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건축전기기술사 3권
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< 지능형 빌딩의 전력 품질 향상 대책>

1. 컴퓨터, 인터넷 서버, 정보통신 기기 등 순간적 전압 강하도 허용하지 않는 중요한 부하기기 사용이 급증

2. 순간 정전, 잡음, 정전기, 고조파 전류, Sag, Swell, Surge 등에 대한 품질 향상이 필요

3. 정전 대책: 밀폐기기의 채용 (가스 절연 형 등), 비상용 발전설비 도입, 무정전 전원장치의 채용, 수전, 배전방식의 이중화, 열화진단, 자동 점검

4. 순간 전압 강하 대책: 무정전 전원장치 채용, 자동 정지 및 재시동 제어, 축전지 백업 확보

5. 고조파 대책: 고조파 발생원의 억제, 고 내량 고조파 기기의 채용, 고조파 필터의 도입

6. 전압 변동 대책: 기기 임피던스의 저감, 변압기 탭 절환 조정, 진상용 콘덴서에 의한 무효전력 조정

7. 이상 전압 대책: 피뢰기 채용, 절연내량 강화, 서지 보호대책

8. 전자 방해 대책 (EMC, EMI): 기기 허용 방해 레벨의 적정화, 전자 차폐 대책의 도입

9. 전기 화재 대책: 소화설비 구축, 불연화 및 난연화 자재 사용, 방화 구조 도입, 방화 구획 설계

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< 지능형 빌딩의 전원 설비 신뢰도 향상 방안>

1. 평균 정전시간의 최소화
1) 시스템의 이중화
2) 고장 제거 시간과 제거 범위의 최소화
3) 복구 시간 단축을 도모하는 보호계전 방식 적용

2. 부하 용도별 전력공급
1) 순간 정전을 허용하지 않는 부하: 간선의 이중화, 비상용 자가발전 설비, UPS 설치
2) 정전 후 단시간 내에 전력공급이 필요한 부하: 간선의 이중화, 비상용 자가발전설비 설치
3) 모선 점검 시에도 전력공급이 필요한 부하: 이중모선, 1+1/2 차단방식, 환상모선 방식 적용

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< 지능형 빌딩의 수/배전 네트워크 구성>

1. 수전 네트워크: 신뢰성을 향상하기 위하여, Loop 수전, 주/예비 2회선 수전, Spot 네트워크 수전 등을 적용

2. 특고압 변압기
1) 2 Bank 이상의 주/예비 방식 도입
2) 변압기의 임피던스는 2차 측 차단 용량 및 전압 변동을 고려
3) 변압기 병렬운전은 2차 측 차단 용량을 크게할 수 있어 신뢰성 저해 가능
4) 변압기 1차 측 개폐기는 차단기 채용. 장애 발생 시, 해당 변압기 네트워크만 분리

3. 비상용 자가 발전
1) 발전기 수는 주/예비 고려 2대 이상이 필요하나 경제성도 함께 고려
2) 발전기 용량은 소방법, 건축법 등의 규정을 고려하여 산정

4. 주회로 모선 구성: 중요 설비, 수전방식, 주변압기 구성, 설비 용량, 자가 발전기, 모선 점검, 분기 회로 수, 설치 기기 등을 고려

5. 간선 배전 네트워크
1) 건물 각 층 분전반으로 배전
2) 시공성, 경제성, 미래 확장성 등을 고려하여 결정

6. UPS
1) 전압 변동, 주파수 변동, 정전, 순간 전압 강하 등의 전력 품질 저하 방지
2) Battery의 온도관리, 유지 보수, 교체 등에 대한 세부 지침 필요

3. 위 내용을 읽고 다음에 초점을 두어 요약 내용을 보물섬 쓰기에 적으세요: 지능형 빌딩의 수/배전 네트워크 구성을 설명.
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< 지능형 빌딩의 전원설비 용량 산정 시 고려사항>

