2025년 전기산업기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

2025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차
    12025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    변압기에 관하여 다음 물음에 답하시오.

    (1) 변압기의 내부고장을 검출하는 데 쓰이는 보호계전기를 2가지 쓰시오.

    (2) 용량 10[kVA]인 단상 변압기 3대를 Δ결선하여 3상 전력을 공급하던 중 1대가 소손되어 V결선으로 바꾸어 운전하였다. 이때의 3상 출력은 약 몇 [kVA]인가?

    해설

    (1) ① 부흐홀츠 계전기 ② 비율차동 계전기

    (2) 17.32[kVA]


    [해설]

    (1) 변압기 내부고장은 권선의 층간단락·지락, 철심 과열 등으로 나타나며 이때 절연유가 분해되어 가스가 생기거나 1·2차 전류의 균형이 깨진다. 이 두 현상을 각각 잡아내는 것이 대표적인 내부고장 검출 계전기다.

    · 부흐홀츠 계전기 — 주탱크와 콘서베이터를 잇는 관에 설치해 분해가스와 유류(油流)를 검출한다.

    · 비율차동 계전기 — 1차와 2차의 전류 차가 억제 코일 전류에 대해 일정 비율을 넘으면 동작한다.

    이 밖에 충격압력 계전기, 가스검출 계전기도 같은 목적으로 쓰인다.

    (2) V결선은 단상 변압기 2대로 3상을 공급하는 결선이며, 출력은 한 대 용량의 3\sqrt{3}배다.

    PV=3P1=3×10=17.3205P_V=\sqrt{3}P_1=\sqrt{3}\times10=17.3205

    따라서 출력은 17.32[kVA]이다. 남은 2대의 합계 용량 20[kVA]와 비교하면 이용률이 17.3220=0.866\dfrac{17.32}{20}=0.866, Δ결선 때의 30[kVA]와 비교하면 출력비가 17.3230=0.577\dfrac{17.32}{30}=0.577이다.

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    22025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    다음 설명에 해당하는 보호계전기의 명칭을 각각 쓰시오.

    ① 계통에 생긴 고장으로 일부 계통의 위상각이 벌어져 동기를 잃으려 할 때, 이를 검출하여 해당 계통을 분리하는 데 쓰는 계전기

    ② 계전기가 설치된 지점에서 고장점까지의 전기적 거리에 비례하는 한시로 동작하며, 복잡한 계통의 단락보호에서 과전류계전기를 대신하는 계전기

    ③ 병행 2회선 송전선로의 한 회선에 지락이 생겼을 때 이를 가려내어 고장 회선만 차단할 수 있도록, 선택단락계전기의 동작전류를 특별히 작게 잡은 계전기

    ④ 병행 2회선 송전선로의 한 회선에 단락이 생겼을 때 2중 방향 동작 계전기를 사용하여 고장 회선만 선택 차단하는 계전기

    ⑤ 정해진 방향으로 일정값 이상의 단락전류가 흐를 때 동작하며, 이때 전력조류가 반대로 되므로 역전력계전기라고도 부르는 계전기

    ⑥ 전압이 일정값 아래로 떨어졌을 때 과전류가 흐르지 않도록 동작하며, 단락 고장의 검출에도 쓰이는 계전기

    해설

    ① 탈조보호 계전기

    ② 거리 계전기

    ③ 선택지락 계전기

    ④ 선택단락 계전기

    ⑤ 방향단락 계전기

    ⑥ 부족전압 계전기


    [해설]

    탈조보호 계전기(스텝아웃 계전기) — 발전기나 계통이 동기를 잃으면 전압과 전류의 위상 관계가 주기적으로 요동친다. 그 궤적을 잡아 계통을 미리 분리해 파급을 막는다.

    거리 계전기 — 측정한 전압과 전류의 비, 곧 임피던스가 고장점까지의 거리에 비례한다는 점을 이용한다. 거리가 가까울수록 빨리 동작하는 한시 특성을 가져 계통이 복잡해 과전류계전기의 협조가 어려운 곳에서 단락보호에 쓰인다.

    ③·④ 두 계전기는 병행 2회선에서 고장 회선만 골라 끊는다는 목적이 같고 대상 사고가 다르다. 선택지락 계전기(SGR)지락을 대상으로 하며, 지락전류가 단락전류보다 훨씬 작기 때문에 선택단락계전기의 동작전류를 특별히 작게 잡아 만든 것이다. 선택단락 계전기(SSR)단락을 대상으로 하며 2중 방향 동작 계전기를 사용해 두 회선의 전류 방향을 견주어 고장 회선을 가려낸다. 지면에 따라 ③ 자리에 지락형이 실리기도 하고 단락형이 실리기도 하므로, 설명문에서 '지락'인지 '단락'인지를 먼저 확인하는 것이 요령이다.

    방향단락 계전기 — 전류의 크기만이 아니라 방향까지 함께 판별한다. 정해진 방향으로 큰 전류가 흐른다는 것은 전력조류가 거꾸로 흐른다는 뜻이어서 역전력계전기라고도 부른다.

