CBT 소방설비기사 기출 - 소방전기일반 - 과도현상

 

소방설비기사 전기분야 · 소방전기일반 · 과년도 핵심정리

과도현상 기출문제 총정리

코일·콘덴서 순간특성 → 시정수 → LC 과도전류 순서로
기출문제 → 출제년도 → 클릭형 정답 → 실무 연결까지 정리했습니다.

📌 공부 방법

문제를 먼저 풀어본 뒤 「✅ 정답 보기」를 클릭하세요. 과도현상은 공식을 무작정 암기하기보다 「L은 전류, C는 전압」이라는 기본원리에서 출발하면 훨씬 쉽게 정리됩니다.

⚖️ 규정·법규 팩트체크

① 과도현상 공식 자체
τ=L/R, τ=RC, LC 불변진동전류 등은 소방 화재안전기준의 설치기준 숫자가 아니라 전기회로 이론이다.

② NFPC·NFTC와의 관계
자동화재탐지설비 등 소방시설의 설치·성능은 해당 NFPC·NFTC를 적용하지만, 과도현상의 시정수 공식을 NFPC에서 별도로 정하는 것은 아니다.

③ 실무의 과도과전압 보호
서지·낙뢰 등에 따른 과도과전압 보호는 KEC 153.1.4 서지보호장치(SPD) 시설 등과 연결된다. SPD 선정·적용 시에는 관련 KS C IEC 기준을 함께 검토한다.

시험 포인트 : 과년도 전기이론 문제의 정답과 실제 소방시설의 설치기준을 서로 혼동하지 않는다.

01. 코일과 콘덴서에서 급격히 변할 수 없는 양

기본원리 ★★★★★

기출문제

콘덴서와 코일에서 실제적으로 급격히 변화할 수 없는 것이 있다면 어느 것인가?

① 코일에서 전압, 콘덴서에서 전류
② 코일에서 전류, 콘덴서에서 전압
③ 코일, 콘덴서 모두 전압
④ 코일, 콘덴서 모두 전류

📅 출제년도
2013년 6월

✅ 정답 보기

정답 : ② 코일에서 전류, 콘덴서에서 전압

🧠 암기 : L은 I를 기억 / C는 V를 기억

코일 L은 전류가 순간적으로 바뀌지 않는다.
→ i_L(0+) = i_L(0−)

콘덴서 C는 전압이 순간적으로 바뀌지 않는다.
→ v_C(0+) = v_C(0−)

🔧 실무 연결
릴레이·전자접촉기·솔레노이드 등의 코일 전류를 갑자기 차단하면 역기전력이 발생할 수 있다. 반대로 SMPS의 입력 콘덴서는 전원 투입 순간 돌입전류와 관계가 깊다.

02. RL 직렬회로의 시정수

반복출제 ★★★★★

계산·판단형 기출문제

저항 R₁, R₂와 인덕턴스 L의 직렬회로가 있다. 이 회로의 시정수 τ는?

① −(R₁ + R₂) / L
② (R₁ + R₂) / L
③ −L / (R₁ + R₂)
④ L / (R₁ + R₂)

📅 출제년도
2012년 9월 · 2016년 3월 · 2017년 5월 · 2021년 3월

✅ 정답 보기

정답 : ④ τ = L / (R₁ + R₂)

🧠 암기 : RL → L/R

RL 직렬회로의 시정수는

τ = L / R

따라서 저항 R₁과 R₂가 직렬이면 전체 저항은 R₁ + R₂이므로

τ = L / (R₁ + R₂)

비교 암기
RL 직렬회로 → τ = L/R
RC 직렬회로 → τ = RC

🔧 실무 연결
릴레이·전자접촉기 코일처럼 인덕턴스를 가진 회로는 전원을 넣거나 끌 때 즉시 정상상태가 되는 것이 아니다. L이 클수록 변화가 느려지고, R이 커질수록 시정수는 작아진다.

03. LC 직렬회로의 과도전류

계산·공식형 ★★★★☆

기출문제

LC 직렬회로에 직류전압 E를 t = 0(s)에 인가했을 때 흐르는 전류 i(t)는?

