선양 오크 소주는 ‘오크 숙성’이라는 키워드와 함께 증류식 소주 원액을 블렌딩했다는 설명이 붙은 제품으로, 비교적 저렴한 가격에도 불구하고 프리미엄 콘셉트를 지향하는 인상이 강하다. 특히, 6개월에서 10년까지 숙성된 원액이 블렌딩되었다는 점은 기대감을 높이기에 충분하다.
하지만 실제 맛에서는 그 기대가 다소 과했을 수 있다. 일반 소주와의 확연한 차별점이 느껴질 정도의 오크 풍미는 두드러지지 않으며, 향이나 맛 모두 평범한 희석식 소주와 크게 다르지 않다는 인상을 남긴다. 오크 숙성 특유의 깊은 향, 바닐라나 우디한 풍미를 기대했던 이들에게는 다소 심심하게 느껴질 수 있다.
14.9도라는 도수는 부드러운 마시기에는 적당하나, 증류식 소주의 묵직함보다는 희석식의 깔끔함에 가깝다. 가격대가 낮기 때문에 대중적인 접근성은 좋지만, 숙성주의 프리미엄 감성을 기대했다면 다소 아쉬울 수 있다.
정리
선양 오크 소주는 소주 시장에 ‘오크 숙성’이라는 새로운 감각을 시도한 제품으로, 저렴한 가격에 블렌디드 증류식 소주라는 점에서 분명 흥미로운 도전이다. 하지만 실제 맛에서는 기대만큼의 깊은 오크풍이 느껴지지 않아, 보다 강렬한 개성과 숙성미를 기대한 소비자에게는 다소 밋밋하게 느껴질 수 있다.
여전히 3,300원이라는 가격을 고려하면 무난하게 즐기기 좋은 데일리 소주이며, 처음 증류식 소주에 입문하는 이들에게도 부담 없는 선택이 될 수 있다. 하지만 "오크 숙성"이라는 단어가 주는 기대치에 비해 실질적인 풍미의 임팩트는 약하다는 점은 고려할 필요가 있다.
일반 소주에서 약간의 변화를 원할 때 가볍게 마셔보기엔 좋은 선택. 하지만 프리미엄 소주의 감각을 느끼기엔 아직 아쉬움이 남는, ‘기대보다 현실에 가까운’ 블렌디드 소주다.
이준석 후보는 1985년생, 만 40세로 역대 최연소 대통령 후보이다. 미국 하버드대를 졸업하고 IT 분야 창업을 한 이력까지 지닌 그는 30대였던 2021년 보수 거대 정당 국민의힘 당대표를 지내며 돌풍을 일으켰다. 그러나 2022년 당내 권력 다툼과 “성상납 의혹”이라는 스캔들로 당 윤리위 징계를 받아 결국 국민의힘에서 축출되었다. 경찰 수사 결과 혐의는 불입건 처분되었지만, 이 사건은 그의 이름을 대중에 더욱 각인시켰다. 당을 떠난 이준석은 “개혁신당”을 창당하며 정치 생명을 이어갔고, 2024년 총선에서는 보수 텃밭이 아닌 경기도 화성 을(동탄)에서 무소속 출마해 이변의 승리를 거뒀다. 이처럼 화려한 이력과 숱한 논란의 중심에 선 그는 2025년 현재 대한민국 대선 레이스에 뛰어든 가장 젊은 후보로서 또 한 번 정치판을 뒤흔들고 있다.
키워드: 최연소 대선 후보, 국민의힘 전 대표, 성상납 의혹 논란, 개혁신당 창당, 2024 총선 파란
“직설 화법” 최근 발언 하나하나가 화제
이준석 후보는 직설적이고 도발적인 화법으로 연일 미디어의 헤드라인을 장식하고 있다. 그의 말 한 마디 한 마디가 인터넷에서 회자되고 있을 정도다. 최근 대선 TV토론과 유세 현장에서 쏟아낸 발언들을 보면 그의 정치 스타일이 고스란히 드러난다. 대표적으로, 그는 경쟁 보수 후보인 김문수 국민의힘 후보를 향해 “김문수 표는 미래도 없고 2등이 guaranteed(보장)된 표”라며 “차라리 이준석에게 투표하는 것이 이재명의 포퓰리즘을 막을 투자”라고 큰소리쳤다. 노골적으로 김문수를 “필패 카드”로 칭하며 자신만이 이재명 민주당 후보를 이길 수 있다고 강조한 것이다.
또한 작년 12월 윤석열 전 대통령의 계엄령 파동에 대한 김문수의 태세 전환을 겨냥해, “정말 잘못됐다고 믿는다면 윤 전 대통령을 당에서 쫓아내고 후보직도 내려놔라”며 직격탄을 날렸다. 김문수가 윤 전 대통령의 계엄령 선언에 대해 뒤늦게 사과하자, 이준석은 그를 “양 두 세 개를 걸친 후보”에 비유했다. 이는 겉과 속이 다른 위선자라는 뜻의 한국식 속담 (“양두구육(羊頭狗肉)”)을 응용한 것으로, 이준석 특유의 언어유희였다. 그는 페이스북에도 “윤석열에게 충성을 말하는 이들이 국민에게 충성은 생각해본 적 있는가”라는 글을 올려, 윤 전 대통령에 끝까지 충성하는 국민의힘 핵심들을 정면으로 비판했다. 이러한 SNS발(發) 독설은 온라인에서 빠르게 퍼져 나가며 뜨거운 토론을 불러일으켰다.
가장 화제를 모은 건 이준석의 “포퓰리즘 전면전” 선언이다. 그는 이재명 후보의 경제 공약을 두고 “호텔경제학 같은 구시대적 발상”이라고 일축하며, “애들한테 낯선 사람이 사탕 준다 그러면 따라가지 말라 하듯이, 이재명이 돈 준다고 하면 따라가지 말라”고 경고했다. “그 돈은 이재명 돈이 아니라 국민 세금이고 미래 세대를 위해 써야 할 돈”이라면서 “내가 포퓰리즘과 전면전쟁을 선포한다”고 선언한 것이다. 이러한 직격 화법에 대해 지지자들은 “시원하다”는 반응을 보이는 반면, 야권과 일부 중도층에서는 “선정적 언사”라며 우려의 목소리도 나온다. 그러나 분명한 것은, 이준석표 발언들은 매일같이 뉴스와 온라인 커뮤니티를 달구며 대중의 시선을 사로잡고 있다는 점이다.
이준석 화제의 한마디 모음:
“김문수 표는 보장된 2등… 내가 이재명 포퓰리즘을 막을 대안”
“윤석열에 충성 운운하는 사람들, 국민에게도 충성한 적 있나”
“애들 사탕 얘기처럼, 이재명이 돈 준다 해도 따라가지 말라… 포퓰리즘과 전면전 선언”
“단일화 타령 그만, 단일화무새 짓 그만하라” – 국민의힘의 연이은 단일화 요구 일축
이미지 전략과 SNS: MZ세대와 통하는 소통법
이준석의 이미지 전략은 한 마디로 “젊음”과 “혁신”으로 요약된다. 40세라는 나이는 한국 정치권에서는 파격적으로 젊은 편이고, 그는 이를 적극 활용하고 있다. 정장에 빨간 넥타이로 규격화된 기존 보수 정치인의 모습에서 탈피해, 때로는 캐주얼한 차림으로 대학가를 누비고 젊은 세대와 스스럼없이 어울리는 모습을 연출한다. 실제로 그의 유세 현장에서는 대학 캠퍼스나 청년 창업 현장이 자주 선택되며, 연단 대신 학생들과 구내식당에서 점심을 먹으며 토론을 벌이기도 한다. “90년대생 대표주자”를 자처하는 그가 MZ세대(2030 세대)의 표심을 얻기 위해 자신을 그들과 같은 눈높이에서 소통하는 친근한 ‘형’의 이미지로 브랜딩하고 있는 것이다.
소셜미디어(SNS) 활용 역시 이준석 전략의 핵심이다. 당대표 시절부터 그는 페이스북, 유튜브 등을 통해 자신의 생각을 거침없이 밝혀왔다. 앞서 언급한 대로 페이스북에 날 선 메시지를 남기거나, 필요하면 유튜브 라이브 방송을 통해 실시간으로 입장을 발표하기도 한다. 예를 들어, 대선 레이스 도중 국민의힘의 거듭된 단일화 압박에는 당일 새벽에 당원들에게 일괄 문자 메시지를 보내 “완주 의지 확고”를 피력하기도 했다. 또한 기자들이 궁금해하는 사안을 두고 “오늘 저녁 토론을 보시라”며 긴급 기자회견을 예고하는 식의 깜짝 이벤트로 관심을 모으는 등, 뉴스 사이클을 활용하는 능숙함도 보인다. 이러한 미디어 플레이와 SNS 소통 덕분에 이준석은 전통 언론을 통하지 않고도 직접 화제를 만들고 지지층을 결집시키는 데 능하다는 평가를 받는다. 동시에 거칠고 즉흥적인 그의 SNS 언행은 때때로 논란을 빚어 “정치인으로서 경솔하다”는 비판도 따른다. 그럼에도 불구하고, 친근하면서도 할 말은 하는 젊은 정치인이라는 이미지는 분명 그의 가장 큰 자산이며, 특히 인터넷 문화에 익숙한 유권자들에게 매력적으로 다가가고 있다.
지지율의 급등세, 민심은 술렁인다
대선 초기만 해도 이준석의 지지율은 한 자릿수에 불과했다. 4~5월까지만 해도 각종 여론조사에서 5% 내외를 맴도는 군소 후보로 여겨졌지만, TV토론을 기점으로 상황이 달라졌다. 그가 첫 TV토론에서 이재명 후보와 김문수 후보를 상대로 선전하며 젊은 층의 관심을 끌자, 숨었던 표심이 꿈틀대기 시작한 것이다. 실제 한국갤럽 조사에서 국민의힘 후보 경선 직후 이준석의 지지율은 8% 수준이었으나, 불과 2주 만에 김문수 후보와의 격차를 1%포인트 이내로 좁히는 돌풍을 일으켰다. 이준석 본인도 “오늘 갤럽 여론조사에서 나와 김문수의 격차가 1%p로 줄었다. 이 추세면 곧 역전하고 이재명까지 따라잡을 것”이라며 자신감을 보였다. 여당인 국민의힘조차 “이대로 가면 보수 표 분산으로 이재명만 어부지리한다”며 속을 태울 정도로, 이준석의 지지율 급등세는 이번 선거 최대 변수로 부상했다.
물론 절대적인 수치로는 여전히 3위다. 가상 양자대결 여론조사에서, 이준석이 빠진 경우 김문수 후보가 39% 지지율을 얻는 반면, 김문수가 빠진 경우 이준석은 25% 획득에 그쳤다는 결과도 있다. 이는 보수 진영의 전통적 기반에서는 아직 김문수 쪽 지지층이 더 두텁다는 뜻이다. 하지만 이준석은 이러한 수치에 개의치 않는 모습이다. 그는 “지난 총선에서도 여론조사엔 10% 뒤진 걸로 나왔지만 본투표에서 3% 이겼다. 여론조사가 내 선전으로 따라잡지 못하고 있다”며 자신감을 내비쳤다. 실제로 거리 민심도 심상치 않다. 대구 전통시장에서 만난 상인들은 “이 후보 얼굴이 좀 수척해졌지만 더 강단 있어 보인다”며 그를 응원했고, “꼭 이재명을 이겨달라”고 격려하기도 했다. 반면 보수 원로 지지자들 중 일부는 “분열을 일으켜 정권을 진보 진영에 넘길 수도 있다”며 우려 섞인 시선을 보내기도 한다. 이렇듯 민심은 양갈래다. “새 시대를 열 젊은 리더”라는 기대와 “경험 부족한 분열주의자”라는 우려가 교차하는 가운데, 그의 최종 득표율이 어디까지 치고 올라갈지가 최대 관심사가 되었다. 분명한 것은, 이준석의 등장으로 꽉 막힌 대선 구도에 변화의 바람이 불었고, 그 흥행 효과로 대선 레이스 자체가 한층 뜨거워졌다는 점이다.
경쟁자들과의 한판 승부 – 이재명·김문수와 뭐가 다른가
2025년 대선은 사실상 이재명 vs 김문수 vs 이준석의 3파전 구도로 전개되고 있다. 각 후보의 색깔이 뚜렷한 만큼, 이준석은 두 경쟁자를 향해 차별화된 전략으로 맞서고 있다.
① 이재명 후보와의 대결: 이준석은 이재명 더불어민주당 후보를 “포퓰리즘의 화신”으로 규정하고 전면전을 벌이고 있다. 그는 이재명의 주요 공약인 대규모 재정 지출 계획(예: AI 등에 수백조 투자)에 대해 “박정희식 발상, 호텔경제학 수준”이라고 비꼬았다. 심지어 TV토론에서는 “과거 SNS에서 국민에게 막말했던 적이 있지 않느냐. 사과할 생각 없나”라는 날카로운 질문을 던져 이재명 후보의 과거 논란까지 끄집어냈다. 이에 당황한 이재명 후보가 “제 부족함을 인정한다”고 답했다는 후문이다. 이처럼 이준석은 이재명의 아킬레스건으로 꼽히는 추상적 경제공약과 과거 리더십 논란을 집요하게 파고들며, 그를 구시대 정치인으로 몰아가고 있다. 한편 이재명 측은 “이준석은 보수 표만 잠식할 뿐 결국 진보진영 승리를 도와줄 것”이라며 여유를 부리면서도, 막상 토론회 등에서 예상 외의 펀치력을 보이는 이준석을 경계하는 분위기다.
② 김문수 후보와의 대결: 이준석과 김문수 국민의힘 후보는 원래 한솥밥을 먹던 보수진영 식구였다. 그러나 지금은 난형난제 격으로 보수표를 놓고 경쟁하는 앙숙이 되었다. 이준석은 김문수를 향해 “9년 전 대구에서 이미 심판받은 인물, 한 번 낙선한 묵은물”이라며 노쇠한 이미지를 부각시켰다. 특히 윤석열 전 대통령 탄핵 국면에서 드러난 김문수의 태도를 물고 늘어지는데, 김문수가 윤 전 대통령의 계엄령 시도에 미온적 입장을 보인 것을 두고 “내란 세력을 감싸는 수구정치”라고 맹폭했다. “윤석열 탄핵 반대파 등에 업고 나온 사람이 이제 와서 잘못을 인정한다니, 말과 속마음이 다른 이중성”이라고도 비난했다. 앞서 언급한 “양 세 개 달린 양복” 발언도 바로 김문수의 이중성을 꼬집은 것이다. 반면 김문수 측은 “결국 이준석도 같은 보수 우물에서 나온 사람”이라며 “원래 한뿌리였으니 끝까지 단일화를 위해 노력하겠다”고 구애 중이다. 김문수 후보는 공개적으로 “우리는 다르지 않다. 힘을 합쳐야 이재명을 이긴다”며 막판 단일화를 압박하고 있지만, 이준석은 “구태의연한 야합 정치 안 한다”며 손사래를 치고 있다. 오히려 “단일화 타령은 김문수 측의 망상”이라고 일축했고, “국민의힘이 단일화 타령만 하다가 이재명 도우미 노릇이나 하고 있다”고 비꼬았다. 두 사람의 신경전은 보수 대분열의 드라마를 방불케 하며 연일 화제가 되고 있다.
③ 끝없는 단일화 신경전: 국민의힘 입장에선 보수표 결집을 위해 이준석을 설득하는 데 안간힘을 쓰고 있다. 후보인 김문수뿐 아니라 과거 이준석과 인연이 있는 안철수 의원까지 나서 “나도 2022년에 뜻을 접고 단일화했던 적 있다”며 설득에 가세했다. 심지어 이명박 전 대통령까지 등판했다. 최근 보도에 따르면, 이명박 전 대통령은 김문수 후보와의 오찬 자리에서 “직접 이준석을 찾아가 봐라”며 물밑 역할을 자처한 것으로 알려졌다. 과거 이준석을 정치권에 영입했던 박근혜 전 대통령도 김문수를 응원하는 움직임을 보이는 등, 보수 원로들까지 총출동한 모양새다. 그러나 이준석은 요지부동이다. “지금 김문수랑 합쳐도 어차피 질 판국에 누가 그런 이상한 선택을 하겠나”라는 그의 말처럼, 여론의 판세가 뒤집히지 않는 한 단일화는 없다는 입장을 거듭 밝히고 있다. 이런 상황에서 일각에서는 “마지막에 가서 이준석이 캐스팅보트 역할을 하려는 것 아니냐”는 관측도 있으나, 정작 본인은 “완주해서 이긴다”며 배수진을 친 상태다. 결국 이준석 대 김문수의 신경전은 선거 끝날 때까지 이어질 것으로 보이며, 이 대립 구도가 2030 신진 대 6070 올드 가드의 세대 대결 양상으로 비화하면서 유권자들의 흥미를 배가시키고 있다.
대중의 반응과 향후 관전 포인트
이준석 신드롬에 대한 대중의 반응은 뜨겁다. 인터넷 커뮤니티와 SNS에서는 그를 응원하는 목소리와 비판이 실시간으로 부딪힌다. 20·30대 남성 중심 온라인 공간에서는 “이준석 같은 젊은 리더가 나와야 한국 정치가 바뀐다”, “기득권 양당에 한 방 먹여줄 통쾌한 존재”라는 찬사가 많다. 특히 기존 보수정당에 실망한 이른바 ‘이준석계 보수’들은 그의 행보에 열광하며 자발적 홍보에 나서기도 한다. 반면 진보 성향 커뮤니티나 40대 이상 연령층에서는 “결국 보수 표만 갈라먹어 보수정권 재창출을 망치는 스포일러”, “말만 앞서는 정치 꼬마”라는 냉소도 존재한다. 일각에선 그의 과거 여성 할당제나 페미니즘 관련 발언을 재조명하며 “청년 표만 노린 남성 편향 정치”라고 비판하기도 한다. 이렇듯 호불호가 극명하지만, 모두가 인정하는 건 그가 흥행몰이를 하고 있다는 사실이다. 한 중도 성향 유권자는 “정치가 이렇게 재미있었던 적이 언제였냐”며 “이준석 덕에 대선 토론을 챙겨보게 됐다”는 반응을 보이기도 했다. 그의 등장으로 정치에 무관심하던 일부 젊은 층이 관심을 갖게 된 것도 분명한 변화다.
이제 대선 투표일까지 채 일주일도 남지 않은 시점, 모두의 관심은 이준석 돌풍의 최종 행방에 쏠려 있다. 만약 끝내 단일화 없이 삼자구도로 간다면, 이준석의 존재로 이재명 후보가 어부지리 승리할 가능성이 높다는 게 중론이다. 반대로 극적인 막판 단일화가 성사될지에도 관심이 모아지지만, 정작 이준석이 완강해 성사 가능성은 낮아 보인다. 그렇다면 승패와 별개로, 이준석이 얻는 표가 어느 정도냐에 따라 향후 한국 보수 정치 지형도 요동칠 전망이다. 5% 남짓의 군소 후보로 끝난다면 “역시 거품이었다”는 평가와 함께 그의 입지도 줄어들겠지만, 만약 15~20%대 득표로 선전한다면 차기 보수 진영의 주도권을 거머쥘 수도 있다. 이준석 캠프는 “최대한 표를 많이 얻어 개혁보수의 존재감을 각인시키겠다”며 대선 이후까지 내다보고 있다. 결국 이번 선거의 히든 캐릭터로 떠오른 이준석이 최종적으로 어떤 영향력을 행사할지가 최대 관전 포인트다.
끝으로, 이준석 현상의 사회적 의미를 짚어볼 필요가 있다. 그가 던진 메시지 – 세대교체, 반기득권, 반포퓰리즘 – 는 분명 많은 국민의 가슴을 시원하게 했다. 동시에 정치판을 흔드는 리스크 테이커로서의 행보는 갈등과 논쟁도 야기했다. 과연 이준석이라는 40세 청년 정치인은 한국 정치의 판도를 바꿀 게임체인저로 역사에 남을 것인가, 아니면 한때의 바람으로 그칠 것인가? 이 질문에 대한 답은 머지않아 국민의 선택으로 드러날 것이다. 한 가지 분명한 사실은, 이준석이 촉발한 이 정치적 드라마가 많은 이들의 클릭을 유도하며 뜨거운 관심을 받고 있다는 점이며, 그의 다음 행보까지도 모두가 주목하고 있다는 것이다. 정치권에 몰아친 이 젊은 돌풍의 결말을 국민들은 숨죽여 지켜보고 있다.
‘꿈의 대화’는 이름만큼이나 감성적이고 섬세한 맛의 결을 지닌 프리미엄 탁주입니다. 흔히 접하는 막걸리들과는 결이 다르며, 첫 향에서부터 차이를 느낄 수 있습니다. 부드럽게 밀려오는 쌀의 고소함과 상큼한 과실향, 그리고 은은한 누룩 내음이 기분 좋게 다가옵니다.
입에 머금었을 때는 걸쭉하면서도 매끄러운 텍스처가 인상적이며, 고운 침전물이 부드럽게 퍼지며 혀를 감쌉니다. 첫맛은 달지 않고 담백하지만, 뒤이어 올라오는 은은한 단맛과 산뜻한 산미가 입안을 정리해줍니다. 전통 누룩을 사용한 발효 특유의 깊이 있는 맛이 있으며, 고소한 뒷맛과 은근한 알코올감이 균형 있게 어우러집니다.
일반적인 막걸리보다 높은 10도의 도수는 묵직한 바디감으로 표현되며, 한 잔만 마셔도 꽤 만족스러운 존재감을 남깁니다. 피니시는 길지 않지만 깔끔하고 기분 좋은 쌀의 여운이 입 안에 남습니다. 냉장 보관 후 잘 흔들어 마시면 더욱 풍부한 맛을 느낄 수 있습니다.
정리
‘꿈의 대화’는 광주 지역의 양조장에서 정성껏 빚어낸 고급 탁주로, 국산 쌀과 누룩, 깨끗한 물만을 사용해 전통 방식을 고수하며 만들어졌습니다. 시중의 달고 인공적인 맛이 나는 탁주와는 거리가 먼, ‘진짜 전통주’의 매력을 느낄 수 있는 술입니다.
특히 이름처럼 ‘꿈’과 ‘대화’라는 단어가 잘 어울리는 감성적인 맛을 지녔으며, 혼자 조용히 마셔도 좋고, 친구나 연인과의 소박한 술자리에서도 좋은 분위기를 만들어줍니다. 음식과의 궁합도 훌륭한데, 담백한 한식, 특히 전이나 나물, 구운 고기류와 함께하면 술맛이 한층 살아납니다.
단순히 목을 축이는 술이 아닌, 천천히 음미하며 대화를 곁들이기에 어울리는 이 탁주는, 전통주의 새로운 지평을 열어가는 귀중한 한 잔입니다. ‘꿈의 대화’라는 이름처럼, 이 술과 함께하는 시간은 마치 포근한 꿈속에서의 따뜻한 대화처럼 오래도록 기억에 남을 것입니다.
61. 상의 순서가 a-b-c인 불평형 3상 교류회로에서 각 상의 전류가 Ia = 7.28∠15.95°(A), Ib = 12.81∠-128.66°(A), Ic = 7.21∠123.69°(A) 일 때 역상분 전류는 약 몇 A 인가?
영상전류 I0 = (Ia+Ib+Ic)/3
정상전류 I1 = (Ia + aIb + a^2Ic)/3
역상전류 I2 =(Ia+a^2Ib+aIc)/3
공학계산기로 풀면 됨.
👉 역상분 전류가 뭐야?
3상 전류가 완벽하게 균형이 맞으면 아무 문제 없이 돌아. 하지만 전압이나 전류가 불균형하면, 모터가 흔들리거나 비효율적으로 작동해. 그래서 이 불균형한 전류를 3가지 성분으로 나누는 방법이 있어!
1️⃣ 정상분( I1 ) → 원래 정상적으로 돌아야 하는 전류 2️⃣ 역상분( I2 ) → 모터를 반대 방향으로 돌리려는 전류 (우리가 찾는 값!) 3️⃣ 영상분( I0 ) → 3상이 전부 같은 방향으로 흐르는 전류
👉 역상분 전류는 어떻게 구해?
역상분 전류를 구하는 공식은 이거야:
I2=(Ia+a^2Ib+aIc)/3
여기서 "a"라는 건 120도 회전시키는 숫자야.
a=1∠120°
a^2=1∠240°
a^3= 1∠360° = 1
즉, Ib를 240도 회전시키고, Ic를 120도 회전시켜서 더하는 과정이야.
👉 주어진 전류 값
각 상의 전류는 다음과 같아:
Ia=7.28∠15.95°
Ib=12.81∠−128.66°
Ic=7.21∠123.69°
우선 회전 인자를 곱해보자:
a2Ib=12.81∠(−128.66°+240°)=12.81∠111.34°
aIc=7.21∠(123.69°+120°)=7.21∠243.69°
👉 값 대입하여 계산
I2=(7.28∠15.95°+12.81∠111.34°+7.21∠243.69°) / 3
이 값을 복소수로 변환한 후 더하고 다시 극좌표 형태로 변환해서 최종 답을 구할게!
계산 결과, 역상분 전류( I2 )는 약 2.51A∠96.55°입니다.
62. 그림과 같은 T형 4단자 회로의 임피던스 파라미터 Z22는?
Z11 = Z1 + Z3
Z22 = Z2 + Z3
Z12 = Z21
63.
는?
라플라스 역변환 공식
이 문제는 라플라스 역변환을 구하는 문제네요. 주어진 함수는 F(s) = (s² + 3s + 2)/(s² + 2s + 5)이고, 이걸 역변환해서 f(t)를 찾아야 하는 거죠. 그리고 보기 중에서 고르면 되는 것 같아요.
일단 라플라스 역변환을 구하는 방법을 생각해봐야겠어요. 분자와 분모가 모두 2차 다항식이네요. 보통 이런 경우에는 분모를 완전제곱식으로 바꾸거나, 부분분수 분해를 해서 처리할 수 있을 것 같아요.
먼저 분모인 s² + 2s + 5를 완전제곱식으로 변형해볼게요. s² + 2s + 1 + 4 = (s + 1)² + 4가 되네요. 이건 (s + 1)^2 + 2² 형태이므로, 지수함수와 삼각함수의 조합으로 역변환이 될 것 같아요.
분자인 s² + 3s + 2도 분모와 차수가 같기 때문에 먼저 다항식의 나눗셈을 해서 상수항과 나머지로 분리할 수 있을 거예요. 분자를 분모로 나누면 어떻게 될까요?
s² + 3s + 2 ÷ s² + 2s + 5. 이걸 계산해보면, 분자와 분모의 최고차항이 s²로 같으므로 1이 되고, 나머지는 (s² + 3s + 2) - 1*(s² + 2s + 5) = (s² + 3s + 2) - s² -2s -5 = s -3이 나옵니다. 따라서 F(s) = 1 + (s - 3)/(s² + 2s + 5)로 쓸 수 있어요.
이제 F(s) = 1 + (s - 3)/[(s + 1)^2 + 4]가 됐어요. 라플라스 역변환에서 1은 디랙 델타 함수 δ(t)에 해당하죠. 그리고 남은 부분 (s -3)/[(s + 1)^2 + 4]를 역변환해야 해요.
이 부분을 두 개의 항으로 나눌 수 있을 것 같아요. s/((s + 1)^2 + 4)와 -3/((s + 1)^2 + 4)로 나눠볼게요.
첫 번째 항은 s/((s + 1)^2 + 4)인데, 이걸 변형하려면 shift를 고려해야 해요. 일반적으로 라플라스 변환에서 e^{-at}f(t)의 변환은 F(s + a)죠. 여기서 분모가 (s + 1)^2 + 4이므로 a = 1이고, 주파수는 2인 것 같아요.
s/((s + 1)^2 + 4)를 보면, s = (s + 1) - 1로 쓸 수 있으므로, (s + 1 - 1)/[(s + 1)^2 + 4] = (s + 1)/[(s + 1)^2 + 4] - 1/[(s + 1)^2 + 4] 이렇게 분리할 수 있어요.
이제 각 항을 역변환해보면, 첫 번째 항 (s + 1)/[(s + 1)^2 + 4]는 e^{-t}cos(2t)의 라플라스 변환이죠. 왜냐하면 L{e^{-at}cos(ωt)} = (s + a)/[(s + a)^2 + ω²}이기 때문이에요. 여기서 a=1, ω=2니까 맞아요.
두 번째 항은 -1/[(s + 1)^2 + 4]인데, 이건 - (1/2) * 2/[(s + 1)^2 + 4]로 볼 수 있어요. 이는 - (1/2) e^{-t} sin(2t)가 됩니다. 왜냐하면 L{e^{-at}sin(ωt)} = ω/[(s + a)^2 + ω²}이므로, 2가 분자에 있어야 하는데 여기서는 1이므로 1/2을 곱해주는 거죠.
그래서 첫 번째 분리된 항의 역변환은 e^{-t}cos(2t) - (1/2)e^{-t}sin(2t)가 됩니다.
두 번째로 원래의 F(s)에서 (s -3) 부분을 나눴을 때 두 번째 항은 -3/((s + 1)^2 + 4)였어요. 이 역시 앞에서와 같이 -3 * (1/2) e^{-t} sin(2t)가 되겠죠. 즉, - (3/2) e^{-t} sin(2t)입니다.
따라서 전체 F(s)의 역변환은 δ(t) + e^{-t}(cos 2t - 2 sin 2t)가 되고, 이는 보기 ③번에 해당합니다.
하지만 계산 과정에서 실수한 부분이 있는지 확인해야 해요. 특히 분자를 분리할 때 s/((s + 1)^2 + 4)를 (s + 1 -1)로 나누는 부분과 계수 계산이 정확했는지 다시 봐야겠어요.
또 다른 방법으로는 분자 s -3을 s +1 -4로 표현할 수 있어요. 즉, (s +1) -4. 그러면 (s +1)/[(s +1)^2 +4] -4/[(s +1)^2 +4]로 분리할 수 있고, 이 경우 첫 번째 항은 e^{-t}cos(2t), 두 번째 항은 -4/((s +1)^2 +4) = -4*(1/2) e^{-t} sin(2t) = -2 e^{-t} sin(2t)가 됩니다. 따라서 합치면 e^{-t}cos2t - 2 e^{-t} sin2t가 되죠. 이렇게 해도 같은 결과가 나오네요. 따라서 역변환 결과는 ③번입니다.
64. RL 직렬회로에서 시정수가 0.03s, 저항이 14.7일 때 이 회로의 인덕턴스(mH)는?
시정수 = 인덕턴스 / 저항
τ = L / R
RL 직렬회로는 저항(Resistor, R)과인덕터(Inductor, L)가 직렬로 연결된 회로입니다. 이 회로는 전류가 흐를 때 인덕터의 자기장이 변화하며 전압을 저장하거나 방출하는 특징이 있습니다.
저항(R): 전류의 흐름을 방해하며, 전력을 소비하는 역할을 합니다. (예: 전구, 히터)
인덕터(L): 자기장을 이용해 에너지를 저장하고, 전류의 급격한 변화를 방해하는 성질을 가집니다.
RL 직력회로에서 스위치를 닫아 전원을 공급하면, 인덕터는 갑자기 전류가 흐르는 것을 막으려 하므로 전류가 천천히 증가합니다. 일정 시간이 지나면 회로는 정상 상태에 도달하며, 인덕터는 단순한 도선처럼 동작합니다. 스위치를 끄면 인덕터는 자기장에 저장된 에너지를 방출하며 전류가 천천히 감소합니다.
시정수(τ)는 회로의 변화 속도를 결정하는 값으로, 전류가 안정적인 값으로 수렴하는 데 걸리는 시간을 나타냅니다.
시정수 τ 초가 지나면 초기값에서 (1 - 1/e) ≈ 63.2% 만큼 전류가 증가하거나 감소합니다.
약 5τ가 지나면 전류는 최종값의 99% 이상에 도달하여 정상 상태가 됩니다.
65. 그림과 같은 부하에 선간전압이 Vab = 100∠30°(V)인 평형 3상 전압을 가했을 때 선전류 Ia(A)는?
어렵다.
66. 회로에서 6Ω에 호르는 전류(A)는?
이 문제는 키르히호프의 전류 법칙(KCL)을 사용👉 "들어오는 전류의 합 = 나가는 전류의 합"
즉, 전기 흐름은 어디선가 들어오면 어딘가로 나가야 해요!
👉 이 회로에서 전류 흐름 살펴보기
왼쪽에서 8A가 들어옴.
위쪽에서 7A가 들어옴.
총 15A가 가운데 노드(교차점)에 모임!
이제 이 15A가 6Ω, 4Ω, 12Ω 저항을 통해 나가야 해요.
👉 저항을 통한 전류 분배
전압을 직접 구하지 않고도, 저항 비율을 이용해 전류를 분배할 수 있습니다.
노드에서 병렬로 연결된 저항들이 전압이 같기 때문에, 저항값의 역수 비율로 전류가 분배됩니다.
67. 그림 (a)의 Y결선 회로를 그림 (b)의 △결선회로로 등가 변환했을 때 Rab, Rbc, Rca는 각각 몇 Ω 인가? (단, Ra = 2Ω, Rb = 3Ω, Rc = 4Ω)
Y → Δ 변환 공식
Rab= (RaRb+RbRc+RcRa) / Rc
Rbc= (RaRb+RbRc+RcRa) / Ra
Rca= (RaRb+RbRc+RcRa) / Rb
먼저, 분자를 계산해볼게요!
6+12+8=26
Rab=26/4=13/2
Rbc=26/2=13
Rca=26/3
68. 분포정수로 표현된 선로의 단위 길이당 저항이 0.5Ω/km, 인덕턴스가 1μH/km, 커패시스턴스가 6μF/km일 때 일그러짐이 없는 조건(무왜형 조건)을 만족하기 위한 단위 길이당 컨덕턴스(℧/m)는?
단위 오류로, 모두 정답처리 함. L, R, C가 모두 km로 주어졌는데, 컨덕턴스는 m로 물어봄. 따라서 10^-3을 해주는게 올바른 정답
무왜형 조건공식
LG =RC (LG전자에서 파는 RC카)
전력선이나 통신선에서 신호가 왜곡되지 않고 전달되려면, 전파 속도가 일정해야 합니다. 이를 무왜형 조건(무왜형 전송 조건, distortionless condition)이라고 합니다.
G=3×10^−3 (℧/m)
69. 회로에서 I1, I2는 아래와 같고, I3= 5.0(A), Z3 = 1.0Ω 일 때 부하(Z1, Z2, Z3) 전체에 대한 복소 전력은 약 몇 VA 인가?
오일러 공식(Euler’s formula) 또는 공학계산기로 바로 풀어버리기
문제 풀이
70. 다음과 같은 비정현파 교류 전압 v(t)와 전류 i(t)에 의한 평균전력은 약 몇 W 인가?
비정현파 평균전력은 각 주파수 성분별 전력의 합
즉, 주어진 전압, 전류에서 + 항목별로 (VIcosθ)/2 를 수행하고 더하면 됨.
비정현파 피상전력은
Vrms = 실효전압
Irms = 실효전류
각각의 rms는 Vmax/√2
200sin100πt = 200sin(50 * 2πt)이기 때문에 V = 200, 위상 0
(1/5) sin(100πt - π/3) = (1/5) sin(50 * 2 πt - π/3)이기 때문에 I = 1/5, 위상 π/3
위상차 𝜃= 0−(−𝜋/3)=π/3
따라서 200 * 1/5 * cos( π/3) / 2 = 10 W
나머지도 이렇게 계산해서 더하면 됨
👉 비정형파란?
우리가 흔히 보는 교류 전압과 전류는 정현파(Sinusoidal Wave)라고 해. 즉, 순수한 하나의 주파수를 가진 파형이야.
하지만 비정현파(Non-Sinusoidal Wave)는 이런 순수한 정현파가 아니라, 여러 개의 주파수가 섞여 있는 파형을 말해. 예를 들어, 전압이나 전류가 기본 주파수(50Hz 또는 60Hz)뿐만 아니라 고조파(100Hz, 150Hz, 200Hz…)를 포함하고 있다면, 그건 비정현파야!
71. 다음의 논리식과 등가인 것은?
XX` = 0
XX = X
X + X` = X
X + X` = 1
값이 0, 또는 1이라고 생각하면 쉬움
72. 기본 제어요소인 비례요소의 전달함수는? (단, K는 상수이다.)
👉 전달함수
전달함수(Transfer Function) G(s)는 입력과 출력의 관계를 나타내는 수학적 표현이야. 즉, 입력 X(s)를 넣었을 때 출력 Y(s)가 어떻게 나오는지 나타내는 식이야.
G(s) = Y(s) / X(s)
👉 비례요소
비례요소(Proportional Element)는 출력이 입력에 비례하는 시스템이야. 즉 출력 Y(s)는 입력 X(s)에 K 배
Y(s) = K * X(s)
따라서 G(s) = K * X(s) / X(s) = K
73. 아래 식의 역 z 변환은?
역 z 변환 공식
1/(z - a) => a^n * u(n)
u(n)은 항상 1이므로
F(n) = 1 - e^(-aT(1 +n))
T(1 +n)을 t로 치환하면
정답 4번
👉z 가 뭐야?
z는 그냥 숫자가 아니고, 시간이 흘러가는 걸 표현하는 도구야. 좀 더 쉽게 말하면 미래로 가는 버튼 같은 거야!
예를 들어,
z^-1는 한 칸 뒤로 가는 버튼이야.
z^-2는 두 칸 뒤로 가는 버튼이야.
즉, z^-n은 과거의 값들을 가져오는 역할을 해!
👉 1 / (z - 1)은 뭐야?
중학교 때 배운 등비 수열에 의해
즉, 계속 뒤로 가는 버튼을 누르는 행위를 하는 식임. 근데 z^n 앞에 특정 값이 없으니 즉 *1 만 하고 있으므로
계속 값이 1이 되는 신호가 만들어짐!
👉단위 스텝 함수u(n) ?
u(n)은 0부터 시작해서 쭉 1이 계속 나오는 신호야. 즉,𝑛=0,1,2,3,4,... 이렇게 시간이 흐를수록 값이 계속1이 되는 함수야.
즉, 1 / (z-1) = u(n) 임
👉 z 변환
컴퓨터는 아날로그 신호(연속적인 신호)를 직접 다루지 못해. 대신 이산 신호(점으로 이루어진 신호)를 사용하지. 그런데 그냥 숫자로만 계산하면 너무 복잡하니까, 수학적으로 다루기 쉽게 변환하는 방법이 필요해. 그래서 나온 게 z 변환이야! 쉽게 말하면, 어떤 신호를 수학적으로 쉽게 다룰 수 있도록 변형하는 방법이라고 보면 돼.
👉 역 z변환
z 변환은 신호를 다루기 쉽게 바꿨지만, 우리가 궁금한 건 최종적으로 실제 신호가 어떻게 생겼냐는 거야. 그래서 다시 원래 신호로 되돌리는 과정이 필요해. 이게 바로 역 z 변환이야!
👉 이걸 어디에 써?
이런 변환들은 디지털 신호 처리(DSP)나 디지털 제어 시스템에서 많이 써. 예를 들어, 우리가 듣는 MP3 음악도 원래 아날로그 신호를 디지털로 변환한 후 필터링해서 깨끗한 소리를 만들어. 이 과정에서 z 변환을 쓰고, 최종적으로 다시 원래 신호로 돌려서 음악을 듣게 되는 거야.
정저항 회로(Resistive Matching Circuit)는 임피던스 정합(임피던스 매칭)이 이루어지는 조건을 만족하는 회로를 의미해. 즉, 주파수와 상관없이 회로의 입력 임피던스가 저항값 R과 동일하게 유지되는 조건을 찾는 거야. 이런 회로에서 조건을 만족하려면 **무왜형 조건(Distortionless Condition)**을 따라야 해.
68. 그림과 같이 3상 평형의 순저항 부하에 단상 전력계를 연결하였을 때 전력계가 W(W)를 지시하였다. 이 3상 부하에서 소모하는 전체 전력(W)는?
순저항 부하에서 전력계 하나만으로도 3상 전력 구하는 방법
2배...
어렵다.
69. fe(t)가 우함수이고 fo(t)가 기함수일 때 주기함수 f(t) = fe(t) + fo(t)에 대한 다음 식 중 틀린 것은?
우함수 = 좌우대칭 => y = x^2
기함수 = 대각선 대칭 => y = x
70. 각 상의 전압이 다음과 같을 때 영상분 전압(V)의 순시치는? (단, 3상 전압의 상순은 a-b-c이다.)
76. 그림과 같은 블록선도의 제어시스템에 단위계단 함수가 입력되었을 때 정상상태 오차가 0.01이 되는 a의 값은?
전달 함수를 구하고, 전달 함수가 T(0) = 오차율 구하면 됨
s = 0로 가정하고, G(s) / 1 + G(s) = (a / a + 19.8) = 0.01
따라서 a = 0.2
79. 다음의 미분방정식과 같이 표현되는 제어시스템이 있다. 이 제어시스템을 상태방정식 로 나타내었을 때 시스템 행렬 A는?
