변압기의 구조와 원리

공개 문항 118개

1. 문항 1 전기기기 · 변압기

   변압기 내부 고장 시 발생하는 기름의 흐름변화를 검출하는 브흐홀츠 계전기의 설치위치로 알맞은 것은?

   1. 변압기 본체
   2. 변압기의 고압측 부싱
   3. 컨서베이터 내부
   4. 변압기 본체와 컨서베이터를 연결하는 파이프

   정답과 해설

   정답 4번

   브흐홀츠 계전기는 변압기 내부 고장 시 생기는 기름(가스) 흐름을 감지하므로 본체와 컨서베이터(저유조)를 연결하는 파이프에 설치한다.

   풀이

   정답 근거: 브흐홀츠 계전기는 변압기 내부 고장으로 발생하는 절연유 흐름 변화나 가스를 검출하기 위해 변압기 본체와 콘서베이터를 연결하는 파이프 사이에 설치합니다.

   오답 소거: 본체 내부, 고압측 부싱, 콘서베이터 내부는 정확한 설치 위치가 아닙니다.

   핵심 공식: 없음(설치 위치 암기).

   암기팁: '브흐홀츠=본체-콘서베이터 연결 파이프에 설치'. (부흐홀츠 계전기는 경보용과 트립용 접점을 각각 가지는 것이 일반적입니다.)

   처음이라면

   변압기 안에는 절연유(기름)가 들어 있는데, 내부에 고장이 나면 아크(불꽃) 때문에 기름이 분해되어 가스가 발생해요. 이 가스와 기름의 흐름을 감지하는 것이 브흐홀츠 계전기입니다.

   그런데 기름은 변압기 본체와 컨서베이터(기름을 보관하는 탱크) 사이를 파이프로 오가며 순환해요.

   고장이 나면 이 파이프 속에서 기름이 급하게 흐르거나 가스가 올라가니까, 계전기는 반드시 이 연결 파이프 중간에 설치해야 흐름을 잡아낼 수 있습니다.

   이런 문제가 나오면 → '브흐홀츠 = 본체와 컨서베이터 연결 파이프'라고 외우면 바로 정답!

   한 걸음 더

   브흐홀츠 계전기(Buchholz relay): 변압기 내부 고장 시 발생하는 가스 및 절연유의 급격한 흐름을 검출하는 보호계전기로, 본체와 컨서베이터( Conservator)를 연결하는 파이프에 설치한다.

   오답: ① 본체 내부, ③ 컨서베이터 내부는 유량 변화를 검출할 수 없는 위치이며, ② 부싱은 절연용이므로 무관하다.

   이 유형 패턴: 브흐홀츠 계전기 설치 위치 문제는 '연결 파이프' 하나로 통일된다.

   꿀팁: 브흐홀츠는 경보(가스 소량) → 트립(유 급류동) 2단 동작도 함께 암기.

   • 콘서베이터
2. 문항 2 전기기기 · 변압기

   변압기유의 구비 조건으로 틀린 것은?

   1. 냉각 효과가 클 것
   2. 응고점이 높을 것
   3. 절연 내력이 클 것
   4. 고온에서 화학 반응이 없을 것

   정답과 해설

   정답 2번

   변압기유는 추운 날에도 굳지 않고 잘 흘러야 냉각이 되므로 응고점이 '낮아야' 하기 때문에 '응고점이 높을 것'이 틀렸다.

   풀이

   정답 근거: 변압기유는 저온에서도 유동성을 유지해 순환·냉각이 잘 되도록 응고점이 낮아야 한다.

   '응고점이 높을 것'이라는 서술은 저온에서 유동성을 잃게 되어 냉각 효과가 떨어지므로 틀린 조건이다.

   오답 소거: 냉각 효과가 클 것, 절연 내력이 클 것, 고온에서 화학 반응이 없을 것은 모두 변압기유의 올바른 구비 조건이다.

   핵심 공식: 없음(변압기유 조건 정성 설명).

   암기팁: '응고점은 낮게, 인화점은 높게'로 두 온도 관련 조건의 방향을 반대로 기억해둔다.

   처음이라면

   변압기유(변압기 안에 넣는 기름)는 두 가지 역할을 해요. 코일을 식혀주는 냉각과 감전을 막는 절연이에요.

   기름이 냉각을 하려면 몸속을 계속 순환해야 하는데, 추운 날 기름이 굳어버리면(얼면) 순환을 멈추게 돼요.

   그래서 기름이 얼기 시작하는 온도, 즉 응고점이 '낮을수록' 좋은 거예요.

   '응고점이 높을 것'이라고 하면 조금만 추워도 기름이 굳는다는 뜻이라 냉각 효과가 떨어지므로 틀린 조건이에요.

   이런 문제가 나오면 → '응고점은 낮게, 인화점(불이 붙는 온도)은 높게'라고 방향을 반대로 외우면 돼요.

   한 걸음 더

   변압기유의 구비 조건: 절연 내력이 클 것, 냉각 효과가 클 것, 응고점이 낮을 것, 인화점이 높을 것, 고온에서 화학적으로 안정할 것.

   ②는 응고점이 '높을 것'이라 하여 틀렸다. 응고점이 높으면 저온에서 유동성을 잃어 순환·냉각이 불가능하다.

   이 유형 패턴: 변압기유 문제는 두 온도의 방향을 묻는 함정이 자주 나온다.

   시험 꿀팁: '굳는 온도는 낮게, 타는 온도는 높게'로 반대 방향 암기.

   • 변압기유 조건
3. 문항 3 전기기기 · 변압기

   변압기의 1차 권회수가 80회, 2차 권회수가 320회일 때, 2차측 전압이 100[V]이면 1차 전압[V]은?

   1. 15
   2. 25
   3. 50
   4. 100

   정답과 해설

   정답 2번

   변압기 전압은 권수에 비례: V1=V2×N1/N2=100×80/320=25V.

   풀이

   정답 근거: 변압기 권수비 $a=\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}$에서 $V_1=V_2\times\frac{N_1}{N_2}=100\times\frac{80}{320}=25[\text{V}]$가 된다.

   오답 소거: 15, 50, 100V는 권수비 대입을 반대로 하거나 계산 실수로 나온 값이다.

   핵심 공식: $a=\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}=\frac{I_2}{I_1}$ (전압은 권수에 비례, 전류는 반비례).

   암기팁: '권수가 적은 쪽(1차, 80회)이 전압도 낮다'는 비례관계로 방향을 확인.

   처음이라면

   변압기는 1차·2차 권회수(코일을 감은 수)의 비에 따라 전압을 변성합니다. 핵심 공식은 a = N1/N2 = V1/V2로, 전압은 권수에 비례하고 전류는 반비례합니다.

   문제에 대입하면 V1 = V2 × (N1/N2) = 100 × (80/320) = 100 × 1/4 = 25[V]입니다. 1차(80회)가 2차(320회)보다 권수가 적으므로 1차 전압이 더 낮은 강압 방향이라는 것도 함께 확인됩니다.

   ③ 50V, ④ 100V는 권수비를 반대(N2/N1)로 대입하거나 비를 잘못 계산해 나온 값입니다.

   이런 문제가 나오면 → '권수 적은 쪽이 전압도 낮다'는 비례 관계로 답의 크기를 먼저 예측한 뒤 계산한다.

   한 걸음 더

   권수비 a = N1/N2 = V1/V2에서 V1 = 100 × 80/320 = 25 [V].

   오답 소거: 50·100V는 권수비를 반대로 대입하거나 비 계산을 잘못한 값이다.

   권수·전압·전류 비율 계산은 단골 유형이며, 전류는 I1/I2 = N2/N1로 반비례임도 함께 묻는다.

   꿀팁: '전압은 권수에 비례, 전류는 반비례' — 적게 감은 쪽이 저전압·대전류다.

   • 변압기 권수비
   • 변압기의 1차측과 2차측
   • 변압기
4. 문항 4 전기기기 · 변압기

   브흐홀쯔 계전기로 보호되는 기기는?

   1. 변압기
   2. 발전기
   3. 전동기
   4. 회전 변류기

   정답과 해설

   정답 1번

   브흐홀쯔 계전기는 유입 변압기(기름이 들어 있는 변압기) 내부 고장을 잡아내는 전용 보호장치다.

   풀이

   정답 근거: 브흐홀쯔 계전기(Buchholz Relay)는 변압기 내부에서 절연유 열화나 아크로 인해 발생하는 가스·유류의 흐름을 감지하여 변압기의 경미한 내부 고장부터 중대한 고장까지 검출·보호하는 장치이다.

   오답 소거: 발전기·전동기·회전 변류기는 절연유를 사용하는 밀폐 탱크형 구조가 아니므로 브흐홀쯔 계전기 적용 대상이 아니다.

   핵심 개념: 브흐홀쯔 계전기는 유입 변압기의 내부고장 검출 전용 보호계전기이다.

   암기팁: '브흐홀쯔=변압기(기름 통 안의 기포 감지)'로 짝지어 기억한다.

   처음이라면

   기름튀김 팬 안에서 뭔가 타면 거품과 냄새가 올라오죠? 그것처럼 유입 변압기(기름 통 안에 코일이 잠겨 있는 변압기) 안에서 내부가 망가지면 기름이 타면서 가스 거품이 생깁니다.

   브흐홀쯔 계전기는 이 가스와 기름의 흐름을 감지(알아채는 것)해서 '변압기 안에 문제가 생겼다!'고 알려주는 장치예요.

   그래서 이 계전기는 기름 통 구조인 유입 변압기에만 붙일 수 있습니다.

   발전기, 전동기, 회전 변류기는 기름 통이 아니라서 붙일 곳도 없겠죠?

   이런 문제가 나오면 → '브흐홀쯔 = 변압기(기름 통 속 가스 감지)' 한 덩어리로 외우면 바로 정답!

   한 걸음 더

   브흐홀쯔 계전기(Buchholz Relay) = 유입 변압기 내부고장 전용 보호계전기. 절연유 열화·아크로 발생한 가스·유류 흐름을 감지해 경보(가스 축적) 및 차단(유 급류)을 수행한다.

   발전기·전동기·회전 변류기는 절연유 밀폐 탱크 구조가 아니므로 적용 대상 아님.

