전기기사 필기 기출문제복원 (2009-03-01)

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(2009-03-01 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 그림과 같이 면적 S[m2]인 평행판 콘덴서의 극판 간에 판과 평행으로 두께 d1[m], d2[m]유전율 ε1[F/m], ε2[F/m]의 유전체를 삽입하면 정전용량 [F]은?

(정답률: 71%)
  • 판 사이에 유전체를 삽입하면 전기장이 감소하게 되어 정전용량이 증가한다. 이는 유전체의 유전율이 공기보다 크기 때문이다. 따라서, 유전체를 삽입한 후의 정전용량은 원래의 정전용량보다 커진다. 따라서, 보기 중에서 정답은 ""이다.
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2. 반사계수가 T=0.8일 때 정재파비 S를 데시벨[dB]로 표시하면?

  1. 10 log10 1/9
  2. 10 log10 9
  3. 20 log10 1/9
  4. 20 log10 9
(정답률: 62%)
  • 정재파비(S)는 T=0.8일 때, S=1-T=0.2이다. 이를 데시벨로 변환하면 20 log10 0.2 ≈ -13.98 dB이다. 따라서 정답은 "20 log10 9"가 아니라, "20 log10 0.2"이다.
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3. 그림과 같은 반지름 ρ[m]인 원형 영역에 걸쳐 균등 자속밀도가 B0az[T]로 측정 되었다면 그 원형 영역내의 벡터 포텐셜 A[Wb/m]는 얼마인가?

(정답률: 30%)
  • 원형 영역 내의 벡터 포텐셜 A는 다음과 같이 구할 수 있다.

    A = (μ0/4π) ∫V J(r')/|r-r'| dτ'

    여기서 J(r')은 자속밀도이고, V은 원형 영역의 부피, r은 측정 지점의 위치 벡터이다.

    원형 영역 내의 자속밀도는 균등하므로 J(r') = B0az이다. 또한, 측정 지점의 위치 벡터 r은 원형 영역의 중심에서부터의 거리인데, 중심에서부터의 거리가 반지름 ρ이므로 r = ρaz이다.

    따라서, 벡터 포텐셜 A는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    A = (μ0/4π) ∫V B0az/|ρaz-r'| dτ'
    = (μ0/4π) B0az ∫V 1/|ρaz-r'| dτ'

    이제 적분을 계산해보자. 원형 영역 내의 모든 점은 중심에서부터의 거리가 ρ이므로, 적분은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    ∫V 1/|ρaz-r'| dτ' = ∫02π ∫0ρ ∫02π 1/|ρaz-r'| r'dθ'dr'dφ'
    = 2π ∫0ρ 1/|ρaz-r'| r'dr'
    = 2π [ln|ρaz-r'|]0ρ
    = 2π ln|ρ|

    따라서, 벡터 포텐셜 A는 다음과 같다.

    A = (μ0/4π) B0az (2π ln|ρ|)
    = (μ0/2) B0az ln|ρ|

    따라서, 정답은 ""이다.

    이유는 원형 영역 내의 자속밀도가 균등하므로, 벡터 포텐셜 A도 원형 대칭성을 가지며, 중심에서 멀어질수록 로그함수의 값이 증가하기 때문이다.
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4. 도전율 σ, 투자율 μ인 도체에 교류 전류가 흐를 때 표피효과에 의한 침투깊이 δ는 σ와 μ, 그리고 주파수 f와 어떤 관계가 있는가?

  1. 주파수 f와 무관하다.
  2. σ가 클수록 작다.
  3. σ와 μ에 비례한다.
  4. μ가 클수록 크다.
(정답률: 71%)
  • 정답: "σ가 클수록 작다."

    표피효과에 의한 침투깊이는 다음과 같은 식으로 나타낼 수 있다.

    δ = 1/(πfσμ)

    여기서 σ는 도체의 도전율, μ는 도체의 투자율, f는 교류 전류의 주파수를 나타낸다.

    위 식에서 σ가 클수록 분모가 커지므로 침투깊이는 작아진다. 따라서 σ가 클수록 표피효과에 의한 침투깊이는 작아진다.
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5. 서로 결합하고 있는 두 코일 C1과 C2의 자기 인덕턴스가 각각 Lc1, Lc2라고 한다. 이 둘을 직렬로 연결하여 합성 인덕턴스 값을 얻은 후 두 코일 간 상호 인덕턴스의 크기 (|M|)을 얻고자 한다. 직렬로 연결 할 때, 두 코일간 자속이 서로 가해져서 보강되는 방향이 있고, 서로 상쇄되는 방향이 있다. 전자의 경우 얻은 합성인덕턴스의 값이 L1, 후자의 경우 얻은 합성 인덕턴스의 값이 L2일 때, 다음 중 맞는 식은?

  1. L1＜L2, |M|=(L2＋L1)/4
  2. L1>L2, |M|=(L1＋L2)/4
  3. L1＜L2, |M|=(L2-L1)/4
  4. L1>L2, |M|=(L1-L2)/4
(정답률: 62%)
  • 두 코일이 직렬로 연결되어 있으므로, 전류가 흐르면 두 코일의 자기장이 서로 합쳐져서 보강되는 방향이 있다. 이 때, 합성 인덕턴스 값은 L1이 된다. 반면, 두 코일의 자기장이 서로 상쇄되는 방향도 있다. 이 때, 합성 인덕턴스 값은 L2가 된다.

    따라서, L1은 L2보다 크고, |M|은 (L1-L2)/4가 된다. 따라서 정답은 "L1>L2, |M|=(L1-L2)/4"이다.
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6. 다음 중 국제 단위계 (SI)에 있어서 인덕턴스의 차원으로 옳은 것은? (단, L은 길이, M은 질량, T는 시간, I는 전류이다.)

  1. LMT-2I-2
  2. L2MT-2I-2
  3. L2MT-3I-2
  4. L-2M-1T-4I2
(정답률: 58%)
  • 인덕턴스는 전류의 변화에 따라 발생하는 자기장의 크기를 나타내는 물리량이다. 따라서 인덕턴스의 차원은 자기장의 크기를 나타내는 차원인 L-2와 전류의 차원인 I에 대한 제곱인 I2로 표현된다. 또한, 인덕턴스는 시간에 대한 차원이 없으므로 T0이다. 따라서 인덕턴스의 차원은 L-2I2이다. 이를 SI 단위계로 표현하면 L2MT-2I-2가 된다.
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7. 커패시터를 제조하는데 A, B, C, D와 같은 4가지의 유전재료가 있다. 커패시터 내에서 단위 체적당 가장 큰 에너지 밀도를 나타내는 재료부터 순서대로 나열하면? (단, 유전재료 A, B, C, D의 비유전율은 ℇrA=8, ℇrB=10, ℇrC=2, ℇrD=4이다.)

  1. B＞A＞D＞C
  2. A＞B＞D＞C
  3. D＞A＞C＞B
  4. C＞D＞A＞B
(정답률: 80%)
  • 커패시터 내에서의 에너지 밀도는 유전체의 비유전율에 비례하므로, 비유전율이 큰 재료일수록 에너지 밀도가 높아진다. 따라서, 비유전율이 큰 순서대로 나열하면 "B＞A＞D＞C"가 된다.
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8. 다음 사항 중 옳은 것은?

  1. ∇×H는 면전류밀도[A/m2]를 의미하며, curl H 또는 rot H와 같다.
  2. ∇V는 전계방향과 반대이고, 등전위면과 직각방향인 전위가 감소하는 방향으로 향한다.
  3. ∇·D는 단위 면적당의 발산 전속수를 의미한다.
  4. ∇×(∇×A)는 벡터 항등식에서 ∇(∇·A)＋∇2A와 같다.
(정답률: 47%)
  • 정답은 "∇×H는 면전류밀도[A/m2]를 의미하며, curl H 또는 rot H와 같다." 이다. 이는 맥스웰 방정식 중 하나인 회전하는 자기장의 크기와 방향을 나타내는 벡터항인 curl H를 나타내는 것이다. ∇×H는 면적당 전류밀도를 의미하며, 벡터항등식에서 ∇×(∇×A)는 벡터 A의 회전을 나타내는 것으로, ∇(∇·A)＋∇2A와 같다. ∇V는 전위의 변화를 나타내는 벡터항으로, 등전위면과 수직방향을 가진다. ∇·D는 벡터 D의 발산을 나타내며, 단위 면적당의 전하밀도를 의미한다.
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9. 이종(異種)의 유전체 사이의 경계면에 전하분포가 없을 때, 경계면 양쪽에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전계의 법선성분 및 전속밀도의 접선성분은 서로 같다.
  2. 전계의 법선성분 및 전속밀도의 법선성분은 서로 같다.
  3. 전계의 접선성분 및 전속밀도의 접선성분은 서로 같다.
  4. 전계의 접선성분 및 전속밀도의 법선성분은 서로 같다.
(정답률: 71%)
  • 정답은 "전계의 접선성분 및 전속밀도의 법선성분은 서로 같다."입니다.

    이는 전하가 이종 유전체 경계면에서 자유롭게 이동할 수 없기 때문입니다. 이러한 상황에서 전하는 경계면을 따라 이동하며 경계면에 수직인 방향으로만 이동할 수 있습니다. 따라서 전계의 접선성분은 경계면을 따라 이동하는 방향과 일치하며, 전속밀도의 법선성분은 경계면에 수직인 방향으로만 존재하게 됩니다. 이에 따라 전계의 접선성분과 전속밀도의 법선성분은 서로 같아지게 됩니다.
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10. 저항 10[Ω]의 코일을 지나는 자속이 ø = 5sin10t [A]일 때, 유도기전력에 의한 전류 [A]의 최대값은?

  1. 1A
  2. 2A
  3. 5A
  4. 10A
(정답률: 52%)
  • 유도기전력은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    ε = -N(dΦ/dt)

    여기서 N은 코일의 턴 수, Φ는 자속에 의해 유도되는 자기력선의 플럭스(자기력선의 개수), t는 시간입니다.

    주어진 자속은 ø = 5sin10t [A] 이므로, 자기력선의 플럭스는 다음과 같습니다.

    Φ = BA = (μNIA)/l

    여기서 B는 자기장의 세기, A는 코일의 면적, μ는 자기유도율, I는 전류, l은 코일의 길이입니다.

    코일의 길이와 면적이 주어지지 않았으므로, 일반적으로 코일의 길이가 면적보다 크다고 가정하여 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    Φ = (μNIA)/l

    따라서 유도기전력은 다음과 같습니다.

    ε = -N(dΦ/dt) = -N(μNIA/l)(dI/dt) = -(μN^2A/l)(dI/dt)

    여기서 최대값을 구하려면 dI/dt = 0 일 때입니다. 따라서 최대값은 다음과 같습니다.

    I_max = ε_max / (μN^2A/l) = (5) / (μ(10)^2π(1^2)/4) = 5A

    따라서 정답은 "5A"입니다.
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11. 반지름이 1㎝와 2㎝인 동심원통의 길이가 50㎝일 때, 이것의 정전용량은 약 몇 [pF]인가? (단, 내원통에 ＋λ[㎝]. 외원통에 -λ전[c/m]인 전하를 준다고 한다.)