우리가 받은 문제는 3차 미분방정식이야. 근데 이대로 쓰면 너무 어려우니 이거 그냥 C(t) 대신 x1, x2,, x3 같은 이름 붙이면 엄청 쉬워져!
2021.09.21
61. 3상 평형회로에서 전압계 V, 전류계 A, 전력계 W를 그림과 같이 접속했을 때, 전압계의 지시가 100V, 전류계의 지시가 30A, 전력계의 지시 1.5㎾이었다. 이 회로에서 선간전압(Vab)과 선전류(Ia) 간의 위상차는 몇 도(°)인가? (단, 3상 전압의 상순은 a-b-c이다.)
P = VIcos 이라 0.5 라고 하는데.. 너무 간단해서 아닌 것 같음.
62. 대칭 6상 성형결선 전원의 상전압의 크기가 100V일 때 이 전원의 선간접압의 크기(V)는?
성형결선은 상전압 = 선간전압
63. 무한장 무손실 전송선로의 임의의 위치에서 전압이 10V이었다. 이 선로의 인덕턴스가 10μH/m이고, 해당 위치에서 전류가 1A일 때 이 선로의 커패시턴스(㎌/m)는?
L = R^2 C 따라서 C = L / R^2
V = IR 따라서 R = V / I
R = V / I = 10
C = 10 / 10^10 = 0.1 단위 주의!
65. 그림의 회로에서 a, b 양단에 220V의 전압을 인가했을 때 전류 I가 1A이었다. 저항 R은 몇 Ω인가?
지금 회로는 삼각형(Δ) 모양으로 생겼어. 그런데, a에서 b까지 전류가 가는 길을 보면 두 개의 경로가 있어.
첫 번째 길: 직접 a에서 b로 가는 길 → 저항은 R
두 번째 길: 위쪽 꼭짓점을 거쳐서 가는 길 → 저항이 R + R = 2R이 돼
병렬 연결에서는 공식이 있어:
67. 다음과 같은 비정현파 교류 전압 v(t)와 전류 i(t)에 의한 평균전력 P(W)와 피상전력 Pa(VA)는 약 얼마인가?
비정현파 평균전력은 각 주파수 성분별 전력의 합
즉, 주어진 전압, 전류에서 + 항목별로 (VIcosθ)/2 를 수행하고 더하면 됨.
비정현파 피상전력은
Vrms = 실효전압
Irms = 실효전류
각각의 rms는 Vmax/√2
④ P＝533.5, Pa＝2155 이 정답인데, 계산해본 결과 P가 저렇게 나오지 않음..
70. 회로에서 인덕터의 양단 전압 VL의 크기는 약 몇 V인가? (단, V1 = 100∠0°, V2 = 100∠60°)
VT=V1+V2
ZT=10Ω+j30Ω=10+j30
I = V/Z 로 전체 I 구하고,
VL = I * ZL 로 구하기
71. 제어시스템의 특성방정식이 s3＋11s2＋2s＋20 = 0와 같을 때, 이 특성방정식에서 s 평면의 오른쪽에 위치하는 근은 몇 개인가?
모두 양수이므로 0
72. 다음과 같은 상태방정식으로 표현되는 제어시스템에 대한 특성방정식의 근은?
어렵다.
74. 아래 논리식과 등가인 것은?
잘 모르겠으면, 0,1 을 다 넣어보자.
AA` + AB + BA` + BB = 0 + B(A + A`) + B = B + B = B
75. 다음은 근궤적의 성질(규칙)에 대한 내용의 일부를 나타낸 것이다. ( ) 안에 알맞은 내용은?
근궤적의 출발점은 개루프 전달함수의 극점이고,
근궤적의 도착점은 개루프 전달함수의 영점이다.
77. 제어시스템의 전달함수가 G(s)＝e^-10s이고, 주파수가 ω＝10rad/sec일 때 이 제어시스템의 이득(dB)은?
지연 시스템G(s)=e^{-10s}은 시간 지연만 포함된 시스템입니다.
시간 지연 함수 e^{-Ts}는 크기에는 영향을 주지 않고 위상에만 영향을 미칩니다.
즉, 크기 응답은 **언제나 1(0 dB)**이고, 위상 응답만 -10ω rad 만큼 변합니다.
따라서 20log(1) = 0
78. 단위계단 함수(f(t)＝u(t))의 라플라스 변환 함수 (F(s))와 z 변환 함수(F(z))는?
단위계단 함수의 라플라스 변환 F(s) = 1 / s
단위계단 함수의 z 변환 F(z) = z / (z - 1)
79. 전달함수가 아래와 같을 때 2차 제어시스템의 감쇠 진동 주파수(ωd)는 약 몇 rad/sec인가?
제어 시스템의 일반적인 2차 전달함수는 다음과 같은 형식입니다.
ωd=감쇠 진동 주파수 (Damped Frequency)
ωn = 6
ζ = 0.35
따라서 5.62
2021.05.15
61. 정상상태에서 t=0초인 순간에 스위치 S를 열었다. 이 때 흐르는 전류 i(t)는?
1. 스위치가 닫혀 있을 때 (t<0)
회로 동작
스위치 S가 닫혀 있는 상태에서는 전원이 공급되고 있습니다.
전류는 배터리 → R → 인덕터 L → r 경로를 따라 흐릅니다.
이때 인덕터는 정상 상태에서 직류 전류를 흘려주며(steady-state), 단락(Short Circuit)처럼 동작합니다.
2. 스위치를 여는 순간 (t=0)
무슨 일이 벌어질까?
스위치를 열면 전원이 회로에서 단절됩니다.
하지만 인덕터는 갑작스럽게 전류를 0으로 만들 수 없습니다!
이유: 인덕터의 전류 변화율은 V=Ldi/dt 에 의해 제어되며, 전류가 순간적으로 변할 수 없기 때문입니다.
따라서, 인덕터는 기존에 흐르던 전류를 유지하려고 합니다.
하지만 이제 배터리가 없기 때문에, 전류가 흐를 새로운 경로가 필요합니다.
3. 스위치를 열었을 때 회로의 변화
스위치를 열면, 전류가 흐를 수 있는 유일한 경로는 인덕터와 r이 직렬로 연결된 경로입니다.
이전 회로 (스위치 닫힘)
전원 V → 저항 R → 인덕터 L → 저항 r → 전원
스위치가 열린 후 (전원 제거됨)
인덕터가 방전하는 과정에서 전류가 흐를 수 있는 유일한 폐회로(closed loop)는 L과 r만 포함한 경로입니다.
따라서, 이제 방전 회로는 인덕터 L과 저항 r만 포함한 RL 직렬 회로가 됩니다.
즉, 스위치를 열면 전원이 사라지고, 전류는 인덕터와 내부 저항 r만을 통해 흐르게 됩니다.
따라서 초기 전류는 V/r이므로 정답은
62. 파형이 톱니파인 경우 파형률은 약 얼마인가?
전파 평균값
반파 평균값
전파 실효값
반파 실효값
구형파 (사각형)
Vm (1배)
Vm/2 (0.5배)
Vm/√1
Vm/√2
정현파 (sin, cos같은)
2Vm/π (0.6배)
Vm/π (0.3배)
Vm/√2
Vm/√4
삼각파 (삼각형)
Vm/2 (0.5배)
Vm/4 ( 0.25배)
Vm/√3
Vm/√6
파고율 = 최대값 / 실효값
파형율 = 실효값 / 평균값
톱니바퀴 = 삼각파
2 / /√3 = 1.155
63. 그림과 같은 함수의 라플라스 변환은?
외우자
67. 회로에서 저항 1Ω에 흐르는 전류 I(A)는?
중첩의 원리는 회로에서 여러 개의 전원(전압원, 전류원)이 있을 때, 각각의 영향(전류나 전압)을 따로 계산한 후 합산하는 방법이야. 이 회로에서는 **전압원(6V)과 전류원(4A)**가 있으므로,
전류원을 개방(없애고 계산)하고 전압원만 고려 => 3A
전압원을 단락(없애고 계산)하고 전류원만 고려 => -2A 이렇게 두 경우를 각각 구해서 최종적으로 더하면 돼.
68. 그림 (a)와 같은 회로에 대한 구동점 임피던스의 극점과 영점이 각각 그림 (b)에 나타낸 것과 같고 Z(0)=1 일 때, 이 회로에서 R(Ω), L(H), C(F)의 값은?
이 문제는 구동점 임피던스의 극점과 영점을 이용하여 회로 요소인 저항 R, 인덕턴스 L, 커패시턴스 C 값을 구하는 문제야. 하나씩 차근차근 분석해볼게.
이 회로는 일반적인 웨스톤 브리지(AC 브리지) 회로 형태이며, 특정 조건에서 평형이 이루어지면 검류계(A)에 전류가 흐르지 않습니다. 즉, 검류계 전류가 0이 되는 조건을 찾으면 됩니다.
2. 브리지 평형 조건
브리지 회로에서 평형 조건이 성립하려면, 두 분기에서 임피던스 비율이 같아야 합니다. 즉, 다음 조건이 성립해야 합니다.
68. f(t) = t^n의 라플라스 변환 식은?
분모는 t의 지수보다 1 크고, 분자는 지수의 팩토리얼
n! / s^(n+1)
69. 4단자 정수 A, B, C, D 중에서 전압이득의 차원을 가진 정수는?
A 개방 전압 이득
B 단락 임피던스
C 개방 어드미턴스
D 단락 전류 이득
70. 분포정수회로에서 직렬 임피던스를 Z, 병렬어드미턴스를 Y라 할 때, 선로의 특성임피던스 Zc는?
특성임피던스 = √(직렬임피던스/병렬어드미턴스)
Zc = √(Z/Y)
특성 임피던스는 전송선(전선, 케이블 등)에서 신호가 손실 없이 잘 전달될 때의 저항값이야.
일반적인 저항(Ω)은 전류가 흐를 때 걸리는 저항을 의미하지만, 특성 임피던스는 교류(AC) 신호가 전송될 때 선로에서 나타나는 저항을 의미해. 즉, 신호가 전송될 때 전선이 얼마나 저항 역할을 하는지를 나타내는 거야.
특성 임피던스는 선로의 직렬 임피던스(Z)와 병렬 어드미턴스(Y)를 이용해서 구해:
Zc =√(Z/Y)
여기서:
Z (직렬 임피던스): 신호가 흐를 때 선로에 포함된 저항( R )과 코일( L)의 영향을 포함해 → Z = R + jωL
Y (병렬 어드미턴스): 선로에서 신호가 새어나가는 정도, 즉 컨덕턴스( G )와 커패시터( C )의 영향을 포함해 → Y = G + jωC
71. e(t)의 z변환을 E(z)라고 했을 때 e(t)의 초기값 e(0)는?
라플라스 변환의 초기값 정리
라플라스 변환의 최종값 정리
72. 폐루프 시스템에서 응답의 잔류 편차 또는 정상상태오차를 제거하기 위한 제어 기법은?
폐루프 시스템에서 응답의 잔류 편차(steady-state error) 또는 정상상태 오차를 제거하기 위한 제어 기법은 적분 제어(Integral Control) 입니다. 적분 제어(Integral Control, I 제어)는 시스템의 오차를 적분하여 보정 신호를 생성하는 방식으로, 작은 오차가 지속적으로 발생하는 경우 이를 누적하여 보상하는 역할을 합니다. 이를 통해 정상 상태에서 오차를 완전히 제거할 수 있습니다.
참고
비례 제어(P 제어): 현재 오차에 비례하여 출력을 조정하는 방식이지만, 정상상태 오차를 완전히 제거할 수는 없습니다.
미분 제어(D 제어): 오차의 변화율에 따라 출력을 조정하는 방식으로, 정상상태 오차 제거보다는 응답 속도를 향상시키는 역할을 합니다.
PID 제어: 비례(P), 적분(I), 미분(D) 제어를 조합한 방식으로, 정상상태 오차 제거뿐만 아니라 빠른 응답성과 안정성을 확보할 수 있습니다.
73. 근궤적의 성질 중 틀린 것은?
① 근구적은 실수축을 기준으로 대칭이다.
② 점근선은 허수축 상에서 교차한다.
③ 근궤적의 가지 수는 특성방정식의 차수와 같다.
④ 근궤적은 개루프 전달함수의 극점으로부터 출발한다.
① 근궤적은 실수축을 기준으로 대칭이다.
맞는 설명입니다. 근궤적은 복소수 공간에서 실수축을 중심으로 대칭을 이루며 나타납니다. 이는 시스템의 특성방정식이 실수 계수를 가지므로 복소공간에서 근이 항상 켤레쌍으로 존재하기 때문입니다.
② 점근선은 허수축 상에서 교차한다.
틀린 설명입니다. 점근선은 시스템의 극점과 영점을 이용하여 구하며, 점근선의 교차점(점근선의 중심)은 실수축 상의 특정 위치(centroid, 중심점) 에 존재합니다. 점근선이 허수축 상에서 교차한다는 것은 잘못된 표현이며, 실제로 점근선의 중심은 다음 식으로 계산됩니다.
③ 근궤적의 가지 수는 특성방정식의 차수와 같다.
맞는 설명입니다. 특성방정식의 차수는 시스템의 극점 개수와 같으며, 근궤적의 가지 수도 이에 대응됩니다.
④ 근궤적은 개루프 전달함수의 극점으로부터 출발한다.
맞는 설명입니다. 근궤적은 개루프 전달함수의 극점(Open-loop poles)에서 시작하며, 폐루프 시스템의 극점이 어떻게 변화하는지 보여줍니다.
76. 그림과 같은 블록선도의 제어시스템에서 속도 편차 상수 Kv는 얼마인가?
속도 편차 상수 공식
즉 sG(s) 구하고, s =0 으로
G(s) = 4(s+2) / s(s+1)(s+4)
sG(s) = 4(s+2) / (s+1)(s+4)
따라서 Kv = 4(0+2) / (0+1)(0+4) = 8/4 = 2
77. 시스템행렬 A가 다음과 같을 때 상태천이행렬을 구하면?
A - sI 까지해서 근은 구할 수 있겠는데, 그 다음부터는 모르겠음.
79. 전달함수가 아래와 같이 표현되는 제어시스템에서 직류 이득은 얼마인가?
직류 이득은 G(0)을 구하는 것.
10 / 2 = 5
80. 전달함수가 아래와 같을 때 2차 제어시스템의 감쇠 진동 주파수(ωd)는 몇 rad/sec 인가?
ωd=감쇠 진동 주파수 (Damped Frequency)
ω n = 5
ζ = 0.6
따라서 5 * 0.8 = 4
2020.08.22
61. 회로에서 20Ω의 저항이 소비하는 전력은 몇 W인가?
등가변환 사용
전압 -> 전류, 직렬 -> 병렬, 병렬-> 직렬
등가변환을 통해 27V를 27I로 보고, 1옴과 4옴 직렬을 병렬로 봄
1 || 4 = (1 * 4) / (1 + 4) = 0.8
따라서 27I는 다시 V = IR로 인해 V =27 * 0.8 = 21.6
오른쪽은 V = IR로 인해 V = 6 * 5 = 30
최종적으로 V1 = 21.6, V2= 30
R1 = 0.8, R2 = 20, R3 = 5가 직렬연결
따라서 I = (21.6 + 30) / (0.8 + 20 + 5) = 2
소비전력 = I^2 R = 2^2 * 20 = 80
62. 단위 길이 당 인덕턴스가 L(H/m)이고, 단위 길이 당 정전용량이 C(F/m)인 무손실 선로에서의 진행파 속도(m/S)는?
무손실 선로는 R = 0, G=0 임
이 때
진행파 속도 = 1/(√LC)
특성임피던스 = √L/C
전파정수 = ω√(LC)
63. RC 직렬회로에서 직류전압 V(V)가 인가되었을 때, 전류 i(t)에 대한 전압 방정식(KVL)이
이다. 전류 i(t)의 라플라스 변환인 I(s)는? (단, C에는 초기 전하가 없다.)
V/s = RI(s) + I(s)/CS 를 풀면 됨.
66. 어떤 회로의 유효전력이 300W, 무효전력이 400var이다. 이 회로의 복소전력의 크기(VA)는?
복소전력 = 유효전력 + 무효전력i
70. R= 4Ω, ωL= 3Ω의 직렬회로에 e=100√2 sinωt+50√2 sin3ωt를 인가할 때 이 회로의 소비전력은 약 몇 W인가?
41. 380V, 60Hz, 4극, 10kW인 3상 유도전동기의 전부하 슬립이 4%이다. 전원 전압을 10% 낮추는 경우 전부하 슬립은 약 몇 % 인가?
새로운슬립=원래슬립 * (원래전압/ 줄어든전압)^2
S2 = S1 * (V1 / V2)^2
슬립(Slip)이라는 건 전동기가 완벽하게 동작하지 않을 때 생기는 차이를 말해.
전동기는 자석의 힘을 이용해서 돌아가는데, 이 자석이 만드는 회전 속도(이걸 동기 속도라고 해)는 일정해. 하지만 실제 전동기의 속도는 항상 조금 느려. 이 차이를 슬립이라고 해.
예를 들어,
자석이 만든 회전 속도가 100인데
실제 전동기가 96으로 돌면,
슬립 = (100 - 96) ÷ 100 = 4%
전동기가 원래 380V로 작동하는데, 전압을 10% 줄이면 슬립이 얼마나 변하는지 알아볼 거야.
처음에는 슬립이 4%였어.
그런데 전압을 10% 낮추면 전동기가 힘을 덜 받으니까 더 힘들어하고 속도가 더 느려져.
슬립은 전압이 줄어들수록 더 커지는데, 대략 이런 공식이 있어
새로운슬립=원래슬립×(원래전압/ 줄어든전압 )^2
42. 3상 권선형 유도전동기의 기동 시 2차측 저항을 2배로 하면 최대토크 값은 어떻게 되는가?
권선형 유도전동기의 최대토크 공식:
토크 = (비례상수 * 전압^2 )/ 2차측 리액턴스
T = (k * V^2) / X2
최대토크는 2차측 저항 R2 에 영향을 받지 않는다!
👉 2차측이 뭐야?
전동기에는 1차측(고정된 부분)과 2차측(회전하는 부분)이 있어.
1차측(고정자, Stator): 전기를 처음 넣어주는 부분이야. 전기를 받아서 자기장을 만들어!
2차측(회전자, Rotor): 그 자기장에 의해 회전하는 부분이야.
👉그럼 2차측 저항을 2배로 하면 무슨 일이 생길까?
리액턴스(X)는 전류 흐름을 방해하니까, X가 커질수록 토크는 줄어든다! (토크는 X에 반비례) 저항(R)은 토크 크기에는 영향을 안 주지만, 최대토크가 나오는 시점을 바꾼다! 그래서 2차측 저항을 2배로 하면, 최대토크 자체는 변하지 않지만, 최대토크가 나오는 속도가 변해.
43. 일반적인 3상 유도전동기에 대한 설명으로 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 3선 중 1선이 단선되면 동기속도의 50%에서 더 이상 가속되지 못하는 현상을 게르게스현상이라 한다.
👉 유도전동기에는 두 가지 종류
1️⃣ 농형 유도전동기
회전하는 부분(회전자)이 다람쥐 챗바퀴처럼 생긴 알루미늄/구리 막대로 되어 있어.
구조가 단순해서 싸고 튼튼하지만, 기동할 때 토크(돌리는 힘)를 조절하기 어려워.
가장 많이 쓰이는 전동기야!
2️⃣ 권선형 유도전동기
회전하는 부분(회전자)에 코일(권선)이 감겨 있어.
이 코일에 저항을 연결해서 기동할 때 토크(힘)를 조절할 수 있어!
대신 구조가 복잡하고 비싸서, 큰 힘이 필요한 기계(예: 크레인, 엘리베이터)에서 많이 써.
① 불평형 전압으로 운전하는 경우 전류는 증가하나 토크는 감소한다. ✅ 맞는 말이야!
불평형 전압(전압이 고르게 공급되지 않는 상황)이 발생하면, 전동기에 흐르는 전류가 증가하고 출력이 줄어들면서 토크도 감소해.
결국, 모터가 원활하게 동작하지 못하고 발열도 심해질 수 있어!
② 원선도 작성을 위해서는 무부하시험, 구속시험, 1차 권선저항 측정을 하여야 한다. ✅ 맞는 말이야!
원선도(등가회로)를 작성하려면 3가지 실험이 필요해.
무부하시험 → 철손(코어로스)과 여자전류 측정
구속시험 → 누설리액턴스와 동손(전력손실) 측정
1차 권선저항 측정 → 회로 저항 값 확인
이 실험을 하면 전동기의 성능을 분석할 수 있어!
③ 농형은 권선형에 비해 구조가 견고하며, 권선형에 비해 대형전동기로 널리 사용된다. ❌ 틀린 말이야!
농형 유도전동기는 구조가 간단하고 견고해서 소형, 중형 전동기에 많이 사용돼.
반면에 권선형 유도전동기는 출력(토크) 조절이 가능해서 대형 전동기에 주로 사용돼.
특히, 권선형은 크레인, 엘리베이터 같은 큰 기계에서 많이 사용돼!
④ 권선형 회전자의 3선 중 1선이 단선되면 동기속도의 50%에서 더 이상 가속되지 못하는 현상을 게르게스 현상이라 한다. ✅ 맞는 말이야!
권선형 유도전동기의 회전자 3선 중 1선이 끊어지면, 전동기가 정상적으로 회전하지 못하고, 동기속도의 50%에서 멈추는 현상이 발생해.
이걸 게르게스(Gerges) 현상이라고 해.
44. 슬립 st에서 최대 토크를 발생하는 3상 유도전동기에 2차측 한상의 저항을 r2라 하면 최대 토크로 기동하기 위한 2차측 한 상에 외부로부터 가해 주어야 할 저항(Ω)은?
슬립 = 저항 / 리액턴스
St = R / X
가해 주어야 할 저항 = 리액턴스 - 저항
Rreq = X - R
X = R / St 이므로, Rreq = (R / St) - R = R(1/s -1) = R((1-s)/s))
45. 직류기의 다중 중권 권선법에서 전기자 병렬회로 수 a와 극수 P 사이의 관계로 옳은 것은? (단, m은 다중도이다.)
a = pm (아 PM 짜증)
전기자 병렬회로 수는 극수에 다중도를 곱한 값과 같다는 것이 정답이야.
직류기의 다중 중권 권선법은 전기자를 감는 방법 중 하나야. 먼저, **중권(Lap Winding)**부터 설명할게.
1. 중권(Lap Winding)이란?
중권은 전기자의 코일이 자기 자신과 이웃한 코일과 연결되는 방식이야. 쉽게 말해서, 권선이 서로 겹치듯이 연결되는 구조를 갖고 있어.
전기자의 슬롯 수가 많을수록 전류를 더 많이 나눠 가질 수 있어.
**병렬 회로 수(a)**가 많아져서 큰 전류를 처리할 수 있어.
보통 고전류, 저전압의 직류기에서 사용돼.
2. 다중 중권 권선법(Multiple Lap Winding)이란?
일반적인 중권을 한 층 더 확장한 개념이야. 즉, **다중도(m)**라는 개념이 추가돼서 한 개 이상의 병렬 회로를 구성하는 방식이야.
다중도 m이 1이면 단중권(Single Lap Winding)
다중도 m이 2이면 이중 중권(Double Lap Winding)
다중도 m이 3이면 삼중 중권(Triple Lap Winding)
이렇게 다중도를 늘리면 병렬 회로 수(a)가 증가해서 더 많은 전류를 공급할 수 있어.
3. 병렬회로 수와 극수의 관계
중권에서는 **전기자 병렬회로 수(a)**가 다음과 같이 결정돼.
a=m×P
즉,
극수 P가 많을수록,
다중도 m이 클수록 병렬회로 수 a가 커져서 더 많은 전류를 처리할 수 있어.
4. 다중 중권 권선법이 쓰이는 곳
고전류, 저전압이 필요한 곳에서 사용해.
대형 직류 발전기나 전동기에서 많이 쓰여.
예를 들면 기차의 직류 모터나 공장용 대형 모터 같은 데서 사용돼.
쉽게 비유하면?
중권을 고속도로 차선이라고 생각해봐.
차선이 하나면 차들이 몰려서 정체가 생기겠지? (단중권)
차선을 두 개, 세 개로 늘리면 더 많은 차가 동시에 달릴 수 있어. (다중 중권)
즉, 다중 중권은 회로를 여러 개 병렬로 만들어서 더 많은 전류가 흐를 수 있도록 하는 방법이야.
46. 단상 직권 정류자 전동기의 전기자 권선과 계자 권선에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 계자 권선의 권수를 적게 한다.
② 전기자 권선의 권수를 크게 한다.
③ 변압기 기전력을 적게 하여 역률 저하를 방지한다.
④ 브러시로 단락되는 코일 중의 단락전류를 크게 한다.
계자 권선 → 자석 역할 (자기장을 만듦)
전기자 권선 → 회전하는 부분 (자기장 속에서 힘을 받아 회전)
기전력 → 전기가 만들어지는 힘 (전압)
브러시 → 전기자 권선에 전기를 공급하는 부품
단상 직권 정류자 전동기의 전기자 권선과 계자 권선에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제야. 하나씩 살펴볼게.
① 계자 권선의 권수를 적게 한다. → 맞음
단상 직권 정류자 전동기는 계자 권선의 권수를 적게 하고 굵은 전선을 사용해.
이는 전류가 많이 흐르도록 해서 전동기의 성능을 높이기 위함이야.
② 전기자 권선의 권수를 크게 한다. → 맞음
전기자 권선의 권수를 크게 하면 기전력이 증가하고 토크도 증가해서 전동기의 성능이 좋아져.
그래서 전기자 권선은 많은 권수를 사용해.
③ 변압기 기전력을 적게 하여 역률 저하를 방지한다. → 맞음
변압기 기전력이 커지면 전동기의 역률이 저하될 수 있어.
이를 방지하기 위해 변압기 기전력을 낮추는 방식으로 설계하는 게 일반적이야.
④ 브러시로 단락되는 코일 중의 단락전류를 크게 한다. → 틀림
단락전류가 크면 브러시와 정류자에 큰 불꽃(아크)이 발생해서 전동기 수명이 줄어들어.
그래서 단락전류를 줄이기 위한 설계가 필요해.
보통 보상권선을 추가하거나, 브러시 위치를 조정해서 단락전류를 줄이는 방식으로 설계해.
47. 3상 전원전압 220V를 3상 반파정류회로의 각 상에 SCR을 사용하여 정류제어 할 때 위상각을 60°로 하면 순 저항부하에서 얻을 수 있는 출력전압 평균값은 약 몇 V 인가?
48. 권수비가 a인 단상변압기 3대가 있다. 이것을 1차에 △, 2차에 Y로 결선하여 3상 교류 평형회로에 접속할 때 2차측의 단자전압을 V(V), 전류를 I(A)라고 하면 1차측의 단자전압 및 선전류는 얼마인가? (단, 변압기의 저항, 누설리액턴스, 여자전류는 무시한다.)
49. 직류 분권전동기에서 정출력 가변속도의 용도에 적합한 속도제어법은?
① 계자제어
② 저항제어
③ 전압제어
④ 극수제어
직류전동기
저항제어
계자제어
전압제어
농형 유도전동기
극수 변환법
주파수 변환법
슬립제어
권선형 유도전동기
2차 저항제어
2차 여자제어
직류 분권전동기의 속도제어에는 전기자 저항제어, 전압제어, 계자제어 등이 있는데, 이 중에서 일정한 출력(정출력)을 유지하면서 속도를 바꾸려면 계자제어를 사용해야 한다. 전기자 저항을 조절하는 방법은 토크 제어 범위가 주로 형성되어 큰 속도 범위를 확보하기 어렵고, 전압제어는 부하 토크 변화에 민감해 정출력 제어가 쉽지 않다. 계자제어는 자속을 줄여 고속 범위에서 일정한 출력을 유지하기에 유리하여 직류 분권전동기의 정출력 가변속도 용도에 적합하다.
50. 전부하시의 단자전압이 무부하시의 단자전압보다 높은 직류발전기는?
① 분권발전기
② 평복권발전기
③ 과복권발전기
④ 차동복권발전기
전부하시의 단자전압이 더 높은 순
과복권 > 평복권 = 무부하시 단자전압 > 분권 > 차동복권
전부하시의 단자전압이 무부하시의 단자전압보다 높은 직류발전기는 **과복권발전기(③)**입니다.
각 선택지를 설명하자면,
분권발전기(①)는 부하가 증가하면 단자전압이 감소하는 특성이 있습니다. 따라서 무부하보다 전부하시의 단자전압이 낮아집니다.
평복권발전기(②)는 직권 계자와 분권 계자가 균형을 이루어 부하가 증가해도 단자전압이 거의 일정하게 유지됩니다.
과복권발전기(③)는 직권 계자의 자속이 강해져 부하가 증가할수록 단자전압이 상승하는 특성이 있습니다. 따라서 무부하시보다 전부하시의 단자전압이 높아집니다.
차동복권발전기(④)는 직권 계자가 분권 계자와 반대로 작용하여 부하가 증가하면 단자전압이 급격히 떨어지는 특성이 있습니다.
51. 3상 동기발전기의 여자전류 10A에 대한 단자전압이 1000√3 V, 3상 단락전류가 50A 인 경우 동기임피던스는 몇 Ω 인가?
누설 임피던스에 반비례: 임피던스가 작은 변압기가 더 많은 전류를 흘립니다. 즉, 누설 임피던스가 낮은 변압기가 상대적으로 더 많은 부하 전류를 담당하게 됩니다.
이 원리를 수식으로 표현하면:
I1:I2=S1/Z1:S2/Z2
여기서 S는 변압기 용량, Z는 누설 임피던스입니다.
53. 동기발전기에서 무부하 정격전압일 때의 여자전류를 Ifo, 정격부하 정격전압일 때의 여자전류를 If1, 3상 단락 정격전류에 대한 여자전류를 Ifs라 하면 정격속도에서의 단락비 K는?
단락비 = 무부하 여자전류 / 단락 정격전류 여자전류
54. 변압기의 습기를 제거하여 절연을 향상시키는 건조법이 아닌 것은?
① 열풍법
② 단락법
③ 진공법
④ 건식법
열진단 (열풍법, 진공법, 단락법)
**열풍법(①)**은 따뜻한 공기를 이용하여 변압기를 가열해 내부의 습기를 증발시키는 방법입니다. 일반적인 건조 방법 중 하나입니다.
**단락법(②)**은 변압기 2차측을 단락시키고 1차측에 전압을 인가하여 내부의 발열로 습기를 제거하는 방법입니다. 역시 건조법 중 하나입니다.
**진공법(③)**은 변압기를 진공 상태로 만들어 내부의 수분을 제거하는 방법으로, 고압 변압기에 많이 사용됩니다.
**건식법(④)**은 건조 방식이 아니라, 변압기의 종류를 의미합니다. **건식 변압기(Dry-type Transformer)**는 절연유를 사용하지 않고 공기냉각 방식으로 절연하는 변압기로, 습기 제거를 위한 건조법이 아닙니다.
55. 직류 분권전동기의 전기자전류가 10A일 때 5Nㆍm의 토크가 발생하였다. 이 전동기의 계자의 자속이 80%로 감소되고, 전기자전류가 12A로 되면 토크는 약 Nㆍm 인가?
분권전동기에서 토크는 전류와 자속에 비례
5 * 1.2 * 0.8 = 4.8
56. 유도자형 동기발전기의 설명으로 옳은 것은?
① 전기자만 고정되어 있다.
② 계자극만 고정되어 있다.
③ 회전자가 없는 특수 발전기이다.
④ 계자극과 전기자가 고정되어 있다.
일반적인 동기발전기와 다르게 유도자형 동기발전기는 회전하는 계자코일이 없고, 고정된 철심(계자극)만으로 자속을 변화시켜 전력을 생산하는 방식입니다. 계자극과 전기자 모두 고정되어 있으며, 대신 자속을 변동시키는 방식으로 기전력을 유도합니다. 고주파 발전기에 많이 쓰입니다.
57. 스텝 모터(step motor)의 장점으로 틀린 것은?
① 회전각과 속도는 펄스 수에 비례한다.
② 위치제어를 할 때 각도 오차가 적고 누적된다.
③ 가속, 감속이 용이하며 정ㆍ역전 및 변속이 쉽다.
④ 피드백 없이 오픈 루프로 손쉽게 속도 및 위치제어를 할 수 있다.
스텝 모터(Step Motor)란 전기 신호(펄스)를 받아서 일정한 각도로 회전하는 모터야. 보통 위치 제어와 정밀한 회전이 필요한 곳에서 많이 쓰여.
스텝 모터의 기본 개념
보통의 모터(DC 모터, AC 모터)는 연속적으로 회전하는데, 스텝 모터는 한 번에 일정한 각도씩 끊어서 회전해.
예를 들어, 1펄스(signal)를 주면 1.8도 회전하는 스텝 모터라면, 100펄스를 주면 180도 회전하는 식이야.
그래서 회전각을 정확하게 제어할 수 있어.
스텝 모터의 특징
✅ 정확한 위치 제어 → 몇 도 회전할지 미리 알 수 있어서 로봇 팔, CNC, 프린터 같은 곳에서 많이 써. ✅ 오픈 루프(Open-loop) 제어 가능 → 피드백 센서 없이도 원하는 각도로 회전 가능. ✅ 정·역회전이 쉬움 → 전기 신호 방향만 바꾸면 순식간에 반대로 회전할 수 있어. ✅ 정밀한 속도 제어 → 펄스 주파수를 조절하면 속도 조절도 가능해.
① 회전각과 속도는 펄스 수에 비례한다. → 맞는 설명입니다. 스텝 모터는 입력된 펄스 수에 따라 정확한 회전각을 가지며, 펄스 주파수에 따라 속도가 결정됩니다.
② 위치제어를 할 때 각도 오차가 적고 누적된다. → 틀린 설명입니다. 스텝 모터는 구조적으로 각도 오차가 크지 않으며, 오차가 누적되지 않는 특징이 있습니다. 만약 부하로 인해 미세한 오차가 발생하더라도, 다음 스텝에서 다시 원래 위치를 잡아주기 때문에 누적되지 않습니다.
③ 가속, 감속이 용이하며 정·역전 및 변속이 쉽다. → 맞는 설명입니다. 스텝 모터는 디지털 신호로 제어되기 때문에 정·역전 및 속도 제어가 용이합니다.
④ 피드백 없이 오픈 루프로 손쉽게 속도 및 위치제어를 할 수 있다. → 맞는 설명입니다. 스텝 모터는 오픈 루프(Open-loop) 방식으로 제어할 수 있으며, 별도의 피드백 장치 없이도 정확한 위치 제어가 가능합니다.
58. 단상 변압기의 무부하 상태에서 V1 = 200sin(ωt+30°)(V) 의 전압이 인가되었을 때 Io = 3sin(ωt+60°) + 0.7sin(3ωt+180°)(A) 의 전류가 흘렀다. 이때 무부하손은 약 몇 W 인가?
무부하손은 기본파만 고려하여 VICos 구하면 됨. 단 실효값으로
200/루트2 * 3/루트2 * cos(-30) = 300 * 0.866 = 259.8
59. 극수 20, 주파수 60Hz인 3상 동기발전기의 전기자권선이 2층 중권, 전기자 전 슬롯 수 180, 각 슬롯 내의 도체 수 10, 코일피치 7슬롯인 2중 성형결선으로 되어 있다. 선간전압 3300V를 유도하는데 필요한 기본파 유효자속은 약 몇 Wb인가? (단, 코일피치와 자극피치의 비 β = 7/9 이다)
2022.03.05
43. 동기기의 권선법 중 기전력의 파형을 좋게 하는 권선법은?
① 전절권, 2층권
② 단절권, 집중권
③ 단절권, 분포권
④ 전절권, 집중권
분단 (분포권, 단절권)
동기기의 권선법 중에서 기전력의 파형을 좋게 하기 위해서는 고조파(특히 고차 고조파)를 줄여야 해. 이를 위해 가장 효과적인 방법은 단절권과 분포권을 사용하는 거야.
단절권(Short-Pitched Winding): 권선을 일부 감지 않아서 고조파 성분을 줄여 기전력 파형을 부드럽게 만들어.
분포권(Distributed Winding): 슬롯 여러 개에 권선을 나누어 감아서 기본파 성분은 유지하면서 고조파를 줄이는 역할을 해.
그러니까 정답은 ③ 단절권, 분포권이야.
다른 선택지들도 살펴보자.
① 전절권, 2층권: 전절권은 슬롯을 다 채우는 방식이라 고조파가 커져서 기전력 파형이 나빠질 수 있어.
② 단절권, 집중권: 단절권은 고조파를 줄이지만, 집중권은 한 슬롯에 권선을 감아 고조파가 강하게 남아 있어.
44. 직류 직권전동기의 발생 토크는 전기자 전류를 변화시킬 때 어떻게 변하는가? (단, 자기포화는 무시한다.)
분권전동기는 비례
직권전동기는 제곱에 비례
직권전동기에서는 계자권선과 전기자권선이 직렬로 연결되어 있어서, 계자전류(IF)와 전기자전류(Ia)가 동일해. 즉, 제곱에 비례
45. 불꽃 없는 정류를 하기 위해 평균 리액턴스 전압(A)과 브러시 접촉면 전압강하(B) 사이에 필요한 조건은?
정류 시 스파크가 발생하는 이유
직류 전동기나 발전기에서 정류 과정이란, 회전하는 정류자에서 브러시가 한 정류판에서 다른 정류판으로 넘어가는 순간을 의미해. 이때 다음과 같은 문제가 발생할 수 있어:
리액턴스 전압(A, Reactance Voltage):
정류 영역에서는 코일에 전류가 변화하면서 자기 유도 작용이 생겨.
이로 인해 유도 기전력(리액턴스 전압)이 발생하는데, 이게 크면 정류 중에 스파크가 발생할 가능성이 높아져.
브러시 접촉면 전압강하(B, Brush Contact Drop):
브러시와 정류자 사이의 접촉 저항으로 인해 전압 강하가 생겨.
이 전압 강하는 정류 과정에서 전류의 변화를 돕는 역할을 해.
정확한 정답은 **"평균 리액턴스 전압(A)이 브러시 접촉면 전압강하(B)보다 작아야 한다."**야.
왜 리액턴스 전압(A)이 더 작아야 할까?
**리액턴스 전압(A)**은 정류 중에 전류가 변화할 때 발생하는 유도 기전력인데, 이 값이 크면 정류 도중에 전류 변화가 심해져 **스파크(불꽃)**가 발생할 가능성이 높아져.
**브러시 접촉면 전압강하(B)**는 브러시와 정류자 사이에서 발생하는 전압 강하인데, 이게 크면 정류 과정에서 전압 변화를 완화시켜줘.
따라서 불꽃 없는 정류를 하려면 리액턴스 전압(A)이 브러시 접촉면 전압강하(B)보다 작아야 해. 즉, 조건은:
A<B
46. 동기발전기의 병렬운전 중 유도기전력의 위상차로 인하여 발생하는 현상으로 옳은 것은?
① 무효전력이 생긴다.
② 동기화전류가 흐른다.
③ 고조파 무효순환전류가 흐른다.
④ 출력이 요동하고 권선이 가열된다.
동기발전기의 병렬운전 중 유도기전력(EMF)의 위상차가 있으면 동기화 전류(조속 전류)가 흐르게 돼. 이 전류는 발전기들 간의 위상차를 조정해서 동기 상태를 유지하려는 역할을 해. 이 전류는 발전기 간에 위상차를 줄이고, 동기 상태를 유지하는 역할을 해.
그래서 정답은 ② 동기화전류가 흐른다.
47. 단상 직권 정류자전동기에서 보상권선과 저항도선의 작용에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 보상권선은 역률을 좋게 한다.
② 보상권선은 변압기의 기전력을 크게 한다.
③ 보상권선은 전기자 반작용을 제거해준다.
④ 저항도선은 변압기 기전력에 의한 단락 전류를 작게 한다.
단상 직권 정류자전동기(보통 유니버설 모터로도 불림)에서 보상권선(Compensating winding)과 저항도선의 역할은 다음과 같습니다.
보상권선(Compensating Winding)
전기자 반작용(Armature Reaction)의 상쇄 보상권선은 전기자 자속과 반대 방향의 자속을 발생시켜 전기자 반작용을 줄이거나 제거해 줍니다.
역률(Power Factor) 개선 보상권선이 전기자 반작용을 줄여 모터의 ‘유도성 리액턴스’가 감소되므로, 결과적으로 역률이 좋아집니다.
변압기 작용(Transformer Action)의 억제 단상 교류가 인가될 때, 모터 내부에서 일어나는 변압기 작용을 억제해 불필요한 교류 누설전류를 줄여주며, 이는 큰 전류가 흐르는 것을 막아 모터의 과열이나 효율 저하 등을 방지합니다.
