전기기사 필기 기출문제복원 (2012-08-26)

전기기사 2012-08-26 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전기기사 2012-08-26 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전기기사
(2012-08-26 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 그림과 같은 직각 코일이 인 자계에 위치하고 있다. 코일에 5[A] 전류가 흐를 때 Z축에서의 토크 [Nm]는?

  1. 2.66×10-4ax[Nm]
  2. 5.66×10-4ax[Nm]
  3. 2.66×10-4az[Nm]
  4. 5.66×10-4az[Nm]
(정답률: 65%)
  • 전류가 흐르는 도선이 자계 내에 있을 때 받는 힘과 그로 인해 발생하는 토크를 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = I \ell (a_I \times B)$$
    $$T = r \times F$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = 5 \times 0.08 \times (a_z \times \frac{0.05}{\sqrt{2}}(a_x + a_y)) = 0.01414(a_y - a_x)$$
    $$T = 0.04a_y \times 0.01414(a_y - a_x) = 0.04 \times 0.01414 \times (a_y \times -a_x)$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 5.66 \times 10^{-4} a_z$$
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2. 정전계에 주어진 전하분포에 의하여 발생되는 전계의 세기를 구하려고 할 때 적당하지 않은 방법은?

  1. 쿨롱의 법칙을 이용하여 구한다.
  2. 전위를 이용하여 구한다.
  3. 가우스 법칙을 이용하여 구한다.
  4. 비오-사바르의 법칙에 의하여 구한다.
(정답률: 67%)
  • 전계의 세기를 구하는 방법으로는 쿨롱의 법칙, 전위의 기울기(전위 이용), 가우스 법칙 등이 사용됩니다. 비오-사바르의 법칙은 전류에 의해 발생하는 '자계'의 세기를 구하는 법칙이므로 정전계 분석에는 적합하지 않습니다.
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3. 인덕턴스의 단위와 같지 않은 것은?

(정답률: 65%)
  • 인덕턴스 $L$의 단위는 $\text{H}$이며, 이는 $\text{Wb/A}$, $\text{V} \cdot \text{s/A}$, $\text{J/A}^2$ 등으로 표현될 수 있습니다. 하지만 $\frac{\text{J}}{\text{A} \cdot \text{s}}$는 인덕턴스의 단위와 일치하지 않습니다.
    ① [단위 유도] $L = \frac{V \cdot t}{I} = \frac{\text{V} \cdot \text{s}}{\text{A}}$
    ② [에너지 관계] $W = \frac{1}{2}LI^2 \implies L = \frac{2W}{I^2} = \frac{\text{J}}{\text{A}^2}$
    ③ [결론] $\frac{\text{J}}{\text{A} \cdot \text{s}}$는 $\frac{\text{V} \cdot \text{A} \cdot \text{s}}{\text{A} \cdot \text{s}} = \text{V}$가 되어 전압의 단위가 되므로 오답입니다.
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4. 공극(air gap)이 δ[m]인 강자성체로 된 환상 영구자석에서 성립하는 식은?(단, l[m]는 영구자석의 길이이며 l ≫ δ 이고, 자속밀도와 자계의 세기를 각각 B[Wb/m2, H[AT/m] 라 한다.)

(정답률: 39%)
  • 외부 기자력이 0인 환상 영구자석에서 공극과 자석 내부의 전압 강하 합은 0이 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $0 = \frac{B}{\mu_0} \delta + H l$
    ② [숫자 대입] $H l = -\frac{B \delta}{\mu_0}$
    ③ [최종 결과] $\frac{B}{H} = -\frac{l \mu_0}{\delta}$
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5. 자장 B=3ax-5ay-6az[Wb/m2] 내에서 점전하 0.2[C]이 속도 v=4ax-2ay-3az[m/s] 로 움직일 때 이 점전하에 작용하는 힘의 크기는 몇 [N]이 되는가?(문제 오류로 실제 시험에서는 정한 정답되리 되었습니다. 여기서는 3번을 누르면 정답 처리 됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 6.98
  2. 7.98
  3. 8.98
  4. 9.98
(정답률: 76%)
  • 자기장 내에서 움직이는 전하가 받는 힘(로런츠 힘)은 전하량, 속도, 자속밀도의 외적으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = q(v \times B)$
    ② [숫자 대입] $F = 0.2 \times ((4a_x - 2a_y - 3a_z) \times (3a_x - 5a_y - 6a_z))$
    ③ [최종 결과] $F = 4.14$
    ※ 문제 오류로 인해 실제 정답은 $4.14$이나, 시험 당시 $8.98$로 정한 정답 처리되었습니다.
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6. 그림과 같은 정방형관 단면의 격자점 ⑥의 전위를 반복법으로 구하면 약 몇 [V]가 되는가?

  1. 6.3
  2. 9.4
  3. 18.8
  4. 53.2
(정답률: 69%)
  • 격자점의 전위는 인접한 네 점의 전위의 산술평균으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $V_{6} = \frac{V_{left} + V_{right} + V_{up} + V_{down}}{4}$
    ② [숫자 대입] $V_{6} = \frac{6.25 + 25 + 6.25 + 0}{4}$
    ③ [최종 결과] $V_{6} = 9.375 \approx 9.4$
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7. 전계 의 평면 전자파가 있다. 진공 중에서 자계의 실효값은 몇 [A/m]인가?

  1. 0.707×10-3Ee
  2. 1.44×10-3Ee
  3. 2.65×10-3Ee
  4. 5.37×10-3Ee
(정답률: 67%)
  • 진공 중의 전계 $E$와 자계 $H$의 관계는 고유 임피던스 $\eta_0 \approx 377\Omega$를 이용하여 구할 수 있습니다. 주어진 전계 식 $e = \sqrt{2} E_e \sin w(t - \frac{x}{c})$에서 실효값은 $E_e$입니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{E}{\eta_0}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{E_e}{377}$
    ③ [최종 결과] $H = 2.65 \times 10^{-3} E_e$
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8. Q=0.15[C]으로 대전하고 있는 큰 도체구에 그 반경이 큰구의 1/2 인 작은 도체구를 접촉했다가 떼면, 작은 도체구가 얻는 전하[C]는 얼마로 되는가?

  1. 0.01
  2. 0.05
  3. 0.1
  4. 0.2
(정답률: 60%)
  • 두 도체구를 접촉시키면 전위가 같아지며, 전하량은 각 도체구의 반지름에 비례하여 분배되는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Q_2 = \frac{r_2}{r_1 + r_2} Q$$
    ② [숫자 대입]
    $$Q_2 = \frac{0.5r_1}{r_1 + 0.5r_1} \times 0.15$$
    ③ [최종 결과]
    $$Q_2 = 0.05\text{C}$$
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9. 반지름 a, b인 두 구상 도체 전극이 도전율 k인 매질속에 중심거리 r만큼 떨어져 놓여 있다. 양 전극간의 저항은? (단, r>>a, b 이다.)

(정답률: 66%)
  • 두 구상 도체 전극 사이의 저항은 매질의 도전율 $k$와 각 전극의 정전용량 $C$의 관계식 $R = \frac{\epsilon}{kC}$를 이용합니다. 이때 전체 정전용량 $C$는 각 구의 정전용량이 직렬로 연결된 형태가 되므로 이를 대입하여 전개하면 다음과 같습니다.
    $$\text{R} = \frac{1}{4\pi k} ( \frac{1}{a} + \frac{1}{b} )$$
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10. 정현파 자속의 주파수를 3배로 높이면 유기기전력은?

  1. 2배로 감소
  2. 2배로 증가
  3. 3배로 감소
  4. 3배로 증가
(정답률: 80%)
  • 유기기전력은 자속의 변화율, 즉 주파수에 비례하는 성질을 가지고 있습니다. 따라서 주파수를 3배로 높이면 유기기전력 또한 3배로 증가하게 됩니다.
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11. 매질 1은 나일론(비유전율 εs=4)이고, 매질 2는 진공일때 전속밀도 D가 경계면에서 각각 θ1, θ2의 각을 이룰 때 θ2=30° 라고 하면 θ1의 값은?(문제 오류로 가답안 발표시 1번으로 발표되었지만 확정답안 발표시 전항 정답 처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

(정답률: 82%)
  • 두 매질의 경계면에서 전속밀도 $D$의 굴절 법칙을 이용하여 각도를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\tan \theta_1 = \frac{\epsilon_1}{\epsilon_2} \tan \theta_2$
    ② [숫자 대입] $\tan \theta_1 = \frac{4}{1} \tan 30^\circ = 4 \times \frac{1}{\sqrt{3}}$
    ③ [최종 결과] $\theta_1 = \tan^{-1} \frac{4}{\sqrt{3}}$
    따라서 정답은 입니다.
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12. 무한장 솔레노이드에 전류가 흐를 때 발생되는 자계에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 외부와 내부 자계의 세기는 같다.
  2. 내부 자계의 세기는 0이다.
  3. 외부 자계는 평등 자계이다.
  4. 내부 자계는 평등 자계이다.
(정답률: 67%)
  • 무한장 솔레노이드의 경우, 내부 자계는 위치에 관계없이 일정한 세기를 가지는 평등 자계가 형성되며, 외부 자계의 세기는 $0$이 됩니다.
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13. 물질의 자화 현상은?

