전기기사 개념 정리

쿨롱의 법칙

두 전하 사이에 작용하는 힘은 두 전하량의 곱에 비례하고 거리의 제곱에 반비례합니다. 진공에서 F = 9 × 10⁹ × Q1 × Q2 ÷ r² [N] 입니다.

평행판 콘덴서의 정전용량

C = ε × S ÷ d 로, 판의 넓이(S)가 넓을수록, 판 사이 간격(d)이 좁을수록 커집니다. 판 사이에 유전체를 넣으면 비유전율 배만큼 커집니다.

정전 에너지

콘덴서에 저장되는 에너지는 W = ½ × C × V² [J] 입니다.

도체의 성질

정전 상태의 도체 내부 전계는 0 이고, 전하는 표면에만 있으며 뾰족한 곳일수록 많이 모입니다.

전기력선의 성질

전기력선은 양전하에서 나와 음전하로 들어가고, 서로 교차하지 않으며, 등전위면과 수직으로 만납니다.

직선 도체의 자계

무한히 긴 직선 도체에 전류 I 가 흐를 때, 거리 r 인 곳의 자계는 H = I ÷ (2πr) [AT/m] 입니다.

원형 코일과 솔레노이드

원형 코일 중심의 자계는 H = N × I ÷ (2a), 무한장 솔레노이드 내부의 자계는 H = n × I 입니다. n 은 단위 길이당 감은 수입니다.

평행 도선 사이의 힘

평행한 두 도선에 같은 방향으로 전류가 흐르면 서로 끌어당기고, 반대 방향이면 밀어냅니다.

히스테리시스 손과 와류손

철심에서 생기는 손실로, 히스테리시스 손은 주파수에 비례하고 와류손은 주파수의 제곱에 비례합니다. 규소 강판은 히스테리시스 손을, 얇게 겹친 성층은 와류손을 줄입니다.

패러데이 법칙

코일을 지나는 자속이 바뀌면 기전력이 생기며, 그 크기는 e = −N × dΦ ÷ dt 입니다. 마이너스 부호는 변화를 방해하는 방향(렌츠 법칙)을 뜻합니다.

인덕턴스와 에너지

자기 인덕턴스는 감은 수의 제곱에 비례합니다. 코일에 저장되는 에너지는 W = ½ × L × I² [J] 입니다.

상호 인덕턴스

두 코일이 서로 영향을 주는 정도로 M = k × √(L1 × L2) 입니다. k 는 결합 계수로 0 에서 1 사이입니다.

전자파의 성질

전자파의 속도는 v = 1 ÷ √(ε × μ) 이고, 진공의 고유 임피던스는 약 377Ω 입니다. 단위 면적을 지나는 전력은 포인팅 벡터 P = E × H 입니다.

송전 전압과 손실

같은 전력을 보낼 때 송전 전압을 n 배로 높이면 전력 손실과 전압 강하율은 1/n² 배로 줄고, 같은 손실로 보낼 수 있는 전력은 n² 배가 됩니다.

복도체

한 상에 전선을 두 가닥 이상 묶어 쓰는 방식입니다. 코로나가 줄고, 인덕턴스는 줄며 정전용량은 늘어 보낼 수 있는 전력이 커집니다.

연가

3상 선로에서 전선의 위치를 일정 구간마다 바꿔 각 상의 선로 정수를 고르게 하는 것입니다. 통신선 유도 장해를 줄입니다.

페란티 현상

부하가 없거나 적을 때 선로의 정전용량 때문에 받는 쪽(수전단) 전압이 보내는 쪽보다 높아지는 현상입니다. 분로 리액터로 막습니다.

중성점 접지 방식

직접 접지 방식은 지락 전류가 가장 크지만 건전상의 전위 상승이 가장 작고, 비접지·소호 리액터 접지는 지락 전류가 작습니다.

차단기와 단로기

차단기는 부하 전류와 고장 전류를 끊을 수 있고, 단로기는 전류가 흐르지 않을 때만 회로를 여닫을 수 있습니다.

개폐 순서

전기를 끊을 때는 차단기를 먼저 열고 단로기를 열며, 넣을 때는 단로기를 먼저 닫고 차단기를 닫습니다.

차단기의 소호 매질

아크를 끄는 데 진공 차단기(VCB)는 진공을, 가스 차단기(GCB)는 SF₆ 가스를, 유입 차단기(OCB)는 절연유를 씁니다.

단락 전류

%임피던스를 알면 단락 전류는 Is = 100 ÷ %Z × 정격 전류 로 구합니다.

