 따라서 정답은 2이다.
문제 87
주택용 배선차단기 B형의 순시트립 범위는 정격전류(InI_n)의 몇 배인가?
11In1I_n 초과 ~ 3In3I_n 이하
25In5I_n 초과 ~ 10In10I_n 이하
33In3I_n 초과 ~ 5In5I_n 이하
410In10I_n 초과 ~ 20In20I_n 이하
정답 및 해설
정답은 3In3I_n 초과 ~ 5In5I_n 이하 이다. 주택용 배선차단기의 순시트립범위는 B형이 정격전류의 3배 초과 5배 이하, C형이 5배 초과 10배 이하, D형이 10배 초과 20배 이하로 구분된다.
문제 88
최대 사용전압이 22900[v]인 3상4선식 중성선 다중접지식 전로와 대지사이의 절연내력 시험전압은 몇 [V]인가?
128752
225229
321068
432510
정답 및 해설
중성점 다중접지식 전로(7kV 초과 25kV 이하)의 절연내력 시험전압은 최대사용전압의 0.92배이다. 22900×0.92=2106822900\times0.92=21068[V]가 되어 정답은 21068이다.
문제 89
한국전기설비규정이 안전을 이유로 과전류 보호장치를 면제해 주는 회로에 해당하는 것은?
1계기용 변압기(전압변성기)의 22차회로
2콘센트가 여러 개 딸린 일반 조명·전열 분기회로
3변류기(전류변성기)의 22차회로
4화재 위험이 큰 장소에 둔 특수설비의 전원회로
정답 및 해설
한국전기설비규정 212.4.3 '다'는 쓰는 도중 회로가 갑자기 끊기면 오히려 더 큰 사고로 이어지는 부하를 따로 묶어, 그 전원회로에 한해 과부하에 대한 보호를 면제한다. 열거된 것은 ㉠회전기의 여자회로 ㉡전자석 크레인의 전원회로 ㉢전류변성기의 22차회로 ㉣소방설비의 전원회로 ㉤주거침입경보·가스누출경보 같은 안전설비의 전원회로 다섯이므로 ③이 답이다.
계기용 변압기의 22차는 이 목록에 없다. 오히려 22차를 열어 두면 안 되는 쪽이 변류기여서, 개방 자체가 위험이 되는 것도 변류기 22차다. ②처럼 콘센트가 딸린 보통 분기회로는 면제 대상이 아니고, ④는 같은 조 본문 단서가 화재·폭발 우려가 있는 장소의 설비와 특수설비·특수장소에는 면제를 쓰지 못하게 못 박고 있어 틀린다.
문제 90

주택용 배선차단기 가운데 B형이 순시동작하여야 하는 전류의 범위로 옳은 것은? (단, InI_{n}은 차단기의 정격전류이다.)

1

2In2 I_{n} 초과 3In3 I_{n} 이하

2

5In5 I_{n} 초과 10In10 I_{n} 이하

3

10In10 I_{n} 초과 20In20 I_{n} 이하

4

3In3 I_{n} 초과 5In5 I_{n} 이하

정답 및 해설

주택용 배선차단기는 순시동작 전류대에 따라 세 가지 형식으로 나뉜다. B형은 정격전류의 3배를 넘고 5배 이하인 구간에서 순시동작하며, 5배 초과 10배 이하는 C형, 10배 초과 20배 이하는 D형이 맡는다. 2배 초과 3배 이하로 정해진 형식은 없다. 뒤쪽 형식일수록 순시동작 기준전류가 커지므로 기동·돌입전류가 큰 부하에는 D형 쪽을 적용한다.

문제 91
최대사용전압이 7 ㎸를 초과하는 회전기의 절연내력 시험은 최대사용전압의 몇 배의 전압 (10,500 V 미만으로 되는 경우에는 10,500 V)에서 10분간 견디어야 하는가?
10.92
21.1
31.25
41
정답 및 해설
한국전기설비규정의 절연내력 시험전압 기준에 따르면 최대사용전압이 7[kV]를 초과하는 회전기(회전변류기 제외)는 최대사용전압의 1.25배의 전압(10,500[V] 미만으로 되는 경우에는 10,500[V])으로 10분간 견뎌야 한다. 따라서 정답은 1.25이다.
문제 92
발전소에서 계측장치를 시설하지 않아도 되는 것은?
1특고압용 변압기의 온도
2발전기의 고정자 및 베어링 온도
3발전기의 회전수 및 주파수
4주요 변압기의 전압 및 전류 또는 전력
정답 및 해설
정답은 발전기의 회전수 및 주파수이다. 발전소에 시설해야 하는 계측장치는 발전기 등의 전압·전류·전력, 발전기의 베어링 및 고정자 온도, 주요 변압기의 전압·전류·전력, 특고압용 변압기의 온도 등이며, 발전기의 회전수 및 주파수는 법정 계측 대상이 아니다.
문제 93
발전소의 개폐기 또는 차단기에 사용하는 압축공기장치의 주 공기탱크에 시설하는 압력계의 최고 눈금의 범위로 옳은 것은?
1사용압력의 2배 이상 3배 이하
2사용압력의 1배 이상 2배 이하
3사용압력의 1.5배 이상 3배 이하
4사용압력의 1.15배 이상 2배 이하
정답 및 해설
정답은 사용압력의 1.5배 이상 3배 이하이다. 한국전기설비규정에 따르면 압축공기장치의 주 공기탱크에 시설하는 압력계의 최고 눈금은 사용압력의 1.5배 이상 3배 이하 범위이어야 한다.
문제 94

세대 안 분전반에 다는 주택용 배선차단기는 순시동작 전류대에 따라 몇 갈래 형식으로 갈린다. 작은 전동기가 딸린 회로나 콘센트, 등기구 회로처럼 흔한 부하에 쓰는 형식과, 정격전류 InI_n에 대한 순시동작 구간을 옳게 묶은 것은?

1

B형, 1In1I_n 넘고 3In3I_n까지

2

B형, 3In3I_n 넘고 5In5I_n까지

3

C형, 5In5I_n 넘고 10In10I_n까지

4

D형, 10In10I_n 넘고 20In20I_n까지

정답 및 해설

한국전기설비규정 212.3.4는 주택용 배선차단기가 표 212.3-3과 표 212.3-4에 맞을 것을 요구하는데, 뒤쪽 표가 순시동작 구간에 따라 형식을 가르는 표다. 구간은 3In∼5In3I_n\sim5I_n인 B형, 5In∼10In5I_n\sim10I_n인 C형, 10In∼20In10I_n\sim20I_n인 D형으로 나뉘며, 문제가 든 것처럼 두루 쓰이는 부하에 맞추는 것은 C형, 곧 5In5I_n을 넘고 10In10I_n까지다. 1번 구간은 어느 형식에도 없고, 2번과 4번은 형식과 구간의 짝은 맞지만 문제가 든 부하에는 들어맞지 않는다.

문제 95
고압 지중전선이 지중 약전류전선 등과 접근하거나 교차하는 경우에 상호의 이격거리가 몇 [cm] 이하인 때에는 두전선이 직접 접촉하지 아니하도록 조치하여야 하는가?
140
215
330
420
정답 및 해설
고압 지중전선이 지중 약전류전선 등과 접근하거나 교차하여 상호 이격거리가 30cm 이하인 경우에는 두 전선이 직접 접촉하지 아니하도록 내화성 격벽 등의 조치를 하여야 한다.
정답은 30이다.
문제 96
두 개 이상의 전선을 병렬로 사용하는 경우, 각 전선이 동선이라면 굵기는 몇 [mm2]\rm[mm^2] 이상이어야 하며, 전선은 같은 도체·같은 재료·같은 길이 및 같은 굵기의 것을 사용하여야 하는가?
135
270
350
4100
정답 및 해설
두 개 이상의 전선을 병렬로 사용하는 경우 각 전선은 동선이면 50[mm2]50\rm{[mm^2]} 이상, 알루미늄선이면 70[mm2]70\rm{[mm^2]} 이상이어야 하며, 같은 도체·같은 재료·같은 길이 및 같은 굵기의 것을 사용해야 한다. 따라서 정답은 50이다.
문제 97

한국전기설비규정에 따른 풍력발전설비의 접지 및 낙뢰 보호에 관한 설명으로 옳은 것은?

1

타워 기초를 접지극으로 활용하여 통합접지공사를 시행한다.

2

설비 상호 간에는 일정한 크기의 전위차가 유지되도록 시설한다.

3

제어기기의 신호 전달 경로에는 금속 도체선을 그대로 사용한다.

4

인하도선은 절연피복을 입힌 가는 강선으로 시설한다.

정답 및 해설

풍력발전설비의 접지는 타워 기초를 접지극으로 삼은 통합접지공사로 시설하도록 정하고 있으므로 ①이 옳다. 설비 사이에 전위차가 생기면 감전·기기손상 위험이 커지므로 등전위본딩으로 전위를 같게 맞춰야 하니 ②는 거꾸로 서술된 것이고, 제어기기의 낙뢰 보호에는 금속 신호선 대신 광케이블과 포토커플러를 적용하므로 ③도 틀리다. 인하도선은 부식에 강한 금속선을 뇌격전류가 흘러도 견딜 만큼 굵게 시설해야 하므로 ④도 옳지 않다.

문제 98
교통신호등 제어장치에서 2차측 배선의 최대사용전압은 몇 [V] 이하로 하여야 하는가?
1250
2150
3400
4300
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 교통신호등 제어장치의 2차측 배선의 최대사용전압은 300V 이하로 하여야 한다. 따라서 정답은 300이다.
문제 99

전력보안통신선을 지지하는 조가선의 시설방법으로 적합한 것은?

1

지지물 사이 경간의 한가운데 지점에서 접속한다.

2

하나의 지지물에 최대 4조까지 시설할 수 있다.

3

끝부분은 예리하지 않도록 다듬어 마감한다.

4

지지 금구는 통신선용 금구와 겸용하여 사용한다.

정답 및 해설

조가선은 끝부분이 예리하지 않도록 마감하여야 하므로 ③이 적합하다. 접속 지점은 전주가 세워진 곳으로 한정되고 경간 도중에서 잇는 것은 허용되지 않으므로 ①은 틀리며, 시설 수량은 두 조까지로 제한되어 ②도 맞지 않다. 지지에 쓰는 금구는 녹슬지 않는 재질로 된 것을 따로 마련해야 하고 다른 용도의 금구와 겸용할 수 없으므로 ④도 적합하지 않다.

문제 100
특고압 가공전선로의 지지물로 사용하는 B종 철주, B종 철근콘크리트주 또는 철탑의 종류에서 전선로의 지지물 양쪽의 경간의 차가 큰 곳에 사용하는 것은?
1각도형
2인류형
3보강형
4내장형
정답 및 해설
정답은 내장형이다. 특고압 가공전선로의 B종 철주·B종 철근콘크리트주 또는 철탑은 각도형, 인류형, 보강형, 내장형으로 구분되며, 이 중 지지물 양쪽의 경간 차가 큰 곳에 사용하는 것이 내장형이다.
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25년 2회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
정전용량이 각각 C1=1μF, C2=2μF인 도체에 전하 Q1=-5μC, Q2=2μC을 각각 주고 각 도체를 가는 철사로 연결하였을 때 C1에서 C2로 이동하는 전하 Q(μC)는?
1-1.5
2-4
3-3
4-3.5
정답 및 해설
두 도체를 가는 철사로 연결하면 두 도체는 같은 전위가 된다. 전체 전하는 Q1+Q2=−5+2=−3[μC]Q_1+Q_2=-5+2=-3[\mu\mathrm{C}], 합성 정전용량은 C1+C2=3[μF]C_1+C_2=3[\mu\mathrm{F}]이므로 공통 전위는 V=−33=−1[V]V=\dfrac{-3}{3}=-1[\mathrm{V}]이다. 연결 후 C1C_1의 전하는 Q1′=C1V=−1[μC]Q_1'=C_1V=-1[\mu\mathrm{C}]이 되므로, C1C_1에서 C2C_2로 이동한 전하는 Q1−Q1′=−5−(−1)=−4[μC]Q_1-Q_1'=-5-(-1)=-4[\mu\mathrm{C}]가 되어 정답은 -4이다.
문제 2

완전도체가 자유공간과 맞닿아 있고, 그 표면 바로 바깥에서 전계가 E=6ax+8azE=6a_x+8a_z[V/m]로 측정되었다. 도체 겉면에 실린 면전하밀도는 약 몇 [C/m²]인가?

