전기기사 필기 기출문제복원 (2012-05-20)

전기기사 2012-05-20 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전기기사 2012-05-20 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전기기사
(2012-05-20 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 평균길이 1[m], 권수 1000회의 솔레노이드 코일에 비투자율 1000의 철심을 넣고 자속밀도 1[wb/m2]을 얻기 위해 코일에 흘려야 할 전류는 몇 [A]인가?

(정답률: 73%)
  • 솔레노이드 코일의 자속밀도 공식을 이용하여 필요한 전류를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{B \cdot L}{\mu_{0} \cdot \mu_{s} \cdot N}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{1 \cdot 1}{4\pi \cdot 10^{-7} \cdot 1000 \cdot 1000}$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{10}{4\pi}$
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2. 정전 에너지, 전속밀도 및 유전상수 εr의 관계에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 동일 전속밀도에서는 εr이 클수록 정전에너지는 작아진다.
  2. 동일 정전에너지에서는 εr이 클수록 전속밀도가 커진다.
  3. 전속은 매질에 축적되는 에너지가 최대가 되도록 분포된다
  4. 굴절각이 큰 유전체는 εr이 크다.
(정답률: 68%)
  • 정전계의 전속은 매질 내에 축적되는 에너지가 최소가 되는 상태로 분포하려는 성질을 가집니다.
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3. 전기 쌍극자에 의한 등전위면을 극좌표로 나타내면? (단, k는 상수이다.)

(정답률: 61%)
  • 전기 쌍극자에 의한 전위 공식에서 전위 $V$가 일정하다는 조건하에 거리 $r$에 대해 식을 정리하면 도출됩니다.
    전위 공식 $V = \frac{M \cos \theta}{4 \pi \epsilon r^2}$에서 $r^2$을 좌변으로 이항하면 $r^2 = \frac{M \cos \theta}{4 \pi \epsilon V}$가 됩니다.
    이때 $\frac{M}{4 \pi \epsilon V}$ 부분을 상수 $k$로 치환하면 최종적으로 다음과 같은 등전위면 식이 완성됩니다.
    $$r^2 = k \cos \theta$$
    따라서 정답은 입니다.
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4. 유전체에서 변위 전류를 발생하는 것은?

  1. 분극전하밀도의 공간적 변화
  2. 분극전하밀도의 시간적 변화
  3. 전속밀도의 공간적 변화
  4. 전속밀도의 시간적 변화
(정답률: 67%)
  • 변위 전류는 전하의 실제 이동이 아니라 전속밀도의 시간적 변화에 의해 발생합니다. 변위 전류 밀도 공식은 다음과 같습니다.
    $$\text{id} = \frac{\partial D}{\partial t}$$
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5. 면전하 밀도가 ρs[C/m2]인 무한히 넓은 도체판에서 R[m]만큼 떨어져 있는 점의 전계의 세기 [V/m]는?

(정답률: 68%)
  • 무한히 넓은 도체판에서 전계의 세기는 면전하 밀도를 2배의 유전율로 나눈 값으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = \frac{\rho_{s}}{2\epsilon_{0}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = \frac{\rho_{s}}{2\epsilon_{0}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = \frac{\rho_{s}}{2\epsilon_{0}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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6. 무한히 넓은 두 장의 도체판을 d[m]의 간격으로 평행하게 놓은 후, 두 판 사이에 V[V] 의 전압을 가한 경우 도체판의 단위 면적당 작용하는 힘은 몇 [N/m2]인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 70%)
  • 평행한 두 도체판 사이의 전계에 의해 발생하는 단위 면적당 힘을 구하는 문제입니다.
    단위 면적당 힘 $f$는 에너지 밀도와 같으며, 전계 $E = V/d$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$f = \frac{1}{2} \epsilon_{0} E^{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$f = \frac{1}{2} \epsilon_{0} (\frac{V}{d})^{2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$f = \frac{1}{2} \epsilon_{0} (\frac{V}{d})^{2}$$
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7. 일반적으로 자구를 가지는 자성체는?

  1. 상자성체
  2. 강자성체
  3. 역자성체
  4. 비자성체
(정답률: 77%)
  • 강자성체는 내부의 인접한 원자 자화 방향이 서로 평행하게 배열된 미소 영역인 자구(Magnetic domain)를 가지고 있는 것이 특징입니다. 외부 자계가 없을 때는 자구들의 방향이 무작위하여 전체적으로는 자성을 띠지 않으나, 외부 자계가 가해지면 자구들이 정렬되어 강한 자성을 나타냅니다.
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8. 그림과 같이 평행판 콘덴서에 교류전원을 접속할 때 전류의 연속성에 대하여 성립하는 식은? (단, E : 전계, D : 전속밀도, ρ : 체적전하밀도, i : 전도전류 밀도, B : 자속밀도, t : 시간이다.)

(정답률: 52%)
  • 평행판 콘덴서 내에서 전도전류 밀도 $i$와 변위전류 밀도 $\frac{\partial D}{\partial t}$의 합에 대한 발산(divergence)은 0이 되어 전류의 연속성이 성립합니다.
    $$\nabla \cdot (i + \frac{\partial D}{\partial t}) = 0$$
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9. 그림에서 ℓ=100[cm], S=10[cm2], μs=100, N=1000 회인 회로에서 전류 I=10[A]를 흘렸을 때 저축되는 에너지는 몇 [J]인가?

  1. 2π×10-1
  2. 2π×10-2
  3. 2π×10-3
  4. 2π
(정답률: 65%)
  • 인덕턴스 $L$을 먼저 구한 뒤, 인덕터에 저장되는 에너지 공식 $W = \frac{1}{2}LI^2$를 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L = \frac{\mu_0 \mu_s S N^2}{\ell}$$
    $$W = \frac{1}{2} L I^2$$
    ② [숫자 대입]
    $$L = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 100 \times (10 \times 10^{-4}) \times 1000^2}{100 \times 10^{-2}} = 0.12566$$
    $$W = \frac{1}{2} \times 0.12566 \times 10^2$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = 2\pi$$
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10. 맥스웰의 전자방정식에 대한 의미를 설명한 것으로 잘못된 것은?

  1. 자계의 회전은 전류밀도와 같다.
  2. 전계의 회전은 자속밀도의 시간적 감소비율과 같다.
  3. 단위체적 당 발산 전속수는 단위 체적 당 공간전하 밀도와 같다.
  4. 자계는 발산하며, 자극은 단독으로 존재한다.
(정답률: 74%)
  • 맥스웰 방정식 중 가우스 자기법칙($$\text{div} B = 0$$)에 따라 자계는 발산하지 않으며, 자기 홀극자는 존재하지 않습니다. 즉, 자극은 항상 N극과 S극이 쌍으로 존재해야 합니다.
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11. 전자파의 전파속도 [m/s]에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 유전율에 비례한다.
  2. 유전율에 반비례한다.
  3. 유전율과 투자율의 곱의 제곱근에 비례한다.
  4. 유전율과 투자율의 곱의 제곱근에 반비례한다.
(정답률: 73%)
  • 전자파의 전파 속도는 매질의 투자율과 유전율의 곱의 제곱근에 반비례하는 관계를 가집니다.
    $$\text{v} = \frac{1}{\sqrt{\epsilon \mu}}$$
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12. 액체 유전체를 포함한 콘덴서 용량이 C[F] 인 것에 V[V]의 전압을 가했을 경우에 흐르는 누설전류는 몇 [A]인가?(단, 유전체의 유전율은 ε, 고유저항은 ρ[Ωㆍm]이다.)

(정답률: 81%)
  • 유전체의 고유저항 $\rho$와 유전율 $\epsilon$의 관계식 $RC = \rho \epsilon$을 이용하여 누설전류를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V}{R} = \frac{V}{\frac{\rho \epsilon}{C}}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{CV}{\rho \epsilon}$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{CV}{\rho \epsilon}$
    따라서 정답은 입니다.
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13. 환상철심에 권수 3000회의 A코일과 권수 200회인 B코일이 감겨져있다. A 코일의 자기 인덕턴스가 360[mH]일 때, A, B 두 코일의 상호 인덕턴스 [mH]는? (단, 결합계수는 1이다.)

  1. 16
  2. 24
  3. 36
  4. 72
(정답률: 77%)
  • 두 코일의 권수비와 자기 인덕턴스를 이용하여 상호 인덕턴스를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{N_2 L_1}{N_1}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{200 \times 360}{3000}$
    ③ [최종 결과] $M = 24$
    따라서 상호 인덕턴스는 $24\text{ mH}$ 입니다.
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14. 강자성체의 자속밀도 B의 크기와 자화의 세기 J의 크기 사이에는 어떤 관계가 있는가?

