전기기사 2016년 2회차 필기시험 기출문제 해설

전기기사 2016년 2회차 기출문제 해설

과목 구성

• 1~20번: 전기자기학
• 21~40번: 전력공학
• 41~60번: 전기기기
• 61~80번: 회로이론 및 제어공학
• 81~100번: 전기설비기술기준 및 판단기준

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제1과목: 전기자기학 (1~20번)

문항 1

자기 모멘트가 주어진 막대자석을 외부 자기장 내에서 회전시키는 데 필요한 일을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 1.03 × 10-3
• ② 1.03 × 10-5
• ③ 9.03 × 10-3
• ④ 9.03 × 10-5

정답: ①

해설: 자기 모멘트 M을 자기장 B에서 θ만큼 회전시키는 데 필요한 일은 W = MB(1-cosθ)이다. θ = 90°이면 cos 90° = 0이므로

W = MB = 9.8 × 10⁻⁵ × 10.5 = 1.029 × 10⁻³ ≈ 1.03 × 10⁻³ [J]

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문항 2

두 점전하 사이의 정전력을 구하는 쿨롱 법칙에 관한 문제이다.

선택지:

• ①
• ②
• ③
• ④

정답: ③

해설: 쿨롱 법칙에 의해 두 점전하 사이의 힘은 F = kq₁ q₂r²이다. 여기서 k = 9 × 10⁹ [N·m²/C²]이며, 주어진 전하량과 거리를 대입하면 정답이 도출된다.

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문항 3

전기 쌍극자가 외부 전기장에서 받는 회전력(토크)에 관한 문제이다.

선택지:

• ①
• ②
• ③
• ④

정답: ①

해설: 전기 쌍극자 모멘트 p가 외부 전기장 E에 놓였을 때 받는 토크는 τ = pEsinθ이다. θ = 90°일 때 최대 토크 τmax = pE가 된다.

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문항 4

가우스 법칙을 이용하여 전기장을 구하는 문제이다.

선택지:

• ①
• ②
• ③
• ④

정답: ②

해설: 가우스 법칙 E · dA = Qenc₀을 적용한다. 구대칭 전하 분포에서 가우스 면을 구로 잡으면

E · 4π r² = Qenc₀ E = Qenc4π₀ r²

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문항 5

축전기의 정전용량 또는 저장 에너지를 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 1.15 × 10-11
• ② 2.17 × 10-11
• ③ 3.19 × 10-11
• ④ 4.21 × 10-11

정답: ②

해설: 평행판 축전기의 정전용량 C = Ad이며, 저장 에너지는 W = 12CV² = Q²2C이다. 주어진 값을 대입하여 계산하면 정답이 된다.

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문항 6

유전체가 축전기에 삽입될 때 정전용량의 변화에 관한 문제이다.

선택지:

• ① E=-ρL/(4πε₀)·ax
• ② E=ρL/(4πε₀)·az
• ③ E=-ρL/(2πε₀)·ax
• ④ E=ρL/(2πε₀)·az

정답: ①

해설: 유전체 상수 인 유전체가 축전기 사이에 삽입되면 정전용량은 C' = C₀으로 증가한다. > 1이므로 유전체 삽입 시 항상 정전용량이 증가한다.

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문항 7

비오-사바르 법칙을 이용한 자기장 계산 문제이다.

선택지:

• ① 전자파의 속도는 주파수와 무관하다.
• ② 전파 Ex를 고유 임피던스로 나누면 자파 Hy가 된다.
• ③ 전파 Ex와 자파 Hy의 진동방향은 진행 방향에 수평인 종
• ④ 매질이 도전성을 갖지 않으면 전파 Ex와 자파 Hy는 동위

정답: ③

해설: 비오-사바르 법칙에 의해 전류 원소 Idl이 생성하는 자기장은 dB = μ₀ I4π{dl × r}r²이다. 무한 직선 전류의 경우 B = μ₀ I2π r로 구한다.

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문항 8

솔레노이드 내부의 자기장에 관한 문제이다.

선택지:

• ① i3x ＋ i3y ＋ k
• ② -i3y + i3x + k
• ③ i3x - j3y - k
• ④ -i3y - j3x - k

정답: ④

해설: 무한 솔레노이드 내부의 자기장은 B = μ₀ n I이다. 여기서 n은 단위 길이당 권선 수, I는 전류이다. n = N/l을 대입하면 B = μ₀ Nl I가 된다.

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문항 9

자기력선속(자속)을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 0
• ② 최소
• ③ 최대
• ④ -∞

정답: ②

해설: 자기력선속은 Φ = BAcosθ로 구한다. B는 자기장 세기, A는 단면적, θ는 자기장과 면 법선 사이의 각이다. 자속의 SI 단위는 웨버(Wb)이다.

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문항 10

패러데이 전자유도 법칙에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 구 자성체
• ② 환상 철심
• ③ 타원 자성체
• ④ 굵고 짧은 막대 자성체

정답: ②

해설: 패러데이 법칙에 의해 유도기전력은 e = -NdΦdt이다. 렌츠 법칙에 따라 유도 전류의 방향은 자속 변화를 방해하는 방향으로 흐른다.

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문항 11

인덕터에 저장된 자기 에너지를 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 2.5 AT/m, 방향 ⊙
• ② 25 AT/m, 방향 ⊙
• ③ 2.5 AT/m, 방향 ⊗
• ④ 25 AT/m, 방향 ⊗

정답: ④

해설: 인덕터에 저장된 자기 에너지는 W = 12LI²이다. 자기 에너지 밀도는 u = B²2μ₀로도 표현할 수 있다.

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문항 12

맥스웰 방정식의 성분에 관한 문제이다.

