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

[해설]

낙뢰나 개폐 서지 등으로 발생하는 과도 과전압을 억제하고 서지전류를 대지로 우회(분류)시켜 뒷단 기기를 보호하는 장치가 서지보호장치(SPD)다.

SPD는 평상시에는 매우 높은 임피던스로 회로에 영향을 주지 않다가 서지가 유입되면 순간적으로 낮은 임피던스로 전환되어 전류를 접지 쪽으로 흘려보내는 방식으로 동작하며, 수전설비나 정보통신설비의 인입단에 설치해 뇌서지·개폐서지로부터 후단 설비를 보호하는 용도로 쓰인다.

[해설]

전력시설물 공사감리는 주무 장관에게 신청해 감리원 자격을 인정받은 자가 수행하도록 정하고 있으며, 소속 감리원의 배치·변경 현황은 일정 기한 내 시·도지사에게 신고하도록 하는 것이 이 문제의 핵심이다.

감리업자가 감리원을 배치하거나 변경하면 그 현황을 30일 이내에 시·도지사에게 신고해야 하며, 이는 감리원의 소속·배치를 투명하게 관리해 공사감리의 책임소재를 명확히 하기 위한 절차다.

①의 소관 부처는 정부조직 개편으로 바뀌었다 — 시험 시행 당시에는 산업통상자원부장관이었으나, 2025년 10월 1일 기후에너지환경부 출범으로 전력·에너지 관련 기능이 이관되면서 현행 조문의 신청 대상은 기후에너지환경부장관이다.

[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]

전기설비 점검은 상시 실시하는 일상점검과 정기적으로 실시하는 정기점검으로 나뉘며, 정기점검은 설비 용량이 클수록 점검 횟수를 늘리고 점검 간격은 좁히는 방향으로 규정되어 있다.

외관·작동·기능 등을 평상시 눈으로 확인하는 점검이 일상점검이며, 저압 300[kW] 이하는 월 1회(20일 이상 간격), 고압 500~700[kW]는 월 3회(7일 이상), 고압 2000[kW] 초과는 월 6회(3일 이상)로 용량이 클수록 점검 주기를 촘촘히 가져가는 것이 표의 규칙이다.

[해설]

간접접촉 보호는 지락 등 고장 시 인체에 위험한 전류가 흐르지 않도록 하거나, 흐르더라도 안전한 값 이하로 제한하는 두 가지 원칙으로 설계된다.

첫째는 접지·절연 등을 통해 인축의 몸에 고장전류 경로가 형성되지 않도록 하는 것이고, 둘째는 경로가 생기더라도 접지저항을 낮추거나 누전차단기 등으로 고장전류 크기 자체를 위험 수준 미만으로 제한하는 것이다.

실무에서는 여기에 고장전류가 흐르는 지속시간을 제한하는 것까지 더해 세 축으로 보호설계를 하지만, 이 문제는 그중 대표적인 두 가지를 묻고 있다.

[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 소요동력은 권상하중과 권상속도의 곱을 6.12η로 나눠 구하며, 이는 위치에너지 변화율(일률)을 효율로 나눈 기계동력 산정식이다.

$P=\dfrac{GV}{6.12\eta}$
$=\dfrac{80\times2}{6.12\times0.75}$
$=34.86\,[\mathrm{kW}]$

채점 포인트는 권상하중 G[ton]와 속도 V[m/min]를 단위 변환 없이 그대로 대입하는 것으로, 6.12는 이 단위계에 맞춘 환산 상수다.

[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]

%임피던스법에서 단락전류는 정격전류에 $100/\%Z$를 곱해 구하며, 154kV 모선의 정격전류는 $S/(\sqrt3\,V)$로 먼저 환산해야 한다.

$I_n=\dfrac{100\times10^6}{\sqrt3\times154\times10^3}=374.9\,[\mathrm{A}]$
$I_s=\dfrac{100}{2.34}\times374.9\times10^{-3}=16.02\,[\mathrm{kA}]$

채점 포인트는 기준용량·전압을 단락전류 계산 전에 반드시 정격전류로 먼저 바꾸는 순서와, A를 kA로 맞추는 단위 변환이다.

[해설]

부등률은 각 수용가의 최대전력(설비용량×수용률) 합을 합성 최대전력으로 나눈 값으로, 개별 최대수요 시점이 서로 어긋나면서 생기는 설비 여유를 나타낸다.

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

부등률은 정의상 항상 1 이상이 되며, 부하율·수용률과 계산식을 혼동하지 않아야 한다는 점이 채점 포인트다.

[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 작업면 소요광속(조도×면적×감광보상률)을 등기구 1개당 유효광속(광속×조명률)으로 나눠 구하며, 결과는 올림해 정수 개수로 맞춘다.

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

채점 포인트는 감광보상률을 분자에, 조명률을 분모에 곱하는 위치를 정확히 지키는 것이며, 31.2를 32개로 올림하는 것을 놓치지 않아야 한다.

[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]

5kW 전동기가 매시간 t분만 가동해 18m³ 전량을 그 t분 동안 양수한다고 보고, 분당 양수량 $Q=18/t$를 펌프동력 공식에 대입해 t에 대해 정리한다.

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

채점 포인트는 여유율 K는 분자에, 효율 η는 분모에 곱하는 위치이며, 결과 단위가 시간이 아닌 분이라는 점이다.

[해설]

역률을 100%로 개선하면 리액턴스분($X\tan\theta$)이 사라지므로 전압강하율은 저항분만 남은 비로 줄고, 전력손실은 역률의 제곱에 반비례하므로 cosθ 비의 제곱만큼 감소한다.

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

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

개선 후 θ'는 역률 100%이므로 $\tan\theta'=0$이 되어 전압강하식 분자에 저항분만 남는다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

변압기 전용량(피상전력)을 유지한 채 역률만 개선하는 문제이므로, 개선 전후 무효전력의 차가 필요한 콘덴서 용량이 되고 유효전력 증가분은 피상전력에 cosθ 변화량을 곱해 구한다.

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

$\Delta P=100(0.9-0.6)=30\,[\mathrm{kW}]$

무효전력은 $P_a\sin\theta=P_a\sqrt{1-\cos^2\theta}$로 구해야 하며, 기준이 되는 값이 유효전력이 아닌 피상전력(정격용량)이라는 점을 놓치기 쉽다.