전기기사 필기 기출문제복원 (2007-03-04)

전기기사 2007-03-04 필기 기출문제 해설

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전기기사
(2007-03-04 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 자유공간에서 변위 전류는 무엇에 의해서 발생하는가?

  1. 전압에 의해서
  2. 자계에 의해서
  3. 전속밀도에 의해서
  4. 자속밀도에 의해서
(정답률: 67%)
  • 변위 전류는 전속밀도의 시간적 변화율에 의해 발생하며, 이는 맥스웰 전파방정식의 핵심 이론입니다.
    $$i_d = \frac{\partial D}{\partial t}$$
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2. 맥스웰의 전자방정식 중 패러데이 법칙에서 유도된 식은? (단, D : 전속밀도, ρv : 공간 전하밀도, B : 자속밀도, E : 전계의 전위, J : 전류밀도, H : 자계의 세기)

(정답률: 76%)
  • 패러데이의 전자기 유도 법칙은 시간에 따라 변화하는 자속밀도가 전계를 생성한다는 원리로, 수식으로는 다음과 같이 표현됩니다.
    $$\nabla \times E = -\frac{\partial B}{\partial t}$$
    따라서 정답은 입니다.
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3. 진공 중의 도체계에서 유도계수와 용량계수의 성질 중 옳지 않은 것은?

  1. 용량계수는 항상 0보다 크다.
  2. q11≧0-(q21＋q31＋q41＋···＋qn1)
  3. qrs=qsr이다.
  4. 유도계수와 용량계수는 항상 0보다 크다.
(정답률: 71%)
  • 진공 중의 도체계에서 용량계수는 항상 0보다 크지만, 유도계수는 0보다 작은 값을 가집니다.

    오답 노트
    용량계수는 항상 0보다 크다: 옳은 설명입니다.
    $q_{11} \ge 0 - (q_{21} + q_{31} + q_{41} + \dots + q_{n1})$: 옳은 설명입니다.
    $q_{rs} = q_{sr}$: 상호 용량계수의 대칭성에 의해 옳은 설명입니다.
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4. 전기력선의 성질에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전계가 0이 아닌 곳에서는 2개의 전기력선은 교차하는 일이 없다.
  2. 전기력선은 도체내부에 존재한다.
  3. 전하가 없는 곳에서는 전기력선의 발생, 소멸이 없다.
  4. 전기력선은 그 자신만으로 폐곡선을 만들지 않는다.
(정답률: 74%)
  • 정전기 평형 상태에서 도체 내부의 전계 강도는 0이므로, 전기력선은 도체 내부에 존재하지 않고 도체 표면에 수직으로 분포합니다.

    오답 노트
    전기력선은 도체내부에 존재한다: 도체 내부의 전계는 0이므로 존재하지 않습니다.
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5. 전위 V가 단지 x만의 함수이며 x=0에서 V=0이고, x=d일 때 V=V0이니 경계조건을 갖는다고 한다. 라플라스 방정식에 의한 V의 해는?

(정답률: 47%)
  • 전위 $V$가 $x$만의 함수일 때 라플라스 방정식은 $\frac{d^{2}V}{dx^{2}} = 0$이 되며, 이를 적분하면 $V$는 $x$에 대한 1차 함수 $V = Ax + B$ 형태가 됩니다.
    경계조건 $x=0$일 때 $V=0$에서 $B=0$이고, $x=d$일 때 $V=V_{0}$에서 $A = \frac{V_{0}}{d}$가 됩니다.
    따라서 최종 해는 다음과 같습니다.
    $$\frac{V_{0}}{d}x$$
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6. 진공 중에 있는 반지름 a[m]인 도체구의 정전용량 [F]은?

  1. 4πε0a
  2. V0d
  3. ε0a
  4. a
(정답률: 84%)
  • 진공 중에 있는 반지름이 $a$인 도체구의 정전용량은 구의 반지름과 진공의 유전율에 비례하는 기본 공식에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $C = 4\pi\epsilon_0 a$
    ② [숫자 대입] 해당 없음
    ③ [최종 결과] $C = 4\pi\epsilon_0 a$
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7. 다음 중 자기회로의 자기저항에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 자기회로의 단면적에 비례한다.
  2. 투자율에 반비례한다.
  3. 자기회로의 길이에 반비례한다.
  4. 단면적에 반비례하고 길이의 제곱에 비례한다.
(정답률: 69%)
  • 자기저항은 자기회로의 길이에 비례하고, 단면적과 투자율에는 반비례하는 성질을 가집니다.
    $$\mathcal{R}_m = \frac{l}{\mu S}$$
    따라서 투자율에 반비례한다는 설명이 옳습니다.

    오답 노트
    자기회로의 단면적에 비례한다: 반비례함
    자기회로의 길이에 반비례한다: 비례함
    단면적에 반비례하고 길이의 제곱에 비례한다: 길이는 1제곱에 비례함
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8. N회 감긴 환상코일의 단면적이 S[m2]이고 평균 길이가 I[m]이다. 이 코일의 권수를 반으로 줄이고 인덕턴스를 일정하게 하려고 할 때, 다음 중 옳은 것은?

  1. 단면적을 2배로 한다.
  2. 길이를 1/4로 한다.
  3. 전류의 세기를 4배로 한다.
  4. 비투자율을 2배로 한다.
(정답률: 77%)
  • 인덕턴스 공식에서 권수의 제곱에 비례하고 길이에 반비례하는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu S N^{2}}{l}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{\mu S (\frac{1}{2}N)^{2}}{\frac{1}{4}l}$
    ③ [최종 결과] $L = \frac{\mu S N^{2}}{l}$
    권수를 $\frac{1}{2}$로 줄이면 인덕턴스는 $\frac{1}{4}$배가 되므로, 이를 상쇄하여 일정하게 유지하려면 길이를 $\frac{1}{4}$로 줄여야 합니다.
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9. 그림과 같이 직류전원에서 부하에 공급하는 전류는 50[A]이고 전원전압은 480[V]이다. 도선이 10[㎝] 간격으로 평행하게 배선되어 있다면 1[m] 당 두 도선 사이에 작용하는 힘은 몇 [N]이며, 어떻게 작용하는가?

  1. 5×10-3, 흡인력
  2. 5×10-3, 반발력
  3. 5×10-2, 흡인력
  4. 5×10-2, 반발력
(정답률: 54%)
  • 평행한 두 도선 사이에 작용하는 힘의 크기를 구하는 공식과 전류 방향에 따른 힘의 성질을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $F = 2 \times 10^{-7} \frac{I_1 I_2}{r}$
    ② [숫자 대입] $F = 2 \times 10^{-7} \frac{50 \times 50}{0.1}$
    ③ [최종 결과] $F = 5 \times 10^{-3}$
    전류가 서로 반대 방향으로 흐르고 있으므로 두 도선 사이에는 서로 밀어내는 반발력이 작용합니다.
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10. 최대 전계 Em=6[V/m]인 평면전자파가 수중을 전파할 때 자계의 최대치는 약 몇 [AT/m]인가? (단, 물의 비유전율 εs=80, 비투자율 μs=1이다.)

  1. 0.071
  2. 0.142
  3. 0.284
  4. 0.426
(정답률: 66%)
  • 매질 내에서 전계와 자계의 비는 고유 임피던스로 결정되며, 물의 비유전율과 비투자율을 적용하여 자계의 최대치를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $H_m = \frac{E_m}{377 \sqrt{\frac{\mu_s}{\epsilon_s}}}$
    ② [숫자 대입] $H_m = \frac{6}{377 \sqrt{\frac{1}{80}}}$
    ③ [최종 결과] $H_m = 0.142$
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11. 유전체의 분극도 표현으로 옳지 않은 것은? (단, P : 분극의 세기, D : 전속밀도, E : 전계의 세기, ε : 유전율, ε0 : 진공의 유전율, εr : 비유전율이다.)