    부족전압 계전기(UVR) — 전압이 정정값 아래로 내려가면 동작한다. 단락이 생기면 전압이 급격히 떨어지므로 단락 검출용으로도, 정전 시 부하 차단이나 비상발전기 기동 신호로도 쓰인다.

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    32025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    광도가 500[cd]인 점광원이 지름 6[m]인 원형 책상의 중심 바로 위 4[m] 되는 곳에 매달려 있다. 이 책상면에서 나타나는 최소 수평면 조도[lx]를 구하시오.

    해설

    16[lx]


    [해설]

    점광원에서 나온 빛이 만드는 수평면 조도는 거리의 제곱에 반비례하고 입사각의 코사인에 비례한다(거리역제곱 법칙과 입사각의 코사인 법칙).

    θ I=500[cd] 4[m] 3[m] r

    책상 위 어느 점이 가장 어두운가는 광원에서의 거리로 결정된다. 광원 바로 아래 중심이 가장 밝고, 광원에서 가장 먼 책상 가장자리가 가장 어둡다. 지름이 6[m]이므로 중심에서 가장자리까지의 수평거리는 3[m]이고, 광원에서 가장자리까지의 거리는

    r=32+42=5r=\sqrt{3^2+4^2}=5 [m]

    입사각 θ\theta는 연직선과 광선이 이루는 각이므로 cosθ=45=0.8\cos\theta=\dfrac{4}{5}=0.8이다. 따라서

    Eh=Ir2cosθ=50052×45=20×0.8=16E_h=\dfrac{I}{r^2}\cos\theta=\dfrac{500}{5^2}\times\dfrac{4}{5}=20\times0.8=16

    최소 수평면 조도는 16[lx]이다. 참고로 책상 중심의 조도는 50042=31.25\dfrac{500}{4^2}=31.25[lx]로, 가장자리의 약 2배에 이른다. 지름 6[m]를 반지름 6[m]로 잘못 읽지 않도록 주의한다.

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    42025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    아래 논리회로를 보고 다음 물음에 답하시오.

    A B X

    (1) 출력 X의 진리표를 완성하시오. (단, 값은 0과 1로 적는다.)

    ABX
    00
    01
    10
    11

    (2) 위와 같은 동작을 하는 회로를 AND 게이트 2개, OR 게이트 1개, NOT 게이트 2개만 사용하여 그리시오.

    해설

    (1)

    ABX
    000
    011
    101
    110

    (2)

    A B X

    입력 A와 B를 각각 NOT 게이트로 반전시켜 두 개의 AND 게이트에 엇갈려 넣고, 두 AND 출력을 OR 게이트로 묶는다. 곧 X=AB+ABX=A\cdot\overline{B}+\overline{A}\cdot B 회로다.


    [해설]

    주어진 게이트는 배타적 논리합(XOR)이다. XOR는 두 입력이 서로 다를 때만 출력이 1이 되므로 A=B인 두 행(00, 11)은 0, 엇갈린 두 행(01, 10)은 1이 된다.

    X=AB=AB+ABX=A\oplus B=A\cdot\overline{B}+\overline{A}\cdot B

    이 논리식을 그대로 게이트로 옮기면 지정된 소자 수와 정확히 맞아떨어진다. 반전 입력 A\overline{A}, B\overline{B}를 만드는 데 NOT 2개, 곱항 ABA\cdot\overline{B}AB\overline{A}\cdot B를 만드는 데 AND 2개, 두 곱항을 더하는 데 OR 1개가 필요하다.

    작도할 때는 A의 분기선이 아래쪽 NOT으로, B의 분기선이 위쪽 NOT으로 가도록 엇갈아 연결하는 것이 핵심이다. 두 분기선이 도면에서 교차하더라도 접속점(●)을 찍지 않아야 서로 다른 신호로 남는다. 참고로 두 입력이 같을 때 1이 되는 회로는 XOR의 부정인 XNOR(일치회로)이며 X=AB+AB\overline{X}=A\cdot B+\overline{A}\cdot\overline{B}로 표현된다.

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    52025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    전기공사 현장에 붙이는 표지에는 무엇을 적어야 하는가. 「전기공사업법 시행규칙」에 비추어 아래 [보기] 가운데 해당하는 것을 모두 고르시오.

    [보기] 공사비, 법령 위반사항, 착공 연월일, 공사업자명, 감리자, 시공관리책임자

    해설

    감리자, 공사업자명, 시공관리책임자, 공사비, 착공 연월일


    [해설]

    「전기공사업법 시행규칙」 제13조(표지의 게시 등)는 공사업자가 전기공사 현장에 표지를 붙이도록 하고 그 서식을 정하고 있다. 표지는 누가 어떤 공사를 언제부터 얼마의 공사비로 하고 있으며 누가 책임지고 감리하는가를 알리는 것이 목적이므로, [보기] 중 법령 위반사항만 표지 기재사항이 아니다. 위반사항은 표지가 아니라 행정처분·시정명령으로 다루는 대상이다.

