전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제 기출문제 해설 페이지

전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    1전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    다음 PLC 래더다이어그램을 논리회로로 나타내시오. (단, AND·OR·NOT만 쓰고 2입력 1출력 소자만 사용한다.)

    [래더다이어그램]
    · 1행: P000(a) — P001(b) 직렬 → P002(b)와 직렬 → 출력코일 P010
    · 2행: P010(a)이 P000·P001 직렬군과 병렬(자기유지)로 P002 앞 마디에 합류
    · 3행: P003(a) — P004(a) 직렬군이 코일 직전(P002 뒤) 마디에 병렬로 합류
    문제이미지
    해설
    b접점인 P001·P002는 부정(NOT)으로 처리한다.
    출력 P010의 논리식:
    P010={(P000P001+P010)P002}+(P003P004)P010 = \{(P000 \cdot \overline{P001} + P010) \cdot \overline{P002}\} + (P003 \cdot P004)

    2입력 1출력 소자로 쪼개면
    A=P000P001A = P000 \cdot \overline{P001} (P001 반전 후 AND)
    B=A+P010B = A + P010 (자기유지 OR)
    C=BP002C = B \cdot \overline{P002} (P002 반전 후 AND)
    D=P003P004D = P003 \cdot P004 (AND)
    P010=C+DP010 = C + D (OR)

    요약: P001·P002를 NOT으로 반전한 뒤 ①~⑤ 순서로 2입력 AND·OR를 잇고, 출력 P010을 ② OR단에 자기유지로 되먹임한다.
    문제이미지

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    2전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    다음 동작설명에 맞게 조작회로의 접점을 완성하시오.

    [동작설명]
    · PB1 누름 → MC1·T1 여자, MC1-a로 GL 점등
    · T1 경과 → MC2·T2 여자, FR-a로 RL·FR-b로 YL 점등, 부저는 YL과 교차 동작. 동시에 MC1 소자로 GL 소등
    · T2 경과 → MC2·T2 소자, FR·RL·YL 소등·부저 정지
    · EOCR 동작 시 회로 차단·WL 점등
    문제이미지
    해설
    기동·자기유지·타이머 순차제어에 EOCR 트립회로를 더한 구성이다.

    ① 기동: PB1(a, 자동복귀)와 MC1(a)를 병렬로 자기유지 → MC1·T1 동시 여자, MC1-a로 GL 점등.
    ② T1 한시 후: T1 한시a접점으로 MC2·T2 여자. MC2-b를 MC1 유지회로에 직렬로 넣어 MC1 소자→GL 소등. FR(플리커릴레이) 동작 → FR-a로 RL, FR-b로 YL 점등, 부저는 FR-a/FR-b 교번으로 YL과 교차 동작.
    ③ T2 한시 후: T2 한시b접점으로 MC2·T2 소자 → FR·RL·YL 소등, 부저 정지.
    ④ EOCR 트립: EOCR-b를 주회로에 직렬로 두어 동작 시 전회로 차단, EOCR-a로 WL 점등.

    정지용 PB-OFF(b)는 자기유지 회로에 직렬로 둔다.
    문제이미지

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    3전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    전기안전관리자는 「국가표준기본법」 제14조 및 「교정대상 및 주기설정을 위한 지침」 제4조에 따라 다음 계측장비를 주기 교정하여야 한다. 권장 교정 및 시험주기의 빈칸을 채우시오.

    구분계측장비권장 교정 및 시험주기(년)
    계측장비 교정계전기 시험기( ① )
    절연내력 시험기( ② )
    절연유 내압 시험기( ③ )
    적외선 열화상 카메라( ④ )
    전원 품질 분석기( ⑤ )
    해설
    「전기안전관리자의 직무에 관한 고시」 별표상 표의 5개 계측장비는 모두 권장 교정주기가 1년이다.

    ① 1년
    ② 1년
    ③ 1년
    ④ 1년
    ⑤ 1년

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    4전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    저압 옥내배선을 케이블공사로 시설할 때, 장소별 가능(O)·불가능(X)으로 표의 빈칸을 완성하시오.

    옥내옥측옥외물기가 있는 장소
    건조한 장소 / 습기가 많은 장소우선내 / 우선외
    해설
    케이블공사는 사용전압·장소 제한이 가장 적어, 저압에서는 어느 장소에도 시설할 수 있다.