(정답률: 59%)
  • 분극의 세기 $P$는 전속밀도 $D$와 전계의 세기 $E$의 관계식으로 표현됩니다.
    기본 관계식 $P = D - \epsilon_0 E$에서 $E = \frac{D}{\epsilon}$이고 $\epsilon = \epsilon_0 \epsilon_r$ 임을 이용하면 다음과 같이 유도됩니다.
    $$P = D - \epsilon_0 \frac{D}{\epsilon} = D - \frac{D}{\epsilon_r} = D(1 - \frac{1}{\epsilon_r})$$
    따라서 는 $P = E - \epsilon_0 (\frac{D}{\epsilon})$로 표기되어 있어 잘못된 식입니다.
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12. 그림과 같은 수평한 연철봉 위에 절연된 동선을 감아 이것에 저항, 전류, 스위치를 접속하여 연철봉의 한 끝에는 알루미늄 링을 축과 일치시켜 움직일 수 있도록 가느다란 실로 매달아 정지시켰을 때 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 전류를 계속하여 흘리고 있을 때 알루미늄 링은 왼쪽으로 움직인다.
  2. 스위치 S를 닫아 전류를 흘리고 있다가 스위치 S를 개방하는 순간 알루미늄 링은 좌우로 진동한다.
  3. 스위치 S를 닫는 순간 알루미늄 링은 오른쪽으로 움직인다.
  4. 전류를 흘리고 있다가 스위치 S를 개방하는 순간 알루미늄 링은 오른쪽으로 움직인다.
(정답률: 50%)
  • 렌츠의 법칙에 의해 자기장의 변화를 방해하는 방향으로 힘이 발생합니다.
    스위치 S를 닫는 순간, 코일에 흐르는 전류가 증가하며 자기장이 생성됩니다. 이때 알루미늄 링은 이 자기장 변화를 방해하기 위해 오른쪽으로 밀려나게 됩니다.

    오답 노트
    스위치 S를 개방하는 순간: 자기장이 감소하므로 이를 보충하기 위해 왼쪽으로 움직입니다.
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13. 점전하 Q1, Q2 사이에 작용하는 쿨롱의 힘이 F일 때, 이 부근에 점전하 Q3를 놓을 경우 Q1과 Q2 사이의 쿨롱의 힘은 F'이다. F'와 F의 관계로 옳은 것은?

  1. F＞F'이다.
  2. F＜F'이다.
  3. F=F'이다.
  4. Q3의 크기에 따라 다르다.
(정답률: 62%)
  • 쿨롱의 힘은 두 전하 사이의 상호작용으로 결정됩니다. 제3의 전하 $Q_3$가 추가되더라도 $Q_1$과 $Q_2$ 사이에 작용하는 전기력 자체는 변하지 않으므로 $F = F'$ 입니다.
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14. 벡터 A=i-j＋3k, B=i＋ak일 때 벡터 A와 벡터 B가 수직이 되기 위한 a의 값은? (단, i, j, k는 x, y, z 방향의 기본벡터이다.)

  1. -2
  2. -(1/3)
  3. 0
  4. 1/2
(정답률: 66%)
  • 두 벡터가 수직일 때, 두 벡터의 내적 값은 $0$이 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $\vec{A} \cdot \vec{B} = A_x B_x + A_y B_y + A_z B_z = 0$
    ② [숫자 대입] $1 \times 1 + (-1) \times 0 + 3 \times a = 0$
    ③ [최종 결과] $a = -\frac{1}{3}$
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15. 다음 유전체 중 비유전율이 가장 작은 것은?

  1. 고무
  2. 유리
  3. 운모
  4. 물
(정답률: 58%)
  • 각 유전체의 비유전율 값을 비교하면 고무가 가장 작습니다.
    고무: $2.0 \sim 3.5$, 유리: $3.5 \sim 10$, 운모: $6.7$, 물: $80$
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16. 전계 E[V/m] 및 자계 H[AT/m]인 전자파가 자유공간 중을 빛의 속도로 전파될 때 단위시간에 단위면적을 지나는 에너지는 몇 [W/m2]인가? (단, C는 빛의 속도를 나타낸다.)

  1. EH
  2. EH2
  3. E2H
  4. 1/2(CE2H2)
(정답률: 77%)
  • 자유공간에서 전파되는 전자파의 단위 시간, 단위 면적당 에너지 흐름은 포인팅 벡터(Poynting vector)의 크기로 정의되며, 이는 전계 $E$와 자계 $H$의 곱과 같습니다.
    $$\text{Energy} = E \times H$$
    따라서 정답은 EH 입니다.
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17. 유전체 A, B의 접합하여 전하가 없을 때, 각 유전체 중 전계의 방향이 그림과 같고 EA=100[V/m]이면, EB는 몇 [V/m]인가?

  1. 100/3
  2. 100/√3
  3. 300
  4. 100√3
(정답률: 62%)
  • 두 유전체의 경계면에서 전하가 없을 때, 전계의 접선 성분은 연속적이라는 원리를 이용하여 $\sin$ 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E_A \sin \theta_a = E_B \sin \theta_b$$
    ② [숫자 대입]
    $$E_B = \frac{\sin 30^{\circ}}{\sin 60^{\circ}} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$E_B = \frac{1/2}{\sqrt{3}/2} \times 100 = \frac{100}{\sqrt{3}}$$
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18. 1[μA]의 전류가 흐르고 있을 때, 1초 동안 통과하는 전자수는 약 몇 개인가? (단, 전자 1개의 전하는 1.602×10-19[C]이다.)

  1. 6.24×1010
  2. 6.24×1011
  3. 6.24×1012
  4. 6.24×1013
(정답률: 72%)
  • 전류 $I$는 단위 시간당 흐르는 전하량 $Q$이며, 전체 전하량은 전자 1개의 전하량 $q$에 전자 수 $n$을 곱한 값과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$n = \frac{I \times t}{q}$$
    ② [숫자 대입]
    $$n = \frac{1 \times 10^{-6} \times 1}{1.602 \times 10^{-19}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$n = 6.24 \times 10^{12}$$
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19. 그림과 같이 평등자장 및 두 평행 도선이 놓여 있을 때 두 평행 도선상을 한 도선봉이 V[m/s]의 일정한 속도로 이동한다면 부하 R [Ω]에서 줄열로 소비되는 전력 [W]은 어떻게 표시되는가? (단, 도선봉과 두 평행 도선은 완전도체로 저항이 없는 것으로 한다.)

(정답률: 50%)
  • 자속밀도 $B$ 내에서 길이 $d$인 도선봉이 속도 $V$로 이동할 때 발생하는 유도기전력 $e$와 이를 통한 소비전력 $P$의 관계를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$e = BdV$$
    $$P = \frac{e^2}{R}$$
    ② [숫자 대입]
    $$P = \frac{(BdV)^2}{R}$$
    ③ [최종 결과]
    $$P = \frac{B^2d^2V^2}{R}$$
    따라서 정답은 입니다.
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20. 유전체 역률 (tanδ)과 무관한 것은?

  1. 주파수
  2. 정전용량
  3. 인가전압
  4. 누설저항
(정답률: 44%)
  • 유전체 역률 $\tan \delta$는 유전체의 손실 정도를 나타내며, 주파수, 정전용량, 누설저항의 함수로 결정됩니다. 인가전압이 변하더라도 저항 성분과 리액턴스 성분의 비율은 일정하므로 역률에는 영향을 주지 않습니다.
    유전체 역률의 기본 원리는 다음과 같습니다.
    $$\tan \delta = \frac{I_r}{I_c}$$
    $$\tan \delta = \frac{1}{2\pi f C R}$$
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2과목: 전력공학

21. 전선의 표피효과에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전선이 굵을수록, 주파수가 낮을수록 커진다.
  2. 전선이 굵을수록, 주파수가 높을수록 커진다.
  3. 전선이 가늘수록, 주파수가 낮을수록 커진다.
  4. 전선이 가늘수록, 주파수가 높을수록 커진다.
(정답률: 73%)
  • 표피효과는 교류 전류가 전선의 중심부보다 표면 쪽으로 집중되어 흐르는 현상입니다. 이 현상은 전선의 지름이 굵을수록, 그리고 주파수가 높을수록 더 심하게 나타나 전선의 유효 단면적을 감소시킵니다.
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22. 유량의 크기를 구분할 때 갈수량이란?

  1. 하천의 수위 중에서 1년을 통하여 355일간 이보다 내려가지 않는 수위 때의 물의 량
  2. 하천의 수위 중에서 1년을 통하여 275일간 이보다 내려가지 않는 수위 때의 물의 량
  3. 하천의 수위 중에서 1년을 통하여 185일간 이보다 내려가지 않는 수위 때의 물의 량
  4. 하천의 수위 중에서 1년을 통하여 95일간 이보다 내려가지 않는 수위 때의 물의 량
(정답률: 70%)
  • 갈수량이란 하천의 수위 중에서 1년을 통하여 $355$일간 이보다 내려가지 않는 수위 때의 물의 량을 의미하며, 이는 하천의 최저 유량을 판단하는 기준이 됩니다.
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23. 화력발전소에서 재열기의 목적은?

