전기기사 필기 기출문제복원 (2008-03-02)

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(2008-03-02 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 그림에서 축전기를 ±Q로 대전한 후 스위치 k를 닫고 도선에 전류 i를 흘리는 순간의 축전기 두 판 사이의 변위전류는?

  1. ＋Q 판에서 -Q판 쪽으로 흐른다.
  2. -Q 판에서 ＋Q판 쪽으로 흐른다.
  3. 왼쪽에서 오른쪽으로 흐른다.
  4. 오른쪽에서 왼쪽으로 흐른다.
(정답률: 53%)
  • 스위치 k를 닫으면 축전기 두 판 사이에 전하가 흐르게 되고, 이는 전기장을 발생시킨다. 전기장은 +Q 판에서 -Q 판으로 향하므로, 전하는 -Q 판에서 +Q 판으로 흐르게 된다. 따라서 정답은 "-Q 판에서 ＋Q판 쪽으로 흐른다." 이다.
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2. 변위전류에 의하여 전자파가 발생 되었을 때 전자파의 위상은?

  1. 변위전류보다 90° 빠르다.
  2. 변위전류보다 90° 늦다.
  3. 변위전류보다 30° 빠르다.
  4. 변위전류보다 30° 늦다.
(정답률: 60%)
  • 변위전류는 전기장이 변화함에 따라 발생하는 전류이며, 이는 전자파를 발생시킵니다. 전자파는 전기장과 자기장이 직교하는 평면에서 전파되며, 이 때 전기장과 자기장의 진폭이 최대일 때 전자파의 위상은 0도이며, 전기장과 자기장의 진폭이 교차점일 때 전자파의 위상은 90도입니다. 따라서 변위전류에 의해 발생하는 전자파의 위상은 변위전류보다 90도 늦게 됩니다.
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3. 합성수지(ℇs=4) 중에서의 전자파의 속도는 몇[m/s]인가? (단, μs=1이다.)

  1. 1.5×107
  2. 1.5×108
  3. 3×107
  4. 3×108
(정답률: 61%)
  • 전자파의 속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    v = 1/√(μsℇs)

    여기서 μs=1, ℇs=4 이므로,

    v = 1/√4 = 1/2

    따라서, 전자파의 속도는 0.5[m/s]이다.

    하지만, 보기에서 주어진 답은 1.5×10^7, 1.5×10^8, 3×10^7, 3×10^8 중에서 하나이다. 이 중에서 정답은 1.5×10^8이다.

    이유는, 전자파의 속도는 일반적으로 빛의 속도인 3×10^8[m/s]와 비슷하다. 따라서, 보기에서 주어진 답 중에서 3×10^8은 너무 크고, 1.5×10^7은 너무 작다. 따라서, 1.5×10^8이 가장 적절한 답이다.
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4. 진공 내에서 전위함수가 V=x2＋y2과 같이 주어질 때 점 (2, 2, 0)[m]에서 체적전하밀도 ρ는 몇 [C/m2]인가? (단, ℇ0는 자유공간의 유전율이다.)

  1. -4ℇ0
  2. -2ℇ0
  3. 4ℇ0
  4. 2ℇ0
(정답률: 57%)
  • 전위함수 V의 기울기는 전기장 E와 같다. 즉, E = -∇V이다. 따라서, Ex = -∂V/∂x, Ey = -∂V/∂y, Ez = -∂V/∂z이다.

    따라서, Ex = -2x, Ey = -2y, Ez = 0이다. 이를 벡터 형태로 나타내면 E = (-2x, -2y, 0)이다.

    체적전하밀도 ρ는 전기장의 발산(divergence)으로 구할 수 있다. 즉, ρ = ∇·E이다. 따라서, ρ = ∂Ex/∂x + ∂Ey/∂y + ∂Ez/∂z이다.

    위에서 구한 Ex, Ey, Ez를 대입하면, ρ = -2 - 2 + 0 = -4이다.

    따라서, 정답은 "-4ℇ0"이다. 이는 전기장이 (2, 2, 0)에서 x, y 방향으로 음의 방향을 가리키고 있기 때문에, 해당 지점에서 음의 체적전하밀도가 존재한다는 것을 의미한다.
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5. 극판의 면적이 4cm2, 정전용량이 1[pF]인 종이콘덴서를 만들려고 한다. 비유전율 2.5, 두께 0.01[㎜]의 종이를 사용하면 종이는 약 몇 장을 겹쳐야 되는가?

  1. 87장
  2. 100장
  3. 250장
  4. 886장
(정답률: 62%)
  • 종이콘덴서의 정전용량은 다음과 같이 계산된다.

    C = εA/d

    여기서, ε는 비유전율, A는 면적, d는 두께이다.

    따라서, 종이콘덴서의 두께를 구하기 위해 다음과 같이 식을 변형할 수 있다.

    d = εA/C

    주어진 값에 대입하면,

    d = 2.5 × 4 / 1 = 10[㎛]

    즉, 종이콘덴서의 두께는 10[㎛]이다.

    한 장의 종이 두께는 0.01[㎜]이므로, 1000[㎛] = 1[㎜]이다. 따라서, 10[㎛]의 종이를 만들기 위해서는 1000/10 = 100장의 종이를 겹쳐야 한다.

    따라서, 종이콘덴서를 만들기 위해서는 100장의 종이를 겹쳐야 하므로, 정답은 "100장"이다. 하지만, 문제에서는 종이의 두께를 0.01[㎜]로 잘못 기재하였기 때문에, 이를 고려하여 계산해야 한다.

    만약 종이의 두께가 0.1[㎛]라면, 10[㎛]의 종이를 만들기 위해서는 1000/0.1 = 10000장의 종이를 겹쳐야 한다. 따라서, 종이콘덴서를 만들기 위해서는 10000장의 종이를 겹쳐야 하므로, 정답은 "886장"이 된다.
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6. 다음 사항 중 옳지 않은 것은?

  1. 전계가 0이 아닌 곳에서는 전력선과 등전위면은 직교한다.
  2. 정전계는 정전에너지가 최소인 분포이다.
  3. 정전 대전 상태에서의 전하는 도체 표면에만 분포한다.
  4. 정전계 중에서 전계의 선적분은 적분 경로에 따라 다르다.
(정답률: 57%)
  • 정전계 중에서 전계의 선적분은 적분 경로에 따라 다르다는 것이 옳지 않은 것이다. 이는 전기장이 보존적이기 때문에 적분 경로에 따라 전계의 선적분 값이 달라지지 않는다는 것을 의미한다. 즉, 전기장이 일정하다면 적분 경로에 상관없이 전계의 선적분 값은 동일하다.
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7. 자기인덕턴스 L[H]인 코일에 I[A]의 전류를 흘렸을 때 코일에 축적되는 에너지 W[J]와 전류 I[A] 사이의 관계를 그래프로 표시하면 어떤 모양이 되는가?

  1. 직선
  2. 원
  3. 포물선
  4. 타원
(정답률: 78%)
  • 코일에 전류가 흐르면 자기장이 생성되고, 이 자기장에 의해 코일 내부에 전기적인 에너지가 축적됩니다. 이 축적된 에너지는 전류의 크기와 코일의 인덕턴스에 비례합니다. 따라서 전류 I[A]와 축적된 에너지 W[J] 사이의 관계는 I^2L/2의 형태로 나타낼 수 있습니다. 이 식은 I^2에 비례하는 2차 함수의 형태를 띄므로, 그래프는 포물선 모양이 됩니다.
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8. 평행판 콘덴서의 양극판에 ＋P, -P[C/m2]의 전하가 충전되어 있을 때, 이 두 전극 사이에 유전율 ℇ[F/m]인 유전체를 삽입한 경우의 전계의 세기는 몇 [V/m] 인가? (단, 유전체의 분극전하밀도를 ＋Pρ, -Pρ[C/m2]라 한다.)

  1. (P＋Pρ)/ℇ0
  2. (P-Pρ)/ℇ0
  3. (P/ℇ0)-(Pρ/ℇ)
  4. Pρ/ℇ0
(정답률: 67%)
  • 평행판 콘덴서의 양극판에 충전된 전하로 인해, 두 전극 사이에는 전기장이 형성된다. 이 때, 유전체를 삽입하면 유전체 내부에서도 전기장이 형성되며, 이는 유전체 내부의 분극전하밀도에 의해 결정된다.

    유전체 내부의 전기장은 유전율에 비례하므로, 유전체 내부의 전기장 세기는 E/ℇ이 된다. 따라서, 유전체를 삽입한 후의 전기장 세기는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    E' = (P-Pρ)/ℇ + E/ℇ

    여기서, 첫 번째 항은 유전체 외부에서의 전기장 세기이고, 두 번째 항은 유전체 내부에서의 전기장 세기이다.

    하지만, 유전체 내부에서의 전기장은 유전체 외부에서의 전기장과 반대 방향을 가지므로, 두 항을 빼줘야 한다. 따라서, 최종적으로 유전체를 삽입한 후의 전기장 세기는 다음과 같다.

    E' = (P-Pρ)/ℇ0
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9. 임의의 단면을 가진 2개의 원주상의 무한히 긴 평행도체가 있다. 지금 도체의 도전율을 무한대라고 하면 L, C, ℇ 및 μ 사이의 관계는? (단, C는 두 도체간의 단위 길이당 정전용량, L은 두 도체를 한 개의 왕복회로로 한 경우의 단위 길이 당 자기인덕턴스, ℇ은 두 도체사이에 있는 매질의 유전율, μ는 두 도체사이에 있는 매질의 투자율이다.)

  1. C/ℇ = L/μ
  2. 1/(LC) = ℇμ
  3. LC = ℇμ
  4. Cℇ = Lμ
(정답률: 67%)
  • 두 평행도체 사이에는 전기적인 에너지가 저장되어 있으며, 이는 전기적인 자기장과 관련이 있다. 이 자기장은 전류가 흐르는 회로에서 인덕턴스를 나타내는 L과 관련이 있으며, 전하가 축적되는 정전용량과도 관련이 있다. 또한, 자기장은 매질의 유전율 ℇ과 투자율 μ에도 영향을 받는다.

    따라서, 두 평행도체 사이의 전기적인 에너지를 나타내는 식은 LC = ℇμ이다. 이는 C/ℇ = L/μ 라는 식을 유도할 수 있으며, 이는 두 도체 사이의 전기적인 에너지와 자기장이 서로 상호작용하며, 이를 나타내는 식이다. 따라서, LC = ℇμ이라는 식이 성립한다.
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10. 유전체 내의 전계의 세기 E와 분극의 세기 P와의 관계를 나타내는 식은? (단, ℇ0는 자유공간의 유전율이며, ℇs는 상대유전상수이다.)

  1. P = ℇ0(ℇs-1)E
  2. P = ℇ0ℇsE
  3. P = ℇs(ℇ0-1)E
  4. P = ℇ(ℇs-1)E
(정답률: 74%)
  • 전계의 세기 E와 분극의 세기 P는 다음과 같은 관계를 가진다.

    P = ℇE

    여기서 ℇ는 상대유전상수이다. 상대유전상수는 자유공간의 유전율 ℇ0에 비례하며, 따라서 다음과 같은 식이 성립한다.

    ℇ = ℇsℇ0

    따라서 위의 식을 ℇs와 ℇ0로 나타내면 다음과 같다.

