전기기사 필기 기출문제복원 (2013-06-02)

전기기사 2013-06-02 필기 기출문제 해설

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전기기사
(2013-06-02 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 무한히 넓은 도체 평면판에 면밀도 σ[C/m2]의 전하가 분포되어 있는 경우 전력선은 면(面)에 수직으로 나와 평행하게 발산한다. 이 평면의 전계의 세기는 몇 [V/m]인가?

(정답률: 67%)
  • 무한히 넓은 도체 평면판의 경우, 전기력선이 평면의 상하 양방향으로 균등하게 발산하므로 전계의 세기는 면전하 밀도를 $2\epsilon_{0}$로 나눈 값이 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = \frac{\sigma}{2\epsilon_{0}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = \frac{\sigma}{2\epsilon_{0}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = \frac{\sigma}{2\epsilon_{0}}$$
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2. 균일하게 원형단면을 흐르는 전류 I[A]에 의한, 반지름 a[m], 길이 ℓ[m], 비투자율 μs인 원통도체의 내부 인덕턴스는 몇 [H] 인가?

(정답률: 62%)
  • 원통도체 내부의 인덕턴스는 투자율과 길이에 비례하는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu \ell}{8\pi}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{\mu_{0} \mu_{s} \ell}{8\pi}$
    ③ [최종 결과] $L = \frac{1}{2} \times 10^{-7} \mu_{s} \ell$
    따라서 정답은 입니다.
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3. 유전체에 대한 경계조건에 설명이 옳지 않은 것은?

  1. 표면전하 밀도란 구속전하의 표면밀도를 말하는 것이다.
  2. 완전 유전체 내에서는 자유전하는 존재하지 않는다.
  3. 경계면에 외부전하가 있으면, 유전체의 내부와 외부의 전하는 평형 되지 않는다.
  4. 특수한 경우를 제외하고 경계면에서 표면전하 밀도는 영(zero)이다.
(정답률: 42%)
  • 표면전하 밀도는 구속전하가 아니라 분극전하의 표면밀도를 의미합니다.

    오답 노트
    완전 유전체 내에는 자유전하가 존재하지 않으며 구속전하만 존재함: 옳은 설명
    경계면에 외부전하가 있으면 내부와 외부 전하가 평형되지 않음: 옳은 설명
    특수한 경우를 제외하고 경계면의 표면전하 밀도는 0임: 옳은 설명
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4. 그림과 같이 정전용량이 C0[F]가 되는 평행판 공기 콘덴서에 판면적의 1/2 되는 공간에 비유전률이 εs인 유전체를 채웠을 때 정전용량은 몇 [F] 인가?

(정답률: 79%)
  • 평행판 콘덴서의 면적이 나누어져 유전체가 부분적으로 채워진 경우, 각 영역은 병렬로 연결된 것으로 간주합니다. 전체 정전용량은 공기 부분의 정전용량과 유전체 부분의 정전용량의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = C_1 + C_2 = \frac{\epsilon_0 S}{2d} + \frac{\epsilon_0 \epsilon_s S}{2d}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{\epsilon_0 S}{d} \times \frac{1 + \epsilon_s}{2}$
    ③ [최종 결과] $C = \frac{1}{2}(1 + \epsilon_s)C_0$
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5. 정전류가 흐르고 있는 무한 직선도체로부터 수직으로 0.1[m]만큼 떨어진 점의 자계의 크기가 100[A/m]이면 0.4[m]만큼 떨어진 점의 자계의 크기[A/m]는?

  1. 10
  2. 25
  3. 50
  4. 100
(정답률: 83%)
  • 무한 직선도체에 의한 자계의 크기는 도체로부터 떨어진 거리 $r$에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{I}{2\pi r}$
    ② [숫자 대입] $H' = 100 \times \frac{0.1}{0.4}$
    ③ [최종 결과] $H' = 25$
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6. 그림과 같이 전류가 흐르는 반원형 도선이 평면 z=0상에 놓여 있다. 이 도선이 자속밀도 B=0.8ax-0.7ay+az[Wb/m2]인 균일자계 내에 놓여 있을 때 도선의 직선부분에 작용하는 힘은 몇 [N] 인가?

  1. 4ax+3.2az
  2. 4ax-3.2az
  3. 5ax+3.5az
  4. -5ax+3.5az
(정답률: 66%)
  • 자기장 내에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘은 전류의 방향, 자속밀도, 도선의 길이의 외적으로 결정됩니다.
    직선 부분의 전류는 $y$방향으로 $50\text{A}$이며, 길이는 $8\text{cm} = 0.08\text{m}$입니다.
    $$\vec{F} = I\vec{L} \times \vec{B}$$
    $$\vec{F} = (50\vec{a}_y \times (0.8\vec{a}_x - 0.7\vec{a}_y + \vec{a}_z)) \times 0.08$$
    $$\vec{F} = (40(-\vec{a}_z) - 0 + 50\vec{a}_x) \times 0.08 = (50\vec{a}_x - 40\vec{a}_z) \times 0.08$$
    $$\vec{F} = 4\vec{a}_x - 3.2\vec{a}_z$$
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7. 전하 q[C]이 공기 중의 자계 H [AT/m]에 수직 방향으로 v[m/s] 속도로 돌입하였을 때 받는 힘은 몇 [N]인가?

(정답률: 71%)
  • 자기장 내에서 전하가 받는 힘(로런츠 힘)은 전하량, 속도, 자속밀도의 곱에 비례하며, 공기 중의 자속밀도는 투자율과 자계강도의 곱으로 나타냅니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = qvB \sin \theta = qv\mu H$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = qv\mu_0 H \times 1$$
    ③ [최종 결과]
    $$F = \mu_0 qvH$$
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8. 면적이 S[m2]이고 극간의 거리가 d[m]인 평행판 콘덴서에 비유전률 εs의 유전체를 채울 때 정전용량은 몇[F] 인가? (단, 진공의 유전률은 ε0이다.)

(정답률: 77%)
  • 평행판 콘덴서의 정전용량 공식을 묻는 문제입니다. 정전용량은 유전율과 면적에 비례하고 극간 거리에 반비례합니다. 유전체 $\epsilon_s$가 채워진 경우 전체 유전율은 $\epsilon_0 \epsilon_s$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{\epsilon_0 \epsilon_s S}{d}$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과]
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9. 변위 전류와 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 반도체
  2. 유전체
  3. 자성체
  4. 도체
(정답률: 88%)
  • 변위 전류는 전하의 실제 이동이 아니라 유전체 내에서 전기장의 변화에 의해 발생하는 가상의 전류입니다.

    오답 노트
    도체: 전도 전류가 흐르는 매체
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10. 압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상을 무슨 효과라 하는가?

  1. 종효과
  2. 횡효과
  3. 역효과
  4. 간접효과
(정답률: 70%)
  • 압전기 현상에서 분극의 방향이 가해준 응력의 방향과 일치하여 발생하는 현상을 종효과라고 합니다.

    오답 노트
    횡효과: 분극이 응력과 다른 방향으로 발생하는 현상
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11. 자화의 세기로 정의 할 수 있는 것은?

  1. 단위면적당 자위밀도
  2. 단위체적당 자기모멘트
  3. 자력선 밀도
  4. 자화선 밀도
(정답률: 76%)
  • 자화의 세기 $J$는 단위 체적당 자기모멘트 $M$로 정의됩니다.
    핵심 공식은 다음과 같습니다.
    $$J = \frac{M}{V}$$
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12. 전선의 체적을 동일하게 유지하면서 2배의 길이로 늘였을 때 저항은 어떻게 되는가?

  1. 1/2로 줄어든다.
  2. 동일하다.
  3. 2배로 증가한다.
  4. 4배로 증가한다.
(정답률: 67%)
  • 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례합니다. 체적이 일정할 때 길이가 2배가 되면 단면적은 1/2배가 되어야 합니다.
    ① [기본 공식] $R = \rho \frac{l}{S}$
    ② [숫자 대입] $R' = \rho \frac{2 l}{S / 2}$
    ③ [최종 결과] $R' = 4 \rho \frac{l}{S} = 4 R$
    따라서 저항은 4배로 증가합니다.
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13. 평면 도체로부터 수직거리 a[m]인 곳에 점전하 Q[C]가 있다. Q와 평면도체 사이에 작용하는 힘은 몇 [N]인가? (단, 평면도체 오른편을 유전율 ε의 공간이라 한다.)

