전기기사 2017년 2회 필기 기출문제 및 해설
2017년 2회(2017년 2회차) 전기기사 필기 기출문제를 과목별로 정리했습니다. 각 문항마다 정답과 해설을 함께 표시했으니 기출 복습이나 모의고사 채점에 참고하시기 바랍니다.
시험 개요
- 자격증: 전기기사
- 회차: 2017년 2회
- 과목: 전기자기학, 전력공학, 전기기기, 회로이론 및 제어공학, 전기설비기술기준 및 판단기준
- 문항 수: 과목별 20문항, 총 100문항 (4지선다)
목차
1과목: 전기자기학
1. 원통 좌표계에서 전류밀도 j=Kr²az[A/m²]일 때 암페어의 법칙을 사용한 자계의 세기 H[AT/m]는? (단, K는 상수이다.)
① (K/4)r⁴aφ
② (K/4)r³aφ
③ (K/4)r⁴az
④ (K/4)r³az
정답 : ②
해설: 암페어 법칙 ∮H·dl=I=∫J·dS. 원통대칭이므로 H=(K/4)r³ aφ[AT/m]
2. 최대 정전용량 C0[F]인 그림과 같은 콘덴서의 정전용량이 각도에 비례하여 변화한다고 한다. 이 콘덴서를 전압 V[V]로 충전하였을 때 회전자에 작용하는 토크는?
① C0V²/2 [N·m]
② C0²V/(2π) [N·m]
③ C0V²/(2π) [N·m]
④ C0V²/π [N·m]
정답 : ③
해설: C(θ)=C0×θ/π (θ가 π일 때 최대 C0). 에너지 W=(1/2)CV². 토크 T=dW/dθ=(1/2)V²×dC/dθ=(1/2)V²×(C0/π)=C0V²/(2π)
3. 내부도체 반지름이 10mm, 외부도체의 내반지름이 20mm인 동축케이블에서 내부도체 표면에 전류 I가 흐르고, 얇은 외부도체에 반대 방향인 전류가 흐를 때 단위 길이당 외부 인덕턴스는 약 몇 H/m인가?
① 0.27×10⁻⁷
② 1.39×10⁻⁷
③ 2.03×10⁻⁷
④ 2.78×10⁻⁷
정답 : ②
해설: 동축케이블 외부 인덕턴스 L=(μ₀/2π)ln(b/a)=(4π×10⁻⁷/2π)ln(20/10)=2×10⁻⁷×ln2≈1.39×10⁻⁷[H/m]
4. 무한 평면에 일정한 전류가 표면에 한 방향으로 흐르고 있다. 평면으로부터 r만큼 떨어진 점과 2r만큼 떨어진 점과의 자계의 비는 얼마인가?
① 1
② √2
③ 2
④ 4
정답 : ①
해설: 무한평면 전류에 의한 자계는 거리와 무관하게 일정(H=J/2)하므로 비는 1이다.
5. 어떤 공간의 비유전율은 2이고, 전위 V(x,y)=1/x+2xy² 이라고 할 때 점 (1/2,2)에서의 전하밀도 ρ는 약 몇 pC/m³인가?
① -20
② -40
③ -160
④ -320
정답 : ④
해설: ∇²V=∂²V/∂x²+∂²V/∂y²=2/x³+4x. x=0.5,y=2 대입: 2/0.125+4×0.5=16+2=18. ρ=-ε∇²V=-2ε₀×18≈-318.8≈-320[pC/m³]
6. 그림과 같은 히스테리시스 루프를 가진 철심이 강한 평등자계에 의해 매초 60Hz로 자화할 경우 히스테리시스 손실은 몇 W인가? (단, 철심의 체적은 20cm³, Br=5Wb/m², Hc=2AT/m이다.)
① 1.2×10⁻²
② 2.4×10⁻²
③ 3.6×10⁻²
④ 4.8×10⁻²
정답 : ④
해설: 히스테리시스 손실 Ph=f×V×(루프면적)≈f×V×4×Br×Hc=60×20×10⁻⁶×4×5×2≈4.8×10⁻²[W]
7. 그림과 같이 직각 코일이 B=0.05(ax+ay)/√2[T] 인 자계에 위치하고 있다. 코일에 5A 전류가 흐를 때 z축에서의 토크는 약 몇 N·m 인가?
① 2.66×10⁻⁴ax
② 5.66×10⁻⁴ax
③ 2.66×10⁻⁴az
④ 5.66×10⁻⁴az
정답 : ④
해설: 토크 T=IA×B 계산(A=코일면적벡터, 치수 0.08m×0.04m 등 적용). z축 성분 계산 결과 T≈5.66×10⁻⁴az[N·m]
8. 그림과 같이 무한평면 도체 앞 a[m] 거리에 점전하 Q[C]가 있다. 점 0에서 x[m]인 P점의 전하밀도 σ[C/m²]는?
① (Q/4π)·a/(a²+x²)^(3/2)
② (Q/2π)·a/(a²+x²)^(3/2)
③ (Q/4π)·a/(a²+x²)^(2/3)
④ (Q/2π)·a/(a²+x²)^(2/3)
정답 : ②
해설: 영상법으로 무한평면 도체 표면 유도전하밀도 σ=-Qa/(2π(a²+x²)^(3/2)). 크기 표현시 σ=(Q/2π)·a/(a²+x²)^(3/2)
9. 유전율 ε=8.855×10⁻¹²[F/m]인 진공 중을 전자파가 전파할 때 진공 중의 투자율[H/m]은?
① 7.58×10⁻⁵
② 7.58×10⁻⁷
③ 12.56×10⁻⁵
④ 12.56×10⁻⁷
정답 : ④
해설: 진공 중의 투자율 μ₀=4π×10⁻⁷≈12.56×10⁻⁷[H/m]
10. 막대자석 위쪽에 동축 도체 원판을 놓고 회로의 한 끝은 원판의 주변에 접촉시켜 회전하도록 해 놓은 패러데이 원판 실험을 할 때 검류계에 전류가 흐르지 않는 경우는?
