제어기 및 제어장치

공개 문항 12개

1. 문항 1 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   직류를 교류로 변환하는 장치는?

   1. 컨버터
   2. 초퍼
   3. 인버터
   4. 정류기

   정답과 해설

   정답 3번

   직류(DC)를 교류(AC)로 바꾸는 장치는 인버터로, 정류기(AC→DC)와 정반대 개념이다.

   풀이

   정답 근거: 인버터(inverter)는 직류(DC) 전력을 스위칭 소자를 이용해 교류(AC) 전력으로 변환하는 장치로, 태양광 발전, 유도전동기 속도제어(VVVF) 등에 널리 사용된다.

   오답 소거: 컨버터는 일반적으로 AC를 DC로 바꾸는 정류기(순변환)를 지칭하는 경우가 많고, 초퍼는 DC를 DC로 변환하는 장치, 정류기는 AC를 DC로 바꾸는 장치로 방향이 반대이거나 다른 변환이다.

   핵심 공식: 없음(변환장치 분류).

   암기팁: '인버터=DC→AC(역변환)'로 정류기(AC→DC, 순변환)와 반대 개념으로 암기.

   처음이라면

   태양광 패널로 만든 전기(직류)를 가정에서 쓰는 콘센트 전기(교류)로 바꿔주는 기계가 있다고 상상해보세요. 그게 바로 인버터입니다.

   전기의 종류를 먼저 구분해볼게요.

   직류(DC)는 건전지처럼 한 방향으로만 흐르는 전기입니다.

   교류(AC)는 콘센트처럼 방향이 계속 바뀌는 전기입니다.

   문제는 '직류 → 교류' 변환을 물어보고 있어요.

   그 정답은 인버터입니다.

   친구들(오답)도 정리해볼게요.

   정류기: 교류 → 직류 (인버터와 정반대!)

   컨버터: 교류 → 직류 (정류기와 비슷)

   초퍼: 직류 → 직류 (전압만 조절)

   이런 문제가 나오면 → 'DC→AC는 인버터, AC→DC는 정류기' 이 한 줄만 외우면 바로 풀립니다.

   한 걸음 더

   변환장치 방향만 묻는 분류 문제다.

   인버터: DC→AC (역변환)

   정류기/컨버터: AC→DC (순변환)

   초퍼: DC→DC (전압 변환)

   ①④는 방향이 반대, ②는 DC끼리의 변환이라 오답.

   이 유형 패턴: 변환장치 4종(컨버터, 초퍼, 인버터, 사이클로컨버터 AC→AC)의 입출력 방향를 묻는 문제로, 표로 통째로 암기하면 좋다.

   꿀팁: '역(in) = 거꾸로' 인버터는 정류의 반대라고 연상하면 헷갈리지 않는다.

   • 인버터 (Inverter)
2. 문항 2 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   변전소의 전력기기를 시험하기 위하여 회로를 분리하거나 또는 계통의 접속을 바꾸거나 하는 경우에 사용되는 것은?

   1. 나이프 스위치
   2. 퓨우즈
   3. 차단기
   4. 단로기

   정답과 해설

   정답 4번

   회로를 분리하거나 계통 접속을 바꾸는 '무부하 개폐' 전용 기기는 단로기(DS)이다.

   풀이

   정답 근거: 단로기(Disconnector, DS)는 부하전류를 차단하는 소호 능력이 없어 반드시 무부하 상태에서만 조작해야 하며, 변전소에서 전력기기 시험이나 점검을 위해 회로를 분리하거나 계통 접속을 바꿀 때 사용된다.

   오답 소거: 나이프 스위치는 저압 소규모 개폐용, 퓨즈는 과전류 보호용, 차단기는 부하전류는 물론 사고전류까지 차단 가능한 기기로 회로 분리·계통변경용 단순 개폐와는 목적이 다르다.

   핵심 개념: 단로기=무부하 개폐 전용(아크 소호능력 없음), 차단기=부하 및 사고전류 차단 가능.

   암기팁: '단로기는 끊어놓기만, 차단기는 사고도 막는다'로 구분 암기.

   처음이라면

   가정에서 콘센트에 뭘 꽂기 전에 스위치를 끄고 작업하듯이, 변전소에서도 기기를 점검하려면 일단 회로를 떼어놓아야 해요. 그럴 때 쓰는 게 단로기(회로를 떼어놓는 스위치)입니다.

