15년 2회차

단권변압기 절연방식은 태양광발전용 인버터의 회로방식으로 사용되지 않는다.

단권변압기는 1차·2차 권선의 일부를 공유하는 구조여서 전기적으로 완전히 분리(절연)되지 않으며, 주로 승압·강압 등 전압 변환 용도로 쓰인다.

트랜스리스 방식, 상용주파 변압기 절연방식, 고주파 변압기 절연방식은 모두 실제 태양광 인버터에서 채택하는 대표적인 회로방식이다.

공칭 태양전지 동작온도(NOCT) 측정 조건에는 습도가 포함되지 않는다.

NOCT는 개방 상태에서 실제 운전 환경을 모사한 조건, 즉 총 방사조도 800W/㎡, 외기온도 20℃, 풍속 1m/s, 대기질량 AM1.5 하에서 측정한 셀 온도로 정의된다.

습도는 이 표준 측정 조건 항목에 들어가지 않으며, STC(표준시험조건)와 마찬가지로 NOCT도 방사조도·온도·풍속을 기준으로 규정된다.

P형 반도체는 정공(hole)이 다수 캐리어인 반도체이다.

3족 원소를 도핑하여 전자가 부족한 자리, 즉 정공이 많이 생성되도록 만든 것이 P형 반도체이며, 이때 소수 캐리어는 전자가 된다.

반대로 전자가 다수 캐리어인 것은 N형 반도체이며, 하나의 반도체에서 전자와 정공이 동시에 다수 캐리어가 되는 경우는 없다.

옳은 것은 빛의 세기에 따라 전달 전력이 달라진다는 것과 빛에 의한 전위의 일시적 변화로부터 기전력을 유도한다는 두 서술이다.

태양전지의 출력전류는 일사강도에 거의 비례하므로, 같은 모듈이라도 입사광이 약해지면 전달할 수 있는 전력이 함께 줄어든다. 화학반응으로 일정한 기전력을 내는 일반 전지와 달리, 태양전지는 빛이 있는 동안에만 전위차가 생기는 일시적인 기전력원이라는 점이 근본적인 차이다.

나머지 두 서술은 I-V 특성곡선의 성질과 어긋난다.

• 전류가 부하저항과 무관하다는 서술은 틀리다. 동작점은 부하선과 I-V 곡선의 교점에서 정해지므로, 부하저항이 커지면 동작전압이 올라가고 전류는 줄어든다.
• 얻을 수 있는 전력이 부하저항과 무관하다는 서술도 틀리다. 전력은 최대전력점에 해당하는 특정 부하저항에서 최대가 되고 그보다 크거나 작아지면 감소하므로, MPPT가 필요한 이유가 바로 이 의존성이다.

집광식은 태양광발전시스템의 어레이 추적방식이 아니라 집광형 시스템 자체의 분류 개념이다.

어레이 추적방식은 태양의 위치를 따라 어레이 각도를 조절하는 제어 방법을 가리키며, 대표적으로 감지식·프로그램 추적방식과 이 둘을 결합한 혼합식이 있다.

집광은 렌즈나 반사경으로 빛을 모으는 별도의 광학적 방식이므로 추적방식의 분류와는 층위가 다르다.

집광형 태양광발전시스템은 렌즈나 거울로 초점을 맞출 수 있는 직달광(직사광)을 집광하는 방식이며, 사방에서 산란되어 들어오는 확산광은 한 점에 모을 수 없어 집광 대상이 되지 못한다. 따라서 주로 확산광을 집광한다는 서술이 틀렸다.

렌즈·거울을 이용해 빛을 모은다는 점, 집광으로 전류밀도가 커지므로 전극에서의 저항 손실을 줄이는 것이 중요하다는 점은 실제 집광형 시스템의 특징에 해당한다.

집광 시에는 셀 온도가 올라가 효율이 떨어지기 쉬워 냉각이 중요하지만, 뒤집어 말하면 셀 온도가 일정하게 유지되는 한 변환효율은 낮아지지 않고 유지된다는 서술 자체는 성립한다.

단자 A와 B 사이의 전압은 DC 328.2 V이다.

그림에서 54.7 V 모듈 6장이 극성을 맞춰 직렬로 이어져 있고, 그 양끝이 각각 −A 단자와 +B 단자로 나와 있다. +B 쪽은 접지되어 있으며 모듈 사이 접속점마다 G1~G5의 지락 검출부가 연결되어 있다.

정상상태에서는 지락 경로로 전류가 흐르지 않으므로 A-B 사이에는 직렬 모듈 전압이 그대로 합산되어 나타난다.
$V_{AB}=6\times54.7=328.2\,[\mathrm{V}]$

54.7 V 자체는 모듈 한 장의 전압이고, 164.1 V는 3장분, 273.5 V는 5장분에 해당한다. 어느 한 접속점에서 지락이 생기면 그 지점을 기준으로 측정 전압이 모듈 전압의 정수배만큼 낮아지는 것을 이용해 지락 위치를 판별하는 것이 이 회로의 목적이다.

태양광발전의 가장 큰 장점은 에너지원인 태양빛이 무료이며 사실상 무한하다는 점이다.

연료비가 들지 않고 자원이 고갈될 염려가 없다는 것은 화석연료 발전과 비교했을 때 태양광발전이 갖는 본질적인 장점이다.

• 전력생산량이 지역별 일사량에 좌우된다는 점은 오히려 발전량의 변동성이라는 단점에 가깝다.
• 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적이 필요하다는 점도 공간 효율 측면의 단점이다.
• 설치장소의 제약과 높은 시스템 비용 역시 태양광발전의 단점으로 꼽히는 요소이다.

분산전해질형(PEFC)이라는 명칭은 실제 연료전지 분류에 존재하지 않으며, PEFC는 고분자전해질형 연료전지를 가리킨다.

연료전지는 사용하는 전해질의 종류에 따라 인산형(PAFC), 용융탄산염형(MCFC), 고체산화물형(SOFC), 고분자전해질형(PEFC) 등으로 분류된다.

따라서 전해질 종류가 아니라 명칭이 잘못 붙은 '분산전해질형'이라는 표현이 실제 연료전지 종류로 성립하지 않는다.