1. 고조파 등의 문제점을 고려

2. 사무자동화 기기의 발열량을 고려

3. 조명 시스템의 제어 방법을 고려

4. 변압기, 발전기, 각 시스템 기기의 용량 산정 시에 지능형 빌딩의 제어 설계 세부 사양을 반영

5. 부하 설비 용량 (VA/m²): 일반빌딩의 콘센트는 5~15, 공조 25~40, 기타 동력 20~30, 지능형 빌딩은 콘센트는 30~50, 공조 40~60, 기타 동력으로 30~40. 지능형 빌딩이 m2당 50~60VA 정도 더 큼

6. 부하 설비 수용률 (%): 일반 빌딩의 조명/콘센트는 60~70, 동력은 50~60, 지능형 빌딩의 조명/콘센트는 70~80, 동력은 60~70으로 지능형 빌딩이 10% 정도 더 큼

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< 지능형 빌딩 시스템의 기능>

1. 사무자동화(OA)
1) PC, 호스트 컴퓨터, LAN (Local Area Network) 등으로 정보통신시스템 구축
2) 사무자동화 기기 상호간 정보교환이 원할하게 이루어 지도록 함

2. 빌딩자동화 (BA)
1) 빌딩 관리, 방범관리 및 에너지 절약 연계
2) BEMS 구축
3) 전기설비, 공조설비, 위생설비의 중앙 감시 제어반
4) 엘리베이터 제어반, 화재감시반, 방재 및 방범을 위한 감시반 (CCTV 등)

3. 고도 통신 (TC)
1) 전자교환기 (PBX) 및 통신 단말기 설치
2) 광케이블 대용량 통신망 설치

4. 쾌적한 환경
1) 적합한 시각환경 및 조명 연출
2) 적합한 온도와 습도 조절

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< 지능형 빌딩의 전기설비 설계 조건>

1. 고품질 전원 공급
1) 정전: 전력계통 고장, 전력 공급 설비 교체 등이 원인. 업무용 빌딩, 공장, 병원 수술실, 전산센터 등의 업무정지 발생. GIS 적용, 비상용 발전기 도입, UPS 도입, 전력시스템 2중화, 장애 진단 시스템 도입 등으로 해결
2) 전압변동: 부하변동, 전력계통 고장, 무효전력 수급 불균형, 대용량 전동기 기동 등이 원인. 컴퓨터, 인버터용 전동기 등의 정지, 전동기 기동 실패, 전자개폐기 개방, 고압 방전등 소등, 유도 전동기 토크 저하 등이 발생. UPS 도입, 변압기 용량 증대, 기기 임피던스의 저감, 변압기 탭 절환 조정, 전력 간선 굵기 증대 등의 해결
3) 이상 전압: 직격뢰, 유도뢰, 개폐 서지 등이 원인. 기기 절연 파괴, 저압 측 이행 서지 등이 발생. 피뢰기 설치, 절연내력 강화, 서지 보호 대책 등으로 해결
4) 고조파: 전력 전자 소자, 변압기 3고조파, Slot 고조파 등이 원인. 각종 계전기 오작동, 정밀 전자기기 동작 불량, 기기 손상 및 가열, 잡음 등이 발생. 변압기 용량 증대, 고조파 내량 기기 도입, 고조파 필터 설치, 전력 시스템의 다상화 등으로 해결
5) 전자 장애 (EMI): 정전 유도 장애, 전자 유도 장애 등이 원인. 기기의 오동작, 통신장비의 잡음 등이 발생. 차폐 강화, 기기 접지, 잡음 필터 도입, EMC 기기 도입 등으로 해결