  1. J는 B와 같다.
  2. J는 B보다 약간 작다.
  3. J는 B보다 약간 크다.
  4. J는 B보다 대단히 크다.
(정답률: 68%)
  • 자화의 세기 $J$와 자속밀도 $B$의 관계식은 $J = B - \mu_0 H$ 입니다. 식에서 알 수 있듯이 $B$에서 $\mu_0 H$만큼을 뺀 값이 $J$가 되므로, $J$는 $B$보다 약간 작습니다.
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15. 그림과 같이 비투자율이 μs1, μs2인 각각 다른 자성체를 접하여 놓고 θ1을 입사각이라 하고, θ2 를 굴절각이라 한다. 경계면에 자하가 없는 경우 미소 폐곡면을 취하여 이곳에 출입하는 자속수를 구하면?

(정답률: 55%)
  • 경계면에 자하가 없다는 것은 완전 경계 조건을 의미합니다. 이 경우 자속의 법선 성분이 연속적이므로, 미소 폐곡면을 통해 출입하는 전체 자속의 합은 0이 됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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16. 그림과 같이 한 변의 길이가 ℓ[m]인 정6각형 회로에 전류 I[A]가 흐르고 있을 때 중심 자계의 세기는 몇 [A/m]인가?

(정답률: 68%)
  • 정육각형 회로 중심에서의 자계 세기를 구하는 문제입니다. 정육각형의 경우 중심 자계 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{\sqrt{3}I}{\pi \ell}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{\sqrt{3}I}{\pi \ell}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{\sqrt{3}I}{\pi \ell}$
    따라서 정답은 입니다.
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17. 그림과 같이 면적 S[m2]인 평행판 콘덴서의 극판 간에 판과 평행으로 두께 d1[m], d2[m], 유전율 ε1[F/m], ε2[F/m] 의 유전체를 삽입하면 정전용량 [F]은?

(정답률: 72%)
  • 두 유전체가 판과 평행하게 층을 이루어 삽입된 경우, 이는 두 개의 콘덴서가 직렬로 연결된 구조와 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$C = \frac{S}{\frac{d_{1}}{\epsilon_{1}} + \frac{d_{2}}{\epsilon_{2}}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$C = \frac{S}{\frac{d_{1}}{\epsilon_{1}} + \frac{d_{2}}{\epsilon_{2}}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$C = \frac{S}{\frac{d_{1}}{\epsilon_{1}} + \frac{d_{2}}{\epsilon_{2}}}$$
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18. 두 개의 길고 직선인 도체가 평행으로 그림과 같이 위치하고 있다. 각 도체에는 10[A]의 전류가 같은 방향으로 흐르고 있으며, 이격거리는 0.2[m]일 때 오른쪽 도체의 단위 길이당 힘은? (단, ax, az는 단위 벡터이다.)

  1. 10-2(-ax)[N/m]
  2. 10-4(-ax)[N/m]
  3. 10-2(-az)[N/m]
  4. 10-4(-az)[N/m]
(정답률: 52%)
  • 두 도체에 흐르는 전류의 방향이 같으면 서로 끌어당기는 흡인력이 발생하며, 오른쪽 도체는 왼쪽 방향인 $-a_{x}$ 방향으로 힘을 받습니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = \frac{2 I_{1} I_{2} \times 10^{-7}}{d}$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = \frac{2 \times 10 \times 10 \times 10^{-7}}{0.2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$F = 10^{-4}$$
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19. 패러데이의 법칙에 대한 설명으로 가장 알맞은 것은?

  1. 전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간에 대한 증가율에 반비례한다.
  2. 전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속의 변화를 방해하는 방향으로 기전력이 유도된다.
  3. 정전유도에 의하여 회로에 발생하는 기자력은 자속의 변화 방향으로 유도된다.
  4. 전자유도에 의하여 회로에 발생되는 기전력은 자속 쇄교수의 시간 변화율에 비례한다.
(정답률: 64%)
  • 패러데이의 전자유도 법칙에 따라 회로에 유도되는 기전력의 크기는 자속 쇄교수의 시간 변화율에 비례합니다.

    오답 노트
    자속의 변화를 방해하는 방향으로 기전력이 유도된다: 렌츠의 법칙에 대한 설명임
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20. 대전된 도체의 특징이 아닌것은?

  1. 도체에 인가된 전하는 도체 표면에만 분포한다.
  2. 가우스 법칙에 의해 내부에는 전하가 존재한다.
  3. 전계는 도체 표면에 수직인 방향으로 진행된다.
  4. 도체 표면에서의 전하밀도는 곡률이 클수록 높다.
(정답률: 74%)
  • 대전된 도체 내부에는 전하가 존재할 수 없으며, 모든 전하는 도체 표면에만 분포하는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    가우스 법칙에 의해 내부에는 전하가 존재한다: 도체 내부의 전계는 $0$이며 전하는 표면에만 분포함
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2과목: 전력공학

21. 용량 30MVA, 33/11KV, Δ-Y 결선 변압기에 차동 보호 계전기가 설치되어 있다. 이 변압기로 30MVA 부하에 전력을 공급할 때 부하에 설치된 (ㄱ) CT의 결선방법과 (ㄴ) CT전류로 가장 적합한 것은?

  1. (ㄱ) Y 결선 (ㄴ) 3.9A
  2. (ㄱ) Y 결선 (ㄴ) 6.8A
  3. (ㄱ) Δ결선 (ㄴ) 3.9A
  4. (ㄱ) Δ결선 (ㄴ) 6.8A
(정답률: 37%)
  • 차동 보호 계전기를 위한 CT 결선은 변압기 결선과 반대로 해야 위상차를 보정할 수 있습니다. 변압기가 $\Delta-Y$ 결선이므로 부하측 CT는 $\Delta$ 결선을 채택합니다. 또한, CT 2차측 전류는 변류비를 거친 후 $\Delta$ 결선에 의해 $\sqrt{3}$배 증가합니다.
    $$I = \frac{P}{\sqrt{3} \times V} \times \frac{5}{2000} \times \sqrt{3}$$
    $$I = \frac{30 \times 10^6}{\sqrt{3} \times 11 \times 10^3} \times \frac{5}{2000} \times \sqrt{3}$$
    $$I = 6.8$$
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22. 그림과 같은 전력 계통에서 A점에 설치된 차단기의 단락 용량 [MVA]은? (단, 각 기기의 % 리액턴스는 발전기 G1, G2는 정격용량 15MVA 기준 각각 15%이고, 변압기는 정격용량 20MVA 기준 8%, 송전선은 정격용량 10MVA기준 11%이며, 기타 다른 정수는 무시한다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 5
  2. 50
  3. 500
  4. 5000
(정답률: 57%)
  • 기준용량을 $20\text{MVA}$로 설정하여 각 임피던스를 환산한 후, 단락 용량을 계산합니다. 발전기 두 대가 병렬로 연결되어 있으므로 합성 임피던스를 적용합니다.
    $$P_s = \frac{100}{\%Z} \times P_n$$
    $$\%Z = (\frac{20}{15} \times 15 // \frac{20}{15} \times 15) + (\frac{20}{20} \times 8) + (\frac{20}{10} \times 11) = 10 + 8 + 22 = 40\%$$
    $$P_s = \frac{100}{40} \times 20 = 50$$
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23. 송전선로에서 이상전압이 가장 크게 발생하기 쉬운 경우는?

  1. 무부하 송전선로를 폐로하는 경우
  2. 무부하 송전선로를 개로하는 경우
  3. 부하 송전선로를 폐로하는 경우
  4. 부하 송전선로를 개로하는 경우
(정답률: 73%)
  • 송전선로에서 이상전압은 주로 개폐 서지(Switching Surge)에 의해 발생합니다. 특히 무부하 송전선로를 개로(차단)할 때, 선로의 정전용량에 충전되어 있던 전류가 갑자기 차단되면서 가장 큰 이상전압이 발생하기 쉽습니다.
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24. 3000kW, 역률80%(늦음)의 부하에 전력을 공급하고 있는 변전소의 역률을 90%로 향상시키는데 필요한 전력용 콘덴서의 용량 [kVA]은?

  1. 약 600
  2. 약 700
  3. 약 800
  4. 약 900
(정답률: 68%)
  • 전력용 콘덴서 용량은 부하 전력과 역률 변화에 따른 탄젠트 값의 차이를 이용하여 계산합니다.
    $$Q = P(\tan\theta_1 - \tan\theta_2)$$
    $$Q = 3000 \times (\frac{0.6}{0.8} - \frac{\sqrt{1-0.9^2}}{0.9})$$
    $$Q = 797.03$$
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25. 각 수용가의 수용률 및 수용가 사이의 부등률이 변화할 때 수용가군 총합의 부하율에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 수용률에 비례하고 부등률에 반비례한다.
  2. 부등률에 비례하고 수용률에 반비례한다.
  3. 부등률과 수용률에 모두 비례한다.
  4. 부등률과 수용률에 모두 반비례한다.
(정답률: 64%)
  • 부하율은 평균전력을 최대전력으로 나눈 값입니다. 이때 최대전력은 수용률에 비례하고 부등률에 반비례하는 특성을 가집니다. 따라서 부하율은 분모에 위치한 최대전력의 관계에 따라 부등률에 비례하고 수용률에 반비례하게 됩니다.
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26. 원자로에 사용되는 감속재가 구비하여야 할 조건으로 틀린것은?