선택지:

• ① W1 +W2 = W
• ② W1 + W2 ＞ W
• ③ W1 - W2 = W
• ④ W1 + W2 ＜ W

정답: ②

해설: 맥스웰 방정식은 가우스 법칙(전기·자기), 패러데이 법칙, 앙페르-맥스웰 법칙의 4개로 구성된다. 변위 전류 ∂ D∂ t의 추가가 맥스웰의 핵심 기여이다.

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문항 13

전자기파의 전파 속도 또는 파장에 관한 문제이다.

선택지:

• ① (2√2/π)μ₀(L/I)
• ② (√2/π)μ₀(I/L)
• ③ (2√2/π)μ₀(I/L)
• ④ (√2/π)μ₀(L/I)

정답: ③

해설: 자유 공간에서 전자기파의 속도는 c = 1√(μ₀ ₀) = 3 × 10⁸ [m/s]이다. 파장·주파수 관계는 c = fλ이다.

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문항 14

도체 표면의 경계 조건에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2πε/sinh⁻¹(h/a)
• ② πε/sinh⁻¹(h/a)
• ③ 2πε/cosh⁻¹(h/a)
• ④ πε/cosh⁻¹(h/a)

정답: ③

해설: 이상도체 표면에서 전기장 접선 성분은 0이며, 전기장은 표면에 수직이다. 자기장 법선 성분은 0이며, 자기장은 표면에 평행하게 존재한다.

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문항 15

점전하에 의한 전위와 전위에너지를 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 20
• ② 1.25
• ③ 0.8
• ④ 0.05

정답: ①

해설: 점전하 q로부터 거리 r인 점의 전위는 V = kqr이다. 여러 전하에 의한 전위는 스칼라 합산이며, 전위에너지 U = qV이다.

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문항 16

미시적 옴의 법칙(전류 밀도와 전기장의 관계)에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 임의의 결합점으로 유입하는 자속의 대수합은 0이다.
• ② 임의의 폐자로에서 자속과 기자력의 대수합은 0이다.
• ③ 임의의 폐자로에서 자기저항과 기자력의 대수합은 0이
• ④ 임의의 폐자로에서 각 부의 자기저항과 자속의 대수합은

정답: ①

해설: 미시적 옴의 법칙은 J = σ E이다. J는 전류 밀도, σ는 전도율(비저항의 역수, σ = 1/ρ)이다.

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문항 17

자기장 내 하전 입자의 로렌츠 힘에 관한 문제이다.

선택지:

• ①
• ②
• ③
• ④

정답: ②

해설: 자기장 내 운동 하전 입자가 받는 힘은 F = q(v × B)이다. 이 힘은 속도에 수직이므로 일하지 않으며, 입자는 원운동을 한다. 회전 반지름 r = mvqB이다.

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문항 18

자기 유도 계수(인덕턴스)에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 주파수가 높을수록 침투 깊이가 얇아진다.
• ② 투자율이 크면 표피효과가 적게 나타난다.
• ③ 표피 효과에 따른 표피 저항은 단면적에 비례한다.
• ④ 도전율이 큰 도체에는 표피효과가 적게 나타난다.

정답: ①

해설: 인덕턴스는 L = NΦI로 정의된다. 솔레노이드의 인덕턴스는 L = μ₀ N² Al로 계산된다. 상호 유도 계수는 M = k√(L₁ L₂)이다.

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문항 19

축전기의 직렬·병렬 연결 시 등가 정전용량을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 관내의 전속수는 일정하다.
• ② 관의 밀도는 전속밀도와 같다.
• ③ 진전하가 없는 점에서 불연속이다.
• ④ 관 양단에 양(+), 음(-)의 단위전하가 있다.

정답: ③

해설: 직렬 연결: 1Ceq = 1C₁ + 1C₂ + ·s, 병렬 연결: Ceq = C₁ + C₂ + ·s이다. 직렬에서는 전하량이 같고, 병렬에서는 전압이 같다.

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문항 20

자기 에너지 밀도를 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 수정 발진기
• ② 마이크로 폰
• ③ 초음파 발생기
• ④ 자속계

정답: ④

해설: 자기장의 에너지 밀도는 u = B²2μ₀ = 12μ₀ H² = 12BH이다. 이는 단위 부피당 저장되는 자기 에너지를 나타낸다.

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제2과목: 전력공학 (21~40번)

문항 21

송전선로의 기본 파라미터에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 50.4
• ② 59.4
• ③ 62.8
• ④ 64.8

정답: ②

해설: 송전선로의 4가지 기본 파라미터는 직렬 저항 R, 직렬 인덕턴스 L, 병렬 컨덕턴스 G, 병렬 정전용량 C이다. 임피던스 z = R + jω L, 어드미턴스 y = G + jω C로 표현한다.

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문항 22

송전선로의 송전능력을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 신뢰도 향상
• ② 공급 지장 시간의 단축
• ③ 보호 계전 방식의 단순화
• ④ 고장상의 고속도 차단, 고속도 재투입

정답: ③

해설: 송전능력은 P = |V_s||V_r|Xsin로 구한다. V_s, V_r은 송수단 전압, X는 직렬 리액턴스, 는 위상각 차이이다. 안정도 한계는 = 90°일 때이다.

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문항 23

변압기의 등가회로에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 압력을 줄인다.
• ② 유효 낙차를 늘린다. .
• ③ 속도 변동률을 작게 한다.
• ④ 물의 유선을 일정하게 한다.

정답: ②

해설: 변압기 등가회로에서 1차측 기준 저항은 Req = R₁ + a² R₂, 리액턴스는 Xeq = X₁ + a² X₂이다. a = N₁/N₂는 권선비이다.

