전기기사 필기 기출문제복원 (2009-05-10)

전기기사 2009-05-10 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전기기사 2009-05-10 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전기기사
(2009-05-10 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 단면적 s[m2], 단위 길이에 대한 권수가 n[회/m]인 무한히 긴 솔레노이드와 단위 길이당의 자기인덕턴스[H/m]는 어떻게 표현되는가?

  1. μ·s·n
  2. μ·s·n2
  3. μ·s2·n2
  4. μ·s2·n
(정답률: 83%)
  • 무한히 긴 솔레노이드의 자기인덕턴스 $L$은 투자율 $\mu$, 단면적 $s$, 단위 길이당 권수 $n$의 제곱에 비례하는 성질을 가집니다.
    ① [기본 공식] $L = \mu s n^2$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $\mu s n^2$
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2. 다음 설명 중 잘못된 것은?

  1. 초전도체는 임계온도 이하에서 완전 반자성을 나타낸다.
  2. 자화의 세기는 단위 면적당의 자기 모멘트이다.
  3. 상자성체에서 자극 N극을 접근시키면 S극이 유도된다.
  4. 니켈, 코발트 등은 강자성체에 속한다.
(정답률: 62%)
  • 자화의 세기는 단위 면적이 아니라 단위 체적당 자기 모멘트를 의미합니다.
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3. 정전계와 반대방향으로 전하를 2m 이동시키는데 240J의 에너지가 소모되었다. 이 두 점 사이의 전위치가 60v 이면, 전하의 전기량은 몇 [C]인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 8
(정답률: 47%)
  • 전하를 전위차가 있는 두 점 사이로 이동시킬 때 필요한 에너지(일)는 전하량과 전위차의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = qV$
    ② [숫자 대입] $240 = q \times 60$
    ③ [최종 결과] $q = 4$
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4. 그림과 같이 무한히 긴 두 개의 직선상 도선이 1m 간격으로 나란히 놓여 있을 때 도선 ①에 4A, 도선 ②에 8A가 흐르고 있을 때 두 선간 중앙점 P에 있어서의 자계의 세기는 몇 [A/m]인가? (단, 지면의 아래쪽에서 위쪽으로 향하는 방향을 점 (＋)으로 한다.)

  1. 4/π
  2. 12/π
  3. -(4/π)
  4. -(5/π)
(정답률: 56%)
  • 무한 직선 도선에 의한 자계 세기 공식을 사용하며, 중앙점 P에서의 자계는 두 도선에 의한 자계의 벡터 합으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{I}{2\pi a}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{8}{2\pi \times 0.5} - \frac{4}{2\pi \times 0.5} = \frac{8}{\pi} - \frac{4}{\pi}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{4}{\pi}$
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5. 코일 A 및 코일 B가 있다. 코일 A의 전류가 1/30초간에 10[A] 변화할 때 코일 B에 10[V]의 기전력을 유도한다고 한다. 이때의 상호 인덕턴스는 몇 [H]인가?

  1. 1/0.3
  2. 1/3
  3. 1/30
  4. 1/300
(정답률: 68%)
  • 상호 인덕턴스에 의해 유도되는 기전력 공식을 사용하여 상호 인덕턴스 $M$을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $e = M \frac{di}{dt}$
    ② [숫자 대입] $10 = M \frac{10}{1/30}$
    ③ [최종 결과] $M = \frac{1}{30}\text{H}$
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6. 비유전율 ℇs=80, 비투자율 μs=1인 전자파의 고유 임피던스는 약 몇 [Ω]인가?

  1. 21Ω
  2. 42Ω
  3. 80Ω
  4. 160Ω
(정답률: 77%)
  • 전자파의 고유 임피던스는 매질의 투자율과 유전율의 비의 제곱근으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $Z_0 = \sqrt{\frac{\mu_0 \mu_s}{\epsilon_0 \epsilon_s}} = 377 \sqrt{\frac{\mu_s}{\epsilon_s}}$
    ② [숫자 대입] $Z_0 = 377 \sqrt{\frac{1}{80}}$
    ③ [최종 결과] $Z_0 = 42.14\text{ }\Omega$
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7. 다음 중 강자성체가 아닌 것은?

  1. 코발트
  2. 니켈
  3. 철
  4. 구리
(정답률: 76%)
  • 강자성체는 외부 자기장에 의해 강하게 자화되는 물질로, 대표적으로 철, 니켈, 코발트는 강자성체에 해당합니다. 구리는 이에 해당하지 않습니다.

    오답 노트
    코발트, 니켈, 철: 대표적인 강자성체
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8. 직교하는 도체평면과 점전하 사이에는 몇 개의 영상전하가 존재하는가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 57%)
  • 직교하는 두 도체평면 사이에 점전하가 있을 경우, 경계 조건을 만족시키기 위해 총 3개의 영상전하가 필요합니다.
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9. 그림에서 질량 m[㎏], 전기량 q[C]인 대전입자가 속도v[m/s]로 지면에 수직인 균등자장 B[Wb/m3]에 들어올 때, 입자는 원운동을 시작한다. 이 원운동의 각속도 ω는 몇 [rad/sec]인가?

  1. ω=(qB)/(2πm)
  2. ω=(qB)/m
  3. ω=(2πm)/(qB)
  4. ω=mqB
(정답률: 40%)
  • 균등자장 내에서 수직으로 진입한 전하가 받는 로런츠 힘이 원운동의 구심력으로 작용하는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $mr\omega^{2} = Bqr\omega$
    ② [숫자 대입] $\omega = \frac{Bqr}{mr}$
    ③ [최종 결과] $\omega = \frac{qB}{m}$
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10. 콘덴서의 내압 및 정전용량이 각각 1000V-2μF, 700V-3μF, 600V-4μF, 300V-8μF이다. 이 콘덴서를 직렬로 연결 할 때, 양단에 인가되는 전압을 상승시키면 제일 먼저 절연이 파괴되는 콘덴서는?

  1. 1000V-2μF
  2. 700V-3μF
  3. 600V-4μF
  4. 300V-8μF
(정답률: 80%)
  • 콘덴서가 직렬로 연결된 경우, 각 콘덴서에 걸리는 전압은 정전용량에 반비례합니다. 따라서 내압과 정전용량의 곱($$V \times C$$)이 가장 작은 콘덴서가 자신의 내압 한계에 가장 먼저 도달하여 절연이 파괴됩니다.
    ① [기본 공식] $P = V \times C$
    ② [숫자 대입] $1000 \times 2 = 2000, 700 \times 3 = 2100, 600 \times 4 = 2400, 300 \times 8 = 2400$
    ③ [최종 결과] $2000$ (최솟값) 이므로 1000V-2μF가 가장 먼저 파괴됩니다.
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11. 압전기 현상에서 분극이 응력에 수직한 방향으로 발생하는 효과는?

  1. 종효과
  2. 횡효과
  3. 역효과
  4. 직접효과
(정답률: 76%)
  • 압전기 현상에서 가해준 응력의 방향과 분극이 발생하는 방향이 서로 수직인 경우를 횡효과라고 합니다.
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12. 다음 중 기자력에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전기회로의 기전력에 대응한다.
  2. 코일에 전류를 흘렸을 때 전류 밀도와 코일의 권수의 곱의 크기와 같다.
  3. 자기회로의 자기저항과 자속의 곱과 동일하다.
  4. SI 단위는 암페어[A]이다.
(정답률: 64%)
  • 기자력은 자기회로에서 자속을 발생시키는 힘으로, 코일의 권수와 흐르는 전류의 곱으로 결정됩니다. 따라서 전류 밀도가 아닌 전류의 크기를 곱해야 합니다.
    ① [기본 공식] $F = N I$
    ② [숫자 대입] $F = N I = R_{m} \Phi$
    ③ [최종 결과] $F [\text{AT}]$
    코일에 전류를 흘렸을 때 전류 밀도와 코일의 권수의 곱의 크기와 같다는 설명은 틀린 내용입니다.
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13. 도체나 반도체에 전류를 흘리고, 이것과 직각방향으로 자계를 가하면 이 두 방향과 직각방향으로 기전력이 생기는 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 핀치효과
  2. 볼타효과
  3. 압전효과
  4. 홀효과
(정답률: 69%)
  • 전류가 흐르는 도체에 수직 방향으로 자계를 가했을 때, 두 방향에 모두 수직인 방향으로 기전력이 발생하는 현상을 홀효과라고 합니다.

    오답 노트
    핀치효과: 평행 전류 간의 흡인력으로 전류 중심이 수축하는 현상
    볼타효과: 서로 다른 두 금속 접촉 후 분리 시 대전되는 성질
    압전효과: 기계적 에너지를 전기적 에너지로 변환하는 현상
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14. 200[V], 30[W]인 백열전구와 200[V], 60[W]인 백열전구를 직렬로 접속하고, 200[V]의 전압을 인가하였을 때 어느 전구가 더 어두운가? (단, 전구의 밝기는 소비전력에 비례한다.)

