[전기산업기사 필기] 2025년 3회 기출복원 모의고사
전기산업기사 필기 기출문제

2025년 3회 기출복원 모의고사

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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A4정답 포함
전기산업기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

2025년 3회 기출복원 모의고사

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
어느 강철의 자화곡선을 응용하여 종축을 자속밀도(B) 및 투자율(μ)이라 하고, 횡축을 자계의 세기(H)라고 할 때 투자율 곡선을 잘 표현된 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

투자율 곡선은 초기값에서 출발해 최대까지 올랐다가 포화 영역에서 낮아져 일정해지는 봉우리 모양이다.

그림의 세로축은 B와 μ, 가로축은 H이며 투자율은 μ=BH\mu=\dfrac{B}{H}이다. 철심이 포화되면 B는 거의 늘지 않고 H만 커지므로 μ는 최대점을 지난 뒤 감소한다.

  • 포화 뒤에도 일정하게 유지되는 S자형 곡선: 포화 영역에서 B가 더 늘지 않으므로 μ=B/H 는 계속 줄어야 한다.
  • 완만하게 계속 증가하는 직선: 자화곡선은 포화 특성이 있어 μ가 끝없이 커질 수 없다.
  • 처음이 가장 크고 계속 내려가는 곡선: 자화 초기에는 μ가 작고 중간 영역에서 최대가 된다.
문제 2
접지된 구도체와 점전하 간에 작용하는 힘은?
1항상 흡인력이다.
2항상 반발력이다.
3조건적 흡인력이다.
4조건적 반발력이다.
정답 및 해설

접지된 구도체와 점전하 사이에는 항상 흡인력이 작용한다.

영상전하법에 의해 구 표면에 점전하와 반대 부호의 영상전하가 유도되고, 이 영상전하는 점전하보다 도체에 더 가까이 위치한다.

그 결과 거리나 전하의 부호에 관계없이 항상 흡인력이 작용한다.

문제 3
자기인덕턴스와 상호인덕턴스와의 관계에서 결합계수 k에 영향을 주지 않는 것은?
1코일의 형상
2코일의 크기
3코일의 재질
4코일의 상대위치
정답 및 해설

결합계수에 영향을 주지 않는 것은 코일의 재질이다.

결합계수 k=ML1L2k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}} 는 두 코일이 서로의 자속을 얼마나 공유하는지를 나타내며, 코일의 형상·크기·상대적 위치에 따라 결정된다.

구리·알루미늄 같은 재질은 코일의 저항이나 손실에 영향을 줄 뿐 자속 결합의 정도에는 영향을 주지 않는다.

문제 4
유전율 ε, 투자율 μ인 매질 중을 주파수 f[Hz]의 전자파가 전파되어 나갈 때의 파장은 몇 m인가?
1fϵμf\sqrt{\epsilon\mu}
21fϵμ\dfrac{1}{f\sqrt{\epsilon\mu}}
3fϵμ\dfrac{f}{\sqrt{\epsilon\mu}}
4ϵμf\dfrac{\sqrt{\epsilon\mu}}{f}
정답 및 해설

파장은 λ = 1/(f√(εμ))이다.

전파 속도는 v=1ϵμv=\dfrac{1}{\sqrt{\epsilon\mu}}이고 λ=vf=1fϵμ\lambda=\dfrac{v}{f}=\dfrac{1}{f\sqrt{\epsilon\mu}}이다.

  • 주파수가 높을수록 파장은 짧아지므로 f에 비례하는 식은 맞지 않다.
  • f가 분자에 오는 식도 같은 이유로 맞지 않다.
  • √(εμ)만 분자에 두는 식은 속도의 역수 개념과 맞지 않는다.
문제 5
접지되어 있는 반지름 0.2[m]인 도체구의 중심으로부터 거리가 0.4m떨어진 점 P에 점전하 6×10-3[C]이 있다. 영상전하는 몇C 인가?
1-2×10-3
2-3×10-3
3-4×10-3
4-6×10-3
정답 및 해설

영상전하는 -3×10-3 C이다.

접지 도체구의 영상전하는 Q′=−adQQ^{\prime}=-\dfrac{a}{d}Q이다.
대입하면 −0.20.4×6×10−3=−3×10−3 C-\dfrac{0.2}{0.4}\times 6\times10^{-3}=-3\times10^{-3}\ \mathrm{C}이다.

  • 절댓값이 더 작거나 큰 값은 a/d = 0.5 계산과 맞지 않는다.
  • -6×10-3 은 a/d 비를 적용하지 않고 점전하 크기를 그대로 둔 값이다.
문제 6
직선 전류에 의해서 그 주위에 생기는 환상자계의 방향은?
1전류의 방향
2전류와 반대방향
3오른나사의 진행방향
4오른나사의 회전방향
정답 및 해설

직선 전류 주위에 생기는 환상자계의 방향은 오른나사의 회전 방향과 같다.

앙페르의 오른나사 법칙에 따르면 전류가 나사의 진행 방향으로 흐를 때 자계는 나사를 돌리는 회전 방향으로 형성된다.

  • "전류의 방향"은 자계의 방향이 아니라 전류 자체의 방향을 가리키는 표현이다.
  • "전류와 반대방향"은 전류의 방향을 기준으로 한 표현일 뿐 자계의 방향을 옳게 나타내지 않는다.
  • "오른나사의 진행방향"은 전류의 방향에 대응하는 표현이며, 자계의 방향을 나타내지 않는다.
문제 7
다음 식 중에서 틀린 것은?
1가우스의 정리:div D=ρ\text{가우스의 정리} : \mathrm{div}\,D = \rho
2포아송의 방정식:∇2V=ρϵ\text{포아송의 방정식}:\nabla^2V=\dfrac{\rho}{\epsilon}
3라플라스의 방정식:∇2V=0\text{라플라스의 방정식} : \nabla^2 V = 0
4발산의 정리:∮sA⋅ds=∫vdiv A dv\text{발산의 정리} : \oint_s A\cdot ds = \int_v \mathrm{div}\,A\,dv
정답 및 해설

틀린 식은 포아송의 방정식이다. 올바른 식은 ∇2V=−ρϵ\nabla^2V=-\dfrac{\rho}{\epsilon} 로 음의 부호가 붙어야 하는데 제시된 식에는 이 부호가 빠져 있다.

나머지 식은 모두 옳다.

  • 가우스의 정리 div D=ρ\mathrm{div}\,D=\rho
  • 라플라스 방정식 ∇2V=0\nabla^2V=0
  • 발산의 정리 ∮sA⋅ds=∫vdiv A dv\oint_s A\cdot ds=\int_v \mathrm{div}\,A\,dv
문제 8
무한히 넓은 2개의 평행 도체판의 간격이 d[m]이며 그 전위차는 V[V]이다. 도체판의 단위 면적에 작용하는 힘은 몇 [N/m2] 인가? 단, 유전율은 ε0이다.
1ϵ0(Vd)2\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)^2
212ϵ0(Vd)2\dfrac{1}{2}\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)^2
312ϵ0(Vd)\dfrac{1}{2}\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)
4ϵ0(Vd)\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)
정답 및 해설

단위 면적당 힘은 ½ε0(V/d)2이다.

전계 E=VdE=\dfrac{V}{d}일 때 정전응력은 f=12ϵ0E2=12ϵ0(Vd)2f=\dfrac{1}{2}\epsilon_0E^{2}=\dfrac{1}{2}\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)^{2}이다.

  • ½ 계수가 빠진 제곱식은 정전응력의 2배가 된다.
  • V/d를 제곱하지 않은 식은 차원이 N/m²과 맞지 않는다.
문제 9
한 변의 길이가 3[m]인 정삼각형의 회로에 2[A]의 전류가 흐를 때 정삼각형 중심에서의 자계의 크기는 몇 [AT/m]인가?
11π\dfrac{1}{\pi}
22π\dfrac{2}{\pi}
33π\dfrac{3}{\pi}
44π\dfrac{4}{\pi}
정답 및 해설

중심 자계의 크기는 3π\dfrac{3}{\pi} AT/m 이다.

한 변의 길이가 ll 인 정삼각형의 중심 자계는 유한 직선전류의 자계 H=I4πa(sin⁡θ1+sin⁡θ2)H=\dfrac{I}{4\pi a}(\sin\theta_1+\sin\theta_2) 에서 유도한다.

중심에서 각 변까지의 수직거리는 a=l23a=\dfrac{l}{2\sqrt{3}} 이고 변의 양 끝을 보는 각은 각각 60∘60^{\circ} 이므로, 한 변의 자계는 H1=3I4πa=3I2πlH_1=\dfrac{\sqrt{3}I}{4\pi a}=\dfrac{3I}{2\pi l} 이다.

세 변을 더하면
H=9I2πl [AT/m]H=\dfrac{9I}{2\pi l}\,[\mathrm{AT/m}]
I=2 [A]I=2\,[\mathrm{A}], l=3 [m]l=3\,[\mathrm{m}] 을 대입하면
H=9×22π×3=186π=3π [AT/m]H=\dfrac{9\times 2}{2\pi\times 3}=\dfrac{18}{6\pi}=\dfrac{3}{\pi}\,[\mathrm{AT/m}]

문제 10
진공 중에서 어떤 대전체의 전속이 Q 이었다. 이 대전체를 비유전율 2.2 인 유전체 속에 넣었을 경우의 전속은?
1Q
2ℇQ
32.2Q
40
정답 및 해설

전속은 매질과 관계없이 Q 그대로이다.

전속은 전하량 Q에서 나오는 값이며 가우스 법칙에 의해 Ψ=Q\Psi=Q로 유전율의 영향을 받지 않는다.

  • 비유전율을 곱한 값은 전속이 아니라 전속밀도·전계 관계에서 나타나는 양이다.
  • 0이 되려면 전하가 없어야 한다.
문제 11
평행판 콘덴서의 판 사이에 비유전율 ℇs의 유전체를 삽입하였을 때의 정전용량은 진공일 때 보다 어떻게 되는가?
1ℇs배로 증가
2πℇs배로 증가
31/ℇs로 감소
4(ℇs+1)배로 증가
정답 및 해설

정전용량은 진공일 때보다 εs배로 증가한다.

평행판 콘덴서는 C=ϵSdC=\dfrac{\epsilon S}{d}이므로 유전율이 εs배가 되면 용량도 εs배가 된다.

  • π는 평행판 용량 공식에 들어가지 않는다.
  • 1/εs로 감소한다면 유전체를 넣을수록 용량이 줄어드는 모순이 된다.
  • εs+1배는 공식 어디에도 나타나지 않는 값이다.
문제 12
자속밀도 0.5[Wb/m2]인 균일한 자장 내에 반지름 10[㎝], 권수 1000회인 원형코일이 매분 1800 회전할 때 이 코일의 저항이 100[Ω]일 경우 이 코일에 흐르는 전류의 최대값은 약 몇 [A] 인가?
114.4
223.5
329.6
443.2
정답 및 해설

코일에 흐르는 전류의 최대값은 약 29.6 A이다.

최대 기전력은 em=NBAωe_{m}=NBA\omega 이다. 코일 면적은 A=πr2=π×(0.1)2≈0.0314 m2A=\pi r^{2}=\pi\times(0.1)^{2}\approx0.0314\,\mathrm{m^{2}} 이다.

각속도는 ω=2πn60=2π×180060=60π rad/s\omega=2\pi\dfrac{n}{60}=2\pi\times\dfrac{1800}{60}=60\pi\,\mathrm{rad/s} 이다.

대입하면
em=1000×0.5×0.0314×60π≈2960.9 Ve_{m}=1000\times0.5\times0.0314\times60\pi\approx2960.9\,\mathrm{V}
옴의 법칙 Im=emRI_{m}=\dfrac{e_{m}}{R} 에 R = 100Ω 을 대입하면 최대전류는 약 29.6 A 이다.

문제 13
양극판의 면적이 S(m2), 극판 간의 간격이 d(m), 정전용량이 C1(F)인 평행판 콘덴서가 있다. 양극판 면적을 각각 3S(m2)로 늘이고 극판 간격을 13\dfrac{1}{3} d(m)로 줄였을 때의 정전용량 C2(F)는?
1C2 = C1
2C2 = 3C1
3C2 = 6C1
4C2 = 9C1
정답 및 해설

평행판 콘덴서의 정전용량은 C=εSdC=\dfrac{\varepsilon S}{d} 로, 극판 면적에 비례하고 극판 간격에 반비례한다. 유전율 ε는 변하지 않으므로 면적과 간격의 변화 배수만 따지면 된다.

면적이 S에서 3S로 3배가 되고, 간격이 d에서 13d\dfrac{1}{3}d 로 1/3배가 되었으므로 C2=ε (3S)13d=3×3×εSd=9C1C_2=\dfrac{\varepsilon\,(3S)}{\dfrac{1}{3}d}=3\times 3\times\dfrac{\varepsilon S}{d}=9C_1 이다.

즉 면적 배수 3과 간격 배수의 역수 3이 곱해져 정전용량은 처음의 9배가 된다. 간격을 줄이면 전계가 강해져 같은 전압에서 더 많은 전하를 저장할 수 있다는 점을 생각하면 방향도 맞는다.

문제 14
도체계에서 임의의 도체를 일정전위(영전위)의 도체로 완전 포위하면 내외공간의 전계를 완전 차단할 수 있다. 이것을 무엇이라 하는가?
1표피 효과
2핀치 효과
3전자차폐
4정전차폐
정답 및 해설

이러한 현상을 정전차폐라 한다.

영전위의 도체로 대상을 완전히 둘러싸면 내외 공간의 정전계가 서로 영향을 주지 않는다.

  • 표피 효과는 교류 전류가 도체 표면으로 몰리는 현상이다.
  • 핀치 효과는 전류가 흐르는 도체가 자기력에 의해 수축하는 현상이다.
  • 전자차폐는 시변 자계나 전자파를 막는 개념으로 정전계 차단과 구분된다.
문제 15
라디오 방송의 평면파 주파수를 710kHz라 할 때 이 평면파가 콘크리트 벽(εs = 5, μs=1)속을 지날 때, 전파속도는 몇 m/s 인가?
11.34×108
22.54×108
34.38×108
44.86×108
정답 및 해설

콘크리트 벽 속에서 이 평면파의 전파속도는 약 1.34×108 m/s1.34\times10^{8}\ \mathrm{m/s}이다.

매질 속의 전파속도는 비유전율과 비투자율로 정해지며 주파수와는 무관하므로 710kHz 는 계산에 쓰이지 않는다.

v=cεsμs=3×1085×1≈3×1082.236≈1.34×108 m/sv=\dfrac{c}{\sqrt{\varepsilon_s\mu_s}}=\dfrac{3\times10^{8}}{\sqrt{5\times1}}\approx\dfrac{3\times10^{8}}{2.236}\approx1.34\times10^{8}\ \mathrm{m/s}

문제 16
어떤 자성체 내에서의 자계의 세기가 800AT/m이고 자속밀도가 0.05Wb/m2일 때 이 자성체의 투자율은 몇 H/m인가?
13.25×10-5
24.25×10-5
35.25×10-5
46.25×10-5
정답 및 해설

이 자성체의 투자율은 6.25×10-5 H/m이다.

투자율은 자속밀도를 자계의 세기로 나눈 값이며 μ=BH\mu = \dfrac{B}{H} 이다.

대입하면
μ=0.05800=5×10−28×102=58×10−4=0.625×10−4=6.25×10−5\mu = \dfrac{0.05}{800} = \dfrac{5 \times 10^{-2}}{8 \times 10^{2}} = \dfrac{5}{8} \times 10^{-4} = 0.625 \times 10^{-4} = 6.25 \times 10^{-5} H/m

문제 17
내압과 용량이 각각 200[V] 5[㎌], 300[V] 4[㎌], 400[V] 3[㎌], 500[V] 3[㎌] 인 4개의 콘덴서를 직렬연결하고 양단에 직류전압을 가하여 전압을 서서히 상승시키면 최초로 파괴되는 콘덴서는? 단, 콘덴서의 재질이나 형태는 동일하다.
1200[V] 5[㎌]
2300[V] 4[㎌]
3400[V] 3[㎌]
4500[V] 3[㎌]
정답 및 해설

최초로 파괴되는 콘덴서는 200[V] 5[㎌]이다.

직렬 연결에서는 모든 콘덴서가 같은 전하량 Q 를 가지므로, 자신의 내압에 먼저 도달하는 콘덴서 즉 Qmax=CVratedQ_{max}=CV_{rated} 가 가장 작은 콘덴서부터 파괴된다.

  • 200V·5μF : QmaxQ_{max} 가 1000μC 로 가장 작아 먼저 파괴된다.
  • 300V·4μF : 1200μC 이다.
  • 400V·3μF : 1200μC 이다.
  • 500V·3μF : 1500μC 이다.
문제 18
변위전류 또는 변위전류밀도에 대한 설명 중 틀린 것은?
1변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율이다.
2자유공간에서 변위전류가 만드는 것은 자계이다.
3변위전류는 주파수와 관계가 있다.
4시간적으로 변화하지 않는 계에서도 변위전류는 흐른다.
정답 및 해설

틀린 것은 시간적으로 변화하지 않는 계에서도 변위전류가 흐른다는 설명이다.

변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율 Jd=∂D∂tJ_d=\dfrac{\partial D}{\partial t} 로 정의되므로, 정적인 계에서는 변위전류가 흐르지 않는다.

  • 변위전류밀도가 전속밀도의 시간적 변화율이라는 설명 : 정의 그대로 옳다.
  • 자유공간에서 변위전류가 자계를 만든다는 설명 : 옳다.
  • 변위전류가 주파수와 관계가 있다는 설명 : 전속밀도의 시간 변화 정도와 관련되므로 옳다.
문제 19
자극의 세기 4×10-6 Wb, 길이 20㎝인 막대자석을 150A/m의 평등 자계내에 자계와 60도의 각으로 놓았을 때 자석이 받는 회전력은 몇 Nㆍm 인가?
13√3 × 10-4
26√3 × 10-4
33√3 × 10-5
46√3 × 10-5
정답 및 해설

회전력은 6√3×10-5 N·m이다.

자극 세기 m, 길이 l이면 T=mHlsin⁡θT=mHl\sin\theta이다.
대입하면 4×10−6×150×0.2×sin⁡60∘=1.2×10−4×32=63×10−54\times10^{-6}\times150\times0.2\times\sin60^{\circ}=1.2\times10^{-4}\times\dfrac{\sqrt3}{2}=6\sqrt3\times10^{-5}이다.

  • 3√3×10-5 은 계산값의 절반이다.
  • 10-4 자리 값들은 계산값보다 10배 큰 값이다.
문제 20
그림과 같이 반지름 r[m]인 원의 임의의 2점 a, b (각 θ)사이에 전류 I [A]가 흐른다. 원의 중심 0의 자계의 세기는 몇[A/m] 인가?
1Iθ4πr2\dfrac{I\theta}{4\pi r^{2}}
2Iθ4πr\dfrac{I\theta}{4\pi r}
3Iθ2πr2\dfrac{I\theta}{2\pi r^{2}}
4Iθ2πr\dfrac{I\theta}{2\pi r}
정답 및 해설

원의 중심 O의 자계는 H=Iθ4πrH=\dfrac{I\theta}{4\pi r}[A/m]이다.

그림의 전류는 반지름 r인 원호 ab(중심각 θ)에만 흐른다. 비오-사바르 법칙에서 원호의 모든 점이 중심에서 거리 r이고 전류 요소와 직각이므로 H=I⋅rθ4πr2=Iθ4πrH=\dfrac{I\cdot r\theta}{4\pi r^{2}}=\dfrac{I\theta}{4\pi r}이다.

  • 분모가 4πr² 인 형태: 원호 길이 rθ 의 r 하나가 약분되지 않은 꼴로, 단위가 A/m 가 되지 않는다.
  • 분모가 2πr² 인 형태: 계수도 틀리고 r 도 약분되지 않아 단위가 A/m 가 되지 않는다.
  • 분모가 2πr 인 형태: θ=2π(원 전체)를 대입하면 I/r 이 되어 원형 전류 중심값 I/(2r) 의 두 배가 된다.
문제 21
단락 보호용 계전기의 범주에 가장 적합한 것은?
1한시 계전기
2탈조 보호 계전기
3과전류 계전기
4주파수 계전기
정답 및 해설

단락 보호용 계전기로 가장 적합한 것은 과전류 계전기이다.

단락사고는 전류가 급격히 커지는 형태로 나타나므로 이를 검출해 보호한다.

  • 한시 계전기는 동작시간 특성에 따른 분류이다.
  • 탈조 보호 계전기는 동기이탈을 검출하는 용도이다.
  • 주파수 계전기는 주파수 이상을 검출하는 용도이며 단락 보호와는 목적이 다르다.
문제 22
저수지에서 취수구에 제수문을 설치하는 목적은?
1낙차를 높인다.
2어족을 보호한다.
3수차를 조절한다.
4유량을 조절한다.
정답 및 해설

취수구에 제수문을 설치하는 목적은 유량 조절이다.

취수구의 제수문은 도수로나 수압관로로 흘러 들어가는 물의 양을 필요에 따라 조절하거나, 점검·보수 시 수로를 차단하기 위해 설치한다.

  • 낙차를 높이는 것은 제수문의 목적이 아니다.
  • 어족 보호는 제수문 고유의 목적이 아니다.
  • 수차를 직접 조절하는 것도 제수문 고유의 목적이 아니다.
문제 23

송전계통의 개폐 이상전압(개폐서지)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1뇌 이상전압보다 파고값이 크고 지속시간은 짧다.
2부하전류를 차단할 때가 무부하 충전전류를 차단할 때보다 크게 발생한다.
3내부 이상전압에 속하며, 계통 전압이 높아질수록 절연설계에서 차지하는 비중이 커진다.
4중성점 직접접지 계통이 비접지 계통보다 개폐 이상전압이 높게 나타난다.
정답 및 해설

개폐 이상전압에 대해 옳은 설명은 내부 이상전압에 속하며 계통 전압이 높을수록 절연설계 비중이 커진다는 것이다.

개폐서지는 차단기·개폐기 조작의 과도현상으로 생기는 내부 이상전압이다.

파고값은 뇌서지에 비해 작지만 지속시간이 길다. 계통 전압에 비례해 커지므로 초고압 계통에서는 절연 결정의 핵심 인자가 된다.

  • 파고값이 크고 지속시간이 짧은 것은 뇌서지의 특징이다.
  • 개폐서지는 무부하 송전선의 충전전류를 차단할 때 가장 크다.
  • 직접접지 계통은 중성점 전위가 고정되어 개폐 이상전압이 오히려 낮다.
문제 24
배전계통에서 전력용 콘덴서를 설치하는 목적으로 다음중 가장 타당한 것은?
1전력손실 감소
2개폐기의 차단 능력 증대
3고장시 영상전류 감소
4변압기 손실 감소
정답 및 해설

전력용 콘덴서의 설치 목적은 전력손실 감소이다.