  1. 중성자 에너지를 빨리 감속시킬 수 있을 것
  2. 불필요한 중성자 흡수가 적을 것
  3. 원자의 질량이 클 것
  4. 감속능 및 감속비가 클 것
(정답률: 76%)
  • 감속재는 빠른 중성자를 열중성자로 만들기 위해 사용하며, 충돌 시 에너지 전달 효율을 높이기 위해 원자 질량이 작고 가벼운 물질(예: 경수, 중수, 흑연)을 사용해야 합니다.

    오답 노트
    원자의 질량이 클 것: 원자 질량이 작아야 중성자의 에너지 감속 효율이 높아집니다.
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27. 장거리 송전선로는 일반적으로 어떤 회로로 취급하여 회로를 해석하는가?

  1. 분산 부하 회로
  2. 집중 정수 회로
  3. 분포 정수 회로
  4. 특성 임피던스 회로
(정답률: 75%)
  • 송전선로의 길이에 따라 해석 회로를 구분합니다.
    단거리 송전선로는 집중 정수 회로로, 중거리 송전선로는 T회로 또는 $\pi$회로와 같은 집중 정수 회로로 해석하지만, 장거리 송전선로는 선로 전체에 정수 성분이 고르게 분포되어 있다고 보는 분포 정수 회로로 해석해야 정확합니다.
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28. 송전선로의 고장전류의 계산에 영상 임피던스가 필요한 경우는?

  1. 3상 단락
  2. 3선 단선
  3. 1선 지락
  4. 선간 단락
(정답률: 78%)
  • 고장 계산 시 대칭 좌표법을 사용하며, 지락 사고와 같이 중성점이 접지된 계통에서 지면으로 전류가 흐르는 경우에는 영상분 전류가 발생하므로 영상 임피던스가 반드시 필요합니다. 따라서 1선 지락 사고 시에 영상 임피던스를 사용합니다.
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29. 조상설비에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 송수전단의 전압이 일정하게 유지되도록 하는 조정 역할을 한다.
  2. 역률의 개선으로 송전 손실을 경감시키는 역할을 한다.
  3. 전력 계통 안정도 향상에 기여한다.
  4. 이상전압으로부터 선로 및 기기의 보호능력을 가진다.
(정답률: 59%)
  • 조상설비는 전압 조정, 역률 개선, 계통 안정도 향상을 목적으로 설치하는 설비입니다.

    오답 노트
    이상전압으로부터 선로 및 기기의 보호능력을 가진다: 피뢰기(LA), 서지 흡수기, 가공지선, 매설지선 등의 역할입니다.
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30. 송전 용량이 증가함에 따라 송전선의 단락 및 지락전류도 증가하여 계통에 여러 가지 장해요인이 되고 있는데 이들의 경감대책으로 적합하지 않은 것은?

  1. 계통의 전압을 높인다.
  2. 발전기와 변압기의 임피던스를 작게한다.
  3. 송전선 또는 모선간에 한류 리액터를 삽입한다.
  4. 고장 시 모선 분리 방식을 채용한다.
(정답률: 55%)
  • 단락전류는 임피던스에 반비례하므로, 단락전류를 경감시키기 위해서는 계통의 임피던스를 크게 만들어야 합니다.
    발전기와 변압기의 임피던스를 작게 하면 오히려 단락전류가 증가하여 계통에 무리를 줍니다.

    오답 노트
    계통의 전압을 높인다, 한류 리액터를 삽입한다, 모선 분리 방식을 채용한다 $\rightarrow$ 모두 단락전류를 억제하는 적절한 대책입니다.
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31. 비접지 방식에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 보호 계전기의 동작이 가장 확실하다.
  2. 고전압 송전방식으로 주로 채택하고 있다.
  3. 장거리 송전에 적합하다.
  4. V-V 결선이 가능하다.
(정답률: 66%)
  • 비접지 방식은 변압기 결선 시 델타($\Delta$) 결선을 사용하므로, 델타 결선에서 일부 변압기가 고장 났을 때 비상 운전이 가능한 V-V 결선이 가능합니다.

    오답 노트
    보호 계전기의 동작이 가장 확실하다, 고전압 송전방식으로 주로 채택, 장거리 송전에 적합 $\rightarrow$이는 모두 직접접지 방식의 특징입니다.
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32. 1선의 저항이 10Ω, 리액턴스가 15Ω인 3상 송전선이 있다. 수전단 전압 60kV, 부하역률 0.8(lag), 부하전류 100A 라고 할 때, 송전단 전압 [kV]은?

  1. 61
  2. 63
  3. 81
  4. 83
(정답률: 56%)
  • 송전단 전압은 수전단 전압에 선로의 전압 강하분을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{s} = V_{r} + \sqrt{3} I (R \cos \theta + X \sin \theta)$
    ② [숫자 대입] $V_{s} = 60 \times 10^{3} + \sqrt{3} \times 100 \times (10 \times 0.8 + 15 \times 0.6)$
    ③ [최종 결과] $V_{s} = 62944.5$
    이를 kV 단위로 환산하면 약 63kV가 됩니다.
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33. 6.6kV 고압 배전선로(비접지 선로)에서 지락보호를 위하여 특별히 필요치 않은 것은?

  1. 과전류 계전기(OCR)
  2. 선택접지 계전기(SGR)
  3. 영상 변류기(ZCT)
  4. 접지 변압기(GPT)
(정답률: 45%)
  • 비접지 선로의 지락 보호를 위해서는 영상 전압을 검출하는 GPT, 영상 전류를 검출하는 ZCT, 그리고 이를 통해 동작하는 SGR 등이 필요합니다.
    과전류 계전기(OCR)는 지락 보호가 아닌 과부하 및 단락 시 기기를 보호하기 위한 장치이므로 지락 보호를 위한 특별한 필수 장치로 보기 어렵습니다.
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34. 6.6kV, 60Hz, 3상 3선식 비접지식에서 선로의 길이가 10km이고, 1선의 대지정전용량이 0.005[μF/km]일때 1선 지락시의 고장전류 Ig[A]의 범위로 옳은것은?

  1. Ig < 1
  2. 1 < Ig < 2
  3. 2 < Ig < 3
  4. 3 < Ig < 4
(정답률: 52%)
  • 비접지 3상 3선식 선로에서 1선 지락 시 흐르는 고장전류는 각 상의 대지정전용량에 의한 충전전류의 3배로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I_{g} = 3 \times 2 \pi f \ell C \frac{V}{\sqrt{3}}$
    ② [숫자 대입] $I_{g} = 3 \times 2 \pi \times 60 \times 10 \times 0.005 \times 10^{-6} \times \frac{6.6 \times 10^{3}}{\sqrt{3}}$
    ③ [최종 결과] $I_{g} = 0.215$
    따라서 고장전류 $I_{g}$는 1A보다 작습니다.
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35. 고압고온을 채용한 기력발전소에서 채용되는 열 사이클로 그림과 같은 장치 선도의 열사이클은?

  1. 랭킨 사이클
  2. 재생 사이클
  3. 재열 사이클
  4. 재열재생 사이클
(정답률: 66%)
  • 제시된 장치 선도를 보면, 증기를 다시 가열하는 재열기와 급수를 가열하는 급수가열기가 모두 포함되어 있으므로 재열재생 사이클에 해당합니다.
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36. 유역 면적이 4000km2 인 어떤 발전 지점이 있다. 유역내의 연 강우량이 1400mm이고, 유출계수가 75%라고 하면 그 지점을 통과하는 연평균 유량[m3/sec]은?

  1. 약 121
  2. 약 133
  3. 약 251
  4. 약 150
(정답률: 52%)
  • 연평균 유량은 유역 면적, 연 강우량, 유출계수를 곱한 전체 유출량을 1년의 총 초(second) 수로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q = \frac{A \times R \times k}{T}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q = \frac{4000 \times 10^6 \times 1.4 \times 0.75}{365 \times 24 \times 60 \times 60}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q = 133$$
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37. 기저 부하용으로 사용하기 적합한 발전방식은?

  1. 석탄 화력
  2. 저수지식 수력
  3. 양수식 수력
  4. 원자력
(정답률: 54%)
  • 기저 부하란 24시간 일정하게 유지되는 최소한의 부하를 의미하며, 연료비가 저렴하고 대용량 연속 운전이 가능한 원자력이 가장 적합합니다.

    오답 노트
    저수지식 수력, 양수식 수력: 전력 수요가 급증하는 피크 시간대에 대응하는 첨두 부하용으로 사용됩니다.
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38. 전력원선도에서 구할 수 없는 것은?