    · 옥내(건조한 장소): O
    · 옥내(습기가 많은 장소): O
    · 옥측(우선내): O
    · 옥측(우선외): O
    · 옥외: O
    · 물기가 있는 장소: O

    즉 모든 칸이 O이다.

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    5전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    설계감리원은 서류를 갖추고 세부양식은 발주자 승인을 받아 설계감리과정을 기록하며, 완료와 함께 발주자에게 제출하여야 한다. 다음 중 구비서류가 아닌 것은?
    ① 근무상황부 ② 설계감리일지
    ③ 공사기성신청서 ④ 설계감리기록부
    ⑤ 설계자와 협의사항 기록부 ⑥ 공사예정공정표
    ⑦ 설계수행계획서 ⑧ 설계감리 주요 검토결과
    ⑨ 설계도서 검토의견서
    해설
    「설계감리업무 수행지침」상 설계감리원의 구비·제출 서류는 근무상황부, 설계감리일지, 설계감리지시부, 설계감리기록부, 설계감리요청서, 설계자와 협의사항 기록부, 설계감리 주요검토결과, 설계도서 검토의견서, 설계감리 수행계획서 등이다.

    「공사기성신청서」는 시공단계에서 수급인이 기성을 청구하는 서류이므로 설계감리 구비서류가 아니다.

    정답: ③ 공사기성신청서

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    6전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    Δ-Y 결선 주변압기 보호용 비율차동계전기의 간략 회로도이다. 주변압기 1차·2차측 변류기(CT)의 미결선된 2차 회로를 완성하시오.

    [회로] 1차측 R·S·T → 주변압기(1차 Δ / 2차 Y) → 2차측에 동작코일 87R·87S·87T 배치, 양측 CT 2차 회로 미결선
    문제이미지
    해설
    비율차동계전기는 변압기 1·2차 전류의 크기·위상을 맞춰야 한다. 변압기가 Δ-Y이면 1·2차 전류에 30° 위상차가 생기므로, CT는 변압기와 반대로 결선해 보상한다.

    · 변압기 1차 Δ → 그 측 CT 2차는 Y(성형)
    · 변압기 2차 Y → 그 측 CT 2차는 Δ(환상)

    이로써 양측 CT 2차 전류 위상이 맞아, 정상·외부고장 시 동작코일(87R·87S·87T) 차전류가 0이 되고 내부고장 시에만 차전류가 흘러 동작한다. CT 비는 양측 2차 정격전류가 같아지도록 정한다.
    문제이미지

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    7전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    어느 빌딩 수용가가 자가용 디젤발전기를 계획한다. 아래 부하 종류·특성과 조건·참고자료로 전부하 운전에 필요한 발전기 용량[kVA]을 표의 빈칸을 채우며 선정하시오.

    부하의 종류출력[kW]극수대수적용부하기동방법
    전동기3761소화전 펌프리액터 기동
    2262급수펌프리액터 기동
    1162배풍기Y-Δ 기동
    5.541배수펌프직입 기동
    전등, 기타50--비상조명-
    [조건] ① 전동기 기동 시 필요용량은 무시. ② 동력 수용률: 최대 입력 전동기 1대 100[%], 그 외 80[%], 전등·기타 100[%]. ③ 전등·기타 역률 100[%]. (효율·역률은 KSC 4202 표 참조: 37kW 6극 η86.5% pf80.0%, 22kW 6극 η85.5% pf78.5%, 11kW 6극 η84.0% pf77.0%, 5.5kW 4극 η82.5% pf79.5%)
    해설
    각 전동기 입력[kVA] =출력ηcosθ= \dfrac{\text{출력}}{\eta \cdot \cos\theta}로 계산한다.

    · 37kW 1대: 370.865×0.80=53.47\dfrac{37}{0.865 \times 0.80} = 53.47 [kVA]
    · 22kW 1대: 220.855×0.785=32.78\dfrac{22}{0.855 \times 0.785} = 32.78 [kVA] (2대)
    · 11kW 1대: 110.84×0.77=17.01\dfrac{11}{0.84 \times 0.77} = 17.01 [kVA] (2대)
    · 5.5kW 1대: 5.50.825×0.795=8.39\dfrac{5.5}{0.825 \times 0.795} = 8.39 [kVA]
    · 전등·기타: 501.0×1.0=50\dfrac{50}{1.0 \times 1.0} = 50 [kVA]

    동력 수용률: 입력 최대인 53.47kVA 1대는 100[%], 나머지 전동기는 80[%].
    나머지 전동기 입력 합 =32.78×2+17.01×2+8.39=107.97= 32.78 \times 2 + 17.01 \times 2 + 8.39 = 107.97 [kVA]
    동력 수용분 =53.47×1.0+107.97×0.8=139.85= 53.47 \times 1.0 + 107.97 \times 0.8 = 139.85 [kVA]
    전등·기타(100[%]) =50= 50 [kVA]

    발전기 필요용량 =139.85+50=189.85= 139.85 + 50 = 189.85 [kVA]
    표2 자가용 디젤 표준출력(50, 100, 150, 200, 300, 400 [kVA]) 중 만족하는 최소값은 200200 [kVA].

