전기기사 실기 2025년 2회 기출유형문제 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

서지보호장치(SPD, Surge Protective Device)는 낙뢰나 개폐 서지로 생기는 과도 과전압을 억제하고, 서지전류를 대지로 우회시켜 뒷단 기기를 보호한다.

평상시에는 임피던스가 높아 회로에 영향을 주지 않다가, 서지가 들어오면 순간적으로 임피던스가 낮아져 전류를 접지로 흘린다. 주로 수전설비·분전반·통신설비의 인입단에 설치한다.

혼동 주의: 피뢰기(LA)는 고압·특고압 선로와 변전설비를 보호하고, SPD는 주로 저압 배전과 전자기기 쪽을 보호한다.

[해설]

전력기술관리법에 따라 전력시설물 공사감리는 감리원 자격을 인정받은 자만 수행할 수 있다. 자격 신청처는 현행 기준 기후에너지환경부장관이다.

2025년 10월 1일 기후에너지환경부가 출범하면서 산업통상자원부의 전력 기능이 옮겨 갔고, 시험 시행 당시 정답은 산업통상자원부장관이었다. 감리업자 등은 소속 감리원을 배치하거나 변경하면 그 현황을 30일 이내에 시·도지사에게 신고해야 한다.

혼동 주의: 자격 인정은 장관이 하고, 배치 신고는 시·도지사가 받는다.

[해설]

모터·전자접촉기 자기유지 회로는 기동(PB1)과 자기 자신(MC 보조접점)을 병렬로, 정지(PB2)를 직렬로 연결하는 구조가 기본이다.

PB1을 눌러 MC 코일에 전류가 흐르면 MC의 a접점이 PB1과 병렬로 붙어 PB1을 놓아도 통전이 유지되고, PB2(b접점)를 누르면 이 경로가 끊어져 MC가 소자되므로 논리식은 $MC=(PB_1+MC)\cdot\overline{PB_2}$로 쓸 수 있다.

표시등은 MC 상태를 따르거나 반전시키는 접점으로 구성하는데, RL(운전표시)은 MC의 a접점이므로 $RL=MC$, GL(정지표시)은 MC의 b접점이므로 $GL=\overline{MC}$가 된다.

[해설]

전기안전관리자의 직무에 관한 고시는 점검을 평상시 하는 일상점검과 용량별로 횟수를 정한 정기점검으로 나눈다. 외관·작동·기능을 평상시 확인해 이상 유무를 보는 점검이 일상점검이다.

• 저압 300kW 이하는 월 1회로, 점검 사이 간격을 20일 이상 둔다.
• 고압 500kW 초과~700kW 이하는 월 3회이며, 간격은 7일 이상이다.
• 고압 2000kW 초과는 월 6회이며, 간격은 3일 이상이다.

외우는 요령: 월 횟수가 1·2·3·4·5·6회로 늘면 간격은 20·10·7·5·4·3일로 줄어든다.

[해설]

KEC 고장보호(간접접촉 보호)는 지락 등으로 노출도전부에 전압이 걸렸을 때 사람·가축(인축)을 보호하는 기준이다.

• 인축의 몸으로 고장전류가 흐르지 않게 한다 — 절연·보호접지 등으로 몸이 전류 경로가 되지 않게 막는다.
• 인축에 흐르는 고장전류를 위험하지 않은 값 이하로 제한한다 — 전류가 흐르더라도 크기를 안전한 수준으로 낮춘다.

세 번째 조건은 고장전류가 흐르는 지속시간을 위험하지 않은 시간 이내로 제한하는 것이다. 누전차단기로 빠르게 차단하는 방법이 여기에 해당한다.

[해설]

정·역 회전은 3상 중 2상을 교차 결선해 회전자기장 방향을 반전시키는 원리이며, F·R 두 접촉기가 동시에 여자되면 상간 단락이 나므로 서로의 b접점으로 반드시 인터록해야 한다.

PB1·PB2는 각 접촉기 코일의 a접점으로 자기유지되고, F 회로에는 R-b, R 회로에는 F-b를 직렬로 넣어 상대 동작 중에는 기동이 걸리지 않도록 한다. 정지버튼 PB₀와 THR b접점은 두 회로의 공통 부분에 직렬로 넣어, 어느 방향으로 운전 중이든 정지·과부하 시 함께 차단되게 한다.

