2024.8 기출문제
정답과 상세 해설을 함께 제공합니다. (100문항)
- ① 20
- ② 5 정답
- ③ 15
- ④ 10
동심구형 콘덴서의 정전용량은 \(C=\dfrac{4\pi\varepsilon ab}{b-a}\)이다. 내외 반지름 a, b를 각각 5배로 하면 분자 ab는 25배, 분모 b−a는 5배가 되어 정전용량은 25/5=5배로 증가한다.
- ① 0.55 정답
- ② 0.25
- ③ 0.35
- ④ 0.45
간격 절반에 비유전율 10인 유리판을 끼우면 공기층과 유리층이 직렬 연결된다. 공기층 \(C_1=2C_0=0.6[\mu F]\), 유리층 \(C_2=2\varepsilon_r C_0=6[\mu F]\). 직렬 합성: \(C=\dfrac{1}{1/0.6+1/6}\approx 0.55[\mu F]\).
- ① 포아송의 방정식 : \(\nabla^2 V = \rho/\varepsilon\) 정답
- ② 가우스의 정리 : divD=ρ
- ③ 라플라시의 방정식 : \(\nabla^2 V=0\)
- ④ 발산의 정리 : \(\oint_s D\cdot ds=\int_v \mathrm{div}D\,dv\)
포아송의 방정식은 \(\nabla^2 V=-\dfrac{\rho}{\varepsilon}\)로 우변에 음(−)의 부호가 있어야 한다. 보기 ①의 \(\nabla^2 V=\rho/\varepsilon\)은 부호가 빠진 틀린 식이다.
- ① \(6\times10^{-6}\)
- ② \(6\times10^{-3}\) 정답
- ③ \(1.2\times10^{-2}\)
- ④ \(1.4\times10^{-2}\)
평행 원통 선로 1m당 정전용량 \(C=\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln(D/a)}\). D=1m, a=0.01m이므로 ln100=4.61, \(C\approx 6\times10^{-12}[F/m]\). 1km는 \(6\times10^{-9}[F]=6\times10^{-3}[\mu F]\).
- ① 전속밀도는 유전체와 관계없이 크기는 일정하다. 정답
- ② 전속은 스칼라량이기 때문에 전속밀도도 스칼라량이다.
- ③ 전속밀도는 전계의 세기의 방향과 반대 방향이다.
- ④ 전속밀도는 유전체 내에 분극의 세기와 같다.
전속(전기력선속)은 자유전하량만으로 결정되므로 전속밀도 D는 유전체의 종류에 관계없이 자유전하 분포로만 정해진다.
- ① \((a^2/d,\,0,\,0)\) 정답
- ② \((-a^2/d,\,0,\,0)\)
- ③ \((0,\,+a^2/d,\,0)\)
- ④ \((d^2/4a,\,0,\,0)\)
접지 구도체(반지름 a, 중심 원점)와 점전하 (d,0,0)의 영상전하는 구의 중심에서 점전하 방향으로 \(a^2/d\)만큼 떨어진 위치, 즉 \((a^2/d,\,0,\,0)\)에 놓인다.
- ① \(\dfrac{2C_0}{1+1/\varepsilon_r}\) 정답
- ② \(\dfrac{C_0}{2(1+1/\varepsilon_r)}\)
- ③ \(\dfrac{C_0}{1+1/\varepsilon_r}\)
- ④ \(\dfrac{4C_0}{1+1/\varepsilon_r}\)
극판과 평행하게 절반을 유전체로 채우면 공기층 \(C_1=2C_0\), 유전체층 \(C_2=2\varepsilon_r C_0\)이 직렬 연결된다. 합성 \(C=\dfrac{2C_0}{1+1/\varepsilon_r}\).
- ① 위상이 같다. 정답
- ② 자계가 π/2빠르다.
- ③ 전계가 π빠르다.
- ④ 전계가 π/2빠르다.
자유 공간(진공)을 진행하는 전자기파에서는 전계와 자계가 서로 수직 방향으로 진동하면서 동일한 위상으로 변화한다. 따라서 위상차가 없다.
- ① 경계면에서 전계와 전속밀도는 불변이다. 정답
- ② 경계면에서 전계의 접선성분은 연속이다.
- ③ 경계면에서 전속밀도의 법선성분은 연속이다.
- ④ 경계면에서 전계와 전속밀도는 굴절한다.
경계면에서는 전계의 접선성분과 전속밀도의 법선성분만 연속이며, 전계와 전속밀도 자체는 경계면에서 굴절하며 크기가 변한다. '불변이다'는 설명은 틀렸다.
- ① \(\mu_s < 1\) 정답
- ② \(\mu_s = 1\)
- ③ \(\mu_s > 1\)
- ④ \(\mu_s = 0\)
반자성체는 외부 자계와 반대 방향으로 약하게 자화되는 물질로, 비투자율이 1보다 작은 값(\(\mu_s < 1\))을 갖는다.
- ① B>A>D>C 정답
- ② C>D>A>B
- ③ D>A>C>B
- ④ A>B>D>C
전계가 일정할 때 단위체적당 에너지 밀도 \(w=\frac{1}{2}\varepsilon_0\varepsilon_r E^2\)으로 비유전율에 비례한다. B(10)>A(8)>D(4)>C(2) 순이므로 정답은 B>A>D>C.
- ① 항상 흡인력으로 작용한다. 정답
- ② 항상 반발력으로 작용한다.
- ③ 조건에 따라 흡인력으로 작용한다.
- ④ 조건에 따라 반발력으로 작용한다.
접지된 구도체 표면에는 점전하와 항상 반대 부호의 영상전하가 유도되므로, 전하의 크기나 거리 조건에 관계없이 항상 흡인력이 작용한다.
