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[전기공사기사 필기] 18년 1회차
전기공사기사 필기 기출문제

18년 1회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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

18년 1회차

100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
정류방식 중 정류 효율이 가장 높은 것은? (단, 저항부하를 사용한 경우이다.)
1단상 반파방식
2단상 전파방식
33상 반파방식
43상 전파방식
정답 및 해설

정류회로의 정류효율은 출력 파형의 맥동이 적을수록, 즉 직류에 가까울수록 높아진다.

단상 반파 → 단상 전파 → 3상 반파 → 3상 전파의 순서로 맥동이 줄고 효율이 높아지므로, 저항부하 기준으로 정류효율이 가장 높은 방식은 3상 전파방식이다.

문제 2
전기용접부의 비파괴검사와 관계없는 것은?
1X선 검사
2자기 검사
3고주파 검사
4초음파 탐상시험
정답 및 해설

전기용접부의 비파괴검사에는 방사선(X선) 투과검사, 자분(자기) 탐상검사, 초음파 탐상시험 등이 대표적으로 사용된다.

반면 고주파 검사는 용접부 비파괴검사 방법으로 통상 분류되지 않으므로, 나머지 세 가지와 달리 용접부 비파괴검사와 관계가 없는 항목이다.

문제 3
합판 및 비닐막의 접착에 적당한 가열방식은?
1유도가열
2적외선가열
3직접 저항가열
4고주파 유전가열
정답 및 해설

고주파 유전가열은 절연물(유전체)에 고주파 전계를 가하여 유전체 내부의 분자 마찰열로 가열하는 방식으로, 합판이나 비닐막처럼 절연성 재료의 접착·건조에 적합하게 사용된다.

유도가열은 도전성 금속을 가열하는 방식이고, 적외선가열이나 직접 저항가열은 각각 표면 건조나 도전체 발열에 더 적합하여, 절연물 접착 용도로는 고주파 유전가열만큼 적합하지 않다.

문제 4
전지의 자기방전이 일어나는 국부작용의 방지대책으로 틀린 것은?
1순환전류를 발생시킨다.
2고순도의 전극재료를 사용한다.
3전극에 수은도금(아말감)을 한다.
4전해액에 불순물 혼입을 억제시킨다.
정답 및 해설

전지의 국부작용은 전극 표면의 불순물로 인해 국부전지가 형성되어 자기방전(순환전류)이 발생하는 현상이므로, 이를 방지하려면 오히려 순환전류가 생기지 않도록 해야 한다. 따라서 순환전류를 발생시킨다는 것은 방지대책이 아니라 국부작용 자체의 원인에 해당한다.

고순도 전극재료 사용, 전극에 수은도금(아말감) 처리, 전해액 불순물 혼입 억제는 모두 국부작용을 줄이기 위한 실제 방지대책이다.

문제 5
루소선도가 그림과 같이 표시되는 광원의 하반구 광속은 약 몇 lm인가? (단, 여기서 곡선 BC는 4분원이다.)
1245
2493
3628
41120
정답 및 해설

그림의 루소선도는 세로축이 01800^\circ\sim180^\circ(반지름 rr 인 원 위의 투영 높이), 가로축이 광도이다. A점(0°)에서 B점(90°)까지는 광도가 100cd로 일정하고, B점부터 C점(180°, 광도 0)까지는 4분원을 그리며 줄어든다.

루소선도에서 광속은 F=2πr×(선도의 면적)F=\dfrac{2\pi}{r}\times(\text{선도의 면적}) 로 구한다. 여기서 하반구는 0°~90° 구간이고 그 부분의 선도는 가로 100cd, 세로 rr 인 직사각형이므로 면적은 100r100r 이다.

따라서 F=2πr×100r=200π628lmF=\dfrac{2\pi}{r}\times100r=200\pi\fallingdotseq628\,\mathrm{lm} 이다. 참고로 상반구(90°~180°)는 4분원 부분의 면적 π4×100r\dfrac{\pi}{4}\times100r 을 넣어 50π2493lm50\pi^2\fallingdotseq493\,\mathrm{lm}, 전광속은 두 값을 더한 약 1121lm이 되므로, 무엇을 묻는지에 따라 값이 달라지는 점에 주의해야 한다.

문제 6
다이오드 클램퍼(clamper)의 용도는?
1전압증폭
2전류증폭
3전압제한
4전압레벨 이동
정답 및 해설

클리퍼(clipper)가 파형의 일정 레벨 이상 또는 이하를 잘라내어 전압을 제한하는 회로인 데 비해, 클램퍼(clamper)는 파형의 모양은 그대로 유지한 채 직류 레벨만 이동시키는 회로이다.

따라서 다이오드 클램퍼의 용도는 신호의 크기를 증폭하거나 제한하는 것이 아니라, 전압레벨 이동에 있다.

문제 7
부식성의 산, 알칼리 또는 유해가스가 있는 장소에서 실용상 지장 없이 사용할 수 있는 구조의 전동기는?
1방적형
2방진형
3방수형
4방식형
정답 및 해설

부식성의 산·알칼리나 유해가스가 있는 환경에서 사용하기 위해서는 전동기 내부로 부식성 가스나 액체가 침투하지 않도록 밀폐·보호된 구조가 필요하며, 이러한 목적에 맞는 것이 방식형(防蝕形) 전동기이다.

방적형은 물방울 침입 방지, 방진형은 먼지 침입 방지, 방수형은 물의 침입 방지를 목적으로 하는 구조로, 부식성 환경과는 직접 관련이 없다.

문제 8
플라이휠을 이용하여 변동이 심한 부하에 사용되고 가역 운전에 알맞은 속도제어 방식은?
1일그너 방식
2워드 래너드 방식
3극수를 바꾸는 방식
4전원주파수를 바꾸는 방식
정답 및 해설

일그너(Ilgner) 방식은 워드-레오나드 방식에 플라이휠(관성체)을 추가하여 부하 변동이 심한 경우에도 전원측 부하를 평활화하면서 가역 운전이 가능하도록 한 속도제어 방식이다.

워드 래너드 방식은 플라이휠 없이 전압제어로 속도를 조정하는 방식이고, 극수 변환이나 주파수 변환 방식은 부하 변동 완충이나 가역 운전과는 직접 관련이 없다.

문제 9
가로 12m, 세로 20m인 사무실에 평균조도 400lx를 얻고자 32W전광속 3000lm인 형광등을 사용하였을 때 필요한 등수는? (단, 조명률은 0.5, 감광보상률은 1.25이다.)
150
260
370
480
정답 및 해설

소요 등수는 광속법 공식 N=EADFUN = \dfrac{EAD}{FU}으로 구한다. 방의 면적 A=12×20=240m2A = 12 \times 20 = 240\,\mathrm{m}^2, 평균조도 E=400lxE=400\,\mathrm{lx}, 감광보상률 D=1.25D=1.25, 조명률 U=0.5U=0.5, 1등당 광속 F=3000lmF=3000\,\mathrm{lm}을 대입한다.

N=400×240×1.253000×0.5=1200001500=80N = \dfrac{400 \times 240 \times 1.25}{3000 \times 0.5} = \dfrac{120000}{1500} = 80(등)이 되어, 필요한 등수는 80등이다.

문제 10
전차의 경제적인 운전방법이 아닌 것은?
1가속도를 크게 한다.
2감속도를 크게 한다.
3표정속도를 작게 한다.
4가속도ㆍ감속도를 작게 한다.
정답 및 해설

전차의 경제적인 운전을 위해서는 가속도와 감속도를 크게 하여 역행·제동에 걸리는 구간을 짧게 하고, 그만큼 전력을 쓰지 않는 타행(관성) 구간을 길게 확보하는 것이 유리하다. 또한 표정속도를 지나치게 높이지 않는 것도 소비전력을 줄이는 방법으로 든다.

따라서 가속도·감속도를 작게 하는 것은 타행 구간을 줄이고 전력소비를 늘리는 방향이므로, 경제적인 운전방법으로 볼 수 없다.

문제 11
공기전지의 특징이 아닌 것은?
1방전 시에 전압변동이 적다.
2온도차에 의한 전압변동이 적다.
3내열, 내한, 내습성을 가지고 있다.
4사용 중의 자기방전이 크고 오랫동안 보존할 수 없다.
정답 및 해설

공기전지는 방전 시 전압변동이 적고 온도차에 의한 전압변동도 적으며, 내열·내한·내습성이 우수한 것이 특징이다.

또한 자기방전이 작아 장기간 보존이 가능한 것도 공기전지의 장점이므로, 사용 중 자기방전이 크고 오랫동안 보존할 수 없다는 서술은 실제 특성과 반대되는 내용이다.

문제 12
캡타이어 케이블 상호 및 캡타이어 케이블과 박스, 기구와의 접속개소와 지지점간의 거리는 접속개소에서 최대 몇 m 이하로 하는 것이 바람직한가?
10.75
20.55
30.25
40.15
정답 및 해설

캡타이어케이블 상호 간 또는 캡타이어케이블과 박스·기구 등의 접속부는 되도록 접속개소를 적게 하는 것이 원칙이다.

또한 접속개소와 지지점 간의 거리는 0.15m 이하로 하는 것이 바람직하다고 정하고 있다(출제 당시 기준).

문제 13
접지극으로 탄소피복강봉을 사용하는 경우 최소 규격으로 옳은 것은?
1지름 8mm 이상의 강심, 길이 0.9m 이상일 것
2지름 10mm 이상의 강심, 길이 1.2m 이상일 것
3지름 12mm 이상의 강심, 길이 1.4m 이상일 것
4지름 14mm 이상의 강심, 길이 1.6m 이상일 것
정답 및 해설

접지극으로 탄소피복강봉을 사용하는 경우 최소 규격은 지름 8mm 이상의 강심에 길이 0.9m 이상인 것을 사용하도록 정하고 있다(출제 당시 기준).

이는 동봉이나 동복강봉 등 다른 봉형 접지극에 적용되는 최소 규격과 같은 수준이다.

문제 14
전선의 굵기가 95mm2 이하인 경우 배전반과 분전반의 소형덕트의 폭은 최소 몇 cm 인가?
18
210
315
420
정답 및 해설

배전반·분전반에 부속하여 시설하는 소형덕트는 그 안에 수용하는 전선이 굵어질수록 폭을 넓게 하여야 하므로, 규정에서는 전선 굵기 구간별로 덕트의 최소 폭을 정하고 있다.

이 중 전선의 굵기가 95mm² 이하인 경우에는 소형덕트의 폭을 최소 10cm로 하도록 정하고 있다(출제 당시 기준).

문제 15
효율이 우수하고 특히 등홍색 단색광으로 연색성이 문제되지 않는 도로조명, 터널조명 등에 많이 사용되고 있는 등(lamp)은?
1크세논등
2고압 수은등
3저압 나트륨등
4메탈 할라이드등
정답 및 해설

저압 나트륨등은 나트륨 증기의 방전에 의한 등홍색(오렌지색) 단색광을 내는 광원으로, 효율이 매우 높은 대신 연색성이 나쁘다는 단점이 있다.

그러나 색채 구별보다 밝기와 시인성이 중요한 도로조명·터널조명에서는 연색성이 크게 문제되지 않아 저압 나트륨등이 널리 사용된다. 크세논등, 고압 수은등, 메탈 할라이드등은 모두 백색에 가까운 빛을 내며 연색성이 상대적으로 좋은 광원으로 단색광 특성과는 거리가 있다.

문제 16
도체의 재료로 주로 사용되는 구리와 알루미늄의 물리적 성질을 비교한 것 중 옳은 것은?
1구리가 알루미늄 보다 비중이 작다.
2구리가 알루미늄 보다 저항률이 크다.
3구리가 알루미늄 보다 도전율이 작다.
4구리와 같은 저항을 갖기 위해서는 알루미늄 전선의 지름을 구리보다 굵게 한다.
정답 및 해설

구리는 알루미늄보다 비중이 크고(무겁고) 저항률은 작으며, 도전율은 크다.

같은 굵기라면 구리가 알루미늄보다 저항이 작으므로, 알루미늄으로 구리와 같은 저항값을 얻으려면 알루미늄 전선의 지름을 구리보다 굵게 해야 한다.

문제 17
다음 조명기구의 배광에 의한 분류 중 병실이나 침실에 시설할 조명기구로 가장 적합한 것은?
1직접 조명기구
2반간접 조명기구
3반직접 조명기구
4전반확산 조명기구
정답 및 해설

반간접 조명기구는 광속의 대부분을 천장이나 벽으로 보내 반사시키고 일부만 직접 아래로 비추는 방식으로, 눈부심이 적고 부드러운 확산광을 얻을 수 있어 병실이나 침실처럼 안정감이 필요한 공간에 적합하다.

직접 조명기구는 그림자와 눈부심이 강하고, 반직접·전반확산 조명기구는 직접광 비중이 상대적으로 커서 병실·침실용으로는 반간접 조명기구보다 적합도가 떨어진다.

문제 18
KS C IEC 62305에 의한 수뢰도체, 피뢰침과 인하도선의 재료로 사용되지 않는 것은?
1구리
2순금
3알루미늄
4용융아연도금강
정답 및 해설

KS C IEC 62305(피뢰시스템) 규정에서 수뢰도체·피뢰침·인하도선의 재료로는 도전성과 내식성을 갖춘 구리, 알루미늄, 용융아연도금강 등이 규정되어 있다.

순금은 이러한 재료 규격에 포함되지 않으므로, 인하도선 등의 재료로 사용되지 않는다.

문제 19
보호계전기의 종류가 아닌 것은?
1ASS
2RDR
3DGR
4OCGR
정답 및 해설

DGR(지락방향계전기), OCGR(지락과전류계전기)과 함께 RDR 등은 모두 전력계통의 이상 상태를 검출해 동작하는 보호계전기이다.

반면 ASS(자동고장구간개폐기)는 고장구간을 자동으로 분리하는 개폐기(스위치) 설비로, 계전기의 신호나 자체 검출에 따라 회로를 개방하는 개폐장치에 해당하여 계전기 자체로 분류되지 않는다.

문제 20
플로어덕트 배선에 사용하는 절연전선이 연선일 때 단면적은 최소 몇 mm2를 초과하여야 하는가?
16
210
316
425
정답 및 해설

합성수지관공사·금속관공사·플로어덕트공사 등 저압 옥내배선에 공통적으로 적용되는 규정상, 전선은 연선을 사용하는 것이 원칙이다.

다만 단면적이 10mm²(알루미늄선은 16mm²) 이하인 경우에는 단선 사용도 허용되므로, 이를 초과하는 경우에 한해 반드시 연선을 사용하여야 한다.

문제 21
%임피던스와 관련된 설명으로 틀린 것은?
1정격전류가 증가하면 %임피던스는 감소한다.
2직렬리액터가 감소하면 %임피던스도 감소한다.
3전기기계의 %임피던스가 크면 차단기의 용량은 작아진다.
4송전계통에서는 임피던스의 크기를 옴값대신에 %값으로 나타내는 경우가 많다.
정답 및 해설

%임피던스는 %Z=InZVn×100\%Z = \dfrac{I_n Z}{V_n}\times 100로 정의되며, 임피던스 Z가 일정할 때 정격전류 InI_n이 증가하면 %임피던스는 오히려 커진다. 따라서 정격전류가 증가하면 %임피던스는 감소한다는 서술은 틀린 내용이다.

반면 직렬리액터가 줄면 Z가 작아져 %임피던스도 함께 감소하고, 기기의 %임피던스가 클수록 고장전류가 제한되어 필요한 차단기 용량이 작아지며, 송전계통에서는 옴값 대신 %값으로 임피던스를 표시하는 경우가 많다는 서술은 모두 옳다.

문제 22
그림과 같이 전력선과 통신선 사이에 차폐선을 설치하였다. 이 경우에 통신선의 차폐계수(K)를 구하는 관계식은? 단, 차폐선을 통신선에 근접하여 설치한다.
1
2
3
4
정답 및 해설

그림은 위에서부터 #1 전력선, #3 차폐선, #2 통신선이 나란히 가설된 계통으로, 전력선-차폐선 상호임피던스 Z31Z_{31}, 전력선-통신선 상호임피던스 Z12Z_{12}, 차폐선-통신선 상호임피던스 Z23Z_{23}, 차폐선 자체의 자기임피던스 Z33Z_{33} 이 표시되어 있다.

전력선 전류 I1I_1 이 차폐선에 Z31I1Z_{31}I_1 을 유기하면 양단이 접지된 차폐선에는 I3=Z31Z33I1I_3=-\dfrac{Z_{31}}{Z_{33}}I_1 이 흐른다. 통신선 유도전압은 전력선과 차폐선 두 몫의 합이므로 V2=Z12I1+Z23I3=(Z12Z31Z23Z33)I1V_2=Z_{12}I_1+Z_{23}I_3=\left(Z_{12}-\dfrac{Z_{31}Z_{23}}{Z_{33}}\right)I_1 이 되고, 차폐선이 없을 때의 Z12I1Z_{12}I_1 과 비교한 차폐계수는 K=1Z31Z23Z33Z12K=1-\dfrac{Z_{31}Z_{23}}{Z_{33}Z_{12}} 이다.

단서대로 차폐선을 통신선에 근접시키면 전력선에서 본 두 선의 위치가 거의 같아져 Z31Z12Z_{31}\fallingdotseq Z_{12} 가 되므로 식이 K=1Z23Z33K=1-\dfrac{Z_{23}}{Z_{33}} 로 간단해진다. 부호가 (+)인 식은 차폐선이 유도전압을 오히려 키운다는 뜻이 되어 차폐 원리에 어긋나고, 분모가 Z12Z_{12} 인 식은 차폐선 자기임피던스로 결정되는 차폐선 전류를 반영하지 못한다.

문제 23
4단자 정수가 A, B, C, D인 선로에 임피던스가 1/ZT인 변압기가 수전단에 접속된 경우 계통의 4단자 정수 중 D0는?
1
2
3
4
정답 및 해설

수전단에 접속된 변압기를 직렬 임피던스 소자로 보면 그 4단자 정수 행렬은 [1Z01]\begin{bmatrix}1 & Z\\ 0 & 1\end{bmatrix} 이고, 문항 조건에서 Z=1ZTZ=\dfrac{1}{Z_T} 이다.

종속접속에서는 송전단 쪽 소자부터 차례로 행렬을 곱한다. 선로가 앞, 변압기가 뒤이므로 [A0B0C0D0]=[ABCD][11ZT01]=[AB+AZTCD+CZT]\begin{bmatrix}A_0 & B_0\\ C_0 & D_0\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}A & B\\ C & D\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1 & \dfrac{1}{Z_T}\\ 0 & 1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}A & B+\dfrac{A}{Z_T}\\ C & D+\dfrac{C}{Z_T}\end{bmatrix} 가 된다.

따라서 D0=D+CZT=C+DZTZTD_0=D+\dfrac{C}{Z_T}=\dfrac{C+D\,Z_T}{Z_T} 이다. 수전단 직렬 소자를 붙이면 A와 C는 그대로이고 B와 D만 바뀐다는 점을 함께 기억해 두면 다른 변형 문제에도 바로 적용할 수 있다.

문제 24
단상변압기 3대에 의한 △결선에서 1대를 제거하고 동일전력을 V결선으로 보낸다면 동손은 약 몇 배가 되는가?
10.67
22.0
32.7
43.0
정답 및 해설

△결선 3대 운전 시 각 변압기는 선전류의 1/31/\sqrt{3}에 해당하는 상전류만 부담하므로, 3대의 총 동손은 3×(IL3)2R=IL2R3\times\left(\dfrac{I_L}{\sqrt3}\right)^2 R = I_L^2 R이다.

1대를 제거하고 V결선으로 동일한 전력을 공급하면 남은 2대는 각각 선전류 ILI_L 전부를 직접 부담하므로 총 동손은 2IL2R2 I_L^2 R이 되고, 두 경우를 비교하면 2IL2RIL2R=2\dfrac{2I_L^2R}{I_L^2R} = 2로 V결선의 동손은 △결선일 때의 약 2.0배가 된다.

문제 25
그림과 같이 “수류가 고체에 둘러싸여 있고 A로부터 유입되는 수량과 B로부터 유출되는 수량이 같다”고 하는 이론은?
1수두이론
2연속의 원리
3베르누이의 정리
4토리첼리의 정리
정답 및 해설

그림은 관 속을 흐르는 유체가 단면적 A1A_1(속도 V1V_1)인 A 지점에서 단면적 A2A_2(속도 V2V_2)인 B 지점으로 흘러가는 모습으로, 관 벽으로는 유체가 드나들지 못한다.
유입 유량과 유출 유량이 같다는 것은 Q=A1V1=A2V2=Q=A_1V_1=A_2V_2=일정을 뜻하며, 이를 연속의 원리(연속 방정식)라 한다.
단면적이 좁아지면 유속이 그만큼 빨라진다는 결론이 여기서 나온다.
베르누이의 정리는 위치·압력·속도 수두의 합이 일정하다는 에너지 보존 관계이고, 토리첼리의 정리는 수두 H에서 유출속도가 v=2gHv=\sqrt{2gH}임을 나타내는 것이어서 유량 보존을 뜻하는 이 설명과는 다르다.

문제 26
송전선에서 재폐로 방식을 사용하는 목적은?
1역률 개선
2안정도 증진
3유도장해의 경감
4코로나 발생방지
정답 및 해설

송전선로에 뇌섬락 등으로 인한 순간적인 일시 고장이 발생하면 차단기가 동작해 선로를 개방한다.

