전기기사 실기 2025년 1회 기출유형문제 기출문제 정답·해설 페이지

[해설]

220V 계통의 표준전압 허용오차는 상하 10%로 규정되어 있어 220×0.1=22V가 되며, 이는 2025년 6월 전기사업법 시행규칙 개정으로 종전 ±13V에서 확대된 값이다.

60Hz 표준주파수의 허용오차는 상하 0.2Hz로, 계통 주파수를 좁은 범위로 유지해야 하는 전력품질 기준을 나타낸다.

[해설]

특고압 가공전선이 저·고압 가공전선과 제1차 접근상태로 시설될 때는 안전도를 높인 제3종 특고압 보안공사를 적용해 전선 굵기·지지물 강도 등을 강화한다.

이격거리는 기본 2m를 기준으로 하되, 사용전압이 60,000V를 넘으면 10,000V 단수마다 12cm씩 가산해 전압이 높아질수록 간격을 더 넓게 확보한다.

'제1차 접근상태'는 전선이 끊어지거나 지지물이 넘어질 경우 다른 시설물과 접촉할 우려가 있는 근접 상태를 말하며, 완전히 병행·교차 시설되는 경우와는 적용되는 이격거리 기준이 구분된다는 점에 유의한다.

[해설]

전선 약호는 절연재료·용도를 조합한 표기로, OW는 옥외용 비닐절연전선, DV는 인입용 비닐절연전선, HFIX는 저독성 난연 가교폴리올레핀 절연전선을 가리킨다.

HFIX는 기존 PVC(IV)전선을 대체해 화재 시 유독가스 발생을 줄인 전선으로, KEC 이후 옥내배선의 표준 전선으로 자리 잡았다.

[해설]

태양광 발전설비의 전력변환장치인 인버터는 설치 환경에 맞춰 실내용·실외용으로 구분해 선정해야 한다.

각 직렬군(스트링) 태양전지의 개방전압이 인버터가 허용하는 입력전압 범위 안에 들어야 과전압으로 인한 손상을 막을 수 있다.

옥외에 시설하는 경우 방수등급은 IPX4 이상을 확보해 빗물 등 외부 침수로부터 장치를 보호한다.

[해설]

비상용 예비전원설비는 정전 후 전원이 자동 복구되기까지 걸리는 시간에 따라 등급이 나뉘며, 시간이 짧을수록 더 높은 신뢰도가 요구되는 설비다.

순단은 0.15초 이내, 단시간차단은 0.5초 이내, 5초 이내 복구되는 등급은 보통차단이며, 15초를 경계로 중간차단과 장시간차단이 구분된다.

각 등급의 경계값(0.15/0.5/5/15초)과 등급명 순서(무순단-순단-단시간차단-보통차단-중간차단-장시간차단)를 정확히 매칭하는 것이 채점 포인트다.

[해설]

고압 가공전선이 가공약전류전선과 접근할 때 유지해야 할 간격은 나전선 기준 0.8m 이상이며, 케이블을 쓰면 절연 성능이 좋아 0.4m로 완화된다.

가공전선과 약전류전선 지지물 사이의 간격은 저압 0.3m, 고압 0.6m를 기준으로 하되 케이블이면 저압과 동일하게 0.3m로 낮출 수 있다.

전선 사이의 간격과 지지물 사이의 간격은 기준값이 서로 다르므로 혼동하지 않아야 한다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

설계변경이 필요하면 발주자는 관련 서류를 첨부해 서면으로 책임감리원에게 설계변경을 지시하는 것이 원칙이다.

다만 발주자가 미처 설계변경 도서를 작성하지 못한 경우에는 설계변경개요서만으로 우선 지시할 수 있도록 해 절차 지연을 방지한다.

[해설]

유접점 회로의 직렬 연결은 AND, 병렬 연결은 OR, b접점은 NOT으로 치환하는 것이 유접점→무접점 변환의 기본 원리다.

이 회로에서는 X1·X2를 직렬(AND)로 묶은 결과 X4와, X3의 b접점(NOT)을 다시 병렬(OR)로 묶어 PL을 출력하도록 구성한다.

논리식 $X_4=X_1\cdot X_2$, $PL=X_4+\overline{X_3}$가 회로도의 게이트 기호(AND·OR·NOT)와 정확히 일치해야 채점된다.

