전기기사 필기 기출문제복원 (2006-05-14)

전기기사 2006-05-14 필기 기출문제 해설

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전기기사
(2006-05-14 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 전계 E[V/m], 자계 H[A/m]의 전자계가 평면파를 이루고 자유 공간으로 전파 될 때, 단위 시간당 전력 밀도는 몇 [W/m2]인가?

  1. 1/2 EH
  2. 1/2 E2H
  3. E2H
  4. EH
(정답률: 78%)
  • 자유 공간으로 전파되는 평면파의 단위 시간당 전력 밀도는 포인팅 벡터(Poynting vector)의 크기로 정의하며, 이는 전계 $E$와 자계 $H$의 곱으로 나타납니다.
    따라서 전력 밀도는 $EH$가 됩니다.
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2. 유도 기전력의 크기는 폐회로에 쇄교하는 자속의 시간적 변화율에 비례하는 정량적인 법칙은?

  1. 노이만의 법칙
  2. 가우스의 법칙
  3. 암페어의 주회적분 법칙
  4. 플레밍의 오른손 법칙
(정답률: 66%)
  • 유도 기전력의 크기가 폐회로에 쇄교하는 자속의 시간적 변화율에 비례한다는 법칙은 노이만의 법칙입니다.

    오답 노트
    가우스의 법칙: 전기장의 발산과 전하량의 관계
    암페어의 주회적분 법칙: 전류와 자기장의 관계
    플레밍의 오른손 법칙: 유도기전력의 방향 결정
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3. 다음 설명 중 잘못된 것은?

  1. 초전도계는 임계온도 이하에서 완전 반자성을 나타낸다.
  2. 자화의 세기는 단위 면적당의 자기 모멘트이다.
  3. 상자성체에 자극 N극을 접근시키면 S극이 유도된다.
  4. 니켈(Ni), 코발트(Co)등은 자성체에 속한다.
(정답률: 61%)
  • 자화의 세기는 단위 면적이 아니라 단위 체적당의 자기 모멘트로 정의됩니다.
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4. 어떤 환상 솔레노이드의 단면적이 S이고 자로의 길이가 ℓ, 투자율이 μ라고 한다. 이 철심에 균등하게 코일을 N회 감고 전류를 흘렸을 때 자기 인덕턴스에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 투자율 μ에 반비례한다.
  2. 권선수 N2에 비례한다.
  3. 자로의 길이 ℓ에 비례한다.
  4. 단면적 S에 반비례한다.
(정답률: 83%)
  • 환상 솔레노이드의 자기 인덕턴스는 권선수의 제곱에 비례하고, 투자율과 단면적에 비례하며, 자로의 길이에 반비례하는 원리를 가집니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu S N^{2}}{\ell}$
    ② [숫자 대입] (공식 기반 관계 분석)
    ③ [최종 결과] 권선수 $N^{2}$에 비례함
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5. 길이 ℓ[m]인 동축 원통도체의 내외원통에 각각 +λ, -λ[C/m]의 전하가 분포되어 있다. 내외 원통 사이에 유전률 ε인 유전체가 채워져 있을 때, 전계의 세기는 몇 [V/m]인가? (단, V는 내외 원통간의 전위차, D는 전속밀도이고, a,b는 내외 원통의 반지름이며 원통 중심에서의 거리 r은 a＜γ＜b 인 경우이다.)

(정답률: 51%)
  • 동축 원통 도체 사이의 전위차와 전계의 세기 관계를 이용하여 전계의 세기를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{V}{r \ln \frac{b}{a}}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{V}{\gamma \ln \frac{b}{a}}$
    ③ [최종 결과]
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6. 비유전률 εs= 2.2, 고유 저항 P = 1011 [Ω·m]인 유전체를 넣은 콘덴서의 용량이 20[㎌]이었다. 여기에 500[KV]의 전압을 가했을 때의 누설 전류는 몇 [A]인가?

  1. 4.2
  2. 5.1
  3. 54.5
  4. 61.0
(정답률: 51%)
  • 콘덴서의 누설 전류는 전압을 절연 저항으로 나누어 계산하며, 저항은 유전율과 고유 저항의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{C \times V}{\epsilon_{0} \times \epsilon_{s} \times \rho}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{20 \times 10^{-6} \times 500 \times 10^{3}}{8.855 \times 10^{-12} \times 2.2 \times 10^{11}}$
    ③ [최종 결과] $I = 5.1$
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7. 다음 중 압전 효과를 이용하지 않는 것은?

  1. 수정 발전기
  2. Crystal pick-up
  3. 초음파 발생기
  4. 자속계
(정답률: 68%)
  • 압전 효과는 결정체에 기계적 압력을 가했을 때 전압이 발생하는 현상입니다. 수정 발전기, Crystal pick-up, 초음파 발생기는 모두 이 원리를 이용하지만, 자속계는 자기장의 세기를 측정하는 장치로 압전 효과와 무관합니다.
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8. 정전계에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 도체에 주어진 전하는 도체 표면에만 분포한다.
  2. 중공도체에 준 전하는 외부 표면에만 분포하고 내면에는 존재하지 않는다.
  3. 단위전하에서 나오는 전기력선의 수는 1/εs개다.
  4. 전기력선은 전하가 없는 곳에서는 서로 교차한다.
(정답률: 71%)
  • 정전계의 기본 성질에 관한 문제입니다. 전기력선은 전하가 없는 곳에서 서로 교차하지 않는 것이 원칙입니다.
    핵심 원리: 전기력선 상호 간에는 반발력이 작용하므로 서로 교차하지 않습니다.

    오답 노트
    도체 표면 분포: 도체 내부의 전기장은 0이므로 전하는 표면에만 분포함
    중공도체: 내부 전하가 없다면 내면에는 전하가 존재하지 않음
    전기력선 수: 가우스 법칙에 의해 단위전하에서 나오는 전기력선의 수는 $1/\epsilon_s$개임
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9. 와전류의 방향에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 일정하지 않다.
  2. 자력선의 방향과 동일하다.
  3. 자계와 평행되는 면을 관통한다.
  4. 자속에 수직되는 면을 회전한다.
(정답률: 66%)
  • 와전류(Eddy Current)는 자속의 변화에 의해 도체 내부에 생성되는 전류로, 렌츠의 법칙에 따라 자속의 변화를 방해하는 방향으로 자속에 수직되는 면을 회전하며 흐르는 특성을 가집니다.
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10. 투자율이 다른 두 자성체가 평면으로 접하고 있는 경계면에서 전류 밀도가 0 일 때 성립하는 경계 조건은?

  1. μ2tnaθ1=μ1tnaθ2
  2. H1cosθ1=H2cosθ2
  3. B1sinθ1=B2cosθ2
  4. μ1tnaθ1=μ2tnaθ2
(정답률: 62%)
  • 투자율이 다른 두 매질의 경계면에서 전류 밀도가 $0$일 때, 자계의 접선 성분은 연속적($H_{1t} = H_{2t}$)이어야 합니다. 이를 각도로 표현하면 $\mu_2 \tan \theta_1 = \mu_1 \tan \theta_2$ 관계가 성립합니다.
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11. 공기 중에 10-3[μC] 과 2×10-3[μC]의 두 점전하가 1m 거리에 놓여졌을 때 이들이 갖는 전계 에너지는 몇 [J]인가?

  1. 18×10-3
  2. 18×10-9
  3. 36×10-3
  4. 36×10-9
(정답률: 52%)
  • 두 점전하 사이의 전계 에너지는 정전 에너지 공식을 사용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} \frac{Q_1 Q_2}{r}$
    ② [숫자 대입] $W = 9 \times 10^9 \times \frac{(10^{-3} \times 10^{-6}) \times (2 \times 10^{-3} \times 10^{-6})}{1}$
    ③ [최종 결과] $W = 18 \times 10^{-9}$
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12. 원통 좌표계에서 길이 d의 짧고 가는 도선에 일정전류 I를 흘릴 때, 벡터 전위 A를 구한 값은? (단, d≪R, 따라서 1/r ≈ 1/R 이라 가정한다.)

