제어 정류기

공개 문항 14개

1. 문항 1 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   양 방향으로 전류를 흘릴 수 있는 양방향 소자는?

   1. SCR
   2. GTO
   3. TRIAC
   4. MOSFET

   정답과 해설

   정답 3번

   TRIAC은 이름에 AC(교류)가 들어있듯 양쪽 방향으로 전류를 흘릴 수 있는 대표적인 양방향 전력소자이다.

   풀이

   정답 근거: TRIAC(Triode for Alternating Current)은 2개의 SCR을 역병렬로 접속한 구조와 같아 게이트 신호로 양방향(정·부 반주기 모두)으로 전류를 흘릴 수 있는 대표적 양방향 소자이다.

   오답 소거: SCR·GTO는 단방향(한쪽 방향만) 도통 소자이며, MOSFET도 일반적으로 단방향 도통 특성을 가진 스위칭 소자로 분류된다.

   핵심 개념: 양방향 소자=TRIAC, DIAC / 단방향 소자=SCR, GTO, 다이오드.

   암기팁: 'TRI(3)AC=교류(AC) 양방향용'으로 이름에서 AC를 연상한다.

   처음이라면

   길에서 보는 신호등은 한쪽 방향으로만 차를 통과시키지만, 회전문은 어느 쪽에서 와도 지나갈 수 있죠. 전류 소자에도 이런 차이가 있어요.

   SCR, GTO는 신호등처럼 한 방향으로만 전류를 흘리는 '단방향 소자'입니다.

   TRIAC은 회전문처럼 양쪽 방향 모두 전류를 흘릴 수 있는 '양방향 소자'예요.

   TRIAC은 실제로 SCR 2개를 서로 반대 방향으로 연결한(역병렬) 것과 같은 구조라서, 교류(AC)의 정방향·역방향 모두 통과시킬 수 있습니다.

   이름에 힌트가 있어요. TRIAC = AC(교류)를 제어하는 소자 → 교류는 양방향이니까 양방향 소자!

   이런 문제가 나오면 → '양방향 = TRIAC, DIAC / 단방향 = SCR, GTO, 다이오드'로 묶어서 외우면 된다.

   한 걸음 더

   핵심 공식/개념: TRIAC = SCR 2개 역병렬 접속 구조 → 양방향 도통 가능.

   SCR, GTO는 게이트 턴오프 여부만 다를 뿐 모두 단방향 소자이고, MOSFET도 스위칭용 단방향 소자로 분류된다.

   이 유형 패턴: '양방향 소자는?' → TRIAC (DIAC도 양방향, 단 게이트 없음).

   시험 꿀팁: 이름에 AC가 들어 있으면 AC(교류)용 → 양방향이라고 연상하면 바로 풀린다.

2. 문항 2 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   역저지 3단자에 속하는 것은?

   1. SCR
   2. SSS
   3. SCS
   4. TRIAC

   정답과 해설

   정답 1번

   SCR은 게이트·애노드·캐소드 3단자로 이루어진 단방향(역저지) 사이리스터이므로 정답은 ①이다.

   풀이

   SCR (Silicon Controlled Rectifier)은 $\text{게이트}, \text{애노드}, \text{캐소드}$의 3단자로 구성되어 있으며, 단방향성(역저지) 스위칭 소자에 속한다.

   처음이라면

   역저지(Reverse Blocking)는 '반대 방향으로는 전류가 못 흐르도록 막는다'는 뜻이에요. 마치 체크밸브처럼 한쪽 방향으로만 전류를 흘려보내는 소자라고 생각하면 됩니다.

   SCR(실리콘 제어 정류기)은 단자가 3개예요.

   게이트(스위치를 켜는 신호 단자)

   애노드(플러스쪽 단자)

   캐소드(마이너스쪽 단자)

   그리고 SCR은 한 방향으로만 전류가 흐르는 단방향 소자, 즉 역저지 3단자 소자입니다.

   반면 SSS는 2단자, TRIAC은 양방향(역저지가 아님) 소자예요.

   이런 문제가 나오면 → 'SCR = 역저지 3단자, TRIAC = 양성 3단자, SSS = 역저지 2단자'로 외우면 돼요.

   한 걸음 더

   SCR은 게이트(G)·애노드(A)·캐소드(K) 3단자의 단방향 사이리스터로, 역저지 3단자 소자에 해당한다.

   ② SSS는 2단자, ③ SCS는 4단자, ④ TRIAC은 양방향(역도통) 3단자이므로 역저지 3단자가 아니다.

