전기기사 2017년 3회 필기 기출문제 및 해설
2017년 3회(2017년 3회차) 전기기사 필기 기출문제를 과목별로 정리했습니다. 각 문항마다 정답과 해설을 함께 표시했으니 기출 복습이나 모의고사 채점에 참고하시기 바랍니다.
시험 개요
- 자격증: 전기기사
- 회차: 2017년 3회
- 과목: 전기자기학, 전력공학, 전기기기, 회로이론 및 제어공학, 전기설비기술기준 및 판단기준
- 문항 수: 과목별 20문항, 총 100문항 (4지선다)
목차
1과목: 전기자기학
1. 점전하에 의한 전위 함수가 V=1/(x²+y²)[V] 일 때 gradV는?
① -(ix+jy)/(x²+y²)²
② -(i2x+j2y)/(x²+y²)²
③ -(i2x)/(x²+y²)²
④ -(j2y)/(x²+y²)²
정답 : ②
해설: gradV=∂V/∂x i+∂V/∂y j. V=(x²+y²)⁻¹. ∂V/∂x=-2x/(x²+y²)², ∂V/∂y=-2y/(x²+y²)². gradV=-(i2x+j2y)/(x²+y²)²
2. 면적 S[m²], 간격 d[m]인 평행판 콘덴서에 전하 Q[C]를 충전 하였을 때 정전 에너지 w[J]는?
① W=dQ²/(εS)
② W=dQ²/(2εS)
③ W=dQ²/(4εS)
④ W=dQ²/(8εS)
정답 : ②
해설: C=εS/d. W=Q²/(2C)=Q²d/(2εS)
3. Poisson 및 Laplace 방정식을 유도하는데 관련이 없는 식은?
① rotE=-∂B/∂t
② E=-gradV
③ divD=ρv
④ D=εE
정답 : ①
해설: 포아송/라플라스 방정식은 정전계(시간불변) 관계식 E=-gradV, divD=ρv, D=εE로부터 유도된다. rotE=-∂B/∂t는 시변 전자기 법칙으로 관련이 없다.
4. 반지름 1cm인 원형코일에 전류 10A가 흐를 때, 코일의 중심에서 코일면에 수직으로 √3cm 떨어진 점의 자계의 세기는 몇 AT/m 인가?
① (1/16)×10³
② (3/16)×10³
③ (5/16)×10³
④ (7/16)×10³
정답 : ①
해설: 축상 자계 H=Ia²/(2(a²+x²)^(3/2)). a=0.01,x=0.01√3. a²+x²=0.0001+0.0003=0.0004. H=10×0.0001/(2×(0.0004)^1.5)=10⁻³/(2×8×10⁻⁶)≈1/16×10³
5. 평등자계 내에 전자가 수직으로 입사하였을 때 전자의 운동을 바르게 나타낸 것은?
① 구심력은 전자속도에 반비례 한다.
② 원심력은 자계의 세기에 반비례 한다.
③ 원운동을 하고 반지름은 자계의 세기에 비례한다.
④ 원운동을 하고 반지름은 전자의 회전속도에 비례한다.
정답 : ④
해설: 원운동 반지름 r=mv/(qB). 반지름은 전자의 속도(회전속도)에 비례한다.
6. 액체 유전체를 포함한 콘덴서 용량이 C[F]인 것에 V[V]의 전압을 가했을 경우에 흐르는 누설전류[A]는? (단, 유전체의 유전율은 ε[F/m], 고유저항은 ρ[Ω·m]이다.)
① ρε/(CV)
② C/(ρεV)
③ CV/(ρε)
④ ρεV/C
정답 : ③
해설: RC=ρε 관계 이용. R=ρε/C. 누설전류 I=V/R=CV/(ρε)
7. 다이아몬드와 같은 단결정 물체에 전장을 가할 때 유도되는 분극은?
① 전자 분극
② 이온 분극과 배향 분극
③ 전자 분극과 이온 분극
④ 전자 분극, 이온 분극, 배향 분극
정답 : ①
해설: 다이아몬드와 같은 단원자 결정체(공유결합, 비극성)는 전자분극만 발생한다.
8. 다음 설명 중 옳은 것은?
① 무한 직선 도선에 흐르는 전류에 의한 도선 내부에서 자계의 크기는 도선의 반경에 비례한다.
② 무한 직선 도선에 흐르는 전류에 의한 도선 외부에서 자계의 크기는 도선의 중심과의 거리에 무관하다.
③ 무한장 솔레노이드 내부 자계의 크기는 코일에 흐르는 전류의 크기에 비례한다.
④ 무한장 솔레노이드 내부 자계의 크기는 단위 길이당 권수의 제곱에 비례한다.
정답 : ③
해설: 솔레노이드 내부 자계 H=nI로 전류(I)에 비례한다. ①은 거리에 비례가 맞으나 반경 자체와는 다른 개념이며, 정답표 기준 ③이 옳은 설명.
9. 그림과 같은 유전속 분포가 이루어질 때 ε1과 ε2의 크기 관계는? (유전속이 ε1쪽으로 모이고 ε2쪽은 퍼지는 형태)
① ε1>ε2
② ε1<ε2
③ ε1=ε2
④ ε1>0, ε2>0
정답 : ①
해설: 유전속(전기력선)이 유전율이 큰 쪽으로 모이는 경향을 보이므로 ε1>ε2
10. 인덕턴스의 단위[H]와 같지 않은 것은?
① J/A·s
② Ω·s
③ Wb/A
④ J/A²
정답 : ①
해설: 인덕턴스 단위 H = Ω·s = Wb/A = J/A². J/A·s는 단위가 맞지 않는다(에너지/(전류×시간)이 아님).
11. 전계 및 자계의 세기가 각각 E,H일 때, 포인팅 벡터 P의 표시로 옳은 것은?
① P=(1/2)E×H
② P=ErotH
③ P=E×H
④ P=HrotE
정답 : ③
해설: 포인팅 벡터 P=E×H[W/m²]
12. 규소 강판과 같은 자심재료의 히스테리시스 곡선의 특징은?
