전자기사 필기 기출문제복원 (2013-06-02)

전자기사 2013-06-02 필기 기출문제 해설

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전자기사
(2013-06-02 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 무한히 넓은 도체 평면판에 면밀도 σ[C/m2]의 전하가 분포되어 있는 경우 전력선은 면(面)에 수직으로 나와 평행하게 발산한다. 이 평면의 전계의 세기는 몇 [V/m]인가?

(정답률: 70%)
  • 무한 평면 도체판에 전하가 분포할 때, 가우스 법칙을 적용하면 전계의 세기는 면전하 밀도를 유전율의 2배로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{\sigma}{2\epsilon_0}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{\sigma}{2\epsilon_0}$
    ③ [최종 결과]
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2. 균일하게 원형단면을 흐르는 전류 I[A]에 의한, 반지름 a[m], 길이 ℓ[m], 비투자율 μs인 원통도체의 내부 인덕턴스는 몇 [H]인가?

  2. 10-7μs ℓ
  3. 2×10-7μs ℓ
(정답률: 70%)
  • 원통 도체 내부의 인덕턴스는 도체 내부의 자속을 적분하여 구합니다. 내부 인덕턴스 $L_{in}$은 도체 반지름 $a$에 관계없이 길이 $\ell$과 비투자율 $\mu_s$에 비례하며, 공식은 다음과 같습니다.
    $$\text{내부 인덕턴스} = \frac{1}{2} \times 10^{-7} \mu_s \ell$$
    따라서 정답은 입니다.
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3. 유전체에 대한 경계조건에 설명이 옳지 않은 것은?

  1. 표면전하 밀도란 구속전하의 표면밀도를 말하는 것이다.
  2. 완전 유전체 내에서는 자유전하는 존재하지 않는다.
  3. 경계면에 외부전하가 있으면, 유전체의 내부와 외부의 전하는 평형되지 않는다.
  4. 특수한 경우를 제외하고 경계면에서 표면전하 밀도는 영(zero)이다.
(정답률: 50%)
  • 유전체의 경계조건에서 표면전하 밀도는 구속전하가 아니라 자유전하의 표면 밀도를 의미합니다.

    오답 노트
    완전 유전체 내 자유전하 부재: 유전체 정의상 자유전하가 없는 절연체임
    외부전하 존재 시 불평형: 외부 전하가 경계면에 영향을 주어 전하 분포가 달라짐
    표면전하 밀도 0: 일반적인 유전체 경계면에서는 자유전하가 없으므로 0이 됨
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4. 그림과 같이 정전용량이 C0[F]가 되는 평행판 공기콘덴서에 판면적이 1/2 되는 공간에 비유전율 εs인 유전체를 채웠을 때 정전용량은 몇 [F]인가?

  1. 1/2(1+εs)C0
  2. (1+εs)C0
  3. 2/3(1+εs)C0
  4. C0
(정답률: 77%)
  • 판면적이 절반으로 나뉘어 각각 공기와 유전체가 채워진 형태이므로, 두 개의 콘덴서가 병렬로 연결된 구조로 해석합니다. 전체 정전용량은 각 부분의 정전용량 합과 같습니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{1}{2}C_{0} + \frac{1}{2}\epsilon_{s}C_{0}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{1}{2}(1 + \epsilon_{s})C_{0}$
    ③ [최종 결과] $C = \frac{1}{2}(1 + \epsilon_{s})C_{0}$
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5. 정전류가 흐르고 있는 무한 직선도체로부터 수직으로 0.1[m]만큼 떨어진 점의 자계의 크기가 100[A/m]이면 0.4[m]만큼 떨어진 점의 자계의 크기[A/m]는?

  1. 10
  2. 25
  3. 50
  4. 100
(정답률: 84%)
  • 무한 직선도체에 의한 자계의 크기는 도체로부터 떨어진 거리 $r$에 반비례한다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$H = \frac{I}{2\pi r}$$
    ② [숫자 대입]
    $$H_2 = 100 \times \frac{0.1}{0.4}$$
    ③ [최종 결과]
    $$H_2 = 25$$
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6. 그림과 같이 전류 가 흐르는 반원형 도선이 평면 z=0 상에 놓여 있다. 이 도선이 자속밀도 B=0.8ax-0.7ay+az[Wb/m2]인 균일자계 내에 놓여 있을 때 도선의 직선 부분에 작용하는 힘은 몇 [N]인가?

  1. 4ax + 3.2az
  2. 4ax - 3.2az
  3. 5ax - 3.5az
  4. -5ax + 3.5az
(정답률: 53%)
  • 균일 자계 내에서 직선 도선에 작용하는 힘은 전류, 도선의 길이, 자속밀도의 외적으로 구할 수 있습니다. 직선 부분의 길이는 $0.08\text{m}$이며, 전류 방향은 $-y$ 방향($-a_y$)입니다.
    ① [기본 공식] $\mathbf{F} = I(\mathbf{L} \times \mathbf{B})$
    ② [숫자 대입] $\mathbf{F} = 50(0.08(-a_y) \times (0.8a_x - 0.7a_y + a_z))$
    ③ [최종 결과] $\mathbf{F} = 4a_x - 3.2a_z$
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7. 전하 q[C]이 공기 중의 자계 H[AT/m]에 수직 방향으로 v[m/s] 속도로 돌입하였을 때 받는 힘은 몇 [N]인가?

  3. qvH
  4. μ0qvH
(정답률: 40%)
  • 자계 내에서 움직이는 전하가 받는 힘(로런츠 힘)은 자속밀도, 전하량, 속도의 곱으로 계산합니다. 공기 중의 자속밀도 $B$는 $\mu_{0}H$로 나타낼 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $F = Bqv = \mu_{0}Hqv$
    ② [숫자 대입] $F = \mu_{0}qvH$
    ③ [최종 결과] $F = \mu_{0}qvH$
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8. 면적이 S[m2]이고 극간의 거리가 d[m]인 평행판 콘덴서에 비유전률 εs의 유전체를 채울 때 정전용량은 몇 [F]인가? (단, 진공의 유전률은 ε0이다.)

(정답률: 69%)
  • 평행판 콘덴서의 정전용량은 유전체의 비유전률과 진공 유전률의 곱에 면적을 곱하고, 극간 거리로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{\epsilon_0 \epsilon_s S}{d}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{\epsilon_0 \epsilon_s S}{d}$
    ③ [최종 결과]
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9. 변위 전류와 가장 관계가 깊은 것은?

  1. 반도체
  2. 유전체
  3. 자성체
  4. 도체
(정답률: 79%)
  • 변위 전류는 도체가 아닌 유전체 내에서 전속 밀도가 시간적으로 변화할 때 발생하는 전류로, 유전체와 가장 밀접한 관계가 있습니다.
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10. 압전기 현상에서 분극이 응력과 같은 방향으로 발생하는 현상을 무슨 효과라 하는가?

  1. 종효과
  2. 횡효과
  3. 역효과
  4. 간접효과
(정답률: 63%)
  • 압전기 현상에서 가해준 응력의 방향과 분극이 발생하는 방향이 일치하는 경우를 종효과라고 합니다.
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11. 자화의 세기로 정의할 수 있는 것은?

  1. 단위면적당 자위밀도
  2. 단위체적당 자기모멘트
  3. 자력선 밀도
  4. 자화선 밀도
(정답률: 58%)
  • 자화의 세기($J$)는 자성체 내부의 단위 체적당 자기모멘트의 합으로 정의됩니다.
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12. 전선의 체적을 동일하게 유지하면서 2배의 길이로 늘였을 때 저항은 어떻게 되는가?

  1. 1/2로 줄어든다.
  2. 동일하다.
  3. 2배로 증가한다.
  4. 4배로 증가한다.
(정답률: 73%)
  • 전선의 체적이 일정할 때, 길이를 $2$배로 늘리면 단면적은 $1/2$배로 줄어듭니다. 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례하므로, 길이는 $2$배 증가하고 단면적은 $1/2$배 감소하여 최종 저항은 $2 \div (1/2) = 4$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $R = \rho \frac{L}{S}$ 저항은 비저항 곱하기 길이 나누기 단면적
    ② [숫자 대입] $R' = \rho \frac{2L}{S/2}$
    ③ [최종 결과] $R' = 4R$
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13. 평면 도체로부터 수직거리 a[m]인 곳에 점전하 Q[C]가 있다. Q와 평면도체 사이에 작용하는 힘은 몇 [N]인가? (단, 평면도체 오른편을 유전율 ε의 공간이라 한다.)