   이 유형 패턴: 단자 수 + 방향성 조합으로 묻는 문제 → SCR(역저지 3단자), TRIAC(양성 3단자), SSS(역저지 2단자), SCS(4단자)로 암기.

3. 문항 3 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   SCR의 특성 중 적합하지 않은 것은?

   1. pnpn 구조로 되어있다.
   2. 정류 작용을 할 수 있다.
   3. 정방향 및 역방향의 제어 특성이 있다.
   4. 고속도의 스위칭 작용을 할 수 있다.

   정답과 해설

   정답 3번

   SCR은 한쪽 방향으로만 켜고 끌 수 있는(단방향) 소자라서 '양방향 제어 특성'이 있다는 설명이 틀렸고, 양방향은 TRIAC이다.

   풀이

   정답 근거: SCR은 pnpn 4층 구조의 단방향성 사이리스터로, 순방향으로만 게이트 신호에 의해 도통(턴온)되고 역방향으로는 전류가 흐르지 않는 정류작용만 가능하다.

   따라서 '정방향 및 역방향의 제어 특성이 있다'는 설명은 틀렸다(양방향 제어가 가능한 것은 TRIAC이다).

   오답 소거: pnpn 구조인 것, 정류작용이 가능한 것, 고속 스위칭이 가능한 것은 모두 SCR의 실제 특성이다.

   핵심 개념: SCR=단방향(정류만), TRIAC=양방향 제어 가능.

   암기팁: 'SCR은 한쪽 방향만, 양방향은 트라이악(TRIAC)'으로 구분 암기.

   처음이라면

   일반 스위치도 한쪽 방향으로만 전류를 보내듯이, SCR(사이리스터, 전류를 켜고 끄는 반도체 스위치)도 한쪽 방향으로만 동작합니다.

   ① SCR은 pnpn(반도체 4층 구조)으로 되어 있어요. 맞는 설명.

   ② 한 방향으로만 전류를 흘리게 하니까 정류 작용(교류를 직류처럼 한 방향으로 바꾸는 것)이 가능해요. 맞는 설명.

   ④ 켜고 끄는 속도가 빠른 고속 스위칭도 가능해요. 맞는 설명.

   ③ 그런데 SCR은 정방향(앞쪽 방향)에서만 게이트 신호로 켤 수 있고, 역방향(뒤쪽 방향)으로는 전류가 안 흘러요. 즉 양쪽 방향을 다 제어하지 못합니다. 틀린 설명!

   양쪽 방향 모두 제어할 수 있는 건 TRIAC(트라이악)이라는 다른 소자예요.

   이런 문제가 나오면 → 'SCR=한쪽 방향만, TRIAC=양쪽 방향'으로 구분하세요.

   한 걸음 더

   SCR은 pnpn 4층 구조의 단방향 사이리스터로, 순방향에서만 게이트 신호에 의해 턴온되며 역방향으로는 전류가 흐르지 않는다(정류 작용만 가능).

   ③ '정방향 및 역방향 제어 특성'은 TRIAC의 특성이므로 오답. ①②④는 모두 SCR의 실제 특성이다.

   이 유형 패턴: '양방향 제어'라는 문구가 나오면 TRIAC을 떠올리기.

   꿀팁: SCR=한 방향(정류), TRIAC=양 방향(TRI=트라이, 양방향) 암기.

4. 문항 4 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   다음 사이리스터 중 3단자 형식이 아닌 것은?

   1. SCR
   2. GTO
   3. DIAC
   4. TRIAC

   정답과 해설

   정답 3번

   DIAC은 게이트 단자가 없는 2단자 소자라서, 게이트가 있는 3단자 사이리스터(SCR, GTO, TRIAC)가 아니다.

   풀이

   정답 근거: DIAC(다이악)은 게이트 단자가 없는 2단자(양방향) 소자로, 일정전압(브레이크오버 전압) 이상이 걸리면 양방향으로 도통하는 특성을 가지므로 3단자 형식의 사이리스터에 해당하지 않는다.

   오답 소거: SCR, GTO, TRIAC은 모두 애노드·캐소드 외에 게이트 단자를 가진 3단자 소자로, 게이트 신호로 도통 여부를 제어할 수 있다.

   핵심 개념: 3단자 사이리스터=SCR, GTO, TRIAC(게이트 있음) / 2단자=DIAC(게이트 없음, 트리거 소자로 주로 TRIAC과 함께 사용).

   암기팁: 'DIAC의 D=Diode처럼 2단자'로 게이트가 없음을 연상.