이상적인 변압기에서 1차·2차 단자전류의 비 $I_2/I_1$은 권수비와 같다.

권수비를 $a = N_1/N_2 = V_1/V_2$로 정의하면, 전력이 보존되는 이상적인 변압기에서는 $I_2/I_1 = a$가 성립하여 전류비가 곧 권수비가 된다.

• 단자전압의 비 $V_2/V_1$은 권수비 $a$가 아니라 그 역수인 $1/a$와 같다.
• 1차 단자에서 본 임피던스는 부하 임피던스에 권수비의 자승 $a^2$을 곱한 값과 같으며, 그 역수를 곱한 값이 아니다.

태양전지에 입사된 광에너지 대비 출력되는 전기에너지의 비율을 광전변환효율이라 한다.

이는 태양전지 성능을 나타내는 가장 기본적인 지표로, 입사광 에너지 중 실제로 전기로 변환되는 비율을 백분율로 나타낸 값이다.

결합효율, 규약효율, 평균동작효율과 같은 용어는 태양전지의 광전변환효율을 가리키는 표준 명칭이 아니다.

결정계 실리콘 태양전지 모듈은 표면온도가 높아지면 출력이 감소한다.

온도가 상승하면 단락전류는 소폭 증가하지만 개방전압이 더 크게 감소하여, 전체적으로 최대출력이 줄어드는 음(-)의 온도계수를 갖는다.

이 때문에 실제 설치 현장에서는 모듈 뒷면 통풍 등 온도 상승을 억제하는 것이 출력 확보에 중요하다.

태양전지를 설치할 때 온도가 오히려 상승하도록 하는 것은 변환효율을 높이는 방법이 아니라 낮추는 요인이다.

결정질 실리콘 태양전지는 온도가 올라갈수록 개방전압이 낮아져 변환효율이 떨어지므로, 실제로는 통풍 등으로 온도 상승을 억제하는 설계가 필요하다.

반도체 내부에서 빛을 잘 흡수하도록 하는 것, 생성된 전자·정공쌍이 소멸 없이 외부회로까지 전달되도록 하는 것, PN 접합부에 전기장이 잘 형성되도록 소재·공정을 설계하는 것은 모두 변환효율을 높이는 실제 방법에 해당한다.

태양전지의 온도를 자동으로 조정하는 기능은 태양광발전시스템 인버터의 기능이 아니다.

인버터는 직류를 교류로 변환하고 계통과 안전하게 연계·분리하는 전력변환·보호 장치이지, 모듈 표면의 온도를 능동적으로 제어하는 냉각장치가 아니다.

계통보호를 위한 단독운전 방지기능, 출력을 유효하게 끌어내기 위한 자동운전 정지기능, 이상 발생 시 계통과 분리하거나 인버터를 정지시키는 기능은 모두 실제 인버터가 갖추는 기능이다.

계통 연계형은 독립형이 아니라 별도의 태양광발전 시스템 분류에 해당하며, 독립형의 하위 종류가 아니다.

독립형 태양광발전설비는 상용 전력계통과 연결되지 않고 자체적으로 전력을 공급하는 방식으로, 축전지의 유무에 따라 축전지가 있는 형과 없는 형으로, 그리고 다른 발전원과 결합한 복합형으로 나뉜다.

반면 계통 연계형은 상용 전력계통에 연결되어 잉여 전력을 계통으로 보내거나 부족한 전력을 계통에서 받는 방식으로, 독립형과는 대비되는 별개의 범주이다.

모듈 최대출력 140W, 직렬 15장 기준 한 스트링의 출력은 $140\,\mathrm{W}\times 15 = 2100\,\mathrm{W}$이다.

목표 출력 30,000W를 확보하려면 필요한 병렬 스트링 수는 $\dfrac{30000\,\mathrm{W}}{2100\,\mathrm{W}} \approx 14.29$로 계산된다.

병렬 회로 수는 정수여야 하고 목표 출력 이상을 만족해야 하므로 올림 처리하면 15가 되며, 이때 실제 설치 출력은 $2100\,\mathrm{W}\times 15 = 31500\,\mathrm{W}$로 30,000W를 상회하게 된다.

출력전압은 60 V이다.

그림의 회로는 입력측에 인덕터가 직렬로 놓이고 스위치가 병렬(접지 측)로, 그 뒤에 다이오드와 평활 커패시터·부하저항이 이어지는 승압형(부스트) 컨버터이다. 스위치가 닫힌 동안 인덕터에 에너지를 저장했다가 열리는 순간 입력전압에 인덕터 전압이 더해져 출력으로 전달되므로 출력전압은 항상 입력전압보다 높다.

인덕터 전류가 연속이고 리플을 무시할 수 있을 때 전압 변환비는
$V_o=\dfrac{V_s}{1-D}$
이며, 입력 24 V와 듀티비 0.6을 대입하면
$V_o=\dfrac{24}{1-0.6}=\dfrac{24}{0.4}=60\,[\mathrm{V}]$

참고로 강압형(벅) 컨버터의 $V_o=DV_s$를 적용하면 14.4 V가 되어 보기에 없고, 부하저항 10 Ω과 스위칭 주기 50 μs는 출력전류($60/10=6\,\mathrm{A}$)와 리플 크기에 관계될 뿐 전압 변환비 자체에는 영향을 주지 않는 조건이다.

그늘진 태양전지의 개방전압이 높아진다는 것은 실제 음영 현상과 맞지 않는 서술이다.

모듈 일부에 그늘이 지면 해당 셀의 단락전류가 급격히 작아지고, 직렬로 연결된 다른 셀들이 만드는 전류를 강제로 흘려받는 과정에서 역방향 바이어스가 걸려 발열(hot spot)을 일으키며 오히려 전기를 소비하는 상태가 된다.

이 과정에서 그늘진 셀의 개방전압이 뚜렷이 높아지는 현상은 나타나지 않으므로, 단락전류 감소·역방향 바이어스·전력 소비는 실제 음영 현상에 해당하지만 개방전압 상승은 해당하지 않는다.

주어진 조건에서 태양전지가 생산하는 전력은 4W이다.

수직복사 $E=1000\,\mathrm{W/m^2}$, 면적 $A=200\,\mathrm{cm^2}=0.02\,\mathrm{m^2}$, 변환효율 $\eta=20\%$를 곱하면 생산전력을 구할 수 있다.

