전기공사기사 필기 2021년 4회 기출문제 정답 및 해설

1번

일정 전류를 통하는 도체의 온도상승 θ와 반지름 r의 관계는?

1. θ = k·r⁻²

2. θ = k·r⁻³

3. θ = k·r^(−2/3)

4. θ = k·r^(−3/2)

정답 2번

해설. ② θ = k·r⁻³
풀이: 발열량 P = I²R = I²ρl/(πr²) 이고, 열을 내보내는 표면적은 S = 2πrl 이다.
온도상승 θ ∝ P/S = I²ρ/(2π²r³) 이므로 전류가 일정하면 θ 는 r³ 에 반비례한다. 따라서 θ = k·r⁻³ 이다.

2번

열차저항에 대한 설명 중 틀린 것은?

1. 주행저항은 베어링 부분의 기계적 마찰, 공기저항 등으로 이루어진다.

2. 열차가 곡선구간을 주행할 때 곡선의 반지름에 비례하여 받는 저항을 곡선저항이라 한다.

3. 경사궤도를 운전 시 중력에 의해 발생하는 저항을 구배저항이라 한다.

4. 열차 가속 시 발생하는 저항을 가속저항이라 한다.

정답 2번

해설. ② 곡선저항은 곡선의 반지름에 반비례한다(반지름이 작을수록, 즉 급곡선일수록 커진다).
① 주행저항은 베어링 마찰·공기저항 등으로 이루어진다.
③ 구배저항은 경사에서 중력 분력에 의해 생긴다.
④ 가속저항은 열차를 가속할 때 필요한 힘이다.

3번

단상 유도전동기 중 기동 토크가 가장 큰 것은?

1. 반발 기동형

2. 분상 기동형

3. 콘덴서 기동형

4. 셰이딩 코일형

정답 1번

해설. ① 단상 유도전동기의 기동 토크 크기 순서는 반발 기동형 > 반발 유도형 > 콘덴서 기동형 > 분상 기동형 > 셰이딩 코일형이다.
따라서 기동 토크가 가장 큰 것은 반발 기동형이며, 셰이딩 코일형은 기동 토크가 가장 작아 소형 선풍기 등에 쓰인다.

4번

정류방식 중 정류 효율이 가장 높은 것은? (단, 저항부하를 사용한 경우이다.)

1. 단상 반파방식

2. 단상 전파방식

3. 3상 반파방식

4. 3상 전파방식

정답 4번

해설. ④ 저항부하에서 정류 효율(직류 출력/교류 입력)은 단상 반파 약 40.6%, 단상 전파 약 81.2%, 3상 반파 약 96.7%, 3상 전파 약 99.8% 이다.
상수가 많고 전파일수록 맥동이 작고 효율이 높으므로 3상 전파방식이 가장 높다.

5번

25℃의 물 10ℓ를 그릇에 넣고 2kW의 전열기로 가열하여 물의 온도를 80℃로 올리는 데 20분이 소요되었다. 이 전열기의 효율(%)은 약 얼마인가?

1. 59.5

2. 68.8

3. 84.9

4. 95.9

정답 4번

해설. ④ 약 95.9%
풀이: 물이 얻은 열량 Q = mcΔT = 10 × 4.186 × (80 − 25) ≒ 2302 kJ
전열기가 공급한 에너지 W = Pt = 2 × 1200 = 2400 kJ (20분 = 1200 s)
효율 η = 2302 / 2400 × 100 ≒ 95.9%
(860 kcal/kWh 로 계산해도 550 / (860 × 2 × 1/3) ≒ 95.9%)

6번

직류전동기 속도제어에서 일그너 방식이 채용되는 것은?

1. 제지용 전동기

2. 특수한 공작기계용

3. 제철용 대형압연기

4. 인쇄기

정답 3번

해설. ③ 일그너 방식은 유도전동기-직류발전기에 큰 플라이휠을 달아 부하 변동을 흡수하는 워드 레오나드 방식의 변형으로, 부하 변동이 심하고 대용량인 제철용 대형 압연기, 대형 권상기 등에 채용된다.
제지용·인쇄기·공작기계는 보통 워드 레오나드 방식이나 전력변환장치 제어를 쓴다.

7번

전기화학용 직류전원의 요구조건이 아닌 것은?

1. 저전압 대전류일 것

2. 전압 조정이 가능할 것

3. 일정한 전류로서 연속운전에 견딜 것

4. 저전류에 의한 저항손의 감소에 대응할 것

정답 4번

해설. ④ 전기화학용(전해·도금 등) 직류전원은 저전압 대전류일 것, 전압 조정이 가능할 것, 일정한 전류로 연속운전에 견딜 것 등이 요구된다.
대전류를 흘리는 설비이므로 "저전류에 의한 저항손 감소"는 요구조건과 맞지 않는다.

8번

100W 전구를 유백색 구형 글로브에 넣었을 경우 글로브의 효율(%)은 약 얼마인가? (단, 유백색 유리의 반사율은 30%, 투과율은 40%이다.)

1. 25

2. 43

3. 57

4. 81

정답 3번

해설. ③ 약 57%
풀이: 글로브 효율 η = τ / (1 − ρ)
= 0.4 / (1 − 0.3) = 0.4 / 0.7 ≒ 0.571 → 약 57%
(글로브 안에서 반사가 되풀이되며 빛이 조금씩 투과되므로 무한등비급수 τ(1 + ρ + ρ² + …) 로 구한다.)

9번

전기철도의 매설관측에서 시설하는 전식 방지 방법은?

1. 임피던스본드 설치

2. 보조귀선 설치

3. 이선율 유지

4. 강제배류법 사용

정답 4번

해설. ④ 전식 방지 대책 중 매설관(피해 쪽)에서 시설하는 방법은 배류법(선택배류·강제배류), 절연 코팅, 절연 접속, 외부 전원법(전기방식) 등이다.
① 임피던스본드, ② 보조귀선 설치, ③ 이선율 유지(팬터그래프 이선 방지)는 전기철도(레일·귀선) 쪽에서 하는 대책이다.

10번

전해질용액의 도전율에 가장 큰 영향을 미치는 것은?

1. 전해질용액의 양

2. 전해질용액의 농도

3. 전해질용액의 빛깔

4. 전해질용액의 유효단면적

정답 2번

해설. ② 전해질용액의 도전율은 용액 속 이온의 수와 이동도에 따라 정해지므로 전해질의 농도(와 온도)에 가장 큰 영향을 받는다.
용액의 양이나 단면적은 저항값에는 영향을 주지만 물질 고유의 도전율과는 관계가 없고, 빛깔도 관계없다.

11번

KS C 8309에 따른 옥내용 소형 스위치 중 텀블러스위치의 정격전류가 아닌 것은?

1. 5A

2. 10A

3. 15A

4. 20A

정답 1번

해설. ① KS C 8309(옥내용 소형 스위치류)에서 텀블러스위치의 정격전류는 10A, 15A, 20A, 30A 로 정해져 있다.
따라서 5A 는 텀블러스위치의 정격전류가 아니다.

12번

램프효율이 우수하고 단색광이므로 안개지역에서 가장 많이 사용되는 광원은?

1. 수은등

2. 나트륨등

3. 크세논등

4. 메탈할라이드등

정답 2번

해설. ② 나트륨등은 589nm 부근의 단색 황색광(D선)을 내며 램프효율이 매우 높고, 투과력이 좋아 안개가 잦은 지역·터널·고속도로 조명에 많이 쓰인다.
수은등은 청백색, 크세논등은 자연광에 가까운 백색, 메탈할라이드등은 연색성이 좋은 백색광이다.

13번

한국전기설비규정에 따른 철탑의 주주재로 사용하는 강관의 두께는 몇 mm 이상이어야 하는가?

1. 1.6

2. 2.0

3. 2.4

4. 2.8

정답 3번

해설. ③ 2.4 mm
KEC 331.8(철주·철근 콘크리트주·철탑의 구성)에 따라 철탑을 구성하는 강관의 두께는 철주의 주주재 2 mm, 철탑의 주주재 2.4 mm, 기타 부재 1.6 mm 이상이어야 한다.
(형강·강판은 철주 주주재 4 mm, 철탑 주주재 5 mm, 기타 부재 3 mm)

14번

한국전기설비규정에 따른 플로어덕트공사의 시설조건 중 연선을 사용해야만 하는 전선의 최소 단면적 기준은? (단, 전선의 도체는 구리선이며 연선을 사용하지 않아도 되는 예외조건은 고려하지 않는다.)