   처음이라면

   스위치를 생각해 봅시다. 보통 스위치는 켜는 '레버'가 있죠? 사이리스터(전기를 켜고 끄는 반도체 스위치)도 마찬가지로 '게이트(켜라고 신호 주는 단자)'가 있으면 3단자입니다.

   SCR, GTO, TRIAC은 모두 게이트가 달린 3단자 스위치예요.

   그런데 DIAC(다이악)은 게이트가 없습니다. 단자가 두 개뿐인 2단자 소자(부품)예요.

   게이트가 없으니 보통 TRIAC을 켜주는 '트리거(시작 신호)' 용도로 씁니다.

   이런 문제가 나오면 → 'DIAC은 2단자, 나머지(SCR·GTO·TRIAC)는 3단자'로 외우면 바로 풀립니다.

   한 걸음 더

   3단자 사이리스터 = 게이트 단자 보유: SCR, GTO, TRIAC.

   DIAC은 게이트가 없는 2단자 양방향 소자로, 브레이크오버 전압 도달 시 양방향 도통 → TRIAC 트리거용.

   오답: ①②④는 모두 애노드-캐소드-게이트의 3단자 구조로 게이트 신호로 턴온 제어 가능.

   이 유형 패턴: 단자 수 문제는 '게이트 유무'로 판정.

   시험 꿀팁: DIAC의 D = Diode(2단자)로 연상 암기.

5. 문항 5 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   다음 그림과 같은 소자의 명칭과 특성에 대한 설명으로 옳은 것은?

   

   1. TRIAC으로 양방향 도통이 가능한 소자이다
   2. SCR에 해당하며 도통은 한 방향으로만 이루어진다
   3. DIAC으로 게이트 단자가 없는 소자이다
   4. GTO로 게이트 턴오프가 가능한 소자이다

   정답과 해설

   정답 1번

   TRIAC은 T1·T2·게이트 3단자를 가진 양방향 스위치로 교류 전력 제어용 소자이다.

   풀이

   TRIAC(TRIode AC switch)은 T1, T2, Gate 3개의 단자를 가지며 양방향으로 전류를 흘릴 수 있어 교류 전력 제어에 사용된다.

   처음이라면

   TRIAC(트라이액)은 'TRIode AC switch'의 약자로, 양쪽 방향으로 모두 전류를 흘릴 수 있는 반도체 스위치입니다.

   단자는 T1, T2, 게이트(G) 세 개이며, 게이트에 신호를 주면 어느 방향이든 켜집니다. 그래서 전압 방향이 계속 바뀌는 교류(AC) 전력 제어에 딱 맞는 소자입니다.

   그림에서 단자가 3개(T1, T2, G)이고 양방향 도통이 표시되어 있으면 TRIAC입니다.

   ②SCR은 단방향 도통만 가능하고, ③DIAC은 게이트 단자가 없는 2단자 소자, ④GTO는 게이트 신호로 끌 수 있는 SCR의 한 종류로 그림의 소자와 맞지 않습니다.

   이런 문제가 나오면 → '3단자 + 양방향 도통 = TRIAC'으로 정답 ①을 고르세요.

   한 걸음 더

   T1, T2, 게이트 3단자를 가지며 양방향 도통이 가능해 교류 전력 제어에 쓰이는 소자는 TRIAC이다 → ①.

   ②SCR은 단방향, ③DIAC은 게이트 없는 2단자, ④GTO는 게이트 턴오프형 SCR로 그림 소자와 다르다.

   소자 기호 문제는 단자 수와 방향성(단방향/양방향) 두 가지만 보면 식별된다.

   꿀팁: '양방향+게이트=TRIAC, 게이트 없음=DIAC, 단방향=SCR'로 세트로 외우자.

6. 문항 6 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   스위칭 주기 10[μs], 온(ON)시간 $5[\mu s]$일 때 강압형 초퍼의 출력 전압 $E_{2}$와 입력 전압 $E_{1}$의 관계는?

   1. $E_2 = 3E_1$
   2. $E_2 = 2E_1$
   3. $E_2 = E_1$
   4. $E_2 = 0.5E_1$

   정답과 해설

   정답 4번

   강압형 초퍼는 E₂=αE₁(α=T_ON/T)이고 듀티비 0.5이므로 E₂=0.5E₁이다.

   풀이

   정답 근거: 강압형 초퍼의 출력 전압은 $E_2=\frac{T_{ON}}{T}E_1=\alpha E_1=\frac{5}{10}E_1=0.5E_1$이다(듀티비 α=0.5).