  1. 송수전 할 수 있는 최대 전력
  2. 필요한 전력을 보내기 위한 송수전 전압간의 상차각
  3. 선로 손실과 송전 효율
  4. 과도극한 전력
(정답률: 69%)
  • 전력원선도는 송수전 전압, 상차각, 최대 전력, 전력 손실 및 효율 등을 분석하는 도구이지만, 과도 상태의 특성인 과도극한 전력은 구할 수 없습니다.

    오답 노트
    송수전 할 수 있는 최대 전력, 송수전 전압간의 상차각, 선로 손실과 송전 효율: 전력원선도를 통해 산출 가능한 항목들입니다.
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39. Δ결선의 3상 3선식 배전선로가 있다. 1선이 지락 하는 경우 건전상의 전위 상승은 지락 전의 몇 배가 되는가?

  1. √3
  2. 3
  3. 3√2
  4. 3/2
(정답률: 76%)
  • $\Delta$결선 3상 3선식 배전선로에서 1선이 지락하면, 회로가 V결선 형태로 변경되어 건전상의 전위가 상승하게 됩니다. 이때 전위 상승분은 $\sqrt{3}$배가 됩니다.
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40. 직렬 콘덴서를 선로에 삽입할 때의 이점이 아닌것은?

  1. 선로의 인덕턴스를 보상한다.
  2. 수전단의 전압 변동률을 줄인다.
  3. 정태 안정도를 증가한다.
  4. 수전단의 역률을 개선한다.
(정답률: 59%)
  • 직렬 콘덴서는 선로의 유도성 리액턴스(인덕턴스)를 보상하여 전압 변동률을 줄이고 정태 안정도를 높이는 역할을 합니다. 역률 개선은 직렬이 아닌 병렬 콘덴서의 핵심 목적입니다.
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3과목: 전기기기

41. 다음 ( )안에 알맞은 내용은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. ① 무부하, ② 무여자
  2. ① 무여자, ② 무부하
  3. ① 무여자, ② 경부하
  4. ① 무부하, ② 경부하
(정답률: 64%)
  • 직류전동기의 속도 특성상 위험한 상태(속도 무한대 발산)를 방지하기 위한 조건입니다. 직권 전동기는 부하가 없는 무부하 상태에서, 분권 전동기는 자속이 없는 무여자 상태에서 회전 속도가 위험하게 상승하므로 이를 방지해야 합니다.
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42. 전기자 반작용에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기자 중성축이 이동하여 주자속이 증가하고 정류자편 사이의 전압이 상승한다.
  2. 전기자 권선에 전류가 흘러서 생긴 기자력은 계자 기자력에 영향을 주어서 자속의 분포가 기울어진다.
  3. 직류 발전기에 미치는 영향으로는 중성축이 이동되고 정류자 편간의 불꽃 섬락이 일어난다.
  4. 전기자 전류에 의한 자속이 계자 자속에 영향을 미치게 하여 자속 분포를 변화시키는 것이다.
(정답률: 59%)
  • 전기자 반작용은 전기자 전류에 의해 발생한 자속이 주자속에 영향을 주어 자속 분포를 왜곡시키는 현상입니다. 이로 인해 중성축이 이동하고 정류자 편간의 불꽃 섬락이 발생하며, 결과적으로 주자속은 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    주자속이 증가하고 정류자편 사이의 전압이 상승한다: 주자속은 오히려 감소합니다.
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43. 정격 5[kw], 100[V], 50[A], 1500[rpm]의 타여자 직류 발전기가 있다. 계자전압 50[V], 계자전류 5[A], 전기자 저항 0.2[Ω]이고 브러시에서 전압 강하는 2[V]이다. 무부하시와 정격부하시의 전압차는 몇 [V]인가?

  1. 12
  2. 10
  3. 8
  4. 6
(정답률: 47%)
  • 무부하시 전압은 유기기전력 $E$와 같으며, 정격부하시 전압 $V$와의 차이는 전기자 저항에 의한 전압 강하와 브러시 전압 강하의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta V = I_{a}R_{a} + e$
    ② [숫자 대입] $\Delta V = 50 \times 0.2 + 2$
    ③ [최종 결과] $\Delta V = 12$
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44. 유도 전동기의 2차측 저항을 2배로 하면 최대 토크는 몇 배로 되는가?

  1. 3배
  2. 2배
  3. 변하지 않는다.
  4. 1/2배
(정답률: 76%)
  • 유도 전동기의 최대 토크는 2차 저항의 크기와 관계없이 일정합니다. 다만, 2차 저항이 변하면 최대 토크가 발생하는 지점인 슬립의 값만 비례하여 변하게 됩니다.
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45. 사이리스터의 래칭 전류에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 게이트를 개방한 상태에서 사이리스터 도통 상태를 유지하기 위한 최소전류
  2. 게이트 전압을 인가한 후에 급히 제거한 상태에서 도통 상태가 유지되는 최소의 순 전류
  3. 사이리스터의 게이트를 개방한 상태에서 전압이 상승하면 급히 증가하게 되는 순 전류
  4. 사이리스터가 턴온하기 시작하는 전류
(정답률: 56%)
  • 래칭 전류는 사이리스터(SCR)가 턴온(Turn-On)되기 시작할 때, 게이트 신호를 제거해도 도통 상태를 유지하기 위해 필요한 최소 전류를 의미합니다.

    오답 노트
    게이트를 개방한 상태에서 도통 상태를 유지하기 위한 최소전류: 유지전류에 대한 설명입니다.
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46. 변압기의 성층철심 강판 재료의 규소 함유량은 대략 몇 [%]인가?

  1. 8
  2. 6
  3. 4
  4. 2
(정답률: 56%)
  • 변압기 철심의 철손(히스테리시스손)을 줄이기 위해 전기 저항률이 높은 규소를 첨가하며, 일반적으로 약 $4\%$의 규소를 함유한 성층철심을 사용합니다.
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47. 1차 전압 3300[V], 권수비가 30인 단상 변압기로 전등 부하에 20[A]를 공급할 때의 입력 [kW]은?

  1. 2.2
  2. 3.3
  3. 6.6
  4. 9.9
(정답률: 61%)
  • 권수비를 이용해 1차 전류를 구하고, 전등 부하(역률 1)의 전력 공식을 적용하여 입력 전력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = V_1 \times \frac{I_2}{a} \times \cos\theta$
    ② [숫자 대입] $P = 3300 \times \frac{20}{30} \times 1$
    ③ [최종 결과] $P = 2200\text{ W} = 2.2\text{ kW}$
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48. 단상 변압기에서 전부하의 2차 전압은 100[V]이고, 전압 변동률은 3[%]이다. 1차 단자전압[V]은? (단, 1차, 2차 권선비는 20:1 이다. )

  1. 1940
  2. 2060
  3. 2260
  4. 2360
(정답률: 70%)
  • 전압 변동률을 고려하여 무부하 시의 2차 전압을 구한 뒤, 권수비를 곱하여 1차 단자전압을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $V_1 = V_{20} \times a = V_2(1 + \epsilon) \times a$
    ② [숫자 대입] $V_1 = 100(1 + 0.03) \times 20$
    ③ [최종 결과] $V_1 = 2060$
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49. 동기 전동기에서 감자작용을 할 때는 어떤 경우인가?

  1. 공급 전압보다 앞선 전류가 흐를 때
  2. 공급 전압보다 뒤진 전류가 흐를 때
  3. 공급 전압과 동상 전류가 흐를 때
  4. 공급 전압에 상관없이 전류가 흐를 때
(정답률: 69%)
  • 동기 전동기에서 공급 전압보다 앞선 전류(진상 전류)가 흐를 때, 주자속을 감소시키는 감자작용이 일어납니다.

    오답 노트
    공급 전압보다 뒤진 전류: 증자작용 발생
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50. 2방향성 3단자 사이리스터는 어느 것인가?

  1. SCR
  2. SSS
  3. SCS
  4. TRIAC
(정답률: 72%)
  • TRIAC은 2방향성 3단자 소자로, 양방향으로 전류를 흘릴 수 있는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    SCR: 1방향성 3단자
    SSS: 2방향성 2단자
    SCS: 1방향성 4단자
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51. 3상 분권 정류자 전동기인 슈라게 전동기의 특성은?

  1. 1차 권선을 회전자에 둔 3상 권선형 유도 전동기
  2. 1차 권선을 고정자에 둔 3상 권선형 유도 전동기
  3. 1차 권선을 고정자에 둔 3상 농형 유도 전동기
  4. 1차 권선을 회전자에 둔 3상 농형 유도 전동기
(정답률: 47%)
  • 슈라게 전동기는 일반적인 유도 전동기와 달리 1차 권선을 회전자에 두고, 2차 권선을 고정자에 설치한 3상 권선형 유도 전동기입니다.
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52. 3상 유도 전동기가 경부하에서 운전 중 1선의 퓨즈가 잘못되어 용단되었을 때는?

