전기기사 2017년 1회 필기 기출문제 및 해설
2017년 1회(2017년 1회차) 전기기사 필기 기출문제를 과목별로 정리했습니다. 각 문항마다 정답과 해설을 함께 표시했으니 기출 복습이나 모의고사 채점에 참고하시기 바랍니다.
시험 개요
- 자격증: 전기기사
- 회차: 2017년 1회
- 과목: 전기자기학, 전력공학, 전기기기, 회로이론 및 제어공학, 전기설비기술기준 및 판단기준
- 문항 수: 과목별 20문항, 총 100문항 (4지선다)
목차
1과목: 전기자기학
1. 평행평판 공기콘덴서의 양 극판에 +σ[C/m²], -σ[C/m²]의 전하가 분포되어 있다. 이 두 전극 사이에 유전율 ε[F/m]인 유전체를 삽입한 경우의 전계[V/m]는? (단, 유전체의 분극전하밀도를 +σ′, -σ′이라 한다.)
① σ/ε₀
② (σ+σ')/ε₀
③ σ/ε₀ - σ'/ε
④ (σ-σ')/ε₀
정답 : ④
해설: 유전체 내부 전계는 진전하밀도와 분극전하밀도의 차에 의해 결정되므로 E=(σ-σ')/ε₀[V/m]
2. 자계와 직각으로 놓인 도체에 I[A]의 전류를 흘릴 때 f[N]의 힘이 작용하였다. 이 도체를 v[m/s]의 속도로 자계와 직각으로 운동시킬 때의 기전력 e[V]는?
① fv/I²
② fv/I
③ fv²/I
④ fv/(2I)
정답 : ②
해설: F=BIl에서 B=f/(Il). 기전력 e=Bvl=f/(Il)×v×l=fv/I
3. 폐회로에 유도되는 유도기전력에 관한 설명으로 옳은 것은?
① 유도기전력은 권선수의 제곱에 비례한다
② 렌츠의 법칙은 유도기전력의 크기를 결정하는 법칙이다
③ 자계가 일정한 공간 내에서 폐회로가 운동하여도 유도기전력이 유도된다
④ 전계가 일정한 공간 내에서 폐회로가 운동하여도 유도기전력이 유도된다
정답 : ③
해설: 자계가 일정해도 폐회로가 운동하여 회로를 통과하는 자속이 변화하면(면적 변화 등) 유도기전력이 발생한다.
4. 반지름 a, b인 두 개의 구 형상 도체 전극이 도전율 k인 매질 속에 중심거리 r만큼 떨어져 있다. 양 전극간의 저항은?
① 4πk(1/a+1/b)
② 4πk(1/a-1/b)
③ (1/(4πk))(1/a+1/b)
④ (1/(4πk))(1/a-1/b)
정답 : ③
해설: 정전용량과 저항의 관계 RC=ε/k 이용. 두 구 사이의 저항 R = (1/(4πk))(1/a+1/b)[Ω]
5. 그림과 같이 반지름 a인 무한장 평행도체 A, B가 간격 d로 놓여 있고, 단위 길이당 각각 +λ, -λ의 전하가 균일하게 분포되어 있다. A, B 도체 간의 전위차 [V]는? (단, d≫a이다.)
① (λ/(πε₀))ln((d-a)/a)
② (λ/(2πε₀))ln(d/a)
③ (λ/(πε₀))ln(d/a)
④ (λ/(2πε₀))ln(d/a)
정답 : ①
해설: 두 평행 선전하 사이의 전위차 V=(λ/(πε₀))ln((d-a)/a) (d≫a 근사 적용)
6. 매질1(ε1)은 나일론(비유전율 εs=4)이고, 매질2(ε2)는 진공일 때 전속밀도 D가 경계면에서 각각 θ1, θ2의 각을 이룰 때, θ2=30°라면 θ1의 값은?
① tan⁻¹(4/√3)
② tan⁻¹(√3/4)
③ tan⁻¹(√3/2)
④ tan⁻¹(2/√3)
정답 : ①
해설: 굴절법칙 tanθ1/tanθ2 = ε1/ε2 = 4/1 = 4. tanθ1 = 4×tan30° = 4×(1/√3) = 4/√3. θ1 = tan⁻¹(4/√3)
7. 자기회로에 관한 설명으로 옳은 것은?
① 자기회로의 자기저항은 자기회로의 단면적에 비례한다
② 자기회로의 기자력은 자기저항과 자속의 곱과 같다
③ 자기저항 Rm1과 Rm2을 직렬연결 시 합성 자기저항은 1/Rm=1/Rm1+1/Rm2이다.
④ 자기회로의 자기저항은 자기회로의 길이에 반비례한다.
정답 : ②
해설: 기자력 F = Rm×Φ (자기저항과 자속의 곱). 자기옴의 법칙에 해당한다.
8. 두 개의 콘덴서를 직렬접속하고 직류전압을 인가시 설명으로 옳지 않은 것은?
① 정전용량이 작은 콘덴서에 전압이 많이 걸린다
② 합성 정전용량은 각 콘덴서의 정전용량의 합과 같다
③ 합성 정전용량은 각 콘덴서의 정전용량 보다 작아진다
④ 각 콘덴서의 두 전극에 정전유도에 의하여 정·부의 동일한 전하가 나타나고 전하량은 일정하다
정답 : ②
해설: 직렬연결 시 합성정전용량은 1/C=1/C1+1/C2 (역수의 합), 즉 각 정전용량의 합이 아니라 더 작은 값이 된다.
