전기기사 필기 기출문제복원 (2004-05-23)

전기기사 2004-05-23 필기 기출문제 해설

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전기기사
(2004-05-23 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 면전하밀도가 ρs[C/m2]인 무한히 넓은 도체판에서 R[m] 만큼 떨어져 있는 점의 전계의 세기는 몇 V/m 인가?

(정답률: 66%)
  • 무한히 넓은 도체판(무한 평면)에서 발생하는 전계의 세기는 거리 $R$에 관계없이 면전하밀도와 유전율에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{\rho_{s}}{2\epsilon_{0}}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{\rho_{s}}{2\epsilon_{0}}$
    ③ [최종 결과] $E = \frac{\rho_{s}}{2\epsilon_{0}}$
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2. 무한장 직선도선에 흐르는 직류전류 I에 의해, 무한장 직선도선의 전류 상하에 존재하는 자침이, 그림과 같이 자침중심축을 중심으로 회전하여 정지하였다. (ㄱ) (ㄴ)(ㄷ) (ㄹ)의 극을 순서적으로 잘 배열한 것은?

  1. S, N, S, N
  2. S, N, N, S
  3. N, S, N, S
  4. N, S, S, N
(정답률: 48%)
  • 암페어의 오른나사 법칙에 따라 전류 $I$ 방향으로 엄지를 향하면 자계의 방향은 도선을 감싸는 원형이 됩니다.
    도선 상단에서는 자계가 화면 안쪽으로 들어가므로 자침의 끝이 N극이 되어 (ㄴ)은 N, (ㄷ)은 S가 됩니다. 도선 하단에서는 자계가 화면 바깥쪽으로 나오므로 자침의 끝이 S극이 되어 (ㄹ)은 S, (ㄱ)은 N이 됩니다.
    따라서 순서는 N, S, S, N입니다.
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3. 면적 100cm2 인 두장의 금속판을 0.5cm 인 일정 간격으로 평행 배치한 후 양판간에 1000V의 전위를 인가하였을 때 단위면적당 작용하는 흡인력은 몇 N/m2 인가?

  1. 1.77×10-1
  2. 1.77×10-2
  3. 3.54×10-1
  4. 3.54×10-2
(정답률: 37%)
  • 평행판 사이의 전계 세기를 먼저 구한 후, 이를 이용해 단위면적당 흡인력을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $F = \frac{1}{2} \epsilon E^{2} = \frac{1}{2} \epsilon (\frac{V}{d})^{2}$
    ② [숫자 대입] $F = \frac{1}{2} \cdot 8.85 \cdot 10^{-12} \cdot (\frac{1000}{0.005})^{2}$
    ③ [최종 결과] $F = 1.77 \cdot 10^{-1}$
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4. 영역 1의 자유공간에서 전파 와 자파 가 비유전율 εr=3을 가진 유전체 영역으로 수직하게 입사 될 때 계면에서의 값으로 틀린 것은?

  1. 반사 전파의 크기는 이다.
  2. 투과 전파의 크기는 이다.
  3. 반사 자파의 크기는 이다.
  4. 투과 자파의 크기는 이다.
(정답률: 41%)
  • 자유공간에서 유전체로 수직 입사할 때, 각 매질의 고유 임피던스를 이용하여 반사와 투과 계수를 계산합니다.
    먼저 각 영역의 임피던스를 구합니다.
    $$Z_{o1} = 377 \Omega$$
    $$Z_{o2} = \frac{377}{\sqrt{3}} = 217.7 \Omega$$
    반사 자파의 크기 $H_3$는 반사 계수의 부호를 반전시켜 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H_3 = -\frac{Z_{o2} - Z_{o1}}{Z_{o2} + Z_{o1}} H_0$
    ② [숫자 대입] $H_3 = -\frac{217.7 - 377}{217.7 + 377} H_0$
    ③ [최종 결과] $H_3 = 0.268 H_0$
    따라서 반사 자파의 크기가 라고 설명한 내용은 틀린 것입니다.
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5. Maxwell의 전자기파 방정식이 아닌 것은?

  1. ∮cHㆍdl=nI
  3. ∮sDㆍds=fvρdv
  4. ∮sBㆍds=0
(정답률: 49%)
  • 맥스웰 방정식은 가우스 법칙, 가우스 자기 법칙, 패러데이 법칙, 암페어-맥스웰 법칙의 4가지로 구성됩니다. $\oint_{c} H \cdot dl = nI$는 단순한 암페어 주회 적분 법칙으로, 변위 전류 항이 포함되지 않아 전자기파의 전파를 설명하는 맥스웰 방정식의 최종 형태라고 볼 수 없습니다.

    오답 노트
    $\oint_{s} D \cdot ds = \int_{v} \rho dv$: 전계에 대한 가우스 법칙
    $\oint_{s} B \cdot ds = 0$: 자계에 대한 가우스 법칙
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6. x ＞ 0 인 영역에서 ε1 = 3 인 유전체, x ＜ 0 인 영역에 ε2 = 5인 유전체가 있다. 유전률 ε2 인 영역에서 전계 E 2 = 20a x + 30a y - 40a z[V/m]일 때, 유전률 ε1 인 영역에서의 전계 E1 은 몇 V/m 인가?

  2. 20a x+90a y-40a z
  3. 100a x+10a y-40a z
  4. 60a x+30a y-40a z
(정답률: 73%)
  • 유전체 경계 조건에 따라 전속밀도의 법선 성분은 연속($D_{1x} = D_{2x}$)이고, 전계의 접선 성분은 연속($E_{1y} = E_{2y}, E_{1z} = E_{2z}$)입니다.
    법선 성분 $E_{1x}$는 $\epsilon_1 E_{1x} = \epsilon_2 E_{2x}$ 관계를 이용해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E_{1x} = \frac{\epsilon_2}{\epsilon_1} E_{2x}$
    ② [숫자 대입] $E_{1x} = \frac{5}{3} \times 20 = \frac{100}{3}$
    ③ [최종 결과] $E_1 = \frac{100}{3} a_x + 30 a_y - 40 a_z$
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7. 쌍극자 모멘트가 M[Cㆍm]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: 69%)
  • 전기쌍극자에 의한 전계의 크기는 축방향과 점 P를 잇는 선분 사이의 각도 $\theta$에 따라 결정되며, $\cos \theta$ 값이 최대가 될 때 전계가 최대가 됩니다.
    $$E = \frac{M}{4\pi\epsilon_0 r^3} \sqrt{1 + 3\cos^2\theta}$$
    위 식에서 $\cos^2\theta$가 최대가 되는 $\theta = 0$일 때 전계의 크기가 최대가 됩니다.
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8. 자계 중에 이것과 직각으로 놓인 도선에 I[A]의 전류를 흘리니 F[N]의 힘이 작용하였다. 이 도선을 v[m/s]의 속도로 자계와 직각으로 운동시키면 기전력은 몇 V 인가?

(정답률: 62%)
  • 자계 내 도선이 받는 힘의 공식과 운동 기전력 공식을 연립하여 기전력을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = BIl$$
    $$E = BLv$$
    ② [숫자 대입]
    $BL = \frac{F}{I}$를 기전력 공식에 대입
    $$E = \frac{F}{I} \times v$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = \frac{Fv}{I}$$
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9. 전기회로에서 도전도(℧/m)에 대응하는 것은 자기회로에서 무엇인가?

  1. 자속
  2. 기자력
  3. 투자율
  4. 자기저항
(정답률: 73%)
  • 전기회로의 도전도는 전류의 흐름을 얼마나 잘 돕는지를 나타내는 척도이며, 이에 대응하는 자기회로의 개념은 자속의 흐름을 돕는 정도인 투자율입니다.
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10. N회 감긴 환상코일의 단면적이 S[m2]이고 평균 길이가 ℓ[m]이다. 이 코일의 권수를 반으로 줄이고 인덕턴스를 일정하게 하려고 할 때, 다음 중 옳은 것은?

  1. 단면적을 2배로 한다.
  2. 길이를 1/4 배로 한다.
  3. 전류의 세기를 4배로 한다.
  4. 비투자율을 2배로 한다.
(정답률: 72%)
  • 환상코일의 인덕턴스 공식에서 권수 $N$이 $1/2$배가 되었을 때, 인덕턴스 $L$을 일정하게 유지하기 위한 조건을 찾습니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu S N^{2}}{\ell}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{\mu S (\frac{1}{2}N)^{2}}{\frac{1}{4}\ell}$
    ③ [최종 결과] $\ell = \frac{1}{4}\ell$
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11. 강자성체의 히스테리시스 루프의 면적은?