1. 6mm² 초과

2. 10mm² 초과

3. 16mm² 초과

4. 25mm² 초과

정답 2번

해설. ② 10mm² 초과
KEC 232.32.1(플로어덕트공사 시설조건)에 따라 전선은 옥외용 비닐절연전선을 제외한 절연전선이어야 하고, 연선을 사용해야 한다. 다만 단면적 10mm²(알루미늄선은 16mm²) 이하는 단선도 쓸 수 있다.
따라서 구리선은 10mm² 를 초과하면 반드시 연선을 사용한다.

15번

공칭전압 22.9kV인 3상4선식 다중접지방식의 변전소에서 사용하는 피뢰기의 정격전압(kV)은?

1. 20

2. 18

3. 24

4. 21

정답 4번

해설. ④ 21 kV
22.9kV-Y 3상4선식 다중접지 계통에서 피뢰기 정격전압은 변전소용 21 kV, 배전선로용 18 kV 를 적용한다.
(참고: 22kV 비접지 계통은 24 kV, 66kV 계통은 72 kV 정도를 쓴다.)

16번

한국전기설비규정에 따른 상별 전선의 색상으로 틀린 것은?

1. L1 : 백색

2. L2 : 흑색

3. L3 : 회색

4. N : 청색

정답 1번

해설. ① KEC 121.2(전선의 식별)에 따른 색상은 L1 갈색, L2 흑색, L3 회색, N 청색, 보호도체 녹색-노란색이다.
따라서 "L1 : 백색"은 틀렸고 갈색이 맞다.

17번

저압인류애자에는 전압선용과 중성선용이 있다. 각 용도별 색깔이 옳게 연결된 것은?

1. 전압선용 - 녹색, 중성선용 - 백색

2. 전압선용 - 백색, 중성선용 - 녹색

3. 전압선용 - 적색, 중성선용 - 백색

4. 전압선용 - 청색, 중성선용 - 백색

정답 2번

해설. ② 저압 인류애자는 전압선용과 중성선용을 색으로 구분하며, 전압선용은 백색, 중성선용은 녹색을 사용한다.
나머지 보기의 적색·청색 조합이나 전압선 녹색·중성선 백색은 맞지 않는다.

18번

기계기구의 단자와 전선의 접속에 사용되는 자재는?

1. 터미널 러그

2. 슬리브

3. 와이어커넥터

4. T형 커넥터

정답 1번

해설. ① 터미널 러그(압착단자)는 전선 끝에 압착하여 기계기구의 단자에 볼트로 접속할 때 쓰는 자재이다.
② 슬리브, ③ 와이어커넥터, ④ T형 커넥터는 전선과 전선을 서로 접속(직선·분기·종단)할 때 쓰는 자재이다.

19번

축전지의 충전방식 중 전지의 자기방전을 보충함과 동시에 상용부하에 대한 전력공급은 충전기가 부담하도록 하되, 충전기가 부담하기 어려운 일시적인 대전류 부하는 축전지로 하여금 부담하게 하는 충전방식은?

1. 보통충전

2. 과부하충전

3. 세류충전

4. 부동충전

정답 4번

해설. ④ 부동충전 방식은 축전지의 자기방전을 보충하면서 상용부하 전력은 충전기가 공급하고, 충전기가 감당하기 어려운 일시적인 대전류 부하는 축전지가 부담하는 방식이다.
① 보통충전은 필요할 때마다 표준 시간율로 충전, ② 과부하충전은 짧은 시간에 큰 전류로 충전, ③ 세류충전은 자기방전량만 보충하는 부동충전의 일종이다.

20번

네온방전등에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 네온방전등에 공급하는 전로의 대지전압은 300V 이하로 하여야 한다.

2. 네온변압기 2차측은 병렬로 접속하여 사용하여야 한다.

3. 관등회로의 배선은 애자공사로 시설하여야 한다.

4. 관등회로의 배선에서 전선 상호간의 간격은 60mm 이상으로 하여야 한다.

정답 2번

해설. ② KEC 234.12.2 에 따라 네온변압기는 2차측을 직렬 또는 병렬로 접속하여 사용하지 말아야 한다(조광장치 부착 등 특수 용도 제외).
① 공급 전로의 대지전압은 300V 이하(234.12.1), ③ 관등회로 배선은 애자공사, ④ 전선 상호간의 간격은 60mm 이상(234.12.3)으로 옳다.

21번

3상 수직배치인 선로에서 오프셋을 주는 주된 이유는?

1. 유도장해 감소

2. 난조 방지

3. 철탑 중량 감소

4. 단락 방지

정답 4번

해설. ④ 수직배치 선로에서 상·하 전선을 수평으로 엇갈리게 배치(오프셋)하는 것은 착빙·착설이 떨어질 때 전선이 튀어 오르는 현상(sleet jump)이나 전선 도약으로 위아래 전선이 서로 접촉해 단락되는 것을 막기 위해서이다.
유도장해·난조 방지나 철탑 중량 감소와는 관계가 없다.

22번

3상 변압기의 단상 운전에 의한 소손 방지를 목적으로 설치하는 계전기는?

1. 단락계전기

2. 결상계전기

3. 지락계전기

4. 과전압계전기

정답 2번

해설. ② 3상 변압기에서 1상이 끊기면(결상) 단상 운전이 되어 과열·소손될 수 있으므로 결상(欠相)계전기를 설치하여 보호한다.
단락계전기는 단락, 지락계전기는 지락, 과전압계전기는 과전압을 검출하는 계전기이다.

23번

선로정수를 평형되게 하고, 근접 통신선에 대한 유도장해를 줄일 수 있는 방법은?

1. 연가를 시행한다.

2. 전선으로 복도체를 사용한다.

3. 전선로의 이도를 충분하게 한다.

4. 소호리액터 접지를 하여 중성점 전위를 줄여준다.

정답 1번

해설. ① 연가(transposition)는 전선로 전 구간을 3등분하여 각 상의 위치를 바꾸어 주는 것으로, 선로정수(L, C)를 평형시키고 근접 통신선에 대한 정전·전자 유도장해를 줄이며 소호리액터 접지 계통의 직렬공진도 방지한다.
복도체는 코로나 방지, 이도는 전선 장력, 소호리액터는 지락 아크 소멸 목적이다.

24번

송전단, 수전단 전압을 각각 Eₛ, Eᵣ이라 하고 4단자 정수를 A, B, C, D라 할 때 전력원선도의 반지름은?

1. EₛEᵣ / A

2. EₛEᵣ / B

3. EₛEᵣ / C

4. EₛEᵣ / D

정답 2번

해설. ② 반지름 ρ = EₛEᵣ / B
송·수전단 전력원선도의 원의 반지름은 송전단 전압과 수전단 전압의 곱을 4단자 정수 B(직렬 임피던스 성분)로 나눈 값이다.
원의 중심 좌표는 송전단 (DEₛ²/B), 수전단 (−AEᵣ²/B) 에 관계되며, A·D 는 중심 위치를 정하는 데 쓰인다.

25번

가공선 계통을 지중선 계통과 비교할 때 인덕턴스 및 정전 용량은 어떠한가?

1. 인덕턴스, 정전용량이 모두 작다.

2. 인덕턴스, 정전용량이 모두 크다.

3. 인덕턴스는 크고, 정전용량은 작다.

4. 인덕턴스는 작고, 정전용량은 크다.

정답 3번

해설. ③ 가공선은 도체 사이 간격이 넓고 대지와의 거리도 멀어 인덕턴스는 크고 정전용량은 작다.
지중 케이블은 도체 간격이 좁고 절연체의 유전율이 커서 인덕턴스는 작고 정전용량은 매우 크다(가공선의 수십 배).

26번

전력계통에서 전력용 콘덴서와 직렬로 연결하는 리액터로 제거되는 고조파는? (단, 기본주파수에서 리액턴스 기준으로 콘덴서 용량의 이론상 4% 높은 리액터 값을 적용한다.)

1. 제2고조파

2. 제3고조파

3. 제4고조파

4. 제5고조파

정답 4번

해설. ④ 제5고조파
직렬리액터 용량은 제5고조파에서 유도성이 되도록 5ωL > 1/(5ωC), 즉 ωL > 1/(25ωC) = 0.04 × (1/ωC) 이어야 한다.
이론상 콘덴서 리액턴스의 4% 이상이면 제5고조파를 제거할 수 있고, 주파수 변동 등을 고려하여 실제로는 약 6%를 적용한다.

27번

취수구에 제수문을 설치하는 목적은?

1. 낙차를 높이기 위해

2. 홍수위를 낮추기 위해

3. 모래를 배제하기 위해

4. 유량을 조정하기 위해

정답 4번

해설. ④ 제수문(制水門)은 취수구에 설치하여 발전소로 들어가는 물의 양(유량)을 조절하고, 수로 점검 시에는 물을 차단하는 역할을 한다.
모래 배제는 침사지·배사문, 홍수위 조절은 여수로의 역할이다.