(정답률: 46%)
  • 비오-사바르 법칙을 이용하여 짧은 도선에 의한 벡터 전위 $\mathbf{A}$를 구하는 문제입니다.
    도선의 길이 $d$가 매우 짧고 $d \ll R$인 조건에서 $\frac{1}{r} \approx \frac{1}{R}$로 가정하면, 벡터 전위는 가 됩니다.
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13. 30[V/m]인 전계 내의 50[V]되는 점에서 1[C]의 전하를 전계 방향으로 70[cm] 이동한 경우, 그 점의 전위는 몇 [V]인가?

  1. 21
  2. 29
  3. 54.5
  4. 61.0
(정답률: 76%)
  • 전위차는 전계의 세기에 이동 거리를 곱한 값에 마이너스 부호를 붙여 계산하며, 최종 전위는 처음 전위에서 전위차를 더해 구합니다.
    ① [기본 공식] $V_b = V_a - E d$
    ② [숫자 대입] $V_b = 50 - (30 \times 0.7)$
    ③ [최종 결과] $V_b = 29 \text{ V}$
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14. 자속밀도 30[Wb/m2]의 자계 내에 5[A]의 전류가 흐르고 있는 길이 1[m]의 직선 도체를 자계의 방향에 대해서 60도의 각으로 놓았을 때 이 도체에 작용하는 힘은 약 몇 [N]인가?

  1. 75
  2. 120
  3. 130
  4. 150
(정답률: 65%)
  • 자계 내에서 전류가 흐르는 도체가 받는 힘(플레밍의 왼손 법칙)은 자속밀도, 전류, 길이, 그리고 자계와 도체가 이루는 각도의 사인 값에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $F = B I L \sin \theta$
    ② [숫자 대입] $F = 30 \times 5 \times 1 \times \sin 60^\circ$
    ③ [최종 결과] $F = 130 \text{ N}$
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15. 그림과 같이 단심 연피케이블의 내외도체를 단절연할 경우 두 도체간의 절연내력을 최대로 하기 위한 조건으로 옳은 것은? (단, ε1, ε2 는 각각의 유전률이다.)

  1. ε1 = ε2 로 한다.
  2. ε1 ＞ ε2 로 한다.
  3. ε2 ＞ ε1 으로 한다.
  4. 유전율과는 관계없다.
(정답률: 57%)
  • 단심 연피케이블에서 절연내력을 최대로 하여 전계 강도를 균일하게 분산시키려면, 내측 절연물의 유전율이 외측보다 커야 합니다.
    따라서 $\epsilon_1 > \epsilon_2$로 설정하는 것이 가장 적절합니다.
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16. 어떤 공간의 비유전률은 2 이고 전위 v (x,y) = 1/x + 2xy2 이라고 할 때 점 (1/2, 2)에서의 전하밀도 p는 약 몇 [pC/m3]인가?

  1. -20
  2. -40
  3. -160
  4. -320
(정답률: 52%)
  • 포아송 방정식을 이용하여 전위 $V$로부터 전하밀도 $\rho$를 구할 수 있습니다. 전위의 라플라시안 $\nabla^2 V$를 계산하여 유전율과 곱해줍니다.
    ① [기본 공식] $\rho = -\epsilon_0 \epsilon_r \nabla^2 V = -\epsilon_0 \epsilon_r (\frac{\partial^2 V}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 V}{\partial y^2})$
    ② [숫자 대입] $\rho = -8.854 \times 10^{-12} \times 2 \times (16 + 2)$
    ③ [최종 결과] $\rho = -320 \text{ pC/m}^3$
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17. 전자기파의 기본 성질이 아닌 것은?

  1. 횡파이며 속도는 매질에 따라 다르다.
  2. 반사, 굴절 현상이 있다.
  3. 자계의 방향과 전계의 방향은 서로 수직이다.
  4. 완전 도체 표면에서는 전부 흡수된다.
(정답률: 63%)
  • 전자기파는 전계와 자계가 서로 수직을 이루며 진행하는 횡파이며, 반사와 굴절 특성을 가집니다. 하지만 완전 도체 표면에서는 전자기파가 내부로 침투하지 못하고 모두 반사되는 성질을 가지므로, 전부 흡수된다는 설명은 틀린 것입니다.
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18. 그림과 같이 무한 평면 S 위에 일점 P 가 있다. S가 P 점에 대해서 이루는 입체각은 얼마인가?

  1. π
  2. 2π
  3. 3π
  4. 4π
(정답률: 54%)
  • 무한 평면 $S$ 위의 한 점 $P$에서 바라본 입체각은 반구의 형태를 띠며, 이때의 원뿔각 $\theta$는 $90^{\circ}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\omega = 2\pi(1-\cos\theta)$
    ② [숫자 대입] $\omega = 2\pi(1-\cos 90^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $\omega = 2\pi$
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19. Z축상에 놓여 있는 선전하 밀도 λ = 2πε[C/m] 인 균일한 선전하에 의한 점 (1,2,4)를 통과하는 전기력선의 방정식은 다음 중 어느 것인가?

  1. y = 0.5x
  2. y = x
  3. y = 2x
  4. y = 4x
(정답률: 58%)
  • 전하가 $z$축상에 균일하게 분포되어 있으므로, 전기력선은 $xy$평면상에서 원점 $(0,0)$으로부터 방사형으로 뻗어나갑니다. 따라서 원점과 점 $(1,2)$를 동시에 지나는 직선의 방정식을 구하면 됩니다.
    ① [기본 공식] $y = \frac{y_1}{x_1}x$
    ② [숫자 대입] $y = \frac{2}{1}x$
    ③ [최종 결과] $y = 2x$
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20. 대지의 고유 저항이 p[Ω·m] 일 때 반지름 a[m]인 그림과 같은 반구 접지극의 접지 저항은 몇 [Ω]인가?

  1. p/4πa
  2. p/2πa
  3. 2πp/a
  4. 2πpa
(정답률: 73%)
  • 반구 접지극의 접지 저항은 대지의 고유 저항을 반구의 표면적으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{\rho}{2\pi a}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{p}{2\pi a}$
    ③ [최종 결과] $R = \frac{p}{2\pi a}$
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2과목: 전력공학

21. 수력발전소에서 낙차를 취하기 위한 방식이 아닌것은?

  1. 댐식
  2. 수로식
  3. 역조정지식
  4. 유역 변경식
(정답률: 60%)
  • 수력발전소에서 낙차를 얻기 위한 대표적인 방식으로는 댐식, 수로식, 유역 변경식, 그리고 댐과 수로를 혼합한 방식이 있습니다. 역조정지식은 낙차를 취하기 위한 방식에 해당하지 않습니다.
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22. 변압기 보호용 비율차동계전기를 사용하여 △-Y 결선의 변압기를 보호하려고 한다. 이 때 변압기 1, 2 차측에 설치하는 변류기의 결선 방식은?

  1. △-△
  2. △-Y
  3. Y-△
  4. Y-Y
(정답률: 77%)
  • 변압기의 $\Delta-Y$ 결선 시 발생하는 위상차와 전류 크기의 차이를 보정하여 차동 전류를 0으로 만들기 위해서는, 변류기(CT)를 변압기 결선과 반대인 $Y-\Delta$ 방식으로 결선해야 합니다.
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23. 그림과 같은 선로에서 A점의 차단기 용량은 몇 MVA가 적당한가?

  1. 50
  2. 100
  3. 150
  4. 200
(정답률: 41%)
  • 전원측의 합성 퍼센트 임피던스를 구한 뒤, 이를 바탕으로 차단 용량을 계산합니다.
    먼저 $10000\text{kVA}, 10\%$ 전원을 $20000\text{kVA}$ 기준으로 환산하면 $20\%$가 되며, $20000\text{kVA}, 20\%$ 전원과 병렬 연결되므로 합성 임피던스는 다음과 같습니다.
    $$\text{%}Z = \frac{20 \times 20}{20 + 20} = 10\%$$
    이후 차단 용량 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $P_s = \frac{100}{\text{%}Z} \times P_n$
    ② [숫자 대입] $P_s = \frac{100}{10} \times 20$
    ③ [최종 결과] $P_s = 200$
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24. 선로 고장발생시 타 보호기기와의 협조에 의해 고장 구간을 신속히 개방하는 자동구간 개폐기로서 고장 전류를 차단할 수 없어 차단 기능이 있는 후비보호장치와 직렬로 설치되어야 하는 배전용 개폐기는?

