[전기기능사 필기] 05년 1회차 기출문제 해설 페이지

평행 도체에 같은 방향의 전류가 흐르면 두 도체 사이에는 흡인력(흡입력)이 작용하고, 반대 방향이면 반발력이 작용한다. 작용하는 힘의 크기는 $F=\dfrac{2I_1 I_2}{r}\times10^{-7}\ \mathrm{[N/m]}$이다.

소비전력은 $P=VI\cos\theta$이다. $P=220\times15\times\cos45^\circ=3300\times0.707\approx2333\ \mathrm{W}$이므로 약 2330[W]이다.

콘덴서를 병렬로 접속하면 합성용량은 각 용량의 합이다. $C=0.02+0.03=0.05\ \mu\mathrm{F}$이다.

두 점전하 사이의 힘이 전하량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다는 법칙은 쿨롱의 법칙(Coulomb's law)이며 $F=9\times10^{9}\dfrac{Q_1 Q_2}{r^{2}}$로 표현된다. 옴의 법칙은 전압·전류·저항의 관계식이므로 정전력과 무관하다.

자체인덕턴스는 $L=\dfrac{N\phi}{I}$로 구한다. $L=\dfrac{200\times0.025}{5}=1\ \mathrm{H}$이다.

그림은 $R=6\,\mathrm{\Omega}$과 $X=8\,\mathrm{\Omega}$이 직렬로 100[V]에 접속된 회로이므로 임피던스는 $Z=\sqrt{6^2+8^2}=10\,\mathrm{\Omega}$, 전류는 $I=\dfrac{100}{10}=10\,\mathrm{A}$이다. 소비전력은 저항에서만 발생하므로 $P=I^2R=10^2\times 6=600\,\mathrm{W}$이다.

체적이 일정한 상태에서 길이를 2배로 늘리면 단면적은 $\dfrac12$로 줄어든다. $R=\rho\dfrac{\ell}{A}$이므로 저항은 $\dfrac{2}{1/2}=4$배가 된다.

그림은 $C_1$과 $C_2$가 직렬로 접속된 회로이므로 합성용량의 역수가 각 용량의 역수 합이 되어 $\dfrac{1}{C}=\dfrac{1}{C_1}+\dfrac{1}{C_2}$이다. 이를 정리하면 $C=\dfrac{C_1C_2}{C_1+C_2}$가 되며, 보기 중 이 식이 옳다.

자기유도 기전력은 $e=L\dfrac{\Delta i}{\Delta t}$이다. 전류 변화량은 $5-2=3\ \mathrm{A}$, 시간은 1초이므로 $L=\dfrac{e\,\Delta t}{\Delta i}=\dfrac{40\times1}{3}\approx13.3\ \mathrm{H}$이다.

연축전지를 충전하면 양극은 PbO2(이산화납), 음극은 Pb(납)로 되고, 방전하면 양·음극이 모두 PbSO4로 된다. 따라서 충전 시 양극이 PbO, 음극이 PbSO4가 된다는 설명은 옳지 않다.

R-L 직렬회로의 임피던스는 $Z=R+jX_L=R+j\omega L$이므로, 전압이 전류보다 앞서는 위상각은 리액턴스를 저항으로 나눈 값의 역탄젠트로 $\theta=\tan^{-1}\dfrac{X_L}{R}=\tan^{-1}\dfrac{\omega L}{R}$이다. 따라서 분자에 유도성 리액턴스, 분모에 저항이 오는 형태의 보기가 정답이다. $\dfrac{R}{\sqrt{R^2+X_L^2}}$는 역률 $\cos\theta$를 나타내는 식이므로 위상각 공식이 아니다.

마력[HP]은 전력(일률)의 단위이므로 전력량이 아니라 전력이 마력으로 환산된다. 반대로 전력량은 에너지이므로 $1\ \mathrm{Wh}=860\ \mathrm{cal}$과 같이 칼로리로 환산할 수 있다.

축전지를 직렬로 연결하면 기전력은 개수만큼 커지지만 용량[Ah]은 1개일 때와 같다. 따라서 기전력은 $1.2\times5=6\ \mathrm{V}$, 용량은 그대로 20[Ah]이다.

자체인덕턴스는 권수의 제곱에 비례한다($L=\dfrac{\mu A N^{2}}{\ell}$). 따라서 $\left(\dfrac{10}{100}\right)^{2}=\dfrac{1}{100}$배가 된다.