28번

송전계통의 중성점 접지용 소호리액터의 인덕턴스 L은? (단, 선로 한 선의 대지정전용량을 C라 한다.)

1. L = 1 / C

2. L = C / (2πf)

3. L = 1 / (2πfC)

4. L = 1 / (3(2πf)²C)

정답 4번

해설. ④ L = 1 / (3ω²C) = 1 / (3(2πf)²C)
풀이: 소호리액터는 3선의 대지정전용량(3C)과 병렬공진시켜 지락 아크를 소멸시킨다.
ωL = 1 / (3ωC) → L = 1 / (3ω²C) = 1 / (3(2πf)²C)

29번

송전선로의 개폐 조작에 따른 개폐서지에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 회로를 투입할 때보다 개방할 때 더 높은 이상전압이 발생한다.

2. 부하가 있는 회로를 개방하는 것보다 무부하를 개방할 때 더 높은 이상전압이 발생한다.

3. 이상전압이 가장 큰 경우는 무부하 송전선로의 충전전류를 차단할 때이다.

4. 이상전압의 크기는 선로의 충전전류 파고값에 대한 배수로 나타내고 있다.

정답 4번

해설. ④ 개폐서지 이상전압의 크기는 충전전류가 아니라 상규 대지전압 파고값에 대한 배수(보통 약 3.5배 이하)로 나타낸다.
①~③ 투입보다 개방 시, 부하 회로보다 무부하 회로 개방 시 더 높은 이상전압이 생기며, 무부하 송전선의 충전전류를 차단할 때 가장 크다.

30번

가공 송전선로의 정전용량이 0.005μF/km이고, 인덕턴스는 1.8mH/km이다. 이때 파동임피던스는 몇 Ω 인가?

1. 360

2. 600

3. 900

4. 1000

정답 2번

해설. ② 600 Ω
풀이: 파동임피던스 Z₀ = √(L/C)
= √(1.8 × 10⁻³ / 0.005 × 10⁻⁶) = √(360000) = 600 Ω

31번

원자로에 사용되는 감속재가 구비하여야 할 조건으로 틀린 것은?

1. 중성자 에너지를 빨리 감속시킬 수 있을 것

2. 불필요한 중성자 흡수가 적을 것

3. 원자의 질량이 클 것

4. 감속능 및 감속비가 클 것

정답 3번

해설. ③ 감속재는 중성자와 충돌해 에너지를 효과적으로 빼앗아야 하므로 원자의 질량(질량수)이 작아야 한다(경수·중수·흑연·베릴륨 등).
또한 감속능과 감속비가 크고, 불필요한 중성자 흡수가 적으며, 중성자를 빨리 감속시킬 수 있어야 한다.

32번

송전단 전압 6600V, 길이 2km의 3상3선식 배전선에 의해서 지상역률 0.8의 말단부하에 전력이 공급되고 있다. 부하단 전압이 6000V를 내려가지 않도록 하기 위해서 부하를 최대 몇 kW까지 허용할 수 있는가? (단, 선로 1선당 임피던스는 Z＝0.8＋j0.4 Ω/km이다.)

1. 818

2. 945

3. 1332

4. 1636

정답 4번

해설. ④ 약 1636 kW
풀이: R = 0.8 × 2 = 1.6 Ω, X = 0.4 × 2 = 0.8 Ω
전압강하 e = Vₛ − Vᵣ = √3·I(Rcosθ + Xsinθ) → 600 = √3·I(1.6 × 0.8 + 0.8 × 0.6) = √3·I × 1.76
I ≒ 196.8 A
P = √3·Vᵣ·I·cosθ = √3 × 6000 × 196.8 × 0.8 ≒ 1636 kW

33번

저압 망상식(Network) 배선방식의 장점이 아닌 것은?

1. 감전사고가 줄어든다.

2. 부하 증가 시 적응성이 양호하다.

3. 무정전 공급이 가능하므로 공급 신뢰도가 높다.

4. 전압변동이 적다.

정답 1번

해설. ① 저압 망상식(네트워크) 배전은 여러 변압기가 그물 모양으로 연결되어 무정전 공급이 가능하고(신뢰도 높음), 전압변동·전력손실이 적으며 부하 증가에 대한 적응성이 좋다.
그러나 선로가 그물처럼 얽혀 있어 인축의 접지사고(감전) 가능성은 오히려 커지므로 "감전사고가 줄어든다"는 장점이 아니다.

34번

배전선로에서 사고범위의 확대를 방지하기 위한 대책으로 옳지 않은 것은?

1. 선택접지계전방식 채택

2. 자동고장 검출장치 설치

3. 진상콘덴서 설치하여 전압보상

4. 특고압의 경우 자동구분개폐기 설치

정답 3번

해설. ③ 진상콘덴서는 역률 개선·전압강하 보상용이며 사고범위 확대 방지와는 관계가 없다.
사고범위 확대 방지 대책으로는 선택접지계전방식 채택, 자동고장 검출장치 설치, 구분개폐기(특고압은 자동구분개폐기)·리클로저 설치 등이 있다.

35번

수변전설비에서 변압기의 1차측에 설치하는 차단기의 용량은 어느 것에 의하여 정하는가?

1. 변압기 용량

2. 수전계약용량

3. 공급 측 단락용량

4. 부하설비용량

정답 3번

해설. ③ 차단기의 정격 차단용량은 설치 지점에서 발생할 수 있는 최대 단락전류를 차단할 수 있어야 하므로 공급 측(전원 측) 단락용량으로 정한다.
Pₛ = (100 / %Z) × Pₙ 으로 계산하며, 변압기 용량·계약용량·부하설비용량은 변압기나 전선 선정의 기준이다.

36번

각 수용가의 수용설비용량이 50kW, 100kW, 80kW, 60kW, 150kW이며, 각각의 수용률이 0.6, 0.6, 0.5, 0.5, 0.4이다. 이때 부하의 부등률이 1.3이라면 변압기 용량은 약 몇 kVA가 필요한가? (단, 평균 부하역률은 80%라고 한다.)

1. 142

2. 165

3. 183

4. 212

정답 4번

해설. ④ 약 212 kVA
풀이: 최대수요전력의 합 = 50×0.6 + 100×0.6 + 80×0.5 + 60×0.5 + 150×0.4 = 30 + 60 + 40 + 30 + 60 = 220 kW
합성 최대전력 = 220 / 1.3 ≒ 169.2 kW
변압기 용량 = 169.2 / 0.8 ≒ 211.5 → 약 212 kVA

37번

변류기의 비오차는 어떻게 표시되는가? (단, a는 공칭변류비이고 측정된 1, 2차 전류는 각각 I₁, I₂ 이다.)

1. (aI₂ − I₁) / I₁

2. (aI₁ − I₂) / I₁

3. (I₂ − aI₁) / I₂

4. (I₂ − aI₁) / I₁

정답 1번

해설. ① 비오차 ε = (aI₂ − I₁) / I₁ (× 100%)
비오차는 공칭변류비 a 로 환산한 1차 전류(aI₂)가 실제 1차 전류 I₁ 과 얼마나 다른지를 실제값에 대한 비율로 나타낸 것이다.
즉 (공칭변류비 − 실제변류비)/실제변류비 와 같다.

38번

부하전력 및 역률이 같을 때 전압을 n배 승압하면 전압 강하율과 전력손실은 어떻게 되는가?

1. 전압강하율 : 1/n, 전력손실 : 1/n²

2. 전압강하율 : 1/n², 전력손실 : 1/n

3. 전압강하율 : 1/n, 전력손실 : 1/n

4. 전압강하율 : 1/n², 전력손실 : 1/n²

정답 4번

해설. ④ 전압강하율 1/n², 전력손실 1/n²
풀이: 같은 전력을 보내면 전류 I ∝ 1/V 이므로 전압강하 e = I(Rcosθ + Xsinθ) ∝ 1/V, 전압강하율 e/V ∝ 1/V² → 1/n²
전력손실 Pₗ = 3I²R ∝ 1/V² → 1/n²

39번

어떤 화력 발전소의 증기조건이 고온열원 540℃, 저온열원 30℃일 때 이 온도 간에서 움직이는 카르노 사이클의 이론 열효율(%)은?

1. 85.2

2. 80.5

3. 75.3

4. 62.7

정답 4번

해설. ④ 약 62.7%
풀이: 카르노 사이클 열효율 η = 1 − T₂/T₁ (절대온도)
T₁ = 540 + 273 = 813 K, T₂ = 30 + 273 = 303 K
η = 1 − 303/813 ≒ 0.627 → 62.7%

40번

복도체를 사용하는 가공전선로에서 소도체 사이의 간격을 유지하여 소도체 간의 꼬임 현상이나 충돌 현상을 방지하기 위하여 설치하는 것은?