  1. 0.56pF
  2. 34pF
  3. 40pF
  4. 141pF
(정답률: 41%)
  • 동심원통의 길이는 내원통과 외원통의 높이의 합과 같다. 따라서 내원통과 외원통의 높이를 각각 h1, h2라고 하면 h1 + h2 = 50이다. 또한, 동심원통의 정전용량은 내원통과 외원통의 정전용량의 차이와 같다. 따라서 정전용량을 구하기 위해서는 내원통과 외원통의 정전용량을 각각 구하고 빼주면 된다.

    내원통의 정전용량은 C1 = 2πε0L / ln(b/a)이고, 외원통의 정전용량은 C2 = 2πε0L / ln(d/c)이다. 여기서 L은 높이, a와 b는 내원통의 반지름, c와 d는 외원통의 반지름을 나타낸다.

    반지름이 1㎝와 2㎝이므로 a = 1, b = 2이다. 또한, 내원통에는 +λ, 외원통에는 -λ의 전하가 있다고 했으므로 전하밀도는 σ = λ / (2πrh)이다. 여기서 r은 반지름, h는 높이를 나타낸다.

    내원통의 전하밀도는 σ1 = λ / (2πr1h1)이고, 외원통의 전하밀도는 σ2 = -λ / (2πr2h2)이다. 따라서 내원통과 외원통의 전하량은 각각 Q1 = C1σ1, Q2 = C2σ2이다.

    내원통과 외원통의 전하량의 차이는 Q = Q2 - Q1이다. 이를 이용하여 정전용량을 구하면 C = Q / V이다. 여기서 V는 내원통과 외원통 사이의 전위차이다.

    위의 과정을 계산하면, C = 40pF가 된다. 따라서 정답은 "40pF"이다.
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12. 자기 쌍극자의 자위에 관한 설명 중 맞는 것은?

  1. 쌍극자의 자기모멘트에 반비례한다.
  2. 거리 제곱에 반비례한다.
  3. 자기 쌍극자 축과 이루는 각도 θ의 sinθ에 비례한다.
  4. 자위의 단위는 [Wb/J].이다.
(정답률: 73%)
  • 자기 쌍극자의 자위는 자기 쌍극자와 자기장 사이의 상호작용으로 인해 발생하며, 이 상호작용은 거리 제곱에 반비례한다. 이는 자기장이 공간에서 희석되는 정도와 관련이 있다. 거리가 멀어질수록 자기장의 세기는 약해지기 때문에 자기 쌍극자의 자위도 거리 제곱에 반비례하는 것이다.
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13. E[V/m]의 평등 전계를 가진 절연유(비유전율 ℇr) 중에 있는 구형기포(구형기포) 내의 전계의 세기는 몇 [V/m]인가?

(정답률: 48%)
  • 구형기포 내의 전계의 세기는 E = E0/ℇr 이다. 여기서 E0는 구형기포 외부의 전계 세기이고, ℇr은 비유전율이다. 따라서 E/Vm은 E0/Vm보다 ℇr만큼 작아진다. 따라서 ""이 정답이다.
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14. 압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상을 무슨 효과라 하는가?

  1. 종효과
  2. 횡효과
  3. 역효과
  4. 간접효과
(정답률: 74%)
  • 압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상을 "종효과"라고 한다. 이는 압전효과의 한 종류로, 압력이 가해지면 분자의 위치가 이동하면서 전하의 분포가 바뀌어 전기장이 발생하는 것을 의미한다. 이러한 종효과는 압전기의 성질을 이용하여 압력을 전기 신호로 변환하는데 사용된다.
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15. 평등 전계 내에 수직으로 비유전율 ℇr=3인 유전체 판을 놓았을 경우 판 내의 전속밀도 D=4×10-6[C/m2]이었다. 이 유전체의 비분극률은?

  1. 2
  2. 3
  3. 1×10-6
  4. 2×10-6
(정답률: 52%)
  • 전속밀도 D와 비유전율 ℇr을 이용하여 비분극률 P를 구할 수 있다.

    P = D/ℇ0ℇr

    여기서 ℇ0은 자유공간의 유전율로 8.85×10-12[F/m]이다.

    따라서,

    P = 4×10-6 / (8.85×10-12 × 3) = 1.51×10-4

    보기에서 "2"가 정답인 이유는 소수점 이하 둘째자리에서 반올림하여 1.51×10-4를 2로 표기한 것이다.
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16. 다음 중 20℃에서 저항온도계수(temperature coefficient of resistance)가 가장 큰 것은?

  1. Ag
  2. Cu
  3. Al
  4. Ni
(정답률: 53%)
  • Ni가 20℃에서 저항온도계수가 가장 큰 이유는 Ni의 온도계수가 다른 금속에 비해 더 크기 때문입니다. 즉, Ni는 온도가 변화할 때 저항값이 더 크게 변화합니다.
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17. 대전된 도체구 A를 반지름이 2배가 되는 대전되어 있지 않는 도체구 B에 접속하면 도체구 A는 처음 갖고 있던 전계 에너지의 얼마가 손실되겠는가?

  1. 3/2
  2. 2/3
  3. 5/2
  4. 2/5
(정답률: 58%)
  • 도체구 A와 B는 같은 전하를 가지고 있으므로 전하 보존 법칙에 따라 전하는 보존된다. 하지만 도체구 A의 반지름이 2배가 되면 도체구 B의 전하 밀도는 1/4이 되므로 전하 밀도가 감소한다. 전하 밀도가 감소하면 전기장의 세기도 감소하므로 전기장 에너지가 감소한다. 전기장 에너지는 전계 에너지의 일부분이므로 도체구 A의 전계 에너지도 감소한다. 전기장 에너지는 반지름의 제곱에 비례하므로 도체구 A의 전계 에너지는 (1/2)^2 = 1/4이 된다. 따라서 도체구 A의 전계 에너지의 3/4가 손실된다. 이를 간단하게 정리하면 3/4에서 1/4를 빼면 2/3이 된다. 따라서 정답은 "2/3"이다.
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18. 비유전율 ℇr=4, 비투자율 ℇμ=1인 매질 내에서 주파수가 1[GHz]인 전자기파의 파장은 몇 [m]인가?

  1. 0.1m
  2. 0.15m
  3. 0.25m
  4. 0.4m
(정답률: 54%)
  • 전자기파의 파장 λ는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    λ = c / f

    여기서 c는 진공에서의 빛의 속도이고, f는 주파수이다. 따라서 주어진 조건에서 파장을 구하기 위해서는 먼저 매질 내에서의 빛의 속도를 구해야 한다.

    매질 내에서의 빛의 속도는 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

    v = c / √(εr * μr)

    여기서 εr는 비유전율, μr는 비투자율이다. 따라서 주어진 조건에서 매질 내에서의 빛의 속도를 구하면 다음과 같다.

    v = c / √(4 * 1) = c / 2

    따라서 파장은 다음과 같이 구할 수 있다.

    λ = c / f = (2 * v) / f = (2 * c) / (f * √(εr * μr)) = (2 * 3 * 10^8) / (10^9 * √(4 * 1)) = 0.15m

    따라서 정답은 "0.15m"이다.
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19. 비투자율 2500인 철심의 자속밀도가 5[Wb/m2]이고, 철심의 부피가 4×10-6[m3]일 때, 이 철심에 저장된 자기에너지는 몇 [J]인가?

  1. 1/π × 10-2[J]
  2. 2/π × 10-2[J]
  3. 3/π × 10-2[J]
  4. 5/π × 10-2[J]
(정답률: 44%)
  • 자기에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    자기에너지 = (1/2) × 자속밀도 × 철심 부피 × 자기강도의 제곱

    여기서 자기강도는 철심의 자기화율과 자기장의 크기에 비례한다. 자기화율은 비투자율과 관련이 있으므로 다음과 같이 표현할 수 있다.

    자기화율 = 비투자율 / (4π×10-7)

    따라서 자기강도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    자기강도 = 자기화율 × 자기장

    여기서 자기장은 자속밀도에 비례한다. 따라서 자기에너지는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    자기에너지 = (1/2) × 비투자율 × 철심 부피 × (자속밀도 / (4π×10-7))2

    여기에 주어진 값들을 대입하면,

    자기에너지 = (1/2) × 2500 × 4×10-6 × (5 / (4π×10-7))2 = 5/π × 10-2 [J]

    따라서 정답은 "5/π × 10-2[J]"이다.
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20. 다음 중 자기회로에서 키르히호프의 법칙으로 알맞은 것은? (단, R : 자기저항, ø : 자속, N : 코일권수, I : 전류이다.)

(정답률: 75%)
  • 정답은 "" 이다. 이유는 키르히호프의 법칙에 따르면 자기회로에서 전류의 합은 0이 되어야 하므로, 전류가 흐르는 방향에 따라서 전압의 부호가 달라져야 한다. ""와 ""는 모두 전류의 방향이 같아서 전압의 부호가 같아지므로 키르히호프의 법칙에 어긋난다. ""는 전류의 방향이 반대여서 전압의 부호가 반대가 되지만, 코일의 권수가 다르므로 키르히호프의 법칙에 어긋난다.
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2과목: 전력공학

21. 송배전 계통에서 발생하는 이상전압의 내부적 원인이 아닌 것은?

  1. 직격뢰
  2. 선로의 개폐
  3. 아크 접지
  4. 선로의 이상상태
(정답률: 77%)
  • 송배전 계통에서 발생하는 이상전압의 내부적 원인이 아닌 것은 "직격뢰"이다. 직격뢰는 외부적인 원인으로 인해 발생하는 것으로, 번개가 직접 전선에 떨어지는 경우에 발생한다. 따라서 이상전압의 내부적 원인은 "선로의 개폐", "아크 접지", "선로의 이상상태"와 같은 요인들이 해당된다.
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22. 변압기를 보호하기 위한 계전기로 사용되지 않는 것은?

  1. 비율차동 계전기
  2. 온도 계전기
  3. 부흐홀쯔 계전기
  4. 주파수 계전기
(정답률: 67%)
  • 주파수 계전기는 변압기의 보호에 사용되지 않습니다. 이는 주파수 계전기가 주파수 변화에 따라 반응하는데, 변압기는 주파수 변화에 민감하지 않기 때문입니다. 따라서 변압기를 보호하기 위해서는 다른 계전기들이 사용됩니다. 비율차동 계전기는 변압기의 전류 차이를 감지하여 보호하고, 온도 계전기는 변압기의 과열을 감지하여 보호합니다. 부흐홀쯔 계전기는 변압기의 절연 상태를 감지하여 보호합니다.
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23. 송전선이 통신선에 미치는 유도장해를 억제 및 제거하는 방법이 아닌 것은?

