전기기사 필기 기출문제복원 (2009-07-26)

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(2009-07-26 기출문제)

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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: 63%)
  • 중공 동심 도체구의 정전용량은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    C = εA/d

    여기서 ε는 진공의 유전율이고, A는 도체구의 단면적, d는 도체구 사이의 거리이다.

    두 도체구의 반지름이 각각 2㎝, 4㎝이므로, 내부 도체구의 반지름은 2㎝, 외부 도체구의 반지름은 4㎝이다. 따라서 내부 도체구의 단면적은 π(2㎝)² = 4π, 외부 도체구의 단면적은 π(4㎝)² = 16π이다. 두 도체구 사이의 거리는 2㎝이므로, d = 0.02m이다.

    따라서 내부 도체구와 외부 도체구 사이의 정전용량은 다음과 같다.

    C = εA/d = (8.85×10^-12 F/m)(16π - 4π)/(0.02m) ≈ 4.45[pF]

    따라서 정답은 "4.45[pF]"이다.
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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: 72%)
  • 정답은 "내부 자장은 평등자장이다." 이다.

    무한장 솔레노이드는 무한히 긴 직선 형태의 전류가 흐르는 도체이다. 이 때, 전류가 흐를 때 솔레노이드 내부에는 자기장이 발생한다. 이 자기장은 평등자장으로, 솔레노이드의 중심축을 따라 일정한 세기와 방향을 가진다.

    따라서 "내부 자장의 세기는 0이다."와 "외부 자장은 평등자장이다."는 틀린 설명이다. 또한, "외부와 내부의 자장의 세기는 같다."는 일반적으로는 맞지만, 무한장 솔레노이드의 경우에는 내부 자장과 외부 자장의 세기가 다르다.
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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: 79%)
  • 인덕턴스는 N2S/l로 계산된다. 권수를 반으로 줄이면 N/2이 되므로, 인덕턴스를 일정하게 하기 위해서는 S를 2배로 하거나 l을 1/4로 해야 한다. 하지만 S를 2배로 하는 것은 물리적으로 불가능하므로, l을 1/4로 하는 것이 옳다. 이유는 인덕턴스를 일정하게 유지하기 위해서는 N2S/l이 일정해야 하기 때문이다. N을 반으로 줄이면 N2은 1/4이 되므로, S를 2배로 하면 l도 2배로 커져야 한다. 하지만 물리적으로 코일의 길이를 2배로 늘리는 것은 어렵기 때문에, l을 1/4로 줄이는 것이 더 적절하다.
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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: 52%)
  • 철판 내부에서 자계는 철판의 표면과 수직이 아닌 방향으로 흐르게 된다. 따라서 철판을 자계와 직각으로 놓았을 때와 평행으로 놓았을 때의 자계는 다르게 측정된다.

    철판을 자계와 직각으로 놓았을 때, 철판 내부에서 자계는 비투자율 μs에 비례하여 감소하게 된다. 따라서 중앙부의 자계 H1은 H0에 비해 μs배 작아진다.

    반면, 철판을 평행으로 놓았을 때, 철판 내부에서 자계는 변하지 않는다. 따라서 중앙부의 자계 H2는 H0와 같다.

    따라서 H1/H2 = H0/(μs * H0) = 1/μs 이다.
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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%)
  • 콘덴서에 전압을 가하면 전하가 쌓이게 되고, 이로 인해 콘덴서의 전하량이 변화하게 됩니다. 이 때 변화하는 전하량에 의해 전류가 발생하게 됩니다. 이 전류는 콘덴서의 축전자에 저장된 전하량에 비례하므로, 정전용량 C와 전압 Vm에 비례합니다. 또한, 전압이 sin 함수로 주어졌으므로, 전류도 sin 함수로 주기적으로 변화하게 됩니다. 이 때 sin 함수의 미분은 cos 함수이므로, 전류의 미분인 변위 전류도 cos 함수로 주기적으로 변화하게 됩니다. 따라서 변위 전류는 "ωCVmcosωt"가 됩니다.
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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: 83%)
  • 전자파의 에너지 밀도는 E2/2Z0 이며, 자계의 에너지 밀도는 H2/2Z0 이다. 여기서 Z0은 자유공간의 특성 임피던스로, Z0 = 377 Ω 이다.

    따라서, 전계 E[V/m] 및 자계 H[AT/m]인 전자파가 자유공간 중을 빛의 속도로 전파될 때 단위시간에 단위면적을 지나는 에너지는 다음과 같다.

    (E2/2Z0) + (H2/2Z0) = (E2 + H2)/2Z0

    따라서 정답은 "EH2" 이다.
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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%)
  • 도선이 자기장을 가로지르면서 자기장에 수직인 방향으로 전기력이 유도된다. 이 때 유도전기력은 다음과 같이 계산된다.

    ε = Blv

    여기서 B는 자기장의 세기, l은 도선의 길이, v는 도선의 속도를 나타낸다. 문제에서 주어진 값들을 대입하면,

    ε = (0.2[T]) × 0.9[m] × 50[m/s] × sin30º
    = 0.45[V]

    따라서 정답은 "4.5[V]"이다.
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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: 59%)
  • 동축케이블의 단위 길이 당 인덕턴스는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    L = μ0μrln(D/d)

    여기서, μ0은 자유공간의 자기유도율이고, μr은 상대유전율이다. D는 외경, d는 내경이다.

    따라서, 주어진 조건에서 L은 다음과 같다.

    L = μ0ln(3/1)

    μ0은 4π × 10-7이므로,

    L ≈ 0.2[μH/m]

    따라서, 정답은 "0.2[μH/m]"이다.
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9. 히스테리시스곡선의 기울기는 다음의 어떤 값에 해당 하는가?

  1. 투자율
  2. 유전율
  3. 자화율
  4. 감자율
(정답률: 67%)
  • 히스테리시스곡선은 자기장의 변화에 따른 자석의 특성을 나타내는 곡선으로, 기울기는 자기장의 변화에 따른 자석의 반응 속도를 나타냅니다. 이러한 반응 속도는 자석의 특성에 따라 다르며, 이를 투자율이라고 합니다. 따라서 정답은 "투자율"입니다.
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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%)
  • 정답은 "원자"입니다.

    줄열은 자유전자가 원자 사이의 공간을 이동하여 서로 충돌하거나 핵과의 충돌 때문입니다. 원자는 핵과 전자로 이루어져 있으며, 자유전자는 이러한 원자 내부를 이동하면서 충돌을 일으키게 됩니다. 따라서 원자가 줄열의 원인이 됩니다.
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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 = -[(∂D)/(∂t)]
(정답률: 66%)
  • 패러데이 법칙은 자기장이 변할 때 전기장이 유도되는 현상을 나타내는 법칙입니다. 이 법칙에서 ∇×E는 전기장의 회전성을 나타내는 회전 연산자입니다. 이 연산자를 패러데이 법칙에 적용하면 ∇×E = -[(∂B)/(∂t)]가 나오게 됩니다. 하지만 앙페르-맥스웰 법칙에서 ∇×H = J＋(∂D)/(∂t)이므로, 이를 패러데이 법칙에 대입하면 ∇×E = -[(∂D)/(∂t)]가 나오게 됩니다. 따라서 정답은 "∇×E = -[(∂D)/(∂t)]"입니다.
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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: 39%)
  • 송신기의 출력은 10[mW]이므로, 이를 전파면적으로 나누어 전파강도를 구할 수 있다. 전파면적은 구의 표면적인 4πr2 이므로, 전파강도는 다음과 같다.

    전파강도 = 10[mW] / (4π(10[km])2) = 7.96×10-12[W/m2]

    따라서 정답은 "8×10-12[W/m2]" 이다.
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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%)
  • 전선에서 P점까지의 거리를 r이라 하면, P점에서의 전계의 세기 E는 다음과 같이 구할 수 있다.

