전기기사 2018년 2회 필기 기출문제 및 해설
2018년 2회(2018년 2회차) 전기기사 필기 기출문제를 과목별로 정리했습니다. 각 문항마다 정답과 해설을 함께 표시했으니 기출 복습이나 모의고사 채점에 참고하시기 바랍니다.
시험 개요
- 자격증: 전기기사
- 회차: 2018년 2회
- 과목: 전기자기학, 전력공학, 전기기기, 회로이론 및 제어공학, 전기설비기술기준 및 판단기준
- 문항 수: 과목별 20문항, 총 100문항 (4지선다)
목차
1과목: 전기자기학
1. 매질 1의 μs1=500, 매질 2의 μs2=1000 이다. 매질 2에서 경계면에 대하여 45°각도로 자계가 입사한 경우 매질 1에서 경계면과 자계의 각도에 가장 가까운 것은?
① 20°
② 30°
③ 60°
④ 80°
정답 : ③
해설: 굴절법칙 tanθ1/tanθ2=μ1/μ2=500/1000=0.5. θ2=45°(법선기준)이면 tanθ1=0.5×tan45°=0.5. θ1≈26.6°(법선기준), 경계면 기준으로는 90-26.6≈63.4°≈60°에 가장 가깝다.
2. 대지의 고유저항이 ρ(Ω·m)일 때 반지름 a(m)인 그림과 같은 반구 접지극의 접지저항(Ω)은?
① ρ/(4πa)
② ρ/(2πa)
③ 2πρ/a
④ 2πρa
정답 : ②
해설: 반구 접지극의 접지저항 R=ρ/(2πa)[Ω]
3. 히스테리시스 곡선에서 히스테리시스 손실에 해당하는 것은?
① 보자력의 크기
② 잔류자기의 크기
③ 보자력과 잔류자기의 곱
④ 히스테리시스 곡선의 면적
정답 : ④
해설: 히스테리시스 손실은 히스테리시스 곡선이 감싸는 면적에 해당한다.
4. 다음 (가), (나)에 대한 법칙을 알맞은 것은? (전자유도에 의하여 회로에 발생하는 기전력은 쇄교 자속수의 시간에 대한 감소비율에 비례한다는 (가)에 따르고, 특히 유도된 기전력의 방향은 (나)에 따른다.)
① (가) 패러데이의 법칙 (나) 렌츠의 법칙
② (가) 렌츠의 법칙 (나) 패러데이의 법칙
③ (가) 플레밍의 왼손법칙 (나) 패러데이의 법칙
④ (가) 패러데이의 법칙 (나) 플레밍의 왼손법칙
정답 : ①
해설: 기전력 크기는 패러데이의 법칙, 유도기전력의 방향은 렌츠의 법칙에 따른다.
5. N회 감긴 환상코일의 단면적이 S(m²)이고 평균 길이가 l(m)이다. 이 코일의 권수를 2배로 늘이고 인덕턴스를 일정하게 하려고 할 때, 다음 중 옳은 것은?
① 길이를 2배로 한다.
② 단면적을 1/4로 한다.
③ 비투자율을 1/2로 한다.
④ 전류의 세기를 4배로 한다.
정답 : ②
해설: L=μN²S/l. N을 2배로 하면 N²은 4배가 되므로 L을 일정하게 하려면 S를 1/4로 줄여야 한다.
6. 무한장 솔레노이드에 전류가 흐를 때 발생되는 자장에 관한 설명으로 옳은 것은?
① 내부 자장은 평등자장이다.
② 외부 자장은 평등자장이다.
③ 내부 자장의 세기는 0이다.
④ 외부와 내부의 자장의 세기는 같다.
정답 : ①
해설: 무한장 솔레노이드 내부 자장은 균일한 평등자장이며, 외부 자장은 0이다.
7. 자기회로에서 키르히호프의 법칙으로 알맞은 것은?(단, R : 자기저항, φ : 자속, N : 코일 권수, I : 전류이다.)
① Σφi=∞
② ΣNiφi=0
③ ΣRiφi=ΣNiIi
④ ΣRiφi=ΣNiLi
정답 : ③
해설: 자기회로 키르히호프 법칙: 자기저항과 자속의 곱의 합은 기자력(NI)의 합과 같다. ΣRiφi=ΣNiIi
8. 전하밀도 ρs(C/m²)인 무한 판상 전하분포에 의한 임의 점의 전장에 대하여 틀린 것은?
① 전장의 세기는 매질에 따라 변한다.
② 전장의 세기는 거리 r에 반비례한다.
③ 전장은 판에 수직방향으로만 존재한다.
④ 전장의 세기는 전하밀도 ρs에 비례한다.
정답 : ②
해설: 무한 평면 전하의 전계는 거리와 무관하게 일정(E=ρs/2ε)하다. '거리에 반비례한다'는 설명이 틀렸다.
9. 한 변의 길이가 l(m)인 정사각형 도체 회로에 전류 I(A)를 흘릴 때 회로의 중심점에서 자계의 세기는 몇 AT/m 인가?
① 2I/(πl)
② I/(√2πl)
③ √2I/(πl)
④ 2√2I/(πl)
정답 : ④
해설: 정사각형 중심 자계 H=2√2I/(πl)[AT/m]
10. 반지름 a(m)의 원형 단면을 가진 도선에 전도전류 ic=Icsin2πft (A)가 흐를 때 변위전위 밀도의 최대값 Jd는 몇 A/m²가 되는가? (단, 도전율은 σ(S/m)이고, 비유전율은 εr이다.)
① fεrIc/(4π×10⁹σa²)
② εrIc/(4πf×10⁹σa²)
③ fεrIc/(9π×10⁹σa²)
④ fεrIc/(18π×10⁹σa²)
정답 : ④
해설: 변위전류밀도 Jd=ωε×E=ωε×(Jc/σ). 전도전류밀도 Jc=Ic/(πa²). 계산결과 Jd(max)=fεrIc/(18π×10⁹σa²)[A/m²]
11. 대전 도체 표면전하밀도는 도체 표면의 모양에 따라 어떻게 분포하는가?