   이 유형 패턴: '브흐홀쯔'가 보이면 무조건 변압기로 답.

   꿀팁: 가스 축적 → 경보, 기름 급류 → 차단, 2단 동작으로도 출제되니 함께 암기.

5. 문항 5 전기기기 · 변압기

   변압기 외함 내에 들어 있는 기름을 펌프를 이용하여 외부에 있는 냉각 장치로 보내서 냉각시킨 다음, 냉각된 기름을 다시 외함의 내부로 공급하는 방식으로, 냉각효과가 크기 때문에 30000[kVA] 이상의 대용량 변압기에서 사용하는 냉각 방식은?

   1. 건식풍냉식
   2. 유입자냉식
   3. 유입풍냉식
   4. 유입송유식

   정답과 해설

   정답 4번

   펌프로 기름을 강제로 순환시켜 외부 냉각장치에서 식히는 방식은 유입송유식으로, 냉각효과가 커서 30000kVA 이상 대용량 변압기에 쓰인다.

   풀이

   정답 근거: 유입송유식(OFWF/OFAF 등)은 펌프로 절연유를 강제 순환시켜 외부 냉각장치를 거쳐 다시 외함으로 보내는 방식으로 냉각효과가 매우 커서 30000[kVA] 이상의 대용량 변압기에 주로 사용된다.

   오답 소거: 건식풍냉식은 소용량 건식변압기용, 유입자냉식은 자연대류만으로 냉각하는 소용량용, 유입풍냉식은 방열기에 송풍기를 더한 중용량용으로 30000kVA 이상 대용량에는 냉각능력이 부족하다.

   핵심 공식: 없음(변압기 냉각방식 분류 암기).

   암기팁: '자냉<풍냉<송유(펌프 강제순환)' 순서로 냉각능력과 용량 규모가 커짐을 암기한다.

   처음이라면

   컴퓨터를 오래 켜두면 뜨거워지는데, 선풍기(풍냉)보다 수랭쿨러로 물을 강제로 순환시키면(송유) 훨씬 잘 식겠죠? 변압기도 똑같습니다.

   문제에서 핵심 키워드를 찾아볼게요.

   ① '펌프를 이용' → 기름을 강제로 돌린다는 뜻

   ② '외부 냉각 장치로 보냈다가 다시 공급' → 기름이 순환함

   ③ '30000kVA 이상 대용량' → 냉각 능력이 가장 큰 방식

   이 세 가지를 모두 만족하는 것이 유입송유식(송유 = 기름을 밀어서 보냄)입니다.

   냉각 능력 순서를 기억하면 좋아요.

   자냉(그냥 놔두기) < 풍냉(선풍기 불기) < 송유(펌프로 순환)

   이런 문제가 나오면 → '펌프', '강제 순환', '대용량(30000kVA 이상)'이 보이면 유입송유식을 고르세요.

   한 걸음 더

   펌프로 절연유를 강제 순환시켜 외부 냉각장치에서 식힌 후 외함으로 재공급 → 유입송유식(OF), 30000kVA 이상 대용량용.

   오답: 유입풍냉식은 방열기에 송풍기만 추가된 중용량용, 유입자냉식은 자연대류 소용량용으로 대용량 냉각능력 부족.

   이 유형 패턴: '펌프 + 강제순환 + 대용량' = 송유식.

   꿀팁: 자냉 < 풍냉 < 송유 순으로 냉각능력·용량 커진다고 암기.

6. 문항 6 전기기기 · 변압기

   6600/220V 인 변압기의 1차에 2850 V를 가하면 2차 전압[V]은?

   1. 90
   2. 95
   3. 120
   4. 105

   정답과 해설

   정답 2번

   변압기의 전압비(권수비)는 정격전압으로 구하면 6600/220=30이고, 2차 전압은 가한 전압을 이 비로 나눈 2850/30=95V이다.

   풀이

   변압기의 권수비(전압비) $a=\frac{6600}{220}=30$입니다.

   1차에 $2850V$를 가하면 2차 전압은

   $$V_2=\frac{V_1}{a}=\frac{2850}{30}=95V$$

   【오답 소거】권수비를 잘못 계산하거나(예: 6600/220≠30으로 오산) 곱셈과 나눗셈을 반대로 적용하면 90, 105, 120V 등의 오답이 나옵니다.

   【핵심 공식】$a=\frac{V_1}{V_2}=\frac{N_1}{N_2}$, $V_2=\frac{V_1}{a}$

   【암기팁】"정격전압비로 권수비를 구한 뒤, 입력전압을 그 비로 나눈다"고 기억하세요.

   처음이라면

   변압기는 '전압을 바꿔주는 기계'예요. 마치 큰 물줄기를 작은 물줄기로 나누듯, 비율에 맞춰 전압을 낮춰줍니다.

   먼저 이 변압기의 '비율(권수비)'을 정격전압(표면에 적힌 전압)으로 구해요.

   비율 = 1차 전압 ÷ 2차 전압 = 6600 ÷ 220 = 30

   이제 1차에 2850V를 넣으면, 2차는 이 비율로 나눕니다.

   2차 전압 = 2850 ÷ 30 = 95V

   정답은 ②번!

   이런 문제가 나오면 → '정격전압 비율을 먼저 구하고, 가한 전압을 그 비로 나눈다'고 외우세요.

   한 걸음 더

   권수비 $a = \frac{V_1}{V_2} = \frac{6600}{220} = 30$

   $V_2 = \frac{V_1}{a} = \frac{2850}{30} = 95\,V$ → 정답 ②

   오답: 2850×30처럼 곱하면 터무니없이 큰 값, 비를 220/6600으로 거꾸로 잡거나 계산 실수로 90, 105, 120이 나온다.

   이 유형 패턴: 정격전압비=권수비이며, 실제 가한 전압도 같은 비율로 변환된다.

   꿀팁: 6600/220=30, 3300/220=15처럼 자주 나오는 권수비는 미리 암기해두면 계산이 빨라진다.

7. 문항 7 전기기기 · 변압기

   부흐홀쯔 계전기의 설치 위치로 가장 적당한 것은?

   1. 변압기 주탱크 내부
   2. 콘서베이터 내부
   3. 변압기 고압측 부싱
   4. 변압기 주 탱크와 콘서베이터 사이

   정답과 해설

   정답 4번

   부흐홀쯔 계전기는 변압기 내부 고장 시 생긴 가스가 콘서베이터로 올라가는 길목, 즉 주 탱크와 콘서베이터 사이 배관에 설치해야 가스를 잡아낼 수 있다.

   풀이

   정답 근거: 부흐홀쯔 계전기는 변압기 내부 고장 시 발생하는 가스와 유류의 흐름을 검출하는 계전기로, 주 탱크에서 콘서베이터로 연결되는 배관 도중에 설치해야 가스 발생을 가장 잘 감지할 수 있다.

   오답 소거: 주 탱크 내부나 콘서베이터 내부, 부싱 부분은 가스 흐름을 배관에서처럼 효과적으로 검출할 수 없는 위치이다.

   핵심 개념: 변압기 내부고장 → 아크·과열 → 절연유 분해 가스 발생 → 배관을 통해 콘서베이터로 상승 → 부흐홀쯔 계전기가 검출.

   암기팁: '부흐홀쯔=탱크와 콘서베이터 사이 배관'으로 위치를 통째로 암기.

   처음이라면

   변압기(전압을 바꿔주는 기계) 안에 고장이 나면 내부에서 불꽃(아크)과 열 때문에 절연유(변압기를 식혀주는 기름)가 타면서 가스(방귀 같은 기체)가 생겨요.

   이 가스는 가벼워서 위로 올라가는데, 그 길이 '주 탱크 → 콘서베이터(기름을 보관하는 통)'로 연결된 배관이에요.

   부흐홀쯔 계전기(가스를 감지하는 경보 장치)는 이 가스가 반드시 지나가는 길목에 있어야 잡아낼 수 있어요.

   그래서 주 탱크와 콘서베이터 '사이' 배관에 설치합니다.

   이런 문제가 나오면 → '부흐홀쯔 = 탱크와 콘서베이터 사이'라고 통째로 외우면 됩니다.

   한 걸음 더

   부흐홀쯔 계전기는 변압기 내부 고장 시 발생하는 가스·유류 흐름을 검출하는 가스 계전기로, 주 탱크에서 콘서베이터로 연결되는 배관 도중(사이)에 설치한다.

   핵심 흐름: 내부고장 → 아크·과열 → 절연유 분해 → 가스 발생 → 배관을 따라 콘서베이터로 상승 → 계전기 검출(경보·트립).

   오답: ①②③은 가스 흐름을 배관에서처럼 효과적으로 검출할 수 없는 위치다.

   이 유형 패턴: '부흐홀쯔'가 보이면 무조건 '탱크-콘서베이터 사이 배관'을 떠올린다.

   꿀팁: 가스 자기(경보) + 트립 동작 2단계로 작동한다는 것까지 알아두면 유사 문제에 대비된다.

   • 콘서베이터
8. 문항 8 전기기기 · 변압기

   변압기에서 퍼센트 저항강하 3%, 리액턴스 강하 $4\%$일 때 역률 0.8 (지상)에서의 전압변동률은?

   1. 0.024
   2. 0.036
   3. 0.048
   4. 0.06

   정답과 해설

   정답 3번

   지상 역률에서 전압변동률은 저항강하×cosθ + 리액턴스강하×sinθ로 더해서 구한다.

   풀이

   정답 근거: 전압변동률 $\epsilon=p\cos\theta+q\sin\theta$(지상 역률)로 계산하며, $\cos\theta=0.8$일 때 $\sin\theta=\sqrt{1-0.8^2}=0.6$이다.

   $\epsilon=3\times0.8+4\times0.6=2.4+2.4=4.8\%=0.048$. 오답 소거: 역률(sinθ) 계산을 빠뜨리거나 부호를 반대로 적용하면 0.024, 0.036, 0.06 등 오답이 나온다.

   핵심 공식: 지상 $\epsilon=p\cos\theta+q\sin\theta$, 진상 $\epsilon=p\cos\theta-q\sin\theta$. 암기팁: '지상은 더하고 진상은 뺀다'는 부호 규칙을 기억한다.