    표지 서식에 들어가는 항목은 다음과 같다.

    항목기재란
    공사명
    발주자
    설계자
    시공자(공사업자명)
    감리자
    시공관리책임자
    공사비
    착공 연월일
    준공 예정 연월일
    비고

    [보기]에 없더라도 공사명·발주자·설계자·준공 예정 연월일 역시 서식의 기재 항목이라는 점을 함께 익혀 두면 변형 출제에 대응할 수 있다.

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    62025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    피뢰기에 관한 다음 두 가지에 답하시오.

    (1) 피뢰기가 갖추어야 할 조건 3가지

    (2) 「한국전기설비규정」이 피뢰기를 시설하도록 정한 장소 3가지

    해설

    (1) ① 충격방전 개시전압이 낮을 것 ② 상용주파 방전 개시전압이 높을 것 ③ 제한전압이 낮고 방전내량이 클 것

    (2) ① 발전소·변전소 또는 이에 준하는 장소의 가공전선 인입구 및 인출구 ② 고압 및 특고압 가공전선로로부터 공급을 받는 수용장소의 인입구 ③ 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 곳


    [해설]

    (1) 피뢰기는 뇌서지나 개폐서지가 올 때는 재빨리 방전해 기기를 지키고, 서지가 지나간 뒤에는 상용주파 전압에서 스스로 절연을 회복해야 한다. 이 상반된 요구가 그대로 구비조건이 된다.

    · 충격방전 개시전압이 낮을 것 — 서지가 오면 늦지 않게 방전해야 뒤에 있는 기기가 보호된다.

    · 상용주파 방전 개시전압이 높을 것 — 평상시 계통 전압에서는 방전하지 않아야 한다.

    · 제한전압이 낮고 방전내량이 클 것 — 방전 중에 단자에 남는 전압이 낮아야 보호 효과가 있고, 큰 방전전류를 견뎌야 한 번 쓰고 못 쓰는 일이 없다.

    이 밖에 속류 차단능력이 클 것, 내구성과 경제성이 있을 것도 조건으로 든다.

    (2) 「한국전기설비규정」은 서지가 계통으로 들어오거나 특성이 급변하는 지점에 피뢰기를 두도록 정하고 있다. 위 세 곳 외에 특고압 가공전선로에 접속하는 배전용 변압기의 고압측 및 특고압측이 있어 모두 네 곳이며, 3가지를 묻는 문제이므로 이 가운데 셋을 쓰면 된다. 가공선과 지중선의 접속점이 포함되는 것은 서지 임피던스가 크게 달라지는 곳에서 진행파의 반사로 과전압이 생기기 때문이다.

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    72025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    어떤 송전선로의 송전단 전압이 66[kV], 수전단 전압이 62[kV]이다. 수전단의 부하를 모두 차단하였더니 수전단 전압이 64[kV]로 올라갔다. 다음을 구하시오.

    (1) 전압 강하율[%]

    (2) 전압 변동률[%]

    해설

    (1) 6.45[%]

    (2) 3.23[%]


    [해설]

    두 지표는 이름이 비슷하지만 분자가 다르다. 전압 강하율은 송전단과 수전단의 차를, 전압 변동률은 무부하 때와 전부하 때의 수전단 전압 차를 본다. 분모는 둘 다 전부하 시 수전단 전압이다.

    (1) ε=666262×100=6.4516\varepsilon=\dfrac{66-62}{62}\times100=6.4516

    전압 강하율은 6.45[%]이다.

    (2) 부하를 차단한 상태가 무부하이므로 그때의 수전단 전압 64[kV]를 쓴다.

    δ=646262×100=3.2258\delta=\dfrac{64-62}{62}\times100=3.2258

    전압 변동률은 3.23[%]이다. 송전단 전압 66[kV]는 (2)에는 쓰이지 않는 값이며, 반대로 무부하 전압 64[kV]는 (1)에 쓰이지 않는다.

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    82025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    전기가열에 대하여 다음에 답하시오.

    (1) 전기가열이 지니는 특징을 한 가지만 서술하시오.

    (2) 저항이 10[Ω]인 도체에 10[A]의 전류를 10분 동안 흘렸다면, 이때 생기는 열량은 몇 [kcal]인가?

    해설

    (1) 열효율이 높다.

    (2) 144[kcal]


    [해설]

    (1) 전기가열은 연소가열과 달리 피가열물 안이나 바로 곁에서 열이 생기고 굴뚝으로 빠져나가는 배기손실이 없다. 그래서 열효율이 높다는 점이 첫째 특징으로 꼽힌다. 이 밖에 온도 제어가 쉽고 정밀하다, 국부가열·내부가열이 가능하다, 매연이 없어 작업환경이 청결하다, 열원의 온도 상한이 높다 같은 답도 모두 인정된다.

