전기기능장 필기 기출문제복원 (2018-03-31)

전기기능장 2018-03-31 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전기기능장 2018-03-31 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전기기능장
(2018-03-31 기출문제)

목록

1과목: 임의구분

1. 유도성 부하에 단상 100V의 전압을 가하면 30A의 전류가 흐르고 1.8kW의 전력을 소비한다고 한다. 이 유도성 부하와 병렬로 콘덴서를 접속하여 회로의 합성역률을 100%로 하기 위한 용량성 리액턴스는 약 몇 Ω이면 되는가?

  1. 2.32
  2. 3.24
  3. 4.17
  4. 5.28
(정답률: 46%)
  • 역률을 100%로 만들기 위해서는 유도성 부하의 지상 무효전력을 상쇄할 만큼의 진상 무효전력을 콘덴서가 공급해야 합니다.
    ① [기본 공식] $Q_C = \frac{V^2}{X_C}$
    ② [숫자 대입] $2400 = \frac{100^2}{X_C}$
    ③ [최종 결과] $X_C = 4.17\Omega$
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2. 그림과 같은 병렬회로에서 저항 r=3Ω, 유도 리액턴스 X=4Ω이다. 이 회로 a-b간의 역률은?

  1. 0.8
  2. 0.6
  3. 0.5
  4. 0.4
(정답률: 44%)
  • 병렬 R-L 회로에서 역률은 전체 임피던스에 대한 저항의 비율이 아니라, 전압이 일정할 때 각 소자에 흐르는 전류의 합으로 결정됩니다. 병렬 회로의 역률 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\text{PF} = \frac{X}{\sqrt{X^2 + r^2}}$
    ② [숫자 대입] $\text{PF} = \frac{4}{\sqrt{4^2 + 3^2}}$
    ③ [최종 결과] $\text{PF} = 0.8$
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3. 그림과 같은 RLC 병렬 공진회로에 관한 설명 중 옳지 않은 것은? (단, Q는 전류확대율이다.)

  1. R이 작을수록 Q가 커진다.
  2. 공진 시 입력 어드미턴스는 매우 작아진다.
  3. 공진 주파수 이하에서의 입력 전류는 전압보다 위상이 뒤진다.
  4. 공진 시 L 또는 C를 흐르는 전류는 입력 전류 크기의 Q배가 된다.
(정답률: 49%)
  • RLC 병렬 공진회로에서 전류확대율 $Q$는 저항 $R$에 반비례하는 관계를 가집니다. 따라서 $R$이 작을수록 $Q$가 커지는 것이 아니라 작아지게 됩니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{1}{R \sqrt{LC}}$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{1}{R \sqrt{LC}}$
    ③ [최종 결과] $Q \propto \frac{1}{R}$

    오답 노트
    공진 시 입력 어드미턴스는 매우 작아진다: 병렬 공진 시 임피던스는 최대가 되므로 어드미턴스는 최소가 됨
    공진 주파수 이하에서 입력 전류 위상: 유도성 회로처럼 동작하여 전압보다 위상이 뒤짐
    L 또는 C 전류: 공진 시 내부 순환 전류가 발생하여 입력 전류의 $Q$배가 됨
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4. 환상 솔레노이드의 원환 중심선의 반지름 a=50mm, 권수 N=1000회이고, 여기에 20mA의 전류가 흐를 때, 중심선의 자계의 세기는 약 몇 AT/m인가?

  1. 52.2
  2. 63.7
  3. 72.5
  4. 85.6
(정답률: 50%)
  • 환상 솔레노이드 중심선의 자계 세기는 권수, 전류, 반지름의 관계식으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{N \cdot I}{2 \cdot \pi \cdot r}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{1000 \cdot 0.02}{2 \cdot \pi \cdot 0.05}$
    ③ [최종 결과] $H = 63.7$
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5. 그림의 회로에서 5Ω의 저항에 흐르는 전류 (A)는? (단, 각각의 전원은 이상적인 것으로 본다.)

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 55%)
  • 중첩의 원리를 이용하여 각 전원이 $5\Omega$ 저항에 공급하는 전류의 합을 구합니다.
    전압원 $10\text{V}$에 의해 흐르는 전류는 $10\text{V} / 5\Omega = 2\text{A}$가 아니라, 회로 구성상 전압원과 전류원이 병렬로 연결되어 있어 $5\Omega$ 저항에 흐르는 총 전류는 각 전류원의 합과 전압원에 의한 전류의 합으로 계산됩니다. 기존 해설의 논리에 따라 $5\text{A}$와 $10\text{A}$의 전류원이 모두 $5\Omega$ 저항 방향으로 흐르므로 두 전류의 합을 구합니다.
    ① [기본 공식] $I = I_{1} + I_{2}$
    ② [숫자 대입] $I = 5 + 10$
    ③ [최종 결과] $I = 15$
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6. 순서회로 설계의 기본인 JK-FF 진리표에서 현재 상태의 출력 Qn 이 “0”이고, 다음 상태의 출력 Qn+1 이 “1”일 때 필요입력 J 및 K의 값 은? (단, x는 “0” 또는 “1”이다.)

  1. J = 0, K = 0
  2. J = 0, K = 1
  3. J = 0, K = x
  4. J = 1, K = x
(정답률: 48%)
  • JK-FF에서 현재 상태 $Q_{n} = 0$일 때 다음 상태 $Q_{n+1} = 1$이 되려면, 출력을 1로 만드는 Set 상태($J=1, K=0$)이거나 현재 상태를 반전시키는 Toggle 상태($J=1, K=1$)여야 합니다.
    두 경우 모두 $J=1$이어야 하며, $K$값은 0 또는 1 상관없으므로 $x$(Don't Care)가 됩니다.
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7. 그림과 같은 v=sinωt V인 정현파 교류전압의 반파 정류파에서 사선부분의 평균값은 약 몇 V 인가?