   오답 소거: 듀티비를 반대로 적용하거나(2배, 3배) 계산하면 출력이 입력보다 커지는 모순이 발생하며 이는 강압형 초퍼(출력≤입력)의 원리와 맞지 않는다.

   핵심 공식: 강압 초퍼 $E_2=\alpha E_1(\alpha\le1)$. 암기팁: '강압 초퍼는 항상 출력이 입력보다 작거나 같다(듀티비<1)'는 원리로 검산한다.

   처음이라면

   초퍼는 직류전압을 스위치의 켜고 끔(ON/OFF)으로 조절하는 직류 변환장치입니다. 그중 출력 전압이 입력보다 낮아지는 것이 강압형 초퍼입니다.

   한 주기 T=10[μs] 동안 스위치가 켜져 있는 시간이 5[μs]이면, 듀티비(켜진 시간의 비율) α=T_ON/T=5/10=0.5입니다. 출력 전압은 E₂=αE₁=0.5E₁이다.

   ①~③은 E₂가 E₁보다 커지는 식인데, 강압형 초퍼는 이름 그대로 전압을 '내리는' 장치이므로 출력이 입력을 넘을 수 없습니다. 이 원리 하나로 나머지 선지를 한꺼번에 지울 수 있습니다.

   이런 문제가 나오면 → 주기와 ON시간의 비율(듀티비)을 구해 E₂=αE₁에 대입한다.

   한 걸음 더

   강압형 초퍼는 E₂=αE₁, α=T_ON/T=5/10=0.5이므로 E₂=0.5E₁.

   ①~③은 E₂>E₁이 되어 강압형 원리(출력≤입력)와 모순이라 한 문장으로 소거된다.

   패턴: 주기와 ON시간만 주어지면 듀티비 곱셈형 계산 문제다.

   꿀팁: '강압은 α배, α는 항상 1 이하' — 계산 결과가 입력보다 커지면 무조건 오답.

7. 문항 7 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   게이트(gate)에 신호를 가해야만 작동되는 소자는?

   1. SCR
   2. MPS
   3. UJT
   4. DIAC

   정답과 해설

   정답 1번

   SCR은 게이트(G)에 트리거 신호를 인가해야만 도통되는 단방향 3단자 소자이다.

   풀이

   정답 근거: SCR(실리콘 제어 정류소자)은 게이트(G)에 트리거 신호(펄스)를 인가해야만 도통(ON)되는 단방향 3단자 스위칭 소자이다.

   오답 소거: UJT(단일접합트랜지스터)는 게이트가 아닌 이미터로 신호를 주어 발진회로 등에 사용되고, DIAC은 게이트 단자가 없이 전압만으로 양방향 도통되는 소자이며, MPS는 게이트 트리거 방식이 아닌 다른 구조를 가진다.

   핵심 공식: 없음(반도체 소자 동작원리 암기).

   암기팁: 'SCR=게이트 신호 필수+단방향', 'TRIAC=게이트 신호+양방향', 'DIAC=게이트 없음+양방향'으로 표를 만들어 암기한다.

   처음이라면

   전력용 반도체 소자들은 '켜지는 조건'이 저마다 다릅니다. 그중 SCR(실리콘 제어 정류소자, 사이리스터)은 게이트라는 제어 단자에 신호(트리거 펄스)를 가해야만 전류가 흐르기 시작하는 소자입니다.

   비유하자면 SCR은 '게이트 신호'라는 열쇠를 꽂아야 문이 열리는 스위치입니다. 일단 켜지면 전류가 0이 되거나 전압을 끊기 전까지 스스로 꺼지지 않습니다.

   오답을 보면 DIAC은 게이트 단자가 아예 없이 전압만으로 양방향으로 켜지고, UJT는 게이트가 아닌 이미터(E)로 신호를 받는 발진회로용 소자입니다. MPS도 게이트 트리거 방식이 아닙니다.

   이런 문제가 나오면 → 'SCR=게이트 필요+단방향', 'TRIAC=게이트 필요+양방향', 'DIAC=게이트 없음' 표로 묶어 외우세요.

   한 걸음 더

   SCR은 게이트(G)에 트리거 신호 인가 시에만 도통되는 단방향 3단자(G-A-K) 소자

   DIAC은 게이트 없이 전압만으로 양방향 도통, UJT는 이미터 제어 방식(발진회로용)이고, MPS도 게이트 트리거 방식이 아니다.