(정답률: 65%)
  • 평면 도체와 점전하 사이의 힘은 영상전하법을 적용하여, 거리 $2a$만큼 떨어진 곳에 $-Q$의 영상전하가 있다고 가정하고 쿨롱의 법칙을 적용합니다. 힘의 방향은 인력이므로 마이너스($-$) 부호를 붙입니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = -\frac{1}{4\pi\epsilon} \frac{Q \times Q}{(2a)^{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = -\frac{1}{4\pi\epsilon} \frac{Q^{2}}{4a^{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$F = -\frac{Q^{2}}{16\pi\epsilon a^{2}}$$
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14. 무한평면도체에서 d[m]의 거리에 있는 반경 a[m]의 구도체와 평면도체 사이의 정전용량은 몇 [F]인가? (단, a≪d 이다.)

(정답률: 47%)
  • 무한평면도체와 구도체 사이의 정전용량은 영상전하법을 이용하여 구합니다. 구도체의 반경 $a$가 거리 $d$보다 매우 작을 때($a \ll d$), 두 도체 사이의 정전용량 $C$는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$C = \frac{4\pi\epsilon}{\frac{1}{a} - \frac{1}{2d}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$C = \frac{4\pi\epsilon}{\frac{1}{a} - \frac{1}{2d}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$C = \frac{4\pi\epsilon}{\frac{1}{a} - \frac{1}{2d}}$$
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15. 자계의 벡터퍼텐셜을 A[Wb/m]라 할 때 도체 주위에서 자계 B[Wb/m2]가 시간적으로 변화하면 도체에 생기는 전계의 세기 E[V/m]은?

  3. E=rotA
(정답률: 34%)
  • 맥스웰 방정식에 따라, 시간적으로 변화하는 자계의 벡터 퍼텐셜 $A$는 전계 $E$를 유도하며, 이는 벡터 퍼텐셜의 시간 변화율에 마이너스 부호를 붙인 것과 같습니다.
    ① [기본 공식] $E = -\frac{\partial A}{\partial t}$
    ② [숫자 대입] $E = -\frac{\partial A}{\partial t}$
    ③ [최종 결과] $E = -\frac{\partial A}{\partial t}$
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16. 공극을 가진 환상솔레노이드에서 총 권수 N회, 철심의 투자율 μ[H/m], 단면적 S[m2], 길이 ℓ[m]이고 공극의 길이가 δ[m]일 때 공극부에 자속밀도 B[Wb/m2]을 얻기 위해서는 몇 [A]의 전류를 흘려야 하는가?

(정답률: 64%)
  • 자기회로의 옴의 법칙을 이용하여, 전체 기자력 $NI$가 철심의 자기저항과 공극의 자기저항의 합에 자속 $\Phi = BS$를 곱한 값과 같음을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{B}{N} ( \frac{\ell}{\mu} + \frac{\delta}{\mu_{0}} )$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{B}{N} ( \frac{\ell}{\mu} + \frac{\delta}{\mu_{0}} )$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{B}{N} ( \frac{\ell}{\mu} + \frac{\delta}{\mu_{0}} )$
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17. 그림과 같이 권수 50회이고 전류 1[mA]가 흐르고 있는 직사각형 코일이 0.1[Wb/m2]의 평등자계 내에 자계와 30°로 기울어 놓았을 때 이 코일의 회전력 [Nㆍm]은? (단, a=10[cm], b=15[cm]이다.)

  1. 3.74×10-5
  2. 6.49×10-5
  3. 7.48×10-5
  4. 11.22×10-5
(정답률: 50%)
  • 자계 내에 놓인 코일이 받는 회전력(토크)은 자계의 세기, 코일의 면적, 전류, 그리고 자계와 면의 법선 사이 각도에 의해 결정됩니다. 문제에서 자계와 코일이 $30^{\circ}$로 기울어져 있으므로, 법선과의 각도는 $60^{\circ}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau = NIAB \sin \theta$
    ② [숫자 대입] $\tau = 50 \times (1 \times 10^{-3}) \times (0.1 \times 0.15) \times 0.1 \times \sin 60^{\circ}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 6.49 \times 10^{-5}$
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18. 반지름 a[m]이고, N=1회의 원형코일에 1[A]의 전류가 흐를 때 그 코일의 중심점에서의 자계의 세기 [AT/m]는?

  1. 1/(2πa)
  2. 1/(4πa)
  3. 1/(2a)
  4. 1/(4a)
(정답률: 42%)
  • 원형 코일 중심에서의 자계 세기는 비오-사바르 법칙에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{NI}{2a}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{1 \times 1}{2a}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{1}{2a}$
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19. 자화율(magnetic susceptibility) X는 상자성체에서 일반적으로 어떤 값을 갖는가?

  1. X = 0
  2. X = 1
  3. X < 0
  4. X > 0
(정답률: 42%)
  • 상자성체는 외부 자계 방향으로 약하게 자화되는 성질을 가지며, 자화율 $\chi$가 $0$보다 큰 양의 값을 갖는 것이 특징입니다.

    오답 노트
    $\chi = 0$: 진공의 상태
    $\chi < 0$: 반자성체의 특성
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20. 비투자율 μs=800, 원형 단면적이 S=10[cm2], 평균 자로길이 ℓ=8π×10-2[m]의 환상 철심에 600회의 코일을 감고 이것에 1[A]의 전류를 흘리면 내부의 자속은 몇 [Wb]인가?

  1. 1.2×10-3
  2. 1.2×10-5
  3. 2.4×10-3
  4. 2.4×10-5
(정답률: 69%)
  • 환상 철심의 자속 $\Phi$는 앙페르의 법칙과 자속 밀도 공식을 이용하여 계산합니다. 자속은 $\Phi = \frac{\mu S N I}{\ell}$ 공식을 사용하며, 여기서 $\mu = \mu_0 \mu_s$입니다.
    ① [기본 공식] $\Phi = \frac{\mu_0 \mu_s S N I}{\ell}$
    ② [숫자 대입] $\Phi = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 800 \times 10 \times 10^{-4} \times 600 \times 1}{8\pi \times 10^{-2}}$
    ③ [최종 결과] $\Phi = 2.4 \times 10^{-3}\text{Wb}$
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2과목: 회로이론

21. 다음 회로에서 전류 I의 크기는?

  1. 3[mA]
  2. 7[mA]
  3. 10[mA]
  4. 13[mA]
(정답률: 50%)
  • 회로의 병렬 구조에서 키르히호프의 전류 법칙(KCL)을 적용하여 전류 $I$를 구하는 문제입니다. 전압원 $1\text{V}$와 $100\Omega$ 저항에 흐르는 전류와 전류원 $3\text{mA}$의 합이 $I$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V}{R} + I_s$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{1}{100} + 3 \times 10^{-3}$
    ③ [최종 결과] $I = 13 \times 10^{-3} = 13\text{mA}$
    ※ 정답이 $10\text{mA}$로 제시되어 있으나, 회로도 분석 시 $10\text{mA} + 3\text{mA} = 13\text{mA}$가 산출됩니다. 다만, 지정 정답인 $10\text{mA}$는 전류원 $3\text{mA}$가 $I$의 방향과 반대로 흐른다고 가정했을 때($13\text{mA} - 3\text{mA}$)의 결과입니다.
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22. 정현파 전압의 진폭이 Vm이라면 이를 반파 정류했을 때의 평균값은?

  1. Vm/√2
  2. Vm/2
  3. Vm/π
  4. 2Vm/π
(정답률: 53%)
  • 정현파를 반파 정류했을 때의 평균값은 한 주기 동안의 면적을 주기로 나눈 값입니다. 반파 정류 시 한 주기($2\pi$) 중 절반($\pi$)만 전류가 흐르므로, 평균값은 최대값 $V_m$의 $\frac{1}{\pi}$배가 됩니다.
    $$\text{평균값} = \frac{V_m}{\pi}$$
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23. 다음은 정현파를 대표하는 phasor이다. 정현파를 순시치로 나타내면?

(정답률: 62%)
  • 페이저 $\dot{V} = 10\angle-60^\circ$를 순시치로 변환하는 문제입니다. 페이저의 크기는 실효값 $V_{rms}$를 의미하므로, 순시치 식의 최대값은 $V_m = \sqrt{2}V_{rms}$가 됩니다. 또한 위상각 $-60^\circ$는 라디안으로 $-\frac{\pi}{3}$입니다.
    따라서 순시치 식은 $10\sqrt{2}\sin(wt - \frac{\pi}{3})$가 되며, 이는 와 일치합니다.
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24. RLC 직렬 공진회로에서 공진주파수 10[kHz]에서 선택도가 5일 때 차단주파수 f1, f2는 각각 몇 [kHz]인가?

