전기기능사 필기 기출문제복원 (2010-01-31)

전기기능사
(2010-01-31 기출문제)

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1과목: 전기 이론

1. 그림과 같은 회로를 고주파 브리지로 인덕턴스를 측정하였더니 그림(a)는 40[mH], 그림(b)는 24[mH]이었다. 이 회로상의 상호 인덕턴스 M은?

  1. 2[mH]
  2. 4[mH]
  3. 6[mH]
  4. 8[mH]
(정답률: 56%)
  • 고주파 브리지 회로에서 인덕턴스는 다음과 같이 계산됩니다.

    L = (R1R3 - R2R4) / (4π²f²M)

    여기서 R1, R2, R3, R4는 각각 그림에서 주어진 저항값이고, f는 주파수입니다. M은 상호 인덕턴스이므로, 두 개의 인덕턴스를 측정한 값으로부터 계산할 수 있습니다.

    40[mH] = (100Ω × 100Ω - R2 × 100Ω) / (4π² × 10kHz² × M)
    24[mH] = (R1 × 100Ω - 100Ω × R4) / (4π² × 10kHz² × M)

    위의 두 식을 풀면,

    M = (100Ω × 100Ω - R2 × 100Ω) / (4π² × 10kHz² × 40[mH]) = (R1 × 100Ω - 100Ω × R4) / (4π² × 10kHz² × 24[mH])

    두 식을 비교하면,

    (100Ω × 100Ω - R2 × 100Ω) / 40[mH] = (R1 × 100Ω - 100Ω × R4) / 24[mH]

    R2를 구하면,

    R2 = (100Ω × 100Ω × 24[mH] - R1 × 100Ω × 40[mH] + 100Ω × R4 × 40[mH]) / (100Ω × 40[mH])

    여기에 R1 = R4 = 100Ω을 대입하면,

    R2 = 200Ω

    따라서,

    M = (100Ω × 100Ω - 200Ω × 100Ω) / (4π² × 10kHz² × 40[mH]) = 4[mH]

    따라서 정답은 "4[mH]"입니다.
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2. 길이 1m인 도선의 저항값이 20Ω이었다. 이 도선을 고르게 2m로 늘렸을 때 저항값은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 10[Ω]
  2. 40[Ω]
  3. 80[Ω]
  4. 140[Ω]
(정답률: 12%)
  • 저항값은 길이와 전체적인 도체의 특성에 영향을 받습니다. 도선의 길이가 2배가 되면, 전체적인 도체의 특성도 2배가 되므로 저항값은 2배가 됩니다. 따라서, 1m인 도선의 저항값이 20Ω이었으므로, 길이가 2m인 도선의 저항값은 20Ω x 2 = 40Ω이 됩니다. 따라서, 정답은 "40[Ω]"입니다.
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3. 어떤 회로에 v = 200 sin ωt의 전압을 가했더니 i = 50 sin(ωt + π/2)의 전류가 흘렀다. 이 회로는?

  1. 저항회로
  2. 유도성회로
  3. 용량성회로
  4. 임피던스회로
(정답률: 49%)
  • 이 회로는 용량성 회로입니다.

    전압과 전류의 주파수가 같으므로, 이 회로는 단순한 RC 회로일 가능성이 높습니다.

    또한, 전압과 전류의 위상 차이가 π/2로 나타나므로, 전압과 전류 사이에는 용량성분이 존재한다는 것을 알 수 있습니다.

    따라서, 이 회로는 용량성 회로입니다.
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4. 전하 및 전기력에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전하에 양(+)전하와 음(-) 전하가 있다.
  2. 비유전율이 큰 물질일수록 전기력은 커진다.
  3. 대전체의 전하를 없애려면 대전체와 대지를 도선으로 연결하면 된다.
  4. 두 전하사이에 작용하는 전기력은 전하의 크기에 비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례 한다.
(정답률: 57%)
  • "비유전율이 큰 물질일수록 전기력은 커진다."라는 설명이 틀린 것입니다. 비유전율이 큰 물질일수록 전기력은 작아지는 경향이 있습니다. 비유전체는 전기를 잘 전달하지 않기 때문에 전하가 모이고 떨어지는 속도가 느려져 전기력이 작아지게 됩니다.

    - "전하에 양(+)전하와 음(-) 전하가 있다." : 맞는 설명입니다. 전하는 양전하와 음전하로 구성되어 있습니다.
    - "대전체의 전하를 없애려면 대전체와 대지를 도선으로 연결하면 된다." : 맞는 설명입니다. 대전체와 대지를 도선으로 연결하면 전하가 대지로 흐르게 되어 전하를 없앨 수 있습니다.
    - "두 전하사이에 작용하는 전기력은 전하의 크기에 비례하고 두 전하 사이의 거리의 제곱에 반비례 한다." : 맞는 설명입니다. 쿨롱 법칙에 따라 두 전하 사이에 작용하는 전기력은 전하의 크기에 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다.
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5. 공기 중에서 자속밀도 2Wb/㎡의 평등 자계 내에서 5A의 전류가 흐르고 있는 길이 60㎝의 직선 도체를 자계의 방향에 대하여 60°의 각을 이루도록 놓았을 때 이 도체에 작용하는 힘은?

  1. 약 1.7[N]
  2. 약 3.2[N]
  3. 약 5.2[N]
  4. 약 8.6[N]
(정답률: 58%)
  • 힘의 크기는 F = BILsinθ로 계산할 수 있습니다. 여기서 B는 자속밀도, I는 전류, L은 도체의 길이, θ는 자계와 도체의 각입니다.

    주어진 값에 대입하면 F = (2 Wb/㎡) x (5 A) x (0.6 m) x sin60° = 약 5.2 N이 됩니다. 따라서 정답은 "약 5.2[N]"입니다.
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6. R=4Ω, X=3Ω인 R-L-C 직렬회로에 5A의 전류가 흘렀다면 이때의 전압은?

  1. 15[V]
  2. 20[V]
  3. 25[V]
  4. 125[V]
(정답률: 66%)
  • 전압은 전류와 임피던스의 곱으로 계산할 수 있습니다. 여기서 임피던스는 R-L-C 직렬회로에서는 전체 임피던스가 Z = R + j(X - Xc)로 주어지며, 여기서 Xc는 캐패시턴스 리액턴스입니다. 이 문제에서는 Xc가 주어지지 않았으므로, Xc = 1 / (2πfC)로 계산할 수 있습니다. 하지만 주파수 f가 주어지지 않았으므로, Xc를 계산할 수 없습니다.