재폐로 방식은 짧은 시간 뒤 차단기를 다시 투입하여 계통을 정상 운전 상태로 복귀시키는 방식으로, 그 주된 목적은 계통의 안정도 증진에 있다.

문제 27
송전선로의 일반회로 정수가 A=0.7, B=j190, D=0.9 일 때 C의 값은?
1-j1.95×10-3
2j1.95×10-3
3-j1.95×10-4
4j1.95×10-4
정답 및 해설

4단자 정수는 선형 수동 회로망에서 ADBC=1AD - BC = 1의 관계를 만족하므로, 나머지 세 정수를 알면 C를 구할 수 있다. 주어진 값 A=0.7, B=j190, D=0.9A=0.7,\ B=j190,\ D=0.9를 대입하면

C=AD1B=0.7×0.91j190=0.37j190C = \dfrac{AD-1}{B} = \dfrac{0.7\times0.9-1}{j190} = \dfrac{-0.37}{j190}이고, 1j=j\dfrac{1}{j}=-j이므로 C=0.37190×(j)=j1.95×103C = \dfrac{-0.37}{190}\times(-j) = j\,1.95\times10^{-3}이 된다.

문제 28
대용량 고전압의 안정권선(△권선)이 있다. 이 권선의 설치 목적과 관계가 먼 것은?
1고장전류 저감
2제3고조파 제거
3조상설비 설치
4소내용 전원공급
정답 및 해설

변압기의 안정권선(△권선)은 제3고조파 전류를 순환시켜 제거하고, 조상설비(동기조상기 등)를 연결하거나 소내용 전원을 인출하는 등의 용도로 설치된다.

반면 고장전류 저감은 안정권선의 설치 목적이 아니다. 오히려 △권선을 통해 영상분 전류의 순환 경로가 생기므로, 이를 고장전류를 낮추기 위한 설비라고 보기는 어렵다.

문제 29
변압기 등 전력설비 내부 고장 시 변류기에 유입하는 전류와 유출하는 전류의 차로 동작하는 보호계전기는?
1차동계전기
2지락계전기
3과전류계전기
4역상전류계전기
정답 및 해설

차동계전기는 보호 대상 기기(변압기 등)의 양쪽 단자에 설치한 변류기의 2차 전류를 비교하는 방식으로 동작한다.

정상 운전 시에는 유입 전류와 유출 전류가 같아 동작하지 않지만, 내부 고장이 발생하면 두 전류의 차전류가 흘러 이를 검출해 동작한다.

문제 30
A, B 및 C상 전류를 각각 Ia, Ib, 및 Ic라 할 때 Ix=13(Ia+a2Ib+aIc), a=12+j32I_x=\dfrac{1}{3}\left(I_a+a^2I_b+aI_c\right),\ a=-\dfrac{1}{2}+j\dfrac{\sqrt{3}}{2} 으로 표시되는 Ix는 어떤 전류인가?
1정상전류
2역상전류
3영상전류
4역상전류와 영상전류의 합
정답 및 해설

주어진 식은 Ix=13(Ia+a2Ib+aIc)I_x=\dfrac{1}{3}\left(I_a+a^2I_b+aI_c\right) 이며, 여기서 a=12+j32=1120a=-\dfrac{1}{2}+j\dfrac{\sqrt{3}}{2}=1\angle 120^\circ벡터 연산자이다.

대칭좌표법의 세 대칭분은 정의가 정해져 있다. 영상분은 I0=13(Ia+Ib+Ic)I_0=\dfrac{1}{3}(I_a+I_b+I_c), 정상분은 I1=13(Ia+aIb+a2Ic)I_1=\dfrac{1}{3}(I_a+aI_b+a^2I_c), 역상분은 I2=13(Ia+a2Ib+aIc)I_2=\dfrac{1}{3}(I_a+a^2I_b+aI_c) 이다.

주어진 식은 b상에 a2a^2, c상에 aa 가 곱해진 형태이므로 역상분(역상전류)의 정의식과 정확히 일치한다. 정상분은 b상에 a·c상에 a2이 붙고 영상분은 계수가 모두 1이라는 점으로 구분하면 헷갈리지 않는다.

문제 31
SF6 가스차단기에 대한 설명으로 틀린 것은?
1SF6 가스 자체는 불활성 기체이다.
2SF6가스는 공기에 비하여 소호능력이 약 100배 정도이다.
3절연거리를 적게 할 수 있어 차단기 전체를 소형, 경량화 할 수 있다.
4SF6 가스를 이용한 것으로서 독성이 있으므로 취급에 유의하여야 한다.
정답 및 해설

SF6 가스는 무색·무취·무독성의 불활성 기체로, 공기에 비해 소호능력이 약 100배에 달하고 절연내력도 우수해 차단기의 절연거리를 줄여 소형·경량화할 수 있다.

따라서 SF6 가스는 독성이 있으므로 취급에 유의하여야 한다는 서술은 SF6 가스 자체가 무독성이라는 실제 특성과 어긋나 틀린 내용이다.

문제 32
부하역률이 0.8인 선로의 저항손실은 0.9인 선로의 저항손실에 비해서 약 몇 배 정도 되는가?
10.97
21.1
31.27
41.5
정답 및 해설

같은 전력을 보낼 때 선로전류는 역률에 반비례하므로, 선로의 저항손실은 Ploss=3I2R1cos2θP_{loss} = 3I^2R \propto \dfrac{1}{\cos^2\theta}의 관계를 갖는다.

따라서 역률 0.8인 선로의 손실을 역률 0.9인 선로의 손실과 비교하면 Ploss(0.8)Ploss(0.9)=(0.90.8)21.27\dfrac{P_{loss}(0.8)}{P_{loss}(0.9)} = \left(\dfrac{0.9}{0.8}\right)^2 \approx 1.27배가 되어, 역률이 낮은 0.8 선로의 저항손실이 약 1.27배 크다.

문제 33
송전선로의 정전용량은 등가 선간거리 D가 증가하면 어떻게 되는가?
1증가한다.
2감소한다.
3변하지 않는다.
4D2에 반비례하여 감소한다.
정답 및 해설

그림은 세 도체가 삼각으로 배치된 상태에서 각 선간거리 D1, D2, D3D_1,\ D_2,\ D_3의 기하평균으로 등가 선간거리를 잡는다는 뜻이므로 D=D1D2D33D=\sqrt[3]{D_1 D_2 D_3}이다.
작용 정전용량은 C=0.02413log10(D/r)C=\dfrac{0.02413}{\log_{10}(D/r)} [μF/km]로, D가 분모의 로그 안에 들어가 있다.
따라서 D가 커지면 log10(D/r)\log_{10}(D/r)이 커지므로 C는 감소한다. 다만 로그의 역수로 완만하게 줄어드는 것이지 D2D^2에 반비례하지는 않는다.

문제 34
모선 보호에 사용되는 계전방식이 아닌 것은?
1위상 비교방식
2선택접지 계전방식
3방향거리 계전방식
4전류차동 보호방식
정답 및 해설

모선 보호에는 전류차동 보호방식, 위상 비교방식, 방향거리 계전방식 등이 주로 사용된다.

반면 선택접지 계전방식은 다회선 배전계통에서 지락 고장이 발생한 회선을 선택적으로 검출하기 위한 방식으로, 모선 보호용 계전방식으로는 분류되지 않는다.

문제 35
설비용량이 360kW, 수용률 0.8, 부등률 1.2 일 때 최대수용전력은 몇 kW 인가?
1120
2240
3360
4480
정답 및 해설

최대수용전력은 설비용량에 수용률을 곱하고 부등률로 나누어 구한다.

Pmax=설비용량×수용률부등률=360×0.81.2=2881.2=240kWP_{max} = \dfrac{\text{설비용량} \times \text{수용률}}{\text{부등률}} = \dfrac{360 \times 0.8}{1.2} = \dfrac{288}{1.2} = 240\,\mathrm{kW}

문제 36
단상 2선식 배전선로의 선로임피던스가 2+j5Ω이고 무유도성 부하전류 10A 일 때 송전단 역률은? (단, 수전단 전압의 크기는 100V이고, 위상각은 0°이다.)
15/12
25/13
311/12
412/13
정답 및 해설

무유도성 부하이므로 수전단 전류는 수전단 전압과 같은 위상, 즉 I=100AI = 10\angle0^\circ\,\mathrm{A}이다. 송전단 전압은 Vs=Vr+IZ=100+10(2+j5)=120+j50VV_s = V_r + IZ = 100 + 10(2+j5) = 120+j50\,\mathrm{V}로 구해진다.

직렬 회로이므로 송전단에도 같은 전류가 흘러 전류의 위상은 00^\circ로 동일하며, Vs=1202+502=130|V_s| = \sqrt{120^2+50^2} = 130이므로 송전단 역률은 cosθs=120130=1213\cos\theta_s = \dfrac{120}{130} = \dfrac{12}{13}이다.

문제 37
3상 결선 변압기의 단상운전에 의한 소손방지 목적으로 설치하는 계전기는?
1차동계전기
2역상계전기
3단락계전기
4과전류계전기
정답 및 해설

3상 결선 변압기 뱅크 운전 중 한 상이 결상(단선 등)되면 나머지 변압기들이 사실상 단상 부하로 과부하 운전되어 소손 위험이 커진다.

이때 결상으로 생긴 3상 불평형에서 나타나는 역상분 전류를 검출하는 역상계전기를 설치하면 단상운전 상태를 감지해 변압기를 보호할 수 있다.

문제 38
한류리액터를 사용하는 가장 큰 목적은?
1충전전류의 제한
2접지전류의 제한
3누설전류의 제한
4단락전류의 제한
정답 및 해설

한류리액터는 계통에 직렬로 삽입하여 단락사고 시 흐르는 큰 단락전류를 제한하는 것이 주된 목적이다. 이를 통해 차단기에 요구되는 차단용량을 낮추고 계통 설비를 단락 전자력·열적 스트레스로부터 보호한다.

충전전류·접지전류·누설전류의 억제는 중성점 접지방식의 선정이나 절연 관리 등 다른 대책이 담당하는 영역으로, 한류리액터의 설치 목적과는 구분된다.

문제 39
피뢰기의 충격방전 개시전압은 무엇으로 표시하는가?
1직류전압의 크기
2충격파의 평균치
3충격파의 최대치
4충격파의 실효치
정답 및 해설

피뢰기의 충격방전개시전압은 충격파(임펄스)의 최대값(파고값)으로 표시한다. 이는 피뢰기가 방전을 시작하는 순간에 인가된 전압의 크기를 나타내기 위함이다.

평균치나 실효치는 정현파와 같이 반복되는 파형에 쓰는 개념이므로, 1회성 충격파의 크기를 규정하는 데는 최대치를 사용하는 것이 타당하다.

문제 40
배전계통에서 사용하는 고압용 차단기의 종류가 아닌 것은?
1기중차단기 ACB
2공기차단기 ABB
3진공차단기 VCB
4유입차단기 OCB
정답 및 해설

기중차단기(ACB)는 대기 중에서 아크를 소호하는 저압용 차단기로 저압 배전반에 사용하며, 고압 계통에서는 소호 능력이 부족해 일반적으로 사용하지 않는다.

공기차단기(ABB), 진공차단기(VCB), 유입차단기(OCB)는 모두 고압 배전계통에서 널리 쓰이는 고압용 차단기이다.

문제 41
부하 급변 시 부하각과 부하 속도가 진동하는 난조 현상을 일으키는 원인이 아닌 것은?
1전기자 회로의 저항이 너무 큰 경우
2원동기의 토크에 고조파가 포함된 경우
3원동기의 조속기 감도가 너무 예민한 경우
4자속의 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소한 경우
정답 및 해설

난조는 원동기의 조속기 감도가 지나치게 예민하거나, 원동기 토크에 고조파분이 포함되거나, 전기자 회로의 저항이 지나치게 큰 경우에 발생한다. 이들 조건에서는 회전자가 동기속도 부근에서 진동하며 안정을 회복하지 못한다.

반면 자속 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소하는 현상은 전기자 반작용과 관련된 것으로, 난조의 발생 원인으로는 다루지 않는다.

문제 42
권선형 유도 전동기의 전부하 운전 시 슬립이 4%이고, 2차 정격전압이 150V 이면 2차 유도기전력은 몇 V 인가?
19
28
37
46
정답 및 해설

권선형 유도전동기가 슬립 s로 회전할 때 2차 유도기전력은 정지 시 2차 전압(2차 정격전압)에 슬립을 곱한 값이다.

E2s=sE2=0.04×150=6 VE_{2s} = sE_2 = 0.04 \times 150 = 6\ \mathrm{V}

정지 상태에서는 슬립이 1이므로 150V가 그대로 유도되지만, 전부하 운전 시에는 슬립이 0.04로 작아져 6V까지 낮아진다.

문제 43
권선형 유도전동기 저항제어법의 단점 중 틀린 것은?
1운전 효율이 낮다.
2부하에 대한 속도 변동이 작다.
3제어용 저항기는 가격이 비싸다.
4부하가 적을 때는 광범위한 속도 조정이 곤란하다.
정답 및 해설

2차 저항제어법은 2차 회로에 저항을 넣어 슬립을 크게 만들어 속도를 낮추는 방식이므로, 같은 저항값에서도 부하가 변하면 슬립이 함께 변해 속도 변동이 오히려 크게 나타난다. 따라서 부하에 대한 속도 변동이 작다는 설명은 이 제어법의 특성과 맞지 않는다.

저항에서 열로 소비되는 손실 때문에 운전 효율이 낮고, 제어용 저항기의 가격이 비싸며, 경부하 시에는 광범위한 속도 조정이 곤란하다는 점은 저항제어법의 실제 단점으로 잘 알려져 있다.

문제 44
정격부하에서 역률 0.8(뒤짐)로 운전될 때, 전압 변동률이 12%인 변압기가 있다. 이 변압기에 역률 100%의 정격 부하를 걸고 운전할 때의 전압 변동률은 약 몇 %인가? (단, %저항강하는 %리액턴스강하의 1/12이라고 한다.)
10.909
21.5
36.85
416.18
정답 및 해설

전압변동률은 εpcosθ+qsinθ\varepsilon \approx p\cos\theta + q\sin\theta로 근사할 수 있다(p: %저항강하, q: %리액턴스강하). 문제에서 p=q12p = \dfrac{q}{12}이므로 q=12pq=12p이다.

역률 0.8(뒤짐, cosθ=0.8, sinθ=0.6\cos\theta=0.8,\ \sin\theta=0.6)에서 12=0.8p+12p×0.6=8p12 = 0.8p + 12p\times0.6 = 8p이므로 p=1.5p=1.5이다.

역률 100%(cosθ=1, sinθ=0\cos\theta=1,\ \sin\theta=0)에서는 리액턴스강하 항이 사라지므로 ε=p=1.5%\varepsilon = p = 1.5\%가 된다.

문제 45
직류전동기의 회전수를 1/2로 하자면 계자자속을 어떻게 해야 하는가?
11/4로 감소시킨다.
21/2로 감소시킨다.
32배로 증가시킨다.
44배로 증가시킨다.
정답 및 해설

직류전동기의 회전수는 계자자속에 반비례한다(NVIaRaΦN \propto \dfrac{V - I_a R_a}{\Phi}). 따라서 회전수를 1/2로 줄이려면 계자자속을 2배로 늘려야 한다.

계자자속을 줄이면 회전수는 오히려 빨라지므로(약계자 제어), 자속을 감소시키는 방향은 회전수를 낮추려는 목적과 반대가 된다.

문제 46
변압기 결선방식 중 3상에서 6상으로 변환할 수 없는 것은?
12중 성형
2환상 결선
3대각 결선
42중 6각 결선
정답 및 해설

변압기로 3상 전원을 6상으로 변환하는 결선 방식으로는 2중 성형(2중 Y) 결선, 환상 결선, 대각 결선, 포크 결선, 2중 3각 결선 등이 사용된다. 주로 다상 정류회로에 전원을 공급하여 맥동률을 낮출 목적으로 쓰인다.

'2중 6각 결선'은 이러한 3상-6상 변환 결선 방식에 포함되지 않는 명칭이다.

문제 47
3상 유도전동기의 슬립이 s일 때 2차 효율[%]은?
1(1-s)×100
2(2-s)×100
3(3-s)×100
4(4-s)×100
정답 및 해설

3상 유도전동기의 2차 입력(P2P_2), 기계적 출력(PoP_o), 2차 동손(Pc2P_{c2}) 사이에는 P2:Pc2:Po=1:s:(1s)P_2 : P_{c2} : P_o = 1 : s : (1-s)의 관계가 성립한다.

따라서 2차 효율은 η2=PoP2×100=(1s)×100 [%]\eta_2 = \dfrac{P_o}{P_2}\times100 = (1-s)\times100\ [\%]로 나타낸다.

문제 48
전기자저항 ra=0.2Ω, 동기리액턴스 xs=20Ω인 Y결선의 3상 동기발전기가 있다. 3상 중 1상의 단자전압 V=4400V, 유도기전력 E=6600V이다. 부하각 δ=30°라고 하면 발전기의 출력은 약 몇 kW인가?
12178
23251
34253
45532
정답 및 해설

전기자저항이 리액턴스에 비해 매우 작으므로(raxsr_a \ll x_s) 근사적으로 3상 동기발전기의 1상 출력은 P1=EVxssinδP_1 = \dfrac{EV}{x_s}\sin\delta로 계산할 수 있다.

P1=6600×440020×sin30=1,452,000×0.5=726,000 WP_1 = \dfrac{6600 \times 4400}{20}\times\sin30^\circ = 1{,}452{,}000 \times 0.5 = 726{,}000\ \mathrm{W}

3상 전체 출력은 1상 출력의 3배이므로 P=3×726=2178 kWP = 3 \times 726 = 2178\ \mathrm{kW}이다.

문제 49
실리콘 제어정류기(SCR)의 설명 중 틀린 것은?
1P-N-P-N 구조로 되어 있다.
2인버터 회로에 이용될 수 있다.
3고속도의 스위치 작용을 할 수 있다.
4게이트에 (+)와 (-)의 특성을 갖는 펄스를 인가하여 제어한다.
정답 및 해설

SCR(실리콘 제어 정류기)은 P-N-P-N의 4층 구조를 가지며, 고속 스위칭이 가능해 정류·인버터 회로 등에 널리 사용된다.

다만 게이트 신호로는 턴온만 제어할 수 있을 뿐, 일단 도통된 뒤에는 게이트로 턴오프시킬 수 없고 주전류를 유지전류 이하로 떨어뜨려야 꺼진다. 따라서 게이트에 (+)와 (-) 특성의 펄스를 인가하여 제어한다는 설명은 SCR의 동작 특성과 맞지 않는다.

문제 50
동기조상기의 여자전류를 줄이면?
1콘덴서로 작용
2리액터로 작용
3진상전류로 됨
4저항손의 보상
정답 및 해설

동기조상기는 여자전류를 크게 하면(과여자) 콘덴서처럼 진상 무효전력을 공급하고, 반대로 여자전류를 줄이면(부족여자) 리액터처럼 지상 무효전력을 흡수하는 방향으로 작용한다.

즉 여자전류를 줄이면 계통에서 뒤진(지상) 전류를 끌어와, 계통에 리액터를 접속한 것과 같은 효과를 낸다.

문제 51
반도체 정류기에 적용된 소자 중 첨두 역방향 내전압이 가장 큰 것은?
1셀렌 정류기
2실리콘 정류기
3게르마늄 정류기
4아산화동 정류기
정답 및 해설

반도체 정류소자 중 실리콘(Si) 정류기는 셀렌, 게르마늄, 아산화동 정류기에 비해 첨두 역방향 내전압(PIV)이 월등히 높아 고전압 회로에 적합하다.

셀렌·게르마늄·아산화동 정류기는 상대적으로 첨두 역방향 내전압이 낮아 낮은 전압대의 정류 용도에 주로 사용되었다.

문제 52
직류발전기가 90% 부하에서 최대효율이 된다면 이 발전기의 전부하에 있어서 고정손과 부하손의 비는?
11.1
21.0
30.9
40.81
정답 및 해설

직류발전기의 효율이 최대가 되는 부하율 mm에서는 고정손과 그 부하에서의 부하손이 같아진다. 부하손은 부하율의 제곱에 비례하므로 Pi=m2PcP_i = m^2 P_c, 즉 전부하 시 고정손과 부하손의 비는 PiPc=m2\dfrac{P_i}{P_c} = m^2이다.

m=0.9m=0.9이므로 PiPc=0.92=0.81\dfrac{P_i}{P_c} = 0.9^2 = 0.81이다.

문제 53
교류발전기의 고조파 발생을 방지하는 방법으로 틀린 것은?
1전기자 반작용을 크게 한다.
2전기자 권선을 단절권으로 감는다.
3전기자 슬롯을 스큐 슬롯으로 한다.
4전기자 권선의 결선을 성형으로 한다.
정답 및 해설

교류발전기의 고조파를 줄이는 방법으로는 전기자 권선을 단절권·분포권으로 감거나, 전기자 슬롯을 스큐 슬롯으로 하거나, 권선을 성형(Y) 결선으로 하여 선간전압에서 제3고조파를 소거하는 방법 등이 있다.

