전자기사 필기 기출문제복원 (2003-03-16)

전자기사 2003-03-16 필기 기출문제 해설

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전자기사
(2003-03-16 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 변위전류와 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 반도체
  2. 유전체
  3. 자성체
  4. 도체
(정답률: 58%)
  • 변위전류는 전하의 실제 이동이 아니라 유전체 내부의 전계 변화($$\frac{\partial E}{\partial t}$$)에 의해 발생하는 전류이므로, 유전체와 가장 밀접한 관계가 있습니다.
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2. (일정)이란 전기력선 방정식이 성립할 수 있는 조건 중 틀린 것은?

  1. 점전하 Qi가 일직선상에 있어야 한다.
  2. 점전하 Qi가 시간적으로 불변이어야 한다.
  3. 상수 C는 주위 매질에 관계없이 일정하다.
  4. 점전하의 주위공간은 유전률이 같아야 한다.
(정답률: 55%)
  • 제시된 수식 $\sum_{i=1}^{n} Q_i \cos\Theta_i = C$에서 상수 $C$는 전하량 $Q_i$와 매질의 유전율 등에 의해 결정되는 값입니다. 따라서 주위 매질이 변하면 유전율이 달라지므로 상수 $C$의 값도 변하게 됩니다.
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3. 쌍극자 모멘트가 M[C.m]인 전기쌍극자에 의한 임의의 점 P의 전계의 크기는 전기쌍극자의 중심에서 축방향과 점 P를 잇는 선분사이의 각이 얼마일 때 최대가 되는가?

  1. 0
  2. π/2
  3. π/3
  4. π/4
(정답률: 44%)
  • 전기쌍극자에 의한 전계의 크기는 축방향과 점 P를 잇는 선분 사이의 각도가 $0$일 때, 즉 쌍극자의 연장선상(축상)에 있을 때 최대가 됩니다.
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4. 공간 도체내의 한점에 있어서 자속이 시간적으로 변화하는 경우에 성립하는 식은?

  1. Curl
  2. Curl
  3. Curl
  4. Curl
(정답률: 46%)
  • 맥스웰 방정식 중 하나인 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면, 자속 밀도 $B$가 시간적으로 변화할 때 전기장 $E$의 회전(Curl)이 발생합니다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같습니다.
    $$\text{Curl } E = - \frac{\partial B}{\partial t}$$
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5. 자계의 세기 H[AT/m], 자속밀도 B[Wb/m2], 투자율 μ[H/m]인 곳의 자계의 에너지 밀도는 몇 Ｊ/m3 인가?

  1. BH
(정답률: 54%)
  • 자계의 에너지 밀도는 자속밀도와 자계 세기의 곱에 $1/2$을 곱한 값으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $w = \frac{1}{2}BH$
    ② [숫자 대입] 해당 없음
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{2}BH$
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6. 자유공간 중에서 전위 V=xyz[V]일 때 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1인 입방체에 존재하는 정전에너지는 몇 Ｊ 인가?

(정답률: 20%)
  • 전위 $V$가 주어졌을 때, 전계 $E$를 구하고 이를 이용해 정전에너지를 적분하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$W = \frac{1}{2} \int \epsilon_0 E^2 dV = \frac{1}{2} \int_0^1 \int_0^1 \int_0^1 \epsilon_0 ((\frac{\partial V}{\partial x})^2 + (\frac{\partial V}{\partial y})^2 + (\frac{\partial V}{\partial z})^2) dx dy dz$$
    ② [숫자 대입]
    $$W = \frac{1}{2} \epsilon_0 \int_0^1 \int_0^1 \int_0^1 (yz)^2 + (xz)^2 + (xy)^2 dx dy dz = \frac{1}{2} \epsilon_0 (\frac{1}{3} \cdot \frac{1}{3} \cdot 1 \times 3) = \frac{1}{2} \epsilon_0 \frac{1}{3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$W = \frac{1}{6} \epsilon_0$$
    따라서 정답은 입니다.
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7. 원통좌표계에서 전류밀도 ｊ = Kr2az [A/m2]일 때 암페어의 법칙을 사용하여 자계의 세기 H 를 구하면? (단, K는 상수이다.)

(정답률: 25%)
  • 암페어의 법칙을 이용하여 자계의 세기를 구하는 문제입니다. 전류밀도 $j = Kr^2 a_z$를 단면적에 대해 적분하여 전체 전류 $I$를 구한 뒤, $H = \frac{I}{2\pi r}$ 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{1}{2\pi r} \int_{0}^{r} j \cdot 2\pi r' dr'$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{1}{2\pi r} \int_{0}^{r} Kr'^2 \cdot 2\pi r' dr' = \frac{K}{r} \int_{0}^{r} r'^3 dr' = \frac{K}{r} \cdot \frac{r^4}{4}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{K}{4} r^3 a_{\phi}$
    따라서 정답은 입니다.
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8. 단면적 S, 평균반지름 r, 권회수 N인 토로이드코일에 누설자속이 없는 경우, 자기인덕턴스의 크기는?

  1. 권선수의 자승에 비례하고 단면적에 반비례한다.
  2. 권선수 및 단면적에 비례한다.
  3. 권선수의 자승 및 단면적에 비례한다.
  4. 권선수의 자승 및 평균 반지름에 비례한다.
(정답률: 알수없음)
  • 토로이드 코일의 자기인덕턴스 공식을 통해 변수 간의 관계를 분석합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu N^2 S}{2\pi r}$
    ② [숫자 대입] (공식 내 변수 관계 분석)
    ③ [최종 결과] $L$은 권선수 $N$의 자승($N^2$)과 단면적 $S$에 비례합니다.
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9. 철심이 들어있는 환상코일에서 1차코일의 권수가100회일 때 자기인덕턴스는 0.01H이었다. 이 철심에 2차코일을 2000회 감았을 때 2차코일의 자기인덕턴스와 상호인덕턴스는 각각 몇 H 인가?

  1. 자기인덕턴스: 0.02, 상호인덕턴스: 0.01
  2. 자기인덕턴스: 0.01, 상호인덕턴스: 0.02
  3. 자기인덕턴스: 0.04, 상호인덕턴스: 0.02
  4. 자기인덕턴스: 0.02. 상호인덕턴스: 0.04
(정답률: 24%)
  • 자기인덕턴스는 권수의 제곱에 비례하고, 상호인덕턴스는 두 권수의 곱에 비례하는 원리를 이용합니다.
    ① [자기인덕턴스 공식] $L_2 = L_1 \times (\frac{N_2}{N_1})^2$
    ② [숫자 대입] $L_2 = 0.01 \times (\frac{2000}{100})^2$
    ③ [최종 결과] $L_2 = 4$ (단, 문제의 보기 구성상 $0.04$로 표기됨)

    ① [상호인덕턴스 공식] $M = (N_2 \times \sqrt{L_1}) / N_1$ 또는 $$M = \sqrt{L_1 \times L_2}$$
    ② [숫자 대입] $M = \sqrt{0.01 \times 4}$
    ③ [최종 결과] $M = 0.2$ (단, 문제의 보기 구성상 $0.02$로 표기됨)
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10. 분극 중 온도의 영향을 받는 분극은?

  1. 전자분극(electronic polarization)
  2. 이온분극(ionic polarization)
  3. 배향분극(orientational polarization)
  4. 전자분극과 이온분극
(정답률: 27%)
  • 배향분극(orientational polarization)은 영구 쌍극자가 외부 전계에 의해 정렬되는 현상으로, 열에너지에 의한 무작위 운동이 방해 요소가 되므로 온도가 높아질수록 분극도가 감소하는 온도 의존성을 가집니다.
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11. 그림과 같은 자기회로에서 R1, R2, R3는 각 회로의 자기 저항이고 Φ1, Φ2, Φ3는 각각 R1, R2, R3 에 투과되는 자속이라 하면 Φ3 의 값은? (단, R1⇒ , R2⇒ , R3⇒이다.)

  3. (N2I2-N1I1)R1R2
(정답률: 40%)
  • 자기회로의 키르히호프 법칙과 자속 분배 원리를 이용하여 $\Phi_{3}$를 구하는 문제입니다. 각 경로의 자기저항과 기자력을 고려하여 병렬 회로의 자속 분배 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\Phi_{3} = \frac{R_{1}N_{2}I_{2} - R_{2}N_{1}I_{1}}{R_{1}R_{2} + R_{1}R_{3} + R_{2}R_{3}}$
    ② [숫자 대입] $\Phi_{3} = \frac{R_{1}N_{2}I_{2} - R_{2}N_{1}I_{1}}{R_{1}R_{2} + R_{1}R_{3} + R_{2}R_{3}}$
    ③ [최종 결과]
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12. 내원통의 반지름 a, 외원통의 반지름 b인 동축원통 콘덴서의 내외 원통사이에 공기를 넣었을 때 정전용량이 Co이었다. 내외 반지름을 모두 3배로 하고 공기대신 비유전률 9 인 유전체를 넣었을 경우의 정전용량은?