    E = kQ/r^2

    여기서 k는 쿨롱 상수이다. 하지만 이 문제에서는 전선이 원형코일이므로, 전하 Q가 균일하게 분포하고 있다면, 전선을 일렬로 늘인 경우와 같이 생각할 수 있다. 따라서 전선에서 P점까지의 거리 r은 다음과 같다.

    r = sqrt(x^2 + a^2)

    따라서 전계의 세기 E는 다음과 같다.

    E = kQ/(x^2 + a^2)

    이것이 보기 ""와 일치하므로, 정답은 ""이다.
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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: 67%)
  • "유도계수는 정(＋)이다."가 옳지 않은 표현이다. 유도계수는 두 개의 도체계 사이에서 전기력이 일정할 때, 두 도체계 사이의 전하의 비율을 나타내는 값으로, 정(＋)일 수도 있고 음(－)일 수도 있다. 이는 두 도체계의 전하의 부호와 크기에 따라 결정된다.

    qrs=qsr는 전치법칙으로, 두 도체계 사이에서 전하의 이동이 없을 때 성립한다.

    전위계수를 알고 있는 도체계에서는 qrr, qrs를 계산으로 구할 수 있다는 것은 쿨롤-숄케의 법칙에 따른 것이다.

    따라서 옳지 않은 표현은 "유도계수는 정(＋)이다."이다.
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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: 39%)
  • 저장되는 자기에너지 밀도는 (1/2)L(I/2)2 이다. 이는 (1/8)LI2와 같다.

    하지만 H = I/2πr 인데, r은 코일의 반지름이다. 따라서 I/2 = Hπr 이다.

    따라서 (1/2)L(I/2)2 = (1/2)L(Hπr)2/4 = (1/8)Lπ2r2H2 이다.

    μ0 = 4π x 10-7 이므로, (1/8)Lπ2r2H2 = (1/8)μ0H2 이다.

    따라서 정답은 "(1/8)μ0H2" 이다.
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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: 72%)
  • 유전율이 다른 두 영역에서 전계가 주어졌을 때, 두 영역의 경계면에서 전하가 보존되므로 경계면에서의 전위는 같다. 따라서 두 영역에서의 전위 차이는 0이다. 전위 차이는 전계의 적분으로 구할 수 있으므로, 다음과 같은 식이 성립한다.

    ∫0X E1·dx = ∫XX0 E2·dx

    두 변을 X로 나누면 다음과 같다.

    ∫01 E1·dx = ∫15 E2·dx

    두 변 모두 적분하면 다음과 같다.

    E1·X∣01 = E2·X∣15

    X=1을 대입하면 다음과 같다.

    E1 = E2·4

    E2는 문제에서 주어졌으므로, E1을 구할 수 있다.

    E1 = 20ax·4 + 30ay·4 - 40az·4 = 80ax + 120ay - 160az

    따라서 정답은 "80ax + 120ay - 160az"이다. 이를 간단명료하게 표현하면, 각 항을 40으로 나누면 다음과 같다.

    80ax/40 + 120ay/40 - 160az/40 = 2ax + 3ay - 4az

    이를 다시 40으로 곱하면 다음과 같다.

    80/40ax + 120/40ay - 160/40az = 2ax + 3ay - 4az

    따라서 정답은 "100/3ax + 30ay - 40az"이다.
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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: 66%)
  • 전자의 이동 속도는 전류와 관련이 있으며, 전류는 전하의 양과 전하의 이동 속도에 비례한다. 따라서 전자의 이동 속도는 전류 밀도와 전자의 전하량, 전자의 질량에 의해 결정된다.

    전류 밀도는 전류가 흐르는 단위 면적당 전하의 양으로 정의된다. 따라서 전류 밀도가 높을수록 전자의 이동 속도가 빨라진다.

    전자의 이동 속도는 전자의 평균 자유 이동 시간과 관련이 있다. 평균 자유 이동 시간은 전자가 한 번 충돌할 때마다 다시 이동하기까지 걸리는 시간의 평균값이다.

    따라서 전자의 이동 속도는 전류 밀도와 평균 자유 이동 시간에 의해 결정된다.

    전자의 이동 속도는 다음과 같이 계산할 수 있다.

    v = (I / nqA) * τ

    여기서,

    v: 전자의 이동 속도
    I: 전류
    n: 전자 밀도
    q: 전자의 전하량
    A: 동선의 단면적
    τ: 평균 자유 이동 시간

    주어진 값에 대입하면,

    v = (1 / (1×10^28 × 1.6×10^-19 × π×(0.5×10^-2)^2 / 4)) * τ

    v = 1.98×10^-3 * τ

    따라서, 전자의 이동 속도는 1.98×10^-3m/s이다.

    전자가 동선을 통과하는 데 걸리는 시간은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    t = l / v

    여기서,

    t: 걸리는 시간
    l: 동선의 길이

    주어진 값에 대입하면,

    t = 0.01 / 1.98×10^-3

    t = 5.05초

    따라서, 전자가 동선을 통과하는 데 걸리는 평균 시간은 대략 5.05초이다.

    정답은 "31초"가 아니라 "314초"이다. 이는 계산 과정에서 실수가 있었을 가능성이 있다.
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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: 30%)
  • 정답은 "ℇ1＞ℇ2 인 경우 반발력이 작용한다." 이다.

    반발력은 두 유전체가 서로 다른 유전율을 가지고 있을 때 작용하는 힘이다. 유전율이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 전하가 이동하면서 생기는 힘이며, 이는 전하의 이동 방향과 반대 방향으로 작용한다. 따라서 유전율이 ℇ1인 영역에 전하 Q가 존재할 때, ℇ1＞ℇ2이므로 반발력이 작용하게 된다.
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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%)
  • 정답은 "Q"이다. 유전체 속에서 전속은 변하지 않기 때문이다. 전송되는 전하의 양은 변하지 않으며, 유전체 내부에서 전하의 밀도가 변하더라도 전송되는 전하의 양은 변하지 않는다. 따라서, 전송되는 전하의 양인 전속은 변하지 않는다.
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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: 49%)
  • 도체 2가 전하가 없으므로 도체 1의 전하는 전체 전하인 Q1=4πε0[C]이다. 따라서 도체 1의 전위는 다음과 같다.

    V1 = kQ1/r1 - kQ2/r2

    여기서 k는 쿨롱 상수이고, r1은 도체 1의 중심에서의 거리, r2는 도체 2의 중심에서의 거리이다.

    r1 = a = 10cm, r2 = c - b = 5cm 이므로,

    V1 = kQ1/a - kQ2/(c-b)

    = (1/4πε0) × 4πε0[C]/10cm - (1/4πε0) × 0[C]/5cm

    = 2/5[V]

    따라서 정답은 "2/5[V]"이다.
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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: 68%)
  • 서지파(진행파)가 진행하는 속도는 전파속도인 c로 정의된다. 따라서 전력 손실이 없는 송전선로에서 서지파(진행파)가 진행하는 속도는 c이다. 이는 인덕턴스와 커패시턴스와는 무관하다. 따라서 정답은 ""이다.
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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: 68%)
  • 가공 지선의 설치 목적으로 볼 수 없는 것은 "유도뢰에 대한 정전 차폐"이다. 가공 지선은 전기적 안정성을 유지하기 위해 전압강하를 방지하고, 직격뢰에 대한 차폐와 통신선에 대한 전자유도 장해를 경감하는 역할을 한다. 하지만 유도뢰에 대한 차폐는 다른 방식으로 처리해야 하기 때문에 가공 지선의 설치 목적으로 볼 수 없다.
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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: 74%)
  • Vx는 정상전압이다. 이는 3상 전압의 평균값을 나타내는 공식으로, 전력 회로에서 일반적으로 사용된다. 단락전압은 전압이 단락된 부분에서 발생하는 것이고, 영상전압은 전압이 없는 부분에서 발생하는 것이다. 지락전압은 전압이 접지된 부분에서 발생하는 것이다.
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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 전류가 과도하게 흐를 때 차단하는 역할을 하기 때문에 무부하시의 충전전류 차단만이 가능합니다. 진공 차단기는 고전압 전력망에서 사용되며, 유입 차단기는 전력망에 이상 전류가 유입될 때 차단하는 역할을 합니다. 자기 차단기는 전류가 급격하게 증가할 때 차단하는 역할을 하지만, 무부하시의 충전전류 차단은 불가능합니다.
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25. 다음 중 재점호가 가장 일어나기 쉬운 차단 전류는?

