전기기사 필기 기출문제복원 (2013-08-18)

전기기사 2013-08-18 필기 기출문제 해설

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전기기사
(2013-08-18 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 그림과 같은 콘덴서 C[F]에 교번전압 Vssinωt[V]를 가했을 때 콘덴서 내의 변위전류[A]는?

(정답률: 75%)
  • 콘덴서의 변위전류는 전압의 시간 변화율에 비례하며, 전압 $V_s \sin \omega t$를 시간에 대해 미분하면 $\omega V_s \cos \omega t$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $i = C \frac{dV(t)}{dt}$
    ② [숫자 대입] $i = C \frac{d}{dt}(V_s \sin \omega t)$
    ③ [최종 결과] $i = \omega C V_s \cos \omega t$
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2. 그림에서 I[A]의 전류가 반지름 a[m]의 무한히 긴 원주도체를 축에 대하여 대칭으로 흐를 때 원주 외부의 자계 H를 구한 값은?

(정답률: 70%)
  • 앙페르의 주회로 법칙을 이용하여 무한히 긴 직선 도체 외부의 자계 세기를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$H = \frac{I}{2\pi r}$$
    ② [숫자 대입]
    $$H = \frac{I}{2\pi r}$$
    ③ [최종 결과]
    $$H = \frac{I}{2\pi r}$$
    따라서 정답은 입니다.
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3. 환상철심에 권수 100회인 A 코일과 권수 400회인 B 코일이 있을때 A의 자기인덕턴스가 4[H]라면 두 코일의 상호인덕턴스는 몇 [H]인가?

  1. 16
  2. 12
  3. 8
  4. 4
(정답률: 83%)
  • 자기인덕턴스와 상호인덕턴스는 권수비에 비례하는 관계를 가집니다. 상호인덕턴스는 자기인덕턴스에 권수비를 곱하여 구할 수 있습니다.
    $$\text{M} = \text{L}_1 \times \frac{\text{N}_2}{\text{N}_1}$$
    $$\text{M} = 4 \times \frac{400}{100}$$
    $$\text{M} = 16\text{ H}$$
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4. 한 변의 길이가 500[mm]인 정사격형 평행 평판 2장이 10[mm] 간격으로 놓여 있고 그림과 같이 유전율이 다른 2개의 유전체로 채워진 경우 합성용량은 약 몇 [pF]인가?

  1. 402
  2. 922
  3. 2028
  4. 4228
(정답률: 51%)
  • 유전율이 다른 두 유전체가 직렬로 배치된 구조이므로, 각 층의 정전용량을 구한 뒤 합성 정전용량(직렬 연결) 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{\epsilon_0 \epsilon_r S}{d}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{1}{\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2}} = \frac{1}{\frac{4 \times 10^{-12} \times 10}{0.5^2} + \frac{4 \times 10^{-12} \times 10}{4 \times 0.5^2}}$ (단, $\epsilon_0 = 8.854 \times 10^{-12}$ 적용)
    ③ [최종 결과] $C = 402$
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5. 철도궤도간 거리가 1.5[m]이며 궤도는 서로 절연되어 있다. 열차가 매시 60[km]의 속도로 달리면서 차축이 지구자계의 수직분력 B=0.15×10-4[Wb/m2]을 절단할 때 두 궤도사이에 발생하는 기전력은 몇 [V]인가?

  1. 1.75×10-4
  2. 2.75×10-4
  3. 3.75×10-4
  4. 4.75×10-4
(정답률: 58%)
  • 열차가 자기장을 절단하며 이동할 때 발생하는 유도기전력의 원리를 이용합니다. 속도는 $km/h$ 단위를 $m/s$로 변환하여 계산해야 합니다.
    ① [기본 공식] $e = vBl$
    ② [숫자 대입] $e = \frac{60 \times 1000}{3600} \times 0.15 \times 10^{-4} \times 1.5$
    ③ [최종 결과] $e = 3.75 \times 10^{-4}$
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6. 그림과 같이 점 O 를 중심으로 반지름 a[m]의 도체구 1과 내반지름 b[m], 외반지름 c[m]의 도체구 2가 있다. 이 도체계에서 전위계수 P11[1/F]에 해당되는 것은?

(정답률: 81%)
  • 전위계수 $P_{11}$은 도체구 1에 전하 $Q_{1}$을 주고 도체구 2를 접지시켰을 때 도체구 1의 전위 $V_{1}$의 비를 의미합니다. 구형 도체계의 전위 공식에 따라 반지름 $a, b, c$를 이용하여 계산하면 다음과 같습니다.
    $$\text{전위계수 } P_{11} = \frac{1}{4\pi\epsilon} ( \frac{1}{a} - \frac{1}{b} + \frac{1}{c} )$$
    따라서 정답은 입니다.
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7. 500[AT/m]의 자계 중에 어떤 자극을 놓았을 때 5×103[N]의 힘이 작용했을 때의 자극의 세기는 몇 [Wb]인가?

  1. 10
  2. 20
  3. 30
  4. 40
(정답률: 82%)
  • 자계 내에서 자극이 받는 힘은 자극의 세기와 자계의 세기의 곱으로 나타냅니다.
    ① [기본 공식] $m = \frac{F}{H}$
    ② [숫자 대입] $m = \frac{5 \times 10^3}{500}$
    ③ [최종 결과] $m = 10$
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8. 패러데이 법칙에서 유도기전력 e[V]를 옳게 표현한 것은?

(정답률: 84%)
  • 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 유도기전력은 코일의 권수와 자속의 시간적 변화율에 비례하며, 렌츠의 법칙에 의해 자속의 변화를 방해하는 방향(마이너스 부호)으로 발생합니다.
    $$e = -N \frac{d\phi}{dt}$$
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9. 무한 평면도체에서 r[m] 떨어진 곳에 p[C/m]의 전하분포를 갖는 직선도체를 놓았을 때 직선도체가 받는 힘의 크기 [N/m]는? 단, 공간의 유전율은 ε0이다.

(정답률: 50%)
  • 무한 평면도체와 직선도체 사이의 힘을 구하는 문제입니다. 평면도체에 의한 전계의 세기를 이용하여 직선도체가 받는 힘을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \frac{\rho^2}{4\pi\epsilon_0 r}$
    ② [숫자 대입] $F = \frac{\rho^2}{4\pi\epsilon_0 r}$
    ③ [최종 결과] $F = \frac{\rho^2}{4\pi\epsilon_0 r}$
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10. 반지름 a[m]인 반원형 전류 I[A]에 의한 중심에서의 자계의 세기는 몇 [AT/m] 인가?

(정답률: 56%)
  • 원형 전류에 의한 중심 자계 공식에서 반원형인 경우 길이는 전체의 $1/2$이 되므로, 공식에 $1/2$을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{I}{2a} \times \frac{1}{2}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{I}{4a}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{I}{4a}$
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11. 전계 E[V/m], 자계 H[AT/m]의 전자계가 평면파를 이루고 자유공간으로 전파될 때 진행방향에 수직되는 단위면적을 단위시간에 통과하는 에너지는 몇 [W/m2]인가?

  1. EH2
  2. EH
  3. 1/2 EH2
  4. 1/2 EH
(정답률: 77%)
  • 단위 면적을 단위 시간당 통과하는 전자기 에너지의 흐름(전력 밀도)은 포인팅 벡터(Poynting vector)로 정의하며, 이는 전계 $E$와 자계 $H$의 외적으로 계산됩니다.
    $$P = E \times H$$
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12. 판자석의 세기가 0.01[Wb/m], 반지름이 5[cm]인 원형 자석판이 있다. 자석의 중심에서 축상 10[cm]인 점에서의 자위의 세기는 몇 [AT] 인가?

  1. 100
  2. 175
  3. 370
  4. 420
(정답률: 46%)
  • 유한 평면 자석판의 축상 자위 세기는 판자석의 세기와 투과율, 그리고 각도 $\theta$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{B}{\mu_0} \times \frac{1 - \cos \theta}{2}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{0.01}{4\pi \times 10^{-7}} \times \frac{1 - 0.894}{2}$
    ③ [최종 결과] $V = 420$
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13. 같은 길이의 도선으로 M 회와 N 회 감은 원형 동심 코일에 각각 같은 전류를 흘릴 때 M 회 감은 코일의 중심 자계는 N 회 감은 코일의 몇 배인가?

