전기기사 2016년 2회 필기 기출문제 및 해설
2016년 2회(2016년 2회차) 전기기사 필기 기출문제를 과목별로 정리했습니다. 각 문항마다 정답과 해설을 함께 표시했으니 기출 복습이나 모의고사 채점에 참고하시기 바랍니다.
시험 개요
- 자격증: 전기기사
- 회차: 2016년 2회
- 과목: 전기자기학, 전력공학, 전기기기, 회로이론 및 제어공학, 전기설비기술기준 및 판단기준
- 문항 수: 과목별 20문항, 총 100문항 (4지선다)
목차
1과목: 전기자기학
1. 자기 모멘트 9.8×10⁻⁵[Wb·m]의 막대자석을 지구자계의 수평성분 10.5[AT/m]인 곳에서 지자기 자오면으로부터 90° 회전시키는데 필요한 일은 약 몇 [J]인가?
① 1.03 × 10⁻³
② 1.03 × 10⁻⁵
③ 9.03 × 10⁻³
④ 9.03 × 10⁻⁵
정답 : ①
해설: 회전에 필요한 일 W = M×H×(1-cosθ). θ=90°이므로 W = M×H = 9.8×10⁻⁵×10.5 ≈ 1.03×10⁻³[J]
2. 두 종류의 유전율(ε1, ε2)을 가진 유전체 경계면에 진전하가 존재하지 않을 때 성립하는 경계조건을 옳게 나타낸 것은? (단, θ1, θ2는 각각 유전체 경계면의 법선 벡터와 E1, E2가 이루는 각이다.)
① E1sinθ1 = E2sinθ2, D1sinθ1 = D2sinθ2, tanθ1/tanθ2 = ε2/ε1
② E1cosθ1 = E2cosθ2, D1sinθ1 = D2sinθ2, tanθ1/tanθ2 = ε2/ε1
③ E1cosθ1 = E2cosθ2, D1cosθ1 = D2cosθ2, tanθ1/tanθ2 = ε1/ε2
④ D1cosθ1 = D2cosθ2, E1cosθ1 = E2cosθ2, tanθ1/tanθ2 = ε2/ε1
정답 : ③
해설: 경계조건: 전계의 접선성분 연속(E1sinθ1=E2sinθ2 아님, 실제로는 E의 수평성분 연속), 전속밀도의 수직성분 연속(D1cosθ1=D2cosθ2). 굴절법칙: tanθ1/tanθ2 = ε1/ε2
3. 무한히 넓은 두 장의 평면판 도체를 간격 d[m]로 평행하게 배치하고 각각의 평면판에 면전하 밀도 ±σ[C/m²]로 분포되어 있는 경우 전기력선은 면에 수직으로 나와 평행하게 발산한다. 이 평면판 내부의 전계의 세기는 몇 [V/m]인가?
① σ/ε₀
② σ/(2ε₀)
③ σ/(2πε₀)
④ σ/(4πε₀)
정답 : ①
해설: 평행 평면판 콘덴서 내부 전계 E = σ/ε₀[V/m] (양쪽 평면 전하에 의한 전계가 내부에서 중첩되어 합산됨)
4. 단면적 S[m²], 단위 길이당 권수가 n₀인 무한히 긴 솔레노이드의 자기 인덕턴스[H/m]를 구하면?
① μSn₀
② μSn₀²
③ μS²n₀
④ μS²n₀²
정답 : ②
해설: 단위 길이당 인덕턴스 L = μn₀²S[H/m] (솔레노이드의 자기 인덕턴스 공식)
5. 평행판 콘덴서에 어떤 유전체를 넣었을 때 전속밀도가 4.8×10⁻⁷[C/m²]이고 단위 체적당 정전 에너지가 5.3×10⁻³[J/m³]이었다. 이 유전체의 유전율은 몇 [F/m]인가?
① 1.15 × 10⁻¹¹
② 2.17 × 10⁻¹¹
③ 3.19 × 10⁻¹¹
④ 4.21 × 10⁻¹¹
정답 : ②
해설: 단위체적당 에너지 w = D²/(2ε). ε = D²/(2w) = (4.8×10⁻⁷)²/(2×5.3×10⁻³) ≈ 2.17×10⁻¹¹[F/m]
6. 자유공간 중에 x=2, z=4인 무한장 직선상에 ρL[C/m]인 균일한 선전하가 있다. 점(0, 0, 4)의 전계 E[V/m]는?
① (-ρL/(4πε₀)) aₓ
② (ρL/(4πε₀)) aₓ
③ (-ρL/(2πε₀)) aₓ
④ (ρL/(2πε₀)) aₓ
정답 : ①
해설: 선전하(x=2,z=4)에서 점(0,0,4)까지 거리 r=2(x방향). 전계 E = ρL/(2πε₀r) 방향은 선전하→점 방향이므로 -x 방향. 거리 고려시 E = -ρL/(4πε₀) aₓ
7. 전자파의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 전자파의 속도는 주파수와 무관하다.
② 전파 Ex를 고유 임피던스로 나누면 자파 Hy가 된다.
③ 전파 Ex와 자파 Hy의 진동방향은 진행 방향에 수평인 종파이다.
④ 매질이 도전성을 갖지 않으면 전파 Ex와 자파 Hy는 동위상이 된다.
정답 : ③
해설: 전자파는 진행방향에 수직으로 진동하는 횡파(transverse wave)이다. '수평인 종파'라는 설명이 틀렸다.
8. 전위 V=3xy+z+4일 때 전계 E는?
① i3x + i3y + k
② -i3y + i3x + k
③ i3x - j3y - k
④ -i3y - j3x - k
정답 : ④
해설: E = -∇V = -(∂V/∂x i + ∂V/∂y j + ∂V/∂z k) = -(3y i + 3x j + 1 k) = -3y i - 3x j - k = -i3y - j3x - k
9. 쌍극자 모멘트가 M[C·m]인 전기쌍극자에서 점 P의 전계는 θ=π/2 에서 어떻게 되는가? (단, θ는 전기 쌍극자의 중심에서 축 방향과 점 P를 잇는 선분의 사이각이다.)
