전자기사 필기 기출문제복원 (2013-09-28)

전자기사 2013-09-28 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전자기사 2013-09-28 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전자기사
(2013-09-28 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 그림과 같이 단면적 S[m2], 평균 자로의 길이 ℓ[m], 투자율 μ[H/m]인 철심에 N1, N2의 권선을 감은 무단 솔레노이드가 있다. 누설자속을 무시할 때 권선의 상호 인덕턴스는?

(정답률: 53%)
  • 상호 인덕턴스는 두 권선의 권수와 투자율, 단면적의 곱을 자로의 길이로 나눈 값으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $M = \frac{\mu N_{1} N_{2} S}{\ell}$
    ② [숫자 대입] $M = \frac{\mu N_{1} N_{2} S}{\ell}$
    ③ [최종 결과]
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2. 원형코일이 평등자계 내에 지름을 축으로 하여 회전하고 있을 때 코일에 유기되는 기전력의 주파수는?

  1. 회전속도와 코일의 권수에 의해 결정된다.
  2. 자계와 지름 축 및 사이 각에 의해 변화된다.
  3. 회전수에 의해서만 결정된다.
  4. 회전방향과 회전속도에 의해 결정된다.
(정답률: 16%)
  • 원형 코일이 자계 내에서 회전할 때 유기되는 기전력은 자속의 변화율에 비례하며, 이는 코일의 회전 속도(회전수)에 의해 결정되는 정현파 형태를 띱니다. 따라서 기전력의 주파수는 오직 회전수에 의해서만 결정됩니다.
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3. 도전율 σ, 유전율 ε인 매질에 교류전압을 가할 때 전도전류와 변위전류의 크기가 같아지는 주파수(f)는?

(정답률: 94%)
  • 전도전류 $J_c = \sigma E$와 변위전류 $J_d = \omega \epsilon E$의 크기가 같아지는 조건을 찾습니다. $\omega = 2\pi f$를 대입하여 $f$에 대해 정리합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = 2\pi f \epsilon$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{\sigma}{2\pi \epsilon}$
    ③ [최종 결과] $f = \frac{\sigma}{2\pi \epsilon}$
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4. 분극세기 P, 전계 E, 전속밀도 D의 관계는? (단, ε0는 진공중 유전율이고, εr은 유전체의 비유전율이다.

(정답률: 77%)
  • 전속밀도 $D$는 진공 중의 전계에 의한 성분과 유전체의 분극에 의한 성분의 합으로 정의됩니다. 따라서 분극세기 $P$는 전체 전속밀도에서 진공 성분을 뺀 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $D = \epsilon_{0}E + P$
    ② [숫자 대입] (P에 대해 정리)
    ③ [최종 결과] $P = D - \epsilon_{0}E$
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5. N회 감긴 환상코일의 단면적이 S[m2]이고 평균 길이가 ℓ[m]이다. 이 코일의 권수를 두 배로 늘이고 인덕턴스를 일정하게 하려고 할 때, 다음 중 옳은 것은?

  1. 단면적을 1/4한다.
  2. 길이를 2배로 한다.
  3. 비투자율을 1/2로 한다.
  4. 전류의 세기를 4배로 한다.
(정답률: 85%)
  • 환상코일의 인덕턴스 공식에서 권수 $N$의 제곱에 비례하고 단면적 $S$에 비례하며 길이 $\ell$에 반비례하는 관계를 이용합니다.
    권수 $N$이 2배가 되면 $N^2$은 4배가 되므로, 인덕턴스를 일정하게 유지하기 위해서는 단면적 $S$를 $1/4$로 줄여야 상쇄됩니다.
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6. 비오-사바르의 법칙에서 자게의 세기 H와 거리 r의 관계를 옳게 표현한 것은?

  1. r에 반비례
  2. r에 비례
  3. r2에 반비례
  4. r2에 비례
(정답률: 63%)
  • 비오-사바르 법칙은 전류가 흐르는 도선으로부터 거리 $r$만큼 떨어진 지점의 자계 세기를 구하는 법칙으로, 자계의 세기는 거리의 제곱에 반비례하는 특성을 가집니다.
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7. 전계 E[V/m], 전속밀도 D[C/m2 ], 유전율 ε[F/m]인 유전체 내에 저장되는 에너지 밀도는 몇 [J/m3]인가?

  1. ED
(정답률: 알수없음)
  • 유전체 내에 저장되는 단위 체적당 에너지 밀도는 전계와 전속밀도의 곱에 $1/2$을 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Energy Density} = \frac{1}{2}ED$
    ② [숫자 대입] $\text{Energy Density} = \frac{1}{2}ED$
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{2}ED$
    따라서 정답은 입니다.
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8. 비유전률 5, 비투자율 1인 유전체내에서의 전자파의 전파속도는 몇 m/s 인가?

  1. 1.13×107
  2. 1.34×107
  3. 1.13×108
  4. 1.34×108
(정답률: 47%)
  • 유전체 내에서의 전파 속도는 진공 중의 빛의 속도를 비유전율과 비투자율의 제곱근 곱으로 나누어 구합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{c}{\sqrt{\epsilon \mu}}$ (빛의 속도 / $\sqrt{비유전율 \times 비투자율}$)
    ② [숫자 대입] $v = \frac{3 \times 10^{8}}{\sqrt{5 \times 1}}$
    ③ [최종 결과] $v = 1.34 \times 10^{8}$ m/s
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9. 유기기전력에 대한 설명이 옳지 않은 것은?

  1. 시간에 따라 변하는 자기장 내에 놓인 폐회로에는 기전력이 유기되어 유도전류가 흐른다.
  2. 유도기전력의 방향은 자속의 변화를 억제하는 방향으로 생겨서, 변화되기 전 상태를 유지하려는 성질을 갖는다.
  3. 유도기전력의 크기는 쇄교자속의 시간적 변화량과 같다. 즉, 자속이 급격히 변화하면 이에 대한 반작용도 커져서 유기기전력도 커진다.
  4. 전자유도 현상에 의한 쇄교자속의 변화로 발생된 유도 전류방향은 자속의 변화를 돕는 방향으로 일어난다.
(정답률: 62%)
  • 렌츠의 법칙에 따라 유도 전류의 방향은 외부 자속의 변화를 방해(억제)하는 방향으로 발생하여 원래 상태를 유지하려 합니다. 따라서 자속의 변화를 돕는 방향으로 일어난다는 설명은 틀린 것입니다.
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10. 비유전율, 3, 비투자율 3인 매질에서 전자기파의 진행속도는 진공에서의 속도의 몇 배인가?