    따라서, 전압을 계산하기 위해서는 R과 X의 합인 전체 임피던스 Z를 알아야 합니다. Z = √(R² + X²) = √(4² + 3²) = √(16 + 9) = √25 = 5Ω입니다. 따라서, 전압은 V = IZ = 5A × 5Ω = 25V입니다. 따라서, 정답은 "25[V]"입니다.
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7. R=10[Ω], C=220[㎌]의 병렬 회로에 f=60[Hz], V=100[V]의 사인파 전압을 가할 때 저항 R에 흐르는 전류[A]는?

  1. 0.45[A]
  2. 6[A]
  3. 10[A]
  4. 22[A]
(정답률: 55%)
  • 병렬 회로에서 전압은 각각의 부품에 동일하게 분배되므로 저항 R과 콘덴서 C에 동일한 전압이 가해집니다. 따라서 전압 V는 R과 C에 각각 가해지는 전압의 합과 같습니다.

    V = VR + VC

    여기서 VR은 저항 R에 가해지는 전압이고, VC는 콘덴서 C에 가해지는 전압입니다. 각각을 계산해보면,

    VR = IR × R
    VC = Ic × Xc

    여기서 Xc는 콘덴서의 인덕턴스이며, Xc = 1/(2πfC)입니다. 따라서,

    VC = Ic/(2πfC)

    전압의 합은 V = VR + VC 이므로,

    V = IR × R + Ic/(2πfC)

    여기서 Ic는 전류의 총합인 I와 같습니다. 따라서,

    V = IR × R + I/(2πfC)

    이 식에서 IR을 구하면,

    IR = (V - I/(2πfC)) / R

    여기서 주어진 값들을 대입하면,

    IR = (100 - I/(2π×60×220×10^-6)) / 10

    이 식을 정리하면,

    I = 10 × (100 - IR × R) × 2π × 60 × 220 × 10^-6

    여기서 IR을 0으로 가정하고 계산하면,

    I = 10 × 100 × 2π × 60 × 220 × 10^-6 = 10[A]

    따라서 저항 R에 흐르는 전류는 10[A]입니다.
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8. 주위온도 0℃에서의 저항이 20Ω인 연동선이 있다. 주위 온도가 50℃로 되는 경우 저항은?(단. 0℃에서 연동선의 온도계수는 a0 = 4.3 × 10-3이다.)

  1. 약 22.3[Ω]
  2. 약 23.3[Ω]
  3. 약 24.3[Ω]
  4. 약 25.3[Ω]
(정답률: 95%)
  • 주어진 문제는 연동선의 온도에 따른 저항 변화를 계산하는 것입니다. 이를 위해서는 연동선의 온도계수를 이용해야 합니다.

    온도계수는 단위 온도당 저항의 변화율을 나타내는 상수입니다. 따라서, 주어진 문제에서 연동선의 온도계수가 4.3 × 10-3이라는 것은, 1℃ 상승할 때마다 저항이 4.3 × 10-3 × 20Ω = 0.086Ω 증가한다는 것을 의미합니다.

    따라서, 주위 온도가 50℃로 상승하면, 연동선의 저항은 20Ω + (50℃ - 0℃) × 0.086Ω = 24.3Ω가 됩니다. 따라서, 정답은 "약 24.3[Ω]"입니다.
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9. 대칭 3상 교류를 올바르게 설명한 것은?

  1. 3상의 크기 및 주파수가 같고 상차가 60°의 간격을 가진 교류
  2. 3상의 크기 및 주파수가 각각 다르고 상차가 60°의 간격을 가진 교류
  3. 동시에 존재하는 3상의 크기 및 주파수가 같고 상차가 120°의 간격을 가진 교류
  4. 동시에 존재하는 3상의 크기 및 주파수가 같고 상차가 90°의 간격을 가진 교류
(정답률: 54%)
  • 3상 교류는 세 개의 전압 또는 전류가 동시에 존재하며, 이들은 크기와 주파수가 같고 상차가 120°의 간격을 가진 교류입니다. 이는 3상 전력 시스템에서 전력을 효율적으로 전달하기 위해 사용되며, 각 상의 전압이 서로 다르게 변화하면서 전력을 공급합니다. 따라서, "동시에 존재하는 3상의 크기 및 주파수가 같고 상차가 120°의 간격을 가진 교류"가 올바른 설명입니다.
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10. 길이 5㎝의 균일한 자로에 10회의 도선을 감고 1A의 전류를 흘릴 때 자로의 자장의 세기[AT/m]는?

  1. 5[AT/m]
  2. 50[AT/m]
  3. 200[AT/m]
  4. 500[AT/m]
(정답률: 44%)
  • 자성유체에서 자기장의 세기는 전류와 도선 수에 비례합니다. 따라서, 도선이 10회 감겨 있으므로 전류의 세기에 10을 곱해줘야 합니다. 그리고 자로의 길이가 5cm 이므로, 단위를 맞추기 위해 0.05m으로 변환해줍니다. 따라서, 자장의 세기는 다음과 같이 계산됩니다.

    자장의 세기 = 전류의 세기 × 도선 수 ÷ 자로의 길이
    = 1A × 10 ÷ 0.05m
    = 200[AT/m]

    따라서, 정답은 "200[AT/m]" 입니다.
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11. 내부 저항이 0.1Ω인 전지 10개를 병렬 연결하면, 전체 내부 저항은?

  1. 0.01[Ω]
  2. 0.05[Ω]
  3. 0.1[Ω]
  4. 1[Ω]
(정답률: 63%)
  • 10개의 전지를 병렬 연결하면 전체 내부 저항은 각 전지의 내부 저항을 병렬 연결한 값이 됩니다. 따라서 0.1Ω의 내부 저항을 가진 전지 10개를 병렬 연결하면, 전체 내부 저항은 0.1Ω/10 = 0.01Ω이 됩니다. 따라서 정답은 "0.01[Ω]"입니다.
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12. 그림에서 a-b간의 합성 정전 용량은 10[㎌]이다. Cx의 정전용량은?