  1. M/N
  2. M2/N
  3. M/N2
  4. M2/N2
(정답률: 52%)
  • 도선의 전체 길이 $L$이 일정할 때, 감은 횟수 $M$이 증가하면 반지름 $a$는 $a = \frac{L}{2\pi M}$이 되어 $M$에 반비례하여 작아집니다. 원형 코일 중심의 자계 $H = \frac{MI}{2a}$에서 $H$는 $M$에 비례하고 $a$에 반비례하므로, 결과적으로 자계의 세기는 $M^2$에 비례하게 됩니다. 따라서 $M$회와 $N$회의 자계 비는 $M^2/N^2$이 됩니다.
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14. 2개의 폐회로 C1, C2에서 상호유도계수를 구하는 노이만(Neumann)의 식으로 옳은 것은? (단, μ: 자율, ε:유전율, r12:두 미소 부분간의 거리, dl1, dl2:각 회로상에 취한 미소부분이다)

(정답률: 53%)
  • 두 폐회로 사이의 상호유도계수를 구하는 노이만 식은 두 회로의 미소 길이 $dl_1, dl_2$와 그 사이의 거리 $r_{12}$를 이용하여 다음과 같이 정의됩니다.
    $$\text{상호유도계수} = \frac{\mu}{4\pi} \oint_{C_1} \oint_{C_2} \frac{dl_1 \cdot dl_2}{r_{12}}$$
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15. 선전하밀도가 λ[C/m]로 균일한 무한 직선도선의 전하로부터 거리가 r [m]인 점의 전계의 세기(E)는 몇 [V/m] 인가?

(정답률: 56%)
  • 가우스 법칙을 이용하여 선전하밀도가 $\lambda$인 무한 직선도선으로부터 거리 $r$만큼 떨어진 지점의 전계 세기를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = \frac{\lambda}{2\pi \epsilon_0 r}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = \frac{1}{2\pi \epsilon_0} \frac{\lambda}{r}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = \frac{1}{2\pi \epsilon_0} \frac{\lambda}{r}$$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 전류가 흐르는 도선을 자계 안에 놓으면, 이 도선에 힘이 작용한다. 평등 자계의 진공 중에 놓여 있는 직선 전류도선이 받는 힘에 대하여 옳은 것은?

  1. 전류의 세기에 반비례한다.
  2. 도선의 길이에 비례한다.
  3. 자계의 세기에 반비례한다.
  4. 전류와 자계의 방향이 이루는 각 tanθ에 비례한다.
(정답률: 65%)
  • 자계 내에서 전류가 흐르는 도선이 받는 힘 $F$는 전류의 세기, 자계의 세기, 도선의 길이, 그리고 전류와 자계가 이루는 각도의 사인 값에 비례합니다.
    $$F = BIl\sin\theta$$
    위 공식에 따라 힘 $F$는 도선의 길이 $l$에 비례하는 것이 옳습니다.

    오답 노트
    전류의 세기에 반비례한다: 비례함
    자계의 세기에 반비례한다: 비례함
    전류와 자계의 방향이 이루는 각 $\tan\theta$에 비례한다: $\sin\theta$에 비례함
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17. 반지름 a[m]인 도체구에 전하 Q[C]를 주었다. 도체구를 둘러싸고 있는 유전체의 유전율이 εs인 경우 경계면에 나타나는 분극 전하는 몇 [C/m2] 인가?

(정답률: 70%)
  • 도체구 표면의 전하 밀도 $\sigma = \frac{Q}{4\pi a^2}$일 때, 유전체 경계면에서 발생하는 분극 전하 밀도 $\sigma_p$는 자유 전하 밀도와 유전율의 관계를 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$\sigma_p = \sigma(1 - \frac{1}{\epsilon_s})$$
    ② [숫자 대입]
    $$\sigma_p = \frac{Q}{4\pi a^2}(1 - \frac{1}{\epsilon_s})$$
    ③ [최종 결과]
    $$\sigma_p = \frac{Q}{4\pi a^2}(1 - \frac{1}{\epsilon_s})$$
    따라서 정답은 입니다.
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18. 자계의 벡터 포텐셜을 A[Wb/m]라 할 때 도체 주위에서 자계 B[Wb/m2]가 시간적으로 변화하면 도체에 생기는 전계의 세기 E[V/m]는?

(정답률: 72%)
  • 맥스웰 방정식에 의해 자계의 시간적 변화는 전계를 유도하며, 자계의 벡터 포텐셜 $\mathbf{A}$는 $\mathbf{B} = \nabla \times \mathbf{A}$로 정의됩니다. 이를 통해 유도 전계 $\mathbf{E}$는 벡터 포텐셜의 시간 변화율에 마이너스 부호를 붙인 값과 같습니다.
    따라서 정답은 이며, 수식으로는 다음과 같습니다.
    $$E = -\frac{\partial A}{\partial t}$$
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19. 정전용량(Ci)과 내압(Vimax)이 다른 콘덴서를 여러 개 직렬로 연결하고 그 직렬회로 양단에 직류전압을 인가할 때 가장 먼저 절연이 파괴되는 콘덴서는?

  1. 정전용량이 가장 작은 콘덴서
  2. 최대 충전 전하량이 가장 작은 콘덴서
  3. 내압이 가장 작은 콘덴서
  4. 배분전압이 가장 큰 콘덴서
(정답률: 60%)
  • 콘덴서를 직렬로 연결하면 모든 콘덴서에 축적되는 전하량 $Q$가 동일합니다. 이때 각 콘덴서가 견딜 수 있는 최대 전하량(최대 충전 전하량)보다 실제 충전되는 전하량이 많아지면 절연이 파괴되므로, 최대 충전 전하량이 가장 작은 콘덴서가 가장 먼저 파괴됩니다.
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20. 자기회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 전기회로의 정전용량에 해당되는 것은 없다.
  2. 자기저항에 전기저항의 줄 손실에 해당되는 손실이 있다.
  3. 기자력과 자속은 변화가 비직선성을 갖고 있다.
  4. 누설자속은 전기회로의 누설전류에 비하여 대체로 많다.
(정답률: 49%)
  • 전기회로의 저항에서 발생하는 줄 손실($$I^{2}R$$)과 직접적으로 대응되는 에너지 손실 개념은 자기회로의 자기저항에는 존재하지 않습니다.
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2과목: 전력공학

21. 다음 중 송전선로에 사용되는 애자의 특성이 나빠지는 원인으로 볼 수 없는 것은?

  1. 애자 각 부분의 열팽창의 상이
  2. 전선 상호간의 유도장해
  3. 누설전류에 의한 편열
  4. 시멘트의 화학팽창 및 동결팽창
(정답률: 57%)
  • 애자의 주된 목적은 전선과 지지물 사이의 기계적 강도 유지와 전기적 절연입니다. 따라서 전선 상호간의 유도장해는 애자의 물리적·전기적 특성 저하와는 무관합니다.

    오답 노트
    열팽창의 상이, 누설전류에 의한 편열, 시멘트의 화학/동결팽창: 모두 애자의 절연 성능을 떨어뜨리거나 파손을 유발하는 물리적 원인입니다.
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22. 화력발전소에서 절탄기의 용도는?

  1. 보일러에 공급되는 급수를 예열한다.
  2. 포화증기를 과열한다.
  3. 연소용 공기를 예열한다.
  4. 석탄을 건조한다.
(정답률: 76%)
  • 절탄기(Economizer)는 보일러의 연도(굴뚝)에 설치되어, 배기가스로부터 폐열을 회수하여 보일러에 공급되는 급수를 미리 예열함으로써 열효율을 높이는 장치입니다.
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23. 모선 보호에 사용되는 계전방식이 아닌 것은?

  1. 선택접지 계전기
  2. 방향거리 계전기
  3. 위상 비교방식
  4. 전류차동 보호방식
(정답률: 54%)
  • 모선 보호를 위해 사용되는 대표적인 계전 방식으로는 전류 차동 보호방식, 전압 차동 보호방식, 위상 비교방식, 방향 비교방식 등이 있습니다. 선택접지 계전기는 모선 보호가 아닌 계통의 접지 사고 검출 및 보호를 위한 장치입니다.
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24. 피뢰기가 구비하여야 할 조건으로 거리가 먼 것은?

  1. 충격방전 개시전압이 낮을 것
  2. 상용주파 방전 개시전압이 낮을 것
  3. 제한전압이 낮을 것
  4. 속류의 차단능력이 클 것
(정답률: 70%)
  • 피뢰기는 이상전압(낙뢰 등) 발생 시에는 빠르게 방전시켜 기기를 보호해야 하지만, 정상적인 상용주파 전압에서는 방전되지 않고 절연 상태를 유지해야 하므로 상용주파 방전 개시전압은 높아야 합니다.
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25. 전력선과 통신선간의 상호 정전용량 및 상호 인덕턴스에 의해 발생되는 유도장해로 옳은 것은?

  1. 정전유도장해 및 전자유도장해
  2. 전력유도장해 및 정전유도장해
  3. 정전유도장해 및 고조파유도장해
  4. 전자유도장해 및 고조파유도장해
(정답률: 76%)
  • 전력선과 통신선 사이의 상호 정전용량에 의해 전위차가 발생하여 유도되는 것을 정전유도장해라고 하며, 상호 인덕턴스에 의해 자속이 쇄교하여 유도되는 것을 전자유도장해라고 합니다.
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26. 지중전선로가 가공 전선로에 비해 장점에 해당되는 것이 아닌 것은?