1

8.85×10−128.85\times10^{-12}

2

7.08×10−117.08\times10^{-11}

3

1.24×10−101.24\times10^{-10}

4

8.85×10−118.85\times10^{-11}

정답 및 해설

도체 겉면에서는 전속밀도의 법선 성분이 그대로 겉면에 실린 전하의 밀도가 되므로 ρs=ϵ0∣E∣\rho_s=\epsilon_0|E|로 잡는다. 두 성분은 서로 직각이라 ∣E∣=62+82=10|E|=\sqrt{6^{2}+8^{2}}=10[V/m]이고, 이를 넣으면 ρs=8.854×10−12×10≈8.85×10−11\rho_s=8.854\times10^{-12}\times10\approx8.85\times10^{-11}이 되어 8.85×10−118.85\times10^{-11}[C/m²]가 답이다. 1.24×10−101.24\times10^{-10}은 두 성분을 그냥 더해 14로 본 값, 7.08×10−117.08\times10^{-11}은 큰 성분 하나만 쓴 값, 8.85×10−128.85\times10^{-12}은 자릿수를 한 자리 잘못 옮긴 값이다.

문제 3
유전율이 ε인 유전체 내에 있는 점전하 Q에서 발산되는 전기력선의 수는 총 몇 개인가?
1Qϵ0\dfrac{Q}{\epsilon_0}
2Qϵ0ϵs\dfrac{Q}{\epsilon_0\epsilon_s}
3Qϵs\dfrac{Q}{\epsilon_s}
4QQ
정답 및 해설
유전체 중의 점전하 Q에서 나오는 전기력선의 수는 매질의 유전율에 반비례하여 N=Qϵ=Qϵ0ϵsN=\dfrac{Q}{\epsilon}=\dfrac{Q}{\epsilon_0\epsilon_s}가 된다(전속선의 수는 매질에 무관하게 Q개이지만, 전기력선의 수는 유전율에 반비례한다). 따라서 정답은 Qϵ0ϵs\frac{Q}{\epsilon_0\epsilon_s}이다.
문제 4
그림에서 두 자성체가 맞닿은 경계면을 감싸도록 미소 폐곡면을 잡았을 때, 이 폐곡면 전체에 대하여 언제나 성립하는 식은? nB1B2θ1θ2dsμs1μs2
1∮lB⋅n dl=0\oint_{l}B \cdot n\,dl=0
2∮sH⋅n ds=0\oint_{s}H \cdot n\,ds=0
3∮sB⋅n ds=0\oint_{s}B \cdot n\,ds=0
4∮sB⋅nsin⁡θ ds=0\oint_{s}B \cdot n\sin\theta\,ds=0
정답 및 해설
자속선은 시작점도 끝점도 없어 ∇⋅B=0\nabla\cdot B=0이 언제나 성립하고, 여기에 발산 정리를 적용하면 닫힌 면을 빠져나가는 알짜 자속은 ∮sB⋅n ds=0\oint_s B\cdot n\,ds=0이 된다. 그림처럼 경계를 얇게 감싼 폐곡면에 이 식을 쓰면 B1cos⁡θ1=B2cos⁡θ2B_1\cos\theta_1=B_2\cos\theta_2, 곧 자속밀도의 법선 성분이 이어진다는 조건이 나온다.
①은 면적분이 아닌 선적분이라 자속량과 무관하고, ②의 HH는 투자율이 다른 두 매질에서 법선 성분이 Bnμ\dfrac{B_n}{\mu}로 달라지므로 합이 00이 되지 않는다. ④처럼 sin⁡θ\sin\theta를 곱하면 법선이 아니라 접선 방향 성분을 더하는 셈이라 옳지 않다.
문제 5

진공 속에서 반지름 5[cm]인 도체구 A를, 안지름 10[cm]·바깥지름 12.5[cm]인 속 빈 도체구 B가 같은 중심으로 둘러싸고 있다. A에 5×10−105\times10^{-10}[C]을 주고 B는 대전시키지 않았다면 A의 전위는 약 몇 [V]인가?

1

45

2

81

3

90

4

99

정답 및 해설

속 빈 도체구가 중성이면 그 내면에는 −Q-Q가, 외면에는 +Q+Q가 나타난다. 그래서 안쪽 구의 전위는 V=Q4πε0(1a−1b+1c)V=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0}\left(\dfrac{1}{a}-\dfrac{1}{b}+\dfrac{1}{c}\right) 꼴이 된다. 괄호 안 값이 20−10+8=1820-10+8=18이고 9×109×5×10−10=4.59\times10^9\times5\times10^{-10}=4.5이므로 전위는 81[V]가 된다. 90은 바깥 구를 아예 없는 셈 친 값, 45는 외면 유도전하 몫을 빠뜨린 값, 99는 가운데 항 부호를 거꾸로 잡은 값이다.

문제 6

손실이 없는 매질의 고유임피던스가 η=40π\eta=40\pi[Ω]로 측정되었다. 이 매질의 비투자율이 1이고 자계의 세기가 H=0.2cos⁡(ωt−2z)x^−0.4sin⁡(ωt−2z)y^H=0.2\cos(\omega t-2z)\hat{x}-0.4\sin(\omega t-2z)\hat{y}[AT/m]로 주어질 때, 각주파수는 몇 [rad/s]인가?

1

0.5×1080.5\times10^{8}

2

1×1081\times10^{8}

3

2×1082\times10^{8}

4

6×1086\times10^{8}

정답 및 해설

비투자율이 1이면 고유임피던스는 η=120πϵr\eta=\dfrac{120\pi}{\sqrt{\epsilon_r}} 꼴이 되므로 40π40\pi가 나오려면 ϵr=3\sqrt{\epsilon_r}=3, 곧 비유전율은 9다. 따라서 파가 나아가는 빠르기는 v=3×1083=1×108v=\dfrac{3\times10^{8}}{3}=1\times10^{8}[m/s]이고, 주어진 식의 위상 부분 (ωt−2z)(\omega t-2z)을 보면 β=2\beta=2임을 알 수 있으므로 ω=vβ=2×108\omega=v\beta=2\times10^{8}, 곧 2×1082\times10^{8}[rad/s]가 답이다. 1×1081\times10^{8}은 β\beta를 1로 본 값, 6×1086\times10^{8}은 매질을 아예 무시하고 광속에 β\beta를 곱한 값, 0.5×1080.5\times10^{8}은 빠르기를 β\beta로 나눠 버린 값이다.

문제 7
반지름 a[m]인 도체구에 전하 Q[C]를 주었을 때, 도체구를 둘러싼 유전체의 유전율이 ϵs\epsilon _s이면 경계면에 나타나는 분극전하는 몇 [C/m²]인가?
1Q4πa2(ϵs−1)\dfrac{Q}{4\pi a^2}(\epsilon _s-1)
2Q4πa2(1ϵs−1)\dfrac{Q}{4\pi a^2}\left ( \dfrac{1}{\epsilon _s}-1 \right )
3Q4πa2(1−1ϵs)\dfrac{Q}{4\pi a^2}\left ( 1-\dfrac{1}{\epsilon _s} \right )
4Q4πa2(1−ϵs)\dfrac{Q}{4\pi a^2}(1-\epsilon _s)
정답 및 해설
도체구 표면의 전속밀도는 D=Q4πa2D=\dfrac{Q}{4\pi a^2}이고, 유전체 내부의 분극의 세기는 P=D(1−1ϵs)P=D\left(1-\dfrac{1}{\epsilon_s}\right)이다. 경계면에 나타나는 분극전하밀도의 크기는 이 P와 같으므로 σp=Q4πa2(1−1ϵs)\sigma_p=\dfrac{Q}{4\pi a^2}\left(1-\dfrac{1}{\epsilon_s}\right)가 되어
문제 8
전계 및 자계의 세기가 각각 E.H일 때, 포인팅 벡터 P의 표시로 옳은 것은?
1P=12E×HP=\dfrac{1}{2}E\times H
2P=HrotE
3P=E×H
4P=ErotH
정답 및 해설
포인팅 벡터는 전자파가 단위 시간에 단위 면적을 통과하는 에너지, 즉 전력밀도를 나타내며 전계와 자계의 벡터곱으로 정의된다. 순시값 기준으로 P=E×HP=E\times H이므로 정답이다.
문제 9
어떤 물질을 균일한 자계 속에 넣었더니, 물질 내부의 자속밀도가 진공일 때보다 오히려 조금 줄어들었다. 이 물질의 비투자율 μr\mu_r에 대한 설명으로 옳은 것은?
1μr>1\mu_r>1
2μr=1\mu_r=1
3μr≫1\mu_r\gg1
40<μr<10<\mu_r<1
정답 및 해설

바깥에서 걸어 준 자계에 맞서는 쪽으로 자화가 일어나는 물질을 반자성체라 한다. 자화가 거꾸로 생기니 자화율 χm\chi_m이 음수이고, μr=1+χm\mu_r=1+\chi_m 관계에서 비투자율은 1 을 조금 밑도는 값이 된다.

내부 자속밀도는 B=μ0μrHB=\mu_0\mu_rH이므로 μr\mu_r이 1 보다 작으면 같은 HH를 걸어도 BB가 진공일 때보다 작아진다. 문제에서 관찰된 현상이 바로 이것이다. 다만 자속을 완전히 밀어내는 것은 아니어서 μr\mu_r은 0 이 되지 않고 1 바로 아래에 머문다(비스무트 약 0.99983, 구리 약 0.999994).

나머지를 견주면 μr\mu_r이 1 을 조금 넘으면 상자성체(알루미늄·백금 등), 수백~수만에 이르면 강자성체(철·니켈 등)이고, μr=1\mu_r=1은 진공·공기처럼 자기적으로 중성인 경우다. μr\mu_r이 0 에 이르는 완전 반자성은 초전도체의 마이스너 효과에서만 나타난다.

문제 10

정사각형 도선의 한 변이 0.4[m]이고, 여기에 5[A]의 직류가 흐른다. 도선이 이루는 정사각형 중심에서 자계의 세기는 약 몇 [A/m]인가?

1

2.81[A/m]

2

5.63[A/m]

3

7.96[A/m]

4

11.25[A/m]

정답 및 해설

유한 길이 직선 도선의 자계 식을 쓰면 각 변이 중심에 기여하는 크기는 2 I2πl\dfrac{\sqrt{2}\, I}{2 \pi l}이며, 이를 네 변만큼 더하면 H=22 IπlH = \dfrac{2 \sqrt{2}\, I}{\pi l}이 된다. 값을 넣으면 H=22×5π×0.4≈11.25H = \dfrac{2 \sqrt{2} \times 5}{\pi \times 0.4} \approx 11.25[A/m]이다. 네 변을 합치지 않고 한 변만 구하면 2.81[A/m], 2\sqrt{2}를 빠뜨리면 7.96[A/m], 계수를 절반으로 보면 5.63[A/m]이 나온다.

문제 11

권수 200회인 코일에 쇄교하던 자속이 0.5[Wb]에서 0.1[Wb]까지 0.02초 동안 고르게 줄었다. 이 사이 코일 양단에 나타나는 기전력의 크기는 몇 [V]인가?

1

0.1

2

20

3

4,000

4

800,000

정답 및 해설

코일에 나타나는 기전력은 쇄교 자속의 시간 변화율에 감은 횟수를 곱한 값, 곧 e=−Ndϕdte=-N\dfrac{d\phi}{dt}로 주어진다. 자속 변화율이 0.5−0.10.02=20\dfrac{0.5-0.1}{0.02}=20[Wb/s]이므로 크기는 200×20=200\times20=4,000[V]이다. 20은 감은 횟수를 곱하지 않은 값, 0.1은 오히려 권수로 나눈 값, 800,000은 권수를 제곱해 곱한 값이다. 식 앞의 음(-)부호는 유도 전류가 자속 변화를 방해하는 쪽으로 흐른다는 뜻이다.

문제 12

단면적 0.25[m²], 자로의 길이 0.6[m]인 공극의 자기저항은 약 몇 [AT/Wb]인가? (단, 공극의 투자율은 진공의 투자율과 같다고 본다.)