  1. 전자의 자전
  2. 전자의 공전
  3. 전자의 이동
  4. 분자의 운동
(정답률: 61%)
  • 물질의 자화 현상은 원자핵 주위를 도는 전자의 자전 운동에 의해 발생합니다.
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14. 두 개의 전기회로 간의 상호 인덕턴스를 구하는데 사용하는 방법은?

  1. 가우스의 법칙
  2. 플래밍의 오른손 법칙
  3. 노이만의 법칙
  4. 스테판-볼쯔만의 법칙
(정답률: 63%)
  • 두 개의 전기회로 사이에서 발생하는 상호 인덕턴스를 계산할 때 사용하는 법칙은 노이만의 법칙입니다.
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15. 공기 중의 두 점전하사이에 작용하는 힘이 5[N]이었다. 두 전하간에 유전체를 넣었더니 힘이 2[N]으로 되었다면 유전체의 비유전율[F/m]은 얼마인가?

  1. 1
  2. 2.5
  3. 5
  4. 7.5
(정답률: 80%)
  • 두 점전하 사이에 작용하는 정전력은 유전율에 반비례하므로, 비유전율은 힘의 비율로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon_{r} = \frac{F}{F'}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon_{r} = \frac{5}{2}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon_{r} = 2.5$
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16. 공기중에 놓인 지름 1[m]의 구도체에 줄 수 있는 최대 전하는 몇 [C]인가? (단, 공기의 절연내력은 3000[kV/m]이다.)

  1. 1.67×10-5
  2. 2.65×10-5
  3. 3.33×10-5
  4. 8.33×10-5
(정답률: 40%)
  • 구도체 표면의 전계 세기가 공기의 절연내력에 도달했을 때 전하량이 최대가 됩니다.
    ① [기본 공식] $Q = 4 \pi \epsilon_{0} r^{2} E$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{0.5^{2} \times 3000 \times 10^{3}}{9 \times 10^{9}}$
    ③ [최종 결과] $Q = 8.33 \times 10^{-5}$
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17. 유전체에서 변위 전류에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 유전체의 굴절률이 2배가 되면 변위 전류의 크기도 2배가 된다.
  2. 변위 전류의 크기는 투자율의 값에 비례한다.
  3. 변위 전류는 자계를 발생시킨다.
  4. 전속밀도의 공간적 변화가 변위 전류를 발생시킨다.
(정답률: 59%)
  • 변위 전류는 전속밀도의 시간적 변화에 의해 발생하며, 일반 전류와 마찬가지로 주변에 자계를 형성하는 성질이 있습니다.

    오답 노트
    유전체의 굴절률이 2배가 되면 변위 전류의 크기도 2배가 된다: 굴절률과 변위 전류의 단순 비례 관계는 성립하지 않음
    변위 전류의 크기는 투자율의 값에 비례한다: 투자율이 아닌 유전율에 비례함
    전속밀도의 공간적 변화가 변위 전류를 발생시킨다: 공간적 변화가 아니라 시간적 변화($\frac{\partial D}{\partial t}$ )가 원인임
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18. 진공 중에 있는 대전 도체구의 표면전하밀도가 σ[C/m2] 전위가 V[V]일 때 도체 표면의 법선방향(바깥쪽)을 n이라 할 때 성립되는 관계식은?

(정답률: 59%)
  • 도체 표면에서 전위의 법선 방향 기울기(전위경도)는 표면전하밀도를 유전율로 나눈 값에 마이너스 부호를 붙인 것과 같습니다.
    따라서 관계식은 가 됩니다.
    이를 수식으로 표현하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{\partial V}{\partial n} = -\frac{\sigma}{\epsilon_{0}}$$
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19. 자기 모멘트 9.8×10-5[Wbㆍm] 의 막대자석을 지구자계의 수평성분 12.5[AT/m]의 곳에서 지자기 자오면으로부터 90도 회전시키는데 필요한 일은 약 몇 [J]인가?

  1. 1.23×10-3
  2. 1.03×10-3
  3. 9.23×10-3
  4. 9.03×10-3
(정답률: 73%)
  • 자기 모멘트를 가진 자석을 자기장 내에서 회전시킬 때 필요한 일은 자기 에너지의 변화량과 같습니다.
    ① [기본 공식] $W = M B (1 - \cos \theta)$
    ② [숫자 대입] $W = 9.8 \times 10^{-5} \times 12.5 \times (1 - \cos 90^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $W = 1.23 \times 10^{-3}$
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20. 그림과 같은 원형 코일이 두 개가 있다. A의 권선수는 1회, 반지름 1[m], B의 권선수는 2회, 반지름은 2[m]이다. A와 B의 코일중심을 겹쳐 두면 중심에서의 자속이 A만 있을 때의 2배가 된다. A와 B의 전류비 IB/IA는?

  1. 1/2
  2. 1
  3. 2
  4. 4
(정답률: 45%)
  • 원형 코일 중심의 자계 세기 공식 $H = \frac{NI}{2r}$를 이용하여, 두 코일의 자계 합이 A 코일 단독 자계의 2배가 되는 조건을 찾습니다.
    $$\text{자계 합산 공식}$$
    $$2 \times \frac{1 \times I_{A}}{2 \times 1} = \frac{1 \times I_{A}}{2 \times 1} + \frac{2 \times I_{B}}{2 \times 2}$$
    $$\text{식 정리}$$
    $$\frac{I_{A}}{1} = \frac{I_{A}}{2} + \frac{I_{B}}{2}$$
    $$\text{최종 결과}$$
    $$\frac{I_{B}}{I_{A}} = 1$$
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2과목: 전력공학

21. 전력선 a의 충전전압을 E, 통신선 b의 대지 정전용량을 Cb, a-b 사이의 상호 정전용량을 Cab라고 하면 통신선 b의 정전 유도 전압 Es 는?

(정답률: 57%)
  • 전력선과 통신선 사이의 정전 유도 전압은 전력선의 전압과 정전용량의 분배 법칙(전압 분배)에 의해 결정됩니다. 통신선 $b$에 유도되는 전압 $E_{s}$는 전체 정전용량 중 상호 정전용량이 차지하는 비율에 비례합니다.
    $$\text{정전 유도 전압 공식}$$
    $$E_{s} = \frac{C_{ab}}{C_{ab} + C_{b}} \times E$$
    $$\text{결과}$$
    $$E_{s} = \frac{C_{ab}}{C_{ab} + C_{b}} \times E$$
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22. 그림과 같은 단거리 배전선로의 송전단 전압 및 역률은 각각 6600[V], 0.9이고 수전단 전압 및 역률이 각각 6100[V], 0.8일 때 회로에 흐르는 전류 I[A]는? (단, r=10[Ω], x=20[Ω])

  1. 96
  2. 106
  3. 120
  4. 126
(정답률: 59%)
  • 단거리 배전선로에서 송전단 전력과 수전단 전력의 차이는 선로의 저항 손실과 같다는 원리를 이용하여 전류를 구합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V_{s} \cos\theta_{s} - V_{r} \cos\theta_{r}}{r}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{6600 \times 0.9 - 6100 \times 0.8}{10}$
    ③ [최종 결과] $I = 106\text{ A}$
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23. 송전선로에서 가공지선을 설치하는 목적이 아닌 것은?

  1. 뇌의 직격을 받을 경우 송전선 보호
  2. 유도에 의한 송전선의 고전위 방지
  3. 통신선에 대한 차폐효과 증진
  4. 철탑의 접지저항 경감
(정답률: 75%)
  • 가공지선은 송전선 최상단에 설치하여 직격뢰로부터 송전선을 보호하고, 통신선에 대한 전자 유도 장해를 경감시키는 차폐 목적으로 사용됩니다. 철탑의 접지저항을 낮추기 위해 사용하는 것은 매설지선입니다.
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24. 송전선에 직렬콘덴서를 설치하는 경우 많은 이점이 있는 반면, 이상 현상도 일어날 수 있다. 직렬 콘덴서를 설치하였을 때 타당하지 않은 것은?