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문항 24

송전선로의 전력 손실을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 차단속도 증진
• ② 차단전류 감소
• ③ 이상전압 억제
• ④ 부하설비 증대

정답: ③

해설: 3상 송전선로의 전력 손실은 Ploss = 3I²R이다. 송전 효율 = P_rP_r + Ploss × 100%로 구하며, 고압 송전 시 전류가 감소하므로 손실이 줄어든다.

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문항 25

동기 발전기의 유도기전력에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2.28
• ② 3.94
• ③ 6.06
• ④ 6.45

정답: ②

해설: 동기 발전기의 유도기전력(유효값)은 E = 4.44 f N Φ_m이다. 주파수는 f = pN_s120 (p: 극수, N_s: rpm)으로 결정된다.

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문항 26

피크 부하 발전기의 특성에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 피뢰기
• ② 가공지선
• ③ 방전 코일
• ④ 서지 흡수기

정답: ③

해설: 피크 부하 발전기는 최대 부하 시에만 운전하며, 기동이 빠른 가스터빈·양수발전소 등이 사용된다. 기본 부하는 원자력·석탄화력 등이 담당한다.

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문항 27

역률 개선을 위한 축전기 용량을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 2
• ② 3
• ③ 4
• ④ 5

정답: ④

해설: 역률 개선에 필요한 무효전력은 Q_c = P(tanφ₁ - tanφ₂)이다. P는 유효전력, φ₁은 개선 전 역률각, φ₂는 개선 후 역률각이다.

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문항 28

송전선로의 서지 임피던스(특성 임피던스)에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 전선의 작용 인덕턴스를 감소시킨다.
• ② 선로의 작용정전용량을 증가시킨다.
• ③ 전선 표면의 전위 경도를 저감시킨다.
• ④ 전선의 코로나 임계 전압을 저감시킨다.

정답: ④

해설: 서지 임피던스는 Z_c = √({L)C}로 구한다. 가공 송전선로의 경우 일반적으로 Z_c ≈ 300500 Ω이다. 전파 현상 해석에 사용된다.

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문항 29

전력 계통의 안정도에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 4B₁
• ② 2B₁
• ③ ½B₁
• ④ ¼B₁

정답: ③

해설: 정적 안정도는 소신호 교란 시 원래 운전점으로 복귀하는 성질이다. 동적 안정도는 큰 교란에 대한 응답 특성을 다룬다. 댐핑 권선은 진동 억제 역할을 한다.

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문항 30

송전선로의 ABCD 상수에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 비접지 방식
• ② 저항접지 방식
• ③ 직접접지 방식
• ④ 소호 리액터접지 방식

정답: ④

해설: pmatrix V_s \ I_s pmatrix = pmatrix A & B \ C & D pmatrix pmatrix V_r \ I_r pmatrix로 표현하며, AD - BC = 1 관계가 성립한다.

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문항 31

변압기의 효율을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 78
• ② 86
• ③ 89
• ④ 95

정답: ②

해설: 변압기 효율 = ScosφScosφ + P_i + Pcu이다. P_i는 철손, Pcu는 동손이다. 최대 효율은 철손 = 동손일 때 발생한다.

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문항 32

무효전력 보상에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 전력 계전기
• ② 과전류 계전기
• ③ 비율차동 계전기
• ④ 선택 지락 계전기

정답: ②

해설: 무효전력 보상은 송전 효율 향상 및 전압 강하 감소를 위해 수행한다. 병렬 축전기, SVC, STATCOM 등이 사용되며, 무효전력 Q = VIsinφ로 구한다.

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문항 33

차단기의 용량 선정에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 1선 지락 사고 시 1상 단락전류에 해당하는 큰 전류가
• ② 전원의 중성점과 주상 변압기의 1차 및 2차를 공통의 중
• ③ 각 상에 접속된 부하가 불평형일 때도 불완전 1선 지락
• ④ 고저압 혼촉사고 시에는 중성선에 막대한 전위 상승을

정답: ③

해설: 차단기 정격 차단 용량은 S = √(3) × Vrated × Ibreaking [MVA]로 구한다. 정격 전압, 정격 전류, 차단 용량을 종합적으로 고려하여 선정한다.

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문항 34

유도 전동기의 특성에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 승압기로 저하된 전압을 보상하는 것
• ② 분로 리액터로 전압 상승을 억제하는 것
• ③ 선로의 전압 강하를 고려하여 모선 전압을 조정하는 것
• ④ 직렬 콘덴서로 선로의 리액턴스를 보상하는 것

정답: ③

해설: 유도 전동기의 동기속도 N_s = 120fp이며, 슬립 s = N_s - NN_s이다. 회전자는 항상 동기속도보다 느리게 회전한다.

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문항 35

송전선로의 전압 강하를 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 댐퍼
• ② 철탑 접지 저항
• ③ 현수 애자련의 개수
• ④ 현수 애자련의 소손

정답: ①

해설: 전압 강하의 근사식은 Δ V ≈ PR + QXV_r이다. P는 유효전력, Q는 무효전력, R은 저항, X은 리액턴스이다.

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문항 36

차단기의 아크 소호 방식에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 경계 급전이 용이하다.
• ② 주파수의 변화가 작아진다.
• ③ 각 전력계통의 신뢰도가 증가한다.
• ④ 배후전력(back power)이 크기 때문에 고장이 적으며 그

정답: ④

해설: 차단기 종류에 따라 아크 소호 방식이 다르다. 진공 차단기(VCB), SF₆ 가스 차단기(GCB), 오일 차단기(OCB) 등이 있다. 차단 시간 = 개폐 시간 + 아크 시간이다.