① 자석만을 일정한 방향으로 회전시킬 때
② 원판만을 일정한 방향으로 회전시킬 때
③ 자석을 축 방향으로 전진시킨 후 후퇴시킬 때
④ 원판과 자석을 동시에 같은 방향, 같은 속도로 회전시킬 때
정답 : ④
해설: 패러데이 원판에서 기전력은 원판과 자계(자석)의 상대운동에 무관하게 원판 자체의 회전(자속을 끊는 운동)에 의해 발생한다. 자석을 같이 회전시켜도 원판이 회전하면 기전력이 발생하지만, 이 경우 자석회전은 영향이 없고 원판회전만 영향을 주므로 동시에 같은 속도로 회전해도 전류는 흐른다는 것이 일반적 설명이나, 정답표 기준 ④번이 전류가 흐르지 않는 경우로 처리됨.
11. 점전하에 의한 전계의 세기[V/m]를 나타내는 식은? (단, r은 거리, Q는 전하량, λ는 선전하 밀도, σ는 표면전하 밀도이다.)
① (1/(4πε₀))×Q/r²
② (1/(4πε₀))×σ/r²
③ (1/(2πε₀))×Q/r²
④ (1/(2πε₀))×σ/r²
정답 : ①
해설: 점전하의 전계 E=Q/(4πε₀r²)[V/m]
12. 유전율 ε, 투자율 μ인 매질에서의 전파속도 v는?
① 1/√(εμ)
② √(εμ)
③ √(ε/μ)
④ √(μ/ε)
정답 : ①
해설: 전자파 전파속도 v=1/√(εμ)
13. 전계 E[V/m], 전속밀도 D[C/m²], 유전율 ε=ε₀εs[F/m], 분극의 세기 P[C/m²] 사이의 관계는?
① P=D+ε₀E
② P=D-ε₀E
③ P=D-E/ε₀
④ P=D+E/ε₀
정답 : ②
해설: 분극의 세기 P=D-ε₀E
14. 서로 결합하고 있는 두 코일 C1과 C2의 자기인덕턴스가 각각 LC1, LC2라고 한다. 이 둘을 직렬로 연결하여 합성인덕턴스 값을 얻은 후 두 코일간 상호인덕턴스의 크기(M)를 얻고자 한다. 직렬로 연결할 때, 두 코일간 자속이 서로 가해져서 보강되는 방향의 합성인덕턴스의 값이 L1, 서로 상쇄되는 방향의 합성 인덕턴스의 값이 L2일 때, 다음 중 알맞은 식은?
① L1<L2, |M|=(L2+L1)/4
② L1>L2, |M|=(L1+L2)/4
③ L1<L2, |M|=(L2-L1)/4
④ L1>L2, |M|=(L1-L2)/4
정답 : ④
해설: 가극성 연결 L1=LC1+LC2+2M, 차극성 연결 L2=LC1+LC2-2M. L1>L2이고 M=(L1-L2)/4
15. 정전용량이 C0[F]인 평행판 공기 콘덴서가 있다. 이것의 극판에 평행으로 판간격 d[m]의 1/2 두께인 유리판을 삽입하였을때의 정전용량[F]은? (단, 유리판의 유전율은 ε[F/m]이라 한다.)
① 2C0/(1+1/ε)
② C0/(1+1/ε)
③ 2C0/(1+ε₀/ε)
④ C0/(1+ε/ε₀)
정답 : ③
해설: 공기층(d/2)과 유리층(d/2) 직렬. 원래 C0=ε₀S/d. 새 용량 C=1/(1/(2C0)+d/(2εS))=2C0/(1+ε₀/ε)
16. 벡터 포텐샬 A=3x²yax+2xay-z³az[Wb/m] 일 때의 자계의 세기 H[A/m]는? (단, μ는 투자율이라 한다.)
① (1/μ)(2-3x²)ay
② (1/μ)(3-2x²)ay
③ (1/μ)(2-3x²)az
④ (1/μ)(3-2x²)az
정답 : ③
해설: B=∇×A. z성분 계산: Bz=∂Ay/∂x-∂Ax/∂y=2-3x². H=B/μ=(1/μ)(2-3x²)az
17. 자기회로에서 자기 저항의 관계로 옳은 것은?
① 자기회로의 길이에 비례
② 자기회로의 단면적에 비례
③ 자성체의 비투자율에 비례
④ 자성체의 비투자율의 제곱에 비례
정답 : ①
해설: 자기저항 Rm=l/(μS)로 길이(l)에 비례, 단면적(S)과 투자율(μ)에 반비례한다.
18. 그림과 같은 길이가 1m인 동축 원통 사이의 정전용량[F/m]은?
① 2π/(ε·ln(b/a))
② ε/(2π·ln(b/a))
③ 2πε/ln(b/a)
④ 문제오류로 보기가 없습니다.
정답 : ③
해설: 동축원통(동축케이블)의 단위길이당 정전용량 C=2πε/ln(b/a)[F/m]
19. 철심이 든 환상 솔레노이드의 권수는 500회, 평균 반지름은 10cm, 철심의 단면적은 10cm², 비투자율 4000이다. 이 환상 솔레노이드에 2A의 전류를 흘릴 때, 철심 내의 자속[Wb]은?
① 4×10⁻³
② 4×10⁻⁴
③ 8×10⁻³
④ 8×10⁻⁴
정답 : ③
해설: Φ=μ₀μs×NI/l×S=(4π×10⁻⁷×4000)×(500×2/(2π×0.1))×10×10⁻⁴≈8×10⁻³[Wb]
20. 그림과 같은 정방형관 단면의 격자점 ⑥의 전위를 반복법으로 구하면 약 몇 V 인가? (4면 경계: V=0,0,0과 V=100, 격자점 ①~⑥ 배치)
① 6.3
② 9.4
③ 18.8
④ 53.2
정답 : ②
해설: 유한차분법(반복법)으로 인접 4점 평균을 반복 계산하여 수렴시킨 결과 격자점 ⑥의 전위는 약 9.4[V]
2과목: 전력공학
21. 동기조상기[A]와 전력용 콘덴서[B]를 비교한 것으로 옳은 것은?
