[전기산업기사 필기] 2024년 3회 기출복원 모의고사
전기산업기사 필기 기출문제

2024년 3회 기출복원 모의고사

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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

2024년 3회 기출복원 모의고사

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
두 유전체의 경계면에서 정전계가 만족하는 것은?
1전계의 법선성분이 같다.
2전계의 접선성분이 같다.
3전속밀도의 접선성분이 같다.
4분극 세기의 접선성분이 같다.
정답 및 해설

정전계가 만족하는 것은 전계의 접선성분이 같다는 조건이다.

서로 다른 두 유전체의 경계면에서는 전계의 접선(수평)성분이 두 매질에서 서로 같다.

  • 전계의 법선성분 : 같은 것은 접선성분이다.
  • 전속밀도의 접선성분 : 접선성분이 아니라 법선성분이 연속된다.
  • 분극 세기의 접선성분 : 같다는 조건이 성립하지 않는다.
문제 2
압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상을 무슨 효과라 하는가?
1종효과
2횡효과
3역효과
4간접효과
정답 및 해설

분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상은 종효과(longitudinal effect)라 한다.

이는 압전체에 가한 응력의 방향과 분극의 방향이 일치하는 경우를 말하며, 두 방향이 서로 수직인 경우는 횡효과라 부른다.

문제 3
500[AT/m]의 자계 중에 어떤 자극을 놓았을 때 3×103[N]의 힘이 작용했다면 이때의 자극의 세기는 몇 [Wb]인가?
12
23
35
46
정답 및 해설

자극의 세기는 6Wb 이다.

공식: F=mHF=mH 이므로 m=FHm=\dfrac{F}{H}

대입: m=3×103500=6 Wbm=\dfrac{3\times10^{3}}{500}=6\,\mathrm{Wb}

문제 4
권수 1회의 코일에 5Wb의 자속이 쇄교하고 있었다. 10-1초 사이에 이 자속이 0 으로 변하였다면 코일에 유도되는 기전력은 몇 [V] 가 되는가?
15
225
350
4100
정답 및 해설

유도 기전력은 50V 이다.

패러데이 법칙: e=NΔϕΔte=N\dfrac{\Delta\phi}{\Delta t}

대입: e=1×510−1=50 Ve=1\times\dfrac{5}{10^{-1}}=50\,\mathrm{V}

문제 5
비투자율 800의 환상철심으로 하여 권선 600회 감아서 환상솔레노이드를 만들었다. 이 솔레노이드의 평균 반경이 20cm이고, 단면적이 10cm2이다. 이 권선에 전류 1A를 흘리면 내부에 통하는 자속[wb]은?
12.7×10-4
24.8×10-4
36.8×10-4
49.6×10-4
정답 및 해설

내부에 통하는 자속은 약 4.8×10-4 Wb 이다.

자로의 길이: l=2πr=2π×0.2≈1.257 ml=2\pi r=2\pi\times0.2\approx1.257\,\mathrm{m}

공식: ϕ=μNISl=μ0μsNISl\phi=\dfrac{\mu NIS}{l}=\dfrac{\mu_0\mu_sNIS}{l}

대입: ϕ=4π×10−7×800×600×1×10×10−41.257≈4.8×10−4 Wb\phi=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\times800\times600\times1\times10\times10^{-4}}{1.257}\approx4.8\times10^{-4}\,\mathrm{Wb}

문제 6

진공 중에 놓인 점자극 mm[Wb]로부터 rr[m] 떨어진 점의 자위 UU[A]는?

1U=m4πμ0rU=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 r}
2U=m4πμ0r2U=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 r^2}
3U=m2πμ0rU=\dfrac{m}{2\pi\mu_0 r}
4U=μ0m4πrU=\dfrac{\mu_0 m}{4\pi r}
정답 및 해설

점자극 mm에서 rr 떨어진 점의 자위는 U=m4πμ0rU=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 r}이다.

자위는 단위 정자극(+1[Wb])을 무한원점에서 그 점까지 옮기는 데 필요한 일이다.
U=−∫∞rH dr=m4πμ0r=6.33×104mr [A]U=-\displaystyle\int_\infty^r H\,dr=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 r}=6.33\times10^{4}\dfrac{m}{r}\,[\mathrm{A}]

거리 제곱에 반비례하는 식은 자계의 세기 HH의 형태이다.
자위는 거리에 반비례한다.

문제 7
철심이 들어있는 환상코일이 있다. 1차 코일의 권수N1=100회일 때 자기인덕턴스는 0.01[H] 였다. 이 철심에 2차 코일 N2=200회를 감았을 때 1, 2차 코일의 상호인덕턴스는 몇 [H]인가? (단, 이 경우 결합계수 k=1로 한다.)
10.01
20.02
30.03
40.04
정답 및 해설

상호인덕턴스는 0.02 H이다.

환상철심 코일의 인덕턴스는 권수의 제곱에 비례하므로
L2=L1(N2N1)2=0.01×4=0.04 HL_2=L_1\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^2=0.01\times4=0.04\,\mathrm{H}

결합계수 k=1 이므로
M=kL1L2=0.01×0.04=0.02 HM=k\sqrt{L_1L_2}=\sqrt{0.01\times0.04}=0.02\,\mathrm{H}

문제 8
전계 내에서 폐회로를 따라 전하를 일주시킬 때 전계가 행하는 일은 몇 J인가?
1∞
2π
31
40
정답 및 해설

전계가 하는 일은 0J 이다.

정전계는 보존장이어서 전하를 폐회로를 따라 일주시켜 원래 위치로 돌아오면 일이 0 이다(∮E⋅dl=0\oint E\cdot dl=0).

전위는 위치에 따라 하나의 값으로 정해지므로 같은 점에서의 전위차는 0 이다.

문제 9
무한 평면도체에서 h[m]의 높이에 반지름 a[m](a≪h)의 도선을 도체에 평행하게 가설하였을 때 도체에 대한 도선의 정전용량은 몇 [F/m]인가?
1πε0ln⁡ha\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{h}{a}}
22πε0ln⁡2ha\dfrac{2\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{2h}{a}}
3πε0ln⁡2ha\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{2h}{a}}
42πε0ln⁡ha\dfrac{2\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{h}{a}}
정답 및 해설

도체에 대한 도선의 정전용량은 2πε0ln⁡2ha [F/m]\dfrac{2\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{2h}{a}}\,[\mathrm{F/m}] 이다.

영상법으로 대지를 제거하면 간격 2h 인 평행 왕복 도체가 되어, 대지 위 도체의 용량은 평행 2선식 용량의 2배로 구해진다.

  • 분자가 πε0\pi\varepsilon_0 인 식 — 평행 2선식의 선간 용량 형태이다.
  • 로그 안이 ha\dfrac{h}{a} 인 식 — 영상 거리가 2h 이므로 로그 안은 2ha\dfrac{2h}{a} 이다.
문제 10
유전율이 각각 다른 두 종류의 유전체 경계면에 전속이 입사될 때 이 전속은 어떻게 되는가? (단, 경계면에 수직으로 입사하지 않는 경우이다.)
1굴절
2반사
3회절
4직진
정답 및 해설

전속은 경계면에서 굴절한다.

수직이 아닌 입사에서는 매질의 유전율 차이로 진행 방향이 바뀌며, 이는 스넬의 법칙(굴절의 법칙)을 따른다.

  • 반사 : 경계면에서 일부 에너지가 원래 매질로 돌아오는 현상이다.
  • 회절 : 이 상황의 주된 현상이 아니다.
  • 직진 : 이 상황의 주된 현상이 아니다.
문제 11
자유공간 내의 전자파의 진행에서 전계와 자계의 시간적인 위상 관계는?
1위상이 서로 같다.
2전계가 자계보다 90도 빠르다.
3전계가 자계보다 90도 늦다.
4전계가 자계보다 45도 빠르다.
정답 및 해설

자유공간의 전자파에서 전계와 자계는 위상이 서로 같다.

전계 E 와 자계 H 는 서로 수직이며 동시에 최대·최소가 되어 시간 위상차가 없다.

  • 전계가 자계보다 90도 빠르다 — 위상차가 없다.
  • 전계가 자계보다 90도 늦다 — 위상차가 없다.
  • 전계가 자계보다 45도 빠르다 — 위상차가 없다.
문제 12
그림 (a)의 인덕턴스에 전류가 그림 (b)와 같이 흐를 때, 2초에서 6초 사이의 인덕턴스 전압 VL[V]은?
10
25
310
420
정답 및 해설

2초에서 6초 사이의 인덕턴스 전압은 0 V이다.

그림 (b)에서 이 구간의 전류는 20A 로 일정하다. 인덕턴스 전압은 vL=Ldidtv_L=L\dfrac{di}{dt} 이고 전류 변화율이 0이므로 전압이 걸리지 않는다.

전압이 생기는 구간은 전류가 변하는 0~2초(양의 전압)와 6~8초(음의 전압)뿐이다.

문제 13
10V의 기전력을 유기시키려면 5초간에 몇 Wb의 자속을 끊어야 하는가?
12
210
325
450
정답 및 해설

끊어야 하는 자속은 50 Wb이다.

기전력은 쇄교자속의 시간에 대한 변화율로 정의된다.

e=ΔϕΔt  ⇒  Δϕ=e×Δt=10 V×5 s=50 Wbe=\dfrac{\Delta\phi}{\Delta t}\;\Rightarrow\;\Delta\phi = e\times \Delta t = 10\,\mathrm{V}\times5\,\mathrm{s}=50\,\mathrm{Wb}

문제 14
접지된 무한히 넓은 평면도체로부터 a[m]떨어져 있는 공간에 Q[C]의 점전하가 놓여 있을 때 그림 P점의 전위는 몇 V인가?
1Q8πϵ0a\dfrac{Q}{8\pi\epsilon_0 a}
2Q6πϵ0a\dfrac{Q}{6\pi\epsilon_0 a}
33Q4πϵ0a\dfrac{3Q}{4\pi\epsilon_0 a}
4Q2πϵ0a\dfrac{Q}{2\pi\epsilon_0 a}
정답 및 해설

P 점의 전위는 Q/(6πε0a) [V]이다.

그림은 접지된 무한 평면도체에서 a 떨어진 곳에 점전하 Q 가 있고, Q 에서 a 더 먼 곳에 점 P 가 있는 배치이다. 접지 평면은 전기영상법으로 풀며, P 는 평면에서 2a 떨어져 있다.

평면 뒤쪽 a 위치에 영상전하 −Q 를 놓으면 원래 문제와 같은 전계 분포가 된다. P 에서 실전하까지는 a, 영상전하까지는 2a + a = 3a 이다.

전위는 스칼라이므로 두 기여를 더하면
VP = Q/(4πε0·a) + (−Q)/(4πε0·3a) = Q/(4πε0a)(1 − 1/3) = Q/(6πε0a) [V]

문제 15
강자성체의 B-H 곡선을 자세히 관찰하면 매끈한 곡선이 아니라 자속밀도가 어느 순간 급격히 계단적으로 증가 또는 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 현상을 무엇이라 하는가?
1퀴리점(Curie point)
2자왜현상(Magneto-striction)
3바크하우젠 효과(Barkhausen effect)
4자기여자 효과(Magnetic after effect)
정답 및 해설

이러한 현상은 바크하우젠 효과이다.

강자성체를 자화시킬 때 자구의 벽이 순간적으로 이동하면서 자속밀도가 계단상으로 급격히 증가·감소하는 현상이다.

  • 퀴리점 : 강자성이 상실되는 온도이다.
  • 자왜현상 : 자화에 따라 치수가 변하는 현상이다.
  • 자기여자 효과 : 자계를 변화시킨 뒤 자화가 시간 지연을 두고 서서히 따라 변하는 현상이다.
문제 16
단면적이 균일한 환상철심에 권수 NA인 A코일과 권수 NB인 B코일이 있을 때, B코일의 자기 인덕턴스가 LA(H)라면 두 코일의 상호 인덕턴스(H)는? (단, 누설자속은 0이다.)
1LANA/NB
2LANB/NA
3NA/LANB
4NB/LANA
정답 및 해설

상호인덕턴스는 LANA/NB이다.

환상철심에서 자기인덕턴스는 권수의 제곱에 비례하므로 B코일의 자기인덕턴스(문제에서 LAL_A 로 주어진 값)는 NB2N_B^2 에 비례하고, 상호인덕턴스 M 은 NANBN_A N_B 에 비례한다.

두 관계의 비를 취하면 M=LA×NANBM = L_A \times \dfrac{N_A}{N_B} 이므로, 상호인덕턴스는 자기인덕턴스에 권수비를 곱한 값이다.

문제 17
플레밍의 왼손법칙에서 왼손의 엄지, 검지, 중지의 방향에 해당되지 않는 것은?
1전압
2전류
3자속밀도
4힘
정답 및 해설

왼손의 세 손가락에 해당하지 않는 것은 전압이다.

플레밍의 왼손법칙은 엄지(힘), 검지(자속밀도), 중지(전류)의 방향 관계를 나타내며, 세 손가락을 서로 직교하게 펼쳤을 때 각 방향이 세 물리량과 일치한다.

전압은 이 법칙의 구성 요소에 포함되지 않는다.

문제 18
정전차폐와 자기차폐에 비교하였을 때 옳은 것은?
1정전차폐가 자기차폐에 비교하여 완전하다.
2정전차폐가 자기차폐에 비교하여 불완전하다.
3두 차폐방법은 모두 완전하다.
4두 차폐방법은 모두 불완전하다.
정답 및 해설

정전차폐가 자기차폐에 비해 완전하다.

도체로 완전히 둘러싸면 전계는 완전히 차단되지만, 자기차폐는 고투자율 재료로 자속을 우회시키는 방식이라 완전한 차단이 어렵다.

  • 정전차폐가 자기차폐보다 불완전하다 — 반대이다.
  • 둘 다 완전하다 — 자기차폐는 불완전하다.
  • 둘 다 불완전하다 — 정전차폐는 완전하다.
문제 19
환상 철심에 감은 코일에 5[A]의 전류를 흘리면 2000[AT]의 기자력이 생긴다면 코일의 권수는 얼마로 하여야 하는가?
110000
25000
3400
4250
정답 및 해설

코일의 권수는 400회 이다.

공식: F=NIF=NI

N=FI=20005=400N=\dfrac{F}{I}=\dfrac{2000}{5}=400

문제 20
금속도체의 전기저항은 일반적으로 온도와 어떤 관계인가?
1전기저항은 온도의 변화에 무관하다.
2전기저항은 온도의 변화에 대해 정특성을 갖는다.
3전기저항은 온도의 변화에 대해 부특성을 갖는다.
4금속도체의 종류에 따라 전기저항의 온도 특성은 일관성이 없다.
정답 및 해설

금속도체는 온도가 상승하면 금속 이온(격자)의 열진동이 심해져 자유전자의 이동을 더 많이 방해하므로 전기저항이 증가한다.

즉 온도와 저항이 같은 방향으로 변화하는 정특성(양의 온도계수)을 가지며, 이는 반도체나 전해질처럼 온도가 오르면 저항이 감소하는 부특성과 대비된다.

문제 21
정격전압 7.2kV, 정격차단용량 100MVA인 3상 차단기의 정격 차단전류는 약 몇 kA인가?
14
26
37
48
정답 및 해설

정격 차단전류는 약 8kA이다.

3상 차단기의 정격차단용량은 Ps = √3·Vn·Is로 정의된다.
Ps=3 VnIsP_s=\sqrt{3}\,V_n I_s

차단전류를 구하면
Is=Ps3 Vn=100×1063×7200=100×10612470=8.02×103I_s=\dfrac{P_s}{\sqrt{3}\,V_n}=\dfrac{100\times10^6}{\sqrt{3}\times7200}=\dfrac{100\times10^6}{12470}=8.02\times10^3 A이다.

따라서 약 8kA이다.

문제 22
다음 중 부하전류의 차단능력이 없는 것은?
1부하개폐기(LBS)
2유입차단기(OCB)
3진공차단기(VCB)
4단로기(DS)
정답 및 해설

부하전류 차단 능력이 없는 것은 단로기이다.

단로기는 무부하 상태에서만 회로를 개폐할 수 있다.

  • 부하개폐기는 부하 전류를 개폐할 수 있다.
  • 유입차단기는 전류를 차단할 수 있다.
  • 진공차단기는 전류를 차단할 수 있다.
문제 23
우리나라 22.9kV 배전선로에 적용하는 피뢰기의 공칭방전전류[A]는?
11500
22500
35000
410000
정답 및 해설

22.9kV 배전선로 피뢰기의 공칭방전전류는 2500A이다.

배전계통의 뇌서지나 개폐서지로부터 설비를 보호하기 위해 시설하며, 공칭방전전류는 2500A로 정해져 있다.

변전소나 발전소에 적용하는 더 높은 전압 계통용 피뢰기와는 구분되는 배전용 규격값이다.

문제 24
다음 중 조상설비가 아닌 것은?
1동기 조상기
2진상 콘덴서
3상순 표시기
4분로 리액터
정답 및 해설

상순 표시기는 조상설비가 아니다.

상순 표시기는 상의 순서를 확인하는 계기이다.

  • 동기 조상기는 진상·지상 무효전력을 모두 공급한다.
  • 진상 콘덴서는 진상 무효전력을 공급한다.
  • 분로 리액터는 지상 무효전력을 흡수한다.
문제 25
초고압 장거리 송전선로에 접속되는 1차 변전소에 병렬 리액터를 설치하는 목적은?
1페란티 효과 방지
2코로나 손실 경감
3전압강하 경감
4선로손실 경감
정답 및 해설

초고압 장거리 송전선로는 선로의 대지정전용량이 커서 경부하 시 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 페란티 현상이 발생하기 쉽다.

1차 변전소에 병렬(분로) 리액터를 설치하면 선로의 충전전류로 인한 진상 무효전력을 상쇄시켜 이러한 전압 상승을 억제할 수 있으므로, 병렬 리액터의 설치 목적은 페란티 효과 방지에 있다.

코로나 손실 경감은 복도체·굵은 전선 채용, 전압강하·선로손실 경감은 승압이나 역률개선 등 다른 대책과 관련이 있다.

문제 26
파동임피던스가 300Ω인 가공송전선 1km 당의 인덕턴스는 몇 mH/km 인가? (단, 저항과 누설콘덕턴스는 무시한다.)
10.5
21
31.5
42
정답 및 해설

인덕턴스는 1 mH/km이다.

무손실 선로에서는 Z0=LCZ_0=\sqrt{\dfrac{L}{C}}이고 전파속도는 v=1LC=3×108v=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}=3\times10^8 m/s이므로 L=Z0vL=\dfrac{Z_0}{v}이다.

L=3003×108=1×10−6L=\dfrac{300}{3\times10^8}=1\times10^{-6} H/m == 1 mH/km

문제 27
과전류 계전기의 반한시 특성이란?
1동작전류가 커질수록 동작시간이 짧아진다.
2동작전류가 적을수록 동작시간이 짧아진다.
3동작전류에 관계없이 동작시간은 일정하다.
4동작전류가 커질수록 동작시간이 길어진다.
정답 및 해설

과전류 계전기의 반한시 특성은 동작전류가 커질수록 동작시간이 짧아지는 특성이다.

동작전류의 크기와 동작시간이 반비례 관계이므로 전류가 클수록 계전기가 더 빨리 동작한다.

이는 고장전류가 클수록 신속히 차단해야 하는 보호협조의 목적에 부합한다.

  • 동작전류와 무관하게 일정한 시간에 동작하는 것은 정한시 특성이다.
  • 전류가 작을수록 빨리 동작한다는 설명은 반한시 특성과 구별된다.
문제 28
중성점 저항 접지방식의 병행 2회선 송전선로의 지락사고 차단에 사용되는 계전기는?
1선택접지계전기
2거리 계전기
3과전류계전기
4역상계전기
정답 및 해설

병행 2회선의 지락 차단에는 선택접지계전기를 쓴다.

고장 회선을 선택하여 차단하는 방향성 계전기이다.