  1. 1/9배
  2. 1/3배
  3. 3배
  4. 9배
(정답률: 78%)
  • 매질 내에서 전자기파의 속도는 진공에서의 속도를 비유전율과 비투자율의 곱의 제곱근으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{c}{\sqrt{\epsilon_{r} \mu_{r}}}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{c}{\sqrt{3 \times 3}}$
    ③ [최종 결과] $v = \frac{1}{3}c$
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11. 자기회로에서 자기저항의 관계로 옳은 것은?

  1. 자기회로의 단면적에 비례
  2. 자기회로의 길이에 비례
  3. 자성체의 비투자율에 비례
  4. 자성체의 비투자율의 제곱에 비례
(정답률: 69%)
  • 자기저항 $R_{m}$은 자기회로의 길이에 비례하고, 단면적과 투자율에는 반비례하는 성질을 가집니다.

    오답 노트
    자기회로의 단면적: 반비례
    자성체의 비투자율: 반비례
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12. 자유공간에서 전파 E(z,t)=103sin(ωt-βz)ay[V/m]일 때 자파 H(z,t)[A/m]는?

(정답률: 58%)
  • 자유공간에서 전계 $E$와 자계 $H$의 관계는 고유 임피던스 $\eta_{0} \approx 120\pi\Omega$를 이용하며, 전파 방향이 $z$축이고 전계가 $a_{y}$ 방향일 때 자계는 $a_{x}$ 방향의 음의 방향으로 형성됩니다.
    ① [기본 공식] $H = -\frac{E}{\eta_{0}}$
    ② [숫자 대입] $H = -\frac{10^{3}\sin(\omega t-\beta z)}{120\pi}a_{x}$
    ③ [최종 결과] $H = -\frac{10^{3}}{120\pi}\sin(\omega t-\beta z)a_{x}$
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13. 자성체에 외부의 자계 H0를 가하였을 때 자화의 세기 J 와의 관계식은? (단, N은 감자율, μ는 투자율이다.)

(정답률: 56%)
  • 외부 자계 $H_{0}$가 가해졌을 때, 자성체 내부의 실제 자계는 감자장으로 인해 감소하며, 이때의 자화의 세기 $J$는 감자율 $N$과 투자율 $\mu_{s}$를 이용하여 다음과 같이 표현됩니다.
    ① [기본 공식] $J = \frac{H_{0}\mu_{0}(\mu_{s}-1)}{1+N(\mu_{s}-1)}$
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14. 전류 I[A]가 흐르는 반지름 a[m]인 원형코일의 중심선상의 자계의 세기는 몇 [AT/m]인가? (단, 중심축사의 거리는 x[m]라 한다.)

(정답률: 63%)
  • 원형 코일의 중심축 상의 한 점에서의 자계 세기는 비오-사바르 법칙을 이용하여 유도하며, 반지름 $a$, 전류 $I$, 중심으로부터의 거리 $x$에 대해 다음과 같이 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{a^{2}I}{2(a^{2}+x^{2})^{3/2}}$
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15. 옴의 법칙을 미분형태로 표시하면? (단, i는 전류밀도이고, ρ는 저항률, E는 전계이다.)

  2. i=ρE
  3. i=divE
  4. i=▽∙E
(정답률: 70%)
  • 옴의 법칙을 전류밀도 $i$, 전계 $E$, 저항률 $\rho$의 관계로 나타내면 전류밀도는 전계에 비례하고 저항률에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $i = \sigma E$
    ② [숫자 대입] $i = \frac{1}{\rho} E$
    ③ [최종 결과] $i = \frac{1}{\rho} E$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 공간 내 한 점의 자속밀도 B가 변화할 때 전자유도에 의하여 유기되는 전계 E에 관련된으로 옳은 것은?

(정답률: 50%)
  • 자기장의 시간적 변화가 전계를 생성한다는 맥스웰 방정식(패러데이 법칙)의 미분형을 묻는 문제입니다. 자속밀도 $B$의 시간 변화율은 전계 $E$의 회전(curl)과 같으며 방향은 반대입니다.
    따라서 정답은 $\text{curl} E = -\frac{\partial B}{\partial t}$를 나타내는 입니다.
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17. 평행판 공기콘덴서의 두 전극판을 전위차계에 접속했다. 콘덴서를 저전압으로 전지에 의해 전하니 전위차계가 작은 흔들림 θ를 나타내었다. 충전 후 전지를 분리하고 비유전율 εs=3인 전체를 콘덴서에 채우면 전위차계의 지시 θ‘는 어떻게 되는가?

  1. θ′=9θ
  2. θ′=θ/3
  3. θ′=θ
  4. θ′=3θ
(정답률: 53%)
  • 전하량 $Q$가 일정할 때, 전위 $V$는 정전용량 $C$에 반비례합니다. 비유전율 $\epsilon_s$가 3배가 되면 정전용량 $C$도 3배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{Q}{C}$
    ② [숫자 대입] $V' = \frac{Q}{3C} = \frac{1}{3}V$
    ③ [최종 결과] $\theta' = \frac{\theta}{3}$
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18. 각각 ±Q[C]으로 대전된 두 도체간의 전위차를 전위계수로 표시한 것으로 알맞은 것은?

  1. (P11+P12-P22)Q
  2. (P11-P12+P22)Q
  3. (P11-2P12+P22)Q
  4. (P11+2P12-P22)Q
(정답률: 42%)
  • 전위계수 $P$를 이용하여 두 도체의 전위를 각각 $V_1 = P_{11}Q_1 + P_{12}Q_2$, $V_2 = P_{21}Q_1 + P_{22}Q_2$로 나타낼 수 있습니다. 여기서 $Q_1 = Q$, $Q_2 = -Q$이며 $P_{12} = P_{21}$입니다.
    ① [기본 공식] $V = V_1 - V_2 = (P_{11}Q_1 + P_{12}Q_2) - (P_{21}Q_1 + P_{22}Q_2)$
    ② [숫자 대입] $V = (P_{11}Q + P_{12}(-Q)) - (P_{12}Q + P_{22}(-Q))$
    ③ [최종 결과] $V = (P_{11} - 2P_{12} + P_{22})Q$
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19. 2동심 구도체의 안반지름 a[m]와 바깥반지름 b[m]간의 도전율 σ[℧/m]인 저항으로 채워져 있을 때 두 구도체간의 저항은 몇 [Ω]인가?

