제140회 건축전기설비기술사

기출 31문제 · 모범답안 2문제

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제1교시 (용어형)

※ 다음 13문제 중 10문제를 선택하여 설명하시오. (각 10점)

「국가건설기준(KDS 32 30 10, 옥내조명설비)」의 조명설비 설계 순서에 대하여 설명하시오.

문제 자세히 옥내조명 설계 절차·고려사항

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KDS 32 30 10 옥내조명설비의 조명설비 설계 순서

1. 정의

옥내조명설비 설계는 건축물 내부 공간의 용도, 작업 특성, 사용자 요구도를 반영하여 조도, 균제도, 연색성, 눈부심 등의 조명 기준을 만족하도록 조명기기를 선정하고 배치하는 체계적 프로세스이다.

2. 조명설비 설계 순서

1단계: 설계 조건 파악

공간의 용도 및 작업 특성 분석
실의 크기, 형태, 반사율(천장, 벽, 바닥)
채광 조건 검토
사용자 요구도 및 에너지 효율 목표 설정

2단계: 필요 조도 결정

KDS 32 30 10 별표 1 기준에 따른 작업면 평균 조도 결정
예시: 사무실 300~500 lux, 도서관 열람실 500 lux, 계단 150 lux
균제도(최저조도/평균조도) 기준 확인: 일반적으로 0.6 이상

공간 용도	필요 조도(lux)	균제도
사무실	300~500	0.6
회의실	300~500	0.6
도서관 열람	500	0.6
계단/복도	150~200	0.4
주차장	75~150	0.4

3단계: 조명방식 선정

직접조명: 조명기기 광선이 직접 작업면으로 → 효율 높음, 눈부심 주의
간접조명: 천장/벽 반사 이용 → 균제도 우수, 에너지 소비 증가
반직접/반간접조명: 혼합형 → 균형잡힌 조명 환경
공간 특성에 맞는 방식 결정

4단계: 광원(램프) 선정

연색성지수(Ra): 80 이상 권장(중요 작업공간은 90 이상)
색온도(CCT):
- 따뜻한 백색(2700K): 주거, 휴게공간
- 중간 백색(4000K): 사무실, 일반업무
- 차가운 백색(5000K 이상): 정밀작업, 의료시설
효율성: LED 선택 권장(100~150 lm/W)

5단계: 조명기기 선정 및 배치

계산조도법(Lumen Method) 적용:

$E = \frac{N \times Φ \times μ \times d}{A}$

여기서:

$E$ : 작업면 평균 조도(lux)
$N$ : 조명기기 수
$Φ$ : 광원 광속(lm)
$μ$ : 이용률(실의 반사율, 기기 효율 반영)
$d$ : 유지율(약 0.8)
$A$ : 작업면적(m²)
필요 조명기기 수 산출
조명기기 간격 및 높이 결정(일반적으로 간격/높이 비 = 1.0~1.5)
눈부심 제어(UGR ≤ 19 확인)

6단계: 제어시스템 설계

조광(Dimming) 필요 여부 검토
점등/소등 회로 구성
자동 센서(인감지, 조광 센서) 적용 검토
에너지 절약 기준 준수(건축물 에너지 코드)

7단계: 배선 및 부하 계산

조명 부하 합계 산출
분기 회로 설계(일반적으로 20A 미만)
배선 방식 선정(천장 매립, 노출, 덕트 등)
안전 기준 확인(누전차단기, 과전류 보호)

8단계: 검증 및 조정

설계 조도 검증
현장 조사 및 시뮬레이션
에너지 소비량 평가
시공 및 유지관리 용이성 검토

3. 설계 시 주요 고려사항

항목	내용
반사율 반영	천장 0.7~~0.9, 벽 0.5~~0.7, 바닥 0.1~0.3
유지율	청소 주기에 따라 0.67~0.90
눈부심 방지	글레어 지수(UGR) 제한
에너지 효율	W/m² 기준 충족
유연성	향후 용도 변경 고려

4. 실무 적용 시 유의사항

표준화: KDS 32 30 10, KEC 기준 준수
협의: 건축 설계와 천장/벽 마감 조율
현장 확인: 기존 건물 리모델링 시 기존 부하 및 배선 용량 검토
BIM 활용: 3차원 조도 시뮬레이션으로 사전 검증
TCO(Total Cost of Ownership): 초기 투자비뿐 아니라 운영비 고려