  1. f1 = 8, f2 = 10
  2. f1 = 9, f2 = 11
  3. f1 = 8.5, f2 = 10.5
  4. f1 = 9.5, f2 = 11.5
(정답률: 39%)
  • 선택도 $Q$가 충분히 클 때, 공진주파수 $f_0$와 차단주파수 $f_1, f_2$ 사이에는 대칭적인 관계가 성립하며 대역폭 $BW = f_2 - f_1 = \frac{f_0}{Q}$ 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $BW = \frac{f_0}{Q}$
    ② [숫자 대입] $BW = \frac{10}{5} = 2\text{kHz}$
    ③ [최종 결과] $f_1 = f_0 - \frac{BW}{2} = 10 - 1 = 9\text{kHz}, f_2 = f_0 + \frac{BW}{2} = 10 + 1 = 11\text{kHz}$
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25. 로 주어진는 2단자 회로망에 직류전압 5[V]를 인가시 이 회로망에 흐르는 정상상태에서의 전류는? (단, S=jw)

  1. 1[A]
  2. 2.5[A]
  3. 5[A]
  4. 10[A]
(정답률: 43%)
  • 직류 전압을 인가했을 때의 정상상태 전류를 구하기 위해서는 라플라스 변수 $s$ (또는 $jw$)에 $0$을 대입하여 직류 임피던스를 구해야 합니다.
    ① [기본 공식] $Z(0) = \frac{40(0)^2 + 29(0) + 5}{20(0)^2 + 12(0) + 1}$
    ② [숫자 대입] $Z(0) = \frac{5}{1} = 5\Omega$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{V}{Z(0)} = \frac{5}{5} = 1\text{A}$
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26. 그림과 같은 4단자 회로망에서 4단자 정수를 ABCD 파라미터로 나타낸 때 A는? (단, A는 개방 역방향 전압이득이다.)

  2. Z1
  3. 1/Z1
  4. 1
(정답률: 72%)
  • T형 또는 $\pi$형 회로망에서 $A$ 파라미터(개방 역방향 전압이득)는 출력측을 개방했을 때 입력 전압과 출력 전압의 비를 의미합니다. 제시된 회로 구조에서 $A$는 다음과 같이 정의됩니다.
    $$A = 1 + \frac{Z_1}{Z_2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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27. 다음 그림과 같은 회로에서 합성인덕턴스는 몇 [H]인가? (단, L1=6[H], L2=3[H], M=3[H]이다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 6
(정답률: 69%)
  • 그림과 같이 두 인덕터가 서로 반대 방향으로 결합되어 병렬로 연결된 경우, 합성 인덕턴스는 상호 인덕턴스를 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{L_1 L_2 - M^2}{L_1 + L_2 - 2M}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{6 \times 3 - 3^2}{6 + 3 - 2 \times 3}$
    ③ [최종 결과] $L = 3\text{H}$
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28. 그림과 같은 회로에서 저항 10[Ω]의 지로를 흐르는 전류는?

  1. 1[A]
  2. 2[A]
  3. 4[A]
  4. 5[A]
(정답률: 50%)
  • 회로의 모든 지로가 병렬로 연결되어 있으므로, $10\Omega$ 저항에 걸리는 전압은 전원 전압 $10\text{V}$와 동일합니다. 옴의 법칙을 이용하여 저항 지로에 흐르는 전류를 구합니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V}{R}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{10}{10}$
    ③ [최종 결과] $I = 1\text{A}$
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29. 두 함수f1(t)=1, f2(t)=e-t일 때 합성 적분치는?

  1. e-t
  2. 1-et
  3. 1-e-t
  4. 1/e-t
(정답률: 53%)
  • 합성 적분치(Convolution Integral)는 두 함수의 곱을 시간 영역에서 적분하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $(f_1 * f_2)(t) = \int_{0}^{t} f_1(\tau) f_2(t-\tau) d\tau$
    ② [숫자 대입] $\int_{0}^{t} 1 \times e^{-(t-\tau)} d\tau = e^{-t} \int_{0}^{t} e^{\tau} d\tau = e^{-t} [e^{\tau}]_{0}^{t}$
    ③ [최종 결과] $e^{-t}(e^{t} - 1) = 1 - e^{-t}$
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30. R-L 직렬회로의 과도응답에서 감쇠율은?

  1. L
  2. R
  3. L/R
  4. R/L
(정답률: 32%)
  • R-L 직렬회로의 과도응답에서 시정수는 $\tau = L/R$이며, 감쇠율은 시정수의 역수인 $1/\tau$에 비례하는 값입니다.
    따라서 감쇠율은 저항 $R$을 인덕턴스 $L$로 나눈 값으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\alpha = \frac{R}{L}$
    ② [숫자 대입] (해당 없음)
    ③ [최종 결과] $\alpha = \frac{R}{L}$
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31. 다음 회로의 어드미턴스 파라미터 Y11은?

  1. 1/7[℧]
  2. 1/5[℧]
  3. 4/7[℧]
  4. 1/3[℧]
(정답률: 44%)
  • 어드미턴스 파라미터 $Y_{11}$은 포트 2를 단락($V_2 = 0$)시켰을 때 포트 1로 흘러 들어가는 전류와 전압의 비($I_1 / V_1$)입니다.
    포트 2를 단락하면 $4\Omega$ 저항 두 개가 병렬로 연결된 구조가 되며, 전체 저항은 $3\Omega$과 이 병렬 합성 저항의 직렬 연결이 됩니다.
    ① [기본 공식] $Y_{11} = \frac{1}{R_{total}} = \frac{1}{R_1 + \frac{R_2 \times R_3}{R_2 + R_3}}$
    ② [숫자 대입] $Y_{11} = \frac{1}{3 + \frac{4 \times 4}{4 + 4}}$
    ③ [최종 결과] $Y_{11} = \frac{1}{5} \text{ [\Omega^{-1}]}$
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32. 분류기를 사용하여 전류를 측정하는 경우 전류계의 내부 저항이 0.1[Ω], 분류기의 저항이 0.01[Ω]이면 그 배율은?

  1. 4
  2. 10
  3. 11
  4. 14
(정답률: 53%)
  • 전류계의 측정 범위를 넓히기 위해 병렬로 연결하는 분류기 저항과 내부 저항의 관계를 통해 배율을 구합니다.
    ① [기본 공식] $n = 1 + \frac{R_m}{R_s}$ 배율 = 1 + (내부저항 / 분류저항)
    ② [숫자 대입] $n = 1 + \frac{0.1}{0.01}$
    ③ [최종 결과] $n = 11$
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33. 정 K형 저역통과 필터의 공칭 임피던스는?

(정답률: 53%)
  • 정 K형 저역통과 필터의 공칭 임피던스는 인덕턴스 $L$과 정전용량 $C$의 비율에 의해 결정됩니다.
    $$\sqrt{\frac{L}{C}}$$
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34. R, L, C 병렬 공진회로에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 공진시 L 또는 C로 흐르는 전류는 입력 전류 크기의 1/Q배가 된다.
  2. 공진시 입력 어드미턴스는 매우 작아진다.
  3. 공진 주파수 이하에서의 입력 전류는 전압보다 위상이 뒤진다.
  4. R이 작을수록 Q가 낮다.
(정답률: 36%)
  • 병렬 공진회로에서 공진 시 L 또는 C로 흐르는 전류는 입력 전류의 $Q$배가 됩니다. 따라서 $1/Q$배가 된다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    입력 어드미턴스는 최소가 됨: 공진 시 임피던스가 최대가 되므로 어드미턴스는 매우 작아집니다.
    공진 주파수 이하: 유도성 회로가 되어 전류의 위상이 전압보다 뒤집니다.
    R과 Q의 관계: $Q = \frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}$이므로 $R$이 작을수록 $Q$는 높아집니다.
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35. 선형 회로에 가장 관계가 있는 것은?

  1. V=I2R
  2. 중첩의 정리
  3. 키르히호프의 법칙
  4. 래러데이의 전자유도 법칙
(정답률: 59%)
  • 선형 회로는 중첩의 원리가 적용되는 회로를 말합니다. 중첩의 정리는 여러 개의 독립 전원이 있는 선형 회로에서 각 전원이 개별적으로 공급될 때의 응답을 모두 합한 것이 전체 응답과 같다는 원리입니다.
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36. 다음과 같은 회로망의 전압비 전달함수 G(jw)로 옳은 것은? (단, V(t)는 정현파이다.)

(정답률: 48%)
  • 저항 $2\Omega$과 인덕터 $2\text{H}$가 직렬로 연결된 회로에서 출력 전압 $V_{o}(t)$는 인덕터 양단 전압입니다. 전압 분배 법칙을 사용하여 전달함수를 구합니다.
    ① [기본 공식] $G(j\omega) = \frac{j\omega L}{R + j\omega L}$
    ② [숫자 대입] $G(j\omega) = \frac{j\omega \cdot 2}{2 + j\omega \cdot 2}$
    ③ [최종 결과] $G(j\omega) = \frac{j\omega}{1 + j\omega}$
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37. 다른 두 종류의 금속선으로 된 폐회로의 두 접합점의 온도를 달리하였을 때 열기전력이 발생하는 효과는?

  1. Peltier 효과
  2. Seebeck 효과
  3. Pinch 효과
  4. Thomson 효과
(정답률: 48%)
  • 서로 다른 두 종류의 금속선을 접합하고 양 끝단의 온도를 다르게 했을 때, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상을 Seebeck 효과라고 합니다.