(정답률: 58%)
  • 구형 도체 사이의 저항은 도전율과 반지름의 관계를 적분하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{1}{4\pi\sigma} ( \frac{1}{a} - \frac{1}{b} )$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{1}{4\pi\sigma} ( \frac{b-a}{ab} )$
    ③ [최종 결과] $R = \frac{b-a}{4\pi\sigma ab}$
    따라서 정답은 입니다.
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20. 철심이 든 환상 솔레노이드의 권수는 500회, 평균 반지름은 10cm, 철심의 단면적은 10cm2, 비투자율은 4000이다. 이 환상 솔레노이드에 2A의 전류를 흘릴 때 철심 내의 자속은?

  1. 8×10-3[Wb]
  2. 8×10-4[Wb]
  3. 4×10-3[Wb]
  4. 4×10-4[Wb]
(정답률: 60%)
  • 자속 $\Phi$는 자기저항 $R_m$과 기자력 $F$의 관계를 이용하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\Phi = \frac{N I}{\frac{2\pi r}{\mu_0 \mu_r A}}$
    ② [숫자 대입] $\Phi = \frac{500 \times 2}{\frac{2 \times 3.14 \times 0.1}{4\pi \times 10^{-7} \times 4000 \times 10 \times 10^{-4}}}$
    ③ [최종 결과] $\Phi = 8 \times 10^{-3}$ Wb
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2과목: 회로이론

21. S 평면 상에서 전달함수의 극점(pole)이 그림과 같은 위치에 있으면 이 회로망의 상태는?

  1. 발진하지 않는다.
  2. 점점 더 크게 발진한다.
  3. 지속 발진한다.
  4. 감쇠 진동한다.
(정답률: 82%)
  • S 평면에서 극점이 허수축의 왼쪽에 위치하면 시스템은 안정하며, 극점이 복소수 형태로 존재할 경우 진동 성분을 가집니다. 그림과 같이 극점이 좌반평면에 위치하므로 시간이 지남에 따라 진폭이 줄어드는 감쇠 진동을 하게 됩니다.
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22. 단위 세기의 임펄스 함수인 δ(t)의 Fourier 변환은?

  1. 0
  2. 1
  3. u(t)
  4. 1-u(t)
(정답률: 67%)
  • 단위 임펄스 함수 $\delta(t)$를 푸리에 변환하면 모든 주파수 성분을 동일한 크기로 포함하게 되어 결과값은 $1$이 됩니다.
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23. 2개의 4단자망을 직렬로 접속했을 때 성립하는 식은?

  1. Z = Z1 +Z2
  2. Z = Z1 Z2
  3. Y = Y1 +Y2
  4. Z = Y1 +Y2
(정답률: 59%)
  • 2개의 4단자망이 직렬로 접속될 경우, 전체 임피던스 행렬은 각 단자망의 임피던스 행렬의 합과 같습니다. 따라서 전체 임피던스 $Z$는 $Z = Z_1 + Z_2$가 성립합니다.
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24. RLC 병렬회로가 공진 주파수보다 작은 주파수 영역에서 동작할 때, 이 회로는?

  1. 유도성 회로가 된다.
  2. 용량성 회로가 된다.
  3. 저항성 회로가 된다.
  4. 탱크 회로가 된다.
(정답률: 65%)
  • RLC 병렬회로에서 주파수 $f$가 공진 주파수 $f_0$보다 낮을 때($f < f_0$), 유도성 리액턴스 $X_L = 2\pi fL$은 작아지고 용량성 리액턴스 $X_C = \frac{1}{2\pi fC}$는 커집니다. 병렬에서는 임피던스가 작은 쪽으로 전류가 더 많이 흐르므로, $X_L$ 쪽으로 전류가 집중되어 회로는 유도성 성질을 띠게 됩니다.
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25. 다음 그림과 같은 구형파(square wave)의 실효값은?

  1. T/2
  2. 1/2
  3. 1/√2
  4. T/√2
(정답률: 25%)
  • 실효값(RMS)은 전압의 제곱을 주기 동안 평균한 값의 제곱근으로 계산합니다. 주어진 구형파는 주기 $T$ 중 절반은 $1\text{V}$, 절반은 $0\text{V}$인 파형입니다.
    ① [기본 공식] $V_{rms} = \sqrt{\frac{1}{T} \int_{0}^{T} v(t)^2 dt}$
    ② [숫자 대입] $V_{rms} = \sqrt{\frac{1}{T} (1^2 \times \frac{T}{2} + 0^2 \times \frac{T}{2})}$
    ③ [최종 결과] $V_{rms} = \frac{1}{\sqrt{2}}$
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26. 구동점 임피던스(driving-point impedance) 함수에 있어서 극(pole)은?

  1. 아무런 상태도 아니다.
  2. 개방회로 상태를 의미한다.
  3. 단락회로 상태를 의미한다.
  4. 전류가 많이 흐르는 상태를 의미한다.
(정답률: 77%)
  • 구동점 임피던스 함수에서 극(pole)은 임피던스 $Z(s)$의 분모가 0이 되는 지점을 의미합니다. 분모가 0이 되면 임피던스 값은 무한대($\infty$)가 되므로, 이는 전기적으로 회로가 끊어진 개방회로 상태를 의미합니다.

    오답 노트
    단락회로 상태: 임피던스가 0이 되는 영점(zero)에 해당함
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27. 다음과 같은 회로에 100[V]의 전압을 인가하였다. 최대전력이 되기 위한 용량성 리액턴스 XC의 값은? (단, R=10[Ω], ωL=5[Ω]이다.)

  1. 12[Ω]
  2. 12.5[Ω]
  3. 20[Ω]
  4. 25[Ω]
(정답률: 8%)
  • 최대전력을 얻기 위해서는 회로가 공진 상태가 되어 임피던스가 최소가 되어야 합니다. 병렬 회로의 공진 조건은 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스의 합이 0이 되거나, 각 가지의 서셉턴스 합이 0이 되는 지점입니다. 주어진 회로 구조에서 최대전력 전송을 위한 공진 조건 $X_C = \frac{L}{C}$ 관계를 적용합니다.
    ① [기본 공식] $X_C = \frac{R^2 + X_L^2}{X_L}$
    ② [숫자 대입] $X_C = \frac{10^2 + 5^2}{5}$
    ③ [최종 결과] $X_C = 25\Omega$
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28. 저항 1[Ω]과 리액턴스 2[Ω]을 병렬로 연결한 회로의 역률은 약 얼마인가?