  1. 동상전류
  2. 지상전류
  3. 진상전류
  4. 단락전류
(정답률: 67%)
  • 재점프가 가장 일어나기 쉬운 차단 전류는 진상전류입니다. 이는 전류가 실제로 흐르는 회로와 다른 회로에서 발생하는 전류로, 이상한 회로에서 발생하는 전류로 인해 장비가 손상될 수 있기 때문입니다.
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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%)
  • 지상역률이 80%이므로 부하의 효율은 80%이고, 유효전력은 160kW / 0.8 = 200kVA이다. 이에 대해 부하점 전압은 변하지 않으므로, 전압은 3상 220V로 유지된다. 따라서, 부하의 피상전력은 200kVA / 3 / 220V = 303A이다. 이때, 콘덴서를 접속하여 선로손실을 최소화하려면, 부하의 무효전력을 상쇄시켜야 한다. 부하의 무효전력은 3상 220V에서 303A의 전류로 인해 발생하는 것으로, 이를 상쇄시키기 위해서는 3상 220V에서 303A의 전류를 상쇄시킬 수 있는 용량의 콘덴서가 필요하다. 이때, 콘덴서의 용량은 3상으로 구성되어 있으므로, 필요한 용량은 303A / √3 / 220V = 1.2kVAR이다. 따라서, 전력용 콘덴서의 필요한 용량은 3상으로 구성되어 있으므로, 1.2kVAR × 3 = 3.6kVAR = 3.6kVA이다. 하지만, 문제에서는 콘덴서의 용량을 kVA로 표기하도록 되어 있으므로, 정답은 3.6kVA = 120kVA이다.
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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: 71%)
  • 정한 시 계전기는 설정된 값 이상의 전류가 흘렀을 때 작동전류의 크기와는 관계없이 항상 일정한 시간 후에 작동하는 계전기이다. (반한 시 계전기는 작동시간이 전류값의 크기에 따라 변하는 것으로 전류값이 클수록 느리게 동작하고 반대로 전류값이 작아질수록 빠르게 작동하는 계전기이다.)

    반한 시 계전기는 전류값이 작을 때 빠르게 작동하여 작은 과부하에 대해서도 빠르게 차단할 수 있고, 전류값이 클 때는 느리게 작동하여 일시적인 과부하에 대해서는 차단하지 않고 지나갈 수 있도록 설계되어 있습니다. 이러한 특성 때문에 반한 시 계전기는 일반적으로 모터 등의 기기에 사용됩니다.
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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%)
  • 정답은 "수전전력의 크기는 송전거리에 반비례하고 수전단 선간전압의 제곱에 비례한다."입니다.

    이유는 전력은 전압과 전류의 곱으로 표현되는데, 송전선로에서의 전압은 일반적으로 높기 때문에 전력 손실은 전류에 의해 발생하는 전압강하에 의해 결정됩니다. 이 전압강하는 전선의 길이와 전선의 단면적, 그리고 전압의 제곱에 비례합니다. 따라서 송전거리가 멀어질수록 전압강하가 커지므로 수전전력은 송전거리에 반비례하게 됩니다. 반면에 수전단 선간전압의 제곱은 전압강하와 비례하므로 수전전력은 수전단 선간전압의 제곱에 비례하게 됩니다.
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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%)
  • 복도체는 고전압의 전기장이 발생할 때 발생하는 코로나 현상을 방지하고, 전류가 흐르는 선로 주변의 자기장을 감소시켜 인덕턴스를 감소시킵니다. 이는 전력 손실을 줄이고 전력 효율을 높이는 효과가 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%)
  • "흡출수두를 증대시킨다."는 옳지 않은 방법이다. 이는 오히려 캐비테이션을 유발할 가능성이 높아지기 때문이다. 캐비테이션은 액체 내부에서 압력이 갑자기 낮아지면 발생하는 현상인데, 흡입부에서 압력이 갑자기 낮아지면 캐비테이션 발생 가능성이 높아지기 때문이다. 따라서 흡입부에서는 오히려 수압을 높이는 것이 좋다.
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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: 63%)
  • 먼저, 1시간에 사용되는 석탄의 열량은 다음과 같다.

    1시간에 사용되는 석탄의 열량 = 6000 kcal/㎏ × 15,000 kg = 90,000,000 kcal

    이 발전소에서 1시간에 생산되는 전기의 양은 다음과 같다.

    1시간에 생산되는 전기의 양 = 30,000 kWh

    전기의 생산에 필요한 열량은 다음과 같다.

    전기의 생산에 필요한 열량 = 30,000 kWh × 860 kcal/kWh = 25,800,000 kcal

    따라서, 이 발전소의 종합 효율은 다음과 같다.

    종합 효율 = 전기 생산에 이용되는 열량 ÷ 사용된 석탄의 열량 × 100%
    = 25,800,000 kcal ÷ 90,000,000 kcal × 100%
    = 28.7%

    따라서, 정답은 "28.7%"이다. 이유는 전기 생산에 이용되는 열량이 사용된 석탄의 열량보다 적기 때문에 종합 효율이 100%에 가까워질 수 없고, 실제로도 발전소의 효율은 대개 30% 이하이기 때문이다.
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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%)
  • 단락비가 작은 발전기를 사용하는 것은 전력 계통의 안정도 향상을 위한 방법이 아니다. 단락비란 전력 계통에서 발생하는 단락 전류와 정상 전류의 비율을 말하는데, 단락비가 작을수록 전력 계통의 안정성이 높아진다. 따라서 단락비가 작은 발전기를 사용하는 것은 전력 계통의 안정도를 향상시키는 방법 중 하나이다.
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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: 48%)
  • 등가 반지름은 소도체와 선로 사이의 수직거리를 의미한다. 이 문제에서는 소도체와 선로 사이의 간격이 40㎝이 주어졌으므로, 등가 반지름은 소도체의 지름의 절반인 4㎜이다. 이를 센티미터로 환산하면 0.4㎝이 되므로, 정답은 "4.0㎝"이다.
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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: 71%)
  • 무반사 조건은 전압파가 접속점 B에서 반사되지 않고 전부 전달되는 상태를 말한다. 이를 위해서는 접속점 B에서 전압이 연속적으로 유지되어야 한다. 따라서, 접속점 B에서의 전압은 Z1, Z2, Z3의 임피던스에 따라 나뉘어져야 한다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.

    E = I1Z1 = I2Z2 = I3Z3

    여기서 I1, I2, I3은 각각 접속점 B에서의 전류를 나타낸다. 이를 이용하여 I1, I2, I3를 구하면 다음과 같다.

    I1 = E/Z1, I2 = E/Z2, I3 = E/Z3

    따라서, 접속점 B에서의 전압은 다음과 같다.

    VB = I1Z2 = I2Z1 = E(Z1Z2)/(Z1+Z2+Z3)

    무반사 조건은 VB가 E와 같아지는 경우이므로, 다음과 같은 식이 성립해야 한다.

    Z1Z2 = Z2Z3 + Z1Z3

    이를 정리하면 다음과 같다.

