전기기사 필기 기출문제복원 (2009-07-26)

전기기사 2009-07-26 필기 기출문제 해설

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전기기사
(2009-07-26 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 반지름이 각각 2㎝, 4㎝인 두 중공 동심 도체구가 있고, 구 사이의 공간은 진공이다. 이때 정전용량 C는 약 몇 [pF]인가?

  1. 4.45[pF]
  2. 8.90[pF]
  3. 13.35[pF]
  4. 17.80[pF]
(정답률: 62%)
  • 두 중공 동심 도체구 사이의 정전용량은 두 구의 반지름과 유전율을 이용하여 계산합니다.
    ① $C = \frac{4\pi \epsilon_{0}ab}{b-a}$
    ② $C = \frac{4\pi (8.855 \times 10^{-12})(0.02)(0.04)}{0.04-0.02}$
    ③ $C = 4.45$
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2. 무한장 솔레노이드에 전류가 흐를 때 발생되는 자장에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 내부 자장은 평등자장이다.
  2. 외부와 내부의 자장의 세기는 같다.
  3. 외부 자장은 평등자장이다.
  4. 내부 자장의 세기는 0이다.
(정답률: 73%)
  • 무한장 솔레노이드 내부에서는 자기력선이 서로 평행하고 밀도가 일정하여 어디서나 자장의 세기와 방향이 같은 평등자장이 형성됩니다.

    오답 노트
    외부와 내부의 자장의 세기는 같다: 외부 자장은 거의 0에 가깝습니다.
    외부 자장은 평등자장이다: 외부 자장은 0입니다.
    내부 자장의 세기는 0이다: 내부에서 최대 자장이 형성됩니다.
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3. N회 감긴 환상 코일의 단면적이 S[m3]이고, 평균 길이가 l[m]이다. 이 코일의 권수를 반으로 줄이고 인덕턴스를 일정하게 하려고 할 때, 다음 중 옳은 것은?

  1. 단면적을 2배로 한다.
  2. 길이를 1/4로 한다.
  3. 전류의 세기를 4배로 한다.
  4. 비투자율을 2배로 한다.
(정답률: 78%)
  • 환상 코일의 인덕턴스 공식은 권수의 제곱에 비례하고 길이에 반비례합니다. 권수 $N$을 $\frac{1}{2}$로 줄이면 인덕턴스는 $\frac{1}{4}$배가 되므로, 이를 다시 일정하게 유지하려면 길이를 $\frac{1}{4}$로 줄여야 합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu N^2 S}{l}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{\mu (\frac{1}{2}N)^2 S}{\frac{1}{4}l}$
    ③ [최종 결과] $L = \frac{\mu N^2 S}{l}$
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4. 평등 자계 H0 중에 매우 얇은 철판 (비투자율 μs)을 자계와 직각으로 놓았을 때의 철판 내 중앙부의 자계 H1과 평행으로 놓았을 때의 철판 내 중앙부 자계 H2의 비를 구하면?

  1. 1/μs
  2. 1
  3. μs
  4. μs-1
(정답률: 50%)
  • 자계와 직각으로 놓인 경우 자속밀도 $B$가 일정하므로 $\mu_{0}\mu_{s}H_{1} = \mu_{0}H_{0}$가 성립하고, 평행으로 놓인 경우 자계 $H$가 일정하므로 $H_{2} = H_{0}$가 됩니다. 따라서 두 자계의 비는 다음과 같습니다.
    $$H_{1} = \frac{H_{0}}{\mu_{s}}$$
    $$H_{2} = H_{0}$$
    $$\frac{H_{1}}{H_{2}} = \frac{1}{\mu_{s}}$$
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5. 극판간격 d[m], 면적 S[m3], 유전율 ℇ[F/m]이고, 정전용량이 C[F]인 평행판 콘덴서에 v=Vmsinωt[V]의 전압을 가할 때의 변위 전류[A]는?

  1. ωCVmcosωt
  2. CVmsinωt
  3. -CVmsinωt
  4. -ωCVmcosωt
(정답률: 71%)
  • 변위 전류는 전속 밀도의 시간적 변화율에 비례하며, 평행판 콘덴서의 정전용량 $C = \frac{\epsilon S}{d}$ 관계를 이용하여 유도합니다.
    ① [기본 공식] $I_d = C \frac{dv}{dt}$
    ② [숫자 대입] $I_d = C \frac{d}{dt}(V_m \sin \omega t)$
    ③ [최종 결과] $I_d = \omega C V_m \cos \omega t$
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6. 전계 E[V/m] 및 자계 H[AT/m]인 전자파가 자유공간 중을 빛의 속도로 전파될 때 단위시간에 단위면적을 지나는 에너지는 몇 [W/m3]인가?(단, C는 빛의 속도를 나타낸다.)

  1. EH
  2. EH2
  3. EH2H
  4. (1/2)CE2H2
(정답률: 84%)
  • 단위시간에 단위면적을 지나는 에너지의 흐름은 포인팅 벡터(Poynting vector)의 크기로 정의하며, 전계 $E$와 자계 $H$의 곱으로 나타냅니다.
    ① [기본 공식] $S = E \times H$
    ② [숫자 대입] $S = E \times H$
    ③ [최종 결과] $S = EH$
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7. 0.2[Wb/m2]의 평등 자계 속에 자계와 직각 방향으로 놓인 길이 90[㎝]의 도선을 자계와 30º 방향으로 50[m/s]의 속도로 이동시킬 때, 도체 양단에 유기되는 기전력[V]은?

  1. 0.45[V]
  2. 0.9[V]
  3. 4.5[V]
  4. 9.0[V]
(정답률: 71%)
  • 자계 내에서 도선이 이동할 때 발생하는 유기 기전력은 자속 밀도, 도선 길이, 속도 및 각도의 사인 값의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $e = Blv \sin \theta$
    ② [숫자 대입] $e = 0.2 \times 0.9 \times 50 \times \sin 30^\circ$
    ③ [최종 결과] $e = 4.5 \text{ V}$
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8. 내경의 반지름이 1[mm], 외경의 반지름이 3[mm]인 동축케이블의 단위 길이 당 인덕턴스는 약 몇 [μH/m]인가? (단, 이때 μr=1이며, 내부 인덕턴스는 무시한다.)

  1. 0.1[μH/m]
  2. 0.2[μH/m]
  3. 0.3[μH/m]
  4. 0.4[μH/m]
(정답률: 60%)
  • 동축케이블의 단위 길이당 인덕턴스는 내부 인덕턴스를 무시할 때, 내경과 외경의 반지름 비에 따른 로그 함수로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu_{0}}{2\pi} \ln \frac{b}{a}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{4\pi \times 10^{-7}}{2\pi} \ln \frac{3}{1}$
    ③ [최종 결과] $L = 0.22 \mu\text{H/m}$
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9. 히스테리시스곡선의 기울기는 다음의 어떤 값에 해당 하는가?

  1. 투자율
  2. 유전율
  3. 자화율
  4. 감자율
(정답률: 67%)
  • 히스테리시스 곡선(B-H 곡선)에서 자계의 세기 $H$에 대한 자속밀도 $B$의 변화율, 즉 곡선의 기울기는 매질의 투자율을 의미합니다.
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10. “줄열은 자유전자가 ( )사이의 공간을 이동하여 서로 충돌 하거나 ( )와의 충돌 때문이다.” ( )안에 공통적으로 들어갈 내용으로 알맞은 것은?

  1. 핵
  2. 원자
  3. 분자
  4. 전자
(정답률: 58%)
  • 줄열(Joule heat)은 도체 내의 자유전자가 이동하면서 원자 사이의 공간을 지나갈 때, 원자와 충돌하며 발생하는 마찰열에 의해 발생합니다.
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11. 맥스웰의 전자방정식 중 패러데이 법칙에서 유도된 식은? (단, D : 전속밀도, ρv: 공간 전하밀도, B : 자속밀도, E : 전계의 세기, J : 전류밀도, H : 자계의 세기)

  1. div D = ρv
  2. div B = 0
  3. ∇×H = J＋(∂D)/(∂t)
  4. ∇×E = -[(∂B)/(∂t)]
(정답률: 66%)
  • 패러데이 법칙은 시간에 따라 변화하는 자속밀도가 전계를 생성한다는 원리로, 전계의 회전(curl)이 자속밀도의 시간 변화율에 비례함을 나타냅니다.
    따라서 정답은 $\nabla \times E = -[\frac{\partial B}{\partial t}]$ 입니다.

    오답 노트
    $\text{div } D = \rho_{v}$: 가우스 법칙
    $\text{div } B = 0$: 자속 보존 법칙
    $\nabla \times H = J + \frac{\partial D}{\partial t}$: 앙페르-맥스웰 법칙
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12. 10[mW], 20[KHz]의 송신기가 자유공간 내에서 사방으로 균일하게 전파를 발사할 때 송신기로부터 10[km] 지점에서의 포인팅 벡터는 약 몇 [W/m2]인가?