  1. 속도가 증가하여 다른 선의 퓨즈도 용단된다.
  2. 속도가 늦어져서 다른 선의 퓨즈도 용단된다.
  3. 전류가 감소하여 운전이 얼마동안 계속된다.
  4. 전류가 증가하여 운전이 얼마동안 계속된다.
(정답률: 44%)
  • 3상 유도 전동기가 경부하 상태에서 운전 중 1선의 퓨즈가 용단되면, 남아있는 충전 전류로 인해 일시적으로 전류가 증가하며 얼마 동안 운전이 계속되는 특성을 가집니다.
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53. 유도 전동기의 2차 효율은? (단, s는 슬립이다.)

  1. 1/s
  2. s
  3. 1-s
  4. s2
(정답률: 76%)
  • 유도전동기의 2차 효율은 2차 입력에 대한 기계적 출력의 비로 정의되며, 이는 슬립 $s$를 이용하여 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
    $$\text{효율} = \frac{P_o}{P_2} = \frac{P_2(1-s)}{P_2} = 1-s$$
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54. 15[kW] 3상 유도전동기의 기계손이 350[W], 전부하시의 슬립이 3[%]이다. 전부하시의 2차 동손은 약 몇 [W]인가?

  1. 523
  2. 475
  3. 411
  4. 365
(정답률: 59%)
  • 2차 입력과 2차 동손, 기계적 출력의 관계에서 슬립을 이용하여 2차 동손을 산출합니다.
    ① [기본 공식]
    $$P_{c2} = \frac{s}{1-s}(P_o + P_c)$$
    ② [숫자 대입]
    $$P_{c2} = \frac{0.03}{1-0.03}(15000 + 350)$$
    ③ [최종 결과]
    $$P_{c2} = 474.74$$
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55. 60[Hz] 6극 10[kW]인 유도전동기가 슬립 5[%]로 운전할 때 2차의 동손이 500[W]이다. 이 전동기의 전부하시의 토크[kgㆍm]는?

  1. 약 4.3
  2. 약 8.5
  3. 약 41.8
  4. 약 83.5
(정답률: 53%)
  • 동기속도와 실제 회전속도를 구한 뒤, 출력과 회전속도의 관계식을 이용하여 토크를 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$N_s = \frac{120f}{p}$$
    $$N = (1-s)N_s$$
    $$T = \frac{0.975P}{N}$$
    ② [숫자 대입]
    $$N_s = \frac{120 \times 60}{6} = 1200$$
    $$N = (1-0.05) \times 1200 = 1140$$
    $$T = \frac{0.975 \times 10000}{1140}$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 8.55$$
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56. 동기 발전기의 병렬운전 중 여자 전류를 증가시키면 그 발전기는?

  1. 전압이 높아진다.
  2. 출력이 커진다.
  3. 역률이 좋아진다.
  4. 역률이 나빠진다.
(정답률: 57%)
  • 여자 전류가 증가하면 기전력의 크기가 증가하며, 병렬 운전 중인 발전기에서 기전력이 커지면 해당 발전기의 역률은 감소하게 됩니다.
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57. 터빈 발전기의 냉각을 수소냉각방식으로 하는 이유가 아닌것은?

  1. 풍손이 공기 냉각시의 약 1/10으로 줄어든다.
  2. 열전도율이 좋고 가스 냉각기의 크기가 작아진다.
  3. 절연물의 산화 작용이 없으므로 절연열화가 작아 수명이 길다.
  4. 반폐형으로 하기 때문에 이물질의 침입이 없고, 소음이 감소한다.
(정답률: 70%)
  • 수소냉각방식은 수소의 누설을 방지하기 위해 반폐형이 아닌 밀폐형 구조로 설계해야 합니다.
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58. 브러시레스 DC 서보 모터의 특징으로 틀린 것은?

  1. 단위 전류당 발생 토크가 크고 효율이 좋다.
  2. 토크 맥동이 작고, 안정된 제어가 용이하다.
  3. 기계적 시간 상수가 크고 응답이 느리다.
  4. 기계적 접점이 없고 신뢰성이 높다.
(정답률: 72%)
  • 브러시레스 DC 서보 모터의 기계적 특성을 묻는 문제입니다.
    DC 서보 모터는 기계적 시간 상수(시정수)가 짧아 응답 속도가 매우 빠른 것이 특징입니다.
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59. 변압기 결선방식 중 3상에서 6상으로 변환할 수 없는 것은?

  1. 환상 결선
  2. 2중 3각 결선
  3. 포크 결선
  4. 우드 브리지 결선
(정답률: 58%)
  • 변압기 결선 방식의 변환 목적에 따른 분류 문제입니다.
    우드 브리지 결선은 3상을 2상으로 변환하는 결선 방식입니다.

    오답 노트
    환상 결선, 2중 3각 결선, 포크 결선: 3상을 6상으로 변환하는 결선
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60. 다음 ( ) 안에 알맞은 내용을 순서대로 나열한 것은?

  1. ON, TURN ON, 스위칭, 전력손실
  2. ON, TURN ON, 전력손실, 스위칭
  3. 스위칭, ON, TURN ON, 전력손실
  4. TURN ON, 스위칭, ON, 전력손실
(정답률: 78%)
  • 사이리스터의 동작 특성에 관한 문제입니다.
    게이트 전류가 흐르면 순방향 저지 상태에서 ON 상태가 되며, 이때 전류가 흐르기 시작하여 도통이 완료될 때까지의 시간을 TURN ON 시간이라고 합니다. 이 시간이 길어지면 스위칭 시의 전력손실이 증가하여 소자가 파괴될 수 있습니다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 특성 방정식 이 부족제동을 하기 위한 값은?

  1. δ = 1
  2. δ < 1
  3. δ >1
  4. δ = 0
(정답률: 76%)
  • 특성 방정식 $s^{2} + 2\delta w_{n}s + w_{n}^{2} = 0$에서 감쇠 계수 $\delta$의 값에 따라 제동 상태가 결정됩니다.
    부족제동(감쇠진동)이 일어나기 위해서는 감쇠 계수가 1보다 작아야 합니다.

    오답 노트
    $\delta = 1$: 임계제동
    $\delta > 1$: 과제동
    $\delta = 0$: 무제동
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62. 폐루프 전달함수 의 극의 위치를 루프 전달함수 G(s)H(s)의 이득 상수 K 의 함수로 나타내는 기법은?

  1. 근궤적법
  2. 주파수 응답법
  3. 보드 선도법
  4. 나이퀴스트 판정법
(정답률: 64%)
  • 이득 상수 $K$가 $0$에서 무한대까지 변화함에 따라 특성방정식 $$1 + G(s)H(s) = 0$$ 의 근(극점)이 $s$ 평면상에서 이동하는 경로를 그리는 기법을 근궤적법이라고 합니다.
    따라서 폐루프 전달함수 $\frac{G(s)}{1 + G(s)H(s)}$의 극의 위치를 $K$의 함수로 나타내는 방법은 근궤적법입니다.
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63. 다음 진리표의 논리 소자는?

  1. NOR
  2. OR
  3. AND
  4. NAND
(정답률: 73%)
  • 제시된 진리표를 보면 입력 $A$와 $B$가 모두 $0$일 때만 출력 $C$가 $1$이 되고, 그 외의 경우에는 모두 $0$이 출력됩니다.
    이는 OR 게이트의 출력 결과에 NOT 게이트를 결합한 NOR 게이트의 핵심 동작 원리입니다.

    오답 노트
    OR: 입력 중 하나라도 $1$이면 $1$ 출력
    AND: 모든 입력이 $1$일 때만 $1$ 출력
    NAND: 모든 입력이 $1$일 때만 $0$ 출력
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64. 그림과 같은 블록선도에 대한 등가 종합 전달함수 (C/R)는?

(정답률: 80%)
  • 블록선도의 종합 전달함수는 전향 경로 이득을 분자에, $1 \pm$ (루프 이득의 합)을 분모에 배치하여 구합니다.
    1. 전향 경로: $R$에서 $C$까지의 경로 곱은 $G_{1}G_{2}G_{3}$ 입니다.
    2. 피드백 루프: 내부 루프 $G_{2}G_{3}$ (부귀환)와 외부 루프 $G_{1}G_{2}G_{4}$ (부귀환)가 존재합니다.
    3. 종합 식: 분모는 $1 + G_{2}G_{3} + G_{1}G_{2}G_{4}$가 됩니다.
    결과적으로 전달함수는 가 됩니다.
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65. 의 극점과 영점은?

