CBT 소방설비기사 기출 - 소방전기일반 - 자기

 

소방설비기사 전기분야 · 소방전기일반

자기 기출문제 총정리

자기회로 · 자기저항 · 솔레노이드 · 전자력 · 전자유도 · 인덕턴스를 기출문제 → 출제년도 → 정답 확인 순서로 유형별 정리했습니다.

📌 공부 방법

문제와 선택지를 먼저 풀어본 뒤 「✅ 정답 보기」를 클릭하세요. 계산형은 공식을 바로 보지 말고 어떤 공식을 사용할지 먼저 판단하는 것이 핵심입니다.

현행 기준 팩트체크

이 장의 자기회로·전자유도·인덕턴스 공식은 전자기학의 기본 원리를 묻는 문제이므로 NFPC·NFTC 개정에 따라 계산식이나 기출 정답이 달라지는 조문형 기준이 아닙니다. 다만 실제 소방설비에서는 변류기 원리가 누전경보기 등에 활용됩니다. 현행 NFPC 205에서는 누전경보기를 변류기와 수신부로 구성되는 설비로 정의하고, 변류기는 경계전로의 누설전류를 자동으로 검출하여 수신부에 신호를 보내는 장치로 규정하고 있습니다.

01. 자기저항 계산

반복출제 · 계산형

기출문제

어떤 막대꼴 철심의 단면적이 0.5m², 길이가 0.4m, 비투자율이 10이다. 이 철심의 자기저항은 약 몇 AT/Wb인가?

① 6.37 × 10⁴ AT/Wb
② 2.5 × 10^-6 AT/Wb
③ 1.92 × 10⁴ AT/Wb
④ 12.73 × 10⁴ AT/Wb

📅 출제년도
2022년 9월 · 2018년 4월 · 2017년 3월

✅ 정답 보기

정답 : ① 6.37 × 10⁴ AT/Wb

핵심 공식
R_m = l / (μS)
μ = μ₀μ_r

R_m = 0.4 / {(4π × 10^-7) × 10 × 0.5} ≒ 6.37 × 10⁴ AT/Wb

암기 : 길면 저항↑ · 굵으면 저항↓ · 투자율↑ 저항↓

02. 공극과 자기저항

계산·판단형

기출문제

비투자율이 500, 평균 자로의 길이가 1m인 환상 철심 자기회로에 2mm의 공극을 내면 전체 자기저항은 공극이 없을 때의 약 몇 배가 되는가?

📅 출제년도
2018년 4월 · 2017년 3월

✅ 정답 보기

정답 : 2배

자기저항 배수
m = 1 + μ_rl_g/l

= 1 + (500 × 2 × 10^-3) / 1
= 2

암기 : 공극↑ → 자기저항↑ → 자속↓

03. 원형코일 중심의 자계

반복출제 · 계산형

기출문제

반지름 20cm, 권수 50회인 원형 코일에 2A의 전류를 흘릴 때 코일 중심의 자계의 세기는?

📅 출제년도
2020년 6월 · 2015년 9월 · 2009년 3월

✅ 정답 보기

정답 : 250 AT/m

원형코일 중심의 자계
H = NI / 2a

a = 20cm = 0.2m
H = (50 × 2) / (2 × 0.2) = 250 AT/m

암기 : 원형 = NI / 2a

04. 환상 솔레노이드와 자속

종합 계산형

기출문제

권수가 1,250회인 공심 환상 솔레노이드의 평균길이가 50cm, 단면적이 20cm²이고 코일에 흐르는 전류가 1A일 때 내부자속은 몇 Wb인가?

📅 출제년도
2013년 3월

✅ 정답 보기

정답 : 2π × 10^-6 Wb

① H = NI/l = 1,250/0.5 = 2,500 AT/m
② B = μH
③ Φ = BS

따라서
Φ = μ₀HS
= (4π × 10^-7) × 2,500 × (20 × 10^-4)
= 2π × 10^-6 Wb

암기 : I → H → B → Φ

05. 무한장 솔레노이드

반복출제 · 개념형

기출문제

무한장 솔레노이드에서 자계의 세기에 대한 설명으로 틀린 것은?

① 솔레노이드 내부의 자계는 전류의 세기에 비례한다.
② 솔레노이드 내부의 자계는 코일의 권수에 비례한다.
③ 솔레노이드 내부의 자계는 위치에 관계없이 일정한 평등자계이다.
④ 자계의 방향과 암페어 적분경로가 서로 수직인 경우 자계의 세기가 최대이다.

📅 출제년도
2021년 9월 · 2016년 3월 · 2014년 5월

✅ 정답 보기

정답 : ④

무한장 솔레노이드 내부에서는
H = nI

자계는 전류와 단위길이당 권수에 비례하고, 이상적인 내부자계는 평등자계입니다. 자료에서는 ④를 자계 방향과 무관한 잘못된 설명으로 정리합니다.

암기 : 솔레노이드 H = nI

06. 평행도체 사이의 전자력

반복출제 · 계산·방향형

기출문제

평행한 왕복전선에 10A의 전류가 흐를 때 전선 사이의 거리가 40cm라면 전선 사이에 작용하는 전자력과 방향은?