  1. 선로 중에서 일어나는 전압강하를 감소시킨다.
  2. 송전전력의 증가를 꾀할 수 있다.
  3. 부하역률이 좋을수록 설치효과가 크다.
  4. 단락 사고가 발생하는 경우 직렬공진을 일으킬 우려가있다
(정답률: 63%)
  • 직렬콘덴서는 유도 리액턴스를 보상하여 전압강하를 감소시키고 송전전력을 증대시키는 효과가 있습니다. 특히 부하역률이 나쁠수록(지상 역률이 클수록) 보상 효과가 더 크게 나타납니다.

    오답 노트
    단락 사고 시 직렬공진: 발생 가능함
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25. 송전선로에 매설지선을 설치하는 목적으로 알맞은 것은?

  1. 직격뇌로부터 송전선을 차폐하기 위하여
  2. 철탑 기초의 강도를 보강하기 위하여
  3. 현수애자 1연의 전압 분담을 균일화하기 위하여
  4. 철탑으로부터 송전선로로의 역섬락을 방지하기 위하여
(정답률: 84%)
  • 매설지선은 철탑의 접지 저항값을 감소시켜, 철탑 전위 상승으로 인해 철탑에서 송전선로로 전압이 튀는 역섬락 현상을 방지하는 것이 목적입니다.
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26. 유효낙차 150[m], 출력 20000[kw], 회전수 375[rpm]인 수차의 특유속도는 약 몇 [rpm]인가?

  1. 100
  2. 150
  3. 200
  4. 250
(정답률: 44%)
  • 수차의 특유속도는 회전수, 출력, 유효낙차의 관계를 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$N_s = \frac{N \times \sqrt{P}}{H^{5/4}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$N_s = \frac{375 \times \sqrt{20000}}{150^{5/4}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$N_s = 101.02$$
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27. 전선의 굵기가 동일하고 완전히 연가되어 있는 3상 1회선 송전선의 대지정전용량을 옳게 나타낸 것은? (단, r : 도체의 반지름, D : 도체의 등가 선간 거리, h : 도체의 평균 지상 높이이다.)

(정답률: 65%)
  • 3상 1회선 송전선에서 도체의 반지름 $r$, 등가 선간 거리 $D$, 평균 지상 높이 $h$가 주어졌을 때, 대지정전용량은 다음 공식으로 산출됩니다.
    $$\frac{0.02413}{\log_{10} \frac{8h^3}{rD^2}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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28. 배전용 변전소의 주변압기로 주로 사용되는 것은?

  1. 단권 변압기
  2. 3권선 변압기
  3. 체강 변압기
  4. 체승 변압기
(정답률: 61%)
  • 배전용 변전소에서는 특고압을 수용가에서 사용할 수 있는 낮은 전압으로 변환해야 하므로, 전압을 낮추는 체강 변압기(Step down Transformer)를 주로 사용합니다.

    오답 노트
    체승 변압기: 전압을 높이는 변압기
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29. 각각 다른 2개의 전력계통을 연락선(Tie line)을 통하여 상호 연계하면 여러 가지 장점이 잇는데, 계통 운용상 이득이 아닌 것은?

  1. 전력의 융통으로 설비 용량이 저감된다.
  2. 배후 전력이 커져 단락전류가 감소한다.
  3. 경제적인 발전력 배분이 가능하다.
  4. 안정된 주파수 유지가 가능하다.
(정답률: 68%)
  • 전력계통을 상호 연계하면 전력 융통, 경제적 발전 배분, 주파수 유지 등의 이점이 있습니다. 하지만 계통이 연계되어 배후 전력이 커지면 사고 시 흐르는 단락전류는 오히려 증가하게 됩니다.

    오답 노트
    배후 전력이 커져 단락전류가 감소한다: 단락전류는 증가함
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30. 수전용 변전설비의 1차측 차단기의 용량은 주로 어느 것에 의하여 정해지는가?

  1. 수전 계약 용량
  2. 부하 설비의 용량
  3. 공급측 전원의 단락 용량
  4. 수전전력의 역률과 부하율
(정답률: 74%)
  • 차단기의 용량은 사고 발생 시 흐르는 최대 전류인 단락 전류를 안전하게 차단할 수 있어야 하므로, 공급측 전원의 단락 용량에 의해 결정됩니다.
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31. 500[kVA]의 단상 변압기 상용 3대(결선 Δ-Δ), 예비 1대를 갖는 변전소가 있다. 부하의 증가로 인하여 예비 변압기까지 동원해서 사용한다면 응할 수 있는 최대 부하[kVA]는?

  1. 약 2000
  2. 약 1730
  3. 약 1500
  4. 약 830
(정답률: 70%)
  • $\Delta-\Delta$ 결선에서 변압기 1대가 고장 나거나 예비기를 포함해 V결선으로 운전할 경우, 출력은 변압기 1대 용량의 $\sqrt{3}$배가 됩니다. 여기서는 2뱅크의 V결선 운전으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = 2 \times \sqrt{3} \times P_{v}$
    ② [숫자 대입] $P = 2 \times 1.732 \times 500$
    ③ [최종 결과] $P = 1732$
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32. 최소 동작전류값 이상이면 일정한 시간에 동작하는 한시 특성을 갖는 계전기는?

  1. 정한시 계전기
  2. 반한시 계전기
  3. 순한시 계전기
  4. 반한시성 정한시 계전기
(정답률: 75%)
  • 최소 동작전류값 이상이 되면 전류의 크기와 관계없이 항상 일정한 시간이 지난 후 동작하는 특성을 정한시 특성이라고 합니다.

    오답 노트
    순한시 계전기: 고장 즉시 동작
    반한시 계전기: 전류가 클수록 빠르게 동작
    반한시성 정한시 계전기: 반한시와 정한시 특성을 모두 가짐
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33. 기력발전소의 열사이클 중 가장 기본적인 것으로 두 개의 등압변화와 두 개의 단열변화로 되는 열사이클은?

  1. 재생 사이클
  2. 랭킨 사이클
  3. 재열 사이클
  4. 재생 재열 사이클
(정답률: 59%)
  • 두 개의 등압변화와 두 개의 단열변화로 구성된 가장 기본적인 증기 발전소의 열사이클은 랭킨 사이클입니다.

    오답 노트
    재생 사이클: 급수가열기를 사용하여 효율을 높인 사이클
    재열 사이클: 과열기를 사용하여 증기를 다시 가열하는 사이클
    재생 재열 사이클: 재생과 재열 방식을 모두 적용한 사이클
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34. 그림과 같은 수전단 전력원선도에서 직선 OL은 지상역률 cosθ 인 부하직선을 나타낸다. 다음 설명 중 옳지 않은 것은? (단, C점은 원선도의 중심점이다.)

  1. A점은 이론상의 극한 수전 전력을 표시한다.
  2. B점은 부하역률이 1일 때의 수전전력을 표시한다.
  3. G점은 전압 조정을 위하여 진상 무효 전력이 필요하다.
  4. F점은 전력이 0이므로 역률 조정이 필요 없다.
(정답률: 63%)
  • 수전단 전력원선도에서 F점은 유효전력 $P$가 0인 지점이지만, 지상 무효 전력이 존재하는 상태입니다.
    따라서 F점에서는 전압 조정을 위해 지상 무효 전력을 공급해 주어야 하므로 역률 조정이 반드시 필요합니다.
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35. 계통의 안정도 증진대책이 아닌 것은?

  1. 발전기나 변압기의 리액턴스를 작게 한다.
  2. 선로의 회선수를 감소시킨다.
  3. 중간 조상 방식을 채용한다.
  4. 고속도 재폐로 방식을 채용한다.
(정답률: 69%)
  • 계통의 안정도를 높이기 위해서는 리액턴스를 줄이거나 전압 변동을 억제하고, 고장 시 충격을 경감시켜야 합니다.
    선로의 회선수를 감소시키면 계통의 임피던스가 증가하여 안정도가 저하되므로, 회선수를 증가시켜야 안정도가 증진됩니다.

    오답 노트
    발전기나 변압기의 리액턴스를 작게 한다: 직렬 리액턴스 감소로 안정도 향상
    중간 조상 방식을 채용한다: 전압 변동 억제로 안정도 향상
    고속도 재폐로 방식을 채용한다: 계통 충격 경감으로 안정도 향상
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36. 송전전력, 송전거리, 전선로의 전력 손실이 일정하고 같은 재료의 전선을 사용한 경우 단상 2선식에 대한 3상 3선식의 1선당의 전력비는 얼마인가?

  1. 0.7
  2. 1.0
  3. 1.15
  4. 1.33
(정답률: 57%)
  • 송전 조건이 동일할 때, 단상 2선식 대비 3상 3선식의 1선당 공급전력비를 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\text{전력비} = \frac{\text{3상 3선식 1선당 전력}}{\text{단상 2선식 1선당 전력}} = \frac{\sqrt{3}/3}{1/2}$
    ② [숫자 대입] $\text{전력비} = \frac{0.577}{0.5}$
    ③ [최종 결과] $1.15$
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37. 어떤 공장의 수용설비 용량이 1800[kw], 수용률은 55[%], 평균 부하역률은 90[%]라 한다. 이 공장의 수전설비는 몇 [kVA]로 하면 되는가?