   이 유형은 소자별 '제어 단자+동작 방향' 짝짓기로 반복 출제된다.

   꿀팁: SCR·TRIAC=게이트 있음, DIAC=게이트 없음으로 구분하고, TRIAC은 SCR 2개를 역병렬한 양방향 소자임을 기억하라.

8. 문항 8 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   양방향성 3단자 사이리스터의 대표적인 것은?

   1. SCR
   2. SSS
   3. Diac
   4. Triac

   정답과 해설

   정답 4번

   게이트(제어단자)가 있는 3단자이면서 정·부 양방향으로 동작하는 사이리스터는 트라이악(Triac)이다.

   풀이

   정답 근거: 트라이악(Triac)은 게이트에 트리거 신호를 가하면 양방향(정·부 양쪽)으로 전류를 흐르게 할 수 있는 대표적인 양방향성 3단자 사이리스터이다.

   오답 소거: SCR은 단방향성 3단자 소자, SSS는 게이트가 없는 2단자 양방향 소자, DIAC은 게이트가 없는 2단자 양방향 소자로 각각 트라이악과 단자 수·게이트 유무가 다르다.

   핵심 공식: 없음(반도체 스위칭 소자 분류 암기).

   암기팁: '게이트 있음+양방향+3단자=트라이악'으로 조건 3가지를 모두 만족하는 소자로 기억한다.

   처음이라면

   사이리스터는 스위치 역할을 하는 반도체 소자인데, 전류를 한 방향으로만 통하게 하느냐(단방향), 양쪽 방향 모두 통하게 하느냐(양방향)로 나뉘고, 게이트(제어 신호를 주는 단자) 유무로도 나뉩니다.

   트라이악(Triac)은 게이트 단자가 있어 단자가 3개이고, 게이트에 신호를 주면 정방향·부방향 어느 쪽이든 전류를 흐르게 할 수 있는 대표적인 양방향성 3단자 소자입니다. 교류를 직접 제어할 수 있어 조명 조광기나 전동기 속도제어에 널리 쓰입니다.

   반면 SCR은 게이트가 있는 3단자이지만 단방향으로만 동작하고, SSS와 다이악(Diac)은 게이트가 없는 2단자 양방향 소자라서 조건에 맞지 않습니다. 나머지 보기는 이처럼 단자 수나 방향이 달라서 틀립니다.

   이런 문제가 나오면 → '게이트 있음+양방향+3단자=트라이악' 세 조건만 기억하면 됩니다.

   한 걸음 더

   사이리스터 분류는 '단자 수(게이트 유무)×전류 방향' 조합으로 정리된다. 게이트가 있는 3단자이면서 정·부 양방향으로 동작하는 것은 트라이악뿐이다.

   SCR은 3단자 단방향, SSS·Diac은 게이트 없는 2단자 양방향이라 모두 소거된다.

   이 유형은 소자별 단자 수와 동작 방향을 묻는 순수 암기 패턴이다.

   꿀팁: '3단자 양방향=Triac, 3단자 단방향=SCR, 2단자 양방향=SSS·Diac' 한 줄로 외운다.

9. 문항 9 전기기기 · 보호계전기

   공칭전압 3.3[kV]인 차단기의 정격전압은 몇[kV]인가?

   1. 3.6
   2. 3.3
   3. 3
   4. 4

   정답과 해설

   정답 1번

   차단기 정격전압은 공칭전압에 여유를 둔 표준값으로 3.3kV→3.6kV, 6.6kV→7.2kV로 규정된다.

   풀이

   차단기의 정격전압은 공칭전압에 여유(약 1.1~1.2배)를 둔 값으로 규정되며, 공칭전압 3.3kV 계통의 표준 정격전압은 3.6kV입니다(공칭전압×1.2÷1.1 근사 규정값).

   마찬가지로 6.6kV 계통은 7.2kV가 정격전압입니다.

   두 값을 짝지어 암기하면 유사문제에 대응하기 쉽습니다.

   처음이라면

   차단기는 실제 계통 전압보다 여유 있게 만들어야 전압이 조금 올라가도 안전하게 차단할 수 있습니다.

   그래서 차단기의 정격전압은 공칭전압(계통의 기준 전압)에 여유(약 1.1배 안팎)를 둔 표준값으로 정해지는데, 공칭전압 3.3kV 계통의 차단기 표준 정격전압은 3.6kV입니다.

   ② 3.3kV는 공칭전압 그대로라 정격전압이 될 수 없고, 나머지 값들도 표준 정격전압이 아닙니다.