  1. 4×10-11[W/m2]
  2. 8×10-11[W/m2]
  3. 4×10-12[W/m2]
  4. 8×10-12[W/m2]
(정답률: 41%)
  • 포인팅 벡터는 단위 면적당 통과하는 전력의 밀도를 의미하며, 전력을 구의 표면적으로 나누어 계산합니다.
    ① $P = \frac{W}{4\pi r^{2}}$
    ② $P = \frac{10 \times 10^{-3}}{4\pi (10 \times 10^{3})^{2}}$
    ③ $P = 8 \times 10^{-12}$
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13. 공기 중에 그림과 같이 가느다란 전선으로 반경 a인 원형코일을 만들고, 이것에 전하 Q가 균일하게 분포하고 있을 때, 원형 코일의 중심축상에서 중심으로부터 거리 x만큼 떨어진 P점의 전계의 세기는 몇 [V/m]인가?

(정답률: 44%)
  • 원형 코일의 중심축상 $P$점에서의 전계는 각 미소 전하에 의한 전계의 $x$축 성분만을 합산하여 구합니다. 이때 선밀도 $\rho = \frac{Q}{2\pi a}$를 이용하여 적분하면 다음과 같은 결과가 도출됩니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{\rho x}{2\epsilon_0 (a^2 + x^2)^{3/2}}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{(\frac{Q}{2\pi a}) x}{2\epsilon_0 (a^2 + x^2)^{3/2}}$
    ③ [최종 결과] $E = \frac{Qx}{4\pi \epsilon_0 (a^2 + x^2)^{3/2}}$
    따라서 정답은 입니다.
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14. 용량계수와 유도계수에 대한 표현 중에서 옳지 않은 것은?

  1. 용량계수는 정(＋)이다.
  2. 유도계수는 정(＋)이다.
  3. qrs=qsr
  4. 전위계수를 알고 있는 도체계에서는 qrr, qrs를 계산으로 구할 수 있다.
(정답률: 65%)
  • 용량계수는 항상 양(+)의 값을 가지며, 유도계수는 전하 사이의 상호작용으로 인해 음(-)의 값을 가집니다.

    오답 노트
    유도계수는 정(+)이다: 유도계수는 부(-)의 값을 가짐
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15. 자기 인덕턴스 L[H]인 코일에 전류 I[A]를 흘렸을 때, 자계의 세기가 H[A/m]이다. 이 코일에 전류 I/2[A]를 흘리면 저장되는 자기에너지 밀도[J/m3]는?

  1. (1/2)LI2
  2. (1/8)LI2
  3. (1/2)μ0H2
  4. (1/8)μ0H2
(정답률: 37%)
  • 자기에너지 밀도 $w$는 자계의 세기 $H$의 제곱에 비례합니다. 전류가 $I$에서 $I/2$로 줄어들면 자계의 세기 또한 $H$에서 $H/2$로 감소합니다.
    ① [기본 공식] $w = \frac{1}{2} \mu_0 H^2$
    ② [숫자 대입] $w' = \frac{1}{2} \mu_0 (\frac{1}{2} H)^2$
    ③ [최종 결과] $w' = \frac{1}{8} \mu_0 H^2$
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16. X＞0인 영역에 ℇ1=3인 유전체, X0인 영역에 ℇ2=5인 유전체가 있다. 유전율 ℇ2인 영역에서 전계 E2=20ax＋30ay-40az[V/m]일 때, 유전율 ℇ1인 영역에서의 전계 E1은 몇 [V/m]인가?

  1. 100/3ax＋30ay-40az
  2. 20ax＋30ay-40az
  3. 100ax＋30ay-40az
  4. 60ax＋30ay-40az
(정답률: 73%)
  • 서로 다른 유전체 경계면에서 전계의 법선 성분은 전속밀도 $D$가 연속($D_1 = D_2$)이어야 합니다. 따라서 법선 성분인 $x$축 방향 전계는 $\epsilon_1 E_{1x} = \epsilon_2 E_{2x}$ 관계를 가지며, 접선 성분인 $y, z$축 방향 전계는 동일하게 유지됩니다.
    ① [기본 공식] $E_{1x} = \frac{\epsilon_2}{\epsilon_1} E_{2x}$
    ② [숫자 대입] $E_{1x} = \frac{5}{3} \times 20 = \frac{100}{3}$
    ③ [최종 결과] $E_1 = \frac{100}{3}a_x + 30a_y - 40a_z$
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17. 길이가 1㎝, 지름이 5mm인 동선에 1A의 전류를 흘렸을 때 전자가 동선을 흐르는데 걸린 평균 시간은 대략 얼마인가? (단, 동선에서의 전자의 밀도는 1×1028[개/m3]라고 한다.

  1. 3초
  2. 31초
  3. 314초
  4. 3147초
(정답률: 69%)
  • 전하량 $Q$는 전류 $I$와 시간 $T$의 곱이며, 동시에 전자의 총 개수 $n$과 전자 1개의 전하량 $e$의 곱과 같습니다. 전자의 총 개수는 전자 밀도에 동선의 체적(단면적 $\times$ 길이)을 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{n \times e}{I} = \frac{(\text{밀도} \times \frac{\pi D^2}{4} \times L) \times e}{I}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{(1 \times 10^{28} \times \frac{\pi \times (5 \times 10^{-3})^2}{4} \times 1 \times 10^{-2}) \times 1.602 \times 10^{-19}}{1}$
    ③ [최종 결과] $T = 314$
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18. 유전율이 ℇ1 과 ℇ2인 두 유전체가 경계를 이루어 접하고 있는 경우 유전율이 ℇ1인 영역에 전하 Q가 존재할 때 이 전하에 작용하는 힘에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. ℇ1＞ℇ2 인 경우 반발력이 작용한다.
  2. ℇ1＞ℇ2 인 경우 흡입력이 작용한다.
  3. ℇ1과 ℇ2 값에 상관없이 반발력이 작용한다.
  4. ℇ1과 ℇ2 값에 상관없이 흡입력이 작용한다.
(정답률: 40%)
  • 유전체 경계면에 전하가 있을 때, 유전율이 큰 쪽으로 전하를 끌어당기는 힘이 작용합니다. $\epsilon_{1} > \epsilon_{2}$ 인 경우, 전하가 이미 유전율이 더 큰 $\epsilon_{1}$ 영역에 존재하므로, 경계면 너머의 $\epsilon_{2}$ 영역보다는 현재 위치한 $\epsilon_{1}$ 영역의 영향으로 인해 밀어내는 반발력이 작용하게 됩니다.
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19. 어떤 대전체가 진공 중에서 전속이 Q[C]이었다. 이 대전체를 비유전률 10인 유전체 속으로 가져갈 경우에 전속은 몇 Q[C]이 되겠는가?

  1. Q
  2. 10Q
  3. Q/10
  4. 10ℇ0Q
(정답률: 65%)
  • 가우스 법칙에 의해 전속(Electric Flux)은 매질의 유전율과 관계없이 오직 내부의 자유전하량 $Q$에 의해서만 결정됩니다. 따라서 유전체 속으로 가져가더라도 전속의 양은 변하지 않고 $Q$로 유지됩니다.
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20. 그림과 같은 2동심 구도체에서 도체 1의 전하가 Q1=4πε0[C], 도체 2의 전하가 Q2=0[C]일 때, 도체 1의 전위는 몇 [V]인가? (단, a=10㎝, b=15㎝, c=20㎝라 한다.)

  1. 1/12[V]
  2. 13/60[V]
  3. 25/3[V]
  4. 65/3[V]
(정답률: 51%)
  • 동심 구도체에서 전위는 각 층의 반지름에 따른 전위차의 합으로 계산하며, 이때 반지름 단위는 반드시 m(미터)로 환산하여 대입해야 합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = \frac{Q_{1}}{4\pi\epsilon_{0}} ( \frac{1}{a} - \frac{1}{b} + \frac{1}{c} )$$
    ② [숫자 대입]
    $$V = \frac{4\pi\epsilon_{0}}{4\pi\epsilon_{0}} ( \frac{1}{0.1} - \frac{1}{0.15} + \frac{1}{0.2} )$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = \frac{25}{3}$$
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2과목: 전력공학

21. 전력 손실이 없는 송전선로에서 서지파(진행파)가 진행하는 속도는? (단, L : 단위 선로 길이당 인덕턴스, C : 단위선로 길이당 커패시턴스이다.)

(정답률: 69%)
  • 전력 손실이 없는 무손실 선로에서 서지파의 진행 속도는 단위 길이당 인덕턴스 $L$과 커패시턴스 $C$의 곱의 제곱근에 반비례합니다.
    $$\text{속도 } v = \frac{1}{\sqrt{LC}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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22. 다음 중 가공 지선의 설치 목적으로 볼 수 없는 것은?