  1. 배전용 차단기
  2. 부하 개폐기
  3. 컷아웃 스위치
  4. 섹셔널라이저
(정답률: 76%)
  • 섹셔널라이저는 리클로저의 동작으로 인한 무전압 상태를 감지하여 고장 구간을 분리하는 개폐기입니다. 스스로 고장 전류를 차단할 수 있는 능력이 없기 때문에, 반드시 차단 기능이 있는 리클로저와 같은 후비보호장치와 직렬로 설치하여 사용해야 합니다.
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25. 유효접지계통에서 피뢰기의 정격전압을 결정하는데 가장 중요한 요소는?

  1. 선로 애자련의 충격섬락전압
  2. 내부 이상전압 중 과동이상전압의 크기
  3. 유도뢰의 전압의 크기
  4. 1선지락고장시 건전상의 대지전위 즉, 지속성 이상 전압
(정답률: 61%)
  • 유효접지계통에서는 1선 지락 사고 시 건전상의 전위 상승이 억제되지만, 이때 발생하는 지속성 이상 전압이 피뢰기의 정격전압을 결정하는 가장 결정적인 요소가 됩니다.
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26. 송전단 전압이 66[kV], 수전단 전압이 61[kV]인 송전선로에서 수전단의 부하를 끊은 경우 수전단 전압63[kV]라면 전압변동률은 몇 %인가?

  1. 2.55
  2. 2.90
  3. 3.17
  4. 3.28
(정답률: 64%)
  • 수전단 전압의 변동 정도를 나타내는 전압변동률 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{V_{ro} - V_r}{V_r} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{63 - 61}{61} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 3.28$
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27. 접지봉을 사용하여 희망하는 접지저항까지 줄일 수 없을 때 사용하는 것은?

  1. 차폐선
  2. 가공지선
  3. 크로스본드선
  4. 매설지선
(정답률: 69%)
  • 토양의 저항률이 높아 접지봉만으로 목표 접지저항값을 얻기 어려울 때, 접지극 주위에 수평으로 도체를 넓게 매설하여 접지 면적을 넓히는 매설지선을 사용합니다.
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28. 그림과 같은 T-S 선도를 갖는 열사이클은?

  1. 카르노 사이클
  2. 랭킨 사이클
  3. 재생 사이클
  4. 재열 사이클
(정답률: 52%)
  • 제시된 T-S 선도는 펌프에 의한 압축, 보일러에서의 가열, 터빈에서의 팽창, 복수기에서의 응축 과정을 거치는 증기 동력 사이클의 전형적인 랭킨 사이클 특성을 보여줍니다.
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29. 장거리 송전선로는 일반적으로 어떤 회로로 취급하여 회로를 해석하는가?

  1. 분산부하회로
  2. 집중정수회로
  3. 분포정수회로
  4. 특성임피던스회로
(정답률: 74%)
  • 송전선로의 길이가 길어지면 정수(R, L, C, G)가 선로 전체에 걸쳐 고르게 분포되어 있다고 보는 분포정수회로로 해석해야 정확한 계산이 가능합니다.
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30. 전력계통을 연계시켜서 얻는 이득이 아닌 것은?

  1. 배후 전력이 커져서 단락용량이 작아진다.
  2. 부하의 부등성에서 오는 종합첨두부하가 저감된다.
  3. 공급 예비력이 절감된다.
  4. 공급 신뢰도가 향상된다.
(정답률: 62%)
  • 전력계통을 연계하면 배후 전력이 커지기 때문에 사고 시 흐르는 고장 전류가 증가하여 단락용량이 커지게 됩니다.

    오답 노트
    부하의 부등성 이용: 종합첨두부하 저감 가능
    공급 예비력: 상호 보완으로 절감 가능
    공급 신뢰도: 전원 다변화로 향상 가능
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31. 코로나 방지에 가장 효과적인 방법은?

  1. 선간거리를 증가시킨다.
  2. 선로의 이도를 작게 한다.
  3. 선로의 높이를 가급적 낮춘다.
  4. 전선의 외경을 크게 한다.
(정답률: 54%)
  • 코로나 현상은 전선 표면의 전위경도가 임계전압 이상일 때 발생하므로, 전선의 외경을 크게 하여 전선 표면의 전계 강도를 낮추는 것이 가장 효과적인 방지책입니다.
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32. 송전선로에서 1선 지락시에 건전상의 전압 상승이 가장 적은 접지방식은?

  1. 비접지방식
  2. 직접접지방식
  3. 저항접지방식
  4. 소호리액터접지방식
(정답률: 59%)
  • 직접접지방식은 중성점을 직접 접지하여 1선 지락 사고 시 지락 전류는 매우 크지만, 건전상의 전위 상승은 거의 없어 전압 상승이 가장 적은 방식입니다.
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33. 지상역률 0.6, 출력 480[kW]인 부하에 병렬로 용량400[kVA]의 전력용 콘덴서를 설치하면 합성역률은 어느정도로 개선되는가?

  1. 0.75
  2. 0.86
  3. 0.89
  4. 0.94
(정답률: 45%)
  • 부하의 유효전력과 콘덴서 설치 후의 합성 피상전력을 이용하여 개선된 역률을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\cos \theta = \frac{P}{\sqrt{P^2 + (Q - Q_C)^2}}$
    ② [숫자 대입] $\cos \theta = \frac{480}{\sqrt{480^2 + (\frac{480}{0.6} \times \tan(\arccos 0.6) - 400)^2}}$
    ③ [최종 결과] $\cos \theta = 0.89$
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34. 환상선로의 단락보호에 사용하는 계전방식은?

  1. 비율차동계전방식
  2. 방향거리계전방식
  3. 과전류계전방식
  4. 선택접지계전방식
(정답률: 67%)
  • 전원이 두 군데 이상 존재하는 환상선로의 단락 보호에는 고장 지점의 방향과 거리를 측정하여 차단하는 방향거리계전방식이 사용됩니다.

    오답 노트
    방사선로의 단락보호: 방향단락계전방식과 과전류계전방식 조합
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35. 저압 뱅킹(banking)방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 깜박임 현상이 심하게 나타난다.
  2. 저압 간선의 전압강하는 줄어지나 전력손실은 줄일 수 없다.
  3. 캐스케이딩 현상의 염려가 있다.
  4. 부하의 증가에 대한 융통성이 없다.
(정답률: 76%)
  • 저압 뱅킹 방식은 변압기 2차측을 병렬로 연결하여 전압강하를 줄이는 방식이지만, 한 대의 변압기 고장이 다른 변압기에 영향을 주어 연쇄적으로 정전이 발생하는 캐스케이딩 현상의 염려가 있습니다.
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36. 취수구에 제수문을 설치하는 주된 목적은?

  1. 낙차를 높이기 위하여
  2. 홍수위를 낮추기 위하여
  3. 모래를 배제하기 위하여
  4. 유량을 조정하기 위하여
(정답률: 64%)
  • 취수구에 설치되는 제수문은 유입되는 물의 양을 조절하는 역할을 수행합니다.

    오답 노트
    오물 제거는 스크린, 토사 배제는 침사지의 역할입니다.
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37. 다음 중 송전계통의 절연협조에 있어서 절연레벨을 가장 낮게 잡고 있는 기기는?

  1. 피뢰기
  2. 단로기
  3. 변압기
  4. 차단기
(정답률: 74%)
  • 절연협조란 기기 간의 절연 강도를 적절히 배치하여 사고 시 피해를 최소화하는 것으로, 피뢰기의 제한전압을 기준으로 가장 낮은 절연 레벨을 설정하여 피뢰기가 먼저 동작하게 함으로써 다른 고가 기기를 보호합니다.

    오답 노트
    절연 레벨 순서: 선로, 애자 > 부싱, 차단기 > 변압기 > 피뢰기
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38. 현수애자에 대한 설명이 잘못된 것은?

  1. 애자를 연결하는 방법에 따라 클래비스형과 볼소켓형이 있다.
  2. 2~4층의 갓 모양의 자기편을 시멘트로 접착하고 그 자기를 주철제 베이스로 지지한다.
  3. 애자의 연결 갯소를 가감함으로써 임의의 송전전압에 사용할 수 있다.
  4. 큰 하중에 대하여는 2연 또는 3연으로 하여 사용할 수 있다.
(정답률: 66%)
  • 현수애자는 애자의 개수를 조절하여 전압에 대응하고 하중에 따라 연수로 조절하는 방식입니다.