   이런 문제가 나오면 → '3.3→3.6, 6.6→7.2' 두 짝만 외우면 바로 풀립니다.

   한 걸음 더

   차단기 정격전압은 공칭전압에 여유를 둔 표준값으로, 3.3kV 계통은 3.6kV, 6.6kV 계통은 7.2kV로 규정된다

   ②는 공칭전압 그 자체이고 나머지는 근거 없는 값들이다.

   이 유형은 표준 정격값을 묻는 숫자 암기형 문제다.

   꿀팁: '3.3-3.6 / 6.6-7.2' 한 세트로 통째로 외워라.

10. 문항 10 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    저항만의 부하에서 사이리스터를 이용한 전파정류 회로의 출력식이 옳게 표시된 것은?

    1. $E_d=0.9E(1+\cos\alpha)$
    2. $E_d=0.45E(1+\cos\alpha)$
    3. $E_d=0.9E\cos\alpha$
    4. $E_d=0.45E\cos\alpha$

    정답과 해설

    정답 2번

    저항 부하 전파정류의 평균전압은 $\frac{\sqrt{2}E}{\pi}(1+\cos\alpha)$이므로 $0.45E(1+\cos\alpha)$가 된다.

    풀이

    저항 부하 전파정류의 평균전압은 $\frac{\sqrt{2}E}{\pi}(1+\cos\alpha)$이므로 $0.45E(1+\cos\alpha)$가 된다.

    풀이

    사이리스터는 점호각 $\alpha$에서 켜지고 그 반주기 끝까지 전류를 흘린다. 저항 부하에서는 전원전압이 0이 될 때 전류도 0이 되어 소자가 꺼진다. 그래서 반주기마다 $\alpha$부터 $\pi$까지의 파형만 부하에 걸린다. 전파정류는 이 파형이 반주기마다 되풀이되므로 $\pi$ 구간으로 평균을 낸다.

    $E_d=\frac{1}{\pi}\int_{\alpha}^{\pi}\sqrt{2}E\sin\theta\,d\theta$

    $E_d=\frac{\sqrt{2}E}{\pi}(1+\cos\alpha)$

    $E_d\fallingdotseq0.45E(1+\cos\alpha)$

    $\alpha=0$이면 $0.9E$가 되어 다이오드 전파정류의 평균값과 같아진다.

    나머지 보기

    · $0.9E(1+\cos\alpha)$ — $\alpha=0$에서 $1.8E$가 되어 다이오드 전파정류의 두 배다.

    · $0.9E\cos\alpha$ — 유도성 부하에서 전류가 연속일 때의 식이다.

    · $0.45E\cos\alpha$ — $\alpha=0$에서 $0.45E$로 전파정류 평균값의 절반이다.

    헷갈리는 점

    저항 부하는 $(1+\cos\alpha)$ 꼴이고, 전류가 연속인 유도성 부하는 $\cos\alpha$ 꼴이다. $(1+\cos\alpha)$가 최대 2이므로 계수는 0.9의 절반인 0.45가 붙는다.

    한 걸음 더

    저항 부하 전파정류의 평균전압은 $\frac{\sqrt{2}E}{\pi}(1+\cos\alpha)$이므로 $0.45E(1+\cos\alpha)$가 된다.

    단상 전파 위상제어(저항 부하): $E_d=0.45E(1+\cos\alpha)$, 유도성 부하(전류 연속): $E_d=0.9E\cos\alpha$

11. 문항 11 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    다음 중 쌍방향성 3단자 사이리스터는 어느 것인가?

    1. SCR
    2. SSS
    3. SCS
    4. TRIAC

    정답과 해설

    정답 4번

    TRIAC은 TRI(3단자)+AC(교류)로, 교류 양방향을 제어하는 3단자 쌍방향 사이리스터이다.

    풀이

    TRIAC(Triode for Alternating Current)은 SCR 2개를 서로 역병렬로 접속하고 게이트를 공통으로 사용한 것과 같은 특성을 가지는 3단자 양방향성 사이리스터로, 교류 전류의 정(+)·부(-) 양방향 모두를 하나의 소자로 제어할 수 있다.

    SCR은 단일방향(역저지) 소자이고, SSS·SCS는 각각 2단자·4단자 소자로 TRIAC과 다르다.

    핵심 공식: TRIAC = 3단자, 양방향성(교류 전 구간 제어 가능)

    암기팁: 'TRIAC=Tri(3단자)+AC(교류용, 양방향)'로 이름에서 유추.