- ① \(E=10^4\mathbf{i}+10^5\mathbf{j}\)
- ② \(E=10^{-6}+10^{-4}\mathbf{j}\)
- ③ \(E=\mathbf{i}+\mathbf{j}\) 정답
- ④ \(E=\mathbf{i}+10\mathbf{j}\)
\(F=ma=10^{-10}\times10^2(\mathbf{i}+\mathbf{j})=10^{-8}(\mathbf{i}+\mathbf{j})\)[N]. \(E=F/Q=10^{-8}(\mathbf{i}+\mathbf{j})/10^{-8}=\mathbf{i}+\mathbf{j}\)[V/m].
- ① 44.3
- ② 88.6
- ③ 177 정답
- ④ 354
\(C=\dfrac{\varepsilon_0\varepsilon_r S}{d}=\dfrac{8.855\times10^{-12}\times4\times10^{-2}}{2\times10^{-3}}\approx1.77\times10^{-10}[F]=177[pF]\).
- ① 플레밍의 오른손법칙에 의한 로렌츠의 힘과 원심력의 평형 원운동이다.
- ② 전자의 원운동 주파수는 전자의 질량에 비례한다.
- ③ 전자의 원운동 주기는 전자의 발사 속도와 무관하다. 정답
- ④ 원의 반지름은 전자의 발사속도와 전계의 세기의 곱에 반비례한다.
전자의 원운동 주기는 \(T=\dfrac{2\pi m}{qB}\)로 질량과 자속밀도에만 의존하고 발사 속도와는 무관하다. 원운동 주파수는 질량에 반비례하며, 회전 반지름은 발사속도와 자속밀도로 정해지고 전계와는 관계없다.
- ① \(9\times10^9\) 정답
- ② \(2.25\times10^9\)
- ③ \(3.6\times10^{10}\)
- ④ \(4.5\times10^9\)
영상전하는 −6[C]이고, 간격은 2h=6[m]. \(F=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\dfrac{Q^2}{(2h)^2}=9\times10^9\times\dfrac{36}{36}=9\times10^9[N]\).
- ① 쿨롱의 법칙
- ② 라플라스 법칙
- ③ 가우스 법칙 정답
- ④ 푸아송의 법칙
폐곡면을 지나는 전속(전기력선속)과 그 내부에 있는 전하량의 관계를 나타내는 것은 가우스 법칙이다.
- ① \(\dfrac{3\sqrt{3}}{4}\) 정답
- ② \(\dfrac{\sqrt{3}}{2}\)
- ③ \(\dfrac{4\sqrt{3}}{27}\)
- ④ \(\dfrac{9\sqrt{3}}{4}\)
굴절 관계 \(\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}\). \(\tan\theta_2=\tan30°\times\dfrac{9}{4}=\dfrac{1}{\sqrt{3}}\times\dfrac{9}{4}=\dfrac{3\sqrt{3}}{4}\).
- ① \(\chi<0,\;\mu_s<1\)
- ② \(\chi=0,\;\mu_s=1\)
- ③ \(\chi>0,\;\mu_s>1\) 정답
- ④ \(\chi>0,\;\mu_s<1\)
J=χH로 J와 H의 방향이 같으면 χ>0(상자성체). \(\mu_s=1+\chi>1\). 따라서 χ>0, μₛ>1이 정답이다.
- ① 대지의 도전율이 금속에 가까울 만큼 커서 접지저항이 0이 되기 때문이다.
- ② 대지는 정전용량이 대단히 커서 전하가 드나들어도 전위 변동이 거의 없기 때문이다. 정답
- ③ 대지에 생기는 영상전하가 도체가 가진 전하를 완전히 상쇄해 주기 때문이다.
- ④ 국제 규약으로 대지의 전위를 0[V]로 정해 두었기 때문이다.
대지는 크기가 사실상 무한하여 정전용량이 대단히 크므로, 접지선을 통해 어느 정도의 전하가 오가더라도 전위는 거의 움직이지 않는다. 이 성질 덕분에 대지를 기준(영)전위로 삼는다.
-
① 6
- ② 0
정답 - ③ K>6
- ④ K<6
- ② 0
라우스 표를 작성하면 s¹행의 조건에서 (2×3−1×K)/2>0, 즉 K<6이어야 하고, s⁰행에서 K>0이어야 한다. 두 조건을 모두 만족해야 안정하므로 정답은 0<K<6이다.
- ① 100
- ② 0.1
- ③ 1 정답
- ④ 10
단위 램프입력의 정상편차 \(e_{ss}=1/K_v\). \(K_v=\lim_{s\to0}sG(s)=100K\). \(e_{ss}=1/(100K)=0.01\)로 두면 K=1.
- ① \(\begin{bmatrix}2e^{-t}-e^{-2t}&-2e^{-t}+2e^{-2t}\\e^{-t}-e^{-2t}&-e^{-t}+2e^{-2t}\end{bmatrix}\)
- ② \(\begin{bmatrix}2e^{-t}-e^{-3t}&e^{-t}-e^{-3t}\\-2e^{-t}+2e^{-3t}&-e^{-t}+2e^{-3t}\end{bmatrix}\)
- ③ \(\begin{bmatrix}2e^{-t}-e^{-2t}&e^{-t}-e^{-2t}\\-2e^{-t}+2e^{-2t}&-e^{-t}+2e^{-2t}\end{bmatrix}\) 정답
- ④ \(\begin{bmatrix}e^{-t}-e^{-2t}&2e^{-t}-e^{-2t}\\-e^{-t}+2e^{-2t}&-2e^{-t}+2e^{-2t}\end{bmatrix}\)
천이행렬 \(\phi(t)=e^{At}=\mathcal{L}^{-1}[(sI-A)^{-1}]\). 특성근 s=−1, −2이며 역라플라스 변환을 취하면 정답의 행렬이 된다.
- ① NOR 회로
- ② OR 회로
- ③ NAND 회로 정답
- ④ AND 회로
두 입력 A, B가 다이오드를 통해 결합되어 논리곱(AND) 동작을 수행한 뒤, 그 결과가 트랜지스터에 의해 반전(NOT)되어 출력되는 전형적인 DTL(다이오드-트랜지스터 논리) 구조이다. 다이오드단의 AND와 트랜지스터단의 반전이 결합되어 NAND 논리가 구현된다.