  1. 0.2
  2. 0.5
  3. 0.9
  4. 1.5
(정답률: 57%)
  • 병렬 회로에서 역률은 전체 임피던스의 실수 성분과 전체 임피던스의 크기 비율로 계산합니다. 저항 $R$과 리액턴스 $X$가 병렬일 때의 역률 $\cos\theta$를 구하는 과정은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\cos\theta = \frac{R}{\sqrt{R^2 + X^2}}$
    ② [숫자 대입] $\cos\theta = \frac{1}{\sqrt{1^2 + 2^2}}$
    ③ [최종 결과] $\cos\theta = 0.447$
    제시된 정답 0.9는 일반적인 병렬 역률 계산 결과와 상이하나, 지정된 정답을 따릅니다.
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29. 인덕턴스 L1, L2가 각각 4[mH], 9[mH]인 두 코일간의 상호인덕턴스 M이 4[mH]라고 하면 결합계수 k는 약 얼마인가?

  1. 0.67
  2. 1.44
  3. 1.52
  4. 2.47
(정답률: 85%)
  • 두 코일 사이의 상호인덕턴스와 자기인덕턴스의 관계를 나타내는 결합계수 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $k = \frac{M}{\sqrt{L_1 L_2}}$
    ② [숫자 대입] $k = \frac{4}{\sqrt{4 \times 9}}$
    ③ [최종 결과] $k = \frac{4}{6} \approx 0.67$
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30. R-L 직렬회로에서 t=0일 때, 직류 전압 100[V]를 인가하면 흐르는 전류 i(t)는? (단, R=50[Ω], L=10[H]이다.)

  1. 2(1-e5t)[A]
  2. 2(1-e-5t)[A]
(정답률: 82%)
  • R-L 직렬회로에 직류 전압을 인가했을 때의 시정수와 과도 응답 전류 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = \frac{V}{R}(1-e^{-\frac{R}{L}t})$
    ② [숫자 대입] $i(t) = \frac{100}{50}(1-e^{-\frac{50}{10}t})$
    ③ [최종 결과] $i(t) = 2(1-e^{-5t})\text{ A}$
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31. te-t의 laplace 변환을 하면?

  1. 1/(S+1)
  2. 2/(S+1)
  3. 2/(S+1)2
  4. 1/(S+1)2
(정답률: 77%)
  • 라플라스 변환의 기본 공식 중 $t e^{at}$ 형태의 변환식을 적용합니다. $t e^{-t}$는 $a = -1$인 경우에 해당합니다.
    ① [기본 공식] $\mathcal{L}\{t e^{at}\} = \frac{1}{(s-a)^2}$
    ② [숫자 대입] $\mathcal{L}\{t e^{-t}\} = \frac{1}{(s-(-1))^2}$
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{(s+1)^2}$
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32. 다음 그림의 변압기에서 R1에서 본 등가 저항을 구하면? (단, 이상 변압기로 가정)

  1. 25R2
  2. √5R2
  3. R2/25
  4. R2/√5
(정답률: 75%)
  • 변압기의 권수비에 따른 임피던스 변환 원리를 이용합니다. 2차측 저항 $R_2$를 1차측으로 환산하면 권수비의 제곱에 반비례하여 감소합니다.
    ① [기본 공식] $R_1 = \frac{R_2}{a^2}$ (여기서 $a$는 권수비)
    ② [숫자 대입] $R_1 = \frac{R_2}{5^2}$
    ③ [최종 결과] $R_1 = \frac{R_2}{25}$
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33. cos(ωt+θ)의 Laplace 변환은?

(정답률: 50%)
  • 삼각함수의 합성 공식 $\cos(\omega t + \theta) = \cos(\omega t)\cos(\theta) - \sin(\omega t)\sin(\theta)$를 이용하여 라플라스 변환을 수행합니다. $\mathcal{L}\{\cos(\omega t)\} = \frac{s}{s^2 + \omega^2}$이고 $\mathcal{L}\{\sin(\omega t)\} = \frac{\omega}{s^2 + \omega^2}$ 임을 이용합니다.
    $$\mathcal{L}\{\cos(\omega t + \theta)\} = \cos(\theta) \frac{s}{s^2 + \omega^2} - \sin(\theta) \frac{\omega}{s^2 + \omega^2} = \frac{s \cos \theta - \omega \sin \theta}{s^2 + \omega^2}$$
    따라서 정답은 입니다.
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34. 다음 회로에 흐르는 전류 I는 약 몇 [A]인가? (단, E : 100[V], ω : 1000[rad/sec])

  1. 3.52
  2. 4.63
  3. 7.24
  4. 8.95
(정답률: 75%)
  • 회로의 전체 임피던스를 구하여 옴의 법칙 $I = E/Z$를 적용합니다. 상호 인덕턴스 $M=1\text{mH}$가 존재하며, 두 코일의 결합 방향(점 표시)을 고려하여 합성 임피던스를 계산합니다.
    전체 저항 $R = 2 + 3 = 5\Omega$, 합성 리액턴스 $X = \omega(L_1 + L_2 - 2M) = 1000(3\text{mH} + 5\text{mH} - 2 \times 1\text{mH}) = 6\Omega$ 입니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{E}{\sqrt{R^2 + X^2}}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{100}{\sqrt{5^2 + 6^2}}$
    ③ [최종 결과] $I = 8.95 A$
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35. 그림과 같은 회로가 정저항 회로가 되기 위한 C 값은 몇 [μF]인가? (단, R=1[kΩ], L=200[mH]이다.)

  1. 0.1[μF]
  2. 0.2[μF]
  3. 1[μF]
  4. 2[μF]
(정답률: 84%)
  • 정저항 회로(Constant Resistance Network)가 되기 위해서는 회로의 입력 임피던스가 주파수 $\omega$에 관계없이 일정해야 합니다. 이를 위해 $L$과 $C$에 의한 리액턴스 성분이 서로 상쇄되어야 하며, 조건식 $R^2 = L/C$가 성립해야 합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{L}{R^2}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{200 \times 10^{-3}}{(1000)^2}$
    ③ [최종 결과] $C = 0.2 \mu F$
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36. 내부저항 r[Ω]인 전원이 있다. 부하 R에 최대 전력을 공급하기 위한 조건은?

  1. r=2R
  2. R=r
  3. R=r2
  4. R=r3
(정답률: 67%)
  • 최대 전력 전달 정리(Maximum Power Transfer Theorem)에 의해, 전원 내부저항 $r$과 부하저항 $R$이 서로 같을 때 부하에 최대 전력이 공급됩니다.
    따라서 조건은 $R=r$ 입니다.
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37. 다음과 같은 병렬공진 주파수는?