반대로 전기자 반작용을 크게 하면 공극 자속 파형이 더 왜곡되어 고조파가 늘어나므로, 고조파 방지를 위해서는 전기자 반작용을 오히려 작게 억제해야 한다.

문제 54
동기전동기에서 전기자 반작용을 설명한 것 중 옳은 것은?
1공급전압보다 앞선 전류는 감자작용을 한다.
2공급전압보다 뒤진 전류는 감자작용을 한다.
3공급전압보다 앞선 전류는 교차자화작용을 한다.
4공급전압보다 뒤진 전류는 교차자화작용을 한다.
정답 및 해설

동기전동기의 전기자 반작용은 동기발전기와 반대로 나타난다. 공급전압보다 앞선(진상) 전류가 흐르면 전기자 기자력이 계자자속을 약화시키는 감자작용을 한다.

반대로 공급전압보다 뒤진(지상) 전류는 증자작용을, 전압과 동상인 전류는 교차자화작용을 일으킨다.

문제 55
권선형 유도전동기에서 비례추이에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, sm은 최대토크 시 슬립이다.)
1r2를 크게 하면 sm은 커진다.
2r2를 삽입하면 최대토크가 변한다.
3r2를 크게 하면 기동토크도 커진다.
4r2를 크게 하면 기동전류는 감소한다.
정답 및 해설

비례추이의 핵심은 2차 저항 r2r_2를 변화시켜도 최대토크의 크기는 변하지 않고, 최대토크가 발생하는 슬립(sms_m)만 이동한다는 점이다.

r2r_2를 크게 하면 sms_m은 커지고 기동토크는 증가하며 기동전류는 감소하지만, 이 과정에서 최대토크 값 자체는 일정하게 유지된다. 따라서 r2r_2를 삽입하면 최대토크가 변한다는 설명은 비례추이의 원리와 맞지 않는다.

문제 56
단상 직권 전동기의 종류가 아닌 것은?
1직권형
2아트킨손형
3보상직권형
4유도보상직권형
정답 및 해설

단상 직권 정류자전동기는 계자권선과 전기자권선의 보상 방식에 따라 직권형, 보상직권형, 유도보상직권형으로 분류된다.

아트킨손형은 브러시를 단락시켜 기동하는 반발전동기 계열의 형식(아트킨손형·톰슨형·데리형 등)으로, 단상 직권 전동기의 분류에는 속하지 않는다.

문제 57
사이리스터 2개를 사용한 단상 전파정류회로에서 직류전압 100V를 얻으려면 PIV가 약 몇 V 인 다이오드를 사용하면 되는가?
1111
2141
3222
4314
정답 및 해설

사이리스터 2개를 사용하는 단상 전파정류회로(중간탭 방식)의 직류 평균전압은 Ed=22πEE_d = \dfrac{2\sqrt{2}}{\pi}E이다(E는 반권선의 실효전압).

E=πEd22=3.14×1002.828=111 VE = \dfrac{\pi E_d}{2\sqrt{2}} = \dfrac{3.14 \times 100}{2.828} = 111\ \mathrm{V}이며, 첨두값은 Em=2E=157 VE_m = \sqrt{2}E = 157\ \mathrm{V}이다.

중간탭 방식에서는 비도통 소자에 양 반권선의 첨두전압이 합산되어 걸리므로 PIV=2Em=2×157=314 V\mathrm{PIV} = 2E_m = 2\times157 = 314\ \mathrm{V}가 된다.

문제 58
150kVA의 변압기의 철손이 1kW, 전부하동손이 2.5kW이다. 역률 80%에 있어서의 최대효율은 약 몇 %인가?
195
296
397.4
498.5
정답 및 해설

최대효율이 되는 부하율은 m=PiPc=12.5=0.632m=\sqrt{\dfrac{P_i}{P_c}}=\sqrt{\dfrac{1}{2.5}}=0.632이다.

이때 출력은 Po=0.632×150×0.8=75.9 kWP_o = 0.632 \times 150 \times 0.8 = 75.9\ \mathrm{kW}이고, 손실은 철손과 부하손이 같아지므로 2Pi=2 kW2P_i = 2\ \mathrm{kW}이다.

따라서 최대효율은 η=75.975.9+2×100=97.4 %\eta = \dfrac{75.9}{75.9+2}\times100 = 97.4\ \%이다.

문제 59
단상 직권 정류자 전동기의 전기자 권선과 계자권선에 대한 설명으로 틀린 것은?
1계자권선의 권수를 적게 한다.
2전기자 권선의 권수를 크게 한다.
3변압기 기전력을 적게 하여 역률 저하를 방지한다.
4브러시로 단락되는 코일 중의 단락전류를 많게 한다.
정답 및 해설

단상 직권 정류자전동기는 교류 사용에 따른 변압기 기전력으로 인한 역률 저하와 정류 불량을 줄이기 위해, 계자권선의 권수를 적게 하고 그만큼 전기자 권선의 권수를 크게 하여 변압기 기전력 자체를 낮추는 설계를 한다.

브러시로 단락되는 코일에 흐르는 단락전류는 정류를 나쁘게 하고 브러시를 손상시키므로 오히려 작게 억제해야 하며, 이를 많게 한다는 것은 바람직한 설계 방향이 아니다.

문제 60
단상 변압기 3대를 이용하여 3상 △-Y 결선을 했을 때 1차와 2차 전압의 각변위(위상차)는?
1
260°
3150°
4180°
정답 및 해설

Y-Y나 △-△처럼 1·2차의 결선 형태가 같으면 선간전압과 상전압의 관계가 동일하므로 각변위는 0°(또는 180°)가 된다.
이에 비해 △-Y처럼 1·2차 결선이 서로 다르면 한쪽은 상전압이 곧 선간전압이고 다른 쪽은 선간전압이 상전압보다 30° 앞서므로, 각변위는 반드시 30°의 홀수배(30°, 150°, 210°, 330°)로 나타난다.
따라서 0°나 60°, 180°는 △-Y 결선의 각변위가 될 수 없고, 이 결선에서 나타나는 값은 150°이다.

문제 61
그림과 같이 R[Ω]의 저항을 Y결선으로 하여 단자의 a, b 및 c에 비대칭 3상 전압을 가할 때, a 단자의 중성점 N에 대한 전압은 약 몇 V 인가? (단, Vab=210V, Vbc=-90-J180V, Vca=-120+J180V)
1100
2116
3121
4125
정답 및 해설

그림은 크기가 같은 저항 RR 세 개가 중성점 N에서 모이는 Y결선이고, 단자 a·b·c에 비대칭 3상 전압이 걸려 있다.
세 저항이 같으므로 중성점을 기준으로 한 세 단자전압의 합이 0이 되어 VaN=VabVca3V_{aN}=\dfrac{V_{ab}-V_{ca}}{3}가 성립한다.
VabVca=210(120+j180)=330j180V_{ab}-V_{ca}=210-(-120+j180)=330-j180이므로 VaN=110j60[V]V_{aN}=110-j60\,[V]이다.
따라서 VaN=1102+602=15700125[V]|V_{aN}|=\sqrt{110^2+60^2}=\sqrt{15700}\approx 125\,[V]이다.

문제 62
최대값이 Em인 반파 정류 정현파의 실효값은 몇 V인가?
1
2
3
4
정답 및 해설

반파 정류 정현파는 한 주기 T 가운데 앞의 반주기에만 e=Emsinωte=E_m\sin\omega t 가 존재하고 나머지 반주기는 0인 파형이다. 실효값은 제곱의 평균의 제곱근이므로 적분 구간은 반주기지만 나누는 값은 한 주기 T임에 주의한다.

E=1T0T/2(Emsinωt)2dt=Em24=Em2E=\sqrt{\dfrac{1}{T}\int_{0}^{T/2}\left(E_m\sin\omega t\right)^2dt}=\sqrt{\dfrac{E_m^{2}}{4}}=\dfrac{E_m}{2}

즉 반파 정류파의 실효값은 최댓값의 1/2로, 전파(정현파) 실효값 Em2\dfrac{E_m}{\sqrt{2}}12\dfrac{1}{\sqrt{2}} 배이다. 평균값이 Emπ\dfrac{E_m}{\pi}(전파는 2Emπ\dfrac{2E_m}{\pi})인 것과 섞이지 않도록 실효값·평균값을 함께 정리해 두면 좋다.

문제 63
그림의 왜형파를 푸리에의 급수로 전개할 때, 옳은 것은?
1우수파만 포함한다.
2기수파만 포함한다.
3우수파, 기수파 모두 포함한다.
4푸리에의 급수로 전개 할 수 없다.
정답 및 해설

그림의 파형은 +a와 −a를 반주기씩 번갈아 갖는 구형파이므로, 반주기만큼 옮기면 부호만 뒤집히는 f(t+T2)=f(t)f\left(t+\dfrac{T}{2}\right)=-f(t) 관계가 성립한다. 이것이 반파대칭이다.
반파대칭 파형을 푸리에 급수로 전개하면 짝수차 항의 계수가 모두 0이 되고 홀수차 항만 남는다.
따라서 이 왜형파는 기수파만 포함한다.

문제 64
그림과 같은 4단자 회로망에서 하이브리드 파라미터 H11은?
1
2
3
4
정답 및 해설

H11H_{11}은 출력단을 단락시킨 상태에서 본 입력 임피던스, 즉 H11=V1I1V2=0H_{11}=\left.\dfrac{V_1}{I_1}\right|_{V_2=0}이다.
그림에서 Z1Z_1은 입력측 병렬가지, Z3Z_3은 위쪽 직렬가지, Z2Z_2는 출력측 병렬가지다. V2=0V_2=0으로 단락하면 Z2Z_2는 양단이 이어져 없어지고, Z3Z_3의 오른쪽 끝도 아래 도선에 붙는다.
따라서 입력에서 보면 Z1Z_1Z3Z_3가 병렬이 되어 H11=Z1Z3Z1+Z3H_{11}=\dfrac{Z_1Z_3}{Z_1+Z_3}이다.

문제 65
내부저항 0.1Ω인 건전지 10개를 직렬로 접속하고 이것을 한조로 하여 5조 병렬로 접속하면 합성 내부저항은 몇 Ω 인가?
15
21
30.5
40.2
정답 및 해설

0.1Ω인 건전지 10개를 직렬로 접속한 한 조의 내부저항은 10×0.1=1 Ω10 \times 0.1 = 1\ \Omega이다.

이러한 조 5개를 병렬로 접속하면 합성 내부저항은 15=0.2 Ω\dfrac{1}{5} = 0.2\ \Omega이 된다.

문제 66
대칭좌표법에서 대칭분을 각 상전압으로 표시한 것 중 틀린 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

대칭좌표법에서 각 상전압 Ea, Eb, Ec 로부터 구하는 대칭분은 영상분·정상분·역상분 세 가지뿐이며, 각각 E0=13(Ea+Eb+Ec)E_0=\dfrac{1}{3}(E_a+E_b+E_c), E1=13(Ea+aEb+a2Ec)E_1=\dfrac{1}{3}(E_a+aE_b+a^2E_c), E2=13(Ea+a2Eb+aEc)E_2=\dfrac{1}{3}(E_a+a^2E_b+aE_c) 로 정의된다.

세 상전압을 그대로 더해 3으로 나눈 식은 영상분, b상에 a·c상에 a2을 곱한 식은 정상분, b상에 a2·c상에 a를 곱한 식은 역상분으로 모두 옳은 표현이다.

반면 각 상전압을 제곱해서 더한 뒤 3으로 나눈 식은 대칭좌표법에 존재하지 않는다. 대칭분에는 제3의 성분이 없고, 변환은 제곱이 아니라 벡터 연산자 a를 곱하는 선형 변환이므로 이 식이 틀린 표현이다.

문제 67
R-L 직렬회로에서 스위치 S가 1번 위치에 오랫동안 있다가 t=0+에서 위치 2번으로 옮겨진 후, L/R[s] 후에 L에 흐르는 전류[A]는?
1E/R
20.5E/R
30.368E/R
40.632E/R
정답 및 해설

그림에서 스위치가 1번에 있으면 E와 R, L이 하나의 폐로를 이루므로 충분한 시간이 지난 뒤 L에는 정상전류 I0=ERI_0=\dfrac{E}{R}가 흐른다.
스위치를 2번으로 옮기면 전원이 회로에서 빠지고 R과 L만 남은 폐로가 되므로, L이 유지하려는 전류가 i(t)=EReRLti(t)=\dfrac{E}{R}e^{-\frac{R}{L}t}로 감쇠한다.
t=LRt=\dfrac{L}{R}를 넣으면 지수부가 1-1이 되어 i=ERe1=0.368ERi=\dfrac{E}{R}e^{-1}=0.368\dfrac{E}{R} [A]이다.

문제 68
대칭좌표법에서 불평형률을 나타내는 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

불평형률은 3상 전압·전류가 대칭에서 얼마나 벗어났는지를 나타내는 지표로, 불평형률=역상분정상분×100[%]\text{불평형률}=\dfrac{\text{역상분}}{\text{정상분}}\times 100\,[\%] 로 정의한다.

정상분은 평형 3상에서 정상적인 회전자계를 만드는 성분이고, 역상분은 불평형 때문에 생기는 반대 방향 회전 성분이다. 따라서 기준(분모)은 정상분, 비교 대상(분자)은 역상분이어야 값이 클수록 불평형이 심하다는 의미가 성립한다.

분자와 분모를 뒤집은 식은 값이 반대로 해석되어 정의가 될 수 없고, 영상분을 쓴 식도 정의가 아니다. 영상분은 1선 지락 등 지락사고나 중성선 전류를 판단할 때 쓰는 성분으로 불평형률과는 용도가 다르다.

문제 69
함수 f(t)의 라플라스 변환은 어떤 식으로 정의되는가?
1
2
3
4
정답 및 해설

라플라스 변환은 시간함수 f(t)에 감쇠 지수 este^{-st} 를 곱해 0부터 무한대까지 적분한 것으로 정의된다. 즉 F(s)=L[f(t)]=0f(t)estdtF(s)=\mathcal{L}\left[f(t)\right]=\int_{0}^{\infty}f(t)e^{-st}dt 이다.

여기서 지수의 부호가 음(−st)이어야 tt\to\infty 에서 피적분함수가 감쇠해 적분이 수렴한다. 지수를 +st로 두면 적분이 발산하므로 변환이 정의되지 않는다.

또 적분 하한이 0인 것은 t<0 을 고려하지 않는 단측(편측) 라플라스 변환이기 때문이며, 회로의 과도현상 해석은 이 정의를 사용한다. 하한을 −∞로 잡거나 f(−t)처럼 시간을 반전시킨 형태는 양측 변환·푸리에 변환 계열의 다른 정의다.

문제 70
분포 정수회로에서 선로정수가 R, L, C, G이고 무왜형 조건이 RC=GL과 같은 관계가 성립될 때 선로의 특성 임피던스 Z0는? (단, 선로의 단위길이당 저항을 R, 인덕턴스를 L, 정전용량을 C, 누설컨덕턴스를 G라 한다.
1
2
3
4
정답 및 해설

분포정수 선로의 특성 임피던스는 정의상 Z0=R+jωLG+jωCZ_0=\sqrt{\dfrac{R+j\omega L}{G+j\omega C}} 이다.

무왜형 조건 RC = GL, 즉 RL=GC\dfrac{R}{L}=\dfrac{G}{C} 가 성립하면 분자와 분모를 각각 L, C로 묶어 Z0=L(RL+jω)C(GC+jω)=LCZ_0=\sqrt{\dfrac{L\left(\frac{R}{L}+j\omega\right)}{C\left(\frac{G}{C}+j\omega\right)}}=\sqrt{\dfrac{L}{C}} 로 정리된다. 괄호 안의 두 항이 같아져 통째로 약분되기 때문이다.

즉 무왜형 선로의 특성 임피던스는 주파수와 무관한 순저항 L/C\sqrt{L/C} 가 되고, 감쇠정수와 위상정수도 주파수에 대해 일정한 관계를 유지하므로 파형이 일그러지지 않는다. CL\sqrt{CL} 이나 1/CL1/\sqrt{CL}, RG\sqrt{RG} 형태는 단위 자체가 임피던스(Ω)가 되지 않아 성립하지 않는다.

문제 71
개루프 전달함수 G(s)H(s)=K(s5)s(s1)2(s+2)2G(s)H(s) = \dfrac{K(s-5)}{s(s-1)^2(s+2)^2} 일 때 주어지는 계에서 점근선 교차점은?
1-3/2
2-7/4
35/3
4-1/5
정답 및 해설

근궤적의 점근선 교차점(무게중심)σ=극점영점pz\sigma=\dfrac{\sum \text{극점}-\sum \text{영점}}{p-z} 로 구한다. 여기서 p는 극점 개수, z는 영점 개수이며 중근은 개수를 그대로 세어야 한다.

주어진 G(s)H(s)=K(s5)s(s1)2(s+2)2G(s)H(s)=\dfrac{K(s-5)}{s(s-1)^2(s+2)^2} 에서 극점은 s=0,  1,  1,  2,  2s=0,\;1,\;1,\;-2,\;-2 로 모두 5개이고 합은 0+1+122=20+1+1-2-2=-2 이다. 영점은 s=5s=5 1개이고 합은 5이다.

따라서 σ=2551=74\sigma=\dfrac{-2-5}{5-1}=-\dfrac{7}{4} 이다. 중근인 s=1s=1s=2s=-2 를 각각 1개씩만 세면 분모가 3이 되어 전혀 다른 값이 나오므로 주의한다.

문제 72
그림과 같은 블록선도에서 C(s)/R(s) 값은?
1
2
3
4
정답 및 해설

그림에서 R(s)는 먼저 G1G_1을 지나 가산점의 (+)로 들어가고, 출력 C(s)가 같은 가산점의 (−)로 되먹임된다. 가산점의 출력은 1G1\dfrac{1}{G_1}G2G_2를 차례로 통과해 C(s)가 된다.
따라서 C=(G1RC)1G1G2C=(G_1R-C)\cdot\dfrac{1}{G_1}\cdot G_2이다.
정리하면 C(1+G2G1)=G2RC\left(1+\dfrac{G_2}{G_1}\right)=G_2R이므로 CR=G21+G2G1=G1G2G1+G2\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_2}{1+\dfrac{G_2}{G_1}}=\dfrac{G_1G_2}{G_1+G_2}이다.

문제 73
개루프 전달함수 G(s)가 다음과 같이 주어지는 단위 부궤환계가 있다. 단위 계단입력이 주어졌을 때, 정상상태 편차가 0.05가 되기 위해서는 K의 값은 얼마인가?
G(s)=6K(s+1)(s+2)(s+3)G(s) = \dfrac{6K(s+1)}{(s+2)(s+3)}
119
220
30.95
40.05
정답 및 해설

단위 부궤환계에 단위 계단입력이 가해질 때 정상상태 편차는 ess=11+Kpe_{ss}=\dfrac{1}{1+K_p} 이고, 위치 편차상수는 Kp=lims0G(s)K_p=\lim_{s\to 0}G(s) 로 정의된다.

주어진 G(s)=6K(s+1)(s+2)(s+3)G(s)=\dfrac{6K(s+1)}{(s+2)(s+3)}s=0s=0 을 대입하면 Kp=6K×12×3=KK_p=\dfrac{6K\times 1}{2\times 3}=K 이다. 즉 이 계에서는 위치 편차상수가 바로 K 값이 된다.

11+K=0.05\dfrac{1}{1+K}=0.05 를 풀면 1+K=201+K=20, 따라서 K = 19 이다. 편차의 역수 20을 그대로 답으로 쓰면 1을 빼지 않은 오답이 되므로 주의한다.

문제 74
제어량의 종류에 따른 분류가 아닌 것은?
1자동조정
2서보기구
3적응제어
4프로세스제어
정답 및 해설

제어량의 종류에 따른 분류에서는 위치·방위·자세 등을 제어하는 서보기구, 온도·압력·유량·액위 등을 제어하는 프로세스제어, 전압·전류·주파수·회전속도 등을 제어하는 자동조정으로 구분한다.

적응제어는 제어 대상의 특성 변화에 스스로 적응하도록 제어기를 조정하는 방식을 가리키는 개념으로, 제어량의 종류가 아니라 제어 방식에 따른 분류에 속한다.

문제 75
다음과 같은 진리표를 갖는 회로의 종류는?
입력출력
AB
000
011
101
110
1AND
2NOR
3NAND
4EX-OR
정답 및 해설

표를 보면 입력 A와 B가 서로 다를 때(0·1, 1·0) 출력이 1이고, 서로 같을 때(0·0, 1·1) 출력이 0이다.

이 동작은 Y=AB=AˉB+ABˉY=A\oplus B=\bar{A}B+A\bar{B} 로 표현되는 배타적 논리합 회로의 정의 그 자체다. 두 입력의 일치·불일치를 판정하므로 비교기, 반가산기의 합(sum) 출력, 패리티 발생기 등에 쓰인다.

비교하면 AND는 두 입력이 모두 1일 때만 출력 1(0,0,0,1), NAND는 그 반대(1,1,1,0), NOR는 두 입력이 모두 0일 때만 1(1,0,0,0)이 되어 표의 네 줄과 어느 것도 맞지 않는다.