  1. 경과지 확보가 가공 전선로에 비해 쉽다.
  2. 다회선 설치가 가공 전선로에 비해 쉽다.
  3. 외부 기상 여건 등의 영향을 받지 않는다.
  4. 송전용량이 가공 전선로에 비해 크다.
(정답률: 55%)
  • 지중전선로는 전선이 땅속에 매설되어 있어 열 발산이 어렵기 때문에 냉각 효율이 떨어지며, 이로 인해 가공 전선로에 비해 송전용량이 작습니다.

    오답 노트
    경과지 확보가 쉽다: 지상 공간을 차지하지 않아 용이함
    다회선 설치가 쉽다: 관로를 통해 효율적 배치 가능
    외부 기상 여건 영향: 매설되어 있어 풍수해 등 영향 없음
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27. 송전전력, 송전거리, 전선의 비중 및 전력손실률이 일정하다고 하며 전선의 단면적 A[mm2]와 송전전압 V[kV]와의 관계로 옳은 것은?

  1. A ∝ V
  2. A ∝ V2
  3. A ∝ 1/V2
  4. 1 ∝ 1/√V
(정답률: 75%)
  • 전력손실 $P_l$은 전압의 제곱에 반비례하고 전선의 단면적 $A$에 반비례하는 관계를 가집니다. 송전전력, 거리, 전력손실률이 일정할 때, 전압 $V$를 높이면 동일한 손실을 유지하기 위해 필요한 단면적 $A$는 전압의 제곱에 반비례하여 줄어듭니다.
    ① [기본 공식] $P_l = \frac{P^2 R}{V^2 \cos^2 \theta} = \frac{P^2 \rho l}{V^2 \cos^2 \theta A}$
    ② [숫자 대입] $A = \frac{P^2 \rho l}{P_l V^2 \cos^2 \theta}$
    ③ [최종 결과] $A \propto \frac{1}{V^2}$
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28. 3상3선식 선로에서 수전단전압이 6600[V], 역률 80[%](지상), 정격전류 50[A]의 3상 평형부하가 연결되어 있다. 선로임피던스 R=3[Ω], X=4[Ω]인 경우 이때의 송전단전압은 약 몇 [V]인가?

  1. 7,543
  2. 7,037
  3. 7,016
  4. 6,852
(정답률: 53%)
  • 3상 3선식 선로에서 송전단 전압은 수전단 전압에 선로에서 발생하는 전압 강하를 더하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $V_s = V_r + \sqrt{3} I (R \cos \theta + X \sin \theta)$
    ② [숫자 대입] $V_s = 6600 + \sqrt{3} \times 50 \times (3 \times 0.8 + 4 \times 0.6)$
    ③ [최종 결과] $V_s = 7016$
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29. 전등만으로 구성된 수용가를 두 군으로 나누어 각 군에 변압기 1개씩을 설치하며 각 군의 수용가의 총 설비용량을 각각 30[kW], 50[kW]라 한다. 각 수용가의 수용률을 0.6, 수용가간 부등률을 1.2, 변압기군의 부등률을 1.3이라고 하면 고압간선에 대한 최대 부하는 약 몇 [kW]인가? (단, 간선의 역률은 100[%]이다.)

  1. 15
  2. 22
  3. 31
  4. 35
(정답률: 62%)
  • 고압간선의 최대 부하는 각 변압기군의 최대 수요 전력을 합산한 후 변압기군 간의 부등률로 나누어 계산합니다.
    $$\text{P} = \frac{\frac{\text{P}_1 \times \text{수용률} + \text{P}_2 \times \text{수용률}}{\text{수용가간 부등률}}}{\text{변압기군 부등률}}$$
    $$\text{P} = \frac{\frac{30 \times 0.6 + 50 \times 0.6}{1.2}}{1.3}$$
    $$\text{P} = 30.77 \approx 31\text{ kW}$$
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30. 저압 배전선의 배전 방식 중 배전설비가 단순하고, 공급능력이 최대인 경제적 배분방식이며, 국내에서 220/380[V] 승압방식으로 채택된 방식은?

  1. 단상 2선식
  2. 단상 3선식
  3. 3상 3선식
  4. 3상 4선식
(정답률: 67%)
  • 국내 저압 배전 방식은 효율적인 전력 공급과 경제성을 위해 $220/380\text{V}$ 승압 방식인 3상 4선식을 채택하고 있습니다.
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31. 조압수조(surge tank)의 설치 목적이 아닌 것은?

  1. 유량을 조절한다.
  2. 부하의 변동시 생기는 수격작용을 흡수한다.
  3. 수격압이 압력 수로에 미치는 것을 방지한다.
  4. 흡출관의 보호를 취한다.
(정답률: 63%)
  • 조압수조는 부하 변동 시 발생하는 수격작용을 흡수하여 압력 수로의 과대 압력을 방지하고 관로 및 구조물의 파손을 막기 위해 설치합니다.

    오답 노트
    흡출관의 보호를 취한다: 조압수조는 압력 수로 보호를 위한 장치입니다.
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32. 단도체 방식과 비교하여 복도체 방식의 송전선로를 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 전선의 인덕턴스가 감소하고, 정전용량이 증가된다.
  2. 선로의 송전용량이 증가된다.
  3. 계통의 안정도를 증진시킨다.
  4. 전선 표면의 전위경도가 저감되어 코로나 임계전압을 낮출 수 있다.
(정답률: 75%)
  • 복도체 방식은 전선의 등가 반지름을 크게 하여 전선 표면의 전위경도를 낮춤으로써 코로나 임계전압을 높여 코로나 발생을 억제하는 것이 핵심 목적입니다. 따라서 코로나 임계전압을 낮출 수 있다는 설명은 틀린 내용입니다.
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33. 전력계통의 전압조정설비에 대한 특징으로 옳지 않은 것은?

  1. 병렬콘덴서는 진상능력만을 가지고 병렬리액터는 진상능력이 없다.
  2. 동기조상기는 조정의 단계가 불연속적이나 직렬 콘덴서 및 병렬리액터는 연속적이다.
  3. 동기조상기는 무효전력의 공급과 흡수가 모두 가능하여 진상 및 지상용량을 갖는다
  4. 병렬리액터는 장거리 초고압송전선 또는 지중선계통의 충전용량 보상용으로 주요 발ㆍ변전소 에 설치된다.
(정답률: 73%)
  • 동기조상기는 여자전류를 조절하여 무효전력을 연속적으로 조정할 수 있는 반면, 병렬콘덴서나 병렬리액터는 뱅크 단위로 투입 및 개방하므로 조정 단계가 불연속적(계단식)입니다.

    오답 노트
    병렬콘덴서는 진상능력만을 가짐: 옳은 설명
    동기조상기는 진상 및 지상용량 모두 가능: 옳은 설명
    병렬리액터는 충전용량 보상용으로 설치: 옳은 설명
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34. 통신선과 병행인 60[Hz]의 3상 1회선 송전선에서 1선 지락으로 110[A]의 영상전류가 흐르고 있을 때 통신선에 유기되는 전자유도전압은 약 몇 [V]인가? (단, 영상전류는 송전선 전체에 걸쳐 같은 크기이고, 통신선과 송전선의 상호 인덕턴스는 0.05[mH/km], 양 선로의 평행 길이는 55[km]이다.)

  1. 252[V]
  2. 293[V]
  3. 342[V]
  4. 365[V]
(정답률: 62%)
  • 통신선에 유기되는 전자유도전압은 주파수, 상호 인덕턴스, 평행 길이, 영상전류의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E_m = 2\pi f M l 3 I_0$
    ② [숫자 대입] $E_m = 2 \times \pi \times 60 \times 0.05 \times 10^{-3} \times 55 \times 3 \times 110$
    ③ [최종 결과] $E_m = 342.12$
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35. 송전선에 코로나가 발생하면 전선이 부식된다. 무엇에 의하여 부식되는가?

  1. 산소
  2. 오존
  3. 수소
  4. 질소
(정답률: 70%)
  • 코로나 방전 시 발생하는 오존과 산화질소가 공기 중의 습기와 결합하면 질산이 생성되며, 이 강한 산성 성분이 전선과 부속물을 부식시킵니다.
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36. 다음 중 부하 전류의 차단에 사용되지 않는 것은?

  1. ABB
  2. OCB
  3. VCB
  4. DS
(정답률: 81%)
  • 단로기(DS)는 아크 소호 능력이 없기 때문에 부하 전류를 직접 차단하는 용도로 사용할 수 없습니다.
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37. 주변압기 등에서 발생하는 제5고조파를 줄이는 방법으로 옳은 것은?

  1. 전력용 콘덴서에 직렬리액터를 접속한다.
  2. 변압기 2차측에 분로리액터를 연결한다.
  3. 모선에 방전코일을 연결한다.
  4. 모선에 공심 리액터를 연결한다.
(정답률: 76%)
  • 주변압기 등에서 발생하는 제5고조파를 제거하기 위해서는 전력용 콘덴서에 직렬리액터를 접속하여 고조파를 흡수함으로써 계통의 전압 왜곡을 방지해야 합니다.
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38. 4단자 정수가 A, B, C, D 인 송전선로의 등가 π회로를 그림과 같이 하면 Z1의 값은?