2
접지설비에 대하여 다음 사항을 설명하시오. 1)「한국전기설비규정(KEC)」에 따른 공통접지 및 통합접지 2) 글로벌접지시스템의 개념 및 글로벌접지시스템 적용 시 허용하는 접지저항(Ω)의 최대값
문제 자세히 공통접지·통합접지시스템 도입 및 설치요건

리튬이온전지에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

충·방전 시 화학반응식
리튬이온전지의 특징

문제 자세히 축전지 용량 산정·충전방식·배터리 관리

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1. 개요

리튬이온전지(Lithium-ion Battery)는 충·방전 시 리튬 이온( $Li^{+}$ )이 양극과 음극 사이를 이동(Intercalation / Deintercalation)하며 전기화학 에너지를 저장 및 방출하는 고효율·고에너지 밀도의 이차전지이다.

2. 구성 요소 및 충·방전 화학반응식

1) 주요 구성 요소

양극 (Cathode): 리튬산화물 (예: $LiCoO_{2}$ , $LiFePO_{4}$ , $NCM$ )
음극 (Anode): 흑연 (Graphite, $C_{6}$ )
전해질 (Electrolyte): 리튬염이 용해된 유기용매 ( $LiPF_{6}$ 등)
분리막 (Separator): 양극과 음극의 물리적 단락 방지 및 이온 이동 통로

2) 충·방전 화학반응식 (양극: $LiCoO_{2}$ , 음극: $C_{6}$ 기준)

양극 (Cathode) 반응: $LiCoO_{2} 방전 ⇌ 충전 Li_{1 - x} CoO_{2} + x Li^{+} + x e^{-}$
음극 (Anode) 반응: $C_{6} + x Li^{+} + x e^{-} 방전 ⇌ 충전 Li_{x} C_{6}$
전체 (Overall) 반응: $LiCoO_{2} + C_{6} 방전 ⇌ 충전 Li_{1 - x} CoO_{2} + Li_{x} C_{6}$

3. 리튬이온전지의 특징

구분	주요 특징 및 내용
장점	· 고에너지 밀도: 기존 연축전지 대비 $3 \sim 4 배$ 우수 ( $\approx 150 \sim 250 Wh/kg$ )<br>· 공상 전압이 높음: 셀당 약 $3.6 \sim 3.7 V/cell$ 로 모듈화에 유리<br>· 메모리 효과 없음: 완전 방전 없이 수시 충전 가능<br>· 낮은 자가방전율: 월 $5 %$ 미만으로 전력 손실 최소화
단점	· 열폭주(Thermal Runaway) 위험: 과충전, 외부 충격 시 화재·폭발 위험<br>· 고비용: 연축전지 대비 초기 투자비용이 높음<br>· 제어장치 필수: 셀 간 전압 균일화 및 보호를 위한 BMS 필수

4. 건축전기설비 실무 적용 및 유의사항

1) 실무 적용 분야

ESS (에너지저장장치): 피크 컷, 신재생에너지 연계용
UPS (무정전전원장치): 데이터센터, 지능형 빌딩의 비상전원 공급용

2) KEC 및 안전기준에 따른 설계 유의사항

BMS (Battery Management System) 구축: 과충전, 과방전, 과전류 및 셀 간 전압 불균형(Cell Balancing)을 실시간 감시·제어해야 함.
KEC 512 (전기저장장치) 규정 준수: 전용의 방화구획된 실에 설치하고, 가스 누출 시 자동 환기 및 비상정지장치(ESD) 연동 설치.
소방 및 열관리 대책:
- 셀 분리막 파손에 의한 열폭주 방지를 위해 셀 간 간격 확보 및 정밀 온도제어(HVAC) 필수.
- 소방법 기준에 부합하는 전용 오프가스(Off-gas) 감지기 및 주수(Water) 방식 소화설비 계획.

