[전기기능사 필기] 02년 1회차 기출문제 해설 페이지

콘덴서를 병렬로 접속하면 합성 정전용량은 각 용량의 단순 합이 된다. 따라서 $C = 2+3+4 = 9\ \mu\mathrm{F}$이다.

평행판 사이의 전위 기울기(전계의 세기)는 $E = \dfrac{V}{d}$로 구한다. 간격 $10\ \mathrm{cm} = 0.1\ \mathrm{m}$이므로 $E = \dfrac{500}{0.1} = 5000\ \mathrm{V/m}$이다.

전류는 반드시 닫힌 회로를 따라 흘러야 하고, 자속 역시 N극에서 나와 S극으로 들어간 뒤 자석 내부를 지나 되돌아오므로 끊김 없는 폐곡선을 이룬다. 즉 전류선과 자속선은 모두 시작점과 끝점이 없는 폐회로를 형성한다.

가우스의 정리는 임의의 폐곡면을 통과하는 전기력선의 총수가 내부 전하량 $\dfrac{Q}{\varepsilon_0}$와 같다는 법칙으로, 대칭성이 있는 전하 분포에서 전장(전계)의 세기를 구할 때 사용한다. 전위는 이렇게 구한 전계를 적분해야 얻어지므로 가우스 정리가 직접 구하는 양은 아니다.

용량 리액턴스는 $X_C = \dfrac{1}{2\pi f C}$이므로 주파수 f와 정전용량 C에 각각 반비례한다. 보기 중에서는 주파수가 이에 해당한다.

자속은 N극에서 S극으로, 즉 그림에서 왼쪽에서 오른쪽으로 향하고 전류는 지면에서 나오는 방향(⊙)이다. 플레밍의 왼손법칙으로 $F = BIL\sin\theta$의 방향을 잡으면 힘은 자속과 전류 모두에 수직인 위쪽으로 작용한다.

건전지 10개를 직렬로 하면 한 조의 내부저항은 $0.1\times10 = 1\ \Omega$이다. 같은 조 5개를 병렬로 접속하면 $r = \dfrac{1}{5} = 0.2\ \Omega$이 된다.

직렬 접속에서 합성저항은 각 저항의 합이므로 $R = 3\times5 + 7\times3 + 114 = 15+21+114 = 150\ \Omega$이다.

R과 $X_C$가 병렬이므로 어드미턴스는 $Y = \dfrac{1}{R} + j\dfrac{1}{X_C}$이고 크기는 $|Y| = \dfrac{\sqrt{R^2+X_C^2}}{R X_C}$이다. 역률은 컨덕턴스와 어드미턴스의 비이므로 $\cos\theta = \dfrac{1/R}{|Y|} = \dfrac{X_C}{\sqrt{R^2+X_C^2}}$가 된다.

실효값은 $\dfrac{I_m}{\sqrt{2}}$이므로 순시값과 같아지려면 $I_m\sin\omega t = \dfrac{I_m}{\sqrt{2}}$, 즉 $\sin\omega t = 0.707$이어야 한다. 이를 만족하는 각은 $\omega t = 45^\circ$이다.

피상전력은 전압과 전류의 곱 $P_a = VI$로 정의되어 단위가 [VA]이다. 유효전력은 [W], 무효전력은 [Var]를 쓰고 역률은 단위가 없는 비율이다.

전기분해에서 석출량이 통과 전기량과 전기화학당량에 비례한다는 것은 패러데이의 법칙이며 $w = kQ = kIt$로 표현된다. 줄의 법칙은 열량, 앙페르의 법칙은 전류와 자계의 방향에 관한 법칙이다.

서로 다른 두 금속을 접합하고 두 접점에 온도차를 주면 열기전력이 발생하는 현상을 제벡(제어벡) 효과라 하며 열전대의 원리가 된다. 반대로 전류를 흘려 접합부에서 열의 발생·흡수가 일어나는 것은 펠티에 효과이다.

원자의 최외각 전자 중 원자핵의 구속에서 벗어나 물질 내부를 자유롭게 이동할 수 있는 것을 자유전자라 하며, 도체에서 전류를 운반하는 실체이다. 중성자와 양자는 원자핵을 구성하므로 이동하지 못한다.

쿨롱의 법칙은 $F = \dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\dfrac{Q_1 Q_2}{r^2}$로, 정전력은 두 전기량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례한다. 거리 제곱에 비례한다고 한 보기들은 반비례 관계를 잘못 표현한 것이다.

CdS(황화카드뮴) 셀은 빛을 받으면 자유전자가 늘어나 저항이 감소하는 광도전 소자로, 자동점멸기나 조도 검출에 쓰인다. 다이오드나 TRIAC은 빛의 세기로 저항이 변하는 소자가 아니다.

