전기산업기사 실기(필답형) 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

2024년 전기산업기사실기(필답형) 2회차

총 20문항 · 주관식 · A4 약 1장

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전기산업기사 실기(필답형) 기출문제모두CBT · moducbt.com

2024년 전기산업기사실기(필답형) 2회차

총 20문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

24-2

욕조나 샤워시설을 둔 욕실·화장실처럼 몸이 젖은 채로 전기를 다루게 되는 곳에 콘센트를 놓을 때 지켜야 할 규정이다. 괄호에 들어갈 수치를 쓰시오.

「전기용품 및 생활용품 안전관리법」의 적용을 받는 인체감전보호용 누전차단기(정격감도전류 ( ① )[mA] 이하, 동작시간 ( ② )초 이하의 전류동작형의 것에 한한다) 또는 절연변압기(정격용량 ( ③ )[kVA] 이하인 것에 한한다)로 보호된 전로에 접속하거나, 인체감전보호용 누전차단기가 부착된 콘센트를 시설하여야 한다.

정답 및 해설

① 15

② 0.03

③ 3

[해설]

한국전기설비규정(KEC) 234.5는 욕실처럼 몸이 물에 젖는 장소의 콘센트에 일반 장소보다 강화된 감전보호를 요구한다.

누전차단기 정격감도전류 15 mA 이하 — 젖은 몸은 저항이 낮아 일반 기준 30 mA의 절반으로 감도를 높인다.
동작시간 0.03초 이하 — 심실세동에 이르기 전에 전로를 빠르게 끊는다.
절연변압기 정격용량 3 kVA 이하 — 전원을 대지와 분리해 지락 경로를 없앤다.

혼동 주의: 일반 장소의 인체감전보호용 누전차단기는 30 mA·0.03초 이하이고, 15 mA는 물기 있는 장소에만 쓰는 기준이다.

문제 2

24-2

정사각형 단위 구역의 네 꼭짓점에서 조도 $E_1$ , $E_2$ , $E_3$ , $E_4$ 를 그림과 같이 측정하였다. 4점법으로 이 구역의 평균 조도를 구하시오. (단, 꼭짓점 사이의 거리는 모두 같다.)

정답 및 해설

17.5[lx]

[해설]

4점법은 단위 구역 네 꼭짓점에서 잰 조도를 산술평균해 평균 조도로 삼는 방법이다. 꼭짓점 간격이 모두 같아 각 점이 대표하는 면적이 같으므로 가중치를 두지 않는다.

E = (E₁ + E₂ + E₃ + E₄)/4
= (20 + 15 + 20 + 15)/4 = 70/4
= 17.5[lx]

혼동 주의: 5점법은 중앙점에 가중치를 두므로 이렇게 단순평균하면 안 된다.

문제 3

24-2

공사업자는 등록사항 가운데 「전기공사업법」이 말하는 "대통령령으로 정하는 중요사항"이 바뀌면 그 사실을 시·도지사에게 신고하여야 한다. 이때의 중요사항을 2가지만 쓰시오.

정답 및 해설

① 영업소의 소재지

② 대표자

[해설]

전기공사업법 시행령이 정한 등록사항 변경신고 대상 중요사항에서 나온다. 공사업자가 누구이고 어디서 영업하는지를 가리는 항목이라 바뀌면 신고해야 한다.

영업소의 소재지 — 공사업자가 실제 영업하는 장소가 바뀐 경우다.
대표자 — 공사업을 책임지는 사람이 바뀐 경우다.

혼동 주의: 중요사항에는 이 밖에 상호·자본금·전기공사기술자도 들며, 자본금은 공사업과 무관한 변경이면 제외된다.

문제 4

24-2

부등률이란 무엇인지 그 정의를 쓰시오.

정답 및 해설

각 부하의 개별 최대수용전력을 합한 값을 합성 최대수용전력으로 나눈 비

[해설]

부등률은 여러 부하의 최대수요가 서로 다른 시각에 흩어져 나타나는 정도를 나타내는 값이다.

부등률 = 각 부하 최대수용전력의 합 ÷ 합성 최대수용전력
최대가 같은 시각에 겹치면 1이고 시각이 어긋날수록 커지므로 항상 1 이상이다.

혼동 주의: 수용률은 최대수용전력 ÷ 설비용량이고, 부하율은 평균전력 ÷ 최대수용전력이다.

문제 5

24-2

아래 계통도의 기기 안쪽 A 지점에서 완전 지락 사고가 일어났다. 물음에 답하시오.

(1) 아무도 외함에 손대지 않고 있을 때, 외함이 대지에 대하여 갖는 전압[V]을 구하시오.

(2) 사람이 외함을 잡았다면 그 몸으로 통하는 전류[mA]는 얼마인지 구하시오.(단, 인체 저항 3,000[Ω]으로 본다.)

정답 및 해설

(1) 200[V]

(2) 66.47[mA]

[해설]

지락이 나면 전원 220[V]가 변압기 접지저항 R₁과 외함 접지저항 R₂의 직렬회로에 걸린다. 외함의 대지전압은 R₂에 걸리는 분압이다.

e = R₂/(R₁+R₂) × E = 100/(10+100) × 220 = 200[V]

사람이 외함을 잡으면 인체저항 3,000[Ω]이 R₂와 병렬로 들어간다. 인체로 흐르는 전류는 전류분배로 구한다.

병렬저항 = 100×3,000 ÷ (100+3,000) = 96.77[Ω]
전체전류 I = 220 ÷ (10+96.77) = 2.0604[A]
인체전류 = 2.0604 × 100/(100+3,000) = 0.06647[A] = 66.47[mA]

혼동 주의: 전류분배에서는 인체 자신의 저항이 아니라 상대편 저항 R₂를 분자에 둔다.

문제 6

24-2

서지보호장치(SPD)는 과도하게 치솟는 전압을 억누르고 서지전류를 흘려보내는 데 쓰인다. 이 SPD에 관하여 다음에 답하시오.