① 0
② 최소
③ 최대
④ -∞
정답 : ②
해설: 쌍극자 전계 E ∝ √(1+3cos²θ). θ=π/2(90°)일 때 cosθ=0이므로 E가 최소값(=kM/r³)을 가진다.
10. 감자력이 0인 것은?
① 구 자성체
② 환상 철심
③ 타원 자성체
④ 굵고 짧은 막대 자성체
정답 : ②
해설: 환상 철심(toroid)은 자기회로가 폐회로를 이루어 자극이 생기지 않으므로 감자력(demagnetizing force)이 0이다.
11. 그림과 같이 반지름 10cm인 반원과 그 양단으로부터 직선으로 된 도선에 10A의 전류가 흐를 때, 중심 0에서의 자계의 세기와 방향은? (반원 R, 직선부 R=10cm, I=10A가 흐름)
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: 반원에 의한 자계 H = I/(4r) = 10/(4×0.1) = 25[AT/m]. 직선부는 중심을 향하므로 자계에 기여하지 않음. 전류 방향에 따라 자계는 ⊗(들어가는 방향).
12. W1과 W2의 에너지를 갖는 두 콘덴서를 병렬 연결한 경우의 총 에너지 W와의 관계로 옳은 것은? (단, W1 ≠ W2이다.)
① W1 + W2 = W
② W1 + W2 > W
③ W1 - W2 = W
④ W1 + W2 < W
정답 : ②
해설: 서로 다른 전압의 두 콘덴서를 병렬 연결하면 전하 재분배 과정에서 에너지 손실이 발생하므로 W1+W2 > W (연결 후 총 에너지가 더 작다).
13. 한변이 L[m]되는 정사각형의 도선회로에 전류 I[A]가 흐르고 있을 때 회로 중심에서의 자속밀도는 몇 [Wb/m²]인가?
① (2√2/π)μ₀(L/I)
② (√2/π)μ₀(I/L)
③ (2√2/π)μ₀(I/L)
④ (4√2/π)μ₀(I/L)
정답 : ③
해설: 정사각형 중심~한변까지 거리 r=L/2. 한 변에 의한 자계 H₁=I/(4πr)×(sin45°+sin45°)=I√2/(2πL). 4변 합산: H=4H₁=2√2I/(πL). B=μ₀H=(2√2/π)μ₀(I/L)
14. 그림과 같은 원통상 도선 한 가닥이 유전율 ε[F/m]인 매질 내에 지상 h[m] 높이로 지면과 나란히 가선되어 있을 때 대지와 도선간의 단위 길이당 정전용량 [F/m]은?
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: 지면 위 평행 도선의 단위길이당 정전용량 C = 2πε / cosh⁻¹(h/a) [F/m] (영상법 적용)
15. 환상 철심에 권선수 20인 A코일과 권선수 80인 B코일이 감겨 있을 때, A코일의 자기인덕턴스가 5mH라면 두 코일의 상호 인덕턴스는 몇 mH인가? (단, 누설자속은 없는 것으로 본다.)
① 20
② 1.25
③ 0.8
④ 0.05
정답 : ①
해설: L_A/N_A² = L_B/N_B² = M/(N_A·N_B) (결합계수 k=1). M = L_A×(N_B/N_A) = 5×(80/20) = 20[mH]
16. 자기 회로에서 키르히호프의 법칙에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 임의의 결합점으로 유입하는 자속의 대수합은 0이다.
② 임의의 폐자로에서 자속과 기자력의 대수합은 0이다.
③ 임의의 폐자로에서 자기저항과 기자력의 대수합은 0이다.
④ 임의의 폐자로에서 각 부의 자기저항과 자속의 대수합은 0이다.
정답 : ①
해설: 자기회로의 키르히호프 제1법칙: 임의의 결합점에서 유입하는 자속의 대수합은 0이다 (전류의 KCL과 유사).
17. 다음 식 중에서 틀린 것은? (① 가우스의 정리: divD=ρ, ② 포아송의 방정식: ∇²V=ρ/ε, ③ 라플라스의 방정식: ∇²V=0, ④ 발산의 정리: ∮A·ds=∫divA dv)
① 가우스의 정리: divD = ρ
② 포아송의 방정식: ∇²V = ρ/ε
③ 라플라스의 방정식: ∇²V = 0
④ 발산의 정리: ∮A·ds = ∫divA dv
정답 : ②
해설: 포아송 방정식의 올바른 형태는 ∇²V = -ρ/ε (음의 부호 필요). 부호가 빠진 것이 틀린 식이다.
18. 표피 효과에 대한 설명으로 옳은 것은?
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: 표피 침투깊이 δ = √(2/(ωμσ)). 주파수(ω)가 높을수록 δ는 작아져 침투 깊이가 얇아진다.
19. 패러데이 관에 대한 설명으로 틀린 것은?
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: 패러데이관은 진전하가 없는 점에서는 연속이다(불연속이 아님). 진전하가 있는 곳에서만 시작/종료된다.
20. 압전 효과를 이용하지 않은 것은?
① 수정 발진기
② 마이크로 폰
③ 초음파 발생기
④ 자속계
정답 : ④
해설: 압전효과(piezoelectric effect)는 수정발진기, 마이크로폰, 초음파발생기 등에 이용된다. 자속계(flux meter)는 압전효과가 아닌 전자유도 등의 원리를 이용한다.
2과목: 전력공학
21. 3상 3선식 송전선로의 선간거리가 각각 50cm, 60cm, 70cm인 경우 기하학적 평균 선간거리는 약 몇 cm인가?
① 50.4
② 59.4
③ 62.8
④ 64.8
정답 : ②
해설: 기하평균거리 D = ∛(D1×D2×D3) = ∛(50×60×70) = ∛210000 ≈ 59.4[cm]
22. 송전 계통에서 자동재폐로 방식의 장점이 아닌 것은?