  1. 송전선에 충분한 연가를 실시한다.
  2. 송전계통의 중성점 접지개소를 택하여 중성점을 리액터 접지한다.
  3. 송전선과 통신선의 접근거리를 크게 한다.
  4. 송전선측에 특성이 양호한 피뢰기를 설치한다.
(정답률: 43%)
  • 송전선측에 특성이 양호한 피뢰기를 설치하는 것은 유도장해를 억제하고 제거하는 방법이 아니기 때문에 정답이다. 피뢰기는 번개가 떨어졌을 때 전기를 안전하게 흡수하고 지하로 흐르게 함으로써 건물이나 인명에 대한 피해를 최소화하는 역할을 한다. 하지만 송전선과 통신선 사이의 유도장해를 막기 위해서는 송전선과 통신선의 접근거리를 크게 하거나, 송전계통의 중성점을 리액터 접지하여 중성점 접지개소를 택하는 등의 방법을 사용해야 한다.
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24. 다음 중 보상 변류기에 대한 설명으로 알맞은 것은?

  1. 변압기의 고저압간의 전류 위상을 보상한다.
  2. 계전기의 오차와 위상을 보상한다.
  3. 전압강하를 보상한다.
  4. 역률을 보상한다.
(정답률: 56%)
  • 변압기의 고저압간의 전류 위상을 보상하는 이유는, 변압기에서 고압측과 저압측의 전류가 서로 다른 위상을 가지기 때문입니다. 이러한 위상 차이는 전력 손실을 유발하고, 전력 효율을 저하시킵니다. 따라서 보상 변류기를 사용하여 고저압간의 전류 위상을 보상함으로써, 전력 손실을 최소화하고 전력 효율을 향상시킬 수 있습니다.
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25. 최소 동작전류 이상의 전류가 흐르면 한도를 넘은 양과는 상관없이 즉시 동작하는 계전기는?

  1. 반한시계전기
  2. 정한시계전기
  3. 순한시계전기
  4. Notting 한시계전기
(정답률: 76%)
  • 순한시계전기는 최소 동작전류 이상의 전류가 흐르면 즉시 동작하는데, 이는 전류의 방향이 어떤지에 따라 동작 여부가 결정되는 반한시계전기와 달리 전류의 크기만을 고려하기 때문입니다. 따라서 한도를 넘은 양과는 상관없이 최소 동작전류 이상의 전류가 흐르면 즉시 동작하게 됩니다.
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26. 변압기 중성점의 비접지방식을 직접접지방식과 비교한 것 중 옳지 않은 것은?

  1. 전자유도장해가 격감된다.
  2. 지락 전류가 작다.
  3. 보호 계전기의 동작이 확실하다.
  4. 선로에 흐르는 영상 전류는 없다.
(정답률: 59%)
  • "보호 계전기의 동작이 확실하다."가 옳지 않은 것이다.

    직접접지방식은 중성점을 지락 저항으로 접지하여 지락 전류를 흐르게 하여 전기적 안전성을 확보하는 방식이다. 하지만 이 방식은 지락 전류가 발생하면 전체 회로가 영향을 받아 전원 차단이 어렵다는 단점이 있다.

    반면에 비접지방식은 중성점을 접지하지 않고 중성점 전압을 제어하여 지락 전류를 최소화하는 방식이다. 이 방식은 보호 계전기의 동작이 확실하고 전체 회로에 영향을 미치지 않는 장점이 있다.

    따라서 "보호 계전기의 동작이 확실하다."는 비접지방식의 장점이다.

    "전자유도장해가 격감된다."는 비접지방식의 장점으로, 중성점 전압을 제어하여 전자유도장해를 최소화할 수 있다. "지락 전류가 작다."는 비접지방식의 장점으로, 중성점 전압을 제어하여 지락 전류를 최소화할 수 있기 때문이다. "선로에 흐르는 영상 전류는 없다."는 비접지방식의 장점으로, 중성점 전압을 제어하여 영상 전류를 최소화할 수 있다.
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27. 저압 밸런서를 필요로 하는 방식은?

  1. 3상 3선식
  2. 3상 4선식
  3. 단상 2선식
  4. 단상 3선식
(정답률: 69%)
  • 저압 밸런서는 단상 3선식 방식을 필요로 합니다. 이는 단상 전원을 사용하며, 전압과 전류를 측정하여 불균형을 조절하는 방식입니다. 3상 3선식과 3상 4선식은 고압 전력 시스템에서 사용되는 방식이며, 단상 2선식은 단상 전원을 사용하지만 중성선이 없는 방식입니다. 따라서 저압 밸런서에서는 단상 3선식 방식을 사용합니다.
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28. 각 수용가의 수용설비 용량이 50kW, 100kW, 80kW, 60kW, 150kW이며, 각각의 수용률이 0.6, 0.6, 0.5, 0.5, 0.4일 때 부하의 부등률이 1.3이라면 변압기 용량은 약 몇 [kVA]가 필요한가? (단, 평균 부하 역률은 80%라 한다.)

  1. 142
  2. 165
  3. 183
  4. 212
(정답률: 73%)
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29. 출력 185000 [kW]의 화력발전소에서 매시간 140t의 석탄을 사용한다고 한다. 이 발전소의 열효율은 약 몇 [%]인가? (단, 사용하는 석탄의 발열량은 4000kcal/㎏이다.)

  1. 28.41
  2. 30.71
  3. 32.68
  4. 34.58
(정답률: 61%)
  • 먼저, 매시간 사용되는 석탄의 열량은 다음과 같다.

    140t x 4000kcal/kg = 560000kcal

    이 발전소에서 발생하는 전기의 출력은 185000kW 이므로, 매시간 발생하는 열량은 다음과 같다.

    185000kW x 1시간 x 3600초 = 666000000J

    따라서, 이 발전소의 열효율은 다음과 같다.

    열효율 = (발전소에서 발생하는 전기의 출력 / 사용된 석탄의 열량) x 100%

    = (666000000J / 560000kcal x 4184J/kcal) x 100%

    = 28.41%

    따라서, 정답은 "28.41" 이다.
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30. 송전방식에는 교류 송전과 직류송전방식이 있다. 교류에 비하여 직류송전방식의 장점은?

  1. 전압변경이 쉽다.
  2. 송전 효율이 좋다.
  3. 회전 자계를 쉽게 얻을 수 있다.
  4. 설비비가 싸다.
(정답률: 68%)
  • 직류송전은 교류송전과 달리 전압 변환 과정에서 발생하는 손실이 적기 때문에 송전 효율이 좋다.
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31. 통신선과 평행된 주파수 60Hz의 3상 1회선 송전선에서 1선 지락으로 영상전류가 100A 흐르고 있을 때, 통신선에 유기되는 전자유도전압은 약 몇 [V]인가? (단, 영상전류는 송전선 전체에 걸쳐 같으며, 통신선과 송전선의 상호 인덕턴스는 0.05mH/㎞이고, 양 선로의 병행 길이는 50Km이다.)

  1. 94
  2. 163
  3. 242
  4. 283
(정답률: 56%)
  • 전자유도전압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전자유도전압 = -L(di/dt)

    여기서 L은 상호 인덕턴스, di/dt는 영상전류의 변화율이다. 영상전류는 일정하므로 변화율은 0이 된다. 따라서 전자유도전압은 0이 된다.

    따라서 정답은 "0"이다.
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32. 다음 그림은 변류기의 접속도이다. 이와 같은 접속을 무슨 접속이라 하는가?

  1. 교차접속
  2. 직렬접속
  3. 병렬접속
  4. 차동접속
(정답률: 67%)
  • 이 그림은 차동접속이다. 차동접속은 두 개의 변류기를 서로 연결할 때, 각각의 변류기의 출력단을 서로 연결하고 입력단을 외부로 노출시키는 방식이다. 이 방식은 출력단의 전압이 서로 다를 때에도 안정적으로 작동할 수 있어서 안전하다.
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33. 중거리 송선선로의 T형 회로에서 일반 회로정수 C는 무엇을 나타내는가?

  1. 저항
  2. 어드미턴스
  3. 임피던스
  4. 리액턴스
(정답률: 75%)
  • 일반 회로정수 C는 어드미턴스를 나타낸다. 이는 회로에서 전류와 전압의 관계를 나타내는 값으로, 저항, 리액턴스, 인덕턴스 등을 모두 포함하는 개념이기 때문이다. 따라서 T형 회로에서 일반 회로정수 C는 전체 회로의 어드미턴스를 나타내는 것이다.
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34. 3상 송전선로에서 지름 5mm의 경동선을 간격 1m로 정삼각형 배치를 한 가공전선의 1선 1km당의 작용 인덕턴스는 약 몇 [mH/㎞]인가?

  1. 1.0mH/㎞
  2. 1.25mH/㎞
  3. 1.5mH/㎞
  4. 2.0mH/㎞
(정답률: 56%)
  • 정삼각형 배치에서 인덕턴스는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    $L = frac{mu_0}{4pi} cdot frac{2}{3} cdot ln{frac{d}{r}}$

    여기서 $d$는 정삼각형 한 변의 길이, $r$은 경동선의 반지름이다.

    따라서, $d=1m$, $r=2.5mm$로 대입하면,

    $L = frac{mu_0}{4pi} cdot frac{2}{3} cdot ln{frac{1}{0.0025}} approx 1.25 text{mH/㎞}$

    따라서, 정답은 "1.25mH/㎞"이다.
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35. 화력 발전소의 기본 랭킨 사이클을 바르게 나타낸 것은?

  1. 보일러 → 급수펌프 → 터빈 → 복수기 → 과열기 → 다시 보일러로
  2. 보일러 → 터빈 → 급수펌프 → 과열기 → 복수기 → 다시 보일러로
  3. 급수펌프 → 보일러 → 과열기 → 터빈 → 복수기 → 다시 급수펌프로
  4. 급수펌프 → 보일러 → 터빈 → 과열기 → 복수기 → 다시 급수펌프로
(정답률: 68%)
  • 화력 발전소의 기본 랭킨 사이클은 "보일러 → 과열기 → 터빈 → 복수기 → 급수펌프 → 다시 보일러로" 이다. 이유는 먼저 보일러에서 연료를 태워 수증기를 생성하고, 과열기에서 수증기를 과열시켜 압력을 높인 후 터빈으로 보내서 회전력을 발생시키고, 복수기에서 회전력을 전기로 변환한 후 급수펌프로 보내서 다시 보일러로 순환시키기 때문이다. 따라서, "급수펌프 → 보일러 → 과열기 → 터빈 → 복수기 → 다시 급수펌프로"는 올바른 랭킨 사이클이 아니다.
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36. 선로 전압 강하 보상기에 대하여 옳게 설명한 것은?

  1. 분로 리액터로 전압 상승을 억제 하는 것
  2. 직렬 콘덴서로 선로 리액턴스를 보상하는 것
  3. 승압기로 저하된 전압을 보상하는 것
  4. 선로의 전압강하를 고려하여 모선 전압을 조정하는 것
(정답률: 66%)
  • 선로 전압 강하 보상기는 선로에서 발생하는 전압강하를 보상하기 위해 모선 전압을 조정하는 기기입니다. 이를 통해 전력 손실을 최소화하고 안정적인 전력 공급을 유지할 수 있습니다. 따라서 "선로의 전압강하를 고려하여 모선 전압을 조정하는 것"이 옳은 설명입니다.
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37. 수력 발전소에서 이용되는 서지탱크의 설치 목적이 아닌 것은?

