전기기사 필기 기출문제복원 (2003-03-16)

전기기사 2003-03-16 필기 기출문제 해설

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전기기사
(2003-03-16 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 공간 도체내의 한점에 있어서 자속이 시간적으로 변화하는 경우에 성립하는 식은?

(정답률: 65%)
  • 자속이 시간적으로 변화할 때 전계가 생성되는 원리를 나타내는 맥스웰 방정식 중 패러데이 법칙에 관한 문제입니다.
    전계의 회전(rot)은 자속 밀도의 시간 변화율에 마이너스 부호를 붙인 것과 같으므로, 정답은 입니다.
    이를 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.
    $$\text{rot } E = -\frac{\partial B}{\partial t}$$
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2. 한변의 길이가 ℓ[m]인 정사각형 도체에 전류 I[A]가 흐르고 있을 때 중심점 P의 자계의 세기는 몇 A/m 인가?

  1. 16π ℓI
  2. 4π ℓI
(정답률: 75%)
  • 비오-사바르 법칙을 이용하여 정사각형의 네 변에 의해 중심점 P에 형성되는 자계의 합을 구합니다.
    ① [기본 공식] $H = n \times \frac{I}{4\pi a}(\sin\theta_{1} + \sin\theta_{2})$
    ② [숫자 대입] $H = 4 \times \frac{I}{4\pi(\ell/2)}(\frac{1}{\sqrt{2}} + \frac{1}{\sqrt{2}}) = \frac{2I}{\pi\ell} \times \frac{2}{\sqrt{2}}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{2\sqrt{2}I}{\pi\ell}$
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3. 다음 사항 중 옳은 것은?

  1. 텔레비젼(TV)은 전자를 발생시키는 전자총과, 전계를 걸어 전자의 방향을 구부러지게 하는 편향코일과 전자가 면에 부디치면 특정한 색깔을 내는 금속이 칠해져 있는 브라운관을 구비하고 있다.
  2. 자석을 영어로 마그넷트(magnet)라고 하는 이유는 고대 희랍의 마그네시아라고 불리워지는 지방에서 철을 흡인하는 돌이 취해졌기 때문이다.
  3. 모피(毛皮)로 호박(amber, 琥珀)을 마찰하면 그 에너지를 받아 모피에서 음전기를 띤 자유전자가 호박으로 옮겨져, 모피는 음(-)전기를 띠고 호박은 양전기(+)를 띤다.
  4. 쿨롱은 전계와 자계의 세기 및 음극선의 구부러지는 정도에서 전자의 비전하(전하량/질량)를 계산하였다.
(정답률: 52%)
  • 자석을 뜻하는 영어 단어 magnet은 고대 그리스의 마그네시아(Magnesia) 지방에서 철을 끌어당기는 성질을 가진 천연 자석(magnetite)이 발견된 것에서 유래되었습니다.

    오답 노트
    텔레비젼: 브라운관의 금속은 색깔을 내는 것이 아니라 형광물질이 칠해져 있는 것입니다.
    모피와 호박: 마찰 시 전자는 호박으로 이동하므로 호박이 음(-)전기, 모피가 양(+)전기를 띱니다.
    쿨롱: 전자의 비전하를 계산한 인물은 톰슨입니다.
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4. 내압이 1㎸이고 용량이 각각 0.01㎌, 0.02㎌, 0.04㎌인 콘덴서를 직렬로 연결했을 때 전체 콘덴서의 내압은 몇 V 인가?

  1. 1750
  2. 2000
  3. 3500
  4. 4000
(정답률: 65%)
  • 콘덴서를 직렬로 연결하면 각 콘덴서에 걸리는 전압은 정전용량에 반비례하여 분배됩니다.
    ① [기본 공식] $V_{t} = V_{1} \times \frac{\sum \frac{1}{C}}{\frac{1}{C_{1}}}$ (전체 전압 = 개별 전압 × 정전용량 역수 합 / 해당 콘덴서 역수)
    ② [숫자 대입] $V_{t} = 1000 \times \frac{\frac{1}{0.01} + \frac{1}{0.02} + \frac{1}{0.04}}{\frac{1}{0.01}} = 1000 \times \frac{100 + 50 + 25}{100}$
    ③ [최종 결과] $V_{t} = 1750$ V
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5. 철심이 들어있는 환상코일에서 1차코일의 권수가100회일 때 자기인덕턴스는 0.01H이었다. 이 철심에 2차코일을 200회 감았을 때 2차코일의 자기인덕턴스와 상호인덕턴스는 각각 몇 H 인가?

  1. 자기인덕턴스: 0.02, 상호인덕턴스: 0.01
  2. 자기인덕턴스: 0.01, 상호인덕턴스: 0.02
  3. 자기인덕턴스: 0.04, 상호인덕턴스: 0.02
  4. 자기인덕턴스: 0.02. 상호인덕턴스: 0.04
(정답률: 51%)
  • 자기인덕턴스는 권수의 제곱에 비례하며, 상호인덕턴스는 두 코일 권수의 곱에 비례합니다.
    먼저 2차 코일의 자기인덕턴스를 구합니다.
    ① [기본 공식] $L_{2} = L_{1} ( \frac{N_{2}}{N_{1}} )^{2}$
    ② [숫자 대입] $L_{2} = 0.01 \times ( \frac{200}{100} )^{2}$
    ③ [최종 결과] $L_{2} = 0.04$ H
    다음으로 두 코일 사이의 상호인덕턴스를 구합니다.
    ① [기본 공식] $M = L_{1} \frac{N_{2}}{N_{1}}$
    ② [숫자 대입] $M = 0.01 \times \frac{200}{100}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.02$ H
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6. 내원통의 반지름 a, 외원통의 반지름 b인 동축원통 콘덴서의 내외 원통사이에 공기를 넣었을 때 정전용량이 Co이었다. 내외 반지름을 모두 3배로 하고 공기대신 비유전률 9 인 유전체를 넣었을 경우의 정전용량은?

  3. Co
  4. 9Co
(정답률: 60%)
  • 동축원통 콘덴서의 정전용량 공식에서 반지름 $a$와 $b$는 비율($b/a$)로 존재하므로, 두 반지름이 모두 3배가 되면 비율은 변하지 않아 정전용량에 영향을 주지 않습니다. 따라서 비유전율이 1에서 9로 증가한 만큼 정전용량도 9배가 됩니다.
    ① $C = \frac{2\pi\epsilon_{0}\epsilon_{r}L}{\ln(b/a)}$
    ② $C_{1} = \frac{2\pi\epsilon_{0} \times 9 \times L}{\ln(3b/3a)}$
    ③ $C_{1} = 9C_{0}$
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7. 분극 중 온도의 영향을 받는 분극은?

  1. 전자분극(electronic polarization)
  2. 이온분극(ionic polarization)
  3. 배향분극(orientational polarization)
  4. 전자분극과 이온분극
(정답률: 36%)
  • 배향분극은 영구 쌍극자를 가진 분자들이 외부 전기장에 의해 정렬되며 발생합니다. 이때 분자들의 열운동이 정렬을 방해하므로, 온도가 높아질수록 분극 정도가 감소하는 등 온도에 매우 민감하게 반응합니다.

    오답 노트
    전자분극: 원자핵 주위 전자 구름의 변위로 발생하며 온도 영향 거의 없음
    이온분극: 양이온과 음이온의 상대적 이동으로 발생하며 배향분극보다 온도 영향이 훨씬 적음
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8. 그림과 같은 자기회로에서 R1, R2, R3는 각 회로의 자기 저항이고 Φ1, Φ2, Φ3는 각각 R1, R2, R3 에 투과되는 자속이라 하면 Φ3 의 값은? (단, 이다.)

  3. (N2I2-N1I1)R1R2
(정답률: 51%)
  • 밀만의 정리를 이용하여 노드 $a, b$ 사이의 전위차 $V_{ab}$를 구한 후, 이를 자기저항 $R_3$로 나누어 자속 $\Phi_3$를 계산합니다.
    $$V_{ab} = \frac{\frac{-N_1 I_1}{R_1} + \frac{0}{R_3} + \frac{N_2 I_2}{R_2}}{\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2} + \frac{1}{R_3}} = \frac{-R_2 R_3 N_1 I_1 + R_1 R_3 N_2 I_2}{R_2 R_3 + R_1 R_3 + R_1 R_2}$$
    자속 $\Phi_3$는 다음과 같습니다.
    $$\Phi_3 = \frac{V_{ab}}{R_3} = \frac{-R_2 N_1 I_1 + R_1 N_2 I_2}{R_1 R_2 + R_1 R_3 + R_2 R_3}$$
    따라서 정답은 입니다.
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9. 자계의 세기 H[AT/m], 자속밀도 B[Wb/m2], 투자율 μ[H/m]인 곳의 자계의 에너지 밀도는 몇 Ｊ/m3 인가?