① 신뢰도 향상
② 공급 지장 시간의 단축
③ 보호 계전 방식의 단순화
④ 고장상의 고속도 차단, 고속도 재투입
정답 : ③
해설: 자동재폐로는 신뢰도 향상, 공급지장시간 단축, 고속도 차단/재투입의 장점이 있다. 보호계전 방식이 단순화되는 것은 아니며 오히려 복잡해질 수 있다.
23. 수력 발전소에서 흡출관을 사용하는 목적은?
① 압력을 줄인다.
② 유효 낙차를 늘린다.
③ 속도 변동률을 작게 한다.
④ 물의 유선을 일정하게 한다.
정답 : ②
해설: 흡출관(draft tube)은 반동수차에서 방수면까지의 낙차도 이용할 수 있게 하여 유효낙차를 늘리는 역할을 한다.
24. 초고압용 차단기에 개폐 저항기를 사용하는 주된 이유는?
① 차단속도 증진
② 차단전류 감소
③ 이상전압 억제
④ 부하설비 증대
정답 : ③
해설: 개폐저항기(closing/opening resistor)는 차단기 투입·차단 시 발생하는 이상전압을 억제하기 위해 사용한다.
25. 송전단 전압이 66kV이고, 수전단 전압이 62kV로 송전 중이던 선로에서 부하가 급격히 감소하여 수전단 전압이 63.5kV가 되었다. 전압 강하율은 약 몇 %인가?
① 2.28
② 3.94
③ 6.06
④ 6.45
정답 : ②
해설: 전압강하율 = (Es-Er)/Er × 100 = (66-63.5)/63.5 × 100 ≈ 3.94[%]
26. 이상전압에 대한 방호장치가 아닌 것은?
① 피뢰기
② 가공지선
③ 방전 코일
④ 서지 흡수기
정답 : ③
해설: 방전코일(Discharging Coil)은 콘덴서에 남은 잔류전하를 방전시키는 장치로, 이상전압 방호장치가 아니다. 피뢰기, 가공지선, 서지흡수기가 이상전압 방호장치이다.
27. 154kV 송전선로의 전압을 345kV로 승압하고 같은 손실률로 송전한다고 가정하면 송전전력은 승압전의 약 몇 배 정도인가?
① 2
② 3
③ 4
④ 5
정답 : ④
해설: 송전전력 P ∝ V² (손실률 일정 조건). P비율 = (345/154)² ≈ 2.24² ≈ 5.0배
28. 초고압 송전선로에 단도체 대신 복도체를 사용할 경우 틀린 것은?
① 전선의 작용 인덕턴스를 감소시킨다.
② 선로의 작용정전용량을 증가시킨다.
③ 전선 표면의 전위 경도를 저감시킨다.
④ 전선의 코로나 임계 전압을 저감시킨다.
정답 : ④
해설: 복도체는 전선 표면의 전위경도를 낮춰 코로나 임계전압을 오히려 상승(증가)시킨다. '저감시킨다'는 설명이 틀렸다.
29. 그림과 같은 정수가 서로 같은 평행 2회선 송전선로의 4단자 정수 중 B에 해당되는 것은? (A1B1C1D1 두 회선이 병렬 구성)
① 4B1
② 2B1
③ (1/2)B1
④ (1/4)B1
정답 : ③
해설: 동일 정수의 2회선을 병렬 연결시 등가 4단자 정수: A=A1, B=B1/2, C=2C1, D=D1. 따라서 B = (1/2)B1
30. 송전 계통에서 1선 지락 시 유도 장해가 가장 적은 중성점 접지 방식은?
① 비접지 방식
② 저항접지 방식
③ 직접접지 방식
④ 소호 리액터접지 방식
정답 : ④
해설: 소호 리액터 접지방식은 1선 지락 시 지락전류가 가장 작아 유도장해가 가장 적은 접지방식이다.
31. 송전전압 154kV, 2회선 선로가 있다. 선로 길이가 240km이고 선로의 작용 정전용량이 0.02μF/km라고 한다. 이것을 자기 여자를 일으키지 않고 충전하기 위해서는 최소한 몇 MVA이상의 발전기를 이용하여야 하는가?(단, 주파수는 60Hz이다.)
① 78
② 86
③ 89
④ 95
정답 : ②
해설: 충전용량 Qc = 2πfCV²×회선수×선로길이/10⁶ = 2π×60×0.02×10⁻⁶×154000²×2×240/10⁶ ≈ 86[MVA]
32. 방향성을 갖지 않는 계전기는?
① 전력 계전기
② 과전류 계전기
③ 비율차동 계전기
④ 선택 지락 계전기
정답 : ②
해설: 과전류 계전기(OCR)는 전류의 크기만 검출하며 방향성이 없다. 전력계전기, 비율차동계전기, 선택지락계전기는 방향성을 갖는다.
33. 22.9kV-Y 3상 4선식 중성선 다중접지 계통의 특성에 대한 내용으로 틀린 것은?
① 1선 지락 사고 시 1상 단락전류에 해당하는 큰 전류가 흐른다.
② 전원의 중성점과 주상 변압기의 1차 및 2차를 공통의 중성선으로 연결하여 접지한다.
③ 각 상에 접속된 부하가 불평형일 때도 불완전 1선 지락 고장의 검출 감도가 상당히 예민하다.
④ 고저압 혼촉사고 시에는 중성선에 막대한 전위 상승을 일으켜 수용가에 위험을 줄 우려가 있다.
정답 : ③
해설: 다중접지 계통에서는 부하 불평형 시 불완전 지락고장의 검출 감도가 떨어진다(예민하지 않음). '예민하다'는 설명이 틀렸다.
34. 선로 전압강하 보상기(LDC)에 대한 설명으로 옳은 것은?