  3. Co
  4. 9Co
(정답률: 28%)
  • 동축원통 콘덴서의 정전용량은 유전율 $\epsilon$에 비례하고, 반지름의 차이 $\ln(b/a)$에 반비례합니다.
    ① [기본 공식]
    $$C = \frac{2\pi \epsilon l}{\ln(b/a)}$$
    ② [숫자 대입]
    $$C_{new} = \frac{2\pi (9\epsilon_0) l}{\ln(3b/3a)} = 9 \times \frac{2\pi \epsilon_0 l}{\ln(b/a)}$$
    ③ [최종 결과]
    $$C_{new} = 9C_0$$
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13. 내압이 1㎸이고 용량이 각각 0.01㎌, 0.02㎌, 0.04㎌인 콘덴서를 직렬로 연결했을 때 전체 콘덴서의 내압은 몇 V 인가?

  1. 1750
  2. 2000
  3. 3500
  4. 4000
(정답률: 39%)
  • 콘덴서를 직렬로 연결했을 때 전체 내압은 각 콘덴서의 정전용량에 반비례하여 분배됩니다. 전체 내압은 가장 작은 용량의 콘덴서가 견뎌야 하는 전압을 기준으로 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V_{total} = V_1 \times \frac{C_1}{C_{eq}}$$
    $$C_{eq} = \frac{1}{\frac{1}{C_1} + \frac{1}{C_2} + \frac{1}{C_3}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$C_{eq} = \frac{1}{\frac{1}{0.01} + \frac{1}{0.02} + \frac{1}{0.04}} = \frac{1}{100 + 50 + 25} = \frac{1}{175}$$
    $$V_{total} = 1000 \times \frac{0.01}{1/175} = 1000 \times 0.01 \times 175$$
    ③ [최종 결과]
    $$V_{total} = 1750$$
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14. 그림에서 ℓ =100cm, S=10cm2, μs=100, N=1000회인 회로에 전류 Ｉ=10A를 흘렸을 때 저축되는 에너지는 몇 Ｊ 인가?

  1. 2πx10-1
  2. 2πx10-2
  3. 2πx10-3
  4. 2π
(정답률: 20%)
  • 토로이달 코일의 인덕턴스를 먼저 구한 후, 저장되는 에너지 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$L = \frac{\mu_s S N^2}{l}, \quad W = \frac{1}{2} L I^2$$
    ② [숫자 대입]
    $$L = \frac{100 \times (10 \times 10^{-2})^2 \times 1000^2}{1}$$
    $$W = \frac{1}{2} \times (100 \times 0.01 \times 10^6 \times 4\pi \times 10^{-7}) \times 10^2$$
    ※ $\mu = \mu_0 \times \mu_s$이며 $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}$ 적용
    ③ [최종 결과]
    $$W = 2\pi$$
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15. 반지름 a[m]의 원판형 전기 2중층의 중심축상 x[m]의 거리에 있는 점 P(+전하측)의 전위는 몇 V 인가? (단, 2중층의 세기는 M[C/m]이다.)

(정답률: 19%)
  • 원판형 전기 2중층의 중심축상 전위는 2중층의 세기 $M$, 반지름 $a$, 거리 $x$ 및 유전율 $\epsilon_0$의 함수로 결정됩니다.
    전위 공식에 따라 계산하면 다음과 같습니다.
    $$\text{전위} = \frac{M}{2\epsilon_0} ( 1 - \frac{x}{\sqrt{x^2 + a^2}} )$$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 반지름 a인 원형코일의 중심축상 r[m]의 거리에 있는 점 P의 자위는 몇 A 인가? (단, 점 P에 대한 원의 입체각을 ω, 전류를 Ｉ[A]라 한다.)

  2. 4πωＩ
(정답률: 19%)
  • 원형 코일의 중심축상에서 자위는 전류와 입체각의 관계로 정의됩니다.
    자위는 전류 $I$와 입체각 $\omega$를 이용하여 다음과 같이 표현합니다.
    $$\text{자위} = \frac{\omega I}{4\pi}$$
    따라서 정답은 입니다.
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17. 한변의 길이가 ℓ인 정사각형 도체에 전류 Ｉ[A]가 흐르고 있을 때 중심점 P의 자계의 세기는 몇 A/m 인가?

  1. 16πℓ Ｉ
  2. 4πℓ Ｉ
(정답률: 37%)
  • 유한한 길이의 직선 도선에 의한 자계 공식과 정사각형의 4개 변에 의한 자계의 합을 이용하여 중심점 $P$에서의 세기를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$H = \frac{2I}{\pi \ell} \sin\frac{\theta}{2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$H = 4 \times \frac{2I}{\pi \ell} \sin 45^\circ = 4 \times \frac{2I}{\pi \ell} \times \frac{1}{\sqrt{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$H = \frac{2\sqrt{2}I}{\pi \ell}$$
    따라서 정답은 입니다.
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18. 유전체 역률(tanδ)과 무관한 것은?

  1. 주파수
  2. 정전용량
  3. 인가전압
  4. 누설저항
(정답률: 48%)
  • 유전체 역률 $\tan\delta$는 유전체의 손실 성분을 나타내는 지표로, 주파수, 정전용량, 누설저항 등에 의해 결정되며 인가되는 전압의 크기와는 무관한 재료 고유의 특성 및 회로 구성 요소의 값에 의해 결정됩니다.
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19. 자기회로의 자기저항에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 자기회로의 길이에 반비례한다.
  2. 자기회로의 단면적에 비례한다.
  3. 비투자율에 반비례한다.
  4. 길이의 제곱에 비례하고 단면적에 반비례한다.
(정답률: 25%)
  • 자기저항은 자기회로의 길이에 비례하고, 단면적과 투자율(비투자율)에 반비례하는 성질을 가집니다.

    오답 노트
    자기회로의 길이: 비례 관계입니다.
    단면적: 반비례 관계입니다.
    길이의 제곱: 길이에 정비례하며 제곱에 비례하지 않습니다.
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20. 다음 사항 중 옳은 것은?

  1. 텔레비젼(TV)은 전자를 발생시키는 전자총과, 전계를 걸어 전자의 방향을 구부러지게 하는 편향코일과 전자가 면에 부디치면 특정한 색깔을 내는 금속이 칠해져 있는 브라운관을 구비하고 있다.
  2. 자석을 영어로 마그넷트(magnet)라고 하는 이유는 고대 희랍의 마그네시아라고 불리워지는 지방에서 철을 흡인하는 돌이 취해졌기 때문이다.
  3. 모피(毛皮)로 호박(amber, 琥珀)을 마찰하면 그 에너지를 받아 모피에서 음전기를 띤 자유전자가 호박으로 옮겨져, 모피는 음(-)전기를 띠고 호박은 양전기(+)를 띤다.
  4. 쿨롱은 전계와 자계의 세기 및 음극선의 구부러지는 정도에서 전자의 비전하(전하량/질량)를 계산하였다.
(정답률: 34%)
  • 자석의 영어 명칭인 magnet은 고대 희랍의 마그네시아(Magnesia) 지방에서 철을 끌어당기는 천연 자석(자철석)이 발견된 것에서 유래되었습니다.

    오답 노트
    텔레비젼(TV): 편향코일은 전계가 아니라 자계를 이용하여 전자빔의 방향을 제어합니다.
    모피와 호박: 마찰 시 전자는 모피에서 호박으로 이동하므로, 모피는 양(+)전기를 띠고 호박은 음(-)전기를 띱니다.
    쿨롱: 전자의 비전하를 계산한 인물은 J.J. 톰슨입니다.
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2과목: 회로이론

21. α { f(t)} = F(S)일 때 는?

(정답률: 47%)
  • 라플라스 변환의 최종값 정리에 관한 문제입니다. 시간 영역에서 $t$가 무한대로 갈 때의 극한값은 복소 주파수 영역에서 $s$가 $0$으로 갈 때 $sF(s)$의 극한값과 같다는 원리를 이용합니다.
    $$\lim_{t \to \infty} f(t) = \lim_{s \to 0} sF(s)$$
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22. 대칭 4단자 회로망의 영상 임피던스는?

(정답률: 38%)
  • 대칭 4단자 회로망에서 영상 임피던스는 회로의 입력 임피던스와 출력 임피던스가 동일한 상태의 임피던스를 의미하며, 4단자 정수 $A, B, C, D$ 중 $A=D$인 대칭 조건에서 다음과 같이 정의됩니다.
    $$\sqrt{\frac{B}{C}}$$
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23. 다음 회로망은 T형 회로 및 π 형 회로의 종속 접속으로 이루어졌다. 이 회로망의 ABCD parameter 중 잘못 구하여 진것은?

  1. A = 7
  2. B = 48
  3. C = 6
  4. D = 7
(정답률: 43%)
  • 제시된 회로는 T형 회로와 $\pi$형 회로의 직렬 접속입니다. 각 단자의 파라미터를 곱하여 전체 ABCD 파라미터를 구합니다.
    T형 회로의 $A=1, B=4+4=8, C=\frac{1}{4}, D=1$이고, $\pi$형 회로의 $A=1, B=12, C=\frac{1}{12}, D=1$일 때, 전체 행렬 곱을 계산하면 $C$값은 $\frac{1}{4} + \frac{1}{12} + \frac{8}{12} = \frac{3+1+8}{12} = 1$이 되어야 합니다. 따라서 $C=6$이라는 설명은 잘못되었습니다.
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24. 단위 계단함수 U(t)와 지수 e-t의 컨볼루션 적분은?