부하의 지상 무효전력을 콘덴서가 공급하면 선로 전류가 줄어 역률이 개선되고, 선로 손실과 전압강하가 줄어든다.

  • 개폐기의 차단 능력 증대는 콘덴서의 목적과 무관하다.
  • 고장 시 영상전류 감소는 접지 방식과 관련된 사항이다.
  • 변압기 손실 감소는 주된 목적이 아니며, 주된 효과는 선로 손실 감소와 설비 여유 확보이다.
문제 25
초고압용 차단기에 사용되는 개폐 저항기의 목적은?
1차단 속도 증진
2개폐 서어지 이상 전압 억제
3차단 전류 감소
4차단 전류의 역률 개선
정답 및 해설

개폐 저항기의 목적은 개폐 서지 이상전압 억제이다.

초고압 차단기가 차단하거나 투입할 때 생기는 서지를 저항을 삽입해 감쇠시킨다.

  • 차단 속도 증진은 개폐 저항기의 목적이 아니다.
  • 차단 전류 감소는 저항 삽입의 목적이 아니다.
  • 차단 전류의 역률 개선은 개폐 저항기와 무관하다.
문제 26
진공차단기의 특징에 적합하지 않은 것은?
1화재위험이 거의 없다.
2소형 경량이고 조작 기구가 간단하다.
3동작 시 소음이 크지만 소호실의 보수가 거의 필요하지 않다.
4차단시간이 짧고 차단성능이 회로 주파수의 영향을 받지 않는다.
정답 및 해설

진공차단기의 특징에 적합하지 않은 것은 동작 시 소음이 크다는 설명이다.

진공차단기(VCB)는 동작 시 소음과 아크 방출이 적고 소호실의 보수가 거의 필요 없어, 소음이 크다는 설명은 이 특성과 반대이다.

  • 화재 위험이 거의 없다.
  • 소형·경량으로 조작기구가 간단하다.
  • 차단시간이 짧고 회로 주파수의 영향을 거의 받지 않는다.
문제 27
그림과 같은 평형 3상 발전기가 있다. a상이 지락한 경우 지락전류는 어떻게 표현되는가? (단, Z0: 영상 임피던스, Z1: 정상 임피던스 Z2: 역상 임피던스이다.)
1EaZ0+Z1+Z2\dfrac{E_a}{Z_0+Z_1+Z_2}
23EaZ0+Z1+Z2\dfrac{3E_a}{Z_0+Z_1+Z_2}
3−Z0EaZ0+Z1+Z2\dfrac{-Z_0E_a}{Z_0+Z_1+Z_2}
42Z2EaZ1+Z2\dfrac{2Z_2E_a}{Z_1+Z_2}
정답 및 해설

그림은 Y 결선 3상 발전기로, 중성점이 대지에 접지되어 있고 a상 단자가 대지로 이어진 1선(a상) 지락 상태다. b·c상 단자는 개방되어 전류가 흐르지 못하므로 경계조건은 Ib=Ic=0I_b=I_c=0, 지락점에서 Va=0V_a=0 이다.

대칭좌표법을 적용하면 Ib=Ic=0I_b=I_c=0 에서 I0=I1=I2=13IaI_0=I_1=I_2=\dfrac{1}{3}I_a 이고, Va=V0+V1+V2=0V_a=V_0+V_1+V_2=0 에 V1=Ea−I1Z1V_1=E_a-I_1Z_1, V2=−I2Z2V_2=-I_2Z_2, V0=−I0Z0V_0=-I_0Z_0 를 대입하면 Ea=I0(Z0+Z1+Z2)E_a=I_0(Z_0+Z_1+Z_2), 즉 I0=EaZ0+Z1+Z2I_0=\dfrac{E_a}{Z_0+Z_1+Z_2} 를 얻는다.

따라서 지락전류는 Ig=Ia=3I0=3EaZ0+Z1+Z2I_g=I_a=3I_0=\dfrac{3E_a}{Z_0+Z_1+Z_2} 이다. 1선 지락에서는 영상·정상·역상 임피던스가 직렬로 합해지고 기전력이 3배로 나타나는 것이 핵심이며, 이 때문에 중성점 접지방식이 결정하는 영상 임피던스 Z0Z_0 가 지락전류 크기를 좌우한다.

문제 28
페란티 현상이 발생하는 주된 원인은?
1선로의 저항
2선로의 인덕턴스
3선로의 정전용량
4선로의 누설콘덕턴스
정답 및 해설

페란티 현상의 주된 원인은 선로의 정전용량이다.

경부하나 무부하 시 선로의 충전전류가 지상 전류가 아닌 진상 전류로 흘러, 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 현상이다.

  • 선로의 저항은 전압강하를 만드는 요소이다.
  • 선로의 인덕턴스는 진상 전류가 아닌 지상 성분을 만든다.
  • 선로의 누설콘덕턴스는 영향이 미미해 원인이 아니다.
문제 29
1선의 저항이 10Ω, 리액턴스가 15Ω인 3상 송전선이 있다. 수전단 전압 60kV, 부하역률 0.8(lag), 부하전류 100A 라고 할 때, 송전단 전압 [kV]은?
161
263
381
483
정답 및 해설

송전단 전압은 약 63 kV이다.

선간전압 기준 근사식을 쓴다.

Vs=Vr+3I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)V_s=V_r+\sqrt{3}I(R\cos\theta+X\sin\theta)

=60000+3×100×(10×0.8+15×0.6)=60000+1.732×100×17≈62944 V=60000+\sqrt{3}\times100\times(10\times0.8+15\times0.6)=60000+1.732\times100\times17\approx62944\ \mathrm{V}

따라서 약 63 kV이다.

문제 30

일반회로정수가 A=0.9A=0.9, B=j70 [Ω]B=j70\,[\Omega], C=j0.003 [S]C=j0.003\,[\mathrm{S}], D=0.9D=0.9인 송전선로의 수전단에 임피던스 Zt=j20 [Ω]Z_t=j20\,[\Omega]인 변압기를 직렬로 접속하였다. 변압기의 여자 어드미턴스를 무시할 때 합성 4단자 정수 C0C_0[S]는?

1j0.003j0.003
2j0.0027j0.0027
3−0.06-0.06
4j0.06j0.06
정답 및 해설

합성 4단자 정수 C0C_0는 j0.003 [S]j0.003\,[\mathrm{S}]이다.

수전단에 직렬 임피던스 ZtZ_t(4단자 정수 1, ZtZ_t, 0, 1)를 접속하면 합성 정수는 다음과 같다.
A0=A,B0=B+AZt,C0=C,D0=D+CZtA_0=A,\quad B_0=B+AZ_t,\quad C_0=C,\quad D_0=D+CZ_t

따라서 C0=C=j0.003 [S]C_0=C=j0.003\,[\mathrm{S}]로 변하지 않는다.
참고로 B0=j70+0.9×j20=j88 [Ω]B_0=j70+0.9\times j20=j88\,[\Omega], D0=0.9+j0.003×j20=0.84D_0=0.9+j0.003\times j20=0.84이다.

문제 31
3상용 차단기의 정격전압은 170kV이고 정격차단전류가 50kA일 때 차단기의 정격차단용량은 약 몇 MVA인가?
15000
210000
315000
420000
정답 및 해설

정격차단용량은 약 15000MVA이다.

3상 차단기의 정격차단용량은 정격전압과 정격차단전류로 정해진다.
Ps=3 VnIsP_s=\sqrt{3}\,V_n I_s

여기서 VnV_n은 선간전압인 정격전압, IsI_s는 정격차단전류이다. 대입하면
Ps=3×170×103×50×103=1.472×1010 [VA]P_s=\sqrt{3}\times170\times10^{3}\times50\times10^{3}=1.472\times10^{10}\ [\mathrm{VA}]
Ps=14722 [MVA]≒15000P_s=14722\ [\mathrm{MVA}]\fallingdotseq 15000 [MVA]

단상처럼 3\sqrt{3}을 빼고 170×50=8500170\times50=8500으로 계산하면 안 되며, 3상이므로 3\sqrt{3}을 반드시 붙인다.

또한 쓰는 전압은 공칭전압이 아니라 정격전압 170kV이다.

문제 32
최대 출력 350[MW], 평균 부하율 80[%]로 운전되고 있는 화력발전소의 10일간 중유 소비량이 1.6×107[리터] 라고 하면 발전단에서의 열효율은 몇 [%] 인가? (단, 중유의 열량은 10,000[kcal/l] 이다.)
135.3
236.1
337.8
439.2
정답 및 해설

발전단 열효율은 약 36.1 %이다.

10일간 발전량과 연료 열량을 구해 비교한다. 1 kWh는 860 kcal이다.

W=350×103×0.8×24×10=6.72×107 kWhW=350\times10^3\times0.8\times24\times10=6.72\times10^7\ \mathrm{kWh}

η=860 WBH×100=860×6.72×1071.6×107×104×100≈36.1 %\eta=\dfrac{860\,W}{BH}\times100=\dfrac{860\times6.72\times10^7}{1.6\times10^7\times10^4}\times100\approx36.1\ \%

문제 33
지상부하를 가진 3상 3선식 배전선로 또는 단거리 송전선로에서 선간 전압강하를 나타낸 식은? (단, I, R, X, θ는 각각 수전단 전류, 선로저항, 리액턴스 및 수전단 전류의 위상각이다.)
1I(Rcosθ+ Xsinθ)
22I(Rcosθ+Xsinθ)
3√3I(Rcosθ+Xsinθ)
43I(Rcosθ+Xsinθ)
정답 및 해설

3상 3선식 배전선로에서 선간 전압강하는 3상 회로의 특성을 반영하여 도출된다. 단거리 선로에서 선간 전압강하 ΔV\Delta V는 ΔV=3I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)\Delta V = \sqrt{3}I(R\cos\theta + X\sin\theta)로 표현되며, 여기서 3\sqrt{3}는 3상 회로에서 선간 전압의 위상 관계를 나타낸다.

1상 전압강하 I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)I(R\cos\theta + X\sin\theta)에 3\sqrt{3}를 곱하는 이유는 3상 평형 부하에서 각 상의 임피던스 강하가 3\sqrt{3}배 증가하기 때문이다.

문제 34
동기조상기에 대한 설명으로 틀린 것은?
1시충전이 불가능하다.
2전압 조정이 연속적이다.
3중부하시에는 과여자로 운전하여 앞선 전류를 취한다.
4경부하시에는 부족여자로 운전하여 뒤진 전류를 취한다.
정답 및 해설

동기조상기 설명으로 틀린 것은 시충전이 불가능하다는 서술이다.

동기조상기는 무부하로 운전되는 동기전동기이므로 스스로 무부하 상태에서 기동하여 계통을 시충전할 수 있다.

  • 계자전류 조정만으로 진상·지상 무효전력을 연속적으로 조정할 수 있다.
  • 중부하시에는 과여자로 운전하여 앞선 전류를 취한다.
  • 경부하시에는 부족여자로 운전하여 뒤진 전류를 취한다.
문제 35
전력계통을 연계시켜서 얻는 이득이 아닌 것은?
1배후 전력이 커져서 단락용량이 작아진다.
2부하 증가 시 종합첨두부하가 저감된다.
3공급 예비력이 절감된다.
4공급 신뢰도가 향상된다.
정답 및 해설

연계의 이득이 아닌 것은 단락용량이 작아진다는 설명이다.

계통을 상호 연계하면 배후 전력이 커져 사고 시 흐를 수 있는 단락용량은 오히려 증가한다.

이는 차단기 용량 증대 등 설비 부담으로 이어지므로 연계의 이득이 아니라 단점이다.

  • 종합첨두부하가 저감된다.
  • 공급 예비력이 절감된다.
  • 공급 신뢰도가 향상된다.
문제 36
1년 365일 중 185일은 이 양 이하로 내려가지 않는 유량은?
1평수량
2풍수량
3고수량
4저수량
정답 및 해설

설명에 해당하는 유량은 평수량이다.

1년 365일 중 185일, 즉 절반의 기간 동안 이 값 이하로 내려가지 않는 유량을 평수량이라 한다.

  • 풍수량은 95일 기준이다.
  • 저수량은 275일 기준이다.
  • 고수량은 홍수 시와 같은 매우 큰 유량을 가리키는 개념이다.

이들은 이 문항의 정의와 다르다.

문제 37
부하의 밸런스가 필요로 하는 배전 방식은?
13상 3선식
23상 4선식
3단상 2선식
4단상 3선식
정답 및 해설

단상 3선식은 부하의 밸런스가 필요하다.

중성선을 가진 단상 3선식은 양쪽 부하가 불평형하면 전압 불평형이 크다. 이를 막으려 선로 말단에 밸런서를 둔다.

  • 3상 3선식은 평형 3상 부하를 전제로 하며 별도 밸런서 설치 개념이 아니다.
  • 3상 4선식은 중성선으로 불평형 전류를 흘린다.
  • 단상 2선식은 두 선뿐이라 밸런스 문제가 없다.
문제 38
송전선로의 정상임피던스를 Z1 , 역상임피던스를 Z2, 영상임피던스를 Z0라 할 때 옳은 것은?
1Z1=Z2=Z0
2Z1=Z2<Z0
3Z1>Z2=Z0
4Z1<Z2=Z0
정답 및 해설

정상·역상·영상임피던스의 관계는 Z1=Z2<Z0Z_1 = Z_2 \lt Z_0이다.

정상분과 역상분 전류는 세 상을 순환하는 성분이어서 대지를 귀로로 하지 않는다.

영상분 전류는 세 상이 동상으로 흘러 대지·가공지선을 귀로로 하므로 대지 귀로의 인덕턴스가 더해져 임피던스가 크게 나타난다.

또한 선로는 회전기와 달리 상순에 따라 특성이 달라지지 않으므로 정상임피던스와 역상임피던스는 같다.

문제 39
송전계통에서 지락보호계전기의 동작이 가장 확실한 접지방식은?
1비접지
2고저항 접지
3직접 접지
4소호 리액터 접지
정답 및 해설

지락보호계전기 동작이 가장 확실한 접지방식은 직접 접지이다.

직접 접지는 지락 시 큰 지락전류가 흘러 계전기가 쉽고 확실하게 동작한다.

  • 비접지는 지락전류가 매우 작아 검출이 어렵다.
  • 고저항 접지는 저항으로 전류를 크게 제한해 검출이 어렵다.
  • 소호 리액터 접지는 지락전류를 거의 0으로 만들어 계전기 동작이 어렵다.
문제 40
차단기에서 "O-t1-CO-t2-CO" 의 표기로 나타내는 것은? (단, O:차단 동작, t1, t2:시간 간격, C:투입동작, CO:투입 직후 차단)
1차단기 동작 책무
2차단기 재폐로 계수
3차단기 속류 주기
4차단기 무전압 시간
정답 및 해설

이 표기는 차단기 동작 책무를 나타낸다.

O는 차단, t1·t2는 시간 간격, CO는 투입 직후 차단을 뜻하며, 차단기가 수행해야 할 동작 순서를 정한 것이다.

  • 재폐로 계수는 이러한 동작 순서 표기가 아니다.
  • 속류 주기는 차단 동작 순서와 관련이 없다.
  • 무전압 시간은 재폐로 시 개방 시간으로, 이 표기 전체를 뜻하지 않는다.
문제 41
정격전압 6000V, 용량 5000kVA 의 Y결선 3상 동기발전기가 있다. 여자전류 200A에서의 무부하 단자전압 6000V, 단락전류 600A일 때, 발전기의 단락비는 약 얼마인가?
10.25
21
31.25
41.5
정답 및 해설

발전기의 단락비는 약 1.25이다.

정격전류는 In=P3 V=5,000,0003×6000≈481 AI_n=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,V}=\dfrac{5{,}000{,}000}{\sqrt{3}\times6000}\approx481\ \mathrm{A}이다.

단락비는 무부하시 정격전압을 유기하는 여자전류에서의 단락전류를 정격전류로 나눈 값이므로 Ks=600481≈1.25K_s=\dfrac{600}{481}\approx1.25이다.

문제 42
유도전동기에서 부하를 증가시킬 때 일어나는 현상에 관한 설명 중 틀린 것은? (단, ns:회전자계의 속도, n:회전자의 속도이다.)
1상대속도 (ns-n) 증가
22차 전류 증가
3토크 증가
4속도 증가
정답 및 해설

틀린 설명은 속도가 증가한다는 것이다.

부하가 늘면 속도가 감소하고 슬립이 커진다. 그 결과 상대속도 ns−nn_s-n 이 증가해 2차 유도기전력과 2차 전류가 늘고 토크가 증가한다.

  • 상대속도가 증가한다 — 맞다.
  • 2차 전류가 증가한다 — 맞다.
  • 토크가 증가한다 — 부하 토크와 평형을 이루기 위해 맞다.
문제 43
3300[V], 60[Hz]용 변압기의 와류손이 360[W]이다. 이 변압기를 2750[V], 50[Hz]에서 사용할 때 이변압기의 와류손은 약 몇 [W]가 되는가?
1200
2225
3250
4275
정답 및 해설

와류손은 250[W]이다.

와류손은 전압의 제곱에 비례한다(ϕ∝V/f\phi\propto V/f, Pe∝f2ϕ2P_e\propto f^2\phi^2 이므로 주파수가 상쇄).

Pe∝V2P_e\propto V^2

Pe=360×(27503300)2=250 WP_e=360\times\left(\dfrac{2750}{3300}\right)^2=250\,\mathrm{W}

문제 44
2000/100V, 10kVA 변압기의 1차 환산 등가임피던스가 6.2 + j7Ω 이라면 % 임피던스 강하는 약 몇 % 인가?
12.34
23.25
34.14
45.25
정답 및 해설

%임피던스 강하는 약 2.34[%]이다.

1차 정격 전류와 등가 임피던스 크기를 구한다.

I1n=100002000=5 AI_{1n}=\dfrac{10000}{2000}=5\,\mathrm{A}
Z=6.22+72≈9.35 ΩZ=\sqrt{6.2^2+7^2}\approx9.35\,\Omega

%Z=I1nZV1n×100=5×9.352000×100≈2.34 %\%Z=\dfrac{I_{1n}Z}{V_{1n}}\times100=\dfrac{5\times9.35}{2000}\times100\approx2.34\,\%

문제 45
3상 직권 정류자 전동기의 중간 변압기는 고정자 권선과 회전자 권선 사이에 직렬로 접속되는데, 이 중간 변압기를 사용하는 중요한 이유는?
1경부하시 속도의 급상승 방지를 위하여
2주파수 변동으로 속도를 조정하기 위하여
3회전자 상수를 감소하기 위하여
4역회전을 방지하기 위하여
정답 및 해설

중간 변압기를 쓰는 중요한 이유는 경부하 시 속도의 급상승 방지이다.

직권 정류자 전동기는 경부하에서 속도가 매우 올라가는 성질이 있어, 중간 변압기로 회전자에 가하는 전압을 낮추어 속도 상승을 억제하고 정류자 전압도 알맞게 조정한다.

  • 주파수 변동으로 속도를 조정하는 것이 아니라 전원 주파수는 일정하다.
  • 회전자 상수 감소는 목적이 아니다.
  • 역회전 방지는 중간 변압기의 역할이 아니다.
문제 46
3상 동기 발전기에서 매극 매상의 슬롯 수가 3이면 기본파에 대한 분포권 계수는 어떻게 되는가?
13sin⁡π183\sin\dfrac{\pi}{18}
213sin⁡π18\dfrac{1}{3\sin\dfrac{\pi}{18}}
36sin⁡π186\sin\dfrac{\pi}{18}
416sin⁡π18\dfrac{1}{6\sin\dfrac{\pi}{18}}
정답 및 해설

분포권 계수는 16sin⁡π18\dfrac{1}{6\sin\dfrac{\pi}{18}}이다.

3상이므로 상수 m=3, 매극 매상 슬롯 수 q=3 을 분포권 계수식에 대입한다.
kd=sin⁡π2mqsin⁡π2mq=sin⁡π63sin⁡π18=0.53sin⁡π18=16sin⁡π18k_d=\dfrac{\sin\dfrac{\pi}{2m}}{q\sin\dfrac{\pi}{2mq}}=\dfrac{\sin\dfrac{\pi}{6}}{3\sin\dfrac{\pi}{18}}=\dfrac{0.5}{3\sin\dfrac{\pi}{18}}=\dfrac{1}{6\sin\dfrac{\pi}{18}}

분포권 계수는 항상 1 이하이다.

  • 1/(3 sin(π/18)) 형태: 분자의 sin(π/6)=0.5 를 빠뜨린 꼴로 값이 약 1.92 가 되어 1을 넘는다.
  • 6 sin(π/18) 형태: 분모에 있어야 할 항을 곱한 꼴로 값이 약 1.04 가 되어 1을 넘는다.
  • 3 sin(π/18) 형태: 분모 항을 분자로 옮긴 꼴로 공식 구조와 다르며, 값도 약 0.52 로 실제 값 약 0.96 과 다르다.
문제 47
단자전압 100[V], 전기자 전류 10[A], 전기자 회로 저항 1[Ω], 회전수 1800[rpm]으로 전부하 운전하고 있는 직류 전동기의 토크는 약 몇 [kgㆍm]인가?
10.049
20.49
349
4490
정답 및 해설

토크는 약 0.49[kg·m]이다.

역기전력을 구해 기계적 출력으로 토크를 계산한다.

E=100−10×1=90 V, P=EIa=900 WE=100-10\times1=90\,\mathrm{V},\ P=EI_a=900\,\mathrm{W}

T=0.975×9001800≈0.49 kg⋅mT=0.975\times\dfrac{900}{1800}\approx0.49\,\mathrm{kg\cdot m}

문제 48
변압기 운전에 있어 효율이 최대가 되는 부하는 전부하의 75%였다고 하면, 전부하에서의 철손과 동손의 비는?
14 : 3
29 : 16
310 : 15
418 : 30
정답 및 해설

전부하에서의 철손과 동손의 비는 9 : 16이다.

최대효율은 철손과 동손이 같아지는 점에서 나타나며, 동손은 부하율 a에 대해 a2a^2에 비례한다.

최대효율 부하율이 0.75이므로 이때의 동손은 전부하 동손의 0.752=0.56250.75^2=0.5625배이고, 이 값이 철손과 같다.

따라서 전부하에서 철손 대 동손은 0.5625:10.5625:1, 즉 9:16이다.

문제 49
변압기 철심으로 갖추어야 할 성질로 맞지 않는 것은?
1투자율이 클것
2전기 저항이 작을 것
3히스테리시스 계수가 작을 것
4성층 철심으로 할 것
정답 및 해설

맞지 않는 성질은 전기 저항이 작을 것이다.