(1) 기능상 어떻게 나뉘는지 3가지를 쓰시오.

(2) 구조상 어떻게 나뉘는지 2가지를 쓰시오.

정답 및 해설

(1) ① 전압 스위칭형 SPD ② 전압 제한형 SPD ③ 복합형 SPD

(2) ① 1포트 SPD ② 2포트 SPD

[해설]

(1) 기능에 따른 분류

① 전압 스위칭형 : 평상시에는 높은 임피던스를 유지하다가 서지가 들어오면 순간적으로 낮은 임피던스로 넘어가는 소자를 쓴다. 방전갭·가스방전관·사이리스터 계열이 여기 속하며, 불연속적인 전압-전류 특성을 보인다.

② 전압 제한형 : 서지 전압이 커질수록 임피던스가 연속적으로 낮아져 전압을 일정 수준으로 눌러 준다. 산화아연(ZnO) 바리스터나 억제형 다이오드가 대표적이다.

③ 복합형 : 위 두 소자를 함께 넣어 인가되는 서지의 성질에 따라 스위칭 동작과 제한 동작을 모두 하는 것이다.

(2) 구조에 따른 분류

① 1포트 SPD : 단자가 한 쌍뿐이어서 보호할 선로에 병렬로 접속한다. 서지전류를 대지로 흘려보내는 분류형이다.

② 2포트 SPD : 입력과 출력 단자쌍이 따로 있어 선로 중간에 직렬로 삽입한다. 두 단자쌍 사이에 직렬 임피던스가 들어 있어 전압을 한 번 더 낮춰 준다.

문제 7

24-2

그림의 계통에서 측로(바이패스) 단로기 $DS_3$ 으로 부하에 급전을 이어 가면서 차단기 CB를 점검하려고 한다. 이때의 조작 순서를 기기 기호로 쓰시오. (단, 평상시 $DS_3$ 은 열려 있다.)

정답 및 해설

$DS_3$ (투입) → CB(개방) → $DS_2$ (개방) → $DS_1$ (개방)

[해설]

단로기는 아크를 끄지 못해 무부하 상태에서만 개폐할 수 있다. 부하전류는 반드시 차단기로 끊어야 한다.

DS₃를 먼저 투입해 측로를 이어 두면 부하 급전이 끊기지 않는다.
CB를 개방하면 주회로 전류가 끊기고 부하전류는 측로로 옮겨 간다.
DS₂는 전류가 흐르지 않는 상태에서 부하측부터 연다.
DS₁을 마지막으로 열어 CB를 전원에서 완전히 분리한다.

복구는 역순으로 DS₁ 투입 → DS₂ 투입 → CB 투입 → DS₃ 개방이다. 단로기는 전류가 흐르지 않을 때만 조작한다는 원칙으로 외우면 순서가 따라 나온다.

문제 8

24-2

그림은 3상 154[kV] 계통의 회로도이다. 점 F에서 3상 단락고장이 일어났을 때의 단락전류를 구하려고 한다. 아래 조건을 보고 물음에 답하시오. (단, 송전선로의 $\%Z_{TL}$ 은 A-F 구간에 해당하며, 그 밖의 조건은 무시한다.)

[조건]

① 발전기 $G_1$ : $S_{G1}=20$ [MVA], $\%Z_{G1}=30$ [%] / $G_2$ : $S_{G2}=5$ [MVA], $\%Z_{G2}=30$ [%]

② 변압기 $T_1$ : 11/154[kV], 20[MVA], $\%Z_{T1}=10$ [%] / $T_2$ : 6.6/154[kV], 5[MVA], $\%Z_{T2}=10$ [%]

③ 송전선로 : 154[kV], 20[MVA], $\%Z_{TL}=5$ [%]

(1) 정격전압과 정격용량을 각각 154[kV], 100[MVA]로 할 때의 정격전류 $I_n$ 을 구하시오.

(2) 기준용량 100[MVA]로 환산한 $\%Z_{G1}$ , $\%Z_{G2}$ , $\%Z_{T1}$ , $\%Z_{T2}$ , $\%Z_{TL}$ 을 각각 구하시오.

(3) 점 F에서 본 합성 %임피던스를 구하시오.

(4) 점 F에서의 3상 단락전류 $I_s$ 를 구하시오.

(5) 점 F에 시설할 차단기의 차단용량을 구하시오.

정답 및 해설

(1) 374.90[A]

(2) $\%Z_{G1}=150$ [%], $\%Z_{G2}=600$ [%], $\%Z_{T1}=50$ [%], $\%Z_{T2}=200$ [%], $\%Z_{TL}=25$ [%]

(3) 185[%]

(4) 202.65[A]

(5) 54.05[MVA]

[해설]

%임피던스는 기준용량에 비례하므로 모두 100[MVA] 기준으로 환산한 뒤 합성한다. 단락전류와 단락용량은 정격값에 100/%Z를 곱해 구한다.

정격전류: I_n = 100×10⁶ ÷ (√3×154×10³) = 374.90[A]

환산: %Z_G1 = 30×100/20 = 150[%], %Z_G2 = 30×100/5 = 600[%]
%Z_T1 = 10×100/20 = 50[%], %Z_T2 = 10×100/5 = 200[%], %Z_TL = 5×100/20 = 25[%]

합성: G₁–T₁ 계열 200[%]와 G₂–T₂ 계열 800[%]는 병렬이고, 선로 25[%]가 여기에 직렬로 붙는다.
%Z = 200×800 ÷ (200+800) + 25 = 185[%]

단락전류: I_s = 100/185 × 374.90 = 202.65[A]
차단용량: P_s = 100/185 × 100 = 54.05[MVA]

문제 9

24-2

다음 그림기호가 나타내는 것의 정확한 명칭을 각각 쓰시오.

①	②	③	④	⑤
CT	TS			Wh

정답 및 해설

① 변류기(상자)

② 타임스위치

③ 축전지

④ 콘덴서

⑤ 전력량계(상자들이 또는 후드붙이)

[해설]

옥내배선용 그림기호에서 사각 상자는 기기가 상자(함) 안에 들어 있음을 뜻한다. 그래서 명칭을 쓸 때 상자 표기를 함께 적어 준다.