  1. -2, -2
  2. -j, -2
  3. -2, j
  4. ±j, -2 와 ∞
(정답률: 58%)
  • 전달함수 $G(s) = \frac{s + 2}{s^{2} + 1}$의 영점과 극점을 구하는 문제입니다.
    영점은 분자를 $0$으로 만드는 값이며, 극점은 분모를 $0$으로 만드는 값입니다.
    1. 영점: $s + 2 = 0$에서 $s = -2$이며, 분모의 차수가 더 높으므로 $s = \infty$ 도 영점에 포함됩니다.
    2. 극점: $s^{2} + 1 = 0$에서 $s^{2} = -1$이므로 $s = \pm j$ 입니다.
    따라서 영점은 $-2$와 $\infty$, 극점은 $\pm j$가 됩니다.
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66. 의 나이퀴스트 선도를 도시한 것은? (단, k > 0이다. )

(정답률: 71%)
  • 전달함수 $G(j\omega) = \frac{K}{j\omega(j\omega + 1)}$의 나이퀴스트 선도를 분석하면, $\omega$가 $0$에서 $\infty$로 증가함에 따라 위상은 $-90^{\circ}$에서 $-180^{\circ}$로 변하며 크기는 $\infty$에서 $0$으로 수렴합니다. 따라서 복소평면 상에서 제3사분면을 지나 원점으로 들어오는 궤적을 그리게 됩니다.
    정답은 입니다.
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67. 상태 방정식 x(t)=Ax(t)+Br(t) 인 제어계의 특성 방정식은?

(정답률: 64%)
  • 상태 방정식 $\dot{x}(t)=Ax(t)+Br(t)$에서 시스템의 고유 특성을 결정하는 특성 방정식은 시스템 행렬 $A$와 단위 행렬 $I$를 이용하여 다음과 같이 정의합니다.
    $$ |sI-A|=0 $$
    따라서 정답은 입니다.
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68. 샘플러의 주기를 T라 할 때 s 평면상의 모든 점은 식 z=esT에 의하여 z평면상에 사상된다. s평면의 좌반 평면상의 모든 점은 z평면상 단위원의 어느 부분으로 사상되는가?

  1. 내점
  2. 외점
  3. 원주상의 점
  4. z평면 전체
(정답률: 74%)
  • s평면의 좌반평면($s < 0$)에 위치한 점들은 시스템의 안정 영역을 의미합니다. 이를 $z=e^{sT}$ 식을 통해 z평면으로 사상하면, 반지름이 1인 단위원의 내부인 내점으로 매핑되어 z평면에서도 안정 상태를 유지하게 됩니다.
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69. 물체의 위치, 각도, 자세, 방향 등을 제어량으로 하고 목표값의 임의의 변화에 추종하는 것과 같이 구성된 제어장치를 무엇이라고 하는가?

  1. 프로세서 제어
  2. 서보기구
  3. 자동조정
  4. 추종 제어
(정답률: 55%)
  • 물체의 위치, 각도, 자세, 방향 등을 제어량으로 하여 목표값의 변화에 정밀하게 추종하도록 구성된 제어장치를 서보기구라고 합니다.
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70. 어떤 제어계의 전달함수 에서 안정성을 판정하면?

  1. 안정하다.
  2. 불안정하다.
  3. 임계상태이다.
  4. 알 수 없다.
(정답률: 69%)
  • 특성방정식의 계수를 이용하여 Routh-Hurwitz 안정도 판별법을 적용합니다.
    먼저 분모를 전개하여 특성방정식을 구합니다.
    $$ (s+2)(s^{2}+2s+2) = s^{3}+4s^{2}+6s+4 = 0 $$
    계수를 $a_{0}=1, a_{1}=4, a_{2}=6, a_{3}=4$라고 할 때, 판별식 $D_{1}, D_{2}$를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $ D_{1}=a_{1}, D_{2}=a_{1}a_{2}-a_{0}a_{3} $
    ② [숫자 대입] $ D_{1}=4, D_{2}=4\times 6-1\times 4 $
    ③ [최종 결과] $ D_{1}=4, D_{2}=20 $
    $D_{1}>0$이고 $D_{2}>0$이므로 모든 근이 좌반평면에 존재하여 안정합니다.
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71. 그림에서 단자 ab에 나타나는 전압 Vab는 몇 [V]인가?

  1. 약 2
  2. 약 4.3
  3. 약 5.6
  4. 약 8
(정답률: 61%)
  • 여러 개의 전압원과 저항이 병렬로 연결된 회로에서 단자 전압을 빠르게 구하기 위해 밀만의 정리를 사용합니다. 밀만의 정리는 각 가지의 (전압 $\times$ 어드미턴스)의 합을 전체 어드미턴스의 합으로 나누어 계산하는 방식입니다.
    ① [기본 공식] $V_{ab} = \frac{\frac{V_{1}}{R_{1}} + \frac{V_{2}}{R_{2}}}{\frac{1}{R_{1}} + \frac{1}{R_{2}}}$
    ② [숫자 대입] $V_{ab} = \frac{\frac{2}{2} + \frac{10}{5}}{\frac{1}{2} + \frac{1}{5}}$
    ③ [최종 결과] $V_{ab} = 4.285$
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72. 회로에서 단자 a, b 사이에 교류전압 200[V]를 가하였을 때, c, d 사이의 전위차는 몇 [V]인가?

  1. 46
  2. 96
  3. 56
  4. 76
(정답률: 49%)
  • 각 가지의 임피던스를 통해 흐르는 전류를 구한 뒤, 전위차 $V_{cd}$를 계산합니다.
    1. 각 가지의 전류 계산
    $$I_{1} = \frac{200}{3 + j4} = 24 - j32 A$$
    $$I_{2} = \frac{200}{4 + j3} = 32 - j24 A$$
    2. 전위차 $V_{cd}$ 계산 (전압 강하의 차이)
    ① [기본 공식] $V_{cd} = 4 I_{2} - 3 I_{1}$
    ② [숫자 대입] $V_{cd} = 4(32 - j24) - 3(24 - j32)$
    ③ [최종 결과] $V_{cd} = 56 V$
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73. 블록선도에서 C(s)=R(s) 라면 전달함수 G(s)는?

  1. 0
  2. -1
  3. ∞
  4. 1
(정답률: 65%)
  • 전달함수 $G(s)$는 입력 $R(s)$에 대한 출력 $C(s)$의 비로 정의됩니다. 문제에서 $C(s) = R(s)$라고 하였으므로, 입력과 출력이 동일한 상태입니다.
    ① [기본 공식] $G(s) = \frac{C(s)}{R(s)}$
    ② [숫자 대입] $G(s) = \frac{R(s)}{R(s)}$
    ③ [최종 결과] $G(s) = 1$
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74. 선로의 임피던스 Z = R+jwL Ω], 병렬 어드미턴스가 Y=G+jwC[℧]일 때, 선로의 저항 R과 콘덕턴스 G가 동시에 0이 되었을 때 전파정수는?

(정답률: 77%)
  • 전파정수 $\gamma$는 $\gamma = \sqrt{ZY}$로 정의됩니다. 여기서 $Z = R + j\omega L$이고 $Y = G + j\omega C$ 입니다. 문제 조건에서 저항 $R$과 콘덕턴스 $G$가 모두 0인 무손실 선로이므로 $Z = j\omega L$, $Y = j\omega C$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\gamma = \sqrt{Z Y}$
    ② [숫자 대입] $\gamma = \sqrt{(j\omega L)(j\omega C)}$
    ③ [최종 결과] $\gamma = j\omega \sqrt{LC}$
    따라서 정답은 입니다.
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75. 그림과 같은 4단자망에서 정수 행렬은?

(정답률: 58%)
  • 제시된 회로는 병렬 임피던스 $Z$가 연결된 $\pi$형 회로의 일부인 병렬 연결 구조입니다. 4단자망의 정수 행렬에서 입력 전압과 출력 전압, 전류의 관계를 분석하면, 직렬 임피던스가 없고 병렬 어드미턴스 $Y = \frac{1}{Z}$만 존재하는 경우의 행렬이 도출됩니다.
    따라서 정수 행렬은 가 됩니다.
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76. RL 직렬회로에 인 전압을 가할 때 제 5고조파 전류의 실효값은 몇 [A]인가? (단, R=4[Ω], wL=1[Ω]이다.)

  1. 약 6.25
  2. 약 8.83
  3. 약 12.5
  4. 약 16.0
(정답률: 63%)
  • 제 5고조파 전류를 구하기 위해 전압 식에서 제 5고조파 성분의 실효값을 찾고, 해당 주파수에서의 임피던스를 계산하여 옴의 법칙을 적용합니다.
    전압 식 $e = 20 + 100 \sqrt{2} \sin \omega t + 40 \sqrt{2} \sin(3\omega t + 60^{\circ}) + 40 \sqrt{2} \sin 5\omega t$에서 제 5고조파 전압의 최댓값은 $40 \sqrt{2}$이므로 실효값 $V_{5} = 40\text{ V}$ 입니다. 제 5고조파 임피던스는 $Z_{5} = \sqrt{R^{2} + (5\omega L)^{2}}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $I_{5} = \frac{V_{5}}{\sqrt{R^{2} + (5\omega L)^{2}}}$
    ② [숫자 대입] $I_{5} = \frac{40}{\sqrt{4^{2} + (5 \times 1)^{2}}}$
    ③ [최종 결과] $I_{5} = 6.25$
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77. 의 역 라플라스 변환은?