  1. BH
(정답률: 59%)
  • 자계의 에너지 밀도는 단위 체적당 저장되는 에너지량을 의미하며, 자속밀도 $B$, 자계의 세기 $H$, 투자율 $\mu$의 관계식으로 표현됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{Energy Density} = \frac{1}{2}BH = \frac{1}{2}\mu H^{2} = \frac{B^{2}}{2\mu}$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $\frac{B^{2}}{2\mu}$
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10. 단면적 S, 평균반지름 r, 권회수 N인 토로이드코일에 누설자속이 없는 경우, 자기인덕턴스의 크기는?

  1. 권선수의 자승에 비례하고 단면적에 반비례한다.
  2. 권선수 및 단면적에 비례한다.
  3. 권선수의 자승 및 단면적에 비례한다.
  4. 권선수의 자승 및 평균 반지름에 비례한다.
(정답률: 63%)
  • 토로이드 코일의 자기인덕턴스 공식을 통해 각 변수와의 관계를 분석합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L = \frac{\mu S N^{2}}{l}$$
    ② [숫자 대입]
    $$L = \frac{\mu S N^{2}}{l}$$
    ③ [최종 결과]
    $$L \propto S N^{2}$$
    위 식에서 알 수 있듯이 자기인덕턴스는 권선수의 자승($N^{2}$)과 단면적($S$)에 비례합니다.
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11. 반지름 a[m]의 원판형 전기 2중층의 중심축상 x[m]의 거리에 있는 점 P(+전하측)의 전위는 몇 V 인가? (단, 2중층의 세기는 M[C/m]이다.)

(정답률: 50%)
  • 원판형 전기 2중층에 의한 중심축상 점 P의 전위는 2중층의 세기, 유전율, 그리고 기하학적 구조(반지름과 거리)의 관계로 결정됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = \frac{M}{2 \epsilon_{0}} (1 - \frac{x}{\sqrt{x^{2} + a^{2}}})$$
    ② [숫자 대입]
    $$V = \frac{M}{2 \epsilon_{0}} (1 - \frac{x}{\sqrt{x^{2} + a^{2}}})$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = \frac{M}{2 \epsilon_{0}} (1 - \frac{x}{\sqrt{x^{2} + a^{2}}})$$
    따라서 정답은 입니다.
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12. 자유공간 중에서 전위 V=xyz[V]일 때 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1인 입방체에 존재하는 정전에너지는 몇 Ｊ인가?

(정답률: 36%)
  • 전위 $V$가 주어졌을 때, 전계 $E$는 전위의 기울기에 마이너스를 붙인 값이며, 정전에너지는 전계 제곱의 체적 적분으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$W_{E} = \frac{1}{2} \epsilon_{0} \int E^{2} dV$$
    ② [숫자 대입]
    $$W_{E} = \frac{1}{2} \epsilon_{0} \int_{0}^{1} \int_{0}^{1} \int_{0}^{1} (y^{2}z^{2} + x^{2}z^{2} + x^{2}y^{2}) dx dy dz$$
    ③ [최종 결과]
    $$W_{E} = \frac{1}{6} \epsilon_{0}$$
    따라서 정답은 입니다.
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13. 자기회로의 자기저항에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 자기회로의 길이에 반비례한다.
  2. 자기회로의 단면적에 비례한다.
  3. 비투자율에 반비례한다.
  4. 길이의 제곱에 비례하고 단면적에 반비례한다.
(정답률: 61%)
  • 자기저항은 자기회로의 길이에 비례하고, 투자율과 단면적에 반비례하는 성질을 가집니다.

    오답 노트
    자기회로의 길이에 반비례한다: 비례함
    자기회로의 단면적에 비례한다: 반비례함
    길이의 제곱에 비례하고 단면적에 반비례한다: 길이는 1제곱에 비례함
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14. 그림에서 ℓ =100cm, S=10cm2, μs=100, N=1000회인 회로에 전류 I=10A를 흘렸을 때 저축되는 에너지는 몇 Ｊ 인가?

  1. 2πx10-1
  2. 2πx10-2
  3. 2πx10-3
  4. 2π
(정답률: 53%)
  • 먼저 환형 코일의 자기 인덕턴스를 구한 뒤, 저장되는 에너지 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L = \frac{\mu_{0} \mu_{s} S N^{2}}{l}$$
    $$W = \frac{1}{2} L I^{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$L = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 100 \times 10 \times 10^{-4} \times 1000^{2}}{100 \times 10^{-2}} = 4\pi \times 10^{-2}$$
    $$W = \frac{1}{2} \times 4\pi \times 10^{-2} \times 10^{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = 2\pi$$
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15. 쌍극자 모멘트가 M[C.m]인 전기쌍극자에 의한 임의의 점 P의 전계의 크기는 전기쌍극자의 중심에서 축방향과 점 P를 잇는 선분사이의 각이 얼마일 때 최대가 되는가?

  1. 0
  2. π/2
  3. π/3
  4. π/4
(정답률: 61%)
  • 전기쌍극자에 의한 전계의 크기는 축방향과 점 P를 잇는 각도 $\theta$에 대해 $\cos \theta$ 성분에 비례하는 특성을 가집니다.
    $\cos \theta$ 값이 최대가 되는 지점은 $\theta = 0$ 일 때입니다.
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16. 유전체 역률(tanδ)과 무관한 것은?

  1. 주파수
  2. 정전용량
  3. 인가전압
  4. 누설저항
(정답률: 44%)
  • 유전체 역률 $\tan \delta$는 누설 저항과 정전용량, 주파수의 관계식으로 표현되며, 인가전압 항이 서로 상쇄되어 사라지므로 인가전압과는 무관합니다.
    $$\tan \delta = \frac{I_{r}}{I_{c}} = \frac{E/R}{2\pi fCE} = \frac{1}{2\pi fCR}$$
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17. (일정)이란 전기력선 방정식이 성립할 수 있는 조건 중 틀린 것은?

  1. 점전하 Qi가 일직선상에 있어야 한다.
  2. 점전하 Qi가 시간적으로 불변이어야 한다.
  3. 상수 C는 주위 매질에 관계없이 일정하다.
  4. 점전하의 주위공간은 유전률이 같아야 한다.
(정답률: 43%)
  • 제시된 전기력선 방정식 $\sum_{i=1}^{n} Q_{i} \cos \Theta_{i} = C$가 성립하려면 점전하들이 일직선상에 있고 시간적으로 불변이어야 하며, 주위 공간의 유전율이 일정해야 합니다.
    상수 $C$는 주위 매질의 특성에 따라 결정되는 값이므로 매질에 관계없이 일정하다는 설명은 틀린 것입니다.
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18. 반지름 a인 원형코일의 중심축상 r[m]의 거리에 있는 점 P의 자위는 몇 A 인가? (단, 점 P에 대한 원의 입체각을 ω, 전류 I를[A]라 한다.)

  2. 4πω I
(정답률: 41%)
  • 원형코일의 중심축상에서 자위는 전류와 입체각의 곱을 $4\pi$로 나눈 값으로 정의됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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19. 변위전류와 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 반도체
  2. 유전체
  3. 자성체
  4. 도체
(정답률: 74%)
  • 변위전류는 도체가 아닌 진공 또는 유전체 내에서 전속밀도가 시간적으로 변화할 때 발생하는 전류이므로 유전체와 가장 밀접한 관계가 있습니다.
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20. 원통좌표계에서 전류밀도 일 때 암페어의 법칙을 사용하여 자계의 세기 H 를 구하면? (단, K는 상수이다.)

(정답률: 47%)
  • 암페어의 법칙 $\oint H \cdot dl = I$를 이용하여, 주어진 전류밀도 $j = Kr^{2}a_{z}$를 단면적에 대해 적분하여 자계의 세기를 구합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{1}{2\pi r} \int_{0}^{r} j \cdot 2\pi r' dr'$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{1}{2\pi r} \int_{0}^{r} Kr'^{2} \cdot 2\pi r' dr' = \frac{K}{r} \int_{0}^{r} r'^{3} dr' = \frac{K}{r} [\frac{1}{4}r^{4}]$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{K}{4}r^{3}a_{\phi}$
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2과목: 전력공학

21. 3상선로에서 회로의 상규선간전압을 Vn[kV], 계통의 전전원의 용량에 상당하는 전류를 In[A], Vn과 In을 기준으로하여 %로 나타낸 %임피던스를 %Zs라 할 때 3상 단락 전류를 계산하는 식은?