① CT — 대전류를 계측·보호에 쓸 수 있는 작은 전류로 바꾸는 변류기다. 상자 안에 그려져 있으므로 '변류기(상자)'로 적는다.

② TS — 정해진 시각에 회로를 여닫는 타임스위치다.

③ 길이가 다른 두 평행선(긴 선이 +극, 짧은 선이 −극)은 축전지의 심벌이다.

④ 길이가 같은 두 평행선은 콘덴서의 심벌이다. ③과 ④는 선의 길이 차이로만 갈리므로 나란히 놓고 비교해 익혀 두어야 한다.

⑤ Wh — 사용 전력량을 재는 전력량계다. 상자 안에 넣은 것은 '상자들이', 옥외에서 비를 막는 후드를 씌운 것은 '후드붙이'라고 부른다.

문제 10

24-2

다음 뜻풀이는 한국전기설비규정이 쓰는 용어를 설명한 것이다. [보기] 가운데 알맞은 말을 하나씩 골라 괄호를 채우시오.

[보기] 배선, 급전소, 전선, 전선로, 발전소, 변전소, 개폐소, 전로

( ① ) : 전력계통 운용에 관한 지시 또는 급전조작을 하는 곳

( ② ) : 강전류 전기의 전송에 사용하는 전기 도체, 절연물로 피복한 전기 도체 또는 절연물로 피복한 전기 도체를 다시 보호 피복한 전기 도체

( ③ ) : 통상의 사용상태에서 전기가 통하고 있는 곳

( ④ ) : 발전소·변전소·개폐소 및 이에 준하는 곳, 전기사용장소 상호간의 전선(전차선은 제외한다)과 이를 지지하거나 수용하는 시설물

정답 및 해설

① 급전소

② 전선

③ 전로

④ 전선로

[해설]

한국전기설비규정 용어의 정의에서 장소·도체·경로·시설물을 구분하는 문항이다.

급전소 — 설비가 있는 곳이 아니라 계통 운용 지시와 급전조작을 하는 지령 장소다.
전선 — 나도체·절연전선·케이블처럼 전기를 보내는 도체 자체다.
전로 — 통상의 사용상태에서 전기가 통하는 경로다.
전선로 — 발전소·변전소 등과 전기사용장소를 잇는 전선에 그 지지물까지 묶은 시설물 전체다.

혼동 주의: 배선은 전기사용장소에 시설하는 전선을 가리키고, 전선로에서는 전차선을 제외한다.

문제 11

24-2

어느 화력발전소가 1시간 운전하는 동안 중유 12[ton]을 소비하면서 40,000[kW]를 발전하였다. 중유의 발열량이 10,000[kcal/kg]일 때 이 발전소의 효율은 몇 [%]인지 구하시오.

정답 및 해설

28.67[%]

[해설]

발전소 효율은 연료 발열량 중 전기로 나온 비율이며, 1[kWh] = 860[kcal]로 환산한다.

η = 860PT ÷ (BH) × 100
= 860×40,000×1 ÷ (12×10³×10,000) × 100
= 34,400,000 ÷ 120,000,000 × 100 = 28.67[%]

혼동 주의: 중유 12[ton]은 반드시 12,000[kg]으로 바꿔 대입한다.

문제 12

24-2

다음 두 그림이 나타내는 수전 방식의 명칭을 각각 쓰시오.

①

②

정답 및 해설

① 환상식(루프) 수전방식

② 스폿 네트워크 방식

[해설]

그림에서 선이 이어진 모양을 보고 수전 방식을 구분한다. 회선이 고리를 이루면 환상식이고, 여러 회선의 변압기 2차측이 한 모선에 모이면 스폿 네트워크다.

환상식(루프) 수전방식 — 변전소에서 나간 두 회선이 여러 수용가의 수전설비를 차례로 거친 뒤 서로 이어져 폐루프를 이룬다. 그래서 고장 난 구간만 떼어 내고 나머지는 반대 방향에서 계속 전기를 받는다.
스폿 네트워크 방식 — 서로 다른 배전선 여러 회선에서 각각 네트워크 변압기로 전기를 받고, 네트워크 프로텍터를 거쳐 2차측을 한 모선에 병렬로 묶는다. 그래서 한 회선이 고장 나도 무정전으로 공급된다.

네트워크 프로텍터는 프로텍터 차단기·프로텍터 퓨즈·전력방향계전기로 이루어진다. 배전선 쪽으로 전력이 거꾸로 흐르면 그 회선을 자동으로 떼어 낸다.

문제 13

24-2

비접지 방식의 3상 선로에서 영상전압을 얻기 위해 사용하는 기기의 명칭을 쓰시오.

정답 및 해설

접지형 계기용변압기(GPT)

[해설]

비접지 계통은 1선 지락전류가 매우 작아 전류 대신 영상전압으로 지락을 검출한다.

접지형 계기용변압기(GPT)는 1차를 Y결선해 중성점을 접지하고 2차를 개방 델타로 묶은 기기다. 평상시에는 개방단 전압이 0이지만 지락이 생기면 영상전압이 나타나 지락과전압계전기(OVGR)를 동작시킨다.

혼동 주의: 지락전류를 검출하는 기기는 영상변류기(ZCT)다.

문제 14

24-2

길이 50[km]인 송전선로의 한 선에 현수애자를 300련 달았다. 애자 1련의 누설저항이 $10^3$ [MΩ]이라면 이 선로 한 선의 누설 컨덕턴스는 몇 [μ℧]인지 구하시오. (단, 주어진 조건만 사용한다.)

정답 및 해설

0.3[μ℧]

[해설]

애자 300련은 전선과 대지 사이에 나란히 걸려 있으므로 누설저항 300개가 병렬로 연결된 것으로 본다. 병렬이면 컨덕턴스는 그대로 더해진다.