① 5 × 10^-5 N/m, 서로 반발
② 5 × 10^-5 N/m, 서로 흡인
③ 7 × 10^-5 N/m, 서로 반발
④ 7 × 10^-5 N/m, 서로 흡인

📅 출제년도
2020년 6월 · 2016년 9월 · 2014년 9월

✅ 정답 보기

정답 : ① 5 × 10^-5 N/m, 서로 반발

공기 중 평행도체의 단위길이당 힘
F/l = 2 × 10^-7I₁I₂/r

= 2 × 10^-7 × (10 × 10 / 0.4)
= 5 × 10^-5 N/m

왕복전선은 두 전선의 전류 방향이 서로 반대이므로 반발합니다.

암기 : 같흡 · 반반
같은 방향 = 흡인 / 반대 방향 = 반발

07. 플레밍·렌츠·패러데이 법칙

최빈출 개념형

기출문제

균일한 자기장 내에서 운동하는 도체에 발생하는 유도기전력의 방향을 나타내는 법칙은?

① 플레밍의 왼손 법칙
② 플레밍의 오른손 법칙
③ 앙페르의 오른나사 법칙
④ 패러데이의 전자유도 법칙

📅 출제년도
2022년 4월 · 2020년 9월 · 2017년 3월 · 2016년 5월 · 2015년 5월 · 2014년 3월 · 2003년 5월

✅ 정답 보기

정답 : ② 플레밍의 오른손 법칙

플레밍 오른손 → 도체운동에 의한 유도기전력의 방향
플레밍 왼손 → 전자력의 방향
렌츠 → 자속변화에 의한 유도기전력의 방향
패러데이 → 자속변화에 의한 유도기전력의 크기
앙페르 오른나사 → 전류에 의한 자계의 방향
비오-사바르 → 전류에 의한 자계의 크기

암기 : 오발 · 왼전 · 렌방 · 패크
오른손=발전기 / 왼손=전동기 / 렌츠=방향 / 패러데이=크기

08. 자기인덕턴스와 권수

비례관계 계산형

기출문제

권선수가 100회인 코일을 200회로 늘리면 인덕턴스는 어떻게 변화하는가?

① 감소
② 감소
③ 2배로 증가
④ 4배로 증가

📅 출제년도
2014년 3월

✅ 정답 보기

정답 : ④ 4배로 증가

자기인덕턴스는
L = μN²S/l

따라서 L ∝ N²입니다.
권수가 2배가 되면 인덕턴스는 2² = 4배가 됩니다.

암기 : 권수 2배 → L 4배

09. 상호인덕턴스

반복출제 · 계산형

기출문제

자기인덕턴스 L₁, L₂가 각각 4mH, 9mH인 두 코일이 이상적으로 결합되어 있다. 결합계수 K = 1일 때 상호인덕턴스 M은?

① 4mH
② 6mH
③ 9mH
④ 36mH

📅 출제년도
2021년 3월 · 2016년 10월 · 2014년 5월 · 2013년 3월

✅ 정답 보기

정답 : ② 6mH

M = K√(L₁L₂)

= 1 × √(4 × 9)
= 6mH

암기 : 완전결합 K=1 · 직교 K=0

10. 가극성·감극성과 결합계수

종합 계산형

기출문제

두 코일을 동일방향으로 직렬 접속하였을 때 합성인덕턴스가 140mH이고, 반대방향으로 접속하였을 때 20mH이었다. L₁ = 40mH일 때 결합계수 K는?

① 0.38
② 0.5
③ 0.75
④ 1.3

📅 출제년도
2018년 4월

✅ 정답 보기

정답 : ③ 0.75

동일방향(가극성)
140 = L₁ + L₂ + 2M

반대방향(감극성)
20 = L₁ + L₂ - 2M

두 식의 차:
120 = 4M → M = 30mH

140 = 40 + L₂ + 60
→ L₂ = 40mH

K = M / √(L₁L₂)
= 30 / √(40 × 40)
= 0.75

암기 : 같은 방향 +2M · 반대 방향 -2M

실무와 연결해서 기억하기

자기저항·공극 → 전자접촉기 철심, 릴레이의 흡인력
솔레노이드 → 솔레노이드밸브, 전자석
환상철심·자속 → CT, ZCT의 기본원리
평행도체 전자력 → 단락전류 발생 시 모선에 작용하는 기계력
전자유도 → 변압기, CT, 발전기
자기인덕턴스 → 릴레이·접촉기 코일의 역기전력과 서지
상호인덕턴스 → 변압기, CT, PT의 1차·2차 결합
극성 → CT 결선 및 보호계전기의 전류 합성·상쇄

🔥 시험 직전 핵심 암기

자기저항 → R_m = l / μS
공극 → 공극↑ · 자기저항↑ · 자속↓
원형코일 → H = NI / 2a
솔레노이드 → H = nI = NI/l
자속 → Φ = BS = μHS
평행도체 → 같흡 · 반반
오발 · 왼전 → 오른손 발전기 · 왼손 전동기
렌방 · 패크 → 렌츠 방향 · 패러데이 크기
자기인덕턴스 → L = μN²S/l · 권수 2배 = L 4배
상호인덕턴스 → M = K√(L₁L₂)
가극성·감극성 → L₁ + L₂ ± 2M

자료 작성 기준
소방설비 실무와 직접 연결되는 변류기 부분은 현행 NFPC 205 및 NFTC 205의 체계를 별도로 검토했습니다.