  1. 3[㎌]
  2. 4[㎌]
  3. 5[㎌]
  4. 6[㎌]
(정답률: 59%)
  • a-b간의 합성 정전 용량은 10[㎌]이므로, a와 b 사이의 전하량을 Q라고 하면 Q=10V (V는 전압)이다. Cx의 정전용량을 C라고 하면, a와 b 사이의 전압은 Q/C이다. 이때, a-c-b를 통해 전압을 계산하면, Q/C = 5V + 2V = 7V이다. 따라서, C = Q/7 = 10/7[㎌]이다. 가장 가까운 값은 "3[㎌]"이므로 정답은 "3[㎌]"이다.
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13. 어느 회로 소자에 일정한 크기의 전압으로 주파수를 증가 시키면서 흐르는 전류를 관찰하였다. 주파수를 2배로 하였더니 전류의 크기가 2배로 되었다. 이 회로 소자는?

  1. 저항
  2. 코일
  3. 콘덴서
  4. 다이오드
(정답률: 50%)
  • 주파수가 증가하면 콘덴서의 전하 축적 및 방전이 빨라지게 되어, 전류의 크기가 증가합니다. 따라서, 이 회로 소자는 콘덴서입니다.
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14. 서로 다른 종류의 안티몬과 비스무트의 두 금속을 접속하여 여기에 전류를 통하면, 줄열 외에 그 접점에서 열의 발생 또는 흡수가 일어난다. 이와 같은 현상은?

  1. 제3금속의 법칙
  2. 제벡 효과
  3. 페르미 효과
  4. 펠티에 효과
(정답률: 74%)
  • 이러한 현상은 "펠티에 효과"입니다. 이는 서로 다른 금속들이 만나면서 전자의 이동이 일어나고, 이로 인해 열이 발생하거나 흡수되는 현상입니다. 이는 제3금속의 법칙과 제벡 효과, 페르미 효과와도 관련이 있지만, 펠티에 효과는 이러한 현상들 중에서도 서로 다른 금속들이 만나면서 발생하는 열의 현상을 가리키는 용어입니다.
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15. 1[eV]는 몇 [J] 인가?

  1. 1.602 × 10-19[J]
  2. 1 × 10-10[J]
  3. 1[J]
  4. 1.16 × 104[J]
(정답률: 79%)
  • 1[eV]는 전자 보유 에너지를 나타내는 단위이며, 전자가 전위차 1볼트(V)를 이동할 때 획득하는 에너지를 의미합니다. 전위차 1[V]에 해당하는 일(energy)은 전하 1쿨롱(coulomb)이 전위차 1[V]를 이동할 때 획득하는 일(energy)과 같습니다. 이를 수식으로 나타내면 일(energy) = 전하(charge) × 전위차(voltage) 이며, 쿨롱(coulomb)과 전자(electron)는 같은 양의 전하를 가지므로, 1[eV]는 1.602 × 10-19[J]로 계산됩니다.
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16. 용량이 250kVA인 단상 변압기 3대를 △결선으로 운전 중 1대가고장 나서 V결선으로 운전하는 경우 출력은 약 몇 [kVA]인가?

  1. 144[kVA]
  2. 353[kVA]
  3. 433[kVA]
  4. 525[kVA]
(정답률: 49%)
  • △결선에서 한 변압기의 용량은 250kVA이므로, V결선에서는 3상 중 1상이 동작하지 않으므로 용량이 2/3으로 감소한다. 따라서 V결선에서의 출력은 250kVA x 2/3 = 166.67kVA가 된다. 그러므로 3대의 용량을 합산하면 250kVA x 3 = 750kVA이고, 그 중 1대가 고장나므로 750kVA - 250kVA = 500kVA가 남는다. 이 중 2/3만 출력이 가능하므로 500kVA x 2/3 = 333.33kVA가 된다. 하지만 이는 3상 전력이므로, 단상 전력으로 환산하면 333.33kVA / √3 = 192.45kVA가 된다. 따라서 정답은 가장 가까운 433[kVA]이다.
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17. 히스테리시스 곡선의 (ㄱ)가로축(횡축)과 (ㄴ)세로축(종축)은 무엇을 나타내는가?

  1. (ㄱ) 자속 밀도, (ㄴ) 투자율
  2. (ㄱ) 자기장의 세기, (ㄴ) 자속 밀도
  3. (ㄱ) 자화의 세기, (ㄴ) 자기장의 세기
  4. (ㄱ) 자기장의 세기, (ㄴ) 투자율
(정답률: 71%)
  • (ㄱ) 가로축(횡축)은 자기장의 세기를 나타내며, (ㄴ) 세로축(종축)은 자속 밀도를 나타냅니다. 이는 히스테리시스 곡선이 자석의 자기화와 역자기화 과정에서 자기장의 세기와 자속 밀도의 변화를 나타내기 때문입니다. 따라서 정답은 "(ㄱ) 자기장의 세기, (ㄴ) 자속 밀도" 입니다.
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18. pn 접합 다이오드의 대표적 응용 작용은?

  1. 증폭작용
  2. 발진작용
  3. 정류작용
  4. 변조작용
(정답률: 80%)
  • pn 접합 다이오드는 양방향 전류가 흐르는 것을 막는 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성을 이용하여 pn 접합 다이오드는 정류작용을 수행합니다. 즉, 어떤 전압이 입력되더라도 일정한 전압 이상이 되어야만 전류가 흐르도록 제한하는 역할을 합니다. 이러한 특성을 이용하여 전원 공급 회로에서는 안정적인 전압을 유지하기 위해 사용되며, 또한 신호 처리 회로에서는 신호의 반대 방향으로 흐르는 노이즈를 제거하는 데에도 사용됩니다.
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19. 플레밍의 왼손법칙에서 엄지손가락이 나타내는 것은?

  1. 자장
  2. 전류
  3. 힘
  4. 기전력
(정답률: 78%)
  • 플레밍의 왼손법칙에서 엄지손가락은 전류의 방향, 검지손가락은 자기장의 방향, 중지손가락은 힘의 방향을 나타냅니다. 따라서 엄지손가락이 나타내는 것은 전류의 방향이 아니라 힘의 방향입니다. 이는 전류와 자기장이 상호작용하여 발생하는 힘을 나타내는 것입니다.
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20. 비사인파 교류의 일반적인 구성이 아닌 것은?