저항도선(Resistance Conductor)
변압기 기전력(유도전압)에 의한 단락 전류 제한 모터 내에서 발생하는 변압기 작용 때문에 생길 수 있는 과도한 전류(단락 전류)를 제한하기 위해, ‘저항도선’을 사용하여 내부 임피던스를 높이고, 단락전류를 적절히 억제합니다.
보상권선은 역률을 좋게 한다.
O (정답) 보상권선은 전기자 반작용을 줄여서 유도성 리액턴스가 감소하므로 역률이 개선됩니다.
보상권선은 변압기의 기전력을 크게 한다.
X (틀린 설명) 오히려 보상권선은 변압기 작용을 억제하여 과도전류(단락전류)가 커지는 것을 방지하고, 결과적으로 ‘불필요하게 큰 기전력(유도전압)’이 생기지 않도록 합니다. 즉, “변압기 기전력을 크게 한다”는 설명은 잘못입니다.
보상권선은 전기자 반작용을 제거해준다.
O (정답) 보상권선이 존재하는 가장 큰 이유 중 하나가 전기자 반작용을 상쇄(제거)하기 위함입니다.
저항도선은 변압기 기전력에 의한 단락 전류를 작게 한다.
O (정답) 저항도선을 두어 회로 임피던스를 높이고, 이로 인해 변압기 작용으로 인한 과도전류(단락 전류)를 제한합니다.
48. 회전자가 슬립 s로 회전하고 있을 때 고정자와 회전자의 실효 권수비를 α라고 하면 고정자 기전력 E1과 회전자 기전력 E2s의 비는?
고정자 기전력 E1 = 4.44 f1 N1 Φ
회전자 기전력 E2 = 4.44 f2 s N2Φ
E1/E2 = N1/sN2 이고 N1/N2가 권수비이므로 α/s
49. 비돌극형 동기발전기 한 상의 단자전압을 V, 유도기전력을 E, 동기리액턴스를 Xs, 부하각이 δ이고, 전기자저항을 무시할 때 한 상의 최대출력(W)은?
P = VEsinδ / X
51. SCR을 이용한 단상 전파 위상제어 정류회로에서 전원전압은 실효값이 220V, 60㎐인 정현파이며, 부하는 순 저항으로 10Ω이다. SCR의 점호각 a를 60°라 할 때 출력전류의 평균값(A)은?
평균값
실효값이 220V이므로, Vm = 220 * 루트2 = 311
cos60은 0.5 이므로, Varg = 311 * 1.5 / 3.14 =148.6
I = V / R = 148.6 / 10 = 14.86
52. 변압기에 임피던스전압을 인가할 때의 입력은?
① 철손
② 와류손
③ 정격용량
④ 임피던스와트
1. 임피던스전압이란?
임피던스전압(Vz)은 변압기에 정격전류가 흐를 때 변압기의 등가 임피던스에서 발생하는 전압 강하입니다. 이 값은 변압기의 **단락 시험(short-circuit test)**에서 측정됩니다.
변압기의 1차측에 임피던스전압을 인가하고, 2차측을 단락(short) 하면 정격전류가 흐르는 상태가 됩니다.
이때의 입력전력은 변압기의 **구리손(동손, copper loss)**을 의미합니다.
2. 선택지 분석
철손: 변압기의 철손(무부하 손실)은 여자전류에 의해 발생하는 손실로, 임피던스전압을 인가할 때 발생하는 손실이 아님.
와류손: 철손 중 하나인 와류손도 무부하 손실에 해당하며, 단락 시험과는 무관함.
정격용량: 변압기의 정격용량은 변압기가 공급할 수 있는 최대 전력으로, 임피던스전압을 인가할 때의 입력과 관계없음.
임피던스와트: 임피던스전압을 인가했을 때 소모되는 전력은 변압기의 동손과 같으며, 이를 임피던스와트라고 함.
53. 직류발전기가 90% 부하에서 최대효율이 된다면 이 발전기의 전부하에 있어서 고정손과 부하손의 비는?
최대효율일 때의 부하율= 루트(고정손/부하손)
0.9^2 = 고정손/부하손 = 0.81
직류발전기는 전기를 만들어주는 기계야. 이 발전기가 일을 할 때는 전기를 만들면서도 스스로 전기를 써버리는 부분이 있어. 이걸 **손실(손)**이라고 불러.
부하는 발전기가 전기를 공급하는 대상을 말해. 예를 들어, 전구나 TV 같은 전자제품들이 발전기의 전기를 쓰는 것이야.
전부하는 발전기가 최대로 전기를 공급할 때야. → 즉, 100% 힘을 내서 전기를 주는 상태야.
90% 부하는 발전기가 최대보다 조금 덜한 90% 힘을 내고 있는 거야.
발전기가 전기를 만들면서 스스로 낭비하는 전기가 있는데, 이걸 크게 두 가지로 나눌 수 있어.
고정손(항상 있는 손실)
발전기가 부하가 있어도, 없어도 계속 생기는 손실이야.
마치 냉장고가 아무것도 안 넣어도 계속 전기를 쓰는 것과 비슷해.
대표적으로 철손(코어 손실)과 기계적 마찰 손실이 있어.
부하손(부하에 따라 달라지는 손실)
발전기가 전기를 많이 줄수록 커지는 손실이야.
전선을 통해 전기가 흐르면 열이 나는 것처럼, 발전기에서도 전류가 많아질수록 저항 때문에 열로 손실이 커져.
이걸 구리손(전기 흐름에 따른 손실)이라고 해.
54. 단권변압기 두 대를 V결선하여 전압을 2000V에서 2200V로 승압한 후 200kVA의 3상 부하에 전력을 공급하려고 한다. 이때 단권변압기 1대의 용량은 약 몇 kVA 인가?
단권변압기 2대를 V결선했을 때 자기용량을 구하는 공식
대입하여 계산하면 0.105
따라서 자가용량 = 0.105 * 200 = 21
두 대 이므로 2로 나누면 10.5
55. 3상 동기발전기에서 그림과 같이 1상의 권선을 서로 똑같은 2조로 나누어 그 1조의 권선전압을 E(V), 각 권선의 전류를 I(A)라 하고 지그재그 Y형(Zigzag Star)으로 결선하는 경우 선간전압(V), 선전류(A) 및 피상전력(VA)은?
① 3E, I, √3×3E×I=5.2EI
모르겠다.
56. 회전형전동기와 선형전동기(Linear Motor)를 비교한 설명으로 틀린 것은?
① 선형의 경우 회전형에 비해 공극의 크기가 작다.
② 선형의 경우 직접적으로 직선운동을 얻을 수 있다.
③ 선형의 경우 회전형에 비해 부하관성의 영향이 크다.
④ 선형의 경우 전원의 상 순서를 바꾸어 이동 방향을 변경한다.
1. 회전형 전동기 (Rotary Motor)
우리가 흔히 볼 수 있는 모터야. 팬, 세탁기, 자동차의 전기 모터 등 대부분이 이 방식이야.
특징: 전기를 넣으면 축(shaft)이 회전해.
예시: 선풍기 모터, 전기 드릴, 전기차 모터
2. 선형 전동기 (Linear Motor)
회전하지 않고 직선으로 움직이는 모터야. 쉽게 말하면 회전형 모터를 잘라서 펼쳐놓은 것 같은 구조야.
특징: 전기를 넣으면 회전하지 않고 바로 직선 방향으로 움직여.
예시: 자기부상열차, 자동문, 공작기계의 직선 구동 장치
공극이란 자석을 가까이 대면 철 조각이 붙잖아? 그런데 자석과 철 조각 사이에 조금이라도 공간(공극)이 있으면 자력이 약해져서 덜 붙어. 모터에서도 자석과 전류가 흐르는 부분 사이의 거리(공극)가 클수록 자기력이 약해지고, 작을수록 자기력이 강해져.
“선형의 경우 회전형에 비해 공극의 크기가 작다.” 일반적으로 회전형 전동기는 매우 작은 공극(air gap)을 가지며(수백 마이크로미터~수밀리미터 수준), 선형 전동기(특히 리니어 인덕션 모터나 리니어 싱크로너스 모터 등)는 구조적으로 공극이 더 큰 편이 많습니다.
예: 고정자(1차자)와 이동자(2차자) 사이가 개방되어 있어서, 마그넷 트랙이나 2차 도체판과의 물리적 간섭을 줄이기 위해 일정 거리(수 mm 이상)를 유지하도록 설계되는 경우가 많습니다. 따라서 “선형 전동기가 회전형 전동기에 비해 공극이 작다.”라는 말은 일반적으로 틀린 설명입니다.
“선형의 경우 직접적으로 직선운동을 얻을 수 있다.” 선형 전동기는 회전 운동을 ‘벨트/스크루/기어’ 등으로 다시 변환할 필요 없이 바로 직선 운동을 얻을 수 있으므로 옳은 설명입니다.
“선형의 경우 회전형에 비해 부하관성의 영향이 크다.” 회전형 전동기는 감속기나 벨트, 기어 등을 통해 부하를 간접 구동하는 경우가 많으므로 실제 부하가 전동기에 미치는 관성 영향이 기계적 감속비 등을 통해 줄어들 수 있습니다. 반면 리니어 모터는 부하를 직접 구동하는 직결(direct drive) 방식이라, 부하 질량(관성)이 그대로 전동기의 성능과 응답 특성에 크게 영향을 줍니다. 따라서 일반적으로 맞는 설명입니다.
“선형의 경우 전원의 상 순서를 바꾸어 이동 방향을 변경한다.” 3상 권선(또는 다상 권선)을 이용하는 선형 전동기의 경우, 상(sequence)을 바꿔주면 ‘힘의 이동 방향’이 반대가 되어 운동 방향이 바뀝니다. 이는 회전형 3상 모터에서 회전 방향을 바꾸는 원리와 동일하므로 옳은 설명입니다.
57. 단자전압 200V, 계자저항 50Ω, 부하전류 50A, 전기자저항 0.15Ω, 전기자 반작용에 의한 전압강하 3V인 직류 분권발전기가 정격속도로 회전하고 있다. 이때 발전기의 유도기전력은 약 몇 V 인가?
직류 분권 발전기의 유도기전력 E을 구하는 공식은 다음과 같아.
E=V+IR+V반작용
유도기전력 E = 200 + 50 * 0.15 + 3 = 211
58. 3상 유도기의 기계적 출력(Po)에 대한 변환식으로 옳은 것은? (단, 2차 입력은 P2, 2차 동손은 P2c, 동기속도는 Ns, 회전자속도는 N, 슬립은 s이다.)
59. 다음 중 비례추이를 하는 전동기는?
① 동기 전동기
② 정류자 전동기
③ 단상 유도전동기
④ 권선형 유도전동기
비례추이란 전압과 주파수가 비례할 때, 전동기의 성능(속도, 전류, 자속 등)이 일정하게 유지되는 특성을 말해. 이를 비례추이 특성이라고 해.
이 특성을 가지는 전동기는 주로 **유도전동기(Induction Motor)**야. 특히, 권선형 유도전동기가 대표적으로 비례추이를 따르는 전동기야.
① 동기 전동기는 회전자 속도가 동기 속도로 고정되기 때문에 비례추이를 하지 않아. ② 정류자 전동기는 직류 전동기 계열로, 유도전동기와 다르게 속도 특성이 다르기 때문에 비례추이를 하지 않아. ③ 단상 유도전동기는 비례추이를 하지 않아. 단상 전원으로 동작하고, 회전자 속도가 부하에 따라 변하기 때문이야. ④ 권선형 유도전동기는 유도전동기의 한 종류이며, 전압과 주파수를 비례적으로 변화시키면 비례추이를 할 수 있어.
60. 정류기의 직류측 평균전압이 2000V이고 리플률이 3%일 경우, 리플전압의 실효값(V)은?
리플전압의 실효값 = 평균전압 * 리플률
참고 리플프리는 리플률이 10% 이하
리플(Ripple)이란?
리플은 **정류기에서 변환된 직류 전압에 포함된 교류 성분(변동하는 전압)**을 말해.
이론적으로 완벽한 직류 전압은 일정한 값으로 유지되어야 하지만, 실제로는 잔물결처럼 출렁이는 변동(교류 성분)이 남아 있어. 이 변동하는 전압을 리플 전압이라고 해.
쉽게 비유하면?
정류기는 교류(AC)를 직류(DC)로 바꿔주는 장치야. 완벽한 직류 전압은 잔잔한 호수처럼 변동 없이 일정해야 하지만, 실제로는 파도가 약간 남아 있는 것처럼 약간의 변동(리플)이 남게 돼.
리플률(Ripple Factor)
리플률은 직류 전압에 포함된 리플(잔물결)이 얼마나 많은지를 백분율(%)로 나타낸 값이야.
2021.09.12
42. 전파 정류회로와 반파 정류회로를 비교한 내용으로 틀린 것은? (단, 다이오드를 이용한 정류회로이고, 저항부하인 경우이다.)
① 반파 정류회로는 변압기 철심의 포화를 일으킨다.
② 반파 정류회로의 회로구조는 전파 정류회로와 비교하여 간단 하다.
③ 반파 정류회로는 전파 정류회로에 비해 출력전압 평균값을 높게 할 수 있다.
④ 전파 정류회로는 반파 정류회로에 비해 출력전압 파형의 리플성분을 감소시킨다.
반파 정류회로는 교류의 한 쪽(양의 반주기 또는 음의 반주기)만 사용하기 때문에 직류 성분이 적고, 변압기의 철심이 한쪽으로만 자기화를 반복하게 됩니다. 이로 인해 변압기 철심의 포화 현상이 발생할 수 있습니다. 따라서 ①번 문장은 맞는 내용입니다.
반파 정류회로는 다이오드 하나만 사용하지만, 전파 정류회로는 다이오드 2개(중심 탭 방식) 또는 4개(브리지 방식)가 필요합니다. 즉, 반파 정류회로의 구조가 더 단순하므로 ②번 문장도 맞습니다.
반파 정류회로는 교류의 한쪽 부분만 사용하므로 평균 출력전압이 낮습니다. 반면 전파 정류회로는 교류의 양쪽(양의 반주기와 음의 반주기 모두)을 사용하기 때문에 평균 출력전압이 더 높아집니다. 따라서 ③번 문장은 틀린 내용입니다.
전파 정류회로는 리플 성분(출력 전압의 변동)이 반파 정류회로보다 적습니다. 이는 교류의 모든 주기를 사용하기 때문입니다. 반파 정류회로는 한쪽 주기만 사용하기 때문에 리플이 더 커집니다. 따라서 ④번 문장은 맞습니다.
43. 25°의 스텝 각을 갖는 스테핑 모터에 초(s)당 500개의 펄스를 가했을 때 회전속도는 약 몇 r/s인가?
(스탭 각 / 360도) * 펄스
25/360 * 500 = 34.7
45. 3상 전원을 이용하여 2상 전압을 얻고자 할 때 사용하는 결선 방법은?
① 환상 결선
② Fork 결선
③ Scott 결선
④ 2중 3각 결선
**환상 결선(Ring 결선)**은 일반적으로 배전선이나 통신 회로에서 사용되며, 3상 전원을 2상 전원으로 변환하는 방식이 아닙니다.
Fork 결선은 흔히 사용되는 결선 방식이 아니며, 3상-2상 변환과 관련이 없습니다.
Scott 결선은 3상 전원을 2상 전원으로 변환할 때 사용하는 대표적인 방법입니다. 두 개의 변압기를 이용하며, 하나는 메인(Main) 변압기, 다른 하나는 티(T) 변압기로 구성됩니다. 이를 통해 90도 위상 차이가 있는 2상 전압을 얻을 수 있습니다. "스코트 결선"은 전기 배분을 공평하게 해주는 특별한 방법이에요. 변압기(전기의 세기를 바꾸는 기계)를 두 개 사용해서 삼상 전기를 단상 전기로 나눠줄 때, 전기가 한쪽으로 몰리지 않게균형을 맞춰주는 역할을 해요.
**2중 3각 결선(Double Delta Connection)**은 3상 변압기 결선 방식 중 하나로, 주로 부하 분배를 균등하게 하기 위해 사용됩니다. 3상-2상 변환과는 관련이 없습니다.
46. 변압기의 등가회로 상수를 결정하는 데 필요하지 않은 시험은?
① 단락시험
② 개방시험
③ 구속시험
④ 저항측정
단락시험은 변압기의 누설 리액턴스와 등가 저항을 구하기 위해 수행됩니다. 2차측(부하측)을 단락하고 1차측에서 저전압을 가해 전류와 전력을 측정하는 방식입니다. 이는 등가회로의 임피던스를 구하는 데 필요하므로 중요한 시험입니다.
개방시험은 철손과 자기회로의 성질을 측정하는 시험입니다. 2차측을 개방한 상태에서 1차측에 정격 전압을 가하고 전류 및 전력을 측정하여 여자 어드미턴스를 구합니다. 등가회로의 여자 임피던스를 결정하는 데 필요합니다.
구속시험은 변압기에서 흔히 사용되지 않는 시험 방법으로, 등가회로 상수와 직접적인 관계가 없습니다. 따라서 변압기의 등가회로를 구하는 데 필요하지 않습니다.
저항측정은 변압기 권선의 직류 저항을 측정하는 시험으로, 등가 회로의 저항 성분을 결정하는 데 필요합니다.
47. 3상 유도전동기의 제3고조파에 의한 기자력의 회전방향 및 회전속도와 기본파 회전자계에 대한 관계로 옳은 것은?
① 고조파는 0으로 공간에 나타나지 않는다.
② 기본파와 역방향이고 3배의 속도로 회전한다.
③ 기본파와 같은 방향이고 3배의 속도로 회전한다.
④ 기본파와 같은 방향이고 ω/3 의 속도로 회전한다.
3상 유도전동기에서 n차 고조파가 생성하는 자계(기자력)가 어떻게 회전하는지는, 고조파의 ‘상(sequence)’에 따라 달라집니다. 일반적으로 3상에서 나타나는 고조파는 크게 다음과 같은 형태로 분류됩니다.
3상 유도전동기의 권선이 대칭(밸런스)이고 별도 중성점 접지가 없다고 가정할 경우, 3차 고조파는 모든 상(Phase A, B, C)에서 위상이 같아(즉 0수선분, Zero-sequence) 공간상으로 회전하지 않는 자속(기자력)을 형성합니다. 따라서 결과적으로 공극에서 ‘순수한 회전 자계(회전 MMF)’로 나타나지 않으므로, 시험지에서 주어진 보기 중에서는
"고조파는 0으로 공간에 나타나지 않는다."
가 정답이 됩니다.
왜 3차 고조파는 회전 자계를 만들지 못하는가?
3차 고조파의 위상 관계 기본파(1차)에서는 상간 위상이 120°씩 어긋나 있지만, 3차 고조파는 3×120° = 360°로 모든 상이 같은 위상을 갖는 0수열(Zero-sequence) 성분이 됩니다.
0수열 성분의 특징 3상이 모두 동일 위상이므로, 별도 중성점이 없는(또는 델타 결선인) 정상적인 3상 권선에서는 이 0수열 전류가 흐를 경로가 없고(= 전류가 흐르지 않는다), 결과적으로 공극에 회전 자계를 형성하지 못합니다.
다른 보기들이 틀린 이유
(2) "기본파와 역방향이고 3배의 속도로 회전한다" 만약 3차 고조파가 역(反)상이라면 -120°씩 위상이 어긋나야 하지만, 실제 3차 고조파는 0수열이므로 방향 자체가 ‘역방향’으로 돌 수도 없습니다.
(3) "기본파와 같은 방향이고 3배의 속도로 회전한다" 3차 고조파가 ‘정(正)상’ 성분이라면 기본파보다 3배 빠른 속도로 돌 수 있지만, 실제 3차는 ‘0수열’ 성분이므로 해당되지 않습니다.
(4) "기본파와 같은 방향이고 ω/3의 속도로 회전한다" 일반적으로 n차 고조파가 만들어 내는 자계가 있다면, 그 회전속도는 기본파의 n배가 되므로 1/3 배가 되는 경우는 없습니다.
결론적으로, 3차 고조파는 균형 3상 권선에서 회전 자계로 나타나지 않으므로, 주어진 보기 중에서 ①이 옳습니다.
48. 회전 전기자형 회전변류기에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 회전자는 회전자계의 방향과 반대로 회전한다.
② 직류측 전압을 변경하려면 여자전류를 가감하여 조정한다.
③ 기계적 출력을 발생할 필요가 없으므로 축과 베어링은 작아도 된다.
④ 3상 교류는 슬립링을 통하여 회전자에 공급하며 회전자에 있는 정류자의 브러시에서 직류가 출력된다.
①번: "회전자는 회전자계의 방향과 반대로 회전한다."
회전변류기는 동기기 원리를 따르는데, 회전자는 회전자계의 방향과 반대 방향으로 회전할 수 있어.
맞는 설명이야.
②번: "직류측 전압을 변경하려면 여자전류를 가감하여 조정한다."
직류 출력 전압을 조정하는 방식이 틀렸어.
회전변류기에서는 입력되는 교류 전압을 조절해야 직류 전압이 변한다.
여자전류는 주로 출력 전압의 안정성을 조절하는 역할을 하지, 직접적으로 전압을 바꾸는 데 사용되지 않아.
틀린 설명이므로 정답!
③번: "기계적 출력을 발생할 필요가 없으므로 축과 베어링은 작아도 된다."
회전변류기는 전력 변환이 목적이고 기계적 부하를 구동하지 않기 때문에 큰 축이나 강한 베어링이 필요하지 않아.
맞는 설명이야.
④번: "3상 교류는 슬립링을 통하여 회전자에 공급하며 회전자에 있는 정류자의 브러시에서 직류가 출력된다."
회전변류기의 기본 원리에 맞는 설명이야.
3상 교류가 슬립링을 통해 회전자에 공급되고, 정류자를 거쳐 직류가 출력되는 구조가 맞아.
49. 전부하 전류 1A, 역률 85%, 속도 7500rpm, 전압 100V, 주파수 60㎐인 2극 단상 직권정류자전동기가 있다. 전기 자와 직권 계자권선의 실효저항의 합이 40Ω이라 할 때 전부하 시 속도기전력(V)은? (단, 계자자속은 정현적으로 변하며 브러시는 중성축에 위치하고 철손은 무시한다.)
돌극형 동기발전기는 회전자의 형태가 돌출된(불균일한) 구조이므로, 자속 경로에 따른 리액턴스가 다르게 나타납니다.
직축(d축, Direct Axis): 주 자속이 흐르는 방향 (자극이 있는 방향) → 자기저항이 작아 자속이 잘 흐름
횡축(q축, Quadrature Axis): 직각 방향 (자극이 없는 방향) → 자기저항이 커서 자속이 잘 흐르지 않음
리액턴스 관계:
직축 동기리액턴스 Xd 는 자속이 잘 흐르는 방향이므로 상대적으로 크다.
횡축 동기리액턴스 Xq 는 자속이 흐르기 어려운 방향이므로 상대적으로 작다.
즉, 돌극형 동기발전기에서 직축 동기리액턴스가 횡축 동기리액턴스보다 크다.
53. 그림은 직류전동기의 속도특성 곡선이다. 가동복권전동기의 특성곡선은?
가동복권전동기의 속도 특성:
가동복권전동기(차동복권 or 가중복권)에 따라 특성이 달라집니다.
가중복권전동기: 직권 권선과 분권 권선이 같은 방향으로 작용하여 직권 성분이 강하게 영향을 줍니다. 부하 전류가 증가하면 속도가 상대적으로 크게 감소하는 특성이 있습니다.
차동복권전동기: 직권 권선과 분권 권선이 반대 방향으로 작용하여 서로 상쇄됩니다. 부하 전류에 대한 속도 변화가 적습니다.
속도 특성 곡선 분석:
A곡선: 부하 전류 증가 시 속도가 급격히 증가 → 차동복권전동기의 특성
B곡선: 부하 증가 시 속도가 비교적 일정 → 분권전동기의 특성
C곡선: 부하 증가 시 속도가 서서히 감소 → 가동복권전동기의 일반적인 속도 특성
D곡선: 부하 증가 시 속도가 급격히 감소 → 직권전동기의 특성
54. 동일 용량의 변압기 두 대를 사용하여 13200V의 3상식 간선에서 380V의 2상 전력을 얻으려면 T좌 변압기의 권수비는 약 얼마로 해야 되는가?
T좌 변압기 권수비는 루트3/2를 곱해라
13200 / 380 = 35
35 * 루트3/2 = 30
55. 유도자형 고주파발전기의 특징이 아닌 것은?
① 회전자 구조가 견고하여 고속에서도 잘 견딘다.
② 상용 주파수보다 낮은 주파수로 회전하는 발전기이다.
③ 상용 주파수보다 높은 주파수의 전력을 발생하는 동기발전기이다.
④ 극수가 많은 동기발전기를 고속으로 회전시켜서 고주파 전압을 얻는 구조이다.
유도자형 고주파 발전기는 일반적으로 상용 주파수(60Hz)보다 높은 주파수의 전력을 발생시킵니다. 고주파를 얻기 위해서는 극수가 많은 동기발전기를 고속으로 회전시키는 방식이 사용됩니다.
각 선택지에 대한 설명은 다음과 같습니다.
① 회전자 구조가 견고하여 고속에서도 잘 견딘다. 유도자형 고주파 발전기는 고속 회전을 필요로 하므로, 회전자(로터)의 구조가 견고해야 합니다.
② 상용 주파수보다 낮은 주파수로 회전하는 발전기이다. (오답) 유도자형 고주파 발전기는 고주파 전력을 발생시키기 위해 상용 주파수보다 높은 주파수로 동작합니다. 따라서 이 설명은 잘못되었습니다.
③ 상용 주파수보다 높은 주파수의 전력을 발생하는 동기발전기이다. 유도자형 고주파 발전기는 주로 동기발전기 방식으로 동작하며, 60Hz보다 높은 주파수의 전력을 발생합니다.
④ 극수가 많은 동기발전기를 고속으로 회전시켜서 고주파 전압을 얻는 구조이다. 고주파를 얻기 위해 극수를 늘리거나 회전 속도를 증가시키는 방식이 사용됩니다. 이 설명은 맞습니다.
즉, 유도자형 고주파 발전기는 고주파 전력을 얻기 위해 빠르게 회전하는 동기발전기이므로, 상용 주파수보다 낮은 주파수로 회전한다는 설명은 틀린 내용입니다.
56. 직류기의 전기자 반작용 중 교차자화작용을 근본적으로 없애는 실제적인 방법은?
① 보극 설치
② 브러시의 이동
③ 계자전류 조정
④ 보상권선 설치
전기자 반작용은 직류기의 전기자가 회전하면서 발생하는 자기장의 변화로 인해 계자자속이 변형되는 현상을 말합니다. 이 중에서도 교차자화작용은 전기자 전류가 계자자속과 직각 방향으로 흐를 때 발생하며, 정류 불량과 출력 저하의 원인이 됩니다.
각 선택지에 대한 설명
① 보극 설치 보극(보조 극)은 정류 개선을 위해 추가하는 장치로, 정류자 근처에서 발생하는 자기장 왜곡을 보상하는 역할을 합니다. 하지만 교차자화작용을 완전히 제거하지는 못합니다.
② 브러시의 이동 브러시의 위치를 조정하면 교차자화작용을 일부 보상할 수 있습니다. 하지만 완전한 해결책이 아니며, 임시적인 조정 방법일 뿐입니다.
③ 계자전류 조정 계자전류를 조절하면 자기장의 강도를 조정할 수 있지만, 전기자 반작용을 근본적으로 해결하지는 못합니다.
④ 보상권선 설치 (정답) 보상권선은 교차자화작용을 근본적으로 해결하는 가장 효과적인 방법입니다. 전기자 전류에 의해 발생하는 자속을 직접 상쇄하도록 설계되어, 전기자 반작용을 효과적으로 보상합니다.
따라서, 교차자화작용을 근본적으로 없애는 가장 효과적인 방법은 보상권선 설치입니다.
57. 그림과 같은 3상 유도전동기의 원선도에서 P점과 같은 부하상태로 운전할 때 2차 효율은? (단, PQ는 2차 출력, QR는 2차 동손, RS는 1차 동손, ST는 철손이다.)
주어진 그림은 3상 유도전동기의 원선도를 나타내고 있습니다. 그림에서 각 구간이 의미하는 바는 다음과 같습니다:
PQ: 2차 출력 (2차 회로에서 실제로 전달되는 출력)
QR: 2차 동손 (2차 회로에서 발생하는 전력 손실)
RS: 1차 동손 (1차 회로에서 발생하는 전력 손실)
ST: 철손 (철심에서 발생하는 전력 손실)
**2차 효율(η₂)**은 2차 출력과 2차 입력을 비교하여 계산합니다. 이는 다음 식으로 나타낼 수 있습니다.
2차 효율() η₂ = 2차출력 / (2차출력 + 2차동손) * 100
따라서 PQ/PR
58. 6극, 30㎾, 380V, 60㎐의 정격을 가진 Y결선 3상 유도전동기의 구속시험 결과 선간전압 50V, 선전류 60V, 3상 입력 2.5㎾, 단자 간의 직류 저항은 0.18Ω이었다. 이 전동기를 정격전압으로 기동하는 경우 기동 토크는 약 몇 N·m인가?
모터의 ‘힘(토크)’을 ‘바람 세기’에 비유해봅시다.
예를 들어, 선풍기에 꽂히는 전압(380V 혹은 50V)을 ‘바람의 세기’라 생각하세요.
전압이 낮으면(바람이 약하면) 선풍기가 살짝 돌려고만 하고, 전압이 높으면(바람이 세면) 엄청 강하게 돌죠.
“바람(전압)”이 세지면, “돌리는 힘(토크)”이 훨씬 더 커진다는 점이 중요해요.
보통 ‘유도전동기’라는 장치는, 전압이 2배가 되면 힘(토크)이 2배가 아니라 네 배 정도 커져요. (이걸 “토크는 전압의 제곱에 비례한다”고 표현합니다.)
시험(테스트)을 해보니,
전압을 50V만 줬을 때(즉 약하게 바람을 불어줬을 때)
모터가 움직이지는 못하지만(멈춰있는 상태)
그 때 측정된 “돌리려는 힘(토크)”가 약 12N·m라고 나왔어요.
그런데 실제로는 380V(정격 전압)를 걸어서 모터를 쓰고 싶다면,
전압이 50V에서 380V로 올라가니, 무려 380/50=7.6배 커졌어요.
그런데 모터의 힘(토크)은 전압 비율의 ‘제곱’(7.6의 제곱 ≈ 58배)만큼 세집니다.
그래서 12N·m에 58배 정도를 하면 대략 700N·m 정도의 큰 토크가 나온다고 계산할 수 있어요.
59. 직류 분권발전기가 있다. 극수는 6, 전기자 도체수는 600, 각 자극의 자속은 0.005Wb이고 그 회전수가 800rpm일 때 전기자에 유기되는 기전력은 몇 V인가? (단, 여기서 전기자 권선은 파권이라고 한다.)
직류 발전기의 유기 기전력(전기자 기전력) 공식
기전력 = (전기자 도체수 * 극수 * 회전수 * 자속 ) / (60 * 병렬 회로 수)
E= ZPNΦ / 60A
파권일 경우, 병렬 회로 수 A = 2
(6 * 0.005 * 600 * 800) / (60 * 2) = 120
60. 정격용량 10000kVA, 정격전압 6000V, 1상의 동기임피던스가 3Ω인 3상 동기발전기가 있다. 이 발전기의 단락비는 약 얼마인가?
기준임피던스 Zbase = 정격전압^2 / 정격용령
Xs(p.u.) = 동기임피던스 / 기준임피던스
단락비 = 1 / Xs(p.u.)
단락비(SCR)란?
보통 동기발전기에서 “단락비”는 SCR= 1/ Xs(p.u.)로 정의됩니다. 즉, 발전기의 퍼유닛(p.u.) 동기리액턴스의 역수예요.
쉽게 말해,
발전기의 Xs(Ω) (실제 Ω 단위)를
“발전기의 정격용량과 정격전압에 따른 기준임피던스(Zbase)”로 나눠서
퍼유닛(p.u.)로 만든 뒤, 그것을 뒤집으면 단락비가 됩니다.
2021.05.15
41. 10kW, 3상 380V 유도전동기의 전부하 전류는 약 몇 A 인가? (단, 전동기의 효율은 85%, 역률은 85% 이다.)
P = VIcos η
단 3상이니, 추가로 루트3을 곱해줘야함
10000 = 루트3 * 380 * I * 0.85 * 0.85
따라서 I = 21.03
42. 동기발전기에서 동기속도와 극수와의 관계를 옳게 표시한 것은? (단, N : 동기속도, P : 극수이다.)
동기속도 = 120 * 주파수 / 극수
43. 변압기에서 생기는 철손 중 와류손(Eddy Current Loss)은 철심의 규소강판 두께와 어떤 관계에 있는가?
간단히 말해, “와류손은 철심 판 두께의 제곱에 비례한다.” 라고 할 수 있습니다.
즉, 강판이 두꺼울수록(두께 t가 커질수록), 와류손(Eddy Current Loss)은 t^2에 비례하여 증가하게 됩니다.
그래서 변압기의 철심을 만들 때는 와류손을 줄이기 위해 얇은 규소강판(실리콘강판)을 적층하는 방식을 사용합니다.
44. 부스터(Boost)컨버터의 입력전압이 45V로 일정하고, 스위칭 주기가 20kHz, 듀티비(Duty ratio)가 0.6, 부하저항이 10Ω일 때 출력전압은 몇 V 인가? (단, 인덕터에는 일정한 전류가 흐르고 커패시터 출력전압의 리플성분은 무시한다.)
부스터 컨버터의 출력 전압 = 입력전압 / (1 - 듀티비)
Vo = Vin / (1 - D)
45 / (1 - 0.6) = 45 / 0.4 = 112.5
부스터(Boost) 컨버터는 입력전압보다 높은 출력전압을 만드는 DC-DC 변환 회로
45. 변압기 단락시험에서 변압기의 임피던스 전압이란?
① 1차 전류가 여자전류에 도달했을 때의 2차측 단자전압
② 1차 전류가 정격전류에 도달했을 때의 2차측 단자전압
③ 1차 전류가 정격전류에 도달했을 때의 변압기 내의 전압강하
④ 1차 전류가 2차 단락전류에 도달했을 때의 변압기 내의 전압강하
임피던스 전압은 변압기 안에서 전기가 지나가면서 생기는 저항(임피던스) 때문에 전압이 줄어드는 크기야.
단락시험에서 변압기에 정격전류(정상적으로 사용할 때 흐르는 전류)를 흘려보내면, 전압이 조금 떨어지는데, 이 떨어진 전압이 임피던스 전압이야. 그래서 정답은 ③ 1차 전류가 정격전류에 도달했을 때의 변압기 내의 전압강하야!
46. 일반적인 DC 서보모터의 제어에 속하지 않는 것은?
① 역률제어
② 토크제어
③ 속도제어
④ 위치제어
역률 제어는 AC 서브 모터
서보모터의 특징을 정리하면 다음과 같아.
직류(DC) 서보모터는 교류(AC) 서보모터보다 기동 토크가 크다.
회전자(로터)의 관성 모멘트가 작다. (즉, 빠르게 회전하고 멈출 수 있다.)
회전자 팬이 없어서 냉각 효과를 기대할 수 없다.
응답 속도가 빠르고, 시정수가 짧다. (즉, 명령을 받으면 빠르게 반응한다.)
토크제어, 속도제어, 위치제어가 가능하다.
47. 극수가 4극이고 전기자권선이 단중 중권인 직류발전기의 전기자전류가 40A이면 전기자권선의 각 병렬회로에 흐르는 전류(A)는?
I병렬 = I전기자 / 병렬회로 수
단중 중권인 직류발전기의 병렬회로 수(A)는 극수(𝑃)와 동일해
파권일 경우, 병렬회로수(A)는 2
40 / 4 = 10
48. 3상 농형 유도전동기의 전전압 기동토크는 전부하토크의 1.8배이다. 이 전동기에 기동보상기를 사용하여 기동전압을 전전압의 2/3로 낮추어 기동하면, 기동토크는 저부하토크 T와 어떤 관계인가?
토크는 전압 제곱에 비례
1.8 * (2/3)^2 = 1.8 * 4/9 = 0.8
전전압 기동토크 = 처음 출발할 때 전압을 100% 줬을 때의 힘
전부하토크 = 전동기가 최대 성능으로 돌 때의 힘
저부하토크 = 가볍게 돌 때의 힘
49. 2전동기설에 의하여 단상 유도전동기의 가상적 2개의 회전자 중 정방향에 회전하는 회전자 슬립이 s이면 역방향에 회전하는 가상적 회전자의 슬립은 어떻게 표시되는가?
역회전 슬립 = 2 - 정회전 슬립
**2전동기설(두 회전자 이론, Double-revolving field theory)**에 따르면, 단상 유도전동기는 정방향과 역방향으로 회전하는 두 개의 가상의 회전자를 가진다고 볼 수 있어. 단상 유도전동기의 정방향 회전 슬립을 s라고 하면, 역방향 회전하는 가상의 회전자 슬립은 다음과 같이 표현돼. s` = 2 - s
쉽게 이해하는 법:
정방향 슬립이 0에 가까울수록(즉, 모터가 정상적으로 회전할수록) 역방향 슬립은 2에 가까워져서 회전이 거의 없다.
반대로, 정방향 슬립이 1에 가까우면(모터가 멈춰 있을수록) 역방향 슬립도 1에 가까워져서 양쪽이 비슷한 힘을 가져 정지하려는 경향이 생긴다.
누설리액턴스는 **자속(자기장)이 권선을 따라 제대로 연결되지 않고 일부가 빠져나가면서 생기는 리액턴스(유도저항)**야.
변압기의 **자기 인덕턴스( L)**는 권수의 제곱에 비례해.
L=N^2μA / l
N = 코일의 권수 (회)
μ = 코어의 투자율 (H/m, 자기장의 영향을 얼마나 받는지)
A = 단면적 (m², 코일의 단면적)
l = 자기회로의 길이 (m, 코일이 감긴 길이)
리액턴스는 주파수와 인덕턴스의 곱으로 계산돼
XL=2πfL
따라서, 권수 N 이 증가하면 누설리액턴스도 N^2에 비례해서 증가해.
51. 다이오드를 사용하는 정류회로에서 과대한 부하전류로 인하여 다이오드가 소손될 우려가 있을 때 가장 적절한 조치는 어느 것인가?
① 다이오드를 병렬로 추가한다.
② 다이오드를 직렬로 추가한다.
③ 다이오드 양단에 적당한 값의 저항을 추가한다.
④ 다이오드 양단에 적당한 값의 커패시터를 추가한다.
일반적으로 다이오드를 병렬로 연결하면 각 다이드마다 정확히 동일한 전류가 흐르지 않아 한쪽이 과부하될 가능성이 있습니다. 그래서 실제로 병렬 연결 시에는 ‘전류 분담 저항(Current Sharing Resistor)’ 등을 함께 달아서 전류가 골고루 분산되도록 해야 합니다.
그럼에도 보기 1)은 결과적으로 ‘총 허용 전류 용량’을 늘리는 유일한 방법(병렬)으로 볼 수 있으므로, 제시된 선택지 중에서는 과부하 전류 문제를 어느 정도 해결해 줄 수 있는 방법이 됩니다.
52. 50Hz, 12극의 3상 유도전동기가 10HP의 정격출력을 내고 있을 때, 회전수는 약 몇 rpm인가? (단, 회전자 동손은 350W이고, 회전자 입력은 회전자 동손과 정격 출력의 합이다.)
1마력 = 1HP = 746W
동기속도 Ns= 120f / P
슬립 = 회전자동손/회전자입력
실제회전수N = 동기속도(1 - 슬립) = Ns(1- s)
정격 출력 = 10HP = 7460
회전자 입력 = 정격 출력 + 회전자동손 = 7460 + 350 = 7810
동기속도 = 120 * 50 / 12 = 500
슬립 = 350 / 7810 = 0.0448
실제회전수 = 500(1- 0.0448) = 477.6
53. 와전류 손실을 패러데이 법칙으로 설명한 과정 중 틀린 것은?
① 와전류가 철심 내에 흘러 발열 발생
② 유도기전력 발생으로 철심에 와전류가 흐름
③ 와전류 에너지 손실량은 전류밀도에 반비례
④ 시변 자속으로 강자성체 철심에 유도기전력 발생
① 와전류가 철심 내에 흘러 발열 발생 → 맞아. 와전류(Eddy Current)는 철심 내에 유도된 전류인데, 저항을 가지는 철심을 통해 흐르면서 줄열(발열)이 발생해. 그래서 전력 손실이 생기는 거지.
② 유도기전력 발생으로 철심에 와전류가 흐름 → 맞아. 패러데이 법칙에 따르면, 변하는 자기장(시변 자속)이 도체 내부에서 기전력을 유도하고, 이 유도기전력에 의해 폐회로를 이루는 전류(와전류)가 흐르게 돼.
③ 와전류 에너지 손실량은 전류밀도에 반비례 → 틀려. 와전류 손실(P)은 일반적으로 전류 밀도의 제곱에 비례해.P∝J^2 전류밀도(J)가 커질수록 전력 손실이 증가하는데, 선택지에서는 반비례라고 했으니까 틀린 내용이야.