피뢰기와 가공지선

피뢰기는 이상 전압을 대지로 흘려보낸 뒤 이어서 흐르려는 전류(속류)를 끊고, 가공지선은 선로 위에 걸어 직격뢰를 막습니다.

수용률

설비 용량 가운데 실제로 동시에 쓰는 최대 전력의 비율입니다. 수용률 = 최대 수요 전력 ÷ 설비 용량 입니다.

부하율

일정 기간 동안 평균 전력이 최대 전력의 몇 % 인지 나타냅니다. 부하율 = 평균 전력 ÷ 최대 전력 입니다.

부등률

여러 수용가의 최대 수요가 같은 시각에 겹치지 않는 정도입니다. 부등률 = 각 최대 수요의 합 ÷ 합성 최대 수요 이며 늘 1 이상입니다.

역률 개선

부하와 나란히 콘덴서를 달아 역률을 높이는 것입니다. 필요한 용량은 Qc = P × (tanθ1 − tanθ2) 이며, 손실과 전압 강하가 줄고 설비 여유가 생깁니다.

수력 발전 출력

수력 발전소의 출력은 P = 9.8 × Q × H × η [kW] 입니다. Q 는 유량(m³/s), H 는 유효 낙차(m), η 는 효율입니다.

절탄기와 공기 예열기

화력 발전에서 절탄기는 배기가스의 남은 열로 보일러에 넣을 물을 데우고, 공기 예열기는 연소에 쓸 공기를 데웁니다.

원자로의 감속재와 제어봉

감속재는 중성자의 속도를 늦추는 물질로 경수·중수·흑연을 쓰고, 제어봉은 중성자를 흡수해 반응을 조절하는 물질로 카드뮴·붕소·하프늄을 씁니다.

전기자 반작용

전기자 전류가 만든 자속이 주 자속을 흐트러뜨려 중성축이 움직이고 불꽃이 생기는 현상입니다. 보상 권선이 가장 효과적인 대책이고 보극도 씁니다.

직권 전동기

기동 토크가 커서 전차·크레인에 쓰지만, 부하 없이 돌리면 속도가 위험할 만큼 올라갑니다. 그래서 벨트로 부하를 걸지 않습니다.

분권 전동기

부하가 바뀌어도 속도가 거의 일정한 정속도 전동기입니다.

직류 전동기 속도 제어

전압 제어(워드 레오나드 방식 등), 계자 제어, 저항 제어가 있으며, 전압 제어가 범위가 넓고 효율이 좋습니다.

동기 속도

동기기의 회전 속도는 Ns = 120 × f ÷ p [rpm] 입니다. f 는 주파수, p 는 극수입니다.

병렬 운전 조건

동기 발전기 두 대를 함께 돌리려면 기전력의 크기, 위상, 주파수, 파형이 같아야 합니다.

단락비

단락비가 큰 기계는 동기 임피던스와 전압 변동률이 작고 안정도가 좋지만, 철을 많이 써서 크고 비쌉니다.

동기 전동기

계자 전류를 조절해 역률을 바꿀 수 있습니다(V 곡선). 회전이 흔들리는 난조는 제동 권선으로 막습니다.

권수비

a = N1 ÷ N2 = V1 ÷ V2 = I2 ÷ I1 입니다. 전압은 감은 수에 비례하고 전류는 반비례합니다.

철손과 동손

철손(무부하손)은 철심에서 생기는 히스테리시스 손과 와류손이고, 동손(부하손)은 권선 저항 때문에 생깁니다. 철손과 동손이 같을 때 효율이 가장 높습니다.

V 결선

Δ 결선에서 변압기 한 대가 빠졌을 때 두 대로 3상을 보내는 방식입니다. 출력은 한 대 용량의 √3 배, 이용률은 86.6%, Δ 결선 대비 출력비는 57.7% 입니다.

병렬 운전 조건

극성, 권수비(정격 전압), %임피던스 강하, 저항과 리액턴스의 비가 같아야 합니다. 위상이 다른 결선(예: Δ-Δ 와 Δ-Y)끼리는 함께 쓸 수 없습니다.

슬립

회전자가 동기 속도보다 얼마나 늦게 도는지 나타내는 값으로 s = (Ns − N) ÷ Ns 입니다. 회전자 주파수는 f2 = s × f 입니다.

전력 변환 비율

2차 입력 : 2차 동손 : 기계적 출력 = 1 : s : (1 − s) 입니다.