① 시충전 : (A) 불가능, (B) 가능
② 전력 손실 : (A) 작다, (B) 크다
③ 무효전력 조정 : (A) 계단적, (B) 연속적
④ 무효전력 : (A) 진상·지상용, (B) 진상용
정답 : ④
해설: 동기조상기(A)는 진상·지상 양쪽 모두 가능, 전력용콘덴서(B)는 진상용으로만 사용 가능하다.
22. 어떤 공장의 소모 전력이 100kW이며, 이 부하의 역률이 0.6일 때, 역률을 0.9로 개선하기 위한 전력용 콘덴서의 용량은 약 몇 kVA인가?
① 75
② 80
③ 85
④ 90
정답 : ③
해설: Qc=P(tanθ1-tanθ2)=100×(tan(cos⁻¹0.6)-tan(cos⁻¹0.9))=100×(1.333-0.484)≈85[kVA]
23. 수력 발전소에서 사용되는 수차 중 15m 이하의 저낙차에 적합하여 조력 발전용으로 알맞은 수차는?
① 카플란 수차
② 펠톤 수차
③ 프란시스 수차
④ 튜블러 수차
정답 : ④
해설: 튜블러 수차(Tubular turbine)는 15m 이하 저낙차에 적합하며 조력발전 등에 사용된다.
24. 어떤 화력발전소에서 과열기 출구의 증기압이 169kg/cm²이다. 이것은 약 몇 atm 인가?
① 127.1
② 163.6
③ 1650
④ 12850
정답 : ②
해설: 1atm≈1.0332kg/cm². atm=169/1.0332≈163.6[atm]
25. 가공 송전선로를 가선할 때에는 하중 조건과 온도 조건을 고려하여 적당한 이도(dip)를 주도록 하여야 한다. 이도에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 이도의 대소는 지지물의 높이를 좌우한다.
② 전선을 가선할 때 전선을 팽팽하게 하는 것을 이도가 크다고 한다.
③ 이도가 작으면 전선이 좌우로 크게 흔들려서 다른 상의 전선에 접촉하여 위험하게 된다.
④ 이도가 작으면 이에 비례하여 전선의 장력이 증가되며, 너무 작으면 전선 상호간이 꼬이게 된다.
정답 : ①
해설: 이도가 크거나 작으면 지지물의 높이에 영향을 미친다(이도가 크면 지지물을 더 높여야 함).
26. 승압기에 의하여 전압 Ve에서 Vh로 승압할 때, 2차 정격전압 e, 자기용량 W인 단상 승압기가 공급할 수 있는 부하 용량은?
① (Vh/e)×W
② (Ve/e)×W
③ (Vh/(Vh-Ve))×W
④ (Vh-Ve)/Ve×W
정답 : ①
해설: 승압기 부하용량 = (Vh/e)×W (e는 승압기의 2차 정격전압=승압폭)
27. 일반적으로 부하의 역률을 저하시키는 원인은?
① 전등의 과부하
② 선로의 충전전류
③ 유도 전동기의 경부하 운전
④ 동기 전동기의 중부하 운전
정답 : ③
해설: 유도전동기는 경부하 운전 시 무효전력(여자전류) 비율이 커져서 역률이 저하된다.
28. 송전단 전압을 Vs, 수전단 전압을 Vr, 선로의 리액턴스를 X라 할 때, 정상 시의 최대 송전전력의 개략적인 값은?
① (Vs-Vr)/X
② (Vs²-Vr²)/X
③ Vs(Vs-Vr)/X
④ VsVr/X
정답 : ④
해설: 최대송전전력 Pmax=VsVr/X (부하각 δ=90°일 때)
29. 가공지선의 설치 목적이 아닌 것은?
① 전압 강하의 방지
② 직격뢰에 대한 차폐
③ 유도뢰에 대한 정전차폐
④ 통신선에 대한 전자유도 장해 경감
정답 : ①
해설: 가공지선의 목적은 직격뢰 차폐, 유도뢰 정전차폐, 통신선 전자유도장해 경감이다. 전압강하 방지와는 관계없다.
30. 피뢰기가 방전을 개시할 때의 단자 전압의 순시값을 방전 개시 전압이라 한다. 방전 중의 단자 전압의 파고값을 무엇이라 하는가?
① 속류
② 제한 전압
③ 기준충격 절연강도
④ 상용주파 허용 단자 전압
정답 : ②
해설: 제한전압: 피뢰기 방전 중 단자전압의 파고값(최대값).
31. 송전 계통의 한 부분이 그림과 같이 3상 변압기로 1차측은 △로, 2차측은 Y로 중성점이 접지되어 있을 경우, 1차측에 흐르는 영상전류는?
① 1차측 선로에서 ∞이다.
② 1차측 선로에서 반드시 0이다.
③ 1차측 변압기 내부에서는 반드시 0이다.
④ 1차측 변압기 내부와 1차측 선로에서 반드시 0이다.
정답 : ②
해설: △결선 1차측은 선로에서 영상전류가 흐르지 않는다(△ 내부에서 순환할 뿐 외부 선로로는 나가지 않음).
32. 배전선로에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 밸런서는 단상 2선식에 필요하다.
② 저압 뱅킹 방식은 전압 변동을 경감할 수 있다.
③ 배전선로의 부하율이 F일 때 손실계수는 F와 F²의 사이의 값이다.
④ 수용률이란 최대수용전력을 설비 용량으로 나눈 값을 퍼센트로 나타낸다.
정답 : ①
해설: 밸런서는 단상 3선식에서 전압 불평형 방지를 위해 필요하다. 단상 2선식에는 필요 없다.
33. 수차 발전기에 제동권선을 설치하는 주된 목적은?
① 정지시간 단축
② 회전력의 증가
③ 과부하 내량의 증대
④ 발전기의 안정도 증진
정답 : ④
해설: 제동권선은 난조 방지를 통해 발전기의 안정도를 증진시키는 목적으로 설치한다.
34. 3상 3선식 가공전선로에서 한 선의 저항은 15Ω, 리액턴스는 20Ω이고, 수전단 선간전압은 30kV, 부하역률은 0.8(뒤짐)이다. 전압강하율을 10%라 하면, 이 송전선로는 몇 kW까지 수전할 수 있는가?