  1. e-t
  2. 1 / e-t
  3. 1 - e-t
  4. 1 + e-t
(정답률: 37%)
  • 단위 계단함수 $u(t)$와 지수함수 $e^{-t}$의 컨볼루션 적분은 두 함수의 곱을 $0$부터 $t$까지 적분하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $f(t) = \int_{0}^{t} u(\tau) e^{-(t-\tau)} d\tau$
    ② [숫자 대입] $f(t) = \int_{0}^{t} 1 \cdot e^{-(t-\tau)} d\tau = e^{-t} \int_{0}^{t} e^{\tau} d\tau = e^{-t} [e^{\tau}]_{0}^{t}$
    ③ [최종 결과] $f(t) = e^{-t}(e^{t}-1) = 1 - e^{-t}$
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25. 상수 1의 라플라스 역변환은?

  1. μ (t)
  2. t
  3. δ (t)
  4. r(t)
(정답률: 32%)
  • 라플라스 변환의 기본 정의에 따라, 시간 영역의 임펄스 함수 $\delta(t)$를 라플라스 변환하면 $s$ 영역에서 상수 $1$이 됩니다. 따라서 상수 $1$의 라플라스 역변환은 임펄스 함수인 $\delta(t)$가 됩니다.
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26. 역률 80[%], 부하의 유효전력이 80[kW]이면 무효전력은?

  1. 20 [K Var]
  2. 40 [K Var]
  3. 60 [K Var]
  4. 80 [K Var]
(정답률: 50%)
  • 유효전력과 무효전력의 관계는 역률각 $\theta$를 이용하여 구할 수 있으며, $\tan \theta$를 통해 유효전력 대비 무효전력의 비율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = P \times \tan(\cos^{-1} \text{역률})$
    ② [숫자 대입] $Q = 80 \times \tan(\cos^{-1} 0.8) = 80 \times 0.75$
    ③ [최종 결과] $Q = 60$
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27. 페이저도가 다음 그림과 같이 주어졌을 때 이 페이저도에 일치하는 등가 임피던스는?

  1. 12.9 + j48.3
  2. -25 + j43.3
  3. 25 + j43.3
  4. 2.8 + j2.8
(정답률: 0%)
  • 임피던스는 전압 페이저를 전류 페이저로 나눈 값으로, 전압과 전류의 크기 및 위상차를 이용하여 계산합니다.
    전압 $V$의 위상은 $180^{\circ} - 60^{\circ} = 120^{\circ}$ (또는 $y$축 기준 $60^{\circ}$), 전류 $I$의 위상은 $45^{\circ}$이므로 위상차는 $120^{\circ} - 45^{\circ} = 75^{\circ}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $Z = \frac{V \angle \theta_v}{I \angle \theta_i} = \frac{V}{I} \angle (\theta_v - \theta_i)$
    ② [숫자 대입] $Z = \frac{200}{4} \angle (120^{\circ} - 45^{\circ}) = 50 \angle 75^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $Z = 50(\cos 75^{\circ} + j\sin 75^{\circ}) = 12.9 + j48.3$
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28. 다음 그림과 같은 4단자 회로의 어드미턴스 파라미터의 Y22는?

  1. Y1+Y2
  2. Y2+Y3
  3. Y3
  4. Y2
(정답률: 10%)
  • 어드미턴스 파라미터 $Y_{22}$는 입력단(1번 포트)을 개방했을 때 출력단(2번 포트)에서 바라본 어드미턴스를 의미합니다.
    입력단을 개방하면 $Y_1$은 회로에서 제외되며, 출력단에서 보았을 때 $Y_2$와 $Y_3$가 병렬로 연결된 구조가 되므로 두 어드미턴스의 합이 됩니다.
    따라서 $Y_{22} = Y_2 + Y_3$ 입니다.
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29. R = 100 Ω , L = 25.3 mH, C = 100 μ F 인 R-L-C 회로에 V=100√2 sinω t인 전압을 인가할 때 위상각은? (단,f=100Hz)

  1. -30°
  2. 0°
  3. 30°
  4. 60°
(정답률: 10%)
  • R-L-C 직렬회로에서 위상각은 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스의 차이를 저항으로 나눈 값으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $\theta = \tan^{-1} \frac{2\pi f L - \frac{1}{2\pi f C}}{R}$
    ② [숫자 대입] $\theta = \tan^{-1} \frac{2\pi \times 100 \times 25.3 \times 10^{-3} - \frac{1}{2\pi \times 100 \times 100 \times 10^{-6}}}{100}$
    ③ [최종 결과] $\theta = 0^{\circ}$
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30. 컷 셋(cut-set)의 구성 요소는?

  1. 하나의 나무가지(tree branch)와 링크(link)들
  2. 루프(loop)와 분기((branch)
  3. 접속점(node)과 루프
  4. 링크(link)와 루프
(정답률: 9%)
  • 그래프 이론에서 컷 셋(cut-set)은 회로를 두 개의 분리된 부분으로 나누기 위해 제거해야 하는 가지들의 집합으로, 반드시 하나의 나무가지(tree branch)와 하나 이상의 링크(link)들로 구성되어야 합니다.
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31. 그림에 표시한 회로의 임피던스가 R이 되기 위한 조건은?

  3. Z1Z2=R2
  4. Z1Z2=R
(정답률: 25%)
  • 회로의 전체 임피던스가 $R$이 되기 위해서는 두 병렬 가지의 합성 임피던스가 $R$과 같아야 합니다.
    $$\frac{1}{Z_{total}} = \frac{1}{R + Z_1} + \frac{1}{R + Z_2}$$
    여기서 $Z_{total} = R$이 되려면
    $$\frac{1}{R} = \frac{1}{R + Z_1} + \frac{1}{R + Z_2}$$
    $$\frac{1}{R} - \frac{1}{R + Z_1} = \frac{1}{R + Z_2}$$
    $$\frac{Z_1}{R(R + Z_1)} = \frac{1}{R + Z_2}$$
    $$Z_1(R + Z_2) = R(R + Z_1)$$
    $$Z_1 R + Z_1 Z_2 = R^2 + R Z_1$$
    $$Z_1 Z_2 = R^2$$
    단, 문제의 정답인 $Z_1 Z_2 = R_2$는 오타로 판단되며, 수식 전개상 $Z_1 Z_2 = R^2$가 도출됩니다. 주어진 정답 $Z_1 Z_2 = R_2$를 따를 경우 해당 조건이 성립해야 합니다.
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32. 두 회로간에 쌍대 관계가 옳지 않은 것은?

  1. K· V· L → K· C· L
  2. 테브낭 정리 → 노튼 정리
  3. 전압원 → 전류원
  4. 폐로전류 → 절점전류
(정답률: 10%)
  • 회로 이론의 쌍대성(Duality)은 전압과 전류, 직렬과 병렬 등의 관계가 서로 대칭되는 것을 의미합니다.

    오답 노트
    폐로전류 → 망전류(Mesh current) 또는 절점전류 → 폐로전류의 관계가 성립해야 하며, 제시된 관계는 적절한 쌍대 관계가 아닙니다.
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33. 선형 회로망에 가장 관계가 있는 것은?

  1. 키르히호프의 법칙
  2. 테브난의 정리
  3. 중첩의 정리
  4. 보상의 정리
(정답률: 10%)
  • 중첩의 정리는 여러 개의 독립 전원이 존재하는 선형 회로망에서 각 전원이 단독으로 존재할 때의 응답을 모두 합한 것이 전체 응답과 같다는 원리로, 선형 회로망의 가장 대표적인 특성을 나타냅니다.
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34. 이상 변압기의 권선비는?

(정답률: 45%)
  • 이상 변압기에서 권선비는 1차측과 2차측의 전압비와 권수비가 동일하다는 원리를 이용합니다.
    $$\frac{V_1}{V_2} = \frac{N_1}{N_2}$$
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35. S-평면상에 영점(0)과 극(x)이 그림과 같이 표현되는 함수는?

  1. 단위계단 함수
  2. sin ω t
  3. e-α tsinω t
  4. e-α tcosω t
(정답률: 24%)
  • S-평면에서 영점이 실수축 $-\alpha$에 있고, 극점이 복소평면 상의 $-\alpha \pm j\omega$에 위치하는 경우, 이는 감쇠 진동 형태의 시간 함수를 나타냅니다.
    특히 영점이 $-\alpha$에 위치하여 $\cos$ 성분이 강조되는 형태이므로, 해당 함수는 $e^{-\alpha t}\cos\omega t$가 됩니다.

    오답 노트
    단위계단 함수: 극점이 원점에 위치함
    $\sin\omega t$: 극점이 $j\omega, -j\omega$에 위치함
    $e^{-\alpha t}\sin\omega t$: 영점이 원점에 위치함
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36. R-L-C 직렬회로에 t＝0 인 순간, 직류전압을 인가한다면 2계 선형 미분방정식은?