9. 길이가 1cm, 지름이 5mm 인 동선에 1A 의 전류를 흘렸을 때 전자가 동선을 흐르는 데 걸리는 평균 시간은 약 몇 초인가? (단, 동선의 전자밀도는 1×10²⁸[개/m³]이다)
① 3
② 31
③ 314
④ 3147
정답 : ③
해설: 전류밀도 J=I/S, 전자속도 v=J/(ne). S=π(2.5×10⁻³)²≈1.96×10⁻⁵m². v=I/(neS). 시간=길이/v 계산하면 약 314초
10. 일반적인 전자계에서 성립되는 기본방정식이 아닌 것은? (단, i는 전류밀도, p는 공간전하밀도이다.)
① ∇×H = i + ∂D/∂t
② ∇×E = -∂B/∂t
③ ∇·D = ρ
④ ∇·B = μH
정답 : ④
해설: 맥스웰 방정식에는 ∇·B=0(자속의 발산은 항상 0)이 성립하며, ∇·B=μH는 잘못된 식이다.
11. 전계 E[V/m], 자계 H[AT/m]의 전자계가 평면파를 이루고, 자유공간으로 단위 시간에 전파될 때 단위 면적당 전력밀도 [W/m²]의 크기는?
① EH²
② EH
③ (1/2)EH²
④ (1/2)EH
정답 : ②
해설: 포인팅 벡터(전력밀도) P = E×H = EH[W/m²]
12. 옴의 법칙을 미분형태로 표시하면? (단, i는 전류밀도이고, p는 저항률, E는 전계이다.)
① i = (1/p) × E
② i = pE
③ i = divE
④ i = ∇×E
정답 : ①
해설: 옴의 법칙 미분형: i = σE = (1/p)×E (σ는 도전율, p는 저항률)
13. 0.2[μF] 인 평행판 공기 콘덴서가 있다. 전극간에 그 간격의 절반 두께의 유리판을 넣었다면 콘덴서의 용량은 약 몇 [μF] 인가? (단, 유리의 비유전율은 10이다.)
① 0.26
② 0.36
③ 0.46
④ 0.56
정답 : ②
해설: 공기층(d/2)과 유리층(d/2) 직렬연결. 원래 C0=0.2μF(d 전체 공기). 새 합성용량 C=1/(1/(2C0)+1/(2C0×10))≈0.36[μF]
14. 한 변의 길이가 √2[m] 인 정사각형의 4개 꼭짓점에 +10⁻⁹[C]의 점전하가 각각 있을 때 이 사각형의 중심에서의 전위 [V]는?
① 0
② 18
③ 36
④ 72
정답 : ③
해설: 중심에서 각 꼭짓점까지 거리 = 대각선의 절반 = √2×√2/2 = 1[m]. 전위 V=4×kq/r=4×9×10⁹×10⁻⁹/1=36[V]
15. 기계적인 변형력을 가할 때, 결정체의 표면에 전위차가 발생되는 현상은?
① 볼타효과
② 전계효과
③ 압전효과
④ 파이로 효과
정답 : ③
해설: 압전효과(piezoelectric effect): 결정체에 기계적 변형력을 가하면 표면에 전위차가 발생하는 현상.
16. 면적이 S[m²] 인 금속판 2매를 간격이 d[m] 되게 공기 중에 나란하게 놓았을 때 두 도체 사이의 정전용량 [F]은?
① (S/d)ε₀
② (d/S)ε₀
③ (S²/d²)ε₀
④ (S/d)²ε₀
정답 : ①
해설: 평행판 콘덴서 정전용량 C = ε₀S/d[F]
17. 면전하 밀도가 ps[C/m²] 인 무한히 넓은 도체판에서 R[m] 만큼 떨어져 있는 점의 전계의 세기 [V/m]는?
① ps/ε₀
② ps/(2ε₀)
③ ps/(2R)
④ ps/(4πR²)
정답 : ②
해설: 무한 평면 도체판의 전계 E = ps/(2ε₀)[V/m] (거리 R과 무관)
18. 300회 감은 코일에 3A 의 전류가 흐를 때의 기자력 [AT]은?
① 10
② 90
③ 100
④ 900
정답 : ④
해설: 기자력 F = NI = 300×3 = 900[AT]
19. 구리로 만든 지름 20[cm] 의 반구에 물을 채우고 그 중에 지름 10[cm] 의 구를 띄운다. 이 때에 두 개의 구가 동심구라면 두 구 사이의 저항은 약 몇 [Ω]인가? (단, 물의 도전율은 10⁻³[℧/m]라 하고, 물이 충만 되어 있다고 한다)
① 1590
② 2590
③ 2800
④ 3180
정답 : ①
해설: 동심구 사이의 저항(반구이므로 전체구의 절반) R = (1/(4πk))(1/a-1/b)×2(반구보정). a=0.05, b=0.1, k=10⁻³. 계산 결과 약 1590[Ω]
20. 자기회로에서 철심의 투자율을 μ라 하고 회로의 길이를 l이라 할 때 그 회로의 일부에 미소공극 lg를 만들면 회로의 자기저항은 처음의 몇 배인가? (단, lg≪l, 즉, l-lg≒l이다.)
① 1+(μlg)/(μ₀l)
② 1+(μl)/(μ₀lg)
③ 1+(μ₀lg)/(μl)
④ 1+(μ₀l)/(μlg)
정답 : ①
해설: 공극 추가 후 자기저항 비율 = 1+(μlg)/(μ₀l) (공극에 의한 자기저항 증가분 추가)
2과목: 전력공학
21. 초고압 송전계통에 단권변압기가 사용되는데 그 이유로 볼 수 없는 것은?
① 효율이 높다
② 단락전류가 적다
③ 전압변동률이 적다
④ 자로가 단축되어 재료를 절약할 수 있다
정답 : ②
해설: 단권변압기는 임피던스가 작아 오히려 단락전류가 커지는 특성이 있다. '단락전류가 적다'는 이유로 사용되는 것이 아니다.
22. 피뢰기의 구비조건이 아닌 것은?
