⚡ 전기기사 기출문제
회로이론
Q1 직류회로 옴의 법칙
저항 \(R = 10\) [Ω]에 전압 \(V = 50\) [V]를 인가했을 때 흐르는 전류 I [A]는?
2 [A]
5 [A] ★ 정답
10 [A]
25 [A]
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옴의 법칙 \(V = IR\)

\[ I = \frac{V}{R} = \frac{50}{10} = \mathbf{5} \text{ [A]} \]
전압이 높을수록, 저항이 낮을수록 전류가 많이 흐릅니다.
Q2 직류회로 직렬 저항
\(R_1 = 2\) [Ω], \(R_2 = 3\) [Ω], \(R_3 = 5\) [Ω]이 직렬 연결되고 전원 전압이 V = 100 [V]일 때, 회로에 흐르는 전류 I [A]는?
5 [A]
10 [A] ★ 정답
20 [A]
50 [A]
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직렬 저항 합성

\[ R_{total} = R_1 + R_2 + R_3 = 2 + 3 + 5 = 10 \text{ [Ω]} \]\[ I = \frac{V}{R_{total}} = \frac{100}{10} = \mathbf{10} \text{ [A]} \]
직렬 연결에서는 각 저항에 같은 전류가 흐릅니다.
Q3 직류회로 병렬 저항
\(R_1 = 6\) [Ω]과 \(R_2 = 3\) [Ω]이 병렬 연결되었을 때, 합성 저항 \(R_{eq}\) [Ω]은?
1 [Ω]
2 [Ω] ★ 정답
4.5 [Ω]
9 [Ω]
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병렬 저항 합성

\[ R_{eq} = \frac{R_1 R_2}{R_1 + R_2} = \frac{6 \times 3}{6 + 3} = \frac{18}{9} = \mathbf{2} \text{ [Ω]} \]
병렬 연결에서는 각 저항에 같은 전압이 걸립니다.
합성 저항은 각 저항보다 항상 작습니다.
Q4 직류회로 분압기
전압 V = 100 [V]에 \(R_1 = 30\) [Ω]과 \(R_2 = 70\) [Ω]이 직렬 연결되어 있을 때, \(R_2\) 양단 전압 \(V_2\) [V]는?
30 [V]
50 [V]
70 [V] ★ 정답
90 [V]
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분압기 (전압 분배)

\[ V_2 = V \times \frac{R_2}{R_1 + R_2} = 100 \times \frac{70}{30 + 70} = \mathbf{70} \text{ [V]} \]
직렬 회로에서 각 저항의 전압 강하는 저항값에 비례합니다.
Q5 직류회로 분류기
전류 I = 10 [A]가 \(R_1 = 2\) [Ω]과 \(R_2 = 8\) [Ω]의 병렬 회로로 들어갈 때, \(R_2\)에 흐르는 전류 \(I_2\) [A]는?
1 [A]
2 [A] ★ 정답
4 [A]
8 [A]
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분류기 (전류 분배)

\[ I_2 = I \times \frac{R_1}{R_1 + R_2} = 10 \times \frac{2}{2 + 8} = \mathbf{2} \text{ [A]} \]
⚠️ 병렬 회로에서 \(I_2\)는 반대편 저항 \(R_1\)에 비례합니다!
전류는 저항이 작은 쪽에 더 많이 흐릅니다.
Q6 직류회로 키르히호프 전압 법칙
전압원 V = 24 [V]에 \(R_1 = 2\) [Ω], \(R_2 = 4\) [Ω], \(R_3 = 6\) [Ω]이 직렬 연결될 때, \(R_2\)의 전압 강하 \(V_2\) [V]는?
4 [V]
8 [V] ★ 정답
12 [V]
16 [V]
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KVL (키르히호프 전압 법칙)

먼저 전류를 구합니다:
\[ I = \frac{V}{R_1+R_2+R_3} = \frac{24}{2+4+6} = \frac{24}{12} = 2 \text{ [A]} \]
\(R_2\)의 전압 강하:
\[ V_2 = I \times R_2 = 2 \times 4 = \mathbf{8} \text{ [V]} \]
KVL: 폐회로에서 전압의 대수합 = 0
Q7 직류회로 키르히호프 전류 법칙
어떤 노드에서 \(I_1 = 8\) [A]가 유입되고, \(I_2 = 3\) [A], \(I_3 = 2\) [A]가 유출될 때, 나머지 전류 \(I_4\) [A]는? (\(I_4\)는 유출)
1 [A]
2 [A]
3 [A] ★ 정답
4 [A]
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KCL (키르히호프 전류 법칙)