2. 추정 용량 산정 시 부하 밀도 등급 부여

3. 장래 증설 설치 공간 확보

4. 전자파 유동 장애 방지를 위한 이격거리 면적 확보와 기기 배치

5. Integrated Distribution System 구축

6. 에너지 절약 시스템 도입

7. Smart Grid 시스템과의 연계

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< 빌딩 내 전력 시스템 제어방식>

1. BAS (Building Automation system): 건물 설비에 대한 자동화 운용 및 중앙 감시

2. IBS (Intelligent Building System): 지능화된 건물의 건물 설비, 조명, 엘리베이터, 방재 등을 통합 관리

3. FMS: 건물 정보, 자재, 작업, 인력, 도면, 시스템, 예산에 대한 관리 보고서를 작성하고 이에 대한 평가 및 분석 등의 기능을 수행하는 시스템

4. BMS: 건물 상태 감시 및 제어, 에너지 사용관리, 주차 관리 등과 같은 단일시스템을 종합하여 관리

5. EMS: 건물 설비에 대한 에너지 사용량을 관리하는 시스템

6. BEMS: 에너지 및 환경 관리를 통하여 빌딩 설비에 대한 관리 지원 및 시설 운용을 지원하는 시스템. BAS의 중앙 감시

7. 위 내용을 읽고 다음에 초점을 두어 요약 내용을 보물섬 쓰기에 적으세요: 빌딩 내 전력 시스템 제어방식을 설명.
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< 빌딩 내 전력 시스템 제어방식 중 최대 수요전력 감시 제어장치>

1. 최대 수요전력을 감시 및 예측

2. 목표전력을 초과할 우려가 있을 때는 단계적으로 부하를 차단하여 제어

3. 한국전력공사의 계기용 변성기 + 최대 수요 전력량계 + 동기 접속 센서 (15분 동기 신호) + Demand Controller + 출력 포트 (부하기기, 경보 발생기)

4. 설치 시 주의 사항
1) 연결되는 부하는 잠시 가동이 중단되어도 문제없는 설비여야 함
2) 주로 냉방 설비와 연결 (순차제어방식 선정. 차단 시간 균등 유지)
3) 설치 전에 연결 부하 기기의 균등 그룹 설계
4) 시운전을 통해 차단에 따른 문제점을 확인하고 보완

8. 위 내용을 읽고 다음에 초점을 두어 요약 내용을 보물섬 쓰기에 적으세요: 빌딩 내 전력 시스템 제어방식 중 최대 수요전력 감시 제어장치를 설명.
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<빌딩 내 전력 시스템 제어방식 중 SCADA>

1. Supervisory Control and Data Acquisition의 약자

2. 원거리의 각종 전기 설비를 전송 선로를 통해 선택 제어 및 감시

3. 시스템을 통하여 집중화, 무인화를 실현

4. 통신, 컴퓨터, 계측 제어, 전력 설비, 시스템 운용기술을 통합하여 전력시스템을 효과적으로 운용

5. 부하 추이를 관찰하여, 제한 설정 값에 이르면 차단 순서에 따라 부하 차단

6. Alarm 로직 (Logic)에 따라 다수의 이용자에게 동시 경보

9. 빌딩 내 전력 시스템 제어방식 중 SCADA를 설명.
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< 빌딩 내 전력 시스템 제어방식의 전력관리 개선 방안>

1. 변압시설
1) 변압기 손실을 줄이는 고효율 변압기 선정
2) 기존 변압기의 운전관리 합리화 도모

2. 역률 관리
1) 대용량 동력용 부하에 의한 역률 변동을 자동으로 보상
2) 에너지 사용 효율 증대

3. 전압관리
1) 전기기기는 정격 전압에서 효율 최대
2) 적정 전압 유지가 중요

4. 저탄소 녹색성장
1) 에너지 해외 의존도가 높음
2) 건물 전력 제어도 에너지 절약에 초점
3) 업무 효율성, 쾌적한 환경도 고려

10. 위 내용을 읽고 다음에 초점을 두어 요약 내용을 보물섬 쓰기에 적으세요: 빌딩 내 전력 시스템 제어방식의 전력관리 개선 방안을 설명.
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< 초고층 빌딩의 특징>

1. 도시에 활력을 주며 그 지역을 대표하는 육표 (Land Mark) 역할

2. 복합적인 요소들의 결합체

3. 지상 50층 이상, 높이 200m 이상의 건물

4. 안전성 확보, 에너지 절약, 경관 계획 등을 고려하여 설계

5. 전원 공급시스템의 신뢰성, 전력 간선의 이중화, 쾌적한 환경 조성, 자연광을 활용한 조명설계, 피뢰설비, 엘리베이터 설비, 신재생 에너지의 적용 등을 검토