철심은 와류손을 줄이기 위해 전기 저항이 클 것(규소 강판, 성층)이 요구된다.

  • 투자율이 클 것 — 적은 여자 전류로 큰 자속을 얻기 위해 맞다.
  • 히스테리시스 계수가 작을 것 — 히스테리시스손을 줄이기 위해 맞다.
  • 성층 철심으로 할 것 — 와류손 감소를 위해 맞다.
문제 50
4극 60[Hz]의 3상 유도전동기가 1500[rpm]으로 회전하고 있을 때 회전자 전류의 주파수는 약 몇 [Hz]인가?
18
210
312
414
정답 및 해설

회전자 전류의 주파수는 10[Hz]이다.

회전자 주파수는 슬립 × 전원 주파수이다.

Ns=120×604=1800 rpm, s=1800−15001800=16N_s=\dfrac{120\times60}{4}=1800\,\mathrm{rpm},\ s=\dfrac{1800-1500}{1800}=\dfrac16

f2=sf1=16×60=10 Hzf_2=sf_1=\dfrac16\times60=10\,\mathrm{Hz}

문제 51

3상 유도전동기가 전부하로 운전될 때 선간전압 200[V], 선전류 36[A], 역률 32\dfrac{\sqrt{3}}{2} 로 측정되었다. 이때 축 출력이 9[kW]이면 이 전동기의 전손실은 몇 [kW]인가?

11.2
21.8
32.4
43.6
정답 및 해설

이 전동기의 전손실은 1.8kW이다.

입력 P1=3 VIcos⁡θ=3×200×36×32=10800 [W]=10.8 [kW]P_1 = \sqrt{3}\,V I\cos\theta = \sqrt{3}\times 200\times 36\times\dfrac{\sqrt{3}}{2} = 10800\,[\mathrm{W}] = 10.8\,[\mathrm{kW}]

전손실은 입력에서 출력을 뺀 값이다.
10.8−9=1.8 [kW]10.8 - 9 = 1.8\,[\mathrm{kW}]

문제 52
변압기의 표유부하손 이란?
1동손, 철손
2부하전류 중 누전에 의한 손실
3권선이외 부분의 누설 자속에 의한 손실
4무부하시 여자전류에 의한 동손
정답 및 해설

표유부하손은 권선 이외 부분의 누설 자속에 의한 손실이다.

부하 전류에 의한 누설 자속이 탱크·금구·철심 등 권선 외의 금속 부분에서 와전류 등을 일으켜 생기는 손실로, 측정이 어려운 부하손의 일부이다.

  • 동손과 철손은 각각 별도의 손실 항목이다.
  • 누전에 의한 손실은 표유부하손의 정의가 아니다.
  • 무부하 시 여자전류에 의한 동손은 무부하손의 일부이다.
문제 53
75[kVA], 6000/200[V]의 단상변압기의 %임피던스 강하가 4[%]이다. 1차 단락전류[A]는?
1512.5
2412.5
3312.5
4212.5
정답 및 해설

1차 단락전류는 312.5[A]이다.

단락전류는 정격 전류 ÷ %임피던스이다.

I1n=750006000=12.5 AI_{1n}=\dfrac{75000}{6000}=12.5\,\mathrm{A}

Is=100%ZI1n=1004×12.5=312.5 AI_s=\dfrac{100}{\%Z}I_{1n}=\dfrac{100}{4}\times12.5=312.5\,\mathrm{A}

문제 54
동기발전기의 병렬운전에 필요한 조건이 아닌 것은?
1기전력의 크기가 같을 것
2위상이 같을 것
3주파수가 같을 것
4용량이 같을 것
정답 및 해설

병렬운전 조건이 아닌 것은 용량이 같을 것이다.

동기발전기의 병렬운전 조건은 기전력의 크기·위상·주파수·파형이 같은 것이다. 용량이 달라도 병렬운전은 가능하다.

  • 기전력의 크기가 다르면 무효 순환전류가 흐른다.
  • 위상이 다르면 유효 순환전류(동기화 전류)가 흐른다.
  • 주파수가 다르면 난조가 생긴다.
문제 55
다음 중 역률이 가장 좋은 전동기는?
1단상 유도 전동기
23상 유도 전동기
3동기 전동기
4반발 전동기
정답 및 해설

역률이 가장 좋은 전동기는 동기 전동기이다.

동기 전동기는 계자 전류를 조정해 역률을 임의로 바꿀 수 있고 과여자하면 진상 역률로도 운전된다.

  • 단상 유도 전동기는 역률이 낮다.
  • 3상 유도 전동기는 자화전류 때문에 지상 역률만 가능하다.
  • 반발 전동기는 유도형 계열로 역률이 낮은 편이다.
문제 56
SCR의 특징이 아닌것은?
1아크가 생기지 않으므로 열의 발생이 적다.
2열용량이 적어 고온에 약하다.
3전류가 흐르고 있을때 양극의 전압강하가 작다.
4과전압에 강하다.
정답 및 해설

SCR의 특징이 아닌 것은 과전압에 강하다는 것이다.

SCR은 게이트 신호 없이도 과전압이 가해지면 오동작(브레이크오버)을 일으킬 수 있어 과전압에 약한 소자이다.

  • 아크가 생기지 않는 반도체 소자여서 열 발생이 적다는 설명은 SCR의 특징이다.
  • 열용량이 작아 고온에 약하다는 설명은 SCR의 특징이다.
  • 통전 중 양극의 전압강하가 작아 도통손실이 작다는 설명은 SCR의 특징이다.
문제 57
그림에서 밀리암페어계의 지시 [mA]를 구하면 얼마인가? (단, 밀리 암페어계는 가동 코일형이고, 정류기의 저항은 무시한다.)
19
26.4
34.5
41.8
정답 및 해설

밀리암페어계의 지시값은 1.8 mA이다.

그림은 교류 10V를 브리지 정류기로 전파정류해 가동코일형 계기로 측정하는 회로이며, 가동코일형 계기는 평균값을 지시한다. 정상상태에서 직렬 인덕턴스 양단의 평균 전압은 0 이므로 5H 는 평균 전류를 바꾸지 않는다.

전파정류 평균 전압: Eav=0.9E=0.9×10=9 VE_{av}=0.9E=0.9\times10=9\ \mathrm{V}
전류: I=95×103=1.8 mAI=\dfrac{9}{5\times10^{3}}=1.8\ \mathrm{mA}
정류기 저항은 무시하므로 5kΩ 만 전류를 제한한다.

문제 58
자동제어장치에 쓰이는 서보모터의 특성을 나타내는 것 중 틀린 것은?
1빈번한 시동, 정지, 역전등의 가혹한 상태에 견디도록 견고하고 큰 돌입 전류에 견딜 것
2시동 토크는 크나, 회전부의 관성 모멘트가 작고 전기적 시정수가 짧을것
3발생 토크는 입력신호에 비례하고 그 비가 클 것
4직류 서보 모터에 비하여 교류 서보 모터의 시동 토크가 매우 클 것
정답 및 해설

틀린 설명은 교류 서보모터의 시동 토크가 직류 서보모터에 비해 매우 크다는 것이다.

시동 토크는 일반적으로 직류 서보모터가 교류 서보모터에 비해 크다.

  • 빈번한 시동·정지·역전에 견디도록 견고하고 큰 돌입전류를 견뎌야 한다는 설명은 옳다.
  • 회전부의 관성모멘트가 작고 전기적 시정수가 짧아야 한다는 설명은 옳다.
  • 발생 토크가 입력신호에 비례하고 그 비가 커야 한다는 설명은 옳다.
문제 59
출력이 50kW인 3상 농형 유도전동기를 기동하려고 할 때 다음 중 가장 적당한 기동법은?
1Y-△ 기동법
2저항 기동법
3전전압 기동법
4기동보상기법
정답 및 해설

가장 적당한 기동법은 기동보상기법이다.

출력이 큰(대략 15kW 이상) 농형 유도전동기는 기동전류가 크므로 단권변압기(기동보상기)로 전압을 낮추어 기동한다.

  • Y-△ 기동법은 중용량(대략 5~15kW)용으로, 50kW급에서는 기동 전압 조정 폭이 고정되어 부적합하다.
  • 저항 기동법은 저항 손실이 커서 대용량 농형에는 잘 쓰지 않는다.
  • 전전압 기동은 소용량에만 허용된다.
문제 60
유도 전동기의 슬립을 측정하려고 한다. 다음 중 슬립의 측정법이 아닌 것은?
1동력계법
2수화기법
3직류 밀리볼트계법
4스트로보스코프법
정답 및 해설

유도전동기의 슬립을 구하는 방법으로는 회전자 회로에 흐르는 슬립주파수 전류를 검출하는 직류 밀리볼트계법, 슬립주파수음을 듣는 수화기법, 회전자에 표시를 하고 슬립주파수로 점멸하는 빛으로 관찰하는 스트로보스코프법 등이 대표적으로 쓰인다.

동력계법은 전동기의 토크나 출력을 측정하는 방법으로, 슬립을 직접 측정하는 방법에 해당하지 않는다.

문제 61
어떤 소자가 60Hz에서 리액턴스 값이 10Ω이었다. 이 소자를 인덕터 또는 커패시터라 할때, 인덕턴스[mH]와 정전용량 [㎌]은 각각 얼마인가?
126.53 mH, 295.37 ㎌
218.37 mH, 265.25 ㎌
318.37 mH, 295.37 ㎌
426.53 mH, 265.25 ㎌
정답 및 해설

인덕턴스는 약 26.53mH, 정전용량은 약 265.25㎌이다.

소자가 인덕터라면 XL=2πfLX_L=2\pi fL에서 L=XL2πf=102π×60≈26.53×10−3 HL=\dfrac{X_L}{2\pi f}=\dfrac{10}{2\pi\times60}\approx26.53\times10^{-3}\ \mathrm{H}, 즉 약 26.53mH이다.

같은 소자가 커패시터라면 XC=12πfCX_C=\dfrac{1}{2\pi fC}에서 C=12πfXC=12π×60×10≈265.25×10−6 FC=\dfrac{1}{2\pi fX_C}=\dfrac{1}{2\pi\times60\times10}\approx265.25\times10^{-6}\ \mathrm{F}, 즉 약 265.25㎌이다.

문제 62
다음과 같은 전류의 초기값 i(0+)를 구하면?
I(s)=12(s+8)4s(s+6)\mathrm{I}(\mathrm{s})=\dfrac{12(\mathrm{s}+8)}{4\mathrm{s}(\mathrm{s}+6)}
11
22
33
44
정답 및 해설

전류의 초기값은 3이다.

초기값 정리 i(0+)=lim⁡s→∞sI(s)i(0^{+})=\lim_{s\to\infty}sI(s) 를 적용한다.
sI(s)=12(s+8)4(s+6) → 124=3sI(s)=\dfrac{12(s+8)}{4(s+6)}\ \to\ \dfrac{12}{4}=3

문제 63

어떤 저항 부하에 100[V]의 직류전압을 가하였을 때 500[W]의 전력이 소비되었다. 이 부하의 저항이 일정하다고 할 때, 가하는 전압을 120[V]로 올리면 부하에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?

14.17
25
36
47.2
정답 및 해설

전압을 120V로 올리면 부하 전류는 6A이다.

R=V2P=1002500=20 [Ω]R = \dfrac{V^2}{P} = \dfrac{100^2}{500} = 20\,[\Omega]
I=12020=6 [A]I = \dfrac{120}{20} = 6\,[\mathrm{A}]

전류는 전압에 비례(1.2배)하고, 전력은 전압의 제곱에 비례(1.44배, 720W)한다.

문제 64
Va, Vb, Vc를 3상 불평형 전압이라 하면 정상(正相)전압(V)은? (단, a=−12+j32a=-\dfrac{1}{2}+j\dfrac{\sqrt{3}}{2} 이다.)
13(Va+Vb+Vc)
21/3(Va+Vb+Vc)
31/3(Va+a2Vb+aVc)
41/3(Va+aVb+a2Vc)
정답 및 해설

단서로 준 a=−12+j32a=-\dfrac{1}{2}+j\dfrac{\sqrt{3}}{2} 는 크기 1, 위상 120°인 벡터 오퍼레이터로 a=1∠120∘a=1\angle 120^\circ, a2=1∠240∘a^2=1\angle 240^\circ, 1+a+a2=01+a+a^2=0 의 성질을 갖는다.

대칭좌표법에서 각 성분은 영상분 V0=13(Va+Vb+Vc)V_0=\dfrac{1}{3}(V_a+V_b+V_c), 정상분 V1=13(Va+aVb+a2Vc)V_1=\dfrac{1}{3}(V_a+aV_b+a^2V_c), 역상분 V2=13(Va+a2Vb+aVc)V_2=\dfrac{1}{3}(V_a+a^2V_b+aV_c) 로 정의된다.

따라서 정상전압은 b상에 a를, c상에 a²를 곱해 a상과 더한 뒤 3으로 나눈 값이다. 곱하는 차수를 바꿔 b상에 a², c상에 a를 곱하면 역상분이 되고, 아무것도 곱하지 않고 단순히 더해 3으로 나누면 영상분이 되므로 세 식을 구분해 외워야 한다.

문제 65
저항 3개를 Y로 접속하고 이것을 선간전압 200V의 평형 3상 교류 전원에 연결할 때 선전류가 20A 흘렀다. 이 3개의 저항을 △로 접속하고 동일전원에 연결하였을 때의 선전류는 몇 A 인가?
130
240
350
460
정답 및 해설

△결선의 선전류는 60A이다.

Y결선에서는 선전류와 상전류가 같으므로 저항값은 R=VpIp=200/320≈5.77 ΩR=\dfrac{V_p}{I_p}=\dfrac{200/\sqrt3}{20}\approx5.77\,\Omega이다.

같은 저항을 같은 선간전압 200V에서 △결선으로 바꾸면 상전압이 선간전압과 같아지므로 상전류는 2005.77≈34.6 A\dfrac{200}{5.77}\approx34.6\,\mathrm{A}이고, 선전류는 그 √3배이다.

결국 △결선 선전류는 Y결선일 때의 3배이므로 20×3=60 A20\times3=60\,\mathrm{A}가 된다.

문제 66
1s2+2s+5\dfrac{1}{s^{2}+2s+5} 의 라플라스 역변환 값은?
1e-2tcos2t
212e−tsin⁡t\dfrac{1}{2}e^{-t}\sin t
312e−tsin⁡2t\dfrac{1}{2}e^{-t}\sin 2t
412e−tcos⁡2t\dfrac{1}{2}e^{-t}\cos 2t
정답 및 해설

라플라스 역변환은 (1/2)e−tsin2t이다.

분모를 완전제곱 꼴로 정리하면 s² + 2s + 5 = (s+1)² + 4 = (s+1)² + 2²이다. s가 s+1로 이동한 형태이므로 복소추이(감쇠) 정리를 적용한다.

기본 변환쌍 ω/(s²+ω²) ↔ sin ωt에 지수감쇠를 붙이면 ω/((s+a)²+ω²) ↔ e−at sin ωt가 된다. 이 문제는 a = 1, ω = 2인 경우이다.

분자를 ω = 2에 맞추기 위해 1/((s+1)²+2²) = (1/2)·2/((s+1)²+2²)로 고쳐 쓰면 역변환은 (1/2)e−tsin2t이다.

  • 감쇠항은 e−t이다(분모가 (s+1)²+2²이므로 e−2t가 아니다).
  • 각주파수는 2이므로 sin t가 아니라 sin 2t이다.
  • 분자가 상수(ω 형태)이므로 코사인이 아니라 사인 항이 나온다.
문제 67
단위 계단 함수 u(t)의 라플라스 변환은?
11
21/s
31s2\dfrac{1}{s^{2}}
41s2e−1\dfrac{1}{s^{2}}e^{-1}
정답 및 해설

단위 계단 함수의 라플라스 변환은 1/s이다.

정의에 따라 L[u(t)]=∫0∞e−stdt=1s\mathcal{L}[u(t)]=\int_0^\infty e^{-st}dt=\dfrac1s 이다.

  • 1은 단위 임펄스 함수의 변환이다.
  • 1/s21/s^2 은 단위 램프 함수의 변환이다.
문제 68
어떤 제어계의 임펄스 응답이 sint일 때, 이 계의 전달함수를 구하면?
11s+1\dfrac{1}{s+1}
21s2+1\dfrac{1}{s^2+1}
3ss+1\dfrac{s}{s+1}
4ss2+1\dfrac{s}{s^2+1}
정답 및 해설

전달함수는 1s2+1\dfrac{1}{s^2+1}이다.

단위 임펄스 응답의 라플라스 변환이 곧 전달함수이다.

G(s)=L[sin⁡t]=1s2+1G(s)=\mathcal{L}[\sin t]=\dfrac{1}{s^2+1}

  • ss2+1\dfrac{s}{s^2+1} 는 코사인 함수의 변환이다.
  • 분모가 s+1s+1 인 식은 지수함수 계통의 변환이다.
문제 69
어떤 회로에 흐르는 전류가 i=7+14.1sinwt[A]인 경우 실효값은 약 몇 [A]인가?
111.2
212.2
313.2
414.2
정답 및 해설

실효값은 약 12.2[A]이다.

직류분 7[A]와 기본파 최대값 14.1[A]의 실효값을 제곱합으로 합성한다.

I=72+(14.12)2=49+99.4I=\sqrt{7^2+\left(\dfrac{14.1}{\sqrt2}\right)^2}=\sqrt{49+99.4}

≈12.2 A\approx12.2\,\mathrm{A}

문제 70
어떤 코일에 흐르는 전류를 0.5ms 동안에 5A만큼 변화시킬 때 20V의 전압이 발생한다. 이 코일의 자기 인덕턴스[mH]는?
12
24
36
48
정답 및 해설

코일의 자기 인덕턴스는 2mH이다.

코일의 유기기전력은 v=Ldidtv=L\dfrac{di}{dt}이므로 자기인덕턴스는 L=vdi/dtL=\dfrac{v}{di/dt}로 구한다.

전류 변화율은 didt=50.5×10−3=10000 A/s\dfrac{di}{dt}=\dfrac{5}{0.5\times10^{-3}}=10000\ \mathrm{A/s}이다.

따라서 L=2010000=2×10−3 H=2 mHL=\dfrac{20}{10000}=2\times10^{-3}\ \mathrm{H}=2\ \mathrm{mH}이다.

문제 71
정현파 교류 i=102sin⁡(ωt+π3)i = 10\sqrt{2}\sin\left(\omega t + \dfrac{\pi}{3}\right) 를 복소수의 극좌표 형식인 페이저(phasor)로 나타내면?
1102 ∠ π310\sqrt{2}\,\angle\,\dfrac{\pi}{3}
2102 ∠ −π310\sqrt{2}\,\angle\,-\dfrac{\pi}{3}
310 ∠ π310\,\angle\,\dfrac{\pi}{3}
410 ∠ −π310\,\angle\,-\dfrac{\pi}{3}
정답 및 해설

페이저는 10 ∠ π310\,\angle\,\dfrac{\pi}{3}이다.

발문의 순시값은 i=102sin⁡(ωt+π3)i=10\sqrt{2}\sin\left(\omega t+\dfrac{\pi}{3}\right)이다. 페이저는 최대값이 아니라 실효값을 크기로 삼고, 여기에 위상각을 붙여 극좌표로 나타낸다.

최대값이 10210\sqrt{2}이므로 실효값은 1022=10 [A]\dfrac{10\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=10\,[\mathrm{A}]이고, 위상각은 사인함수 안의 값 그대로 +π3+\dfrac{\pi}{3}(60° 앞섬)이다.

따라서 극좌표 형식의 페이저는 I˙=10∠π3\dot{I}=10\angle\dfrac{\pi}{3}이다.

크기에 √2를 그대로 남겨 두거나 위상 부호를 음(−π/3)으로 뒤집은 표현은 맞지 않는다.

문제 72
1000Hz인 정현파 교류에서 5mH인 유도 리액턴스와 같은 용량 리액턴스를 갖는 C의 값은 약 몇 ㎌인가?
14.07
25.07
36.07
47.07
정답 및 해설

유도 리액턴스와 같은 용량 리액턴스를 갖는 C는 약 5.07㎌이다.

유도 리액턴스 XL=ωL=2πfLX_L = \omega L = 2\pi f L이고, 용량 리액턴스 XC=1ωC=12πfCX_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{2\pi f C}이다. 두 리액턴스가 같다는 조건에서 XL=XCX_L = X_C이므로 2πfL=12πfC2\pi f L = \frac{1}{2\pi f C}이다.

주어진 값을 대입하면
XL=2π×1000×5×10−3=2π×5=10π≈31.42 ΩX_L = 2\pi \times 1000 \times 5 \times 10^{-3} = 2\pi \times 5 = 10\pi \approx 31.42\,\Omega
XC=XLX_C = X_L 조건에서 12πfC=31.42\frac{1}{2\pi f C} = 31.42이므로
C=12π×1000×31.42=1197,338≈5.07×10−6 F=5.07 ㎌C = \frac{1}{2\pi \times 1000 \times 31.42} = \frac{1}{197,338} \approx 5.07 \times 10^{-6}\,\text{F} = 5.07\,\text{㎌}이다.

문제 73
대칭 3상 Y결선 부하에서 각상의 임피던스가 Z=12+j16[Ω]이고, 부하전류가 10[A]일 때 이 부하의 선간전압은 약 몇 [V]인가?
1235.7
2346.4
3456.4
4524.7
정답 및 해설

선간전압은 약 346.4[V]이다.

Y결선에서 부하전류는 상전류이므로 상전압을 구한 뒤 3\sqrt3 배 한다.

∣Z∣=122+162=20 Ω, Vp=10×20=200 V|Z|=\sqrt{12^2+16^2}=20\,\Omega,\ V_p=10\times20=200\,\mathrm{V}

Vl=3×200≈346.4 VV_l=\sqrt3\times200\approx346.4\,\mathrm{V}

문제 74
그림과 같은 회로의 전압비 전달함수 H(jw)는? (단, 입력 V(t)는 정현파 교류전압이며, VR은 출력이다.)
1jω(5−ω2)+jω\dfrac{j\omega}{(5-\omega^2)+j\omega}
2jω(5+ω2)+jω\dfrac{j\omega}{(5+\omega^2)+j\omega}
3jω(5−ω)2+jω\dfrac{j\omega}{(5-\omega)^2+j\omega}
4jω(5+ω)2+jω\dfrac{j\omega}{(5+\omega)^2+j\omega}
정답 및 해설

전압비 전달함수는 H(jω) = jω / {(5 − ω2) + jω}이다.