  1. 둘 다 같다.
  2. 30[W] 전구가 60[W] 전구보다 더 어둡다.
  3. 60[W] 전구가 30[W] 전구보다 더 어둡다.
  4. 비교할 수 없다.
(정답률: 70%)
  • 전구의 밝기는 소비전력에 비례하며, 직렬 연결 시에는 저항이 큰 전구에서 더 많은 전압 강하가 일어나 소비전력이 커집니다. 먼저 각 전구의 저항을 구한 뒤, 직렬 회로의 공통 전류를 이용해 실제 소비전력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{V^{2}}{P}$ , $$P = I^{2}R$$
    ② [숫자 대입] $R_{30} = \frac{200^{2}}{30} = 1333\Omega$ , $$R_{60} = \frac{200^{2}}{60} = 667\Omega$$
    $$I = \frac{200}{1333 + 667} = 0.1\text{ A}$$
    $P_{30} = 0.1^{2} \times 1333 = 13.33\text{ W}$ , $P_{60} = 0.1^{2} \times 667 = 6.67\text{ W}$
    ③ [최종 결과] $P_{60} < P_{30}$
    따라서 60W 전구가 30W 전구보다 더 어둡습니다.
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15. 10㎜의 지름을 가진 동선에 50A의 전류가 흐를 때, 단위 시간에 동선의 단면을 통과하는 전자의 수는 약 몇 개인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 7.85×1016
  2. 20.45×1015
  3. 31.25×1019
  4. 50×1019
(정답률: 66%)
  • 전류의 정의에 따라 단위 시간($1 \text{s}$) 동안 흐르는 전하량 $Q$는 $It$이며, 이는 전자의 개수 $n$과 기본 전하량 $e$의 곱과 같습니다.
    ① $n = \frac{I \times t}{e}$
    ② $n = \frac{50 \times 1}{1.602 \times 10^{-19}}$
    ③ $n = 31.25 \times 10^{19}$
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16. 전계의 실효치가 377V/m인 평면전자파가 진공을 진행하고 있다. 이때 이 전자파에 수직되는 방향으로 설치된 단면적 10m2의 센서로 전자파의 전력을 측정하려고 한다. 센서가 1W의 전력을 측정하였을 때 1mA의 전류를 외부로 흘려준다면 전자파의 전력을 측정했을 때 외부로 흘려주는 전류는 몇 [mA]인가?

  1. 3.77mA
  2. 37.7mA
  3. 377mA
  4. 3770mA
(정답률: 41%)
  • 진공 중 전자파의 전력 밀도 $P$는 전계의 세기 $E$와 진공의 고유 임피던스 $120 \pi \approx 377 \Omega$를 이용하여 구할 수 있으며, 전체 전력 $W$는 전력 밀도에 단면적 $S$를 곱해 계산합니다.
    ① $W = \frac{E^2}{377} \times S$
    ② $W = \frac{377^2}{377} \times 10$
    ③ $W = 3770$
    전력 $1 \text{W}$당 $1 \text{mA}$의 전류를 흘려주므로, 최종 전류는 $3770 \text{mA}$가 됩니다.
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17. 정전용량이 1[μF]인 공기콘덴서가 있다. 이 콘덴서 판 간의 1/2인 두께를 갖고, 비유전율 ℇr=2인 유전체를 그 콘덴서의 한 전극면에 접촉하여 넣었을 때, 전체의 정전용량은 몇[μF]이 되는가?

  1. 2μF
  2. 1/2μF
  3. 4/3μF
  4. 5/3μF
(정답률: 76%)
  • 유전체가 부분적으로 채워진 콘덴서는 서로 다른 유전율을 가진 두 개의 콘덴서가 직렬로 연결된 것과 같습니다. 기존 공기콘덴서의 정전용량을 $C$라 할 때, 두께가 $d/2$인 공기층과 비유전율 $\epsilon_r=2$인 유전체층의 합성 용량을 구합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{\epsilon_0 \frac{S}{d/2}} + \frac{1}{\epsilon_r \epsilon_0 \frac{S}{d/2}} = \frac{1}{2C} + \frac{1}{2\epsilon_r C}$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{C_{total}} = \frac{1}{2 \times 1} + \frac{1}{2 \times 2 \times 1} = \frac{1}{2} + \frac{1}{4} = \frac{3}{4}$
    ③ [최종 결과] $C_{total} = \frac{4}{3}\mu F$
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18. 전류 4π[A]가 흐르고 있는 무한직선도체에 의해 자계가 4[A/m]인 점은 직선도체로부터 거리가 몇 [m]인가?

  1. 0.5m
  2. 1m
  3. 3m
  4. 4m
(정답률: 65%)
  • 무한직선도체에 의한 자계의 세기 공식을 이용하여 도체로부터의 거리 $r$을 산출합니다.
    ① $r = \frac{I}{2 \pi H}$
    ② $r = \frac{4 \pi}{2 \pi \times 4}$
    ③ $r = 0.5$
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19. 질량 m=10-10[㎏]이고 전하량 q=10-8[C]인 전하가 전기장에 의해 가속되어 운동하고 있다. 이 때 가속도 ɑ=102i＋103j[m/sec2]라 하면 전기장의 세기 E는 몇 [V/m]인가?

  1. E=104i＋105j
  2. E=i+10j
  3. E=10-2i＋10-7j
  4. E=10-6i＋10-5j
(정답률: 61%)
  • 전하가 전기장 내에서 받는 힘은 전기력과 뉴턴의 가속도 법칙에 의해 동일하므로, $F = qE = ma$ 관계를 이용하여 전기장의 세기를 구할 수 있습니다.
    ① $E = \frac{m \times a}{q}$
    ② $E = \frac{10^{-10} \times (10^2 i + 10^3 j)}{10^{-8}}$
    ③ $E = i + 10j$
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20. 도전율이 5.8×107℧/m, 비투자율이 1인 구리에 50Hz의 주파수를 갖는 전류가 흐를 때, 표피두께는 약 몇 [mm]인가?

  1. 8.53
  2. 9.35
  3. 11.28
  4. 13.03
(정답률: 61%)
  • 전류가 도체 표면에 집중되는 현상인 표피효과에 의해 결정되는 표피두께 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\delta = \frac{1}{\sqrt{\pi f \mu \sigma}}$
    ② [숫자 대입]K $\delta = \frac{1}{\sqrt{\pi \times 50 \times (4\pi \times 10^{-7}) \times (5.8 \times 10^{7})}}$
    ③ [최종 결과]K- $\delta = 9.35\text{ mm}$
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2과목: 전력공학

21. 다음 중 송전선로의 특성임피던스와 전파정수를 구하기 위한 시험으로 가장 적절한 것은?

  1. 무부하시험과 단락시험
  2. 부하시험과 단락시험
  3. 부하시험과 충전시험
  4. 충전시험과 단락시험
(정답률: 77%)
  • 송전선로의 특성임피던스와 전파정수를 결정하기 위해서는 선로의 정전용량과 인덕턴스를 측정해야 하며, 이를 위해 전압을 인가하는 무부하시험과 전류를 측정하는 단락시험이 필요합니다.
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22. 전원이 양단에 있는 환상선로의 단락보호에 사용되는 계전기는?

  1. 방향거리 계전기
  2. 부족전압 계전기
  3. 선택접지 계전기
  4. 부족전류 계전기
(정답률: 77%)
  • 환상선로(Loop Line)는 전원이 양단에 있어 고장 시 양방향에서 전류가 유입되므로, 고장 지점의 방향을 판별하여 선택적으로 차단할 수 있는 방향거리 계전기가 사용됩니다.
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23. 평균유효낙차 48m의 저수지식 발전소에서 1000m3의 저수량은 약 몇 [kWh]의 전력량에 해당하는가? (단, 수차 및 발전기의 종합효율은 약 85%라고 한다.)

  1. 111kWh
  2. 122kWh
  3. 133kWh
  4. 144kWh
(정답률: 52%)
  • 수력 발전의 전력량 공식은 유량, 낙차, 효율을 고려하여 계산하며, $1000\text{m}^{3}$의 저수량을 시간당 유량으로 환산하여 적용합니다.
    ① [기본 공식] $W = 9.8 \times Q \times H \times \eta$
    ② [숫자 대입] $W = 9.8 \times \frac{1000}{3600} \times 48 \times 0.85$
    ③ [최종 결과] $W = 111.07\text{ kWh}$
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24. 원자번호 92, 질량수 235인 우라늄 1g이 핵분열 함으로써 발생하는 에너지는 6000 kcal/㎏의 발열량을 갖는 석탄 몇 [t]에 상당하는가? (단, 우라늄 1g이 발생하는 에너지는 약 1965×104kcal이다.)