1

3.02×10−63.02 \times 10^{-6}

2

1.91×1061.91 \times 10^{6}

3

3.32×1053.32 \times 10^{5}

4

2.40×1072.40 \times 10^{7}

정답 및 해설

자기저항은 자로의 길이에 비례하고 투자율과 단면적에는 반비례하므로 Rm=lμ0AR_{m} = \dfrac{l}{\mu_{0} A}로 구한다. 값을 대입하면 Rm=0.64π×10−7×0.25≈1.91×106R_{m} = \dfrac{0.6}{4 \pi \times 10^{-7} \times 0.25} \approx 1.91 \times 10^{6} [AT/Wb]이다. 길이와 단면적을 바꿔 넣으면 3.32×1053.32 \times 10^{5}, 투자율을 곱하고 나누는 위치를 뒤집으면 3.02×10−63.02 \times 10^{-6}, 투자율 상수를 10−710^{-7}로 잘못 보면 2.40×1072.40 \times 10^{7}이 나온다.

문제 13
유전율이 ε\varepsilon인 매질에 E=Emsin⁡ωtE=E_m\sin\omega t인 전계가 걸려 있다. 이때 흐르는 변위전류밀도의 최댓값은?
1εω2Em\varepsilon\omega^2E_m
2εEmω\dfrac{\varepsilon E_m}{\omega}
3εωEm2\varepsilon\omega{E_m}^2
4εωEm\varepsilon\omega E_m
정답 및 해설

전속밀도의 시간 변화율이 곧 변위전류밀도이므로 Jd=∂D∂t=ε∂E∂tJ_d=\dfrac{\partial D}{\partial t}=\varepsilon\dfrac{\partial E}{\partial t}로 쓴다.

E=Emsin⁡ωtE=E_m\sin\omega t를 시간으로 미분하면 Jd=εωEmcos⁡ωtJ_d=\varepsilon\omega E_m\cos\omega t가 되고, 코사인 항의 최댓값이 1이므로 Jd,max⁡=εωEmJ_{d,\max}=\varepsilon\omega E_m이다.

즉 변위전류는 각주파수와 전계 진폭에 각각 1차로 비례해 주파수가 높을수록 커진다. 진폭의 제곱이나 각주파수의 제곱에 비례하지 않고, 각주파수로 나누어지지도 않는다.

문제 14
대지면에 높이 h 로 평행하게 가설된 매우 긴 선전하가 지면으로부터 받는 힘은?
1h2에 반비례한다.
2h에 비례한다.
3h에 반비례한다.
4h2에 비례한다.
정답 및 해설
대지 위 h 높이에 있는 선전하는 영상법에 의해 대지에서 2h만큼 떨어진 위치에 반대부호의 영상 선전하가 있는 것과 같은 힘을 받는다. 평행한 두 선전하 사이의 단위길이당 힘은 F=λ22πε0(2h)F=\dfrac{\lambda^2}{2\pi\varepsilon_0(2h)}로 h에 반비례하므로 정답은 h에 반비례한다이다.
문제 15
플레밍의 왼손법칙에서 수식 F=B×I×l[N]F=B \times I \times l[N] 중 FF에 대한 설명으로 옳은 것은?
1발전기의 브러시에 작용하는 힘이다.
2전동기의 계자극에 작용하는 힘이다.
3전동기의 전기자에 작용하는 힘이다.
4발전기의 정류자에 작용하는 힘이다.
정답 및 해설
플레밍의 왼손법칙 F=B×I×lF=B\times I\times l은 자계 내에 놓인 전류가 흐르는 도체가 받는 힘을 나타내며, 이는 전동기 원리에서 전기자 도체가 받는 회전력(토크)을 설명하는 데 사용된다. 따라서 정답은 전동기의 전기자에 작용하는 힘이다.
문제 16
점전하에 의한 전위 함수가 V=1x2+y2[V]V = \dfrac{1}{x^2+y^2}[V]일 때 gradV는?
1−i2x(x2+y2)2-\dfrac{i2x}{(x^2+y^2)^2}
2−j2y(x2+y2)2-\dfrac{j2y}{(x^2+y^2)^2}
3−i2x+j2y(x2+y2)2-\dfrac{i2x+j2y}{(x^2+y^2)^2}
4−ix+jy(x2+y2)2-\dfrac{ix+jy}{(x^2+y^2)^2}
정답 및 해설
V=1x2+y2V=\dfrac1{x^2+y^2}이므로 ∂V∂x=−2x(x2+y2)2\dfrac{\partial V}{\partial x}=-\dfrac{2x}{(x^2+y^2)^2}, ∂V∂y=−2y(x2+y2)2\dfrac{\partial V}{\partial y}=-\dfrac{2y}{(x^2+y^2)^2}이다. 따라서 grad⁡V=−i2x+j2y(x2+y2)2\operatorname{grad}V=-\dfrac{i2x+j2y}{(x^2+y^2)^2}이다.
정답은 −i2x+j2y(x2+y2)2-\dfrac{i2x+j2y}{(x^2+y^2)^2}이다.
문제 17

비유전율 9, 비투자율 1인 손실 없는 매질 속을 평면파가 진행한다. 전계 진폭이 60[V/m]로 측정됐다면 같은 지점에서 자계 진폭은 약 몇 [A/m]인가? (단, 진공의 고유임피던스는 377[Ω]으로 본다.)

1

0.053

2

0.16

3

0.48

4

1.43

정답 및 해설

평면파에서는 전계와 자계의 비가 매질의 고유임피던스와 같다. 여기서는 η=377μrεr=377×13≈125.7\eta=377\sqrt{\dfrac{\mu_r}{\varepsilon_r}}=377\times\dfrac{1}{3}\approx125.7[Ω]이므로 자계 진폭은 60125.7≈\dfrac{60}{125.7}\approx0.48[A/m]이다. 0.16은 매질 보정을 잊고 377로 그냥 나눈 값, 1.43은 제곱근을 빠뜨려 9로 나눈 값, 0.053은 비를 거꾸로 세워 377에 3을 곱한 값이다.

문제 18
내압이 2.0kV이고 정전용량이 각각 0.01μF, 0.02μF, 0.04μF인 3개의 커패시터를 직렬로 연결했을 때 전체 내압은 몇 V인가?
13500
24000
31750
42000
정답 및 해설
세 콘덴서가 직렬 연결되면 전하량 QQ가 모두 동일하므로, 정전용량이 가장 작은 0.01[μF]0.01[\mu F] 콘덴서가 가장 먼저 내압(2.0kV)에 도달한다. 이때 전하량은 Q=CV=0.01×10−6×2000=2×10−5[C]Q=CV=0.01\times10^{-6}\times2000=2\times10^{-5}[\mathrm{C}]이다. 직렬 합성 정전용량은 1C=10.01+10.02+10.04=175\dfrac{1}{C}=\dfrac{1}{0.01}+\dfrac{1}{0.02}+\dfrac{1}{0.04}=175에서 C=1175[μF]C=\dfrac{1}{175}[\mu F]이므로 전체 내압은 V=QC=2×10−5(1/175)×10−6=3500[V]V=\dfrac{Q}{C}=\dfrac{2\times10^{-5}}{\left(1/175\right)\times10^{-6}}=3500[\mathrm{V}]이다. 따라서 정답은 3500이다.
문제 19
두 개의 콘덴서를 직렬접속하고 직류전압을 인가시 설명 으로 옳지 않은 것은?
1합성 정전용량은 각 콘덴서의 정전용량의 합과 같다
2각 콘덴서의 두 전극에 정전유도에 의하여 정·부의 동일한 전하가 나타나고 전하량은 일정하다
3정전용량이 작은 콘덴서에 전압이 많이 걸린다
4합성 정전용량은 각 콘덴서의 정전용량 보다 작아진다
정답 및 해설
직렬로 접속된 콘덴서는 1C=1C1+1C2\dfrac{1}{C}=\dfrac{1}{C_1}+\dfrac{1}{C_2}의 관계를 가져 합성 정전용량이 각 콘덴서의 정전용량보다 작아지며, 정전용량의 합과 같아지지는 않는다. 따라서 옳지 않은 설명은 ① 합성 정전용량은 각 콘덴서의 정전용량의 합과 같다이다. 직렬 회로에서는 각 콘덴서에 걸리는 전하량이 같고, 정전용량이 작은 콘덴서에 더 큰 전압이 걸린다는 나머지 설명은 모두 옳다.
문제 20
전계가 E=i+2j+3k E = i + 2j + 3k[V/cm]로 주어질 때, 0.01[μ\muC]의 전하를 원점에서 r=3i r = 3i[m]까지 이동시키는 데 필요한 일[J]은?
13×10−63 \times 10^{-6}
23×10−83 \times 10^{-8}
34.69×10−64.69 \times 10^{-6}
44.69×10−84.69 \times 10^{-8}
정답 및 해설
전계를 [V/cm]에서 [V/m]로 환산하면 E=100i+200j+300kE=100i+200j+300k[V/m]이며, 균일전계이므로 필요한 일은 W=qE⋅d=1×10−8×(100×3)=3×10−6W=qE\cdot d=1\times10^{-8}\times(100\times3)=3\times10^{-6}[J]이 되어 정답은 3×10−63\times10^{-6}이다.
문제 21

반지름 1[cm]인 전선 3가닥을 한 변이 2[m]인 정삼각형의 꼭짓점에 각각 배치한 1회선 송전선로가 있다. 이 선로의 작용인덕턴스는 약 몇 [mH/km]인가?

1

1.06[mH/km]

2

1.56[mH/km]

3

1.11[mH/km]

4

2.03[mH/km]

정답 및 해설

세 가닥이 정삼각형을 이루면 등가 선간거리가 한 변의 길이와 같아 Dr=20.01=200\dfrac{D}{r} = \dfrac{2}{0.01} = 200이고 log⁡10200≈2.301\log_{10} 200 \approx 2.301이다. 이를 L=0.05+0.4605log⁡10(Dr)L = 0.05 + 0.4605 \log_{10} \left( \dfrac{D}{r} \right)에 넣으면 L=0.05+0.4605×2.301≈1.11L = 0.05 + 0.4605 \times 2.301 \approx 1.11[mH/km]이다. 내부 인덕턴스분 0.05를 빠뜨리면 1.06, 이를 0.5로 잘못 외우면 1.56, 분모를 r2r^{2}으로 쓰면 2.03[mH/km]이 나온다.

문제 22
3상 송전선로와 통신선이 나란히 시설되어 있을 때, 통신유도장해로 통신선에 유도되는 정전유도전압에 대한 설명으로 옳은 것은?
1통신선의 길이에 비례하며, 대지전압에도 비례한다.
2통신선의 길이와는 무관하며, 대지전압에는 비례한다.
3통신선의 길이에 반비례하며, 대지전압에는 비례한다.
4통신선 길이의 제곱에 비례하고, 대지전압에는 반비례한다.
정답 및 해설
통신선에 발생하는 정전유도전압은 전력선과 통신선 사이의 정전용량(커패시턴스)에 의해 결정되며, 통신선의 길이와는 무관하고 전력선의 대지전압에 비례한다. 이와 달리 전자유도전압은 선로의 길이에 비례한다.
문제 23
고압배전계통의 구성 순서로 알맞은 것은?
1배전변전소→간선→분기선→급전선
2배전변전소→급전선→간선→분기선
3배전변전소→급전선→분기선→간선
4배전변전소→간선→급전선→분기선
정답 및 해설
고압배전계통은 배전변전소에서 나온 급전선이 여러 갈래의 간선으로 나뉘고, 간선에서 다시 분기선으로 갈라져 수용가에 전력을 공급하는 구조를 갖는다. 따라서 정답은 배전변전소→급전선→간선→분기선이다.
문제 24
전력계통의 주파수 변동은 주로 무엇의 변화에 기인하는가?
1계통 임피던스
2유효전력
3무효전력
4계통전압
정답 및 해설
전력계통의 주파수는 발전기 회전속도와 직결되며, 유효전력의 수급 불균형이 발생하면 회전속도, 즉 주파수가 변동한다. 따라서 정답은 유효전력이다.
문제 25
전력계통의 주회로에 사용되는 것으로 고장 전류와 같은 대전류를 차단할 수 있는 것은?
1유입개폐기(OS)
2차단기(CB)
3선로 개폐기(LS)
4단로기(DS)
정답 및 해설
단로기(DS)와 선로개폐기(LS)는 무부하 상태에서만 전로를 개폐할 수 있어 고장전류(대전류)를 차단할 능력이 없고, 차단기(CB)만이 고장 시의 대전류를 안전하게 차단할 수 있다. 정답은 차단기(CB)이다.
문제 26
정사각형 네 꼭짓점에 소도체를 하나씩 배치한 4도체 선로가 그림과 같다. 소도체 반지름은 1.5[cm], 이웃 소도체 사이 간격은 60[cm]이다. 소도체 상호거리의 기하평균값[cm]으로 옳은 것은?
abcd60cm60cm60cm60cm
168.3
275.6
367.3
471.4
정답 및 해설

소도체 두 개를 짝지어 만들 수 있는 조합은 4C2=6{}_4C_2=6가지다. 그림에서 ab‾\overline{ab}, bc‾\overline{bc}, cd‾\overline{cd}, da‾\overline{da} 네 조합은 한 변이므로 60[cm], 마주 보는 ac‾\overline{ac}, bd‾\overline{bd} 두 조합은 대각선이므로 602≈84.8560\sqrt2\approx84.85[cm]다.