  1. (3t2+3e-3t)u(t)
  2. (4t2+3e-2t)u(t)
  3. (8t2-3e2t)u(t)
  4. (8t2+3e-2t)u(t)
(정답률: 57%)
  • 주어진 함수 $F(s) = \frac{8}{s^3} + \frac{3}{s+2}$를 각각 역라플라스 변환합니다. $t^n$의 라플라스 변환 공식 $\frac{n!}{s^{n+1}}$과 지수함수 변환 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\mathcal{L}^{-1}\{ \frac{n!}{s^{n+1}} \} = t^n, \quad \mathcal{L}^{-1}\{ \frac{1}{s+a} \} = e^{-at}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\mathcal{L}^{-1}\{ \frac{8}{s^3} \} + \mathcal{L}^{-1}\{ \frac{3}{s+2} \} = \frac{8}{2!}t^2 + 3e^{-2t}$$
    ③ [최종 결과]
    $$(4t^2 + 3e^{-2t})u(t)$$
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78. 대칭 3상 4선식 전력계통이 있다. 단상 전력계 2개로 전력을 측정하였더니 각전력계의 값이 각각 -301[W] 및 1327[W]이었다. 이때 역률은 약 얼마인가?

  1. 0.94
  2. 0.75
  3. 0.62
  4. 0.34
(정답률: 46%)
  • 대칭 3상 4선식에서 두 개의 단상 전력계로 측정한 값 $W_{1}, W_{2}$를 이용하여 역률을 구하는 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{역률} = \frac{W_{1} + W_{2}}{2 \sqrt{W_{1}^{2} + W_{2}^{2} - W_{1}W_{2}}}$
    ② [숫자 대입] $\text{역률} = \frac{1327 + (-301)}{2 \sqrt{1327^{2} + (-301)^{2} - (1327 \times -301)}}$
    ③ [최종 결과] $\text{역률} = 0.34$
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79. 다음 회로의 역회로는? (단, K2=2×103이다.)

(정답률: 62%)
  • 역회로의 기본 원리는 $L$과 $C$의 성분을 서로 바꾸고, 상수 $K^{2}$를 이용하여 값을 변환하는 것입니다. 주어진 조건 $K^{2} = 2 \times 10^{3}$을 적용하여 계산합니다.
    1. $C_{2}$ 계산: $$C_{2} = \frac{L_{1}}{K^{2}}$$ $C_{2} = \frac{3 \times 10^{-3}}{2 \times 10^{3}}$ $$C_{2} = 1.5 \mu F$$
    2. $L_{2}$ 계산: $$L_{2} = C_{1} \times K^{2}$$ $L_{2} = 0.8 \times 10^{-6} \times 2 \times 10^{3}$ $$L_{2} = 1.6 mH$$
    따라서 역회로는 입니다.
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80. 저항 R, 인덕턴스 L, 콘덴서 C의 직렬회로에서 발생되는 과도현상이 진동이 되지 않을 조건은?

(정답률: 50%)
  • RLC 직렬회로에서 과도현상이 진동하지 않는 조건은 과제동 상태일 때이며, 이는 특성 방정식의 판별식이 0보다 커야 함을 의미합니다.
    $$(\frac{R}{2L})^2 - \frac{1}{LC} > 0$$
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 철탑의 강도 계산에 사용하는 이상 시 상정하중의 종류가 아닌것은?

  1. 수직하중
  2. 좌굴하중
  3. 수평 횡하중
  4. 수평 종하중
(정답률: 70%)
  • 철탑의 강도 계산을 위한 상시 상정하중은 풍압이 가해지는 방향에 따라 수직하중, 수평 횡하중, 수평 종하중으로 구분하여 계산합니다. 좌굴하중은 상정하중의 종류에 포함되지 않습니다.
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82. 220[V] 저압전로의 절연저항은 몇 [MΩ]이상이어야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.3
  4. 0.4
(정답률: 69%)
  • 전로의 전압 크기에 따라 요구되는 최소 절연저항 값이 다릅니다. $220\text{V}$는 $300\text{V}$이하 범위에 해당하므로 절연저항은 $0.2\text{M}\Omega$이상이어야 합니다.

    오답 노트
    150V 이하: $0.1\text{M}\Omega$
    400V 이하: $0.3\text{M}\Omega$
    400V 초과: $0.4\text{M}\Omega$
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83. 애자 사용 공사에 의한 고압 옥내배선에 사용되는 연동선의 최소 굵기는 몇 [mm2]인가?

  1. 2.5
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 42%)
  • 고압 옥내배선의 애자 사용 공사 시 사용하는 연동선의 최소 굵기는 $6\text{mm}^2$이상의 고압 절연 전선을 사용해야 합니다.

    오답 노트
    저압 옥내배선 애자 사용 공사: $2.5\text{mm}^2$이상 $10\text{mm}^2$이하
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84. 옥내 방전등 공사에 대한 설명으로 알맞지 않은 것은?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 4번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 관등회로의 사용전압이 400[V] 이상인 경우에는 방전등용 변압기를 설치할 것
  2. 습기가 많은 곳에 시설하는 경우에는 적절한 방습장치를 할 것
  3. 관등회로의 사용전압이 400[V] 이상의 저압인 경우는 특별 제 3종 접지공사를 할 것
  4. 관등회로의 사용전압이 고압이고 관등회로의 동작전류가 10[A]를 넘는 경우는 제 1종 접지공사를 할 것
(정답률: 62%)
  • 옥내방전등 공사 기준에 따르면, 관등회로의 동작전류가 $1\text{A}$를 초과하는 경우에는 제 1종 접지공사를 시행해야 합니다.

    오답 노트
    관등회로의 사용전압이 고압이고 관등회로의 동작전류가 $10\text{A}$를 넘는 경우는 제 1종 접지공사를 할 것: 동작전류 기준은 $1\text{A}$ 초과입니다.
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85. 저압 옥내간선에서 분기하여 전기사용기계기구에 이르는 저압 옥내 전로에서 저압 옥내간선과 분기점에서 전선의 길이 가 몇 [m] 이하인 곳에 개폐기 및 과전류 차단기를 설치하여야 하는가?

  1. 3
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 60%)
  • 저압 옥내간선에서 분기하여 전기사용기계기구에 이르는 전로의 경우, 분기점으로부터 전선의 길이가 $3\text{m}$이하인 곳에 개폐기 및 과전류 차단기를 설치하여야 합니다.
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86. 가공전선로의 지지물 구성체가 강관으로 구성되는 철탑으로 할 경우 갑종 풍압하중은 몇 [Pa]의 풍압을 기초로 하여 계산한 것인가? (단, 단주는 제외하며 풍압은 구성재의 수직 투영면적 1[m2 에 대한 풍압이다.])

  1. 588
  2. 1117
  3. 1255
  4. 2157
(정답률: 64%)
  • 가공전선로 지지물 구성체가 강관으로 구성되는 철탑(단주 제외)의 경우, 갑종 풍압하중 기준값은 $1255\text{Pa}$로 규정되어 있습니다.
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87. 태양전지 발전소에 시설하는 태양전지 모듈, 전선 및 개폐기, 기타 기구의 시설에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. 충전 부분은 노출되지 아니하도록 시설할 것
  2. 태양전지 모듈에 접속하는 부하측 전로에는 그 접속점에 근접하여 개폐기 또는 부하전류를 개폐할수 있는 기구를 시설 할 것
  3. 전선은 공칭 단면적 1.5[mm2] 이상의 연동선 또는 이와 동등 이상의 세기 및 굵기의 것일 것
  4. 태양전지 모듈을 병렬 접속하는 전로에는 전로를 보호하는 과전류 차단기를 시설할 것
(정답률: 64%)
  • 태양전지 모듈 등의 시설 기준에 따르면, 사용되는 전선은 공칭 단면적 $2.5\text{mm}^2$이상의 연동선 또는 이와 동등 이상의 세기 및 굵기의 것을 사용해야 합니다.

    오답 노트
    전선은 공칭 단면적 $1.5\text{mm}^2$이상의 연동선 또는 이와 동등 이상의 세기 및 굵기의 것일 것: 기준 수치는 $2.5\text{mm}^2$ 입니다.
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88. 과전류 차단기로 시설하는 퓨즈 중 고압전로에 사용하는 포장 퓨즈는 2배의 정격전류시 몇 분 안에 용단되어야 하는가?