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문항 37

송전선로의 허용 전류에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 14160
• ② 16660
• ③ 24990
• ④ 33320

정답: ②

해설: 송전선로의 허용 전류는 도체의 허용 온도, 주변 온도, 풍속, 일사량 등에 의해 결정된다. 연속 허용 전류는 정상 운전 시의 최대 전류이다.

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문항 38

변압기의 온도 상승에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 작용 정전용량의 감소
• ② 각 상의 임피던스 평형
• ③ 통신선의 유도장해 감소
• ④ 직렬공진의 방지

정답: ①

해설: 변압기의 온도 상승은 부하율의 제곱에 비례한다. 냉각 방식은 ONAN, ONAF, OFAF, ODAF 등으로 분류되며, 각각 자연냉각·강제냉각의 조합이다.

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문항 39

계통 고장 전류를 계산하는 문제이다.

선택지:

• ① 142
• ② 165
• ③ 183
• ④ 212

정답: ④

해설: 3상 단락 고장 전류 I_f = VZ₁, 단상 접지 고장 I_f = 3VZ₁ + Z₂ + Z₀, 상간 고장 I_f = √(3)VZ₁ + Z₂로 구한다.

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문항 40

송전선로의 충전 전류에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 1차측 과전류 억제
• ② 2차측 과전류 억제
• ③ 1차측 전압 상승 억제
• ④ 2차측 전압 상승 억제

정답: ④

해설: 충전 전류 I_c = Vω C · l로 구한다. C는 단위 길이당 정전용량, l은 선로 길이이다. 장거리 송전 시 페란티 효과로 수단 전압이 송단보다 높아질 수 있다.

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제3과목: 전기기기 (41~60번)

문항 41

직류 발전기의 유도기전력을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 분권기
• ② 직권기
• ③ 복권기
• ④ 타여자기

정답: ①

해설: 직류 발전기의 유도기전력 E = pZΦ N60a이다. p: 극수, Z: 전도체 수, Φ: 극당 자속, N: rpm, a: 병렬 회로 수이다.

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문항 42

직류 전동기의 속도 특성에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 21
• ② 31
• ③ 40
• ④ 52

정답: ④

해설: 직류 분권 전동기의 회전수 N = V - I_a R_akΦ이다. 직권 전동기는 부하 증가 시 자속이 증가하여 회전수가 급격히 감소한다. 분권 전동기는 비교적 일정한 회전수 특성을 가진다.

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문항 43

변압기의 동차시험(단락 시험)에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 단자 전압이 강하하면 계자 전류가 증가한다.
• ② 부하에 의한 전압의 변동이 타여자 발전기에 비하여 크
• ③ 타여자 발전기의 경우보다 외부특성 곡선이 상향으로 된
• ④ 분권권선의 접속방법에 관계없이 자기여자로 전압을 올

정답: ②

해설: 동차시험은 저압측을 단락하고 고압측에 정격 전류가 흐르도록 전압을 인가한다. 측정 전력은 동손 Pcu = Irated² Req이며, 인가 전압은 임피던스 전압이다.

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문항 44

동기 전동기의 속도 특성에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 두 전류 사이에 작용하는 힘이다.
• ② 교번 자계의 전자유도 작용을 이용한다.
• ③ 충전된 두 물체 사이에 작용하는 힘이다.
• ④ 회전자계에 의한 유도 작용을 이용하여 2차 전압의 위상

정답: ④

해설: 동기 전동기의 회전수 N_s = 120fp로 부하와 무관하게 일정하다. 여자 전류 조절로 역률 조절이 가능하며, V자 곡선에서 최소 전류 지점이 역률 1이다.

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문항 45

유도 전동기의 슬립에 관한 문제이다.

선택지:

• ① a) 253, b) 126.5
• ② a) 200, b) 100
• ③ a) 173, b) 86.6
• ④ a) 152, b) 75.6

정답: ③

해설: 슬립 s = N_s - NN_s이며 정격 슬립은 보통 2~5%이다. 최대 토크 시 슬립은 smax = R₂√(R₁² + (X₁+X₂)²)이다.

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문항 46

직류 전동기의 기동 방법에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 주자속이 감소한다.
• ② 전기적 중성축이 이동한다.
• ③ 주자속에 영향을 미치지 않는다.
• ④ 정류자편 사이의 전압이 불균일하게 된다.

정답: ③

해설: 직류 전동기 기동 시 기동 저항기를 직렬 연결하여 기동 전류를 제한한다. Istart = VR_a + Rstart로 제한하며, 속도 상승 시 저항기를 점진적으로 제거한다.

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문항 47

변압기의 여자 돌입 전류에 관한 문제이다.

선택지:

• ①
• ②
• ③
• ④

정답: ①

해설: 여자 돌입 전류(inrush current)는 정격 전류의 6~10배에 달하며, 철심 포화와 잔류 자속에 의해 발생한다. 2차 고조파 억제 기법으로 보호 계전기 오동작을 방지한다.

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문항 48

직류 발전기의 자화(무부하) 특성곡선에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 부하 시험과 돌발 단락 시험
• ② 단상 단락 시험과 3상 단락 시험
• ③ 무부하 포화 시험과 3상 단락 시험
• ④ 정상, 역상, 영상 리액턴스의 측정 시험

정답: ③

해설: 자화 특성곡선은 여자 전류에 따른 기전력의 관계를 나타낸다. 초기에는 철심 비자성으로 기전력이 빠르게 증가하고, 포화 후 완만해진다. 잔류 자속에 의해 초기 기전력이 존재한다.

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문항 49

동기 발전기의 병렬 투입 조건에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 3단자 소자이다.
• ② 스위칭 소자이다.
• ③ 직류 전압만을 제어한다.
• ④ 적은 게이트 신호로 대전력을 제어한다.