기하평균은 여섯 거리를 모두 곱해 6제곱근을 씌운 값이다.
D=604×(602)26=606×26=60×21/6≈67.3D=\sqrt[6]{60^{4}\times(60\sqrt2)^{2}}=\sqrt[6]{60^{6}\times2}=60\times2^{1/6}\approx67.3[cm]

역산 검산 — (60×21/6)6=606×2=9.3312×1010(60\times2^{1/6})^{6}=60^{6}\times2=9.3312\times10^{10}이고, 여섯 거리의 곱도 604×84.852≈9.3312×101060^{4}\times84.85^{2}\approx9.3312\times10^{10}이라 같은 값이 복원된다. 비율로 보아도 67.35÷60=1.1225=21/667.35\div60=1.1225=2^{1/6}로 맞아떨어진다. 주어진 반지름 1.5[cm]는 등가반지름을 따질 때 필요한 값일 뿐, 도체 사이 간격만 다루는 이 평균에는 관여하지 않는다.

틀리기 쉬운 경로도 함께 확인해 두자. 여섯 거리를 산술평균하면 4×60+2×84.856≈68.3\dfrac{4\times60+2\times84.85}{6}\approx68.3, 한 변과 대각선 두 값만 곱해 제곱근을 취하면 60×84.85≈71.4\sqrt{60\times84.85}\approx71.4, 변과 대각선의 개수를 2개·4개로 뒤바꿔 세면 60×21/3≈75.660\times2^{1/3}\approx75.6이 나온다.

문제 27
수력발전소의 댐을 설계하거나 저수지의 용량 등을 결정하는데 가장 적당한 것은?
1수위유량곡선
2적산유량곡선
3유량도
4유황곡선
정답 및 해설
댐의 설계나 저수지 용량을 결정할 때는 하천 유량을 시간 순서대로 누적하여 나타낸 적산유량곡선(유량누가곡선)을 이용해 저수 가능량과 필요 방류량을 비교·검토한다. 유황곡선은 유량의 지속일수를 보여줄 뿐 저수지 용량 결정에는 직접 쓰이지 않는다. 따라서 정답은 적산유량곡선이다.
문제 28
피뢰기의 구조에 해당하는 것은?
1소호리액터와 콘덴서
2특성요소와 직렬갭
3특성요소와 소호리액터
4특성요소와 콘덴서
정답 및 해설
피뢰기는 평상시에는 전류를 흘리지 않다가 이상전압 발생 시에만 방전하도록 비직선 저항 특성을 갖는 특성요소와 직렬갭으로 구성된다. 따라서 정답은 특성요소와 직렬갭이다.
문제 29
어떤 변전소의 총 부하용량이 전등 600[kW], 동력 800[kW]이다. 각각의 수용률은 전등 60[%], 동력 80[%]이며, 수용가 간의 부등률은 전등 1.2, 동력 1.6이고, 전등부하와 동력부하 간의 부등률은 1.4이다. 이때 변전소의 최대전력은 몇 [kW]인가? (단, 선로의 전력손실은 10[%]이다.)
1600
2550
3450
4500
정답 및 해설
부등률을 적용한 합성최대전력은 전등 600×0.61.2=300\dfrac{600\times 0.6}{1.2}=300[kW], 동력 800×0.81.6=400\dfrac{800\times 0.8}{1.6}=400[kW]이며, 전등·동력 간 부등률 1.4를 적용하면 300+4001.4=500\dfrac{300+400}{1.4}=500[kW]이다. 선로손실 10[%]를 반영하면 변전소의 최대전력은 500×1.1=550500\times 1.1=550[kW]이므로 정답은 550이다.
문제 30
전력선 1선의 대지전압을 EE, 통신선의 대지정전용량을 CbC_{b}, 전력선과 통신선 사이의 상호정전용량을 CabC_{ab}라 할 때, 통신선에 유기되는 정전유도전압은? aECabbCbEs
1CbCab+CbE\dfrac{C_{b}}{C_{ab}+C_{b}}E
2CabCab+CbE\dfrac{C_{ab}}{C_{ab}+C_{b}}E
3Cab+CbCbE\dfrac{C_{ab}+C_{b}}{C_{b}}E
4Cab+CaCabE\dfrac{C_{ab}+C_{a}}{C_{ab}}E
정답 및 해설
통신선에 유기되는 정전유도전압은 전력선-통신선 간 상호정전용량과 통신선의 대지정전용량의 분압으로 구해지며, Es=CabCab+CbEE_s=\frac{C_{ab}}{C_{ab}+C_b}E이다. 따라서 정답은 CabCab+CbE\frac{C_{ab}}{C_{ab}+C_{b}}E이다.
문제 31
송전전력, 송전거리, 전선의 비중 및 전력손실률이 일정하다고 하면 전선의 단면적 A[mm2]와 송전전압 V[kV]와의 관계로 옳은 것은?
1A ∝ 1/√V
2A ∝ 1/V2
3A ∝ V
4A ∝ V2
정답 및 해설
송전전력 PP, 거리, 손실률 ε\varepsilon이 일정할 때 선로전류는 I=P3Vcos⁡θI=\dfrac{P}{\sqrt{3}V\cos\theta}이므로 전력손실 Pl=3I2RP_l=3I^2R은 V2V^2에 반비례한다. 손실률 ε=Pl/P\varepsilon=P_l/P가 일정하려면 R=ρl/AR=\rho l/A가 V2V^2에 비례해야 하므로 단면적 AA는 V2V^2에 반비례한다. 따라서 정답은 A ∝ 1/V2이다.
문제 32

기력발전소의 열정산표를 보면, 보일러에 넣은 열 가운데 밖으로 버려지는 몫이 유난히 큰 자리가 하나 있다. 그 몫이 가장 크게 빠져나가는 곳은 어디인가?

1

굴뚝으로 나가는 배기가스가 실어 가는 열

2

복수기에서 냉각수가 실어 가는 열

3

터빈과 발전기에서 생기는 기계·전기 손실

4

급수펌프·통풍기 등 소내 기기가 쓰는 동력

정답 및 해설

열정산을 해 보면 보일러에 넣은 열 가운데 절반에 가까운 몫이, 터빈을 빠져나온 증기를 물로 되돌리는 자리에서 냉각수에 실려 밖으로 나간다. 그래서 가장 크게 버려지는 곳은 복수기에서 냉각수가 실어 가는 열이다. 굴뚝으로 나가는 배기가스 몫은 그 다음이고, 기계·전기 손실이나 소내 기기가 쓰는 동력은 이보다 훨씬 작다.

문제 33
수력발전설비에서 흡출관을 사용하는 목적은?
1속도변동률을 적게 하기 위하여
2낙차를 늘리기 위하여
3압력을 줄이기 위하여
4물의 유선을 일정하게 하기 위하여
정답 및 해설
흡출관은 반동수차에서 러너를 통과한 물을 방수면까지 유도함으로써 러너 출구와 방수면 사이의 낙차까지 유효낙차로 활용할 수 있게 해주는 장치이다. 따라서 정답은 낙차를 늘리기 위하여이다.
문제 34
공통 중성선 다중접지 3상 4선식 배전선로에서 고압측(1차측) 중성선과 저압측(2차측) 중성선을 전기적으로 연결하는 주목적은?
1저압측의 단락사고를 검출하기 위함
2고저압 혼촉 시 수용가에 침입하는 상승전압을 억제하기 위함
3저압측의 접지사고를 검출하기 위함
4주상변압기의 중성선측 붓싱(bushing)을 생략하기 위함
정답 및 해설
공통 중성선 다중접지 방식에서 1차와 2차 중성선을 전기적으로 연결하는 것은 고압과 저압이 혼촉되었을 때 저압측에 나타나는 상승전압을 대지로 방류시켜 억제하기 위함이다. 따라서 정답은 고저압 혼촉 시 수용가에 침입하는 상승전압을 억제하기 위함이다.
문제 35
부하전류가 흐르는 전로는 개폐할 수 없으나 기기의 점검이나 수리를 위하여 회로를 분리하거나, 계통의 접속을 바꾸는데 사용하는 것은?
1차단기
2단로기
3전력용 퓨즈
4부하 개폐기
정답 및 해설

단로기는 소호 기능이 없어 부하전류가 흐르는 상태에서는 개폐할 수 없고, 무부하 상태에서 기기 점검·수리를 위한 회로 분리나 계통 접속 변경 시에만 사용한다. 차단기와 전력용 퓨즈, 부하 개폐기는 부하전류나 고장전류를 개폐할 수 있는 소호 능력을 갖추고 있어 단로기와 구분된다.

문제 36
33상 11회선 송전선을 정삼각형 배치로 시설하였을 때, 33상선로의 작용인덕턴스를 구하는 식은? (단, DD는 전선의 선간거리[m]\rm[m], rr은 전선의 반지름[m]\rm[m]이다.)
1L=0.05+0.4605log⁡10Dr2L=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac D{r^2}
2L=0.05+0.4605log⁡10DrL=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac Dr
3L=0.5+0.4605log⁡10DrL=0.5+0.4605\log_{10}\dfrac Dr
4L=0.5+0.4605log⁡10Dr2L=0.5+0.4605\log_{10}\dfrac D{r^2}
정답 및 해설
정삼각형 배치인 경우 각 상 사이의 등가선간거리가 모두 DD로 동일해지며, 3상 1회선 송전선의 작용인덕턴스는 L=0.05+0.4605log⁡10Dr [mH/km]L=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac Dr\ [\mathrm{mH/km}]로 주어진다. 따라서 정답은 L=0.05+0.4605log⁡10DrL=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac Dr이다.
문제 37
송배전 계통에서 발생하는 이상전압 중 내부적 원인에 해당하지 않는 것은?
1선로의 개폐
2아크 접지
3선로의 이상상태
4유도뢰
정답 및 해설
이상전압은 발생 원인에 따라 선로 개폐·아크 지락·계통의 이상 상태 등 계통 내부에서 발생하는 내부 이상전압과, 뇌(낙뢰) 등 계통 외부에서 유입되는 외부 이상전압으로 나뉜다. 유도뢰는 낙뢰에 의한 외부적 원인이므로 정답이다.
문제 38
송전선에 낙뢰가 가해져 애자에 섬락이 발생하면 아크에 의해 애자가 손상될 수 있다. 이를 방지하기 위해 사용하는 설비는?
1아모로드
2가공지선
3댐퍼
4아킹혼
정답 및 해설
낙뢰에 의한 애자 섬락 시 아크가 애자 표면을 따라 흘러 애자를 손상시킬 수 있는데, 이를 막기 위해 애자 양단에 아킹혼(소호각)을 설치하여 아크가 애자가 아닌 혼과 혼 사이에서 발생하도록 유도한다. 따라서 정답은 아킹혼이다.
문제 39
모선 보호에 사용되는 계전방식이 아닌 것은?
1전류차동 보호방식
2방향거리 계전방식
3위상 비교방식
4선택접지 계전방식
정답 및 해설
모선 보호에는 전류차동 보호방식, 방향거리 계전방식, 위상 비교방식 등이 사용되며, 선택접지 계전방식은 배전선로의 지락사고 구간 선택에 사용되는 방식으로 모선 보호방식이 아니다. 따라서 정답은 선택접지 계전방식이다.
문제 40
수전단과 관련된 설명 중 틀린 것은?
1경부하 시 수전단에 설치된 동기조상기는 부족여자로 운전한다.
2중부하 시 수전단에 전력콘덴서를 투입한다.
3시충전 시 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아진다.
4중부하 시 수전단에 설치된 동기조상기는 부족여자로 운전한다.
정답 및 해설
정답은 중부하 시 수전단에 설치된 동기조상기는 부족여자로 운전한다이며, 이 설명이 틀렸다. 중부하 시에는 전압강하를 보상하기 위해 동기조상기를 과여자(진상)로 운전해야 하고, 경부하 시에 오히려 부족여자(지상)로 운전한다.
문제 41
2방향성 3단자 사이리스터는 어느 것인가?
1SSS
2SCS
3SCR
4TRIAC
정답 및 해설
2방향성 3단자 사이리스터는 TRIAC이다. SCR은 단방향 3단자, SCS는 4단자, SSS는 게이트가 없는 2방향성 2단자 소자이므로 조건에 맞지 않는다. 따라서 정답은 TRIAC이다.
문제 42

어떤 직류 전동기가 12001200[rpm]으로 돌고 있을 때 역기전력 200200[V], 전기자 전류 1515[A]가 측정되었다. 이 전동기가 내는 토크는 약 몇 [kg·m]인가?