4
K-RE 100개념과 재생에너지사용확인 이행수단 5가지에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 온실가스 감축 기후정책 대응방안
5
전동기에 대하여 다음 사항을 설명하시오. 1) 영구자석 동기전동기의 역기전력 파형 2) BLDC전동기와 영구자석 동기전동기 특징 비교
문제 자세히 유도전동기 속도제어·제동방법 및 동력설비 설계
6
변류기(CT) 2차측 개방시 문제점과 방지 대책에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 변류기 이상현상 원인 및 대책
7
발전기 출력용량에 대하여 다음 사항을 설명하시오. 1) 비상출력 2) 연속출력 3) 상용출력(제한운전) 4) 상용출력(무제한운전)
문제 자세히 비상발전기 용량 산정 및 준공검사
8
「KS C IEC 60076-2(유입식 변압기에 대한 온도상승)」에 의한 변압기 냉각방식을 문자별로 분류하고, 냉각방식의 종류에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 변압기 냉각방식(IEC·ANSI 규격)
9
「국가건설기준(KDS 32 35 30, 정보설비)」에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

스마트도시건설의 개념

스마트도시 기반시설 구성요소
문제 자세히 지능형 홈네트워크 설비 설치기준 및 구성
10
「한국전기설비규정(KEC)」에서 수용가설비의 허용전압강하 기준에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 배전선로 전압강하·전선 단면적 산정
11
건축물에서 도난방지와 예방을 목적으로 하는 침입 발견설비의 다음 사항에 대하여 설명하시오.

공간 방어형 감지설비의 종류와 동작원리

근접스위치(고주파 발진형과 정전용량형)
문제 자세히 방범설비 필요조건·종류·검출기 분류
12
조명용어중 다음 사항에 대하여 설명하시오.

방사속 2) 광속 3) 전등효율 4) 발광효율
문제 자세히 광원 색온도·연색성·시감도 및 조명용어
13
태양광 발전시스템에서 인버터의 회로방식(부하측 절연방식)에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 분산형전원 계통연계 기술기준·고려사항

제2교시 (논술형)

※ 다음 6문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
공사계약 일반조건에 따른 전기공사 설계변경과 관련하여 다음 사항을 설명하시오.

설계변경이 필요한 경우

설계변경 시 소요자재의 수급방법 변경

설계변경으로 인한 계약금액 조정 및 제한

설계변경 및 계약금액의 조정 관련 감리업무
문제 자세히 전력시설물 공사감리 및 설계감리 업무
2
「국가건설기준(KDS 32 17 10, 건축물 전기설비 내진설계 기준)」에서 건축전기설비의 내진설계 일반사항과 내진지지대 설계방법에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 건축전기설비 내진설계
3
유도전동기와 관련하여 다음 사항에 대하여 설명하시오.

전동기 기동방식 선정 시 고려사항

권선형 유도전동기의 2차 저항기동 및 2차 임피던스 기동법

유도전동기 운전 시 유의사항
문제 자세히 유도전동기 속도제어·제동방법 및 동력설비 설계
4
지중전선로 시설방법을 분류하고 각각의 특징 및 적용장소에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 수전선로 지중선로 계획 고려사항
5
전자기적합성(EMC : Electro Magnetic Compatibility)에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

전자파장해 원인 및 영향

방지대책
문제 자세히 전자파 장애(EMI)·유도장해 원인 및 대책
6
그림과 같은 조건에서 접지형 계기용 변압기(GPT)를 사용하여 영상전압을 검출하는 경우 다음 사항을 설명하시오.

지락고장 시 등가회로

GPT 1차측과 3차측 영상전압

GPT 사용 시 주의사항
문제 자세히 계기용변압기(PT·GPT) 종류 및 특성

제3교시 (논술형)

※ 다음 6문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
최근 기록적인 폭염으로 증가한 전기사용량과 관련하여 다음 사항을 설명하시오.