    오답 노트
    2~4층의 갓 모양의 자기편을 시멘트로 접착하고 주철제 베이스로 지지하는 방식은 핀 애자에 대한 설명입니다.
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39. 다음 모선의 종류가 아닌 것은?

  1. 단모선
  2. 2중모선
  3. 3중모선
  4. 환상모선
(정답률: 55%)
  • 전력 계통의 모선 방식에는 운용 목적과 신뢰도에 따라 단모선, 2중모선, 환상모선 등이 사용되지만, 3중모선이라는 방식은 일반적인 모선 종류에 해당하지 않습니다.
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40. 옥내배선의 굵기를 설계하는 요령으로 가장 적당하게 설명한 것은?

  1. 부하의 위치와 전압강하를 고려하여 결정하여야 한다.
  2. 승강기 등의 부하와 동일 굵기로 사용할 수 있도록 하여야 한다.
  3. 부하의 수용률과 허용전류를 고려하여 결정하여야 한다.
  4. 전압강하, 허용전류, 기계적강도 등을 고려하여 결정하여야 한다.
(정답률: 70%)
  • 옥내배선 전선의 굵기를 결정할 때는 전기적 안전성과 효율성, 그리고 물리적 내구성을 모두 고려해야 합니다.
    따라서 전압강하, 허용전류, 기계적강도 등을 종합적으로 고려하여 설계하는 것이 가장 적절합니다.
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3과목: 전기기기

41. 병렬운전 중의 3상 동기발전기에 무효순환전류가 흐르는 경우는?

  1. 여자의 변화
  2. 부하의 증가
  3. 부하의 감소
  4. 원동기 출력변화
(정답률: 62%)
  • 병렬운전 중인 동기발전기들 사이에 기전력의 크기가 다를 때 무효순환전류가 흐릅니다.
    여자의 변화는 기전력의 크기를 변화시키므로 무효순환전류를 발생시키는 직접적인 원인이 됩니다.

    오답 노트
    원동기 출력변화: 동기화전류 발생
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42. 다음은 3상 유도전동기의 슬립이 S＜0인 경우를 설명한 것이다. 잘못된 것은?

  1. 동기속도 이상이다.
  2. 유도발전기로 사용된다.
  3. 유도전동기 단독으로 동작이 가능하다.
  4. 속도를 증가시키면 출력이 증가한다.
(정답률: 62%)
  • 슬립 $s < 0$인 경우는 회전자의 속도 $N$이 동기속도 $N_{s}$보다 큰 상태를 의미합니다.
    이 상태에서는 에너지를 전원으로 되돌리는 유도발전기로 동작하며, 외부에서 속도를 높여주는 별도의 동력이 필요하므로 유도전동기 단독으로는 동작이 불가능합니다.
    $$s = \frac{N_{s} - N}{N_{s}}$$
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43. 단상 정류자 전동기의 일종인 단상 반발 전동기에 해당되는 것은?

  1. 시라게 전동기
  2. 아트킨손형 전동기
  3. 단상 직권정류자전동기
  4. 반발유도전동기
(정답률: 58%)
  • 단상 반발 전동기는 정류자 전동기의 일종으로, 아트킨손형 전동기가 이에 해당합니다.
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44. 변압기의 부하전류 및 전압이 일정하고, 주파수가 낮아졌을 때의 현상으로 옳은 것은?

  1. 철손 감소
  2. 철손 증가
  3. 동손 감소
  4. 동손 증가
(정답률: 57%)
  • 변압기의 철손은 전압의 제곱에 비례하고 주파수에 반비례하는 특성을 가집니다.
    따라서 전압이 일정할 때 주파수가 낮아지면 분모가 작아지므로 철손은 증가하게 됩니다.
    $$P_{i} = \frac{V^{2}}{f}$$
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45. 3상 유동전동기에서 동기 와트로 표시되는 것은?

  1. 토크
  2. 동기 각속도
  3. 1차 입력
  4. 동손 증가
(정답률: 61%)
  • 3상 유도 전동기에서 동기 와트(Synchronous Watt)는 회전자의 토크를 전력 단위로 환산하여 표시한 값입니다.
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46. 3300/210[V], 10[kVA]의 단상변압기가 있다. % 저항강하는 3%, % 리액턴스 강하는 4% 이다. 이 변압기가 무부하인 경우의 2차 단자전압은 약 몇 [V]인가? (단, 변압기는 지역률 80%일 때 정격출력을 낸다고 한다.)

  1. 168
  2. 216
  3. 220
  4. 228
(정답률: 47%)
  • 전압변동률 공식을 이용하여 정격 전압 $V_{2n}$으로부터 무부하 단자전압 $V_{20}$을 산출합니다. 지역률 $80\%$는 역률 $\cos\theta = 0.8$을 의미하며, 이에 따라 $\sin\theta = 0.6$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = p \cos\theta + q \sin\theta$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = 3 \times 0.8 + 4 \times 0.6 = 4.8\%$
    ③ [최종 결과] $V_{20} = 210 \times (1 + 0.048) = 220.08 \approx 220 \text{ V}$
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47. 병렬운전 중의 A, B 두 동기발전기 중, A 발전기의 여자를 B 발전기보다 강하게 하면 A 발전기는?

  1. 90°진상전류가 흐른다.
  2. 90°지상전류가 흐른다.
  3. 동기화 전류가 흐른다.
  4. 부하 전류가 증가한다.
(정답률: 52%)
  • 동기 발전기의 병렬 운전 중 특정 발전기의 여자를 강하게 하면, 해당 발전기의 유기 기전력이 상승하여 무효 전력이 공급됩니다. 이때 전류의 위상이 전압보다 $\pi/2$ 뒤진 $90^{\circ}$ 지상전류가 흐르게 됩니다.
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48. 3상 유도 전동기의 회전자 입력이 P2이고 슬립이 S 일 때 2차 동손을 나타내는 식은?

  1. (1-S)P2
  2. P2/S
  3. (1-S)P2/s
  4. SP2
(정답률: 59%)
  • 유도 전동기에서 2차 입력 $P_2$ 중 슬립 $s$의 비율만큼이 2차 동손으로 소비되는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $P_{c2} = s P_2$
    ② [숫자 대입] $P_{c2} = s P_2$
    ③ [최종 결과] $P_{c2} = s P_2$
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49. 직류 발전기의 외부 특성곡선에서 나타내는 관계로 옳은 것은?

  1. 계자전류와 단자전압
  2. 계자전류와 부하전류
  3. 부하전류와 유기기전력
  4. 부하전류와 단자전압
(정답률: 61%)
  • 직류 발전기의 특성 곡선은 관찰하고자 하는 변수 간의 관계를 나타냅니다. 외부 특성 곡선은 부하전류와 단자전압의 관계를 나타내는 곡선입니다.

    오답 노트
    계자전류와 단자전압: 무부하 포화곡선
    부하전류와 유기기전력: 내부 특성 곡선
    계자전류와 부하전류: 계자 조정 곡선
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50. 직류 전동기의 속도 제어법에서 정출력 제어에 속하는 것은?

  1. 계자 제어법
  2. 전기자 저항 제어법
  3. 전압 제어법
  4. 워드 레오나드 제어법
(정답률: 61%)
  • 직류 전동기의 속도 제어 중 계자 제어법은 자속을 변화시켜 속도를 조절하며, 이때 출력은 거의 일정하게 유지되는 정출력 제어 특성을 가집니다.
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51. 3상 유도전동기에서 2차측 저항을 2배로 하면 그 최대 토크는 어떻게 되는가?

  1. 2배로 된다.
  2. 1/2로 줄어든다.
  3. 배가 된다.
  4. 변하지 않는다.
(정답률: 73%)
  • 3상 유도전동기에서 2차측 저항의 크기는 최대 토크가 발생하는 슬립의 위치에는 영향을 주지만, 최대 토크의 크기 자체는 저항값과 관계없이 일정합니다.
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52. 계자 권선이 전기자에 병렬로만 연결된 직류기는?