(정답률: 76%)
  • 전기 영상법에 의해 평면 도체에 의한 영향은 반대편 거리 $2a$ 지점에 $-Q$의 영상 전하가 있는 것과 같습니다. 두 전하 사이의 쿨롱 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $F = -\frac{Q^{2}}{4 \pi \epsilon r^{2}}$
    ② [숫자 대입] $F = -\frac{Q^{2}}{4 \pi \epsilon (2 a)^{2}}$
    ③ [최종 결과] $F = -\frac{Q^{2}}{16 \pi \epsilon a^{2}}$
    따라서 정답은 입니다.
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14. 무한평면도체에서 d[m]의 거리에 있는 반경 a[m]의 구도체와 평면도체 사이의 정전용량은 몇 [F] 인가? (단, a ≪ d 이다.)

(정답률: 55%)
  • 무한 평면 도체와 구 도체 사이의 정전용량은 전기 영상법을 적용하여 계산하며, 구의 반지름 $a$가 거리 $d$보다 매우 작을 때($a \ll d$) 다음과 같이 유도됩니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{4 \pi \epsilon}{\frac{1}{a} - \frac{1}{2 d}}$
    ② [숫자 대입] (변수 그대로 유지)
    ③ [최종 결과] $C = \frac{4 \pi \epsilon}{\frac{1}{a} - \frac{1}{2 d}}$
    따라서 정답은 입니다.
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15. 그림과 같이 권수 50회이고 전류 1[mA]가 흐르고 있는 직사각형 코일이 0.1[Wb/m2]의 평등자계 내에 자계와 30°로 기울어 놓았을 때 이 코일의 회전력[Nㆍm]은? (단, a=10[cm], b=15[cm]이다.)

  1. 3.74×10-5
  2. 6.49×10-5
  3. 7.48×10-5
  4. 11.22×10-5
(정답률: 44%)
  • 자계 내에서 전류가 흐르는 사각 코일이 받는 회전력(토크)은 자속 밀도, 코일의 면적, 권수, 전류 및 기울어진 각도의 코사인 값에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $T = N I B a b \cos \theta$
    ② [숫자 대입] $T = 50 \times 1 \times 10^{-3} \times 0.1 \times 10 \times 10^{-2} \times 15 \times 10^{-2} \times \cos 30^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $T = 6.49 \times 10^{-5}$
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16. 반지름 a[m]이고, N=1회의 원형코일에 I[A]의 전류가 흐를 때 그 코일의 중심점에서의 자계의 세기 [AT/m]는?

(정답률: 65%)
  • 원형 코일 중심에서의 자계 세기는 전류의 세기와 권수에 비례하고, 반지름에 반비례하는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{N I}{2 a}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{1 \times I}{2 a}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{I}{2 a}$
    따라서 정답은 입니다.
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17. 공극을 가진 환상솔레노이드에서 총 권수 N회, 철심의 투자율 μ[H/m], 단면적 S[m2], 길이 ℓ[m]이고 공극의 길이가 δ[m]일 때 공극부에 자속밀도 B[Wb/m2]을 얻기 위해서는 몇 [A]의 전류를 흘려야 하는가?

(정답률: 56%)
  • 자기회로의 기자력 $NI$는 전체 자기저항(철심 저항 + 공극 저항)과 자속 $\Phi$의 곱과 같습니다. 자속 $\Phi$를 자속밀도 $B$와 단면적 $S$의 곱으로 치환하여 전류 $I$에 대해 정리합니다.
    ① [기본 공식] $NI = ( \frac{\ell}{\mu S} + \frac{\delta}{\mu_{0} S} ) BS$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{B S}{N} ( \frac{\ell}{\mu S} + \frac{\delta}{\mu_{0} S} )$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{B}{N} ( \frac{\ell}{\mu} + \frac{\delta}{\mu_{0}} )$
    따라서 정답은 입니다.
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18. 자계의 벡터퍼텐셜을 A [Wb/m]라 할 때 도체 주위에서 자계 B [Wb/m2]가 시간적으로 변화하면 도체에 생기는 전계의 세기 E [V/m]은?

(정답률: 69%)
  • 맥스웰 방정식에 의해 자계의 벡터 퍼텐셜 $A$가 시간적으로 변화하면 전계 $E$가 유도됩니다. 이는 전계가 벡터 퍼텐셜의 시간 변화율에 마이너스 부호를 붙인 것과 같음을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $E = -\frac{\partial A}{\partial t}$
    따라서 정답은 입니다.
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19. 자화율(magnetic susceptibility) x는 상자성체에서 일반적으로 어떤 값을 갖는가?

  1. x = 0
  2. x = 1
  3. x < 0
  4. x > 0
(정답률: 76%)
  • 상자성체는 외부 자기장에 의해 약하게 자화되는 물질로, 자화율 $\chi$가 항상 0보다 큰 양수 값을 갖는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    $\chi = 0$: 진공 상태
    $\chi < 0$: 반자성체
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20. 비투자율 μs=800, 원형 단면적이 s=10[cm2], 평균 자로 길이 ㅣ=8π×10-2[m]의 환상 철심에 600회의 코일을 감고 이것에 1[A]의 전류를 흘리면 내부의 자속은 몇 [Wb]인가?

  1. 1.2×10-3
  2. 1.2×10-5
  3. 2.4×10-3
  4. 2.4×10-5
(정답률: 71%)
  • 환상 철심 내부의 자속은 기자력을 자기저항으로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\Phi = \frac{\mu_{0} \mu_{s} S N I}{\ell}$
    ② [숫자 대입] $\Phi = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 800 \times 10 \times 10^{-4} \times 600 \times 1}{8\pi \times 10^{-2}}$
    ③ [최종 결과] $\Phi = 2.4 \times 10^{-3}$
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2과목: 전력공학

21. 표피효과에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 표피효과는 주파수에 비례한다.
  2. 표피효과는 전선의 단면적에 반비례한다.
  3. 표피효과는 전선의 비투자율에 반비례한다.
  4. 표피효과는 전선의 도전률에 반비례한다.
(정답률: 77%)
  • 표피효과는 전류가 도체의 표면에 집중되는 현상으로, 침투깊이 $\delta = 1/\sqrt{\pi \mu f \sigma}$에 반비례합니다. 즉, 주파수($f$), 투자율($\mu$), 도전율($\sigma$)이 클수록 침투깊이가 얕아져 표피효과는 더 심해지므로 주파수에 비례합니다.

    오답 노트
    전선의 단면적: 표피효과는 단면적 크기와 직접적인 비례/반비례 관계가 아닙니다.
    비투자율: 투자율에 비례하므로 반비례한다는 설명은 틀렸습니다.
    도전률: 도전률에 비례하므로 반비례한다는 설명은 틀렸습니다.
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22. 보일러에서 흡수 열량이 가장 큰 곳은?

  1. 절탄기
  2. 수냉벽
  3. 과열기
  4. 공기예열기
(정답률: 61%)
  • 보일러의 각 부위 중 수냉벽은 연소실의 벽면을 직접 감싸고 있어 복사열을 직접적으로 흡수하므로, 전체 흡수 열량 중 약 $50\%$를 차지하여 가장 많은 열량을 흡수합니다.
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23. 다음 중 전력원선도에서 알 수 없는 것은?

  1. 전력
  2. 조상기 용량
  3. 손실
  4. 코로나 손실
(정답률: 82%)
  • 전력원선도는 송전단과 수전단의 전압, 전력, 조상기 용량, 손실 등을 벡터도로 나타내어 분석하는 도구입니다. 하지만 코로나 손실이나 전력 극한도와 같은 특성 값은 전력원선도를 통해 알 수 없습니다.
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24. 배전선로의 주상변압기에서 고압측-저압측에 주로 사용되는 보호장치의 조합으로 적합한 것은?

  1. 고압측: 프라이머리 컷아웃 스위치, 저압측: 캐치홀더
  2. 고압측: 캐치홀더, 저압측: 프라이머리 컷아웃 스위치
  3. 고압측: 리클로저, 저압측: 라인퓨즈
  4. 고압측: 라인퓨즈, 저압측: 리클로저
(정답률: 69%)
  • 배전선로 주상변압기의 과전류 보호를 위해 고압측과 저압측에 각각 적합한 퓨즈 장치를 설치합니다.
    고압측에는 컷아웃 스위치(COS)를 설치하여 변압기를 보호하고, 저압측에는 캐치홀더를 설치하여 부하측 과전류를 차단합니다.
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25. 송전계통의 한 부분이 그림에서와 같이 3상변압기로 1차측은 △로, 2차측은 Y로 중성점이 접지되어 있을 경우, 1차측에 흐르는 영상전류는?