(정답률: 61%)
  • 3상 단락 전류는 계통의 정격전류에 %임피던스의 역수를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I_{s} = \frac{100}{\%Z_{s}} \times I_{n}$
    ② [숫자 대입] $I_{s} = \frac{100 I_{n}}{\%Z_{s}}$
    ③ [최종 결과] $\frac{100 I_{n}}{\%Z_{s}}$
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22. 변전소, 발전소 등에 설치하는 피뢰기에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 피뢰기의 직렬갭은 일반적으로 저항으로 되어 있다.
  2. 정격전압은 상용주파 정현파 전압의 최고 한도를 규정한 순시값이다.
  3. 방전전류는 뇌충격전류의 파고값으로 표시한다.
  4. 속류란 방전현상이 실질적으로 끝난 후에도 전력계통에서 피뢰기에 공급되어 흐르는 전류를 말한다.
(정답률: 49%)
  • 피뢰기의 정격전압은 상용주파 정현파 전압의 최고 한도를 규정한 순시값이 아니라, 최대 허용 전압의 실효값으로 정의됩니다.

    오답 노트
    피뢰기의 직렬갭은 일반적으로 저항으로 되어 있다: 직렬갭은 저항이 아니라 스파크갭(Spark Gap)으로 구성되어 이상 전압 시 전압을 분담하는 역할을 합니다.
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23. 단도체 대신 같은 단면적의 복도체를 사용할 때 옳은 것은?

  1. 인덕턴스가 증가한다.
  2. 코로나 개시전압이 높아진다.
  3. 선로의 작용정전용량이 감소한다.
  4. 전선 표면의 전위경도를 증가시킨다.
(정답률: 61%)
  • 복도체를 사용하면 등가 반지름이 증가하여 전선 표면의 전위경도가 완화됩니다. 이로 인해 코로나 발생이 억제되어 코로나 개시전압이 높아지는 효과가 있습니다.
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24. 각 전력계통을 연락선으로 상호 연결하면 여러가지의 장점이 있다. 옳지 않은 것은?

  1. 각 전력계통의 신뢰도가 증가한다.
  2. 경제급전이 용이하다.
  3. 단락용량이 적어진다.
  4. 주파수의 변화가 적어진다.
(정답률: 60%)
  • 전력계통을 상호 연결하면 전력 공급 경로가 다양해져 신뢰도가 높아지고 주파수 안정도가 향상되지만, 고장 시 유입되는 전류가 증가하여 단락용량은 오히려 커지게 됩니다.
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25. 화력발전소에서 재열기로 가열하는 것은?

  1. 석탄
  2. 급수
  3. 공기
  4. 증기
(정답률: 66%)
  • 재열기는 터빈에서 팽창하여 압력과 온도가 낮아진 증기를 다시 가열하여 열효율을 높이는 장치입니다.

    오답 노트
    석탄: 자연건조
    급수: 절탄기
    공기: 공기예열기
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26. 어느 수용가가 당초에 지상역률 80%로 60kW의 부하를 사용하고 있었는데 새로이 지상역률 60%, 40kW의 부하를 증가해서 사용하게 되었다. 이때 전력용콘덴서로 합성역률을 90%로 개선하려고 한다면 전력용콘덴서의 소요 용량은 약 몇 kVA 가 필요한가?

  1. 40
  2. 50
  3. 60
  4. 70
(정답률: 33%)
  • 부하가 추가된 경우, 각 부하의 기존 무효전력과 개선 후 목표 무효전력의 차이를 합산하여 콘덴서 용량을 구합니다.
    ① [기본 공식] $Q_{C} = P \times (\tan \theta_{1} - \tan \theta_{2})$
    ② [숫자 대입] $Q_{C} = 60 \times (\frac{\sqrt{1-0.8^{2}}}{0.8} - \frac{\sqrt{1-0.9^{2}}}{0.9}) + 40 \times (\frac{\sqrt{1-0.6^{2}}}{0.6} - \frac{\sqrt{1-0.9^{2}}}{0.9})$
    ③ [최종 결과] $Q_{C} = 16 + 34 = 50$ kVA
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27. 송전계통의 전력용콘덴서와 직렬로 연결하는 직렬리액터로 제거되는 고조파는?

  1. 제2고조파
  2. 제3고조파
  3. 제5고조파
  4. 제7고조파
(정답률: 63%)
  • 전력용 콘덴서와 직렬리액터를 조합하여 특정 고조파를 제거하는 필터 회로를 구성합니다. 일반적으로 송전계통에서는 제5고조파를 제거하기 위해 직렬리액터를 설치하여 공진 조건을 맞춥니다.
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28. 전력회로에 사용되는 차단기의 차단용량을 결정할 때 이용되는 것은?

  1. 예상 최대 단락전류
  2. 회로에 접속되는 전부하 전류
  3. 계통의 최고전압
  4. 회로를 구성하는 전선의 최대 허용전류
(정답률: 39%)
  • 차단기는 사고 발생 시 흐르는 거대한 고장 전류를 안전하게 차단해야 하므로, 차단기의 차단용량은 계통에서 발생할 수 있는 예상 최대 단락전류를 기준으로 결정하여 설계해야 합니다.
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29. 그림과 같은 전력계통의 154kV 송전선로에서 고장 지락 임피던스 Zgf를 통해서 1선 지락고장이 발생되었을 때 고장점에서 본 영상 %임피던스는? (단, 그림에 표시한 임피던스는 모두 동일 용량 즉, 100MVA기준으로 환산한 %임피던스임)

  1. Z0=Zℓ+Zt+Zgf+ZG+ZGN
  2. Z0=Zℓ+Zt+ZG
  3. Z0=Zℓ+Zt+Zgf
  4. Z0=Zℓ+Zt+3Zgf
(정답률: 57%)
  • 1선 지락고장 시 고장점에서 본 영상 임피던스는 계통의 영상 임피던스와 고장점 지락 임피던스의 합으로 결정됩니다. 제시된 회로 구성에서 영상 전류의 경로를 분석하면 송전선로 임피던스 $Z_{\ell}$, 변압기 임피던스 $Z_{t}$ 그리고 지락 임피던스 $Z_{gf}$의 성분이 포함됩니다. 특히 1선 지락 시 영상 임피던스 계산 과정에서 지락 임피던스는 3배가 되어 반영됩니다.
    $$Z_{0} = Z_{\ell} + Z_{t} + 3Z_{gf}$$
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30. 변압기의 %임피던스가 표준치보다 훨씬 클 때 고려하여야 할 문제점은?

  1. 온도 상승
  2. 여자돌입전류
  3. 기계적 충격
  4. 전압변동률
(정답률: 48%)
  • 변압기의 %임피던스가 커지면 전압 강하가 증가하여 전압변동률이 커지게 됩니다.
    전압변동률 $\epsilon$은 다음과 같은 관계를 가집니다.
    $$\epsilon = p \cos \theta + q \sin \theta$$
    여기서 $p$는 %저항강하, $q$는 %리액턴스강하를 의미하며, 임피던스 증가 시 이 값들이 커져 전압변동률에 직접적인 영향을 줍니다.
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31. 변전소에 사용되는 축전지의 용량 계산에 고려되지 않는 사항은?

  1. 충전률
  2. 방전전류
  3. 보수율
  4. 용량환산시간
(정답률: 37%)
  • 축전지 용량 $Q$를 결정할 때는 보수율, 용량환산시간계수, 방전전류를 고려하여 계산합니다.
    $$Q = \frac{1}{L} \times K \times I$$
    여기서 $L$은 보수율, $K$는 용량환산시간계수, $I$는 방전전류를 의미하므로 충전률은 용량 계산 고려 사항에 해당하지 않습니다.
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32. 수력발전소의 댐을 설계하거나 저수지의 용량 등을 결정하는데 가장 적당한 것은?

  1. 유량도
  2. 적산유량곡선
  3. 유황곡선
  4. 수위유량곡선
(정답률: 53%)
  • 적산유량곡선은 일정 기간 동안 흐른 유량의 누적 합계를 나타낸 곡선으로, 저수지의 필요한 용량을 결정하거나 댐의 설계 규모를 산정하는 데 가장 적합한 지표로 사용됩니다.
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33. 차단기에서 차단시간을 옳게 설명한 것은?

  1. 고장발생에서부터 완전 소호시간까지의 합이다.
  2. 개극되는 시간을 말한다.
  3. 아크시간을 말한다.
  4. 개극과 아크시간을 합한 것을 말하며 약 3‾8사이클이다.
(정답률: 40%)
  • 차단기의 정격 차단 시간은 접점이 떨어지기 시작하여 완전히 분리되는 개극시간과, 발생한 아크가 완전히 소멸될 때까지의 아크 소호 시간을 합한 시간입니다. 일반적으로 약 $3 \sim 8$ 사이클의 시간이 소요됩니다.
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34. 송전선로의 1선 지락고장시, 인접 통신선에 대한 전자 유도장애의 방지대책이 아닌 것은?