① 상용주파 방전개시 전압이 낮을 것
② 충격방전 개시전압이 낮을 것
③ 속류 차단능력이 클 것
④ 제한전압이 낮을 것
정답 : ①
해설: 피뢰기는 상용주파(정상운전) 방전개시전압이 높아야 정상 운전 중 오동작하지 않는다. '낮을 것'은 구비조건이 아니다.
23. 어떤 화력 발전소의 증기조건이 고온원 540℃, 저온원 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 : ④
해설: 카르노효율 η=1-T2/T1=1-(30+273)/(540+273)=1-303/813≈0.627=62.7[%]
24. 그림과 같은 회로의 영상, 정상, 역상 임피던스 Z0,Z1, Z2는? (3상 임피던스 Z, 중성점 임피던스 Zn)
① Z0=Z+3Zn, Z1=Z2=Z
② Z0=3Zn, Z1=Z, Z2=3Z
③ Z0=3Z+Zn, Z1=3Z, Z2=Z
④ Z0=Z+Zn, Z1=Z2=Z+3Zn
정답 : ①
해설: 중성점 임피던스 Zn이 있는 3상 회로에서 영상임피던스 Z0=Z+3Zn, 정상/역상임피던스 Z1=Z2=Z
25. 비접지식 송전선로에 있어서 1선 지락고장이 생겼을 경우 지락점에 흐르는 전류는?
① 직류 전류
② 고장상의 영상전압과 동상의 전류
③ 고장상의 영상전압보다 90도 빠른 전류
④ 고장상의 영상전압보다 90도 늦은 전류
정답 : ③
해설: 비접지 계통의 1선 지락 시 지락전류는 충전전류(콘덴서 성분)이므로 영상전압보다 90도 빠른(진상) 전류이다.
26. 가공전선로에 사용하는 전선의 굵기를 결정할 때 고려할 사항이 아닌 것은?
① 절연저항
② 전압강하
③ 허용전류
④ 기계적 강도
정답 : ①
해설: 전선 굵기 결정 시 고려사항: 전압강하, 허용전류, 기계적 강도, 경제성 등이다. 절연저항은 전선 굵기와 직접적인 관련이 없다.
27. 조상설비가 아닌 것은?
① 정지형무효전력 보상장치
② 자동고장구분개폐기
③ 전력용콘덴서
④ 분로리액터
정답 : ②
해설: 조상설비: 동기조상기, 전력용콘덴서, 분로리액터, 정지형무효전력보상장치(SVC) 등. 자동고장구분개폐기는 보호장치로 조상설비가 아니다.
28. 코로나현상에 대한 설명이 아닌 것은?
① 전선을 부식 시킨다
② 코로나 현상은 전력의 손실을 일으킨다
③ 코로나 방전에 의하여 전파 장해가 일어난다
④ 코로나 손실은 전원 주파수의 2/3 제곱에 비례한다
정답 : ④
해설: 코로나 손실(Peek의 식)은 주파수(f)에 비례하며, 2/3제곱에 비례한다는 설명은 틀렸다.
29. 다음 빈칸에 들어갈 내용으로 옳은 것은? (원자력이란 일반적으로 무거운 원자핵이 핵분열하여 가벼운 핵으로 바뀌면서 발생하는 핵분열 에너지를 이용하는 것이고, (①)발전은 가벼운 원자핵을(과) (②)하여 무거운 핵으로 바뀌면서 (③)전후의 질량결손에 해당하는 방출 에너지를 이용하는 방식이다.)
① ① 원자핵융합 ② 융합 ③ 결합
② ① 핵결합 ② 반응 ③ 융합
③ ① 핵융합 ② 융합 ③ 핵반응
④ ① 핵반응 ② 반응 ③ 결합
정답 : ③
해설: 핵융합 발전은 가벼운 원자핵을 융합하여 무거운 핵으로 바뀌면서 핵반응 전후의 질량결손에 해당하는 에너지를 이용한다.
30. 경간 200m, 장력 1000kg, 하중 2kg/m 인 가공전선의 이도 (dip)는 몇 m 인가?
① 10
② 11
③ 12
④ 13
정답 : ①
해설: 이도 D = WS²/(8T) = 2×200²/(8×1000) = 80000/8000 = 10[m]
31. 영상변류기를 사용하는 계전기는?
① 과전류계전기
② 과전압계전기
③ 부족전압계전기
④ 선택지락계전기
정답 : ④
해설: 영상변류기(ZCT)는 영상전류(지락전류)를 검출하여 선택지락계전기(SGR) 등에 사용된다.
32. 전력계통의 안정도 향상 방법이 아닌 것은?
① 선로 및 기기의 리액턴스를 낮게 한다
② 고속도 재폐로 차단기를 채용한다
③ 중성점 직접접지방식을 채용한다
④ 고속도 AVR 을 채용한다
정답 : ③
해설: 중성점 직접접지방식은 지락전류가 커서 과도안정도를 나쁘게 하므로 안정도 향상 방법이 아니다.
33. 증식비가 1보다 큰 원자로는?
① 경수로
② 흑연로
③ 중수로
④ 고속증식로
정답 : ④
해설: 고속증식로(FBR)는 소비한 핵분열물질보다 더 많은 핵분열물질을 생성하여 증식비가 1보다 크다.
34. 송전용량이 증가함에 따라 송전선의 단락 및 지락전류도 증가하여 계통에 여러 가지 장해요인이 되고 있다. 이들의 경감대책으로 적합하지 않은 것은?
① 계통의 전압을 높인다
② 고장 시 모선 분리 방식을 채용한다
③ 발전기와 변압기의 임피던스를 작게 한다
④ 송전선 또는 모선 간에 한류리액터를 삽입한다
정답 : ③
해설: 발전기·변압기 임피던스를 작게 하면 단락전류가 오히려 커지므로 경감대책으로 적합하지 않다.
35. 송배전 선로에서 선택지락계전기 (SGR)의 용도는?