  1. 1차측 변압기 내부와 1차측 선로에서 반드시 0 이다.
  2. 1차측 선로에서 ∞ 이다.
  3. 1차측 변압기 내부에서는 반드시 0 이다.
  4. 1차측 선로에서 반드시 0 이다.
(정답률: 58%)
  • $\Delta-Y$ 결선 변압기에서 1차측이 $\Delta$ 결선일 경우, 영상전류는 $\Delta$ 권선 내부를 순환할 수는 있지만 외부 선로로 유출될 수 없는 구조입니다. 따라서 1차측 선로에서 흐르는 영상전류는 반드시 0이 됩니다.
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26. 조정지 용량 100000[m3], 유효낙차 100[m]인 수력 발전소가 있다. 조정지의 전 용량을 사용하여 발생될 수 있는 전력량은 약 몇 [kWh]인가? (단, 수차 및 발전기의 종합효율을 75%로 하고 유효낙차는 거의 일정하다고 본다.)

  1. 20417
  2. 25248
  3. 30448
  4. 42540
(정답률: 44%)
  • 조정지의 전 용량을 사용하여 발전할 수 있는 전력량은 수력 발전의 에너지 공식과 효율을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{9.8 \times V \times H \times \eta}{3600}$ (전력량 = 9.8 × 조정지용량 × 유효낙차 × 효율 / 3600)
    ② [숫자 대입] $W = \frac{9.8 \times 100000 \times 100 \times 0.75}{3600}$
    ③ [최종 결과] $W = 20417$ kWh
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27. 저압 뱅킹 배선방식에서 캐스케이딩 이란 무엇인가?

  1. 변압기의 전압 배분을 자동으로 하는 것
  2. 수전단 전압이 송전단 전압보다 높아지는 현상
  3. 저압선에 고장이 생기면 건전한 변압기의 일부 또는 전부가 차단되는 현상
  4. 전압 동요가 일어나면 연쇄적으로 파동치는 현상
(정답률: 77%)
  • 캐스케이딩이란 저압 뱅킹 배선방식에서 저압선에 고장이 발생했을 때, 건전한 변압기들까지 연쇄적으로 일부 또는 전부가 회로에서 차단되는 현상을 말합니다.
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28. 공기차단기(ABB)의 공기 압력은 일반적으로 몇 [kg/cm2]정도 되는가?

  1. 5~10
  2. 15~30
  3. 30~45
  4. 45~55
(정답률: 70%)
  • 공기차단기(ABB)는 개폐 시 발생하는 아크를 강한 압축 공기로 불어내어 냉각 및 소호하는 방식으로, 일반적으로 $15 \sim 30\text{ kg/cm}^{2}$의 압력을 사용합니다.
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29. 송전선로의 일반회로정수가 A=0.7, C=j1.95×10-3, D=0.9 라 하면 B의 값은 약 얼마인가?

  1. j90
  2. -j90
  3. j190
  4. -j190
(정답률: 64%)
  • 송전선로의 일반회로정수 사이에는 $AD - BC = 1$이라는 관계식이 성립합니다.
    ① $B = \frac{AD - 1}{C}$
    ② $B = \frac{0.7 \times 0.9 - 1}{j1.95 \times 10^{-3}}$
    ③ $B = j189.7 \approx j190$
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30. 정격전압 66[kV]인 3상3선식 송전선로에서 1선의 리액턴스가 15[Ω]일 때 이를 100[MVA]기준으로 환산한 %리액턴스는?

  1. 17.2
  2. 34.4
  3. 51.6
  4. 68.8
(정답률: 74%)
  • 퍼센트 임피던스 공식을 사용하여 기준 용량과 정격 전압에 따른 리액턴스 값을 환산합니다.
    ① $\%Z = \frac{P \times Z}{10 \times V^{2}}$
    ② $\%Z = \frac{100 \times 10^{3} \times 15}{10 \times 66^{2}}$
    ③ $\%Z = 34.4$
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31. 공장이나 빌딩에 200[V] 전압을 400[V]로 승압하여 배전을 할 때, 400[V] 배전과 관계없는 것은?

  1. 전선 등 재료의 절감
  2. 전압변동률의 감소
  3. 배선의 전력손실 경감
  4. 변압기 용량의 절감
(정답률: 54%)
  • 배전 전압을 승압하면 동일 전력 전송 시 전류가 감소하여 전력손실이 줄고, 전압변동률이 감소하며, 전선 굵기를 줄일 수 있어 재료비가 절감됩니다.

    오답 노트
    변압기 용량의 절감: 이는 승압이 아니라 역률 개선을 통해 무효전력을 줄였을 때 나타나는 효과입니다.
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32. 변압기 보호용 비율차동계전기를 사용하여 △-Y 결선의 변압기를 보호하려고 한다. 이 때 변압기 1, 2차측에 설치하는 변류기의 결선 방식은? (단, 위상 보정기능이 없는 경우이다.)

  1. △-△
  2. △-Y
  3. Y-△
  4. Y-Y
(정답률: 78%)
  • 비율차동계전기를 사용할 때, 변압기 결선으로 인해 발생하는 위상차를 보정하기 위해 변류기(CT)는 변압기 결선과 반대로 결선해야 합니다. 변압기가 $\Delta-Y$ 결선이므로 변류기는 $Y-\Delta$ 결선으로 구성해야 위상이 일치합니다.
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33. 송전계통의 안정도 향상 대책이 아닌 것은?

  1. 계통의 직렬 리액턴스를 증가시킨다.
  2. 전압 변동을 적게 한다.
  3. 고장시간, 고장전류를 적게 한다.
  4. 고속도 재폐로 방식을 채용한다.
(정답률: 81%)
  • 송전 계통의 안정도를 높이기 위해서는 전력 전송 능력을 증대시켜야 하며, 이를 위해 계통의 직렬 리액턴스를 감소시켜야 합니다.

    오답 노트
    전압 변동을 적게 함, 고장시간 및 고장전류를 최소화함, 고속도 재폐로 방식 채용은 모두 안정도 향상에 기여하는 대책입니다.
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34. 부하역률이 0.6인 경우, 전력용 콘덴서를 병렬로 접속하여 합성역률을 0.9로 개선하면 전원측 선로의 전력손실은 처음 것의 약 몇 % 로 감소되는가?

  1. 38.5
  2. 44.4
  3. 56.6
  4. 62.8
(정답률: 66%)
  • 전력손실은 전류의 제곱에 비례하며, 동일 유효전력 조건에서 전류는 역률에 반비례합니다. 따라서 전력손실은 역률의 제곱에 반비례하는 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $\text{Loss Ratio} = \frac{\cos^2 \theta_1}{\cos^2 \theta_2}$
    ② [숫자 대입] $\text{Loss Ratio} = \frac{0.6^2}{0.9^2}$
    ③ [최종 결과] $\text{Loss Ratio} = 0.444$
    이를 백분율로 환산하면 약 $44.4\%$가 됩니다.
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35. 부하의 불평형으로 인하여 발생하는 각 상별 불평형 전압을 평형되게 하고 선로손실을 경감시킬 목적으로 밸런서가 사용된다. 다음 중 이 밸런서의 설치가 가장 필요한 배전 방식은?

  1. 단상 2선식
  2. 3상 3선식
  3. 단상 3선식
  4. 3상 4선식
(정답률: 75%)
  • 단상 3선식 배전 방식에서는 부하 불평형 시 중성점이 이동하여 각 상의 전압이 불평형해지는데, 이를 해결하고 선로 손실을 줄이기 위해 밸런서를 설치합니다.
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36. 원자로의 감속재가 구비하여야 할 사항으로 적합하지 않은 것은?

  1. 원자량이 큰 원소일 것
  2. 중성자의 흡수 단면적이 적을 것
  3. 중성자와의 충돌 확률이 높을 것
  4. 감속비가 클 것
(정답률: 60%)
  • 감속재는 빠른 중성자를 느리게 만들기 위해 탄성산란 효과가 커야 합니다. 탄성산란은 원자핵의 질량이 작을수록(가벼울수록) 효과가 크기 때문에 원자량이 작은 원소를 사용해야 합니다.

    오답 노트
    원자량이 큰 원소일 것: 가벼운 원소여야 감속 효과가 큼
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37. 다음 중 모선보호용 계전기로 사용하면 가장 유리한 것은?