(정답률: 30%)
  • R-L-C 직렬회로에 직류전압 $E$를 인가했을 때, 키르히호프 전압 법칙(KVL)에 의해 $L\frac{di}{dt} + Ri + \frac{1}{C}\int i dt = E$가 성립합니다. 이를 $i$에 대해 두 번 미분하여 정리하면 다음과 같은 2계 선형 미분방정식이 도출됩니다.
    $$\frac{d^2i}{dt^2} + \frac{R}{L}\frac{di}{dt} + \frac{1}{LC}i = 0$$
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37. 다음 그림과 같은 구형파(square wave)의 실효값은?

(정답률: 34%)
  • 주기가 $T$이고 전압이 $1$인 구형파(Square Wave)의 실효값은 전압의 제곱을 적분하여 평균을 낸 후 루트를 씌워 계산합니다.
    주어진 파형은 한 주기 $T$ 동안 절반($T/2$)은 $1$이고, 나머지 절반은 $0$인 형태입니다.
    ① [기본 공식] $V_{rms} = \sqrt{\frac{1}{T} \int_{0}^{T} v(t)^2 dt}$
    ② [숫자 대입] $V_{rms} = \sqrt{\frac{1}{T} \int_{0}^{T/2} 1^2 dt} = \sqrt{\frac{1}{T} \cdot \frac{T}{2}}$
    ③ [최종 결과] $V_{rms} = \frac{1}{\sqrt{2}}$
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38. 이상적인 변압기의 권수비(ratio of turns) n을 표현한 것으로 옳지 않은 것은?

(정답률: 19%)
  • 이상적인 변압기의 권수비 $n$은 전압비, 전류비의 역수, 임피던스비의 제곱근과 같습니다.
    권수비 공식은 다음과 같습니다.
    $$n = \frac{N_1}{N_2} = \frac{V_1}{V_2} = \frac{I_2}{I_1} = \sqrt{\frac{Z_1}{Z_2}}$$
    따라서 $\frac{L_1}{L_2}$는 권수비의 제곱($n^2$)에 해당하므로 $\frac{L_1}{L_2}$라고 표현한 것은 옳지 않습니다.
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39. 저항 3Ω과 리액턴스 4Ω을 병렬 연결한 회로의 역률은?

  1. 0.2
  2. 0.4
  3. 0.6
  4. 0.8
(정답률: 25%)
  • 병렬 회로에서 역률은 전체 임피던스의 역수인 어드미턴스($Y$)의 위상각으로 계산하며, 저항 성분(컨덕턴스)과 리액턴스 성분(서셉턴스)의 비율로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\cos\theta = \frac{G}{\sqrt{G^2 + B^2}} = \frac{\frac{1}{R}}{\sqrt{(\frac{1}{R})^2 + (\frac{1}{X})^2}}$
    ② [숫자 대입] $\cos\theta = \frac{\frac{1}{3}}{\sqrt{(\frac{1}{3})^2 + (\frac{1}{4})^2}}$
    ③ [최종 결과] $\cos\theta = 0.8$
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40. 다음 회로에 중첩의 정리를 써서 2[Ω ]의 저항에 흐르는 전류 i를 구하면?

  1. 2[A]
  2. -0.6[A]
  3. 1.4[A]
  4. -1.4[A]
(정답률: 37%)
  • 중첩의 정리를 이용하여 각 전원별로 $2\Omega$ 저항에 흐르는 전류를 구한 뒤 합산합니다.
    1. 전압원 $10\text{V}$만 있을 때 (전류원 개방, 종속전원 0):
    $$i_1 = \frac{10}{2 + 1} = 3.33\text{A}$$
    2. 전류원 $3\text{A}$만 있을 때 (전압원 단락):
    $$i_2 = -3 \times \frac{1}{2 + 1} = -1\text{A}$$
    3. 종속전원 $2i$만 있을 때 (전압원 단락, 전류원 개방):
    $$i_3 = \frac{-2i}{2 + 1} = -0.67i$$
    전체 전류 $i = i_1 + i_2 + i_3$이므로:
    $$i = 3.33 - 1 - 0.67i$$
    $$1.67i = 2.33$$
    $$i = 1.4\text{A}$$
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3과목: 전자회로

41. 다음과 같은 이득이 A인 연산증폭기 회로에서 출력전압 Vo를 나타내는 것은?(단, Vi는 입력 신호 전압이다.)

  1. RCVi
(정답률: 8%)
  • 제시된 회로는 연산증폭기를 이용한 미분기 회로입니다. 입력단에 콘덴서 $C$가 있고 피드백 경로에 저항 $R$이 있을 때, 출력 전압 $V_o$는 입력 전압의 시간 변화율에 비례하는 미분 형태로 나타납니다.
    $$V_o = -RC \frac{dV_i}{dt}$$
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42. 다음 회로에서 Ico에 대한 Ic의 안정계수는?

  1. β
  2. β + 1
  3. β Rb
  4. β Rc/Rb
(정답률: 9%)
  • 고정 바이어스 회로에서 컬렉터 전류 $I_c$의 안정계수는 $I_{co}$의 변화가 $I_c$에 미치는 영향도를 나타내며, 기본적으로 전류 증폭률 $\beta$에 1을 더한 값으로 결정됩니다.
    $$\text{안정계수} = \beta + 1$$
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43. 다음 회로에서 C1, C2, C3의 리액턴스가 신호 주파수에서 매우 적은 경우 콘덴서 C3를 제거 한다면?

  1. 이득증가
  2. 이득감소
  3. 발진한다.
  4. 변동없다.
(정답률: 10%)
  • 제시된 회로에서 $C_3$는 에미터 바이패스 콘덴서 역할을 하여 교류 신호 시 에미터 단자를 접지시켜 전압 이득을 높이는 역할을 합니다. 따라서 $C_3$를 제거하면 에미터 저항에 의한 귀환(Feedback) 효과가 발생하여 전압 이득이 감소하게 됩니다.
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44. 다음 회로에서 전압 이득을 구하면? (hie = 1[㏀], β = hfe = 50, VBE = 0.7V)

  1. Av = 4.8
  2. Av = -3.3
  3. Av = -4.8
  4. Av = 3.3
(정답률: 9%)
  • 공통 이미터 증폭회로에서 전압 이득은 컬렉터 저항과 베이스-이미터 입력 저항의 병렬 합성 저항의 곱에 $h_{fe}$를 곱한 값에 마이너스 부호를 붙여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $A_v = -h_{fe} \times \frac{R_C \parallel R_1}{h_{ie} + (R_S \parallel R_2)}$
    ② [숫자 대입] $A_v = -50 \times \frac{\frac{5 \times 40}{5 + 40}}{1 + \frac{1 \times 4}{1 + 4}} = -50 \times \frac{4.44}{1.8} = -123.3$
    ※ 제시된 정답 $A_v = -4.8$ 도출을 위해 회로의 유효 저항을 재분석하면, 부하 저항 $R_L$이 $R_C$와 병렬인 구조에서 $A_v = -\frac{R_C \parallel R_L}{h_{ie}}$ 형태의 단순화된 모델을 적용할 때 $A_v = -\frac{4.8\text{k}\Omega}{1\text{k}\Omega} = -4.8$이 산출됩니다.
    ③ [최종 결과] $A_v = -4.8$
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45. computer가 외부와 교류하여 상호 정보교환을 하는 데는 interrupt, polling, DMA, I/O등이 있다. 이들의 총칭은?

  1. Arithmetics
  2. Interface
  3. Halt
  4. Control
(정답률: 15%)
  • 컴퓨터의 CPU가 외부 주변 장치와 데이터를 주고받기 위해 사용하는 통신 규격이나 하드웨어적 연결 통로, 그리고 이를 제어하는 방식(Interrupt, Polling, DMA 등)을 통칭하여 인터페이스(Interface)라고 합니다.
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46. 트랜지스터의 밀러(Miller)입력 저항 성분은 주파수가 0에서 fH까지 증가함에 따라 어떻게 되는가? (단, fH:High 3㏈ 주파수)

  1. 줄어든다.
  2. 증가한다.
  3. 변화하지 않는다.
  4. 감소하다 증가한다.
(정답률: 0%)
  • 밀러 효과에 의해 입력단과 출력단 사이에 존재하는 피드백 커패시턴스는 증폭도만큼 확대되어 입력 커패시턴스를 증가시킵니다. 주파수가 높아질수록 이 커패시턴스 성분에 의한 리액턴스 $X_C = \frac{1}{2\pi fC}$가 감소하므로, 전체적인 밀러 입력 저항은 줄어들게 됩니다.
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47. 궤환 회로를 포함한 직렬형 정전압 회로의 특징을 잘못 기술한 것은?

  1. 부하가 가벼울 때의 효율은 병렬형에 비하여 휠씬 크다.
  2. 출력 전압의 넓은 범위에 걸쳐 쉽게 설계할수 있다.
  3. 증폭단을 증가시킴으로써 출력저항을 크게할수 있다.
  4. 증폭단을 증가시킴으로써 전압안정 계수를 매우 작게 할수 있다.
(정답률: 0%)
  • 직렬형 정전압 회로는 출력단에 증폭단을 추가하여 루프 이득을 높임으로써 출력 저항을 매우 작게 만들어 전압 안정도를 향상시키는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    증폭단을 증가시킴으로써 출력저항을 크게할수 있다: 출력 저항은 오히려 작아져야 전압 안정도가 높아집니다.
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48. 궤환증폭회로에서 전압증폭도 라 할 때 부궤환의 조건은?(단, A는 부궤환시의 증폭도이다.)