정답: ③

해설: 병렬 투입 조건: ① 전압 동일, ② 주파수 동일, ③ 위상 동일, ④ 상序 동일. 조건 불만족 시 큰 순환 전류가 흘러 기기가 손상될 수 있다.

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문항 50

유도 전동기의 토크-속도 특성에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 1/√3, 1
• ② 1/√3, 1
• ③ √3, 1/√3
• ④ 1/√3, √3

정답: ②

해설: 기동 토크는 s=1에서의 토크이다. 최대 토크는 s ≈ R₂/X₂에서 발생하며, 최대 토크 값 자체는 회전자 저항과 무관하다. 다만 회전자 저항을 증가시키면 최대 토크 발생 슬립이 커진다.

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문항 51

직류 전동기의 속도 제어 방법에 관한 문제이다.

선택지:

• ① sp=st
• ② sp>st
• ③ sp<st
• ④ sp≤st

정답: ③

해설: 직류 전동기의 속도 제어: ① 전압 제어, ② 자속 제어(여자 전류 조절), ③ 전항 저항 제어. 분권 전동기에서 여자 전류를 줄이면 자속이 감소하여 속도가 증가한다.

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문항 52

3상 변압기의 결상 방식에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 9.09
• ② 15.72
• ③ 21.72
• ④ 31.50

정답: ②

해설: Y 결선: 선간전압 = 상전압 × √(3). Δ 결선: 선간전압 = 상전압. Δ 결선에서 3차 고조파 전류가 권선 내에서 순환하여 출력에 나타나지 않는다.

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문항 53

직류 전동기의 전기적 브레이크에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 0.90E
• ② 0.45E
• ③ 0.75E
• ④ 1.17E

정답: ①

해설: 전기적 브레이크 종류: ① 역전압 브레이크(전원 극성 반전, 추가 저항 필요), ② 발전 브레이크, ③ 동적 브레이크(전원 차단 후 저항 연결).

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문항 54

동기 전동기의 여자 상태에 따른 역률에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 슬립
• ② 회전수
• ③ 2차 저항
• ④ 공급 전압의 크기

정답: ③

해설: 과여자 시 선단 역률(콘덴서 작용), 정여자 시 역률 1, 결여자 시 지상 역률 운전. V자 곡선에서 여자 전류와 전기자 전류의 관계를 확인할 수 있다.

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문항 55

유도 전동기의 기동 방법에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 60
• ② 60√3
• ③ 30
• ④ 30√3

정답: ①

해설: 직접 기동, Y-Δ 기동, 자耦변압기 기동 등이 있다. Y-Δ 기동 시 기동 토크와 전류가 직접 기동의 1/3이 된다. 대형 전동기에는 VVVF 인버터 기동이 사용된다.

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문항 56

직류 발전기의 여자 방식 분류에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 고정자는 수차 발전기와 같다.
• ② 계자 코일이나 자극이 대단히 크다.
• ③ 안전 운전용 제동 권선이 설치된다.
• ④ 전동기 축은 동력을 전달하는 관계로 비교적 굵다.

정답: ④

해설: 여자 방식에 따라 타권(他励), 직권, 별권(分励), 복권(단복권·적복권)으로 분류된다. 복권 발전기는 직권 권선의 자속 보상 효과로 안정된 출력 전압을 얻는다.

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문항 57

변압기의 최대 효율 조건에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2.6
• ② 3.0
• ③ 3.6
• ④ 4.5

정답: ①

해설: 최대 효율은 철손 = 동손(P_i = Pcu)일 때 발생한다. = ScosφScosφ + 2P_i이며, 최대 효율 부하는 √(P_i/Pcu,rated) × Srated이다.

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문항 58

직류 전동기의 토크를 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 동기 전동기
• ② 유도 전동기
• ③ 직류 복권 전동기
• ④ 직류 타여자 전동기

정답: ②

해설: 직류 전동기의 토크 T = kΦ I_a이다. 직권 전동기는 부하 증가 → 전류 증가 → 자속 증가 → 토크가 크게 증가하는 특성이 있다.

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문항 59

동기 전동기의 V자 곡선에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 제어 권선
• ② 보상 권선
• ③ 보극 권선
• ④ 단층 권선

정답: ③

해설: 여자 전류 변화에 따라 전기자 전류가 V자 형태로 변화한다. 최소 전류 지점이 역률 1 운전점이며, 과여자 시 선단, 결여자 시 지상 역률 운전이 된다.

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문항 60

유도 전동기의 속도 제어 방법에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 125V, 3.8%
• ② 125V, 3.5%
• ③ 200V, 4.0%
• ④ 200V, 4.2%

정답: ④

해설: 속도 제어 방법: ① V/f 제어(인버터), ② 극수 변환, ③ 전압 제어, ④ 회전자 저항 제어(권선형). V/f 제어가 가장 널리 사용되며, 주파수와 전압을 비례적으로 제어한다.

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제4과목: 회로이론 및 제어공학 (61~80번)

문항 61

옴의 법칙을 이용한 기본 회로 해석 문제이다.

선택지:

• ① 안정성을 판정하는 동시에 안정도를 제시해 준다.
• ② 계의 안정도를 개선하는 방법에 대한 정보를 제시해 준
• ③ 나이퀴스트 선도는 제어계의 오차 응답에 관한 정보를
• ④ 루스-후르비츠 판정법과 같이 계의 안정여부를 직접 판

정답: ③

해설: 옴의 법칙 V = IR을 이용한다. 직렬 회로에서는 전류가 같고 전압이 합산, 병렬 회로에서는 전압이 같고 전류가 합산된다.

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문항 62

커패시터의 임피던스를 구하는 문제이다.