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: LDC(Line Drop Compensator)는 선로의 전압강하를 고려하여 모선 전압을 자동으로 조정하는 장치이다.
35. 송전선로의 현수 애자련 연면 섬락과 가장 관계가 먼 것은?
① 댐퍼
② 철탑 접지 저항
③ 현수 애자련의 개수
④ 현수 애자련의 소손
정답 : ①
해설: 댐퍼(Damper)는 전선의 진동 방지 장치로 애자련 섬락과는 관계가 없다. 철탑 접지저항, 애자련 개수, 소손은 섬락에 영향을 미친다.
36. 각 전력계통을 연계선으로 상호 연결하면 여러 가지 장점이 있다. 틀린 것은?
① 경제 급전이 용이하다.
② 주파수의 변화가 작아진다.
③ 각 전력계통의 신뢰도가 증가한다.
④ 배후전력(back power)이 크기 때문에 고장이 적으며 그 영향의 범위가 작아진다.
정답 : ④
해설: 계통연계 시 배후전력(단락용량)이 커지므로 고장전류가 증가하고 그 영향 범위도 커진다. '고장이 적으며 영향 범위가 작아진다'는 설명이 틀렸다.
37. 유효낙차 100m, 최대 사용수량 20m³/s인 발전소의 최대 출력은 약 몇 kW인가? (단, 수차 및 발전기의 합성 효율은 85%라 한다.)
① 14160
② 16660
③ 24990
④ 33320
정답 : ②
해설: P = 9.8×Q×H×η = 9.8×20×100×0.85 ≈ 16660[kW]
38. 3상 3선식 송전선로에서 연가의 효과가 아닌 것은?
① 작용 정전용량의 감소
② 각 상의 임피던스 평형
③ 통신선의 유도장해 감소
④ 직렬공진의 방지
정답 : ①
해설: 연가(transposition)의 효과는 각 상 임피던스 평형, 통신선 유도장해 감소, 직렬공진 방지이다. 작용정전용량 감소와는 직접적인 관련이 없다.
39. 각 수용가의 수용설비 용량이 50kW, 100kW, 80kW, 60kW, 150kW이며, 각각의 수용률이 0.6, 0.6, 0.5, 0.5, 0.4일 때 부하의 부등률이 1.3이라면 변압기의 용량은 약 몇 [kVA]가 필요한가? (단, 평균 부하 역률은 80%라고 한다.)
① 142
② 165
③ 183
④ 212
정답 : ④
해설: 최대수용전력 합 = 50×0.6+100×0.6+80×0.5+60×0.5+150×0.4 = 30+60+40+30+60 = 220[kW]. 변압기용량 = 220/(1.3×0.8) ≈ 212[kVA]
40. 그림과 같은 주상변압기 2차측 접지공사의 목적은? (1차-2차 변압기, 2차측 중성점 접지)
① 1차측 과전류 억제
② 2차측 과전류 억제
③ 1차측 전압 상승 억제
④ 2차측 전압 상승 억제
정답 : ④
해설: 주상변압기 2차측(저압측) 중성점 접지는 1차-2차 혼촉사고 시 2차측 전위 상승을 억제하기 위한 목적이다.
3과목: 전기기기
41. 계자 권선이 전기자에 병렬로만 연결된 직류기는?
① 분권기
② 직권기
③ 복권기
④ 타여자기
정답 : ①
해설: 분권기(Shunt machine)는 계자권선이 전기자권선과 병렬로만 연결된 직류기이다.
42. 정격출력 10000kVA, 정격전압 6600V, 정격 역률 0.6인 3상 동기 발전기가 있다. 동기 리액턴스 0.6p·u인 경우의 전압 변동률[%]은?
① 21
② 31
③ 40
④ 52
정답 : ④
해설: p.u.법으로 E0 = √[(V+IXssinφ)²+(IXscosφ)²]. cosφ=0.6, sinφ=0.8 대입하여 계산하면 전압변동률 ε ≈ 52[%]
43. 직류 분권 발전기에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 단자 전압이 강하하면 계자 전류가 증가한다.
② 부하에 의한 전압의 변동이 타여자 발전기에 비하여 크다.
③ 타여자 발전기의 경우보다 외부특성 곡선이 상향으로 된다.
④ 분권권선의 접속방법에 관계없이 자기여자로 전압을 올릴 수가 있다.
정답 : ②
해설: 분권발전기는 부하증가 시 단자전압이 낮아지고 계자전류도 함께 감소하여 전압이 더 떨어지는 누적효과로, 타여자 발전기보다 전압변동이 크다.
44. 3상 유도전압 조정기의 동작 원리 중 가장 적당한 것은?
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 위상전압 조정에 따라 변화한다.
정답 : ④
해설: 3상 유도전압조정기는 회전자계에 의한 유도작용을 이용하며, 1차-2차 사이의 위상각 변화로 전압을 연속적으로 조정한다.
45. 정격용량 100kVA인 단상 변압기 3대를 △-△ 결선하여 300kVA의 3상 출력을 얻고 있다. 한 상에 고장이 발생하여 결선을 V결선으로 하는 경우 a)뱅크 용량 kVA, b) 각 변압기의 출력 kVA은?
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: V결선 뱅크용량 = √3×100 ≈ 173[kVA]. 각 변압기 출력 = 173/2 ≈ 86.6[kVA]
46. 직류기의 전기자 반작용 결과가 아닌 것은?
① 주자속이 감소한다.
② 전기적 중성축이 이동한다.
③ 주자속에 영향을 미치지 않는다.
④ 정류자편 사이의 전압이 불균일하게 된다.
정답 : ③
해설: 전기자 반작용은 주자속을 감소시키고 중성축을 이동시키며 정류자편 간 전압을 불균일하게 한다. '주자속에 영향을 미치지 않는다'는 설명이 틀렸다.
47. 자극수 p, 파권, 전기자 도체수가 z인 직류 발전기를 N[rpm]의 회전속도로 무부하 운전할 때 기전력이 E[V]이다. 1극당 주자속[Wb]은?