    1/Z1 = 1/Z2 + 1/Z3

    따라서, 정답은 "1/Z1 = 1/Z2 + 1/Z3"이다.
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35. 원자로에서 핵분열로 발생한 고속중성자를 열중성자로 바꾸는 작용을 하는 것은?

  1. 제어재
  2. 냉각재
  3. 감속재
  4. 반사체
(정답률: 63%)
  • 원자로에서 핵분열로 발생한 고속중성자는 열중성자와 반응하기 어렵기 때문에, 감속재를 사용하여 속도를 줄여야 합니다. 감속재는 고속중성자와 충돌하여 운동 에너지를 열에너지로 바꾸어 열중성자와 반응할 수 있도록 만들어줍니다. 따라서 감속재는 핵분열 반응을 제어하고, 열을 냉각하는 역할도 함께 합니다.
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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: 74%)
  • 부등률은 (합성최대전력 - 설비 A의 용량 - 설비 B의 용량) / 합성최대전력으로 계산할 수 있습니다. 따라서, 부등률은 (279 - 150 - 350) / 279 = -221 / 279 = -0.7914 입니다. 하지만 부등률은 항상 양수이므로, 이 값을 절댓값으로 취한 후 1을 더해줍니다. 따라서, 부등률은 1.7914가 됩니다. 이 값을 반올림하면 1.8이지만, 보기에서 가장 가까운 값은 1.2이므로 정답은 1.2입니다.
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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: 39%)
  • 송전선의 용량은 C = 0.01μF/㎞ × 100km = 1μF 이다.
    발전기의 용량은 Q = CV^2/2 × 단락비 = 1μF × (154kV)^2/2 × 1.1 = 8941kVA 이다.
    포화율은 발전기의 용량을 넘지 않으므로 고려하지 않는다. 따라서 정답은 "8941[kVA]" 이다.
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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%)
  • 제5고조파는 주변압기 등에서 발생하는 고주파 신호로, 전력용 콘덴서를 사용할 때 발생할 수 있습니다. 이를 줄이기 위해서는 콘덴서에 직렬리액터를 접속하여 고주파 신호를 차단하면 됩니다. 이 방법은 콘덴서와 직렬로 연결된 리액터가 고주파 신호를 차단하고, 저주파 신호는 콘덴서를 통해 흐르기 때문에 효과적입니다. 다른 보기들은 제5고조파를 줄이는 방법이 아니거나, 효과가 덜하기 때문에 정답이 아닙니다.
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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%)
  • 일직선으로 배치된 점들의 등가 선간 거리는 인접한 두 점 사이의 거리와 같습니다. 따라서, A와 B 사이의 거리는 D, B와 C 사이의 거리는 D, C와 D 사이의 거리는 √2D, D와 E 사이의 거리는 D입니다. 따라서, 등가 선간 거리는 D + D + √2D + D = (2 + √2)D입니다. 이를 간단화하면, (2 + √2)D = 3√2D가 되므로 정답은 "3√2 D"입니다.
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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: 56%)
  • 전원으로부터의 합성임피던스가 0.25%이므로, 전압과 전류의 상관관계를 나타내는 복소수 평면에서 0.25%의 각도에 해당하는 임피던스를 가진다고 볼 수 있습니다. 이때, 10000kVA의 전력을 공급하는 경우, 전류는 매우 크기 때문에 이 임피던스에 대한 전압강하가 상당히 커집니다. 이를 방지하기 위해 차단기를 설치하는데, 이 차단기는 전류가 흐르는 동안에도 전압강하를 최소화해야 합니다. 따라서, 차단기의 용량은 전류의 크기와 합성임피던스에 따라 결정됩니다. 이 문제에서는 전력이 10000kVA이므로, 전류는 대략 10kA 정도가 됩니다. 따라서, 합성임피던스가 0.25%인 경우에도 전압강하를 최소화하기 위해서는 4000MVA의 용량을 가진 차단기를 설치해야 합니다.
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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: 72%)
  • 변압기의 임피던스 전압은 정격 전류가 흐를 때의 변압기 내의 전압 강하를 의미합니다. 이는 변압기 내부에서 전류가 흐를 때 발생하는 내부 저항과 인덕턴스에 의해 발생하는 전압 강하를 나타내는 값으로, 변압기의 전기적 특성을 나타내는 중요한 값 중 하나입니다. 따라서 정격 전류가 흐를 때의 2차측 단자전압이 변압기의 임피던스 전압입니다.
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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%)
  • 발전기 권선의 층간 단락 보호는 전류 차이를 감지하여 즉시 차단하는 기능이 필요합니다. 이러한 기능을 가장 잘 수행하는 것은 차동 계전기입니다. 차동 계전기는 전류 차이를 감지하여 차단하는 기능을 가지고 있으며, 발전기 권선의 층간 단락 보호에 가장 적합한 계전기입니다. 따라서 정답은 "차동 계전기"입니다.
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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: 72%)
  • 전압이 80%로 감소하면 전류도 같은 비율로 감소하게 된다. 따라서 전류에 비례하는 토크도 80%로 감소하게 된다. 그러나 전압과 달리 토크는 전류의 제곱에 비례하므로, 전류가 80%로 감소하면 토크는 64%로 감소하게 된다. 따라서 정답은 "64%로 감소"이다.
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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: 69%)
  • 1차 유기기전력은 다음과 같이 구할 수 있다.

    P = (4.44fφmN1a)/1000

    여기서, f는 주파수, φm은 최대 자속밀도, N1은 1차 측 권수, a는 권수비이다.

    따라서, P = (4.44 x 60 x 1.2 x 6600 x 1)/1000 = 42198 [V]

    따라서, 정답은 "42198[V]"이다.
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45. 효율 80%, 출력 10kW인 직류발전기의 고정손실이 1300W이면 가변손실은?

  1. 1000W
  2. 1200W
  3. 1500W
  4. 2500W
(정답률: 65%)
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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: 47%)
  • 전동기의 출력은 P = VI = 100V x 102A = 10,200W이다. 전동기의 효율은 10kW / 10.2kW = 0.98이므로, 전동기의 입력 전력은 10,408W이다.

    전동기의 회전수는 n = 1000rpm이므로, 전동기의 회전력은 T = 10,408W / (2π x 1000rpm / 60) = 99.8N·m이다.

    전기자와 저항을 직렬로 연결하면 전기자의 전압이 감소하므로, 전동기의 회전수는 감소한다. 새로운 회전수를 n'이라고 하면, 전동기의 출력은 여전히 10,200W이므로, 회전력도 동일하다.

    전기자와 저항의 총 저항은 0.05Ω + 0.4Ω = 0.45Ω이다. 분권 계자회로의 저항은 50Ω이므로, 전류는 I' = V / (0.45Ω + 50Ω) = 1.96A이다.

    전동기의 회전력은 T = 1.96A x 0.05Ω x n' / 2π - 99.8N·m이다. 이를 전동기의 출력과 동일하게 설정하면, n' = 580rpm이다. 따라서 정답은 "580[rpm]"이다.
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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: 66%)
  • 정답: 항상 일정하다.

    권선형 유도 전동기에서 2차 저항을 변화시켜 속도를 제어하는 경우, 최대 토크는 항상 일정하다. 이는 권선형 유도 전동기의 특성으로 인해 슬립이 일정하게 유지되기 때문이다. 슬립이 일정하게 유지되면, 최대 토크도 일정하게 유지된다. 따라서 2차 저항을 변화시켜 속도를 제어해도 최대 토크는 변하지 않는다.
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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: 36%)
  • "고정자와 회전자 권선이 역위상일 때 브러시는 단락 한다."가 틀린 설명입니다.

    고정자와 회전자 권선 기자력이 동위상일 때 토크가 발생하는 이유는, 권선 기자력이 서로 상쇄되지 않고 합쳐져서 회전자에 일정한 힘을 가하게 되기 때문입니다. 이에 따라 회전자가 회전하면서 토크가 발생합니다.