  1. 강자성체의 단위 체적당의 필요한 에너지이다.
  2. 강자성체의 단위 면적당의 필요한 에너지이다.
  3. 강자성체의 단위 길이당의 필요한 에너지이다.
  4. 강자성체의 전체 체적의 필요한 에너지이다.
(정답률: 65%)
  • 강자성체에 자계를 가했을 때 나타나는 히스테리시스 루프의 면적은 자화 과정에서 손실되는 에너지, 즉 단위 체적당 에너지 손실을 의미합니다.
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12. 10A의 전류가 흐르고 있는 도선이 자계내에서 운동하여 5Wb의 자속을 끊었다고 하면, 이 때 전자력이 한 일은 몇 Ｊ 인가?

  1. 25
  2. 50
  3. 75
  4. 100
(정답률: 48%)
  • 전자력이 한 일은 유도기전력에 의해 소비된 에너지와 같으며, 자속의 변화량과 전류의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = \Phi I$
    ② [숫자 대입] $W = 5 \times 10$
    ③ [최종 결과] $W = 50$ J
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13. 8m 길이의 도선으로 만들어진 정방형 코일에 π[A]가 흐를 때 정방형의 중심점에서의 자계의 세기는 몇 A/m 인가?

  2. √2
  3. 2√2
  4. 4√2
(정답률: 42%)
  • 정방형 코일의 중심점에서의 자계 세기는 한 변의 길이 $l$과 전류 $I$를 이용하여 계산합니다. 전체 길이 $8\text{m}$이므로 한 변의 길이 $l = 2\text{m}$입니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{2\sqrt{2} I}{\pi l}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{2\sqrt{2} \times \pi}{\pi \times 2}$
    ③ [최종 결과] $H = \sqrt{2}$
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14. 면적 A[m2], 간격 d[m]인 평행판콘덴서의 전극판에 비유전률 εr 인 유전체를 가득히 채웠을 때 전극판간에 V[V]를 가하면 전극판을 떼어내는데 필요한 힘은 몇 N 인가?

(정답률: 41%)
  • 평행판 콘덴서의 전극판 사이에 작용하는 정전기력은 에너지 밀도에 면적을 곱하여 구할 수 있으며, 전계 $E = V/d$를 대입하여 유도합니다.
    $$\frac{\epsilon_{0} \epsilon_{r} V^{2} A}{2d^{2}}$$
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15. 유전률 ε=10 이고 전계의 세기가 100V/m인 유전체 내부에 축적되는 에너지 밀도는 몇 Ｊ/m3 인가?

  1. 2.5×104
  2. 5×104
  3. 4.5×109
  4. 9×109
(정답률: 53%)
  • 유전체 내부에 축적되는 에너지 밀도는 유전율과 전계 세기의 제곱에 비례하는 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{1}{2} \epsilon E^{2}$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{1}{2} \times 10 \times 100^{2}$
    ③ [최종 결과] $W = 5 \times 10^{4}$
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16. 환상철심에 권수 NA인 A코일과 권수 NB인 B코일이 있을 때, A코일의 자기인덕턴스가 LA[H]라면 두 코일의 상호인덕턴스는 몇 H 인가?

(정답률: 76%)
  • 상호인덕턴스는 두 코일의 권수비에 비례합니다. A코일의 자기인덕턴스 $L_{A}$와 두 코일의 권수 $N_{A}, N_{B}$를 이용하여 상호인덕턴스를 구할 수 있습니다.
    $$\frac{L_{A}N_{B}}{N_{A}}$$
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17. 내도체의 반지름이 a[m]이고, 외도체의 내반지름이 b[m], 외반지름이 c[m]인 동축케이블의 단위길이당 자기인덕턴스는 몇 H/m 인가?

(정답률: 71%)
  • 동축케이블의 단위길이당 자기인덕턴스는 내도체 반지름 $a$와 외도체 내반지름 $b$ 사이의 공간에 형성되는 자계에 의해 결정됩니다.
    $$\frac{\mu_{0}}{2\pi} \ln \frac{b}{a}$$
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18. 전위함수 V=5x2y+z[V]일 때 점(2,-2,2)에서 체적전하밀도 ρ[C/m3]의 값은?

  1. 5εo
  2. 10εo
  3. 20εo
  4. 25εo
(정답률: 42%)
  • 포아송 방정식을 이용하여 전위함수로부터 체적전하밀도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\rho = -\epsilon_0 \nabla^2 V$$
    ② [숫자 대입]
    $$\rho = -\epsilon_0 (\frac{\partial^2 V}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 V}{\partial y^2} + \frac{\partial^2 V}{\partial z^2}) = -\epsilon_0 (10y + 0 + 0)$$
    점 $(2, -2, 2)$를 대입하면 $\rho = -\epsilon_0 (10 \times -2) = 20\epsilon_0$
    ③ [최종 결과]
    $$\rho = 20\epsilon_0$$
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19. 비유전률 4, 비투자율 4인 매질내에서의 전자파의 전파속도는 자유공간에서의 빛의 속도의 몇 배인가?

  1. 1/3
  2. 1/4
  3. 1/9
  4. 1/16
(정답률: 70%)
  • 매질 내에서의 전파속도는 자유공간에서의 빛의 속도를 비유전율과 비투자율의 제곱근의 곱으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{c}{\sqrt{\epsilon_r \mu_r}}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{c}{\sqrt{4 \times 4}}$
    ③ [최종 결과] $v = \frac{1}{4}c$
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20. 반지름 a[m], 전하 Q[C]을 가진 두 개의 물방울이 합쳐서 한개의 물방울이 되었다. 합쳐진 후의 정전에너지를 합쳐지기 전과 비교하면 어떻게 되는가?

  1. 변화하지 않는다.
  2. 2배로 감소한다.
  3. 1/2로 감소한다.
  4. 증가한다.
(정답률: 42%)
  • 두 물방울이 합쳐지면 전체 전하량은 $2Q$가 되고, 부피 보존 법칙에 의해 반지름은 $\sqrt[3]{2}a$로 증가합니다. 정전에너지는 $U = \frac{Q^2}{8\pi\epsilon a}$에 비례하는데, 전하량의 제곱 증가분이 반지름의 증가분보다 크기 때문에 전체 정전에너지는 증가하게 됩니다.
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2과목: 전력공학

21. 유효낙차 100m, 최대사용수량 20m3/s인 발전소의 최대 출력은 약 몇 kW 인가? (단, 수차 및 발전기의 합성효율은 85% 라 한다.)

  1. 14160
  2. 16660
  3. 24990
  4. 33320
(정답률: 70%)
  • 수력 발전소의 출력은 유효낙차, 사용수량, 효율을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = 9.8 \times Q \times H \times \eta$
    ② [숫자 대입] $P = 9.8 \times 20 \times 100 \times 0.85$
    ③ [최종 결과] $P = 16660$ kW
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22. 가공 송전선로에서 이상전압의 내습에 대한 대책으로 틀린 것은?

  1. 철탑의 탑각 접지저항을 작게 한다.
  2. 기기 보호용으로서의 피뢰기를 설치한다.
  3. 가공지선을 설치한다.
  4. 차폐각을 크게 한다.
(정답률: 55%)
  • 차폐각이 작을수록 가공지선이 송전선을 더 잘 보호하여 보호율이 높아집니다. 따라서 차폐각을 크게 하는 것은 이상전압 내습 대책으로 적절하지 않습니다.
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23. 차단기 절연유를 여과한 후 절연내력을 시험하였을 때 절연내력은 최소 몇 kV 이상이면 양호한 것으로 판단 하는가? (단, 절연유 시험기기는 구직경 12.5mm로 간격 2.5mm에서 내압시험을 하였을 경우이다.)

  1. 15
  2. 30
  3. 50
  4. 100
(정답률: 34%)
  • 차단기 절연유의 절연내력 시험 기준에 관한 문제입니다. 구직경 $12.5\text{mm}$, 간격 $2.5\text{mm}$ 조건에서 시험했을 때, 절연유의 상태가 양호하다고 판단하는 최소 기준 전압은 $30\text{kV}$입니다.
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24. 송전 전력, 부하 역률, 송전 거리, 전력 손실 및 선간 전압이 같을 경우 3상3선식에서 전선 한 가닥에 흐르는 전류는 단상 2선식에서 전선 한 가닥에 흐르는 경우의 몇 배가 되는가?