  1. 유도뢰에 대한 정전 차폐
  2. 전압강하의 방지
  3. 직격뢰에 대한 차폐
  4. 통신선에 대한 전자유도 장해 경감
(정답률: 67%)
  • 가공 지선은 낙뢰로부터 전선을 보호하는 차폐 목적과 유도 장해 경감을 위해 설치하는 것이며, 전압강하를 방지하는 것과는 관련이 없습니다.
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23. 불평형 3상 전압을 Va, Vb, Vc라 하고, 라 할 때, Vx=1/3(Va＋aVb＋a2Vc)이다. 여기서 Vx는?

  1. 정상전압
  2. 단락전압
  3. 영상전압
  4. 지락전압
(정답률: 75%)
  • 불평형 3상 전압을 대칭분으로 분해했을 때, 벡터 연산자 $a = e^{j\frac{2\pi}{3}}$를 이용하여 계산하는 식 $V_x = \frac{1}{3}(V_a + aV_b + a^2V_c)$는 정상전압을 구하는 공식입니다.

    오답 노트
    영상전압: $\frac{1}{3}(V_a + V_b + V_c)$
    역상전압: $\frac{1}{3}(V_a + a^2V_b + aV_c)$
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24. 다음 중 무부하시의 충전전류 차단만이 가능한 것은?

  1. 진공 차단기
  2. 유입 차단기
  3. 단로기
  4. 자기 차단기
(정답률: 76%)
  • 단로기는 부하 전류를 차단하는 능력이 없으나, 무부하 상태의 충전전류 정도는 차단이 가능합니다.
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25. 다음 중 재점호가 가장 일어나기 쉬운 차단 전류는?

  1. 동상전류
  2. 지상전류
  3. 진상전류
  4. 단락전류
(정답률: 69%)
  • 진상전류(앞선 전류)를 차단할 때, 차단기 접촉자 사이의 전압 회복이 매우 느려 재점호가 발생할 가능성이 가장 높습니다.
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26. 3상 배전선로의 말단에 지상역률 80%, 160kW 인 평형 3상 부하가 있다. 부하점에 전력용 콘덴서를 접속하여 선로손실을 최소가 되게 하려면 전력용 콘덴서의 필요한 용량[kVA]은? (단, 부하단 전압은 변하지 않는 것으로 한다.)

  1. 100[kVA]
  2. 120[kVA]
  3. 160[kVA]
  4. 200[kVA]
(정답률: 68%)
  • 선로손실을 최소화하기 위해서는 부하의 무효전력을 완전히 상쇄시켜 역률을 1로 만들어야 합니다. 이때 필요한 콘덴서 용량은 부하의 무효전력 크기와 같습니다.
    ① [기본 공식] $Q = P \times \tan \theta$
    ② [숫자 대입] $Q = 160 \times \frac{0.6}{0.8}$
    ③ [최종 결과] $Q = 120$
    따라서 필요한 전력용 콘덴서의 용량은 $120\text{kVA}$입니다.
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27. 다음 중 동작 시간에 따른 보호 계전기의 분류와 그 설명으로 틀린 것은?

  1. 순한 시 계전기는 설정된 최소 작동 전류 이상의 전류가 흐르면, 즉시 작동하는 것으로 한도를 넘은 양과는 관계가 없다.
  2. 정한 시 계전기는 설정된 값 이상의 전류가 흘렀을 때 작동전류의 크기와는 관계없이 항상 일정한 시간 후에 작동하는 계전기이다.
  3. 반한 시 계전기는 작동시간이 전류값의 크기에 따라 변하는 것으로 전류값이 클수록 느리게 동작하고 반대로 전류값이 작아질수록 빠르게 작동하는 계전기이다.
  4. 반한시성 정한시 계전기는 어느 전류값까지는 반한시성이지만 그 이상이 되면 정한시로 작동하는 계전기이다.
(정답률: 72%)
  • 반한시 계전기는 전류값이 클수록 더 빠르게 동작하고, 전류값이 작을수록 느리게 동작하는 특성을 가진 계전기입니다.

    오답 노트
    순한시 계전기: 설정값 이상이면 즉시 작동
    정한시 계전기: 전류 크기와 관계없이 일정 시간 후 작동
    반한시성 정한시 계전기: 일정 전류까지는 반한시, 그 이상은 정한시로 작동
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28. 송전용량계수법에 의하여 송전선로의 송전용량을 결정할 때 수전 전력의 관계를 옳게 표현한 것은?

  1. 수전전력의 크기는 송전거리와 송전전압에 비례한다.
  2. 수전전력의 크기는 송전거리에 비례하고 수전단 선간전압의 제곱에 비례한다.
  3. 수전 전력의 크기는 송전거리에 반비례하고 수전단 선간전압에 비례한다.
  4. 수전전력의 크기는 송전거리에 반비례하고 수전단 선간전압의 제곱에 비례한다.
(정답률: 54%)
  • 송전용량계수법에서 수전전력 $P$는 수전단 전압의 제곱에 비례하고 송전거리에 반비례하는 관계를 가집니다.
    $$P = \frac{k V_{r}^{2}}{l}$$
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29. 다음 중 송전선로에 복도체를 사용하는 이유로 가장 알맞은 것은?

  1. 선로를 뇌격으로부터 보호한다.
  2. 선로의 진동을 없앤다.
  3. 철탑의 하중을 평형화 한다.
  4. 코로나를 방지하고 인덕턴스를 감소시킨다.
(정답률: 83%)
  • 복도체(다도체)를 사용하면 전선의 등가 반지름이 증가하여 전선 표면의 전위 경도가 낮아집니다. 이를 통해 코로나 현상을 방지할 수 있으며, 선로의 인덕턴스를 감소시켜 송전 효율을 높일 수 있습니다.
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30. 다음 중 수차의 캐비테이션의 방지책으로 옳지 않은 것은?

  1. 과부하 운전을 가능한 한 피한다.
  2. 흡출수두를 증대시킨다.
  3. 수차의 비속도를 너무 크게 잡지 않는다.
  4. 침식에 강한 금속재료로 러너를 제작한다.
(정답률: 73%)
  • 캐비테이션(공동현상)을 방지하기 위해서는 흡출수두(흡출고)를 최대한 낮게 유지해야 합니다. 흡출수두가 일정 한도(약 $7.5\text{m}$) 이상으로 증대되면 압력이 낮아져 기포가 발생하므로 캐비테이션이 촉진됩니다.
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31. 출력 30000 kWh의 화력발전소에서 6000 kcal/㎏의 석탄을 매시간에 15톤의 비율로 사용하고 있다고 한다. 이 발전소의 종합 효율은 약 몇 [%]인가?

  1. 28.7[%]
  2. 31.7[%]
  3. 33.7[%]
  4. 36.7[%]
(정답률: 62%)
  • 발전소의 종합 효율은 투입된 열에너지(석탄의 발열량) 대비 실제 출력된 전기 에너지의 비율로 계산합니다. 이때 $1\text{kWh}$는 $860\text{kcal}$로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $ \eta = \frac{860 \times P}{m \times H} $
    ② [숫자 대입] $ \eta = \frac{860 \times 30000}{15 \times 1000 \times 6000} $
    ③ [최종 결과] $ \eta = 28.7 $
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32. 전력 계통의 안정도 향상 대책으로 직렬 리액턴스를 적게 하기 위한 방법이 아닌 것은?

  1. 발전기의 리액턴스를 적게 한다.
  2. 변압기의 리액턴스를 적게 한다.
  3. 복도체를 사용한다.
  4. 단락비가 작은 발전기를 사용한다.
(정답률: 63%)
  • 전력 계통의 안정도를 높이기 위해 직렬 리액턴스를 줄이려면 발전기의 단락비를 크게 해야 합니다. 단락비가 작다는 것은 리액턴스가 크다는 것을 의미하므로 안정도 향상 대책에 어긋납니다.

    오답 노트
    발전기/변압기 리액턴스 감소: 직접적으로 직렬 리액턴스 감소
    복도체 사용: 선로의 인덕턴스를 감소시켜 리액턴스 감소
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33. 복도체의 선로가 있다. 소도체의 지름이 8㎜, 소도체 사이의 간격이 40㎝ 일 때 등가 반지름[㎝]은?

  1. 2.8㎝
  2. 3.6㎝
  3. 4.0㎝
  4. 5.7㎝
(정답률: 46%)
  • 복도체의 등가 반지름은 소도체의 반지름 $r$과 소도체 간격 $d$를 이용하여 계산합니다. 주어진 지름 $8\text{mm}$를 반지름 $0.4\text{cm}$로 변환하여 적용합니다.
    ① [기본 공식] $R_e = \sqrt{r \times d}$
    ② [숫자 대입] $R_e = \sqrt{0.4 \times 40}$
    ③ [최종 결과] $R_e = 4.0$
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34. 임피던스 Z1, Z2 및 Z3를 그림과 같이 접속한 선로의 A쪽에서 전압파 E가 진행해 왔을 때 접속점 B에서 무반사로 되기 위한 조건은?