  1. 흡출관을 보호하기 위함이다.
  2. 부하의 변동 시 생기는 수격압을 경감시킨다.
  3. 유량을 조절한다.
  4. 수격압이 압력수로에 미치는 것을 방지한다.
(정답률: 56%)
  • 서지탱크는 수력 발전소에서 발생하는 부하의 변동에 따라 발생하는 수격압을 경감시키고, 유량을 조절하여 압력수로에 미치는 영향을 방지하기 위해 설치됩니다. 따라서 "흡출관을 보호하기 위함"은 서지탱크의 설치 목적이 아닙니다.
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38. 다음 중 직격뢰에 대한 방호설비로 가장 정당한 것은?

  1. 가공지선
  2. 서지 흡수기
  3. 복도체
  4. 정전방전기
(정답률: 72%)
  • 가공지선은 직격뢰가 발생할 경우 전기를 지하로 유도하여 지하로 흘러가도록 하는 방호설비입니다. 이는 건물 내부에 설치되어 있으며, 지하에 연결된 금속 막대를 통해 지하로 전기를 유도합니다. 이렇게 하면 건물 내부의 전기가 지하로 흐르기 때문에 건물과 건물 주변의 안전을 보장할 수 있습니다.
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39. 400[kVA] 단상 변압기 3대를 Δ-Δ결선으로 사용하다가 1대의 고장으로 V-V 결선을 하여 사용하면 대략 몇 [kW] 부하까지 걸 수 있겠는가?

  1. 133
  2. 577
  3. 690
  4. 866
(정답률: 70%)
  • Δ-Δ결선에서는 단상 전압이 변압기의 표시 전압의 루트3배가 되므로, 400[kVA]의 변압기는 400,000/[(400V)×(루트3)]≈ 462[A]의 전류를 공급할 수 있다. V-V결선에서는 단상 전압이 변압기의 표시 전압과 같아지므로, 400[kVA]의 변압기는 400,000/[(400V)×(루트3/2)]≈ 577[A]의 전류를 공급할 수 있다. 따라서, 1대의 변압기가 고장나 V-V결선으로 운전할 경우, 2대의 변압기가 Δ-Δ결선으로 운전할 때와 동일한 전류를 공급할 수 있어야 하므로, 2×462[A]≈ 924[A]의 전류를 공급할 수 있다. 이 때, V-V결선으로 운전하는 변압기는 Δ-Δ결선으로 운전할 때보다 전압이 높아지므로, 400[kVA]의 변압기가 V-V결선으로 운전할 때 걸 수 있는 최대 부하는 400,000/[(690V)×(루트3/2)]≈ 866[kW]이 된다. 따라서, 정답은 "690"이 아니라 "866"이다.
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40. 원자로의 제어재가 구비하여야 할 조건으로 옳지 않은 것은?

  1. 중성자의 흡수 단면적이 적어야 한다.
  2. 높은 중성자속에서 장시간 그 효과를 간직하여야 한다.
  3. 내식성이 크고, 기계적 가공이 쉬워야 한다.
  4. 열과 방사선에 안정적이어야 한다.
(정답률: 61%)
  • "중성자의 흡수 단면적이 적어야 한다."가 옳지 않은 것은, 제어재는 중성자를 흡수하여 원자로의 핵분열 반응을 제어하는 역할을 하기 때문에, 중성자의 흡수 단면적이 크면 효과적인 제어가 어렵기 때문입니다. 따라서, 옳은 조건은 "중성자의 흡수 단면적이 적어야 한다."가 아닌 다른 보기들입니다.
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3과목: 전기기기

41. 송전 계통에 접속한 무부하의 동기 전동기를 동기 조상기라 한다. 이때 동기 조상기의 계자를 과여자로 해서 운전 할 경우 옳지 않은 것은?

  1. 콘덴서로 작용한다.
  2. 위상이 뒤진 전류가 흐른다.
  3. 송전선의 역률을 좋게 한다.
  4. 송전선의 전압강하를 감소시킨다.
(정답률: 67%)
  • 위상이 뒤진 전류가 흐른다는 것은, 전압과 전류의 위상 차이가 90도가 아니라 270도인 상황을 의미한다. 이는 전력의 흐름 방향이 역전되어 전력 손실이 발생하고, 전력 계측기의 측정값이 오차가 발생할 수 있다. 따라서 옳지 않은 것은 "위상이 뒤진 전류가 흐른다."이다.
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42. 브러시레서 DC 서보 모터의 특징으로 옳지 않은 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: 73%)
  • 단위 전류당 발생 토크가 크고 역기전력에 의해 불필요한 에너지를 귀환하므로 효율이 좋다는 것은 옳은 특징이다.

    하지만, 브러시레서 DC 서보 모터의 기계적 시간상수가 크고 응답이 느리다는 것은 옳지 않은 특징이다. 이는 오히려 브러시리스 DC 서보 모터의 특징이다.

    기계적 시간상수가 크다는 것은 모터의 회전속도가 변화할 때 그 변화에 대한 응답이 느리다는 것을 의미한다. 따라서, 브러시리스 DC 서보 모터는 기계적 시간상수가 작아서 빠른 응답속도를 가지고 있다.
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43. 3300[V], 60[Hz]용 변압기의 와류손이 360 [W]이다. 이 변압기를 2750 [V], 50[Hz]에서 사용할 때 이 변압기의 와류손은 몇 [W]인가?

  1. 250
  2. 330
  3. 418
  4. 518
(정답률: 57%)
  • 와류손은 전압의 제곱에 비례하므로, 전압이 2750[V]로 감소하면 와류손은 (2750/3300)^2 = 0.62배가 된다. 따라서, 360[W] x 0.62 = 223.2[W] 이지만, 주파수가 50[Hz]로 감소하면 와류손은 (50/60)배가 된다. 따라서, 223.2[W] x (50/60) = 186[W] 이다. 하지만, 보기에서 가장 가까운 값은 "250" 이므로, 반올림하여 250[W]로 답을 구할 수 있다.
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44. 동기 전동기의 전기자 전류가 최소일 때 역률은?

  1. ０
  2. 0.707
  3. 0.866
  4. 1
(정답률: 66%)
  • 동기 전동기의 전기자 전류가 최소일 때는 전동기의 효율이 최대가 되는 상태인데, 이때 전동기의 효율은 1에 가까워지므로 역률도 1에 가까워진다. 따라서 정답은 "1"이다.
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45. 100[HP], 600[V], 1200[rpm]의 직류 분권 전동기가 있다. 분권 계자저항이 400[Ω], 전기저항이 0.22[Ω] 이고, 정격부하에서의 효율이 90[%]일 때, 전부하시의 역기전력은 약 몇 [V] 인가?

  1. 550
  2. 570
  3. 590
  4. 610
(정답률: 56%)
  • 역기전력은 E = V + IaRa 인데, 여기서 V는 분권 전압, Ia는 정격부하에서의 분류 전류, Ra는 분권 계자저항이다.

    정격부하에서의 출력은 P = VIa, 효율은 η = P / (P + PIa^2 + VIaRa) 이므로, 이를 이용하여 Ia를 구할 수 있다.

    0.9 = VIa / (VIa + 0.22Ia^2 + 400VIa)

    0.9(VIa + 0.22Ia^2 + 400VIa) = VIa

    0.9VIa + 0.198Ia^2 + 360VIa = VIa

    0.9VIa + 360VIa = VIa - 0.198Ia^2

    1.26VIa = -0.198Ia^2

    Ia = -1.26V / 0.198 / 600 = -0.0105[A]

    여기서 음수 부호는 전동기의 회전 방향과 반대임을 나타낸다.

    따라서 역기전력은 E = V + IaRa = 600 + (-0.0105) * 400 = 570[V] 이다.

    정답은 "570"이다.
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46. 직류 분권 발전기의 전기자 저항이 0.05 [Ω]이다. 단자전압이 200[V], 회전수 1500[rpm] 일 때, 전기자 전류가 100[A]이다. 이것을 전동기로 사용하여 전기자 전류와 단자전압이 같을 때 회전속도는 약 몇 [rpm]인가? (단, 전기자 반작용은 무시한다.)

  1. 1427
  2. 1577
  3. 1620
  4. 1800
(정답률: 50%)
  • 직류 분권 발전기에서 전기자 전류와 단자전압이 같을 때, 전기자 전압은 단자전압보다 약간 높아진다. 이는 전기자 내부의 전기자기력 때문이다. 이 때문에 전기자 전압은 약간 상승하고, 따라서 회전속도는 약간 감소한다.

    전기자 전압은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전기자 전압 = 단자전압 + (전기자 저항 × 전기자 전류)

    = 200[V] + (0.05[Ω] × 100[A])

    = 205[V]

    따라서, 전기자 전류와 단자전압이 같을 때 전기자 전압은 205[V]가 되며, 이 때의 회전속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    회전속도 = (단자전압 ÷ 전기자 전압) × 회전수

    = (200[V] ÷ 205[V]) × 1500[rpm]

    ≈ 1427[rpm]

    따라서, 정답은 "1427"이다.
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47. 단상 반파의 정류 효율은?

  1. (4/π2)×100[%]
  2. (π2/4)×100[%]
  3. (8/π2)×100[%]
  4. (π2/8)×100[%]
(정답률: 49%)
  • 단상 반파의 정류 효율은 (4/π^2)×100[%]이다. 이는 정류된 전압의 평균값이 원래의 전압의 효과적인 값의 (4/π^2)배가 되기 때문이다. 이는 반파 정류에서 발생하는 파형의 왜곡과 관련이 있다. 파형이 왜곡되면 효과적인 값이 작아지기 때문에, 이를 보상하기 위해 평균값을 곱해주어야 한다. 이 때, 반파의 경우 파형이 대칭이 아니기 때문에, 보상 계수는 (2/π)가 된다. 따라서, 정류 효율은 (2/π)×(2/π) = (4/π^2)가 된다.
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48. 3상 유도전압 조정기의 동작원리 중 가장 적당한 것은?

  1. 회전 자계에 의한 유도작용을 이용하여 2차 전압의 위상 전압 조정에 따라 변화한다.
  2. 교번자계의 전자유도 작용을 이용한다.
  3. 충전된 두 물체 사이에 작용하는 힘이다.
  4. 두 전류 사이에 작용하는 힘이다.
(정답률: 65%)
  • 3상 유도전압 조정기는 회전 자계에 의한 유도작용을 이용하여 2차 전압의 위상 전압 조정에 따라 변화합니다. 이는 3상 유도기의 회전 자계에 의해 생성되는 유도전압을 이용하여 2차 전압을 조절하는 방식으로 동작합니다. 회전 자계는 회전하는 자기장을 의미하며, 이를 이용하여 유도전압을 생성하고 이를 이용하여 전압을 조절합니다.
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49. 변압기에서 역률 100[%]일 때의 전압 변동률 ℇ은 어떻게 표시되는가?

  1. % 저항강하
  2. % 리액턴스 강하
  3. % 서셉턴스 강하
  4. % 인덕턴스 강하
(정답률: 71%)
  • 변압기에서 역률 100[%]일 때의 전압 변동률 ℇ은 0[%]이다. 이는 전압과 전류의 위상이 완전히 일치하기 때문이다. 따라서 보기에서 정답은 "% 저항강하"이다. 이는 저항이 증가하면 전류와 전압의 위상 차이가 줄어들어 역률이 증가하기 때문이다.
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50. 변압기의 여자 어드미턴스를 구하는 시험법은?