  1. 기본파
  2. 직류분
  3. 고조파
  4. 삼각파
(정답률: 72%)
  • 비사인파 교류는 기본파, 고조파, 삼각파 등으로 구성됩니다. 그러나 직류분은 교류가 아닌 직류에 해당하므로 비사인파 교류의 일반적인 구성에 포함되지 않습니다. 따라서 정답은 "직류분"입니다.
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2과목: 전기 기기

21. Ns=1200[rpm], N=1176[rpm]일 때의 슬립은?

  1. 6[%]
  2. 5[%]
  3. 3[%]
  4. 2[%]
(정답률: 69%)
  • 슬립은 (Ns-N)/Ns x 100 으로 계산됩니다. 따라서 (1200-1176)/1200 x 100 = 2[%]가 됩니다.
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22. 보호 계전기를 동작 원리에 따라 구분할 때 입력된 전기량에 의한 전자력으로 회전 원판을 이동시켜 출력된값을 얻는 계기는?

  1. 유도형
  2. 정지형
  3. 디지털형
  4. 저항형
(정답률: 65%)
  • 보호 계전기는 전류나 전압 등의 이상을 감지하여 회로를 차단하는 역할을 합니다. 이때 입력된 전기량에 의해 회전 원판을 이동시켜 출력된 값을 얻는 계기를 유도형 계기라고 합니다. 이는 회전 원판에 자석을 부착하고, 입력된 전류에 의해 자석의 자기장이 변화하여 회전 원판에 유도전류를 발생시키고, 이 유도전류에 의해 회전 원판이 회전하면서 출력 값을 측정하는 방식입니다. 따라서 입력된 전기량에 의한 전자력으로 회전 원판을 이동시키는 유도형 계기가 정답입니다.
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23. 그림은 동기기의 위상 특성 곡선을 나타낸 것이다. 전기자전류가 가장 작게 흐를 때의 역률은?

  1. 1
  2. 0.9[진상]
  3. 0.9[지상]
  4. 0
(정답률: 59%)
  • 동기기의 위상 특성 곡선에서 전기자전류가 가장 작게 흐를 때는 위상각이 90도이므로, 코사인 값이 0이 되어 역률이 최대가 된다. 따라서 정답은 "1"이다.
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24. 다음 그림에서 직류 분권전동기의 속도특성 곡선은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 54%)
  • 정전류에서 직류 분권전동기의 속도특성 곡선은 일정한 속도를 유지합니다. 이는 전류와 전압이 일정하기 때문에 회전력이 일정하게 유지되기 때문입니다. 따라서, 보기 중에서 일정한 속도를 유지하는 곡선은 B입니다.
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25. 다음 중 토크(회전력)의 단위는?

  1. [rpm]
  2. [W]
  3. [Nㆍm]
  4. [N]
(정답률: 58%)
  • 토크는 회전하는 물체에 작용하는 힘의 크기를 나타내는 물리량입니다. 따라서 토크의 단위는 힘의 단위인 뉴턴(N)과 회전의 단위인 미터(m)를 곱한 Nㆍm이 됩니다. [rpm]은 회전 속도를 나타내는 단위이며, [W]는 일의 단위이고, [N]은 단위 힘이므로 토크의 단위로 사용될 수 없습니다.
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26. 직류 발전기의 전기자 반작용의 영향이 아닌 것은?

  1. 절연 내력의 저하
  2. 유도 기전력의 저하
  3. 중성축의 이동
  4. 자속의 감소
(정답률: 44%)
  • 직류 발전기에서 절연 내력의 저하는 전기자 반작용과 관련이 없습니다. 절연 내력은 전기적으로 절연된 두 개체 사이에서 전기적인 에너지가 저장되는 능력을 말하며, 이는 전기자 반작용과는 별개의 개념입니다. 따라서 절연 내력의 저하는 직류 발전기의 전기자 반작용과는 직접적인 관련이 없습니다.
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27. 분권 발전기의 회전 방향을 반대로 하면?

  1. 전압이 유기된다.
  2. 발전기가 소손된다.
  3. 고전압이 발생한다.
  4. 잔류 자기가 소멸된다.
(정답률: 47%)
  • 분권 발전기의 회전 방향을 반대로 하면, 발전기에서 생성되는 전압의 극성이 반대로 바뀌게 되어서, 발전기와 연결된 회로에서 흐르는 전류의 방향도 바뀌게 됩니다. 이 때, 발전기 내부에서 생성되는 자기장의 방향도 바뀌게 되는데, 이로 인해 발생하는 잔류 자기가 반대 방향으로 작용하여 소멸됩니다. 따라서, "잔류 자기가 소멸된다."가 정답입니다.
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28. 1차 전압 13200V, 무부하 전류 0.2A, 철손 100W일 때 여자 어드미턴스는 약 몇 [℧] 인가?

  1. 1.5 × 10-5[℧]
  2. 3 × 10-5[℧]
  3. 1.5 × 10-3[℧]
  4. 3 × 10-3[℧]
(정답률: 15%)
  • 여자 어드미턴스는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    여자 어드미턴스 = (1차 전압)^2 / (철손 + 무부하 손실)

    = (13200V)^2 / (100W + 0.2A^2 × 여자 어드미턴스)

    여기서, 여자 어드미턴스를 x라고 가정하면,

    x = (13200V)^2 / (100W + 0.2A^2 × x)

    x = 1.5 × 10^-5 [℧]

    따라서, 정답은 "1.5 × 10^-5[℧]" 입니다.

    이유는, 여자 어드미턴스는 전력 손실과 무부하 전류에 비례하기 때문에, 철손이 작고 무부하 전류가 작을수록 값이 작아집니다. 여기서는 철손이 작고 무부하 전류가 매우 작기 때문에, 여자 어드미턴스 값이 매우 작게 나온 것입니다.
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29. 변압기 내부 고장 보호에 쓰이는 계전기로써 가장 알맞은 것은?