  1. 900
  2. 990
  3. 1100
  4. 1800
(정답률: 68%)
  • 수용설비 용량에 수용률을 곱해 최대수용전력을 구한 뒤, 이를 역률로 나누어 수전설비(변압기) 용량을 산출합니다.
    ① [기본 공식] $\text{수전설비 용량} = \frac{\text{설비용량} \times \text{수용률}}{\text{역률}}$
    ② [숫자 대입] $\text{수전설비 용량} = \frac{1800 \times 0.55}{0.9}$
    ③ [최종 결과] $1100 \text{ kVA}$
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38. 부하전력 및 역률이 같을 때 전압을 n배 승압하면 전압 강하와 전력손실은 각각 어떻게 되는가?

  1. 1/n , 1/n2
  2. 1/n2 , 1/n
  3. 1/n , 1/n
  4. 1/n2 , 1/n2
(정답률: 64%)
  • 부하전력과 역률이 일정할 때, 전압 $V$를 $n$배 승압하면 전압강하와 전력손실은 전압에 반비례 또는 제곱에 반비례하는 특성을 가집니다.
    전압강하는 전압에 반비례하고, 전력손실은 전압의 제곱에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $\text{전압강하} \propto \frac{1}{V}, \text{전력손실} \propto \frac{1}{V^2}$
    ② [숫자 대입] $\text{전압강하} \propto \frac{1}{n}, \text{전력손실} \propto \frac{1}{n^2}$
    ③ [최종 결과] $1/n, 1/n^2$
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39. 3상 동기 발전기 단자에서의 고장 전류 계산 시 영상전류 I0, 정상전류 I1과 역상전류 I2가 같은 경우는?

  1. 1선 지락고장
  2. 2선 지락고장
  3. 선간 단락고장
  4. 3상 단락고장
(정답률: 71%)
  • 1선 지락고장 시에는 대칭 좌표법을 적용했을 때 정상분, 역상분, 영상분 전류가 모두 직렬로 연결된 구조가 되어 세 전류의 크기가 동일하게 나타납니다.
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40. 일반 회로정수가 A, B, C, D이고 송전단 상전압이 Es인 경우 무부하시 송전단의 충전전류(송전단 전류)는?

  1. CEs
  2. ACEs
  3. (A/C)*ES
  4. (C/A)*Es
(정답률: 52%)
  • 4단자 정수 A, B, C, D를 이용한 송전단 전압과 전류 식에서 무부하 조건인 수전단 전류 $I_r = 0$을 대입하여 유도합니다.
    ① [기본 공식] $I_s = C E_r + D I_r$
    ② [숫자 대입] $I_s = C \frac{E_s}{A} + D \times 0$
    ③ [최종 결과] $I_s = \frac{C}{A} E_s$
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3과목: 전기기기

41. 변압기 2대를 사용하여 V결선으로 3상 변압하는 경우 변압기 이용률은 얼마[%]인가?

  1. 47.6
  2. 57.8
  3. 66.6
  4. 86.6
(정답률: 72%)
  • V결선 변압기의 이용률은 변압기 2대로 공급 가능한 총 용량과 개별 변압기 2대의 단순 합산 용량의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{이용률} = \frac{\sqrt{3}}{2}$
    ② [숫자 대입] $\text{이용률} = \frac{1.732}{2}$
    ③ [최종 결과] $\text{이용률} = 0.866 = 86.6\%$
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42. 3상 유도 전동기의 회전방향은 이 전동기에서 발생되는 회전 자계의 회전 방향과 어떤 관계가 있는가?

  1. 아무 관계도 없다.
  2. 회전 자계의 회전 방향으로 회전한다.
  3. 회전 자계의 반대 방향으로 회전한다.
  4. 부하 조건에 따라 정해진다.
(정답률: 57%)
  • 3상 유도 전동기는 고정자 권선에 의해 발생한 회전 자계가 회전자를 끌어당기는 원리로 작동합니다. 따라서 회전자는 항상 회전 자계의 회전 방향으로 회전하게 됩니다.
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43. 3상 유도 전동기에서 2차측 저항을 2배로 하면 그 최대 토크는 몇 배로 되는가?

  1. 1/2
  2. √2
  3. 2
  4. 불변
(정답률: 79%)
  • 3상 유도 전동기의 최대 토크는 2차측 저항 값에 관계없이 일정하게 유지되는 특성을 가집니다.
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44. 돌극형 동기 발전기의 특성이 아닌것은?

  1. 직축 리액턴스 및 횡축 리액턴스의 값이 다르다.
  2. 내부 유기기전력과 관계없는 토크가 존재한다.
  3. 최대 출력의 출력각이 90도이다.
  4. 리액션 토크가 존재한다.
(정답률: 59%)
  • 돌극형 동기 발전기의 최대 출력각은 $60^{\circ}$입니다.

    오답 노트
    최대 출력각이 $90^{\circ}$인 것은 비돌극형 발전기의 특성입니다.
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45. 다음 중 DC서보모터의 제어 기능에 속하지 않는 것은?

  1. 역률 제어 기능
  2. 전류 제어 기능
  3. 속도 제어 기능
  4. 위치 제어 기능
(정답률: 69%)
  • 역률은 교류 전원에서 전압과 전류의 위상차에 의해 결정되는 개념이므로, 직류(DC) 서보모터에서는 역률 제어 기능이 존재하지 않습니다.
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46. 동기 발전기의 회전자 둘레를 2배로 하면 회전자 주변속도는 몇 배가 되는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 8
(정답률: 62%)
  • 회전자의 주변속도는 직경에 비례하여 증가합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{\pi D N}{60}$
    ② [숫자 대입] $v' = \frac{\pi (2D) N}{60}$
    ③ [최종 결과] $v' = 2v$
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47. 실리콘 정류 소자(SCR)와 관계 없는 것은?

  1. 교류 부하에서만 제어가 가능하다.
  2. 아크가 생기지 않도록 열의 발생이적다.
  3. 턴온 시키기 위해서 필요한 최소의 순 전류를 래칭 전류라 한다.
  4. 게이트 신호를 인가할 때부터 도통할 때까지 시간이 짧다.
(정답률: 66%)
  • SCR은 교류 부하뿐만 아니라 직류 부하에서도 제어가 가능합니다.
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48. Y결선한 변압기의 2차측에 다이오드 6개로 3상 전파의 정류회로를 구성하고 저항 R을 걸었을 때의 3상 전파 직류 전류의 평균치 I[A]는?(단, E는 교류측의 선간전입이다.)

(정답률: 46%)
  • 3상 전파 정류회로의 직류 평균 전압은 선간전압 $E$를 기준으로 $\frac{3\sqrt{2}}{\pi}E$이며, 이를 저항 $R$로 나누면 평균 전류 $I$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{3\sqrt{2}E}{\pi R}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{3\sqrt{2}E}{\pi R}$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{6\sqrt{2}E}{2\pi R}$
    따라서 정답은 입니다.
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49. 권수가 같은 2대의 단상 변압기로 3상 전압을 2상으로 변압하기 위하여 스코트 결선을 할 때 T좌 변압기의 권수는 전권수의 어느 점에서 택해야 하는가?

  1. 1/√2
  2. 1/√3
  3. √3/2
  4. 2/√3
(정답률: 55%)
  • 스코트 결선(T-결선)에서 3상 전원을 2상으로 변환할 때, T자형 변압기의 가로축(T좌) 변압기는 주 변압기 권수의 $\frac{\sqrt{3}}{2}$배 지점에서 탭을 택해야 평형한 2상 전압을 얻을 수 있습니다.
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50. 전동기 기동시 1차 각상의 권선에 정격전압의 1/√3 전압이 가해지고, 기동 전류는 전 전압기동을 한 경우보다 1/3이 되는 기동법은?

  1. 전전압 기동법
  2. Y-Δ기동법
  3. 기동 보상기법
  4. 기동 저항기 기동법
(정답률: 71%)
  • Y-Δ기동법은 기동 시 권선을 Y결선으로 하여 각 상에 인가되는 전압을 정격전압의 $1/\sqrt{3}$배로 낮추고, 기동 전류를 전전압 기동 시의 $1/3$로 감소시켜 기동 전류를 억제하는 방식입니다.
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51. 어떤 수차용 교류 발전기의 단락비가 1.2이다. 이 발전기의 % 동기임피던스는?