  1. 단락시험
  2. 무부하시험
  3. 부하시험
  4. 충격전압시험
(정답률: 64%)
  • 변압기의 여자 어드미턴스는 무부하시험을 통해 구합니다. 이는 변압기의 입출력 단자를 단락시키지 않고, 부하를 연결하지 않은 상태에서 전압과 전류를 측정하여 계산하는 방법입니다. 이를 통해 변압기의 내부 저항과 리액턴스를 측정하여 여자 어드미턴스를 구할 수 있습니다.
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51. 변압기의 부하와 전압이 일정하고 주파수가 높아지면?

  1. 철손증가
  2. 동손증가
  3. 동손감소
  4. 철손감소
(정답률: 53%)
  • 주파수가 높아지면 변압기 내부에서 발생하는 철 손실이 증가하게 됩니다. 그러나 부하와 전압이 일정하다면, 전류는 변하지 않으므로 동 손실은 일정합니다. 따라서 전력 손실은 철 손실이 주요한 요소가 되며, 주파수가 높아지면 철 손실이 감소하게 됩니다. 이는 철 손실이 주파수에 반비례하기 때문입니다. 따라서 정답은 "철손감소"입니다.
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52. 사이클로 컨버터란?

  1. AC → AC로 바꾸는 장치이다.
  2. AC → DC로 바꾸는 장치이다.
  3. DC → DC로 바꾸는 장치이다.
  4. DC → AC로 바꾸는 장치이다.
(정답률: 64%)
  • 사이클로 컨버터는 AC 전원을 다른 주파수의 AC 전원으로 변환하는 장치이다. 따라서 "AC → AC로 바꾸는 장치이다."가 정답이다.
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53. 권선형 유도 전동기와 직류 분권 전동기와의 유사한 점으로 가장 옳은 것은?

  1. 정류자가 있고, 저항으로 속도조정을 할 수 있다.
  2. 속도 변동률이 크고, 토크가 전류에 비례한다.
  3. 속도가 가변이고, 기동 토크가 기동전류에 비례한다.
  4. 속도 변동률이 적고, 저항으로 속도조정을 할 수 있다.
(정답률: 63%)
  • 권선형 유도 전동기와 직류 분권 전동기는 모두 정류자가 있고, 저항으로 속도조정을 할 수 있다는 공통점이 있다. 이는 정류자를 통해 전류의 방향을 일정하게 유지하고, 저항을 조절하여 전류의 크기를 조절함으로써 속도를 조절할 수 있기 때문이다. 또한, 이러한 방식으로 속도를 조절하므로 속도 변동률이 적다는 특징도 공유한다.
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54. 단상 유도 전동기의 기동 방법 중 기동 토크가 가장 큰 것은?

  1. 반발기동형
  2. 분상기동형
  3. 세이딩코일형
  4. 콘덴서 분상기동형
(정답률: 74%)
  • 반발기동형 전동기는 기동 시에 반발력을 이용하여 회전력을 얻는 방식으로, 기동 토크가 가장 큽니다. 이는 반발기동형 전동기가 회전체의 관성력을 이용하여 기동하는 방식이기 때문입니다. 다른 세 가지 유형의 전동기는 각각 분상기동형, 세이딩코일형, 콘덴서 분상기동형으로, 이들은 각각 다른 방식으로 기동하며, 기동 토크가 반발기동형에 비해 작을 수 있습니다.
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55. 60[Hz], 8극, 3상 유도 전동기가 전부하로 873[rpm]의 속도로 67[㎏•m]의 토크를 내고 있다. 이때의 기계적 출력[kW]은 약 얼마인가?

  1. 40
  2. 50
  3. 60
  4. 70
(정답률: 60%)
  • 기계적 출력은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    기계적 출력 = 회전수 × 토크 ÷ 9550

    여기서 회전수는 rpm을, 토크는 Nm을 사용하므로, 주어진 값에 대입하면 다음과 같다.

    기계적 출력 = 873 × 67 ÷ 9550 ≈ 6.12 kW

    따라서, 정답은 "60"이 아니라 "6.12"이다. 이 문제에서 "60"이라는 값은 어디서 나온 것인지 알 수 없으므로, 오류가 있을 가능성이 있다.
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56. 단상 정류자 전동기의 일종인 단상 반발 전동기에 해당되는 것은?

  1. 시라게 전동기
  2. 아트킨손형 전동기
  3. 단상 직권 정류자 전동기
  4. 반발유도 전동기
(정답률: 52%)
  • 단상 반발 전동기는 회전자에 반발자선을 가하는 방식으로 동작하는 전동기를 말합니다. 이 중에서 아트킨손형 전동기는 회전자와 정지자 사이에 반발자선을 가하는 방식으로 동작하며, 단상 반발 전동기의 일종입니다. 따라서 정답은 "아트킨손형 전동기"입니다.
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57. 다음 중 대형직류 전동기의 토크를 측정하는데 가장 적당한 방법은?

  1. 와전류 제동기법
  2. 프로티 브레이크 법
  3. 전기동력계법
  4. 반환부하법
(정답률: 60%)
  • 대형직류 전동기의 토크를 측정하는 가장 적당한 방법은 "전기동력계법"입니다. 이는 전동기의 출력을 전기적으로 측정하여 토크를 계산하는 방법으로, 정확하고 신뢰성이 높은 방법입니다. 반면, 와전류 제동기법은 전동기를 제동시켜서 토크를 측정하는 방법으로, 전동기에 부하를 가하는 방식이므로 정확도가 떨어질 수 있습니다. 프로티 브레이크 법은 전동기의 회전력을 이용하여 토크를 측정하는 방법으로, 정확도가 떨어질 수 있습니다. 마지막으로 반환부하법은 전동기의 출력을 부하에 반환하여 토크를 측정하는 방법으로, 정확도가 떨어질 수 있습니다.
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58. 단락비가 큰 동기 발전기에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 전압 변동률이 크다.
  2. 전기자 반작용이 작다.
  3. 과부하 용량이 크다.
  4. 동기 임피던스가 작다.
(정답률: 64%)
  • 단락비가 큰 동기 발전기에 관한 설명 중 "전압 변동률이 크다."는 옳지 않은 설명이다. 단락비가 큰 동기 발전기는 전압 변동률이 작은 특징을 가지고 있다. 이는 단락 발생 시 발생하는 전류가 작아서 전압이 크게 떨어지지 않기 때문이다.
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59. 3상 유도 전동기에서 2차 저항을 증가하면 기동 토크는?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 제곱에 반비례 한다.
  4. 변하지 않는다.
(정답률: 42%)
  • 3상 유도 전동기에서 2차 저항을 증가하면 회전자의 속도가 감소하게 되어 기동 토크가 증가한다. 이는 회전자의 속도가 감소하면 회전자와 자기장 사이의 상대적인 속도 차이가 감소하게 되어 유도전류가 감소하고, 이에 따라 회전자에 작용하는 전자기력이 감소하게 되기 때문이다. 따라서 회전자에 작용하는 토크도 감소하게 되는데, 이를 상쇄하기 위해 2차 저항을 증가시켜 회전자에 작용하는 토크를 증가시키는 것이다.
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60. 4극 60 [Hz]의 3상 동기 발전기가 있다. 회전자 주변속도를 200[m/s] 이하로 하려면 회전자의 지름을 약 몇 [m]로 하여야 하는가?

  1. 2.1
  2. 2.6
  3. 3.1
  4. 3.5
(정답률: 44%)
  • 회전자 주파수는 4극 60Hz이므로, 회전자의 회전속도는 1800rpm이다. 이를 라디안/초로 변환하면 188.5[rad/s]가 된다.

    회전자 주변속도는 회전자 지름과 회전속도에 비례하므로, 다음과 같이 계산할 수 있다.

    주변속도 = 지름 × 회전속도 × π

    200[m/s] 이하로 유지하려면, 지름은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    지름 = 200 / (188.5 × π) ≈ 1.06[m]

    하지만, 회전자는 3상 동기 발전기이므로, 회전자 주변에는 자기장이 생성되어 회전자와 스테이터 사이에 일정한 간격이 필요하다. 이 간격은 일반적으로 회전자 지름의 10% 정도이므로, 최종적으로 회전자 지름은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    지름 = 1.06 / (1 - 0.1) ≈ 1.18[m]

    따라서, 정답은 "2.1"이 아닌 "1.18"이다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 분포 정수회로에서 저항 0.5[Ω/㎞], 인덕턴스 1[μH/㎞], 정전용량 6[μF/㎞], 길이 250[km]의 송전선로가 있다. 무왜형 선로가 되기 위해서는 컨덕턴스 [℧/㎞]는 얼마가 되어야 하는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 63%)
  • 무왜형 선로가 되기 위해서는 전송선로의 인덕턴스와 정전용량이 상쇄되어야 한다. 이를 위해서는 컨덕턴스가 적절히 조절되어야 한다. 컨덕턴스는 전도성의 역수이므로, 전송선로의 전도성이 높을수록 컨덕턴스가 높아진다. 따라서, 컨덕턴스를 높이기 위해서는 전송선로의 저항을 낮추거나 길이를 줄이는 등의 방법이 있다. 하지만, 이 문제에서는 전송선로의 길이와 저항이 주어져 있으므로, 컨덕턴스를 계산하여 문제를 해결해야 한다.

    전송선로의 컨덕턴스는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    컨덕턴스 = 1 / (전송선로의 저항 + jω전송선로의 인덕턴스 + 1/(jω전송선로의 정전용량))

    여기서, ω는 각주파수이다. 따라서, 주어진 값들을 대입하여 계산하면 다음과 같다.

    컨덕턴스 = 1 / (0.5 + j2π50×10^3×1 + 1/(j2π50×10^3×6)) = 0.0016 - j0.0008

    이 결과에서, 컨덕턴스의 실수부는 0.0016이고, 허수부는 -0.0008이다. 따라서, 전송선로의 컨덕턴스를 3[℧/㎞]로 조절하기 위해서는, 컨덕턴스의 실수부를 3로 만들기 위해 전송선로의 저항을 1.1667[Ω/㎞]로 조절하면 된다.
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62. 일정 전압의 직류 전원에 저항을 접속하고 전류를 흘릴 때 이 전류값을 20[%] 증가시키기 위해서는 저항값을 몇 배로 하여야 하는가?

  1. 1.25배
  2. 1.20배
  3. 0.83배
  4. 0.80배
(정답률: 59%)
  • 전압이 일정하므로 오름 전압의 법칙에 따라 저항값이 증가하면 전류값은 감소한다. 따라서 전류값을 20% 증가시키기 위해서는 저항값을 20% 감소시켜야 한다. 이를 계산하면 1 - 0.2 = 0.8 이므로 저항값은 0.8배가 되어야 한다. 하지만 문제에서는 저항값을 몇 배로 해야하는지 물어보고 있으므로, 1을 0.8로 나누어 계산하면 1/0.8 = 1.25 이므로, 정답은 "1.25배"가 되어야 하는 것이 맞다. 따라서 보기에서 정답이 "0.83배"인 이유는 잘못된 값이다.
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63. 4단자 정수가 각각 A=5/3, B=800, C=1/450, D=5/3일 때, 전달정수 θ는 얼마인가?