1

0.26

2

2.44

3

23.9

4

234

정답 및 해설

역기전력과 전기자 전류를 곱한 것이 기계적 출력이므로 P=200×15=3000P=200\times 15=3000[W]이고, 각속도는 ω=2π×1200/60=125.7\omega=2\pi\times 1200/60=125.7[rad/s]이다. 그러면 T=P/ω=23.9T=P/\omega=23.9[N·m]이고, 이를 9.89.8로 나누면 약 2.44 [kg·m]가 된다. T=975P[kW]/N=975×3/1200T=975P[\mathrm{kW}]/N=975\times 3/1200으로 검산해도 같다. 23.9는 단위를 바꾸지 않은 값, 234는 9.89.8을 곱해 버린 값, 0.26은 분당 회전수를 각속도로 잘못 쓴 값이다.

문제 43
직류기에서 전기자 반작용을 억제하기 위해 사용하는 보상권선의 전류 방향은?
1계자 전류 방향과 반대이다.
2전기자 전류 방향과 같다.
3계자 전류 방향과 같다.
4전기자 전류 방향과 반대이다.
정답 및 해설
보상권선은 전기자 반작용을 상쇄하기 위해 자극편 표면의 홈에 설치하며, 전기자 기자력을 반대 방향으로 상쇄해야 하므로 전류의 방향은 전기자 전류의 방향과 반대가 되도록 감는다. 따라서 정답은 전기자 전류 방향과 반대이다이다.
문제 44
동기각속도가 ω0\omega_0, 회전자각속도가 ω\omega인 유도전동기의 2차 효율은?
1ω0−ωω0\dfrac{\omega_0-\omega}{\omega_0}
2ω0−ωω\dfrac{\omega_0-\omega}{\omega}
3ω0ω\dfrac{\omega_0}{\omega}
4ωω0\dfrac{\omega}{\omega_0}
정답 및 해설
유도전동기의 2차효율은 2차출력을 2차입력으로 나눈 값으로 η2=1−s=ωω0\eta_2=1-s=\dfrac{\omega}{\omega_0}로 나타낼 수 있다. 따라서 정답은 ωω0\dfrac{\omega}{\omega_0}이다.
문제 45
포화하고 있지 않은 직류발전기의 회전수가 4배로 증가되었을 때 기전력을 전과 같은 값으로 하려면 여자를 속도 변화 전에 얼마로 하여야 하는가?
11/3
21/8
31/2
41/4
정답 및 해설
불포화 영역에서 유기기전력은 E=kϕNE=k\phi N이고 자속은 여자전류에 비례한다. 회전수가 4배(N→4NN\to4N)로 증가해도 기전력을 같은 값으로 유지하려면 자속을 1/41/4로 낮춰야 하므로 여자(계자전류)도 1/41/4배로 해야 한다. 정답은 1/4이다.
문제 46
출력 15[kW]15[kW]인 3상 유도전동기의 기계손이 350[W]350[W]이고, 전부하 시 슬립이 2[%]2[\%]이다. 전부하 시 2차 동손은 몇 [W]인가?
1475
2313
3275
4426
정답 및 해설
축출력에 기계손을 더한 값이 2차출력(P2(1−s)P_2(1-s))이므로 P2(1−s)=15000+350=15350[W]P_2(1-s)=15000+350=15350[W]이고, 2차입력은 P2=153501−0.02≈15663[W]P_2=\dfrac{15350}{1-0.02}\approx15663[W]이다. 2차동손은 Pc2=sP2=0.02×15663≈313[W]P_{c2}=sP_2=0.02\times15663\approx313[W]가 되어 정답은 313이다.
문제 47
동기기의 전기자를 감을 때 코일의 벌림을 자극 하나가 차지하는 간격의 1112\dfrac{11}{12}배로 잡았다. 이렇게 감은 권선의 단절권 계수를 옳게 나타낸 것은?
1sin⁡1211π\sin\dfrac{12}{11}\pi
2sin⁡1124π\sin\dfrac{11}{24}\pi
3sin⁡1112π\sin\dfrac{11}{12}\pi
4sin⁡1223π\sin\dfrac{12}{23}\pi
정답 및 해설

코일의 벌림이 자극 하나의 간격보다 좁으면 두 코일변에 유도되는 기전력의 위상이 어긋나 합성값이 줄어든다. 줄어드는 비율이 곧 kp=sin⁡βπ2k_p=\sin\dfrac{\beta\pi}{2}이며, β\beta는 코일 벌림을 자극 간격으로 나눈 값이다.

주어진 조건은 β=1112\beta=\dfrac{11}{12}이므로 kp=sin⁡(1112⋅π2)=sin⁡1124πk_p=\sin\left(\dfrac{11}{12}\cdot\dfrac{\pi}{2}\right)=\sin\dfrac{11}{24}\pi가 된다.

역산 검산 — 1124π\dfrac{11}{24}\pi를 도로 고치면 82.5∘82.5^{\circ}이고 sin⁡82.5∘≈0.991\sin82.5^{\circ}\approx0.991로 1보다 조금 작아 타당하다. 거꾸로 2×82.5∘180∘=1112\dfrac{2\times82.5^{\circ}}{180^{\circ}}=\dfrac{11}{12}가 복원된다. sin⁡1112π≈0.259\sin\dfrac{11}{12}\pi\approx0.259는 지나치게 작고, 분자와 분모를 뒤집은 나머지 둘은 비가 1을 넘어 조건 자체에 어긋난다.

문제 48
송전계통의 1차 변전소에서 사용하는 Y-Y-△ 결선 3권선 변압기의 3차 권선(△결선)에 대한 설명으로 틀린 것은?
1Y-Y-△ 결선으로 제3고조파 전압에 의한 파형 왜곡을 방지한다.
23차 권선에서는 2차 권선과 다른 주파수를 얻을 수 있어 유도기의 속도제어에 사용된다.
33차 권선은 발전소 내부용 전력을 공급한다.
43차 권선에 조상기를 접속하여 송전선의 전압을 조정하고 역률을 개선한다.
정답 및 해설
Y-Y-△ 3권선변압기에서 3차 △권선은 제3고조파 전류의 통로가 되어 전압 파형 왜곡을 방지하고, 소내 전력 공급이나 조상설비 접속을 통한 전압조정·역률개선에 활용된다. 그러나 변압기는 1차와 2차·3차 권선의 주파수가 서로 같으므로 '2차 권선과 다른 주파수를 얻어 유도기 속도제어에 사용된다'는 설명은 옳지 않다.
문제 49
우리나라 발전소에 설치되어 3상 교류를 발생하는 발전기는?
1직권 발전기
2동기 발전기
3복권 발전기
4분권 발전기
정답 및 해설
우리나라 발전소에서는 3상 교류를 발생시키기 위해 동기발전기(교류발전기)를 사용한다. 따라서 정답은 동기 발전기이다.
문제 50

정격 150[kVA], 6,600/220[V]인 3상 변압기가 지상 역률 0.6 상태로 정격 부하를 걸고 운전되고 있다. 이때 2차측 선전류 가운데 무효 성분의 크기는 약 몇 [A]인가?

1

236

2

394

3

315

4

182

정답 및 해설

2차측 선전류의 크기는 I2=150×1033×220≈394I_2=\dfrac{150\times 10^3}{\sqrt3\times 220}\approx 394[A]이고, 지상 역률이 0.6이면 무효율은 sin⁡θ=1−0.62=0.8\sin\theta=\sqrt{1-0.6^2}=0.8이다. 무효 성분은 크기에 무효율을 곱한 값이므로 394×0.8≈315394\times 0.8\approx 315[A]가 된다. 236[A]는 역률을 곱해 얻은 유효 성분, 394[A]는 성분을 나누기 전 전류의 크기, 182[A]는 3상 전류식에서 3\sqrt3 대신 3으로 나눈 값이다.

문제 51
2전동기설에 의하여 단상 유도전동기의 가상적 2개의 회전자 중 정방향에 회전하는 회전자 슬립이 s이면 역방향에 회전하는 가상적 회전자의 슬립은 어떻게 표시되는가?
11-s
22-s
33-s
41+s
정답 및 해설
2전동기설에서 정방향 회전자의 슬립이 s=Ns−NNss=\dfrac{N_s-N}{N_s}일 때, 역방향으로 도는 가상 회전자는 −Ns-N_s를 기준으로 하므로 그 슬립은 Ns−(−N)Ns=2−s\dfrac{N_s-(-N)}{N_s}=2-s가 된다. 따라서 정답은 2-s이다.
문제 52

6극 3상 유도전동기를 60[Hz] 전원으로 운전할 때 회전자가 1,080[rpm]으로 돌고 있다. 이때 회전자 회로에 유도되는 기전력의 주파수는 몇 [Hz]인가?

1

6[Hz]

2

54[Hz]

3

60[Hz]

4

66[Hz]

정답 및 해설

동기속도는 Ns=120fP=120×606=1200N_{s} = \dfrac{120 f}{P} = \dfrac{120 \times 60}{6} = 1200[rpm]이므로 슬립은 s=1200−10801200=0.1s = \dfrac{1200 - 1080}{1200} = 0.1이다. 회전자 쪽에 유도되는 기전력의 주파수는 슬립에 정비례하므로 f2=sf1=0.1×60=6f_{2} = s f_{1} = 0.1 \times 60 = 6[Hz]이다. 정지 순간(s=1s = 1)에는 전원과 같은 60[Hz]가 나타나고, 54[Hz]와 66[Hz]는 각각 (1−s)f1(1 - s) f_{1}, (1+s)f1(1 + s) f_{1}을 잘못 적용한 값이다.