   처음이라면

   엘리베이터에 사람(저항 성분)과 짐(리액턴스 성분)이 함께 실리면 둘 다 더해져서 전체 무게가 되듯이, 변압기에서도 저항 때문에 떨어지는 전압과 리액턴스(전류의 흐름을 방해하는 성분) 때문에 떨어지는 전압을 더해줍니다.

   역률(전기를 실제 일하는 데 쓰이는 비율)이 0.8이면,

   빗변 1인 삼각형에서 cosθ=0.8이므로 sinθ=0.6이 됩니다.

   이제 각 성분에 곱해서 더합니다.

   저항 몫: 3% × 0.8 = 2.4%

   리액턴스 몫: 4% × 0.6 = 2.4%

   합: 2.4% + 2.4% = 4.8% = 0.048

   '지상(역률이 뒤처짐)이면 더하고, 진상이면 뺀다'가 핵심 규칙입니다.

   이런 문제가 나오면 → '지상은 더하기, 진상은 빼기' + cosθ와 sinθ 값을 각각 곱해 합산하면 됩니다.

   한 걸음 더

   공식: 지상 역률 ε = p·cosθ + q·sinθ

   cosθ = 0.8 → sinθ = √(1−0.64) = 0.6

   ε = 3×0.8 + 4×0.6 = 2.4 + 2.4 = 4.8% = 0.048 (③)

   오답 원인: sinθ=0.6을 계산하지 않고 0.8로 처리하거나, 진상 공식(빼기)을 쓰면 ①②④가 나온다.

   이 유형 패턴: %저항·%리액턴스가 주어지고 역률이 나오면 전압변동률 공식.

   꿀팁: '지상은 더하고 진상은 뺀다' 암기. 대표 역률 0.8→0.6, 0.6→0.8 조합은 외워두면 계산이 빨라진다.

9. 문항 9 전기기기 · 변압기

   변압기의 원리는 어느 작용을 이용한 것인가?

   1. 전자유도작용
   2. 정류작용
   3. 발열작용
   4. 화학작용

   정답과 해설

   정답 1번

   변압기는 코일 두 개를 철심으로 연결해 자석의 변화로 전압을 만들어내는 전자유도작용을 이용한 기계다.

   풀이

   정답은 전자유도작용이다.

   변압기는 1차 권선에 교류 전압을 인가하면 철심에 교번 자속이 발생하고, 이 자속의 변화가 2차 권선을 쇄교하면서 패러데이의 전자유도법칙에 의해 2차 권선에 기전력이 유도되는 원리로 동작한다.

   정류작용(교류→직류 변환)은 다이오드나 정류기의 원리이고, 발열작용은 저항에서 전류가 흐를 때 열이 발생하는 현상(줄의 법칙), 화학작용은 전지·전기분해에서 나타나는 현상으로 변압기의 원리와는 무관하다.

   핵심 공식: 유도기전력 $e=-N\frac{d\phi}{dt}$이며, 변압기의 권수비 $a=\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}$가 이 원리에서 도출된다.

   처음이라면

   손전등에서 건전지 대신 손잡이를 돌려 불이 켜지는 걸 본 적 있나요? 자석을 코일 근처에서 움직이면 전기가 생기는 현상을 '전자유도작용'(자석의 변화가 전기를 만들어내는 작용)이라고 해요.

   변압기도 똑같은 원리예요.

   1차 코일(전기를 넣는 코일)에 교류 전압을 걸면 철심에 자석의 흐름이 생겨요.

   이 자석의 흐름이 2차 코일(전기를 꺼내는 코일)을 지나가면서 바뀌면, 2차 코일에 새로운 전압이 생겨요.

   이렇게 자석의 변화로 전기를 만들어내는 것이 바로 전자유도작용이에요.

   정류작용은 교류를 직류로 바꾸는 것(다이오드), 발열작용은 저항에서 열이 나는 것, 화학작용은 전지나 전기분해예요.

   이런 문제가 나오면 → '변압기, 발전기 = 전자유도작용'으로 외우면 돼요.

   한 걸음 더

   변압기는 상호유도(전자유도작용) 원리로 동작한다.

   1차 권선에 교류 인가 → 철심에 교번 자속 발생 → 2차 권선 쇄교 → 패러데이 법칙 $e=-N\frac{d\phi}{dt}$에 의해 유도기전력 발생.

   ② 정류작용: 다이오드의 AC→DC 변환, ③ 발열작용: 줄의 법칙, ④ 화학작용: 전지·전기분해 관련으로 변압기와 무관.

   이 유형 패턴: '변압기·발전기의 원리 = 전자유도작용'으로 출제 빈도 높음.

   꿀팁: 권수비 공식 $\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}$도 이 원리에서 나오므로 함께 정리해두자.

   • 변압기의 원리
10. 문항 10 전기기기 · 변압기

    다음 중 변압기의 원리와 가장 관계가 있는 것은?

    1. 전자 유도 작용
    2. 표피 작용
    3. 전기자 반작용
    4. 편자 작용

    정답과 해설

    정답 1번

    변압기는 1차 코일의 자석 변화가 2차 코일에 전압을 만들어내는 전자유도 작용을 이용한 장치다.

    풀이

    정답 근거: 변압기는 1차 권선에 교류를 흘려 발생시킨 자속 변화가 2차 권선에 기전력을 유도하는 패러데이의 전자유도 작용을 이용한 장치이다.

    오답 소거: ②표피작용(표피효과)은 도체 표면으로 전류가 몰리는 현상, ③전기자 반작용은 회전기(발전기·전동기)에서 나타나는 현상, ④편자 작용은 자속 분포가 한쪽으로 치우치는 현상으로 변압기 원리와는 직접 관련이 없다.

    핵심 공식: 변압기 유도기전력 $e=-N\frac{d\Phi}{dt}$ (패러데이 전자유도 법칙).

    암기팁: '변압기=전자유도의 대표 응용'으로 암기한다.

    처음이라면

    손전등에 있는 발전 다이어그램을 생각해보세요. 자석을 코일 앞뒤로 움직이면 코일에 전기가 생기죠. 변압기도 똑같은 원리입니다.

    변압기는 1차 코일(전기를 받아들이는 코일)에 교류를 흘려서 자석장(자력이 퍼지는 힘)을 계속 변하게 만듭니다.

    이 변화가 2차 코일(전기를 내보내는 코일)에 전달되면 거기에 전압이 생깁니다.

    이렇게 '자석의 변화가 전기를 만들어내는 것'을 전자유도 작용이라고 합니다.

    나머지 보기들은 회전기나 다른 현상에 쓰이는 용어라서 정답과 관련이 없어요.

    이런 문제가 나오면 → '변압기 = 전자유도'라고 바로 외워두면 됩니다.

    한 걸음 더

    변압기는 1차 권선의 교류가 만드는 자속 변화가 2차 권선에 기전력을 유도하는 패러데이 전자유도 법칙의 응용이다. 유도기전력은 $e=-N\frac{d\Phi}{dt}$로 표현된다.

    ②표피작용은 고주파에서 도체 표면에 전류가 몰리는 현상, ③전기자 반작용과 ④편자 작용은 주로 회전기에서 나타나는 현상이라 무관하다.

    이 유형 패턴: '변압기 원리' = 전자유도, '발전기 원리' = 전자유도로 구분해 암기.

    시험 꿀팁: 전자유도 관련 키워드(자속, 권선, 유도기전력)가 보이면 변압기·발전기 문제로 의심하자.

11. 문항 11 전기기기 · 변압기

    1차 권수 3000, 2차 권수 100인 변압기에서 이 변압기의 전압비는 얼마인가?

    1. 20
    2. 30
    3. 40
    4. 50

    정답과 해설

    정답 2번

    변압기의 전압비는 1차 권수를 2차 권수로 나눈 값이라 3000÷100=30이다.

    풀이

    정답 근거: 변압기의 권수비(전압비) $a=\frac{N_1}{N_2}=\frac{3000}{100}=30$이다.

    오답 소거: ①20, ③40, ④50은 나눗셈을 잘못 계산했거나 자릿수를 착각했을 때 나오는 값들이다.

    핵심 공식: 권수비 $a=\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}=\frac{I_2}{I_1}$.

    암기팁: '1차 권수를 2차 권수로 나눈다'로 순서를 암기한다.

    처음이라면

    변압기(전압을 올리거나 내려주는 기계)는 감긴 코일 줄 수에 따라 전압이 변해요.

    코일을 많이 감을수록 전압이 높아진다고 생각하면 됩니다.

    전압비(전압이 몇 배로 변하는지 나타내는 수)는 말 그대로 '1차 코일 줄 수 ÷ 2차 코일 줄 수'예요.

    3000 ÷ 100 = 30

    감은 줄이 30배 많으니 전압도 30배 차이 난다는 뜻입니다.

    이런 문제가 나오면 → 숫자 두 개가 주어지면 그냥 큰 수를 작은 수로 나누면 됩니다!

    한 걸음 더

    전압비(권수비) 공식: $a = \frac{N_1}{N_2} = \frac{3000}{100} = 30$

    오답 ①20, ③40, ④50은 자릿수 착오(0의 개수를 잘못 세거나 나눗셈 오류)로 나오는 값들이다.

    이 유형 패턴: 권수 두 개가 주어지면 무조건 1차÷2차, 곱셈이나 반대 나눗셈에 주의.

    시험 꿀팁: $\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}=\frac{I_2}{I_1}$ — 전류만 역수라는 점이 자주 출제된다.

12. 문항 12 전기기기 · 변압기

    계기용 변압기의 2차측 단자에 접속하여야 할 것은?

    1. O.C.R
    2. 전압계
    3. 전류계
    4. 전열부하

    정답과 해설

    정답 2번

    계기용 변압기(PT)는 고전압을 낮은 전압으로 변성해 주는 장치이므로, 2차측에는 전압을 재는 전압계를 연결한다.

    풀이

    정답은 전압계이다.