  1. B
  2. A/B
  3. D/B
  4. 1/B
(정답률: 65%)
  • 등가 $\pi$ 회로에서 4단자 정수 $A, B, C, D$는 회로의 임피던스 성분으로 표현됩니다. $\pi$ 회로의 구성상 직렬 임피던스 성분인 $Z_1$은 4단자 정수 중 $B$와 동일한 값을 가집니다.
    ① [기본 공식] $B = Z_1$
    ② [숫자 대입] $Z_1 = B$
    ③ [최종 결과] $Z_1 = B$
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39. 정격전압이 66[kV]인 3상3선식 송전선로에서 1선의 리액턴스가 17[Ω]일 때, 이를 100[MVA] 기준으로 환산한 %리액턴스는 약 얼마인가?

  1. 35
  2. 39
  3. 45
  4. 49
(정답률: 71%)
  • 기준 용량과 정격 전압을 이용하여 실제 리액턴스 값을 퍼센트 리액턴스로 환산하는 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $\text{%}X = \frac{P \times X}{10 \times V^2}$
    ② [숫자 대입] $\text{%}X = \frac{100 \times 10^3 \times 17}{10 \times 66^2}$
    ③ [최종 결과] $\text{%}X = 39$
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40. 공통 중성선 다중 접지방식의 배전선로에서 Recloser(R), Sectionalizer(S), Line fuse(F)의 보호협조가 가장 적합한 배열은? (단, 왼쪽은 후비보호 역할이다.)

  1. S-F-R
  2. S-R-F
  3. F-S-R
  4. R-S-F
(정답률: 77%)
  • 배전선로의 보호협조 체계에서는 사고 발생 시 전원 측에서부터 순차적으로 차단하여 정전 범위를 최소화해야 합니다. 따라서 변전소에서 가장 가까운 쪽에 리클로저(Recloser)를 배치하고, 그 뒤로 섹셔널라이저(Sectionalizer), 라인 퓨즈(Line fuse) 순으로 배열하는 R-S-F 방식이 가장 적합합니다.
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3과목: 전기기기

41. 출력 7.5[kW]의 3상 유도전동기가 전부하 운전에서 2차 저항손이 200[W]일 때, 슬립은 약 몇[%]인가?

  1. 8.8
  2. 3.8
  3. 2.6
  4. 2.2
(정답률: 64%)
  • 슬립 $s$는 2차 저항손 $P_{c2}$와 2차 입력 $P_2$의 비율로 구할 수 있으며, 2차 입력은 출력 $P_o$와 2차 저항손의 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $s = \frac{P_{c2}}{P_o + P_{c2}} \times 100$
    ② [숫자 대입] $s = \frac{200}{7500 + 200} \times 100$
    ③ [최종 결과] $s = 2.6$
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42. 비례추이를 하는 전동기는?

  1. 단상 유도전동기
  2. 권선형 유도전동기
  3. 동기 전동기
  4. 정류자 전동기
(정답률: 75%)
  • 비례추이 특성이란 2차 저항을 조절하여 토크-속도 특성 곡선을 평행 이동시키는 성질로, 이는 2차 회로에 외부 저항을 삽입할 수 있는 권선형 유도전동기에서만 가능합니다.
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43. 유도전동기의 안정 운전의 조건은? (단, Tm : 전동기 토크, TL : 부하토크, n : 회전수)

(정답률: 66%)
  • 유도전동기가 안정적으로 운전되기 위해서는 회전수 변화에 따른 전동기 토크의 변화율이 부하 토크의 변화율보다 작아야 합니다.
    $$\frac{dT_m}{dn} < \frac{dT_L}{dn}$$
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44. 부하전류가 100[A]일 때 회전속도 1000[rpm]으로 10[kgㆍm]의 토크를 발생하는 직류 직권전동기가 80[A]의 부하전류로 감소되었을 때의 토크는 몇 [kgㆍm]인가?

  1. 2.5
  2. 3.6
  3. 4.9
  4. 6.4
(정답률: 64%)
  • 직류 직권전동기에서 토크 $T$는 부하전류 $I$의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $\frac{T_2}{T_1} = ( \frac{I_2}{I_1} )^2$
    ② [숫자 대입] $T_2 = 10 \times ( \frac{80}{100} )^2$
    ③ [최종 결과] $T_2 = 6.4$
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45. 3상 유도전동기의 기계적 출력 P[kW], 회전수 N[rpm]인 전동기의 토크[kgㆍm]는?

  1. 0.46×P/N
  2. 0.855×P/N
  3. 975×P/N
  4. 1050×P/N
(정답률: 79%)
  • 전동기의 출력 $P$와 회전수 $N$을 이용하여 토크 $T$를 구하는 공식입니다. 출력 단위가 $\text{kW}$일 때의 환산 계수를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $T = 975 \times \frac{P}{N}$
    ② [숫자 대입] $T = 975 \times \frac{P}{N}$
    ③ [최종 결과] $T = 975 \times \frac{P}{N}$
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46. 다음은 스텝모터(step motor)의 장점을 나열한 것이다. 틀린것은?

  1. 피드백 루프가 필요 없이 오픈 루프로 손쉽게 속도 및 위치제어를 할 수 있다.
  2. 디지털 신호를 직접 제어 할 수 있으므로 컴퓨터 등 다른 디지털 기기와 인터페이스가 쉽다.
  3. 가속, 감속이 용이하며 정ㆍ역전 및 변속이 쉽다.
  4. 위치제어를 할 때 각도 오차가 크고 누적된다.
(정답률: 75%)
  • 스텝모터는 펄스 신호에 따라 정해진 각도만큼 회전하므로, 위치제어 시 각도 오차가 매우 작고 누적되지 않는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    피드백 루프 없이 오픈 루프로 제어 가능, 디지털 기기 인터페이스 용이, 가감속 및 정역전 변속 용이함은 모두 스텝모터의 장점입니다.
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47. 3상 직권 정류자전동기에 중간 변압기를 사용하는 이유로 적당하지 않은 것은?

  1. 중간 변압기를 이용하여 속도 상승을 억제할 수 있다.
  2. 중간 변압기를 사용하여 누설 리액턴스를 감소할 수 이다.
  3. 회전자 전압을 정류작용에 맞는 값으로 선정할 수 있다.
  4. 중간 변압기의 권수비를 바꾸어 전동기 특성을 조정할 수 있다.
(정답률: 52%)
  • 3상 직권 정류자 전동기의 중간 변압기는 고정자와 회전자 사이에 설치되어 정류에 적합한 전압 선정, 권수비 조정을 통한 특성 제어, 철심 포화를 통한 경부하 시 속도 상승 억제 역할을 수행합니다. 누설 리액턴스를 감소시키는 것과는 무관합니다.
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48. 단상반파 정류회로의 직류전압이 220[V] 일 때 정류기의 역방향 첨두전압은 약 몇 [V]인가?

  1. 691
  2. 628
  3. 536
  4. 314
(정답률: 57%)
  • 단상 반파 정류회로에서 직류전압 $E_{dc}$와 역방향 첨두전압 $PIV$ 사이의 관계식을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $PIV = \pi \times E_{dc}$
    ② [숫자 대입] $PIV = 3.14 \times 220$
    ③ [최종 결과] $PIV = 691$
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49. 3상 동기 발전기의 매극 매상의 슬롯수가 3일 때 분포권 계수는?

(정답률: 78%)
  • 분포권 계수는 권선이 슬롯에 분산 배치됨에 따라 기전력이 감소하는 비율을 나타내며, 매극 매상당 슬롯수 $q$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $k_d = \frac{\sin(\frac{\pi}{2m})}{\frac{\pi}{2mq}}$
    ② [숫자 대입] $k_d = \frac{\sin(\frac{\pi}{2 \times 1})}{\frac{\pi}{2 \times 1 \times 3}} = \frac{\sin(90^\circ)}{\frac{\pi}{6}} = \frac{1}{\frac{\pi}{6}}$
    ③ [최종 결과] $k_d = \frac{6}{\pi}$
    따라서 정답은 입니다.
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50. 부하 급변시 부하각과 부하속도가 진동하는 난조 현상을 일으키는 원인이 아닌 것은?

  1. 원동기의 조속기 감도가 너무 예민한 경우
  2. 자속의 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소한 경우
  3. 전기자 회로의 저항이 너무 큰 경우
  4. 원동기의 토크에 고조파가 포함된 경우
(정답률: 52%)
  • 난조 현상은 동기속도 부근에서 부하각과 속도가 진동하는 현상으로, 원동기의 조속기 감도가 너무 예민하거나, 전기자 회로의 저항이 너무 크거나, 원동기 토크에 고조파가 포함되어 있을 때 발생합니다. 자속의 분포가 기울어져 자속의 크기가 감소하는 것은 난조 현상의 직접적인 원인과 거리가 멉니다.
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51. 부하전류가 크지 않을 때 직류 직권전동기 발생 토크는? (단, 자기회로가 불포화인 경우이다.)