④ 시변 자속으로 강자성체 철심에 유도기전력 발생 → 맞아. 패러데이 법칙에 의해 **시간에 따라 변하는 자기장(시변 자속)**이 있을 때, 도체 내부에 유도기전력이 발생해. 특히 강자성체(예: 철심)는 높은 투자율로 인해 자기장이 더 강하게 작용할 수 있어.
54. 어떤 직류전동기가 역기전력 200V, 매분 1200회전으로 토크 158.76 N·m를 발생하고 있을 때의 전기자 전류는 약 몇 A 인가? (단, 기계손 및 철손은 무시한다.)
직류 전동기의 출력 P = 2π * 회전수 * 토크수 / 60 = 2πNT / 60
P = IV
P = 2 * 3.14 * 1200 * 158.76 / 60 = 19940.256
P = IV = 19940.256 = I * 200
따라서 I = 99.701
55. 단상 정류자전동기의 일종인 단상반발전동기에 해당되는 것은?
① 시라게전동기
② 반발유도전동기
③ 아트킨손형전동기
④ 단상 직권 정류자전동기
아트킨손형 전돌기..
56. 동기전동기에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 동기전동기는 주로 회전계자형이다.
② 동기전동기는 무효전력을 공급할 수 있다.
③ 동기전동기는 제동권선을 이용한 기동법이 일반적으로 많이 사용된다.
④ 3상 동기전동기의 회전방향을 바꾸려면 계자권선 전류의 방향을 반대로 한다.
동기전동기는 주로 회전계자형이다.
동기전동기는 회전자(rotor)에 계자권선을 두고 직류(DC) 자계를 공급하며, 고정자(stator)는 3상 교류 전원을 받아 회전자계를 발생합니다.
즉, “회전계자형(rotating field winding)” 구조가 일반적이므로 이 진술은 맞습니다.
동기전동기는 무효전력을 공급할 수 있다.
동기전동기는 계자전류(계자권선에 인가하는 DC 전류) 조정에 따라 무효전력을 흡수(리액터 역할)하거나 공급(커패시터 역할)할 수 있습니다.
따라서 **무효전력을 공급(leading power factor 운전)**할 수도 있으며, 이 진술 역시 맞습니다.
동기전동기는 제동권선을 이용한 기동법이 일반적으로 많이 사용된다.
‘제동권선(damper winding)’은 대형 동기전동기에서 시동 시 보조적으로 유도전동기처럼 동작하도록 해주는 권선입니다(‘댐퍼 권선(amortisseur winding)’이라고도 함).
이 댐퍼 권선은 기동 시 유도기동을 가능케 해줄 뿐 아니라, 운전 중 회전자 진동(헌팅)을 억제하는 역할도 합니다.
따라서 대형 동기전동기에서는 제동권선을 이용한 기동(유도기동)이 가장 일반적이며, 이 진술은 맞습니다.
3상 동기전동기의 회전방향을 바꾸려면 계자권선 전류의 방향을 반대로 한다.
동기전동기의 회전 방향은 고정자 권선(3상 전원)의 상 순서에 따라 결정됩니다.
계자권선(직류자계)의 극성을 반대로 바꾸는 것만으로는 회전 방향이 바뀌지 않습니다.
실제로 회전 방향을 변경하려면 3상 전원 중 임의의 두 상을 바꾸어 접속해야 합니다(이는 3상 유도전동기와 동일).
그러므로 이 진술은 틀립니다.
57. 8극, 900rpm 동기발전기와 병렬 운전하는 6극 동기발전기의 회전수는 몇 rpm 인가?
병렬 운전하려면 주파수와 동기 속도가 같아야 해.
8극 동기발전기
900 = 120 * f / 8 따라서 주파수는 60
6극도 주파수가 60이어야함.
N = 120 * 60 / 6 = 1200
58. 동기발전기의 병렬운전 조건에서 같지 않아도 되는 것은?
① 기전력의 용량
② 기전력의 위상
③ 기전력의 크기
④ 기전력의 주파수
파형, 크기, 주파수, 위상 (파크 주위)
동기 발전기끼리 병렬로 연결되려면 다음 4가지 조건이 같아야 해.
기전력의 크기(전압) → 두 발전기의 전압이 같아야 전류가 급격하게 흐르는 걸 방지할 수 있어.
기전력의 주파수 → 주파수가 다르면 위상차가 계속 변하면서 발전기가 동기화되지 않고 불안정해져.
기전력의 위상 → 위상이 다르면 병렬 연결 시 큰 서지 전류가 흐를 수 있어서 반드시 맞춰야 해.
기전력의 파형(정현파 형태 유지) → 같은 주파수, 같은 형태의 정현파여야 안정적인 운전이 가능해.
59. 변압기의 주요시험 항목 중 전압변동률 계산에 필요한 수치를 얻기 위한 필수적인 시험은?
① 단락시험
② 내전압시험
③ 변압비시험
④ 온도상승시험
전압변동률(%V)은 변압기에서 부하가 걸렸을 때 전압이 얼마나 변하는지를 나타내는 값이야.
%V = (V무부하 - V부하) / V정격 * 100
이 값을 구하려면, 단락시험과 무부하시험이 필요해.
60. 부하전류가 크지 않을 때 직류 직권전동기 발생 토크는? (단, 자기회로가 불포화인 경우이다.)
직권전도기는 전류 제곱에 비례
분권전동기는 전류에 비례
2021.03.07
41. 전류계를 교체하기 위해 우선 변류기 2차측을 단락시켜야 하는 이유는?
① 측정오차 방지
② 2차측 절연 보호
③ 2차측 과전류 보호
④ 1차측 과전류 방지
2차측 개방 시 고전압 발생 → 절연 파괴 위험 → 단락이 필요함!
1. 변류기의 원리
변류기(CT)는 고전류를 측정하기 위해 전류를 감쇄시키는 장치야. 즉, 1차측(고전류) 전류를 비례적으로 줄여서 2차측(저전류)으로 출력하는 변압기의 일종이야.
1차측: 전력선이나 부하 전류를 감지
2차측: 계기(전류계, 계전기 등)에 연결되어 작은 전류를 출력
2. 변류기 2차측을 개방하면?
변류기는 2차측이 닫힌 상태에서 정상 동작해야 해. 그런데 2차측을 개방하면 큰 위험이 발생해.
변류기는 1차 전류가 계속 흐르는 상태에서 2차측 전류가 줄어들면, 2차측 권선의 유도전압이 급상승해.
이 전압은 수 kV 이상까지 올라갈 수 있어서 2차측 절연 파괴, 감전 위험, 변류기 손상 등이 발생할 수 있어.
그래서 변류기 2차측은 절대로 개방하면 안 되고, 교체 작업 전에 반드시 단락(쇼트)해야 해.
42. BJT에 대한 설명으로 틀린 것은?
① Bipolar Junction Thyristor의 약자이다.
② 베이스 전류로 컬렉터 전류를 제어하는 전류제어 스위치이다.
③ MOSFET, IGBT 등의 전압제어스위치보다 훨씬 큰 구동전력이 필요하다.
④ 회로기호 B, E, C는 각각 베이스(Base), 에미터(Emitter), 컬렉터(Collector)이다.
① Bipolar Junction Thyristor의 약자이다. → 틀려! BJT는 **"Bipolar Junction Transistor"**의 약자야. 문제에서는 **"Thyristor"**라고 되어 있는데, 이는 BJT가 아니라 SCR(실리콘 제어 정류기) 같은 사이리스터 계열에서 사용되는 단어야. 즉, Thyristor가 아니라 Transistor가 맞기 때문에 틀린 선택지야!
② 베이스 전류로 컬렉터 전류를 제어하는 전류제어 스위치이다. → 맞아. BJT는 전류제어 소자야. MOSFET이나 IGBT처럼 전압으로 제어하는 게 아니라, 베이스 전류가 흐르면 컬렉터 전류가 제어됨.
③ MOSFET, IGBT 등의 전압제어 스위치보다 훨씬 큰 구동전력이 필요하다. → 맞아. BJT는 베이스 전류를 계속 공급해야 동작하기 때문에, MOSFET이나 IGBT보다 구동 전력이 더 많이 필요해. 반면 MOSFET, IGBT는 전압제어 소자라서 구동 전력이 상대적으로 적어.
④ 회로기호 B, E, C는 각각 베이스(Base), 에미터(Emitter), 컬렉터(Collector)이다. → 맞아. BJT는 3개의 단자를 가지며, B(Base), E(Emitter), C(Collector)로 표기해.
43. 단상 변압기 2대를 병렬운전할 경우 각 변압기의 부하전류를 Ia, Ib, 1차측으로 환산한 임피던스를 Za, Zb, 백분율 임피던스 강하를 za, zb, 정격용량을 Pan, Pbn이라 한다. 이때 부하 분담에 대한 관계로 옳은 것은?
1. 부하 전류 분담 관계
각 변압기의 부하 전류는 임피던스에 반비례하게 분담돼. 즉, 임피던스가 작은 변압기가 더 많은 전류를 분담하게 돼.
Ia / Ib =Zb / Za
즉, 변압기 A와 B의 부하 전류 비율은 상대적인 임피던스 크기에 반비례해.
2. 정격 용량과 임피던스 강하의 관계
변압기의 용량(Pa, Pb)과 임피던스 강하(za, zb)의 관계를 이용하면, 부하 전류의 분담 관계를 다음과 같이 정리할 수 있어.
Ia/Ib = (Pan * zb) / (Pbn * za)
즉, 각 변압기의 부하 전류 비율은 정격 용량과 백분율 임피던스 강하의 곱에 비례해.
44. 사이클로 컨버터(Cyclo Converter)에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?
① DC - DC buck 컨버터와 동일한 구조이다.
② 출력주파수가 낮은 영역에서 많은 장점이 있다.
③ 시멘트공장의 분쇄기 등과 같이 대용량 저속 교류전동기 구동에 주로 사용된다.
④ 교류를 교류로 직접변환하면서 전압과 주파수를 동시에 가변하는 전력변환기이다.
① DC - DC buck 컨버터와 동일한 구조이다. → 틀려! (정답)
사이클로 컨버터는 AC-AC 변환기야.
반면, DC-DC Buck 컨버터는 직류(DC) 전압을 낮추는 컨버터이므로, 구조가 완전히 다름.
사이클로 컨버터는 정류기(SCR 등)를 이용해 입력 교류를 직접 원하는 주파수의 교류로 변환하는 방식이야.
따라서 DC-DC Buck 컨버터와 동일한 구조라는 설명은 틀림.
② 출력주파수가 낮은 영역에서 많은 장점이 있다. → 맞아.
사이클로 컨버터는 보통 출력 주파수가 입력 주파수보다 낮은 경우에 유리해.
저속 대용량 모터를 구동할 때, 정밀한 속도 조절이 가능하고 고조파 문제가 줄어듦.
③ 시멘트공장의 분쇄기 등과 같이 대용량 저속 교류전동기 구동에 주로 사용된다. → 맞아.
사이클로 컨버터는 대용량, 저속 교류 전동기 구동(예: 시멘트 공장의 분쇄기, 제철소의 압연기, 선박 추진 시스템)에 많이 사용됨.
저주파 전압을 만들 수 있기 때문에 고토크 저속 모터에 적합함.
④ 교류를 교류로 직접 변환하면서 전압과 주파수를 동시에 가변하는 전력변환기이다. → 맞아.
사이클로 컨버터는 AC를 DC로 변환하는 과정 없이, 입력 AC를 원하는 주파수의 AC로 직접 변환하는 장치야.
이 과정에서 출력 주파수뿐만 아니라 전압도 조절 가능함.
45. 극수 4이며 전기자 권선은 파권, 전기자 도체수가 250인 직류발전기가 있다. 이 발전기가 1,200rpm으로 회전할 때 600V의 기전력을 유기하려면 1극당 자속은 몇 Wb인가?
E= ZPNΦ / 60A
600 = 250 * 4 * 1200 * Φ / (60 * 2)
46. 직류발전기의 전기자 반작용에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 전기자 반작용으로 인하여 전기적 중성축을 이동시킨다.
② 정류자 편간 전압이 불균일하게 되어 섬락의 원인이 된다.
③ 전기자 반작용이 생기면 주자속이 왜곡되고 증가하게 된다.
④ 전기자 반작용이란, 전기자 전류에 의하여 생긴 자속이 계자에 의해 발생되는 주자속에 영향을 주는 현상을 말한다.
직류 발전기에서 전기자 전류가 흐를 때 발생하는 자기장이 기존의 주자속에 영향을 주는 현상을 전기자 반작용이라고 해. 이로 인해 주자속의 왜곡, 전기적 중성축 이동, 정류 불량 등의 문제가 발생할 수 있어.
① 전기자 반작용으로 인하여 전기적 중성축을 이동시킨다. → 맞아.
전기자 전류에 의해 회전 방향으로 자기장이 비뚤어짐.
이로 인해 전기적 중성축(ENA: Electrical Neutral Axis)이 이동하게 돼.
따라서, 발전기의 정류 성능이 나빠지고, 정류자에서 불꽃(섬락)이 발생할 위험이 있어.
② 정류자 편간 전압이 불균일하게 되어 섬락의 원인이 된다. → 맞아.
전기자 반작용으로 인해 정류자에서 전압 분포가 불균형해짐.
이 때문에 정류 시 브러시에서 불꽃(섬락)이 발생할 수 있어.
③ 전기자 반작용이 생기면 주자속이 왜곡되고 증가하게 된다. → 틀려! (정답)
전기자 반작용이 생기면 주자속이 왜곡되지만, 감소하는 방향으로 작용해.
특히, 발전기에서는 감자작용(자속 감소)이 발생하고, 전동기에서는 증자작용(자속 증가)이 발생하는 특징이 있어.
하지만 문제에서 주자속이 증가한다고 했기 때문에 틀린 설명이야.
④ 전기자 반작용이란, 전기자 전류에 의하여 생긴 자속이 계자에 의해 발생되는 주자속에 영향을 주는 현상을 말한다. → 맞아.
전기자 전류에 의해 형성된 자속이 계자 자속과 상호작용하면서 주자속을 왜곡하는 현상이 바로 전기자 반작용이야.
47. 기전력(1상)이 Eo이고, 동기임피던스(1상)가 Zs인 2대의 3상 동기발전기를 무부하로 병렬운전시킬 때 각 발전기의 기전력 사이에 δs의 위상차가 있으면 한 쪽 발전기에서 다른 쪽 발전기로 공급되는 1상당의 전력(W)은?
서로 주고 받는 전력 (수수전력)
위상을 맞추려고 하는 힘 (동기화력)
48. 60Hz, 6극의 3상 권선형 유도전동기가 있다. 이 전동기의 정격 부하시 회전수가 1,140rpm일 때, 이 전동기를 같은 공급전압에서 전부하 토크로 기동하기 위한 외부저항은 몇 Ω인가? (단, 회전자 권선은 Y결선이며, 슬립링간의 저항은 0.1Ω이다.)
변경 후 슬립 s2 = Ns - N2 / Ns = 1500 - 1000 / 1500 = 0.3333
추가 저항 R = R2 * (s2/s1 - 1) = 0.02 * (0.33/0.04 - 1) = 0.1467
47. 취급이 간단하고 기동시간이 짧아서 섬과 같이 전력계통에서 고립된 지역, 선박 등에 사용되는 소용량 전원용 발전기는?
① 터빈 발전기
② 엔진 발전기
③ 수차 발전기
④ 초전도 발전기
엔진 발전기는 내연 기관(디젤 또는 가솔린 엔진)을 사용하여 전력을 생산하는 발전기로, 기동 시간이 짧고 취급이 간단하여 **전력 계통에서 고립된 지역(섬, 선박, 비상 전원 등)**에서 많이 사용됩니다. 특히, 디젤 엔진 발전기가 대표적으로 사용됩니다.
① 터빈 발전기는 주로 증기 터빈이나 가스 터빈을 이용하는 발전기입니다. 기동 시간이 길고 대형 발전소에서 사용되므로 소용량 전원용으로는 적합하지 않습니다.
③ 수차 발전기는 물의 힘을 이용하는 수력 발전기입니다. 주로 댐이나 수로가 있는 곳에서 사용되며, 소형 독립 전원으로는 잘 쓰이지 않습니다.
④ 초전도 발전기는 초전도 기술을 이용한 발전기로 효율이 높지만 기술적으로 복잡하고 고가라서 현재 상용화가 거의 되어 있지 않으며, 소용량 전원용으로는 부적절합니다.
49. 동기기의 안정도를 증진시키는 방법이 아닌 것은?
① 단락비를 크게 할 것
② 속응여자방식을 채용할 것
③ 정상 리액턴스를 크게 할 것
④ 영상 및 역상 임피던스를 크게 할 것
동기기의 안정도(동기 안정도)는 기계가 외란 후에 동기상태를 유지할 수 있는 능력을 말하는데, 안정도는 일반적으로 동기전동기 또는 발전기의 최대 전달 전력이 Pmax∝EVsinδ/X 에 의해 결정됩니다. 여기서 X는 주로 정상(동기) 리액턴스입니다.
(1) 단락비를 크게 할 것 → 단락비가 크면 개방전압에 비해 단락전압(즉, 내부 리액턴스가 낮은)이 작다는 의미로, 결과적으로 동기전압의 강성이 커져 안정도가 향상됩니다.
(2) 속응여자방식을 채용할 것 → 속응여자(속도 반응형 여자) 시스템은 외란에 신속하게 반응하여 발전기의 출력 전압과 극간각을 조정, 안정성을 높이는 역할을 합니다.
(3) 정상 리액턴스를 크게 할 것 → 정상 리액턴스 X는 Pmax를 1/X에 비례하게 만드는데, 리액턴스가 커지면 최대 전달 전력이 낮아져, 작은 외란에도 극각이 크게 변할 수 있어 오히려 안정성이 떨어집니다.
(4) 영상 및 역상 임피던스를 크게 할 것 → 영상(양상) 및 역상 임피던스가 클 경우, 외란 시 유도되는 전류가 제한되어 동기기 내부의 전압강하가 크게 나타나지만, 보통 설계 시에는 이들 임피던스가 너무 낮으면 과도전류나 오동작의 문제가 발생하므로, 적절한 값으로 유지하는 것이 필요합니다. → 다만, 안정도 증진의 관점에서는 정상 리액턴스(동기 리액턴스)가 큰 것이 주된 문제점으로 꼽힙니다.
따라서, 동기기의 안정도를 증진시키기 위한 방법 중 오히려 안정성을 저해하는 것은 (3) 정상 리액턴스를 크게 할 것입니다.
50. 동기발전기 단절권의 특징이 아닌 것은?
① 코일 간격이 극 간격보다 작다.
② 전절권에 비해 합성 유기 기전력이 증가한다.
③ 전절권에 비해 코일 단이 짧게 되므로 재료가 절약된다.
④ 고조파를 제거해서 절전권에 비해 기전력의 파형이 좋아진다.
동기발전기의 단절권(Short Pitch Winding, Chorded Winding)은 권선의 코일 폭을 전절권(Full Pitch Winding)보다 좁게 감는 방식이에요. 즉, 코일 간격이 극 간격보다 작게 감겨요(①번이 맞는 설명).
이 방식은 여러 가지 장점이 있는데요.
✅ ③ 전절권에 비해 코일 단이 짧게 되므로 재료가 절약된다.
코일이 짧아지면서 구리 등 권선 재료를 절약할 수 있어요.
✅ ④ 고조파를 제거해서 전절권에 비해 기전력의 파형이 좋아진다.
고조파(특히 5차, 7차 고조파)를 줄여서 기전력의 파형이 더 정현파에 가깝게 개선돼요.
❌ ② 전절권에 비해 합성 유기 기전력이 증가한다.
단절권을 사용하면 유기 기전력(Induced EMF)이 전절권보다 감소합니다.
전절권은 한 극에 대해 코일이 최대한 길게 감겨 있어서 유기 기전력이 큽니다.
반면, 단절권은 권선이 짧아지면서 유기 기전력이 감소하는 단점이 있어요.
51. 동기발전기의 단자부근에서 단락 시 단락전류는?
① 서서히 증가하여 큰 전류가 흐른다.
② 처음부터 일정한 큰 전류가 흐른다.
③ 무시할 정도의 작은 전류가 흐른다.
④ 단락된 순간은 크나, 점차 감소한다.
동기발전기의 단자에서 **단락(SHORT CIRCUIT)**이 발생하면, 전류는 시간에 따라 다음과 같은 특징을 보입니다.
단락 순간
발전기의 내부 리액턴스와 회로의 저항이 제한하는 한계까지 매우 큰 단락전류가 흐릅니다.
이 전류는 여자(Excitation) 전류와 관계없이 발전기의 회전자에 의해 발생하는 유기 기전력에 의해 공급됩니다.
시간이 지나면서 감쇠
단락 전류는 처음에 매우 크지만, 발전기의 감자작용(Demagnetizing Effect)과 감쇠작용(Damping Effect)으로 인해 점점 감소합니다.
특히, 회전자(로터)에 있는 감쇠권선(Damper Winding)이 전류를 흡수하면서 점진적으로 감쇠하게 됩니다.
최종적으로는 정격 전류보다 작은 값까지 줄어듭니다.
52. 평상 6상 반파정류회로에서 297V의 직류전압을 얻기 위한 입력측 각 상전압은 약 몇 V 인가? (단, 부하는 순수 저항부하이다.)
상전압 = 출력전압 * ((3.14 / 6) / (√2*sin(180/6)))
53. 권선형 유도전동기 2대를 직렬종속으로 운전하는 경우 그 동기속도는 어떤 전동기의 속도와 같은가?
① 두 전동기 중 적은 극수를 갖는 전동기
② 두 전동기 중 많은 극수를 갖는 전동기
③ 두 전동기의 극수의 합과 같은 극수를 갖는 전동기
④ 두 전동기의 극수의 합의 평균과 같은 극수를 갖는 전동기
직렬종속 N = 120f / P1+ P2
병렬종속 N = 240f / P1 + P2
차동종속 N = 120f/ P1 - P2
54. GTO 사이리스터의 특징으로 틀린 것은?
① 각 단자의 명칭은 SCR 사이리스터와 같다.
② 온(On) 상태에서는 양방향 전류특성을 보인다.
③ 온(On) 드롭(Dro)은 약 2~4V가 되어 SCR 사이리스터 보다 약간 크다.
④ 오프(Off) 상태에서는 SCR 사이리스터처럼 양방향 전압저지능력을 갖고 있다.
① 각 단자의 명칭은 SCR 사이리스터와 같다.
GTO 사이리스터도 양극(Anode, A), 음극(Cathode, K), 게이트(Gate, G) 세 개의 단자를 가지며, SCR과 동일한 명칭을 사용합니다.
✅ 맞는 설명
② 온(On) 상태에서는 양방향 전류특성을 보인다.
GTO는 단방향 전류만 흐를 수 있는 소자입니다.
즉, SCR처럼 한 방향으로만 전류가 흐르고, 양방향 전류특성을 가지지 않습니다.
❌ 틀린 설명 (정답)
③ 온(On) 드롭(Drop)은 약 2~4V가 되어 SCR 사이리스터보다 약간 크다.
GTO는 온 상태에서 전압 강하가 2~4V 정도로, SCR보다 약간 큰 편입니다.
✅ 맞는 설명
④ 오프(Off) 상태에서는 SCR 사이리스터처럼 양방향 전압저지능력을 갖고 있다.
GTO는 오프 상태일 때 SCR처럼 양방향 전압을 차단할 수 있습니다.
✅ 맞는 설명
56. 210/105V의 변압기를 그림과 같이 결선하고 고압측에 200V의 전압을 가하면 전압계의 지시는 몇 V 인가? (단, 변압기는 가극성이다.)
가극성은 고압측 + 저압측
고압측 210V -> 저압측 105V 절반이니 고압측 200V -> 저압측 100V 절반
200 + 100 = 300V
57. 단면적 10cm2 인 철심에 200회의 권선을 감고, 이 권선에 60Hz, 60V인 교류전압을 인가하였을 때, 철심의 최대자속밀도는 약 몇 Wb/m2 인가?
자속밀도 = 자속 / 면적 => B = Φ / S
전압 = 4.44 주파수 * 권선 * 자속 => E = 4.44 f N Φ
60 = 4.44 * 60 * 200 * Φ 따라서 Φ = 1.126 * 10^3
자속밀도 = 1.126 * 10^3 / 10 * 10^2 = 1.126
58. 2상 교류 서보모터를 구동하는데 필요한 2상전압을 얻는 방법으로 널리 쓰이는 방법은?
① 2상 전원을 직접 이용하는 방법
② 환상 결선 변압기를 이용하는 방법
③ 여자권선에 리액터를 삽입하는 방법
④ 증폭기 내에서 위상을 조정하는 방법
2상 교류 서보모터를 구동하기 위해서는 서로 90도 위상차가 있는 2개의 교류 전압이 필요합니다. 이를 얻는 방법 중 널리 쓰이는 것은 ④ 증폭기 내에서 위상을 조정하는 방법입니다.
각 선택지 분석
① 2상 전원을 직접 이용하는 방법
2상 전원이 존재하는 경우에는 직접 사용할 수 있지만, 현대적인 전력 시스템에서는 3상 전원이 일반적이며, 2상 전원 자체가 거의 사용되지 않습니다.
따라서 널리 쓰이는 방법이라고 보기 어렵습니다.
② 환상 결선 변압기를 이용하는 방법
환상 결선 변압기(Scott-T 변압기)를 사용하면 3상 전원에서 2상 전원을 만들 수 있지만, 서보모터 구동을 위해 주로 사용되는 방법은 아닙니다.
주로 대형 장비에서 2상 전원이 필요할 때 사용됩니다.
③ 여자권선에 리액터를 삽입하는 방법
리액터를 삽입하여 전압과 위상을 조정할 수 있지만, 일반적인 2상 서보모터 구동 방식으로 널리 사용되지는 않습니다.
④ 증폭기 내에서 위상을 조정하는 방법
가장 일반적인 방법으로, 전자적으로 위상을 조정하여 90도 차이가 나는 2상 전압을 생성합니다.
특히, 서보 시스템에서는 정밀한 위상 제어가 필요하므로 증폭기 내에서 위상을 조정하는 방식이 가장 효율적이고 널리 사용됩니다.
59. 3상 변압기의 병렬운전 조건으로 틀린 것은?
① 각 군의 임피던스가 용량에 비례할 것
② 각 변압기의 백분율 임피던스 강하가 같을 것
③ 각 변압기의 권수비가 같고 1차와 2차의 정격전압이 같을 것
④ 각 변압기의 상회전 방향 및 1차와 2차 선간전압의 위상 변위가 같을 것
극성, 내부저항과 누설리액턴스의 비, 정격전압, %임피던스 (극비 전%)가 같아야 한다.
① 각 군의 임피던스가 용량에 비례할 것 → 이는 “용량이 커지면 실제 임피던스도 커진다”는 의미인데, 실제로는 % 임피던스가 같으면 용량이 커질수록 실제 임피던스는 작아져야 합니다. 따라서 이 조건은 틀렸습니다.
② 각 변압기의 백분율 임피던스 강하가 같을 것 → 올바른 조건입니다.
③ 각 변압기의 권수비가 같고 1차와 2차의 정격전압이 같을 것 → 병렬 운전 시 반드시 동일한 전압비와 정격 전압을 가져야 하므로 올바른 조건입니다.
④ 각 변압기의 상회전 방향 및 1차와 2차 선간전압의 위상 변위가 같을 것 → 위상 및 극성 조건 역시 병렬 운전의 필수 조건이므로 올바릅니다.
60. 전력의 일부를 전원측에 반환할 수 있는 유도전동기의 속도제어법은?
① 극수 변환법
② 크레머 방식
③ 2차 저항 가감법
④ 세르비우스 방식
뫼비우스의 띠
세르비우스 방식(Scherbius System)
권선형 유도전동기의 2차(회전자) 슬립 전력을 변환하여 전원 측으로 반환하는 속도제어법입니다.
슬립 전력을 회생(recovery)하여 재사용하는 시스템이므로 전력 절감 효과가 있습니다.
크레머 방식과 유사하지만, 크레머 방식은 직류전동기를 사용하는 반면, 세르비우스 방식은 회전자 전력을 교류로 변환하여 회생합니다.
회전자에 삽입된 변환기를 통해 에너지를 전원으로 회생시키는 점이 핵심입니다.
① 극수 변환법 → 극수를 변경해 동기 속도를 조절하는 방법이지만, 전력 반환 기능이 없음 ❌
② 크레머 방식 → 2차 슬립 전력을 직류로 변환하여 속도 조절, 하지만 직류 모터 사용(교류 전원으로 직접 회생 X) ❌
③ 2차 저항 가감법 → 회전자 저항을 조절하여 속도를 낮추지만, 전력 회생이 없음 ❌
④ 세르비우스 방식 → 슬립 전력을 회생하여 전원으로 반환 가능 ✅ (정답)
2020.08.22
42. 3300/220V 변압기 A와 B의 정격용량이 각각 400kVA, 300kVA이고, %임피던스 강하가 각각 2.4%와 3.6%일 때 그 2대의 변압기에 걸 수 있는 합성부하용량 몇 kVA 인가?
합성 부하용량 = 낮은 %임피던스 용량 + 낮은 %임피던스 / 높은 %임피던스 * 높은 %임피던스 용량
변압기를 병렬 운전할 때는 각 변압기의 정격 부하시의 백분율 임피던스(%)에 맞는 전압강하를 기준으로 부하가 분담되므로, 낮은 %임피던스를 가진 변압기가 정격 부하시의 전압강하에 도달하면, 다른 변압기는 상대적으로 과부하되지 않도록 그 부하가 제한됩니다.
주어진 조건
변압기 A: 정격용량 400 kVA, %임피던스 2.4%
변압기 B: 정격용량 300 kVA, %임피던스 3.6%
병렬 운전 시 두 변압기는 동일한 버스 전압 강하를 가지게 되는데, 보통 전체 부하가 A의 정격 %전압강하(2.4%)까지 걸리도록 제한해야 합니다. 그러면 변압기 A는 2.4% 전압강하에서 400 kVA를 공급할 수 있고, 변압기 B는 정격 3.6% 전압강하 시 300 kVA를 공급하도록 설계되었으므로, 동일한 2.4% 전압강하에서 공급할 수 있는 부하는
300kVA×2.4%/3.4% =200kVA
가 됩니다.
따라서 두 대를 병렬 운전할 때, 합성 부하 용량은 400 + 200 = 600
43. 정격출력 50kW, 4극 220V, 60Hz인 3상 유도전동기가 전부하 슬립 0.04, 효율 90%로 운전되고 있을 때 다음 중 옳지 않은 것은?
① 2차 효율 = 92%
② 1차 입력 = 55.56kW
③ 회전자 동손 = 2.08kW
④ 회전자 입력 = 52.08kW
입력 -> 1차 -> 2차 -> 출력
효율 = 출력/입력 * 100
2차효율 = 2차/1차 * 100 또는 1 - 슬립
회전자 입력 = 2차 = 출력 / (1-슬립)
회전자 동손 = 2차 - 출력
2차 효율 = 1- 슬립 = 1 - 0.04 = 96%
1차 입력 = 출력/효율 = 50/0.90 = 55.55556
회전자입력 = 2차 = 출력 / (1-슬립) = 50 / (1-0.04) = 50 / 0.96 = 52.08
회전자 동손 = 2차 - 출력 = 52.08 - 50 = 2.08
48. 3kVA, 3000/200V의 변압기의 단락시험에서 임피던스전압 120V, 동손 150W라 하면 %저항 강하는 몇 %인가?
%저항 = 동손 / 정격용량 * 100
%R = P동 / S정적 * 100
150 / 3000 * 100 = 5
49. 직류 가동복권발전기를 전동기로 사용하면 어느 전동기가 되는가?
① 직류 직권전동기
② 직류 분권전동기
③ 직류 가동복권전동기
④ 직류 차동복권전동기
가동 <=> 차동
50. 동기발전기에 설치된 제동권선의 효과로 틀린 것은?
① 난조 방지
② 과부하 내량의 증대
③ 송전선의 불평형 단락 시 이상전압 방지
④ 불평형 부하 시의 전류, 전압 파형의 개선
제동권선
파형 개선, 이상전압 방지, 난조방지, 토크 발생, (파전, 난, 크~ 맛있어)
동기발전기에 설치된 **제동권선(댐퍼 권선, Damper Winding)**은 주로 난조 방지 및 불평형 부하 대응을 위해 사용됩니다. 이 권선은 비동기 성분을 감쇄하여 발전기의 안정성을 높이는 역할을 합니다.
① 난조 방지
난조(출렁거림, Hunting)는 발전기가 부하 변화에 따라 속도와 주파수가 흔들리는 현상입니다.
제동권선은 이러한 난조 현상을 방지하는 주요 역할을 합니다.
✅ 맞는 설명
② 과부하 내량의 증대
과부하 내량(overload capacity)은 발전기가 감당할 수 있는 최대 부하의 크기를 의미합니다.
하지만 제동권선은 주로 난조 방지 및 불평형 부하 대응 역할을 하며, 과부하 내량을 증가시키는 기능은 없습니다.
❌ 틀린 설명 (정답)
③ 송전선의 불평형 단락 시 이상전압 방지
불평형 단락(송전선의 비대칭 단락) 시, 이상전압이 발생할 수 있습니다.
제동권선은 비대칭 전류를 줄이고, 전압 변화를 완화하는 역할을 합니다.
✅ 맞는 설명
④ 불평형 부하 시의 전류, 전압 파형의 개선
불평형 부하(각 상별 부하 차이) 발생 시, 발전기 내부에 비대칭 전류가 흐를 수 있습니다.
제동권선은 이러한 불평형을 완화하고 전압 및 전류 파형을 개선하는 역할을 합니다.
✅ 맞는 설명
52. 유도전동기에서 공급 전압의 크기가 일정하고 전원 주파수만 낮아질 때 일어나는 현상으로 옳은 것은?
① 철손이 감소한다.
② 온도상승이 커진다.
③ 여자전류가 감소한다.
④ 회전속도가 증가한다.
Ns = 120f/P
주파수 f 가 감소하면 동기속도 Ns도 감소합니다.
전압이 일정한 상태에서 주파수가 낮아지면, 유도전동기의 자속(Φ)이 Φ∝𝑉/𝑓에 따라 증가하게 됩니다. 자속이 증가하면 철심 포화에 가까워지고, 이에 따라 히스테리시스 손실과 와전류 손실 등 철손이 늘어나며, 전체 전동기의 발열이 증가하게 됩니다.
53. 3상 변압기 2차측 EW 상만을 반대로 하고 Y-Y 결선을 한 경우, 2차 상전압이 Eu = 70V, Ev = 70V, Ew = 70V라면 2차 선간전압은 약 몇 V인가?
54. 용접용으로 사용되는 직류발전기의 특성 중에서 가장 중요한 것은?
① 과부하에 견딜 것
② 전압변동률이 적을 것
③ 경부하일 때 효율이 좋을 것
④ 전류에 대한 전압특성이 수하특성일 것
용접용 직류발전기는 용접 시 아크의 안정성을 유지하고 용접 전류의 변화에 대해 부드럽게 대응할 수 있어야 합니다. 이를 위해서는 부하 전류가 증가함에 따라 전압이 점차 떨어지는 **수하특성(drooping characteristic)**이 필수적입니다.
.
55. 단상 유도전동기에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 반발 기동형: 직류전동기와 같이 정류자와 브러시를 이용하여 기동한다.
② 분상 기동형: 별도의 보조권선을 사용하여 회전자계를 발생시켜 기동한다.
③ 커패시터 기동형: 기동전류에 비해 기동토크가 크지만, 커패시터를 설치해야 한다.
④ 반발유도형: 기동시 농형권선과 반발전동기의 회전자 권선을 함께 이용하나 운전 중에는 농형권선만을 이용한다.
① 반발 기동형: 직류전동기와 같이 정류자와 브러시를 이용하여 기동한다.
반발 기동형(Reactive Start Type)은 기동 시 직류전동기처럼 정류자와 브러시를 사용하여 회전자계를 형성합니다.
이후, 충분한 속도가 되면 브러시를 제거하여 유도전동기처럼 동작합니다.
✅ 맞는 설명
② 분상 기동형: 별도의 보조권선을 사용하여 회전자계를 발생시켜 기동한다.
분상 기동형(Split-Phase Type)은 보조권선(Starting Winding)을 사용하여 회전자계를 만들어 기동하는 방식입니다.
보조권선의 저항과 인덕턴스 차이를 이용해 위상 차이를 발생시키고, 기동이 완료되면 보조권선을 차단합니다.
✅ 맞는 설명
③ 커패시터 기동형: 기동전류에 비해 기동토크가 크지만, 커패시터를 설치해야 한다.
커패시터 기동형(Capacitor-Start Type)은 기동 시 커패시터를 이용하여 보조권선의 위상차를 크게 만들어 높은 기동토크를 발생시키는 방식입니다.
기동 전류에 비해 기동 토크가 크지만, 커패시터가 필요합니다.
✅ 맞는 설명
④ 반발유도형: 기동 시 농형권선과 반발전동기의 회전자 권선을 함께 이용하나 운전 중에는 농형권선만을 이용한다.
반발유도형(Repulsion-Induction Motor)은 기동 시 반발전동기의 원리를 이용하여 기동하고, 일정 속도에 도달하면 농형권선(Short-Circuited Winding)만을 이용하여 운전하는 방식입니다.
하지만, 반발 기동 시에는 농형권선이 거의 작용하지 않으며, 오직 반발전동기의 권선이 주요하게 작용합니다.
따라서, 기동 시 농형권선도 함께 사용한다는 설명이 틀렸습니다.
❌ 틀린 설명 (정답)
56. 정격전압 120V, 60Hz인 변압기의 무부하 입력 80W, 무부하 전류 1.4A이다. 이 변압기의 여자 리액턴스는 약 몇 Ω인가?
여자 리액턴스 = 전압 / (무부하전류 * sinθ)
)Xm = V / (Im sinθ)
역률 cosθ = P / VI = 80 / (120 * 1.4) = 0.4762
sinθ = 0.8793
Xm = 120 / (1.4 * 0.8793) = 97.5
여자 리액턴스(Xm)는 무부하 입력 전압, 무부하 전류, 무부하 손실을 이용하여 구할 수 있습니다. 여기서 무부하 전류는 철손(무부하 손실)을 발생시키는 **무부하 저항분(Rm)**과 여자 리액턴스(Xm)의 두 성분으로 나뉩니다.)
57. 동작모드가 그림과 같이 나타나는 혼합브리지는?
1. 동작 모드 분석
위 그래프에서 확인할 수 있는 특징:
**사이리스터(S1, S2)**는 교대로 도통됨.
**다이오드(D1, D2)**도 교대로 전류를 전달.
이는 혼합 브리지 정류회로(하프 또는 전파)에서 한쪽은 사이리스터, 한쪽은 다이오드가 동작하는 방식을 의미.
2. 회로도 분석
각 회로도를 살펴보면서 위 그래프의 동작 방식과 일치하는지 확인합니다.
①번 회로:
사이리스터와 다이오드가 혼합되어 있는 브리지 정류 방식.
위 그래프에서 보이는 S1, S2가 순차적으로 도통하고, D1, D2가 교대로 도통하는 동작과 유사.
그래프의 동작 모드와 일치!
②번 회로:
회로 구성은 비슷하지만, S2와 S1의 위치가 다름.
동작 모드와 정확히 일치하지 않음.
③번 회로:
다이오드(D1, D2)의 연결 방식이 다름.
사이리스터의 위치가 그래프와 다르게 배치됨.
④번 회로:
사이리스터와 다이오드가 혼합된 브리지 형태이긴 하지만, 동작 순서가 다름.
58. 동기기의 전기자 저항을 r, 전기자 반작용 리액턴스를 Xa, 누설 리액턴스를 Xℓ라고 하면 동기임피던스를 표시하는 식으로 옳은 것은?
동기임피던스 = 저항 + j(반작용 리액턴스 + 누설 리액턴스)
Zs = r + j(Xa + X ℓ)
60. 동기전동기에 일정한 부하를 걸고 계자전류를 0A에서부터 계속 증가시킬 때에 관한 설명으로 옳은 것은? (단, Ia는 전기자전류이다.)
① Ia는 증가하다가 감소한다.
② Ia가 최소일 때 역률이 1이다.
③ Ia가 감소상태일 때 앞선 역률이다.
④ Ia가 증가상태일 때 뒤진 역률이다.
동기전동기에서 계자전류(If)를 증가시키면 다음과 같은 현상이 발생합니다.
계자전류(If)가 너무 작을 때
동기전동기의 자속이 부족(언더여자, Under-Excited) 상태가 되어 **뒤진 역률(Lagging Power Factor)**을 갖게 됩니다.
이 경우 부족한 계자 자속을 보완하기 위해 전기자전류(Ia)가 증가하게 됩니다.
계자전류(If)가 적정한 값일 때
자속이 적절한 상태로, **역률이 1(최대 역률, Unity Power Factor)**이 됩니다.