  1. Z1=Z2＋Z3
  2. 1/Z3=1/Z1＋1/Z2
  3. 1/Z1=1/Z2＋1/Z3
  4. 1/Z2=1/Z1＋1/Z3
(정답률: 70%)
  • 접속점 B에서 무반사가 되기 위해서는 입사측 임피던스 $Z_1$과 부하측의 합성 임피던스가 일치해야 합니다. 부하측은 $Z_2$와 $Z_3$가 병렬로 연결된 구조이므로, 이들의 병렬 합성 임피던스가 $Z_1$과 같아야 합니다.
    $$\frac{1}{Z_1} = \frac{1}{Z_2} + \frac{1}{Z_3}$$
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35. 원자로에서 핵분열로 발생한 고속중성자를 열중성자로 바꾸는 작용을 하는 것은?

  1. 제어재
  2. 냉각재
  3. 감속재
  4. 반사체
(정답률: 61%)
  • 핵분열 시 발생하는 고속 중성자의 속도를 늦추어 열중성자로 변환함으로써 연쇄 반응을 효율적으로 유지시키는 물질이 감속재입니다.

    오답 노트
    제어재: 중성자 수를 조절하여 반응 속도 제어
    냉각재: 발생한 열에너지를 외부로 운반
    반사체: 중성자가 외부로 나가지 못하게 차폐
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36. 설비 A가 150kW, B 가 350kW, 수용률이 각각 0.6, 0.7일 때 합성최대전력이 279kW이면 부등률은?

  1. 1.1
  2. 1.2
  3. 1.3
  4. 1.4
(정답률: 73%)
  • 부등률은 각 부하의 최대전력의 합을 합성최대전력으로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{부등률} = \frac{\sum(\text{설비용량} \times \text{수용률})}{\text{합성최대전력}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{부등률} = \frac{(150 \times 0.6) + (350 \times 0.7)}{279}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{부등률} = 1.2$$
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37. 송전전압 154kV, 주파수 60Hz, 선로의 작용용량 0.01μF/㎞, 길이 100km인 1회선 송전선을 충전시킬 때 자기여자를 일으키지 않는 최소발전기용량은 약 몇 [kVA]인가? (단, 발전기의 단락비는 1.1이고 포화율은 0.1이라고 한다.)

  1. 5162[kVA]
  2. 8941[kVA]
  3. 15486[kVA]
  4. 26822[kVA]
(정답률: 41%)
  • 선로의 충전용량과 발전기의 단락비 및 포화율을 고려하여 자기여자를 방지하기 위한 최소 발전기 용량을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_{n} = \frac{2\pi f C \ell V^{2}}{K_{s}} \times (1 + \text{포화율})$$
    ② [숫자 대입]
    $$P_{n} = \frac{2 \times 3.14 \times 60 \times 0.01 \times 10^{-6} \times 100 \times (154 \times 10^{3})^{2}}{1.1} \times (1 + 0.1)$$
    ③ [최종 결과]
    $$P_{n} = 8941 \text{ kVA}$$
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38. 주변압기 등에서 발생하는 제5고조파를 줄이는 방법은?

  1. 전력용 콘덴서에 직렬리액터를 접속
  2. 변압기 2차측에 분로리액터 연결
  3. 모선에 방전코일 연결
  4. 모선에 공심 리액터 연결
(정답률: 74%)
  • 전력용 콘덴서에 직렬리액터를 접속하면 특정 고조파 성분에 대해 임피던스를 조절하여 고조파의 유입을 억제하거나 제거할 수 있어 제5고조파를 줄이는 데 효과적입니다.
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39. 그림과 같이 일직선 배치로 완전 연가한 경우의 등가 선간 거리는?

  1. 3√2 D
  2. √2 D
  3. √D
  4. √3 D
(정답률: 78%)
  • 일직선 배치에서 완전 연가된 경우의 등가 선간 거리는 각 전선 사이의 거리의 기하평균으로 계산합니다. 전선 간 거리가 $D$와 $2D$인 경우의 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$D_{e} = \sqrt[3]{D_{12}D_{23}D_{31}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$D_{e} = \sqrt[3]{D \times D \times 2D}$$
    ③ [최종 결과]
    $$D_{e} = \sqrt[3]{2D^{3}} = \sqrt[3]{2}D$$
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40. 전원으로부터의 합성임피던스가 0.25%(10000kVA기준)인 곳에 설치하는 차단기의 용량[MVA]은?

  1. 250
  2. 400
  3. 2500
  4. 4000
(정답률: 54%)
  • 차단기 용량은 기준 용량을 퍼센트 임피던스로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{s} = \frac{100}{\%Z} \times P_{n}$
    ② [숫자 대입] $P_{s} = \frac{100}{0.25} \times 10000$
    ③ [최종 결과] $P_{s} = 4000$ MVA
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3과목: 전기기기

41. 변압기의 임피던스 전압이란?

  1. 정격 전류시의 2차측 단자전압이다.
  2. 변압기의 1차를 단락, 1차에 1차 정격전류와 같은 전류를 흐르게 하는데 필요한 1차 내압이다.
  3. 정격 전류가 흐를 때의 변압기 내의 전압 강하이다.
  4. 변압기의 2차를 단락, 2차에 2차 정격전류와 같은 전류를 흐르게 하는데 필요한 2차 전압이다.
(정답률: 71%)
  • 임피던스 전압은 변압기에 정격 전류가 흐를 때, 변압기 내부의 임피던스로 인해 발생하는 전압 강하를 의미합니다.
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42. 발전기 권선의 층간 단락 보호에 가장 적합한 계전기는?

  1. 과부하 계전기
  2. 차동 계전기
  3. 온도 계전기
  4. 접지 계전기
(정답률: 73%)
  • 차동 계전기는 유입 또는 유출 전류의 차이를 검출하여 동작하므로, 권선 내부의 층간 단락과 같은 내부 고장을 매우 정밀하고 빠르게 검출하는 데 가장 적합합니다.
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43. 주파수가 일정한 3상 유도 전동기의 전원 전압이 80%로 감소하였다면, 토크의 변화는? (단, 회전수는 일정하다고 가정한다.)

  1. 64%로 감소
  2. 80%로 감소
  3. 89%로 감소
  4. 변화 없음
(정답률: 70%)
  • 유도 전동기에서 회전수가 일정할 때, 토크는 전원 전압의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $T \propto V^{2}$
    ② [숫자 대입] $T_{new} = 0.8^{2}$
    ③ [최종 결과] $T_{new} = 0.64$ (64%)
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44. 변압기의 권수비 a=6600/220, 철심의 단면적 0.02m2, 최대 자속밀도 1.2[Wb/m2]일 때, 1차 유기기전력은 약 몇 [V]인가? (단, 주파수는 60Hz이다.)

  1. 1407[V]
  2. 3521[V]
  3. 42198[V]
  4. 49814[V]
(정답률: 70%)
  • 변압기의 1차 유기기전력은 주파수, 권수, 자속밀도, 철심 단면적의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $E_{1} = 4.44 \times f \times N_{1} \times B \times S$
    ② [숫자 대입] $E_{1} = 4.44 \times 60 \times 6600 \times 1.2 \times 0.02$
    ③ [최종 결과] $E_{1} = 42198$ V
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45. 효율 80%, 출력 10kW인 직류발전기의 고정손실이 1300W이면 가변손실은?

  1. 1000W
  2. 1200W
  3. 1500W
  4. 2500W
(정답률: 65%)
  • 전체 손실을 구한 뒤, 여기서 고정손실을 제외하면 가변손실을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{손실} = \frac{\text{출력}}{\text{효율}} - \text{출력}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{손실} = \frac{10000}{0.8} - 10000 = 2500\text{ W}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{가변손실} = 2500 - 1300 = 1200\text{ W}$$
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46. 100V, 10kW, 1000rpm의 분권 전동기를 부하전류 102A의 정격 속도로 운전하고 있다. 지금 전기자에 직렬로 저항 0.4Ω을 접속하고, 전과 동일한 토크로 운전하면 약 몇 [rpm]으로 회전 하겠는가? (단, 전기자 및 분권 계자회로의 저항은 각각 0.05Ω과 50Ω이다.)

  1. 560[rpm]
  2. 570[rpm]
  3. 580[rpm]
  4. 590[rpm]
(정답률: 46%)
  • 분권 전동기에서 토크가 동일하다면 자속 $\Phi$와 전기자 전류 $I_a$가 일정하므로, 역기전력과 회전 속도는 비례 관계에 있습니다.
    ① [기본 공식] $N' = \frac{E'}{E} \times N$
    ② [숫자 대입] $N' = \frac{100 - 100(0.05 + 0.4)}{100 - 100 \times 0.05} \times 1000$
    ③ [최종 결과] $N' = 580$
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47. 권선형 유도 전동기에서 2차 저항을 변화시켜 속도를 제어하는 경우 최대토크는?