G = 300 ÷ (10³×10⁶)
= 3×10^-7[℧]
= 0.3[μ℧]

혼동 주의: 선로 길이 50[km]는 쓰지 않는다. 1련 저항과 련수만으로 한 선 전체의 값이 나온다.

문제 15

24-2

한 부지 안에 A, B, C 세 개의 공장을 두고 소형 $P_1$ , 중형 $P_2$ , 대형 $P_3$ 세 대의 급수 펌프로 물을 대기로 하였다. 가동 중인 공장의 수에 따라 아래 방침대로 펌프를 골라 돌린다고 할 때 물음에 답하시오.

[급수 방침]

① 세 공장이 모두 쉬고 있거나 그중 한 곳만 돌아가는 동안에는 $P_1$ 만 운전한다.

② 세 공장 가운데 두 곳이 돌아가는 동안에는 $P_2$ 만 운전한다.

③ 세 공장이 모두 돌아가는 동안에는 $P_3$ 만 운전한다.

(1) 위 방침을 진리표로 나타내시오(공장이 가동 중이면 1, 휴무이면 0).

A	B	C
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

(2) $P_1$ , $P_2$ , $P_3$ 의 출력식을 접점 수가 가장 적어지도록 정리하시오.

(3) 아래 미완성 유접점 회로의 빈 접점에 문자를 넣어 회로를 완성하시오.

정답 및 해설

(1)

A	B	C	$P_1$	$P_2$	$P_3$
0	0	0	1	0	0
0	0	1	1	0	0
0	1	0	1	0	0
0	1	1	0	1	0
1	0	0	1	0	0
1	0	1	0	1	0
1	1	0	0	1	0
1	1	1	0	0	1

(2) $P_1=\overline{A}(\overline{B}+\overline{C})+\overline{B}\,\overline{C}$

$P_2=A(\overline{B}C+B\overline{C})+\overline{A}BC$

$P_3=ABC$

(3)

좌·우 모선 사이에 세 그룹을 병렬로 놓는다. $P_1$ 그룹은 $\overline{B}\cdot\overline{C}$ 직렬 가지와, $\overline{C}$ · $\overline{B}$ 병렬 뒤에 $\overline{A}$ 를 직렬로 단 가지를 병렬로 묶어 $P_1$ 에 접속한다. $P_2$ 그룹은 $\overline{A}\!-\!B\!-\!C$ 가지와, $A$ 뒤에 $\overline{B}\!-\!C$ · $B\!-\!\overline{C}$ 두 가지를 병렬로 단 가지를 병렬로 묶어 $P_2$ 에 접속한다. $P_3$ 그룹은 $A\!-\!B\!-\!C$ 를 직렬로만 잇는다.

[해설]

가동 중인 공장을 1로 두면 A·B·C 가운데 1의 개수가 곧 가동 중인 공장 수다. 그래서 1이 0~1개인 행은 $P_1$ , 2개인 행은 $P_2$ , 3개인 행은 $P_3$ 만 1로 채운다.

$P_1$ 은 1이 하나 이하인 네 행의 합이다.
$P_1=\overline{A}\,\overline{B}\,\overline{C}+\overline{A}\,\overline{B}C+\overline{A}B\overline{C}+A\overline{B}\,\overline{C}$
$=\overline{A}\,\overline{B}+\overline{A}\,\overline{C}+\overline{B}\,\overline{C}$
$=\overline{A}(\overline{B}+\overline{C})+\overline{B}\,\overline{C}$

두 번째 줄은 $X+X=X$ 를 이용해 $\overline{A}\,\overline{B}\,\overline{C}$ 를 세 번 겹쳐 쓰고 다른 세 항과 하나씩 짝지어 얻은 식이다. 마지막 줄은 $\overline{A}$ 가 들어 있는 두 항을 묶어 접점 수를 줄인 것이다.

$P_2$ 는 1이 정확히 두 개인 세 행의 합에서 A가 들어 있는 두 항을 묶은 것이고, $P_3$ 는 모두 1인 한 행뿐이다.
$P_2=\overline{A}BC+A\overline{B}C+AB\overline{C}=A(\overline{B}C+B\overline{C})+\overline{A}BC$
$P_3=ABC$

유접점 회로로 옮길 때는 논리곱은 직렬, 논리합은 병렬로 잇고, 문자 위에 바가 있으면 b접점으로 그린다. 그래서 $P_1$ 에는 $\overline{B}\,\overline{C}$ 직렬 가지와, $\overline{B}$ · $\overline{C}$ 병렬 뒤에 $\overline{A}$ 를 직렬로 단 가지가 병렬로 들어간다.

문제 16

24-2

다음은 고압 배전선을 환상(루프)식 배전간선으로 꾸미기 위한 미완성 단선도이다. 범례의 심벌을 사용하여 단선도를 완성하시오.

정답 및 해설

변전소에서 인출한 두 회선을 부하 1 → 부하 2 → 부하 3 순으로 이어 준 뒤 마지막 부하에서 나온 선을 나머지 인출 회선에 연결하여 하나의 폐루프를 만든다. 각 부하는 좌·우 두 방향의 간선에서 각각 단로기 → 차단기 → 단로기 순서로 분기시켜 부하 변압기에 접속한다. 이렇게 하면 어느 방향에서도 급전할 수 있다.

[해설]

환상식(루프) 배전간선은 변전소에서 나간 간선이 부하를 차례로 거친 뒤 다시 변전소로 돌아오는 닫힌 고리여야 한다. 그래서 인출 회선 하나를 부하 1로 넣고, 부하 3을 지난 선을 나머지 인출 회선에 이어 고리를 닫는다.

각 부하는 좌·우 두 방향의 간선에서 각각 단로기 → 차단기 → 단로기 순서로 분기해 부하 변압기에 잇는다. 차단기는 사고전류를 끊고, 앞뒤 단로기는 고장 구간이나 차단기를 점검할 때 회로에서 떼어 내는 역할을 한다.