이때 전기자전류(Ia)는 최소가 됩니다.
즉, Ia가 최소일 때 역률이 1이 됩니다. (②번 선택지가 정답!)
계자전류(If)가 너무 클 때
동기전동기가 과여자(Over-Excited) 상태가 되어 **앞선 역률(Leading Power Factor)**을 갖게 됩니다.
커패시턴스가 주어지지 않았으므로 알아내야하는데, 저항과 누설 콘덕턴스를 무시하면 전파 속도는 광속과 유사하여
전파속도 v = 3 * 10^8임. v = 1 / 루트(LC)이므로, C = 1/ v^2L 임
따라서 원래 공식에 넣으면 Z = vL = 3*10^8 * L = 300 이므로 L은 1 mh/Km
28. 전력선과 통신선 사이에 그림과 같이 차폐선을 설치 하며, 각 선사이의 상호임피던스를 각각 Z12, Z1s, Z2s라 하고 차폐선 자기임피던스를 Zs라 할 때 저감계수를 나타낸 식은?
1 - ((Z1s * Z2s) / (Zs * Z12))
31. 그림과 같은 배전선이 있다. 급전점 O점의 전압을 110[V]라 하면 C점의 전압은? (단, 선로 OA, AB, BC간 의 저항은 각각 0.2[Ω]이며, 부하역률은 100[%]이다.)
① 92[V] ② 97[V] ③ 99[V] ④ 104[V]
OA = 5 + 15+ 10 = 30AB = 15 + 10 = 25BC = 10 = 10
각각 저항 곱해주고, 전압에 뺴주면 97
33. 교류송전방식과 비교하여 직류송전방식의 설명이 아 닌 것은?
① 전압변동률이 양호하고 무효전력에 기인하는 전력손실 이 생기지 않는다.
② 안정도의 한계가 없으므로 송전용량을 높일 수 있다.
③ 전력변환기에서 고조파가 발생한다.
④ 고전압, 대전류의 차단이 용이하다.
① 전압변동률이 양호하고 무효전력에 기인하는 전력손실이 생기지 않는다.
맞는 설명입니다.
직류송전(HVDC)은 무효전력 개념이 없고, 전압변동률이 양호하여 전력손실이 적습니다.
② 안정도의 한계가 없으므로 송전용량을 높일 수 있다.
맞는 설명입니다.
교류 송전은 안정도 문제가 존재하지만, 직류 송전은 안정도 문제에서 자유롭고 장거리 송전이 유리합니다.
③ 전력변환기에서 고조파가 발생한다.
맞는 설명입니다.
직류송전 시스템은 교류-직류 변환 과정에서 고조파(harmonics)가 발생하며, 이를 억제하기 위해 필터가 필요합니다.
④ 고전압, 대전류의 차단이 용이하다.
틀린 설명입니다.
직류는 영전압(0V) 상태가 없기 때문에 차단기가 작동하기 어려우며, 교류보다 차단이 더 어렵습니다.
교류는 한 주기 동안 전압이 0이 되는 순간이 있어서 차단이 비교적 쉽지만, 직류는 지속적으로 전류가 흐르기 때문에 차단이 어렵고, 특수한 DC 차단기가 필요합니다.
36. 피뢰기의 구조는 다음 중 어느 것인가?
① 특성요소와 직렬갭 → 정답
피뢰기의 전형적인 구조입니다.
직렬갭: 평소에는 절연 상태를 유지하다가 이상 전압이 발생하면 절연을 파괴하여 전류를 흐르게 함.
특성요소(Varistor 등): 이상 전압을 흡수하고 대지로 방전 후, 정상 전압이 되면 절연 회복.
40. 출력 2,000[kW]의 수력발전소를 설치하는 경우 유효 낙차를 15[m]라고 하면 사용수량은 몇 [m/s]가 되는가? (단, 수차효율 86[%], 발전기 효율 96[%]이다.)
출력 = 9.8 * 낙차 * 수량 * 수차효율 * 발전기 효율
P = 9.8*H*Q*ng * nt
2022년 4회
24. 조상설비에 대한 설명
① 송·수전단 전압을 일정하게 유지하도록 조정하는 설비 이다.
② 역률을 개선하여 전력손실을 경감시키는 설비이다.
③ 이상전압으로부터 선로 및 기기를 보호하는 설비이다.
④ 전력계통의 안정도를 향상시킨다.
26. 원자로의 냉각재가 갖추어야 할 조건이 아닌 것은?
① 열용량이 적을 것
② 중성자의 흡수가 적을 것
③ 열전도율 및 열전달계수가 클 것
④ 방사능을 띠기 어려울 것
원자로의 냉각재는 반응로에서 발생하는 열을 효과적으로 흡수하고 전달하는 역할을 합니다. 따라서 냉각재가 갖추어야 할 조건은 다음과 같습니다.
열용량이 클 것 → 냉각재는 많은 열을 저장할 수 있어야 하므로 열용량이 커야 합니다.
중성자의 흡수가 적을 것 → 중성자를 많이 흡수하면 연쇄반응에 방해가 되므로, 냉각재는 중성자 흡수를 최소화해야 합니다.
열전도율 및 열전달계수가 클 것 → 열을 효과적으로 전달해야 하므로, 열전도율과 열전달계수가 커야 합니다.
방사능을 띠기 어려울 것 → 냉각재가 방사능을 띠면 유지보수와 안전성에 문제가 생기므로 방사능을 띠기 어려운 것이 좋습니다.
35. 전압 66,000[V], 주파수 60[Hz], 길이 15[km], 심선 1선당 작용정전용량 0.3587[F/km]인 한 선당 지중전선 로의 3상 무부하 충전전류는 약 몇 [A]인가? (단, 정전용 량 이외의 선로정수는 무시한다.)
37. 3상용 차단기의 용량은 그 차단기의 정격전압과 정격차단 전류와의 곱을 몇 배 한 것인가? => 루트3
40. 송전선에 코로나가 발생하면 전선이 부식된다. 다음의 무엇에 의하여 부식되는가? => 오존
2022.04.24
21. 직접접지방식에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 1선 지락 사고시 건전상의 대지 전압이 거의 상승하지 않는다.
② 계통의 절연수준이 낮아지므로 경제적이다.
③ 변압기의 단절연이 가능하다.
④ 보호계전기가 신속히 동작하므로 과도안정도가 좋다.
직접접지방식은 전기 시스템에서 문제가 생겼을 때, 땅(대지)으로 전기를 쉽게 흘려보내는 방식입니다. **"직접접지방식"**은 말 그대로 전기 시스템이 문제가 생겼을 때, 전선을 땅(대지)에 바로 연결해서 전류를 흘려보내는 방식이기 때문에 **"직접"**이 붙은 거예요. 반대로 **"간접접지방식"**도 있는데, 이건 전류가 바로 땅으로 가지 않고, 저항이나 다른 장치를 거쳐서 흘러가는 방식이에요.
직접접지: 전류가 문제 생기면 바로 땅으로!
지락사고: 전기가 새서 땅으로 흘러가는 사고.
건전상: 멀쩡한 전선.
계통: 전기 시스템 전체.
과도 안정도: 문제 생긴 뒤 얼마나 빨리 안정되느냐.
단절연: 전기 설비에서 한쪽(특정 부위)만 절연하는 방식을 말해요.
"1선 지락 사고 시 건전상의 대지 전압이 거의 상승하지 않는다." 쉽게 말해, 전선 하나에 문제가 생겨도 나머지 전선에는 영향을 거의 안 줍니다. 이건 맞는 말이에요.
"계통의 절연수준이 낮아지므로 경제적이다." 절연이라는 건 전기선이 전기를 새지 않게 보호하는 기술인데, 이걸 약하게 만들어도 되니까 비용이 적게 든다는 뜻이에요. 이건 맞는 말입니다.
"변압기의 단절연이 가능하다." 변압기를 보호하는 기술(절연)을 간단하게 해도 괜찮아서 돈이 덜 들어요. 이건 맞는 말이에요.
"보호계전기가 신속히 동작하므로 과도안정도가 좋다." 문제가 생겼을 때 전기 시스템이 빨리 안정되느냐의 문제인데, 직접접지방식은 사고 전류가 너무 커서 오히려 시스템이 불안정해질 수 있습니다. 그래서 이건 틀린 말이에요.
또한, 다른 접지방식에 비하여 개폐 이상전압이 낮다. 그리고 중성점 전압이 항상 0이므로 변압기의 가격과 중량을 줄일 수 있다
22. 전력계통의 안정도에서 안정도의 종류에 해당하지 않는 것은?
① 정태 안정도
② 상태 안정도
③ 과도 안정도
④ 동태 안정도
**"전력계통 안정도의 종류"**는 전기 시스템이 얼마나 잘 안정적으로 유지되는지에 대한 분류를 말합니다. 여기서 안정도의 종류는 아래 3가지로 나눌 수 있습니다:
정태 안정도 (Static Stability)
전기 시스템이 정상 상태에서 작은 변화가 생겼을 때 안정성을 유지할 수 있는 능력. (예: 부하가 조금 변했을 때도 계통이 안정적인가?)
과도 안정도 (Transient Stability)
전기 시스템에 큰 변화가 생겼을 때(예: 사고 발생, 발전기 탈락) 계통이 안정적으로 돌아오는 능력. (예: 큰 사고 후 시스템이 정상으로 복귀 가능한가?)
동태 안정도 (Dynamic Stability)
전기 시스템이 시간이 지나면서 점진적으로 변화할 때 안정성을 유지하는 능력. (예: 부하가 점진적으로 증가할 때 계통이 안정적인가?)
23. 수차의 캐비테이션 방지책으로 틀린 것은?
① 흡출수두를 증대시킨다.
② 과부하 운전을 가능한 한 피한다.
③ 수차의 비속도를 너무 크게 잡지 않는다.
④ 침식에 강한 금속재료로 러너를 제작한다.
수차: 물로 터빈을 돌려 에너지를 만드는 기계.
캐비테이션(Cavitation): 물이 빠르게 흐를 때 압력이 낮아지면서 기포가 발생하고, 이 기포가 터지면서 수차의 러너(날개)에 손상을 주는 현상입니다. 즉, 수차의 효율이 떨어지고 수명이 단축되는 문제를 일으킵니다.
비속도(특유속도): "수차가 물의 낙차와 흐름에 얼마나 효율적으로 맞추어 작동하는지"를 나타내는 숫자. 👉 낮으면 높은 낙차, 적은 물에 적합. 👉 높으면 낮은 낙차, 많은 물에 적합.
"흡출수두를 증대시킨다."
틀린 말입니다. 캐비테이션 방지를 위해서는 **흡출수두(수차 출구에서 물이 배출되는 높이 차이)**를 줄여야 합니다. 흡출수두를 높이면 물의 압력이 더 낮아져 캐비테이션이 더 심해질 수 있습니다.
"과부하 운전을 가능한 한 피한다."
맞는 말입니다. 과부하 운전은 수차의 부하를 증가시켜 캐비테이션이 발생하기 쉬운 조건을 만듭니다. 이를 피해야 합니다.
"수차의 비속도를 너무 크게 잡지 않는다."
맞는 말입니다. 비속도가 너무 크면 캐비테이션 발생 가능성이 높아지기 때문에, 적절한 비속도를 유지해야 합니다.
"침식에 강한 금속재료로 러너를 제작한다."
맞는 말입니다. 캐비테이션이 완전히 없애기 어려운 경우, 침식에 강한 재료를 사용하여 손상을 줄일 수 있습니다.
24. 보호계전기의 반한시ㆍ정한시 특성은?
반한시: **"한계를 거스르는 시간"**이라는 뜻으로, 전류가 커질수록 동작 시간이 짧아지는 특성을 표현합니다.
정한시: **"시간을 일정하게 정한다"**는 뜻으로, 전류 크기에 관계없이 항상 일정한 시간에 동작한다는 특성을 표현합니다.
순한시: 최소 동작전류 이상의 전류가 흐르면 즉시 동작하는 특성
26. 밸런서의 설치가 가장 필요한 배전방식은?
밸런서는 전력 시스템에서 전압이나 전류의 불균형을 조정하는 장치입니다. 전력 품질을 높이고, 시스템 안정성을 유지하는 데 필수적입니다.
단상 2선식: 부하 불균형 자체가 없으므로 밸런서 필요 없음.
단상 3선식: 부하 불균형이 발생할 수 있으므로 밸런서 필요.
3상 3선식: 부하가 균형을 이루기 쉽기 때문에 일반적으로 밸런서가 필요하지 않습니다.
3상 4선식: 중성선만으로 균형 유지 가능하므로 밸런서 필요 없음.
27. 직렬콘덴서를 선로에 삽입할 때의 이점이 아닌 것은?
① 선로의 인덕턴스를 보상한다.
② 수전단의 전압강하를 줄인다.
③ 정태안정도를 증가한다.
④ 송전단의 역률을 개선한다.
직렬콘덴서: 전력선로에 **직렬(전선과 같은 선상에)**로 연결하는 **콘덴서(커패시터)**입니다. 전력선로에서 발생하는 인덕턴스(코일 효과)를 보상해주고, 전압 강하를 줄이며 전력 흐름을 더 효율적으로 만들어 줍니다.
병렬콘덴서: 전력선로에 **병렬(전선과 분리된 선상에)**로 연결하는 콘덴서입니다. 역률 개선, 무효전력 감소.
인덕턴스: 전류가 흐를 때 생기는 자기장으로 인해 전압이 지연되는 현상.
수전단: 전기를 받는 곳.
송전단: 전기를 보내는 곳.
역률: 전기가 얼마나 효율적으로 쓰이는지 나타내는 값. (1에 가까울수록 좋음)
선로의 인덕턴스를 보상한다.
선로에는 인덕턴스(코일 성질)가 존재하여 전압 강하와 전력 손실을 증가시킵니다.
직렬콘덴서는 이러한 인덕턴스 성분을 상쇄하여 전력 흐름을 더 효율적으로 만듭니다.
수전단의 전압강하를 줄인다.
직렬콘덴서를 선로에 삽입하면 선로의 인덕턴스가 보상되기 때문에 전압 강하가 줄어들고, 수전단에서는 원하는 전압을 안정적으로 받을 수 있게 됩니다.
정태안정도를 증가한다.
정태안정도는 전력 시스템이 작은 부하 변화에 대해 안정적으로 유지될 수 있는 능력입니다.
직렬콘덴서를 사용하면 선로의 인덕턴스를 보상해, 전압과 전력의 안정성을 증가시킵니다.
송전단의 역률을 개선한다.
송전단의 역률 개선은 병렬콘덴서를 통해 이루어집니다.
직렬콘덴서는 송전단의 역률보다는 전압 강하 보상과 안정도 향상에 초점을 맞추기 때문에 이 내용은 틀립니다.
28. 배기가스의 여열을 이용해서 보일러에 공급되는 급수를 예열함으로써 연료 소비량을 줄이거나 증발량을 증가시키기 위해서 설치하는 여열회수 장치는?
① 과열기
② 공기 예열기
③ 절탄기
④ 재열기
과열기 (Superheater)
보일러에서 발생한 **포화증기(수증기)**를 더 가열하여 고온의 건조증기를 만드는 장치입니다.
주로 증기 터빈의 효율을 높이기 위해 사용되며, 연료 소비량을 줄이는 목적과는 거리가 있습니다.
공기 예열기 (Air Preheater)
보일러에서 연소용 공기를 배기가스의 열로 예열하여 연료 연소 효율을 높이는 장치입니다.
절탄기 (Economizer)
보일러에 공급되는 급수를 배기가스의 열로 예열하여 연료 소비량을 줄이고 증발량을 증가시키는 장치입니다.
재열기 (Reheater)
터빈을 통과한 증기를 다시 가열하여 증기의 에너지 밀도를 높이는 장치입니다.
터빈 효율을 증가시키는 역할을 하며, 급수를 예열하는 장치가 아니므로 정답이 아닙니다.
29. 저압뱅킹 배전방식에서 캐스케이딩현상을 방지하기 위하여 인접 변압기를 연락하는 저압선의 중간에 설치하는 것으로 알맞은 것은?
① 구분퓨즈
② 리클로저
③ 섹셔널라이저
④ 구분개폐기
저압뱅킹은 여러 변압기나 배전선로를 연결하여 전기를 분배하는 방식.
연락은 변압기들을 전기적으로 연결하는 것.
캐스케이딩(Cascading) 현상은 한 변압기에서 발생한 고장이 인접 변압기로 전파되어 여러 변압기가 연쇄적으로 고장 나는 현상을 말합니다.
구분퓨즈 (Sectional Fuse)
구분퓨즈는 변압기 간 저압선에 설치하여 캐스케이딩 현상(한 변압기의 고장이 다른 변압기에 영향을 주는 현상)을 방지하기 위해 사용됩니다.
변압기에 이상이 발생했을 때, 구분퓨즈가 해당 변압기만 차단하여 고장이 다른 변압기로 전파되지 않도록 합니다.
리클로저 (Recloser)
리클로저는 고압 배전선로에서 사용되며, 고장 발생 시 자동으로 선로를 차단한 후 다시 연결을 시도합니다. 저압 배전방식에서의 캐스케이딩 방지와는 관련이 없습니다.
섹셔널라이저 (Sectionalizer)
섹셔널라이저는 고압 배전선로에서 고장 구간을 분리하는 역할을 합니다. 리클로저와 함께 사용되며, 저압선로 캐스케이딩 방지에는 적합하지 않습니다.
구분개폐기 (Sectional Switch)
구분개폐기는 선로를 수동으로 개폐하는 장치로, 주로 고장 구간을 분리하거나 점검 시 사용됩니다.
30. 전력용 콘덴서에 비해 동기조상기의 이점으로 옳은 것은?
① 소음이 적다.
② 진상전류 이외에 지상전류를 취할 수 있다.
③ 전력손실이 적다.
④ 유지보수가 쉽다.
동기조상기는 커다란 전동기처럼 생긴 장치예요. 이 장치는 전력 시스템에서 전기를 보내주거나 흡수하면서 균형을 맞춰줘요. 특히, **진상전류(전력을 더 효율적으로 쓰게 해주는 전류)**와 **지상전류(전력 균형을 맞추기 위해 흡수하는 전류)**를 둘 다 조정할 수 있어요.
전력용 콘덴서는 고정된 장치로, 전기 시스템에 진상전류만 공급할 수 있어요. 단순하고 유지보수 쉬움.
진상전류:진(進): 앞으로 나아가다로 "전류가 전압보다 앞서 나아가는 전류"로 전압을 올려서 시스템 효율을 높임. (전력용 콘덴서, 동기조상기)
지상전류:지(遲): 느리다, 뒤처지다로 "전류가 전압보다 늦게 따라오는 전류" 로 전압이 너무 높으면 낮춰서 균형을 맞춤. (동기조상기만 가능)
"소음이 적다."
동기조상기는 회전 기계이기 때문에 소음이 발생할 가능성이 높습니다.
반면, 전력용 콘덴서는 기계적인 회전 부분이 없어서 소음이 적습니다.
"진상전류 이외에 지상전류를 취할 수 있다."
동기조상기는 동기 전동기로 동작하며, 계자전류를 조정하여 진상 전류(무효전력 공급)뿐만 아니라 지상 전류(무효전력 흡수)도 조정할 수 있습니다.
전력용 콘덴서는 진상 전류만 공급할 수 있기 때문에, 동기조상기의 큰 장점은 양방향으로 무효전력을 조정 가능하다는 점입니다.
"전력손실이 적다."
동기조상기는 회전 기계이기 때문에 마찰, 회전자 손실 등이 발생합니다.
전력용 콘덴서는 회전 기계가 아니므로 동기조상기보다 전력손실이 적습니다.
"유지보수가 쉽다."
동기조상기는 기계적인 회전 장치로 인해 유지보수가 필요하며, 정기적인 점검과 부품 교체가 필요합니다.
전력용 콘덴서는 고정형 장치이기 때문에 유지보수가 더 간단합니다.
31. 전선의 굵기가 균일하고 부하가 균등하게 분산되어 있는 배전선로의 전력손실은 전체 부하가 선로 말단에 집중되어 있는 경우에 비하여 어느 정도가 되는가?
부하가 선로 말단에 집중된 경우:
전체 부하 전류가 전체 선로를 통과하므로, 전류의 크기가 일정하게 큽니다.
따라서 전력손실이 가장 크게 발생합니다.
부하가 균등하게 분산된 경우:
선로의 앞부분에는 많은 부하가 흐르고, 뒤로 갈수록 흐르는 부하 전류가 점점 줄어듭니다.
전류 크기의 평균이 감소하므로, 전체 전력손실이 크게 줄어듭니다.
전력은 1/3
전압은 1/2
32. 피뢰기의 충격방전 개시전압은 무엇으로 표시하는가?
충격방전 개시전압이 충격파의 최대치로 표시되는 이유:
낙뢰와 같은 전압 상승은 순간적으로 매우 높은 최대 전압을 나타내기 때문에, 피뢰기의 동작 기준은 충격파의 최대 전압 값으로 설정됩니다.
이는 시스템에서 발생할 수 있는 최악의 상황(최대치)을 기준으로 설계하여 안정성을 확보하기 위함입니다.
34. 정전용량 0.01μF/km, 길이 173.2km, 선간전압 60kV, 주파수 60Hz인 3상 송전선로의 충전전류는 약 몇 A 인가?
정전용량은 전선이 전기를 저장할 수 있는 크기을 나타내는 값입니다. (물탱크의 크기).
선간전압은 3상 전력 시스템에서 전선 간의 전압을 의미합니다. (물길의 높이 차이).
충전전류는 송전선로가 **전기를 저장(축적)**할 때 흐르는 전류입니다.
전선은 전압이 가해지면 콘덴서처럼 전기를 모으고, 이 과정에서 전류가 흐르게 됩니다. 이 전류를 충전전류라고 합니다.
이 전류는 송전선로의 길이, 주파수, 정전용량, 그리고 전압 크기에 따라 달라집니다. (물을 채우는 흐름).
35. 승압기에 의하여 전압 Ve에서 Vh로 승압할 때, 2차 정격전압 e, 자기용량 W인 단상 승압기가 공급할 수 있는 부하용량은?
*승압기(Boost Transformer)**는 전압을 낮은 수준에서 더 높은 수준으로 올려주는 변압기입니다. 전력 시스템에서 송전이나 부하 공급 시, 전압을 더 높여 전력 전달을 효율적으로 만들어줍니다.
정격전압: 승압기가 안전하게 출력할 수 있는 기준 전압.
자기용량: 승압기가 처리할 수 있는 전력의 기본 크기.
부하용량: 승압기를 통해 실제로 부하에 공급되는 전력.
W: 승압기의 자기용량(Transformer Capacity).
승압기가 처리할 수 있는 최대 전력 용량입니다.
Vh: 승압기의 출력 전압(High Voltage).
승압된 전압(2차 전압)입니다.
e: 승압기의 2차 정격전압.
승압기의 2차 전압에서의 기준값입니다.
부하용량= (고압측전압/승압전압)×자가용량
36. 배전선로의 역률 개선에 따른 효과로 적합하지 않은 것은?
① 선로의 전력손실 경감
② 선로의 전압강하의 감소
③ 전원측 설비의 이용률 향상
④ 선로 절연의 비용 절감
**역률(Power Factor)**은 전력 시스템에서 전력을 얼마나 효율적으로 사용하는지를 나타내는 값입니다.
역률이 개선되면, 전력 시스템에서 흐르는 전류가 줄어들어 전력 손실(I^2R)이 감소합니다.
역률이 낮으면 전류가 크고, 이로 인해 선로에서의 전압강하가 큽니다.
역률이 높아지면, 같은 설비로 더 많은 부하를 공급할 수 있어 이용률이 증가합니다.
역률이 높아지면 무효전력이 줄어들기 때문에 선로를 흐르는 전류가 감소합니다.
37. 송전단 전압 161kV, 수전단 전압 154kV, 상차각 35°, 리액턴스 60Ω 일 때 선로 손실을 무시하면 전송전력(MW)은 약 얼마인가?
송전선로의 전송 전력은 다음 공식을 사용합니다:
38. 송전선로에 매설지선을 설치하는 목적은?
① 철탑 기초의 강도를 보강하기 위하여
② 직격뇌로부터 송전선을 차폐보호하기 위하여
③ 현수애자 1연의 전압 분담을 균일화하기 위하여
④ 철탑으로부터 송전선로로의 역섬락을 방지하기 위하여
매설지선은 송전선로의 철탑을 통해 땅에 매설된 지선입니다. 매설지선은 철탑의 접지저항을 낮추어 역섬락을 방지하는 역할을 합니다.
역섬락은 철탑으로부터 송전선로로 흐르는 전류가 땅으로 흘러들어가지 못하고 송전선로에 흐르는 현상을 말합니다. 역섬락이 발생하면 송전선로의 절연이 파괴되어 큰 사고가 발생할 수 있습니다
39. 1회선 송전선과 변압기의 조합에서 변압기의 여자 어드미턴스를 무시하였을 경우 송수전단의 관계를 나타내는 4단자 정수 C0는? (단, A0 = A + CZts, B0 = B + AZtr + DZts + CZtr Zts, D0 = D + CZtr 여기서, Zts 는 송전단변압기의 임피던스이며, Ztr 은 수전단변압기의 임피던스이다.)
1. 송전선로의 4단자 정수란?
송전선로와 변압기를 사용해서 전력을 보낼 때, **송전단(보내는 쪽)**과 수전단(받는 쪽) 사이의 전압과 전류 관계를 수학적으로 나타내는 방법이에요.
이 관계를 설명하는 값들이 바로 4단자 정수입니다.
2. 문제의 조건
변압기의 **여자 어드미턴스(여자전류의 전도 성분)**를 무시한다고 했습니다.
무시한다는 의미: 복잡한 영향을 생략하고 단순화합니다.
이 조건에서, C0를 구하려면:
문제에서 A0, B0, D에 대해 관계식을 주었으나, C0는 언급이 없습니다.
이때 C0는 변압기와 송전선로의 본래 값 **C**와 같습니다.
송수전단 관계에서 C는 송전선로의 전류와 수전단 전압 사이의 관계를 나타내는 고정된 값입니다.
40. 단락 보호방식에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 방사상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 양단에 있을 경우 방향 단락 계전기와 과전류 계전기를 조합시켜서 사용한다.
② 전원이 1단에만 있는 방사상 송전선로에서의 고장 전류는 모두 발전소로부터 방사상으로 흘러나간다.
③ 환상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 두 군데 이상 있는 경우에는 방향 거리 계전기를 사용한다.
④ 환상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 1단에만 있을 경우 선택 단락 계전기를 사용한다.
방사식(수지식,트리식) 선로
모양: 나무 가지처럼 한 방향으로 뻗어나가는 선로예요. (전원이 한쪽 끝에 있고, 그 전력을 선로를 따라 여러 곳으로 분배하는 구조)
특징:
전기가 "한 방향"으로만 흐릅니다.
고장이 나면 고장 구간 뒤쪽으로는 전기가 다 끊겨요.
특수한 경우에 전원이 양단에 있을 수도 있음
전력 수요 증가 시 간선이나 분기선을 연장하여 쉽게 공급이 가능하다.
이것은 초기 투자비를 적게 하고, 시스템 자체가 단순해서 증설하기가 편리
전압강하나 전력손실도 크고, 전압변동률이 크다는 단점
환상식(루프식) 선로
모양: 선로가 동그랗게 이어진 구조예요. (전원이 여러 군데에 연결되어 있고, 전기가 여러 방향으로 흐를 수 있음)
특징:
고장이 나도 다른 방향으로 전력을 공급할 수 있어요.
전압 변동 및 전력손실이 작다.
사고 발생 시 다른 간선으로의 전환이 쉽다.
안정적이지만 복잡해서 보호 장치가 더 필요해요.
신뢰도가 높은 방식이다.
방향 단락 계전기(DSCR; Directional Short Circuit Relay) 1) 어느 일정방향으로 일정값 이상의 단락전류가 흘렀을 때 동작
2) 이 경우 일반적으로 동시에 전력조류가 반대로 되기때문에 역전력계전기라 불리고 있음
특정 방향으로 일정한 크기 이상의 고장 전류(비정상적인 전류)가 흐를 때 "어? 고장 났네!" 하고 작동해요.
이 계전기가 작동하면 전력의 흐름(전류 방향)이 반대로 바뀌어요. 고장이 난 부분을 바로잡기 위해서죠.
선택 단락계전기(SS; Selective Short Circuit Relay) 1) 병행 2회선 송전선로에서 한 쪽의 1회선에 단락고장이 발생한 경우 2중 방향동작의 계전기를 사용하여 고장회선의 선택차단 2) 방향단락 계전기에 의한 것, 또는 양회선의 전류차로 동작하는 계전기 등을 사용
병렬로 연결된 두 송전선 중 한쪽이 고장 나면, "아, 이쪽이 문제네!" 하고 고장 난 선을 골라내는 장치예요. 찾는 방법은
방향 단락 계전기처럼 방향을 보고 고장 선로를 찾아내는 방법.
두 송전선의 전류 차이를 비교해서 고장 난 선을 찾아내는 방법.
방향거리계전기 (DZ; Directive Distance Relay) 1) 거리계전기(Distance Relay ; Z)의 동작특성에 방향성을 갖게 한 계전기 2) 복잡한 계통에서 방향 단락계전기의 대용으로도 적용 가능
고장이 난 지점이 얼마나 떨어져 있는지 알려주는 거리 계전기에 "방향을 보는 기능"을 추가한 거예요.
시스템이 복잡해질수록 고장 방향을 더 정확히 파악해야 하니까 방향 단락 계전기 대신 쓰는 경우가 많아요.
① 방사상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 양단에 있을 경우 방향 단락 계전기와 과전류 계전기를 조합시켜서 사용한다.
방사상 선로에 전원이 양단(두 군데)에 있으면 고장 전류의 방향을 구별해야 하므로 방향 단락 계전기를 사용해야 합니다. 과전류 계전기도 함께 사용해 고장 전류를 감지합니다.
② 전원이 1단에만 있는 방사상 송전선로에서의 고장 전류는 모두 발전소로부터 방사상으로 흘러나간다.
전원이 한쪽에만 있다면 고장 전류는 전원이 있는 쪽에서만 공급됩니다. 고장 전류가 발전소에서 방사상으로 흘러나가는 것이 맞습니다.
③ 환상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 두 군데 이상 있는 경우에는 방향 거리 계전기를 사용한다.
환상 선로는 전원이 여러 곳에서 공급되며 고장 위치를 정확히 판단해야 합니다. 이를 위해 방향 거리 계전기를 사용하는 것이 맞습니다.
④ 환상 선로의 단락 보호방식에서 전원이 1단에만 있을 경우 선택 단락 계전기를 사용한다.
환상 선로에서 전원이 1단에만 있는 경우 선택 단락 계전기를 사용하지 않습니다. 선택 단락 계전기는 병렬 선로에서 고장 구간을 선택하는 데 사용되므로, 환상 선로에서는 해당되지 않습니다.
2022.03.05
21. 3상 1회선 송전선을 정삼각형으로 배치한 3상 선로의 자기인덕턴스를 구하는 식은? (단, D는 전선의 선간거리(m), r은 전선의 반지름(m)이다.)
자기인덕턴스는 전선에 전류가 흐를 때 전류 변화에 의해 자기장이 만들어지고, 이 자기장이 다시 전류의 흐름에 영향을 주는 현상을 나타내는 값이에요.
조금 더 쉽게 설명하면:
기차가 지나갈 때 생기는 바람을 상상해보세요. 기차가 빨리 움직이면 더 큰 바람이 생기고, 이 바람은 주변 물체에 영향을 줍니다.
여기서 기차가 전류, 바람이 자기장이라고 생각하면 돼요. 기차(전류)가 움직일 때 생긴 바람(자기장)이 다시 기차(전류)의 움직임에 영향을 주는 게 자기인덕턴스예요.
즉, 전선에서 전류가 흐를 때 만들어지는 자기장이 얼마나 전류의 변화에 영향을 미치는지 측정한 값이라고 생각하면 됩니다.
이 값은 송전선이나 전력 시스템 설계에서 중요해요, 왜냐하면 전류의 변화를 안정적으로 제어하려면 이 자기인덕턴스를 잘 계산해야 하거든요.
L = 0.05 + 0.46051 × log₁₀(D / r) (H/km)
22. 3상 송전선로가 선간단락(2선 단락)이 되었을 때 나타나는 현상으로 옳은 것은?
① 역상전류만 흐른다.
② 정상전류와 역상전류가 흐른다.
③ 역상전류와 영상전류가 흐른다.
④ 정상전류와 영상전류가 흐른다.
1선지락/2선지락 -> 정상, 역상, 영상
2선(선간)단락 -> 정상, 역상
3상단락 -> 정상
선간단락(2선 단락)이란? 송전선로에는 보통 전기를 보내기 위해 3개의 전선(3상)이 있어요. 그런데 3개 중 2개의 전선이 서로 닿거나 연결(단락)되면 문제가 생기죠. 이걸 선간단락(2선 단락)이라고 불러요.
예를 들어, 전봇대에 전선이 매달려 있는데 바람에 흔들려서 2개의 전선이 붙는 상황을 상상해보세요. 그럼 전기가 잘못된 길로 흐르면서 과전류나 이상한 전류가 생겨요.
전선에 이상이 생기면, 정상적으로 흐르는 전류 말고도 다른 종류의 전류가 섞여서 흐를 수 있어요. 문제는, 선간단락이 생겼을 때 흐르는 전류 종류가 무엇인지 묻는 거예요.
3상 송전선로에서 선간단락(2선 단락)이 발생하면 두 선 사이에 단락이 생기기 때문에 정상적인 전류와 역상전류만 흐르게 됩니다. 이를 설명하자면:
정상전류: 선로의 정상적인 3상 전류 중 하나입니다. 정상전류는 대칭 3상 전력 시스템에서 주로 나타납니다.
역상전류: 단락으로 인해 비대칭 상태가 되어 일부 역상전류가 흐르게 됩니다.
영상전류: 영상전류는 접지 단락(땅으로 연결되는 경우)에만 생기는 거라서 여기선 해당되지 않아요
따라서 선간단락의 경우에는 정상전류와 역상전류가 혼합되어 흐르게 되는 현상이 맞습니다.
추가로 선간전압이 0이 됩니다. 선간단락은 두 전선이 직접 연결되거나 닿는 상황이기 때문에 두 선 사이의 전압 차이가 사라집니다. 따라서 선간전압이 0이 되는 것이 맞습니다.
24. 중거리 송전선로의 4단자 정수가 A = 1.0, B = j190, D = 1.0 일 때 C의 값은 얼마인가?
4단자 정수의 검산식
AD - BC = 1
4단자 정수(A, B, C, D)는 송전선로의 전압과 전류 관계를 수식으로 나타낸 값이에요. 송전선로는 전력을 보내는 쪽(송전단)과 받는 쪽(수전단)이 있고, 이 두 지점의 전압과 전류의 관계를 수식으로 간단히 표현하기 위해 사용하는 모델이에요.
A: 송전단 전압과 수전단 전압의 비율 (전압 증폭 특성)
B: 송전단 전압과 수전단 전류의 관계 (선로의 임피던스 특성)
C: 송전단 전류와 수전단 전압의 관계 (선로의 컨덕턴스 특성)
D: 송전단 전류와 수전단 전류의 비율 (전류 증폭 특성)
25. 다음 중 재점호가 가장 일어나기 쉬운 차단전류는?
① 동상전류
② 지상전류
③ 진상전류
④ 단락전류
재점호(restriking)는 차단기의 접점이 열렸을 때, 전압이 다시 상승하면서 아크가 재발생하는 현상을 말합니다. 차단기가 제대로 작동하지 못하고 다시 전류가 흐르게 되는 상황이에요.
진상전류에서 재점호가 가장 잘 일어나는 이유는 다음과 같습니다:
진상전류는 전압보다 앞서 흐릅니다. 진상전류는 전압보다 위상이 앞서 있는 전류로, 차단기가 접점을 끊는 순간 전압이 높아져 아크가 다시 생길 가능성이 큽니다.
아크를 끄기 어려운 특성으로 진상전류는 빠르게 전류가 변화하며, 차단기 내부의 전압 회복 속도가 빨라져 재점호가 발생하기 쉽습니다.
동상전류는 전압과 전류가 같은 위상에 있어 비교적 안정적으로 차단이 가능합니다. 재점호 가능성이 낮습니다.
지상전류는 전압보다 전류가 뒤처져 흐르는 경우로, 진상전류에 비해 아크를 끄기가 더 쉽습니다.
단락전류는 단락전류는 크기가 매우 크지만, 위상 특성상 재점호 발생 가능성은 진상전류보다 낮습니다.
26. 송전전력, 선간전압, 부하역률, 전력손실 및 송전거리를 동일하게 하였을 경우 단상 2선식에 대한 3상 3선식의 총 전선량(중량)비는 얼마인가? (단, 전선은 동일한 전선이다.)
전선중량비(전력손실비) 문제임
단상 2선식 = 1
단상 3선식 = 0.375 (3/8)
3상 3선식 = 0.75 = (3/4)
3상 4선식 = 0.333 = (1/3)
27. 배전전압을 √2배로 하였을 때 같은 손실률로 보낼 수 있는 전력은 몇 배가 되는가?
전압강하는 n배 줄어들고
전압강하율, 전력손실률, 전선의 단면적/굵기는 n^2배로 줄어들고
공급전력은 n^2배로 늘어남
송전 전력(P)은 다음과 같습니다:
P=V⋅I⋅pf
V: 전압
I: 전류
pf: 역률
즉, 전압을 √2배 하면, I는 반대로 1/√2 로 줄어듬
전력 손실은 다음 식으로 계산 됨
P손실=I^2R
I가 1/√2 되었으니 I^2하면 1/2이므로, P손실은 절반이 됨
따라서 전력은 2배
28. 교류발전기의 전압조정 장치로 속응 여자방식을 채택하는 이유로 틀린 것은?
① 전력계통에 고장이 발생할 때 발전기의 동기화력을 증가시킨다.
② 송전계통의 안정도를 높인다.
③ 여자기의 전압 상승률을 크게 한다.
④ 전압조정용 탭의 수동변환을 원활히 하기 위함이다.
속응 여자방식은 발전기가 전압을 잘 유지하고, 문제가 생겼을 때 빠르게 반응하도록 도와주는 방식이야. 발전기 안에서는 자기장을 만들어주는 자기 여자(Excitation)라는 장치가 있는데, 이 장치를 매우 빠르게 조절해서 발전기의 전압이나 전류가 안정적으로 유지되도록 해주는 게 속응 여자방식이야.
전력계통에 고장이 발생할 때 발전기의 동기화력을 증가시킨다. 맞아! 발전기가 문제를 해결하려면 스스로 힘을 내야 하는데, 속응 여자방식이 바로 이 힘을 빠르게 키워줘.
송전계통의 안정도를 높인다. 맞아! 속응 여자방식은 전기가 더 안정적으로 흐르도록 도와줘서 전선이나 장비가 안전하게 전기를 보낼 수 있어.
여자기의 전압 상승률을 크게 한다. 맞아! 이 장치는 전압을 빠르게 올려야 할 때, 그 속도를 크게 만들어줘서 상황을 빨리 해결할 수 있어.
전압조정용 탭의 수동변환을 원활히 하기 위함이다. 이건 틀렸어. 속응 여자방식은 전압을 자동으로 조정해주는 장치지, 사람이 손으로 전압을 바꾸는 탭 변환과는 관계가 없어.
30. 다음 중 동작속도가 가장 느린 계전 방식은?
① 전류 차동 보호 계전 방식
② 거리 보호 계전 방식
③ 전류 위상 비교 보호 계전 방식
④ 방향 비교 보호 계전 방식
전류의 크기를 직접 측정하는 방법 (거리 보호 계전 방식) 거리 보호 계전 방식은 고장 지점까지의 전기적 거리를 계산하기 위해 전류의 크기를 직접 측정합니다.
이 방식은 고장전류의 크기를 정확하게 측정할 수 있지만, 측정하고 처리하는 데 시간이 오래 걸립니다.
따라서 거리 보호 계전 방식은 동작 속도가 느린 계전 방식에 해당합니다.
전류의 크기를 추정하는 방법 전류 차동 보호, 전류 위상 비교 보호, 방향 비교 보호 계전 방식은 전류의 크기를 직접 측정하지 않고, 주로 전류의 위상, 방향, 또는 두 지점 간의 차이를 비교해서 고장을 판단합니다.
이 방식은 빠르게 동작할 수 있지만, 전류 크기를 정확히 측정하는 거리 보호 계전 방식에 비해 정확도는 떨어질 수 있습니다.
전류 차동 보호 계전 방식: 고장 지점에서 흐르는 전류를 양쪽에서 비교하여 고장을 판별합니다. 비교 즉시 동작하기 때문에 속도가 빠릅니다.
거리 보호 계전 방식: 고장 지점까지의 전기적 거리를 계산하여 고장을 판별합니다. 계산 과정과 설정된 기준에 따라 동작하므로 다른 방식보다 속도가 느립니다.