① 120E / (pzN)
② 120z / (pEN)
③ 120zN / (pE)
④ 120pz / (EN)
정답 : ①
해설: E = (pzφN)/(60a). 파권에서 a=2이므로 E = pzφN/120. φ = 120E/(pzN)[Wb]
48. 동기 발전기의 단락비를 계산하는 데 필요한 시험은?
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: 단락비 계산은 무부하 포화시험(무부하 시 정격전압을 내는데 필요한 계자전류)과 3상 단락시험(단락전류와 계자전류 관계)으로 구한다.
49. SCR에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 3단자 소자이다.
② 스위칭 소자이다.
③ 직류 전압만을 제어한다.
④ 적은 게이트 신호로 대전력을 제어한다.
정답 : ③
해설: SCR(Silicon Controlled Rectifier)은 직류뿐 아니라 교류 전압도 제어할 수 있다 (정류, 위상제어 등). '직류 전압만을 제어한다'는 설명이 틀렸다.
50. 3상 유도전동기의 기동법 중 Y-△기동법으로 기동 시 1차 권선의 각 상에 가해지는 전압은 기동 시 및 운전시 각각 정격전압의 몇 배가 가해지는가?
① 1, 1/√3
② 1/√3, 1
③ √3, 1/√3
④ 1/√3, √3
정답 : ②
해설: Y-△ 기동: 기동 시 Y결선으로 상전압이 정격의 1/√3배, 운전 시 △결선으로 전환되어 정격전압(1배)이 가해진다.
51. 유도 전동기의 최대 토크를 발생하는 슬립을 St, 최대 출력을 발생하는 슬립을 Sp라 하면 대소 관계는?
① Sp = St
② Sp > St
③ Sp < St
④ 일정치 않다.
정답 : ③
해설: 유도전동기 토크-슬립 특성에서 최대출력 슬립(Sp)은 최대토크 슬립(St)보다 작다 (Sp < St).
52. 단권 변압기 2대를 V결선하여 선로 전압 3000V를 3300V로 승압하여 300kVA의 부하에 전력을 공급하려고 한다. 단권 변압기 1대의 자기 용량은 몇 kVA인가?
① 9.09
② 15.72
③ 21.72
④ 31.50
정답 : ②
해설: V결선 단권변압기 자기용량비 = (1/√3)×(승압전압차/고압측전압) = (1/√3)×(300/3300). 자기용량 = 300×(1/√3)×(300/3300) ≈ 15.72[kVA]
53. 단상 전파 정류에서 공급전압이 E일 때, 무부하 직류 전압의 평균값은? (단, 브리지 다이오드를 사용한 전파 정류회로이다.)
① 0.90E
② 0.45E
③ 0.75E
④ 1.17E
정답 : ①
해설: 단상 전파정류 직류 평균전압 Edc = (2√2/π)×E ≈ 0.90E
54. 3상 권선형 유도 전동기의 토크 속도 곡선이 비례추이 한다는 것은 그 곡선이 무엇에 비례해서 이동하는 것을 말하는가?
① 슬립
② 회전수
③ 2차 저항
④ 공급 전압의 크기
정답 : ③
해설: 비례추이(proportional shifting)는 2차 저항(외부저항) 값에 비례하여 토크-속도(슬립) 곡선이 이동하는 현상이다.
55. 평형 3상 회로의 전류를 측정하기 위해서 변류비 200:5의 변류기를 그림과 같이 접속하였더니 전류계의 지시가 1.5A이었다. 1차 전류는 몇 A인가? (가산접속 형태)
① 60
② 60√3
③ 30
④ 30√3
정답 : ①
해설: 변류기 가산접속(differential connection)인 경우 2차전류 1.5A는 √3×I2'에 해당. I2' = 1.5/√3. 1차전류 = I2'×(200/5) = (1.5/√3)×40 = 60/√3×√3 = 60[A]
56. 동기 조상기의 구조상 특이점이 아닌 것은?
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: 동기조상기는 부하에 동력을 전달하지 않으므로 축이 굵을 필요가 없다. '동력을 전달하는 관계로 비교적 굵다'는 설명이 틀렸다.
57. 정격 200V, 10kW 직류 분권 발전기의 전압 변동률은 몇 %인가? (단, 전기자 및 분권 계자 저항은 각각 0.1Ω, 100Ω이다.)
① 2.6
② 3.0
③ 3.6
④ 4.5
정답 : ①
해설: 부하전류 IL=10000/200=50A. 계자전류 If=200/100=2A. 전기자전류 Ia=52A. E0=V+IaRa=200+52×0.1=205.2V. 전압변동률=(205.2-200)/200×100≈2.6[%]
58. VVVF(variable voltage variable frequency)는 어떤 전동기의 속도 제어에 사용 되는가?
① 동기 전동기
② 유도 전동기
③ 직류 복권 전동기
④ 직류 타여자 전동기
정답 : ②
해설: VVVF(가변전압 가변주파수)는 유도전동기의 속도 제어에 사용되는 인버터 방식이다.
59. 그림은 단상 직권 정류자 전동기의 개념도이다. C를 무엇이라고 하는가? (A: 전기자, F: 계자, C: 권선 표시)
① 제어 권선
② 보상 권선
③ 보극 권선
④ 단층 권선
정답 : ②
해설: 단상 직권 정류자 전동기에서 C는 보상권선(Compensating winding)으로, 전기자 반작용을 보상하기 위해 설치된다.
60. 3300/200V, 10kVA 단상 변압기의 2차를 단락하여 1차측에 300V를 가하니 2차에 120A의 전류가 흘렀다. 이 변압기의 임피던스 전압 및 % 임피던스 강하는 약 얼마인가?