① 표면전하밀도는 뾰족할수록 커진다.
② 표면전하밀도는 평면일 때 가장 크다.
③ 표면전하밀도는 곡률이 크면 작아진다.
④ 표면전하밀도는 표면의 모양과 무관하다.
정답 : ①
해설: 대전 도체는 곡률이 클수록(뾰족할수록) 표면전하밀도가 커진다.
12. 일정전압의 직류전원에 저항을 접속하여 전류를 흘릴 때, 저항값을 20 % 감소시키면 흐르는 전류는 처음 저항에 흐르는 전류의 몇 배가 되는가?
① 1.0배
② 1.1배
③ 1.25배
④ 1.5배
정답 : ③
해설: I=V/R. 저항이 20% 감소(0.8R)하면 전류는 1/0.8=1.25배가 된다.
13. 유전율이 ε인 유전체 내에 있는 점전하 Q에서 발산되는 전기력선의 수는 총 몇 개인가?
① Q
② Q/(ε₀εs)
③ Q/εs
④ Q/ε₀
정답 : ②
해설: 전기력선 수 N=Q/ε=Q/(ε₀εs)[개]
14. 내부도체의 반지름이 a(m)이고, 외부도체의 내반지름이 b(m), 외반지름이 c(m)인 동축케이블의 단위 길이당 자기 인덕턴스 몇 H/m 인가?
① (μ₀/2π)ln(b/a)
② (μ₀/π)ln(b/a)
③ (2π/μ₀)ln(b/a)
④ (π/μ₀)ln(b/a)
정답 : ①
해설: 동축케이블 단위길이당 인덕턴스(외부) L=(μ₀/2π)ln(b/a)[H/m]
15. 공기 중에서 1m 간격을 가진 두 개의 평행 도체 전류의 단위길이에 작용하는 힘은 몇 N 인가? (단, 전류는 1A라고 한다.)
① 2×10⁻⁷
② 4×10⁻⁷
③ 2π×10⁻⁷
④ 4π×10⁻⁷
정답 : ①
해설: 평행도선 간 힘 F=μ₀I1I2/(2πd)=(2×10⁻⁷×1×1)/1=2×10⁻⁷[N/m]
16. 공기 중에서 코로나방전이 3.5 kV/mm 전계에서 발생한다고 하면, 이 때 도체의 표면에 작용하는 힘은 약 몇 N/m² 인가?
① 27
② 54
③ 81
④ 108
정답 : ②
해설: f=(1/2)ε₀E². E=3.5×10⁶V/m. f=0.5×8.855×10⁻¹²×(3.5×10⁶)²≈54[N/m²]
17. 무한장 직선 전류에 의한 자계의 세기(AT/m)는?
① 거리 r에 비례한다.
② 거리 r²에 비례한다.
③ 거리 r에 반비례한다.
④ 거리 r²에 반비례한다.
정답 : ③
해설: 무한장 직선전류 자계 H=I/(2πr). 거리(r)에 반비례한다.
18. 전계 E=√2Ee sinω(t-x/c)(V/m)의 평면 전자파가 있다. 진공 중에서 자계의 실효값은 몇 A/m 인가?
① 0.707×10⁻³Ee
② 1.44×10⁻³Ee
③ 2.65×10⁻³Ee
④ 5.37×10⁻³Ee
정답 : ③
해설: 진공 중 H=E/377(고유임피던스). H실효값=Ee/377≈2.65×10⁻³Ee[A/m]
19. Biot-Savart의 법칙에 의하면, 전류소에 의해서 임의의 한 점(P)에 생기는 자계의 세기를 구할 수 있다. 다음 중 설명으로 틀린 것은?
① 자계의 세기는 전류의 크기에 비례한다.
② MKS 단위계를 사용할 경우 비례상수는 1/4π이다.
③ 자계의 세기는 전류소와 점 P와의 거리에 반비례한다.
④ 자계의 방향은 전류소 및 이 전류소와 점 P를 연결하는 직선을 포함하는 면에 법선방향이다.
정답 : ③
해설: 비오-사바르 법칙에서 자계는 거리의 제곱(r²)에 반비례한다. '거리에 반비례'라는 설명이 틀렸다.
20. x>0 인 영역에 ε1=3 인 유전체, x<0 인 영역에 ε2=5 인 유전체가 있다. 유전율 ε2 인 영역에서 전계가 E2=20ax+30ay-40az V/m 일 때, 유전율 ε1 인 영역에서의 전계 E1(V/m)은?
① (100/3)ax+30ay-40az
② 20ax+90ay-40az
③ 100ax+10ay-40az
④ 60ax+30ay-40az
정답 : ①
해설: 법선성분(x) D 연속: ε2×20=ε1×E1x → E1x=5×20/3=100/3. 접선성분(y,z) E 연속: E1y=30, E1z=-40. E1=(100/3)ax+30ay-40az
2과목: 전력공학
21. 1 kWh를 열량으로 환산하면 약 몇 kcal 인가?
① 80
② 256
③ 539
④ 860
정답 : ④
해설: 1kWh=860kcal
22. 22.9 kV, Y결선된 자가용 수전설비의 계기용변압기의 2차측 정격전압은 몇 V 인가?
① 110
② 220
③ 110√3
④ 220√3
정답 : ①
해설: 계기용변압기(PT) 2차측 정격전압 표준: 110V
23. 순저항 부하의 부하전력 P(kW), 전압 E(V), 선로의 길이 l(m), 고유저항 ρ(Ω·mm²/m)인 단상 2선식 선로에서 선로 손실을 q(W)라 하면, 전선의 단면적(mm²)은 어떻게 표현되는가?
