[전기기능사 필기] 02년 2회차 기출문제 해설 페이지

용량 리액턴스는 $X_C=\dfrac{1}{2\pi f C}$로 주파수에 반비례한다. 주파수가 1000[Hz]에서 2000[Hz]로 2배가 되면 리액턴스는 절반이 되므로 $X_C=\dfrac{30}{2}=15\ \Omega$이다.

반자성체는 비투자율이 1보다 약간 작아 외부 자계와 반대 방향으로 자화되는 물질로 은, 구리, 비스무트, 아연 등이 이에 속한다. 니켈과 철은 강자성체, 망간은 상자성체이므로 해당하지 않는다.

코일에 축적되는 전자에너지는 $W=\dfrac{1}{2}LI^2$이므로 $W=\dfrac{1}{2}\times1\times10^2=50\ \mathrm{J}$이다.

R-L 직렬회로의 임피던스는 $Z=\sqrt{8^2+6^2}=10\ \Omega$이므로 전류는 $I=\dfrac{100}{10}=10\ \mathrm{A}$이다. 역률은 $\cos\theta=\dfrac{R}{Z}=\dfrac{8}{10}=0.8$, 즉 80[%]가 된다.

두 점전하 사이의 정전력이 $F=\dfrac{Q_1Q_2}{4\pi\varepsilon r^2}$와 같이 전하의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다는 것은 쿨롱의 법칙(coulomb's law)이다. 옴의 법칙은 전압과 전류의 관계를 나타내는 법칙이므로 다르다.

내부저항 2[Ω]인 전지 10개를 직렬로 하면 한 조의 내부저항은 $2\times10=20\ \Omega$이 된다. 이 조를 5개 병렬로 접속하면 $r=\dfrac{20}{5}=4\ \Omega$이다.

병렬회로에서 전류는 저항에 반비례해 나뉘므로 $I=I_0\times\dfrac{R_1}{R_1+R_2}$이다. 이를 전전류 $I_0$에 대해 정리하면 $I_0=\dfrac{R_1+R_2}{R_1}I$가 되며 이 식이 정답 보기이다.

정현파 $e=E_m\sin(\omega t+\theta)$에서 각주파수가 $\omega=120\pi$이므로 주파수는 $f=\dfrac{\omega}{2\pi}=\dfrac{120\pi}{2\pi}=60\ \mathrm{Hz}$이다.

20[Ω] 저항 3개가 Δ결선되어 있고 선간전압이 200[V]이므로 상전압도 200[V]이며 상전류는 $I_p=\dfrac{200}{20}=10\ \mathrm{A}$이다. Δ결선에서 선전류는 상전류의 $\sqrt{3}$배이므로 $I_l=10\sqrt{3}\approx17.3\ \mathrm{A}$가 된다.

코로나 방전은 전극 첨단이나 전선 표면처럼 전계가 집중되는 불평등 전계에서 국부적으로 발생하는 부분 방전이다. 따라서 평등 전계에서 일어난다는 설명이 잘못된 내용이다.

비오-사바르의 법칙은 미소 길이의 도체에 흐르는 전류가 임의의 점에 만드는 자계의 세기 $\Delta H=\dfrac{I\Delta l\sin\theta}{4\pi r^2}$를 나타내는 법칙이다. 즉 전류와 그것이 만드는 자장의 관계를 다룬다.

점자극 m[Wb]에서 r[m] 떨어진 점의 자계의 세기는 $H=\dfrac{m}{4\pi\mu r^2}$이며, 공기 중에서는 $\mu=\mu_0$를 대입해 $H=6.33\times10^4\dfrac{m}{r^2}\ \mathrm{AT/m}$가 된다. 거리의 제곱에 반비례하는 형태여야 하므로 $r$의 1승인 보기는 틀리다.

전지의 전극에 섞인 불순물이 국부적인 작은 전지를 만들어 자체 방전이 일어나면서 기전력이 감소하는 현상을 국부 작용이라 하며, 수은 도금(아말감)으로 방지한다. 성극(분극) 작용은 수소가스가 전극에 붙어 기전력이 떨어지는 현상이므로 원인이 다르다.