- ① 적분 제어계
- ② 비례 적분 미분 제어계
- ③ 비례 제어계 정답
- ④ 비례 적분 제어계
비례(P) 제어 동작만으로는 일정 입력(계단 입력)에 대해 정상상태에서 잔류편차(off-set)가 남는다. 적분(I) 동작이 포함된 제어계(적분, 비례적분, 비례적분미분)는 정상상태 오차를 0으로 만든다.
- ① 2.51∠96.55° 정답
- ② 8.95∠-1.14°
- ③ 2.51∠-96.55°
- ④ 8.95∠1.14°
역상분 전류 \(I_2=\dfrac{1}{3}(I_a+a^2 I_b+aI_c)\)를 계산하면 크기 2.51, 위상각은 제2사분면이므로 96.55°가 되어 2.51∠96.55°이다.
- ① 2
- ② 3
- ③ 0 정답
- ④ 1
라우스 표를 구성하면 제1열이 1, 1, 2, 5, 1.2, 2로 부호 변화 없이 모두 양수가 되므로, s평면 우반부에 위치하는 불안정한 근은 없다. 정답은 0이다.
- ① 10
- ② 0
- ③ 1/10 정답
- ④ 1
이득여유는 위상교차 주파수에서 \(GM=20\log_{10}\dfrac{1}{|G(j\omega)|}\)으로 구한다. 허수부가 0이 되는 조건은 ω=0이고 이때 |G(j0)|=K이다. \(20\log_{10}\dfrac{1}{K}=20\)에서 K=1/10.
- ① 최대 오버슈트를 제2 오버슈트로 나눈 값이다.
- ② 제2 오버슈트와 최대 오버슈트를 곱한 값이다.
- ③ 제2 오버슈트를 최대 오버슈트로 나눈 값이다. 정답
- ④ 제2 오버슈트와 최대 오버슈트를 더한 값이다.
과도응답에서 감쇠비(decay ratio)는 첫 번째로 나타나는 최대 오버슈트와 그 다음에 나타나는 제2 오버슈트의 비로 정의되며, 감쇠비 = 제2 오버슈트 / 최대 오버슈트이다.
- ① 선도①
- ② 선도②
- ③ 선도③ 정답
- ④ 선도④
\(G(j\omega)=k/[j\omega(j\omega+1)]\)의 실수부와 허수부는 각각 \(\text{Re}=-k/(\omega^2+1)\), \(\text{Im}=-k/[\omega(\omega^2+1)]\)로 모든 ω>0에서 궤적이 3사분면에만 존재하며, ω→0에서 발산, ω→∞에서 원점에 수렴하는 형태의 선도이다.
- ① 5/8
- ② 0
- ③ 8/5 정답
- ④ 무한
단위 램프 입력에 대한 정상편차는 속도편차상수 \(K_v=\lim_{s\to0}sG(s)\)를 이용해 \(e_{ss}=1/K_v\). \(K_v=\lim_{s\to0}\dfrac{s(s+5)}{s(s+2)(s+4)}=\dfrac{5}{8}\)이므로 \(e_{ss}=\dfrac{8}{5}\).
- ① 4
- ② 3
- ③ 2 정답
- ④ 1
신호선도의 루프는 시작마디로 되돌아오는 폐경로를 뜻한다. 이 선도에는 한 마디에서 자기 자신으로 되돌아오는 자기루프 1개와, 뒤쪽 마디에서 앞쪽 마디로 되돌아가는 피드백 경로가 만드는 루프 1개, 모두 2개의 루프가 있다.
- ① 1
- ② 2 정답
- ③ 0
- ④ 3
특성방정식 \(s^4+s^3-3s^2-s+2=0\)을 인수분해하면 \((s-1)^2(s+1)(s+2)=0\)이 되어 근은 s=1(중근), s=−1, s=−2이다. s평면의 오른쪽(양의 실수부)에 위치하는 근은 s=1이 두 개이므로 정답은 2이다.
- ① \(\dfrac{3s+2}{s^2+5s+6}\) 정답
- ② \(\dfrac{s^2+5s+6}{3s+2}\)
- ③ \(\dfrac{2s+3}{s^2+5s+6}\)
- ④ \(\dfrac{3s+2}{s^2+6s+5}\)
초기값이 모두 0이면 n계 미분은 sⁿ을 곱하는 연산으로 바뀐다. 양변을 옮기면 \((s^2+5s+6)Y(s)=(3s+2)X(s)\)이고, 전달함수 \(G(s)=\dfrac{3s+2}{s^2+5s+6}\).
- ① s³+4s²+5s+2=0
- ② s³+3s²+2s+8=0 정답
- ③ s³+s²+5s+4=0
- ④ s³+2s²+3s+4=0
3차 특성방정식 s³+As²+Bs+C=0이 안정하려면 모든 계수가 양수이고 AB>C를 만족해야 한다. s³+3s²+2s+8=0은 A=3, B=2, C=8이므로 AB=6<C=8이 되어 불안정하다.
- ① 10
- ② 7.5 정답
- ③ 5
- ④ 2.5
두 전류원이 모두 중간 노드 M으로 8+7=15[A]를 밀어 넣으므로 \(15=V(1/6+1/4+1/12)=0.5V\)에서 V=30[V], 4Ω에 흐르는 전류는 30/4=7.5[A].
- ① NAND
- ② NOR 정답
- ③ AND
- ④ OR
X 또는 Y 중 하나라도 하이(High)이면 해당 트랜지스터가 도통되어 출력이 로우(Low)로 끌려가므로, 이는 X와 Y의 OR을 반전한 NOR 동작에 해당한다.
- ① 특성방정식의 모든 근이 z 평면의 양의 반평면에 있으면 안정하다.
- ② 특성방정식의 모든 근이 z 평면의 단위원 내부에 있으면 안정하다. 정답
- ③ 특성방정식의 모든 근이 z 평면의 단위원 외부에 있으면 안정하다.