$P = E \times A \times \eta = 1000\,\mathrm{W/m^2} \times 0.02\,\mathrm{m^2} \times 0.2 = 4\,\mathrm{W}$

축전지 용량은 약 481 Ah이다.

독립형 시스템의 축전지 용량은 부조일수 동안 필요한 전력량을 보수율·방전심도·공칭전압·직렬 개수로 나누어 구한다.
$C=\dfrac{P_{d}\times D_{f}}{L\times DOD\times V_{b}\times N}$
여기서 $P_{d}$는 1일 소비전력량, $D_{f}$는 일조가 없는 날수(부조일수), $L$은 보수율, $DOD$는 방전심도, $V_{b}$는 공칭 축전지 전압, $N$은 축전지 개수이다.

조건인 1일 소비량 2.4 kWh, 부조일수 10일, 보수율 0.8, 방전심도 65 %, 공칭전압 2 V, 개수 48개를 대입하면
$C=\dfrac{2.4\times10^{3}\times10}{0.8\times0.65\times2\times48}=\dfrac{24{,}000}{49.92}$
$C\fallingdotseq480.8\;\Rightarrow\;481\,[\mathrm{Ah}]$

여기서 축전지 48개가 직렬이므로 시스템 전압은 $2\times48=96\,[\mathrm{V}]$가 되고, 보수율과 방전심도가 분모에 들어가 필요 용량을 키우는 여유율로 작용한다는 점이 계산의 핵심이다. 방전심도를 100 %로 보거나 보수율을 빼면 값이 크게 작아져 실제 필요 용량에 못 미친다.

AM 1.5는 태양빛이 지표면에 약 41.8°의 고도각(천정각 약 48.2°)으로 입사하는 표준 스펙트럼 조건을 가리키며, 180°로 비춘다는 서술은 성립하지 않는다.

대기질량(AM)은 태양빛이 대기를 통과하는 경로 길이를 수직 입사 경로 대비 상대적으로 나타낸 값으로, 태양의 고도각이 낮아질수록(빛이 비스듬히 들어올수록) 값이 커진다.

대기권 밖을 뜻하는 AM0, 태양이 정남중(고도 90°)일 때의 AM1.0, 고도 30°일 때의 AM2.0은 모두 실제 정의에 부합하는 설명이다.

직접기초는 지지층이 지표면 가까이에서 얕게 분포할 때 사용하는 기초 형식이다.

지지층이 얕아 굳이 깊이 파내려가지 않아도 충분한 지지력을 얻을 수 있는 경우 기초판을 지표 가까이에 두는 직접(독립·연속)기초를 채택한다.

• 말뚝 기초는 하중이 많은 경우보다는 지지층이 깊어 말뚝을 박아 하중을 깊은 층까지 전달해야 할 때 사용한다.
• 연속 기초는 벽체나 열지어 선 기둥을 따라 띠 모양으로 설치하는 일반적인 기초 형식으로, 하천 내 교량과 같은 특수 조건에 한정된 것이 아니다.
• 주춧돌 기초는 지지층이 얕은 경우에 쓰이는 소규모 구조물용 기초로, 지지층이 깊을 경우에 적용하는 형식이 아니다.

접속함에서 인버터까지 이어지는 전선로에는 태양전지 어레이의 직류(DC) 전력이 흐르므로 이 구간의 SPD는 교류용이 아니라 직류용으로 선정해야 한다.

나머지 선택지는 각 위치별 낙뢰보호구역(LPZ) 구분과 서지 파형 조건을 올바르게 설명하고 있다. 유도뢰만 우려되는 어레이는 LPZ Ⅲ 수준으로도 충분하고, 한전 계통 인입부나 직격뢰가 침입할 수 있는 어레이 위치는 LPZ Ⅰ 등급의 SPD가 필요하다.

상부구조물의 하중은 지지구조물의 강도·부재 설계에 반영되는 항목이지, 어레이 사이의 이격거리를 정하는 요소가 아니다.

이격거리는 앞뒤 어레이가 서로 그림자를 만들지 않도록 정하는 값이므로 가대의 경사도와 높이, 설치 장소의 경사도, 동짓날 발전 한계시간의 태양고도처럼 음영과 관련된 조건들로 산정한다.

태양광 어레이 배선은 직류(DC) 회로이므로 교류에서 쓰이는 개념인 역률은 전선 굵기 산정과 무관하다.

전선 굵기는 통전되는 전류와 인가 전압, 그리고 허용 가능한 전력손실(전압강하)을 기준으로 결정한다.

조화로움 및 경제성은 외관이나 비용 측면의 고려사항으로, 어레이 구조를 정하는 기술적 측면의 검토항목이 아니다.

기술적 측면에서는 구조 안정성, 풍속·풍압·지진 같은 하중 조건, 건축물과의 결합(기초) 방법 등을 검토해 구조를 결정한다.

지지대 구조물에 영향을 주는 지역별 기본풍속은 통상 초속 수십 미터 단위로 정해지는 값으로, 선택지의 0.5~1.5 m/sec는 사람이 거의 느끼지 못하는 미풍 수준이어서 구조설계에 쓰이는 기본풍속 규모와 맞지 않는다.

모듈자중, 지내력, 설하중은 각각 지지구조물 설계에 실제로 반영되는 하중 인자들이다.

청명일수는 발전량 예측 쪽에 참고될 수 있는 기상자료일 뿐, 태양광발전시스템의 구조·설비 설계에 필요한 기초자료로 다루어지지 않는다.

설계 기초자료로는 최대 폭설량, 지질조사 기록, 순간풍속 및 최대풍속처럼 하중과 지반 조건을 확인할 수 있는 자료가 필요하다.

방전단위밀도는 축전지 선정 시 실제로 쓰이는 표준 검토 항목이 아니다.

독립형 전원시스템의 축전지는 보수율, 방전심도, 방전종지전압 등을 기준으로 용량과 특성을 결정한다.

태양광 전기설계는 먼저 설치면적을 정하고 사용할 모듈과 인버터를 선정한 뒤, 인버터의 입력전압 범위에 맞도록 직렬 결선수를 정하고 목표 용량에 맞추어 병렬수를 정하는 순서로 진행한다.