한 노드에서 유입 전류의 합 = 유출 전류의 합:
\[ I_1 = I_2 + I_3 + I_4 \]\[ 8 = 3 + 2 + I_4 \]\[ I_4 = 8 - 5 = \mathbf{3} \text{ [A]} \]
KCL: 노드에서 전하가 축적되지 않으므로 전류의 대수합 = 0
Q8 직류회로 테브난 정리
테브난 등가회로에서 \(V_{th} = 12\) [V], \(R_{th} = 4\) [Ω]이고 부하저항 \(R_L = 4\) [Ω]일 때, 부하에 흐르는 전류 \(I_L\) [A]는?
1 [A]
1.5 [A] ★ 정답
2 [A]
3 [A]
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테브난 정리

테브난 등가회로에서 부하 전류:
\[ I_L = \frac{V_{th}}{R_{th} + R_L} = \frac{12}{4 + 4} = \frac{12}{8} = \mathbf{1.5} \text{ [A]} \]
테브난 정리: 복잡한 회로를 하나의 전압원과 직렬 저항으로 등가 변환합니다.
Q9 직류회로 중첩 정리
\(V_1 = 10\) [V], \(V_2 = 20\) [V] 두 전압원과 공통 저항 \(R = 5\) [Ω]으로 구성된 회로에서, 중첩 정리 적용 시 \(V_1\)만 작용하면 I' = 2 [A], \(V_2\)만 작용하면 I'' = 4 [A]가 같은 방향으로 흐를 때 전체 전류 I [A]는?
2 [A]
4 [A]
6 [A] ★ 정답
8 [A]
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중첩 정리 (Superposition)

각 전원을 독립적으로 작용시켜 구한 응답을 합산합니다.
\[ I = I' + I'' = 2 + 4 = \mathbf{6} \text{ [A]} \]
중첩 정리 적용 시: 나머지 전압원은 단락(0V), 전류원은 개방(0A)으로 처리합니다.
Q10 직류회로 최대 전력 전달
테브난 등가회로에서 \(V_{th} = 100\) [V], \(R_{th} = 25\) [Ω]일 때, 부하에 전달되는 최대 전력 \(P_{max}\) [W]는?
25 [W]
50 [W]
100 [W] ★ 정답
200 [W]
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최대 전력 전달 정리

\(R_L = R_{th}\)일 때 최대 전력이 전달됩니다.
\[ P_{max} = \frac{V_{th}^2}{4 R_{th}} = \frac{100^2}{4 \times 25} = \frac{10000}{100} = \mathbf{100} \text{ [W]} \]
이때 전원 전력의 50%가 부하에 전달되고, 50%는 내부 저항에서 소비됩니다.
Q11 교류회로 정현파 실효값
정현파 전압 \(v = 141.4\sin(\omega t)\) [V]의 실효값 V [V]는? (단, \(\sqrt{2} \approx 1.414\))
70.7 [V]
100 [V] ★ 정답
141.4 [V]
200 [V]
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정현파 실효값 (RMS)

\[ V_{rms} = \frac{V_m}{\sqrt{2}} = \frac{141.4}{1.414} = \mathbf{100} \text{ [V]} \]
실효값은 같은 크기의 직류가 같은 열을 발생시킬 때의 값입니다.
일반 가정용 220V AC는 최대값이 \(220\sqrt{2} \approx 311\)V입니다.
Q12 교류회로 정현파 평균값
정현파 \(v = 100\sin(\omega t)\) [V]의 반주기 평균값 \(V_{avg}\) [V]는? (단, \(2/\pi \approx 0.637\))
50.0 [V]
63.7 [V] ★ 정답
70.7 [V]
100 [V]
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정현파 반주기 평균값

\[ V_{avg} = \frac{2}{ \pi} V_m = \frac{2}{\pi} \times 100 \approx 0.637 \times 100 = \mathbf{63.7} \text{ [V]} \]
파형률: \(k_f = \dfrac{V_{rms}}{V_{avg}} = \dfrac{\pi}{2\sqrt{2}} \approx 1.11\)
파고율: \(k_a = \dfrac{V_m}{V_{rms}} = \sqrt{2} \approx 1.414\)
Q13 교류회로 유도 리액턴스
f = 60 [Hz], 인덕턴스 L = 0.1 [H]인 코일의 유도 리액턴스 \(X_L\) [Ω]은? (단, \(\pi = 3.14\))
6 [Ω]
18.84 [Ω]
37.68 [Ω] ★ 정답
60 [Ω]
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유도 리액턴스 \(X_L = \omega L = 2\pi f L\)

