전기기사 전기기기, 15점 이상을 위한 '캐릭터 공략법'

서론

전기기사 시험 과목 중 전기기기는 많은 수험생에게 혼란을 주는 과목이다. 직류기, 동기기, 변압기, 유도기 등 각기 다른 원리로 작동하는 기계들이 연달아 등장하기 때문이다. 하지만 관점을 조금만 바꾸면, 전기기기는 가장 흥미롭고 예측 가능한 과목이 될 수 있다. 이 과목은 복잡한 수학 과목이 아니라, 각기 다른 성격과 특징을 가진 '캐릭터'를 분석하고 공략하는 과목이다.

전기나 수학 지식이 없어도 괜찮다. 각 기기라는 캐릭터의 출생(원리), 성격(특성), 능력(공식)만 명확히 파악하고 암기하면, 계산이 아닌 암기만으로 20문제 중 15개 이상을 획득하는 고득점 전략 과목으로 만들 수 있다. 이 글은 그 가장 확실한 공략법을 제시한다.

핵심 전략: 기기별 캐릭터 프로파일링

전기기기 학습의 핵심은 **'이해'가 아닌 '정리'와 '암기'**에 있다. 각 기기를 하나의 캐릭터라고 생각하고, 아래 항목에 따라 프로필을 작성하고 암기하는 것이다.

이 프로필을 직류기, 변압기, 유도기, 동기기 각각에 대해 만들어 암기하면 시험 문제의 90%는 해결된다.

반드시 공략해야 할 핵심 캐릭터와 필살기

모든 기기의 모든 것을 알 필요는 없다. 시험에 자주 나오는 핵심 캐릭터와 그들의 특징에 집중한다.

1. 직류기 (DC Machines) - 기초를 다지는 캐릭터

   • 핵심 프로필: 플레밍의 왼손(전동기)/오른손(발전기) 법칙으로 움직인다. 가장 중요한 성격은 직권, 분권, 복권에 따라 속도-토크 특성이 완전히 달라진다는 점이다.

   • 필수 암기 공식 (필살기):

     • 유기기전력: E = kΦN [V] (기전력은 자속과 속도에 비례)

     • 토크: T = k'ΦIa [N·m] (토크는 자속과 전기자 전류에 비례)

     • 이 두 가지 비례 관계만 암기해도 수많은 설명 문제를 풀 수 있다.

2. 변압기 (Transformers) - 점수를 주는 효자 캐릭터

   • 핵심 프로필: 패러데이의 전자유도 법칙으로 작동한다. 구조가 간단하고, 가장 중요한 성격은 효율과 전압변동률이다.

   • 필수 암기 포인트:

     • 최대 효율 조건: 철손 = 동손 (이 한 문장으로 매회 1문제를 맞힐 수 있다)

     • 병렬운전 조건: 극성 일치, 권수비 및 1·2차 정격전압 일치, %임피던스 강하 일치, 저항과 리액턴스 비 일치. 이 조건들을 묻는 문제는 단골 출제 메뉴다.

3. 유도 전동기 (Induction Motors) - 가장 중요한 주인공 캐릭터

   • 핵심 프로필: 아라고의 원판 원리와 회전 자기장으로 움직인다. 이 캐릭터의 모든 것을 지배하는 키워드는 바로 **슬립(slip, s)**이다.

   • 필수 암기 공식 및 개념:

     • 슬립: s = (Ns - N) / Ns (Ns: 동기속도, N: 회전자속도)

     • 슬립(s)이 0일 때는 동기속도로 회전, 1일 때는 정지 상태이다.

     • 토크는 전압의 제곱에 비례 (T ∝ V²)한다는 점은 가장 중요한 특성 중 하나다.

     • 비례추이: 슬립과 토크의 관계를 이용하는 원리로, 이 개념만 알면 유도기의 많은 문제를 해결할 수 있다.

4. 동기기 (Synchronous Machines) - 다소 까다롭지만 매력적인 캐릭터

   • 핵심 프로필: 일정한 속도(동기속도)로만 회전하는 고집 있는 성격이다. 발전기로 주로 사용되며, 가장 중요한 특성은 **위상 특성 곡선(V-곡선)**이다.

   • 필수 암기 포인트:

     • V-곡선: 계자전류(If)와 전기자전류(Ia)의 관계를 나타낸 곡선. 부족 여자 → 지상 역률(L로 작용), 과여자 → 진상 역률(C로 작용) 이 관계는 반드시 암기해야 한다.

     • 안정 운전 조건: 동기화 리액턴스가 작을 것, 관성이 클 것 등 안정도 향상 대책은 설명 문제로 자주 나온다.

수학 없는 15점 달성 학습법

1단계: '왜?'라고 묻지 말고 '그렇다'고 받아들여라

"왜 직권 전동기는 무부하 운전을 하면 안되는가?"라는 질문에 "속도 공식 N = k(V - Ia(Ra+Rs))/Φ 에서 부하가 없으면 Ia가 작아져 Φ가 매우 작아지므로 N이 무한대에 가까워져 위험하다"고 이해하려 하지 마라. 그냥 "직권 전동기 → 무부하 운전 X → 위험" 이라는 사실 자체를 하나의 세트로 암기하라.

2단계: '특성 곡선'의 모양을 사진 찍듯 암기하라

각 기기의 속도-토크 곡선, V-곡선 등의 그래프 모양 자체를 눈으로 익혀라. 시험 문제는 "부하가 증가할 때 직권 전동기의 속도는 어떻게 변하는가?"와 같이 곡선의 모양을 말로 풀어 설명하는 경우가 많다. 그래프의 형태만 머릿속에 있어도 답을 고를 수 있다.

3단계: 기출문제는 '캐릭터 분석표'로 활용하라

최소 10개년 기출문제를 풀면서, 각 문제가 어떤 기기(캐릭터)의 어떤 특징(프로필)을 묻고 있는지를 표시하라. "아, 이 문제는 변압기의 병렬운전 조건을 묻는 문제군", "이 문제는 유도기의 슬립 계산 문제군"과 같이 문제의 유형을 파악하고, 내가 정리한 '캐릭터 프로파일'의 어느 부분에 해당하는지 연결하는 훈련을 반복하라.

결론

전기기기는 결코 어려운 수학 과목이 아니다. 오히려 각기 뚜렷한 개성을 가진 4개의 핵심 캐릭터를 얼마나 잘 파악하고 있는지를 묻는 암기 과목에 가깝다. 각 기기의 원리, 구조, 특성, 핵심 공식, 제어법을 '캐릭터 프로필'처럼 정리하고, 그것을 기출문제를 통해 반복적으로 확인하고 암기하는 작업만 성실히 수행한다면 전기나 수학 지식이 없어도 충분히 15점 이상을 획득할 수 있다.

전기기기에서 확보한 높은 점수는 다른 어려운 과목의 부담을 덜어주고, 전기기사 합격의 가장 든든한 주춧돌이 되어줄 것이다.