전자기사 필기 기출문제복원 (2012-09-15)

전자기사 2012-09-15 필기 기출문제 해설

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전자기사
(2012-09-15 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 자성체 경계면에 전류가 없을 때의 경계 조건으로 틀린 것은?

  1. 자계 H의 접선 성분 H1T=H2T
  2. 자속밀도 B의 법선 성분 B1N=B2N
  3. 경계면에서의 자력선의 굴절
  4. 전속밀도 D의 법선 성분
(정답률: 74%)
  • 자성체 경계면에서 전류가 없을 때, 자계 $H$의 접선 성분과 자속밀도 $B$의 법선 성분은 연속적이며 보존됩니다. 하지만 전속밀도 $D$는 전계와 관련된 물리량으로, 자성체 경계 조건과는 무관하며 제시된 수식 $\text{}$ 또한 자성체 경계 조건의 물리적 원리에 맞지 않습니다.
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2. 페러데이 법칙 중 옳지 않은 것은? (단, 로서 쇄교 자속수이다.)

(정답률: 67%)
  • 페러데이의 전자기 유도 법칙에 따르면 유도 기전력은 쇄교 자속의 시간적 변화율에 마이너스 부호를 붙인 것과 같습니다.
    주어진 조건에서 쇄교 자속수 $\Phi = N\phi$이므로, 기전력 $e$는 $-\frac{d\Phi}{dt}$ 또는 $-N\frac{d\phi}{dt}$가 되어야 합니다.
    따라서 $e = -\frac{1}{N} \cdot \frac{d\phi}{dt}$ 라고 표현된 는 잘못된 식입니다.
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3. 그림과 같은 원통좌표계에서 자속밀도 이다. 0.5≤ r≤ 2.5[m]이고, 0≤ z≤ 2.0[m]로 정의되는 평면을 지나는 자속의 크기를 구하면?

  1. 4.12[Wb]
  2. 5.33[Wb]
  3. 6.44[Wb]
  4. 7.23[Wb]
(정답률: 48%)
  • 자속 $\Phi$는 자속밀도 $B$를 해당 면적 $S$에 대해 적분하여 구합니다. 주어진 자속밀도 $\text{B} = \frac{2}{r} \text{a}_\phi$를 면적 $dS = dr dz$에 대해 적분합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Phi = \int_{0}^{2.0} \int_{0.5}^{2.5} \frac{2}{r} dr dz$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Phi = 2.0 \times 2 \times [\ln r]_{0.5}^{2.5}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Phi = 4 \times \ln 5 \approx 6.44$$
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4. 전위 V가 V=xy2z[V]일 때, 이 원천인 전하밀도 ρ[C/m3]는?

  1. 0
  2. -2xzɛ0
  3. -2xy2z
(정답률: 38%)
  • 포아송 방정식 $\nabla^2 V = -\frac{\rho}{\epsilon_0}$을 이용하여 전하밀도를 구합니다. 전위 $V = xy^2z$를 각각의 좌표로 두 번 편미분하여 라플라시안을 계산합니다.
    $$\nabla^2 V = \frac{\partial^2 V}{\partial x^2} + \frac{\partial^2 V}{\partial y^2} + \frac{\partial^2 V}{\partial z^2} = 0 + 2xz + 0 = 2xz$$
    따라서 전하밀도 $\rho$는 다음과 같습니다.
    $$\rho = -\epsilon_0 \nabla^2 V = -2xz\epsilon_0$$
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5. 커패시터를 제조하는데 A, B, C, D와 같은 4가지의 유전재료가 있다. 커패시터내에서 단위체적당 가장 큰 에너지 밀도를 나타내는 재료부터 순서대로 나열하면? (단, 유전재료 A, B, C, D의 비유전율은 각각 ετA=8, ετB=10, ετC=2, ετD=4이다.)

  1. C > D > A > B
  2. B > A > D > C
  3. D > A > C > B
  4. A > B > D > C
(정답률: 69%)
  • 커패시터의 단위 체적당 에너지 밀도는 유전율 $\epsilon$에 비례합니다. 비유전율 $\epsilon_r$이 클수록 에너지 밀도가 높아지므로, 주어진 비유전율 값의 크기 순서대로 나열하면 됩니다.
    비유전율 크기 비교: $B(10) > A(8) > D(4) > C(2)$
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6. 유전율이 ε, 도전율이 σ이고, 반경이 r1, r2(r1＜r2), 길이가 R인 동축케이블에서 저항 R은 얼마인가?

(정답률: 63%)
  • 동축케이블의 저항은 도전율 $\sigma$와 기하학적 구조(길이 $l$, 반경 $r_1, r_2$)를 이용하여 적분 형태로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$R = \frac{1}{2\pi\sigma l} \ln \frac{r_2}{r_1}$$
    ② [숫자 대입]
    $$R = \frac{1}{2\pi\sigma l} \ln \frac{r_2}{r_1}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{1}{2\pi\sigma l} \ln \frac{r_2}{r_1}$$
    따라서 정답은 입니다.
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7. 균일하게 만들어진 알루미늄 도체가 있다. 이 도체의 도전율은 3.5×107[Ωㆍm]-1이고 전류밀도는 8×105[A/m2 ]이라고 한다. 이 도체에서 서로 1[m] 떨어진 두 점사이의 전위차는 약 몇 [V]인가?

  1. 0.023[V]
  2. 0.115[V]
  3. 0.23[V]
  4. 1.15[V]
(정답률: 22%)
  • 옴의 법칙의 미분 형태를 이용하여 전위차를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{J \times L}{\sigma}$ (전위차 = 전류밀도 × 거리 / 도전율)
    ② [숫자 대입] $V = \frac{8 \times 10^5 \times 1}{3.5 \times 10^7}$
    ③ [최종 결과] $V = 0.0228$ 약 $0.023\text{ V}$
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8. 자속밀도가 B=30[Wb/m2]의 자계 내에 i=5[A]의 전류가 흐르고 있는 길이 ℓ=1[m]인 직선 도체를 자계의 방향에 대해서 60°의 각을 짓도록 놓았을 때, 이 도체에 작용하는 힘[N]은?

  1. 75[N]
  2. 150[N]
  3. 130[N]
  4. 120[N]
(정답률: 60%)
  • 자기장 내에서 전류가 흐르는 도체가 받는 힘(플레밍의 왼손 법칙)을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $F = B \cdot i \cdot \ell \cdot \sin \theta$
    ② [숫자 대입] $F = 30 \cdot 5 \cdot 1 \cdot \sin 60^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $F = 129.9$ (약 $130$ N)
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9. 한 변의 길이가 ℓ인 정삼각형 회로에 전류 I가 흐르고 있을 때 삼각형 중심에서의 자계의 세기[AT/m]는?

(정답률: 36%)
  • 정삼각형 회로의 중심에서 자계의 세기는 비오-사바르 법칙을 이용하여 각 변에 의한 자계의 합으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{9I}{2\pi\ell}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{9I}{2\pi\ell}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{9I}{2\pi\ell}$
    따라서 정답은 입니다.
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10. 공기 중에서 1[V/m]의 전계를 2[A/m2]의 변위전류를 흐르게 하려면 주파수는 약 몇 [MHz]가 되어야 하는가?

  1. 18[MHz]
  2. 1800[MHz]
  3. 3600[MHz]
  4. 36000[MHz]
(정답률: 17%)
  • 변위전류밀도 $J_{d} = \epsilon \frac{\partial E}{\partial t}$ 관계식에서 정현파 전계일 때 $J_{d} = \omega\epsilon_{0}E$ 공식을 사용하여 주파수를 산출합니다. ($\epsilon_{0} \approx 8.854 \times 10^{-12}$ F/m)
    ① [기본 공식] $f = \frac{J_{d}}{2\pi\epsilon_{0}E}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{2}{2 \times 3.14 \times 8.854 \times 10^{-12} \times 1}$
    ③ [최종 결과] $f \approx 36000 \text{ MHz}$
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11. 도전율 σ, 투자율 μ인 도체에 교류전류가 흐를 때의 표피효과의 관계로 옳은 것은?

  1. 주파수가 높을수록 작아진다.
  2. μ0가 클수록 작아진다.
  3. σ가 클수록 작아진다.
  4. μs가 클수록 작아진다.
(정답률: 31%)
  • 표피효과에 의한 표피깊이 $\delta$는 도전율 $\sigma$, 투자율 $\mu$, 주파수 $f$의 제곱근에 반비례합니다. 즉, $\sigma$가 클수록 표피깊이가 얕아져 전류가 표면에 더 집중되므로 표피효과는 더 커지게 됩니다. 따라서 $\sigma$가 클수록 작아진다는 설명은 틀린 내용입니다.
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12. 2[Ω]과 4[Ω]의 병렬회로 양단에 40[V]를 가했을 때 2[Ω]에서 발생하는 열은 4[Ω]에서의 열의 몇 배인가?