인버터의 최대입력전압·MPPT 범위를 먼저 알아야 직렬수를 정할 수 있으므로, 직렬수가 병렬수보다 앞서 결정된다.

피뢰시스템의 보호등급별 회전구체 반경은 Ⅰ등급 20 m, Ⅱ등급 30 m, Ⅲ등급 45 m, Ⅳ등급 60 m로 정해져 있다. 등급이 Ⅰ에서 Ⅳ로 갈수록 보호수준이 낮아지면서 반경은 커진다.

따라서 Ⅱ등급의 회전구체 반경 최대값은 $30\ \mathrm{m}$이다.

태양광발전시스템의 연간 예상발전량은 $E_p = H \times K \times P$로 구한다. 여기서 $H$는 설치장소의 연간 일사량, $K$는 손실을 반영한 시스템 성능계수, $P$는 표준상태 기준 태양전지 설치용량이다.

발전량은 태양전지가 받는 일사에너지를 기준으로 계산하는 것이므로, 강우량이나 인버터 용량을 기준으로 삼는 다른 선택지들은 산출식이 성립하지 않는다.

계통연계형 태양광 인버터는 태양전지 출력을 최대로 끌어내는 최대출력(MPPT) 제어 기능과, 계통 정전 시 인버터가 단독으로 전력을 계속 공급하는 것을 막는 단독운전 방지 기능을 함께 갖추어 전력품질과 공급 안정성을 확보해야 한다.

• 모니터링·전압상승억제만으로는 인버터의 핵심 기능을 충분히 설명하지 못한다.
• 외관보다 전력변환 효율이 더 중요한 성능 지표다.
• 경제성만 앞세워 보호·제어 기능을 간소화하는 것은 계통연계형 인버터에 바람직하지 않다.

같은 8장을 (A)는 전부 직렬로, (B)는 전부 병렬로 묶은 것이어서 (A) 640 Wp, (B) 760 Wp가 된다.

(A)는 8장이 하나의 직렬 스트링으로 이어져 있고(2단으로 접어 그림) 그중 2장이 음영 80Wp, 6장이 정상 100Wp이다. 직렬에서는 가장 적은 전류를 내는 모듈이 스트링 전체 전류를 결정하므로 정상 모듈까지 음영 모듈 수준으로 끌려 내려가 $80 \times 8 = 640\,\mathrm{Wp}$가 된다.

(B)는 8장이 위·아래 모선 사이에 모두 병렬로 붙어 있어 서로의 전류를 제한하지 않는다. 따라서 각 모듈 출력이 그대로 합산되어 $80 \times 2 + 100 \times 6 = 760\,\mathrm{Wp}$다.

(A)를 660 Wp로 보는 것은 직렬에서도 출력이 단순 합산된다고 본 것이고, (B)를 740 Wp로 보는 것은 병렬인데도 음영 손실이 다른 모듈까지 번진다고 본 것이라 성립하지 않는다.

출제 당시 배전선로 연계기준상 22.9 kV 특고압 가공 배전선로 1회선에 연계할 수 있는 발전설비 용량은 $10000\ \mathrm{kW}$ 이하로 정해져 있었다.

30 kW·100 kW는 저압이나 소규모 연계에서 다루어지는 크기이고, 30,000 kW는 배전선로 1회선이 감당하는 한도를 크게 넘어서므로 가공선로 1회선 연계 용량으로 볼 수 없다.

시방서는 설계도면만으로는 표현하기 어려운 시공 방법·품질 기준·지시사항을 규정하는 문서이지만, 자재의 납기일까지 규정하는 것은 시방서 본래의 목적이 아니다.

납기일은 계약서나 발주 관련 서류에서 다룰 사항이며, 시방서는 시공자가 지켜야 할 사항과 도면에 담기 어려운 시공상 세부내용을 규정하는 데 목적이 있다.

태양광 인버터를 저압 계통에 연계할 때는 인버터와 접속점 사이에 상용주파수 변압기를 설치해 절연을 확보하는 방식이 표준적인 연계방법이다.

• 인버터의 직류측 회로는 감전·누전 방지를 위해 원칙적으로 견고한 접지를 시설하지 않는 비접지 방식으로 취급한다.
• 단권변압기는 1차·2차가 전기적으로 분리되지 않아 절연 목적의 계통연계용 변압기로 적합하지 않다.
• 직류 검출·정지 기능만으로는 변압기를 이용한 절연 대책을 대신할 수 없다.

최저온도에서 가장 높아진 개방전압으로 인버터 최대 입력전압을 나누면 직렬 개수는 10개다.

직렬 매수의 상한은 겨울철 최저온도에서 개방전압이 최대가 되는 시점을 기준으로 잡는다. 전압온도계수가 -0.35%/℃이므로 기준온도 25℃에서 -25℃까지 50℃ 내려가면 개방전압은 $1 + 0.0035 \times 50 = 1.175$배로 커진다.

모듈 개방전압 42.5 V(조건 상자에 '4,25 V'로 인쇄된 것은 소수점 위치 오기)를 적용하면
$V_{oc(-25\,℃)} = 42.5 \times 1.175 = 49.94\,\mathrm{V}$
$N = \dfrac{500}{49.94} = 10.01 \;\Rightarrow\; 10\,\text{개}$

최고온도 60℃는 MPPT 하한을 확인할 때 쓰는 조건이라 직렬 상한 계산에는 들어가지 않는다. 온도보정을 빼고 $500 \div 42.5 = 11.7$로 계산하면 11개가 나오지만, 저온에서 스트링 전압이 인버터 최대 입력전압을 넘겨 기기가 손상되므로 허용되지 않는다.

태양의 위치를 상하(고도)와 좌우(방위) 두 방향 모두 따라가는 양축 추적식이 수광량을 가장 많이 확보할 수 있어 발전효율이 가장 높다.

단축 추적식은 한 방향만 따라가고, 고정 경사가변식과 고정 경사고정형은 태양을 따라가지 않으므로 양축 추적식보다 효율이 낮다.

콘덴서 설치 전 무효전력은 $Q_1 = P \tan\theta_1 = 480 \times \dfrac{0.6}{0.8} = 360\ \mathrm{kVar}$이다.