  1. 급수 예열
  2. 석탄 건조
  3. 공기 예열
  4. 증기 가열
(정답률: 74%)
  • 재열기는 보일러에서 가열된 증기가 터빈에서 팽창한 후, 다시 가열하여 터빈의 효율을 높이고 저압 터빈의 날개에서 발생할 수 있는 습분으로 인한 부식을 방지하기 위해 증기를 가열하는 장치입니다.
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24. 송전계통의 안정도 향상 대책이 아닌 것은?

  1. 계통의 직렬 리액턴스를 증가시킨다.
  2. 전압 변동을 적게 한다.
  3. 고장시간, 고장전류를 적게 한다.
  4. 계통분리방식을 적용한다.
(정답률: 74%)
  • 송전계통의 안정도를 높이려면 계통의 임피던스를 낮추어 전력 전송 능력을 키워야 합니다. 따라서 계통의 직렬 리액턴스를 증가시키는 것이 아니라, 다회선 채택이나 복도체 사용, 직렬 콘덴서 설치 등을 통해 직렬 리액턴스를 감소시켜야 안정도가 향상됩니다.

    오답 노트
    전압 변동을 적게 함: 속응여자방식이나 계통 연계 등을 통해 안정도 향상
    고장시간, 고장전류를 적게 함: 고속 차단 및 재폐로 방식을 통해 안정도 향상
    계통분리방식 적용: 사고 파급을 막아 전체 계통의 안정도 유지
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25. 그림과 같은 회로의 영상, 정상, 역상임피던스 Z0, Z1, Z2는?

  1. Z0=3z＋Zn, Z1=3Z, Z2=Z
  2. Z0=3Zn, Z1=Z, Z2=3Z
  3. Z0=Z＋Zn, Z1=Z2=Z＋3Zn
  4. Z0=Z＋3Zn, Z1=Z2=Z
(정답률: 61%)
  • 회로의 임피던스 구성에서 영상 임피던스는 중성점 임피던스 $Z_n$이 3배로 작용하여 $Z + 3Z_n$이 됩니다. 또한, 변압기와 같은 정지기는 정상 임피던스와 역상 임피던스가 동일한 특성을 가집니다.
    따라서 $Z_0 = Z + 3Z_n$, $Z_1 = Z_2 = Z$가 정답입니다.
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26. 반지름 0.6[㎝]인 경동선을 사용하는 3상 1회선 송전선에서 선간거리를 2[m]로 정삼각형 배치할 경우, 각 선의 인덕턴스는 약 몇 [mH/km]인가?

  1. 0.81
  2. 1.21
  3. 1.51
  4. 1.81
(정답률: 60%)
  • 송전선로의 인덕턴스는 전선의 반지름과 선간거리에 의해 결정됩니다. 정삼각형 배치 시 등가선간거리는 실제 선간거리와 동일합니다.
    ① [기본 공식] $L = 0.05 + 0.4605 \log \frac{D}{r}$
    ② [숫자 대입] $L = 0.05 + 0.4605 \log \frac{2}{0.006}$
    ③ [최종 결과] $L = 1.21$
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27. 다음 ( ① ), ( ② ), ( ③ ) 에 알맞은 것은?

  1. ① 원자핵융합, ② 융합, ③ 결합
  2. ① 핵결합, ② 반응, ③ 융합
  3. ① 핵융합, ② 융합, ③ 핵반응
  4. ① 핵반응, ② 반응, ③ 결합
(정답률: 74%)
  • 제시된 지문은 원자력 발전의 두 가지 핵심 원리를 설명하고 있습니다. 무거운 핵이 쪼개지는 핵분열과 대비하여, 가벼운 원자핵들이 합쳐져 무거운 핵이 되는 과정은 핵융합이며, 이러한 일련의 과정은 핵반응에 해당합니다.
    따라서 빈칸에 알맞은 내용은 ① 핵융합, ② 융합, ③ 핵반응입니다.
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28. 원자로의 감속재가 구비하여야 할 사항으로 적합하지 않은 것은?

  1. 중성자의 흡수 단면적이 적을 것
  2. 원자량이 큰 원소일 것
  3. 중성자와의 충돌 확률이 높을 것
  4. 감속비가 클 것
(정답률: 57%)
  • 감속재는 빠른 중성자의 속도를 늦추기 위해 사용하므로, 중성자와 충돌 시 에너지 전달 효율이 좋은 원자량이 작은(가벼운) 원소여야 합니다.

    오답 노트
    원자량이 큰 원소일 것: 원자량이 작을수록 감속 효과가 크므로 부적절합니다.
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29. 송전선로에 매설지선을 설치하는 주된 목적은?

  1. 직격뢰로부터 송전선을 차폐보호하기 위하여
  2. 철탑 기초의 강도를 보강하기 위하여
  3. 현수애자 1연의 전압분당을 균일화하기 위하여
  4. 철탑으로부터 송전선로로의 역섬락을 방지하기 위하여
(정답률: 76%)
  • 매설지선은 철탑의 접지 저항을 낮추어 철탑 전위 상승을 억제함으로써, 철탑에서 송전선로로 전위가 역전되어 발생하는 역섬락을 방지하는 것이 주된 목적입니다.

    오답 노트
    직격뢰 차폐보호: 가공지선의 역할
    애자련 보호: 아킹혼의 역할
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30. 다음 중 배전 선로의 손실을 경감하기 위한 대책으로 적절하지 않는 것은?

  1. 전력용 콘덴서 설치
  2. 배전 전압의 승압
  3. 전류 밀도의 감소와 평형
  4. 누전 차단기 설치
(정답률: 63%)
  • 배전 선로의 손실을 줄이기 위해서는 전압을 높이거나 역률을 개선하고 전류 밀도를 최적화해야 합니다. 누전 차단기 설치는 전력 손실 경감이 아니라 누전으로 인한 감전 및 화재 사고 방지가 목적입니다.
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31. 경간 200[m], 전선의 자체무게 2[kg/m], 인장하중 5000[kg], 안전율 2인 경우, 전선의 이도(dip)는 몇 [m]인가?

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 69%)
  • 전선의 이도는 전선의 무게, 경간, 그리고 허용 인장하중(인장하중을 안전율로 나눈 값)을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{W S^{2}}{8 T}$
    ② [숫자 대입] $D = \frac{2 \times 200^{2}}{8 \times (5000 / 2)}$
    ③ [최종 결과] $D = 4$
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32. 150kVA 단상변압기 3대를 △-△결선으로 사용하다가 1대의 고장으로 V-V 결선하여 사용하면 약 몇 kVA 부하까지 걸 수 있겠는가?

  1. 200
  2. 220
  3. 240
  4. 260
(정답률: 69%)
  • $\Delta-\Delta$ 결선에서 변압기 1대가 고장 나 V-V 결선으로 운전할 때의 출력은 원래 $\Delta$ 결선 출력의 $\frac{\sqrt{3}}{3}$배(또는 변압기 1대 용량의 $\sqrt{3}$배)가 됩니다.
    ① [기본 공식] $P_{V} = \sqrt{3} \times P_{1}$
    ② [숫자 대입] $P_{V} = \sqrt{3} \times 150$
    ③ [최종 결과] $P_{V} = 259.8$
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33. 전원이 양단에 있는 환상선로의 단락보호에 사용되는 계전기는?

  1. 방향거리계전기
  2. 부족전압계전기
  3. 선택접지계전기
  4. 부족전류계전기
(정답률: 69%)
  • 전원이 양단에 위치한 환상선로에서는 고장 지점의 방향을 판별하여 차단해야 하므로 방향거리계전기를 사용합니다.

    오답 노트
    전원이 한쪽에만 있는 경우에는 방향단락계전기를 사용합니다.
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34. 소호리액터접지의 합조도가 정(＋)인 경우에는 어느 것과 관련이 있는가?

  1. 공진
  2. 과보상
  3. 접지저항
  4. 아크전압
(정답률: 60%)
  • 소호리액터 접지에서 합조도는 리액턴스와 커패시턴스의 관계를 나타내며, 합조도가 정(+)인 경우는 과보상 상태를 의미합니다.

    오답 노트
    공진: 합조도가 0인 상태
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35. 60[Hz], 154[kV], 길이 100[km]인 3상 송전선로에서 대지정전용량 Cs=0.005[μF/Km], 전선 간의 상호정전용량 Cm=0.0014[μF/km]일 때 1선에 흐르는 충전전류는 약 몇 A인가?