1. 아모로드

2. 댐퍼

3. 스페이서

4. 아킹혼

정답 3번

해설. ③ 스페이서는 복도체·다도체에서 소도체 사이 간격을 일정하게 유지하여 소도체끼리 꼬이거나 충돌하는 것을 막는다.
① 아모로드는 전선 지지점의 보강, ② 댐퍼는 전선 진동 억제, ④ 아킹혼은 섬락 시 애자 보호용이다.

41번

반도체 소자 중 3단자 사이리스터가 아닌 것은?

1. SCS

2. SCR

3. GTO

4. TRIAC

정답 1번

해설. ① SCS(Silicon Controlled Switch)는 게이트가 2개인 4단자 사이리스터이다.
② SCR(A·K·G), ③ GTO(A·K·G), ④ TRIAC(T₁·T₂·G)는 모두 3단자 사이리스터이다.

42번

전파 정류회로와 반파 정류회로를 비교한 내용으로 틀린 것은? (단, 다이오드를 이용한 정류회로이고, 저항부하인 경우이다.)

1. 반파 정류회로는 변압기 철심의 포화를 일으킨다.

2. 반파 정류회로의 회로구조는 전파 정류회로와 비교하여 간단하다.

3. 반파 정류회로는 전파 정류회로에 비해 출력전압 평균값을 높게 할 수 있다.

4. 전파 정류회로는 반파 정류회로에 비해 출력전압 파형의 리플성분을 감소시킨다.

정답 3번

해설. ③ 반파 정류의 평균 출력전압은 Vd = 0.45V 로 전파 정류(0.9V)의 절반이므로 "평균값을 높게 할 수 있다"는 틀렸다.
① 반파 정류는 변압기에 직류분이 흘러 철심 포화를 일으키고, ② 회로가 간단하며, ④ 전파 정류는 리플 성분이 적다.

43번

25°의 스텝 각을 갖는 스테핑 모터에 초(s)당 500개의 펄스를 가했을 때 회전속도는 약 몇 r/s인가?

1. 20

2. 35

3. 50

4. 125

정답 2번

해설. ② 약 35 r/s
풀이: 회전속도 n = (스텝각 × 펄스수) / 360°
= (25° × 500) / 360° ≒ 34.7 → 약 35 r/s

44번

Δ결선 변압기의 한 대가 고장으로 제거되어 V결선으로 전력을 공급할 때, 고장 전 전력에 대하여 몇 %의 전력을 공급할 수 있는가?

1. 57.7

2. 66.7

3. 75.0

4. 81.6

정답 1번

해설. ① 약 57.7%
풀이: Δ결선 출력 P△ = 3VI, V결선 출력 Pᵥ = √3VI
Pᵥ / P△ = √3 / 3 = 1/√3 ≒ 0.577 → 57.7%
(V결선 변압기의 이용률은 √3/2 ≒ 86.6%)

45번

3상 전원을 이용하여 2상 전압을 얻고자 할 때 사용하는 결선 방법은?

1. 환상 결선

2. Fork 결선

3. Scott 결선

4. 2중 3각 결선

정답 3번

해설. ③ 3상을 2상으로 바꾸는 결선에는 스코트(Scott, T) 결선, 메이어(Meyer) 결선, 우드브리지(Woodbridge) 결선이 있다.
환상 결선·포크(Fork) 결선·2중 3각 결선은 3상을 6상으로 바꾸는 결선이다.

46번

변압기의 등가회로 상수를 결정하는 데 필요하지 않은 시험은?

1. 단락시험

2. 개방시험

3. 구속시험

4. 저항측정

정답 3번

해설. ③ 변압기 등가회로 상수는 무부하(개방)시험으로 여자 어드미턴스·철손, 단락시험으로 임피던스·동손, 권선 저항측정으로 저항을 구해 결정한다.
구속시험은 유도전동기의 등가회로 상수(원선도)를 구하는 시험으로 변압기에는 필요하지 않다.

47번

3상 유도전동기의 제3고조파에 의한 기자력의 회전방향 및 회전속도와 기본파 회전자계에 대한 관계로 옳은 것은?

1. 고조파는 0으로 공간에 나타나지 않는다.

2. 기본파와 역방향이고 3배의 속도로 회전한다.

3. 기본파와 같은 방향이고 3배의 속도로 회전한다.

4. 기본파와 같은 방향이고 ω/3 의 속도로 회전한다.

정답 1번

해설. ① 3상 권선에서 각 상의 제3고조파 기자력은 서로 120° × 3 = 360° 위상차, 즉 동상이 되고 공간적으로는 120° 떨어져 있어 합성하면 0 이 된다.
따라서 제3고조파 회전자계는 나타나지 않는다. (제5고조파는 역방향 1/5 속도, 제7고조파는 같은 방향 1/7 속도로 회전)

48번

회전 전기자형 회전변류기에 관한 설명으로 틀린 것은?

1. 회전자는 회전자계의 방향과 반대로 회전한다.

2. 직류측 전압을 변경하려면 여자전류를 가감하여 조정한다.

3. 기계적 출력을 발생할 필요가 없으므로 축과 베어링은 작아도 된다.

4. 3상 교류는 슬립링을 통하여 회전자에 공급하며 회전자에 있는 정류자의 브러시에서 직류가 출력된다.

정답 2번

해설. ② 회전변류기는 교류 측과 직류 측 전압의 비가 거의 일정하므로 여자전류를 가감해서는 직류 전압을 조정할 수 없다(역률만 변한다).
직류 전압 조정은 직렬 리액턴스, 유도전압조정기, 부하 시 전압조정 변압기, 동기승압기 등으로 한다.
①·③·④는 회전 전기자형 회전변류기에 대한 옳은 설명이다.

49번

전부하 전류 1A, 역률 85%, 속도 7500rpm, 전압 100V, 주파수 60Hz인 2극 단상 직권정류자전동기가 있다. 전기자와 직권 계자권선의 실효저항의 합이 40Ω이라 할 때 전부하 시 속도기전력(V)은? (단, 계자자속은 정현적으로 변하며 브러시는 중성축에 위치하고 철손은 무시한다.)

1. 34

2. 45

3. 53

4. 64

정답 2번

해설. ② 45 V
풀이: 속도기전력 E 는 전류와 같은 위상이므로 전압 페이저를 전류 방향 성분으로 나누면 Vcosθ = E + IR 이다.
E = Vcosθ − IR = 100 × 0.85 − 1 × 40 = 85 − 40 = 45 V

50번

직류 직권전동기에서 회전수가 n일 때 토크 T는 무엇에 비례하는가?

1. n²

2. n

3. 1/n

4. 1/n²

정답 4번

해설. ④ T ∝ 1/n²
풀이: 직권전동기는 자속 φ ∝ Iₐ 이므로 T ∝ φIₐ ∝ Iₐ², 속도 n ∝ E/φ ∝ 1/Iₐ(자기포화·저항 무시)
따라서 Iₐ ∝ 1/n 이고 T ∝ Iₐ² ∝ 1/n² 이다.

51번

3상 권선형 유도전동기의 기동법은?

1. 분상기동법

2. 반발기동법

3. 커패시터기동법

4. 2차 저항기동법

정답 4번

해설. ④ 3상 권선형 유도전동기는 2차(회전자) 회로에 슬립링을 통해 기동저항을 넣어 기동전류를 줄이고 기동 토크를 크게 하는 2차 저항 기동법을 쓴다.
분상·반발·커패시터 기동법은 단상 유도전동기의 기동법이다.

52번

돌극형 동기발전기에서 직축 동기리액턴스 Xd와 횡축 동기리액턴스 Xq의 관계로 옳은 것은?

1. Xd ＜ Xq

2. Xd ≪ Xq

3. Xd = Xq

4. Xd ＞ Xq

정답 4번

해설. ④ Xd ＞ Xq
돌극형은 직축(자극 축) 방향의 공극이 좁아 자기저항이 작으므로 직축 리액턴스가 크고, 횡축 방향은 공극이 넓어 리액턴스가 작다. 보통 Xq ≒ (0.6~0.7)Xd 이다.
원통형(비돌극형)은 Xd ≒ Xq 이다.

53번

그림은 직류전동기의 속도특성 곡선이다. 가동복권전동기의 특성곡선은?

1. A

2. B

3. C

4. D

정답 3번

해설. ③ C
전부하점에서 같은 속도가 되도록 그린 속도특성 곡선에서 부하전류가 늘 때 속도가 오르는 A 는 차동복권, 거의 일정한 B 는 분권, 조금 떨어지는 C 는 가동복권, 경부하에서 매우 빠르고 크게 떨어지는 D 는 직권전동기이다.
가동복권은 분권과 직권의 중간 특성을 가진다.

54번

동일 용량의 변압기 두 대를 사용하여 13200V의 3상식 간선에서 380V의 2상 전력을 얻으려면 T좌 변압기의 권수비는 약 얼마로 해야 되는가?