문제 76
다음 방정식으로 표시되는 제어계가 있다. 이 계를 상태 방정식 x˙(t)=Ax(t)+Bu(t)\dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)로 나타내면 계수 행렬 A는?
d3dt3c(t)+5d2dt2c(t)+ddtc(t)+2c(t)=r(t)\dfrac{d^3}{dt^3}c(t) + 5\dfrac{d^2}{dt^2}c(t) + \dfrac{d}{dt}c(t) + 2c(t) = r(t)
1
2
3
4
정답 및 해설

3계 미분방정식 c...+5c¨+c˙+2c=r\dddot{c}+5\ddot{c}+\dot{c}+2c=r 을 상태방정식으로 바꿀 때는 상태변수를 낮은 차수 미분부터 x1=c,  x2=c˙,  x3=c¨x_1=c,\; x_2=\dot{c},\; x_3=\ddot{c} 로 잡는다.

그러면 x˙1=x2\dot{x}_1=x_2, x˙2=x3\dot{x}_2=x_3 이고, 원식에서 최고차항만 남기면 x˙3=c...=2cc˙5c¨+r=2x1x25x3+r\dot{x}_3=\dddot{c}=-2c-\dot{c}-5\ddot{c}+r=-2x_1-x_2-5x_3+r 이 된다.

이를 행렬로 묶으면 위쪽 두 행은 부대각선에 1이 들어간 (0 1 0), (0 0 1) 이 되고, 마지막 행은 미분방정식 계수를 부호를 바꿔 낮은 차수부터 늘어놓은 (−2 −1 −5) 가 된다. 이 형태를 동반형(phase-variable) 표준형이라 하며, 계수는 항상 마지막 행에만 들어간다.

문제 77
특성방정식이 s3+2s2+Ks+5=0가 안정하기 위한 K의 값은?
1K>0
2K<0
3K>5/2
4K<5/2
정답 및 해설

특성방정식 s3+2s2+Ks+5=0s^3+2s^2+Ks+5=0에 대한 루스표를 작성하면, s1s^1행의 계수는 2K52\dfrac{2K-5}{2}이다.

계가 안정하려면 루스표 제1열의 모든 항이 양수여야 하므로 2K52>0\dfrac{2K-5}{2} > 0, 즉 K>52K > \dfrac{5}{2}가 되어야 한다.

문제 78
안정한 제어계에 임펄스 응답을 가했을 때 제어계의 정상상태 출력은?
10
2+∞ 또는 -∞
3+의 일정한 값
4-의 일정한 값
정답 및 해설

안정한 선형 제어계에서는 시간이 지남에 따라 모든 과도 성분이 감쇠하여 사라진다. 임펄스 입력은 유한한 순간에만 가해지는 신호이므로, 안정한 계의 임펄스 응답은 정상상태에서 0으로 수렴한다.

이는 입력이 계속 유지되는 스텝 응답이 정상상태에서 0이 아닌 일정한 값에 수렴하는 것과 대비된다.

문제 79
신호흐름선도에서 전달함수 C/R를 구하면?
1
2
3
4
정답 및 해설

R에서 C까지 가는 전향경로는 a, b, c, d, ea,\ b,\ c,\ d,\ e를 차례로 지나는 하나뿐이므로 P1=abcdeP_1=abcde, Δ1=1\Delta_1=1이다.
그림의 되돌아오는 가지는 두 개로, c의 앞뒤 마디를 잇는 이득 g의 작은 루프 L1=cgL_1=cg와, b·c·d를 지난 뒤 f로 되돌아오는 큰 루프 L2=bcdfL_2=bcdf이다. 두 루프는 마디를 공유하므로 비접촉 루프 항은 없다.
따라서 Δ=1(cg+bcdf)\Delta=1-(cg+bcdf)이고, CR=abcde1cgbcdf\dfrac{C}{R}=\dfrac{abcde}{1-cg-bcdf}이다.

문제 80
단위계단함수의 라플라스변환과 z변환함수는?
1
2
3
4
정답 및 해설

단위계단함수 u(t)u(t) 의 라플라스 변환은 정의식에서 L[u(t)]=01estdt=[1sest]0=1s\mathcal{L}[u(t)]=\int_0^{\infty}1\cdot e^{-st}dt=\left[-\dfrac{1}{s}e^{-st}\right]_0^{\infty}=\dfrac{1}{s} 이다.

z 변환은 샘플값이 모두 1이므로 Z[u(kT)]=k=01zkZ[u(kT)]=\sum_{k=0}^{\infty}1\cdot z^{-k}공비 z1z^{-1} 인 등비급수가 되어 11z1=zz1\dfrac{1}{1-z^{-1}}=\dfrac{z}{z-1} 로 수렴한다.

따라서 단위계단함수는 1s\dfrac{1}{s}zz1\dfrac{z}{z-1} 가 짝을 이룬다. 라플라스 변환을 ss 로, z 변환을 z1z\dfrac{z-1}{z} 로 뒤집어 쓰는 실수가 잦으므로, 헷갈릴 때는 위 정의식을 직접 전개해 확인하는 편이 안전하다.

문제 81
태양전지 모듈의 시설에 대한 설명으로 옳은 것은?
1충전부분은 노출하여 시설할 것
2출력배선은 극성별로 확인 가능토록 표시할 것
3전선은 공칭단면적 1.5mm2 이상의 연동선을 사용할 것
4전선을 옥내에 시설할 경우에는 애자사용 공사에 준하여 시설할 것
정답 및 해설

태양전지 모듈의 시설에서는 출력배선을 극성별로 확인할 수 있도록 표시하여 결선 오류를 방지하도록 규정한다.

충전부분은 노출되지 않도록 시설해야 하고, 전선은 공칭단면적 2.5mm² 이상의 연동선을 사용해야 하며, 옥내에 시설할 경우에는 애자사용공사가 아니라 합성수지관공사·금속관공사·케이블공사에 준하여 시설해야 한다.

문제 82
최대 사용전압 23kV의 권선으로 중성점접지식 전로(중성선을 가지는 것으로 그 중성선에 다중 접지를 하는 전로)에 접속되는 변압기는 몇 V의 절연내력 시험전압에 견디어야 하는가?
121160
225300
338750
434500
정답 및 해설

최대사용전압 7kV 초과 25kV 이하이면서 중성점 다중접지식 전로에 접속하는 변압기의 절연내력 시험전압은 최대사용전압의 0.92배이다.

23,000×0.92=21,160 V23{,}000 \times 0.92 = 21{,}160\ \mathrm{V}

문제 83
제3종 접지공사에 사용되는 접지선의 굵기는 공칭단면적 몇 mm2 이상의 연동선을 사용하여야 하는가?
10.75
22.5
36
416
정답 및 해설

출제 당시 기준(구 판단기준)에서 제3종 접지공사에 사용하는 접지선은 공칭단면적 2.5mm² 이상의 연동선을 사용하도록 규정하였다.

다만 현행 KEC에서는 제1종~제3종으로 나누던 접지공사 종별 구분이 폐지되고 계통접지·보호도체 규정으로 개편되었으므로, 이 수치는 개정 전 기준으로 이해해야 한다.

문제 84
케이블 트레이공사에 사용하는 케이블 트레이의 시설기준으로 틀린 것은?
1케이블 트레이 안전율은 1.3 이상이어야 한다.
2비금속제 케이블 트레이는 난연성 재료의 것이어야 한다.
3전선의 피복 등을 손상시킬 돌기 등이 없이 매끈해야 한다.
4저압옥내배선의 사용전압이 400V 미만인 경우에는 금속제 트레이에 접지공사를 하여야 한다.
정답 및 해설

케이블 트레이 공사에서 트레이의 안전율은 1.5 이상이어야 한다는 것이 시설기준이며, 1.3 이상이라는 수치는 이와 맞지 않는다.

비금속제 트레이는 난연성 재료를 사용해야 하고, 전선 피복을 손상시킬 돌기 없이 매끈해야 하며, 400V 미만 저압옥내배선에서 금속제 트레이를 사용할 경우 접지공사를 해야 한다는 나머지 내용은 시설기준에 부합한다.

문제 85
사용전압이 60kV 이하인 경우 전화선로의 길이 12km 마다 유도전류는 몇 ㎂를 넘지 않도록 하여야 하는가?
11
22
33
45
정답 및 해설

사용전압이 60kV 이하인 경우 전화선로에 대한 유도장해를 방지하기 위해, 전화선로의 길이 12km마다 유도전류가 2μA를 넘지 않도록 시설해야 한다.

문제 86
특고압을 직접 저압으로 변성하는 변압기를 시설하여서는 아니 되는 변압기는?
1광산에서 물을 양수하기 위한 양수기용 변압기
2전기로 등 전류가 큰 전기를 소비하기 위한 변압기
3교류식 전기철도용 신호회로에 전기를 공급하기 위한 변압기
4발전소, 변전소, 개폐소 또는 이에 준하는 곳의 소내용 변압기
정답 및 해설

특고압을 직접 저압으로 변성하는 변압기는 원칙적으로 시설이 금지되며, 발전소·변전소·개폐소 등의 소내용 변압기, 전기로 등 대전류를 소비하기 위한 변압기, 교류식 전기철도용 신호회로에 전기를 공급하는 변압기처럼 규정에 열거된 특정 용도에 한해 예외적으로 허용된다.

광산에서 물을 퍼올리기 위한 양수기용 변압기는 이러한 예외 용도에 해당하지 않으므로, 특고압을 직접 저압으로 변성하는 방식으로는 시설할 수 없다.

문제 87
고압 가공전선으로 경동선 또는 내열 동합금선을 사용할 때 그 안전율은 최소 얼마 이상이되는 이도로 시설하여야 하는가?
12.0
22.2
32.5
43.3
정답 및 해설

고압 가공전선으로 경동선 또는 내열 동합금선을 사용하는 경우, 그 전선의 안전율은 2.2 이상이 되는 이도로 시설해야 한다. 그 밖의 전선은 2.5 이상이 기준이다.

문제 88
저압 옥측전선로에서 목조의 조영물에 시설할 수 있는 공사 방법은?
1금속관공사
2버스덕트공사
3합성수지관공사
4연피 또는 알루미늄 케이블공사
정답 및 해설

저압 옥측전선로를 목조의 조영물에 시설하는 경우에는 절연성 재료를 사용하는 합성수지관공사에 의해야 한다.

금속관공사·버스덕트공사·연피 또는 알루미늄피 케이블공사는 목조 이외의 조영물에 시설하는 경우에만 인정되므로, 목조 조영물에는 적용할 수 없다.

문제 89
터널 안 전선로의 시설방법으로 옳은 것은?
1저압전선은 지름 2.6㎜의 경동선의 절연전선을 사용하였다.
2고압전선은 절연전선을 사용하여 합성수지관 공사로 하였다.
3저압전선을 애자사용 공사에 의하여 시설하고 이를 레일면상 또는 노면상 2.2m의 높이로 시설하였다.
4고압전선을 금속관공사에 의하여 시설하고 이를 레일면상 또는 노면상 2.4m의 높이로 시설하였다.
정답 및 해설

터널 안 전선로는 전압에 따라 시설방법과 높이 기준이 다르게 정해져 있다. 저압전선을 애자사용공사로 시설하는 경우에는 지름 2.6㎜ 이상의 경동선 절연전선(또는 이와 동등 이상)을 사용하는 것이 기준에 부합하는 옳은 시설방법이다.

저압전선을 애자사용공사로 시설할 때의 높이 기준은 레일면상 또는 노면상 2.5m 이상이므로, 이보다 낮은 높이로 시설한 경우는 기준을 충족하지 못한다.

고압전선은 케이블공사 또는 애자사용공사에 의해 시설해야 하므로 합성수지관공사나 금속관공사로 시설하는 것은 옳은 방법이 아니며, 애자사용공사로 시설할 때의 높이도 레일면상 또는 노면상 3m 이상으로 저압보다 더 높은 값이 요구된다.

문제 90
과전류차단기로 시설하는 퓨즈 중 고압전로에 사용하는 포장퓨즈는 정격전류의 몇 배의 전류에 견디어야 하는가?
11.1
21.25
31.3
41.6
정답 및 해설

고압전로의 과전류차단기로 사용하는 포장퓨즈는 정격전류의 1.3배 전류에 견디고, 2배의 전류에서는 120분 이내에 용단되어야 한다는 기준이 적용된다.

이는 비포장퓨즈의 기준(정격전류의 1.25배에 견디고 2배 전류에서 2분 이내 용단)보다 높은 배수의 전류에 견디도록 정해진 값으로, 두 값을 혼동하지 않는 것이 핵심이다.

문제 91
발전소ㆍ변전소ㆍ개폐소 또는 이에 준하는 곳에서 개폐기 또는 차단기에 사용하는 압축공기장치의 공기압축기는 최고 사용압력의 1.5배의 수압을 연속하여 몇 분간 가하여 시험을 하였을 때에 이에 견디고 또한 새지 아니하여야 하는가?
15
210
315
420
정답 및 해설

발전소·변전소·개폐소 등에서 개폐기·차단기용으로 사용하는 압축공기장치의 공기압축기는 최고사용압력의 1.5배에 해당하는 수압을 연속하여 10분간 가하는 내압시험을 하였을 때 이에 견디고 누설이 없어야 한다는 기준이 적용된다.

이 수압시험은 공기압축기의 내압 강도를 확인하기 위한 것으로, 시험 지속시간 10분이 규정상의 핵심 수치이다.

문제 92
전로에 대한 설명 중 옳은 것은?
1통상의 사용 상태에서 전기를 절연한 곳
2통상의 사용 상태에서 전기를 접지한 곳
3통상의 사용 상태에서 전기가 통하고 있는 곳
4통상의 사용 상태에서 전기가 통하고 있지 않은 곳
정답 및 해설

전로란 전기설비기술기준상 통상의 사용 상태에서 전기가 통하고 있는 곳을 말한다. 즉 절연되어 있거나 전기가 흐르지 않는 곳을 가리키는 개념이 아니라, 실제로 전류가 흐르는 도체 경로를 의미한다.

접지된 곳이나 절연되어 전기가 통하지 않는 곳은 전로의 정의에 해당하지 않으므로 서로 구분해서 이해해야 한다.

문제 93
가공 직류 전차선의 레일면상의 높이는 4.8m 이상이어야 하나 광산 기타의 갱도 안의 윗면에 시설하는 경우는 몇 m 이상이어야 하는가?
11.8
22
32.2
42.4
정답 및 해설

가공 직류 전차선의 레일면상 높이는 원칙적으로 4.8m 이상이지만, 광산이나 그 밖의 갱도 안의 윗면에 시설하는 경우에는 통행에 필요한 최소 공간만 확보하면 되므로 완화된 기준인 1.8m 이상으로 시설할 수 있다.

이는 좁고 낮은 갱도라는 특수한 시설 환경을 고려하여 일반 옥외 가공전차선의 높이 기준보다 낮게 정한 예외 규정이다.

문제 94
그림은 전력선 반송통신용 결합장치의 보안장치를 나타낸 것이다. S의 명칭으로 옳은 것은?
1동축 케이블
2결합 콘덴서
3접지용 개폐기
4구상용 방전갭
정답 및 해설

그림은 전력선 반송통신용 결합장치의 보안장치 결선이다.
전력선에서 갈라져 내려오는 가지에 직렬로 든 CC는 결합 커패시터, 그 아래 상자 CF는 결합 필터, 코일 기호 DR은 배류선륜, L3는 구상용 방전갭, F는 퓨즈, FD는 동축케이블, E는 접지를 나타낸다.
그림에서 S는 위쪽 도선과 접지 E로 이어지는 아래쪽 도선 사이에 개폐기(스위치) 기호로 그려져 있으므로 접지용 개폐기다.
점검이나 보수를 할 때 이 개폐기를 닫아 결합장치 쪽을 접지시켜 작업자를 보호한다.

문제 95
저압 옥상전선로를 전개된 장소에 시설하는 내용으로 틀린 것은?
1전선은 절연전선일 것
2전선은 2.5mm2 이상의 경동선일 것
3전선과 그 저압 옥상전선로를 시설하는 조영재와의 이격거리는 2m 이상일 것
4전선은 조영재에 내수성이 있는 애자를 사용하여 지지하고 그 지지점 간의 거리는 15m 이하일 것
정답 및 해설

저압 옥상전선로에 사용하는 전선은 지름 2.6㎜ 이상의 경동선(또는 이와 동등 이상의 세기 및 굵기를 갖는 절연전선)을 사용해야 하므로, 전선 굵기를 단면적 2.5㎟ 기준으로 설명한 것은 실제 기준(지름 기준)과 맞지 않는 틀린 내용이다.

전선이 절연전선이어야 한다는 점, 조영재와의 이격거리가 2m 이상이어야 한다는 점, 내수성 애자로 지지하며 지지점 간 거리가 15m 이하여야 한다는 점은 모두 저압 옥상전선로 시설기준에 부합하는 옳은 내용이다.

문제 96
가공전선로 지지물의 승탑 및 승주방지를 위한 발판 볼트는 지표상 몇 m 미만에 시설 하여서는 아니 되는가?
11.2
21.5
31.8
42.0
정답 및 해설

가공전선로 지지물에 시설하는 발판 볼트 등은 지표상 1.8m 미만에 시설해서는 안 된다는 기준이 적용된다. 이는 관계자가 아닌 사람이 지지물에 오르는 것을 막기 위한 승탑·승주 방지 목적의 규정이다.

1.8m 미만 구간에 발판을 두면 일반인의 접근과 승주가 쉬워지므로, 이 높이 이상부터 발판볼트를 시설하도록 정한 것이다.

문제 97
고압 보안공사에서 지지물이 A종 철주인 경우 경간은 몇 m 이하 인가?
1100
2150
3250
4400
정답 및 해설

고압 보안공사에서 지지물이 목주 또는 A종 철주·철근콘크리트주인 경우 경간은 100m 이하로 제한된다. B종 철주·철근콘크리트주는 150m 이하, 철탑은 400m 이하로 각각 더 긴 경간이 허용된다.

보안공사는 일반공사보다 강화된 안전기준을 적용하므로, 지지물이 상대적으로 약한 A종일수록 경간을 짧게 제한하는 것이 특징이다.

문제 98
무대, 무대마루 밑, 오캐스트라 박스, 영사실 기타 사람이나 무대 도구가 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 저압 옥내배선, 전구선 또는 이동전선은 사용전압이 몇 V 미만이어야 하는가?
160
2110
3220
4400
정답 및 해설

무대·무대마루 밑·오케스트라 박스·영사실 등 사람이나 무대 도구가 접촉할 우려가 있는 장소에 시설하는 저압 옥내배선, 전구선, 이동전선은 사용전압이 400V 미만이어야 한다는 기준이 적용된다.

이는 사람이 직접 접촉할 가능성이 높은 특수 장소에서의 감전 위험을 낮추기 위한 규정으로, 일반 옥내배선보다 강화된 전압 제한이다. 다만 현행 KEC에서는 같은 규정이 400V '이하'로 표기되어 있어 문언에는 차이가 있으나, 기준이 되는 전압값 400V 자체는 동일하다.

문제 99
금속덕트 공사에 의한 저압 옥내배선공사 시설에 대한 설명으로 틀린 것은?
1저압 옥내배선의 사용전압이 400V 미만인 경우에는 덕트에 제3종 접지공사를 한다.
2금속덕트는 두께 1.0㎜ 이상인 철판으로 제작하고 덕트 상호간에 완전하게 접속한다.
3덕트를 조영재에 붙이는 경우 덕트 지지점간의 거리를 3m 이하로 견고하게 붙인다.
4금속덕트에 넣은 전선의 단면적의 합계가 덕트의 내부 단면적의 20% 이하가 되도록 한다.
정답 및 해설

금속덕트공사에 사용하는 금속덕트는 두께 1.2㎜ 이상인 철판(또는 동등 이상의 세기를 가진 금속제)으로 제작해야 하므로, 두께 기준을 1.0㎜ 이상으로 설명한 것은 실제 규정과 달라 틀린 내용이다.

덕트 지지점 간 거리를 3m 이하로 견고하게 붙이는 점, 덕트 내부에 넣는 전선 단면적의 합계가 덕트 내부 단면적의 20% 이하가 되도록 하는 점은 모두 금속덕트공사의 옳은 시설기준이다.

사용전압 400V 미만에서 덕트에 제3종 접지공사를 한다는 내용은 출제 당시 판단기준에 따른 서술로, 현행 KEC에서는 제1~3종으로 나누던 종별 접지공사 구분이 폐지되고 보호도체·계통접지 체계로 통합된 점을 함께 알아두어야 한다.

문제 100
저압 옥내간선에서 분기하여 전기사용 기계기구에 이르는 저압 옥내전로는 분기점에서 전선의 길이가 몇 m 이하인 곳에 개폐기 및 과전류차단기를 시설하여야 하는가?
12
23
34
45
정답 및 해설

저압 옥내간선에서 분기하여 전기사용 기계기구에 이르는 저압 옥내전로는 원칙적으로 분기점에서 전선의 길이가 3m 이하인 곳에 개폐기 및 과전류차단기를 시설해야 한다는 기준이 적용된다.

다만 분기회로 전선의 허용전류가 간선을 보호하는 과전류차단기의 정격전류에 대해 일정 비율 이상으로 충분히 큰 경우에는 시설 위치를 더 멀리 둘 수 있도록 완화되기도 하지만, 기본 원칙은 분기점에서 3m 이하이다.