  1. 분권기
  2. 직권기
  3. 복권기
  4. 타여자기
(정답률: 68%)
  • 계자 권선이 전기자 권선과 병렬로 연결되어 있는 구조의 직류기를 분권기라고 합니다.
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53. 직류기의 전기자 권선을 중권(重卷)으로 하였을 때 다음 중 틀린 것은?

  1. 전기자 권선의 병렬 회로수는 극수와 같다.
  2. 브러시 수는 항상 2개이다.
  3. 전압이 낮고, 비교적 전류가 큰 기기에 적합하다.
  4. 균압선 접속을 할 필요가 있다.
(정답률: 70%)
  • 직류기의 중권 방식에서는 병렬 회로수와 브러시 수가 모두 극수 $P$와 같습니다. 따라서 브러시 수가 항상 2개라는 설명은 틀린 것이며, 브러시 수가 항상 2개인 방식은 파권입니다.
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54. 동기 발전기의 돌발 단락전류를 주로 제한하는 것은?

  1. 누설 리액턴스
  2. 동기 리액턴스
  3. 권선저항
  4. 역상 리액턴스
(정답률: 60%)
  • 동기 발전기에서 갑작스러운 단락 사고가 발생했을 때 흐르는 돌발 단락전류는 전압과 리액턴스의 관계에 의해 결정되며, 이때 전류의 크기를 주로 제한하는 성분은 누설 리액턴스입니다.
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55. 3,300[V], 630[Hz]용 변압기의 와류손이 360[W]이다. 이 변압기를 2,750[V], 50[Hz]에서 사용할 때 이 변압기의 와류손은 약 몇 [W]가 되는가?

  1. 200
  2. 225
  3. 250
  4. 275
(정답률: 57%)
  • 변압기의 와류손은 주파수의 제곱에 비례하지만, 자속의 영향을 고려하면 전압의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다. 따라서 전압 변화에 따른 와류손의 변화량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{e}' = ( \frac{V'}{V} )^{2} \times P_{e}$
    ② [숫자 대입] $P_{e}' = ( \frac{2750}{3300} )^{2} \times 360$
    ③ [최종 결과] $P_{e}' = 250$
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56. SCR에 관한 설명이다. 적당하지 않은 것은?

  1. 3단자 소자이다.
  2. 적은 게이트 신호로 대전력을 제어한다.
  3. 직류 전압만을 제어한다.
  4. 스위칭 소자이다.
(정답률: 70%)
  • SCR(사이리스터)은 게이트 신호를 통해 전력의 흐름을 제어하는 스위칭 소자로, 직류뿐만 아니라 교류 전압의 위상 제어에도 널리 사용됩니다.

    오답 노트
    직류 전압만을 제어한다: 교류 전압의 위상 제어 가능
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57. 동기 발전기의 기전력의 파형을 정현파로 하기 위한 방법으로 틀린 것은?

  1. 매극 매상의 슬롯 수를 많게 한다.
  2. 단절권 및 분포권으로 한다.
  3. 전기자 철심을 사(斜)슬롯으로 한다.
  4. 공극의 길이를 작게 한다.
(정답률: 60%)
  • 동기 발전기에서 기전력의 파형을 정현파에 가깝게 만들기 위해서는 고조파를 제거해야 하며, 이를 위해 공극의 길이를 길게 하여 누설 리액턴스를 조절해야 합니다.

    오답 노트
    공극의 길이를 작게 한다: 공극을 길게 해야 파형이 개선됨
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58. 전원전압이 200[V]이고, 부하가 20[Ω]인 단상 반파 정류회로의 부하전류는 약 몇 [A]인가?

  1. 125
  2. 4.5
  3. 17
  4. 8.2
(정답률: 49%)
  • 단상 반파 정류회로의 평균 전압은 최대 전압의 약 $0.45$배이며, 이를 부하 저항으로 나누어 평균 전류를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$I = \frac{0.45 \times E}{R}$$
    ② [숫자 대입]
    $$I = \frac{0.45 \times 200}{20}$$
    ③ [최종 결과]
    $$I = 4.5 \text{ A}$$
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59. 변압기의 단락시험과 관계가 없는 것은?

  1. 누설 리액턴스
  2. 전압 변동율
  3. 임피던스 와트
  4. 여자 어드미턴스
(정답률: 54%)
  • 단락시험은 2차측을 단락시킨 상태에서 수행하며 동손, 임피던스 와트, 전압 변동률, 누설 리액턴스를 측정합니다.
    여자 어드미턴스는 2차측을 개방한 상태에서 수행하는 무부하시험을 통해 측정하는 항목입니다.

    오답 노트
    여자 어드미턴스: 무부하시험 항목
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60. 직류전압을 직접 제어하는 것은?

  1. 초퍼형 인버터
  2. 3상 인버터
  3. 단상 인버터
  4. 브리지형 인버터
(정답률: 70%)
  • 초퍼형 인버터는 직류 전원을 스위칭하여 직류 전압을 직접 제어하는 전력 변환 장치입니다.

    오답 노트
    3상 인버터, 단상 인버터, 브리지형 인버터: 주로 직류를 교류로 변환하는 장치입니다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 각 상의 임피던스가 R+jX[Ω]인 것을 Y결선으로 한 평형 3상 부하에 선간 전압 E[V]를 가하면 선전류는 몇[A]가 되는가?

(정답률: 64%)
  • Y결선 평형 3상 부하에서 선전류는 선간전압을 $\sqrt{3}$배 한 상임피던스로 나누어 구할 수 있습니다. 임피던스의 크기는 $\sqrt{R^{2}+X^{2}}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{E}{\sqrt{3}\sqrt{R^{2}+X^{2}}}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{E}{\sqrt{3}\sqrt{R^{2}+X^{2}}}$
    ③ [최종 결과]
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62. 2단자 임피던스 함수 Z(s)가 일 때의 영점은?

  1. 4, 5
  2. -4, -5
  3. 3
  4. -3
(정답률: 68%)
  • 임피던스 함수 $Z(s) = \frac{s+3}{(s+4)(s+5)}$에서 영점(Zero)은 분자를 0으로 만드는 $s$의 값입니다.
    분자 $s+3=0$을 만족하는 값은 $s=-3$이므로 영점은 -3입니다.

    오답 노트
    -4, -
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63. 분포정수회로에서 직렬 임피던스 Z, 병렬어드미턴스를 Y라 할 때, 선로의 특성임피던스 Zo는?

  1. ZY
(정답률: 69%)
  • 분포정수회로에서 선로의 특성임피던스는 직렬 임피던스와 병렬 어드미턴스의 비율에 루트를 씌운 값으로 정의됩니다.
    $$Z_{o} = \sqrt{\frac{Z}{Y}}$$
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64. 회로에서 V1(s)를 입력, V2(s)를 출력이라 할 때 전달함수가 1/s+1 이 되려면 c[㎌]의 값은?

  1. 10-6
  2. 10-3
  3. 103
  4. 106
(정답률: 33%)
  • RC 회로의 전달함수 식에서 시정수 $RC$가 1이 되어야 주어진 전달함수 형태가 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$G(s) = \frac{1}{sRC + 1}$$
    ② [숫자 대입]
    $$1 = 1000 \times C$$
    ③ [최종 결과]
    $$C = 10^{-3} \text{ F} = 10^3 \mu\text{F}$$
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65. 4단자 정수 A,B,C,D로 출력측을 개방시켰을 때 입력측에서 본 구동점 임피던스 Z11=V1/I1, I2 = 0를 표시한 것 중 옳은 것은?

  1. Z11=A/C
  2. Z11=B/D
  3. Z11=A/B
  4. Z11=B/C
(정답률: 56%)
  • 4단자 정수 $A, B, C, D$에서 출력측을 개방($I_2 = 0$)했을 때의 입력 임피던스 $Z_{11}$은 전압 $V_1$을 전류 $I_1$으로 나눈 값이며, 이는 4단자 정수의 정의에 따라 다음과 같이 결정됩니다.
    $$Z_{11} = \frac{A}{C}$$
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66. R[Ω]의 저항 3개를 Y로 접속한 것을 전압 200[V]의 3상 교류 전원에 연결할 때 선전류가 10[A] 흐른다면, 이 3개의 저항을 △로 접속하고 동일 전원에 연결하면 선전류는 몇 [A]가 되는가?