① 2500
② 3000
③ 3500
④ 4000
정답 : ②
해설: 전압강하율 δ=√3I(Rcosφ+Xsinφ)/Vr×100=10. I=Vr×0.1/(√3(15×0.8+20×0.6))=3000/(√3×24)≈72.2A. P=√3VrIcosφ=√3×30000×72.2×0.8≈3000[kW]
35. 송전선로에서 사용하는 변압기 결선에 △결선이 포함되어 있는 이유는?
① 직류분의 제거
② 제3고조파의 제거
③ 제5고조파의 제거
④ 제7고조파의 제거
정답 : ②
해설: △결선은 제3고조파 전류를 내부에서 순환시켜 외부로 나타나지 않게 한다(제거 효과).
36. 교류 송전 방식과 비교하여 직류 송전 방식의 설명이 아닌 것은?
① 전압 변동률이 양호하고 무효전력에 기인하는 전력 손실이 생기지 않는다.
② 안정도의 한계가 없으므로 송전용량을 높일 수 있다.
③ 전력 변환기에서 고조파가 발생한다.
④ 고전압, 대전류의 차단이 용이하다.
정답 : ④
해설: 직류 송전방식은 교류와 같은 차단기술이 없어(영점이 없음) 고전압·대전류 차단이 오히려 어렵다.
37. 전압 66000V, 주파수 60Hz, 길이 15km, 심선 1선당 작용 정전용량 0.3587μF/km인 한 선당 지중 전선로의 3상 무부하 충전전류는 약 몇 A인가? (단, 정전용량 이외의 선로정수는 무시한다.)
① 62.5
② 68.2
③ 73.6
④ 77.3
정답 : ④
해설: 충전전류 Ic=2πfCl×(V/√3)=2π×60×0.3587×10⁻⁶×15×(66000/√3)≈77.3[A]
38. 전력계통에서 사용되고 있는 GCB(Gas Circuit Breaker)용 가스는?
① N2가스
② SF6가스
③ 알곤 가스
④ 네온 가스
정답 : ②
해설: GCB(가스차단기)는 SF6(육불화황) 가스를 절연·소호 매질로 사용한다.
39. 차단기와 아크 소호원리가 바르지 않은 것은?
① OCB : 절연유에 분해 가스 흡부력 이용
② VCB : 공기 중 냉각에 의한 아크 소호
③ ABB : 압축 공기를 아크에 불어 넣어서 차단
④ MBB : 전자력을 이용하여 아크를 소호실내로 유도하여 냉각
정답 : ②
해설: VCB(진공차단기)는 진공 중에서 아크를 확산·소호하는 방식이며 '공기 중 냉각'은 잘못된 설명이다.
40. 네트워크 배전 방식의 설명으로 옳지 않은 것은?
① 전압 변동이 적다.
② 배전 신뢰도가 높다.
③ 전력손실이 감소한다.
④ 인축의 접촉사고가 적어진다.
정답 : ④
해설: 네트워크 배전방식은 다중 공급으로 신뢰도가 높으나, 변압기 저압측이 항상 살아있어 인축 접촉사고 위험이 오히려 증가할 수 있다.
3과목: 전기기기
41. 정류회로에 사용되는 환류다이오드(free wheeling diode)에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 순저항 부하의 경우 불필요하게 된다.
② 유도성 부하의 경우 불필요하게 된다.
③ 환류 다이오드 동작 시 부하출력 전압은 약 0V가 된다.
④ 유도성 부하의 경우 부하전류의 평활화에 유용하다.
정답 : ②
해설: 환류다이오드는 유도성 부하에서 필요하다(전류 연속성 유지). '불필요하다'는 설명이 틀렸다.
42. 3상 변압기를 병렬운전하는 경우 불가능한 조합은?
① △-Y 와 Y-△
② △-△ 와 Y-Y
③ △-Y 와 △-Y
④ △-Y 와 △-△
정답 : ④
해설: 병렬운전 가능 조건은 위상차가 같아야 한다. △-Y(30° 위상차)와 △-△(0° 위상차)는 위상이 달라 병렬운전이 불가능하다.
43. 3상 직권 정류자 전동기에 중간(직렬)변압기가 쓰이고 있는 이유가 아닌 것은?
① 정류자 전압의 조정
② 회전자 상수의 감소
③ 실효 권수비 선정 조정
④ 경부하 때 속도의 이상 상승 방지
정답 : ②
해설: 중간변압기는 정류자 전압 조정, 실효 권수비 조정, 속도 이상상승 방지 목적으로 사용된다. 회전자 상수 감소와는 관련 없다.
44. 직류 분권 전동기를 무부하로 운전 중 계자 회로에 단선이 생긴 경우 발생하는 현상으로 옳은 것은?
① 역전한다.
② 즉시 정지한다.
③ 과속도로 되어 위험하다.
④ 무부하이므로 서서히 정지한다.
정답 : ③
해설: 계자회로 단선 시 자속이 거의 0이 되어 속도(N∝E/φ)가 급격히 상승, 무부하 시 과속도로 위험해진다.
45. 변압기에 있어서 부하와는 관계없이 자속만을 발생시키는 전류는?
① 1차 전류
② 자화 전류
③ 여자 전류
④ 철손 전류
정답 : ②
해설: 자화전류(magnetizing current)는 자속만을 발생시키는 무효성분의 전류이다.
46. 직류 전동기의 규약 효율을 나타낸 식으로 옳은 것은?
① 출력/입력×100%
② 입력/(입력+손실)×100%
③ 출력/(출력+손실)×100%
④ (입력-손실)/입력×100%
정답 : ④
해설: 전동기의 규약효율 = (입력-손실)/입력×100%
47. 직류 전동기에서 정속도 전동기라고 볼 수 있는 전동기는?
① 직권 전동기
② 타여자 전동기
③ 화동 복권 전동기
④ 차동 복권 전동기
정답 : ②
해설: 타여자 전동기는 부하변동에 대해 속도변화가 거의 없는 정속도 전동기이다.
48. 단상 유도전동기의 기동 방법 중 기동 토크가 가장 큰 것은?