  1. 전류의 제곱에 반비례한다.
  2. 전류에 반비례한다.
  3. 전류에 비례한다.
  4. 전류의 제곱에 비례한다.
(정답률: 61%)
  • 직류 직권전동기에서 자기회로가 불포화 상태일 때, 자속 $\Phi$는 전기자 전류 $I$에 비례합니다. 토크 $T$는 자속과 전류의 곱($\Phi I$)에 비례하므로, 결과적으로 전류의 제곱에 비례하게 됩니다.
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52. 정격속도로 회전하고 있는 무부하의 분권발전기가 있다. 계자저항 40[Ω], 계자전류 3[A], 전기자 저항이 2[Ω] 일 때 유기기전력[V]은?

  1. 126
  2. 132
  3. 156
  4. 185
(정답률: 70%)
  • 무부하 분권발전기에서 유기기전력은 전기자 회로와 계자 회로의 전체 저항에 계자전류를 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = (R_{f} + R_{a}) \times I_{f}$ ② [숫자 대입] $$E = (40 + 2) \times 3$$ ③ [최종 결과] $$E = 126\text{ V}$$
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53. 변압기의 1차측을 Y결선, 2차측을 △결선으로 한 경우 1차와 2차간의 전압의 위상변위는?

  1. 0°
  2. 30°
  3. 45°
  4. 60°
(정답률: 68%)
  • 변압기의 1차측을 Y결선, 2차측을 $\triangle$결선으로 구성하면 선간전압과 상전압의 관계에 의해 1차와 2차 사이에 $30^{\circ}$ (또는 $\pi/6$)의 위상차가 발생합니다.
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54. 전력 변환 기기가 아닌 것은?

  1. 변압기
  2. 정류기
  3. 유도전동기
  4. 인버터
(정답률: 70%)
  • 전력 변환 기기는 전압, 전류, 주파수 또는 전원의 형태(AC/DC)를 바꾸는 장치를 말합니다. 변압기는 전압과 전류를 변성하고, 정류기는 교류를 직류로, 인버터는 직류를 교류로 변환합니다.

    오답 노트
    유도전동기: 전기에너지를 기계적 에너지로 변환하는 회전 기기입니다.
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55. 단상 단권변압기 3대를 Y결선으로 해서 3상 전압 3000[V]를 300[V] 승압하여 3300[V]로 하고, 150[kVA]를 송전하려고 한다. 이 경우에 단상 단권변압기의 저전압측 전압, 승압전압 및 Y결선의 자가용량은 얼마인가?

  1. 3000[V], 300[V], 13.62[kVA]
  2. 3000[V], 300[V], 4.54[kVA]
  3. 1732[V], 173.2[V], 13.62[kVA]
  4. 1732[V], 173.2[V], 4.54[kVA]
(정답률: 55%)
  • Y결선에서는 선간전압을 $\sqrt{3}$으로 나누어 상전압을 구하며, 단권변압기의 자가용량은 부하용량에 승압비(승압전압/고압측전압)를 곱하여 산출합니다.
    ① [저전압측 전압] $V_{l} = \frac{3000}{\sqrt{3}}$ ② [숫자 대입] $$V_{l} = 1732\text{ V}$$ ③ [최종 결과] $$V_{l} = 1732\text{ V}$$
    ① [승압전압] $V_{s} = \frac{300}{\sqrt{3}}$ ② [숫자 대입] $$V_{s} = 173.2\text{ V}$$ ③ [최종 결과] $$V_{s} = 173.2\text{ V}$$
    ① [자가용량] $P_{s} = P_{a} \times \frac{V_{h} - V_{l}}{V_{h}}$ ② [숫자 대입] $$P_{s} = 150 \times \frac{3300 - 3000}{3300}$$ ③ [최종 결과] $$P_{s} = 13.62\text{ kVA}$$
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56. 4극, 3상 유도전동기가 있다. 총 슬롯수는 48이고 매극 매상 슬롯에 분포하고 코일 간격은 극간격의 75[%]의 단절권으로 하면 권선계수는 얼마인가?

  1. 약 0.986
  2. 약 0.960
  3. 약 0.924
  4. 약 0.887
(정답률: 43%)
  • 권선계수는 분포권 계수 $K_{d1}$과 단절권 계수 $K_{p1}$의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$K_{w1} = K_{d1} \times K_{p1}$$
    $$K_{d1} = \frac{\sin(\frac{\pi}{2mq})}{q\sin(\frac{\pi}{2mq})}, K_{p1} = \sin(\frac{\beta\pi}{2})$$
    ② [숫자 대입]
    매극매상 슬롯수 $q = \frac{48}{3 \times 4} = 4$, 단절계수 $\beta = 0.75$ 대입
    $$K_{w1} = 0.958 \times \sin(\frac{0.75 \times 180^{\circ}}{2})$$
    ③ [최종 결과]
    $$K_{w1} = 0.958 \times 0.924 = 0.885$$
    계산 결과 약 $0.887$에 가장 근접합니다.
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57. 동기발전기의 무부하 포화곡선은 그림 중 어느 것인가? (단, V는 단자전압, If는 여자전류이다.)

  1. ①
  2. ②
  3. ③
  4. ④
(정답률: 57%)
  • 동기발전기의 무부하 포화곡선은 부하가 없는 상태에서 여자전류 $I_{f}$의 증가에 따라 단자전압 $V$가 상승하다가 철심의 자기 포화로 인해 기울기가 완만해지는 곡선을 말합니다.
    제시된 이미지 에서 원점에서 시작하여 포화되는 형태인 ①번 곡선이 무부하 포화곡선에 해당합니다.
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58. 직류 분권발전기의 전기자 권선을 단중 중권으로 감으면?

  1. 브러시 수는 극수와 같아야 한다.
  2. 균압선이 필요 없다.
  3. 높은전압, 작은전류에 적당하다.
  4. 병렬 회로수는 항상 2이다.
(정답률: 66%)
  • 직류기의 중권(Parallel winding) 방식은 병렬 회로수 $a$가 극수 $p$와 항상 같게 설계되는 권선법입니다. 따라서 단중 중권으로 감았을 때 병렬 회로수 $a$, 브러시 수 $b$, 극수 $p$의 관계는 $a=b=p$가 성립하여 브러시 수는 극수와 같아야 합니다.

    오답 노트
    병렬 회로수는 항상 2이다: 이는 중권이 아닌 파권(Wave winding)의 특징입니다.
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59. 직류 분권전동기의 공급전압의 극성을 반대로 하면 회전방향은?

  1. 변하지 않는다.
  2. 반대로 된다.
  3. 회전하지 않는다.
  4. 발전기로 된다.
(정답률: 47%)
  • 직류 분권전동기는 공급전압의 극성을 반대로 바꾸면 계자전류의 방향과 전기자전류의 방향이 동시에 바뀌게 됩니다. 플레밍의 왼손 법칙에 의해 힘의 방향은 두 전류의 방향 곱에 비례하므로, 결과적으로 회전방향은 변하지 않습니다.
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60. 어느 변압기의 무유도 전부하의 효율은 97[%], 전압변동률은 2[%]라 한다. 최대효율[%]은?

  1. 약 93
  2. 약 95
  3. 약 97
  4. 약 99
(정답률: 48%)
  • 변압기의 효율과 전압변동률을 이용하여 손실을 분석하고 최대 효율을 도출합니다.
    전부하 효율 $97\%$에서 총 손실(철손 + 동손)은 $0.03$이며, 전압변동률 $2\%$를 통해 동손이 $0.02$, 철손이 $0.01$임을 알 수 있습니다.
    최대 효율은 철손과 동손이 같을 때 발생하며, 이때의 부하율 $m$은 다음과 같습니다.
    $$ m = \sqrt{\frac{\text{철손}}{\text{동손}}} = \sqrt{\frac{0.01}{0.02}} \approx 0.707 $$
    최대 효율 계산식은 다음과 같습니다.
    $$ \text{최대효율} = \frac{m \times \text{출력}}{m \times \text{출력} + \text{철손} + m^2 \times \text{동손}} $$
    $$ \text{최대효율} = \frac{0.707}{0.707 + 0.01 + (0.707^2 \times 0.02)} \approx 0.97 $$
    최종 결과는 약 $97\%$ 입니다.
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4과목: 회로이론 및 제어공학

61. 특성 방정식 s3+9s2+20s+k=0에서 허수축과 교차하는 점 s는?

(정답률: 56%)
  • 특성 방정식의 계수를 이용하여 루스-허위츠(Routh-Hurwitz) 판별법으로 허수축 교차점 $s$를 구합니다.
    $$ s^3+9s^2+20s+k=0 $$
    루스 표의 $s^1$ 행에서 $\frac{9 \times 20 - k}{9} = 0$이 되어 $k = 180$ 일 때 임계 안정 상태가 됩니다.
    보조 방정식 $9s^2 + 180 = 0$을 풀면 다음과 같습니다.
    $$ 9s^2 = -180 $$
    $$ s^2 = -20 $$
    $$ s = \pm j\sqrt{20} $$
    따라서 정답은 입니다.
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62. 제어계의 과도응답에서 감쇠비란?

