2021년 전기산업기사실기(필답형) 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

16[A] 분기 2회로

[해설]

① 부하 용량은 소비전력(유효전력)을 역률로 나눈 피상전력으로 잡아야 한다. 수용률이 100[%]이므로 그대로 쓴다.

$P_a = \dfrac{40 \times 85}{0.85} \times 1.0 = \dfrac{3{,}400}{0.85} = 4{,}000\,[\mathrm{VA}]$

② 분기회로 한 회선이 감당하는 용량은 정격의 80[%]까지다.

$220 \times 16 \times 0.8 = 2{,}816\,[\mathrm{VA}]$

③ 분기회로 수

$n = \dfrac{4{,}000}{220 \times 16 \times 0.8} = \dfrac{4{,}000}{2{,}816} = 1.42$

회로 수는 소수점 이하를 반올림하지 않고 올림한다. 1.42회로를 1회로로 줄이면 용량이 모자라기 때문이다. 따라서 16[A] 분기 2회로가 필요하다.

형광등의 소비전력 40[W]는 등당 유효전력이므로 $40 \times 85 = 3{,}400[\mathrm{W}]$ 를 먼저 구한 뒤 역률로 나눈다. 역률로 나누는 것을 잊고 3,400[VA]로 계산하면 1.21회로가 되어 회로 수는 우연히 같아지지만, 조건이 조금만 달라져도 답이 틀어진다.

① ○　② ○　③ ○　④ ○　⑤ ○

[해설]

한국전기설비규정(KEC)의 시설 장소별 공사의 종류를 보면, 배선 방법은 크게 두 갈래로 나뉜다.

· 어느 장소에나 시설할 수 있는 공사 — 합성수지관공사, 금속관공사, 케이블공사(가요전선관공사 포함)

· 장소에 따라 제한을 받는 공사 — 애자공사, 금속몰드 · 합성수지몰드공사, 금속덕트 · 버스덕트공사, 라이팅덕트공사, 셀룰러덕트공사 등(건조한 장소, 노출 또는 점검 가능한 은폐 장소로 제한되는 것이 많다)

합성수지관공사는 앞의 갈래에 속해 노출 장소 · 점검 가능한 은폐 장소 · 점검 불가능한 은폐 장소, 건조한 장소 · 습기가 많거나 물기가 있는 장소, 옥측 · 옥외의 우선 내 · 우선 외까지 표의 여덟 칸이 모두 ○가 된다. 사용전압이 400[V] 미만인지 이상인지에 따라서도 달라지지 않는다.

다만 합성수지관은 관 자체가 기계적으로 약하므로, 중량물의 압력이나 현저한 기계적 충격을 받을 우려가 없는 곳에 시설하여야 한다는 조건이 따로 붙는다. 이는 시설 장소의 가부(표의 ○ · ×)와는 별개의 시설 방법 조건이다.

(1) 장점 — 과충전 · 과방전 같은 가혹한 사용에 잘 견디고 수명이 길다.

　　단점 — 공칭전압이 낮아 같은 전압을 얻으려면 셀 수가 많아진다.

(2) 연축전지 2.0[V/cell], 알칼리 축전지 1.2[V/cell]

(3) 축전지의 자기 방전을 보충하면서 평상시 부하 전력은 충전기가 공급하고, 충전기가 감당하기 어려운 일시적인 대전류 부하만 축전지가 부담하도록 하는 충전 방식

(4) 120[A]

[해설]

(1) 알칼리 축전지는 전극이 소결식 · 포켓식으로 견고해 과충전 · 과방전에 강하고 수명이 길며 급속 충전이 가능한 반면, 셀당 전압이 낮아 같은 전압을 만들려면 셀 수가 늘고 값이 비싸다. 연축전지는 반대로 공칭전압이 높고 값이 싸지만 가혹한 사용에 약하다.

(2) 공칭전압은 연축전지 2.0[V/cell], 알칼리 축전지 1.2[V/cell]이다. 공칭방전율(정격 방전 시간)은 연축전지 10[h], 알칼리 축전지 5[h]로 외워 둔다.

(3) 부동 충전은 충전기와 축전지를 부하에 병렬로 연결해 두는 방식으로, 상용 부하는 충전기가 부담하고 축전지는 자기 방전 보충분만 받다가 순간적인 대전류만 분담한다. 축전지가 늘 완전 충전 상태에 가까워 정전 시 곧바로 전 용량을 낼 수 있다.