  1. 재폐로계전기
  2. 과전류계전기
  3. 역상계전기
  4. 거리계전기
(정답률: 50%)
  • 모선 보호를 위해서는 전류비율차동계전방식, 전압차동방식, 위상비교방식 외에도 방향거리 계전방식이 유리하게 사용됩니다.
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38. 송전선의 전압변동률을 나타내는 식 에서 VR1은 무엇인가?

  1. 부하시 수전단 전압
  2. 무부하시 수전단 전압
  3. 부하시 송전단 전압
  4. 무부하시 송전단 전압
(정답률: 61%)
  • 전압변동률은 부하가 없을 때의 수전단 전압과 부하가 있을 때의 수전단 전압의 차이를 부하 시 수전단 전압으로 나눈 비율을 의미합니다. 따라서 식 $\frac{V_{R1} - V_{R2}}{V_{R2}} \times 100 [\%]$에서 $V_{R1}$은 무부하시 수전단 전압을 나타냅니다.
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39. 단도체 대신 같은 단면적의 복도체를 사용할 때 옳은 것은?

  1. 인덕턴스가 증가한다.
  2. 코로나 개시전압이 높아진다.
  3. 선로의 작용정전용량이 감소한다.
  4. 전선 표면의 전위경도를 증가시킨다.
(정답률: 75%)
  • 복도체를 사용하면 전선 1본을 사용할 때보다 등가 반지름이 증가하여 전선 표면의 전위경도가 낮아집니다. 이로 인해 공기의 절연 파괴가 일어나기 어려워지므로 코로나 개시전압이 높아지게 됩니다.
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40. 송배전선로의 고장전류 계산에서 영상 임피던스가 필요한 경우는?

  1. 3상 단락 계산
  2. 선간 단락 계산
  3. 1선 지락 계산
  4. 3선 단선 계산
(정답률: 81%)
  • 대칭 좌표법을 이용한 고장 계산 시, 영상 임피던스는 지락 사고와 같이 중성점이나 대지로 전류가 흐르는 경우에만 필요합니다. 따라서 1선 지락 계산 시에 영상 임피던스가 사용됩니다.

    오답 노트
    3상 단락 계산: 정상분만 필요
    선간 단락 계산: 정상분, 역상분 필요
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3과목: 전기기기

41. 3상 동기발전기의 매극 매상의 슬롯수를 3이라 할때 분포권 계수는?

(정답률: 79%)
  • 분포권 계수 $k_d$는 매극 매상당 슬롯수 $q$와 상수 $m$을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $k_d = \frac{\sin(\frac{\pi}{2m})}{q \sin(\frac{\pi}{2mq})}$
    ② [숫자 대입] $k_d = \frac{\sin(\frac{\pi}{2 \times 3})}{3 \sin(\frac{\pi}{2 \times 3 \times 3})}$
    ③ [최종 결과] $k_d = \frac{1}{6 \sin(\frac{\pi}{18})}$
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42. 1차 Y, 2차 △로 결선하고 1차에 선간전압 3300V를 가하였을 때에 무부하 2차 선간전압은 몇 [V]인가? (단, 전압비는 30:1 이다.)(문제오류로 가답안 발표시 2번으로 정답이 발표도었지만 전항 정답처리되었습니다. 여기서는 2번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 110
  2. 190.5
  3. 330.5
  4. 380.5
(정답률: 78%)
  • 1차 Y결선의 상전압을 구한 뒤 권수비로 나누어 2차 상전압을 구합니다. 2차 $\Delta$결선에서는 상전압과 선간전압이 동일합니다.
    ① [기본 공식] $V_2 = \frac{V_1}{\sqrt{3} \times a}$
    ② [숫자 대입] $V_2 = \frac{3300}{\sqrt{3} \times 30}$
    ③ [최종 결과] $V_2 = 63.5$
    ※ 참고: 기존 가답안 및 정답 처리 기준에 따라 190.5가 정답으로 처리되었습니다.
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43. 권수비 a=6600/220, 60Hz, 변압기의 철심 단면적 0.02m2, 최대자속밀도 1.2Wb/m2 일 때 1차 유기기전력은 약 몇 [V] 인가?

  1. 1407
  2. 3521
  3. 42198
  4. 49814
(정답률: 68%)
  • 변압기의 1차 유기기전력은 주파수, 권수, 최대자속밀도, 철심 단면적의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = 4.44 f N B S$
    ② [숫자 대입] $E = 4.44 \times 60 \times 6600 \times 1.2 \times 0.02$
    ③ [최종 결과] $E = 42198$
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44. 단상 유도전압조정기에서 1차 전원전압을 V1이라하고, 2차의 유도전압을 E2라고 할 때 부하 단자전압을 연속적으로 가변할 수 있는 조정 범위는?

  1. 0 ~V1까지
  2. V1 + E2까지
  3. V1 - E2까지
  4. V1 + E2에서 V1-E2
(정답률: 65%)
  • 단상 유도전압조정기는 전원전압 $V_1$과 유도전압 $E_2$의 위상차를 조절하여 부하 단자전압을 가변합니다. 위상차에 따라 두 전압이 합쳐지거나 빼지므로, 조정 범위는 $V_1 + E_2$에서 $V_1 - E_2$까지가 됩니다.
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45. 10 kVA, 2000/100V, 변압기에서 1차에 환산한 등가 임피던스가 6.2+j7Ω 일 때 % 리액턴스 강하는?

  1. 2.75
  2. 1.75
  3. 0.75
  4. 0.55
(정답률: 65%)
  • 1차 정격전류를 먼저 구한 뒤, 리액턴스 성분에 의한 전압 강하율을 퍼센트로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\%X = \frac{I \times X}{V} \times 100$$
    ② [숫자 대입]
    $$\%X = \frac{\frac{10000}{2000} \times 7}{2000} \times 100$$
    ③ [최종 결과]
    $$\%X = 1.75$$
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46. 3상 권선형 유도전동기의 전부하 슬립이 4%, 2차 1상의 저항이 0.3Ω 이다. 이 유도전동기의 기동 토크를 전부하 토크와 같도록 하기 위해 외부에서 2차에 삽입해야 할 저항의 크기는 몇 [Ω]인가?

  1. 2.8
  2. 3.5
  3. 4.8
  4. 7.2
(정답률: 55%)
  • 비례추이 원리를 이용하여 기동 토크를 전부하 토크와 같게 만들기 위해 필요한 외부 저항을 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$R = \frac{1 - s}{s} \times r$$
    ② [숫자 대입]
    $$R = \frac{1 - 0.04}{0.04} \times 0.3$$
    ③ [최종 결과]
    $$R = 7.2$$
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47. 1차 및 2차 정격전압이 같은 2대의 변압기가 있다. 그 용량 및 임피던스 강하가 A 변압기는 5kVA, 3%, B 변압기는 20kVA, 2% 일 때 이것을 병렬 운전하는 경우 부하를 분담하는 비(A:B)는?

  1. 1:4
  2. 1:6
  3. 2:3
  4. 3:2
(정답률: 58%)
  • 변압기 병렬 운전 시 부하 분담 비율은 각 변압기의 용량에 비례하고, 퍼센트 임피던스에는 반비례합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{분담비} = \frac{P_A}{P_B} \times \frac{\%Z_B}{\%Z_A}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{분담비} = \frac{5}{20} \times \frac{2}{3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{분담비} = \frac{1}{6}$$
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48. 브러시의 위치를 이동시켜 회전방향을 역회전 시킬 수 있는 단상 유도전동기는?

  1. 반발 기동형 전동기
  2. 세이딩코일형 전동기
  3. 분상기동형 전동기
  4. 콘덴서 전동기
(정답률: 65%)
  • 반발 기동형 전동기는 브러시의 위치를 조정함으로써 회전 방향을 역회전시킬 수 있는 특징이 있습니다.

    오답 노트
    분상기동형: 주권선 또는 기동 권선 하나를 반대로 연결하여 역회전
    세이딩코일형: 역회전 불가
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49. 직류 발전기에서 섬락이 생기는 가장 큰 원인은?

  1. 장시간 운전
  2. 부하의 급변
  3. 경부하 운전
  4. 회전속도 저하
(정답률: 64%)
  • 직류 발전기에서 부하의 급변이 일어나면 전기자 반작용이 급격히 변화하며, 이로 인해 정류 과정에서 아크 방전이 지속되는 섬락 현상이 발생하기 쉽습니다.
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50. 단상반파 정류회로에서 실효치 E와 직류 평균치 Ed0와의 관계식으로 옳은 것은?