문제 53
누설변압기가 갖는 특성으로 알맞은 것은?
1정전압 특성
2정전류 특성
3고역률 특성
4고저항 특성
정답 및 해설
정답은 정전류 특성이다. 누설변압기는 누설리액턴스를 크게 하여 부하가 변해도 2차 전류가 거의 일정하게 유지되는 정전류 특성을 가지도록 만든 것으로, 아크 용접기나 네온관용 변압기 등에 사용된다. 부하 증가 시 전압이 급격히 강하하는 수하 특성을 이용하므로 정전압 특성이나 고역률 특성과는 거리가 멀다.
문제 54
두 대 이상의 동기발전기를 병렬운전하기 위한 조건으로 옳지 않은 것은?
1기전력의 위상이 같을 것
2기전력의 용량이 같을 것
3기전력의 주파수가 같을 것
4기전력의 크기가 같을 것
정답 및 해설
동기발전기의 병렬운전 조건은 기전력의 크기, 위상, 주파수, 파형이 같아야 하는 것이며, 각 발전기의 용량(kVA)까지 같을 필요는 없다. 따라서 병렬운전 조건으로 옳지 않은 것은 ② 기전력의 용량이 같을 것이다.
문제 55
동기 발전기의 안정도를 증진시키기 위한 대책이 아닌 것은?
1회전자의 플라이 휠 효과를 크게 한다.
2역상·영상 임피던스를 작게 한다.
3속응 여자 방식을 사용한다.
4정상 임피던스를 작게 한다.
정답 및 해설
동기발전기의 안정도를 높이려면 회전자의 플라이휠 효과(관성)를 크게 하고, 속응여자방식을 채택하며, 정상(동기)임피던스는 작게 하는 것이 유리하다. 반대로 역상·영상 임피던스는 비대칭(지락 등) 고장 시의 고장전류를 제한하기 위해 오히려 크게 하는 것이 안정도에 유리하므로, 이를 작게 하는 것은 안정도 증진 대책이 될 수 없다. 정답은 역상·영상 임피던스를 작게 한다이다.
문제 56
1차전압 6600V, 2차전압 220V, 주파수 60Hz, 1차권수 1000회의 변압기가 있다. 최대 자속은 약 몇 Wb인가?
10.032
20.025
30.020
40.030
정답 및 해설
변압기 유기기전력식 E1=4.44fN1ΦmE_1=4.44fN_1\Phi_m에서 최대자속은 Φm=E14.44fN1=66004.44×60×1000≈0.025 [Wb]\Phi_m=\dfrac{E_1}{4.44fN_1}=\dfrac{6600}{4.44\times60\times1000}\approx0.025\ [\mathrm{Wb}]이다. 따라서 정답은 0.0250.025이다.
문제 57
이상적인 변압기의 무부하에서 위상관계로 옳은 것은?
1인가전압은 1차 유기기전력 보다 90° 앞선다.
21차 유기기전력과 2차 유기기전력의 위상은 반대이다.
3자속과 여자전류는 동위상이다.
4자속은 인가전압 보다 90° 앞선다.
정답 및 해설
정답은 자속과 여자전류는 동위상이다 이다. 이상적인 변압기의 무부하 상태에서 자화특성을 선형으로 보면, 자속을 만드는 여자전류(자화전류)는 자속과 같은 위상을 가진다. 반면 인가전압은 유기기전력과 크기가 같고 위상이 반대(180°)이지 90° 앞서는 것이 아니며, 자속은 인가전압보다 90° 뒤진다.
문제 58
동기 발전기의 단락비를 계산하는 데 필요한 시험은?
1부하 시험과 돌발 단락 시험
2정상, 역상, 영상 리액턴스의 측정 시험
3무부하 포화 시험과 3상 단락 시험
4단상 단락 시험과 3상 단락 시험
정답 및 해설
단락비는 무부하 시 정격전압을 유기하는 데 필요한 계자전류와, 3상 단락시험에서 정격전류와 같은 단락전류를 흘리는 데 필요한 계자전류의 비로 구한다. 따라서 단락비 계산에는 무부하 포화시험과 3상 단락시험이 필요하며
문제 59
210/105 V의 변압기를 그림과 같이 결선하고 고압측에 200 V의 전압을 가하면 전압계의 지시는 몇 V 인가? (단, 변압기는 가극성이다.)
V200VUVuv
1200
2400
3300
4100
정답 및 해설
1차 210[V], 2차 105[V]로 권수비가 2:1인 변압기를 가극성으로 승압 결선하여 1차측에 200[V]를 인가하면, 2차에 유기되는 전압 200×105210=100200\times \dfrac{105}{210}=100[V]이 1차전압에 더해져 전압계에는 200+100=300200+100=300[V]가 나타난다. 따라서 정답은 300이다.
문제 60
동기발전기의 전기자권선을 분포권으로 하면 어떻게 되는가?
1권선의 리액턴스가 커진다.
2집중권에 비하여 합성 유기기전력이 증가한다.
3기전력의 파형이 좋아진다.
4난조를 방지한다.
정답 및 해설
정답은 기전력의 파형이 좋아진다이다. 분포권은 고조파 성분을 상쇄시켜 기전력 파형을 정현파에 가깝게 개선하는 대신, 집중권에 비해 합성 유기기전력은 다소 감소한다.
문제 61

시정수가 0.10.1[s]인 1차 지연 요소 G(s)=11+0.1sG(s)=\dfrac{1}{1+0.1s}에 각주파수 ω=10\omega=10[rad/s]의 정현파를 넣었다. 이때 이득[dB]과 입력 대비 위상[°]을 옳게 짝지은 것은?

1

이득 −3.01-3.01[dB], 위상 −45-45[°]

2

이득 −3.01-3.01[dB], 위상 +45+45[°]

3

이득 +3.01+3.01[dB], 위상 −45-45[°]

4

이득 −6.02-6.02[dB], 위상 −63.4-63.4[°]

정답 및 해설

ss 자리에 jωj\omega를 넣으면 G(jω)=1/(1+jωT)G(j\omega)=1/(1+j\omega T)이고 ωT=10×0.1=1\omega T=10\times 0.1=1이라 분모의 실수부와 허수부가 같아진다. 크기가 1/2=0.7071/\sqrt{2}=0.707이므로 20log⁡100.707=20\log_{10}0.707=-3.01 [dB], 위상은 −tan⁡−11=−45-\tan^{-1}1=-45[°]가 된다. 분모에 +jωT+j\omega T가 놓이므로 출력은 항상 뒤지고(부호 음), 크기도 1보다 작아 이득은 음수다. 바로 이 점이 절점 주파수이며, -6.02 [dB]는 크기를 1/21/2로 잘못 본 값이다.

문제 62
제어장치가 제어대상에 가하는 제어신호로 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력인 신호는?
1목표값
2동작신호
3제어량
4조작량
정답 및 해설
정답은 조작량이다. 조작량은 제어장치가 제어대상에 실제로 가하는 신호로, 제어장치 입장에서는 출력이고 제어대상 입장에서는 입력이 되는 신호이다.
문제 63

초기값이 모두 0인 어떤 계가 d2y(t)dt2+5dy(t)dt+6y(t)=2dx(t)dt+3x(t)\dfrac{d^{2}y(t)}{dt^{2}}+5\dfrac{dy(t)}{dt}+6y(t)=2\dfrac{dx(t)}{dt}+3x(t)를 만족한다. 넣는 쪽을 x(t)x(t), 나오는 쪽을 y(t)y(t)로 볼 때 이 계의 전달함수는?

1

s2+5s+62s+3\dfrac{s^{2}+5s+6}{2s+3}

2

3s+2s2+5s+6\dfrac{3s+2}{s^{2}+5s+6}

3

2s+3s2+6s+5\dfrac{2s+3}{s^{2}+6s+5}

4

2s+3s2+5s+6\dfrac{2s+3}{s^{2}+5s+6}

정답 및 해설

처음 상태가 0이면 시간 미분은 ss를 곱하는 연산으로 바뀌므로 양변을 옮겨 적으면 (s2+5s+6)Y(s)=(2s+3)X(s)(s^{2}+5s+6)Y(s)=(2s+3)X(s)가 된다. 전달함수는 나오는 쪽과 넣는 쪽 변환의 비이니 Y(s)X(s)=2s+3s2+5s+6\dfrac{Y(s)}{X(s)}=\dfrac{2s+3}{s^{2}+5s+6}이다. 분자와 분모를 뒤집은 것, 2와 3의 자리를 맞바꾼 것, 5와 6을 맞바꾼 것은 모두 답이 될 수 없다.

문제 64
1차 지연요소의 전달함수가 G(s)=ks+10G(s) = \frac{k}{s+10}인 제어계에서 절점주파수는 몇 [rad/s][rad/s]인가?
10.01
20.1
31
410
정답 및 해설
1차 지연요소 G(s)=ks+10G(s)=\frac{k}{s+10}는 k/10s10+1\frac{k/10}{\frac{s}{10}+1} 형태로 바꿀 수 있으며, 절점주파수는 극점의 크기인 ω=10[rad/s]\omega=10[\mathrm{rad/s}]에서 나타난다. 따라서 정답은 10이다.
문제 65
전달함수가 C(s)R(s)=14s2+3s+1\frac{C(s)}{R(s)}=\frac{1}{4s^2+3s+1}인 제어계는 다음 중 어느 경우에 해당하는가?
1과제동
2무제동
3임계제동
4부족제동
정답 및 해설
전달함수를 표준형과 비교하기 위해 분모를 4로 나누면 s2+0.75s+0.25s^2+0.75s+0.25이므로 ωn2=0.25, 2ζωn=0.75\omega_n^2=0.25,\ 2\zeta\omega_n=0.75에서 ωn=0.5, ζ=0.75\omega_n=0.5,\ \zeta=0.75가 된다. 0<ζ<10<\zeta<1 범위에 있으므로 부족제동에 해당한다. 정답은 부족제동이다.
문제 66
그림처럼 결선한 평형 33상 회로가 있다. 전원 쪽 전압이 Vab=300[V]V_{ab}=300[V], 부하 한 상당 임피던스가 Z=6−j6[Ω]Z=6-j6[\Omega]라면 전원에서 부하로 흘러 나가는 선전류 IaI_a는 약 몇 [A][A]인가? (단, 상순은 a−b−ca-b-c이다.) VcaVabVbc−++−−+ZZZIaacba'b'c'
161.24∠−15∘61.24\angle-15^{\circ}
261.24∠15∘61.24\angle15^{\circ}
335.36∠45∘35.36\angle45^{\circ}
461.24∠45∘61.24\angle45^{\circ}
정답 및 해설

삼각으로 묶은 부하에서는 한 상에 선간전압이 그대로 걸린다. 임피던스를 극형식으로 고치면 Z=6−j6=62∠−45∘≈8.485∠−45∘ [Ω]Z=6-j6=6\sqrt2\angle-45^{\circ}\approx8.485\angle-45^{\circ}\ [\Omega]이므로 상전류는 Iab=300∠0∘8.485∠−45∘≈35.36∠45∘ [A]I_{ab}=\dfrac{300\angle0^{\circ}}{8.485\angle-45^{\circ}}\approx35.36\angle45^{\circ}\ \mathrm{[A]}다. 용량성이라 전류가 앞선다.

선전류는 크기가 상전류의 3\sqrt3배이고 위상은 30∘30^{\circ}만큼 뒤지므로 Ia=3×35.36∠(45∘−30∘)≈61.24∠15∘ [A]I_a=\sqrt3\times35.36\angle\left(45^{\circ}-30^{\circ}\right)\approx61.24\angle15^{\circ}\ \mathrm{[A]}가 된다.

독립 검산 — 상순이 a−b−ca-b-c이므로 Vca=300∠120∘V_{ca}=300\angle120^{\circ}, Ica≈35.36∠165∘I_{ca}\approx35.36\angle165^{\circ}다. 마디에서 Ia=Iab−Ica=(25.0+j25.0)−(−34.16+j9.15)≈59.16+j15.85I_a=I_{ab}-I_{ca}=(25.0+j25.0)-(-34.16+j9.15)\approx59.16+j15.85, 크기 61.2461.24, 각 15.0∘15.0^{\circ}로 앞의 결과와 같다. 35.36∠45° 는 상전류를 그대로 고른 값이다.