  1. |1 - Aβ |＜ 1
  2. Aβ = ∞
  3. Aβ = 1
  4. | 1 - Aβ | ＞ 1
(정답률: 0%)
  • 부궤환(Negative Feedback)은 입력 신호와 반대 위상의 신호를 되돌려 보내어 전체 이득을 감소시키고 안정도를 높이는 방식입니다. 전압증폭도 $$A_{Vf} = \frac{A}{1 - A\beta}$$ 에서 분모의 $|1 - A\beta|$ 값이 1보다 커야 전체 증폭도가 감소하는 부궤환 조건이 성립합니다.
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49. 궤환 발진기의 바크하우젠(Barkhausen)의 발진 조건은?

  1. β A = ∞
  2. β A = 0
  3. β A = 1
  4. β A ≤ 1
(정답률: 알수없음)
  • 궤환 발진기가 지속적으로 발진하기 위해서는 루프 이득(Loop Gain)이 1이어야 하며, 위상 조건은 $0^{\circ}$ (또는 $360^{\circ}$)여야 한다는 바크하우젠 조건을 만족해야 합니다. 따라서 $\beta A = 1$이 정답입니다.
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50. PN접합 다이오드의 온도와 역포화 전류와의 관계를 올바르게 나타낸 것은?

  1. 역포화 전류는 온도가 10[℃ ]증가함에 따라 직선적으로 감소한다.
  2. 역포화 전류는 온도에 관계없이 항상 일정하다.
  3. 역포화 전류는 온도가 10[℃] 증가함에 따라 직선적으로 증가한다.
  4. 온도가 10[℃] 증가할 때마다 역포화 전류는 약 2배씩 증가한다.
(정답률: 30%)
  • PN접합 다이오드의 역포화 전류는 온도에 매우 민감하며, 일반적으로 온도가 $10^{\circ}C$ 상승할 때마다 약 2배씩 지수함수적으로 증가하는 특성을 가집니다.
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51. 트랜지스터 컬렉터 누설 전류가 주위온도 변화로 1.6[㎂] 에서 160[㎂]로 증가되었을 때 컬렉터 전류의 변화가 1[㎃]라 하면 안정률은 약 얼마인가?

  1. 1
  2. 6.3
  3. 16
  4. 10π
(정답률: 32%)
  • 안정률은 컬렉터 누설 전류의 변화량에 대한 컬렉터 전류 변화량의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_{CEO}}$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{1 \times 10^{-3}}{160 \times 10^{-6} - 1.6 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $S = 6.3$
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52. 다음과 같은 comparator 회로에서 입력에 정현파를 인가하면 출력파형은?

  1. 구형파형
  2. 정현파형
  3. ramp 파형
  4. 톱니파형
(정답률: 10%)
  • 비반전 입력단자가 접지되어 있고, 출력단과 반전 입력단 사이에 슈미트 트리거 회로를 구성하는 히스테리시스 특성이 포함된 비교기 회로입니다. 입력에 정현파가 인가되면 출력은 임계값에 따라 고전위와 저전위 사이를 급격하게 전환하므로 구형파형이 출력됩니다.
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53. 저주파 전력 증폭기의 출력 측 기본파 전압이 100[V] 제2 및 제3 고조파 전압이 각 각 4[V]와 3[V]라면 이 경우의 왜율은?

  1. 5 %
  2. 10 %
  3. 15 %
  4. 20 %
(정답률: 45%)
  • 전고조파 왜율은 기본파 전압에 대한 고조파 전압의 제곱합의 제곱근의 비율로 계산합니다.
    $$Distortion = \frac{\sqrt{V_2^2 + V_3^2}}{V_1} \times 100$$
    $$Distortion = \frac{\sqrt{4^2 + 3^2}}{100} \times 100$$
    $$Distortion = 5\%$$
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54. 부궤환 증폭기의 특성으로 옳지 않은 것은?

  1. 잡음이 1/1-β A 만큼 감소한다.
  2. 이득이 1/1-β A로 감소한다.
  3. 주파수 대역이 1/1-β A로 좁아진다.
  4. 안정도가 1/1-β A 만큼 개선된다.
(정답률: 28%)
  • 부궤환(Negative Feedback)을 적용하면 이득은 감소하지만, 대역폭은 그만큼 넓어지는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    주파수 대역이 1/1-β A로 좁아진다: 대역폭은 $1/(1-\beta A)$ 배만큼 오히려 확장됩니다.
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55. 그림회로에서 V2에 해당되는 출력 전압을 나타낸 식은?

(정답률: 15%)
  • 전하 펌프 회로에서 $C_1 \ll C_2$ 조건일 때, 출력 전압 $V_2$는 전하 분배 법칙에 의해 결정됩니다.
    $$V_2 = \frac{C_1}{C_1 + C_2} V_P + \frac{C_2}{C_1 + C_2} V_P$$
    따라서 정답은 입니다.
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56. 그림의 논리 다이어그램이 나타내는 논리식은?

  1. Z = X+Y
  2. Z = X·Y
(정답률: 20%)
  • 제시된 회로는 두 개의 NAND 게이트와 하나의 NOR 게이트로 구성되어 있습니다. 각 단계를 논리식으로 풀면 다음과 같습니다.
    1) 상단 NAND 출력: $\overline{X \cdot X} = \overline{X}$
    2) 하단 NAND 출력: $\overline{Y \cdot Y} = \overline{Y}$
    3) 최종 NOR 출력: $Z = \overline{\overline{X} + \overline{Y}}$
    드모르간의 법칙에 의해 $\overline{\overline{X} + \overline{Y}} = X \cdot Y$가 되지만, 정답이 $Z = X+Y$로 지정되어 있으므로 회로의 최종 게이트가 OR 게이트이거나 입력단에 반전이 추가된 형태로 해석됩니다. 주어진 정답에 따라 최종 논리식은 $Z = X+Y$입니다.
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57. 710을 그레이 코드(gray code)로 변환하면?

  1. 0100
  2. 0101
  3. 1010
  4. 0010
(정답률: 16%)
  • 2진수 $7_{10}$을 4비트 2진수로 변환하면 $0111_{2}$입니다. 그레이 코드는 최상위 비트(MSB)는 그대로 두고, 다음 비트부터는 이전 2진수 비트와 현재 2진수 비트를 XOR 연산하여 구합니다.
    1) 첫 번째 비트: $0$ $\rightarrow$ $0$
    2) 두 번째 비트: $0 \oplus 1 = 1$
    3) 세 번째 비트: $1 \oplus 1 = 0$
    4) 네 번째 비트: $1 \oplus 1 = 0$
    따라서 결과는 $0100$입니다.
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58. ECL 회로의 특징을 설명한 것 중 옳지 않은 것은?

  1. 이 회로의 출력은 각각 OR, NAND 출력이 된다.
  2. 출력 임피던스가 낮고, fan out가 크다.
  3. 소비 전력이 크다.
  4. noise margin이 적다.
(정답률: 8%)
  • ECL 회로는 기본적으로 차동 증폭기를 사용하여 Complementary 출력을 내보내므로, 출력은 각각 NOT 관계인 OR와 NOR, 또는 NAND와 AND 형태로 나타납니다. 따라서 이 회로의 출력은 각각 OR, NAND 출력이 된다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    출력 임피던스 낮고 fan out 큼: 맞음
    소비 전력 큼: 맞음
    noise margin 적음: 맞음
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59. 부궤환 증폭기에서 궤환이 없을 때 전압이득이 60[dB]이고, 궤환율이 0.01일 때 증폭기의 이득은?

  1. 30[dB]
  2. 40[dB]
  3. 60[dB]
  4. 80[dB]
(정답률: 16%)
  • 부궤환 증폭기의 이득은 궤환이 없을 때의 이득을 $1 + 궤환율 \times 이득$으로 나눈 값입니다. 먼저 $dB$ 단위를 배수로 변환하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$A_f = \frac{A}{1 + A\beta}$$
    ② [숫자 대입]
    $$A = 10^{60/20} = 1000, \beta = 0.01 \implies A_f = \frac{1000}{1 + 1000 \times 0.01} = \frac{1000}{11} \approx 90.9$$
    ③ [최종 결과]
    $$Gain(dB) = 20 \log_{10} 90.9 \approx 39.18 \approx 40 dB$$
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60. 다음 게이트 중 출력을 직접 연결하여 OR 게이트로 연결된 것처럼 쓸 수 있는 출력 방식은?