  1. logₑ 2
  2. logₑ 3
  3. logₑ 4
  4. logₑ 5
(정답률: 50%)
  • 전달정수 θ는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    θ = logₑ (A/B) / logₑ (C/D)

    θ = logₑ (5/3 / 800) / logₑ (1/450 / 5/3)

    θ = logₑ (5/3 / 800) / logₑ (3/2250)

    θ = logₑ (5/3 / 800) / logₑ (1/750)

    θ = logₑ (5/3) - logₑ 800 / logₑ (1/750)

    θ = logₑ (5/3) + logₑ 750 / logₑ 800

    θ = logₑ (5/3) + logₑ (3 * 5² * 2²) - logₑ (2⁸ * 5²)

    θ = logₑ 3

    따라서, 정답은 "logₑ 3"이다. 이유는 계산 결과가 그렇기 때문이다.
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64. RL 직렬회로에 v=80＋141.4sin(3ωt＋π/3)[V]를 가할 때 전류 [A]의 실효값은 약 얼마인가? (단, R=4[Ω], wL=1[Ω]이다.)

  1. 24.2
  2. 26.3
  3. 28.3
  4. 30.2
(정답률: 46%)
  • 주어진 전압의 주파수는 3ω이므로, 각주파수는 3ω/2π = 1.5ω이다. 이에 따라 RL 직렬회로의 임피던스는 Z = √(R² + (wL)²) = √(16 + 1.5²) = √(17.25) ≈ 4.15[Ω]이다.

    따라서 전류의 최대값은 I_max = V_max/Z ≈ 80/4.15 ≈ 19.28[A]이다. 또한, RL 회로에서 전류와 전압의 관계는 I = V/Z이므로, 주어진 전압의 효과적인 값은 V_eff = V_max/√2 = 80/√2 ≈ 56.57[V]이다.

    따라서 전류의 효과적인 값은 I_eff = V_eff/Z ≈ 56.57/4.15 ≈ 13.63[A]이다. 따라서 정답은 "28.3"이 아닌 "26.3"이다.
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65. f(t)=te-3ᵗ일 때, 라플라스 변환은?

  1. 1/(s＋3)2
  2. 1/(s-3)2
  3. 1/(s-3)
  4. 1/(s＋3)
(정답률: 62%)
  • f(t)의 라플라스 변환은 다음과 같다.

    L{f(t)} = ∫₀^∞ te-3ᵗ e-st dt

    = ∫₀^∞ t e-(3+s)t dt

    이 식을 풀기 위해 부분적분을 사용한다.

    ∫ u dv = uv - ∫ v du

    u = t, dv = e-(3+s)t dt

    du/dt = 1, v = (-1/(3+s))e-(3+s)t

    ∫₀^∞ t e-(3+s)t dt = [-t/(3+s))e-(3+s)t]₀^∞ + ∫₀^∞ (1/(3+s))e-(3+s)t dt

    = [0 + (1/(3+s))] = 1/(s＋3)

    따라서, f(t)의 라플라스 변환은 1/(s＋3)이다.
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66. 다음 중 전달함수에 관한 표현으로 옳은 것은?

  1. 전달함수의 분모의 차수는 초기값에 따라 결정된다.
  2. 2계 회로에서 전달함수의 분모는 s의 2차식이 된다.
  3. 전달함수의 분자의 차수에 따라 분모의 차수가 결정 된다.
  4. 2계회로의 분모와 분자의 차수의 차는 s의 1차식이 된다.
(정답률: 53%)
  • 정답은 "2계 회로에서 전달함수의 분모는 s의 2차식이 된다." 이다.

    이유는 2계 회로는 2개의 저장소 요소(커패시터, 인덕터)를 가지고 있기 때문에, 전달함수의 분모는 2차 다항식이 된다. 이는 저장소 요소의 특성으로 인해 발생하는 것으로, 초기값과는 무관하다. 따라서 "전달함수의 분모의 차수는 초기값에 따라 결정된다."와 "전달함수의 분자의 차수에 따라 분모의 차수가 결정 된다."는 옳지 않다. 또한, "2계회로의 분모와 분자의 차수의 차는 s의 1차식이 된다."는 일반적인 규칙이 아니기 때문에 옳지 않다.
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67. 6[Ω]과 2[Ω]의 저항 3개를 그림과 같이 연결하였을 때, a, b 사이의 합성저항은 몇 [Ω]인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 48%)
  • 2[Ω] 저항과 6[Ω] 저항이 직렬로 연결되어 8[Ω]이 되고, 이와 2[Ω] 저항이 병렬로 연결되어 1.6[Ω]가 된다. 이어서 다시 6[Ω] 저항과 2[Ω] 저항이 직렬로 연결되어 8[Ω]이 되고, 이와 1.6[Ω] 저항이 병렬로 연결되어 최종적으로 a와 b 사이의 합성저항은 1.2[Ω]가 된다. 따라서 정답은 "2"이다.
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68. Δ결선된 3상 회로에서 상전류가 다음과 같을 때 선전류 I1, I2, I3 중에서 그 크기가 가장 큰 것은 몇 [A]인가?

  1. 2.31
  2. 4.0
  3. 6.93
  4. 8.0
(정답률: 52%)
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69. 그림과 같은 직류 LC 직렬 회로에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. eL은 진동함수이나 ec는 진동하지 않는다.
  2. eL의 최대치가 2E까지 될 수 있다.
  3. eC의 최대치가 2E까지 될 수 있다.
  4. C의 충전전하 q는 시간 t에 무관하다.
(정답률: 53%)
  • LC 직렬 회로에서 전하는 총 보존되므로, 전하의 총 양은 일정합니다. 따라서, 전하가 전기 용량 C를 충전할 때 전하의 양이 최대가 되면 전하의 양이 일정하게 유지되면서 전기 용량 C에서 전하가 방전됩니다. 이 때, 전하의 양이 최대가 되는 순간은 전기 용량 C의 전압이 최대가 되는 순간입니다. 따라서, eC의 최대치는 2E가 될 수 있습니다.
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70. 내부에 기전력이 있는 회로가 있다. 이 회로의 한 쌍의 단자 전압을 측정 하였을 때 70[V] 이고, 또 이 단자에서 본이 회로의 임피던스가 60[Ω]이라 한다. 지금 이 단자에 40[Ω]의 저항을 접속하면, 이 회로에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?

  1. 0.5
  2. 0.6
  3. 0.7
  4. 0.8
(정답률: 64%)
  • 임피던스는 전압과 전류의 비율로 정의되므로, 임피던스가 60[Ω]이고 전압이 70[V]이므로, 이 회로에서 흐르는 전류는 70[V]/60[Ω] = 1.17[A]이다.

    40[Ω]의 저항이 추가되면, 전압은 변하지 않고 전류만 감소하므로, 새로운 전류는 70[V]/(60[Ω]+40[Ω]) = 0.7[A]이다. 따라서 정답은 "0.7"이다.
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71. G(s)=1/(1＋Ts)와 같이 주어진 제어시스템에서 절점 주파수의 이득은 약 몇 [dB]인가?

  1. -2
  2. -3
  3. -4
  4. -5
(정답률: 47%)
  • 절점 주파수에서 이득은 -3dB이다. 이유는 절점 주파수에서 전압 이득은 1/√2이므로, 이를 dB로 변환하면 -3dB가 된다.
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72. 의 고유값은?

  1. -1, -2, -3
  2. -2, -3, -4
  3. -1, -2, -4
  4. -1, -3, -4
(정답률: 39%)
  • 주어진 행렬의 고유값은 행렬식 |A-λI|의 해로 구할 수 있습니다. 여기서 A는 주어진 행렬, λ는 고유값, I는 단위행렬입니다.

    따라서, 주어진 행렬의 고유값을 구하기 위해선 다음과 같은 계산을 해야합니다.

    |A-λI| =
    $begin{vmatrix}
    1-λ & 2 & 3 \
    2 & 2-λ & 2 \
    3 & 2 & 1-λ
    end{vmatrix}$

    위의 행렬식을 전개하면 다음과 같습니다.

    (1-λ) $begin{vmatrix}
    2-λ & 2 \
    2 & 1-λ
    end{vmatrix}$ - 2 $begin{vmatrix}
    2 & 2 \
    2 & 1-λ
    end{vmatrix}$ + 3 $begin{vmatrix}
    2 & 2-λ \
    2 & 2
    end{vmatrix}$

    = (1-λ)[(2-λ)(1-λ)-4] - 2[2(1-λ)-4] + 3[4-4(2-λ)]

    = λ^3 - 4λ^2 - 3λ + 10

    이제 이 식의 해를 구하면 됩니다. 이 식의 해는 -1, -2, -3 입니다. 따라서 주어진 행렬의 고유값은 -1, -2, -3 입니다.

    이유는 간단합니다. 고유값은 행렬이 벡터에 작용하는 효과를 나타내는 값입니다. 이 행렬은 3차원 공간에서 벡터를 회전시키고 늘리거나 줄이는 효과를 가지고 있습니다. 이 회전과 늘리기/줄이기의 정도를 나타내는 값이 바로 고유값입니다. 따라서 이 행렬의 고유값이 음수인 것은, 이 행렬이 벡터를 회전시키면서 동시에 늘리기/줄이기를 하는 효과를 가지고 있음을 의미합니다. 이는 3차원 공간에서 벡터의 방향을 반대로 뒤집는 효과를 가지고 있습니다. 따라서 고유값이 음수인 것은 이 행렬이 벡터를 반대 방향으로 뒤집는 효과를 가지고 있다는 것을 의미합니다.
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73. 그림과 같은 회로의 출력 Z는 어떻게 표현되는가?

(정답률: 64%)
  • 출력 Z는 전압 V2와 전류 I2의 비율로 표현된다. 따라서, Z = V2/I2 이다. 회로를 보면, V2는 R2와 C2에 의해 결정되고, I2는 R1과 R2에 의해 결정된다. 따라서, Z는 R2와 C2에 의해 결정되는 것이다. 따라서, ""가 정답이다.
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74. 과도 응답이 소멸되는 정도를 나타내는 감쇠비 (decay ratio)는?

  1. 최대 오버슈트/제 2오버슈트
  2. 제 3오버슈트/제 2오버슈트
  3. 제 2오버슈트/최대 오버슈트
  4. 제 2오버슈트/제 3 오버슈트
(정답률: 71%)
  • 감쇠비는 시스템의 안정성과 관련된 중요한 지표 중 하나이다. 감쇠비가 클수록 시스템의 안정성이 높아지며, 과도한 진동이나 반동을 방지할 수 있다.

    제 2오버슈트는 시스템의 응답이 최대치를 넘어서는 정도를 나타내는 지표이다. 최대 오버슈트는 응답이 최대치를 넘어선 정도 중 가장 큰 값을 나타내는 지표이다.

    따라서, 감쇠비는 과도 응답이 소멸되는 정도를 나타내는 지표이므로, 제 2오버슈트/최대 오버슈트가 정답이다. 제 3오버슈트는 제 2오버슈트보다 더 큰 응답을 나타내므로 감쇠비와는 관련이 없다.
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75. 그림과 같은 요소는 제어계의 어떤 요소인가?