  • 거리 계전기는 임피던스를 측정해 동작한다.
  • 과전류계전기는 전류 크기만으로 동작한다.
  • 역상계전기는 불평형 검출용이다.
문제 29
차단기의 정격차단 시간은?
1고장발생부터 소호까지의 시간
2가동접촉자 시동부터 소호까지의 시간
3트립 코일 여자부터 가동접촉자 시동까지의 시간
4트립 코일 여자부터 소호까지의 시간
정답 및 해설

정격차단시간은 트립 코일 여자부터 소호까지의 시간이다.

개극 시간과 아크 시간을 합친 값으로 트립 신호 순간부터 센다.

  • 고장 발생부터 소호까지는 정격차단시간이 아니다.
  • 가동접촉자 시동부터 소호까지는 아크 시간 쪽이다.
  • 트립 코일 여자부터 가동접촉자 시동까지는 개극 시간이다.
문제 30
부하전류 및 단락전류를 모두 개폐할 수 있는 스위치는?
1단로기
2차단기
3선로개폐기
4전력퓨즈
정답 및 해설

부하전류와 단락전류를 모두 개폐할 수 있는 스위치는 차단기이다.

차단기는 정상적인 부하전류의 개폐는 물론 사고 시 발생하는 큰 단락전류까지 안전하게 차단할 수 있는 유일한 스위치 설비이다.

  • 단로기는 무부하 상태에서만 개폐할 수 있다.
  • 선로개폐기는 부하전류 개폐라는 제한된 기능만 가진다.
  • 전력퓨즈는 단락전류 차단이라는 제한된 기능만 가진다.
문제 31
1선 지락시 건전상의 전압상승이 가장 적은 중성점 접지 방식은?
1직접 접지방식
2비접지 방식
3저항 접지방식
4소호 리액터 접지 방식
정답 및 해설

건전상 전압 상승이 가장 작은 방식은 직접 접지방식이다.

중성점을 직접 접지하면 지락 시 건전상 전압이 크게 오르지 않는다.

  • 비접지방식은 건전상 전압이 선간 전압까지 오른다.
  • 저항 접지방식은 직접접지보다 상승이 크다.
  • 소호 리액터 접지방식은 건전상 전압이 크게 상승한다.
문제 32
석탄연소 화력발전소에서 사용되는 집진장치의 효율이 가장 큰 것은?
1전기식 집진장치
2수세식 집진장치
3원심력식 집진장치
4직렬결합식 집진장치
정답 및 해설

효율이 가장 큰 집진장치는 전기식 집진장치이다.

전기식은 미세한 입자까지 쿨롱력으로 포집하여 효율이 가장 높다.

  • 수세식 집진장치는 물로 씻어 포집한다.
  • 원심력식 집진장치는 큰 입자 포집에 적합하다.
  • 직렬결합식은 여러 방식을 직렬로 조합한 것으로 단독 전기식을 넘지는 않는다.
문제 33
초호각(arcing horn)의 역할은?
1풍압을 조정한다.
2차단기의 단락강도를 높인다.
3송전효율을 높인다.
4애자의 파손을 방지한다.
정답 및 해설

초호각의 역할은 애자의 파손 방지이다.

섬락 아크가 애자 표면에서 일어나지 않고 뿔 사이에서 일어나도록 유도한다.

  • 풍압 조정과는 무관하다.
  • 차단기의 단락강도와 무관하다.
  • 송전효율과는 무관하다.
문제 34
그림과 같은 회로에 있어서의 합성 4단자 정수에서 B0의 값은?
1B0=B+Ztr
2B0=A+BZtr
3B0=C+DZtr
4B0=B+AZtr
정답 및 해설

합성 4단자 정수의 B₀ 는 B₀=B+A·Ztr이다.

그림은 4단자망 (A,B,C,D)의 출력 쪽에 직렬 임피던스 Ztr 를 이어 붙인 종속 접속이다. 직렬 임피던스 하나의 4단자 정수는 A=1, B=Ztr, C=0, D=1 이다.

종속 접속의 합성 정수는 앞단 정수와 뒷단 정수를 행렬곱으로 묶어 얻는다. 원소별로 쓰면 A0=AA_0=A, B0=AZtr+BB_0=AZ_{tr}+B, C0=CC_0=C, D0=CZtr+DD_0=CZ_{tr}+D이다.

따라서 B₀ 는 B에 A와 Ztr 의 곱이 더해진 값이다.

문제 35
수전용 변전설비의 1차측 차단기의 용량은 주로 어느 것에 의하여 정해지는가?
1수전 계약용량
2부하설비의 용량
3공급측 전원의 단락용량
4수전전력의 역률과 부하율
정답 및 해설

수전용 변전설비 1차측 차단기의 용량은 주로 공급측 전원의 단락용량에 의해 정해진다.

차단기는 사고 시 흐르는 최대 단락전류를 안전하게 차단할 수 있어야 하므로, 부하설비 용량이나 수전 계약용량이 아니라 공급측 계통에서 흘려보낼 수 있는 단락용량을 기준으로 정격차단용량을 선정한다.

문제 36
3상 3선식에서 전선 한 가닥에 흐르는 전류는 단상 2선식의 경우의 몇 배가 되는가? (단, 송전전력, 부하역률, 송전 거리, 전력손실 및 선간전압이 같다.)
11/√3
22/3
33/4
44/9
정답 및 해설

3상 3선식의 선전류는 단상 2선식의 13\frac{1}{\sqrt{3}}배이다.

송전전력, 역률, 거리, 전력손실, 선간전압이 같은 조건에서 비교한 결과이다.

3상 방식은 같은 전력을 더 적은 전류로 보낼 수 있어 전선 재료 면에서 유리하다.

문제 37
어느 일정한 방향으로 일정한 크기 이상의 단락전류가 흘렀을 때 동작하는 보호계전기의 약어는?
1ZR
2UFR
3OVR
4DOCR
정답 및 해설

해당하는 약어는 DOCR(Directional Over Current Relay)이다.

일정한 방향으로만 정해진 크기 이상의 단락전류가 흐를 때 동작하는 계전기는 방향성 과전류계전기이다.

  • ZR은 거리를 검출하는 거리계전기이다.
  • UFR은 주파수 저하를 검출하는 부족주파수계전기이다.
  • OVR은 과전압을 검출하는 과전압계전기이다.

이들은 모두 방향성 단락전류 검출과는 동작 원리가 다르다.

문제 38
피뢰기의 구비조건으로 옳지 않은 것은?
1충격방전 개시 전압이 낮을 것
2상용 주파 방전 개시 전압이 높을 것
3방전 내량이 작으면서 제한 전압이 높을 것
4속류 차단 능력이 충분할 것
정답 및 해설

방전 내량이 작으면서 제한 전압이 높을 것은 구비조건이 아니다.

피뢰기는 방전 내량이 크고 제한 전압이 낮아야 한다.

  • 충격방전 개시 전압이 낮아야 서지를 빨리 방전한다.
  • 상용 주파 방전 개시 전압이 높아야 정상 전압에서 동작하지 않는다.
  • 속류 차단 능력이 충분해야 한다.
문제 39
한류 리액터의 사용 목적은?
1단락 전류의 제한
2충전 전류의 제한
3누설 전류의 제한
4접지 전류의 제한
정답 및 해설

한류 리액터의 목적은 단락 전류의 제한이다.

계통에 직렬로 넣어 단락 시 전류의 크기를 제한하고 차단기 부담을 줄인다.

  • 충전전류 제한과는 관련이 없다.
  • 누설전류 제한과는 관련이 없다.
  • 접지전류 제한은 접지 리액터나 저항의 목적이다.
문제 40
그림에서 X부분에 흐르는 전류는 어떤 전류인가?
1b상 전류
2정상전류
3역상전류
4영상전류
정답 및 해설

X부분에 흐르는 전류는 영상전류이다.

그림은 3상 선로 IA, IB, IC에 각각 CT를 넣고 2차측을 공통선으로 묶어 접지한 잔류회로 결선이다.

상마다 계전기가 하나씩 달려 있고, 세 CT 2차 전류가 합류해 되돌아가는 공통선 위의 지점이 X이며 그 자리에도 계전기가 하나 더 들어가 있다.

키르히호프 전류법칙에 따라 X에 흐르는 전류는 세 상 전류의 합이다.
대칭좌표법으로 쓰면 IX=IA+IB+IC=3I0I_X = I_A + I_B + I_C = 3I_0이다.

3상이 평형이면 합이 0이 되어 X에는 아무 전류도 흐르지 않는다.

합이 0이 아니게 되는 경우는 영상분이 발생하는 지락사고뿐이다.

따라서 X에 나타나는 것은 영상전류(크기로는 그 3배)이며, 이 자리에 지락계전기를 달아 지락을 검출한다.

정상분·역상분은 세 상의 합이 항상 0이라 이 지점에는 나타나지 않는다.

문제 41
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 rpmN_s=\dfrac{120\times60}{4}=1800\,\mathrm{rpm}
s=1800−15001800=16s=\dfrac{1800-1500}{1800}=\dfrac{1}{6}

f2=sf1=16×60=10 Hzf_2=sf_1=\dfrac{1}{6}\times60=10\,\mathrm{Hz}

문제 42
권선형 유도전동기의 속도제어 방법 중 저항제어법의 특징으로 옳은 것은?
1효율이 높고 역률이 좋다.
2부하에 대한 속도 변동률이 작다.
3구조가 간단하고 제어조작이 편리하다.
4전부하로 장시간 운전하여도 온도에 영향이 적다.
정답 및 해설

저항제어법의 특징은 구조가 간단하고 제어조작이 편리하다는 점이다.

2차 저항제어법은 회전자 회로에 외부저항을 삽입해 슬립을 변화시켜 속도를 제어하며, 저항값 조정만으로 간단하게 속도를 바꿀 수 있다.

  • 저항에서 2차 동손이 크게 발생해 효율과 역률이 나빠진다.
  • 부하변동에 따른 속도변동률이 크다.
  • 저항의 발열로 장시간 전부하 운전 시 온도 영향도 크다.
문제 43
명판(name plate)에 정격전압 220[V], 정격전류 14.4[A], 출력 3.7[kW]로 기재되어 있는 3상 유도전동기가 있다. 이 전동기의 역률을 84[%]라 할때 이 전동기의 효율[%]은?
178.25
278.84
379.15
480.27
정답 및 해설

효율은 약 80.27[%]이다.

효율은 출력 ÷ 3상 입력 전력이다.

Pin=3×220×14.4×0.84≈4609 WP_{in}=\sqrt3\times220\times14.4\times0.84\approx4609\,\mathrm{W}

η=37004609×100≈80.27 %\eta=\dfrac{3700}{4609}\times100\approx80.27\,\%

문제 44
어떤 직류 전동기의 유기전력이 200V, 매분 회전수가 1200rpm으로 토크 16.2kg∙m를 발생하고 있을 때의 전류는 약 몇 A 인가?
160
280
3100
4120
정답 및 해설

전류는 약 100[A]이다.

기계적 출력 = 전기적 출력이므로 EIa=ωTEI_a=\omega T 로 놓는다.

ω=2π×120060≈125.7 rad/s\omega=\dfrac{2\pi\times1200}{60}\approx125.7\,\mathrm{rad/s}
T=16.2×9.8=158.8 N⋅mT=16.2\times9.8=158.8\,\mathrm{N\cdot m}

Ia=ωTE=125.7×158.8200≈100 AI_a=\dfrac{\omega T}{E}=\dfrac{125.7\times158.8}{200}\approx100\,\mathrm{A}

문제 45
동기 전동기의 진상전류에 의한 전기자 반작용은 어떤 작용을 하는가?
1횡축 반작용
2교차 자화작용
3증자 작용
4감자 작용
정답 및 해설

동기 전동기의 진상전류에 의한 전기자 반작용은 감자 작용이다.

동기전동기는 동기발전기와 부하전류의 방향이 반대이므로 전기자반작용도 발전기의 경우와 반대로 나타난다.

동기발전기에서 진상전류가 증자작용을 일으키는 것과 달리, 동기전동기에서 진상전류는 계자자속을 약화시킨다.

문제 46
트라이액(triac)에 대한 설명으로 틀린 것은?
1쌍방향성 3단자 사이리스터이다.
2턴오프 시간이 SCR보다 짧으며 급격한 전압변동에 강하다.
3SCR 2개를 서로 반대방향으로 병렬 연결하여 양방향 전류제어가 가능하다.
4게이트에 전류를 흘리면 어느 방향이든 전압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 도통한다.
정답 및 해설

틀린 설명은 턴오프 시간이 SCR에 비해 짧고 급격한 전압변동에 강하다는 것이다.

트라이액은 턴오프 시간이 SCR에 비해 길고, 급격한 전압변동(dv/dt)에 취약해 오동작이 생기기 쉽다.

  • 쌍방향성 3단자 사이리스터라는 설명은 옳다.
  • SCR 2개를 역병렬로 연결한 것과 같아 양방향 전류제어가 가능하다는 설명은 옳다.
  • 게이트에 전류를 흘리면 어느 방향이든 전압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 도통한다는 설명은 옳다.
문제 47
출력 3[kW], 1500[rpm]인 전동기의 토크[kg ㆍ m]는?
11.95
22.12
32.90
43.82
정답 및 해설

토크는 약 1.95[kg·m]이다.

공학 단위 토크 공식 T=0.975PNT=0.975\dfrac{P}{N} (P는 [W], N은 [rpm])을 쓴다.

T=0.975×30001500=1.95 kg⋅mT=0.975\times\dfrac{3000}{1500}=1.95\,\mathrm{kg\cdot m}

문제 48
일정 전압으로 운전하는 직류발전기의 손실이 y+xI2으로 표시될 때 효율이 최대가 되는 전류는? (단, x,y는 정수이다.)
1y/x
2x/y
3√(y/x)
4xy\sqrt{\dfrac{x}{y}}
정답 및 해설

효율이 최대가 되는 전류는 yx\sqrt{\dfrac{y}{x}} 이다. 최대 효율은 고정손 = 가변손일 때 생긴다.

손실 y+xI2y + xI^2 에서 y 는 전류와 무관한 고정손, xI2xI^2 는 전류의 제곱에 비례하는 가변손이다. 최대 효율 조건 y=xI2y = xI^2 에서 I=yxI = \sqrt{\dfrac{y}{x}} 이다.

  • "y/x"는 I2I^2 의 값이며 제곱근을 취하지 않은 것이다.
  • "x/y"는 I2I^2 의 식을 거꾸로 세운 뒤 제곱근도 취하지 않은 값이다.
  • xy\sqrt{\dfrac{x}{y}} 로 쓴 보기는 분자·분모가 뒤바뀌어 xI2=yxI^2 = y 를 만족하지 않는다.
문제 49
출력 10HP, 600rpm 인 전동기의 토크는 약 몇 kg∙m인가? (단, 1HP = 746W 임)
111.8
2118
312.1
4121
정답 및 해설

토크는 약 12.1[kg·m]이다.

먼저 마력을 와트로 환산한 뒤 T=0.975PNT=0.975\dfrac{P}{N} 에 넣는다.

P=10×746=7460 WP=10\times746=7460\,\mathrm{W}

T=0.975×7460600≈12.1 kg⋅mT=0.975\times\dfrac{7460}{600}\approx12.1\,\mathrm{kg\cdot m}

문제 50
동기발전기의 권선을 분포권으로 하면?
1난조를 방지한다.
2파형이 좋아진다.
3권선의 리액턴스가 커진다.
4집중권에 비하여 합성 유도 기전력이 높아진다.
정답 및 해설

분포권으로 하면 파형이 좋아진다.

여러 슬롯에 코일을 나누어 배치하므로 각 코일의 고조파 성분이 서로 상쇄되어 유기기전력 파형이 정현파에 가까워진다.

  • 난조 방지는 분포권이 아니라 제동권선의 역할이다.
  • 합성 유도기전력은 분포계수(kd<1k_d\lt 1)만큼 줄어, 집중권보다 오히려 작아진다.
문제 51
3000V의 단상 배전선 전압을 3300V로 승압하는 단권 변압기의 자기 용량은 약 몇 kVA인가? (단, 여기서 부하 용량은 100kVA이다.)
12.1
25.3
37.4
49.1
정답 및 해설

자기용량은 약 9.1 kVA이다.

단권변압기는 승압분 (Vh−Vl)(V_h-V_l)만을 직렬권선이 부담하므로 자기용량 PsP_s와 부하용량 PLP_L의 비는 다음과 같다.

PsPL=Vh−VlVh=3300−30003300=0.0909\dfrac{P_s}{P_L}=\dfrac{V_h-V_l}{V_h}=\dfrac{3300-3000}{3300}=0.0909
Ps=0.0909×100=9.09P_s=0.0909\times100=9.09 [kVA]

승압비가 1에 가까울수록 자기용량이 작아져 같은 부하를 훨씬 작은 변압기로 감당할 수 있다.

문제 52
스테핑전동기의 스텝각이 3°이고, 스테핑주파수(pulse rate)가 1200pps이다. 이 스테핑전동기의 회전속도[rps]는?
110
212
314
416
정답 및 해설

회전속도는 10rps이다.

스텝각을 360°로 나눈 값에 펄스속도를 곱해 구한다.

N[rps]=θs360°×fp=3°360°×1200=10 rpsN[\mathrm{rps}]=\dfrac{\theta_s}{360°}\times f_p=\dfrac{3°}{360°}\times1200=10\,\mathrm{rps}

문제 53
극수 6, 회전수 1200[rpm]의 교류발전기와 병렬운전 하는 극수 8의 교류발전기의 회전수는 몇 [rpm] 이어야 하는가?
1800
2900
31050
41100
정답 및 해설

병렬운전할 발전기의 회전수는 900[rpm]이어야 한다.

병렬운전을 하려면 주파수가 같아야 한다.

f=pN120=6×1200120=60 Hzf=\dfrac{pN}{120}=\dfrac{6\times1200}{120}=60\,\mathrm{Hz}

N=120fp=120×608=900 rpmN=\dfrac{120f}{p}=\dfrac{120\times60}{8}=900\,\mathrm{rpm}

문제 54
단상 50[Hz], 전파정류 회로에서 변압기의 2차 상전압 100[V], 수은 정류기의 전압강하 20[V]에서 회로 중의 인덕턴스는 무시한다. 외부부하로서 기전력 50[V], 내부저항 0.3[Ω]의 축전지를 연결할 때 평균 출력은 약 몇 [W]인가?
14556
24667
34778
44889
정답 및 해설

평균 출력은 약 4667W이다.

단상 전파정류의 이론 평균 직류전압은 Ed0=0.9E2=0.9×100=90 VE_{d0}=0.9E_2=0.9\times100=90\,\mathrm{V}이다.

여기서 정류기의 전압강하 20V를 빼면 실제 평균 직류전압은 Ed=90−20=70 VE_d=90-20=70\,\mathrm{V}이다.

이 전압이 기전력 50V, 내부저항 0.3Ω인 축전지에 인가되므로 평균전류는 I=Ed−Ebr=70−500.3≈66.7 AI=\dfrac{E_d-E_b}{r}=\dfrac{70-50}{0.3}\approx66.7\,\mathrm{A}이다.

따라서 평균 출력은 P=Ed×I=70×66.7≈4667 WP=E_d\times I=70\times66.7\approx4667\,\mathrm{W}이다.

문제 55
어떤 변압기의 부하역률이 60%일 때 전압변동률이 최대라고 한다. 지금 이 변압기의 부하역률이 100%일 때 전압변동률을 측정 했더니 3%였다. 이 변압기의 부하역률이 80% 일 때 전압변동률은 몇 % 인가?
12.4
23.6
34.8
45.0
정답 및 해설

역률 80%일 때 전압변동률은 4.8%이다.

전압변동률은 ε=pcos⁡θ+qsin⁡θ\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta(pp: %저항강하, qq: %리액턴스강하)로 나타난다.

역률 100%(cos⁡θ=1\cos\theta=1)에서 전압변동률이 3%이므로 p=3p=3이다.

전압변동률이 최대가 되는 역률은 cos⁡θ=pp2+q2\cos\theta=\dfrac{p}{\sqrt{p^2+q^2}}이고 이 값이 0.6이므로 9+q2=30.6=5\sqrt{9+q^2}=\dfrac{3}{0.6}=5, 즉 q=4q=4이다.

역률 80%(cos⁡θ=0.8, sin⁡θ=0.6\cos\theta=0.8,\ \sin\theta=0.6)에서 ε=3×0.8+4×0.6=2.4+2.4=4.8%\varepsilon=3\times0.8+4\times0.6=2.4+2.4=4.8\%가 된다.