  2. 2/3배
  3. 3/4배
  4. 4/9배
(정답률: 44%)
  • 송전 전력과 전압이 동일할 때, 3상 3선식과 단상 2선식의 선전류 비율을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$I_{3\phi} = \frac{P}{\sqrt{3} V \cos\theta}$$
    $$I_{1\phi} = \frac{P}{2 V \cos\theta}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{I_{3\phi}}{I_{1\phi}} = \frac{2}{\sqrt{3}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{1}{\sqrt{3}}$$
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25. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 저압뱅킹방식은 전압 동요를 경감할 수 있다.
  2. 밸런서는 단상2선식에 필요하다.
  3. 수용률이란 최대수용전력을 설비용량으로 나눈 값을 퍼센트로 나타낸다.
  4. 배전선로의 부하율이 F일 때 손실계수는 F와 F2의 사이의 값이다.
(정답률: 74%)
  • 밸런서는 단상 3선식 배전 방식에서 중성선에 흐르는 전류를 0으로 만들어 전압 불평형을 방지하기 위해 사용합니다.

    오답 노트
    밸런서는 단상 2선식이 아닌 단상 3선식에 필요합니다.
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26. 저압 배전선로의 플리커(fliker) 전압의 억제 대책으로 볼 수 없는 것은?

  1. 내부 임피던스가 작은 대용량의 변압기를 선정한다.
  2. 배전선은 굵은 선으로 한다.
  3. 저압뱅킹방식 또는 네트워크방식으로 한다.
  4. 배전선로에 누전차단기를 설치한다.
(정답률: 46%)
  • 플리커 현상은 전압의 급격한 변동으로 인해 조명이 깜빡이는 현상입니다. 이를 억제하기 위해서는 전원 임피던스를 낮추어 전압 변동을 최소화해야 합니다.

    오답 노트
    배전선로에 누전차단기를 설치하는 것은 누전으로 인한 감전 및 화재 예방을 위한 안전 조치이며, 전압 변동(플리커) 억제와는 관련이 없습니다.
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27. 345kV 2회선 선로의 선로 길이가 220km 이다. 송전용량 계수법에 의하면 송전용량은 약 몇 MW 인가? (단, 345kV의 송전용량 계수는 1200 이다.)

  1. 525
  2. 650
  3. 1050
  4. 1300
(정답률: 20%)
  • 송전용량 계수법을 이용하여 2회선 선로의 총 송전용량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{V^{2}}{\ell} \times K \times n$ (여기서 $V$: 전압, $\ell$: 거리, $K$: 계수, $n$: 회선 수)
    ② [숫자 대입] $P = \frac{345^{2}}{220} \times 1200 \times 2$
    ③ [최종 결과] $P = 1300$ MW
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28. 역률 개선용 콘덴서를 부하와 병렬로 연결하고자 한다. △결선방식과 Y결선방식을 비교하면 콘덴서의 정전용량(단위: ㎌)의 크기는 어떠한가?

  1. △결선방식과 Y결선방식은 동일하다.
  2. Y결선방식이 △결선방식의 1/2 용량이다.
  3. △결선방식이 Y결선방식의 1/3 용량이다.
  4. Y결선방식이 △결선방식의 용량이다.
(정답률: 65%)
  • 동일한 전압 조건에서 $\Delta$결선 시 콘덴서에 걸리는 전압은 상전압 $V$이고, Y결선 시에는 상전압이 $\frac{V}{\sqrt{3}}$이 됩니다. 정전용량 $C$는 전압의 제곱에 반비례하여 동일한 보상 전력을 제공하므로, $\Delta$결선 방식의 정전용량은 Y결선 방식의 $\frac{1}{3}$배가 됩니다.
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29. 배전선의 전력손실 경감 대책이 아닌 것은?

  1. Feeder 수를 늘린다.
  2. 역률을 개선한다.
  3. 배전 전압을 높인다.
  4. Network 방식을 채택한다.
(정답률: 59%)
  • 전력손실 $P_{loss} = I^{2}R$ 공식을 바탕으로 손실을 줄이려면 전류를 낮추거나 저항을 줄여야 합니다. 역률 개선과 전압 승압은 전류를 감소시켜 손실을 줄이며, Network 방식은 전원 공급 경로를 다변화하여 신뢰도를 높이고 손실을 줄입니다. 하지만 Feeder 수를 단순히 늘리는 것은 전력손실 경감의 직접적인 대책이 아닙니다.
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30. 기력발전소에서 1톤의 석탄으로 발생할 수 있는 전력량은 약 몇 kWh 인가? (단, 석탄의 발열량은 5500kcal/kg이고 발전소 효율을 33%로 한다.)

  1. 1860
  2. 2110
  3. 2580
  4. 2840
(정답률: 54%)
  • 연료의 발열량과 발전소 효율을 이용하여 발생 가능한 전력량을 계산하는 문제입니다. $1\text{kWh}$는 $860\text{kcal}$에 해당함을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{\eta \cdot m \cdot H}{860}$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{0.33 \cdot 1000 \cdot 5500}{860}$
    ③ [최종 결과] $W = 2110$
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31. 다음 중 전력원선도에서 알 수 없는 것은?

  1. 전력
  2. 역률
  3. 손실
  4. 코로나 손실
(정답률: 72%)
  • 전력원선도는 전력 계통의 전력 흐름을 시각적으로 나타낸 도표로, 전력, 역률, 전력 손실 등을 파악할 수 있습니다. 하지만 코로나 손실은 전선 표면의 전계 강도가 임계치를 넘었을 때 발생하는 국부적인 현상으로, 전력원선도를 통해 분석하는 항목이 아닙니다.
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32. 3상용 차단기의 정격 차단용량은?

  1. √3 ×정격전압×정격차단전류
  2. 3×정격전압×정격차단전류
  3. √3 ×정격전압×정격전류
  4. 3×정격전압×정격전류
(정답률: 75%)
  • 3상 전력 계통에서 차단기의 정격 차단용량은 3상 전력 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_s = \sqrt{3} V I_s$$
    ② [숫자 대입]
    $$P_s = \sqrt{3} \times \text{정격전압} \times \text{정격차단전류}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sqrt{3} \times \text{정격전압} \times \text{정격차단전류}$$
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33. 그림과 같이 4단자 정수가 A 1 , B 1 , C 1 , D 1 인 송전선로의 양단에 Z s , Z r 의 임피던스를 갖는 변압기가 연결된 경우의 합성 4단자정수 중 A 의 값은?

  1. A =C1
  2. A =B1+A1Zr
  3. A =A1+C1Zs
  4. A =D1+C1Zr
(정답률: 50%)
  • 송전선로의 앞뒤에 임피던스 $Z_s$와 $Z_r$이 직렬로 연결된 경우, 전체 합성 4단자 정수 $A$는 각 행렬의 곱으로 계산됩니다.
    $$\begin{bmatrix} A & B \\ C & D \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & Z_s \\ 0 & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} A_1 & B_1 \\ C_1 & D_1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & Z_r \\ 0 & 1 \end{bmatrix}$$
    위 행렬 곱셈의 결과에서 $A$ 성분은 다음과 같이 도출됩니다.
    $$A = A_1 + C_1 Z_s$$
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34. 중성점 직접 접지방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 1선 지락시 건전상의 전압은 거의 상승하지 않는다.
  2. 변압기의 단절연(段絶緣)이 가능하다.
  3. 개폐 서지의 값을 저감시킬 수 있으므로 피뢰기의 책무를 경감시키고 그 효과를 증대시킬 수 있다.
  4. 1선 지락전류가 적어 차단기가 처리해야 할 전류가 적다.
(정답률: 61%)
  • 중성점 직접 접지방식은 지락 사고 시 지락 전류가 매우 크게 흐르는 특징이 있습니다. 따라서 차단기가 처리해야 할 전류가 매우 큽니다.

    오답 노트
    1선 지락 시 건전상 전압 상승 억제, 변압기 단절연 가능, 피뢰기 책무 경감 등은 직접 접지방식의 올바른 특징입니다.
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35. 비등수형 원자로의 특색에 대한 설명이 틀린 것은?