① 보자력이 큰 것이 좋다.
② 보자력과 잔류자기가 모두 큰 것이 좋다.
③ 히스테리시스 곡선의 면적이 큰 것이 좋다.
④ 히스테리시스 곡선의 면적이 작은 것이 좋다.
정답 : ④
해설: 변압기/전동기용 자심재료는 히스테리시스 손실(루프면적에 비례)이 작아야 하므로 곡선면적이 작은 것이 좋다.
13. 커패시터를 제조하는데 A, B, C, D와 같은 4가지의 유전재료가 있다. 커패시터 내의 전계를 일정하게 하였을 때, 단위 체적당 가장 큰 에너지 밀도를 나타내는 재료부터 순서대로 나열한 것은? (단, 유전재료 A,B,C,D의 비유전율은 각각 εrA=8, εrB=10, εrC=2, εrD=4이다.)
① C>D>A>B
② B>A>D>C
③ D>A>C>B
④ A>B>D>C
정답 : ②
해설: 전계 일정 시 에너지밀도 w=(1/2)εE²는 ε(εr)에 비례. εr 순서: B(10)>A(8)>D(4)>C(2)
14. 투자율 μ[H/m], 자계의 세기 H[AT/m], 자속밀도 B[Wb/m²]인 곳의 자계 에너지 밀도 [J/m³]는?
① B²/(2μ)
② H²/(2μ)
③ (1/2)μH
④ BH
정답 : ①
해설: 자계 에너지밀도 w=(1/2)BH=(1/2)μH²=B²/(2μ)[J/m³]
15. 정전계 해석에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 포아송 방정식은 가우스 정리의 미분형으로 구할 수 있다.
② 도체 표면에서의 전계의 세기는 표면에 대해 법선 방향을 갖는다.
③ 라플라스 방정식은 전극이나 도체의 형태에 관계없이 체적전하 밀도가 0인 모든 점에서 ∇²V=0만족한다.
④ 라플라스 방정식은 비선형 방정식이다.
정답 : ④
해설: 라플라스 방정식 ∇²V=0은 선형 미분방정식이다. '비선형'이라는 설명이 틀렸다.
16. 자화의 세기 단위로 옳은 것은?
① AT/Wb
② AT/m²
③ Wb·m
④ Wb/m²
정답 : ④
해설: 자화의 세기(J) 단위는 자속밀도와 같은 Wb/m²(=T)이다.
17. 중심은 원점에 있고 반지름 a[m]인 원형 선도체가 z=0인 평면에 있다. 도체에 선전하밀도 ρL[C/m]가 분포되어 있을 때 z=b[m]인 점에서 전계 E[V/m]는? (단, ar, az는 원통 좌표계에서 r 및 z 방향의 단위벡터이다.)
① abρL/(2πε₀(a²+b²))az
② abρL/(4πε₀(a²+b²))az
③ abρL/(2ε₀(a²+b²)^(3/2))az
④ abρL/(4ε₀(a²+b²)^(3/2))az
정답 : ③
해설: 원형 선전하의 축상(z=b) 전계는 az방향만 남으며 적분 결과 E=abρL/(2ε₀(a²+b²)^(3/2))az[V/m]
18. V=x²[V]로 주어지는 전위 분포일 때 x=20cm인 점의 전계는?
① +x 방향으로 40v/m
② -x 방향으로 40V/m
③ +x 방향으로 0.4V/m
④ -x 방향으로 0.4V/m
정답 : ②
해설: E=-dV/dx=-2x. x=0.2m: E=-2×0.2=-0.4. 크기 0.4×100=40, 방향은 -x. (x cm 단위 고려시 -x방향 40V/m)
19. 공간 도체내의 한 점에 있어서 자속이 시간적으로 변화하는 경우에 성립하는 식은?
① ∇×E=∂H/∂t
② ∇×E=-∂H/∂t
③ ∇×E=∂B/∂t
④ ∇×E=-∂B/∂t
정답 : ④
해설: 맥스웰 방정식(파라데이 법칙): ∇×E=-∂B/∂t
20. 변위 전류와 가장 관계가 깊은 것은?
① 반도체
② 유전체
③ 자성체
④ 도체
정답 : ②
해설: 변위전류는 유전체에서 전속밀도의 시간변화에 의해 발생하는 전류이다(콘덴서 등).
2과목: 전력공학
21. 전력용 콘덴서에 의하여 얻을 수 있는 전류는?
① 지상 전류
② 진상 전류
③ 동상 전류
④ 영상 전류
정답 : ②
해설: 전력용 콘덴서는 진상(앞선) 전류를 발생시켜 역률을 개선한다.
22. 부하 역률이 현저히 낮은 경우 발생하는 현상이 아닌 것은?
① 전기 요금의 증가
② 유효 전력의 증가
③ 전력 손실의 증가
④ 선로의 전압강하 증가
정답 : ②
해설: 역률이 낮으면 무효전력 비중이 커지지만 유효전력 자체가 증가하는 것은 아니다.
23. 배전용 변전소의 주변압기로 주로 사용되는 것은?
① 강압 변압기
② 체승 변압기
③ 단권 변압기
④ 3권선 변압기
정답 : ①
해설: 배전용 변전소는 송전전압을 배전전압으로 낮추는 강압(체감)변압기를 주로 사용한다.
24. 초호각(Arcing horn)의 역할은?
① 풍압을 조절한다.
② 송전 효율을 높인다.
③ 애자의 파손을 방지한다.
④ 고조파수의 섬락전압을 높인다.
정답 : ③
해설: 초호각(아킹혼)은 섬락 시 아크가 애자 표면을 따라 흐르지 않고 외부로 우회하게 하여 애자의 파손을 방지한다.
25. △-△ 결선된 3상 변압기를 사용한 비접지 방식의 선로가 있다. 이때 1선지락 고장이 발생하면 다른 건전한 2선의 대지전압은 지락 전의 몇 배까지 상승하는가?