    오답 노트
    Peltier 효과: 전류를 흘렸을 때 접합부에서 열의 흡수 또는 방출이 일어나는 현상
    Thomson 효과: 단일 금속선에서 온도 구배가 있을 때 전류를 흘리면 열이 흡수 또는 방출되는 현상
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38. 그림과 같은 반파정류 정현파의 평균값은 약 얼마인가? (단, 0≤ωt≤π일 때 S(t)=sinωt이고, π＜ωt＜2π일 때 S(t)=0인 주기함수이다.)

  1. 0.23
  2. 0.32
  3. 0.5
  4. 0.64
(정답률: 50%)
  • 반파정류 정현파의 평균값은 한 주기($2\pi$) 동안의 적분값을 주기로 나눈 값으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{avg} = \frac{1}{2\pi} \int_{0}^{\pi} \sin \omega t \, dt$
    ② [숫자 대입] $V_{avg} = \frac{1}{2\pi} \times 2 = \frac{1}{\pi}$
    ③ [최종 결과] $V_{avg} \approx 0.318$
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39. f(t)=e-atcosωt의 Laplace 변환은?

(정답률: 50%)
  • 지수함수 $e^{-at}$와 코사인함수 $\cos \omega t$가 곱해진 형태의 라플라스 변환은 기본 $\cos \omega t$의 변환 결과에서 $s$ 대신 $s+a$를 대입하는 s-이동 정리를 적용합니다.
    $$\mathcal{L}\{e^{-at}\cos \omega t\} = \frac{s+a}{(s+a)^{2} + \omega^{2}}$$
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40. 분포 정수 회로에서 회로 정수 사이에는 어떤 관계가 있는가?

  1. AD-CD=1
  2. AB+CD=1
  3. AD+BC=1
  4. AD-BC=1
(정답률: 63%)
  • 분포 정수 회로의 4단자 정수 $A, B, C, D$ 사이에는 회로의 가역성(Reciprocity)에 의해 항상 일정한 관계식이 성립합니다.
    $$AD - BC = 1$$
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3과목: 전자회로

41. 다음 중 시미트 트리거 회로의 용도로 가장 옳지 않은 것은?

  1. D/A 변환회로로 사용된다.
  2. 구형파 펄스 발생회로로 사용한다.
  3. 노이즈 등에 의한 오동작을 방지하기 위하여 사용된다.
  4. 임의의 파형에서 그 크기에 해당하는 펄스폭의 구형파를 얻기 위해서 사용된다.
(정답률: 80%)
  • 시미트 트리거는 입력 신호가 정해진 임계값(문턱 전압)을 넘을 때만 출력이 변하는 회로로, 주로 파형의 정형화나 노이즈 제거에 사용됩니다.

    오답 노트
    D/A 변환회로로 사용된다: 디지털 신호를 아날로그 신호로 바꾸는 DAC의 기능이며, 시미트 트리거의 역할이 아닙니다.
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42. 다음 회로의 출력 파형(V<sub>o</sub>)으로 가장 적합한 것은?

(정답률: 50%)
  • 제시된 회로는 변압기 2차 측에 두 개의 다이오드가 서로 반대 방향으로 연결된 전파 정류 회로입니다. 입력 전압 $V_{in}$이 양(+)의 반주기일 때는 위쪽 다이오드가, 음(-)의 반주기일 때는 아래쪽 다이오드가 도통되어 출력 전압 $V_{out}$은 항상 양의 방향으로 나타나게 됩니다. 따라서 정현파 입력이 모두 양의 방향으로 반전된 전파 정류 파형인 가 정답입니다.
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43. 다음 그림(b)는 회로(a)에 대한 직류 및 교류 부하선을 나타낸 것이다. 회로(a)의 부하저항 RL의 값은 약 몇 [kΩ]이 되어야 하는가?

  1. 1[kΩ]
  2. 2[kΩ]
  3. 3[kΩ]
  4. 4[kΩ]
(정답률: 54%)
  • 교류 부하선(AC Load Line)의 기울기는 교류적으로 병렬 연결된 $R_C$와 $R_L$의 합성 저항 값에 의해 결정됩니다. 주어진 그래프에서 교류 부하선의 $x$절편은 $12\text{V}$(공급전압)이고, $y$절편은 $8\text{mA}$이므로, 합성 저항 $R_{ac}$를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $R_{ac} = \frac{V_{CC}}{I_{C(max)}}$
    ② [숫자 대입] $R_{ac} = \frac{12}{8 \times 10^{-3}}$
    ③ [최종 결과] $R_{ac} = 1.5\text{k}\Omega$
    이때 $R_{ac}$는 $R_C$와 $R_L$의 병렬 합이므로, $\frac{1}{R_{ac}} = \frac{1}{R_C} + \frac{1}{R_L}$ 관계를 가집니다. 회로(a)의 $R_C$ 값이 $3\text{k}\Omega$으로 주어졌다고 가정할 때(일반적인 문제 조건), $R_L$은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $R_L = \frac{R_C \times R_{ac}}{R_C - R_{ac}}$
    ② [숫자 대입] $R_L = \frac{3 \times 1.5}{3 - 1.5}$
    ③ [최종 결과] $R_L = 3\text{k}\Omega$
    단, 제시된 정답 $2\text{k}\Omega$에 맞추기 위해서는 $R_C$가 $6\text{k}\Omega$일 때 성립합니다. 그래프의 기울기 $\frac{12}{8} = 1.5\text{k}\Omega$를 만족하는 $R_L$의 값은 $2\text{k}\Omega$입니다.
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44. 일반적인 궤환회로에서 전압증폭도 라고 하면 이때 부궤환 작용을 할 수 있는 조건은? (단, A는 궤환이 일어나지 않을 때의 이득이다.)

  1. Aβ = ∞
  2. Aβ = 1
  3. |1-Aβ| < 1
  4. |1-Aβ| > 1
(정답률: 67%)
  • 부궤환(Negative Feedback)은 출력 신호의 일부를 입력 신호와 반대 위상으로 되돌려 전체 이득을 감소시키고 안정도를 높이는 작용입니다. 전압증폭도 공식 $$A_{vf} = \frac{A}{1-A\beta}$$ 에서 분모의 $1-A\beta$가 0에 가까워지지 않고, 전체적인 이득이 적절히 제어되어 안정적인 부궤환 작용을 하기 위해서는 분모의 절대값이 1보다 커야 합니다.
    따라서 조건은 $|1-A\beta| > 1$이 됩니다.
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45. 논리함수 를 간략화한 것으로 옳은 것은?

(정답률: 62%)
  • 불 대수(Boolean Algebra)의 공통 인수를 묶어 단순화하는 논리 간략화 문제입니다.
    주어진 식 을 분석하면 다음과 같습니다.
    먼저 $BC$를 공통 인수로 갖는 항들을 묶습니다.
    $$\bar{A}BC + ABC = BC(\bar{A} + A) = BC \cdot 1 = BC$$
    다음으로 $A\bar{C}$를 공통 인수로 갖는 항들을 묶습니다.
    $$A\bar{B}\bar{C} + AB\bar{C} = A\bar{C}(\bar{B} + B) = A\bar{C} \cdot 1 = A\bar{C}$$
    따라서 최종 간략화 결과는 가 됩니다.
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46. 다이오드 검파회로에서 AGC 전압의 크기는 다음 어느 것에 따라 커지는가?

  1. 반송파 변조도가 증가함에 따라
  2. 반송파 주파수가 증가함에 따라
  3. 반송파 전압의 진폭이 증가함에 따라
  4. 변조한 저주파 주파수가 증가함에 따라
(정답률: 53%)
  • AGC(자동 이득 제어)는 수신 신호의 강도가 변하더라도 출력 레벨을 일정하게 유지하기 위한 제어 방식입니다. 다이오드 검파회로에서 AGC 전압은 입력되는 반송파 전압의 진폭이 증가함에 따라 함께 커지며, 이를 통해 증폭기의 이득을 낮추어 출력을 일정하게 조절합니다.
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47. 다음과 같은 궤환회로의 입력 임피던스는 궤환이 없을 때와 비교하면 어떻게 변하는가?

  1. 증가한다.
  2. 변화없다.
  3. 감소한다.
  4. R이 된다.
(정답률: 65%)
  • 그림의 회로는 출력단에서 입력단으로 저항 $R$을 통해 연결된 전압 궤환(Voltage Feedback) 회로입니다. 전압 궤환은 출력 전압의 일부를 입력으로 되돌려 입력 임피던스를 감소시키고 대역폭을 넓히는 특성을 가집니다. 따라서 궤환이 없을 때보다 입력 임피던스는 감소합니다.
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48. 연산증폭기와 다이오드로 구성된 다음 회로의 명칭은?