이렇게 하면 간선 한 구간이 고장 나도 그 구간만 분리하고 반대 방향에서 계속 급전할 수 있다. 혼동 주의: 한쪽 끝이 열려 있으면 환상식이 아니라 수지상식(가지식)이다.

문제 17

24-2

사무실의 바닥면적이 1,200[m²]이고, 이 실내를 평균 300[lx]로 비추려고 한다. 쓰려는 등은 40[W] 형광등으로 1등당 광속이 2,500[lm]이며 조명률 0.7, 감광보상률 1.5를 적용한다. 등이 모두 몇 개 있어야 하는지 구하시오.

정답 및 해설

309[개]

[해설]

광속법에 따라 등이 작업면에 유효하게 보내는 광속(FUN)이 필요 광속(EAD)과 같아야 한다.

N = EAD / (FU)
= 300 × 1,200 × 1.5 / (2,500 × 0.7)
= 540,000 / 1,750 = 308.57

등이 모자라면 목표 조도에 못 미치므로 소수점은 올려 309개로 한다. 감광보상률은 분자에 곱하고, 40 W라는 소비전력은 계산에 쓰지 않는다.

문제 18

24-2

그림과 같이 변류기(CT) 2대를 V결선하고 과전류계전기(OCR) 3대를 접속하여 사용한다. 다음 물음에 답하시오.

(1) ③번 OCR에 흐르는 전류는 어느 상의 전류와 같은지 쓰시오.

(2) OCR은 주로 어떤 사고가 났을 때 동작하는지 쓰시오.

(3) 통전 중인 변류기의 2차 측 기기를 교체하려 할 때 가장 먼저 취해야 할 조치를 쓰시오.

정답 및 해설

(1) b상 전류

(2) 단락사고

(3) 변류기 2차 측을 단락시킨다.

[해설]

2CT 3OCR(V결선) 방식은 a상과 c상에만 CT를 달고, 두 CT의 2차 전류가 합쳐지는 공통선에 OCR을 하나 더 넣는다.

평형 3상에서는 세 상전류의 합이 0이므로 공통선 OCR에는 b상 전류와 크기가 같은 전류가 흐른다.
$I_a+I_c=-I_b$

OCR(과전류계전기)은 정정값을 넘는 큰 전류에 동작하므로 주로 단락사고를 검출한다. 전류가 작은 지락사고는 지락계전기(OCGR 등)가 따로 맡는다.

통전 중에 CT 2차를 열면 1차 전류가 모두 여자전류로 작용해 2차에 고전압이 유기된다. 그러므로 기기를 떼기 전에 반드시 2차 측부터 단락해 절연파괴와 감전을 막는다.

문제 19

수전단(1차 측) 탭 전압이 22,900[V]인 곳에 2차 정격이 380/220[V]인 변압기를 시설하였는데, 2차 전압을 재어 보니 370[V]였다. 2차 전압을 올리기 위해 1차 탭 전압을 22,900[V]에서 21,900[V]로 바꾸면 2차 측 측정 전압은 몇 [V]가 되는지 구하시오.

정답 및 해설

386.9[V]

[해설]

탭을 바꿔도 실제 1차 전압은 그대로이고 권수비만 달라진다. 그래서 2차 전압은 탭 전압에 반비례한다.

V₂' = 370 × 22,900 ÷ 21,900
= 386.9[V]

혼동 주의: 2차 전압을 올리려면 1차 탭 전압을 낮춰야 한다. 정격의 220[V]는 상전압이라 이 계산에 쓰지 않는다.

문제 20

24-2

연면적 420[m²]인 건물에 아래 표준부하를 적용하여 전등, 일반 동력, 냉방 동력에 공급할 변압기 용량을 표준용량 중에서 각각 고르시오. (단, 전등은 역률 1인 단상 부하이고, 일반 동력과 냉방 동력은 3상 부하로서 역률이 각각 0.95, 0.9이다.)

[표준부하]

부하	표준부하[W/m²]	수용률[%]
전등	30	75
일반 동력	50	65
냉방 동력	35	70

[변압기 표준용량]

상별	표준용량[kVA]
단상	3, 5, 7.5, 10, 15, 30, 50
3상	3, 5, 7.5, 10, 15, 30, 50

(1) 전등용 변압기 용량

(2) 일반 동력용 변압기 용량

(3) 냉방 동력용 변압기 용량

정답 및 해설

(1) 10[kVA]

(2) 15[kVA]

(3) 15[kVA]

[해설]

표준부하법으로 부하별 최대수요전력을 구한 뒤, 그 값 바로 위의 표준용량을 고른다.
P = 표준부하 × 연면적 × 수용률 ÷ 역률 × 10^-3 [kVA]

전등은 역률이 1이다.
30 × 420 × 0.75 ÷ 1 × 10^-3 = 9.45[kVA] → 10[kVA]

일반 동력은 역률 0.95로 나눈다.
50 × 420 × 0.65 ÷ 0.95 × 10^-3 ≒ 14.37[kVA] → 15[kVA]

냉방 동력은 역률 0.9로 나눈다.
35 × 420 × 0.7 ÷ 0.9 × 10^-3 ≒ 11.43[kVA] → 15[kVA]

혼동 주의: 계산값보다 작은 표준용량을 고르면 과부하가 되므로 반올림하지 않고 항상 올려서 고른다.

전기산업기사 실기(필답형) 기출문제모두CBT · moducbt.com

2024년 전기산업기사실기(필답형) 2회차

총 20문항 · 주관식 · 정답·해설 포함

문제 1

24-2

정답 및 해설

① 15

② 0.03

③ 3

[해설]

한국전기설비규정(KEC) 234.5는 욕실처럼 몸이 물에 젖는 장소의 콘센트에 일반 장소보다 강화된 감전보호를 요구한다.

누전차단기 정격감도전류 15 mA 이하 — 젖은 몸은 저항이 낮아 일반 기준 30 mA의 절반으로 감도를 높인다.
동작시간 0.03초 이하 — 심실세동에 이르기 전에 전로를 빠르게 끊는다.
절연변압기 정격용량 3 kVA 이하 — 전원을 대지와 분리해 지락 경로를 없앤다.