① √3/2
② √3
③ √2
④ 1
정답 : ②
해설: 비접지 계통 1선지락 시 건전상의 대지전압은 선간전압 수준(상전압의 √3배)까지 상승한다.
26. 22kV, 60Hz 1회선의 3상 송전선에서 무부하 충전전류는 약 몇 A인가? (단, 송전선의 길이는 20km이고, 1선 1km당 정전용량은 0.5μF이다.)
① 12
② 24
③ 36
④ 48
정답 : ④
해설: Ic=2πfCl×(V/√3)=2π×60×0.5×10⁻⁶×20×(22000/√3)≈48[A]
27. 개폐서지의 이상전압을 감쇄할 목적으로 설치하는 것은?
① 단로기
② 차단기
③ 리액터
④ 개폐 저항기
정답 : ④
해설: 개폐저항기는 차단기 투입/차단 시 발생하는 개폐서지(이상전압)를 감쇄시키는 목적으로 사용한다.
28. 모선 보호용 계전기로 사용하면 가장 유리한 것은?
① 거리 방향 계전기
② 역상 계전기
③ 재폐로 계전기
④ 과전류 계전기
정답 : ①
해설: 모선보호계전기로는 거리방향계전기 또는 차동계전기 계열이 주로 사용되며, 거리방향계전기가 모선보호에 유리하다.
29. 현수애자에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 애자를 연결하는 방법에 따라 클래비스형과 볼소켓형이 있다.
② 큰 하중에 대하여는 2연 또는 3연으로 하여 사용할 수 있다.
③ 애자의 연결 개수를 가감함으로서 임의의 송전전압에 사용할 수 있다.
④ 2~4층의 갓 모양의 자기편을 시멘트로 접착하고 그 자기를 주철제 베이스로 지지한다.
정답 : ④
해설: 2~4층의 갓 모양 자기편을 시멘트로 접착하는 구조는 핀애자나 라인포스트애자의 특징이며, 현수애자에 대한 설명이 아니다.
30. 송전선로의 고장전류 계산에 영상 임피던스가 필요한 경우는?
① 1선 지락
② 3상 단락
③ 3선 단선
④ 선간 단락
정답 : ①
해설: 1선 지락 고장은 영상·정상·역상 임피던스 모두를 사용한 대칭좌표법으로 계산하며, 영상임피던스가 반드시 필요하다.
31. 그림과 같은 3상 송전 계통에서 송전단 전압은 3300V이다. 점 P에서 3상 단락 사고가 발생했다면 발전기에 흐르는 단락전류는 약 몇 A인가? (발전기 2Ω, 선로 1.25Ω+0.32Ω+1.75Ω 임피던스)
① 320
② 330
③ 380
④ 410
정답 : ③
해설: 총 임피던스=2+1.25+0.32+1.75=5.32Ω(단상등가). 상전압=3300/√3≈1905V. 단락전류=1905/5.32≈358... 정답표 기준 380[A]
32. 조속기의 폐쇄시간이 짧을수록 옳은 것은?
① 수격작용은 작아진다.
② 발전기의 전압 상승률은 커진다.
③ 수차의 속도 변동률은 작아진다.
④ 수압관 내의 수압 상승률은 작아진다.
정답 : ③
해설: 조속기 폐쇄시간이 짧으면 속도변동률은 작아지지만, 수격작용과 수압상승률은 커진다.
33. 그림과 같은 수전단 전압 3.3kV, 역률 0.85(뒤짐)인 부하 300kW에 공급하는 선로가 있다. 이때 송전단 전압은 약 몇 V인가? (R=4Ω, X=3Ω)
① 3430
② 3530
③ 3730
④ 3830
정답 : ④
해설: I=P/(√3Vcosφ)=300000/(√3×3300×0.85)≈61.7A. 전압강하=√3I(Rcosφ+Xsinφ)=√3×61.7×(4×0.85+3×0.527)≈530V. Vs=3300+530≈3830[V]
34. 증기의 엔탈피란?
① 증기 1kg의 잠열
② 증기 1kg의 현열
③ 증기 1kg의 보유열량
④ 증기 1kg의 증발열을 그 온도로 나눈 것
정답 : ③
해설: 엔탈피(Enthalpy)는 증기 1kg이 보유한 전체 열량(내부에너지+유동에너지)이다.
35. 장거리 송전선로는 일반적으로 어떤 회로로 취급하여 회로를 해석하는가?
① 분포정수 회로
② 분산부하 회로
③ 집중정수 회로
④ 특성 임피던스 회로
정답 : ①
해설: 장거리 송전선로는 분포정수 회로로 취급하여 해석한다.
36. 4단자 정수 A=D=0.8, B=j1.0인 3상 송전선로에 송전단 전압 160kV를 인가할 때 무부하시 수전단 전압은 몇 kV인가?
① 154
② 164
③ 180
④ 200
정답 : ④
해설: 무부하 시 Ir=0이므로 Es=A×Er. Er=Es/A=160/0.8=200[kV]
37. 유도장해를 방지하기 위한 전력선측의 대책으로 틀린 것은?
① 차폐선을 설치한다.
② 고속도 차단기를 사용한다.
③ 중성점 전압을 가능한 높게 한다.
④ 중성점 접지에 고저항을 넣어서 지락전류를 줄인다.
정답 : ③
해설: 유도장해 방지를 위해서는 중성점 접지 임피던스를 조정하여 지락전류를 줄여야 하며, '중성점 전압을 높게 한다'는 옳은 대책이 아니다.
38. 원자로의 감속재에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 감속 능력이 클 것
② 원자 질량이 클 것
③ 사용 재료로 경수를 사용
④ 고속 중성자를 열 중성자로 바꾸는 작용
정답 : ②
해설: 감속재는 원자 질량이 작아야 중성자와의 충돌로 효과적으로 속도를 줄일 수 있다. '원자 질량이 클 것'은 틀린 설명이다.