① 다회선에서 접지 고장 회선의 선택
② 단일 회선에서 접지 전류의 대소 선택
③ 단일 회선에서 접지 전류의 방향 선택
④ 단일 회선에서 접지 사고의 지속 시간 선택
정답 : ①
해설: 선택지락계전기(SGR)는 다회선 계통에서 접지고장이 발생한 회선을 선택적으로 검출하는 계전기이다.
36. 그림과 같은 회로의 일반 회로정수가 아닌 것은? (Es-Z(직렬임피던스)-Er, 단순 직렬회로)
① B=Z+1
② A=1
③ C=0
④ D=1
정답 : ①
해설: 단순 직렬 임피던스 회로의 4단자 정수: A=1, B=Z, C=0, D=1. B=Z+1은 틀린 식이다.
37. 송전선로의 중성점을 접지하는 목적이 아닌 것은?
① 송전 용량의 증가
② 과도 안정도의 증진
③ 이상 전압 발생의 억제
④ 보호 계전기의 신속, 확실한 동작
정답 : ①
해설: 중성점 접지의 목적은 이상전압 억제, 보호계전기 동작 확실화, 과도안정도 증진 등이다. 송전용량 증가는 목적이 아니다.
38. 부하전류가 흐르는 전로는 개폐할 수 없으나 기기의 점검이나 수리를 위하여 회로를 분리하거나, 계통의 접속을 바꾸는데 사용하는 것은?
① 차단기
② 단로기
③ 전력용 퓨즈
④ 부하 개폐기
정답 : ②
해설: 단로기(DS)는 부하전류 개폐 능력이 없으며, 무부하 상태에서 회로 분리·접속 변경에 사용된다.
39. 보호계전기와 그 사용 목적이 잘못된 것은?
① 비율차동계전기 : 발전기 내부 단락 검출용
② 전압평형계전기 : 발전기 출력측 PT 퓨즈 단선에 의한 오작동 방지
③ 역상과전류계전기 : 발전기 부하 불평형 회전자 과열소손 방지
④ 과전압계전기 : 과부하 단락사고
정답 : ④
해설: 과전압계전기(OVR)는 과전압을 검출하는 계전기이며, 과부하·단락사고는 과전류계전기(OCR)의 영역이다.
40. 송전선로의 정상임피던스를 Z1, 역상임피던스를 Z2, 영상임피던스를 Z0라 할 때 옳은 것은?
① Z1=Z2=Z0
② Z1=Z2<Z0
③ Z1>Z2=Z0
④ Z1<Z2=Z0
정답 : ②
해설: 송전선로에서 정상임피던스와 역상임피던스는 같고(Z1=Z2), 영상임피던스는 이보다 크다(Z0>Z1=Z2).
3과목: 전기기기
41. 그림과 같은 회로에서 전원전압의 실효치 200[V], 점호각 30°일 때 출력전압은 약 몇 V 인가? (단, 정상상태이다.) (단상 전파 사이리스터 정류회로)
① 157.8
② 168.0
③ 177.8
④ 187.8
정답 : ②
해설: 단상 전파 위상제어 직류출력 Edc=(2√2/π)×V×cos(α)=0.9×200×cos30°≈168.0[V]
42. 분권발전기의 회전 방향을 반대로 하면 일어나는 현상은?
① 전압이 유기된다
② 발전기가 소손된다
③ 잔류자기가 소멸된다
④ 높은 전압이 발생한다
정답 : ③
해설: 회전방향을 반대로 하면 잔류자기에 의한 기전력 방향이 자화방향과 반대가 되어 잔류자기가 소멸되고 전압이 유기되지 않는다.
43. 극수가 24일 때, 전기각 180°에 해당되는 기계각은?
① 7.5°
② 15°
③ 22.5°
④ 30°
정답 : ②
해설: 전기각 = 기계각×(P/2). 기계각 = 전기각/(P/2) = 180/(24/2) = 180/12 = 15°
44. 단락비가 큰 동기기의 특징으로 옳은 것은?
① 안정도가 떨어진다
② 전압 변동률이 크다
③ 선로 충전용량이 크다
④ 단자 단락 시 단락 전류가 적게 흐른다
정답 : ③
해설: 단락비가 큰 동기기는 동기임피던스가 작아 안정도가 높고 전압변동률이 작으며, 선로 충전용량이 크다(단락전류도 큼).
45. 단상 직권 정류자 전동기에서 보상권선과 저항도선의 작용을 설명한 것 중 틀린 것은?
① 보상권선은 역률을 좋게 한다
② 보상권선은 변압기의 기전력을 크게 한다
③ 보상권선은 전기자 반작용을 제거해 준다
④ 저항도선은 변압기 기전력에 의한 단락전류를 작게 한다
정답 : ②
해설: 보상권선은 변압기 기전력(누설리액턴스에 의한 전압)을 작게 하여 역률을 개선한다. '크게 한다'는 설명이 틀렸다.
46. 5 kVA, 3000/200 V 의 변압기의 단락시험에서 임피던스 전압 120V, 동손 150W 라 하면 %저항강하는 약 몇 %인가?
① 2
② 3
③ 4
④ 5
정답 : ②
해설: 정격전류 In=5000/3000≈1.67A. %저항강하=Pc/(V×In)×100=150/(3000×1.67)×100≈3[%]
47. 변압기의 규약효율 산출에 필요한 기본요건이 아닌 것은?
① 파형은 정현파를 기준으로 한다
② 별도의 지정이 없는 경우 역률은 100% 기준이다
③ 부하손은 40℃를 기준으로 보정한 값을 사용한다
④ 손실은 각 권선에 대한 부하손의 합과 무부하손의 합이다
정답 : ③
해설: 변압기 규약효율의 부하손 기준온도는 75℃(또는 기준권선온도)이며, 40℃는 틀린 수치이다.
48. 직류기에 보극을 설치하는 목적은?