  1. 30
  2. 25
  3. 20
(정답률: 54%)
  • Y결선에서 $\Delta$결선으로 변경 시, 동일 저항 $R$에 대해 임피던스는 $1/3$배가 되고 선전류는 $\sqrt{3}$배 증가하는 특성을 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$I_{\Delta} = \sqrt{3} \times I_Y$$
    ② [숫자 대입]
    $$I_{\Delta} = \sqrt{3} \times 10$$
    ③ [최종 결과]
    $$I_{\Delta} = 17.32$$
    단, 제시된 정답이 $30$인 경우 이는 $\Delta$결선 시 상전류와 선전류의 관계 및 전압 조건을 재해석한 결과이나, 일반적인 변환 공식에 따르면 $17.32$가 도출됩니다. 주어진 정답 $30$에 맞춘 논리는 Y결선 선전류 $10\text{A}$일 때 저항 $R = 200/10 = 20\Omega$이며, $\Delta$결선 시 상전류 $I_{\text{phase}} = 200/20 = 10\text{A}$가 되어 선전류 $I_{\text{line}} = \sqrt{3} \times 10 = 17.32\text{A}$가 됩니다. 문제의 정답 $30$은 오타일 가능성이 높으나 지정 정답을 따릅니다.
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67. R=2[Ω], L=10[mH], C=4[㎌]의 직렬 공진회로의 Q는 얼마인가?

  1. 25
  2. 45
  3. 65
  4. 85
(정답률: 66%)
  • 직렬 공진회로의 선택도 $Q$는 저항 $R$과 인덕턴스 $L$, 정전용량 $C$의 관계로 결정됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = \frac{1}{2}\sqrt{\frac{10 \times 10^{-3}}{4 \times 10^{-6}}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 25$$
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68. 권수가 2,000회이고, 저항이 12[Ω]인 솔레노이드에 전류 10[A]를 흘릴 때 자속이 6×10-2[Wb]가 발생하였다. 이 회로의 시정수는 몇 [sec]인가?

  1. 0.001
  2. 0.01
  3. 0.1
  4. 1
(정답률: 58%)
  • 먼저 솔레노이드의 인덕턴스 $L$을 구한 뒤, $RL$ 회로의 시정수 $\tau$ 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L = \frac{N\Phi}{I}$$
    $$\tau = \frac{L}{R}$$
    ② [숫자 대입]
    $$L = \frac{2000 \times 6 \times 10^{-2}}{10}$$
    $$\tau = \frac{12}{12}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\tau = 1$$
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69. 저항 R, 커패시턴스 C의 병렬회로에서 전원주파수가 변할 때의 임피던스 궤적은?

  1. 제1상한내의 반직선
  2. 제2상한내의 반원
  3. 제4상한내의 반원
  4. 제4상한내의 반직선
(정답률: 45%)
  • 저항 $R$과 커패시턴스 $C$의 병렬회로에서 임피던스 궤적은 주파수 변화에 따라 복소평면 상에서 움직입니다. $R-C$ 병렬회로는 허수부가 음수이므로 제4상한에 위치하며, 궤적의 형태는 반원을 그리게 됩니다.

    오답 노트
    $R-L$ 병렬: 제1상한 내의 반원
    $R-C$ 직렬: 제4상한 내의 반직선
    $R-L$ 직렬: 제1상한 내의 반직선
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70. 기본파의 30%인 제2고조파와 20%인 제5고조파를 포함하는 전압파의 왜형율은?

  1. 0.26
  2. 0.3
  3. 0.36
  4. 0.5
(정답률: 60%)
  • 왜형율은 기본파의 실효값에 대한 전고조파 실효값의 비로 계산합니다.
    $$\text{왜형율} = \frac{\sqrt{\sum V_n^2}}{V_1}}$$
    $$\text{왜형율} = \frac{\sqrt{0.3^2 + 0.2^2}}{1}}$$
    $$\text{왜형율} = 0.36$$
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71. 특성방정식 s2+2ζωns+ω2n=0 에서 감쇠진동을 하는 제동비 ζ의 값에 해당되는 것은?

  1. ζ＞1
  2. ζ = 1
  3. ζ = 0
  4. 0＜ζ＜1
(정답률: 66%)
  • 2차 제어계의 특성방정식에서 제동비 $\zeta$의 값에 따라 응답 특성이 결정됩니다. 감쇠진동(Underdamped)은 시스템이 진동하면서 수렴하는 상태로, 제동비가 $0$보다 크고 $1$보다 작은 범위일 때 발생합니다.

    오답 노트
    $\zeta > 1$: 과제동(Overdamped)
    $\zeta = 1$: 임계제동(Critically damped)
    $\zeta = 0$: 무제동(Undamped)
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72. 다음 회로를 블록선도로 그린 것 중 옳은 것은?

(정답률: 60%)
  • 회로의 전압 $e$는 저항 $R$과 인덕터 $L$에 걸리는 전압의 합으로 나타낼 수 있습니다. 인덕터의 임피던스는 라플라스 변환 시 $Ls$가 되므로, 전류 $I(s)$가 입력될 때 각 소자를 통과한 전압의 합을 구하는 구조인 가 옳은 블록선도입니다.
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73. 그림과 같은 블록선도에서 전달함수 C/R 는 얼마인가? (단, D = R)

  1. 6/7
  2. 8/7
  3. 9/7
  4. 11/7
(정답률: 46%)
  • 주어진 블록선도에서 $D=R$이므로, 입력 $R$은 첫 번째 합산점과 두 번째 합산점에 모두 더해지는 구조입니다. 전향 경로 이득과 피드백 루프를 분석하여 폐루프 전달함수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $T(s) = \frac{G_{forward}}{1 + G_{loop}}$
    ② [숫자 대입] $T(s) = \frac{2 \times 3 + 3}{1 + 2 \times 3}$
    ③ [최종 결과] $T(s) = \frac{9}{7}$
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74. 다음의 논리기호가 나타내는 논리식은?

  1. X=A+B
  2. X=(A+B)·B
  3. X=A·B+A
(정답률: 66%)
  • 회로도를 분석하면 입력 $A$와 $B$가 OR 게이트를 통과하여 $(A+B)$가 되고, 이 결과값이 다시 입력 $B$와 함께 AND 게이트를 통과합니다.
    $$X = (A+B) \cdot B$$
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75. 어떤 제어계에 단위 계단입력을 가하였더니 출력이 1-e-2t 나타났다. 이 계의 전달함수는?

  1. 1/s+2
  2. 2/s+2
  3. 1/s(s+2)
  4. 2/s(s+2)
(정답률: 30%)
  • 전달함수는 출력의 라플라스 변환을 입력의 라플라스 변환으로 나눈 값입니다. 단위 계단입력의 라플라스 변환은 $1/s$이며, 출력 $1-e^{-2t}$의 라플라스 변환은 $\frac{1}{s} - \frac{1}{s+2}$입니다.
    ① [기본 공식] $G(s) = \frac{Y(s)}{R(s)}$
    ② [숫자 대입] $G(s) = \frac{\frac{1}{s} - \frac{1}{s+2}}{\frac{1}{s}} = \frac{\frac{s+2-s}{s(s+2)}}{\frac{1}{s}} = \frac{2}{s+2}$
    ③ [최종 결과] $G(s) = \frac{2}{s+2}$
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76. 단위 계단함수 u(t)의 Z 변환을 나타내는 것은?

  1. F(Z) = 1/Z+1
  2. F(Z) = Z/Z-1
  3. F(Z) = 1/Z-1
  4. F(Z) = Z/Z+1
(정답률: 65%)
  • 단위 계단함수 $u(t)$의 Z-변환은 시간 영역의 신호를 이산 영역으로 변환하는 기본 공식에 의해 도출됩니다.
    $$F(z) = \frac{z}{z-1}$$
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77. 단위 부퀘한 제어시스템의 개루프 전달함수 G(s)가 다음과 같이 주어져 있다. 이 때 다음 설명 중 틀린 것은?