  1. 최대 토크가 생기는 점은 슬립에 비례한다.
  2. 최대 토크가 생기는 점은 슬립에 반비례한다.
  3. 2차 저항에만 비례한다.
  4. 항상 일정하다.
(정답률: 67%)
  • 권선형 유도 전동기에서 2차 저항을 조절하면 최대 토크가 발생하는 슬립 지점은 변하지만, 최대 토크의 크기 자체는 2차 저항 값과 관계없이 항상 일정합니다.
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48. 다음 중 3상 직권 정류자 전동기의 설명으로 틀린 것은?

  1. 고정자와 회전자 권선 기자력이 동위상일 때 토크가 발생한다.
  2. 고정자와 회전자 권선이 역위상일 때 브러시는 단락 한다.
  3. 브러시가 회전 방향으로 이동하면 철손이 증가한다.
  4. 속도제어는 브러시 위치 이동으로 한다.
(정답률: 34%)
  • 3상 직권 정류자 전동기에서 고정자와 회전자 권선의 기자력이 공간적으로 동위상 또는 역위상일 때는 토크가 발생하지 않습니다.

    오답 노트
    고정자와 회전자 권선 기자력이 동위상일 때 토크가 발생한다: 동위상일 때는 토크가 발생하지 않는 지점입니다.
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49. 일반적인 직류기 전기자 권선법에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 정류 개선을 위한 단절권 사용
  2. 대부분 회전자 권선은 2층권
  3. 각 슬롯에 다른 두 코일변 삽입
  4. 환상권, 개로권 사용
(정답률: 67%)
  • 직류기 전기자 권선법은 효율적인 전력 변환과 정류 특성을 위해 이층권, 고상권, 폐로권을 기본적으로 채택합니다.

    오답 노트
    환상권, 개로권 사용: 직류기 전기자에서는 폐로권을 사용해야 하므로 틀린 설명입니다.
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50. 4극 60Hz인 3상 유도기가 1750rpm으로 회전하고 있을 때 전원의 b상과 c상을 바꾸면 이때의 슬립(slip)은 약 얼마인가?

  1. 2.03
  2. 1.97
  3. 1.05
  4. 0.83
(정답률: 54%)
  • 전원의 b상과 c상을 바꾸면 회전 방향이 반대가 되어 회전 속도는 $-1750\text{rpm}$이 됩니다. 이때의 슬립은 동기 속도와 실제 속도의 차이를 동기 속도로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $s = \frac{N_s - N}{N_s}$
    ② [숫자 대입] $s = \frac{1800 - (-1750)}{1800}$
    ③ [최종 결과] $s = 1.97$
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51. 유도 전동기의 1차 전압 변화에 의한 속도 제어 시 SCR을 사용하여 변화시키는 것은?

  1. 주파수
  2. 토크
  3. 전류
  4. 위상각
(정답률: 72%)
  • SCR(실리콘 제어 정류기)은 게이트 신호를 통해 전류가 흐르기 시작하는 시점을 조절하는 소자입니다. 따라서 유도 전동기의 전압을 제어하기 위해 SCR의 위상각을 변화시켜 전압의 실효값을 조절합니다.
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52. 용량 5kW, 3300/220의 변압기에 전부하를 걸어 줄 때, 역율 100%에서 효율이 96.2%이다. 이 변압기의 입력은?

  1. 5.0[kW]
  2. 5.2[kW]
  3. 5.4[kW]
  4. 5.8[kW]
(정답률: 65%)
  • 변압기의 효율은 입력 전력에 대한 출력 전력의 비로 정의되므로, 입력은 출력을 효율로 나누어 구할 수 있습니다.
    $$\text{입력} = \frac{\text{출력}}{\text{효율}}$$
    $$\text{입력} = \frac{5}{0.962}$$
    $$\text{입력} = 5.2\text{ kW}$$
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53. 용량 1[kVA], 3000/200[V]의 단상 변압기를 단권 변압기로 결선해서 3000/3200[V]의 승압기로 사용할 때 그 부하용량은?

  1. 16[kVA]
  2. 15[kVA]
  3. 1[kVA]
  4. 1/16[kVA]
(정답률: 56%)
  • 단권 변압기의 부하 용량은 자기 용량과 전압비의 관계를 통해 구할 수 있습니다.
    $$\text{부하용량} = \frac{V_{2}}{V_{2} - V_{1}} \times \text{자기용량}$$
    $$\text{부하용량} = \frac{3200}{3200 - 3000} \times 1$$
    $$\text{부하용량} = 16\text{ kVA}$$
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54. 4극, 7.5[kW], 200[V], 60[Hz]인 3상 유도 전동기가 있다. 전부하에서 2차 입력이 7950[W]이다. 이 경우 2차 효율[%]은 약 얼마인가? (단, 기계손은 130[W]이다.)

  1. 93[%]
  2. 94[%]
  3. 95[%]
  4. 96[%]
(정답률: 48%)
  • 2차 효율은 2차 입력에 대해 기계적 출력(2차 출력)이 차지하는 비율을 의미합니다. 2차 출력은 정격 출력에서 기계손을 뺀 값이 아니라, 정격 출력에 기계손을 더한 전체 유효 출력으로 계산합니다.
    $$\text{2차 효율} = \frac{P_{out} + P_{loss}}{P_{in}}$$
    $$\text{2차 효율} = \frac{7500 + 130}{7950}$$
    $$\text{2차 효율} = 0.959$$
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55. 다음 중 반작용 전동기(반동 전동기)의 설명으로 옳은 것은?

  1. 전기자에 뒤진 전류가 흐르면 전기자 반작용은 증자작용을 한다.
  2. 전기자에 앞선 전류가 흐르면 전기자 반작용은 증자작용을 한다.
  3. 전기자에 뒤진 전류가 흐르면 전기자 반작용은 감자작용을 한다.
  4. 전기자에 뒤진 전류가 흐르면 전기자 반작용은 교차자화 작용을 한다.
(정답률: 64%)
  • 전동기의 전기자 반작용은 발전기와 반대로 작동합니다. 전동기에서 뒤진 전류(L 성분)가 흐르면 주자속을 증가시키는 증자작용을 하게 됩니다.

    오답 노트
    전기자에 앞선 전류가 흐르면: 감자작용을 함
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56. 2대의 동기 발전기가 병렬 운전하고 있을 때 동기화 전류가 흐르는 경우는?

  1. 기전력의 크기에 차가 있을 때
  2. 기전력의 위상에 차가 있을 때
  3. 기전력의 파형에 차가 있을 때
  4. 부하 분담에 차가 있을 때
(정답률: 69%)
  • 동기 발전기의 병렬 운전 시, 기전력의 위상에 차이가 발생하면 이를 일치시키려는 성질에 의해 유효순환전류인 동기화 전류가 흐르게 됩니다.

    오답 노트
    기전력의 크기에 차가 있을 때: 무효순환전류(무효횡류)가 흐름
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57. 다음 중 3상 유도전동기의 슬립이 S＜0인 경우를 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 동기속도 이상이다.
  2. 유도 발전기로 사용된다.
  3. 유도 전동기 단독으로 동작이 가능하다.
  4. 속도를 증가시키면 출력이 증가한다.
(정답률: 65%)
  • 슬립 $S < 0$인 경우 유도전동기는 유도발전기로 동작합니다. 이때 유도발전기는 외부에서 자속을 공급해주는 직류 여자 장치가 반드시 필요하므로 단독으로는 동작이 불가능합니다.

    오답 노트
    동기속도 이상이다: $S < 0$일 때의 정상 상태
    유도 발전기로 사용된다: $S < 0$일 때의 동작 모드
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58. 다음 중 동기 전동기에서 동기 와트로 표시되는 것은?

  1. 출력
  2. 토크
  3. 1차 입력
  4. 동기 속도
(정답률: 51%)
  • 동기 와트는 전동기의 토크를 2차 입력의 형태로 표시한 것이므로, 결과적으로 토크를 나타냅니다.
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59. 다이오드를 사용한 정류회로에서 여러 개를 직렬로 연결하여 사용 할 경우 얻는 효과는?

  1. 과전류로부터 보호
  2. 과전압으로부터 보호
  3. 부하출력의 맥동률 감소
  4. 전력공급의 증대
(정답률: 67%)
  • 회로에서 소자를 직렬로 연결하면 전압이 분배되는 원리를 이용하므로, 다이오드를 직렬로 연결하면 과전압으로부터 회로를 보호하는 효과를 얻을 수 있습니다.

    오답 노트
    과전류로부터 보호: 병렬 연결 시의 특성
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60. 정격 전류 이하로 전류를 제어해 주면 과전압에 의해서는 파괴되지 않는 반도체 소자는?

  1. Diode
  2. TRIAC
  3. SCR
  4. SUS
(정답률: 43%)
  • TRIAC은 정격 전류 이하로 전류를 제어하면 과전압에 의해 파괴되지 않는 특성을 가진 양방향 사이리스터 소자입니다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 다음 중 제어량을 어떤 일정한 목표값으로 유지하는 것을 목적으로 하는 제어법은?