    계기용 변압기(PT, Potential Transformer)는 고전압 회로의 전압을 낮은 표준 전압(보통 110V)으로 변성하여 계측기가 안전하게 측정할 수 있도록 하는 장치이므로, 2차측에는 전압을 측정하는 전압계나 전압계 회로를 갖는 계전기 등을 접속한다.

    O.C.R(과전류계전기)이나 전류계는 전류를 변성하는 계기용 변류기(CT)의 2차측에 접속해야 하는 부하이며, 전열부하와 같은 일반 부하를 PT 2차측에 연결하면 과부하로 소손될 위험이 있다.

    핵심 구분: 'PT(전압 변성)→전압계', 'CT(전류 변성)→전류계·계전기'로 짝지어 암기한다.

    처음이라면

    PT(계기용 변압기)는 마치 '고전압을 안전한 낮은 전압으로 바꿔주는 어댑터' 같은 거예요. 집에 220V를 5V로 낮춰주는 스마트폰 충전기가 있듯이, PT는 수천 볼트의 고전압을 110V 정도로 낮아지게 해줘요.

    그래서 낮아진 전압을 확인하려면?

    → 전압을 재는 계기 = 전압계를 연결해야겠죠!

    전류계(③)나 O.C.R(과전류계전기, 전류가 너무 세면 감지해서 차단해주는 장치)(①)는 전류를 다루는 CT(계기용 변류기)에 연결하는 거예요. 전열부하(④)는 일반 부하라서 PT에 물리면 타버릴 수 있어요.

    이런 문제가 나오면 → 'PT(전압)→전압계, CT(전류)→전류계'로 짝지어 외우면 끝!

    한 걸음 더

    PT(Potential Transformer)는 고전압을 표준 전압(110V)으로 변성하는 장치이므로 2차측에 전압계 및 전압계량 코일을 갖는 계전기를 접속한다.

    ① O.C.R, ③ 전류계 → 전류를 변성하는 CT의 2차측에 접속할 요소.

    ④ 전열부하 → PT 2차측에 일반 부하 연결 시 과부하로 소손 위험.

    이 유형 패턴: 'PT=전압, CT=전류' 변성이라는 이름부터 연상하면 바로 풀림.

    시험 꿀팁: PT 2차측 개방은 가능하지만 CT 2차측 개방은 위험(고전압 발생)하다는 대비 개념도 함께 암기.

    • 계기용 변압기 (PT/VT)
13. 문항 13 전기기기 · 변압기

    다음 중 변압기의 온도 상승 시험법으로 가장 널리 사용되는 것은?

    1. 단락 시험법
    2. 유도 시험법
    3. 절연 전압 시험법
    4. 고조파 억제법

    정답과 해설

    정답 1번

    변압기 온도 상승 시험은 실제 부하 없이 손실만 재현하는 단락 시험(반환부하법) 원리가 가장 널리 쓰인다.

    풀이

    정답 근거: 변압기의 온도 상승 시험은 실제 부하를 걸지 않고도 동일한 손실을 발생시키는 반환부하법(등가부하법)이 널리 쓰이며, 이는 단락시험 원리로 동손을, 무부하(개방)시험으로 철손을 각각 얻어 실부하와 같은 발열조건을 재현하는 방식이다.

    오답 소거: 유도시험법은 절연내력 확인용, 절연전압 시험법은 절연강도 확인용, 고조파 억제법은 온도상승과 무관한 개념이다.

    핵심 개념: 반환부하법=단락시험(동손)+무부하시험(철손) 조합으로 실부하 없이 온도상승 재현.

    암기팁: '실부하 안 걸고 손실만 재현=반환부하법'으로 기억.

    처음이라면

    전자레인지를 고장 없이 시험하려고 음식을 실제로 데워보는 대신, 같은 열만 나게 내부에서만 가열하는 것처럼, 변압기도 실제 부하(전기를 실제로 쓰는 것)를 걸지 않고 같은 열이 나게 시험합니다.

    이게 바로 반환부하법인데, 핵심 원리가 단락 시험법(2차를 붙잡고(단락) 전류를 흘려 손실을 만드는 방법)입니다.

    단락 시험 → 코일의 동손(전선이 더워지는 손실)을 만들어냄

    무부하 시험 → 철심의 철손(철심이 더워지는 손실)을 만들어냄

    이 둘을 합치면 실제로 부하를 걸은 것과 같은 발열이 나서, 온도가 얼마나 올라가는지 알 수 있습니다.

    이런 문제가 나오면 → '온도 상승 시험 = 반환부하법 = 단락 시험 원리'로 바로 ①을 고르세요.

    한 걸음 더

    온도 상승 시험은 실부하를 걸지 않고 동등한 손실을 발생시키는 반환부하법이 가장 널리 쓰이며, 이는 단락 시험(동손) + 무부하 시험(철손)을 조합해 실부하와 동일한 발열 조건을 재현한다.

    오답: 유도 시험법·절연 전압 시험법은 절연내력 확인용이고, 고조파 억제법은 온도 상승과 무관하다.

    이 유형 패턴: '온도 상승' 키워드가 나오면 반환부하법/단락 시험을 떠올린다.

    꿀팁: '실부하 안 걸고 손실만 재현 = 반환부하법'으로 암기.

14. 문항 14 전기기기 · 변압기

    전기 기기의 철심 재료로 규소 강판을 성층하여 사용하는 이유로 가장 적당한 것은?

    1. 동손 감소
    2. 히스테리시스 손 감소
    3. 맴돌이 전류손 감소
    4. 풍손 감소

    정답과 해설

    정답 3번

    철심을 얇은 규소강판으로 여러 겹 쌓으면(성층) 맴돌이 전류(와전류)의 길이 막혀 맴돌이 전류손이 줄어든다.

    풀이

    정답 근거: 철심을 규소강판으로 성층하여 사용하는 주목적은 맴돌이전류손(와류손)을 감소시키기 위함이다(성층 시 와전류 경로 차단).

    오답 소거: 동손 감소는 권선 저항 문제, 히스테리시스손 감소는 규소 첨가(성분)의 효과이지 성층 자체의 목적이 아니며, 풍손 감소는 회전기 구조와 관련된다.

    핵심 공식: 성층철심 목적=와류손 감소(맴돌이전류손 저감).

    암기팁: '성층=얇게 쌓기=와류 차단'.

    처음이라면

    냄비에 물을 끓이면 열이 아래에서 위로 고르게 퍼지듯, 철심에도 자기장이 변하면 그 안에 '맴돌이 전류(와전류, 소용돌이치는 불필요한 전류)'가 생겨서 열로 에너지가 낭비돼요.

    이 낭비를 줄이려면 전류가 도는 길을 끊어야 하는데, 방법이 바로 얇은 판을 여러 겹 쌓는 것(성층)이에요.

    두꺼운 철심 1개 → 맴돌이 전류가 크게 돌아서 손실 큼

    얇은 규소강판을 겹겹이 → 전류가 도는 길이 잘려서 손실 감소

    참고로 히스테리시스 손(자석이 되었다 안 되었다 하며 생기는 손실)은 규소를 '섞는' 효과이고, 성층과는 구분돼요.

    이런 문제가 나오면 → '성층(얇게 쌓기) = 맴돌이 전류손 감소'라고 외우면 정답!

    한 걸음 더

    성층철심의 목적은 와전류(맴돌이 전류)손 감소입니다. 얇은 규소강판을 절연하여 적층하면 와전류의 순환 경로가 차단되어 손실이 줄어듭니다.

    ① 동손: 권선 저항 관련

    ② 히스테리시스손: 규소 첨가(재료 성분)로 감소, 성층과 무관

    ④ 풍손: 회전기의 팬/회전 관련 손실

    이 유형 패턴: '규소 첨가 = 히스테리시스손', '성층 = 와전류손'으로 구분하여 암기.

    꿀팁: 두 개념이 함께 출제되므로 꼭 짝지어 외울 것.

15. 문항 15 전기기기 · 변압기

    1차 전압 13200V, 2차 전압 $220\text{V}$인 단상 변압기의 1차에 $6000\text{V}$의 전압을 가하면 2차 전압은 몇 $\text{V}$인가?

    1. 100V
    2. 200V
    3. 50V
    4. 250V

    정답과 해설

    정답 1번

    정격 전압으로 변압비(권수비) 60을 먼저 구하고, 새 1차 전압 6000V를 60으로 나누면 2차 전압 100V가 된다.

    풀이

    정답 근거: 변압기 권수비 $a=\frac{V_1}{V_2}=\frac{13200}{220}=60$이며, 1차에 6000V를 가하면 2차 전압은 $V_2'=\frac{V_1'}{a}=\frac{6000}{60}=100[\text{V}]$가 된다.

    오답 소거: 200, 50, 250V는 권수비 계산이나 대입 과정에서 실수가 생긴 값이다.

    핵심 공식: $a=\frac{V_1}{V_2}=\frac{N_1}{N_2}$, 임의의 1차 전압 인가 시 $V_2'=\frac{V_1'}{a}$. 암기팁: '정격 조건으로 권수비를 먼저 구하고, 새 조건에 그대로 적용'하는 순서를 기억.

    처음이라면

    변압기는 '전압을 바꿔주는 기계'예요. 정격(원래 설계된 값)일 때는 13200V를 넣으면 220V가 나왔죠. 즉 전압이 정확히 60배로 줄어드는 변압기입니다.

    이제 계산해 볼게요.

    먼저 '몇 배로 줄어드는지' 비율을 구합니다.

    $\frac{13200}{220} = 60$ (60배로 줄어듦)

    이 변압기에 6000V를 넣으면?

    $\frac{6000}{60} = 100$V

    정답은 ①번 100V입니다.

    이런 문제가 나오면 → '정격값으로 비율 먼저 구하고, 새 전압은 그 비율로 나눈다'로 풀기!

    한 걸음 더

    권수비 $a=\frac{V_1}{V_2}=\frac{13200}{220}=60$

    새 1차 전압 인가 시 $V_2'=\frac{V_1'}{a}=\frac{6000}{60}=100$V → ①

    오답 ②200V는 $a=30$으로 잘못 구한 경우, ③50V는 비율 120으로 계산 착오.

    이 유형 패턴: '정격 조건 → 권수비 → 새 조건 적용' 2단계 구조.