그림은 전원 V(t)에 1[H] 인덕터 → 1[Ω] 저항 → 1/5[F] 커패시터가 한 바퀴로 이어진 R-L-C 직렬회로이며, 출력 VR은 1[Ω] 저항 양단 전압이다. 직렬이므로 전압비는 전압 분배로 바로 구한다.

H(jω) = VR/V = R / (R + jωL + 1/(jωC))이고, R=1, L=1, C=1/5을 대입하면 1/(jωC) = 5/(jω)이므로 H(jω) = 1 / (1 + jω + 5/(jω))이다.

분자와 분모에 jω를 곱해 정리하면 H(jω) = jω / (jω + (jω)2 + 5) = jω / {(5 − ω2) + jω}가 된다.

분모의 실수부가 5 − ω2(제곱항의 부호가 음)로 나타나며, ω = √5[rad/s]에서 실수부가 0이 되어 이득이 1로 최대가 되는 직렬 공진 특성을 보인다.

실수부를 (5 + ω2)이나 (5 − ω)2으로 쓴 식은 1/(jωC) = −j5/ω의 부호·차수를 잘못 처리한 것이다.

문제 75

저항 12[Ω]12[\Omega]과 유도 리액턴스 16[Ω]16[\Omega]이 직렬로 접속된 회로에 실효값 200[V]200[\mathrm{V}]의 정현파 전압을 가하였다. 이 회로의 무효전력[var]은?

11200
21600
32000
42500
정답 및 해설

이 회로의 무효전력은 1600var이다.

Z=122+162=20 [Ω]Z=\sqrt{12^2+16^2}=20\,[\Omega], I=20020=10 [A]I=\dfrac{200}{20}=10\,[\mathrm{A}]
무효전력 Q=I2XL=102×16=1600 [var]Q=I^2X_L=10^2\times 16=1600\,[\mathrm{var}]

참고로 유효전력은 P=I2R=1200 [W]P=I^2R=1200\,[\mathrm{W}], 피상전력은 S=VI=2000 [VA]S=VI=2000\,[\mathrm{VA}]이다.
세 값은 1200, 1600, 2000의 직각삼각형 관계이다.

문제 76
저항 R=5000Ω, 정전용량 C=20㎌가 직렬로 접속된 회로에 일정전압 E=100V를 가하고 t=0에서 스위치를 넣을 때 콘덴서 단자전압 V[V]구하면? (단, t=0에서 콘덴서 전압은 0이다.)
1100(1-e10t)
2100e10t
3100(1-e-10t)
4100e-10t
정답 및 해설

콘덴서 단자전압은 V=100(1−e−10t)V=100(1-e^{-10t})[V]이다.

그림은 직류 전원 E에 R과 C가 직렬로 연결된 충전 회로이다. 시정수는 τ=RC=5000×20×10−6=0.1 s\tau=RC=5000\times20\times10^{-6}=0.1\ \mathrm{s}
V=E(1−e−t/τ)=100(1−e−10t)V=E(1-e^{-t/\tau})=100(1-e^{-10t})

충전 시 콘덴서 전압은 0에서 전원 전압으로 지수적으로 상승한다.

  • 지수가 양(e의 10t 제곱)인 형태: t가 커질수록 발산하여 물리적으로 불가능하다.
  • 100e^(-10t) 형태: t=0 에서 100V 이므로 초기 전압 0 조건과 맞지 않고 방전 파형이다.
문제 77
다음 회로에서 I를구하면 몇 A인가?
12
2-2
3-4
44
정답 및 해설

I는 -2A이다.

그림의 회로는 6V 전원 → 직렬 2Ω → 절점 a(2Ω이 하단 도선으로 분기) → 1Ω → 절점 b(1Ω 분기 및 9A 전류원이 위로 유입)으로 구성되며, 구하려는 I는 a→b 방향으로 표시된 1Ω에 흐르는 전류이다.

하단 도선을 기준(0V)으로 절점방정식을 세운다.
a: 6−Va2=Va2+Va−Vb1\mathrm{a}:\ \dfrac{6-V_a}{2}=\dfrac{V_a}{2}+\dfrac{V_a-V_b}{1}
b: Va−Vb1+9=Vb1\mathrm{b}:\ \dfrac{V_a-V_b}{1}+9=\dfrac{V_b}{1}

정리하면 2Va−Vb=32V_a-V_b=3, Va−2Vb=−9V_a-2V_b=-9이므로 Va=5 VV_a=5\,\mathrm{V}, Vb=7 VV_b=7\,\mathrm{V}이다.
따라서 I=Va−Vb1=5−71=−2 [A]I=\dfrac{V_a-V_b}{1}=\dfrac{5-7}{1}=-2\,[\mathrm{A}]이다.

9A 전류원이 절점 b의 전위를 a에 비해 높게 밀어 올려 실제 전류는 그림의 화살표와 반대 방향으로 흐르고, 그래서 부호가 음(−)이다.

문제 78
다음과 같은 회로가 정저항 회로로 되기 위한 C의 값은? (단 R=10[Ω], L=100[mH] 이다.)
11[㎌]
210[㎌]
3100[㎌]
41000[㎌]
정답 및 해설

정저항 회로가 되기 위한 C는 1000 μF이다.

그림은 (R과 L의 병렬)과 (R과 C의 병렬)이 직렬로 연결된 회로이다. 합성 임피던스를 정리하면 R²C=L일 때 주파수와 무관하게 Z=R 이 된다.

C=LR2=100×10−3102=1×10−3 F=1000 μFC=\dfrac{L}{R^{2}}=\dfrac{100\times10^{-3}}{10^{2}}=1\times10^{-3}\ \mathrm{F}=1000\ \mu\mathrm{F}

문제 79
314[mH]의 자기 인덕턴스에 120[V], 60[Hz]의 교류전압을 가하였을 때 흐르는 전류[A]는?
110
28
31
40.5
정답 및 해설

흐르는 전류는 약 1A이다.

314[mH]는 0.314[H]이므로 유도리액턴스는 XL=2πfL=2π×60×0.314≈118.4 ΩX_L=2\pi fL=2\pi\times60\times0.314\approx118.4\ \Omega이다.

따라서 전류는 전압÷리액턴스로 I=VXL=120118.4≈1 AI=\dfrac{V}{X_L}=\dfrac{120}{118.4}\approx1\ \mathrm{A}이다.

문제 80
4단자 회로망에서 영상 임피던스 Z01과 Z02를 같게 하려면 4단자 정수간에 서로 어떤 관계가 되어야 하는가?
1A = B
2B = C
3C = D
4A = D
정답 및 해설

영상 임피던스가 같아지려면 A = D이어야 한다.

영상 임피던스는 Z01=ABCDZ_{01}=\sqrt{\dfrac{AB}{CD}}, Z02=BDACZ_{02}=\sqrt{\dfrac{BD}{AC}} 이다. 두 식의 비는 Z01Z02=AD\dfrac{Z_{01}}{Z_{02}}=\dfrac AD 이므로 A=D일 때 같아진다.

  • A=B, B=C, C=D 는 두 영상 임피던스의 비에 나타나지 않는 조건이다.
문제 81

임시전선로의 시설에서 저압 방호구에 넣은 절연전선을 사용하는 저압 가공전선이 건조물의 상부 조영재 위쪽에 접근하는 경우, 전선과 조영재 사이의 간격은 몇 m까지 감할 수 있는가?

10.3
20.4
31
42
정답 및 해설

저압 방호구에 넣은 절연전선이 건조물 상부 조영재 위쪽에 접근할 때 간격은 1m까지 감할 수 있다.

KEC 335.10 표 335.10-1(임시전선로 시설, 저압 방호구의 간격)은 건조물 상부 조영재 위쪽 1m, 옆쪽·아래쪽 0.4m, 상부 이외의 조영재 0.4m이다.
건조물 이외의 조영물은 위쪽 1m, 그 외 0.4m(저압 가공전선은 0.3m)이다.

문제 82
22.9kV 전선로를 제1종 특고압 보안공사로 시설할 경우 전선으로 경동연선을 사용한다면 그 단면적은 몇 mm2이상의 것을 사용하여야 하는가?
138
255
380
410
정답 및 해설

사용전압 100kV 미만인 경우의 제1종 특고압보안공사에서 전선으로 경동연선을 사용할 때, 그 단면적은 55mm² 이상이어야 한다(또는 이에 상응하는 인장강도 21.67kN 이상의 연선).

22.9kV는 100kV 미만에 해당하므로 이 기준이 적용된다. 참고로 100kV 이상 300kV 미만은 150mm² 이상, 300kV 이상은 200mm² 이상으로 단계가 올라간다.

문제 83
하나 또는 복합하여 시설하여야 하는 접지극의 방법으로 틀린 것은?
1지중 금속구조물
2토양에 매설된 기초 접지극
3케이블의 금속외장 및 그 밖에 금속피복
4대지에 매설된 강화콘크리트의 용접된 금속 보강재
정답 및 해설

접지극 방법으로 틀린 것은 대지에 매설된 강화콘크리트의 용접된 금속 보강재이다.

접지극은 지중 금속구조물, 토양에 매설된 기초 접지극, 케이블의 금속외장 및 금속피복, 대지에 매설된 철근콘크리트의 용접된 금속 보강재 등을 하나 또는 복합하여 시설할 수 있다.

철근콘크리트 중에서도 강화콘크리트는 접지극 대상에서 제외하도록 규정하고 있다.

문제 84
345kV 변전소의 충전 부분에서 5.98m 거리에 울타리를 설치할 경우 울타리 최소 높이는 몇 m 인가?
12.1
22.3
32.5
42.7
정답 및 해설

345kV 변전소에서 충전부분까지 거리가 5.98m일 때 울타리 최소 높이는 2.3m이다.

160kV 초과 특고압 변전소의 울타리는 높이와 충전부분까지의 거리의 합계가 6m에 160kV 초과 10kV 단수마다 0.12m를 더한 값 이상이어야 한다.

단수 345−16010=18.5→19\dfrac{345-160}{10}=18.5 \to 19(절상)
합계 6+19×0.12=8.28 m6 + 19 \times 0.12 = 8.28\,\mathrm{m}
울타리 높이 8.28−5.98=2.3 m8.28 - 5.98 = 2.3\,\mathrm{m}

문제 85
특고압 가공전선로에서 양측의 지지물 간 거리의 차가 큰 곳에 사용하는 철탑의 종류는?
1내장형
2직선형
3인류형
4보강형
정답 및 해설

특고압 가공전선로에서 양측의 지지물 간 거리 차가 큰 곳에 사용하는 철탑은 내장형이다.

KEC 333.11은 철탑의 종류를 사용 위치로 구분한다. 내장형은 지지물 양쪽 간 거리의 차가 큰 곳에 쓴다.

  • 직선형은 전선로의 직선 부분(수평각도 3° 이하)에 쓴다.
  • 인류형(현행 KEC 용어로 잡아당김형)은 전 가섭선을 잡아당기는 곳에 쓴다.
  • 보강형은 전선로의 직선 부분을 보강하기 위해 쓴다.
문제 86

다음은 중성점 접지용 접지도체의 굵기에 관한 KEC 규정이다. ( ) 안에 들어갈 값으로 옳은 것은?
중성점 접지용 접지도체는 공칭단면적 ( ㉠ ) ㎟ 이상의 연동선 또는 동등 이상의 단면적 및 세기를 가져야 한다. 다만, 7 kV 이하의 전로에서는 공칭단면적 ( ㉡ ) ㎟ 이상의 연동선 또는 동등 이상의 단면적 및 강도를 가져야 한다.

1㉠ 16, ㉡ 6
2㉠ 6, ㉡ 2.5
3㉠ 25, ㉡ 16
4㉠ 16, ㉡ 10
정답 및 해설

㉠은 16, ㉡은 6이다.

KEC 142.3.1에서 중성점 접지용 접지도체는 공칭단면적 16㎟ 이상의 연동선이다.

다만 7kV 이하의 전로나 사용전압 25kV 이하 특고압 가공전선로(중성선 다중접지식, 지락 시 2초 이내 자동차단)는 6㎟ 이상 연동선이다.

문제 87

지중 전력구의 통신용 내관 속에 통신케이블을 공가하여 시설하려고 한다. 다음 중 지중 공가설비용 통신케이블로 시설할 수 있는 것은?

1지름 20 mm인 동축케이블
2지름 24 mm인 광섬유 케이블
3지름 28 mm인 동축케이블
4지름 30 mm인 광섬유 케이블
정답 및 해설

지중 공가설비용으로 시설할 수 있는 것은 지름 20mm인 동축케이블이다.

KEC 363.1에 따르면 지중 공가설비로 사용하는 광섬유 케이블 및 동축케이블은 지름 22mm 이하이어야 한다.

문제 88
전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치는 전기욕기용으로 내장되어 있는 2차측 전로의 사용전압을 몇 [V]이하로 한정하고 있는가?
16
210
312
415
정답 및 해설

전기욕기용 전원장치의 내장된 2차측 전로 사용전압은 10V 이하로 한정한다.

전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치는 전기욕기용으로 내장되어 있어야 한다.

문제 89
사용전압 220V인 경우에 애자사용 공사에 의한 옥측 전선로를 시설할 때 전선과 조영재와의 간격은 몇 cm이상 이어야 하는가?
12.5
24.5
36
48
정답 및 해설

사용전압이 400 V 이하인 애자사용 공사에 의한 옥측전선로에서 전선과 조영재 사이의 간격은 2.5 cm 이상이다.

KEC 221.2는 애자사용 옥측전선로의 간격을 사용전압과 장소별로 정한다. 400 V 이하는 비·이슬에 젖는 곳이든 아니든 전선과 조영재 사이 2.5 cm 이상이면 된다.

  • 4.5 cm는 400 V 초과이고 비·이슬에 젖는 장소에 적용하는 값이다.
  • 6 cm는 전선 상호 간의 간격 수준의 값으로 전선과 조영재 사이 기준이 아니다.
  • 8 cm는 규정에 없는 수치다.
문제 90
다음 그림에서 L1은 어떤 크기로 동작하는 기기의 명칭인가?
1교류 1000V 이하에서 동작하는 단로기
2교류 1000V 이하에서 동작하는 피뢰기
3교류 1500V 이하에서 동작하는 단로기
4교류 1500V 이하에서 동작하는 피뢰기
정답 및 해설

그림의 L1은 교류 1000V 이하에서 동작하는 피뢰기이다.

그림은 옥내통신설비 인입구에 시설하는 보안장치 결선도이다.
인입구 선로에 가장 먼저 병렬로 접속되어 접지 E1E_1로 이어지는 L1은 침입한 이상전압을 대지로 흘려보내는 피뢰기이다.

그 아래의 RP1은 교류 300V 이하에서 동작하는 자복성 릴레이 보안기이고 E2E_2는 그 접지이다.
H는 옥내통신설비 쪽으로 나가는 각 선에 넣는 열 코일이다.

문제 91
가공전선로의 지지물에 하중이 가하여지는 경우에 그 하중을 받는 지지물 기초 안전율은 일반적인 경우에 얼마 이상이어야 하는가?
11.5
22.0
32.5
43.0
정답 및 해설

가공전선로 지지물에 하중이 가해질 때 지지물 기초의 안전율은 일반적인 경우 2.0 이상이어야 한다.

KEC 331.7은 지지물 기초의 안전율을 2 이상으로 정한다. 이상 시 상정하중이 가해지는 철탑 기초에 한해 1.33을 적용한다.

  • 1.5는 규정값보다 작아 기초의 안전 여유가 부족하다.
  • 2.5는 지지선의 안전율 등과 혼동하기 쉬운 값으로, 기초 안전율의 규정값이 아니다.
  • 3.0은 규정에 없는 수치다.
문제 92
다음 중 옥내에 시설하는 저압 전선으로 나전선을 사용할 수 있는 배선공사는?
1합성수지관공사
2금속관 공사
3버스 덕트공사
4플로어 덕트공사
정답 및 해설

옥내 저압 전선으로 나전선을 쓸 수 있는 배선공사는 버스덕트공사이다.

KEC 231.4는 나전선을 원칙적으로 금지하고 애자공사(전기로용 등), 버스덕트공사, 라이팅덕트공사, 접촉전선의 경우만 허용한다.

  • 합성수지관공사는 절연전선을 관 안에 넣는 방법이어서 나전선을 쓸 수 없다.
  • 금속관 공사도 절연전선을 쓰는 방법이어서 나전선을 쓸 수 없다.
  • 플로어 덕트공사는 허용 예외 목록에 없어 나전선을 쓸 수 없다.
문제 93
지중 전선로를 직접 매설식에 의하여 시설하는 경우에 차량 및 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소의 매설 깊이는 몇 m 이상인가?
11.0
21.2
31.5
41.8
정답 및 해설

차량 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에 직접 매설식으로 지중전선로를 시설할 때 매설 깊이는 1.0 m 이상이다.

KEC 334.1은 직접 매설식 지중전선로의 매설 깊이를 장소에 따라 구분한다. 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소는 더 깊게 매설하고 견고한 트로프 등 방호물에 넣어 시설한다.

  • 1.2 m는 규정에 없는 수치다.
  • 1.5 m는 규정에 없는 수치다.
  • 1.8 m는 규정에 없는 수치다.
문제 94
금속덕트 공사에 적당하지 않은 것은?
1전선은 절연전선을 사용한다.
2덕트의 끝부분은 항시 개방시킨다.
3덕트 안에는 전선의 접속점이 없도록 한다.
4덕트의 안쪽 면 및 바깥 면에는 산화 방지를 위하여 아연도금을 한다.
정답 및 해설

금속덕트 공사에 적당하지 않은 것은 덕트의 끝부분을 항시 개방시킨다는 설명이다.

금속덕트공사는 먼지나 물기가 덕트 안으로 들어가는 것을 막고 전선을 보호하기 위해 덕트의 끝부분을 막아 시설하는 것이 원칙이다.

문제 95

고압 가공전선을 횡단보도교의 위에 시설하는 경우 전선의 높이는 그 노면상 몇 m 이상이어야 하는가?

13
23.5
34
45
정답 및 해설

고압 가공전선을 횡단보도교 위에 시설할 때 노면상 높이는 3.5m 이상이어야 한다.

KEC 332.5에 따르면 도로 횡단은 지표상 6m, 철도·궤도 횡단은 레일면상 6.5m이다.
횡단보도교 위는 노면상 3.5m, 그 외는 지표상 5m 이상이다.

문제 96
옥내에 시설하는 조명용 전원코드로 캡타이어 케이블을 사용할 경우, 단면적이 몇 mm2 이상인 것을 사용하여야 하는가?
10.75
22
33.5
45.5
정답 및 해설

옥내에 시설하는 조명용 전원코드로 캡타이어 케이블을 쓸 때 단면적은 0.75 mm² 이상이어야 한다.

KEC 234.3은 조명용 전원코드 또는 이동전선을 단면적 0.75 mm² 이상의 코드 또는 캡타이어 케이블로 하도록 정한다. 코드는 400 V 이하 전로에서만 쓰고 고정배선으로 쓰지 않는다.

  • 2 mm²은 규정에 없는 수치다.
  • 3.5 mm²은 규정에 없는 수치다.
  • 5.5 mm²은 규정에 없는 수치다.
문제 97
소세력회로의 최대 사용전압이 15V라면, 절연변압기의 2차 단락전류는 몇 A 이하이어야 하는가?
11
23
35
48
정답 및 해설

소세력회로의 최대 사용전압이 15V 이하이면 절연변압기의 2차 단락전류는 8A 이하이어야 한다.

최대 사용전압이 15V를 초과해 30V 이하, 60V 이하로 올라갈수록 2차 단락전류 기준값은 각각 5A, 3A로 낮아진다.
이에 대응하는 과전류차단기 정격전류도 함께 낮아진다.

문제 98
전기설비의 접지계통과 건축물의 피뢰설비 및 통신설비 등의 접지극을 공용하는 통합접지시스템으로 하는 경우 낙뢰등 과전압으로부터 전기설비를 보호하기 위하여 설치해야 하는 것은?
1과전류 차단기
2지락 보호 장치
3서지 보호 장치
4개폐기
정답 및 해설

전기설비 접지계통과 건축물의 피뢰설비·통신설비 접지극을 공용하는 통합접지시스템에서는 낙뢰 등 과전압으로부터 설비를 보호하기 위해 서지 보호 장치를 설치해야 한다.

KEC 142.6은 통합접지시스템에서 낙뢰에 의한 과전압 등으로부터 전기전자기기를 보호하기 위해 서지보호장치(KEC 153.1)를 설치하도록 정한다.

  • 과전류 차단기는 과전류 보호용이며 낙뢰 과전압 보호를 위한 규정 설비가 아니다.
  • 지락 보호 장치는 지락 고장 보호용이며 낙뢰 과전압 보호를 위한 규정 설비가 아니다.
  • 개폐기는 전로를 개폐하는 기구이며 낙뢰 과전압 보호용이 아니다.
문제 99
고압 가공전선이 상부 조영재의 위쪽으로 접근시의 가공 전선과 조영재의 간격은 몇 m 이상이어야 하는가?
10.6
20.8
31.2
42.0
정답 및 해설

고압 가공전선이 상부 조영재의 위쪽으로 접근할 때 전선과 조영재의 간격은 케이블이 아니면 2.0 m 이상이다.

KEC 332.11은 고압 가공전선과 건조물 조영재의 간격을 접근 형태별로 정한다. 위쪽 접근이 가장 크다.

전선이 케이블이면 이 간격을 절반으로 줄일 수 있다.

  • 0.6 m는 규정에 없는 수치다.
  • 0.8 m는 전선에 사람이 쉽게 접촉할 우려가 없는 경우 옆쪽·아래쪽 접근에 적용하는 값이다.
  • 1.2 m는 옆쪽·아래쪽 접근에 적용하는 값이다.
문제 100
일반 주택 및 아파트 각 호실의 현관에 조명용 백열전등을 설치할 때 사용하는 타임스위치는 몇 [분] 이내에 소등되는 것을 시설하여야 하는가?
11분
23분
35분
410분
정답 및 해설

일반 주택 및 아파트 각 호실의 현관에 조명용 백열전등을 설치할 때 쓰는 타임스위치는 3분 이내에 소등되어야 한다.

KEC 234.6은 센서등(타임스위치 포함)을 시설해야 하는 경우를 정한다. 일반주택·아파트 현관등은 3분, 관광숙박업·숙박업 객실 입구등은 1분 이내에 소등되어야 한다.