  1. Ed0 = 0.90E[V]
  2. Ed0 = 0.81E[V]
  3. Ed0 = 0.67E[V]
  4. Ed0 = 0.45E[V]
(정답률: 69%)
  • 단상반파 정류회로에서 출력되는 직류 평균 전압 $E_{d0}$와 입력 실효치 $E$의 관계는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $E_{d0} = 0.45E$
    ② [숫자 대입] $E_{d0} = 0.45E$
    ③ [최종 결과] $E_{d0} = 0.45E$
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51. 유도 전동기로 동기 전동기를 기동하는 경우, 유도 전동기의 극수는 동기기의 그것보다 2극 적은 것을 사용한다. 옳은 이유는? (단, s는 슬립이며 Ns 동기속도이다.)

  1. 같은 극수로는 유도기는 동기 속도보다 sNs 만큼 늦으므로
  2. 같은 극수로는 유도기를 동기 속도보다 (1-s)Ns 만큼 늦으므로
  3. 같은 극수로는 유도기는 동기 속도보다 sNs 만큼 빠르므로
  4. 같은 극수로는 유도기는 동기 속도보다 (1-s)Ns 만큼 빠르므로
(정답률: 68%)
  • 유도 전동기의 실제 회전속도 $N$은 동기속도 $N_s$보다 슬립 $s$만큼 늦은 $N = (1-s)N_s$의 값을 가집니다. 즉, $N = N_s - sN_s$가 되어 동기속도보다 $sN_s$만큼 느리게 회전하므로, 동기 전동기를 기동시키기 위해 속도를 맞추려면 극수를 줄여 동기속도 자체를 높여야 합니다.
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52. 직류 전동기에서 정출력 가변속도의 용도에 적합한 속도제어법은?

  1. 일그너제어
  2. 계자제어
  3. 저항제어
  4. 전압제어
(정답률: 59%)
  • 직류 전동기의 속도제어법 중 계자제어는 계자전류를 조정하여 자속을 변화시키는 방식으로, 출력은 일정하게 유지하면서 속도를 변화시키는 정출력 가변속도 제어에 가장 적합합니다.

    오답 노트
    전압제어: 정토크 제어에 적합함
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53. 속도 특성곡선 및 토크 특성곡선을 나타낸 전동기는?

  1. 직류 분권전동기
  2. 직류 직권전동기
  3. 직류 복권전동기
  4. 타여자 전동기
(정답률: 59%)
  • 직류 직권전동기는 계자 권선과 전기자 권선이 직렬로 연결되어 있어, 부하전류 $I$가 증가함에 따라 자속이 증가합니다. 이에 따라 회전속도 $n$은 부하전류에 반비례하여 급격히 감소하고, 토크 $\tau$는 부하전류의 제곱($I^2$)에 비례하여 증가하는 특성을 가집니다.
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54. 사이클로 컨버터(cyclo converter)란?

  1. 실리콘 양방향성 소자이다.
  2. 제어정류기를 사용한 주파수 변환기이다.
  3. 직류 제어소자이다.
  4. 전류 제어소자이다.
(정답률: 63%)
  • 사이클로 컨버터는 제어 정류기를 사용하여 교류 전원의 주파수를 다른 주파수로 직접 변환하는 장치입니다.

    오답 노트
    컨버터: 교류를 직류로 변환
    인버터: 직류를 교류로 변환
    쵸퍼: 직류 전압을 다른 직류 전압으로 변환
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55. 포화하고 있지 않은 직류발전기의 회전수가 4배로 증가되었을 때 기전력을 전과 같은 값으로 하려면 여자를 속도 변화 전에 얼마로 하여야 하는가?

  1. 1/2
  2. 1/3
  3. 1/4
  4. 1/8
(정답률: 75%)
  • 직류발전기의 유기 기전력은 자속과 회전수에 비례합니다. 따라서 기전력을 일정하게 유지하려면 회전수가 증가한 만큼 자속(여자)을 감소시켜야 합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = K \Phi N$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = K \Phi (4N)$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Phi = \frac{1}{4}$$
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56. 다음 중 3상 권선형 유도 전동기의 기동법은?

  1. 2차 저항법
  2. 전전압 기동법
  3. 기동 보상기법
  4. Y-△ 기동법
(정답률: 67%)
  • 권선형 유도 전동기는 2차 회로에 외부 저항을 삽입하여 기동 전류를 제한하고 기동 토크를 조절하는 2차 저항법을 사용합니다.

    오답 노트
    전전압 기동법, Y-△ 기동법, 기동 보상기법: 농형 유도 전동기에서 사용하는 기동 방식입니다.
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57. 동기 리액턴스 Xs=10[Ω], 전기자 저항ra=0.1[Ω] 인 Y결선 3상 동기발전기가 있다. 1상의 단자전압은 V=4000V 이고 유기 기전력 E=6400V 이다. 부하각 δ=30° 라고 하면 발전기의 3상 출력[kW]은 약 얼마인가?

  1. 1250
  2. 2830
  3. 3840
  4. 4650
(정답률: 62%)
  • 3상 동기발전기의 출력은 유기 기전력, 단자전압, 동기 리액턴스 및 부하각의 관계식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$P = \frac{3EV}{X_{s}} \sin \delta$$
    ② [숫자 대입]
    $$P = \frac{3 \times 6400 \times 4000}{10} \sin 30^{\circ}$$
    ③ [최종 결과]
    $$P = 3840 \text{ kW}$$
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58. 다음 그림은 어떤 전동기의 1차측 결선도인가?

  1. 모노사이클릭형 전동기
  2. 반발 유도전동기
  3. 콘덴서 전동기
  4. 반발기동형 단상 유도전동기
(정답률: 60%)
  • 제시된 회로도는 3상 농형 전동기의 권선에 저항과 리액턴스를 적절히 접속하여 단상 전원으로 불평형 3상 전류를 흘려 기동하는 모노사이클릭형 전동기의 특징을 보여줍니다.
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59. 직류 직권 전동기가 전차용에 사용되는 이유는?

  1. 속도가 클 때 토크가 크다.
  2. 토크가 클 때 속도가 적다.
  3. 기동토크가 크고 속도는 불변이다.
  4. 토크는 일정하고 속도는 전류에 비례한다.
(정답률: 52%)
  • 직류 직권 전동기는 부하 전류가 증가하면 토크가 급격히 증가하고 속도는 감소하는 특성이 있어, 무거운 짐을 싣고 출발해야 하는 전동차나 크레인에 적합합니다.
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60. 10000 kVA, 6000 V, 60 Hz, 24극, 단락비 1.2인 3상 동기발전기의 동기 임피던스[Ω]는?

  1. 1
  2. 3
  3. 10
  4. 30
(정답률: 43%)
  • 단락비($K_s$)와 동기 임피던스($Z$)의 관계식을 이용하여 임피던스를 계산합니다.
    $$Z = \frac{V^2}{K_s \times P}$$
    $$Z = \frac{6000^2}{1.2 \times 10000 \times 10^3}$$
    $$Z = 3\Omega$$
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 시간 지정이 있는 특수한 시스템이 미분 방정식 로 표시될 때 이 시스템의 함수는?

(정답률: 49%)
  • 주어진 미분 방정식 $\frac{d}{dt}y(t) + y(t) = x(t-T)$를 라플라스 변환하여 전달함수를 구하는 문제입니다.
    시간 지연 $T$는 $e^{-sT}$로 변환되며, 미분항은 $s$로 변환됩니다.
    $$sY(s) + Y(s) = e^{-sT}X(s)$$
    $$Y(s)(s+1) = e^{-sT}X(s)$$
    $$\frac{Y(s)}{X(s)} = \frac{e^{-sT}}{s+1}$$
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62. 일정 입력에 대해 잔류 편차가 있는 제어계는?

  1. 비례 제어계
  2. 적분 제어계
  3. 비례 적분 제어계
  4. 비례 적분 미분 제어계
(정답률: 62%)
  • 비례 제어계는 오차에 비례하는 제어량을 출력하므로, 목표값에 도달하더라도 오차가 0이 되지 않는 잔류 편차(off-set)가 발생하는 특징이 있습니다.
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63. 그림과 같은 논리회로에서 출력 F의 값은?