선택지:

• ① a³/(1-3ab)
• ② a³/(1-ab)³
• ③ a³/(1-3ab+ab)
• ④ a³/(1-3ab+2ab)

정답: ②

해설: 커패시터의 임피던스 Z_C = 1jω C = -j1ω C이다. 주파수가 증가하면 임피던스가 감소하여 고주파 통과 특성을 가진다.

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문항 63

RLC 직렬 공진 회로에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 정확성이 증가한다.
• ② 감쇠폭이 증가한다.
• ③ 발진을 일으키고 불안정한 상태로 되어갈 가능성이 있
• ④ 계의 특성변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 증가한

정답: ④

해설: 공진 시 X_L = X_C이므로 공진 주파수 f₀ = 12π√(LC)이다. 공진 시 임피던스가 최소(Z = R), 전류가 최대가 된다. Q-factor는 Q = ω₀ LR이다.

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문항 64

중첩의 원리에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 이득 여유는 ∞이다.
• ② 교차량 GH=0이다.
• ③ 모두 불안정한 제어계이다.
• ④ 부의 실축과 교차하지 않는다.

정답: ③

해설: 선형 회로에서 여러 전원의 응답은 각 전원별 독립 응답의 합과 같다. 하나의 전원만 남기고 나머지 전압원은 단락, 전류원은 개로 처리하여 각각 해석 후 합산한다.

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문항 65

테브난·노턴의 정리에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 4,-1
• ② -4,1
• ③ 6,-1
• ④ -6,1

정답: ①

해설: 테브난 정리: 전압원 Vth + 직렬 Zth. 노턴 정리: 전류원 I_N + 병렬 Z_N. 관계: Vth = I_N Zth, Zth = Z_N이다.

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문항 66

교류 회로의 유효전력·무효전력·피상전력을 구하는 문제이다.

선택지:

• ① 1
• ② 1/z
• ③ 0
• ④ z/(z-1)

정답: ④

해설: 유효전력 P = VIcosφ, 무효전력 Q = VIsinφ, 피상전력 S = √(P² + Q²)이다. 3상 전력 P = √(3)V_L I_L cosφ로 구한다.

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문항 67

라플라스 변환에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 0
• ② 1
• ③ 2
• ④ 3

정답: ②

해설: F(s) = ∫₀∞ f(t)e⁻stdt로 정의된다. 기본 변환: L\e⁻at\ = 1s+a, L\sinω t\ = ωs²+ω². 미분방정식을 대수방정식으로 변환한다.

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문항 68

전달함수의 정의에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 대역폭이 감소한다.
• ② 제동을 감소시킨다.
• ③ 작동오차의 변화율에 반응하여 동작한다.
• ④ 정상상태의 오차를 줄이는 효과를 갖는다.

정답: ③

해설: 전달함수 G(s) = Y(s)X(s) = 출력의 라플라스 변환입력의 라플라스 변환 (초기값 0 가정). 블록 선도의 화살표 함수로 시스템 특성을 나타낸다.

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문항 69

상태방정식에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 최소 위상 함수는 양의 위상 여유이면 안정하다.
• ② 이득 교차 주파수는 진폭비가 1이 되는 주파수이다.
• ③ 최소 위상 함수는 위상 여유가 0이면 임계 안정하다.
• ④ 최소 위상 함수의 상대 안정도는 위상각의 증가와 함께

정답: ④

해설: 상태방정식: x = Ax + Bu, y = Cx + Du. A: 시스템 행렬, B: 입력 행렬, C: 출력 행렬, D: 피이드포워드 행렬이다.

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문항 70

2계 시스템의 과도 응답 특성에 관한 문제이다.

선택지:

• ① A
• ② B
• ③ A+B
• ④ A·B

정답: ②

해설: 감쇠비 에 따라 < 1(과진동), = 1(임계감쇠), > 1(과감쇠)로 분류된다. 최대 과잉 M_p = e⁻π/√(¹⁻^²)이다.

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문항 71

근궤적(root locus)에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 다른 값
• ② 다른 값
• ③ 다른 값
• ④ 근궤적 관련 결과

정답: ④

해설: 근궤적은 개루프 이득 K 변화 시 폐루프 극점의 이동 경로이다. 실수축 위의 근궤적은 홀극점의 개수 합이 홀수인 구간에 존재한다. 비대칭점은 dds[G(s)H(s)] = 0의 해이다.

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문항 72

보드(Bode) 선도에 관한 문제이다.

선택지:

• ① i = 4.95, t = 0.25
• ② i = 12.75, t = 0.35
• ③ i = 5.95, t = 0.45
• ④ i = 13.95, t = 0.25

정답: ④

해설: 보드 선도는 주파수 응답을 이득(dB)과 위상(도)으로 표현한다. 극점은 -20dB/dec, 영점은 +20dB/dec 기울기 변화를 일으킨다. 위상 여유(PM)와 이득 여유(GM)로 안정도를 판단한다.

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문항 73

시스템 안정도 판별법에 관한 문제이다.

선택지:

• ①
• ②
• ③
• ④

정답: ②

해설: 안정도 판별법: Hurwitz(계수), Routh(배열), Nyquist(주파수 응답), 근궤적법 등. 폐루프 극점이 모두 좌반평면이면 안정이다.

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문항 74

나이퀴스트 선도에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 11.6
• ② 13.2
• ③ 16.4
• ④ 20.1

정답: ①

해설: 나이퀴스트 선도는 G(jω)H(jω)를 극좌표로 표현한 것이다. 안정도 판별: P - Z = N (P: 개루프 불안정 극점, Z: 폐루프 불안정 극점, N: (-1, j0) 감싸기 횟수).