전기공사기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

18년 1회차

100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
정류방식 중 정류 효율이 가장 높은 것은? (단, 저항부하를 사용한 경우이다.)
1단상 반파방식
2단상 전파방식
33상 반파방식
43상 전파방식
정답 및 해설

정류회로의 정류효율은 출력 파형의 맥동이 적을수록, 즉 직류에 가까울수록 높아진다.

단상 반파 → 단상 전파 → 3상 반파 → 3상 전파의 순서로 맥동이 줄고 효율이 높아지므로, 저항부하 기준으로 정류효율이 가장 높은 방식은 3상 전파방식이다.

문제 2
전기용접부의 비파괴검사와 관계없는 것은?
1X선 검사
2자기 검사
3고주파 검사
4초음파 탐상시험
정답 및 해설

전기용접부의 비파괴검사에는 방사선(X선) 투과검사, 자분(자기) 탐상검사, 초음파 탐상시험 등이 대표적으로 사용된다.

반면 고주파 검사는 용접부 비파괴검사 방법으로 통상 분류되지 않으므로, 나머지 세 가지와 달리 용접부 비파괴검사와 관계가 없는 항목이다.

문제 3
합판 및 비닐막의 접착에 적당한 가열방식은?
1유도가열
2적외선가열
3직접 저항가열
4고주파 유전가열
정답 및 해설

고주파 유전가열은 절연물(유전체)에 고주파 전계를 가하여 유전체 내부의 분자 마찰열로 가열하는 방식으로, 합판이나 비닐막처럼 절연성 재료의 접착·건조에 적합하게 사용된다.

유도가열은 도전성 금속을 가열하는 방식이고, 적외선가열이나 직접 저항가열은 각각 표면 건조나 도전체 발열에 더 적합하여, 절연물 접착 용도로는 고주파 유전가열만큼 적합하지 않다.

문제 4
전지의 자기방전이 일어나는 국부작용의 방지대책으로 틀린 것은?
1순환전류를 발생시킨다.
2고순도의 전극재료를 사용한다.
3전극에 수은도금(아말감)을 한다.
4전해액에 불순물 혼입을 억제시킨다.
정답 및 해설

전지의 국부작용은 전극 표면의 불순물로 인해 국부전지가 형성되어 자기방전(순환전류)이 발생하는 현상이므로, 이를 방지하려면 오히려 순환전류가 생기지 않도록 해야 한다. 따라서 순환전류를 발생시킨다는 것은 방지대책이 아니라 국부작용 자체의 원인에 해당한다.

고순도 전극재료 사용, 전극에 수은도금(아말감) 처리, 전해액 불순물 혼입 억제는 모두 국부작용을 줄이기 위한 실제 방지대책이다.

문제 5
루소선도가 그림과 같이 표시되는 광원의 하반구 광속은 약 몇 lm인가? (단, 여기서 곡선 BC는 4분원이다.)
1245
2493
3628
41120
정답 및 해설

그림의 루소선도는 세로축이 01800^\circ\sim180^\circ(반지름 rr 인 원 위의 투영 높이), 가로축이 광도이다. A점(0°)에서 B점(90°)까지는 광도가 100cd로 일정하고, B점부터 C점(180°, 광도 0)까지는 4분원을 그리며 줄어든다.

루소선도에서 광속은 F=2πr×(선도의 면적)F=\dfrac{2\pi}{r}\times(\text{선도의 면적}) 로 구한다. 여기서 하반구는 0°~90° 구간이고 그 부분의 선도는 가로 100cd, 세로 rr 인 직사각형이므로 면적은 100r100r 이다.

따라서 F=2πr×100r=200π628lmF=\dfrac{2\pi}{r}\times100r=200\pi\fallingdotseq628\,\mathrm{lm} 이다. 참고로 상반구(90°~180°)는 4분원 부분의 면적 π4×100r\dfrac{\pi}{4}\times100r 을 넣어 50π2493lm50\pi^2\fallingdotseq493\,\mathrm{lm}, 전광속은 두 값을 더한 약 1121lm이 되므로, 무엇을 묻는지에 따라 값이 달라지는 점에 주의해야 한다.

문제 6
다이오드 클램퍼(clamper)의 용도는?
1전압증폭
2전류증폭
3전압제한
4전압레벨 이동
정답 및 해설

클리퍼(clipper)가 파형의 일정 레벨 이상 또는 이하를 잘라내어 전압을 제한하는 회로인 데 비해, 클램퍼(clamper)는 파형의 모양은 그대로 유지한 채 직류 레벨만 이동시키는 회로이다.

따라서 다이오드 클램퍼의 용도는 신호의 크기를 증폭하거나 제한하는 것이 아니라, 전압레벨 이동에 있다.

문제 7
부식성의 산, 알칼리 또는 유해가스가 있는 장소에서 실용상 지장 없이 사용할 수 있는 구조의 전동기는?
1방적형
2방진형
3방수형
4방식형
정답 및 해설

부식성의 산·알칼리나 유해가스가 있는 환경에서 사용하기 위해서는 전동기 내부로 부식성 가스나 액체가 침투하지 않도록 밀폐·보호된 구조가 필요하며, 이러한 목적에 맞는 것이 방식형(防蝕形) 전동기이다.

방적형은 물방울 침입 방지, 방진형은 먼지 침입 방지, 방수형은 물의 침입 방지를 목적으로 하는 구조로, 부식성 환경과는 직접 관련이 없다.

문제 8
플라이휠을 이용하여 변동이 심한 부하에 사용되고 가역 운전에 알맞은 속도제어 방식은?
1일그너 방식
2워드 래너드 방식
3극수를 바꾸는 방식
4전원주파수를 바꾸는 방식
정답 및 해설

일그너(Ilgner) 방식은 워드-레오나드 방식에 플라이휠(관성체)을 추가하여 부하 변동이 심한 경우에도 전원측 부하를 평활화하면서 가역 운전이 가능하도록 한 속도제어 방식이다.

워드 래너드 방식은 플라이휠 없이 전압제어로 속도를 조정하는 방식이고, 극수 변환이나 주파수 변환 방식은 부하 변동 완충이나 가역 운전과는 직접 관련이 없다.

문제 9
가로 12m, 세로 20m인 사무실에 평균조도 400lx를 얻고자 32W전광속 3000lm인 형광등을 사용하였을 때 필요한 등수는? (단, 조명률은 0.5, 감광보상률은 1.25이다.)
150
260
370
480
정답 및 해설

소요 등수는 광속법 공식 N=EADFUN = \dfrac{EAD}{FU}으로 구한다. 방의 면적 A=12×20=240m2A = 12 \times 20 = 240\,\mathrm{m}^2, 평균조도 E=400lxE=400\,\mathrm{lx}, 감광보상률 D=1.25D=1.25, 조명률 U=0.5U=0.5, 1등당 광속 F=3000lmF=3000\,\mathrm{lm}을 대입한다.

N=400×240×1.253000×0.5=1200001500=80N = \dfrac{400 \times 240 \times 1.25}{3000 \times 0.5} = \dfrac{120000}{1500} = 80(등)이 되어, 필요한 등수는 80등이다.

문제 10
전차의 경제적인 운전방법이 아닌 것은?
1가속도를 크게 한다.
2감속도를 크게 한다.
3표정속도를 작게 한다.
4가속도ㆍ감속도를 작게 한다.
정답 및 해설

전차의 경제적인 운전을 위해서는 가속도와 감속도를 크게 하여 역행·제동에 걸리는 구간을 짧게 하고, 그만큼 전력을 쓰지 않는 타행(관성) 구간을 길게 확보하는 것이 유리하다. 또한 표정속도를 지나치게 높이지 않는 것도 소비전력을 줄이는 방법으로 든다.

따라서 가속도·감속도를 작게 하는 것은 타행 구간을 줄이고 전력소비를 늘리는 방향이므로, 경제적인 운전방법으로 볼 수 없다.

문제 11
공기전지의 특징이 아닌 것은?
1방전 시에 전압변동이 적다.
2온도차에 의한 전압변동이 적다.
3내열, 내한, 내습성을 가지고 있다.
4사용 중의 자기방전이 크고 오랫동안 보존할 수 없다.
정답 및 해설

공기전지는 방전 시 전압변동이 적고 온도차에 의한 전압변동도 적으며, 내열·내한·내습성이 우수한 것이 특징이다.

또한 자기방전이 작아 장기간 보존이 가능한 것도 공기전지의 장점이므로, 사용 중 자기방전이 크고 오랫동안 보존할 수 없다는 서술은 실제 특성과 반대되는 내용이다.

문제 12
캡타이어 케이블 상호 및 캡타이어 케이블과 박스, 기구와의 접속개소와 지지점간의 거리는 접속개소에서 최대 몇 m 이하로 하는 것이 바람직한가?
10.75
20.55
30.25
40.15
정답 및 해설

캡타이어케이블 상호 간 또는 캡타이어케이블과 박스·기구 등의 접속부는 되도록 접속개소를 적게 하는 것이 원칙이다.

또한 접속개소와 지지점 간의 거리는 0.15m 이하로 하는 것이 바람직하다고 정하고 있다(출제 당시 기준).

문제 13
접지극으로 탄소피복강봉을 사용하는 경우 최소 규격으로 옳은 것은?
1지름 8mm 이상의 강심, 길이 0.9m 이상일 것
2지름 10mm 이상의 강심, 길이 1.2m 이상일 것
3지름 12mm 이상의 강심, 길이 1.4m 이상일 것
4지름 14mm 이상의 강심, 길이 1.6m 이상일 것
정답 및 해설

접지극으로 탄소피복강봉을 사용하는 경우 최소 규격은 지름 8mm 이상의 강심에 길이 0.9m 이상인 것을 사용하도록 정하고 있다(출제 당시 기준).

이는 동봉이나 동복강봉 등 다른 봉형 접지극에 적용되는 최소 규격과 같은 수준이다.

문제 14
전선의 굵기가 95mm2 이하인 경우 배전반과 분전반의 소형덕트의 폭은 최소 몇 cm 인가?
18
210
315
420
정답 및 해설

배전반·분전반에 부속하여 시설하는 소형덕트는 그 안에 수용하는 전선이 굵어질수록 폭을 넓게 하여야 하므로, 규정에서는 전선 굵기 구간별로 덕트의 최소 폭을 정하고 있다.

이 중 전선의 굵기가 95mm² 이하인 경우에는 소형덕트의 폭을 최소 10cm로 하도록 정하고 있다(출제 당시 기준).

문제 15
효율이 우수하고 특히 등홍색 단색광으로 연색성이 문제되지 않는 도로조명, 터널조명 등에 많이 사용되고 있는 등(lamp)은?
1크세논등
2고압 수은등
3저압 나트륨등
4메탈 할라이드등
정답 및 해설

저압 나트륨등은 나트륨 증기의 방전에 의한 등홍색(오렌지색) 단색광을 내는 광원으로, 효율이 매우 높은 대신 연색성이 나쁘다는 단점이 있다.

그러나 색채 구별보다 밝기와 시인성이 중요한 도로조명·터널조명에서는 연색성이 크게 문제되지 않아 저압 나트륨등이 널리 사용된다. 크세논등, 고압 수은등, 메탈 할라이드등은 모두 백색에 가까운 빛을 내며 연색성이 상대적으로 좋은 광원으로 단색광 특성과는 거리가 있다.

문제 16
도체의 재료로 주로 사용되는 구리와 알루미늄의 물리적 성질을 비교한 것 중 옳은 것은?
1구리가 알루미늄 보다 비중이 작다.
2구리가 알루미늄 보다 저항률이 크다.
3구리가 알루미늄 보다 도전율이 작다.
4구리와 같은 저항을 갖기 위해서는 알루미늄 전선의 지름을 구리보다 굵게 한다.
정답 및 해설

구리는 알루미늄보다 비중이 크고(무겁고) 저항률은 작으며, 도전율은 크다.

같은 굵기라면 구리가 알루미늄보다 저항이 작으므로, 알루미늄으로 구리와 같은 저항값을 얻으려면 알루미늄 전선의 지름을 구리보다 굵게 해야 한다.

문제 17
다음 조명기구의 배광에 의한 분류 중 병실이나 침실에 시설할 조명기구로 가장 적합한 것은?
1직접 조명기구
2반간접 조명기구
3반직접 조명기구
4전반확산 조명기구
정답 및 해설

반간접 조명기구는 광속의 대부분을 천장이나 벽으로 보내 반사시키고 일부만 직접 아래로 비추는 방식으로, 눈부심이 적고 부드러운 확산광을 얻을 수 있어 병실이나 침실처럼 안정감이 필요한 공간에 적합하다.

직접 조명기구는 그림자와 눈부심이 강하고, 반직접·전반확산 조명기구는 직접광 비중이 상대적으로 커서 병실·침실용으로는 반간접 조명기구보다 적합도가 떨어진다.

문제 18
KS C IEC 62305에 의한 수뢰도체, 피뢰침과 인하도선의 재료로 사용되지 않는 것은?
1구리
2순금
3알루미늄
4용융아연도금강
정답 및 해설

KS C IEC 62305(피뢰시스템) 규정에서 수뢰도체·피뢰침·인하도선의 재료로는 도전성과 내식성을 갖춘 구리, 알루미늄, 용융아연도금강 등이 규정되어 있다.

순금은 이러한 재료 규격에 포함되지 않으므로, 인하도선 등의 재료로 사용되지 않는다.

문제 19
보호계전기의 종류가 아닌 것은?
1ASS
2RDR
3DGR
4OCGR
정답 및 해설

DGR(지락방향계전기), OCGR(지락과전류계전기)과 함께 RDR 등은 모두 전력계통의 이상 상태를 검출해 동작하는 보호계전기이다.

반면 ASS(자동고장구간개폐기)는 고장구간을 자동으로 분리하는 개폐기(스위치) 설비로, 계전기의 신호나 자체 검출에 따라 회로를 개방하는 개폐장치에 해당하여 계전기 자체로 분류되지 않는다.

문제 20
플로어덕트 배선에 사용하는 절연전선이 연선일 때 단면적은 최소 몇 mm2를 초과하여야 하는가?
16
210
316
425
정답 및 해설

합성수지관공사·금속관공사·플로어덕트공사 등 저압 옥내배선에 공통적으로 적용되는 규정상, 전선은 연선을 사용하는 것이 원칙이다.

다만 단면적이 10mm²(알루미늄선은 16mm²) 이하인 경우에는 단선 사용도 허용되므로, 이를 초과하는 경우에 한해 반드시 연선을 사용하여야 한다.

문제 21
%임피던스와 관련된 설명으로 틀린 것은?
1정격전류가 증가하면 %임피던스는 감소한다.
2직렬리액터가 감소하면 %임피던스도 감소한다.
3전기기계의 %임피던스가 크면 차단기의 용량은 작아진다.
4송전계통에서는 임피던스의 크기를 옴값대신에 %값으로 나타내는 경우가 많다.
정답 및 해설

%임피던스는 %Z=InZVn×100\%Z = \dfrac{I_n Z}{V_n}\times 100로 정의되며, 임피던스 Z가 일정할 때 정격전류 InI_n이 증가하면 %임피던스는 오히려 커진다. 따라서 정격전류가 증가하면 %임피던스는 감소한다는 서술은 틀린 내용이다.

반면 직렬리액터가 줄면 Z가 작아져 %임피던스도 함께 감소하고, 기기의 %임피던스가 클수록 고장전류가 제한되어 필요한 차단기 용량이 작아지며, 송전계통에서는 옴값 대신 %값으로 임피던스를 표시하는 경우가 많다는 서술은 모두 옳다.

문제 22
그림과 같이 전력선과 통신선 사이에 차폐선을 설치하였다. 이 경우에 통신선의 차폐계수(K)를 구하는 관계식은? 단, 차폐선을 통신선에 근접하여 설치한다.
1
2
3
4
정답 및 해설

그림은 위에서부터 #1 전력선, #3 차폐선, #2 통신선이 나란히 가설된 계통으로, 전력선-차폐선 상호임피던스 Z31Z_{31}, 전력선-통신선 상호임피던스 Z12Z_{12}, 차폐선-통신선 상호임피던스 Z23Z_{23}, 차폐선 자체의 자기임피던스 Z33Z_{33} 이 표시되어 있다.

전력선 전류 I1I_1 이 차폐선에 Z31I1Z_{31}I_1 을 유기하면 양단이 접지된 차폐선에는 I3=Z31Z33I1I_3=-\dfrac{Z_{31}}{Z_{33}}I_1 이 흐른다. 통신선 유도전압은 전력선과 차폐선 두 몫의 합이므로 V2=Z12I1+Z23I3=(Z12Z31Z23Z33)I1V_2=Z_{12}I_1+Z_{23}I_3=\left(Z_{12}-\dfrac{Z_{31}Z_{23}}{Z_{33}}\right)I_1 이 되고, 차폐선이 없을 때의 Z12I1Z_{12}I_1 과 비교한 차폐계수는 K=1Z31Z23Z33Z12K=1-\dfrac{Z_{31}Z_{23}}{Z_{33}Z_{12}} 이다.

단서대로 차폐선을 통신선에 근접시키면 전력선에서 본 두 선의 위치가 거의 같아져 Z31Z12Z_{31}\fallingdotseq Z_{12} 가 되므로 식이 K=1Z23Z33K=1-\dfrac{Z_{23}}{Z_{33}} 로 간단해진다. 부호가 (+)인 식은 차폐선이 유도전압을 오히려 키운다는 뜻이 되어 차폐 원리에 어긋나고, 분모가 Z12Z_{12} 인 식은 차폐선 자기임피던스로 결정되는 차폐선 전류를 반영하지 못한다.

문제 23
4단자 정수가 A, B, C, D인 선로에 임피던스가 1/ZT인 변압기가 수전단에 접속된 경우 계통의 4단자 정수 중 D0는?
1
2
3
4
정답 및 해설

수전단에 접속된 변압기를 직렬 임피던스 소자로 보면 그 4단자 정수 행렬은 [1Z01]\begin{bmatrix}1 & Z\\ 0 & 1\end{bmatrix} 이고, 문항 조건에서 Z=1ZTZ=\dfrac{1}{Z_T} 이다.

종속접속에서는 송전단 쪽 소자부터 차례로 행렬을 곱한다. 선로가 앞, 변압기가 뒤이므로 [A0B0C0D0]=[ABCD][11ZT01]=[AB+AZTCD+CZT]\begin{bmatrix}A_0 & B_0\\ C_0 & D_0\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}A & B\\ C & D\end{bmatrix}\begin{bmatrix}1 & \dfrac{1}{Z_T}\\ 0 & 1\end{bmatrix}=\begin{bmatrix}A & B+\dfrac{A}{Z_T}\\ C & D+\dfrac{C}{Z_T}\end{bmatrix} 가 된다.

따라서 D0=D+CZT=C+DZTZTD_0=D+\dfrac{C}{Z_T}=\dfrac{C+D\,Z_T}{Z_T} 이다. 수전단 직렬 소자를 붙이면 A와 C는 그대로이고 B와 D만 바뀐다는 점을 함께 기억해 두면 다른 변형 문제에도 바로 적용할 수 있다.

문제 24
단상변압기 3대에 의한 △결선에서 1대를 제거하고 동일전력을 V결선으로 보낸다면 동손은 약 몇 배가 되는가?
10.67
22.0
32.7
43.0
정답 및 해설

△결선 3대 운전 시 각 변압기는 선전류의 1/31/\sqrt{3}에 해당하는 상전류만 부담하므로, 3대의 총 동손은 3×(IL3)2R=IL2R3\times\left(\dfrac{I_L}{\sqrt3}\right)^2 R = I_L^2 R이다.

1대를 제거하고 V결선으로 동일한 전력을 공급하면 남은 2대는 각각 선전류 ILI_L 전부를 직접 부담하므로 총 동손은 2IL2R2 I_L^2 R이 되고, 두 경우를 비교하면 2IL2RIL2R=2\dfrac{2I_L^2R}{I_L^2R} = 2로 V결선의 동손은 △결선일 때의 약 2.0배가 된다.

문제 25
그림과 같이 “수류가 고체에 둘러싸여 있고 A로부터 유입되는 수량과 B로부터 유출되는 수량이 같다”고 하는 이론은?
1수두이론
2연속의 원리
3베르누이의 정리
4토리첼리의 정리
정답 및 해설

그림은 관 속을 흐르는 유체가 단면적 A1A_1(속도 V1V_1)인 A 지점에서 단면적 A2A_2(속도 V2V_2)인 B 지점으로 흘러가는 모습으로, 관 벽으로는 유체가 드나들지 못한다.
유입 유량과 유출 유량이 같다는 것은 Q=A1V1=A2V2=Q=A_1V_1=A_2V_2=일정을 뜻하며, 이를 연속의 원리(연속 방정식)라 한다.
단면적이 좁아지면 유속이 그만큼 빨라진다는 결론이 여기서 나온다.
베르누이의 정리는 위치·압력·속도 수두의 합이 일정하다는 에너지 보존 관계이고, 토리첼리의 정리는 수두 H에서 유출속도가 v=2gHv=\sqrt{2gH}임을 나타내는 것이어서 유량 보존을 뜻하는 이 설명과는 다르다.

문제 26
송전선에서 재폐로 방식을 사용하는 목적은?
1역률 개선
2안정도 증진
3유도장해의 경감
4코로나 발생방지
정답 및 해설

송전선로에 뇌섬락 등으로 인한 순간적인 일시 고장이 발생하면 차단기가 동작해 선로를 개방한다.