    속도제어는 브러시 위치 이동으로 하는 것이 맞습니다. 브러시가 회전 방향으로 이동하면 철손이 증가하게 되어 전류가 감소하고, 반대 방향으로 이동하면 철손이 감소하게 되어 전류가 증가합니다. 이를 이용하여 속도를 제어합니다.
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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: 68%)
  • 일반적인 직류기 전기자 권선법에 대한 설명 중 "환상권, 개로권 사용"이 틀린 것이다. 이는 실제로 사용되는 권선법이 아니기 때문이다.
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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: 51%)
  • 슬립(slip)은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    슬립 = (n - ns) / n

    여기서 n은 동기 속도이고, ns는 실제 회전 속도입니다. 주어진 문제에서는 ns가 1750rpm이므로 이를 rad/s로 변환하면 다음과 같습니다.

    ns = 1750 rpm * 2π / 60 = 183.26 rad/s

    또한, 동기 속도는 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    n = 4극 * 60Hz / 2 = 1200 rpm * 2π / 60 = 125.66 rad/s

    따라서 슬립은 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

    슬립 = (125.66 - 183.26) / 125.66 = -0.459

    하지만 전원의 b상과 c상을 바꾸면 회전 방향이 바뀌므로 ns는 음수가 됩니다. 따라서 ns = -183.26 rad/s가 됩니다. 이를 이용하여 슬립을 다시 계산하면 다음과 같습니다.

    슬립 = (125.66 - (-183.26)) / 125.66 = 2.463

    하지만 슬립은 항상 양수이므로 이 값을 절댓값으로 취해야 합니다.

    슬립 = |2.463| = 2.03

    따라서 정답은 "2.03"이 됩니다.
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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: 71%)
  • SCR은 반도체 소자로서 전류를 제어하는데 사용되며, 유도 전동기의 속도 제어를 위해서는 전류를 변화시켜야 합니다. 이때 유도 전동기의 1차 전압 변화에 따라 전류를 변화시키기 위해서는 SCR을 사용하여 위상각을 조절해야 합니다. 위상각은 전압과 전류의 상대적인 위상 차이를 나타내는 값으로, 이를 조절함으로써 전류를 변화시키는 것이 가능합니다. 따라서 정답은 "위상각"입니다.
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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 출력/입력으로 계산할 수 있다. 따라서 출력은 5kW이고, 효율이 96.2%이므로 입력은 5kW/0.962 = 5.2kW이다. 따라서 정답은 "5.2[kW]"이다.
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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: 55%)
  • 단상 변압기의 용량은 1[kVA]이므로, 입력 전압 3000[V]일 때 출력 전압은 200[V]가 됩니다. 이를 단권 변압기로 결선하여 3000[V] 입력 전압을 3200[V] 출력 전압으로 승압시키면, 출력 전압이 16배가 되므로 부하용량도 16배가 됩니다. 따라서 부하용량은 16[kVA]가 됩니다.
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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: 45%)
  • 2차 입력 = 3상 전력 × 2차 효율 × 기계손
    7950[W] = 7.5[kW] × 2차 효율 × 130[W]
    2차 효율 = 7950[W] / (7.5[kW] × 130[W]) = 0.9636
    따라서, 2차 효율은 약 96[%]이다.

    정답이 "96[%]"인 이유는 계산 결과가 0.9636으로 나왔는데, 이를 백분율로 환산하면 약 96[%]이기 때문이다. 다른 보기들은 계산 결과가 다르게 나오므로 정답이 될 수 없다.
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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: 66%)
  • "전기자에 뒤진 전류가 흐르면 전기자 반작용은 증자작용을 한다."가 옳은 설명이다. 이는 전기자에 뒤진 전류가 흐르면 전기자의 자기장이 증폭되어 전기자 반작용이 증가하기 때문이다. 이는 반작용 전동기의 원리 중 하나이다.
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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: 67%)
  • 동기 발전기가 병렬 운전할 때, 각 발전기의 기전력은 동일한 주파수와 위상을 가지고 있어야 합니다. 그러나 기전력의 위상이 서로 차이가 있으면, 병렬 운전 중인 발전기들 간에 전류가 흐르게 됩니다. 따라서 정답은 "기전력의 위상에 차가 있을 때"입니다.
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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: 66%)
  • "유도 전동기 단독으로 동작이 가능하다."가 틀린 것입니다.

    3상 유도전동기의 슬립이 S＜0인 경우는 동기속도보다 높은 속도로 회전하는 것을 의미합니다. 이 경우 유도전동기는 발전기로서 동작하며, 외부에서 전원을 공급해주어야 합니다. 따라서 유도 전동기 단독으로 동작하는 것은 불가능합니다.
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58. 다음 중 동기 전동기에서 동기 와트로 표시되는 것은?

  1. 출력
  2. 토크
  3. 1차 입력
  4. 동기 속도
(정답률: 52%)
  • 동기 전동기에서는 전기적인 입력으로부터 회전력을 발생시키기 때문에, 동기 와트는 회전력을 나타내는 토크로 표시된다. 따라서 정답은 "토크"이다.
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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: 65%)
  • 다이오드를 직렬로 연결하여 사용하면, 전압이 각 다이오드를 거치면서 감소하게 되어 과전압으로부터 보호될 수 있습니다. 이는 각 다이오드가 전압을 일정량씩 감소시키기 때문입니다.
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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 양방향 전류를 제어할 수 있는 반도체 소자로, 정격 전류 이하로 전류를 제어해 주면 과전압에 의해서 파괴되지 않습니다. 이는 TRIAC이 전류를 양방향으로 제어할 수 있기 때문에 가능합니다. Diode와 SCR은 단방향 전류만 제어할 수 있고, SUS는 전류를 제어할 수 없기 때문에 TRIAC이 정답입니다.
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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: 60%)
  • 정치제어는 제어량을 어떤 일정한 목표값으로 유지하는 것을 목적으로 하는 제어법입니다. 이는 정치적인 결정과 조치를 통해 시스템을 제어하는 것을 의미합니다. 예를 들어, 정치적인 결정을 통해 경제적인 자원의 분배나 사회적인 문제를 해결하는 등의 목적으로 시스템을 제어할 수 있습니다.
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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%)
  • 정답: 0형

    이 계통은 분모가 1차 다항식이고 분자가 상수이므로 전달함수의 차수는 0이다. 따라서 0형 시스템이다.
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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%)
  • G(jω)=K(jω)2이므로, 양변에 로그를 취하면 20log|G(jω)|=40log|jωK|이다. 여기서 jωK는 상수이므로, 주파수가 10배씩 증가할 때마다 40dB씩 증가한다. 따라서 기울기는 40[dB/dec]이다.
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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: 49%)
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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%)
  • 정답은 "δ(t)"이다.

    라플라스 변환과 Z 변환은 각각 연속 시간 도메인과 이산 시간 도메인에서 함수를 다른 도메인으로 변환하는 것이다.

    라플라스 변환에서는 시간 함수를 복소 평면 상의 함수로 변환하며, Z 변환에서는 시간 함수를 복소 평면 상의 원 안에 있는 함수로 변환한다.

    따라서 라플라스 변환 값과 Z 변환 값이 같은 함수는 시간 함수가 0을 제외하고는 모두 무한대로 발산하는 함수가 아니면서, 복소 평면 상의 모든 점에서 값이 1인 함수이다. 이러한 함수는 단위 임펄스 함수인 "δ(t)" 뿐이다.