① 125V, 3.8%
② 125V, 3.5%
③ 200V, 4.0%
④ 200V, 4.2%
정답 : ①
해설: 정격 2차전류 I2n = 10000/200 = 50A. 임피던스전압(1차측 기준) Vz = 300×(50/120) = 125V. %임피던스 = (125/3300)×100 ≈ 3.8%
4과목: 회로이론 및 제어공학
61. 나이퀴스트 판정법의 설명으로 틀린 것은?
① 안정성을 판정하는 동시에 안정도를 제시해 준다.
② 계의 안정도를 개선하는 방법에 대한 정보를 제시해 준다.
③ 나이퀴스트 선도는 제어계의 오차 응답에 관한 정보를 준다.
④ 루스-후르비츠 판정법과 같이 계의 안정여부를 직접 판정해 준다.
정답 : ③
해설: 나이퀴스트 선도는 주파수 응답과 안정도에 관한 정보를 제공하며, 오차 응답(시간응답 오차)에 대한 직접적 정보는 주지 않는다.
62. 그림의 신호 흐름 선도에서 y2/y1은? (반복 구조: 1-a-1-a-1-a-1, 피드백 b)
① a³ / (1-3ab)
② a³ / (1-ab)³
③ a³ / (1-3ab+ab)
④ a³ / (1-3ab+2ab)
정답 : ②
해설: 동일 구조 3단 반복: 각 단의 전달함수 a/(1-ab). 3단 직렬: [a/(1-ab)]³ = a³/(1-ab)³
63. 폐루프 시스템의 특징으로 틀린 것은?
① 정확성이 증가한다.
② 감쇠폭이 증가한다.
③ 발진을 일으키고 불안정한 상태로 되어갈 가능성이 있다.
④ 계의 특성변화에 대한 입력 대 출력비의 감도가 증가한다.
정답 : ④
해설: 폐루프(피드백) 시스템은 계의 특성변화에 대한 입력-출력비의 감도가 오히려 감소한다(둔감해짐). '증가한다'는 설명이 틀렸다.
64. 2차 제어계 G(s)H(s)의 나이퀴스트 선도의 특징이 아닌 것은?
① 이득 여유는 ∞이다.
② 교차량 GH=0이다.
③ 모두 불안정한 제어계이다.
④ 부의 실축과 교차하지 않는다.
정답 : ③
해설: 이득여유=∞, GH=0에서 교차, 부의 실축과 교차하지 않는 특성을 갖는 2차 제어계는 일반적으로 안정한 계이다. '모두 불안정'이라는 설명이 틀렸다.
65. 다음과 같은 상태방정식의 고유값 λ1, λ2는? (행렬 [[1,-2],[-3,2]])
① 4, -1
② -4, 1
③ 6, -1
④ -6, 1
정답 : ①
해설: 특성방정식: det(λI-A)=0 → (λ-1)(λ-2)-6=0 → λ²-3λ-4=0 → (λ-4)(λ+1)=0. λ=4, -1
66. 단위계단 함수 u(t)를 z변환하면?
① 1
② 1/z
③ 0
④ z/(z-1)
정답 : ④
해설: 단위계단함수의 z변환: Z[u(t)] = z/(z-1)
67. 그림과 같은 블록선도로 표시되는 제어계는 무슨 형인가? (G(s)=1/(s(s+1)), 피드백 -1)
① 0
② 1
③ 2
④ 3
정답 : ②
해설: 개루프 전달함수에 s가 1개 포함(s(s+1) 분모에 s¹)되어 있으므로 1형 제어계이다.
68. 제어기에서 미분제어의 특성으로 가장 적합한 것은?
① 대역폭이 감소한다.
② 제동을 감소시킨다.
③ 작동오차의 변화율에 반응하여 동작한다.
④ 정상상태의 오차를 줄이는 효과를 갖는다.
정답 : ③
해설: 미분제어(D동작)는 오차의 변화율(미분값)에 비례하여 반응하는 동작이다. 제동을 증가시키고 대역폭을 늘리는 효과가 있다.
69. 다음의 설명 중 틀린 것은?
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 작아진다.
정답 : ④
해설: 위상여유가 클수록(위상각 증가) 상대 안정도는 커진다. '위상각의 증가와 함께 작아진다'는 설명이 틀렸다.
70. 다음 논리회로의 출력 X는? (A, B → OR → AND(B와 함께) → X)
① A
② B
③ A+B
④ A·B
정답 : ②
해설: X = (A+B)·B = AB+B = B(흡수법칙). 따라서 X = B
71. v=100√2sin(ωt+π/3)[V]를 복소수로 나타내면?
① 25+j25√3
② 50+j25√3
③ 25+j50√3
④ 50+j50√3
정답 : ④
해설: 실효값 V=100[V]. 복소수 표시 V=100(cos60°+jsin60°)=100×(1/2)+j100×(√3/2)=50+j50√3
72. 인덕턴스 0.5H, 저항 2Ω의 직렬회로에 30V의 직류전압을 급히 가했을 때 스위치를 닫은 후 0.1초 후의 전류의 순시값 i[A]와 회로의 시정수 t[s]는?
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 : ①
해설: 시정수 τ=L/R=0.5/2=0.25[s]. i(t)=(V/R)(1-e^(-t/τ))=15×(1-e^(-0.1/0.25))=15×(1-e^(-0.4))≈15×0.33≈4.95[A]
73. 다음 회로의 4단자 정수는? (L 직렬, 2C 병렬 출력측)
① A=1+2ω²LC, B=j2ωC, C=jωL, D=0
② A=1-2ω²LC, B=jωL, C=jωC, D=1
③ A=2ω²LC, B=jωL, C=j2ωC, D=1
④ A=2ω²LC, B=jωL, C=jωL, D=0
정답 : ②
해설: L 직렬, 2C 병렬 회로의 4단자 정수: A=1-2ω²LC, B=jωL, C=j2ωC, D=1 (AD-BC=1 검증 가능)
74. 전압의 순시값이 v=3+10√2sin(ωt)+5√2sin(3ωt-30°)[V]일 때 실효값은 약 몇 V인가?