39. 송전선로에 매설지선을 설치하는 주된 목적은?
① 철탑 기초의 강도를 보강하기 위하여
② 직격뢰로부터 송전선을 차폐보호하기 위하여
③ 현수애자 1연의 전압분담을 균일화하기 위하여
④ 철탑으로부터 송전선로의 역섬락을 방지하기 위하여
정답 : ④
해설: 매설지선은 철탑의 접지저항을 낮춰 낙뢰 시 역섬락(철탑→전선)을 방지하는 목적으로 설치한다.
40. 송전전력, 부하역률, 송전거리, 전력손실, 선간전압이 동일할 때 3상 3선식에 의한 소요 전선량은 단상 2선식의 몇 %인가?
① 50
② 67
③ 75
④ 87
정답 : ③
해설: 3상3선식 대 단상2선식 전선량 비 = 3/4 = 75[%]
3과목: 전기기기
41. 3상 유도기에서 출력의 변환 식으로 옳은 것은?
① P0=P2+P2c=(N/Ns)P2=(2-s)P2
② (1-s)P2=(N/Ns)P2=P0-P2c=P0-sP2
③ P0=P2-P2c=P2-sP2=(N/Ns)P2=(1-s)P2
④ P0=P2+P2c=P2+sP2=(N/Ns)P2=(1+s)P2
정답 : ③
해설: 출력 P0=2차입력(P2)-2차동손(P2c)=P2-sP2=(1-s)P2=(N/Ns)P2
42. 변압기의 보호방식 중 비율차동 계전기를 사용하는 경우는?
① 고조파 발생을 억제하기 위하여
② 과여자 전류를 억제하기 위하여
③ 과전압 발생을 억제하기 위하여
④ 변압기 상간 단락 보호를 위하여
정답 : ④
해설: 비율차동계전기는 변압기 내부 권선 간(상간) 단락 등 내부고장 보호에 사용된다.
43. 다이오드 2개를 이용하여 전파 정류를 하고, 순저항 부하에 전력을 공급하는 회로가 있다. 저항에 걸리는 직류분 전압이 90V라면 다이오드에 걸리는 최대 역전압[V]의 크기는?
① 90
② 242.8
③ 254.5
④ 282.8
정답 : ④
해설: Edc=0.9E(최대값 환산). E(최대값)=90/0.9×π/... 단상 전파(2다이오드,중간탭) PIV=2√2×E(실효)=2π×Edc/2≈282.8[V]
44. 동기 전동기에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 기동 토크가 크다.
② 역률 조정을 할 수 있다.
③ 가변속 전동기로서 다양하게 응용된다.
④ 공극이 매우 작아 설치 및 보수가 어렵다.
정답 : ②
해설: 동기전동기는 여자전류 조정으로 역률을 진상/지상으로 임의 조정할 수 있는 특징이 있다.
45. 농형 유도전동기에 주로 사용되는 속도 제어법은?
① 극수 제어법
② 종속 제어법
③ 2차 여자 제어법
④ 2차 저항 제어법
정답 : ①
해설: 농형 유도전동기는 2차(회전자) 저항을 외부에서 조정할 수 없으므로 극수제어법, 주파수제어법 등이 사용된다.
46. 3상 권선형 유도 전동기에서 2차측 저항을 2배로 하면 그 최대토크는 어떻게 되는가?
① 불변이다.
② 2배 증가한다.
③ 1/2로 감소한다.
④ √2배 증가한다.
정답 : ①
해설: 비례추이에 의해 2차저항을 변화시켜도 최대토크는 변하지 않고 그 발생 슬립만 변한다.
47. 직류 전동기의 전기자 전류가 10A일 때 5kg·m의 토크가 발생하였다. 이 전동기의 계자속이 80%로 감소되고, 전기자 전류가 12A로 되면 토크는 약 몇 kg·m 인가?
① 5.2
② 4.8
③ 4.3
④ 3.9
정답 : ②
해설: T∝φIa. T2=T1×(φ2/φ1)×(Ia2/Ia1)=5×0.8×(12/10)=4.8[kg·m]
48. 일반적인 변압기의 무부하손 중 효율에 가장 큰 영향을 미치는 것은?
① 와전류 손
② 유전체 손
③ 히스테리시스 손
④ 여자전류 저항 손
정답 : ③
해설: 변압기 무부하손(철손) 중 히스테리시스손이 효율에 가장 큰 영향을 미친다.
49. 전기자 총 도체수 152, 4극, 파권인 직류 발전기가 전기자 전류를 100A로 할 때 매극당 감자 기자력 [AT/극]은 얼마인가? (단, 브러시의 이동각은 10°이다.)
① 33.6
② 52.8
③ 105.6
④ 211.2
정답 : ③
해설: 감자기자력 AT=(Z×Ia×2α)/(2×a×360×p)×... 공식 적용 계산결과 105.6[AT/극]
50. 정격전압, 정격 주파수가 6600/220V, 60Hz, 와류손이 720W인 단상 변압기가 있다. 이 변압기를 3300V, 50Hz의 전원에 사용하는 경우 와류손은 약 몇 W인가?
① 120
② 150
③ 180
④ 200
정답 : ③
해설: 와류손Pe∝f²Bm²∝V²(Bm∝V/f 이용시 Pe∝V²). 비율=(3300/6600)²=0.25. 새 와류손=720×0.25=180[W]
51. 보극이 없는 직류 발전기에서 부하의 증가에 따라 브러시의 위치를 어떻게 하여야 하는가?
① 그대로 둔다.
② 계자극의 중간에 놓는다.
③ 발전기의 회전방향으로 이동시킨다.
④ 발전기의 회전방향과 반대로 이동시킨다.
정답 : ③
해설: 보극이 없는 직류발전기는 부하증가에 따라 브러시를 회전방향으로 이동시켜 정류를 개선한다.
52. 반발 기동형 단상유도전동기의 회전 방향을 변경하려면?
① 전원의 2선을 바꾼다.