(4) 충전기 2차 전류는 '축전지를 되채우는 전류 + 상시부하에 나가는 전류'다.

$I_2 = \dfrac{\text{정격용량}}{\text{공칭방전율}} + \dfrac{\text{상시부하}}{\text{표준전압}} = \dfrac{200}{10} + \dfrac{10 \times 10^{3}}{100} = 20 + 100 = \;$ 120[A]

연축전지이므로 공칭방전율에 10[h]를 넣는다. 알칼리 축전지였다면 $\dfrac{200}{5} = 40[\mathrm{A}]$ 가 되어 답이 달라진다.

150[MVA]

[해설]

기준 용량을 변압기 용량인 10[MVA]로 잡고, 전원 측 임피던스와 변압기 임피던스를 이 기준으로 통일해 더한 뒤 단락 용량을 구한다.

① 전원 측 %임피던스 — 주차단기의 차단 용량 200[MVA]가 곧 전원 측 단락 용량이므로

$\%Z_s = \dfrac{P_n}{P_s} \times 100 = \dfrac{10}{200} \times 100 = 5\,[\%]$

② 변압기까지 포함한 합성 %임피던스(변압기 2차 측 단락점 기준)

$\%Z = \%Z_s + \%Z_t = 5 + 4.5 = 9.5\,[\%]$

③ 변압기 2차 측 단락 용량

$P_s = \dfrac{100}{\%Z} \times P_n = \dfrac{100}{9.5} \times 10 = 105.26\,[\mathrm{MVA}]$

④ 차단기는 이 단락 용량보다 커야 하므로, 표의 표준 용량 중 105.26[MVA]를 넘는 가장 작은 값인 150[MVA]를 선정한다(100[MVA]는 단락 용량보다 작아 쓸 수 없다).

전원 측 임피던스를 빠뜨리고 변압기 %임피던스만으로 계산하면 $\dfrac{100}{4.5} \times 10 = 222.2[\mathrm{MVA}]$ 가 되어 250[MVA]를 고르게 된다. 전원의 임피던스가 더해질수록 단락 전류는 오히려 작아진다는 점에 주의한다.

642,390[원]

[해설]

① 1φ2W용 35대 신설 — 공동주택이므로 비고 ②가 걸린다. 10대까지는 품셈값 0.14를 그대로 쓰고, 이를 넘는 25대는 0.14의 70[%]만 계상한다.

$10 \times 0.14 + (35 - 10) \times 0.14 \times 0.7 = 1.4 + 2.45 = 3.85\,[\text{인}]$

② 3φ4W용 7대 교체 — 교체는 헌 것을 뜯어내고(철거) 새 것을 다는(신설) 두 작업이다. 비고 ⑤의 철거 30[%]를 신설 100[%]에 더해 130[%]를 적용한다.

$7 \times 0.32 \times (1 + 0.3) = 7 \times 0.32 \times 1.3 = 2.912\,[\text{인}]$

③ 총 소요 인공

$3.85 + 2.912 = 6.762\,[\text{인}]$

④ 직접노무비

$6.762 \times 95{,}000 = \;$ 642,390[원]

3φ4W용 7대는 10대를 넘지 않으므로 비고 ②의 70[%] 감액이 적용되지 않는다는 점, 그리고 비고 ①(방폭) · ③ · ④는 이 문제의 조건과 무관해 쓰이지 않는다는 점에 주의한다.

(1) 1.0[m] 이상

(2) 1.0[m] 이상

[해설]

한국전기설비규정(KEC)의 지중 전선로 시설 기준에서 매설 깊이는 다음과 같다.

· 관로식: 매설 깊이를 1.0[m] 이상으로 하되, 중량물의 압력을 받을 우려가 없는 곳은 0.6[m] 이상

· 직접 매설식: 차량이나 그 밖의 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소는 1.0[m] 이상, 그 밖의 장소는 0.6[m] 이상

· 암거식: 매설 깊이 규정 대신 견고한 구조의 암거에 시설한다.

직접 매설식은 케이블을 흙 속에 직접 묻는 방식이므로 트라프나 그에 준하는 방호물에 넣어야 하고, 매설 깊이 기준도 함께 지켜야 한다. 두 방식 모두 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 곳에서는 1.0[m]로 같다는 점이 이 문제의 핵심이다.