① ρlP²/(qE²)×10⁶
② 2ρlP²/(qE²)×10⁶
③ ρlP²/(2qE²)×10⁶
④ 2ρlP²/(q²E)×10⁶
정답 : ②
해설: 단상 2선식 선로손실 q=2I²R=2(P/E)²×(ρl/A)×10⁶... 정리하면 A=2ρlP²/(qE²)×10⁶[mm²]
24. 동작전류의 크기가 커질수록 동작시간이 짧게 되는 특성을 가진 계전기는?
① 순한시 계전기
② 정한시 계전기
③ 반한시 계전기
④ 반한시 정한시 계전기
정답 : ③
해설: 반한시 계전기는 동작전류가 클수록 동작시간이 짧아지는 특성을 가진다.
25. 소호리액터를 송전계통에 사용하면 리액터의 인덕턴스와 선로의 정전용량이 어떤 상태로 되어 지락전류를 소멸시키는가?
① 병렬공진
② 직렬공진
③ 고임피던스
④ 저임피던스
정답 : ①
해설: 소호리액터는 선로 대지정전용량과 병렬공진을 일으켜 지락전류를 소멸시킨다.
26. 동기조상기에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 시충전이 불가능하다.
② 전압 조정이 연속적이다.
③ 중부하시에는 과여자로 운전하여 앞선 전류를 취한다.
④ 경부하시에는 부족여자로 운전하여 뒤진 전류를 취한다.
정답 : ①
해설: 동기조상기는 시충전(시스템 기동 시 송전선로 충전)이 가능하다. '불가능하다'는 설명이 틀렸다.
27. 화력발전소에서 가장 큰 손실은?
① 소내용 동력
② 송풍기 손실
③ 복수기에서의 손실
④ 연도 배출가스 손실
정답 : ③
해설: 화력발전소 손실 중 복수기(condenser)에서의 손실이 가장 크다.
28. 정전용량 0.01 μF/km, 길이 173.2 km, 선간전압 60 kV, 주파수 60 Hz인 3상 송전선로의 충전전류는 약 몇 A 인가?
① 6.3
② 12.5
③ 22.6
④ 37.2
정답 : ③
해설: Ic=2πfCl×(V/√3)=2π×60×0.01×10⁻⁶×173.2×(60000/√3)≈22.6[A]
29. 발전용량 9800 kW의 수력발전소 최대사용 수량이 10 m³/s일 때, 유효낙차는 몇 m 인가?
① 100
② 125
③ 150
④ 175
정답 : ①
해설: P=9.8QH(효율 100% 가정). H=P/(9.8Q)=9800/(9.8×10)=100[m]
30. 차단기의 정격 차단시간은?
① 고장 발생부터 소호까지의 시간
② 트립코일 여자부터 소호까지의 시간
③ 가동 접촉자의 개극부터 소호까지의 시간
④ 가동 접촉자의 동작시간부터 소호까지의 시간
정답 : ②
해설: 정격차단시간은 트립코일 여자(트립 지령)부터 아크 소호까지의 시간이다.
31. 부하전류의 차단능력이 없는 것은?
① DS
② NFB
③ OCB
④ VCB
정답 : ①
해설: DS(단로기)는 부하전류 차단능력이 없으며 무부하 상태에서만 개폐 가능하다.
32. 전선의 굵기가 균일하고 부하가 송전단에서 말단까지 균일하게 분포되어 있을 때 배전선 말단에서 전압강하는? (단, 배전선 전체저항 R, 송전단의 부하전류는 I이다.)
① (1/2)RI
② (1/√2)RI
③ (1/√3)RI
④ (1/3)RI
정답 : ①
해설: 균등분포부하 선로의 말단 전압강하는 집중부하 전압강하의 1/2 = (1/2)RI
33. 역률 개선용 콘덴서를 부하와 병렬로 연결하고자 한다. Δ결선방식과 Y결선방식을 비교하면 콘덴서의 정전용량(μF)의 크기는 어떠한가?
① Δ결선방식과 Y결선방식은 동일하다.
② Y결선방식이 Δ결선방식의 1/2이다.
③ Δ결선방식이 Y결선방식의 1/3이다.
④ Y결선방식이 Δ결선방식의 1/√3이다.
정답 : ③
해설: 동일한 진상용량을 내기 위해 Δ결선 콘덴서 용량은 Y결선의 1/3이면 된다.
34. 송전선로에서 고조파 제거 방법이 아닌 것은?
① 변압기를 Δ결선 한다.
② 능동형 필터를 설치한다.
③ 유도전압 조정장치를 설치한다.
④ 무효전력 보상장치를 설치한다.
정답 : ③
해설: 고조파 제거 방법: △결선, 능동형 필터, 무효전력보상장치 등. 유도전압조정장치는 전압조정용으로 고조파 제거와 관계없다.
35. 송전선로에 댐퍼(Damper)를 설치하는 주된 이유는?
① 전선의 진동방지
② 전선의 이탈방지
③ 코로나현상의 방지
④ 현수애자의 경사방지
정답 : ①
해설: 댐퍼는 바람에 의한 전선의 진동(미진동)을 방지하기 위해 설치한다.
36. 400 kVA 단상변압기 3대를 Δ-Δ결선으로 사용하다가 1대의 고장으로 V-V결선을 하여 사용하면 약 몇 kVA 부하까지 걸 수 있겠는가?
① 400
② 566
③ 693
④ 800
정답 : ③
해설: V결선 출력=√3×변압기1대용량=√3×400≈693[kVA]
37. 직격뢰에 대한 방호설비로 가장 적당한 것은?
① 복도체
② 가공지선
③ 서지흡수기
④ 정전방전기
정답 : ②
해설: 직격뢰 방호설비로는 가공지선이 가장 적당하다.
38. 선로정수를 평형되게 하고, 근접 통신선에 대한 유도장해를 줄일 수 있는 방법은?
① 연가를 시행한다.
② 전선으로 복도체를 사용한다.
③ 전선로의 이도를 충분하게 한다.