    (2) 줄의 법칙에 따르면 저항에서 발생하는 열량은 전류의 제곱, 저항, 시간에 비례한다. 1[J]은 약 0.24[cal]이므로

    H=0.24I2RtH=0.24I^2Rt

    시간을 초로 고쳐 t=10×60=600t=10\times60=600[s]를 대입하면

    H=0.24×102×10×600=144000H=0.24\times10^2\times10\times600=144000 [cal]

    따라서 발열량은 144[kcal]이다. 시간을 분 단위 그대로 넣으면 60배가 어긋나므로 반드시 초로 환산해야 한다.

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    92025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    어느 방은 가로가 15[m], 세로가 20[m]이고 바닥에서 천장까지 3[m]이며, 천장에 조명기구가 달려 있다. 작업면 높이를 0.8[m]로 볼 때 아래 표에서 이 방의 실지수를 골라내시오.

    실지수5.04.03.02.52.01.51.251.00.80.6
    범위4.5 이상4.5~3.53.5~2.752.75~2.252.25~1.751.75~1.381.38~1.121.12~0.90.9~0.70.7 이하
    해설

    4.0


    [해설]

    실지수는 방의 모양이 조명률에 미치는 영향을 하나의 수로 나타낸 값으로, 방이 넓고 낮을수록 커진다.

    RI=XYH(X+Y)RI=\dfrac{XY}{H(X+Y)}

    여기서 XX는 방의 가로, YY는 세로이고 HH광원에서 작업면까지의 높이다. 천장고에서 작업면 높이를 뺀 값이므로 H=30.8=2.2H=3-0.8=2.2[m]이며, 천장고 3[m]를 그대로 넣지 않도록 주의한다.

    RI=15×20(30.8)×(15+20)=30077=3.896RI=\dfrac{15\times20}{(3-0.8)\times(15+20)}=\dfrac{300}{77}=3.896

    계산값 3.896은 표의 범위 가운데 4.5~3.5 구간에 들어간다. 따라서 선정하는 실지수는 4.0이다. 실지수는 연속된 계산값을 그대로 쓰는 것이 아니라 표의 대표값으로 선정하는 값이라는 점이 이 문제의 요구다.

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    102025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    변전설비 용량이 5,000[kVA]인 수용가에서 5,000[kVA]의 부하를 지상 역률 0.7로 운전하고 있다. 여기에 1,500[kVA]의 전력용 콘덴서를 설치하여 지상 역률을 0.8로 개선하였다면, 추가로 걸 수 있는 여유부하는 몇 [kW]인가?

    해설

    500[kW]


    [해설]

    변전설비의 한계는 피상전력 5,000[kVA]로 묶여 있다. 역률을 개선해도 이 한계는 그대로이지만, 같은 피상전력에서 유효전력의 몫이 커지므로 그만큼 부하를 더 걸 수 있다. 여유부하는 개선 전후의 유효전력 차다.

    개선 전 유효전력 P1=5000×0.7=3500P_1=5000\times0.7=3500 [kW]

    개선 후 유효전력 P2=5000×0.8=4000P_2=5000\times0.8=4000 [kW]

    여유부하 ΔP=40003500=500\Delta P=4000-3500=500 [kW]

    따라서 500[kW]를 더 걸 수 있다.

    이 문제에서 콘덴서 용량 1,500[kVA]는 계산에 쓰이지 않는 조건이다. 개선 후 역률이 0.8이라고 이미 결과값을 주었기 때문에, 그 값만으로 답이 정해진다. 실제로 부하가 그대로일 때 1,500[kVA]의 콘덴서만 넣으면 역률이 얼마가 되는지 따로 계산해 보면

    개선 전 무효전력 Q1=5000×10.72=3570.71Q_1=5000\times\sqrt{1-0.7^2}=3570.71 [kvar]

    콘덴서 투입 후 Q2=3570.711500=2070.71Q_2=3570.71-1500=2070.71 [kvar]

    35002+2070.712=4066.68\sqrt{3500^2+2070.71^2}=4066.68 [kVA]

    35004066.68=0.8607\dfrac{3500}{4066.68}=0.8607

    곧 약 0.86이 되어 문제가 제시한 0.8과는 맞지 않는다. 두 조건이 서로 어긋나 있으므로, 명시적으로 주어진 개선 후 역률 0.8을 기준으로 삼아 답을 내는 것이 옳다. 콘덴서 용량으로 역률을 역산하려다 답이 달라지는 일이 없도록 주의한다.

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    112025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    같은 날 A공장과 B공장에서 각각 기록한 24시간 일부하 곡선이 아래와 같다. 그래프에서 값을 읽어 다음에 답하시오.

    100 200 300 400 500 600 700 800 0 3 6 9 12 15 18 21 24 [kW] 시간 A공장 B공장

    (1) 두 공장을 한 계통으로 묶었을 때의 부등률은 얼마인가?

    (2) B공장 쪽의 일부하율은 몇 [%]인가?

    해설

    (1) 1.08

    (2) 56.25[%]


    [해설]

    (1) 부등률은 각 부하가 따로 기록한 최대수요전력의 합을 두 부하를 합성했을 때의 최대수요전력으로 나눈 값이다. 값이 1보다 크다는 것은 두 공장의 최대가 같은 시각에 겹치지 않는다는 뜻이다.