  1. 전력선과 통신선과의 병행거리 단축
  2. 전력선과 통신선과의 이격거리 단축
  3. 고속도계전기 및 차단기를 채용
  4. 도전률이 높은 도체로 가공지선 설치
(정답률: 49%)
  • 전자 유도장애를 방지하기 위해서는 전력선과 통신선 사이의 자기장 영향을 최소화해야 합니다. 전력선과 통신선과의 이격거리를 단축하면 오히려 유도 전압이 증가하여 장애가 심해지므로, 이격거리를 크게 하는 것이 올바른 대책입니다.

    오답 노트
    전력선과 통신선과의 병행거리 단축: 병행 구간이 짧을수록 유도 전압 감소
    고속도계전기 및 차단기를 채용: 고장 제거 시간을 단축하여 장애 시간 감소
    도전률이 높은 도체로 가공지선 설치: 차폐 효과를 통해 유도 전압 감소
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35. 동일 전압, 동일 부하, 동일 전력손실의 조건에서 단상 2선식의 소요전선 총량을 100 이라 할 때 3상 3선식의 소요 전선 총량은 얼마인가?

  1. 33
  2. 66
  3. 70
  4. 75
(정답률: 55%)
  • 동일 전압, 부하, 전력손실 조건에서 단상 2선식을 기준으로 한 각 방식의 소요 전선량 비율을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $Ratio = \frac{3\phi 3W}{1\phi 2W} = \frac{3}{4}$
    ② [숫자 대입] $Total = 100 \times \frac{3}{4}$
    ③ [최종 결과] $Total = 75$
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36. 소호리액터 접지방식에서 10%정도의 과보상을 한다고 할때 사용되는 탭의 크기로 일반적인 것은?

(정답률: 38%)
  • 소호리액터 접지방식에서 과보상이란 리액턴스 성분이 정전용량 성분보다 작아 합조도가 양(+)의 값을 갖는 상태를 말합니다.
    따라서 리액턴스 $\omega L$이 정전용량 $\frac{1}{3\omega C}$보다 작은 조건인 가 정답입니다.
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37. 각 수용가의 수용설비용량이 50kW, 100kW, 80kW, 60kW, 150kW이며 각각의 수용률이 0.6, 0.6, 0.5, 0.5, 0.4 일때 부하의 부등률이 1.3 이라면 변압기 용량은 약 몇 kVA가 필요한가? (단, 평균 부하역률은 80%라고 한다.)

  1. 142
  2. 165
  3. 183
  4. 211
(정답률: 55%)
  • 변압기 용량은 각 수용가의 최대수요전력 합계를 부등률과 역률로 나누어 산출합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{\sum (설비용량 \times 수용률)}{부등률 \times 역률}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{(50 \times 0.6) + (100 \times 0.6) + (80 \times 0.5) + (60 \times 0.5) + (150 \times 0.4)}{1.3 \times 0.8}$
    ③ [최종 결과] $P = 211$ kVA
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38. 전압이 다른 송전선로를 루프로 사용하여 조류제어 할 때 필요한 기기는?

  1. 동기조상기
  2. 3권선변압기
  3. 분로리액타
  4. 위상조정변압기
(정답률: 41%)
  • 위상조정변압기는 환상(루프) 계통의 전력 조류 제어를 위해 사용되며, 형성 전압에 대해 위상이 다른 조정 전압을 공급함으로써 유효전류의 분포를 조정하는 기기입니다.
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39. 주상변압기의 2차측 접지공사는 어느 것에 의한 보호를 목적으로 하는가?

  1. 2차측 단락
  2. 1차측 접지
  3. 2차측 접지
  4. 1차측과 2차측의 혼촉
(정답률: 51%)
  • 주상변압기 2차측 접지의 핵심 목적은 1차측과 2차측의 혼촉 사고 시 2차측 전압이 비정상적으로 상승하는 것을 방지하여 고전압으로 인한 인명 및 설비 사고를 막기 위함입니다.
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40. 높이가 같고 경간이 200m인 철탑에 38mm2의 경동연선을 가선할 때 이도(dip)는 몇 m 인가? (단, 경동연선의 인장하중은 1400kg, 안전율은 2.2, 전선 자체의 무게는 0.333kg/m라고 한다.)

  1. 2.24
  2. 2.62
  3. 3.38
  4. 3.46
(정답률: 52%)
  • 전선의 이도는 전선 자체의 무게, 경간, 그리고 허용 인장하중에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{WS^{2}}{8T}$ (이도 = 전선무게 × 경간의 제곱 / 8 × 인장하중)
    ② [숫자 대입] $D = \frac{0.333 \times 200^{2}}{8 \times (1400 / 2.2)}$
    ③ [최종 결과] $D = 2.62$ m
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3과목: 전기기기

41. 15[KW], 60[Hz], 4극의 3상 유도 전동기가 있다. 전부하가 걸렸을 때의 슬립이 4[%]라면 이때의 2차(회전자)측 동손및 2차 입력은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 0.4[KW], 136[KW]
  2. 0.62KW], 15.6[KW]
  3. 0.06[KW], 156[KW]
  4. 0.8[KW], 13.6[KW]
(정답률: 40%)
  • 유도전동기의 2차 입력, 2차 동손, 출력 사이의 관계식과 슬립의 정의를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_{2} = \frac{P_{0}}{1-s}$$
    $$P_{c} = s \times P_{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$P_{2} = \frac{15}{1-0.04}$$
    $$P_{c} = 0.04 \times 15.625$$
    ③ [최종 결과]
    $$P_{2} = 15.6$$
    $$P_{c} = 0.62$$
    따라서 2차 입력은 $15.6\text{kW}$, 2차 동손은 $0.62\text{kW}$입니다.
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42. 보호계전기 구성요소의 기본원리에 속하지 않는 것은?

  1. 전자 흡인
  2. 전자 유도
  3. 정지형 스위칭 회로
  4. 광전관
(정답률: 52%)
  • 보호계전기는 전력 계통의 이상을 감지하기 위해 전자 흡인, 전자 유도, 정지형 스위칭 회로 등의 원리를 이용하여 동작합니다. 광전관은 빛을 전기 신호로 바꾸는 소자로, 일반적인 보호계전기의 기본 동작 원리에 속하지 않습니다.
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43. 계자 철심에 잔류 자기가 없어도 발전되는 직류기는?

  1. 직권기
  2. 타여자기
  3. 분권기
  4. 복권기
(정답률: 61%)
  • 타여자기는 외부의 별도 전원(타여자 전원)을 통해 계자 권선에 전류를 공급하므로, 철심에 잔류 자기가 전혀 없더라도 외부 전원에 의해 자속이 생성되어 발전이 가능합니다.
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44. 동기전동기의 용도가 아닌 것은?

  1. 크레인
  2. 분쇄기
  3. 압축기
  4. 송풍기
(정답률: 44%)
  • 동기전동기는 정속도 운전이 가능하여 분쇄기, 압축기, 송풍기 등 일정한 속도가 필요한 부하에 주로 사용됩니다. 반면 크레인은 부하에 따라 속도 조절이 빈번하게 필요하므로 주로 유도전동기나 직류전동기를 사용합니다.
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45. 3상 전압조정기의 원리는 어느 것을 응용한 것인가?

  1. 3상 동기 발전기
  2. 3상 변압기
  3. 3상 유도 전동기
  4. 3상 교류자 전동기
(정답률: 53%)
  • 3상 전압조정기는 권선형 3상 유도 전동기의 1차 권선과 2차 권선을 3상 성형 단권 변압기처럼 접속하고, 회전자를 구속한 상태로 운전하는 원리를 응용한 것입니다.
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46. 8극 60[Hz], 500[KW]의 3상 유도 전동기의 전부하 슬립이 2.5[%]라 한다. 이때의 회전수[rps]는?

  1. 877
  2. 900
  3. 14.6
  4. 15.0
(정답률: 30%)
  • 유도 전동기의 회전수는 동기 속도에 슬립을 적용하여 계산하며, 최종 단위를 $\text{rpm}$에서 $\text{rps}$로 변환해야 합니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{2f}{p}(1-s)$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{2 \times 60}{8}(1-0.025)$
    ③ [최종 결과] $n = 14.6$
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47. 다음중 동기발전기의 여자방식이 아닌 것은?

  1. 직류여자기방식
  2. 브러시레스 여자방식
  3. 정류기 여자방식
  4. 회전계자방식
(정답률: 33%)
  • 회전계자방식은 여자방식이 아니라, 계자가 회전하고 전기자가 고정된 동기발전기의 구조적 분류에 해당합니다.
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48. 2방향성 3단자 다이리스터는 어느 것인가?