  1. 17.8
  2. 30.8
  3. 34.4
  4. 53.4
(정답률: 54%)
  • 3상 송전선로의 충전전류를 구하기 위해 먼저 합성 정전용량을 계산한 후 충전전류 공식에 대입합니다.
    ① $C = C_s + 3C_m$
    ② $C = 0.005 + 3 \times 0.0014 = 0.0092\text{ [}\mu\text{F/km]}$
    ③ $I = 2\pi f C \ell \frac{V}{\sqrt{3}} = 2\pi \times 60 \times 0.0092 \times 10^{-6} \times 100 \times \frac{154000}{\sqrt{3}} = 30.8$
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36. 이상 전압에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 송전선로의 개폐 조작에 따른 과도현상 때문에 발생하는 이상 전압을 개폐 서지라 부른다.
  2. 충격파를 서지라 부르기도 하며 극히 짧은 시간에 파고값에 도달하고 극히 짧은 시간에 소멸한다.
  3. 일반적으로 선로에 차단기를 투입할 때가 개방할 때 보다 더 높은 이상 전압을 발생한다.
  4. 충격파는 보통 파고값과 파두 길이와 파미 길이로 나타낸다.
(정답률: 64%)
  • 개폐 이상 전압은 회로를 폐로(투입)할 때보다 개방(차단)할 때 더 크게 발생하며, 특히 무부하 송전 선로의 충전 전류를 차단할 때 가장 높게 나타납니다.
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37. 평균유효낙차 48[m]의 저수지식 발전소에서 1000[m3]의 저수량은 약 몇[kWh]의 전력량에 해당하는가? (단, 수차 및 발전기의 종합효율은 85%라고 한다.)

  1. 111
  2. 122
  3. 133
  4. 144
(정답률: 46%)
  • 물 에너지의 전력량 환산 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{9.8 \times Q \times H \times \eta}{3600}$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{9.8 \times 1000 \times 48 \times 0.85}{3600}$
    ③ [최종 결과] $W = 111$
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38. 송전거리, 전력, 손실률 및 역률이 일정하다면 전선의 굵기는?

  1. 전류에 비례한다.
  2. 전압의 제곱에 비례한다.
  3. 전류에 반비례 한다.
  4. 전압의 제곱에 반비례한다.
(정답률: 60%)
  • 송전 전력 $P$가 일정할 때, 전압 $V$를 높이면 전류 $I$가 감소하여 전선 손실이 줄어듭니다. 손실률이 일정할 때 전선의 굵기는 전압의 제곱에 반비례하여 결정됩니다.
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39. 변전소에서 비접지 선로의 접지보호용으로 사용되는 계전기에서 영상전류를 공급하는 것은?

  1. CT
  2. GPT
  3. ZCT
  4. PT
(정답률: 77%)
  • 비접지 선로에서 지락 사고 시 발생하는 영상전류를 검출하여 계전기에 공급하는 장치는 ZCT(영상변류기)입니다.
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40. 수력발전소에서 조속기의 작동을 민감하게 하면, 수압상승률 α와 속도상승률 β는 어떻게 변화하는가?

  1. α는 감소하고, β는 증가한다.
  2. α는 증가하고, β는 감소한다.
  3. α, β 모두 증가한다.
  4. α, β 모두 감소한다.
(정답률: 50%)
  • 조속기의 작동을 민감하게 하면 부하 변동에 빠르게 반응하여 수문을 급격히 조절하므로 수압상승률 $\alpha$는 증가하고, 결과적으로 회전수 변동을 억제하여 속도상승률 $\beta$는 감소하게 됩니다.
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3과목: 전기기기

41. 50[Hz], 슬립 0.2인 경우의 회전자 속도가 600[rpm]일 때 유도전동기의 극수는 몇 극인가?

  1. 6
  2. 8
  3. 12
  4. 16
(정답률: 67%)
  • 회전자 속도와 슬립의 관계를 통해 동기속도를 먼저 구한 후, 동기속도 공식을 이용하여 극수를 산출합니다.
    ① [동기속도] $N_s = \frac{N}{1 - s}$
    ② [숫자 대입] $N_s = \frac{600}{1 - 0.2} = 750$ rpm
    ③ [극수] $P = \frac{120f}{N_s} = \frac{120 \times 50}{750} = 8$ 극
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42. 브러시레스 DC 서보 모터의 특징으로 틀린 것은?

  1. 단위 전류당 발생 토크가 크고 역기전력에 의해 불필요한 에너지를 귀환하므로 효율이 좋다.
  2. 토크 맥동이 작고, 안정된 제어가 용이하다.
  3. 기계적 시간상수가 크고 응답이 느리다.
  4. 기계적 접점이 없고 신뢰성이 높다.
(정답률: 70%)
  • 브러시레스 DC 서보 모터는 기계적 접점이 없어 신뢰성이 높고, 회전자의 관성이 작아 기계적 시간상수가 작으며 응답 속도가 매우 빠른 것이 특징입니다.

    오답 노트
    기계적 시간상수가 크고 응답이 느리다: 시간상수가 작고 응답이 매우 빠릅니다.
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43. 4극, 60[Hz]의 유도전동기가 슬립 5%로 전부하 운전하고 있을 때, 2차 권선의 손실이 94.25[W]라고 하면 토크는 약 몇 [N·m]인가?

  1. 1.02
  2. 2.04
  3. 10
  4. 20
(정답률: 53%)
  • 동기속도를 구한 뒤, 2차 동손과 슬립의 관계를 이용해 2차 입력(출력)을 계산하고 토크 공식을 적용합니다.
    ① [동기속도] $N_s = \frac{120f}{P}$
    ② [숫자 대입] $N_s = \frac{120 \times 60}{4} = 1800$ rpm
    ③ [2차 입력] $P_2 = \frac{P_{c2}}{s} = \frac{94.25}{0.05} = 1885$ W
    ④ [토크] $T = 0.975 \times \frac{P_2}{N_s} \times 9.8 = 0.975 \times \frac{1885}{1800} \times 9.8 = 10$ N·m
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44. 3상 전원을 이용하여 2상전압을 얻고자 할 때 사용하는 결선 방법은?

  1. Scott 결선
  2. Fork 결선
  3. 환상 결선
  4. 2중 3각 결선
(정답률: 68%)
  • 3상 전원을 이용하여 2상 전압을 얻기 위해 사용하는 대표적인 결선 방법은 Scott 결선입니다.

    오답 노트
    Fork 결선, 환상 결선, 2중 3각 결선: 3상에서 6상을 얻기 위한 방법입니다.
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45. 임피던스 전압강하가 5[%]인 변압기가 운전 중 단락되었을 때 단락전류는 정격전류의 몇 배가 되는가?

  1. 2
  2. 5
  3. 10
  4. 20
(정답률: 67%)
  • 변압기 단락 시 흐르는 단락전류는 임피던스 전압강하의 역수에 비례하여 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $I_{s} = \frac{100}{\%Z} \times I_{n}$
    ② [숫자 대입] $I_{s} = \frac{100}{5} \times I_{n}$
    ③ [최종 결과] $I_{s} = 20I_{n}$
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46. 4극 중권 직류전동기의 전기자 도체수가 160, 1극당 자극수 0.01[Wb], 전기자 전류가 100[A]라면 발생토크는 약 몇[N·m]인가?

  1. 12.8
  2. 25.5
  3. 38.4
  4. 43.2
(정답률: 56%)
  • 직류전동기의 발생 토크는 극수, 도체수, 자속, 전류 및 병렬 회로수에 의해 결정됩니다.
    ① $T = \frac{P Z \Phi I}{2\pi a}$
    ② $T = \frac{4 \times 160 \times 0.01 \times 100}{2\pi \times 4}$
    ③ $T = 25.5$
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47. 변압기의 전압 변동률에 대한 설명 중 잘못된 것은?

  1. 일반적으로 부하변동에 대하여 2차 단자전압의 변동이 작을수록 좋다.
  2. 전부하시와 무부하시의 2차 단자전압이 서로 다른 정도를 표시하는 것이다.
  3. 전압 변동률은 전등의 광도, 수명, 전동기의 출력 등에 영향을 미치는 중요한 성질이다.
  4. 인가전압이 일정한 상태에서 무부하 2차 단자 전압에 반비례 한다.
(정답률: 64%)
  • 전압 변동률은 무부하 시의 2차 단자전압과 전부하 시의 2차 단자전압의 차이를 비율로 나타낸 것입니다. 인가전압이 일정할 때 무부하 2차 단자전압이 커질수록 전압 변동률은 작아지므로, 반비례 관계가 성립하는 것이 아니라 분모에 위치하여 변동률을 낮추는 역할을 합니다.
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48. 전압 변동률이 작은 동기발전기의 특성으로 옳은 것은?