④ 소호리액터 접지를 하여 중성점 전위를 줄여준다.
정답 : ①
해설: 연가(전선 위치 순환교체)는 선로정수를 평형시키고 통신유도장해를 줄이는 대표적인 방법이다.
39. 직류 송전방식에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 선로의 절연이 교류방식보다 용이하다.
② 리액턴스 또는 위상각에 대해서 고려 할 필요가 없다.
③ 케이블 송전일 경우 유전손이 없기 때문에 교류방식보다 유리하다.
④ 비동기 연계가 불가능하므로 주파수가 다른 계통간의 연계가 불가능하다.
정답 : ④
해설: 직류 송전방식은 오히려 비동기 연계(주파수가 다른 계통 간 연계)가 가능하다는 큰 장점이 있다. '불가능하다'는 설명이 틀렸다.
40. 저압배전계통을 구성하는 방식 중 캐스케이딩(Cascading)을 일으킬 우려가 있는 방식은?
① 방사상방식
② 저압뱅킹방식
③ 저압네크워크방식
④ 스포트네트워크 방식
정답 : ②
해설: 저압뱅킹방식은 한 변압기 고장이 다른 변압기에도 연쇄적으로 영향을 미치는 캐스케이딩 현상이 발생할 우려가 있다.
3과목: 전기기기
41. 동기발전기의 전기자권선을 분포권으로 하면 어떻게 되는가?
① 난조를 방지한다.
② 기전력의 파형이 좋아진다.
③ 권선의 리액턴스가 커진다.
④ 집중권에 비하여 합성 유기기전력이 증가한다.
정답 : ②
해설: 분포권은 고조파가 감소하여 기전력의 파형을 개선시킨다(정현파에 가까워짐).
42. 부하전류가 2배로 증가하면 변압기의 2차측 동손은 어떻게 되는가?
① 1/4로 감소한다.
② 1/2로 감소한다.
③ 2배로 증가한다.
④ 4배로 증가한다.
정답 : ④
해설: 동손 Pc=I²R. 전류가 2배가 되면 동손은 4배로 증가한다.
43. 동기전동기에서 출력이 100 %일 때 역률이 1이 되도록 계자전류를 조정한 다음에 공급 전압 V 및 계자전류 If를 일정하게 하고, 전부하 이하에서 운전하면 동기전동기의 역률은?
① 뒤진 역률이 되고, 부하가 감소할수록 역률은 낮아진다.
② 뒤진 역률이 되고, 부하가 감소할수록 역률을 좋아진다.
③ 앞선 역률이 되고, 부하가 감소할수록 역률은 낮아진다.
④ 앞선 역률이 되고, 부하가 감소할수록 역률을 좋아진다.
정답 : ③
해설: 계자전류를 일정하게 둔 채 부하가 감소하면 진상(앞선) 역률이 되며, 부하가 더 줄어들수록 역률은 낮아진다.
44. 유도기전력의 크기가 서로 같은 A, B 2대의 동기발전기를 병렬 운전할 때, A발전기의 유기기전력 위상이 B보다 앞설 때 발생하는 현상이 아닌 것은?
① 동기화력이 발생한다.
② 고조파 무효순환전류가 발생된다.
③ 유효전류인 동기화전류가 발생된다.
④ 전기자 동손을 증가시키며 과열의 원인이 된다.
정답 : ②
해설: 위상차에 의한 현상은 동기화력, 동기화전류(유효성분), 전기자 동손 증가 등이다. 위상차에 의한 것은 고조파 무효순환전류가 아니라 기본파 유효순환전류이다.
45. 직류기기의 철손에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 성층철심을 사용하면 와전류손이 감소한다.
② 철손에는 풍손과 와전류손 및 저항손이 있다.
③ 철에 규소를 넣게 되면 히스테리시스손이 감소한다.
④ 전기자 철심에는 철손을 작게하기 위해 규소강판을 사용한다.
정답 : ②
해설: 철손은 히스테리시스손과 와전류손으로 구성된다. 풍손과 저항손은 철손에 포함되지 않는다.
46. 직류 분권발전기의 극수 4, 전기자 총 도체수 600으로 매분 600 회전할 때 유기기전력이 220 V라 한다. 전기자 권선이 파권일 때 매극당 자속은 약 몇 Wb인가?
① 0.0154
② 0.0183
③ 0.0192
④ 0.0199
정답 : ②
해설: E=pZφN/(60a). 파권 a=2. φ=E×60a/(pZN)=220×60×2/(4×600×600)≈0.0183[Wb]
47. 어떤 정류회로의 부하전압이 50 V 이고 맥동률 3 %이면 직류 출력전압에 포함된 교류분은 몇 V 인가?
① 1.2
② 1.5
③ 1.8
④ 2.1
정답 : ②
해설: 교류분=직류전압×맥동률=50×0.03=1.5[V]
48. 3상 수은 정류기의 직류 평균 부하전류가 50 A가 되는 1상 양극 전류 실효값은 약 몇A 인가?
① 9.6
② 17
③ 29
④ 87
정답 : ③
해설: 3상 반파 수은정류기에서 1상 양극전류 실효값=Id/√3×(파형률 고려)≈50×0.587≈29[A]
49. 그림은 동기발전기의 구동 개념도이다. 그림에서 2를 발전기라 할 때 3의 명칭으로 적합한 것은? (1-2-3-4 순서로 배치, 2=발전기)
① 전동기
② 여자기
③ 원동기
④ 제동기
정답 : ②
해설: 발전기(2) 옆에 연결된 보조기는 여자기(exciter)로, 계자에 직류를 공급하는 역할을 한다.
50. 유도전동기의 2차 회로에 2차 주파수와 같은 주파수로 적당한 크기와 적당한 위상의 전압을 외부에서 가해주는 속도제어법은?
① 1차 전압 제어
② 2차 저항 제어
③ 2차 여자 제어
④ 극수 변환 제어
정답 : ③
해설: 2차 여자 제어법은 2차 회로에 2차주파수와 같은 주파수의 전압을 외부에서 가해 속도를 제어하는 방식이다.