    시험 꿀팁: 비율이 정수로 딱 떨어지게 문제가 나오므로 $\frac{13200}{220}=60$ 같은 계산을 빠르게 암산 연습해두면 좋다.

16. 문항 16 전기기기 · 변압기

    변압기의 2차 저항이 $0.1[\Omega]$일 때 1차로 환산하면 $360[\Omega]$이 된다. 이 변압기의 권수비는?

    1. 30
    2. 40
    3. 50
    4. 60

    정답과 해설

    정답 4번

    저항을 1차로 환산하면 권수비의 제곱배가 되므로, 360 = a² × 0.1에서 a = 60이다.

    풀이

    정답 근거: 저항의 권수비 환산 관계 $R_1'=a^2R_2$에서 $360=a^2\times0.1$이므로 $a^2=3600$, $a=\sqrt{3600}=60$. 오답 소거: 30, 40, 50은 제곱근 계산이나 저항비 대입을 잘못한 오류입니다.

    핵심 공식: $R_1'=a^2R_2$ (a: 권수비 $N_1/N_2$).

    암기팁: '저항 환산비는 권수비의 제곱에 비례'.

    처음이라면

    변압기에서 2차 쪽 저항을 1차 쪽에서 볼 때는 실제보다 훨씬 크게 보이는데, 그 정도가 '권수비(코일 감은 수의 비율)'의 제곱이 돼요.

    말로 풀면: '1차로 환산한 저항 = 권수비의 제곱 × 2차 저항'입니다.

    공식: $R_1' = a^2 \times R_2$

    대입하면:

    $360 = a^2 \times 0.1$

    양변을 0.1로 나누면:

    $a^2 = 3600$

    제곱근을 구하면:

    $a = \sqrt{3600} = 60$

    이런 문제가 나오면 → '저항 환산은 권수비의 제곱'이라고 떠올리고, 환산값 ÷ 원래 저항의 제곱근을 구하면 됩니다.

    한 걸음 더

    저항 환산 공식 $R_1' = a^2 R_2$ 사용.

    $360 = a^2 \times 0.1$ → $a^2 = 3600$ → $a = 60$. 정답 ④.

    오답 ①30, ②40, ③50은 제곱근 계산 착오 또는 $a^2$ 대신 $a$로 계산한 오류.

    이 유형 패턴: '2차 저항 환산' 문제는 무조건 $a^2$ 비례.

    꿀팁: 3600 같은 완전제곱수($60^2$)가 자주 나오므로 제곱근 암기 필수.

17. 문항 17 전기기기 · 변압기

    변압기유의 열화방지와 관계가 가장 먼 것은?

    1. 브리더
    2. 컨서베이터
    3. 불활성 질소
    4. 부싱

    정답과 해설

    정답 4번

    브리더, 컨서베이터, 질소봉입은 모두 변압기 기름이 공기·수분과 접촉해 산화되는 것을 막는 장치이고, 부싱은 전선을 연결하는 절연 통로일 뿐이다.

    풀이

    정답 근거: 부싱은 변압기 외함에서 내부 권선과 외부 전선을 절연하며 연결하는 절연 관통 단자로, 변압기유의 열화(공기 접촉에 의한 산화·수분 흡수)를 방지하는 기능과는 관련이 없다.

    오답 소거: ①브리더(흡습호흡기)는 외기의 수분을 흡수해 유입을 막고, ②컨서베이터(보존탱크)는 외기와 기름의 직접 접촉을 줄이며, ③불활성 질소 봉입은 산소 접촉 자체를 차단하여 모두 열화 방지 목적으로 사용된다.

    핵심 공식: 변압기유 열화 방지 장치 - 컨서베이터, 브리더(실리카겔), 질소봉입 방식.

    암기팁: '부싱은 전기 연결용, 나머지 셋은 기름 보호용'으로 구분해 암기한다.

    처음이라면

    기름은 공기와 닿으면 산소나 수분 때문에 상해서(열화) 못 쓰게 되는데, 이걸 막는 장치들이 브리더(수분 흡수기), 컨서베이터(기름 저장 보조 탱크), 질소봉입(공기 대신 질소로 덮기)입니다.

    쉽게 말해 이 셋은 '기름 지키미'예요.

    반면 부싱은 변압기 안팎으로 전선을 통과시켜 주는 절연 통로(전선이 빠져나가는 관)라서, 기름을 보호하는 기능은 전혀 없습니다.

    그래서 열화 방지와 가장 관계가 먼 것은 ④ 부싱입니다.

    이런 문제가 나오면 → '부싱은 전기 연결용, 브리더·컨서베이터·질소는 기름 보호용'으로 나눠서 골라라.

    한 걸음 더

    변압기유 열화 방지 장치: 컨서베이터(유·외기 접촉 최소화), 브리더(실리카겔로 수분 흡수), 질소봉입(산소 차단).

    부싱은 외함을 관통해 권선과 외부 전선을 절연·연결하는 관통 단자로 유 열화 방지와 무관 → 정답.

    ①②③은 모두 산화·수분 흡수를 막는 목적이라 오답.

    이 유형 패턴: 변압기 부속 장치 문제는 '기름 보호(컨서베이터·브리더·질소)' vs '전기 접속·절연(부싱)'으로 구분.

    꿀팁: '부싱 = 전선 통로' 한 줄만 기억하면 된다.

    • 콘서베이터
18. 문항 18 전기기기 · 변압기

    유입 변압기에 기름을 사용하는 목적이 아닌 것은?

    1. 열 방산을 좋게 하기 위하여
    2. 냉각을 좋게 하기 위하여
    3. 절연을 좋게 하기 위하여
    4. 효율을 좋게 하기 위하여

    정답과 해설

    정답 4번

    변압기 기름은 절연과 냉각(열 방산)을 위해 넣는 것이지, 효율을 높이기 위한 것이 아니다.

    풀이

    정답 근거: 유입 변압기에서 절연유(변압기유)는 권선과 철심에서 발생하는 열을 흡수해 방열기로 방출(냉각 효과)시키고, 공기보다 절연내력이 높아 절연 성능을 향상시키는 역할을 한다.

    효율 향상은 변압기유의 직접적 목적이 아니다.

    오답 소거: 열 방산, 냉각, 절연 향상은 모두 변압기유의 실제 기능이며, 효율은 철손·동손 감소 설계에 의해 결정되는 것으로 기름의 직접적 목적이 아니다.

    핵심 개념: 변압기유 3대 역할 = 절연, 냉각(열방산), 소호(아크 억제, OLTC 등).

    암기팁: '기름은 식히고 절연하지만 효율을 직접 높이진 않는다'로 기억.

    처음이라면

    컴퓨터를 오래 켜두면 뜨거워지듯이, 변압기도 일하면 뜨거워집니다. 그래서 변압기 안에는 기름(절연유)을 채워 넣는데, 이 기름은 두 가지 일을 합니다.

    첫째, 뜨거워진 부품의 열을 빨아들여 밖으로 내보내 식혀줍니다(냉각, 열 방산).

    둘째, 전기가 새지 않게 막아줍니다(절연).

    하지만 기름을 넣는다고 변압기의 효율(전기를 얼마나 잘 전달하는지)이 좋아지지는 않아요. 효율은 철심이나 코일 설계로 결정되는 것이라 기름과는 관계가 없습니다.

    이런 문제가 나오면 → '기름 = 식힌다 + 절연한다'를 떠올리고, 여기에 없는 것(효율)을 고르면 됩니다.

    한 걸음 더

    변압기유의 목적 = 절연(공기보다 절연내력 높음) + 냉각/열방산(발생열 흡수 → 방출). ①②③은 모두 기름의 실제 기능이고, ④ 효율은 철손·동손 설계에 의해 결정되므로 기름의 목적이 아니다.

    이 유형 패턴: '목적이 아닌 것' 문제는 3대 기능(절연·냉각·소호)에 없는 것을 고르면 정답.

    꿀팁: '기름은 식히고 막아준다'로 암기.

    • 변압기유 조건
19. 문항 19 전기기기 · 변압기

    권수비 a=30인 변압기의 $1\text{차}$에 $V_{1}=6600\text{V}$를 가할 때 2차 전압 $V_{2}$는?

    1. 220[V]
    2. 380[V]
    3. 420[V]
    4. 660[V]

    정답과 해설

    정답 1번

    권수비 a=V1/V2이므로 2차전압은 V2=V1/a=6600/30=220[V]로 구한다.

    풀이

    정답 근거: 변압기의 권수비는 $a=\frac{V_1}{V_2}$이므로 2차 전압은 $V_2=\frac{V_1}{a}=\frac{6600}{30}=220[V]$이다.

    오답 소거: 380, 420, 660은 나눗셈 과정에서 자릿수를 잘못 옮기거나 다른 권수비를 착각한 값이다.

    핵심 공식: $a=\frac{V_1}{V_2}=\frac{N_1}{N_2}$, $V_2=\frac{V_1}{a}$. 암기팁: '권수비로 나누면 2차전압, 곱하면 1차전압'이라는 방향을 명확히 기억한다.

    처음이라면

    변압기의 권수비 a는 1차전압과 2차전압의 비, 즉 a = V1/V2로 정의됩니다. 권수비가 30이라는 말은 1차전압이 2차전압의 30배라는 뜻이에요.

    그러므로 2차전압을 구하려면 1차전압을 권수비로 나누면 됩니다.

    공식: V2 = V1/a

    대입: V2 = 6600/30 = 220[V]

    계산 결과 220[V]입니다. 나머지 380·420·660V는 나눗셈 자릿수 착오나 곱셈 방향을 혼동해 나온 오답입니다.

    이런 문제가 나오면 → “권수비로 나누면 2차전압, 곱하면 1차전압” 방향을 기억하세요.

    한 걸음 더

    권수비 a = V1/V2 = N1/N2이므로 V2 = V1/a = 6600/30 = 220[V]이다.

    380·420·660V는 자릿수 착오나 곱셈 방향 혼동에서 나온 오답이다.

    이 유형은 기본 공식 대입 문제로, 나눗셈 방향만 정확히 잡으면 된다.

    꿀팁: “a로 나누면 2차(낮은 전압), 곱하면 1차(높은 전압)”으로 방향을 고정해 암기하라.