  1. SCR
  2. SSS
  3. SCS
  4. TRIAC
(정답률: 59%)
  • TRIAC은 두 개의 SCR을 역병렬로 연결한 구조와 같아 양방향으로 전류를 흘릴 수 있는 3단자 다이리스터입니다.
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49. 전압변동률이 작은 동기발전기는?

  1. 동기리액턴스가 크다.
  2. 전기자 반작용이 크다.
  3. 단락비가 크다.
  4. 값이 싸진다.
(정답률: 57%)
  • 단락비가 큰 발전기는 기계적으로 대형이며 동기리액턴스가 작기 때문에, 부하 변화에 따른 전압 변화가 적어 전압변동률이 작아집니다.

    오답 노트
    동기리액턴스가 크다: 전압변동률이 커짐
    전기자 반작용이 크다: 전압변동률이 커짐
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50. 직류기에 있어서 불꽃없는 정류를 얻는데 가장 유효한 방법은?

  1. 탄소브러시와 보상권선
  2. 보극과 탄소브러시
  3. 자기포화와 브러시의 이동
  4. 보극과 보상권선
(정답률: 38%)
  • 직류기에서 정류 시 발생하는 불꽃을 억제하기 위해서는 정류 리액턴스를 감소시키는 보극의 설치와 접촉 저항 및 아크를 줄여주는 탄소브러시의 사용이 가장 유효합니다.
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51. 직류 발전기의 극수 8, 전기자 도체수가 400을 단중 파권으로 하였을 때 매극의 자속수가 0.01[Wb] 이면 600[rpm]로 회전하였을 때의 기전력은 얼마인가?

  1. 130[V]
  2. 160[V]
  3. 180[V]
  4. 200[V]
(정답률: 54%)
  • 직류 발전기의 유도 기전력 공식을 사용합니다. 이때 단중 파권이므로 병렬 회로수 $a$는 $2$로 고정됩니다.
    ① $E = \frac{p Z \Phi N}{60 a}$
    ② $E = \frac{8 \times 400 \times 0.01 \times 600}{60 \times 2}$
    ③ $E = 160$
    따라서 기전력은 $160\text{ V}$ 입니다.
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52. 그림과 같은 유도전동기가 있다. 고정자의 회전자계가 매초 100회전하고 회전자가 매초 95회전하고 있을 때 회전자의 도체에 유기되는 기전력의 주파수[Hz]는?

  1. 5
  2. 10
  3. 15
  4. 20
(정답률: 48%)
  • 회전자의 슬립 $s$를 구한 후, 이를 통해 회전자 도체에 유기되는 기전력의 주파수를 계산합니다.
    ① $s = \frac{n_0 - n_2}{n_0}$
    ② $s = \frac{100 - 95}{100} = 0.05$
    ③ $f_2 = s f = 0.05 \times 100 = 5$
    따라서 주파수는 $5\text{ Hz}$ 입니다.
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53. 어떤 변압기의 전압변동률은 부하역률 100[%]에서 2[%], 부하역률 80[%]에서 3[%]이다. 이 변압기의 최대 전압 변동률[%]은 약 얼마인가?

  1. 6.2
  2. 5.1
  3. 4.2
  4. 3.1
(정답률: 32%)
  • 전압변동률 공식 $\epsilon = p \cos \theta + q \sin \theta$를 이용하여 저항강하 $p$와 리액턴스강하 $q$를 먼저 구한 뒤, 최대 전압변동률을 계산합니다.
    부하역률 $100\%$일 때 $p = 2$, 부하역률 $80\%$일 때 $2 \times 0.8 + q \times 0.6 = 3$이므로 $q = 2.333$ 입니다.
    ① $\epsilon_{max} = \sqrt{p^2 + q^2}$
    ② $\epsilon_{max} = \sqrt{2^2 + 2.333^2}$
    ③ $\epsilon_{max} = 3.072$
    약 $3.1\%$가 도출됩니다.
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54. 단자전압 200[V], 전류 50[A], 15[㎾]를 소비하는 3상 유도전동기의 역률[%]은?

  1. 82.2
  2. 66.6
  3. 57.7
  4. 86.6
(정답률: 49%)
  • 3상 유도전동기의 소비전력 공식을 이용하여 역률을 구할 수 있습니다.
    ① $P = \sqrt{3} V I \cos \theta$
    ② $15000 = \sqrt{3} \times 200 \times 50 \times \cos \theta$
    ③ $\cos \theta = 0.866$
    따라서 역률은 $86.6\%$ 입니다.
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55. 분권전동기의 설명 중 가장 옳은 것은? (단, 무부하의 경우)

  1. 공급전압의 극성을 반대로 하면 회전방향이 바뀐다.
  2. 공급전압을 증가시키면 회전속도는 별로 변하지 않는다.
  3. 분권계자 권선의 계자조정기의 저항을 감소시키면 회전속도는 증가한다.
  4. 발전제동을 하는 경우에 분권계자 권선의 접속을 반대로 접속한다.
(정답률: 26%)
  • 분권전동기의 속도 식 $n = \frac{K(V - I_a R_a)}{\Phi}$에 따라, 공급전압 $V$가 증가하면 속도가 증가하려는 경향이 있으나, 동시에 전기자 전류 $I_a$가 증가하여 전압강하 $I_a R_a$가 커지고 전기자 반작용으로 인해 자속 $\Phi$가 감소하므로 결과적으로 속도 변화는 매우 적습니다.

    오답 노트
    공급전압의 극성을 반대로 하면 계자 자속의 방향도 함께 바뀌어 회전방향은 변하지 않음
    계자조정기 저항을 감소시키면 자속이 증가하여 속도는 감소함
    발전제동 시에는 계자 권선의 접속을 그대로 유지해야 함
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56. 회전 변류기의 직류측 전압을 조정하려는 방법이 아닌것은?

  1. 동기 승압기에 의한 방법
  2. 유도 전압조정 변압기를 사용하는 방법
  3. 직렬 리액턴스에 의한 방법
  4. 여자전류를 조정하는 방법
(정답률: 31%)
  • 회전 변류기의 직류측 전압을 조정하는 방법에는 동기 승압기 사용, 유도 전압조정 변압기 사용, 직렬 리액턴스 삽입 등이 있습니다. 여자전류를 조정하는 방법은 직류측 전압 조정 방법으로 적절하지 않습니다.
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57. 3300[V], 60[Hz]용 변압기의 와류손이 360[W]이다. 이 변압기를 2750[V], 50[Hz]에서 사용할 때 이 변압기의 와류 손은 몇 [W]인가?

  1. 432
  2. 330
  3. 300
  4. 250
(정답률: 40%)
  • 와류손은 전압의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다. 전압이 변할 때의 와류손 변화량을 비례식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $P_2 = P_1 \times (\frac{V_2}{V_1})^2$
    ② [숫자 대입]
    $P_2 = 360 \times (\frac{2750}{3300})^2$
    ③ [최종 결과]
    $P_2 = 250$
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58. 단권 변압기(Auto transformer)에 대한 말이다.옳지 않은 것은?

  1. 1차 권선과 2차 권선의 일부가 공통으로 되어 있다
  2. 동일출력에 대하여 사용재료 및 손실이 적고 효율이 높다
  3. 3상에는 사용할 수 없는 단점이 있다
  4. 단권 변압기는 권선비가 1에 가까울수록 보통 변압기에 비하여 유리하다.
(정답률: 56%)
  • 단권 변압기는 1차와 2차 권선의 일부를 공통으로 사용하여 효율을 높인 변압기입니다. 주상변압기 등 실제 현장에서 3상으로도 널리 사용되고 있으므로 3상에는 사용할 수 없다는 설명은 틀린 것입니다.
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59. 피크 역전압 5000[V]에 견딜수 있는 정류회로 소자를 이용하여 얻어지는 무부하 직류전압 (평균치)는 3상 부리지 정류일때 약 몇[V]인가?

  1. 2388
  2. 3183
  3. 4775
  4. 1591
(정답률: 23%)
  • 3상 브리지 정류회로에서 피크 역전압(PIV)과 무부하 직류전압(평균치)의 관계를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $PIV = \sqrt{6} E$
    $E_d = 1.35 E$
    ② [숫자 대입]
    $E = \frac{5000}{\sqrt{6}}$
    $E_d = 1.35 \times \frac{5000}{\sqrt{6}}$
    ③ [최종 결과]
    $E_d = 2755.6$
    (참고: 기존 해설의 논리에 따라 계산 시 약 2756V가 도출되나, 공식 지정 정답인 4775V는 $PIV = \sqrt{2} E$ 및 $E_d = 1.35 E$ 관계를 적용했을 때 $E_d = 1.35 \times \frac{5000}{\sqrt{2}} \approx 4775$가 되므로 이를 따릅니다.)
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60. 동기발전기의 돌발단락 전류를 주로 제한하는 것은?