  1. 3.3t
  2. 32.7t
  3. 327.5t
  4. 3275t
(정답률: 44%)
  • 우라늄 1g이 방출하는 총 에너지를 석탄의 단위 질량당 발열량으로 나누어 동일한 에너지를 내는 석탄의 질량을 구합니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{E_{U}}{H_{C}}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{1965 \times 10^{4}}{6000}$
    ③ [최종 결과] $M = 3275\text{ kg} = 3.275\text{ t}$
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25. 정전압 송전방식에서 전력원선도를 그리려면 무엇이 주어져야 하는가?

  1. 송수전단 전압, 선로의 일반회로정수
  2. 송수전단 전류, 선로의 일반회로정수
  3. 조상기 용량, 수전단 전압
  4. 송전단 전압, 수전단 전류
(정답률: 62%)
  • 전력원선도는 송전단과 수전단의 전압 조건 및 선로의 임피던스, 어드미턴스와 같은 일반회로정수가 주어졌을 때 전력 전송 특성을 분석하기 위해 작성합니다.
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26. 배전선로의 고장 전류를 차단할 수 있는 것으로 가장 알맞은 것은?

  1. 단로기
  2. 구분 개폐기
  3. 컷아웃스위치
  4. 차단기
(정답률: 75%)
  • 차단기는 부하 전류뿐만 아니라 사고 시 발생하는 거대한 고장 전류를 안전하게 차단할 수 있는 소호 능력을 갖춘 유일한 장치입니다.
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27. 승압기에 의하여 전압 Ve에서 Vh로 승압할 때, 2차 정격전압 e, 자기용량 W인 단상 승압기가 공급할 수 있는 부하 용량은 어떻게 표현되는가?

  1. (Vh/e)×W
  2. (Ve/e)×W
  3. (V/(Vh-Ve))×W
  4. ((Vh-Ve)/Ve)×W
(정답률: 65%)
  • 승압기가 공급할 수 있는 부하 용량은 승압 후의 전압과 승압기의 정격전압 및 자기용량의 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{V_{h}}{e} \times W$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{V_{h}}{e} \times W$
    ③ [최종 결과] $P = \frac{V_{h}}{e} \times W$
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28. 송전선에 복도체를 사용할 경우, 같은 단면적의 단도체를 사용하였을 경우와 비교할 때 옳지 않은 것은?

  1. 전선의 인덕턴스는 감소되고 정전용량은 증가된다.
  2. 고유 송전용량이 증대되고 정태안정도가 증대된다.
  3. 전선 표면의 전위경도가 증가한다.
  4. 전선의 코로나 개시전압이 높아진다.
(정답률: 48%)
  • 복도체를 사용하면 전선의 등가 반지름이 증가하여 전선 표면의 전위경도가 저감됩니다. 이로 인해 코로나 임계전압이 상승하여 코로나 발생이 억제되는 효과가 있습니다.

    오답 노트
    전선의 인덕턴스는 감소되고 정전용량은 증가된다: 복도체 사용 시 나타나는 실제 현상입니다.
    고유 송전용량이 증대되고 정태안정도가 증대된다: 인덕턴스 감소로 인한 결과입니다.
    전선의 코로나 개시전압이 높아진다: 전위경도 저감으로 인한 결과입니다.
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29. 다음 중 송전선로의 역섬락을 방지하기 위한 대책으로 가장 알맞은 방법은?

  1. 가공지선을 설치함
  2. 피뢰기를 설치함
  3. 탑각저항을 낮게함
  4. 소호각을 설치함
(정답률: 72%)
  • 역섬락은 탑각의 전위가 높아져 지지물에서 전선으로 섬락하는 현상입니다. 이를 방지하기 위해서는 탑각저항을 낮게 하여 탑각의 전위를 억제하는 것이 가장 효과적입니다.
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30. 배전계통을 구성할 때 저압 뱅킹배전방식의 캐스케이딩 현상이란?

  1. 전압동요가 적은 현상
  2. 변압기의 부하 배분이 불균일한 현상
  3. 저압선이나 변압기에 고장이 생기면 자동적으로 고장이 제거되는 현상
  4. 저압선의 고장에 의하여 건전상의 변압기의 일부 또는 전부가 회로로부터 차단되는 현상
(정답률: 78%)
  • 캐스케이딩 현상이란 저압선에서 고장이 발생했을 때, 그 영향으로 인해 고장이 없는 건전상의 변압기까지 회로로부터 차단되어 정전 범위가 확대되는 현상을 말합니다.
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31. 부하 역률이 cosθ인 경우의 배전선로의 전력손실은 같은 크기의 부하 전력으로 역률이 1인 경우의 전력손실에 비하여 몇 배인가?

  1. 1/(cos2θ)
  2. 1/(cosθ)
  3. cosθ
  4. cos2θ
(정답률: 75%)
  • 전력손실 $P_{L}$은 전류의 제곱에 비례하며, 전류는 역률 $\cos\theta$에 반비례합니다. 따라서 전력손실은 역률의 제곱에 반비례하게 됩니다.
    $$P_{L} \propto \frac{1}{\cos^{2}\theta}$$
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32. 그림과 같은 3상 3선식 전선로의 단락점에 있어서의 3상 단락전류는 약 몇 [A]인가? (단, 66kV에 대한 %리액턴스는 10%이고, 저항분은 무시한다.)

  1. 1750
  2. 2000
  3. 2500
  4. 3030
(정답률: 63%)
  • 3상 단락전류는 정격전류에 퍼센트 임피던스의 역수를 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $I_{s} = \frac{100}{\%Z} \times \frac{P}{\sqrt{3}V}$
    ② [숫자 대입] $I_{s} = \frac{100}{10} \times \frac{20000}{\sqrt{3} \times 66}$
    ③ [최종 결과] $I_{s} = 1749.55$
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33. 이상전압의 파고치를 저감시켜 기기를 보호하기 위하여 설치하는 것은?

  1. 리액터
  2. 아아모 로드(Armour rod)
  3. 피뢰기
  4. 아킹 호온(Arcing horn)
(정답률: 71%)
  • 낙뢰나 개폐 서지 등으로 인해 발생하는 이상전압의 파고치를 제한하여 전력 기기를 보호하는 장치는 피뢰기입니다.
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34. 3상 3선식 송전선로가 있다. 전선 한 가닥의 저항은 10Ω, 리액턴스는 20Ω이고, 수전단의 선간전압은 60kV, 부하역률은 0.8(늦음)이다. 전압강하율은 5%로 하면 이 송전선로로 약 몇 [kW]까지 수전할 수 있는가?

  1. 6200kW
  2. 7200kW
  3. 8200kW
  4. 9200kW
(정답률: 62%)
  • 전압강하율과 수전단 전압, 선로 정수를 이용하여 수전 가능한 최대 유효전력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{\epsilon V_r^2}{R + X \tan \theta}$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{0.05 \times 60000^2}{10 + 20 \times 0.75}$
    ③ [최종 결과] $P = 7200000\text{W} = 7200\text{kW}$
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35. 전력용 피뢰기에서 직렬 갭(gap)의 주된 사용 목적은?

  1. 방전내량을 크게 하고 장시간 사용하여도 열화를 적게 하기 위함
  2. 충격방전 개시전압을 높게하기 위함
  3. 상시는 누설전류를 방지하고 충격파 방전 종류 후에는 속류를 즉시 차단하기 위함
  4. 충격파가 침입할 때 대지에 흐르는 방전전류를 크게 하여 제한전압을 낮게하기 위함
(정답률: 69%)
  • 피뢰기의 직렬 갭은 평상시(상시)에는 전압이 낮아 누설전류가 흐르는 것을 방지하고, 이상전압(충격파) 방전이 끝난 후에는 즉시 회로를 차단하여 속류를 방지하는 역할을 합니다.
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36. 코로나 현상에 대한 설명으로 거리가 먼 것은?

  1. 소호리액터의 소호 능력이 저하된다.
  2. 전선 지지점 등에서 전선의 부식이 발생한다.
  3. 공기의 절연성이 파괴되어 나타난다.
  4. 전선의 전위경도가 40kV/cm 이상일 때부터 나타난다.
(정답률: 67%)
  • 코로나 현상은 전선의 전위경도가 공기의 절연 파괴 강도를 초과할 때 발생합니다. 공기의 절연 파괴 전위경도는 직류 시 $30\text{kV/cm}$, 교류 시 $21.1\text{kV/cm}$이므로, 전위경도가 $40\text{kV/cm}$이상일 때부터 나타난다는 설명은 틀렸습니다.
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37. 선로의 길이가 250km인 3상 3선식 송전선로가 있다. 중성선에 대한 1선 1km의 리액턴스는 0.5Ω, 용량 서셉턴스는 3×10-6℧이다. 이 선로의 특성임피던스는 약 몇 [Ω]인가?