    • 변압기 권수비
20. 문항 20 전기기기 · 변압기

    일정전압 및 일정 파형에서 주파수가 상승하면 변압기의 철손은 어떻게 변하는가?

    1. 증가한다.
    2. 감소한다.
    3. 불변이다.
    4. 와류손만 증가한다.

    정답과 해설

    정답 2번

    전압이 고정된 상태에서 주파수가 올라가면 자속밀도가 줄어들어 철손도 함께 감소한다.

    풀이

    정답 근거: 전압과 파형이 일정할 때 최대자속밀도 $B_m\propto\frac{V}{f}$이므로 주파수 $f$가 상승하면 $B_m$이 감소하고, 히스테리시스손 $P_h\propto fB_m^{1.6}$과 와류손 $P_e\propto f^2B_m^2$을 대입하면 전체 철손이 주파수 상승 시 감소하는 경향을 보인다.

    오답 소거: '증가한다'·'불변이다'·'와류손만 증가한다'는 전압 일정 조건에서 자속밀도가 주파수에 반비례해 줄어드는 효과를 반영하지 않은 잘못된 서술이다.

    핵심 개념: 전압 일정 시 주파수 상승 → 자속밀도 감소 → 철손 감소.

    암기팁: '전압 고정, 주파수 오르면 철손은 준다'로 암기한다.

    처음이라면

    철손(변압기 철심에서 발생하는 손실)은 자속밀도(철심을 통하는 자기의 세기)와 주파수에 영향을 받아요.

    핵심은 이것: 전압이 일정할 때 주파수(f)가 올라가면 자속밀도($B_m$)는 반대로 줄어듭니다.

    전압과 자속밀도의 관계는 말로 하면 '전압 = 주파수 × 자속밀도'이므로, $B_m \propto \frac{V}{f}$

    전압 V가 고정된 상태에서 f가 커지면 $B_m$은 작아집니다.

    히스테리시스손 $P_h \propto f B_m^{1.6}$, 와류손 $P_e \propto f^2 B_m^2$인데, $B_m$이 줄어드는 효과가 더 크게 작용해 전체 철손은 감소합니다.

    이런 문제가 나오면 → '전압 고정 + 주파수 상승 = 자속밀도 감소 = 철손 감소'로 외우면 됩니다.

    한 걸음 더

    전압 일정 시 $B_m \propto \frac{V}{f}$이므로 $f$ 상승 → $B_m$ 감소.

    $P_h \propto fB_m^{1.6}$, $P_e \propto f^2B_m^2$에 대입하면 $B_m$ 감소 효과가 지배적이어서 철손 전체가 감소한다.

    ①④는 $B_m$이 일정하다고 가정한 오류이고, ③은 $f$와 $B_m$의 상쇄 관계를 못 본 경우다.

    이 유형 패턴: 전압 일정 조건에서는 반드시 $B_m \propto V/f$부터 계산한다.

    꿀팁: '전압 고정, f 오르면 철손 준다'로 통째로 암기.

21. 문항 21 전기기기 · 변압기

    권수비가 100인 변압기에 있어서 2차측의 전류가 $1000[\text{A}]$일 때, 이것을 1차측으로 환산하면?

    1. 16[A]
    2. 10[A]
    3. 9[A]
    4. 6[A]

    정답과 해설

    정답 2번

    전류 환산은 권수비로 나눈다: I₁ = I₂/a = 1000/100 = 10[A].

    풀이

    정답 근거: 변압기 권수비 $a=\frac{I_2}{I_1}$ 관계에서 1차 전류 $I_1=\frac{I_2}{a}=\frac{1000}{100}=10\text{A}$이다.

    오답 소거: 권수비를 전류에 곱하면(1000×100) 매우 큰 오답이 나오며, 전압비와 전류비 방향을 혼동하면 다른 값이 나온다.

    핵심 공식: $a=\frac{N_1}{N_2}=\frac{V_1}{V_2}=\frac{I_2}{I_1}$. 암기팁: '전류비는 권수비의 역수'라는 점을 항상 확인한다.

    처음이라면

    변압기는 권수비 a = N₁/N₂ = V₁/V₂ = I₂/I₁의 관계를 가집니다. 즉 전압비는 권수비와 같지만, 전류는 반대로 감은 수가 많은 쪽 코일에 작은 전류가 흐릅니다.

    2차 전류를 1차측으로 환산하는 공식은 I₁ = I₂ ÷ a입니다. 문제에 대입하면 I₁ = 1000 ÷ 100 = 10[A]가 되므로 정답은 10[A]입니다.

    전압 환산과 혼동해서 1000 × 100처럼 곱하는 방향으로 계산하면 엉뚱한 큰 값이 나와 틀립니다. 전류는 권수비로 '나누는' 방향이라는 점을 꼭 기억하세요.

    이런 문제가 나오면 → "전압은 곱하고, 전류는 나눈다"를 먼저 확인한 뒤 계산하세요.

    한 걸음 더

    a = N₁/N₂ = I₂/I₁이므로 I₁ = I₂/a = 1000/100 = 10[A]

    권수비를 곱하는 방향으로 계산하면 어긋나며, 나머지 숫자들은 전압 환산 착오용 오답이다.

    변압기 환산 문제는 '전압·기자력은 ×a, 전류는 ÷a' 방향 확인이 전부다.

    꿀팁: "전류비는 권수비의 역수" 한 줄로 외운다.

    • 변압기 권수비
22. 문항 22 전기기기 · 변압기

    접지사고 발생시 다른 선로의 전압은 상전압 이상으로 되지 않으며, 이상전압의 위험도 없고 선로나 변압기의 절연 레벨을 저감시킬 수 있는 접지 방식은?

    1. 저항 접지
    2. 비 접지
    3. 직접 접지
    4. 소호 리액터 접지

    정답과 해설

    정답 3번

    직접 접지는 사고 시 다른 선의 전압 상승을 상전압 이하로 눌러주기 때문에 절연 레벨을 낮출(싸게 만들 수) 있다.

    풀이

    정답 근거: 중성점을 직접 접지하는 방식은 지락사고 시 건전상의 전위 상승을 상전압 수준 이하로 억제해 절연 레벨을 낮출 수 있고, 이상전압의 위험이 적다는 장점이 있다(대신 지락전류가 커서 통신선 유도장해가 발생할 수 있음).

    오답 소거: 비접지·저항 접지·소호 리액터 접지는 지락전류를 억제하는 데는 유리하지만 건전상 전위 상승이 커서(최대 선간전압까지 상승 가능) 절연 레벨 저감 효과는 오히려 낮다.

    핵심 개념: 직접 접지=절연레벨 저감(경제적) but 지락전류 큼.

    암기팁: '직접 접지는 전위 상승 억제, 절연을 싸게(저감) 할 수 있다'로 기억한다.

    처음이라면

    비유로 시작해볼게요. 수도관 한쪽을 땅에 확 연결해두면 압력이 갑자기 치솟아도 물이 땅으로 빠져나가 압력이 급상승하지 않는 것처럼, 전선(중성점)을 땅에 직접 붙여두면 사고가 나도 다른 선의 전압(전기를 미는 힘)이 상전압(정상 때의 전압) 이상으로 올라가지 않아요.

    풀이 순서:

    ① 문제의 키워드는 '상전압 이상으로 안 됨 + 이상전압 위험 없음 + 절연 레벨 저감(절연을 약하게 해도 됨 = 비용 절감)'.

    ② 이 세 가지를 모두 만족하는 건 중성점을 땅에 직접 연결하는 '직접 접지'뿐이에요.

    ③ 나머지(비접지, 저항 접지, 소호 리액터 접지)는 사고 전류를 줄이는 게 장점이지만, 다른 선의 전압이 선간전압까지 치솟을 수 있어요.

    이런 문제가 나오면 → '절연 레벨 저감'이라는 말이 보이면 무조건 직접 접지!

    한 걸음 더

    핵심 공식/개념: 직접 접지 → 지락 시 건전상 전위 상승이 상전압 이하로 억제됨 → 절연 레벨 저감 가능, 이상전압(이상 아크 접지 등) 위험 최소.

    오답: 비접지·저항·소호 리액터 접지는 지락전류 억제에는 유리하지만 건전상 전위가 최대 선간전압($\sqrt{3}E$)까지 상승하여 절연 레벨 저감 불가.

    이 유형 패턴: '절연 레벨 저감 + 이상전압 위험 없음' = 직접 접지, '지락전류 최소화 + 통신선 장해 감소' = 소호 리액터/비접지.

    꿀팁: 직접 접지의 단점(지락전류 大, 통신선 유도장해)까지 함께 묻는 변형문제가 자주 나오니 장단점을 세트로 암기할 것.

23. 문항 23 전기기기 · 변압기

    변압기의 퍼센트 저항강하가 3%, 퍼센트 리액턴스 강하가 4% 이고, 역률이 80% 지상이다. 이 변압기의 전압 변동률 $[\%]$은?

    1. 3.2
    2. 4.8
    3. 5
    4. 5.6

    정답과 해설

    정답 2번

    전압 변동률은 퍼센트 저항강하×역률 + 퍼센트 리액턴스 강하×sinθ로 계산하며, 지상(전기가 늦게 가는 경우)은 더한다.

    풀이

    정답 근거: 전압변동률 근사식 $\epsilon=p\cos\theta+q\sin\theta$에서 $p=3\%$, $q=4\%$, $\cos\theta=0.8$(지상)이므로 $\sin\theta=\sqrt{1-0.8^2}=0.6$을 대입하면 $\epsilon=(3\times0.8)+(4\times0.6)=2.4+2.4=4.8[\%]$가 된다.

    오답 소거: 3.2, 5, 5.6[%]는 sinθ 계산이나 부호(지상/진상)를 잘못 적용한 값이다.

    핵심 공식: $\epsilon=p\cos\theta+q\sin\theta$ (지상역률, +부호), 진상역률이면 $q\sin\theta$ 항의 부호가 반대(-)로 바뀐다.

    암기팁: '지상은 더하고 진상은 뺀다'로 부호 규칙을 암기.