Y-Δ 기동

기동할 때는 Y 로, 속도가 오르면 Δ 로 바꾸는 방법입니다. 기동 전류와 기동 토크가 모두 전전압 기동의 1/3 로 줄어듭니다.

비례 추이

권선형 유도 전동기에서 2차 저항을 늘리면 최대 토크는 그대로인 채 그 토크가 나오는 슬립이 커지는 성질입니다. 기동 토크를 키우고 속도를 조절하는 데 씁니다.

임피던스와 역률

R-L 직렬 회로의 임피던스는 Z = √(R² + X²) 이고, 역률은 cosθ = R ÷ Z 입니다.

최대 전력 전달

부하 저항이 전원의 내부 저항과 같을 때 부하에 가장 큰 전력이 전달됩니다.

시정수

과도 현상이 얼마나 빨리 끝나는지 나타내는 값으로, R-L 회로는 τ = L ÷ R, R-C 회로는 τ = R × C 입니다.

라플라스 변환

1 은 1/s, t 는 1/s², e^(−at) 는 1/(s + a) 로 바뀝니다.

비정현파 실효값

직류분과 여러 고조파가 섞인 파형의 실효값은 √(직류분² + 각 고조파 실효값² 의 합) 입니다.

전달 함수

모든 초기값을 0 으로 두었을 때 출력의 라플라스 변환을 입력의 라플라스 변환으로 나눈 것입니다.

피드백 제어계

출력을 되돌려 입력과 비교하는 제어계입니다. 폐루프 전달 함수는 G ÷ (1 + G × H) 입니다.

안정 조건

특성 방정식의 근이 모두 s 평면의 왼쪽 반평면에 있어야 안정합니다. 루스 표 제1열의 부호가 바뀐 횟수가 오른쪽 반평면 근의 수입니다.

제동비

ζ < 1 이면 진동하며 수렴(부족 제동), ζ = 1 이면 임계 제동, ζ > 1 이면 진동 없이 천천히 수렴(과제동), ζ = 0 이면 계속 진동합니다.

PID 동작

비례(P) 동작은 잔류 편차가 남고, 적분(I) 동작은 잔류 편차를 없애며, 미분(D) 동작은 변화에 빨리 반응하게 합니다.

전압의 구분

저압은 교류 1kV 이하·직류 1.5kV 이하, 고압은 저압을 넘고 7kV 이하, 특고압은 7kV 를 넘는 전압입니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

전선 식별 색

L1 은 갈색, L2 는 흑색, L3 는 회색, 중성선(N)은 청색, 보호 도체는 녹색-노란색입니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

접지 시스템

목적에 따라 계통 접지, 보호 접지, 피뢰 시스템 접지로 나누고, 시설 방법은 단독 접지, 공통 접지, 통합 접지가 있습니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

접지극의 깊이

접지극은 지표면에서 0.75m 이상 깊이에 묻습니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

저압 옥내 배선의 굵기

저압 옥내 배선에는 단면적 2.5mm² 이상의 연동선을 씁니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

과전류 차단기를 달면 안 되는 곳

접지 공사의 접지 도체, 다선식 전로의 중성선, 접지 측 전선에는 과전류 차단기를 시설하지 않습니다. 끊어지면 접지가 사라져 더 위험하기 때문입니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

누전 차단기 시설

사용 전압이 50V 를 넘는 저압 기계 기구로서 금속제 외함이 있고 사람이 쉽게 닿을 수 있는 곳에 전기를 공급하는 전로에는 누전 차단기를 시설합니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

절연 내력 시험

최대 사용 전압 7kV 이하 전로는 최대 사용 전압의 1.5배 전압을 10분 동안 가해 견디는지 확인합니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

발판 볼트 높이

전주 같은 지지물의 발판 볼트는 지표면에서 1.8m 미만에는 달지 않습니다. 아무나 올라가지 못하게 하기 위해서입니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

지선

지지물이 기울지 않게 잡아 주는 줄로, 안전율 2.5 이상, 허용 인장 하중 4.31kN 이상, 소선 3가닥 이상으로 하고 도로를 가로지를 때는 5m 이상 높이에 둡니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

가공 전선의 높이

가공 전선은 도로를 가로지를 때 지표상 6m 이상, 철도·궤도를 가로지를 때 레일면상 6.5m 이상 높이에 둡니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준

지지물을 묻는 깊이

전체 길이 15m 이하인 지지물은 길이의 1/6 이상을, 15m 를 넘으면 2.5m 이상을 땅에 묻습니다.

출처: 한국전기설비규정(KEC) · 2026년 기준