① 반발 기동형
② 분상 기동형
③ 세이딩 코일형
④ 콘덴서 분상 기동형
정답 : ①
해설: 단상 유도전동기 기동방식 중 반발기동형이 기동토크가 가장 크다.
49. 부흐홀츠 계전기에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 오동작의 가능성이 많다.
② 전기적 신호로 동작한다.
③ 변압기의 보호에 사용된다.
④ 변압기의 주탱크와 콘서베이터를 연결하는 관중에 설치한다.
정답 : ②
해설: 부흐홀츠 계전기는 변압기 내부 고장 시 발생하는 가스나 절연유 유동(기계적 현상)을 검출하는 기계식 계전기이다. '전기적 신호'가 아니다.
50. 직류기에서 정류코일의 자기 인덕턴스를 L이라 할 때 정류코일의 전류가 정류주기 Tc 사이에 Ic에서 -Ic로 변한다면 정류 코일의 리액턴스 전압[V]의 평균값은?
① L×Tc/(2Ic)
② L×Ic/(2Tc)
③ L×2Ic/Tc
④ L×Ic/Tc
정답 : ③
해설: 리액턴스전압 평균값 = L×ΔI/Δt = L×2Ic/Tc[V]
51. 일반적인 전동기에 비하여 리니어 전동기의 장점이 아닌 것은?
① 구조가 간단하여 신뢰성이 높다.
② 마찰을 거치지 않고 추진력이 얻어진다.
③ 원심력에 의한 가속제한이 없고 고속을 쉽게 얻을 수 있다.
④ 기어, 벨트 등 동력 변환기구가 필요 없고 직접 원운동이 얻어진다.
정답 : ④
해설: 리니어모터는 직선운동을 직접 얻는 것이 장점이다. '직접 원운동'이라는 설명이 틀렸다.
52. 직류를 다른 전압의 직류로 변환하는 전력변환 기기는?
① 초퍼
② 인버터
③ 사이클로 컨버터
④ 브리지형 인버터
정답 : ①
해설: 초퍼(Chopper)는 DC-DC 변환기로 직류를 다른 전압의 직류로 변환한다.
53. 와전류 손실을 패러데이 법칙으로 설명한 과정 중 틀린 것은?
① 와전류가 철심으로 흘러 발열
② 유기전압 발생으로 철심에 와전류가 흐름
③ 시변 자속으로 강자성체 철심에 유기전압 발생
④ 와전류 에너지 손실량은 전류 경로 크기에 반비례
정답 : ④
해설: 와전류 손실은 전류경로(저항)에 반비례하는 것이 아니라, 두께의 제곱에 비례하고 저항에 반비례하는 등 복합적 관계를 가지며 단순히 '전류 경로 크기에 반비례'한다는 설명은 틀렸다.
54. 주파수가 정격보다 3% 감소하고 동시에 전압이 정격보다 3% 상승된 전원에서 운전되는 변압기가 있다. 철손이 f²Bm²에 비례한다면 이 변압기 철손은 정격 상태에 비하여 어떻게 달라지는가? (단, f : 주파수, Bm : 자속밀도 최대치이다.)
① 약 8.7% 증가
② 약 8.7% 감소
③ 약 9.4% 증가
④ 약 9.4% 감소
정답 : ③
해설: Bm∝V/f이므로 새 Bm비=1.03/0.97≈1.0619. 철손∝f²Bm²이지만 실제로는 와류손(f²Bm²)+히스테리시스손(fBm) 복합. 계산 결과 약 9.4% 증가
55. 교류정류자기에서 갭의 자속분포가 정현파로 øm=0.14Wb, P=2, a=1, Z=200, n=1200rpm인 경우 브러시 축이 자극축과 30°라면, 속도 기전력의 실효값 Es는 약 몇 V인가?
① 160
② 400
③ 560
④ 800
정답 : ②
해설: 속도기전력 실효값 Es=(√2/2)×(p/a)×(Z/2)×φm×(n/60)×sinθ 등 공식적용 계산결과 약 400[V]
56. 역률 0.85의 부하 350kW에 50kW를 소비하는 동기 전동기를 병렬로 접속하여 합성 부하의 역률을 0.95로 개선하려면 진상 무효 전력은 약 몇 kVar인가?
① 68
② 72
③ 80
④ 85
정답 : ④
해설: 기존부하 Q1=350×tan(cos⁻¹0.85)≈350×0.620≈217kVar, P1=350kW. 전동기 P2=50kW 추가, 합성 P=400kW. 목표 Q=400×tan(cos⁻¹0.95)≈400×0.329≈131.5kVar. 필요 진상무효전력=217-131.5≈85.5≈85[kVar]
57. 변압기의 무부하시험, 단락시험에서 구할 수 없는 것은?
① 철손
② 동손
③ 절연 내력
④ 전압 변동률
정답 : ③
해설: 무부하시험(철손)과 단락시험(동손, 임피던스전압→전압변동률)으로는 절연내력을 구할 수 없다(별도의 절연내력시험 필요).
58. 3상 동기 발전기의 단락곡선이 직선으로 되는 이유는?
① 전기자 반작용으로
② 무부하 상태이므로
③ 자기 포화가 있으므로
④ 누설 리액턴스가 크므로
정답 : ①
해설: 단락 시 전기자반작용(감자작용)에 의해 철심이 포화되지 않아 단락곡선이 직선이 된다.
59. 정격출력 5000kVA, 정격전압 3.3kV, 동기 임피던스가 매상 1.8Ω인 3상 동기 발전기의 단락비는 약 얼마인가?
① 1.1
② 1.2
③ 1.3
④ 1.4
정답 : ②
해설: 정격전류 In=5000000/(√3×3300)≈874.8A. %Zs=(Zs×In)/(V/√3)×100=(1.8×874.8)/(1905)×100≈82.7%. 단락비=1/%Zs(p.u.)=100/82.7≈1.2
60. 동기기의 회전자에 의한 분류가 아닌 것은?
① 원통형
② 유도자형
③ 회전 계자형
④ 회전 전기자형
정답 : ①
해설: 동기기 회전자 분류는 회전계자형, 회전전기자형, 유도자형이다. 원통형은 회전자의 형태(철극형 대비)를 나타내는 분류로 회전자 구조 분류와는 다른 범주이다.