  1. 추종제어
  2. 비율제어
  3. 프로그램제어
  4. 정치제어
(정답률: 58%)
  • 제어량을 일정한 목표값으로 유지하는 제어법을 정치제어라고 합니다.

    오답 노트
    추종제어: 임의의 시간적 변화를 하는 목표값에 제어량을 추종시킴
    프로그램제어: 미리 정해진 프로그램에 따라 제어량을 변화시킴
    비율제어: 목표값이 다른 변수와 일정 비율관계를 가지고 변화하는 추종 제어
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62. 다음 중 G(s)H(s)=K/(Ts＋1)일 때, 이 계통은 어떤 형인가?

  1. 0형
  2. 1형
  3. 2형
  4. 3형
(정답률: 53%)
  • 계통의 형(Type)은 개루프 전달함수 $G(s)H(s)$의 원점에서의 극점(적분기) 개수에 의해 결정됩니다.
    전달함수가 $K/(Ts+1)$ 형태인 경우, 분모에 $s$ 단독 항(원점 극점)이 없으므로 0형 계통입니다.

    오답 노트
    1형: 원점에 극점이 1개 존재하여 속도편차 발생
    2형: 원점에 극점이 2개 존재하여 가속도편차 발생
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63. G(jω)=K(jω)2인 보드 선도의 기울기는 몇 [dB/dec]인가?

  1. -40
  2. -20
  3. 20
  4. 40
(정답률: 33%)
  • 보드 선도에서 주파수 $\omega$의 지수 $n$에 따른 기울기는 $20n$ [dB/dec]로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Slope = 20 \times n$
    ② [숫자 대입] $Slope = 20 \times 2$
    ③ [최종 결과] $Slope = 40$
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64. 개루프 전달함수 G(s)=(s＋2)/((s＋1)(s＋3))인 단위 피드백 제어계의 특성방정식은?

  1. s2＋3s＋2=0
  2. s2＋4s＋3=0
  3. s2＋4s＋6=0
  4. s2＋5s＋5=0
(정답률: 50%)
  • 단위 피드백 제어계의 특성방정식은 $1 + G(s) = 0$으로 구합니다.
    $$1 + \frac{s+2}{(s+1)(s+3)} = 0$$
    분모를 통분하여 정리하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{(s+1)(s+3) + (s+2)}{(s+1)(s+3)} = 0$$
    분자 식을 전개하면 $s^{2}+3s+1+s+3+s+2 = s^{2}+5s+5$가 되므로, 특성방정식은 $s^{2}+5s+5=0$입니다.
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65. 다음 중 라플라스 변환 값과 Z 변환 값이 같은 함수는?

  1. t2
  2. t
  3. u(t)
  4. δ(t)
(정답률: 60%)
  • 단위 임펄스 함수 $\delta(t)$는 라플라스 변환과 Z 변환 모두 결과값이 $1$로 동일하게 나타나는 특성을 가집니다.
    $\delta(t) \xrightarrow{\mathcal{L}} 1$, $\delta(t) \xrightarrow{\mathcal{Z}} 1$
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66. 그림과 같은 RLC 회로에서 입력전압 ei(t), 출력 전류가 i(t)인 경우 이 회로의 전달함수 I(s), Ei(S)는? (단, 모든 초기 조건은 0이다.)

(정답률: 49%)
  • 전달함수 $I(s)/E_i(s)$는 입력 전압 대비 출력 전류의 비이므로, 회로 전체의 임피던스 $Z(s)$의 역수인 어드미턴스 $Y(s)$를 구하는 것과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\frac{I(s)}{E_i(s)} = \frac{1}{R + Ls + \frac{1}{Cs}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{I(s)}{E_i(s)} = \frac{1}{\frac{RCs + LCs^2 + 1}{Cs}}$
    ③ [최종 결과] $\frac{I(s)}{E_i(s)} = \frac{Cs}{LCs^2 + RCs + 1}$
    따라서 가 정답입니다.
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67. G(s)H(s)=K/(s2(s＋1)2)에서 근궤적의 수는?

  1. 4
  2. 2
  3. 1
  4. 0
(정답률: 66%)
  • 근궤적의 수는 시스템의 특성방정식의 최고차항 차수와 같으며, 이는 개루프 전달함수 $G(s)H(s)$의 극점(Pole)의 개수와 영점(Zero)의 개수 중 더 큰 값으로 결정됩니다.
    주어진 식 $G(s)H(s) = \frac{K}{s^2(s+1)^2}$에서 분모의 최고차항은 $s^4$이며, 극점은 $s=0$ (중근), $s=-1$ (중근)으로 총 4개입니다. 따라서 근궤적의 수는 4입니다.
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68. 다음 중 G(jω)=1/(1＋j10ω)2로 주어지는 계의 절점 주파수는?

  1. 0.1[rad/sec]
  2. 1[rad/sec]
  3. 10[rad/sec]
  4. 11[rad/sec]
(정답률: 59%)
  • 절점 주파수(Corner Frequency)는 시스템의 시정수 $T$에 대하여 $\omega T = 1$이 되는 지점, 즉 분모의 실수부가 $1$이 되는 주파수를 의미합니다.
    ① [기본 공식] $\omega T = 1$
    ② [숫자 대입] $10\omega = 1$
    ③ [최종 결과] $\omega = 0.1\text{ rad/sec}$
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69. 다음 중 그림의 신호흐름 선도에서 C/R는?

(정답률: 75%)
  • 신호흐름 선도에서 전달함수 $C/R$은 메이슨의 이득 공식(Mason's Gain Formula)을 사용하여 구합니다. 전체 경로의 이득 합을 $1 - (\text{루프 이득의 합})$으로 나누어 계산합니다.
    전방 경로는 $1 \times a \times b \times 1 = ab$이며, 루프는 $b$와 $abd$가 존재합니다.
    따라서 전달함수는 다음과 같습니다.
    $$\frac{C}{R} = \frac{ab}{1 - (b + abd)}$$
    결과적으로 가 정답입니다.
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70. 그림과 같이 2중으로 된 블록선도의 출력 C는?

(정답률: 56%)
  • 블록선도에서 출력 $C$는 전향 경로 이득과 피드백 루프를 고려하여 계산합니다. 입력 $R$과 외란 $u$가 합쳐져 $G_2$를 통과하고, 전체 루프의 피드백 이득 $1 + G_1G_2$로 나누어지는 구조입니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{G_2}{1 + G_1G_2}(G_1R + u)$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{G_2}{1 + G_1G_2}(G_1R + u)$
    ③ [최종 결과]
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71. 분포정수회로에서 선로의 단위길이 당 저항을 100[Ω], 인덕턴스를 200[mH], 누설 컨덕턴스를 0.5[℧]라 할 때, 일그러짐이 없는 조건을 만족하기 위한 정전 용량은 몇 [μF]인가?

  1. 0.001[μF]
  2. 0.1[μF]
  3. 10[μF]
  4. 1000[μF]
(정답률: 57%)
  • 분포정수회로에서 일그러짐이 없는 무왜형 선로 조건은 $LG = RC$를 만족해야 합니다. 이를 통해 정전 용량 $C$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{LG}{R}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{200 \times 10^{-3} \times 0.5}{100}$
    ③ [최종 결과] $C = 1 \times 10^{-3} \text{ F} = 1000 \mu\text{F}$
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72. 4단자 정수 A, B, C, D 중에서 임피던스의 차원을 가지는 것은?

  1. A
  2. B
  3. C
  4. D
(정답률: 70%)
  • 4단자 정수에서 각 정수의 차원은 다음과 같습니다.
    B는 임피던스($\Omega$)의 차원을 가지며, 이는 전압을 전류로 나눈 값에 해당합니다.

    오답 노트
    A: 무차원(전압비)
    C: 어드미턴스($\text{S}$)
    D: 무차원(전류비)
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73. 다음 파형의 라플라스 변환은?

  1. E/s2
  2. E/Ts2
  3. E/s
  4. E/Ts
(정답률: 65%)
  • 제시된 파형은 기울기가 $\frac{E}{T}$인 램프 함수(Ramp Function)입니다. 램프 함수의 라플라스 변환 기본 공식 $\mathcal{L}\{t\} = \frac{1}{s^2}$에 기울기 값을 곱하여 산출합니다.
    ① [기본 공식] $F(s) = \frac{E}{T} \times \frac{1}{s^2}$
    ② [숫자 대입] $F(s) = \frac{E}{T} \times \frac{1}{s^2}$
    ③ [최종 결과] $F(s) = \frac{E}{Ts^2}$
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74. 성형(Y) 결선의 부하가 있다. 선간 전압 300[V]의 3상 교류를 인가했을 때 선전류가 40[A]이고 역률이 0.8이라면 리액턴스는 약 몇 [Ω]인가?