(1) 카르노맵

(2) $X = \mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_2 + \mathrm{LS}_2 \cdot \mathrm{LS}_3 + \mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_3$

(3)

2입력 AND 게이트 3개로 $\mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_2$, $\mathrm{LS}_2 \cdot \mathrm{LS}_3$, $\mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_3$ 을 각각 만들고, 그 출력 셋을 3입력 OR 게이트로 묶어 X를 얻는다.

[해설]

(1) 진리값 표에서 X = 1인 조합은 (0, 1, 1), (1, 0, 1), (1, 1, 0), (1, 1, 1) 네 가지다. 카르노맵의 열은 LS₁LS₂ = 00, 01, 11, 10 순(인접 칸이 한 비트만 달라지는 그레이 코드 순서), 행은 LS₃ = 0, 1이므로 이 네 조합의 자리에 1을 채운다.

(2) 1이 적힌 칸을 두 칸씩 세 쌍으로 묶는다.

· LS₁LS₂ = 11 열의 두 칸(LS₃ = 0, 1) → LS₃가 소거되어 $\mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_2$

· LS₃ = 1 행에서 LS₁LS₂ = 01, 11 두 칸 → LS₁이 소거되어 $\mathrm{LS}_2 \cdot \mathrm{LS}_3$

· LS₃ = 1 행에서 LS₁LS₂ = 11, 10 두 칸 → LS₂가 소거되어 $\mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_3$

세 항을 더하면 $X = \mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_2 + \mathrm{LS}_2 \cdot \mathrm{LS}_3 + \mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_3$ 이고, LS₁으로 묶으면 $X = \mathrm{LS}_1(\mathrm{LS}_2 + \mathrm{LS}_3) + \mathrm{LS}_2 \cdot \mathrm{LS}_3$ 로도 쓸 수 있다.

카르노맵을 쓰지 않고 진리표의 최소항을 그대로 더한 뒤 $\mathrm{LS}_1 \cdot \mathrm{LS}_2 \cdot \mathrm{LS}_3$ 항을 중복해 넣고 $A + \overline{A} = 1$ 을 적용해도 같은 결과가 나온다.

(3) 논리식이 곱항 3개의 합이므로 AND 3개 + OR 1개의 2단 구성이 된다. 각 입력선에서 분기해 두 개의 AND에 나누어 넣는 것이 배선의 요령이다.

참고로 이 회로는 세 입력 중 둘 이상이 ON이면 출력이 나오는 다수결(2 out of 3) 회로로, 리미트 스위치를 이중화해 오동작을 막는 데 쓰인다.

386.9[V]

[해설]

탭을 바꿔도 변압기에 들어오는 실제 1차 전압은 그대로이고, 달라지는 것은 권수비뿐이다. 그러므로 먼저 실제 1차 전압을 역산한다.

① 탭 22,900[V]에서 2차가 370[V]로 측정되었으므로

$V_1 \times \dfrac{380}{22{,}900} = 370 \;\Rightarrow\; V_1 = 370 \times \dfrac{22{,}900}{380} = 22{,}297.37\,[\mathrm{V}]$

② 탭을 21,900[V]로 내리면 권수비가 작아져 2차 전압이 올라간다.

$V_2 = 22{,}297.37 \times \dfrac{380}{21{,}900} = \;$ 386.9[V]

탭 전압을 낮추면 2차 전압이 올라간다는 관계를 기억해 두면 방향을 헷갈리지 않는다. 실제 1차 전압이 정격보다 낮아 2차 전압이 부족할 때 탭을 내리는 것이 이 때문이다. 2차 정격의 220[V]는 3상 4선식의 상전압 표기일 뿐 이 계산에는 쓰이지 않는다.

(1) ① 다운라이트 조명 ② 코퍼 조명 ③ 루버 조명

(2) ① 코니스 조명 ② 밸런스 조명 ③ 코너 조명

[해설]

건축화 조명은 광원을 천장 · 벽 · 창 등 건축 구조에 넣어 실내 마감의 일부로 만든 조명이다. 각 3가지씩만 쓰면 되지만, 표준 목록은 다음과 같다.