전력량은 전력과 시간의 곱이므로 $W=Pt=0.9\ \mathrm{kW}\times10\ \mathrm{h}=9\ \mathrm{kWh}$이다.

진공(공기)의 유전율은 $\varepsilon_0=8.855\times10^{-12}\ \mathrm{F/m}$이다. 참고로 진공의 투자율은 $\mu_0=4\pi\times10^{-7}\ \mathrm{H/m}$이다.

자극의 세기(자하)의 단위는 웨버 [Wb]이다. [C]은 전기량, [W]는 전력, [F]는 정전용량의 단위이다.

플레밍의 오른손 법칙에서 엄지는 도체의 운동 방향, 검지는 자속(자계)의 방향, 중지는 유도 기전력(전류)의 방향을 가리킨다.

유도 리액턴스가 있는 회로에서는 전압이 전류보다 앞서므로 전류의 위상이 전압보다 90° 뒤진다. 반대로 용량 리액턴스는 전류의 위상을 90° 앞서게 한다.

여러 가닥을 같은 관에 넣으면 방열이 나빠져 전류감소계수를 곱해야 하므로 $I=35\times0.7=24.5\ \mathrm{A}$이고, 소수점 이하를 버려 24[A]가 된다.

가요전선관과 금속관처럼 서로 다른 종류의 관을 연결할 때는 컴비네이션 커플링을 사용한다. 앵글박스 커넥터는 가요전선관을 박스에 직각으로 접속할 때 쓴다.

금속관을 아웃렛 박스 등에 접속할 때는 박스 안팎에서 로크너트 2개로 조여 고정하고 관 끝에는 부싱을 끼운다. 새들은 관을 조영재에 지지하는 재료, 커플링은 관 상호 접속재이다.

피뢰기(Lightning Arrester)의 약호는 LA이다. CT는 계기용 변류기, DS는 단로기, CB는 차단기를 뜻한다.

가지애자(고압 가지애자)는 전선로의 방향을 다른 방향으로 돌리는 부분에 사용하는 애자이다. 구형애자는 지선 중간에 넣어 절연하는 데 쓰인다.

전동기 정격전류의 합이 $10+20+40=70\ \mathrm{A}$로 50[A]를 초과하므로 간선의 허용전류는 그 합의 1.1배 이상이어야 한다. 따라서 $70\times1.1=77\ \mathrm{A}$가 최소값이다.

권선형 유도전동기는 2차 권선을 슬립링으로 끌어낼 수 있어 외부에 기동 저항기를 접속해 2차 저항을 크게 하는 방법으로 기동전류를 줄이고 기동토크를 키운다. 기동 보상기, Y-Δ 기동, 직입 기동은 농형 전동기에도 쓰이는 방식이다.

철근 콘크리트주에 완금을 고정할 때는 U볼트와 암밴드(밴드)로 조이고 아암타이로 완금이 흔들리지 않게 지지한다. 행거 밴드는 주상변압기를 전주에 매다는 데 쓰는 재료이므로 완금 설치와는 관계가 없다.

원을 네 부분으로 나누어 마주 보는 두 부분을 칠한 심벌은 유도등을 나타낸다. 전동기는 원 안에 M, 발전기는 원 안에 G로 표기한다.

전력용 콘덴서를 대용량으로 설치하면 제5고조파 등이 확대되어 파형이 일그러지므로, 콘덴서와 직렬로 리액터를 넣어 고조파에 대해 유도성이 되게 하여 파형을 개선한다. 방전코일은 잔류전하 방전용이므로 목적이 다르다.

주상변압기 2차측(저압측) 중성점에는 고압과 저압이 혼촉했을 때 저압측 전위 상승을 억제하기 위해 제2종 접지공사를 한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별(제1~3종, 특별 제3종)이 폐지되고 계통접지(TN·TT·IT) 방식으로 규정한다.

정션 박스(접속함) 안에서 전선을 접속할 때는 납땜이나 테이프 없이 접속과 절연이 동시에 되는 와이어 커넥터를 일반적으로 사용한다. 슬리브는 관형 압착 접속에 쓰인다.