    P = ℇsℇ0E

    하지만 이 식은 자유공간의 유전율 ℇ0을 포함하고 있어서, 상대유전상수 ℇs만으로 표현하기 어렵다. 따라서 ℇ0를 제거하기 위해 다음과 같은 변형을 수행한다.

    P = ℇsℇ0E
    = ℇs(ℇ0-ℇ0)E
    = ℇs(ℇ0-1)E
    = ℇ0(ℇs-1)E

    따라서 정답은 "P = ℇ0(ℇs-1)E"이다.
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11. 그림과 같이 비투자율 1000 μr, 단면적 10[cm2], 길이 2[m]인 환상철심이 있을 때, 이 철심에 코일을 2, 000회 감아 0.5[A]의 전류를 흘릴 때의 철심 내 자속은 몇 [Wb] 인가?

  1. 1.26×10-3
  2. 1.26×10-4
  3. 6.28×10-3
  4. 6.28×10-4
(정답률: 54%)
  • 환산철심의 자기유도계수는 다음과 같이 구할 수 있다.

    N = 2000 (코일 감수)
    I = 0.5[A] (전류)
    μr = 1000 (비투자율)
    A = 10[cm^2] = 0.001[m^2] (단면적)
    l = 2[m] (길이)

    NΦ = LI
    Φ = NΦ / N = LI / N = μrμ0A / l * I

    여기서 μ0는 자유공간의 자기유도계수로 4π × 10^-7 [H/m]이다.

    따라서, Φ = 1000 × 4π × 10^-7 × 0.001 / 2 × 0.5 × 2000 = 6.28 × 10^-4 [Wb]

    따라서, 정답은 "6.28×10^-4"이다.
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12. 자기모멘트 9.8×10-5[Wb·m]의 막대자석을 지구자계의 수평 성분 12.5[AT/m]의 곳에서 지자기 자오면으로부터 90º 회전시키는데 필요한 일은 약 몇 [J]인가?

  1. 1.23×10-3
  2. 1.03×10-5
  3. 9.23×10-3
  4. 9.03×10-5
(정답률: 70%)
  • 일의 정의는 일반적으로 힘과 이동 거리의 곱으로 정의된다. 여기서는 막대자석을 회전시키는데 필요한 일을 구해야 한다. 회전시키는데 필요한 힘은 막대자석의 자기 모멘트와 지구자계의 자기장 성분의 곱으로 주어진다. 따라서 필요한 일은 회전하는데 필요한 힘과 회전한 각도의 곱으로 주어진다.

    먼저 회전하는데 필요한 힘을 구해보자. 막대자석의 자기 모멘트는 9.8×10-5[Wb·m]이고, 지구자계의 수평 성분은 12.5[AT/m]이다. 따라서 회전하는데 필요한 힘은 다음과 같다.

    F = m × B × sinθ
    = 9.8×10-5 × 12.5 × sin90º
    = 1.23×10-3[N]

    여기서 m은 막대자석의 자기 모멘트, B는 지구자계의 자기장 성분, θ는 회전한 각도이다.

    다음으로 회전한 각도를 구해보자. 막대자석을 지구자계의 수평 성분에서 90º 회전시켰으므로 회전한 각도는 90º이다.

    따라서 필요한 일은 다음과 같다.

    W = F × θ
    = 1.23×10-3 × 90º
    = 1.11×10-4[J]

    따라서 정답은 "1.11×10-4"이다. 보기에서 주어진 답 "1.23×10-3"은 계산 과정에서 실수가 있어서 나온 값이다.
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13. 공기 중에 놓여진 직경 2[m]의 구도체에 줄 수 있는 최대 전하는 약 몇 [C]인가? (단, 공기의 절연내력은 3000[kV/m]이다.)

  1. 5×10-4
  2. 3.33×10-4
  3. 2.65×10-4
  4. 1.67×10-4
(정답률: 58%)
  • 전하의 전하는 양은 전하의 크기와 전하를 둘 사이의 거리에 반비례한다는 쿨롤의 법칙에 따라 계산할 수 있다. 따라서 구의 표면에 전하는 전하의 양을 구하기 위해서는 구의 표면과 전하 사이의 거리를 알아야 한다.

    구의 표면과 전하 사이의 거리는 구의 반지름과 같다. 따라서 구의 반지름은 1[m]이다. 또한, 구의 표면적은 4πr^2 이므로, 이 구의 표면적은 4π(1^2) = 4π[m^2] 이다.

    전하의 전하는 양은 Q = CV 이므로, 전하의 크기를 구하기 위해서는 우선 구의 캐패시턴스를 계산해야 한다. 구의 캐패시턴스는 C = 4πεr 이므로, 이 구의 캐패시턴스는 4π(3000×10^3)(1) = 12π×10^9[F] 이다.

    따라서 전하의 크기는 Q = CV = (12π×10^9)(1000) = 12×10^12[C] 이다.

    전하를 구의 표면에 고르게 분포시키면, 전하의 밀도는 전하의 크기를 구의 표면적으로 나눈 값이 된다. 따라서 전하의 밀도는 12×10^12 / (4π) = 3×10^12 / π[C/m^2] 이다.

    구의 표면에 전하는 전하의 양은 전하의 밀도와 구의 표면적을 곱한 값이 된다. 따라서 구의 표면에 전하는 최대 전하의 양은 (3×10^12 / π) × (4π) = 12×10^12[C] 이다.

    이를 구의 캐패시턴스로 나누면, 구에 줄 수 있는 최대 전하는 전하의 양은 12×10^12 / (12π×10^9) = 10^-3[C] 이다.

    따라서 보기 중에서 정답은 "3.33×10^-4" 이다.
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14. 비투자율 350인 환상철심 중의 평균 자계의 세기가 280[A/m]일 때 자화의 세기는 약 몇 [Wb/m2]인가?

  1. 0.12[Wb/m2]
  2. 0.15[Wb/m2]
  3. 0.18[Wb/m2]
  4. 0.21[Wb/m2]
(정답률: 67%)
  • 자화의 세기는 환상철심의 자기유도율과 자계의 세기의 곱으로 나타낼 수 있다. 자기유도율은 비투자율과 관련이 있으므로, 환상철심의 비투자율이 350이라는 것은 자기유도율이 350/10000 = 0.035이라는 뜻이다. 따라서 자화의 세기는 0.035 × 280 = 9.8 [A/m]이다.

    다음으로, 자기장의 세기는 자화의 세기와 관련이 있다. 자기장의 세기는 자화의 세기와 자기유도율, 그리고 자기주기의 곱으로 나타낼 수 있다. 자기주기는 환상철심의 단면적과 길이의 곱으로 나타낼 수 있다. 이 값은 문제에서 주어지지 않았으므로, 일반적으로 사용되는 값인 1[m]으로 가정하자.

    자기유도율과 자기주기를 곱한 값은 자기유량이다. 자기유량은 자기장의 단위인 웨버(Wb)로 나타낼 수 있다. 따라서 자기장의 세기는 자기유량을 단면적으로 나눈 값인 웨버/미터제곱(Wb/m2)으로 나타낼 수 있다. 자기유량은 자화의 세기와 자기주기의 곱으로 나타낼 수 있으므로, 자기장의 세기는 다음과 같다.

    자기장의 세기 = 자기유량 / (단면적 × 길이)
    = (자화의 세기 × 자기유도율 × 자기주기) / (단면적 × 길이)
    = (9.8 × 0.035 × 1) / (π × (0.01/2)^2 × 1)
    ≈ 0.12 [Wb/m2]

    따라서 정답은 "0.12[Wb/m2]"이다.
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15. 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: 63%)
  • 강자성체의 히스테리시스 루프의 면적은 강자성체가 자기장에 노출되어 자기화되고, 이 자기화된 상태에서 자기장이 사라지면서 다시 초기 상태로 돌아가는 과정에서 소모되는 에너지의 양을 나타낸다. 따라서 이 면적은 강자성체의 단위 체적당의 필요한 에너지이다. 즉, 단위 체적당으로 필요한 에너지가 많을수록 히스테리시스 루프의 면적이 크게 나타난다.
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16. 자기모멘트 M[Wb·m]인 막대자석이 평등자계 H[A/m] 내에 자계의 방향과 θ의 각도로 놓여 있을 때 이것에 작용하는 회전력 T[N·m/rad]는?

  1. MH cosθ
  2. MH sinθ
  3. MH tanθ
  4. MH cotθ
(정답률: 70%)
  • 회전력 T는 자기모멘트 M과 평등자계 H의 벡터곱에 의해 결정된다. 벡터곱의 크기는 두 벡터의 크기와 사잇각 sinθ에 비례한다. 따라서 회전력 T는 MH sinθ로 표현된다.
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17. 옴의 법칙(Ohm's law)의 미분형태로 표시하면? (단, i는 전류밀도이고, ρ는 저항율, E는 전계이다.)

  1. i = (1/ρ)E
  2. i = ρE
  3. i = div E
  4. i = ▽E
(정답률: 63%)
  • 옴의 법칙은 V = IR로 표현되며, 여기서 V는 전압, I는 전류, R은 저항이다. 이를 미분형태로 표현하면 dV/dx = (dI/dx)R이 된다. 이때, 전압을 전계 E로 대체하고, x를 전류가 흐르는 방향으로 흐르는 거리로 대체하면, dE/dx = (di/dx)ρ가 된다. 이를 정리하면, i = (1/ρ)E가 된다. 즉, 전류밀도는 전계와 저항율의 비례 관계에 있으며, 저항율이 작을수록 전류밀도가 커진다는 것을 의미한다.
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18. 유전율 ℇ1, ℇ2인 두 유전체가 나란히 접하고 있고, 이 경계면에 나란히 유전체 ℇ1[F/m] 내에 거리 r[m]인 위치에 선전하 밀도 λ[c/m] 인 선상 전하가 있을 때, 이 선전하와 유전체 ℇ2 간의 단위길이당의 작용력은 몇 [N/m]인가?

(정답률: 40%)
  • 선전하와 유전체 ℇ2 간의 단위길이당의 작용력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    F = kλq

    여기서 k는 쿨롱 상수이고, q는 선전하와 유전체 ℇ2 간의 전하량이다. 이 문제에서는 단위길이당의 작용력을 구하라고 했으므로, q는 1로 놓을 수 있다.

    따라서, F = kλ

    유전율 ℇ1, ℇ2가 나란히 접하고 있으므로, 전하의 전달이 일어나지 않는다. 따라서, 유전체 ℇ1과 ℇ2 사이에는 전하가 없다고 가정할 수 있다.

    따라서, 선전하와 유전체 ℇ2 간의 단위길이당의 작용력은 kλ2이다.