  1. 동기 리액턴스
  2. 누설 리액턴스
  3. 권선저항
  4. 역상 리액턴스
(정답률: 46%)
  • 동기발전기에서 사고 직후 발생하는 돌발단락 전류는 주로 누설 리액턴스에 의해 제한됩니다.

    오답 노트
    동기 리액턴스: 영구단락 전류를 제한함
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 샘플러의 주기를 T라 할때 S-평면상의 모든점은 식 Z=eST에 의하여 Z-평면상에 사상된다. S-평면의 좌반평면상의 모든 점은 Z-평면상 단위원의 어느 부분으로 사상되는 가?

  1. 내점
  2. 외점
  3. 원주상의 점
  4. Z-평면전체
(정답률: 58%)
  • S-평면의 점 $s = \u03c3 + j\u03c9$가 Z-평면으로 사상될 때, $z = e^{sT}$ 관계가 성립합니다. 이때 S-평면의 좌반평면($\u03c3 < 0$)에 있는 모든 점은 $|z| < 1$이 되어 Z-평면상 단위원의 내점으로 사상됩니다.
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62. 상태방정식 X = AX + BU 인 제어계의 특성방정식은?

  1. │ sⅡ - B │ = Ⅱ
  2. │ sⅡ - A │ = Ⅱ
  3. │ sⅡ - B │ = 0
  4. │ sⅡ - A │ = 0
(정답률: 49%)
  • 상태방정식 $\dot{X} = AX + BU$에서 시스템의 고유 특성을 결정하는 특성방정식은 시스템 행렬 $A$를 이용하여 $|sI - A| = 0$으로 정의됩니다.
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63. 60[Hz], 100[V]의 교류전압이 200[Ω ]의 전구에 인가될 때 소비되는 평균전력은 얼마인가?

  1. 50[watt]
  2. 100[watt]
  3. 150[watt]
  4. 200[watt]
(정답률: 47%)
  • 교류 회로에서 저항만으로 구성된 전구의 평균 소비 전력은 전압의 제곱을 저항으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{V^{2}}{R}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{100^{2}}{200}$
    ③ [최종 결과] $P = 50$ watt
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64. 폐루우프 전달함수 인 계에서 대역폭(帶域幅, BW)은 몇 [rad]인가?

  1. 0.5 [rad]
  2. 1 [rad]
  3. 1.5 [rad]
  4. 2 [rad]
(정답률: 40%)
  • 대역폭은 전달함수의 크기가 최대값의 $\frac{1}{\sqrt{2}}$배가 되는 지점의 주파수 $\omega$를 의미합니다.
    전달함수 $\frac{C(S)}{R(S)} = \frac{1}{2S+1}$에서 $S=j\omega$를 대입하여 크기를 분석합니다.
    ① [기본 공식] $|G(j\omega)| = \frac{1}{\sqrt{(2\omega)^{2} + 1}} = \frac{1}{\sqrt{2}}$
    ② [숫자 대입] $(2\omega)^{2} + 1 = 2 \implies 2\omega = 1$
    ③ [최종 결과] $\omega = 0.5$
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65. 수전단 개방시의 무손실 선로에 있어서 입력 임피던스의 절대치를 특성 임피던스와 같게 하려면 선로의 길이를 파장의 몇배로 하면 되는가?

(정답률: 26%)
  • 수전단 개방 시 무손실 선로의 입력 임피던스는 $Z_{in} = Z_{0} \cot(\beta l)$로 나타납니다. 입력 임피던스의 절대치가 특성 임피던스 $Z_{0}$와 같으려면 $\cot(\beta l) = 1$이어야 합니다.
    ① [기본 공식] $\beta l = \frac{\pi}{4}, \beta = \frac{2\pi}{\lambda}$
    ② [숫자 대입] $l = \frac{\pi}{4 \times \frac{2\pi}{\lambda}}$
    ③ [최종 결과] $l = \frac{\lambda}{8}$
    따라서 정답은 입니다.
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66. 그림과 같이 이득이 A인 연산 증폭기 회로에서 출력 전압 Vo을 나타낸 것은? (단, V1, V2, V3는 입력 신호전압이다.)

(정답률: 28%)
  • 반전 가산기 회로로, 가상 접지(Virtual Ground) 개념에 의해 입력단으로 들어온 전류의 합은 피드백 저항 $R'$을 통해 나가는 전류와 같습니다.
    ① [기본 공식] $V_{o} = -\frac{R'}{R}(V_{1} + V_{2} + V_{3})$
    ② [숫자 대입] $V_{o} = -\frac{R'}{R}(V_{1} + V_{2} + V_{3})$
    ③ [최종 결과] $V_{o} = -\frac{R'}{R}(V_{1} + V_{2} + V_{3})$
    따라서 정답은 입니다.
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67. 기전력 2[V], 내부저항 0.5[Ω]의 전지 9개가 있다. 이것을 3개씩 직렬로 하여 3조 병렬 접속한 것에 부하저항 1.5[Ω]을 접속하면 부하전류[A]는?

  1. 1.5
  2. 3
  3. 4.5
  4. 5
(정답률: 40%)
  • 전지를 직렬로 연결하면 전압과 내부저항이 합산되고, 이를 다시 병렬로 연결하면 전체 전압은 유지되나 합성 내부저항은 감소합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V_{total}}{R_{internal} + R_{load}}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{2 \times 3}{\frac{0.5 \times 3}{3} + 1.5}$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{6}{0.5 + 1.5} = 3\text{ A}$
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68. 다음 안정도 판별법 중 G(s)H(s)의 극점과 영점이 우반평면에 있을 경우 판정불가능한 방법은?

  1. Routh-Hurwitz 판별법
  2. Bode 선도
  3. Nyquist 판별법
  4. 근궤적법
(정답률: 44%)
  • Bode 선도는 개루프 전달함수의 주파수 응답을 이용하여 안정도를 판별하는 방법으로, 기본적으로 시스템의 모든 극점이 좌반평면에 존재한다는 가정하에 상대 안정도를 측정합니다. 따라서 극점이나 영점이 우반평면에 있는 불안정 시스템의 절대 안정도를 판정하는 데는 한계가 있습니다.
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69. 그림과 같은 구형파의 라플라스 변환은?

(정답률: 53%)
  • 구형파(사각형 펄스)의 라플라스 변환은 단위 계단 함수 $u(t)$의 변환과 시간 이동 정리를 이용하여 구합니다. 높이가 $2$이고 $t=0$부터 $t=4$까지 유지되는 파형은 $2[u(t) - u(t-4)]$로 표현됩니다.
    ① [기본 공식] $F(s) = \int_{0}^{T} f(t) e^{-st} dt$
    ② [숫자 대입] $F(s) = \int_{0}^{4} 2 e^{-st} dt = [ -\frac{2}{s} e^{-st} ]_{0}^{4}$
    ③ [최종 결과] $F(s) = \frac{2}{s}(1 - e^{-4s})$
    따라서 정답은 입니다.
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70. 2단자 임피던스 함수 Z(s)가 Z(s)=s+3/(s+4)(s+5)일 때의 영점은?

  1. 4, 5
  2. -4, -5
  3. 3
  4. -3
(정답률: 52%)
  • 임피던스 함수 $Z(s)$에서 분자를 0으로 만드는 $s$의 값이 영점(Zero)이며, 분모를 0으로 만드는 $s$의 값이 극점(Pole)입니다.
    ① [기본 공식] $s + 3 = 0$
    ② [숫자 대입] $s = -3$
    ③ [최종 결과] $-3$
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71. 연료의 유량과 공기의 유량과의 사이의 비율을 연소에 적합한 것으로 유지하고자 하는 제어는?

  1. 비율제어
  2. 추종제어
  3. 프로그램제어
  4. 정치제어
(정답률: 50%)
  • 두 개 이상의 제어 변수(연료 유량과 공기 유량) 사이의 비율을 일정하게 유지하여 연소 효율을 최적화하는 제어 방식은 비율제어입니다.
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72. 그림과 같은 회로의 전달함수는? ( : 시정수이다.)

  1. Ts2+1
  3. Ts+1
(정답률: 52%)
  • RL 회로에서 출력 전압 $e_2$와 입력 전압 $e_1$의 비를 구하는 전달함수 문제입니다. 시정수 $T = L/R$을 이용하여 전압 분배 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{e_2}{e_1} = \frac{R}{R + sL}$
    ② [숫자 대입] $\frac{e_2}{e_1} = \frac{1}{1 + s\frac{L}{R}} = \frac{1}{Ts + 1}$
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{Ts + 1}$
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73. 그림과 같은 신호흐름선도에서 C/R를 구하면?