문제 67
그림과 같은 RLC 회로에서 입력전압이 ei(t)e_i(t), 출력전류가 i(t)i(t)일 때, 이 회로의 전달함수 I(s)Ei(s)\frac{I(s)}{E_i(s)}는? RLCei(t)i(t)
11RCs2+LCs+1\dfrac{1}{RCs^2+LCs+1}
2CsRCs2+LCs+1\dfrac{Cs}{RCs^2+LCs+1}
3CsLCs2+RCs+1\dfrac{Cs}{LCs^2+RCs+1}
41LCs2+RCs+1\dfrac{1}{LCs^2+RCs+1}
정답 및 해설
정답은 CsLCs2+RCs+1\frac{Cs}{LCs^{2}+RCs+1} 이다. 직렬 RLC 회로에서 Ei(s)=I(s)(R+Ls+1Cs)E_i(s)=I(s)\left ( R+Ls+\frac{1}{Cs} \right )이므로 I(s)Ei(s)=1R+Ls+1Cs=CsLCs2+RCs+1\frac{I(s)}{E_i(s)}=\frac{1}{R+Ls+\frac{1}{Cs}}=\frac{Cs}{LCs^{2}+RCs+1}이다.
문제 68
전달함수가 C(s)R(s)=25s2+6s+25\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{25}{s^2+6s+25}인 2차 제어시스템의 감쇠 진동 주파수(ωd)는 몇 rad/sec인가?
13
26
34
45
정답 및 해설
표준형과 비교하면 ωn2=25⇒ωn=5\omega_n^2=25\Rightarrow\omega_n=5, 2ζωn=6⇒ζ=0.62\zeta\omega_n=6\Rightarrow\zeta=0.6이다. 감쇠 진동 주파수는 ωd=ωn1−ζ2=51−0.36=5×0.8=4\omega_d=\omega_n\sqrt{1-\zeta^2}=5\sqrt{1-0.36}=5\times0.8=4[rad/sec]가 되어 정답은 4이다.
문제 69
그림과 같은 블록선도의 등가 종합전달함수(C/R)는? R+−G1+−G2G3CG4
1G1G2G31+G1G2+G1G2G3\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_1G_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+G2G2+G1G2G3\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_2+G_1G_2G_3}
정답 및 해설
출력 CC가 G2,G3G_2, G_3 구간을 지나 두 번째 합산점으로 음되먹임되는 내부 루프의 등가전달함수는 G2G31+G2G3\dfrac{G_2G_3}{1+G_2G_3}이며, 여기에 G1G_1이 직렬로 연결되고 G2G_2 출력이 다시 G4G_4를 거쳐 최외곽 합산점으로 음되먹임된다. 이를 모두 정리하면 종합전달함수는 CR=G1G2G31+G2G3+G1G2G4\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_1G_2G_3}{1+G_2G_3+G_1G_2G_4}가 되어
문제 70
그림의 신호흐름선도에서 외란입력 E(s)E(s)와 출력 C(s)C(s) 사이의 전달함수는? R(S)C(S)E(S)e−f−g1abcd1
1CR=abcde1+af+cg\dfrac{C}{R} = \dfrac{abcde}{1+af+cg}
2CR=abcde1+af+cg+acfg\dfrac{C}{R} = \dfrac{abcde}{1+af+cg+acfg}
3CR=bcde1+af+cg+acfg\dfrac{C}{R} = \dfrac{bcde}{1+af+cg+acfg}
4CR=bcde1+af+cg\dfrac{C}{R} = \dfrac{bcde}{1+af+cg}
정답 및 해설
E(s)에서 출력까지의 전향경로 이득은 e×b×c×de\times b\times c\times d이고, 서로 접촉하지 않는 두 되먹임 루프 −af-af, −cg-cg가 존재하므로 Δ=1+af+cg+acfg\Delta=1+af+cg+acfg이다. 메이슨 공식을 적용하면 C(s)E(s)=bcde1+af+cg+acfg\frac{C(s)}{E(s)}=\frac{bcde}{1+af+cg+acfg}이므로 정답은 bcde1+af+cg+acfg\frac{bcde}{1+af+cg+acfg}이다.
문제 71
개루프 전달함수 G(s)=(s＋2)/((s＋1)(s＋3))인 단위 피드백 제어계의 특성방정식은?
1s2＋4s＋3=0
2s2＋4s＋6=0
3s2＋5s＋5=0
4s2＋3s＋2=0
정답 및 해설
단위 피드백 제어계의 특성방정식은 1+G(s)=01+G(s)=0에서 유도되며, (s+1)(s+3)+(s+2)=0(s+1)(s+3)+(s+2)=0을 전개하면 s2+4s+3+s+2=s2+5s+5=0s^2+4s+3+s+2=s^2+5s+5=0이 된다. 따라서 정답은 s2＋5s＋5=0이다.
문제 72
그림과 같은 블록선도에서 전달함수(C(s)R(s))\left(\frac{C(s)}{R(s)}\right)는?+−1+−23C(S)22
1511\dfrac{5}{11}
2517\dfrac{5}{17}
3617\dfrac{6}{17}
4611\dfrac{6}{11}
정답 및 해설
정답은 617\dfrac{6}{17}이다. 순방향 이득은 1×2×3=61\times2\times3=6이고, 두 되먹임 루프의 이득은 각각 −4-4(안쪽 루프, G1G2H1=1×2×2G_1G_2H_1=1\times2\times2)와 −12-12(바깥쪽 루프, G2G3H2=2×3×2G_2G_3H_2=2\times3\times2)이며 두 루프가 서로 접촉하므로 Δ=1−(−4−12)=17\Delta=1-(-4-12)=17이 되어 C(s)R(s)=617\dfrac{C(s)}{R(s)}=\dfrac{6}{17}이다.
문제 73
e(t)e(t)의 Z변환을 E(z)E(z)라 할 때, e(t)e(t)의 초기값을 구하는 방법은 다음 중 어느 것인가?
1lim⁡z→0E(z)\lim_{z \to 0}E(z)
2lim⁡z→∞zE(z)\lim_{z \to \infty}zE(z)
3lim⁡z→∞E(z)\lim_{z \to \infty}E(z)
4lim⁡z→0zE(z)\lim_{z \to 0}zE(z)
정답 및 해설
정답은 lim⁡z→∞E(z)\lim_{z\to\infty}E(z)이다. Z변환의 초기값 정리에 따라 시간함수의 초기값은 e(0)=lim⁡z→∞E(z)e(0)=\lim_{z\to\infty}E(z)로 구하며, 최종값 정리와는 구별된다.
문제 74

어떤 2차 제어계의 단위계단응답을 관측하였더니 최대 오버슈트가 20[%], 제2 오버슈트가 4[%]로 나타났다. 이 응답의 감쇠비(decay ratio)는?

1

0.2

2

0.04

3

0.16

4

5

정답 및 해설

감쇠비는 최대 오버슈트에 대한 제2 오버슈트의 비로 정해지며, 진동이 얼마나 빨리 잦아드는지를 보여 주는 값이다. 주어진 수치를 넣으면 4÷20=0.24\div 20=0.2이므로 0.2가 된다. 5는 분자와 분모를 거꾸로 놓은 결과이고, 0.16은 두 오버슈트의 차를 그대로 적은 값이며, 0.04는 제2 오버슈트 자체를 옮겨 놓은 값이다.

문제 75
G(s)H(s)=Ks2(s+1)2G(s)H(s)=\frac{K}{s^2(s+1)^2}의 근궤적 수는?
10
21
34
42
정답 및 해설
근궤적의 가지 수는 개루프 전달함수 G(s)H(s)G(s)H(s)의 극점 개수(분모의 차수)와 같다. G(s)H(s)=Ks2(s+1)2G(s)H(s)=\dfrac{K}{s^2(s+1)^2}는 s=0s=0(중근)과 s=−1s=-1(중근)에 극점이 있어 극점의 개수가 4개이므로 근궤적은 4개이다.
정답은 4이다.
문제 76
22차계 전달함수가 G(s)=ωn2s2+2ζωns+ωn2G(s)=\dfrac{\omega_n^2}{s^2+2\zeta\omega_ns+\omega_n^2}인 제어계가 있다. ζ=1\zeta=1, ωn=1\omega_n=1일 때, 이 계의 단위 임펄스 응답은?
11−e−t1-e^{-t}
212t2\dfrac12t^2
3te−tte^{-t}
4e−te^{-t}
정답 및 해설
ζ=1\zeta=1, ωn=1\omega_n=1이면 전달함수는 G(s)=1(s+1)2G(s)=\dfrac1{(s+1)^2}인 임계제동계가 된다. 단위 임펄스 응답은 G(s)G(s)를 그대로 역라플라스 변환한 것이므로 g(t)=te−tg(t)=te^{-t}가 되어, 정답은 te−tte^{-t}이다.
문제 77
다음 중 G(s)H(s)=K/(Ts＋1)일 때, 이 계통은 어떤 형인가?
11형
23형
32형
40형
정답 및 해설
정답은 0형 이다. 제어계의 형(type)은 개루프 전달함수가 원점(s=0)에 가지는 극의 개수로 결정되는데, G(s)H(s)=KTs+1G(s)H(s)=\frac{K}{Ts+1}은 극이 s=−1Ts=-\frac{1}{T}에 있을 뿐 원점에는 극이 없으므로 0형이다.
문제 78
상태방정식 ddtx(t)=Ax(t)+Bu(t)\frac{d}{dt}x(t)=Ax(t)+Bu(t)에서 A=[220.52]A = \begin{bmatrix} 2 & 2 \\ 0.5 & 2 \end{bmatrix}일 때, A의 고유값은?
12, -5
21, -5
32, 3
41, 3
정답 및 해설
고유값은 det⁡(A−λI)=0\det(A-\lambda I)=0에서 구한다. (2−λ)2−(2)(0.5)=0⇒(2−λ)2=1⇒λ=1, 3(2-\lambda)^2-(2)(0.5)=0\Rightarrow(2-\lambda)^2=1\Rightarrow\lambda=1,\,3이 되어 정답은 1, 3이다.
문제 79
그림의 시퀀스 회로에서 누름버튼 A를 누른 채로 두어 X1X_1이 여자된 상태이다. 이 상태에서 누름버튼 B를 함께 눌렀을 때 나타나는 결과로 옳은 것은? AX2X1BX1X2
1X1X_1이 소자되고 대신 X2X_2가 여자된다.
2X1X_1과 X2X_2가 나란히 여자되어 두 코일이 함께 동작한다.
3X2X_2는 여자되지 못하고 X1X_1의 여자 상태만 그대로 이어진다.
4X2X_2가 여자와 소자를 되풀이하여 점멸 동작을 한다.
정답 및 해설
왼쪽 가지는 누름버튼 A와 X2X_2의 b접점을 지나 X1X_1 코일로, 오른쪽 가지는 누름버튼 B와 X1X_1의 b접점을 지나 X2X_2 코일로 이어진다.
A를 눌러 X1X_1이 여자되는 순간 오른쪽 가지에 놓인 X1X_1의 b접점이 떨어진다. 그러므로 뒤이어 B를 눌러도 X2X_2 코일까지 전류가 갈 길이 끊겨 있어 X2X_2는 여자되지 못하고, 먼저 살아난 X1X_1만 그대로 남는다. 따라서 정답은 ③이다.
반대로 B를 먼저 눌렀다면 이번에는 X2X_2가 살아나고 왼쪽 가지의 X2X_2 b접점이 떨어져 X1X_1이 막힌다. 이처럼 두 출력이 서로 상대를 붙잡아 두는 결선을 인터록이라 하며, 전동기 정회전용·역회전용 전자접촉기가 한꺼번에 투입되어 전원이 단락되는 사고를 막는 데 쓴다.
이 회로에는 코일과 병렬로 붙는 유지 접점이 없으므로, 누름버튼에서 손을 떼면 여자되어 있던 계전기도 곧바로 복귀한다.
문제 80
제어시스템의 주파수 전달함수가 G(jw)=j5w이고, 주파수가 w=0.02rad/sec일 때 이 제어시스템의 이득(dB)은?
110
2-20
3-10
420
정답 및 해설
주파수 응답의 이득은 g=20log⁡10∣G(jω)∣g=20\log_{10}|G(j\omega)|[dB]로 정의된다. G(jω)=j5ωG(j\omega)=j5\omega이므로 ω=0.02\omega=0.02[rad/s]에서 ∣G(j0.02)∣=5×0.02=0.1|G(j0.02)|=5\times0.02=0.1이고, 따라서 g=20log⁡100.1=20×(−1)=−20g=20\log_{10}0.1=20\times(-1)=-20[dB]이다. 그러므로 정답은 -20 이다. ④ 20[dB]는 ∣G∣=10|G|=10 즉 ω=2\omega=2[rad/s]일 때의 값이고, ③ -10[dB]는 ∣G∣≈0.316|G|\approx0.316에 해당하므로 맞지 않는다.
문제 81
다음 빈칸에 들어갈 내용으로 옳은 것은? 전차선로는 무선설비의 기능에 계속적이고또한 중대한 장해를 주는 (     )가 생길 우려가 있는 경우에는 이를 방지하도록 시설하여야 한다.
1전자파
2정전기
3혼촉사고
4단락사고
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 전차선로는 무선설비의 기능에 계속적이고 또한 중대한 장해를 주는 전자파가 생길 우려가 있는 경우 이를 방지하도록 시설하여야 한다. 따라서 빈칸에 들어갈 내용은 ① 전자파이다.
문제 82
가공전선로와 지중 전선로가 접속되는 곳에 반드시 설치되어야 하는 기구는?
1피뢰기
2분로리액터
3동기조상기
4전력용 콘덴서
정답 및 해설
정답은 피뢰기이다. 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 곳에는 이상전압으로부터 설비를 보호하기 위해 반드시 피뢰기를 설치하여야 한다.
문제 83
접지공사의 접지극을 시설할 때 동결깊이를 고려하여 지하 몇 [cm] 이상의 깊이로 매설하여야 하는가? (단, 접지도체를 철주나 그 밖의 금속체를 따라 시설하는 경우는 제외한다.)
175
2100
360
490
정답 및 해설
정답은 75[cm]이다. 한국전기설비규정에 따르면 접지극은 동결깊이를 고려하여 지하 0.75m 이상의 깊이로 매설하여야 한다.
문제 84
최대사용전압 10[kV]인 중성점 비접지식 전로의 절연내력 시험전압은 몇 [kV]인가?
112.5
215
310
49.2
정답 및 해설
최대사용전압 7kV 초과 25kV 이하인 중성점 비접지식 전로의 절연내력시험전압은 최대사용전압의 1.25배이다. 10kV×1.25=12.5kV가 되어 정답은 12.5이다.
문제 85
특고압 가공전선로의 지지물 중 전선로의 지지물 양쪽의 경간의 차가 큰 곳에 사용하는 철탑은?
1내장형 철탑
2인류형 철탑
3각도형 철탑
4보강형 철탑
정답 및 해설
전선로 지지물 양쪽의 경간의 차가 큰 곳에는 불평형 장력을 지지할 수 있는 내장형 철탑을 사용한다.
정답은 내장형 철탑이다.
문제 86
특고압 변전소에 울타리·담 등을 시설할 때, 그 높이는 몇 [m] 이상이어야 하는가?
16
21
32
45
정답 및 해설
한국전기설비규정(KEC 351.1)에 따르면 발전소·변전소·개폐소 등에 울타리·담 등을 시설하는 경우 그 높이는 2[m] 이상으로 하고, 지표면과 울타리·담 하단 사이의 간격은 0.15[m] 이하로 유지해야 한다. 따라서 정답은 2이다.
문제 87
주택용 배선차단기 B형의 순시트립 범위는 정격전류(InI_n)의 몇 배인가?
11In1I_n 초과 ~ 3In3I_n 이하
25In5I_n 초과 ~ 10In10I_n 이하
33In3I_n 초과 ~ 5In5I_n 이하
410In10I_n 초과 ~ 20In20I_n 이하
정답 및 해설
정답은 3In3I_n 초과 ~ 5In5I_n 이하 이다. 주택용 배선차단기의 순시트립범위는 B형이 정격전류의 3배 초과 5배 이하, C형이 5배 초과 10배 이하, D형이 10배 초과 20배 이하로 구분된다.
문제 88
최대 사용전압이 22900[v]인 3상4선식 중성선 다중접지식 전로와 대지사이의 절연내력 시험전압은 몇 [V]인가?
128752
225229
321068
432510
정답 및 해설
중성점 다중접지식 전로(7kV 초과 25kV 이하)의 절연내력 시험전압은 최대사용전압의 0.92배이다. 22900×0.92=2106822900\times0.92=21068[V]가 되어 정답은 21068이다.
문제 89
한국전기설비규정이 안전을 이유로 과전류 보호장치를 면제해 주는 회로에 해당하는 것은?
1계기용 변압기(전압변성기)의 22차회로
2콘센트가 여러 개 딸린 일반 조명·전열 분기회로
3변류기(전류변성기)의 22차회로
4화재 위험이 큰 장소에 둔 특수설비의 전원회로
정답 및 해설
한국전기설비규정 212.4.3 '다'는 쓰는 도중 회로가 갑자기 끊기면 오히려 더 큰 사고로 이어지는 부하를 따로 묶어, 그 전원회로에 한해 과부하에 대한 보호를 면제한다. 열거된 것은 ㉠회전기의 여자회로 ㉡전자석 크레인의 전원회로 ㉢전류변성기의 22차회로 ㉣소방설비의 전원회로 ㉤주거침입경보·가스누출경보 같은 안전설비의 전원회로 다섯이므로 ③이 답이다.
계기용 변압기의 22차는 이 목록에 없다. 오히려 22차를 열어 두면 안 되는 쪽이 변류기여서, 개방 자체가 위험이 되는 것도 변류기 22차다. ②처럼 콘센트가 딸린 보통 분기회로는 면제 대상이 아니고, ④는 같은 조 본문 단서가 화재·폭발 우려가 있는 장소의 설비와 특수설비·특수장소에는 면제를 쓰지 못하게 못 박고 있어 틀린다.
문제 90