① 정류 개선
② 토크의 증가
③ 회전수 일정
④ 기동토크의 증가
정답 : ①
해설: 보극(Commutating pole)은 전기자반작용으로 인한 정류작용 악화를 개선하기 위해 설치한다.
49. 4극 3상 동기기가 48개의 슬롯을 가진다. 전기자 권선 분포계수 Kd를 구하면 약 얼마인가?
① 0.923
② 0.945
③ 0.957
④ 0.969
정답 : ③
해설: 매극매상 슬롯수 q=48/(4×3)=4. 분포계수 Kd=sin(π/6)/(q×sin(π/6q))=sin30°/(4×sin7.5°)≈0.957
50. 슬립 st에서 최대 토크를 발생하는 3상 유도전동기에 2차측 한 상의 저항을 r2라 하면 최대토크로 기동하기 위한 2차측 한 상에 외부로부터 가해 주어야 할 저항은?
① (1-st)/st × r2
② (1+st)/st × r2
③ r2/(1-st)
④ r2/st
정답 : ①
해설: 비례추이 원리: 기동시(s=1)에 최대토크가 나려면 r2/st = (r2+R)/1. R=r2(1-st)/st = (1-st)/st × r2
51. 어떤 단상변압기의 2차 무부하 전압이 240V 이고 정격 부하시의 2차 단자 전압이 230V 이다. 전압 변동률은 약 몇 %인가?
① 4.35
② 5.15
③ 6.65
④ 7.35
정답 : ①
해설: 전압변동률 ε=(V0-V)/V×100=(240-230)/230×100≈4.35[%]
52. 일반적인 농형 유도전동기에 비하여 2중 농형 유도전동기의 특징으로 옳은 것은?
① 손실이 적다
② 슬립이 크다
③ 최대 토크가 크다
④ 기동 토크가 크다
정답 : ④
해설: 2중 농형 유도전동기는 기동 시 저항이 큰 외측 농형이 작용하여 기동토크가 크다는 특징이 있다.
53. 유도전동기의 안정 운전의 조건은? (단, Tm : 전동기 토크, TL : 부하토크, n : 회전수)
① dTm/dn < dTL/dn
② dTm/dn = dTL²/dn
③ dTm/dn > dTL/dn
④ dTm/dn ≠ dTL²/dn
정답 : ①
해설: 안정운전 조건은 전동기 토크의 회전수에 대한 변화율이 부하토크의 변화율보다 작아야 한다: dTm/dn < dTL/dn
54. 사이리스터에서 게이트 전류가 증가하면?
① 순방향 저지전압이 증가한다
② 순방향 저지전압이 감소한다
③ 역방향 저지전압이 증가한다
④ 역방향 저지전압이 감소한다
정답 : ②
해설: 게이트 전류가 증가하면 사이리스터의 순방향 저지전압(브레이크오버 전압)이 감소하여 더 쉽게 턴온된다.
55. 60Hz 인 3상 8극 및 2극의 유도전동기를 차동종속으로 접속하여 운전할 때의 무부하속도 [rpm]는?
① 720
② 900
③ 1000
④ 1200
정답 : ④
해설: 차동종속법 속도 N=120f/(P1-P2)=120×60/(8-2)=7200/6=1200[rpm]
56. 원통형 회전자를 가진 동기발전기는 부하각 δ가 몇 도 일 때 최대 출력을 낼 수 있는가?
① 0°
② 30°
③ 60°
④ 90°
정답 : ④
해설: 비철극형(원통형) 동기발전기 출력 P=(EV/Xs)sinδ. δ=90°에서 sinδ=1로 최대출력.
57. 직류발전기의 병렬운전에 있어서 균압선을 붙이는 발전기는?
① 타여자발전기
② 직권발전기와 분권발전기
③ 직권발전기와 복권발전기
④ 분권발전기과 복권발전기
정답 : ③
해설: 균압선은 직권계자가 있는 발전기(직권발전기, 복권발전기)의 병렬운전 안정화를 위해 설치한다.
58. 변압기의 절연내력시험 방법이 아닌 것은?
① 가압시험
② 유도시험
③ 무부하시험
④ 충격전압시험
정답 : ③
해설: 변압기 절연내력시험: 가압시험, 유도시험, 충격전압시험. 무부하시험은 철손/여자전류 측정시험으로 절연내력시험이 아니다.
59. 직류발전기의 유기기전력이 230V, 극수가 4, 정류자 편수가 162인 정류자 편간 평균전압은 약 몇 V 인가? (단, 권선법은 중권이다)
① 5.68
② 6.28
③ 9.42
④ 10.2
정답 : ①
해설: 중권(a=p): 정류자편간 평균전압 = E×p/정류자편수 = 230×4/162 ≈ 5.68[V]
60. 동기발전기의 단자 부근에서 단락이 일어났다고 하면 단락전류는 어떻게 되는가?
① 전류가 계속 증가한다
② 큰 전류가 증가와 감소를 반복한다
③ 처음에는 큰 전류이나 점차 감소한다
④ 일정한 큰 전류가 지속적으로 흐른다
정답 : ③
해설: 단락 초기에는 돌발단락전류(매우 큰 전류)가 흐르지만 시간이 지나면서 전기자반작용에 의해 점차 감소하여 지속단락전류로 수렴한다.
4과목: 회로이론 및 제어공학
61. 다음과 같은 시스템에 단위계단입력 신호가 가해졌을 때 지연시간에 가장 가까운 값[sec]은? (C(s)/R(s) = 1/(s+1))
① 0.5
② 0.7
③ 0.9
④ 1.2
정답 : ②
해설: 1차 시스템 c(t)=1-e^(-t). 지연시간(50% 도달시간) tau=ln2≈0.693≈0.7[sec]
62. 그림에서 ①에 알맞은 신호 이름은? (기준입력요소-동작신호-제어요소-제어대상, 검출부 피드백, ①은 외부 입력)
① 조작량
② 제어량
③ 기준입력
④ 동작신호
정답 : ④
해설: 기준입력요소와 검출부 출력을 비교하여 생성되는 신호가 동작신호(오차신호)이다.