금속관에 나사를 내는 공구는 오스터(리드형 나사절삭기)이며, 노크아웃 펀치는 배전반이나 분전반 철판에 원형 구멍을 뚫는 공구이다. 나머지 PVC관의 토치램프 가열 굽힘, 절단 후 리머 다듬기, 파이프 벤더 굽힘은 모두 옳은 설명이다.

무대, 무대 밑, 오케스트라 박스, 영사실 등 사람이나 무대도구가 접촉할 우려가 있는 장소의 저압 옥내배선·전구선·이동전선은 사용전압을 400[V] 미만으로 제한한다. ※ 현행 KEC에서는 같은 장소의 사용전압을 400[V] 이하로 규정한다.

합성수지 몰드 공사에서는 몰드 안에 전선의 접속점을 두어서는 안 되며, 접속은 합성수지제 박스 등 안에서 해야 한다. 따라서 몰드 내에서 접속한다는 설명이 틀린 내용이다.

드라이브이트 툴은 화약의 폭발력을 이용해 콘크리트나 벽돌 벽에 드라이브 핀을 박아 구멍을 뚫고 기구를 고정하는 공구이다. 금속관 나사내기는 오스터, 절단면 다듬기는 리머를 사용한다.

계전기 고유번호에서 89는 단로기(선로 개폐기)를 나타낸다. 참고로 52는 교류차단기, 87은 전류차동계전기이다.

3상 각 극의 칼날이 열리는 형태로 그려진 심벌은 단로기(DS)이며, 수용가 인입구 부근에 설치해 무부하 상태에서만 전로를 개폐한다. 부하전류나 고장전류의 차단은 차단기가 담당한다.

전선을 접속할 때는 접속 부분의 전기저항이 증가하지 않도록 하고, 접속점의 인장강도는 원래 전선 세기의 80[%] 이상을 유지해야 한다.

간선의 굵기를 정할 때 적용하는 수용률은 학교, 사무실, 은행 등에서 70[%]를 적용한다. 주택이나 아파트는 60[%]를 적용한다.

OW는 옥외용 비닐 절연전선(Outdoor Weatherproof), RB는 고무 절연전선(Rubber Braid)을 뜻한다. 참고로 IV는 600[V] 비닐 절연전선, DV는 인입용 비닐 절연전선이다.

박강 전선관은 바깥지름을 기준으로 한 홀수 호칭으로 15, 19, 25, 31, 39, 51, 63, 75[mm]가 사용된다. 16[mm]는 짝수 호칭인 후강 전선관(16, 22, 28, 36, 42, 54, 70, 82)의 규격이므로 박강 호칭이 아니다.

제3종 및 특별 제3종 접지공사의 접지선은 연동선 기준 지름 1.6[mm](공칭단면적 2.5[㎟]) 이상이어야 한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별이 폐지되고 보호도체 굵기를 상도체 단면적에 따라 산정한다.

전기용접장치는 용접변압기를 절연변압기로 하고, 그 1차측 전로의 대지전압을 300[V] 이하로 제한한다. 이는 용접기 취급 중 감전 위험을 줄이기 위한 규정이다.

승압기를 단권변압기처럼 접속하면 승압 후 전압은 $E_2=E_1\left(1+\dfrac{e_2}{e_1}\right)$이다. 대입하면 $E_2=3000\left(1+\dfrac{220}{3300}\right)=3000\times1.0667=3200\ \mathrm{V}$이다.

전력원선도는 가로축에 유효전력, 세로축에 무효전력을 잡고 그린 원으로, 송·수전단 전압과 선로정수가 주어지면 송수전 가능 전력, 조상설비 용량, 손실 등을 읽을 수 있다.

자연유하식(무압) 도수로는 물이 자체 경사로 흐르도록 완만한 물매를 주며, 일반적으로 1/1000 ∼ 1/1500 정도로 한다. 물매가 너무 급하면 유속이 커져 수로가 손상되고, 너무 완만하면 통수 능력이 떨어진다.

최대수용전력은 설비용량에 수용률을 곱해 구하므로 $P=1000\times0.8=800\ \mathrm{kW}$이다. 역률 85[%]는 kVA 용량을 구할 때 쓰이는 값이므로 kW를 묻는 이 문제에서는 사용하지 않는다.