(정답률: 67%)
  • 제시된 회로는 $C_1$과 $L$이 직렬로 연결된 가지와 $C_2$가 연결된 가지가 병렬로 구성된 회로입니다. 이 회로의 공진 주파수는 전체 어드미턴스의 허수부가 0이 되는 지점에서 결정되며, 합성 정전용량의 직렬 연결 개념이 적용됩니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{1}{2\pi \sqrt{L \frac{C_1 C_2}{C_1 + C_2}}}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{1}{2\pi \sqrt{L (\frac{C_1 C_2}{C_1 + C_2})}}$
    ③ [최종 결과]
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38. 다음 4단자 회로망에서의 y-Parameter Y11, Y21은?

(정답률: 64%)
  • y-파라미터(어드미턴스 파라미터)는 $V_{2}=0$으로 두고 $Y_{11} = \frac{I_{1}}{V_{1}}$, $Y_{21} = \frac{I_{2}}{V_{1}}$을 구합니다. 주어진 회로에서 $V_{2}=0$이면 $Z_{b}$가 접지된 상태가 되며, $I_{1}$은 $Z_{a}$와 $Z_{b}$의 병렬 합성 임피던스를 통해 흐르고 $I_{2}$는 $Z_{a}$를 거쳐 $Z_{b}$로 흐르는 전류의 반대 방향 성분입니다.
    ① [기본 공식] $Y_{11} = \frac{1}{Z_{a}} + \frac{1}{Z_{b}}, Y_{21} = -\frac{1}{Z_{a}}$
    ② [숫자 대입] (회로 구성상 $Y_{11}$은 입력단에서 본 어드미턴스, $Y_{21}$은 전달 어드미턴스)
    ③ [최종 결과] $Y_{11} = \frac{1}{Z_{a}}, Y_{21} = -\frac{1}{Z_{a}}$
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39. 도선의 반지름이 4배로 늘어나면 그 저항은 어떻게 되는가?

  1. 4배 늘어난다.
  2. 1/4로 줄어든다.
  3. 1/16로 줄어든다.
  4. 2배 늘어난다.
(정답률: 74%)
  • 도선의 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례합니다. 반지름이 $r$에서 $4r$로 늘어나면 단면적 $A = \pi r^{2}$는 $4^{2} = 16$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $R = \rho \frac{l}{A}$
    ② [숫자 대입] $R_{new} = \rho \frac{l}{16A}$
    ③ [최종 결과] $R_{new} = \frac{1}{16}R$
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40. RLC 직렬 공진회로에서 선택도 Q를 표시하는 식은? (단, ωr은 공진 각 주파수이다.)

  1. ωrC/R
  2. ωrL/R
  3. ωr/R
  4. ωrR/L
(정답률: 67%)
  • RLC 직렬 공진회로에서 선택도 $Q$는 공진 시 인덕터나 커패시터에 저장되는 에너지와 저항에서 소비되는 에너지의 비율을 나타냅니다.
    ① [기본 공식] $Q = \frac{\omega_{r}L}{R}$
    ② [숫자 대입] (공식 그대로 적용)
    ③ [최종 결과] $Q = \frac{\omega_{r}L}{R}$
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3과목: 전자회로

41. 다음 중 정현파 발진기가 아닌 것은?

  1. LC 하틀리 발진기
  2. LC 동조형 반결합 발진기
  3. 이상형발진기
  4. 블로킹발진기
(정답률: 47%)
  • 블로킹발진기는 정현파가 아닌 펄스나 구형파를 발생시키는 비정현파 발진기입니다. 반면 LC 하틀리 발진기, LC 동조형 반결합 발진기, 이상형발진기는 모두 정현파를 생성하는 회로입니다.
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42. A급 증폭기에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 충실도가 좋다.
  2. 효율은 50% 이하이다.
  3. 차단(cut off) 영역 부근에서 동작한다.
  4. 평균 전력손실이 B급이나 C급에 비해 크다.
(정답률: 58%)
  • A급 증폭기는 입력 신호의 전 주기에 걸쳐 전류가 흐르도록 동작점(Q-point)을 부하선 중앙에 설정하므로, 차단 영역이 아닌 활성 영역에서 동작합니다.

    오답 노트
    충실도: 왜곡이 적어 매우 좋음
    효율: 이론적 최대 효율이 $50\%$이하로 낮음
    전력손실: 항상 전류가 흐르므로 B, C급보다 큼
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43. 입력 저항이 가장 크게 될 수 있는 회로는?

  1. 부트스트랩 회로
  2. cascade 증폭기 회로
  3. 트랜지스터 chopper 회로
  4. 베이스 접지형 증폭기 회로
(정답률: 53%)
  • 부트스트랩 회로는 피드백을 이용하여 입력 임피던스를 획기적으로 높이는 회로 구성 방식으로, 입력 저항을 매우 크게 만들 때 사용합니다.
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44. 수정발진기의 주파수 변동 원인과 그 대책에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 동조점의 불안정 : Q가 작은 수정공진자 사용
  2. 주위온도의 변화 : 항온조 사용
  3. 부하의 변동 : 완충 증폭기 사용
  4. 전원전압의 변동 : 정전압회로 사용
(정답률: 63%)
  • 수정발진기의 동조점을 안정시키기 위해서는 선택도 $Q$가 큰 수정공진자를 사용하여 주파수 안정도를 높여야 합니다.

    오답 노트
    주위온도 변화: 항온조로 온도 일정 유지
    부하 변동: 완충 증폭기로 격리
    전원전압 변동: 정전압회로로 전압 고정
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45. 트랜지스터의 고주파 특성으로 차단주파수 fa는?

  1. 베이스 주행시간에 비례한다.
  2. 베이스 폭의 자승에 비례한다.
  3. 정공의 확산계수에 반비례한다.
  4. 베이스 폭의 자승에 반비례하고 정공의 확산계수에 비례한다.
(정답률: 53%)
  • 트랜지스터의 차단주파수 $f_{a}$는 베이스 주행시간 $\tau_{b}$에 반비례하며, $\tau_{b}$는 베이스 폭 $W$의 자승에 비례하고 확산계수 $D$에 반비례합니다.
    따라서 차단주파수는 베이스 폭의 자승에 반비례하고 정공의 확산계수에 비례하는 특성을 가집니다.
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46. 다음 회로에서 입력전압 V1, V2와 출력전압 Vo의 관계는?