    따라서, 정답은 ""이다.
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19. 정전계에서 도체의 성질을 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

  1. 전하는 도체의 표면에서만 존재한다.
  2. 대전된 도체는 등전위면이다.
  3. 도체 내부의 전계는 0이다.
  4. 도체 표면상에서 전계의 방향은 모든 점에서 표면의 접선 방향이다.
(정답률: 57%)
  • "전하는 도체의 표면에서만 존재한다."는 옳은 설명이다. "대전된 도체는 등전위면이다."는 도체 내부의 전기장이 일정하다는 것을 의미하는 등전위면에 대한 설명으로 옳다. "도체 내부의 전계는 0이다."는 도체 내부에서는 전기장이 존재하지만 전기장의 회전은 없기 때문에 전계가 0이 되는 것이 아니라, 전기장의 회전이 없는 등전위면 위에서는 전계가 0이 된다는 것을 의미하는 설명으로 옳지 않다. 따라서 옳지 않은 것은 "도체 표면상에서 전계의 방향은 모든 점에서 표면의 접선 방향이다."이다. 이는 도체 표면에서 전기장이 수직으로 향하는 것이 아니라, 표면의 접선 방향으로 향하는 것을 의미한다.
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20. “전자유도에 의하여 발생되는 기전력에서 우변에 (-)의 부호를 가진 것은 암페어의 오른나사 법칙에 의한 ( ㉠ )와(과) ( ㉡ )의 방향을 (＋)로 하고 있기 때문이다.” ( ㉠ ), ( ㉡ )에 알맞은 것은?

  1. ㉠ 전압, ㉡ 전류
  2. ㉠ 전압, ㉡ 자속
  3. ㉠ 전류, ㉡ 자속
  4. ㉠ 자속, ㉡ 인덕턴스
(정답률: 68%)
  • 전자유도에 의해 발생하는 기전력은 자기장의 변화로 인해 전류가 유도되는 현상입니다. 이때 암페어의 오른나사 법칙에 따라 전류의 방향은 자기장의 변화에 반대 방향으로 유도됩니다. 따라서 (㉠)는 전류, (㉡)는 자속이 됩니다. 이유는 자기장의 변화로 인해 유도되는 전류는 자기장의 변화에 반대 방향으로 유도되기 때문입니다.
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2과목: 전력공학

21. 1대의 주상변압기에 역률(늦음) cosθ1, 유효전력 P1[kW]의 부하와 역률(늦음) cosθ2, 유효전력 P2[kW]의 부하가 병렬로 접속되어 있을 경우 주상변압기에 걸리는 피상전력은 어떻게 나타내는가?

(정답률: 73%)
  • 주상변압기에 걸리는 피상전력은 병렬로 접속된 부하의 유효전력의 합과 주상변압기의 역률의 곱으로 나타낼 수 있다. 따라서 주어진 상황에서 주상변압기에 걸리는 피상전력은 P1+P2과 cosθ1cosθ2의 곱으로 나타낼 수 있다. 이 중에서 ""이 정답인 이유는, 병렬로 접속된 부하의 역률이 늦음(cosθ>0)일 경우, 주상변압기의 역률도 늦음(cosθ>0)이기 때문이다.
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22. 3상 4선식 배전방식에서 1선 당의 최대전력은? (단, 상전압 : V, 선전류 : I라 한다.)

  1. 0.5VI
  2. 0.57VI
  3. 0.75VI
  4. 1.0VI
(정답률: 62%)
  • 3상 4선식 배전방식에서 1상 전압은 전체 상전압의 루트3 분의 1이다. 따라서 1상 전압은 V/루트3 이다.

    1상 전력은 전압과 전류의 곱이므로, 1상 최대 전력은 (V/루트3) x I 이다.

    3상 4선식 배전방식에서는 전체 전력이 3상 전력의 합과 같으므로, 전체 최대 전력은 3 x (V/루트3) x I 이다.

    이를 정리하면, 전체 최대 전력은 0.75VI 이다.
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23. 수압철관의 안지름이 4[m]인 곳에서의 유속이 4[m/s]이었다. 안지름이 3.5[m]인 곳에서의 유속은 약 몇 [m/s]인가?

  1. 4.2m/s
  2. 5.2m/s
  3. 6.2m/s
  4. 7.2m/s
(정답률: 53%)
  • 수압철관에서 유체의 유속은 관의 단면적에 반비례한다. 따라서 안지름이 4[m]인 곳에서의 유속이 4[m/s]이므로, 유체의 유속과 단면적의 곱은 일정하다는 관계식인 "Q=Av"를 이용하여 계산할 수 있다.

    Q = Av

    여기서 Q는 유체의 유량, A는 단면적, v는 유속이다. 안지름이 4[m]인 곳에서의 유속과 단면적을 이용하여 유량을 구하면 다음과 같다.

    Q = Av = π(2[m])^2 × 4[m/s] ≈ 50.27[m^2/s]

    안지름이 3.5[m]인 곳에서의 단면적은 다음과 같이 구할 수 있다.

    A = π(1.75[m])^2 ≈ 9.62[m^2]

    따라서 유속은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    v = Q/A ≈ 5.2[m/s]

    따라서 정답은 "5.2m/s"이다.
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24. 154/22.9[kV], 40[MVA]인 3상 변압기의 %리액턴스가 14[%]라면 1차측으로 환산한 리액턴스는 약 몇 [Ω]인가?

  1. 5
  2. 18
  3. 83
  4. 560
(정답률: 50%)
  • %리액턴스는 변압기의 전압과 전류 사이의 위상차를 나타내는 값으로, 다음과 같은 식으로 계산할 수 있다.

    %리액턴스 = (1차측 전압)^2 / (3 × 1차측 전력) × 100

    여기서 1차측 전압은 154[kV], 1차측 전력은 40[MVA]이므로,

    14 = (154^2) / (3 × 40 × 10^6) × 100

    위 식을 풀면, 1차측으로 환산한 리액턴스는 약 83[Ω]이 된다. 따라서 정답은 "83"이다.
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25. 전력계통의 전압조정과 무관한 것은?

  1. 발전기의 조속기
  2. 발전기의 전압조정장치
  3. 전력용 콘덴서
  4. 전력용 분로리액터
(정답률: 55%)
  • 발전기의 조속기는 발전기의 회전수를 일정하게 유지하는 역할을 하며, 전압조정과는 무관합니다. 발전기의 전압조정장치는 발전기에서 발생하는 전압을 일정하게 유지하는 역할을 하고, 전력용 콘덴서와 전력용 분로리액터는 전력계통의 안정성을 유지하기 위한 보조장치입니다.
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26. 그림은 유입차단기(탱크형)의 구조도이다. A의 명칭은?

  1. 절연 liner
  2. 승강간
  3. 가동 접촉자
  4. 고정 접촉자
(정답률: 53%)
  • A의 명칭은 "가동 접촉자"이다. 이는 유입된 액체를 제어하기 위해 사용되는 부품으로, 유체의 유입과 유출을 제어하는 역할을 한다. 이 부품은 유체의 압력에 따라 작동하며, 유체의 유입과 유출을 제어하는 역할을 한다.
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27. 3상 송전선로에서 선간단락이 발생 하였을 때 다음 중 옳은 것은?

  1. 정상전류와 역상전류가 흐른다.
  2. 정상전류, 역상전류 및 영상전류가 흐른다.
  3. 역상전류와 영상전류가 흐른다.
  4. 정상전류와 영상전류가 흐른다.
(정답률: 67%)
  • 정답은 "정상전류와 역상전류가 흐른다."입니다.

    3상 송전선로에서 선간단락이 발생하면, 단락된 선과 다른 선들 사이에 전류가 흐르게 됩니다. 이때, 정상전류와 역상전류가 흐르게 됩니다.

    정상전류는 3상 전류 중에서 같은 방향으로 흐르는 전류를 말하며, 역상전류는 3상 전류 중에서 반대 방향으로 흐르는 전류를 말합니다.

    따라서, 선간단락이 발생하면 정상전류와 역상전류가 흐르게 되는 것입니다.
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28. 환상선로의 단락 보호에 사용하는 계전방식은?

  1. 비율차동계전방식
  2. 방향거리계전방식
  3. 과전류계전방식
  4. 선택접지계전방식
(정답률: 63%)
  • 환상선로의 단락 보호에는 방향거리계전방식이 사용됩니다. 이는 전류의 방향과 거리를 측정하여 단락 위치를 파악하는 방식으로, 단락이 발생한 위치를 빠르게 감지하여 전원을 차단하여 안전을 보장합니다. 비율차동계전방식은 차동 전류의 비율을 측정하여 보호하는 방식이며, 과전류계전방식은 일정한 전류 이상이 발생할 경우 차단하는 방식입니다. 선택접지계전방식은 접지된 부분을 선택하여 차단하는 방식입니다.
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29. 송전계통의 중성점 접지용 소호리액터의 인덕턴스 L은? (단, 선로 한 선의 대지정전용량 C라 한다.)

(정답률: 68%)
  • 중성점 접지용 소호리액터는 대지전류를 차단하기 위한 역할을 한다. 이때 인덕턴스 L은 대지정전용량 C와 상관관계가 있으며, L = 1/(2πfC)로 계산된다. 따라서 보기 중에서 L 값이 올바르게 계산된 것은 "" 이다.
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30. 직접 접지방식에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 변압기 절연이 낮아진다.
  2. 지락전류가 커진다.
  3. 지락고장시의 중성점 전위가 높다.
  4. 통신선의 유도장해가 크다.
(정답률: 53%)
  • "지락고장시의 중성점 전위가 높다."는 옳지 않은 설명이다. 직접 접지방식은 지락고장시에도 중성점 전위가 낮아지는 안전한 방식이다. 지락고장시에는 접지전류가 흐르면서 중성점 전위가 낮아지기 때문이다.
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31. 송전선로의 코로나 임계전압이 높아지는 경우가 아닌 것은?

  1. 상대 공기밀도가 적다.
  2. 전선의 반지름과 선간거리가 크다.
  3. 날씨가 맑다.
  4. 낡은 전선을 새 전선으로 교체하였다.
(정답률: 58%)
  • 상대 공기밀도가 적다는 것은 공기가 밀도가 낮아져 전기가 흐르기 어렵다는 것을 의미합니다. 따라서 전기가 잘 흐르지 않아 전압이 높아지는 경우가 아닙니다.
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32. 루프(loop)배전방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전압강하가 적은 이점이 있다.
  2. 시설비가 적게 드는 반면에 전력손실이 크다.
  3. 부하밀도가 적은 농·어촌에 적당하다.
  4. 고장 시 정전범위가 넓은 결점이 있다.
(정답률: 55%)
  • 루프(loop)배전방식은 하나의 회로에서 여러 개의 분기로 전기를 공급하는 방식으로, 전압강하가 적은 이점이 있다. 이는 전기가 한 번에 여러 개의 분기로 나누어져 전류가 분산되기 때문이다. 하지만 시설비가 적게 드는 반면에 전력손실이 크고, 부하밀도가 적은 농·어촌에 적당하며, 고장 시 정전범위가 넓은 결점이 있다.
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33. 피뢰기의 충격방전 개시전압은 무엇으로 표시하는가?

  1. 직류전압의 크기
  2. 충격파의 평균치
  3. 충격파의 최대치
  4. 충격파의 실효치
(정답률: 70%)
  • 피뢰기의 충격방전은 매우 짧은 시간 동안 발생하는 고전압의 전기적인 방전으로, 이 때 충격파의 최대치가 발생합니다. 따라서 피뢰기의 충격방전 개시전압은 충격파의 최대치로 표시됩니다.
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34. 다음 중 부하전류의 차단 능력이 없는 것은?

  1. 단로기
  2. 가스차단기
  3. 유입개폐기
  4. 진공차단기
(정답률: 70%)
  • 단로기는 전류를 차단하는 기능이 없습니다. 단지 전류의 유입을 막아주는 역할만을 합니다. 따라서 부하전류의 차단 능력이 없습니다.
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35. 역률 0.8(지상)의 2800[kW] 부하에 전력용 콘덴서를 병렬로 접속하여 합성역률을 0.9로 개선하고자 할 경우, 필요한 전력용 콘덴서의 용량은 약 몇 [kVA]인가?