   단로기는 전기가 흐르지 않는 상태(무부하)에서만 조작할 수 있어요. 불꽃(아크)을 끄는 기능이 없거든요.

   그래서 용도가 딱 정해져 있어요:

   ① 회로를 분리할 때

   ② 계통의 접속(연결)을 바꿀 때

   반면 차단기는 전기가 흐르는 상태, 심지어 사고 때 큰 전류도 끊을 수 있는 기기예요. 목적이 다르죠.

   이런 문제가 나오면 → '회로 분리', '계통 접속 변경'이라는 단어가 보이면 단로기를 골라요!

   한 걸음 더

   단로기(Disconnector, DS): 소호 능력이 없어 무부하 상태에서만 개폐 가능하며, 기기 시험·점검을 위한 회로 분리 및 계통 접속 변경에 사용된다.

   오답 소거:

   • 차단기(CB): 부하전류·사고전류까지 차단 가능 → 목적이 다름
   • 나이프 스위치: 저압 소규모 개폐용
   • 퓨즈: 과전류 보호용

   이 유형 패턴: '회로 분리', '계통 접속 변경', '무부하' 키워드 → 단로기.

   꿀팁: "단로기는 끊어놓기만, 차단기는 사고도 막는다"로 구분 암기.

3. 문항 3 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   직류를 교류로 변환하는 장치로서 초고속 전동기의 속도 제어용 전원이나 형광등의 고주파 점등에 이용되는 것은?

   1. 인버터
   2. 컨버터
   3. 정류기
   4. 초퍼

   정답과 해설

   정답 1번

   직류(DC)를 교류(AC)로 바꾸는 장치가 인버터로, 주파수를 조절해 초고속 전동기 속도 제어나 형광등 고주파 점등에 쓰인다.

   풀이

   정답은 인버터이다.

   인버터는 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 장치로, 출력 주파수를 자유롭게 조절할 수 있어 초고속 전동기의 속도 제어나 형광등의 고주파 점등(전자식 안정기) 등에 널리 활용된다.

   반대로 컨버터(정류기)는 교류를 직류로 변환하는 장치이며, 초퍼는 직류를 다른 크기의 직류로 변환(전압 변환)하는 장치이므로 각각 방향이나 기능이 다르다.

   핵심 구분: '교류→직류=컨버터(정류기)', '직류→교류=인버터', '직류→직류(전압 가변)=초퍼'로 변환 방향을 짝지어 암기하면 헷갈리지 않는다.

   처음이라면

   배터리(직류)를 가정용 콘센트 같은 교류로 바꿔주는 기계가 있다고 상상해보세요. 그게 바로 '인버터'입니다.

   문제에서 '직류를 교류로 변환'한다고 했으니 인버터가 정답입니다.

   인버터는 만들어내는 교류의 주파수(1초에 전기가 진동하는 횟수)를 마음대로 바꿀 수 있어서, 아주 빠르게 도는 전동기의 속도 조절이나 형광등을 고주파로 켜는 데 사용됩니다.

   나머지를 구분해보면:

   교류→직류는 정류기(컨버터)예요. 충전기가 이 원리입니다.

   직류→직류(전압만 바꿈)는 초퍼예요. 전기차에서 씁니다.

   이런 문제가 나오면 → '직류→교류 = 인버터'라고 외우면 바로 풀립니다!

   한 걸음 더

   직류→교류 변환 장치 = 인버터. 출력 주파수를 가변할 수 있어 초고속 전동기 속도 제어, 형광등 고주파 점등(전자식 안정기)에 사용.

   ②③: 컨버터·정류기는 교류→직류 방향이라 오답.

   ④: 초퍼는 직류 전압을 직류로 변환(강압/승압)하는 장치라 오답.

   이 유형 패턴: '변환 방향'만 보고 답을 고르는 문제.

   꿀팁: AC→DC=정류기, DC→AC=인버터, DC→DC=초퍼, AC→AC=사이리스터 레귤레이터로 네 쌍을 묶어 외우면 만전.

   • 인버터 (Inverter)
4. 문항 4 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   다음 중 논리식을 간소화 시키는 방법은?

   1. 카르노 도에 의한 방법
   2. 논리 연산자 법
   3. 진리도 법
   4. 2진수 법

   정답과 해설

   정답 1번

   논리식(부울식)을 그림으로 간단하게 만들어주는 대표 방법이 카르노 도(Karnaugh Map)이다.