4과목: 회로이론 및 제어공학
61. 기준 입력과 주궤환량과의 차로서, 제어계의 동작을 일으키는 원인이 되는 신호는?
① 조작 신호
② 동작 신호
③ 주궤환 신호
④ 기준 입력 신호
정답 : ②
해설: 동작신호(오차신호) = 기준입력 - 주궤환량.
62. 폐루프 전달함수 C(s)/R(s)=wn²/(s²+2δwns+wn²)인 2차 제어계에 대한 설명 중 틀린 것은?
① 최대 오버슈트는 e^(-πδ/√(1-δ²))이다.
② 이 폐루프계의 특성 방정식은 s²+2δwns+wn²=0이다.
③ 이 계는 δ=0.1일 때 부족 제동된 상태에 있게 된다.
④ δ값을 작게 할수록 제동은 많이 걸리게 되니 비교 안정도는 향상된다.
정답 : ④
해설: δ(감쇠비)가 작아지면 제동이 적게 걸려 진동이 커지고 비교안정도는 오히려 저하된다. '제동이 많이 걸린다'는 설명이 틀렸다.
63. 3차인 이산치 시스템의 특성 방정식의 근이 –0.3, -0.2, +0.5로 주어져 있다. 이 시스템의 안정도는?
① 이 시스템은 안정한 시스템이다.
② 이 시스템은 불안정한 시스템이다.
③ 이 시스템은 임계 안정한 시스템이다.
④ 위 정보로서는 이 시스템의 안정도를 알 수 없다.
정답 : ①
해설: 이산치(z평면) 시스템은 모든 근의 절대값이 1보다 작아야 안정. |-0.3|,|-0.2|,|0.5| 모두 1보다 작으므로 안정하다.
64. 다음의 특성 방정식 q(s)=s⁵+2s⁴+2s³+4s²+11s+10 을 Routh-Hurwitz 방법으로 안정도를 판별하고자 한다. 이때 안정도를 판별하기 위하여 가장 잘 해석한 것은?
① s 평면의 우반면에 근은 없으나 불안정하다.
② s 평면의 우반면에 근이 1개 존재하여 불안정하다.
③ s 평면의 우반면에 근이 2개 존재하여 불안정하다.
④ s 평면의 우반면에 근이 3개 존재하여 불안정하다.
정답 : ③
해설: Routh표 작성 시 부호변화 2회 발생하여 우반면에 근 2개가 존재, 불안정하다.
65. 전달함수 G(s)H(s)=K(s+1)/[s(s+1)(s+2)] 일 때 근궤적의 수는?
① 1
② 2
③ 3
④ 4
정답 : ③
해설: 근궤적의 수는 극점(s=0,-1,-2)과 영점(s=-1) 중 큰 값=극점수(3)와 일치. 답은 3
66. 다음의 미분 방정식 2dc(t)/dt+5c(t)=r(t) 을 신호 흐름 선도에 옳게 나타낸 것은? (단, X1(t)=c(t), X2(t)=dX1(t)/dt로 표시한다.)
① 1/2 - S⁻¹ - S⁻¹ 경로, 피드백 -5/2
② 1/2 - S⁻¹ - S⁻¹ 경로, 피드백 5/2
③ 1/2 - S⁻¹ 단일경로, 피드백 -5/2
④ 1/2 - S⁻¹ 단일경로, 피드백 5/2
정답 : ①
해설: 2c'+5c=r → c'=-5/2c+1/2r. 적분기 1개, 피드백 -5/2의 신호흐름선도가 옳다.
67. 다음 블록선도의 전체 전달함수가 1이 되기 위한 조건은? (R-G-C, 피드백 H1, H2)
① G=1/(1-H1-H2)
② G=1/(1+H1+H2)
③ G=-1/(1-H1-H2)
④ G=-1/(1+H1+H2)
정답 : ①
해설: C/R=G/(1+G(H1+H2))=1이 되려면 G=1+G(H1+H2) → G(1-H1-H2)=1 → G=1/(1-H1-H2)
68. 특성 방정식의 모든 근이 s 복소평면의 좌반면에 있으면 이 계는 어떠한가?
① 안정
② 준안정
③ 불안정
④ 조건부 안정
정답 : ①
해설: 특성방정식의 모든 근이 s평면 좌반면에 위치하면 시스템은 안정하다.
69. 그림의 회로는 어느 게이트(gate)에 해당되는가? (A,B 다이오드 입력, Rg 저항)
① OR
② AND
③ NOT
④ NOR
정답 : ①
해설: 다이오드 OR게이트 회로 구성(입력 다이오드 병렬, 풀다운 저항)으로 OR 게이트에 해당된다.
70. 전달함수가 G(s)=Y(s)/X(s)=1/(s²(s+1)) 로 주어진 시스템의 단위 임펄스 응답은?
① y(t)=1-t+e⁻ᵗ
② y(t)=1+t+e⁻ᵗ
③ y(t)=t-1+e⁻ᵗ
④ y(t)=t-1-e⁻ᵗ
정답 : ③
해설: 부분분수 전개 후 역라플라스 변환 결과 y(t)=t-1+e⁻ᵗ
71. 다음과 같은 회로망에서 영상파라미터(영상전달정수) θ는? (j600Ω 직렬 2개, -j300Ω 병렬, T형 대칭 회로)
① 10
② 2
③ 1
④ 0
정답 : ④
해설: 순수 리액턴스만으로 구성된 무손실 대칭 회로의 영상전달정수는 θ=0 (감쇄가 없는 순수 위상천이만 존재)
72. △결선된 대칭 3상 부하가 있다. 역률이 0.8(지상)이고 소비전력이 1800W이다. 선로의 저항 0.5Ω에서 발생하는 선로 손실이 50W이면 부하단자 전압[V]은?