  1. 51.69
  2. 37.25
  3. 27.17
  4. 16.23
(정답률: 42%)
  • 정현파 전압의 평균값은 적분 구간 $\frac{\pi}{4}$부터 $\pi$까지의 면적을 주기로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{dc} = \frac{V_{m}}{2\pi} \times (1 + \cos \theta)$
    ② [숫자 대입] $V_{dc} = \frac{100}{2\pi} \times (1 + \cos 45^{\circ})$
    ③ [최종 결과] $V_{dc} = 27.17$
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8. 콘덴서 용량이 C1, C2인 2개를 병렬로 연결했을 때 합성용량은?

  1. C1+C2
  2. C1C2
(정답률: 61%)
  • 콘덴서를 병렬로 연결하면 전체 용량은 각 콘덴서 용량의 합과 같습니다.
    따라서 합성용량은 $C_{1} + C_{2}$가 됩니다.
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9. 이상 변압기를 포함하는 그림과 같은 회로의 4단자 정수 는?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 47%)
  • 이상 변압기가 포함된 회로의 4단자 정수는 직렬 임피던스 $Z$와 변압기 권수비 $1:n$의 결합으로 결정됩니다.
    먼저 직렬 임피던스 $Z$에 의한 4단자 정수는 $\begin{bmatrix} 1 & Z \\ 0 & 1 \end{bmatrix}$이며, 권수비가 $1:n$인 이상 변압기의 4단자 정수는 $\begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1/n \end{bmatrix}$ (입력측 기준) 또는 출력측으로 환산 시 $\begin{bmatrix} n & 0 \\ 0 & 1/n \end{bmatrix}$ 형태가 아닌, 일반적인 전송 행렬 곱으로 계산합니다.
    전체 회로의 4단자 정수는 두 행렬의 곱으로 나타낼 수 있으며, 최종적으로 다음과 같은 결과가 도출됩니다.
    $$\begin{bmatrix} A & B \\ C & D \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & Z \\ 0 & 1 \end{bmatrix} \begin{bmatrix} 1 & 0 \\ 0 & 1/n \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} 1 & Z/n \\ 0 & 1/n \end{bmatrix}$$
    하지만 제시된 정답 에서는 $A=1/n$, $B=nZ$, $D=n$으로 표기되어 있으며, 이는 변압기의 기준 방향이나 정의에 따라 상이할 수 있으나 공식 정답에 따라 가 정답으로 처리됩니다.
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10. 다음 그림에서 코일에 인가되는 전압의 크기 VL은 몇 V 인가?

(정답률: 54%)
  • 인덕터(코일)에 흐르는 전류가 시간에 따라 변할 때 발생하는 전압을 구하는 공식과 미분을 이용합니다.
    전류 $i(t) = 12\sin(\frac{\pi}{6}t)$를 시간에 대해 미분하면 $\frac{di}{dt} = 12 \times \frac{\pi}{6} \cos(\frac{\pi}{6}t) = 2\pi \cos(\frac{\pi}{6}t)$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $V_L = L \frac{di}{dt}$
    ② [숫자 대입] $V_L = 3 \times 2\pi \cos(\frac{\pi}{6}t)$
    ③ [최종 결과] $V_L = 6\pi \cos(\frac{\pi}{6}t)$
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11. 회로에 접속된 콘덴서(C)와 코일(L)에서 실제적으로 급격하게 변할 수 없는 것은?

  1. 코일(L): 전압, 콘덴서(C) : 전류
  2. 코일(L): 전류, 콘덴서(C) : 전압
  3. 코일(L), 콘덴서(C) : 전류
  4. 코일(L), 콘덴서(C) : 전압
(정답률: 54%)
  • 에너지 저장 소자의 특성상 물리적인 제약으로 인해 급격한 변화가 불가능한 요소가 있습니다.
    코일(L)은 전류가 변할 때 역기전력이 발생하여 전류의 급격한 변화를 방해하며, 콘덴서(C)는 전하가 충전되는 시간이 필요하므로 전압의 급격한 변화가 불가능합니다.
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12. 많은 입력선 중에 필요한 데이터를 선택하여 단일 출력선으로 연결시켜 주는 회로는?

  1. 인코드
  2. 디코드
  3. 멀티플렉서
  4. 디멀티플렉서
(정답률: 54%)
  • 여러 개의 입력 데이터 중 하나를 선택하여 단일 출력선으로 내보내는 회로는 멀티플렉서입니다.

    오답 노트
    인코드: 데이터를 다른 코드로 변환
    디코드: 인코드된 데이터를 원래대로 변환
    디멀티플렉서: 하나의 입력을 여러 출력으로 분할
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13. 전계내의 임의의 한 점에 단위 전하 +1C을 놓았을 때 이에 작용하는 힘을 무엇이라 하는가?

  1. 전위
  2. 전위차
  3. 전속밀도
  4. 전계의 세기
(정답률: 56%)
  • 전계의 세기는 전계 내의 임의의 한 점에 단위 전하 $+1\text{C}$을 놓았을 때 그 전하가 받는 힘의 크기와 방향을 나타내는 벡터량입니다.

    오답 노트
    전위: 기준점으로부터 특정 점까지 전하를 옮기는 데 필요한 일의 양입니다.
    전위차: 두 지점 사이의 전위 값의 차이입니다.
    전속밀도: 단위 면적당 통과하는 전속의 양입니다.
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14. 유도 기전력에 관한 렌츠의 법칙을 맞게 설명한 것은?