    처음이라면

    사이리스터는 '단자 수'와 '전류가 흐르는 방향'으로 종류를 나눕니다. TRIAC은 이름 그대로 TRI(3개 단자) + AC(교류)라는 뜻으로, SCR 2개를 서로 반대 방향으로 연결(역병렬)하고 게이트를 공유한 것과 같습니다. 그래서 교류의 (+), (−) 양방향을 모두 하나의 소자로 제어할 수 있는 3단자 쌍방향 소자입니다.

    반면 ① SCR은 한 방향만 흐르게 하는 단방향(역저지) 소자이고, ② SSS는 게이트가 없는 2단자 소자, ③ SCS는 단자가 4개인 소자라 '3단자 + 쌍방향' 조건에 맞지 않습니다.

    이런 문제가 나오면 → 'TRIAC = Tri + AC'로 이름에서 3단자·양방향을 바로 떠올리세요.

    한 걸음 더

    TRIAC은 SCR 2개를 역병렬 접속하고 게이트를 공유한 구조로, 교류의 정·부 양방향을 하나의 소자로 제어하는 3단자 쌍방향 소자

    SCR은 단방향(역저지), SSS는 2단자, SCS는 4단자로 조건 불일치라 한 번에 소거된다.

    이 유형은 '단자 수 × 방향성' 조합 매칭이 출제 포인트다.

    꿀팁: TRIAC = Tri(3단자) + AC(양방향 교류), 이름 자체가 정답 힌트다.

12. 문항 12 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    사이리스터 명칭에 관한 설명 중 틀린것은?

    1. SCR은 역저지 3극 사이리스터이다.
    2. SSS은 2극 쌍방향 사이리스터이다.
    3. TRIAC은 2극 쌍방향 사이리스터이다.
    4. SCS는 역저지 4극 사이리스터이다.

    정답과 해설

    정답 3번

    쌍방향 사이리스터는 SSS=2단자, TRIAC=3단자이므로 'TRIAC=2극' 설명이 틀리다.

    풀이

    SCR은 역저지 3극(단자) 사이리스터, SCS는 역저지 4극(단자) 사이리스터로 옳은 설명이다.

    SSS(Silicon Symmetrical Switch)는 2극(단자) 쌍방향성 사이리스터(DIAC과 유사)이다.

    반면 TRIAC은 실제로는 3단자 쌍방향성 사이리스터이므로, 'TRIAC은 2극 쌍방향 사이리스터이다'라는 설명은 단자 수가 틀려 오답이다.

    핵심 공식: TRIAC = 3단자 쌍방향, SSS = 2단자 쌍방향

    암기팁: 'TRIAC은 게이트가 있어 3단자, SSS는 게이트 없이 2단자'로 구분.

    처음이라면

    사이리스터 명칭 문제는 '단자 수 + 방향성'만 정확히 짚으면 됩니다. 틀린 것은 ③인데, TRIAC은 실제로 게이트를 포함한 3단자 소자이기 때문입니다. TRIAC은 SCR 2개를 역병렬로 연결하고 게이트를 공통으로 쓴 것과 같아, 교류의 양방향을 제어하는 '3단자 쌍방향' 사이리스터입니다.

    2단자(2극) 쌍방향 소자는 SSS(실리콘 대칭 스위치)입니다. 즉 쌍방향 소자는 SSS(2단자)와 TRIAC(3단자) 둘뿐이며, ③은 이 둘을 뒤섞어 놓은 오답입니다. ① SCR(역저지 3극), ④ SCS(역저지 4극)는 옳은 설명입니다.

    이런 문제가 나오면 → '쌍방향 2단자 = SSS, 쌍방향 3단자 = TRIAC' 한 쌍으로 외우세요.

    한 걸음 더

    ③은 TRIAC을 2극이라 했지만 실제로는 게이트를 포함한 3단자 쌍방향 소자이므로 틀린 설명 → ③

    ① SCR=역저지 3극, ② SSS=2극 쌍방향, ④ SCS=역저지 4극은 모두 옳다.

    이 유형은 단자 수(2·3·4극)와 방향성(역저지/쌍방향) 매칭이 전부다.

    꿀팁: 쌍방향은 'SSS=2단자, TRIAC=3단자(TRI=3)' 두 쌍만 기억하면 즉답.

13. 문항 13 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    SCR을 역병렬로 접속한 것과 같은 특성의 소자는?