전선의 저항은 $R = \rho\dfrac{l}{A}$이고 단면적은 지름의 제곱에 비례한다. 지름이 $\dfrac{1}{2}$로 줄면 단면적은 $\dfrac{1}{4}$이 되므로 저항은 4배가 된다.

위쪽 가지는 R과 $X_L$의 직렬이므로 임피던스 크기가 $\sqrt{6^2+8^2} = 10\ \Omega$이고, 아래 가지는 $10\ \Omega$이다. 크기가 같은 두 가지가 병렬이므로 합성 임피던스는 $\dfrac{10}{2} = 5\ \Omega$이다.

저압 구내 가공인입선에 DV(인입용 비닐절연전선)를 쓸 때 지름 2.6[㎜] 이상이 원칙이고, 경간이 15[m] 이하인 경우에만 2.0[㎜]까지 허용된다. 긍장이 20[m]로 15[m]를 넘으므로 2.6[㎜] 이상을 사용해야 한다.

리노 테이프는 점착성은 없지만 절연성·내온성·내유성이 뛰어나 고온이나 기름이 닿는 곳의 접속부 절연에 사용한다. 비닐 테이프나 고무 테이프는 열과 기름에 약해 이런 개소에는 적합하지 않다.

경질 비닐관은 토치램프로 가열해 90도 구부리기, S형·반오프셋 굽힘, 커플링·부싱 제작 등의 가공이 가능하다. 반면 2호 박스 커넥터는 기성 부속품으로 공급받아 쓰는 것이지 현장에서 관을 가공해 만드는 작업이 아니다.

단상 3선식의 중성선이 퓨즈 용단으로 끊어지면 부하 불평형에 따라 한쪽 부하에 과전압이 걸려 기기가 소손된다. 따라서 중성선에는 퓨즈를 넣지 않고 동선으로 직결하며, 개폐기도 중성선만 단독으로 끊기지 않도록 시설한다.

사용전압 400[V] 미만인 저압 옥내배선의 금속관과 그 부속품은 제3종 접지공사를 하여야 한다(400[V] 이상은 특별 제3종). ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별 구분이 폐지되고 보호접지·계통접지 체계로 통합되었다.

엔트런스 캡은 저압 가공 인입선의 인입구 배관 상단에 씌워 빗물이 관 안으로 들어가는 것을 막는 부속품이다. 노말밴드는 관의 직각 굴곡용, 플로어 박스는 바닥 배선용 부속이다.

합성 최대전력은 $P = \dfrac{\text{설비용량}\times\text{수용률}}{\text{부등률}}$로 구한다. 따라서 $P = \dfrac{600\times0.6}{1.2} = 300\ \mathrm{kW}$이다.

전동기 정격전류의 합은 $10+20+30 = 60\ \mathrm{A}$로 50[A]를 넘으므로 간선의 허용전류는 그 합의 1.1배 이상이어야 한다. $60\times1.1 = 66\ \mathrm{A}$이므로 이보다 큰 최저값인 70[A]가 적당하다. ※ 현행 KEC에서는 배율 규정 대신 $I_B \le I_n \le I_Z$ 조건으로 간선을 선정한다.

유니온 커플링은 이미 고정되어 관을 돌릴 수 없는 금속관끼리를 접속할 때 사용하는 부속이다. 관을 돌려 끼울 수 있는 곳에는 일반 커플링(나사 연결)을 쓴다.

절연저항은 높은 직류전압을 걸어 측정해야 하므로 절연저항계인 메거를 사용한다. 어스테스터는 접지저항, 코올라우쉬 브리지는 접지저항·전해액 저항 측정용이다.

연피 케이블은 도체를 슬리브로 접속한 뒤 주철제 직선 접속함(슬리브 접속함)에 넣고 컴파운드를 충전하여 수분과 외력으로부터 보호한다. 애자 사용 접속은 가공 나전선용 방식이라 연피 케이블에는 쓰이지 않는다.

사용전압 400[V] 미만의 금속덕트, 버스덕트, 플로어덕트는 모두 그 금속제 외함에 제3종 접지공사를 하여야 한다(400[V] 이상은 특별 제3종). ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별이 폐지되고 계통접지·보호접지 방식으로 규정된다.

전동기 정격전류의 합이 50[A] 이하이면 전선의 허용전류는 그 합의 1.25배 이상이어야 한다. 따라서 $4\times1.25 = 5\ \mathrm{A}$ 이상이 필요하다. ※ 현행 KEC에서는 배율 규정 대신 $I_B \le I_n \le I_Z$ 조건으로 전선을 선정한다.