  1. 유도 기전력의 크기는 자기장의 방향과 전류의 방향에 의하여 결정된다.
  2. 유도 기전력은 자속의 변화를 방해하려는 방향으로 발생한다.
  3. 유도 기전력의 크기는 코일을 지나는 자속의 매초 변화량과 코일의 권수에 비례한다.
  4. 유도 기전력은 자속의 변화를 방해하려는 역방향으로 발생한다.
(정답률: 52%)
  • 렌츠의 법칙은 전자기 유도 현상에서 유도 기전력이 자속의 변화를 방해하려는 방향으로 발생한다는 원리를 설명하는 법칙입니다.

    오답 노트
    유도 기전력의 크기는 자기장의 방향과 전류의 방향에 의하여 결정된다: 크기는 자속의 시간적 변화율에 결정됩니다.
    유도 기전력의 크기는 코일을 지나는 자속의 매초 변화량과 코일의 권수에 비례한다: 이는 패러데이의 전자기 유도 법칙에 대한 설명입니다.
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15. C1=1㎌, C2=2㎌, C3=3㎌인 3개의 콘덴서를 직렬로 접속하여 500V의 전압을 가할 때 C1의 양단에 걸리는 전압은 약 몇 V인가?

  1. 91
  2. 136
  3. 272
  4. 327
(정답률: 51%)
  • 콘덴서의 직렬 연결에서는 모든 콘덴서에 동일한 전하량 $Q$가 쌓이며, 전체 합성 정전용량을 먼저 구한 뒤 전하량을 통해 개별 전압을 계산합니다.
    ① [합성 정전용량 공식] $C = \frac{1}{\frac{1}{C_{1}} + \frac{1}{C_{2}} + \frac{1}{C_{3}}}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{1}{\frac{1}{1} + \frac{1}{2} + \frac{1}{3}} = 0.545$ $\mu\text{F}$
    ③ [전하량 계산] $Q = C \times V = 0.545 \times 500 = 272.5$ $\mu\text{C}$
    ④ [C1 전압 계산] $V_{1} = \frac{Q}{C_{1}} = \frac{272.5}{1} = 272.5$ $\text{V}$
    따라서 $C_{1}$의 양단에 걸리는 전압은 약 $272\text{V}$입니다.
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16. 카르노도에서 간략화 된 논리함수를 구하면?

(정답률: 43%)
  • 카르노 맵에서 1이 표시된 영역을 가장 크게 묶어 간략화합니다.
    1. 가로로 긴 직사각형 영역을 묶으면 $\overline{C}$가 됩니다.
    2. 세로로 긴 직사각형 영역을 묶으면 $\overline{A}$가 됩니다.
    3. 네 귀퉁이의 인접한 4개 사각형을 묶으면 $\overline{B}\overline{D}$가 됩니다.
    따라서 최종 간략화된 논리함수는 $\overline{A} + \overline{C} + \overline{B}\overline{D}$이며, 이는 와 같습니다.
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17. 자기인덕턴스가 50mH인 코일에 흐르는 전류가 0.01초 사이에 5A에서 3A로 감소하였다. 이 코일에 유기되는 기전력은 몇 V인가?

  1. 10
  2. 15
  3. 20
  4. 25
(정답률: 41%)
  • 코일에 흐르는 전류가 변화할 때 발생하는 유기 기전력은 자기인덕턴스와 전류의 시간당 변화율의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $V = L \times \frac{\Delta I}{\Delta t}$
    ② [숫자 대입] $V = 50 \times 10^{-3} \times \frac{5 - 3}{0.01}$
    ③ [최종 결과] $V = 10$
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18. 101101에 대한 2의 보수는?

  1. 010001
  2. 010011
  3. 101110
  4. 010010
(정답률: 53%)
  • 2의 보수는 해당 이진수의 1의 보수(0과 1을 반전)를 구한 뒤, 그 결과에 1을 더하여 계산합니다.
    1. 1의 보수: $101101$ $\rightarrow$ $010010$
    2. 2의 보수: $010010 + 1 = 010011$

    오답 노트
    010001, 010010: 1의 보수 단계에 머물렀거나 계산 오류가 발생한 경우입니다.
    101110: 1의 보수와 2의 보수의 개념을 혼동한 경우입니다.
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19. 동일 정격의 다이오드를 병렬로 연결하여 사용하면?

  1. 역전압을 크게 할 수 있다.
  2. 순방향 전류를 증가시킬 수 있다.
  3. 절연효과를 향상시킬 수 있다.
  4. 필터 회로가 불필요하게 된다.
(정답률: 59%)
  • 동일 정격의 다이오드를 병렬로 연결하면 전류가 흐를 수 있는 경로가 다이오드의 개수만큼 늘어나기 때문에 전체적인 순방향 전류를 증가시킬 수 있습니다.

    오답 노트
    역전압을 크게 할 수 있다: 각 다이오드의 역방향 특성은 그대로 유지되어 변화가 없습니다.
    절연효과를 향상시킬 수 있다: 병렬 연결은 절연 성능과 무관합니다.
    필터 회로가 불필요하게 된다: 다이오드 연결 방식이 필터 회로의 필요 여부를 결정하지 않습니다.
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20. 아래 그림의 3상 인버터 회로에서 온(On)되어 있는 스위치들이 S1, S6, S2오프(Off)되어 있는 스위치들이 S3, S5, S4라면 전원의 중성점 g와 부하의 중성점 N이 연결되어 있는 경우 부하의 각 상에 공급되는 전압은?

(정답률: 50%)
  • 스위치의 온/오프 상태에 따라 부하의 각 상(A, B, C)이 전원의 어느 전위($V_{dc}/2$ 또는 $-V_{dc}/2$)에 연결되는지 분석합니다.
    S1(On) $\rightarrow$ A점은 $+V_{dc}/2$에 연결 $\rightarrow$ $V_{AN} = V_{dc}/2$
    S6(On) $\rightarrow$ B점은 $-V_{dc}/2$에 연결 $\rightarrow$ $V_{BN} = -V_{dc}/2$
    S2(On) $\rightarrow$ C점은 $-V_{dc}/2$에 연결 $\rightarrow$ $V_{CN} = -V_{dc}/2$
    따라서 정답은 입니다.
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2과목: 임의구분

21. 변압기의 등가회로 작성에 필요 없는 것은?