  1. 2.6[Ω]
  2. 4.3[Ω]
  3. 16.6[Ω]
  4. 35.6[Ω]
(정답률: 45%)
  • Y결선에서 선간전압과 선전류를 이용하여 임피던스를 구한 후, 역률을 통해 리액턴스를 산출합니다.
    1. 1상 임피던스 $Z$ 계산: $Z = \frac{V_{p}}{I_{p}} = \frac{300 / \sqrt{3}}{40} = 4.33\text{ }\Omega$
    2. 리액턴스 $X$ 계산 (역률 $\cos\theta = 0.8$이므로 $\sin\theta = 0.6$):
    ① [기본 공식] $X = Z \times \sin\theta$
    ② [숫자 대입] $X = 4.33 \times 0.6$
    ③ [최종 결과] $$X = 2.6\text{ }\Omega$
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75. 다음 회로에서 전류 I는 몇 [A]인가?

  1. 50[A]
  2. 25[A]
  3. 12.5[A]
  4. 10[A]
(정답률: 48%)
  • 제시된 회로는 브릿지 회로로, 대각선 저항의 곱이 $5 \times 3 = 3 \times 5$로 동일하여 평형 상태입니다. 따라서 중앙의 $1\Omega$ 저항으로는 전류가 흐르지 않아 개방된 것으로 간주합니다.
    결과적으로 $(5+3)\Omega$ 저항 두 개가 병렬로 연결된 구조가 됩니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V}{R_{total}}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{100}{\frac{8 \times 8}{8 + 8}}$
    ③ [최종 결과] $I = 25$
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76. 비정현파 전압이 V=141.4sinωt＋70.7sin2ωt＋42.4sin3ωt[V]일 때 실효치는 약 몇 [V]인가?

  1. 13.4[V]
  2. 38.6[V]
  3. 115.7[V]
  4. 180.3[V]
(정답률: 67%)
  • 비정현파의 실효값은 각 고조파 성분 실효값들의 제곱 합의 제곱근으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $V_{rms} = \sqrt{V_{1rms}^{2} + V_{2rms}^{2} + V_{3rms}^{2}}$
    ② [숫자 대입] $V_{rms} = \sqrt{(\frac{141.4}{\sqrt{2}})^{2} + (\frac{70.7}{\sqrt{2}})^{2} + (\frac{42.4}{\sqrt{2}})^{2}}$
    ③ [최종 결과] $V_{rms} = 115.7$
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77. 각 상전압이 Va=40sinωt[V], Vb=40sin(ωt＋90°)[V], Vc=40sin(ωt-90°)[V]일 때 영상분 전압은 약 몇 [V]인가?(단, 3상 전압의 상순은 a-b-c이다.)

  1. 40 sinωt
  2. 40/3 sinωt
  3. 40/3 sin(ωt-90º)
  4. 4-/3 sin(ωt＋90º)
(정답률: 51%)
  • 영상분 전압 $V_{0}$는 3상 전압의 합의 $1/3$로 계산합니다.
    주어진 전압을 정리하면 $V_{a} = 40\sin\omega t$, $V_{b} = 40\cos\omega t$, $V_{c} = -40\cos\omega t$ 입니다.
    ① [기본 공식] $V_{0} = \frac{1}{3}(V_{a} + V_{b} + V_{c})$
    ② [숫자 대입] $V_{0} = \frac{1}{3}(40\sin\omega t + 40\cos\omega t - 40\cos\omega t)$
    ③ [최종 결과] $V_{0} = \frac{40}{3}\sin\omega t$
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78. 다음과 같은 회로에서 t=0에서 스위치 S를 닫으면서 전압 E[V]를 가할 때 L 양단에 걸리는 전압 eL[V]는?

(정답률: 42%)
  • RL 직렬회로에서 스위치를 닫는 순간 인덕터 $L$에 흐르는 전류는 0부터 서서히 증가하며, 이때 인덕터 양단에 걸리는 전압은 지수함수적으로 감소하는 과도 현상을 보입니다.
    ① [기본 공식] $e_{L} = E e^{-\frac{R}{L}t}$
    ② [숫자 대입] $e_{L} = E e^{-\frac{R}{L}t}$
    ③ [최종 결과] $e_{L} = E e^{-\frac{R}{L}t}$
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79. 정 K형 필터(여파기)에 있어서 임피던스 Z1, Z2는 공칭 임피던스 K와는 어떤 관계가 있는가?

  1. Z1Z2=K
  2. Z1/Z2=K
  3. Z1/Z2=K2
  4. Z1Z2=K2
(정답률: 43%)
  • 정 K형 필터에서 각 단의 임피던스 $Z_{1}$과 $Z_{2}$의 곱은 공칭 임피던스 $K$의 제곱과 같다는 설계 원리를 가집니다.
    따라서 관계식은 $Z_{1}Z_{2} = K^{2}$가 됩니다.
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80. 대칭 5상 교류에서 선간전압과 상전압간의 위상차는 몇 도인가?

  1. 27º
  2. 36º
  3. 54º
  4. 72º
(정답률: 69%)
  • 대칭 $n$상 교류에서 선간전압과 상전압의 위상차를 구하는 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \frac{180}{2} \times (1 - \frac{2}{n})$
    ② [숫자 대입] $\theta = \frac{180}{2} \times (1 - \frac{2}{5})$
    ③ [최종 결과] $\theta = 54^{\circ}$
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 지선을 사용하여 그 강도를 분담시켜서는 아니 되는 가공전선로 지지물은?

  1. 목주
  2. 철주
  3. 철근콘크리트주
  4. 철탑
(정답률: 63%)
  • 철탑은 구조적으로 자체 강도가 충분하도록 설계되어 있어, 지선을 사용하여 강도를 분담시키는 구조를 사용하지 않습니다.
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82. 네온 방전관을 사용한 사용전압 12000V인 방전등에 사용되는 네온 변압기 외함의 접지공사로 알맞은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 제 1종 접지공사
  2. 제 2종 접지공사
  3. 제 3종 접지공사
  4. 특별 제 3종 접지공사
(정답률: 51%)
  • 네온 변압기와 같이 고압의 전압을 사용하지만 외함의 접지가 필요한 기기에는 일반적으로 제 3종 접지공사를 적용합니다.

    오답 노트
    제 1종 접지공사: 고압 기기 외함 등에 적용
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83. 대지전압 100V 의 옥내전선로에서 분기회로의 절연저항은 최저 몇 [MΩ] 이상이어야 하는가?

  1. 0.1[MΩ]
  2. 0.2[MΩ]
  3. 0.3[MΩ]
  4. 0.4[MΩ]
(정답률: 63%)
  • 전기설비기술기준에 따라 대지전압 $150\text{V}$이하인 저압 옥내전선로의 분기회로 절연저항은 $0.1\text{M}\Omega$이상이어야 합니다.
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84. 일반 주택 및 아파트 각 호실의 현관에 조명용 백열전등을 설치할 때 사용하는 타임스위치는 몇 [분] 이내에 소등되는 것을 시설하여야 하는가?

  1. 1분
  2. 3분
  3. 5분
  4. 10분
(정답률: 67%)
  • 일반 주택 및 아파트 현관에 설치하는 조명용 백열전등의 타임스위치는 에너지 절약과 효율적인 관리를 위해 $3$분 이내에 자동으로 소등되도록 시설해야 합니다.
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85. 사용전압이 15000V 이하인 가공전선로의 중성선을 다중접지 하는 경우에 1km 마다의 중성선과 대지사이의 합성 전기저항 값은 몇 [Ω] 이하가 되어야 하는가?

  1. 10[Ω]
  2. 15[Ω]
  3. 20[Ω]
  4. 30[Ω]
(정답률: 28%)
  • 사용전압이 $15\text{kV}$이하인 특고압 가공전선로를 중성선 다중접지 방식으로 시설할 때, 접지 저항 값은 규정에 따라 제한됩니다. 각 접지점의 대지 전기저항 값은 $300\Omega$이하, $1\text{km}$ 마다의 합성 전기저항 값은 $30\Omega$이하로 유지해야 합니다.
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86. 고압용의 개폐기, 차단기, 피뢰기 기타 이와 유사한 기구로서 동작 시에 아크가 생기는 것은 목재의 벽 또는 천장 기타의 가연성 물체로부터 몇 [m] 이상 떼어 놓아야 하는가?

  1. 1.0[m]
  2. 1.2[m]
  3. 1.5[m]
  4. 2.0[m]
(정답률: 36%)
  • 동작 시 아크가 발생하는 고압 및 특고압 기구는 화재 예방을 위해 가연성 물체로부터 일정 거리 이상 이격해야 합니다. 고압용 기구의 경우 목재 벽이나 천장 등 가연성 물체로부터 $1.0\text{m}$이상 떼어 놓아야 합니다.