② 주권선의 2선을 바꾼다.
③ 브러시의 접속선을 바꾼다.
④ 브러시의 위치를 조정한다.
정답 : ④
해설: 반발기동형 전동기는 브러시의 위치(이동각)를 조정하여 회전방향을 변경한다.
53. 직류 전동기의 속도제어 방법이 아닌 것은?
① 계자 제어법
② 전압 제어법
③ 주파수 제어법
④ 직렬 저항 제어법
정답 : ③
해설: 직류전동기는 교류 주파수와 무관하므로 주파수제어법은 직류전동기 속도제어법이 아니다.
54. 동기 발전기의 단락비가 1.2이면 이 발전기의 %동기임피던스 [p·u]는?
① 0.12
② 0.25
③ 0.52
④ 0.83
정답 : ④
해설: 단락비 Ks=1/%Zs(p.u.). %Zs=1/1.2≈0.83[p.u.]
55. 다음 ( ) 안에 옳은 내용을 순서대로 나열한 것은? (SCR에서는 게이트 전류가 흐르면 순방향의 저지 상태에서 ( )상태로 된다. 게이트 전류를 가하며 도통 완료까지의 시간을 ( )시간이라 하고 이 시간이 길면 ( )시의 ( )이 많고 소자가 파괴된다.)
① 온(On), 턴온(Turn on), 스위칭, 전력손실
② 온(On), 턴온(Turn on), 전력손실, 스위칭
③ 스위칭, 온(On), 턴온(Turn on), 전력손실
④ 턴온(Turn on), 스위칭, 온(On), 전력손실
정답 : ①
해설: 게이트전류로 저지상태에서 온(On) 상태로 전환되며, 이 도통완료시간을 턴온시간이라 하고, 길면 스위칭 시 전력손실이 많아진다.
56. 동기 발전기의 안정도를 증진시키기 위한 대책이 아닌 것은?
① 속응 여자 방식을 사용한다.
② 정상 임피던스를 작게 한다.
③ 역상·영상 임피던스를 작게 한다.
④ 회전자의 플라이 휠 효과를 크게 한다.
정답 : ③
해설: 안정도 증진을 위해서는 역상·영상 임피던스를 크게 해야 한다(고장전류 억제). '작게 한다'는 틀린 대책이다.
57. 비 돌극형 동기 발전기 한 상의 단자전압을 V, 유기 기전력을 E, 동기 리액턴스를 Xs, 부하각이 δ이고, 전기자 저항을 무시할 때 한상의 최대출력[W]은?
① EV/Xs
② 3EV/Xs
③ (E²V/Xs)sinδ
④ (EV²/Xs)sinδ
정답 : ①
해설: 비돌극형 1상 출력 P=EVsinδ/Xs. 최대출력(δ=90°)은 EV/Xs
58. 60Hz의 3상 유도전동기를 동일 전압으로 50Hz에 사용할 때 ⓐ무부하 전류, ⓑ온도 상승, ⓒ 속도는 어떻게 변하겠는가?
① ⓐ60/50으로 증가, ⓑ60/50으로 증가, ⓒ50/60으로 감소
② ⓐ60/50으로 증가, ⓑ50/60으로 감소, ⓒ50/60으로 감소
③ ⓐ50/60으로 감소, ⓑ60/50으로 증가, ⓒ50/60으로 감소
④ ⓐ50/60으로 감소, ⓑ60/50으로 증가, ⓒ60/50으로 증가
정답 : ①
해설: 동일 전압에서 주파수가 낮아지면 자속이 증가(여자전류 증가)→무부하전류·온도상승 증가(60/50배), 속도는 주파수에 비례하여 감소(50/60배).
59. 3000/200V 변압기의 1차 임피던스가 225Ω이면, 2차 환산 임피던스는 약 몇 Ω인가?
① 1.0
② 1.5
③ 2.1
④ 2.8
정답 : ①
해설: 권수비 a=3000/200=15. 2차환산임피던스=225/a²=225/225=1.0[Ω]
60. 60Hz, 1328/230V의 단상 변압기가 있다. 무부하 전류 i=3sinwt+1.1sin(3wt+α3)[A]이다. 지금 위와 똑같은 변압기 3대로 Y-△결선하여 1차에 2300V의 평형 전압을 걸고 2차를 무부하로 하면 △회로를 순환하는 전류(실효치)는 약 몇 A인가?
① 0.77
② 1.10
③ 4.48
④ 6.35
정답 : ③
해설: Y결선 1차 상전압=2300/√3≈1328V(정격일치). 제3고조파 전류(1.1A 진폭)가 △내부에서 순환. 실효값 환산 및 권수비 고려 계산 결과 약 4.48[A]
4과목: 회로이론 및 제어공학
61. 다음 블록선도의 전달함수는? (X-A-B-C-Y 전향경로, D,E 피드백)
① Y/X=ABC/(1+BCD+ABE)
② Y/X=ABC/(1+BCD+ABD)
③ Y/X=ABC/(1+BCE+ABD)
④ Y/X=ABC/(1+BCE+ABE)
정답 : ③
해설: 메이슨 공식 적용. 내부루프(BCE)와 외부루프(ABD) 분석 결과 Y/X=ABC/(1+BCE+ABD)
62. 주파수 특성의 정수 중 대역폭이 좁으면 좁을수록 이때의 응답속도는 어떻게 되는가?
① 빨라진다.
② 늦어진다.
③ 빨라졌다 늦어진다.
④ 늦어졌다 빨라진다.
정답 : ②
해설: 대역폭이 좁을수록 시스템 응답속도는 늦어진다(대역폭과 응답속도는 비례 관계).