① 627
② 525
③ 326
④ 225
정답 : ④
해설: 선로손실 50W=3I²×0.5 → I²=33.3 → I≈5.77A. P=√3VIcosφ → V=1800/(√3×5.77×0.8)≈225[V]
73. E=40+j30[V]의 전압을 가하면 I=30+j10[A]의 전류가 흐르는 회로의 역률은?
① 0.949
② 0.831
③ 0.764
④ 0.651
정답 : ①
해설: 복소전력 S=EI*=(40+j30)(30-j10)=1200-j400+j900+300=1500+j500. cosφ=P/|S|=1500/√(1500²+500²)≈0.949
74. 그림과 같은 회로에서 스위치 S를 닫았을 때, 과도분을 포함하지 않기 위한 R[Ω]은? (E, R, R, L=0.9H, C=10μF 구성)
① 100
② 200
③ 300
④ 400
정답 : ③
해설: 과도현상이 없으려면 L/C=R² 관계 적용. R=√(L/C)=√(0.9/(10×10⁻⁶))=√90000=300[Ω]
75. 분포정수 회로에서 직렬 임피던스를 Z, 병렬 어드미턴스를 Y라 할 때, 선로의 특성임피던스 Z0는?
① ZY
② √(ZY)
③ √(Y/Z)
④ √(Z/Y)
정답 : ④
해설: 특성임피던스 Z0=√(Z/Y)
76. 다음과 같은 회로의 공진시 어드미턴스는? (L, R 직렬, C 병렬 구성)
① RL/C
② RC/L
③ L/RC
④ R/LC
정답 : ②
해설: L-R 직렬과 C 병렬 공진회로의 공진시 어드미턴스 Y=RC/L
77. 그림과 같은 회로에서 전류 I[A]는? (전원 1∠0°V, 2Ω 병렬, XL=4Ω, XC=4Ω)
① 0.2
② 0.5
③ 0.7
④ 0.9
정답 : ②
해설: XL과 XC가 같은 값(4Ω)으로 공진하여 서로 상쇄, 합성 임피던스는 2Ω만 남음. I=V/R=1/2=0.5[A]
78. F(s)=(s+1)/(s²+2s) 로 주어졌을 때 F(s)의 역변환은?
① 1/2(1+e^t)
② 1/2(1+e^(-2t))
③ 1/2(1-e^(-t))
④ 1/2(1-e^(-2t))
정답 : ②
해설: F(s)=(s+1)/(s(s+2)). 부분분수: A/s+B/(s+2), A=1/2,B=1/2. f(t)=1/2+1/2e^(-2t)=1/2(1+e^(-2t))
79. e(t)=100√2sinωt+150√2sin3ωt+260√2sin5ωt[V] 인 전압을 R-L 직렬 회로에 가할 때 제 5고조파 전류의 실효값은 약 몇 [A]인가? (단, R=12Ω, ωL=1Ω 이다.)
① 10
② 15
③ 20
④ 25
정답 : ③
해설: 5고조파 리액턴스=5×1=5Ω. 임피던스=√(12²+5²)=13Ω. 5고조파 실효전압=260V. I5=260/13=20[A]
80. 그림과 같은 파형의 전압 순시값은? (정현파, 진폭 100V, 5π/6 지점에서 0 교차)
① 100sin(ωt+π/6)
② 100√2sin(ωt+π/6)
③ 100sin(ωt-π/6)
④ 100√2sin(ωt-π/6)
정답 : ①
해설: 파형이 5π/6에서 0이 되고 진폭이 100V인 정현파로부터 위상이 +π/6만큼 앞선 v=100sin(ωt+π/6)[V]
5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준
81. 가공전선로의 지지물에 시설하는 지선에 관한 사항으로 옳은 것은?
① 소선은 지름 2.0mm 이상인 금속선을 사용한다.
② 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 지표상 6.0m 이상이다.
③ 지선의 안전율은 1.2 이상이고 허용 인장하중의 최저는 4.31kN으로 한다.
④ 지선에 연선을 사용할 경우에는 소선은 3가닥 이상의 연선을 사용한다.
정답 : ④
해설: 지선 연선 사용 시 소선 3가닥 이상이어야 한다. (소선 지름은 2.6mm 이상, 안전율은 2.5 이상이 옳은 기준)
82. 옥내배선의 사용 전압이 400V 미만일 때 전광표시 장치·출퇴 표시등 기타 이와 유사한 장치 또는 제어회로 등의 배선에 다심 케이블을 시설하는 경우 배선의 단면적은 몇 mm² 이상인가?
① 0.75
② 1.5
③ 1
④ 2.5
정답 : ①
해설: 다심케이블 사용 시 전광표시장치 등 제어회로 배선 단면적: 0.75mm² 이상.
83. 154kV 가공 송전선로를 제1종 특고압 보안공사로 할 때 사용되는 경동연선의 굵기는 몇 mm² 이상인가?
① 100
② 150
③ 200
④ 250
정답 : ②
해설: 154kV 제1종 특고압 보안공사: 경동연선 단면적 150mm² 이상.
84. 일반적으로 저압 옥내 간선에서 분기하여 전기사용기계기구에 이르는 저압 옥내 전로는 저압 옥내간선과의 분기점에서 전선의 길이가 몇 m 이하인 곳에 개폐기 및 과전류 차단기를 시설하여야 하는가?
① 0.5
② 1.0
③ 2.0
④ 3.0
정답 : ④
해설: 분기점에서 3m 이하인 곳에 개폐기 및 과전류차단기 시설.
85. 전동기 과부하 보호 장치의 시설에서 전원측 전로에 시설한 배선용 차단기의 정격 전류가 몇 A 이하의 것이면 이 전로에 접속하는 단상 전동기에는 과부하 보호 장치를 생략할 수 있는가?
① 15
② 20
③ 30
④ 50
정답 : ②
해설: 단상전동기 과부하보호장치 생략 가능 조건: 전원측 배선용차단기 정격전류 20A 이하.
86. 사용전압이 35kV 이하인 특고압 가공전선과 가공 약전류 전선 등을 동일 지지물에 시설하는 경우, 특고압 가공전선로는 어떤 종류의 보안 공사로 하여야 하는가?
① 고압 보안공사
② 제1종 특고압 보안공사
③ 제2종 특고압 보안공사
④ 제3종 특고압 보안공사
정답 : ③
해설: 35kV 이하 특고압과 약전류전선 공가 시 제2종 특고압 보안공사 적용.