문제 56
3상 유도 전동기의 원선도 작성에 필요한 기본량을 구하기 위한 시험이 아닌것은?
1충격전압시험
2저항측정시험
3무부하시험
4구속시험
정답 및 해설

원선도 작성에 필요한 시험이 아닌 것은 충격전압시험이다.

원선도는 무부하 시험, 구속(단락) 시험, 권선 저항 측정 세 가지 데이터로 그린다.

  • 저항측정시험 — 1차 동손 분리에 필요하다.
  • 무부하시험 — 여자전류와 철손을 얻는다.
  • 구속시험 — 단락전류와 임피던스를 얻는다.
문제 57
3상 전원의 수전단에서 전압 3300V, 전류 1000A, 뒤진 역률 0.8의 전력을 받고 있을 때 동기 조상기로 역률을 개선하여 1로 하고자 한다. 필요한 동기조상기의 용량은 약 몇 kVA인가?
11525
21950
33150
43429
정답 및 해설

필요한 동기조상기 용량은 약 3429kVA이다.

수전단 유효전력은 P=3 VIcos⁡θ=3×3300×1000×0.8×10−3≈4572.6 kWP=\sqrt{3}\,VI\cos\theta=\sqrt{3}\times3300\times1000\times0.8\times10^{-3}\approx4572.6\,\mathrm{kW}이다.

역률 0.8(지상)일 때 무효전력은 Q=Ptan⁡θ=4572.6×0.75≈3429 kVarQ=P\tan\theta=4572.6\times0.75\approx3429\,\mathrm{kVar}이다.

역률을 1로 개선하려면 이 무효전력을 전부 상쇄해야 하므로 필요한 용량은 약 3429kVA이다.

문제 58
발전기의 단락비나 동기 임피던스를 산출하는데 필요한 시험은?
1무부하 포화 시험과 3상 단락시험
2정상, 영상 리액턴스의 측정시험
3돌발 단락 시험과 부하시험
4단상 단락 시험과 3상 단락시험
정답 및 해설

단락비와 동기 임피던스는 무부하 포화 시험과 3상 단락 시험으로 구한다.

무부하 포화곡선과 3상 단락곡선에서 같은 계자전류에 대한 값을 읽으면 단락비 및 동기 임피던스를 산출할 수 있다.

  • 정상·영상 리액턴스 측정은 대칭좌표 분석용 시험이다.
  • 돌발 단락 시험은 과도·초기 리액턴스를 구하는 시험이다.
  • 단상 단락 시험은 역상·영상분 측정과 관련되며 단락비 산출용이 아니다.
문제 59
권선형 유도 전동기의 기동시 2차 저항을 넣는 이유는?
1기동 전류 증대
2회전수 감소
3기동 토크 감소
4기동 전류 감소와 토크 증대
정답 및 해설

2차 저항을 넣는 이유는 기동 전류 감소와 기동 토크 증대를 동시에 얻기 위해서이다.

권선형은 2차 회로에 저항을 삽입하면 비례추이에 의해 최대 토크 발생 슬립이 커져 기동 토크가 커지고, 전류는 줄어든다.

  • 기동 전류는 증대가 아니라 감소하는 방향이다.
  • 회전수 감소는 목적이 아니다.
  • 기동 토크는 감소가 아니라 증가한다.
문제 60
직류 및 교류 양용에 사용되는 만능 전동기는?
1복권전동기
2유도전동기
3동기전동기
4직권 정류자전동기
정답 및 해설

직류와 교류 양용의 만능전동기는 직권 정류자전동기이다.

직권전동기는 계자와 전기자가 직렬로 연결되어 있어 전원의 극성(또는 위상)이 반전되면 계자자속과 전기자전류의 방향이 함께 바뀐다.

그래서 토크의 방향이 유지되므로 교류를 인가해도 직류일 때와 같은 방향으로 회전을 계속한다.

문제 61
그림에서 단자 ab에 나타나는 전압 Vab는 몇 [V]인가?
1약 2
2약 4.3
3약 5.6
4약 8
정답 및 해설

단자 ab 전압은 약 4.3 V이다.

그림은 (2Ω, 2V)와 (5Ω, 10V) 두 전원 가지가 병렬이고 두 전지의 극성 방향이 같다. 밀만의 정리를 적용한다.

Vab=22+10512+15=30.7≈4.3 VV_{ab}=\dfrac{\dfrac{2}{2}+\dfrac{10}{5}}{\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{5}}=\dfrac{3}{0.7}\approx4.3\ \mathrm{V}

두 전지 전압(2V, 10V) 사이 값이며, 저항이 작은 2Ω 가지 쪽으로 더 가까워지는 가중 평균이다.

문제 62
다음과 같은 회로에서 t = 0 인 순간에 스위치 S를 닫았다. 이 순간에 인덕턴스 L에 걸리는 전압은? (단, L의 초기 전류는 0 이다.)
10
2LE/R
3E
4E/R
정답 및 해설

스위치를 닫은 순간 인덕턴스 양단 전압은 E이다.

그림은 E, S, R, L 직렬 회로이다. 인덕턴스는 전류의 급변을 막으므로 t=0 에서 전류가 0이고 저항 전압강하도 0 이다.

키르히호프 전압법칙에서 전원 전압 E 가 모두 L 에 걸린다.
vL(0+)=E−Ri(0+)=Ev_L(0^{+})=E-Ri(0^{+})=E

  • 0: t→∞ 정상상태에서 L 에 걸리는 전압이다.
  • LE/R: 단위가 전압이 아니라 V·s 이다.
  • E/R: 정상상태 전류 값으로 전압이 아니라 전류의 단위이다.
문제 63
단자 a-b에 30V의 전압을 가했을 때 전류 I는 3[A]가 흘렀다고 한다. 저항 r[Ω]은 얼마인가?
15
210
315
420
정답 및 해설

저항 r 은 15 Ω이다.

그림에서 a 와 b 사이에는 r 한 개와 r 두 개 직렬(2r)이 병렬로 놓인 델타 회로이다.
Rab=VI=303=10 ΩR_{ab}=\dfrac{V}{I}=\dfrac{30}{3}=10\ \Omega
Rab=r⋅2rr+2r=23r=10 ⇒ r=15 ΩR_{ab}=\dfrac{r\cdot2r}{r+2r}=\dfrac{2}{3}r=10\ \Rightarrow\ r=15\ \Omega

문제 64
R-L-C 직렬공진 회로에서 R=100[Ω], L=314[mH], C=125.6[pF]일 때, 선택도(전압 확대율) Q는?
12×103
23×103
34×102
45×102
정답 및 해설

선택도 Q는 5×10²이다.

RLC 직렬공진에서 Q = (1/R)√(L/C) 이다.

LC=314×10−3125.6×10−12=2.5×109, LC=5×104\dfrac LC=\dfrac{314\times10^{-3}}{125.6\times10^{-12}}=2.5\times10^9,\ \sqrt{\dfrac LC}=5\times10^4

Q=1100×5×104=5×102Q=\dfrac{1}{100}\times5\times10^4=5\times10^2

문제 65
e1=302sin⁡wt[V], e2=402cos⁡(wt−π6)[V]e_1=30\sqrt{2}\sin wt[\mathrm{V}],\ e_2=40\sqrt{2}\cos\left(wt-\dfrac{\pi}{6}\right)[\mathrm{V}]일 때 e1+e2의 실효값은 몇[V]인가?
150
270
310√7
410√37
정답 및 해설

실효값은 10√37[V]이다.

두 전압을 같은 형태(사인)로 맞추어 페이저로 합성한다. 코사인은 사인에 비해 90° 앞선다.

e2=402sin⁡(wt+π3)⇒V˙2=40∠60∘e_2=40\sqrt2\sin\left(wt+\dfrac{\pi}{3}\right)\Rightarrow\dot V_2=40\angle60^\circ, V˙1=30∠0∘\dot V_1=30\angle0^\circ

V˙=30+40(0.5+j0.866)=50+j34.6\dot V=30+40(0.5+j0.866)=50+j34.6
∣V∣=502+34.62=3700=1037 V|V|=\sqrt{50^2+34.6^2}=\sqrt{3700}=10\sqrt{37}\,\mathrm{V}

문제 66
전원이 Y결선, 부하가 Δ결선된 3상 대칭회로가 있다. 전원의 상전압이 220V이고 전원의 상전류가 10A일 경우, 부하한 상의 임피던스[Ω]는?
122√3
222
3223\dfrac{22}{\sqrt{3}}
466
정답 및 해설

전원이 Y결선이므로 선간전압은 상전압의 √3배인 220√3 V 이고, Y결선에서는 선전류가 상전류와 같으므로 선전류는 10A 이다.

부하가 Δ결선이면 부하 한 상에 걸리는 전압은 선간전압 그대로 220√3 V 이고, 부하 한 상의 전류는 선전류의 1/√3 인 10/√3 A 이다.

따라서 부하 한 상의 임피던스는 Z=(220√3)÷(10/√3)=220×3/10=66Ω 이다. 같은 결과를 Y-Δ 등가변환(Δ 임피던스는 Y의 3배)으로도 확인할 수 있다.

문제 67
그림의 회로에서 전류 I 는 약 몇 A 인가? (단, 저항의 단위는 Ω 이다.)
11.125
21.29
36
47
정답 및 해설

그림은 a-b 두 마디 사이에 네 가지가 병렬로 붙은 회로다. 2V-1Ω, 4V-2Ω, 6V-3Ω 의 전압원 가지 세 개와, 전원 없이 2Ω만 있는 가지(여기에 전류 I가 흐름)로 구성되므로 밀만의 정리로 a-b 사이 전압을 먼저 구한다.

Vab=∑EkRk∑1Rk=21+42+6311+12+13+12=62.3333=2.571 VV_{ab}=\dfrac{\sum \dfrac{E_k}{R_k}}{\sum \dfrac{1}{R_k}}=\dfrac{\dfrac{2}{1}+\dfrac{4}{2}+\dfrac{6}{3}}{\dfrac{1}{1}+\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{3}+\dfrac{1}{2}}=\dfrac{6}{2.3333}=2.571\,\mathrm{V}

전원이 없는 2Ω 가지에는 이 전압이 그대로 걸리므로 I=Vab2=2.5712≒1.29 AI=\dfrac{V_{ab}}{2}=\dfrac{2.571}{2}\fallingdotseq 1.29\,\mathrm{A} 이다. 분자에는 전원이 있는 가지만 들어가지만 분모에는 전류를 구하려는 2Ω 가지의 컨덕턴스(1/2)까지 반드시 포함해야 하며, 이를 빠뜨리면 전압이 3.27V로 커져 답이 달라진다.

문제 68
100kVA 단상 변압기 3대로 △결선하여 3상 전원을 공급하던 중 1대의 고장으로 V결선하였다면 출력은 약 몇 kVA인가?
1100
2173
3245
4300
정답 및 해설

V결선 출력은 약 173kVA이다.

3대의 단상 변압기로 △결선하여 쓰다가 1대가 고장나 V결선으로 운전하면, 출력은 변압기 1대 용량의 √3배가 된다.

PV=3×100 kVA≈173 kVAP_V=\sqrt{3}\times100\ \mathrm{kVA}\approx173\ \mathrm{kVA}

문제 69
그림과 같은 회로에서 공진시의 어드미턴스[℧]는?
1CR/L
2LC/R
3C/RL
4R/LC
정답 및 해설

공진 시 어드미턴스는 CR/L이다.

그림은 (R, L 직렬)에 C 가 병렬인 회로이다. 합성 어드미턴스 Y=jωC+1R+jωLY=j\omega C+\dfrac{1}{R+j\omega L} 이 실수(허수부 0)가 되는 조건은 R2+ω2L2=LCR^{2}+\omega^{2}L^{2}=\dfrac{L}{C} 이다.

이 조건을 실수부에 넣으면 Y=RR2+ω2L2=RL/C=CRLY=\dfrac{R}{R^{2}+\omega^{2}L^{2}}=\dfrac{R}{L/C}=\dfrac{CR}{L}

  • LC/R: R 이 분모에 있어 R 이 클수록 어드미턴스가 줄어드는데, 실제로는 R 에 비례한다.
  • C/RL: R 이 분모에 있어 같은 이유로 맞지 않는다.
  • R/LC: C 가 분모에 있어 C 가 클수록 감소하는데, 실제로는 C 에 비례한다.
문제 70
V1(s)을 입력, V2(s)를 출력이라 할 때, 다음 회로의 전달함수는? (단, C1 = 1F, L1 = 1H)
1ss+1\dfrac{s}{s+1}
2s2s2+1\dfrac{s^2}{s^2+1}
31s+1\dfrac{1}{s+1}
41+1s1+\dfrac{1}{s}
정답 및 해설

그림의 회로는 입력 V1(s)V_1(s) 쪽에서 보아 C1이 직렬(가로)로, L1이 병렬(세로)로 놓여 있고, 출력 V2(s)V_2(s) 는 L1 양단에서 얻는다. 곧 전형적인 분압 회로이다.

복소 임피던스로 바꾸면 ZC=1sC1Z_C = \dfrac{1}{sC_1}, ZL=sL1Z_L = sL_1 이므로 전달함수는 G(s)=V2(s)V1(s)=sL11sC1+sL1=s2L1C1s2L1C1+1G(s) = \dfrac{V_2(s)}{V_1(s)} = \dfrac{sL_1}{\dfrac{1}{sC_1} + sL_1} = \dfrac{s^2 L_1 C_1}{s^2 L_1 C_1 + 1} 이다.

여기에 C1=1 FC_1 = 1\,\mathrm{F}, L1=1 HL_1 = 1\,\mathrm{H} 를 대입하면 G(s)=s2s2+1G(s) = \dfrac{s^2}{s^2 + 1} 이 된다. s가 0에 가까울 때(저주파) 0, s가 클 때(고주파) 1에 가까워지는 고역통과 특성이라는 점으로도 형태를 검증할 수 있다.

문제 71

어떤 회로의 전압이 v=1002sin⁡ωt+602sin⁡(3ωt+60∘)+402sin⁡5ωt [V]v = 100\sqrt{2}\sin\omega t + 60\sqrt{2}\sin(3\omega t + 60^\circ) + 40\sqrt{2}\sin 5\omega t\,[\mathrm{V}], 전류가 i=82sin⁡(ωt−60∘)+52sin⁡3ωt [A]i = 8\sqrt{2}\sin(\omega t - 60^\circ) + 5\sqrt{2}\sin 3\omega t\,[\mathrm{A}] 일 때 이 회로의 소비전력은 몇 [W]인가?

1550
2700
3800
41100
정답 및 해설

이 회로의 소비전력은 550W이다.

소비전력은 같은 차수의 전압·전류 성분끼리만 발생한다.
기본파: 100×8×cos⁡60∘=400 [W]100\times 8\times\cos 60^\circ = 400\,[\mathrm{W}]
제3고조파: 60×5×cos⁡60∘=150 [W]60\times 5\times\cos 60^\circ = 150\,[\mathrm{W}]

제5고조파는 전류 성분이 없어 0이다.
P=400+150=550 [W]P = 400 + 150 = 550\,[\mathrm{W}]

문제 72
f(t)=δ(t)−be−btf(t)=\delta(t)-be^{-bt} 의 라플라스 변환은?(단, δ(t)\delta(t) 는 임펄스 함수이다.)
1bs+b\dfrac{b}{s+b}
2s(1−b)+5s(s+b)\dfrac{s(1-b)+5}{s(s+b)}
31s(s+b)\dfrac{1}{s(s+b)}
4ss+b\dfrac{s}{s+b}
정답 및 해설

변환 결과는 ss+b\dfrac{s}{s+b}이다.

단위 임펄스의 변환은 1, 지수함수의 변환은 1s+b\dfrac{1}{s+b} 이다. 항별로 변환해 합친다.

L[δ(t)]=1, L[be−bt]=bs+b\mathcal{L}[\delta(t)]=1,\ \mathcal{L}[be^{-bt}]=\dfrac{b}{s+b}

1−bs+b=ss+b1-\dfrac{b}{s+b}=\dfrac{s}{s+b}

문제 73
불평형 Y 결선의 부하 회로에 평형 3상 전압을 가할 경우 중성점의 전위 Vn′n(V)는? (단, Z1, Z2, Z3는 각 상의 임피던스(Ω)이고, Y1, Y2, Y3는 각 상의 임피던스에 대한 어드미턴스(℧)이다.)
1E1+E2+E3Z1+Z2+Z3\dfrac{E_1+E_2+E_3}{Z_1+Z_2+Z_3}
2Z1E1+Z2E2+Z3E3Z1+Z2+Z3\dfrac{Z_1E_1+Z_2E_2+Z_3E_3}{Z_1+Z_2+Z_3}
3E1+E2+E3Y1+Y2+Y3\dfrac{E_1+E_2+E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}
4Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3\dfrac{Y_1E_1+Y_2E_2+Y_3E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}
정답 및 해설

중성점의 전위는 Vn′n=Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3V_{n'n}=\dfrac{Y_1E_1+Y_2E_2+Y_3E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}이다.

그림은 기전력 E1, E2, E3의 중성점 n과 부하 임피던스 Z1, Z2, Z3의 중성점 n′을 가진 불평형 Y 결선 회로이며, 두 중성점 사이의 전위가 Vn′n이다.

중성선이 없어 세 상의 전류 합이 0이므로 밀만의 정리를 쓴다. 각 가지 전류를 Ik=(Ek−Vn′n)YkI_k=\left(E_k-V_{n'n}\right)Y_k로 놓고 I1+I2+I3=0I_1+I_2+I_3=0을 풀면 된다.

정리하면 Vn′n=Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3V_{n'n}=\dfrac{Y_1E_1+Y_2E_2+Y_3E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}이다. 즉 어드미턴스를 가중치로 삼은 기전력의 가중평균 형태이며, 임피던스를 그대로 곱하거나 분모에 임피던스 합을 두는 식으로는 성립하지 않는다.

평형(Y1=Y2=Y3)이면 분자가 Y(E1+E2+E3)=0이 되어 중성점 전위가 0이 되는 것도 이 식으로 확인된다.

문제 74
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 75
그림과 같은 구형파의 라플라스 변환은?
12s(1−e4s)\dfrac{2}{s}(1 - e^{4s})
22s(1−e−4s)\dfrac{2}{s}(1 - e^{-4s})
34s(1−e4s)\dfrac{4}{s}(1-e^{4s})
44s(1−e−4s)\dfrac{4}{s}(1-e^{-4s})
정답 및 해설

구형파의 라플라스 변환은 F(s)=2s(1−e−4s)F(s)=\dfrac{2}{s}(1-e^{-4s})이다.

그림의 파형은 0≤t<40 \le t \lt 4 구간에서만 높이가 2이고 그 밖에서는 0이므로 f(t)=2{u(t)−u(t−4)}f(t)=2\{u(t)-u(t-4)\}로 쓸 수 있다.

단위계단함수의 라플라스 변환은 1s\frac{1}{s}이고, 시간추이 정리에 의해 4만큼 늦은 항은 1se−4s\frac{1}{s}e^{-4s}이 된다.
따라서 F(s)=2s−2se−4s=2s(1−e−4s)F(s)=\frac{2}{s}-\frac{2}{s}e^{-4s}=\frac{2}{s}(1-e^{-4s})이다.

높이가 2이므로 계수가 2s\frac{2}{s}이고, 파형이 t=4에서 끝나므로 지수는 e−4se^{-4s}이다.

문제 76
기본파의 60% 인 제3고조파와 80% 인 제5고조파를 포함하는 전압의 왜형률은?
10.3
21
35
410
정답 및 해설

왜형률은 1이다.

왜형률(THD)은 기본파 실효값에 대한 전체 고조파 실효값의 비로 정의되며, 각 고조파 성분의 제곱합의 제곱근으로 계산한다.

THD=0.62+0.82=0.36+0.64=1=1THD=\sqrt{0.6^2+0.8^2}=\sqrt{0.36+0.64}=\sqrt{1}=1

문제 77
불평형 3상전류 Ia=10+j2[A], Ib=-20-j24[A], Ic=-5+j10[A]일 때의 영상전류 I0[A]는?
115+j2
2-5-j4
3-15-j12
4-45-j36
정답 및 해설

영상전류는 -5 - j4[A]이다.