· 천장면을 이용하는 방식

다운라이트 조명(천장에 작은 구멍을 뚫어 기구를 매입), 코퍼 조명(천장의 일부를 오목하게 파고 그 안에 광원을 넣어 음영을 살림), 루버 조명(천장에 루버판을 달고 그 위에 광원 배치), 핀홀 조명(다운라이트의 구멍을 아주 작게 하여 좁은 빔을 얻음), 광천장 조명(천장 전면에 확산판을 대어 천장 자체를 광원면으로 사용)

· 벽면을 이용하는 방식

코너 조명(천장과 벽이 만나는 구석에 광원을 넣어 천장과 벽을 동시에 비춤), 코니스 조명(벽 상부의 돌출부 뒤에 광원을 두어 벽면을 아래로 흘려 비춤), 밸런스 조명(창 상부의 밸런스판 뒤에 광원을 두어 위 · 아래로 동시에 비춤), 광창 조명(벽면 일부를 확산판으로 마감해 창처럼 빛나게 함)

천장면 방식은 조도 확보에, 벽면 방식은 벽 · 커튼의 연출과 분위기 조성에 유리하다는 점이 구분 기준이다.

(1) 190.53[V]

(2) 291.03[V]

(3) 291.03[V]

[해설]

중점 O에서 110[V]가 나오므로 한 상의 전압(선간전압)은 $110 \times 2 = 220\,[\mathrm{V}]$ 이고, 세 전압은 서로 120°씩 벌어져 있다. 크기는 스칼라 합이 아니라 벡터 합으로 구해야 한다.

(1) V결선의 (a)

O는 선분 B–C의 중점이므로 $\dot{V}_{BO} = \dfrac{1}{2}\dot{V}_{BC}$ 이다.

$\dot{V}_{AO} = \dot{V}_{AB} + \dot{V}_{BO} = 220\angle 0^\circ + \dfrac{1}{2}\left(220\angle -120^\circ\right) = 220 + 110\left(-\dfrac{1}{2} - j\dfrac{\sqrt{3}}{2}\right) = 165 - j55\sqrt{3}$

$|\dot{V}_{AO}| = \sqrt{165^2 + (55\sqrt{3})^2} = \sqrt{27{,}225 + 9{,}075} = \;$ 190.53[V]

(2) Y결선의 (b)

중성점을 N이라 하면 O는 선분 N–C의 중점이므로 $\dot{V}_{ON} = \dfrac{1}{2}\dot{V}_{CN}$ 이다.

$\dot{V}_{AO} = \dot{V}_{AN} - \dot{V}_{ON} = 220\angle 0^\circ - \dfrac{1}{2}\left(220\angle 120^\circ\right) = 220 - 110\left(-\dfrac{1}{2} + j\dfrac{\sqrt{3}}{2}\right) = 275 - j55\sqrt{3}$

$|\dot{V}_{AO}| = \sqrt{275^2 + (55\sqrt{3})^2} = \sqrt{75{,}625 + 9{,}075} = \;$ 291.03[V]

(3) Y결선의 (c)

$\dot{V}_{BO} = \dot{V}_{BN} - \dot{V}_{ON} = 220\angle -120^\circ - \dfrac{1}{2}\left(220\angle 120^\circ\right) = -55 - j165\sqrt{3}$

$|\dot{V}_{BO}| = \sqrt{55^2 + (165\sqrt{3})^2} = \sqrt{3{,}025 + 81{,}675} = \;$ 291.03[V]

(b)와 (c)의 크기가 같은 것은 우연이 아니다. Y결선에서 O는 N–C의 중점이므로 A와 B가 O에 대해 대칭 위치에 놓이기 때문이다.

① 10

② 5

[해설]

「전력기술관리법」에 따른 「전력시설물 공사감리업무 수행지침」의 공정 관리 규정이다. 감리원은 공사업자가 제출한 예정공정표와 실제 진도를 대비해 관리하는데, 지연 정도가 다음 기준을 넘으면 만회대책을 요구하여야 한다.

· 월간 공정실적이 계획공정 대비 10[%] 이상 지연된 경우

· 누계공정실적이 계획공정 대비 5[%] 이상 지연된 경우

월간 실적보다 누계 실적의 기준이 더 엄격한(수치가 작은) 이유는, 한 달의 부진은 만회할 여지가 있지만 누적된 지연은 준공 기한 자체를 위협하기 때문이다. 감리원은 제출된 만회대책과 만회공정표를 검토 · 확인하고, 그 이행 상태를 계속 점검한다.