주택용 배선차단기 가운데 B형이 순시동작하여야 하는 전류의 범위로 옳은 것은? (단, InI_{n}은 차단기의 정격전류이다.)

1

2In2 I_{n} 초과 3In3 I_{n} 이하

2

5In5 I_{n} 초과 10In10 I_{n} 이하

3

10In10 I_{n} 초과 20In20 I_{n} 이하

4

3In3 I_{n} 초과 5In5 I_{n} 이하

정답 및 해설

주택용 배선차단기는 순시동작 전류대에 따라 세 가지 형식으로 나뉜다. B형은 정격전류의 3배를 넘고 5배 이하인 구간에서 순시동작하며, 5배 초과 10배 이하는 C형, 10배 초과 20배 이하는 D형이 맡는다. 2배 초과 3배 이하로 정해진 형식은 없다. 뒤쪽 형식일수록 순시동작 기준전류가 커지므로 기동·돌입전류가 큰 부하에는 D형 쪽을 적용한다.

문제 91
최대사용전압이 7 ㎸를 초과하는 회전기의 절연내력 시험은 최대사용전압의 몇 배의 전압 (10,500 V 미만으로 되는 경우에는 10,500 V)에서 10분간 견디어야 하는가?
10.92
21.1
31.25
41
정답 및 해설
한국전기설비규정의 절연내력 시험전압 기준에 따르면 최대사용전압이 7[kV]를 초과하는 회전기(회전변류기 제외)는 최대사용전압의 1.25배의 전압(10,500[V] 미만으로 되는 경우에는 10,500[V])으로 10분간 견뎌야 한다. 따라서 정답은 1.25이다.
문제 92
발전소에서 계측장치를 시설하지 않아도 되는 것은?
1특고압용 변압기의 온도
2발전기의 고정자 및 베어링 온도
3발전기의 회전수 및 주파수
4주요 변압기의 전압 및 전류 또는 전력
정답 및 해설
정답은 발전기의 회전수 및 주파수이다. 발전소에 시설해야 하는 계측장치는 발전기 등의 전압·전류·전력, 발전기의 베어링 및 고정자 온도, 주요 변압기의 전압·전류·전력, 특고압용 변압기의 온도 등이며, 발전기의 회전수 및 주파수는 법정 계측 대상이 아니다.
문제 93
발전소의 개폐기 또는 차단기에 사용하는 압축공기장치의 주 공기탱크에 시설하는 압력계의 최고 눈금의 범위로 옳은 것은?
1사용압력의 2배 이상 3배 이하
2사용압력의 1배 이상 2배 이하
3사용압력의 1.5배 이상 3배 이하
4사용압력의 1.15배 이상 2배 이하
정답 및 해설
정답은 사용압력의 1.5배 이상 3배 이하이다. 한국전기설비규정에 따르면 압축공기장치의 주 공기탱크에 시설하는 압력계의 최고 눈금은 사용압력의 1.5배 이상 3배 이하 범위이어야 한다.
문제 94

세대 안 분전반에 다는 주택용 배선차단기는 순시동작 전류대에 따라 몇 갈래 형식으로 갈린다. 작은 전동기가 딸린 회로나 콘센트, 등기구 회로처럼 흔한 부하에 쓰는 형식과, 정격전류 InI_n에 대한 순시동작 구간을 옳게 묶은 것은?

1

B형, 1In1I_n 넘고 3In3I_n까지

2

B형, 3In3I_n 넘고 5In5I_n까지

3

C형, 5In5I_n 넘고 10In10I_n까지

4

D형, 10In10I_n 넘고 20In20I_n까지

정답 및 해설

한국전기설비규정 212.3.4는 주택용 배선차단기가 표 212.3-3과 표 212.3-4에 맞을 것을 요구하는데, 뒤쪽 표가 순시동작 구간에 따라 형식을 가르는 표다. 구간은 3In∼5In3I_n\sim5I_n인 B형, 5In∼10In5I_n\sim10I_n인 C형, 10In∼20In10I_n\sim20I_n인 D형으로 나뉘며, 문제가 든 것처럼 두루 쓰이는 부하에 맞추는 것은 C형, 곧 5In5I_n을 넘고 10In10I_n까지다. 1번 구간은 어느 형식에도 없고, 2번과 4번은 형식과 구간의 짝은 맞지만 문제가 든 부하에는 들어맞지 않는다.

문제 95
고압 지중전선이 지중 약전류전선 등과 접근하거나 교차하는 경우에 상호의 이격거리가 몇 [cm] 이하인 때에는 두전선이 직접 접촉하지 아니하도록 조치하여야 하는가?
140
215
330
420
정답 및 해설
고압 지중전선이 지중 약전류전선 등과 접근하거나 교차하여 상호 이격거리가 30cm 이하인 경우에는 두 전선이 직접 접촉하지 아니하도록 내화성 격벽 등의 조치를 하여야 한다.
정답은 30이다.
문제 96
두 개 이상의 전선을 병렬로 사용하는 경우, 각 전선이 동선이라면 굵기는 몇 [mm2]\rm[mm^2] 이상이어야 하며, 전선은 같은 도체·같은 재료·같은 길이 및 같은 굵기의 것을 사용하여야 하는가?
135
270
350
4100
정답 및 해설
두 개 이상의 전선을 병렬로 사용하는 경우 각 전선은 동선이면 50[mm2]50\rm{[mm^2]} 이상, 알루미늄선이면 70[mm2]70\rm{[mm^2]} 이상이어야 하며, 같은 도체·같은 재료·같은 길이 및 같은 굵기의 것을 사용해야 한다. 따라서 정답은 50이다.
문제 97

한국전기설비규정에 따른 풍력발전설비의 접지 및 낙뢰 보호에 관한 설명으로 옳은 것은?

1

타워 기초를 접지극으로 활용하여 통합접지공사를 시행한다.

2

설비 상호 간에는 일정한 크기의 전위차가 유지되도록 시설한다.

3

제어기기의 신호 전달 경로에는 금속 도체선을 그대로 사용한다.

4

인하도선은 절연피복을 입힌 가는 강선으로 시설한다.

정답 및 해설

풍력발전설비의 접지는 타워 기초를 접지극으로 삼은 통합접지공사로 시설하도록 정하고 있으므로 ①이 옳다. 설비 사이에 전위차가 생기면 감전·기기손상 위험이 커지므로 등전위본딩으로 전위를 같게 맞춰야 하니 ②는 거꾸로 서술된 것이고, 제어기기의 낙뢰 보호에는 금속 신호선 대신 광케이블과 포토커플러를 적용하므로 ③도 틀리다. 인하도선은 부식에 강한 금속선을 뇌격전류가 흘러도 견딜 만큼 굵게 시설해야 하므로 ④도 옳지 않다.

문제 98
교통신호등 제어장치에서 2차측 배선의 최대사용전압은 몇 [V] 이하로 하여야 하는가?
1250
2150
3400
4300
정답 및 해설
한국전기설비규정에 따르면 교통신호등 제어장치의 2차측 배선의 최대사용전압은 300V 이하로 하여야 한다. 따라서 정답은 300이다.
문제 99

전력보안통신선을 지지하는 조가선의 시설방법으로 적합한 것은?

1

지지물 사이 경간의 한가운데 지점에서 접속한다.

2

하나의 지지물에 최대 4조까지 시설할 수 있다.

3

끝부분은 예리하지 않도록 다듬어 마감한다.

4

지지 금구는 통신선용 금구와 겸용하여 사용한다.

정답 및 해설

조가선은 끝부분이 예리하지 않도록 마감하여야 하므로 ③이 적합하다. 접속 지점은 전주가 세워진 곳으로 한정되고 경간 도중에서 잇는 것은 허용되지 않으므로 ①은 틀리며, 시설 수량은 두 조까지로 제한되어 ②도 맞지 않다. 지지에 쓰는 금구는 녹슬지 않는 재질로 된 것을 따로 마련해야 하고 다른 용도의 금구와 겸용할 수 없으므로 ④도 적합하지 않다.

문제 100
특고압 가공전선로의 지지물로 사용하는 B종 철주, B종 철근콘크리트주 또는 철탑의 종류에서 전선로의 지지물 양쪽의 경간의 차가 큰 곳에 사용하는 것은?
1각도형
2인류형
3보강형
4내장형
정답 및 해설
정답은 내장형이다. 특고압 가공전선로의 B종 철주·B종 철근콘크리트주 또는 철탑은 각도형, 인류형, 보강형, 내장형으로 구분되며, 이 중 지지물 양쪽의 경간 차가 큰 곳에 사용하는 것이 내장형이다.