혼동 주의: 일반 장소의 인체감전보호용 누전차단기는 30 mA·0.03초 이하이고, 15 mA는 물기 있는 장소에만 쓰는 기준이다.

문제 2

24-2

정답 및 해설

17.5[lx]

[해설]

E = (E₁ + E₂ + E₃ + E₄)/4
= (20 + 15 + 20 + 15)/4 = 70/4
= 17.5[lx]

혼동 주의: 5점법은 중앙점에 가중치를 두므로 이렇게 단순평균하면 안 된다.

문제 3

24-2

정답 및 해설

① 영업소의 소재지

② 대표자

[해설]

영업소의 소재지 — 공사업자가 실제 영업하는 장소가 바뀐 경우다.
대표자 — 공사업을 책임지는 사람이 바뀐 경우다.

혼동 주의: 중요사항에는 이 밖에 상호·자본금·전기공사기술자도 들며, 자본금은 공사업과 무관한 변경이면 제외된다.

문제 4

24-2

부등률이란 무엇인지 그 정의를 쓰시오.

정답 및 해설

각 부하의 개별 최대수용전력을 합한 값을 합성 최대수용전력으로 나눈 비

[해설]

부등률은 여러 부하의 최대수요가 서로 다른 시각에 흩어져 나타나는 정도를 나타내는 값이다.

부등률 = 각 부하 최대수용전력의 합 ÷ 합성 최대수용전력
최대가 같은 시각에 겹치면 1이고 시각이 어긋날수록 커지므로 항상 1 이상이다.

혼동 주의: 수용률은 최대수용전력 ÷ 설비용량이고, 부하율은 평균전력 ÷ 최대수용전력이다.

문제 5

24-2

아래 계통도의 기기 안쪽 A 지점에서 완전 지락 사고가 일어났다. 물음에 답하시오.

(1) 아무도 외함에 손대지 않고 있을 때, 외함이 대지에 대하여 갖는 전압[V]을 구하시오.

(2) 사람이 외함을 잡았다면 그 몸으로 통하는 전류[mA]는 얼마인지 구하시오.(단, 인체 저항 3,000[Ω]으로 본다.)

정답 및 해설

(1) 200[V]

(2) 66.47[mA]

[해설]

지락이 나면 전원 220[V]가 변압기 접지저항 R₁과 외함 접지저항 R₂의 직렬회로에 걸린다. 외함의 대지전압은 R₂에 걸리는 분압이다.

e = R₂/(R₁+R₂) × E = 100/(10+100) × 220 = 200[V]

사람이 외함을 잡으면 인체저항 3,000[Ω]이 R₂와 병렬로 들어간다. 인체로 흐르는 전류는 전류분배로 구한다.

병렬저항 = 100×3,000 ÷ (100+3,000) = 96.77[Ω]
전체전류 I = 220 ÷ (10+96.77) = 2.0604[A]
인체전류 = 2.0604 × 100/(100+3,000) = 0.06647[A] = 66.47[mA]

혼동 주의: 전류분배에서는 인체 자신의 저항이 아니라 상대편 저항 R₂를 분자에 둔다.

문제 6

24-2

서지보호장치(SPD)는 과도하게 치솟는 전압을 억누르고 서지전류를 흘려보내는 데 쓰인다. 이 SPD에 관하여 다음에 답하시오.

(1) 기능상 어떻게 나뉘는지 3가지를 쓰시오.

(2) 구조상 어떻게 나뉘는지 2가지를 쓰시오.

정답 및 해설

(1) ① 전압 스위칭형 SPD ② 전압 제한형 SPD ③ 복합형 SPD

(2) ① 1포트 SPD ② 2포트 SPD

[해설]

(1) 기능에 따른 분류

③ 복합형 : 위 두 소자를 함께 넣어 인가되는 서지의 성질에 따라 스위칭 동작과 제한 동작을 모두 하는 것이다.

(2) 구조에 따른 분류

① 1포트 SPD : 단자가 한 쌍뿐이어서 보호할 선로에 병렬로 접속한다. 서지전류를 대지로 흘려보내는 분류형이다.

문제 7

24-2

정답 및 해설

$DS_3$ (투입) → CB(개방) → $DS_2$ (개방) → $DS_1$ (개방)

[해설]

단로기는 아크를 끄지 못해 무부하 상태에서만 개폐할 수 있다. 부하전류는 반드시 차단기로 끊어야 한다.

DS₃를 먼저 투입해 측로를 이어 두면 부하 급전이 끊기지 않는다.
CB를 개방하면 주회로 전류가 끊기고 부하전류는 측로로 옮겨 간다.
DS₂는 전류가 흐르지 않는 상태에서 부하측부터 연다.
DS₁을 마지막으로 열어 CB를 전원에서 완전히 분리한다.

문제 8

24-2

[조건]

① 발전기 $G_1$ : $S_{G1}=20$ [MVA], $\%Z_{G1}=30$ [%] / $G_2$ : $S_{G2}=5$ [MVA], $\%Z_{G2}=30$ [%]

② 변압기 $T_1$ : 11/154[kV], 20[MVA], $\%Z_{T1}=10$ [%] / $T_2$ : 6.6/154[kV], 5[MVA], $\%Z_{T2}=10$ [%]

③ 송전선로 : 154[kV], 20[MVA], $\%Z_{TL}=5$ [%]

(1) 정격전압과 정격용량을 각각 154[kV], 100[MVA]로 할 때의 정격전류 $I_n$ 을 구하시오.

(2) 기준용량 100[MVA]로 환산한 $\%Z_{G1}$ , $\%Z_{G2}$ , $\%Z_{T1}$ , $\%Z_{T2}$ , $\%Z_{TL}$ 을 각각 구하시오.

(3) 점 F에서 본 합성 %임피던스를 구하시오.

(4) 점 F에서의 3상 단락전류 $I_s$ 를 구하시오.

