[전기기능사 필기] 03년 3회차 기출문제 해설 페이지

전위의 기울기(전계의 세기)는 $E=\dfrac{V}{d}$이고, 거리 10cm는 0.1m이다. $E=\dfrac{500}{0.1}=5000\,\mathrm{V/m}$이다. 단위를 cm 그대로 넣으면 50이 나오므로 반드시 m로 환산한다.

자기적으로 결합된 두 코일의 합성 인덕턴스는 $L=L_1+L_2\pm 2M$이다. 두 코일의 자속이 같은 방향인 가동결합이면 $+2M$, 서로 반대인 차동결합이면 $-2M$가 된다.

전열기의 저항은 $R=\dfrac{V^2}{P}=\dfrac{100^2}{500}=20\,\Omega$이다. 저항이 일정하므로 80V를 걸면 $P=\dfrac{80^2}{20}=320\,\mathrm{W}$이다. 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 $500\times 0.8^2=320\,\mathrm{W}$로 계산해도 같다.

자기회로의 옴의 법칙 $\phi=\dfrac{F}{R_m}$을 쓴다. $\phi=\dfrac{40000}{2300}\approx 17.4\,\mathrm{Wb}$이다.

전기량은 $Q=It$로 구하며, 1분은 60초이다. $Q=5\times 60=300\,\mathrm{C}$이다.

도체의 저항은 $R=\rho\dfrac{l}{A}$이고 단면적은 $A=\pi r^2$이므로 저항은 반지름의 제곱에 반비례한다. 반지름이 2배가 되면 단면적이 4배가 되어 저항은 $\dfrac{1}{4}$로 줄어든다.

합성저항은 a, b 단자에서 먼 쪽부터 병렬 부분을 $\dfrac{R_1R_2}{R_1+R_2}$로 묶고, 직렬 부분은 그대로 더해 가며 차례로 정리한다. 이 회로를 그렇게 축약하면 7.6Ω이 된다. 병렬 부분을 처리하지 않고 모든 저항을 더하면 11.6Ω처럼 큰 값이 나오므로 주의한다.

A점의 전위를 $V_A$로 두고 A점에서 키르히호프의 전류법칙(밀만의 정리)을 세워 $V_A$를 먼저 구한다. 그다음 AB 사이 3Ω의 전류는 $I=\dfrac{V_B-V_A}{3}$로 계산한다. B(100V)와 D(60V)의 전위차 40V가 각 가지에 분배된 결과 3Ω에는 $\dfrac{32}{7}\,\mathrm{A}$가 흐른다.

브리지의 평형 조건은 마주 보는 두 팔의 임피던스 곱이 서로 같다는 것이다. 저항 팔과 용량 팔을 짝지어 $R_2\cdot\dfrac{1}{j\omega C_1}=R_1\cdot\dfrac{1}{j\omega C_2}$로 놓고 정리하면 $C_1R_1=C_2R_2$, 즉 두 가지의 시정수가 같을 때 검류계 전류가 0이 된다.

어드미턴스는 $Y=G+jB$로 표시되며 실수부 $G$가 컨덕턴스, 허수부 $B$가 서셉턴스이다. 어드미턴스는 임피던스의 역수이고 단위는 지멘스$[\mathrm{S}]$이다.

저항 전압과 유도리액턴스 전압은 위상이 90° 차이 나므로 단순히 더할 수 없고 벡터합으로 구한다. 따라서 $Z=\sqrt{R^2+X_L^2}\,[\Omega]$이다.

L과 C의 병렬회로에서 전원에서 흘러드는 전류가 0이 되는 상태가 병렬공진이다. $\omega L=\dfrac{1}{\omega C}$에서 $f=\dfrac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\,[\mathrm{Hz}]$이며, 이때 코일 전류와 콘덴서 전류가 크기는 같고 방향이 반대라 서로 상쇄된다.

쿨롱의 법칙은 $F=9\times 10^{9}\dfrac{Q_1Q_2}{r^2}\,[\mathrm{N}]$이다. 즉 두 전기량의 곱에 비례하고 두 전기량 사이 거리의 제곱에 반비례한다.

PN접합은 순방향 전압에서는 전류를 잘 흘리고 역방향에서는 거의 흘리지 않으므로 정류작용을 한다. 증폭작용은 접합이 두 개인 트랜지스터가 하는 일이다.

복소수로 표시된 전류의 크기는 실수부와 허수부의 제곱합의 제곱근이다. $|I|=\sqrt{4^2+3^2}=\sqrt{25}=5\,\mathrm{A}$이다.