영상분은 세 상 전류 합의 1/3이다.

I˙0=13(I˙a+I˙b+I˙c)\dot I_0=\dfrac13(\dot I_a+\dot I_b+\dot I_c)

=13{(10−20−5)+j(2−24+10)}=13(−15−j12)=−5−j4 A=\dfrac13\{(10-20-5)+j(2-24+10)\}=\dfrac13(-15-j12)=-5-j4\,\mathrm{A}

문제 78
그림과 같은 순저항으로 된 회로에 대칭 3상 전압을 가했을 때, 각 선에 흐르는 전류가 같으려면 R[Ω]의 값은?
120
225
330
435
정답 및 해설

각 선에 흐르는 전류가 같으려면 R = 25Ω이어야 한다.

그림의 부하는 100Ω·100Ω·200Ω으로 이루어진 Δ 결선이고, a 단자에만 저항 R이 직렬로 들어 있다. 두 개의 100Ω이 a 쪽 꼭짓점에서 만나고, 200Ω이 b·c 쪽 두 꼭짓점을 잇는 구조이므로 선전류를 비교하려면 Δ를 Y로 변환하는 것이 편하다.

Δ→Y 변환에서 분모는 100+100+200=400100+100+200=400이다.
a 쪽 상저항은 100×100400=25 Ω\dfrac{100\times100}{400}=25\,\Omega, b 쪽은 100×200400=50 Ω\dfrac{100\times200}{400}=50\,\Omega, c 쪽도 100×200400=50 Ω\dfrac{100\times200}{400}=50\,\Omega이다.

대칭 3상 전압에서 각 선전류의 크기가 같으려면 등가 Y 부하의 세 상 저항이 같아야 한다. b·c 상이 50Ω이므로 a 상에서 R+25=50R+25=50, 즉 R=25 [Ω]R=25\,[\Omega]이다.

이때 세 상 모두 50Ω의 평형 Y 부하가 되어 선전류가 서로 같아진다.

문제 79
그림과 같이 접속된 회로의 단자 a, b에서 본 등가 임피던스는 어떻게 표현되는가?
1R1 + R2 + jω(L1 + L2)
2R1 + R2 + jω(L1 - L2)
3R1 + R2 + jω(L1 + L2 + 2M)
4R1 + R2 + jω(L1 + L2 - 2M)
정답 및 해설

a, b 에서 본 등가 임피던스는 R₁+R₂+jω(L₁+L₂-2M)이다.

그림에서 두 코일은 직렬로 연결되어 있다. 점(•) 표시가 있는 단자에 대해 L₁ 에서는 전류가 점 쪽으로 들어가고 L₂ 에서는 점 쪽에서 나오므로 자속이 서로 상쇄되는 차동 접속이다.

Z=R1+R2+jω(L1+L2−2M)Z=R_1+R_2+j\omega(L_1+L_2-2M)

  • L₁+L₂+2M 형태: 가동 접속(점 방향이 같은 경우)의 값이다.
  • L₁+L₂ 형태: 상호 인덕턴스 M 의 영향을 무시한 값이다.
  • L₁-L₂ 형태: 직렬 접속에서 인덕턴스는 서로 빼는 것이 아니라 더해지고 M 만 가감한다.
문제 80
비정현파에서 정현 대칭의 조건은 어느 것인가?
1f(t)=f(-t)
2f(t)=-f(-t)
3f(t)=-f(t)
4f(t)=-f(t+T/2)
정답 및 해설

정현 대칭(기함수) 조건은 f(t) = -f(-t)이다.

정현 대칭파는 원점에 대해 대칭이고, 푸리에 급수에 사인항만 포함된다.

  • f(t) = f(-t) 는 y축 대칭(우함수, 여현 대칭)이다.
  • f(t) = -f(t+T/2) 는 반파 대칭 조건이다.
  • f(t) = -f(t) 는 f(t)=0 이 되는 식으로 파형의 대칭 조건이 아니다.
문제 81
가공 케이블 시설시 고압 가공전선에 케이블을 사용하는 경우 조가선은 단면적이 몇 [mm2] 이상인 아연도 강연선이어야 하는가?
18
214
322
430
정답 및 해설

고압 가공전선에 케이블을 쓰는 경우 조가선은 단면적 22 mm² 이상의 아연도강연선이어야 한다.

KEC 332.2는 케이블을 조가선에 행거로 시설하게 하고 조가선을 인장강도 5.93 kN 이상 또는 단면적 22 mm² 이상 아연도강연선으로 정한다.

  • 8 mm²은 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
  • 14 mm²은 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
  • 30 mm²은 규정에 없는 수치다.
문제 82
22.9[kV]의 특고압 가공전선로를 시가지에 시설할 경우 지표상의 최저 높이는 몇 [m] 이어야 하는가? (단, 전선은 특고압 절연전선이다.)
14
25
36
48
정답 및 해설

22.9 kV 특고압 가공전선로를 시가지에 시설할 때 전선이 특고압 절연전선이면 지표상 높이는 8 m 이상이다.

KEC 333.1은 35 kV 이하 시가지 전선 높이를 10 m로 하되, 특고압 절연전선을 쓰면 8 m까지 낮출 수 있게 한다.

  • 4 m는 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
  • 5 m는 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
  • 6 m는 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
문제 83
놀이용 전차에 전기를 공급하는 전로의 사용전압이 교류인 경우 몇 [V] 이하이어야 하는가?
120
240
360
4100
정답 및 해설

놀이용 전차에 전기를 공급하는 전로의 사용전압이 교류이면 40 V 이하여야 한다.

KEC 241.8.2는 놀이용 전차 전원장치 2차측 단자의 최대사용전압을 직류 60 V 이하, 교류 40 V 이하로 정하며 전원장치 변압기는 절연변압기여야 한다.

  • 20 V는 한도보다 낮게 잡은 값이어서 규정 수치가 아니다.
  • 60 V는 직류 전원에 적용하는 한도이며 교류 한도가 아니다.
  • 100 V는 규정 한도를 넘는 값이라 허용되지 않는다.
문제 84
최대사용전압이 7000V인 회전기의 절연내력시험은 몇 V의 시험전압을 권선과 대지간에 가하여 10분간 견디어야 하는가?
16440
27700
38750
410500
정답 및 해설

최대사용전압 7,000 V인 회전기의 절연내력 시험전압은 최대사용전압의 1.5배인 10,500 V이며 권선과 대지 사이에 10분간 가한다.

KEC 133은 최대사용전압 7 kV 이하 회전기에 1.5배를, 7 kV 초과에는 1.25배를 적용한다.
7000×1.5=10500 V7000\times1.5=10500\,\mathrm{V}

  • 6,440 V는 0.92배로 계산한 값이며 이 배율은 다중접지 중성선 전로에 적용한다.
  • 7,700 V는 1.1배로 계산한 값이며 이 배율은 60 kV를 초과하는 접지식 전로 등에 적용한다.
  • 8,750 V는 1.25배로 계산한 값이며 이 배율은 7 kV를 초과하는 회전기에 적용한다.
문제 85
전로의 절연 원칙에 따라 대지로부터 반드시 절연하여야 하는 것은?
1전로의 중성점에 접지공사를 하는 경우의 접지점
2계기용변성기의 2차측 전로에 접지공사를 하는 경우의 접지점
3저압 가공전선로에 접속되는 변압기
4시험용 변압기
정답 및 해설

전로의 절연 원칙에 따라 대지로부터 반드시 절연해야 하는 것은 저압 가공전선로에 접속되는 변압기이다.

KEC 131은 전로를 대지로부터 절연하는 것을 원칙으로 하고, 접지점과 절연이 불가능한 부분을 예외로 열거한다. 예외 목록에 없는 전로는 절연해야 한다.

  • 전로의 중성점에 접지공사를 하는 경우의 접지점은 절연 원칙의 예외이다.
  • 계기용변성기의 2차측 전로에 접지공사를 하는 경우의 접지점은 절연 원칙의 예외이다.
  • 시험용 변압기는 절연할 수 없는 부분으로서 절연 원칙의 예외이다.
문제 86
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 87
합성수지관 및 부속품의 시설에 대한 설명으로 틀린 것은?
1관의 지지점 간의 거리는 1.5m 이하로 할 것
2합성수지제 가요전선관 상호 간은 직접 접속할 것
3접착제를 사용하여 관 상호 간을 삽입하는 깊이는 관의 바깥지름의 0.8배 이상으로 할 것
4접착제를 사용하지 않고 관 상호 간을 삽입하는 깊이는 관의 바깥지름의 1.2배 이상으로 할 것
정답 및 해설

틀린 것은 합성수지제 가요전선관 상호 간은 직접 접속할 것이라는 설명이다.

합성수지제 가요전선관(PF관 등) 상호 간은 직접 접속이 허용되지 않고 별도의 커플링 등을 통해 접속해야 한다.

  • 관의 지지점 간의 거리를 1.5m 이하로 한다는 설명은 옳다.
  • 접착제를 사용하여 관 상호 간을 삽입하는 깊이를 바깥지름의 0.8배 이상으로 한다는 설명은 옳다.
  • 접착제를 사용하지 않고 삽입하는 깊이를 바깥지름의 1.2배 이상으로 한다는 설명은 옳다.
문제 88
옥내에 시설하는 저압전선으로 나전선을 절대로 사용할 수 없는 경우는?
1애자사용공사에 의하여 전개된 곳에 시설하는 전기로용 전선
2이동기중기에 전기를 공급하기 위하여 사용하는 접촉전선
3합성수지몰드공사에 의하여 시설하는 경우
4버스덕트공사에 의하여 시설하는 경우
정답 및 해설

옥내 저압전선으로 나전선을 쓸 수 없는 경우는 합성수지몰드공사로 시설하는 경우이다.

KEC 231.4는 나전선 사용을 애자공사(전기로용 등), 버스덕트공사, 라이팅덕트공사, 접촉전선 등 예외로만 허용한다. 몰드공사는 예외 목록에 없다.

  • 애자사용공사로 전개된 곳에 시설하는 전기로용 전선은 나전선 사용이 허용된다.
  • 이동기중기에 전기를 공급하는 접촉전선은 나전선 사용이 허용된다.
  • 버스덕트공사로 시설하는 경우는 나전선 사용이 허용된다.
문제 89
특고압용 변압기로서 변압기 내부고장이 생겼을 경우 반드시 자동차단 되어야 하는 변압기의 뱅크 용량은 몇 [kVA] 이상인가?
15000[kVA]
27500[kVA]
310000[kVA]
415000[kVA]
정답 및 해설

특고압용 변압기는 뱅크 용량이 10,000 kVA 이상이면 내부 고장 시 반드시 자동차단되어야 한다.

KEC 351.4는 뱅크 용량별로 보호장치를 구분한다. 5,000 kVA 이상 10,000 kVA 미만은 자동차단장치 또는 경보장치 중 선택할 수 있으나, 10,000 kVA 이상은 자동차단장치만 인정한다.

  • 5,000 kVA는 기준보다 작아 자동차단이 필수가 아니고 경보장치로 대신할 수 있다.
  • 7,500 kVA도 기준보다 작아 자동차단이 필수가 아니고 경보장치로 대신할 수 있다.
  • 15,000 kVA는 규정 기준 용량이 아니다. 필수 기준은 이보다 작은 용량에서 시작한다.
문제 90
발전기의 내부에 고장이 생긴 경우, 발전기를 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치를 설치하여야 하는 발전기의 최소용량[kVA]은?
11000
21500
310000
415000
정답 및 해설

발전기 내부 고장 시 자동차단 장치를 설치해야 하는 발전기의 최소용량은 10,000kVA이다.

발전기의 내부에 고장이 생긴 경우 이를 자동으로 전로로부터 차단하는 장치는, 발전기 용량이 10,000kVA 이상인 경우에 시설하도록 규정되어 있다.

이는 발전기 보호장치에 관한 여러 기준 중 하나로, 수차의 압유장치 유압 저하(500kVA 이상), 풍차의 압유장치 유압 저하 등(100kVA 이상)과는 적용 용량 기준이 서로 다르다.

문제 91
고압 가공전선이 경동선인 경우 안전율은 얼마 이상이어야 하는가?
12.0
22.2
32.5
43.0
정답 및 해설

경동선을 사용한 고압 가공전선의 안전율은 2.2 이상이 되는 처짐 정도로 시설한다.

KEC 332.4는 케이블이 아닌 고압 가공전선의 안전율을 경동선·내열 동합금선은 2.2 이상, 그 밖의 전선은 2.5 이상으로 정한다.

  • 2.0은 규정값보다 작아 전선의 안전 여유가 부족하다.
  • 2.5는 경동선·내열 동합금선이 아닌 그 밖의 전선(예: 강심알루미늄선)에 적용하는 값이다.
  • 3.0은 규정에 없는 수치다.
문제 92
무선용 안테나 등을 지지하는 철탑의 기초 안전율은 얼마 이상이어야 하는가?
11.0
21.5
32.0
42.5
정답 및 해설

무선용 안테나를 지지하는 철탑의 기초 안전율은 1.5 이상이어야 한다.

방향탐지장치 등을 지지하는 철탑·철주·철근콘크리트주도 같다.

가공전선로 지지물의 기초 안전율 2.0에 비해 완화된 값이다. 안테나 지지물은 전선의 장력이나 단선에 따른 불평형 하중을 받지 않기 때문이다.

문제 93
풍력터빈에 설비의 손상을 방지하기 위하여 시설하는 운전상태를 계측하는 계측장치로 틀린 것은?
1조도계
2압력계
3온도계
4풍속계
정답 및 해설

풍력터빈의 손상 방지용 계측장치로 틀린 것은 조도계이다.

풍력터빈에는 회전속도계, 압력계, 온도계, 풍속계 등이 규정되어 있다.

조도(밝기)를 측정하는 조도계는 풍력터빈의 손상 방지와 관련된 계측 항목이 아니다.

문제 94
시가지에 시설하는 통신선은 특고압 가공전선로의 지지물에 시설하여서는 아니된다. 그러나 통신선이 지름 몇 [mm] 이상의 절연전선 또는 이와 동등 이상의 세기 및 절연효력이 있는 것이면 시설이 가능한가?
14
24.5
35
45.5
정답 및 해설

시가지에 시설하는 통신선을 특고압 가공전선로 지지물에 시설하려면 통신선이 절연전선과 동등 이상의 절연 효력이 있고 지름 4 mm 이상(단선 기준)이어야 한다.

KEC 362.5는 시가지 통신선을 특고압 가공전선로 지지물에 시설하는 것을 원칙적으로 금지한다. 다만 절연 효력과 세기를 갖춘 절연전선(연선은 단면적 16 mm² 이상) 또는 광섬유 케이블이면 예외로 한다.

  • 4.5 mm는 최소 기준보다 큰 값이어서 규정 수치가 아니다.
  • 5 mm는 최소 기준보다 큰 값이어서 규정 수치가 아니다.
  • 5.5 mm는 최소 기준보다 큰 값이어서 규정 수치가 아니다.
문제 95
KS C IEC 60364에서 충전부 전체를 대지로부터 절연시키거나 한 점에 임피던스를 삽입하여 대지에 접속시키고, 전기기기의 노출 도전성 부분 단독 또는 일괄적으로 접지 하거나 또는 계통접지로 접속하는 접지계통을 무엇이라 하는가?
1TT 계통
2IT 계통
3TN-C 계통
4TN-S 계통
정답 및 해설

충전부를 대지로부터 절연하거나 한 점에 임피던스를 삽입해 접지하는 방식은 IT 계통의 정의이다.

노출도전부는 개별 또는 일괄적으로 접지하거나 계통접지에 접속한다.

  • TT 계통: 전원측 한 점을 직접 접지하고, 노출도전부는 전원의 접지전극과 독립된 접지극에 접속한다.
  • TN-C·TN-S 계통: 전원측 한 점을 접지하고, 노출도전부를 보호도체로 그 점에 접속한다.
문제 96

한국전기설비규정의 접지시스템에 대한 설명으로 틀린 것은?

1보호접지는 전력계통의 이상현상에 대비하여 계통의 중성점을 대지에 접속하는 것이다.
2접지시스템은 계통접지, 보호접지, 피뢰시스템 접지 등으로 구분한다.
3접지시스템의 시설 종류에는 단독접지, 공통접지, 통합접지가 있다.
4고장 시 감전에 대한 보호를 목적으로 기기의 한 점 또는 여러 점을 접지하는 것은 보호접지이다.
정답 및 해설

틀린 설명은 보호접지가 계통의 중성점을 대지에 접속하는 것이라는 설명이다.

KEC 112(용어 정의)에서 중성점을 대지에 접속하는 것은 계통접지이다.
보호접지는 고장 시 감전보호를 목적으로 기기의 한 점 또는 여러 점을 접지하는 것이다.

등전위본딩은 등전위를 형성하기 위해 도전부 상호 간을 전기적으로 연결하는 것이다.
보호등전위본딩은 안전을 목적으로 하는 등전위본딩이다.

문제 97

공칭전압 25 kV 단상교류 전기철도에서 전차선과 건조물 간의 정적 최소 절연간격은 비오염 지역에서 몇 mm인가?

1170
2220
3270
4320
정답 및 해설

공칭전압 25kV 단상교류에서 비오염 지역의 정적 최소 절연간격은 270mm이다.

표 431.2-1(전차선과 건조물 간 최소 절연간격)의 단상교류 25kV는 동적 170mm(비오염)·220mm(오염), 정적 270mm(비오염)·320mm(오염)이다.

비오염 정적은 270mm이다.

문제 98
고압 가공전선로의 지지물이 B종 철주인 경우, 지지물 간 거리는 몇 [m] 이하이어야 하는가?
1150
2200
3250
4300
정답 및 해설

B종 철주를 지지물로 사용하는 고압 가공전선로의 지지물 간 거리는 250 m 이하이다.

KEC 332.9는 고압 가공전선로의 지지물 간 거리를 지지물 종류별로 정한다. 목주·A종은 150 m, B종은 250 m, 철탑은 600 m 이하이다.

  • 150 m는 목주·A종 지지물에 적용하는 한도다.
  • 200 m는 규정 한도와 다른 수치다.
  • 300 m는 규정 한도를 넘는 값이라 허용되지 않는다.
문제 99
전선 기타의 가섭선 주위에 두께 6[mm], 비중 0.9의 빙설이 부착된 상태에서 을종 풍압하중은 구성재의 수직 투영면적 1[m2]당 몇 [Pa]을 기초로 하여 계산하는가? (단, 다도체를 구성하는 전선이 아니라고 한다.)
1333
2372
3588
4666
정답 및 해설

전선 주위에 두께 6 mm, 비중 0.9의 빙설이 부착된 상태에서 다도체가 아닌 전선의 을종 풍압하중은 수직 투영면적 1 m²당 372 Pa를 기초로 한다.

KEC 331.6은 을종 풍압하중을 빙설이 부착된 전선에 대해 정하며, 다도체를 구성하는 전선은 이보다 낮은 값(333 Pa)을 적용한다.

  • 333 Pa은 다도체를 구성하는 전선에 적용하는 값이다.
  • 588 Pa은 목주나 원형 철주 등 지지물 구성재의 갑종 풍압이다.
  • 666 Pa은 다도체를 구성하는 전선의 갑종 풍압이다.
문제 100
전식방지대책에서 매설금속체측의 누설전류에 의한 전식의 피해가 예상되는 곳에 고려하여야 하는 방법으로 틀린 것은?
1절연코팅
2배류장치 설치
3변전소 간 간격 축소
4저준위 금속체를 접속
정답 및 해설

매설금속체측 전식 방지 대책으로 틀린 것은 변전소 간 간격 축소이다.

변전소 간 간격 축소는 레일의 전위차와 누설전류 자체를 줄이려는 것으로, 매설금속체측이 아니라 전기철도측 대책이다.

  • 배류장치 설치는 매설금속체의 누설전류를 안전하게 되돌려 보내는 대책이다.
  • 절연코팅은 누설전류가 매설금속체로 드나드는 것을 막는 대책이다.
  • 저준위 금속체 접속도 매설금속체측 대책이다.
전기산업기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com
2024년 3회 기출복원 모의고사
총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함
문제 1
두 유전체의 경계면에서 정전계가 만족하는 것은?
1전계의 법선성분이 같다.
2전계의 접선성분이 같다.
3전속밀도의 접선성분이 같다.
4분극 세기의 접선성분이 같다.
정답 및 해설

정전계가 만족하는 것은 전계의 접선성분이 같다는 조건이다.