6. 안전성, 신뢰성, 경제성, 경관성을 종합적으로 검토 하여 선정

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< 초고층 빌딩 계획 시 전기 설비적 고려사항>

1. 수/변전 설비
1) 변전소 전원 공급 중단 시 예비 변전소 네트워크 (2회선 수전방식) 검토
2) 변전실의 2 Step 방식 (중간 층에 부변전실 시설, 전압 강하 및 전력 손실 방지 목적) 검토
3) 정전 대비용 비상 발전기 검토

2. 간선 설비
1) 수직간선
(1) 간선의 단락 강도: 단락에 따른 전선의 열적, 기계적 강도가 허용치 안에 들도록 함
(2) 전선 무게: 도체 지지점의 무게, 열응력 하중, 단락에 의한 전자력 하중 등을 합하여 허용치 설정
(3) 건물 진동: X, Y, Z축에 대한 진동 허용치 설정하고 전선 포설 후 검사
(4) 수직 전선에 작용하는 힘: 인장력, 항복점, 도체의 최대 허용 장력, 단위면적 당 허용 장력
2) 대용량 수직간선
(1) 전선: 동에 비해 중량이 가벼운 알루미늄 전선 (도전율은 62%, 비중 30%, 항장력 45%) 검토
(2) 수직 방향의 전선 바인딩 (Binding, 고정 금속구 / 클리트 사용) 간격을 짧게 하여 전선 무게에 의한 지지력 약화를 방지
(3) Bus Duct: 무게를 줄이기 위해 알루미늄 도체 검토. 수평지지는 주로 3m 간격. 수직지지는 각 층 바닥 관통부에 Anti-Vibration Kit 설치
(4) 사고 시 예비 전원 확보를 위하여 간선 이중화

12. 위 내용을 읽고 다음에 초점을 두어 요약 내용을 보물섬 쓰기에 적으세요: 초고층 빌딩 계획 시 전기 설비적 고려사항을 설명.
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< 초고층 빌딩 계획 시 조명설비 고려사항>

1. 환경 조명에서 눈의 피로는 주요 문제 사항

2. 실내 조명은 500 [lx] 이상이 되도록 하고 전반조명과 작업조명의 조합을 검토

3. 색 온도는 5,000~6,500 [K], 평균 연색평가수 (CRI)는 80 이상

4. 사무실 휘도 대비 허용치는 밝은 쪽 3:1, 어두운 쪽 10:1

5. 자연 채광
1) 수직적 위치에 따라 주광의 양이 다르므로 보조적인 인공조명 필요
2) 주광의 효율적 조절을 위해 가시광선 투과율은 높이고 냉방부하 감소를 위하여 적외선 투과율을 낮추는 선탠유리 사용
3) 설비형 자연 채광장치: 선 스쿠프를 이용한 자연 채광, 렌즈/광 섬유 방식

13. 위 내용을 읽고 다음에 초점을 두어 요약 내용을 보물섬 쓰기에 적으세요: 초고층 빌딩 계획 시 조명설비 고려사항을 설명.
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< 초고층 빌딩 계획 시 정보설비 고려사항>

1. 건물의 시설관리 시스템을 통합하여 중앙 감시 제어

2. 안전성 확보

3. 유지관리 용이

4. 신뢰성을 위한 이중화 시스템

5. 경보를 일반 경보 (Normal Alarm), 위험 경보 (High / Low Alarm), 고 위험 경보 (High High / Low Low Alarm)으로 세부화

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< 초고층 빌딩 계획 시 방재설비 고려사항>

1. 초고층 빌딩은 화재나 낙뢰와 같은 재난에 대해 취약하여 대책 필요

2. 방화 계획
1) 불연화, 난연화의 전면적 도입이 필요
2) 거주자 피난을 용이하게 하도록 생존 구역 (Life Safety Zone) 도입 검토