    1. 다이오드
    2. 사이리스터
    3. GTO
    4. TRIAC

    정답과 해설

    정답 4번

    SCR 2개를 역병렬 접속하면 양방향 제어 특성이 되어 TRIAC과 등가이다.

    풀이

    SCR 두 개를 서로 역병렬(역방향으로 나란히)로 접속하고 게이트를 공통화하면, 교류의 양방향 모두를 제어할 수 있는 특성을 가지게 되는데, 이는 곧 TRIAC과 동일한 특성이다.

    실제로 TRIAC의 내부 구조가 SCR 두 개를 역병렬 접속한 것과 등가로 취급된다.

    다이오드, GTO, 단일 사이리스터로는 이러한 양방향 특성을 얻을 수 없다.

    핵심 공식: SCR 2개 역병렬 = TRIAC과 등가

    암기팁: 'SCR+SCR(역병렬)=TRIAC'으로 도식화하여 암기.

    처음이라면

    SCR(사이리스터)은 한 방향으로만 전류를 흘릴 수 있는 단방향 소자입니다. 그래서 교류의 (+)반주기와 (−)반주기를 모두 제어하려면 SCR 두 개를 서로 반대 방향으로 나란히 연결한 '역병렬'로 접속해야 합니다.

    이렇게 하면 교류의 어느 반주기에서든 한쪽 SCR이 켜져 양방향 모두 제어할 수 있는데, 이 양방향 특성을 하나의 소자로 만든 것이 TRIAC(트라이액)입니다. 실제로 TRIAC은 내부적으로 SCR 두 개를 역병렬 접속하고 게이트를 공유한 것과 등가로 취급됩니다.

    다이오드는 게이트가 없어 제어 자체가 안 되고, GTO는 게이트 신호로 끌 수 있는 SCR일 뿐 여전히 단방향이라 양방향 특성을 낼 수 없습니다.

    이런 문제가 나오면 → 'SCR + SCR(역병렬) = TRIAC' 공식을 그대로 적용하세요.

    한 걸음 더

    SCR은 단방향 소자이므로 교류 양반주기를 모두 제어하려면 2개를 역병렬로 접속해야 하며, 이 등가 소자가 TRIAC이다

    다이오드·GTO·단일 사이리스터는 모두 단방향이라 양방향 특성을 가질 수 없다.

    이 유형은 소자의 등가 구조를 묻는 암기형 패턴으로 자주 반복 출제된다.

    꿀팁: '양방향 = TRIAC', '역병렬 SCR = TRIAC'으로 한 쌍으로 묶어 외운다.

14. 문항 14 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    다음 그림과 같은 반전증폭기 회로에서 입력저항 Ri=10kΩ, 귀환저항 Rf=100kΩ일 때, 전압이득(Av)은?

    

    1. -1
    2. -5
    3. -10
    4. -100

    정답과 해설

    정답 3번

    반전증폭기 전압이득 Av = -Rf/Ri이며, -부호는 180° 위상 반전을 뜻한다.

    풀이

    반전증폭기의 전압이득은 Av = -Rf/Ri이다.

    Av = -100kΩ/10kΩ = -10이다.

    음(-)의 부호는 입력과 출력의 위상이 180° 반전됨을 의미한다.

    처음이라면

    반전증폭기는 연산증폭기(OP amp)와 저항 2개로 만드는 기본 회로로, 출력이 입력과 반대 위상으로 나오기 때문에 '반전'증폭기라 불립니다.

    전압이득 공식은 Av = -Rf/Ri입니다. Rf는 귀환저항(출력을 입력 쪽으로 되돌리는 저항), Ri는 입력저항이며, 음(-) 부호는 이득 크기가 아니라 위상이 180° 반전됨을 의미합니다.

    값을 대입하면 Av = -100kΩ/10kΩ = -10입니다. ④(-100)는 kΩ 단위를 붙인 숫자 그대로 100으로 잘못 나눈 실수입니다.

    이런 문제가 나오면 → kΩ끼리 나누면 단위가 상쇄되므로 100/10=10에 -부호만 붙이면 됩니다.

    한 걸음 더

    반전증폭기 이득 Av = -Rf/Ri = -100k/10k = -10(부호는 180° 위상 반전) → ③

    오답 소거: -100은 kΩ 단위를 무시한 계산 실수, -1·-5는 대입 오류다.

    가상접지와 함께 반전은 -Rf/Ri, 비반전은 1+Rf/Ri를 묻는 단골 유형이다.

    꿀팁: '반전은 -Rf/Ri, 비반전은 +1부터' — 부호와 +1의 차이만 구분하면 된다.