  1. A
  4. (A+B)C
(정답률: 74%)
  • 논리회로의 각 게이트를 순서대로 분석하여 출력 식을 도출합니다.
    1. 상단 AND 게이트: $A$와 $B$의 입력 $\rightarrow AB$
    2. 하단 NOT 게이트 및 AND 게이트: $B$의 부정 $\bar{B}$와 $C$의 입력 $\rightarrow \bar{B}C$
    3. 최종 OR 게이트: 두 결과를 합침 $\rightarrow AB + \bar{B}C$
    따라서 출력 $F$는 가 됩니다.
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64. 그림과 같은 요소는 제어계의 어떤 요소인가?

  1. 적분요소
  2. 미분요소
  3. 1차 지연요소
  4. 1차 지연 미분요소
(정답률: 59%)
  • 제시된 회로는 커패시터 $C$와 저항 $R$이 병렬-직렬로 연결된 구조로, 전달함수를 구하면 다음과 같습니다.
    $$G(s) = \frac{RCs}{1 + RCs}$$
    이는 미분 요소($s$)와 1차 지연 요소($\frac{1}{1+Ts}$)의 특성이 결합된 형태이므로 1차 지연 미분요소에 해당합니다.
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65. 개루프 전달함수가 다음과 같은 계에서 단위속도 입력에 대한 정상 편차는?

  1. 0.2
  2. 0.25
  3. 0.33
  4. 0.5
(정답률: 51%)
  • 단위 속도 입력에 대한 정상 편차는 속도 오차 상수 $K_{v}$를 이용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$e_{\infty} = \frac{1}{K_{v}} = \frac{1}{\lim_{s \to 0} sG(s)}$$
    ② [숫자 대입]
    $$e_{\infty} = \frac{1}{\lim_{s \to 0} s \frac{10}{s(s+1)(s+2)}} = \frac{1}{\frac{10}{1 \times 2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$e_{\infty} = \frac{1}{5} = 0.2$$
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66. 보상기 가 진상 보상기가 되기 위한 조건은?

  1. α = 0
  2. α = 1
  3. α < 1
  4. α >1
(정답률: 58%)
  • 진상 보상기가 되기 위해서는 전달함수 $\frac{s+b}{s+a}$ 꼴에서 $a > b$ 조건을 만족해야 합니다. 주어진 식을 변형하면 다음과 같습니다.
    $$G_{c}(s) = \frac{1 + \alpha Ts}{1 + Ts} = \frac{\alpha(s + \frac{1}{\alpha T})}{s + \frac{1}{T}}$$
    여기서 분모의 시정수 역수 $\frac{1}{T}$가 분자의 시정수 역수 $\frac{1}{\alpha T}$보다 커야 하므로, $\alpha > 1$이어야 합니다.
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67. 다음 안정도 판별법 중 G(s)H(s)의 극점과 영점이 우반평면에 있을 경우 판정 불가능한 방법은?

  1. Routh – Hurwitz 판별법
  2. Bode 선도
  3. NYquist 판별법
  4. 근궤적법
(정답률: 54%)
  • Bode 선도는 개루프 전달함수 $G(s)H(s)$의 모든 극점이 좌반평면에 존재할 때만 안정도 판별이 가능합니다. 따라서 극점이나 영점이 우반평면에 있을 경우에는 판정이 불가능합니다.
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68. 의 개루프 전달함수에 대한 Nyquist 안정도 판별에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. K1, T1 및 T2의 값에 대하여 조건부 안정
  2. K1, T1 및 T2의 값에 관계없이 안정
  3. K1 값에 대하여 조건부 안정
  4. K1, T1 및 T2의 모든 양의 값에 대하여 안정
(정답률: 50%)
  • 제시된 개루프 전달함수 $\frac{K_1}{(T_1s+1)(T_2s+1)}$는 모든 계수가 양수이며, 분모의 차수가 분자의 차수보다 높은 안정적인 시스템 구조입니다. 따라서 $K_1, T_1, T_2$가 어떤 양의 값을 갖더라도 나이퀴스트 안정도 판별법에 의해 항상 안정합니다.
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69. 그림의 회로에서 출력전압 V0는 입력전압 Vi와 비교할 때 위상 변화는?

  1. 위상이 뒤진다.
  2. 위상이 앞선다.
  3. 동상이다.
  4. 낮은 주파수에서는 위상이 뒤떨어지고 높은 주파수에서는 앞선다.
(정답률: 51%)
  • 회로의 구성 성분에 따라 위상 변화가 결정됩니다. 회로와 같이 출력단에 커패시터 $C_2$가 병렬로 연결된 구조는 지상보상기(적분기) 역할을 하므로, 출력 위상이 입력 위상보다 뒤지게 됩니다.

    오답 노트
    위상이 앞선다: 입력단에 커패시터가 존재하는 진상보상기(미분기)의 특징입니다.
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70. 개루프 전달함수 의 이탈점에 해당되는 것은?

  1. 1
  2. -1
  3. 2
  4. -2
(정답률: 49%)
  • 이탈점은 특성방정식을 $s$에 대해 미분했을 때 $0$이 되는 지점 중 근궤적이 존재하는 범위 내의 값을 찾습니다.
    특성방정식 $s(s+3)^2 + K = 0$을 전개하면 $s^3 + 6s^2 + 9s + K = 0$이 됩니다.
    이를 $s$로 미분하여 $0$이 되는 식을 세우면 다음과 같습니다.
    $$\frac{d}{ds}(s^3 + 6s^2 + 9s) = 3s^2 + 12s + 9 = 0$$
    $$s^2 + 4s + 3 = 0$$
    $$(s+1)(s+3) = 0$$
    따라서 $s = -1, -3$이며, 근궤적의 범위가 $0$과 $-3$ 사이이므로 이탈점은 $-1$입니다.
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71. RLC 직렬회로에서 전원 전압을 V 라 하고, L, C 에 걸리는 전압을 각각 VL및 VC라면 선택도 Q 는?

(정답률: 48%)
  • RLC 직렬회로에서 선택도 $Q$는 전원 전압 $V$에 대한 유도 리액턴스 전압 $V_L$ 또는 용량 리액턴스 전압 $V_C$의 비로 정의됩니다.
    $$\text{선택도 } Q = \frac{V_L}{V} = \frac{V_C}{V}$$
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72. 전원의 내부 임피던스가 순저항 R과 리액턴스 X로 구성되고 외부에 부하저항 RL 을 연결하여 최대전력을 전달하려면 RL 의 값은?

(정답률: 68%)
  • 최대전력 전달 조건은 부하 임피던스가 전원 내부 임피던스의 켤레 복소수와 같아야 하며, 부하가 순저항 $R_L$일 때는 내부 임피던스의 크기와 같을 때 최대전력이 전달됩니다.
    ① [기본 공식] $R_L = |Z| = \sqrt{R^2 + X^2}$
    ② [숫자 대입] $R_L = \sqrt{R^2 + X^2}$
    ③ [최종 결과] $R_L = \sqrt{R^2 + X^2}$
    따라서 정답은 입니다.
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73. 그림과 같은 회로와 쌍대(dual)가 될 수 있는 회로는?

(정답률: 65%)
  • 회로의 쌍대(Dual) 회로는 직렬 연결을 병렬로, 병렬 연결을 직렬로 상호 변환한 회로를 말합니다.
    제시된 회로의 $R_0$ 병렬 구조와 $L_0, C_0$ 직렬 구조를 각각 병렬과 직렬로 변환하면 가 됩니다.
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74. 그림과 같은 π형 회로에 있어서 어드미턴스 파라미터 중 Y21은 어느 것인가?

  1. Ya
  2. -Yb
  3. Ya+Yb
  4. Yb+Yc
(정답률: 57%)
  • $\pi$형 회로의 어드미턴스 파라미터에서 $Y_{21}$은 두 단자 사이의 상호 어드미턴스를 의미하며, 이는 연결된 병렬 가지의 부호를 반전시킨 값과 같습니다.
    따라서 $Y_{21} = -Y_{b}$ 입니다.
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75. 그림의 회로에서 절점전압 Va[V]와 지로전류 Ia[A]의 크기는?