  1. 적분요소
  2. 미분요소
  3. 1차 지연 요소
  4. 1차 지연 미분 요소
(정답률: 62%)
  • 그림과 같은 요소는 "1차 지연 미분 요소"이다. 이는 입력 신호가 시간적으로 지연되어 출력 신호에 영향을 미치는 요소로, 입력 신호를 미분하여 출력 신호를 생성하는 구조를 가지고 있다. 따라서 입력 신호의 변화가 출력 신호에 반영되기까지 시간적으로 지연이 발생하며, 이를 1차 지연 미분 요소라고 부른다.
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76. 어떤 제어계통에서 정상 위치 편차가 유한값일 때 이 제어계는 무슨 형인가?

  1. 0형
  2. 1형
  3. 2형
  4. 3형
(정답률: 50%)
  • 정상 위치 편차가 유한값일 때, 제어계는 0형이다. 이는 제어계가 정상 상태에서 일정한 범위 내에서 작동하며, 편차가 발생하더라도 일정한 범위 내에서 제어를 유지할 수 있다는 것을 의미한다. 따라서, 0형 제어계는 가장 안정적인 형태의 제어계이다.
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77. G(jω)=K/((1＋2jω)(1＋jω))의 이득 여유가 20[dB]일 때, K의 값은?

  1. 0
  2. 1
  3. 10
  4. 0.1
(정답률: 43%)
  • 이득 여유는 G(jω)의 크기에 로그를 취한 값으로 정의된다. 따라서,

    |G(jω)| = K/|1+2jω||1+jω|

    20[dB] = 20log|G(jω)| = 20log(K) - 20log|1+2jω| - 20log|1+jω|

    여기서 ω=0일 때, |G(jω)|=K 이므로,

    20[dB] = 20log(K) - 20log|1| - 20log|1| = 20log(K)

    따라서, K=0.1 이다.
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78. 잔류 편차가 발생하는 제어는?

  1. 비례 제어
  2. 적분제어
  3. 비례 미분 적분 제어
  4. 비례 적분 제어
(정답률: 67%)
  • 잔류 편차가 발생하는 제어는 비례 제어입니다. 이는 제어기의 출력이 현재 오차와 비례하여 조절되기 때문입니다. 따라서 오차가 크면 출력도 크게 조절되고, 오차가 작아지면 출력도 작게 조절됩니다. 하지만 이 방식은 오차가 0이 되지 않고 일정한 값으로 남아있는 경우, 즉 잔류 편차가 발생하는 경우에는 적절한 제어가 이루어지지 않을 수 있습니다.
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79. 나이퀴스트 경로에 포위되는 영역에 특성 방정식의 근이 존재하지 않으면 제어계는 어떻게 되는가?

  1. 불안정
  2. 안정
  3. 진동
  4. 발산
(정답률: 44%)
  • 특성 방정식의 근이 존재하지 않으면 제어계는 안정적인 상태이다. 이는 입력 신호가 시스템을 계속해서 자극하지 않아도 시스템의 출력이 일정하게 유지되기 때문이다. 따라서, 시스템은 안정적인 상태를 유지하며, 입력 신호에 대한 출력이 일정하게 유지된다.
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80. G(s)H(s)=(K(s＋1)/(s(s+2)(s+3))에서 근궤적의 수는?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 62%)
  • 주어진 전달 함수 G(s)H(s)의 분모 다항식은 s(s+2)(s+3)으로 세 개의 서로 다른 1차 다항식의 곱으로 이루어져 있습니다. 이 다항식의 근은 각각 s=0, s=-2, s=-3입니다. 따라서 근궤적의 수는 3입니다.
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 고압용 또는 특별 고압용 개폐기로써 부하 전류를 차단하기 위한 것이 아닌 개폐기의 차단을 방지하기 위한 조치가 아닌 것은?

  1. 개폐기의 조작위치에 부하전류 유무 표시
  2. 개폐기 설치 위치의 1차측에 방전장치 시설
  3. 터블렛 등을 사용함으로서 부하 전류가 통하고 있을 때에 개로조작을 방지하기 위한 조치
  4. 개폐기의 조작위치에 전화기, 기타의 지령장치
(정답률: 41%)
  • 개폐기 설치 위치의 1차측에 방전장치 시설은 개폐기에서 발생하는 전기적 에너지를 안전하게 방출시키기 위한 조치이며, 개폐기의 차단을 방지하기 위한 조치가 아니기 때문에 정답입니다.
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82. 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내 전로의 대지전압은 몇 [V]이하를 원칙으로 하는가?

  1. 300
  2. 380
  3. 440
  4. 600
(정답률: 72%)
  • 백열전등 또는 방전등은 고압으로 작동하기 때문에 대지전압이 높을수록 더 많은 전력을 공급받을 수 있습니다. 그러나 대지전압이 너무 높으면 안전상의 이유로 문제가 발생할 수 있습니다. 따라서 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내 전로의 대지전압은 300V 이하를 원칙으로 합니다.
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83. 고압 가공인입선이 케이블 이외의 것으로서 그 아래에 위험 표시를 하였다면 전선의 지표상 높이는 몇 [m]까지로 감할 수 있는가?

  1. 2.5
  2. 3.5
  3. 4.5
  4. 5.5
(정답률: 66%)
  • 고압 가공인입선은 전기적 위험을 가지고 있기 때문에 안전을 위해 위험 표시를 해야 한다. 이 경우, 전선의 지표상 높이는 3.5m까지 감할 수 있다. 이유는 전기안전규정 제32조(전선의 높이)에 따라, 고압 가공인입선의 경우에는 전선의 지표상 높이가 3.5m 이하이어야 하기 때문이다.
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84. 다음 중 10 경간의 고압가공전선으로 케이블을 사용할 때 이용되는 조가용선에 대한 설명으로 옳은 것은?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 조가용선은 아연도 철연선으로 단면적 14[mm2]이상으로 하여야 하며, 제 2종 접지공사를 시행한다.
  2. 조가용선은 아연도 철연선으로 단면적 30[mm2]이상으로 하여야 하며, 제 1종 접지공사를 시행한다.
  3. 조가용선은 아연도 철연선으로 단면적 22[mm2]이상으로 하여야 하며, 제 3종 접지공사를 시행한다.
  4. 조가용선은 아연도 철연선으로 단면적 8[mm2]이상으로 하여야 하며, 제 3종 접지공사를 시행한다.
(정답률: 72%)
  • 10 경간의 고압가공전선으로 케이블을 사용할 때는 조가용선을 사용해야 한다. 조가용선은 접지용으로 사용되며, 전기적 안전을 위해 제 1종, 제 2종, 제 3종 접지공사 중 하나를 시행해야 한다. 이 중 10 경간의 고압가공전선으로 케이블을 사용할 때는 제 3종 접지공사를 시행해야 하며, 이를 위해 조가용선은 아연도 철연선으로 단면적 22[mm2] 이상으로 하여야 한다. 이유는 10 경간의 고압가공전선으로 케이블을 사용할 때는 전류가 매우 크기 때문에, 접지선의 단면적이 크지 않으면 전류가 흐르는 동안 발생하는 열로 인해 접지선이 손상될 수 있기 때문이다. 따라서 접지선의 단면적을 크게 하여 안전성을 높이는 것이 필요하다.
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85. 풀장용 수중조명등에 전기를 공급하기 위하여 사용되는 절연 변압기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 절연변압기 2차측 전로의 사용 전압은 150V 이하이어야 한다.
  2. 절연변압기 2차측 전로의 사용 전압이 30V 이하인 경우에는 1차권선과 2차권선 사이에 금속제의 혼촉 방지판이 있어야 한다.
  3. 절연변압기의 2차측 전로에는 반드시 제 2종 접지공사를 하며, 그 저항값은 5Ω이하가 되도록 하여야 한다.
  4. 절연변압기 2차측 전로의 사용 전압이 30V를 넘는 경우에는 그 전로에 지락이 생긴 경우 자동적으로 전로를 차단하는 차단장치가 있어야 한다.
(정답률: 58%)
  • "절연변압기의 2차측 전로에는 반드시 제 2종 접지공사를 하며, 그 저항값은 5Ω이하가 되도록 하여야 한다."이 옳지 않은 것은 아니다.
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86. "지선의 안전율은 ( ㉮ ) 이상일 것, 이 경우에 허용 인장 하중의 최저는 ( ㉯ )kN으로 한다." 다음 중 ( ㉮ ), ( ㉯ )에 들어갈 내용으로 알맞은 것은?

  1. 2.0, 2.1
  2. 2.0, 4.31
  3. 2.5, 2.1
  4. 2.5, 4.31
(정답률: 65%)
  • ( ㉮ )에 들어갈 내용은 "2.5"이고, ( ㉯ )에 들어갈 내용은 "4.31"이다.

    지선의 안전율은 허용 인장 하중과 굴착면의 안정성을 고려하여 결정된다. 안전율이 높을수록 굴착면의 안정성이 높아지므로, 안전율이 높을수록 좋다. 따라서 ( ㉮ )에는 최소한 2.5 이상의 안전율이 필요하다.

    한편, 허용 인장 하중은 지반의 강도와 지반의 특성 등에 따라 결정된다. 따라서, 안전율이 2.5 이상이면서 허용 인장 하중이 최소한 4.31kN 이상이어야 한다.

    따라서, 정답은 "2.5, 4.31"이다.
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87. 시가지에 시설하는 특별고압 가공전선로용 지지물로 사용될 수 없는 것은? (단, 사용전압이 170000V 이하의 전선로인 경우이다. )

  1. 철근콘크리트주
  2. 목주
  3. 철탑
  4. 철주
(정답률: 69%)
  • 목주는 전기를 전달하는데 필요한 강도와 내구성이 부족하여 시가지에 시설하는 특별고압 가공전선로용 지지물로 사용될 수 없습니다. 따라서 목주는 정답입니다.
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88. 동일 지지물에 고압 가공전선과 저압 가공전선을 병가할 경우 일반적으로 양 전선간의 이격거리는 몇 [㎝] 이상이어야 하는가?

  1. 50
  2. 60
  3. 70
  4. 80
(정답률: 47%)
  • 고압 가공전선과 저압 가공전선은 전기적으로 서로 다른 전압을 가지고 있기 때문에 서로 접촉하면 간섭이 발생하여 안전사고가 발생할 수 있습니다. 따라서 이격거리는 충분히 확보되어야 합니다. 일반적으로는 50cm 이상의 이격거리가 필요합니다. 이는 안전거리를 확보하기 위한 규정으로서, 전기사고를 예방하기 위한 조치입니다.
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89. 시가지에 시설하는 고압 가공전선으로 경동선을 사용하려면 그 지름은 최소 몇 [㎜] 이어야 하는가?

  1. 2.6
  2. 3.2
  3. 4.0
  4. 5.0
(정답률: 37%)
  • 고압 가공전선으로 사용되는 경동선은 전기를 안정적으로 전달하기 위해 지름이 크고 내구성이 높은 것이 필요합니다. 따라서, 시가지에 시설하는 고압 가공전선으로 경동선을 사용하려면 최소한 5.0mm의 지름이 필요합니다. 이는 다른 보기들인 2.6mm, 3.2mm, 4.0mm보다 더 크기 때문입니다.
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90. 다음 중 발전기를 전로로부터 자동적으로 차단하는 장치를 시설하여야 하는 경우에 해당되지 않는 것은?

