도전하는 기버보이

7. 그림의 회로에서 t=0s에 스위치(S)를 닫은 후 t=1s일 때 이 회로에 흐르는 전류는 약 몇 A인가? (풀이) 이 문제는 과도전류와 관련된 문제 입니다. 스위치를 닫고, 여는 순간 인덕터나 캐패시터의 과도특성 때문에, 전류가 과도적인 특성을 가지게 되는거죠. 이 과도전류는 R-L , R-C인 경우와 스위치를 열고 닫을 때 총 4가지의 경우를 주로 묻는데요. 개인적으로는 R-L에 대한 문제가 더 자주 출제되는 느낌입니다. 과도전류를 구할 때, 정상해와 과도해를 미적분을 이용해 증명을 하는데요. 과정이 오래걸리고, 사실 이 과정이 기사 실기와 이어진다고 보지 않기 때문에, 아래 4가지 경우를 암기하고 기본적인 문제만 푼다고 생각하고 공부하세요. 정답은 1번 입니다.

6. 정전용량이 C(F)인 커패시터에 단위 임펄스의 전류원이 연결되어 있다. 이 커패시터의 전압 vC(t)는? (단, u(t)는 단위 계단함수이다.) (풀이) 커패시터 회로의 시간 함수와 주파수 함수를 변환할 줄 아는 지 묻는 문제네요. 임펄스 함수나 단위 계단 함수의 라플라스 변환을 외우고 있으면 쉽게 풀 수 있는데요. 모르더라도 시간함수 캐패시턴스 C가 분모로 간다는 것을 알고 있으면 정답 찾을 확률을 3번과 4번으로 좁힐 수 있습니다. 거기에다 1/jw의 부분이 사라지지 않았다고 확신하면 4번을 풀지도 않고 찍을 수 있어요. 이것도 요령이긴 합니다. 공부를 조금 해서 아래와 같이 풀으면 더 좋구요. 정답은 4번 입니다.

5. 그림과 같이 3상 평형의 순저항 부하에 단상전력계를 연결하였을 때, 전력계가 W(W)를 지시하였다. 이 3상 부하에서 소모하는 전체 전력(W)은? (풀이) 이 문제는 2전력계법을 이용해 3상 전력을 구하는 문제인데요. 일단, 부하가 순저항 부하라는 것이 중요합니다. 2전력계법을 사용하면, 위상을 가지는 임피던스 부하의 3상전력을 구할 수 있는데요. 저항만 가지는 순저항 부하에서는 전력계 하나만으로도 3상 전력을 구할 수 있어요. 위상이 없고 평형부하니 굳이 전력계를 추가하지 않아도 1개의 전력계에 2배만 해주면 유효전력을 구할 수 있는 거죠. 그래서 정답은 1번이 되겠습니다.

4. 각 상의 전압이 다음과 같을 때 영상분 전압(V)의 순시치는? (단, 3상 전압의 상순은 a-b-c이다.) (풀이) 일단 영상분 전압은 Vo=1/3(Va+Vb+Vc) 인데요. 그래프를 그려보면 Vb와 Vc가 더해져서 상쇄된다는 것을 알 수 있어요. 즉, Vb와 Vc를 더하면 0이 되는거죠. 그래서 결국 남는 것은 Va의 1/3의 크기만 남는 정답 2번 밖에 없는데요. 만약, 이런 그래프나 벡터도를 바로 그리기 어렵다면, 임의로 위상각을 넣어도 되는데요. 어떤 방식이든 편하신데로 푸시면 됩니다.

3. 그림의 회로에서 120V와 30V전압원(능동소자)에서의 전력은 각각 몇 W인가? (단, 전압원(능동소자)에서 공급 또는 발생하는 전력은 양수(+)이고, 소비 또는 흡수하는 전력은 음수(-)이다.) (풀이) 이 문제는 전압원에 걸리는 전력을 묻는 문제 입니다. 일단, 회로는 직류회로이기 때문에 위상이 없어요. 그래서 직류에서의 전력은 P=VI 가 됩니다. 그리고 120V와 30V는 방향이 다르기 때문에, 회로에 걸리는 총 전압은 90V가 되고, 전류의 방향도 각, 전압원이 보는 입장에서 반대가 되게 됩니다. 이런 것들을 이용해 정답을 구하면 2번을 쉽게 찾을 수 있어요.