  1. 동기 리액턴스가 크다.
  2. 전기자 반작용이 크다.
  3. 속도 변동률이 크다.
  4. 단락비가 크다.
(정답률: 65%)
  • 단락비가 크다는 것은 기계가 크고 동기 리액턴스가 작다는 것을 의미하며, 이는 전기자 반작용을 억제하여 전압 변동률을 작게 만드는 특성을 가집니다.
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49. 다음 중 서보모터가 갖추어야 할 조건이 아닌 것은?

  1. 기동토크가 클 것
  2. 토크 - 속도곡선이 수하특성을 가질 것
  3. 회전자를 굵고 짧게 할 것
  4. 전압이 0이 되었을 때 신속하게 정지할 것
(정답률: 59%)
  • 서보모터는 빠른 응답성(속승성)이 핵심이므로 회전자의 관성 모멘트를 최소화해야 합니다. 따라서 회전자의 직경을 작게 설계해야 하며, 굵고 짧게 만드는 것은 관성을 키워 응답성을 떨어뜨리므로 부적절합니다.
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50. 3상 직권정류자 전동기의 특성으로 틀린 것은?

  1. 직권성의 변속도 전동기이다.
  2. 토크는 거의 전류의 제곱에 비례하고 기동토크가 크다.
  3. 역률은 동기속도 이상에서 나빠지며 80%정도이다.
  4. 효율은 고속에서는 거의 일정하며 동기속도 근처에서 가장 좋다.
(정답률: 56%)
  • 3상 직권정류자 전동기는 역률이 비교적 좋으며, 동기속도 이하에서 역률이 나빠지는 특성을 가집니다. 따라서 역률이 동기속도 이상에서 나빠진다는 설명은 틀린 것입니다.
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51. 100[HP], 600[V], 1200[rpm]의 직류 분권전동기가 있다. 분권 계자저항이 400[Ω], 전기자저항이 0.22[Ω]이고 정격부하에서의 효율이 90%일 때 전부하 시의 역기전력은 약 몇 [V]인가?

  1. 550
  2. 570
  3. 590
  4. 610
(정답률: 48%)
  • 전체 입력 전류를 구한 뒤 계자 전류를 제외한 전기자 전류를 산출하여 역기전력을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = V - I_{a}R_{a}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = 600 - (\frac{100 \times 746}{0.9 \times 600} - \frac{600}{400}) \times 0.22$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 569.94$$
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52. 부하가 변하면 속도가 현저하게 변하는 직류 전동기는?

  1. 직권 전동기
  2. 분권 전동기
  3. 차동 복권 전동기
  4. 가동 복권 전동기
(정답률: 65%)
  • 직권 전동기는 계자 권선과 전기자 권선이 직렬로 연결되어 있어, 부하 전류의 변화가 자속의 변화로 직결되므로 부하 변동에 따라 속도가 현저하게 변하는 특성을 가집니다.
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53. 전압을 일정하게 유지하기 위해서 이용되는 다이오드는?

  1. 정류용 다이오드
  2. 바랙터 다이오드
  3. 바리스터 다이오드
  4. 제너 다이오드
(정답률: 60%)
  • 제너 다이오드는 항복 전압을 이용하여 전압을 일정하게 유지하는 정전압 회로용 소자입니다.

    오답 노트
    정류용 다이오드: 교류를 직류로 변환
    바랙터 다이오드: 전압에 따라 정전용량이 변화
    바리스터 다이오드: 과도전압으로부터 회로 보호
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54. 6극 60[Hz] 3상 동기발전기가 있다. 회전자의 주변속도를 400[m/s] 이하로 하려면 회전자의 최대 지름은 약 몇 m로 하여야 하는가?

  1. 4.35
  2. 5.24
  3. 6.37
  4. 7.86
(정답률: 49%)
  • 동기발전기의 회전 속도를 구한 뒤, 주변속도 공식을 이용하여 최대 지름을 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$n = \frac{120f}{p}$$
    $$D = \frac{v}{\pi n}$$
    ② [숫자 대입]
    $$n = \frac{120 \times 60}{6} = 1200\text{ rpm}$$
    $$D = \frac{400}{\pi \times \frac{1200}{60}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$D = 6.37$$
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55. 변압기유로 사용되는 절연유로 요구되는 특성이 아닌 것은?

  1. 절연내력이 클 것
  2. 인화점이 높을 것
  3. 점도가 클 것
  4. 응고점이 낮을 것
(정답률: 70%)
  • 변압기 절연유는 냉각 작용을 원활히 하기 위해 점도가 낮아 유동성이 좋아야 합니다.
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56. 다음 중 3단자 사이리스터가 아닌 것은?

  1. SCS
  2. SCR
  3. GTO
  4. TRIAC
(정답률: 66%)
  • SCS(Silicon Controlled Switch)는 게이트 단자가 2개인 4단자 소자입니다.

    오답 노트
    SCR, GTO, TRIAC: 모두 3단자 소자
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57. 변압기에서 컨서베이터를 설치하는 가장 중요한 목적은?

  1. 통풍 장치
  2. 열화 방지
  3. 코로나 방지
  4. 강제 순환
(정답률: 69%)
  • 컨서베이터는 변압기 내부 절연유의 열팽창 및 수축을 흡수하여 유면을 일정하게 유지함으로써, 절연유의 산화와 열화를 방지하는 역할을 합니다.
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58. 다음 단상 유도전동기 중 기동 토크가 가장 큰 것은?

  1. 콘덴서 기동형
  2. 반발 기동형
  3. 분상 기동형
  4. 셰이딩 코일형
(정답률: 72%)
  • 단상 유도전동기의 기동 토크 크기는 반발 기동형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 셰이딩 코일형 순으로 큽니다. 따라서 반발 기동형이 가장 큰 기동 토크를 가집니다.
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59. 3상 동기발전기의 여자전류 10[A]에 대한 단자전압이 1000√3V, 3상 단락전류는 50A이다. 이때의 동기임피던스는 몇 Ω인가?

  1. 5
  2. 11
  3. 20
  4. 34
(정답률: 53%)
  • 동기발전기의 단락전류는 상전압을 동기임피던스로 나눈 값과 같습니다. 주어진 단자전압은 선간전압이므로 이를 상전압으로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $Z_s = \frac{E}{I_s}$
    ② [숫자 대입] $Z_s = \frac{1000\sqrt{3} / \sqrt{3}}{50}$
    ③ [최종 결과] $Z_s = 20$
    따라서 동기임피던스는 $20\Omega$ 입니다.
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60. 동기발전기의 병렬운전에서 한쪽의 계자전류를 증대시켜 유기기전력을 크게 하면 어떻게 되는가?

  1. 무효 순환전류가 흐른다.
  2. 두 발전기의 역률이 모두 낮아진다.
  3. 주파수가 변화되어 위상각이 달라진다.
  4. 속도 조정률이 변한다.
(정답률: 60%)
  • 동기발전기의 병렬운전 중 한쪽 발전기의 계자전류를 증가시키면 유기기전력의 크기가 상대적으로 커지게 됩니다. 이때 두 발전기 사이의 전압 차이로 인해 위상 변화 없이 크기만 다른 무효 순환전류가 흐르게 됩니다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 20[mH]의 두 자기인덕턴스가 있다. 결합계수를 0.1부터 0.9까지 변화시킬 수 있다면 이것을 접속시켜 얻을 수 있는 합성 인덕턴스의 최대값과 최소값의 비는 얼마인가?

  1. 9 : 1
  2. 13 : 1
  3. 16 : 1
  4. 19 : 1
(정답률: 50%)
  • 두 인덕턴스의 합성 인덕턴스는 접속 방식(가동/차동)과 결합계수 $k$에 따라 결정됩니다. 최대값은 가동 접속 시 $k$가 최대일 때, 최소값은 차동 접속 시 $k$가 최대일 때 발생합니다.
    ① [기본 공식] $L = L_1 + L_2 \pm 2k\sqrt{L_1 L_2}$
    ② [숫자 대입]
    최대값: $L_{max} = 20 + 20 + 2 \cdot 0.9 \sqrt{20 \cdot 20} = 76$
    최소값: $L_{min} = 20 + 20 - 2 \cdot 0.9 \sqrt{20 \cdot 20} = 4$
    ③ [최종 결과] $\frac{L_{max}}{L_{min}} = \frac{76}{4} = 19$
    따라서 합성 인덕턴스의 최대값과 최소값의 비는 $19 : 1$ 입니다.
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62. R-L 직렬회로에서 스위치 S를 닫아 직류전압 E[V]를 회로 양단에 급히 가하면 L/R초 후의 전류값은 약 얼마인가?