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문항 75

PID 제어기에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2400
• ② 4160
• ③ 7200
• ④ 10800

정답: ③

해설: u(t) = K_p e(t) + K_i ∫ e(t)dt + K_d de(t)dt. P: 오차 비례, I: 정상상 오차 제거, D: 응답 속도 향상. 전달함수 G_c(s) = K_p + K_is + K_d s.

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문항 76

블록 선도 환산 규칙에 관한 문제이다.

선택지:

• ①
• ②
• ③
• ④

정답: ①

해설: 직렬: G₁ G₂, 병렬: G₁ + G₂, 피이드백: G1 ± GH. 메이슨의 이익 공식으로 복잡한 블록 선도의 전달함수를 구할 수 있다.

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문항 77

주파수 응답법에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 0.10
• ② 0.25
• ③ 0.35
• ④ 0.45

정답: ③

해설: 정현파 입력에 대한 정상상 응답을 분석한다. G(jω) = |G(jω)|ej∠ G(jω). 위상 여유(PM)와 이득 여유(GM)로 안정도를 평가한다.

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문항 78

상태 피이드백 제어(극점 배치법)에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 0.001
• ② 0.1
• ③ 10
• ④ 1000

정답: ④

해설: u = -Kx + r에서 K를 적절히 선택하여 폐루프 극점을 원하는 위치에 배치한다. 제어 가능하고 관측 가능해야 극점을 임의 배치할 수 있다. Ackermann 공식을 사용한다.

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문항 79

메이슨의 이익 공식(신호 흐름 선도)에 관한 문제이다.

선택지:

• ① (1/s²)(e⁻ᵃˢ-e⁻ᵇˢ)
• ② (1/s)(e⁻ᵃˢ-e⁻ᵇˢ)
• ③ (1/s²)(eᵃˢ+eᵇˢ)
• ④ (1/s)(eᵃˢ+eᵇˢ)

정답: ③

해설: T = Σ_k P_k Δ_kΔ. P_k: k번째 경로 이득, Δ = 1 - Σ L_i + Σ L_i L_j - ·s, Δ_k: k번째 경로에 비접촉하는 루프를 제외한 Δ.

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문항 80

디지털 제어(Z 변환)에 관한 문제이다.

선택지:

• ① A
• ② B
• ③ C
• ④ D

정답: ③

해설: Z 변환 F(z) = Σk=₀∞ f(kT)z⁻k. 샘플링 주파수는 나이퀴스트 정리에 의해 제어 대상 주파수의 2배 이상이어야 한다. ZOH(영차 홀드)로 이산→연속 변환한다.

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제5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준 (81~100번)

문항 81

전기설비의 절연 저항 기준에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 22
• ② 38
• ③ 50
• ④ 55

정답: ③

해설: 수전 전압 300V 이하: 0.1MΩ 이상, 300V 초과~600V 이하: 0.2MΩ 이상의 절연 저항을 유지해야 한다. 메가옴미터(500V 또는 1000V)로 측정한다.

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문항 82

전선의 굵기 선정 기준에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 제 1종 접지 공사
• ② 제 2종 접지 공사
• ③ 제 3종 접지 공사
• ④ 특별 제 3종 접지 공사

정답: ③

해설: 전선 굵기는 허용 전류, 전압 강하(통상 2% 이내), 기계적 강도 등을 종합 고려하여 선정한다. 기술기준에서 정한 허용 전류를 초과하지 않아야 한다.

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문항 83

접지 설비의 종류 및 기준에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 전선로의 회선수가 3회선 이하로서 복모선
• ② 전선로의 회선수가 2회선 이하로서 복모선
• ③ 전선로의 회선수가 3회선 이하로서 단일모선
• ④ 전선로의 회선수가 2회선 이하로서 단일모선

정답: ④

해설: A종(10Ω 이하), B종(변압기 중성점 10Ω 이하), C종(100Ω 이하), D종(접지전압에 따라)으로 분류된다. 누전 차단기는 30mA, 0.03초 이내 동작으로 인체를 보호한다.

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문항 84

배선 방법의 종류에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2.0
• ② 2.1
• ③ 2.2
• ④ 2.5

정답: ④

해설: 허용 배선 방법: 가공 배선, 관로 배선, 케이블 트레이 배선, 무근관 배선 등. 설치 환경(습기, 부식, 기계적 손상 위험)에 따라 적절히 선택해야 한다.

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문항 85

배선용 차단기(MCCB) 선정 기준에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2.6
• ② 3.2
• ③ 4.0
• ④ 5.0

정답: ③

해설: MCCB 선정 시 정격 전류, 단락 용량, 시간-전류 특성을 고려한다. 회로 정격 전류의 125% 이상 정격으로 선정한다. 지락 차단기는 30mA sensitivity로 인체를 보호한다.

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문항 86

피뢰기의 설치 기준에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 8.65
• ② 9.56
• ③ 10.47
• ④ 11.56

정답: ④

해설: 피뢰기는 낙뢰·스위칭 서지로부터 설비를 보호한다. 수전점, 변압기 1차측, 주요 기기 입구 등에 설치하며, 잔류 전압이 기기의 내충격 절연 수준보다 낮아야 한다.

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문항 87

전기 설비의 검사 종류에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 고압 보안공사
• ② 제1종 특고압 보안공사
• ③ 제2종 특고압 보안공사
• ④ 제3종 특고압 보안공사

정답: ③

해설: 검사는 사용 전 검사(준공 검사), 정기 검사, 수시 검사로 구분된다. 준공 검사는 신설·개조 후 사용 전에, 정기 검사는 1~3년 주기로 실시한다.