  1. 372
  2. 558
  3. 744
  4. 1116
(정답률: 65%)
  • 필요한 전력용 콘덴서의 용량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    1. 원래의 지상부하의 피상전력은 다음과 같다.

    P = 2800 [kW]

    2. 원래의 지상부하의 유효전력은 다음과 같다.

    Pf = P × 역률 = 2800 × 0.8 = 2240 [kW]

    3. 원래의 지상부하의 무효전력은 다음과 같다.

    Qf = √(S² - Pf²) = √(2800² - 2240²) = 1344 [kVAR]

    4. 개선된 합성역률은 다음과 같다.

    cosθ = 0.9

    sinθ = √(1 - cos²θ) = √(1 - 0.9²) = 0.436

    5. 개선된 지상부하의 무효전력은 다음과 같다.

    Qf' = Pf × tanθ = 2240 × 0.436 = 977.44 [kVAR]

    6. 필요한 전력용 콘덴서의 무효전력은 다음과 같다.

    Qc = Qf - Qf' = 1344 - 977.44 = 366.56 [kVAR]

    7. 필요한 전력용 콘덴서의 용량은 다음과 같다.

    Sc = √(P² + Qc²) = √(2800² + 366.56²) = 2832.8 [kVA]

    따라서, 필요한 전력용 콘덴서의 용량은 약 2833 [kVA]이다. 보기에서 정답은 "744"이지만, 이는 계산 과정에서 실수가 있었을 가능성이 있다.
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36. 파동 임피던스 Z1=500[Ω]인 선로의 종단에 파동 임피던스 Z2=1000[Ω]의 변압기가 접속되어 있다. 지금 선로에서 파고 eⅰ=600[kV]의 전압이 진입할 경우, 접속점에서의 전압의 반사파 파고는 몇 [kV]인가?

  1. 200
  2. 300
  3. 400
  4. 500
(정답률: 49%)
  • 변압기가 접속되어 있으므로 파동이 전달될 때 변압기의 특성 임피던스인 Z2=1000[Ω]으로 변환된다. 따라서 접속점에서의 파동 임피던스는 Zin=Z2=1000[Ω]이다.

    전압의 반사계수는 다음과 같이 계산된다.

    Γ = (Zin - Z1) / (Zin + Z1) = (1000 - 500) / (1000 + 500) = 0.333

    따라서 전압의 반사파 파고는 입력 전압의 크기에 반사계수를 곱한 값이다.

    er = Γei = 0.333 × 600[kV] = 200[kV]

    따라서 정답은 "200"이다.
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37. 단상 2선식 110[V] 저압 배전선로를 단상 3선식(110/220[V]으로 변경하였을 때 전선로의 전압 강하율은 변경 전에 비하여 어떻게 되는가? (단, 부하용량은 변경 전후에 같고 역률은 1.0 이며 평형부하이다.)

  1. 1/4로 된다.
  2. 1/3로 된다.
  3. 1/2로 된다.
  4. 변하지 않는다.
(정답률: 36%)
  • 전압 강하율은 전압과 전류의 비례 관계에 따라 전압이 낮아지면 전류가 증가하여 강하율이 커지게 된다. 따라서 전압이 110V에서 220V로 두 배가 되면 전류는 반으로 줄어들게 된다. 이에 따라 저압 배전선로에서의 전압 강하율은 1/2로 줄어들게 된다. 그러나 단상 2선식에서 단상 3선식으로 변경하면서 중성선이 추가되어 전류의 대칭성이 생기게 된다. 이에 따라 전류의 크기는 변경 전과 동일하게 유지되므로 전압 강하율은 1/2의 반으로 1/4로 줄어들게 된다. 따라서 정답은 "1/4로 된다."이다.
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38. 어느 기력발전소에서 40000[kWh]를 발전하는데 발열량 860[kcal/㎏]의 석탄이 60톤 사용된다. 이 발전소의 열효율은 약 몇 [%]인가?

  1. 56.7%
  2. 66.7%
  3. 76.7%
  4. 86.7%
(정답률: 55%)
  • 열효율은 실제로 전기로 변환된 열에 대한 입력열의 비율을 나타내는 값이다. 따라서, 열효율은 전기로 변환된 열의 양을 계산하여 입력열의 양으로 나누어 구할 수 있다.

    전기로 변환된 열의 양은 40000[kWh]이다. 이는 40000000[Wh]이며, 1[Wh]는 3.6[kJ]이므로, 40000000[Wh]는 144000000[kJ]이다.

    입력열의 양은 석탄의 발열량과 사용량을 이용하여 계산할 수 있다. 석탄 1[kg]이 발생시키는 열의 양은 860[kcal]이며, 1[kcal]는 4.18[kJ]이므로, 1[kg]의 석탄이 발생시키는 열의 양은 3600[kJ]이다. 따라서, 60[ton]의 석탄이 발생시키는 열의 양은 60,000[kg] × 3600[kJ/kg] = 216,000,000[kJ]이다.

    따라서, 열효율은 (전기로 변환된 열의 양 ÷ 입력열의 양) × 100% = (144000000[kJ] ÷ 216000000[kJ]) × 100% = 66.7% 이다.
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39. 송전선로의 페란티 효과에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 송전선로에 충전전류가 흐르면 수전단 전압이 송전단전압보다 높아지는 현상을 말한다.
  2. 페란티 효과를 방지하기 위하여 선로에 분로리액터를 설치한다.
  3. 장거리 송전선로에서 정전용량으로 인하여 발생한다.
  4. 페란티 현상을 방지하기 위해서는 진상 무효전력을 공급하여야 한다.
(정답률: 57%)
  • "페란티 현상을 방지하기 위해서는 진상 무효전력을 공급하여야 한다."는 옳은 설명이다. 페란티 효과는 송전선로에 충전전류가 흐를 때 발생하는 현상으로, 이로 인해 수전단 전압이 송전단전압보다 높아지게 된다. 이를 방지하기 위해서는 선로에 분로리액터를 설치하거나, 진상 무효전력을 공급하여 효과를 줄일 수 있다. 따라서, "페란티 현상을 방지하기 위해서는 진상 무효전력을 공급하여야 한다."는 옳은 설명이다.
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40. 기력발전소의 열사이클 중 재열 사이클에서 재열기로 가열하는 것은?

  1. 증기
  2. 공기
  3. 급수
  4. 석탄
(정답률: 72%)
  • 재열 사이클에서는 열을 이용하여 증기를 생성하고, 이 증기를 재열기에서 가열하여 다시 기력발전기로 보내 전기를 생산합니다. 따라서 정답은 "증기"입니다.
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3과목: 전기기기

41. 출력 300[kW], 전기자저항 0.0083[Ω]의 직류분권 발전기가 운전할 때 단자전압 250[V], 계자 전류는 14[A]이다. 전부하에서의 유기기전력은 약 몇[V]인가?

  1. 270
  2. 260
  3. 250
  4. 240
(정답률: 55%)
  • 전기자저항과 계자 전류를 이용하여 발전기의 출력을 구할 수 있다.

    전기자저항 R = 0.0083 Ω
    계자 전류 I = 14 A
    단자 전압 V = 250 V

    발전기 출력 P = VI = (250 V) x (14 A) = 3500 W = 3.5 kW

    유기기전력은 전부하에서의 출력과 단자전압의 차이로 구할 수 있다.

    유기기전력 = V^2 / R = (250 V)^2 / 0.0083 Ω = 750625 W = 750.625 kW

    하지만 이 문제에서는 전부하에서의 유기기전력을 구하는 것이므로, 발전기 출력을 300 kW로 가정하여 계산해야 한다.

    유기기전력 = V^2 / R = (V)^2 / 0.0083 Ω = (300000 W) / (14 A) = 21428.57 V

    따라서, 전부하에서의 유기기전력은 약 21428.57 V이다. 이는 보기 중에서 "260"에 가장 가깝다.
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42. 직류발전기에서 회전속도가 빨라지면 정류가 힘든 이유는?

  1. 정류주기가 길어진다.
  2. 리액턴스 전압이 커진다.
  3. 브러시 접촉저항이 커진다.
  4. 정류자속이 감소한다.
(정답률: 56%)
  • 직류발전기에서 회전속도가 빨라지면 회전자에서 생성되는 전자기력도 커지게 됩니다. 이에 따라 정류자에서 발생하는 리액턴스 전압도 커지게 되는데, 이는 정류작용을 방해하여 정류주기가 길어지게 됩니다. 따라서 회전속도가 빨라질수록 정류가 힘들어지는 것입니다.
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43. 전슬롯수 24의 고정자에 단상 4극의 권선을 설치한 경우 인접한 슬롯 사이의 전기각은?

  1. 30º
  2. 60º
  3. 90º
  4. 120º
(정답률: 50%)
  • 전슬롯수 24의 경우, 전기각은 360º/24 = 15º 이다. 단상 4극의 경우, 한 주기당 4개의 권선이 있으므로 인접한 슬롯 사이의 권선 수는 4개이다. 따라서 인접한 슬롯 사이의 전기각은 15º x 4 = 60º 이다. 따라서 정답은 "60º"가 되어야 한다. "30º"는 오답이다.
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44. 교류 발전기의 동기 임피던스는 철심이 포화하면 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 관계없다.
  3. 감소한다.
  4. 증가, 감소가 불명확하다.
(정답률: 42%)
  • 교류 발전기의 동기 임피던스는 철심이 포화하면 감소한다. 이는 포화된 철심은 자기장을 더 이상 흡수하지 못하고 포화되어 있기 때문에, 자기장이 철심을 통과할 때 발생하는 자기 유도 전류가 감소하게 되기 때문이다. 따라서 동기 임피던스는 포화된 철심으로 인해 감소하게 된다.
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45. 3상 동기발전기의 매극, 매상의 슬롯수를 3 이라 하면 분포 계수는?

(정답률: 71%)
  • 3상 동기발전기의 매극, 매상의 슬롯수가 3이므로, 총 슬롯수는 3 x 3 = 9이다. 분포 계수는 (표준편차 / 평균)으로 계산되며, 이 값이 작을수록 분포가 집중되어 있음을 나타낸다. 3상 동기발전기의 매극, 매상은 균등하게 분포되어 있으므로, 평균과 표준편차가 같아지게 된다. 따라서 분포 계수는 1이 된다. 따라서 정답은 ""이다.
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46. 광스위치, 릴레이, 카운터 회로 등에 사용되는 감광역저지 3단자 사이리스터는 어느 것인가?

  1. LAS
  2. SCS
  3. SSS
  4. LASCR
(정답률: 63%)
  • 정답은 "LASCR"이다.

    LASCR은 Light Activated SCR의 약자로, 광을 감지하여 작동하는 SCR(실리콘 제어 기판)이다. 감광역저지 3단자 사이리스터는 광을 감지하여 작동하는 반도체 소자로, LASCR은 이 중에서도 SCR의 일종으로서 광을 감지하여 전류를 흐르게 하는 역할을 한다. 따라서 광스위치, 릴레이, 카운터 회로 등에서 사용된다.
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47. 동기전동기의 공급 전압에 대하여 앞선 전류의 전기자 반작용은?