재폐로 방식은 짧은 시간 뒤 차단기를 다시 투입하여 계통을 정상 운전 상태로 복귀시키는 방식으로, 그 주된 목적은 계통의 안정도 증진에 있다.

문제 27
송전선로의 일반회로 정수가 A=0.7, B=j190, D=0.9 일 때 C의 값은?
1-j1.95×10-3
2j1.95×10-3
3-j1.95×10-4
4j1.95×10-4
정답 및 해설

4단자 정수는 선형 수동 회로망에서 ADBC=1AD - BC = 1의 관계를 만족하므로, 나머지 세 정수를 알면 C를 구할 수 있다. 주어진 값 A=0.7, B=j190, D=0.9A=0.7,\ B=j190,\ D=0.9를 대입하면

C=AD1B=0.7×0.91j190=0.37j190C = \dfrac{AD-1}{B} = \dfrac{0.7\times0.9-1}{j190} = \dfrac{-0.37}{j190}이고, 1j=j\dfrac{1}{j}=-j이므로 C=0.37190×(j)=j1.95×103C = \dfrac{-0.37}{190}\times(-j) = j\,1.95\times10^{-3}이 된다.

문제 28
대용량 고전압의 안정권선(△권선)이 있다. 이 권선의 설치 목적과 관계가 먼 것은?
1고장전류 저감
2제3고조파 제거
3조상설비 설치
4소내용 전원공급
정답 및 해설

변압기의 안정권선(△권선)은 제3고조파 전류를 순환시켜 제거하고, 조상설비(동기조상기 등)를 연결하거나 소내용 전원을 인출하는 등의 용도로 설치된다.

반면 고장전류 저감은 안정권선의 설치 목적이 아니다. 오히려 △권선을 통해 영상분 전류의 순환 경로가 생기므로, 이를 고장전류를 낮추기 위한 설비라고 보기는 어렵다.

문제 29
변압기 등 전력설비 내부 고장 시 변류기에 유입하는 전류와 유출하는 전류의 차로 동작하는 보호계전기는?
1차동계전기
2지락계전기
3과전류계전기
4역상전류계전기
정답 및 해설

차동계전기는 보호 대상 기기(변압기 등)의 양쪽 단자에 설치한 변류기의 2차 전류를 비교하는 방식으로 동작한다.

정상 운전 시에는 유입 전류와 유출 전류가 같아 동작하지 않지만, 내부 고장이 발생하면 두 전류의 차전류가 흘러 이를 검출해 동작한다.

문제 30
A, B 및 C상 전류를 각각 Ia, Ib, 및 Ic라 할 때 Ix=13(Ia+a2Ib+aIc), a=12+j32I_x=\dfrac{1}{3}\left(I_a+a^2I_b+aI_c\right),\ a=-\dfrac{1}{2}+j\dfrac{\sqrt{3}}{2} 으로 표시되는 Ix는 어떤 전류인가?
1정상전류
2역상전류
3영상전류
4역상전류와 영상전류의 합
정답 및 해설

주어진 식은 Ix=13(Ia+a2Ib+aIc)I_x=\dfrac{1}{3}\left(I_a+a^2I_b+aI_c\right) 이며, 여기서 a=12+j32=1120a=-\dfrac{1}{2}+j\dfrac{\sqrt{3}}{2}=1\angle 120^\circ벡터 연산자이다.

대칭좌표법의 세 대칭분은 정의가 정해져 있다. 영상분은 I0=13(Ia+Ib+Ic)I_0=\dfrac{1}{3}(I_a+I_b+I_c), 정상분은 I1=13(Ia+aIb+a2Ic)I_1=\dfrac{1}{3}(I_a+aI_b+a^2I_c), 역상분은 I2=13(Ia+a2Ib+aIc)I_2=\dfrac{1}{3}(I_a+a^2I_b+aI_c) 이다.

주어진 식은 b상에 a2a^2, c상에 aa 가 곱해진 형태이므로 역상분(역상전류)의 정의식과 정확히 일치한다. 정상분은 b상에 a·c상에 a2이 붙고 영상분은 계수가 모두 1이라는 점으로 구분하면 헷갈리지 않는다.

문제 31
SF6 가스차단기에 대한 설명으로 틀린 것은?
1SF6 가스 자체는 불활성 기체이다.
2SF6가스는 공기에 비하여 소호능력이 약 100배 정도이다.
3절연거리를 적게 할 수 있어 차단기 전체를 소형, 경량화 할 수 있다.
4SF6 가스를 이용한 것으로서 독성이 있으므로 취급에 유의하여야 한다.
정답 및 해설

SF6 가스는 무색·무취·무독성의 불활성 기체로, 공기에 비해 소호능력이 약 100배에 달하고 절연내력도 우수해 차단기의 절연거리를 줄여 소형·경량화할 수 있다.

따라서 SF6 가스는 독성이 있으므로 취급에 유의하여야 한다는 서술은 SF6 가스 자체가 무독성이라는 실제 특성과 어긋나 틀린 내용이다.

문제 32
부하역률이 0.8인 선로의 저항손실은 0.9인 선로의 저항손실에 비해서 약 몇 배 정도 되는가?
10.97
21.1
31.27
41.5
정답 및 해설

같은 전력을 보낼 때 선로전류는 역률에 반비례하므로, 선로의 저항손실은 Ploss=3I2R1cos2θP_{loss} = 3I^2R \propto \dfrac{1}{\cos^2\theta}의 관계를 갖는다.

따라서 역률 0.8인 선로의 손실을 역률 0.9인 선로의 손실과 비교하면 Ploss(0.8)Ploss(0.9)=(0.90.8)21.27\dfrac{P_{loss}(0.8)}{P_{loss}(0.9)} = \left(\dfrac{0.9}{0.8}\right)^2 \approx 1.27배가 되어, 역률이 낮은 0.8 선로의 저항손실이 약 1.27배 크다.

문제 33
송전선로의 정전용량은 등가 선간거리 D가 증가하면 어떻게 되는가?
1증가한다.
2감소한다.
3변하지 않는다.
4D2에 반비례하여 감소한다.
정답 및 해설

그림은 세 도체가 삼각으로 배치된 상태에서 각 선간거리 D1, D2, D3D_1,\ D_2,\ D_3의 기하평균으로 등가 선간거리를 잡는다는 뜻이므로 D=D1D2D33D=\sqrt[3]{D_1 D_2 D_3}이다.
작용 정전용량은 C=0.02413log10(D/r)C=\dfrac{0.02413}{\log_{10}(D/r)} [μF/km]로, D가 분모의 로그 안에 들어가 있다.
따라서 D가 커지면 log10(D/r)\log_{10}(D/r)이 커지므로 C는 감소한다. 다만 로그의 역수로 완만하게 줄어드는 것이지 D2D^2에 반비례하지는 않는다.

문제 34
모선 보호에 사용되는 계전방식이 아닌 것은?
1위상 비교방식
2선택접지 계전방식
3방향거리 계전방식
4전류차동 보호방식
정답 및 해설

모선 보호에는 전류차동 보호방식, 위상 비교방식, 방향거리 계전방식 등이 주로 사용된다.

반면 선택접지 계전방식은 다회선 배전계통에서 지락 고장이 발생한 회선을 선택적으로 검출하기 위한 방식으로, 모선 보호용 계전방식으로는 분류되지 않는다.

문제 35
설비용량이 360kW, 수용률 0.8, 부등률 1.2 일 때 최대수용전력은 몇 kW 인가?
1120
2240
3360
4480
정답 및 해설

최대수용전력은 설비용량에 수용률을 곱하고 부등률로 나누어 구한다.

Pmax=설비용량×수용률부등률=360×0.81.2=2881.2=240kWP_{max} = \dfrac{\text{설비용량} \times \text{수용률}}{\text{부등률}} = \dfrac{360 \times 0.8}{1.2} = \dfrac{288}{1.2} = 240\,\mathrm{kW}

문제 36
단상 2선식 배전선로의 선로임피던스가 2+j5Ω이고 무유도성 부하전류 10A 일 때 송전단 역률은? (단, 수전단 전압의 크기는 100V이고, 위상각은 0°이다.)
15/12
25/13
311/12
412/13
정답 및 해설

무유도성 부하이므로 수전단 전류는 수전단 전압과 같은 위상, 즉 I=100AI = 10\angle0^\circ\,\mathrm{A}이다. 송전단 전압은 Vs=Vr+IZ=100+10(2+j5)=120+j50VV_s = V_r + IZ = 100 + 10(2+j5) = 120+j50\,\mathrm{V}로 구해진다.

직렬 회로이므로 송전단에도 같은 전류가 흘러 전류의 위상은 00^\circ로 동일하며, Vs=1202+502=130|V_s| = \sqrt{120^2+50^2} = 130이므로 송전단 역률은 cosθs=120130=1213\cos\theta_s = \dfrac{120}{130} = \dfrac{12}{13}이다.

문제 37
3상 결선 변압기의 단상운전에 의한 소손방지 목적으로 설치하는 계전기는?
1차동계전기
2역상계전기
3단락계전기
4과전류계전기
정답 및 해설

3상 결선 변압기 뱅크 운전 중 한 상이 결상(단선 등)되면 나머지 변압기들이 사실상 단상 부하로 과부하 운전되어 소손 위험이 커진다.

이때 결상으로 생긴 3상 불평형에서 나타나는 역상분 전류를 검출하는 역상계전기를 설치하면 단상운전 상태를 감지해 변압기를 보호할 수 있다.

문제 38
한류리액터를 사용하는 가장 큰 목적은?
1충전전류의 제한
2접지전류의 제한
3누설전류의 제한
4단락전류의 제한
정답 및 해설

한류리액터는 계통에 직렬로 삽입하여 단락사고 시 흐르는 큰 단락전류를 제한하는 것이 주된 목적이다. 이를 통해 차단기에 요구되는 차단용량을 낮추고 계통 설비를 단락 전자력·열적 스트레스로부터 보호한다.

충전전류·접지전류·누설전류의 억제는 중성점 접지방식의 선정이나 절연 관리 등 다른 대책이 담당하는 영역으로, 한류리액터의 설치 목적과는 구분된다.

문제 39
피뢰기의 충격방전 개시전압은 무엇으로 표시하는가?
1직류전압의 크기
2충격파의 평균치
3충격파의 최대치
4충격파의 실효치
정답 및 해설

피뢰기의 충격방전개시전압은 충격파(임펄스)의 최대값(파고값)으로 표시한다. 이는 피뢰기가 방전을 시작하는 순간에 인가된 전압의 크기를 나타내기 위함이다.

평균치나 실효치는 정현파와 같이 반복되는 파형에 쓰는 개념이므로, 1회성 충격파의 크기를 규정하는 데는 최대치를 사용하는 것이 타당하다.

문제 40
배전계통에서 사용하는 고압용 차단기의 종류가 아닌 것은?
1기중차단기 ACB
2공기차단기 ABB
3진공차단기 VCB
4유입차단기 OCB
정답 및 해설

기중차단기(ACB)는 대기 중에서 아크를 소호하는 저압용 차단기로 저압 배전반에 사용하며, 고압 계통에서는 소호 능력이 부족해 일반적으로 사용하지 않는다.

공기차단기(ABB), 진공차단기(VCB), 유입차단기(OCB)는 모두 고압 배전계통에서 널리 쓰이는 고압용 차단기이다.

문제 41
부하 급변 시 부하각과 부하 속도가 진동하는 난조 현상을 일으키는 원인이 아닌 것은?
1전기자 회로의 저항이 너무 큰 경우
2원동기의 토크에 고조파가 포함된 경우
3원동기의 조속기 감도가 너무 예민한 경우
4자속의 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소한 경우
정답 및 해설

난조는 원동기의 조속기 감도가 지나치게 예민하거나, 원동기 토크에 고조파분이 포함되거나, 전기자 회로의 저항이 지나치게 큰 경우에 발생한다. 이들 조건에서는 회전자가 동기속도 부근에서 진동하며 안정을 회복하지 못한다.

반면 자속 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소하는 현상은 전기자 반작용과 관련된 것으로, 난조의 발생 원인으로는 다루지 않는다.

문제 42
권선형 유도 전동기의 전부하 운전 시 슬립이 4%이고, 2차 정격전압이 150V 이면 2차 유도기전력은 몇 V 인가?
19
28
37
46
정답 및 해설

권선형 유도전동기가 슬립 s로 회전할 때 2차 유도기전력은 정지 시 2차 전압(2차 정격전압)에 슬립을 곱한 값이다.

E2s=sE2=0.04×150=6 VE_{2s} = sE_2 = 0.04 \times 150 = 6\ \mathrm{V}

정지 상태에서는 슬립이 1이므로 150V가 그대로 유도되지만, 전부하 운전 시에는 슬립이 0.04로 작아져 6V까지 낮아진다.

문제 43
권선형 유도전동기 저항제어법의 단점 중 틀린 것은?
1운전 효율이 낮다.
2부하에 대한 속도 변동이 작다.
3제어용 저항기는 가격이 비싸다.
4부하가 적을 때는 광범위한 속도 조정이 곤란하다.
정답 및 해설

2차 저항제어법은 2차 회로에 저항을 넣어 슬립을 크게 만들어 속도를 낮추는 방식이므로, 같은 저항값에서도 부하가 변하면 슬립이 함께 변해 속도 변동이 오히려 크게 나타난다. 따라서 부하에 대한 속도 변동이 작다는 설명은 이 제어법의 특성과 맞지 않는다.

저항에서 열로 소비되는 손실 때문에 운전 효율이 낮고, 제어용 저항기의 가격이 비싸며, 경부하 시에는 광범위한 속도 조정이 곤란하다는 점은 저항제어법의 실제 단점으로 잘 알려져 있다.

문제 44
정격부하에서 역률 0.8(뒤짐)로 운전될 때, 전압 변동률이 12%인 변압기가 있다. 이 변압기에 역률 100%의 정격 부하를 걸고 운전할 때의 전압 변동률은 약 몇 %인가? (단, %저항강하는 %리액턴스강하의 1/12이라고 한다.)
10.909
21.5
36.85
416.18
정답 및 해설

전압변동률은 εpcosθ+qsinθ\varepsilon \approx p\cos\theta + q\sin\theta로 근사할 수 있다(p: %저항강하, q: %리액턴스강하). 문제에서 p=q12p = \dfrac{q}{12}이므로 q=12pq=12p이다.

역률 0.8(뒤짐, cosθ=0.8, sinθ=0.6\cos\theta=0.8,\ \sin\theta=0.6)에서 12=0.8p+12p×0.6=8p12 = 0.8p + 12p\times0.6 = 8p이므로 p=1.5p=1.5이다.

역률 100%(cosθ=1, sinθ=0\cos\theta=1,\ \sin\theta=0)에서는 리액턴스강하 항이 사라지므로 ε=p=1.5%\varepsilon = p = 1.5\%가 된다.

문제 45
직류전동기의 회전수를 1/2로 하자면 계자자속을 어떻게 해야 하는가?
11/4로 감소시킨다.
21/2로 감소시킨다.
32배로 증가시킨다.
44배로 증가시킨다.
정답 및 해설

직류전동기의 회전수는 계자자속에 반비례한다(NVIaRaΦN \propto \dfrac{V - I_a R_a}{\Phi}). 따라서 회전수를 1/2로 줄이려면 계자자속을 2배로 늘려야 한다.

계자자속을 줄이면 회전수는 오히려 빨라지므로(약계자 제어), 자속을 감소시키는 방향은 회전수를 낮추려는 목적과 반대가 된다.

문제 46
변압기 결선방식 중 3상에서 6상으로 변환할 수 없는 것은?
12중 성형
2환상 결선
3대각 결선
42중 6각 결선
정답 및 해설

변압기로 3상 전원을 6상으로 변환하는 결선 방식으로는 2중 성형(2중 Y) 결선, 환상 결선, 대각 결선, 포크 결선, 2중 3각 결선 등이 사용된다. 주로 다상 정류회로에 전원을 공급하여 맥동률을 낮출 목적으로 쓰인다.

'2중 6각 결선'은 이러한 3상-6상 변환 결선 방식에 포함되지 않는 명칭이다.

문제 47
3상 유도전동기의 슬립이 s일 때 2차 효율[%]은?
1(1-s)×100
2(2-s)×100
3(3-s)×100
4(4-s)×100
정답 및 해설

3상 유도전동기의 2차 입력(P2P_2), 기계적 출력(PoP_o), 2차 동손(Pc2P_{c2}) 사이에는 P2:Pc2:Po=1:s:(1s)P_2 : P_{c2} : P_o = 1 : s : (1-s)의 관계가 성립한다.

따라서 2차 효율은 η2=PoP2×100=(1s)×100 [%]\eta_2 = \dfrac{P_o}{P_2}\times100 = (1-s)\times100\ [\%]로 나타낸다.

문제 48
전기자저항 ra=0.2Ω, 동기리액턴스 xs=20Ω인 Y결선의 3상 동기발전기가 있다. 3상 중 1상의 단자전압 V=4400V, 유도기전력 E=6600V이다. 부하각 δ=30°라고 하면 발전기의 출력은 약 몇 kW인가?
12178
23251
34253
45532
정답 및 해설

전기자저항이 리액턴스에 비해 매우 작으므로(raxsr_a \ll x_s) 근사적으로 3상 동기발전기의 1상 출력은 P1=EVxssinδP_1 = \dfrac{EV}{x_s}\sin\delta로 계산할 수 있다.

P1=6600×440020×sin30=1,452,000×0.5=726,000 WP_1 = \dfrac{6600 \times 4400}{20}\times\sin30^\circ = 1{,}452{,}000 \times 0.5 = 726{,}000\ \mathrm{W}

3상 전체 출력은 1상 출력의 3배이므로 P=3×726=2178 kWP = 3 \times 726 = 2178\ \mathrm{kW}이다.

문제 49
실리콘 제어정류기(SCR)의 설명 중 틀린 것은?
1P-N-P-N 구조로 되어 있다.
2인버터 회로에 이용될 수 있다.
3고속도의 스위치 작용을 할 수 있다.
4게이트에 (+)와 (-)의 특성을 갖는 펄스를 인가하여 제어한다.
정답 및 해설

SCR(실리콘 제어 정류기)은 P-N-P-N의 4층 구조를 가지며, 고속 스위칭이 가능해 정류·인버터 회로 등에 널리 사용된다.

다만 게이트 신호로는 턴온만 제어할 수 있을 뿐, 일단 도통된 뒤에는 게이트로 턴오프시킬 수 없고 주전류를 유지전류 이하로 떨어뜨려야 꺼진다. 따라서 게이트에 (+)와 (-) 특성의 펄스를 인가하여 제어한다는 설명은 SCR의 동작 특성과 맞지 않는다.

문제 50
동기조상기의 여자전류를 줄이면?
1콘덴서로 작용
2리액터로 작용
3진상전류로 됨
4저항손의 보상
정답 및 해설

동기조상기는 여자전류를 크게 하면(과여자) 콘덴서처럼 진상 무효전력을 공급하고, 반대로 여자전류를 줄이면(부족여자) 리액터처럼 지상 무효전력을 흡수하는 방향으로 작용한다.

즉 여자전류를 줄이면 계통에서 뒤진(지상) 전류를 끌어와, 계통에 리액터를 접속한 것과 같은 효과를 낸다.

문제 51
반도체 정류기에 적용된 소자 중 첨두 역방향 내전압이 가장 큰 것은?
1셀렌 정류기
2실리콘 정류기
3게르마늄 정류기
4아산화동 정류기
정답 및 해설

반도체 정류소자 중 실리콘(Si) 정류기는 셀렌, 게르마늄, 아산화동 정류기에 비해 첨두 역방향 내전압(PIV)이 월등히 높아 고전압 회로에 적합하다.

셀렌·게르마늄·아산화동 정류기는 상대적으로 첨두 역방향 내전압이 낮아 낮은 전압대의 정류 용도에 주로 사용되었다.

문제 52
직류발전기가 90% 부하에서 최대효율이 된다면 이 발전기의 전부하에 있어서 고정손과 부하손의 비는?
11.1
21.0
30.9
40.81
정답 및 해설

직류발전기의 효율이 최대가 되는 부하율 mm에서는 고정손과 그 부하에서의 부하손이 같아진다. 부하손은 부하율의 제곱에 비례하므로 Pi=m2PcP_i = m^2 P_c, 즉 전부하 시 고정손과 부하손의 비는 PiPc=m2\dfrac{P_i}{P_c} = m^2이다.

m=0.9m=0.9이므로 PiPc=0.92=0.81\dfrac{P_i}{P_c} = 0.9^2 = 0.81이다.

문제 53
교류발전기의 고조파 발생을 방지하는 방법으로 틀린 것은?
1전기자 반작용을 크게 한다.
2전기자 권선을 단절권으로 감는다.
3전기자 슬롯을 스큐 슬롯으로 한다.
4전기자 권선의 결선을 성형으로 한다.
정답 및 해설

교류발전기의 고조파를 줄이는 방법으로는 전기자 권선을 단절권·분포권으로 감거나, 전기자 슬롯을 스큐 슬롯으로 하거나, 권선을 성형(Y) 결선으로 하여 선간전압에서 제3고조파를 소거하는 방법 등이 있다.