    곡선에서 개별 최대전력은 A공장 800[kW](6~12시), B공장 600[kW](12~15시)이다. 두 곡선을 시각별로 더하면 0~6시 600, 6~9시 1,000, 9~12시 1,200, 12~15시 1,300, 15~18시 1,200, 18~21시 1,000, 21~24시 900[kW]가 되므로 합성 최대전력은 12~15시의 1,300[kW]이다.

    부등률=800+6001300=14001300=1.0769\text{부등률}=\dfrac{800+600}{1300}=\dfrac{1400}{1300}=1.0769

    따라서 부등률은 1.08이다.

    (2) 일부하율은 하루 평균전력을 그날의 최대전력으로 나눈 백분율이다. B공장 곡선을 구간별로 더해 24로 나누면 평균전력이 나온다.

    Pav=200×9+400×3+600×3+500×3+300×624=810024=337.5P_{av}=\dfrac{200\times9+400\times3+600\times3+500\times3+300\times6}{24}=\dfrac{8100}{24}=337.5 [kW]

    B공장의 최대전력은 600[kW]이므로

    337.5600×100=56.25\dfrac{337.5}{600}\times100=56.25

    일부하율은 56.25[%]이다. 부등률 계산에 쓰는 최대전력과 부하율 계산에 쓰는 최대전력이 같은 값이라는 점을 혼동하지 않도록, 부등률은 '합성 최대'가 분모, 부하율은 '자기 최대'가 분모임을 기억해 두면 좋다.

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    122025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    다음은 「한국전기설비규정」의 접지설비·피뢰설비 규정을 옮긴 것이다. 괄호 안에 들어갈 수치를 쓰시오.

    [접지극과 접지도체의 시설]

    · 접지극은 동결 깊이를 고려하여 시설하되, 고압 이상의 전기설비와 변압기 중성점 접지에 의하여 시설하는 접지극의 매설 깊이는 지표면으로부터 지하 ( ① )[m] 이상으로 한다.

    · 접지도체를 철주 그 밖의 금속체를 따라 시설하는 경우에는, 접지극을 철주의 밑면으로부터 0.3[m] 이상의 깊이에 매설하는 경우를 제외하고 접지극을 지중에서 그 금속체로부터 ( ② )[m] 이상 떼어 매설하여야 한다.

    · 접지도체는 지하 0.75[m]부터 지표상 ( ③ )[m]까지의 부분을 합성수지관 또는 이와 동등 이상의 절연효과와 강도를 가지는 몰드로 덮어야 한다.

    [접지도체의 굵기]

    · 특고압·고압 전기설비용 접지도체는 단면적 ( ④ )[mm2] 이상의 연동선 또는 그와 동등 이상의 단면적·강도를 가져야 한다.

    · 중성점 접지용 접지도체는 공칭단면적 ( ⑤ )[mm2] 이상의 연동선 또는 그와 동등 이상의 단면적·세기를 가져야 한다. 다만 7[kV] 이하의 전로, 그리고 사용전압이 25[kV] 이하인 특고압 가공전선로(중성선 다중접지 방식으로서 전로에 지락이 생겼을 때 2초 이내에 자동으로 전로를 차단하는 장치를 갖춘 것)에는 공칭단면적 ( ⑥ )[mm2] 이상이면 된다.

    [인하도선시스템]

    · 인하도선의 수는 ( ⑦ )가닥 이상으로 하고 보호대상 건축물·구조물의 투영 둘레를 따라 되도록 균등한 간격으로 배치한다. 병렬 인하도선의 최대 간격은 피뢰시스템 등급에 따라 Ⅰ·Ⅱ등급 ( ⑧ )[m], Ⅲ등급 ( ⑨ )[m], Ⅳ등급 ( ⑩ )[m]로 한다.

    해설

    ① 0.75   ② 1   ③ 2   ④ 6   ⑤ 16   ⑥ 6

    ⑦ 2   ⑧ 10   ⑨ 15   ⑩ 20


    [해설]

    접지극·접지도체 관련 수치는 「한국전기설비규정」 142.2(접지극의 시설 및 접지저항)와 142.3.1(접지도체)에, 인하도선 수치는 152.2(인하도선시스템)에 규정돼 있다.

    · 매설 깊이 0.75[m]는 동결과 기계적 손상을 피하기 위한 최소 깊이다. 접지극을 금속체를 따라 묻을 때는 금속체를 통한 전위 간섭을 막기 위해 1[m] 이상 이격하되, 철주 밑면보다 0.3[m] 이상 깊게 묻으면 이 이격은 면제된다.

    · 접지도체 보호 구간은 지하 0.75[m]에서 지표상 2[m]까지다. 사람이 닿거나 외력을 받기 쉬운 구간을 절연물로 감싸라는 취지다.