  1. Vo = V1 - V2
  2. Vo = V2 - V1
  3. Vo =1/2(V2 - V1)
  4. Vo = 1/2(V2 + V1)
(정답률: 59%)
  • 제시된 회로는 차동 증폭기 구조로, 연산 증폭기의 가상 접지 원리에 의해 출력 전압은 두 입력 전압의 차이에 의해 결정됩니다.
    회로의 모든 저항이 $R$로 동일하므로, 출력 전압 $V_{o}$는 비반전 입력단 전압 $V_{2}$에서 반전 입력단 전압 $V_{1}$을 뺀 값과 같습니다.
    $$V_{o} = V_{2} - V_{1}$$
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47. FM 통신방식과 AM 통신방식을 비교했을 때, FM 통신방식에서 잡음 개선에 대한 설명으로 가장 적합한 것은?

  1. 변조지수와 잡음 개선과는 관계없다.
  2. 변조지수가 클수록 잡음 개선율이 커진다.
  3. 변조지수가 클수록 잡음 개선율이 적어진다.
  4. 신호파의 크기가 작을수록 잡음 개선율이 커진다.
(정답률: 45%)
  • FM(주파수 변조) 방식은 AM(진폭 변조) 방식에 비해 잡음에 강하며, 특히 변조지수가 클수록(주파수 편이가 클수록) 신호 대 잡음비(SNR)가 향상되어 잡음 개선율이 커지는 특성을 가집니다.
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48. 연산증폭기에서 차동출력을 0[V]가 되도록 하기 위하여 입력단자 사이에 걸어주는 것은?

  1. 입력 오프셋 전류
  2. 입력 바이어스 전류
  3. 출력 오프셋 전압
  4. 입력 오프셋 전압
(정답률: 83%)
  • 입력 단자에 동일한 전압을 인가했음에도 불구하고 출력단에 0V가 나오지 않고 오프셋 전압이 발생하는 현상을 보정하기 위해, 입력 단자 사이에 인위적으로 걸어주는 전압을 입력 오프셋 전압이라고 합니다.
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49. 다음 회로에서 궤환율 β는 약 얼마인가?

  1. 0.01
  2. 0.09
  3. 0.25
  4. 0.52
(정답률: 67%)
  • 궤환율 $\beta$는 출력 전압 $V_O$가 피드백 회로(전압 분배기)를 통해 입력단으로 되돌아오는 비율을 의미합니다.
    ① $\beta = \frac{R_2}{R_1 + R_2}$
    ② $\beta = \frac{1\text{k}\Omega}{10\text{k}\Omega + 1\text{k}\Omega}$
    ③ $\beta = 0.09$
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50. 이미터 접지 트랜지스터 증폭기에서 β=9, 베이스 전류가 0.9[mA], 컬렉터 누설전류가 0.1[mA]이면 컬렉터 전류는 몇 [mA]인가?

  1. 6.2[mA]
  2. 7.5[mA]
  3. 9.1[mA]
  4. 10.5[mA]
(정답률: 56%)
  • 컬렉터 전류는 베이스 전류에 전류 증폭률을 곱한 값과 컬렉터 누설 전류의 합으로 계산합니다.
    ① $I_C = \beta I_B + I_{CEO}$
    ② $I_C = 9 \times 0.9 + 0.1$
    ③ $I_C = 8.2$
    ※ 제시된 정답 9.1mA는 누설전류를 포함한 계산 과정에서 오차가 있을 수 있으나, 공식에 대입한 결과는 8.2mA입니다. 다만, 정답 9.1mA를 도출하기 위해서는 $\beta$가 10이거나 다른 조건이 필요합니다. 주어진 정답 9.1mA를 기준으로 역산하면 $I_C = 10 \times 0.9 + 0.1$ 또는 $9 \times 1 + 0.1$ 형태가 되어야 합니다.
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51. 펄스 반복주파수 600[Hz], 펄스폭 1.5[μs]인 펄스의 충격계수 D는?

  1. 3×10-4
  2. 6×10-4
  3. 9×10-4
  4. 12×10-4
(정답률: 94%)
  • 충격계수(Duty Cycle)는 펄스의 주기 대비 펄스폭의 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $D = t \times f$
    ② [숫자 대입] $D = 1.5 \times 10^{-6} \times 600$
    ③ [최종 결과] $D = 9 \times 10^{-4}$
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52. 전력증폭기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. C급의 효율은 70~90[%] 정도이다.
  2. 전력효율은 η=(교류출력/교류입력)×100[%]이다.
  3. 최대 컬렉터손실이란 트랜지스터의 내부에서 전력 에너지로 소비되는 최대전력을 말한다.
  4. A급의 효율이 가장 낮아 전력증폭기에는 사용 못하고 단지 반송파 증폭이나 체배용으로 사용한다.
(정답률: 64%)
  • 전력증폭기의 효율은 C급이 가장 높으며, 일반적으로 70~90% 정도의 높은 효율을 가집니다.

    오답 노트
    전력효율: 교류출력이 아닌 DC 입력 전력 대비 교류출력 전력의 비로 계산함
    최대 컬렉터손실: 내부 소비 전력이 아니라 소자가 파괴되지 않고 견딜 수 있는 최대 허용 전력을 의미함
    A급 증폭기: 효율은 낮지만 선형성이 좋아 전력증폭기로 사용 가능함
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53. 다음 회로에서 리플 함유윻을 작게 하는 방법으로 적합하지 않은 것은?

  1. L을 크게 한다.
  2. C를 크게 한다.
  3. RL을 적게 한다.
  4. 교류입력 전원의 주파수를 높게 한다.
(정답률: 60%)
  • 리플 함유율은 필터의 시정수가 클수록, 주파수가 높을수록 작아집니다. 회로에서 $L$과 $C$를 크게 하거나 주파수를 높이면 리플이 감소하지만, 부하 저항 $R_L$을 적게 하면 전류가 많이 흘러 리플이 오히려 증가하게 됩니다.
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54. 다음 중 연산증폭기를 이용한 시미트(Schmitt) 트리거 회로를 사용하는 목적으로 가장 적합한 것은?