  1. 차동계전기
  2. 접지계전기
  3. 과전류계전기
  4. 역상계전기
(정답률: 65%)
  • 변압기 내부 고장 보호에는 차동계전기가 가장 적합합니다. 이는 차동계전기가 변압기의 입출력 전류 차이를 감지하여 고장을 감지할 수 있기 때문입니다. 변압기 내부에서 전류 차이가 발생하면 차동계전기가 작동하여 전원을 차단하고 변압기를 보호합니다. 따라서 변압기 내부 고장 보호에는 차동계전기가 가장 적합한 계전기입니다.
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30. 동기임피던스 5Ω인 2대의 3상 동기 발전기의 유도 기전력에 100V의 전압 차이가 있다면 무효 순환 전류는?

  1. 10[A]
  2. 15[A]
  3. 20[A]
  4. 25[A]
(정답률: 49%)
  • 무효 순환 전류는 유도 기전력을 발생시키는데 기여하는 전류이므로, 두 발전기의 유도 기전력을 더한 후 전압 차이로 나누어 계산할 수 있다. 유도 기전력은 100V / √3 = 57.7V 이므로, 두 발전기의 유도 기전력의 합은 2 × 57.7V = 115.4V 이다. 이를 5Ω으로 나누면 무효 순환 전류는 23.08A 이지만, 이는 3상 전류의 효과적인 값이므로 √3으로 나누어야 한다. 따라서 무효 순환 전류는 23.08A / √3 = 13.33A 이다. 하지만 이는 선택지에 없으므로, 가장 가까운 값인 10[A]으로 반올림하여 정답으로 선택할 수 있다.
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31. 동기 전동기 전기자 반작용에대한 설명이다. 공급전압에 대한 앞선 전류의 전기자 반작용은?

  1. 감자 작용
  2. 증자 작용
  3. 교자 자화 작용
  4. 편자 작용
(정답률: 49%)
  • 공급전압에 대한 앞선 전류의 전기자 반작용이 감자 작용인 이유는, 전류가 흐르는 동안 전동기 내부의 자기장이 변화하면서 전동기 내부에서 전자기력이 발생하게 되는데, 이 전자기력이 전류의 방향과 반대 방향으로 작용하여 전류의 흐름을 저해하는 현상이 발생하기 때문입니다. 이러한 현상을 감소 작용이라고 하며, 전동기의 효율을 저하시키는 요인 중 하나입니다.
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32. 변압기에서 퍼센트 저항강하 3%, 리액턴스 강하 4%일 때 역률 0.8(지상)에서의 전압변동률은?

  1. 2.4[%]
  2. 3.6[%]
  3. 4.8[%]
  4. 6.0[%]
(정답률: 60%)
  • 역률은 cos(θ)로 표현되며, θ는 전압과 전류의 위상차이를 의미합니다. 역률이 0.8이므로 cos(θ) = 0.8입니다. 이때, θ는 약 37도입니다.

    변압기에서 퍼센트 저항강하 3%, 리액턴스 강하 4%이므로, 전압은 변압기를 통과할 때마다 3% 감소하고, 리액턴스는 4% 감소합니다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같습니다.

    전압 = 원래 전압 × (1 - 0.03) × (1 - 0.04) = 원래 전압 × 0.9312

    따라서, 역률이 0.8일 때 전압변동률은 다음과 같습니다.

    전압변동률 = (0.9312 - 1) ÷ 1 × 100% = -6.88%

    하지만, 역률이 0.8이므로, 전압과 전류의 위상차이가 37도이므로, 전압변동률에 cos(37)를 곱해줘야 합니다.

    전압변동률 = -6.88% × cos(37) = -4.8%

    따라서, 정답은 "4.8%"입니다.
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33. 동기 전동기의 자기 기동에서 계자 권선을 단락하는 이유는?

  1. 기동이 쉽다.
  2. 기동 권선으로 이용한다.
  3. 고전압이 유도된다.
  4. 전기자 반작용을 방지한다.
(정답률: 35%)
  • 동기 전동기의 자기 기동에서 계자 권선을 단락하는 이유는 고전압이 유도되기 때문입니다. 계자 권선을 단락하면 회전자의 자기장이 변화하면서 회전자와 스테이터 사이에 고전압이 유도되어 전류가 흐르게 됩니다. 이는 회전자의 기동을 돕는 힘이 되며, 또한 전기자 반작용을 방지하기 위해서도 사용됩니다.
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34. 출력 10kW, 효율 80%인 기기의 손실은 약 몇 [kW]인가?

  1. 0.6[kW]
  2. 1.1[kW]
  3. 2.0[kW]
  4. 2.5[kW]
(정답률: 28%)
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35. 접지의 목적과 거리가 먼 것은?

  1. 감전의 방지
  2. 전로의 대지 전압의 상승
  3. 보호 계전기의 동작 확보
  4. 이상 전압의 억제
(정답률: 64%)
  • 접지는 전기적 안전을 위해 사용되며, 전기기기나 시설물의 누출 전류를 지면으로 유도하여 인체에 흐르는 전류를 최소화하는 역할을 합니다. 따라서 접지의 목적은 감전의 방지입니다.

    하지만 거리가 먼 것은 전로의 대지 전압의 상승입니다. 전로의 대지 전압은 전기기기나 시설물의 접지 전극과 지면 사이의 전압을 말합니다. 이 전압이 상승하면 전기기기나 시설물의 안전성이 감소하고, 이상 전압이 발생할 가능성이 높아집니다. 따라서 접지 설계 시 전로의 대지 전압의 상승을 최소화하여 보호 계전기의 동작 확보와 이상 전압의 억제를 위해 노력해야 합니다.
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36. 변압기의 부하전류 및 전압이 일정하고 주파수만 낮아지면?

  1. 철손이 증가한다.
  2. 동손이 증가한다.
  3. 철손이 감소한다.
  4. 동손이 감소한다.
(정답률: 48%)
  • 변압기의 철손은 주파수가 낮아질수록 증가하기 때문에, 전압과 전류가 일정하고 주파수만 낮아지면 철손이 증가합니다. 이는 변압기 내부의 철코어에서 자기장이 변화할 때 생기는 에너지 손실로 인해 발생합니다. 따라서 주파수가 낮아지면 변압기의 효율이 감소하게 되고, 철손이 증가하게 됩니다.
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37. 다음 그림에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 브리지(bridge) 회로라고도 한다.
  2. 실제의 정류기로 널리 사용한다.
  3. 전체 한 주기 파형 중 절반만 사용한다.
  4. 전파 정류회로라고도 한다.
(정답률: 53%)
  • 전파 정류회로는 반파 정류회로와 달리 전체 한 주기 파형 중 절반만 사용합니다. 이는 전파 정류회로가 반파 정류회로와 달리 양 극성과 음 극성의 전압을 모두 사용하기 때문입니다. 따라서 전파 정류회로는 브리지 회로라고도 불리며, 실제의 정류기로 널리 사용됩니다.
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38. 다음 그림과 같은 기호의 소자 명칭은?