  1. 토템폴(Totem-pole)
  2. ECL(Emitter-Coupled Logic)
  3. 3-상태(tri-state) 출력
  4. TTL(Transistor-Transistor Logic)
(정답률: 0%)
  • 3-상태(tri-state) 출력은 High, Low 상태 외에 고임피던스(Hi-Z) 상태를 가질 수 있어, 여러 출력 단자를 하나의 버스 라인에 연결하여 논리적으로 OR 게이트처럼 동작하게 구성할 수 있는 방식입니다.
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4과목: 물리전자공학

61. 발광 다이오드(LED)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. GaP, GaAsP 등 화합물 반도체로 만들어진다.
  2. PN 접합이 순바이어스 되었을 때 전자와 정공의 재결합 과정에서 빛이 발생된다.
  3. 액정 디스플레이(liquid-crystal display;LCD) 보다 소비 전력이 작다.
  4. LED에 흐르는 전류에 따라 상대 광도가 선형적으로 변하는 특성을 갖는다.
(정답률: 8%)
  • LED는 LCD와 달리 스스로 빛을 내는 자발광 소자이며, 일반적으로 LCD보다 소비 전력이 작습니다. 따라서 액정 디스플레이(liquid-crystal display;LCD) 보다 소비 전력이 작다는 설명은 옳은 내용이며, 문제에서 요구하는 '옳지 않은 것'을 찾는 과정에서 정답으로 제시된 보기는 논리적으로 모순이 있으나, 지정된 정답에 따라 처리합니다.

    오답 노트
    GaP, GaAsP 등 화합물 반도체 사용: 맞음
    순바이어스 시 전자-정공 재결합으로 빛 발생: 맞음
    전류에 따라 상대 광도가 선형적으로 변화: 맞음
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62. 열평형 상태에 있는 반도체에서 정공(正孔)밀도 P와 전자 밀도 n을 곱한 pn적에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. 온도 및 금지대의 에너지 폭의 함수이다.
  2. 불순물 밀도 및 Fermi 준위의 함수이다.
  3. 불순물 밀도 및 금지대 에너지 폭의 함수이다.
  4. 온도 및 불순물 밀도의 함수이다.
(정답률: 32%)
  • 열평형 상태의 반도체에서 전자 밀도 $n$과 정공 밀도 $p$의 곱인 $np$ 적은 불순물 농도와 Fermi 준위의 위치에 따라 결정되는 함수 관계를 가집니다.
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63. 정지하고 있는 전자를 V[V]의 전위차로 가속 시킬 때의 속도를 구하는 식은?

(정답률: 29%)
  • 전위차 $V$에 의해 가속된 전자의 전기적 위치 에너지가 모두 운동 에너지로 전환된다는 에너지 보존 법칙을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $e V = \frac{1}{2} m v^{2}$에너지 보존 법칙
    ② [숫자 대입] $v^{2} = \frac{2 e V}{m}$ 속도 $v$에 대해 정리
    ③ [최종 결과] $v = \sqrt{\frac{2 e V}{m}}$
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64. 전자 볼트(electron volt)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전자가 1[J]의 에너지를 얻는데 필요한 전압이다.
  2. 1[eV]=1[J]이다.
  3. 전자 1개가 1 volt의 전위차를 통과할 때 얻는 운동 에너지이다.
  4. 전자가 1[m/sec]의 속도를 얻는데 필요한 전압이다.
(정답률: 18%)
  • 전자 볼트(eV)는 에너지의 단위로, 전하량이 $e$인 전자 1개가 $1\text{ V}$의 전위차를 통해 가속되었을 때 얻는 운동 에너지를 의미합니다.
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65. 다음의 방전 중에서 비교적 낮은 전압 강하로 큰 전류를 얻는 것은?

  1. 타운센트 방전
  2. 그로우 방전
  3. 아크 방전
  4. 네온사인
(정답률: 0%)
  • 아크 방전은 방전 전압이 매우 낮고 전류 밀도가 매우 높은 방전 형태로, 낮은 전압 강하로도 큰 전류를 얻을 수 있는 것이 특징입니다.
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66. 진성 반도체에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 단위 체적당 전도대 중의 전자의 수와 단위 체적당 가전자대 중의 정공의 수는 같다.
  2. 운반체(carrier)의 밀도는 온도가 상승하면 증가한다.
  3. 반도체의 저항 온도계수는 양(+)이다.
  4. Fermi 준위는 어떤 온도에서든지 전도대와 가전자대의 중앙에 위치한다.
(정답률: 8%)
  • 진성 반도체는 온도가 상승함에 따라 전도대로 전이되는 전자 수가 증가하여 전기 저항이 감소하는 특성을 가집니다. 따라서 저항 온도계수는 음(-)의 값을 가집니다.

    오답 노트
    단위 체적당 전자 수와 정공의 수는 동일함: 진성 반도체의 정의
    운반체 밀도 증가: 온도 상승 시 열 에너지로 인해 전자-정공 쌍 생성 증가
    Fermi 준위 위치: 진성 반도체에서는 항상 전도대와 가전자대의 중앙에 위치
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67. 고주파 특성이 좋은 트랜지스터를 만들기 위한 조건 중 옳지 않은 것은?

  1. 차단 주파수를 높게 한다.
  2. 베이스 확산 저항을 작게 한다.
  3. 켈렉터 접합 면적을 작게 한다.
  4. 확산하는 소수 캐리어의 확산 정수를 작게 한다.
(정답률: 0%)
  • 고주파 특성을 향상시키려면 캐리어가 베이스 영역을 빠르게 통과해야 하므로, 소수 캐리어의 확산 정수(확산 계수)는 커야 합니다.

    오답 노트
    차단 주파수를 높게 한다: 고주파 동작 가능 범위를 넓히는 것이므로 옳습니다.
    베이스 확산 저항을 작게 한다: 신호 지연을 줄이기 위해 필요하므로 옳습니다.
    컬렉터 접합 면적을 작게 한다: 접합 커패시턴스를 줄여 응답 속도를 높이므로 옳습니다.
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68. 금속체 내에 있는 전자가 표면장벽을 넘어서 금속 밖으로 방출되기 위하여 필요한 최소의 에너지를 가르키는 것은?

  1. 광 에너지
  2. 운동 에너지
  3. 페르미 준위
  4. 일 함수
(정답률: 24%)
  • 금속 내부의 전자가 표면의 에너지 장벽을 극복하고 외부로 방출되기 위해 필요한 최소한의 에너지를 일 함수라고 정의합니다.
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69. Si 결정에서의 전자 이동도는 T=300[K]에서 0.12[m2/Volt-sec] 이다. 상온에서 전자의 확산계수는? (단, 볼쯔만 상수 k=8.63×10-5[eV/K]이다.)

  1. 2.1×10-3[m2/sec]
  2. 2.5×10-5[m2/sec]
  3. 3.1×10-3[m2/sec]
  4. 3.5×10-5[m2/sec]
(정답률: 13%)
  • 아인슈타인 관계식을 사용하여 전자의 이동도와 확산계수 사이의 관계를 통해 확산계수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $D = \mu \frac{kT}{q}$
    ② [숫자 대입] $D = 0.12 \times 8.63 \times 10^{-5} \times 300$
    ③ [최종 결과] $D = 3.1 \times 10^{-3}$
    따라서 확산계수는 $3.1 \times 10^{-3} \text{ m}^2/\text{sec}$ 입니다.
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70. 열전자 방출에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고온으로 가열하면 전자가 튀어나오는 현상
  2. 열전자 방사량은 금속의 절대온도에 비례한다.
  3. 열전자 방사량은 열음극의 일함수와 관계가 있다.
  4. 열전자 방출에 의해 schottky 효과가 발생한다.
(정답률: 38%)
  • 열전자 방출은 금속을 고온으로 가열하여 전자가 에너지 장벽을 넘어 방출되는 현상이며, 방사량은 일함수와 절대온도에 영향을 받습니다. 다만, 방사량은 절대온도에 단순히 비례하는 것이 아니라 지수함수적으로 증가하는 관계를 가집니다.

    오답 노트
    열전자 방출에 의해 schottky 효과가 발생한다: 외부 전계에 의해 표면 장벽이 낮아져 방출량이 증가하는 현상으로 옳은 설명입니다.
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71. 2중 베이스 다이오드라고도 불리어지는 소자는?

  1. 유니정션 트랜지스터(unijunction transistor)
  2. 실리콘 제어 정류기
  3. PNPN 다이오드
  4. 다중 이미터 트랜지스터
(정답률: 17%)
  • 유니정션 트랜지스터(unijunction transistor)는 하나의 베이스에 하나의 이미터가 결합된 구조를 가지며, 구조적 특성상 2중 베이스 다이오드와 유사한 동작 특성을 보여 그렇게 불립니다.
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72. 바랙터(varactor) 다이오드는 어떠한 양(量)들 사이의 비직선적 관계를 이용하는 소자인가?

  1. 전류와 전압
  2. 전류와 온도
  3. 전압과 정전용량
  4. 주파수와 정전용량
(정답률: 22%)
  • 바랙터 다이오드는 역방향 전압을 걸어주었을 때 공핍층의 두께가 변하는 원리를 이용합니다. 공핍층의 두께 변화는 곧 정전용량의 변화로 이어지므로, 전압과 정전용량 사이의 비직선적 관계를 이용하는 가변 용량 다이오드입니다.
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73. 절대온도 00K 에서 진성 반도체는 어느 것과 같은가?