119.01[kVA]

[해설]

3상 변압기는 단상 변압기 3대를 묶어 놓은 것과 같으므로, 가장 무거운 한 상이 감당해야 할 용량을 먼저 구한 뒤 3배하면 된다.

① 단상 부하는 각 상에 따로 걸리므로 그중 최대인 상이 기준이 된다.

$P_{1\phi,\max} = 33\,[\mathrm{kVA}]$

② 3상 부하는 세 상이 똑같이 나누어 진다.

$P_{3\phi} = \dfrac{20}{3} = 6.67\,[\mathrm{kVA}]$

③ 한 상이 부담할 최소 용량

$P_1 = 33 + 6.67 = 39.67\,[\mathrm{kVA}]$

④ 3상 변압기의 최소 용량

$P = 39.67 \times 3 = \;$ 119.01[kVA]

단상 부하 25 + 33 + 19에 3상 부하 20을 그냥 더해 97[kVA]로 답하면 틀린다. 세 상의 부하가 불평형이므로 가장 무거운 상에 맞춰야 나머지 상도 감당할 수 있기 때문이다. 참고로 문제가 표준 용량으로 고르라고 했다면 계산값 119.01[kVA] 바로 위의 표준 용량인 150[kVA]를 선정하게 되지만, 여기서는 '최소 용량'을 물었으므로 계산값을 그대로 답한다.

왼쪽 노출 도전성 부분에는 L1 · L2 · L3 세 가닥과 함께 중성선(N, 점이 붙은 사선)과 보호도체(PE, 사선)를 따로 인출하여 모두 5가닥을 내리고, 오른쪽 노출 도전성 부분에는 L1 · L2 · L3 세 가닥과 보호도체(PE, 사선) 한 가닥으로 모두 4가닥을 내린다. 두 인출부 사이의 간선 구간에는 보호도체와 중성선을 겸한 도체(PEN, 점이 붙은 사선)를 표시한다.

[해설]

계통접지 방식의 문자는 다음과 같이 읽는다.

· 첫 문자 — 전원 측 중성점과 대지의 관계. T(Terra, 대지에 직접 접속), I(절연 또는 임피던스를 통해 접속)

· 둘째 문자 — 설비의 노출 도전성 부분과 대지의 관계. T(독립 접지), N(전원의 중성점에 접속)

· 뒤에 붙는 문자 — 중성선과 보호도체의 배치. C(Combined, 하나의 도체로 겸용 = PEN), S(Separated, 별개의 도체로 분리)

따라서 TN-C는 전원 중성점을 직접 접지하고, 노출 도전성 부분을 그 중성점에 접속하되 중성선과 보호도체를 하나의 PEN 도체로 겸용하는 방식이다. PEN 도체를 어느 지점부터 N과 PE로 갈라 쓰면 그 뒤 구간은 TN-S가 되고, 이렇게 두 방식이 한 계통에 섞인 것을 TN-C-S라 한다.

도체 기호는 중성선(N)과 중간도체(M)는 점이 붙은 사선, 보호도체(PE)는 사선, 겸용 도체(PEN)는 점이 붙은 사선으로 표시한다. 도면을 완성할 때는 각 노출 도전성 부분으로 어떤 도체가 들어가는지(N과 PE를 따로 넣는지, 겸용 도체 하나로 넣는지)를 기호로 분명히 구분해 주어야 한다.

1.26[kW]

[해설]

물을 데우는 데 드는 열량은 $Q = m\,c\,(T_2 - T_1)$ 이고, 전력량 1[kWh]가 내는 열량이 860[kcal]이므로 효율 $\eta$ 인 전열기의 용량은 다음 식으로 구한다.

$P = \dfrac{m\,c\,(T_2 - T_1)}{860\,t\,\eta}\,[\mathrm{kW}]$

물 15[L]는 15[kg]이고($1[\mathrm{L}] = 1[\mathrm{kg}]$), 물의 비열 $c = 1[\mathrm{kcal/kg\cdot ^\circ C}]$, 온도 상승분은 $60 - 5 = 55[^\circ\mathrm{C}]$, 가열 시간은 1시간이다.

$P = \dfrac{15 \times 1 \times (60 - 5)}{860 \times 1 \times 0.76} = \dfrac{825}{653.6} = 1.26\,[\mathrm{kW}]$

따라서 전열기의 용량은 1.26[kW]이다. 효율이 분모에 들어간다는 점(효율이 낮을수록 더 큰 용량이 필요하다)에 주의한다.

