안녕하세요! 전기기사 자격증에 도전하시는 분들을 위해 블로그 시리즈를 준비했습니다. 지난 포스팅에서는 1과목인 전기자기학을 상세히 다뤘습니다. 이번 글에서는 2과목 전력공학을 집중적으로 살펴보겠습니다. 그리고 다음 포스팅에서는 3과목인 전기기기에 대한 내용을 다룰 예정이니 많은 관심 부탁드립니다!
2과목 전력공학: 왜 중요한가?
전력공학은 전기기사 시험에서 매우 중요한 과목 중 하나로, 전력 시스템과 관련된 기초 및 응용 이론을 다룹니다. 전력 생산, 송전, 배전 및 효율적 사용에 관한 내용을 포함하고 있어 실무에서도 큰 역할을 합니다. 시험에서 높은 배점을 차지하기 때문에 철저히 준비하는 것이 필수입니다.
주요 출제 유형 및 빈출 문제
다음은 전력공학 과목에서 자주 출제되는 문제 유형입니다:
- 발전 시스템: 화력, 수력, 원자력, 신재생에너지의 원리 및 특성
- 송전 선로: 송전 효율, 전압강하, 전압조정
- 배전 시스템: 배전 설비, 배전 계통의 구성과 특징
- 고장 해석: 단락 전류 계산, 전력계통 안정도 분석
- 전력 손실: 전력 손실 계산 및 절감 방법
- 역률 개선: 역률의 정의와 개선 방법
자주 나오는 공식과 예제
시험 대비를 위해 반드시 알아야 할 공식 20개를 정리했습니다. 각각의 공식과 함께 간단한 예제를 들어 설명합니다.
1. 전력 공식
P = VIcosθ
예제: 220V의 전압과 10A의 전류, 역률이 0.9일 때 전력은?
풀이: P = 220 × 10 × 0.9 = 1980W
2. 송전 효율
효율(%) = (P수용 / P발전) × 100
예제: 발전소에서 500kW를 생산하고, 수용 지점에서 450kW를 사용하는 경우 효율은?
풀이: 효율 = (450 / 500) × 100 = 90%
3. 단락 전류
Isc = V / Z
예제: 220V의 전압과 2Ω의 임피던스를 가진 회로의 단락 전류는?
풀이: Isc = 220 / 2 = 110A
4. 역률 개선
Qc = P(tanθ1 - tanθ2)
예제: 역률 0.8에서 0.9로 개선할 때 필요한 무효전력은?
5. 송전선로의 전압강하
ΔV = IZcosθ + IXsinθ
예제: 100A 전류, 2Ω 임피던스, 역률 0.9인 송전선의 전압강하는?
풀이: ΔV = 100 × 2 × 0.9 = 180V
6. 선로 저항에 의한 전력 손실
Ploss = I²R
예제: 50A의 전류가 흐르고 저항이 0.5Ω인 선로의 전력 손실은?
풀이: Ploss = 50² × 0.5 = 1250W
7. 3상 전력
P = √3VIcosθ
예제: 380V, 50A, 역률 0.85의 3상 전력은?
풀이: P = √3 × 380 × 50 × 0.85 = 28,049W
8. 페란티 효과
VR = VS[1 + (XC / XL)]
예제: 계산 조건은 주어진 데이터에 따라 변화합니다.
9. 단상 변압기 효율
효율(%) = (출력 / 입력) × 100
예제: 입력 전력이 1000W, 출력 전력이 950W일 때 효율은?
풀이: 효율 = (950 / 1000) × 100 = 95%
10. 부하율
부하율 = 평균 부하 / 최대 부하
예제: 평균 부하가 70kW, 최대 부하가 100kW일 때 부하율은?
풀이: 부하율 = 70 / 100 = 0.7 (70%)
11. 3상 송전선로의 전압강하
ΔV = √3I(Zcosθ + Xsinθ)
예제: 100A 전류, 임피던스 Z=2Ω, X=1Ω, 역률 cosθ=0.8의 전압강하는?
풀이: ΔV = √3 × 100 × (2×0.8 + 1×0.6) = 346.4V
12. 전력손실률
손실률(%) = (Ploss / P수용) × 100
예제: 전력 손실이 50W이고, 수용 전력이 500W일 때 손실률은?
풀이: 손실률 = (50 / 500) × 100 = 10%
13. 수전단 전압
V2 = V1 - IZ
예제: V1=220V, I=10A, Z=2Ω일 때 수전단 전압은?
풀이: V2 = 220 - 10×2 = 200V
14. 전력 계통의 단락용량
Ssc = V² / Z
예제: V=220V, Z=2Ω일 때 단락용량은?
풀이: Ssc = 220² / 2 = 24,200VA
15. 송전 효율과 손실의 관계
효율(%) = 100 - 손실률
예제: 손실률이 8%일 때 효율은?
풀이: 효율 = 100 - 8 = 92%
16. 고장 시 전류 증폭
I = (V / Xd) × k
예제: V=400V, Xd=0.8Ω, k=1.5일 때 고장 전류는?
풀이: I = (400 / 0.8) × 1.5 = 750A
17. 단상 유도기 전력
P = V × I × cosθ
예제: V=220V, I=10A, cosθ=0.7일 때 전력은?
풀이: P = 220 × 10 × 0.7 = 1,540W
18. 전류의 위상각
cosθ = P / (VI)
예제: P=200W, V=100V, I=2A일 때 cosθ는?
풀이: cosθ = 200 / (100 × 2) = 1.0
19. 무효전력 계산
Q = VI × sinθ
예제: V=380V, I=20A, sinθ=0.5일 때 무효전력은?
풀이: Q = 380 × 20 × 0.5 = 3,800VAR
20. 송전선로의 임피던스
Z = R + jX
예제: R=4Ω, X=3Ω일 때 임피던스는?
풀이: Z = √(4² + 3²) = 5Ω
학습 꿀팁과 추천 자료
시험 준비를 위해 추천하는 학습 자료와 사이트입니다:
- 한국전력공사 공식 사이트 (전력 관련 정보)
- 전기기사 시험 대비 자료
한국전력공사
www.kepco.co.kr
전기기사 필기 기출문제 전자문제집 CBT - 최강 자격증 기출문제 전자문제집 CBT
전기기사 필기 기출문제 전자문제집 CBT
www.comcbt.com
마무리
이번 글에서는 전기기사 자격증 2과목인 전력공학에 대해 상세히 알아보았습니다. 기초 개념부터 꼭 알아야 할 공식까지 꼼꼼히 다뤘으니 참고하시길 바랍니다. 다음 포스팅에서는 3과목 전기기기에 대해 다룰 예정이니 기대해주세요!
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