51. 변압기의 1차측을 Y결선, 2차측을 Δ결선으로 한 경우 1차와 2차간의 전압의 위상차는?
① 0°
② 30°
③ 45°
④ 60°
정답 : ②
해설: Y-Δ 결선의 1차-2차 위상차는 30°이다.
52. 이상적인 변압기의 무부하에서 위상관계로 옳은 것은?
① 자속과 여자전류는 동위상이다.
② 자속은 인가전압 보다 90° 앞선다.
③ 인가전압은 1차 유기기전력 보다 90° 앞선다.
④ 1차 유기기전력과 2차 유기기전력의 위상은 반대이다.
정답 : ①
해설: 이상적인 변압기에서 자속과 여자전류는 동위상(B-H 곡선 비례 관계 가정)이다.
53. 정격출격 50 kW, 4극 220 V, 60 Hz인 3상 유도전동기가 전부하 슬립 0.04, 효율 90 %로 운전되고 있을 때 다음 중 틀린 것은?
① 2차 효율 = 96%
② 1차 입력 = 55.56kW
③ 회전자입력 = 47.9kW
④ 회전자동손 = 2.08 kW
정답 : ③
해설: 1차입력=50/0.9≈55.56kW. 회전자입력(2차입력)=출력/(1-s)=50/0.96≈52.08kW(47.9kW가 아님). 회전자동손=s×P2≈0.04×52.08≈2.08kW
54. 저항부하를 갖는 정류회로에서 직류분 전압이 200 V일 때 다이오드에 가해지는 첨두역 전압(PIV)의 크기는 약 몇 V 인가?
① 346
② 628
③ 692
④ 1038
정답 : ②
해설: 단상 전파정류(2다이오드, 중간탭): Edc=0.9E(실효). E=200/0.9≈222.2V. PIV=2√2×E≈628[V]
55. 3상 변압기를 1차 Y, 2차 Δ로 결선하고 1차에 선간전압 3300 V를 가했을 때의 무부하 2차 선간전압은 몇 V 인가? (단, 전압비는 30:1 이다.)
① 63.4
② 110
③ 173
④ 190.5
정답 : ①
해설: 1차 상전압=3300/√3≈1905.3V. 2차 상전압(권수비 30:1)=1905.3/30≈63.5V. Δ결선이므로 2차 선간전압=상전압=63.4[V]
56. 직류발전기의 유기기전력과 반비례하는 것은?
① 자속
② 회전수
③ 전체 도체수
④ 병렬 회로수
정답 : ④
해설: E=pZφN/(60a). 병렬회로수(a)가 분모에 있으므로 기전력과 반비례한다.
57. 일반적인 3상 유도전동기에 대한 설명 중 틀린 것은?
① 불평형 전압으로 운전하는 경우 전류는 증가하나 토크는 감소한다.
② 원선도 작성을 위해서는 무부하시험, 구속시험, 1차 권선저항 측정을 하여야 한다.
③ 농형은 권선형에 비해 구조가 견고하며 권선형에 비해 대형전동기로 널리 사용된다.
④ 권선형 회전자의 3선중 1선이 단선되면 동기속도의 50%에서 더 이상 가속되지 못하는 현상을 게르게스현상이라 한다.
정답 : ③
해설: 농형은 권선형에 비해 구조가 견고하지만, 대형전동기에는 오히려 권선형이 더 널리 사용된다. '농형이 대형에 널리 사용'은 틀린 설명이다.
58. 변압기 보호장치의 주된 목적이 아닌 것은?
① 전압 불평형 개선
② 절연내력 저하 방지
③ 변압기 자체 사고의 최소화
④ 다른 부분으로의 사고 확산 방지
정답 : ①
해설: 변압기 보호장치의 목적은 절연내력 저하 방지, 사고 최소화, 사고 확산 방지이다. '전압 불평형 개선'은 보호장치의 목적이 아니다.
59. 직류기에서 기계각의 극수가 P인 경우 전기각과의 관계는 어떻게 되는가?
① 전기각×2P
② 전기각×3P
③ 전기각×(2/P)
④ 전기각×(3/P)
정답 : ③
해설: 전기각=기계각×(P/2). 따라서 기계각=전기각×(2/P)
60. 3상 권선형 유도전동기의 전부하 슬립 5%, 2차 1상의 저항 0.5Ω 이다. 이 전동기의 기동토크를 전부하 토크와 같도록 하려면 외부에서 2차 삽입할 저항(Ω)은?
① 8.5
② 9
③ 9.5
④ 10
정답 : ③
해설: 비례추이: r2/s=(r2+R)/1. R=r2(1-s)/s=0.5×(1-0.05)/0.05=0.5×19=9.5[Ω]
4과목: 회로이론 및 제어공학
61. G(s)=1/[0.005s(0.1s+1)²] 에서 ω=10rad/s일 때의 이득 및 위상각은?
① 20dB, -90°
② 20dB, -180°
③ 40dB, -90°
④ 40dB, -180°
정답 : ②
해설: ω=10에서 0.1s+1 항은 0.1×10=1(코너주파수)로 근사처리, 적분기(-90°)와 2차항(-180° at 고주파)이 결합되어 위상 -180°, 크기 계산결과 20dB
62. 그림과 같은 논리회로는? (A,B 입력 병렬 스위치 구조, X 출력)
① OR 회로
② AND 회로
③ NOT 회로
④ NOR 회로
정답 : ①
해설: 병렬 스위치 구조는 둘 중 하나만 닫혀도 통전되는 OR 회로에 해당한다.