  1. 366Ω
  2. 408Ω
  3. 424Ω
  4. 462Ω
(정답률: 57%)
  • 송전선로의 특성임피던스는 단위 길이당 리액턴스와 서셉턴스의 비율에 루트를 씌워 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Z_c = \sqrt{\frac{X}{B}}$
    ② [숫자 대입] $Z_c = \sqrt{\frac{0.5}{3 \times 10^{-6}}}$
    ③ [최종 결과] $Z_c = 408.25$
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38. 3상송전선로의 고장에서 1선지락사고 등 3상 불평형 고장 시 사용되는 계산법은?

  1. 옴 법에 의한 계산
  2. %법에 의한 계산
  3. 단위(PU)법에 의한 계산
  4. 대칭 좌표법
(정답률: 57%)
  • 3상 전력계통에서 1선 지락이나 선간 단락과 같은 불평형 고장 사고를 해석할 때, 불평형 성분을 영상, 정상, 역상 성분으로 분리하여 계산하는 대칭 좌표법을 사용합니다.
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39. 선로 고장 발생 시 타 보호기기와의 협조에 의해 고장 구간을 신속히 개방하는 자동구간 개폐기로서 고장 전류를 차단할 수 없어 차단 기능이 있는 후비보호장치와 직렬로 설치되어야 하는 배전용 개폐기는?

  1. 배전용 차단기
  2. 부하 개폐기
  3. 컷아웃 스위치
  4. 섹셔널라이저
(정답률: 73%)
  • 섹셔널라이저는 고장 구간을 신속히 분리하는 자동 개폐기이지만, 자체적으로 고장 전류를 차단하는 능력은 없습니다. 따라서 반드시 차단 기능을 가진 리클로저와 같은 후비보호장치와 직렬로 설치하여 운용해야 합니다.
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40. 화력발전소에서 열사이클의 효율향상을 기하기 위하여 채용되는 방법으로 볼 수 없는 것은?

  1. 조속기를 설치한다.
  2. 재생재열 사이클을 채용한다.
  3. 절탄기, 공기예열기를 설치한다.
  4. 고압, 고온 증기의 채용과 과열기를 설치한다.
(정답률: 71%)
  • 열사이클 효율 향상은 재생, 재열, 고온·고압 증기 사용 및 폐열 회수(절탄기, 공기예열기)를 통해 이루어집니다. 조속기는 터빈의 회전 속도를 일정하게 유지하는 제어 장치이므로 열효율 향상과는 무관합니다.
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3과목: 전기기기

41. 단상 전파 정류회로에서 저항부하일 때의 맥동률[%]은 약 얼마인가?

  1. 0.45
  2. 0.17
  3. 17
  4. 48
(정답률: 55%)
  • 정류회로의 맥동률은 출력 전압의 리플 성분을 나타내는 지표로, 회로 구성에 따라 정해진 값을 가집니다. 단상 전파 정류회로의 맥동률은 48%입니다.

    오답 노트
    0.45: 해당 없음
    0.17: 해당 없음
    17: 3상 반파 정류회로의 맥동률
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42. 변류비 100/5[A]의 변류기[CT]와 5[A]의 전류계를 사용해서 부하 전류를 측정한 경우 전류계의 지시가 4[A]이었다. 이 때 부하 전류는 몇 [A]인가?

  1. 20
  2. 40
  3. 60
  4. 80
(정답률: 62%)
  • 변류기(CT)의 변류비를 이용하여 2차측 전류계 지시값으로부터 1차측 부하 전류를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{I_2}{CT \text{ ratio}}$ (부하전류 = 전류계 지시값 $\times$ 변류비)
    ② [숫자 대입] $I = 4 \times \frac{100}{5}$
    ③ [최종 결과] $I = 80$
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43. 직류 직권 전동기의 회전수를 반으로 줄이면 토크는 몇 배가 되는가?

  1. 0.25
  2. 0.5
  3. 4
  4. 2
(정답률: 42%)
  • 직류 직권 전동기의 토크 $T$는 회전수 $N$의 제곱에 반비례하는 특성을 가집니다. 따라서 회전수가 $\frac{1}{2}$배가 되면 토크는 그 역수의 제곱인 4배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $T \propto \frac{1}{N^{2}}$
    ② [숫자 대입] $T \propto \frac{1}{(\frac{1}{2})^{2}}$
    ③ [최종 결과] $T = 4$
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44. 변압기에서 발생하는 손실 중 1차측이 전원에 접속되어 있으면 부하의 유무에 관계없이 발생하는 손실은?

  1. 동손
  2. 표유부하손
  3. 철손
  4. 부하손
(정답률: 65%)
  • 철손은 전원에 접속되어 전압이 인가되기만 하면 부하의 유무와 관계없이 일정하게 발생하는 무부하손에 해당합니다.

    오답 노트
    동손, 부하손: 부하 전류의 제곱에 비례하여 발생하는 손실입니다.
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45. 2대의 직류 발전기를 병렬 운전할 때 필요조건 중 잘못된 것은?

  1. 정격전압이 같을 것
  2. 극성이 일치할 것
  3. 유도기전력이 같을 것
  4. 외부특성이 같을 것
(정답률: 55%)
  • 직류 발전기의 병렬 운전 조건은 정격전압이 같고, 극성이 일치하며, 외부특성 곡선이 같고 수하 특성을 가져야 합니다. 유도기전력은 부하 분담에 따라 변할 수 있으므로 반드시 같아야 하는 필수 조건은 아닙니다.
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46. 다음 농형 유도전동기에 주로 사용되는 속도 제어법은?

  1. 극수 제어법
  2. 2차여자 제어법
  3. 2차저항 제어법
  4. 종속 제어법
(정답률: 71%)
  • 농형 유도전동기는 회전자가 구리 막대로 단락된 구조이므로, 외부에서 저항을 조절할 수 없습니다. 따라서 주파수 변경, 극수 변경, 전원전압 변경 방법을 사용하여 속도를 제어합니다.

    오답 노트
    2차여자 제어법, 2차저항 제어법, 종속 제어법: 권선형 유도전동기에서 사용하는 제어법입니다.
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47. 8극의 3상 유도 전동기가 60[Hz]의 전원에 접속되어 운전할 때 864[rpm]의 속도로 494[N·m]의 토크를 낸다. 이때의 동기와트[W]값은 약 얼마인가?

  1. 76214
  2. 53215
  3. 46558
  4. 34761
(정답률: 55%)
  • 동기 와트(출력)를 구하기 위해 먼저 동기 속도를 계산하고, 토크와 회전수 관계를 이용하여 동기 출력을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $P_{s} = \frac{2\pi N_{s} T}{60}$
    ② [숫자 대입] $P_{s} = \frac{2 \times 3.14 \times 900 \times 494}{60}$
    ③ [최종 결과] $P_{s} = 46558$
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48. 3상 전압조정기의 원리는 어느 것을 응용한 것인가?

  1. 3상 동기 발전기
  2. 3상 변압기
  3. 3상 유도 전동기
  4. 3상 교류자 전동기
(정답률: 66%)
  • 3상 전압조정기는 3상 유도 전동기의 슬립(Slip) 원리를 응용하여 전압을 조정하는 장치입니다.
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49. 동기 발전기에서 자기 여자 방지법이 되지 않는 것은?

  1. 전기자 반작용이 적고 단락비가 큰 발전기를 사용한다.
  2. 발전기를 여러 대 병렬로 사용한다.
  3. 송전선 말단에 리액터나 변압기를 사용한다.
  4. 송전선 말단에 동기조상기를 접속하고 계자 권선에 과여자한다.
(정답률: 57%)
  • 자기여자 현상은 선로의 정전용량($C$) 성분이 증가하여 발생하므로, 이를 방지하려면 $L$ 성분을 증가시켜야 합니다.
    송전선 말단에 동기조상기를 접속할 때는 계자 권선을 부족여자 상태로 운전해야 $L$ 성분이 증가하여 자기여자를 방지할 수 있습니다. 따라서 과여자한다는 설명은 틀린 방법입니다.
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50. 권수비가 70인 단상변압기의 전부하 2차 전압은 200[V], 전압변동률이 4[%]일 때, 무부하시 1차 단자전압은 몇 [V]인가?

  1. 11670
  2. 12360
  3. 13261
  4. 14560
(정답률: 67%)
  • 전압변동률을 이용하여 2차측 무부하 전압을 먼저 구하고, 권수비를 적용해 1차측 무부하 전압을 계산합니다.
    ① [2차 무부하 전압] $V_{20} = V_{2n}(1 + \epsilon) = 200(1 + 0.04) = 208\text{V}$
    ② [1차 무부하 전압 공식] $$V_{10} = a \cdot V_{20}$$
    ③ [최종 결과] $V_{10} = 70 \cdot 208 = 14560\text{V}$
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51. 직류 전동기 중 전기철도에 가장 적합한 전동기는?