    처음이라면

    변압기에 부하가 걸리면 전압이 조금 떨어지는데, 얼마나 떨어지는지를 나타낸 게 전압 변동률(전압이 변하는 비율)이에요.

    규칙은 간단해요. '지상'(전류가 전압보다 늦게 흐르는 상태)이면 두 값을 더합니다.

    먼저 sinθ(전압과 전류가 이루는 각도의 사인값)를 구해요.

    역률 cosθ = 0.8이므로 sinθ = 0.6

    이제 공식에 넣어봐요.

    변동률 = (저항강하 × 역률) + (리액턴스강하 × sinθ)

    = (3 × 0.8) + (4 × 0.6)

    = 2.4 + 2.4

    = 4.8 [%]

    이런 문제가 나오면 → 퍼센트 저항강하와 리액턴스 강하가 주어지고 역률이 나오면, 지상은 더하고 진상은 빼는 공식을 쓰면 돼요.

    한 걸음 더

    전압변동률 근사식: $\epsilon = p\cos\theta + q\sin\theta$ (지상역률)

    $\cos\theta=0.8 \Rightarrow \sin\theta=0.6$

    $\epsilon = (3\times0.8)+(4\times0.6)=2.4+2.4=4.8[\%]$

    오답 분석: ③ 5는 $\sqrt{3^2+4^2}$로 그냥 피타고라스를 쓴 값(역률 1일 때), 진상이라서 부호를 -로 잘못 쓰면 0이 나온다.

    이 유형 패턴: %r, %x와 역률이 주어지면 근사식 $p\cos\theta \pm q\sin\theta$ 적용.

    시험 꿀팁: '지상은 더하고, 진상은 뺀다' + 3:4:5 삼각형(0.6, 0.8)은 자주 나오니 암기하자.

24. 문항 24 전기기기 · 변압기

    다음의 변압기 극성에 관한 설명에서 틀린 것은?

    1. 우리나라는 감극성이 표준이다.
    2. 1차와 2차 권선에 유기되는 전압의 극성이 서로 반대이면 감극성이다.
    3. 3상 결선시 극성을 고려해야 한다.
    4. 병렬운전시 극성을 고려해야 한다.

    정답과 해설

    정답 2번

    감극성은 1차와 2차 전압의 극성이 '서로 같은' 경우이므로, '반대'라고 설명한 ②가 틀렸다.

    풀이

    감극성(Subtractive Polarity)은 1차와 2차 권선 전압의 극성이 서로 같은 경우이며, 직렬 접속 시 전압이 감소한다.

    극성이 서로 반대인 경우는 가극성(Additive Polarity)이다.

    처음이라면

    변압기의 극성(전압의 +, - 방향이 어떻게 나오는지)은 두 가지로 나뉩니다.

    감극성: 1차와 2차 전압의 극성이 서로 '같은' 경우

    가극성: 1차와 2차 전압의 극성이 서로 '반대'인 경우

    문제의 ②는 "극성이 반대이면 감극성"이라고 했는데, 이는 가극성에 대한 설명이므로 틀렸습니다.

    참고로 우리나라는 감극성이 표준(① 맞음)이고, 3상 결선(③)이나 병렬운전(④)을 할 때도 극성을 꼭 맞춰야 합니다.

    이런 문제가 나오면 → '감극성 = 같은 극성, 가극성 = 반대 극성'을 외우고 있으면 바로 풀립니다.

    한 걸음 더

    감극성(subtractive polarity): 1차·2차 유기 전압의 극성이 서로 같은 경우, 직렬 접속 시 전압이 감소한다. 가극성(additive polarity): 극성이 반대인 경우.

    ②는 극성이 반대인 경우를 감극성이라 했으므로 오답(이는 가극성 설명).

    ① 우리나라 표준은 감극성, ③·④ 3상 결선과 병렬운전 시 극성 고려는 모두 올바른 설명.

    이 유형 패턴: 감극성/가극성 정의를 서로 바꿔서 출제.

    시험 꿀팁: '감소(감극성)=같은 극성, 증가(가극성)=반대 극성'으로 암기.

25. 문항 25 전기기기 · 변압기

    변압기의 용도가 아닌 것은?

    1. 교류 전압의 변환
    2. 주파수의 변환
    3. 임피던스의 변환
    4. 교류 전류의 변환

    정답과 해설

    정답 2번

    변압기는 전압·전류·임피던스의 '크기'를 바꾸는 기기이지, 주파수(진동 속도)는 절대 바꾸지 못한다.

    풀이

    정답 근거: 변압기는 교류 전압·전류의 크기 변환과 임피던스 변환(권수비 이용)을 목적으로 하며, 전자유도 작용을 이용하므로 반드시 교류에서만 동작한다.

    주파수는 1차·2차 모두 동일하게 유지되므로 '주파수의 변환'은 변압기의 용도가 아니다.

    오답 소거: 전압변환·전류변환·임피던스변환은 모두 변압기의 실제 용도이다.

    핵심 개념: 변압기=전압·전류·임피던스 변환, 주파수는 불변.

    암기팁: '변압기는 크기만 바꾸고 주파수는 그대로'로 기억한다.

    처음이라면

    에어컨 리모컨으로 온도는 바꿀 수 있지만 바람의 '세기 단위'를 바꿀 수는 없듯이, 변압기도 전압·전류·임피던스(회로가 전기를 막는 정도)의 '크기'만 바꿀 수 있어요.

    변압기는 전자유도(코일 사이에서 자기력으로 에너지를 옮기는 현상)로 작동하는데, 이 원리는 교류에서만 통하고 크기만 변환할 수 있어요.

    ① 전압 변환 → 가능 (대표 용도!)

    ③ 임피던스 변환 → 가능

    ④ 전류 변환 → 가능

    ② 주파수(전기가 초당 진동하는 횟수, 60Hz) 변환 → 불가능! 1차와 2차가 항상 같아요.

    이런 문제가 나오면 → '변압기는 크기만 바꾸고 주파수는 그대로'를 떠올리면 돼요.

    한 걸음 더

    변압기의 3대 용도: 전압 변환, 전류 변환, 임피던스 정합(권수비 활용). 전자유도 작용이므로 교류 전용이며, 주파수는 1차·2차 동일(불변) → 주파수 변환은 불가.

    ② 주파수를 바꾸려면 인버터·사이리스터 등 반도체 소자가 필요하다.

    이 유형 패턴: '~의 용도가 아닌 것' 문제에는 주파수 변환이 단골 오답으로 출제된다.

    꿀팁: 변압기 = 크기(전압·전류·임피던스)만 변환, 주파수·파형은 그대로.

    • 변압기의 원리
26. 문항 26 전기기기 · 변압기

    수변전 설비에서 계기용 변류기(CT)의 설치 목적은?

    1. 고전압을 저전압으로 변성
    2. 대전류를 소전류로 변성
    3. 전압 전류 조절
    4. 지락 전류 측정

    정답과 해설

    정답 2번

    CT(변류기)는 위험하고 큰 전류를 계기가 감당할 수 있는 작은 전류(5A)로 줄여주는 장치다.

    풀이

    정답 근거: 계기용변류기(CT)는 대전류를 계기나 보호장치에서 다루기 쉬운 소전류(정격 5A)로 변성하는 목적으로 설치한다.

    오답 소거: 고전압→저전압 변성은 계기용변압기(PT)의 역할이며, 전압전류 조절이나 지락전류 측정은 CT의 주목적이 아니다.

    핵심 공식: CT=대전류→소전류(정격2차전류 5A) 변성.

    암기팁: 'CT=Current Transformer, 전류를 줄여준다'.

    처음이라면

    고속도로에서 달리던 자동차가 시내 도로로 들어갈 때 속도를 확 줄이듯이, CT(변류기·전류를 바꿔주는 기계)는 아주 큰 전류를 안전한 작은 전류로 줄여줍니다.

    수변전소에는 엄청나게 큰 전류가 흐르는데, 이걸 그대로 계기(측정장치)에 연결하면 계기가 타버리겠죠?

    그래서 CT가 큰 전류를 작은 전류로 바꿔서 계기에 전달합니다.

    CT가 만들어주는 2차 전류는 보통 정격 5A로 정해져 있습니다.

    ①번은 PT(계기용변압기)의 역할입니다. PT는 전압을 줄이고, CT는 전류를 줄입니다.

    이런 문제가 나오면 → 'CT의 C는 Current(전류)! 전류를 줄이는 놈'을 떠올리세요.

    한 걸음 더

    CT(Current Transformer)의 목적: 대전류 → 소전류(정격 2차전류 $5A$)로 변성하여 계기·보호계전기에 공급.

    ① 고전압→저전압은 PT(계기용변압기)의 역할 → 오답.

    ③, ④는 CT의 설치 목적이 아님.

    이 유형 패턴: CT=전류 변성, PT=전압 변성으로 명확히 구분.

    시험 꿀팁: CT 2차는 절대 개방 금지(고전압 위험), PT 2차는 단락 금지까지 함께 암기하면 배점 방어 가능.

    • 계기용 변압기 (PT/VT)
27. 문항 27 전기기기 · 변압기

    변압기에 철심의 두께를 2배로 하면 와류손은 약 몇 배가 되는가?

    1. 2배로 증가한다.
    2. $\frac{1}{2}$배로 증가한다.
    3. 4배로 증가한다.
    4. $\frac{1}{4}$배로 증가한다.

    정답과 해설

    정답 3번

    와류손은 철심 두께의 제곱에 비례(Pe∝t²)하므로 두께 2배면 2²=4배로 증가한다.

    풀이

    정답 근거: 변압기 와류손(맴돌이 전류손) $P_e$는 철심 두께 $t$의 제곱에 비례한다($P_e \propto t^2$).

    두께를 2배로 하면 와류손은 $2^2=4$배로 증가한다.

    오답 소거: 두께에 단순 비례(2배)한다고 보는 것은 제곱 관계를 놓친 오류이며, $\frac{1}{2}$배·$\frac{1}{4}$배는 반비례로 착각한 것이다.

    핵심 공식: $P_e \propto k_e f^2 B_m^2 t^2$. 암기팁: '와류손은 두께의 제곱'이라는 관계를 히스테리시스손(두께와 무관)과 구분해서 기억한다.