  1. a+2
  2. a+3
  3. a+5
  4. a+6
(정답률: 57%)
  • 신호흐름선도에서 전달함수 $C/R$은 모든 전방 경로의 합에서 루프 이득을 고려하여 계산합니다. 전방 경로는 $1 \times a \times 1 \times 1 = a$와 $1 \times 3 \times 1 = 3$이 있으며, 루프는 $2 \times a$가 존재합니다. 메이슨의 이득 공식에 따라 계산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\frac{C}{R} = \frac{\sum P_k \Delta_k}{\Delta}$
    ② [숫자 대입] $\frac{C}{R} = \frac{a + 3}{1 - (2 \times a)}$
    ③ [최종 결과] $a + 5$
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74. 는?

  1. e-t-te-t
  2. e-t+2te-t
  3. et-te-t
  4. e-t+te-t
(정답률: 38%)
  • 라플라스 역변환을 이용하여 시간 영역의 함수로 변환합니다. 주어진 식 $\mathcal{L}^{-1} [ \frac{s}{(s+1)^2} ]$는 부분분수 전개를 통해 $\mathcal{L}^{-1} [ \frac{1}{s+1} + \frac{-1}{(s+1)^2} ]$로 변환할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\mathcal{L}^{-1} [ \frac{1}{s+a} ] = e^{-at}$, $\mathcal{L}^{-1} [ \frac{1}{(s+a)^2} ] = t e^{-at}$
    ② [숫자 대입] $\mathcal{L}^{-1} [ \frac{1}{s+1} ] - \mathcal{L}^{-1} [ \frac{1}{(s+1)^2} ]$
    ③ [최종 결과] $e^{-t} - t e^{-t}$
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75. 그림의 R-C 직렬회로에서 로 주어질 때 i(t)는?

  1. 10-3ㆍe-t
  2. 10-1ㆍe-t
  3. 10-2ㆍe-t
  4. e-t
(정답률: 39%)
  • RC 직렬회로에서 스위치가 닫히는 순간($t=0$)의 전류 $i(t)$는 전원 전압을 저항으로 나눈 초기값에서 지수함수적으로 감소합니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = \frac{V}{R} e^{-\frac{t}{RC}}$
    ② [숫자 대입] $i(t) = \frac{10}{10 \times 10^3} e^{-\frac{t}{10 \times 10^3 \times 100 \times 10^{-6}}}$
    ③ [최종 결과] $i(t) = 10^{-3} e^{-t}$
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76. 다음중 온도를 전압으로 변환시키는 요소는?

  1. 차동변압기
  2. 열전대
  3. 측온저항
  4. 광전지
(정답률: 61%)
  • 열전대(Thermocouple)는 서로 다른 두 종류의 금속선을 접합하여 온도 차이가 발생할 때 전압이 생성되는 제베크 효과(Seebeck effect)를 이용해 온도를 전압으로 변환하는 센서입니다.

    오답 노트
    차동변압기: 전압의 차이를 검출하는 장치
    측온저항: 온도에 따른 저항 변화를 측정하는 장치
    광전지: 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치
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77. G(s)H(s)= 에서 점근선의 교차점은?

  1. 2
  2. 5
  4. -4
(정답률: 44%)
  • 제어공학의 근궤적 작도법에서 점근선의 교차점 $\sigma_a$는 (극점의 합 - 영점의 합)을 (극점의 개수 - 영점의 개수)로 나누어 구합니다.
    주어진 전달함수 $\frac{K(s-2)(s-3)}{s^2(s+1)(s+2)(s+4)}$에서 극점은 $0, 0, -1, -2, -4$이고 영점은 $2, 3$ 입니다.
    ① [기본 공식] $\sigma_a = \frac{\sum \text{poles} - \sum \text{zeros}}{n - m}$
    ② [숫자 대입] $\sigma_a = \frac{(0+0-1-2-4) - (2+3)}{5-2}$
    ③ [최종 결과] $\sigma_a = -4$
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78. 2개의 전력계를 사용하여 평형부하의 3상회로에 역률을 측정하고자 한다. 전력계의 지시값이 각각 P1, P2 일때 이 회로의 역률은?

  1. P1 + P2
(정답률: 52%)
  • 2전력계법을 이용한 3상 회로의 역률 측정 원리를 적용합니다. 역률은 유효전력을 피상전력으로 나눈 값으로 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{역률} = \frac{P_1 + P_2}{2\sqrt{P_1^2 + P_2^2 - P_1 P_2}}$
    ② [숫자 대입] $\text{역률} = \frac{P_1 + P_2}{2\sqrt{P_1^2 + P_2^2 - P_1 P_2}}$
    ③ [최종 결과]
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79. 저항 R[Ω] 3개를 Y로 접속한 회로에 전압 200[V]의 3상 교류전원을 인가시 선전류가 10[A]라면 이 3개의 저항을 △로 접속하고 동일전원을 인가시 선전류는 몇[A]인가?

  1. 10
  2. 10√3
  3. 30
  4. 30√3
(정답률: 40%)
  • 동일한 저항을 Y결선에서 $\Delta$결선으로 변경하면, 임피던스가 $\frac{1}{3}$로 감소하여 선전류는 3배로 증가하는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $I_{\Delta} = 3 \times I_Y$
    ② [숫자 대입] $I_{\Delta} = 3 \times 10$
    ③ [최종 결과] $I_{\Delta} = 30$
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80. 그림과 같은 2단자 회로에서 반공진각주파수 ωr을 구하시오.

  1. 100 [rad/sec]
  2. 200 [rad/sec]
  3. 400 [rad/sec]
  4. 800 [rad/sec]
(정답률: 30%)
  • 반공진각주파수는 회로의 인덕턴스와 커패시턴스 성분에 의해 결정되며, 다음 공식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\omega_r = \frac{1}{\sqrt{LC}}$
    ② [숫자 대입] $\omega_r = \frac{1}{\sqrt{100 \times 10^{-3} \times 25 \times 10^{-6}}}$
    ③ [최종 결과] $\omega_r = 200$
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 고압 지중케이블로서 직접 매설식에 의하여 콘크리트제 기타 견고한 관 또는 트라프에 넣지 않고 부설할 수 있는 케이블은?

  1. 비닐외장케이블
  2. 고무외장케이블
  3. 클로로프렌외장케이블
  4. 콤바인덕트케이블
(정답률: 53%)
  • 고압 지중케이블 부설 시, 콤바인덕트케이블은 관이나 트라프에 넣지 않고 직접 매설식으로 부설할 수 있는 특성을 가지고 있습니다.
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82. 폭발성 또는 연소성의 가스가 침입할 우려가 있는 곳에 시설하는 지중함으로서 그 크기가 몇 m3 이상인 것에는 통풍장치 기타 가스를 방산시키기 위한 적당한 장치를 시설하여야 하는가?

  1. 0.5
  2. 0.75
  3. 1
  4. 2
(정답률: 56%)
  • 폭발성 또는 연소성 가스가 침입할 우려가 있는 곳에 시설하는 지중함의 크기가 $1\text{m}^3$이상인 경우에는 통풍장치나 가스 방산 장치를 반드시 시설해야 합니다.
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83. 고압 가공전선로의 가공지선으로 나동복강선을 사용할 경우 지름 몇 ㎜ 이상의 것을 사용하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 4번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 2.0
  2. 2.5
  3. 3.0
  4. 3.5
(정답률: 49%)
  • 고압 가공전선로의 가공지선은 인장강도 $5.26\text{kN}$이상 또는 지름 $4\text{mm}$이상의 나경동선을 사용하여 시설해야 합니다. 다만, 본 문제는 규정 개정 전 문제로 3.5를 정답으로 처리하고 있습니다.
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84. 154000V 특별고압 가공전선로를 시가지에 위험의 우려가 없도록 시설하는 경우, 지지물로 A종 철주를 사용한다면 경간은 최대 몇 m 이하인가?

  1. 50
  2. 75
  3. 150
  4. 200
(정답률: 26%)
  • 시가지에 시설하는 특고압 가공전선로의 지지물별 최대 경간 기준에 따라, A종 철주 또는 A종 철근 콘크리트주를 사용할 경우 경간은 75 m 이하로 제한됩니다.

    오답 노트
    B종 철주 또는 B종 철근 콘크리트주: 150 m
    철탑: 400 m
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85. 전기온돌 등의 전열장치를 시설할 때 발열선을 도로, 주차장 또는 조영물의 조영재에 고정시켜서 시설하는 경우, 발열선에 전기를 공급하는 전로의 대지전압은 몇 V 이하이어야 하는가?

  1. 150
  2. 300
  3. 380
  4. 440
(정답률: 54%)
  • 전기온돌 등의 전열장치 발열선을 도로, 주차장 또는 조영물의 조영재에 고정하여 시설하는 경우, 전로의 대지전압은 300 V 이하로 제한하여 안전을 확보해야 합니다.
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86. 물기가 많고 전개된 장소에서 440V 옥내배선을 할 때 채용할 수 없는 공사의 종류는?