   풀이

   정답 근거: 논리식(부울식)을 간소화하는 대표적 그래픽 기법은 카르노 도(Karnaugh Map)이며, 변수 개수가 적을 때 시각적으로 최소항을 묶어 간소화할 수 있다.

   오답 소거: ②논리연산자법이라는 표준 간소화 기법은 존재하지 않고(대수적 간소화는 '불대수'로 지칭), ③진리표(진리도)는 논리식의 참·거짓을 나열하는 도구이지 간소화 도구는 아니며, ④2진수법은 수 표현 방식으로 간소화 기법이 아니다.

   핵심 공식: 논리식 간소화 방법 - 불대수(대수적 방법), 카르노맵(도식적 방법), Quine-McCluskey(표 방법).

   암기팁: '그림으로 간단히 만드는 건 카르노맵'으로 암기한다.

   처음이라면

   복잡한 스마트폰 설정 메뉴를 한눈에 보이는 그림표로 바꾸면 찾기 쉬워지듯이, 복잡한 논리식(참/거짓을 다루는 수식)도 그림으로 그려 묶어주면 훨씬 간단해집니다.

   이 그림표를 '카르노 도'라고 합니다.

   카르노 도에서 인접한 1들을 네모나 가로줄로 묶으면(그룹화), 불필요한 항이 사라지면서 식이 짧아집니다.

   ② 논리 연산자 법, ④ 2진수 법은 존재하지 않는 용어이고, ③ 진리표는 참·거짓을 나열해 보는 표일 뿐 간소화 도구가 아닙니다.

   이런 문제가 나오면 → '간소화 = 카르노 도(그림)'로 바로 답하면 됩니다.

   한 걸음 더

   논리식 간소화 기법: 불대수(대수적), 카르노 맵(도식적), 퀴인-맥클러스키(표).

   선택지 중 표준 기법은 ① 카르노 도뿐이다.

   ③ 진리표는 논리값 검증 도구일 뿐 간소화 도구가 아니고, ②·④는 존재하지 않는 용어.

   이 유형 패턴: '간소화' 키워드가 보이면 카르노 맵부터 의심.

   꿀팁: '그림으로 묶어 간단히 = 카르노'로 암기.

5. 문항 5 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   인버터(inverter)의 전력 변환은?

   1. 교류 → 직류로 변환
   2. 교류 → 교류로 변환
   3. 직류 → 교류로 변환
   4. 직류 → 직류로 변환

   정답과 해설

   정답 3번

   인버터는 직류(DC)를 교류(AC)로 바꾸는 장치로, '컨버터와 반대 방향'이라고 기억하면 된다.

   풀이

   인버터(Inverter)는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 전력변환 장치이다.

   사이리스터나 트랜지스터 등의 반도체 스위칭 소자를 이용해 직류를 일정 주기로 단속·반전시켜 교류 파형을 합성한다.

   반대로 교류를 직류로 바꾸는 장치는 컨버터(정류기)라고 부른다.

   핵심 공식: 인버터 = DC → AC

   암기팁: '컨버터(AC→DC)와 인버터(DC→AC)는 서로 반대 방향'으로 짝지어 암기.

   [참고] 전기기능사 시험에서는 이러한 정의와 수치를 정확히 구분하여 묻는 문제가 자주 출제되므로, 관련 용어와 규정값을 서로 짝지어 반복 학습해 두는 것이 실전에서 큰 도움이 된다.

   처음이라면

   휴대폰 보조배터리(배터리는 직류)로 가정용 220V 콘센트(교류)를 쓰는 캠핑용 전원을 만들 수 있는데, 이때 쓰이는 게 인버터예요.

   전기에는 두 종류가 있어요.

   직류(DC): 건전지처럼 한쪽 방향으로만 흐르는 전기

   교류(AC): 벽면 콘센트처럼 방향이 주기적으로 바뀌는 전기

   인버터는 배터리처럼 직류로 저장된 전기를

   가정용 전기처럼 교류로 바꿔주는 장치입니다.

   즉, 직류 → 교류이다!

   교류를 직류로 바꾸는 건 컨버터(정류기)라고 하니 헷갈리지 마세요.

   이런 문제가 나오면 → '인버터는 in(넣는 쪽)이 직류, 나오는 쪽이 교류'로 생각하면 돼요.