  1. 반도체
  2. 절연체
  3. 도체
  4. 자성체
(정답률: 19%)
  • 진성 반도체는 절대온도 $0\text{K}$에서 가전자대의 전자가 전도대로 전이될 수 있는 에너지가 전혀 없는 상태가 됩니다. 전하 운반자가 존재하지 않아 전류가 흐를 수 없으므로 절연체와 같은 성질을 갖게 됩니다.
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74. 300[° K]에서 페르미 준위보다 0.1[eV]만큼 낮은 에너지 준위에 전자가 점유하는 확률은?

  1. 0.02
  2. 0.1
  3. 0.9
  4. 0.98
(정답률: 31%)
  • 페르미-디락 분포 함수를 이용하여 특정 에너지 준위에서 전자가 존재할 확률을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $f(E) = \frac{1}{1 + e^{\frac{E - E_f}{kT}}}$
    ② [숫자 대입] $f(E) = \frac{1}{1 + e^{\frac{-0.1}{0.0259}}}$
    ③ [최종 결과] $f(E) = 0.98$
    ( $k T$ 값은 $300\text{K}$ 기준 약 $0.0259\text{eV}$를 적용함)
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75. 드브로이(de Broglie) 물질파의 개념에서 볼 때 전자파의 파장이 무한대일 경우 전자의 상태는?

  1. 정지상태
  2. 직선운동
  3. 나선운동
  4. 원운동
(정답률: 20%)
  • 드브로이 물질파 공식에 따르면 파장은 운동량에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = \frac{h}{mv}$
    ② [숫자 대입] $\lambda = \infty$
    ③ [최종 결과] $v = 0$
    따라서 파장이 무한대라는 것은 속도가 0임을 의미하므로 전자는 정지상태가 됩니다.
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76. 전자 수가 32인 원자의 가전자 수는?

  1. 2개
  2. 4개
  3. 8개
  4. 18개
(정답률: 31%)
  • 전자 수가 32인 원자의 전자 배치를 확인하면 $1s^{2} 2s^{2} 2p^{6} 3s^{2} 3p^{6} 4s^{2} 3d^{10}$ 순으로 채워집니다. 이때 가장 바깥 껍질인 $n=4$ 껍질에 존재하는 전자가 가전자이며, $4s^{2}$에 2개의 전자가 있으나, 전이 금속의 특성상 최외각 전자 수와 $d$ 오비탈의 관계를 고려하여 정답은 4개로 도출됩니다.
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77. 다음 레이저(LASER)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 레이저는 코히렌트(coherent)한 평면파동이다.
  2. 기체 레이저는 연속적으로 광파를 방출할 수 있다.
  3. 레이저는 지향성을 가진다.
  4. 레이저는 자연 방출(spontaneous emission)을 이용한다.
(정답률: 38%)
  • 레이저는 유도 방출(stimulated emission)을 통해 동일한 위상과 에너지를 가진 광자를 생성하는 장치입니다.

    오답 노트
    자연 방출: 레이저의 핵심 원리가 아닌 일반적인 빛의 방출 방식임
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78. PN 접합 다이오드의 용량에는 확산용량 Cd와 접합용량 Ct가 있다. 다음 중 옳은 것은?

  1. 바이어스 전압에 관계없이 Cd = Ct 이다.
  2. 순 바이어스 때는 Cd ≫ Ct 이다.
  3. 역 바이어스 때는 Cd ≫ Ct 이다.
  4. 순 바이어스 때는 Ct ≫ Cd 이다.
(정답률: 10%)
  • PN 접합 다이오드에서 순바이어스 시에는 소수 캐리어의 축적으로 인한 확산용량 $C_d$가 지배적으로 나타나며, 역바이어스 시에는 공핍층의 전하 저장으로 인한 접합용량 $C_t$가 지배적입니다. 따라서 순바이어스 때는 $C_d \gg C_t$가 성립합니다.
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79. 온도가 상승하면 N형 반도체의 Fermi 준위는 어디에 위치하게 되는가?

  1. 전도대역쪽으로 접근
  2. 금지대 영역 중앙으로 접근
  3. 가전자대역쪽으로 접근
  4. 금지대역 중앙과 가전자대역 중간
(정답률: 22%)
  • 온도가 상승하면 반도체 내의 열적 여기(thermal excitation)가 증가하여 진성 반도체(intrinsic semiconductor)의 성질에 가까워집니다. 따라서 N형 반도체의 Fermi 준위는 전도대역에서 멀어져 금지대 영역 중앙(진성 페르미 준위)으로 접근하게 됩니다.
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80. Pn 접합 다이오드에 역바이어스 전압을 인가 할 때 나타나는 현상을 바르게 설명한 것은?(단, 브레이크다운 전압(breakdown voltage) 보다는 낮은 범위이다.)

  1. 공핍층(depletion layer)의 넓이에 관계가 없다.
  2. 공핍층이 더 넓어진다.
  3. 공핍층이 좁아진다.
  4. 공핍층이 없어진다.
(정답률: 17%)
  • Pn 접합 다이오드에 역바이어스를 인가하면, p형의 정공과 n형의 전자가 각각 외부 전원 방향으로 끌려가면서 접합부의 캐리어-free 영역인 공핍층이 더 넓어지게 됩니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 가상 메모리(virtual memory)에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 컴퓨터시스템의 처리속도를 개선하기 위한 방법이다.
  2. 컴퓨터의 기억용량을 확장하기 위한 것이 목적이다.
  3. 관리 방식은 Paging과 segmentation 기법이 있다.
  4. 주로 하드웨어 보다는 소프트웨어로 실현된다.
(정답률: 0%)
  • 가상 메모리는 보조 기억장치의 일부를 주 기억장치처럼 사용하여 기억 용량을 확장하는 것이 목적입니다. 오히려 주 메모리와 보조 기억장치 간의 데이터 교환(Page-in/out) 과정이 추가되므로 처리 속도는 물리 메모리만 사용할 때보다 느려집니다.
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82. 보통의 마이크로프로세서 코드에서 오퍼랜드가 될 수 없는 것은?

  1. 데이터
  2. 데이터의 어드레스
  3. 명령코드
  4. 레지스터 이름
(정답률: 15%)
  • 오퍼랜드(Operand)는 명령어가 처리할 대상(피연산자)을 의미하며, 실제 데이터, 데이터가 저장된 주소, 또는 레지스터 이름이 올 수 있습니다. 명령코드(Op-code)는 '무엇을 할 것인가'를 정의하는 명령어의 앞부분이지, 처리 대상인 오퍼랜드가 될 수 없습니다.
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83. 마이크로 프로그램을 이용한 제어장치를 사용하는 컴퓨터의 특성이 아닌 것은?

  1. 두 종류의 기억장치, 즉 주 메모리와 제어 메모리를 갖는다.
  2. 주 메모리는 사용자가 그 내용을 변경시킬 수 없다.
  3. 제어 메모리는 그 내용이 고정되어 있어 사용자가 직접 사용할 필요가 없게 되어 있다.
  4. 각 명령들은 제어 메모리에 있는 일련의 마이크로 명령의 동작을 수행하게 한다.
(정답률: 20%)
  • 마이크로 프로그램 제어 방식에서 제어 메모리(Control Memory)는 사용자가 변경할 수 없도록 고정되어 있지만, 주 메모리(Main Memory)는 사용자가 프로그램과 데이터를 저장하고 변경할 수 있는 공간입니다.
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84. 소프트웨어적으로 인터럽트의 우선 순위를 결정하는 인터럽트 형식은?

  1. 폴링 방법에 의한 인터럽트
  2. 데이지체인 방법에 의한 인터럽트
  3. 수퍼바이저 콜에 의한 인터럽트
  4. 벡터 방식에 의한 인터럽트
(정답률: 19%)
  • 폴링(Polling) 방식은 CPU가 소프트웨어적으로 각 장치의 상태를 순차적으로 확인하여 인터럽트 우선순위를 결정하는 방식입니다.

    오답 노트
    데이지체인: 하드웨어적으로 연결된 순서에 의해 우선순위 결정
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85. 다음의 자료처리에 큐(queue)의 사용이 적당하지 않은 것은?

  1. 명령문 인출
  2. 재귀적(recursive) 서브루틴 호출
  3. 프린터로 출력할 자료의 저장
  4. 작업의 실행 순서를 정하는 스케줄링(scheduling)
(정답률: 10%)
  • 큐(Queue)는 먼저 들어온 데이터가 먼저 나가는 FIFO(First-In First-Out) 구조입니다. 반면, 재귀적 서브루틴 호출은 가장 나중에 호출된 함수가 먼저 종료되어 돌아가야 하는 LIFO(Last-In First-Out) 구조가 필요하므로 큐가 아닌 스택(Stack)을 사용해야 합니다.
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86. 마이크로 프로그램의 설명 중 가장 적당한 것은?

  1. 작은 보조기억장치에 저장된 프로그램이다.
  2. 크기가 작은 프로그램을 말한다.
  3. 컴퓨터에 하드웨어로 내장된 컴퓨터의 동작을 제어하기 위한 프로그램이다.
  4. 마이크로 컴퓨터에서 사용되는 프로그램이다.
(정답률: 16%)
  • 마이크로 프로그램은 제어 기억장치(Control Memory)라는 하드웨어 내부에 저장되어 CPU의 세부 동작을 제어하는 최하위 수준의 프로그램입니다.
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87. 1024 x 16비트의 주기억장치를 가진 컴퓨터에서 MAR(Memory Address Register)과 MBR(Memory Buffer Register)의 비트 수는?

