전기기사실기(단답형) 기타 해설 페이지

[해설]

태양광 발전은 빛을 반도체 전지로 바로 전기로 바꾸기 때문에 입지·규모 제약이 적은 것이 장점이다.

• 설치 장소는 햇빛만 들면 지붕·벽면·유휴지 어디든 가능하다.
• 보수가 쉬운 것은 회전기나 연료 계통이 없어 기계적 마모가 거의 없기 때문이다.
• 규모에 관계없는 것은 모듈을 늘리거나 줄이는 방식으로 주택용부터 대형 발전소까지 만들 수 있기 때문이다.
• 산란광 이용은 직사광선이 없는 흐린 날에도 구름에 흩어진 빛으로 어느 정도 발전할 수 있다는 뜻이다.

혼동 주의: 에너지 밀도가 낮아 넓은 면적이 필요하고, 일사량에 따라 출력이 변하는 것은 단점으로 묻는다.

[해설]

태양광 발전은 햇빛(일사량)을 직접 전기로 바꾸는 방식이라 날씨와 빛의 세기에 따른 한계가 그대로 드러난다.

• 흐린 날에는 일사량이 줄어 출력도 함께 떨어지고, 밤에는 발전이 되지 않아 축전지나 백업전원이 필요하다.
• 에너지밀도가 낮다는 것은 단위면적당 받는 태양 에너지가 작다는 뜻이어서, 같은 용량을 얻으려면 넓은 설치면적이 필요하다.

외우는 요령: "날씨에 약하고, 땅을 많이 차지한다"로 기억한다.

[해설]

풍력발전은 연소과정이 없는 청정에너지원이면서도 연료비가 들지 않아 운영비용이 상대적으로 적게 든다는 점이 핵심 특징이다.

• 무공해 청정에너지: 발전 과정에서 대기오염물질을 배출하지 않는다.
• 부지의 효율적 이용: 풍력설비 하부·주변 토지를 농지·목초지 등 다른 용도로 병행 사용할 수 있다.
• 자원고갈 대비: 유한한 화석연료를 대체해 에너지원을 다변화한다.
• 운전·유지비용 절감: 연료비가 없고 자동화 운전이 가능해 인건비·연료비 부담이 적다.

[해설]

동기발전기를 병렬운전하려면 두 발전기의 기전력이 크기·위상·주파수·파형·상회전 방향에서 모두 같아야 한다.

• 기전력의 크기가 다르면 무효순환전류가 흘러 권선이 과열된다.
• 위상이 다르면 유효순환전류(동기화전류)가 흘러 두 발전기 사이에 전력이 오간다.
• 주파수가 다르면 위상차가 계속 변해서 난조가 생긴다.
• 파형이 다르면 고조파 순환전류가 흘러 손실과 과열이 늘어난다.
• 상회전 방향이 다르면 투입하는 순간 단락과 같은 큰 전류가 흘러 설비가 손상된다.

혼동 주의: 변압기 병렬운전 조건(극성·권수비·임피던스 등)과 섞어서 외우지 않는다.

[해설]

동기발전기를 병렬운전할 때 두 기의 기전력 조건이 서로 다르면 발전기 사이에 횡류(순환전류)가 흐른다.

• 고조파 무효순환전류는 기전력의 파형이 다를 때 흐르며, 전기자 권선의 저항손을 늘려 과열을 일으킨다.
• 동기화전류는 기전력의 위상이 다를 때 흐르며, 앞선 기는 부하를 더 맡고 뒤진 기는 덜 맡게 해 위상을 같게 만든다.
• 무효순환전류는 기전력의 크기가 다를 때 흐르며, 전압이 높은 기에는 감자작용을 일으켜 두 기의 전압을 같게 만든다.

외우는 요령: 파형→고조파, 위상→동기화, 크기→무효순환의 세 짝으로 외운다.

[해설]

단락비가 크다는 것은 동기임피던스가 작다는 뜻이며, 이런 발전기는 철을 많이 쓴 철기계에 해당한다.

• 기계의 치수·가격 — 철심과 공극이 커서 기계가 크고 무거우며 값이 비싸다.
• 풍손·마찰손·철손 — 철심과 회전체가 커진 만큼 손실도 크다.
• 효율 — 손실이 커서 낮다.
• 전압변동률 — 동기임피던스가 작아 전기자 반작용의 영향을 적게 받으므로 작다.
• 안정도 — 동기화력이 커서 크다.