- ④ 특성방정식의 모든 근이 z 평면의 음의 반평면에 있으면 안정하다.
이산시스템의 안정 조건은 특성방정식의 모든 근이 z평면에서 단위원 내부에 위치하는 것이며, 이는 s평면의 좌반면 조건에 대응한다. 근이 단위원 위나 바깥에 있으면 임계안정 또는 불안정이 된다.
- ① -0.93
- ② -5.74
- ③ -6.0
- ④ -1.33 정답
분리점은 \(dK/ds=0\)인 점이므로 \(3s^2+22s+24=0\), s=(-22±√(484-288))/6=(-22±14)/6에서 s=−1.33 또는 s=−6이다. 실수축 위 근궤적은 0과 −3 사이 및 −8의 왼쪽에만 존재하므로 −6은 근궤적 위의 점이 아니다. 따라서 분리점은 s=−1.33이다.
- ① X=A
- ② X=B 정답
- ③ X=A+B
- ④ \(X=\bar{A}\cdot B+A\cdot\bar{B}\)
그림의 굵은 점은 신호가 갈라지는 분기점이지 부정(NOT)이 아니므로, B는 그대로 OR 게이트의 입력과 AND 게이트의 입력에 동시에 들어간다. OR 게이트의 출력은 A+B이며 이를 B와 AND 연산하면 흡수법칙에 의해 X=(A+B)·B=B가 된다.
- ① 12.5
- ② 37.2
- ③ 6.3
- ④ 22.6 정답
3상 충전전류 \(I_c=\omega C\dfrac{V}{\sqrt{3}}\). C=0.01×173.2=1.732[μF], ω=2π×60, V=60000[V]. \(I_c=2\pi\times60\times1.732\times10^{-6}\times\dfrac{60000}{\sqrt{3}}\approx22.6[A]\).
- ① 정한시 계전기 정답
- ② 반한시성 정한시 계전기
- ③ 반한시 계전기
- ④ 순한시 계전기
정한시 계전기는 동작전류가 정정값 이상이 되면 전류 크기에 관계없이 항상 일정한 시간이 지난 후에 동작하는 특성을 가진다.
- ① 조속기가 듣지 않는 사이에 부하를 잃으면 회전자가 스스로 올라가 닿는 최고 회전수이다.
- ② 정격 회전수보다 낮은 값이어서 회전부에 걸리는 원심력이 오히려 줄어든다. 정답
- ③ 유효낙차와 개도를 고정해 둔 조건을 전제로 정의하는 값이다.
- ④ 수차와 발전기 회전부의 기계적 강도를 정하는 설계 기준으로 쓰인다.
무구속 속도는 정격보다 훨씬 높게 올라가므로 원심력이 줄어든다는 설명이 틀렸다. 낙차와 개도를 묶어 둔 조건에서 정의하며 회전부 강도 설계의 기준으로 쓰인다.
- ① 코로나 발생을 방지하고 인덕턴스를 감소시키기 위해서이다. 정답
- ② 선로의 진동을 방지하기 위해서이다.
- ③ 철탑에 걸리는 하중을 평형시키기 위해서이다.
- ④ 선로를 뇌격으로부터 보호하기 위해서이다.
복도체는 등가반지름을 크게 하여 전선 표면의 전위경도를 낮춤으로써 코로나 발생을 억제하고, 동시에 선로의 인덕턴스를 줄이고 정전용량을 늘려 송전용량을 높이는 효과가 있다.
- ① 1차측 선로에서 반드시 0이다. 정답
- ② 1차측 변압기 내부와 1차측 선로에서 반드시 0이다.
- ③ 1차측 선로에서 ∞이다.
- ④ 1차측 변압기 내부에서는 반드시 0이다.
1차가 Δ결선이면 영상전류는 Δ권선 내부를 순환할 뿐 1차측 선로(외부 계통)로는 유출되지 않는다. 따라서 1차측 선로에서는 영상전류가 반드시 0이다.
- ① 90° 정답
- ② 45°
- ③ 60°
- ④ 30°
송전전력 \(P=\dfrac{V_s V_r}{X}\sin\delta\)이므로 sin δ=1이 되는 δ=90°에서 최댓값을 가진다.
- ① 충전전류 정답
- ② 단락전류
- ③ 누설전류
- ④ 뒤진전류
33kV 이하 단거리 비접지 배전선로에서 1선 지락 시 흐르는 지락전류는 건전상의 대지정전용량을 통해 흐르는 충전전류이다.
- ① 진상전류 이외에 지상전류를 취할 수 있다. 정답
- ② 전력손실이 적다.
- ③ 유지보수가 쉽다.
- ④ 소음이 적다.
동기조상기는 여자전류를 조정하여 진상·지상 전류를 모두 연속적으로 공급할 수 있다. 전력용 콘덴서는 진상전류만 공급 가능하다.
- ① 조속기를 잠근 채 전부하로 돌던 수차에서 부하가 갑자기 사라졌을 때 회전자가 다다르는 최대 회전수 정답
- ② 낙차 1[m]에서 출력 1[kW]를 내도록 축소한 상사 수차가 갖게 되는 회전수
- ③ 발전기의 극수와 계통 주파수만으로 정해지는 회전자계의 회전수
- ④ 수차 효율이 가장 높아지는 지점에 맞춰 정해 둔 상시 운전 회전수
무구속 속도는 조속기를 잠근 채 부하가 갑자기 떨어져 나가면 유입 수량은 그대로인데 제동 토크만 없어져 회전수가 치솟는, 다다르는 최대 회전수를 말한다.
- ① \(Z_0=Z_l+Z_t+3Z_{gf}\) 정답
- ② \(Z_0=Z_l+Z_t+Z_{gf}+Z_G+Z_{GN}\)
- ③ \(Z_0=Z_l+Z_t+Z_G\)
- ④ \(Z_0=Z_l+Z_t+Z_{gf}\)
1선 지락고장의 대칭좌표법 해석에서 고장점의 지락임피던스 Zgf는 영상회로에 3배로 나타난다. 따라서 \(Z_0=Z_l+Z_t+3Z_{gf}\)이다.