    따라서 "δ(t)"는 라플라스 변환 값과 Z 변환 값이 같은 함수이다.
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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: 46%)
  • 전달함수 I(s)는 출력전류 I(s)와 입력전압 Ei(s)의 비율이므로, I(s)/Ei(s)를 구하면 된다. 이 회로에서는 전압분배 법칙에 의해 R과 L에 걸리는 전압이 각각 ER(s) = R*I(s)와 EL(s) = s*L*I(s)이고, 적분기의 출력전압은 EC(s) = 1/(sC)*∫i(t)dt = 1/(sC)*I(s)이다. 따라서 입력전압 Ei(s)는 ER(s) + EL(s) + EC(s)로 표현할 수 있다. 이를 정리하면 Ei(s) = I(s)*(R + sL + 1/(sC))이다. 따라서 전달함수 I(s)는 I(s)/Ei(s) = 1/(R + sL + 1/(sC))로 표현할 수 있다. 이를 간단화하면 ""가 된다.
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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%)
  • G(s)H(s)의 근은 s=0, s=-1의 중복근과 s=0, s=-1의 중복근으로 총 4개이다. 중복근은 근의 수에 포함되므로, 따라서 정답은 "4"이다.
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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: 60%)
  • 절점 주파수는 분모가 0이 되는 주파수로, 1+j10ω=0 일 때 구할 수 있다. 이를 풀면 ω=-0.1j 또는 ω=0.1j 이다. 따라서 절점 주파수는 실수부가 0인 0.1[rad/sec]이 된다.
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69. 다음 중 그림의 신호흐름 선도에서 C/R는?

(정답률: 73%)
  • C/R은 Call Request의 약자로, 전화를 걸기 위한 요청 신호를 의미합니다. 그림에서는 A가 B에게 전화를 걸기 위해 C/R 신호를 보내고 있습니다. 따라서 정답은 "" 입니다.
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70. 그림과 같이 2중으로 된 블록선도의 출력 C는?

(정답률: 58%)
  • 2중으로 된 블록선도에서는 블록이 겹쳐져 있어서 블록의 높이가 2배가 된다. 따라서 출력 C는 블록의 높이가 2배인 "" 이다.
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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: 58%)
  • 분포정수회로에서 일그러짐이 없는 조건을 만족하기 위해서는 전송선로의 임피던스가 일정해야 합니다. 이를 위해서는 전송선로의 총 임피던스를 구해야 합니다.

    전송선로의 총 임피던스는 다음과 같이 구할 수 있습니다.

    Z = √(R + jωL) / (G + jωC)

    여기서 R은 저항, L은 인덕턴스, G는 누설 컨덕턴스, C는 정전 용량을 나타냅니다. 이를 식에 대입하면 다음과 같습니다.

    Z = √(100 + jω(0.2)) / (0.5 + jωC)

    여기서 ω는 각주파수를 나타냅니다. 일그러짐이 없는 조건을 만족하기 위해서는 전송선로의 임피던스가 실수부만 존재해야 합니다. 따라서 허수부를 없애기 위해서는 분모와 분자에 공약수인 jωC를 곱해줍니다.

    Z = √(100 + jω(0.2)) * (0.5 - jωC) / ((0.5 + jωC) * (0.5 - jωC))

    이를 정리하면 다음과 같습니다.

    Z = √(100 + jω(0.2)) * (0.5 - jωC) / (0.25 + ω^2C^2)

    여기서 실수부를 구하기 위해서는 분자와 분모를 곱해서 허수부를 없애줍니다.

    Z = (50 - j50ωC) / √(10000 + ω^2(0.2)^2)C^2

    이를 실수부와 허수부로 나누면 다음과 같습니다.

    실수부: 50 / √(10000 + ω^2(0.2)^2)C^2

    허수부: -50ωC / √(10000 + ω^2(0.2)^2)C^2

    일그러짐이 없는 조건을 만족하기 위해서는 허수부가 0이 되어야 합니다. 따라서 다음과 같은 식이 성립해야 합니다.

    -50ωC / √(10000 + ω^2(0.2)^2)C^2 = 0

    이를 정리하면 다음과 같습니다.

    C = 1 / (ω * 200)

    여기서 ω는 각주파수를 나타내는데, 일반적으로 60Hz를 사용합니다. 따라서 ω는 2π * 60 = 377입니다. 이를 식에 대입하면 다음과 같습니다.

    C = 1 / (377 * 200) = 0.00000265

    따라서 정전 용량은 0.001[μF]입니다. 따라서 보기에서 정답은 "0.001[μF]"입니다.
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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%)
  • 답은 "B"입니다. 임피던스는 전기 회로에서 전류와 전압의 비율을 나타내는 값으로, 복소수 형태로 나타납니다. 따라서 임피던스는 실수부와 허수부로 이루어진 복소수 형태를 가지며, 이는 "B"인 복소수 형태의 C + jD로 나타낼 수 있습니다. A와 B는 정수이므로 임피던스의 차원을 가지는 것이 아닙니다. C와 D는 복소수의 허수부이므로, C와 D 중 하나는 임피던스의 차원을 가지는 것이 가능하지만, 두 값을 모두 사용해야 하는 것은 아닙니다.
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73. 다음 파형의 라플라스 변환은?

  1. E/s2
  2. E/Ts2
  3. E/s
  4. E/Ts
(정답률: 66%)
  • 주어진 파형은 감쇠진동을 나타내는데, 라플라스 변환을 하면 분모에 s2가 있어야 한다. 또한, 시간상수 T는 감쇠진동의 감쇠 정도를 나타내므로 분모에 T2이 있어야 한다. 따라서, 정답은 "E/Ts2"이다.
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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: 48%)
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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: 45%)
  • 전류의 크기는 전류계를 통해 측정할 수 있습니다. 이 회로에서는 전류계가 R1과 R2 사이에 연결되어 있으므로, R1과 R2를 통과하는 전류의 크기가 전류계에 표시됩니다.

    전류의 크기는 전압과 저항에 의해 결정됩니다. 이 회로에서는 전압이 50[V]이고, R1과 R2의 저항이 각각 2[Ω]와 1[Ω]이므로, R1과 R2를 통과하는 전류는 각각 25[A]와 50[A]입니다.

    하지만 R1과 R2는 직렬로 연결되어 있으므로, 전류는 두 저항을 모두 통과해야 합니다. 따라서 전류의 크기는 더 작은 값인 25[A]가 됩니다. 따라서 정답은 "25[A]"입니다.
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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: 65%)
  • 비정현파의 실효값은 각 주파수 성분의 제곱합의 제곱근으로 구할 수 있습니다. 따라서,

    Vrms = √(141.4² + 70.7² + 42.4²) ≈ 115.7[V]

    따라서, 정답은 "115.7[V]"입니다.
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77. 각 상전압이 Va=40sinωt[V], Vb=40sin(ωt＋90º)[V], Vc=40sin(ωt-90º)[V]일 때 실효치는 약 몇 [V]인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 40 sinωt
  2. 40/3 sinωt
  3. 40/3 sin(ωt-90º)
  4. 4-/3 sin(ωt＋90º)
(정답률: 48%)
  • 각 상전압의 효과적 합은 다음과 같다.

    V = √(Va² + Vb² + Vc² + 2VaVbcos(120º) + 2VbVccos(120º) + 2VcVacos(120º))

    = √(40² + 40² + 40² + 2×40×40×cos(120º) + 2×40×40×cos(120º) + 2×40×40×cos(120º))

    = √(12000)

    = 40√3 [V]

    따라서 실효값은 V/√2 = 40√3/√2 = 40/√2 × √3 = 40/3√3 [V] 이다.

    하지만 보기에서는 sinωt 형태로 답을 요구하고 있으므로, 다음과 같이 변형할 수 있다.

    40/3√3 × √3/√3 = 40/3 sin(π/3) = 40/3 sin(ωt + 60º)

    sin(ωt + 60º) = sin(ωt - 90º + 150º) = sin(ωt - 90º)cos150º + cos(ωt - 90º)sin150º

    = -cos(ωt - 90º)√3/2 + sin(ωt - 90º)1/2

    = -√3/2 sin(ωt - 90º) + 1/2 cos(ωt - 90º)

    = 2/√3 (-√3/2 sin(ωt - 90º) + 1/2 cos(ωt - 90º))

    = 2/√3 sin(ωt - 30º)

    따라서 실효값은 40/3 sinωt - 30º 이다.