1. 28

2. 30

3. 32

4. 34

정답 2번

해설. ② 약 30
풀이: 스코트 결선의 T좌 변압기 1차 권수는 주좌의 √3/2 배이므로
aₜ = (√3/2) × V₁ / V₂ = (√3/2) × 13200 / 380 ≒ 30.08 → 약 30
(주좌 변압기 권수비는 13200 / 380 ≒ 34.7)

55번

유도자형 고주파발전기의 특징이 아닌 것은?

1. 회전자 구조가 견고하여 고속에서도 잘 견딘다.

2. 상용 주파수보다 낮은 주파수로 회전하는 발전기이다.

3. 상용 주파수보다 높은 주파수의 전력을 발생하는 동기발전기이다.

4. 극수가 많은 동기발전기를 고속으로 회전시켜서 고주파 전압을 얻는 구조이다.

정답 2번

해설. ② 유도자형 고주파발전기는 회전자에 권선이 없는 톱니 모양 철심만 두어 구조가 견고하고, 극수가 많은 동기발전기를 고속 회전시켜 상용 주파수보다 높은 주파수(수백~수만 Hz)의 전력을 얻는 발전기이다.
따라서 "상용 주파수보다 낮은 주파수로 회전하는 발전기"는 특징이 아니다.

56번

직류기의 전기자 반작용 중 교차자화작용을 근본적으로 없애는 실제적인 방법은?

1. 보극 설치

2. 브러시의 이동

3. 계자전류 조정

4. 보상권선 설치

정답 4번

해설. ④ 보상권선은 자극편에 전기자 도체와 나란히 넣어 전기자 전류와 반대 방향 전류를 흘리므로 교차자화작용을 근본적으로 상쇄한다.
보극은 중성축 부근의 정류 개선, 브러시 이동은 중성축 이동에 대한 임시 대책이며, 계자전류 조정은 전기자 반작용을 없애지 못한다.

57번

그림과 같은 3상 유도전동기의 원선도에서 P점과 같은 부하상태로 운전할 때 2차 효율은? (단, PQ는 2차 출력, QR은 2차 동손, RS는 1차 동손, ST는 철손이다.)

1. PQ / PR

2. PQ / PT

3. PR / PT

4. PR / PS

정답 1번

해설. ① PQ / PR
2차 효율 η₂ = 2차 출력 / 2차 입력 = P₀ / P₂ 이고, 2차 입력은 2차 출력 + 2차 동손이다.
원선도에서 2차 출력 PQ, 2차 동손 QR 이므로 2차 입력은 PQ + QR = PR 이다. 따라서 η₂ = PQ / PR 이다.
(PT 는 전체 1차 입력, PR/PT 는 2차 입력/1차 입력이다.)

58번

6극, 30kW, 380V, 60Hz의 정격을 가진 Y결선 3상 유도전동기의 구속시험 결과 선간전압 50V, 선전류 60A, 3상 입력 2.5kW, 단자 간의 직류 저항은 0.18Ω이었다. 이 전동기를 정격전압으로 기동하는 경우 기동 토크는 약 몇 N·m인가?

1. 71.7

2. 115.53

3. 702.33

4. 1405.32

정답 3번

해설. ③ 약 702.33 N·m
풀이: 1상 1차 저항 r₁ = 0.18/2 = 0.09 Ω, 1차 동손 = 3 × 60² × 0.09 = 972 W
구속 시 2차 입력(동기와트) P₂ = 2500 − 972 = 1528 W (50V 기준)
정격전압 환산: P₂′ = 1528 × (380/50)² ≒ 88257 W
Nₛ = 120 × 60 / 6 = 1200 rpm, ωₛ = 2π × 1200/60 ≒ 125.66 rad/s
T = P₂′ / ωₛ ≒ 702.3 N·m

59번

직류 분권발전기가 있다. 극수는 6, 전기자 도체수는 600, 각 자극의 자속은 0.005Wb이고 그 회전수가 800rpm일 때 전기자에 유기되는 기전력은 몇 V인가? (단, 여기서 전기자 권선은 파권이라고 한다.)

1. 100

2. 110

3. 115

4. 120

정답 4번

해설. ④ 120 V
풀이: 파권이므로 병렬회로수 a = 2
E = pZφN / (60a) = 6 × 600 × 0.005 × 800 / (60 × 2) = 14400 / 120 = 120 V

60번

정격용량 10000kVA, 정격전압 6000V, 1상의 동기임피던스가 3Ω인 3상 동기발전기가 있다. 이 발전기의 단락비는 약 얼마인가?

1. 1.0

2. 1.2

3. 1.4

4. 1.6

정답 2번

해설. ② 약 1.2
풀이: 정격전류 Iₙ = P / (√3V) = 10 × 10⁶ / (√3 × 6000) ≒ 962.3 A
%Zₛ = Zₛ·Iₙ / (V/√3) × 100 = 3 × 962.3 / 3464.1 × 100 ≒ 83.3%
단락비 K = 100 / %Zₛ = 100 / 83.3 ≒ 1.2

61번

3상 평형회로에서 전압계 V, 전류계 A, 전력계 W를 그림과 같이 접속했을 때, 전압계의 지시가 100V, 전류계의 지시가 30A, 전력계의 지시 1.5kW이었다. 이 회로에서 선간전압(Vab)과 선전류(Iₐ) 간의 위상차는 몇 도(°)인가? (단, 3상 전압의 상순은 a-b-c이다.)

1. 15°

2. 30°

3. 45°

4. 60°

정답 4번

해설. ④ 60°
풀이: 전력계의 전류코일에는 선전류 Iₐ, 전압코일에는 선간전압 Vab 가 걸리므로 지시값 W = Vab·Iₐ·cosθ 이다.
1500 = 100 × 30 × cosθ → cosθ = 0.5 → θ = 60°

62번

대칭 6상 성형결선 전원의 상전압의 크기가 100V일 때 이 전원의 선간전압의 크기(V)는?

1. 200

2. 100√3

3. 100√2

4. 100

정답 4번

해설. ④ 100 V
풀이: 대칭 n상 성형결선에서 선간전압 Vₗ = 2Vₚ·sin(π/n)
n = 6 이면 Vₗ = 2 × 100 × sin30° = 100 V
(6상에서는 선간전압과 상전압의 크기가 같다.)

63번

무한장 무손실 전송선로의 임의의 위치에서 전압이 10V이었다. 이 선로의 인덕턴스가 10μH/m이고, 해당 위치에서 전류가 1A일 때 이 선로의 커패시턴스(㎌/m)는?

1. 0.001

2. 0.01

3. 0.1

4. 1

정답 3번

해설. ③ 0.1 μF/m
풀이: 무한장 선로에서 V/I = 특성임피던스 Z₀ = 10/1 = 10 Ω
무손실 선로 Z₀ = √(L/C) → C = L / Z₀² = 10 × 10⁻⁶ / 100 = 1 × 10⁻⁷ F/m = 0.1 μF/m

64번

f(t) = ℒ⁻¹[(s² + 3s + 8) / (s² + 2s + 5)] 는?

1. δ(t)＋e⁻ᵗ(cos2t－sin2t)

2. δ(t)＋e⁻ᵗ(cos2t＋2sin2t)

3. δ(t)＋e⁻ᵗ(cos2t－2sin2t)

4. δ(t)＋e⁻ᵗ(cos2t＋sin2t)

정답 4번

해설. ④ δ(t) + e⁻ᵗ(cos2t + sin2t)
풀이: (s² + 3s + 8)/(s² + 2s + 5) = 1 + (s + 3)/((s + 1)² + 2²)
= 1 + (s + 1)/((s + 1)² + 2²) + 2/((s + 1)² + 2²)
역변환: δ(t) + e⁻ᵗcos2t + e⁻ᵗsin2t

65번

그림의 회로에서 a, b 양단에 220V의 전압을 인가했을 때 전류 I가 1A이었다. 저항 R은 몇 Ω인가?

1. 100

2. 150

3. 220

4. 330

정답 4번

해설. ④ 330 Ω
풀이: a–b 사이에는 R 하나와 직렬 2R 경로가 병렬로 연결된다.
Rab = R × 2R / (R + 2R) = 2R/3
Rab = V / I = 220 / 1 = 220 Ω → 2R/3 = 220 → R = 330 Ω

66번

그림의 회로에서 t＝0(s)에 스위치(S)를 닫았을 때 인덕터(L) 양단의 전압 vₗ(t)는?