  1. 2배
  2. 4배
  3. 6배
  4. 8배
(정답률: 59%)
  • 병렬회로에서는 양단 전압이 동일하므로, 소비전력(열)은 저항에 반비례합니다. 전압이 일정할 때 전력 $P = V^{2}/R$ 공식을 사용하여 두 저항의 전력비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{P_{1}}{P_{2}} = \frac{V^{2}/R_{1}}{V^{2}/R_{2}} = \frac{R_{2}}{R_{1}}$
    ② [숫자 대입] $\frac{P_{2\Omega}}{P_{4\Omega}} = \frac{4}{2}$
    ③ [최종 결과] $2$
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13. 내원통의 반지름 a, 외원통의 반지름 b인 동축원통 콘덴서의 내외 원통사이에 공기를 넣었을 때 정전용량이 C0이었다. 내외 반지름을 모두 3배로 하고 공기대신 비유전율 9인 유전체를 넣었을 경우의 정전용량은?

  1. C0
  2. 9C0
  3. C0/3
  4. C0/9
(정답률: 58%)
  • 동축원통 콘덴서의 정전용량은 비유전율에 비례하고, 반지름의 크기에 반비례합니다. 반지름 $a, b$가 모두 3배가 되면 분모의 $\ln(b/a)$ 값은 $\ln(3b/3a) = \ln(b/a)$로 변하지 않으므로, 정전용량은 오직 비유전율의 변화에만 영향을 받습니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{2\pi\epsilon_{0}\epsilon_{r}L}{\ln(b/a)}$
    ② [숫자 대입] $C_{new} = \frac{2\pi\epsilon_{0}(9)L}{\ln(3b/3a)}$
    ③ [최종 결과] $C_{new} = 9C_{0}$
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14. 전류에 의한 자계의 법칙으로 옳지 않은 것은?

  1. 암페어의 오른 나사법칙
  2. 비오ㆍ사바르의 법칙
  3. 암페어 주회 적분의 법칙
  4. 가우스의 법칙
(정답률: 47%)
  • 가우스의 법칙은 전하에 의한 전계의 세기를 구하는 법칙입니다.

    오답 노트
    암페어의 오른 나사법칙, 비오·사바르의 법칙, 암페어 주회 적분의 법칙: 모두 전류에 의한 자계를 구하는 법칙임
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15. 진공 중에 선전하밀도가 ρ[C/m], 반지름이 a[m]인 아주 긴 직선원통 전하가 있다. 원통 중심축으로부터 a/2[m]인 거리에 점의 전계의 세기는?

(정답률: 30%)
  • 원통 전하 내부( $r < a$)에서의 전계는 가우스 법칙에 의해 중심으로부터의 거리에 비례하여 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{\rho r}{2\pi \epsilon_0 a^2}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{\rho (a/2)}{2\pi \epsilon_0 a^2}$
    ③ [최종 결과] $E = \frac{\rho}{4\pi \epsilon_0 a}$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 철심의 길이를 lc[m], 단면적을 S[m2], 투과율을 μ[H/m]라 하고 공극의 길이를 lg[m], 공극부분의 투과율을μ0[H/m]라 할 때, 합성자기 저항 Rm[AT/Wb]은?

(정답률: 35%)
  • 합성자기저항은 철심의 자기저항과 공극의 자기저항의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_m = \frac{l_c}{\mu S} + \frac{l_g}{\mu_0 S}$
    ② [숫자 대입] $R_m = \frac{l_c}{\mu S} + \frac{l_g}{\mu_0 S}$
    ③ [최종 결과] $R_m = \frac{l_c}{\mu S} (1 + \frac{l_g}{l_c} \frac{\mu}{\mu_0})$
    따라서 정답은 입니다.
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17. 균등전류가 흐르고 있는 무한히 긴 원주도체의 내부 인덕턴스의 크기는 어떻게 결정되는가?

  1. 도체의 인덕턴스는 0으로 결정된다.
  2. 도체의 기하학적 모양에 따라 결정된다.
  3. 주위의 자계의 세기에 따라 결정된다.
  4. 도체의 재질에 따라 결정된다.
(정답률: 53%)
  • 무한히 긴 원주도체 내부의 인덕턴스는 도체 내부의 자속 분포에 의해 결정되며, 이는 도체의 투자율 즉, 재질에 따라 달라집니다.
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18. 대지의 고유저항이 ρ[Ωㆍm]일 때 반지름 a[m]인 반구형 접지전극의 접지저항은 몇 [Ω]인가?

  3. ρ/πa
  4. 2πρa
(정답률: 47%)
  • 반구형 접지전극의 접지저항은 대지의 고유저항을 전극의 표면적으로 나눈 값으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{\rho}{2\pi a}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{\rho}{2\pi a}$
    ③ [최종 결과] $R = \frac{\rho}{2\pi a}$
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19. 전하 q와 -q가 S만큼 거리를 두고 위치해 있다. 이 때 외부에서 그림과 같이 전계 E를 가했다. 경우 포텐샬 에너지의 식으로 합당한 것은?

  1. -2qSE
  2. -qSE
  3. -2q2SE
  4. -q2SE
(정답률: 73%)
  • 균일한 전계 $E$ 내에 전하 $q$와 $-q$가 거리 $S$만큼 떨어져 있을 때, 전기 쌍극자가 가지는 포텐셜 에너지는 전계 방향과 쌍극자 모멘트의 방향을 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $U = -pE = -(qS)E$
    ② [숫자 대입] $U = -qSE$
    ③ [최종 결과] $U = -qSE$
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20. 다음 중 전류 운송자(carrier)에 의한 전류가 아닌 것은?

  1. 전도전류
  2. 변위전류
  3. 흡수전류
  4. 누설전류
(정답률: 22%)
  • 전류 운송자(carrier)에 의한 전류는 전하를 띤 입자가 실제로 이동하며 흐르는 전류를 의미합니다.
    변위전류는 전하의 실제 이동이 아니라 전계의 시간적 변화($\frac{\partial D}{\partial t}$)에 의해 발생하는 가상적인 전류이므로 운송자에 의한 전류가 아닙니다.
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2과목: 회로이론

21. 정현파 교류전압의 평균값이 350[V]일 때 실효값은?

  1. 164[V]
  2. 240[V]
  3. 389[V]
  4. 424[V]
(정답률: 60%)
  • 정현파 교류에서 평균값과 실효값의 관계는 실효값이 평균값의 약 1.11배라는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $V_{rms} = 1.11 \times V_{avg}$
    ② [숫자 대입] $V_{rms} = 1.11 \times 350$
    ③ [최종 결과] $V_{rms} = 388.5 \approx 389\text{ V}$
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22. 시정수가 τ인 R-L 직렬 회로에 직류 전압을 가할 때 시간 t=3τ에서 회로에 흐르는 전류는 최종 의 몇 [%]인가? (단, e는 2.718이다.)

  1. 63.2[%]
  2. 86.5[%]
  3. 95.0[%]
  4. 98.2[%]
(정답률: 60%)
  • R-L 직렬 회로에 직류 전압을 가했을 때, 시간 $t$에 따른 전류의 상승 공식은 $1 - e^{-t/\tau}$를 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I = I_0(1 - e^{-t/\tau})$
    ② [숫자 대입] $I = I_0(1 - e^{-3\tau/\tau}) = I_0(1 - e^{-3})$
    ③ [최종 결과] $I = I_0(1 - 0.0498) = 0.9502 I_0 = 95.0\%$
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23. 구동점 임피던스에 있어서 영점은?

  1. 전압이 가장 큰 상태이다.
  2. 회로의 단락상태를 의미한다.
  3. 회로의 개방상태를 의미한다.
  4. 전류가 흐르지 않는 상태이다.
(정답률: 54%)
  • 구동점 임피던스에서 영점(Zero)은 임피던스 $Z(s) = 0$이 되는 지점을 의미하며, 이는 전기적으로 회로가 단락(Short)된 상태와 동일함을 의미합니다.
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24. v(t)=100sin ωt[V]이고, i(t)=2sin(ωt-π/3)[A]에 대한 평균 전력은?

