[전기기능사 필기 3편] 비전공자도 단기합격! 1과목 전기이론 핵심 기출문제: 교류회로 완벽 정리

전기기능사 필기 3일차 요점정리

 

안녕하세요. 티스토리 블로그를 통해 여러분의 전기기능사 합격을 돕고 있는 전기 멘토입니다.

구글 애드센스 승인과 최단기 합격을 동시에 목표로 하는 '전기기능사 필기 17부작 시리즈'의 세 번째 시간입니다. 지난 2편 직류회로에 이어, 이번 3편에서는 우리 실생활에서 가장 많이 사용되며 시험 비중이 가장 높은 '교류회로' 파트를 다룹니다.

교류회로 파트에서는 파고율과 파형률의 공식, 대칭 3상 교류의 위상차, 그리고 Y결선과 델타(△)결선의 변환 공식이 단골로 출제됩니다. 수식이 다소 복잡해 보일 수 있지만, 이번 포스팅에서 제공하는 암기 비법과 3개의 핵심 기출문제를 천천히 따라오시면 시험장에서 충분히 정답을 골라내실 수 있습니다.

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1. 파고율과 파형률 (정현파 교류의 특성)

교류는 직류와 달리 시간에 따라 크기와 방향이 변하는 파도(파동) 형태를 띱니다. 시험에서는 이 파동의 특징을 나타내는 '파고율'과 '파형률'의 공식을 정확히 짝짓는 문제가 매회 출제됩니다.

• 파고율 공식: 최대값 / 실효값
• 파형률 공식: 실효값 / 평균값
• 암기 포인트: 앞 글자만 따서 외우는 것이 가장 빠르고 확실합니다.
  • 파고율: 고-최-실 (높은 고, 최대값 나누기 실효값)
  • 파형률: 형-실-평 (형님은 실평수를 좋아해, 실효값 나누기 평균값)

[엄선 기출문제 1] Q. 다음 중 파형률을 나타내는 것은?

1. 실효값 / 평균값
2. 최대값 / 실효값
3. 평균값 / 실효값
4. 실효값 / 최대값

정답: 1번 (실효값 / 평균값) 상세 해설: 파형률은 '실효값'을 '평균값'으로 나눈 값입니다. 암기 비법인 '형-실-평'을 떠올리시면 보기 1번을 1초 만에 찾아내실 수 있습니다. 참고로 보기 2번(최대값 / 실효값)은 파고율을 의미하는 공식입니다. 두 가지를 확실히 구분해 두시기 바랍니다.

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2. 대칭 3상 교류의 위상차

발전소에서 전기를 만들 때, 효율을 극대화하기 위해 3개의 코일을 배치하여 3상 교류 전력을 만들어냅니다. 이때 3개의 파형은 서로 겹치지 않게 일정한 간격을 두고 발생하는데, 이 간격을 '위상차'라고 부릅니다.

• 핵심 원리: 360도의 원형 공간에 3개의 상을 균일하게 배치하므로, 각 상의 간격은 360 / 3 = 120도가 됩니다.
• 라디안(Rad) 변환: 각도 180도는 파이(π) 라디안과 같습니다. 따라서 120도는 180도의 2/3이므로, 라디안으로 표현하면 2π/3 [rad] 이 됩니다.

[엄선 기출문제 2] Q. 대칭 3상 교류에서 기전력 및 주파수가 같을 경우 각 상간의 위상차는 얼마인가?

1. π
2. π/2
3. 2π/3
4. 2π

정답: 3번 (2π/3) 상세 해설: 대칭 3상 교류의 3개 파형은 정확히 120도의 위상차를 가집니다. 이를 호도법(라디안)으로 변환한 2π/3 을 묻는 문제는 전기기능사뿐만 아니라 전기기사 시험에서도 자주 등장하는 기초 문제입니다. π = 180도 라는 사실만 기억하시면 180 × 2 / 3 = 120도가 도출됩니다.

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3. Y결선과 델타(△)결선의 등가 변환

3상 교류 회로를 연결하는 방식에는 크게 별 모양의 Y(와이)결선과 삼각형 모양의 △(델타)결선이 있습니다. 회로를 계산하기 위해 델타결선을 Y결선으로, 또는 그 반대로 변환해야 할 때 임피던스(저항) 값이 어떻게 변하는지 묻는 문제가 자주 나옵니다.

• 델타(△)결선을 Y결선으로 변환: 회로가 홀쭉해진다고 생각하십시오. 각 상의 임피던스(Z) 값은 1/3 배로 작아집니다.
• Y결선을 델타(△)결선으로 변환: 회로가 뚱뚱해진다고 생각하십시오. 각 상의 임피던스(Z) 값은 3배로 커집니다.

[엄선 기출문제 3] Q. 평형 3상 △ 회로를 등가 Y결선으로 환산하면 각 상의 저항은 어떻게 되는가? (단, 각 상의 저항 Z = 12[Ω]이다.)

1. 48[Ω]
2. 36[Ω]
3. 4[Ω]
4. 3[Ω]

정답: 3번 (4[Ω]) 상세 해설: 문제에서 델타(△) 회로를 Y결선으로 변환한다고 했습니다. 델타를 Y로 바꾸면 저항값은 1/3로 줄어든다는 원리를 적용해야 합니다. 주어진 저항값 Z = 12[Ω] 이므로, 여기에 1/3을 곱해주면 12 / 3 = 4[Ω] 이 도출됩니다. 만약 반대로 묻는 문제였다면 12 × 3 = 36[Ω] 이 정답이 되었을 것입니다.

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1분 마무리 요약 노트

1. 교류의 파고율과 파형률: '고최실(최대값/실효값)'과 '형실평(실효값/평균값)' 공식을 입에 붙여 암기하십시오.
2. 3상 교류의 위상차: 3개의 상은 120도의 간격을 가지며, 호도법으로는 2π/3 [rad] 입니다.
3. 3상 결선의 변환: 델타(△)결선을 Y결선으로 바꾸면 임피던스 저항은 1/3배가 되고, Y를 델타로 바꾸면 3배가 됩니다.

오늘 학습한 교류회로의 특성은 실제 현장에서도 가장 기본이 되는 지식입니다. 각 결선의 특징과 위상차 개념을 확실히 잡아두시기 바랍니다.

 1과목 전기이론의 핵심을 모두 마스터하셨습니다. 이제 발전기와 전동기의 구조와 원리를 다루는 2과목 '전기기기'로 넘어갈 차례입니다. 다음 시간에는 2과목의 첫 번째 파트이자 가장 중요한 기기인 '변압기'의 핵심 기출문제를 다루는 전기기능사 필기 4편으로 찾아오겠습니다. 아래 링크를 클릭해 바로 학습을 이어가시기 바랍니다.

 

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