① E / √(L/C) × cos[t / √(LC)]
② E / √(L/C) × sin[t / √(LC)]
③ E / √(C/L) × cos[t / √(LC)]
④ E / √(C/L) × sin[t / √(LC)]

📅 출제년도
2018년 4월 · 2021년 3월

✅ 정답 보기

정답 : ② E / √(L/C) × sin[t / √(LC)]

i(t) = E√(C/L) · sin(t/√LC)

🧠 암기 : LC → E√(C/L) · sin

이상적인 LC 회로에서는 콘덴서의 전기장 에너지와 코일의 자기장 에너지가 서로 교환되면서 불변진동 전류가 발생한다.

고유각주파수 : ω₀ = 1/√(LC)
고유주파수 : f₀ = 1 / (2π√LC)

⚠️ 실무 팩트체크
기출의 LC 회로는 저항이 없는 이상회로이다. 실제 배선·코일에는 저항과 손실이 존재하므로 실제 진동은 일반적으로 감쇠한다. 따라서 실제 설비를 “영원히 진동하는 LC 회로”로 이해하면 안 된다.

04. 콘덴서의 투입 순간 상태

응용형 ★★★☆☆

기출문제

콘덴서와 정전유도에 관한 설명으로 틀린 것은?

① 정전용량이란 콘덴서가 전하를 축적하는 능력을 말한다.
② 콘덴서에서 전압을 가하는 순간 콘덴서는 단락상태가 된다.
③ 정전유도에 의하여 작용하는 힘은 반발력이다.
④ 같은 부호의 전하끼리는 반발력이 생긴다.

📅 출제년도
2009년 3월 · 2016년 3월

✅ 정답 보기

정답 : ③ 정전유도에 의하여 작용하는 힘은 반발력이다.

정전유도에 의해 가까운 쪽에는 반대 종류의 전하가 나타나므로 작용하는 힘은 흡인력이다.

🧠 과도현상 암기 : C 처음 단락 → DC 정상상태 개방

이 문제에서 과도현상과 직접 연결되는 선택지는 ②이다. 초기 충전전압이 0인 이상적인 콘덴서에 직류전압을 인가하는 순간에는 콘덴서 전압이 즉시 변할 수 없으므로 초기 순간에는 단락에 가까운 상태로 본다.

충분한 시간이 지난 직류 정상상태에서는 전류가 0에 가까워지므로 개방회로처럼 취급한다.

🔧 실무 연결
SMPS·충전기·LED 전원장치 등의 입력 콘덴서는 전원을 투입하는 순간 충전되면서 큰 돌입전류가 발생할 수 있다. 따라서 “정상운전 전류가 작다 = 투입 순간 전류도 작다”는 의미가 아니다.

과도현상 핵심 비교

구분

코일 L

콘덴서 C

급변 불가

전류 I

전압 V

초기 무에너지

개방처럼

단락처럼

DC 정상상태

단락처럼

개방처럼

시정수

τ = L/R

τ = RC

🔧 시설관리 실무에서 연결하기

코일 OFF → 역기전력·접점 아크 가능
콘덴서 ON → 돌입전류 가능
모터 기동 → 큰 기동전류·전압강하 가능
긴 배선 + 빠른 스위칭 → 과도전압·링잉 가능
서지 보호 → 설비 조건에 따라 KEC·SPD 관련 기준 검토

멀티미터의 정상 표시값만으로 수 μs~ms 단위의 순간 과도현상까지 정상이라고 판단할 수는 없다. 반복되는 순간 오동작은 발생시점과 스위칭·모터기동·릴레이동작의 시간관계를 함께 확인하는 것이 중요하다.

🔥 시험 직전 10초 핵심 암기

L → I → 코일은 전류가 급격히 변하지 않는다.
C → V → 콘덴서는 전압이 급격히 변하지 않는다.
RL = L/R → 저항이 R₁+R₂면 τ=L/(R₁+R₂)
RC = RC → 콘덴서 회로 시정수
LC = E√(C/L)·sin → 불변진동 전류
C : 처음 단락 · 끝 개방 → 무충전 콘덴서의 직류 투입 기준
실무 서지 → SPD → KEC의 서지보호장치 기준과 연결

※ 기출문제·출제년도·정답은 첨부된 소방설비기사 전기분야 과년도 자료를 기준으로 정리함.
※ 과년도의 전기회로 이론과 현재 소방시설 설치기준은 별개의 영역이므로 구분하여 학습할 것.
※ 현장 설계·시공에 적용할 경우 최신 NFPC·NFTC·KEC 및 해당 기기의 형식승인·제품기준을 별도로 확인할 것.