  1. 톱니파를 만들기 위하여
  2. 정전기를 방지하기 위하여
  3. 입력신호에 대하여 전압보상을 하기 위하여
  4. 입력전압 노이즈에 의한 오동작을 방지하기 위하여
(정답률: 61%)
  • 시미트 트리거 회로는 히스테리시스 특성을 이용하여 입력 신호에 포함된 작은 전압 노이즈가 출력의 불필요한 떨림이나 오동작을 일으키는 것을 방지하기 위해 사용합니다.
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55. 다음 회로의 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. 저역통과 필터
  2. 고역통과 필터
  3. DC-AC 변환기
  4. 시미트 트리거
(정답률: 58%)
  • 제시된 회로 는 비반전 입력단에 RC 회로가 구성되어 있어, 고주파 성분은 접지로 흐르고 저주파 성분만 통과시키는 저역통과 필터 구조입니다.
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56. 다음 회로에서 제너 다이오드에 흐르는 전류는? (단, 제너 다이오드의 제너 전압은 10[V]이다.)

  1. 0.6[A]
  2. 0.7[A]
  3. 0.8[A]
  4. 1.2[A]
(정답률: 43%)
  • 제너 다이오드가 항복 영역에서 동작할 때, 전체 회로에 흐르는 전류에서 부하 저항으로 흐르는 전류를 제외한 나머지가 제너 다이오드로 흐릅니다.
    ① [기본 공식] $I_z = \frac{V_{in} - V_z}{R_s} - \frac{V_z}{R_L}$
    ② [숫자 대입] $I_z = \frac{18 - 10}{10} - \frac{10}{100}$
    ③ [최종 결과] $I_z = 0.7$
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57. 적분 회로로 사용 가능한 회로는?

  1. 고역통과 RC 회로
  2. 대역통과 RC 회로
  3. 대역소거 RC 회로
  4. 저역통과 RC 회로
(정답률: 77%)
  • 저역통과 RC 회로는 고주파 성분을 차단하고 저주파 성분만을 통과시키며, 시간 영역에서 입력 신호를 누적하는 적분기(Integrator)의 특성을 가집니다.

    오답 노트
    고역통과 RC 회로: 미분 회로로 동작함
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58. 전류 궤환 증폭기의 출력 임피던스는 궤환이 없을 때와 비교하면 어떻게 되는가?

  1. 증가한다.
  2. 감소한다.
  3. 변화가 없다.
  4. 입력신호의 크기에 따라 증가 또는 감소한다.
(정답률: 50%)
  • 전류 궤환(Current Feedback)은 출력 임피던스를 증가시켜 전류원과 유사한 특성을 갖게 함으로써 전압 이득을 높이는 효과를 줍니다.
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59. 어떤 연산증폭기의 개루프 전압이득은 100000이고, 동상이득은 0.2일 때 동상신호제거비(CMRR)은 약 몇 [dB]인가?

  1. 57[dB]
  2. 60[dB]
  3. 114[dB]
  4. 120[dB]
(정답률: 70%)
  • 동상신호제거비(CMRR)는 차동이득과 동상이득의 비를 데시벨(dB) 값으로 환산하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $CMRR = 20 \log_{10} \frac{A_d}{A_c}$
    ② [숫자 대입] $CMRR = 20 \log_{10} \frac{100000}{0.2}$
    ③ [최종 결과] $CMRR = 114$
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60. 다음 연산증폭기 회로에서 출력임피던스는 약 몇 [Ω]인가? (단, 개루프 전압증폭도 A는 10000이고, 출력임피던스는 50[Ω]이다.)

  1. 0.1[Ω]
  2. 0.5[Ω]
  3. 1.0[Ω]
  4. 5.0[Ω]
(정답률: 60%)
  • 반전 증폭기 회로에서 피드백이 적용된 폐루프 출력 임피던스는 개루프 출력 임피던스를 전압 이득 배수만큼 나누어 크게 감소시킵니다.
    ① [기본 공식] $Z_{out} = \frac{R_o}{1 + A \beta}$
    ② [숫자 대입] $Z_{out} = \frac{50}{1 + 10000 \times \frac{1}{1 + \frac{100}{1}}}$
    ③ [최종 결과] $Z_{out} = 0.5$
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4과목: 물리전자공학

61. 서미스터(Thermistor)는 저항이 무엇에 대하여 비직선적으로 변하는 소자인가?

  1. 전류
  2. 전압
  3. 온도
  4. 주파수
(정답률: 56%)
  • 서미스터(Thermistor)는 Thermal(열)과 Resistor(저항)의 합성어로, 온도 변화에 따라 저항값이 비선형적으로 크게 변하는 특성을 가진 온도 센서 소자입니다.
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62. 균등 전계내 전자의 운동에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 전자는 전계와 반대 방향의 일정한 힘을 받는다.
  2. 전자의 운동 속도는 인가된 전위차 V의 제곱근에 반비례한다.
  3. 전계 E에 의한 전자의 운동 에너지는 1/2mv2[J]이다.
  4. 전위차 V에 의한 가속전자의 운동에너지는 eV[J]이다.
(정답률: 44%)
  • 전위차 $V$에 의해 가속된 전자의 운동에너지는 $eV$이며, 이는 $\frac{1}{2}mv^2$과 같습니다. 따라서 속도 $v$는 전위차 $V$의 제곱근에 비례하게 됩니다.

    오답 노트
    전자의 운동 속도는 인가된 전위차 $V$의 제곱근에 비례함
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63. 금속의 일함수란?

  1. 표면 전위 장벽 EB와 Fermi 준위 EF와의 차이에 해당하는 에너지이다.
  2. 금속에서의 열전자 방출에 관한 전류와 온도와의 관계식이다.
  3. 전자의 구송 에너지와 같다.
  4. 최소 한도의 전자류 방출에 필요한 금속의 양이다.
(정답률: 54%)
  • 금속의 일함수란 금속 표면에서 전자를 하나 떼어내어 무한히 먼 곳으로 보내는 데 필요한 최소 에너지를 말하며, 이는 표면 전위 장벽 $E_B$와 페르미 준위 $E_F$의 차이로 정의됩니다.
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64. 진성 반도체에서 전자나 전공의 농도가 같다고 할 때 전도대의 준위를 0.4[eV], 가전자대의 준위가 0.8[eV]라 하면 Fermi 준위는 몇 [eV]인가?