  1. 단락시험
  2. 반환부하법
  3. 무부하시험
  4. 저항측정시험
(정답률: 48%)
  • 변압기의 등가회로를 작성하기 위해서는 권선 저항, 누설 리액턴스, 무부하 전류 등의 파라미터가 필요합니다.
    반환부하법은 변압기의 온도 상승을 측정하기 위한 시험법으로, 등가회로 정수 산출과는 무관합니다.

    오답 노트
    단락시험: 누설 리액턴스 산출에 필요함
    무부하시험: 무부하 전류 및 철손 산출에 필요함
    저항측정시험: 권선 저항 산출에 필요함
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22. 출력 3kW, 회전수 1500rpm,인 전동기의 토크는 약 몇 kg·m 인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 5
  4. 15
(정답률: 46%)
  • 전동기의 출력과 회전수를 이용하여 토크를 구하는 공식입니다. 단위가 $kg\cdot m$이므로 중력가속도를 고려한 환산 계수를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $T = 0.975 \times \frac{P}{N}$
    ② [숫자 대입] $T = 0.975 \times \frac{3000}{1500}$
    ③ [최종 결과] $T = 1.95 \approx 2\text{ kg\cdot m}$
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23. 150kVA의 전부하 동손이 2kW, 철손이 1kW일 때 이 변압기의 최대효율은 전부하의 몇 % 일 때 인가?

  1. 50
  2. 63
  3. 70.7
  4. 141.4
(정답률: 51%)
  • 변압기의 최대 효율은 가변손인 동손과 고정손인 철손이 같을 때 발생합니다. 부하율 $m$에 따른 동손은 전부하 동손에 $m^2$을 곱한 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $m = \sqrt{\frac{P_{i}}{P_{cu}}}$
    ② [숫자 대입] $m = \sqrt{\frac{1}{2}}$
    ③ [최종 결과] $m = 0.707 = 70.7\%$
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24. 전압 스너버(snubber) 회로에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 저항(R)과 캐패시터(C)로 구성된다.
  2. 전력용 반도체 소자와 병렬로 접속된다.
  3. 전력용 반도체 소자의 보호회로로 사용된다.
  4. 전력용 반도체 소자의 전류상승률(di/dt)을 저감하기 위한 것이다.
(정답률: 50%)
  • 전압 스너버 회로는 전력용 반도체 소자가 오프될 때 발생하는 급격한 전압 상승률($dv/dt$)을 억제하여 소자를 보호하는 회로입니다.
    전류상승률($di/dt$)을 저감하기 위한 회로는 전압 스너버가 아니라 전류 스너버(인덕터 사용)의 역할입니다.

    오답 노트
    저항(R)과 캐패시터(C)로 구성: 전압 스너버의 기본 구성 요소임
    전력용 반도체 소자와 병렬로 접속: 전압 스파이크를 흡수하기 위한 접속 방식임
    전력용 반도체 소자의 보호회로로 사용: 과전압으로부터 소자를 보호하는 목적임
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25. 직류 복권전동기 중에서 무부하 속도와 전부하 속도가 같도록 만들어진 것은?

  1. 과복권
  2. 부족복권
  3. 평복권
  4. 차동복권
(정답률: 60%)
  • 평복권 전동기는 자기장의 강도가 일정하게 유지되도록 설계되어, 부하의 변화와 관계없이 무부하 속도와 전부하 속도가 동일하게 유지되는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    과복권: 무부하 속도가 높고 전부하 속도가 낮음
    부족복권: 무부하 속도가 낮고 전부하 속도가 높음
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26. 동기발전기를 병렬 운전할 때 동기검정기(synchro scope)를 사용하여 측정이 가능한 것은?

  1. 기전력의 크기
  2. 기전력의 파형
  3. 기전력의 진폭
  4. 기전력의 위상
(정답률: 51%)
  • 동기검정기(synchro scope)는 병렬 운전 시 두 전원 사이의 기전력 위상차를 직접적으로 측정하여 동기 여부를 판단하는 장치입니다.
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27. 정격출력 P[kW], 역률 0.8, 효율 0.82로 운전하는 3상 유도전동기에 V결선 변압기로 전원을 공급할 때 변압기 1대의 최소 용량은 몇 kVA인가?

(정답률: 47%)
  • V결선 변압기 2대로 3상 전원을 공급할 때, 변압기 1대의 최소 용량은 전동기의 정격출력을 역률, 효율 및 V결선 이용률($\sqrt{3}$)로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{1} = \frac{P}{cos\theta \times \eta \times \sqrt{3}}$
    ② [숫자 대입] $P_{1} = \frac{P}{0.8 \times 0.82 \times \sqrt{3}}$
    ③ [최종 결과]
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28. 기동 토크가 큰 특성을 가지는 전동기는?

  1. 직류 분권전동기
  2. 직류 직권전동기
  3. 3상 농형 유도전동기
  4. 3상 동기전동기
(정답률: 56%)
  • 직류 직권전동기는 구조적으로 강력한 기동 토크를 제공하여 높은 부하를 시작하는 데 매우 유리하며, 저속에서도 높은 토크를 유지하는 특성이 있습니다.
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29. 변류기의 오차를 경감시키는 방법은?

  1. 암페어 턴을 감소시킨다.
  2. 철심의 단면적을 크게 한다.
  3. 도자율이 작은 철심을 사용한다.
  4. 평균 자로의 길이를 길게 한다.
(정답률: 53%)
  • 철심의 단면적을 크게 하면 철심의 자기 포화가 감소하여 변류기의 정확도가 향상되고 오차가 경감됩니다.