  1. 열교환기가 필요하다.
  2. 기포에 의한 자기 제어성이 있다.
  3. 순환펌프로서는 급수펌프뿐이므로 펌프동력이 작다.
  4. 방사능 때문에 증기는 완전히 기수분리를 해야 한다.
(정답률: 58%)
  • 비등수형 원자로는 원자로 내에서 직접 물을 끓여 증기를 발생시켜 터빈으로 보내는 방식이므로, 별도의 열교환기가 필요 없습니다. 열교환기가 필요한 방식은 가압수형(PWR) 원자로입니다.
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36. 전력용콘덴서를 변전소에 설치할 때 직렬리액터를 설치코자 한다. 직렬리액터의 용량을 결정하는 식은? (단, fo 는 전원의 기본주파수, C 는 역률개선용콘덴서의 용량, L 은 직렬리액터의 용량임)

(정답률: 67%)
  • 전력용 콘덴서의 제5고조파를 제거하기 위해 설치하는 직렬리액터는 제5고조파 주파수($$5f_0$$)에서 리액턴스와 커패시턴스가 공진하도록 설계합니다.
    ① [기본 공식]
    $$2\pi(5f_0)L = \frac{1}{2\pi(5f_0)C}$$
    ② [수식 정리]
    $$10\pi f_0 L = \frac{1}{10\pi f_0 C}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{정답은 } $$
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37. 제3조파의 단락전류가 흘러서 일반적으로 사용되지 않는 변압기 결선방식은?

  1. △-Y
  2. Y-△
  3. Y-Y
  4. △-△
(정답률: 66%)
  • Y-Y 결선은 제3고조파를 억제할 수 있는 경로(델타 결선과 같은 순환 경로)가 없습니다. 이로 인해 제3고조파 전류가 흐르게 되면 기전력이 왜곡되어 통신선 유도 장해를 일으키거나 변압기 운전 상태를 불안정하게 만들기 때문에 일반적으로 사용되지 않습니다.
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38. 온도가 t[℃]상승했을 때의 이도는 약 몇 m 정도 되는가? (단, 온도 변화전의 이도를 D1[m], 경간을 S[m], 전선의 온도계수를 α라 한다.)

(정답률: 37%)
  • 온도 상승에 따른 전선의 길이 변화와 이도(Dip)의 관계식을 이용하여 유도합니다. 전선의 길이는 온도계수 $\alpha$와 온도 변화 $t$에 의해 증가하며, 이는 이도의 증가로 이어집니다.
    ① [기본 공식] $D_2 = \sqrt{D_1^2 + \frac{3}{8} \alpha t S^2}$
    ② [숫자 대입] (공식 자체가 최종 형태이므로 대입 생략)
    ③ [최종 결과] $\sqrt{D_1^2 + \frac{3}{8} S^2 \alpha t}$
    따라서 정답은 입니다.
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39. 보호계전기의 한시 특성 중 정한시에 관한 설명을 바르게 표현한 것은?

  1. 입력 크기에 관계없이 정해진 시간에 동작한다.
  2. 입력이 커질수록 정비례하여 동작한다.
  3. 입력 150%에서 0.2초 이내에 동작한다.
  4. 입력 200%에서 0.04초 이내에 동작한다.
(정답률: 74%)
  • 정한시 특성이란 입력되는 고장 전류의 크기와 관계없이, 설정된 동작 시간이 지나면 정확히 동작하는 특성을 말합니다.

    오답 노트
    입력이 커질수록 동작 시간이 짧아지는 특성은 반한시 특성에 해당합니다.
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40. 6.6kV 고압 배전선로(비접지 선로)에서 지락보호를 위하여 특별히 필요치 않은 것은?

  1. 과전류계전기(OCR)
  2. 선택접지계전기(SGR)
  3. 영상변류기(ZCT)
  4. 접지변압기(GPT)
(정답률: 44%)
  • 비접지 선로의 지락 보호를 위해서는 지락 사고 시 발생하는 영상 전압과 영상 전류를 검출하는 것이 핵심입니다. 따라서 GPT(접지변압기)로 영상 전압을 검출하고, ZCT(영상변류기)와 SGR(선택접지계전기)을 통해 사고 회선을 선택적으로 차단해야 합니다. 반면, 과전류계전기(OCR)는 주로 단락 사고나 과부하 보호에 사용되며, 비접지 선로의 지락 전류는 매우 작기 때문에 지락 보호를 위한 주된 수단으로 적합하지 않습니다.
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3과목: 전기기기

41. 동기전동기에 설치한 제동권선의 역할에 해당되지 않는 것은?

  1. 난조방지
  2. 불평형 부하시의 전류와 전압 파형 개선
  3. 송전선의 불평형 부하시 이상전압 방지
  4. 단상 혹은 3상의 불평형 부하시 역상분에 의한 역회전의 전기자 반작용을 흡수하지 못함
(정답률: 57%)
  • 제동권선은 동기전동기의 난조를 방지하고, 불평형 부하 시 역상분에 의한 전기자 반작용을 흡수하여 전압 파형을 개선하며, 송전선의 이상전압을 방지하는 역할을 합니다.

    오답 노트
    단상 혹은 3상의 불평형 부하시 역상분에 의한 역회전의 전기자 반작용을 흡수하지 못함: 제동권선은 이를 흡수하는 역할을 수행하므로 틀린 설명입니다.
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42. 3상에서 2상을 얻기 위한 변압기의 결선법은 ?

  1. T결선
  2. Y결선
  3. V결선
  4. △결선
(정답률: 56%)
  • 3상 전원으로부터 2상 전원을 얻기 위해 사용하는 특수 결선법은 T결선입니다.
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43. 3상 유도전동기가 있다. 슬립 S[%]일 때 2차 효율은?

  1. 1-S
  2. 2-S
  3. 3-S
  4. 4-S
(정답률: 64%)
  • 유도전동기의 2차 효율은 2차 입력에 대한 기계적 출력의 비를 의미하며, 슬립 $S$를 이용하여 다음과 같이 간단히 나타낼 수 있습니다.
    $$\text{2차 효율} = 1 - S$$
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44. 동기 발전기에서 코일 피치와 극간격의 비를 β 라 하고 상수를 m, 1극 1상당 슬롯수를 q라고 할 때 분포권 계수를 나타내는 식은?

(정답률: 64%)
  • 동기 발전기에서 분포권 계수는 권선을 슬롯에 분산 배치했을 때 기전력의 감소분을 나타내는 계수로, 다음과 같은 수식으로 정의됩니다.
    $$\frac{\sin(\frac{\pi}{2mq})}{q \sin(\frac{\pi}{2m})}$$
    따라서 정답은 입니다.
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45. 분권 전동기가 120[V] 전원에 접속되어 운전되고 있다. 부하시에는 50[A]가 흐르고 무부하로 하면 4[A]가 흐른다 분권 계자 회로의 저항은 40[Ω], 전기자 회로의 저항은 0.1[Ω]이다. 부하 운전시의 출력은 몇[KW]인가 ? (단, 브러시의 전압강하는 2[V] 이다.)

  1. 약 5.2
  2. 약 6.4
  3. 약 7.1
  4. 약 8.7
(정답률: 32%)
  • 부하 운전 시의 출력은 유기기전력과 부하 전류 및 무부하 전류의 차이를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = (V - I_a R_a - e) \times (I_a - I_{a0})$
    ② [숫자 대입] $P = (120 - 47 \times 0.1 - 2) \times (47 - 1)$
    ③ [최종 결과] $P = 5.2$
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46. 직류전동기의 총도체수는 80, 단중중권이며, 극수 2, 자속수 3.14[Wb]이다. 부하를 걸어 전기자에 10[A]가 흐르고 있을 때, 발생 토크[㎏ㆍm]는?

  1. 38.6
  2. 40.8
  3. 42.6
  4. 44.8
(정답률: 52%)
  • 직류전동기의 토크 공식을 사용하여 $N\cdot m$ 단위의 토크를 구한 뒤, 중력가속도 $9.8$로 나누어 $kg\cdot m$ 단위로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{p Z \phi I_a}{2 \pi a}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{2 \times 80 \times 3.14 \times 10}{2 \times 3.14 \times 2} \div 9.8$
    ③ [최종 결과] $T = 40.8$
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47. 직류 분권전동기의 단자 전압은 300[V], 정격 전기자전류 50[A], 전기자 저항은 0.05[Ω]이다. 기동전류를 정격전류의 1.5배로 억제하기 위한 기동저항 값[Ω]은?

  1. 3.95
  2. 4.95
  3. 5.95
  4. 6.95
(정답률: 39%)
  • 기동 시 과전류를 억제하기 위해 전기자 회로에 직렬로 기동저항을 추가하여 전체 저항을 높여야 합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{V}{I_{start}} - R_a$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{300}{50 \times 1.5} - 0.05$
    ③ [최종 결과] $R = 3.95$
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48. 직류기의 권선을 단중파권으로 감으면?

  1. 내부 병렬회로수가 극수만큼 생긴다.
  2. 균압환을 연결해야 한다.
  3. 저압 대전류용 권선이다.
  4. 내부 병렬 회로수가 극수에 관계없이 언제나 2이다.
(정답률: 70%)
  • 직류기의 권선법 중 단중권은 병렬 회로수 $a$가 극수 $p$에 관계없이 항상 $a=2$가 되는 특징을 가집니다.

