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

[해설]

전기사업법 시행규칙 별표 3은 표준전압·표준주파수의 허용오차를 정하며, 2025년 개정으로 220V 허용오차가 종전 ±13V에서 상하 22V(±10%)로 넓어졌다.

표준주파수 60Hz의 허용오차는 상하 0.2Hz로, 전압보다 훨씬 좁은 범위로 유지한다.

혼동 주의: 380V는 상하 38V(10%), 110V는 상하 6V이며, 개정 전 수치 13V를 쓰지 않도록 한다.

[해설]

KEC의 특고압 가공전선과 저·고압 가공전선 등의 접근·교차 기준에서 나온 값이다.

• 제1차 접근상태로 시설하면 제3종 특고압 보안공사를 적용한다. 제1차 접근상태는 전선이 끊어지거나 지지물이 넘어질 때 다른 시설물에 닿을 우려가 있는 상태를 말한다.
• 저·고압 가공전선 등이나 그 지지물·지주와의 이격거리는 기본 2m로 한다.
• 사용전압이 60,000V를 넘으면 10,000V 또는 그 단수마다 12cm씩 이격거리를 더한다.

혼동 주의: 더 가까운 제2차 접근상태에는 제2종 특고압 보안공사를 적용한다.

[해설]

전선 약호는 용도와 절연재료의 영문 머리글자를 딴 것이다. 약호의 뜻을 알면 명칭이 바로 나온다.

• OW(Outdoor Weatherproof)는 옥외용 비닐절연전선으로, 저압 가공선로에 쓴다.
• DV(Drop wire Vinyl)는 인입용 비닐절연전선으로, 전주에서 건물로 끌어들이는 인입선에 쓴다.
• HFIX(Halogen Free)는 저독성 난연 가교폴리올레핀 절연전선으로, 불이 나도 유독가스가 적다.

HFIX는 옛 옥내배선용 IV(비닐절연전선)를 대체한 현행 옥내배선 표준 전선이다.

[해설]

KEC 태양광발전설비의 전력변환장치 시설 기준이다.

• 인버터는 태양전지의 직류를 교류로 바꾸는 장치로, 설치 장소에 맞게 실내용과 실외용을 구분한다.
• 개방전압은 부하를 연결하지 않은 상태의 태양전지 출력전압으로, 직렬군마다 이 값이 인버터 입력전압 범위 안에 들어야 과전압을 막는다.
• 옥외에 시설하면 빗물이 튀어도 견디도록 방수등급을 IPX4 이상으로 한다.

개방전압은 운전 중 전압을 웃도는 최고 전압이라, 인버터 입력 범위도 이 값을 기준으로 맞춘다.

[해설]

KS C IEC 60364-5-56(안전설비)은 비상용 예비전원을 정전 뒤 전원이 자동으로 다시 공급되기까지의 시간으로 나눈다. 시간이 짧을수록 높은 등급이다.

• 순단은 0.15초 이내에 자동 공급된다.
• 5초 이내에 자동 공급되는 등급은 보통차단이다.
• 중간차단은 15초 이내이고, 15초를 넘기면 장시간차단이다.

외우는 요령: 무순단 → 순단 0.15초 → 단시간 0.5초 → 보통 5초 → 중간 15초 → 장시간(15초 초과) 순서로 외운다.

[해설]

KEC 고압 가공전선과 가공약전류전선 등의 접근·교차 규정에서 나오는 간격이다.

• 고압 가공전선과 가공약전류전선 사이는 나전선 기준 0.8 [m] 이상이다.
• 고압 가공전선이 케이블이면 절연이 확실해 0.4 [m] 이상으로 완화된다.
• 약전류전선 지지물과의 간격은 고압 0.6 [m] 이상(케이블 0.3 [m])으로, 저압 0.3 [m]보다 넓다.

혼동 주의: 저압 가공전선과 약전류전선 사이 간격도 0.6 [m](케이블 0.3 [m])라서 고압 지지물 간격과 숫자가 겹친다.

[해설]

전력시설물 공사감리업무 수행지침의 설계변경 절차에 따라, 발주자는 설계변경 지시를 서면으로 책임감리원에게 한다.

책임감리원은 현장 감리조직의 대표라서 지시를 받아 공사업자에게 전달하고 관리한다.

설계변경 도서가 아직 준비되지 않았으면 변경 목적·내용을 요약한 설계변경개요서만 붙여 먼저 지시한다. 도서 작성을 기다리느라 공사가 늦어지지 않게 하려는 것이다.

[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]

변압기 병렬운전에서 부하분담은 정격용량에 비례하고 %임피던스에 반비례한다.

각 변압기의 (정격용량/%Z) 비로 전체 부하 1,050[kVA]를 나눈다.
$\dfrac{P_1}{P_2}=\dfrac{750/2.5}{600/3}=\dfrac{300}{200}=\dfrac{3}{2}$
$P_1=1{,}050\times\dfrac{3}{5}=630\,[\mathrm{kVA}]$
$P_2=1{,}050\times\dfrac{2}{5}=420\,[\mathrm{kVA}]$

혼동 주의: %Z가 작은 변압기일수록 부하를 더 많이 맡는다. %Z를 곱해서 계산하면 분담이 거꾸로 나온다.

[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]

직류기 토크식·역기전력식에 파권 병렬회로수 a = 2를 넣어 계산한다(중권이면 a = P).

$T=\dfrac{PZ\phi I_a}{2\pi a}=\dfrac{4\times700\times0.006\times40.5}{2\pi\times2}\approx54.14$ [N·m]
$T=\dfrac{54.14}{9.8}\approx5.52$ [kg·m]

$E=\dfrac{PZ\phi N}{60a}=\dfrac{4\times700\times0.006\times1{,}440}{60\times2}=201.6$ [V]

토크식의 결과는 N·m 단위라서 9.8로 나눠야 kg·m가 된다. 정격출력 7.5 [kW]는 계산에 쓰이지 않는다.

[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]

전력용 콘덴서는 무효전력만 상쇄한다. 그래서 무효전력이 줄어든 만큼 생긴 피상전력 여유를 유효전력으로 채울 수 있다.

$P=500\times0.8=400\,[\mathrm{kW}],\;Q=500\times0.6=300\,[\mathrm{kVar}]$
$Q'=300-150=150\,[\mathrm{kVar}]$
$(400+\Delta P)^2+150^2=500^2$
$\Delta P=\sqrt{500^2-150^2}-400=76.97\,[\mathrm{kW}]$

혼동 주의: 콘덴서 150[kVA]를 유효전력 증가분으로 그대로 더하면 안 된다. 피상전력 500[kVA]를 한도로 피타고라스 관계를 세워야 한다.

[해설]

부하전력 $P=VI\cos\theta$가 일정하면 역률이 높아질수록 전류가 줄고, 선로손실은 전류의 제곱에 비례해 줄어든다.

개선 전 $I=\dfrac{6{,}000}{200\times0.6}=50$ [A]
$P_l=2I^2R=2\times50^2\times0.15=750$ [W]
개선 후 $I'=\dfrac{6{,}000}{200\times1}=30$ [A]
$P_l'=2\times30^2\times0.15=270$ [W]
차이 $=750-270=480$ [W]

단상 2선식은 전선이 왕복 두 가닥이라 손실이 2I²R이다. 리액턴스 0.1 [Ω]은 전압강하에만 영향을 주므로 손실 계산에는 쓰지 않는다.