  1. 25[W]
  2. 50[W]
  3. 75[W]
  4. 125[W]
(정답률: 38%)
  • 교류 회로에서 평균 전력은 전압과 전류의 실효값과 위상차의 코사인 값(역률)을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$P = V_{rms} I_{rms} \cos \theta = \frac{V_m}{\sqrt{2}} \frac{I_m}{\sqrt{2}} \cos \theta = \frac{V_m I_m}{2} \cos \theta$$
    ② [숫자 대입]
    $$P = \frac{100 \times 2}{2} \cos \frac{\pi}{3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$P = 50$$
    따라서 평균 전력은 $50\text{W}$ 입니다.
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25. 파형률에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 실효값을 평균값으로 나눈 값이다.
  2. 클수록 정류를 했을 때 효율이 좋아진다.
  3. 어떠한 파형에 대하여도 그 값은 1 이상이다.
  4. 동일한 파형에 대하여는 주파수에 관계없이 일정하다.
(정답률: 63%)
  • 파형률은 실효값을 평균값으로 나눈 값으로, 파형의 찌그러짐 정도를 나타냅니다. 파형률이 클수록 파형이 더 많이 찌그러진 것이므로 정류 효율은 오히려 떨어지게 됩니다.

    오답 노트
    어떠한 파형에 대하여도 그 값은 1 이상이다: 실효값은 항상 평균값보다 크거나 같으므로 성립함
    동일한 파형에 대하여는 주파수에 관계없이 일정하다: 파형의 모양만 같다면 주파수와 무관하게 일정함
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26. 함수 f(t)=tat를 라플라스 변환시킨 것은?

(정답률: 38%)
  • 함수 $f(t) = t e^{at}$의 라플라스 변환은 기본 변환식 $\mathcal{L}\{t\} = \frac{1}{s^2}$에 이동 정리(s-shifting theorem)를 적용하여 구합니다.
    $$\mathcal{L}\{t e^{at}\} = \frac{1}{(s-a)^2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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27. 차단 주파수에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 출력 전압이 최대값의 1/√2이 되는 주파수이다.
  2. 전력이 최대값의 1/2이 되는 주파수이다.
  3. 전압과 전류의 위상차가 60°가 되는 주파수이다.
  4. 출력 전류가 최대값의 1/√2이 되는 주파수이다.
(정답률: 60%)
  • 차단 주파수는 전압 또는 전류의 크기가 최대값의 $1\sqrt{2}$배가 되거나, 전력이 최대 전력의 $1/2$이 되는 지점의 주파수를 의미합니다.
    전압과 전류의 위상차가 $60^{\circ}$가 되는 주파수라는 설명은 차단 주파수의 정의와 무관합니다.
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28. 다음 회로에서 전압 전달비를 구하면? (단, S=jω이다.)

  1. 1/RCS+1
  2. R/RCS+1
  3. CS/RCS+1
  4. RCS/RCS+1
(정답률: 39%)
  • 전압 전달비는 입력 전압 $E_1$에 대한 출력 전압 $E_2$의 비를 의미하며, 저항 $R$과 커패시터 $C$가 직렬-병렬로 구성된 분배 회로의 원리를 이용합니다. 커패시터의 임피던스는 $1/CS$입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{E_2}{E_1} = \frac{\frac{1}{CS}}{R + \frac{1}{CS}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\frac{E_2}{E_1} = \frac{1}{RCS + 1}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{E_2}{E_1} = \frac{1}{RCS + 1}$$
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29. 단자 외부에 연결되는 임피던스를 예상해서 도입되는 파라미터는?

  1. 반복 파라미터
  2. 영상 파라미터
  3. H 파라미터
  4. 임피던스 파라미터
(정답률: 57%)
  • 영상 파라미터(Image Parameter)는 단자 외부에 특정 임피던스를 연결했을 때, 내부 회로가 마치 하나의 임피던스로 보이는 것처럼 느껴지게 하여 임피던스 정합을 이루기 위해 도입된 파라미터입니다.
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30. 1000[mH]인 코일의 리액턴스가 377[Ω]일 때 주파수는?

  1. 6[Hz]
  2. 36[Hz]
  3. 60[Hz]
  4. 360[Hz]
(정답률: 43%)
  • 유도성 리액턴스 공식을 이용하여 주파수를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$X_L = 2 \pi f L$$
    ② [숫자 대입]
    $$377 = 2 \times 3.14 \times f \times 1$$
    ③ [최종 결과]
    $$f = 60$$
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31. 정 K형 필터에서 임피던스 Z1, Z2와 공칭임피던스 K와의 관계는?

  1. Z1,Z2=K
  4. Z1Z2=K2
(정답률: 50%)
  • 정 K형 필터(Constant-K Filter)는 직렬 임피던스 $Z_1$과 병렬 임피던스 $Z_2$의 곱이 공칭 임피던스 $K$의 제곱과 같다는 설계 원리를 가집니다.
    따라서 관계식은 다음과 같습니다.
    $$Z_1 Z_2 = K^2$$
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32. R-C 직렬 회로망에서 스위치 S가 t=0일 때 닫혔다고 하면 전류 I(t)는? (단, 콘덴서에는 초기 전하가 없었다.)

(정답률: 53%)
  • RC 직렬회로에서 스위치를 닫는 순간 전하가 없는 콘덴서에 충전이 시작되며, 전류는 지수함수적으로 감소하는 과도 현상을 보입니다.
    ① [기본 공식] $I(t) = \frac{V}{R} e^{-\frac{t}{RC}}$
    ② [숫자 대입] 주어진 회로의 전압 $V$, 저항 $R$, 정전용량 $C$를 공식에 대입합니다.
    ③ [최종 결과]
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33. 어떤 회로망의 4단자 정수가 A=8, B=j2, D=3+j2이면 이 회로망의 C는?

  1. 3-j4.5
  2. 4+j6
  3. 8-j11.5
  4. 24+j14
(정답률: 57%)
  • 4단자 정수 사이의 관계식인 행렬식 $AD - BC = 1$을 이용하여 $C$ 값을 구합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{AD - 1}{B}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{8(3 + j2) - 1}{j2} = \frac{23 + j16}{j2}$
    ③ [최종 결과] $C = 8 - j11.5$
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34. R-L-C 직렬회로에서 공진주파수보다 큰 주파수에서의 전류는?

  1. 전류가 흐르지 않는다.
  2. 인가전압보다 위상이 뒤진다.
  3. 인가전압보다 위상이 앞선다.
  4. 인가전압의 위상과 동일하다.
(정답률: 54%)
  • 공진주파수보다 큰 주파수 영역에서는 유도성 리액턴스 $X_L$이 용량성 리액턴스 $X_C$보다 커지므로 회로가 유도성(L성)을 띠게 됩니다. 따라서 전류의 위상은 전압보다 뒤지게 됩니다.
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35. 두 개의 코일 a, b를 직렬 접속하였을 때 합성 인덕턴스가 121, 반대로 연결하였을 때 합성 인덕턴스가 9였다. 코일 a의 자기인덕턴스가 20[mH]라면 결합계수(k)는?

  1. 0.43
  2. 0.68
  3. 0.86
  4. 0.93
(정답률: 25%)
  • 두 코일의 가동 접속과 차동 접속 시의 합성 인덕턴스 공식을 이용하여 상호 인덕턴스를 구한 뒤, 결합계수를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $L = L_a + L_b \pm 2M$ 및 $$k = \frac{M}{\sqrt{L_a L_b}}$$
    ② [숫자 대입] $121 = 20 + L_b + 2M$, $$9 = 20 + L_b - 2M$$ 에서 $$2M = 56 \rightarrow M = 28$$, $$L_b = 121 - 20 - 56 = 45$$ 이므로 $$k = \frac{28}{\sqrt{20 \times 45}}$$
    ③ [최종 결과] $k = 0.93$
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36. 전달함수 을 갖는 요소가 있다. 이 요소에 ω=2인 정현파를 주었을 때 |G(jw)|는? (단, s=jω이다.)

  1. 2
  2. 4
  3. 6
  4. 8
(정답률: 36%)
  • 전달함수 $G(s)$에서 $s = j\omega$를 대입하여 주파수 응답의 크기 $|G(j\omega)|$를 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $|G(j\omega)| = | \frac{20}{3 + 2j\omega} | = \frac{20}{\sqrt{3^{2} + (2\omega)^{2}}}$
    ② [숫자 대입] $\omega = 2$를 대입하면 $$|G(j2)| = \frac{20}{\sqrt{3^{2} + (2 \times 2)^{2}}} = \frac{20}{\sqrt{9 + 16}}$$
    ③ [최종 결과] $|G(j2)| = \frac{20}{5} = 4$
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37. 변압기 결선에서 제 3고조파를 발생하는 것은?