플레밍의 왼손법칙에서 엄지는 힘(전자력)의 방향, 검지는 자장의 방향, 중지는 전류의 방향을 나타내며 전동기의 원리에 해당한다. 기전력의 방향을 다루는 것은 오른손법칙(발전기)이다.

피상전력은 $P_a=100\times12=1200\ \mathrm{VA}$이므로 역률은 $\cos\theta=\dfrac{1000}{1200}\approx0.833$이다. 무효율은 $\sin\theta=\sqrt{1-0.833^{2}}\approx0.55$, 즉 약 55[%]이다.

자기장(자계)의 세기 H는 단위 길이당 기자력으로 정의되므로 단위는 [AT/m], 즉 [A/m]이다. [Wb/A]는 인덕턴스의 단위이다.

L과 C를 병렬로 접속하면 두 소자에 흐르는 전류의 위상이 서로 반대이므로, $\dfrac{1}{\omega L}=\omega C$가 될 때 합성전류가 0이 되는 병렬공진(반공진)이 일어난다. 이 식에서 $\omega^2=\dfrac{1}{LC}$이고 $\omega=2\pi f$를 대입하면 $f=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}$이다. 보기 중 분모가 $2\pi\sqrt{LC}$인 식이 이에 해당한다.

ACSR(Aluminum Conductor Steel Reinforced)은 강선을 중심에 두고 그 둘레에 경알루미늄선을 꼬아 만든 강심알루미늄연선이다. 가볍고 인장강도가 커서 가공송전선로에 널리 쓰인다.

엔트런스 캡(우에사 캡)은 저압 가공 인입선의 인입구나 금속관 배관 끝부분에 부착하여 빗물이 관 안으로 들어가는 것을 막는 부속품이다. 부싱은 전선 피복 손상 방지용이므로 방수 목적과는 다르다.

과전류차단기는 발전기·변압기·전동기 등 기계기구와 전선을 보호하기 위해 시설한다. 반대로 각종 접지공사의 접지선, 다선식 전로의 중성선, 저압 가공전로의 접지측 전선에는 과전류차단기를 시설해서는 안 된다(차단되면 접지 기능이 상실되기 때문이다).

출제 당시 기준으로 저압전로의 절연저항은 사용전압 150[V] 이하는 0.1[MΩ], 150[V] 초과 300[V] 이하는 0.2[MΩ], 300[V] 초과 400[V] 미만은 0.3[MΩ], 400[V] 이상은 0.4[MΩ] 이상이어야 한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 사용전압 500[V] 이하에서 DC 500[V] 시험전압으로 1[MΩ] 이상이 요구된다.

주상변압기의 고압측과 저압측이 혼촉될 때 저압측에 고전압이 걸리는 것을 방지하기 위해 2차측 중성점(또는 1단자)에 제2종 접지공사를 한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별 구분이 폐지되고 계통접지(고압·특고압과 저압의 혼촉에 의한 위험방지 시설)로 통합되었다.

건축물 표준부하에서 주택·아파트·사무실·은행·상점·이발소·미장원은 30[VA/㎡]를 적용한다. 공장·창고·강당은 10[VA/㎡], 극장·영화관은 10[VA/㎡] 등으로 용도에 따라 달라진다.

RB는 600[V] 고무 절연전선의 약호이다. IV는 600[V] 비닐 절연전선, RV는 고무절연 비닐외장 케이블을 뜻한다.

가공전선로의 지지물에서 다른 지지물을 거치지 않고 수용장소의 인입선 접속점에 이르는 가공전선을 가공인입선이라 한다. 한 수용장소의 인입선 접속점에서 분기하여 다른 수용장소로 가는 것은 연접인입선이다.

소선 자체를 이용하는 연선 분기접속에는 단권분기, 복권분기, 분할분기 접속이 있다. 직권분기 접속은 이에 해당하지 않는다.

연선의 총 소선수는 층수를 n이라 할 때 $N=3n(n+1)+1$이다. $N=3\times4\times5+1=61$가닥이다.

지락사고 시 영상변류기(ZCT)로 검출된 영상전류로 동작하여 차단기를 개방하거나 경보를 내는 계전기는 지락계전기(GR)이다. 과전류계전기(OCR)는 단락·과부하 시의 과전류로 동작하므로 지락 검출용이 아니다.

주상변압기를 철근콘크리트 전주에 매달아 고정할 때는 행거밴드를 사용한다. 아암밴드는 완금을 전주에 고정할 때, 아암타이밴드는 암타이를 고정할 때 쓰인다.