2000년대 이전에 건설된 아파트의 수전용량 부족의 문제점

단위세대 부하용량 산정방법

아파트 수전용량 부족의 대책
문제 자세히 수변전설비 계획 및 설계 고려사항
2
「국가건설기준(KDS 32 45 20, 공동구 전기설비)」에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

공동구 전기설비 설계시 고려사항 가. 수변전설비 나. 예비전원설비 다. 조명설비 라. 무선 및 유선통신설비 마. 소방전기설비

공동구 전기화재 방지대책

일반 전선의 난연화 방법
문제 자세히 수변전설비 계획 및 설계 고려사항
3
「한국전기설비규정(KEC)」에 따른 건축물에 시설하는 전기설비의 접지도체 및 보호도체 단면적 산정에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

접지도체의 최소 단면적

보호도체의 단면적 산정방법 중 계산식에 의한 방법

보호도체의 단면적 산정방법 중 표에 의한 방법
문제 자세히 접지도체·보호도체 단면적 선정방법
4
승객용 엘리베이터의 설계 시 다음 사항을 설명하시오.

엘리베이터 설비대수 및 평균일주시간 산출 방법

권상전동기 용량, 전원 변압기 용량 산정 방법

전원측 차단기 용량 및 간선의 굵기 산정 방법

군관리 방식 및 조닝(Zoning) 방식
문제 자세히 엘리베이터 전기설계(동력 산정·전원용량·속도제어)
5
건축물에 설치되는 구내방송설비에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

구내방송설비 설계순서

콘스피커와 혼스피커를 비교(특징, 적용대상)

사무실의 스피커 배치(BGM : Back Ground Music)방법
문제 자세히 지능형 홈네트워크 설비 설치기준 및 구성
6
피뢰기(LA)에 대하여 다음 사항을 설명하시오.

정격전압

제한전압

동작원리

피뢰기 선정 시 고려사항
문제 자세히 피뢰기 정격전압 결정 기술적 고려사항

제4교시 (논술형)

※ 다음 6문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1
「한국전기설비규정(KEC)」에 따른 과부하전류에 대한 보호에 대하여 다음 사항을 설명하시오. 1) 과부하 보호장치 사이의 협조조건 2) 전동기 부하 회로에서 저압차단기 정격(AT) 선정 절차 및 검토방법
문제 자세히 저압차단기 종류·선정 및 보호협조
2
분산형전원을 특고압 한전계통에 연계할 때 연계 변압기의 결선방식별 특징(한전계통측 – 분산형전원측)에 대하여 설명하시오.
문제 자세히 분산형전원 계통연계 기술기준·고려사항
3
정지형 UPS(Uninterruptible Power Supply)의 급전방식에 따른 장·단점을 설명하시오.
문제 자세히 UPS 구성·용량 산정 및 보호방식
4
지능형 전력망(Smart Grid)에 대하여 다음 사항을 설명하시오. 1) 정의 2) 분류(스마트 그리드와 마이크로 그리드) 3) 구성요소 4) 필요성 5) 효과
문제 자세히 스마트그리드·AMI·수요관리(DSM)
5
유도전동기의 속도제어용 인버터를 전압형과 전류형으로 나누어 설명하시오.
문제 자세히 전력변환장치(정류기·인버터·VVVF) 방식 및 특성
6
고압 케이블의 차폐층에 대하여 다음 사항을 설명하시오. 1) 차폐층의 역할 2) 차폐층의 접지 방식(편단접지, 양단접지) 3) 접지방식이 달라진 경우 문제점
문제 자세히 전력케이블 차폐층 역할·접지방법 및 유도장해

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제1교시 (용어형)

KDS 32 30 10 옥내조명설비의 조명설비 설계 순서

1. 정의

2. 조명설비 설계 순서

1단계: 설계 조건 파악

2단계: 필요 조도 결정

3단계: 조명방식 선정

4단계: 광원(램프) 선정

5단계: 조명기기 선정 및 배치

6단계: 제어시스템 설계

7단계: 배선 및 부하 계산

8단계: 검증 및 조정

3. 설계 시 주요 고려사항

4. 실무 적용 시 유의사항

1. 개요

2. 구성 요소 및 충·방전 화학반응식

1) 주요 구성 요소

2) 충·방전 화학반응식 (양극: LiCoO2​, 음극: C6​ 기준)

3. 리튬이온전지의 특징

4. 건축전기설비 실무 적용 및 유의사항

1) 실무 적용 분야

2) KEC 및 안전기준에 따른 설계 유의사항

제2교시 (논술형)

제3교시 (논술형)

제4교시 (논술형)

2) 충·방전 화학반응식 (양극: $LiCoO_{2}$ , 음극: $C_{6}$ 기준)