서로 다른 두 유전체의 경계면에서는 전계의 접선(수평)성분이 두 매질에서 서로 같다.

  • 전계의 법선성분 : 같은 것은 접선성분이다.
  • 전속밀도의 접선성분 : 접선성분이 아니라 법선성분이 연속된다.
  • 분극 세기의 접선성분 : 같다는 조건이 성립하지 않는다.
문제 2
압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상을 무슨 효과라 하는가?
1종효과
2횡효과
3역효과
4간접효과
정답 및 해설

분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상은 종효과(longitudinal effect)라 한다.

이는 압전체에 가한 응력의 방향과 분극의 방향이 일치하는 경우를 말하며, 두 방향이 서로 수직인 경우는 횡효과라 부른다.

문제 3
500[AT/m]의 자계 중에 어떤 자극을 놓았을 때 3×103[N]의 힘이 작용했다면 이때의 자극의 세기는 몇 [Wb]인가?
12
23
35
46
정답 및 해설

자극의 세기는 6Wb 이다.

공식: F=mHF=mH 이므로 m=FHm=\dfrac{F}{H}

대입: m=3×103500=6 Wbm=\dfrac{3\times10^{3}}{500}=6\,\mathrm{Wb}

문제 4
권수 1회의 코일에 5Wb의 자속이 쇄교하고 있었다. 10-1초 사이에 이 자속이 0 으로 변하였다면 코일에 유도되는 기전력은 몇 [V] 가 되는가?
15
225
350
4100
정답 및 해설

유도 기전력은 50V 이다.

패러데이 법칙: e=NΔϕΔte=N\dfrac{\Delta\phi}{\Delta t}

대입: e=1×510−1=50 Ve=1\times\dfrac{5}{10^{-1}}=50\,\mathrm{V}

문제 5
비투자율 800의 환상철심으로 하여 권선 600회 감아서 환상솔레노이드를 만들었다. 이 솔레노이드의 평균 반경이 20cm이고, 단면적이 10cm2이다. 이 권선에 전류 1A를 흘리면 내부에 통하는 자속[wb]은?
12.7×10-4
24.8×10-4
36.8×10-4
49.6×10-4
정답 및 해설

내부에 통하는 자속은 약 4.8×10-4 Wb 이다.

자로의 길이: l=2πr=2π×0.2≈1.257 ml=2\pi r=2\pi\times0.2\approx1.257\,\mathrm{m}

공식: ϕ=μNISl=μ0μsNISl\phi=\dfrac{\mu NIS}{l}=\dfrac{\mu_0\mu_sNIS}{l}

대입: ϕ=4π×10−7×800×600×1×10×10−41.257≈4.8×10−4 Wb\phi=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\times800\times600\times1\times10\times10^{-4}}{1.257}\approx4.8\times10^{-4}\,\mathrm{Wb}

문제 6

진공 중에 놓인 점자극 mm[Wb]로부터 rr[m] 떨어진 점의 자위 UU[A]는?

1U=m4πμ0rU=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 r}
2U=m4πμ0r2U=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 r^2}
3U=m2πμ0rU=\dfrac{m}{2\pi\mu_0 r}
4U=μ0m4πrU=\dfrac{\mu_0 m}{4\pi r}
정답 및 해설

점자극 mm에서 rr 떨어진 점의 자위는 U=m4πμ0rU=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 r}이다.

자위는 단위 정자극(+1[Wb])을 무한원점에서 그 점까지 옮기는 데 필요한 일이다.
U=−∫∞rH dr=m4πμ0r=6.33×104mr [A]U=-\displaystyle\int_\infty^r H\,dr=\dfrac{m}{4\pi\mu_0 r}=6.33\times10^{4}\dfrac{m}{r}\,[\mathrm{A}]

거리 제곱에 반비례하는 식은 자계의 세기 HH의 형태이다.
자위는 거리에 반비례한다.

문제 7
철심이 들어있는 환상코일이 있다. 1차 코일의 권수N1=100회일 때 자기인덕턴스는 0.01[H] 였다. 이 철심에 2차 코일 N2=200회를 감았을 때 1, 2차 코일의 상호인덕턴스는 몇 [H]인가? (단, 이 경우 결합계수 k=1로 한다.)
10.01
20.02
30.03
40.04
정답 및 해설

상호인덕턴스는 0.02 H이다.

환상철심 코일의 인덕턴스는 권수의 제곱에 비례하므로
L2=L1(N2N1)2=0.01×4=0.04 HL_2=L_1\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^2=0.01\times4=0.04\,\mathrm{H}

결합계수 k=1 이므로
M=kL1L2=0.01×0.04=0.02 HM=k\sqrt{L_1L_2}=\sqrt{0.01\times0.04}=0.02\,\mathrm{H}

문제 8
전계 내에서 폐회로를 따라 전하를 일주시킬 때 전계가 행하는 일은 몇 J인가?
1∞
2π
31
40
정답 및 해설

전계가 하는 일은 0J 이다.

정전계는 보존장이어서 전하를 폐회로를 따라 일주시켜 원래 위치로 돌아오면 일이 0 이다(∮E⋅dl=0\oint E\cdot dl=0).

전위는 위치에 따라 하나의 값으로 정해지므로 같은 점에서의 전위차는 0 이다.

문제 9
무한 평면도체에서 h[m]의 높이에 반지름 a[m](a≪h)의 도선을 도체에 평행하게 가설하였을 때 도체에 대한 도선의 정전용량은 몇 [F/m]인가?
1πε0ln⁡ha\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{h}{a}}
22πε0ln⁡2ha\dfrac{2\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{2h}{a}}
3πε0ln⁡2ha\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{2h}{a}}
42πε0ln⁡ha\dfrac{2\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{h}{a}}
정답 및 해설

도체에 대한 도선의 정전용량은 2πε0ln⁡2ha [F/m]\dfrac{2\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{2h}{a}}\,[\mathrm{F/m}] 이다.

영상법으로 대지를 제거하면 간격 2h 인 평행 왕복 도체가 되어, 대지 위 도체의 용량은 평행 2선식 용량의 2배로 구해진다.

  • 분자가 πε0\pi\varepsilon_0 인 식 — 평행 2선식의 선간 용량 형태이다.
  • 로그 안이 ha\dfrac{h}{a} 인 식 — 영상 거리가 2h 이므로 로그 안은 2ha\dfrac{2h}{a} 이다.
문제 10
유전율이 각각 다른 두 종류의 유전체 경계면에 전속이 입사될 때 이 전속은 어떻게 되는가? (단, 경계면에 수직으로 입사하지 않는 경우이다.)
1굴절
2반사
3회절
4직진
정답 및 해설

전속은 경계면에서 굴절한다.

수직이 아닌 입사에서는 매질의 유전율 차이로 진행 방향이 바뀌며, 이는 스넬의 법칙(굴절의 법칙)을 따른다.

  • 반사 : 경계면에서 일부 에너지가 원래 매질로 돌아오는 현상이다.
  • 회절 : 이 상황의 주된 현상이 아니다.
  • 직진 : 이 상황의 주된 현상이 아니다.
문제 11
자유공간 내의 전자파의 진행에서 전계와 자계의 시간적인 위상 관계는?
1위상이 서로 같다.
2전계가 자계보다 90도 빠르다.
3전계가 자계보다 90도 늦다.
4전계가 자계보다 45도 빠르다.
정답 및 해설

자유공간의 전자파에서 전계와 자계는 위상이 서로 같다.

전계 E 와 자계 H 는 서로 수직이며 동시에 최대·최소가 되어 시간 위상차가 없다.

  • 전계가 자계보다 90도 빠르다 — 위상차가 없다.
  • 전계가 자계보다 90도 늦다 — 위상차가 없다.
  • 전계가 자계보다 45도 빠르다 — 위상차가 없다.
문제 12
그림 (a)의 인덕턴스에 전류가 그림 (b)와 같이 흐를 때, 2초에서 6초 사이의 인덕턴스 전압 VL[V]은?
10
25
310
420
정답 및 해설

2초에서 6초 사이의 인덕턴스 전압은 0 V이다.

그림 (b)에서 이 구간의 전류는 20A 로 일정하다. 인덕턴스 전압은 vL=Ldidtv_L=L\dfrac{di}{dt} 이고 전류 변화율이 0이므로 전압이 걸리지 않는다.

전압이 생기는 구간은 전류가 변하는 0~2초(양의 전압)와 6~8초(음의 전압)뿐이다.

문제 13
10V의 기전력을 유기시키려면 5초간에 몇 Wb의 자속을 끊어야 하는가?
12
210
325
450
정답 및 해설

끊어야 하는 자속은 50 Wb이다.

기전력은 쇄교자속의 시간에 대한 변화율로 정의된다.

e=ΔϕΔt  ⇒  Δϕ=e×Δt=10 V×5 s=50 Wbe=\dfrac{\Delta\phi}{\Delta t}\;\Rightarrow\;\Delta\phi = e\times \Delta t = 10\,\mathrm{V}\times5\,\mathrm{s}=50\,\mathrm{Wb}

문제 14
접지된 무한히 넓은 평면도체로부터 a[m]떨어져 있는 공간에 Q[C]의 점전하가 놓여 있을 때 그림 P점의 전위는 몇 V인가?
1Q8πϵ0a\dfrac{Q}{8\pi\epsilon_0 a}
2Q6πϵ0a\dfrac{Q}{6\pi\epsilon_0 a}
33Q4πϵ0a\dfrac{3Q}{4\pi\epsilon_0 a}
4Q2πϵ0a\dfrac{Q}{2\pi\epsilon_0 a}
정답 및 해설

P 점의 전위는 Q/(6πε0a) [V]이다.

그림은 접지된 무한 평면도체에서 a 떨어진 곳에 점전하 Q 가 있고, Q 에서 a 더 먼 곳에 점 P 가 있는 배치이다. 접지 평면은 전기영상법으로 풀며, P 는 평면에서 2a 떨어져 있다.

평면 뒤쪽 a 위치에 영상전하 −Q 를 놓으면 원래 문제와 같은 전계 분포가 된다. P 에서 실전하까지는 a, 영상전하까지는 2a + a = 3a 이다.

전위는 스칼라이므로 두 기여를 더하면
VP = Q/(4πε0·a) + (−Q)/(4πε0·3a) = Q/(4πε0a)(1 − 1/3) = Q/(6πε0a) [V]

문제 15
강자성체의 B-H 곡선을 자세히 관찰하면 매끈한 곡선이 아니라 자속밀도가 어느 순간 급격히 계단적으로 증가 또는 감소하는 것을 알 수 있다. 이러한 현상을 무엇이라 하는가?
1퀴리점(Curie point)
2자왜현상(Magneto-striction)
3바크하우젠 효과(Barkhausen effect)
4자기여자 효과(Magnetic after effect)
정답 및 해설

이러한 현상은 바크하우젠 효과이다.

강자성체를 자화시킬 때 자구의 벽이 순간적으로 이동하면서 자속밀도가 계단상으로 급격히 증가·감소하는 현상이다.

  • 퀴리점 : 강자성이 상실되는 온도이다.
  • 자왜현상 : 자화에 따라 치수가 변하는 현상이다.
  • 자기여자 효과 : 자계를 변화시킨 뒤 자화가 시간 지연을 두고 서서히 따라 변하는 현상이다.
문제 16
단면적이 균일한 환상철심에 권수 NA인 A코일과 권수 NB인 B코일이 있을 때, B코일의 자기 인덕턴스가 LA(H)라면 두 코일의 상호 인덕턴스(H)는? (단, 누설자속은 0이다.)
1LANA/NB
2LANB/NA
3NA/LANB
4NB/LANA
정답 및 해설

상호인덕턴스는 LANA/NB이다.

환상철심에서 자기인덕턴스는 권수의 제곱에 비례하므로 B코일의 자기인덕턴스(문제에서 LAL_A 로 주어진 값)는 NB2N_B^2 에 비례하고, 상호인덕턴스 M 은 NANBN_A N_B 에 비례한다.

두 관계의 비를 취하면 M=LA×NANBM = L_A \times \dfrac{N_A}{N_B} 이므로, 상호인덕턴스는 자기인덕턴스에 권수비를 곱한 값이다.

문제 17
플레밍의 왼손법칙에서 왼손의 엄지, 검지, 중지의 방향에 해당되지 않는 것은?
1전압
2전류
3자속밀도
4힘
정답 및 해설

왼손의 세 손가락에 해당하지 않는 것은 전압이다.

플레밍의 왼손법칙은 엄지(힘), 검지(자속밀도), 중지(전류)의 방향 관계를 나타내며, 세 손가락을 서로 직교하게 펼쳤을 때 각 방향이 세 물리량과 일치한다.

전압은 이 법칙의 구성 요소에 포함되지 않는다.

문제 18
정전차폐와 자기차폐에 비교하였을 때 옳은 것은?
1정전차폐가 자기차폐에 비교하여 완전하다.
2정전차폐가 자기차폐에 비교하여 불완전하다.
3두 차폐방법은 모두 완전하다.
4두 차폐방법은 모두 불완전하다.
정답 및 해설

정전차폐가 자기차폐에 비해 완전하다.

도체로 완전히 둘러싸면 전계는 완전히 차단되지만, 자기차폐는 고투자율 재료로 자속을 우회시키는 방식이라 완전한 차단이 어렵다.

  • 정전차폐가 자기차폐보다 불완전하다 — 반대이다.
  • 둘 다 완전하다 — 자기차폐는 불완전하다.
  • 둘 다 불완전하다 — 정전차폐는 완전하다.
문제 19
환상 철심에 감은 코일에 5[A]의 전류를 흘리면 2000[AT]의 기자력이 생긴다면 코일의 권수는 얼마로 하여야 하는가?
110000
25000
3400
4250
정답 및 해설

코일의 권수는 400회 이다.

공식: F=NIF=NI

N=FI=20005=400N=\dfrac{F}{I}=\dfrac{2000}{5}=400

문제 20
금속도체의 전기저항은 일반적으로 온도와 어떤 관계인가?
1전기저항은 온도의 변화에 무관하다.
2전기저항은 온도의 변화에 대해 정특성을 갖는다.
3전기저항은 온도의 변화에 대해 부특성을 갖는다.
4금속도체의 종류에 따라 전기저항의 온도 특성은 일관성이 없다.
정답 및 해설

금속도체는 온도가 상승하면 금속 이온(격자)의 열진동이 심해져 자유전자의 이동을 더 많이 방해하므로 전기저항이 증가한다.

즉 온도와 저항이 같은 방향으로 변화하는 정특성(양의 온도계수)을 가지며, 이는 반도체나 전해질처럼 온도가 오르면 저항이 감소하는 부특성과 대비된다.

문제 21
정격전압 7.2kV, 정격차단용량 100MVA인 3상 차단기의 정격 차단전류는 약 몇 kA인가?
14
26
37
48
정답 및 해설

정격 차단전류는 약 8kA이다.

3상 차단기의 정격차단용량은 Ps = √3·Vn·Is로 정의된다.
Ps=3 VnIsP_s=\sqrt{3}\,V_n I_s

차단전류를 구하면
Is=Ps3 Vn=100×1063×7200=100×10612470=8.02×103I_s=\dfrac{P_s}{\sqrt{3}\,V_n}=\dfrac{100\times10^6}{\sqrt{3}\times7200}=\dfrac{100\times10^6}{12470}=8.02\times10^3 A이다.

따라서 약 8kA이다.

문제 22
다음 중 부하전류의 차단능력이 없는 것은?
1부하개폐기(LBS)
2유입차단기(OCB)
3진공차단기(VCB)
4단로기(DS)
정답 및 해설

부하전류 차단 능력이 없는 것은 단로기이다.

단로기는 무부하 상태에서만 회로를 개폐할 수 있다.

  • 부하개폐기는 부하 전류를 개폐할 수 있다.
  • 유입차단기는 전류를 차단할 수 있다.
  • 진공차단기는 전류를 차단할 수 있다.
문제 23
우리나라 22.9kV 배전선로에 적용하는 피뢰기의 공칭방전전류[A]는?
11500
22500
35000
410000
정답 및 해설

22.9kV 배전선로 피뢰기의 공칭방전전류는 2500A이다.

배전계통의 뇌서지나 개폐서지로부터 설비를 보호하기 위해 시설하며, 공칭방전전류는 2500A로 정해져 있다.

변전소나 발전소에 적용하는 더 높은 전압 계통용 피뢰기와는 구분되는 배전용 규격값이다.

문제 24
다음 중 조상설비가 아닌 것은?
1동기 조상기
2진상 콘덴서
3상순 표시기
4분로 리액터
정답 및 해설

상순 표시기는 조상설비가 아니다.

상순 표시기는 상의 순서를 확인하는 계기이다.

  • 동기 조상기는 진상·지상 무효전력을 모두 공급한다.
  • 진상 콘덴서는 진상 무효전력을 공급한다.
  • 분로 리액터는 지상 무효전력을 흡수한다.
문제 25
초고압 장거리 송전선로에 접속되는 1차 변전소에 병렬 리액터를 설치하는 목적은?
1페란티 효과 방지
2코로나 손실 경감
3전압강하 경감
4선로손실 경감
정답 및 해설

초고압 장거리 송전선로는 선로의 대지정전용량이 커서 경부하 시 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 페란티 현상이 발생하기 쉽다.

1차 변전소에 병렬(분로) 리액터를 설치하면 선로의 충전전류로 인한 진상 무효전력을 상쇄시켜 이러한 전압 상승을 억제할 수 있으므로, 병렬 리액터의 설치 목적은 페란티 효과 방지에 있다.

코로나 손실 경감은 복도체·굵은 전선 채용, 전압강하·선로손실 경감은 승압이나 역률개선 등 다른 대책과 관련이 있다.

문제 26
파동임피던스가 300Ω인 가공송전선 1km 당의 인덕턴스는 몇 mH/km 인가? (단, 저항과 누설콘덕턴스는 무시한다.)
10.5
21
31.5
42
정답 및 해설

인덕턴스는 1 mH/km이다.

무손실 선로에서는 Z0=LCZ_0=\sqrt{\dfrac{L}{C}}이고 전파속도는 v=1LC=3×108v=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}=3\times10^8 m/s이므로 L=Z0vL=\dfrac{Z_0}{v}이다.

L=3003×108=1×10−6L=\dfrac{300}{3\times10^8}=1\times10^{-6} H/m == 1 mH/km

문제 27
과전류 계전기의 반한시 특성이란?
1동작전류가 커질수록 동작시간이 짧아진다.
2동작전류가 적을수록 동작시간이 짧아진다.
3동작전류에 관계없이 동작시간은 일정하다.
4동작전류가 커질수록 동작시간이 길어진다.
정답 및 해설

과전류 계전기의 반한시 특성은 동작전류가 커질수록 동작시간이 짧아지는 특성이다.

동작전류의 크기와 동작시간이 반비례 관계이므로 전류가 클수록 계전기가 더 빨리 동작한다.

이는 고장전류가 클수록 신속히 차단해야 하는 보호협조의 목적에 부합한다.

  • 동작전류와 무관하게 일정한 시간에 동작하는 것은 정한시 특성이다.
  • 전류가 작을수록 빨리 동작한다는 설명은 반한시 특성과 구별된다.
문제 28
중성점 저항 접지방식의 병행 2회선 송전선로의 지락사고 차단에 사용되는 계전기는?
1선택접지계전기
2거리 계전기
3과전류계전기
4역상계전기
정답 및 해설

병행 2회선의 지락 차단에는 선택접지계전기를 쓴다.

고장 회선을 선택하여 차단하는 방향성 계전기이다.

  • 거리 계전기는 임피던스를 측정해 동작한다.
  • 과전류계전기는 전류 크기만으로 동작한다.
  • 역상계전기는 불평형 검출용이다.
문제 29
차단기의 정격차단 시간은?
1고장발생부터 소호까지의 시간
2가동접촉자 시동부터 소호까지의 시간
3트립 코일 여자부터 가동접촉자 시동까지의 시간
4트립 코일 여자부터 소호까지의 시간
정답 및 해설

정격차단시간은 트립 코일 여자부터 소호까지의 시간이다.