애자사용공사에서 사용전압 400[V] 미만인 경우 전선 상호간의 이격거리는 6[cm] 이상, 전선과 조영재 사이는 2.5[cm] 이상으로 한다. ※ 현행 KEC 기준으로도 저압 애자공사의 전선 상호간 간격은 6[cm] 이상으로 유지된다.

케이블을 구부릴 때 피복이 손상되지 않도록 곡률반경을 제한하며, 연피가 없는 케이블은 바깥지름의 6배 이상, 단심인 것은 8배 이상으로 하여야 한다.

지지물에 완목·완금·애자 등을 장치하여 전선이나 기구를 고정할 수 있게 하는 작업을 장주라 한다. 건주는 전주를 땅에 세우는 작업, 가선공사는 전선을 지지물에 설치하는 작업이다.

그림의 심벌은 직사각형 안에 문자 MD가 표기된 것으로, 이는 금속덕트(Metal Duct)를 나타내는 도시기호이다. 덕트류는 문자기호로 구분하며 버스덕트는 BD, 피더버스덕트는 FBD, 플러그인 버스덕트는 PBD로 표기하므로 MD는 금속덕트에 해당한다.

굵기가 같은 두 단선의 쥐꼬리 접속에서 와이어 커넥터를 사용할 때는 심선을 2~3회 정도만 꼰 뒤 끝을 잘라내고 커넥터를 돌려 끼운다. 커넥터 내부에서 다시 조여지므로 많이 꼴 필요가 없다.

전동기 정격전류의 합계가 50[A]를 초과하면 전선의 허용전류는 그 합계의 1.1배 이상이어야 한다. $60\times1.1=66\ \mathrm{A}$이다(50[A] 이하이면 1.25배를 적용한다).

단면적 6[mm²] 이하, 지름 3.2[mm] 이하의 가는 단선을 직선으로 잇는 데는 트위스트 접속을 사용한다. 브리타니아 접속은 3.2[mm] 이상의 굵은 단선에 쓰인다.

노브(놉)애자 사용공사에서 전선이 서로 교차하는 곳에는 애관을 끼워 두 전선이 직접 닿지 않도록 절연한다.

금속관 끝은 날카로워 전선을 인입하거나 교체할 때 피복이 상하기 쉬우므로, 관 끝에 절연부싱을 끼워 전선의 손상을 방지한다.

후강전선관은 1본의 길이가 3.66[m]로 약 3.6[m]이며, 안지름을 짝수 mm로 표시한다(16·22·28·36·42… 등). 박강전선관은 바깥지름을 홀수로 표시한다.

수은 스위치는 유리관 속의 수은이 기울기에 따라 접점을 개폐하는 스위치로, 바이메탈과 조합하면 온도 변화로 기울어져 실내 난방장치의 자동 온도조절에 쓰인다. 타임 스위치는 시간에 의해 동작하므로 온도 제어와는 무관하다.

직접접지방식은 중성점을 직접 대지에 접속하므로 지락 시 지락전류가 매우 크게 흘러 지락(접지)계전기가 가장 확실하게 동작한다. 반면 비접지·소호리액터 접지는 지락전류가 작아 검출이 어렵다.

석탄·석유·가스 등을 연소시킨 열로 보일러에서 증기를 만들어 증기터빈과 발전기를 돌리는 발전소를 기력발전소라 한다. 열병합발전소는 전력과 함께 열(증기·온수)을 함께 공급하는 방식이다.

역률 개선용 전력용 콘덴서의 용량은 개선 전후 무효분의 차이로 구하므로 $Q_C=K(\tan\theta_1-\tan\theta_2)$이다. 여기서 $\sin\theta=\sqrt{1-\cos^2\theta}$이므로 $\tan\theta=\dfrac{\sin\theta}{\cos\theta}=\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta}}{\cos\theta}$로 바꿔 쓸 수 있다. 따라서 답은 역률만으로 나타낸 $K\left(\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_1}}{\cos\theta_1}-\dfrac{\sqrt{1-\cos^2\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)$ 형태이며, 두 항이 더해지거나 $\cos\theta$와 $\tan\theta$가 섞인 보기는 성립하지 않는다.

흡출관은 러너 출구에서 방수면까지의 낙차와 유출 속도에너지를 회수하여 낙차를 유효하게 이용하기 위해 반동수차에 설치한다. 충동수차인 펠턴수차에는 필요하지 않다.