63. 드모르간의 정리를 나타낸 식은?
① Ā+B̄ = A·B
② Ā+B̄ = Ā+B̄
③ Ā·B̄ = Ā·B̄
④ Ā+B̄ = Ā·B̄
정답 : ④
해설: 드모르간 법칙: (A+B)̄ = Ā·B̄ (선택지 표기상 Ā+B̄로 보이나 (A+B)의 부정을 의미)
64. 다음 단위 궤환 제어계의 미분방정식은? (G(s)=2/(s(s+1)), 입력 U(s), 출력 C(s))
① d²c(t)/dt² + dc(t)/dt + c(t) = 2u(t)
② d²c(t)/dt² + dc(t)/dt + 2c(t) = u(t)
③ d²c(t)/dt² + dc(t)/dt + 2c(t) = 5u(t)
④ d²c(t)/dt² + dc(t)/dt + 2c(t) = 2u(t)
정답 : ④
해설: 폐루프 전달함수 C/U = G/(1+G) = 2/(s²+s+2). 양변에 분모 곱하면 (s²+s+2)C(s)=2U(s) → 미분방정식: c''+c'+2c=2u
65. 특성방정식이 (s+1)(s+2)(s-3)=0 이다. 이를 z변환하여 z평면도에 도시할 때 단위 원 밖에 놓일 근은 몇 개인가?
① 0
② 1
③ 2
④ 3
정답 : ②
해설: s평면에서 s=-1,-2는 안정(좌반면), s=3은 불안정(우반면). z=e^(sT) 매핑 시 우반면 근은 단위원 밖에 위치하므로 1개.
66. 다음 진리표의 논리소자는? (A,B 입력에 0,0→1, 0,1→0, 1,0→0, 1,1→0 출력 C)
① OR
② NOR
③ NOT
④ NAND
정답 : ②
해설: 진리표 패턴(0,0→1 / 그외→0)은 OR의 부정인 NOR 게이트의 출력 패턴과 일치한다.
67. 근궤적이 s평면의 jw축과 교차할 때 폐루프의 제어계는?
① 안정하다.
② 알 수 없다.
③ 불안정하다.
④ 임계상태이다.
정답 : ④
해설: 근궤적이 jω축(허수축)과 교차하는 지점은 안정과 불안정의 경계로, 임계상태(critically stable)이다.
68. 특성방정식 S³+2S²+(k+3)S+10=0에서 Routh 안정도 판별법으로 판별시 안정하기 위한 k의 범위는?
① k>2
② k<2
③ k>1
④ k<1
정답 : ①
해설: Routh 표 작성: 안정조건은 2(k+3)>10 → k+3>5 → k>2
69. 그림과 같은 신호흐름 선도에서 전달함수 Y(s)/X(s)는 무엇인가? (s⁻¹ 적분기 3단, 피드백 -a, -b, 전향경로 c)
① (s+a)/(s²+as-b²)
② (-bcs²+s)/(s²+as+b)
③ (-bcs²+s+a)/(s²+as)
④ (-bcs²+s+a)/(s²+as+b)
정답 : ④
해설: 메이슨 공식 적용. 전향경로 및 루프이득 분석 결과 Y/X = (-bcs²+s+a)/(s²+as+b)
70. G(s)H(s)=2/[(s+1)(s+2)] 의 이득여유[dB]는?
① 20
② -20
③ 0
④ ∞
정답 : ④
해설: 이 시스템은 위상이 -180°에 도달하지 않는 안정한 2차계이므로 이득여유는 ∞이다.
71. R1=R2=100Ω 이며, L1=5H 인 회로에서 시정수는 몇 sec 인가? (R1, R2, L1 구성 회로)
① 0.001
② 0.01
③ 0.1
④ 1
정답 : ③
해설: 병렬저항 등가 R=R1×R2/(R1+R2)=50Ω(또는 직병렬 구성에 따라). 시정수 τ=L/R=5/50=0.1[sec]
72. 최대값이 10V인 정현파 전압이 있다. t=0에서의 순시값이 5V이고 이 순간에 전압이 증가하고 있다. 주파수가 60Hz 일 때, t=2ms에서의 전압의 순시값 [V]은?
① 10 sin30°
② 10 sin43.2°
③ 10 sin73.2°
④ 10 sin103.2°
정답 : ③
해설: v=10sin(ωt+θ). t=0일때 5=10sinθ → θ=30°. ωt(t=2ms)=2π×60×0.002=43.2°. 전체 위상=30+43.2=73.2°. v=10sin73.2°
73. 비접지 3상 Y회로에서 전류 Ia=15+j2A, Ib=-20-j14A일 경우 Ic[A]는?
① 5+j12
② -5+j12
③ 5-j12
④ -5-j12
정답 : ①
해설: KCL: Ia+Ib+Ic=0. Ic=-(Ia+Ib)=-(15+j2-20-j14)=-(-5-j12)=5+j12
74. 그림과 같은 회로의 구동점 임피던스 Zab는? (1Ω 직렬, 1/2F와 2H 병렬 구성)
① 2(2s+1)/(2s²+s+2)
② (2s+1)/(2s²+s+2)
③ 2(2s-1)/(2s²+s+2)
④ (2s²+s+2)/(2(2s+1))
정답 : ①
해설: 1Ω와 1/2F 병렬 임피던스, 이와 2H 직렬 등 회로해석으로 Zab=2(2s+1)/(2s²+s+2)[Ω]
75. 콘덴서 C[F]에 단위 임펄스의 전류원을 접속하여 동작 시키면 콘덴서의 전압 Vc(t)는? (단, u(t)는 단위계단 함수이다.)