3. 소화설비
1) 전기적 경보와 연계한 자동화 도입 검토
2) 소화 설비 기동의 정확성, 효과성을 향상토록 함

4. 경보: 조기 발견, 조기 통보, 조기 피난, 조기 소화에 초점

5. 전원 공급의 3중화 (주/비상/UPS) 도입 검토 (화재 감지기 제어반 등 중요 설비)

6. 직격뢰에 대한 방호 대책 수립

7. 뇌서지에 대한 정보통신기기 보호 대책 수립

8. 도시의 방재 시스템과 연계

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< 초고층 빌딩 계획 시 엘리베이터 고려사항>

1. 초고층 건물의 엘리베이터 승강로는 굴뚝과 같은 역할

2. 특별한 방재 대책 수립이 요청됨

3. 저층부 와이어 (Wire)는 진동범위가 적으나 고층부 와이어는 커서 Hoist Way와 충돌하여 손상 가능. 이동식 Wire Guide를 설치하여 진동을 줄여야 함

4. 엘리베이터 속도는 주로 240 [m/min] 이상으로 초고속임. 승강로 내의 바람 이동이나 충격을 완화하기 위하여 공기 충격 완화공간 설치. 유선형 구조의 엘리베이터 적용

5. 엘리베이터 승강로는 화재의 통로가 되어 고층 거주자들의 질식 원인이 됨으로 현관문을 2중문과 회전문 등으로 설치

6. 교통 계획
1) Zonning 방식: 건물을 몇 개의 존으로 구분. 각 존별 (주로 10~15층)로 운행.
2) Sky-Lobby 방식: 출발층에서 Sky-Lobby 까지는 Shuttle 엘리베이터 운행. 이동 시간 단축 및 효율 향상

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<초고층 빌딩 계획 시 피뢰설비 고려사항>

1. 대상: 건축법 시행령 87조, 건축물 설비 기준 20조에 의해 높이 20m 이상인 건축물

2. 초고층 건물은 상부의 낙뢰와 측뢰도 대비해야 함

3. 건물 전산 및 자동화 시스템 장애 등이 안전성에 영향을 줌으로 최상급의 낙뢰 보호가 요구됨

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< 초고층 빌딩 계획 시 신재생 에너지와 생애 주기비용의 고려사항>

1. 공공기간 신축, 증축 또는 개축하는 연면적 1,000m² 이상의 건축물에는 에너지 사용량의 12% 이상을 신재생 에너지로 사용하도록 의무화 제도 시행

2. 초고층 건물에도 지구 온난화 방지를 위하여 신재생에너지 도입이 권장됨

3. Life Cycle Cost: 기획, 연구, 개발, 제조, 조립, 시운전, 실용화, 폐기까지의 필요 비용

4. LCC를 분석함으로 총비용의 관점에서 가장 경제적 대안을 선택

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< 고층건물 수/변전 설비 계획 시 고려사항>

1. 고 신뢰성 전원공급을 위한 Spot 네트워크 수전방식 도입

2. 전압 강하, 전력 손실 등을 고려한 2단 강압 방식 적용

3. 모선의 2중화

4. 비상 전원 시스템의 구축

5. 밀폐형의 가스절연차단기 (GIS) 적용

6. 장애 진단시스템 도입

7. SCADA 적용

8. BEMS 적용

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< 고층건물 수/변전 설비 계획 시 안전성, 신뢰성 및 경제성>

1. 안전성: 큐비클화, GIS 설비화, 원격 감시 제어화, 난연화, 불연화

2. 신뢰성: 전원측의 신뢰도, 구내 배전 계통의 신뢰도, 전력 기기의 신뢰도 고려. 신뢰도 해석에 따른 설비 투자

3. 경제성: 무보수화 (GIS 도입), 원격 감시 제어 / 사고 대책 자동화 / 사고 기록 자동화 / 운전 제어 자동화 도입으로 인력 절감

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<고층건물 수/변전 설비 계획 시 Software>