    오답 노트
    내부 병렬회로수가 극수만큼 생긴다: 중권에 대한 설명입니다.
    저압 대전류용 권선이다: 중권에 대한 설명입니다.
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49. 사이리스터를 이용한 교류전압 제어 방식은?

  1. 위상제어방식
  2. 레오나드방식
  3. 쵸퍼방식
  4. TRC(Time Ratio Control)방식
(정답률: 54%)
  • 사이리스터(SCR)는 게이트 신호를 통해 전류가 흐르기 시작하는 시점을 조절함으로써 전압의 일부만 전달하는 위상제어방식을 통해 교류전압을 제어합니다.
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50. 변압기에 있어서 부하와는 관계 없이 자속만을 발생시키는 전류는?

  1. 1차 전류
  2. 자화 전류
  3. 여자 전류
  4. 철손 전류
(정답률: 65%)
  • 변압기에서 부하의 유무와 관계없이 철심에 자속을 발생시키기 위해 흐르는 전류를 자화 전류라고 합니다.

    오답 노트
    철손 전류: 자속 발생이 아닌 철손(히스테리시스손, 와류손)을 공급하기 위해 흐르는 전류
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51. 단상 유도 전압 조정기의 단락 권선의 역할은?

  1. 철손 경감
  2. 전압 강하 경감
  3. 절연 보호
  4. 전압 조정 용이
(정답률: 47%)
  • 단상 유도 전압 조정기에서 단락 권선을 사용하면 누설 리액턴스를 감소시켜 전압 강하를 경감시키는 효과가 있습니다.
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52. 병렬운전을 하고 있는 두대의 3상 동기발전기 사이에 무효순환 전류가 흐르는 경우는?

  1. 여자전류의 변화
  2. 원동기의 출력변화
  3. 부하의 증가
  4. 부하의 감소
(정답률: 66%)
  • 동기발전기 병렬운전 중 여자전류가 변화하면 기전력의 크기가 달라지며, 이 기전력의 차이로 인해 두 발전기 사이에 무효순환전류(무효횡류)가 흐르게 됩니다.
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53. 정격 출력 P[KW], 역률 0.8, 효율 0.82로 운전되는 3상 유도 전동기에 2대를 V 결선으로 한 변압기로 전력을 공급할때 변압기 1대의 최소용량 [KVA]은?

(정답률: 49%)
  • 전동기의 입력 전력을 구한 뒤, V 결선 변압기 1대가 분담하는 용량을 계산하는 문제입니다.
    $$P_{in} = \frac{P}{\eta \times \cos\theta}$$
    $$P_{1} = \frac{P_{in}}{\sqrt{3}}$$
    ① [기본 공식] $P_{1} = \frac{P}{\sqrt{3} \times \eta \times \cos\theta}$
    ② [숫자 대입] $P_{1} = \frac{P}{\sqrt{3} \times 0.82 \times 0.8}$
    ③ [최종 결과]
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54. 직류 전동기의 속도 제어법이 아닌 것은?

  1. 계자 제어법
  2. 전력 제어법
  3. 전압 제어법
  4. 저항 제어법
(정답률: 66%)
  • 직류 전동기의 속도 제어는 크게 계자 제어법, 전압 제어법, 저항 제어법으로 나뉩니다. 전력 제어법은 직류 전동기의 표준적인 속도 제어 방식에 해당하지 않습니다.
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55. 동기 발전기 2대로 병렬운전할 때 일치하지 않아도 되는 것은?

  1. 기전력의 크기
  2. 기전력의 위상
  3. 부하 전류
  4. 기전력의 주파수
(정답률: 70%)
  • 동기 발전기의 병렬운전 조건은 기전력의 크기, 위상, 주파수, 파형이 일치해야 하며 상회전 방향이 같아야 합니다. 부하 전류는 각 발전기의 용량이나 분담 비율에 따라 달라질 수 있으므로 반드시 일치해야 하는 조건이 아닙니다.
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56. 3상 권선형 유도전동기의 전부하 슬립이 5[%], 2차1상의 저항 1[Ω]이다. 이 전동기의 기동토크를 전부하 토크와 같도록 하려면 외부에서 2차에 삽입할 저항[Ω]은?

  1. 20
  2. 19
  3. 18
  4. 17
(정답률: 56%)
  • 기동 토크를 전부하 토크와 같게 하기 위해 필요한 외부 저항을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{1 - s}{s} \times r_2$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{1 - 0.05}{0.05} \times 1$
    ③ [최종 결과] $R = 19$
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57. 동기 전동기에서 단자전압보다 진상이 되는 전류는 어떤 작용을 하는가?

  1. 증자작용
  2. 감자작용
  3. 교차자화작용
  4. 아무작용도 없다.
(정답률: 67%)
  • 동기 전동기에서 전류가 단자전압보다 진상(앞섬)이 되면, 전동기의 자속을 감소시키는 감자작용이 일어납니다. 이는 동기 발전기의 경우와는 반대되는 특성입니다.
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58. 브레시레스 DC 서보 모터의 특징이 아닌 것은?

  1. 고정자 전류와 계자가 항상 직교하고 있으므로 단위 전류당 발생 토크가 크고 역기전력에 의해 불필요한 에너지를 귀환하므로 효율이 좋다.
  2. 토크 맥동이 작고 전류 대 토크, 전압 대 속도의 비가 일정하므로 안정된 제어가 용이하다.
  3. 기계적 시간 상수가 크고 응답이 빠르다.
  4. 기계적 접점이 없고 신뢰성이 높으므로 보수가 불필요하다.
(정답률: 34%)
  • 브러시리스 DC 서보 모터는 기계적 접점이 없어 신뢰성이 높고, 토크 맥동이 작으며 효율이 좋은 특징을 가집니다. 하지만 응답 속도가 빠르기 위해서는 기계적 시간 상수가 작아야 하므로, 기계적 시간 상수가 크다는 설명은 옳지 않습니다.
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59. 손실중 변압기의 온도상승에 관계가 가장 적은 요소는?

  1. 철손
  2. 동손
  3. 유전체손
  4. 와류손
(정답률: 56%)
  • 변압기의 온도 상승은 주로 내부에서 발생하는 손실에 의한 열로 인해 결정됩니다. 철손(히스테리시스손, 와류손)과 동손은 변압기 내부에서 직접적인 열을 발생시키는 주요 요인이지만, 유전체손은 절연물에서 발생하는 손실로 온도 상승에 미치는 영향이 매우 적습니다.
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60. 유도 전동기의 회전력은?

  1. 단자 전압에 무관
  2. 단자 전압에 비례
  3. 단자 전압의 1/2승에 비례
  4. 단자 전압의 2승에 비례
(정답률: 50%)
  • 유도 전동기의 토크(회전력)는 공급되는 단자 전압의 제곱에 비례하는 특성을 가지고 있습니다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. Δ 결선된 부하를 Y결선으로 바꾸면 소비전력은 어떻게 되는가? (단, 선간전압은 일정하다.)

  1. 3배
  2. 6배
  3. 1/3배
  4. 1/6 배
(정답률: 65%)
  • 선간전압이 일정할 때, $\Delta$ 결선을 $Y$ 결선으로 변경하면 각 상에 걸리는 전압이 $\frac{1}{\sqrt{3}}$배로 감소합니다. 소비전력은 전압의 제곱에 비례하므로 $(\frac{1}{\sqrt{3}})^{2} = \frac{1}{3}$배가 됩니다.
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62. 무접점 릴레이의 장점이 아닌 것은?

  1. 동작속도가 빠르다.
  2. 온도의 변화에 강하다.
  3. 고빈도 사용에 견디며 수명이 길다.
  4. 소형이고 가볍다.
(정답률: 45%)
  • 무접점 릴레이(SSR)는 반도체 소자를 이용하므로 기계적 접점이 없어 동작 속도가 빠르고 수명이 길며 소형이라는 장점이 있습니다. 하지만 반도체 소자의 특성상 온도 변화에 민감하며, 과열 시 소자가 파괴될 수 있어 온도 변화에 강하지 않습니다.
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63. 다음 회로의 정상상태에서 저항에서 소비되는 전력[W]은? (단, R=50[Ω], L=50[H]이다)

  1. 50
  2. 100
  3. 150
  4. 200
(정답률: 39%)
  • RL 직렬회로의 정상상태에서는 인덕터 $L$이 단락(Short) 상태가 되어 저항 $R$에서만 전력이 소비됩니다. 전력 계산 공식을 사용하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{V^{2}}{R}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{100^{2}}{50}$
    ③ [최종 결과] $P = 200$
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64. 그림과 같은 정현파 교류를 푸리에 급수로 전개할 때 직류분은?