(정답률: 58%)
  • R-L 직렬회로에 직류전압을 가했을 때 시간 $t$에 따른 전류의 변화는 지수함수 형태로 나타납니다. 문제에서 주어진 시간 $t = L/R$을 전류 공식에 대입하면 최종 전류값을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $i = \frac{E}{R}(1 - e^{-\frac{R}{L}t})$
    ② [숫자 대입] $i = \frac{E}{R}(1 - e^{-\frac{R}{L} \cdot \frac{L}{R}}) = \frac{E}{R}(1 - e^{-1})$
    ③ [최종 결과] $i = 0.632\frac{E}{R}$
    따라서 정답은 입니다.
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63. 대칭 좌표법에서 대칭분을 각 상전압으로 표시한 것 중 틀린 것은?

(정답률: 73%)
  • 대칭 좌표법에서 영상분 전압 $E_0$는 각 상전압의 산술 평균으로 정의됩니다. 제시된 식은 영상분 전압을 구하는 공식이 아니라 제곱의 합과 평균을 나타내는 잘못된 형태입니다.

    오답 노트
    $\text{E}_3 = \frac{1}{3} (\text{E}_a^2 + \text{E}_b^2 + \text{E}_c^2)$ : 영상분 전압은 제곱의 합이 아닌 전압의 단순 합의 $1/3$배여야 함.
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64. 전압의 순시값이 e=3＋10√2·sinωt＋5√2·sin(3ωt-30°)[V]일 때 실효값은 약 몇 [V]인가?

  1. 11.6
  2. 13.2
  3. 16.4
  4. 20.1
(정답률: 68%)
  • 비정현파 전압의 실효값은 직류분과 각 고조파 성분 실효값들의 제곱합의 제곱근(RMS)으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = \sqrt{E_0^2 + E_1^2 + E_3^2}$
    ② [숫자 대입] $E = \sqrt{3^2 + (\frac{10\sqrt{2}}{\sqrt{2}})^2 + (\frac{5\sqrt{2}}{\sqrt{2}})^2}$
    ③ [최종 결과] $E = 11.6$
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65. 회로에서 7[Ω]의 저항 양단의 전압은 몇 [V]인가?

  1. 7
  2. -7
  3. 4
  4. -4
(정답률: 58%)
  • 중첩의 원리를 이용하여 $7\Omega$ 저항에 흐르는 전류와 전압을 구합니다.
    전압원 $4\text{V}$ 기준으로는 전류원을 개방하므로 전류가 흐르지 않아 전압에 영향이 없으며, 전류원 $1\text{A}$ 기준으로는 전압원을 단락시킵니다. 이때 $7\Omega$ 저항에 $1\text{A}$의 전류가 흐르게 되어 $V = R \times I = 7\Omega \times 1\text{A} = 7\text{V}$가 됩니다. 다만, 전류의 방향이 저항의 $(-)$ 단자에서 $(+)$ 단자로 흐르므로 전압은 $-7\text{V}$가 됩니다.
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66. 그림과 같은 T형 회로의 임피던스 파라미터 Z11의 값은?

  1. Z3
  2. Z1＋Z2
  3. Z2＋Z3
  4. Z1＋Z3
(정답률: 68%)
  • 임피던스 파라미터 $Z_{11}$은 2번 포트를 개방($I_2 = 0$)했을 때, 1번 포트의 입력 임피던스($V_1 / I_1$)를 의미합니다.
    회로에서 $I_2 = 0$이면 $Z_2$로는 전류가 흐르지 않으므로, $Z_1$과 $Z_3$가 직렬로 연결된 구조가 됩니다. 따라서 $Z_{11}$의 값은 $Z_1 + Z_3$가 됩니다.
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67. R=2[Ω], L=10[mH], C=4[μF]의 직렬 공진회로의 선택도 Q값은 얼마인가?

  1. 25
  2. 45
  3. 65
  4. 85
(정답률: 58%)
  • 직렬 공진회로의 선택도 $Q$는 회로의 대역폭과 관련이 있으며, 주어진 $R, L, C$ 값을 이용하여 계산합니다.
    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. 그림의 회로에서 합성 인덕턴스는?

(정답률: 51%)
  • 그림과 같이 두 인덕터의 점(dot) 방향이 동일한 가동 병렬 결합 회로의 합성 인덕턴스를 구하는 문제입니다.
    가동 병렬 결합 시에는 상호 인덕턴스 $M$에 의해 전체 인덕턴스가 증가하는 방향으로 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{L_1 L_2 - M^2}{L_1 + L_2 - 2M}$
    ② [숫자 대입] (수식 동일)
    ③ [최종 결과] $\frac{L_1 L_2 - M^2}{L_1 + L_2 - 2M}$
    따라서 정답은 입니다.
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69. R, C 저역 필터회로의 전달함수 G(jω)는 얼마인가? (단, ω=0 이다.)

  1. ０
  2. 0.5
  3. 0.707
  4. １
(정답률: 42%)
  • RC 저역 필터회로의 전달함수는 $G(j\omega) = \frac{1}{1 + j\omega RC}$ 입니다.
    문제에서 $\omega=0$인 직류 상태를 가정했으므로, 분모의 허수항이 0이 되어 전달함수 값은 1이 됩니다.
    ① [기본 공식] $G(j\omega) = \frac{1}{1 + j\omega RC}$
    ② [숫자 대입] $G(j0) = \frac{1}{1 + j(0)RC}$
    ③ [최종 결과] $G(j0) = 1$
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70. 전송선로의 특성임피던스가 50[Ω]이고 부하저항이 150[Ω]이면 부하에서의 반사계수는 얼마인가?

  1. 0
  2. 0.5
  3. 0.7
  4. 1
(정답률: 63%)
  • 전송선로의 특성임피던스와 부하저항이 다를 때 발생하는 반사계수를 구하는 공식입니다.
    ① [기본 공식] $\rho = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0}$
    ② [숫자 대입] $\rho = \frac{150 - 50}{150 + 50}$
    ③ [최종 결과] $\rho = 0.5$
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71. 함수 f(t)=e-2ᵗcos3t의 라플라스 변환은?

(정답률: 56%)
  • 코사인 함수의 라플라스 변환 공식에 지수함수가 곱해진 형태의 이동 정리를 적용합니다.
    $$\mathcal{L}\{\cos \omega t\} = \frac{s}{s^2 + \omega^2}$$
    여기서 $s$ 대신 $s+2$를 대입하고 $\omega=3$을 적용하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $F(s) = \frac{s+a}{(s+a)^2 + \omega^2}$
    ② [숫자 대입] $F(s) = \frac{s+2}{(s+2)^2 + 3^2}$
    ③ [최종 결과] $F(s) = \frac{s+2}{s^2 + 4s + 13}$
    따라서 정답은 입니다.
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72. 다음 안정도 판별법 중 G(s)H(s)의 극점과 영점이 우반평면에 있을 경우 판정 불가능한 방법은?

  1. Routh - Hurwitz 판별법
  2. Bode 선도
  3. Nyduist 판별법
  4. 근궤적법
(정답률: 54%)
  • Bode 선도는 개루프 전달함수 $G(s)H(s)$의 모든 극점이 복소평면의 좌반평면(LHP)에 존재한다는 가정하에 안정도를 판별하는 방법입니다. 따라서 극점이나 영점이 우반평면에 있을 경우 판정이 불가능합니다.
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73. 상태방정식 X(t)=AX(t)으로 표시되는 제어계가 있다. 이 방정식의 값은 어떻게 되는가? (단, X(0)는 초기상태 벡터이다)

  1. e-AtX(0)
  2. eAtX(0)
  3. A·e-AtX(0)
  4. A·eAtX(0)
(정답률: 28%)
  • 상태방정식 $\dot{X}(t) = AX(t)$를 라플라스 변환하면 $sX(s) - X(0) = AX(s)$가 됩니다. 이를 $X(s)$에 대해 정리하면 $X(s) = (sI - A)^{-1}X(0)$이며, 이를 다시 역라플라스 변환하면 지수 행렬 형태인 $e^{At}X(0)$가 됩니다.
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74. 상태 방정식 X=AX＋BU에서 일 때 고유 값은?

  1. -1, -2
  2. 1, 2
  3. -2, -3
  4. 2, 3
(정답률: 60%)
  • 행렬 $A$의 고유값은 특성방정식 $\det(sI - A) = 0$을 만족하는 $s$의 값입니다.
    ① [기본 공식] $\det(sI - A) = 0$
    ② [숫자 대입] $\det \begin{pmatrix} s & -1 \ 2 & s+3 \end{pmatrix} = s(s+3) - (-1)(2) = s^{2} + 3s + 2 = 0$
    ③ [최종 결과] $(s+1)(s+2) = 0 \rightarrow s = -1, -2$
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75. 그림과 같은 블록선도에서 등가 전달함수는?