(정답률: 34%)
  • 키르히호프의 전류법칙(KCL)을 적용하여 절점 $V_a$에서의 전류 합이 0임을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{15}{8} = \frac{V_a}{8} + \frac{V_a + 3}{4}$
    ② [숫자 대입] $15 = V_a + 2V_a + 6 \implies 3V_a = 9$
    ③ [최종 결과] $V_a = 3\text{ V}, I_a = \frac{3+3}{4} = \frac{3}{2}\text{ A}$
    따라서 정답은 입니다.
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76. 역률각이 45°인 3상 평형부하에 상순이 a-b-c 이고 Y결선된 회로에 Va=220[V]인 상전압을 가하니 Ia=10[A]의 전류가 흘렀다. 전력계의 지시값[W]은?

  1. 1555.63[W]
  2. 2694.44[W]
  3. 3047.19[W]
  4. 3680.67[W]
(정답률: 27%)
  • 3상 평형부하에서 전력계의 지시값은 전압, 전류의 위상차 $30^{\circ}$가 자연적으로 발생함을 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \sqrt{3} V I \cos(\theta - 30^{\circ})$
    ② [숫자 대입] $P = \sqrt{3} \times 220 \times 10 \times \cos(45^{\circ} - 30^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $P = 3680.67\text{ W}$
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77. 저항 R[Ω] 3개를 Y로 접속한 회로에 전압 200[V]의 3상 교류전원을 인가시 선전류가 10[A]라면 이 3개의 저항을 △로 접속하고 동일전원을 인가시 선전류는 몇 [A]인가?

  1. 10[A]
  2. 10√3[A]
  3. 30[A]
  4. 30√3[A]
(정답률: 49%)
  • 동일한 저항 성분과 전원 조건에서 Y 결선을 $\Delta$ 결선으로 변경하면 선전류는 3배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $I_{\Delta} = 3 \times I_Y$
    ② [숫자 대입] $I_{\Delta} = 3 \times 10$
    ③ [최종 결과] $I_{\Delta} = 30\text{ A}$
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78. 선로의 단위 길이당 분포 인덕턴스, 저항, 정전용량, 누설 컨덕턴스를 각각 L, R, C, G 라 하면 전파정수는?

(정답률: 70%)
  • 전파정수는 선로의 특성 임피던스 $Z$와 전파 정수 $Y$의 곱의 제곱근으로 정의됩니다.
    $$\gamma = \sqrt{ZY} = \sqrt{(R + j\omega L)(G + j\omega C)}$$
    따라서 정답은 입니다.
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79. 그림의 RL 직렬회로에서 스위치를 닫은 후 몇 초 후에 회로의 전류가 10[mA]가 되는가?

  1. 0.011[sec]
  2. 0.016[sec]
  3. 0.022[sec]
  4. 0.031[sec]
(정답률: 54%)
  • RL 직렬회로에서 스위치를 닫았을 때 시간에 따른 전류의 상승 곡선 공식을 사용하여 시간을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $t = -\frac{L}{R} \ln(1 - \frac{i(t)R}{E})$
    ② [숫자 대입] $t = -\frac{25}{2 \times 10^3} \ln(1 - \frac{10 \times 10^{-3} \times 2 \times 10^3}{24})$
    ③ [최종 결과] $t = 0.022$
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80. 전류의 대칭분을 I0, I1, I2유기 기전력 및 단자전압의 대칭분을 Ea, Eb, Ec 및 V0, V1, V2라 할 때 3상 교류발전기의 기본식 중 정상분 V1 값은? (단, Z0, Z1, Z2는 영상, 정상, 역상 임피던스이다.)

  1. -Z0I0
  2. -Z2I2
  3. Ea-Z1I1
  4. Eb-Z2I2
(정답률: 72%)
  • 3상 교류발전기의 대칭분 기본식 중 정상분 전압을 구하는 문제입니다. 정상분 전압 $V_1$은 기전력 $E_a$에서 정상분 임피던스 $Z_1$과 정상분 전류 $I_1$의 곱을 뺀 값으로 정의됩니다.
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 사용전압 35kV인 특고압 가공전선로에 특고압 절연 전선을 사용한 경우 전선의 지표상 높이는 최소 몇 [m]이상이어야 하는가?

  1. 13.72
  2. 12.04
  3. 10
  4. 8
(정답률: 53%)
  • 특고압 가공전선로의 지표상 높이 기준을 묻는 문제입니다. 사용전압 $35\text{kV}$이하인 경우 기본 높이는 $10\text{m}$이지만, 특고압 절연전선을 사용한 경우에는 $8\text{m}$이상으로 완화됩니다.
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82. 전압 구분에서 고압에 해당되는 것은?(2021년 개정된 KEC 규정 적용됨)

  1. 직류는 1.5kV를 초과하고 7kV 이하인것, 교류는 1kV를 초과하고 7kV 이하인것
  2. 직류는 1kV를 초과하고 7kV 이하인것, 교류는 1kV를 초과하고 7kV 이하인것
  3. 직류는 1kV를 초과하고 7kV 이하인것, 교류는 600V를 초과하고 7kV 이하인것
  4. 직류는 600V를 초과하고 7kV 이하인것, 교류는 800V를 초과하고 7kV 이하인것
(정답률: 65%)
  • 2021년 개정된 KEC 규정에 따른 전압 구분 문제입니다. 고압은 교류 $1\text{kV}$ 초과 $7\text{kV}$이하, 직류 $1.5\text{kV}$ 초과 $7\text{kV}$이하인 전압을 의미합니다.
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83. 금속 덕트 공사에 의한 저압 옥내배선에서, 금속 덕트에 넣은 전선의 단면적의 합계는 덕트 내부 단면적의 얼마 이하이어야 하는가?

  1. 20％ 이하
  2. 30％ 이하
  3. 40％ 이하
  4. 50％ 이하
(정답률: 67%)
  • 금속 덕트 공사 시 저압 옥내배선 전선의 단면적 합계는 덕트 내부 단면적의 $20\%$이하로 제한하여 열 발산과 유지보수 공간을 확보해야 합니다.

    오답 노트
    전광표시장치, 제어회로 등 전용 배선만 넣는 경우: $50\%$이하
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84. 출퇴표시등 회로에 전기를 공급하기 위한 변압기는 1차측 전로의 대지전압과 2차측 전로의 사용전압이 각 각 몇 [V]이하인 절연 변압기이어야 하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 대지전압 : 150V, 사용전압 : 30V
  2. 대지전압 : 150V, 사용전압 : 60V
  3. 대지전압 : 300V, 사용전압 : 30V
  4. 대지전압 : 300V, 사용전압 : 60V
(정답률: 52%)
  • 출퇴표시등 회로에 전기를 공급하는 절연 변압기는 1차측 전로의 대지전압이 $300\text{V}$이하, 2차측 전로의 사용전압이 $60\text{V}$이하인 제품을 사용해야 합니다.
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85. 고압 가공전선로의 가공지선으로 나경동선을 사용하는 경우의 지름은 몇 [mm] 이상이어야 하는가?

  1. 3.2
  2. 4.0
  3. 5.5
  4. 6.0
(정답률: 67%)
  • 가공전선로의 가공지선 기준에 따라, 고압 가공 전선로에 나경동선을 사용하는 경우 지름은 $4.0\text{mm}$이상이어야 합니다.

    오답 노트
    특고압 가공 전선로: $5\text{mm}$이상의 나경동선 사용
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86. 최대사용전압 154kV 중성점 직접 접지식 전로에 시험전압을 전로와 대지사이에 몇 [kV]를 연속으로 10분간 가하여 절연내력을 시험하였을 때 이에 견디어야 하는가?

  1. 231
  2. 192.5
  3. 141.68
  4. 110.88
(정답률: 56%)
  • 중성점 직접 접지식 전로에서 최대사용전압이 $60\text{kV}$ 초과 $170\text{kV}$이하인 경우, 절연내력 시험전압은 최대사용전압의 $0.72$배를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $V = V_{max} \times 0.72$
    ② [숫자 대입] $V = 154 \times 0.72$
    ③ [최종 결과] $V = 110.88$
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87. 일정용량 이상의 특고압용 변압기에 내부고장이 생겼을 경우, 자동적으로 이를 전로로부터 자동차단하는 장치 또는 경보장치를 시설해야 하는 뱅크 용량은?

  1. 1000KVA 이상, 5000KVA 미만
  2. 5000KVA 이상, 10000KVA 미만
  3. 10000KVA 이상, 15000KVA 미만
  4. 15000KVA 이상, 20000KVA 미만
(정답률: 54%)
  • 특고압용 변압기의 내부 고장 보호장치 기준에 따라, 뱅크 용량이 5000kVA 이상 10000kVA 미만인 경우에는 자동차단장치와 경보장치를 모두 시설해야 합니다.