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    8전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    그림과 같은 철골공장(가로 50[m] × 세로 25[m])에 백열등 전반조명으로 평균조도 200[lx]를 얻으려 한다. 광원 소비전력을 구하기 위해 순서대로 답하시오.
    [조건] ① 천정·벽면 반사율 30[%] ② 광원은 천장면하 1[m]에 부착 ③ 천장 높이 9[m] ④ 감광보상률은 보수상태 "양" ⑤ 직접조명 배광 ⑥ 금속 반사갓 직부형 ⑦ 등기구 가로 8등 × 세로 4등(총 32등). (백열등 특성표·조명률표·실지수 기호표 참조)
    (1) 광원의 높이[m] (2) 실지수의 기호와 실지수 (3) 조명률 (4) 감광보상률 (5) 총 광속 (6) 전등 한 등의 광속[lm] (7) 선정할 전등의 와트 수[W]
    문제이미지
    해설
    (1) 광원의 높이
    천장 9[m]에서 천장면하 1[m]에 부착, 작업면을 바닥(0[m])으로 보므로
    H=91=8H = 9 - 1 = 8 [m]

    (2) 실지수
    RI=XYH(X+Y)=50×258×(50+25)=2.08RI = \dfrac{X \cdot Y}{H(X+Y)} = \dfrac{50 \times 25}{8 \times (50+25)} = 2.08
    기호표 1.75~2.25 범위 → 기호 E, 실지수 2.0

    (3) 조명률
    직접조명(전구), 천장·벽 반사율 0.3, 실지수 E2.0 → 표에서 U=0.47U = 0.47 (47[%])

    (4) 감광보상률
    직접조명·전구·보수상태 "양" → D=1.3D = 1.3

    (5) 총 광속
    광속법 NF=EADU=200×(50×25)×1.30.47=691,489NF = \dfrac{E \cdot A \cdot D}{U} = \dfrac{200 \times (50 \times 25) \times 1.3}{0.47} = 691{,}489 [lm]

    (6) 한 등의 광속
    총 등수 N=8×4=32N = 8 \times 4 = 32 [등]
    F=NFN=691,48932=21,609F = \dfrac{NF}{N} = \dfrac{691{,}489}{32} = 21{,}609 [lm]

    (7) 와트 수 선정
    백열등 특성표에서 21,609[lm] 이상에 가장 가까운 L100V 1000W(21,000[lm]) → 10001000 [W] 선정.

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    9전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    전기설비기술기준에 따라 사용전압 154[kV] 중성점 직접접지식 전로의 절연내력 시험전압[V]을 구하고 시험방법을 쓰시오. (단, 정격전압으로 계산.)
    해설
    (1) 시험전압
    최대사용전압 =154,000×1.151.1=161,000= 154{,}000 \times \dfrac{1.15}{1.1} = 161{,}000 [V]
    60[kV] 초과·중성점 직접접지식이므로 시험전압 배수는 0.72배.
    V=161,000×0.72=115,920V = 161{,}000 \times 0.72 = 115{,}920 [V]

    (2) 시험방법
    시험전압 115,920[V]를 전로와 대지 사이에 연속 10분간 가했을 때 견디면 합격이다.