개극 시간과 아크 시간을 합친 값으로 트립 신호 순간부터 센다.

  • 고장 발생부터 소호까지는 정격차단시간이 아니다.
  • 가동접촉자 시동부터 소호까지는 아크 시간 쪽이다.
  • 트립 코일 여자부터 가동접촉자 시동까지는 개극 시간이다.
문제 30
부하전류 및 단락전류를 모두 개폐할 수 있는 스위치는?
1단로기
2차단기
3선로개폐기
4전력퓨즈
정답 및 해설

부하전류와 단락전류를 모두 개폐할 수 있는 스위치는 차단기이다.

차단기는 정상적인 부하전류의 개폐는 물론 사고 시 발생하는 큰 단락전류까지 안전하게 차단할 수 있는 유일한 스위치 설비이다.

  • 단로기는 무부하 상태에서만 개폐할 수 있다.
  • 선로개폐기는 부하전류 개폐라는 제한된 기능만 가진다.
  • 전력퓨즈는 단락전류 차단이라는 제한된 기능만 가진다.
문제 31
1선 지락시 건전상의 전압상승이 가장 적은 중성점 접지 방식은?
1직접 접지방식
2비접지 방식
3저항 접지방식
4소호 리액터 접지 방식
정답 및 해설

건전상 전압 상승이 가장 작은 방식은 직접 접지방식이다.

중성점을 직접 접지하면 지락 시 건전상 전압이 크게 오르지 않는다.

  • 비접지방식은 건전상 전압이 선간 전압까지 오른다.
  • 저항 접지방식은 직접접지보다 상승이 크다.
  • 소호 리액터 접지방식은 건전상 전압이 크게 상승한다.
문제 32
석탄연소 화력발전소에서 사용되는 집진장치의 효율이 가장 큰 것은?
1전기식 집진장치
2수세식 집진장치
3원심력식 집진장치
4직렬결합식 집진장치
정답 및 해설

효율이 가장 큰 집진장치는 전기식 집진장치이다.

전기식은 미세한 입자까지 쿨롱력으로 포집하여 효율이 가장 높다.

  • 수세식 집진장치는 물로 씻어 포집한다.
  • 원심력식 집진장치는 큰 입자 포집에 적합하다.
  • 직렬결합식은 여러 방식을 직렬로 조합한 것으로 단독 전기식을 넘지는 않는다.
문제 33
초호각(arcing horn)의 역할은?
1풍압을 조정한다.
2차단기의 단락강도를 높인다.
3송전효율을 높인다.
4애자의 파손을 방지한다.
정답 및 해설

초호각의 역할은 애자의 파손 방지이다.

섬락 아크가 애자 표면에서 일어나지 않고 뿔 사이에서 일어나도록 유도한다.

  • 풍압 조정과는 무관하다.
  • 차단기의 단락강도와 무관하다.
  • 송전효율과는 무관하다.
문제 34
그림과 같은 회로에 있어서의 합성 4단자 정수에서 B0의 값은?
1B0=B+Ztr
2B0=A+BZtr
3B0=C+DZtr
4B0=B+AZtr
정답 및 해설

합성 4단자 정수의 B₀ 는 B₀=B+A·Ztr이다.

그림은 4단자망 (A,B,C,D)의 출력 쪽에 직렬 임피던스 Ztr 를 이어 붙인 종속 접속이다. 직렬 임피던스 하나의 4단자 정수는 A=1, B=Ztr, C=0, D=1 이다.

종속 접속의 합성 정수는 앞단 정수와 뒷단 정수를 행렬곱으로 묶어 얻는다. 원소별로 쓰면 A0=AA_0=A, B0=AZtr+BB_0=AZ_{tr}+B, C0=CC_0=C, D0=CZtr+DD_0=CZ_{tr}+D이다.

따라서 B₀ 는 B에 A와 Ztr 의 곱이 더해진 값이다.

문제 35
수전용 변전설비의 1차측 차단기의 용량은 주로 어느 것에 의하여 정해지는가?
1수전 계약용량
2부하설비의 용량
3공급측 전원의 단락용량
4수전전력의 역률과 부하율
정답 및 해설

수전용 변전설비 1차측 차단기의 용량은 주로 공급측 전원의 단락용량에 의해 정해진다.

차단기는 사고 시 흐르는 최대 단락전류를 안전하게 차단할 수 있어야 하므로, 부하설비 용량이나 수전 계약용량이 아니라 공급측 계통에서 흘려보낼 수 있는 단락용량을 기준으로 정격차단용량을 선정한다.

문제 36
3상 3선식에서 전선 한 가닥에 흐르는 전류는 단상 2선식의 경우의 몇 배가 되는가? (단, 송전전력, 부하역률, 송전 거리, 전력손실 및 선간전압이 같다.)
11/√3
22/3
33/4
44/9
정답 및 해설

3상 3선식의 선전류는 단상 2선식의 13\frac{1}{\sqrt{3}}배이다.

송전전력, 역률, 거리, 전력손실, 선간전압이 같은 조건에서 비교한 결과이다.

3상 방식은 같은 전력을 더 적은 전류로 보낼 수 있어 전선 재료 면에서 유리하다.

문제 37
어느 일정한 방향으로 일정한 크기 이상의 단락전류가 흘렀을 때 동작하는 보호계전기의 약어는?
1ZR
2UFR
3OVR
4DOCR
정답 및 해설

해당하는 약어는 DOCR(Directional Over Current Relay)이다.

일정한 방향으로만 정해진 크기 이상의 단락전류가 흐를 때 동작하는 계전기는 방향성 과전류계전기이다.

  • ZR은 거리를 검출하는 거리계전기이다.
  • UFR은 주파수 저하를 검출하는 부족주파수계전기이다.
  • OVR은 과전압을 검출하는 과전압계전기이다.

이들은 모두 방향성 단락전류 검출과는 동작 원리가 다르다.

문제 38
피뢰기의 구비조건으로 옳지 않은 것은?
1충격방전 개시 전압이 낮을 것
2상용 주파 방전 개시 전압이 높을 것
3방전 내량이 작으면서 제한 전압이 높을 것
4속류 차단 능력이 충분할 것
정답 및 해설

방전 내량이 작으면서 제한 전압이 높을 것은 구비조건이 아니다.

피뢰기는 방전 내량이 크고 제한 전압이 낮아야 한다.

  • 충격방전 개시 전압이 낮아야 서지를 빨리 방전한다.
  • 상용 주파 방전 개시 전압이 높아야 정상 전압에서 동작하지 않는다.
  • 속류 차단 능력이 충분해야 한다.
문제 39
한류 리액터의 사용 목적은?
1단락 전류의 제한
2충전 전류의 제한
3누설 전류의 제한
4접지 전류의 제한
정답 및 해설

한류 리액터의 목적은 단락 전류의 제한이다.

계통에 직렬로 넣어 단락 시 전류의 크기를 제한하고 차단기 부담을 줄인다.

  • 충전전류 제한과는 관련이 없다.
  • 누설전류 제한과는 관련이 없다.
  • 접지전류 제한은 접지 리액터나 저항의 목적이다.
문제 40
그림에서 X부분에 흐르는 전류는 어떤 전류인가?
1b상 전류
2정상전류
3역상전류
4영상전류
정답 및 해설

X부분에 흐르는 전류는 영상전류이다.

그림은 3상 선로 IA, IB, IC에 각각 CT를 넣고 2차측을 공통선으로 묶어 접지한 잔류회로 결선이다.

상마다 계전기가 하나씩 달려 있고, 세 CT 2차 전류가 합류해 되돌아가는 공통선 위의 지점이 X이며 그 자리에도 계전기가 하나 더 들어가 있다.

키르히호프 전류법칙에 따라 X에 흐르는 전류는 세 상 전류의 합이다.
대칭좌표법으로 쓰면 IX=IA+IB+IC=3I0I_X = I_A + I_B + I_C = 3I_0이다.

3상이 평형이면 합이 0이 되어 X에는 아무 전류도 흐르지 않는다.

합이 0이 아니게 되는 경우는 영상분이 발생하는 지락사고뿐이다.

따라서 X에 나타나는 것은 영상전류(크기로는 그 3배)이며, 이 자리에 지락계전기를 달아 지락을 검출한다.

정상분·역상분은 세 상의 합이 항상 0이라 이 지점에는 나타나지 않는다.

문제 41
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 rpmN_s=\dfrac{120\times60}{4}=1800\,\mathrm{rpm}
s=1800−15001800=16s=\dfrac{1800-1500}{1800}=\dfrac{1}{6}

f2=sf1=16×60=10 Hzf_2=sf_1=\dfrac{1}{6}\times60=10\,\mathrm{Hz}

문제 42
권선형 유도전동기의 속도제어 방법 중 저항제어법의 특징으로 옳은 것은?
1효율이 높고 역률이 좋다.
2부하에 대한 속도 변동률이 작다.
3구조가 간단하고 제어조작이 편리하다.
4전부하로 장시간 운전하여도 온도에 영향이 적다.
정답 및 해설

저항제어법의 특징은 구조가 간단하고 제어조작이 편리하다는 점이다.

2차 저항제어법은 회전자 회로에 외부저항을 삽입해 슬립을 변화시켜 속도를 제어하며, 저항값 조정만으로 간단하게 속도를 바꿀 수 있다.

  • 저항에서 2차 동손이 크게 발생해 효율과 역률이 나빠진다.
  • 부하변동에 따른 속도변동률이 크다.
  • 저항의 발열로 장시간 전부하 운전 시 온도 영향도 크다.
문제 43
명판(name plate)에 정격전압 220[V], 정격전류 14.4[A], 출력 3.7[kW]로 기재되어 있는 3상 유도전동기가 있다. 이 전동기의 역률을 84[%]라 할때 이 전동기의 효율[%]은?
178.25
278.84
379.15
480.27
정답 및 해설

효율은 약 80.27[%]이다.

효율은 출력 ÷ 3상 입력 전력이다.

Pin=3×220×14.4×0.84≈4609 WP_{in}=\sqrt3\times220\times14.4\times0.84\approx4609\,\mathrm{W}

η=37004609×100≈80.27 %\eta=\dfrac{3700}{4609}\times100\approx80.27\,\%

문제 44
어떤 직류 전동기의 유기전력이 200V, 매분 회전수가 1200rpm으로 토크 16.2kg∙m를 발생하고 있을 때의 전류는 약 몇 A 인가?
160
280
3100
4120
정답 및 해설

전류는 약 100[A]이다.

기계적 출력 = 전기적 출력이므로 EIa=ωTEI_a=\omega T 로 놓는다.

ω=2π×120060≈125.7 rad/s\omega=\dfrac{2\pi\times1200}{60}\approx125.7\,\mathrm{rad/s}
T=16.2×9.8=158.8 N⋅mT=16.2\times9.8=158.8\,\mathrm{N\cdot m}

Ia=ωTE=125.7×158.8200≈100 AI_a=\dfrac{\omega T}{E}=\dfrac{125.7\times158.8}{200}\approx100\,\mathrm{A}

문제 45
동기 전동기의 진상전류에 의한 전기자 반작용은 어떤 작용을 하는가?
1횡축 반작용
2교차 자화작용
3증자 작용
4감자 작용
정답 및 해설

동기 전동기의 진상전류에 의한 전기자 반작용은 감자 작용이다.

동기전동기는 동기발전기와 부하전류의 방향이 반대이므로 전기자반작용도 발전기의 경우와 반대로 나타난다.

동기발전기에서 진상전류가 증자작용을 일으키는 것과 달리, 동기전동기에서 진상전류는 계자자속을 약화시킨다.

문제 46
트라이액(triac)에 대한 설명으로 틀린 것은?
1쌍방향성 3단자 사이리스터이다.
2턴오프 시간이 SCR보다 짧으며 급격한 전압변동에 강하다.
3SCR 2개를 서로 반대방향으로 병렬 연결하여 양방향 전류제어가 가능하다.
4게이트에 전류를 흘리면 어느 방향이든 전압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 도통한다.
정답 및 해설

틀린 설명은 턴오프 시간이 SCR에 비해 짧고 급격한 전압변동에 강하다는 것이다.

트라이액은 턴오프 시간이 SCR에 비해 길고, 급격한 전압변동(dv/dt)에 취약해 오동작이 생기기 쉽다.

  • 쌍방향성 3단자 사이리스터라는 설명은 옳다.
  • SCR 2개를 역병렬로 연결한 것과 같아 양방향 전류제어가 가능하다는 설명은 옳다.
  • 게이트에 전류를 흘리면 어느 방향이든 전압이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 도통한다는 설명은 옳다.
문제 47
출력 3[kW], 1500[rpm]인 전동기의 토크[kg ㆍ m]는?
11.95
22.12
32.90
43.82
정답 및 해설

토크는 약 1.95[kg·m]이다.

공학 단위 토크 공식 T=0.975PNT=0.975\dfrac{P}{N} (P는 [W], N은 [rpm])을 쓴다.

T=0.975×30001500=1.95 kg⋅mT=0.975\times\dfrac{3000}{1500}=1.95\,\mathrm{kg\cdot m}

문제 48
일정 전압으로 운전하는 직류발전기의 손실이 y+xI2으로 표시될 때 효율이 최대가 되는 전류는? (단, x,y는 정수이다.)
1y/x
2x/y
3√(y/x)
4xy\sqrt{\dfrac{x}{y}}
정답 및 해설

효율이 최대가 되는 전류는 yx\sqrt{\dfrac{y}{x}} 이다. 최대 효율은 고정손 = 가변손일 때 생긴다.

손실 y+xI2y + xI^2 에서 y 는 전류와 무관한 고정손, xI2xI^2 는 전류의 제곱에 비례하는 가변손이다. 최대 효율 조건 y=xI2y = xI^2 에서 I=yxI = \sqrt{\dfrac{y}{x}} 이다.

  • "y/x"는 I2I^2 의 값이며 제곱근을 취하지 않은 것이다.
  • "x/y"는 I2I^2 의 식을 거꾸로 세운 뒤 제곱근도 취하지 않은 값이다.
  • xy\sqrt{\dfrac{x}{y}} 로 쓴 보기는 분자·분모가 뒤바뀌어 xI2=yxI^2 = y 를 만족하지 않는다.
문제 49
출력 10HP, 600rpm 인 전동기의 토크는 약 몇 kg∙m인가? (단, 1HP = 746W 임)
111.8
2118
312.1
4121
정답 및 해설

토크는 약 12.1[kg·m]이다.

먼저 마력을 와트로 환산한 뒤 T=0.975PNT=0.975\dfrac{P}{N} 에 넣는다.

P=10×746=7460 WP=10\times746=7460\,\mathrm{W}

T=0.975×7460600≈12.1 kg⋅mT=0.975\times\dfrac{7460}{600}\approx12.1\,\mathrm{kg\cdot m}

문제 50
동기발전기의 권선을 분포권으로 하면?
1난조를 방지한다.
2파형이 좋아진다.
3권선의 리액턴스가 커진다.
4집중권에 비하여 합성 유도 기전력이 높아진다.
정답 및 해설

분포권으로 하면 파형이 좋아진다.

여러 슬롯에 코일을 나누어 배치하므로 각 코일의 고조파 성분이 서로 상쇄되어 유기기전력 파형이 정현파에 가까워진다.

  • 난조 방지는 분포권이 아니라 제동권선의 역할이다.
  • 합성 유도기전력은 분포계수(kd<1k_d\lt 1)만큼 줄어, 집중권보다 오히려 작아진다.
문제 51
3000V의 단상 배전선 전압을 3300V로 승압하는 단권 변압기의 자기 용량은 약 몇 kVA인가? (단, 여기서 부하 용량은 100kVA이다.)
12.1
25.3
37.4
49.1
정답 및 해설

자기용량은 약 9.1 kVA이다.

단권변압기는 승압분 (Vh−Vl)(V_h-V_l)만을 직렬권선이 부담하므로 자기용량 PsP_s와 부하용량 PLP_L의 비는 다음과 같다.

PsPL=Vh−VlVh=3300−30003300=0.0909\dfrac{P_s}{P_L}=\dfrac{V_h-V_l}{V_h}=\dfrac{3300-3000}{3300}=0.0909
Ps=0.0909×100=9.09P_s=0.0909\times100=9.09 [kVA]

승압비가 1에 가까울수록 자기용량이 작아져 같은 부하를 훨씬 작은 변압기로 감당할 수 있다.

문제 52
스테핑전동기의 스텝각이 3°이고, 스테핑주파수(pulse rate)가 1200pps이다. 이 스테핑전동기의 회전속도[rps]는?
110
212
314
416
정답 및 해설

회전속도는 10rps이다.

스텝각을 360°로 나눈 값에 펄스속도를 곱해 구한다.

N[rps]=θs360°×fp=3°360°×1200=10 rpsN[\mathrm{rps}]=\dfrac{\theta_s}{360°}\times f_p=\dfrac{3°}{360°}\times1200=10\,\mathrm{rps}

문제 53
극수 6, 회전수 1200[rpm]의 교류발전기와 병렬운전 하는 극수 8의 교류발전기의 회전수는 몇 [rpm] 이어야 하는가?
1800
2900
31050
41100
정답 및 해설

병렬운전할 발전기의 회전수는 900[rpm]이어야 한다.

병렬운전을 하려면 주파수가 같아야 한다.

f=pN120=6×1200120=60 Hzf=\dfrac{pN}{120}=\dfrac{6\times1200}{120}=60\,\mathrm{Hz}

N=120fp=120×608=900 rpmN=\dfrac{120f}{p}=\dfrac{120\times60}{8}=900\,\mathrm{rpm}

문제 54
단상 50[Hz], 전파정류 회로에서 변압기의 2차 상전압 100[V], 수은 정류기의 전압강하 20[V]에서 회로 중의 인덕턴스는 무시한다. 외부부하로서 기전력 50[V], 내부저항 0.3[Ω]의 축전지를 연결할 때 평균 출력은 약 몇 [W]인가?
14556
24667
34778
44889
정답 및 해설

평균 출력은 약 4667W이다.

단상 전파정류의 이론 평균 직류전압은 Ed0=0.9E2=0.9×100=90 VE_{d0}=0.9E_2=0.9\times100=90\,\mathrm{V}이다.

여기서 정류기의 전압강하 20V를 빼면 실제 평균 직류전압은 Ed=90−20=70 VE_d=90-20=70\,\mathrm{V}이다.

이 전압이 기전력 50V, 내부저항 0.3Ω인 축전지에 인가되므로 평균전류는 I=Ed−Ebr=70−500.3≈66.7 AI=\dfrac{E_d-E_b}{r}=\dfrac{70-50}{0.3}\approx66.7\,\mathrm{A}이다.

따라서 평균 출력은 P=Ed×I=70×66.7≈4667 WP=E_d\times I=70\times66.7\approx4667\,\mathrm{W}이다.

문제 55
어떤 변압기의 부하역률이 60%일 때 전압변동률이 최대라고 한다. 지금 이 변압기의 부하역률이 100%일 때 전압변동률을 측정 했더니 3%였다. 이 변압기의 부하역률이 80% 일 때 전압변동률은 몇 % 인가?
12.4
23.6
34.8
45.0
정답 및 해설

역률 80%일 때 전압변동률은 4.8%이다.

전압변동률은 ε=pcos⁡θ+qsin⁡θ\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta(pp: %저항강하, qq: %리액턴스강하)로 나타난다.

역률 100%(cos⁡θ=1\cos\theta=1)에서 전압변동률이 3%이므로 p=3p=3이다.

전압변동률이 최대가 되는 역률은 cos⁡θ=pp2+q2\cos\theta=\dfrac{p}{\sqrt{p^2+q^2}}이고 이 값이 0.6이므로 9+q2=30.6=5\sqrt{9+q^2}=\dfrac{3}{0.6}=5, 즉 q=4q=4이다.

역률 80%(cos⁡θ=0.8, sin⁡θ=0.6\cos\theta=0.8,\ \sin\theta=0.6)에서 ε=3×0.8+4×0.6=2.4+2.4=4.8%\varepsilon=3\times0.8+4\times0.6=2.4+2.4=4.8\%가 된다.