- ① 15000 정답
- ② 20000
- ③ 5000
- ④ 10000
\(P_s=\sqrt{3}V_n I_s=\sqrt{3}\times170\times50\approx14722[MVA]\)로 약 15000[MVA]에 해당한다.
- ① 안정도 향상 정답
- ② 고장전류 억제
- ③ 발전기 보호
- ④ 변압기 보호
고속도 재폐로는 고장 제거 후 계통을 신속히 재투입하여 발전기 간 동기 이탈을 방지함으로써 계통의 안정도를 향상시키기 위한 것이다.
- ① 무부하 선로 충전전류 차단시 정답
- ② 송전선로의 부하 차단기 투입시
- ③ 수차발전기의 부하 차단시
- ④ 유도성 소전류 차단시
전력계통의 개폐서지 중에서 무부하 선로의 충전전류를 차단할 때 재점호 등으로 인해 가장 큰 내부 이상전압이 발생한다.
- ① 철손 정답
- ② 도체의 저항손
- ③ 시스손
- ④ 유전체손
케이블은 철심을 사용하지 않으므로 철손이 발생하지 않으며, 케이블의 전력손실은 도체의 저항손, 유전체손, 시스(연피)손 등으로 구성된다.
- ① 보일러에 공급되는 급수를 예열한다. 정답
- ② 연소용 공기를 예열한다.
- ③ 포화증기를 과열한다.
- ④ 석탄을 건조한다.
절탄기(economizer)는 보일러 배기가스의 열을 회수하여 보일러에 공급되는 급수를 예열함으로써 열효율을 높이는 장치이다.
- ① 중성자의 흡수 단면적이 적어야 한다. 정답
- ② 내식성이 크고, 기계적 가공이 쉬워야 한다.
- ③ 높은 중성자속에서 장시간 그 효과를 간직하여야 한다.
- ④ 열과 방사선에 안정적이어야 한다.
원자로의 제어재는 반응도를 조절하기 위해 중성자를 흡수해야 하므로 중성자 흡수 단면적이 커야 한다. '적어야 한다'는 설명이 틀렸다.
- ① 한랭지, 산악 지방에서도 액화 방지 및 산화 방지 대책이 필요 없다. 정답
- ② 소음이 적고 충전부가 완전한 밀폐형으로 되어 있기 때문에 안정성이 높다.
- ③ 대기 절연을 이용한 것에 비해 현저하게 소형화 할 수 있으나 비교적 고가이다.
- ④ 가스 압력에 대한 엄중 감시가 필요하며 내부 점검 및 부품 교환이 번거롭다.
GIS는 SF6 가스를 사용하는데, 한랭지·산악지방 등 저온 환경에서는 가스의 액화를 방지하기 위한 대책(가스압 관리, 히터 설치 등)이 필요하다. 따라서 '액화 방지 및 산화 방지 대책이 필요 없다'는 설명이 틀렸다.
- ① 고전압, 대전류의 차단이 용이하다. 정답
- ② 안정도의 한계가 없으므로 송전용량을 높일 수 있다.
- ③ 전압 변동률이 양호하고 무효전력에 기인하는 전력 손실이 생기지 않는다.
- ④ 전력 변환기에서 고조파가 발생한다.
직류는 전류의 자연 영점(zero crossing)이 없어 오히려 고전압·대전류의 차단이 교류보다 어렵고 고가의 차단설비가 필요하다. 따라서 '고전압, 대전류의 차단이 용이하다'는 직류 송전방식의 특징이 아니다.
- ① 고저압 혼촉 시 수용가에 침입하는 상승전압을 억제하기 위하여 정답
- ② 저압측 접지사고 검출을 위하여
- ③ 저압측 단락사고 검출을 위하여
- ④ 고압측 접지사고 검출을 위하여
고압측의 중성선 겸용 보호도체(PEN)와 저압측 중성선을 전기적으로 연결하는 것은 고저압 혼촉사고 시 저압측에 침입하는 상승전압을 대지로 분산시켜 억제하기 위함이다.
- ① 과도안정도가 대단히 높다. 정답
- ② 변압기의 저감 절연이 가능하다.
- ③ 보호계전기의 동작이 확실하여 신뢰도가 높다.
- ④ 단선 고장시의 이상전압이 최저이다.
직접접지방식은 지락사고 시 매우 큰 지락전류가 흘러 계통에 충격을 주므로 오히려 과도안정도가 나쁘다는 것이 단점이다. 저감절연 가능, 보호계전기 동작 확실, 이상전압 최저는 모두 맞는 설명이다.
- ① \(\dfrac{\pi^2}{4}\times100[\%]\)
- ② \(\dfrac{8}{\pi^2}\times100[\%]\) 정답
- ③ \(\dfrac{4}{\pi^2}\times100[\%]\)
- ④ \(\dfrac{\pi^2}{8}\times100[\%]\)
단상 반파정류회로의 정류효율은 \(\dfrac{4}{\pi^2}\times100[\%]\)(약 40.6%)이고, 단상 전파정류회로는 그 두 배 수준인 \(\dfrac{8}{\pi^2}\times100[\%]\)(약 81.2%)이다.
- ① 계자회로는 직류의 저압회로이며 소요 전력도 적다.
- ② 전기자 권선은 전압이 높고 결선이 복잡하다.
- ③ 대용량의 경우에도 전류는 작다. 정답
- ④ 계자극은 기계적으로 튼튼하게 만들기 쉽다.
회전계자형 동기발전기는 계자회로가 저압·소전력의 직류회로이고 전기자(고정자) 권선이 고전압을 다루므로 결선이 복잡해지지만, 대용량일수록 전기자에는 큰 전류가 흐르게 된다. 따라서 '대용량의 경우에도 전류는 작다'는 설명이 틀렸다.