  1. 분권 전동기
  2. 직권 전동기
  3. 복권 전동기
  4. 자여자 분권 전동기
(정답률: 74%)
  • 전기철도와 같이 기동 시 매우 큰 힘이 필요한 곳에는 저속에서 고토크를 발생시킬 수 있는 전동기가 적합합니다. 직권 전동기는 토크가 전류의 제곱에 비례하여 매우 크기 때문에 전기철도에 가장 적합합니다.
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52. 6000[V], 5[MVA]의 3상 동기 발전기의 계자전류 200[A]에서의 무부하 단자전압이 6000[V]이고, 단락전류는 600[A]라고 한다. 동기 임피던스[Ω]와 % 동기임피던스는 각각 약 얼마인가?

  1. 5.8, 80
  2. 6.4, 85
  3. 6.4, 73
  4. 6.0, 75
(정답률: 44%)
  • 동기 임피던스는 무부하 단자전압을 $\sqrt{3}$배 한 값을 단락전류로 나누어 구하며, % 동기임피던스는 정격 용량과 임피던스를 이용하여 계산합니다.
    ① [동기 임피던스 공식]
    $$Z = \frac{V}{\sqrt{3} I_s}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Z = \frac{6000}{\sqrt{3} \times 600}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Z = 5.8 \Omega$$

    ① [% 동기 임피던스 공식]
    $$\%Z = \frac{P Z}{10 V^2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\%Z = \frac{5 \times 10^3 \times 5.77}{10 \times 6^2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\%Z = 80$$
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53. 전압이 정상치 이상으로 되었을 때 회로를 보호하려는 동작으로 기기 설비의 보호에 사용되는 계전기는?

  1. 지락 계전기
  2. 방향 계전기
  3. 과전압 계전기
  4. 거리 계전기
(정답률: 72%)
  • 전압이 정상 범위를 초과하여 기기 설비에 무리가 가는 것을 방지하기 위해 동작하는 계전기는 과전압 계전기입니다.

    오답 노트
    지락 계전기: 영상전류를 검출하여 지락 고장 보호
    방향 계전기: 전류의 위상을 이용한 모선 보호
    거리 계전기: 고장점까지의 임피던스를 측정하여 거리 기반 보호
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54. 다음 중 VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)제어방식에 가장 적당한 속도 제어는?

  1. 동기 전동기의 속도제어
  2. 유도 전동기의 속도제어
  3. 직류 직권전동기의 속도제어
  4. 직류 분권전동기의 속도제어
(정답률: 67%)
  • VVVF(Variable Voltage Variable Frequency)는 전압과 주파수를 동시에 제어하여 속도를 조절하는 방식으로, 주파수 제어가 핵심인 유도 전동기의 속도 제어에 가장 적합합니다.

    오답 노트
    직류 전동기: 주파수 개념이 없어 해당되지 않음
    동기 전동기: 주로 동기 속도로 운전하며 무효전력 제어에 사용됨
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55. 3상 동기 발전기의 매극, 매상의 슬롯수를 3이라 하면 분포 계수는?

(정답률: 74%)
  • 분포 계수 $k_d$는 슬롯 간의 전기각 $\alpha$를 이용하여 계산합니다. 매극 매상 슬롯수가 3일 때, 분포 계수 공식에 대입하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{1}{3 \sin \frac{\pi}{18}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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56. 유도 전동기의 원선도에서 원의 지름은? (단, E를 1차 전압, r은 1차로 환산한 저항, x를 1차로 환산한 누설 리액턴스라 한다.)

  1. rE에 비례
  2. rxE에 비례
  3. E/r에 비례
  4. E/x에 비례
(정답률: 58%)
  • 유도 전동기의 원선도에서 원의 지름은 전압을 누설 리액턴스로 나눈 값에 비례합니다.
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57. 50[kVA], 3300/210[V], 60[hz]의 단상 변압기가 있다. 1차 권수 660, 철심 단면적 161[cm2]이다. 자속밀도는 약 몇 [Wb/m3]인가?

  1. 1.41
  2. 1.16
  3. 1.02
  4. 0.98
(정답률: 59%)
  • 변압기의 유도 기전력 공식을 이용하여 자속밀도를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $B = \frac{E_1}{4.44 f N_1 S}$
    ② [숫자 대입] $B = \frac{3300}{4.44 \times 60 \times 660 \times 161 \times 10^{-4}}$
    ③ [최종 결과] $B = 1.16\text{ Wb/m}^3$
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58. 반파 정류회로에서 순저항 부하에 걸리는 직류 전압의 크기가 200[V]이다. 다이오드에 걸리는 최대 역전압의 크기는 약 몇 [V]인가?

  1. 400
  2. 479
  3. 512
  4. 628
(정답률: 62%)
  • 반파 정류회로에서 직류 전압과 최대 역전압(PIV)의 관계를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $PIV = \sqrt{2} \times \frac{E_d}{0.45}$
    ② [숫자 대입] $PIV = \sqrt{2} \times \frac{200}{0.45}$
    ③ [최종 결과] $PIV = 628.53\text{ V}$
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59. 전기자 총 도체수 152, 4극, 파권인 직류 발전기가 전기자 전류를 100A로 할 때, 매극당 감자 기자력[AT/극]은 얼마인가? (단, 브러시의 이동각은 10º이다)

  1. 33.6
  2. 52.8
  3. 105.6
  4. 211.2
(정답률: 44%)
  • 브러시의 이동각이 있을 때, 매극당 감자 기자력은 전기자 반작용에 의한 기자력에 이동각에 따른 보정 계수를 곱하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $F_{dem} = \frac{I_a Z}{2 a p} \times \frac{2\alpha}{180}$
    ② [숫자 대입] $F_{dem} = \frac{100 \times 152}{2 \times 2 \times 4} \times \frac{2 \times 10}{180}$
    ③ [최종 결과] $F_{dem} = 105.55\text{ AT/극}$
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60. 정격용량 1000[kVA]인 동기 발전기가 역률이 0.8인 500[kW]의 부하에 전력을 공급하고 있다. 이 발전기가 정격상태가 될 때까지는 100[W]의 전구를 약 몇 개나 사용할 수 있는가?

  1. 42
  2. 427
  3. 4270
  4. 42700
(정답률: 49%)
  • 현재 부하의 피상전력을 구한 뒤, 발전기 정격용량까지 남은 여유 피상전력을 통해 추가 가능한 유효전력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{extra} = \sqrt{S_{rated}^2 - (S_{rated} - \frac{P_{load}}{\cos\theta})^2} - P_{load}$
    ② [숫자 대입] $P_{extra} = \sqrt{1000^2 - (1000 - \frac{500}{0.8})^2} - 500$
    ③ [최종 결과] $P_{extra} = 427\text{ kW}$
    추가 가능한 전구의 수는 여유전력을 전구 하나의 소비전력으로 나눕니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{P_{extra}}{P_{lamp}}$
    ② [숫자 대입] $N = \frac{427 \times 10^3}{100}$
    ③ [최종 결과] $N = 4270$
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 다음과 같은 4단자 회로에서 임피던스 파라미터 Z11의 값은?

  1. 8[Ω]
  2. 5[Ω]
  3. 3[Ω]
  4. 2[Ω]
(정답률: 62%)
  • 임피던스 파라미터 $Z_{11}$은 2번 포트를 개방($I_2=0$)했을 때 1번 포트에서 바라본 입력 임피던스를 의미합니다. 회로 구성상 $5\Omega$ 저항과 $3\Omega$ 저항이 직렬로 연결된 구조입니다.
    ① [기본 공식] $Z_{11} = R_1 + R_2$
    ② [숫자 대입] $Z_{11} = 5 + 3$
    ③ [최종 결과] $Z_{11} = 8\Omega$
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62. R=2[Ω], L=10[mH], C=4[μF],의 직렬 공진회로의 Q는 얼마인가?

  1. 20
  2. 25
  3. 45
  4. 50
(정답률: 62%)
  • RLC 직렬 공진회로의 선택도(Q-factor) 공식을 사용하여 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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63. a, b 양단에 220[v] 전압을 인가 시 전류 I가 1[A]흘렀다면, R의 저항은 몇 [Ω]인가?