콘덴서 220 kVA를 넣으면 무효전력이 $Q_2 = 360 - 220 = 140\ \mathrm{kVar}$로 줄고, 개선된 역률은 $\cos\theta_2 = \dfrac{P}{\sqrt{P^2+Q_2^2}} = \dfrac{480}{\sqrt{480^2+140^2}} = \dfrac{480}{500} = 0.96$, 즉 96 %가 된다.

계통연계기준상 태양광발전시스템이 단독운전 상태로 판정되면 전력계통으로부터 최대 $0.5\ \mathrm{s}$ 이내에 분리해야 한다.

이는 정전 복구 시 작업자 감전이나 설비 손상을 막기 위한 안전 기준이다.

전선의 전압강하는 $e = \dfrac{35.6 \times L \times I}{1000 \times A}$ 식으로 구한다.

거리 100 m, 전류 9 A, 단면적 4.0 mm²를 대입하면 $e = \dfrac{35.6 \times 100 \times 9}{1000 \times 4} = 8.01\ \mathrm{V}$가 된다.

발전부지가 적게 되는 것은 모듈을 세워서(종방향) 설치하는 이유와 관계가 없으며, 배치 방식은 부지 면적보다 적설·오염 대응 목적으로 정해진다.

모듈을 긴 방향으로 세워 설치하면 눈이나 빗물이 잘 흘러내려 세정효과가 좋아지고, 적설지대나 먼지·꽃가루가 많은 지역에서 오염·적설 부담을 줄이는 데 유리하다.

설비용량 합계는 $250+800+200+150 = 1400\ \mathrm{W}$이다.

수용률은 $\dfrac{\text{최대수용전력}}{\text{설비용량}} \times 100 = \dfrac{910}{1400} \times 100 = 65\ \%$로 계산된다.

접지선을 반드시 금속관에 넣어야 하는 것은 아니며, 손상을 방지할 수 있으면 합성수지관 등 다른 방법으로도 보호할 수 있다.

접속부의 부식 방지를 위한 컴파운드 도포, 접지선과 외함의 확실한 전기적 접속, 자동차단장치를 설치하는 경우 정격감도전류에 따라 접지저항값을 완화할 수 있다는 내용은 모두 올바른 시설방법이다.

참고로 문제에 나오는 제3종 접지공사는 KEC(한국전기설비규정) 도입 이전의 접지 구분으로, 출제 당시 기준에 따른 표현이다.

전문가에게 소리·냄새 등 이상 유무 확인을 의뢰하는 것은 준공 시점의 일회성 점검이 아니라 가동 중 유지관리(정기점검) 단계에서 반복적으로 확인해야 할 사항이다.

준공 시에는 인버터 취부 상태 확인, 송전 개시 후 전력량계 회전 확인, 발전사업자의 전력량계 사용 여부 확인처럼 설치 완료 시점에 한 번 점검하는 항목들을 확인한다.

어레이 계열 공정은 기초 → 가대 → 모듈 설치 순이므로 A는 어레이 기초공사, B는 어레이 가대공사, C는 어레이 설치공사다.

그림에서 A→B→C 흐름은 오른쪽의 "인버터 기초공사 → 인버터 설치공사" 흐름과 나란히 놓여 있다. 인버터 계열이 기초를 먼저 치고 그 위에 기기를 얹는 순서인 것처럼, 어레이 계열도 지반에 기초를 완성한 뒤 가대(지지 구조물)를 세우고 마지막에 모듈을 부착한다.

C와 "접속함 설치", "인버터 설치공사" 세 갈래가 모두 끝난 다음 배선공사로 합류하고 마지막에 "점검 및 검사"로 끝나는 구조가 그림에 이미 그려져 있다. 따라서 배선공사는 A~C 자리에 들어갈 수 없다.

가대공사를 기초보다 앞세우거나 모듈 설치를 가대보다 먼저 두는 순서는 구조적으로 성립하지 않는다.

가대와 지지기구 같은 구조물의 노출부는 미관과 안전을 위해 가능한 한 작게 해야 하며, 크게 하는 것은 검토 방향과 반대된다.

시공·유지보수의 편의성 확보, 볼트·너트를 상부에서 조일 수 있게 하는 구조, 온도 상승 억제를 위한 지붕과 모듈 사이 간격 확보는 모두 올바른 설치방법 검토항목이다.

독립형 전원시스템용 축전지는 충방전 사이클 특성이 우수해야 반복적인 충·방전에도 성능 저하 없이 오래 사용할 수 있다.

• 자기방전은 작을수록 좋다.
• 과충전에는 강해야 하며, 과충전이 잘 되는 것이 좋은 특성은 아니다.
• 저온에서는 입력(충전) 특성이 떨어지는 것이 일반적이므로, 온도 저하 시 입력특성이 우수하다는 표현은 축전지 선정 조건으로 옳지 않다.

여러 스트링의 출력을 접속함에서 하나로 모은 뒤 인버터로 보내는 회로 중간에는 점검·유지보수 시 회로를 개방할 수 있도록 주개폐기를 설치한다.

인덕터, 증폭기, 변압기는 이 위치에서 통상적으로 요구되는 개폐·차단 기능과 관계가 없다.

감리원은 착공신고서를 제출받아 적정성을 검토한 뒤 $7$일 이내에 발주자에게 보고해야 한다.

Y-Y-Δ 결선의 3권선 변압기에서 Δ권선은 폐회로를 이루어 여자전류에 포함된 제3고조파 성분을 그 안에서 순환시켜 계통으로 나가지 않도록 억제하는 역할을 한다.

이 구조의 주된 목적은 승압이나 노이즈 제거가 아니라 고조파 억제에 있다.

서지보호장치(SPD)를 설치할 때 접속도체의 길이는 $0.5\ \mathrm{m}$ 이하가 되도록 시공해야 한다.

접속도체가 길어지면 그 자체의 인덕턴스로 인해 서지 억제 효과가 떨어지기 때문이다.

출제 당시 전기사업법령 기준으로 신용평가 의견서 및 소요재원 조달계획서는 일정 규모를 넘어서는 대규모 발전사업의 재무능력을 확인하기 위해 요구되는 서류로, 설비용량 2 MW(2,000 kW)급 태양광발전소의 발전사업허가 신청 서류에는 해당하지 않는다.