- ① 뒤진 전류가 흘를 때는 직류여자가 없어도 계자가 여자되므로 계자권선을 두지 않는다.
- ② 3상 교류를 가하면 전기자 전류의 무효분이 계자자속을 만들고, 이 자속과 전류의 유효분 사이에 토크가 발생한다.
- ③ 직류여자가 필요하며, 철극성 때문에 동기속도 이하로 회전한다. 정답
- ④ 여자를 약하게 하면 뒤진 전류가 흐르며, 전기자 반작용은 계자를 강화하는 방향으로 작용한다.
반작용전동기는 철극형 회전자의 돌극성(릴럭턴스 차)을 이용해 토크를 발생시키는 전동기로 별도의 직류여자가 필요 없으며 동기속도로 회전한다. '직류여자가 필요하며 동기속도 이하로 회전한다'는 설명이 틀렸다.
- ① 기동토크가 크다.
- ② 난조가 일어나지 않는다.
- ③ 역률을 조정할 수 있다. 정답
- ④ 여자기가 필요 없다.
동기전동기는 계자전류(여자)를 조정해 진상·지상 역률을 자유롭게 조정할 수 있다는 장점이 있으나, 기동토크가 작아 별도의 기동장치가 필요하고 난조가 발생할 수 있으며 여자기가 반드시 필요하다.
- ① 1.2배로 증가한다.
- ② 0.8배로 감소한다.
- ③ 거의 변하지 않는다. 정답
- ④ 2배로 증가한다.
유도전동기의 최대토크는 \(T_{max}\propto\dfrac{V^2}{f}\)에 비례한다. 주파수 60/50=1.2배, 전압 1.1배가 되면 변화 비율은 \(1.1^2/1.2=1.21/1.2\approx1.008\)으로 거의 1에 가깝다. 따라서 최대토크는 거의 변하지 않는다.
- ① 계자제어 방식
- ② 저항제어 방식
- ③ 일그너 방식 정답
- ④ 워드 레오나드 방식
일그너 방식은 플라이휠(관성체)을 이용해 부하가 급변할 때 전동기와 전원을 보호하며 안정된 속도제어를 하므로 부하변동이 심한 경우에 특히 적합하다.
- ① 2830
- ② 1250
- ③ 3840 정답
- ④ 4650
전기자저항 무시 시 \(P=3\times\dfrac{EV}{X_s}\sin\delta=3\times\dfrac{6400\times4000}{10}\times\sin30°=3\times2{,}560{,}000\times0.5=3{,}840[kW]\).
- ① A 발전기의 계자전류를 키운다. 정답
- ② B 발전기의 계자전류를 키운다.
- ③ A 발전기의 원동기 출력을 높인다.
- ④ B 발전기의 원동기 출력을 높인다.
A 발전기의 계자전류를 키우면 A의 유기기전력이 커져 A가 지상 무효분을 더 떠안게 되고, B가 내보내는 무효분은 줄어든다. 그만큼 B의 전류가 유효분에 가까워져 B의 역률이 높아진다.
- ① 6.85
- ② 0.909
- ③ 1.5 정답
- ④ 16.18
전압변동률 \(\varepsilon=p\cos\theta+q\sin\theta\). p=q/12이므로 12=q/12×0.8+q×0.6에서 q=18[%], p=1.5[%]. 역률 100%에서는 \(\varepsilon'=p=1.5[\%]\).
- ① 브러시 위치를 이동시키고 주기를 크게 한다
- ② 보상권선을 설치하여 리액턴스 전압을 크게 할것
- ③ 보극과 보상권선을 설치한다 정답
- ④ 리액턴스 전압을 크게 한다
보극은 전기자 반작용에 의한 전압강하를 상쇄하고, 보상권선은 전기자 반작용 자체를 상쇄해 정류를 개선하는 실질적 대책이다. 리액턴스 전압은 오히려 작게 하는 것이 정류에 유리하다.
- ① 전기자 권선을 단절권으로 감는다.
- ② 전기자 권선을 성형(Y)결선으로 구성한다.
- ③ 전기자 반작용을 증가시킨다. 정답
- ④ 전기자 슬롯을 스큐슬롯으로 설치한다.
고조파 발생을 억제하려면 단절권 채용, Y결선 구성, 스큐슬롯 적용 등으로 기전력 파형을 정현파에 가깝게 만들어야 한다. 전기자 반작용을 증가시키는 것은 오히려 고조파를 늘리는 방향이므로 적합하지 않다.
- ① \(2\sqrt{3}EI\)
- ② \(3EI\)
- ③ \(6EI\) 정답
- ④ \(\sqrt{3}EI\)
2중 성형(2중 Y)결선은 한 상마다 두 권선이 병렬로 연결되므로 선전류는 2I가 되고 선간전압은 \(\sqrt{3}E\)가 되어, 발전기 용량은 \(\sqrt{3}E\times2I\times\sqrt{3}=6EI\)로 구해진다.
- ① Y-Δ기동법
- ② 극수 변환 기동법 정답
- ③ 기동 보상기법
- ④ 2차 저항에 의한 기동법
3상 유도전동기의 기동법에는 Y-Δ기동법, 기동보상기법, 2차 저항에 의한 기동법(권선형) 등이 있으며, 극수 변환법은 기동법이 아니라 속도제어법이다.
- ① 4극
- ② 6극 정답
- ③ 8극
- ④ 10극
동기전동기 쪽 극수는 \(p=120f/N_s=120\times60/900=8\)극이다. 기동을 맡는 유도전동기는 슬립만큼 뒤처져 돌기 때문에 한 단계 빠른 자계를 만들어야 한다. 6극이면 동기속도 1200[rpm]이라 슬립을 감안해도 900[rpm]을 넘겨 끌어올릴 수 있다.
- ① 복권 전동기
- ② 직권 전동기 정답
- ③ 자여자 분권 전동기
- ④ 분권 전동기
직권전동기는 부하 전류가 증가할수록 자속도 함께 증가해 기동토크가 크고, 경부하 시에는 고속으로 회전하는 특성이 있어 큰 기동토크와 가변속 운전이 필요한 전기철도용 전동기에 적합하다.