직렬로 이어진 부분은 저항끼리, 리액턴스끼리 더하고 병렬 부분은 $\dfrac{Z_1Z_2}{Z_1+Z_2}$로 묶어 하나의 $Z=R+jX$ 형태로 정리한다. 그 크기는 $|Z|=\sqrt{R^2+X^2}$로 구하며, 이 회로에서는 5Ω이 된다.

줄의 법칙 $H=I^2Rt\,[\mathrm{J}]$는 도체에 전류가 흐를 때 발생하는 열량을 나타내므로 전류의 열작용과 직접 관계된다. 플레밍의 오른손 법칙은 유도기전력의 방향을 정하는 법칙이다.

전해액에 전류를 흘리면 양극과 음극에서 물질이 석출되는 화학 변화가 일어나는데 이를 전기분해라 한다. 전리(이온화)는 전류를 흘리지 않아도 전해질이 물에 녹아 이온으로 나뉘는 현상이므로 다르다.

4심 캡타이어 케이블 심선의 색별은 흑, 백, 적, 녹이며 녹색 심선은 접지선으로 사용한다.

연피가 없는 케이블은 원칙적으로 접속함(박스) 안에서 접속하지만, 습기가 많고 접속함을 쓸 수 없는 곳에서는 애자를 사용해 접속부를 조영재에서 띄워 지지한다. 접속부가 습한 면에 직접 닿으면 절연이 나빠지고 누전의 원인이 되기 때문이다.

금속관 공사에서 전선의 총 단면적은 관 내단면적의 48% 이하가 되도록 한다(같은 굵기 전선을 넣고 굴곡이 적은 경우). 굵기가 다르거나 여러 가닥을 넣어 관 속에서 전선을 당겨 넣어야 할 때는 32% 이하로 제한한다.

소선 19가닥인 연선은 층수 $n=2$이고, 연선의 바깥지름은 $D=(2n+1)d$로 구한다. $D=(2\times 2+1)\times 2.0=10\,\mathrm{mm}$이다.

큐비클형은 기기를 금속함 안에 모두 넣어 충전부가 노출되지 않는 폐쇄식 배전반으로, 점유면적이 작고 운전·보수가 안전해 공장·빌딩 전기실에 많이 쓰이며 조립형과 장갑형이 있다. 라이브 프런트식은 전면에 충전부가 노출되는 구식 형식이다.

출제 당시 판단기준에서 기계기구 외함의 접지는 400V 미만 저압은 제3종, 400V 이상 저압은 특별 제3종, 고압·특별고압은 제1종 접지공사로 정해져 있었다. ※ 현행 KEC에서는 접지공사 종별(1종·2종·3종·특별3종)이 폐지되고 계통접지·보호접지 체계로 통합되었다.

전기이발기·전기면도기·헤어드라이어처럼 가볍고 유연성이 크게 요구되는 소형 기구에는 가는 구리선을 여러 가닥 꼬아 만든 금실 코드를 사용한다. 전열기용 코드는 발열이 큰 전열기구에 쓰는 내열 코드이다.

애자사용공사에서 전선 상호간의 간격은 사용전압에 관계없이 6cm 이상으로 한다. 전선과 조영재 사이의 이격거리가 400V 미만에서 2.5cm 이상인 것과 혼동하지 않도록 구분해 외운다.

문제에 개정 규정 적용이 명시되어 있으므로 현행 KEC 기준으로 판단한다. 전압은 저압(교류 1kV 이하, 직류 1.5kV 이하), 고압(저압을 넘고 7kV 이하), 특고압(7kV를 초과)으로 구분하므로 특별고압은 7kV를 넘는 것이다.

코드펜던트로 매달 수 있는 코드에 걸리는 중량의 총계는 3kg 이하로 제한한다. 이보다 무거운 기구는 코드가 아닌 체인·파이프펜던트 등 별도의 지지장치로 매달아야 한다.

경질비닐관은 안지름에 가까운 짝수로 14, 16, 22, 28, 36, 42, 54, 70, 82mm의 규격이 있으며 18mm는 존재하지 않는다.

백열전등이나 방전등을 사용하는 전광사인·옥내 조명 등에 전기를 공급하는 전로의 대지전압은 300V 이하로 제한한다. 대지전압을 낮게 유지해 감전과 누전 화재의 위험을 줄이기 위한 규정이다.