  1. 제2 오버슈트를 최대 오버슈트로 나눈 값이다.
  2. 최대 오버슈트를 제2 오버슈트로 나눈 값이다.
  3. 제2 오버슈트와 최대 오버슈트를 곱한 값이다.
  4. 제2 오버슈트와 최대 오버슈트를 더한 값이다.
(정답률: 57%)
  • 제어계의 과도응답에서 감쇠비는 오버슈트의 감소 비율을 나타내며, 제2 오버슈트를 최대 오버슈트로 나눈 값으로 정의합니다.
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63. 의 함수를 z 역변환하면?

  1. y(t) = -2u(t)-2u(2t)
  2. y(t) = -2u(t)+2u(2t)
  3. y(t) = -3δ(t)-3δ(2t)
  4. y(t) = -3δ(t)+3δ(2t)
(정답률: 57%)
  • 주어진 $z$ 영역의 함수를 부분분수 전개하여 $z$ 역변환을 수행합니다.
    $$Y(z) = \frac{2z}{(z-1)(z-2)}$$
    $$ \frac{Y(z)}{z} = \frac{2}{(z-1)(z-2)} = \frac{-2}{z-1} + \frac{2}{z-2} $$
    $$ Y(z) = \frac{-2z}{z-1} + \frac{2z}{z-2} $$
    이를 역변환하면 $y(t) = -2u(t)+2u(2t)$가 됩니다.
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64. Nyquist 선도에서 얻을 수 있는 자료 중 틀린 것은?

  1. 계통의 안정도 개선법을 알 수 있다.
  2. 상태 안정도를 알 수 있다.
  3. 정상 오차를 알 수 있다.
  4. 절대 안정도를 알 수 있다.
(정답률: 48%)
  • Nyquist 선도는 주파수 응답을 이용하여 계통의 절대 안정도, 상태 안정도 및 안정도 개선법을 판별하는 데 사용됩니다. 하지만 정상 오차는 시스템의 정적 특성으로, Nyquist 선도만으로는 판별할 수 없습니다.
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65. 시간영역에서의 제어계 설계에 주로 사용되는 방법은?

  1. Bode 선도법
  2. 근궤적법
  3. Nyquist 선도법
  4. Nichols 선도법
(정답률: 50%)
  • 제어계 설계 방법은 해석 영역에 따라 나뉩니다. 근궤적법은 특성방정식의 근이 변하는 궤적을 그려 시간 영역에서의 응답 특성을 해석하고 설계하는 대표적인 방법입니다.

    오답 노트
    Bode 선도법, Nyquist 선도법, Nichols 선도법: 모두 주파수 영역에서의 해석 및 설계 방법입니다.
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66. 상태 방정식이 다음과 같은 계의 천이행렬 는 어떻게 표시되는가?

(정답률: 62%)
  • 상태 방정식 $\dot{x}(t) = Ax(t) + Bu$에서 시스템의 응답을 결정하는 천이행렬 $\phi(t)$는 시스템 행렬 $A$의 라플라스 역변환으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\phi(t) = \mathcal{L}^{-1}[(sI - A)^{-1}]$
    ② [숫자 대입] 해당 공식에 시스템 행렬 $A$를 대입하여 계산
    ③ [최종 결과] $\phi(t) = \mathcal{L}^{-1}[(sI - A)^{-1}]$
    따라서 정답은 입니다.
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67. 의 논리식을 간략화 하면?

  1. A+AC
  2. A+C
(정답률: 62%)
  • 주어진 논리식 $\bar{A}BC + \bar{A}B\bar{C} + A\bar{B}C + AB\bar{C} + \bar{A}\bar{B}C + \bar{A}\bar{B}\bar{C} + ABC\bar{C}$ (이미지 수식)을 공통 인수로 묶어 간략화하는 문제입니다.
    먼저 $\bar{A}$로 묶으면 $\bar{A}(BC + B\bar{C} + \bar{B}C + \bar{B}\bar{C}) = \bar{A}(1) = \bar{A}$가 됩니다. 남은 항 $A\bar{B}C + AB\bar{C} + ABC\bar{C}$ 등을 정리하면 $A\bar{C}$ 성분이 남게 되어 최종적으로 $\bar{A} + A\bar{C}$가 도출됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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68. 적분시간 4[sec], 비례감도가 4인 비례적분 동작을 하는 제어계에 동작신호 Z(t)=2t를 주었을때 이 시스템의 조작량은?

  1. t2+8t
  2. t2+4t
  3. t2-8t
  4. t2-4t
(정답률: 56%)
  • 비례적분(PI) 제어기의 조작량은 비례 항과 적분 항의 합으로 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $y(t) = K_p (z(t) + \frac{1}{T_i} \int z(t) dt)$
    ② [숫자 대입] $y(t) = 4 (2t + \frac{1}{4} \int 2t dt) = 4 (2t + \frac{1}{4} t^2)$
    ③ [최종 결과] $y(t) = t^2 + 8t$
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69. 다음 시스템의 전달함수 (C/R)는?

(정답률: 73%)
  • 단일 루프 피드백 시스템에서 전달함수는 전향 경로 이득을 $1 + (\text{전향 경로 이득} \times \text{피드백 경로 이득})$으로 나눈 값입니다. 본 시스템의 전향 경로 이득은 $G_1 G_2$이며, 피드백 경로는 단위 피드백($1$)이므로 다음과 같이 계산됩니다.
    ① [기본 공식] $\frac{C}{R} = \frac{G}{1 + GH}$
    ② [숫자 대입] $\frac{C}{R} = \frac{G_1 G_2}{1 + G_1 G_2 \times 1}$
    ③ [최종 결과] $\frac{C}{R} = \frac{G_1 G_2}{1 + G_1 G_2}$
    따라서 정답은 입니다.
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70. 다음과 같은 궤환 제어계가 안정하기 위한 K 의 범위는?

  1. K > 0
  2. K > 1
  3. 0 < K < 1
  4. 0 < K < 2
(정답률: 61%)
  • 제어계의 안정성을 위해 특성방정식의 계수들이 모두 양수여야 하며, 루스-허위츠 안정도 판별법을 적용합니다.
    특성방정식은 $1 + \frac{K}{s(s+1)^2} = 0$이며, 이를 전개하면 $s^3 + 2s^2 + s + K = 0$이 됩니다.
    안정 조건에 따라 $2 - \frac{K}{2} > 0$ 및 $K > 0$을 만족해야 하므로, $0 < K < 2$ 범위가 정답입니다.
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71. 어떤 회로에 E=100+j50[V]인 전압을 가했더니 I=3+j4[A]인 전류가 흘렀다면 이 회로의 소비전력[W]은?

  1. 300
  2. 500
  3. 700
  4. 900
(정답률: 60%)
  • 복소 전력 $S = V I^*$에서 소비전력(유효전력)은 전압의 실수부와 전류의 실수부의 곱, 허수부와 허수부의 곱의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P = \text{Re}(V \times I^*)$
    ② [숫자 대입] $P = (100 \times 3) + (50 \times 4)$
    ③ [최종 결과] $P = 500$
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72. 다음 결합 회로의 4단자 정수 A, B, C, D 파라미터 행렬은?

(정답률: 58%)
  • 이상 변압기의 4단자 정수는 권수비 $n$에 의해 결정됩니다. 전압비 $A=n$, 임피던스비 $B=0$, 어드미턴스비 $C=0$, 전류비 $D=1/n$이 적용된 행렬 가 정답입니다.
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73. △결선된 대칭 3상 부하가 있다. 역률이 0.8(지상)이고, 전소비전력이 1,800[W]이다. 한 상의 선로저항이 0.5[Ω]이고, 발생하는 전선로 손실이 50[W]이면 부하단자 전압은?

  1. 440[V]
  2. 402[V]
  3. 324[V]
  4. 225[V]
(정답률: 52%)
  • 전력손실 공식을 이용하여 부하단자 전압을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{P \times \sqrt{R}}{\sqrt{P_L} \times \cos\theta}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{1800 \times \sqrt{0.5}}{\sqrt{50} \times 0.8}$
    ③ [최종 결과] $V = 225$
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74. 3상 △부하에서 각 선전류를 Ia, Ib, Ic라 하면 전류의 영상분은? (단, 회로는 평형 상태임)

  1. ∞
  2. 1/3
  3. 1
  4. 0
(정답률: 71%)
  • 영상분 전류는 3상 전류의 합의 $1/3$로 정의됩니다. 평형 상태의 3상 회로에서는 각 상의 전류 합이 $0$이 되므로, 영상분 전류 또한 $0$이 됩니다.
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75. 1[km]당의 인덕턴스 30[mH], 정전용량 0.007[㎌]의 선로가 있을때 무손실 선로라고 가정한 경우의 위상속도 [km/sec]는?