반대로 전기자 반작용을 크게 하면 공극 자속 파형이 더 왜곡되어 고조파가 늘어나므로, 고조파 방지를 위해서는 전기자 반작용을 오히려 작게 억제해야 한다.

문제 54
동기전동기에서 전기자 반작용을 설명한 것 중 옳은 것은?
1공급전압보다 앞선 전류는 감자작용을 한다.
2공급전압보다 뒤진 전류는 감자작용을 한다.
3공급전압보다 앞선 전류는 교차자화작용을 한다.
4공급전압보다 뒤진 전류는 교차자화작용을 한다.
정답 및 해설

동기전동기의 전기자 반작용은 동기발전기와 반대로 나타난다. 공급전압보다 앞선(진상) 전류가 흐르면 전기자 기자력이 계자자속을 약화시키는 감자작용을 한다.

반대로 공급전압보다 뒤진(지상) 전류는 증자작용을, 전압과 동상인 전류는 교차자화작용을 일으킨다.

문제 55
권선형 유도전동기에서 비례추이에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, sm은 최대토크 시 슬립이다.)
1r2를 크게 하면 sm은 커진다.
2r2를 삽입하면 최대토크가 변한다.
3r2를 크게 하면 기동토크도 커진다.
4r2를 크게 하면 기동전류는 감소한다.
정답 및 해설

비례추이의 핵심은 2차 저항 r2r_2를 변화시켜도 최대토크의 크기는 변하지 않고, 최대토크가 발생하는 슬립(sms_m)만 이동한다는 점이다.

r2r_2를 크게 하면 sms_m은 커지고 기동토크는 증가하며 기동전류는 감소하지만, 이 과정에서 최대토크 값 자체는 일정하게 유지된다. 따라서 r2r_2를 삽입하면 최대토크가 변한다는 설명은 비례추이의 원리와 맞지 않는다.

문제 56
단상 직권 전동기의 종류가 아닌 것은?
1직권형
2아트킨손형
3보상직권형
4유도보상직권형
정답 및 해설

단상 직권 정류자전동기는 계자권선과 전기자권선의 보상 방식에 따라 직권형, 보상직권형, 유도보상직권형으로 분류된다.

아트킨손형은 브러시를 단락시켜 기동하는 반발전동기 계열의 형식(아트킨손형·톰슨형·데리형 등)으로, 단상 직권 전동기의 분류에는 속하지 않는다.

문제 57
사이리스터 2개를 사용한 단상 전파정류회로에서 직류전압 100V를 얻으려면 PIV가 약 몇 V 인 다이오드를 사용하면 되는가?
1111
2141
3222
4314
정답 및 해설

사이리스터 2개를 사용하는 단상 전파정류회로(중간탭 방식)의 직류 평균전압은 Ed=22πEE_d = \dfrac{2\sqrt{2}}{\pi}E이다(E는 반권선의 실효전압).

E=πEd22=3.14×1002.828=111 VE = \dfrac{\pi E_d}{2\sqrt{2}} = \dfrac{3.14 \times 100}{2.828} = 111\ \mathrm{V}이며, 첨두값은 Em=2E=157 VE_m = \sqrt{2}E = 157\ \mathrm{V}이다.

중간탭 방식에서는 비도통 소자에 양 반권선의 첨두전압이 합산되어 걸리므로 PIV=2Em=2×157=314 V\mathrm{PIV} = 2E_m = 2\times157 = 314\ \mathrm{V}가 된다.

문제 58
150kVA의 변압기의 철손이 1kW, 전부하동손이 2.5kW이다. 역률 80%에 있어서의 최대효율은 약 몇 %인가?
195
296
397.4
498.5
정답 및 해설

최대효율이 되는 부하율은 m=PiPc=12.5=0.632m=\sqrt{\dfrac{P_i}{P_c}}=\sqrt{\dfrac{1}{2.5}}=0.632이다.

이때 출력은 Po=0.632×150×0.8=75.9 kWP_o = 0.632 \times 150 \times 0.8 = 75.9\ \mathrm{kW}이고, 손실은 철손과 부하손이 같아지므로 2Pi=2 kW2P_i = 2\ \mathrm{kW}이다.

따라서 최대효율은 η=75.975.9+2×100=97.4 %\eta = \dfrac{75.9}{75.9+2}\times100 = 97.4\ \%이다.

문제 59
단상 직권 정류자 전동기의 전기자 권선과 계자권선에 대한 설명으로 틀린 것은?
1계자권선의 권수를 적게 한다.
2전기자 권선의 권수를 크게 한다.
3변압기 기전력을 적게 하여 역률 저하를 방지한다.
4브러시로 단락되는 코일 중의 단락전류를 많게 한다.
정답 및 해설

단상 직권 정류자전동기는 교류 사용에 따른 변압기 기전력으로 인한 역률 저하와 정류 불량을 줄이기 위해, 계자권선의 권수를 적게 하고 그만큼 전기자 권선의 권수를 크게 하여 변압기 기전력 자체를 낮추는 설계를 한다.

브러시로 단락되는 코일에 흐르는 단락전류는 정류를 나쁘게 하고 브러시를 손상시키므로 오히려 작게 억제해야 하며, 이를 많게 한다는 것은 바람직한 설계 방향이 아니다.

문제 60
단상 변압기 3대를 이용하여 3상 △-Y 결선을 했을 때 1차와 2차 전압의 각변위(위상차)는?
1
260°
3150°
4180°
정답 및 해설

Y-Y나 △-△처럼 1·2차의 결선 형태가 같으면 선간전압과 상전압의 관계가 동일하므로 각변위는 0°(또는 180°)가 된다.
이에 비해 △-Y처럼 1·2차 결선이 서로 다르면 한쪽은 상전압이 곧 선간전압이고 다른 쪽은 선간전압이 상전압보다 30° 앞서므로, 각변위는 반드시 30°의 홀수배(30°, 150°, 210°, 330°)로 나타난다.
따라서 0°나 60°, 180°는 △-Y 결선의 각변위가 될 수 없고, 이 결선에서 나타나는 값은 150°이다.

문제 61
그림과 같이 R[Ω]의 저항을 Y결선으로 하여 단자의 a, b 및 c에 비대칭 3상 전압을 가할 때, a 단자의 중성점 N에 대한 전압은 약 몇 V 인가? (단, Vab=210V, Vbc=-90-J180V, Vca=-120+J180V)
1100
2116
3121
4125
정답 및 해설

그림은 크기가 같은 저항 RR 세 개가 중성점 N에서 모이는 Y결선이고, 단자 a·b·c에 비대칭 3상 전압이 걸려 있다.
세 저항이 같으므로 중성점을 기준으로 한 세 단자전압의 합이 0이 되어 VaN=VabVca3V_{aN}=\dfrac{V_{ab}-V_{ca}}{3}가 성립한다.
VabVca=210(120+j180)=330j180V_{ab}-V_{ca}=210-(-120+j180)=330-j180이므로 VaN=110j60[V]V_{aN}=110-j60\,[V]이다.
따라서 VaN=1102+602=15700125[V]|V_{aN}|=\sqrt{110^2+60^2}=\sqrt{15700}\approx 125\,[V]이다.

문제 62
최대값이 Em인 반파 정류 정현파의 실효값은 몇 V인가?
1
2
3
4
정답 및 해설

반파 정류 정현파는 한 주기 T 가운데 앞의 반주기에만 e=Emsinωte=E_m\sin\omega t 가 존재하고 나머지 반주기는 0인 파형이다. 실효값은 제곱의 평균의 제곱근이므로 적분 구간은 반주기지만 나누는 값은 한 주기 T임에 주의한다.

E=1T0T/2(Emsinωt)2dt=Em24=Em2E=\sqrt{\dfrac{1}{T}\int_{0}^{T/2}\left(E_m\sin\omega t\right)^2dt}=\sqrt{\dfrac{E_m^{2}}{4}}=\dfrac{E_m}{2}

즉 반파 정류파의 실효값은 최댓값의 1/2로, 전파(정현파) 실효값 Em2\dfrac{E_m}{\sqrt{2}}12\dfrac{1}{\sqrt{2}} 배이다. 평균값이 Emπ\dfrac{E_m}{\pi}(전파는 2Emπ\dfrac{2E_m}{\pi})인 것과 섞이지 않도록 실효값·평균값을 함께 정리해 두면 좋다.

문제 63
그림의 왜형파를 푸리에의 급수로 전개할 때, 옳은 것은?
1우수파만 포함한다.
2기수파만 포함한다.
3우수파, 기수파 모두 포함한다.
4푸리에의 급수로 전개 할 수 없다.
정답 및 해설

그림의 파형은 +a와 −a를 반주기씩 번갈아 갖는 구형파이므로, 반주기만큼 옮기면 부호만 뒤집히는 f(t+T2)=f(t)f\left(t+\dfrac{T}{2}\right)=-f(t) 관계가 성립한다. 이것이 반파대칭이다.
반파대칭 파형을 푸리에 급수로 전개하면 짝수차 항의 계수가 모두 0이 되고 홀수차 항만 남는다.
따라서 이 왜형파는 기수파만 포함한다.

문제 64
그림과 같은 4단자 회로망에서 하이브리드 파라미터 H11은?
1
2
3
4
정답 및 해설

H11H_{11}은 출력단을 단락시킨 상태에서 본 입력 임피던스, 즉 H11=V1I1V2=0H_{11}=\left.\dfrac{V_1}{I_1}\right|_{V_2=0}이다.
그림에서 Z1Z_1은 입력측 병렬가지, Z3Z_3은 위쪽 직렬가지, Z2Z_2는 출력측 병렬가지다. V2=0V_2=0으로 단락하면 Z2Z_2는 양단이 이어져 없어지고, Z3Z_3의 오른쪽 끝도 아래 도선에 붙는다.
따라서 입력에서 보면 Z1Z_1Z3Z_3가 병렬이 되어 H11=Z1Z3Z1+Z3H_{11}=\dfrac{Z_1Z_3}{Z_1+Z_3}이다.

문제 65
내부저항 0.1Ω인 건전지 10개를 직렬로 접속하고 이것을 한조로 하여 5조 병렬로 접속하면 합성 내부저항은 몇 Ω 인가?
15
21
30.5
40.2
정답 및 해설

0.1Ω인 건전지 10개를 직렬로 접속한 한 조의 내부저항은 10×0.1=1 Ω10 \times 0.1 = 1\ \Omega이다.

이러한 조 5개를 병렬로 접속하면 합성 내부저항은 15=0.2 Ω\dfrac{1}{5} = 0.2\ \Omega이 된다.

문제 66
대칭좌표법에서 대칭분을 각 상전압으로 표시한 것 중 틀린 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

대칭좌표법에서 각 상전압 Ea, Eb, Ec 로부터 구하는 대칭분은 영상분·정상분·역상분 세 가지뿐이며, 각각 E0=13(Ea+Eb+Ec)E_0=\dfrac{1}{3}(E_a+E_b+E_c), E1=13(Ea+aEb+a2Ec)E_1=\dfrac{1}{3}(E_a+aE_b+a^2E_c), E2=13(Ea+a2Eb+aEc)E_2=\dfrac{1}{3}(E_a+a^2E_b+aE_c) 로 정의된다.

세 상전압을 그대로 더해 3으로 나눈 식은 영상분, b상에 a·c상에 a2을 곱한 식은 정상분, b상에 a2·c상에 a를 곱한 식은 역상분으로 모두 옳은 표현이다.

반면 각 상전압을 제곱해서 더한 뒤 3으로 나눈 식은 대칭좌표법에 존재하지 않는다. 대칭분에는 제3의 성분이 없고, 변환은 제곱이 아니라 벡터 연산자 a를 곱하는 선형 변환이므로 이 식이 틀린 표현이다.

문제 67
R-L 직렬회로에서 스위치 S가 1번 위치에 오랫동안 있다가 t=0+에서 위치 2번으로 옮겨진 후, L/R[s] 후에 L에 흐르는 전류[A]는?
1E/R
20.5E/R
30.368E/R
40.632E/R
정답 및 해설

그림에서 스위치가 1번에 있으면 E와 R, L이 하나의 폐로를 이루므로 충분한 시간이 지난 뒤 L에는 정상전류 I0=ERI_0=\dfrac{E}{R}가 흐른다.
스위치를 2번으로 옮기면 전원이 회로에서 빠지고 R과 L만 남은 폐로가 되므로, L이 유지하려는 전류가 i(t)=EReRLti(t)=\dfrac{E}{R}e^{-\frac{R}{L}t}로 감쇠한다.
t=LRt=\dfrac{L}{R}를 넣으면 지수부가 1-1이 되어 i=ERe1=0.368ERi=\dfrac{E}{R}e^{-1}=0.368\dfrac{E}{R} [A]이다.

문제 68
대칭좌표법에서 불평형률을 나타내는 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

불평형률은 3상 전압·전류가 대칭에서 얼마나 벗어났는지를 나타내는 지표로, 불평형률=역상분정상분×100[%]\text{불평형률}=\dfrac{\text{역상분}}{\text{정상분}}\times 100\,[\%] 로 정의한다.

정상분은 평형 3상에서 정상적인 회전자계를 만드는 성분이고, 역상분은 불평형 때문에 생기는 반대 방향 회전 성분이다. 따라서 기준(분모)은 정상분, 비교 대상(분자)은 역상분이어야 값이 클수록 불평형이 심하다는 의미가 성립한다.

분자와 분모를 뒤집은 식은 값이 반대로 해석되어 정의가 될 수 없고, 영상분을 쓴 식도 정의가 아니다. 영상분은 1선 지락 등 지락사고나 중성선 전류를 판단할 때 쓰는 성분으로 불평형률과는 용도가 다르다.

문제 69
함수 f(t)의 라플라스 변환은 어떤 식으로 정의되는가?
1
2
3
4
정답 및 해설

라플라스 변환은 시간함수 f(t)에 감쇠 지수 este^{-st} 를 곱해 0부터 무한대까지 적분한 것으로 정의된다. 즉 F(s)=L[f(t)]=0f(t)estdtF(s)=\mathcal{L}\left[f(t)\right]=\int_{0}^{\infty}f(t)e^{-st}dt 이다.

여기서 지수의 부호가 음(−st)이어야 tt\to\infty 에서 피적분함수가 감쇠해 적분이 수렴한다. 지수를 +st로 두면 적분이 발산하므로 변환이 정의되지 않는다.

또 적분 하한이 0인 것은 t<0 을 고려하지 않는 단측(편측) 라플라스 변환이기 때문이며, 회로의 과도현상 해석은 이 정의를 사용한다. 하한을 −∞로 잡거나 f(−t)처럼 시간을 반전시킨 형태는 양측 변환·푸리에 변환 계열의 다른 정의다.

문제 70
분포 정수회로에서 선로정수가 R, L, C, G이고 무왜형 조건이 RC=GL과 같은 관계가 성립될 때 선로의 특성 임피던스 Z0는? (단, 선로의 단위길이당 저항을 R, 인덕턴스를 L, 정전용량을 C, 누설컨덕턴스를 G라 한다.
1
2
3
4
정답 및 해설

분포정수 선로의 특성 임피던스는 정의상 Z0=R+jωLG+jωCZ_0=\sqrt{\dfrac{R+j\omega L}{G+j\omega C}} 이다.

무왜형 조건 RC = GL, 즉 RL=GC\dfrac{R}{L}=\dfrac{G}{C} 가 성립하면 분자와 분모를 각각 L, C로 묶어 Z0=L(RL+jω)C(GC+jω)=LCZ_0=\sqrt{\dfrac{L\left(\frac{R}{L}+j\omega\right)}{C\left(\frac{G}{C}+j\omega\right)}}=\sqrt{\dfrac{L}{C}} 로 정리된다. 괄호 안의 두 항이 같아져 통째로 약분되기 때문이다.

즉 무왜형 선로의 특성 임피던스는 주파수와 무관한 순저항 L/C\sqrt{L/C} 가 되고, 감쇠정수와 위상정수도 주파수에 대해 일정한 관계를 유지하므로 파형이 일그러지지 않는다. CL\sqrt{CL} 이나 1/CL1/\sqrt{CL}, RG\sqrt{RG} 형태는 단위 자체가 임피던스(Ω)가 되지 않아 성립하지 않는다.

문제 71
개루프 전달함수 G(s)H(s)=K(s5)s(s1)2(s+2)2G(s)H(s) = \dfrac{K(s-5)}{s(s-1)^2(s+2)^2} 일 때 주어지는 계에서 점근선 교차점은?
1-3/2
2-7/4
35/3
4-1/5
정답 및 해설

근궤적의 점근선 교차점(무게중심)σ=극점영점pz\sigma=\dfrac{\sum \text{극점}-\sum \text{영점}}{p-z} 로 구한다. 여기서 p는 극점 개수, z는 영점 개수이며 중근은 개수를 그대로 세어야 한다.

주어진 G(s)H(s)=K(s5)s(s1)2(s+2)2G(s)H(s)=\dfrac{K(s-5)}{s(s-1)^2(s+2)^2} 에서 극점은 s=0,  1,  1,  2,  2s=0,\;1,\;1,\;-2,\;-2 로 모두 5개이고 합은 0+1+122=20+1+1-2-2=-2 이다. 영점은 s=5s=5 1개이고 합은 5이다.

따라서 σ=2551=74\sigma=\dfrac{-2-5}{5-1}=-\dfrac{7}{4} 이다. 중근인 s=1s=1s=2s=-2 를 각각 1개씩만 세면 분모가 3이 되어 전혀 다른 값이 나오므로 주의한다.

문제 72
그림과 같은 블록선도에서 C(s)/R(s) 값은?
1
2
3
4
정답 및 해설

그림에서 R(s)는 먼저 G1G_1을 지나 가산점의 (+)로 들어가고, 출력 C(s)가 같은 가산점의 (−)로 되먹임된다. 가산점의 출력은 1G1\dfrac{1}{G_1}G2G_2를 차례로 통과해 C(s)가 된다.
따라서 C=(G1RC)1G1G2C=(G_1R-C)\cdot\dfrac{1}{G_1}\cdot G_2이다.
정리하면 C(1+G2G1)=G2RC\left(1+\dfrac{G_2}{G_1}\right)=G_2R이므로 CR=G21+G2G1=G1G2G1+G2\dfrac{C}{R}=\dfrac{G_2}{1+\dfrac{G_2}{G_1}}=\dfrac{G_1G_2}{G_1+G_2}이다.

문제 73
개루프 전달함수 G(s)가 다음과 같이 주어지는 단위 부궤환계가 있다. 단위 계단입력이 주어졌을 때, 정상상태 편차가 0.05가 되기 위해서는 K의 값은 얼마인가?
G(s)=6K(s+1)(s+2)(s+3)G(s) = \dfrac{6K(s+1)}{(s+2)(s+3)}
119
220
30.95
40.05
정답 및 해설

단위 부궤환계에 단위 계단입력이 가해질 때 정상상태 편차는 ess=11+Kpe_{ss}=\dfrac{1}{1+K_p} 이고, 위치 편차상수는 Kp=lims0G(s)K_p=\lim_{s\to 0}G(s) 로 정의된다.

주어진 G(s)=6K(s+1)(s+2)(s+3)G(s)=\dfrac{6K(s+1)}{(s+2)(s+3)}s=0s=0 을 대입하면 Kp=6K×12×3=KK_p=\dfrac{6K\times 1}{2\times 3}=K 이다. 즉 이 계에서는 위치 편차상수가 바로 K 값이 된다.

11+K=0.05\dfrac{1}{1+K}=0.05 를 풀면 1+K=201+K=20, 따라서 K = 19 이다. 편차의 역수 20을 그대로 답으로 쓰면 1을 빼지 않은 오답이 되므로 주의한다.

문제 74
제어량의 종류에 따른 분류가 아닌 것은?
1자동조정
2서보기구
3적응제어
4프로세스제어
정답 및 해설

제어량의 종류에 따른 분류에서는 위치·방위·자세 등을 제어하는 서보기구, 온도·압력·유량·액위 등을 제어하는 프로세스제어, 전압·전류·주파수·회전속도 등을 제어하는 자동조정으로 구분한다.

적응제어는 제어 대상의 특성 변화에 스스로 적응하도록 제어기를 조정하는 방식을 가리키는 개념으로, 제어량의 종류가 아니라 제어 방식에 따른 분류에 속한다.

문제 75
다음과 같은 진리표를 갖는 회로의 종류는?
입력출력
AB
000
011
101
110
1AND
2NOR
3NAND
4EX-OR
정답 및 해설

표를 보면 입력 A와 B가 서로 다를 때(0·1, 1·0) 출력이 1이고, 서로 같을 때(0·0, 1·1) 출력이 0이다.

이 동작은 Y=AB=AˉB+ABˉY=A\oplus B=\bar{A}B+A\bar{B} 로 표현되는 배타적 논리합 회로의 정의 그 자체다. 두 입력의 일치·불일치를 판정하므로 비교기, 반가산기의 합(sum) 출력, 패리티 발생기 등에 쓰인다.

비교하면 AND는 두 입력이 모두 1일 때만 출력 1(0,0,0,1), NAND는 그 반대(1,1,1,0), NOR는 두 입력이 모두 0일 때만 1(1,0,0,0)이 되어 표의 네 줄과 어느 것도 맞지 않는다.