    오답 노트
    암페어 턴 감소, 도자율이 작은 철심 사용, 평균 자로 길이 연장은 모두 오차를 증가시키는 요인입니다.
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30. 서보(servo) 전동기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 회전자의 직경이 크다.
  2. 교류용과 직류용이 있다.
  3. 속응성이 높다.
  4. 기동·정지 및 정회전·역회전을 자주 반복할 수 있다.
(정답률: 52%)
  • 서보 전동기는 빠른 응답성(속응성)이 핵심입니다. 이를 위해 회전자의 관성을 최소화해야 하므로 일반적으로 회전자의 직경을 작게 설계합니다. 따라서 회전자의 직경이 크다는 설명은 옳지 않습니다.
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31. n차 고조파에 대하여 동기 발전기의 단절 계수는? (단, 단절권의 권선피치와 자극 간격과의 비를 β라 한다.)

(정답률: 39%)
  • 동기 발전기에서 단절권의 권선피치와 자극 간격의 비를 $\beta$라고 할 때, $n$차 고조파에 대한 단절 계수는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $k_p = \sin \frac{n\beta\pi}{2}$
    ② [숫자 대입] $k_p = \sin \frac{n\beta\pi}{2}$
    ③ [최종 결과] $k_p = \sin \frac{n\beta\pi}{2}$
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32. 아래 그림과 같은 반파 다이오드 정류기의 상용 입력전압이 vs=Vmsinθ라면 다이오드에 걸리는 최대 역전압(Peak Inverse Voltage)은 얼마인가?

  1. Vm/π
  2. Vm
  3. Vm/2
  4. Vm/√2
(정답률: 45%)
  • 반파 다이오드 정류기에서 다이오드에 역전압이 걸리는 구간에서는 전류가 흐르지 않습니다. 이때 저항 $R$에서의 전압 강하가 $0$이 되므로, 다이오드 양단에는 입력 전압의 최대치인 $V_m$이 그대로 걸리게 됩니다.
    ① [기본 공식] $PIV = V_m$
    ② [숫자 대입] $PIV = V_m$
    ③ [최종 결과] $PIV = V_m$
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33. 벅-부스트 컨버터(Buck-Boost Converter)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 벅-부스트 컨버터의 출력전압은 입력전압 보다 높을 수도 있고 낮을 수도 있다.
  2. 스위칭 주기(T)에 대한 스위치의 온(On) 시간(ton)의 비인 듀티비 D가 0.5보다 클 때 벅 컨버터와 같이 출력전압이 입력전압에 비해 낮아진다.
  3. 출력전압의 극성은 입력전압을 기준으로 했을 때 반대 극성으로 나타난다.
  4. 벅-부스트 컨버터의 입출력 전압비의 관계에 따르면 스위칭 주기(T)에 대한 스위치의 온(On)시간(ton)의 비인 듀티비 D가 0.5인 경우는 입력전압과 출력전압의 크기가 같게 된다.
(정답률: 37%)
  • 벅-부스트 컨버터는 입력 전압을 높이거나 낮출 수 있는 회로입니다. 듀티비 $D$가 $0.5$일 때 입력 전압과 출력 전압의 크기가 같으며, $D$가 $0.5$보다 작으면 강압(Buck) 동작을, $0.5$보다 크면 승압(Boost) 동작을 수행합니다. 따라서 듀티비 $D$가 $0.5$보다 클 때 출력 전압이 입력 전압에 비해 낮아진다는 설명은 틀린 것입니다.
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34. 60㎐의 전원에 접속된 4극, 3상 유도전동기의 슬립이 0.05일 때의 회전속도[rpm]는?

  1. 90
  2. 1710
  3. 1890
  4. 36000
(정답률: 55%)
  • 유도전동기의 실제 회전속도는 동기속도에 슬립을 적용하여 계산합니다.
    $$N = \frac{120 f (1 - s)}{P}$$
    $$N = \frac{120 \times 60 \times (1 - 0.05)}{4}$$
    $$N = 1710$$
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35. 포화하고 있지 않은 직류 발전기의 회전수가 1/2로 감소되었을 때 기전력을 전과 같은 값으로 하자면 여자를 속도 변화 전에 비하여 몇 배로 하여야 하는가?

  1. 1.5배
  2. 2배
  3. 3배
  4. 4배
(정답률: 51%)
  • 직류 발전기의 유기 기전력은 자속과 회전수에 비례합니다. 포화되지 않은 상태에서는 자속이 여자 전류에 비례하므로, 회전수가 $1/2$로 감소했을 때 기전력을 동일하게 유지하려면 자속(여자 전류)을 $2$배로 증가시켜야 합니다.
    $$E = K \Phi N$$
    $$E = K (2 \Phi) (\frac{1}{2} N)$$
    $$E = K \Phi N$$
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36. 3상 발전기의 전기자 권선에 Y결선을 채택하는 이유로 볼 수 없는 것은?

  1. 상전압이 낮기 때문에 코로나, 열화 등이 적다.
  2. 권선의 불균형 및 제3고조파 등에 의한 순환전류가 흐르지 않는다.
  3. 중성점 접지에 의한 이상 전압 방지의 대책이 쉽다.
  4. 발전기 출력을 더욱 증대할 수 있다.
(정답률: 54%)
  • 발전기의 출력은 전압과 전류의 곱으로 결정되며, 이는 결선 방식(Y 또는 $\Delta$)과 관계없이 동일합니다. 따라서 Y결선을 채택한다고 해서 출력이 증대되는 것은 아닙니다.

    오답 노트
    상전압이 낮기 때문에 코로나, 열화 등이 적다: Y결선의 장점입니다.
    권선의 불균형 및 제3고조파 등에 의한 순환전류가 흐르지 않는다: Y결선의 장점입니다.
    중성점 접지에 의한 이상 전압 방지의 대책이 쉽다: Y결선의 장점입니다.
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37. 전기설비가 고장이 나지 않은 상태에서 대지 또는 회로의 노출 도전성 부분에 흐르는 전류는?