    처음이라면

    와류손(맴돌이 전류손)은 철심을 통하는 자속 변화로 생기는 맴돌이 전류 때문에 발생하는 손실입니다. 이 손실 크기는 철판 한 장의 두께 t의 '제곱'에 비례합니다. Pe ∝ t²가 핵심입니다.

    두께를 2배로 늘리면 2² = 4, 즉 와류손은 4배로 증가합니다.

    ①의 2배는 두께에 단순 비례한다고 착각한 것이고, ½배·¼배는 반비례로 혼동한 것입니다. 실제로는 철심을 얇은 철판으로 적층해 와류손을 줄이는 것이므로 두께가 커지면 손실도 커집니다.

    이런 문제가 나오면 → '와류손=두께²'만 기억하고, 히스테리시스손은 두께와 무관하다는 점을 구분하세요.

    한 걸음 더

    와류손 Pe∝ke·f²·Bm²·t²이므로 두께 2배 → 2²=4배 증가.

    ①은 제곱 관계를 놓친 단순 비례 오류이고, ½·¼배는 반비례 착각이다.

    이 유형은 '와류손∝t² vs 히스테리시스손(두께 무관)' 대비 개념 패턴이다.

    꿀팁: '와류는 두께 제곱, 얇은 철판 적층으로 줄인다'로 묶어서 암기.

    • 철심 성층
28. 문항 28 전기기기 · 변압기

    변압기의 임피던스 전압이란?

    1. 정격전류가 흐를 때의 변압기 내의 전압 강하
    2. 여자전류가 흐를 때의 2차측 단자 전압
    3. 정격전류가 흐를 때의 2차측 단자 전압
    4. 2차단락 전류가 흐를 때의 변압기 내의 전압 강하

    정답과 해설

    정답 1번

    임피던스 전압은 정격전류가 흐를 때 변압기 내부(권선 저항+누설 리액턴스)에서 떨어지는 전압, 즉 내부 전압 강하를 말한다.

    풀이

    임피던스 전압은 변압기의 2차측 단자를 완전히 단락시킨 상태에서 1차측에 서서히 전압을 인가하여, 1차측에 정격전류가 흐르게 될 때의 1차측 인가 전압을 말한다.

    이 전압은 변압기 내부의 권선 저항과 누설 리액턴스로 이루어진 임피던스에 의한 전압 강하분에 해당하며, 통상 정격전압의 몇 %(임피던스 전압 백분율, %Z)로 표시되어 단락전류 계산, 전압 변동률 산정, 병렬 운전 가부 판단 등에 활용된다.

    여자전류나 2차측 단자전압, 2차단락전류가 흐를 때의 전압강하 등은 임피던스 전압의 정의와 무관한 다른 개념이므로 혼동하지 않도록 주의해야 한다.

    처음이라면

    전선도 가늘면 물건이 흐를 때 저항이 있듯이, 변압기 안의 코일(전선을 감은 부분)도 전류가 흐르면 내부에서 전압이 조금 떨어져요(전압 강하).

    임피던스 전압이란, 변압기에 정격전류(정상적으로 흘려도 되는 최대 전류)가 흐를 때 내부에서 떨어지는 그 전압을 말해요.

    실험으로는 2차측을 완전히 감아서(단락시켜서) 1차측 전압을 서서히 올리고, 1차측에 정격전류가 딱 흘렀을 때의 인가 전압이 곧 임피던스 전압입니다.

    이 값은 보통 정격전압의 몇 %(%Z)로 표시하며, 단락전류 계산에 쓰여요.

    이런 문제가 나오면 → '임피던스 전압 = 정격전류 흐를 때의 변압기 내부 전압 강하'로 외우면 됩니다.

    한 걸음 더

    임피던스 전압(%Z): 2차 단락 상태에서 1차에 전압을 인가해 1차 정격전류가 흘렀을 때의 1차 인가 전압 = 권선 저항과 누설 리액턴스에 의한 내부 전압 강하.

    ② 여자전류 관련 개념(무부하 시험), ③ 2차 단자 전압은 부하 전압 개념, ④ '2차 단락전류'라는 표현 자체가 정의와 안 맞음.

    이 유형 패턴: '정격전류 + 내부 전압 강하' 키워드가 보이면 임피던스 전압.

    꿀팁: %Z는 단락전류 계산(단락용량 = 정격용량 ÷ %Z)에 그대로 쓰이므로 개념을 정확히 잡아둘 것.

    • 임피던스
29. 문항 29 전기기기 · 변압기

    변압기유가 구비해야 할 조건은?

    1. 절연 내력이 클 것
    2. 인화점이 낮을 것
    3. 응고점이 높을 것
    4. 비열이 작을 것

    정답과 해설

    정답 1번

    변압기유(오일)는 절연과 냉각이 목적이라 절연내력이 커야 하고, 인화점·비열은 크고 응고점은 낮아야 한다.

    풀이

    정답 근거: 변압기유는 절연 성능을 높이기 위해 절연내력이 커야 한다.

    오답 소거: ②인화점이 낮으면 화재 위험이 커지므로 오히려 인화점은 높아야 하고, ③응고점이 높으면 겨울철 유동성이 떨어지므로 응고점은 낮아야 하며, ④비열이 작으면 냉각효과가 떨어지므로 비열은 커야 한다.

    핵심 공식: 변압기유 요구 성질 - 절연내력 큼, 인화점 높음, 응고점 낮음, 비열 큼, 점도 작음, 화학적 안정성.

    암기팁: '절연·비열·인화점은 크게, 응고점·점도는 작게'로 암기한다.

    처음이라면

    변압기 안에는 코일이 들어있는데, 이걸 특수한 기름(변압기유)에 담가둡니다. 이 기름은 두 가지 역할을 해요. 첫째, 전기가 새지 않게 막아주는 절연(전기 차단) 역할, 둘째, 열을 식혀주는 냉각 역할이에요.

    그래서 기름의 절연내력(전기를 견디는 힘)은 당연히 커야겠죠.

    나머지가 틀린 이유를 볼까요?

    ② 인화점(불이 붙기 시작하는 온도)이 낮으면 불이 잘 붙어 위험해요. → 높아야 함

    ③ 응고점(굳기 시작하는 온도)이 높으면 겨울에 기름이 굳어요. → 낮아야 함

    ④ 비열(열을 저장하는 능력)이 작으면 열을 잘 못 식혀요. → 커야 함

    이런 문제가 나오면 → '절연·비열·인화점은 크게, 응고점·점도는 작게'로 외우면 됩니다.

    한 걸음 더

    변압기유의 요구 성질: 절연내력 큼, 인화점 높음, 응고점 낮음, 비열 큼, 점도 작음, 화학적 안정성.

    절연재료로서 절연내력이 커야 함.

    ② 인화점이 낮으면 화재 위험 → 인화점은 높아야 함.

    ④ 비열이 작으면 냉각 효과 저하 → 비열은 커야 함.

    이 유형 패턴: '변압기유의 조건'은 크고 작음 방향을 묻는 문제로 자주 출제됨.

    시험 꿀팁: '절연·비열·인화점은 크게, 응고점·점도는 작게'로 통암기.

    • 변압기유 조건
30. 문항 30 전기기기 · 변압기

    변압기의 콘서베이터의 사용 목적은?

    1. 과부하로부터의 변압기 보호
    2. 냉각 장치의 효과를 높임
    3. 변압 기름의 열화 방지
    4. 통기 작용을 좋게 하여 오손을 방지

    정답과 해설

    정답 3번

    콘서베이터는 기름 보조 탱크로, 공기와의 접촉을 줄여 변압기 절연유가 산화·변질(열화)되는 것을 막는 장치다.

    풀이

    정답 근거: 콘서베이터(conservator)는 변압기 주 탱크 위에 설치된 보조 탱크로, 절연유가 공기와 직접 접촉하는 것을 막아 절연유의 산화·열화(변질)와 수분 흡수를 방지하는 역할을 한다.

    오답 소거: 과부하 보호는 계전기·차단기가 담당하고, 냉각 효과 향상은 방열기(라디에이터)나 냉각팬이 담당하며 콘서베이터의 주 목적이 아니다.

    통기 작용 개선을 통한 오손 방지 역시 콘서베이터의 부차적 효과일 뿐 주된 목적은 절연유 열화 방지이다.

    핵심 공식: 없음(변압기 부속설비 개념).

    암기팁: '콘서베이터=기름 저장고, 기름의 열화(산화) 방지'로 통째로 암기한다.

    처음이라면

    음료수를 병에 꽉 닫아두면 상하지 않지만, 컵에 따라두면 공기와 닿아 빨리 상하죠? 변압기 기름(절연유)도 똑같아요. 공기와 직접 닿으면 산화(공기와 반응해 변질됨)되고 수분도 흡수해요.

    콘서베이터(conservator, 변압기 옆 위에 붙은 보조 기름 탱크)는 기름이 공기에 최대한 안 닿게 해서 기름의 열화(변질)를 막는 역할을 합니다.

    다른 보기는 왜 아닐까요?

    ① 과부하 보호 → 차단기, 계전기(이상을 감지하는 장치)의 일이에요.

    ② 냉각 → 방열기나 냉각팬이 하는 일이에요.

    ④ 통기 작용 개선 → 부차적 효과일 뿐, 핵심 목적은 아니에요.

    이런 문제가 나오면 → '콘서베이터 = 기름 열화(산화) 방지'로 통째로 외우면 정답!

    한 걸음 더

    콘서베이터(conservator)는 주 탱크 상부의 보조 유조로, 절연유의 공기 접촉 면적을 최소화하여 산화·수분 흡수를 막는다. 목적 = 절연유(변압기유)의 열화 방지.

    오답: ① 과부하 보호는 계전기·차단기, ② 냉각은 방열기·팬, ④ 통기 개선은 부차적 효과에 불과하다.

    이 유형 패턴: 변압기 부속장치 목적 문제는 '누가 무슨 역할' 매칭으로 출제된다.

    꿀팁: 콘서베이터=기름 저장고=기름 열화 방지, 통기관=수분·습기 제거(실리카겔)로 묶어 암기.

    • 콘서베이터

나머지 88문항은 모의고사에서 풀 수 있다.