   한 걸음 더

   인버터(Inverter) = DC → AC 변환 장치. 사이리스터·트랜지스터 등 스위칭 소자로 직류를 단속·반전시켜 교류 파형을 합성한다.

   오답: ① AC→DC는 컨버터(정류기), ② AC→AC는 사이클로컨버터 등으로 인버터와 구분됨.

   이 유형 패턴: 컨버터(AC→DC) / 인버터(DC→AC) / 사이클로컨버터(AC→AC) / 촠퍼(DC→DC) 4종 짝짓기 출제.

   시험 꿀팁: '컨버터↔인버터는 서로 반대 방향'으로만 기억하면 변환방향 문제는 무조건 맞는다.

   • 인버터 (Inverter)
6. 문항 6 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   인버터의 스위칭 주기가 1[m·sec]이면 주파수는 몇 Hz인가?

   1. 20
   2. 60
   3. 100
   4. 1000

   정답과 해설

   정답 4번

   주기가 1/1000초이면 1초에 1000번 반복되므로 주파수는 1000Hz다.

   풀이

   인버터의 스위칭 주기 $T=1\,ms = 1\times10^{-3}s$일 때 주파수는 $f=\frac{1}{T}=\frac{1}{10^{-3}}=1000\,Hz$이다.

   주기와 주파수는 서로 역수 관계($f=1/T$)라는 기본 공식만 알면 즉시 풀 수 있는 문제로, 단위 환산(ms→s)에서 실수하지 않도록 유의해야 한다.

   처음이라면

   시계 초침이 1초에 한 바퀴 도는 것처럼, 전기 신호도 '주기(한 바퀴 도는 시간)'를 가집니다.

   주파수(1초에 몇 번 반복되는지)는 주기와 정반대 관계입니다.

   주어진 주기: 1ms = 1/1000초

   주파수를 구하려면 주기로 1을 나눕니다.

   f = 1 ÷ T = 1 ÷ (1/1000)

   분수로 나누는 건 뒤집어서 곱하는 것과 같습니다.

   f = 1 × 1000 = 1000[Hz]

   이런 문제가 나오면 → 주기(ms)가 나오면 1000을 곱해 초로 바꾼 뒤, f = 1/T를 쓴다고 기억하세요.

   한 걸음 더

   f = 1/T 공식 적용.

   T = 1ms = 1×10⁻³s

   f = 1/(10⁻³) = 1000Hz → 정답 ④

   오답 이유: ③ 100은 ms→s 환산을 빼먹고 T=0.01s로 잘못 계산한 경우.

   이 유형 패턴: 주기가 나오면 무조건 초 단위로 환산 후 1/T.

   시험 꿀팁: ms에서 주파수 구하기는 1ms→1kHz, 10ms→100Hz처럼 1000/T(ms)로 즉시 계산 가능.

7. 문항 7 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   직류 전동기 제어에 널리 응용되는 직류-직류 전압 제어 장치는?

   1. 초퍼
   2. 인버터
   3. 전파 정류회로
   4. 사이클로 컨버터

   정답과 해설

   정답 1번

   초퍼는 직류를 직류로(DC→DC) 변환하는 장치로 직류 전동기 전압 제어에 쓰인다.

   풀이

   정답 근거: 초퍼(Chopper)는 스위칭 소자의 온/오프 시간 비율(듀티비)을 조절해 직류 전압을 직접 다른 크기의 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 변환 장치로, 직류 전동기의 전압 제어(속도 제어)에 널리 응용된다.

   오답 소거: 인버터는 DC→AC 변환, 전파 정류회로는 AC→DC 변환, 사이클로 컨버터는 AC를 다른 주파수의 AC로 직접 변환하는 장치로 모두 DC-DC 변환과는 다르다.

   핵심 공식: 없음(전력변환장치 분류 암기).

   암기팁: '초퍼=DC를 DC로'라는 단순한 정의를 항상 먼저 떠올린다.

   처음이라면

   전력변환 장치는 '입력이 교류인지 직류인지, 출력이 교류인지 직류인지'로 구분하면 쉽습니다.

   초퍼(chopper)는 직류(DC)를 다른 크기의 직류로 바꾸는 DC→DC 변환 장치입니다. 스위칭 소자를 켜고 끄는 시간 비율(듀티비)을 조절해 평균 전압을 바꾸므로, 직류 전동기의 전압 제어(속도 제어)에 널리 응용됩니다.