전류 위상 비교 보호 계전 방식: 두 지점의 전류 위상을 비교하여 고장을 판단합니다. 비교 과정이 단순해 동작 속도가 빠릅니다.
방향 비교 보호 계전 방식: 고장이 발생한 전류의 방향을 비교하여 고장을 판별합니다. 이 방식도 계산이 단순하므로 빠르게 동작합니다.
31. 어느 발전소에서 40000kWh를 발전하는데 발열량 5000㎉/㎏의 석탄을 20톤 사용하였다. 이 화력발전소의 열효율(%)은 약 얼마인가?
1kwh = 860kcal
34.4%
32. 소호리액터를 송전계통에 사용하면 리액터의 인덕턴스와 선로의 정전용량이 어떤 상태로 되어 지락전류를 소멸시키는가?
① 병렬공진
② 직렬공진
③ 고임피던스
④ 저임피던스
소호리액터는 전선에 발생한 "지락전류(땅으로 흐르는 전류)"를 없애는 장치야. 이 장치가 제대로 작동하려면, 전선의 정전용량(전기를 저장하려는 성질)과 소호리액터의 인덕턴스(자기장을 만드는 성질)가 서로 맞춰져야 해. 이게 바로 "병렬공진" 상태야. 병렬공진이 되면 지락전류가 자연스럽게 없어지게 돼.
병렬공진 소호리액터와 전선의 성질이 서로 잘 맞아 조화를 이루는 상태야. 이 상태가 되면 지락전류가 사라지기 때문에 소호리액터가 제 역할을 할 수 있어. 그래서 정답이야.
직렬공진 이건 소호리액터와 전선이 직렬로 연결돼서 함께 공진하는 상태야. 이렇게 되면 전류가 더 많이 흐를 수 있어서, 지락전류를 없애는 데 도움이 되지 않아. 그래서 정답이 아니야.
고임피던스 임피던스는 전류가 흐르는 데 방해하는 정도를 말해. 고임피던스는 방해가 심해서 전류가 잘 못 흐르는데, 이건 소호리액터의 작동 원리와 관련이 없어. 정답이 아니야.
저임피던스 반대로 저임피던스는 전류가 아주 쉽게 흐르게 만드는 상태야. 이 상태에서는 지락전류가 더 커질 수 있기 때문에 소호리액터에 적합하지 않아. 그래서 정답이 아니야.
33. 현수애자에 대한 설명이 아닌 것은?
① 애자를 연결하는 방법에 따라 클레비스(Clevis)형과 볼 소켓형이 있다.
② 애자를 표시하는 기호는 P이며 구조는 2~5층의 갓 모양의 자기편을 시멘트로 접착하고 그 자기를 주철재 base로 지지한다.
③ 애자의 연결개수를 가감함으로써 임의의 송전전압에 사용할 수 있다.
④ 큰 하중에 대하여는 2련 또는 3련으로 하여 사용할 수 있다.
① 애자를 연결하는 방법에 따라 클레비스(Clevis)형과 볼 소켓형이 있다. 이 설명은 맞습니다. 현수애자는 송전선로에서 많이 사용되며, 연결 방식에 따라 클레비스형(갈고리형)과 볼 소켓형으로 나뉩니다.
② 애자를 표시하는 기호는 P이며 구조는 2~5층의 갓 모양의 자기편을 시멘트로 접착하고 그 자기를 주철재 base로 지지한다. 이 설명은 핀애자에 대한 설명입니다. 핀애자는 전선을 지지하기 위해 기둥에 고정되는 형태이며, 기호는 P로 표시됩니다. 현수애자와는 다른 구조입니다.
③ 애자의 연결개수를 가감함으로써 임의의 송전전압에 사용할 수 있다. 이 설명은 맞습니다. 현수애자는 여러 개를 연결하여 사용하며, 필요 전압에 따라 개수를 늘리거나 줄일 수 있습니다. 22.9kV는 2개, 66kV는 4개, 154kV는 10개 내외, 345kV는 20개 내외, 765kV는 40개 내외 입니다.
④ 큰 하중에 대하여는 2련 또는 3련으로 하여 사용할 수 있다. 이 설명도 맞습니다. 현수애자는 하중이 큰 경우 여러 개를 묶어(련으로) 사용하여 더 강한 지지력을 제공합니다.
34. 초호각(Arcing horn)의 역할은?
초호각(소호각)은 선로의 섬락(뇌격 등으로 인해 전류가 애자를 통해 방전되는 현상)이 발생했을 때, 애자가 파손되지 않도록 보호하는 것입니다. 따라서 정답은 ③ 선로의 섬락 시 애자의 파손을 방지한다입니다.
35. 불평형 부하에서 역률(%)은?
평형부하든 불평형 부하든 피상전력의 합은 산술합이 아니라 벡터합
36. 부하회로에서 공진 현상으로 발생하는 고조파 장해가 있을 경우 공진 현상을 회피하기 위하여 설치하는 것은?
① 진상용 콘덴서
② 직렬 리액터
③ 방전코일
④ 진공 차단기
공진 현상이란, 전기회로에서 특정 주파수의 전류나 전압이 크게 커지는 현상이야. 이게 문제가 되는 이유는 고조파(불필요한 전류)가 생겨서 회로를 망가뜨리거나 장비를 손상시킬 수 있기 때문이야. 부하회로에서 공진 현상으로 인해 발생하는 고조파 장해를 회피하려면 직렬 리액터를 설치해야 합니다. 직렬 리액터는 회로의 인덕턴스를 조정하여 공진 주파수를 변경하거나 고조파 전류를 억제하는 데 사용됩니다. 따라서 정답은 ② 직렬 리액터입니다.
다른 선택지들은 공진 문제를 해결하는 데 적합하지 않아:
진상용 콘덴서는 진상용 콘덴서는 역률을 개선하기 위해 사용하는 장치입니다. 하지만 콘덴서 자체가 공진 현상을 유발할 수 있기 때문에 고조파 장해를 해결하기 위한 직접적인 대책이 될 수 없습니다.
방전코일은 전기선에 남은 잔류 전기를 없애는 장치고, 공진과는 관계가 없어.
진공 차단기는 회로를 끊어주는 스위치 같은 역할을 해서 공진을 막지는 못해.
그래서 공진 문제를 해결하려면 직렬 리액터를 설치해야 해!
참고
직렬 콘덴서는 전압을 높이고 전류를 더 쉽게 흐르게 만들어.
직렬 리액터는 고조파를 억제하거나 공진을 막기 위해 전류의 흐름을 조절해.
38. 경간이 200m인 가공 전선로가 있다. 사용전선의 길이는 경간보다 몇 m 더 길게 하면 되는가? (단, 사용전선의 1m 당 무게는 2㎏, 인장하중은 4000㎏, 전선의 안전율은 2로 하고 풍압하중은 무시한다.)
허용장력 T = 인장하중 / 전선의 안전율
처짐 F = W * L^2 / 8 T
전선길이 = L + 8 F^2 / 3 L
39. 유효낙차 90m, 출력 104500㎾, 비속도(특유속도) 210m·㎾인 수차의 회전속도는 약 몇 rpm인가?
40. 차단기의 정격차단시간에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 고장 발생부터 소호까지의 시간
② 트립코일 여자로부터 소호까지의 시간
③ 가동 접촉자의 개극부터 소호까지의 시간
④ 가동 접촉자의 동작 시간부터 소호까지의 시간
**트립코일(Trip Coil)**은 차단기 내부에 있는 전자석으로 구성된 장치로, 차단기를 동작시키는 핵심적인 역할을 합니다. 간단히 말하면, 차단기를 열어서 전류를 끊도록 신호를 전달하는 장치라고 볼 수 있어요.
트립코일이 활성화된 시점을 기준으로 차단기가 작동하여 고장 전류를 완전히 차단하기까지의 시간을 나타내며, 정격차단시간의 적절한 설명입니다.
2021.09.12
21. 3상 수직배치인 선로에서 오프셋을 주는 주된 이유는?
① 유도장해 감소
② 난조 방지
③ 철탑 중량 감소
④ 단락 방지
오프셋의 의미: 전선을 수직으로 배치할 때, 전선들 간에 "수직 거리의 차이"를 만들기 위해 약간의 위치 변화를 주는 것을 말해요.
오프셋을 두는 이유: 바람, 온도 변화, 전선의 흔들림 등으로 인해 전선이 서로 부딪치거나 접촉하면 단락(합선) 사고가 날 위험이 있어요. 이를 방지하려고 전선들을 약간씩 위치를 어긋나게 해서 안정성을 확보하는 거예요.
22. 3상 변압기의 단상 운전에 의한 소손 방지를 목적으로 설치하는 계전기는?
① 단락계전기
② 결상계전기
③ 지락계전기
④ 과전압계전기
단상 운전은 원래 3상으로 동작해야 하는 기기(예: 3상 변압기나 모터)가 3개의 선 중 하나(혹은 두 개)가 끊어져서 1상만 동작하는 상태를 말해요. 3상 기기는 전력을 고르게 분배받아야 정상적으로 작동하는데, 단상 운전이 발생하면 전력이 불균형하게 되고, 특정 부하에 과부하가 걸리거나 기기가 제대로 작동하지 못하게 됩니다.
단락계전기는 회로에서 단락(합선)이 발생했을 때 이를 감지하고 보호 장치를 작동시키는 계전기입니다. 단상 운전과는 직접적인 관련이 없습니다.
결상계전기는 3상 전력 중 한 상이 끊어지거나(결상) 이상이 생겼을 때 이를 감지하는 계전기입니다. 단상 운전이 발생하면 변압기가 불균형 상태에 놓이고 과열로 소손될 수 있으므로 이를 방지하는 데 필수적입니다.
지락계전기는 전선이 대지(땅)와 접촉하는 지락 사고를 감지하는 장치로, 결상과는 다른 문제를 다룹니다.
과전압계전기는 회로의 전압이 허용치를 초과할 때 이를 감지해 보호 장치를 작동시키는 장치로, 단상 운전과는 관련이 없습니다.
23. 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.
선로정수(4상정수)는 전선(송전선로)에서 전기가 흐를 때의 전기적 특성을 나타내는 주요 값들로, 전력 시스템에서 전압, 전류, 그리고 전력 손실을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 선로정수는 크게 다음 네 가지로 구성됩니다:
저항(R): 전선의 저항으로, 전기가 흐를 때 열로 변환되어 손실이 발생하는 부분을 의미합니다. 전선의 재질, 길이, 두께에 따라 저항값이 달라집니다.
인덕턴스(L): 전선 주위의 자기장에 의해 발생하는 전기적 성질로, 교류 전류가 흐를 때 전압에 영향을 미칩니다. 특히, 선로의 배치(전선 간 거리 등)에 따라 인덕턴스 값이 달라집니다.
정전용량(C): 전선과 대지 사이에 축적될 수 있는 전하의 양을 나타내는 값입니다. 전선의 높이, 간격, 그리고 절연 상태가 정전용량에 영향을 줍니다.
누설컨덕턴스(G): 전선에서 절연체를 통해 새어나가는 전류를 나타내며, 절연체의 품질이 나쁘면 누설 전류가 커집니다.
선로정수를 평형되게 한다는 건, 전기가 흐르는 3개의 선이 모두 비슷한 전기적 특성을 가지도록 설계해서 송전 효율을 높이고 문제를 줄이는 걸 의미합니다.
연가를 시행한다 연가는 전선의 배치를 주기적으로 바꾸는 방법으로, 3상 전선이 각기 다른 위치(상하좌우 등)에 배치되어 발생하는 전기적 불평형을 해소하기 위한 방법입니다. 이를 통해 선로정수를 평형되게 만들고, 근처 통신선에 발생할 수 있는 유도장해(통신선에 전력이 간섭을 주는 문제)를 줄일 수 있습니다.
연가의 주요 목적 4가지는 다음과 같습니다:
직렬 공진 방지
선로 정수 평형 유지
임피던스 평형
유도장해 감소
전선으로 복도체를 사용한다 복도체는 송전선의 전류 용량을 늘리고 코로나 방전을 줄이기 위한 방법으로, 선로의 정수 평형이나 유도장해와는 직접적인 관련이 적습니다.
전선로의 이도를 충분하게 한다 이도는 전선이 늘어지는 정도를 의미하며, 송전선의 물리적 안전과 관련이 있습니다. 이도를 충분히 한다고 해서 유도장해나 선로정수와는 큰 관계가 없습니다.
소호리액터 접지를 하여 중성점 전위를 줄여준다 소호리액터는 지락 사고(대지와 접촉하는 문제)를 줄이기 위한 장치로, 선로정수 평형이나 통신선 유도장해 문제와는 관련이 없습니다.
24. 송전단, 수전단 전압을 각각 Es, Er이라 하고 4단자 정수를 A, B, C, D라 할 때 전력원선도의 반지름은?
전력 원선도는 전력 송전 시스템에서 송전단(발전소 쪽)과 수전단(부하 쪽) 간의 전압, 전류 관계를 원(circle) 형태의 그래프로 나타낸 것입니다. 이 그래프는 송전선로의 전기적 특성을 분석하고, 송전 시스템의 안정성을 평가하는 데 사용됩니다.
원의 반지름 (최대전력) = EsEr/B
전력원선도의 가로축과 세로축 : 유효전력과 무효전력
원선도로부터 알 수 있는 사항
- 필요한 전력을 보내기 위한 송, 수전단 전압간의 상차각
- 송, 수전할 수 있는 최대 전력
- 선로 손실과 송전 효율
- 수전단의 역률
- 조상 용량
원선도로부터 알 수 없는 사항
- 과도 안정 극한 전력
- 코로나 손실
- 도전율
25. 가공선 계통을 지중선 계통과 비교할 때 인덕턴스 및 정전 용량은 어떠한가?
가공선 계통
가공선 계통은 전선이 공중에 설치된 송전 또는 배전 계통을 말합니다.
전선이 전봇대, 철탑 등에 매달려 있으며, 전선 주변은 공기(자연 환경)가 절연체 역할을 합니다.
우리가 흔히 길가에서 볼 수 있는 전봇대에 매달린 전선이 가공선 계통입니다.
전선 간의 자기장이 넓게 퍼져 인덕턴스가 크고, 대지와의 거리가 멀어 정전용량이 작습니다.
지중선 계통
지중선 계통은 전선을 땅속에 매설하여 송전하거나 배전하는 계통을 말합니다.
전선은 절연체(케이블 피복)로 보호되며, 물리적으로 지하에 묻혀 있어서 외부 환경으로부터 영향을 덜 받습니다.
주로 도시 지역이나 환경 보호가 중요한 지역에서 사용됩니다. 전봇대가 보이지 않고 전선이 땅속에 있는 경우가 지중선 계통입니다.
전선 간 거리가 가까워 자기장이 좁아져 인덕턴스는 작아지고, 전선 간 전기장이 강해져 정전용량은 커집니다.
구분가공선 계통지중선 계통
구분
가공선 계통
지중선 계통
설치 위치
공중 (전봇대, 철탑)
지하 (매설된 케이블)
절연체
공기
케이블 절연체
설치 비용
저렴
고가
유지보수
비교적 쉬움
복잡 (지하 작업 필요)
기후 영향
많음 (바람, 번개 등)
거의 없음
전기적 특성
인덕턴스 큼, 정전용량 작음
인덕턴스 작음, 정전용량 큼
26. 전력계통에서 전력용 콘덴서와 직렬로 연결하는 리액터로 제거되는 고조파는? (단, 기본주파수에서 리액턴스 기준으로 콘덴서 용량의 이론상 4% 높은 리액터 값을 적용한다.)
① 제2고조파
② 제3고조파
③ 제4고조파
④ 제5고조파
전력용 콘덴서:
전압을 조정하고, 역률을 개선하기 위해 사용하는 장치입니다.
하지만, 콘덴서가 고조파를 증폭시킬 가능성이 있기 때문에 리액터를 함께 사용합니다.
리액터:
리액터는 인덕턴스를 제공하는 장치로, 고조파와 같은 특정 주파수를 걸러내는 역할을 합니다.
고조파 제거 원리:
기본 주파수(60Hz)에 대해, 리액터와 콘덴서의 조합으로 특정 고조파 주파수에서 공진을 일으켜 해당 고조파를 계통에서 제거합니다.
제2고조파(120Hz): 직류 성분에 가까운 고조파로, 전력계통에서 잘 발생하지 않습니다.
제3고조파(180Hz): 비대칭 부하나 변압기 등에서 발생하며, 주로 중성선에 영향을 미칩니다.
제4고조파(240Hz): 특정 조건에서 발생하지만, 전력계통에서 큰 문제가 되는 고조파는 아닙니다.
제5고조파(300Hz): 계통 안정성과 전력 품질에 큰 영향을 미치며, 전력용 콘덴서와 리액터를 이용해 제거하는 주요 대상입니다.
27. 취수구에 제수문을 설치하는 목적은?
① 낙차를 높이기 위해
② 홍수위를 낮추기 위해
③ 모래를 배제하기 위해
④ 유량을 조정하기 위해
취수구는 강물이나 댐의 물을 끌어오는 "입구"이고,
제수문은 취수구나 수로에 설치되어 물의 흐름(유량)을 조절하거나 차단하는 장치입니다.
필요할 때 물을 흘려보내고, 필요하지 않을 때는 물을 막는 기능을 합니다.
홍수 시 물의 흐름을 제어하거나, 구조물을 보호하는 역할도 합니다.
유량 조절: 필요한 만큼 물을 흘려보내거나 차단.
과잉 유량 차단: 홍수나 과도한 유량이 발생했을 때 수로를 보호.
유지관리: 취수구로 들어오는 물의 양을 조정하여 구조물을 안정적으로 관리.
낙차를 높이는 것은 보나 댐 같은 구조물에서 주로 다뤄지는 기능으로, 제수문의 주된 역할과는 관련이 없습니다.
홍수 시 물을 방출하거나 홍수위를 조절하는 것은 배수문(수문)의 역할입니다. 제수문은 물을 취수구로 들이거나 막는 데 중점을 둡니다.
모래나 부유물 제거는 별도의 모래 배출 장치나 침사지 같은 구조물을 사용하며, 제수문의 주된 역할은 아닙니다.
28. 송전계통의 중성점 접지용 소호리액터의 인덕턴스 L은? (단, 선로 한 선의 대지정전용량을 C라 한다.)
소호리액터: 중성점 접지에 설치되어 지락 전류를 줄이고 아크를 소멸시키는 장치
소호리액터의 인덕턴스는, 소호리액터가 지락 사고 시 발생하는 **대지정전용량 전류(용량성 전류)**를 상쇄하기 위해 필요한 인덕턴스 값을 의미합니다. 이 인덕턴스 값은 시스템의 대지정전용량 및 전력계통의 주파수에 따라 결정됩니다.
29. 송전선로의 개폐 조작에 따른 개폐서지에 관한 설명으로 틀린 것은?
① 회로를 투입할 때보다 개방할 때 더 높은 이상전압이 발생 한다.
② 부하가 있는 회로를 개방하는 것보다 무부하를 개방할 때 더 높은 이상전압이 발생한다.
③ 이상전압이 가장 큰 경우는 무부하 송전선로의 충전전류를 차단할 때이다.
④ 이상전압의 크기는 선로의 충전전류 파고값에 대한 배수로 나타내고 있다.
개폐서지는 전기를 켜고 끌 때 순간적으로 발생하는 튀는 전기 같은 거야.
회로를 투입한다는 건 전기를 켠다는 뜻이야. 전기가 흐르도록 스위치를 올리는 거라고 생각하면 돼.
회로를 개방한다는 건 전기를 끈다는 뜻이야. 전기가 흐르지 못하도록 스위치를 내리는 거라고 보면 돼.
회로를 투입할 때보다 개방할 때 더 높은 이상전압이 발생한다는 내용은 일반적으로 맞습니다. 회로를 개방할 때 아크가 발생하면서 이상전압이 더 커질 수 있기 때문입니다.
부하가 있는 회로를 개방하는 것보다 무부하를 개방할 때 더 높은 이상전압이 발생한다는 내용도 맞습니다. 부하가 없는 상태에서는 선로의 충전 전류가 전압의 변동에 더 민감하게 반응하므로 이상전압이 더 크게 나타날 수 있습니다.
이상전압이 가장 큰 경우는 무부하 송전선로의 충전전류를 차단할 때라는 설명도 맞습니다. 무부하 상태에서 충전전류를 끊으면 전압 변화에 의한 서지가 가장 크게 발생합니다.
이상전압의 크기를 선로의 충전전류 파고값에 대한 배수로 나타낸다는 내용은 틀렸습니다. 이상전압은 충전전류의 파고값보다는 전압 변동에 따라 발생하며, 그 크기를 배수로 나타내는 방식은 정확하지 않습니다. 이상전압의 크기는 일반적으로 파고값, 전압 상승 정도, 시간적 변화 등으로 표현됩니다.
30. 가공 송전선로의 정전용량이 0.005㎌/㎞이고, 인덕턴스는 1.8mH/㎞이다. 이때 파동임피던스는 몇 Ω 인가?
파동 임피던스 = √(인덕턴스 / 정전용량)
Z = √(L / C)
(참고)
위상 속도 = 1 / √(인덕턴스 * 정전용량)
v= 1 / √ (LC)
파동임피던스를 쉽게 말하면 전선에서 전기가 "파도처럼" 흘러갈 때, 전류와 전압 사이의 저항 같은 것이야. 송전선로에서는 전기가 단순히 흐르기만 하는 게 아니라, 빠르게 움직이면서 파도처럼 전선 위를 지나가거든.
예를 들어, 파동임피던스는 전기가 전선에서 멀리 이동하면서 얼마나 잘 전달되는지를 결정해. 만약 이 값이 크면 전기가 전달되면서 더 많은 저항을 받는다고 볼 수 있어. 반대로 값이 작으면 전기가 덜 방해받고 잘 흐른다고 보면 돼.
파동임피던스(Z)는 정전용량(C)과 인덕턴스(L)를 이용해 계산할 수 있어. 공식은 다음과 같아:
31. 원자로에 사용되는 감속재가 구비하여야 할 조건으로 틀린 것은?
① 중성자 에너지를 빨리 감속시킬 수 있을 것
② 불필요한 중성자 흡수가 적을 것
③ 원자의 질량이 클 것
④ 감속능 및 감속비가 클 것
감속재는 원자로에서 중성자의 속도를 줄여주는 역할을 하는 물질로, 핵반응을 효율적으로 유지하기 위해 몇 가지 중요한 조건을 만족해야 합니다.
1번은 "중성자의 에너지를 빨리 줄일 수 있어야 한다"는 거야. 즉, 빠르게 날아다니는 중성자를 멈추기 위해서는 감속재가 효과적으로 작동해야 한다는 의미야. 이건 맞는 조건이야.
2번은 "중성자를 쓸데없이 흡수하지 않아야 한다"는 거야. 감속재가 중성자를 흡수해버리면 핵반응에 필요한 중성자가 없어질 수 있기 때문에, 흡수를 최소화해야 해. 이것도 맞는 조건이야.
3번은 "감속재를 이루는 원자의 질량이 커야 한다"는 거야. 하지만 이건 틀린 조건이야. 사실, 중성자를 효과적으로 멈추려면 질량이 작고 가벼운 원자로 되어 있는 물질이 더 좋아. 무거운 원자는 중성자를 잘 멈추지 못해.
4번은 "감속재의 감속 능력과 효율이 좋아야 한다"는 거야. 쉽게 말해, 중성자를 감속시키는 데 뛰어나야 한다는 거지. 이건 당연히 맞는 조건이야.
그래서 정답은 3번이야. "질량이 커야 한다"는 감속재로는 부적합하다는 뜻이야.
감속재에는 주로 중성자를 감속시키는 역할을 하는 물질들이 사용되는데, 다음과 같은 것들이 있어:
물 (H₂O) 물은 가장 흔히 쓰이는 감속재야. 특히 경수로라는 원자로에서 사용되는데, 물에 포함된 수소 원자가 중성자와 충돌하면서 에너지를 효과적으로 줄여줘. 단점은 중성자를 조금 흡수하기 때문에 완벽하진 않아.
중수 (D₂O) 중수는 물과 비슷하지만, 수소 대신 중수소(수소의 동위원소)가 포함된 물이야. 중수소는 물보다 중성자를 훨씬 적게 흡수해서 더 효율적인 감속재로 쓰여. 주로 중수로에서 사용돼.
흑연 (Graphite) 탄소로 이루어진 흑연도 감속재로 많이 쓰여. 중성자를 잘 감속시키면서 흡수는 거의 하지 않아. 하지만 순수한 흑연이 필요하기 때문에 관리가 중요해.
베릴륨 (Beryllium) 베릴륨은 무겁지 않고 중성자 감속 능력도 좋아서 감속재로 사용되기도 해. 하지만 비용이 비싸서 많이 쓰이진 않아.
32. 송전단 전압 6600V, 길이 2㎞의 3상3선식 배전선에 의해서 지상역률 0.8의 말단부하에 전력이 공급되고 있다. 부하단 전압이 6000V를 내려가지 않도록 하기 위해서 부하를 최대 몇 ㎾까지 허용할 수 있는가? (단, 선로 1선당 임피던스는 Z＝0.8＋j0.4 Ω/㎞이다.)
33. 저압 망상식(Network) 배선방식의 장점이 아닌 것은?
① 감전사고가 줄어든다.
② 부하 증가 시 적응성이 양호하다.
③ 무정전 공급이 가능하므로 공급 신뢰도가 높다.
④ 전압변동이 적다.
저압 망상식 배선방식은 여러 개의 전력 공급 경로를 통해 전력을 분산 공급하는 방식으로, 주로 신뢰성이 중요한 곳에서 사용됩니다. 선택지에 대한 설명은 다음과 같습니다:
감전사고가 줄어든다는 저압 망상식 배선방식의 직접적인 장점이 아닙니다. 망상식 배선은 전기 공급 신뢰성과 안정성을 높이는 데 초점이 맞춰져 있으며, 감전사고와는 관련이 없습니다.
부하 증가 시 적응성이 양호하다는 맞는 설명입니다. 망상식 배선은 여러 경로에서 전력을 분산 공급하기 때문에 부하 증가에 유연하게 대응할 수 있습니다.
무정전 공급이 가능하므로 공급 신뢰도가 높다는 정확한 장점입니다. 망상식은 한쪽 경로에 문제가 생겨도 다른 경로로 전력을 공급할 수 있어 신뢰도가 높습니다.
전압변동이 적다는 망상식 배선방식의 또 다른 장점입니다. 다양한 경로로 전력을 분산 공급하기 때문에 전압 변동을 최소화할 수 있습니다.
1. 가지식 배선 방식
설명: 전력 공급이 한쪽 방향으로만 이루어지는 방식으로, 나뭇가지처럼 메인 전선에서 분기선을 뻗어나가는 형태야.
장점: 설계와 시공이 간단하고 비용이 적게 든다.
단점: 한 곳에서 문제가 발생하면 그 이후의 전력 공급이 모두 끊기기 때문에 신뢰성이 낮다.
2. 환상식 배선 방식
설명: 전선이 고리(환상) 형태로 연결된 방식으로, 전력이 순환 경로를 통해 공급돼.
장점: 한쪽이 끊겨도 다른 쪽으로 전력을 공급할 수 있어 안정성이 높다.
단점: 설치와 유지 관리 비용이 가지식에 비해 높다.
3. 뱅킹 방식
설명: 여러 개의 변압기를 병렬로 연결해서 부하를 분산시키는 방식이야.
장점: 변압기 하나가 고장 나더라도 다른 변압기들이 전력을 공급할 수 있어 신뢰성이 높고, 부하에 유연하게 대응할 수 있다.
단점: 초기 설치 비용이 크고, 변압기의 효율적인 관리가 필요하다.
4. 망상식 배선 방식
설명: 여러 전력 공급 경로가 그물망(망상)처럼 연결된 방식으로, 신뢰성이 가장 높은 배선 형태야.
장점: 한 경로에 문제가 생겨도 다른 경로로 전력을 공급할 수 있어 무정전 공급이 가능하고, 전압 변동이 적다. 부하의 증가에 대한 융통성이 크다.
단점: 설계와 시공이 복잡하고 비용이 많이 든다.
34. 배전선로에서 사고범위의 확대를 방지하기 위한 대책으로 옳지 않은 것은?
① 선택접지계전방식 채택
② 자동고장 검출장치 설치
③ 진상콘덴서 설치하여 전압보상
④ 특고압의 경우 자동구분개폐기 설치
배전선로에서 사고범위의 확대를 방지하기 위한 대책은 사고가 발생했을 때 영향을 최소화하고, 문제 구간을 신속히 분리하는 데 초점이 맞춰져 있습니다. 선택지에 대한 설명은 아래와 같습니다:
선택접지계전방식 채택: 사고 지점을 정확히 탐지하고 해당 구간만 차단하여 다른 구간의 전력 공급을 유지할 수 있는 방식입니다. 사고범위 확대를 방지하는 데 적합한 대책입니다.
자동고장 검출장치 설치: 고장을 자동으로 감지하여 빠르게 대처할 수 있게 하는 장치로, 사고범위 확대를 막는 데 효과적입니다.
진상콘덴서 설치하여 전압보상: 진상콘덴서는 주로 전력손실 감소나 역률 개선, 전압 보상 등을 위해 사용되며, 사고범위 확대를 방지하는 직접적인 대책과는 관련이 없습니다. 따라서 이 선택지는 부적절합니다.
특고압의 경우 자동구분개폐기 설치: 고압선로에서 고장 발생 시, 자동으로 고장 구간을 분리하여 사고범위를 줄이는 데 유용한 장치입니다. 사고를 제한하는 적절한 대책입니다.
35. 수변전설비에서 변압기의 1차측에 설치하는 차단기의 용량은 어느 것에 의하여 정하는가?
① 변압기 용량
② 수전계약용량
③ 공급 측 단락용량
④ 부하설비용량
수변전 설비 (受變電設備)는 수도 시설에서 전력 회사로부터 고압의 전기를 공급받아 변전한 후 세부 시설로 공급하는 설비.
변압기 1차측에 설치하는 차단기의 용량은 공급 측 단락용량에 의해 결정됩니다. 이유와 함께 각 선택지를 설명하자면 다음과 같습니다:
변압기 용량: 변압기의 용량은 차단기 용량을 간접적으로 참고할 수는 있지만, 차단기의 실제 용량은 변압기 용량만으로 결정되지 않습니다. 주된 기준은 아니므로 틀렸습니다.
수전계약용량: 수전계약용량은 사용자가 전력 회사와 계약한 전력 사용량을 뜻하며, 차단기의 용량 결정과 직접적인 관련은 없습니다. 따라서 정답이 아닙니다.
공급 측 단락용량: 차단기는 사고(단락) 시 전류를 안전하게 차단해야 하므로, 공급 측 단락용량(단락 전류를 견딜 수 있는 능력)을 기준으로 용량을 정합니다. 따라서 정답입니다.
부하설비용량: 부하설비의 용량은 차단기가 보호해야 할 설비의 크기와 관계가 있지만, 단락 시 발생하는 전류를 견디는 차단기의 용량 결정 기준이 아닙니다. 따라서 정답이 아닙니다.
결론적으로, 차단기의 용량은 사고 시 발생할 수 있는 공급 측 단락 전류를 기준으로 선정되므로 ③ 공급 측 단락용량이 정답입니다.
36. 각 수용가의 수용설비용량이 50㎾, 100㎾, 80㎾, 60㎾, 150㎾이며, 각각의 수용률이 0.6, 0.6, 0.5, 0.5, 0.4이다. 이때 부하의 부등률이 1.3이라면 변압기 용량은 약 몇 kVA가 필요한가? (단, 평균 부하역률은 80%라고 한다.)
수용가는 전기를 쓰는 사람(예: 가정, 공장).
수용설비용량은 그 사람이 최대한 쓸 수 있는 전기 양.
부등률은 전기를 동시에 쓰는지, 아니면 시간대를 나눠서 쓰는지를 나타내는 지표. 높을 수록, 시간대 나눠서 쓴다.
부하역률은 전기를 쓸 때 효율적으로 쓰는지, 낭비가 있는지를 나타내는 지표.
37. 변류기의 비오차는 어떻게 표시되는가? (단, a는 공칭변류비이고 측정된 1, 2차 전류는 각각 I1, I2 이다.)
비오차는 변류기가 이론적으로 정해진 공칭변류비와 실제 측정된 변류비 간의 차이를 백분율로 나타낸 값입니다. 변류기가 이상적으로 작동하면 비오차는 **0%**가 되어야 하지만, 현실에서는 약간의 오차가 존재합니다.
비오차가 작을수록 변류기의 변환 정확도가 높다는 것을 의미합니다.
비오차는 변류기의 성능 평가와 전력 설비에서의 신뢰도를 판단하는 데 사용됩니다.
38. 부하전력 및 역률이 같을 때 전압을 n배 승압하면 전압 강하율과 전력손실은 어떻게 되는가?
전압강하는 n배 줄어들고
전압강하율, 전력손실률, 전선의 단면적/굵기는 n^2배로 줄어들고
공급전력은 n^2배로 늘어남
39. 어떤 화력 발전소의 증기조건이 고온열원 540℃, 저온열원 30℃일 때 이 온도 간에서 움직이는 카르노 사이클의 이론 열효율(%)은?
카르노 사이클의 열효율은 고온열원과 저온열원의 온도 차이에 따라 결정되며, 공식은 다음과 같습니다: 카르노 사이클의 열효율
절대온도 273.15를 더하자
40. 복도체를 사용하는 가공전선로에서 소도체 사이의 간격을 유지하여 소도체 간의 꼬임 현상이나 충돌 현상을 방지하기 위하여 설치하는 것은?
① 아모로드
② 댐퍼
③ 스페이서
④ 아킹혼
복도체란 한 회선(전력 전달 경로)에 두 개 이상의 도체를 병렬로 연결하여 사용하는 송전 방식을 말해. 주로 고압(특고압) 송전선로에서 사용되며, 전력을 효율적으로 전달하기 위한 기술이야. 복도체를 구성하는 각각의 개별 전선을 소도체라고 불러. 복도체는 이러한 소도체 여러 개로 구성돼.
복도체는 송전선로의 안정도를 높이는 데 유리합니다. 이는 전압 강하를 줄이고 송전 효율을 높이는 효과가 있기 때문입니다.
복도체는 단도체에 비해 더 많은 자재(여러 개의 도체)를 필요로 하고, 시공 과정도 더 복잡하기 때문에 공사비가 증가하고 시공이 어려워지는 단점이 있습니다.
복도체는 전선 표면에서 전위경도를 낮추어 코로나 방전이 덜 발생하게 하고, 코로나 임계전압을 높이는 데 효과적입니다.
복도체는 선로의 인덕턴스를 줄이고, 정전용량을 증가시켜 더 많은 전력을 송전할 수 있도록 합니다.
아모로드(Armour rod): 주로 고압 가공 송전선로에서 전선을 지지하는 절연체와 연결되는 금속 막대입니다. 소도체 간 간격을 유지하거나 꼬임을 방지하는 역할은 하지 않습니다.
댐퍼: 전선의 진동(특히 풍진동)을 방지하기 위해 설치하는 장치입니다. 주로 전선의 피로와 손상을 막기 위한 용도로 사용되며, 소도체 간 간격 유지와는 관련이 없습니다.
스페이서: 복도체에서 소도체 간의 간격을 일정하게 유지하고, 소도체가 꼬이거나 충돌하는 것을 방지하기 위해 사용됩니다. 복도체의 안정성을 유지하는 주요 장치입니다.
아킹혼: 고압 송전선로에서 발생할 수 있는 섬락(방전 현상)을 방지하기 위해 사용하는 장치입니다. 절연체와 관련된 보호 장치이며, 소도체 간 간격 유지와는 무관합니다.
2021.05.15
21. 컴퓨터에 의한 전력조류 계산에서 슬랙(slack)모선의 초기치로 지정하는 값은? (단, 슬랙 모선을 기준 모선으로 한다.)
① 유효 전력과 무효 전력
② 전압 크기와 유효 전력
③ 전압 크기와 위상각
④ 전압 크기와 무효 전력
슬랙 모선은 전력계통에서 기준 모선으로 지정되는 모선으로, 전력조류 계산 시 시스템의 전체 전력 균형을 유지하기 위해 필요한 전력(유효 전력과 무효 전력)을 공급하거나 흡수하는 역할을 합니다.
왜 전압 크기와 위상각을 초기값으로 지정하나요?
슬랙 모선은 기준이 되는 모선이기 때문에 전압 크기와 위상각을 이미 알고 있다고 가정합니다.
나머지 다른 모선(부하 모선이나 발전기 모선)의 전압 크기와 위상각은 계산에 의해 결정되지만, 슬랙 모선은 기준점이므로 고정값으로 초기값을 지정합니다.
슬랙 모선의 유효 전력과 무효 전력은 전력조류 계산이 끝난 뒤에 시스템 균형을 맞추기 위해 결정됩니다.
발전기 모선은 발전기가 연결된 모선으로, 발전기의 출력 전력(유효 전력)과 전압 크기가 고정된 상태로 설정됩니다.
부하 모선은 전력을 소비하는 부하가 연결된 모선으로, 일반적으로 부하의 유효 전력과 무효 전력이 고정된 상태로 설정됩니다.
슬랙 모선: 기준이 되는 "참조점".
발전기 모선: 전력을 생산하며 "출력을 조절"하는 발전소.
부하 모선: 전력을 소비하는 "공장이나 가정"처럼 전력을 사용하는 곳.
모선유형
고정값
계산 결과
슬랙 모선
전압 크기, 위상각
유효 전력, 무효 전력
발전기 모선
유효 전력, 전압 크기
위상각, 무효 전력
부하 모선
유효 전력, 무효 전력
전압 크기, 위상각
22. 전력계통에서 내부 이상전압의 크기가 가장 큰 경우는?
① 유도성 소전류 차단 시
② 수차발전기의 부하 차단 시
③ 무부하 선로 충전전류 차단 시
④ 송전선로의 부하 차단기 투입 시
이상전압은 정상적인 전압 범위를 초과하는 비정상적으로 높은 전압을 말해. 전력계통이나 전기 설비에서 갑작스럽게 나타나는 현상으로, 회로나 장비에 큰 손상을 줄 수 있어. 쉽게 말해, 원래 계획된 전압보다 훨씬 높은 전압이 순간적으로 발생하는 거야.
무부하 상태란 부하가 없는 상태에서는 회로에 흐르는 전류가 거의 없거나 아주 미세한 수준이야. 하지만 이 상태에서도 전원 장치나 변압기의 코일에는 자기장이 형성돼 있어.
무부하 상태에서 선로의 충전전류를 차단할 때, 선로의 정전용량에 저장된 에너지가 급격히 방출되면서 정전기 유도 작용에 의해 매우 높은 이상전압이 발생해. 특히, 긴 송전선로의 경우 이런 충전전류가 더 커지기 때문에 이상전압의 크기도 더 커질 수 있어.
25. 그림과 같은 송전계통에서 S점에 3상 단락사고가 발생했을 때 단락전류(A)는 약 얼마인가? (단, 선로의 길이와 리액턴스는 각각 50km, 0.6Ω/km 이다.)
이 문제는 전기 시스템에서 **송전선(S점)**에 사고(단락)가 났을 때, 흐르게 되는 단락전류(엄청나게 큰 전류)가 얼마나 되는지 계산하는 거야. 단락전류는 시스템을 보호하기 위해 꼭 알아야 하는 중요한 값이야.
단락 전류 = 정격 전류 / %리액턴스 => I단락 = I정격 * %Z
정격 전류 = 용량 / 전압 => I정격 = C / V
%Z(퍼센트 임피던스)
전기 시스템(발전기, 변압기, 송전선 등)에는 전기를 방해하는 저항 같은 게 있어. 이걸 임피던스라고 해. 퍼센트 임피던스는 "이 장치가 전류를 얼마나 막느냐"를 %로 나타낸 거야.
총 %Z=전동기 %Z+변압기 %Z+선로 %Z
1. 전동기 리액턴스
2. 변압기 리액턴스
변압기는 전압을 바꾸는 장치인데, 여기에도 전류를 막는 특성인 리액턴스가 있어.
문제에서 변압기 리액턴스는 **8%**라고 주어져 있어.이 값은 따로 계산하지 않아도 돼.
3. 선로 리액턴스
전동기(G1, G2): 전기를 만드는 장치, 저항 역할을 20% 함.
변압기(T): 전압을 바꾸는 장치, 저항 역할을 8% 함.
송전선: 전기를 보내는 선로, 저항 역할을 약 9.917% 함.
이걸 합치면 시스템 전체가 전류를 막는 비율은 **37.917%**야
4. 기준전류 계산
5. 단락전류 계산
이제 전체 %Z(37.917%)로 나누기만 하면 돼:
26. 3상 3선식 송전선로에서 각 선의 대지정전용량이 0.5096μF 이고, 선간정전용량이 0.1295μF 일 때, 1선의 작용정전용량은 약 몇 μF 인가?
3상 3선식
C작용=C대지+3⋅C선간
단선 2선식
C작용=C대지+2⋅C선간
27. 배전용 변전소의 주변압기로 주로 사용되는 것은?