진공차단기(VCB)

[해설]

변압기 내부(권선)에서 고장이 나면 고장 전류를 흘려 보내는 것은 전원 측 계통뿐이다. 즉 고장 전류는 전원 → LBS → VCB → 변압기(고장점)의 경로로만 흐르고, 변압기 아래쪽의 ACB · MCCB에는 흐르지 않는다. 따라서 변압기 하류 기기는 아무리 빨리 동작해도 이 고장을 끊을 수 없다.

남은 것은 전원 측의 LBS와 VCB인데, LBS(부하개폐기)는 정상적인 부하 전류를 개폐할 뿐 단락 전류 같은 고장 전류를 차단할 능력이 없다. 결국 고장 전류를 실제로 끊을 수 있는 가장 앞선 기기는 진공차단기(VCB)다.

기기별 역할을 정리하면 다음과 같다.

· LBS(부하개폐기): 부하 전류 개폐 + 한류형 퓨즈와 조합해 단락 보호 보조. 단독으로는 고장 전류 차단 불가

· VCB(진공차단기): 진공 중의 높은 절연 · 소호 성능으로 고압 회로의 고장 전류를 차단

· ACB(기중차단기) · MCCB(배선용차단기): 변압기 2차 저압 측에서 부하 회로를 보호

1.29[m]

[해설]

① 전선에는 아래로 작용하는 자체 무게와 옆으로 작용하는 수평(풍압)하중이 동시에 걸리므로, 둘을 직각으로 합성한 합성하중을 쓴다.

$W = \sqrt{W_c^{\,2} + W_w^{\,2}} = \sqrt{0.334^2 + 0.608^2} = \sqrt{0.4812} = 0.6937\,[\mathrm{kg/m}]$

② 전선에 실제로 걸어도 되는 수평장력은 인장하중을 안전율로 나눈 값이다.

$T = \dfrac{1{,}480}{2.2} = 672.73\,[\mathrm{kg}]$

③ 이도 공식에 대입한다.

$D = \dfrac{W S^2}{8T} = \dfrac{0.6937 \times 100^2}{8 \times 672.73} = \dfrac{6{,}937}{5{,}381.8} = \;$ 1.29[m]

안전율을 빠뜨리고 $T = 1{,}480[\mathrm{kg}]$ 을 그대로 넣으면 0.59[m]가 나와 틀린다. 전선의 단면적 38[mm²]는 전선을 특정하기 위한 정보일 뿐 이 계산에는 쓰이지 않는다.

(1) 7.61[kW]

(2) 상용 동력 37.86[kVA], 하계 동력 74.29[kVA], 동계 동력 15.43[kVA]

(3) 188.03[kVA]

(4) 50[kVA]

(5) 75[kVA]

(6) 단상 변압기 10[A], 3상 변압기 10[A]

(7) 4.63[kVA]

[해설]

(1) 난방 동력의 수용 부하

온수 순환 펌프는 상시 운전이므로 수용률 100[%], 보일러 펌프와 오일 기어 펌프에만 수용률 55[%]를 적용한다.

$P = 3.7 \times 1 + (6.7 + 0.4) \times 0.55 = 3.7 + 3.905 = \;$ 7.61[kW]

(2) 계절별 피상 전력

표의 합계값을 역률 0.7로 나눈다.

$P_{a1} = \dfrac{26.5}{0.7} = 37.86\,[\mathrm{kVA}]$(상용), $P_{a2} = \dfrac{52.0}{0.7} = 74.29\,[\mathrm{kVA}]$(하계), $P_{a3} = \dfrac{10.8}{0.7} = 15.43\,[\mathrm{kVA}]$(동계)

(3) 총 전기 설비 용량

하계 부하와 동계 부하는 같은 시기에 함께 쓰이지 않으므로 둘 중 큰 쪽(하계)만 더한다. 조명 및 콘센트 부하는 표의 총 용량 75,880[VA] = 75.88[kVA]를 그대로 쓴다(설비 용량이므로 수용률을 곱하지 않는다).