   나머지를 구분하면 인버터는 DC→AC, 전파 정류회로는 AC→DC, 사이클로컨버터는 AC를 다른 주파수의 AC로 바꾸는 장치입니다. 셋 모두 직류→직류 변환과는 다릅니다.

   이런 문제가 나오면 → '직류를 직류로 = 초퍼'라는 한 줄 정의부터 떠올리세요.

   한 걸음 더

   ① 초퍼는 듀티비 제어로 DC→DC 전압 변환을 하며 직류 전동기 속도 제어에 응용

   ② 인버터는 DC→AC, 정류회로는 AC→DC, 사이클로컨버터는 AC→AC(주파수 직접 변환)다.

   ③ 변환장치를 입출력 조합으로 묻는 순수 암기 유형이다.

   꿀팁: 초퍼=DC/DC, 인버터=DC/AC, 정류=AC/DC, 사이클로컨버터=AC/AC 네 쌍을 통째로 외우자.

8. 문항 8 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   인버터(inverter)에 대한 설명으로 알맞은 것은?

   1. 교류를 직류로 변환
   2. 교류를 교류로 변환
   3. 직류를 교류로 변환
   4. 직류를 직류로 변환

   정답과 해설

   정답 3번

   인버터는 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하며, 교류→직류는 컨버터(정류기)이다.

   풀이

   정답 근거: 인버터(inverter)는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 전력변환장치이다.

   오답 소거: 교류를 직류로 변환하는 것은 컨버터(정류기), 교류를 교류로 변환하는 것은 주파수변환기(사이클로컨버터), 직류를 직류로 변환하는 것은 DC-DC 컨버터(초퍼)로 인버터와는 각각 다른 장치이다.

   핵심 공식: 없음(전력변환장치 분류 개념).

   암기팁: '컨버터=AC→DC', '인버터=DC→AC'로 접두어의 반대 의미를 짝지어 암기한다.

   처음이라면

   전력변환장치는 변환 방향에 따라 이름이 정해져 있어요. 인버터(inverter)는 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 바꾸는 장치입니다. 태양광 발전의 직류를 가정용 교류로 바꿀 때 쓰는 것이 대표적 예입니다.

   나머지를 구분하면, 교류를 직류로 바꾸는 것은 컨버터(정류기, ①), 교류에서 다른 교류로는 사이클로컨버터(②), 직류에서 다른 직류로는 초퍼(DC-DC 컨버터, ④)입니다.

   따라서 인버터에 대한 올바른 설명은 '직류를 교류로 변환'인 ③번뿐입니다.

   이런 문제가 나오면 → “컨버터=AC→DC, 인버터=DC→AC” 한 쌍으로만 외우세요.

   한 걸음 더

   인버터는 직류(DC)를 교류(AC)로 변환하는 장치이므로 '직류를 교류로 변환'이다.

   ①은 컨버터(정류기), ②는 사이클로컨버터, ④는 초퍼(DC-DC)로 각각 다른 장치다.

   이 유형은 4가지 변환 조합과 장치명을 1:1로 묻는 패턴이다.

   꿀팁: “컨버터 AC→DC, 인버터는 그 반대(DC→AC)”로 접두어 반대 짝으로 암기하라.

   • 인버터 (Inverter)
9. 문항 9 전기기기 · 정류기 및 제어기기

   교류 전동기를 직류 전동기처럼 속도 제어하려면 가변 주파수의 전원이 필요하다. 주파수 f1에서 직류로 변환하지 않고 바로 주파수 f2로 변환하는 변환기는?

   1. 사이클로 컨버터
   2. 주파수원 인버터
   3. 전압ㆍ전류원 인버터
   4. 사이리스터 컨버터

   정답과 해설

   정답 1번

   AC를 직류 단계 없이 곧바로 다른 주파수 AC로 바꾸는 장치는 사이클로컨버터이다.

   풀이

   주파수 $f_1$의 교류를 직류 단계로 변환하지 않고 곧바로 임의의 주파수 $f_2$로 직접 변환하는 전력변환기를 사이클로컨버터(cycloconverter)라고 한다.

   이는 AC-DC-AC 방식(인버터)과 달리 AC-AC 직접 변환 방식으로, 대용량 저속 교류전동기의 가변속 운전에 주로 사용된다.

   주파수원 인버터, 전압·전류원 인버터, 사이리스터 컨버터는 모두 중간에 직류 단계를 거치는 방식이라는 점에서 차이가 있다.