송전관계 일람도, 전기사업허가 신청서, 사업계획서는 발전사업허가 신청 시 일반적으로 갖추어야 하는 서류다.

CV케이블(가교폴리에틸렌 절연 케이블)은 자외선 등 옥외 환경에 노출되면 열화되기 쉬워 내후성이 우수하다고 보기 어렵다.

반면 내열성과 내수성은 우수하고, 도체의 최고허용온도는 연속사용 시 90℃, 단락 시 230℃까지 견디는 특성을 가진다.

내선규정 기준으로 매설·심타 접지극용 동판은 두께 $0.7\ \mathrm{mm}$ 이상, 면적 $900\ \mathrm{cm^2}$ 이상이어야 한다.

비율차동계전기는 주로 변압기나 발전기 내부 고장을 검출하는 데 쓰이는 계전기로, 특고압 배전선로에 태양광을 연계할 때 계통 보호용으로 시설하는 계전기 항목에 해당하지 않는다.

과전압·부족전압·부족주파수 계전기는 계통 이상 시 태양광설비를 신속히 분리하기 위해 연계 보호에 실제로 사용되는 계전기들이다.

어레이에서 접속함으로 내려오는 케이블은 케이블 외경의 6배 이상 되는 곡률반경으로 배선해야 한다.

그림처럼 지붕(옥상) 끝단에서 케이블이 급하게 꺾이는 지점이 가장 위험하다. 반경이 작으면 도체가 늘어나고 절연체와 시스가 인장·압축을 받아 손상되어 수분 침투와 절연저하, 나아가 지락으로 이어질 수 있다.

2배·4배는 규정 하한에 못 미쳐 절연물 손상을 막을 수 없고, 8배는 안전 측이기는 하나 기준으로 제시된 최소값이 아니다. 시공 시에는 연피가 없는 케이블에서 외경의 6배 이상을 확보하면 된다.

전류계는 전류의 크기를 측정하는 계기일 뿐 절연 상태(비접지 여부)를 판별할 수 없어, 태양전지 모듈 2차측 회로의 비접지 확인 방법으로 쓰이지 않는다.

비접지 확인은 검전기, 회로시험기, 절연저항계 같은 간이측정기를 이용해 전압·절연 상태를 살펴보는 방식으로 이루어진다.

태양전지 모듈에서 그늘 등으로 출력이 낮아진 셀에 다른 셀들의 전류가 역방향으로 흘러 발열·손상되는 현상을 핫 스팟이라 하며, 이를 막기 위해 바이패스 다이오드를 병렬로 연결한다.

이 다이오드가 실제로 핫스팟 상황에서 견딜 수 있는지를 검증하는 시험이 바이패스 다이오드 열시험이다.

태양광발전시스템의 안전관리 예방업무는 위험 방지, 안전교육, 보호구·소화설비 점검처럼 사고를 막기 위한 사전 조치를 말하며, 안전관리비의 집행·정산 관리는 예산을 다루는 행정 업무이지 예방활동 자체가 아니다.

• 시설물 및 작업장의 위험 요소를 사전에 제거하는 것은 대표적인 예방업무이다.
• 안전작업 훈련과 교육은 사고를 막기 위한 핵심 예방활동이다.
• 보호구·소화설비의 설치와 점검은 재해를 예방하기 위한 설비 관리 업무이다.

전기작업은 한 손으로 하는 것이 원칙이며, 두 손으로 동시에 충전부에 접촉하면 전류가 심장을 관통하는 경로가 만들어져 감전 위험이 커지므로 두 손으로 안전하게 작업하라는 설명은 틀렸다.

• 통전표시기로 전원 투입 상태를 감시하는 것은 올바른 안전 절차이다.
• 전원을 차단해도 잔류전압이 있을 수 있으므로 항상 통전 중이라는 전제로 작업하는 것이 안전 원칙이다.
• 차단기·누전차단기는 오동작 가능성이 있으므로 정상 동작 여부를 별도로 확인해야 한다는 것도 옳은 설명이다.

태양광발전시스템 운영 시 비치서류는 설계·시공 관련 도면과 계약서류 중심이며, 송전 관계 일람도는 한전 계통 측 서류로 발전사업자의 일반 비치서류 목록에 해당하지 않는다.

• 건설 관련 도면은 시공 상태 확인을 위해 비치해야 한다.
• 구조물의 구조계산서는 하중 안전성 검토 근거로 보관한다.
• 시방서 및 계약서 사본은 시공 범위와 조건을 확인하기 위해 비치한다.

최대출력 결정시험에서 시험시료의 최대출력은 정격(표시)출력 대비 정해진 허용오차 범위 안에 있으면 되는 것이지, 무조건 정격출력 이상이어야 하는 것은 아니므로 이 설명이 틀렸다.

• 해당 모듈의 최대출력을 측정하는 것은 시험의 기본 목적이다.
• 출력 균일도가 평균출력의 일정 범위 이내여야 한다는 것은 실제 판정 기준이다.
• 환경시험 후 최대출력의 열화가 최초값 대비 일정 비율을 넘지 않아야 한다는 것도 실제 판정 기준이다.

송변전설비 점검이 끝난 뒤에는 작업 중 설치했던 접지선을 제거하고 설비 상태를 최종 확인한 다음 통전해야 하므로 이것이 점검 후 유의사항으로 옳다.

• 준비철저 및 연락, 회로도 검토는 점검을 시작하기 전에 하는 절차이다.
• 무전압 상태 확인 및 안전조치도 점검 작업 전에 이루어지는 절차이다.

절연저항 측정에는 온도·습도 보정을 위한 온도계·습도계와 측정 본체인 절연저항계가 필요하며, 접지저항계는 접지 계통의 저항을 측정하는 별도 장비로 절연저항 측정과는 무관하다.

태양전지 모듈 출력이 부하보다 커서 역조류(逆潮流)가 발생하고 부하가 용량성이면, 진상 전류 성분이 계통 임피던스에 작용하는 방향이 일반적인 부하 상황과 반대가 되어 전압상승만 나타난다.

용량성 부하는 전압보다 앞선 전류를 흘려 계통에 무효전력을 공급하는 형태가 되므로, 역조류 상황에서는 전압을 끌어올리는 방향으로 작용한다.