램프는 W·Y를 각각 F·R 코일과 병렬로 접속해 해당 방향 운전 중에만 점등되게 하고, 정지용 G는 나머지 F-b·R-b 두 개를 직렬로 거쳐 두 접촉기가 모두 열린 상태(정지·과부하 정지 포함)에서만 점등되도록 구성한다.

보조접점 수량 제한(F-a 1, R-a 1, F-b 2, R-b 2)에 유의해 자기유지·인터록·램프 회로에 정확히 배분해야 한다.

[해설]

지락사고 시 흐르는 영상전류(3I0)는 정상 운전 중에는 0인 성분이므로, 이를 별도로 검출해 지락계전기를 동작시키는 대표적 방법은 세 가지다.

• 영상변류기(ZCT): 3상 전선을 하나의 철심에 관통시켜 3상 전류의 벡터합을 직접 검출한다.
• 각 상 CT 2차를 Y결선 잔류회로로 구성해 잔류전류(=3I0)를 얻는다.
• 3권선 CT(영상분로방식): 별도의 영상분로권선을 둬 영상성분만 분리 검출한다.

세 방법 모두 정상 시 3상 전류 합이 0이 되는 원리를 역이용해 지락 발생만 선택적으로 검출한다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

권상기 전동기 용량은 권상하중 G[ton]와 권상속도 V[m/min]를 곱하고 6.12η로 나눠 구한다.

6.12는 ton·m/min을 kW로 바꾸는 환산 상수이므로 G와 V는 단위 변환 없이 그대로 대입한다.
$P=\dfrac{GV}{6.12\eta}$
$=\dfrac{80\times2}{6.12\times0.75}$
$=34.86\,[\mathrm{kW}]$

[해설]

지선은 경사각으로 인장되므로 실제 장력은 수평장력을 $\cos\theta$로 나눈 값이 되며, 여기에 안전율을 곱해 철선 1가닥의 인장하중으로 나누면 필요 가닥수가 나온다.

$T_0=\dfrac{1{,}000}{\cos30°}=1{,}154.7\,[\mathrm{kg}]$
$n=\dfrac{1{,}154.7\times3}{440}=7.87$

가닥수는 소수점 계산값을 그대로 쓰지 않고 올림해 정수 가닥으로 답해야 하므로 7.87은 8가닥이 된다.

[해설]

%임피던스법에서는 단락전류를 정격전류의 100/%Z배로 구한다. 그러려면 기준용량과 모선전압으로 정격전류부터 계산한다.

정격전류
$I_n=\dfrac{P}{\sqrt{3}V}=\dfrac{100\times10^6}{\sqrt{3}\times154\times10^3}=374.9\,[\mathrm{A}]$

단락전류
$I_s=\dfrac{100}{2.34}\times374.9\times10^{-3}=16.02\,[\mathrm{kA}]$

혼동 주의: 정격전류 공식에는 상전압이 아니라 선간전압 154 kV를 넣고, 마지막에 A를 kA로 바꾼다.

[해설]

부등률은 각 수용가 최대전력(설비용량×수용률)의 합을 합성최대전력으로 나눈 값이다.

$\text{부등률}=\dfrac{400\times0.6+500\times0.7+500\times0.78}{700}$
$=\dfrac{240+350+390}{700}=\dfrac{980}{700}$
$=1.4$

혼동 주의: 최대수요 시점이 수용가별로 어긋나 부등률은 항상 1 이상이며, 1 미만이 나오면 분자와 분모를 바꿔 넣은 것이다.

[해설]

완전 연가된 3상선로에서는 상간 거리의 기하평균인 등가선간거리 D를 먼저 구한 뒤, 도체반지름과의 비를 인덕턴스·정전용량 공식에 대입한다.

등가선간거리 $D=\sqrt[3]{8.5\times8.5\times17}=10.71\,[\mathrm{m}]$

작용인덕턴스 $L=0.05+0.4605\log_{10}\dfrac{D}{r}=1.37\,[\mathrm{mH/km}]$이고 작용정전용량은 $C_s=\dfrac{0.02413}{\log_{10}(D/r)}=0.0084\,[\mathrm{\mu F/km}]$로, 두 식 모두 log(D/r) 값에 의해 좌우된다는 점이 공통이다.