1. V·e^(−(R/L)t)

2. (L/R)·V·e^(−(R/L)t)

3. V(1 − e^(−(R/L)t))

4. (L/R)·V(1 − e^(R/L))

정답 1번

해설. ① vₗ(t) = V·e^(−(R/L)t)
풀이: 전류 i(t) = (V/R)(1 − e^(−(R/L)t))
vₗ = L·di/dt = L × (V/R) × (R/L)·e^(−(R/L)t) = V·e^(−(R/L)t)
t = 0 에서 전원전압 V 가 모두 L 에 걸리고, 시간이 지나면 0 으로 감소한다.

67번

다음과 같은 비정현파 교류 전압 v(t)와 전류 i(t)에 의한 평균전력 P(W)와 피상전력 Pₐ(VA)는 약 얼마인가?
v(t) = 150sin(ωt + π/6) − 50sin(3ωt + π/3) + 25sin5ωt (V)
i(t) = 20sin(ωt − π/6) + 15sin(3ωt + π/6) + 10cos(5ωt − π/3) (A)

1. P＝283.5, Pₐ＝1542

2. P＝283.5, Pₐ＝2155

3. P＝533.5, Pₐ＝1542

4. P＝533.5, Pₐ＝2155

정답 4번

해설. ④ P ≒ 533.5 W, Pₐ ≒ 2155 VA
풀이: 기본파 (150×20/2)cos60° = 750
3고조파 −50sin(3ωt+60°) = 50sin(3ωt−120°) → (50×15/2)cos150° ≒ −324.8
5고조파 10cos(5ωt−60°) = 10sin(5ωt+30°) → (25×10/2)cos30° ≒ 108.3
P = 750 − 324.8 + 108.3 ≒ 533.5 W
V = √((150²+50²+25²)/2) ≒ 113.2 V, I = √((20²+15²+10²)/2) ≒ 19.04 A → Pₐ = VI ≒ 2155 VA

68번

상순이 a-b-c인 회로에서 3상 전압이 Vₐ(V), Vb(V), Vc(V)일 때 역상분 전압 V₂(V)는?

1. V₂ = (1/3)(Vₐ + Vb + Vc)

2. V₂ = (1/3)(Vₐ + aVb + a²Vc)

3. V₂ = (1/3)(Vₐ + a²Vb + aVc)

4. V₂ = (1/3)(aVₐ + a²Vb + Vc)

정답 3번

해설. ③ V₂ = (1/3)(Vₐ + a²Vb + aVc)
대칭좌표법에서 a = 1∠120° 일 때
영상분 V₀ = (1/3)(Vₐ + Vb + Vc)
정상분 V₁ = (1/3)(Vₐ + aVb + a²Vc)
역상분 V₂ = (1/3)(Vₐ + a²Vb + aVc)
①은 영상분, ②는 정상분이다.

69번

4단자 정수가 각각 A₁, B₁, C₁, D₁과 A₂, B₂, C₂, D₂인 2개의 4단자망을 그림과 같이 종속으로 접속하였을 때 전체 4단자 정수 중 A와 B는? (단, V₁ = AV₃ + BI₃, I₁ = CV₃ + DI₃ 이다.)

1. A = A₁＋A₂, B = B₁＋B₂

2. A = A₁A₂, B = B₁B₂

3. A = A₁A₂＋B₂C₁, B = B₁B₂＋A₂D₁

4. A = A₁A₂＋B₁C₂, B = A₁B₂＋B₁D₂

정답 4번

해설. ④ A = A₁A₂ + B₁C₂, B = A₁B₂ + B₁D₂
종속 접속의 전체 4단자 행렬은 각 행렬의 곱이다.
[A B; C D] = [A₁ B₁; C₁ D₁] × [A₂ B₂; C₂ D₂]
A = A₁A₂ + B₁C₂, B = A₁B₂ + B₁D₂, C = C₁A₂ + D₁C₂, D = C₁B₂ + D₁D₂

70번

회로에서 인덕터의 양단 전압 Vₗ의 크기는 약 몇 V인가? (단, V₁ = 100∠0°, V₂ = 100∠60°)

1. 164

2. 174

3. 150

4. 200

정답 1번

해설. ① 약 164 V
풀이: 두 전원이 같은 극성으로 직렬이므로 V = V₁ + V₂ = 100 + 100∠60° = 150 + j86.6 → |V| ≒ 173.2 V
|Z| = |10 + j30| = √(10² + 30²) ≒ 31.62 Ω
|I| = 173.2 / 31.62 ≒ 5.477 A
|Vₗ| = 30 × 5.477 ≒ 164 V

71번

제어시스템의 특성방정식이 s³＋11s²＋2s＋20 = 0와 같을 때, 이 특성방정식에서 s 평면의 오른쪽에 위치하는 근은 몇 개인가?

1. 0

2. 1

3. 2

4. 3

정답 1번

해설. ① 0개
풀이: 루스 표
s³ : 1, 2
s² : 11, 20
s¹ : (11×2 − 1×20)/11 = 2/11 ≒ 0.18
s⁰ : 20
제1열(1, 11, 0.18, 20)의 부호 변화가 없으므로 s 평면 오른쪽 근은 0개이다.

72번

다음과 같은 상태방정식으로 표현되는 제어시스템에 대한 특성방정식의 근은?
ẋ₁ = x₂ + u
ẋ₂ = −2x₁ − 2x₂
(행렬로 A = [0 1; −2 −2], B = [1; 0])

1. -1 ± j

2. -1 ± j√2

3. -1 ± j2

4. -1 ± j√3

정답 1번

해설. ① −1 ± j
풀이: 특성방정식 |sI − A| = 0
|s −1; 2 s+2| = s(s + 2) + 2 = s² + 2s + 2 = 0
s = (−2 ± √(4 − 8))/2 = −1 ± j

73번

블록선도에서 ⓐ에 해당하는 신호는?

1. 조작량

2. 제어량

3. 기준입력

4. 동작신호

정답 4번

해설. ④ 동작신호
기준입력과 검출부의 주피드백 신호를 비교(가합점)하여 얻은 신호로, 제어요소에 들어가 제어동작을 일으키는 신호가 동작신호이다.
제어요소의 출력은 조작량, 제어대상의 출력은 제어량, 기준입력요소의 출력은 기준입력이다.

74번

논리식 (A + B)·(A̅ + B) 와 등가인 것은?

1. A

2. B

3. A·B

4. A·B̅

정답 2번

해설. ② B
풀이: (A + B)(A̅ + B) = AA̅ + AB + A̅B + BB
= 0 + B(A + A̅) + B = B + B = B
(분배법칙 (X + B)(Y + B) = XY + B 로도 A·A̅ + B = B)

75번

다음은 근궤적의 성질(규칙)에 대한 내용의 일부를 나타낸 것이다. ( ) 안에 알맞은 내용은?
근궤적의 출발점은 개루프 전달함수의 ( ⓐ )이고, 근궤적의 도착점은 개루프 전달함수의 ( ⓑ )이다.

1. ⓐ 영점, ⓑ 영점

2. ⓐ 영점, ⓑ 극점

3. ⓐ 극점, ⓑ 영점

4. ⓐ 극점, ⓑ 극점

정답 3번

해설. ③ ⓐ 극점, ⓑ 영점
근궤적은 이득 K = 0 일 때 개루프 전달함수 G(s)H(s)의 극점에서 출발하여 K → ∞ 일 때 영점(유한 영점 또는 무한원점)에서 끝난다.
근궤적의 가짓수는 극점 수와 영점 수 중 큰 것과 같다.

76번

그림의 블록선도에서 출력 C(s)는?

1. C(s) = [G₂(s) / (1 − G₁(s)G₂(s))]·(G₁(s)R(s) + D(s))

2. C(s) = [G₂(s) / (1 + G₁(s)G₂(s))]·(G₁(s)R(s) + D(s))

3. C(s) = [G₁(s) / (1 − G₁(s)G₂(s))]·(G₁(s)R(s) + D(s))

4. C(s) = [G₁(s) / (1 + G₁(s)G₂(s))]·(G₁(s)R(s) + D(s))

정답 2번

해설. ② C(s) = [G₂ / (1 + G₁G₂)]·(G₁R + D)
풀이: 첫 가합점 출력 E = R − C, 두 번째 가합점 출력 = G₁E + D
C = G₂(G₁(R − C) + D) = G₁G₂R − G₁G₂C + G₂D
C(1 + G₁G₂) = G₂(G₁R + D) → C = G₂(G₁R + D) / (1 + G₁G₂)

77번

제어시스템의 전달함수가 G(s)＝e^(−10s)이고, 주파수가 ω＝10rad/sec일 때 이 제어시스템의 이득(dB)은?

1. 20

2. 0

3. -20

4. -40

정답 2번

해설. ② 0 dB
풀이: G(jω) = e^(−j10ω) 이고 |e^(−jθ)| = 1 이다.
이득 g = 20log|G(jω)| = 20log1 = 0 dB
시간지연 요소는 크기는 변화시키지 않고 위상만 −10ω rad 만큼 늦춘다.