① Vc(t)=C
② Vc(t)=Cu(t)
③ Vc(t)=1/C
④ Vc(t)=(1/C)u(t)
정답 : ④
해설: Vc(t)=(1/C)∫i(t)dt. 단위임펄스 입력시 적분결과 단위계단함수: Vc(t)=(1/C)u(t)
76. 그림과 같은 구형파의 라플라스 변환은? (f(t)=2, 0≤t≤4)
① (2/s)(1-e^(4s))
② (2/s)(1-e^(-4s))
③ (4/s)(1-e^(4s))
④ (4/s)(1-e^(-4s))
정답 : ②
해설: f(t)=2[u(t)-u(t-4)]. F(s)=2/s - 2e^(-4s)/s = (2/s)(1-e^(-4s))
77. 그림과 같은 회로의 콘덕턴스 G2에 흐르는 전류 i는 몇 A인가? (15A 전류원, G1=30℧, 30A 전류원, G2=15℧)
① -5
② 5
③ -10
④ 10
정답 : ①
해설: 노드해석으로 전압 V를 구하고 i=V×G2 계산하면 i=-5[A]
78. 분포정수 전송회로에 대한 설명이 아닌 것은?
① R/L=G/C 인 회로를 무왜형 회로라 한다.
② R=G=0인 회로를 무손실 회로라 한다.
③ 무손실 회로와 무왜형 회로의 감쇠정수는 √RG이다.
④ 무손실 회로와 무왜형 회로에서의 위상속도는 1/√(LC)이다.
정답 : ③
해설: 무손실 회로의 감쇠정수는 0이다(R=G=0이므로). '√RG'라는 설명은 무왜형 회로의 감쇠정수이지 무손실 회로에는 적용되지 않아 틀린 설명이다.
79. 다음 회로에서 절점 a와 절점 b의 전압이 같은 조건은? (E(V) 전원, R1,R2,R3,R4 브릿지 구성)
① R1R3=R2R4
② R1R2=R3R4
③ R1+R3=R2+R4
④ R1+R2=R3+R4
정답 : ②
해설: 휘트스톤 브릿지 평형조건: R1R2=R3R4 (절점 a, b 전압이 같아짐)
80. 그림과 같은 파형의 파고율은? (구형파, 0π는 A, π2π는 -A 반복)
① 1
② 2
③ √2
④ √3
정답 : ①
해설: 구형파(완전 정의)는 최대값과 실효값이 같으므로 파고율 = 최대값/실효값 = 1
5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준
81. 가섭선에 의하여 시설하는 안테나가 있다. 이 안테나 주위에 경동연선을 사용한 고압가공전선이 지나가고 있다면 수평 이격거리는 몇 cm 이상이어야 하는가?
① 40
② 60
③ 80
④ 100
정답 : ③
해설: 고압 가공전선(경동연선)과 안테나 사이 수평이격거리: 80cm 이상.
82. 지중에 매설되어 있는 금속제 수도관로를 각종 접지공사의 접지극으로 사용하려면 대지와의 전기저항 값이 몇 Ω 이하의 값을 유지하여야 하는가?
① 1
② 2
③ 3
④ 5
정답 : ③
해설: 금속제 수도관로를 접지극으로 사용하기 위한 대지와의 전기저항: 3Ω 이하.
83. 가공전선로의 지지물에 시설하는 지선으로 연선을 사용할 경우에는 소선이 최소 몇 가닥 이상이어야 하는가?
① 3
② 4
③ 5
④ 6
정답 : ①
해설: 지선용 연선의 소선: 3가닥 이상.
84. 옥내의 저압전선으로 나전선 사용이 허용되지 않는 경우는?
① 금속관공사에 의하여 시설하는 경우
② 버스덕트공사에 의하여 시설하는 경우
③ 라이팅덕트공사에 의하여 시설하는 경우
④ 애자사용공사에 의하여 전개된 곳에 전기로용 전선을 시설하는 경우
정답 : ①
해설: 금속관공사는 절연전선을 사용해야 하며 나전선 사용이 허용되지 않는다. 버스덕트, 라이팅덕트, 전기로용 애자사용공사는 예외로 나전선이 허용될 수 있다.
85. 가공전선로의 지지물에 취급자가 오르고 내리는 데 사용하는 발판 볼트 등은 지표상 몇 m 미만에 시설하여서는 아니 되는가?
① 1.2
② 1.5
③ 1.8
④ 2.0
정답 : ③
해설: 발판볼트는 지표상 1.8m 미만에 시설해서는 안 된다(승탑 방지 목적).
86. 철도·궤도 또는 자동차도의 전용터널 안의 전선로의 시설 방법으로 틀린 것은?
① 고압전선은 케이블공사로 하였다
② 저압전선을 가요전선관 공사에 의하여 시설하였다
③ 저압전선으로 지름 2.0mm의 경동선을 사용하였다
④ 저압전선을 애자사용공사에 의하여 시설하고 이를 레일면상 또는 노면상 2.5m 이상의 높이로 유지하였다
정답 : ③
해설: 전용터널 내 저압전선은 지름 2.6mm 이상의 경동선을 사용해야 한다(2.0mm는 틀린 수치).
87. 수소냉각식 발전기 등의 시설기준으로 틀린 것은?
① 발전기 안의 수소의 온도를 계측하는 장치를 시설할 것
② 수소를 통하는 관은 수소가 대기압에서 폭발하는 경우에 생기는 압력에 견디는 강도를 가질 것
③ 발전기 안의 수소의 순도가 95% 이하로 저하한 경우에 이를 경보하는 장치를 시설할 것
④ 발전기 안의 수소의 압력을 계측하는 장치 및 그 압력이 현저히 변동한 경우에 이를 경보하는 장치를 시설할 것
정답 : ③
해설: 수소 순도 경보장치 기준은 85% 이하로 저하한 경우이다(95%는 틀린 수치).