1. 운전 자동화: 네트워크에 연결된 각 기기들을 자동으로 중앙에서 제어

2. SCADA
1) 원방 감시 제어
2) 고장 해석과 예측 기능을 통해 시스템의 복구 및 제어 능력 향상

3. 디지털 보호계전기
(1) 아날로그 신호를 표본화 (Sampling) 하여 디지털 수치로 변환
(2) 마이크로 프로세서에서 프로그램으로 보호계전 기능 수행
(3) 전력 네트워크의 대형화와 복잡화에 대응
(4) 직류분, 저차고조파 발생 등 아날로그 보호계전기의 한계성을 극복
(5) 자기 진단 기능 등 복수 기능을 제공함으로 신뢰성과 편리성 제공
(6) 정보통신을 통한 융합화

4. 온라인 진단: 각 종 감지기를 통해 전기 사용 중에도 열화 진단을 가능케 함

21. 위 내용을 읽고 다음에 초점을 두어 요약 내용을 보물섬 쓰기에 적으세요: 고층건물 수/변전 설비 계획 시 Software에 대하여 설명.
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<고층건물 수/변전 설비 계획 시 Hardware>

1. 수전 방식 선정: 신뢰성 향상을 위해 주/예비 2회선 또는 Spot Network 도입

2. 설비 형식: 큐비클, GIS, C-GIS, GIB 설비 중 신뢰성이 우수하고 무보수화가 가능한 GIS 검토

3. 모선 구성
1) 2중 모선 방식, 1과 1/2 차단기 방식, 환상 모선 방식 등 검토
2) 신뢰성이 우수한 1과 1/2 차단기 방식 검토 (경제성에선 다소 불리)

4. 고조파 필터 설치
1) 고조파 저감 대책
2) 능동형 필터는 부하 전류 (기본파 전류 + 고조파 전류)에 보상 전류를 대입하여 보상된 계통전류 생성

5. 다른 고조파 저감 대책: 콘덴서에 직렬 리액터 설치, 변환기의 다 펄스화, PWM 방식, 위상 변조 방식 컨버터 채용, 계통의 고조파 내량 증가 등

6. 플리커 제거
1) 전압 변동 억제
2) 방법: 변압기 용량 증가, 전동기 기동기 VVVF 선정, 정지형 무효 전력 보상장치 선정 (SVC) 등

7. 무효전력보상장치 (SVC)
1) Thyristor Controlled Reactor 방식, Thyristor Switched Capacitor 방식, Fixed Capcitor - Thyristor Controlled Reactor 방식 등
2) FC-TCR: TCR 보상 장치가 병렬 접속된 전력용 콘덴서 전류를 상쇄하여 필요한 무효전력을 계통에 공급

8. 예비 전원 설비
1) 자가발전설비, 축전지 설비, 무정전 전원설비, 다이나믹 UPS 등
2) 다이나믹 UPS: 평상 시 Battery 대신 자기 부상을 이용하여 원판의 플라이휠을 회전시키고, 정전 후에는 관성을 이용하여 일정시간 전력을 공급

22. 위 내용을 읽고 다음에 초점을 두어 요약 내용을 보물섬 쓰기에 적으세요: 고층건물 수/변전 설비 계획 시 Hardware에 대하여 설명.
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o. 보물섬 번호: 교육 게임 번호를 입력해 주세요. 매년 1월 15일 OPOOM 행사에서 선정되신 분들께 사은품을 드립니다.

o. 질문하기: 위 O+O 교육 게임에 대한 질문을 적어 주세요.

o. 말하기: 위 O+O 교육 게임을 공부하면서 중요한 사항을 메모하여 이 칸에 기록하고 그 내용을 핸드폰 녹음기에 말하기를 하여 저장된 파일 (예: m4a 형식)을 edu@opoom.com으로 보내주세요. 보내신 메일 주소로 상세 설명서와 답안을 보내드립니다. OPOOM 말하기는 이해 내용을 체계적으로 머리에 입력하는 기능을 가지며, OPOOM 증서 (Certificate)를 발행하는 데 필수 사항입니다.

o. O+O 교육 게임은 과학적 원리와 사실을 근거하여 창작한 새로운 핸드폰북입니다. 수정이 필요하시면 edu@opoom.com으로 연락주세요.