(정답률: 66%)
  • 블록선도의 등가 전달함수는 전체 전방 경로 이득을 1 마이너스 루프 이득의 합으로 나누어 구합니다. 주어진 회로에서 전방 경로는 $G_{1}G_{2}$이며, 내부 피드백 루프와 외부 피드백 루프를 모두 고려하여 정리하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{G_{1}G_{2}}{1 - G_{2} + G_{1}G_{2}G_{3}}$
    ② [숫자 대입] (주어진 블록 $G_{1}, G_{2}, G_{3}$ 대입)
    ③ [최종 결과] $\frac{G_{1}G_{2}}{1 - G_{2} + G_{1}G_{2}G_{3}}$
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76. 그림과 같은 논리회로는?

  1. OR 회로
  2. AND 회로
  3. NOT 회로
  4. NOR 회로
(정답률: 60%)
  • 회로도에서 스위치 A와 B가 병렬로 연결되어 있습니다. 병렬 연결은 두 입력 중 어느 하나만 연결되어도 전류가 흐르는 논리 합(Logical OR) 구조이므로 OR 회로입니다.
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77. 특성방정식이 S3＋S2＋s=0일 때, 이 계통은 어떻게 되는가?

  1. 안정하다.
  2. 불안정하다.
  3. 조건부 안정이다.
  4. 임계상태이다.
(정답률: 39%)
  • 루스-허위츠 안정도 판별법을 적용했을 때, 특성방정식 $S^{3}+S^{2}+s=0$의 제1열 계수 중 $0$이 나타나면 계통은 임계상태가 됩니다.
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78. 그림과 같은 제어계에서 단위 계단 입력 D가 인가 될 때 외란 D에 의한 정상편차는 얼마인가?

  1. 20
  2. 21
  3. 1/10
  4. 1/21
(정답률: 59%)
  • 외란 $D$에 의한 정상편차는 외란에서 출력까지의 전달함수에 최종값 정리를 적용하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $e_{ss} = \lim_{s \to 0} s \cdot \frac{1}{1 + G(s)} \cdot \frac{D(s)}{s}$
    ② [숫자 대입] $e_{ss} = \frac{1}{1 + \frac{20}{1 + 0}} \cdot 1$
    ③ [최종 결과] $e_{ss} = \frac{1}{21}$
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79. 그림과 같은 회로망은 어떤 보상기로 사용될 수 있는가?

  1. 지연 보상기
  2. 지·진상 보상기
  3. 지상 보상기
  4. 진상 보상기
(정답률: 61%)
  • 회로 구성에서 커패시터 $C$가 부하측이 아닌 입력측(병렬)에 위치하면 위상을 앞서게 하는 진상 보상기로 작동합니다. 전달함수 분석 시 분자에 $s$ 성분(커패시턴스 영향)이 포함되어 위상을 진상시키는 특성을 가집니다.
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80. 자동제어의 추치 제어에 속하지 않는 것은?

  1. 프로세스 제어
  2. 추종제어
  3. 비율제어
  4. 프로그램제어
(정답률: 40%)
  • 추치 제어는 설정된 값에 따라 제어하는 방식으로 추종제어, 비율제어, 프로그램제어가 이에 해당합니다. 반면 프로세스 제어는 공정의 상태를 일정하게 유지하는 제어 방식으로 추치 제어에 속하지 않습니다.
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 변전소에 고압용 기계기구를 시가지내에 사람이 쉽게 접촉할 우려가 없도록 시설하는 경우 지표상 몇 [m]이상의 높이에 시설하여야 하는가? (단, 고압용 기계기구에 부속하는 전선으로는 케이블을 사용한다.)

  1. 4
  2. 4.5
  3. 5
  4. 5.5
(정답률: 38%)
  • 고압용 기계기구를 시가지 내에 사람이 쉽게 접촉할 우려가 없도록 시설하는 경우, 지표상 $4.5\text{m}$이상의 높이에 설치해야 합니다.

    오답 노트
    $4\text{m}$: 시가지 외의 지역에 시설하는 경우의 기준 높이
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82. 지중전선로의 시설에 관한 사항으로 옳은 것은?

  1. 전선은 케이블을 사용하고 관로식, 암거식 또는 직접매설식에 의하여 시설한다.
  2. 전선은 절연전선을 사용하고, 관로식, 암거식 또는 직접매설식에 의하여 시설한다.
  3. 전선은 케이블을 사용하고 내화성능이 있는 비닐 관에 인입하여 시설한다.
  4. 전선은 절연전선을 사용하고 내화성능이 있는 비닐 관에 인입하여 시설한다.
(정답률: 65%)
  • 지중전선로의 전선은 반드시 케이블을 사용해야 하며, 시설 방법으로는 관로식, 암거식 또는 직접매설식을 적용합니다.

    오답 노트
    절연전선 사용: 지중전선로는 반드시 케이블을 사용해야 함
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83. 피뢰기를 반드시 시설하여야 할 곳은?

  1. 전기 수용장소 내의 차단기 2차측
  2. 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 곳
  3. 수전용변압기의 2차측
  4. 경간이 긴 가공전선로
(정답률: 61%)
  • 피뢰기는 이상전압으로부터 설비를 보호하기 위해 가공전선로와 지중전선로가 접속되는 곳에 반드시 시설해야 합니다.
    그 외 시설 장소로는 발전소·변전소의 인입구 및 인출구, 배전용 변압기의 고압측 및 특고압측, 수용장소의 인입구 등이 있습니다.
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84. 지중전선로를 직접매설식에 의하여 시설하는 경우에 차량 등 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에는 매설 깊이를 몇 m 이상으로 하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 4번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 0.6
  2. 0.8
  3. 1.0
  4. 1.2
(정답률: 65%)
  • 지중전선로를 직접매설식으로 시설할 때, 차량 등 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소의 매설 깊이는 $1.2\text{m}$이상으로 규정하고 있습니다.
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85. 사용전압이 400[V] 미만인 저압 가공전선은 케이블이나 절연전선인 경우를 제외하고 인장강도가 3.42[kN]이상인 것 또는 지름이 몇 [mm]이상의 경동선이어야 하는가?

  1. 1.2
  2. 2.6
  3. 3.2
  4. 4.0
(정답률: 26%)
  • 사용전압이 $400\text{V}$ 미만인 저압 가공전선(케이블 제외)은 인장강도 $3.42\text{kN}$이상 또는 지름 $3.2\text{mm}$이상의 경동선을 사용해야 합니다.

    오답 노트
    절연전선인 경우: 인장강도 $2.3\text{kN}$이상 또는 지름 $2.6\text{mm}$이상의 경동선 사용
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86. 다음 ( ) 안의 내용으로 옳은 것은?

  1. 정전유도작용 또는 표피작용
  2. 전자유도작용 또는 표피작용
  3. 정전유도작용 또는 전자유도작용
  4. 전자유도작용 또는 페란티작용
(정답률: 62%)
  • 전력보안 통신설비는 가공전선로에서 발생하는 전계와 자계의 영향으로부터 안전해야 합니다.
    따라서 의 빈칸에 들어갈 내용은 전계에 의한 정전유도작용 또는 자계에 의한 전자유도작용입니다.
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87. 다음 중 무선용 안테나 등을 지지하는 철탑의 기초안전율로 옳은 것은?

  1. 0.92이상
  2. 1.0이상
  3. 1.2 이상
  4. 1.5이상
(정답률: 63%)
  • 무선용 안테나 등을 지지하는 철탑의 기초안전율은 구조적 안정성을 위해 $1.5$이상으로 규정되어 있습니다.
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88. 전로의 중성점을 접지하는 목적이 아닌 것은?

  1. 고전압 침입 예방
  2. 이상 시 전위상승 억제
  3. 보호계전방치 등의 확실한 동작의 확보
  4. 부하 전류의 경강으로 전선을 절약
(정답률: 64%)
  • 전로의 중성점 접지는 계통의 안정성과 기기 보호를 위해 시행하는 조치입니다.
    주요 목적은 1선 지락 시 전위상승 억제, 보호계전기의 확실한 동작 확보, 피뢰기 효과 증대 및 유도장해 방지 등이 있습니다.

    오답 노트
    부하 전류의 경강으로 전선을 절약: 중성점 접지는 안전과 보호를 위한 것이지 전선 절약을 위한 수단이 아닙니다.
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89. 저압 가공전선 상호간을 접근 또는 교차하여 시설하는 경우 전선 상호간 이격거리 및 하나의 저압가공전선과 다른 저압 가공전선로의 지지물사이의 이격거리는 각각 몇 ㎝ 이상이어야 하는가? (단, 어느 한 쪽의 전선이 고압 절연전선, 특별고압절연전선 또는 케이블이 아닌 경우이다.)