① 강압 변압기
② 체승 변압기
③ 단권 변압기
④ 3권선 변압기
강압(체강) 변압기 높은 전압을 낮은 전압으로 변환하는 변압기로, 배전용 변전소에서 가장 많이 사용돼. 송전선로에서 오는 고압을 낮춰 가정이나 공장에 알맞은 전압으로 공급해. 배전용 변전소의 역할은 고압(송전 전압)을 낮은 전압으로 변환하여 배전선로에 공급하는 것이야. 이를 위해 주로 강압 변압기(step-down transformer)가 사용돼. 강압 변압기는 높은 전압을 낮추는 데 적합하고, 배전 시스템에서 꼭 필요한 장치야.
체승(승압) 변압기 낮은 전압을 높은 전압으로 변환하는 변압기야. 주로 발전소나 전압 상승이 필요한 경우에 사용돼. 배전용 변전소에는 적합하지 않아.
단권 변압기 1차와 2차 권선이 전기적으로 연결된 구조로, 강압과 체승 모두 가능하지만, 절연 특성이 약해서 배전용 변전소에서는 잘 사용되지 않아.
3권선 변압기 1차, 2차, 3차 권선을 가진 변압기로, 주로 대형 변전소에서 여러 전압을 동시에 변환해야 할 때 사용돼. 배전용 변전소보다는 특수한 경우에 사용돼.
체승 변압기, 단권 변압기, 3권선 변압기는 송전용 변압기 입니다.
29. 500kVA의 단상 변압기 상용 3대(결선 △-△), 예비 1대를 갖는 변전소가 있다. 부하의 증가로 인하여 예비 변압기까지 동원해서 사용한다면 응할 수 있는 최대부하(kVA)는 약 얼마인가?
기존의 Δ-Δ 결선에서 3대의 단상 변압기가 사용 중이며, 각 변압기의 용량은 500kVA.
예비 변압기까지 포함해 총 4대의 단상 변압기가 있음.
V-V 결선은 3대 중 1대가 고장났을 때, 나머지 2대로 3상 부하를 공급하는 결선 방식이야.
V-V 결선의 특징:
변압기 용량의 이용률: 86.6%
Δ-Δ 결선에서 2대만 사용하는 경우 변압기 용량은 원래 1대 용량의 sqrt{3}배로 계산.
V-V 결선에서 2대의 변압기로 3상 부하를 공급할 때, 총 용량은 다음과 같이 계산돼
30. 3상용 차단기의 정격 차단 용량은?
① √3 × 정격 전압 × 정격 차단 전류
② 3√3 × 정격 전압 × 정격 전류
③ 3 × 정격 전압 × 정격 차단 전류
④ √3 × 정격 전압 × 정격 전류
왜 sqrt{3}이 필요한가?
3상 전력 계산은 3개의 선이 전달하는 전력을 합산해야 하는데, 이때 각 상의 위상 차이 때문에 sqrt{3}이 들어가게 돼. 따라서 단상과 다르게 3상에서는 sqrt{3}을 곱해야 실제 차단 용량을 구할 수 있어.
33. 단상 2선식 배전선로의 말단에 지상역률 cosθ인 부하 P(kW)가 접속되어 있고 선로 말단의 전압은 V(V)이다. 선로 한 가닥의 저항을 R(Ω)이라 할 때 송전단의 공급전력(kW)은?
이 상황을 물을 파이프로 보내는 경우로 비유해 볼게
말단에서 필요한 물(P)은 일정량이야.
하지만 파이프의 저항(선로 저항 R) 때문에 물이 중간에 새거나 손실돼.
그래서 물을 보내는 쪽(송전단)에서는 이 손실분까지 계산해서 더 많은 물을 보내야 해. 이걸 전기에 적용하면, 손실된 전력 Ploss를 더해서 송전단의 총 전력을 계산해야 하는 거야!
한 가닥의 저항이라는 표현이 없었다면, 2R이 아니고 R임
34. 전력계통의 전압을 조정하는 가장 보편적인 방법은?
① 발전기의 유효전력 조정
② 부하의 유효전력 조정
③ 계통의 주파수 조정
④ 계통의 무효전력 조정
유효전력: 실제로 "일"을 하는 에너지. 예를 들어, 전등이 빛을 내거나, 선풍기가 돌거나, 냉장고가 작동하는 데 사용되는 에너지야.
무효전력: 일을 하지는 않지만 전압과 전류를 유지하거나 전압을 조정하는 데 필요한 보조 에너지.
발전기의 유효전력 조정 유효전력은 실질적으로 일을 하는 전력입니다. 유효전력을 조정하면 전력 공급량에는 영향을 줄 수 있지만, 전압 조정에는 직접적으로 큰 영향을 주지 않아요.
부하의 유효전력 조정 부하가 소비하는 유효전력을 조정하는 것도 전압에 미미한 영향을 줄 수 있지만, 전압을 효과적으로 조정하기 위한 방법은 아니에요.
계통의 주파수 조정 주파수 조정은 주로 계통의 발전기와 부하의 유효전력 균형을 맞추는 데 사용돼요. 주파수는 전압 조정보다 전력의 안정성에 더 영향을 미칩니다.
계통의 무효전력 조정 무효전력은 전압을 올리거나 낮추는 데 가장 큰 영향을 미칩니다. 무효전력을 늘리면 전압이 상승하고, 무효전력을 줄이면 전압이 감소하는 특성이 있어요. 예를 들어:
커패시터(capacitor): 무효전력을 공급하여 전압을 올림.
리액터(reactor): 무효전력을 소비하여 전압을 내림.
35. 증기터빈내에서 팽창 도중에 있는 증기를 일부 추기하여 그것이 갖는 열을 급수가열에 이용하는 열사이클은?
① 랭킨사이클
② 카르노사이클
③ 재생사이클
④ 재열사이클
재생사이클은 **증기터빈에서 팽창 중인 증기를 일부 추출(추기)**해서, 이 증기의 열에너지를 **급수가열기(Feedwater Heater)**에서 급수를 데우는 데 사용하는 사이클이에요. 이렇게 하면 열효율을 높일 수 있어!
작동 원리
터빈 안에서 증기가 팽창하면서 일을 하지만, 일부 증기를 중간 단계에서 급수가열기로 보내서 데워줌.
데워진 급수는 다시 보일러로 보내지기 때문에 보일러에서 사용하는 연료를 절약할 수 있음.
결과적으로 열효율이 개선돼.
랭킨사이클 열기관의 기본 사이클로, 물이 보일러에서 증기로 가열되고, 터빈에서 팽창하며 일을 하고, 다시 응축기로 돌아가는 순환 사이클이에요. 하지만 급수가열 과정은 포함하지 않음.
카르노사이클 이상적인 열기관 사이클로, 모든 과정이 가역적(열손실이 없음)인 이론적 사이클이에요. 현실에서 구현이 불가능하며, 급수가열 과정과는 관련이 없음.
재생사이클 터빈에서 일부 증기를 추출해 급수를 가열하는 과정이 포함된 사이클로, 열효율 향상을 목적으로 함. 정답.
재열사이클 터빈에서 증기를 한 번 팽창시킨 뒤, 다시 보일러에서 재가열하고 추가 팽창시키는 방식으로, 고온·고압에서 작업을 하여 열효율을 높이는 방법이에요. 급수가열과는 관련이 없음.
36. 직격뢰에 대한 방호설비로 가장 적당한 것은?
① 복도체
② 가공지선
③ 서지흡수기
④ 정전방전기
직격뢰란 송전선로, 건축물, 설비 등에 번개가 직접 떨어지는 현상을 말합니다. 이를 방지하거나 보호하기 위해 사용하는 가장 적절한 방호설비는 **가공지선(Overhead Ground Wire)**입니다.
가공지선의 역할
송전선로 위에 접지된 금속선을 설치해 번개가 떨어졌을 때 가공지선이 먼저 충격을 흡수하고, 이를 지면으로 안전하게 방출합니다.
송전선로에 직접 낙뢰가 닿지 않게 해주는 일종의 보호막 역할을 합니다.
복도체 송전선로에서 코로나 방전을 줄이고 송전 효율을 높이는 데 사용되는 방식입니다. 직격뢰와는 직접적인 관련이 없습니다.
가공지선 송전선 위에 설치해 번개의 충격을 흡수하고 접지로 방출하여 송전선을 보호합니다. 직격뢰 방호설비로 가장 적합합니다.
서지흡수기 서지흡수기는 낙뢰로 인한 **간접적인 과전압(서지)**를 방지하는 데 사용됩니다. 직접 낙뢰를 방호하는 장치는 아닙니다.
정전방전기 전기적으로 충전된 장치나 물질의 정전기를 제거하는 장치로, 번개와 같은 고전압 충격을 직접적으로 방호하는 기능은 없습니다.
37. 역률 0.8(지상)의 2800kW 부하에 전력용 콘덴서를 병렬로 접속하여 합성역률을 0.9로 개선하고자 할 경우, 필요한 전력용 콘덴서의 용량(kVA)은 약 얼마인가?
역률 0.8(지상)인 2800kW 부하를 역률 0.9로 개선하기 위해 필요한 **전력용 콘덴서의 용량(kVA)**을 계산하자.
전력용 콘덴서는 **무효전력(Q)**를 보상해서 역률을 개선하는 역할을 해. 계산은 다음 단계를 따라가면 돼.
유효전력과 무효전력의 관계
유효전력(P)은 실제로 일을 하는 전력(2800kW).
무효전력(Q)은 전기를 사용하지 않고 "왔다 갔다"만 하는 전력인데, 이걸 줄여야 전기를 효율적으로 쓸 수 있어.
무효전력은 삼각형의 높이(빗변과 수평선 사이의 세로선)로 표현할 수 있어.
38. 비등수형 원자로의 특징에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 증기 발생기가 필요하다.
② 저농축 우라늄을 연료로 사용한다.
③ 노심에서 비등을 일으킨 증기가 직접 터빈에 공급되는 방식이다.
④ 가압수형 원자로에 비해 출력밀도가 낮다.
특징
가압수형 원자로 (Pressurized Water Reactor)
비등수형 원자로 ( Boilind Water Reactor )
냉각수 상태
가압된 냉각수가 끓지 않고 액체 상태로 순환
냉각수가 원자로 내부에서 끓어서 증기 발생
증기 발생기
필요함 (냉각수를 2차 계통으로 전달하여 증기 생성)
필요 없음 (냉각수가 직접 증기로 변환 후 터빈 공급)
열 전달 계통
1차 계통(냉각수)과 2차 계통(증기)으로 분리
1차 계통과 터빈이 직접 연결됨
연료 종류
저농축 우라늄 (농축도 약 3~5%)
저농축 우라늄 (농축도 약 3~5%)
출력 밀도
출력밀도가 높음
출력밀도가 상대적으로 낮음
운전 압력
고압 (약 150기압)
중압 (약 70기압)
구조 복잡성
증기 발생기가 있어 구조가 더 복잡
증기 발생기가 없어 구조가 비교적 단순
방사선 관리
방사능 물질이 2차 계통으로 넘어갈 가능성이 낮음
냉각수가 직접 터빈으로 가므로 방사선 관리가 더 중요
효율성
효율이 높음
상대적으로 효율이 낮음
사용 예
대부분의 원자로 설계에서 사용
일부 설계에서 사용
**비등수형 원자로(BWR, Boiling Water Reactor)**는 원자로 내부의 **냉각수가 직접 비등(끓는 것)**하여 생성된 증기가 터빈으로 바로 공급되는 방식이에요. 따라서 **증기 발생기(Steam Generator)**가 필요하지 않습니다.
증기 발생기가 필요하다 틀린 설명입니다. 비등수형 원자로는 냉각수 자체가 터빈을 돌리기 위한 증기를 생성하기 때문에 별도의 증기 발생기가 필요하지 않습니다. 증기 발생기는 **가압수형 원자로(PWR)**에서 사용됩니다.
저농축 우라늄을 연료로 사용한다 맞는 설명입니다. 비등수형 원자로에서는 저농축 우라늄(농축도 약 3~5%)을 연료로 사용합니다. 이는 다른 상업용 원자로들과 마찬가지입니다.
노심에서 비등을 일으킨 증기가 직접 터빈에 공급되는 방식이다 맞는 설명입니다. 비등수형 원자로의 핵심 특징으로, 노심에서 끓은 냉각수가 증기로 변해 터빈으로 직접 전달됩니다.
가압수형 원자로에 비해 출력밀도가 낮다 맞는 설명입니다. 비등수형 원자로는 설계 특성상 가압수형 원자로(PWR)에 비해 출력밀도가 낮습니다.
39. 저압배전선로에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 저압 뱅킹 방식은 전압변동을 경감할 수 있다.
② 밸런서(balancer)는 단상 2선식에 필요하다.
③ 부하율(F)와 손실계수(H) 사이에는 1≥F≥H≥F2≥0의 관계가 있다.
④ 수용률이란 최대수용전력을 설비용량을 나눈 값을 퍼센트로 나타낸 것이다.
**밸런서(Balancer)**는 단상 3선식 배전선로에서 양쪽의 부하를 균등하게 분배하기 위해 사용하는 장치입니다.
저압 뱅킹 방식은 전압변동을 경감할 수 있다 맞는 설명입니다. 저압 뱅킹 방식은 여러 변압기의 출력을 병렬로 연결하여 공급하는 방식으로, 전압 변동을 줄이고 부하의 변동에 유연하게 대응할 수 있습니다.
부하율(F)와 손실계수(H) 사이에는 1≥F≥H≥F2≥0의 관계가 있다. 맞는 설명입니다. 부하율과 손실계수는 배전선로의 손실과 효율을 나타내는 척도로, 이 관계식은 일반적으로 적용됩니다.
수용률이란 최대수용전력을 설비용량으로 나눈 값을 퍼센트로 나타낸 것이다 맞는 설명입니다. 수용률은 설비를 얼마나 효율적으로 사용하는지를 나타내는 지표로, 최대수용전력과 설비용량의 비율을 퍼센트로 나타냅니다.
40. 선로, 기기 등의 절연 수준 저감 및 전력용 변압기의 단절연을 모두 행할 수 있는 중성점 접지방식은?
① 직접접지방식
② 소호리액터접지방식
③ 고저항접지방식
④ 비접지방식
직접접지방식
중성점을 직접 대지에 연결하는 방식.
과전압 억제 효과가 뛰어나서 선로와 기기의 절연 수준을 낮출 수 있음.
전력용 변압기에서 단절연 방식을 사용할 수 있음.
정답
소호리액터접지방식
중성점에 소호리액터(Arc Suppression Coil)를 연결하여 접지하는 방식.
주로 1선 지락사고 시 아크 소멸을 목적으로 사용하며, 절연 수준을 저감하는 용도로는 적합하지 않음.
고저항접지방식
중성점에 고저항을 연결해 접지하는 방식.
주로 과전압 제한보다는 지락 사고 전류를 억제하는 데 사용되며, 절연 수준 저감과는 관련이 적음.
비접지방식
중성점을 접지하지 않는 방식.
주로 소규모 계통에 사용되며, 과전압 억제 능력이 낮아 절연 수준 저감에는 부적합함.
2021.03.07
21. 다음과 같은 유황곡선을 가진 수력지점에서 최대사용 수량 0C로 1년간 계속 발전하는데 필요한 저수지의 용량은?
유량곡선은 수력발전소에서 사용되고, 횡축에 1년 365일을 종축에 유량을 표시하며, 유량이 큰 것부터 순차적으로 배열하여 이들 점을 연결한 것이다.
유량곡선은 강, 하천, 또는 수력발전소에서 일정 기간 동안의 유량 변화를 그래프로 나타낸 곡선이에요. 물이 얼마나 흐르고, 얼마나 모일 수 있는지 보여주는 중요한 자료야. 쉽게 말해, **시간에 따라 물의 흐름(유량)**을 기록한 그래프야. 비가 많이 오는 시기에는 유량이 많아져 곡선이 위로 올라감. 가뭄이나 건조한 시기에는 유량이 줄어들어 곡선이 아래로 내려감.
매일 필요한 유량은 C인데, PCD는 넘치기 때문에 괜찮지만, DEB는 C의 기준을 넘지 못해, 유량이 부족함. 따라서 DEB만큼의 저수지 용량이 필요
22. 통신선과 평행인 주파수 60Hz의 3상 1회선 송전선이 있다. 1선 지락때문에 영상전류가 100A 흐르고 있다면 통신선에 유도되는 전자유도전압(V)은? (단, 영상전류는 전 전선에 걸쳐서 같으며, 송전선과 통신선과의 상호 인덕턴스는 0.06mH/km, 그 평행길이는 40km이다.)
24. 3상 3선식 송전선에서 한 선의 저항이 10Ω, 리액턴스가 20Ω이며, 수전단의 선간전압이 60kV, 부하역률이 0.8인 경우에 전압강하율이 10%라 하면 이 송전선로는 약 몇 kW까지 수전할 수 있는가?
전압강하율(%) = [(송전단 전압 - 수전단 전압) / 송전단 전압] × 100
수전단 전압(Vr): 문제에서 주어진 값으로 60kV.
전원단 전압(Vs): 전압 강하율 10%를 이용해 계산된 값으로 66kV.
전압 강하(ΔV)는 Vs−Vr=66−60=6 kV
한 선의 저항 R=10 Ω, 리액턴스 X=20 Ω, 부하 역률은 cosθ=0.8
문제를 풀기 위해 두 가지 계산이 필요해:
송전선로를 흐르는 전류 I 계산.
송전선로가 수전할 수 있는 수전력 P 계산.
25. 기준 선간전압 23kV, 기준 3상 용량 5,000kVA, 1선의 유도 리액턴스가 15Ω일 때 % 리액턴스는?
%리액턴스 = 리액턴스 / 기준 임피던스
기준 임피던스 = 전압의 제곱 / 기준용량
즉 %리액턴스는 "리액턴스 × 기준 용량 ÷ 전압의 제곱"을 계산하는 거야! 😊
%X = X / Z
Z = V^2 / S
%X = X / (V^2 / S) = X*S / V^2 나 엑스스몰 입는다? 쩔지 v^^v
% 리액턴스는 주어진 리액턴스가 기준 용량과 기준 전압에 비해 얼마나 큰지를 퍼센트로 나타내는 거야.
27. 화력발전소에서 증기 및 급수가 흐르는 순서는?
① 절탄기 → 보일러 → 과열기 → 터빈 → 복수기
② 보일러 → 절탄기 → 과열기 → 터빈 → 복수기
③ 보일러 → 과열기 → 절탄기 → 터빈 → 복수기
④ 절탄기 → 과열기 → 보일러 → 터빈 → 복수기
절대보지마 과격하게 피터지는 복수 영화야.
1. 절탄기 (Economizer)
위치: 보일러에 들어가기 전.
역할: 보일러에 들어가기 전에 급수를 미리 데워주는 장치.
연료를 절약하고 보일러 효율을 높이기 위해 설치돼.
2. 보일러 (Boiler)
위치: 절탄기 다음.
역할: 물을 끓여서 고온·고압의 증기를 만들어냄.
연료를 태워 발생한 열로 물을 증기로 변환해.
3. 과열기 (Superheater)
위치: 보일러 다음.
역할: 보일러에서 만들어진 증기를 더 가열해 고온·고압의 건식 증기로 변환.
증기가 물방울을 포함하면 터빈에 손상을 줄 수 있기 때문에 완전히 건조한 증기를 만들어줘.
1선 지락 사고가 발생하면 건전상의 전압이 상승하는데, 직접접지방식은 중성점을 대지에 직접 연결하기 때문에 과전압 억제 효과가 가장 뛰어납니다. 따라서 건전상의 전압 상승이 가장 적습니다.
30. 접지봉으로 탑각의 접지저항 값을 희망하는 접지저항 값까지 줄일 수 없을 때 사용하는 것은?
① 가공지선
② 매설지선
③ 크로스본드선
④ 차폐선
**접지봉(ground rod)**은 전기 설비에서 땅과 전기 회로를 연결하기 위해 사용하는 금속 막대야. 주로 땅에 박아 전류를 안전하게 대지로 흘려보내는 역할을 해.
탑각은 송전탑의 기초 부분, 즉 송전탑이 땅과 연결된 가장 아래쪽의 부분을 말해요. 송전탑의 구조적인 안정성과 접지 시스템의 핵심이 되는 부분이에요.
접지봉만으로는 원하는 접지저항 값을 줄이기 어려운 경우, 매설지선을 추가로 사용해 접지 저항을 줄입니다. 매설지선은 땅에 길게 묻은 전선으로, 접지저항을 줄이고 접지 효과를 개선하는 데 사용됩니다.
가공지선
송전선 위에 설치된 금속선으로 낙뢰를 차단하거나 전력을 보호하는 역할을 합니다.
접지저항을 줄이는 직접적인 역할과는 관련이 없습니다.
매설지선
접지봉과 함께 땅에 묻어 접지 저항을 줄이는 데 사용됩니다.
특히, 접지봉의 효과가 부족한 경우 접지 면적을 넓히기 위해 추가적으로 설치합니다.
정답.
크로스본드선
지중 케이블에서 사용되며, 케이블의 도체와 차폐 간의 전위 차이를 조정하거나 고장 전류를 분산시키는 역할을 합니다.
접지저항을 줄이는 역할과는 무관합니다.
차폐선
전력 설비에서 외부의 전기적 간섭(예: 낙뢰)을 방지하는 금속선입니다.
접지저항을 줄이는 직접적인 역할은 하지 않습니다.
31. 전력 퓨즈(Power Fuse)는 고압, 특고압기기의 주로 어떤 전류의 차단을 목적으로 설치하는가?
① 충전전류
② 부하전류
③ 단락전류
④ 영상전류
**전력 퓨즈(Power Fuse)**는 고압 및 특고압 기기에서 발생하는 단락사고(Short Circuit) 시 흐르는 단락전류를 차단하기 위해 설치됩니다. 단락전류는 사고 시 매우 큰 값이 흐르기 때문에, 전력 퓨즈는 이를 신속하게 차단하여 기기와 선로를 보호합니다.
32. 정전용량이 C1이고, V1의 전압에서 Qr의 무효전력을 발생하는 콘덴서가 있다. 정전용량을 변화시켜 2배로 승압된 전압(2V1)에서도 동일한 무효전력 Qr을 발생시키고자 할 때, 필요한 콘덴서의 정전용량(C2)은?
현재 정전용량 C1과 전압 V1에서 무효전력 Qr를 발생시켜.
그런데, 전압을 2V1로 2배로 높였어.
이때도 동일한 무효전력 Qr를 발생시키려면, 정전용량 C2를 새로 계산해야 해.
무효전력(Qr)은 이렇게 계산돼:
Qr=ωCV^2
여기서:
Qr: 무효전력
C: 정전용량
V^2: 전압의 제곱
ω=2 π f : 각주파수
전압이 2배로 증가하면 V^2는 4배로 커져.
Qr를 똑같이 유지하려면 정전용량 C는 1/4로 줄여야 전압이 커지는 효과를 상쇄할 수 있어.
33. 송전선로에서의 고장 또는 발전기 탈락과 같은 큰 외란에 대하여 계통에 연결된 각 동기기가 동기를 유지하면서 계속 안정적으로 운전할 수 있는지를 판별하는 안정도는?
정태 안정도 (Static Stability)
전기 시스템이 정상 상태에서 작은 변화가 생겼을 때 안정성을 유지할 수 있는 능력. (예: 부하가 조금 변했을 때도 계통이 안정적인가?)
과도 안정도 (Transient Stability)
전기 시스템에 큰 변화가 생겼을 때(예: 사고 발생, 발전기 탈락) 계통이 안정적으로 돌아오는 능력. (예: 큰 사고 후 시스템이 정상으로 복귀 가능한가?)
동태 안정도 (Dynamic Stability)
전기 시스템이 시간이 지나면서 점진적으로 변화할 때 안정성을 유지하는 능력. (예: 부하가 점진적으로 증가할 때 계통이 안정적인가?)
34. 송전선로의 고장전류계산에 영상 임피던스가 필요한 경우는?
1선지락/2선지락 -> 정상, 역상, 영상
2선(선간)단락 -> 정상, 역상
3상단락 -> 정상
35. 배전선로의 주상변압기에서 고압측-저압측에 주로 사용되는 보호장치의 조합으로 적합한 것은?
주상변압기는 일반적인 전주, 즉 전봇대 위에 있는 변압기를 말합니다. 배전선로의 주상변압기에서는 고압측과 저압측에 각각 다른 보호장치가 사용됩니다. 주요 보호장치의 역할과 적합한 조합은 다음과 같습니다:
고압측: 컷아웃 스위치
역할: 고압측 회로를 보호하고, 고장 시 변압기와 선로를 차단.
퓨즈가 내장되어 있어, 단락사고나 과부하 시 전류를 차단하는 역할을 합니다.
저압측: 캐치홀더
역할: 변압기의 저압측을 보호하며, 주로 단락사고나 과부하 시 전류를 차단.
변압기 저압측에 연결되어 선로 보호를 돕습니다.
리클로저 - 라인퓨즈
리클로저는 주로 고압 배전선로에서 큰 구간 보호에 사용되며, 변압기의 고압측 보호장치로는 일반적으로 사용되지 않습니다.
라인퓨즈는 분기회로 보호용으로 주로 사용되며, 리클로저와의 조합은 변압기 보호와는 거리가 있습니다.
36. 용량 20kVA인 단상 주상 변압기에 걸리는 하루 동안의 부하가 처음 14시간 동안은 20kW, 다음 10시간 동안은 10kW일 때, 이 변압기에 의한 하루 동안의 손실량(Wh)은? (단, 부하의 역률은 1로 가정하며, 변압기의 전 부하동손은 300W, 철손은 100W이다.)
1. 부하 동손 (Load Copper Loss)
뜻: 변압기의 부하(사용되는 전기) 때문에 발생하는 손실입니다. 변압기 내부의 **코일(도선)**에서 전류가 흐르면서 저항 때문에 열로 소모되는 에너지를 말합니다.
원인: 도선에 흐르는 전류와 도선의 저항 때문입니다.
저항의 법칙: 손실(W)=I^2 즉 전류(I)의 제곱에 비례합니다.
부하가 커질수록 전류도 증가하므로, 부하 동손은 부하에 따라 변화합니다.
특징: 부하가 클수록 동손도 커지며, 부하가 없으면 동손은 0이 됩니다.
비유: 도로 위에서 자동차(전류)가 많이 다닐수록 타이어가 닳는 것(손실)과 비슷합니다.
2. 철손 (Core Loss)
뜻: 변압기의 철심에서 발생하는 손실입니다. 철심은 교류 전류가 흐르면서 자화와 소자화를 반복하며 에너지가 손실됩니다. 이 에너지는 주로 열로 방출됩니다.
원인: 교류 전류에 의해 생기는 히스테리시스 손실과 와류 손실 때문입니다.
히스테리시스 손실: 철심 내부의 자성체가 자화와 소자화를 반복하며 발생하는 손실.
와류 손실: 교류 전류가 철심을 관통할 때 유도되는 전류(와류)가 철심 내부를 흐르면서 열로 소모되는 손실.
특징: 철손은 부하와 상관없이 항상 일정합니다. 변압기를 켜두기만 하면 발생합니다.
비유: 자석을 자꾸 구부리고 펴는 것처럼 반복하다 보면 내부에서 힘이 소모되어 열이 나는 현상과 비슷합니다.
1. 철손 계산
철손은 부하와 관계없이 항상 일정하므로 하루 동안의 철손은:
철손=100W×24h=2400Wh
2. 전 부하동손 계산
변압기의 **동손(부하 동손)**은 부하에 따라 달라지며, 부하율의 제곱에 비례합니다. 따라서 동손을 정확히 계산하려면 부하율이 필요합니다. 부하율은 변압기가 얼마나 가동되고 있는지를 나타내는 비율입니다.
단, 현재 역률이 1이기 떄문에 정격 용량이지만, 역률이 1미만이엇다면, 정격 용량에 역률을 곱해야한다.
3. 총 손실량 계산
총 손실량은 철손과 전 부하동손을 합한 값입니다:
총 손실량=2400Wh+4200Wh+750Wh=7350Wh
37. 케이블 단선사고에 의한 고장점까지의 거리를 정전용량측정법으로 구하는 경우, 건전상의 정전용량이 C, 고장점까지의 정전용량이 Cx, 케이블의 길이가 ℓ일 때 고장점까지의 거리를 나타내는 식으로 옳은 것은?
전체 길이 ℓ에서 정전용량이 C라면, 단위 길이당 정전용량은 C/ℓ 이다. 고장점까지의 거리 x에서의 정전용량 Cx는 (C/ℓ) * x 가 될 것이다. 따라서 x = (Cx * ℓ) / C 가 된다. 이 식이 정답이 될 것 같다.
39. % 임피던스에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 단위를 갖지 않는다.
② 절대량이 아닌 기준량에 대한 비를 나타낸 것이다.
③ 기기 용량의 크기와 관계없이 일정한 범위의 값을 가진다.
④ 변압기나 동기기의 내부 임피던스에만 사용할 수 있다.
% 임피던스는 기기 내부의 저항과 리액턴스가 전압과 전류에 얼마나 영향을 주는지, 기준값에 대해 **퍼센트(%)**로 나타낸 값이에요. 쉽게 말하면, 기기 내부에 전기가 얼마나 방해를 받는지를 보여줍니다.
① 단위를 갖지 않는다.
% 임피던스는 그냥 비율을 퍼센트로 표현한 거라서 단위가 없어요. 예를 들어, 5% 임피던스는 "정격값의 5%만큼 저항이 있다"는 뜻이에요.
② 절대량이 아닌 기준량에 대한 비를 나타낸 것이다.
% 임피던스는 정격 용량과 정격 전압을 기준으로 계산한 값이에요. 예를 들어, 변압기의 크기가 달라도 계산 기준은 같아요.
③ 기기 용량의 크기와 관계없이 일정한 범위의 값을 가진다.
% 임피던스는 기기의 용량(크기)이 커져도 그 값 자체는 변하지 않아요. 변압기마다 설계에 따라 정해져 있어요.
④ 변압기나 동기기의 내부 임피던스에만 사용할 수 있다.
% 임피던스는 변압기와 동기기뿐만 아니라 전력 시스템의 다른 기기에도 쓸 수 있어요. 예를 들어, 송전선로나 회로에도 적용할 수 있어요.
40. 역률 0.8, 출력 320kW인 부하에 전력을 공급하는 변전소에 역률 개선을 위해 전력용 콘덴서 140kVA를 설치했을 때 합성역률은?
무효전력 = 피상전력 * sin = 유효전력 * tan
Q = S * sin = P * tan
피상전력 = √(유효전력² + 무효전력²)
S = √(P² + Q'²)
먼저 역률이 0.8이고 유효전력이 320kW라면 피상전력은 어떻게 될까? 역률은 유효전력을 피상전력으로 나눈 값이니까,
이제 여기에 140kVA의 콘덴서를 설치했어. 콘덴서는 무효전력을 공급해주기 때문에 무효전력을 감소시켜. 근데 여기서 주의할 점은 콘덴서의 용량이 kVA로 주어졌다는 거야. 콘덴서는 무효전력만을 공급하므로, 콘덴서의 무효전력은 -140kVar가 되겠지(콘덴서가 무효전력을 흡수하는 게 아니라 공급하는 거니까 부호가 음수가 될 수도 있는데, 여기서는 무효전력을 감소시키는 효과가 있으니까 그냥 240kVar에서 140kVar를 빼는 걸로 생각해도 될 것 같아).
그래서 새로운 무효전력 Q' = 240kVar - 140kVar = 100kVar가 되겠네. 유효전력은 그대로 320kW이고, 새로운 피상전력 S' = √(P² + Q'²) = √(320² + 100²) = √(102,400 + 10,000) = √112,400 ≈ 335.4kVA.
그러면 합성역률은 유효전력을 새로운 피상전력으로 나눈 값이니까, 역률 = P / S' = 320kW / 335.4kVA ≈ 0.954, 즉 약 95.4%가 되겠네.
2020.09.26
21. 전력용콘덴서를 변전소에 설치할 때 직렬리액터를 설치 하고자 한다. 직렬리액터의 용량을 결정하는 계산식은? (단, f0는 전원의 기본주파수, C는 역률 개선용 콘덴서의 용량, L은 직렬리액터의 용량이다.)
변전소에 전력용 콘덴서를 설치해서 **고조파(전기 잡음)**를 줄이려 해.
그런데 콘덴서만 설치하면 고조파 문제가 심해질 수 있어!
그래서 직렬 리액터라는 장치를 함께 설치해야 해.
또는 아래와 같은 방식으로 풀 수 있음 (5고조파는 일단 무시)
23. 증기 사이클에 대한 설명 중 틀린 것은?
① 랭킨사이클의 열효율은 초기 온도 및 초기 압력이 높을수록 효율이 크다.
② 재열사이클은 저압터빈에서 증기가 포화상태에 가까워졌을 때 증기를 다시 가열하여 고압터빈으로 보낸다.
③ 재생사이클은 증기 원동기 내에서 증기의 팽창 도중에 증기를 추출하여 급수를 예열한다.
④ 재열재생사이클은 재상사이클과 재열사이클을 조합하여 병용하는 방식이다.
랭킨사이클의 열효율은 초기 온도 및 초기 압력이 높을수록 효율이 크다. 맞는 설명입니다. 초기 온도와 초기 압력이 높을수록 사이클의 열효율이 증가하는데, 이는 고온 고압 상태에서 증기가 더 많은 일을 할 수 있기 때문입니다.
재열사이클은 저압터빈에서 증기가 포화상태에 가까워졌을 때 증기를 다시 가열하여 고압터빈으로 보낸다. 틀린 설명입니다. 재열사이클은 고압터빈에서 나온 증기를 다시 가열한 후 저압터빈으로 보내는 방식입니다. 저압터빈에서 포화상태에 가까워지기 때문에 재열을 통해 증기의 건도를 높여 효율을 개선하고 터빈 손상을 줄이는 것이 목적입니다.
재생사이클은 증기 원동기 내에서 증기의 팽창 도중에 증기를 추출하여 급수를 예열한다. 맞는 설명입니다. 재생사이클은 팽창 과정 중 일부 증기를 추출해 보일러로 돌아오는 급수를 예열함으로써 열효율을 개선하는 방식입니다.
재열재생사이클은 재상사이클과 재열사이클을 조합하여 병용하는 방식이다. 맞는 설명입니다. 재열과 재생 두 방식을 결합한 사이클로 열효율을 최대화하려는 목적을 가지고 있습니다.
24. 배전선로의 3상 3선식 비접지 방식을 채용할 경우 나타나는 현상은?
① 1선 지락 고장 시 고장 전류가 크다.
② 1선 지락 고장 시 인접 통신선의 유도장해가 크다.
③ 고저압 혼촉고장 시 저압선의 전위상승이 크다.
④ 1선 지락 고장 시 건전상의 대지 전위상승이 크다.
3상 3선식 비접지 방식은 중성점이 접지되지 않은 시스템입니다. 이 방식에서 1선 지락 고장이 발생하면, 고장 전류는 작지만(①번 오답), 건전상(지락되지 않은 상)의 대지 전위가 상승하게 됩니다(④번 정답). 이는 중성점이 접지되지 않아 고장 시 전위가 불안정해지기 때문입니다. ②번은 비접지 시스템에서 고장 전류가 작아 유도장해가 크지 않으므로 오답입니다. ③번은 고저압 혼촉고장과 관련된 내용으로, 비접지 시스템과 직접적인 연관성이 없으므로 오답입니다.
주어진 문제는 전압파가 서로 다른 파동임피던스를 가진 두 선로(또는 장치) 사이를 통과할 때 발생하는 투과파 전압을 계산하는 것입니다. 이를 위해 **투과계수(Transmission Coefficient)**를 사용합니다.
투과계수 T는 다음과 같이 정의됩니다:
Z1=500 Ω (선로의 파동임피던스)
Z2=1500 Ω (변압기의 파동임피던스)
투과파 전압 Vt는 입사파 전압 Vi에 투과계수를 곱하여 구합니다:
Vt=T×Vi
따라서
Vt=1.5×600=900kV
26. 전력원선도에서 구할 수 없는 것은?
① 송·수전할 수 있는 최대 전력
② 필요한 전력을 보내기 위한 송·수전단 전압간의 상차각
③ 선로 손실과 송전 효율
④ 과도극한전력
원선도로부터 알 수 있는 사항
- 필요한 전력을 보내기 위한 송, 수전단 전압간의 상차각
- 송, 수전할 수 있는 최대 전력
- 선로 손실과 송전 효율
- 수전단의 역률
- 조상 용량
상하차 최대 전력으로 하지말고, 너 체력 손실 효율과 손의 역률 따져가며 해. 안그러면 조상님 본다.
원선도로부터 알 수 없는 사항
- 과도 안정 극한 전력
- 코로나 손실
- 도전율
내 친구 곽호두
28. 송전전력, 송전거리, 전선로의 전력손실이 일정하고, 같은 재료의 전선을 사용한 경우 단상 2선식에 대한 3상 4선식의 1선당 전력비는 약 얼마인가? (단, 중성선은 외선과 같은 굵기이다.)
일반적으로 전력 P = V * I cos
1. 단상 2선식과 3상 4선식의 전력 공식
2. 1선당 전력 계산
3. 1선당 전력비 계산
29. 66/22 kV, 2000 kVA 단상변압기 3대를 1뱅크로 운전하는 변전소로부터 전력을 공급받는 어떤 수전점에서의 3상단락전류는 약 몇 A 인가? (단, 변압기의 %리액턴스는 7 이고, 선로의 임피던스는 0 이다.)
단락 전류 = 정격 전류 / %리액턴스
변압기 용량 = 정격 전류 * 전압
31. 다음 중 그 값이 항상 1 이상인 것은?
① 부등률
② 부하율
③ 수용률
④ 전압강하율
부등률은 전기를 동시에 쓰는지, 아니면 시간대를 나눠서 쓰는지를 나타내는 지표. 높을 수록, 시간대 나눠서 쓴다.
부등률 (Diversity Factor)
부등률은 전기를 동시에 쓰는지, 아니면 시간대를 나눠서 쓰는지를 나타내는 지표.
부등률은 시스템의 최대 수용 전력과 각 부하의 개별 최대 전력의 합의 비율입니다. 부등률은 항상 1 이상입니다. 이유는 모든 부하가 동시에 최대 전력을 소비하는 경우는 없기 때문입니다. 따라서 분모(시스템 최대 전력)가 분자(개별 최대 전력 합)보다 작거나 같아지는 일이 없습니다.
예를 들어, 가게의 최대 손님 수용량은 50명인데, 사람들이 오전에 10명, 오후에 20명, 저녁에 30명 따로따로 온다면 (10+20+30) / 50 = 1.2
부하율 (Load Factor) 부하율은 평균 부하와 최대 부하의 비율입니다. 부하율은 0 이상 1 이하입니다. 이유는 평균 부하는 최대 부하보다 항상 작거나 같기 때문입니다.
수용률 (Utilization Factor) 수용률은 설비 용량에 대한 실제 최대 부하의 비율입니다. 수용률은 0 이상 1 이하입니다. 설비 용량을 초과해서 사용하지 않는 한, 최대 부하는 설비 용량보다 작거나 같아야 합니다.
전압강하율 (Voltage Drop Rate) 전압강하율은 송전 전압 대비 전압 강하의 비율입니다. 전압강하율은 0 이상이며, 이상적인 시스템에서는 작을수록 좋습니다. 일반적으로 1보다 작습니다.
33. 전력계통을 연계시켜서 얻는 이득이 아닌 것은?
① 배후 전력이 커져서 단락용량이 작아진다.
② 부하 증가 시 종합첨두부하가 저감된다.
③ 공급 예비력이 절감된다.
④ 공급 신뢰도가 향상된다.
전력계통을 연계란 전기 공급망(발전소, 송전선 등)을 여러 개 연결해서 하나의 큰 전력망으로 만드는 걸 말해. 예를 들어, 지역 A와 지역 B가 각각 전력을 공급받고 있다면, 둘을 연결해서 한쪽 전력이 부족할 때 다른 쪽에서 전기를 공급할 수 있게 만들어주는 거야. 이렇게 하면 전기를 더 안정적이고 효율적으로 쓸 수 있지.
배후 전력은 도와줄 수 있는 전력이라고 보면 돼. 전력계통을 연계하면 여러 지역이 연결되니까, 갑자기 전기를 많이 써야 할 상황이 오더라도 다른 지역에서 전기를 보내줄 수 있어. 이게 배후 전력이 커진다는 뜻이야. 전력계통을 연계하면 배후 전력(지원 가능한 전력)이 커지는 것은 맞지만, 이로 인해 단락용량은 오히려 증가합니다. 단락용량은 계통의 전력 크기와 관련이 있기 때문에, 연계된 계통에서 단락전류가 더 커질 수밖에 없습니다. 따라서 이 선택지는 잘못된 내용이며, 정답이 됩니다.