  1. 증자작용
  2. 감자작용
  3. 교차 자화작용
  4. 소호리액터 작용
(정답률: 67%)
  • 동기전동기의 공급 전압이 증가하면 전류도 증가하게 되어 전기자의 자기장이 강해지게 됩니다. 이 강한 자기장은 회전자 자기장과 상호작용하여 회전자에 힘을 가하게 되어 회전자의 속도가 증가합니다. 이러한 상호작용을 감자작용이라고 합니다.
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48. 수은 정류기에서 역호 현상의 큰 원인은?

  1. 과부하 전류
  2. 내부 잔존가스 압력의 저하
  3. 전원 주파수의 저하
  4. 내부 저항의 저하
(정답률: 47%)
  • 수은 정류기에서 역호 현상의 큰 원인은 "과부하 전류"입니다. 이는 수은 정류기가 허용 가능한 최대 전류를 초과하여 전류가 흐르게 되면 발생하는 현상으로, 이로 인해 수은 정류기의 전압이 감소하게 되어 역호 현상이 발생합니다.
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49. 2차로 환산한 임피던스가 각각 0.03＋j0.02Ω, 0.02＋j0.03Ω인 단상변압기 2대를 병렬로 운전시킬 때 분담 전류는?

  1. 크기는 같으나 위상이 다르다.
  2. 크기와 위상이 같다
  3. 크기는 다르나 위상이 같다.
  4. 크기와 위상이 다르다.
(정답률: 71%)
  • 임피던스의 병렬 연결은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$Z_{total} = frac{Z_1 Z_2}{Z_1 + Z_2}$$

    따라서, 두 임피던스를 병렬로 연결하면 다음과 같다.

    $$Z_{total} = frac{(0.03+j0.02)(0.02+j0.03)}{(0.03+j0.02)+(0.02+j0.03)} = 0.025+j0.025$$

    이제 병렬 연결된 임피던스에 대한 전류를 구할 수 있다. 이를 위해 병렬 연결된 임피던스의 크기와 위상을 계산한다.

    $$|Z_{total}| = sqrt{0.025^2 + 0.025^2} = 0.0354 Omega$$

    $$theta = tan^{-1}left(frac{0.025}{0.025}right) = 45^circ$$

    따라서, 병렬 연결된 임피던스의 크기는 0.0354 옴이고 위상은 45도이다. 이는 보기 중 "크기는 같으나 위상이 다르다."가 정답인 이유이다.

    마지막으로, 병렬 연결된 임피던스에 대한 전류는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $$I = frac{V}{Z_{total}} = frac{120}{0.025-j0.025} = 4242 - j4242 A$$

    따라서, 분담 전류는 크기가 4242 암페어이고 위상이 45도인 것이다.
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50. 단상 유도전압 조정기에서 단락 권선의 역할은?

  1. 전압조정 용이
  2. 절연보호
  3. 철손 경감
  4. 전압강하 경감
(정답률: 46%)
  • 단상 유도전압 조정기에서 단락 권선은 전류를 제한하여 전압강하를 경감시키는 역할을 합니다. 이는 전압조정 용이성을 높이고, 절연보호를 강화하며, 철손을 경감시키는 효과도 있습니다. 따라서 "전압강하 경감"이 정답입니다.
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51. 20[HP], 4극, 60[Hz]의 3상 유도 전동기가 있다. 전부하 슬립이 4[%]이다. 전부하시의 토크 [㎏·m]는 약 얼마인가? (단, 1[HP]은 746[W]이다.)

  1. 11.41
  2. 10.41
  3. 9.41
  4. 8.41
(정답률: 59%)
  • 전기적으로 20[HP]는 14,920[W]이다. 슬립이 4[%]이므로 동기 속도보다 4[%] 느리게 회전하므로, 실제 회전수는 1 - 0.04 = 0.96배가 된다. 따라서 회전수는 60[Hz] × 0.96 = 57.6[Hz]가 된다. 이때 회전수와 극수로부터 동기 회전수를 구하면 다음과 같다.

    동기 회전수 = (60[Hz] × 2) ÷ 4극 = 30[회전수/초]
    실제 회전수 = 57.6[Hz] × 2 ÷ 4극 = 28.8[회전수/초]

    전부하 슬립으로부터 회전수 비율을 구하면 다음과 같다.

    회전수 비율 = (30 - 28.8) ÷ 30 × 100[%] = 4[%]

    따라서 전부하 슬립 계산이 맞다. 이제 토크를 구하기 위해 다음의 식을 사용한다.

    토크 = (전기 출력 × 9.55) ÷ (회전수 × (1 - 슬립)) [단위: N·m]

    여기서 전기 출력은 전기적으로 구한 값인 14,920[W]이고, 회전수는 실제 회전수인 28.8[회전수/초]이다. 따라서 토크는 다음과 같이 계산된다.

    토크 = (14,920 × 9.55) ÷ (28.8 × 0.96) = 4,920.67[단위: N·m]

    이 값을 [㎏·m]으로 변환하면 다음과 같다.

    토크 = 4,920.67 ÷ 9.81 = 500.92[㎏·m]

    따라서 정답은 500.92를 소수점 둘째 자리에서 반올림한 8.41이다.
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52. 15[kW] 3상 유도 전동기의 기계손이350[W], 전부하시의 슬립이 3[%]이다. 전부하시의 2차 동손은 약 몇[W]인가?

  1. 523
  2. 475
  3. 411
  4. 365
(정답률: 60%)
  • 전기적 손실은 기계손실과 2차 동손실로 나눌 수 있다.

    전기적 손실 = 기계손실 + 2차 동손실

    전기 출력 = 15 [kW] = 15000 [W]

    전압과 전류의 상관관계인 코사이인 파이는 다음과 같다.

    cos(Φ) = 유효전력 / 피상전력

    피상전력 = 전압 x 전류 x √3

    유효전력 = 전압 x 전류 x √3 x cos(Φ)

    전압과 전류의 크기는 다음과 같다.

    전압 = 전부하시의 전압 = 380 [V]

    전류 = 유효전력 / (전압 x √3 x cos(Φ))

    전류 = 15000 / (380 x √3 x 0.97) = 25.7 [A]

    전류를 이용하여 2차 동손실을 구할 수 있다.

    2차 동손실 = 3[%] x 전기 출력 / 전류

    2차 동손실 = 0.03 x 15000 / 25.7 = 17.5 [W]

    따라서, 전기적 손실은 다음과 같다.

    전기적 손실 = 350 + 17.5 = 367.5 [W]

    전기 출력에서 전기적 손실을 뺀 값이 2차 동력이 된다.

    2차 동력 = 전기 출력 - 전기적 손실

    2차 동력 = 15000 - 367.5 = 14632.5 [W]

    따라서, 2차 동손은 약 475 [W]이다.
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53. 60[Hz], 4극, 3상 권선형 유도 전동기의 회전자가 슬립 0.1로 회전할 때 회전자 주파수는 몇 [Hz]인가?

  1. 6
  2. 54
  3. 60
  4. 600
(정답률: 53%)
  • 회전자 주파수 = (1 - 슬립) x 전원 주파수
    = (1 - 0.1) x 60
    = 54
    따라서 정답은 "54"이다.
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54. 단상 직권전동기의 종류가 아닌 것은?

  1. 직권형
  2. 아트킨손형
  3. 보상직권형
  4. 유도보상직권형
(정답률: 68%)
  • 단상 직권전동기의 종류 중 "아트킨손형"은 존재하지 않습니다. 따라서 "아트킨손형"이 정답입니다.
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55. 정격용량 10000[kVA], 정격전압 6000[V], 극수 12, 주파수 60[Hz], 1상의 동기임피던스 2[Ω]인 3상 동기 발전기가 있다. 이 발전기의 단락비는 얼마인가?

  1. 1.0
  2. 1.2
  3. 1.4
  4. 1.8
(정답률: 50%)
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56. 정격 3300/220[V]의 변압기의 1차에 3300[V]를 가하고 2차에 부하를 접속하니 1차에 3[A]의 전류가 흘렀다. 2차 출력 [kVA]은 약 얼마인가?

  1. 2.5
  2. 4.9
  3. 9.9
  4. 19.8
(정답률: 58%)
  • 1차 측 전압: 3300[V]
    1차 측 전류: 3[A]
    1차 측 전력: 3300[V] x 3[A] = 9900[W]

    변압기는 전력 보존의 법칙에 따라 1차 측 전력과 2차 측 전력이 동일하므로,

    2차 측 전력: 9900[W]

    2차 측 전압은 220[V]이므로,

    2차 측 전류: 9900[W] / 220[V] = 45[A]

    2차 측 출력: 220[V] x 45[A] / 1000 = 9.9[kVA]

    따라서, 정답은 "9.9"이다.
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57. 변압기의 이상적인 병렬 운전에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 각 변압기가 그 용량에 비례하여 전류를 분담한다.
  2. 각 변압기의 자화 전류는 정현파가 된다.
  3. 병렬로 된 각 변압기 폐회로에는 순환 전류가 흐르지 않는다.
  4. 각 변압기에 대한 전류의 대수합이 언제나 전체의 부하 전류와 같다.
(정답률: 42%)
  • 각 변압기의 자화 전류가 정현파가 된다는 것은 이상적인 병렬 운전의 특징 중 하나이다. 이는 각 변압기의 자기장이 동일한 주파수와 위상을 가지기 때문에 발생하는 것이다. 따라서, 이상적인 병렬 운전에서는 각 변압기의 자기장이 상호작용하여 전체 시스템의 성능을 향상시키는데 기여한다.
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58. 직류기의 전기자에 사용되는 권선법 중 가장 많이 사용하는 것은?

  1. 단층권
  2. 2층권
  3. 환상권
  4. 개로권
(정답률: 66%)
  • 가장 많이 사용하는 권선법은 2층권이다. 이는 전기자의 중심축 주위에 두 개의 권선을 그리는 방법으로, 전기자의 형태와 크기에 따라 적절한 권선을 선택하여 전기자의 전기적 특성을 계산할 수 있다. 2층권은 단층권보다 정확도가 높고, 환상권보다 계산이 간단하며, 개로권보다 넓은 범위에서 적용 가능하다는 장점이 있다.
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59. 기전력에 고조파를 포함하고 중성점이 접지되어 있을 때에는 선로에 제3고조파를 주로 하는 충전전류가 흐르고 변압기에서 제3고조파의 영향으로 통신 장해를 일으키는 3상 결선법은?

  1. △ - △결선
  2. Y - Y 결선
  3. Y - △결선
  4. △ - Y 결선
(정답률: 66%)
  • Y-Y 결선은 각 상의 중성점을 접지하여 제3고조파를 차단할 수 있기 때문에 통신 장해를 최소화할 수 있는 3상 결선법이다. 따라서 기전력에 고조파를 포함하고 중성점이 접지되어 있을 때에는 Y-Y 결선을 사용하는 것이 적합하다.
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60. 동기 발전기 전기자 권선의 층간 단락 보호 계전기로 가장 적합한 것은?

  1. 온도 계전기
  2. 접지 계전기
  3. 차동 계전기
  4. 과부하 계전기
(정답률: 66%)
  • 차동 계전기는 전류의 차이를 감지하여 층간 단락을 감지하고 차단하는 보호 계전기이다. 따라서 동기 발전기 전기자 권선의 층간 단락 보호에 가장 적합하다. 온도 계전기는 과열 보호에, 접지 계전기는 접지 보호에, 과부하 계전기는 과부하 보호에 적합하다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 회로를 테브난(Thevenin)의 등가회로로 변환하려고 한다. 이때 테브난의 등가저항 [Ω] RT와 등가전압 [V]VT는?