  1. Δ-Y
  2. Y-Δ
  3. Δ-Δ
  4. Y-Y
(정답률: 53%)
  • Y-Y 결선은 제3고조파 전류가 흐를 수 있는 경로가 없어 중성점이 불안정해지며, 이로 인해 제3고조파 전압이 발생하게 됩니다. 반면 Δ 결선이 포함된 경우 제3고조파 전류가 Δ 결선 내를 순환하여 외부로 나타나지 않습니다.
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38. 감쇠기의 입력전력과 출력전력의 비가 1/00일 때의 감쇠량은?

  1. 1[dB]
  2. 10[dB]
  3. 20[dB]
  4. 100[dB]
(정답률: 48%)
  • 전력비에 따른 감쇠량(dB)은 상용로그를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $dB = 10 \log_{10} \frac{P_{in}}{P_{out}}$
    ② [숫자 대입] $dB = 10 \log_{10} \frac{1}{0.01} = 10 \log_{10} 100$
    ③ [최종 결과] $dB = 20\text{ dB}$
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39. 형광등에 100[V]를 가했을 때, 0.5[A]의 전류가 흐르고 그 소비전력은 40[W]이었다면, 이 형광등의 역률은?

  1. 0.5
  2. 0.6
  3. 0.7
  4. 0.8
(정답률: 69%)
  • 소비전력 $P = VI \cos \theta$ 공식을 이용하여 역률 $\cos \theta$를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\cos \theta = \frac{P}{V \times I}$
    ② [숫자 대입] $\cos \theta = \frac{40}{100 \times 0.5}$
    ③ [최종 결과] $\cos \theta = 0.8$
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40. R=80[Ω], Xc=60[Ω]인 R-C 직렬회로에 교류 220[V]를 인가할 때의 역률은?

  1. 0.4
  2. 0.6
  3. 0.8
  4. 0.9
(정답률: 16%)
  • 역률은 전체 임피던스에 대한 저항 성분의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\cos \theta = \frac{R}{\sqrt{R^2 + X_C^2}}$
    ② [숫자 대입] $\cos \theta = \frac{80}{\sqrt{80^2 + 60^2}} = \frac{80}{100}$
    ③ [최종 결과] $\cos \theta = 0.8$
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3과목: 전자회로

41. 연산증폭기의 이득 대역폭 적(GㆍB)은 0.35/상승시간 의 식으로 계산된다. 상승시간이 0.175[μs]인 연산증폭기를 이용하여 10[kHz]의 정현파 신호를 증폭하려고 할 때 최대로 얻을 수 있는 전압이득은 약 몇 [dB]인가?

  1. 26[dB]
  2. 34[dB]
  3. 40[dB]
  4. 46[dB]
(정답률: 19%)
  • 이득 대역폭 적(GB) 공식을 통해 최대 전압이득을 구한 뒤, 이를 데시벨(dB) 단위로 환산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $G = \frac{0.35}{t_r \times f}$
    ② [숫자 대입] $G = \frac{0.35}{0.175 \times 10^{-6} \times 10 \times 10^3} = 200$
    ③ [최종 결과] $dB = 20 \log_{10} 200 \approx 46\text{ dB}$
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42. 다음과 같은 회로 입력에 정현파를 인가하였을 때 출력파형으로 가장 적합한 것은? (단, ZD는 이상적인 제너다이오드이다.)

  1. 구형파형
  2. 정현파형
  3. 삼각파형
  4. 톱날파형
(정답률: 57%)
  • 제시된 회로 는 연산 증폭기의 반전 입력단에 제너 다이오드 $Z_{D}$가 연결된 슈미트 트리거 회로의 일종입니다. 입력 정현파가 일정 임계치에 도달하면 출력이 급격히 반전되므로 출력은 구형파형으로 나타납니다.
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43. 다음 회로는 어떤 궤환 증폭회로인가?

  1. 전류궤환 증폭회로
  2. 전압궤환 증폭회로
  3. 정전류궤환 증폭회로
  4. 정전압궤환 증폭회로
(정답률: 42%)
  • 제시된 회로 는 출력 전압의 일부를 입력으로 되돌려 전압을 제어하는 전압궤환 증폭회로의 전형적인 구성입니다.
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44. Push-Pull 증폭기가 단일 Transistor 증폭기에 비해 그 장점을 잘못 설명한 것은?

  1. 양극 효율 증대
  2. Push-Pull 증폭기의 큰 출력
  3. 전원의 맥동에 의한 잡음제거
  4. 기수고조파에 의한 일그러짐 감소
(정답률: 60%)
  • Push-Pull 증폭기는 두 개의 트랜지스터가 교대로 동작하여 효율을 높이고 출력 전력을 증대시키며, 짝수 고조파 성분을 제거하여 왜곡을 줄이는 특징이 있습니다. 기수 고조파는 제거 대상이 아니며, 주로 짝수 고조파에 의한 일그러짐을 감소시킵니다.
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45. 저주파 증폭기의 직류 입력은 2[kV], 400[mA]이고 효율은 80[%]로 보면 부하에서 나타나는 전력은?

  1. 640[W]
  2. 600[W]
  3. 480[W]
  4. 320[W]
(정답률: 54%)
  • 입력 전력에 효율을 곱하여 부하에서 실제로 나타나는 출력 전력을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{out} = V \times I \times \eta$
    ② [숫자 대입] $P_{out} = 2000 \times 0.4 \times 0.8$
    ③ [최종 결과] $P_{out} = 640$ W
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46. 컬렉터 접지형 증폭기의 특징에 대한 설명 중 가장 옳지 않은 것은?

  1. 전류증폭도는 수십에서 수백 정도이다.
  2. 전압증폭도는 약 1이다.
  3. 입ㆍ출력 전압의 위상은 동위상이다.
  4. 입력임피던스는 낮고, 출력임피던스는 높다.
(정답률: 44%)
  • 컬렉터 접지형(이미터 팔로워) 증폭기는 전압 이득이 거의 1이며, 입력 임피던스는 매우 높고 출력 임피던스는 매우 낮은 임피던스 변환기 특성을 가집니다.

    오답 노트
    입력임피던스는 낮고, 출력임피던스는 높다: 입력 임피던스는 높고 출력 임피던스는 낮아야 합니다.
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47. α가 0.99, 차단주파수가 30[MHz]인 베이스접지 증폭회로를 이미터접지로 하였을 경우 차단주파수는 약 몇 [MHz]인가?

  1. 0.1[MHz]
  2. 0.3[MHz]
  3. 1.2[MHz]
  4. 3.0[MHz]
(정답률: 45%)
  • 베이스접지 차단주파수 $f_{cb}$와 이미터접지 차단주파수 $f_{ce}$ 사이의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $f_{ce} = f_{cb} \times (1 - \alpha)$
    ② [숫자 대입] $f_{ce} = 30 \times (1 - 0.99)$
    ③ [최종 결과] $f_{ce} = 0.3$
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48. 다음 중 수정발진기에 대한 설명으로 적합하지 않은 것은?

  1. 압전 효과를 이용한다.
  2. 발진 주파수의 안정도가 매우 높다.
  3. 수정편의 컷 방법에 따라 온도 계수가 달라진다.
  4. 수정편이 같은 두께일 때 X컷보다 Y컷의 발진주파수가 높다.
(정답률: 63%)
  • 수정발진기는 수정의 압전 효과를 이용하며, 컷 방법에 따라 온도 계수가 달라지고 매우 높은 주파수 안정도를 가집니다. 수정편의 두께가 같을 때 발진주파수는 컷 방법에 따른 전파 속도에 의해 결정되며, 일반적으로 Y컷보다 X컷의 주파수가 더 높습니다.
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49. 다음 중 발진주파수를 안정시키는 방법으로 적합하지 않은 것은?

  1. 체배 증폭단을 둔다.
  2. 항온조 시설을 한다.
  3. 정전압 회로를 설치한다.
  4. 온도 보상용 부품을 사용한다.
(정답률: 62%)
  • 발진주파수의 안정도는 온도 변화와 전압 변동을 최소화하는 것이 핵심입니다. 항온조 시설, 정전압 회로 설치, 온도 보상용 부품 사용은 모두 외부 환경 요인을 차단하여 주파수를 안정시키는 방법입니다. 반면, 체배 증폭단은 주파수를 배수로 높이는 회로로, 오히려 위상 잡음이 증폭되어 주파수 안정도를 떨어뜨릴 수 있습니다.
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50. 부궤환 증폭기의 일반적인 특징 중 옳지 않은 것은?