  1. 2
  2. 30
  3. 60
  4. 120
(정답률: 58%)
  • 고압 및 특고압 전로에 사용하는 퓨즈의 종류별 용단 특성에 대한 암기 문제입니다.
    포장 퓨즈는 $1.3$배의 전류에 견디고, $2$배의 전류가 흐를 때 $120$분 이내에 용단되어야 합니다.

    오답 노트
    2분 이내 용단: 비포장 퓨즈의 특성
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89. 직류 전기철도에 선택 배류기를 시설할 때 적합하지 않은것은?

  1. 전기적 접점은 선택 배류기 회로를 개폐할 때 생기는 아크에 견디는 구조이어야 한다.
  2. 선택 배류기를 보호하기 위해 적정한 과전류 차단기를 시설하여야 한다.
  3. 금속제 외함에는 제 3종 접지 공사를 하여야 한다.
  4. 강제 변류기를 설치하여 전식에 의한 장해를 방지할 수 없는 경우 선택 배류기를 설치하여야 한다.
(정답률: 40%)
  • 배류 시설 원칙상 선택 배류기를 우선적으로 사용하며, 선택 배류기를 설치하여도 전식 작용에 의한 장해를 방지할 수 없는 경우에 한하여 강제 배류기를 설치할 수 있습니다.

    오답 노트
    아크에 견디는 구조의 접점: 적합
    과전류 차단기 시설: 적합
    금속제 외함 제 3종 접지공사: 적합
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90. 제 3종 접지공사의 접지저항은 몇 [Ω]이하로 유지하여야 하는가?

  1. 10
  2. 50
  3. 100
  4. 200
(정답률: 46%)
  • 제 3종 접지공사의 접지저항 기준값은 $100\Omega$이하입니다. (단, KEC 규정 변경으로 현재는 종별 접지 개념이 삭제되었으므로 참고용으로만 학습하시기 바랍니다.)
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91. 금속 덕트 공사에 의한 저압 옥내배선 공사 시설에 적합하지 않은 것은?

  1. 저압 옥내배선의 사용전압이 400[V] 미만인 경우에는 덕트에 제 3종 접지공사를 한다.
  2. 금속 턱트에 넣은 전선의 단면적의 합계가 덕트의 내부 단면적의 20[%]이하가 되도록 한다.
  3. 금속 덕트는 두께 1.0[mm] 이상인 철판으로 제작하고 덕트 상호간에 완전하게 접속한다.
  4. 덕트를 조영재에 붙이는 경우 덕트 지지점간의 거리를 3[m] 이하로 견고하게 붙인다.
(정답률: 55%)
  • 금속 덕트 공사 시 덕트의 두께는 $1.2\text{mm}$이상인 철판으로 제작해야 합니다.

    오답 노트
    사용전압 $400\text{V}$ 미만 시 제 3종 접지공사: 적합
    전선 단면적 합계가 덕트 내부 단면적의 $20\%$이하: 적합
    덕트 지지점 간 거리 $3\text{m}$이하: 적합
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92. 가공 전선로의 지지물에 시설하는 지선의 시설기준에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 지선의 안전율은 2.5 이상일 것
  2. 연선을 사용하는 경우 소선 4가닥 이상의 연선일 것
  3. 지중 부분 및 지표상 100[cm]까지의 부분은 철봉을 사용 할 것
  4. 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 지표상 4.5[m] 이상으로 할 것
(정답률: 67%)
  • 가공 전선로 지선의 시설 기준에 따라 지선의 안전율은 $2.5$이상으로 확보하여 지지물의 강도를 보강해야 합니다.

    오답 노트
    소선 4가닥 이상: 3가닥 이상의 연선을 사용함
    지표상 100 cm까지 철봉: 지표상 $30\text{ cm}$까지 아연도금 철봉 등을 사용함
    도로 횡단 높이 4.5 m 이상: 기본적으로 지표상 $5\text{ m}$이상이어야 함
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93. 저압 옥내배선의 사용전선으로 적합하지 않은 것은?

  1. 단면적 2.5[mm2] 이상의 연동선
  2. 단면적 1[mm2] 이상의 미네럴인슈레이션 케이블
  3. 사용전압 400[V] 미만인 경우 전광표시 장치에 사용한 단면적 0.75[mm2]이상의 연동선
  4. 사용전압 400[V] 미만인 경우 출퇴 표시등에 사용한 단면적 0.75[mm2] 이상의 다심 케이블
(정답률: 44%)
  • 사용전압 $400\text{ V}$ 미만인 경우 전광표시 장치에 사용하는 전선은 단면적 $0.75\text{ mm}^2$이상의 다심 케이블 또는 다심 캡타이어 케이블을 사용해야 합니다.

    오답 노트
    연동선: 전광표시 장치에는 다심 케이블 등을 사용해야 하므로 부적절함
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94. 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내전로의 대지 전압은 몇 [V] 이하이어야 하는가?

  1. 440
  2. 380
  3. 300
  4. 100
(정답률: 76%)
  • 옥내전로의 대지 전압 제한 규정에 따라, 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 전로의 대지 전압은 $300\text{ V}$이하로 유지해야 합니다.
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95. 발전소에 시설하여야 하는 계측장치가 아닌것은?

  1. 발전기의 전압 및 전류
  2. 주요 변압기의 역률
  3. 발전기의 고정자 온도
  4. 특고압용 변압기의 온도
(정답률: 69%)
  • 발전소에 반드시 시설해야 하는 계측장치는 발전기의 전압, 전류, 전력, 고정자 온도, 베어링 온도 및 특고압용 변압기의 온도입니다.
    주요 변압기의 역률은 필수 계측장치 항목에 포함되지 않습니다.
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96. 변전소에서 154[kV]급으로 변압기를 옥외에 시설할 때 취급자 이외의 사람이 들어가지 않도록 시설하는 울타리는 울타리의 높이와 울타리에서 충전부분까지의 거리의 합계를 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가?

  1. 5
  2. 5.5
  3. 6
  4. 6.5
(정답률: 60%)
  • 특고압용 기계기구의 시설 기준에 따라 충전부분의 지표상 높이(울타리 높이와 거리의 합계)는 전압 크기에 따라 결정됩니다.
    154 kV는 35 kV 초과 160 kV 이하 범위에 해당하므로, 기준 높이는 $6\text{ m}$이상이어야 합니다.
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97. 중성선 다중 접지식으로 전로에 지락이 생겼을 때에 2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가 되어 있는 사용전압 22900[V]인 특고압 가공전선과 식물과의 이격 거리는 몇 [m] 이상이어야 하는가?

  1. 1.2
  2. 1.5
  3. 2
  4. 2.5
(정답률: 30%)
  • 사용전압 $22900\text{V}$는 $25\text{kV}$이하의 특고압 가공전선로에 해당합니다. 관련 판단기준에 따라 특고압 가공전선과 식물 사이의 이격 거리는 $1.5\text{m}$이상을 유지해야 합니다.
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98. 차량, 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 없는 장소에 지중 전선을 직접 매설식에 의하여 매설하는 경우에는 매설 깊이를 몇 [cm] 이상으로 하여야 하는가?

  1. 40
  2. 60
  3. 80
  4. 100
(정답률: 65%)
  • 지중 전선의 직접 매설 깊이는 해당 장소의 압력 수용 여부에 따라 결정됩니다. 차량이나 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 없는 장소의 경우 매설 깊이는 $0.6\text{m}$ ($60\text{cm}$) 이상이어야 합니다.

    오답 노트
    압력을 받을 우려가 있는 장소: $1\text{m}$ 또는 $1.2\text{m}$이상
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99. 계기용 변성기의 2차측 전로에 시설하는 접지공사는?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 4번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 고압인 경우 제 1종 접지공사
  2. 고압인 경우 제 2종 접지공사
  3. 특고압인 경우 제 3종 접지공사
  4. 특고압인 경우 제 1종 접지공사
(정답률: 65%)
  • 계기용 변성기(Instrument Transformer)의 2차측 전로 접지공사는 안전을 위해 규정되어 있으며, 특고압인 경우 제 1종 접지공사를 시행해야 합니다.

    오답 노트
    고압인 경우: 제 3종 접지공사 적용
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100. 저압 옥상전선로 시설에 대한 설명으로 옳지 않은것은?

  1. 전선과 옥상전선로를 시설하는 조영재와의 이격거리를 0.5[m]로 하였다.
  2. 전선은 상시부는 바람 등에 의하여 식물에 접촉하지 않도록 시설하였다.
  3. 전선은 절연 전선을 사용하였다.
  4. 전선은 지름 2.6[mm]의 경동선을 사용하였다.
(정답률: 66%)
  • 저압 옥상전선로를 시설할 때 전선과 조영재 사이의 이격거리는 기본적으로 $2\text{m}$이상을 유지해야 합니다. 다만, 전선이 고압절연전선, 특별고압 절연전선 또는 케이블인 경우에는 $1\text{m}$이상으로 할 수 있으므로, $0.5\text{m}$로 시설했다는 설명은 틀린 것입니다.
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