  1. 약 6.9×103
  2. 약 6.9×104
  3. 약 6.9×102
  4. 약 6.9×105
(정답률: 60%)
  • 무손실 선로에서 전파의 위상속도 $v$는 단위 길이당 인덕턴스 $L$과 정전용량 $C$의 곱의 제곱근의 역수로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{1}{\sqrt{LC}}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{1}{\sqrt{30 \times 10^{-3} \times 0.007 \times 10^{-6}}}$
    ③ [최종 결과] $v \approx 6.9 \times 10^4\text{ km/sec}$
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76. RL 직렬회로에서 시정수가 0.04[sec], 저항이 15.8[Ω]일 때 코일의 인덕턴스 [mH]는?

  1. 395[mH]
  2. 2.53[mH]
  3. 12.6[mH]
  4. 632[mH]
(정답률: 67%)
  • RL 직렬회로의 시정수 $\tau$는 인덕턴스 $L$을 저항 $R$로 나눈 값입니다. 이를 통해 $L$을 구하고 $\text{mH}$ 단위로 환산합니다.
    ① [기본 공식] $L = \tau \times R$
    ② [숫자 대입] $L = 0.04 \times 15.8$
    ③ [최종 결과] $L = 0.632\text{ H} = 632\text{ mH}$
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77. 직렬 저항 2[Ω], 병렬 저항 1.5[Ω]인 무한제형 회로(Infinite Ladder)의 입력저항(등가 2단자망의 저항)의 값은 약 얼마인가?

  1. 6[Ω]
  2. 5[Ω]
  3. 3[Ω]
  4. 4[Ω]
(정답률: 61%)
  • 무한제형 회로의 입력저항 $R_t$는 회로의 반복 구조로 인해, 첫 번째 단의 저항과 그 이후의 전체 등가저항이 다시 $R_t$가 되는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $R_t = 2 + \frac{1.5 \times R_t}{1.5 + R_t}$
    ② [숫자 대입] $(R_t - 2)(1.5 + R_t) = 1.5R_t \Rightarrow R_t^2 - 0.5R_t - 3 = 0$
    ③ [최종 결과] $R_t = 3\Omega$
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78. e=200√2sinωt+100√2sin3ωt+50√2sin5ωt[V]인 전압을 RL 직렬회로에 가할 때에 제3고조파 전류의 실효값 [A]은? (단, R=8[Ω], ωL=2[Ω]이다.

  1. 10[A]
  2. 14[A]
  3. 20[A]
  4. 28[A]
(정답률: 65%)
  • 제3고조파 전류의 실효값을 구하기 위해, 제3고조파 전압의 실효값과 해당 주파수에서의 임피던스를 이용합니다. 제3고조파 전압의 최댓값이 $100\sqrt{2}$ V이므로 실효값은 $100$ V이며, 유도성 리액턴스는 주파수에 비례하여 $3\omega L$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $I_3 = \frac{V_3}{\sqrt{R^2 + (3\omega L)^2}}$
    ② [숫자 대입] $I_3 = \frac{100}{\sqrt{8^2 + (3 \times 2)^2}}$
    ③ [최종 결과] $I_3 = 10\text{ A}$
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79. 그림의 정전용량 C[F]를 충전한 후 스위치 S를 닫아 이것을 방전하는 경우의 과도전류는? (단, 회로에는 저항이 없다.)

  1. 불변의 진동전류
  2. 감쇠하는 전류
  3. 감쇠하는 진동전류
  4. 일정치까지 증가한 후 감쇠하는 전류
(정답률: 45%)
  • 회로에 저항이 없는 이상적인 LC 회로에서는 에너지가 저항에 의해 열로 소모되지 않고 인덕터($L$)와 커패시터($C$) 사이를 계속해서 왕복합니다. 따라서 에너지가 감쇠하지 않고 일정한 진폭을 유지하며 흐르는 불변의 진동전류가 발생합니다.
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80. 다음과 같은 전류의 초기값 i(0+)은?

  1. 6
  2. 2
  3. 1
  4. 0
(정답률: 43%)
  • 라플라스 변환된 함수에서 초기값 정리를 이용하면 $s$가 무한대로 갈 때의 극한값으로 초기값을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $i(0^{+}) = \lim_{s \to \infty} s I(s)$
    ② [숫자 대입] $i(0^{+}) = \lim_{s \to \infty} s \times \frac{12}{2s(s+6)} = \lim_{s \to \infty} \frac{12}{2(s+6)}$
    ③ [최종 결과] $i(0^{+}) = 0$
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5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준

81. 고압 가공전선로의 지지물에 시설하는 통신선 또는 이에 직접 접속하는 가공통신선을 횡단보도교의 위에 시설하는 경우, 그 노면상 최소 몇 [m] 이상의 높이로 시설하면 되는가?

  1. 3.5
  2. 4
  3. 4.5
  4. 5
(정답률: 57%)
  • 가공통신선의 높이 규정에 따라, 고압 가공전선로의 지지물에 시설하는 통신선이나 이에 직접 접속하는 가공통신선을 횡단보도교 위에 시설할 경우 노면상 $3.5\text{m}$이상의 높이를 확보해야 합니다.

    오답 노트
    횡단보도교 위 시설: $5\text{m}$이상
    특고압 전선로 지지물 및 광섬유케이블: $4\text{m}$이상
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82. 직류식 전기철도에서 배류선의 상승 부분 중 지표상 몇 [m] 미만의 부분에 대하여는 절연전선, 캡타이어 케이블 또는 케이블을 사용하고 사람이 접촉할 우려가 없도록 시설하여야 하는가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1.5
  2. 2.0
  3. 2.5
  4. 3.0
(정답률: 34%)
  • 직류식 전기철도의 배류선 시설 기준에 관한 문제입니다.
    배류선의 상승 부분 중 지표상 $2.5\text{m}$ 미만의 부분은 사람이 접촉하거나 손상을 입을 우려가 없도록 절연전선, 캡타이어 케이블 또는 케이블을 사용해야 합니다.
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83. 사용전압이 380[V]인 옥내배선을 애자사용공사로 시설할 때 전선과 조영재사이의 이격거리는 몇 [cm] 이상이어야 하는가?

  1. 2
  2. 2.5
  3. 4.5
  4. 6
(정답률: 47%)
  • 애자사용공사 시 전선과 조영재 사이의 이격거리는 사용전압에 따라 결정됩니다. $380\text{V}$는 $400\text{V}$ 미만에 해당하므로 최소 이격거리는 $2.5\text{cm}$이상이어야 합니다.
    ① [기본 공식]
    $V < 400\text{V} \rightarrow 2.5\text{cm} \text{ 이상}$
    ② [숫자 대입]
    $380\text{V} < 400\text{V} \rightarrow 2.5\text{cm} \text{ 이상}$
    ③ [최종 결과]
    $2.5\text{cm}$
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84. 발전기의 용량에 관계없이 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치를 시설하여야 하는 경우는?

  1. 베어링의 과열
  2. 과전류 인입
  3. 압유 제어장치의 전원전압
  4. 발전기 내부고장
(정답률: 49%)
  • 발전기 보호를 위해 과전류나 과전압이 발생한 경우, 발전기의 용량과 관계없이 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치를 반드시 시설해야 합니다.
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85. 금속관 공사에 의한 저압 옥내배선 시설에 대한 설명으로 잘못 된 것은?

  1. 인입용 비닐절연전선을 사용했다.
  2. 옥외용 비닐절연전선을 사용했다.
  3. 짧고 가는 금속관에 연선을 사용했다.
  4. 단면적 10[mm2] 이하의 단선을 사용했다.
(정답률: 64%)
  • 금속관공사의 시설 조건에 따라 전선은 절연전선을 사용해야 하지만, 옥외용 비닐전선은 제외됩니다. 따라서 옥외용 비닐절연전선을 사용했다는 설명은 틀린 것입니다.
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86. 제1종 특고압 보안공사 전선로의 지지물로 사용하지 않는 것은?

  1. A종 철근 콘크리트주
  2. B종 철근 콘크리트주
  3. 철탑
  4. B종 철주
(정답률: 60%)
  • 제1종 특고압 보안공사에서 전선로의 지지물로는 B종 철주, B종 철근 콘크리트주 또는 철탑만을 사용해야 합니다.

    오답 노트
    A종 철근 콘크리트주: 제1종 보안공사 지지물 기준에 부합하지 않음
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87. 태양전지 발전소에 시설하는 태양전지 모듈, 전선 및 개폐기의 시설에 대한 설명으로 잘못된 것은?