① 11.6
② 13.2
③ 16.4
④ 20.1
정답 : ①
해설: 실효값 V=√(3²+10²+5²)=√(9+100+25)=√134≈11.6[V]
75. 한상의 임피던스가 6+j8[Ω]인 △부하에 대칭 선간전압 200[V]를 인가할 때 3상 전력[W]은?
① 2400
② 4160
③ 7200
④ 10800
정답 : ③
해설: |Z|=√(6²+8²)=10[Ω]. △결선 상전류=200/10=20A. 3상전력 P=3×Vp×Ip×cosφ=3×200×20×(6/10)=7200[W]
76. 그림과 같이 r=1Ω인 저항을 무한히 연결할 때 a-b에서의 합성저항은? (래더형 무한 회로망)
① 1+√3
② √3
③ 1+√2
④ ∞
정답 : ①
해설: 무한 래더 회로 Rab=Rab의 자기참조 방정식 R=r+rR/(r+R)을 풀면 R²-rR-r²=0 → R=r(1+√3)/... 정답표 기준 1+√3[Ω]
77. 3상 불평형 전압에서 역상 전압이 35V이고, 정상전압이 100V, 영상전압이 10V라 할 때, 전압의 불평형률은?
① 0.10
② 0.25
③ 0.35
④ 0.45
정답 : ③
해설: 불평형률 = 역상전압/정상전압 = 35/100 = 0.35
78. 분포정수회로에서 선로의 단위 길이당 저항을 100Ω, 인덕턴스를 200mH, 누설 컨덕턴스를 0.5℧라 할 때, 일그러짐이 없는 조건을 만족하기 위한 정전용량은 몇 μF인가?
① 0.001
② 0.1
③ 10
④ 1000
정답 : ④
해설: 무왜형 조건: RC=LG → C=LG/R=(200×10⁻³×0.5)/100=0.001[F]=1000[μF]
79. f(t)=u(t-a)-u(t-b)의 라플라스 변환 F(s)는?
① (1/s²)(e^(-as)-e^(-bs))
② (1/s)(e^(-as)-e^(-bs))
③ (1/s²)(e^(as)+e^(bs))
④ (1/s)(e^(as)+e^(bs))
정답 : ②
해설: L[u(t-a)]=e^(-as)/s, L[u(t-b)]=e^(-bs)/s. F(s)=(1/s)(e^(-as)-e^(-bs))
80. 4단자 정수 A, B, C, D중에서 어드미턴스 차원을 가진 정수는?
① A
② B
③ C
④ D
정답 : ③
해설: 4단자 정수에서 A, D는 무차원, B는 임피던스 차원[Ω], C는 어드미턴스 차원[℧]을 갖는다.
5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준
81. 가공 약전류 전선을 사용전압이 22.9kV인 특고압 가공전선과 동일 지지물에 공가하고자 할 때 가공전선으로 경동연선을 사용한다면 단면적이 몇 mm² 이상인가? (2021년 변경된 KEC 규정 적용됨)
① 22
② 38
③ 50
④ 55
정답 : ③
해설: 특고압 가공전선과 약전류전선 공가 시 경동연선 단면적 50mm² 이상 (KEC 규정).
82. 고압 계기용 변성기의 2차측 전로의 접지 공사는? (관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다.)
① 제1종 접지 공사
② 제2종 접지 공사
③ 제3종 접지 공사
④ 특별 제3종 접지 공사
정답 : ③
해설: 구 기준: 고압 계기용변성기 2차측 전로 접지는 제3종 접지공사.
83. 발전소·변전소 또는 이에 준하는 곳의 특고압 전로에 대한 접속상태를 모의모선의 사용 또는 기타의 방법으로 표시하여야 하는데, 그 표시의 의무가 없는 것은?
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: 회선수 2회선 이하의 단일모선인 경우는 접속상태가 단순하여 모의모선 표시 의무가 없다.
84. ACSR 전선을 사용전압 직류 1500V의 가공 급전선으로 사용할 경우 안전율은 얼마 이상이 되는 이도로 시설하여야 하는가?
① 2.0
② 2.1
③ 2.2
④ 2.5
정답 : ④
해설: ACSR 전선의 가공 급전선 안전율은 2.5 이상.
85. 154kV 가공전선과 가공 약전류 전선이 교차하는 경우에 시설하는 보호망을 구성하는 금속선 중 가공 전선의 바로 아래에 시설되는 것 이외의 다른 부분에 시설되는 금속선은 지름 몇 mm 이상의 아연도 철선이어야 하는가?
① 2.6
② 3.2
③ 4.0
④ 5.0
정답 : ③
해설: 보호망 금속선(가공전선 바로 아래 외 부분): 지름 4.0mm 이상의 아연도 철선.
86. 사용전압이 161kV인 가공 전선로를 시가지내에 시설할 때 전선의 지표상의 높이는 몇 m 이상이어야 하는가?
① 8.65
② 9.56
③ 10.47
④ 11.56
정답 : ④
해설: 시가지 내 161kV 가공전선 지표상 높이: 기본 6m + (161-35)/10 단위 0.12m씩 가산하여 약 11.56m 이상.
87. 특고압 가공전선이 삭도와 제2차 접근 상태로 시설할 경우에 특고압 가공전선로의 보안공사는?
① 고압 보안공사
② 제1종 특고압 보안공사
③ 제2종 특고압 보안공사
④ 제3종 특고압 보안공사
정답 : ③
해설: 특고압 가공전선과 삭도의 2차 접근상태 시 제2종 특고압 보안공사를 적용한다.
88. 갑종 풍압하중을 계산할 때 강관에 의하여 구성된 철탑에서 구성재의 수직 투영면적 1m²에 대한 풍압하중은 몇 Pa를 기초로 하여 계산한 것인가? (단, 단주는 제외한다.)
① 588
② 1117
③ 1255
④ 2157
정답 : ③
해설: 강관 철탑(단주 제외) 갑종 풍압하중: 1255Pa 기준.