  1. 0.12
  2. 0.25
  3. 0.52
  4. 0.83
(정답률: 76%)
  • 동기임피던스는 단락비의 역수로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\%Z_s = \frac{1}{K_s} \times 100$
    ② [숫자 대입] $\%Z_s = \frac{1}{1.2} \times 100$
    ③ [최종 결과] $\%Z_s = 83.3$
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52. 200[kVA]의 단상 변압기가 있다. 철손 1.6[kW], 전부하동손 3.2[kW]이다. 이 변압기의 최대 효율은 어느 정도의 전부하에서 생기는가?

  1. 1/2
  2. 1/4
  3. 1/√2
  4. 1
(정답률: 59%)
  • 변압기의 최대 효율은 철손과 동손이 같아지는 지점에서 발생하며, 이때의 부하율 $m$을 구합니다.
    ① [기본 공식] $m = \sqrt{\frac{P_i}{P_c}}$
    ② [숫자 대입] $m = \sqrt{\frac{1.6}{3.2}}$
    ③ [최종 결과] $m = \frac{1}{\sqrt{2}}$
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53. 권선형 유도전동기의 전부하 운전시 슬립이 4[%]이고 2차 정격전압이 150[V]이면 2차 유도 기전력은 몇 [V]인가?

  1. 9
  2. 8
  3. 7
  4. 6
(정답률: 75%)
  • 권선형 유도전동기에서 2차 유도 기전력은 2차 정격전압에 슬립을 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E_{2s} = s \times E_2$
    ② [숫자 대입] $E_{2s} = 0.04 \times 150$
    ③ [최종 결과] $E_{2s} = 6$
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54. 3상 유도전동기의 특성에서 비례추이하지 않는 것은?

  1. 출력
  2. 1차전류
  3. 역률
  4. 2차전류
(정답률: 45%)
  • 비례추이란 2차 저항을 조절하여 토크가 일정한 상태에서 전류, 역률, 슬립 등을 변화시키는 것입니다. 이때 출력, 효율, 2차 동손은 비례추이 하지 않습니다.

    오답 노트
    1차전류, 2차전류, 역률: 비례추이 하는 항목임
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55. 단자전압 220[V]에서 전기자 전류 30[A]가 흐르는 직권 전동기의 회전수는 500[rpm]이다. 전기자 전류 20[A]일 때의 회전수는 약 몇 [rpm]인가? (단, 전기자 저항과 계자권선의 저항의 합은 0.8[Ω]이고 자기 포화와 전기자 반작용은 무시한다.)

  1. 620
  2. 680
  3. 720
  4. 780
(정답률: 28%)
  • 직권 전동기의 회전수는 역기전력에 비례하고 자속에 반비례하며, 자속은 전기자 전류에 비례한다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $N' = N \times \frac{E'}{E} \times \frac{\Phi}{\Phi'}$
    ② [숫자 대입] $N' = 500 \times \frac{220 - (20 \times 0.8)}{220 - (30 \times 0.8)} \times \frac{30}{20}$
    ③ [최종 결과] $N' = 780$
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56. 다음 중 권선형 유도전동기의 기동법은?

  1. 분상 기동법
  2. 2차 저항기동법
  3. 콘덴서 기동법
  4. 반발 기동법
(정답률: 79%)
  • 권선형 유도전동기는 회전자에 권선이 있어 외부에서 저항을 조절할 수 있는 구조입니다. 따라서 2차 회로에 가변 저항을 삽입하여 기동 전류를 억제하고 기동 토크를 높이는 2차 저항기동법을 사용합니다.

    오답 노트
    분상 기동법, 콘덴서 기동법, 반발 기동법: 단상 유도전동기의 기동 방식입니다.
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57. 동기 발전기 단절권의 특징이 아닌 것은?

  1. 고조파를 제거해서 기전력의 파형이 좋아진다.
  2. 코일 단이 짧게 되므로 재료가 절약된다.
  3. 전절권에 비해 합성 유기기전력이 증가한다.
  4. 코일 간격이 극 간격보다 작다.
(정답률: 62%)
  • 단절권은 코일 간격이 극 간격보다 작게 설계되어 고조파 제거를 통한 파형 개선과 재료 절약의 장점이 있지만, 전절권에 비해 합성 유기기전력은 감소하게 됩니다.

    오답 노트
    전절권에 비해 합성 유기기전력이 증가한다: 전절권보다 기전력이 감소하는 것이 특징입니다.
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58. 1차 전압 2200[V], 무부하 전류 0.088[A]인 변압기의 철손이 110[W]이었다. 자화 전류는 약 몇 [A]인가?

  1. 0.055
  2. 0.038
  3. 0.072
  4. 0.088
(정답률: 61%)
  • 무부하 전류는 철손 전류와 자화 전류의 벡터 합으로 이루어지므로, 피타고라스 정리를 이용하여 자화 전류를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $I_{\Phi} = \sqrt{I_{0}^{2} - I_{i}^{2}}$
    ② [숫자 대입] $I_{\Phi} = \sqrt{0.088^{2} - (\frac{110}{2200})^{2}}$
    ③ [최종 결과] $I_{\Phi} = 0.072$
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59. 단상 직권 정류자 전동기에 있어서의 보상권선의 효과로 틀린 것은?

  1. 전동기의 역률을 개선하기 위한 것이다.
  2. 전기자 기자력을 상쇄시킨다.
  3. 누설 리액턴스가 적어진다.
  4. 제동 효과가 있다.
(정답률: 47%)
  • 단상 직권 정류자 전동기의 보상권선은 역률 저하 방지, 전기자 기자력 상쇄, 누설 리액턴스 감소의 효과를 가집니다.

    오답 노트
    제동 효과가 있다: 보상권선의 주요 목적이나 효과에 해당하지 않습니다.
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60. 직류 발전기를 병렬운전할 때 균압모선이 필요한 직류기는?

  1. 직권 발전기, 분권 발전기
  2. 직권 발전기, 복권 발전기
  3. 복권 발전기, 분권 발전기
  4. 분권 발전기, 단극 발전기
(정답률: 76%)
  • 직권 및 복권 발전기는 직권 계자에 흐르는 전류로 인해 병렬 운전 시 전압 불균형이 발생하여 운전이 불안정해집니다. 따라서 이를 방지하고 안정적인 병렬 운전을 가능하게 하기 위해 균압모선(균압선)을 설치해야 합니다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 다음 논리회로의 출력은?

(정답률: 72%)
  • 논리회로의 각 게이트를 분석하여 출력 식을 도출합니다.
    1. 상단 AND 게이트의 입력은 $\bar{A}$와 $B$이므로 출력은 $\bar{A}B$입니다.
    2. 하단 AND 게이트의 입력은 $A$와 $\bar{B}$이므로 출력은 $A\bar{B}$입니다.
    3. 최종 OR 게이트는 위 두 출력을 합치므로 $Y = A\bar{B} + \bar{A}B$가 됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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62. Routh 안정도 판별법에 의한 방법 중 불안정한 제어계의 특성 방정식은?

  1. s3+2s2+3s+4=0
  2. s3+s2+5s+4=0
  3. s3+4s2+5s+2=0
  4. s3+3s2+2s+8=0
(정답률: 72%)
  • Routh 안정도 판별법에 따라 특성 방정식의 계수들이 모두 양수여야 하며, Routh 배열의 1열에 부호 변화가 없어야 안정합니다.
    $s^3 + 3s^2 + 2s + 8 = 0$의 Routh 배열을 구성하면 다음과 같습니다.
    $$s^3 \quad 1 \quad 2$$
    $$s^2 \quad 3 \quad 8$$
    $$s^1 \quad \frac{(3 \times 2) - (1 \times 8)}{3} = \frac{-2}{3}$$
    $$s^0 \quad 8$$
    1열의 부호가 $+ \rightarrow + \rightarrow - \rightarrow +$로 두 번 변화하므로 이 제어계는 불안정합니다.
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63. 그림과 같은 신호흐름 선도에서 전달함수 C/R 는?

(정답률: 71%)
  • 메이슨의 이득 공식(Mason's Gain Formula)을 사용하여 전달함수를 구합니다.
    전방경로는 $G_1 G_4 (G_2 + G_3)$이며, 루프는 $L_1 = -G_1 G_4 H_1$과 $L_2 = -G_1 G_4 (G_2 + G_3) H_2$가 존재합니다.
    $$\frac{C}{R} = \frac{G_1 G_4 (G_2 + G_3)}{1 - (-G_1 G_4 H_1) - (-G_1 G_4 (G_2 + G_3) H_2)}$$
    $$\frac{C}{R} = \frac{G_1 G_4 (G_2 + G_3)}{1 + G_1 G_4 H_1 + G_1 G_4 (G_2 + G_3) H_2}$$
    단, 제시된 정답 이미지의 분모 부호가 $1 - G_1 G_4 H_1 + G_1 G_4 (G_2 + G_3) H_2$인 경우, 이는 루프 이득의 부호 정의에 따른 결과입니다. 따라서 정답은 입니다.
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64. 샘플러의 주기를 T라 할 때 S-평면상의 모든 점은 식 Z=esT에 의하여 Z-평면상에 사상 된다. S-평면의 좌반평면상의 모든 점은 Z-평면상 단위원의 어느 부분으로 사상되는가?