  1. 이 시스템은 ζ=1.2 일 때 과제동 된 상태에 있게 된다.
  2. 이 폐루프 시스템의 특성방정식은 s2+2ζωns+ω2n=0 이다.
  3. ζ값이 작게 될수록 제동이 많이 걸리게 된다.
  4. ζ값이 음의 값이면 불안정하게 된다.
(정답률: 61%)
  • 제동비 $\zeta$는 시스템의 제동 정도를 결정하는 파라미터입니다. $\zeta$값이 작아질수록 제동이 적게 걸려 오버슈트가 커지고 진동이 심해지며, 반대로 $\zeta$값이 커질수록 제동이 많이 걸리게 됩니다.

    오답 노트
    $\zeta=1.2$ 일 때 과제동 된 상태에 있게 된다: $\zeta > 1$이면 과제동(Overdamped) 상태가 맞습니다.
    폐루프 시스템의 특성방정식은 $s^2+2\zeta\omega_n s+\omega_n^2=0$이다: 주어진 개루프 전달함수 $G(s) = \frac{\omega_n^2}{s(s+2\zeta\omega_n)}$를 단위 피드백 시스템에 적용하면 특성방정식이 정확히 도출됩니다.
    $\zeta$값이 음의 값이면 불안정하게 된다: $\zeta < 0$이면 극점이 우반평면에 위치하여 시스템이 발산하므로 불안정합니다.
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78. 시퀀스 y(k)의 z 변환을 Y(z)라고 할 때, 시퀀스 y(k+n)의 z변환으로 옳은 것은?

(정답률: 43%)
  • z-변환의 이동 정리(Shifting Theorem)를 이용하여 시퀀스의 전진 이동에 대한 변환식을 찾는 문제입니다.
    핵심 원리: 시퀀스 $y(k)$가 $n$만큼 전진 이동한 $y(k+n)$의 z-변환은 기존 $Y(z)$에 $z^n$을 곱한 후, 초기값들에 해당하는 항들을 빼주어 보정합니다.
    따라서 정답은 가 되며, 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.
    $$z^n [Y(z) - \sum_{k=0}^{n-1} y(k)z^{-k}]$$
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79. 제어 목적에 의한 분류에 해당되는 것은?

  1. 프로세서 제어
  2. 서보 기구
  3. 자동 조정
  4. 비율 제어
(정답률: 47%)
  • 제어 시스템을 분류하는 기준 중 제어 목적에 따른 분류를 찾는 문제입니다.
    핵심 원리: 비율 제어는 제어 목적(어떻게 제어할 것인가)에 따른 분류 방식에 해당합니다.
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80. 에서 ω=10[rad/s]일 때의 이득 및 위상각은?

  1. 20dB, -180°
  2. 20dB, -90°
  3. 40dB, -180°
  4. 40dB, -90°
(정답률: 47%)
  • 전달함수 $G(s)$에 $s = j\omega$를 대입하여 이득(Gain)과 위상각을 구하는 문제입니다. 주어진 전달함수는 $G(s) = \frac{1}{0.005s(0.1s+1)^2}$ 입니다.
    $\omega = 10$일 때, $s = j10$을 대입하면 $G(j10) = \frac{1}{0.005(j10)(j1+1)^2} = \frac{1}{j0.05(j1+1)^2}$ 입니다.
    크기 $|G(j10)| = \frac{1}{0.05 \times (\sqrt{1^2+1^2})^2} = \frac{1}{0.05 \times 2} = 10$이며, 이를 dB로 환산하면 $20\log_{10}10 = 20\text{dB}$ 입니다.
    위상각 $\angle G(j10) = 0 - 90^\circ - 2 \times \tan^{-1}(1) = -90^\circ - 2 \times 45^\circ = -180^\circ$ 입니다.
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 고·저압 혼촉시에 저압전로의 대지전압이 150V를 넘는 경우로서 1초를 넘고 2초 이내에 자동차단 장치가 되어 있는 고압전로의 1선 지락전류가 30A인 경우, 이에 결합된 변압기 저압측의 제2종 접지저항값은 몇[Ω] 이하로 유지하여야 하는가?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 30
(정답률: 42%)
  • 고압전로와 저압전로가 혼촉되었을 때, 저압전로의 대지전압을 제한하기 위한 제2종 접지저항값 계산 문제입니다. 자동차단 장치의 동작 시간에 따른 접지저항 산출 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{600}{100 \times I}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{600}{100 \times 30}$
    ③ [최종 결과] $R = 0.2$
    단, 문제 조건에서 대지전압 150V 초과 및 차단시간 1초 초과 2초 이내인 경우의 기준값은 $10\Omega$이하로 규정되어 있습니다.
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82. 시가지에 시설하는 통신선을 특별고압 가공전선로의 지지물에 시설하여서는 아니 되는 것은?

  1. 지름 3.6mm의 절연전선
  2. 첨가 통신용 제1종 케이블
  3. 첨가 통신용 제2종 케이블
  4. 광섬유 케이블
(정답률: 33%)
  • 시가지의 특고압 가공전선로 지지물에는 원칙적으로 통신선을 시설할 수 없으나, 지름 $4\text{mm}$이상의 절연전선이나 광섬유 케이블 등 특정 조건을 만족하는 경우는 가능합니다. 지름 $3.6\text{mm}$의 절연전선은 이 기준($4\text{mm}$이상)을 만족하지 못하므로 시설할 수 없습니다.
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83. 다음 중 가연성 분진에 전기설비가 발화원이 되어 폭발할 우려가 있는 곳에 시공할 수 있는 저압 옥내 배선은?

  1. 버스덕트공사
  2. 라이팅덕트공사
  3. 가요전선관공사
  4. 금속관공사
(정답률: 65%)
  • 가연성 분진으로 인해 폭발 우려가 있는 위험 장소에서는 전기설비의 발화원을 차단하고 외부 충격으로부터 전선을 보호할 수 있는 금속관공사를 시공해야 합니다.
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84. 교류 전차선 전기철도로서 전차선로의 사용전압이 단상교류 몇 [V] 이하인 것의 전차선로는 전기철도의 전용 부지 내에 시설하고 또는 전차선은 가공방식에 의하여 시설하여야 하는가?

  1. 10,000
  2. 15,000
  3. 20,000
  4. 25,000
(정답률: 38%)
  • 교류 전차선 전기철도에서 전차선로의 사용전압이 단상교류 $25,000\text{V}$이하인 경우, 전차선로는 전기철도의 전용 부지 내에 시설하거나 가공방식에 의해 시설해야 합니다.
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85. 사용전압이 35,000[V]를 넘고 100,000[V] 미만인 특별고압 가공 전선로의 지지물에 고압 또는 저압 가공 전선을 병가 할 수 있는 조건으로 틀린 것은?

  1. 특별고압 가공전선로는 제2종 특별고압 보안공사에 의한다.
  2. 특별고압 가공전선과 고압 또는 저압가공전선과의 이격거리는 0.8m 이상으로 한다.
  3. 특별고압 가공전선은 케이블인 경우를 제외하고 단면적이 55mm2인 경동연선 또는 이와 동등 이상의 및 굵기의 연선을 사용한다.
  4. 특별고압 가공전선의 지지물은 강판 조립주를 제외한 철주, 철근 콘크리트주 또는 철탑이어야 한다.
(정답률: 47%)
  • 특별고압 가공전선과 저압 또는 고압 가공전선 사이의 이격거리는 원칙적으로 $1.2\text{m}$이상이어야 합니다. 따라서 $0.8\text{m}$이상으로 한다는 설명은 틀린 내용입니다.
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86. 전기 집진장치에서 변압기로부터 정류기에 이르는 케이블을 넣는 방호장치의 금속제 부분 및 케이블의 피복에 사용되는 금속체에는 원칙적으로 몇 종 접지공사를 하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 1번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제1종접지공사
  2. 제2종접지공사
  3. 제3종접지공사
  4. 특별제3종접지공사
(정답률: 43%)
  • 전기집진장치의 케이블 방호장치 금속제 부분 및 케이블 피복 금속체에는 원칙적으로 제1종접지공사를 시행해야 합니다.

    오답 노트
    제3종접지공사: 사람이 접촉할 우려가 없도록 시설하는 경우에만 예외적으로 적용 가능합니다.
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87. 지중전선로를 직접 매설식에 의하여 차량 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 없는 장소에 기준에 접합하게 시설할 경우 매설 깊이는 최소 몇 cm 이상이면 되는 가?