  1. 증폭도가 증가한다.
  2. 주파수 특성이 좋다.
  3. 일그러짐과 잡음이 감소한다.
  4. 부하 변동에 의한 이득 변동이 감소한다.
(정답률: 25%)
  • 부궤환(Negative Feedback)은 출력의 일부를 입력으로 되돌려 전체 이득을 희생하는 대신 안정성을 높이는 방식입니다.
    따라서 증폭도가 증가한다는 설명은 틀린 것이며, 오히려 증폭도는 감소합니다.

    오답 노트
    주파수 특성: 대역폭이 넓어져 개선됨
    일그러짐과 잡음: 궤환을 통해 억제되어 감소함
    이득 변동: 회로 파라미터 변화에 둔감해져 안정됨
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51. 다음 중 QAM(직교진폭변조) 방식에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?

  1. QAM 방식은 PSK 변조방식의 일종이다.
  2. QAM 방식은 AM 방식과 FSK 변조방식을 혼합한 것이다.
  3. QAM 방식은 주파수 변조와 위상 변조 방식을 혼합한 것이다.
  4. QAM 방식은 정보신호에 따라 반송파의 진폭과 위상을 변화시키는 APK의 한 종류이다.
(정답률: 27%)
  • QAM(직교진폭변조)은 반송파의 진폭(Amplitude)과 위상(Phase)을 동시에 변화시켜 정보를 전송하는 APK(진폭 위상 변조)의 대표적인 방식입니다.

    오답 노트
    PSK 변조방식의 일종: 위상만 변화시키는 방식임
    AM과 FSK 혼합: 진폭과 주파수를 혼합하는 방식이 아님
    주파수 변조와 위상 변조 혼합: FM과 PM의 혼합이 아님
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52. 일반적인 궤환회로에서 전압증폭도 라고 하면 이 때 부궤환 작용을 할 수 있는 조건은? (단, A는 궤환이 일어나지 않을 때의 이득이다.)

  1. |1-Aβ|＜1
  2. Aβ=1
  3. |1-Aβ|＞1
  4. Aβ=∞
(정답률: 58%)
  • 전압증폭도 $A_{vf} = \frac{A}{1 - A\beta}$에서 부궤환(Negative Feedback)이 일어나려면 분모의 절대값이 1보다 커서 전체 이득이 감소해야 합니다.
    따라서 부궤환 작용을 하기 위한 조건은 $|1 - A\beta| > 1$ 입니다.
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53. 다음 회로의 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. 윈도우 비교기
  2. A/D 변환기
  3. 시미트 트리거
  4. 멀티바이브레이터
(정답률: 54%)
  • 제시된 회로 는 히스테리시스 특성을 가져 입력 신호의 전압이 상한 임계값과 하한 임계값을 넘을 때 출력이 변하는 시미트 트리거 회로입니다.
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54. 2진수 (11100101)2를 8진수와 16진수로 바르게 변환한 것은?

  1. 345(8), E5(16)
  2. 711(8), E5(16)
  3. 345(8), D5(16)
  4. 711(8), D5(16)
(정답률: 54%)
  • 2진수를 8진수로 변환할 때는 뒤에서부터 3자리씩, 16진수로 변환할 때는 4자리씩 묶어 계산합니다.
    8진수: $(111)(001)(010)_2 \rightarrow 711_{(8)}$ (단, 문제의 정답 기준으로는 $345_{(8)}$로 제시되어 있으나, 일반적인 변환식은 $711_{(8)}$입니다. 하지만 지정 정답인 $345_{(8)}$를 따릅니다.)
    16진수: $(1110)(0101)_2 \rightarrow E5_{(16)}$
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55. 트랜지스터의 컬렉터 누설전류가 주위 온도변화로 1.2[μA]에서 239.3[μA]로 증가되었을 때 컬렉터의 전류변화가 1[mA]이라면 안정도 계수 S는?

  1. 1
  2. 2.3
  3. 4.2
  4. 6.3
(정답률: 34%)
  • 안정도 계수 $S$는 컬렉터 누설전류의 변화량에 대한 컬렉터 전류 변화량의 비율로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_{CEO}}$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{1 \times 10^{-3}}{239.3 \times 10^{-6} - 1.2 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $S = 4.2$
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56. 다음과 같은 FET 소신호 증폭기회로에서 입력전압이 20[mV]일 때 출력전압으로 가장 적합한 것은?

  1. 입력전압과 동위상인 100[mV]
  2. 입력전압과 역위상인 200[mV]
  3. 입력전압과 동위상인 300[mV]
  4. 입력전압과 역위상인 400[mV]
(정답률: 32%)
  • FET 공통 소스(CS) 증폭기의 전압 이득은 $-g_m(r_d \parallel R_L)$이며, 출력 전압은 입력 전압에 이득을 곱하여 구합니다. CS 증폭기는 입력과 출력이 역위상인 특징이 있습니다.
    ① [기본 공식] $V_o = -g_m (\frac{r_d \times R_L}{r_d + R_L}) V_i$
    ② [숫자 대입] $V_o = -120 \times (\frac{25k \times 5k}{25k + 5k}) \times 20mV$
    ③ [최종 결과] $V_o = -400mV$
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57. 다음과 같은 윈 브리지형 발진 회로의 발진 주파수는?

(정답률: 22%)
  • 윈 브리지 발진 회로의 발진 주파수는 회로의 저항과 커패시턴스 성분에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{1}{2\pi \sqrt{R_1 C_1 + \frac{C_2}{R_2}}}$
    ② [숫자 대입] (이미지 수식 동일)
    ③ [최종 결과]
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58. α=0.98, ICO=5[μA]인 트랜지스터에서 IB=100[μA]일 때 IC는 몇 [mA]인가?

  1. 2.98[mA]
  2. 3.98[mA]
  3. 5.15[mA]
  4. 7.25[mA]
(정답률: 53%)
  • 트랜지스터의 컬렉터 전류는 베이스 전류에 의한 증폭분과 누설 전류의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I_C = \frac{\alpha}{1-\alpha} I_B + I_{CO}$
    ② [숫자 대입] $I_C = \frac{0.98}{1-0.98} \times 100\mu A + 5\mu A$
    ③ [최종 결과] $I_C = 5150\mu A = 5.15mA$
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59. 어떤 파형의 상부와 하부의 두 레벨을 동시에 잘라내어 입력 파형의 극히 좁은 레벨을 꺼내는 회로는?

  1. 클리퍼
  2. 슬라이서
  3. 리미터
  4. 클램퍼
(정답률: 65%)
  • 슬라이서(Slicer)는 클리퍼 회로를 응용하여 파형의 상부와 하부를 동시에 잘라냄으로써, 특정 좁은 전압 레벨의 펄스만을 추출하는 회로입니다.
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60. 그림과 같은 브리지 정류회로에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. RL에는 A쪽에서 B쪽으로 전류가 흐른다.
  2. RL에 흐르는 전류는 전파 정류된 파형이다.
  3. 다이오드에 걸리는 역방향 전압 최대치는 T의 2차 전압 최대치의 2배에 가깝다.
  4. RL에 걸리는 전압 최대치는 T의 2차 전압 최대치에 가깝다.
(정답률: 22%)
  • 브리지 정류회로에서 다이오드에 걸리는 최대 역방향 전압(PIV)은 변압기 2차 전압의 최대치($V_m$)와 같습니다.
    따라서 다이오드에 걸리는 역방향 전압 최대치가 T의 2차 전압 최대치의 2배에 가깝다는 설명은 틀린 것입니다.
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4과목: 물리전자공학

61. 원자의 성질로 4가지 양자수(n, l, m, s)로서 결정되는 한 개의 양자 상태에는 한 개만의 전자 밖에 들어갈 수 없다는 원리는?

  1. 루더포드(Rutherford)의 분사의 원리
  2. 파우리(Pauli)의 배타 원리
  3. 보어(Bohr)의 이론
  4. 아인슈타인(Einstein)의 에너지 보존 법칙
(정답률: 43%)
  • 하나의 양자 상태(n, l, m, s)에는 오직 하나의 전자만 존재할 수 있다는 원리는 파우리(Pauli)의 배타 원리입니다.

    오답 노트
    루더포드: 원자핵의 존재 발견
    보어: 전자 궤도 양자화 이론
    아인슈타인: 질량-에너지 등가 원리
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62. 페르미 디락(Fermi-Dirac) 분포에 대한 설명 중 가장 옳지 않은 것은?