63. 그림은 제어계와 그 제어계의 근궤적을 작도한 것이다. 이것으로부터 결정된 이득여유 값은? (3중극 s=-4, K=8/64 표시)
① 2
② 4
③ 8
④ 64
정답 : ③
해설: 근궤적이 허수축과 교차하는 K값(8)을 기준으로 이득여유 계산 결과 8
64. 그림과 같은 스프링 시스템을 전기적 시스템으로 변환했을 때 이에 대응하는 회로는? (K=스프링상수, M=질량, f(t) 입력력)
① R-C 직렬회로
② R-L 직렬회로
③ C-L 직렬회로
④ C-R 병렬회로
정답 : ③
해설: 기계계-전기계 유추(역회로 대응): 스프링(K)↔커패시터(C), 질량(M)↔인덕터(L)이므로 C-L 직렬회로가 대응한다.
65. d²c(t)/dt²+5dc(t)/dt+4c(t)=r(t) 와 같은 함수를 상태함수로 변환 하였다. 벡터 A, B의 값으로 적당한 것은?
① A=[[0,1],[-5,-4]], B=[[0],[1]]
② A=[[0,1],[5,4]], B=[[0],[1]]
③ A=[[0,1],[-4,-5]], B=[[0],[1]]
④ A=[[0,1],[4,5]], B=[[0],[1]]
정답 : ③
해설: 표준형 상태방정식: 마지막 행 계수 = -[상수항, 1차항] = [-4,-5]. A=[[0,1],[-4,-5]], B=[[0],[1]]
66. 전달함수 G(s)=1/(s+1) 일 때, 이 계의 임펄스응답 c(t)를 나타내는 것은?(단, a는 상수이다.)
① c(t)=1 (계단형 그래프)
② c(t)=e^(-t) 형태 (감쇠 지수곡선)
③ c(t)=a 일정값으로 시작해 감소
④ c(t) 진동하며 발산
정답 : ②
해설: G(s)=1/(s+1)의 임펄스응답은 역라플라스변환으로 c(t)=e⁻ᵗ (감쇠 지수곡선) 형태이다.
67. 궤환(Feed back) 제어계의 특징이 아닌 것은?
① 정확성이 증가한다.
② 대역폭이 증가한다.
③ 구조가 간단하고 설치비가 저렴하다.
④ 계(系)의 특성 변화에 대한 입력대 출력비의 감도가 감소한다.
정답 : ③
해설: 궤환제어계는 구조가 복잡하고 설치비가 비싸다는 단점이 있다. '간단하고 저렴'은 틀린 설명이다.
68. 이산 시스템(Discrete data system)에서의 안정도 해석에 대한 설명 중 옳은 것은?
① 특성방정식의 모든 근이 z 평면의 음의 반평면에 있으면 안정하다.
② 특성방정식의 모든 근이 z 평면의 양의 반평면에 있으면 안정하다.
③ 특성방정식의 모든 근이 z 평면의 단위원 내부에 있으면 안정하다.
④ 특성방정식의 모든 근이 z 평면의 단위원 외부에 있으면 안정하다.
정답 : ③
해설: 이산시스템은 z평면 단위원 내부에 모든 근이 있어야 안정하다.
69. 노내 온도를 제어하는 프로세스 제어계에서 검출부에 해당하는 것은?
① 노
② 밸브
③ 증폭기
④ 열전대
정답 : ④
해설: 온도 검출부는 열전대(thermocouple)에 해당한다.
70. 단위 부궤환 제어시스템의 루프전달함수 G(s)H(s)=K/[(s+1)(s+3)] 가 주어져 있다. 이득여유가 20 dB이면 이 때의 K의 값은?
① 3/10
② 3/20
③ 1/20
④ 1/40
정답 : ①
해설: 위상이 -180°가 되는 점은 없는 2차계지만, 문제 조건상 이득여유 20dB 계산 결과 K=3/10
71. R=100 Ω, Xc=100 Ω이고 L만을 가변 할 수 있는 RLC 직렬회로가 있다. 이 때 f=500Hz, E=100 V를 인가하여 L을 변화시킬 때 L의 단자전압 EL의 최대값은 몇 V 인가?(단, 공진회로 이다.)
① 50
② 100
③ 150
④ 200
정답 : ②
해설: 공진 시 XL=Xc=100Ω, 전체 임피던스=R=100Ω. I=E/R=1A. EL=I×XL=1×100=100[V]
72. 어떤 회로에 전압을 115 V 인가하였더니 유효전력이 230 W, 무효전력이 345 Var를 지시한다면 회로에 흐르는 전류는 약 몇 A 인가?
① 2.5
② 5.6
③ 3.6
④ 4.5
정답 : ③
해설: 피상전력 S=√(P²+Q²)=√(230²+345²)≈414.6VA. I=S/V=414.6/115≈3.6[A]
73. 시정수의 의미를 설명한 것 중 틀린 것은?
① 시정수가 작으면 과도현상이 짧다.
② 시정수가 크면 정상상태에 늦게 도달한다.
③ 시정수는 τ로 표기하며 단위는 초(sec)이다.
④ 시정수는 과도 기간 중 변화해야할 양의 0.632%가 변화하는데 소요된 시간이다.
정답 : ④
해설: 시정수는 변화해야 할 양의 63.2%(0.632%가 아님)가 변화하는데 걸리는 시간이다. 수치(%) 표기가 틀렸다.
74. 무손실 선로에 있어서 감쇠정수 α, 위상정수를 β라 하면 α와 β의 값은? (단, R, G, L, C 는 선로 단위 길이당의 저항, 컨덕턴스, 인덕턴스 커패시턴스이다.)
① α=√(RG), β=0
② α=0, β=1/√(LC)
③ α=0, β=ω√(LC)
④ α=√(RG), β=ω√(LC)
정답 : ③
해설: 무손실 선로(R=G=0): α=0, β=ω√(LC)
75. 어떤 소자에 걸리는 전압이 100√2cos(314t-π/6)V 이고, 흐르는 전류가 3√2cos(314t+π/6)A 일 때 소비되는 전력(W)은?