문제 56
3상 유도 전동기의 원선도 작성에 필요한 기본량을 구하기 위한 시험이 아닌것은?
1충격전압시험
2저항측정시험
3무부하시험
4구속시험
정답 및 해설

원선도 작성에 필요한 시험이 아닌 것은 충격전압시험이다.

원선도는 무부하 시험, 구속(단락) 시험, 권선 저항 측정 세 가지 데이터로 그린다.

  • 저항측정시험 — 1차 동손 분리에 필요하다.
  • 무부하시험 — 여자전류와 철손을 얻는다.
  • 구속시험 — 단락전류와 임피던스를 얻는다.
문제 57
3상 전원의 수전단에서 전압 3300V, 전류 1000A, 뒤진 역률 0.8의 전력을 받고 있을 때 동기 조상기로 역률을 개선하여 1로 하고자 한다. 필요한 동기조상기의 용량은 약 몇 kVA인가?
11525
21950
33150
43429
정답 및 해설

필요한 동기조상기 용량은 약 3429kVA이다.

수전단 유효전력은 P=3 VIcos⁡θ=3×3300×1000×0.8×10−3≈4572.6 kWP=\sqrt{3}\,VI\cos\theta=\sqrt{3}\times3300\times1000\times0.8\times10^{-3}\approx4572.6\,\mathrm{kW}이다.

역률 0.8(지상)일 때 무효전력은 Q=Ptan⁡θ=4572.6×0.75≈3429 kVarQ=P\tan\theta=4572.6\times0.75\approx3429\,\mathrm{kVar}이다.

역률을 1로 개선하려면 이 무효전력을 전부 상쇄해야 하므로 필요한 용량은 약 3429kVA이다.

문제 58
발전기의 단락비나 동기 임피던스를 산출하는데 필요한 시험은?
1무부하 포화 시험과 3상 단락시험
2정상, 영상 리액턴스의 측정시험
3돌발 단락 시험과 부하시험
4단상 단락 시험과 3상 단락시험
정답 및 해설

단락비와 동기 임피던스는 무부하 포화 시험과 3상 단락 시험으로 구한다.

무부하 포화곡선과 3상 단락곡선에서 같은 계자전류에 대한 값을 읽으면 단락비 및 동기 임피던스를 산출할 수 있다.

  • 정상·영상 리액턴스 측정은 대칭좌표 분석용 시험이다.
  • 돌발 단락 시험은 과도·초기 리액턴스를 구하는 시험이다.
  • 단상 단락 시험은 역상·영상분 측정과 관련되며 단락비 산출용이 아니다.
문제 59
권선형 유도 전동기의 기동시 2차 저항을 넣는 이유는?
1기동 전류 증대
2회전수 감소
3기동 토크 감소
4기동 전류 감소와 토크 증대
정답 및 해설

2차 저항을 넣는 이유는 기동 전류 감소와 기동 토크 증대를 동시에 얻기 위해서이다.

권선형은 2차 회로에 저항을 삽입하면 비례추이에 의해 최대 토크 발생 슬립이 커져 기동 토크가 커지고, 전류는 줄어든다.

  • 기동 전류는 증대가 아니라 감소하는 방향이다.
  • 회전수 감소는 목적이 아니다.
  • 기동 토크는 감소가 아니라 증가한다.
문제 60
직류 및 교류 양용에 사용되는 만능 전동기는?
1복권전동기
2유도전동기
3동기전동기
4직권 정류자전동기
정답 및 해설

직류와 교류 양용의 만능전동기는 직권 정류자전동기이다.

직권전동기는 계자와 전기자가 직렬로 연결되어 있어 전원의 극성(또는 위상)이 반전되면 계자자속과 전기자전류의 방향이 함께 바뀐다.

그래서 토크의 방향이 유지되므로 교류를 인가해도 직류일 때와 같은 방향으로 회전을 계속한다.

문제 61
그림에서 단자 ab에 나타나는 전압 Vab는 몇 [V]인가?
1약 2
2약 4.3
3약 5.6
4약 8
정답 및 해설

단자 ab 전압은 약 4.3 V이다.

그림은 (2Ω, 2V)와 (5Ω, 10V) 두 전원 가지가 병렬이고 두 전지의 극성 방향이 같다. 밀만의 정리를 적용한다.

Vab=22+10512+15=30.7≈4.3 VV_{ab}=\dfrac{\dfrac{2}{2}+\dfrac{10}{5}}{\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{5}}=\dfrac{3}{0.7}\approx4.3\ \mathrm{V}

두 전지 전압(2V, 10V) 사이 값이며, 저항이 작은 2Ω 가지 쪽으로 더 가까워지는 가중 평균이다.

문제 62
다음과 같은 회로에서 t = 0 인 순간에 스위치 S를 닫았다. 이 순간에 인덕턴스 L에 걸리는 전압은? (단, L의 초기 전류는 0 이다.)
10
2LE/R
3E
4E/R
정답 및 해설

스위치를 닫은 순간 인덕턴스 양단 전압은 E이다.

그림은 E, S, R, L 직렬 회로이다. 인덕턴스는 전류의 급변을 막으므로 t=0 에서 전류가 0이고 저항 전압강하도 0 이다.

키르히호프 전압법칙에서 전원 전압 E 가 모두 L 에 걸린다.
vL(0+)=E−Ri(0+)=Ev_L(0^{+})=E-Ri(0^{+})=E

  • 0: t→∞ 정상상태에서 L 에 걸리는 전압이다.
  • LE/R: 단위가 전압이 아니라 V·s 이다.
  • E/R: 정상상태 전류 값으로 전압이 아니라 전류의 단위이다.
문제 63
단자 a-b에 30V의 전압을 가했을 때 전류 I는 3[A]가 흘렀다고 한다. 저항 r[Ω]은 얼마인가?
15
210
315
420
정답 및 해설

저항 r 은 15 Ω이다.

그림에서 a 와 b 사이에는 r 한 개와 r 두 개 직렬(2r)이 병렬로 놓인 델타 회로이다.
Rab=VI=303=10 ΩR_{ab}=\dfrac{V}{I}=\dfrac{30}{3}=10\ \Omega
Rab=r⋅2rr+2r=23r=10 ⇒ r=15 ΩR_{ab}=\dfrac{r\cdot2r}{r+2r}=\dfrac{2}{3}r=10\ \Rightarrow\ r=15\ \Omega

문제 64
R-L-C 직렬공진 회로에서 R=100[Ω], L=314[mH], C=125.6[pF]일 때, 선택도(전압 확대율) Q는?
12×103
23×103
34×102
45×102
정답 및 해설

선택도 Q는 5×10²이다.

RLC 직렬공진에서 Q = (1/R)√(L/C) 이다.

LC=314×10−3125.6×10−12=2.5×109, LC=5×104\dfrac LC=\dfrac{314\times10^{-3}}{125.6\times10^{-12}}=2.5\times10^9,\ \sqrt{\dfrac LC}=5\times10^4

Q=1100×5×104=5×102Q=\dfrac{1}{100}\times5\times10^4=5\times10^2

문제 65
e1=302sin⁡wt[V], e2=402cos⁡(wt−π6)[V]e_1=30\sqrt{2}\sin wt[\mathrm{V}],\ e_2=40\sqrt{2}\cos\left(wt-\dfrac{\pi}{6}\right)[\mathrm{V}]일 때 e1+e2의 실효값은 몇[V]인가?
150
270
310√7
410√37
정답 및 해설

실효값은 10√37[V]이다.

두 전압을 같은 형태(사인)로 맞추어 페이저로 합성한다. 코사인은 사인에 비해 90° 앞선다.

e2=402sin⁡(wt+π3)⇒V˙2=40∠60∘e_2=40\sqrt2\sin\left(wt+\dfrac{\pi}{3}\right)\Rightarrow\dot V_2=40\angle60^\circ, V˙1=30∠0∘\dot V_1=30\angle0^\circ

V˙=30+40(0.5+j0.866)=50+j34.6\dot V=30+40(0.5+j0.866)=50+j34.6
∣V∣=502+34.62=3700=1037 V|V|=\sqrt{50^2+34.6^2}=\sqrt{3700}=10\sqrt{37}\,\mathrm{V}

문제 66
전원이 Y결선, 부하가 Δ결선된 3상 대칭회로가 있다. 전원의 상전압이 220V이고 전원의 상전류가 10A일 경우, 부하한 상의 임피던스[Ω]는?
122√3
222
3223\dfrac{22}{\sqrt{3}}
466
정답 및 해설

전원이 Y결선이므로 선간전압은 상전압의 √3배인 220√3 V 이고, Y결선에서는 선전류가 상전류와 같으므로 선전류는 10A 이다.

부하가 Δ결선이면 부하 한 상에 걸리는 전압은 선간전압 그대로 220√3 V 이고, 부하 한 상의 전류는 선전류의 1/√3 인 10/√3 A 이다.

따라서 부하 한 상의 임피던스는 Z=(220√3)÷(10/√3)=220×3/10=66Ω 이다. 같은 결과를 Y-Δ 등가변환(Δ 임피던스는 Y의 3배)으로도 확인할 수 있다.

문제 67
그림의 회로에서 전류 I 는 약 몇 A 인가? (단, 저항의 단위는 Ω 이다.)
11.125
21.29
36
47
정답 및 해설

그림은 a-b 두 마디 사이에 네 가지가 병렬로 붙은 회로다. 2V-1Ω, 4V-2Ω, 6V-3Ω 의 전압원 가지 세 개와, 전원 없이 2Ω만 있는 가지(여기에 전류 I가 흐름)로 구성되므로 밀만의 정리로 a-b 사이 전압을 먼저 구한다.

Vab=∑EkRk∑1Rk=21+42+6311+12+13+12=62.3333=2.571 VV_{ab}=\dfrac{\sum \dfrac{E_k}{R_k}}{\sum \dfrac{1}{R_k}}=\dfrac{\dfrac{2}{1}+\dfrac{4}{2}+\dfrac{6}{3}}{\dfrac{1}{1}+\dfrac{1}{2}+\dfrac{1}{3}+\dfrac{1}{2}}=\dfrac{6}{2.3333}=2.571\,\mathrm{V}

전원이 없는 2Ω 가지에는 이 전압이 그대로 걸리므로 I=Vab2=2.5712≒1.29 AI=\dfrac{V_{ab}}{2}=\dfrac{2.571}{2}\fallingdotseq 1.29\,\mathrm{A} 이다. 분자에는 전원이 있는 가지만 들어가지만 분모에는 전류를 구하려는 2Ω 가지의 컨덕턴스(1/2)까지 반드시 포함해야 하며, 이를 빠뜨리면 전압이 3.27V로 커져 답이 달라진다.

문제 68
100kVA 단상 변압기 3대로 △결선하여 3상 전원을 공급하던 중 1대의 고장으로 V결선하였다면 출력은 약 몇 kVA인가?
1100
2173
3245
4300
정답 및 해설

V결선 출력은 약 173kVA이다.

3대의 단상 변압기로 △결선하여 쓰다가 1대가 고장나 V결선으로 운전하면, 출력은 변압기 1대 용량의 √3배가 된다.

PV=3×100 kVA≈173 kVAP_V=\sqrt{3}\times100\ \mathrm{kVA}\approx173\ \mathrm{kVA}

문제 69
그림과 같은 회로에서 공진시의 어드미턴스[℧]는?
1CR/L
2LC/R
3C/RL
4R/LC
정답 및 해설

공진 시 어드미턴스는 CR/L이다.

그림은 (R, L 직렬)에 C 가 병렬인 회로이다. 합성 어드미턴스 Y=jωC+1R+jωLY=j\omega C+\dfrac{1}{R+j\omega L} 이 실수(허수부 0)가 되는 조건은 R2+ω2L2=LCR^{2}+\omega^{2}L^{2}=\dfrac{L}{C} 이다.

이 조건을 실수부에 넣으면 Y=RR2+ω2L2=RL/C=CRLY=\dfrac{R}{R^{2}+\omega^{2}L^{2}}=\dfrac{R}{L/C}=\dfrac{CR}{L}

  • LC/R: R 이 분모에 있어 R 이 클수록 어드미턴스가 줄어드는데, 실제로는 R 에 비례한다.
  • C/RL: R 이 분모에 있어 같은 이유로 맞지 않는다.
  • R/LC: C 가 분모에 있어 C 가 클수록 감소하는데, 실제로는 C 에 비례한다.
문제 70
V1(s)을 입력, V2(s)를 출력이라 할 때, 다음 회로의 전달함수는? (단, C1 = 1F, L1 = 1H)
1ss+1\dfrac{s}{s+1}
2s2s2+1\dfrac{s^2}{s^2+1}
31s+1\dfrac{1}{s+1}
41+1s1+\dfrac{1}{s}
정답 및 해설

그림의 회로는 입력 V1(s)V_1(s) 쪽에서 보아 C1이 직렬(가로)로, L1이 병렬(세로)로 놓여 있고, 출력 V2(s)V_2(s) 는 L1 양단에서 얻는다. 곧 전형적인 분압 회로이다.

복소 임피던스로 바꾸면 ZC=1sC1Z_C = \dfrac{1}{sC_1}, ZL=sL1Z_L = sL_1 이므로 전달함수는 G(s)=V2(s)V1(s)=sL11sC1+sL1=s2L1C1s2L1C1+1G(s) = \dfrac{V_2(s)}{V_1(s)} = \dfrac{sL_1}{\dfrac{1}{sC_1} + sL_1} = \dfrac{s^2 L_1 C_1}{s^2 L_1 C_1 + 1} 이다.

여기에 C1=1 FC_1 = 1\,\mathrm{F}, L1=1 HL_1 = 1\,\mathrm{H} 를 대입하면 G(s)=s2s2+1G(s) = \dfrac{s^2}{s^2 + 1} 이 된다. s가 0에 가까울 때(저주파) 0, s가 클 때(고주파) 1에 가까워지는 고역통과 특성이라는 점으로도 형태를 검증할 수 있다.

문제 71

어떤 회로의 전압이 v=1002sin⁡ωt+602sin⁡(3ωt+60∘)+402sin⁡5ωt [V]v = 100\sqrt{2}\sin\omega t + 60\sqrt{2}\sin(3\omega t + 60^\circ) + 40\sqrt{2}\sin 5\omega t\,[\mathrm{V}], 전류가 i=82sin⁡(ωt−60∘)+52sin⁡3ωt [A]i = 8\sqrt{2}\sin(\omega t - 60^\circ) + 5\sqrt{2}\sin 3\omega t\,[\mathrm{A}] 일 때 이 회로의 소비전력은 몇 [W]인가?

1550
2700
3800
41100
정답 및 해설

이 회로의 소비전력은 550W이다.

소비전력은 같은 차수의 전압·전류 성분끼리만 발생한다.
기본파: 100×8×cos⁡60∘=400 [W]100\times 8\times\cos 60^\circ = 400\,[\mathrm{W}]
제3고조파: 60×5×cos⁡60∘=150 [W]60\times 5\times\cos 60^\circ = 150\,[\mathrm{W}]

제5고조파는 전류 성분이 없어 0이다.
P=400+150=550 [W]P = 400 + 150 = 550\,[\mathrm{W}]

문제 72
f(t)=δ(t)−be−btf(t)=\delta(t)-be^{-bt} 의 라플라스 변환은?(단, δ(t)\delta(t) 는 임펄스 함수이다.)
1bs+b\dfrac{b}{s+b}
2s(1−b)+5s(s+b)\dfrac{s(1-b)+5}{s(s+b)}
31s(s+b)\dfrac{1}{s(s+b)}
4ss+b\dfrac{s}{s+b}
정답 및 해설

변환 결과는 ss+b\dfrac{s}{s+b}이다.

단위 임펄스의 변환은 1, 지수함수의 변환은 1s+b\dfrac{1}{s+b} 이다. 항별로 변환해 합친다.

L[δ(t)]=1, L[be−bt]=bs+b\mathcal{L}[\delta(t)]=1,\ \mathcal{L}[be^{-bt}]=\dfrac{b}{s+b}

1−bs+b=ss+b1-\dfrac{b}{s+b}=\dfrac{s}{s+b}

문제 73
불평형 Y 결선의 부하 회로에 평형 3상 전압을 가할 경우 중성점의 전위 Vn′n(V)는? (단, Z1, Z2, Z3는 각 상의 임피던스(Ω)이고, Y1, Y2, Y3는 각 상의 임피던스에 대한 어드미턴스(℧)이다.)
1E1+E2+E3Z1+Z2+Z3\dfrac{E_1+E_2+E_3}{Z_1+Z_2+Z_3}
2Z1E1+Z2E2+Z3E3Z1+Z2+Z3\dfrac{Z_1E_1+Z_2E_2+Z_3E_3}{Z_1+Z_2+Z_3}
3E1+E2+E3Y1+Y2+Y3\dfrac{E_1+E_2+E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}
4Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3\dfrac{Y_1E_1+Y_2E_2+Y_3E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}
정답 및 해설

중성점의 전위는 Vn′n=Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3V_{n'n}=\dfrac{Y_1E_1+Y_2E_2+Y_3E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}이다.

그림은 기전력 E1, E2, E3의 중성점 n과 부하 임피던스 Z1, Z2, Z3의 중성점 n′을 가진 불평형 Y 결선 회로이며, 두 중성점 사이의 전위가 Vn′n이다.

중성선이 없어 세 상의 전류 합이 0이므로 밀만의 정리를 쓴다. 각 가지 전류를 Ik=(Ek−Vn′n)YkI_k=\left(E_k-V_{n'n}\right)Y_k로 놓고 I1+I2+I3=0I_1+I_2+I_3=0을 풀면 된다.

정리하면 Vn′n=Y1E1+Y2E2+Y3E3Y1+Y2+Y3V_{n'n}=\dfrac{Y_1E_1+Y_2E_2+Y_3E_3}{Y_1+Y_2+Y_3}이다. 즉 어드미턴스를 가중치로 삼은 기전력의 가중평균 형태이며, 임피던스를 그대로 곱하거나 분모에 임피던스 합을 두는 식으로는 성립하지 않는다.

평형(Y1=Y2=Y3)이면 분자가 Y(E1+E2+E3)=0이 되어 중성점 전위가 0이 되는 것도 이 식으로 확인된다.

문제 74
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 75
그림과 같은 구형파의 라플라스 변환은?
12s(1−e4s)\dfrac{2}{s}(1 - e^{4s})
22s(1−e−4s)\dfrac{2}{s}(1 - e^{-4s})
34s(1−e4s)\dfrac{4}{s}(1-e^{4s})
44s(1−e−4s)\dfrac{4}{s}(1-e^{-4s})
정답 및 해설

구형파의 라플라스 변환은 F(s)=2s(1−e−4s)F(s)=\dfrac{2}{s}(1-e^{-4s})이다.

그림의 파형은 0≤t<40 \le t \lt 4 구간에서만 높이가 2이고 그 밖에서는 0이므로 f(t)=2{u(t)−u(t−4)}f(t)=2\{u(t)-u(t-4)\}로 쓸 수 있다.

단위계단함수의 라플라스 변환은 1s\frac{1}{s}이고, 시간추이 정리에 의해 4만큼 늦은 항은 1se−4s\frac{1}{s}e^{-4s}이 된다.
따라서 F(s)=2s−2se−4s=2s(1−e−4s)F(s)=\frac{2}{s}-\frac{2}{s}e^{-4s}=\frac{2}{s}(1-e^{-4s})이다.

높이가 2이므로 계수가 2s\frac{2}{s}이고, 파형이 t=4에서 끝나므로 지수는 e−4se^{-4s}이다.

문제 76
기본파의 60% 인 제3고조파와 80% 인 제5고조파를 포함하는 전압의 왜형률은?
10.3
21
35
410
정답 및 해설

왜형률은 1이다.

왜형률(THD)은 기본파 실효값에 대한 전체 고조파 실효값의 비로 정의되며, 각 고조파 성분의 제곱합의 제곱근으로 계산한다.

THD=0.62+0.82=0.36+0.64=1=1THD=\sqrt{0.6^2+0.8^2}=\sqrt{0.36+0.64}=\sqrt{1}=1

문제 77
불평형 3상전류 Ia=10+j2[A], Ib=-20-j24[A], Ic=-5+j10[A]일 때의 영상전류 I0[A]는?
115+j2
2-5-j4
3-15-j12
4-45-j36
정답 및 해설

영상전류는 -5 - j4[A]이다.