문제 76
다음 방정식으로 표시되는 제어계가 있다. 이 계를 상태 방정식 x˙(t)=Ax(t)+Bu(t)\dot{x}(t) = Ax(t) + Bu(t)로 나타내면 계수 행렬 A는?
d3dt3c(t)+5d2dt2c(t)+ddtc(t)+2c(t)=r(t)\dfrac{d^3}{dt^3}c(t) + 5\dfrac{d^2}{dt^2}c(t) + \dfrac{d}{dt}c(t) + 2c(t) = r(t)
1
2
3
4
정답 및 해설

3계 미분방정식 c...+5c¨+c˙+2c=r\dddot{c}+5\ddot{c}+\dot{c}+2c=r 을 상태방정식으로 바꿀 때는 상태변수를 낮은 차수 미분부터 x1=c,  x2=c˙,  x3=c¨x_1=c,\; x_2=\dot{c},\; x_3=\ddot{c} 로 잡는다.

그러면 x˙1=x2\dot{x}_1=x_2, x˙2=x3\dot{x}_2=x_3 이고, 원식에서 최고차항만 남기면 x˙3=c...=2cc˙5c¨+r=2x1x25x3+r\dot{x}_3=\dddot{c}=-2c-\dot{c}-5\ddot{c}+r=-2x_1-x_2-5x_3+r 이 된다.

이를 행렬로 묶으면 위쪽 두 행은 부대각선에 1이 들어간 (0 1 0), (0 0 1) 이 되고, 마지막 행은 미분방정식 계수를 부호를 바꿔 낮은 차수부터 늘어놓은 (−2 −1 −5) 가 된다. 이 형태를 동반형(phase-variable) 표준형이라 하며, 계수는 항상 마지막 행에만 들어간다.

문제 77
특성방정식이 s3+2s2+Ks+5=0가 안정하기 위한 K의 값은?
1K>0
2K<0
3K>5/2
4K<5/2
정답 및 해설

특성방정식 s3+2s2+Ks+5=0s^3+2s^2+Ks+5=0에 대한 루스표를 작성하면, s1s^1행의 계수는 2K52\dfrac{2K-5}{2}이다.

계가 안정하려면 루스표 제1열의 모든 항이 양수여야 하므로 2K52>0\dfrac{2K-5}{2} > 0, 즉 K>52K > \dfrac{5}{2}가 되어야 한다.

문제 78
안정한 제어계에 임펄스 응답을 가했을 때 제어계의 정상상태 출력은?
10
2+∞ 또는 -∞
3+의 일정한 값
4-의 일정한 값
정답 및 해설

안정한 선형 제어계에서는 시간이 지남에 따라 모든 과도 성분이 감쇠하여 사라진다. 임펄스 입력은 유한한 순간에만 가해지는 신호이므로, 안정한 계의 임펄스 응답은 정상상태에서 0으로 수렴한다.

이는 입력이 계속 유지되는 스텝 응답이 정상상태에서 0이 아닌 일정한 값에 수렴하는 것과 대비된다.

문제 79
신호흐름선도에서 전달함수 C/R를 구하면?
1
2
3
4
정답 및 해설

R에서 C까지 가는 전향경로는 a, b, c, d, ea,\ b,\ c,\ d,\ e를 차례로 지나는 하나뿐이므로 P1=abcdeP_1=abcde, Δ1=1\Delta_1=1이다.
그림의 되돌아오는 가지는 두 개로, c의 앞뒤 마디를 잇는 이득 g의 작은 루프 L1=cgL_1=cg와, b·c·d를 지난 뒤 f로 되돌아오는 큰 루프 L2=bcdfL_2=bcdf이다. 두 루프는 마디를 공유하므로 비접촉 루프 항은 없다.
따라서 Δ=1(cg+bcdf)\Delta=1-(cg+bcdf)이고, CR=abcde1cgbcdf\dfrac{C}{R}=\dfrac{abcde}{1-cg-bcdf}이다.

문제 80
단위계단함수의 라플라스변환과 z변환함수는?
1
2
3
4
정답 및 해설

단위계단함수 u(t)u(t) 의 라플라스 변환은 정의식에서 L[u(t)]=01estdt=[1sest]0=1s\mathcal{L}[u(t)]=\int_0^{\infty}1\cdot e^{-st}dt=\left[-\dfrac{1}{s}e^{-st}\right]_0^{\infty}=\dfrac{1}{s} 이다.

z 변환은 샘플값이 모두 1이므로 Z[u(kT)]=k=01zkZ[u(kT)]=\sum_{k=0}^{\infty}1\cdot z^{-k}공비 z1z^{-1} 인 등비급수가 되어 11z1=zz1\dfrac{1}{1-z^{-1}}=\dfrac{z}{z-1} 로 수렴한다.

따라서 단위계단함수는 1s\dfrac{1}{s}zz1\dfrac{z}{z-1} 가 짝을 이룬다. 라플라스 변환을 ss 로, z 변환을 z1z\dfrac{z-1}{z} 로 뒤집어 쓰는 실수가 잦으므로, 헷갈릴 때는 위 정의식을 직접 전개해 확인하는 편이 안전하다.

문제 81
태양전지 모듈의 시설에 대한 설명으로 옳은 것은?
1충전부분은 노출하여 시설할 것
2출력배선은 극성별로 확인 가능토록 표시할 것
3전선은 공칭단면적 1.5mm2 이상의 연동선을 사용할 것
4전선을 옥내에 시설할 경우에는 애자사용 공사에 준하여 시설할 것
정답 및 해설

태양전지 모듈의 시설에서는 출력배선을 극성별로 확인할 수 있도록 표시하여 결선 오류를 방지하도록 규정한다.

충전부분은 노출되지 않도록 시설해야 하고, 전선은 공칭단면적 2.5mm² 이상의 연동선을 사용해야 하며, 옥내에 시설할 경우에는 애자사용공사가 아니라 합성수지관공사·금속관공사·케이블공사에 준하여 시설해야 한다.

문제 82
최대 사용전압 23kV의 권선으로 중성점접지식 전로(중성선을 가지는 것으로 그 중성선에 다중 접지를 하는 전로)에 접속되는 변압기는 몇 V의 절연내력 시험전압에 견디어야 하는가?
121160
225300
338750
434500
정답 및 해설

최대사용전압 7kV 초과 25kV 이하이면서 중성점 다중접지식 전로에 접속하는 변압기의 절연내력 시험전압은 최대사용전압의 0.92배이다.

23,000×0.92=21,160 V23{,}000 \times 0.92 = 21{,}160\ \mathrm{V}

문제 83
제3종 접지공사에 사용되는 접지선의 굵기는 공칭단면적 몇 mm2 이상의 연동선을 사용하여야 하는가?
10.75
22.5
36
416
정답 및 해설

출제 당시 기준(구 판단기준)에서 제3종 접지공사에 사용하는 접지선은 공칭단면적 2.5mm² 이상의 연동선을 사용하도록 규정하였다.

다만 현행 KEC에서는 제1종~제3종으로 나누던 접지공사 종별 구분이 폐지되고 계통접지·보호도체 규정으로 개편되었으므로, 이 수치는 개정 전 기준으로 이해해야 한다.

문제 84
케이블 트레이공사에 사용하는 케이블 트레이의 시설기준으로 틀린 것은?
1케이블 트레이 안전율은 1.3 이상이어야 한다.
2비금속제 케이블 트레이는 난연성 재료의 것이어야 한다.
3전선의 피복 등을 손상시킬 돌기 등이 없이 매끈해야 한다.
4저압옥내배선의 사용전압이 400V 미만인 경우에는 금속제 트레이에 접지공사를 하여야 한다.
정답 및 해설

케이블 트레이 공사에서 트레이의 안전율은 1.5 이상이어야 한다는 것이 시설기준이며, 1.3 이상이라는 수치는 이와 맞지 않는다.

비금속제 트레이는 난연성 재료를 사용해야 하고, 전선 피복을 손상시킬 돌기 없이 매끈해야 하며, 400V 미만 저압옥내배선에서 금속제 트레이를 사용할 경우 접지공사를 해야 한다는 나머지 내용은 시설기준에 부합한다.

문제 85
사용전압이 60kV 이하인 경우 전화선로의 길이 12km 마다 유도전류는 몇 ㎂를 넘지 않도록 하여야 하는가?
11
22
33
45
정답 및 해설

사용전압이 60kV 이하인 경우 전화선로에 대한 유도장해를 방지하기 위해, 전화선로의 길이 12km마다 유도전류가 2μA를 넘지 않도록 시설해야 한다.

문제 86
특고압을 직접 저압으로 변성하는 변압기를 시설하여서는 아니 되는 변압기는?
1광산에서 물을 양수하기 위한 양수기용 변압기
2전기로 등 전류가 큰 전기를 소비하기 위한 변압기
3교류식 전기철도용 신호회로에 전기를 공급하기 위한 변압기
4발전소, 변전소, 개폐소 또는 이에 준하는 곳의 소내용 변압기
정답 및 해설

특고압을 직접 저압으로 변성하는 변압기는 원칙적으로 시설이 금지되며, 발전소·변전소·개폐소 등의 소내용 변압기, 전기로 등 대전류를 소비하기 위한 변압기, 교류식 전기철도용 신호회로에 전기를 공급하는 변압기처럼 규정에 열거된 특정 용도에 한해 예외적으로 허용된다.

광산에서 물을 퍼올리기 위한 양수기용 변압기는 이러한 예외 용도에 해당하지 않으므로, 특고압을 직접 저압으로 변성하는 방식으로는 시설할 수 없다.

문제 87
고압 가공전선으로 경동선 또는 내열 동합금선을 사용할 때 그 안전율은 최소 얼마 이상이되는 이도로 시설하여야 하는가?
12.0
22.2
32.5
43.3
정답 및 해설

고압 가공전선으로 경동선 또는 내열 동합금선을 사용하는 경우, 그 전선의 안전율은 2.2 이상이 되는 이도로 시설해야 한다. 그 밖의 전선은 2.5 이상이 기준이다.

문제 88
저압 옥측전선로에서 목조의 조영물에 시설할 수 있는 공사 방법은?
1금속관공사
2버스덕트공사
3합성수지관공사
4연피 또는 알루미늄 케이블공사
정답 및 해설

저압 옥측전선로를 목조의 조영물에 시설하는 경우에는 절연성 재료를 사용하는 합성수지관공사에 의해야 한다.

금속관공사·버스덕트공사·연피 또는 알루미늄피 케이블공사는 목조 이외의 조영물에 시설하는 경우에만 인정되므로, 목조 조영물에는 적용할 수 없다.

문제 89
터널 안 전선로의 시설방법으로 옳은 것은?
1저압전선은 지름 2.6㎜의 경동선의 절연전선을 사용하였다.
2고압전선은 절연전선을 사용하여 합성수지관 공사로 하였다.
3저압전선을 애자사용 공사에 의하여 시설하고 이를 레일면상 또는 노면상 2.2m의 높이로 시설하였다.
4고압전선을 금속관공사에 의하여 시설하고 이를 레일면상 또는 노면상 2.4m의 높이로 시설하였다.
정답 및 해설

터널 안 전선로는 전압에 따라 시설방법과 높이 기준이 다르게 정해져 있다. 저압전선을 애자사용공사로 시설하는 경우에는 지름 2.6㎜ 이상의 경동선 절연전선(또는 이와 동등 이상)을 사용하는 것이 기준에 부합하는 옳은 시설방법이다.

저압전선을 애자사용공사로 시설할 때의 높이 기준은 레일면상 또는 노면상 2.5m 이상이므로, 이보다 낮은 높이로 시설한 경우는 기준을 충족하지 못한다.

고압전선은 케이블공사 또는 애자사용공사에 의해 시설해야 하므로 합성수지관공사나 금속관공사로 시설하는 것은 옳은 방법이 아니며, 애자사용공사로 시설할 때의 높이도 레일면상 또는 노면상 3m 이상으로 저압보다 더 높은 값이 요구된다.

문제 90
과전류차단기로 시설하는 퓨즈 중 고압전로에 사용하는 포장퓨즈는 정격전류의 몇 배의 전류에 견디어야 하는가?
11.1
21.25
31.3
41.6
정답 및 해설

고압전로의 과전류차단기로 사용하는 포장퓨즈는 정격전류의 1.3배 전류에 견디고, 2배의 전류에서는 120분 이내에 용단되어야 한다는 기준이 적용된다.

이는 비포장퓨즈의 기준(정격전류의 1.25배에 견디고 2배 전류에서 2분 이내 용단)보다 높은 배수의 전류에 견디도록 정해진 값으로, 두 값을 혼동하지 않는 것이 핵심이다.

문제 91
발전소ㆍ변전소ㆍ개폐소 또는 이에 준하는 곳에서 개폐기 또는 차단기에 사용하는 압축공기장치의 공기압축기는 최고 사용압력의 1.5배의 수압을 연속하여 몇 분간 가하여 시험을 하였을 때에 이에 견디고 또한 새지 아니하여야 하는가?
15
210
315
420
정답 및 해설

발전소·변전소·개폐소 등에서 개폐기·차단기용으로 사용하는 압축공기장치의 공기압축기는 최고사용압력의 1.5배에 해당하는 수압을 연속하여 10분간 가하는 내압시험을 하였을 때 이에 견디고 누설이 없어야 한다는 기준이 적용된다.

이 수압시험은 공기압축기의 내압 강도를 확인하기 위한 것으로, 시험 지속시간 10분이 규정상의 핵심 수치이다.

문제 92
전로에 대한 설명 중 옳은 것은?
1통상의 사용 상태에서 전기를 절연한 곳
2통상의 사용 상태에서 전기를 접지한 곳
3통상의 사용 상태에서 전기가 통하고 있는 곳
4통상의 사용 상태에서 전기가 통하고 있지 않은 곳
정답 및 해설

전로란 전기설비기술기준상 통상의 사용 상태에서 전기가 통하고 있는 곳을 말한다. 즉 절연되어 있거나 전기가 흐르지 않는 곳을 가리키는 개념이 아니라, 실제로 전류가 흐르는 도체 경로를 의미한다.

접지된 곳이나 절연되어 전기가 통하지 않는 곳은 전로의 정의에 해당하지 않으므로 서로 구분해서 이해해야 한다.

문제 93
가공 직류 전차선의 레일면상의 높이는 4.8m 이상이어야 하나 광산 기타의 갱도 안의 윗면에 시설하는 경우는 몇 m 이상이어야 하는가?
11.8
22
32.2
42.4
정답 및 해설

가공 직류 전차선의 레일면상 높이는 원칙적으로 4.8m 이상이지만, 광산이나 그 밖의 갱도 안의 윗면에 시설하는 경우에는 통행에 필요한 최소 공간만 확보하면 되므로 완화된 기준인 1.8m 이상으로 시설할 수 있다.

이는 좁고 낮은 갱도라는 특수한 시설 환경을 고려하여 일반 옥외 가공전차선의 높이 기준보다 낮게 정한 예외 규정이다.

문제 94
그림은 전력선 반송통신용 결합장치의 보안장치를 나타낸 것이다. S의 명칭으로 옳은 것은?
1동축 케이블
2결합 콘덴서
3접지용 개폐기
4구상용 방전갭
정답 및 해설

그림은 전력선 반송통신용 결합장치의 보안장치 결선이다.
전력선에서 갈라져 내려오는 가지에 직렬로 든 CC는 결합 커패시터, 그 아래 상자 CF는 결합 필터, 코일 기호 DR은 배류선륜, L3는 구상용 방전갭, F는 퓨즈, FD는 동축케이블, E는 접지를 나타낸다.
그림에서 S는 위쪽 도선과 접지 E로 이어지는 아래쪽 도선 사이에 개폐기(스위치) 기호로 그려져 있으므로 접지용 개폐기다.
점검이나 보수를 할 때 이 개폐기를 닫아 결합장치 쪽을 접지시켜 작업자를 보호한다.

문제 95
저압 옥상전선로를 전개된 장소에 시설하는 내용으로 틀린 것은?
1전선은 절연전선일 것
2전선은 2.5mm2 이상의 경동선일 것
3전선과 그 저압 옥상전선로를 시설하는 조영재와의 이격거리는 2m 이상일 것
4전선은 조영재에 내수성이 있는 애자를 사용하여 지지하고 그 지지점 간의 거리는 15m 이하일 것
정답 및 해설

저압 옥상전선로에 사용하는 전선은 지름 2.6㎜ 이상의 경동선(또는 이와 동등 이상의 세기 및 굵기를 갖는 절연전선)을 사용해야 하므로, 전선 굵기를 단면적 2.5㎟ 기준으로 설명한 것은 실제 기준(지름 기준)과 맞지 않는 틀린 내용이다.

전선이 절연전선이어야 한다는 점, 조영재와의 이격거리가 2m 이상이어야 한다는 점, 내수성 애자로 지지하며 지지점 간 거리가 15m 이하여야 한다는 점은 모두 저압 옥상전선로 시설기준에 부합하는 옳은 내용이다.

문제 96
가공전선로 지지물의 승탑 및 승주방지를 위한 발판 볼트는 지표상 몇 m 미만에 시설 하여서는 아니 되는가?
11.2
21.5
31.8
42.0
정답 및 해설

가공전선로 지지물에 시설하는 발판 볼트 등은 지표상 1.8m 미만에 시설해서는 안 된다는 기준이 적용된다. 이는 관계자가 아닌 사람이 지지물에 오르는 것을 막기 위한 승탑·승주 방지 목적의 규정이다.

1.8m 미만 구간에 발판을 두면 일반인의 접근과 승주가 쉬워지므로, 이 높이 이상부터 발판볼트를 시설하도록 정한 것이다.

문제 97
고압 보안공사에서 지지물이 A종 철주인 경우 경간은 몇 m 이하 인가?
1100
2150
3250
4400
정답 및 해설

고압 보안공사에서 지지물이 목주 또는 A종 철주·철근콘크리트주인 경우 경간은 100m 이하로 제한된다. B종 철주·철근콘크리트주는 150m 이하, 철탑은 400m 이하로 각각 더 긴 경간이 허용된다.

보안공사는 일반공사보다 강화된 안전기준을 적용하므로, 지지물이 상대적으로 약한 A종일수록 경간을 짧게 제한하는 것이 특징이다.

문제 98
무대, 무대마루 밑, 오캐스트라 박스, 영사실 기타 사람이나 무대 도구가 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 저압 옥내배선, 전구선 또는 이동전선은 사용전압이 몇 V 미만이어야 하는가?
160
2110
3220
4400
정답 및 해설

무대·무대마루 밑·오케스트라 박스·영사실 등 사람이나 무대 도구가 접촉할 우려가 있는 장소에 시설하는 저압 옥내배선, 전구선, 이동전선은 사용전압이 400V 미만이어야 한다는 기준이 적용된다.

이는 사람이 직접 접촉할 가능성이 높은 특수 장소에서의 감전 위험을 낮추기 위한 규정으로, 일반 옥내배선보다 강화된 전압 제한이다. 다만 현행 KEC에서는 같은 규정이 400V '이하'로 표기되어 있어 문언에는 차이가 있으나, 기준이 되는 전압값 400V 자체는 동일하다.

문제 99
금속덕트 공사에 의한 저압 옥내배선공사 시설에 대한 설명으로 틀린 것은?
1저압 옥내배선의 사용전압이 400V 미만인 경우에는 덕트에 제3종 접지공사를 한다.
2금속덕트는 두께 1.0㎜ 이상인 철판으로 제작하고 덕트 상호간에 완전하게 접속한다.
3덕트를 조영재에 붙이는 경우 덕트 지지점간의 거리를 3m 이하로 견고하게 붙인다.
4금속덕트에 넣은 전선의 단면적의 합계가 덕트의 내부 단면적의 20% 이하가 되도록 한다.
정답 및 해설

금속덕트공사에 사용하는 금속덕트는 두께 1.2㎜ 이상인 철판(또는 동등 이상의 세기를 가진 금속제)으로 제작해야 하므로, 두께 기준을 1.0㎜ 이상으로 설명한 것은 실제 규정과 달라 틀린 내용이다.

덕트 지지점 간 거리를 3m 이하로 견고하게 붙이는 점, 덕트 내부에 넣는 전선 단면적의 합계가 덕트 내부 단면적의 20% 이하가 되도록 하는 점은 모두 금속덕트공사의 옳은 시설기준이다.

사용전압 400V 미만에서 덕트에 제3종 접지공사를 한다는 내용은 출제 당시 판단기준에 따른 서술로, 현행 KEC에서는 제1~3종으로 나누던 종별 접지공사 구분이 폐지되고 보호도체·계통접지 체계로 통합된 점을 함께 알아두어야 한다.

문제 100
저압 옥내간선에서 분기하여 전기사용 기계기구에 이르는 저압 옥내전로는 분기점에서 전선의 길이가 몇 m 이하인 곳에 개폐기 및 과전류차단기를 시설하여야 하는가?
12
23
34
45
정답 및 해설

저압 옥내간선에서 분기하여 전기사용 기계기구에 이르는 저압 옥내전로는 원칙적으로 분기점에서 전선의 길이가 3m 이하인 곳에 개폐기 및 과전류차단기를 시설해야 한다는 기준이 적용된다.

다만 분기회로 전선의 허용전류가 간선을 보호하는 과전류차단기의 정격전류에 대해 일정 비율 이상으로 충분히 큰 경우에는 시설 위치를 더 멀리 둘 수 있도록 완화되기도 하지만, 기본 원칙은 분기점에서 3m 이하이다.