    · 굵기는 계통에 따라 갈린다. 특고압·고압 전기설비용은 6[mm2] 이상, 중성점 접지용은 원칙적으로 16[mm2] 이상이며, 7[kV] 이하의 전로와 25[kV] 이하 다중접지 특고압 가공전선로(2초 이내 자동차단)만 6[mm2] 이상으로 완화된다. 완화 대상은 '7[kV] 이하'의 전로이며, 일부 교재에 '7[kV] 이상'으로 인쇄된 것과 사용전압을 25[kW]로 적은 것은 오식이다(단위는 전압이므로 25[kV]).

    · 피뢰시스템의 인하도선은 뇌전류를 여러 경로로 나누기 위해 2가닥 이상으로 하고, 등급이 낮아질수록 간격을 넓혀 Ⅰ·Ⅱ등급 10[m], Ⅲ등급 15[m], Ⅳ등급 20[m]로 배치한다.

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    132025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    아래 [범례]에 정해진 접속·미접속 표기법을 사용하여, 미완성으로 남아 있는 전력용 콘덴서 결선도와 변압기 Δ-Δ결선 복선도를 각각 완성하시오.

    전력용 콘덴서 Δ-Δ결선 범례 DC SR SC 접속 미접속
    해설
    전력용 콘덴서 Δ-Δ결선 DC SR SC

    · 전력용 콘덴서 — 3상 인출선의 상단을 잇는 경로에 방전코일(DC) 2개를 넣고, 각 상선에 직렬리액터(SR)를 1개씩 직렬로 삽입한 다음, 그 아래에서 콘덴서(SC) 3개를 Δ로 결선한다. 상선과 소자가 만나는 곳에는 접속점(●)을 찍는다.

    · Δ-Δ결선 — 1차와 2차 각각 권선 3개를 한 권선의 끝과 다음 권선의 시작이 이어지도록 차례로 연결해 폐로를 만들고, 각 접속점에서 상별 인출선을 뽑는다. 귀환선이 다른 상의 인출선과 만나는 곳은 점을 찍지 않아 미접속으로 둔다.


    [해설]

    결선도 작도 문제의 채점 기준은 소자의 배치·결선이 맞는가접속·미접속 표기가 구분돼 있는가 두 가지다. 선이 만나는 자리에 점을 찍으면 접속, 점 없이 교차하면 미접속이라는 약속을 끝까지 지켜야 한다.

    [전력용 콘덴서] 3상 콘덴서 설비는 콘덴서(SC) 단독으로 쓰지 않고 부속기기를 함께 단다.

    · 방전코일(DC) — 개방된 콘덴서에 남은 잔류전하를 짧은 시간에 방전시켜 감전과 재투입 시 과전압을 막는다. 콘덴서와 병렬로 접속하며 상간에 걸치도록 2개를 넣는다.

    · 직렬리액터(SR) — 제5고조파를 흡수해 파형을 개선한다. 각 상에 콘덴서와 직렬로 넣으며 용량은 이론상 콘덴서 용량의 4[%], 주파수 변동과 여유를 감안해 실제로는 6[%]를 표준으로 한다.

    · 콘덴서(SC) — 세 개를 삼각형의 세 변에 놓아 Δ로 결선한다. 같은 상전압에서 Y결선보다 3배의 진상 무효전력을 얻을 수 있기 때문이다.

    [Δ-Δ결선] 복선도에서는 권선 하나가 한 상이다. 1차 권선 3개를 끝-시작으로 이어 삼각형을 닫고 세 꼭짓점에서 인출선을 뽑으면 Δ가 된다. 2차도 같은 방법으로 그린다. Δ-Δ결선은 제3고조파 여자전류가 폐회로 안을 순환해 밖으로 나가지 않으므로 기전력 파형이 정현파로 유지되고, 1대가 고장 나도 나머지 2대를 V결선으로 바꾸어 계속 송전할 수 있다는 장점이 있다. 다만 중성점을 접지할 수 없어 지락 검출이 어렵다.

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    142025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    한국전기설비규정이 정해 둔 회전기·정류기의 절연내력 시험전압 표이다. 괄호에 들어갈 수치를 각각 쓰시오.

    종류구분시험전압시험방법
    회전기발전기·전동기·무효 전력 보상 장치(조상기)·기타 회전기(회전변류기는 제외한다)로서 최대사용전압이 7[kV] 이하인 것최대사용전압의 ( ① )배의 전압(500[V] 미만이 되는 경우에는 500[V])권선과 대지 사이에 연속하여 ( ③ )분간 가한다.
    발전기·전동기·무효 전력 보상 장치(조상기)·기타 회전기(회전변류기는 제외한다)로서 최대사용전압이 7[kV]를 초과하는 것최대사용전압의 ( ② )배의 전압(10.5[kV] 미만이 되는 경우에는 10.5[kV])
    회전변류기직류측의 최대사용전압의 1배의 교류전압(500[V] 미만이 되는 경우에는 500[V])
    정류기최대사용전압이 ( ④ )[kV] 이하인 것직류측의 최대사용전압의 1배의 교류전압(500[V] 미만이 되는 경우에는 500[V])충전부분과 외함 간에 연속하여 ( ③ )분간 가한다.
    최대사용전압이 ( ④ )[kV]를 초과하는 것교류측의 최대사용전압의 1.1배의 교류전압 또는 직류측의 최대사용전압의 ( ⑤ )배의 직류전압교류측 및 직류 고전압측 단자와 대지 사이에 연속하여 ( ③ )분간 가한다.
    해설

    ① 1.5   ② 1.25   ③ 10   ④ 60   ⑤ 1.1


    [해설]

    절연내력 시험은 정해진 시험전압을 연속 10분간 가해 절연이 견디는지를 확인하는 시험이다. 시험시간 ③은 회전기든 정류기든 모두 10분으로 같다.