버스덕트를 조영재에 붙여 시설하는 경우 지지점 간의 거리는 3[m] 이하로 하여야 한다. 다만 취급자 외에는 출입할 수 없고 수직으로 붙이는 경우에는 6[m] 이하까지 허용된다.

그림에서 A는 지선의 중간에 삽입되어 지선을 전기적으로 절연하는 지선애자(옥애자)이다. 지선애자는 전선이 끊어져 지선에 닿더라도 지표면 근처가 충전되지 않도록 지표상 2.5[m] 이상 되는 위치에 설치한다.

파상형 합성수지 가요전선관은 이름 그대로 가요성이 있어 손으로 구부려 시공하므로 별도의 가열이 필요 없다. 토치램프는 가요성이 없는 경질 비닐관을 가열해 굽힐 때 사용하는 공구이다.

전자접촉기는 전자석의 힘으로 주접점을 개폐하는 기구일 뿐 그 자체에는 과부하 보호 기능이 없다. 여기에 열동형 계전기(써멀 릴레이)를 조합한 것이 전자개폐기(마그넷 스위치)이므로, 전자접촉기 자체를 열동계전기 조합 개폐기라고 한 설명이 잘못이다.

박스 안에서 가는 전선(단면적이 작은 전선)끼리 접속할 때는 심선을 마주 대고 꼬아 마무리하는 쥐꼬리 접속을 사용한다. 트위스트·브리타니아 접속은 박스 밖에서 굵기에 따라 쓰는 직선 접속법이다.

면 테이프는 가제 테이프의 양면에 점착성 고무 혼합물을 함침시킨 절연 테이프로, 접착력이 좋아 접속부 마무리에 쓰인다. 리노 테이프는 점착성이 없고 내열·내유성을 목적으로 하는 테이프이다.

합성수지 몰드는 홈의 폭과 깊이가 3.5[㎝] 이하인 것을 사용하여야 하므로 10[㎝] 이하라는 설명이 틀렸다(사용전압 400[V] 미만, 사람이 쉽게 접촉할 우려가 없으면 5[㎝] 이하까지 허용). 나머지 절연전선 사용, 몰드 안 접속점 금지, 건조한 전개·점검 가능 은폐 장소 한정은 모두 옳은 내용이다.

전동기는 기동 시 정격의 수 배에 이르는 기동전류가 흐르므로 이를 견디면서 지속적 과부하에만 동작하는 한시 특성이 필요하다. 통형 퓨즈는 순간 과전류에 곧바로 용단되는 단순 단락보호용이라 기동전류를 견디지 못해 전동기 과부하 보호에는 쓸 수 없다.

아웃렛 박스의 녹아웃 지름이 금속관 지름보다 커서 틈이 생기는 경우, 그 틈을 메워 관을 고정하는 데 링 리듀서를 사용한다. 로크너트는 관을 박스에 조여 고정하고, 부싱은 관 끝에서 전선의 피복 손상을 막는 부속이다.

전선 접속의 기본 원칙은 접속부의 전기저항을 증가시키지 않는 것이며, 접속으로 저항이 커지면 발열과 화재의 원인이 된다. 따라서 접속 부분에 납땜을 하고 전선접속기류를 사용하며 전선 강도를 80[%] 이상 유지한다는 나머지 설명은 모두 옳다.

철근 콘크리트주에 주상변압기를 매다는 데는 행거 밴드를 사용한다. 암 밴드는 완금을, 암타이 밴드는 암타이를 전주에 고정하는 부속이다.

직접접지방식은 중성점을 저임피던스로 대지에 직결하므로 1선 지락 시 지락전류가 가장 크게 흐른다. 이 큰 영상전류가 통신선에 전자유도전압을 크게 유기하므로 유도장해가 가장 심하며, 비접지·저항·리액터 접지는 지락전류가 억제되어 유도장해가 작다.

고압선과 저압선이 혼촉하면 고압이 저압측에 걸려 위험하므로, 변압기 저압측 중성점(또는 1단자)에 제2종 접지공사를 하여 혼촉 시 전위 상승을 억제한다. ※ 현행 KEC 기준으로는 접지공사 종별이 폐지되고 변압기 중성점 접지(계통접지)로 규정한다.

등가선간거리는 세 선간거리의 기하평균 $D_e = \sqrt[3]{D_{ab}D_{bc}D_{ca}}$로 구한다. 수평 일직선 배치에서 $D_{ab}=D_{bc}=D$, $D_{ca}=2D$이므로 $D_e = \sqrt[3]{D\cdot D\cdot 2D} = \sqrt[3]{2}\,D$이다.