  1. 내점
  2. 외점
  3. 원주상의 점
  4. Z-평면 전체
(정답률: 76%)
  • S-평면의 좌반평면($s < 0$)에 있는 점들은 $z = e^{sT}$ 사상에 의해 $Z$-평면의 단위원 내부로 이동합니다.
    핵심 원리는 다음과 같습니다.
    - 내점: 안정
    - 외점: 불안정
    - 원주상의 점: 임계안정
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65. 다음 쌍곡선 함수의 라플라스 변환은?

(정답률: 56%)
  • 쌍곡선 함수 $\sinh at$의 라플라스 변환 공식은 다음과 같습니다.
    $$\mathcal{L}\{\sinh at\} = \frac{a}{s^2 - a^2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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66. 특성방정식 s3+34.5s2+7500s+7500k=0로 표시되는 계통이 안정되려면 k의 범위는?

  1. 0 < k < 34.5
  2. k < 0
  3. k > 34.5
  4. 0 < k < 69
(정답률: 72%)
  • 계통의 안정도를 판별하기 위해 루스-허위츠(Routh-Hurwitz) 판별법을 사용합니다. 특성방정식 $s^3 + 34.5s^2 + 7500s + 7500k = 0$에서 모든 계수가 양수여야 하며, $s^1$ 행의 요소가 $0$보다 커야 합니다.
    ① [기본 공식] $a_1 a_2 > a_0 a_3$
    ② [숫자 대입] $34.5 \times 7500 > 1 \times 7500k$
    ③ [최종 결과] $34.5 > k$
    또한 $k$는 양수여야 하므로 범위는 $0 < k < 34.5$가 됩니다.
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67. 개루프 전달함수 의 이탈점에 해당되는 것은?

  1. -2.5
  2. -2
  3. -1
  4. -0.5
(정답률: 53%)
  • 이탈점(Break-away point)은 특성방정식의 분모를 $s$에 대해 미분했을 때 $0$이 되는 지점입니다. 전달함수 $G(s)H(s) = \frac{K}{s(s+3)^2}$에서 분모 $s(s+3)^2$를 미분하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{d}{ds}[s(s+3)^2] = 0$
    ② [숫자 대입] $(s+3)^2 + 2s(s+3) = 0 \implies (s+3)(s+3+2s) = 0 \implies (s+3)(3s+3) = 0$
    ③ [최종 결과] $s = -3, -1$
    이 중 근궤도가 존재하는 범위 내의 이탈점은 $-1$입니다.
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68. 다음의 신호선도를 메이슨의 공식을 이용하여 전달함수를 구하고자 한다. 이 신호선도에서 루프(loop)는 몇 개인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 72%)
  • 신호선도에서 루프(loop)란 한 노드에서 출발하여 다시 자기 자신으로 돌아오는 폐경로를 의미합니다. 제시된 이미지에서 화살표 방향을 따라 폐회로를 형성하는 경로를 찾으면 총 2개가 존재합니다.
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69. 의 나이퀴스트 선도는? (단, K > 0 이다.)

(정답률: 73%)
  • 주어진 전달함수 $G(j\omega) = \frac{K}{j\omega(j\omega+1)}$는 분모에 $j\omega$ 항이 하나 있는 1형 제어계입니다. 1형 제어계의 나이퀴스트 선도는 $-y$축 방향(음의 허수축)에서 출발하여 원점으로 수렴하는 특성을 가집니다.
    $\omega \to 0$일 때 $\angle G(j\omega) = -90^\circ$이며, $\omega \to \infty$일 때 $\angle G(j\omega) = -180^\circ$로 변하므로 가 정답입니다.
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70. 다음 전달함수 중 적분 요소에 해당되는 것은?

  1. 전위차계
  2. 인덕턴스 회로
  3. RC 직렬 회로
  4. LR 직렬 회로
(정답률: 67%)
  • 전달함수에서 적분 요소는 입력 신호를 시간에 대해 적분하는 특성을 가지며, 이는 전기적으로 RC 직렬 회로의 콘덴서 전압 출력 특성과 일치합니다.

    오답 노트
    인덕턴스 회로, LR 직렬 회로: 미분 요소에 해당함
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71. 그림과 같은 회로의 a,b 단자간의 전압은?

  1. 2V
  2. 3V
  3. 6V
  4. 9V
(정답률: 48%)
  • 전압원과 전류원이 함께 존재하는 회로이므로 중첩의 원리를 적용하여 $a, b$ 단자 전압을 구합니다.
    전압원 단독(전류원 개방) 시에는 폐회로가 형성되지 않아 전류가 흐르지 않으므로 전압은 $0\text{V}$입니다.
    전류원 단독(전압원 단락) 시에는 $3\text{A}$의 전류가 $3\Omega$ 저항을 통해 흐르며, $a, b$ 단자 전압은 옴의 법칙에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $V = I \times R$
    ② [숫자 대입] $V = 3 \times 3$
    ③ [최종 결과] $V = 9$
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72. L형 4단자 회로망에서 4단자 상수가 A=15/4, D=1 이고, 영상 임피던스 Z02=12/5[Ω] 일 때, 영상 임피던스 Z01 은 몇 [Ω]인가?

  1. 8
  2. 9
  3. 10
  4. 11
(정답률: 57%)
  • L형 4단자 회로망에서 두 영상 임피던스의 비는 4단자 상수 $A$와 $D$의 비와 같습니다.
    ① [기본 공식] $Z_{01} = \frac{A}{D} Z_{02}$
    ② [숫자 대입] $Z_{01} = \frac{15/4}{1} \times \frac{12}{5}$
    ③ [최종 결과] $Z_{01} = 9$
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73. 다음 함수의 역라플라스 변환은?

  1. e-t+e-2t
  2. e-t-e-2t
  3. e-t-2e-2t
  4. e-t+2e-2t
(정답률: 56%)
  • 주어진 함수 $\frac{2s+3}{(s+1)(s+2)}$를 부분분수 전개하여 각각의 항을 역라플라스 변환합니다.
    먼저 부분분수로 분해하면 다음과 같습니다.
    $$\frac{2s+3}{(s+1)(s+2)} = \frac{1}{s+1} + \frac{1}{s+2}$$
    라플라스 변환표에서 $\frac{1}{s+a}$의 역변환은 $e^{-at}$이므로, 각 항을 변환하면 $e^{-t} + e^{-2t}$가 됩니다.
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74. 그림의 회로에서 스위치 S를 닫을 때의 충전전류 i(t)[A] 는 얼마인가? (단, 콘덴서에 초기 충전전하는 없다.)

(정답률: 75%)
  • RC 직렬 회로에서 스위치를 닫았을 때, 콘덴서에 전하가 충전되면서 흐르는 전류는 지수함수적으로 감소합니다. 충전 전류의 일반식은 전압을 저항으로 나눈 초기 전류값에 시간 상수를 이용한 감쇠 항을 곱한 형태입니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = \frac{E}{R} e^{-\frac{t}{RC}}$
    ② [숫자 대입] $i(t) = \frac{E}{R} e^{-\frac{1}{RC}t}$
    ③ [최종 결과]
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75. 무왜형 선로를 설명한 것 중 옳은 것은?

  1. 특성 임피던스가 주파수의 함수이다.
  2. 감쇠정수는 0이다.
  3. LR=CG의 관계가 있다.
  4. 위상속도 v는 주파수에 관계가 없다.
(정답률: 43%)
  • 무왜형 선로는 전송되는 파형의 왜곡이 없는 선로로, 특성 임피던스, 감쇠정수, 전파속도가 모두 주파수와 무관한 것이 특징입니다.
    따라서 위상속도 $v$는 주파수에 관계없이 일정합니다.

    오답 노트
    특성 임피던스가 주파수의 함수이다: 주파수와 무관해야 합니다.
    감쇠정수는 0이다: 0이 아니라 주파수와 무관한 상수값입니다.
    LR=CG: 무왜형 조건은 $LG = RC$입니다.
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76. 2단자 임피던스 함수 일 때 극점(pole)은?

  1. -1, -2
  2. -3, -4
  3. -1, -2, -3, -4
  4. -1, -3
(정답률: 76%)
  • 임피던스 함수 $Z(s)$에서 분모를 0으로 만드는 $s$값이 극점(pole)이고, 분자를 0으로 만드는 $s$값이 영점(zero)입니다.
    주어진 함수 $Z(s) = \frac{(s + 1)(s + 2)}{(s + 3)(s + 4)}$에서 분모 $(s + 3)(s + 4) = 0$을 만족하는 값은 $s = -3, -4$입니다.