    · 회전기 중 발전기·전동기·무효 전력 보상 장치 등은 최대사용전압이 7[kV] 이하이면 1.5배, 7[kV]를 넘으면 1.25배를 가한다. 전압이 높아질수록 배수를 낮추는 것은 절대값이 지나치게 커지는 것을 막기 위해서다. 대신 하한을 두어 7[kV] 이하에서는 500[V], 7[kV] 초과에서는 10.5[kV] 밑으로는 내려가지 않게 한다. 일부 교재에 이 하한이 10.5[V]로 인쇄돼 있으나 규정상 10.5[kV]가 맞다.

    · 회전변류기와 최대사용전압 60[kV] 이하의 정류기는 직류측 최대사용전압의 1배에 해당하는 교류전압(최저 500[V])을 가한다. 60[kV]를 넘는 정류기는 교류측 최대사용전압의 1.1배인 교류전압 또는 직류측 최대사용전압의 1.1배인 직류전압을 가한다.

    · 가하는 곳도 구분된다. 회전기는 권선과 대지 사이, 60[kV] 이하 정류기는 충전부분과 외함 사이, 60[kV] 초과 정류기는 교류측 및 직류 고전압측 단자와 대지 사이다.

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    152025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    축전지 용량이 100[Ah], 상시부하가 8[kW], 표준전압이 100[V]인 부동충전방식의 설비가 있다. 충전기의 2차 전류[A]를 축전지 종류별로 구하시오.

    (1) 연축전지

    (2) 알칼리 축전지

    해설

    (1) 90[A]

    (2) 100[A]


    [해설]

    부동충전은 충전기가 상시부하를 그대로 감당하면서 축전지의 자기방전분까지 함께 보충하는 방식이다. 따라서 충전기 2차 전류는 다음 두 몫의 합이다.

    I2=축전지 용량정격방전율+상시부하표준전압I_2=\dfrac{\text{축전지 용량}}{\text{정격방전율}}+\dfrac{\text{상시부하}}{\text{표준전압}}

    정격방전율은 축전지 종류에 따라 정해져 있는 값으로, 연축전지는 10[h], 알칼리 축전지는 5[h]이다. 이 값을 외우고 있어야 풀리는 문제다.

    (1) I2=10010+8×103100=10+80=90I_2=\dfrac{100}{10}+\dfrac{8\times10^3}{100}=10+80=90

    (2) I2=1005+8×103100=20+80=100I_2=\dfrac{100}{5}+\dfrac{8\times10^3}{100}=20+80=100

    두 답은 각각 90[A]100[A]다. 상시부하가 만드는 80[A]는 종류와 무관하게 같고, 방전율이 짧은 알칼리 축전지 쪽에서 축전지 몫이 2배가 되어 차이가 난다.

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    162025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    다음은 「전기설비기술기준」의 배선 사용 전선에 관한 조문이다. 괄호에 알맞은 말을 쓰시오.

    · 배선에 쓰는 전선(나전선과 특고압에 사용하는 접촉전선은 제외한다)은 감전이나 화재의 우려가 없도록 시설장소의 환경과 전압에 따라 사용상 ( ① )와 절연 성능을 갖춘 것이어야 한다.

    · 배선에는 ( ② )을 사용해서는 아니 된다. 다만 시설장소의 환경과 전압에 비추어 사용상 충분한 강도를 가지고, 절연성이 없다는 점을 고려하여 감전이나 화재의 우려가 없도록 시설하는 경우에는 그러하지 아니하다.

    · 특고압 배선에는 ( ③ )을 사용해서는 아니 된다.

    해설

    ① 충분한 강도

    ② 나전선

    ③ 접촉전선


    [해설]

    「전기설비기술기준」 제51조(배선의 사용전선)의 내용이다. 배선용 전선에 요구되는 성능은 두 가지 축, 곧 충분한 강도(기계적 성능)와 절연 성능이다. 시설장소의 환경과 전압이 달라지면 요구 수준도 달라지므로 조문은 성능을 수치가 아니라 목적(감전·화재 우려가 없을 것)으로 규정한다.

    절연물이 없는 나전선은 원칙적으로 배선에 쓸 수 없다. 다만 애자공사처럼 충분한 강도를 갖추고 절연성이 없다는 점을 감안해 이격·지지를 확보하면 예외가 인정된다.