89. 설계하중이 6.8kN인 철근 콘크리트주의 길이가 17m라 한다. 이 지지물을 지반이 연약한 곳 이외의 곳에서 안전율을 고려하지 않고 시설하려고 하면 땅에 묻히는 깊이는 몇 m이상으로 하여야 하는가?
① 2.0
② 2.3
③ 2.5
④ 2.8
정답 : ④
해설: 전체길이 15m 초과 시 매설깊이 = 전체길이×1/6 + 0.3m 가산 등의 기준 적용. 17m 콘크리트주의 경우 약 2.8m 이상.
90. 특고압 가공전선로에서 발생하는 극저주파 전자계는 자계의 경우 지표상 1m에서 측정시 몇 μT 이하인가?
① 28.0
② 46.5
③ 70.0
④ 83.3
정답 : ④
해설: 특고압 가공전선로 극저주파 자계 기준: 지표상 1m에서 83.3μT 이하.
91. 전로를 대지로부터 반드시 절연하여야 하는 것은?
① 시험용 변압기
② 저압 가공전선로의 접지측 전선
③ 전로의 중성점에 접지공사를 하는 경우의 접지점
④ 계기용 변성기의 2차측 전로에 접지공사를 하는 경우의 접지점
정답 : ②
해설: 전로를 대지로부터 절연하지 않아도 되는 예외(접지 허용) 항목들이 있으나, 저압 가공전선로의 접지측 전선은 원칙적으로 절연을 요한다(접지 예외에 해당하지 않음).
92. 저압 전로 중 전선 상호간 및 전로와 대지 사이의 절연저항 값은 대지전압이 150V 초과 300V 이하인 경우에 몇 MΩ이 되어야 하는가? (관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다.)
① 0.1
② 0.2
③ 0.3
④ 0.4
정답 : ②
해설: 구 기준: 대지전압 150V 초과 300V 이하 구간의 절연저항값은 0.2MΩ 이상.
93. 가공전선과 첨가 통신선과의 시공방법으로 틀린 것은?
① 통신선은 가공전선의 아래에 시설할 것
② 통신선과 고압 가공전선 사이의 이격거리는 60cm 이상일 것
③ 통신선과 특고압 가공전선로의 다중 접지한 중성선 사이의 이격거리는 1.2m 이상일 것
④ 통신선은 특고압 가공전선로의 지지물에 시설하는 기계기구에 부속되는 전선과 접촉할 우려가 없도록 지지물 또는 완금류에 견고하게 시설할 것.
정답 : ③
해설: 통신선과 다중접지 중성선 사이 이격거리 기준은 1.2m가 아니라 0.6m 이상이다. 해당 수치가 틀렸다.
94. 배류 시설에 대한 설명으로 옳은 것은? (관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 4번을 누르면 정답 처리됩니다.)
① 배류 시설에는 영상 변류기를 사용하여 전식 작용에 의한 장해를 방지한다.
② 배류선을 귀선에 접속하는 위치는 귀선용 레일의 저항이 증가되는 곳으로 한다.
③ 배류 회로는 배류선과 금속제 지중 관로 및 귀선과의 접속점을 제외하고 대지와 단락시킨다.
④ 배류 시설은 다른 금속제 지중 관로 및 귀선용 레일에 대한 전식 작용에 의한 장해를 현저히 증가시킬 우려가 없도록 시설한다.
정답 : ④
해설: 배류시설의 목적은 다른 금속제 지중관로·귀선용 레일에 대한 전식 작용 장해를 증가시키지 않도록 하는 것이다.
95. 일반주택 및 아파트 각 호실의 현관등은 몇 분 이내에 소등 되도록 타임 스위치를 시설해야 하는가?
① 3
② 4
③ 5
④ 6
정답 : ①
해설: 주택·아파트 현관등은 점등 후 3분 이내에 소등되도록 타임스위치를 시설해야 한다.
96. 전기 울타리의 시설에 사용되는 전선은 지름 몇 mm 이상의 경동선인가?
① 2.0
② 2.6
③ 3.2
④ 4.0
정답 : ①
해설: 전기울타리 전선: 지름 2.0mm 이상의 경동선.
97. 애자 사용 공사에 의한 저압 옥내배선시 전선 상호간의 간격은 몇 cm 이상인가?
① 2
② 4
③ 6
④ 8
정답 : ③
해설: 애자사용공사 저압 옥내배선 전선 상호간 간격: 6cm 이상.
98. 철도 또는 궤도를 횡단하는 저고압 가공전선의 높이는 레일면상 몇 m 이상인가?
① 5.5
② 6.5
③ 7.5
④ 8.5
정답 : ②
해설: 철도·궤도 횡단 저고압 가공전선 높이: 레일면상 6.5m 이상.
99. 지중 전선로는 기설 지중 약전류 전선로에 대하여 다음의 어느것에 의하여 통신상의 장해를 주지 아니하도록 기설 약전류 전선로로부터 충분히 이격시키는가?
① 충전전류 또는 표피작용
② 누설전류 또는 유도작용
③ 충전전류 또는 유도작용
④ 누설전류 또는 표피작용
정답 : ②
해설: 지중전선로는 누설전류 또는 유도작용으로 인한 통신상 장해를 방지하기 위해 약전류전선로와 충분히 이격시킨다.
100. 발전소의 계측요소가 아닌 것은?
① 발전기의 고정자 온도
② 저압용 변압기의 온도
③ 발전기의 전압 및 전류
④ 주요 변압기의 전류 및 전압
정답 : ②
해설: 발전소 계측요소는 주요(고압)변압기 및 발전기 관련 항목이다. 저압용 변압기 온도는 일반적인 계측요소에 포함되지 않는다.
이상으로 전기기사 2016년 2회 필기 기출문제 100문항의 정답과 해설을 모두 정리했습니다. 다른 회차 기출문제도 차례로 정리해서 게시할 예정이니 참고하시기 바랍니다.
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