  1. 태양전지 모듈에 접속하는 부하측 전로에는 개폐기를 시설할 것
  2. 옥측에 시설하는 경우 금속관공사, 합성수지관공사, 애자사용공사로 배선할 것
  3. 태양전지 모듈을 병렬로 접속하는 전로에 과전류차단기를 시설할 것
  4. 전선은 공칭단면적 2.5[mm2] 이상의 연동선을 사용할 것
(정답률: 57%)
  • 태양전지 모듈의 옥내 및 옥외 배선 시에는 합성수지관공사, 금속관공사, 케이블공사, 가요전선관 공사를 적용해야 합니다. 따라서 옥측에 시설할 때 애자사용공사로 배선한다는 설명은 잘못되었습니다.
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88. 터널 내에 교류 220[V]의 애자사용공사를 시설하려 한다. 노면으로부터 몇 [m] 이상의 높이에 전선을 시설해야 하는가?

  1. 2
  2. 2.5
  3. 3
  4. 4
(정답률: 56%)
  • 터널 내 전선로 시설 시 노면 또는 레일면으로부터의 높이 기준을 적용합니다.
    교류 $220\text{V}$는 저압에 해당하므로, 저압 전선로의 시설 기준인 $2.5\text{m}$이상 높이에 시설해야 합니다.
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89. 중성선 다중접지식의 것으로서 전로에 지락이 생겼을 때 2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가 되어 있는 22.9[kV] 특고압 가공전선과 다른 특고압 가공전선과 접근하는 경우 이격거리는 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가? 단, 양쪽이 나전선인 경우이다.

  1. 0.5
  2. 1.0
  3. 1.5
  4. 2.0
(정답률: 46%)
  • 25 kV 이하인 특고압 가공전선로가 서로 접근하는 경우, 전선의 종류에 따른 이격거리를 적용합니다.
    나전선인 경우에는 $1.5\text{m}$이상으로 시설해야 합니다.

    오답 노트
    특고압 절연전선: $1.0\text{m}$이상
    케이블: $0.5\text{m}$이상
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90. 다음 중 지중전선로의 전선으로 사용되는 것은?

  1. 절연전선
  2. 강심알루미늄선
  3. 나경동선
  4. 케이블
(정답률: 67%)
  • 한국전기설비규정(KEC)에 따라 지중 전선로는 전선에 케이블을 사용해야 하며, 시설 방식은 관로식, 암거식 또는 직접 매설식으로 하여야 합니다.
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91. 수소냉각식 발전기안의 수소 순도가 몇 [%] 이하로 저하한 경우에 이를 경보하는 장치를 시설해야 하는가?

  1. 65
  2. 75
  3. 85
  4. 95
(정답률: 73%)
  • 전기설비 판단기준 제51조에 따라, 수소냉각식 발전기 또는 조상기 내부의 수소 순도가 $85\%$이하로 저하될 경우 이를 알리는 경보 장치를 반드시 시설해야 합니다.
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92. 백열전등 및 방전등에 전기를 공급하는 옥내전로의 대지전압 제한값은 몇 [V] 이하인가?

  1. 100
  2. 110
  3. 220
  4. 300
(정답률: 75%)
  • 백열전등 및 방전등에 전기를 공급하는 옥내전로의 대지전압은 $300\text{V}$이하로 제한됩니다.

    오답 노트
    축전지 설비의 경우 대지전압 $600\text{V}$이하를 적용합니다.
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93. 특고압 가공전선로를 제2종 특고압 보안공사에 의하여 시설할 수 있는 경우는?

  1. 특고압 가공전선이 가공 약전류전선 등과 제1차 접근상태로 시설되는 경우
  2. 특고압 가공전선이 가공 약전류전선의 위쪽에서 교차하여 시설되는 경우
  3. 특고압 가공전선이 도로 등과 제1차 접근상태로 시설되는 경우
  4. 특고압 가공전선이 철도 등과 제1차 접근상태로 시설되는 경우
(정답률: 50%)
  • 특고압 가공전선이 가공 약전류전선의 위쪽에서 교차하여 시설되는 경우에는 제2종 특고압 보안공사를 적용할 수 있습니다.
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94. 관, 암거, 기타 지중전선을 넣는 방호장치의 금속제 부분 및 지중전선의 피복으로 사용하는 금속체에는 제 몇 종 접지공사를 하여야 하는가? (단, 금속제 부분에는 케이블을 지지하는 금구류를 제외한다.)(관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다. 자세한 내용은 해설을 참고하세요.)

  1. 제1종 접지공사
  2. 제2종 접지공사
  3. 제3종 접지공사
  4. 특별 제3종 접지공사
(정답률: 69%)
  • 관, 암거 및 지중전선 피복용 금속체에는 제3종 접지공사를 적용합니다.

    오답 노트
    KEC 규정 개정으로 종별 접지 제도는 폐지되었으나, 기존 문제 기준으로는 제3종 접지공사가 정답입니다.
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95. 길이 16[m], 설계하중 8.2[kN]의 철근콘크리트주를 지반이 튼튼한 곳에 시설하는 경우 지지물 기초의 안전율과 무관하려면 땅에 묻는 깊이를 몇 [m] 이상으로 하여야 하는가?

  1. 2.0
  2. 2.5
  3. 2.8
  4. 3.2
(정답률: 59%)
  • 철근콘크리트주의 매설 깊이는 설계하중에 따라 결정됩니다. 설계하중이 $8.2\text{kN}$인 경우, $6.8\text{kN}$ 초과 $9.8\text{kN}$이하 범위에 해당하여 매설 깊이는 $2.8\text{m}$이상이어야 합니다.
    ① [기본 공식]
    $ \text{설계하중 } 6.8\text{kN} < H \le 9.8\text{kN} \rightarrow \text{매설깊이 } 2.8\text{m} $
    ② [숫자 대입]
    $ 8.2\text{kN} \rightarrow 2.8\text{m} $
    ③ [최종 결과]
    $ L = 2.8 $
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96. 사용전압 480[V]인 저압 옥내배선으로 절연전선을 애자사용공사에 의해서 점검할 수 있는 은폐장소에 시설하는 경우, 전선 상호간의 간격은 몇 [cm] 이상이어야 하는가?

  1. 6
  2. 20
  3. 40
  4. 60
(정답률: 40%)
  • 애자 사용공사 시 절연전선을 사용하는 경우, 전선 상호 간의 간격은 $6\text{cm}$이상으로 유지해야 합니다.
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97. 전선 기타의 가섭선 주위에 두께 6[㎜], 비중 0.9의 빙설이 부착된 상태에서 수직투영 면적 1[m2]당 다도체를 구성하는 전선의 을종 풍압하중은 몇 [Pa]을 적용하는가?

  1. 333
  2. 38
  3. 60
  4. 68
(정답률: 59%)
  • 빙설이 부착된 전선의 풍압하중 계산 문제입니다. 주어진 조건(두께 $6\text{mm}$, 비중 $0.9$)에 따라 수직투영면적당 하중을 산출하며, 다도체 구성 전선의 을종 풍압하중 기준을 적용합니다.
    ① [기본 공식] 을종 풍압하중 기준 적용
    ② [숫자 대입] 다도체 풍압하중 계산 과정 적용
    ③ [최종 결과] $333 \text{ Pa}$
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98. 154[kV] 변전소의 울타리, 담 등의 높이와 울타리, 담 등으로부터 충전부분까지의 거리의 합계는 몇 [m] 이상이어야 하는가?

  1. 4.5
  2. 5
  3. 6
  4. 6.2
(정답률: 60%)
  • 변전소 울타리 높이와 충전부분까지 거리의 합계 기준을 묻는 문제입니다.
    사용전압에 따른 기준은 다음과 같습니다.
    1. $35\text{kV}$이하: $5\text{m}$이상
    2. $35\text{kV}$ 초과 $160\text{kV}$이하: $6\text{m}$이상
    3. $160\text{kV}$ 초과: $6\text{m} + (\text{단수} \times 0.12\text{m})$
    본 문제는 $154\text{kV}$이므로 $35\text{kV}$ 초과 $160\text{kV}$이하 범위에 해당하여 $6\text{m}$이상이 정답입니다.
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99. 수용장소의 인입구에 있어서 저압 전로의 중성선에 시설하는 접지선의 최소 굵기[mm2]는?

  1. 10
  2. 16
  3. 25
  4. 35
(정답률: 51%)
  • 저압 전로 중성선 접지선의 최소 굵기 기준을 묻는 문제입니다.
    규정에 따라 저압 전로의 중성선에 시설하는 접지선의 최소 굵기는 $16\text{mm}^2$이상의 연동선을 사용해야 합니다.
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100. 고압 가공전선과 가공 약전류전선을 동일 지지물에 시설하는 경우에 전선 상호간의 최소 이격거리는 일반적으로 몇 [m] 이상이어야 하는가? (단, 고압 가공전선은 절연전선이라고 한다.)

  1. 0.75
  2. 1.0
  3. 1.2
  4. 1.5
(정답률: 26%)
  • 고압 가공전선과 가공약전류전선을 동일 지지물에 시설할 때, 전선 상호 간의 최소 이격거리는 규정에 따라 고압의 경우 $1.5\text{m}$이상을 유지해야 합니다.

    오답 노트
    저압 가공전선의 경우: $75\text{cm}$이상
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