78번

단위계단 함수(f(t)＝u(t))의 라플라스 변환 함수 (F(s))와 z 변환 함수(F(z))는?

1. F(s) = 1/s, F(z) = z/(z − 1)

2. F(s) = 1/s, F(z) = (z − 1)/z

3. F(s) = s, F(z) = z/(z − 1)

4. F(s) = s, F(z) = (z − 1)/z

정답 1번

해설. ① F(s) = 1/s, F(z) = z/(z − 1)
풀이: ℒ[u(t)] = ∫₀^∞ e⁻ˢᵗdt = 1/s
Z[u(k)] = Σ z⁻ᵏ = 1 + z⁻¹ + z⁻² + … = 1/(1 − z⁻¹) = z/(z − 1)

79번

전달함수가 C(s)/R(s) = 36 / (s² + 4.2s + 36) 인 2차 제어시스템의 감쇠 진동 주파수(ωd)는 약 몇 rad/sec인가?

1. 4.0

2. 4.3

3. 5.6

4. 6.0

정답 3번

해설. ③ 약 5.6 rad/s
풀이: 표준형 ωₙ² / (s² + 2ζωₙs + ωₙ²) 와 비교하면 ωₙ² = 36 → ωₙ = 6
2ζωₙ = 4.2 → ζ = 4.2 / 12 = 0.35
ωd = ωₙ√(1 − ζ²) = 6 × √(1 − 0.1225) ≒ 5.62 rad/s

80번

신호흐름선도의 전달함수 C(s)/R(s) 는?

1. 24/5

2. 28/5

3. 32/5

4. 36/5

정답 3번

해설. ③ 32/5
풀이(메이슨 공식): 전향경로 P₁ = 1×3×4×1 = 12, P₂ = 1×5×4×1 = 20
루프 L₁ = 4 × (−1) = −4 → Δ = 1 − (−4) = 5, 두 경로 모두 루프와 접하므로 Δ₁ = Δ₂ = 1
C/R = (12 + 20) / 5 = 32/5

81번

풍력발전설비의 시설기준에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 간선의 시설 시 단자의 접속은 기계적, 전기적 안전성을 확보하도록 하여야 한다.

2. 나셀 등 풍력발전기 상부시설에 접근하기 위한 안전한 시설물을 강구하여야 한다.

3. 100kW 이상의 풍력터빈은 나셀 내부의 화재 발생 시, 이를 자동으로 소화할 수 있는 화재방호설비를 시설하여야 한다.

4. 풍력발전기에서 출력배선에 쓰이는 전선은 CV선 또는 TFR-CV선을 사용하거나 동등 이상의 성능을 가진 제품을 사용하여야 한다.

정답 3번

해설. ③ KEC 531(풍력발전설비 일반사항) 3 "다"에 따라 나셀 내부 화재를 자동으로 소화하는 화재방호설비는 500kW 이상의 풍력터빈에 시설하여야 한다(100kW 가 아님).
① 간선 단자 접속의 안전성 확보, ② 나셀 등 상부시설 접근용 안전 시설물, ④ 출력배선에 CV선·TFR-CV선 또는 동등 이상 제품 사용은 옳다.

82번

의료장소의 안전을 위한 비단락보증 절연변압기에 대한 설명으로 옳은 것은?

1. 정격출력은 5kVA 이하이다.

2. 정격출력은 10kVA 이하이다.

3. 2차측 정격전압은 직류 250V 이하이다.

4. 2차측 정격전압은 교류 300V 이하이다.

정답 2번

해설. ② KEC 242.10.3 에 따라 의료 IT 계통의 비단락 보증 절연변압기는 2차측 정격전압 교류 250V 이하, 공급방식 단상 2선식, 정격출력 10kVA 이하로 하고, 2차측 전로는 접지하지 않는다.
따라서 정격출력 10kVA 이하가 옳다.

83번

무효 전력 보상 장치(동기조상기 등)를 시설하는 경우 계측하는 장치를 시설하여 계측하는 대상으로 틀린 것은?

1. 무효 전력 보상 장치의 전압

2. 무효 전력 보상 장치의 전력

3. 무효 전력 보상 장치의 회전자의 온도

4. 무효 전력 보상 장치의 베어링의 온도

정답 3번

해설. ③ KEC 351.6(감시 및 계측장치) 5 에 따라 무효 전력 보상 장치를 시설하는 경우에는 그 전압 및 전류 또는 전력, 베어링 및 고정자의 온도를 계측하는 장치와 동기검정장치를 시설한다.
회전자의 온도는 계측 대상이 아니다.
※ 현행 KEC 351.6 기준에 맞게 문제·보기의 용어를 고쳤다.

84번

변전소에서 사용전압 154kV 변압기를 옥외에 시설할 때 취급자 이외의 사람이 들어가지 않도록 시설하는 울타리는 울타리의 높이와 울타리에서 충전부분까지의 거리의 합계를 몇 m 이상으로 하여야 하는가?

1. 5

2. 5.5

3. 6

4. 6.5

정답 3번

해설. ③ 6 m
KEC 351.1(발전소 등의 울타리·담 등의 시설)에서 울타리 높이와 충전부분까지 거리의 합계는 35kV 이하 5m, 35kV 초과 160kV 이하 6m, 160kV 초과는 6m에 10kV 또는 그 단수마다 0.12m 를 더한 값이다.
154kV 는 35kV 초과 160kV 이하이므로 6m 이상이다.

85번

케이블 트레이공사에 사용하는 케이블 트레이에 적합하지 않은 것은?

1. 케이블 트레이의 안전율은 1.5 이상이어야 한다.

2. 금속재의 것은 내식성 재료의 것으로 하지 않아도 된다.

3. 전선의 피복 등을 손상시킬 돌기 등이 없이 매끈하여야 한다.

4. 지지대는 트레이 자체 하중과 포설된 케이블 하중을 충분히 견딜 수 있는 강도를 가져야 한다.

정답 2번

해설. ② KEC 232.41.2(케이블트레이의 선정)에 따라 금속재의 것은 방식처리를 한 것이거나 내식성 재료의 것이어야 한다.
① 안전율 1.5 이상, ③ 돌기 없이 매끈할 것, ④ 지지대는 트레이 자체 하중과 포설된 케이블 하중을 견딜 강도일 것은 옳다.

86번

교통신호등 제어장치의 2차측 배선의 최대사용전압은 몇 V 이하이어야 하는가?

1. 150

2. 250

3. 300

4. 400

정답 3번

해설. ③ 300 V
KEC 234.15.1 에 따라 교통신호등 제어장치의 2차측 배선의 최대사용전압은 300V 이하이어야 한다.
또한 전원측에는 전용 개폐기 및 과전류차단기를 각 극에 시설하고, 사용전압이 150V 를 초과하면 지락 시 자동 차단하는 누전차단기를 시설한다.

87번

피뢰설비 중 인하도선시스템의 건축물·구조물과 분리되지 않은 피뢰시스템인 경우에 대한 설명으로 틀린 것은?

1. 인하도선의 수는 1가닥 이상으로 한다.

2. 벽이 불연성 재료로 된 경우에는 벽의 표면 또는 내부에 시설할 수 있다.

3. 병렬 인하도선의 최대 간격은 피뢰시스템 등급에 따라 Ⅳ 등급은 20m로 한다.

4. 벽이 가연성 재료인 경우에는 0.1m 이상 이격하고, 이격이 불가능한 경우에는 도체의 단면적을 100mm² 이상으로 한다.

정답 1번

해설. ① KEC 152.2(인하도선시스템)에 따라 건축물·구조물과 분리되지 않은 피뢰시스템의 인하도선의 수는 2가닥 이상으로 한다.
② 불연성 벽은 표면 또는 내부 시설 가능, ③ 병렬 인하도선 최대 간격은 Ⅰ·Ⅱ 등급 10m, Ⅲ 등급 15m, Ⅳ 등급 20m, ④ 가연성 벽은 0.1m 이상 이격(불가능하면 100mm² 이상)으로 옳다.

88번

급전용변압기는 교류 전기철도의 경우 어떤 변압기의 적용을 원칙으로 하고, 급전계통에 적합하게 선정하여야 하는가?

1. 3상 정류기용 변압기

2. 단상 정류기용 변압기

3. 3상 스코트결선 변압기

4. 단상 스코트결선 변압기

정답 3번

해설. ③ KEC 421.4(변전소의 설비) 2 에 따라 급전용변압기는 직류 전기철도의 경우 3상 정류기용 변압기, 교류 전기철도의 경우 3상 스코트결선 변압기의 적용을 원칙으로 하고 급전계통에 적합하게 선정하여야 한다.
스코트결선은 3상 전원을 2상(단상 2회로)으로 바꾸어 전원 불평형을 줄인다.