  • 1분은 관광숙박업 또는 숙박업의 객실 입구등에 적용하는 시간이다.
  • 5분은 규정에 없는 시간이다.
  • 10분은 규정에 없는 시간이다.
전기산업기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com
2025년 3회 기출복원 모의고사
총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
어느 강철의 자화곡선을 응용하여 종축을 자속밀도(B) 및 투자율(μ)이라 하고, 횡축을 자계의 세기(H)라고 할 때 투자율 곡선을 잘 표현된 것은?
1
2
3
4
정답 및 해설

투자율 곡선은 초기값에서 출발해 최대까지 올랐다가 포화 영역에서 낮아져 일정해지는 봉우리 모양이다.

그림의 세로축은 B와 μ, 가로축은 H이며 투자율은 μ=BH\mu=\dfrac{B}{H}이다. 철심이 포화되면 B는 거의 늘지 않고 H만 커지므로 μ는 최대점을 지난 뒤 감소한다.

  • 포화 뒤에도 일정하게 유지되는 S자형 곡선: 포화 영역에서 B가 더 늘지 않으므로 μ=B/H 는 계속 줄어야 한다.
  • 완만하게 계속 증가하는 직선: 자화곡선은 포화 특성이 있어 μ가 끝없이 커질 수 없다.
  • 처음이 가장 크고 계속 내려가는 곡선: 자화 초기에는 μ가 작고 중간 영역에서 최대가 된다.
문제 2
접지된 구도체와 점전하 간에 작용하는 힘은?
1항상 흡인력이다.
2항상 반발력이다.
3조건적 흡인력이다.
4조건적 반발력이다.
정답 및 해설

접지된 구도체와 점전하 사이에는 항상 흡인력이 작용한다.

영상전하법에 의해 구 표면에 점전하와 반대 부호의 영상전하가 유도되고, 이 영상전하는 점전하보다 도체에 더 가까이 위치한다.

그 결과 거리나 전하의 부호에 관계없이 항상 흡인력이 작용한다.

문제 3
자기인덕턴스와 상호인덕턴스와의 관계에서 결합계수 k에 영향을 주지 않는 것은?
1코일의 형상
2코일의 크기
3코일의 재질
4코일의 상대위치
정답 및 해설

결합계수에 영향을 주지 않는 것은 코일의 재질이다.

결합계수 k=ML1L2k=\dfrac{M}{\sqrt{L_1L_2}} 는 두 코일이 서로의 자속을 얼마나 공유하는지를 나타내며, 코일의 형상·크기·상대적 위치에 따라 결정된다.

구리·알루미늄 같은 재질은 코일의 저항이나 손실에 영향을 줄 뿐 자속 결합의 정도에는 영향을 주지 않는다.

문제 4
유전율 ε, 투자율 μ인 매질 중을 주파수 f[Hz]의 전자파가 전파되어 나갈 때의 파장은 몇 m인가?
1fϵμf\sqrt{\epsilon\mu}
21fϵμ\dfrac{1}{f\sqrt{\epsilon\mu}}
3fϵμ\dfrac{f}{\sqrt{\epsilon\mu}}
4ϵμf\dfrac{\sqrt{\epsilon\mu}}{f}
정답 및 해설

파장은 λ = 1/(f√(εμ))이다.

전파 속도는 v=1ϵμv=\dfrac{1}{\sqrt{\epsilon\mu}}이고 λ=vf=1fϵμ\lambda=\dfrac{v}{f}=\dfrac{1}{f\sqrt{\epsilon\mu}}이다.

  • 주파수가 높을수록 파장은 짧아지므로 f에 비례하는 식은 맞지 않다.
  • f가 분자에 오는 식도 같은 이유로 맞지 않다.
  • √(εμ)만 분자에 두는 식은 속도의 역수 개념과 맞지 않는다.
문제 5
접지되어 있는 반지름 0.2[m]인 도체구의 중심으로부터 거리가 0.4m떨어진 점 P에 점전하 6×10-3[C]이 있다. 영상전하는 몇C 인가?
1-2×10-3
2-3×10-3
3-4×10-3
4-6×10-3
정답 및 해설

영상전하는 -3×10-3 C이다.

접지 도체구의 영상전하는 Q′=−adQQ^{\prime}=-\dfrac{a}{d}Q이다.
대입하면 −0.20.4×6×10−3=−3×10−3 C-\dfrac{0.2}{0.4}\times 6\times10^{-3}=-3\times10^{-3}\ \mathrm{C}이다.

  • 절댓값이 더 작거나 큰 값은 a/d = 0.5 계산과 맞지 않는다.
  • -6×10-3 은 a/d 비를 적용하지 않고 점전하 크기를 그대로 둔 값이다.
문제 6
직선 전류에 의해서 그 주위에 생기는 환상자계의 방향은?
1전류의 방향
2전류와 반대방향
3오른나사의 진행방향
4오른나사의 회전방향
정답 및 해설

직선 전류 주위에 생기는 환상자계의 방향은 오른나사의 회전 방향과 같다.

앙페르의 오른나사 법칙에 따르면 전류가 나사의 진행 방향으로 흐를 때 자계는 나사를 돌리는 회전 방향으로 형성된다.

  • "전류의 방향"은 자계의 방향이 아니라 전류 자체의 방향을 가리키는 표현이다.
  • "전류와 반대방향"은 전류의 방향을 기준으로 한 표현일 뿐 자계의 방향을 옳게 나타내지 않는다.
  • "오른나사의 진행방향"은 전류의 방향에 대응하는 표현이며, 자계의 방향을 나타내지 않는다.
문제 7
다음 식 중에서 틀린 것은?
1가우스의 정리:div D=ρ\text{가우스의 정리} : \mathrm{div}\,D = \rho
2포아송의 방정식:∇2V=ρϵ\text{포아송의 방정식}:\nabla^2V=\dfrac{\rho}{\epsilon}
3라플라스의 방정식:∇2V=0\text{라플라스의 방정식} : \nabla^2 V = 0
4발산의 정리:∮sA⋅ds=∫vdiv A dv\text{발산의 정리} : \oint_s A\cdot ds = \int_v \mathrm{div}\,A\,dv
정답 및 해설

틀린 식은 포아송의 방정식이다. 올바른 식은 ∇2V=−ρϵ\nabla^2V=-\dfrac{\rho}{\epsilon} 로 음의 부호가 붙어야 하는데 제시된 식에는 이 부호가 빠져 있다.

나머지 식은 모두 옳다.

  • 가우스의 정리 div D=ρ\mathrm{div}\,D=\rho
  • 라플라스 방정식 ∇2V=0\nabla^2V=0
  • 발산의 정리 ∮sA⋅ds=∫vdiv A dv\oint_s A\cdot ds=\int_v \mathrm{div}\,A\,dv
문제 8
무한히 넓은 2개의 평행 도체판의 간격이 d[m]이며 그 전위차는 V[V]이다. 도체판의 단위 면적에 작용하는 힘은 몇 [N/m2] 인가? 단, 유전율은 ε0이다.
1ϵ0(Vd)2\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)^2
212ϵ0(Vd)2\dfrac{1}{2}\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)^2
312ϵ0(Vd)\dfrac{1}{2}\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)
4ϵ0(Vd)\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)
정답 및 해설

단위 면적당 힘은 ½ε0(V/d)2이다.

전계 E=VdE=\dfrac{V}{d}일 때 정전응력은 f=12ϵ0E2=12ϵ0(Vd)2f=\dfrac{1}{2}\epsilon_0E^{2}=\dfrac{1}{2}\epsilon_0\left(\dfrac{V}{d}\right)^{2}이다.

  • ½ 계수가 빠진 제곱식은 정전응력의 2배가 된다.
  • V/d를 제곱하지 않은 식은 차원이 N/m²과 맞지 않는다.
문제 9
한 변의 길이가 3[m]인 정삼각형의 회로에 2[A]의 전류가 흐를 때 정삼각형 중심에서의 자계의 크기는 몇 [AT/m]인가?
11π\dfrac{1}{\pi}
22π\dfrac{2}{\pi}
33π\dfrac{3}{\pi}
44π\dfrac{4}{\pi}
정답 및 해설

중심 자계의 크기는 3π\dfrac{3}{\pi} AT/m 이다.

한 변의 길이가 ll 인 정삼각형의 중심 자계는 유한 직선전류의 자계 H=I4πa(sin⁡θ1+sin⁡θ2)H=\dfrac{I}{4\pi a}(\sin\theta_1+\sin\theta_2) 에서 유도한다.

중심에서 각 변까지의 수직거리는 a=l23a=\dfrac{l}{2\sqrt{3}} 이고 변의 양 끝을 보는 각은 각각 60∘60^{\circ} 이므로, 한 변의 자계는 H1=3I4πa=3I2πlH_1=\dfrac{\sqrt{3}I}{4\pi a}=\dfrac{3I}{2\pi l} 이다.

세 변을 더하면
H=9I2πl [AT/m]H=\dfrac{9I}{2\pi l}\,[\mathrm{AT/m}]
I=2 [A]I=2\,[\mathrm{A}], l=3 [m]l=3\,[\mathrm{m}] 을 대입하면
H=9×22π×3=186π=3π [AT/m]H=\dfrac{9\times 2}{2\pi\times 3}=\dfrac{18}{6\pi}=\dfrac{3}{\pi}\,[\mathrm{AT/m}]

문제 10
진공 중에서 어떤 대전체의 전속이 Q 이었다. 이 대전체를 비유전율 2.2 인 유전체 속에 넣었을 경우의 전속은?
1Q
2ℇQ
32.2Q
40
정답 및 해설

전속은 매질과 관계없이 Q 그대로이다.

전속은 전하량 Q에서 나오는 값이며 가우스 법칙에 의해 Ψ=Q\Psi=Q로 유전율의 영향을 받지 않는다.

  • 비유전율을 곱한 값은 전속이 아니라 전속밀도·전계 관계에서 나타나는 양이다.
  • 0이 되려면 전하가 없어야 한다.
문제 11
평행판 콘덴서의 판 사이에 비유전율 ℇs의 유전체를 삽입하였을 때의 정전용량은 진공일 때 보다 어떻게 되는가?
1ℇs배로 증가
2πℇs배로 증가
31/ℇs로 감소
4(ℇs+1)배로 증가
정답 및 해설

정전용량은 진공일 때보다 εs배로 증가한다.

평행판 콘덴서는 C=ϵSdC=\dfrac{\epsilon S}{d}이므로 유전율이 εs배가 되면 용량도 εs배가 된다.

  • π는 평행판 용량 공식에 들어가지 않는다.
  • 1/εs로 감소한다면 유전체를 넣을수록 용량이 줄어드는 모순이 된다.
  • εs+1배는 공식 어디에도 나타나지 않는 값이다.
문제 12
자속밀도 0.5[Wb/m2]인 균일한 자장 내에 반지름 10[㎝], 권수 1000회인 원형코일이 매분 1800 회전할 때 이 코일의 저항이 100[Ω]일 경우 이 코일에 흐르는 전류의 최대값은 약 몇 [A] 인가?
114.4
223.5
329.6
443.2
정답 및 해설

코일에 흐르는 전류의 최대값은 약 29.6 A이다.

최대 기전력은 em=NBAωe_{m}=NBA\omega 이다. 코일 면적은 A=πr2=π×(0.1)2≈0.0314 m2A=\pi r^{2}=\pi\times(0.1)^{2}\approx0.0314\,\mathrm{m^{2}} 이다.

각속도는 ω=2πn60=2π×180060=60π rad/s\omega=2\pi\dfrac{n}{60}=2\pi\times\dfrac{1800}{60}=60\pi\,\mathrm{rad/s} 이다.

대입하면
em=1000×0.5×0.0314×60π≈2960.9 Ve_{m}=1000\times0.5\times0.0314\times60\pi\approx2960.9\,\mathrm{V}
옴의 법칙 Im=emRI_{m}=\dfrac{e_{m}}{R} 에 R = 100Ω 을 대입하면 최대전류는 약 29.6 A 이다.

문제 13
양극판의 면적이 S(m2), 극판 간의 간격이 d(m), 정전용량이 C1(F)인 평행판 콘덴서가 있다. 양극판 면적을 각각 3S(m2)로 늘이고 극판 간격을 13\dfrac{1}{3} d(m)로 줄였을 때의 정전용량 C2(F)는?
1C2 = C1
2C2 = 3C1
3C2 = 6C1
4C2 = 9C1
정답 및 해설

평행판 콘덴서의 정전용량은 C=εSdC=\dfrac{\varepsilon S}{d} 로, 극판 면적에 비례하고 극판 간격에 반비례한다. 유전율 ε는 변하지 않으므로 면적과 간격의 변화 배수만 따지면 된다.

면적이 S에서 3S로 3배가 되고, 간격이 d에서 13d\dfrac{1}{3}d 로 1/3배가 되었으므로 C2=ε (3S)13d=3×3×εSd=9C1C_2=\dfrac{\varepsilon\,(3S)}{\dfrac{1}{3}d}=3\times 3\times\dfrac{\varepsilon S}{d}=9C_1 이다.

즉 면적 배수 3과 간격 배수의 역수 3이 곱해져 정전용량은 처음의 9배가 된다. 간격을 줄이면 전계가 강해져 같은 전압에서 더 많은 전하를 저장할 수 있다는 점을 생각하면 방향도 맞는다.

문제 14
도체계에서 임의의 도체를 일정전위(영전위)의 도체로 완전 포위하면 내외공간의 전계를 완전 차단할 수 있다. 이것을 무엇이라 하는가?
1표피 효과
2핀치 효과
3전자차폐
4정전차폐
정답 및 해설

이러한 현상을 정전차폐라 한다.

영전위의 도체로 대상을 완전히 둘러싸면 내외 공간의 정전계가 서로 영향을 주지 않는다.

  • 표피 효과는 교류 전류가 도체 표면으로 몰리는 현상이다.
  • 핀치 효과는 전류가 흐르는 도체가 자기력에 의해 수축하는 현상이다.
  • 전자차폐는 시변 자계나 전자파를 막는 개념으로 정전계 차단과 구분된다.
문제 15
라디오 방송의 평면파 주파수를 710kHz라 할 때 이 평면파가 콘크리트 벽(εs = 5, μs=1)속을 지날 때, 전파속도는 몇 m/s 인가?
11.34×108
22.54×108
34.38×108
44.86×108
정답 및 해설

콘크리트 벽 속에서 이 평면파의 전파속도는 약 1.34×108 m/s1.34\times10^{8}\ \mathrm{m/s}이다.

매질 속의 전파속도는 비유전율과 비투자율로 정해지며 주파수와는 무관하므로 710kHz 는 계산에 쓰이지 않는다.

v=cεsμs=3×1085×1≈3×1082.236≈1.34×108 m/sv=\dfrac{c}{\sqrt{\varepsilon_s\mu_s}}=\dfrac{3\times10^{8}}{\sqrt{5\times1}}\approx\dfrac{3\times10^{8}}{2.236}\approx1.34\times10^{8}\ \mathrm{m/s}

문제 16
어떤 자성체 내에서의 자계의 세기가 800AT/m이고 자속밀도가 0.05Wb/m2일 때 이 자성체의 투자율은 몇 H/m인가?
13.25×10-5
24.25×10-5
35.25×10-5
46.25×10-5
정답 및 해설

이 자성체의 투자율은 6.25×10-5 H/m이다.

투자율은 자속밀도를 자계의 세기로 나눈 값이며 μ=BH\mu = \dfrac{B}{H} 이다.

대입하면
μ=0.05800=5×10−28×102=58×10−4=0.625×10−4=6.25×10−5\mu = \dfrac{0.05}{800} = \dfrac{5 \times 10^{-2}}{8 \times 10^{2}} = \dfrac{5}{8} \times 10^{-4} = 0.625 \times 10^{-4} = 6.25 \times 10^{-5} H/m

문제 17
내압과 용량이 각각 200[V] 5[㎌], 300[V] 4[㎌], 400[V] 3[㎌], 500[V] 3[㎌] 인 4개의 콘덴서를 직렬연결하고 양단에 직류전압을 가하여 전압을 서서히 상승시키면 최초로 파괴되는 콘덴서는? 단, 콘덴서의 재질이나 형태는 동일하다.
1200[V] 5[㎌]
2300[V] 4[㎌]
3400[V] 3[㎌]
4500[V] 3[㎌]
정답 및 해설

최초로 파괴되는 콘덴서는 200[V] 5[㎌]이다.

직렬 연결에서는 모든 콘덴서가 같은 전하량 Q 를 가지므로, 자신의 내압에 먼저 도달하는 콘덴서 즉 Qmax=CVratedQ_{max}=CV_{rated} 가 가장 작은 콘덴서부터 파괴된다.

  • 200V·5μF : QmaxQ_{max} 가 1000μC 로 가장 작아 먼저 파괴된다.
  • 300V·4μF : 1200μC 이다.
  • 400V·3μF : 1200μC 이다.
  • 500V·3μF : 1500μC 이다.
문제 18
변위전류 또는 변위전류밀도에 대한 설명 중 틀린 것은?
1변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율이다.
2자유공간에서 변위전류가 만드는 것은 자계이다.
3변위전류는 주파수와 관계가 있다.
4시간적으로 변화하지 않는 계에서도 변위전류는 흐른다.
정답 및 해설

틀린 것은 시간적으로 변화하지 않는 계에서도 변위전류가 흐른다는 설명이다.

변위전류밀도는 전속밀도의 시간적 변화율 Jd=∂D∂tJ_d=\dfrac{\partial D}{\partial t} 로 정의되므로, 정적인 계에서는 변위전류가 흐르지 않는다.

  • 변위전류밀도가 전속밀도의 시간적 변화율이라는 설명 : 정의 그대로 옳다.
  • 자유공간에서 변위전류가 자계를 만든다는 설명 : 옳다.
  • 변위전류가 주파수와 관계가 있다는 설명 : 전속밀도의 시간 변화 정도와 관련되므로 옳다.
문제 19
자극의 세기 4×10-6 Wb, 길이 20㎝인 막대자석을 150A/m의 평등 자계내에 자계와 60도의 각으로 놓았을 때 자석이 받는 회전력은 몇 Nㆍm 인가?
13√3 × 10-4
26√3 × 10-4
33√3 × 10-5
46√3 × 10-5
정답 및 해설

회전력은 6√3×10-5 N·m이다.

자극 세기 m, 길이 l이면 T=mHlsin⁡θT=mHl\sin\theta이다.
대입하면 4×10−6×150×0.2×sin⁡60∘=1.2×10−4×32=63×10−54\times10^{-6}\times150\times0.2\times\sin60^{\circ}=1.2\times10^{-4}\times\dfrac{\sqrt3}{2}=6\sqrt3\times10^{-5}이다.

  • 3√3×10-5 은 계산값의 절반이다.
  • 10-4 자리 값들은 계산값보다 10배 큰 값이다.
문제 20
그림과 같이 반지름 r[m]인 원의 임의의 2점 a, b (각 θ)사이에 전류 I [A]가 흐른다. 원의 중심 0의 자계의 세기는 몇[A/m] 인가?
1Iθ4πr2\dfrac{I\theta}{4\pi r^{2}}
2Iθ4πr\dfrac{I\theta}{4\pi r}
3Iθ2πr2\dfrac{I\theta}{2\pi r^{2}}
4Iθ2πr\dfrac{I\theta}{2\pi r}
정답 및 해설

원의 중심 O의 자계는 H=Iθ4πrH=\dfrac{I\theta}{4\pi r}[A/m]이다.

그림의 전류는 반지름 r인 원호 ab(중심각 θ)에만 흐른다. 비오-사바르 법칙에서 원호의 모든 점이 중심에서 거리 r이고 전류 요소와 직각이므로 H=I⋅rθ4πr2=Iθ4πrH=\dfrac{I\cdot r\theta}{4\pi r^{2}}=\dfrac{I\theta}{4\pi r}이다.

  • 분모가 4πr² 인 형태: 원호 길이 rθ 의 r 하나가 약분되지 않은 꼴로, 단위가 A/m 가 되지 않는다.
  • 분모가 2πr² 인 형태: 계수도 틀리고 r 도 약분되지 않아 단위가 A/m 가 되지 않는다.
  • 분모가 2πr 인 형태: θ=2π(원 전체)를 대입하면 I/r 이 되어 원형 전류 중심값 I/(2r) 의 두 배가 된다.
문제 21
단락 보호용 계전기의 범주에 가장 적합한 것은?
1한시 계전기
2탈조 보호 계전기
3과전류 계전기
4주파수 계전기
정답 및 해설

단락 보호용 계전기로 가장 적합한 것은 과전류 계전기이다.

단락사고는 전류가 급격히 커지는 형태로 나타나므로 이를 검출해 보호한다.

  • 한시 계전기는 동작시간 특성에 따른 분류이다.
  • 탈조 보호 계전기는 동기이탈을 검출하는 용도이다.
  • 주파수 계전기는 주파수 이상을 검출하는 용도이며 단락 보호와는 목적이 다르다.
문제 22
저수지에서 취수구에 제수문을 설치하는 목적은?
1낙차를 높인다.
2어족을 보호한다.
3수차를 조절한다.
4유량을 조절한다.
정답 및 해설

취수구에 제수문을 설치하는 목적은 유량 조절이다.

취수구의 제수문은 도수로나 수압관로로 흘러 들어가는 물의 양을 필요에 따라 조절하거나, 점검·보수 시 수로를 차단하기 위해 설치한다.

  • 낙차를 높이는 것은 제수문의 목적이 아니다.
  • 어족 보호는 제수문 고유의 목적이 아니다.
  • 수차를 직접 조절하는 것도 제수문 고유의 목적이 아니다.
문제 23

송전계통의 개폐 이상전압(개폐서지)에 대한 설명으로 옳은 것은?

1뇌 이상전압보다 파고값이 크고 지속시간은 짧다.
2부하전류를 차단할 때가 무부하 충전전류를 차단할 때보다 크게 발생한다.
3내부 이상전압에 속하며, 계통 전압이 높아질수록 절연설계에서 차지하는 비중이 커진다.
4중성점 직접접지 계통이 비접지 계통보다 개폐 이상전압이 높게 나타난다.
정답 및 해설

개폐 이상전압에 대해 옳은 설명은 내부 이상전압에 속하며 계통 전압이 높을수록 절연설계 비중이 커진다는 것이다.

개폐서지는 차단기·개폐기 조작의 과도현상으로 생기는 내부 이상전압이다.

파고값은 뇌서지에 비해 작지만 지속시간이 길다. 계통 전압에 비례해 커지므로 초고압 계통에서는 절연 결정의 핵심 인자가 된다.

  • 파고값이 크고 지속시간이 짧은 것은 뇌서지의 특징이다.
  • 개폐서지는 무부하 송전선의 충전전류를 차단할 때 가장 크다.
  • 직접접지 계통은 중성점 전위가 고정되어 개폐 이상전압이 오히려 낮다.
문제 24
배전계통에서 전력용 콘덴서를 설치하는 목적으로 다음중 가장 타당한 것은?
1전력손실 감소
2개폐기의 차단 능력 증대
3고장시 영상전류 감소
4변압기 손실 감소
정답 및 해설

전력용 콘덴서의 설치 목적은 전력손실 감소이다.