    특고압 배선에서 금지되는 것은 접촉전선이다. 접촉전선은 이동 집전장치가 미끄러지며 전기를 받아 가는 노출 도체여서 특고압에서는 감전 위험을 감당할 수 없기 때문이다. 첫 문장 괄호에서 나전선과 접촉전선을 적용 대상에서 빼 두는 것도 같은 이유로 이들을 따로 규율하기 때문이다.

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    172025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    전기실을 건물 어디에 앉힐지 정할 때 따져 볼 점을 KDS 32 10 11(전기설비 관련 시설공간)은 두 갈래로 나누어 제시한다. 아래 두 갈래에 대하여 각각 답하시오.

    (1) 환경적 고려사항 가운데 1가지

    (2) 전기적 고려사항 가운데 1가지

    해설

    (1) 침수 또는 누수로부터 안전할 것

    (2) 사용부하의 중심에 가까울 것


    [해설]

    「전기설비 관련 시설공간」(KDS 32 10 11)은 전기실 위치 선정 기준을 다음과 같이 두 갈래로 정리하고 있다. 어느 항목을 써도 정답이므로 한 갈래에서 하나씩 고르면 된다.

    환경적 고려사항전기적 고려사항
    ① 수변전설비 기기 설치를 위한 장비·배선장치 공간을 고려한 층고를 확보할 것① 외부로부터 전원을 공급받기 위한 전선로 등의 인입이 용이할 것
    ② 환기가 가능한 장소일 것② 사용부하의 중심에 가까울 것
    ③ 폭발 위험이 없을 것③ 간선의 배선이 용이할 것
    ④ 침수 또는 누수로부터 안전할 것④ 용량 증설에 대비하여 면적 확보가 가능할 것
    ⑤ 자중, 적재 하중, 적설 또는 풍압, 지진, 그 밖의 진동과 충격으로부터 안전할 것⑤ 수·배전거리를 짧게 할 것

    환경적 고려사항은 설비가 놓일 자리 자체가 안전한가를, 전기적 고려사항은 전력을 받아 나누어 주기에 유리한가를 따진다는 점에서 성격이 갈린다. 부하 중심에 가깝게 두면 간선 길이가 짧아져 전압강하와 전력손실이 함께 줄고, 장래 용량 증설에 대비한 여유 면적을 확보하면 증설 때 전기실을 옮기지 않아도 된다.

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    182025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    태양광발전소(집중형)를 2,000[kW] 용량으로 짓고자 한다. 일사강도는 0.75[kW/m2]이고, 반사율 80[%], 발전효율 20[%]를 적용할 때 수광면적은 몇 [m2]이어야 하는지 구하시오.

    해설

    16,666.67[m2]


    [해설]

    수광면 1[m2]가 실제로 만들어 내는 전력은 그 면에 도달하는 일사에 반사율과 발전효율을 차례로 곱한 값이다. 필요한 면적은 목표 출력을 이 단위면적당 출력으로 나누어 얻는다.

    A=PEρηA=\dfrac{P}{E\cdot\rho\cdot\eta}

    A=20000.75×0.8×0.2=20000.12=16666.67A=\dfrac{2000}{0.75\times0.8\times0.2}=\dfrac{2000}{0.12}=16666.67

    따라서 필요한 수광면적은 16,666.67[m2]이다. 단위면적당 출력이 0.75×0.8×0.2=0.120.75\times0.8\times0.2=0.12[kW/m2]에 지나지 않는다는 점, 곧 태양광은 넓은 부지를 요구한다는 점을 수치로 확인할 수 있다.

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    192025년-전기산업기사실기(필답형)-1회차

    25-1

    전풍압이 60[mmAq]이고 풍량이 185[m3/min]인 송풍기가 있다. 이 송풍기를 돌릴 전동기에 필요한 동력은 몇 [kW]인가? (단, 여유계수는 1.3, 송풍기의 효율은 85[%]로 한다.)

    해설

    2.77[kW]


    [해설]

    송풍기 축동력은 '풍량 × 전풍압'을 효율로 나눈 값이며, 여유계수를 곱해 전동기 용량으로 삼는다. 풍량이 분당 부피[m3/min], 전풍압이 수주 높이[mmAq]로 주어질 때 계수 6,120이 쓰인다. 이는 1[kgf·m/s]가 1102\dfrac{1}{102}[kW]이고 분을 초로 고치는 60을 곱한 값(102×60)이다.

    P=QH6120ηKP=\dfrac{QH}{6120\eta}K

    P=185×606120×0.85×1.3=111005202×1.3=2.7739P=\dfrac{185\times60}{6120\times0.85}\times1.3=\dfrac{11100}{5202}\times1.3=2.7739

    따라서 소요동력은 2.77[kW]이다. 계수를 6.12로 두면 결과의 단위가 [W]가 되므로 2,773.9[W], 곧 같은 값이다. 어느 쪽을 쓰든 단위를 끝까지 따라가면 답은 달라지지 않는다.

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