\[ X_L = 2\pi \times 60 \times 0.1 = 2 \times 3.14 \times 6 = \mathbf{37.68} \text{ [Ω]} \]
주파수가 높을수록 \(X_L\)이 커져 교류를 더 많이 저지합니다.
직류(f=0)에서는 \(X_L = 0\)으로 단락과 같습니다.
Q14 교류회로 용량 리액턴스
f = 60 [Hz], 정전용량 C = 100 [μF]인 콘덴서의 용량 리액턴스 \(X_C\) [Ω]은? (단, \(\pi = 3.14\))
13.3 [Ω]
26.5 [Ω] ★ 정답
53.1 [Ω]
106 [Ω]
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용량 리액턴스 \(X_C = \dfrac{1}{\omega C} = \dfrac{1}{2\pi f C}\)

\[ X_C = \frac{1}{2\pi \times 60 \times 100 \times 10^{-6}} = \frac{1}{2 \times 3.14 \times 60 \times 10^{-4}} = \frac{1}{0.03768} \approx \mathbf{26.5} \text{ [Ω]} \]
주파수가 높을수록 \(X_C\)가 작아집니다 (직류에서는 개방과 같음).
Q15 교류회로 RL 직렬 임피던스
저항 R = 3 [Ω]과 유도 리액턴스 \(X_L = 4\) [Ω]이 직렬 연결된 회로의 임피던스 크기 |Z| [Ω]는?
3.5 [Ω]
4 [Ω]
5 [Ω] ★ 정답
7 [Ω]
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RL 직렬 임피던스

\[ |Z| = \sqrt{R^2 + X_L^2} = \sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = \sqrt{25} = \mathbf{5} \text{ [Ω]} \]
위상각: \(\theta = \arctan\dfrac{X_L}{R} = \arctan\dfrac{4}{3} \approx 53.1°\)
전류가 전압보다 위상이 뒤집니다 (지상전류).
Q16 교류회로 RLC 직렬 임피던스
R = 4 [Ω], \(X_L = 8\) [Ω], \(X_C = 5\) [Ω]인 RLC 직렬 회로의 임피던스 크기 |Z| [Ω]는?
3 [Ω]
4 [Ω]
5 [Ω] ★ 정답
7 [Ω]
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RLC 직렬 임피던스

\[ |Z| = \sqrt{R^2 + (X_L - X_C)^2} = \sqrt{4^2 + (8-5)^2} = \sqrt{16 + 9} = \sqrt{25} = \mathbf{5} \text{ [Ω]} \]
\(X_L > X_C\)이면 유도성 회로 (전류 지상), \(X_L < X_C\)이면 용량성 회로 (전류 진상).
Q17 교류회로 직렬 공진
L = 0.1 [H], C = 100 [μF]인 직렬 RLC 회로의 공진 주파수 \(f_0\) [Hz]는? (단, \(\pi = 3.14\))
약 16 [Hz] ★ 정답
약 32 [Hz]
약 50 [Hz]
약 60 [Hz]
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직렬 공진 주파수

\[ f_0 = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}} = \frac{1}{2\pi\sqrt{0.1 \times 100 \times 10^{-6}}} \]\[ = \frac{1}{2\pi\sqrt{10^{-5}}} = \frac{1}{2 \times 3.14 \times 3.162 \times 10^{-3}} \approx \mathbf{15.9 \approx 16} \text{ [Hz]} \]
공진 시 \(X_L = X_C\), 임피던스 최소(=R), 전류 최대
Q18 교류회로 역률
R = 6 [Ω], \(X_L = 8\) [Ω]인 RL 직렬 회로의 역률 \(\cos\theta\)는?
0.5
0.6 ★ 정답
0.75
0.8
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역률 (Power Factor)

\[ |Z| = \sqrt{R^2 + X_L^2} = \sqrt{36 + 64} = \sqrt{100} = 10 \text{ [Ω]} \]\[ \cos\theta = \frac{R}{|Z|} = \frac{6}{10} = \mathbf{0.6} \]
역률 = 유효전력 / 피상전력 = R / |Z|
역률이 1에 가까울수록 전력이 효율적으로 사용됩니다.
Q19 교류전력 유효전력
전압 V = 200 [V], 전류 I = 10 [A], 역률 \(\cos\theta = 0.8\)인 단상 교류 회로의 유효전력 P [W]는?
800 [W]
1200 [W]
1600 [W] ★ 정답
2000 [W]
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단상 유효전력