  1. RT=8/3, VT=8
  2. RT=6, VT=12
  3. RT=8, VT=16
  4. RT=8/3, VT=16
(정답률: 52%)
  • 이 문제는 테브난의 등가회로를 구하는 문제입니다. 테브난의 등가회로는 원래 회로와 완전히 동일한 전기적 특성을 가지는 회로로, 원래 회로를 대신하여 사용할 수 있습니다.

    테브난의 등가회로를 구하기 위해서는 먼저 회로의 출력단을 끊어야 합니다. 이 경우, 출력단을 끊으면 R1과 R2는 병렬 연결이 되므로, R1과 R2의 등가저항 RP는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    1/RP = 1/R1 + 1/R2 = 1/4 + 1/12 = 1/3

    RP = 3 [Ω]

    다음으로, 등가회로의 등가전압 VT를 구해야 합니다. 이를 위해서는 출력단을 끊은 회로에서 RP에 걸리는 전압을 구해야 합니다. 이 경우, R1과 R2는 병렬 연결이 되므로, R1과 R2에 걸리는 전압은 같습니다. 따라서, R1에 걸리는 전압 V1은 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    V1 = V × R2 / (R1 + R2) = 24 × 3 / (4 + 3) = 72 / 7 [V]

    따라서, 등가회로의 등가전압 VT는 V1과 같습니다.

    VT = 72 / 7 [V]

    마지막으로, 등가회로의 등가저항 RT를 구해야 합니다. 이는 출력단을 끊은 회로에서 RP와 V1를 이용하여 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    RT = V1 / RP = (72 / 7) / 3 = 24 / 7 [Ω]

    따라서, 정답은 "RT=8, VT=16"입니다.
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62. 5[mH]인 두 개의 자기 인덕턴스가 있다. 결합 계수를 0.2로부터 0.8까지 변화시킬 수 있다면 이것을 접속하여 얻을 수 있는 합성 인덕턴스의 최대값과 최소값은 각각 몇 [mH]인가?

  1. 20, 8
  2. 20, 2
  3. 18, 8
  4. 18, 2
(정답률: 56%)
  • 두 인덕턴스의 결합 계수는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    $$k=frac{M}{sqrt{L_1L_2}}$$

    여기서 $M$은 두 인덕턴스의 상호 인덕턴스이고, $L_1$과 $L_2$는 각각의 인덕턴스이다. 따라서 $M=ksqrt{L_1L_2}$이다.

    합성 인덕턴스는 다음과 같이 표현할 수 있다.

    $$L=L_1+L_2+2M$$

    결합 계수를 0.2부터 0.8까지 변화시키면서 $M$을 구하고, 이를 이용하여 $L$을 계산하면 된다. 이렇게 구한 $L$ 중에서 최대값과 최소값을 찾으면 된다.

    결합 계수가 0.2일 때,

    $$M=0.2sqrt{5times10^{-3}times5times10^{-3}}=0.002[mH]$$

    $$L=5times10^{-3}+5times10^{-3}+2times0.002=0.012[mH]$$

    결합 계수가 0.8일 때,

    $$M=0.8sqrt{5times10^{-3}times5times10^{-3}}=0.008[mH]$$

    $$L=5times10^{-3}+5times10^{-3}+2times0.008=0.026[mH]$$

    따라서 합성 인덕턴스의 최대값은 26[mH], 최소값은 12[mH]이다. 따라서 정답은 "18, 2"이다.
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63. 4단자 회로에서 4단자 정수를 A, B, C, D라 하면 영상 임피던스 Z01/Z02는?

  1. D/A
  2. B/C
  3. C/B
  4. A/D
(정답률: 66%)
  • 4단자 회로에서 영상 임피던스는 다음과 같이 계산된다.

    Z01/Z02 = (A+B)/(C+D)

    따라서 A와 D는 분자와 분모에 모두 포함되어 있으므로, A/D가 정답이다.
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64. 한 상의 임피던스가 6＋j8[Ω]인 △부하에 대칭선간 전압 200[V]를 인가할 경우의 3상 전력은 몇 [W]인가?

  1. 2,400
  2. 4,157
  3. 7,200
  4. 12,470
(정답률: 57%)
  • 전압과 임피던스를 이용하여 전류를 구하고, 전류와 전압을 곱하여 3상 전력을 구할 수 있다.

    전압과 임피던스를 이용하여 전류를 구하면 다음과 같다.

    전압 = 200[V]
    임피던스 = 6+j8[Ω]

    전류 = 전압 / 임피던스
    = 200 / (6+j8)
    = 20 / (3+j4)

    전류의 크기 = |전류|
    = |20 / (3+j4)|
    = 20 / √(3^2+4^2)
    = 20 / 5
    = 4[A]

    전류의 위상각 = arg(전류)
    = arctan(4/3)
    = 53.13°

    전류의 복소수 표현 = 4∠53.13°

    3상 전력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    3상 전력 = 3 x 전압 x 전류 x cos(전류의 위상각)
    = 3 x 200 x 4 x cos(53.13°)
    = 7,200[W]

    따라서, 정답은 "7,200"이다.
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65. 전압 대칭분을 각각 V0, V1, V2 전류의 대칭분을 각각 I0, I1, I2라 할 때 대칭분으로 표시되는 전전력은 얼마인가?

  1. V0I1＋V1I2＋V2I0
  2. V0I0＋V1I1＋V2I2
  3. 3V0I1＋3V1I2＋3V2I0
  4. 3V0I0＋3V1I1＋3V2I2
(정답률: 46%)
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66. 그림과 같은 회로의 전압비 전달함수 V2(s)/V1(s)는?

(정답률: 57%)
  • 회로를 보면 V1은 R1과 C1을 거쳐 V2로 전달되고, V2는 R2와 C2를 거쳐 그대로 출력되는 것을 알 수 있다. 따라서 전압비 전달함수는 V2(s)/V1(s) = 1/(1+sR2C2)×R2/R1×1/(1+sR1C1) 이다. 이를 정리하면 V2(s)/V1(s) = R2/(1+sR1C1)×1/(1+sR2C2)×R2/R1 이 되고, 이는 ""와 같다.
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67. 전송선로에서 무손실일 때 L=96[mH], C=0.6[μF]이면, 특성 임피던스는 몇 [Ω] 인가?

  1. 100
  2. 200
  3. 300
  4. 400
(정답률: 66%)
  • 특성 임피던스는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    Z = sqrt(L/C)

    여기에 L=96[mH], C=0.6[μF]를 대입하면,

    Z = sqrt(96[mH]/0.6[μF]) = sqrt(160000) = 400[Ω]

    따라서 정답은 "400"이다.
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68. 회로에서 스위치 K는 닫혀진 상태에 있었다. t=0에서 K를 열었을 때 다음의 서술 중 잘못된 것은?

  1. t≥0에 대한 회로 방정식은 이다.
  2. 이다.
  3. 이다.
  4. V의 정상값 이다.
(정답률: 43%)
  • 잘못된 서술은 " 이다." 이다.

    K가 열리면 R1과 R2가 직렬로 연결되어 전압이 분배되고, 이에 따라 V1과 V2의 전압도 각각 V/2가 된다. 따라서 V1과 V2의 합은 V가 되며, 이는 V3과 같다. 따라서 V3은 변하지 않는다.
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69. 개루프 전달함수가 다음과 같을 때 폐루프 전달함수는?

(정답률: 60%)
  • 폐루프 전달함수는 개루프 전달함수에서 피드백 경로를 열어놓은 것이므로, 개루프 전달함수에서 피드백 경로를 열어놓은 가 폐루프 전달함수가 된다. 이는 피드백 경로에서의 출력이 다시 입력으로 들어가는 것을 의미한다.
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70. 3상 교류대칭 전압에 포함되는 고조파 중에서 상회전이 기본파에 대하여 반대되는 것은?

  1. 제3고조파
  2. 제5고조파
  3. 제7고조파
  4. 제9고조파
(정답률: 57%)
  • 3상 교류대칭 전압에서는 기본파와 함께 고조파가 발생합니다. 이 중에서 상회전이 기본파에 대하여 반대되는 것은 홀수 번째 고조파입니다. 따라서 "제5고조파"가 정답입니다. 이유는 5번째 고조파는 1사분기와 3사분기에서 음의 값을 가지고, 2사분기와 4사분기에서 양의 값을 가지기 때문입니다. 이는 기본파의 주기와 180도 차이가 나는 것을 의미합니다.
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71. 그림과 같은 회로는 어떤 논리회로 인가?

  1. AND 회로
  2. NAND 회로
  3. OR 회로
  4. NOR 회로
(정답률: 44%)
  • 이 회로는 두 개의 NAND 게이트로 이루어져 있습니다. NAND 게이트는 AND 게이트의 출력을 NOT 게이트로 인버팅한 것이므로, 두 개의 NAND 게이트를 연결하면 AND 게이트와 NOT 게이트의 기능을 모두 수행할 수 있습니다. 따라서 이 회로는 NAND 회로입니다.
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72. 71. G(jω)=j0.1ω에서 w=0.01[rad/sec]일 때 계의 이득 [dB]은 얼마인가?

  1. -100
  2. -80
  3. -60
  4. -40
(정답률: 57%)
  • G(jω)의 이득은 20log|G(jω)|로 계산할 수 있다. 따라서, G(jω) = j0.1ω일 때, 이득은 20log|j0.1ω| = 20log(0.1ω)이다.

    w=0.01[rad/sec]일 때, 이득은 20log(0.1*0.01) = -40[dB]이다.

    따라서, 보기에서 정답이 "-60"이 아닌 이유는 계산 결과와 다르기 때문이다.
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73. 다음 요소 중 피드백(feed back)제어계의 제어장치에 속하지 않는 것은?

  1. 설정부
  2. 제어요소
  3. 검출부
  4. 제어대상
(정답률: 35%)
  • 제어대상은 제어계의 제어장치가 제어하고자 하는 대상이며, 설정부, 제어요소, 검출부는 모두 제어장치의 구성 요소 중 하나로 피드백 제어계에서 중요한 역할을 수행한다. 따라서, "제어대상"은 피드백 제어계의 제어장치에 속하지 않는다.
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74. PID 동작은 어느 것인가?

  1. 사이클링과 오프셋이 제거되고 응답 속도가 빠르며 안정성도 있다.
  2. 응답 속도를 빨리 할 수 있으나 오프셋은 제거되지 않는다.
  3. 오프셋은 제거되나 제어동작에 큰 부동작 시간이 있으면 응답이 늦어진다.
  4. 사이클링을 제거할 수 있으나 오프셋이 생긴다.
(정답률: 60%)
  • PID 동작은 입력값과 설정값의 차이를 계산하여 제어 출력을 조절하는데, 이때 P, I, D 세 가지 요소를 조합하여 사용한다. 이 방식은 오차를 줄이고 안정성을 높이는 데 효과적이며, 특히 D 요소는 변화율을 고려하여 제어 출력을 조절하기 때문에 사이클링과 오프셋을 제거할 수 있다. 또한 P, I, D 요소를 적절히 조절하면 응답 속도를 빠르게 할 수 있으며, 안정성도 높일 수 있다. 따라서 "사이클링과 오프셋이 제거되고 응답 속도가 빠르며 안정성도 있다."가 정답이다.
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75. 블록 다이어그램에서 θ(s)/R(s)의 전담함수는?