부하의 지상 무효전력을 콘덴서가 공급하면 선로 전류가 줄어 역률이 개선되고, 선로 손실과 전압강하가 줄어든다.

  • 개폐기의 차단 능력 증대는 콘덴서의 목적과 무관하다.
  • 고장 시 영상전류 감소는 접지 방식과 관련된 사항이다.
  • 변압기 손실 감소는 주된 목적이 아니며, 주된 효과는 선로 손실 감소와 설비 여유 확보이다.
문제 25
초고압용 차단기에 사용되는 개폐 저항기의 목적은?
1차단 속도 증진
2개폐 서어지 이상 전압 억제
3차단 전류 감소
4차단 전류의 역률 개선
정답 및 해설

개폐 저항기의 목적은 개폐 서지 이상전압 억제이다.

초고압 차단기가 차단하거나 투입할 때 생기는 서지를 저항을 삽입해 감쇠시킨다.

  • 차단 속도 증진은 개폐 저항기의 목적이 아니다.
  • 차단 전류 감소는 저항 삽입의 목적이 아니다.
  • 차단 전류의 역률 개선은 개폐 저항기와 무관하다.
문제 26
진공차단기의 특징에 적합하지 않은 것은?
1화재위험이 거의 없다.
2소형 경량이고 조작 기구가 간단하다.
3동작 시 소음이 크지만 소호실의 보수가 거의 필요하지 않다.
4차단시간이 짧고 차단성능이 회로 주파수의 영향을 받지 않는다.
정답 및 해설

진공차단기의 특징에 적합하지 않은 것은 동작 시 소음이 크다는 설명이다.

진공차단기(VCB)는 동작 시 소음과 아크 방출이 적고 소호실의 보수가 거의 필요 없어, 소음이 크다는 설명은 이 특성과 반대이다.

  • 화재 위험이 거의 없다.
  • 소형·경량으로 조작기구가 간단하다.
  • 차단시간이 짧고 회로 주파수의 영향을 거의 받지 않는다.
문제 27
그림과 같은 평형 3상 발전기가 있다. a상이 지락한 경우 지락전류는 어떻게 표현되는가? (단, Z0: 영상 임피던스, Z1: 정상 임피던스 Z2: 역상 임피던스이다.)
1EaZ0+Z1+Z2\dfrac{E_a}{Z_0+Z_1+Z_2}
23EaZ0+Z1+Z2\dfrac{3E_a}{Z_0+Z_1+Z_2}
3−Z0EaZ0+Z1+Z2\dfrac{-Z_0E_a}{Z_0+Z_1+Z_2}
42Z2EaZ1+Z2\dfrac{2Z_2E_a}{Z_1+Z_2}
정답 및 해설

그림은 Y 결선 3상 발전기로, 중성점이 대지에 접지되어 있고 a상 단자가 대지로 이어진 1선(a상) 지락 상태다. b·c상 단자는 개방되어 전류가 흐르지 못하므로 경계조건은 Ib=Ic=0I_b=I_c=0, 지락점에서 Va=0V_a=0 이다.

대칭좌표법을 적용하면 Ib=Ic=0I_b=I_c=0 에서 I0=I1=I2=13IaI_0=I_1=I_2=\dfrac{1}{3}I_a 이고, Va=V0+V1+V2=0V_a=V_0+V_1+V_2=0 에 V1=Ea−I1Z1V_1=E_a-I_1Z_1, V2=−I2Z2V_2=-I_2Z_2, V0=−I0Z0V_0=-I_0Z_0 를 대입하면 Ea=I0(Z0+Z1+Z2)E_a=I_0(Z_0+Z_1+Z_2), 즉 I0=EaZ0+Z1+Z2I_0=\dfrac{E_a}{Z_0+Z_1+Z_2} 를 얻는다.

따라서 지락전류는 Ig=Ia=3I0=3EaZ0+Z1+Z2I_g=I_a=3I_0=\dfrac{3E_a}{Z_0+Z_1+Z_2} 이다. 1선 지락에서는 영상·정상·역상 임피던스가 직렬로 합해지고 기전력이 3배로 나타나는 것이 핵심이며, 이 때문에 중성점 접지방식이 결정하는 영상 임피던스 Z0Z_0 가 지락전류 크기를 좌우한다.

문제 28
페란티 현상이 발생하는 주된 원인은?
1선로의 저항
2선로의 인덕턴스
3선로의 정전용량
4선로의 누설콘덕턴스
정답 및 해설

페란티 현상의 주된 원인은 선로의 정전용량이다.

경부하나 무부하 시 선로의 충전전류가 지상 전류가 아닌 진상 전류로 흘러, 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 현상이다.

  • 선로의 저항은 전압강하를 만드는 요소이다.
  • 선로의 인덕턴스는 진상 전류가 아닌 지상 성분을 만든다.
  • 선로의 누설콘덕턴스는 영향이 미미해 원인이 아니다.
문제 29
1선의 저항이 10Ω, 리액턴스가 15Ω인 3상 송전선이 있다. 수전단 전압 60kV, 부하역률 0.8(lag), 부하전류 100A 라고 할 때, 송전단 전압 [kV]은?
161
263
381
483
정답 및 해설

송전단 전압은 약 63 kV이다.

선간전압 기준 근사식을 쓴다.

Vs=Vr+3I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)V_s=V_r+\sqrt{3}I(R\cos\theta+X\sin\theta)

=60000+3×100×(10×0.8+15×0.6)=60000+1.732×100×17≈62944 V=60000+\sqrt{3}\times100\times(10\times0.8+15\times0.6)=60000+1.732\times100\times17\approx62944\ \mathrm{V}

따라서 약 63 kV이다.

문제 30

일반회로정수가 A=0.9A=0.9, B=j70 [Ω]B=j70\,[\Omega], C=j0.003 [S]C=j0.003\,[\mathrm{S}], D=0.9D=0.9인 송전선로의 수전단에 임피던스 Zt=j20 [Ω]Z_t=j20\,[\Omega]인 변압기를 직렬로 접속하였다. 변압기의 여자 어드미턴스를 무시할 때 합성 4단자 정수 C0C_0[S]는?

1j0.003j0.003
2j0.0027j0.0027
3−0.06-0.06
4j0.06j0.06
정답 및 해설

합성 4단자 정수 C0C_0는 j0.003 [S]j0.003\,[\mathrm{S}]이다.

수전단에 직렬 임피던스 ZtZ_t(4단자 정수 1, ZtZ_t, 0, 1)를 접속하면 합성 정수는 다음과 같다.
A0=A,B0=B+AZt,C0=C,D0=D+CZtA_0=A,\quad B_0=B+AZ_t,\quad C_0=C,\quad D_0=D+CZ_t

따라서 C0=C=j0.003 [S]C_0=C=j0.003\,[\mathrm{S}]로 변하지 않는다.
참고로 B0=j70+0.9×j20=j88 [Ω]B_0=j70+0.9\times j20=j88\,[\Omega], D0=0.9+j0.003×j20=0.84D_0=0.9+j0.003\times j20=0.84이다.

문제 31
3상용 차단기의 정격전압은 170kV이고 정격차단전류가 50kA일 때 차단기의 정격차단용량은 약 몇 MVA인가?
15000
210000
315000
420000
정답 및 해설

정격차단용량은 약 15000MVA이다.

3상 차단기의 정격차단용량은 정격전압과 정격차단전류로 정해진다.
Ps=3 VnIsP_s=\sqrt{3}\,V_n I_s

여기서 VnV_n은 선간전압인 정격전압, IsI_s는 정격차단전류이다. 대입하면
Ps=3×170×103×50×103=1.472×1010 [VA]P_s=\sqrt{3}\times170\times10^{3}\times50\times10^{3}=1.472\times10^{10}\ [\mathrm{VA}]
Ps=14722 [MVA]≒15000P_s=14722\ [\mathrm{MVA}]\fallingdotseq 15000 [MVA]

단상처럼 3\sqrt{3}을 빼고 170×50=8500170\times50=8500으로 계산하면 안 되며, 3상이므로 3\sqrt{3}을 반드시 붙인다.

또한 쓰는 전압은 공칭전압이 아니라 정격전압 170kV이다.

문제 32
최대 출력 350[MW], 평균 부하율 80[%]로 운전되고 있는 화력발전소의 10일간 중유 소비량이 1.6×107[리터] 라고 하면 발전단에서의 열효율은 몇 [%] 인가? (단, 중유의 열량은 10,000[kcal/l] 이다.)
135.3
236.1
337.8
439.2
정답 및 해설

발전단 열효율은 약 36.1 %이다.

10일간 발전량과 연료 열량을 구해 비교한다. 1 kWh는 860 kcal이다.

W=350×103×0.8×24×10=6.72×107 kWhW=350\times10^3\times0.8\times24\times10=6.72\times10^7\ \mathrm{kWh}

η=860 WBH×100=860×6.72×1071.6×107×104×100≈36.1 %\eta=\dfrac{860\,W}{BH}\times100=\dfrac{860\times6.72\times10^7}{1.6\times10^7\times10^4}\times100\approx36.1\ \%

문제 33
지상부하를 가진 3상 3선식 배전선로 또는 단거리 송전선로에서 선간 전압강하를 나타낸 식은? (단, I, R, X, θ는 각각 수전단 전류, 선로저항, 리액턴스 및 수전단 전류의 위상각이다.)
1I(Rcosθ+ Xsinθ)
22I(Rcosθ+Xsinθ)
3√3I(Rcosθ+Xsinθ)
43I(Rcosθ+Xsinθ)
정답 및 해설

3상 3선식 배전선로에서 선간 전압강하는 3상 회로의 특성을 반영하여 도출된다. 단거리 선로에서 선간 전압강하 ΔV\Delta V는 ΔV=3I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)\Delta V = \sqrt{3}I(R\cos\theta + X\sin\theta)로 표현되며, 여기서 3\sqrt{3}는 3상 회로에서 선간 전압의 위상 관계를 나타낸다.

1상 전압강하 I(Rcos⁡θ+Xsin⁡θ)I(R\cos\theta + X\sin\theta)에 3\sqrt{3}를 곱하는 이유는 3상 평형 부하에서 각 상의 임피던스 강하가 3\sqrt{3}배 증가하기 때문이다.

문제 34
동기조상기에 대한 설명으로 틀린 것은?
1시충전이 불가능하다.
2전압 조정이 연속적이다.
3중부하시에는 과여자로 운전하여 앞선 전류를 취한다.
4경부하시에는 부족여자로 운전하여 뒤진 전류를 취한다.
정답 및 해설

동기조상기 설명으로 틀린 것은 시충전이 불가능하다는 서술이다.

동기조상기는 무부하로 운전되는 동기전동기이므로 스스로 무부하 상태에서 기동하여 계통을 시충전할 수 있다.

  • 계자전류 조정만으로 진상·지상 무효전력을 연속적으로 조정할 수 있다.
  • 중부하시에는 과여자로 운전하여 앞선 전류를 취한다.
  • 경부하시에는 부족여자로 운전하여 뒤진 전류를 취한다.
문제 35
전력계통을 연계시켜서 얻는 이득이 아닌 것은?
1배후 전력이 커져서 단락용량이 작아진다.
2부하 증가 시 종합첨두부하가 저감된다.
3공급 예비력이 절감된다.
4공급 신뢰도가 향상된다.
정답 및 해설

연계의 이득이 아닌 것은 단락용량이 작아진다는 설명이다.

계통을 상호 연계하면 배후 전력이 커져 사고 시 흐를 수 있는 단락용량은 오히려 증가한다.

이는 차단기 용량 증대 등 설비 부담으로 이어지므로 연계의 이득이 아니라 단점이다.

  • 종합첨두부하가 저감된다.
  • 공급 예비력이 절감된다.
  • 공급 신뢰도가 향상된다.
문제 36
1년 365일 중 185일은 이 양 이하로 내려가지 않는 유량은?
1평수량
2풍수량
3고수량
4저수량
정답 및 해설

설명에 해당하는 유량은 평수량이다.

1년 365일 중 185일, 즉 절반의 기간 동안 이 값 이하로 내려가지 않는 유량을 평수량이라 한다.

  • 풍수량은 95일 기준이다.
  • 저수량은 275일 기준이다.
  • 고수량은 홍수 시와 같은 매우 큰 유량을 가리키는 개념이다.

이들은 이 문항의 정의와 다르다.

문제 37
부하의 밸런스가 필요로 하는 배전 방식은?
13상 3선식
23상 4선식
3단상 2선식
4단상 3선식
정답 및 해설

단상 3선식은 부하의 밸런스가 필요하다.

중성선을 가진 단상 3선식은 양쪽 부하가 불평형하면 전압 불평형이 크다. 이를 막으려 선로 말단에 밸런서를 둔다.

  • 3상 3선식은 평형 3상 부하를 전제로 하며 별도 밸런서 설치 개념이 아니다.
  • 3상 4선식은 중성선으로 불평형 전류를 흘린다.
  • 단상 2선식은 두 선뿐이라 밸런스 문제가 없다.
문제 38
송전선로의 정상임피던스를 Z1 , 역상임피던스를 Z2, 영상임피던스를 Z0라 할 때 옳은 것은?
1Z1=Z2=Z0
2Z1=Z2<Z0
3Z1>Z2=Z0
4Z1<Z2=Z0
정답 및 해설

정상·역상·영상임피던스의 관계는 Z1=Z2<Z0Z_1 = Z_2 \lt Z_0이다.

정상분과 역상분 전류는 세 상을 순환하는 성분이어서 대지를 귀로로 하지 않는다.

영상분 전류는 세 상이 동상으로 흘러 대지·가공지선을 귀로로 하므로 대지 귀로의 인덕턴스가 더해져 임피던스가 크게 나타난다.

또한 선로는 회전기와 달리 상순에 따라 특성이 달라지지 않으므로 정상임피던스와 역상임피던스는 같다.

문제 39
송전계통에서 지락보호계전기의 동작이 가장 확실한 접지방식은?
1비접지
2고저항 접지
3직접 접지
4소호 리액터 접지
정답 및 해설

지락보호계전기 동작이 가장 확실한 접지방식은 직접 접지이다.

직접 접지는 지락 시 큰 지락전류가 흘러 계전기가 쉽고 확실하게 동작한다.

  • 비접지는 지락전류가 매우 작아 검출이 어렵다.
  • 고저항 접지는 저항으로 전류를 크게 제한해 검출이 어렵다.
  • 소호 리액터 접지는 지락전류를 거의 0으로 만들어 계전기 동작이 어렵다.
문제 40
차단기에서 "O-t1-CO-t2-CO" 의 표기로 나타내는 것은? (단, O:차단 동작, t1, t2:시간 간격, C:투입동작, CO:투입 직후 차단)
1차단기 동작 책무
2차단기 재폐로 계수
3차단기 속류 주기
4차단기 무전압 시간
정답 및 해설

이 표기는 차단기 동작 책무를 나타낸다.

O는 차단, t1·t2는 시간 간격, CO는 투입 직후 차단을 뜻하며, 차단기가 수행해야 할 동작 순서를 정한 것이다.

  • 재폐로 계수는 이러한 동작 순서 표기가 아니다.
  • 속류 주기는 차단 동작 순서와 관련이 없다.
  • 무전압 시간은 재폐로 시 개방 시간으로, 이 표기 전체를 뜻하지 않는다.
문제 41
정격전압 6000V, 용량 5000kVA 의 Y결선 3상 동기발전기가 있다. 여자전류 200A에서의 무부하 단자전압 6000V, 단락전류 600A일 때, 발전기의 단락비는 약 얼마인가?
10.25
21
31.25
41.5
정답 및 해설

발전기의 단락비는 약 1.25이다.

정격전류는 In=P3 V=5,000,0003×6000≈481 AI_n=\dfrac{P}{\sqrt{3}\,V}=\dfrac{5{,}000{,}000}{\sqrt{3}\times6000}\approx481\ \mathrm{A}이다.

단락비는 무부하시 정격전압을 유기하는 여자전류에서의 단락전류를 정격전류로 나눈 값이므로 Ks=600481≈1.25K_s=\dfrac{600}{481}\approx1.25이다.

문제 42
유도전동기에서 부하를 증가시킬 때 일어나는 현상에 관한 설명 중 틀린 것은? (단, ns:회전자계의 속도, n:회전자의 속도이다.)
1상대속도 (ns-n) 증가
22차 전류 증가
3토크 증가
4속도 증가
정답 및 해설

틀린 설명은 속도가 증가한다는 것이다.

부하가 늘면 속도가 감소하고 슬립이 커진다. 그 결과 상대속도 ns−nn_s-n 이 증가해 2차 유도기전력과 2차 전류가 늘고 토크가 증가한다.

  • 상대속도가 증가한다 — 맞다.
  • 2차 전류가 증가한다 — 맞다.
  • 토크가 증가한다 — 부하 토크와 평형을 이루기 위해 맞다.
문제 43
3300[V], 60[Hz]용 변압기의 와류손이 360[W]이다. 이 변압기를 2750[V], 50[Hz]에서 사용할 때 이변압기의 와류손은 약 몇 [W]가 되는가?
1200
2225
3250
4275
정답 및 해설

와류손은 250[W]이다.

와류손은 전압의 제곱에 비례한다(ϕ∝V/f\phi\propto V/f, Pe∝f2ϕ2P_e\propto f^2\phi^2 이므로 주파수가 상쇄).

Pe∝V2P_e\propto V^2

Pe=360×(27503300)2=250 WP_e=360\times\left(\dfrac{2750}{3300}\right)^2=250\,\mathrm{W}

문제 44
2000/100V, 10kVA 변압기의 1차 환산 등가임피던스가 6.2 + j7Ω 이라면 % 임피던스 강하는 약 몇 % 인가?
12.34
23.25
34.14
45.25
정답 및 해설

%임피던스 강하는 약 2.34[%]이다.

1차 정격 전류와 등가 임피던스 크기를 구한다.

I1n=100002000=5 AI_{1n}=\dfrac{10000}{2000}=5\,\mathrm{A}
Z=6.22+72≈9.35 ΩZ=\sqrt{6.2^2+7^2}\approx9.35\,\Omega

%Z=I1nZV1n×100=5×9.352000×100≈2.34 %\%Z=\dfrac{I_{1n}Z}{V_{1n}}\times100=\dfrac{5\times9.35}{2000}\times100\approx2.34\,\%

문제 45
3상 직권 정류자 전동기의 중간 변압기는 고정자 권선과 회전자 권선 사이에 직렬로 접속되는데, 이 중간 변압기를 사용하는 중요한 이유는?
1경부하시 속도의 급상승 방지를 위하여
2주파수 변동으로 속도를 조정하기 위하여
3회전자 상수를 감소하기 위하여
4역회전을 방지하기 위하여
정답 및 해설

중간 변압기를 쓰는 중요한 이유는 경부하 시 속도의 급상승 방지이다.

직권 정류자 전동기는 경부하에서 속도가 매우 올라가는 성질이 있어, 중간 변압기로 회전자에 가하는 전압을 낮추어 속도 상승을 억제하고 정류자 전압도 알맞게 조정한다.

  • 주파수 변동으로 속도를 조정하는 것이 아니라 전원 주파수는 일정하다.
  • 회전자 상수 감소는 목적이 아니다.
  • 역회전 방지는 중간 변압기의 역할이 아니다.
문제 46
3상 동기 발전기에서 매극 매상의 슬롯 수가 3이면 기본파에 대한 분포권 계수는 어떻게 되는가?
13sin⁡π183\sin\dfrac{\pi}{18}
213sin⁡π18\dfrac{1}{3\sin\dfrac{\pi}{18}}
36sin⁡π186\sin\dfrac{\pi}{18}
416sin⁡π18\dfrac{1}{6\sin\dfrac{\pi}{18}}
정답 및 해설

분포권 계수는 16sin⁡π18\dfrac{1}{6\sin\dfrac{\pi}{18}}이다.

3상이므로 상수 m=3, 매극 매상 슬롯 수 q=3 을 분포권 계수식에 대입한다.
kd=sin⁡π2mqsin⁡π2mq=sin⁡π63sin⁡π18=0.53sin⁡π18=16sin⁡π18k_d=\dfrac{\sin\dfrac{\pi}{2m}}{q\sin\dfrac{\pi}{2mq}}=\dfrac{\sin\dfrac{\pi}{6}}{3\sin\dfrac{\pi}{18}}=\dfrac{0.5}{3\sin\dfrac{\pi}{18}}=\dfrac{1}{6\sin\dfrac{\pi}{18}}

분포권 계수는 항상 1 이하이다.

  • 1/(3 sin(π/18)) 형태: 분자의 sin(π/6)=0.5 를 빠뜨린 꼴로 값이 약 1.92 가 되어 1을 넘는다.
  • 6 sin(π/18) 형태: 분모에 있어야 할 항을 곱한 꼴로 값이 약 1.04 가 되어 1을 넘는다.
  • 3 sin(π/18) 형태: 분모 항을 분자로 옮긴 꼴로 공식 구조와 다르며, 값도 약 0.52 로 실제 값 약 0.96 과 다르다.
문제 47
단자전압 100[V], 전기자 전류 10[A], 전기자 회로 저항 1[Ω], 회전수 1800[rpm]으로 전부하 운전하고 있는 직류 전동기의 토크는 약 몇 [kgㆍm]인가?
10.049
20.49
349
4490
정답 및 해설

토크는 약 0.49[kg·m]이다.

역기전력을 구해 기계적 출력으로 토크를 계산한다.

E=100−10×1=90 V, P=EIa=900 WE=100-10\times1=90\,\mathrm{V},\ P=EI_a=900\,\mathrm{W}

T=0.975×9001800≈0.49 kg⋅mT=0.975\times\dfrac{900}{1800}\approx0.49\,\mathrm{kg\cdot m}

문제 48
변압기 운전에 있어 효율이 최대가 되는 부하는 전부하의 75%였다고 하면, 전부하에서의 철손과 동손의 비는?
14 : 3
29 : 16
310 : 15
418 : 30
정답 및 해설

전부하에서의 철손과 동손의 비는 9 : 16이다.

최대효율은 철손과 동손이 같아지는 점에서 나타나며, 동손은 부하율 a에 대해 a2a^2에 비례한다.

최대효율 부하율이 0.75이므로 이때의 동손은 전부하 동손의 0.752=0.56250.75^2=0.5625배이고, 이 값이 철손과 같다.

따라서 전부하에서 철손 대 동손은 0.5625:10.5625:1, 즉 9:16이다.