  1. 접촉전류
  2. 누설전류
  3. 스트레스전류
  4. 계통의 도전성 전류
(정답률: 63%)
  • 모든 전기기기는 완전한 절연이 불가능하므로, 정상적인 상태에서도 절연체 등을 통해 미세하게 흐르는 전류가 발생하는데 이를 누설전류라고 합니다.
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38. 동기조상기에 유입되는 여자전류를 정격보다 적게 공급시켜 운전했을 때의 현상으로 옳은 것은? (문제 오류로 실제 시험에서는 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 콘덴서로 작용한다.
  2. 저항부하로 작용한다.
  3. 부하의 앞선 전류를 보상한다.
  4. 부하의 뒤진 전류를 보상한다.
(정답률: 51%)
  • 동기조상기는 계자 전류(여자전류)를 조절하여 진상 또는 지상 전류를 공급함으로써 역률을 개선하는 장치입니다. 부족여자(여자전류 감소) 상태로 운전하면 리액터(지상)로 작용하여 부하의 앞선 전류를 보상하게 됩니다.

    오답 노트
    콘덴서로 작용한다: 과여자(여자전류 증가) 시의 특성입니다.
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39. 다음은 풍압하중과 관련된 내용이다. ㉮, ㉯의 알맞은 내용으로 옳은 것은?

  1. ㉮ 갑종, ㉯ 갑종
  2. ㉮ 갑종, ㉯ 을종
  3. ㉮ 갑종, ㉯ 병종
  4. ㉮ 을종, ㉯ 병종
(정답률: 51%)
  • 풍압하중의 구분은 계절과 빙설의 유무에 따라 결정됩니다. 에서 고온 계절에는 갑종 풍압하중을 적용하며, 저온 계절 중 빙설이 적은 지방에서는 병종 풍압하중을 적용합니다.
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40. 저압 연접 인입선의 시설에 대한 기준으로 틀린 것은?

  1. 옥내를 통과하지 아니할 것
  2. 폭 5m를 초과하는 도로를 횡단하지 아니할 것
  3. 인입선에서 분기하는 점으로부터 100m를 초과하는 지역에 미치지 아니할 것
  4. 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우에는 노면상 5m를 초과하지 아니할 것
(정답률: 60%)
  • 저압 연접 인입선이 철도 또는 궤도를 횡단하는 경우에는 궤조면상 $6.5\text{m}$이상을 유지해야 합니다.
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3과목: 임의구분

41. 평균 구면광도 200cd의 전구 10개를 지름 10m인 원형의 방에 점등할 때 방의 평균조도는 약 몇 lx 인가? (단, 조명률은 0.5, 감광보상률은 1.5 이다.)

  1. 26.7
  2. 53.3
  3. 80.1
  4. 106.7
(정답률: 32%)
  • 평균 구면광도를 이용하여 광속을 구한 뒤, 조도 공식을 통해 방의 평균 조도를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{F \cdot U \cdot N}{A \cdot D}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{(4 \cdot \pi \cdot 200) \cdot 0.5 \cdot 10}{(\pi \cdot 5^{2}) \cdot 1.5}$
    ③ [최종 결과] $E = 106.7$
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42. 애자사용 공사에 의한 고압 옥내배선의 시설에 있어서 적당하지 않은 것은?

  1. 전선 상호간의 간격은 8cm 이상일 것
  2. 전선의 지지점 간의 거리는 6m 이하일 것
  3. 전선과 조영재와의 이격거리는 4㎝ 이상 일 것
  4. 전선이 조영재를 관통할 때에는 난연성 및 내수성이 있는 절연관에 넣을 것
(정답률: 48%)
  • 고압 옥내배선 애자사용 공사 시 전선과 조영재 사이의 이격거리는 $5\text{cm}$이상을 유지해야 합니다.

    오답 노트
    전선 상호 간격: $8\text{cm}$이상
    지지점 간 거리: $6\text{m}$이하
    조영재 관통 시: 난연성 및 내수성 절연관 사용
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43. 2종 가요전선관을 구부리는 경우 노출장소 또는 점검 가능한 은폐장소에서 관을 시설하고 제거하는 것이 부자유 하거나 또는 점검이 불가능한 경우는 곡률 반지름을 2종 가요전선관 안지름의 몇 배 이상으로 하여야 하는가?

  1. 3배
  2. 6배
  3. 8배
  4. 12배
(정답률: 56%)
  • 2종 가요전선관을 구부릴 때, 관을 시설하고 제거하는 것이 부자유하거나 점검이 불가능한 경우에는 곡률 반지름을 안지름의 6배 이상으로 해야 합니다.

    오답 노트
    제거가 자유로운 경우: 안지름의 3배
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44. 저압, 고압 및 특고압 수전의 3상 3선식 또 는 3상 4선식에서 불평형부하의 한도는 단상 접속부하로 계산하여 설비불평형률을 30% 이하로 하는 것을 원칙으로 한다. 다음 중 이 제한에 따르지 않아도 되는 경우가 아닌 것은?

  1. 저압 수전에서 전용변압기 등으로 수전하는 경우
  2. 고압 및 특고압 수전에서 100 kVA 이하의 단상부하인 경우
  3. 특고압 수전에서 100 kVA 이하의 단상 변압기 3대로 Δ결선하는 경우
  4. 고압 및 특고압 수전에서 단상 부하용량의 최대와 최소의 차가 100 kVA 이하인 경우
(정답률: 51%)
  • 설비불평형률 30% 이하 제한의 예외 사항 중, 단상 변압기 3대를 사용하여 결선할 때는 델타($\Delta$) 결선이 아니라 Y결선으로 하는 경우에만 제한을 따르지 않아도 됩니다.
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45. 소도체 2개로 된 복도체 방식 3상 3선식 송 전선로가 있다 소도체의 지름 2㎝, 간격 36㎝, 등가 선간거리가 120 ㎝인 경우에 복도체 1 km의 인덕턴스는 약 몇 mH/km 인가?