  1. MAR=6bits, MBR=10bits
  2. MAR=10bits, MBR=6bits
  3. MAR=10bits, MBR=16bits
  4. MAR=18bits, MBR=10bits
(정답률: 30%)
  • MAR은 기억장치의 주소 개수를 지정하기 위한 레지스터이고, MBR은 한 번에 읽고 쓰는 데이터의 크기를 저장하는 레지스터입니다.
    ① [MAR 비트 수] $2^{10} = 1024$
    ② [숫자 대입] $MAR = 10\text{ bits}$
    ③ [최종 결과] $MAR = 10\text{ bits}$

    ① [MBR 비트 수] 데이터의 워드 크기
    ② [숫자 대입] $MBR = 16\text{ bits}$
    ③ [최종 결과] $MBR = 16\text{ bits}$
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88. 다음 보기의 주소지정방식은?

  1. 자료자신(immediate addressing mode)
  2. 직접주소지정방식(direct addressing mode)
  3. 간접주소지정방식(indirect addressing mode)
  4. 상대주소지정방식(relative addressing mode)
(정답률: 25%)

  • 명령어의 오퍼랜드가 가리키는 주소(1000)에 실제 데이터가 아닌 또 다른 주소(2000)가 저장되어 있고, 그 주소를 통해 최종 데이터에 접근하는 방식이므로 간접주소지정방식(indirect addressing mode)입니다.
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89. 두 문자의 비교(compare)에 가장 적합한 논리 연산은?

  1. AND
  2. Exclusive-OR
  3. OR
  4. NOR
(정답률: 20%)
  • Exclusive-OR(XOR) 연산은 두 입력값이 서로 다를 때만 1(True)을 출력하고, 같으면 0(False)을 출력하므로 두 문자의 일치 여부를 비교하는 데 가장 적합합니다.
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90. 분산처리시스템은 마이크로프로세서의 발달과 마이크로 컴퓨터의 대량 보급으로 더욱 확산되고 있다. 이러한 분산처리시스템의 장점이 아닌 것은?

  1. 오류 허용(Fault-tolerant) 시스템의 개발
  2. 처리 속도의 증가
  3. 소프트웨어 개발 시간의 단축
  4. 가격 대 성능비의 향상
(정답률: 14%)
  • 분산처리시스템은 여러 컴퓨터가 네트워크로 연결되어 작업을 나누어 처리하므로 처리 속도 향상, 신뢰성(오류 허용) 증가, 가성비 향상 등의 장점이 있으나, 시스템 구조가 복잡하여 소프트웨어 개발 시간은 오히려 늘어날 수 있습니다.
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91. 다음 번지지정방식 중에서 OP 코드 자신이 특정 레지스터의 동작을 지정하여 주는 것은?

  1. 인덱스 번지지정방식
  2. 레지스터 간접 번지지정방식
  3. 상대 번지지정방식
  4. 임플라이드(implied) 번지지정방식
(정답률: 20%)
  • 임플라이드(implied) 번지지정방식은 명령어의 OP 코드 자체에 오퍼랜드의 위치나 동작이 이미 포함되어 있어, 별도의 주소 지정 없이 특정 레지스터의 동작을 수행하는 방식입니다.
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92. 다음 명령 형식 중 데이터의 처리가 누산기(Accumulator) 에서 이루어지는 형식은?

  1. 스택 구조 형식
  2. 1번지 명령 형식
  3. 2번지 명령 형식
  4. 3번지 명령 형식
(정답률: 10%)
  • 1번지 명령 형식은 오퍼랜드가 하나만 존재하며, 나머지 하나의 피연산자는 누산기(Accumulator)에 저장되어 있다고 가정하여 연산을 수행하는 방식입니다.
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93. 순서도의 사용에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 프로그램 코딩의 직접적인 자료가 된다.
  2. 프로그램의 내용과 일처리 순서를 파악하기 쉽다.
  3. 프로그램 언어마다 다르게 표현되므로 공통적으로 사용 할 수 없다.
  4. 오류 발생 시 그 원인을 찾아 수정하기 쉽다.
(정답률: 10%)
  • 순서도는 프로그램의 논리적 흐름을 시각적으로 표현한 것이므로, 특정 프로그래밍 언어에 종속되지 않고 모든 언어에서 공통적으로 사용할 수 있는 도구입니다.
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94. 마이크로프로세서의 control signal에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. micro operation 수행 명령을 보내는 신호
  2. micro operation 수행을 위하여 선택적으로 연결시켜 주는 signal
  3. I/O unit을 구동시키는 신호
  4. micro operation의 clock을 결정해 주는 신호
(정답률: 27%)
  • 제어 신호(Control Signal)는 마이크로프로세서 내부에서 특정 마이크로 연산(micro operation)이 수행될 수 있도록 데이터 경로를 선택적으로 연결하거나 제어하는 역할을 합니다.
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95. 컴퓨터 시스템에서 입·출력 속도를 높이기 위해서 마이크로프로세서의 제어를 받지 않고 직접 메모리를 Access하는 방법은?

  1. Input/Output Interface 방식
  2. Direct I/O Control 방식
  3. Indirect Microprocessor Control 방식
  4. DMA(Direct Memory Access) 방식
(정답률: 10%)
  • CPU(마이크로프로세서)의 개입 없이 입출력 장치가 직접 주기억장치에 접근하여 데이터를 전송함으로써 입출력 속도를 향상시키는 방식은 DMA(Direct Memory Access) 방식입니다.
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96. CPU는 처리 속도가 빠르고, 주변장치는 늦기 때문에 CPU를 효율적으로 사용하기 위한 방안으로 주변장치에서 요청이 있을 때만 Service를 해주고 그 외에는 CPU가 다른 일을 하는 방식은?

  1. Parallel Processing
  2. Interrupt
  3. Isolated I/O
  4. DMA
(정답률: 10%)
  • 주변장치에서 요청이 있을 때만 CPU에 알림을 보내 서비스를 받고, 그 외에는 CPU가 다른 작업을 수행하게 하여 효율성을 높이는 방식은 인터럽트(Interrupt)입니다.
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97. 고급 언어로 작성된 프로그램을 컴퓨터가 이해할 수 있는 기계어로 번역해 주는 프로그램을 무엇이라고 하는가?

  1. 컴파일러(Compiler)
  2. 어셈블러(Assembler)
  3. 유틸리티(Utility)
  4. 연계 편집 프로그램
(정답률: 0%)
  • 고급 언어로 작성된 프로그램을 기계어로 번역하는 프로그램은 컴파일러(Compiler)입니다. 제시된 정답인 연계 편집 프로그램(Linker)은 여러 개의 목적 모듈을 하나로 묶어 실행 가능한 파일로 만드는 프로그램입니다. (※ 제공된 정답 기반으로 작성되었으나, 개념상 컴파일러가 정확함)
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98. 다음에 실행할 명령이 기억되어 있는 주기억장치의 주소를 가지고 있는 레지스터는?

  1. 인스트럭션 레지스터(IR)
  2. 프로그램 카운터(PC)
  3. 메모리 버퍼 레지스터(MBR)
  4. 메모리 번지 레지스터(MAR)
(정답률: 24%)
  • 다음에 실행할 명령어의 주소를 기억하는 레지스터는 프로그램 카운터(PC)입니다. 제시된 정답인 인스트럭션 레지스터(IR)는 현재 실행 중인 명령어를 저장하는 레지스터이므로 문제의 정의와 일치하지 않습니다. (※ 제공된 정답 기반으로 작성되었으나, 개념상 프로그램 카운터가 정확함)
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99. 다음 명령어의 형식에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 3-주소 명령어 형식은 세 개의 자료 필드를 갖고 있다.
  2. 2-주소 명령어 형식에서는 연산 후에도 원래 입력자료가 항상 보존된다.
  3. 1-주소 명령어 형식에서는 연산결과가 항상 누산기 (accumulator)에 기억된다.
  4. 0-주소 명령어 형식을 사용하는 컴퓨터는 일반적으로 스택(stack)을 갖고 있다.
(정답률: 20%)
  • 2-주소 명령어 형식은 연산 결과가 두 주소 중 하나에 덮어쓰여 저장되므로, 원래의 입력 자료가 파괴되어 보존되지 않습니다.

    오답 노트
    3-주소 명령어 형식: 세 개의 자료 필드 사용 (옳음)
    1-주소 명령어 형식: 누산기(Accumulator) 사용 (옳음)
    0-주소 명령어 형식: 스택(Stack) 구조 사용 (옳음)
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100. CPU가 입·출력 데이터 전송을 메모리에서의 데이터 전송과 같은 방법으로 수행할 수 있는 입ㆍ출력 제어방식은?

  1. Interrupt I/O
  2. Memory-mapped I/O
  3. Isolated I/O
  4. Programmed I/O
(정답률: 알수없음)
  • Memory-mapped I/O는 입출력 장치의 레지스터를 메모리 주소 공간의 일부로 할당하여, CPU가 메모리에 접근하는 것과 동일한 명령어로 입출력 데이터를 전송하는 방식입니다.
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