문제 49
변압기 철심으로 갖추어야 할 성질로 맞지 않는 것은?
1투자율이 클것
2전기 저항이 작을 것
3히스테리시스 계수가 작을 것
4성층 철심으로 할 것
정답 및 해설

맞지 않는 성질은 전기 저항이 작을 것이다.

철심은 와류손을 줄이기 위해 전기 저항이 클 것(규소 강판, 성층)이 요구된다.

  • 투자율이 클 것 — 적은 여자 전류로 큰 자속을 얻기 위해 맞다.
  • 히스테리시스 계수가 작을 것 — 히스테리시스손을 줄이기 위해 맞다.
  • 성층 철심으로 할 것 — 와류손 감소를 위해 맞다.
문제 50
4극 60[Hz]의 3상 유도전동기가 1500[rpm]으로 회전하고 있을 때 회전자 전류의 주파수는 약 몇 [Hz]인가?
18
210
312
414
정답 및 해설

회전자 전류의 주파수는 10[Hz]이다.

회전자 주파수는 슬립 × 전원 주파수이다.

Ns=120×604=1800 rpm, s=1800−15001800=16N_s=\dfrac{120\times60}{4}=1800\,\mathrm{rpm},\ s=\dfrac{1800-1500}{1800}=\dfrac16

f2=sf1=16×60=10 Hzf_2=sf_1=\dfrac16\times60=10\,\mathrm{Hz}

문제 51

3상 유도전동기가 전부하로 운전될 때 선간전압 200[V], 선전류 36[A], 역률 32\dfrac{\sqrt{3}}{2} 로 측정되었다. 이때 축 출력이 9[kW]이면 이 전동기의 전손실은 몇 [kW]인가?

11.2
21.8
32.4
43.6
정답 및 해설

이 전동기의 전손실은 1.8kW이다.

입력 P1=3 VIcos⁡θ=3×200×36×32=10800 [W]=10.8 [kW]P_1 = \sqrt{3}\,V I\cos\theta = \sqrt{3}\times 200\times 36\times\dfrac{\sqrt{3}}{2} = 10800\,[\mathrm{W}] = 10.8\,[\mathrm{kW}]

전손실은 입력에서 출력을 뺀 값이다.
10.8−9=1.8 [kW]10.8 - 9 = 1.8\,[\mathrm{kW}]

문제 52
변압기의 표유부하손 이란?
1동손, 철손
2부하전류 중 누전에 의한 손실
3권선이외 부분의 누설 자속에 의한 손실
4무부하시 여자전류에 의한 동손
정답 및 해설

표유부하손은 권선 이외 부분의 누설 자속에 의한 손실이다.

부하 전류에 의한 누설 자속이 탱크·금구·철심 등 권선 외의 금속 부분에서 와전류 등을 일으켜 생기는 손실로, 측정이 어려운 부하손의 일부이다.

  • 동손과 철손은 각각 별도의 손실 항목이다.
  • 누전에 의한 손실은 표유부하손의 정의가 아니다.
  • 무부하 시 여자전류에 의한 동손은 무부하손의 일부이다.
문제 53
75[kVA], 6000/200[V]의 단상변압기의 %임피던스 강하가 4[%]이다. 1차 단락전류[A]는?
1512.5
2412.5
3312.5
4212.5
정답 및 해설

1차 단락전류는 312.5[A]이다.

단락전류는 정격 전류 ÷ %임피던스이다.

I1n=750006000=12.5 AI_{1n}=\dfrac{75000}{6000}=12.5\,\mathrm{A}

Is=100%ZI1n=1004×12.5=312.5 AI_s=\dfrac{100}{\%Z}I_{1n}=\dfrac{100}{4}\times12.5=312.5\,\mathrm{A}

문제 54
동기발전기의 병렬운전에 필요한 조건이 아닌 것은?
1기전력의 크기가 같을 것
2위상이 같을 것
3주파수가 같을 것
4용량이 같을 것
정답 및 해설

병렬운전 조건이 아닌 것은 용량이 같을 것이다.

동기발전기의 병렬운전 조건은 기전력의 크기·위상·주파수·파형이 같은 것이다. 용량이 달라도 병렬운전은 가능하다.

  • 기전력의 크기가 다르면 무효 순환전류가 흐른다.
  • 위상이 다르면 유효 순환전류(동기화 전류)가 흐른다.
  • 주파수가 다르면 난조가 생긴다.
문제 55
다음 중 역률이 가장 좋은 전동기는?
1단상 유도 전동기
23상 유도 전동기
3동기 전동기
4반발 전동기
정답 및 해설

역률이 가장 좋은 전동기는 동기 전동기이다.

동기 전동기는 계자 전류를 조정해 역률을 임의로 바꿀 수 있고 과여자하면 진상 역률로도 운전된다.

  • 단상 유도 전동기는 역률이 낮다.
  • 3상 유도 전동기는 자화전류 때문에 지상 역률만 가능하다.
  • 반발 전동기는 유도형 계열로 역률이 낮은 편이다.
문제 56
SCR의 특징이 아닌것은?
1아크가 생기지 않으므로 열의 발생이 적다.
2열용량이 적어 고온에 약하다.
3전류가 흐르고 있을때 양극의 전압강하가 작다.
4과전압에 강하다.
정답 및 해설

SCR의 특징이 아닌 것은 과전압에 강하다는 것이다.

SCR은 게이트 신호 없이도 과전압이 가해지면 오동작(브레이크오버)을 일으킬 수 있어 과전압에 약한 소자이다.

  • 아크가 생기지 않는 반도체 소자여서 열 발생이 적다는 설명은 SCR의 특징이다.
  • 열용량이 작아 고온에 약하다는 설명은 SCR의 특징이다.
  • 통전 중 양극의 전압강하가 작아 도통손실이 작다는 설명은 SCR의 특징이다.
문제 57
그림에서 밀리암페어계의 지시 [mA]를 구하면 얼마인가? (단, 밀리 암페어계는 가동 코일형이고, 정류기의 저항은 무시한다.)
19
26.4
34.5
41.8
정답 및 해설

밀리암페어계의 지시값은 1.8 mA이다.

그림은 교류 10V를 브리지 정류기로 전파정류해 가동코일형 계기로 측정하는 회로이며, 가동코일형 계기는 평균값을 지시한다. 정상상태에서 직렬 인덕턴스 양단의 평균 전압은 0 이므로 5H 는 평균 전류를 바꾸지 않는다.

전파정류 평균 전압: Eav=0.9E=0.9×10=9 VE_{av}=0.9E=0.9\times10=9\ \mathrm{V}
전류: I=95×103=1.8 mAI=\dfrac{9}{5\times10^{3}}=1.8\ \mathrm{mA}
정류기 저항은 무시하므로 5kΩ 만 전류를 제한한다.

문제 58
자동제어장치에 쓰이는 서보모터의 특성을 나타내는 것 중 틀린 것은?
1빈번한 시동, 정지, 역전등의 가혹한 상태에 견디도록 견고하고 큰 돌입 전류에 견딜 것
2시동 토크는 크나, 회전부의 관성 모멘트가 작고 전기적 시정수가 짧을것
3발생 토크는 입력신호에 비례하고 그 비가 클 것
4직류 서보 모터에 비하여 교류 서보 모터의 시동 토크가 매우 클 것
정답 및 해설

틀린 설명은 교류 서보모터의 시동 토크가 직류 서보모터에 비해 매우 크다는 것이다.

시동 토크는 일반적으로 직류 서보모터가 교류 서보모터에 비해 크다.

  • 빈번한 시동·정지·역전에 견디도록 견고하고 큰 돌입전류를 견뎌야 한다는 설명은 옳다.
  • 회전부의 관성모멘트가 작고 전기적 시정수가 짧아야 한다는 설명은 옳다.
  • 발생 토크가 입력신호에 비례하고 그 비가 커야 한다는 설명은 옳다.
문제 59
출력이 50kW인 3상 농형 유도전동기를 기동하려고 할 때 다음 중 가장 적당한 기동법은?
1Y-△ 기동법
2저항 기동법
3전전압 기동법
4기동보상기법
정답 및 해설

가장 적당한 기동법은 기동보상기법이다.

출력이 큰(대략 15kW 이상) 농형 유도전동기는 기동전류가 크므로 단권변압기(기동보상기)로 전압을 낮추어 기동한다.

  • Y-△ 기동법은 중용량(대략 5~15kW)용으로, 50kW급에서는 기동 전압 조정 폭이 고정되어 부적합하다.
  • 저항 기동법은 저항 손실이 커서 대용량 농형에는 잘 쓰지 않는다.
  • 전전압 기동은 소용량에만 허용된다.
문제 60
유도 전동기의 슬립을 측정하려고 한다. 다음 중 슬립의 측정법이 아닌 것은?
1동력계법
2수화기법
3직류 밀리볼트계법
4스트로보스코프법
정답 및 해설

유도전동기의 슬립을 구하는 방법으로는 회전자 회로에 흐르는 슬립주파수 전류를 검출하는 직류 밀리볼트계법, 슬립주파수음을 듣는 수화기법, 회전자에 표시를 하고 슬립주파수로 점멸하는 빛으로 관찰하는 스트로보스코프법 등이 대표적으로 쓰인다.

동력계법은 전동기의 토크나 출력을 측정하는 방법으로, 슬립을 직접 측정하는 방법에 해당하지 않는다.

문제 61
어떤 소자가 60Hz에서 리액턴스 값이 10Ω이었다. 이 소자를 인덕터 또는 커패시터라 할때, 인덕턴스[mH]와 정전용량 [㎌]은 각각 얼마인가?
126.53 mH, 295.37 ㎌
218.37 mH, 265.25 ㎌
318.37 mH, 295.37 ㎌
426.53 mH, 265.25 ㎌
정답 및 해설

인덕턴스는 약 26.53mH, 정전용량은 약 265.25㎌이다.

소자가 인덕터라면 XL=2πfLX_L=2\pi fL에서 L=XL2πf=102π×60≈26.53×10−3 HL=\dfrac{X_L}{2\pi f}=\dfrac{10}{2\pi\times60}\approx26.53\times10^{-3}\ \mathrm{H}, 즉 약 26.53mH이다.

같은 소자가 커패시터라면 XC=12πfCX_C=\dfrac{1}{2\pi fC}에서 C=12πfXC=12π×60×10≈265.25×10−6 FC=\dfrac{1}{2\pi fX_C}=\dfrac{1}{2\pi\times60\times10}\approx265.25\times10^{-6}\ \mathrm{F}, 즉 약 265.25㎌이다.

문제 62
다음과 같은 전류의 초기값 i(0+)를 구하면?
I(s)=12(s+8)4s(s+6)\mathrm{I}(\mathrm{s})=\dfrac{12(\mathrm{s}+8)}{4\mathrm{s}(\mathrm{s}+6)}
11
22
33
44
정답 및 해설

전류의 초기값은 3이다.

초기값 정리 i(0+)=lim⁡s→∞sI(s)i(0^{+})=\lim_{s\to\infty}sI(s) 를 적용한다.
sI(s)=12(s+8)4(s+6) → 124=3sI(s)=\dfrac{12(s+8)}{4(s+6)}\ \to\ \dfrac{12}{4}=3

문제 63

어떤 저항 부하에 100[V]의 직류전압을 가하였을 때 500[W]의 전력이 소비되었다. 이 부하의 저항이 일정하다고 할 때, 가하는 전압을 120[V]로 올리면 부하에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?

14.17
25
36
47.2
정답 및 해설

전압을 120V로 올리면 부하 전류는 6A이다.

R=V2P=1002500=20 [Ω]R = \dfrac{V^2}{P} = \dfrac{100^2}{500} = 20\,[\Omega]
I=12020=6 [A]I = \dfrac{120}{20} = 6\,[\mathrm{A}]

전류는 전압에 비례(1.2배)하고, 전력은 전압의 제곱에 비례(1.44배, 720W)한다.

문제 64
Va, Vb, Vc를 3상 불평형 전압이라 하면 정상(正相)전압(V)은? (단, a=−12+j32a=-\dfrac{1}{2}+j\dfrac{\sqrt{3}}{2} 이다.)
13(Va+Vb+Vc)
21/3(Va+Vb+Vc)
31/3(Va+a2Vb+aVc)
41/3(Va+aVb+a2Vc)
정답 및 해설

단서로 준 a=−12+j32a=-\dfrac{1}{2}+j\dfrac{\sqrt{3}}{2} 는 크기 1, 위상 120°인 벡터 오퍼레이터로 a=1∠120∘a=1\angle 120^\circ, a2=1∠240∘a^2=1\angle 240^\circ, 1+a+a2=01+a+a^2=0 의 성질을 갖는다.

대칭좌표법에서 각 성분은 영상분 V0=13(Va+Vb+Vc)V_0=\dfrac{1}{3}(V_a+V_b+V_c), 정상분 V1=13(Va+aVb+a2Vc)V_1=\dfrac{1}{3}(V_a+aV_b+a^2V_c), 역상분 V2=13(Va+a2Vb+aVc)V_2=\dfrac{1}{3}(V_a+a^2V_b+aV_c) 로 정의된다.

따라서 정상전압은 b상에 a를, c상에 a²를 곱해 a상과 더한 뒤 3으로 나눈 값이다. 곱하는 차수를 바꿔 b상에 a², c상에 a를 곱하면 역상분이 되고, 아무것도 곱하지 않고 단순히 더해 3으로 나누면 영상분이 되므로 세 식을 구분해 외워야 한다.

문제 65
저항 3개를 Y로 접속하고 이것을 선간전압 200V의 평형 3상 교류 전원에 연결할 때 선전류가 20A 흘렀다. 이 3개의 저항을 △로 접속하고 동일전원에 연결하였을 때의 선전류는 몇 A 인가?
130
240
350
460
정답 및 해설

△결선의 선전류는 60A이다.

Y결선에서는 선전류와 상전류가 같으므로 저항값은 R=VpIp=200/320≈5.77 ΩR=\dfrac{V_p}{I_p}=\dfrac{200/\sqrt3}{20}\approx5.77\,\Omega이다.

같은 저항을 같은 선간전압 200V에서 △결선으로 바꾸면 상전압이 선간전압과 같아지므로 상전류는 2005.77≈34.6 A\dfrac{200}{5.77}\approx34.6\,\mathrm{A}이고, 선전류는 그 √3배이다.

결국 △결선 선전류는 Y결선일 때의 3배이므로 20×3=60 A20\times3=60\,\mathrm{A}가 된다.

문제 66
1s2+2s+5\dfrac{1}{s^{2}+2s+5} 의 라플라스 역변환 값은?
1e-2tcos2t
212e−tsin⁡t\dfrac{1}{2}e^{-t}\sin t
312e−tsin⁡2t\dfrac{1}{2}e^{-t}\sin 2t
412e−tcos⁡2t\dfrac{1}{2}e^{-t}\cos 2t
정답 및 해설

라플라스 역변환은 (1/2)e−tsin2t이다.

분모를 완전제곱 꼴로 정리하면 s² + 2s + 5 = (s+1)² + 4 = (s+1)² + 2²이다. s가 s+1로 이동한 형태이므로 복소추이(감쇠) 정리를 적용한다.

기본 변환쌍 ω/(s²+ω²) ↔ sin ωt에 지수감쇠를 붙이면 ω/((s+a)²+ω²) ↔ e−at sin ωt가 된다. 이 문제는 a = 1, ω = 2인 경우이다.

분자를 ω = 2에 맞추기 위해 1/((s+1)²+2²) = (1/2)·2/((s+1)²+2²)로 고쳐 쓰면 역변환은 (1/2)e−tsin2t이다.

  • 감쇠항은 e−t이다(분모가 (s+1)²+2²이므로 e−2t가 아니다).
  • 각주파수는 2이므로 sin t가 아니라 sin 2t이다.
  • 분자가 상수(ω 형태)이므로 코사인이 아니라 사인 항이 나온다.
문제 67
단위 계단 함수 u(t)의 라플라스 변환은?
11
21/s
31s2\dfrac{1}{s^{2}}
41s2e−1\dfrac{1}{s^{2}}e^{-1}
정답 및 해설

단위 계단 함수의 라플라스 변환은 1/s이다.

정의에 따라 L[u(t)]=∫0∞e−stdt=1s\mathcal{L}[u(t)]=\int_0^\infty e^{-st}dt=\dfrac1s 이다.

  • 1은 단위 임펄스 함수의 변환이다.
  • 1/s21/s^2 은 단위 램프 함수의 변환이다.
문제 68
어떤 제어계의 임펄스 응답이 sint일 때, 이 계의 전달함수를 구하면?
11s+1\dfrac{1}{s+1}
21s2+1\dfrac{1}{s^2+1}
3ss+1\dfrac{s}{s+1}
4ss2+1\dfrac{s}{s^2+1}
정답 및 해설

전달함수는 1s2+1\dfrac{1}{s^2+1}이다.

단위 임펄스 응답의 라플라스 변환이 곧 전달함수이다.

G(s)=L[sin⁡t]=1s2+1G(s)=\mathcal{L}[\sin t]=\dfrac{1}{s^2+1}

  • ss2+1\dfrac{s}{s^2+1} 는 코사인 함수의 변환이다.
  • 분모가 s+1s+1 인 식은 지수함수 계통의 변환이다.
문제 69
어떤 회로에 흐르는 전류가 i=7+14.1sinwt[A]인 경우 실효값은 약 몇 [A]인가?
111.2
212.2
313.2
414.2
정답 및 해설

실효값은 약 12.2[A]이다.

직류분 7[A]와 기본파 최대값 14.1[A]의 실효값을 제곱합으로 합성한다.

I=72+(14.12)2=49+99.4I=\sqrt{7^2+\left(\dfrac{14.1}{\sqrt2}\right)^2}=\sqrt{49+99.4}

≈12.2 A\approx12.2\,\mathrm{A}

문제 70
어떤 코일에 흐르는 전류를 0.5ms 동안에 5A만큼 변화시킬 때 20V의 전압이 발생한다. 이 코일의 자기 인덕턴스[mH]는?
12
24
36
48
정답 및 해설

코일의 자기 인덕턴스는 2mH이다.

코일의 유기기전력은 v=Ldidtv=L\dfrac{di}{dt}이므로 자기인덕턴스는 L=vdi/dtL=\dfrac{v}{di/dt}로 구한다.

전류 변화율은 didt=50.5×10−3=10000 A/s\dfrac{di}{dt}=\dfrac{5}{0.5\times10^{-3}}=10000\ \mathrm{A/s}이다.

따라서 L=2010000=2×10−3 H=2 mHL=\dfrac{20}{10000}=2\times10^{-3}\ \mathrm{H}=2\ \mathrm{mH}이다.

문제 71
정현파 교류 i=102sin⁡(ωt+π3)i = 10\sqrt{2}\sin\left(\omega t + \dfrac{\pi}{3}\right) 를 복소수의 극좌표 형식인 페이저(phasor)로 나타내면?
1102 ∠ π310\sqrt{2}\,\angle\,\dfrac{\pi}{3}
2102 ∠ −π310\sqrt{2}\,\angle\,-\dfrac{\pi}{3}
310 ∠ π310\,\angle\,\dfrac{\pi}{3}
410 ∠ −π310\,\angle\,-\dfrac{\pi}{3}
정답 및 해설

페이저는 10 ∠ π310\,\angle\,\dfrac{\pi}{3}이다.

발문의 순시값은 i=102sin⁡(ωt+π3)i=10\sqrt{2}\sin\left(\omega t+\dfrac{\pi}{3}\right)이다. 페이저는 최대값이 아니라 실효값을 크기로 삼고, 여기에 위상각을 붙여 극좌표로 나타낸다.

최대값이 10210\sqrt{2}이므로 실효값은 1022=10 [A]\dfrac{10\sqrt{2}}{\sqrt{2}}=10\,[\mathrm{A}]이고, 위상각은 사인함수 안의 값 그대로 +π3+\dfrac{\pi}{3}(60° 앞섬)이다.

따라서 극좌표 형식의 페이저는 I˙=10∠π3\dot{I}=10\angle\dfrac{\pi}{3}이다.

크기에 √2를 그대로 남겨 두거나 위상 부호를 음(−π/3)으로 뒤집은 표현은 맞지 않는다.

문제 72
1000Hz인 정현파 교류에서 5mH인 유도 리액턴스와 같은 용량 리액턴스를 갖는 C의 값은 약 몇 ㎌인가?
14.07
25.07
36.07
47.07
정답 및 해설

유도 리액턴스와 같은 용량 리액턴스를 갖는 C는 약 5.07㎌이다.

유도 리액턴스 XL=ωL=2πfLX_L = \omega L = 2\pi f L이고, 용량 리액턴스 XC=1ωC=12πfCX_C = \frac{1}{\omega C} = \frac{1}{2\pi f C}이다. 두 리액턴스가 같다는 조건에서 XL=XCX_L = X_C이므로 2πfL=12πfC2\pi f L = \frac{1}{2\pi f C}이다.

주어진 값을 대입하면
XL=2π×1000×5×10−3=2π×5=10π≈31.42 ΩX_L = 2\pi \times 1000 \times 5 \times 10^{-3} = 2\pi \times 5 = 10\pi \approx 31.42\,\Omega
XC=XLX_C = X_L 조건에서 12πfC=31.42\frac{1}{2\pi f C} = 31.42이므로
C=12π×1000×31.42=1197,338≈5.07×10−6 F=5.07 ㎌C = \frac{1}{2\pi \times 1000 \times 31.42} = \frac{1}{197,338} \approx 5.07 \times 10^{-6}\,\text{F} = 5.07\,\text{㎌}이다.

문제 73
대칭 3상 Y결선 부하에서 각상의 임피던스가 Z=12+j16[Ω]이고, 부하전류가 10[A]일 때 이 부하의 선간전압은 약 몇 [V]인가?
1235.7
2346.4
3456.4
4524.7
정답 및 해설

선간전압은 약 346.4[V]이다.

Y결선에서 부하전류는 상전류이므로 상전압을 구한 뒤 3\sqrt3 배 한다.

∣Z∣=122+162=20 Ω, Vp=10×20=200 V|Z|=\sqrt{12^2+16^2}=20\,\Omega,\ V_p=10\times20=200\,\mathrm{V}

Vl=3×200≈346.4 VV_l=\sqrt3\times200\approx346.4\,\mathrm{V}

문제 74
그림과 같은 회로의 전압비 전달함수 H(jw)는? (단, 입력 V(t)는 정현파 교류전압이며, VR은 출력이다.)
1jω(5−ω2)+jω\dfrac{j\omega}{(5-\omega^2)+j\omega}
2jω(5+ω2)+jω\dfrac{j\omega}{(5+\omega^2)+j\omega}
3jω(5−ω)2+jω\dfrac{j\omega}{(5-\omega)^2+j\omega}
4jω(5+ω)2+jω\dfrac{j\omega}{(5+\omega)^2+j\omega}
정답 및 해설

전압비 전달함수는 H(jω) = jω / {(5 − ω2) + jω}이다.