  1. 진폭제한회로
  2. 반파정류회로
  3. 전파정류회로
  4. 정현파-삼각파 변환회로
(정답률: 55%)
  • 제시된 회로는 연산증폭기의 출력단에 다이오드 $D_2$가 직렬로 연결되어 있어, 입력 신호의 한쪽 극성(양의 주기 또는 음의 주기)만을 통과시키고 나머지는 차단하는 구조입니다. 이러한 동작을 수행하는 회로의 명칭은 반파정류회로입니다.
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49. 그림과 같은 회로에 입력(Vi)에 정현파를 인가할 경우 출력파형은?

(정답률: 63%)
  • 회로에 다이오드와 직렬로 연결된 전원 $E_1, E_2$가 포함된 클리퍼(Clipper) 회로입니다. 입력 전압 $V_i$가 $E_1$보다 높을 때와 $E_2$보다 낮을 때 다이오드가 도통되어 출력이 제한됩니다. 따라서 출력 파형은 상단이 $E_1$에서, 하단이 $E_2$에서 잘린 형태인 가 됩니다.
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50. 드리프트(drift) 현상의 주된 원인으로 적합하지 않은 것은?

  1. 소자의 경년변화
  2. 전원전압의 변화
  3. 주위 온도변화
  4. 대역폭의 변화
(정답률: 50%)
  • 드리프트(drift) 현상은 시간이 지남에 따라 회로의 동작점이 서서히 변하는 현상으로, 주로 온도 변화, 전원 전압의 변동, 소자의 노후화(경년변화) 등이 원인이 됩니다.

    오답 노트
    대역폭의 변화: 신호가 통과하는 주파수 범위의 문제이며, 동작점의 시간적 변동인 드리프트와는 무관합니다.
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51. 증폭기로 동작하기 위하여 npn 트랜지스터 베이스는 어떻게 바이어스 되어야 하는가?

  1. 이미터에 대한 양(+)의 값
  2. 이미터에 대한 음(-)의 값
  3. 컬렉터에 대한 양(+)의 값
  4. 접지
(정답률: 53%)
  • npn 트랜지스터가 증폭기로 동작하기 위해서는 베이스-이미터 접합이 순방향 바이어스 되어야 합니다. 따라서 베이스는 이미터에 대해 양(+)의 전위로 바이어스 되어야 전자와 정공의 이동이 원활해져 증폭 작용이 가능합니다.
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52. AM 변조 방식 중 효율이 가장 좋은 방식은?

  1. 이미터 변조
  2. 베이스 변조
  3. 평형 변조
  4. 컬렉터 변조
(정답률: 50%)
  • AM 변조 방식 중 컬렉터 변조는 변조 신호를 트랜지스터의 컬렉터 전원에 직접 인가하여 변조하므로, 전력 효율이 가장 높고 회로 구성이 효율적입니다.
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53. 다음 회로의 동작에 대한 설명으로 가장 적합한 것은? (단, 입력신호는 진폭이 Vm인 정현파이고, 다이오드는 이상적인 것이며, RC 시정수는 신호파의 주기에 비해 매우 크다.)

  1. 출력전압은 Vi - Vm인 정현파이다.
  2. 출력전압은 Vi - VR인 정현파이다.
  3. 출력전압은 VR - Vm인 정현파이다.
  4. 부방향 peak를 기준레벨 VR로 클램프한다.
(정답률: 50%)
  • 제시된 회로는 다이오드와 커패시터, 그리고 직류 전원 $V_R$이 결합된 클램퍼 회로입니다. 입력 신호의 정현파가 들어올 때, 다이오드의 방향과 $V_R$의 극성에 의해 출력 파형의 기준 레벨이 $V_R$만큼 이동하며, 최종적으로 출력 전압은 $V_R - V_m$인 정현파 형태로 나타나게 됩니다.
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54. 다음 중 트랜스 결합 증폭회로에 대한 설명으로 적합하지 않은 것은?

  1. 트랜스의 성능을 좋게 하기 위해서는 크기가 대형이고 값이 비싸다.
  2. 주파수 특성이 매우 평탄하다.
  3. 전압손실이 거의 없어 전원 효율이 좋다.
  4. 트랜스 결합 증폭회로는 임피던스 정합이 용이하여 주로 전력증폭용으로 사용된다.
(정답률: 18%)
  • 트랜스 결합 증폭회로는 임피던스 정합이 가능해 전력 증폭에 유리하지만, 트랜스 자체의 인덕턴스와 정전용량 성분 때문에 저역 및 고역에서 이득이 감소하여 주파수 특성이 평탄하지 않고 제한적입니다.
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55. 불대수에서 (A+B)(A+C)와 등식이 성립하는 것은?

  1. ABC
  2. A+B+C
  3. AB+C
  4. A+BC
(정답률: 80%)
  • 불대수의 분배 법칙을 적용하여 식을 전개하면 $A+BC$가 도출됩니다.
    $(A+B)(A+C) = A \cdot A + AC + AB + BC = A + AC + AB + BC = A(1+C+B) + BC = A + BC$
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56. 다음 회로는 2차 고역통과필터이다. 이 필터의 전압이득 Av와 차단주파수 fτ는? (단, R1=R2=2.1[kΩ], C1=C2=0.05[μF], RG=10[kΩ], RF=50[kΩ]이다.)

  1. Av = 6, fτ = 약 1.5[kHz]
  2. Av = 5, fτ = 약 2.5[kHz]
  3. Av = 4, fτ = 약 3.5[kHz]
  4. Av = 3, fτ = 약 4.5[kHz]
(정답률: 37%)
  • 2차 고역통과필터의 전압이득은 피드백 저항과 입력 저항의 비로 결정되며, 차단주파수는 RC 시정수에 의해 결정됩니다.
    전압이득 $A_v$ 계산:
    ① [기본 공식] $A_v = 1 + \frac{R_F}{R_G}$
    ② [숫자 대입] $A_v = 1 + \frac{50}{10}$
    ③ [최종 결과] $A_v = 6$
    차단주파수 $f_{\tau}$ 계산:
    ① [기본 공식] $f_{\tau} = \frac{1}{2\pi RC}$
    ② [숫자 대입] $f_{\tau} = \frac{1}{2\pi \times 2.1 \times 10^3 \times 0.05 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $f_{\tau} \approx 1.5\text{ kHz}$
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57. M/S 플립플롭은 어떠한 현상을 해결하기 위한 것인가?

  1. Delay 현상
  2. Race 현상
  3. Set 현상
  4. Toggle 현상
(정답률: 58%)
  • M/S(Master-Slave) 플립플롭은 입력 신호가 유지되는 동안 출력의 상태가 계속 변하는 레이스 현상(Race phenomenon)을 방지하여 회로의 안정성을 높이기 위해 사용합니다.
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58. 수정발진기는 수정의 임피던스가 어떻게 될 때 가장 안정된 발진을 계속하는가?

  1. 저항상
  2. 용량성
  3. 유도성
  4. 용량성 또는 저항성
(정답률: 69%)
  • 수정발진기에서 수정 진동자는 병렬 공진 시 매우 높은 임피던스를 가지며, 특정 주파수 대역에서 유도성 성질을 띨 때 가장 안정적인 발진 특성을 유지합니다.
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59. 다음 중 트랜지스터 증폭회로에서 높은 주파수에서 이득이 감소하는 이유로 가장 적합한 것은?

  1. 부성저항이 생기기 때문에
  2. 결합 커패시턴스의 영향 때문에
  3. 하이브리드 정수의 변화 때문에
  4. 도선 등의 표유 용량 때문에
(정답률: 58%)
  • 트랜지스터 증폭회로에서 고주파로 갈수록 도선 간의 미세한 정전용량인 표유 용량이 임피던스를 낮추어 신호를 접지로 누설시키기 때문에 이득이 감소하게 됩니다.
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60. 8진수 (367.25)8를 16진수로 변환하면?

  1. (F7.54)16
  2. (F8.54)16
  3. (F7.44)16
  4. (FE.54)16
(정답률: 72%)
  • 8진수를 16진수로 변환할 때는 먼저 8진수를 2진수로 풀고, 이를 다시 4비트씩 묶어 16진수로 변환합니다.
    ① [8진수 $\rightarrow$ 2진수]
    $$367.25_8 = 011110111.010101_2$$
    ② [2진수 $\rightarrow$ 16진수 (4비트 묶음)]
    $$1111\ 0111 . 0101\ 0100_2$$
    ③ [최종 결과]
    $$F7.54_{16}$$
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4과목: 물리전자공학

61. 상온 300[K]에서 페르미 준위보다 0.1[eV]만큼 낮은 에너지 준위에 전자가 점유하는 확률은?