관의 내단면적은 $A=\dfrac{\pi D^2}{4}=\dfrac{\pi\times 22^2}{4}\approx 380\,\mathrm{mm^2}$이다. 여기에 32%를 적용하면 $380\times 0.32\approx 122\,\mathrm{mm^2}$로 약 120mm²이다.

한 수용장소의 인입선 접속점에서 분기해 지지물을 거치지 않고 다른 수용장소의 인입선 접속점에 이르는 전선을 연접 인입선이라 한다. 가공 인입선은 전주 등 지지물에서 갈라져 수용장소 인입구까지 이르는 전선이다.

3.2mm 이상 굵은 단선의 분기접속에는 조인트선(첨선)을 감아 붙여 접속하는 브리타니어 접속을 사용한다. 트위스트 접속은 2.6mm 이하의 가는 단선에 쓰는 방법이다.

출제 당시 기술기준에서 저압 전로의 절연저항은 대지전압 150V 이하 0.1MΩ, 150V 초과 300V 이하 0.2MΩ, 300V 초과 400V 미만 0.3MΩ, 400V 이상 0.4MΩ 이상이었다. ※ 현행 KEC에서는 이 구분이 폐지되고 SELV·PELV 0.5MΩ, FELV 및 500V 이하 1.0MΩ, 500V 초과 1.0MΩ 이상으로 규정한다.

계전기 고유번호 37은 부족전류계전기이고, 뒤에 붙는 A는 교류(AC)를 뜻한다. 따라서 37A는 교류 부족전류계전기이며 직류용은 37D로 표기한다.

저압 옥내배선이 조영재를 관통할 때는 애관이나 절연관에 넣어 전선 피복이 상하지 않게 하고, 그 양단이 조영재 면에서 각각 1.5cm 이상 나오도록 시설한다.

접지공사의 목적은 절연이 나빠져 누전이 생겼을 때 기기 외함에 나타나는 전위를 낮추고 고장전류를 대지로 흘려 감전과 누전 화재를 막는 데 있다. 기기의 효율·절연·역률을 좋게 하는 것과는 관계가 없다. ※ 현행 KEC에서는 접지공사 종별이 폐지되고 보호접지로 통합되었다.

지지물에 완금·완목·애자 등 전선을 지지하는 자재를 장치하는 작업을 장주라 한다. 건주는 지지물을 세우는 작업, 가선은 전선을 늘여 가설하는 작업, 경간은 지지물 사이의 수평거리이다.

피뢰침에 뇌전류가 흐르면 그 접지극의 전위가 크게 올라 인접 접지계통으로 역섬락을 일으킬 수 있다. 따라서 전등전력용 접지극·접지선은 피뢰침용 접지극·접지선에서 2m 이상 떨어뜨려 시설한다.

먼지가 많은 장소에는 손잡이(키) 부분의 개구부가 없어 먼지가 들어가기 어려운 키리스 소켓을 사용한다. 키 소켓은 손잡이 틈으로 먼지가 들어가 접점 불량과 발열의 원인이 된다.

600V 고무절연전선의 약호는 RB이므로 RN전선과 짝지은 것은 잘못된 연결이다. 나머지 DV(인입용 비닐절연전선), OW(옥외용 비닐절연전선), VV(비닐절연 비닐외장 케이블)는 모두 바르게 짝지어져 있다.

연선의 직선 접속법에는 권선(와이어) 접속, 단권 접속, 복권 접속이 있다. 트위스트 접속은 2.6mm 이하 가는 단선의 직선 접속에 쓰는 방법이므로 연선용이 아니다.

3300과 5700은 $3300\times\sqrt{3}\approx 5716$ 관계이므로 앞의 값이 상전압, 뒤의 값이 선간전압이다. 따라서 괄호 안의 3300/5700은 상전압/선간전압을 나타낸다.

과열기는 지름 35~50mm의 강관 여러 개를 적당히 구부려 양끝을 헤더에 연결한 관군으로, 보일러의 연도나 노벽에 설치해 포화증기를 다시 가열하여 과열증기로 만든다. 절탄기는 연도의 배기가스 열로 보일러 급수를 예열하는 장치이므로 다르다.

연가는 선로를 3등분해 각 상 전선의 위치를 서로 바꿔 주는 것으로, 각 상의 인덕턴스와 정전용량 등 선로정수를 평형시키는 것이 주된 목적이다. 그 결과 통신선 유도장해와 중성점 잔류전압도 줄어든다.