   처음이라면

   교류전동기의 속도는 전원 주파수에 비례하므로, 직류전동기처럼 속도를 자유롭게 바꾸려면 주파수를 바꿀 수 있는 전원이 필요합니다.

   주파수 변환 방식은 두 가지입니다. 하나는 AC → DC → AC로 한 번 직류로 바꾼 뒤 다시 원하는 주파수의 교류를 만드는 인버터 방식이고(전압·전류원 인버터, 사이리스터 컨버터 등), 다른 하나는 직류 단계 없이 교류에서 바로 교류로 바꾸는 방식입니다.

   문제의 '직류로 변환하지 않고 바로 f1을 f2로'라는 문구가 바로 사이클로컨버터의 정의입니다. 주로 대용량 저속 교류전동기의 가변속 운전에 씁니다.

   이런 문제가 나오면 → '직류 거치지 않고 AC→AC 직접 변환'이라는 말이 보이면 무조건 사이클로컨버터다.

   한 걸음 더

   직류 단계 없이 교류 f1을 곧바로 f2로 변환하는 AC-AC 직접 변환 장치가 사이클로컨버터이다.

   인버터류(②③)와 사이리스터 컨버터(④)는 모두 중간에 직류를 거치는 AC-DC-AC 방식이라 소거된다.

   전력변환기 구분 문제는 '직류를 거치는가'가 판별 기준이다.

   꿀팁: 'AC-AC 한 번에 = 사이클로컨버터, AC-DC-AC 두 번 = 인버터'로 외운다.

   • 전력변환 회로
10. 문항 10 전기기기 · 보호계전기

    열동계전기(THR)는 무엇이 동작하여 회로를 차단하는가?

    1. 퓨즈
    2. 다이오드
    3. 철심
    4. 바이메탈

    정답과 해설

    정답 4번

    열동계전기(THR)는 과부하 전류의 열로 바이메탈이 휘어 접점을 열어 회로를 차단한다.

    풀이

    열동계전기(THR, Thermal Relay)는 과부하 전류에 의해 발생하는 열로 바이메탈이 팽창·변형되면서 접점을 동작시켜 회로를 차단하는 원리입니다.

    퓨즈는 용단에 의한 차단, 다이오드는 정류소자, 철심은 전자기유도 관련 부품으로 열동계전기 동작원리와 무관합니다.

    전동기 과부하 보호용으로 널리 사용되는 점도 함께 기억하세요.

    처음이라면

    열동계전기(THR)는 전동기의 과부하 보호에 쓰이는 기기입니다. 전류가 정격보다 오래 흐르면 발열이 커지는데, 이 열을 받은 바이메탈(팽창률이 다른 두 금속을 붙인 판)이 한쪽으로 휘어집니다.

    이 변형이 접점을 밀어 회로를 차단합니다. 퓨즈는 스스로 녹아 끊는 소모품이고, 다이오드는 정류 소자, 철심은 전자기 계전기 부품이라 열 동작과 무관합니다.

    이런 문제가 나오면 → '열동=열=바이메탈' 연결만 기억하면 바로 답이 나옵니다.

    한 걸음 더

    THR 원리: 과부하 전류의 주열 → 바이메탈 변형 → 접점 개방으로 차단.

    퓨즈(용단), 철심(전자기식), 다이오드(정류)는 열 변형 원리와 무관해 소거된다.

    '무엇이 동작하여 차단하는가' 유형은 동작 소재를 묻는 패턴이다.

    꿀팁: 열동=바이메탈, 전자기=철심(코일), 누전=ZCT처럼 계전기별 동작 소재를 쌍으로 암기한다.

11. 문항 11 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    출력이 입력의 시간 적분에 비례하는 요소는?

    1. 비례요소
    2. 적분요소
    3. 미분요소
    4. 비례동작

    정답과 해설

    정답 2번

    적분요소는 출력이 입력의 시간 적분(누적값)에 비례하는 제어 요소이다.

    풀이

    정답 근거: 적분요소는 출력이 입력을 시간에 대해 적분한 값에 비례하는 제어요소로, 오차가 누적되어 정상상태 오차를 없애는 특성을 가진다($y(t)\propto\int x(t)dt$).

    오답 소거: 비례요소는 출력이 입력에 단순 비례($y=Kx$), 미분요소는 입력의 변화율(미분)에 비례하는 요소이며, 비례동작은 비례요소의 다른 표현으로 적분과는 무관하다.