  1. 1.536
  2. 1.215
  3. 0.957
  4. 0.624
(정답률: 29%)
  • 복도체 방식의 인덕턴스는 도체 수와 등가 반지름을 고려하여 계산합니다.
    $$L_n = \frac{0.05}{n} + 0.4605 \log \frac{D}{r'}$$
    $$L_n = \frac{0.05}{2} + 0.4605 \log \frac{120}{\sqrt{1 \times 36}}$$
    $$L_n = 0.624$$
    결과는 $0.624 \text{ mH/km}$ 입니다.
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46. 과전류차단기로 시설하는 퓨즈 중 고압전로에 사용하는 포장 퓨즈는 정격전류의 몇 배의 전류에 견디어야 하는가? (단, 전기설비기술기준의 판단기준에 의한다.)

  1. 1.1배
  2. 1.3배
  3. 1.5배
  4. 2.0배
(정답률: 48%)
  • 전기설비기술기준의 판단기준에 따라 과전류차단기로 사용하는 퓨즈의 견딤 전류 기준은 전압 수준에 따라 다릅니다.

    오답 노트
    저압용 퓨즈: 정격전류의 1.1배
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47. 가공 송전선로에서 단도체보다 복도체를 많이 사용하는 이유는?

  1. 인덕턴스의 증가
  2. 정전용량의 감소
  3. 코로나 손실 감소
  4. 선로, 계통의 안정도 감소
(정답률: 60%)
  • 복도체는 도체 수를 늘려 전선의 등가 반지름을 크게 함으로써 전선 표면의 전위 경도를 낮추어 코로나 현상을 억제하고 코로나 손실을 감소시키기 위해 사용합니다.
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48. 가공전선로의 지지물에 시설하는 지선의 시설기준이 아닌 것은?

  1. 소선 3가닥 이상의 연선일 것
  2. 지선의 안전율은 2.5이상 일 것
  3. 소선의 지름이 2.6㎜ 이상의 금속선을 사용할 것
  4. 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 지표상 5.5m 이상으로 할 것
(정답률: 54%)
  • 지선의 시설 기준 중 도로를 횡단하는 경우의 높이 규정을 묻는 문제입니다. 도로 횡단 시 지표상 높이는 $5\text{m}$이상(교통에 지장이 없는 경우 $4.5\text{m}$이상)이어야 합니다.

    오답 노트
    도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 지표상 5.5m 이상으로 할 것: 기준 높이는 $5\text{m}$이상입니다.
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49. 송전 선로에서 소호환(arcing ring)을 설치하는 이유는?

  1. 전력 손실 감소
  2. 송전 전력 증대
  3. 누설 전류에 의한 편열 방지
  4. 애자에 걸리는 전압 분담을 균일
(정답률: 52%)
  • 소호환(arcing ring)은 애자련의 끝단에 설치하여 전계 집중을 완화함으로써, 각 애자에 걸리는 전압 분담을 균일하게 만들어 절연 파괴를 방지하는 역할을 합니다.
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50. 저압의 전선로 중 절연부분의 전선과 대지 사이 및 전선의 심선 상호간의 절연저항은 사용 전압에 대한 누설전류가 최대 공급전류의 얼마를 넘지 않도록 하여야 하는가? (단, 전기설비기술기준에 따른다.)

  1. 1/500
  2. 1/1000
  3. 1/2000
  4. 1/4000
(정답률: 54%)
  • 전기설비기술기준에 따라 저압 전선로의 절연저항은 누설전류가 최대 공급전류의 $1/2000$을 넘지 않도록 규정하고 있습니다.
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51. 전력원선도에서 알 수 없는 것은?

  1. 조상 용량
  2. 선로 손실
  3. 과도안정 극한전력
  4. 송수전단 전압간의 상차각
(정답률: 56%)
  • 전력원선도는 송수전단의 전압, 상차각, 전력 손실 및 조상 용량 등을 분석하는 도구입니다. 하지만 과도안정 극한전력은 계통의 과도 상태 분석이 필요하므로 전력원선도만으로는 알 수 없습니다.

    오답 노트
    조상 용량, 선로 손실, 송수전단 전압간의 상차각: 전력원선도를 통해 모두 산출 가능한 항목입니다.
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52. 소도체 두 개로 된 복도체 방식 3상 3선식 송전선로가 있다. 소도체의 지름이 2㎝, 소도체 간격 16㎝, 등가 선간거리 200㎝인 경우 1상당 작용 정전용량은 약 몇 ㎌/km인가?

  1. 0.004
  2. 0.014
  3. 0.065
  4. 0.092
(정답률: 37%)
  • 복도체 방식의 1상당 작용 정전용량을 구하는 문제입니다. 먼저 소도체 반지름 $r$과 소도체 간격 $s$를 이용하여 등가 반지름 $r_{e}$를 산출한 뒤 정전용량 공식에 대입합니다.
    ① [기본 공식] $C_{w} = \frac{0.02413}{\log_{10}(\frac{D}{r_{e}})}$ (단, $r_{e} = \sqrt{r \times s}$)
    ② [숫자 대입] $C_{w} = \frac{0.02413}{\log_{10}(\frac{200}{\sqrt{1 \times 16}})}$
    ③ [최종 결과] $C_{w} = 0.014\mu\text{F/km}$
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53. 송전선로의 코로나 임계전압이 높아지는 것은?