89번

저압 가공전선이 도로·횡단보도교·철도 또는 궤도와 접근상태로 시설되는 경우, 저압 가공전선과 도로·횡단보도교·철도 또는 궤도 사이의 간격은 몇 m 이상이어야 하는가? (단, 저압 가공전선과 도로·횡단보도교·철도 또는 궤도와의 수평 간격이 0.8m인 경우이다.)

1. 3

2. 3.5

3. 4

4. 4.5

정답 1번

해설. ① 3 m
KEC 332.12 에 따라 저압 가공전선과 도로·횡단보도교·철도 또는 궤도 사이의 간격은 3m 이상이어야 한다(표 332.12-1). 다만 수평 간격이 1m 이상이면 이 규정을 적용하지 않는다.
문제에서 수평 간격이 0.8m 로 1m 미만이므로 3m 이상을 적용한다.

90번

내부피뢰시스템 중 금속제 설비의 등전위본딩에 대한 설명이다. 다음 ( )에 들어갈 내용으로 옳은 것은?
건축물·구조물에는 지하 ( ⓐ )m와 높이 ( ⓑ )m마다 환상도체를 설치한다. 다만, 철근콘크리트, 철골구조물의 구조체에 인하도선을 등전위본딩하는 경우 환상도체는 설치하지 않아도 된다.

1. ⓐ 0.5, ⓑ 15

2. ⓐ 0.5, ⓑ 20

3. ⓐ 1.0, ⓑ 15

4. ⓐ 1.0, ⓑ 20

정답 2번

해설. ② ⓐ 0.5, ⓑ 20
KEC 153.2.2(금속제 설비의 등전위본딩) 3 에 따라 건축물·구조물에는 지하 0.5m와 높이 20m마다 환상도체를 설치한다.
다만 철근콘크리트·철골구조물의 구조체에 인하도선을 등전위본딩하는 경우에는 환상도체를 설치하지 않아도 된다.

91번

주택의 전기저장장치의 축전지에 접속하는 부하 측 옥내 전로에 지락이 생겼을 때 자동적으로 전로를 차단하는 장치를 시설한 경우에 주택의 옥내전로의 대지전압은 직류 몇 V까지 적용할 수 있는가?

1. 150

2. 300

3. 400

4. 600

정답 4번

해설. ④ 600 V
KEC 511.1.3(옥내전로의 대지전압 제한)에 따라 주택에 시설하는 전기저장장치의 이차전지에서 전력변환장치에 이르는 옥내 직류 전로는, 지락 시 자동 차단 장치를 시설하고 사람이 접촉할 우려가 없는 은폐 장소에 시설하는 등의 조건을 갖추면 대지전압을 직류 600V까지 적용할 수 있다.

92번

인입용 비닐절연전선을 사용한 저압 가공전선을 횡단보도교 위에 시설하는 경우 노면상의 높이는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?

1. 3

2. 3.5

3. 4

4. 4.5

정답 1번

해설. ① 3 m
KEC 222.7(저압 가공전선의 높이)에 따라 횡단보도교 위에 시설하는 저압 가공전선은 노면상 3.5m 이상이지만, 전선이 저압 절연전선(인입용 비닐절연전선·450/750V 비닐절연전선·450/750V 고무절연전선·옥외용 비닐절연전선)·다심형 전선 또는 케이블이면 3m 이상으로 할 수 있다.
인입용 비닐절연전선은 저압 절연전선이므로 3m 이상이다.

93번

사용전압이 22.9kV인 특고압 가공전선이 건조물 등과 접근상태로 시설되는 경우 지지물로 A종 철근 콘크리트주를 사용하면 그 지지물 간 거리(경간)는 몇 m 이하이어야 하는가? (단, 중성선 다중접지 방식의 것으로서 전로에 지락이 생겼을 때에 2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가 되어 있는 것에 한한다.)

1. 100

2. 150

3. 250

4. 400

정답 1번

해설. ① 100 m
KEC 333.32(25kV 이하인 특고압 가공전선로의 시설) 4 에 따라 15kV 초과 25kV 이하 다중접지 선로가 건조물 등과 접근·교차하는 경우 지지물 간 거리는 목주·A종 철주·A종 철근 콘크리트주 100m, B종 철주·B종 철근 콘크리트주 150m, 철탑 400m 이하이다(표 333.32-2).

94번

사용전압이 22.9kV인 특고압 가공전선로에서 1km마다 중성선과 대지 사이의 합성 접지저항 값은 몇 Ω 이하이어야 하는가? (단, 중성선 다중접지 방식의 것으로서 전로에 지락이 생겼을 때에 2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가 되어 있는 것에 한한다.)

1. 5

2. 10

3. 15

4. 30

정답 3번

해설. ③ 15 Ω
KEC 333.32 4 "차"(표 333.32-11)에 따라 15kV 초과 25kV 이하 다중접지 특고압 가공전선로는 각 접지점의 개별 접지저항 값 300Ω, 1km마다의 합성 접지저항 값 15Ω 이하이어야 하며, 접지한 곳 상호 간의 거리는 150m 이하이다.
(15kV 이하 선로는 300Ω, 30Ω, 접지 간격 300m 이하)

95번

직류회로에서 선 도체 겸용 보호도체를 말하는 것은?

1. PEM

2. PEL

3. PEN

4. PET

정답 2번

해설. ② PEL 도체는 직류회로에서 선도체 겸용 보호도체를 말한다(KEC 112 용어 정의).
PEN 도체는 교류회로에서 중성선 겸용 보호도체, PEM 도체는 직류회로에서 중간선 겸용 보호도체이다. PET 는 해당 용어가 없다.

96번

지중 전선로에 있어서 폭발성 가스가 침입할 우려가 있는 장소에 시설하는 지중함은 크기가 몇 m³ 이상일 때 가스를 방산시키기 위한 장치를 시설하여야 하는가?

1. 0.25

2. 0.5

3. 0.75

4. 1.0

정답 4번

해설. ④ 1.0 m³
KEC 334.2(지중함의 시설)에 따라 폭발성 또는 연소성의 가스가 침입할 우려가 있는 곳에 시설하는 지중함으로서 크기가 1m³ 이상인 것에는 통풍장치 기타 가스를 방산시키기 위한 장치를 시설하여야 한다.
또한 지중함은 차량 등의 중량에 견디고 고인 물을 제거할 수 있는 구조여야 한다.

97번

특고압으로 시설할 수 없는 전선로는?

1. 옥상전선로

2. 지중전선로

3. 가공전선로

4. 수중전선로

정답 1번

해설. ① KEC 331.14.2 에 따라 특고압 옥상전선로(특고압 인입선의 옥상부분 제외)는 시설하여서는 아니 된다.
지중전선로, 가공전선로, 수중전선로는 특고압으로도 규정에 따라 시설할 수 있다.

98번

사용전압이 60kV 이하인 경우 전화선로의 길이 12km 마다 유도전류는 몇 ㎂를 넘지 않도록 하여야 하는가?

1. 1

2. 2

3. 3

4. 5

정답 2번

해설. ② 2 ㎂
KEC 333.2(유도장해의 방지)에 따라 특고압 가공전선로는 사용전압 60kV 이하이면 전화선로의 길이 12km마다 유도전류가 2㎂를 넘지 않도록, 60kV 초과이면 40km마다 3㎂를 넘지 않도록 시설하여야 한다.

99번

발전기의 내부에 고장이 생긴 경우, 발전기를 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치를 설치하여야 하는 발전기의 최소용량[kVA]은?

1. 1000

2. 1500

3. 10000

4. 15000

정답 3번

해설. ③ 10000 kVA
KEC 351.3(발전기 등의 보호장치)에 따라 용량 10,000kVA 이상인 발전기의 내부에 고장이 생긴 경우 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치를 시설하여야 한다.
(과전류·과전압은 용량과 관계없이, 수차 발전기 스러스트 베어링 온도 상승은 2,000kVA 이상)

100번

소세력회로의 최대 사용전압이 15V라면, 절연변압기의 2차 단락전류는 몇 A 이하이어야 하는가?

1. 1

2. 3

3. 5

4. 8

정답 4번

해설. ④ 8 A
KEC 241.14.2(소세력 회로의 전원장치)에 따라 절연변압기의 2차 단락전류는 최대사용전압 15V 이하 8A, 15V 초과 30V 이하 5A, 30V 초과 60V 이하 3A 이하이어야 한다.
(2차측에 과전류차단기를 두는 경우 정격전류는 각각 5A, 3A, 1.5A 이하)

전기공사기사 필기 2021년 4회 기출문제

전기응용 및 공사재료

전력공학

전기기기

회로이론 및 제어공학

전기설비기술기준

전기공사기사 필기 기출문제 전체 회차