혼동 주의: 단락비가 작은 동기계는 모든 항목이 반대이다. 수차발전기는 단락비가 크고, 터빈발전기는 단락비가 작다.

[해설]

한국전기설비규정(KEC)에서 과전류는 발생 원인에 따라 단락전류와 과부하전류로 나뉜다.

단락전류는 전선끼리 갑자기 합선(단락)된 순간 단락회로에 흐르는 매우 큰 전류이다. 즉시 끊지 않으면 열과 전자력 때문에 전선과 기기가 순식간에 파손된다.

과부하전류는 기기의 정격전류나 전선의 허용전류를 어느 정도 넘는 상태가 계속될 때 흐르는 전류이다. 서서히 과열되어 절연이 상하므로 손상을 막으려면 자동차단이 필요하다.

외우는 요령: 단락은 '갑자기·큰 전류', 과부하는 '조금 초과·지속'으로 구분한다.

[해설]

3상 전원에 단상부하를 걸면 상별 전류가 달라지는 불평형이 생긴다. 그래서 단상부하의 개수에 따라 결선을 달리한다.

• 단상부하 1개 — 2차 역V결선으로 3상 쪽 전류가 한 상에 몰리는 것을 줄인다.
• 단상부하 2개 — 스코트 결선으로 3상을 위상차 90°인 두 단상으로 바꾸어 나눠 공급한다.
• 단상부하 3개 이상 — 부하를 각 상에 고르게 나눠 선로전류가 평형에 가깝도록 한다.

실무 의미: 스코트 결선(T결선)은 전기철도 급전처럼 3상에서 2상을 얻을 때 쓰는 대표 결선이다.

[해설]

KEC 콘센트 시설 기준에 따라 욕실처럼 인체가 물에 젖은 상태로 전기를 쓰는 곳의 콘센트는 인체감전보호용 누전차단기로 보호한다.

물에 젖으면 인체 저항이 크게 떨어져 작은 누설전류로도 감전 사고가 나기 쉽다. 그래서 정격감도전류 15mA 이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류동작형 고감도·고속형을 쓴다.

혼동 주의: 일반 배선용 차단기는 과부하·단락 보호용이라 감전 보호를 대신할 수 없다.

[해설]

변류기(CT)는 2차 전류가 1차 기자력을 상쇄하도록, 2차를 거의 단락한 상태로 쓰는 기기이다.

2차를 개방하면 이 상쇄가 사라져 1차 전류 전체가 여자전류가 된다. 그러면 철심이 포화되면서 2차 권선에 과전압이 유기된다.

이 고전압 때문에 2차측 권선과 계기 배선의 절연이 파괴되고 감전 위험도 생긴다. 그래서 CT 2차측 계기를 떼어낼 때는 먼저 2차 단자를 단락해 둔다.

[해설]

보호도체(PE)는 고장이 났을 때 노출도전부의 고장전류를 접지로 흘려보내 감전을 막는 도체이며, KEC에서 구성할 수 있는 형태를 정해 두었다.

• 고정배선의 나전선 또는 절연전선 — 따로 포설해 고정한 전선을 보호도체로 쓴다.
• 다심케이블의 전선 — 케이블 안의 여러 심선 중 한 가닥을 보호도체로 쓴다.

어느 형태든 상도체 단면적에 맞춘 최소 단면적 기준을 충족해야 한다.

[해설]

보호계전기는 설치 환경에 따라 특성이 변하므로, 점검할 때는 습도·온도·진동을 오동작 원인으로 본다.

• 높은 습도 — 절연저항이 떨어지고 접점·단자가 부식해 오동작을 일으킨다.
• 허용범위를 초과한 온도 — 계전기 소자의 동작 특성치가 달라진다.
• 진동·충격 — 기계식 접점이 튀거나 배선 접속이 헐거워진다.

실무 의미: 수배전반을 점검할 때 결로·환기·고정 상태를 함께 확인하는 이유가 여기에 있다.

[해설]

1선 지락 때 고장전류는 지락점에서 대지를 거쳐 전원 중성점으로 되돌아오는 폐회로를 이룬다. 계통별 차이는 대지에서 전류가 어느 접지점으로 들어가느냐뿐이다.