(5) 점 F에 시설할 차단기의 차단용량을 구하시오.

정답 및 해설

(1) 374.90[A]

(2) $\%Z_{G1}=150$ [%], $\%Z_{G2}=600$ [%], $\%Z_{T1}=50$ [%], $\%Z_{T2}=200$ [%], $\%Z_{TL}=25$ [%]

(3) 185[%]

(4) 202.65[A]

(5) 54.05[MVA]

[해설]

%임피던스는 기준용량에 비례하므로 모두 100[MVA] 기준으로 환산한 뒤 합성한다. 단락전류와 단락용량은 정격값에 100/%Z를 곱해 구한다.

정격전류: I_n = 100×10⁶ ÷ (√3×154×10³) = 374.90[A]

환산: %Z_G1 = 30×100/20 = 150[%], %Z_G2 = 30×100/5 = 600[%]
%Z_T1 = 10×100/20 = 50[%], %Z_T2 = 10×100/5 = 200[%], %Z_TL = 5×100/20 = 25[%]

합성: G₁–T₁ 계열 200[%]와 G₂–T₂ 계열 800[%]는 병렬이고, 선로 25[%]가 여기에 직렬로 붙는다.
%Z = 200×800 ÷ (200+800) + 25 = 185[%]

단락전류: I_s = 100/185 × 374.90 = 202.65[A]
차단용량: P_s = 100/185 × 100 = 54.05[MVA]

문제 9

24-2

다음 그림기호가 나타내는 것의 정확한 명칭을 각각 쓰시오.

①	②	③	④	⑤
CT	TS			Wh

정답 및 해설

① 변류기(상자)

② 타임스위치

③ 축전지

④ 콘덴서

⑤ 전력량계(상자들이 또는 후드붙이)

[해설]

옥내배선용 그림기호에서 사각 상자는 기기가 상자(함) 안에 들어 있음을 뜻한다. 그래서 명칭을 쓸 때 상자 표기를 함께 적어 준다.

① CT — 대전류를 계측·보호에 쓸 수 있는 작은 전류로 바꾸는 변류기다. 상자 안에 그려져 있으므로 '변류기(상자)'로 적는다.

② TS — 정해진 시각에 회로를 여닫는 타임스위치다.

③ 길이가 다른 두 평행선(긴 선이 +극, 짧은 선이 −극)은 축전지의 심벌이다.

④ 길이가 같은 두 평행선은 콘덴서의 심벌이다. ③과 ④는 선의 길이 차이로만 갈리므로 나란히 놓고 비교해 익혀 두어야 한다.

⑤ Wh — 사용 전력량을 재는 전력량계다. 상자 안에 넣은 것은 '상자들이', 옥외에서 비를 막는 후드를 씌운 것은 '후드붙이'라고 부른다.

문제 10

24-2

다음 뜻풀이는 한국전기설비규정이 쓰는 용어를 설명한 것이다. [보기] 가운데 알맞은 말을 하나씩 골라 괄호를 채우시오.

[보기] 배선, 급전소, 전선, 전선로, 발전소, 변전소, 개폐소, 전로

( ① ) : 전력계통 운용에 관한 지시 또는 급전조작을 하는 곳

( ② ) : 강전류 전기의 전송에 사용하는 전기 도체, 절연물로 피복한 전기 도체 또는 절연물로 피복한 전기 도체를 다시 보호 피복한 전기 도체

( ③ ) : 통상의 사용상태에서 전기가 통하고 있는 곳

( ④ ) : 발전소·변전소·개폐소 및 이에 준하는 곳, 전기사용장소 상호간의 전선(전차선은 제외한다)과 이를 지지하거나 수용하는 시설물

정답 및 해설

① 급전소

② 전선

③ 전로

④ 전선로

[해설]

한국전기설비규정 용어의 정의에서 장소·도체·경로·시설물을 구분하는 문항이다.

급전소 — 설비가 있는 곳이 아니라 계통 운용 지시와 급전조작을 하는 지령 장소다.
전선 — 나도체·절연전선·케이블처럼 전기를 보내는 도체 자체다.
전로 — 통상의 사용상태에서 전기가 통하는 경로다.
전선로 — 발전소·변전소 등과 전기사용장소를 잇는 전선에 그 지지물까지 묶은 시설물 전체다.

혼동 주의: 배선은 전기사용장소에 시설하는 전선을 가리키고, 전선로에서는 전차선을 제외한다.

문제 11

24-2

정답 및 해설

28.67[%]

[해설]

발전소 효율은 연료 발열량 중 전기로 나온 비율이며, 1[kWh] = 860[kcal]로 환산한다.

η = 860PT ÷ (BH) × 100
= 860×40,000×1 ÷ (12×10³×10,000) × 100
= 34,400,000 ÷ 120,000,000 × 100 = 28.67[%]

혼동 주의: 중유 12[ton]은 반드시 12,000[kg]으로 바꿔 대입한다.

문제 12

24-2

다음 두 그림이 나타내는 수전 방식의 명칭을 각각 쓰시오.

①

②

정답 및 해설

① 환상식(루프) 수전방식

② 스폿 네트워크 방식

[해설]

환상식(루프) 수전방식 — 변전소에서 나간 두 회선이 여러 수용가의 수전설비를 차례로 거친 뒤 서로 이어져 폐루프를 이룬다. 그래서 고장 난 구간만 떼어 내고 나머지는 반대 방향에서 계속 전기를 받는다.
스폿 네트워크 방식 — 서로 다른 배전선 여러 회선에서 각각 네트워크 변압기로 전기를 받고, 네트워크 프로텍터를 거쳐 2차측을 한 모선에 병렬로 묶는다. 그래서 한 회선이 고장 나도 무정전으로 공급된다.

문제 13

24-2

비접지 방식의 3상 선로에서 영상전압을 얻기 위해 사용하는 기기의 명칭을 쓰시오.

정답 및 해설

접지형 계기용변압기(GPT)

[해설]

비접지 계통은 1선 지락전류가 매우 작아 전류 대신 영상전압으로 지락을 검출한다.