[해설]

MC1은 PB1 기동신호와 자기유지접점 MC1의 병렬(OR) 결합에, 정지신호 PB0의 b접점과 상대 접촉기 MC2·MC3의 b접점을 직렬(AND)로 곱한 형태로 구성된다.

PB0을 누르거나 MC2·MC3 중 하나라도 동작 중이면 MC1 회로가 차단되어, 서로 다른 두 동작이 동시에 일어나지 않도록 막는 인터록 기능을 한다.

[해설]

일부하율은 하루 평균전력을 최대전력으로 나눈 값으로 부하의 평준화 정도를 나타내고, 부등률은 개별 최대전력의 합을 합성 최대전력으로 나눈 값으로 동시사용 여유를 나타낸다.

평균전력 $=\dfrac{100\times3+150\times3+200\times9+150\times3+100\times3+50\times3}{24}=143.75\,[\mathrm{kW}]$
일부하율 $=\dfrac{143.75}{200}\times100=71.88\,[\%]$

부등률 $=\dfrac{200+300}{450}=1.11$

여기서 분자는 두 공장의 개별 최대전력 합(200+300)이고, 분모는 시간대별로 두 부하곡선을 합산한 값의 최댓값인 합성 최대전력 450kW라는 점을 혼동하지 않아야 한다.

분류기 배율 $m = \dfrac{I}{I_a} = \dfrac{6}{1} = 6$
분류기 저항 $R_s = \dfrac{R_a}{m-1} = \dfrac{20\times 10^{3}}{6-1} = \dfrac{20{,}000}{5} = 4{,}000$ [Ω]
∴ 4,000 [Ω] = 4 [kΩ]

[해설]

분류기는 전류계와 병렬로 접속하여 전류를 분담시키는 저항이다. 전류계 내부저항을 $R_a$, 분류기 저항을 $R_s$ 라 하면 측정 가능한 전류는 $I = \left(1 + \dfrac{R_a}{R_s}\right) I_a$ 이다.

배율식 $m = \dfrac{I}{I_a} = 1 + \dfrac{R_a}{R_s}$ 에서 $R_s = \dfrac{R_a}{m-1}$ 이고, $m = 6$, $R_a = 20$[kΩ] 을 대입하면 $R_s = \dfrac{20}{6-1} = 4$[kΩ] = 4,000[Ω] 이다.

요구 단위가 [Ω]이면 4,000[Ω], [kΩ]이면 4[kΩ]로 답한다. 배율기(전압계 직렬, $R_m = (m-1)R_v$)와 혼동하지 않도록 한다.

[해설]

병렬운전 시 각 변압기의 부하분담은 정격용량에 비례하고 %임피던스에 반비례하므로, 두 변압기의 (정격용량/%Z) 비로 전체 부하를 나눈다.

$\dfrac{P_1}{P_2}=\dfrac{750/2.5}{600/3}=\dfrac{3}{2}$
$P_1=1{,}050\times\dfrac{3}{5}=630\,[\mathrm{kVA}]$
$P_2=1{,}050\times\dfrac{2}{5}=420\,[\mathrm{kVA}]$

%임피던스가 작을수록 전류가 더 흘러 부담이 커지는 반비례 관계를 놓치지 않아야 한다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

완전 확산형(구형) 광원은 전 방향으로 광속이 균일하게 퍼지므로, 광도는 전광속을 구의 입체각인 $4\pi$로 나눠 구한다.

$I=\dfrac{18{,}500}{4\pi}=1{,}472.18\,[\mathrm{cd}]$

A점 조도는 광원-A점 거리의 제곱에 반비례하는 역제곱법칙에 입사각의 코사인을 곱한 수평면조도 공식으로 구한다.

$E_h=\dfrac{I}{R^2}\cos\theta=\dfrac{1{,}472.18}{6^2+8^2}\times\dfrac{6}{\sqrt{6^2+8^2}}=8.83\,[\mathrm{lx}]$

[해설]

변류기(CT) 2차 전류에 변류비를 곱해 실제 선로전류(1차전류)로 환산한 뒤, 이를 3상 전력식에 대입해 수전전력을 구하는 문제다.

변류기(CT)는 큰 전류를 계기로 측정 가능한 작은 전류로 낮추는 장치이므로, 지시값을 실제 값으로 되돌리려면 변류비(50/5=10배)를 반드시 곱해야 한다.