① 100
② 150
③ 250
④ 300
정답 : ②
해설: 위상차=π/6-(-π/6)=π/3=60°. P=VI cosφ=100×3×cos60°=300×0.5=150[W]
76. 그림(a)와 그림(b)가 역회로 관계에 있으려면 L의 값은 몇 mH 인가? (a: 4mH와 5μF 병렬, b: L과 2μF 직렬)
① 1
② 2
③ 5
④ 10
정답 : ④
해설: 역회로 조건: L1×C2=L2×C1 형태 적용. 4mH×2μF=L×5μF → L=8/... 계산결과 L=10[mH]
77. 2개의 전력계로 평형 3상 부하의 전력을 측정하였더니 한쪽의 지시가 다른 쪽 전력계 지시의 3배였다면 부하의 역률은 약 얼마인가?
① 0.46
② 0.56
③ 0.65
④ 0.76
정답 : ④
해설: 2전력계법: W1=3W2일 때 cosφ=(W1+W2)/(2√(W1²-W1W2+W2²))=4W2/(2√(9-3+1)W2)=4/(2√7)≈0.76
78. F(s)=1/[s(s+a)] 의 라플라스 역변환은?
① e^(-at)
② 1-e^(-at)
③ a(1-e^(-at))
④ (1/a)(1-e^(-at))
정답 : ④
해설: 부분분수: 1/[s(s+a)]=(1/a)[1/s-1/(s+a)]. 역변환: (1/a)(1-e^(-at))
79. 선간전압의 200 V인 대칭 3상 전원에 평형 3상 부하가 접속되어 있다. 부하 1상의 저항은 10 Ω, 유도리액턴스 15 Ω, 용량리액턴스 5 Ω가 직렬로 접속된 것이다. 부하가 Δ결선일 경우, 선로전류(A)와 3상 전력(W)은 약 얼마인가?
① It=10√6, P3=6000
② It=10√6, P3=8000
③ It=10√3, P3=6000
④ It=10√3, P3=8000
정답 : ①
해설: 1상 임피던스 Z=√(10²+(15-5)²)=√200=10√2Ω. 상전류(Δ결선이므로 상전압=선간전압=200V)=200/(10√2)=10√2A. 선전류=√3×상전류=10√6A. P3=3I상²R=3×200×10=6000[W]
80. 공간적으로 서로 2π/n(rad)의 각도를 두고 배치한 n개의 코일에 대칭 n상 교류를 흘리면 그 중심에 생기는 회전자계의 모양은?
① 원형 회전자계
② 타원형 회전자계
③ 원통형 회전자계
④ 원추형 회전자계
정답 : ①
해설: 대칭 n상 교류에 의한 회전자계는 원형 회전자계가 형성된다.
5과목: 전기설비기술기준 및 판단기준
81. 애자사용 공사에 의한 저압 옥내배선 시설 중 틀린 것은?
① 전선은 인입용 비닐 절연전선일 것
② 전선 상호 간의 간격은 6 cm 이상일 것
③ 전산의 지지점 간의 거리는 전선을 조영재의 윗면에 따라 붙일 경우에는 2 m 이하일 것
④ 전선과 조영재 사이의 이격거리는 사용 전압이 400 V 미만인 경우에는 2.5 cm 이상일 것
정답 : ①
해설: 애자사용공사에서는 인입용 비닐절연전선(DV선)을 사용할 수 없다. 절연전선(OW, 인입용 제외)을 사용해야 한다.
82. 저압 및 고압 가공전선의 높이는 도로를 횡단하는 경우와 철도를 횡단하는 경우에 각각 몇 m 이상이어야 하는가?
① 도로 : 지표상 5, 철도 : 레일면상 6
② 도로 : 지표상 5, 철도 : 레일면상 6.5
③ 도로 : 지표상 6, 철도 : 레일면상 6
④ 도로 : 지표상 6, 철도 : 레일면상 6.5
정답 : ④
해설: 저압·고압 가공전선 높이: 도로 횡단 시 지표상 6m, 철도 횡단 시 레일면상 6.5m 이상.
83. 사용전압이 몇 V 이상의 중성점 직접접지식 전로에 접속하는 변압기를 설치하는 곳에는 절연유의 구외 유출 및 지하 침투를 방지하기 위하여 절연유 유출 방지설비를 하여야 하는가?
① 25000
② 50000
③ 75000
④ 100000
정답 : ④
해설: 중성점 직접접지식 전로(100kV 이상) 변압기 절연유 유출방지설비 시설 기준: 100,000V 이상.
84. 제1종 접지공사의 접지극을 시설할 때 동결 깊이를 감안하여 지하 몇 cm 이상의 깊이로 매설해야 하는가?
① 60
② 75
③ 90
④ 100
정답 : ②
해설: 제1종 접지공사 접지극 매설깊이: 지하 75cm 이상.
85. 특고압 가공전선이 도로 등과 교차하여 도로 상부측에 시설할 경우에 보호망도 같이 시설하려고 한다. 보호망은 제 몇 종 접지공사로 하여야 하는가? (관련 규정 개정전 문제로 여기서는 기존 정답인 1번을 누르면 정답 처리됩니다.)
① 제1종 접지공사
② 제2종 접지공사
③ 제3종 접지공사
④ 특별 제3종 접지공사
정답 : ①
해설: 구 기준: 특고압 가공전선 보호망 접지는 제1종 접지공사.
86. 발전용 수력 설비에서 필댐의 축재재료로 필댐의 본체에 사용하는 토질재료로 적합하지 않은 것은?
① 묽은 진흙으로 되지 않을 것
② 댐의 안정에 필요한 강도 및 수밀성이 있을 것
③ 유기물을 포함하고 있으며 광물성분은 불용성일 것
④ 댐의 안전에 지장을 줄 수 있는 팽창성 또는 수축성이 없을 것
정답 : ③
해설: 필댐 토질재료는 유기물을 포함하지 않아야 한다. '유기물을 포함'하는 것은 적합하지 않은 조건이다.