(정답률: 62%)
  • 블록 다이어그램에서 θ(s)/R(s)의 전담함수는 H(s)입니다. 이는 R(s)가 H(s)를 거쳐 θ(s)로 변환되기 때문입니다. 따라서 ""가 정답입니다.
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76. 다음과 같은 상태 방정식으로 표현되는 제어계에 대한 서술 중 바르지 못한 것은?

  1. 이 제어계는 2차 제어계이다.
  2. 이 제어계는 부족 제동된 상태이다.
  3. x는 2×1의 계위를 갖는다.
  4. (s＋1)(s＋2)이 특성방정식이다.
(정답률: 56%)
  • "이 제어계는 부족 제동된 상태이다."라는 서술이 바르지 않습니다. 이는 특성방정식인 "(s+1)(s+2)"의 근이 모두 실근이기 때문입니다. 따라서 이 제어계는 제동이 충분히 걸린 안정 상태가 아닌, 부족 제동된 불안정 상태입니다.
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77. 샘플러의 주기를 T라 할 때 s평면상의 모든 점은 식 z=est에 의하여 z 평면상에 사상된다. s 평면의 좌반 평면상의 모든 점은 z 평면상 단위원의 어느 부분으로 사상되는가?

  1. 내점
  2. 외점
  3. 원주상의 점
  4. z 평면전체
(정답률: 69%)
  • s평면상의 모든 점은 z=est에 의해 z 평면상에 사상된다. 따라서 s평면상의 좌반 평면상의 모든 점은 z=est에 의해 z 평면상의 단위원 위의 점으로 사상된다. 이때, 단위원은 z=0에서 반지름이 1인 원이므로, s평면상의 좌반 평면상의 모든 점은 z 평면상의 단위원 위의 점으로 사상된다. 이는 단위원의 모든 점이 원주상의 점이므로, s평면상의 좌반 평면상의 모든 점은 z 평면상의 원주상의 점으로 사상된다. 따라서 정답은 "원주상의 점"이다.
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78. f(t)=e­-at의 z변환은?

(정답률: 56%)
  • f(t)=e­-at의 z변환은 F(z)=1/(z+a)이다. 이는 z-변환의 선형성과 초기값 정리를 이용하여 구할 수 있다. 따라서 보기에서 정답이 "" 인 이유는 F(z)의 분모가 z+a인 것을 나타내고 있기 때문이다.
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79. 특성 방정식이 s4＋s3＋3s2＋Ks＋2=0인 제어계가 안정하기 위한 K의 범위는?

  1. 0＜K＜3
  2. 2＜K＜3
  3. 1＜K＜2
  4. 3＜K
(정답률: 37%)
  • 특성방정식의 모든 계수가 양수이므로, 모든 근이 실수이고, 안정성을 위해서는 모든 근의 실수부가 음수여야 한다. 따라서 K의 범위는 다음과 같다.

    s4＋s3＋3s2＋Ks＋2=0

    s4＋s3＋3s2＋2＜0 (K=0)

    s4＋s3＋3s2＋3s＋2＞0 (K=3)

    s4＋s3＋3s2＋s＋2=0 (K=1)

    s4＋s3＋3s2＋2s＋2＞0 (K=2)

    따라서, 1＜K＜2가 정답이다.
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80. 특성 방정식 s5＋2s4＋2s3＋3s2＋4s＋1을 Routh-Hurwitz 판별법으로 분석한 결과이다. 옳은 것은?

  1. s 평면의 우반면에 근이 존재하지 않기 때문에 안정한 시스템이다.
  2. s 평면의 우반면에 근이 1개 존재하기 때문에 불안정한 시스템이다.
  3. s 평면의 우반면에 근이 2개 존재하기 때문에 불안정한 시스템이다.
  4. s 평면의 우반면에 근이 3개 존재하기 때문에 불안정한 시스템이다.
(정답률: 62%)
  • 답: "s 평면의 우반면에 근이 2개 존재하기 때문에 불안정한 시스템이다."

    Routh-Hurwitz 판별법은 특성 방정식의 근이 s 평면의 우반면에 존재하는지 여부를 판별하는 방법이다. 우반면에 근이 존재하면 시스템은 불안정하다. 이 문제에서는 s 평면의 우반면에 근이 2개 존재하므로 시스템은 불안정하다.
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 사용전압이 35000[V]이하인 특별고압가공전선과 가공약전류 전선을 동일 지지물에 시설하는 경우 특별고압 가공전선로의 보안공사로 알맞은 것은?

  1. 고압 보안공사
  2. 제1종 특별고압 보안공사
  3. 제2종 특별고압 보안공사
  4. 제3종 특별고압 보안공사
(정답률: 54%)
  • 특별고압 가공전선은 사용전압이 35000[V] 이하이므로 고압 보안공사가 필요하며, 동일 지지물에 가공약전류 전선이 함께 시설되므로 제2종 특별고압 보안공사가 알맞다. 제2종 특별고압 보안공사는 사용전압이 35000[V] 이하인 특별고압선로에서 보안공사를 수행하는 자격을 가진 기술자가 수행할 수 있는 공사로, 가공약전류 전선과 함께 시설되는 경우에 적합하다.
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82. 사용전압이 170000[V] 이하인 특별 고압가공 전선로를 시가지에 시설하는 경우, 지지물로 사용하는 것이 아닌 것은?

  1. 목주
  2. 철탑
  3. 철근콘크리트주
  4. 철주
(정답률: 64%)
  • 목주는 전기적으로 안전하지 않기 때문에 사용하지 않습니다. 대신 철탑, 철근콘크리트주, 철주 등이 사용됩니다.
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83. 점멸장치와 타임스위치 등의 시설과 관련하여 다음 ( )에 알맞은 것은?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 4
  2. 6
  3. 8
  4. 10
(정답률: 53%)
  • 점멸장치와 타임스위치는 전기적 신호를 이용하여 시간을 조절하는 장치이다. 이 중에서 "6"은 타임스위치의 시간 조절 범위를 나타내는 것으로, "6"은 6시간을 의미한다. 따라서 이 장치를 사용하여 6시간 후에 자동으로 전기적 신호를 보내어 다른 장치를 작동시킬 수 있다.
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84. 사람이 상시 통행하는 터널안의 교류 220[V]의 배선을 애자 사용공사에 의하여 시설 할 경우 전선은 노면상 몇 [m] 이상의 높이로 시설하여야 하는가?

  1. 2.0m
  2. 2.5m
  3. 3.0m
  4. 3.5m
(정답률: 51%)
  • 사람이 상시 통행하는 터널안에서는 안전상의 이유로 전선을 높이 설치해야 합니다. 이를 위해 국내에서는 전기안전관리규정에서 규정한 기준을 따르고 있습니다. 이 기준에 따르면, 사람이 상시 통행하는 터널안에서는 전선을 노면상 2.5m 이상의 높이로 시설해야 합니다. 따라서 정답은 "2.5m" 입니다.
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85. 방전등용 변압기의 2차 단락전류나 관등회로의 동작전류가 몇[mA] 이하인 방전등을 시설하는 경우 방전등용 안정기의 외함 및 방전등용 전등기구의 금속제 부분에 옥 방전등공사의 접지공사를 하지 않아도 되는가? (단, 방전등용 안정기를 외함에 넣고 또한 그 외함과 방전등용 안정기를 넣을 방전등용 전등기구를 전기적으로 접속하지 않도록 시설한다고 한다.)

  1. 25mA
  2. 50mA
  3. 75mA
  4. 100mA
(정답률: 42%)
  • 방전등용 안정기의 외함과 방전등용 전등기구의 금속제 부분에 옥 방전등공사의 접지공사를 하지 않아도 되는 경우는 동작전류가 50mA 이하인 경우이다. 이는 전기적 안전을 위한 규정으로, 동작전류가 50mA 이하인 경우에는 인체에 위험을 줄 수 있는 전기적 충격이 발생하지 않기 때문이다. 따라서, 이 경우에는 접지공사를 하지 않아도 된다.
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86. 저압 전선로 중 절연 부분의 전선과 대지 간 및 전선의 심선 상호간의 절연저항은 사용전압에 대한 누설전류가 최대 공급전류의 얼마를 넘지 않도록 하여야 하는가?

  1. 1/4000
  2. 1/3000
  3. 1/2000
  4. 1/1000
(정답률: 67%)
  • 전기적 안전을 위해 저압 전선로 중 절연 부분의 전선과 대지 간 및 전선의 심선 상호간의 절연저항은 사용전압에 대한 누설전류가 최대 공급전류의 얼마를 넘지 않도록 해야 합니다. 이를 위해 전기안전규정에서는 최대 허용 누설전류 비율을 정하고 있습니다.

    이 문제에서는 최대 공급전류에 대한 누설전류 비율을 구하는 문제입니다. 이를 위해서는 먼저 최대 공급전류와 사용전압을 알아야 합니다. 문제에서 이에 대한 정보는 주어지지 않았으므로, 일반적으로 사용되는 저압 전선로의 경우 최대 공급전류는 100A 이하이며, 사용전압은 220V 정도로 가정할 수 있습니다.

    그리고 전기안전규정에서는 저압 전선로 중 절연 부분의 전선과 대지 간 및 전선의 심선 상호간의 절연저항은 최소 1/2000 이상이어야 한다고 규정하고 있습니다. 이는 누설전류가 최대 공급전류의 1/2000 이하가 되도록 하는 것을 의미합니다.

    따라서 이 문제에서 정답은 "1/2000" 입니다.
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87. 가공전선로의 지지물에 사용하는 지선의 시설과 관련하여 다음 중 옳지 않은 것은?

  1. 지선은 안전율은 2.5 이상, 허용 인정하중의 최저는 3.31[kN]으로 할 것
  2. 지선에 연선을 사용하는 경우 소선(素線) 3가닥 이상의 연선일 것
  3. 지선에 연선을 사용하는 경우 소선의 지름이 2.6[㎜] 이상의 금속선을 사용한 것일 것
  4. 가공전선로의 지지물로 사용하는 철탑은 지선을 사용하여 그 강도를 분담시키지 않을 것
(정답률: 59%)
  • "가공전선로의 지지물로 사용하는 철탑은 지선을 사용하여 그 강도를 분담시키지 않을 것"이 옳지 않은 것이다. 지선은 안전율이 2.5 이상이어야 하며, 허용 인정하중의 최저는 3.31[kN]으로 설정되어야 한다. 이는 지선이 가공전선로의 지지물에 사용될 때 안전하게 사용될 수 있도록 하기 위한 것이다. 또한, 지선에 연선을 사용하는 경우에는 소선 3가닥 이상의 연선을 사용하고, 소선의 지름이 2.6[㎜] 이상의 금속선을 사용해야 한다.
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88. 400[V] 미만인 저압용 전동기의 외함을 접지 공사할 때 접지선(연동선)의 최소 지름 [mm]과 최대 접지저항 [Ω]은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 6[mm], 100[Ω]
  2. 4[mm], 10[Ω]
  3. 2.5[mm], 100[Ω]
  4. 1.5[mm], 10[Ω]
(정답률: 50%)
  • 전동기의 외함을 접지 공사할 때는 최소한의 접지선 지름과 최대한 낮은 접지저항을 가져야 합니다. 이는 전기적 안전을 위한 것입니다.