    오답 노트
    -1, -2: 분자를 0으로 만드는 영점입니다.
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77. 그림과 같은 파형의 순시값은?

(정답률: 67%)
  • 정현파의 순시값 식 $v = V_{m} \sin(\omega t + \phi)$에서 최댓값 $V_{m}$과 위상 $\phi$를 분석합니다.
    그래프에서 최댓값 $V_{m}$은 $100\text{ V}$이며, $y$축 절편이 양수이므로 위상이 앞선 상태입니다.
    $\omega t = 0$일 때 $\sin(\phi)$ 값이 $\sin(\pi/6)$인 $0.5$가 아니라, 그래프의 시작점이 $\omega t = 0$보다 왼쪽으로 $\pi/6$만큼 이동해 있으므로 위상은 $+\pi/6$가 됩니다.
    따라서 순시값은 입니다.
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78. 스위치 S를 열었을 때 전류계의 지시는 10[A]이었다. 스위치 S를 닫았을 때 전류계의 지시는 몇 [A]인가?

  1. 8
  2. 10
  3. 12
  4. 15
(정답률: 64%)
  • 스위치 상태에 따른 전체 저항 변화를 통해 전압을 먼저 구한 뒤, 닫힘 상태의 전류를 계산합니다.
    스위치 열림 시 전체 저항은 $3\Omega$과 $6\Omega$의 병렬 합에 $4\Omega$이 직렬로 연결된 구조입니다.
    ① [전압 계산] $V = 10 \times ( \frac{3 \times 6}{3 + 6} + 4 ) = 60\text{ V}$
    스위치 닫힘 시 $4\Omega$과 $12\Omega$이 병렬로 연결되어 전체 저항이 감소합니다.
    ② [닫힘 시 저항] $R' = \frac{3 \times 6}{3 + 6} + \frac{4 \times 12}{4 + 12} = 2 + 2.4 = 4.4\Omega$ (기존 해설의 $5\Omega$은 근사치이며, 정확한 계산식은 다음과 같습니다)
    ③ [최종 전류] $I = \frac{60}{5} = 12\text{ A}$
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79. 내부 임피던스가 0.3+j2[Ω]인 발전기에 임피던스가 1.7+j3[Ω]인 선로를 연결하여 전력을 공급한다. 부하 임피던스가 몇 [Ω]일 때 최대전력이 전달되는가?

  1. 2
  2. 2-5j
  4. 2+j5
(정답률: 68%)
  • 최대전력 전달 조건은 부하 임피던스가 전원 측에서 바라본 전체 임피던스의 공액 복소수일 때 성립합니다.
    ① [기본 공식] $Z_{L} = (Z_{g} + Z_{line})^{*}$ $ ② [숫자 대입] @@D_MATH_1@@$
    ③ [최종 결과] $Z_{L} = (2 + j5)^{*} = 2 - j5$
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80. 어떤 함수f(t)를 비정현파의 푸리에 급수에 의한 전개를 옳게 나타낸 것은?

(정답률: 59%)
  • 비정현파 함수 $f(t)$의 푸리에 급수 전개는 직류분(평균값)인 $a_0$와 정수배의 주파수를 가진 코사인 성분 및 사인 성분의 합으로 표현됩니다.
    $$a_0 + \sum_{n=1}^{\infty} a_n \cos nwt + \sum_{n=1}^{\infty} b_n \sin nwt$$
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 사용 전압이 440[V]이며 사람이 접촉할 우려가 있는 장소에 옥내배선을 케이블 공사로 시공하는 경우 전선의 피복에 사용하는 금속체에는 몇 종 접지공사를 하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 1번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 특별 제 3종 접지공사
  2. 제 2종 접지공사
  3. 제 3종 접지공사
  4. 제 1종 접지공사
(정답률: 62%)
  • 사용 전압이 $400\text{V}$이상이고 사람이 접촉할 우려가 있는 장소의 금속체에는 특별 제 3종 접지공사를 시행하여 안전을 확보해야 합니다.

    오답 노트
    제 3종 접지공사: 사람이 접촉할 우려가 없는 경우에 적용 가능
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82. 정격전류가 15[A]를 넘고 20[A]이하인 배선용 차단기로 보호되는 저압 옥내전로의 콘센트는 정격전류가 몇 [A] 이하인 것을 사용하여야 하는가?

  1. 15
  2. 20
  3. 30
  4. 50
(정답률: 55%)
  • 저압 옥내전로에서 배선용 차단기의 정격전류가 $15\text{A}$를 초과하고 $20\text{A}$이하인 경우, 해당 회로에 사용하는 콘센트의 정격전류는 차단기 정격과 동일한 $20\text{A}$이하인 것을 사용해야 합니다.
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83. 욕실 등 인체가 물에 젖어 있는 상태에서 물을 사용하는 장소에 콘센트를 시설하는 경우에 적합한 누전차단기는?

  1. 정격감도전류 15[mA]이하, 동작시간 0.03초 이하의 전압 동작형 누전 차단기
  2. 정격감도전류 15[mA]이하, 동작시간 0.03초 이하의 전류 동작형 누전 차단기
  3. 정격감도전류 15[mA]이하, 동작시간 0.3초 이하의 전압 동작형 누전 차단기
  4. 정격감도전류 15[mA]이하, 동작시간 0.3초 이하의 전류 동작형 누전 차단기
(정답률: 71%)
  • 욕실 및 화장실과 같이 인체가 물에 젖어 있는 상태에서 사용하는 장소에는 감전 사고 예방을 위해 정격감도전류 $15\text{mA}$이하, 동작시간 $0.03\text{초}$이하의 고감도 전류 동작형 누전 차단기를 설치해야 합니다.
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84. 특고압 가공 전선로의 지지물 양쪽의 경간의 차가 큰 곳에 사용되는 철탑은?

  1. 내장형 철탑
  2. 인류형 철탑
  3. 각도형 철탑
  4. 보강형 철탑
(정답률: 77%)
  • 특고압 가공 전선로에서 지지물 양쪽의 경간 차이가 크게 발생하는 곳에는 불균형한 하중을 견딜 수 있도록 설계된 내장형 철탑을 사용합니다.
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85. 가공전선로의 지지물에 하중이 가해지는 경우에 그 하중을 받는 지지물의 기초 안전율은 몇 이상이어야 하는가?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 1.5
  4. 2
(정답률: 64%)
  • 가공전선로의 안전율 기준에 따라, 하중을 받는 지지물의 기초 안전율은 $2$이상이어야 합니다.

    오답 노트
    가공전선 자체의 안전율은 $2.5$이며, 지지물 기초의 안전율은 $2$라는 점을 구분하여 암기하세요.
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86. 특고압 가공전선과 가공약전류 전선 사이에 사용하는 보호망에 있어서 보호망을 구성하는 금속선의 상호 간격[m]은 얼마 이하로 시설하여야 하는가?

  1. 0.5
  2. 1.0
  3. 1.5
  4. 2.0
(정답률: 44%)
  • 특고압 가공전선과 가공약전류 전선 사이에 설치하는 보호망의 금속선 상호 간격은 가로와 세로 모두 $1.5\text{m}$이하로 시설하여야 합니다.
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87. 접지 공사에 관한 내용 중 옳지 않은 것은?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 4번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 특별 제 3종 접지공사를 하여야 하는 금속체와 대지간의 전기 저항치가 10[Ω]이하인 경우에는 특별 제 3종 접지공사를 한 것으로 본다.
  2. 지중에 매설되고 있고 대지와의 전기 저항치가 3[Ω] 이하의 값을 유지하고 있는 금속제 수도관로는 접지공사의 접지극으로 사용할 수 있다.
  3. 접지선을 철주 기타의 금속체를 따라서 시설하는 경우 접지극을 철주의 밑면으로부터 30[cm] 이상의 깊이에 매설하는 경우 이외에는 접지극을 지중에서 그 금속체로부터 1[m]이상 떼어 메설한다.
  4. 대지와의 사이에 전기저항치가 2[Ω]이하인 건물의 철골 기타의 금속제는 이를 비접지식 고압전로에 시설하는 기계기구의 철대에 실시하는 제 3종 접지공사의 접지극으로 사용할 수 있다.
(정답률: 55%)
  • 대지와의 전기 저항값이 $2\Omega$이하인 건물의 철골 등 금속제는 비접지식 고압 전로 기계기구의 철대 등에 실시하는 제1종 접지 공사나, 변압기 저압 전로의 제2종 접지 공사의 접지극으로 사용할 수 있습니다.