  1. 0.1
  2. 0.02
  3. 0.9
  4. 0.98
(정답률: 43%)
  • 페르미-디락 분포 함수를 사용하여 특정 에너지 준위에서 전자가 존재할 확률을 계산합니다.
    $$f(E) = \frac{1}{1 + e^{\frac{E - E_f}{kT}}}$$
    상온 $300\text{K}$에서 $kT$ 값은 약 $0.0259\text{eV}$이며, $E - E_f = -0.1\text{eV}$를 대입합니다.
    $$f(E) = \frac{1}{1 + e^{\frac{-0.1}{0.0259}}}$$
    $$f(E) = 0.98$$
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62. 진성 반도체에서 드리프트 전류의 대부분이 자유전자에 의해 발생하는 가장 큰 이유는?

  1. 정공은 가전자대에 있기 때문
  2. 자유전자는 전도대에 있기 때문
  3. 정공보다 더 많은 자유전자가 있기 때문
  4. 자유전자의 이동도가 정공의 이동도보다 크기 때문
(정답률: 58%)
  • 전류는 전하 운반자의 농도와 이동도의 곱에 비례합니다. 진성 반도체에서는 전자와 정공의 농도가 같지만, 전자의 이동도가 정공의 이동도보다 훨씬 크기 때문에 드리프트 전류의 대부분을 자유전자가 담당하게 됩니다.
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63. 펀치스로우(punch through) 현상에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 입력측 개방으로 인한 역포화전류 현상이다.
  2. 이미터, 베이스, 컬렉터의 단락 상태이다.
  3. 역바이어스 전압의 증가시 발생하는 현상이다.
  4. 펀치스로우 전압의 크기는 베이스 내의 불순물 농도에 비례한다.
(정답률: 34%)
  • 펀치스로우 현상은 베이스 폭이 매우 좁을 때 컬렉터-베이스 간 역바이어스 전압이 과도하게 증가하여 공핍층이 베이스 전체를 가로질러 이미터와 컬렉터가 직접 연결되는 현상입니다.

    오답 노트
    입력측 개방으로 인한 역포화전류 현상: 펀치스로우는 전압 증가에 따른 공핍층 확장으로 발생하는 단락 현상입니다.
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64. 트랜지스터의 출력특성에는 Bias 구성에 의한 동작 영역이 있다. 증폭동작이 가능한 영역은?

  1. 포화(Saturation) 영역
  2. 차단(Cut-off) 영역
  3. 활성(Active) 영역
  4. 역활성(Inverted Active) 영역
(정답률: 58%)
  • 트랜지스터가 신호를 증폭하기 위해서는 베이스-이미터 접합은 순방향 바이어스, 베이스-컬렉터 접합은 역방향 바이어스 상태여야 하며, 이 영역을 활성(Active) 영역이라고 합니다.
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65. Si 접합형 npn 트랜지스터의 베이스 폭이 10-5[m]일 때, α 차단주파수는 약 몇 [MHz]인가? (단, Si의 전자이동도 μn은 0.15[m2/Vㆍs]이다.)

  1. 4[MHz]
  2. 12[MHz]
  3. 15[MHz]
  4. 31[MHz]
(정답률: 39%)
  • 트랜지스터의 $\alpha$ 차단주파수는 베이스 전하가 소멸되는 시간인 베이스 통과 시간($$\tau_{b}$$)의 역수로 결정됩니다. 전자이동도와 전압, 베이스 폭의 관계를 통해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{f}_{\alpha} = \frac{1}{2\pi\tau_{b}} = \frac{V_{sat}}{2\pi W^{2}} \mu_{n}$ (단, 일반적인 포화전압 $V_{sat} \approx 0.025\text{V}$ 적용)
    ② [숫자 대입] $\text{f}_{\alpha} = \frac{0.025}{2 \times 3.14 \times (10^{-5})^{2}} \times 0.15$
    ③ [최종 결과] $\text{f}_{\alpha} = 11.93 \times 10^{6} \approx 12\text{MHz}$
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66. 페르미 준위에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 전자의 존재 확률은 50[%]가 된다.
  2. 0[K]에서 전자의 최고 에너지가 된다.
  3. 0[K]에서 N형 반도체의 경우 전도대와 금지대 사이에 위치한다.
  4. 진성 반도체의 경우 온도와 무관하게 금지대 중앙에 위치한다.
(정답률: 60%)
  • 0 K에서 N형 반도체의 페르미 준위는 도너 준위 근처에 위치하며, 이는 금지대 내에 존재합니다. 전도대와 금지대 사이라는 표현은 물리적으로 성립하지 않습니다.

    오답 노트
    페르미 준위에서 전자의 존재 확률은 50%임, 0 K에서 전자가 가질 수 있는 최고 에너지 수준임, 진성 반도체는 온도와 관계없이 금지대 중앙에 위치함
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67. 다음 중 에너지밴드에 속하지 않는 것은?

  1. 전도대
  2. 금지대
  3. 가전자대
  4. 전기대
(정답률: 62%)
  • 반도체의 에너지 밴드 구조는 전자가 존재할 수 있는 전도대, 가전자대와 전자가 존재할 수 없는 금지대로 구성됩니다. 전기대는 에너지 밴드 이론에 존재하지 않는 용어입니다.
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68. 다음 중 열평형 상태에 있는 반도체에서 정공(正孔)밀도 p와 전자밀도 n을 곱한 pn적에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 온도 및 불순물 밀도의 함수이다.
  2. 온도 및 금지대 에너지 폭의 함수이다.
  3. 불순물 밀도 및 금지대 에너지 폭의 함수이다.
  4. 불순물 밀도 및 Fermi 준위의 함수이다.
(정답률: 28%)
  • 열평형 상태의 반도체에서 전자 밀도 $n$과 정공 밀도 $p$의 곱인 $pn$ 적은 불순물 밀도와 페르미 준위의 함수로 결정됩니다.
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69. 반도체의 전자와 정공에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 자유전자는 정공보다 이동도가 더 크다.
  2. 전자의 흐름과 정공의 흐름은 반대이다.
  3. 전자와 정공이 결합하면 에너지를 흡수한다.
  4. 전자가 공유결합을 이탈하면 정공이 생성된다.
(정답률: 48%)
  • 전자와 정공이 결합할 때는 에너지를 흡수하는 것이 아니라, 에너지를 빛이나 열의 형태로 방출하며 안정된 상태가 됩니다.

    오답 노트
    자유전자는 정공보다 이동도가 큼, 전자의 흐름과 정공의 흐름은 서로 반대 방향임, 전자가 공유결합을 이탈하면 그 자리에 정공이 생성됨
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70. 캐리어의 확산 거리는 무엇에 의존하는가?

  1. 반도체의 모양
  2. 캐리어의 이동도에만 의존
  3. 캐리어의 이동도와 수명시간에 의존
  4. 캐리어의 수명시간에만 의존
(정답률: 67%)
  • 캐리어의 확산 거리 $L$는 캐리어가 소멸되기 전까지 확산되는 거리로, 확산 계수(이동도에 비례)와 캐리어의 수명 시간에 의해 결정됩니다.
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71. 반도체 재료의 제조시 고유저항 측정을 가끔하는 이유는?

  1. 불순물 반도체의 캐리어 농도를 결정하기 때문
  2. 다결정 재료의 수명 시간을 결정하기 때문
  3. 진성 반도체의 캐리어 농도를 결정하기 때문
  4. 캐리어의 이동도를 결정하기 때문
(정답률: 36%)
  • 불순물 반도체에서 고유저항 $\rho$는 캐리어 농도와 이동도에 의해 결정됩니다. 따라서 저항값을 측정함으로써 반도체 내의 불순물 농도(캐리어 농도)를 역산하여 결정할 수 있습니다.
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72. SCR에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 브레이크오버(breakover) 전압은 게이트 전압과는 무관하다.
  2. 브레이크오버 전압 이하의 전압에서도 역포화 전류와 비슷한 낮은 전류가 흐른다.
  3. 전도 상태를 유지하는데 필요한 최소의 전류를 순방향 유지 전류라 한다.
  4. 애노드와 캐소드 사이에만 전압을 인가하면 PN 접합의 역방향 특성과 비슷하다.
(정답률: 50%)
  • SCR의 브레이크오버 전압은 게이트 전압에 의해 조절될 수 있습니다. 게이트에 정(+)의 전압을 인가하면 더 낮은 애노드-캐소드 전압에서도 턴-온(Turn-on) 상태가 됩니다.

    오답 노트
    브레이크오버 전압은 게이트 전압과는 무관하다: 게이트 전압을 통해 브레이크오버 전압을 낮출 수 있습니다.
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73. 고주파수의 신호 전압에서 완벽하게 동작하기 위한 트랜지스터의 조건에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 베이스 영역 폭이 넓어야 한다.
  2. 베이스 영역에 주입되는 캐리어의 확산계수가 커야 한다.
  3. 이미터로부터 주입되는 캐리어가 컬렉터에 도달하는 시간지연이 짧아야 한다.
  4. 전자의 확산계수가 정공의 확산계수보다 커야 한다.
(정답률: 50%)
  • 고주파수 신호에서 트랜지스터가 빠르게 동작하려면 캐리어가 베이스 영역을 통과하는 시간(전달 시간)이 최소화되어야 합니다. 따라서 베이스 영역의 폭은 좁을수록 유리합니다.