- ① \(50\sqrt{3}\)
- ② \(100\sqrt{3}\) 정답
- ③ 100
- ④ 50
V결선 변압기 2대의 출력은 변압기 1대의 용량을 P라 하면 \(\sqrt{3}P=100[kVA]\)이므로 \(P=100/\sqrt{3}[kVA]\). 같은 용량 1대를 더해 3대로 Δ결선하면 출력은 \(3P=100\sqrt{3}[kVA]\).
- ① 유도기의 전압 제어
- ② 릴럭턴스기의 전압 제어 정답
- ③ 동기 기기의 주파수 제어
- ④ 직류기의 전압 제어
서보전동기로는 직류기의 전압 제어, 유도기의 전압 제어, 동기기의 주파수 제어가 실제로 쓰이지만, 릴럭턴스형 전동기는 동기속도로 회전하는 특성상 속도 제어에 전압 제어가 아니라 주파수 제어 방식이 사용되므로 이 조합은 옳지 않다.
- ① 정지 레오나드 방식
- ② 위상제어 방식 정답
- ③ 초퍼 방식
- ④ TRC 방식
사이리스터의 점호각(위상각)을 조정하여 교류 전압의 실효값 크기를 연속적으로 제어하는 방식을 위상제어 방식이라 한다.
- ① 무부하시험
- ② 권수비시험 정답
- ③ 권선저항 측정
- ④ 단락시험
변압기 등가회로는 무부하시험(여자어드미턴스), 단락시험(임피던스), 권선저항 측정으로 구성되며, 권수비시험은 권수비 확인용으로 등가회로 정수 산정에는 직접 필요하지 않다.
- ① 압연기
- ② 크레인 정답
- ③ 분쇄기
- ④ 송풍기
동기전동기는 회전속도가 일정한 정속도 부하인 압연기, 분쇄기, 송풍기 등에 적합하며, 기동토크가 크고 부하 변동이 심한 크레인과 같은 용도에는 적합하지 않다.
- ① 전선으로 지름 2.6[mm]의 경동선을 사용하였다.
- ② 전선의 지지점 간 거리를 20[m]로 하였다. 정답
- ③ 저압 절연전선과 이를 시설하는 조영재 사이의 이격거리를 2[m]로 하였다.
- ④ 전선으로 옥외용 비닐절연전선을 사용하였다.
한국전기설비규정에 따르면 전개된 장소에 시설하는 저압 옥상전선로는 전선의 지지점 간 거리를 15[m] 이하로 하여야 한다. 지지점 간 거리를 20[m]로 하였다는 이 기준을 초과하여 적합하지 않다.
- ① 조가선은 차량의 집전장치가 직접 스치며 지나가는 전선이다.
- ② 전차선로는 오직 전차선 하나만을 가리키는 말이다.
- ③ 전차선은 차량 위의 집전장치가 맞닿아 전기를 받아 가는 전선이다. 정답
- ④ 합성전차선은 레일 등에서 대지로 새어 나가는 전류를 뜻한다.
집전장치가 전선에 닿은 채 미끄러지면서 차량이 전기를 받아 간다. 이 접촉을 맡는 전선의 이름이 전차선이므로 셋째 설명이 옳다(한국전기설비규정 402 제8호).
- ① 2.5
- ② 3.0
- ③ 2.0 정답
- ④ 1.5
가공전선로 지지물의 기초는 하중을 받는 상태에서 안전율 2.0 이상을 확보하도록 규정하고 있다(이상시 상정하중이 아닌 일반적인 경우). 따라서 정답은 2.0이다.
- ① 48[V]
- ② 100[V]
- ③ 60[V] 정답
- ④ 24[V]
지중 또는 수중에 시설되는 금속체의 부식을 방지하기 위한 전기부식방지 회로의 사용전압은 직류 60[V] 이하로 하여야 한다.
- ① 분기점 바로 뒤에 콘센트가 물려 있더라도 위험이 없다고 보면 10[m]까지 옮길 수 있다.
- ② 그 사이 구간에 다른 회로나 콘센트가 물려 있지 않고 단락·화재·감전 위험이 최소화되도록 시설하였다면 3[m]까지 내려 달 수 있다. 정답
- ③ 전원 측 보호장치가 부하 측 배선의 단락보호까지 맡더라도 이동 거리는 5[m]를 넘을 수 없다.
- ④ 분기회로 도체의 길이가 8[m] 이하이면 단락 보호장치를 두지 않아도 된다.
한국전기설비규정 212.5.2는 단락전류 보호장치를 분기점에 두는 것을 원칙으로 하되, 분기점과 그 보호장치 자리 사이의 배선에 다른 회로나 콘센트가 물려 있지 않고 단락·화재·감전 위험이 최소화되도록 시설한 때에만 3[m]까지 부하 쪽으로 내려 달 수 있게 한다. 따라서 ②가 옳다.
- ① 40
- ② 50
- ③ 20 정답
- ④ 30
한국전기설비규정에 따르면 금속덕트공사에서 전선의 단면적 합계는 제어회로 등만 넣는 경우를 제외하고 덕트 내부 단면적의 20[%] 이하이어야 한다.
- ① 비포장퓨즈는 정격전류의 1.25배 전류를 견디고, 2배의 전류로는 2분 이내에 용단되어야 한다.
- ② 과전류차단기는 동작에 따라 개폐 상태를 표시하는 장치를 갖추어야 한다.
- ③ 포장퓨즈는 정격전류의 1.3배 전류를 견디고, 2배의 전류로는 60분 이내에 용단되어야 한다. 정답
- ④ 전로에 단락이 발생했을 때 동작하는 과전류차단기는 그 시설 지점을 통과하는 단락전류를 차단할 수 있는 능력을 가져야 한다.
고압 및 특고압 전로에 시설하는 포장퓨즈는 정격전류의 1.3배 전류에 견디고 2배의 전류로는 120분 이내에 용단되어야 하므로, 60분 이내라고 한 설명이 틀렸다.