    핵심 개념: 비례요소(P)=입력 비례, 적분요소(I)=입력 누적(적분), 미분요소(D)=입력 변화율.

    암기팁: 'PID 제어에서 I(적분)=시간 누적'으로 기억한다.

    처음이라면

    자동제어의 기본 동작 요소는 비례(P), 적분(I), 미분(D) 세 가지입니다. '출력이 입력의 시간 적분에 비례한다'는 말은, 입력값을 시간에 따라 계속 더해 누적한 값이 출력이 된다는 뜻입니다. 이것이 적분요소(I)입니다.

    비유하자면 물통에 물 채우기입니다. 수도꼭지가 조금이라도 열려 있으면 물이 계속 차오르듯, 적분요소는 입력(오차)을 계속 누적시킵니다. 그래서 오차가 남아 있는 한 출력이 계속 커져 정상상태 오차(남는 오차)를 없애는 특성이 있습니다.

    ① 비례요소는 출력이 입력에 정비례(y = Kx)이고, ③ 미분요소는 입력의 변화율(기울기)에 비례하므로 둘 다 오답입니다. ④도 비례동작의 표현일 뿐입니다.

    이런 문제가 나오면 → '적분=누적, 미분=변화율, 비례=정비례' 세 단어로 구분하세요.

    한 걸음 더

    적분요소는 y(t) ∝ ∫x(t)dt, 입력을 시간으로 누적한 값이 출력

    오답은 비례(y=Kx)와 미분(변화율 dx/dt) 동작의 정의를 혼동한 것이다.

    P·I·D 각 요소의 입력-출력 관계 정의를 묻는 개념형 문제로 반복 출제된다.

    꿀팁: I=Integral(누적), D=Derivative(변화율) 영어 뜻으로 구분.

12. 문항 12 전기기기 · 정류기 및 제어기기

    어떤 직류전압을 입력으로 하여 크기가 다른 직류를 얻기 위한 회로는 무엇인가?

    1. 초퍼
    2. 인버터
    3. 컨버터
    4. 정류기

    정답과 해설

    정답 1번

    초퍼는 직류 입력을 고속 스위칭으로 잘라 다른 크기의 직류로 바꾸는 DC-DC 변환 회로다.

    풀이

    초퍼(Chopper)는 일정한 크기의 직류(DC) 입력 전압을 반도체 소자의 고속 스위칭(단속) 동작을 통해 다른 크기의 직류 전압으로 변환하는 DC-DC 변환 회로이다.

    반면 인버터는 직류를 교류로, 컨버터(정류기)는 교류를 직류로 변환하는 장치이므로 이 문제의 조건(직류→직류, 크기만 변경)에는 초퍼가 해당한다.

    핵심 공식: 초퍼 = DC → DC(전압 크기만 변환)

    암기팁: '초퍼=DC끼리 변환', '컨버터=AC→DC', '인버터=DC→AC'로 3가지 구분.

    처음이라면

    '직류를 넣어 크기가 다른 직류를 얻는다'는 말은 DC에서 DC로 바꾼다는 뜻입니다. 이 역할을 하는 회로가 바로 초퍼입니다.

    초퍼는 스위치를 초고속으로 켜고 끄는 동작으로 직류 전압의 평균값을 낮추거나 높여, 원하는 크기의 직류를 만들어냅니다. 전차 속도 제어에 쓰이는 것도 바로 이 원리입니다.

    나머지를 구분하면 ② 인버터는 직류→교류, ③ 컨버터와 ④ 정류기는 교류→직류로 바꾸는 장치라 문제 조건(직류→직류)과 맞지 않습니다. 따라서 정답은 ① 초퍼입니다.

    이런 문제가 나오면 → 변환장치 문제는 입출력이 DC인지 AC인지만 대조하세요.

    한 걸음 더

    직류를 다른 크기의 직류로 변환하는 DC-DC 변환 회로가 초퍼다(①). 스위칭으로 전압의 평균값을 조절하며, 인버터는 DC→AC, 컨버터·정류기는 AC→DC라 조건에 맞지 않다.

    패턴: 변환장치 문제는 입출력 전원 종류(DC/AC)만 대조하면 즉시 풀린다.

    꿀팁: '초퍼=DC→DC, 인버터=DC→AC, 정류기·컨버터=AC→DC' 3종 구분 암기.