  1. Im
(정답률: 30%)
  • 주어진 파형은 한 주기($2\pi$) 동안 양의 반주기와 음의 반주기가 대칭인 정현파 형태입니다. 푸리에 급수에서 직류분($a_0$)은 한 주기 동안의 평균값이며, 정현파의 한 주기 평균값은 $0$입니다.
    $$\text{직류분} = \frac{1}{2\pi} \int_{0}^{2\pi} I_m \sin(t) dt = 0$$
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65. 분포정수 전송선로에 대한 서술에서 잘못된 것은?

  1. 인 선로를 무왜형로라 한다.
  2. R = G = 0인 선로를 무손실회로라 한다.
  3. 무손실선로, 무왜형선로의 감쇠정수는 이다.
  4. 무손실선로, 무왜형회로에서의 위상속도는 이다.
(정답률: 62%)
  • 무손실 선로($R=G=0$)와 무왜형 선로($\frac{R}{L} = \frac{G}{C}$) 모두에서 감쇠정수 $\alpha$는 $0$이 되어 신호의 감쇠가 일어나지 않습니다. 따라서 감쇠정수가 $\sqrt{RG}$ 라는 설명은 잘못되었습니다.

    오답 노트
    $\sqrt{RG}$ 인 선로: 무왜형로의 조건입니다.
    위상속도 $\frac{1}{\sqrt{LC}}$: 무손실 및 무왜형 선로의 공통 특성입니다.
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66. 그림과 같은 제어계에서 단위계단입력 D가 인가될 때 외란 D에 의한 정상편차는?

  1. 20
  2. 21
  3. 1/20
  4. 1/21
(정답률: 53%)
  • 외란 $D$에 의한 정상편차를 구하기 위해, 외란에서 출력까지의 전달함수를 구한 뒤 최종값 정리를 적용합니다. 외란 $D$가 입력될 때의 폐루프 전달함수는 $\frac{C(s)}{D(s)} = \frac{1}{1 + G(s)}$이며, 여기서 $G(s) = \frac{20}{1+s}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $e_{ss} = \lim_{s \to 0} \frac{1}{1 + G(s)}$
    ② [숫자 대입] $e_{ss} = \frac{1}{1 + \frac{20}{1+0}}$
    ③ [최종 결과] $e_{ss} = \frac{1}{21}$
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67. 함수 f(t)=e-2tcos3t의 라플라스 변환은?

(정답률: 59%)
  • 지수함수가 곱해진 코사인 함수의 라플라스 변환은 기본 코사인 변환 식의 $s$ 대신 $(s+a)$를 대입하는 s-이동 정리를 사용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\mathcal{L}\{e^{-at}\cos\omega t\} = \frac{s+a}{(s+a)^2 + \omega^2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\mathcal{L}\{e^{-2t}\cos 3t\} = \frac{s+2}{(s+2)^2 + 3^2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$F(s) = \frac{s+2}{s^2 + 4s + 13}$$
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68. 다음에서 Fe(t)는 우함수, Fo(t)는 기함수를 나타낸다. 주기함수 f(t)=Fe(t)+Fo(t)에 대한 다음의 서술중 바르지 못한 것은?

  1. Fe(t)= Fe(-t)
  2. Fo(t)= - Fo(-t)
(정답률: 48%)
  • 우함수 $F_e(t)$는 원래 함수 $f(t)$와 $f(-t)$의 합을 2로 나눈 값으로 정의됩니다. 따라서 $\frac{1}{2}[f(t) - f(-t)]$라고 표현한 $\text{}$는 기함수의 정의이므로 틀린 설명입니다.
    정확한 우함수 정의는 다음과 같습니다.
    $$F_e(t) = \frac{1}{2}[f(t) + f(-t)]$$
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69. 다음의 설명 중 틀린 것은?

  1. 최소위상 함수는 양의 위상여유이면 안정하다.
  2. 최소위상 함수는 위상여유가 0이면 임계안정하다.
  3. 최소위상 함수의 상대안정도는 위상각의 증가와 함께 작아진다.
  4. 이득 교차 주파수는 진폭비가 1 이 되는 주파수이다.
(정답률: 53%)
  • 최소위상 함수에서 위상각이 증가하면 위상여유가 커지므로 상대안정도는 오히려 증가하게 됩니다.

    오답 노트
    이득 교차 주파수: 진폭비가 1이 되는 지점의 주파수를 의미하므로 옳은 설명입니다.
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70. 어떤 제어계에서 입력신호를 가한 다음 출력신호가 정상 상태에 도달할 때까지의 응답은?

  1. 정상응답
  2. 선형응답
  3. 과도응답
  4. 시간응답
(정답률: 45%)
  • 제어계에 입력신호를 가했을 때, 초기 상태에서 정상 상태에 도달하기 전까지의 변화 과정을 과도응답이라고 합니다.
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71. 그림과 같은 회로에서 ei를 입력, eo를 출력으로 할 경우 전달함수는?

(정답률: 52%)
  • RLC 직렬 회로에서 입력 전압 $e_{i}$에 대한 출력 전압 $e_{o}$(커패시터 양단 전압)의 전달함수는 전압 분배 법칙을 이용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\frac{e_{o}}{e_{i}} = \frac{\frac{1}{Cs}}{Ls + R + \frac{1}{Cs}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{e_{o}}{e_{i}} = \frac{1}{LCs^{2} + RCs + 1}$
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{LCs^{2} + RCs + 1}$
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72. 어떤 회로에 e(t)=Em sin ωt[V]를 가했을 때, i(t)=Im (sinωt - sin 3ωt)[A]가 흘렀다고 한다. 이 회로의 역률은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 0.5
  2. 0.75
  3. 0.87
  4. 0.92
(정답률: 32%)
  • 전압에 고조파가 없을 때 유효전력은 기본파 성분만으로 결정되며, 전체 역률은 유효전력을 피상전력(전압 실효값 $\times$ 전류 실효값)으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{역률} = \frac{P}{V \times I} = \frac{\frac{1}{2} E_m I_m}{\frac{E_m}{\sqrt{2}} \times I_m \frac{\sqrt{1^2 + (1/\sqrt{3})^2}}{\sqrt{2}}}$
    ② [숫자 대입] $\text{역률} = \frac{1}{\sqrt{1 + \frac{1}{3}}} = \frac{1}{\sqrt{\frac{4}{3}}} = \frac{\sqrt{3}}{2}$
    ③ [최종 결과] $\text{역률} = 0.866 \approx 0.87$
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73. 다음의 상태선도에서 가관측성(observability)에 대해 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. x1은 관측할 수 없다.
  2. x2은 관측할 수 없다.
  3. x1 ,x2 모두 관측할 수 없다.
  4. 이 계통은 완전히 가관측에 있다.
(정답률: 34%)
  • 상태선도에서 특정 상태 변수가 가관측하기 위해서는 해당 변수에서 출력 $c(t)$로 이어지는 경로가 존재해야 합니다. 제시된 이미지 를 분석하면 $x_{1}$은 출력 $c(t)$와 연결되어 있으나, $x_{2}$는 출력으로 향하는 경로가 없어 출력에 영향을 주지 않습니다. 따라서 $x_{2}$는 관측할 수 없습니다.
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74. 다음 그림 중 ①에 알맞는 신호 이름은?

  1. 기준입력
  2. 동작신호
  3. 조작량
  4. 제어량
(정답률: 57%)
  • 제어 시스템의 블록선도에서 기준입력과 피드백 신호의 차이에 의해 발생하여 제어요소로 들어가는 신호 $\text{①}$은 동작신호입니다.
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75. 3상 △부하에서 각 선전류를 Ia Ib Ic 라 하면 전류의 영상분은? (단, 회로 평형 상태임)

  1. ∞
  2. -1
  3. 1
  4. 0
(정답률: 66%)
  • 3상 평형 상태의 $\Delta$부하에서는 각 상의 전류 합이 $0$이 되므로, 대칭좌표법에 따른 전류의 영상분은 $0$이 됩니다.
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76. z 변환함수 에 대응되는 라플라스 변환함수는? (단, T는 이상적인 샘플러의 샘플 주기이다.)

(정답률: 50%)
  • z-변환 함수 $\frac{Tz}{(z-1)^{2}}$는 시간 영역에서 램프 함수(Ramp function)의 이산 표본화 결과에 대응하며, 이를 다시 라플라스 변환하면 $s$ 영역에서 $\frac{1}{s^{2}}$ 형태가 됩니다.
    따라서 $\frac{Tz}{(z-1)^{2}}$에 대응되는 라플라스 변환함수는 입니다.
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77. 구동점 임피던스(driving point impedance) Z(s)에 있어서 영점(zero)은?