• 단일 접지계통 — 선로 → 지락점 → 대지 → 접지점 → 중성점 → 선로로, 한 곳의 접지점으로 돌아온다.
• 중성점 접지계통 — 변압기 중성점의 접지점으로 돌아오므로 경로는 단일 접지계통과 같다.
• 다중 접지계통 — 선로 → 지락점 → 대지 → 다중접지극의 접지점 → 중성점 → 선로로, 중성선을 따라 여러 곳에 설치한 접지극으로 나뉘어 돌아온다.

외우는 요령: 세 경로 모두 '선로-지락점-대지-접지점-중성점-선로'가 뼈대이고, 다중 접지만 접지점이 여러 개다.

[해설]

배전선로 사고는 대부분 수목 접촉이나 낙뢰 같은 일시적 고장이다. 그래서 차단한 뒤 다시 투입하면 대개 정상으로 돌아온다.

리클로저는 고장을 검출하면 스스로 차단해 아크를 끄고, 정해진 시간이 지나면 자동으로 재투입한다. 정해진 횟수만큼 재투입해도 고장이 남아 있으면 완전히 차단한 상태(로크아웃)가 된다.

혼동 주의: 섹셔널라이저는 고장전류를 끊지 못하므로, 반드시 전원측 리클로저와 함께 쓴다.

[해설]

저압 뱅킹방식은 같은 고압 배전선에 연결된 여러 변압기의 저압측을 서로 이어 부하를 함께 나눠 맡는 방식이다.

• 변압기 용량 저감 — 변압기끼리 공급전력을 융통하므로 변압기 하나하나의 용량을 줄일 수 있다.
• 전압변동·전력손실 경감 — 부하전류가 여러 변압기로 나뉘어 흐르므로 전압강하와 손실이 줄어든다.
• 부하 증가에 탄력적 — 변압기 전체가 증가분을 나눠 맡으므로 부하 증가에 대응하기 쉽다.
• 공급신뢰도 향상 — 고장 보호방식이 알맞으면 변압기 하나가 고장 나도 다른 변압기가 이어서 공급한다.

혼동 주의: 보호방식이 부적절하면 변압기 하나의 고장이 다른 변압기로 번져 연쇄 정전(캐스케이딩)이 일어날 수 있다.

[해설]

예비전원설비는 정전 시 중요부하에 전력을 공급하는 최후 수단이므로, 신뢰도와 경제성, 운용 편의성을 모두 갖추어야 한다.

• 경제적일 것: 설치·유지비용이 과도하지 않아야 실제 도입·운용이 가능하다.
• 비상용 부하에 적합할 것: 용량과 특성이 실제 공급 대상 부하와 맞아야 정전 시 정상 기동·운전이 보장된다.
• 신뢰도가 높을 것: 정작 필요한 순간 확실히 작동해야 예비전원으로서 의미가 있다.
• 조작·취급·운전이 쉬울 것: 비상 상황에서도 신속하고 안전하게 다룰 수 있어야 한다.

[해설]

전기설비기술기준의 용어 정의에서 변전소는 밖에서 전송받은 전기를 변성한 다음 다시 밖으로 전송하는 곳이다.

변성이란 변압기·정류기 같은 기계기구로 전압을 높이거나 낮추고, 교류와 직류를 서로 바꾸는 것을 말한다. 따라서 '받아서 → 변성해서 → 다시 보내는' 흐름이 핵심이다.

혼동 주의: 변성 없이 전로를 여닫기만 하는 곳은 개폐소이고, 계통 운용을 지시하는 곳은 급전소이다.

[해설]

전기설비기술기준의 용어 정의에 따르면, 개폐소는 개폐기 등으로 전로를 개폐하는 곳 가운데 발전소·변전소·수용장소가 아닌 곳이다.

개폐소는 전압을 바꾸는 설비 없이 선로를 연결하고 분리하는 역할만 한다는 점에서 변전소와 다르다. 주로 송전선로의 분기점이나 연계점에서 사고 구간을 분리하거나 계통을 전환할 때 쓴다.

[해설]

전기설비기술기준의 용어 정의에서 급전소는 전력계통의 운용에 관한 지시 및 급전조작을 하는 곳이다.

급전소는 발전소·변전소의 상태를 감시하면서 발전량 배분과 계통 전환을 지휘하는 관제 거점이다. 전기를 직접 만들거나 변성하지 않는다.