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    10전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    정격용량 18.5[kW], 정격전압 380[V], 역률 70[%] 전동기 부하에 콘덴서를 Y결선으로 설치해 역률을 90[%]로 개선하려 한다. (단, 주파수 60[Hz].)
    (1) 콘덴서 용량[kVA]
    (2) 정전용량[μF]
    해설
    (1) 콘덴서 용량
    Qc=P(1cos2θ1cosθ11cos2θ2cosθ2)Q_c = P\left(\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_1}}{\cos\theta_1} - \dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)
    =18.5(10.720.710.920.9)=18.5×(1.02020.4843)=9.91= 18.5\left(\dfrac{\sqrt{1-0.7^2}}{0.7} - \dfrac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9}\right) = 18.5 \times (1.0202 - 0.4843) = 9.91 [kVA]

    (2) 정전용량 (Y결선)
    Y결선은 각 상이 상전압 V3\dfrac{V}{\sqrt{3}}를 받으므로 3상 용량 Qc=32πfC(V3)2=2πfCV2Q_c = 3 \cdot 2\pi f C \left(\dfrac{V}{\sqrt{3}}\right)^2 = 2\pi f C V^2.
    C=Qc2πfV2=9.91×1032π×60×3802=182.1×106C = \dfrac{Q_c}{2\pi f V^2} = \dfrac{9.91 \times 10^3}{2\pi \times 60 \times 380^2} = 182.1 \times 10^{-6} [F]
    C=182.1C = 182.1 [μF]

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    11전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    예상 고장전류 실효값 48162[A], 보호도체 절연물 상수 k=143, 보호장치 순시차단시간 0.1초일 때 보호도체 단면적은 몇 [mm²] 이상이어야 하는가? (단, 자동차단시간 5초 이내, 설계여유 1.25 적용.)
    해설
    차단시간 5초 이내일 때 보호도체 최소 단면적(단열 단시간 통전식)
    S=I2tk=48,1622×0.1143=106.5S = \dfrac{\sqrt{I^2 t}}{k} = \dfrac{\sqrt{48{,}162^2 \times 0.1}}{143} = 106.5 [mm²]
    설계여유 1.25 적용
    S=106.5×1.25=133.13S = 106.5 \times 1.25 = 133.13 [mm²]
    따라서 133.13[mm²] 이상이어야 한다.

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    12전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    용량 200[kVA], 전압 200[V]인 6펄스 3상 UPS로 공급하는 설비의 기본파 전류와 제5고조파 전류를 계산하시오. (단, 역률·효율 100[%], 제5고조파 저감계수 0.5.)
    (1) 기본파 전류
    (2) 제5고조파 전류
    해설
    (1) 기본파 전류
    3상이므로 I1=P3V=200×1033×200=577.35I_1 = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{200 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 200} = 577.35 [A]

    (2) 제5고조파 전류
    이상적 6펄스 정류기의 제n고조파는 기본파의 1n\dfrac{1}{n}이다. 제5고조파에 저감계수 0.5를 적용하면
    I5=I15×0.5=577.355×0.5=57.74I_5 = \dfrac{I_1}{5} \times 0.5 = \dfrac{577.35}{5} \times 0.5 = 57.74 [A]

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    13전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    머레이 루프(Murray loop)법으로 선로 고장점을 찾으려 한다. 길이 4[km](0.2[Ω/km]) 선로에 그림처럼 접지고장이 생겼을 때, 고장점까지 거리 X[km]를 구하시오. (단, G는 검류계, 170[Ω]과 90[Ω]에서 브리지가 평형.)
    문제이미지
    해설
    머레이 루프는 휘트스톤 브리지 원리로, 평형 시 변 저항비가 고장점까지·왕복 도체저항비와 같다. 선로 1조 길이 4[km]이므로 루프 전체는 왕복 2L=2×4=82L = 2 \times 4 = 8 [km].
    고장측 변 90[Ω], 건전측 변 170[Ω]에서 평형:
    X=90170+90×2L=90260×8=2.77X = \dfrac{90}{170+90} \times 2L = \dfrac{90}{260} \times 8 = 2.77 [km]
    (저항은 길이에 비례하므로 0.2[Ω/km]는 비에서 상쇄되어 결과에 영향 없다.)

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    14전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    송전단 전압 3300[V], 수전단 전압 3150[V]인 3상 송전선로의 고유저항이 ρ=1.818×10⁻²[Ω·mm²/m]일 때 전선 굵기는? (단, 정격용량 1000[kW], 길이 3[km], 리액턴스 무시. 굵기 후보[mm²]: 70, 95, 120, 150, 185)
    해설
    리액턴스를 무시하므로 3상 전압강하 e=3IRe = \sqrt{3}\,I\,R이다.
    수전단 기준 부하전류(역률 100[%]) I=P3Vr=1000×1033×3150=183.3I = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,V_r} = \dfrac{1000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 3150} = 183.3 [A]
    전압강하 e=VsVr=33003150=150e = V_s - V_r = 3300 - 3150 = 150 [V]
    선저항 R=e3I=1503×183.3=0.4725R = \dfrac{e}{\sqrt{3}\,I} = \dfrac{150}{\sqrt{3} \times 183.3} = 0.4725 [Ω]
    고유저항식 R=ρLAR = \rho\dfrac{L}{A}에서 (1선 길이 L=3000[m])
    A=ρLR=1.818×102×30000.4725=115.43A = \rho\dfrac{L}{R} = 1.818 \times 10^{-2} \times \dfrac{3000}{0.4725} = 115.43 [mm²]
    후보 중 이를 만족하는 최소 굵기는 120120 [mm²].