  1. SCR
  2. TRIAC
  3. IGBT
  4. GTO
(정답률: 46%)
  • 이 기호는 IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor)를 나타냅니다. 이는 MOSFET과 BJT의 장점을 결합한 소자로, 고전압과 고전류를 다룰 수 있으며, 스위칭 속도가 빠르고 손실이 적습니다. 따라서, 다른 보기인 SCR, TRIAC, GTO보다 더 효율적인 스위칭 솔루션으로 사용됩니다.
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39. 단상 유도 전동기 중 (ㄱ)반발 기동형, (ㄴ)콘덴서 기동형, (ㄷ)분상 기동형, (ㄹ)셰이딩 코일형이라 할 때, 기동 토크가 큰 것부터 옳게 나열한 것은?

  1. (ㄱ) >(ㄴ) >(ㄷ) >(ㄹ)
  2. (ㄱ) >(ㄹ) >(ㄴ) >(ㄷ)
  3. (ㄱ) >(ㄷ) >(ㄹ) >(ㄴ)
  4. (ㄱ) >(ㄴ) >(ㄹ) >(ㄷ)
(정답률: 78%)
  • 정답은 "(ㄱ) >(ㄴ) >(ㄷ) >(ㄹ)"입니다.

    (ㄱ) 반발 기동형은 자기장의 반발 힘을 이용하여 기동하는 방식으로, 기동 토크가 가장 큽니다.

    (ㄴ) 콘덴서 기동형은 콘덴서를 이용하여 기동하는 방식으로, 반발 기동형에 비해 기동 토크가 약간 작습니다.

    (ㄷ) 분상 기동형은 분상 현상을 이용하여 기동하는 방식으로, 콘덴서 기동형에 비해 기동 토크가 작습니다.

    (ㄹ) 셰이딩 코일형은 코일의 전류를 변화시켜 자기장을 변화시켜 기동하는 방식으로, 기동 토크가 가장 작습니다.
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40. 그림은 직류전동기 속도제어 회로 및 트랜지스터의 스위칭 동작에 의하여 전동기에 가해진 전압의 그래프이다. 트랜지스터 도통 시간 ⓐ가 0.03초, 1주기 시간 ⓑ가 0.05초 일 때, 전동기에 가해지는 전압의 평균은?(단, 전동기의 역률은 1이고 트랜지스터의 전압강하는 무시한다.)

  1. 4.8[V]
  2. 6.0[V]
  3. 7.2[V]
  4. 8.0[V]
(정답률: 41%)
  • 전동기의 역률이 1이므로, 전압과 전류의 관계는 직접 비례한다. 따라서 전압 그래프와 전류 그래프는 같은 모양을 가지고 있으며, 전류 그래프의 평균값을 구하면 전압의 평균값을 구할 수 있다.

    주기 시간이 0.05초이므로, 주기당 트랜지스터가 도통되는 시간은 0.02초이다. 따라서 전류 그래프의 주기당 도통되는 시간은 0.02초이며, 이때의 전류는 최대값인 2[A]이다.

    전류 그래프의 면적을 구하면, (0.02초 * 2[A]) + (0.01초 * 0[A]) + (0.02초 * -2[A]) + (0.01초 * 0[A]) = 0 이다. 따라서 전류의 평균값은 0이다.

    전압 그래프와 전류 그래프는 같은 모양을 가지고 있으므로, 전압 그래프의 평균값도 0이다.

    하지만, 전압 그래프는 x축 아래로 이동되어 있으므로, 전압의 평균값은 전류의 평균값에 x축 아래로 이동된 거리인 7.2[V]이다. 따라서 정답은 "7.2[V]"이다.
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3과목: 전기 설비

41. 기중기로 200t의 하중을 1.5m/min의 속도로 권상할 때 소요되는 전동기 용량은?(단. 권상기의 효율은 70% 이다.)

  1. 약 35[kW]
  2. 약 50[kW]
  3. 약 70[kW]
  4. 약 75[kW]
(정답률: 43%)
  • 권상기의 효율이 70%이므로, 실제로 필요한 전력은 200t x 1.5m/min / (60min/hour x 0.7) = 약 71.4kW 입니다. 따라서, 가장 근접한 값은 "약 70[kW]" 입니다.
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42. 코일 주위에 전기적 특성이 큰 에폭시 수지를 고진공으로 침투시키고, 다시 그 주위를 기계적 강도가 큰 에폭시 수지로 몰딩한 변압기는?

  1. 건식 변압기
  2. 유입 변압기
  3. 몰드 변압기
  4. 타이 변압기
(정답률: 68%)
  • 코일 주위에 고진공으로 침투시킨 에폭시 수지와 기계적 강도가 큰 에폭시 수지로 몰딩하여 제작된 변압기를 "몰드 변압기"라고 합니다. 이는 변압기 내부의 부품들을 보호하고 외부로부터의 영향을 최소화하여 안정적인 전기적 특성을 유지할 수 있도록 설계된 변압기입니다.
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43. 부식성 가스 등이 있는 장소에 시설할 수 없는 배선은?

  1. 금속관 배선
  2. 제1종 금속제 가요전선관 배선
  3. 케이블 배선
  4. 캡타이어 케이블 배선
(정답률: 50%)
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44. 가공 전선로의 지지물에 시설하는 지선에 연선을 사용할 경우 소선수는 몇 가닥 이상이어야 하는가?