혼동 주의: 전기를 변성해 다시 보내는 곳은 변전소, 전로를 여닫기만 하는 곳은 개폐소이다.

[해설]

공사원가계산은 예정가격 작성기준(기획재정부 계약예규)에 따라 순공사원가를 구한 뒤 일반관리비와 이윤을 더해 산정한다.

• 재료비 — 공사에 들어가는 자재의 구입비이다.
• 노무비 — 공사에 투입된 인력의 임금으로, 직접노무비와 간접노무비로 나뉜다.
• 경비 — 기계경비·운반비·안전관리비처럼 재료비와 노무비에 들지 않는 비용이다.
• 일반관리비 — 회사 운영에 드는 간접비를 순공사원가에 비율로 배분한 금액이다.
• 이윤 — 노무비·경비·일반관리비의 합계에 이윤율을 곱해 구한 적정 이익이다.

외우는 요령: 재료비·노무비·경비를 더하면 순공사원가이고, 여기에 일반관리비와 이윤을 더하면 총원가가 된다.

[해설]

빈칸은 KEC 태양광발전설비의 전력변환장치 시설 기준에서 나온다. 전력변환장치의 중심 기기는 태양전지의 직류를 교류로 바꾸는 인버터다.

• 인버터는 설치 환경에 맞게 실내용과 실외용을 구분해 쓴다.
• 스트링(직렬군)의 개방전압은 출력단을 열었을 때의 최대 전압이므로, 인버터 입력전압 범위를 넘으면 기기가 손상된다.
• 옥외에 시설할 때는 모든 방향에서 튀는 물을 막는 방수등급 IPX4 이상을 갖춘다.

외우는 요령: 개방전압은 겨울철 저온에서 더 높아지므로 입력전압 범위는 개방전압을 기준으로 확인한다.

[해설]

KEC 발전기 보호장치 규정은 발전기 종류와 고장 유형에 따라 자동차단 기준용량을 따로 정한다.

• 수차 압유장치의 유압 저하 — 용량 500[kVA] 이상.
• 풍차 압유장치의 유압·공기압 저하 — 용량 100[kVA] 이상.
• 수차발전기 스러스트베어링 온도 상승 — 용량 2,000[kVA] 이상.
• 발전기 내부 고장 — 용량 10,000[kVA] 이상.
• 증기터빈 스러스트베어링 마모·온도 상승 — 정격출력 10,000[kW] 초과.

혼동 주의: 과전류·과전압은 용량과 관계없이 모든 발전기가 자동차단 대상이다. 증기터빈만 단위(kW)와 기준(초과)이 다르다.

[해설]

ALTS는 자동부하전환개폐기(Automatic Load Transfer Switch)로, 특고압 배전선로에서 중요 부하에 이중전원을 공급할 때 쓴다.

평상시에는 주전원으로 급전하다가 주전원이 정전되면 이를 감지해 예비전원으로 자동 절체한다. 그래서 병원·통신설비처럼 정전이 허용되지 않는 부하에 거의 끊김 없이 전원을 공급할 수 있다.

혼동 주의: ATS(자동절환개폐기)는 주로 수용가 저압측에서 상용전원과 비상발전기를 바꿔 주는 장치다.

[해설]

「전기안전관리자의 직무에 관한 고시」는 점검이 실제로 이루어졌는지 나중에 확인할 수 있도록 기록 보존 의무를 둔다.

기록 서류는 설치장소·사업장마다 비치해 4년간 보존한다.

다만 전기안전종합정보시스템에 매월 1회 이상 점검 결과 등을 입력했다면 서류를 제출하지 않을 수 있다.

[해설]

연료전지는 수소와 산소의 전기화학반응으로 화학에너지를 연소 없이 곧바로 전기로 바꾸는 발전 방식이다.

• 열기관처럼 열→기계→전기로 여러 번 변환하지 않아 발전효율이 높다.
• 터빈 같은 회전부가 없어서 소음·진동이 적고 고장 요인이 적어 신뢰도가 높다.
• 연소가 없어 SO_x·NO_x 배출이 적고, 모듈 단위로 구성할 수 있어 소규모·분산형 설치가 가능하다.

외우는 요령: 직접 변환(효율)·무회전(소음·신뢰도)·무연소(친환경·분산형)의 세 축으로 기억한다.