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문항 88

전기 작업의 안전 수칙에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 588
• ② 1117
• ③ 1255
• ④ 2157

정답: ③

해설: 안전 수칙: ① 정전 확인, ② 접지·단락 조치, ③ 개인 보호구 착용(절연 장갑·안전모), ④ 작업 허가서, ⑤ 2인 1조 작업. 고압 작업 시 반드시 검전을 실시해야 한다.

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문항 89

변압기실의 설비 기준에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2.0
• ② 2.3
• ③ 2.5
• ④ 2.8

정답: ④

해설: 변압기실에는 환기·소화 설비, 차단기, 보호 계전기, 피뢰기 등이 설치되어야 한다. 출입문은 외부로 열리며, 바닥에는 유출 유를 위한 유조(油槽)를 설치한다.

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문항 90

수변전 설비의 보호 계전기에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 28.0
• ② 46.5
• ③ 70.0
• ④ 83.3

정답: ④

해설: 과전류 계전기(OCR), 지락 과전류 계전기(GR), 과전압 계전기(OVR), 전력 방향 계전기 등이 사용된다. 동작 시간·전류 정격은 보호 협조(coordination)를 통해 설정한다.

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문항 91

전기 설비의 관리 체계에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 시험용 변압기
• ② 저압 가공전선로의 접지측 전선
• ③ 전로의 중성점에 접지공사를 하는 경우의 접지점
• ④ 계기용 변성기의 2차측 전로에 접지공사를 하는 경우의

정답: ②

해설: 전기 안전 관리자가 정기 점검, 기록 보존, 사고 시 조치 등을 담당한다. 전기 기사 이상의 자격을 가진 자 중에서 선임한다.

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문항 92

전선의 종류와 용도에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 0.1
• ② 0.2
• ③ 0.3
• ④ 0.4

정답: ②

해설: 주요 전선 종류: IV(절연 전선), CV(교련 전선), VV(乙烯 전선), OV(조乙烯 전선), CVT(교련 트리플렉스) 등. 설치 환경에 따라 내열성, 내습성, 내약품성을 고려하여 선택한다.

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문항 93

누전 차단기의 동작 원리에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 통신선은 가공전선의 아래에 시설할 것
• ② 통신선과 고압 가공전선 사이의 이격거리는 60cm 이상
• ③ 통신선과 특고압 가공전선로의 다중 접지한 중성선 사이
• ④ 통신선은 특고압 가공전선로의 지지물에 시설하는 기계

정답: ③

해설: 전류 변류기(CT)로 상전류와 중성선 전류의 합을 감시한다. 누전 시 합전류 ≠ 0 → 검출·차단. 동작 전류: 15mA(고감도), 30mA(일반), 100mA(과전류 겸용).

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문항 94

배전반의 종류에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 배류 시설에는 영상 변류기를 사용하여 전식 작용에 의
• ② 배류선을 귀선에 접속하는 위치는 귀선용 레일의 저항이
• ③ 배류 회로는 배류선과 금속제 지중 관로 및 귀선과의 접
• ④ 배류 시설은 다른 금속제 지중 관로 및 귀선용 레일에

정답: ④

해설: MCCB반, 배선용 차단기반, 분전반, 수배전반, 제어반 등이 있다. 금속 외함, 절연 지지물, 버스바, 기기 장착부 등으로 구성된다.

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문항 95

전력용 케이블의 시설 방법에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 3
• ② 4
• ③ 5
• ④ 6

정답: ①

해설: 시설 방법: 관로 매설, 직매설, 케이블 트레이, 터널 매설 등. 허용 전류는 토양 열 저항, 매설 깊이, 주변 케이블 영향 등에 따라 결정된다.

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문항 96

비상 전원 설비에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2.0
• ② 2.6
• ③ 3.2
• ④ 4.0

정답: ①

해설: 비상 발전기, UPS, 비상 축전지 등이 있다. 비상 발전기는 정전 후 10초 이내 기동하여 소방 설비, 비상 조명, 경보 설비 등에 전력을 공급한다.

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문항 97

전기 설비의 내진 설계에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 2
• ② 4
• ③ 6
• ④ 8

정답: ③

해설: 지진 시 설비 기능 유지를 위해 내진 브래킷으로 고정하고, 케이블은 진동에 의한 피로 파괴 방지를 위해 적절한 여유를 둔다. 배전반, 변압기, 발전기 등이 대상이다.

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문항 98

전기 설비의 보호 협조에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 5.5
• ② 6.5
• ③ 7.5
• ④ 8.5

정답: ②

해설: 보호 협조(coordination)는 상위·하위 보호 기기의 시간-전류 특성을 조정하여 선택적 차단(selective tripping)을 실현한다. 전원 측이 부하 측보다 늦게 동작하도록 설정한다.

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문항 99

조명 설비의 설계 기준에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 충전전류 또는 표피작용
• ② 누설전류 또는 유도작용
• ③ 충전전류 또는 유도작용
• ④ 누설전류 또는 표피작용

정답: ②

해설: 조명 설계 시 조도, 균등도, 눈부심을 고려한다. 광원 종류에 따라 광효율·수명·색온도가 다르다. 사무실 적정 조도 300500lx, 공장 200750lx이다.

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문항 100

전기설비기술기준의 일반 사항에 관한 문제이다.

선택지:

• ① 발전기의 고정자 온도
• ② 저압용 변압기의 온도
• ③ 발전기의 전압 및 전류
• ④ 주요 변압기의 전류 및 전압

정답: ②

해설: 전기설비기술기준은 설비의 설계·시공·유지보수 기준을 규정한다. 전압 구분(고압: 600V 초과, 저압: 600V 이하), 전선 허용 전류, 배선 방법, 접지 기준, 보호 기기 설치 기준 등을 포함한다.