독립형(계통과 분리된) 인버터는 상용계통에 연계되지 않으므로 계통 이상 대응 기능인 단독운전 방지기능시험이나 계통 연계 전류 품질을 보는 교류출력전류 변형률 시험은 대상이 아니며, 부하 이상 상황에 견디는 능력을 보는 출력측 단락시험이 독립형 인버터에 필요한 시험항목이 된다.

• 자동기동·정지시험은 계통 상태에 따라 인버터가 스스로 기동·정지하는 동작을 확인하는 계통연계형 시험항목이다.
• 단독운전 방지기능시험은 계통에 연계된 인버터가 정전을 감지하기 위한 시험이다.
• 교류출력전류 변형률 시험도 계통에 흘려보내는 전류 파형의 품질을 확인하는 계통연계형 인버터 시험이다.

인버터의 절연저항을 측정할 때 입출력 단자에 주회로 외의 제어단자 등이 있으면 이를 별도로 분리하는 것이 아니라 주회로 단자와 함께 단락시켜 하나의 회로로 묶어 측정하는 것이 일반적인 방법이므로, 분리해서 측정한다는 설명은 틀렸다.

• 입출력 정격전압이 다르면 더 높은 전압 쪽을 절연저항계 선택 기준으로 삼는 것은 맞는 방법이다.
• 서지업서버처럼 내전압이 약한 소자가 있는 회로는 손상을 막기 위해 미리 분리하고 측정해야 한다.
• 무변압기형 인버터는 절연 구조가 특수하므로 제조사가 권장하는 방법에 따라 측정하는 것이 맞다.

일상점검에서는 인버터 통풍구가 막히지 않아야 정상이며, 통풍구가 막히면 방열이 되지 않아 과열·고장의 원인이 되므로 통풍구가 막혀 있어야 한다는 설명은 틀렸다.

• 접속함 외함의 파손 여부 확인은 올바른 점검 항목이다.
• 태양전지 어레이의 오염 여부 확인도 발전효율 저하를 막기 위한 정상 점검 항목이다.
• 인버터 운전 중 이상 냄새 유무 확인도 고장 징후를 조기에 파악하는 정상 점검 항목이다.

육안점검은 눈으로 보고 판단하는 외관 확인 절차이므로, 토크렌치 같은 계측기구로 수치를 측정해야 하는 볼트 조임 토크 확인은 육안점검이 아니라 별도의 측정·검사 항목에 해당한다.

• 유리 등 표면의 오염·파손 확인은 눈으로 판단하는 대표적 육안점검이다.
• 가대의 부식·녹 확인도 외관을 보고 판단하는 육안점검이다.
• 프레임의 파손·변형 확인 역시 육안으로 이루어지는 점검이다.

배전반의 일상순시점검은 운전 중에 외부에서 이상 유무를 살피는 점검이므로 외함, 접지, 모선 및 지지물처럼 밖에서 확인할 수 있는 부위가 대상이다. 반면 주회로 단자부는 정전시킨 뒤 내부를 열어 조임 상태·과열 흔적 등을 확인해야 하므로 정기점검 항목에 해당한다.

자가용전기설비를 설치·운영하는 자는 전기안전관리자를 선임(대행 위탁 포함)해야 하므로, 20kW 이하 소규모 태양광발전시스템이라도 보기 중 법령이 요구하는 법정 필수요원은 전기안전관리자이다.

• 모니터링 요원, 유지보수 요원은 실무상 둘 수 있는 인력이지 법에서 강제하는 필수요원은 아니다.
• REC 관리자는 신재생에너지 공급인증서 관련 업무 담당자로, 전기설비 안전관리와는 별개의 역할이다.

어레이 개방전압 측정은 태양전지 모듈·배선 쪽의 이상을 찾기 위한 시험으로, 동작이 불량한 모듈이나 결선 누락·오결선 여부를 검출하는 데 목적이 있으며, 인버터 자체의 오동작 여부를 확인하는 목적은 아니다.

계측기기·표시장치는 실제 운전 상태를 감시하고 발전전력량을 파악하며 성능 평가를 위한 데이터를 수집하는 데 목적이 있을 뿐, 아직 일어나지 않은 성능을 미리 예측하는 것은 계측기기의 사용 목적이 아니다.

유지보수 전에는 해당 단로기를 열어서(개방) 주회로를 전원에서 분리해야 무전압 상태가 되므로, 단로기를 닫아서 무전압이 되게 한다는 설명은 반대로 되어 있어 틀렸다.

• 차단기 앞에 점검중 표지판을 다는 것은 오조작을 막기 위한 정상 조치이다.
• 잔류전압 방전을 위해 접지를 시키는 것도 감전 예방을 위한 정상 조치이다.
• 검전기로 무전압 상태를 확인하는 것 역시 필수적인 안전 확인 절차이다.

저압전로의 절연저항은 대지전압을 기준으로 구분되며, 출제 당시 기준(구 전기설비기술기준)으로 대지전압이 150V를 넘고 300V 이하인 구간에서는 절연저항값이 $0.2\ \mathrm{M\Omega}$ 이상이어야 하므로 대지전압 200V인 경우가 이 구간에 해당한다.

배전반을 운전 중인 상태에서 외부로부터 이상한 소리·냄새·과열·손상 등을 점검항목에 따라 살펴보고, 이상이 발견되면 문을 열어 이상 정도를 확인하는 점검이 일상순시점검이다.

• 정기점검은 원칙적으로 정전시킨 뒤 일정 주기마다 내부까지 상세히 실시하는 점검이다.
• 임시점검은 사고나 이상 징후가 발생했을 때 그때그때 실시하는 점검이다.

출제 당시 기준(구 전기설비기술기준)으로, 사용전압 400V 미만의 전로에 시설하는 기계기구의 철대 및 금속제 외함에는 제3종 접지공사를 하도록 정해져 있었다.

빈칸에 들어갈 말은 태양전지다.

전기설비기술기준의 정의에서 "발전소"는 발전기·원동기·연료전지·태양전지·해양에너지 그 밖의 기계기구를 시설하여 전기를 발생시키는 곳이다. 나열된 항목이 모두 전기를 만들어내는 설비(기계기구) 그 자체라는 점이 열쇠다.