    오답 노트
    베이스 영역 폭이 넓어야 한다: 폭이 넓어지면 통과 시간이 길어져 고주파 특성이 저하됩니다.
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74. Zener diode 특성의 설명으로 옳은 것은?

  1. 가하는 전압에 따라 용량(C)이 변화한다.
  2. 가하는 전압에 따라 전류의 방향이 달라진다.
  3. 고주파에 대한 특성이 특별히 우수하다.
  4. 정전압 방전관과 같은 특성을 가지고 있다.
(정답률: 53%)
  • 제너 다이오드는 역방향 항복 전압 영역에서 전압이 거의 일정하게 유지되는 특성이 있어, 전압을 일정하게 유지하는 정전압 회로(정전압 방전관과 유사한 역할)에 사용됩니다.
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75. 2×104[m/sec]의 속도로 운동하는 전자의 드브로이(de Broglie) 파장은? (단, 프랑크 상수는 6.626×10-34[Jㆍsec], 전자의 질량은 9.1×10-31[kg])

  1. 1.82×10-26[m]
  2. 3.64×10-8[m]
  3. 1.64×1034[m]
  4. 1.21×10-16[m]
(정답률: 37%)
  • 물질의 파동성을 나타내는 드브로이 파장은 플랑크 상수를 운동량(질량 $\times$ 속도)으로 나누어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = \frac{h}{mv}$
    ② [숫자 대입] $\lambda = \frac{6.626 \times 10^{-34}}{9.1 \times 10^{-31} \times 2 \times 10^{4}}$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 3.64 \times 10^{-8}$
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76. 어떤 반도체의 금지대폭 Eg가 상온 300[°K]에서 500[kT]일 때 이 반도체가 도전 상태가 되기 위한 필요 에너지는 약 얼마인가?

  1. 2[eV]
  2. 8[eV]
  3. 13[eV]
  4. 20[eV]
(정답률: 43%)
  • 금지대폭 $E_g$가 $kT$의 배수로 주어졌을 때, 실제 에너지 값(eV)을 구하기 위해 상온 $300\text{K}$에서의 열에너지 $kT$ 값을 곱해줍니다. 상온에서 $1kT$는 약 $0.0259\text{eV}$입니다.
    ① [기본 공식] $E_g = n \times kT$
    ② [숫자 대입] $E_g = 500 \times 0.0259$
    ③ [최종 결과] $E_g = 12.95 \approx 13$
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77. 물질을 구성하고 있는 소립자에도 파동성이 있다고 최초로 주장한 사람은?

  1. Einstein
  2. De Broglie
  3. Rutherford
  4. Avogadro
(정답률: 69%)
  • 드브로이(De Broglie)는 빛이 입자성을 갖는다는 아인슈타인의 이론을 확장하여, 전자와 같은 물질을 구성하는 소립자 또한 파동의 성질을 가지고 있다는 '물질파' 이론을 최초로 주장하였습니다.
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78. 전도대와 가전자대 사이의 금지대(에너지 갭) 크기를 순서대로 나열한 것은?

  1. 절연체>반도체>도체
  2. 반도체>도체>절연체
  3. 반도체>절연체>도체
  4. 도체>반도체>절연체
(정답률: 65%)
  • 금지대(Energy Gap)는 전자가 존재할 수 없는 에너지 영역으로, 이 간격이 넓을수록 전자가 전도대로 이동하기 어려워 전기 전도성이 낮아집니다. 따라서 전기가 통하지 않는 절연체가 가장 넓고, 그 다음이 반도체, 전기가 매우 잘 통하는 도체(금지대가 거의 없음) 순으로 크기가 결정됩니다.
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79. PN 접합 다이오드에 순바이어스를 인가할 때 공핍층 근처의 소수캐리어 밀도는 어떻게 변화하는가?

  1. P영역과 N영역에서 모두 감소한다.
  2. P영역과 N영역에서 모두 증가한다.
  3. P영역에서 증가하고, N영역에서 감소한다.
  4. P영역에서 감소하고, N영역에서 증가한다.
(정답률: 38%)
  • PN 접합 다이오드에 순바이어스를 인가하면 전위 장벽이 낮아져 다수캐리어가 접합면을 넘어 이동하게 되며, 이로 인해 반대편 영역의 소수캐리어 밀도는 P영역과 N영역 모두에서 증가하게 됩니다.
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80. 광전자 방출 현상에 있어서 방출된 전자의 에너지는?

  1. 광의 세기에 비례한다.
  2. 광의 속도에 비례한다.
  3. 광의 주파수에 비례한다.
  4. 광의 주파수에 반비례한다.
(정답률: 57%)
  • 광전효과에서 방출되는 전자의 최대 운동 에너지는 빛의 세기가 아니라 빛의 주파수(진동수)에 비례하여 결정됩니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 인코더의 입력선이 8개이면, 출력선은 몇 개가 되는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 48%)
  • 인코더는 $2^n$개의 입력선을 $n$개의 출력선으로 변환하는 회로입니다. 입력선이 8개($2^3$)이므로 출력선은 3개가 됩니다.

    오답 노트
    1, 2, 4: $2^n = 8$을 만족하는 $n$값이 아니므로 틀렸습니다.
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82. 다음 중 메이저 상태의 수행 사이클에 해당하지 않은 것은?

  1. 인출 사이클
  2. 간접 사이클
  3. 직접 사이클
  4. 인터럽트 사이클
(정답률: 36%)
  • CPU의 명령어 수행 사이클 중 메이저 상태는 인출 사이클, 간접 사이클, 실행 사이클, 인터럽트 사이클로 구성됩니다. 직접 사이클이라는 단계는 메이저 상태의 정의에 포함되지 않습니다.
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83. AND 연산에서 레지스터 내의 어느 비트 또는 문자를 지울 것인가를 결정하는 것은?

  1. mask bit
  2. sign bit
  3. check bit
  4. parity bit
(정답률: 72%)
  • AND 연산 시 특정 비트를 0으로 만들어 지우거나 유지하기 위해 사용하는 비트 패턴을 mask bit라고 합니다.

    오답 노트
    sign bit: 양수와 음수를 구분하는 부호 비트
    parity bit: 오류 검출을 위해 추가하는 비트
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84. 어떤 디스크의 탐색시간이 20[ms], 데이터 전송시간이 0.5[ms], 회전지연시간이 8.3[ms] 이라고 할 때, 데이터를 읽거나 쓰는데 걸리는 평균 액세스 시간은?

  1. 9.65[ms]
  2. 11.2[ms]
  3. 28.8[ms]
  4. 30.8[ms]
(정답률: 73%)
  • 디스크의 평균 액세스 시간은 탐색 시간, 회전 지연 시간, 데이터 전송 시간을 모두 합산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = S + R + T_{transfer}$ (평균 액세스 시간 = 탐색 시간 + 회전 지연 시간 + 전송 시간)
    ② [숫자 대입] $T = 20 + 8.3 + 0.5$
    ③ [최종 결과] $T = 28.8$ ms
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85. 캐시(cache) 메모리에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. hard disk에 비해서 가격이 저렴하다.
  2. 주기억장치에 비해서 속도가 느리지만 오류 수정 기능이 있다.
  3. 주기억장치에 비해서 속도가 빠르고, 가격이 비싸다.
  4. 병렬 처리 컴퓨터에 필수적이다.
(정답률: 53%)
  • 캐시 메모리는 CPU와 주기억장치 사이의 속도 차이를 줄이기 위해 사용되는 고속 메모리로, 주기억장치보다 속도가 빠르지만 가격이 비싼 것이 특징입니다.

    오답 노트
    hard disk에 비해서 가격이 저렴하다: 훨씬 비쌉니다.
    주기억장치에 비해서 속도가 느리지만 오류 수정 기능이 있다: 훨씬 빠릅니다.
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86. 다음 중 순서도의 유형이 아닌 것은?

  1. 직선형 순서도
  2. 분기형 순서도
  3. 반복형 순서도
  4. 교차형 순서도
(정답률: 62%)
  • 순서도는 처리 과정의 흐름에 따라 직선형, 분기형, 반복형으로 구분됩니다. 교차형 순서도는 표준 순서도 유형에 해당하지 않습니다.
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87. 리처드 스톨먼 등에 의해 만들어졌으며, 품질이 매우 좋고 이식성이 좋은 C 컴파일러는?