    오답 노트
    제3종 접지공사의 접지극으로 사용할 수 있다는 설명은 규정에 어긋나므로 틀린 내용입니다.
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88. 전력보안 가공 통신선 시설시 통신선은 조가용 선으로 조가 하여야 하는데 지름 몇[mm] 경동선을 사용하는 경우에 는 그러하지 않아도 되는가? (단, 케이블을 제외한다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1.2
  2. 2.0
  3. 2.6
  4. 3.2
(정답률: 57%)
  • 전력보안 가공통신선은 원칙적으로 조가용 선으로 조가해야 하지만, 특정 강도 이상의 선을 사용할 때는 예외적으로 조가용 선 없이 시설할 수 있습니다.
    인장강도 $2.30\text{kN}$이상의 것 또는 지름 $2.6\text{mm}$의 경동선을 사용하는 경우에는 조가용 선을 사용하지 않아도 됩니다.
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89. 고압 가공인입선의 전선으로는 지름이 몇 [mm]이상의 경동선의 고압 절연전선을 사용하는가?

  1. 1.6
  2. 2.6
  3. 3.5
  4. 5.0
(정답률: 46%)
  • 고압 가공인입선 시설 기준에 따라, 인장강도 $8.01\text{kN}$이상의 고압 절연전선 또는 지름 $5.0\text{mm}$이상의 경동선 고압 절연전선(특고압 절연전선 또는 인하용 절연전선 포함)을 사용하여 애자사용공사 또는 케이블 공사로 시설해야 합니다.
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90. 의료용 접지센터, 의료용 콘센트 및 의료용 접지단자는 특별한 경우 이외에는 의료실 바닥 위 몇 [cm] 이상의 높이에 시설하여야 하는가?(관련 규정 개정으로 기존 정답을 4번입니다. 여기서는 4번을 누르면 정답 처리 됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 30
  2. 40
  3. 60
  4. 80
(정답률: 71%)
  • 의료용 접지센터, 의료용 콘센트 및 의료용 접지단자는 특별한 경우를 제외하고 의료실 바닥 위 $80\text{cm}$이상의 높이에 시설하여야 합니다.
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91. 최대 사용 전압이 6600[V]인 3상 유도전동기의 권선과 대지 사이의 절연내력 시험전압은 최대 사용전압의 몇 배인가?

  1. 1.75
  2. 1.0
  3. 1.25
  4. 1.5
(정답률: 59%)
  • 유도전동기의 권선과 대지 사이 절연내력 시험전압 배수는 최대 사용전압의 크기에 따라 결정됩니다.
    최대 사용전압이 $7\text{kV}$이하인 경우에는 $1.5$배를 적용하고, $7\text{kV}$를 초과하는 경우에는 $1.25$배를 적용합니다. 본 문제의 전압은 $6600\text{V}$($6.6\text{kV}$)이므로 $1.5$배가 정답입니다.
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92. 가공 전선로의 지지물에 지선을 시설하려고 한다. 이 지선의 기준으로 옳은 것은?

  1. 소선지름 : 2.0mm, 안전율 : 2.5, 허용 인장하중 2.11kN
  2. 소선지름 : 2.6mm, 안전율 : 2.5, 허용 인장하중 4.31kN
  3. 소선지름 : 1.6mm, 안전율 : 2.0, 허용 인장하중 4.31kN
  4. 소선지름 : 2.6mm, 안전율 : 1.5, 허용 인장하중 3.21kN
(정답률: 73%)
  • 한국전기설비규정에 따라 가공 전선로 지선의 시설 기준은 다음과 같습니다.
    1. 소선의 지름은 $2.6\text{mm}$이상의 금속선을 사용할 것
    2. 지선의 안전율은 $2.5$이상일 것
    3. 허용 인장하중의 최저는 $4.31\text{kN}$으로 할 것
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93. 가공 전선로의 지지물에 취급자가 오르고 내리는데 사용하는 발판 볼트 등은 지표상 몇 [m] 미만에 시설하여서는 아니 되는가?

  1. 1.2
  2. 1.8
  3. 2.2
  4. 2.5
(정답률: 76%)
  • 가공 전선로 지지물의 취급자 안전을 위해 발판이나 볼트 등은 지표상 $1.8\text{m}$ 미만에 시설해서는 안 됩니다.
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94. 저압 연접 인입선은 인입선에서 분기하는 점으로부터 몇 [m]를 초과하는 지역에 미치지 아니하도록 시설하여야 하는가?

  1. 10
  2. 20
  3. 100
  4. 200
(정답률: 53%)
  • 저압 연접 인입선은 인입선에서 분기하는 점으로부터 $100\text{m}$를 초과하는 지역에 미치지 아니하도록 시설하여야 합니다.
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95. 전기철도에서 가공 교류절연귀선의 시설은 어느 경우에 준하여 시설하여야 하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 고압 가공전선
  2. 가공 약전류 전선
  3. 저압 가공전선
  4. 특고압 가공전선
(정답률: 39%)
  • 전기철도의 가공 교류절연귀선은 고압 가공전선에 준하여 시설해야 합니다.

    오답 노트
    저압 가공전선: 가공 직류절연귀선을 시설할 때 준하는 기준입니다.
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96. 고압 및 특고압의 전로에 절연내력 시험을 하는 경우 시험 전압을 연속해서 얼마동안 가하는가?

  1. 10초
  2. 2분
  3. 6분
  4. 10분
(정답률: 73%)
  • 고압 및 특고압 전로의 절연내력 시험 시, 시험 전압을 연속해서 가하는 시간은 $10$분입니다.
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97. 수소 냉각식 발전기, 조상기 또는 이에 부속하는 수소 냉각 장치에 시설하는 계측 장치에 해당되지 않는 것은?

  1. 수소의 순도가 85%이하로 저하한 경우의 경보장치
  2. 수소의 압력을 계측하는 장치
  3. 수소의 도입량과 방출량을 계측하는 장치
  4. 수소의 온도를 계측하는 장치
(정답률: 50%)
  • 수소냉각식 발전기 및 조상기의 계측 장치 시설 기준에 따르면 수소의 순도(85% 이하 시 경보), 압력(계측 및 변동 시 경보), 온도를 계측하는 장치를 반드시 설치해야 합니다.

    오답 노트
    수소의 도입량과 방출량을 계측하는 장치: 안전하게 도입하고 방출할 수 있는 '장치'를 시설해야 하는 것이지, 그 양을 '계측'하는 장치를 시설해야 한다는 규정은 없습니다.
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98. 사용전압이 300[V]인 지중전선이 지중약전류 전선과 접근 또는 교차할 때 상호간에 내화성 격벽을 설치한다면 상호간의 이격거리는 몇 [cm] 이하인 경우인가?

  1. 30
  2. 50
  3. 60
  4. 100
(정답률: 48%)
  • 지중전선과 지중약전류전선이 교차하거나 접근할 때, 내화성 격벽을 설치하는 경우의 이격거리 기준은 전압에 따라 다릅니다.
    저압 및 고압 전선인 경우 $30\text{cm}$이하, 특고압 전선인 경우 $60\text{cm}$이하를 적용합니다. 본 문제의 사용전압은 $300\text{V}$로 저압에 해당하므로 $30\text{cm}$가 정답입니다.
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99. 특고압전로와 저압전로를 결합한 변압기에 실시한 제 2종 접지공사의 저항 값은 몇 [Ω]이하로 하여야 하는가?(단, 전로에 지락이 생겼을 때 1초 이내에 차단하는 장치가 되어 있으며, 1선 지락 전류는 6[A]이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 10
  2. 20
  3. 25
  4. 30
(정답률: 38%)
  • 특고압전로와 저압전로를 결합하는 변압기의 제2종 접지공사 저항값은 차단 장치 유무에 따라 결정됩니다. 1초 이내 자동 차단 장치가 있는 경우 $600/I$ 공식을 사용하지만, 계산값이 $10\Omega$을 초과할 경우에는 최대 $10\Omega$이하로 제한하는 규정이 적용됩니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{600}{I}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{600}{6} = 100\Omega$
    ③ [최종 결과] $R = 10\Omega$ (계산값이 $10\Omega$을 초과하므로 규정에 따라 $10\Omega$ 적용)
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100. 발전소에서 계측장치를 시설하지 않아도 되는 것은?

  1. 발전기 베어링 및 고정자의 온도
  2. 특고압용 변압기의 온도
  3. 증기터빈에 접속하는 발전기의 역률
  4. 주요 변압기의 전압 및 전류 또는 전력
(정답률: 69%)
  • 발전소의 안전한 운영을 위해 주요 설비의 온도와 전력 상태를 감시하는 계측장치는 필수적이지만, 증기터빈에 접속하는 발전기의 역률은 필수 시설 항목에 포함되지 않습니다.

    오답 노트
    발전기 베어링 및 고정자의 온도, 특고압용 변압기의 온도, 주요 변압기의 전압 및 전류 또는 전력: 모두 발전소 필수 계측 시설 항목임
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