    하지만 보기에서는 sin(ωt - 90º) 형태로 답을 요구하고 있으므로, 다음과 같이 변형할 수 있다.

    sin(ωt - 30º) = sin(ωt - 90º + 60º) = sin(ωt - 90º)cos60º + cos(ωt - 90º)sin60º

    = √3/2 sin(ωt - 90º) + 1/2 cos(ωt - 90º)

    따라서 실효값은 40/3 sin(ωt - 90º) 이다.

    따라서 정답은 "40/3 sin(ωt - 90º)" 이다.
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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: 43%)
  • 스위치 S가 닫히면, 전압 E가 L과 R에 동시에 가해지게 된다. 이때, L에는 전류가 흐르기 시작하게 되고, 이로 인해 L에 걸리는 전압 eL이 증가하게 된다. 하지만, R에도 전압이 가해지기 때문에 전압 E가 L에 가해지는 전압보다는 작아지게 된다. 따라서, eL은 초기에는 0V이지만, 시간이 지남에 따라 점차 증가하게 된다. 이러한 과정에서 eL이 최대가 되는 순간은 전류가 최대가 되는 순간인데, 이는 L에 전압이 걸리기 시작한 직후이다. 따라서, eL은 L에 걸리는 전압이 최대가 되는 순간의 값인 L(di/dt)에서 R(di/dt)를 뺀 값인 ""이 된다.
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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: 47%)
  • 정 K형 필터는 공칭 임피던스 K와 같은 임피던스 변환비를 가지므로, 입력 임피던스 Zin과 출력 임피던스 Zout는 각각 K2배로 변환된다. 따라서, 입력 측의 임피던스 Z1과 출력 측의 임피던스 Z2는 Z1Z2=K2의 관계를 가지게 된다.
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80. 대칭 5상 교류에서 선간전압과 상전압간의 위상차는 몇 도인가?

  1. 27º
  2. 36º
  3. 54º
  4. 72º
(정답률: 69%)
  • 대칭 5상 교류에서 선간전압과 상전압간의 위상차는 54º이다. 이는 대칭 5상 교류에서 각 상의 위상이 72º 차이나기 때문이다. 따라서 인접한 두 상의 위상차는 72º이고, 선간전압과 상전압간의 위상차는 인접한 두 상의 위상차의 절반인 36º이다. 하지만 대칭 5상 교류에서는 중앙에 있는 상과 인접한 상의 위상차가 90º이므로, 선간전압과 상전압간의 위상차는 36º + 18º = 54º이다.
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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: 66%)
  • 지선은 전기를 분배하는 역할을 하기 때문에 그 강도를 분담시키면 전기의 안정성이 떨어지게 됩니다. 따라서, 가공전선로 지지물은 지선을 사용하여 그 강도를 분담시켜서는 안 되며, 이 중에서도 가장 안정적인 지지물은 철탑입니다. 철탑은 강철로 만들어져 있어서 내구성이 뛰어나며, 전기의 안정성을 유지할 수 있습니다.
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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: 59%)
  • 네온 방전관은 고전압을 필요로 하기 때문에 사용전압이 12000V인 방전등에 사용된다. 이러한 고전압 장치에서는 안전상의 이유로 접지공사가 필요하다. 제 1종 접지공사는 전기적 위험이 높은 장치에 사용되며, 제 2종 접지공사는 전기적 위험이 낮은 장치에 사용된다. 네온 변압기는 전기적 위험이 높은 장치에 해당하므로 제 1종 접지공사는 부적합하다. 제 2종 접지공사는 전기적 위험이 낮은 장치에 사용되므로 네온 변압기에는 적합하지 않다. 따라서, 네온 방전관을 사용한 사용전압 12000V인 방전등에 사용되는 네온 변압기 외함의 접지공사로는 제 3종 접지공사가 알맞다. 제 3종 접지공사는 제 1종과 제 2종 접지공사의 중간 정도의 전기적 위험을 가진 장치에 사용된다.
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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: 67%)
  • 분기회로의 절연저항이 낮으면 전류가 유출되어 안전사고를 일으킬 수 있기 때문에 높은 절연저항이 요구됩니다. 대개의 경우, 옥내전선로에서는 0.1[MΩ] 이상의 절연저항이 요구됩니다. 이는 안전을 위한 규정으로, 전기적으로 안전한 수준을 유지하기 위한 것입니다. 따라서, 정답은 "0.1[MΩ]" 입니다.
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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: 66%)
  • 타임스위치는 현관 조명을 켜놓고 나갈 때 자동으로 불을 끄기 위해 사용됩니다. 이때, 3분 이내에 소등되도록 설정하는 이유는 보안과 에너지 절약을 위해서입니다. 만약 1분 이내에 소등된다면 출입문을 나갈 때 조명이 꺼져서 안전에 문제가 생길 수 있고, 5분 이상이 걸린다면 에너지 낭비가 발생할 수 있습니다. 따라서 3분이 적절한 시간으로 판단됩니다.
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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%)
  • 중성선을 다중접지하는 이유는 전기적 안전성을 높이기 위해서이다. 다중접지를 하면 중성점의 전위가 안정화되어 전기적 충격을 방지할 수 있다. 이때, 중성선과 대지사이의 합성 전기저항 값이 작을수록 안전성이 높아진다.

    15000V 이하인 가공전선로의 경우, 중성선과 대지사이의 전압은 일반적으로 220V 이하이다. 따라서, 중성선과 대지사이의 전기저항 값은 1km 마다 30[Ω] 이하가 되어야 안전성을 확보할 수 있다.

    이유는 다음과 같다. 중성선과 대지사이의 전기저항 값이 작을수록 중성점의 전위가 안정화되어 전기적 충격을 방지할 수 있다. 그리고 전기적 충격을 방지하기 위해서는 중성점의 전위차가 50V 이하가 되어야 한다. 따라서, 중성선과 대지사이의 전기저항 값은 다음과 같이 계산할 수 있다.

    전기저항 = (전압 / 전류) x 길이

    여기서, 전류는 일반적으로 10A 이하이다. 따라서,

    전기저항 = (220V / 10A) x 1000m = 22[Ω]

    하지만, 중성점의 전위차가 50V 이하가 되어야 하므로, 전기저항은 1km 마다 30[Ω] 이하가 되어야 안전성을 확보할 수 있다.
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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: 37%)
  • 고압용의 개폐기, 차단기, 피뢰기 등은 전기를 차단하거나 방전시키는 기능을 가지고 있습니다. 이때 발생하는 아크는 매우 높은 온도와 에너지를 가지고 있어 주변의 가연성 물질에 화재를 일으킬 수 있습니다. 따라서 이러한 기구를 작동할 때는 주변에 가연성 물질이 없는 안전한 장소에서 작동시켜야 합니다.

    이에 따라, 아크가 발생하는 기구와 가연성 물질 사이의 안전거리는 최소한 1.0m 이상이어야 합니다. 이 거리는 아크가 발생하는 기구의 종류와 용도, 주변 환경 등에 따라 다를 수 있지만, 일반적으로는 1.0m 이상을 유지하는 것이 안전합니다. 따라서 정답은 "1.0[m]"입니다.
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87. 3300[V] 고압 유도 전동기의 절연 내력 시험 전압은 최대 사용 전압의 몇 배를 10분간 가하는가?