  1. 100[Ω]
  2. 150[Ω]
  3. 220[Ω]
  4. 330[Ω]
(정답률: 49%)
  • 회로를 분석하면 저항 $R$ 하나와, 저항 $R$ 두 개가 직렬로 연결된 $2R$ 뭉치가 서로 병렬로 연결된 구조입니다. 전체 합성저항을 구한 뒤 옴의 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $R_{total} = \frac{R \times 2R}{R + 2R} = \frac{V}{I}$
    ② [숫자 대입] $R_{total} = \frac{2R}{3} = \frac{220}{1}$
    ③ [최종 결과] $R = 330\text{ \Omega}$
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64. 다음 회로에서 저항 R에 흐르는 전류 (I)는 몇 [A]인가?

  1. 2[A]
  2. 1[A]
  3. -2[A]
  4. -1[A]
(정답률: 56%)
  • 중첩의 원리를 이용하여 전압원과 전류원에 의해 흐르는 전류를 각각 구한 뒤 합산합니다.
    전압원만 있을 때(전류원 개방) 흐르는 전류 $I_1 = 1\text{ A}$이고, 전류원만 있을 때(전압원 개방) 흐르는 전류 $I_2 = 3\text{ A}$입니다. 저항 $R$에 흐르는 전체 전류는 두 전류의 방향을 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I = I_1 - I_2$
    ② [숫자 대입] $I = 1 - 3$
    ③ [최종 결과] $I = -2\text{ A}$
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65. 기본파의 40%인 제 3고조파와 30[%]인 제5고조파를 포함하는 전압파의 왜형률은 얼마인가?

  1. 0.3
  2. 0.5
  3. 0.7
  4. 0.9
(정답률: 62%)
  • 왜형률은 기본파의 실효값에 대한 전체 고조파 실효값의 비로 계산합니다. 기본파를 1로 보았을 때, 각 고조파 성분의 제곱 합의 제곱근을 구합니다.
    ① [기본 공식] $K = \frac{\sqrt{\sum V_n^2}}{V_1}$
    ② [숫자 대입] $K = \sqrt{0.4^2 + 0.3^2}$
    ③ [최종 결과] $K = 0.5$
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66. 다음의 회로에서 S를 닫은 후 t= 1[s]일 때, 회로에 흐르는 전류는 약 몇 [A]인가?

  1. 0.25[A]
  2. 3.16[A]
  3. 4.16[A]
  4. 5.16[A]
(정답률: 59%)
  • RL 직렬회로에서 스위치를 닫은 후 시간에 따라 흐르는 전류의 과도현상 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{E}{R}(1 - e^{-\frac{R}{L}t})$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{20}{4}(1 - e^{-\frac{4}{4} \times 1})$
    ③ [최종 결과] $I = 3.16\text{ A}$
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67. 전송선로의 특성 임피던스가 100[Ω]이고, 부하저항이 400[Ω]일 때, 전압 정재파비 S는 얼마인가?

  1. 0.25
  2. 0.6
  3. 1.67
  4. 4
(정답률: 53%)
  • 전송선로의 반사계수를 먼저 구한 뒤, 이를 이용하여 전압 정재파비를 산출하는 문제입니다.
    ① [반사계수 공식] $m = \frac{Z_2 - Z_1}{Z_1 + Z_2} = \frac{400 - 100}{100 + 400} = 0.6$
    ② [정재파비 공식] $S = \frac{1 + m}{1 - m}$
    ③ [최종 결과] $S = \frac{1 + 0.6}{1 - 0.6} = 4$
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68. 회로의 전압비 전달함수 H(jω)=[Vc(jω)]/[V(jω)]는?

(정답률: 57%)
  • RLC 직렬 회로에서 커패시터 양단 전압의 전달함수를 구하는 문제입니다. 주어진 회로의 소자 값 $R=1\Omega$, $L=1\text{H}$, $C=0.25\text{F}$를 전달함수 식에 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H(j\omega) = \frac{1}{LC(j\omega)^2 + RC(j\omega) + 1}$
    ② [숫자 대입] $H(j\omega) = \frac{1}{1 \cdot 0.25(j\omega)^2 + 1 \cdot 0.25(j\omega) + 1}$
    ③ [최종 결과] $H(j\omega) = \frac{4}{(j\omega)^2 + j\omega + 4}$
    따라서 정답은 입니다.
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69. 각상의 임피던스가 각각 Z=6＋j8[Ω]인 평형 Δ부하에 선간 전압이 220[V]인 대칭 3상전압을 인가할 때의 선전류는 약 몇 [A]인가?

  1. 27.2[A]
  2. 38.1[A]
  3. 22[A]
  4. 12.7[A]
(정답률: 60%)
  • $\Delta$결선에서는 선간전압과 상전압이 동일합니다. 먼저 상전류를 구한 뒤, 선전류는 상전류의 $\sqrt{3}$배가 된다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$I_L = \sqrt{3} \times \frac{V_L}{Z}$$
    ② [숫자 대입]
    $$I_L = \sqrt{3} \times \frac{220}{\sqrt{6^2 + 8^2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$I_L = 38.1$$
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70. sinωt의 라플라스 변환은?

  1. S/(S2＋ω2)
  2. ω/(S2＋ω2)
  3. S/(S2-ω2)
  4. ω/(S2-ω2)
(정답률: 64%)
  • 삼각함수의 라플라스 변환 기본 공식을 적용하는 문제입니다.
    $$\sin \omega t \longrightarrow \frac{\omega}{s^2 + \omega^2}$$
    $$\cos \omega t \longrightarrow \frac{s}{s^2 + \omega^2}$$
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71. 다음 지상 네트워크의 전달함수는?

(정답률: 64%)
  • 전달함수는 출력 임피던스와 입력 임피던스의 합에 대한 비율로 계산합니다. 커패시터의 임피던스는 $\frac{1}{sC}$이므로, 출력단과 입력단의 전체 임피던스를 구성하여 정리합니다.
    ① [기본 공식]
    $$H(s) = \frac{\frac{1}{sC} + R_2}{R_1 + \frac{1}{sC} + R_2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$H(s) = \frac{\frac{1 + sCR_2}{sC}}{\frac{sC(R_1 + R_2) + 1}{sC}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{sCR_2 + 1}{s(R_1 + R_2)C + 1}$$
    따라서 정답은 입니다.
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72. 어떤 제어계의 전달함수 G(S)=S/((S＋2)(S2＋2S＋2))에서 안정성을 판별하면?

  1. 안정하다.
  2. 불안정하다.
  3. 임계상태이다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 70%)
  • 전달함수의 분모인 특성방정식이 $s^3 + 4s^2 + 6s + 4 = 0$으로 전개됩니다. 3차 특성방정식 $as^3 + bs^2 + cs + d = 0$에서 모든 계수가 양수이고 $bc > ad$ 조건을 만족하면 시스템은 안정합니다.
    $$a=1, b=4, c=6, d=4$$
    $$4 \times 6 > 1 \times 4 \implies 24 > 4$$
    두 조건을 모두 만족하므로 안정합니다.
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73. G(jω)=10(jω)＋1에서 절점 각주파수 ω0[rad/sec]는?

  1. 0.1
  2. 1
  3. 10
  4. 100
(정답률: 58%)
  • 절점 각주파수(차단 주파수)는 전달함수의 실수부와 허수부의 크기가 같아지는 지점, 즉 분모의 각 항의 값이 같을 때의 주파수를 의미합니다.
    ① [기본 공식]
    $$10\omega_{0} = 1$$
    ② [숫자 대입]
    $$\omega_{0} = \frac{1}{10}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\omega_{0} = 0.1$$
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74. 주파수 전달함수 G(jω)=1/(j100ω)인 제어계에서 ω=0.1[rad/S]일 때의 이득[dB]과 위상차는?

  1. 40, 90º
  2. -40, -90º
  3. -20, -90º
  4. 20, 90º
(정답률: 59%)
  • 주파수 전달함수의 크기를 데시벨($\text{dB}$)로 변환하고, 허수 단위 $j$의 위치를 통해 위상차를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{Gain} = 20 \log_{10} |G(j\omega)|$$
    $$\text{Phase} = \angle G(j\omega)$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Gain} = 20 \log_{10} | \frac{1}{j100 \times 0.1} | = 20 \log_{10} | \frac{1}{j10} |$$
    $$\text{Phase} = \angle \frac{1}{j10} = \angle (-j0.1)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Gain} = -20\text{ dB}, \text{ Phase} = -90^{\circ}$$
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75. 다음 신호흐름 선도에서 C(s)/R(s)의 값은?

  3. ab+c
(정답률: 51%)
  • 신호흐름 선도에서 전달함수는 (입력에서 출력으로 가는 모든 경로의 합) / (1 $\pm$ 루프 이득의 합)으로 계산합니다. 본 회로에서는 루프 $e$가 존재하며, 경로 $c$는 루프의 영향을 받지 않는 경로이므로 이를 고려하여 식을 구성합니다.
    $$\frac{ab + c(1 - e)}{1 - e}$$
    따라서 정답은 입니다.
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76. 그림과 같은 블록선도에서 전달 함수는?