88. 과전류차단기로 저압전로에 사용하는 80A 퓨즈를 수평으로 붙이고, 정격전류의 1.6배 전류를 통한 경우에 몇 분 안에 용단되어야 하는가? (단, IEC 표준을 도입한 과전류차단기로 저압전로에 사용하는 퓨즈는 제외한다)
① 30분
② 60분
③ 120분
④ 180분
정답 : ③
해설: 정격전류 30A 초과 60A 이하: 60분, 60A 초과 100A 이하: 120분 이내 용단. 80A는 후자에 해당하여 120분.
89. 조상기의 내부에 고장이 생긴 경우 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치는 조상기의 뱅크용량이 몇 kVA 이상 이어야 시설하는가?
① 5000
② 10000
③ 15000
④ 20000
정답 : ③
해설: 조상기 내부고장 자동차단장치 시설 기준: 뱅크용량 15000kVA 이상.
90. 발열선을 도로, 주차장 또는 조영물의 조영재에 고정 시켜 시설하는 경우 발열선에 전기를 공급하는 전로의 대지전압은 몇 V 이하이어야 하는가?
① 100
② 150
③ 200
④ 300
정답 : ④
해설: 도로, 주차장 등의 발열선 전로 대지전압 기준: 300V 이하.
91. 전로에 400V를 넘는 기계기구를 시설하는 경우 기계기구의 철대 및 금속제 외함의 접지저항은 몇 Ω 이상인가?
① 10
② 30
③ 50
④ 100
정답 : ①
해설: 400V 초과 기계기구 외함 접지: 접지저항 10Ω 이하(선택지는 '이상'으로 표기되었으나 정답표 기준 ①번 10).
92. 사람이 접촉할 우려가 있는 경우 고압 가공전선과 상부 조영재의 옆쪽에서의 이격거리는 몇 m 이상이어야 하는가? 단, 전선은 경동연선이라고 한다.
① 0.6
② 0.8
③ 1.0
④ 1.2
정답 : ④
해설: 고압 가공전선(경동연선)과 상부조영재 옆쪽 이격거리(접촉우려 있는 경우): 1.2m 이상.
93. 특고압 가공전선로에서 사용전압이 60kV를 넘는 경우, 전화선로의 길이 몇 km 마다 유도전류가 3μA를 넘지 않도록 하여야 하는가?
① 12
② 40
③ 80
④ 100
정답 : ②
해설: 60kV 초과 특고압 가공전선로: 전화선로 40km마다 유도전류 3μA 이하.
94. 고압의 계기용 변성기의 2차측 전로에는 몇 종 접지 공사를 하여야 하는가?
① 제1종 접지공사
② 제2종 접지공사
③ 제3종 접지공사
④ 특별 제3종 접지공사
정답 : ③
해설: 고압 계기용변성기 2차측 전로 접지: 제3종 접지공사.
95. 가공 직류 절연 귀선은 특별한 경우를 제외하고 어느 전선에 준하여 시설하여야 하는가?
① 저압 가공전선
② 고압 가공전선
③ 특고압 가공전선
④ 가공 약전류 전선
정답 : ①
해설: 가공 직류 절연귀선은 저압 가공전선에 준하여 시설한다.
96. 직선형의 철탑을 사용한 특고압 가공전선로가 연속하여 10기 이상 사용하는 부분에는 몇 기 이하마다 내장 애자 장치가 되어 있는 철탑 1기를 시설하여야 하는가?
① 5
② 10
③ 15
④ 20
정답 : ②
해설: 직선형 철탑 연속 10기 이상 사용 시 10기 이하마다 내장형 철탑을 시설해야 한다.
97. 옥외용 비닐절연전선을 사용한 저압가공전선이 횡단 보도교 위에 시설되는 경우에 그 전선의 노면상 높이는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?
① 2.5
② 3.0
③ 3.5
④ 4.0
정답 : ②
해설: 횡단보도교 위 저압 가공전선(절연전선) 노면상 높이: 3.0m 이상.
98. 애자사용 공사를 습기가 많은 장소에 시설하는 경우 전선과 조영재 사이의 이격거리는 몇 cm 이상이어야 하는가? 단, 사용전압은 440V인 경우이다.
① 2.0
② 2.5
③ 4.5
④ 6.0
정답 : ③
해설: 400V 초과 애자사용공사(습기 많은 장소) 전선-조영재 이격거리: 4.5cm 이상.
99. 저압 옥내 간선 및 분기회로의 시설 규정 중 틀린 것은?
① 저압 옥내 간선의 전원측 전로에는 간선을 보호하는 과전류차단기를 시설하여야 한다.
② 간선보호용 과전류차단기는 옥내 간선의 허용전류를 초과하는 정격전류를 가져야 한다.
③ 간선으로 사용하는 전선은 전기사용기계 기구의 정격전류 합계 이상의 허용전류를 가져야 한다.
④ 저압 옥내 간선과 분기점에서 전선의 길이가 3m 이하인 곳에 개폐기 및 과전류차단기를 시설하여야 한다.
정답 : ②
해설: 간선보호용 과전류차단기는 옥내간선의 허용전류 이하의 정격전류를 가져야 한다('초과'는 틀린 설명).
100. 터널 등에 시설하는 사용전압이 220V인 전구선이 0.6/1kV EP 고무 절연 클로로프렌 캡타이어 케이블일 경우 단면적은 최소 몇 mm² 이상이어야 하는가?
① 0.5
② 0.75
③ 1.25
④ 1.4
정답 : ②
해설: 터널 등 저압 전구선(캡타이어 케이블): 단면적 0.75mm² 이상.
이상으로 전기기사 2017년 1회 필기 기출문제 100문항의 정답과 해설을 모두 정리했습니다. 다른 회차 기출문제도 차례로 정리해서 게시할 예정이니 참고하시기 바랍니다.
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