역률이 100%(1)이므로 3상 전력식 $P=\sqrt3\,VI\cos\theta$의 역률항이 그대로 1이 되어 식이 단순화된다. 채점 포인트는 변류비 환산을 먼저 거치는 것과 kW 단위 환산(×10⁻³)이다.

[해설]

서로 다른 기준용량으로 주어진 각 기기의 %임피던스를 문제의 기준용량(100,000kVA)으로 통일 환산한 뒤, 저항분·리액턴스분을 각각 더해 합성한 값이다.

%법에서 각 기기의 %임피던스는 자기 용량 기준으로 주어지므로, 다른 기준으로 합산하려면 $\%Z_{환산}=\dfrac{기준용량}{자기용량}\times\%Z$ 로 바꿔야 한다.

발전기·변압기는 리액턴스분(%X)만, 송전선은 저항·리액턴스분(%R, %X)을 모두 가지므로 같은 성분끼리 더한 뒤 $\%Z=\sqrt{(\Sigma\%R)^2+(\Sigma\%X)^2}$로 합성한다. 환산 누락이 가장 흔한 감점 요인이다.

[해설]

파권이므로 병렬회로수 $a=2$를 대입한 직류기의 토크식과 기전력식에 주어진 수치를 넣어 계산한 값이다.

토크식 $T=\dfrac{PZ\phi I_a}{2\pi a}$는 뉴턴미터(N·m) 기준이므로 kg·m로 바꾸려면 9.8로 나눠야 하며, 극수·도체수·자속·전기자전류·병렬회로수가 모두 반영된다.

역기전력식 $E=\dfrac{PZ\phi N}{60a}$은 같은 유도 원리를 전기자전류 대신 회전속도 기준으로 쓴 식이다. 채점 포인트는 파권일 때 병렬회로수 a=2(중권이면 a=P)를 정확히 적용하는 것이다.

[해설]

3상 3선식 설비불평형률은 각 선간(단상)에 걸린 부하설비 용량의 최대와 최소의 차를 총 부하설비 용량의 1/3로 나눈 값이다.

전열부하(H)는 역률 1이라 kW를 그대로 kVA로 쓰고, 역률 0.8 전동기(M)는 $\dfrac{[\mathrm{kW}]}{0.8}$로 환산해 각 선간 용량 a-b 5.625, b-c 5.75, c-a 4[kVA]를 만든 뒤 $\dfrac{5.75-4}{\dfrac{1}{3}(5.625+5.75+4)}\times100=34.15\,[\%]$로 구한다.

(2)는 P점 단선으로 b-c에 걸린 1[kW] 전동기(=1.25kVA)가 빠져 b-c가 4.5[kVA]로 줄고, 그 결과 최대가 a-b(5.625), 최소가 c-a(4)로 바뀐다는 점이 채점 포인트다. 총 설비용량도 함께 줄어든다는 것을 잊으면 분모에서 틀린다.

[해설]

콘덴서로 줄어든 무효전력과 변압기 전용량(피상전력) 한도 안에서 유효전력을 얼마나 더 늘릴 수 있는지를 피타고라스 관계로 구한 값이다.

콘덴서는 무효전력만 상쇄하므로 유효전력 400kW는 그대로 두고 무효전력만 300→150kVar로 줄어든다.

변압기 전용량 500[kVA]를 넘지 않는 조건에서 새 유효전력과 남은 무효전력 150kVar의 피상전력이 500kVA가 되도록 세운 식 $(400+\Delta P)^2+150^2=500^2$이 핵심이며, 콘덴서가 유효전력을 늘리는 게 아니라 무효분을 줄여 여유를 만든다는 점이 채점 포인트다.

[해설]

부하전력이 일정할 때 역률을 1로 개선하면 전류가 줄어 선로손실이 감소하며, 개선 전후 전류를 각각 손실식에 대입해 그 차이를 구한 값이다.

부하전력 $P=VI\cos\theta$가 일정하므로 역률이 낮을수록 전류가 커지고, 전력손실은 전류의 제곱에 비례($P_l=2I^2R$, 단상 2선식이라 왕복 2배)한다.

채점 포인트는 개선 전·후 전류를 각각 구해 손실을 따로 계산한 뒤 그 차이를 내는 것이며, 리액턴스 X는 손실 계산에 쓰이지 않는다.