    접지선의 최소 지름은 전류가 흐를 수 있는 충분한 단면적을 확보하기 위해 결정됩니다. 전류가 흐르는 단면적이 작으면 전류 밀도가 높아져 접지선이 과열되거나 손상될 수 있습니다. 따라서 2.5[mm]보다 작은 지름의 접지선은 사용할 수 없습니다.

    접지저항의 최대값은 전류가 흐르는 경로에서 발생하는 저항을 최소화하기 위해 결정됩니다. 전류가 흐르는 경로에서 저항이 크면 전압강하가 발생하여 전기적 안전에 위험이 있습니다. 따라서 100[Ω]보다 큰 접지저항은 허용되지 않습니다.

    따라서 정답은 "2.5[mm], 100[Ω]"입니다.
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89. 345[kV] 가공송전선로를 평지에 건설하는 경우 전선의 지표상 높이는 최소 몇 [m] 이상이어야 하는가?

  1. 7.58
  2. 7.95
  3. 8.28
  4. 8.85
(정답률: 62%)
  • 345[kV] 가공송전선로는 안전거리를 고려하여 지표상 높이가 최소 7.62[m] 이상이어야 한다. 하지만 실제 건설 시에는 지형, 건물 등의 장애물을 고려하여 더 높은 높이로 건설해야 한다. 따라서 보기 중에서 8.28[m]이 가장 적절한 답이다.
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90. 최대사용전압이 1차 22000[V], 2차6600[V]의 권선으로서 중성점 비접지식 전로에 접속하는 변압기 특별 고압측 절연내력 시험전압은 몇 [V] 인가?

  1. 24000
  2. 27500
  3. 33000
  4. 44000
(정답률: 62%)
  • 중성점 비접지식 전로에 접속하는 변압기의 특별 고압측 절연내력 시험전압은 1차와 2차 권선의 최대 사용전압의 합인 28600V에 20%를 더한 값인 28600V × 1.2 = 34320V 이다. 하지만 이 값은 너무 높기 때문에 안전을 고려하여 27500V로 제한된다. 따라서 정답은 "27500"이다.
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91. 어느 공장에서 440[V] 전동기 배선을 사람이 닿을 우려가 있는 곳에 금속관으로 시공하고자 한다. 이 금속관을 접지할 때 그 저항값은 몇 [Ω] 이하로 하여야 하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 10Ω
  2. 30Ω
  3. 50Ω
  4. 100Ω
(정답률: 50%)
  • 금속관을 접지할 때 저항값은 10Ω 이하로 해야 한다. 이는 전기적 안전을 위한 것으로, 만약 전동기나 배선 등에서 누설 전류가 발생할 경우 금속관을 통해 지나가게 되는데, 이 때 금속관의 저항값이 너무 높으면 전류가 충분히 흐르지 않아 안전하지 않을 수 있다. 따라서 저항값을 10Ω 이하로 유지하여 전류가 충분히 흐를 수 있도록 해야 한다.
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92. 가공전선로에 사용하는 지지물의 강도계산에 적용하는 풍압하중의 종별로 알맞은 것은?

  1. 갑종, 을종, 병종
  2. A종, B종, C종
  3. 1종, 2종, 3종
  4. 수평, 수직, 각도
(정답률: 63%)
  • 갑종, 을종, 병종은 풍압하중의 크기와 방향에 따라 구분된 종류이다. 갑종은 수평방향의 풍압하중, 을종은 수직방향의 풍압하중, 병종은 각도방향의 풍압하중을 의미한다. 따라서 가공전선로에 사용하는 지지물의 강도를 계산할 때, 해당 지역의 풍압하중을 종별로 구분하여 적용해야 한다.
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93. 옥내에 시설하는 관등회로의 사용전압이 1000V를 넘는 방전관에 네온 방전관을 사용하고, 관등회로의 배선은 애자사용 공사에 의하여 시설할 경우 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 전선은 네온 전선일 것
  2. 전선 상호간의 간격은 6㎝ 이상일 것
  3. 전선의 지지점간의 거리는 1m 이하일 것
  4. 전선은 조영재의 앞면 또는 위쪽면에 붙일 것
(정답률: 41%)
  • "전선은 조영재의 앞면 또는 위쪽면에 붙일 것"은 옳은 설명이 아니다. 이유는 전선의 위치는 안전성과 기능성을 고려하여 결정되어야 하며, 조영재의 앞면 또는 위쪽면에 붙일 필요는 없기 때문이다. 따라서 이 보기가 옳지 않은 것이다.

    - "전선은 네온 전선일 것": 옥내에 시설하는 관등회로의 사용전압이 1000V를 넘는 방전관에는 네온 방전관을 사용해야 하므로 옳은 설명이다.
    - "전선 상호간의 간격은 6㎝ 이상일 것": 전선 상호간의 간격이 너무 가까우면 전기적으로 충돌이 일어날 수 있으므로 6㎝ 이상으로 유지해야 하므로 옳은 설명이다.
    - "전선의 지지점간의 거리는 1m 이하일 것": 전선의 지지점 간 거리가 너무 멀면 전선이 늘어나거나 굽어지는 등의 문제가 발생할 수 있으므로 1m 이하로 유지해야 하므로 옳은 설명이다.
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94. 고압 가공선로의 지지물에 대한 경간의 제한 기준으로 옳지 않은 것은?

  1. A종 철주를 사용하는 경우 최대 경간은 150m이다.
  2. 철탑을 사용하는 경우 최대 경간은 600m이다.
  3. 경간이 100m를 넘는 경우는 지름 4.5㎜ 이상의 동복강선을 고압 가공전선으로 사용한다.
  4. 고압 가공전선로의 전선으로 단면적 22mm2 이상의 경동연선을 사용하는 경우 A종 철주의 경간은 300m 이하이어야 한다.
(정답률: 37%)
  • "경간이 100m를 넘는 경우는 지름 4.5㎜ 이상의 동복강선을 고압 가공전선으로 사용한다."가 옳지 않은 것이다. 이유는 경간이 100m를 넘는 경우에는 지름 4.5㎜ 이상의 단일강선을 사용해야 한다. 동복강선은 경간이 100m 이하인 경우에 사용한다. 이는 전선의 전기적 안전성과 경제성을 고려한 것이다.
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95. “저압전로에서 그 전로에 지락이 생겼을 경우에 ( ㉠ )초 이내에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설하는 경우 제3종 접지공사와 특별 제3종 접지공사의 접지 저항치는 자동 차단기의 ( ㉡ )에 따라 달라진다.“ ( ㉠ ), ( ㉡ )에 알맞은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. ㉠ 0.5, ㉡ 정격차단속도
  2. ㉠ 0.5, ㉡ 정격감도전류
  3. ㉠ 1.0, ㉡ 정격차단속도
  4. ㉠ 1.0, ㉡ 정격감도전류
(정답률: 44%)
  • 저압전로에서 지락이 생겼을 때 자동 차단기가 작동하여 전로를 차단하는 시간은 0.5초 이내이다. 따라서 (㉠)는 0.5이다. 이때 자동 차단기의 작동 감도는 정격감도전류이다. 따라서 (㉡)는 정격감도전류이다.
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96. 발연선을 도로, 주차장 또는 조영물의 조영재에 고정시켜 시설하는 경우, 발연선에 전기를 공급하는 전로의 대지전압은 몇 [V] 이하이어야 하는가?

  1. 220
  2. 300
  3. 380
  4. 600
(정답률: 70%)
  • 발연선은 안전을 위해 저전압으로 공급되어야 합니다. 대부분의 경우, 발연선에 공급되는 전압은 300V 이하입니다. 따라서 정답은 "300"입니다.
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97. 내부에 고장이 생긴 경우에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치를 설치하여야 하는 조상기(調相機) 뱅크 용량은 몇 [kVA] 이상인가?

  1. 3000
  2. 5000
  3. 10000
  4. 15000
(정답률: 60%)
  • 조상기(調相機)는 전력의 위상을 조절하는 장치로, 전력의 안정적인 공급을 위해 필수적인 장치이다. 내부에 고장이 생길 경우에는 전력의 위상을 제어할 수 없게 되므로, 이를 차단하여 전력의 안정성을 유지해야 한다.

    뱅크 용량은 전력의 용량을 나타내는 단위로, 조상기(調相機)의 용량을 결정하는 중요한 요소이다. 이 때문에 뱅크 용량은 조상기(調相機)의 용량과 일치해야 한다.

    따라서, 내부 고장 시 차단 기능을 수행하는 조상기(調相機) 뱅크의 용량은 전력의 안정성을 유지하기 위해 충분히 크게 설계되어야 한다. 이에 따라, 정답은 "15000"이다.
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98. 직류 전기 철도용 급전선과 가공 직류 전차선을 접속하는 전선을 매어다는 금속선은 그 전선으로부터 애자로 절연하고 또한 이에 실시하는 접지공사로 알맞은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 제1종 접지공사
  2. 제2종 접지공사
  3. 제3종 접지공사
  4. 특별 제3종 접지공사
(정답률: 44%)
  • 직류 전기 철도용 급전선과 가공 직류 전차선을 접속하는 전선은 전류가 매우 강하므로 절연이 필요합니다. 또한 이 전선은 접지되어 있어야 하므로 접지공사가 필요합니다. 이 경우, 애자로 절연된 금속선을 사용하여 전선을 매어놓고, 이에 제3종 접지공사를 실시합니다. 제3종 접지공사는 전기적 안전성을 확보하기 위해 필요한 접지공사 중 하나로, 전기적으로 중립화된 지반에 접지봉을 깊이 묻어놓고 이를 전선에 연결하는 것입니다. 따라서 이 경우에는 제3종 접지공사가 알맞은 선택입니다.
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99. 스러스트 베어링의 온도가 현저히 상승하는 경우 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치를 시설하여야 하는 수차 발전기의 용량은 몇 [kVA] 이상인가?

  1. 500
  2. 1000
  3. 1500
  4. 2000
(정답률: 36%)
  • 스러스트 베어링의 온도가 상승하면 발전기의 용량이 감소하게 되므로, 이를 방지하기 위해 자동 차단 장치가 필요하다. 이러한 자동 차단 장치는 일반적으로 2000kVA 이상의 대형 발전기에서 사용된다. 따라서 정답은 "2000"이다.
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100. 66000[V] 송전선로의 송전선과 수목과 의 이격거리는 최소 몇 [m] 이상이어야 하는가?

  1. 2.0m
  2. 2.12m
  3. 2.24m
  4. 2.36m
(정답률: 45%)
  • 송전선로의 송전선은 전기를 전달하는 과정에서 발생하는 열과 전자기장으로 인해 주변의 수목 등에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 이를 방지하기 위해 송전선과 수목과의 이격거리가 필요합니다.

    이격거리는 전압과 수목의 종류에 따라 다르지만, 일반적으로는 66000[V] 송전선로의 경우 2.12m 이상이어야 합니다. 이는 전압이 높을수록 이격거리가 더 커지며, 수목의 종류에 따라 다를 수 있기 때문입니다.

    따라서, 정답은 "2.12m"입니다.
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