영상분은 세 상 전류 합의 1/3이다.

I˙0=13(I˙a+I˙b+I˙c)\dot I_0=\dfrac13(\dot I_a+\dot I_b+\dot I_c)

=13{(10−20−5)+j(2−24+10)}=13(−15−j12)=−5−j4 A=\dfrac13\{(10-20-5)+j(2-24+10)\}=\dfrac13(-15-j12)=-5-j4\,\mathrm{A}

문제 78
그림과 같은 순저항으로 된 회로에 대칭 3상 전압을 가했을 때, 각 선에 흐르는 전류가 같으려면 R[Ω]의 값은?
120
225
330
435
정답 및 해설

각 선에 흐르는 전류가 같으려면 R = 25Ω이어야 한다.

그림의 부하는 100Ω·100Ω·200Ω으로 이루어진 Δ 결선이고, a 단자에만 저항 R이 직렬로 들어 있다. 두 개의 100Ω이 a 쪽 꼭짓점에서 만나고, 200Ω이 b·c 쪽 두 꼭짓점을 잇는 구조이므로 선전류를 비교하려면 Δ를 Y로 변환하는 것이 편하다.

Δ→Y 변환에서 분모는 100+100+200=400100+100+200=400이다.
a 쪽 상저항은 100×100400=25 Ω\dfrac{100\times100}{400}=25\,\Omega, b 쪽은 100×200400=50 Ω\dfrac{100\times200}{400}=50\,\Omega, c 쪽도 100×200400=50 Ω\dfrac{100\times200}{400}=50\,\Omega이다.

대칭 3상 전압에서 각 선전류의 크기가 같으려면 등가 Y 부하의 세 상 저항이 같아야 한다. b·c 상이 50Ω이므로 a 상에서 R+25=50R+25=50, 즉 R=25 [Ω]R=25\,[\Omega]이다.

이때 세 상 모두 50Ω의 평형 Y 부하가 되어 선전류가 서로 같아진다.

문제 79
그림과 같이 접속된 회로의 단자 a, b에서 본 등가 임피던스는 어떻게 표현되는가?
1R1 + R2 + jω(L1 + L2)
2R1 + R2 + jω(L1 - L2)
3R1 + R2 + jω(L1 + L2 + 2M)
4R1 + R2 + jω(L1 + L2 - 2M)
정답 및 해설

a, b 에서 본 등가 임피던스는 R₁+R₂+jω(L₁+L₂-2M)이다.

그림에서 두 코일은 직렬로 연결되어 있다. 점(•) 표시가 있는 단자에 대해 L₁ 에서는 전류가 점 쪽으로 들어가고 L₂ 에서는 점 쪽에서 나오므로 자속이 서로 상쇄되는 차동 접속이다.

Z=R1+R2+jω(L1+L2−2M)Z=R_1+R_2+j\omega(L_1+L_2-2M)

  • L₁+L₂+2M 형태: 가동 접속(점 방향이 같은 경우)의 값이다.
  • L₁+L₂ 형태: 상호 인덕턴스 M 의 영향을 무시한 값이다.
  • L₁-L₂ 형태: 직렬 접속에서 인덕턴스는 서로 빼는 것이 아니라 더해지고 M 만 가감한다.
문제 80
비정현파에서 정현 대칭의 조건은 어느 것인가?
1f(t)=f(-t)
2f(t)=-f(-t)
3f(t)=-f(t)
4f(t)=-f(t+T/2)
정답 및 해설

정현 대칭(기함수) 조건은 f(t) = -f(-t)이다.

정현 대칭파는 원점에 대해 대칭이고, 푸리에 급수에 사인항만 포함된다.

  • f(t) = f(-t) 는 y축 대칭(우함수, 여현 대칭)이다.
  • f(t) = -f(t+T/2) 는 반파 대칭 조건이다.
  • f(t) = -f(t) 는 f(t)=0 이 되는 식으로 파형의 대칭 조건이 아니다.
문제 81
가공 케이블 시설시 고압 가공전선에 케이블을 사용하는 경우 조가선은 단면적이 몇 [mm2] 이상인 아연도 강연선이어야 하는가?
18
214
322
430
정답 및 해설

고압 가공전선에 케이블을 쓰는 경우 조가선은 단면적 22 mm² 이상의 아연도강연선이어야 한다.

KEC 332.2는 케이블을 조가선에 행거로 시설하게 하고 조가선을 인장강도 5.93 kN 이상 또는 단면적 22 mm² 이상 아연도강연선으로 정한다.

  • 8 mm²은 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
  • 14 mm²은 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
  • 30 mm²은 규정에 없는 수치다.
문제 82
22.9[kV]의 특고압 가공전선로를 시가지에 시설할 경우 지표상의 최저 높이는 몇 [m] 이어야 하는가? (단, 전선은 특고압 절연전선이다.)
14
25
36
48
정답 및 해설

22.9 kV 특고압 가공전선로를 시가지에 시설할 때 전선이 특고압 절연전선이면 지표상 높이는 8 m 이상이다.

KEC 333.1은 35 kV 이하 시가지 전선 높이를 10 m로 하되, 특고압 절연전선을 쓰면 8 m까지 낮출 수 있게 한다.

  • 4 m는 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
  • 5 m는 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
  • 6 m는 규정값보다 작아 요구하는 기준에 못 미친다.
문제 83
놀이용 전차에 전기를 공급하는 전로의 사용전압이 교류인 경우 몇 [V] 이하이어야 하는가?
120
240
360
4100
정답 및 해설

놀이용 전차에 전기를 공급하는 전로의 사용전압이 교류이면 40 V 이하여야 한다.

KEC 241.8.2는 놀이용 전차 전원장치 2차측 단자의 최대사용전압을 직류 60 V 이하, 교류 40 V 이하로 정하며 전원장치 변압기는 절연변압기여야 한다.

  • 20 V는 한도보다 낮게 잡은 값이어서 규정 수치가 아니다.
  • 60 V는 직류 전원에 적용하는 한도이며 교류 한도가 아니다.
  • 100 V는 규정 한도를 넘는 값이라 허용되지 않는다.
문제 84
최대사용전압이 7000V인 회전기의 절연내력시험은 몇 V의 시험전압을 권선과 대지간에 가하여 10분간 견디어야 하는가?
16440
27700
38750
410500
정답 및 해설

최대사용전압 7,000 V인 회전기의 절연내력 시험전압은 최대사용전압의 1.5배인 10,500 V이며 권선과 대지 사이에 10분간 가한다.

KEC 133은 최대사용전압 7 kV 이하 회전기에 1.5배를, 7 kV 초과에는 1.25배를 적용한다.
7000×1.5=10500 V7000\times1.5=10500\,\mathrm{V}

  • 6,440 V는 0.92배로 계산한 값이며 이 배율은 다중접지 중성선 전로에 적용한다.
  • 7,700 V는 1.1배로 계산한 값이며 이 배율은 60 kV를 초과하는 접지식 전로 등에 적용한다.
  • 8,750 V는 1.25배로 계산한 값이며 이 배율은 7 kV를 초과하는 회전기에 적용한다.
문제 85
전로의 절연 원칙에 따라 대지로부터 반드시 절연하여야 하는 것은?
1전로의 중성점에 접지공사를 하는 경우의 접지점
2계기용변성기의 2차측 전로에 접지공사를 하는 경우의 접지점
3저압 가공전선로에 접속되는 변압기
4시험용 변압기
정답 및 해설

전로의 절연 원칙에 따라 대지로부터 반드시 절연해야 하는 것은 저압 가공전선로에 접속되는 변압기이다.

KEC 131은 전로를 대지로부터 절연하는 것을 원칙으로 하고, 접지점과 절연이 불가능한 부분을 예외로 열거한다. 예외 목록에 없는 전로는 절연해야 한다.

  • 전로의 중성점에 접지공사를 하는 경우의 접지점은 절연 원칙의 예외이다.
  • 계기용변성기의 2차측 전로에 접지공사를 하는 경우의 접지점은 절연 원칙의 예외이다.
  • 시험용 변압기는 절연할 수 없는 부분으로서 절연 원칙의 예외이다.
문제 86
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 87
합성수지관 및 부속품의 시설에 대한 설명으로 틀린 것은?
1관의 지지점 간의 거리는 1.5m 이하로 할 것
2합성수지제 가요전선관 상호 간은 직접 접속할 것
3접착제를 사용하여 관 상호 간을 삽입하는 깊이는 관의 바깥지름의 0.8배 이상으로 할 것
4접착제를 사용하지 않고 관 상호 간을 삽입하는 깊이는 관의 바깥지름의 1.2배 이상으로 할 것
정답 및 해설

틀린 것은 합성수지제 가요전선관 상호 간은 직접 접속할 것이라는 설명이다.

합성수지제 가요전선관(PF관 등) 상호 간은 직접 접속이 허용되지 않고 별도의 커플링 등을 통해 접속해야 한다.

  • 관의 지지점 간의 거리를 1.5m 이하로 한다는 설명은 옳다.
  • 접착제를 사용하여 관 상호 간을 삽입하는 깊이를 바깥지름의 0.8배 이상으로 한다는 설명은 옳다.
  • 접착제를 사용하지 않고 삽입하는 깊이를 바깥지름의 1.2배 이상으로 한다는 설명은 옳다.
문제 88
옥내에 시설하는 저압전선으로 나전선을 절대로 사용할 수 없는 경우는?
1애자사용공사에 의하여 전개된 곳에 시설하는 전기로용 전선
2이동기중기에 전기를 공급하기 위하여 사용하는 접촉전선
3합성수지몰드공사에 의하여 시설하는 경우
4버스덕트공사에 의하여 시설하는 경우
정답 및 해설

옥내 저압전선으로 나전선을 쓸 수 없는 경우는 합성수지몰드공사로 시설하는 경우이다.

KEC 231.4는 나전선 사용을 애자공사(전기로용 등), 버스덕트공사, 라이팅덕트공사, 접촉전선 등 예외로만 허용한다. 몰드공사는 예외 목록에 없다.

  • 애자사용공사로 전개된 곳에 시설하는 전기로용 전선은 나전선 사용이 허용된다.
  • 이동기중기에 전기를 공급하는 접촉전선은 나전선 사용이 허용된다.
  • 버스덕트공사로 시설하는 경우는 나전선 사용이 허용된다.
문제 89
특고압용 변압기로서 변압기 내부고장이 생겼을 경우 반드시 자동차단 되어야 하는 변압기의 뱅크 용량은 몇 [kVA] 이상인가?
15000[kVA]
27500[kVA]
310000[kVA]
415000[kVA]
정답 및 해설

특고압용 변압기는 뱅크 용량이 10,000 kVA 이상이면 내부 고장 시 반드시 자동차단되어야 한다.

KEC 351.4는 뱅크 용량별로 보호장치를 구분한다. 5,000 kVA 이상 10,000 kVA 미만은 자동차단장치 또는 경보장치 중 선택할 수 있으나, 10,000 kVA 이상은 자동차단장치만 인정한다.

  • 5,000 kVA는 기준보다 작아 자동차단이 필수가 아니고 경보장치로 대신할 수 있다.
  • 7,500 kVA도 기준보다 작아 자동차단이 필수가 아니고 경보장치로 대신할 수 있다.
  • 15,000 kVA는 규정 기준 용량이 아니다. 필수 기준은 이보다 작은 용량에서 시작한다.
문제 90
발전기의 내부에 고장이 생긴 경우, 발전기를 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치를 설치하여야 하는 발전기의 최소용량[kVA]은?
11000
21500
310000
415000
정답 및 해설

발전기 내부 고장 시 자동차단 장치를 설치해야 하는 발전기의 최소용량은 10,000kVA이다.

발전기의 내부에 고장이 생긴 경우 이를 자동으로 전로로부터 차단하는 장치는, 발전기 용량이 10,000kVA 이상인 경우에 시설하도록 규정되어 있다.

이는 발전기 보호장치에 관한 여러 기준 중 하나로, 수차의 압유장치 유압 저하(500kVA 이상), 풍차의 압유장치 유압 저하 등(100kVA 이상)과는 적용 용량 기준이 서로 다르다.

문제 91
고압 가공전선이 경동선인 경우 안전율은 얼마 이상이어야 하는가?
12.0
22.2
32.5
43.0
정답 및 해설

경동선을 사용한 고압 가공전선의 안전율은 2.2 이상이 되는 처짐 정도로 시설한다.

KEC 332.4는 케이블이 아닌 고압 가공전선의 안전율을 경동선·내열 동합금선은 2.2 이상, 그 밖의 전선은 2.5 이상으로 정한다.

  • 2.0은 규정값보다 작아 전선의 안전 여유가 부족하다.
  • 2.5는 경동선·내열 동합금선이 아닌 그 밖의 전선(예: 강심알루미늄선)에 적용하는 값이다.
  • 3.0은 규정에 없는 수치다.
문제 92
무선용 안테나 등을 지지하는 철탑의 기초 안전율은 얼마 이상이어야 하는가?
11.0
21.5
32.0
42.5
정답 및 해설

무선용 안테나를 지지하는 철탑의 기초 안전율은 1.5 이상이어야 한다.

방향탐지장치 등을 지지하는 철탑·철주·철근콘크리트주도 같다.

가공전선로 지지물의 기초 안전율 2.0에 비해 완화된 값이다. 안테나 지지물은 전선의 장력이나 단선에 따른 불평형 하중을 받지 않기 때문이다.

문제 93
풍력터빈에 설비의 손상을 방지하기 위하여 시설하는 운전상태를 계측하는 계측장치로 틀린 것은?
1조도계
2압력계
3온도계
4풍속계
정답 및 해설

풍력터빈의 손상 방지용 계측장치로 틀린 것은 조도계이다.

풍력터빈에는 회전속도계, 압력계, 온도계, 풍속계 등이 규정되어 있다.

조도(밝기)를 측정하는 조도계는 풍력터빈의 손상 방지와 관련된 계측 항목이 아니다.

문제 94
시가지에 시설하는 통신선은 특고압 가공전선로의 지지물에 시설하여서는 아니된다. 그러나 통신선이 지름 몇 [mm] 이상의 절연전선 또는 이와 동등 이상의 세기 및 절연효력이 있는 것이면 시설이 가능한가?
14
24.5
35
45.5
정답 및 해설

시가지에 시설하는 통신선을 특고압 가공전선로 지지물에 시설하려면 통신선이 절연전선과 동등 이상의 절연 효력이 있고 지름 4 mm 이상(단선 기준)이어야 한다.

KEC 362.5는 시가지 통신선을 특고압 가공전선로 지지물에 시설하는 것을 원칙적으로 금지한다. 다만 절연 효력과 세기를 갖춘 절연전선(연선은 단면적 16 mm² 이상) 또는 광섬유 케이블이면 예외로 한다.

  • 4.5 mm는 최소 기준보다 큰 값이어서 규정 수치가 아니다.
  • 5 mm는 최소 기준보다 큰 값이어서 규정 수치가 아니다.
  • 5.5 mm는 최소 기준보다 큰 값이어서 규정 수치가 아니다.
문제 95
KS C IEC 60364에서 충전부 전체를 대지로부터 절연시키거나 한 점에 임피던스를 삽입하여 대지에 접속시키고, 전기기기의 노출 도전성 부분 단독 또는 일괄적으로 접지 하거나 또는 계통접지로 접속하는 접지계통을 무엇이라 하는가?
1TT 계통
2IT 계통
3TN-C 계통
4TN-S 계통
정답 및 해설

충전부를 대지로부터 절연하거나 한 점에 임피던스를 삽입해 접지하는 방식은 IT 계통의 정의이다.

노출도전부는 개별 또는 일괄적으로 접지하거나 계통접지에 접속한다.

  • TT 계통: 전원측 한 점을 직접 접지하고, 노출도전부는 전원의 접지전극과 독립된 접지극에 접속한다.
  • TN-C·TN-S 계통: 전원측 한 점을 접지하고, 노출도전부를 보호도체로 그 점에 접속한다.
문제 96

한국전기설비규정의 접지시스템에 대한 설명으로 틀린 것은?

1보호접지는 전력계통의 이상현상에 대비하여 계통의 중성점을 대지에 접속하는 것이다.
2접지시스템은 계통접지, 보호접지, 피뢰시스템 접지 등으로 구분한다.
3접지시스템의 시설 종류에는 단독접지, 공통접지, 통합접지가 있다.
4고장 시 감전에 대한 보호를 목적으로 기기의 한 점 또는 여러 점을 접지하는 것은 보호접지이다.
정답 및 해설

틀린 설명은 보호접지가 계통의 중성점을 대지에 접속하는 것이라는 설명이다.

KEC 112(용어 정의)에서 중성점을 대지에 접속하는 것은 계통접지이다.
보호접지는 고장 시 감전보호를 목적으로 기기의 한 점 또는 여러 점을 접지하는 것이다.

등전위본딩은 등전위를 형성하기 위해 도전부 상호 간을 전기적으로 연결하는 것이다.
보호등전위본딩은 안전을 목적으로 하는 등전위본딩이다.

문제 97

공칭전압 25 kV 단상교류 전기철도에서 전차선과 건조물 간의 정적 최소 절연간격은 비오염 지역에서 몇 mm인가?

1170
2220
3270
4320
정답 및 해설

공칭전압 25kV 단상교류에서 비오염 지역의 정적 최소 절연간격은 270mm이다.

표 431.2-1(전차선과 건조물 간 최소 절연간격)의 단상교류 25kV는 동적 170mm(비오염)·220mm(오염), 정적 270mm(비오염)·320mm(오염)이다.

비오염 정적은 270mm이다.

문제 98
고압 가공전선로의 지지물이 B종 철주인 경우, 지지물 간 거리는 몇 [m] 이하이어야 하는가?
1150
2200
3250
4300
정답 및 해설

B종 철주를 지지물로 사용하는 고압 가공전선로의 지지물 간 거리는 250 m 이하이다.

KEC 332.9는 고압 가공전선로의 지지물 간 거리를 지지물 종류별로 정한다. 목주·A종은 150 m, B종은 250 m, 철탑은 600 m 이하이다.

  • 150 m는 목주·A종 지지물에 적용하는 한도다.
  • 200 m는 규정 한도와 다른 수치다.
  • 300 m는 규정 한도를 넘는 값이라 허용되지 않는다.
문제 99
전선 기타의 가섭선 주위에 두께 6[mm], 비중 0.9의 빙설이 부착된 상태에서 을종 풍압하중은 구성재의 수직 투영면적 1[m2]당 몇 [Pa]을 기초로 하여 계산하는가? (단, 다도체를 구성하는 전선이 아니라고 한다.)
1333
2372
3588
4666
정답 및 해설

전선 주위에 두께 6 mm, 비중 0.9의 빙설이 부착된 상태에서 다도체가 아닌 전선의 을종 풍압하중은 수직 투영면적 1 m²당 372 Pa를 기초로 한다.

KEC 331.6은 을종 풍압하중을 빙설이 부착된 전선에 대해 정하며, 다도체를 구성하는 전선은 이보다 낮은 값(333 Pa)을 적용한다.

  • 333 Pa은 다도체를 구성하는 전선에 적용하는 값이다.
  • 588 Pa은 목주나 원형 철주 등 지지물 구성재의 갑종 풍압이다.
  • 666 Pa은 다도체를 구성하는 전선의 갑종 풍압이다.
문제 100
전식방지대책에서 매설금속체측의 누설전류에 의한 전식의 피해가 예상되는 곳에 고려하여야 하는 방법으로 틀린 것은?
1절연코팅
2배류장치 설치
3변전소 간 간격 축소
4저준위 금속체를 접속
정답 및 해설

매설금속체측 전식 방지 대책으로 틀린 것은 변전소 간 간격 축소이다.

변전소 간 간격 축소는 레일의 전위차와 누설전류 자체를 줄이려는 것으로, 매설금속체측이 아니라 전기철도측 대책이다.

  • 배류장치 설치는 매설금속체의 누설전류를 안전하게 되돌려 보내는 대책이다.
  • 절연코팅은 누설전류가 매설금속체로 드나드는 것을 막는 대책이다.
  • 저준위 금속체 접속도 매설금속체측 대책이다.