    오답 노트
    10000kVA 이상: 자동차단장치만 시설
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88. 제 3종 접지공사에 사용되는 접지선의 굵기는 공칭 단면적 몇 [mm2]이상의 연동선을 사용하여야 하는가?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 0.75
  2. 2.5
  3. 6
  4. 16
(정답률: 65%)
  • 과거 규정에 따른 제 3종 및 특 3종 접지공사의 접지선 굵기는 공칭 단면적 $2.5\text{mm}^{2}$이상의 연동선을 사용해야 합니다.

    오답 노트
    1종: $6\text{mm}^{2}$
    2종: $16\text{mm}^{2}$ 또는 $6\text{mm}^{2}$
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89. 시가지에 시설하는 통신선은 특고압 가공전선로의 지지물에 시설하여서는 아니 된다. 그러나 통신선이 절연전선과 동등 이상의 절연효력이 있고 인장강도 5.26kN 이상의 것 또는 지름 몇 [mm] 이상의 절연전선 또는 광섬유 케이블인 것이면 시설이 가능한가?

  1. 4
  2. 4.5
  3. 5
  4. 5.5
(정답률: 43%)
  • 특고압 가공전선로 지지물에 시가지 통신선을 시설하기 위한 조건은 절연전선 동등 이상의 절연효력과 인장강도 $5.26\text{kN}$이상, 또는 지름 $4\text{mm}$이상의 절연전선이나 광섬유 케이블을 사용하는 것입니다.
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90. 무대, 무대마루 밑, 오케스트라 박스, 영사실 기타 사람이나 무대 도구가 첩촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 저압 옥내배선ㆍ전구선 또는 이동전선은 사용전압이 몇 [V] 미만이어야 하는가?

  1. 60
  2. 110
  3. 220
  4. 400
(정답률: 66%)
  • 공연장 등 특수 장소의 전기설비 사용전압 기준에 관한 문제입니다.
    무대, 무대마루 밑, 오케스트라 박스, 영사실 등 사람이나 무대 도구가 접촉할 우려가 있는 곳에 시설하는 저압 옥내배선, 전구선 또는 이동전선의 사용전압은 $400\text{V}$ 미만(KEC 규정상 $440\text{V}$ 미만)이어야 합니다.
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91. 전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치는 전기욕기용으로 내장되어 있는 2차측 전로의 사용전압을 몇 [V]이하로 한정하고 있는가?

  1. 6
  2. 10
  3. 12
  4. 15
(정답률: 56%)
  • 전기욕기 전원장치의 안전을 위한 사용전압 기준에 관한 문제입니다.
    전기욕기용 내장 전원장치의 경우, 1차 사용전압은 $300\text{V}$이하, 2차측 전로의 사용전압은 $10\text{V}$이하로 한정하며 전극 간의 거리는 $1\text{m}$이상으로 유지해야 합니다.
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92. 플로어 덕트 공사에 의한 저압 옥내배선 공사에 적합하지 않은 것은?

  1. 사용전압 400V 미만일 것
  2. 덕트의 끝 부분은 막을 것
  3. 제3종 접지공사를 할 것
  4. 옥외용 비닐절연전선을 사용할 것
(정답률: 69%)
  • 플로어 덕트 공사 시 저압 옥내배선 기준에 적합하지 않은 것을 찾는 문제입니다.
    옥내배선 공사에서는 명칭 그대로 옥외용 비닐절연전선을 사용할 수 없습니다.
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93. 가공 방식에 의하여 시설하는 직류식 전기 철도용 전차선로는 사용전압이 직류 고압인 경우 어느 곳에 시설하여야 하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 전차선 높이가 5m 이상인 경우 사람이 쉽게 출입할 수 없는 전용 부지 안에 시설
  2. 사람이 쉽게 출입할 수 있는 전용 부지 안에 시설
  3. 전기철도의 전용 부지 안에 시설
  4. 교통이 빈번하지 않은 시가지 외에 시설
(정답률: 42%)
  • 직류 고압의 직류식 전기 철도용 전차선로 시설 장소에 관한 문제입니다.
    해당 전차선로는 전기철도의 전용 부지 안에 시설하여야 합니다.
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94. 고압 가공전선으로 경동선 또는 내열 동합금선을 사용할 때 그 안전율은 최소 얼마 이상이 되는 이도로 시설하여야 하는가?

  1. 2.0
  2. 2.2
  3. 2.5
  4. 3.3
(정답률: 64%)
  • 가공전선의 재질에 따른 최소 안전율 기준을 묻는 문제입니다.
    경동선 또는 내열 동합금선을 사용할 때의 안전율은 $2.2$이상으로 시설해야 합니다.

    오답 노트
    그 외의 전선: $2.5$이상
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95. 철탑의 강도계산에 사용하는 이상 시 상정하중이 가하여지는 경우의 그 이상 시 상정 하중에 대한 철탑의 기초에 대한 안전율은 얼마 이상 이어야 하는가?

  1. 1.2
  2. 1.33
  3. 1.5
  4. 2
(정답률: 65%)
  • 철탑 기초의 안전율 기준에 관한 문제입니다.
    철탑 기초의 일반적인 안전율은 $2$이지만, 이상 시 상정하중이 가해지는 경우의 안전율은 $1.33$이상이어야 합니다.
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96. 저압 가공전선 또는 고압 가공전선이 도로를 횡단할 때 지표상의 높이는 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가? (단, 농로 기타 교통이 번잡하지 않은 도로 및 횡단보도교는 제외한다.)

  1. 4
  2. 5
  3. 6
  4. 7
(정답률: 62%)
  • 저압 및 고압 가공전선이 도로를 횡단할 때의 지표상 높이 기준을 묻는 문제입니다.
    도로 횡단 시 높이는 $6\text{m}$이상으로 시설해야 합니다.

    오답 노트
    철도 또는 궤도 횡단: $6.5\text{m}$이상
    횡단보도교 위: $3.5\text{m}$이상 (저압 절연전선은 $3\text{m}$이상)
    일반 장소: $5\text{m}$이상
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97. 저압 옥측전선로의 공사에서 목조 조영물에 시설이 가능한 공사는?

  1. 금속피복을 한 케이블 공사
  2. 합성수지관 공사
  3. 금속관 공사
  4. 버스덕트 공사
(정답률: 61%)
  • 저압 옥측전선로 공사 시 목조 조영물에 시설 가능한 공사는 애자사용공사와 합성수지관 공사뿐입니다.

    오답 노트
    금속피복을 한 케이블 공사, 금속관 공사, 버스덕트 공사: 목조 이외의 조영물에만 시설 가능
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98. 판단기준 용어에서 “제2차 접근상태” 란 가공전선이 다른 시설물과 접근하는 경우에 그 가공전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 몇 [m] 미만인 곳에 시설되는 상태를 말하는가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 55%)
  • 제2차 접근상태란 가공전선이 다른 시설물의 위쪽 또는 옆쪽에서 수평거리로 $3\text{m}$ 미만인 곳에 시설되어 접근하는 상태를 의미합니다.
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99. 가공전선로의 지지물에 취급자가 오르고 내리는데 사용하는 발판 볼트 등은 원칙적으로는 지표상 몇 [m] 미만에 시설하여서는 아니 되는가?

  1. 1.2
  2. 1.5
  3. 1.8
  4. 2.0
(정답률: 74%)
  • 가공전선로 지지물의 발판 및 볼트 등은 작업자의 추락 방지 및 안전 확보를 위해 지표상 $1.8\text{m}$ 미만에는 시설하지 않는 것이 원칙입니다.
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100. 다음 전선로에 대한 설명으로 옳은 것은?(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 1번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 발전소ㆍ변전소ㆍ개폐소, 이에 준하는 곳, 전기사용장소 상호간의 전선 및 이를지지 하거나 수용하는 시설물
  2. 발전소ㆍ변전소ㆍ개폐소, 이에 준하는 곳, 전기사용장소 상호간의 전선 및 전차선을지지 하거나 수용하는 시설물
  3. 통상의 사용 상태에서 전기가 통하고 있는 전선
  4. 통상의 사용 상태에서 전기를 절연한 전선
(정답률: 57%)
  • 전기설비기술기준 정의에 따라 전선로란 발전소, 변전소, 개폐소, 이에 준하는 곳, 전기사용장소 상호간의 전선(전차선 제외) 및 이를 지지하거나 수용하는 시설물을 의미합니다.
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