- ① 비절연보호도체의 위치는 통신유도장해 및 레일전위의 상승의 경감을 고려하여 결정하여야 한다.
- ② 사고 및 지락 시에도 충분한 허용전류용량을 갖도록 하여야 한다.
- ③ 나선선을 적용하여 가공식으로 가설을 원칙으로 한다. 정답
- ④ 비절연보호도체, 매설접지도체, 레일 등으로 구성하여 단권변압기 중성점과 공통접지에 접속한다.
귀선로는 비절연보호도체, 매설접지도체, 레일 등으로 구성되어 단권변압기 중성점 및 공통접지에 접속되고, 통신유도장해와 레일전위 상승을 고려해 위치를 정하며 사고 시 충분한 전류용량을 갖추어야 한다. 그러나 귀선로를 나선선으로 가공식으로 가설하는 것을 원칙으로 한다는 설명은 옳지 않다.
- ① 교류회로에서 병렬로 사용하는 전선은 금속관 내에 전자적 불평형이 생기지 않도록 시설하여야 한다.
- ② 병렬로 사용하는 전선에는 각각 퓨즈를 설치하지 말아야 한다.
- ③ 전선의 굵기는 동 70[mm²] 이상이어야 한다. 정답
- ④ 각 전선은 동일한 터미널러그에 완전하게 접속하여야 한다.
옥내에서 전선을 병렬로 사용할 때 각 전선의 굵기는 동선 50[mm²] 이상 또는 알루미늄선 70[mm²] 이상이어야 한다. 따라서 '동 70[mm²] 이상이어야 한다'는 기준이 틀렸다(동선은 50[mm²] 이상).
- ① 이상전압의 억제
- ② 보호장치의 확실한 동작의 확보
- ③ 손실전력의 감소 정답
- ④ 대지전압의 저하
전로의 중성점을 접지하는 목적은 이상전압의 억제, 보호장치의 확실한 동작 확보, 대지전압의 저하 등에 있다. 손실전력의 감소는 중성점 접지의 직접적인 목적에 해당하지 않으므로 정답은 손실전력의 감소이다.
- ① 600
- ② 150
- ③ 300 정답
- ④ 200
한국전기설비규정에 따르면 전기온상 등에 전기를 공급하는 전로의 대지전압은 300[V] 이하로 제한된다.
- ① 2
- ② 5
- ③ 3 정답
- ④ 1
단락 위험과 화재·인체 위험성이 최소화되도록 시설한 경우, 과부하 보호장치는 분기점으로부터 3m까지 이동하여 설치할 수 있다.
- ① 2.5 정답
- ② 0.75
- ③ 1.5
- ④ 4.0
사람이 상시 통행하는 터널 안의 저압 배선은 옥외용·인입용 비닐절연전선을 제외하고 공칭단면적 2.5[mm²] 이상의 연동선을 사용한 절연전선을 애자사용공사로 시설하여야 한다.
- ① 합성수지관 공사 정답
- ② 금속관 공사
- ③ 버스덕트 공사
- ④ 금속피복을 한 케이블 공사
저압 옥측전선로를 목조 조영물에 시설하는 경우에는 합성수지관공사만 가능하며, 금속관 공사·버스덕트 공사·금속피복 케이블 공사는 화재 우려 등으로 목조 조영물에는 시설할 수 없다.
- ① 애자공사 정답
- ② 금속몰드공사
- ③ 합성수지몰드공사
- ④ 금속덕트공사
관등회로(방전등용) 배선은 옥내의 전개된 장소 중 건조한 장소에서는 애자사용공사 외에 합성수지몰드공사 등도 허용되지만, 건조하지 않은 기타 장소에서 사용전압이 400V를 초과하고 1,000V 이하인 경우에는 애자사용공사에 의하여야 한다.
- ① 2 정답
- ② 5
- ③ 1
- ④ 3
한국전기설비규정(유도장해 방지)에 따르면 사용전압 60[kV] 이하인 경우 전화선로의 길이 12[km]마다 유도전류가 2[μA]를 넘지 않도록 하여야 한다.
- ① 10 정답
- ② 15
- ③ 6
- ④ 12
전기욕기에 전기를 공급하는 전원장치는 내장되어 있는 2차측 전로의 사용전압을 10[V] 이하로 한정하고 있다.
- ① 직류 750[V] 구간은 동적·정적 어느 쪽이든 25[mm] 이상이면 된다. 정답
- ② 직류 1,500[V] 구간은 동적 150[mm], 정적 100[mm] 이상이어야 한다.
- ③ 단상교류 25,000[V] 구간은 동적 270[mm], 정적 170[mm] 이상이어야 한다.
- ④ 해안에 가깝거나 안개가 잦은 구역에서는 표에 적힌 값보다 간격을 좁혀 잡아도 된다.
표 431.3-1에서 직류 750[V]는 동적·정적 모두 25[mm], 직류 1,500[V]는 동적 100[mm]과 정적 150[mm], 단상교류 25,000[V]는 동적 170[mm]과 정적 270[mm]이 기준값이다. 따라서 ①이 맞고, ②③은 값이 뒤집어 진 것이며 ④는 방향이 거꾸로이다.
- ① D 정답
- ② B
- ③ C
- ④ A
주택용 배선차단기의 순시트립범위는 B형이 3Iₙ 초과 5Iₙ 이하, C형이 5Iₙ 초과 10Iₙ 이하, D형이 10Iₙ 초과 20Iₙ 이하로 구분된다. 문제의 범위는 D형 조건과 일치하므로 정답은 D이다.
- ① 10 정답
- ② 7
- ③ 3
- ④ 5
특고압 가공전선로에서 직선형 철탑을 연속하여 10기 이상 사용하는 구간에는 10기 이하마다 내장 애자장치가 되어 있는 철탑 또는 이와 동등 이상의 강도를 가지는 철탑 1기를 시설하여야 한다.