  1. 전류가 흐르지 않는 상태이다
  2. 회로상태와 관련없다
  3. 개방회로 상태를 나타낸다
  4. 단락회로 상태를 나타낸다
(정답률: 52%)
  • 구동점 임피던스 $Z(s)$에서 $Z(s)=0$이 되는 $s$의 값을 영점이라고 하며, 이는 회로가 단락된 상태를 의미합니다.

    오답 노트
    개방회로 상태: $Z(s)=\infty$가 되는 극점(pole) 상태
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78. 특성방정식이 다음과 같이 주어지는 계가 있다. 이 계가 안정되기 위하여서는 K 와 T 사이의 관계는 어떻게 되는 가? (단, K와 T는 정의 실수다)

  1. (1+5KT)＞K
  2. (5KT)＞K
  3. (1+5KT)＜K
  4. (5KT)＜K
(정답률: 57%)
  • 3차 특성방정식 $P(s)=s^{3}+2s^{2}+(1+5KT)s+2K=0$의 안정도 판별을 위해 라우스(Routh) 판별법을 적용합니다. 계수가 모두 양수여야 하며, $s^{2}$ 항의 계수 $2$와 $s^{1}$ 항의 계수 $(1+5KT)$를 이용한 조건에서 $2(1+5KT) > 2K$가 성립해야 계가 안정됩니다.
    이를 정리하면 $(1+5KT) > K$가 됩니다.
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79. 3개의 같은 저항 R[Ω]를 그림과 같이 △결선하고, 기전력 V[V], 내부저항 r[Ω]인 전지를 n개 직렬 접속했다. 이 때 전지내를 흐르는 전류가 I[A]라면 R는 몇[Ω]인가?

(정답률: 38%)
  • 전체 회로의 전압 방정식과 $\Delta$결선 저항의 합성 저항을 이용하여 $R$에 대해 정리합니다. $\Delta$결선된 저항 $R$의 합성 저항은 $R$ 하나와 $R$ 두 개의 병렬 연결 합인 $\frac{2}{3}R$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $nV = I(nr + \frac{2}{3}R)$
    ② [숫자 대입] $n\frac{V}{I} - nr = \frac{2}{3}R$
    ③ [최종 결과] $R = \frac{3}{2}n(\frac{V}{I} - r)$
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80. 다음의 전달함수를 갖는 회로가 진상 보상회로의 특성을 가지려면 그 조건은 어떠한가?

  1. a＞b
  2. a＜b
  3. a＞1
  4. b＞1
(정답률: 43%)
  • 전달함수가 $G(s) = \frac{s + b}{s + a}$ 일 때, 진상 보상회로의 특성을 가지려면 영점($$-b$$)이 극점($$-a$$)보다 원점에 더 가까워야 하므로 $a > b$ 조건이 필요합니다.

    오답 노트
    b > a: 지상 보상회로의 조건입니다.
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 특별고압 가공전선이 도로 등과 교차하여 도로 상부측에 시설될 경우에 보호망도 같이 시설하려고 한다. 보호망은 제 몇 종 접지공사로 하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 1번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제1종 접지공사
  2. 제2종 접지공사
  3. 제3종 접지공사
  4. 특별제3종 접지공사
(정답률: 60%)
  • 특별고압 가공전선이 도로 상부에 시설되어 보호망을 설치하는 경우, 안전을 위해 제1종 접지공사를 시행해야 합니다. (단, 2021년 KEC 규정 변경으로 현재는 접지 관련 문제가 출제되지 않으므로 참고용으로 학습하시기 바랍니다.)
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82. 동일 지지물에 고ㆍ저압을 병가할 때 저압 가공전선은 어느 위치에 시설하여야 하는가?

  1. 고압 가공전선의 상부에 시설
  2. 동일 완금에 고압 가공전선과 평행되게 시설
  3. 고압 가공전선의 하부에 시설
  4. 고압 가공전선의 측면으로 평행되게 시설
(정답률: 65%)
  • 동일 지지물에 고압 가공전선과 저압 가공전선을 함께 시설(병가)할 때는 안전을 위해 전압이 낮은 저압 가공전선을 고압 가공전선의 하부에 시설해야 합니다.
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83. 호텔 또는 여관 각 객실의 입구 등에 조명용 백열전등을 시설할 때는 몇 분 이내에 소등되는 타임 스위치를 시설하여야 하는가?

  1. 1
  2. 3
  3. 5
  4. 10
(정답률: 60%)
  • 호텔이나 여관 등 숙박업소 객실 입구의 조명용 백열전등에는 에너지 절약을 위해 1분 이내에 소등되는 타임 스위치를 시설해야 합니다.

    오답 노트
    3분: 주택이나 아파트 등 가정용 시설의 기준입니다.
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84. 400V가 넘는 저압 옥내배선의 사용 전선으로 단면적이 1mm2 이상의 케이블을 사용할 때 일반적인 경우, 어떤 종류의 케이블을 사용하여야 하는가?

  1. 폴리에틸렌 절연 비닐 시이즈케이블
  2. 클로로프렌 외장 케이블
  3. 미네럴 인슈레이션 케이블
  4. 부틸고무 절연 폴리에틸렌 시이즈케이블
(정답률: 41%)
  • 400V가 넘는 저압 옥내배선에서 단면적 $1\text{mm}^{2}$이상의 케이블을 사용할 때, 일반적인 경우 내열성과 절연 성능이 뛰어난 미네럴 인슈레이션 케이블을 사용해야 합니다.
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85. 직류식 전기철도용 전차선로의 절연부분과 대지간의 절연저항은 가공 직류 전차선인 경우, 사용전압에 대한 누설 전류가 연장 1km 마다 몇 mA 를 넘지 아니하도록 유지하여야 하는가? (단, 강체 조가식은 제외한다.)

  1. 1
  2. 3
  3. 5
  4. 10
(정답률: 31%)
  • 직류식 전기철도용 전차선로(가공 직류 전차선, 강체 조가식 제외)의 절연저항 유지 기준은 사용전압에 대한 누설 전류가 연장 $1\text{km}$마다 $10\text{mA}$를 넘지 않아야 합니다.
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86. 특별고압 가공 전선로에 사용되는 B종 철주 중 각도형은 전선로 중 최소 몇 도를 넘는 수평각도를 이루는 곳에 사용되는가?

  1. 3
  2. 5
  3. 8
  4. 10
(정답률: 59%)
  • 특별고압 가공 전선로의 B종 철주 중 각도형은 전선로가 $3^{\circ}$를 넘는 수평각도를 이루는 곳에 사용합니다.
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87. "제2차 접근상태"를 바르게 설명한 것은?

  1. 가공 전선이 전선의 절단 또는 지지물의 도괴 등이 되는 경우에 당해 전선이 다른 시설물에 접속될 우려가 있는 상태를 말한다.
  2. 가공 전선이 다른 시설물과 접근하는 경우에 그 가공 전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 3m미만인 곳에 시설되는 상태를 말한다.
  3. 가공 전선이 다른 시설물과 접근하는 경우에 그 가공 전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 3m이상에 시설되는 것을 말한다.
  4. 가공 전선로 중 제1차 접근시설로 접근할 수 없는 시설로서 제2차 보호조치나 안전시설을 하여야 접근할 수 있는 상태의 시설을 말한다.
(정답률: 54%)
  • 제2차 접근상태란 가공 전선이 다른 시설물과 접근하는 경우, 그 가공 전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 $3\text{m}$ 미만인 곳에 시설되는 상태를 의미합니다.
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88. 사용전압이 100000V이상인 전력계통에 부속하는 전력보안 통신용 전화설비의 전화 회선 중 적어도 1회선에 하여야 하는 설비에 해당되는 것은?

  1. 무선통신보조설비
  2. 전화선에 전력용 케이블을 사용하는 전화설비
  3. 전화선에 절연전선을 사용하는 전화설비
  4. 특별고압 전선에 중첩하는 전력선 반송전화설비
(정답률: 30%)
  • 사용전압이 $100,000\text{V}$이상인 전력계통에 부속하는 전력보안 통신용 전화설비 중, 특별고압 전선에 중첩하는 전력선 반송전화설비는 적어도 1회선 이상을 설치하여 통신 신뢰성을 확보해야 합니다.
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89. 방전등용 변압기의 2차 단락전류나 관등회로의 동작전류가 몇 ㎃ 이하인 방전등을 시설하는 경우 방전등용 안정기의 외함 및 방전등용 전등기구의 금속제 부분에 옥내 방전등공사의 접지공사를 하지 않아도 되는가? (단, 방전등용 안정기를 외함에 넣고 또한 그 외함과 방전등용 안정기를 넣을 방전등용 전등기구를 전기적으로 접속하지 않도록 시설한다고 한다.)