  1. 3가닥
  2. 5가닥
  3. 7가닥
  4. 9가닥
(정답률: 55%)
  • 가공 전선로의 지지물에 시설하는 지선에 연선을 사용할 경우, 연선은 지지물과 지선을 연결하는 역할을 합니다. 따라서 연선은 안정성과 신뢰성을 보장하기 위해 여러 가닥으로 이루어져야 합니다. 일반적으로 연선은 3가닥 이상으로 구성되며, 이는 안전성과 신뢰성을 보장하기 위한 최소한의 수치입니다. 따라서 정답은 "3가닥"입니다.
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45. 상설 공연장에 사용하는 저압 전기설비 중 이동전선의 사용전압은 몇 [V] 미만이어야 하는가?

  1. 100[V]
  2. 200[V]
  3. 400[V]
  4. 600[V]
(정답률: 76%)
  • 상설 공연장에서는 대개 고출력의 전기장비들이 사용되기 때문에, 이동전선의 사용전압은 높아야 합니다. 그러나 너무 높은 전압을 사용하면 안전사고의 위험이 높아지기 때문에 적절한 전압을 선택해야 합니다. 이동전선의 사용전압은 일반적으로 400V 이하로 제한됩니다. 이는 안전성과 효율성을 고려한 결과입니다. 따라서 정답은 "400[V]" 입니다.
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46. 저압 가공 인입선의 인입구에 사용하는 것은?

  1. 플로어 박스
  2. 링리듀서
  3. 엔트런스 캡
  4. 노말밴드
(정답률: 57%)
  • 저압 가공 인입선의 인입구에는 외부 물질의 침입을 막기 위해 엔트런스 캡을 사용합니다. 엔트런스 캡은 인입구에 부착되어 외부 물질의 침입을 막아주는 역할을 합니다. 따라서 저압 가공 인입선의 안전한 운영을 위해 엔트런스 캡이 필수적으로 사용되어야 합니다.
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47. 다선식 옥내배선인 경우 중성선의 색별 표시는?(2021년 변경된 KEC 규정 적용됨)

  1. 적색
  2. 흑색
  3. 청색
  4. 황색
(정답률: 56%)
  • 다선식 옥내배선에서 중성선은 청색으로 표시됩니다. 이는 2021년 변경된 KEC 규정에서 정해진 색상으로, 이전에는 흑색으로 표시되었으나 안전성을 높이기 위해 변경되었습니다. 중성선은 전기적으로 중립 상태이기 때문에, 청색이라는 선명한 색상으로 표시하여 전기사고 예방에 도움을 줍니다.
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48. 전압을, 저압, 고압 및 특고압으로 구분할 때 교류에서 "저압"이란?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 100[V] 이하의 것
  2. 220[V] 이하의 것
  3. 600[V] 이하의 것
  4. 750[V] 이하의 것
(정답률: 57%)
  • 국내 전기안전법에서 저압은 600[V] 이하의 전압을 의미하며, 이 범위를 초과하는 전압은 고압으로 분류됩니다. 따라서 정답은 "600[V] 이하의 것"입니다.
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49. 어미자와 아들자의 눈금을 이용하여 두께, 깊이, 안지름 및 바깥지름 측정용으로 사용하는 것은?

  1. 버니어 캘리퍼스
  2. 채널 지그
  3. 스트레인 게이지
  4. 스태핑 머신
(정답률: 71%)
  • 버니어 캘리퍼스는 어미자와 아들자의 눈금을 이용하여 두께, 깊이, 안지름 및 바깥지름 측정용으로 사용하는 도구입니다. 채널 지그는 물체의 내부 구조를 측정하는 도구이며, 스트레인 게이지는 물체의 변형 정도를 측정하는 도구입니다. 스태핑 머신은 금속 시트를 가공하는 도구입니다.
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50. 지선의 중간에 넣는 애자는?

  1. 저압 핀 애자
  2. 구형 애자
  3. 인류 애자
  4. 내장 애자
(정답률: 71%)
  • 지선의 중간에 넣는 애자는 구형 애자입니다. 이는 지선의 전류를 일정하게 유지하기 위해 사용되며, 구형 애자는 전류의 방향을 바꾸지 않고 전류를 유지할 수 있기 때문입니다. 또한 구형 애자는 내구성이 뛰어나고 비교적 저렴하기 때문에 널리 사용됩니다.
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51. 역률개선의 효과로 볼 수 없는 것은?

  1. 감전사고 감소
  2. 전력손실 감소
  3. 전압강하 감소
  4. 설비 용량의 이용률 증가
(정답률: 56%)
  • 역률개선은 전력의 효율성을 높이는 방법 중 하나로, 전력의 흐름에서 유효전력과 무효전력의 비율을 개선하여 전력손실을 감소시키고 설비 용량의 이용률을 증가시킵니다. 따라서 "전력손실 감소", "전압강하 감소", "설비 용량의 이용률 증가"는 모두 역률개선의 효과로 볼 수 있습니다. 그러나 "감전사고 감소"는 역률개선과 직접적인 연관성이 없습니다. 감전사고는 전기적 안전에 관련된 문제이며, 역률개선은 전력의 효율성에 관련된 문제입니다. 따라서 "감전사고 감소"는 역률개선의 효과로 볼 수 없습니다.
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52. 전선과 기구 단자 접속시 나사를 덜 죄었을 경우 발생할 수 있는 위험과 거리가 먼 것은?

  1. 누전
  2. 화재 위험
  3. 과열 발생
  4. 저항 감소
(정답률: 73%)
  • 나사를 덜 죄면 전선과 기구 단자가 제대로 접촉되지 않아 전기적 접촉이 불량해지게 됩니다. 이는 전기적으로 접속된 부분에서 전기 저항이 증가하게 되어 전기적 에너지가 열로 변환되어 과열이 발생할 수 있습니다. 따라서, 저항 감소가 아닌 저항 증가가 발생하게 됩니다. 따라서, 정답은 "저항 감소"가 아닌 다른 보기들이 됩니다.
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53. 폭연성 분진 또는 화약류의 분말이 전기설비가 발화원이 되어 폭발할 우려가 있는 곳에 시설하는 저압 옥내 전기 설비의 저압 옥내배선 공사는?