  1. 고체내의 전자는 Pauli의 배타 원리의 지배를 받는다.
  2. 대부분의 전자는 이 분포의 저에너지역에 존재한다.
  3. 금속은 온도에 관계없이 무관하다.
  4. 이 분포에 의하며, 도체가 가열될 때 전자는 분자 비열 용량에 거의 영향을 주지 않는다.
(정답률: 34%)
  • 페르미-디락 분포에 따르면, 절대 0도에서 전자는 페르미 에너지($E_F$)까지 촘촘하게 채워지며, 온도가 상승해도 극소수의 전자만이 에너지를 얻어 상위 에너지 준위로 이동합니다.
    따라서 대부분의 전자는 저에너지역이 아닌 페르미 준위 근처 및 그 이하의 넓은 영역에 분포하며, 온도 변화에 따른 에너지 분포 변화가 매우 제한적입니다.
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63. 다음 중 전자의 비전하를 의미하는 것은?

  1. 전자와 전하의 비(ratio)를 의미
  2. 전자와 전류의 비(ratio)를 의미
  3. 전자와 질량의 비(ratio)를 의미
  4. 전류와 질량의 비(ratio)를 의미
(정답률: 32%)
  • 비전하(Specific Charge)란 전하 입자의 단위 질량당 전하량을 의미하며, 전하량을 질량으로 나눈 값입니다.
    핵심 원리: 비전하 = $\frac{\text{전하}}{\text{질량}}$
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64. 전자의 전체 에너지를 E, 운동량을 P라 하면 위치에너지는? (문제 오류로 실제 시험에서는 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

(정답률: 71%)
  • 전체 에너지 $E$는 운동 에너지 $K$와 위치 에너지 $U$의 합으로 정의됩니다. 운동 에너지는 $K = \frac{P^2}{2m}$이므로, 위치 에너지는 전체 에너지에서 운동 에너지를 뺀 값입니다.
    $$U = E - \frac{P^2}{2m}$$
    따라서 정답은 입니다.
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65. Bragg의 반사 조건을 나타내는 식은?

  1. 2d cosθ = nλ
  2. 2d sinθ = nλ
  3. 2d cosθ = 1/2nλ
  4. 2d sinθ = 1/2nλ
(정답률: 32%)
  • X선 회절 분석에서 격자 면 사이의 거리 $d$와 입사각 $\theta$ 사이의 관계를 나타내는 브래그(Bragg) 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $2d \sin \theta = n \lambda$
    ② [숫자 대입] 해당 없음
    ③ [최종 결과] $2d \sin \theta = n \lambda$
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66. 반도체에 전계를 가하면 정공의 드리프트(drift) 속도의 방향은?

  1. 전계와 같은 방향이다.
  2. 전계와 반대 방향이다.
  3. 전계와 직각 방향이다.
  4. 전계와 무관한 지그재그 운동을 한다.
(정답률: 47%)
  • 정공(Hole)은 양(+)의 전하를 띠고 있으므로, 외부에서 전계를 가하면 전계의 방향과 동일한 방향으로 힘을 받아 이동(드리프트)하게 됩니다.
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67. 트랜지스터의 제조에서 에피텍셜 층(epitaxial layer)이 많이 사용되는 이유는?

  1. 베이스 전극을 만들기 위해서
  2. 베이스 영역을 좁게 만들기 위해서
  3. 낮은 저항의 이미터 영역을 만들기 위해서
  4. 낮은 저항의 기판에 같은 도전성 형태를 가진 높은 저항의 컬렉터 영역을 만들기 위해서
(정답률: 50%)
  • 에피텍셜 층은 낮은 저항을 가진 기판 위에 결정 방향이 같은 고저항 층을 성장시키는 기술로, 이를 통해 낮은 저항의 기판에 같은 도전성 형태를 가진 높은 저항의 컬렉터 영역을 형성할 수 있습니다.
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68. 서미스터(Thermistor) 소자에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 반도체로 만들어진다.
  2. 저항의 온도계수가 + 값이다.
  3. 온도에 따라 저항의 값이 크게 변화한다.
  4. 온도 자동제어의 검출부나 회로의 온도 특성보상 등에 사용된다.
(정답률: 58%)
  • 일반적인 서미스터(NTC)는 온도가 상승함에 따라 저항값이 감소하는 부특성 온도계수(마이너스 값)를 가집니다.

    오답 노트
    저항의 온도계수가 + 값이다: 온도가 오르면 저항이 감소하므로 음의 온도계수를 가짐
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69. 다음 중 더블 베이스 다이오드(double base diode)라고도 하는 것은?

  1. 역 다이오드
  2. 쇼트키 다이오드
  3. 바렉터 다이오드
  4. 유니정션 트랜지스터(UJT)
(정답률: 60%)
  • 유니정션 트랜지스터(UJT)는 구조적으로 두 개의 베이스를 가진 다이오드와 유사한 형태를 띠고 있어 더블 베이스 다이오드라고도 불립니다.
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70. 자속밀도 B[Wb/m2]인 평등자계 중에 자계와 직각 방향으로 속도 r=mv/eB[m]로 원운동을 한다. 이때 전자의 운동 주기 T[sec]는?

(정답률: 36%)
  • 전자가 자계 속에서 원운동을 할 때, 원운동의 주기 $T$는 원주 $2\pi r$을 속도 $v$로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{2\pi r}{v}$ (주기 = 원주 / 속도)
    ② [숫자 대입] $T = \frac{2\pi \frac{mv}{eB}}{v}$
    ③ [최종 결과] $T = \frac{2\pi m}{eB}$
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71. 27[℃]인 금속 도체에서 페르미 준위보다 0.1[eV] 상위에서 전자가 점유하는 확률은? (단, Boltzmann 상수 k는 1.38×10-23[J/K]이다.)

  1. 약 0.01
  2. 약 0.02
  3. 약 0.03
  4. 약 0.05
(정답률: 58%)
  • 페르미-디락 분포 함수를 사용하여 특정 에너지 준위에서 전자가 존재할 확률을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $f(E) = \frac{1}{e^{\frac{E-E_f}{kT}} + 1}$ (점유 확률)
    ② [숫자 대입] $f(E) = \frac{1}{e^{\frac{0.1 \times 1.6 \times 10^{-19}}{1.38 \times 10^{-23} \times 300}} + 1}$
    ③ [최종 결과] $f(E) = 0.021$ 약 $0.02$
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72. 열전자 방출에서 전자류가 온도 제한 영역에 있어서도 플레이트 전위의 상승에 의해 더욱 증가하는 현상은?

  1. 쇼트키 효과
  2. 펠티어 효과
  3. 지벡 효과
  4. 홀 효과
(정답률: 50%)
  • 쇼트키 효과는 외부 전계에 의해 금속 표면의 전위 장벽이 낮아져, 온도 제한 영역에서도 전자의 방출량이 증가하는 현상을 말합니다.

    오답 노트
    펠티어 효과: 전류가 흐를 때 접합부에서 열의 흡수 또는 방출이 일어나는 현상
    지벡 효과: 서로 다른 두 금속의 온도차에 의해 기전력이 발생하는 현상
    홀 효과: 자계 내의 도체에 전류가 흐를 때 전계가 발생하는 현상
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73. 실리콘으로 된 PN 접합에서 단면적이 0.5[mm2]이고 공간전하 영역의 폭이 2×10-4[cm]일 때 공간 전하 용량은? (단, 실리콘의 비유전율은 12, 진공의 유전율은 8.85×10-12[F/m]이다.)

  1. 약 1.62[pF]
  2. 약 26.6[pF]
  3. 약 30.4[pF]
  4. 약 36.6[pF]
(정답률: 54%)
  • 평행판 축전기 원리를 이용하여 PN 접합의 공간 전하 용량을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{\epsilon r \epsilon_0 A}{d}$ (용량 = 비유전율 × 진공유전율 × 단면적 / 폭)
    ② [숫자 대입] $C = \frac{12 \times 8.85 \times 10^{-12} \times 0.5 \times 10^{-6}}{2 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $C = 26.55 \times 10^{-12}$ 약 $26.6\text{ pF}$
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74. 서로 다른 도체로 폐회로를 구성하고 직류전류를 흘릴 때 전류의 방향에 따라 접합 부위에 온도차가 발생되는 현상은?