공동현상은 러너 출구의 압력이 낮아져 물이 증기로 기화하며 생기므로, 흡출수두를 크게 하면 압력이 더 낮아져 오히려 공동현상이 심해진다. 따라서 흡출수두를 낮게 잡아야 하며, 적당한 회전수 선정·스테인리스강 사용·손상부 조기 수리는 모두 올바른 방지 대책이다.

기력발전소에서는 터빈을 돌리고 나온 증기가 복수기에서 냉각수에 열을 빼앗기며 응축되는데, 이때 버려지는 열이 전체 입열의 약 50[%]에 달해 가장 큰 손실이다. 연도 배출가스 손실이나 소내동력 손실은 이에 비해 훨씬 작다.

석탄 1[㎏]이 내는 열량 중 전기로 바뀌는 양은 $5000\times0.344 = 1720\ \mathrm{kcal}$이다. $1\ \mathrm{kWh} = 860\ \mathrm{kcal}$이므로 발생 전력량은 $\dfrac{1720}{860} = 2.0\ \mathrm{kWh}$이다.

수소냉각은 비중이 공기의 약 1/14로 작아 풍손이 크게 줄고, 열전도율과 비열이 커서 냉각효과가 뛰어나므로 같은 출력에서 기계를 소형화할 수 있다. 냉각 성능이 좋아져 필요한 냉각용 수량은 오히려 줄어들므로 수량이 증가한다는 것은 장점이 될 수 없다.

유량도의 일별 유량을 큰 값부터 순서대로 다시 배열하여 가로축 365일, 세로축 유량으로 그린 곡선을 유황곡선이라 하며, 갈수량·저수량·평수량·풍수량을 읽는 데 쓴다. 적산유량곡선은 유량을 누적해 그린 곡선으로 저수지 용량 결정에 사용한다.

미분탄 연소는 석탄을 곱게 갈아 공기와 함께 불어넣으므로 연소조절이 쉽고 뱅킹손실이 적으며 보일러 효율과 부하 추종성이 좋다. 다만 재가 미세해져 배기가스에 실려 나가므로 대용량 집진장치가 필요하며, 재를 많이 제거할 수 있다는 것은 오히려 단점에 해당한다.

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

3상 선로의 1선당 작용정전용량은 대지정전용량과 선간정전용량으로부터 $C_w = C_s + 3C_m$으로 구한다. 따라서 $C_w = 0.5 + 3\times0.15 = 0.95\ \mu\mathrm{F}$이다.

페란티 현상은 무부하 또는 경부하 시 선로의 정전용량 때문에 진상 충전전류가 흘러 수전단 전압이 송전단보다 높아지는 현상이다. 장거리 송전선이나 지중케이블처럼 정전용량이 큰 선로에서 두드러지며, 분로리액터로 억제한다.

MHD(전자유체) 발전은 고온의 도전성 플라스마 가스를 자계 속으로 통과시켜 플레밍의 오른손법칙에 따라 직접 기전력을 얻는 방식이다. 회전기 없이 열에너지를 전기로 바꾸므로 직접발전 방식에 속한다.

코로나는 전력손실, 잡음, 통신선 유도장해, 오존에 의한 전선 부식 등 대부분 해로운 현상이다. 다만 뇌서지 같은 이상전압 진행파가 들어오면 코로나 손실로 그 파고값이 감쇠되므로, 이 점만은 이점으로 볼 수 있다.

배전선의 전압강하는 $e = I(r\cos\theta + x\sin\theta)$로 나타난다. 이를 $\theta$에 대해 미분하여 0으로 두면 $-r\sin\theta + x\cos\theta = 0$이 되어 $\tan\theta = \dfrac{x}{r}$일 때 전압강하가 최대가 된다.

방전코일은 전력용 콘덴서를 회로에서 개방했을 때 남는 잔류전하를 신속히 방전시켜 감전사고와 재투입 시 과전압을 방지한다. 고조파 억제는 직렬리액터, 역률 개선은 콘덴서 본체의 역할이다.

조속기는 부하 변동으로 회전수가 변하면 이를 검출해 안내날개나 니들 밸브의 개도를 조절, 수차로 들어가는 유량을 자동으로 바꾸어 회전수를 일정하게 유지한다. 흡출관은 반동수차의 낙차를 유효하게 이용하기 위한 장치로 속도 제어와는 무관하다.

디지털 계전기는 마이크로컴퓨터로 다양한 연산을 수행할 수 있고, 아날로그 부품의 경년변화가 없어 특성이 변하지 않으며, 하드웨어를 공통화해 장치 표준화가 가능하다. 자기진단 기능까지 갖춰 신뢰성이 오히려 높으므로 신뢰성이 낮다는 설명이 틀렸다.