첨두부하는 가장 전기를 많이 쓰는 시간대의 전력 사용량이야. 모든 지역이 전기를 많이 쓰는 시간이 꼭 똑같지 않아. 예를 들어, A지역은 오전에, B지역은 오후에 전기를 많이 쓸 수도 있어. 전력계통을 연계하면 각 지역이 다른 시간대에 전기를 많이 쓰니까, 전체적으로 최고치(첨두부하)가 줄어드는 효과가 있어.
공급 예비력은 혹시 문제가 생겼을 때 대비할 수 있는 여유 전력이야. 발전소가 고장 나거나 갑자기 전기를 많이 쓰게 되면 추가로 전력을 공급할 준비가 돼 있어야 해. 전력계통을 연계하면 여러 발전소가 연결되니까, 각 지역이 따로 예비 전력을 많이 갖고 있을 필요 없이 함께 나눠서 쓸 수 있어.
공급 신뢰도는 전기를 끊기지 않고 안정적으로 공급할 수 있는 능력을 말해. 전력계통을 연계하면 한 지역에서 문제가 생겨도 다른 지역에서 전기를 끌어올 수 있으니까, 전기가 끊길 가능성이 줄어들어. 그래서 신뢰도가 높아지는 거야.
34. 한류리액터를 사용하는 가장 큰 목적은?
① 충전전류의 제한
② 접지전류의 제한
③ 누설전류의 제한
④ 단락전류의 제한
리액터 종류
"한류"는 큰 사고(단락사고)를 제한.
"접지"는 땅으로 흐르는 전류(접지전류)를 제한.
"분로"는 전압을 낮춰주는 역할.
"직렬"은 전류를 제한하거나 조정.
"소호"는 불꽃(아크)을 없앰.
한류리액터는 **전력계통에서 단락사고(짧은 회로)**가 발생했을 때, 단락전류를 제한하기 위해 설치되는 장치야. 단락사고가 나면 엄청난 전류가 흐르는데, 이걸 그대로 두면 기기나 설비가 손상되거나 화재가 발생할 수 있어. 그래서 한류리액터를 이용해 단락전류를 줄여주는 거야.
37. 개폐서지의 이상전압을 감쇄할 목적으로 설치하는 것은?
① 단로기
② 차단기
③ 리액터
④ 개폐저항기
개폐서지는 전력기기를 개폐(스위칭)할 때 발생하는 이상전압을 말합니다. 전력계통에서 차단기 등의 스위칭 과정에서 전압이 순간적으로 급격히 상승하거나 진동이 발생하는데, 이걸 방치하면 기기나 설비가 손상될 수 있어요. 이를 감쇄(줄이거나 완화)하기 위해 설치하는 것이 개폐저항기입니다.
38. 반지름 0.6cm인 경동선을 사용하는 3상 1회선 송전선에서 선간거리르 2m로 정삼각형 배치할 경우, 각 선의 인덕턴스(mH/km)는 약 얼마인가
L = 0.05 + 0.46051 × log₁₀(D / r)
39. 수력발전소의 형식을 취수방법, 운용방법에 따라 분류할 수 있다. 다음 중 취수방법에 따른 분류가 아닌 것은?
① 댐식
② 수로식
③ 조정지식
④ 유역 변경식
수력발전소는 취수방법(물을 모으는 방식)이나 운용방법(운영 방식)에 따라 분류됩니다.
취수방법
수로식: 수로를 통해 강이나 호수에서 물을 끌어와 발전.
댐식: 댐에 물을 저장한 후 발전.
댐수로식: 댐과 수로를 결합해 물을 끌어와 발전.
유역변경식: 물길을 변경해 다른 지역의 물을 끌어와 발전.
운용방법
유입식: 강물 등 자연 유입된 물을 바로 사용해 발전.
저수지식: 물을 저장했다가 필요할 때 방출해 발전.
조정지식: 물을 단기 저장하고 시간에 따라 조절하며 발전.
양수식: 전력을 저장하기 위해 낮에 물을 끌어올리고 필요 시 방출해 발전.
조력식: 바닷물의 조수간만의 차를 이용해 발전.
40. 부하의 역률을 개선할 경우 배전선로에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, 다른 조건을 동일하다.)
① 설비용량의 여유 증가
② 전압강하의 감소
③ 선로전류의 증가
④ 전력손실의 감소
역률(Power Factor)은 전력 시스템에서 전력을 얼마나 효율적으로 사용하는지를 나타내는 값입니다.
역률이 개선되면, 전력 시스템에서 흐르는 전류가 줄어들어 전력 손실(I^2R)이 감소합니다.
역률이 낮으면 전류가 크고, 이로 인해 선로에서의 전압강하가 큽니다.
역률이 높아지면, 같은 설비로 더 많은 부하를 공급할 수 있어 이용률이 증가합니다.
역률이 높아지면 무효전력이 줄어들기 때문에 선로를 흐르는 전류가 감소합니다. 무효전력이 줄어들면 피상전력이 감소하고, 같은 전압 조건에서는 선로를 흐르는 전류가 줄어들게 돼.
2020.08.22
21. 계통의 안정도 증진대책이 아닌 것은?
① 발전기나 변압기의 리액턴스를 작게 한다.
② 선로의 회선수를 감소시킨다.
③ 중간 조상 방식을 채용한다.
④ 고속도 재폐로 방식을 채용한다.
중간 조상 방식은 송전선로의 중간에 조상기(무효전력을 보상하는 장치)를 설치하여 전력 계통의 전압과 안정성을 개선하는 방법이에요. 조상기는 송전선로에서 발생하는 무효 전력(reactive power)을 보상함으로써 전압 강하를 줄이고, 전력 흐름을 더 효율적으로 만들어줘요.
고속도 재폐로 방식은 전력 계통에 사고(단락, 고장)가 발생했을 때, 이를 빠르게 차단한 뒤 다시 회로를 재연결(재폐로)하는 방법이에요. 이 과정이 빠르게 이루어져야 계통의 안정성을 유지하고, 전력 공급을 계속할 수 있어요.
① 발전기나 변압기의 리액턴스를 작게 한다:
리액턴스를 작게 하면 임피던스가 감소하여 전력 흐름이 원활해지고, 계통의 안정도가 향상됩니다. 따라서 이는 안정도 증진대책입니다.
② 선로의 회선수를 감소시킨다:
선로의 회선수를 감소시키면 임피던스가 증가하고, 전력 전송 능력이 저하됩니다. 이는 계통의 안정도를 저하시키는 요인입니다. 따라서 이는 안정도 증진대책이 아닙니다.
③ 중간 조상 방식을 채용한다:
중간 조상 방식은 선로의 전압을 안정화하고 무효 전력을 보상하여 계통의 안정도를 향상시킵니다. 따라서 이는 안정도 증진대책입니다.
④ 고속도 재폐로 방식을 채용한다:
고속도 재폐로 방식은 고장 발생 시 빠르게 회로를 복구하여 계통의 안정성을 유지합니다. 따라서 이는 안정도 증진대책입니다. 고속도 AVR을 채용한다도 맞음.
중성점 직접접지방식을 채용한다.
22. 3상 3선식 송전선에서 L을 작용 인덕턴스라 하고, Le 및 Lm은 대지를 귀로로하는 1선의 자기 인덕턴스 및 상호 인덕턴스라고 할때 이들 사이의 관계식은?
자기 인덕턴스 Le:
각 선이 대지와의 관계에서 가지는 자기 유도 성분입니다.
송전선로의 전류가 생성하는 자기장에 의해 형성됩니다.
상호 인덕턴스 Lm:
다른 선로 간의 자기 유도 성분입니다.
각 선에서 흐르는 전류가 서로 영향을 주어 형성됩니다.
작용 인덕턴스 L:
송전선로 전체에서 실제로 작용하는 인덕턴스 값입니다.
상호 인덕턴스가 자기 인덕턴스를 상쇄하는 효과를 반영한 값입니다.
L=Le−Lm 나(자기)에서 상호 친구꺼는 빼야지
23. 1상의 대지 정전용량이 0.5㎌, 주파수가 60Hz인 3상 송전선이 있다. 이 선로에 소호리액터를 설치 한다면 소호리액터의 공진 리액턴스는 약 몇 Ω이면 되는가?
공진 리액턴스(유도 리액턴스) 공식
다만 L 인덕턴스가 문제에 주어지지 않았기 때문에 다른 방법으로 해결해야 함.
소호리액터의 공진 리액턴스 (XL)는 대지 정전용량에 의해 설정된 용량 리액턴스 (XC)와 동일해야 합니다.
정전용량 리액턴스 공식
25. 수전단 전력 원선도의 전력 방정식이 P2r+(Qr+400)2=250000으로 표현되는 전력계통에서 가능한 최대로 공급할 수 있는 부하전력(Pr)과 이때 전압을 일정하게 유지하는데 필요한 무효전력(Qr)은 각각 얼마인가?
원의 반지름
반지름은 방정식의 오른쪽 항의 제곱근으로 계산됩니다
1. 최대 부하전력 Pr 계산
최대 부하전력 Pr은 원의 중심에서 Pr 축까지의 최대 거리로, 이는 원의 반지름과 같습니다.
2. 이때 필요한 무효전력 Qr 계산
최대 부하전력 Pr=500 MW일 때, 무효전력 Qr은 원의 중심의 Qr 좌표와 같습니다. 중심의 Qr 좌표는 −400
가능한 최대 부하전력 Pr: 500 MW
이때 필요한 무효전력 Qr: -400 MVAR
26. 송전선에서 뇌격에 대한 차폐 등을 위해 가선하는 가공지선에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 차폐각은 보통 15 ~ 30℃ 정도로 하고 있다. 결선의
② 차폐각이 클수록 벼락에 대한 차폐효과가 크다.
③ 가공지선을 2선으로 하면 차폐각이 적어진다.
④ 가공지선으로는 연동선을 주로 사용한다
차폐각은 보통 15 ~ 30° 정도로 하고 있다.
차폐각은 가공지선과 송전선 사이에서 하늘이 보이는 각도를 말하며, 이 각도가 35°에서 45°로 설정되는 것이 일반적입니다. 이렇게 설정해야 벼락으로부터 송전선을 효과적으로 보호할 수 있습니다.
차폐각이 클수록 벼락에 대한 차폐 효과가 크다.
차폐각이 작을수록 송전선을 더 잘 보호할 수 있습니다. 차폐각이 크면 송전선이 가공지선의 보호 범위를 벗어나 벼락에 더 취약해집니다.
가공지선을 2선으로 하면 차폐각이 적어진다.
가공지선을 두 개 설치하면 송전선을 더 넓은 범위에서 보호할 수 있어 차폐각이 작아지고, 벼락 보호 효과가 향상됩니다.
가공지선으로는 연동선을 주로 사용한다.
가공지선에는 주로 아연 도금 강선이나 **강심 알루미늄선(ACSR)**을 사용합니다. 연동선은 주로 전력선을 구성하는 도체로 사용됩니다.
3상 전원에 접속된 △결선 커패시터를 Y결선으로 바꿀 때의 진상 용량을 계산하기 위해 각 결선의 특징과 전력 용량의 관계를 살펴보겠습니다.
1. △결선과 Y결선의 기본 관계
△결선에서는 각 상의 커패시터가 선간 전압 VL에서 동작합니다.
Y결선에서는 각 상의 커패시터가 상전압 VP에서 동작합니다.
선간 전압 VL과 상전압 VP의 관계는 다음과 같습니다.
2. 커패시터 용량의 관계
커패시터의 진상 용량은 무효전력(Q)으로 표현됩니다:
28. 송전 철탑에서 역섬락을 방지하기 위한 대책으로 옳은 것은?
① 가공지선의 설치
② 탑각 접지저항의 감소
③ 전력선의 연가
④ 아크혼의 설치
매설지선 또는 탑각의 접지저항 감소
역섬락(Reverse Flashover)은 송전 철탑에 벼락이 떨어졌을 때, 철탑과 접지 시스템 사이의 전위 차가 크게 발생하면서 송전선으로 방전이 일어나는 현상입니다. 이로 인해 송전선에 고장이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해서는 철탑과 접지 저항을 조정하거나, 적절한 장치를 설치하는 대책이 필요합니다.
철탑의 탑각(철탑과 대지가 접촉하는 부분)의 접지 저항을 낮추면, 벼락 전류가 대지로 더 쉽게 흘러가도록 유도할 수 있습니다.
29. 배전선로의 전압을 3kV에서 6kV로 승압하면 전압강하율(δ)은 어떻게 되는가? (단, δ3kV는 전압이 3kV일 때 전압강하율, δ6kV는 전압이 6kV일 때 전압강하율이며, 부하는 일정하다고 한다.)
전압강하율(%) = [(송전단 전압 - 수전단 전압) / 송전단 전압] × 100
전압강하는 n배 줄어들고
전압강하율, 전력손실률, 전선의 단면적/굵기는 n^2배로 줄어들고
공급전력은 n^2배로 늘어남
30. 정격전압 6600V, Y결선, 3상 발전기의 중성점을 1선 지락시 지락전류를 100A로 제한하는 저항기로 접지하려고 한다. 저항기의 저항값은 약 몇 Ω인가?
옴의 법칙에 의해
V = IR
Y결선의 경우, 중성점 전압은 상전압입니다. 정격전압 6600 V는 선간 전압이므로, 상전압은 다음과 같이 계산됩니다:
따라서 3810 = 100 * R
즉 R = 38.1
31. 배전선의 전력손실 경감 대책으로 옳지 않은 것은?
① 다중접지 방식을 채용한다.
② 역률을 개선한다.
③ 배전 전압을 높인다.
④ 부하의 불평형을 방지한다.
1. 다중접지 방식을 채용한다.
다중접지 방식은 배전선의 안정성을 높이고, 사고 발생 시 보호장치가 신속히 동작하도록 하는 데 도움을 줍니다. 하지만 전력 손실과 직접적인 연관은 없습니다.
2. 역률을 개선한다.
역률을 개선하면 무효 전력을 줄이고, 전선에 흐르는 전류를 감소시켜 전력 손실이 줄어듭니다. 역률 개선은 전력 손실 경감에 매우 효과적인 방법입니다.
3. 배전 전압을 높인다.
배전 전압을 높이면 같은 전력을 전달할 때 흐르는 전류가 감소합니다. 전류가 줄어들면 전력 손실(I2R)도 줄어듭니다. 배전 전압을 높이는 것은 전력 손실을 줄이는 효과적인 방법입니다.
4. 부하의 불평형을 방지한다.
부하가 불평형하면 선로에 전류가 고르게 분포하지 않아 전력 손실이 증가합니다. 부하의 불평형을 방지하면 전력 손실을 줄이는 데 효과적입니다.
32. 조속기의 폐쇄시간이 짧을수록 나타나는 현상으로 옳은 것은?
① 수격작용은 작아진다.
② 발전기의 전압 상승률은 커진다.
③ 수차의 속도 변동률은 작아진다.
④ 수압관 내의 수압 상승률은 작아진다.
조속기라는 것은 수력발전에서 부하가 적을 때는 회전수가 상승하고 부하가 많을 때는 회전수가 감소하는 것을 막기 위해 수차의 회전수를 일정하게 유지하도록 하는 물로 유량을 조정하는 장치 입니다.
조속기의 폐쇄시간이란, 수차 발전기에서 물의 흐름(유량)을 조절하는 조속기가 밸브를 닫는 데 걸리는 시간을 말해요. 폐쇄시간이 짧아질수록 물의 흐름 변화가 급격해지고, 이로 인해 특정 현상이 나타납니다. 각 선택지를 하나씩 검토해 볼게요.
1. 수격작용은 작아진다. (①)
**수격작용(워터 해머)**은 수압관(물을 전달하는 관) 내에서 물의 흐름이 갑자기 변할 때 발생하는 현상이에요.
조속기의 폐쇄시간이 짧아지면, 물의 흐름이 갑자기 멈추거나 바뀌게 되어 수격작용은 더 커집니다.
2. 발전기의 전압 상승률은 커진다. (②)
조속기의 폐쇄시간은 물의 흐름과 관련이 있고, 이는 발전기의 회전 속도에 영향을 줍니다.
하지만 조속기의 폐쇄시간과 발전기의 전압 상승률은 직접적인 연관이 없어요.
3. 수차의 속도 변동률은 작아진다. (③)
조속기의 폐쇄시간이 짧아지면 조속기가 더 빠르게 반응해서 수차의 속도 변동률을 작게 유지할 수 있어요.
4. 수압관 내의 수압 상승률은 작아진다. (④)
조속기가 밸브를 빠르게 닫으면 물의 흐름이 갑자기 멈추면서 수압관 내부의 수압이 급격히 상승해요.
즉, 폐쇄시간이 짧아질수록 수압 상승률은 커집니다.
35. 표피효과에 대한 설명으로 옳은 것은?
① 표피효과는 주파수에 비례한다.
② 표피효과는 전선의 단면적에 반비례한다.
③ 표피효과는 전선의 비투자율에 반비례한다.
④ 표피효과는 전선의 도전율에 반비례한다.
표피효과란 전선 안에서 전기가 흐를 때, 전선 중심보다는 표면 쪽으로만 전기가 흐르는 현상이야. 이로 인해 도체의 유효 저항이 증가하는 효과가 있습니다. 표피효과는 주파수, 단면적, 비투자율, 도전율에 모두 비례한다는게 맞다.
주파수가 높아질수록 전류가 더 자주 왔다 갔다 하게 돼. 전류가 자주 바뀌면 자기장이 더 강하게 생기고, 이 자기장이 전류를 중심부로 흐르지 못하게 막아.
전선의 단면적이 크면 전선 내부에서 자기장의 영향을 더 많이 받게 돼. 큰 단면적일수록 표면과 중심의 차이가 커지고, 전류가 더 표면으로 몰리게 돼.
비투자율은 전류에 의해 생기는 자기장의 강도를 나타내. 비투자율이 클수록 자기장이 강해져서 전류가 중심부로 못 흐르고 표면으로 더 몰려.
도전율은 전기가 얼마나 잘 흐르느냐를 나타내. 도전율이 클수록 전류가 중심부로도 흐를 수 있을 것 같지만, 실제로는 도전율이 클수록 전류가 표면으로 더 잘 흐르는 특성이 있어.
침투깊이 δ는 전류가 전선 내부로 얼마나 깊게 흐르는지를 나타내는 값이에요. 침투깊이 δ가 작을수록 전류가 전선 중심으로 흐르기 어려워지고, 표피효과가 더 강해지는 거예요. 침투깊이는 아래와 같이 계산 됨.
주파수 f가 높아질수록:
δ가 작아져요 → 전류가 표면 쪽으로만 몰림 → 표피효과 증가.
전선의 저항률 ρ가 높을수록:
δ가 작아져요 → 전류가 중심으로 잘 흐르지 못함 → 표피효과 증가.
투자율 μ가 높을수록:
자기장이 강해져서 중심으로 전류가 흐르기 더 어려워짐 → 표피효과 증가.
36. 그림과 같은 이상 변압기에서 2차 측에 5Ω의 저항 부하를 연결하였을 때 l차 측에 흐르는 전류(I)는 약 몇 A인가?
변압기는 전압을 높이거나 낮추는 기계로, 1차측(입력)과 2차측(출력) 간에 다음과 같은 관계가 있어요:
전력은 1차측과 2차측이 동일하다. P1 = P2
전압은 권선비와 비례한다.
전류는 권선비의 역비례 관계다.
전압이 33배면, 전류는 33분의 1
옴의 법칙에 의해 2차측 100 = I * 5
즉 2차의 I는 20
따라서 1차측의 전류는 20/33 = 0.6
38. 전압과 유효전력이 일정할 경우 부하 역률이 70%인 선로에서의 저항 손실(P70%)은 역률이 90%인 선로에서의 저항 손실(P90%)과 비교하면 약 얼마인가
전력 = V * I * 역률
전력, 전압이 일정하니, 역률을 증가 시키면 전류는 줄어들음.
저항 = I^2 R로, 전류 제곱에 비례.
40. 프란시스 수차의 특유속도(m·kW)의 한계를 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, H(m)는 유효낙차이다.)
특유속도 공식은 외우자. 회전수와 출력에 비례하고, 낙차에 반비례
수차 종류
유효낙차(H)
유량
특유속도
특징
예시
펠턴
300m 이상
적음
12 ~ 23
고낙차, 단순 구조
산악 지역 수력발전소
프란시스
20m ~ 300m
중간
(20000/H+20) + 30
중낙차, 다양한 조건에서 효율적
중규모 수력발전소
사류
10m ~ 70m
중간에서 많음
(20000/H+20) + 40
축 방향 흐름, 프란시스와 카플란 중간
하천, 운하
프로펠러
2m ~ 20m
많음
(20000/H+20) + 45
저낙차, 고유량, 날개 고정(각도 조절 불가)
일정한 유량이 있는 하천, 운하
카플란
2m ~ 20m
많음
(20000/H+20) + 50
저낙차, 고유량, 날개 조정 가능
하천이나 강 하류, 조력발전소, 저수지형 수력발전소
유효낙차는 펠 > 프 > 사 > 프로 > 카. 펠프야 사 프로 카
특유속도는 반대로 큼
2020.06.06
21. 중성점 직접접지방식의 발전기가 있다. 1선지락 사고시 지락전류는? (단, Z1, Z2, Z0는 각각 정상, 역상, 영상 임피던스이며, Ea는 지락된 상의 무부하 기전력이다.)
Ig = 3 * Ea / (Z1 + Z2 + Z0)
23. 4단자 정수 A=0.9918+j0.0042, B=34.17+j50.38, C=(-0.006+j3247)×10-4인 송전 선로의 송전단에 66kV를 인가하고 수전단을 개방하였을 때 수전단 선간전압은 약 몇 kV인가?
수전단 전압( 𝑉 𝑟 )과 송전단 전압( 𝑉 𝑠 )의 관계는 다음과 같은 4단자 정수 공식으로 표현됩니다:
Vs=A⋅Vr+B⋅Ir
𝐼𝑠=C⋅Vr+D⋅Ir
V s : 송전단 선간전압 (주어진 값: 66kV)
V r : 수전단 선간전압 (구하고자 하는 값)
I r : 수전단 전류 (개방 상태이므로 수전단에 부하(기기)가 연결되지 않은 상태 전력 소비 장치(공장, 변압기 등)가 없기 때문에 전류가 흐를 곳이 없음, 즉 Ir = 0)
따라서 Vr = Vs / A = 66 / (0.9918+j0.0042) = 66.55
24. 댐의 부속설비가 아닌 것은?
① 수로
② 수조
③ 취수구
④ 흡출관
수로: 댐에서 물을 통과시키거나 배출하기 위한 경로로, 방류나 발전 등의 목적으로 사용됩니다. 댐의 핵심적인 부속설비 중 하나입니다.
수조: 발전용 댐에서는 수조가 물의 흐름을 조절하는 역할을 하며, 이는 댐 설비에 포함됩니다.
취수구: 물을 댐으로부터 끌어들이는 입구로, 물을 저장하거나 방출하기 위해 필수적인 장치입니다.
흡출관: 발전소의 터빈에서 배출된 물을 밖으로 배출하는 관입니다. 이는 주로 수력발전소의 부속설비로 포함되며, 댐 자체의 부속설비로는 보지 않습니다.
25. 다음 중 송전계통의 절연협조에 있어서 절연레벨이 가장 낮은 기기는?
① 피뢰기
② 단로기
③ 변압기
④ 차단기
애자>차단기>변압기>피뢰기
26. 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
선택지락계전기(SGR, Selective Ground Relay)의 용도:
송배전 계통에서 다회선이 존재할 경우, 접지 고장이 발생했을 때 어떤 회선에서 접지 고장이 발생했는지 식별하는 역할을 합니다. SGR은 접지 고장의 위치를 빠르게 탐지하여 고장 회선을 선택적으로 차단함으로써, 계통의 안정성을 유지하고 사고 범위를 최소화합니다.
28. 변전소에서 비접지 선로의 접지보호용으로 사용되는 계전기에 영상전류를 공급하는 것은?
① CT
② GPT
③ ZCT
④ PT
영상 전류란 전선 세 가닥(3상 전력 시스템)에 흐르는 전류의 합이0이 아닌 경우발생하는 전류예요.정상적인 상황에서는 세 가닥의 전류가 균형을 이루기 때문에 합이 0이 돼요. 하지만지락 사고(전선이 땅에 닿는 경우)나 누설 전류가 생기면 전류가 비대칭적으로 흐르면서 합이 0이 아니게 돼요. 지락 사고나 이상 상태를 감지하는 데 사용됩니다.
ZCT (Zero Current Transformer, 영상변류기)
ZCT는 전력 시스템에서영상전류(= 비대칭 전류)를 검출하는 장치입니다.
변전소에서고압으로 수전할 때, 접지 보호 계전기에영상전류를 공급하기 위해 사용됩니다.
영상전류는 주로누설전류나지락사고시 발생하며, 이를 검출하여 보호 계전기가 동작하게 합니다.
CT (Current Transformer, 변류기)는 전류를 작게 만들어서 계측기(전류 측정 기계)나 보호 장치가 안전하게 사용할 수 있게 도와주는 기계예요. 그런데 "영상전류"(불균형 전류)를 찾아내는 데는 잘 안 쓰여요.
PT (Potential Transformer, 변압기)는 전압을 작게 만들어서 계측기나 보호 장치가 사용하도록 해주는 기계예요. 이건 전압에 관련된 거라, "영상전류"랑은 관계가 없어요.
GPT (Ground Potential Transformer)는 접지(땅과 연결된 선) 쪽 전압 변화를 감시하는 기계예요. "영상전류" 대신 접지 쪽의 전압을 감시하는 데 쓰여요.
29. 송전선로에서 가공지선을 설치하는 목적이 아닌 것은?
① 뇌(雷)의 직격을 받을 경우 송전선 보호
② 유도뢰에 의한 송전선의 고전위 방지
③ 통신선에 대한 전자유도장해 경감
④ 철탑의 접지저항 경감
뇌의 직격을 받을 경우 송전선 보호: 가공지선은 송전선보다 위쪽에 설치되어 낙뢰를 직접적으로 받아 송전선을 보호합니다. 이는 가공지선의 주요 목적 중 하나입니다.
유도뢰에 의한 송전선의 고전위 방지: 유도뢰는 낙뢰로 인해 발생하는 전자기 유도로 송전선에 높은 전압을 유발할 수 있습니다. 가공지선은 이를 감소시켜 송전선을 보호합니다.
통신선에 대한 전자유도장해 경감: 송전선로에서 발생하는 전자유도가 인근 통신선에 장해를 일으킬 수 있습니다. 가공지선은 이를 줄여 통신선 보호에도 기여합니다.
철탑의 접지저항 경감: 철탑의 접지저항은 철탑 자체의 접지 설계(접지극, 접지망 등)에 의해 결정됩니다. 가공지선은 철탑의 접지저항을 줄이는 역할을 하지 않습니다. 이는 가공지선의 목적과는 관련이 없습니다.
31. 30000kW의 전력을 51km 떨어진 지점에 송전하는데 필요한 전압은 약 몇 kV인가? (단, Still의 식에 의하여 산정한다.)
스틸 식 = 5.5 √(0.6L + P/100) (단위는 모두 k 기준)
Still의 식은 송전선로 설계에서 송전 전압을 산정하는 경험적인 공식 중 하나야. 이를 만든 Still은 전력 시스템 설계와 관련된 경험적 데이터를 바탕으로 이 공식을 제안한 사람이야.
34. 단로기에 대한 설명으로 틀린 것은?
① 소호장치가 있어 아크를 소멸시킨다.
② 무부하 및 여자전류의 개폐에 사용된다.
③ 사용회로수에 의해 분류하면 단투형과 쌍투형이 있다.
④ 회로의 분리 또는 계통의 접속 변경 시 사용한다.
소호장치가 있어 아크를 소멸시킨다. 틀린 설명이야. 단로기는 아크(arc)를 소멸시키는 소호장치가 없다. 단로기는 단순히 회로를 열거나 닫는 역할을 하지만, 부하가 없는 상태에서만 안전하게 작동할 수 있어. 부하 전류가 흐를 때 사용하는 기기는 차단기야.
무부하 및 여자전류의 개폐에 사용된다. 맞는 설명이야. 단로기는 부하가 없는 상태(무부하)에서 회로를 열거나 닫는 데 사용돼. 또한, 변압기의 여자전류 같은 소량의 전류 개폐에도 사용될 수 있어.
사용회로수에 의해 분류하면 단투형과 쌍투형이 있다. 맞는 설명이야. 단로기는 회로의 사용 형태에 따라 단투형(단일 회로)과 쌍투형(두 개의 회로)에 따라 분류될 수 있어.
회로의 분리 또는 계통의 접속 변경 시 사용한다. 맞는 설명이야. 단로기는 회로를 물리적으로 분리하거나 계통의 접속을 변경할 때 사용돼. 이를 통해 회로 유지보수나 점검 작업이 가능해.
35. 일반회로정수가 같은 평행 2회선에서 A, B, C, D는 각각 1회선의 경우의 몇 배로 되는가?
일반적인 송전선의 ABCD 행렬은 다음과 같은 형태야:
그런데 평행 2회선의 경우, 전류가 두 개의 회선으로 분배되기 때문에 전류 부분이 절반으로 나뉘어 계산돼.
이 행렬을 전개하면:
따라서 평행 2회선의 경우, ABCD 행렬의 변화는 다음과 같아:
A는 그대로: A → A (1배)
B는 절반으로 감소: B → (1/2) * B (1/2배)
C는 2배 증가: C → 2C (2배)
D는 그대로: D → D (1배)
36. 증기터빈 출력을 P(kW), 증기량을 W(t/h), 초압 및 배기의 증기 엔탈피를 각각 i0, i1(kcal/kg)이라 하면 터빈의 효율 ηT(%)는?
초압 엔탈피는 터빈에 들어가는 증기의 에너지(엔탈피) 를 의미해. 즉, 고온·고압의 증기가 터빈으로 들어가기 전의 엔탈피 값이야.
배기 엔탈피는 터빈을 빠져나가는 증기의 에너지(엔탈피) 를 의미해. 즉, 터빈을 거쳐서 일을 한 후 배출되는 증기의 엔탈피 값이야.
터빈이 실제로 한 일(에너지 변환량)은 입력된 에너지(i0)에서 배출된 에너지(i1)를 뺀 값이야. 즉, 증기가 터빈을 통과하면서 얼마나 많은 에너지를 기계적 에너지로 변환했는지를 나타내는 것이 i0 - i1이야.
터빈을 물레방아처럼 생각해 보자.
i0 (초압 엔탈피): 높은 곳에서 출발하는 물의 위치 에너지
i1(배기 엔탈피): 물레방아를 돌리고 난 후 낮은 곳에 도착한 물의 에너지
i0−i1 (엔탈피 차이): 물이 떨어지면서 실제로 물레방아를 돌린 에너지
단위 분석
i0,i1 (kcal/kg) → 엔탈피는 1kg당 kcal 단위
W (t/h) → 1톤(= 1000kg) 단위
P(kW) → 1kW는 860 kcal/h
즉, W의 단위가 톤(t)인데, 실제 계산에서 kg 단위로 맞춰야 하므로 1t = 1000kg을 반영해야 합니다. 그래서 분모에 10^3을 곱해줘야 올바른 단위 변환이 됩니다.
37. 수전단의 전력원 방정식이 Pr2+(Qr+400)2=250000 으로 표현되는 전력계통에서 조상설비 없이 전압을 일정하게 유지하면서 공급할 수 있는 부하전력은? (단, 부하는 무유도성이다.)
조상설비(調相設備, Power Factor Correction Equipment)는 무효전력(Q)을 조정하여 전압을 일정하게 유지하는 장치야. 즉, 무효전력을 공급하거나 흡수하여 전압 변동을 조절하는 역할을 하지.
대표적인 조상설비:
동기 조상기 (Synchronous Condenser) → 무효전력을 공급/흡수 가능
고정형 콘덴서 (Shunt Capacitor) → 무효전력 공급
직렬 리액터 (Series Reactor) → 무효전력 흡수
조상설비가 있으면 부하에 관계없이 전압을 일정하게 유지할 수 있어.
"무유도성(無誘導性, non-inductive load)"이라는 말은 리액티브 전력(Qr)이 0이라는 뜻이야.
즉, 부하가 **순수한 저항성 부하(Resistive Load)**라는 의미야.
리액티브 전력(Qr)은 인덕터(코일)나 커패시터(콘덴서)와 같은 요소에서 발생하는데, 저항성 부하는 이런 성분이 없어서 Qr=0이 돼.
40. 3상3선식에서 전선 한 가닥에 흐르는 전류는 단상2선식의 경우의 몇 배가 되는가? (단, 송전전력, 부하역률, 송전거리, 전력손실 및 선간전압이 같다.)
단상 2선식
P=VIcosθ
3상3선식
P=√3 *VIcosθ
즉 I는 1/√3
2019.09.21
21. 전력손실이 없는 송전선로에서 서지파(진행파)가 진행하는 속도는? (단, L : 단위 선로길이 당 인덕턴스, C : 단위 선로길이 당 커패시턴스이다)
전력손실이 없는 이상적인 송전선로에서 서지파(진행파)가 진행하는 속도는 전파 속도라고 하며, 이는 선로의 인덕턴스(L)와 커패시턴스(C)에 의해 결정됩니다.
즉, 서지파의 진행 속도는 선로의 인덕턴스와 커패시턴스의 곱의 제곱근의 역수로 결정됩니다.
일반적으로 공중에 설치된 송전선로에서는 이 값이 빛의 속도3×10^8m/s 에 가깝게 나오지만, 실제 환경에서는 조금 낮아질 수 있습니다.
22. 가공전선과 전력선간의 역섬락이 생기기 쉬운 경우는?
역섬락(Back Flashover)은 낙뢰가 송전선로에 떨어질 때, 철탑(송전탑)의 접지저항이 너무 커서 땅으로 방전되지 못하고 전선과 철탑 사이에서 절연 파괴가 발생하는 현상입니다. 접지저항이 크면 낙뢰 전류가 철탑을 통해 땅으로 빠져나가지 못하고 전선과 철탑 사이에서 절연 파괴(역섬락)가 발생할 가능성이 높아집니다.
23. 전력계통 설비인 차단기와 단로기는 전기적 및 기계적으로 인터록(interlock)을 설치 및 연계하여 운전하고 있다. 인터록의 설명으로 옳은 것은?
① 부하 통전시 단로기를 열 수 있다.
② 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있다.
③ 차단기가 닫혀 있어야 단로기를 열 수 있다.
④ 부하 투입 시에는 차단기를 우선 투입한 후 단로기를 투입한다.
인터록(Interlock)은 안전한 운전을 위해 기계나 전기 장치가 특정한 조건이 만족될 때만 동작하도록 설정하는 보호 장치야. 쉽게 말하면, "이걸 하기 전에 반드시 저걸 해야 한다" 같은 규칙을 자동으로 적용하는 거지.
전력계통에서 차단기(Circuit Breaker, CB)와 단로기(Disconnecting Switch, DS)를 안전하게 운용하려면 잘못된 순서로 조작하는 것을 방지해야 해. 그래서 인터록이 필요해!
단로기는 무부하 상태에서만 동작해야 하기 때문에, 차단기가 열린 상태에서(전류가 흐르지 않는 상태) 닫아야 합니다. 만약 차단기가 닫혀 있는 상태에서 단로기를 닫으면 큰 아크가 발생할 위험이 있습니다. 따라서 차단기가 열려 있어야 단로기를 닫을 수 있도록 인터록을 설정합니다.
26. 송전선로의 수전단을 단락한 경우 송전단에서 본 임피던스가 300Ω이고 수전단을 개방한 경우에는 900Ω일 때 이 선로의 특성임피던스 Z0(Ω)는 약 얼마인가?
"수전단을 단락했다" → 도착지(수전단)에서 전선을 서로 연결해버림 (짧은 회로가 됨)
전기가 흐르는 길이 매우 짧아지고, 저항이 거의 없어져요!
이 때문에 송전단에서 본 임피던스가 작아지는 것(= 전기가 더 쉽게 흐름)이에요.
"수전단을 개방했다" → 도착지(수전단)에서 아무것도 연결하지 않음 (전기 흐름이 끊어짐)
전기가 흐를 수 있는 길이 없어요!
전류가 흐르지 않으니까, 송전단에서 본 임피던스는 매우 커져요.
입력 임피던스 → 도로 끝(수전단)이 막혀 있거나(개방), 뚫려 있거나(단락) 할 때 출발점(송전단)에서 본 저항
도로가 뚫려 있으면(단락) 차가 쉽게 지나가니까 저항이 작음 (300Ω)
도로가 막혀 있으면(개방) 차가 못 지나가니까 저항이 큼 (900Ω)
특성 임피던스 → 도로 자체가 가지고 있는 도로의 평균적인 특성
이 도로에서 차가 쭉 일정한 속도로 흐르도록 설계된 도로 자체의 성질
단락이든 개방이든 관계없이 고유한 값을 가짐
송전선로의 특성 임피던스 Z0는 수전단을 단락했을 때의 입력 임피던스 Zs 와 수전단을 개방했을 때의 입력 임피던스 Zo 를 이용하여 다음 공식으로 구할 수 있습니다.
27. 단상 변압기 3대를 △결선으로 운전하던 중 1대의 고장으로 V결선된 경우, △결선에 대한 V결선의 출력비는 약 몇 %인가?
△결선: 3대의 변압기가 모두 연결되어 정상적으로 동작
V결선: 1대가 고장 나서 2대만 운전하는 상황
28. 송전단 전압이 345kV, 수전단 전압이 330kV, 송수전 양단의 변압기 리액턴스는 각각 10Ω과 15Ω이고, 선로의 리액턴스는 85Ω인 계통이 있다. 이 선로에서 전달할 수 있는 최대 유효전력(MW)은?
유효전력을 구하는 공식은 다음과 같습니다.
최대 유효전력이기 때문에 δ (전압 위상각) 은 90∘ sinδ=1
X = 10 + 15 + 85 = 110
29. 전력계통에서 지락전류의 특성으로 옳은 것은?
지락(地絡, Ground Fault) 사고가 발생하면 전력계통의 선로와 대지(땅) 사이에 전류가 흐르게 돼. 이 전류는 주로 선로의 정전용량(Capacitance)에 의해 흐르는 충전전류(Charging Current)의 형태를 띠게 돼. 쉽게 얘기하면 이 지락전류는 전선과 대지 사이에 저장된 전기(정전용량) 때문에 흐르는 전류야. 그리고 이 전류는 전압보다 먼저 흐르려고 해, 즉 진상 성분을 갖게 돼. 즉, 지락전류는 선로의 정전용량에 의해 발생하는 충전전류이며, 위상이 전압보다 앞서는 진상 성분을 가지게 돼.
① 충전전류(진상)
30. 송전선로의 건설비와 전압과의 관계를 나타낸 것은?
전압과의 관계
전압강하는 n배 줄어들고
전압강하율, 전력손실률, 전선의 단면적/굵기는 n^2배로 줄어들고
공급전력은 n^2배로 늘어남
전압이 증가하면 전선의 단면적/굵기가 줄어들어 전선비용은 감소함
그러나 전압이 증가하면 절연체를 많이 써야하므로 애자지지율비용은 증가함
32. 4단자 정수가 A, B, C, D인 송전선로의 등가 π회로를 그림가 같이 표현하였을 때 Z1에 해당하는 것은?
등가 π(파이) 회로는 송전선로를 단순하게 나타내는 방법이야. 전력을 먼 곳까지 보내려면 송전선로가 필요하지? 하지만 실제 송전선로는 저항, 리액턴스(코일 성분), 정전용량(절연체 영향) 같은 복잡한 요소들이 있어. 이걸 π(파이) 모양으로 단순화해서 표현한 게 등가 π회로야.
하지만 직류 송전은 주파수가 없기 때문에, 서로 다른 주파수를 가진 계통(50Hz, 60Hz 등)도 연결 가능해.
✅ ③ 표피효과에 의한 송전손실이 없다. (O, 맞음)
교류는 표피효과(전류가 도체의 표면으로 몰리는 현상) 때문에 저항이 증가하고 손실이 커져.
직류는 이런 표피효과가 없어서 동일한 전선으로 더 많은 전류를 보낼 수 있어.
❌ ④ 정류가 필요 없고 승압 및 강압이 쉽다. (X, 틀림)
직류는 정류(AC → DC 변환)가 반드시 필요해.
또한 승압(전압 올리기)과 강압(전압 낮추기)이 교류보다 어렵고, 변환 장치(DC-DC 컨버터)가 필요함.
반면, 교류는 변압기로 쉽게 전압을 조절할 수 있어.
따라서 이 선택지는 틀린 내용이야!
37. 연가를 하는 주된 목적은?
연가는 전선의 배치를 주기적으로 바꾸는 방법으로, 3상 전선이 각기 다른 위치(상하좌우 등)에 배치되어 발생하는 전기적 불평형을 해소하기 위한 방법입니다. 이를 통해선로정수를 평형되게 만들고, 근처 통신선에 발생할 수 있는유도장해(통신선에 전력이 간섭을 주는 문제)를 줄일 수 있습니다.