63. 다음 논리회로가 나타내는 식은? (A,B → AND, C → NOT, AND결과와 NOT결과 → OR → X)
① X=(A·B)+C̄
② X=(A·B)̄+C
③ X=(A+B)·C
④ X=(A+B)·C̄
정답 : ①
해설: AND(A,B)=A·B, NOT(C)=C̄. OR결합: X=(A·B)+C̄
64. 그림과 같은 요소는 제어계의 어떤 요소인가? (C, R, e_i(t), i(t), e_o(t) 구성된 미분회로형)
① 적분요소
② 미분요소
③ 1차 지연요소
④ 1차 지연 미분요소
정답 : ④
해설: C와 R로 구성된 회로에서 입력-출력 관계가 미분과 1차지연이 결합된 형태로 1차 지연 미분요소에 해당한다.
65. 상태방정식으로 표시되는 제어계의 천이행렬은? (dx/dt=[[0,1],[0,0]]x+[[0],[1]]u)
① [[0,t],[1,1]]
② [[1,1],[0,t]]
③ [[1,t],[0,1]]
④ [[0,t],[1,0]]
정답 : ③
해설: 천이행렬 φ(t)=L⁻¹[(sI-A)⁻¹]. A=[[0,1],[0,0]]에 대해 계산하면 φ(t)=[[1,t],[0,1]]
66. 제어장치가 제어대상에 가하는 제어신호로 제어장치의 출력인 동시에 제어대상의 입력인 신호는?
① 목표값
② 조작량
③ 제어량
④ 동작신호
정답 : ②
해설: 조작량(manipulated variable)은 제어장치의 출력이자 제어대상의 입력이 되는 신호이다.
67. 제어기에서 적분제어의 영향으로 가장 적합한 것은?
① 대역폭이 증가한다.
② 응답 속응성을 개선시킨다.
③ 작동오차의 변화율에 반응하여 동작한다.
④ 정상상태의 오차를 줄이는 효과를 갖는다.
정답 : ④
해설: 적분제어(I동작)는 정상상태 오차(잔류편차)를 제거하는 효과가 있다.
68. G(jw)=1/(jwT+1) 의 크기와 위상각은?
① √(w²T²+1) ∠tan⁻¹wT
② √(w²T²+1) ∠-tan⁻¹wT
③ 1/√(w²T²+1) ∠tan⁻¹wT
④ 1/√(w²T²+1) ∠-tan⁻¹wT
정답 : ④
해설: G(jw)=1/(1+jwT). 크기=1/√(1+w²T²), 위상=-tan⁻¹(wT)
69. Routh 안정 판별표에서 수열의 제1열이 1,2,-1,3,1 일 때 이 계통의 특성 방정식에 양의 실수부를 갖는 근이 몇 개인가?
① 전혀 없다.
② 1개 있다.
③ 2개 있다.
④ 3개 있다.
정답 : ③
해설: 제1열 부호: +,+,-,+,+ → 부호변화 2회(+→-, -→+) → 우반면 근 2개 존재.
70. 특성 방정식 s⁵+2s⁴+2s³+3s²+4s+1 을 루스 판별법으로 분석한 결과로 옳은 것은?
① s 평면의 우반면에 근이 존재하지 않기 때문에 안정한 시스템이다.
② s 평면의 우반면에 근이 1개 존재하기 때문에 불안정한 시스템이다.
③ s 평면의 우반면에 근이 2개 존재하기 때문에 불안정한 시스템이다.
④ s 평면의 우반면에 근이 3개 존재하기 때문에 불안정한 시스템이다.
정답 : ③
해설: Routh표 작성 결과 제1열에 부호변화 2회 발생, 우반면에 근 2개 존재하여 불안정.
71. 회로에서의 전류 방향을 옳게 나타낸 것은? (b-25V-c, a-60V-d 폐회로, 저항 2Ω,3Ω,4Ω,6Ω)
① 알 수 없다.
② 시계 방향이다.
③ 흐르지 않는다.
④ 반시계 방향이다.
정답 : ④
해설: 두 전원의 극성과 크기를 고려한 KVL 해석 결과 전류는 반시계 방향으로 흐른다.
72. 입력신호 x(t)와 출력신호 y(t)의 관계가 d²y(t)/dt²+5dy(t)/dt+6y(t)=x(t) 일 때 전달함수는?
① 1/((s+2)(s+3))
② (s+1)/((s+2)(s+3))
③ (s+4)/((s+2)(s+3))
④ s/((s+2)(s+3))
정답 : ①
해설: 라플라스 변환: (s²+5s+6)Y(s)=X(s). G(s)=Y/X=1/(s²+5s+6)=1/((s+2)(s+3))
73. 회로에서 10mH의 인덕턴스에 흐르는 전류는 일반적으로 i(t)=A+Be^(-at)로 표시된다. a의 값은? (4Ω, 2Ω, 4Ω 저항, 10mH 인덕터 구성)
① 100
② 200
③ 400
④ 500
정답 : ③
해설: 테브난 등가저항 계산 후 시정수 τ=L/Rth. a=1/τ=Rth/L. 등가저항 계산 결과 a=400
74. R-L 직렬회로에 e=100sin(120πt)[V]의 전압을 인가하여 i=2sin(120πt-45°)[A]의 전류가 흐르도록 하려면 저항은 몇 Ω인가?
① 25.0
② 35.4
③ 50.0
④ 70.7
정답 : ②
해설: |Z|=100/2=50Ω. 위상차 45°이므로 R=|Z|cos45°=50×0.707≈35.4[Ω]
75. 3상 △부하에서 각 선전류를 Ia, Ib, Ic라 하면 전류의 영상분[A]은? (단, 회로는 평형 상태이다.)
① ∞
② 1
③ 1/3
④ 0
정답 : ④
해설: 평형 3상 회로에서는 영상전류분이 항상 0이다(△부하에서도 선전류 영상분은 0).
76. 정현파 교류전원 e=Emsin(wt+θ)[V]가 인가된 RLC 직렬 회로에 있어서 wL>1/(wC) 일 경우, 이 회로에 흐르는 전류 I[A]의 위상은 인가전압 e[V]의 위상보다 어떻게 되는가?
① tan⁻¹((wL-1/wC)/R) 앞선다.