  1. 60
  2. 80
  3. 100
  4. 120
(정답률: 56%)
  • 지중전선로 직접 매설식 시설 시, 차량이나 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 없는 장소에서의 최소 매설 깊이는 $60\text{cm}$이상입니다.

    오답 노트
    차량 및 중량물 압력 우려 장소: $1\text{m}$이상
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88. 시가지에서 저압 가공전선로를 도로에 따라 시설할 경우 지표상의 최저 높이는 몇m 이상이어야 하는가?

  1. 4.5
  2. 5
  3. 5.5
  4. 6
(정답률: 30%)
  • 시가지에서 저압 가공전선로를 도로에 따라 시설할 때의 지표상 최저 높이는 $5\text{m}$이상이어야 합니다.

    오답 노트
    도로 횡단: $6\text{m}$이상
    철도 또는 궤도 횡단: $6.5\text{m}$이상
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89. 제2종 접지공사에 사용하는 접지선을 사람이 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 경우, 집지선의 어느 부분을 합성수지관 또는 이와 동등 이상의 절연효력 및 강도를 가지는 몰드로 덮어야 하는가?

  1. 지하 30cm로부터 지표상 2m까지
  2. 지하 50cm로부터 지표상 1.2m까지
  3. 지하 60cm로부터 지표상 1.8m까지
  4. 지하 75cm로부터 지표상 2m까지
(정답률: 51%)
  • 제2종 접지공사 시 사람이 접촉할 우려가 있는 곳의 접지선은 보호를 위해 지하 $75\text{cm}$로부터 지표상 $2\text{m}$까지 합성수지관 또는 동등 이상의 절연효력 및 강도를 가진 몰드로 덮어야 합니다.
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90. 가공 전선로의 지지물에 하중이 가하여지는 경우에 그 하중을 받는 지지물의 기초의 안전율은 일반적인 경우 얼마 이상이어야 하는가?

  1. 1.2
  2. 1.5
  3. 1.8
  4. 2
(정답률: 53%)
  • 가공 전선로 지지물 기초의 안전율은 구조적 안정성을 확보하기 위해 일반적인 경우 2 이상으로 규정하고 있습니다.
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91. 다음 중 대지로부터 절연을 하는 것이 기술상 곤란하여 절연을 하지 않아도 되는 것은?

  1. 항공장애등
  2. 전기로
  3. 옥외조명등
  4. 에어콘
(정답률: 54%)
  • 전기로는 장치의 특성상 대지로부터의 절연이 기술적으로 매우 곤란하기 때문에, 예외적으로 절연을 하지 않아도 되는 기기로 분류됩니다.
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92. 수소 냉각식의 발전기, 조상기는 발전기만 또는 조상기안의 수소의 순도가 몇% 이하로 저하한 경우에 이를 경보하는 장치를 시설하여야 하는가?

  1. 70
  2. 75
  3. 80
  4. 85
(정답률: 63%)
  • 수소 냉각식 발전기 및 조상기의 수소 순도가 $85\%$이하로 저하되면 냉각 효율이 떨어지므로, 이를 감지하여 알리는 경보 장치를 시설해야 합니다.
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93. 옥내에 시설하는 전동기에는 과부하 보호장치를 시설하여야 하는데, 단상전동기인 경우에 전원측 전로에 시설하는 과전류차단기의 정격전류가 몇 A 이하이면 과부하 보호장치를 시설하지 않아도 되는가?(2021년 개정된 규정 적용됨)

  1. 15
  2. 16
  3. 30
  4. 50
(정답률: 55%)
  • KEC 개정 규정에 따라 단상전동기의 전원측 전로에 시설하는 과전류차단기의 정격전류가 $16\text{A}$이하인 경우에는 과부하 보호장치를 생략할 수 있습니다.
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94. 애자사용공사에 의한 저압 옥내 배선시 전선 상호간의 간격은 몇 cm 이상이어야 하는가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 54%)
  • 애자사용공사 시 전선 상호간의 간격 기준은 전압에 따라 다릅니다.
    저압의 경우 $6\text{cm}$이상, 고압의 경우 $8\text{cm}$이상을 유지해야 합니다.
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95. 지중에 매설되어 있고 대지와의 전기 저항값이 몇[Ω] 이하의 값을 유지하고 있는 금속제 수도관로는 이를 각 종 접지공사의 접지극으로 사용할 수 있는가?

  1. 2
  2. 3
  3. 5
  4. 10
(정답률: 42%)
  • 금속제 수도관로를 접지극으로 사용하기 위해서는 대지와의 전기 저항값이 $3\Omega$이하로 유지되어야 합니다.
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96. 가변형의 용접전극을 사용하는 아크용접장치의 용접변압기의 1차측 전로의 대지전압은 몇 V 이하이어야 하는가?

  1. 150
  2. 220
  3. 300
  4. 380
(정답률: 67%)
  • 아크용접장치의 안전 기준에 관한 문제입니다. 가변형 용접전극을 사용하는 아크용접장치 용접변압기의 $1$차측 전로 대지전압은 $300\text{V}$이하로 유지해야 합니다.
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97. 가공전선로에 사용하는 지지물은 강관으로 지지물을 강관으로 구성되는 철탑으로 할 경우, 지지물의 강도계산에 적용하는 병종충압하중은 구성재의 수직투영면적 1m2에 대한 풍압의 몇 kgf를 기초로 하여 계산하는가? (단, 단주는 제외한다.)

  1. 45
  2. 64
  3. 72
  4. 110
(정답률: 31%)
  • 강관 철탑의 강도 계산 시 적용하는 병종 풍압하중을 구하는 문제입니다. 병종 풍압하중은 갑종 풍압하중($1255\text{Pa}$)의 $50\%$인 $627.5\text{Pa}$를 기준으로 하며, 이를 $\text{kgf}$ 단위로 환산하여 계산합니다.
    ① $P = \frac{1255 \times 0.5}{9.8}$
    ② $P = \frac{627.5}{9.8}$
    ③ $P = 64$
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98. 특별고압 가공전선로 중 지지물로 직선형의 철탑을 연속하여 10기 이상 사용하는 부분에는 몇 기 이하마다 내장 애자 장치가 되어 있는 철탑 또는 이와 동등 이상의 강도를 가지는 철탑1기를 시설하여야 하는가?

  1. 3
  2. 5
  3. 8
  4. 10
(정답률: 60%)
  • 특별고압 가공전선로의 철탑 시설 기준에 관한 문제입니다. 직선형 철탑을 연속하여 $10$기 이상 사용하는 구간에서는 $10$기 이하마다 내장 애자 장치가 된 철탑 또는 그 이상의 강도를 가진 철탑 $1$기를 설치해야 합니다.
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99. 특별고압 지중전선과 고압 지중전선이 서로 교차하며, 각 각의 지중전선을 견고한 난연성의 관에 넣어 시설하는 경우, 지중함내 이외의 곳에서 상호간의 이격거리는 몇 cm 이하로 시설하여도 되는가?

  1. 30
  2. 60
  3. 100
  4. 120
(정답률: 24%)
  • 지중전선 상호 간의 교차 시 이격거리 기준에 관한 문제입니다. 저압 또는 고압 지중전선과 특고압 지중전선이 교차하는 경우, 지중함 외의 장소에서는 상호 간의 이격거리를 $30\text{cm}$이상으로 시설해야 합니다.
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100. 변전소에 울타리·담 등을 시설할 때, 사용전압이 345kV 라면 울타리·담 등의 높이와 울타리·담 등으로부터 충전부분까지의 거리의 합계는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?

  1. 6.48
  2. 8.16
  3. 8.40
  4. 8.28
(정답률: 60%)
  • 사용전압이 $160\text{kV}$를 초과하는 변전소 울타리 높이와 거리의 합계는 $6 + 0.12n$ 공식을 적용합니다. 여기서 $n$은 $160\text{kV}$를 초과하는 전압을 $10\text{kV}$ 단위로 나눈 값이며, 소수점은 올림 처리합니다.
    ① [기본 공식] $L = 6 + 0.12n$
    ② [숫자 대입] $L = 6 + 0.12 \times \lceil \frac{345 - 160}{10} \rceil = 6 + 0.12 \times 19$
    ③ [최종 결과] $L = 8.28$
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