[해설]

등기구 수는 광속법으로 구한다. 필요한 총광속(조도×면적×감광보상률)을 등기구 1개의 유효광속(광속×조명률)으로 나누면 된다.

$N=\dfrac{EAD}{FU}$
$=\dfrac{200\times(12\times18)\times1.3}{3{,}600\times0.5}$
$=31.2$

등기구는 모자라면 조도가 부족하므로 소수점을 올림해 32개로 한다. 높이 8m는 이 식에 쓰이지 않는다(실지수를 구할 때만 필요).

[해설]

Y→Δ 변환은 세 저항 곱의 합을 구한 뒤, 마주보는(반대편) Y저항으로 나눠 각 Δ변의 저항을 얻는다.

$R_aR_b+R_bR_c+R_cR_a=28$
$R_{ab}=28/R_c=28/6=4.67\,[\Omega]$
$R_{bc}=28/R_a=28/2=14\,[\Omega]$
$R_{ca}=28/R_b=28/2=14\,[\Omega]$

분모에 들어가는 저항은 구하려는 변과 이름이 겹치지 않는 나머지 Y저항이라는 점이 헷갈리기 쉬운 부분이다(Rab의 분모는 Rc, Rbc는 Ra, Rca는 Rb).

[해설]

3점법은 세 접지극 간 측정저항을 연립방정식으로 풀어 개별 접지저항을 분리하는 방법으로, 구하려는 극이 포함된 두 측정값을 더하고 포함되지 않은 측정값을 뺀 뒤 절반한다.

$R_{G3}=\dfrac{1}{2}(R_{31}+R_{23}-R_{12})=\dfrac{1}{2}(40+50-30)=30\,[\Omega]$

더하는 두 항(R31, R23)은 G3이 포함된 조합이고 빼는 항(R12)은 G3이 없는 조합이라는 규칙을 기억하면 다른 극을 구할 때도 그대로 응용할 수 있다.

[해설]

펌프 전동기 용량 공식 $P=\dfrac{QHK}{6.12\eta}$에서 Q는 분당 양수량[m³/min]이다. 매시간 t분만 운전해 18m³를 모두 퍼내므로 $Q=18/t$로 놓고 t에 대해 정리한다.

$t=\dfrac{QHK}{6.12\eta P}$
$=\dfrac{18\times5\times1.1}{6.12\times0.75\times5}$
$=4.31\,[\text{분}]$

여유율 K는 분자에, 효율 η는 분모에 넣는다. 결과 단위는 시간이 아닌 분이다.

[해설]

역률을 100%로 올리면 tanθ = 0이 되어 전압강하식에서 리액턴스 항이 없어진다. 전력손실은 전류의 제곱에 비례하므로 역률의 제곱에 반비례한다.

선로정수
$R=0.3\times3=0.9\,[\Omega],\ X=0.4\times3=1.2\,[\Omega]$

전압강하 비
$\dfrac{e'}{e}=\dfrac{0.9+1.2\times0}{0.9+1.2\times0.75}\times100=50\,[\%]$

전력손실 비
$\dfrac{P_l'}{P_l}=\left(\dfrac{0.8}{1}\right)^2\times100=64\,[\%]$

역률 0.8일 때 tanθ = 0.6/0.8 = 0.75이다. 손실은 역률비를 제곱해야 하는데, 이를 빠뜨리면 80%라는 오답이 나온다.

[해설]

역률 개선용 콘덴서 용량은 개선 전후 무효전력의 차다. 변압기 전용량인 피상전력 100kVA를 기준으로 $Q=P_a\sqrt{1-\cos^2\theta}$로 무효전력을 구한다.

$Q_1=100\sqrt{1-0.6^2}=80\,[\mathrm{kVar}]$
$Q_2=100\sqrt{1-0.9^2}=43.59\,[\mathrm{kVar}]$
$Q=80-43.59=36.41\,[\mathrm{kVA}]$

피상전력이 그대로이므로 유효전력 증가분은 피상전력에 역률 변화량을 곱한 값이다.
$\Delta P=100(0.9-0.6)=30\,[\mathrm{kW}]$

혼동 주의: 이 문제의 기준은 유효전력이 아니라 피상전력(정격용량)이다.