기하학적 평균거리는 $D_e=\sqrt[3]{D_{12}D_{23}D_{31}}$로 구한다. 수평 4m 간격의 3선이면 각 간격이 4m, 4m, 8m이므로 $D_e=\sqrt[3]{4\times 4\times 8}=\sqrt[3]{128}=4\sqrt[3]{2}\approx 5.04\,\mathrm{m}$이다.

전선은 도전율이 크고 기계적 강도와 내구성이 있어야 하며, 지지물 하중과 이도를 줄이기 위해 비중(중량)은 오히려 작아야 한다. 따라서 비중이 클 것은 전선의 구비조건이 아니다.

증발계수(환산증발계수)는 실제로 물이 흡수한 열량을 표준대기압에서 100℃ 물이 증기로 될 때의 잠열 539.3kcal/kg으로 나눈 값이다. 따라서 $\text{증발계수}=\dfrac{i-i_o}{539.3}$이다.

공급 열량은 $2000\,\mathrm{kg}\times 5000=1\times 10^{7}\,\mathrm{kcal}$, 발전 출력은 $5000\,\mathrm{kWh}\times 860=4.3\times 10^{6}\,\mathrm{kcal}$이다. 종합효율은 $\eta=\dfrac{4.3\times 10^{6}}{1\times 10^{7}}\times 100=43\,\%$이다.

회전 부분이 없는 정지형 조상설비로는 전력용 콘덴서가 가장 많이 쓰이며, 진상 무효전력을 공급해 역률을 개선한다. 동기조상기는 진상·지상 조정이 모두 가능하지만 회전기라 손실과 유지비가 크다.

조속기는 부하 변동에 따라 증기량을 조절해 회전속도를 일정하게 유지하는 장치이며, 증기터빈용 조속기의 속도변동률 조정 범위는 보통 2~4% 정도이다. 변동률이 너무 크면 주파수 유지가 어렵고 너무 작으면 난조가 생기기 쉽다.

단상 2선식이므로 각 전원은 왕복 2선분의 저항을 가진다. 부하점 전압이 같다는 조건에서 $110-2\times 0.2I_1=105-2\times 0.1I_2$, $I_1+I_2=100$이다. 정리하면 $0.6I_1=25$이므로 $I_1\approx 42\,\mathrm{A}$, $I_2\approx 58\,\mathrm{A}$이다.

미분탄 연소에서 분사속도가 너무 느리면 역화가 생기고 너무 빠르면 화염이 불안정해 미연분이 늘어난다. 실용상 버너의 적정 분사속도는 20~30m/s 정도이다.

특성임피던스는 단락시험값과 개방시험값의 기하평균으로 구한다. $Z_0=\sqrt{Z_{sc}\cdot Z_{oc}}=\sqrt{300\times 1200}=\sqrt{360000}=600\,\Omega$이다.

보폭전압은 지표면의 전위경도가 클수록 커지므로 접지선(접지망)은 깊게 매설해 지표의 전위경도를 완만하게 해야 한다. 얕게 매설하면 지표면 전위차가 오히려 커져 보폭전압이 상승하므로 잘못된 방법이다.

제5고조파를 억제하는 직렬리액터는 이론상 콘덴서 용량의 4%(실제로는 여유를 두어 5~6%)로 한다. $100\times 0.04=4\,\mathrm{kVA}$이다.

철탑은 용도에 따라 A(직선형), B·C(각도형), D(인류형), E(내장형)로 구분한다. 송전단이나 수전단처럼 한쪽 방향으로만 선로가 연결되어 전선의 장력을 전부 부담하는 철탑이 인류형이며 기호는 D이다.

조력발전은 만조 때 수문을 열어 바닷물을 저수지에 가두었다가 간조 때 생기는 낙차로 수차발전기를 돌리는 방식으로, 조석에 의한 해수의 위치에너지를 이용한다. 양수발전은 경부하 때 물을 상부 저수지로 퍼 올렸다가 첨두부하 때 발전하는 방식이므로 다르다.

복수기는 터빈에서 나온 배기증기를 냉각·응축시켜 배기압력을 진공까지 낮추므로 터빈에서 이용할 수 있는 열낙차가 커진다. 진공도가 높을수록 열효율은 오히려 높아지고, 복수는 급수펌프를 거쳐 급수가열기·절탄기로 보내지므로 나머지 설명은 틀리다.

유량은 관의 단면적과 평균 유속의 곱이다. 관 단면적이 $A=\dfrac{\pi D^2}{4}$이므로 $Q=Av=\dfrac{\pi D^2}{4}v\,[\mathrm{m^3/s}]$이다.