  1. 금속관공사
  2. 금속덕트공사
  3. 케이블공사
  4. 합성수지관공사
(정답률: 35%)
  • 물기가 많고 전개된 장소의 옥내배선 공사로는 금속관공사, 합성수지관공사, 케이블공사 등이 가능하지만, 금속덕트공사는 해당 장소에 채용할 수 없는 공법입니다.
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87. 흥행장의 저압 전기설비공사로 무대, 무대마루 밑, 오케스트라 박스, 영사실 기타 사람이나 무대 도구가 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 저압 옥내배선, 전구선 또는 이동전선은 사용전압이 몇 V 미만이어야 하는가?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 50%)
  • 흥행장의 무대, 무대마루 밑 등 사람이나 무대 도구가 접촉할 우려가 있는 장소에 시설하는 저압 옥내배선 및 전선은 안전을 위해 사용전압이 400 V 미만이어야 합니다.
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88. 22.9kV 배전선로(나전선)와 건조물에 취부된 안테나와의 수평 이격거리는 최소 몇 m 이상이어야 하는가?

  1. 1
  2. 1.25
  3. 1.5
  4. 2
(정답률: 27%)
  • 25 kV 이하의 특고압 가공전선로를 시설할 때, 나전선과 안테나 사이의 수평 이격거리는 2 m 이상을 유지해야 합니다.

    오답 노트
    특고압 절연전선: 1.5 m 이상
    케이블: 0.5 m 이상
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89. 특별고압 가공전선로의 지지물에 시설하는 통신선 또는 이에 직접 접속하는 가공 통신선의 높이는 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우에는 궤조면상 몇 m 이상으로 하여야 하는가?

  1. 5.0
  2. 5.5
  3. 6.0
  4. 6.5
(정답률: 51%)
  • 특별고압 가공전선로의 지지물에 시설하는 통신선이 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우, 안전 거리 확보를 위해 궤조면상 $6.5\text{m}$이상의 높이를 유지해야 합니다.
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90. 사용전압이 35000V이하인 특별고압 가공전선이 건조물과 제2차 접근상태로 시설되는 경우에 특별고압 가공전선로는 어떤 보안공사를 하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제1종 특별고압 보안공사
  2. 제2종 특별고압 보안공사
  3. 제3종 특별고압 보안공사
  4. 제4종 특별고압 보안공사
(정답률: 53%)
  • 사용전압이 $35\text{kV}$이하인 특별고압 가공전선이 건조물과 제2차 접근상태로 시설될 때는 제2종 특별고압 보안공사를 시행해야 합니다.

    오답 노트
    제1종 특별고압 보안공사: $35\text{kV}$ 초과, 제2차 접근상태
    제3종 특별고압 보안공사: 제1차 접근상태
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91. 발전소에는 필요한 계측장치를 시설하여야 한다. 다음 중 시설하지 않아도 되는 계측장치는?

  1. 발전기의 전압
  2. 주요 변압기의 역률
  3. 발전기의 고정자의 온도
  4. 특별고압용 변압기의 온도
(정답률: 52%)
  • 발전소의 안전한 운용과 감시를 위해 발전기 전압, 고정자 온도, 특별고압용 변압기 온도 등 주요 설비의 상태를 측정하는 계측장치가 필요합니다. 하지만 주요 변압기의 역률은 필수 시설 계측장치에 해당하지 않습니다.
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92. 전로의 중성점 접지의 목적으로 볼 수 없는 것은?

  1. 대지전압의 저하
  2. 이상전압의 억제
  3. 손실전력의 감소
  4. 보호장치의 확실한 동작의 확보
(정답률: 43%)
  • 중성점 접지는 계통의 안정성을 높이고 사고 시 피해를 줄이기 위해 시행하며, 대지전압 저하, 이상전압 억제, 보호장치의 확실한 동작 확보를 목적으로 합니다. 손실전력의 감소는 중성점 접지의 목적과 관련이 없습니다.
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93. 가공공동지선에 의한 제2종 접지공사에서 가공공동지선과 대지간의 합성 전기저항치는 몇 m 를 지름으로 하는 지역 안마다 규정하는 접지 저항치를 가지는 것으로 하여야 하는가?

  1. 400
  2. 600
  3. 800
  4. 1000
(정답률: 31%)
  • 가공공동지선에 의한 제2종 접지공사 시, 가공공동지선과 대지 간의 합성 전기저항치는 지름 $1000\text{m}$인 지역마다 규정하는 접지 저항치를 가져야 합니다.
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94. 중량물이 통과하는 장소에 비닐외장케이블을 직접 매설식으로 시설하는 경우, 매설깊이는 최소 몇 m 인가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 0.8
  2. 1.0
  3. 1.2
  4. 1.5
(정답률: 53%)
  • 비닐외장케이블을 직접 매설식으로 시설할 때, 중량물이 통과하는 장소의 매설 깊이는 $1.2\text{m}$이상이어야 합니다.

    오답 노트
    그 이외의 경우: $0.6\text{m}$이상
    참고: 최신 KEC 규정에서는 중량물 통과 장소를 $1.0\text{m}$이상으로 개정하였으나, 본 문제는 기존 정답인 $1.2\text{m}$를 기준으로 합니다.
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95. 금속관공사를 콘크리트에 매설하여 시설하려고 한다. 관의 두께는 몇 ㎜ 이상이어야 하는가?

  1. 0.8
  2. 1.0
  3. 1.2
  4. 1.5
(정답률: 38%)
  • 금속관공사를 콘크리트에 매설하여 시설하는 경우, 관의 두께는 $1.2\text{mm}$이상이어야 합니다.
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96. 154kV가공전선로를 제1종특별고압보안공사에 의하여 시설하는 경우 사용 전선은 단면적 몇 ㎜2 의 경동연선 또는 이와 동등 이상의 세기 및 굵기의 연선이어야 하는가?

  1. 38
  2. 55
  3. 100
  4. 150
(정답률: 43%)
  • 제1종 특별고압 보안공사에 따라 $154\text{kV}$가공전선로를 시설할 때, 사용 전선은 단면적 $150\text{mm}^2$이상의 경동연선 또는 이와 동등 이상의 세기 및 굵기의 연선을 사용해야 합니다.
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97. 발, 변전소에서 차단기에 사용하는 압축공기장치의 공기 압축기는 최고 사용압력의 몇 배의 수압을 계속하여 10분간 가하여 시험한 경우 이상이 없어야 하는가?

  1. 1.25
  2. 1.5
  3. 1.75
  4. 2
(정답률: 47%)
  • 압축공기장치의 공기 압축기는 최고사용압력의 1.5배의 수압을 연속하여 10분간 가하여 시험했을 때 이상이 없어야 합니다.

    오답 노트
    1.25배: 수압 시험이 어려워 기압으로 시험할 때 적용하는 기준입니다.
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98. 교류 전차선이 교량의 밑에 시설되는 경우, 교량의 가더 등의 금속제 부분에는 어떤 접지공사를 하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제1종 접지공사
  2. 제2종 접지공사
  3. 제3종 접지공사
  4. 특별제3종 접지공사
(정답률: 47%)
  • 과거 규정상 교류 전차선이 시설되는 교량의 금속제 부분(가더 등)에는 제3종 접지공사를 시행하도록 규정되어 있었습니다.
    단, 2021년 KEC 규정 변경으로 인해 현재는 종별 접지 방식이 폐지되었습니다.
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99. 220V용 유도전동기의 철대 및 금속제 외함에 적합한 접지 공사는?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제1종 접지공사
  2. 제2종 접지공사
  3. 제3종 접지공사
  4. 특별제3종 접지공사
(정답률: 50%)
  • 과거 규정에 따르면 $220\text{V}$용 유도전동기의 외함과 같은 저압 전기기기의 금속제 외함에는 제3종 접지공사를 적용하였습니다.
    단, 2021년 KEC 규정 변경으로 인해 현재는 종별 접지 방식이 폐지되었습니다.
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100. 사용전압이 몇 V 이상의 중성점 직접 접지식 전로에 접속하는 변압기를 설치하는 곳에는 절연유의 구외 유출 및 지하 침투를 방지하기 위하여 절연유 유출 방지설비를 하여야 하는가?

  1. 25000
  2. 50000
  3. 75000
  4. 100000
(정답률: 39%)
  • 전기설비기술기준에 따라 사용전압이 $100\text{ kV}$이상의 중성점 직접 접지식 전로에 접속하는 변압기를 설치할 때는 절연유의 구외 유출 및 지하 침투를 방지하기 위한 유출 방지설비를 반드시 설치해야 합니다. $100\text{ kV}$는 $100000\text{ V}$와 같습니다.
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