    오답 노트
    특고압용: $2.0\text{m}$이상 이격
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87. 3300[V] 고압 유도 전동기의 절연 내력 시험 전압은 최대 사용 전압의 몇 배를 10분간 가하는가?

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  3. 1.5배
  4. 2배
(정답률: 62%)
  • 고압 유도 전동기의 절연 내력 시험 전압은 최대 사용 전압의 기준 전압에 따라 배수가 달라집니다. $7\text{kV}$이하인 경우에는 $1.5$배, $7\text{kV}$를 초과하는 경우에는 $1.25$배를 적용합니다. 본 문제는 $3300\text{V}$($3.3\text{kV}$)이므로 $7\text{kV}$이하에 해당하여 $1.5$배를 적용합니다.
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88. 다음 중 수상 전선로를 시설하는 경우에 대한 설명으로 알맞은 것은?

  1. 사용전압이 고압인 경우에는 제 3종 캡타이어 케이블을 사용한다.
  2. 가공 전선로의 전선과 접속하는 경우, 접속점이 육상에 있는 경우에는 지표상 4m 이상의 높이로 지지물에 견고하게 붙인다.
  3. 가공 전선로의 전선과 접속하는 경우, 접속점이 수면 상에 있는 경우, 사용전압이 고압인 경우에는 수면상 5m 이상의 높이로 지지물에 견고하게 붙인다.
  4. 고압 수상 전선로에 지락이 생길 때를 대비하여 전로를 수동으로 차단하는 장치를 시설한다.
(정답률: 46%)
  • 수상 전선로의 접속점 높이는 설치 위치와 전압에 따라 규정되어 있습니다. 접속점이 수면 상에 있고 사용전압이 고압인 경우에는 수면상 $5\text{m}$이상의 높이로 지지물에 견고하게 붙여야 합니다.

    오답 노트
    사용전압이 고압인 경우: 고압용 캡타이어 케이블 사용
    접속점이 육상에 있는 경우: 지표상 $5\text{m}$이상 높이로 설치
    지락 대비 장치: 수동이 아닌 자동 차단 장치 시설
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89. 발변전소의 주요 변압기에 반드시 시설하지 않아도 되는 계측 장치는?

  1. 전류계
  2. 전압계
  3. 전력계
  4. 역률계
(정답률: 73%)
  • 발변전소의 주요 변압기에는 운전 상태를 감시하기 위해 전류계, 전압계, 전력계 등의 계측 장치를 시설해야 하지만, 역률계는 필수 시설 항목에 해당하지 않습니다.
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90. 전력보안 통신설비는 가공 전선로로부터의 어떤 작용에 의하여 사람에게 위험을 줄 우려가 없도록 시설하여야 하는가?

  1. 정전유도작용 또는 전자유도작용
  2. 표피작용 또는 부식작용
  3. 부식작용 또는 정전유도작용
  4. 전압강하작용 또는 전자유도작용
(정답률: 72%)
  • 전력보안 통신설비는 가공 전선로의 전계와 자계에 의해 발생하는 정전유도작용 또는 전자유도작용으로 인해 인체에 위험이 없도록 안전하게 시설해야 합니다.
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91. B종 철주를 사용한 고압 가공전선로가 교류 전차선로와 교차하는 경우에 고압 가공전선이 교류 전차선 등의 위에 시설되는 때에 가공전선로의 경간은 몇 [m] 이하이어야 하는가?

  1. 60[m]
  2. 80[m]
  3. 100[m]
  4. 120[m]
(정답률: 27%)
  • 고압 가공전선로가 교류 전차선로와 교차할 때, 지지물의 종류에 따라 경간 제한이 다릅니다. B종 철주 또는 B종 철근 콘크리트주를 사용하는 경우에는 경간을 120m 이하로 시설해야 합니다.

    오답 노트
    60m 이하: 목주, A종 철주 또는 A종 철근 콘크리트주 사용 시
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92. 방직공장의 구내 도로에 220V 조명등용 가공전선로를 시설하고자 한다. 전선로의 경간은 몇 [m] 이하이어야 하는가?

  1. 20[m]
  2. 30[m]
  3. 40[m]
  4. 50[m]
(정답률: 49%)
  • 구내에 시설하는 저압 가공전선로의 판단기준에 따라, 경간은 30m 이하로 시설해야 합니다.
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93. 애자사용공사에 의한 고압옥내배선을 할 때 전선을 조영재의 면을 따라 붙이는 경우, 전선의 지지점간의 거리는 몇 [m] 이하이어야 하는가?

  1. 2[m]
  2. 3[m]
  3. 4[m]
  4. 5[m]
(정답률: 56%)
  • 애자사용공사에 의한 고압옥내배선 시 전선을 조영재의 면을 따라 붙여 시설하는 경우, 전선의 지지점 간 거리는 $2\text{m}$이하로 유지해야 합니다.
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94. 시가지 등에서 특별고압 가공전선로의 시설과 관련이다. 특별고압 가공전선로용 지지물로 사용될 수 없는 것은? (단, 사용전압이 170000V 이하인 경우이다.)

  1. 철탑
  2. 철근콘크리트주
  3. 철주
  4. 목주
(정답률: 72%)
  • 사용전압이 $170,000\text{V}$이하인 시가지 특별고압 가공전선로의 지지물로는 철탑, 철주, 철근콘크리트주 등을 사용할 수 있으나, 강도가 부족한 목주는 사용할 수 없습니다.
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95. 유희용 전차의 시설에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 전로의 사용전압은 직류의 경우 60V 이하, 교류의 경우 40V 이하일 것
  2. 전기를 공급하기 위하여 사용하는 접촉전선은 제 3레일 방식일 것
  3. 전기를 변성하기 위하여 사용하는 변압기의 1차 전압은 400V 미만일 것
  4. 전차안의 승압용 변압기의 2차 전압은 200V 이하일 것
(정답률: 53%)
  • 유희용 전차의 시설 기준에 따르면, 전차 안의 승압용 변압기 2차 전압은 $150\text{V}$이하로 규정되어 있습니다.

    오답 노트
    전차안의 승압용 변압기의 2차 전압은 200V 이하일 것: $150\text{V}$이하가 올바른 기준입니다.
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96. 변압기에 의하여 특별고압전로에 결합되는 고압전로에는 사용전압의 3배 이하인 전압이 가하여진 경우에 어떤 장치를 그 변압기 단자에 가까운 1극에 설치하여야 하는가?

  1. 스위치 장치
  2. 계전 보호장치
  3. 누설전류 감지 장치
  4. 방전하는 장치
(정답률: 42%)
  • 특별고압전로에 결합되는 고압전로에서 사용전압의 3배 이하인 전압이 가해질 경우, 이상 전압으로부터 설비를 보호하기 위해 변압기 단자에 가까운 1극에 방전하는 장치를 설치해야 합니다.
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97. 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내의 전로의 대지 전압은 몇 [V] 이하이어야 하는가?

  1. 440[V]
  2. 380[V]
  3. 300[V]
  4. 150[V]
(정답률: 77%)
  • 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내 전로의 대지전압은 안전을 위해 $300\text{V}$이하로 제한하고 있습니다.
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98. 저압 전로에서 그 전로에 지락이 생겼을 경우에 0.5초 이내에 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설하는 경우에는 자동차단기의 정격감도전류가 100mA인 경우 제 3종 접지공사의 접지 저항값은 몇 [Ω] 이하로 하여야 하는가? (단, 전기적 위험도가 높은 장소인 경우이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 50[Ω]
  2. 100[Ω]
  3. 150[Ω]
  4. 200[Ω]
(정답률: 41%)
  • 전기적 위험도가 높은 장소에서 자동 차단 장치를 설치할 때, 제 3종 접지 저항값은 정격감도전류와 전압 관계에 따라 산출하며 해당 조건에서의 기준값은 $150\Omega$이하입니다.
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99. 직류식 전기철도에서 배류시설에는 어떤 것을 사용하여야 하는가?

  1. 영상 변류기
  2. 선택 배류기
  3. 검류기
  4. 분류기
(정답률: 52%)
  • 직류 전기철도에서 레일을 통해 흐르는 누설 전류(배류)를 효과적으로 제어하고 처리하기 위해 선택 배류기를 사용합니다.
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100. 특별고압용 변압기로서 변압기 내부고장이 생겼을 경우 반드시 자동차단 되어야 하는 변압기의 뱅크 용량은 몇 [kVA] 이상인가?

  1. 5000[kVA
  2. 7500[kVA
  3. 10000[kVA
  4. 15000[kVA
(정답률: 47%)
  • 전기설비기술기준 판단기준에 따라 특고압용 변압기의 내부 고장 보호 장치는 용량에 따라 구분됩니다. $10,000\text{kVA}$이상의 변압기는 내부 고장 시 반드시 자동차단장치를 시설해야 합니다.

    오답 노트
    $5,000\text{kVA}$이상 $10,000\text{kVA}$ 미만: 자동차단장치 또는 경보장치 시설 가능
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