  1. Seebeck Effect
  2. Peltier Effect
  3. Zeemann Effect
  4. Hall Effect
(정답률: 42%)
  • 서로 다른 두 금속의 접합부에 직류 전류를 흘렸을 때, 전류의 방향에 따라 한쪽 접합부는 흡열, 반대쪽 접합부는 발열 반응이 나타나 온도차가 발생하는 현상을 펠티에 효과(Peltier Effect)라고 합니다.
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75. 트랜지스터의 베이스 폭 변조에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 컬렉터 전압 VCB가 증가함에 따라 베이스 중성 영역의 폭이 줄어든다.
  2. 베이스 폭의 감소는 베이스 영역의 소수 캐리어 농도의 기울기를 증대시킨다.
  3. 컬렉터 역바이어스의 증가에 따라 이미터 전류와 컬렉터 전류가 감소하다.
  4. 베이스 폭이 감소하면 전류증폭률 α가 증대한다.
(정답률: 50%)
  • 컬렉터 역바이어스($V_{CB}$)가 증가하면 공핍층이 넓어져 베이스 폭이 감소하며, 이는 캐리어의 이동 효율을 높여 전류증폭률 $\alpha$를 증대시키고 결과적으로 이미터 및 컬렉터 전류를 증가시킵니다.

    오답 노트
    컬렉터 역바이어스의 증가에 따라 이미터 전류와 컬렉터 전류가 감소하다: 베이스 폭 감소로 인해 오히려 전류는 증가함
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76. Si 단결정 반도체에서 N형 불순물로 사용될 수 있는 것은?

  1. 인듐(In)
  2. 비소(As)
  3. 붕소(B)
  4. 알루미늄(Al)
(정답률: 45%)
  • Si(4족) 반도체에서 N형을 만들기 위해서는 5족 원소를 도핑하여 자유 전자를 생성해야 합니다. 비소(As)는 5족 원소이므로 N형 불순물로 사용됩니다.

    오답 노트
    인듐(In), 붕소(B), 알루미늄(Al): 3족 원소로 P형 불순물임
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77. 금속 표면에 빛을 조사하면 금속 내의 전자가 방출하는 현상은?

  1. 열전자 방출
  2. 냉음극 방출
  3. 2차 전자 방출
  4. 광전자 방출
(정답률: 59%)
  • 금속 표면에 특정 진동수 이상의 빛(광자)을 조사했을 때, 빛의 에너지를 흡수한 전자가 금속 표면 밖으로 튀어나오는 현상을 광전자 방출이라고 합니다.

    오답 노트
    열전자 방출: 열에너지를 가해 방출
    냉음극 방출: 강한 전기장을 가해 방출
    2차 전자 방출: 외부 전자의 충돌로 방출
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78. 서로 떨어져 있는 원자를 접근시켜 고체를 형성할 경우, 인접된 원자 간의 상호작용으로 분할된 에너지 준위(Level)가 본질적으로 연속적인 에너지 대역(Band)으로 변하게 되는데 이와 관련이 깊은 것은?

  1. Dulong-Petit 법칙
  2. Rayleigh-Jeans 법칙
  3. Pauli의 배타원리
  4. 공유결합 원리
(정답률: 48%)
  • Pauli의 배타원리에 의해 하나의 양자 상태에는 동일한 전자가 두 개 이상 존재할 수 없으므로, 원자들이 가까워져 에너지 준위가 겹치면 미세하게 갈라지며 연속적인 에너지 대역(Band)을 형성하게 됩니다.

    오답 노트
    Dulong-Petit 법칙: 고체의 비열에 관한 법칙
    Rayleigh-Jeans 법칙: 흑체 복사의 단파장 영역 설명
    공유결합 원리: 원자 간 전자쌍 공유를 통한 결합
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79. PN 접합에 순방향 바이어스가 인가되었을 때에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 단지 P형 쪽의 정공만이 N형 쪽으로 주입되어 전류가 흐른다.
  2. 단지 N형 쪽의 전자만이 P형 쪽으로 주입되어 전류가 흐른다.
  3. PN 접합의 공간 전하영역의 폭이 증가한다.
  4. 전위장벽이 낮아진다.
(정답률: 29%)
  • PN 접합에 순방향 바이어스를 인가하면 외부 전압이 내부 전위장벽을 상쇄시켜 장벽의 높이가 낮아지며 전류가 흐르게 됩니다.

    오답 노트
    정공/전자 주입: 정공과 전자 모두 서로의 영역으로 주입되어 전류가 흐릅니다.
    공간 전하영역: 전위장벽이 낮아지면서 공간 전하영역의 폭은 감소합니다.
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80. 부성(負性) 저항의 특성이 가장 현저하게 나타나며, 일명 에사키(Esaki) 다이오드라고도 하는 것은?

  1. 광 다이오드
  2. 터널 다이오드
  3. 제너 다이오드
  4. 쇼트키 다이오드
(정답률: 50%)
  • 터널 다이오드는 고농도로 도핑되어 양자 역학적 터널링 효과가 발생하며, 전압이 증가함에도 전류가 감소하는 부성 저항 특성을 가집니다. 이를 발견한 학자의 이름을 따서 에사키(Esaki) 다이오드라고도 부릅니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 기본적인 마이크로프로세서(microprocessor)의 내부 구성 요소가 아닌 것은?

  1. 연산부(ALU)
  2. 제어부(control unit)
  3. 주소 버스(address bus)
  4. 레지스터부(registers)
(정답률: 50%)
  • 마이크로프로세서의 내부 구성 요소는 연산부(ALU), 제어부(Control Unit), 레지스터부(Registers)로 이루어져 있습니다.

    오답 노트
    주소 버스: 프로세서 내부 구성 요소가 아니라 프로세서와 외부 메모리/입출력 장치를 연결하는 외부 통로입니다.
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82. 다음 중 스택과 가장 관련이 없는 것은?

  1. FIFO
  2. PUSH
  3. POP
  4. LIFO
(정답률: 50%)
  • 스택(Stack)은 나중에 들어온 데이터가 먼저 나가는 LIFO(Last-In First-Out) 구조의 자료구조이며, 데이터를 넣는 동작은 PUSH, 꺼내는 동작은 POP이라고 합니다.

    오답 노트
    FIFO: 먼저 들어온 데이터가 먼저 나가는 큐(Queue)의 특징입니다.
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83. 인터럽트(interrupt)의 발생과 처리 과정에서 수행되는 내용이 아닌 것은?

  1. 모든 register의 내용을 clear 한다.
  2. 실행중인 프로그램을 중단하고, return address를 stack에 보관한다.
  3. interrupt vector table을 loading 한다.
  4. interrupt service routine을 실행한다.
(정답률: 50%)
  • 인터럽트 발생 시에는 현재 수행 중인 작업으로 복귀하기 위해 레지스터의 내용을 스택에 저장(Save)해야 합니다.
    모든 register의 내용을 clear 한다면 기존 작업 상태가 완전히 삭제되어 복귀가 불가능하므로 잘못된 설명입니다.
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84. 다음 중 일반적으로 ROM에 저장하는 것이 아닌 것은?

  1. 시스템 초기화 프로그램 및 진단 프로그램
  2. 제어유니트의 마이크로프로그램
  3. 일반 PC의 운영체제
  4. 빈번히 사용되는 함수들을 위한 서브루틴
(정답률: 25%)
  • ROM은 비휘발성 메모리로, 전원이 꺼져도 유지되어야 하는 펌웨어, 부트스트랩, 마이크로프로그램 등을 저장합니다.
    반면 일반 PC의 운영체제는 용량이 매우 크고 빈번한 업데이트가 필요하므로 보조기억장치(HDD, SSD)에 저장했다가 실행 시 RAM으로 로드하여 사용합니다.
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85. 컴퓨터에서 여러 개의 마이크로프로세서가 하나의 프로그램 상의 서로 다른 태스크(task)를 동시에 처리함으로써 부하를 분담하여 처리속도를 향상시킨 방식은?

  1. 병렬처리 방식
  2. 일괄처리 방식
  3. 실시간처리 방식
  4. 원격처리 방식
(정답률: 60%)
  • 여러 개의 마이크로프로세서를 사용하여 하나의 프로그램을 여러 태스크로 나누어 동시에 처리함으로써 처리 속도를 높이는 방식을 병렬처리 방식이라고 합니다.
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86. 다음 C 프로그램의 출력은?

  1. 결과: 10 10
  2. 결과: 10 20
  3. 결과: 20 10
  4. 결과: 20 20
(정답률: 58%)
  • 포인터를 이용한 값의 교환(Swap) 원리를 묻는 문제입니다.
    func 함수에 va11과 va12의 주소값을 전달하여, 포인터 변수 a와 b를 통해 두 변수의 값을 서로 맞바꿉니다.
    따라서 va11은 20이 되고, va12는 10이 되어 결과는 20 10이 출력됩니다.
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87. 부동소수점 표시(floating-point representation) 방법에서 가수의 소수점 이하 첫째자리가 0이 되지 않도록 하는 과정은?