  1. 25
  2. 50
  3. 75
  4. 100
(정답률: 38%)
  • 옥내 방전등 공사 기준에 따라, 관등회로의 사용전압이 $400\text{V}$ 미만이거나 방전등용 변압기의 2차 단락전류 또는 관등회로의 동작전류가 $50\text{mA}$이하인 경우에는 안정기 외함과 전등기구를 전기적으로 접속하지 않도록 시설할 때 접지공사를 생략할 수 있습니다.
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90. 지중에 매설되어 있고 대지와의 전기저항치가 3牆인 금속제 수도관로를 접지공사의 접지극으로 사용할 때 접지선과 수도관로의 접속은 안지름 75mm 이상인 수도관의 경우에 몇 m 이내의 부분에서 하여야 하는가?

  1. 3
  2. 5
  3. 8
  4. 10
(정답률: 28%)
  • 금속제 수도관로를 접지극으로 사용할 때, 안지름 $75\text{mm}$이상인 수도관의 경우 접지선과의 접속은 분기점으로부터 $5\text{m}$이내의 부분에서 수행해야 합니다.

    오답 노트
    전기저항 값이 $2\Omega$이하인 경우에는 $5\text{m}$를 넘을 수 있습니다.
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91. 사용전압이 35000V이하인 특별고압 가공전선이 건조물과 제2차 접근상태로 시설되는 경우, 특별고압 가공전선로의 보안공사는?

  1. 고압보안공사
  2. 제1종 특별고압보안공사
  3. 제2종 특별고압보안공사
  4. 제3종 특별고압보안공사
(정답률: 61%)
  • 특별고압 가공전선과 건조물의 접근 상태에 따른 보안공사 기준을 적용합니다. 제2차 접근상태이면서 사용전압이 $35,000\text{V}$이하인 경우에는 제2종 특별고압보안공사를 실시해야 합니다.

    오답 노트
    제1차 접근: 제3종 특별고압보안공사
    제2차 접근($35\text{kV}$ 초과 $\sim 170\text{kV}$이하): 제1종 특별고압보안공사
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92. 옥내에 시설하는 저압 전선으로 나전선을 사용할 수 있는 배선공사는?

  1. 합성수지관공사
  2. 금속관공사
  3. 버스덕트공사
  4. 플로어덕트공사
(정답률: 51%)
  • 옥내 저압 전선으로 나전선을 사용할 수 있는 배선공사는 버스덕트공사입니다.

    오답 노트
    합성수지관공사, 금속관공사, 플로어덕트공사는 절연전선을 사용해야 합니다.
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93. 정격전류가 15A를 넘고 20A 이하인 배선용차단기로 보호되는 저압 옥내전로의 콘센트는 정격전류가 몇 A 이하인 것을 사용하여야 하는가?

  1. 15
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 45%)
  • 저압 옥내전로에서 배선용차단기의 정격전류에 따라 콘센트의 정격전류가 결정됩니다. 차단기 정격전류가 $15\text{A}$를 넘고 $20\text{A}$이하인 경우에는 콘센트 정격전류 $20\text{A}$이하인 것을 사용해야 합니다.
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94. 옥내에 시설하는 저압 전선으로 나전선을 사용해서는 안되는 경우는?

  1. 금속덕트공사에 의한 전선
  2. 버스덕트공사에 의한 전선
  3. 이동 기중기에 사용되는 접촉전선
  4. 전개된 곳의 애자사용공사에 의한 전기로용 전선
(정답률: 47%)
  • 옥내 저압 전선으로 나전선을 사용할 수 없는 경우는 금속덕트공사에 의한 전선입니다.

    오답 노트
    버스덕트공사, 이동 기중기 접촉전선, 전개된 곳의 애자사용공사 전기로용 전선은 나전선 사용이 가능합니다.
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95. 수력발전소의 발전기 내부에 고장이 발생하였을 때 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치를 시설하여야 하는 발전기 용량은 몇 kVA 이상인 것인가?

  1. 3000
  2. 5000
  3. 8000
  4. 10000
(정답률: 59%)
  • 발전기 보호장치 판단기준에 따라, 발전기 내부에 고장이 발생했을 때 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치는 발전기 용량이 $10,000\text{kVA}$이상인 경우에 시설하여야 합니다.
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96. 고ㆍ저압 혼촉시의 위험을 방지하기 위하여 혼촉방지판이 있는 변압기를 설치할 때 이 혼촉방지판에는 일반적으로 제 몇 종 접지공사를 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제1종
  2. 제2종
  3. 제3종
  4. 특별제3종
(정답률: 56%)
  • 고압 또는 특고압 전로와 비접지식 저압 전로를 결합하는 변압기에서, 고압/특고압 권선과 저압 권선 사이의 혼촉으로 인한 저압측 전위 상승을 방지하기 위해 설치하는 혼촉방지판에는 제2종 접지공사를 시행합니다.
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97. 고압 및 특별고압 가공 전선로로부터 공급을 받는 수용 장소의 인입구에 반드시 시설하여야 하는 것은?

  1. 댐퍼
  2. 아킹혼
  3. 조상기
  4. 피뢰기
(정답률: 56%)
  • 고압 및 특별고압 가공 전선로로부터 전기를 공급받는 수용가의 인입구에는 낙뢰 등으로 인한 이상전압으로부터 내부 기기를 보호하기 위해 반드시 피뢰기를 설치해야 합니다.
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98. 설계하중 900kg인 철근콘크리트주의 길이가 16m라 한다. 이 지지물을 안전률을 고려하지 않고 시설하려고 하면, 땅에 묻히는 깊이는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?

  1. 2. 0
  2. 2.3
  3. 2.5
  4. 2.8
(정답률: 48%)
  • 철근콘크리트주의의 매설 깊이는 설계하중과 지지물의 길이에 따라 결정됩니다. 설계하중 $900\text{kg}$이며 길이가 $15\text{m}$ 초과 $16\text{m}$이하인 경우, 기준 깊이 $2.5\text{m}$에 추가 거리 $0.3\text{m}$를 합산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{L} = 2.5 + 0.3$
    ② [숫자 대입] $\text{L} = 2.5 + 0.3$
    ③ [최종 결과] $\text{L} = 2.8$
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99. 사용 전압이 154kV인 가공 송전선의 시설에서 전선과 식물과의 이격거리는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?

  1. 2.8
  2. 3.2
  3. 3.6
  4. 4.2
(정답률: 48%)
  • 가공 송전선에서 전선과 식물 사이의 이격거리는 사용전압이 $60\text{kV}$를 초과하는 경우, 기본 $2\text{m}$에 $60\text{kV}$를 초과하는 $10\text{kV}$ 또는 그 단수마다 $0.12\text{m}$를 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{L} = 2 + (\text{단수} \times 0.12)$
    ② [숫자 대입] $\text{L} = 2 + (\lceil \frac{154-60}{10} \rceil \times 0.12) = 2 + (10 \times 0.12)$
    ③ [최종 결과] $\text{L} = 3.2$
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100. 저ㆍ고압 가공 전선과 가공 약전류전선 등을 동일 지지물에 시설하는 경우로서 옳지 않은 방법은?

  1. 가공 전선을 가공 약전류전선 등의 위로하고 별개의 완금류에 시설할 것
  2. 전선로의 지지물로 사용하는 목주의 풍압하중에 대한 안전율은 1.5 이상일 것
  3. 가공 전선과 가공 약전류전선 등 사이의 이격거리는 저압과 고압이 모두 75cm 이상일 것
  4. 가공 전선이 가공 약전류전선에 대하여 유도작용에 의한 통신상의 장해를 줄 우려가 있는 경우에는 가공 전선을 적당한 거리에서 연가할 것
(정답률: 60%)
  • 가공 전선과 가공 약전류전선을 동일 지지물에 시설할 때, 이격 거리는 저압 가공 전선은 $75\text{cm}$이상, 고압 가공 전선은 $1.5\text{m}$이상을 유지해야 합니다.

    오답 노트
    가공 전선과 가공 약전류전선 등 사이의 이격거리는 저압과 고압이 모두 $75\text{cm}$이상일 것: 고압의 경우 $1.5\text{m}$이상이어야 하므로 틀린 설명입니다.
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