제123회 건축전기설비기술사

기출 31문제 · 모범답안 1문제

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제1교시 (용어형)

※ 다음 13문제 중 10문제를 선택하여 설명하시오. (각 10점)

1
건축전기설비의 설계 시 종합방재실의 설치목적과 타 공종(건축, 기계, 소방, 자동제어 등) 협의사항에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 변전실 위치·기기배치·건축적 고려사항
2
변압기의 절연방식 중 저감절연 및 단절연을 하는 이유와 이점을 설명하시오.
문제 자세히 절연변압기(1:1 변압기) 설치 이유

단락사고 시 단락전류의 Peak 값이 1/2 cycle에서 최대가 되는 이유를 설명하시오.

문제 자세히 단락전류 종류 및 억제대책

모범답안 펼치기

단락전류의 Peak 값이 1/2 Cycle에서 최대가 되는 이유

1. 정의

단락사고 발생 시 회로의 과도 직류분(DC offset)과 교류 대칭분(AC 대칭 단락전류)이 중첩되어, 사고 후 1/2 cycle(약 10 ms, 60 Hz 기준) 부근에서 순시 단락전류가 최대 첨두값(Peak)에 도달하는 현상이다.

2. 원리 및 수식

2.1 단락전류의 일반해

RL 직렬 회로에 단락사고 발생 시, 회로 방정식의 해는 다음과 같다.

$i (t) = 교류 대칭분 (AC) \frac{V _{m}}{Z} sin (ω t + α - θ) - 직류 과도분 (DC offset) \frac{V _{m}}{Z} sin (α - θ) e^{- \frac{t}{τ}}$

기호	설명
$V_{m}$	전원 전압 최대값
$Z = R^{2} + (ω L)^{2}$	회로 임피던스
$α$	사고 발생 시 전압의 위상각
$θ = arctan (\frac{ω L}{R})$	임피던스 위상각
$τ = \frac{L}{R}$	직류분 시정수

2.2 최악 조건 (최대 DC offset 발생)

DC offset이 최대가 되는 조건:

$sin (α - θ) = - 1 \Rightarrow α - θ = - \frac{π}{2}$

즉, 전압 영점 부근에서 사고 발생 시 DC offset이 최대가 된다.

이때 전류식:

$i (t) = \frac{V _{m}}{Z} [sin (ω t - \frac{π}{2}) + e^{- \frac{t}{τ}}]$

2.3 Peak 발생 시점 분석

🖼 [그림] 단락전류의 AC 대칭분, DC offset 및 합성 순시전류의 시간-전류 파형 (Peak 발생 위치 표시)

AC 대칭분은 $t = \frac{T}{2}$ 에서 음(−) 방향 최대 → 절댓값 기준 최대
DC offset은 $t = 0$ 에서 최대이며 시정수 τ로 지수 감쇠
두 성분의 절댓값 합이 $t = \frac{T}{2}$ (1/2 cycle) 부근에서 최대가 됨

$i_{p e ak} \approx \frac{V _{m}}{Z} (1 + e^{- \frac{π}{ω τ}}) = 2 I_{a c} \cdot κ$

여기서 $κ$ 는 첨두값 계수(Peak factor)로, 일반적으로 1.02 ~ 2.0 범위이며 X/R 비에 의존한다.

3. 주요 특징

구분	내용
최대 Peak 조건	전압 영점 사고 발생, X/R 비 클수록 Peak 증대
Peak 발생 시점	사고 후 1/2 cycle (60 Hz: 약 8.3 ms, 50 Hz: 약 10 ms)
DC offset 감쇠	시정수 $τ = L / R$ 이 클수록(X/R 비 클수록) 느리게 감쇠
이론적 최대배율	DC offset 완전 중첩 시 대칭분의 2배 (현실에서는 약 1.8배 수준)

4. 실무 적용 시 유의사항

차단기 차단용량 선정: IEC 60909 및 KEC 기준에 따라 첨두 단락전류 $i_{p}$ 를 고려하여 차단기의 Making capacity(투입용량)를 정격 차단전류의 2.2~2.5배 이상으로 선정한다.
보호계전기 정정: 순시 과전류 계전기(50 계전기)의 정정값은 Peak 전류에 의한 오동작 방지를 위해 X/R 비 반영이 필요하다.
모선 및 지지물 기계적 강도: 전자기적 기계력은 전류의 제곱에 비례하므로, 1/2 cycle의 Peak 전류 기준으로 기계적 강도를 검토한다.
X/R 비 관리: 계통의 X/R 비가 높을수록 DC offset이 크고 감쇠가 느려 기기에 가혹한 조건이 되므로, 계통 설계 시 X/R 비를 면밀히 검토해야 한다.

4
고조파의 발생원인과 저감대책을 설명하시오.
문제 자세히 고조파가 기기에 미치는 영향·대책
5
XLPE케이블에서 발생되는 열화 중 수트리(Water Tree)의 발생원인 및 발생부위별 분류 3종류를 간단히 설명하시오.
문제 자세히 전력케이블 열화특성 및 진단방법
6
건축전기설비에서 사용되는 플로어덕트(Floor Duct)공사 방법의 특징 및 유의사항에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 케이블트레이·트렌치 공사기준 및 시공방식
7
2021년 1월 1일부터 변경 시행되는 다음 사항을 설명하시오.