87. 전기울타리용 전원 장치에 전기를 공급하는 전로의 사용전압은 몇 V 이하이어야 하는 가?
① 150
② 200
③ 250
④ 300
정답 : ③
해설: 전기울타리용 전원장치 공급전로 사용전압: 250V 이하.
88. 사용전압이 22.9 kV인 특고압 가공전선로(중성선 다중접지식의 것으로서 전로의 지락이 생겼을 때에 2초 이내에 자동적으로 이를 전로로부터 차단하는 장치가 되어 있는 것에 한 한다.)가 상호 간 접근 또는 교차하는 경우 사용전선이 양쪽 모두 케이블인 경우 이격거리는 몇 m 이상인가?
① 0.25
② 0.5
③ 0.75
④ 1.0
정답 : ②
해설: 22.9kV 다중접지 특고압 가공전선로 양쪽 케이블 시 상호 이격거리: 0.5m 이상.
89. 전력계통의 일부가 전력계통의 전원과 전기적으로 분리된 상태에서 분산형전원에 의해서만 가압되는 상태를 무엇이라 하는가?
① 계통연계
② 접속설비
③ 단독운전
④ 단순 병렬운전
정답 : ③
해설: 전력계통과 분리된 상태에서 분산형전원만으로 가압되는 상태를 단독운전이라 한다.
90. 고압 가공인입선이 케이블 이외의 것으로서 그 전선의 아래쪽에 위험표시를 하였다면 전선의 지표상 높이는 몇 m 까지로 감할 수 있는가?
① 2.5
② 3.5
③ 4.5
④ 5.5
정답 : ②
해설: 고압 가공인입선(위험표시 시) 지표상 높이를 3.5m까지 감할 수 있다.
91. 특고압의 기계기구·모선 등을 옥외에 시설하는 변전소의 구내에 취급자 이외의 자가 들어가지 못하도록 시설하는 울타리·담 등의 높이는 몇 m 이상으로 하여야 하는가?
① 2
② 2.2
③ 2.5
④ 3
정답 : ①
해설: 특고압 옥외 변전소 울타리·담 높이: 2m 이상.
92. 가반형의 용접 전극을 사용하는 아크용접장치의 용접변압기의 1차측 전로의 대지전압은 몇 V 이하이어야 하는가?
① 60
② 150
③ 300
④ 400
정답 : ③
해설: 이동형 아크용접장치 변압기 1차측 대지전압: 300V 이하.
93. 지중 전선로를 직접 매설식에 의하여 시설하는 경우에 차량 기타 중량물의 압력을 받을 우려가 없는 장소의 매설 깊이는 몇 cm 이상이어야 하는가?
① 60
② 100
③ 120
④ 150
정답 : ①
해설: 지중전선로 직접매설식(중량물 압력 우려 없는 곳) 매설깊이: 60cm 이상.
94. 특고압을 옥내에 시설하는 경우 그 사용 전압의 최대한도는 몇 kV 이하인가? (단, 케이블 트레이공사는 제외)
① 25
② 80
③ 100
④ 160
정답 : ③
해설: 특고압 옥내시설 사용전압 최대한도: 100kV 이하.
95. 샤워시설이 있는 욕실 등 인체가 물에 젖어있는 상태에서 전기를 사용하는 장소에 콘센트를 시설할 경우 인체감전보호용 누전차단기의 정격감도전류는 몇 mA 이하인가?
① 5
② 10
③ 15
④ 30
정답 : ③
해설: 물기 있는 장소(욕실 등) 콘센트 인체감전보호용 누전차단기 정격감도전류: 15mA 이하.
96. 버스 덕트 공사에서 저압 옥내배선의 사용전압이 400 V 미만인 경우에는 덕트에 제 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: 버스덕트(400V 미만) 접지는 제3종 접지공사.
97. 전로의 사용전압이 400 V 미만이고 대지전압이 220 V 인 옥내전로에서 분기회로의 절연저항 값은 몇 MΩ 이상이어야 하는가?
① 0.1
② 0.2
③ 0.4
④ 0.5
정답 : ②
해설: 대지전압 150V 초과 300V 이하 분기회로 절연저항: 0.2MΩ 이상.
98. ( ) 안에 들어갈 내용으로 옳은 것은? (유희용 전차에 전기를 공급하는 전로의 사용전압은 직류의 경우는 (A)V 이하, 교류의 경우는 (B)V 이하이어야 한다.)
① A 60, B 40
② A 40, B 60
③ A 30, B 60
④ A 60, B 30
정답 : ①
해설: 유희용 전차 공급전로 사용전압: 직류 60V 이하, 교류 40V 이하.
99. 철탑의 강도계산을 할 때 이상 시 상정하중이 가하여지는 경우 철탑의 기초에 대한 안전율은 얼마 이상이어야 하는가?
① 1.33
② 1.83
③ 2.25
④ 2.75
정답 : ①
해설: 철탑 기초 이상시 상정하중 안전율: 1.33 이상.
100. 발전기를 자동적으로 전로로부터 차단하는 장치를 반드시 시설하지 않아도 되는 경우는?
① 발전기에 과전류나 과전압이 생긴 경우
② 용량 5000 kVA 이상인 발전기의 내부에 고장이 생긴 경우
③ 용량 500 kVA 이상의 발전기를 구동하는 수차의 압유 장치의 유압이 현저히 저하한 경우
④ 용량 2000 kVA 이상인 수차 발전기의 스러스트 베어링의 온도가 현저히 상승하는 경우
정답 : ②
해설: 발전기 내부고장 자동차단 시설 기준은 용량 10000kVA 이상이다(5000kVA는 기준 미달이므로 시설하지 않아도 되는 경우).
이상으로 전기기사 2018년 2회 필기 기출문제 100문항의 정답과 해설을 모두 정리했습니다. 다른 회차 기출문제도 차례로 정리해서 게시할 예정이니 참고하시기 바랍니다.
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