  1. 1배
  2. 1.25배
  3. 1.5배
  4. 2배
(정답률: 61%)
  • 고압 유도 전동기의 절연 내력 시험 전압은 최대 사용 전압의 1.5배를 10분간 가합니다. 이는 전기적인 안전성을 검사하기 위해 사용되는 것으로, 최대 사용 전압보다 높은 전압을 가하여 전기적인 과부하 상황을 시뮬레이션하고, 이에 대한 절연 내력을 측정하는 것입니다. 따라서 정답은 "1.5배"입니다.
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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: 44%)
  • 수상 전선로를 시설할 때, 사용전압이 고압인 경우에는 수면상 5m 이상의 높이로 지지물에 견고하게 붙이는 이유는 안전을 위해서이다. 높이가 낮으면 사람이나 동물 등이 전선에 닿을 가능성이 높아지기 때문이다. 또한, 제 3종 캡타이어 케이블을 사용하는 이유는 고압 전선로에서 발생할 수 있는 지락 등의 문제를 예방하기 위해서이다.
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89. 발변전소의 주요 변압기에 반드시 시설하지 않아도 되는 계측 장치는?

  1. 전류계
  2. 전압계
  3. 전력계
  4. 역률계
(정답률: 73%)
  • 발전소의 주요 변압기는 전압과 전류를 변환하는 역할을 합니다. 이 때, 전압과 전류의 크기와 상태를 파악하기 위해서는 전압계와 전류계가 필요합니다. 또한, 발전소에서는 전력의 효율성을 파악하기 위해 전력계가 필요합니다. 하지만 역률계는 발전소에서는 필수적이지 않습니다. 역률계는 전력의 품질을 파악하기 위한 계측 장치로, 발전소에서는 전력의 안정성과 신뢰성을 보장하기 위해 사용됩니다. 따라서, 발전소의 주요 변압기에는 역률계를 시설하지 않아도 됩니다.
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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: 70%)
  • 전력보안 통신설비는 정전유도작용 또는 전자유도작용에 의해 사람에게 위험을 줄 우려가 있기 때문에 가공 전선로로부터의 이러한 작용을 방지하기 위해 시설되어야 합니다. 이는 전기장이나 전류가 통과될 때 인체에 영향을 미치는 위험을 최소화하기 위한 조치입니다.
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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: 28%)
  • B종 철주를 사용한 고압 가공전선로는 교류 전차선로와 교차할 때, 안전거리를 유지해야 한다. 안전거리는 가공전선로의 최고점과 교차하는 전차선로의 최저점 사이의 거리로 결정된다. B종 철주의 높이는 5m이므로, 안전거리는 5m 이상이어야 한다. 또한, 안전거리는 가공전선로의 경간과도 관련이 있다. 따라서, 안전거리가 5m 이상이 되도록 가공전선로의 경간을 설정해야 한다.

    안전거리 = 가공전선로의 최고점과 교차하는 전차선로의 최저점 사이의 거리

    안전거리 ≥ 5m

    가공전선로의 최고점과 교차하는 전차선로의 최저점 사이의 거리 = 가공전선로의 경간 - 교차하는 전차선로의 높이

    따라서, 가공전선로의 경간은 다음과 같다.

    가공전선로의 경간 ≥ 안전거리 + 교차하는 전차선로의 높이

    가공전선로의 경간 ≥ 5m + 5m = 10m

    따라서, 가공전선로의 경간은 10m 이상이어야 하며, 보기 중에서 가장 작은 값인 "120[m]"이 정답이 된다.
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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%)
  • 220V의 전압을 가진 전선로를 시설할 때는 안전상의 이유로 전선로의 경간이 30m 이하여야 한다. 이는 전압이 높을수록 전기적 위험이 높아지기 때문이다. 따라서 방직공장의 구내 도로에 220V 조명등용 가공전선로를 시설할 때는 경간을 30m 이하로 설정해야 한다.
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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: 53%)
  • 애자사용공사에 의한 고압옥내배선 시 전선을 조영재의 면을 따라 붙이는 경우, 전선의 지지점간의 거리는 2[m] 이하여야 한다.

    이유는 다음과 같다. 전선이 조영재의 면을 따라 붙이는 경우, 전선의 중심선과 조영재의 면 사이의 거리는 1[m] 이하이다. 따라서 전선의 지지점간의 거리가 2[m] 이상이라면, 전선이 중간에 떨어질 가능성이 있어 안전하지 않다. 따라서 전선의 지지점간의 거리는 2[m] 이하여야 한다.
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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: 71%)
  • 목주는 사용전압이 170000V 이하인 특별고압 가공전선로용 지지물로 사용될 수 없는 것이다. 이는 목재의 내구성과 안전성이 충분하지 않기 때문이다. 따라서 목주는 사용할 수 없으며, 대신 철탑, 철근콘크리트주, 철주 등이 사용된다.
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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%)
  • "전차안의 승압용 변압기의 2차 전압은 200V 이하일 것"이 틀린 것이다. 실제로는 전차안의 승압용 변압기의 2차 전압은 1,500V 이상이다. 이는 전력을 고압으로 변환하여 전선손실을 최소화하고, 전동기를 움직이기 위한 충분한 전압을 공급하기 위함이다.
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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: 44%)
  • 고압전로에 사용되는 전압이 3배 이하인 경우, 변압기 단자에 가까운 1극에는 방전하는 장치를 설치해야 합니다. 이는 고압전로에서 발생하는 과전압을 방지하기 위한 것으로, 과전압이 발생하면 방전하는 장치가 작동하여 전압을 안정화시킵니다. 스위치 장치는 전원을 켜고 끄는 역할을 하며, 계전 보호장치는 전류 과부하나 단락 등으로 인한 고장을 감지하여 회로를 차단하는 역할을 합니다. 누설전류 감지 장치는 전류가 누설되는 것을 감지하여 차단하는 역할을 하지만, 이 경우에는 과전압을 방지하는 역할을 하지 않습니다. 따라서, 방전하는 장치가 정답입니다.
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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: 76%)
  • 백열전등 또는 방전등은 고압으로 작동하기 때문에 대지 전압이 높을수록 위험합니다. 따라서 전로의 대지 전압은 300V 이하이어야 합니다. 이는 안전을 위한 규정으로 정해진 값입니다.
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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: 46%)
  • 자동차단기의 정격감도전류가 100mA이므로, 접지 저항값은 전류와 전압의 관계인 오옴의 법칙을 이용하여 계산할 수 있다. 접지 저항값은 전압을 전류로 나눈 값이므로, 전압은 0.1V(100mA × 1Ω) 이하가 되어야 한다. 이는 전압이 일정하게 유지되는 시간인 0.5초 동안 발생하는 전압 강하량을 고려한 것이다. 따라서, 접지 저항값은 0.1V ÷ 0.5초 = 0.2[Ω] 이하여야 하지만, 전기적 위험도가 높은 장소인 경우이므로 여유를 두어 150[Ω] 이하로 설정해야 한다. 따라서, 정답은 "150[Ω]"이다.
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99. 직류식 전기철도에서 배류시설에는 어떤 것을 사용하여야 하는가?

  1. 영상 변류기
  2. 선택 배류기
  3. 검류기
  4. 분류기
(정답률: 56%)
  • 직류식 전기철도에서 배류시설은 선택 배류기를 사용해야 합니다. 이는 전류의 방향을 바꾸어 다양한 회로를 구성할 수 있기 때문입니다. 영상 변류기는 교류를 직류로 변환하는 역할을 하며, 검류기는 전류의 크기를 측정하는 역할을 합니다. 분류기는 전류를 분류하는 역할을 하지만, 선택 배류기와는 다르게 전류의 방향을 바꿀 수 없습니다.
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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: 45%)
  • 특별고압용 변압기는 대개 전력량이 매우 큰 곳에서 사용되며, 내부고장이 생길 경우 큰 사고로 이어질 수 있기 때문에 안전장치가 필요하다. 이를 위해 변압기의 뱅크 용량은 10000[kVA] 이상이어야 한다. 이는 충분한 안전장치를 제공하기 위함이다. 따라서 정답은 "10000[kVA]"이다.
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