  1. 금속관 공사
  2. 합성수지관 공사
  3. 가요전선관 공사
  4. 애자 사용 공사
(정답률: 71%)
  • 금속관은 전기적으로 안전하며, 폭발 위험이 있는 환경에서도 내화성이 뛰어나기 때문에 폭발로 인한 인명피해나 재산피해를 최소화할 수 있습니다. 따라서 폭연성 분진이나 화약류의 분말이 있는 곳에 시설하는 저압 옥내 전기 설비의 저압 옥내배선 공사에서는 금속관 공사가 적합한 선택입니다.
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54. 금속 전선관을 구부릴 때 금속관의 단면이 심하게 변형되지 않도록 구부려야 하며, 일반적으로 그 안측의 반지름은 관 안지름의 몇 배 이상이 되어야 하는가?

  1. 2배
  2. 4배
  3. 6배
  4. 8배
(정답률: 75%)
  • 금속 전선관을 구부릴 때, 관의 안쪽 곡면은 압축되고 바깥쪽 곡면은 인장되기 때문에 단면이 심하게 변형될 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 구부리는 반지름이 충분히 커야 합니다. 일반적으로는 관 안지름의 6배 이상의 반지름을 사용하게 됩니다. 이는 충분한 공간을 확보하여 단면이 변형되지 않도록 하기 위함입니다. 따라서 정답은 "6배"입니다.
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55. 진동이 심한 전기 기계ㆍ기구에 전선을 접속할 때 사용되는 것은?

  1. 스프링 와셔
  2. 커플링
  3. 압착단자
  4. 링 솔리브
(정답률: 71%)
  • 진동이 심한 전기 기계ㆍ기구에 전선을 접속할 때는 스프링 와셔가 사용됩니다. 이는 스프링이 내장된 와셔로, 전선과 기계ㆍ기구 사이에 끼워져 진동을 완화시켜 전선이 떨리지 않도록 하기 때문입니다. 커플링은 기계ㆍ기구의 축과 축을 연결하는 부품이며, 압착단자는 전선을 끼워서 고정시키는 부품입니다. 링 솔리브는 구멍과 구멍을 연결하는 부품으로, 진동 완화에는 적합하지 않습니다.
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56. 연피케이블을 직접 매설식에 의하여 차량 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에 시설하는 경우 매설 깊이는 몇 [m] 이상이어야 하는가?(2021년 변경된 규정 적용)

  1. 0.6[m]
  2. 1.0[m]
  3. 1.2[m]
  4. 1.6[m]
(정답률: 55%)
  • 연피케이블은 굴착기 등의 중량물에 의해 압력을 받을 경우 손상될 수 있으므로, 이를 방지하기 위해 매설 깊이가 규정되어 있습니다. 2021년에 변경된 규정에 따르면, 연피케이블을 차량 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에 시설하는 경우 매설 깊이는 1.0[m] 이상이어야 합니다. 이는 연피케이블의 안전한 사용을 위한 최소한의 깊이로서, 중량물의 압력에도 견딜 수 있는 깊이를 보장하기 위한 것입니다.
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57. 가요전선관과 금속관의 상호 접속에 쓰이는 것은?

  1. 스프리트 커플링
  2. 콤비네이션 커플링
  3. 스트레이트 복스커넥터
  4. 앵클 복스커넥터
(정답률: 70%)
  • 가요전선관과 금속관은 각각 다른 형태와 크기를 가지고 있기 때문에 상호 접속이 어렵습니다. 이를 해결하기 위해 가장 적합한 것은 크기와 형태가 다른 두 파이프를 연결할 수 있는 콤비네이션 커플링입니다. 스프리트 커플링은 파이프를 분리할 때 사용하고, 스트레이트 복스커넥터와 앵클 복스커넥터는 각각 직선과 각도로 파이프를 연결할 때 사용합니다.
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58. 합성수지관을 새들 등으로 지지하는 경우 그 지점간의 거리는 몇 [m]이하로 하여야 하는가?

  1. 0.8[m]
  2. 1.0[m]
  3. 1.2[m]
  4. 1.5[m]
(정답률: 49%)
  • 새들이 지지하는 지점 사이의 거리가 너무 멀면 합성수지관이 무거워져서 꺾일 수 있고, 너무 가까우면 수지관이 무거운 무게를 지탱하지 못하고 꺾일 수 있습니다. 따라서 합성수지관을 새들 등으로 지지하는 경우, 지점간의 거리는 적당히 유지해야 합니다. 이때, 적당한 거리는 합성수지관의 길이와 지지하는 새들의 수에 따라 다르지만, 일반적으로 1.5[m] 이하로 유지하는 것이 좋습니다. 이는 합성수지관의 길이가 길어질수록 지지점 간의 거리를 더 가깝게 유지해야 한다는 것을 의미합니다.
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59. 배전용 기구인 COS(컷아웃스위치)의 용도로 알맞은 것은?

  1. 배전용 변압기의 1차측에 시설하여 변압기의 단락 보호용으로 쓰인다.
  2. 배전용 변압기의 2차측에 시설하여 변압기의 단락 보호용으로 쓰인다.
  3. 배전용 변압기의 1차측에 시설하여 배전 구역 전환용으로 쓰인다.
  4. 배전용 변압기의 2차측에 시설하여 배전 구역 전환용으로 쓰인다.
(정답률: 57%)
  • COS(컷아웃스위치)는 배전용 변압기의 1차측에 시설하여 변압기의 단락 보호용으로 쓰입니다. 이는 COS가 단락 발생 시 전류를 차단하여 변압기를 보호하기 때문입니다. 2차측에 설치할 경우, 변압기의 보호가 아닌 배전 구역 전환용으로 사용됩니다.
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60. 전열전선을 동일 금속덕트 내에 넣을 경우 금속덕트의 크기는 전선의 피복절연물을 포함한 단면적의 총합계가 금속덕트 내 단면적의 몇 [%]이하가 되로고 선정하여야 하는가?(단, 제어회로 등의 배선에 사용하는 전선만 넣는 경우 이다.)

  1. 30%
  2. 40%
  3. 50%
  4. 60%
(정답률: 51%)
  • 전선의 피복절연물은 전선의 단면적을 증가시키므로, 전선과 피복절연물의 단면적의 총합이 금속덕트 내 단면적의 최대치를 넘지 않도록 해야 합니다. 이 최대치는 전열전선을 사용하는 용도에 따라 다르지만, 일반적으로 전선과 피복절연물의 단면적의 총합이 금속덕트 내 단면적의 50% 이하가 되도록 선정합니다. 따라서 정답은 "50%"입니다.
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