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    15전기기사 실기 2021년 3회 기출유형문제
    그림·조건·참고표를 이용해 3상 단락용량, 3상 단락전류, 차단기 차단용량 등을 계산하시오.

    [조건] 변압기 60[kV]/6.6[kV], 3000[kVA]×3. 6.6[kV]측 선로: 지중선 100[mm²]×0.095[km], 가공선 100[mm²]×0.4[km], 60[mm²]×1.4[km], 38[mm²]×0.7[km], 5[mm]×1.2[km]. 수전설비 1차측 1상당 합성 %X_G=1.5[%], 변압기 명판 7.4[%]/3000[kVA](기준용량 10000[kVA]).
    참고표(10000[kVA] 기준 %r·%x[%/km]) 지중100mm²(6kV): %r=4.2 %x=1.7; 가공100mm²(6kV): %r=4.1 %x=7.5; 가공60mm²: %r=7.0 %x=7.9; 가공38mm²: %r=11.2 %x=8.2; 가공5mm: %r=20.8 %x=8.8. 정격차단용량 표준치(7200[V]): 25,50,(75),100,150,(200),250[MVA]
    (1) 합성 %임피던스 (2) 3상 단락용량 (3) 3상 단락전류 (4) 정격차단용량 계산 및 표 선정
    문제이미지
    해설
    (기준용량 10000[kVA]로 모든 %값을 환산한다.)

    (1) 합성 %임피던스
    변압기: %ZT=7.4×10,0003,000=24.67\%Z_T = 7.4 \times \dfrac{10{,}000}{3{,}000} = 24.67 [%] (리액턴스로 취급)
    선로 %R = 4.2×0.095 + 4.1×0.4 + 7.0×1.4 + 11.2×0.7 + 20.8×1.2 = 44.64 [%]
    선로 %X = 1.7×0.095 + 7.5×0.4 + 7.9×1.4 + 8.2×0.7 + 8.8×1.2 = 30.52 [%]
    전체 %X = %X_G + %Z_T + 선로%X = 1.5 + 24.67 + 30.52 = 56.69 [%], 전체 %R = 44.64 [%]
    %Z=44.642+56.692=72.15\%Z = \sqrt{44.64^2 + 56.69^2} = 72.15 [%]

    (2) 3상 단락용량
    Ps=100%Z×Pn=10072.15×10,000=13,859P_s = \dfrac{100}{\%Z} \times P_n = \dfrac{100}{72.15} \times 10{,}000 = 13{,}859 [kVA] ≒ 13.86 [MVA]

    (3) 3상 단락전류 (6.6[kV]측)
    기준전류 In=Pn3V=10,000×1033×6,600=874.8I_n = \dfrac{P_n}{\sqrt{3}\,V} = \dfrac{10{,}000 \times 10^3}{\sqrt{3} \times 6{,}600} = 874.8 [A]
    Is=100%Z×In=10072.15×874.8=1,212.4I_s = \dfrac{100}{\%Z} \times I_n = \dfrac{100}{72.15} \times 874.8 = 1{,}212.4 [A]

    (4) 정격차단용량
    차단기 정격전압 7.2[kV] 기준 차단용량 Pc=3×Vn×IsP_c = \sqrt{3} \times V_n \times I_s' 로, 단락용량과 거의 같은 약 13.86[MVA]가 된다.
    Pc=3×7.2×(1,212.4×6.67.2)=13.86P_c = \sqrt{3} \times 7.2 \times (1{,}212.4 \times \tfrac{6.6}{7.2}) = 13.86 [MVA]
    표준 차단용량(7200[V]: 25, 50, …) 중 만족하는 최소값은 2525 [MVA].

    내용에 오류가 있거나 최신 법령·기준과 다른 부분이 보이면 알려주세요. 확인 후 반영하겠습니다.

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