그림은 전원 V(t)에 1[H] 인덕터 → 1[Ω] 저항 → 1/5[F] 커패시터가 한 바퀴로 이어진 R-L-C 직렬회로이며, 출력 VR은 1[Ω] 저항 양단 전압이다. 직렬이므로 전압비는 전압 분배로 바로 구한다.

H(jω) = VR/V = R / (R + jωL + 1/(jωC))이고, R=1, L=1, C=1/5을 대입하면 1/(jωC) = 5/(jω)이므로 H(jω) = 1 / (1 + jω + 5/(jω))이다.

분자와 분모에 jω를 곱해 정리하면 H(jω) = jω / (jω + (jω)2 + 5) = jω / {(5 − ω2) + jω}가 된다.

분모의 실수부가 5 − ω2(제곱항의 부호가 음)로 나타나며, ω = √5[rad/s]에서 실수부가 0이 되어 이득이 1로 최대가 되는 직렬 공진 특성을 보인다.

실수부를 (5 + ω2)이나 (5 − ω)2으로 쓴 식은 1/(jωC) = −j5/ω의 부호·차수를 잘못 처리한 것이다.

문제 75

저항 12[Ω]12[\Omega]과 유도 리액턴스 16[Ω]16[\Omega]이 직렬로 접속된 회로에 실효값 200[V]200[\mathrm{V}]의 정현파 전압을 가하였다. 이 회로의 무효전력[var]은?

11200
21600
32000
42500
정답 및 해설

이 회로의 무효전력은 1600var이다.

Z=122+162=20 [Ω]Z=\sqrt{12^2+16^2}=20\,[\Omega], I=20020=10 [A]I=\dfrac{200}{20}=10\,[\mathrm{A}]
무효전력 Q=I2XL=102×16=1600 [var]Q=I^2X_L=10^2\times 16=1600\,[\mathrm{var}]

참고로 유효전력은 P=I2R=1200 [W]P=I^2R=1200\,[\mathrm{W}], 피상전력은 S=VI=2000 [VA]S=VI=2000\,[\mathrm{VA}]이다.
세 값은 1200, 1600, 2000의 직각삼각형 관계이다.

문제 76
저항 R=5000Ω, 정전용량 C=20㎌가 직렬로 접속된 회로에 일정전압 E=100V를 가하고 t=0에서 스위치를 넣을 때 콘덴서 단자전압 V[V]구하면? (단, t=0에서 콘덴서 전압은 0이다.)
1100(1-e10t)
2100e10t
3100(1-e-10t)
4100e-10t
정답 및 해설

콘덴서 단자전압은 V=100(1−e−10t)V=100(1-e^{-10t})[V]이다.

그림은 직류 전원 E에 R과 C가 직렬로 연결된 충전 회로이다. 시정수는 τ=RC=5000×20×10−6=0.1 s\tau=RC=5000\times20\times10^{-6}=0.1\ \mathrm{s}
V=E(1−e−t/τ)=100(1−e−10t)V=E(1-e^{-t/\tau})=100(1-e^{-10t})

충전 시 콘덴서 전압은 0에서 전원 전압으로 지수적으로 상승한다.

  • 지수가 양(e의 10t 제곱)인 형태: t가 커질수록 발산하여 물리적으로 불가능하다.
  • 100e^(-10t) 형태: t=0 에서 100V 이므로 초기 전압 0 조건과 맞지 않고 방전 파형이다.
문제 77
다음 회로에서 I를구하면 몇 A인가?
12
2-2
3-4
44
정답 및 해설

I는 -2A이다.

그림의 회로는 6V 전원 → 직렬 2Ω → 절점 a(2Ω이 하단 도선으로 분기) → 1Ω → 절점 b(1Ω 분기 및 9A 전류원이 위로 유입)으로 구성되며, 구하려는 I는 a→b 방향으로 표시된 1Ω에 흐르는 전류이다.

하단 도선을 기준(0V)으로 절점방정식을 세운다.
a: 6−Va2=Va2+Va−Vb1\mathrm{a}:\ \dfrac{6-V_a}{2}=\dfrac{V_a}{2}+\dfrac{V_a-V_b}{1}
b: Va−Vb1+9=Vb1\mathrm{b}:\ \dfrac{V_a-V_b}{1}+9=\dfrac{V_b}{1}

정리하면 2Va−Vb=32V_a-V_b=3, Va−2Vb=−9V_a-2V_b=-9이므로 Va=5 VV_a=5\,\mathrm{V}, Vb=7 VV_b=7\,\mathrm{V}이다.
따라서 I=Va−Vb1=5−71=−2 [A]I=\dfrac{V_a-V_b}{1}=\dfrac{5-7}{1}=-2\,[\mathrm{A}]이다.

9A 전류원이 절점 b의 전위를 a에 비해 높게 밀어 올려 실제 전류는 그림의 화살표와 반대 방향으로 흐르고, 그래서 부호가 음(−)이다.

문제 78
다음과 같은 회로가 정저항 회로로 되기 위한 C의 값은? (단 R=10[Ω], L=100[mH] 이다.)
11[㎌]
210[㎌]
3100[㎌]
41000[㎌]
정답 및 해설

정저항 회로가 되기 위한 C는 1000 μF이다.

그림은 (R과 L의 병렬)과 (R과 C의 병렬)이 직렬로 연결된 회로이다. 합성 임피던스를 정리하면 R²C=L일 때 주파수와 무관하게 Z=R 이 된다.

C=LR2=100×10−3102=1×10−3 F=1000 μFC=\dfrac{L}{R^{2}}=\dfrac{100\times10^{-3}}{10^{2}}=1\times10^{-3}\ \mathrm{F}=1000\ \mu\mathrm{F}

문제 79
314[mH]의 자기 인덕턴스에 120[V], 60[Hz]의 교류전압을 가하였을 때 흐르는 전류[A]는?
110
28
31
40.5
정답 및 해설

흐르는 전류는 약 1A이다.

314[mH]는 0.314[H]이므로 유도리액턴스는 XL=2πfL=2π×60×0.314≈118.4 ΩX_L=2\pi fL=2\pi\times60\times0.314\approx118.4\ \Omega이다.

따라서 전류는 전압÷리액턴스로 I=VXL=120118.4≈1 AI=\dfrac{V}{X_L}=\dfrac{120}{118.4}\approx1\ \mathrm{A}이다.

문제 80
4단자 회로망에서 영상 임피던스 Z01과 Z02를 같게 하려면 4단자 정수간에 서로 어떤 관계가 되어야 하는가?
1A = B
2B = C
3C = D
4A = D
정답 및 해설

영상 임피던스가 같아지려면 A = D이어야 한다.

영상 임피던스는 Z01=ABCDZ_{01}=\sqrt{\dfrac{AB}{CD}}, Z02=BDACZ_{02}=\sqrt{\dfrac{BD}{AC}} 이다. 두 식의 비는 Z01Z02=AD\dfrac{Z_{01}}{Z_{02}}=\dfrac AD 이므로 A=D일 때 같아진다.

  • A=B, B=C, C=D 는 두 영상 임피던스의 비에 나타나지 않는 조건이다.
문제 81

임시전선로의 시설에서 저압 방호구에 넣은 절연전선을 사용하는 저압 가공전선이 건조물의 상부 조영재 위쪽에 접근하는 경우, 전선과 조영재 사이의 간격은 몇 m까지 감할 수 있는가?

10.3
20.4
31
42
정답 및 해설

저압 방호구에 넣은 절연전선이 건조물 상부 조영재 위쪽에 접근할 때 간격은 1m까지 감할 수 있다.

KEC 335.10 표 335.10-1(임시전선로 시설, 저압 방호구의 간격)은 건조물 상부 조영재 위쪽 1m, 옆쪽·아래쪽 0.4m, 상부 이외의 조영재 0.4m이다.
건조물 이외의 조영물은 위쪽 1m, 그 외 0.4m(저압 가공전선은 0.3m)이다.

문제 82
22.9kV 전선로를 제1종 특고압 보안공사로 시설할 경우 전선으로 경동연선을 사용한다면 그 단면적은 몇 mm2이상의 것을 사용하여야 하는가?
138
255
380
410
정답 및 해설

사용전압 100kV 미만인 경우의 제1종 특고압보안공사에서 전선으로 경동연선을 사용할 때, 그 단면적은 55mm² 이상이어야 한다(또는 이에 상응하는 인장강도 21.67kN 이상의 연선).

22.9kV는 100kV 미만에 해당하므로 이 기준이 적용된다. 참고로 100kV 이상 300kV 미만은 150mm² 이상, 300kV 이상은 200mm² 이상으로 단계가 올라간다.

문제 83
하나 또는 복합하여 시설하여야 하는 접지극의 방법으로 틀린 것은?
1지중 금속구조물
2토양에 매설된 기초 접지극
3케이블의 금속외장 및 그 밖에 금속피복
4대지에 매설된 강화콘크리트의 용접된 금속 보강재
정답 및 해설

접지극 방법으로 틀린 것은 대지에 매설된 강화콘크리트의 용접된 금속 보강재이다.

접지극은 지중 금속구조물, 토양에 매설된 기초 접지극, 케이블의 금속외장 및 금속피복, 대지에 매설된 철근콘크리트의 용접된 금속 보강재 등을 하나 또는 복합하여 시설할 수 있다.

철근콘크리트 중에서도 강화콘크리트는 접지극 대상에서 제외하도록 규정하고 있다.

문제 84
345kV 변전소의 충전 부분에서 5.98m 거리에 울타리를 설치할 경우 울타리 최소 높이는 몇 m 인가?
12.1
22.3
32.5
42.7
정답 및 해설

345kV 변전소에서 충전부분까지 거리가 5.98m일 때 울타리 최소 높이는 2.3m이다.

160kV 초과 특고압 변전소의 울타리는 높이와 충전부분까지의 거리의 합계가 6m에 160kV 초과 10kV 단수마다 0.12m를 더한 값 이상이어야 한다.

단수 345−16010=18.5→19\dfrac{345-160}{10}=18.5 \to 19(절상)
합계 6+19×0.12=8.28 m6 + 19 \times 0.12 = 8.28\,\mathrm{m}
울타리 높이 8.28−5.98=2.3 m8.28 - 5.98 = 2.3\,\mathrm{m}

문제 85
특고압 가공전선로에서 양측의 지지물 간 거리의 차가 큰 곳에 사용하는 철탑의 종류는?
1내장형
2직선형
3인류형
4보강형
정답 및 해설

특고압 가공전선로에서 양측의 지지물 간 거리 차가 큰 곳에 사용하는 철탑은 내장형이다.

KEC 333.11은 철탑의 종류를 사용 위치로 구분한다. 내장형은 지지물 양쪽 간 거리의 차가 큰 곳에 쓴다.

  • 직선형은 전선로의 직선 부분(수평각도 3° 이하)에 쓴다.
  • 인류형(현행 KEC 용어로 잡아당김형)은 전 가섭선을 잡아당기는 곳에 쓴다.
  • 보강형은 전선로의 직선 부분을 보강하기 위해 쓴다.
문제 86

다음은 중성점 접지용 접지도체의 굵기에 관한 KEC 규정이다. ( ) 안에 들어갈 값으로 옳은 것은?
중성점 접지용 접지도체는 공칭단면적 ( ㉠ ) ㎟ 이상의 연동선 또는 동등 이상의 단면적 및 세기를 가져야 한다. 다만, 7 kV 이하의 전로에서는 공칭단면적 ( ㉡ ) ㎟ 이상의 연동선 또는 동등 이상의 단면적 및 강도를 가져야 한다.

1㉠ 16, ㉡ 6
2㉠ 6, ㉡ 2.5
3㉠ 25, ㉡ 16
4㉠ 16, ㉡ 10
정답 및 해설

㉠은 16, ㉡은 6이다.

KEC 142.3.1에서 중성점 접지용 접지도체는 공칭단면적 16㎟ 이상의 연동선이다.

다만 7kV 이하의 전로나 사용전압 25kV 이하 특고압 가공전선로(중성선 다중접지식, 지락 시 2초 이내 자동차단)는 6㎟ 이상 연동선이다.

문제 87

지중 전력구의 통신용 내관 속에 통신케이블을 공가하여 시설하려고 한다. 다음 중 지중 공가설비용 통신케이블로 시설할 수 있는 것은?

1지름 20 mm인 동축케이블
2지름 24 mm인 광섬유 케이블
3지름 28 mm인 동축케이블
4지름 30 mm인 광섬유 케이블
정답 및 해설

지중 공가설비용으로 시설할 수 있는 것은 지름 20mm인 동축케이블이다.

KEC 363.1에 따르면 지중 공가설비로 사용하는 광섬유 케이블 및 동축케이블은 지름 22mm 이하이어야 한다.

문제 88
전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치는 전기욕기용으로 내장되어 있는 2차측 전로의 사용전압을 몇 [V]이하로 한정하고 있는가?
16
210
312
415
정답 및 해설

전기욕기용 전원장치의 내장된 2차측 전로 사용전압은 10V 이하로 한정한다.

전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치는 전기욕기용으로 내장되어 있어야 한다.

문제 89
사용전압 220V인 경우에 애자사용 공사에 의한 옥측 전선로를 시설할 때 전선과 조영재와의 간격은 몇 cm이상 이어야 하는가?
12.5
24.5
36
48
정답 및 해설

사용전압이 400 V 이하인 애자사용 공사에 의한 옥측전선로에서 전선과 조영재 사이의 간격은 2.5 cm 이상이다.

KEC 221.2는 애자사용 옥측전선로의 간격을 사용전압과 장소별로 정한다. 400 V 이하는 비·이슬에 젖는 곳이든 아니든 전선과 조영재 사이 2.5 cm 이상이면 된다.

  • 4.5 cm는 400 V 초과이고 비·이슬에 젖는 장소에 적용하는 값이다.
  • 6 cm는 전선 상호 간의 간격 수준의 값으로 전선과 조영재 사이 기준이 아니다.
  • 8 cm는 규정에 없는 수치다.
문제 90
다음 그림에서 L1은 어떤 크기로 동작하는 기기의 명칭인가?
1교류 1000V 이하에서 동작하는 단로기
2교류 1000V 이하에서 동작하는 피뢰기
3교류 1500V 이하에서 동작하는 단로기
4교류 1500V 이하에서 동작하는 피뢰기
정답 및 해설

그림의 L1은 교류 1000V 이하에서 동작하는 피뢰기이다.

그림은 옥내통신설비 인입구에 시설하는 보안장치 결선도이다.
인입구 선로에 가장 먼저 병렬로 접속되어 접지 E1E_1로 이어지는 L1은 침입한 이상전압을 대지로 흘려보내는 피뢰기이다.

그 아래의 RP1은 교류 300V 이하에서 동작하는 자복성 릴레이 보안기이고 E2E_2는 그 접지이다.
H는 옥내통신설비 쪽으로 나가는 각 선에 넣는 열 코일이다.

문제 91
가공전선로의 지지물에 하중이 가하여지는 경우에 그 하중을 받는 지지물 기초 안전율은 일반적인 경우에 얼마 이상이어야 하는가?
11.5
22.0
32.5
43.0
정답 및 해설

가공전선로 지지물에 하중이 가해질 때 지지물 기초의 안전율은 일반적인 경우 2.0 이상이어야 한다.

KEC 331.7은 지지물 기초의 안전율을 2 이상으로 정한다. 이상 시 상정하중이 가해지는 철탑 기초에 한해 1.33을 적용한다.

  • 1.5는 규정값보다 작아 기초의 안전 여유가 부족하다.
  • 2.5는 지지선의 안전율 등과 혼동하기 쉬운 값으로, 기초 안전율의 규정값이 아니다.
  • 3.0은 규정에 없는 수치다.
문제 92
다음 중 옥내에 시설하는 저압 전선으로 나전선을 사용할 수 있는 배선공사는?
1합성수지관공사
2금속관 공사
3버스 덕트공사
4플로어 덕트공사
정답 및 해설

옥내 저압 전선으로 나전선을 쓸 수 있는 배선공사는 버스덕트공사이다.

KEC 231.4는 나전선을 원칙적으로 금지하고 애자공사(전기로용 등), 버스덕트공사, 라이팅덕트공사, 접촉전선의 경우만 허용한다.

  • 합성수지관공사는 절연전선을 관 안에 넣는 방법이어서 나전선을 쓸 수 없다.
  • 금속관 공사도 절연전선을 쓰는 방법이어서 나전선을 쓸 수 없다.
  • 플로어 덕트공사는 허용 예외 목록에 없어 나전선을 쓸 수 없다.
문제 93
지중 전선로를 직접 매설식에 의하여 시설하는 경우에 차량 및 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소의 매설 깊이는 몇 m 이상인가?
11.0
21.2
31.5
41.8
정답 및 해설

차량 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에 직접 매설식으로 지중전선로를 시설할 때 매설 깊이는 1.0 m 이상이다.

KEC 334.1은 직접 매설식 지중전선로의 매설 깊이를 장소에 따라 구분한다. 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소는 더 깊게 매설하고 견고한 트로프 등 방호물에 넣어 시설한다.

  • 1.2 m는 규정에 없는 수치다.
  • 1.5 m는 규정에 없는 수치다.
  • 1.8 m는 규정에 없는 수치다.
문제 94
금속덕트 공사에 적당하지 않은 것은?
1전선은 절연전선을 사용한다.
2덕트의 끝부분은 항시 개방시킨다.
3덕트 안에는 전선의 접속점이 없도록 한다.
4덕트의 안쪽 면 및 바깥 면에는 산화 방지를 위하여 아연도금을 한다.
정답 및 해설

금속덕트 공사에 적당하지 않은 것은 덕트의 끝부분을 항시 개방시킨다는 설명이다.

금속덕트공사는 먼지나 물기가 덕트 안으로 들어가는 것을 막고 전선을 보호하기 위해 덕트의 끝부분을 막아 시설하는 것이 원칙이다.

문제 95

고압 가공전선을 횡단보도교의 위에 시설하는 경우 전선의 높이는 그 노면상 몇 m 이상이어야 하는가?

13
23.5
34
45
정답 및 해설

고압 가공전선을 횡단보도교 위에 시설할 때 노면상 높이는 3.5m 이상이어야 한다.

KEC 332.5에 따르면 도로 횡단은 지표상 6m, 철도·궤도 횡단은 레일면상 6.5m이다.
횡단보도교 위는 노면상 3.5m, 그 외는 지표상 5m 이상이다.

문제 96
옥내에 시설하는 조명용 전원코드로 캡타이어 케이블을 사용할 경우, 단면적이 몇 mm2 이상인 것을 사용하여야 하는가?
10.75
22
33.5
45.5
정답 및 해설

옥내에 시설하는 조명용 전원코드로 캡타이어 케이블을 쓸 때 단면적은 0.75 mm² 이상이어야 한다.

KEC 234.3은 조명용 전원코드 또는 이동전선을 단면적 0.75 mm² 이상의 코드 또는 캡타이어 케이블로 하도록 정한다. 코드는 400 V 이하 전로에서만 쓰고 고정배선으로 쓰지 않는다.

  • 2 mm²은 규정에 없는 수치다.
  • 3.5 mm²은 규정에 없는 수치다.
  • 5.5 mm²은 규정에 없는 수치다.
문제 97
소세력회로의 최대 사용전압이 15V라면, 절연변압기의 2차 단락전류는 몇 A 이하이어야 하는가?
11
23
35
48
정답 및 해설

소세력회로의 최대 사용전압이 15V 이하이면 절연변압기의 2차 단락전류는 8A 이하이어야 한다.

최대 사용전압이 15V를 초과해 30V 이하, 60V 이하로 올라갈수록 2차 단락전류 기준값은 각각 5A, 3A로 낮아진다.
이에 대응하는 과전류차단기 정격전류도 함께 낮아진다.

문제 98
전기설비의 접지계통과 건축물의 피뢰설비 및 통신설비 등의 접지극을 공용하는 통합접지시스템으로 하는 경우 낙뢰등 과전압으로부터 전기설비를 보호하기 위하여 설치해야 하는 것은?
1과전류 차단기
2지락 보호 장치
3서지 보호 장치
4개폐기
정답 및 해설

전기설비 접지계통과 건축물의 피뢰설비·통신설비 접지극을 공용하는 통합접지시스템에서는 낙뢰 등 과전압으로부터 설비를 보호하기 위해 서지 보호 장치를 설치해야 한다.

KEC 142.6은 통합접지시스템에서 낙뢰에 의한 과전압 등으로부터 전기전자기기를 보호하기 위해 서지보호장치(KEC 153.1)를 설치하도록 정한다.

  • 과전류 차단기는 과전류 보호용이며 낙뢰 과전압 보호를 위한 규정 설비가 아니다.
  • 지락 보호 장치는 지락 고장 보호용이며 낙뢰 과전압 보호를 위한 규정 설비가 아니다.
  • 개폐기는 전로를 개폐하는 기구이며 낙뢰 과전압 보호용이 아니다.
문제 99
고압 가공전선이 상부 조영재의 위쪽으로 접근시의 가공 전선과 조영재의 간격은 몇 m 이상이어야 하는가?
10.6
20.8
31.2
42.0
정답 및 해설

고압 가공전선이 상부 조영재의 위쪽으로 접근할 때 전선과 조영재의 간격은 케이블이 아니면 2.0 m 이상이다.

KEC 332.11은 고압 가공전선과 건조물 조영재의 간격을 접근 형태별로 정한다. 위쪽 접근이 가장 크다.

전선이 케이블이면 이 간격을 절반으로 줄일 수 있다.

  • 0.6 m는 규정에 없는 수치다.
  • 0.8 m는 전선에 사람이 쉽게 접촉할 우려가 없는 경우 옆쪽·아래쪽 접근에 적용하는 값이다.
  • 1.2 m는 옆쪽·아래쪽 접근에 적용하는 값이다.
문제 100
일반 주택 및 아파트 각 호실의 현관에 조명용 백열전등을 설치할 때 사용하는 타임스위치는 몇 [분] 이내에 소등되는 것을 시설하여야 하는가?
11분
23분
35분
410분
정답 및 해설

일반 주택 및 아파트 각 호실의 현관에 조명용 백열전등을 설치할 때 쓰는 타임스위치는 3분 이내에 소등되어야 한다.

KEC 234.6은 센서등(타임스위치 포함)을 시설해야 하는 경우를 정한다. 일반주택·아파트 현관등은 3분, 관광숙박업·숙박업 객실 입구등은 1분 이내에 소등되어야 한다.

  • 1분은 관광숙박업 또는 숙박업의 객실 입구등에 적용하는 시간이다.
  • 5분은 규정에 없는 시간이다.
  • 10분은 규정에 없는 시간이다.