87. 사용전압이 고압인 전로의 전선으로 사용할 수 없는 케이블은?
① MI 케이블
② 연피 케이블
③ 비닐외장 케이블
④ 폴리에틸렌 외장 케이블
정답 : ①
해설: MI 케이블(무기물절연케이블)은 저압용으로 주로 사용되며 고압 전로용으로는 사용할 수 없다.
88. 가로등, 경기장, 공장, 아파트 단지 등의 일반 조명을 위하여 시설하는 고압 방전등은 그 효율이 몇 lm/W 이상의 것이어야 하는가?
① 30
② 50
③ 70
④ 100
정답 : ③
해설: 고압 방전등 효율 기준: 70lm/W 이상.
89. 제1종 접지공사의 접지선의 굵기는 공칭단면적 몇 mm² 이상의 연동선이어야 하는가? (관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다.)
① 2.5
② 4.0
③ 6.0
④ 8.0
정답 : ③
해설: 구 기준: 제1종 접지공사 접지선 굵기는 공칭단면적 6.0mm² 이상의 연동선.
90. 금속관 공사에서 절연부싱을 사용하는 가장 주된 목적은?
① 관의 끝이 터지는 것을 방지
② 관내 해충 및 이물질 출입 방지
③ 관의 단구에서 조영재의 접촉 방지
④ 관의 단구에서 전선 피복의 손상 방지
정답 : ④
해설: 절연부싱은 금속관 끝부분(단구)에서 전선의 피복이 손상되는 것을 방지하기 위해 사용한다.
91. 최대 사용전압이 3.3kV인 차단기 전로의 절연내력 시험전압은 몇 V인가?
① 3036
② 4125
③ 4950
④ 6600
정답 : ③
해설: 7kV 이하 전로 절연내력 시험전압=최대사용전압×1.5=3300×1.5=4950[V]
92. 관·암거·기타 지중전선을 넣은 방호장치의 금속제부분(케이블을 지지하는 금구류는 제외한다.) 및 지중전선의 피복으로 사용하는 금속체에는 몇 종 접지공사를 하여야 하는가? (관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 3번을 누르면 정답 처리됩니다.)
① 제1종 접지공사
② 제2종 접지공사
③ 제3종 접지공사
④ 특별 제3종 접지공사
정답 : ③
해설: 구 기준: 지중전선 방호장치 금속제 부분 접지는 제3종 접지공사.
93. 가반형(이동형)의 용접전극을 사용하는 아크 용접장치를 시설할 때 용접 변압기의 1차측 전로의 대지전압은 몇 V 이하이어야 하는가?
① 200
② 250
③ 300
④ 600
정답 : ③
해설: 이동형 아크용접장치 변압기 1차측 대지전압: 300V 이하.
94. 지중전선로를 직접 매설식에 의하여 차량 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 있는 장소에 시설할 경우에는 그 매설 깊이를 최소 몇 m 이상으로 하여야 하는가? (관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다.)
① 1
② 1.2
③ 1.5
④ 1.8
정답 : ②
해설: 중량물 압력 우려 있는 곳 직접매설식 깊이: 1.2m 이상.
95. 사용전압이 22.9kV인 특고압 가공전선과 그 지지물·완금류·지주 또는 지선 사이의 이격거리는 몇 cm 이상이어야 하는가?
① 15
② 20
③ 25
④ 30
정답 : ②
해설: 22.9kV 특고압 가공전선과 지지물 등 이격거리: 20cm 이상.
96. 건조한 장소로서 전개된 장소에 고압 옥내배선을 시설할 수 있는 공사방법은?
① 덕트 공사
② 금속관 공사
③ 애자사용 공사
④ 합성 수지관 공사
정답 : ③
해설: 고압 옥내배선 공사방법: 애자사용공사, 케이블공사, 케이블트레이공사가 가능. 건조한 전개장소는 애자사용공사가 대표적이다.
97. 제3종 접지공사를 하여야 할 곳은? (관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 2번을 누르면 정답 처리됩니다.)
① 고압용 변압기의 외함
② 고압의 계기용 변성기의 2차측 전로
③ 특고압 계기용 변성기의 2차측 전로
④ 특고압과 고압의 혼촉방지를 위한 방전장치
정답 : ②
해설: 구 기준: 고압 계기용변성기 2차측 전로는 제3종 접지공사 대상.
98. 전기철도에서 배류시설에 강제 배류기를 사용할 경우 시설방법에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 강제 배류기용 전원장치의 변압기는 절연 변압기일 것
② 강제 배류기를 보호하기 위하여 적정한 과전류 차단기를 시설할 것
③ 귀선에서 강제 배류기를 거쳐 금속제 지중 관로로 통하는 전류를 저지하는 구조로 할 것
④ 강제 배류기는 제2종 접지공사를 한 금속제 외함 기타 견고한 함에 넣어 시설하거나 사람이 접촉할 우려가 없도록 시설할 것
정답 : ④
해설: 강제배류기 외함 접지는 제2종이 아니라 제3종 접지공사가 옳은 기준이다.
99. 고압 가공전선에 케이블을 사용하는 경우 케이블을 조가용선에 행거로 시설하고자 할 때 행거의 간격은 몇 cm 이하로 하여야 하는가?
① 30
② 50
③ 80
④ 100
정답 : ②
해설: 고압 가공전선 케이블 조가용선 행거 간격: 50cm 이하.
100. 고압 가공전선로의 지지물에 시설하는 통신선의 높이는 도로를 횡단하는 경우 교통에 지장을 줄 우려가 없다면 지표상 몇 m까지로 감할 수 있는가?
① 4
② 4.5
③ 5
④ 6
정답 : ③
해설: 도로 횡단 통신선(교통지장 우려 없는 경우): 지표상 5m까지 감할 수 있다.
이상으로 전기기사 2017년 2회 필기 기출문제 100문항의 정답과 해설을 모두 정리했습니다. 다른 회차 기출문제도 차례로 정리해서 게시할 예정이니 참고하시기 바랍니다.
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