$P_a = 37.86 + 74.29 + 75.88 = \;$ 188.03[kVA]

(4) 단상 변압기 용량

전등: $(520 + 1{,}120 + 45{,}100 + 1{,}200) \times 0.6 \times 10^{-3} = 28.76\,[\mathrm{kVA}]$

콘센트: $(10{,}500 + 440 + 3{,}000 + 3{,}600 + 2{,}400 + 7{,}200) \times 0.7 \times 10^{-3} = 19.00\,[\mathrm{kVA}]$

전화 교환용 정류기: $800 \times 1.0 \times 10^{-3} = 0.8\,[\mathrm{kVA}]$

$P_a = 28.76 + 19.00 + 0.8 = 48.56\,[\mathrm{kVA}]$ → 표준 규격 50[kVA] 선정

(5) 3상 변압기 용량

동계(10.8[kW])와 하계(52.0[kW]) 중 큰 하계 부하를 상용 부하와 합쳐 역률로 나눈 뒤 평균 수용률 65[%]를 곱한다.

$P_a = \dfrac{26.5 + 52.0}{0.7} \times 0.65 = 112.14 \times 0.65 = 72.89\,[\mathrm{kVA}]$ → 표준 규격 75[kVA] 선정

(6) 변류기 1차 측 정격 전류

변류기는 부하 전류에 여유 $1.25 \sim 1.5$ 배를 곱한 뒤 표준값(5, 10, 15, 20, 30, 40[A] …) 중에서 고른다.

단상: $I_1 = \dfrac{50 \times 10^{3}}{6{,}000} \times (1.25 \sim 1.5) = 8.33 \times (1.25 \sim 1.5) = 10.42 \sim 12.5\,[\mathrm{A}]$ → 10[A]

3상: $I_1 = \dfrac{75 \times 10^{3}}{\sqrt{3} \times 6{,}000} \times (1.25 \sim 1.5) = 7.22 \times (1.25 \sim 1.5) = 9.02 \sim 10.83\,[\mathrm{A}]$ → 10[A]

(7) 전력용 콘덴서 용량

$Q_c = P\left(\dfrac{\sqrt{1 - \cos^2\theta_1}}{\cos\theta_1} - \dfrac{\sqrt{1 - \cos^2\theta_2}}{\cos\theta_2}\right)$

$Q_c = 6.7 \times \left(\dfrac{\sqrt{1 - 0.7^2}}{0.7} - \dfrac{\sqrt{1 - 0.95^2}}{0.95}\right) = 6.7 \times (1.0202 - 0.3287) = \;$ 4.63[kVA]

참고로 일부 교재는 이 문항의 조건에 직접조명 LED의 소비전력 · 광효율 · 보수 상태를 함께 실어 두었으나, (1)~(7) 어디에도 광속이나 조도 계산이 없어 쓰이지 않는 조건이다. 같은 문항이 다른 회차에 다시 실릴 때에도 그 줄은 없다.

(1) $Z = A \cdot B$

(2)

A와 B가 동시에 High인 $t_2 \sim t_3$ 구간에서만 Z가 High가 된다.

[해설]

두 다이오드는 모두 캐소드가 입력 단자 쪽, 애노드가 저항 R의 아래 노드 쪽을 향하고 있다. 출력 노드는 R을 통해 +E_C로 풀업되어 있으므로 회로의 동작은 다음과 같다.

· 입력 중 어느 하나라도 0[V](Low)이면, +E_C → R → 다이오드 → 그 입력 단자로 전류가 흘러 출력 노드가 거의 0[V]로 끌려 내려간다 → Z = Low

· 두 입력이 모두 High이면 어느 다이오드도 도통하지 못해 출력 노드가 R을 통해 +E_C에 머문다 → Z = High

즉 입력이 모두 존재할 때만 출력이 나오는 AND 게이트이며, 출력식은 $Z = A \cdot B$ 이다. 진리표로 확인하면 (A, B) = (0, 0) → 0, (0, 1) → 0, (1, 0) → 0, (1, 1) → 1 이다.

타임차트는 이 논리곱을 시간축에 옮기면 된다. A는 $t_1$ 에서 올라가 $t_3$ 에서 내려오고 B는 $t_2$ 에서 올라가 $t_4$ 에서 내려오므로, 두 파형이 겹치는 구간은 $t_2 \sim t_3$ 뿐이다. 따라서 Z는 $t_2$ 에서 상승하여 $t_3$ 에서 하강하는 하나의 펄스가 된다.