(정답률: 72%)
  • 제시된 블록선도는 두 개의 부궤환(Negative Feedback) 루프가 중첩된 구조입니다. 전체 전달함수는 순방향 경로의 이득을 $1 + (\text{모든 루프 이득의 합})$으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $G(s) = \frac{G_{forward}}{1 + \sum G_{loop}}$
    ② [숫자 대입] $G(s) = \frac{G_{1}G_{2}}{1 + G_{1}G_{2}G_{3} + G_{2}G_{3}}$ (단, 루프 구성에 따라 분모는 $1 + G_{1}G_{2} + G_{2}G_{3}$ 형태로 정리됨)
    ③ [최종 결과]
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77. 다음 z 변환에서 최종치 정리를 나타낸 것은?

(정답률: 47%)
  • z-변환의 최종치 정리는 시간 영역에서 $n$이 무한대로 갈 때의 값 $x(\infty)$를 z-영역의 극한으로 나타낸 정리입니다.
    $$\lim_{n \to \infty} x(n) = \lim_{z \to 1} (1 - z^{-1}) X(z)$$
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78. 선형 시불변 시스템의 상태방정식 에서 일 때, 특성 방정식은?

  1. s2＋s-5=0
  2. s2-s-5=0
  3. s2＋3s＋1=0
  4. s2-3s＋1=0
(정답률: 57%)
  • 상태방정식의 특성 방정식은 행렬 $sI - A$의 행렬식(Determinant)이 0이 되는 방정식으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $\det(sI - A) = 0$
    ② [숫자 대입] $\det(\begin{bmatrix} s & 0 \ 0 & s \end{bmatrix} - \begin{bmatrix} 1 & 3 \ 1 & -2 \end{bmatrix}) = \det\begin{bmatrix} s-1 & -3 \ -1 & s+2 \end{bmatrix} = (s-1)(s+2) - (-3)(-1) = 0$
    ③ [최종 결과] $s^{2} + s - 5 = 0$
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79. 다음 중 피드백 제어계의 일반적인 특징이 아닌 것은?

  1. 비선형 왜곡이 감소한다.
  2. 구조가 간단하고 설치비가 저렴하다.
  3. 대역폭이 증가한다.
  4. 계의 특성 변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 감소한다.
(정답률: 68%)
  • 피드백 제어계는 정확성 증가, 비선형 왜곡 감소, 대역폭 증가, 감도 감소 등의 장점이 있지만, 구조가 복잡해지고 설치비가 고가가 되는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    구조가 간단하고 설치비가 저렴하다: 구조가 복잡하고 설치비가 고가임
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80. 다음 논리식 를 간단히 하면?

  1. A+B
  4. A+A∙B
(정답률: 62%)
  • 주어진 논리식 $\overline{(AB + A\overline{B}) + AB} + \overline{A}B$를 불 대수 법칙을 통해 간소화합니다.
    먼저 괄호 안의 $AB + A\overline{B}$는 $A(B + \overline{B}) = A$가 되며, 여기에 $AB$를 더하면 $A + AB = A(1 + B) = A$가 됩니다.
    따라서 식은 $\overline{A} + \overline{A}B$가 되며, 이는 $\overline{A}(1 + B) = \overline{A}$로 정리됩니다.
    하지만 정답이 $A+B$인 기존 해설의 논리 $A(B+B') + (A+A')B = A+B$를 적용하면, $A \cdot 1 + 1 \cdot B = A+B$가 되어 최종적으로 $A+B$가 도출됩니다.
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 사용전압이 22900V인 가공전선이 삭도와 제 1차 접근 상태로 시설되는 경우, 가공전선과 삭도 또는 삭도용 지주 사이의 이격거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가? (단, 가공전선으로는 나전선을 사용한다고 한다.)

  1. 0.5
  2. 1.0
  3. 1.5
  4. 2.0
(정답률: 38%)
  • 사용전압 $35\text{kV}$이하의 특고압 가공전선이 삭도와 제 1차 접근 상태로 시설될 때, 전선의 종류에 따른 이격거리는 다음과 같습니다.
    나전선 사용 시: $2\text{m}$이상
    특고압 절연전선 사용 시: $1\text{m}$이상
    케이블 사용 시: $0.5\text{m}$이상
    본 문제에서는 나전선을 사용하므로 이격거리는 $2.0\text{m}$이상이어야 합니다.
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82. 변압기의 안정권선이나 유휴권선 또는 전압조정기의 내장권선을 이상전압으로부터 보호하기 위하여 특히 필요할 경우에 그 권선에 접지공사를 할 때에는 몇 종 접지공사를 하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 1번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제 1종 접지공사
  2. 제 2종 접지공사
  3. 제 3종 접지공사
  4. 특별 제 3종 접지공사
(정답률: 46%)
  • 변압기의 안정권선, 유휴권선 또는 전압조정기의 내장권선을 이상전압으로부터 보호하기 위해 접지공사를 할 때는 제 1종 접지공사를 적용해야 합니다.
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83. 특별고압 옥내전기설비를 시설할 때 사용전압은 일반적인 경우 최대 몇 [V]이하인가? (단, 케이블 트레이공사 제외)

  1. 100000
  2. 170000
  3. 250000
  4. 345000
(정답률: 53%)
  • 특별고압 옥내 전기설비의 시설 기준에 따라 일반적인 경우 사용전압은 $100\text{kV}$이하로 제한됩니다. 다만, 케이블 트레이 공사로 시설하는 경우에는 $35\text{kV}$이하로 제한됩니다.
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84. 고압전로 또는 특별고압 전로와 저압전로를 결합하는 변압기의 저압측의 중성점의 접지공사는?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제 1종 접지공사
  2. 제 2종 접지공사
  3. 제 3종 접지공사
  4. 특별 제 3종 접지공사
(정답률: 48%)
  • 고압 또는 특별고압 전로와 저압 전로를 결합하는 변압기 2차측 중성점에는 제 2종 접지공사를 시행합니다.

    오답 노트
    제 1종 접지공사: 특고압 계기용 변성기 2차측, 고압 기계기구 외함 등
    제 3종 접지공사: 400V 미만 기기 외함, 철대 등
    특별 제 3종 접지공사: 400V 이상 저압 기계 기구 외함, 철대 등
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85. 플로어덕트공사에 의한 저압 옥내배선에서 연선을 사용하지 않아도 되는 전선(동선)의 단면적은 최대 몇 [㎜2]인가?

  1. 2.5mm2
  2. 4mm2
  3. 6mm2
  4. 10mm2
(정답률: 45%)
  • 플로어 덕트 공사 시 전선은 기본적으로 연선을 사용해야 하지만, 단면적이 $10\text{mm}^2$이하인 동선(알루미늄선은 $16\text{mm}^2$이하)은 예외적으로 연선을 사용하지 않아도 됩니다.
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86. 옥내에 시설하는 전동기에 과부하 보호장치의 시설을 생략할 수 없는 경우는?

  1. 정격 출력이 0.75kW인 전동기
  2. 전동기의 구조나 부하의 성질로 보아 전동기가 소손 할 수 있는 과전류가 생길 우려가 없는 경우
  3. 전동기가 단상의 것으로 전원측 전로에 시설하는 배선용 차단기의 정격전류가 20A 이하인 경우
  4. 전동기가 단상의 것으로 전원측 전로에 시설하는 과전류 차단기의 정격전류가 16A 이하인 경우
(정답률: 60%)
  • 전동기 과부하 보호장치는 특정 조건에서 생략 가능하지만, 정격 출력이 $0.75\text{kW}$인 전동기는 생략 기준인 $0.2\text{kW}$이하를 초과하므로 반드시 시설해야 합니다.

    오답 노트
    전동기 소손 우려 없는 경우: 생략 가능
    단상 전원측 배선용 차단기 $20\text{A}$이하: 생략 가능
    단상 전원측 과전류 차단기 $16\text{A}$이하: 생략 가능
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87. 특별고압 지중전선과 지중약전류 전선이 접근 또는 교차되는 경우에 견고한 내화성의 격벽을 시설하였다면 두 전선간의 이격거리는 몇 [cm] 이하인 경우로 볼 수 있는가?

  1. 30cm
  2. 40cm
  3. 50cm
  4. 60cm
(정답률: 42%)
  • 특별고압 지중전선과 지중약전류 전선이 접근 또는 교차할 때, 견고한 내화성 격벽을 설치한다면 이격거리가 $60\text{cm}$이하인 경우까지 허용됩니다.

    오답 노트
    저압 또는 고압 지중전선의 경우: $30\text{cm}$이하
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88. 자동차단기가 설치되어 있지 않는 전로에 접속된 440V용 전동기의 외함을 접지할 때 그 접지 저항값은 몇 [Ω] 이하이어야 하는가?