Δ결선 콘덴서 1상의 용량은 $2\pi fCV^2$이고 3상이므로 $Q=3\times2\pi fCV^2=6\pi fCV^2$이다. C가 [㎌]이므로 $10^{-6}$, 단위가 [kVA]이므로 다시 $10^{-3}$을 곱해 $Q=6\pi fCV^2\times10^{-9}\ \mathrm{kVA}$가 된다.

케이블의 연피손은 도체에 흐르는 교류전류가 만드는 자속이 금속 시스(연피)에 맴돌이 전류(와전류)를 유기시켜 생기는 손실이다. 유전체손은 절연체의 유전 특성에 의한 손실로 원인이 다르다.

조상기(동기조상기)는 계자전류를 조정해 진상·지상 무효전력을 연속적으로 공급·흡수함으로써 수전단 전압을 일정하게 유지하며, 선로의 수전단이나 중간에 설치한다. 직렬콘덴서는 선로 리액턴스를 상쇄해 전압강하를 줄이는 설비로 역할이 다르다.

자연순환형 보일러는 강수관의 물과 상승관의 기포 섞인 물의 밀도 차로 순환하므로, 수관의 높이를 높일수록 수두(순환 수두)가 커져 순환력이 좋아진다. 고압일수록 물과 증기의 밀도 차가 작아지므로 수관을 더 높게 한다.

엔탈피는 증기 1[kg]이 보유한 전체 열량으로, 물의 액체열(감열)과 증발열(잠열)을 합한 값이다. 잠열이나 감열은 그 일부일 뿐이므로 전체 보유 열량을 뜻하지 않는다.

환상식(루프) 배전방식은 양쪽에서 전력을 공급받을 수 있어 전압변동과 전력손실이 적고 고장 시 정전 범위가 좁다. 다만 설비가 복잡해 시설비가 많이 들어 수요밀도가 높은 도심에 주로 쓰이며 농촌에는 적합하지 않다.

아킹 호온(아킹 링)은 애자련의 상하에 설치해 섬락이 일어날 때 아크를 애자 표면에서 떨어진 호온 사이에서 발생시키고, 아울러 애자련의 전압분담을 고르게 하여 애자를 보호한다.

안내날개 개도와 효율이 일정하면 유량은 $\sqrt{H}$에, 출력은 $H^{3/2}$에 비례한다. 낙차가 50[m]에서 45[m]로 줄었으므로 $P=5000\times\left(\dfrac{45}{50}\right)^{1.5}=5000\times0.854\approx4270\ \mathrm{kW}$이다.

우리나라 발전소 댐은 자중으로 수압을 견디는 콘크리트 중력댐이 가장 많이 채용된다. 아치댐은 양안이 견고한 좁은 협곡에서만 쓸 수 있어 적용 지점이 제한된다.

기력발전소는 보일러에서 연료를 태워 증기를 만들고(연료에너지→증기에너지), 그 증기가 터빈을 돌리며(증기에너지→기계에너지), 터빈에 직결된 발전기가 전기를 만든다(기계에너지→전기에너지).

재열기는 고압터빈에서 팽창하여 온도가 낮아진 증기를 다시 가열하는 장치로, 이 과정에서 압력은 거의 변하지 않고 온도만 올라가므로 등압 변화에 해당한다.

상당 대지면(등가 대지면)의 깊이는 대지 도전율에 따라 달라지며, 평야지대에서는 약 300[m], 도전율이 낮은 산악지대에서는 약 900[m]로 본다.

기력발전소 연료는 발열량이 크고 공급이 안정적이며 연소와 취급이 쉽고 값이 싸야 한다. 질소나 황 성분은 발열에 기여하지 않고 오히려 회분·부식·대기오염(SOx)의 원인이 되므로 적을수록 좋다.

고압 진상용 콘덴서는 개방 후에도 잔류전하가 남아 감전이나 재투입 시 과전압의 원인이 되므로, 방전코일을 병렬로 접속해 잔류전하를 신속히 방전시킨다. 역률 개선은 콘덴서 자체의 기능이다.