  1. 기압이 낮아지는 경우
  2. 온도가 높아지는 경우
  3. 전선의 지름이 큰 경우
  4. 상대 공기밀도가 작은 경우
(정답률: 50%)
  • 코로나 임계전압은 전선 표면의 전위경도가 공기의 절연 파괴 강도보다 낮아지는 시점의 전압입니다. 전선의 지름이 커질수록 전선 표면의 전계 강도가 약해지므로, 코로나 현상이 일어나기 시작하는 임계전압은 더 높아지게 됩니다.

    오답 노트
    기압 저하, 온도 상승, 상대 공기밀도 감소: 모두 공기의 절연 능력을 떨어뜨려 임계전압을 낮추는 요인임
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54. 가요전선관과 금속관을 접속하는데 사용하는 것은?

  1. 플렉시블 커플링
  2. 앵글 박스 커넥터
  3. 컴비네이션 커플링
  4. 스트렛 박스 커넥터
(정답률: 59%)
  • 성질이 다른 두 전선관, 즉 가요전선관(플렉시블)과 금속관을 서로 연결하여 접속할 때 사용하는 부속품은 컴비네이션 커플링입니다.
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55. Ralph M. Barnes 교수가 제시한 동작경제의 원칙 중 작업장 배치에 관한 원칙 (Arrangement of the workplace)에 해당되지 않는 것은?

  1. 가급적이면 낙하식 운반방법을 이용한다.
  2. 모든 공구나 재료는 지정된 위치에 있도록 한다.
  3. 적절한 조명을 하여 작업자가 잘 보면서 작업할 수 있도록 한다.
  4. 가급적 용이하고 자연스런 리듬을 타고 일할수 있도록 작업을 구성하여야 한다.
(정답률: 47%)
  • 가급적 용이하고 자연스런 리듬을 타고 일할 수 있도록 작업을 구성하는 것은 '작업장 배치'가 아니라 '신체 사용에 관한 원칙'에 해당합니다.

    오답 노트
    낙하식 운반, 공구의 지정 위치 배치, 적절한 조명 확보는 모두 효율적인 작업 환경을 조성하는 작업장 배치 원칙에 해당함
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56. 다음 데이터의 제곱합(sum of squares)은 약 얼마인가?

  1. 0.129
  2. 0.338
  3. 0.359
  4. 1.029
(정답률: 35%)
  • 제곱합은 각 데이터 값에서 평균을 뺀 편차를 제곱하여 모두 더한 값입니다.
    ① [기본 공식] $\sum (x_i - \bar{x})^2$
    ② [숫자 대입] $(18.8-18.775)^2 + (19.1-18.775)^2 + (18.8-18.775)^2 + (18.2-18.775)^2 + (18.4-18.775)^2 + (18.3-18.775)^2 + (19.0-18.775)^2 + (18.6-18.775)^2 + (19.2-18.775)^2$
    ③ [최종 결과] $1.029$
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57. 전수검사와 샘플링검사에 관한 설명으로 맞는 것은?

  1. 파괴검사의 경우에는 전수검사를 적용한다.
  2. 검사항목이 많을 경우 전수검사보다 샘플링 검사가 유리하다.
  3. 샘플링검사는 부적합품이 섞여 들어가서는 안되는 경우에 적용한다.
  4. 생산자에게 품질향상의 자극을 주고 싶을 경우 전수검사가 샘플링검사보다 더 효과적이다.
(정답률: 55%)
  • 검사항목이 많거나 검사 비용이 높을 때, 모든 제품을 검사하는 전수검사보다 일부만 추출하여 검사하는 샘플링 검사가 시간과 비용 측면에서 훨씬 효율적입니다.

    오답 노트
    파괴검사: 제품을 파괴해야 하므로 샘플링 검사 필수
    부적합품 혼입 금지: 절대적 품질 보증이 필요하므로 전수검사 적용
    품질향상 자극: 샘플링 검사가 불합격 시 로트 전체를 반품시키므로 생산자에게 더 큰 압박과 자극을 줌
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58. 어떤 회사의 매출액이 80000원, 고정비가 15000원, 변동비가 40000원일 때 손익 분기점 매출액은 얼마인가?

  1. 25000원
  2. 30000원
  3. 40000원
  4. 55000원
(정답률: 47%)
  • 손익분기점 매출액은 고정비를 변동비율을 제외한 한계이익률로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{손익분기점 매출액} = \frac{\text{고정비}}{1 - \frac{\text{변동비}}{\text{매출액}}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{손익분기점 매출액} = \frac{15000}{1 - \frac{40000}{80000}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{손익분기점 매출액} = 30000\text{원}$$
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59. 국제 표준화의 의의를 지적한 설명 중 직접 적인 효과로 보기 어려운 것은?

  1. 국제간 규격통일로 상호 이익도모
  2. KS 표시품 수출 시 상대국에서 품질인증
  3. 개발도상국에 대한 기술개발의 촉진을 유도
  4. 국가 간의 규격상이로 인한 무역장벽의 제거
(정답률: 50%)
  • 국제 표준화는 국가 간 규격 통일을 통해 무역 장벽을 제거하고 상호 이익을 도모하며 기술 개발을 촉진하는 것이 목적입니다.
    하지만 KS 표시품을 수출한다고 해서 상대국에서 자동으로 품질인증을 해주는 것은 국제 표준화의 직접적인 효과라고 보기 어렵습니다.
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60. 직물, 금속, 유리 등의 일정 단위 중 나타나는 홈의 수, 핀홀 수 등 부적합수에 관한 관리 도를 작성하려면 가장 적합한 관리도는?

  1. c관리도
  2. np관리도
  3. p관리도
  4. 관리도
(정답률: 45%)
  • 일정한 단위(면적, 길이 등) 내에서 발생하는 결점의 수(부적합수)를 관리하는 데 가장 적합한 관리도는 c관리도입니다.
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