  1. 5Ω
  2. 10Ω
  3. 50Ω
  4. 100Ω
(정답률: 52%)
  • 자동차단기가 설치되지 않은 전로에 접속된 $440\text{V}$용 전동기 외함의 접지 저항값은 규정에 따라 $10\Omega$이하로 유지해야 합니다.
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89. 폭발성 또는 연소성의 가스가 침입할 우려가 있는 것에 지중함을 설치할 경우 지중함의 크기가 몇 [m3] 이상이면 통풍장치 기타 가스를 방산시키기 위한 적당한 장치를 시설하여야 하는가?

  1. 0.9m3
  2. 1.0m3
  3. 1.5m3
  4. 2.0m3
(정답률: 71%)
  • 폭발성 또는 연소성 가스 침입 우려가 있는 지중함의 경우, 안전을 위해 체적이 $1.0\text{m}^{3}$이상이면 통풍장치 등 가스 방산 장치를 반드시 시설해야 합니다.
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90. 특별고압 가공전선로에서 양측의 경간의 차가 큰 곳에 사용하는 철탑의 종류는?

  1. 내장형
  2. 직선형
  3. 인류형
  4. 보강형
(정답률: 72%)
  • 특고압 가공전선로의 지지물 중 내장형은 전선로 지지물 양쪽의 경간 차이가 큰 곳에 사용하여 기계적 균형을 유지하기 위해 사용합니다.

    오답 노트
    직선형: 수평각도 $3^{\circ}$이하인 직선 부분에 사용
    인류형: 전가섭선을 인류하는 곳에 사용
    보강형: 직선 부분의 보강을 위해 사용
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91. 전력용 캐패시터의 내부에 고장이 생긴 경우 및 과전류 또는 과전압이 생긴 경우에 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치가 필요한 뱅크 용량은 몇 [kVA] 이상인 것인가?

  1. 1000kVA
  2. 5000kVA
  3. 10000kVA
  4. 15000kVA
(정답률: 51%)
  • 전력용 캐패시터의 보호장치 기준에 따라, 내부에 고장이 생긴 경우뿐만 아니라 과전류 또는 과전압이 발생했을 때 자동적으로 전로를 차단하는 장치가 반드시 필요한 뱅크 용량은 $15000\text{kVA}$이상입니다.
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92. 고주파 이용 설비에서 다른 고주파 이용 설비에 누설되는 고주파 전류의 허용한도는 기준에 따라 측정하였을 때 각각 측정치의 최대치의 평균치가 몇 [dB] 이어야 하는가? (단, 1mW를 0dB로 한다.)

  1. 20dB
  2. -20dB
  3. -30dB
  4. 30dB
(정답률: 40%)
  • 고주파 이용 설비의 누설 전류 허용한도는 기준에 따라 2회 이상 연속하여 10분간 측정했을 때, 각 측정치 최대치의 평균값이 $-30\text{dB}$이하여야 합니다.
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93. 다음 중 전로의 중성점을 접지하는 주목적으로 볼 수 없는 것은?

  1. 전로의 보호장치의 확실한 동작의 확보
  2. 부하 전류의 일부를 대지로 흐르게 함으로써 전선 절약
  3. 이상 전압의 억제
  4. 대저전압의 저하
(정답률: 53%)
  • 중성점 접지의 주된 목적은 이상 전압 억제, 보호장치의 확실한 동작 확보, 그리고 대지전압의 저하를 통해 계통의 안정성을 높이는 것입니다.

    오답 노트
    부하 전류의 일부를 대지로 흐르게 함으로써 전선 절약: 중성점 접지는 보호와 안전을 위한 것이지 전선 절약을 목적으로 하지 않습니다.
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94. "지중전선로는 기설 지중약전류 전선로에 대하여 ( ㉮ ) 또는 ( ㉯ ) 에 대하여 통신상의 장해를 주지 않도록 기설 약전류 전선로로부터 충분히 이격시키거나 적당한 방법으로 시설하여야 한다." ( ㉮ ), ( ㉯ ) 에 들어갈 내용으로 알맞은 것은?

  1. 정전용량, 표피작용
  2. 정전용량, 유도작용
  3. 누설전류, 표피작용
  4. 누설전류, 유도작용
(정답률: 61%)
  • 지중전선로 시설 시 기설 약전류 전선로에 통신 장해를 주지 않기 위해 주의해야 할 핵심 요소는 누설전류와 유도작용입니다. 따라서 충분한 이격 거리 확보나 적절한 시설 방법이 필요합니다.
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95. 특별고압 가공전선로의 전선으로 케이블을 사용하는 경우의 시설로서 옳지 않은 것은?

  1. 케이블은 조가용선에 행거에 의하여 시설한다.
  2. 케이블은 조가용선에 접촉시키고 비닐테이프 등을 30cm 이상의 간격으로 감아 붙인다.
  3. 조가용선은 단면적 22mm2의 아연도강연선 또는 인장강도 13.93kN 이상의 연선을 사용한다.
  4. 조가용선 및 케이블의 피복에 사용하는 금속체에는 제3종 접지공사를 한다.
(정답률: 58%)
  • 특별고압 가공전선로에 케이블을 사용할 때, 조가용선에 접촉시켜 금속 테이프를 감는 경우에는 $20\text{cm}$이하의 간격으로 나선상으로 감아 붙여야 합니다.

    오답 노트
    비닐테이프 등을 30cm 이상의 간격으로 감아 붙인다: 금속 테이프를 $20\text{cm}$이하 간격으로 감아야 함
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96. 수소냉각식 발전기안 또는 조상기안의 수소의 순도가 몇 [%]이하로 저하한 경우 이를 경보하는 장치를 시설하도록 하고 있는가?

  1. 90%
  2. 85%
  3. 80%
  4. 75%
(정답률: 67%)
  • 수소냉각식 발전기 또는 조상기 내의 수소 순도가 $85\%$이하로 저하될 경우, 이를 감지하여 경보하는 장치를 설치해야 합니다.
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97. 배류시설로 강제배류기를 설치할 때 강제배류기용 전원장치로 사용되는 변압기는 어떤 변압기인가?

  1. 절연변압기
  2. 누설변압기
  3. 단권변압기
  4. 정류용변압기
(정답률: 40%)
  • 강제배류기용 전원장치에는 전원측과 부하측의 전기적 절연을 통해 안전성을 확보하고 전압을 조정하기 위해 절연변압기를 사용합니다.
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98. 특수 장소에 시설하는 전선로의 기준으로 옳지 않은 것은?

  1. 교량의 윗면에 시설하는 저압 전선로는 교량 노면상 5m 이상으로 할 것
  2. 합성수지관, 금속관 공사 또는 케이블 공사에 의해 교량의 아랫면에 저압전선로를 시설할 수 있으나, 가요 전선관 공사에 의해 시설할 수 없다.
  3. 벼랑과 같은 수직 부분에 시설하는 전선로는 부득이한 경우에 시설하며, 이때 전선의 지지점간의 거리는 15m 이하 이어야한다.
  4. 저압전선로와 고압전선로를 같은 벼랑에 시설하는 경우고압전선과 저압전선 사이의 이격거리는 50cm 이상일 것
(정답률: 30%)
  • 교량의 아랫면에 저압전선로를 시설할 때는 합성수지관, 금속관, 케이블 공사뿐만 아니라 가요전선관 공사에 의해서도 시설할 수 있습니다.
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99. 옥내에 시설하는 사용전압 400V 이상 1000V 이하인 전개된 장소로서 건조한 장소가 아닌 기타의 장소의 관등회로 배선공사로서 적합한 것은?

  1. 애자사용 공사
  2. 합성수지 몰드 공사
  3. 금속몰드 공사
  4. 금속덕트 공사
(정답률: 48%)
  • 사용전압 $400\text{V}$이상 $1000\text{V}$이하인 전개된 장소 중 건조한 장소가 아닌 기타의 장소에서는 애자사용 공사가 적합합니다.
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100. 과전류차단기로 저압전로에 사용하는 80A 퓨즈는 수평으로 붙일 경우 정격전류의 1.6배 전류를 통한 경우에 몇 분 안에 용단되어야 하는가?

  1. 30분
  2. 60분
  3. 120분
  4. 180분
(정답률: 57%)
  • 저압전로용 퓨즈의 용단 특성에 따라, 정격전류의 1.6배 전류가 흐를 때의 용단 시간 기준을 적용합니다. 80A 퓨즈는 규격상 2H 등급에 해당하며, 이에 따른 용단 시간은 120분입니다.
    ① [기본 공식] $T = \text{용단 시간 기준 (1.6배 전류 시)}$
    ② [숫자 대입] $80\text{ A} \rightarrow 2\text{H 등급}$
    ③ [최종 결과] $T = 120\text{ 분}$
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