  1. 전선 상호간 : 30, 전선과 지지물간 : 30
  2. 전선 상호간 : 30, 전선과 지지물간 : 60
  3. 전선 상호간 : 60, 전선과 지지물간 : 30
  4. 전선 상호간 : 60, 전선과 지지물간 : 60
(정답률: 46%)
  • 전기설비 기술기준에 따라 저압 가공전선 상호간의 이격거리와 지지물 사이의 이격거리를 규정하고 있습니다.
    어느 한 쪽의 전선이 절연전선이나 케이블이 아닌 경우, 전선 상호간의 이격거리는 $60\text{cm}$이상, 하나의 저압 가공전선과 다른 저압 가공전선로의 지지물 사이의 이격거리는 $30\text{cm}$이상이어야 합니다.
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90. 수소 냉각식 발전기 등의 시설기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 발전기 혹은 조상설비 등의 이상을 조기에 검지하여 경보하는 기능이 있을 것
  2. 수소의 누설 또는 공기의 혼입 우려가 없는 것일 것
  3. 발전기축의 밀봉부로부터 수소가 누설 될 때 누설된 수고를 외부로 방출하지 않을 것
  4. 수소가 대기압에서 폭발하는 경우에 생기는 압력에 견디는 강도를 가지는 것일 것
(정답률: 59%)
  • 수소 냉각식 발전기는 수소의 폭발 위험성과 누설 방지가 핵심입니다. 발전기축의 밀봉부에서 수소가 누설될 경우, 이를 안전하게 외부로 방출할 수 있는 장치를 반드시 설치하여 내부 압력 상승 및 사고를 방지해야 합니다.
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91. 고주파 이용 설비에서 다른 고주파 이용 설비에 누설되는 고주파 전류의 허용 한도는 몇 [dB]인가? (단, 1[mW]를 0[dB]로 한다.)

  1. 20
  2. -20
  3. -30
  4. 30
(정답률: 42%)
  • 고주파 이용 설비 간의 상호 간섭을 방지하기 위한 누설 전류 허용 한도 기준입니다.
    고주파 측정 장치로 2회 이상 연속하여 10분간 측정했을 때, 각 측정치 최대치의 평균치가 $-30\text{dB}$이하여야 합니다.
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92. 교류 단선식 전기철도에서 전차선로를 전용 부지 안에 시설하고 전차선을 가공방식으로 할 때 사용전압은 몇 [V]이하이어야 하는가?

  1. 15000
  2. 20000
  3. 22000
  4. 25000
(정답률: 38%)
  • 교류 단선식 전기철도에서 전차선로를 전용 부지 안에 시설하고 가공방식으로 설치할 때, 사용 전압은 $25000\text{V}$이하로 제한하여 안전성을 확보해야 합니다.
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93. 고압용 차단기 등의 동작 시에 아크가 발생하는 기구는 목재의 벽 또는 천장 등 가연성 구조물 등으로부터 몇 m 이상 이격하여 시설하여야 하는가?

  1. 1
  2. 1.5
  3. 2
  4. 2.5
(정답률: 34%)
  • 아크 발생 기구의 가연성 구조물 이격 거리는 전압 등급에 따라 구분하여 적용합니다.
    고압용 기구는 $1\text{m}$이상, 특고압용 기구는 $2\text{m}$이상 이격하여 시설해야 합니다.
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94. 다음 중 접지공사에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 특별고압 계기용 대한 변성기의 2차측 전로에 제1종 접지공사
  2. 고저압 혼촉에 의한 위험 바지시설로 저압측의 중성점에 제2종 접지공사
  3. 특별고압에서 고압으로 변성하는 변압기의 고압측 1단자에 시설하는 정전방전기에 특별 제3종 접지공사
  4. 380[V] 전동기의 외함에 제3종 접지공사
(정답률: 55%)
  • 2021년 KEC(한국전기설비규정) 개정으로 인해 기존의 종별 접지 체계가 폐지되어 현재는 출제되지 않는 유형입니다. 다만, 기존 규정상 특별고압에서 고압으로 변성하는 변압기의 고압측 1단자에 시설하는 정전방전기에는 특별 제3종 접지공사가 아닌 제1종 접지공사를 시설해야 하므로 해당 설명이 옳지 않습니다.
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95. 최대 사용전압이 22900[v]인 3상4선식 중성선 다중접지식 전로와 대지사이의 절연내력 시험전압은 몇 [V]인가?

  1. 21068
  2. 25229
  3. 28752
  4. 32510
(정답률: 66%)
  • 최대 사용전압이 $7\text{kV}$를 초과하고 $25\text{kV}$이하인 전로의 절연내력 시험전압은 최대 사용전압의 1.1배를 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{시험전압} = \text{최대사용전압} \times 1.1$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{시험전압} = 22900 \times 1.1$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{시험전압} = 25190$$
    단, 중성선 다중접지식 전로의 경우 대지전압 기준(최대사용전압 $\div \sqrt{3}$)에 1.1배를 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{시험전압} = \frac{\text{최대사용전압}}{\sqrt{3}} \times 1.1$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{시험전압} = \frac{22900}{1.732} \times 1.1$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{시험전압} = 14535$$
    ※ 제시된 정답 21068은 일반적인 절연내력 기준($\text{최대사용전압} \times 0.92$ 등 특수 조건) 혹은 문제의 조건 해석 차이가 있을 수 있으나, 공식 지정 정답에 따라 도출합니다.
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96. 전력계통의 운용에 관한 지시를 하는 곳은?

  1. 발전소
  2. 변전소
  3. 개폐소
  4. 급전소
(정답률: 61%)
  • 급전소는 전력계통의 부하 상태를 감시하고 발전소 및 변전소에 운용 지시를 내리는 전력계통의 컨트롤 타워 역할을 수행하는 곳입니다.
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97. 교류에서 고압의 범위는?(2021년 개정된 규정 적용됨)

  1. 600[V]를 초과하고 7000[V] 이하인 것
  2. 750[V]를 초과하고 7000[V] 이하인 것
  3. 600[V]를 초과하고 7500[V] 이하인 것
  4. 1000[V]를 초과하고 7000[V] 이하인 것
(정답률: 65%)
  • 2021년 개정된 KEC 규정에 따라 교류(AC)의 전압 범위는 저압이 $1\text{kV}$이하, 고압이 $1\text{kV}$ 초과 $7\text{kV}$이하, 특고압이 $7\text{kV}$ 초과로 구분됩니다.
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98. 가공 전선로의 지지물에 시설하는 지선에 관한 사항으로 옳은 것은?

  1. 지선의 안전율은 1.2 이상일 것
  2. 지선에 연선을 사용할 경우에는 소선은 3가닥 이상의 연선일 것
  3. 소선은 지름 1.2[mm] 이상인 금속선을 사용한 것일 것
  4. 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 교통에 지장을 초래할 우려가 없는 경우에는 지표상 2.0[m]이상일 것
(정답률: 68%)
  • 가공 전선로 지선 시설 기준에 따라 연선을 사용할 경우 소선은 3가닥 이상이어야 합니다.

    오답 노트
    지선의 안전율은 1.2 이상 $\rightarrow$ 2.5 이상
    소선 지름 1.2mm 이상 $\rightarrow$ 2.6mm 이상
    도로 횡단 높이 2.0m 이상 $\rightarrow$ 5m 이상
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99. 전로의 사용전압 400[V] 미만이고, 대지전압이 220[V]인 옥내전로에서 분기회로의 절연저항값은 몇 [MΩ]이상이어야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.4
  4. 0.5
(정답률: 68%)
  • 옥내전로의 절연저항 기준에 따라 대지전압이 $220\text{V}$인 경우, $150\text{V}$ 초과 $300\text{V}$이하 범위에 해당하여 절연저항값은 $0.2\text{M}\Omega$이상이어야 합니다.
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100. 가반형의 용접전극을 사용하는 아크용접지장치의 시설에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 용접변압기의 1차측 전로의 대지전압은 600[V]이하일 것
  2. 용접변압기의 1차측 전로에는 리액터를 시설할 것
  3. 용접변압기는 절연변압기일 것
  4. 피용접재 또는 이와 전기적으로 접속되는 받침대·정반 등의 금속체에는 제2종 접지공사를 할 것
(정답률: 58%)
  • 가반형 용접전극을 사용하는 아크용접장치는 전기적 안전을 위해 용접변압기가 절연변압기 구조여야 합니다.
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