② tan⁻¹((wL-1/wC)/R) 뒤진다.
③ tan⁻¹R(1/wL-wC) 앞선다.
④ tan⁻¹R(1/wL-wC) 뒤진다.
정답 : ②
해설: wL>1/(wC)이면 유도성(지상) 회로이므로 전류는 전압보다 위상이 뒤진다. 뒤진 각도 = tan⁻¹((wL-1/wC)/R)
77. 그림과 같은 R-C 병렬회로에서 전원전압이 e(t)=3e^(-5t)인 경우 이 회로의 임피던스는?
① jwRC/(1+jwRC)
② R/(1-5RC)
③ R/(1+RCs)
④ (1+jwRC)/R
정답 : ②
해설: R-C 병렬 임피던스 Z=R/(1+RCs). 지수함수 입력 e^(-5t)에서 s=-5 대입: Z=R/(1+RC×(-5))=R/(1-5RC)
78. 분포정수 선로에서 위상정수를 β[rad/m]라 할 때, 파장은?
① 2πβ
② 2π/β
③ 4πβ
④ 4π/β
정답 : ②
해설: 파장 λ=2π/β[m]
79. 성형(Y)결선의 부하가 있다. 선간전압 300V의 3상 교류를 가했을 때 선전류가 40A이고, 역률이 0.8이라면 리액턴스는 약 몇 Ω인가?
① 1.66
② 2.60
③ 3.56
④ 4.33
정답 : ②
해설: 상전압=300/√3≈173.2V. |Z|=173.2/40≈4.33Ω. R=|Z|×0.8≈3.46Ω. X=|Z|×sin(cos⁻¹0.8)=4.33×0.6≈2.60[Ω]
80. 그림의 회로에서 합성 인덕턴스는? (L1, L2 병렬연결, 상호인덕턴스 M)
① (L1L2-M²)/(L1+L2-2M)
② (L1L2+M²)/(L1+L2-2M)
③ (L1L2-M²)/(L1+L2+2M)
④ (L1L2+M²)/(L1+L2+2M)
정답 : ①
해설: 병렬연결(차극성) 합성인덕턴스 Lp=(L1L2-M²)/(L1+L2-2M)
5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준
81. 가공전선로에 사용하는 지지물의 강도 계산 시 구성재의 수직 투영면적 1m²에 대한 풍압을 기초로 적용하는 갑종풍압하중 값의 기준으로 틀린 것은?
① 목주 : 588 Pa
② 원형 철주 : 588Pa
③ 철근 콘크리트주 : 1117Pa
④ 강관으로 구성된 철탑(단주는 제외) : 1255Pa
정답 : ③
해설: 원형 철근콘크리트주의 갑종풍압하중 기준값은 588Pa이다(1117Pa는 틀린 수치).
82. 최대 사용전압 7kV 이하 전로의 절연내력을 시험할 때 시험 전압을 연속하여 몇 분간 가하였을 때 이에 견디어야 하는가?
① 5분
② 10분
③ 15분
④ 30분
정답 : ②
해설: 전로 절연내력 시험전압 인가시간: 연속 10분간.
83. 고압 인입선 시설에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 15m 떨어진 다른 수용가에 고압 연접인입선을 시설하였다.
② 전선은 5mm 경동선과 동등한 세기의 고압 절연전선을 사용하였다.
③ 고압 가공인입선 아래에 위험표시를 하고 지표상 3.5m의 높이에 설치하였다.
④ 횡단 보도교 위에 시설하는 경우 케이블을 사용하여 노면상에서 3.5m의 높이에 시설하였다.
정답 : ①
해설: 고압 연접인입선은 원칙적으로 시설이 금지되어 있다(저압 연접인입선만 일부 허용). '15m 떨어진 다른 수용가에 시설'은 틀린 설명이다.
84. 공통접지공사 적용시 상도체의 단면적이 16mm²인 경우 보호도체(PE)에 적합한 단면적은? (단, 보호도체의 재질이 상도체와 같은 경우)
① 4
② 6
③ 10
④ 16
정답 : ④
해설: 상도체 단면적 16mm² 이하인 경우 보호도체는 상도체와 동일한 단면적(16mm²)을 적용한다.
85. 절연유의 구외 유출방지 설비를 하여야 하는 변압기의 사용전압은 몇 kV 이상인가?
① 66
② 100
③ 154
④ 345
정답 : ②
해설: 절연유 구외 유출방지설비 시설 기준: 사용전압 100kV 이상 변압기.
86. 일반 변전소 또는 이에 준하는 곳의 주요 변압기에 반드시 시설하여야 하는 계측장치가 아닌 것은?
① 주파수
② 전압
③ 전류
④ 전력
정답 : ①
해설: 변전소 주요변압기 계측장치: 전압, 전류, 전력, 온도 등. 주파수는 일반적인 변압기 계측 항목이 아니다.
87. 345kV 가공전선이 154kV 가공전선과 교차하는 경우 이들 양 전선 상호간의 이격거리는 몇 m 이상이어야 하는가?
① 4.48
② 4.96
③ 5.48
④ 5.82
정답 : ③
해설: 345kV와 154kV 가공전선 교차 시 이격거리: 5.48m 이상.
88. 애자사용공사에 의한 저압 옥내배선을 시설할 때 전선의 지지점간의 거리는 전선을 조영재의 윗면 또는 옆면에 따라 붙일 경우 몇 m 이하인가?
① 1.5
② 2
③ 2.5
④ 3
정답 : ②
해설: 애자사용공사 전선 지지점 간 거리(조영재 윗면/옆면 부착): 2m 이하.
89. 가공 접지선을 사용하여 제2종 접지공사를 하는 경우 변압기의 시설 장소로부터 몇 m까지 떼어 놓을 수 있는가?
① 50
② 100
③ 150
④ 200
정답 : ④
해설: 가공접지선 사용 시 제2종 접지공사 접지극은 변압기 시설장소로부터 최대 200m까지 떼어놓을 수 있다.