전선은 도전율이 크고 기계적 강도·내구성이 우수하면서도 가볍고 시공이 쉬워야 하므로 비중은 오히려 작아야 한다. 비중이 클 것은 전선의 구비조건이 아니다.

3상 3선식 선로의 전압강하는 $e=\sqrt{3}\,I(R\cos\theta+X\sin\theta)$이다. 단상 2선식은 $2I(R\cos\theta+X\sin\theta)$로 계수가 2이다.

최대수용전력은 $1600\times0.65=1040\ \mathrm{kW}$이고, 수전설비 용량은 이를 역률로 나눈 피상전력이다. $\dfrac{1040}{0.8}=1300\ \mathrm{kVA}$이다.

유황곡선에서 1년 중 그 값 이상의 유량이 흐른 날수가 95일이면 풍수량, 185일이면 평수량, 275일이면 저수량, 355일이면 갈수량이다. 그림에서 275일에 대응하는 유량이 $8\,\mathrm{m^3/s}$이므로 저수량은 $8\,\mathrm{m^3/s}$이다. 참고로 같은 그림에서 95일의 $24\,\mathrm{m^3/s}$는 풍수량, 185일의 $16\,\mathrm{m^3/s}$는 평수량, 355일의 $5\,\mathrm{m^3/s}$는 갈수량이다.

수차가 운전 중일 때 조압수조(상수조) 수면과 방수로 시점 수면의 차를 겉보기낙차라 한다. 총낙차는 취수구 수면과 방수면의 차, 유효낙차는 겉보기낙차에서 관로의 손실수두를 뺀 값이다.

과열기는 보일러에서 발생한 포화증기를 다시 가열하여 온도를 높인 과열증기로 만들어 터빈으로 보낸다. 재열기는 고압터빈을 빠져나온 증기를 다시 가열하는 장치이므로 역할이 다르다.

복수기에 냉각수(해수·강물)를 공급하여 터빈 배기증기를 응축시키는 펌프는 순환펌프이다. 복수펌프는 복수기에 모인 응축수를 급수계통으로 보내는 펌프이다.

각 설비용량을 합산하면 전등 $0.1\times100=10$, 전열 $3\times5=15$, 소형기구 $0.2\times20=4$, 동력 $5\times5=25$[kW]이다. 총 설비용량은 $10+15+4+25=54\ \mathrm{kW}$이다.

복도체의 소도체에는 같은 방향의 전류가 흐르므로 단락 시 대전류가 흐르면 소도체 사이에는 반발력이 아니라 흡인력이 작용한다(이를 막기 위해 스페이서를 설치한다). 인덕턴스 감소·정전용량 증가, 코로나 개시전압 상승은 복도체의 옳은 특징이다.

머레이(머리) 루프법은 케이블 고장점의 저항을 브리지의 한 변으로 삼아 평형을 잡는 방식으로, 휘트스톤 브리지의 원리를 이용한다. 셰링 브리지는 유전체 손실(tanδ)과 정전용량 측정에 쓰인다.

직접접지방식은 지락 시 건전상의 대지전압이 거의 상승하지 않아 이상전압의 위험이 적고, 그만큼 선로와 변압기의 절연 수준(단절연)을 낮출 수 있다. 다만 지락전류가 커서 통신선 유도장해와 차단기 부담이 크다는 단점이 있다.

전선 자체 무게 $W_0$와 빙설하중 $W_i$는 모두 연직 방향이므로 단순히 더해지고, 풍압하중 $W_w$는 수평 방향이어서 이와 직각을 이룬다. 따라서 합성하중은 직각삼각형의 빗변으로 구해 $W=\sqrt{(W_0+W_i)^2+W_w^2}$가 된다. 세 하중을 모두 제곱해 더하거나 빙설하중과 풍압하중을 먼저 더하는 식은 방향 관계가 맞지 않는다.

자연순환식 보일러는 강수관과 상승관의 물의 밀도차로 생기는 수두에 의해 물이 순환한다. 수관의 높이를 높이면 이 수두가 커져 순환력이 강해지므로 높게 설치한다.

열의 일당량은 1[kcal]의 열이 하는 일에 해당하는 값으로 427[kg·m/kcal]이다. 그 역수인 일의 열당량은 $\dfrac{1}{427}\approx0.00234\ \mathrm{[kcal/kg{\cdot}m]}$이다.