태양광과 태양열은 에너지원의 이름일 뿐 시설물이 아니어서 기계기구를 열거하는 자리에 들어갈 수 없고, 집광판은 빛을 모으는 부속품이지 발전을 담당하는 기기가 아니다.

전기공사업 등록의 필요적(반드시) 취소 사유는 등록 후 미개업·장기 휴업, 최근 5년간 3회 이상 영업정지처분, 거짓 등 부정한 방법으로 등록한 경우처럼 등록 자체의 정당성이나 계속 여부에 관한 중대한 사유들이며, 하도급 관계법령 위반은 영업정지 등 다른 제재 사유에 해당할 뿐 반드시 등록을 취소해야 하는 사유는 아니다.

전선을 접속할 때는 전선의 세기(인장강도)를 20% 이상 감소시키지 않아야 한다는 것이 전기설비 관련 기준의 원칙이다.

신·재생에너지정책심의회는 신·재생에너지 기본계획의 수립·변경, 기술개발 및 이용·보급에 관한 사항, 그 밖에 산업통상자원부장관이 필요하다고 인정하는 사항 등을 심의한다. 심의회가 다루는 기준가격은 신·재생에너지 발전에 의한 전기의 기준가격이므로, '송배전 등 전기의 기준가격'이라고 한 것은 심의사항으로 맞지 않는다.

출제 당시 기준(구 전기설비기술기준)으로, 고압 및 특고압의 전로에 시설하는 피뢰기에는 제1종 접지공사를 하도록 정해져 있었다.

관련 법령이 정의하는 녹색기술에는 온실가스 감축기술, 에너지 이용 효율화 기술, 청정생산기술, 청정에너지 기술 등이 포함되며, '청정소비기술'이라는 항목은 녹색기술의 범위에 해당하지 않는다.

펠릿과 목탄은 고체 상태의 연료이므로, 이를 '기체연료'라고 표현한 것 자체가 신·재생에너지 연료의 기준·범위 설명으로 맞지 않는다.

• 중질잔사유를 가스화한 합성가스는 신·재생에너지 연료 기준에 해당한다.
• 바이오가스·바이오에탄올·바이오액화유·합성가스 등도 생물유기체 변환 연료로 인정된다.
• 동식물성 유지를 변환시킨 바이오디젤도 인정되는 신·재생에너지 연료이다.

출제 당시 기준으로 신·재생에너지 공급의무화 대상인 공공기관 건축물 중 2014년에 건축허가를 신청한 경우 적용되는 의무공급비율은 12%였다.

신·재생에너지법상 공급의무자가 의무적으로 공급해야 하는 신·재생에너지 발전량의 합계는 총전력생산량의 10% 범위 이내에서 대통령령으로 정하도록 규정되어 있었다(출제 당시 기준).

출제 당시 기준으로, 아크가 발생하는 고압용 차단기·개폐기 등을 시설할 때는 가연성 물질로부터 1.0m 이상 이격시켜야 했다(특고압용은 이보다 더 큰 이격거리가 적용된다).

신·재생에너지의 기술개발·이용·보급 및 신·재생에너지 발전에 의한 전기 공급에 관한 실행계획은 매년(1년) 수립·시행하도록 되어 있으며, 이는 5년마다 수립하는 기본계획과 구분된다.

산업통상자원부장관이 신·재생에너지 기술개발·이용보급 계획서를 검토할 때 확인하는 사항은 기본계획과의 조화성, 시의성, 다른 계획과의 중복성 등이며, 단독연구가 가능한지 여부는 이러한 검토 기준에 해당하지 않는다.

전기사업법령상 표준전압 380볼트의 허용오차는 상하로 38볼트 이내이므로, 20볼트 이내라고 한 설명이 틀렸다.

• 표준전압 110볼트는 상하로 6볼트 이내가 맞다.
• 표준전압 220볼트는 상하로 13볼트 이내가 맞다.
• 표준주파수 60헤르츠의 상하로 0.2헤르츠 이내라는 허용오차도 규정과 일치한다.

발전기는 용량에 관계없이 과전류나 과전압이 발생하면 자동으로 전로에서 차단되도록 시설해야 하는 반면, 베어링 과열이나 유압 이상, 내부고장으로 인한 자동차단 장치는 일정 용량 이상의 발전기에만 적용되는 조건이다.

출제 당시 기준(전기공사업법령)으로, 전압에 관계없이 모든 전기공사를 시공관리할 수 있는 자격은 고급전기공사기술자 또는 특급전기공사기술자에게 부여되며, 중급·저압 등급의 기술자는 시공관리할 수 있는 전압 범위가 제한된다.

저압전로에 사용하는 퓨즈는 수평으로 붙인 경우 정격전류의 $1.1$배 전류에는 견뎌야 하고, 정격전류의 1.6배 및 2배 전류가 흐를 때는 정해진 시간 안에 용단되어야 한다는 것이 출제 당시 과전류차단기 시설 기준이었다.

절연내력시험은 최대사용전압의 1.5배 직류전압을 충전부와 대지 사이에 연속하여 10분간 인가하여 견디는지 확인하는 시험이다.

출제 당시 기술기준에서 연료전지 및 태양전지 모듈에 대해 정한 기준으로, 교류전압을 인가하는 경우에는 최대사용전압의 1배(계산값이 500V 미만이면 500V)를 같은 시간 동안 가한다.

주택의 태양전지모듈에 접속하는 부하측 옥내전로의 대지전압은 직류 600V 이하로 시설하여야 한다.

이는 일반 저압 옥내배선의 대지전압 제한과는 별도로 태양광설비의 직류 배선에 적용되는 기준이다(출제 당시 전기설비기술기준 기준).

태양전지모듈을 병렬로 접속하는 전로에 단락이 발생하면 그 전로를 보호하기 위해 과전류차단기 또는 이와 동등한 기능을 가진 기구를 그 전로에 시설한다.

개폐기는 수동 개폐 장치로 단락전류를 자동 차단하지 못하고, 누전차단기는 지락(누전) 검출용이며, 전류검출기는 측정만 할 뿐 차단 기능이 없어 단락보호 목적에 맞지 않는다.