2. 3상 평형회로에서 Y결선의 부하가 연결되어 있고, 부하에서의 선간전압이 Vab = 100√3 ∠0°(V)일 때 선전류가 Ia = 20∠-60°(A)이었다. 이 부하의 한 상의 임피던스(Ω)는? (단, 3상 전압의 상순은 a-b-c이다.) ① 5∠30°② 5√3∠30° ③ 5∠60°④ 5√3∠60° (풀이) 이 문제는 Y결선의 특징을 알면 쉽게 구할 수 있습니다. Y결선에서 상전류와 선전류는 같고, 선간전압이 상전압 대비 루트3배의 크기를 가지며, 위상은 30° 앞선다는 것을 알고 있어야 합니다. 그 후 옴의 법칙을 이용하면 상에 걸리는 임피던스를 구할 수 있습니다. 정답은 1번 입니다.

1. fe(t)가 우함수이고 fo(t)가 기함수일 때 주기함수 f(t) = fe(t) + fo(t)에 대한 다음 식 중 틀린 것은? (풀이) 이 문제는 전기 문제라기 보다는 수학 문제라고 보입니다. 그래도 난이도가 높지 않아서 점수를 주려고 출제한 문제로 보입니다. 수학 센스가 있다면 3번 아니면 4번이 답중 하나 겠구나를 의심하겠어요. 식 뒷부분이 같은데 앞부분이 다르니까요. 일단, 우함수, 즉 그래프의 x축을 기준으로 결과값이 같은 함수를 의미하는데요. 대표적으로 코사인함수나 y=x^2과 같은 예가 있어요. 그리고 기함수는 대각선 대칭인 함수인데요. y축을 기준으로 대칭인 우함수에서 한번 더 x축을 기준으로 반전시킨 함수를 말해요. 대표적으로 사인함수나 y=x 같은 예가 있어요. 이 문제는 우함수나 ..

10. 어떤 선형 회로망의 4단자 정수가 A=8, B=j2, D=1.625+j일 때, 이 회로망의 4단자 정수 C는? ① 24-j14② 8-j11.5③ 4-j6④ 3-j4 (풀이) 4단자망 회로망의 대표적인 공식 AD-BC=1 의 문제네요. 전력공학에서도 자주 출제되는 문제이고, 행렬로 표현되서 나올 수도 있습니다. 중요한 것은 ABCD 중 3개의 값을 주어주고 나머지 값을 찾는 문제로 출제가 된다는 거죠. 풀이에서 제가 j를 i로 표기한 이유는 사실, 전기에서 j라고 표현하는 허수부는 수의 개념에서 i로 나타냅니다. 그런데, 이 i가 교류전류를 나타내서 헷갈리기 때문에, 전기라는 학문에서는 대부분 허수부를 j로 표현하죠. 그러나, 시험에서 쓰는 공학용 계산기는 허수부를 i로 표현되기 때문에 풀이에서 i..

9. 동일한 저항 R(Ω) 6개를 그림과 같이 결선하고 대칭 3상 전압 V(V)를 가하였을 때 전류 I(A)의 크기는? (풀이) 제 기준으로 난이도가 좀 있다고 보이는 문제 입니다. 델타결선을 Y로 바꾸는 법을 알고 있어야 하고, 델타 내부 저항이 같을 때, 델타-R = 3Y-R이라는 것을 알아야 쉽게 접근이 가능한데요. 변환되는 공식을 우선 남겨놓을께요. 델타내부의 R과 선로저항 R을 직접 더하기는 어렵기 때문에 델타를 Y결선으로 바꾼 후, 선로저항과 등가변환된 Y의 저항을 더하면 됩니다. 그 후, Y결선에서 선간전압이 상전압의 루트3배라는 것을 알아야 하고, 여기서 선로저항 R에 걸리는 선전류를 구한 뒤, 원래 델타모양으로 원복하면 됩니다. 우리가 구하려는 것은 델타 내부의 상전류 이기 때문에, 델타..

8. 회로에서 t=0 초에 전압 v1(t)=e-4tV를 인가하였을 때 v2(t)는 몇 V인가? (단, R=2Ω, L=1H이다.) ① e-2t-e-4t② 2e-2t-2e-4t ③ -2e-2t+2e-4t④ -2e-2t-2e-4 (풀이) 이 문제는 간단한 전압 분배법칙인데요. 문제는 전압원이 시간함수가 자연상수e로 표현되었다는 점이죠. 그래서, 라플라스 변환을 통해서 주파수의 함수 s로 바꿔서 식을 해석해야 됩니다. 라플라스 변환은 그때그때 나올 때마다 익혀주시면 됩니다. 그 후에 식을 s에 대한 주파수의 식으로 정리한 뒤, 헤비사이드의 부분분수 풀이를 이용해 풀게 되면, 분모가 분리된 s와 관련된 식으로 만들 수 있어요. 그 후, 최종적으로 역라플라스 변환 과정을 통해 시간t의 함수로 바꾸게 되면 정답 1번..