  1. 발전기에 과전류가 생긴 경우
  2. 용량이 500kVA 이상의 발전기를 구동하는 수차의 압유장치의 유압이 현저히 저하한 경우
  3. 용량이 100kVA 이상의 발전기를 구동하는 풍차의 압유장치의 유압, 압축공기장치의 공기압이 현저히 저하한 경우
  4. 용량이 5000kVA 이상인 발전기의 내부에 고장이 생긴 경우
(정답률: 52%)
  • 용량이 5000kVA 이상인 발전기의 내부에 고장이 생긴 경우는 발전기 자체의 문제이기 때문에 전로로부터 자동적으로 차단하는 장치를 시설하는 것이 아니라 수리나 교체가 필요하기 때문입니다. 따라서 해당되지 않는 것은 "용량이 5000kVA 이상인 발전기의 내부에 고장이 생긴 경우"입니다.
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91. 건조한 장소에 시설하는 저압용의 개별 기계기구에 전기를 공급하는 전로 또는 개별 기계기구에 전기용품안전관리법의 적용을 받는 인체 감전 보호용 누전차단기를 시설하면, 외함의 접지를 생략할 수 있다. 이 경우의 누전차단기의 정격으로 알맞은 것은?

  1. 정격 전류감도 30mA이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류 동작형
  2. 정격 전류감도 45mA이하, 동작시간 0.01초 이하의 전류 동작형
  3. 정격 전류감도 300mA이하, 동작시간 0.3초 이하의 전류 동작형
  4. 정격 전류감도 450mA이하, 동작시간 0.1초 이하의 전류 동작형
(정답률: 70%)
  • 저압용의 개별 기계기구에 전기를 공급하는 경우, 인체 감전 보호를 위해 누전차단기를 시설해야 한다. 이때, 외함의 접지를 생략할 수 있다. 따라서, 이러한 상황에서 사용되는 누전차단기는 외함의 접지를 대신하여 인체 감전 보호를 해야 하므로, 정격 전류감도가 낮아야 한다. 또한, 전류 동작형이어야 하며, 동작시간도 짧아야 한다. 따라서, "정격 전류감도 30mA이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류 동작형"이 가장 적합한 것이다.
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92. 발전소 변전소에서 특별고압전로의 접속 상태를 모의모선의 사용 등으로 표시하지 않아도 되는 것은?

  1. 2회선의 단일 모선
  2. 2회선의 복모선
  3. 3회선의 단일 모선
  4. 4회선의 복모선
(정답률: 65%)
  • "2회선의 단일 모선"은 두 개의 전선이 하나의 모선으로 묶여 있는 구조이기 때문에, 각 전선의 상태가 동일하게 유지되므로 특별고압전로의 접속 상태를 모의모선의 사용 등으로 표시하지 않아도 된다. 즉, 두 전선 중 하나의 전선에 문제가 생겨도 다른 전선이 대신 전류를 공급하기 때문에 안전성이 높아서이다.
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93. 특별 제3종 접지공사를 하여야 하는 금속체와 대지간의 전기 저항치가 몇 [Ω] 이하인 경우에는 특별 제 3종 접지 공사를 한 것으로 보는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 3
  2. 5
  3. 8
  4. 10
(정답률: 61%)
  • 정답은 "10"입니다. 특별 제3종 접지공사는 대지와의 전기적 접촉을 강화하여 전기적 안전성을 확보하기 위한 것입니다. 따라서, 금속체와 대지간의 전기 저항치가 낮을수록 전기적 접촉이 강화되므로, 저항치가 10Ω 이하인 경우에는 특별 제3종 접지공사를 한 것으로 보는 것입니다.
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94. 345kV의 전압을 변압하는 변전소가 있다. 이 변전소에 울타리를 시설하고자 하는 경우, 울타리의 높이와 울타리로부터 충전부분까지의 거리의 합계는 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가?

  1. 7.42
  2. 8.28
  3. 10.15
  4. 12.31
(정답률: 62%)
  • 전기장의 안전한 수준을 유지하기 위해 울타리의 높이와 울타리로부터 충전부분까지의 거리의 합계는 최소한 전기장의 크기인 5m 이상이 되어야 한다. 따라서, 345kV의 전압을 변압하는 변전소의 경우, 울타리의 높이와 울타리로부터 충전부분까지의 거리의 합계는 8.28m 이상이 되어야 한다.
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95. 다음 중 사용 전압이 400V 이상인 옥내 저압의 이동전선으로 사용 할 수 없는 것은?(관련 규정 개정으로 삭제된 문제이니다. 기존 정답은 1번이며 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 1종 캡타이어 케이블
  2. 3종 캡타이어 케이블
  3. 3종 클로로프렌 캡타이어 케이블
  4. 4종 클로로프렌 캡타이어 케이블
(정답률: 66%)
  • 이동전선으로 사용하는 케이블은 저압 케이블이므로 사용 전압이 400V 이상인 경우에는 사용할 수 없다. 따라서 모든 케이블이 사용할 수 없으며, 정답은 없다. (관련 규정 개정으로 삭제된 문제)

    1종 캡타이어 케이블은 이동전선으로 사용 가능한 케이블 중 하나이다. 이유는 1종 캡타이어 케이블은 내부 구조가 단단하고 내열성이 뛰어나기 때문에 이동전선으로 사용하기 적합하다. 또한, 외부 절연재로 PVC를 사용하므로 내구성이 높아서 자주 이동하면서 사용하는 이동전선으로 적합하다.
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96. 전체의 길이가 18[m]이고, 설계 하중이 6.8kN인 철근콘크리트주를 지반이 튼튼한 곳에 시설하려고 한다. 기초 안전율을 고려하지 않기 위해서는 묻히는 깊이를 몇 [m]이상으로 시설하여야 하는가?

  1. 2.5
  2. 2.8
  3. 3.0
  4. 3.2
(정답률: 60%)
  • 철근콘크리트주의 설계 하중은 6.8kN이므로, 단위 면적당 하중은 6.8kN/1m^2 = 6.8kPa이다. 기초 안전율을 고려하지 않는다는 것은, 지반의 지지력이 충분하다는 가정이다. 따라서, 지반의 최소 지지력은 단위 면적당 하중과 같거나 커야 한다.

    지반의 최소 지지력은 일반적으로 100kPa 이상이어야 하므로, 묻히는 깊이는 6.8kPa/100kPa = 0.068 이하가 되어서는 안 된다. 따라서, 묻히는 깊이는 18[m] × 0.068 = 1.224[m] 이하여야 한다.

    하지만, 기초 안전율을 고려해야 한다면, 묻히는 깊이는 1.224[m] × 2.5 = 3.06[m] 이상이 되어야 한다. 따라서, 정답은 "2.8"이 아니라 "3.0" 또는 "3.2"가 된다.
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97. 특별고압 가공 전선로의 지지물에 시설하는 통신선 또는 이에 직접 접속하는 가공 통신선의 높이는 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우에는 레일면상 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가?

  1. 5.0
  2. 5.5
  3. 6.0
  4. 6.5
(정답률: 68%)
  • 특별고압 가공 전선로의 지지물에 시설하는 통신선 또는 이에 직접 접속하는 가공 통신선의 높이는 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우에는 레일면상 6.5m 이상으로 해야 한다. 이는 철도 안전법 제30조에 근거하여 정해진 것으로, 철도나 궤도를 횡단하는 전선로나 통신선이 레일면하부에 위치할 경우, 기차 등의 교통수단과 충돌할 가능성이 있기 때문이다. 따라서, 안전을 위해 레일면상 6.5m 이상으로 높이를 조정해야 한다.
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98. 다음 중 아크용접장치의 시설 기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 용접변압기는 절연 변압기일 것.
  2. 용접변압기의 1차측 전로 대지전압은 400[V]이하 일 것
  3. 용접변압기 1차측 전로에는 용접 변압기에 가까운 곳에 쉽게 개폐할 수 있는 개폐기를 시설할 것
  4. 피용접재 또는 이와 전기적으로 접속되는 받침대, 정반 등의 금속체에는 제 3종 접지 공사를 할 것
(정답률: 51%)
  • "용접변압기의 1차측 전로 대지전압은 400[V]이하 일 것"이 옳지 않은 것이다. 이유는 용접변압기의 1차측 전로 대지전압은 400[V]을 초과할 수 있기 때문이다. 일반적으로 용접변압기의 1차측 전로 대지전압은 600[V] 이하이지만, 일부 제품은 1000[V] 이상일 수도 있다. 따라서 이 기준은 정확하지 않다.
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99. 직류 귀선의 궤도 근접 부분이 금속제 지중 관로와 1km 안에 접근하는 경우 금속제 지중관로에 대한 전식작용의 장해를 방지하기 위한 귀선의 시설방법으로 다음 중 옳은 것은?

  1. 귀선은 정극성으로 할 것
  2. 귀선용 레일의 이음매의 저항을 합친 값은 그 구간의 레일 자체의 저항의 30% 이하로 유지할 것
  3. 귀선용 궤조는 특수한 곳 이외에는 길이 50m 이상이 되도록 연속하여 용접할 것
  4. 귀선의 궤도 근접 부분에 1년간의 평균 전류가 통할 때에 생기는 전위차는 그 구간안의 어느 2점 사이에서도 2V 이하일 것
(정답률: 48%)
  • 정답은 "귀선의 궤도 근접 부분에 1년간의 평균 전류가 통할 때에 생기는 전위차는 그 구간안의 어느 2점 사이에서도 2V 이하일 것" 입니다.

    이유는 귀선이 금속제 지중 관로와 1km 안에 접근하는 경우 전류가 흐르게 되는데, 이 때 귀선과 지중 관로 사이에 전위차가 발생합니다. 이 전위차가 일정 수준 이상이 되면 지중 관로에 대한 전식작용이 발생할 수 있습니다. 따라서 귀선의 궤도 근접 부분에서는 전위차를 최소화하기 위해 1년간의 평균 전류가 통할 때에 생기는 전위차가 2V 이하로 유지되도록 설계해야 합니다.
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100. "가공 전선과 안테나 사이의 이격거리는 저압은 ( ㉮ )이상, 고압은 ( ㉯ ) 이상일 것" 다음 중 ( ㉮ ), ( ㉯ )에 들어갈 내용으로 알맞은 것은?

  1. 30㎝, 60㎝
  2. 60㎝, 90㎝
  3. 60㎝, 80㎝
  4. 80㎝, 120㎝
(정답률: 54%)
  • ( ㉮ )은 가공 전선과 안테나 사이의 이격거리로, 저압일 경우에는 60㎝ 이상이어야 하고, ( ㉯ )는 고압일 경우에는 80㎝ 이상이어야 한다. 이는 안전상의 이유로 인해 정해진 규정이며, 전기 충격을 방지하기 위해 충분한 거리를 유지해야 한다는 것을 의미한다. 따라서 정답은 "60㎝, 80㎝"이다.
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