혼동 주의: 지락전류를 검출하는 기기는 영상변류기(ZCT)다.

문제 14

24-2

정답 및 해설

0.3[μ℧]

[해설]

애자 300련은 전선과 대지 사이에 나란히 걸려 있으므로 누설저항 300개가 병렬로 연결된 것으로 본다. 병렬이면 컨덕턴스는 그대로 더해진다.

G = 300 ÷ (10³×10⁶)
= 3×10^-7[℧]
= 0.3[μ℧]

혼동 주의: 선로 길이 50[km]는 쓰지 않는다. 1련 저항과 련수만으로 한 선 전체의 값이 나온다.

문제 15

24-2

[급수 방침]

① 세 공장이 모두 쉬고 있거나 그중 한 곳만 돌아가는 동안에는 $P_1$ 만 운전한다.

② 세 공장 가운데 두 곳이 돌아가는 동안에는 $P_2$ 만 운전한다.

③ 세 공장이 모두 돌아가는 동안에는 $P_3$ 만 운전한다.

(1) 위 방침을 진리표로 나타내시오(공장이 가동 중이면 1, 휴무이면 0).

A	B	C
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

(2) $P_1$ , $P_2$ , $P_3$ 의 출력식을 접점 수가 가장 적어지도록 정리하시오.

(3) 아래 미완성 유접점 회로의 빈 접점에 문자를 넣어 회로를 완성하시오.

정답 및 해설

(1)

A	B	C	$P_1$	$P_2$	$P_3$
0	0	0	1	0	0
0	0	1	1	0	0
0	1	0	1	0	0
0	1	1	0	1	0
1	0	0	1	0	0
1	0	1	0	1	0
1	1	0	0	1	0
1	1	1	0	0	1

(2) $P_1=\overline{A}(\overline{B}+\overline{C})+\overline{B}\,\overline{C}$

$P_2=A(\overline{B}C+B\overline{C})+\overline{A}BC$

$P_3=ABC$

(3)

[해설]

문제 16

24-2

다음은 고압 배전선을 환상(루프)식 배전간선으로 꾸미기 위한 미완성 단선도이다. 범례의 심벌을 사용하여 단선도를 완성하시오.

정답 및 해설

[해설]

문제 17

24-2

정답 및 해설

309[개]

[해설]

광속법에 따라 등이 작업면에 유효하게 보내는 광속(FUN)이 필요 광속(EAD)과 같아야 한다.

N = EAD / (FU)
= 300 × 1,200 × 1.5 / (2,500 × 0.7)
= 540,000 / 1,750 = 308.57

등이 모자라면 목표 조도에 못 미치므로 소수점은 올려 309개로 한다. 감광보상률은 분자에 곱하고, 40 W라는 소비전력은 계산에 쓰지 않는다.

문제 18

24-2

그림과 같이 변류기(CT) 2대를 V결선하고 과전류계전기(OCR) 3대를 접속하여 사용한다. 다음 물음에 답하시오.

(1) ③번 OCR에 흐르는 전류는 어느 상의 전류와 같은지 쓰시오.

(2) OCR은 주로 어떤 사고가 났을 때 동작하는지 쓰시오.

(3) 통전 중인 변류기의 2차 측 기기를 교체하려 할 때 가장 먼저 취해야 할 조치를 쓰시오.

정답 및 해설

(1) b상 전류

(2) 단락사고

(3) 변류기 2차 측을 단락시킨다.

[해설]

2CT 3OCR(V결선) 방식은 a상과 c상에만 CT를 달고, 두 CT의 2차 전류가 합쳐지는 공통선에 OCR을 하나 더 넣는다.

평형 3상에서는 세 상전류의 합이 0이므로 공통선 OCR에는 b상 전류와 크기가 같은 전류가 흐른다.
$I_a+I_c=-I_b$

OCR(과전류계전기)은 정정값을 넘는 큰 전류에 동작하므로 주로 단락사고를 검출한다. 전류가 작은 지락사고는 지락계전기(OCGR 등)가 따로 맡는다.

문제 19

정답 및 해설

386.9[V]

[해설]

탭을 바꿔도 실제 1차 전압은 그대로이고 권수비만 달라진다. 그래서 2차 전압은 탭 전압에 반비례한다.

V₂' = 370 × 22,900 ÷ 21,900
= 386.9[V]

혼동 주의: 2차 전압을 올리려면 1차 탭 전압을 낮춰야 한다. 정격의 220[V]는 상전압이라 이 계산에 쓰지 않는다.

문제 20

24-2

[표준부하]

부하	표준부하[W/m²]	수용률[%]
전등	30	75
일반 동력	50	65
냉방 동력	35	70

[변압기 표준용량]

상별	표준용량[kVA]
단상	3, 5, 7.5, 10, 15, 30, 50
3상	3, 5, 7.5, 10, 15, 30, 50

(1) 전등용 변압기 용량

(2) 일반 동력용 변압기 용량

(3) 냉방 동력용 변압기 용량

정답 및 해설

(1) 10[kVA]

(2) 15[kVA]

(3) 15[kVA]

[해설]

표준부하법으로 부하별 최대수요전력을 구한 뒤, 그 값 바로 위의 표준용량을 고른다.
P = 표준부하 × 연면적 × 수용률 ÷ 역률 × 10^-3 [kVA]

전등은 역률이 1이다.
30 × 420 × 0.75 ÷ 1 × 10^-3 = 9.45[kVA] → 10[kVA]

일반 동력은 역률 0.95로 나눈다.
50 × 420 × 0.65 ÷ 0.95 × 10^-3 ≒ 14.37[kVA] → 15[kVA]

냉방 동력은 역률 0.9로 나눈다.
35 × 420 × 0.7 ÷ 0.9 × 10^-3 ≒ 11.43[kVA] → 15[kVA]

혼동 주의: 계산값보다 작은 표준용량을 고르면 과부하가 되므로 반올림하지 않고 항상 올려서 고른다.