90. 고압 가공전선으로 경동선을 사용하는 경우 안전율은 얼마 이상이 되는 이도(弛度)로 시설하여야 하는가?
① 2.0
② 2.2
③ 2.5
④ 4.0
정답 : ②
해설: 고압 가공전선(경동선) 안전율: 2.2 이상.
91. 백열전등 또는 방전등에 전기를 공급하는 옥내전로의 대지전압은 몇 V 이하인가?
① 120
② 150
③ 200
④ 300
정답 : ④
해설: 백열전등·방전등 공급 옥내전로 대지전압: 300V 이하.
92. 특수 장소에 시설하는 전선로의 기준으로 틀린 것은?
① 교량의 윗면에 시설하는 저압전선로는 교량 노면상 5m 이상으로 할 것
② 교량에 시설하는 고압전선로에서 전선과 조영재 사이의 이격거리는 20cm 이상일 것
③ 저압전선로와 고압전선로를 같은 벼랑에 시설하는 경우 고압 전선과 저압전선 사이의 이격거리는 50cm 이상일 것
④ 벼랑과 같은 수직부분에 시설하는 전선로는 부득이한 경우에 시설하며, 이 때 전선의 지지점간의 거리는 15m 이하로 할 것
정답 : ②
해설: 교량에 시설하는 고압전선로의 전선-조영재 이격거리는 30cm 이상이 옳은 기준이다(20cm는 틀린 수치).
93. 고압 옥내배선의 시설 공사로 할 수 없는 것은?
① 케이블 공사
② 가요 전선관 공사
③ 케이블 트레이 공사
④ 애자사용 공사(건조한 장소로서 전개된 장소)
정답 : ②
해설: 고압 옥내배선 공사방법: 애자사용, 케이블, 케이블트레이 공사만 가능. 가요전선관 공사는 고압 옥내배선에 허용되지 않는다.
94. 사용전압 154kV의 특고압 가공전선로를 시가지에 시설하는 경우 지표상 몇 m 이상에 시설하여야 하는가?
① 7
② 8
③ 9.44
④ 11.44
정답 : ④
해설: 154kV 시가지 시설 가공전선 지표상 높이: 11.44m 이상.
95. 가공전선로 지지물 기초의 안전율은 일반적으로 얼마 이상인가?
① 1.5
② 2
③ 2.2
④ 2.5
정답 : ②
해설: 가공전선로 지지물 기초 안전율: 2 이상.
96. “지중관로”에 대한 정의로 가장 옳은 것은?
① 지중전선로·지중 약전류 전선로와 지중 매설지선 등을 말한다.
② 지중전선로·지중 약전류 전선로와 복합 케이블선로·기타 이와 유사한 것 및 이들에 부속되는 지중함을 말한다.
③ 지중전선로·지중 약전류 전선로·지중에 시설하는 수관 및 가스관과 지중 매설지선을 말한다
④ 지중전선로·지중 약전류 전선로·지중 광섬유 케이블 선로·지중에 시설하는 수관 및 가스관과 기타 이와 유사한 것 및 이들에 부속하는 지중함 등을 말한다.
정답 : ④
해설: 지중관로의 정의: 지중전선로, 지중 약전류전선로, 지중 광섬유케이블선로, 지중 수관·가스관 및 이와 유사한 것과 부속 지중함을 포함한다.
97. 가공전선로의 지지물에 시설하는 지선의 시설기준으로 옳은 것은?
① 지선의 안전율은 1.2 이상일 것
② 소선은 최소 5가닥 이상의 연선일 것
③ 도로를 횡단하여 시설하는 지선의 높이는 일반적으로 지표상 5m 이상으로 할 것
④ 지중부분 및 지표상 60cm 까지의 부분은 아연도금을 한 철봉 등 부식하기 어려운 재료를 사용할 것
정답 : ③
해설: 도로 횡단 지선의 높이: 지표상 5m 이상 (단, 교통지장 없으면 4.5m까지 감할 수 있음). 안전율은 2.5 이상, 소선은 3가닥 이상이 옳은 기준.
98. 저압 옥내배선에 적용하는 사용전선의 내용 중 틀린 것은?
① 단면적 2.5mm² 이상의 연동선이어야 한다.
② 미네럴인슈레이션케이블로 옥내배선을 하려면 케이블 단면적은 2mm² 이상이어야 한다.
③ 진열장 등 사용전압이 400V 미만인 경우 0.75mm² 이상인 코드 또는 캡타이어 케이블을 사용할 수 있다.
④ 전광표시장치 또는 제어회로에 사용전압이 400V 미만인 경우 사용하는 배선은 단면적 1.5mm² 이상의 연동선을 사용하고 합성수지관 공사로 할 수 있다.
정답 : ②
해설: MI케이블 옥내배선 단면적 기준은 별도이며 '2mm² 이상'이라는 수치는 일반 저압옥내배선 기준과 맞지 않아 틀린 설명이다.
99. 지중전선로의 시설에서 관로식에 의하여 시설하는 경우 매설깊이는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?
① 0.6
② 1.0
③ 1.2
④ 1.5
정답 : ②
해설: 지중전선로 관로식 매설깊이: 1.0m 이상(차량 등 중량물 압력 없는 곳은 0.6m 가능하나 일반적으로 1.0m가 기준).
100. 케이블 트레이공사 적용 시 적합한 사항은?
① 난연성 케이블을 사용한다.
② 케이블 트레이의 안전율은 2.0 이상으로 한다.
③ 케이블 트레이 안에서 전선 접속은 허용하지 않는다.
④ 사용전압이 400V 미만인 경우 특별 제3종 접지 공사를 적용한다.
정답 : ①
해설: 케이블트레이공사에는 난연성 케이블을 사용해야 한다.
이상으로 전기기사 2017년 3회 필기 기출문제 100문항의 정답과 해설을 모두 정리했습니다. 다른 회차 기출문제도 차례로 정리해서 게시할 예정이니 참고하시기 바랍니다.
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