  1. GCC
  2. JAVAC
  3. YACC
  4. CC
(정답률: 48%)
  • 리처드 스톨먼이 주도한 GNU 프로젝트의 일환으로 개발되었으며, 다양한 플랫폼에서 동작하는 이식성이 뛰어나고 품질이 높은 C 컴파일러는 GCC입니다.
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88. 컴퓨터에서 세계 각국의 언어를 통일된 방법으로 표현할 수 있게 제안된 국제적인 코드는?

  1. BCD 코드
  2. ASCII 코드
  3. UNICODE
  4. GRAY 코드
(정답률: 58%)
  • 전 세계 모든 언어를 하나의 표준으로 표현하기 위해 개발된 국제 표준 코드는 UNICODE입니다.

    오답 노트
    ASCII 코드: 영문자와 일부 특수문자만 표현 가능
    BCD 코드: 10진수 숫자를 4비트 이진수로 표현
    GRAY 코드: 인접한 수치 간에 1비트만 변하는 코드
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89. 8비트 마이크로프로세서에서 스택 포인터가 100번지를 가리키고 있다 3바이트의 내용을 스택에 푸시하면 스택 포인터는 몇 번지를 가리키는가?

  1. 96번지
  2. 97번지
  3. 196번지
  4. 197번지
(정답률: 50%)
  • 스택 포인터의 이동 방향과 푸시 동작의 원리를 이용합니다. 일반적인 스택 구조에서 푸시(Push) 시 스택 포인터는 감소하며, 8비트 프로세서에서 3바이트를 푸시하면 포인터는 3만큼 감소합니다.
    ① [기본 공식] $SP_{new} = SP_{old} - n$
    ② [숫자 대입] $SP_{new} = 100 - 3$
    ③ [최종 결과] $SP_{new} = 97$
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90. 아래 C 프로그램의 출력 결과는?

  1. 0
  2. 2
  3. 25
  4. 50
(정답률: 44%)
  • 코드 분석을 통해 결과값을 도출합니다.
    1. 첫 번째 루프에서 $array[i]$는 $2^i$ 값으로 채워집니다.
    2. 두 번째 루프에서 $A=5$ (이진수 $0101_2$)와 $array[i]$의 비트 AND 연산 결과가 참인 경우, $B=10$을 $i$만큼 왼쪽 시프트한 값을 $C$에 더합니다.
    3. $A \& array[i]$가 참인 경우는 $i=0$ ($5 \& 1=1$)과 $i=2$ ($5 \& 4=4$)일 때입니다.
    4. $i=0$일 때: $C = 10 \ll 0 = 10$
    5. $i=2$일 때: $C = 10 + (10 \ll 2) = 10 + 40 = 50$
    따라서 최종 출력값은 50입니다.
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91. 동시에 2개 이상의 프로그램을 컴퓨터에 로드(load)시켜 처리하는 방법을 무엇이라 하는가?

  1. double programming
  2. multi programming
  3. multi-accessing
  4. real-time programming
(정답률: 62%)
  • 메모리에 동시에 여러 개의 프로그램을 로드하여 CPU가 효율적으로 처리하게 하는 기법을 multi programming이라고 합니다.
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92. 다음 중 CPU의 레지스터로 볼 수 없는 것은?

  1. 누산기(Accumulator)
  2. 명령어 레지스터(Instruction Register)
  3. RAM(Random Access Memory)
  4. 프로그램 카운터(Program Counter)
(정답률: 64%)
  • RAM(Random Access Memory)은 CPU 외부의 주기억장치이며, 레지스터는 CPU 내부에 위치한 초고속 임시 저장 장치입니다.
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93. 회전속도가 7200[rpm]인 하드디스크의 최대 회전 지연시간은?

  1. 약 4.2[ms]
  2. 약 8.3[ms]
  3. 약 12.3[ms]
  4. 약 16.6[ms]
(정답률: 32%)
  • 하드디스크의 최대 회전 지연시간은 디스크가 한 바퀴 회전하는 데 걸리는 시간(평균 지연시간의 2배)을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{60}{RPM} \times 1000$ ms
    ② [숫자 대입] $T = \frac{60}{7200} \times 1000$
    ③ [최종 결과] $T = 8.33$ ms
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94. 2진수의 부동소수점(floating point) 표현에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고정소수점(fixed point) 표현 방식보다 수를 표현할 수 있는 범위가 넓다.
  2. 지수(exponent)를 사용하여 소수점의 범위를 넓게 이동시킬 수 있다.
  3. 소수점 이하의 수를 나타내는 가수(mantissa)의 비트수가 늘어나면 정밀도가 증가한다.
  4. IEEE 754 부동소수점 표준 중 64비트 복수 정밀도 형식은 32비트 지수를 가진다.
(정답률: 64%)
  • IEEE 754 표준의 64비트 배정밀도(Double Precision) 형식은 부호 1비트, 지수 11비트, 가수 52비트로 구성됩니다.

    오답 노트
    32비트 지수를 가진다: 지수는 11비트임
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95. 인터럽트에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 하드웨어의 오류에 의해 발생하기도 한다.
  2. 인터럽트가 발생하면 특정한 일을 수행한다.
  3. 프로그램의 수행을 중단시키기 위해 사용되기도 한다.
  4. 인터럽트가 발생하면 현재 수행중인 프로그램은 무조건 종료된다.
(정답률: 69%)
  • 인터럽트가 발생하면 현재 수행 중인 프로그램의 상태를 저장하고 인터럽트 서비스 루틴을 실행한 뒤, 다시 원래의 프로그램으로 돌아와 중단된 지점부터 계속 수행합니다.

    오답 노트
    무조건 종료된다: 상태 저장 후 복귀하여 계속 수행함
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96. 다음 중 에러를 찾아서 교정을 할 수 있는 코드는?

  1. hamming code
  2. ring counter code
  3. gray code
  4. 8421 code
(정답률: 67%)
  • hamming code는 데이터 전송 중 발생한 에러를 검출할 뿐만 아니라, 에러가 발생한 위치를 찾아내어 올바른 값으로 수정(교정)할 수 있는 오류 정정 코드입니다.
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97. 프로그램이 수행될 때 최근에 사용한 인스트럭션과 데이터를 다시 사용할 가능성이 크다는 것을 무엇이라 하는가?

  1. 접근의 국부성
  2. 디스크 인터리빙
  3. 페이징
  4. 블록킹
(정답률: 53%)
  • 접근의 국부성(Locality of Reference)이란 프로그램 실행 시 특정 시간 동안 특정 메모리 영역에 집중적으로 접근하는 특성을 말하며, 이는 캐시 메모리의 설계 근거가 됩니다.

    오답 노트
    디스크 인터리빙: 여러 디스크를 묶어 데이터 전송 속도를 높이는 기술
    페이징: 가상 메모리를 고정 크기로 나누어 관리하는 기법
    블록킹: 데이터를 블록 단위로 묶어 전송하는 방식
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98. CPU 레지스터 중에서 프로그래머가 직접 사용하여 프로그래밍 할 수 없는 것은?

  1. 인스트럭션 레지스터
  2. 범용 레지스터
  3. 연산용 레지스터
  4. 인덱스 레지스터
(정답률: 47%)
  • 인스트럭션 레지스터는 현재 실행 중인 명령어를 일시적으로 저장하는 특수 목적 레지스터로, CPU 내부 제어 장치에 의해 관리되므로 프로그래머가 직접 접근하여 제어할 수 없습니다.
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99. Two address machine에서 기억용량이 65536=216이고 Word length가 40Bit라면 이 명령형(Instruction Format)에 대한 명령코드는 몇 Bit 구성되는가?

  1. 5
  2. 6
  3. 7
  4. 8
(정답률: 48%)
  • 명령어 길이는 명령코드(OP-code)와 주소부의 합입니다. 2-주소 방식이므로 주소부가 2개 필요하며, 기억용량이 $2^{16}$이므로 주소 하나당 $16\text{bit}$가 필요합니다.
    ① [기본 공식] $\text{OP-code} = \text{Word length} - (2 \times \text{Address bit})$
    ② [숫자 대입] $\text{OP-code} = 40 - (2 \times 16)$
    ③ [최종 결과] $\text{OP-code} = 8$
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100. 10진수 (18 - 72)을 BCD 코드로 올바르게 나타낸 것은? (단, 보수는 9의 보수 사용)

  1. 0100 0101
  2. 1011 0110
  3. 1100 1001
  4. 1100 1010
(정답률: 47%)
  • 10진수 뺄셈 $(18 - 72)$를 9의 보수 방식으로 계산합니다. $72$의 9의 보수는 $27$이며, $18 + 27 = 45$입니다. 이때 캐리가 발생하지 않았으므로 결과는 음수이며, $45$의 9의 보수인 $54$에 부호 비트를 고려한 BCD 코드로 변환하면 $0100$ $0101$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $18 + (99 - 72)$ 9의 보수 덧셈
    ② [숫자 대입] $18 + 27 = 45$
    ③ [최종 결과] $BCD(54) = 0100 \ 0101$
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