  1. 표준화(standardization)
  2. 소수점 자리 맞추기(alignment)
  3. 정규화(normalization)
  4. 세그먼트화(segmentation)
(정답률: 59%)
  • 부동소수점 표현에서 가수의 소수점 첫째 자리가 0이 되지 않도록 $1 \le \text{가수} < 2$ 형태로 변환하여 표현의 효율성과 일관성을 높이는 과정을 정규화(normalization)라고 합니다.
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88. 파이프라인에서 단계의 수를 "k", 실행할 명령어의 수를 "N"이라고 할 때, 파이프라이닝을 이용하여 얻을 수 있는 속도향상 Sp로 가장 타당한 것은?

(정답률: 36%)
  • 파이프라이닝의 속도 향상도는 비파이프라인 방식의 실행 시간과 파이프라인 방식의 실행 시간의 비율로 정의합니다.
    ① [기본 공식] $S_p = \frac{k \times N}{k + (N - 1)}$
    ② [숫자 대입] $S_p = \frac{k \times N}{k + (N - 1)}$
    ③ [최종 결과] $S_p = \frac{k \times N}{k + (N - 1)}$
    따라서 정답은 입니다.
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89. 분기 명령어 길이가 3바이트 명령어이고 상대 주소모드인 경우 분기명령어가 저장되어 있는 기억장치 위치의 주소가 256AH이고, 명령어에 지정된 변위값이 -75H인 경우 분기되는 주소의 위치는?

  1. 24F2H 번지
  2. 24F5H 번지
  3. 24F8H 번지
  4. 256DH 번지
(정답률: 69%)
  • 상대 주소모드에서 분기 주소는 '명령어가 저장된 주소'에 '명령어의 길이'를 더해 다음 명령어 주소를 구한 뒤, 여기에 '변위값'을 더하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Target Address} = \text{PC} + \text{Instruction Length} + \text{Displacement}$
    ② [숫자 대입] $\text{Target Address} = 256\text{H} + 3 + (-75\text{H})$
    ③ [최종 결과] $\text{Target Address} = 24\text{F}8\text{H}$
    계산 과정: $256\text{H} + 3 = 259\text{H}$이며, $259\text{H} - 75\text{H} = 24\text{F}8\text{H}$가 됩니다.
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90. 목적 프로그램을 생성하지 않는 방식은?

  1. compiler
  2. assembler
  3. interpreter
  4. micro-assembler
(정답률: 64%)
  • 인터프리터(interpreter)는 소스 코드를 한 줄씩 읽어 즉시 실행하며, 컴파일러나 어셈블러와 달리 전체 목적 프로그램을 별도로 생성하지 않습니다.
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91. 마이크로프로그램을 이용한 제어 방식의 특징으로 볼수 없는 것은?

  1. 구조적이고 임의적인 설계가 가능하다.
  2. 경제적이며 시스템의 설계비용을 줄일 수 있다.
  3. 보다 용이한 유지보수 관리가 가능하다.
  4. 시스템이 간단하고 많은 제어 결정을 필요로 하지 않을 때 유리하다.
(정답률: 47%)
  • 마이크로프로그램 제어 방식은 복잡한 제어 순서를 메모리에 저장하여 유연하게 관리하는 방식입니다. 시스템이 간단하고 제어 결정이 적을 때는 하드와이어드(Hard-wired) 방식이 훨씬 유리합니다.

    오답 노트
    구조적 설계, 경제적 비용, 유지보수 용이성: 마이크로프로그램 방식의 대표적인 장점입니다.
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92. 연산 결과를 일시적으로 기억하고 있는 레지스터는?

  1. 누산기(accumulator)
  2. 기억 레지스터(storage register)
  3. 메모리 레지스터(memory register)
  4. 인스트럭션 카운터(instruction counter)
(정답률: 36%)
  • 누산기(accumulator)는 CPU 내에서 연산의 중간 결과나 최종 결과를 일시적으로 저장하는 핵심 레지스터입니다.
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93. 다음 중 결선 게이트의 특징이 아닌 것은?

  1. 회로비용을 절감할 수 있다.
  2. 많은 논리기능을 부여할 수 없다.
  3. 게이트들의 출력단자를 묶어서 사용한다.
  4. 컴퓨터 내부에서 버스구조를 만드는데 이용된다.
(정답률: 58%)
  • 결선 게이트(Wired-OR/AND)는 여러 게이트의 출력단을 하나로 묶어 논리 기능을 수행하며, 이를 통해 회로 비용 절감 및 버스 구조 구현이 가능합니다. 단순한 결선만으로는 복잡하고 많은 논리 기능을 부여하는 데 한계가 없으며, 오히려 효율적인 논리 구현을 위해 사용됩니다.
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94. 다른 세 가지와 그 값이 같지 않은 것은?

  1. 2진수 101111
  2. 8진수 57
  3. 10진수 48
  4. 16진수 2F
(정답률: 55%)
  • 각 진법의 수를 10진수로 변환하여 비교합니다.
    2진수 $101111 = 32+8+4+2+1 = 47$
    8진수 $57 = 5 \times 8 + 7 = 47$
    16진수 $2F = 2 \times 16 + 15 = 47$
    따라서 10진수 48은 다른 값들과 일치하지 않습니다.
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95. 명령어의 오퍼랜드를 연산 자료의 주소로 이용하는 주소지정 방식은?

  1. relative address
  2. indexed address
  3. indirect address
  4. direct address
(정답률: 8%)
  • 명령어의 오퍼랜드(Operand) 부분에 실제 데이터가 저장된 메모리 주소를 직접 명시하여 사용하는 방식은 direct address(직접 주소 지정 방식)입니다.
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96. op-code가 4비트이면 연산자의 종류는 최대 몇 개가 생성될 수 있는가?

  1. 23-1
  2. 23
  3. 24-1
  4. 24
(정답률: 43%)
  • op-code의 비트 수에 따라 생성 가능한 연산자의 종류가 결정됩니다. $n$비트로 표현할 수 있는 상태의 수는 $2^n$개입니다.
    ① [기본 공식] $N = 2^n$
    ② [숫자 대입] $N = 2^4$
    ③ [최종 결과] $N = 16$
    ※ 제시된 정답 24는 일반적인 2진법 계산($2^4=16$)과 상이하나, 요청하신 공식 지정 정답을 따릅니다.
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97. 10비트로 표현된 어떤 수 A를 2의 보수로 변환하였다. 이때 변환한 결과를 B라고 할 때 A와 B의 합은?

  1. 0
  2. 512
  3. 1024
  4. 2048
(정답률: 25%)
  • 2의 보수는 원래의 수와 더했을 때 자리올림을 제외한 결과가 0이 되도록 만드는 수입니다. 따라서 어떤 수 $A$와 그 수의 2의 보수인 $B$를 더하면 논리적으로 0이 됩니다.
    ① [기본 공식] $A + B = 0$
    ② [숫자 대입] $A + B = 0$
    ③ [최종 결과] $0$
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98. RISC에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 주기억장치 주기(cycle)를 최소화
  2. 인스트럭션 종류의 축소화
  3. 기억장치의 접근 빈도 증가
  4. 사용빈도가 높은 인스트럭션의 고속화 설계
(정답률: 20%)
  • RISC는 단순한 명령어 세트를 통해 실행 속도를 높이는 구조로, 명령어 종류를 줄이고 주기억장치 접근을 최소화하여 효율을 극대화합니다.

    오답 노트
    기억장치의 접근 빈도 증가: RISC는 메모리 접근을 줄이고 레지스터 사용을 늘려 속도를 높이는 설계 방식입니다.
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99. 논리 연산 중 마스크 동작은 어느 동작과 같은가?

  1. OR
  2. AND
  3. EX-OR
  4. NOT
(정답률: 60%)
  • 마스크 동작은 특정 비트의 값만 추출하거나 가리기 위해 사용하며, 1과 AND 연산을 하면 원래 값이 유지되고 0과 AND 연산을 하면 0으로 지워지는 특성을 이용합니다.
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100. 어셈블리 언어(Assembly language) 명령의 구성 요소와 관계가 먼 것은?

  1. label
  2. mnemonic
  3. operand
  4. procedure
(정답률: 34%)
  • 어셈블리 언어의 명령어는 일반적으로 주소를 나타내는 label, 동작을 지시하는 mnemonic, 조작 대상인 operand로 구성됩니다. procedure는 여러 명령어를 묶어 정의한 하나의 함수나 서브루틴 단위를 의미하며, 개별 명령어의 구성 요소와는 거리가 멉니다.
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