전압의 종별 구분 (KEC 111.1)

전선의 식별 (KEC 121.2)

전로의 사용전압에 따른 시험전압과 저압전로의 최소 절연저항 (전기설비기술기준 제52조)

특별저압의 구분 (전기설비기술기준 제52조)
문제 자세히 절연레벨·접지에 따른 기기 분류 및 간접접촉 보호조건
8
건축전기설비 설계기준에서 간선의 배선방식에 대하여 그 종류를 그리고 각각에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 간선방식·도체종류·부설방식·굵기 산정
9
박물관이나 미술관의 전시물의 조명에 의해서 손상되는 원인과 그 방지대책을 설명하시오.
문제 자세히 경관·야간·빛공해 조명 설계
10
전기용접기와 같은 특성의 부하에 이용되는 자기누설변압기의 원리를 설명하시오.
문제 자세히 변압기 결선방식(△-△, V-V, 3상 각변위)
11
가스광선의 궤장범위와 자외선 및 적외선을 이용한 광원에 대하여 각각 설명하시오.
문제 자세히 플라즈마·무전극형광등·LED 구동전원 및 장단점
12
계측기용 변류기와 보호계전기용 변류기의 과전류 특성을 설명하시오.
문제 자세히 CT 종류·특성 및 선정 고려사항
13
태양광 발전설비의 주요 구성과 Hotspot 현상을 설명하시오.
문제 자세히 태양전지 전류-전압 특성 및 MPP

제2교시 (논술형)

※ 다음 6문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
전기회로에서 선로정수(Line Constants)의 구성요소 및 각각의 특성을 설명하시오.
문제 자세히 교류회로 해석
2
정보설비에서 다음 사항을 설명하시오.

신호구성의 4가지 요소(주파수, 진폭, 위상, 과정)

전파의 성질 및 주파수 범위에 따른 분류
문제 자세히 자계 법칙·자기회로
3
아래 그림을 이용하여 도선에 흐르는 전류에 의해서 각 도선에 발는 단위길이 당 힘을 구하고, 플레밍의 왼손법칙을 설명하시오.

문제 자세히 자계 법칙·자기회로
4
전력계통의 다음 사항을 각각 설명하시오.

기준충격절연강도(BIL)

절연협조의 정의 및 고려사항
문제 자세히 절연협조와 과전압(뇌·개폐·단시간)
5
분산형전원의 특징을 설명하고, 배전계통 연계 시 설비 운영상 문제점 및 대책을 설명하시오.
문제 자세히 분산형전원 계통연계 기술기준·고려사항
6
비행장 등화의 종류와 설치기준에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 항공장애등 설치대상·종류·설치방법·관리

제3교시 (논술형)

※ 다음 6문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
조도측정에서 단위구역별 평균조도 측정방법을 1점법, 2점법 및 5점법으로 설명하시오.
문제 자세히 옥내조명 설계 절차·고려사항
2
내진설계 대상 건축물과 수변전설비의 내진설계에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 건축전기설비 내진설계
3
인텔리젼트 빌딩(Intelligent Building)에서 LAN(Local Area Network)의 정의와 분류, 구성 및 동작을 설명하시오.
문제 자세히 건축물 정보통신설비 전송매체
4
발전소 내의 전선로의 선정과 공사방법에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 수전선로 지중선로 계획 고려사항
5
KS C IEC 60079-10-01에서 폭발위험 장소의 구분과 관련하여 다음 사항을 설명하시오. 1) 위험장소(0종, 1종, 2종, 폭발 비위험 장소) 2) 누출등급(연속누출등급, 1차 누출등급, 2차 누출등급) 및 결정조건 3) 개구부의 종류(A, B, C, D형) 및 누출등급에 대한 개구부의 영향 4) 폭발위험 장소의 범위 선정 시 고려사항
문제 자세히
6
차단기 개폐서지 종류와 특징을 설명하고, 고압 및 저압측 대책을 설명하시오.
문제 자세히 과도회복전압(TRV) 유형(지수형·진동형·삼각파형)

제4교시 (논술형)

※ 다음 6문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
자가용 수전설비 계획 시 설계순서, 고려사항 및 에너지절감 대책을 설명하시오.
문제 자세히 수변전설비 계획 및 설계 고려사항
2
영상변류기의 원리를 설명하고, 중성점 직접 접지식 전로와 비접지식 전로의 지락보호를 각각 설명하시오.
문제 자세히 CT 종류·특성 및 선정 고려사항
3
스키장의 분위기, 이용객의 눈부심 및 안전을 고려하여 야간조명설비 설계를 설명하시오.
문제 자세히 경관·야간·빛공해 조명 설계
4
KS C IEC 60364 및 KS C IEC 62305-1의 규격에서 정하는 과전압보호에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 절연협조와 과전압(뇌·개폐·단시간)
5
농형유도전동기의 기동방식을 설명하시오.
문제 자세히 유도전동기 속도제어·제동방법 및 동력설비 설계
6
기존 전력망과 스마트 그리드(Smart Grid)의 주요 특징을 비교하고 스마트 그리드 구축에 따른 산업변화 전망을 설명하시오.
문제 자세히 스마트 그리드 개념·구성 및 스마트 세대분전반

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