\[ P = VI\cos\theta = 200 \times 10 \times 0.8 = \mathbf{1600} \text{ [W]} \]
또는 \(P = I^2 R\) [W] — 저항에서 소비되는 실제 전력
단위: [W] (와트)
Q20 교류전력 피상전력·무효전력
유효전력 P = 800 [W], 무효전력 Q = 600 [VAR]일 때, 피상전력 S [VA]는?
700 [VA]
1000 [VA] ★ 정답
1200 [VA]
1400 [VA]
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전력 삼각형

\[ S = \sqrt{P^2 + Q^2} = \sqrt{800^2 + 600^2} = \sqrt{640000 + 360000} = \sqrt{10^6} = \mathbf{1000} \text{ [VA]} \]
역률: \(\cos\theta = P/S = 800/1000 = 0.8\)
P [W] : 유효전력 (실제 소비), Q [VAR] : 무효전력, S [VA] : 피상전력
Q21 3상회로 Y결선 전압 관계
3상 Y결선에서 상전압 \(V_p = 220\) [V]일 때, 선간전압 \(V_L\) [V]는? (단, \(\sqrt{3} \approx 1.732\))
220 [V]
311 [V]
381 [V] ★ 정답
440 [V]
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Y결선 전압 관계

\[ V_L = \sqrt{3} \times V_p = 1.732 \times 220 = \mathbf{381} \text{ [V]} \]
Y결선 정리:
• 선간전압 \(V_L = \sqrt{3} V_p\)
• 선전류 \(I_L = I_p\) (선전류 = 상전류)
국내 3상 계통: \(V_L = 380\)V → \(V_p = 220\)V
Q22 3상회로 Δ결선 전류 관계
3상 Δ결선에서 상전류 \(I_p = 10\) [A]일 때, 선전류 \(I_L\) [A]는? (단, \(\sqrt{3} \approx 1.732\))
5.77 [A]
10 [A]
17.32 [A] ★ 정답
30 [A]
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Δ결선 전류 관계

\[ I_L = \sqrt{3} \times I_p = 1.732 \times 10 = \mathbf{17.32} \text{ [A]} \]
Δ결선 정리:
• 선간전압 \(V_L = V_p\) (선간전압 = 상전압)
• 선전류 \(I_L = \sqrt{3} I_p\)
Q23 3상회로 3상 유효전력
선간전압 \(V_L = 200\) [V], 선전류 \(I_L = 10\) [A], 역률 \(\cos\theta = 0.8\)인 3상 평형 부하의 유효전력 P [W]는? (단, \(\sqrt{3} \approx 1.732\))
1386 [W]
1600 [W]
2771 [W] ★ 정답
3200 [W]
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3상 유효전력

\[ P = \sqrt{3} V_L I_L \cos\theta = 1.732 \times 200 \times 10 \times 0.8 = \mathbf{2771} \text{ [W]} \]
3상 전력 공식 (Y·Δ 공통):
• 유효전력: \(P = \sqrt{3} V_L I_L \cos\theta\)
• 무효전력: \(Q = \sqrt{3} V_L I_L \sin\theta\)
• 피상전력: \(S = \sqrt{3} V_L I_L\)
Q24 과도현상 RC 과도응답
R = 1 [kΩ], C = 100 [μF]인 직렬 RC 회로의 시정수 τ [s]는?
0.001 [s]
0.01 [s]
0.1 [s] ★ 정답
1 [s]
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RC 회로 시정수

\[ \tau = RC = 1 \times 10^3 \times 100 \times 10^{-6} = \mathbf{0.1} \text{ [s]} \]
시정수 τ 경과 후 전압은 최종값의 약 63.2%에 도달합니다.
\[ v_C(t) = V(1 - e^{-t/\tau}) \]
5τ 경과 후 거의 완전 충전(99.3%)됩니다.
Q25 과도현상 RL 과도응답
R = 10 [Ω], L = 0.1 [H]인 직렬 RL 회로에 V = 100 [V]를 인가할 때, 정상 상태(\(t \to \infty\))에서의 전류 \(I_{\infty}\) [A]는?
1 [A]
5 [A]
10 [A] ★ 정답
100 [A]
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RL 회로 과도응답

정상 상태에서 인덕터는 단락 회로로 동작합니다 (\(X_L \to 0\)).
\[ I_\infty = \frac{V}{R} = \frac{100}{10} = \mathbf{10} \text{ [A]} \]
과도응답: \[ i(t) = \frac{V}{R}(1 - e^{-t/\tau}), \quad \tau = \frac{L}{R} = \frac{0.1}{10} = 0.01 \text{ [s]} \]
초기(t=0)에는 전류 0, 정상 상태에서 V/R로 증가합니다.