  1. 0.32[eV]
  2. 0.6[eV]
  3. 1.2[eV]
  4. 1.44[eV]
(정답률: 58%)
  • 진성 반도체에서 페르미 준위는 전도대 준위와 가전자대 준위의 정확히 중간 지점에 위치합니다.
    ① [기본 공식] $E_F = \frac{E_C + E_V}{2}$
    ② [숫자 대입] $E_F = \frac{0.4 + 0.8}{2}$
    ③ [최종 결과] $E_F = 0.6$
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65. 정격 100[V], 50[W] 백열전구의 필라멘트를 0.1[sec] 사이에 통과하는 전자수는? (단, 전자의 전하량 e=1.6×10-19[C])

  1. 3.125×1017 [개/초]
  2. 6.24×1016 [개/초]
  3. 62.4×1017 [개/초]
  4. 3.125×1016 [개/초]
(정답률: 64%)
  • 전력 공식을 통해 전류를 구한 뒤, 전하량 보존 법칙($$Q=It=ne$$)을 이용하여 통과한 전자 수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{Pt}{Ve}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{50 \times 0.1}{100 \times 1.6 \times 10^{-19}}$
    ③ [최종 결과] $n = 3.125 \times 10^{17}$
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66. 접합형 다이오드의 공핍층을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 이온이 존재한다.
  2. 다수 반송자가 많은 층이다.
  3. 전자도 정공도 없는 층이다.
  4. 전자와 정공의 확산에 의해 생긴다.
(정답률: 50%)
  • 공핍층(Depletion Region)은 전자와 정공이 재결합하여 사라진 영역으로, 캐리어가 거의 존재하지 않는 층입니다. 따라서 다수 반송자가 많은 층이라는 설명은 틀린 것입니다.
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67. 실리콘 단결정 반도체에서 P형 불순물로 사용될 수 있는 것은?

  1. P(인)
  2. As(비소)
  3. B(붕소)
  4. Sb(안티몬)
(정답률: 43%)
  • 실리콘(4족)에 3족 원소인 B(붕소)를 도핑하면 정공이 생성되어 P형 반도체가 됩니다.

    오답 노트
    P(인), As(비소), Sb(안티몬): 5족 원소로 N형 불순물임
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68. 저온에서 반도체 내의 캐리어(carrier) 에너지 분포를 나타내는데 가장 적절한 것은?

  1. 2차 분포함수
  2. Fermi-Dirac 분포함수
  3. Bose-Einstein 분포함수
  4. Maxwell-Blotzmann 분포함수
(정답률: 60%)
  • 반도체와 같이 파울리 배타 원리를 따르는 페르미온(전자 등)의 에너지 상태 분포를 나타내는 함수는 Fermi-Dirac 분포함수입니다.
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69. 평행판 A, B 사이의 거리가 1[cm]이며, 판 B에 대한 판 A의 전위는 +100[V]이다. 초기속도 0으로 판 B를 출발한 전자가 판 A에 도달하는데 걸리는 시간은 약 몇 [sec]인가?

  1. 3.37×10-7
  2. 1.69×10-7
  3. 1.69×10-9
  4. 3.37×10-9
(정답률: 37%)
  • 전계 내에서 전자의 가속도와 등가속도 운동 거리 공식을 이용하여 도달 시간을 구합니다.
    ① [기본 공식] $t = \sqrt{\frac{2md}{eV}}$
    ② [숫자 대입] $t = \sqrt{\frac{2 \times 9.1 \times 10^{-31} \times 0.01}{1.6 \times 10^{-19} \times 100}}$
    ③ [최종 결과] $t = 3.37 \times 10^{-9}$
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70. 궤도전자의 파동함수로서 전자의 에너지를 결정하는 것은?

  1. 주양자수
  2. 방위양자수
  3. 자기양자수
  4. 스핀양자수
(정답률: 39%)
  • 주양자수는 전자의 주 에너지 준위를 결정하며, 궤도 전자의 에너지 크기와 껍질의 크기를 결정하는 가장 핵심적인 양자수입니다.
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71. 파울리(pauli)의 배타 원리에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 전자는 낮은 준위의 양자상태에서 높은 준위의 양자상태로 되려는 성질이 있다.
  2. 동일한 양자 상태에 다수의 전자기 있기를 원한다.
  3. 동일한 양자 상태에 1개의 전자가 있기를 원한다.
  4. 전자의 스핀(spin)은 평형을 이루도록 상호 작용을 한다.
(정답률: 47%)
  • 파울리의 배타 원리는 하나의 양자 상태에 동일한 양자수를 가진 전자가 두 개 이상 존재할 수 없다는 원리로, 즉 동일한 양자 상태에는 오직 1개의 전자만 존재할 수 있습니다.
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72. 다음 에너지 대역에 대한 설명 중 옳은 것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 전도대와 가전자대 사이 영역을 금지대라 한다.
  2. 원자간 거리가 멀어져 고립되면 에너지 준위의 갈라짐이 발생한다.
  3. 가전자로 채워져 있는 허용 에너지대를 가전자대라 한다.
  4. 금지 대역폭(energy band gap)의 크기에 따라 도체, 반도체, 절연체로 구분한다.
(정답률: 42%)
  • 원자들이 서로 가까워지면 에너지 준위가 갈라져 에너지 밴드를 형성하지만, 반대로 원자 간 거리가 멀어져 고립되면 갈라짐이 사라지고 다시 개별적인 에너지 준위 상태로 돌아갑니다.

    오답 노트
    전도대와 가전자대 사이 영역을 금지대라 한다: 옳은 설명
    가전자로 채워져 있는 허용 에너지대를 가전자대라 한다: 옳은 설명
    금지 대역폭의 크기에 따라 도체, 반도체, 절연체로 구분한다: 옳은 설명
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73. 금속체 내에 있는 전자가 표면장벽을 넘어서 금속 밖으로 방출되기 위하여 필요한 최소의 에너지를 가리키는 것은?

  1. 광에너지
  2. 운동에너지
  3. 페르미준위
  4. 일함수
(정답률: 67%)
  • 금속 표면에서 전자가 외부로 방출되기 위해 필요한 최소한의 에너지를 일함수라고 합니다.
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74. 반도체 내의 캐리어의 이동도(μ)와 확산 계수(D) 사이의 관계로 옳은 것은?

(정답률: 73%)
  • 반도체 내 캐리어의 이동도 $\mu$와 확산 계수 $D$의 관계는 아인슈타인 관계식(Einstein Relation)에 의해 정의됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$\frac{D}{\mu} = \frac{kT}{e}$$
    ② [숫자 대입]
    해당 없음
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{D}{\mu} = \frac{kT}{e}$$
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75. FET에서 차단주파수 fT를 높이는 방법으로 옳지 않은 것은?

  1. gm을 크게 한다.
  2. n 채널을 사용한다.
  3. 채널 길이를 길게 한다.
  4. 정전용량을 적게 한다.
(정답률: 32%)
  • 차단주파수 $f_T$는 트랜지스터의 속도 특성을 나타내며, 채널 길이가 짧을수록 캐리어의 이동 시간이 단축되어 주파수 특성이 향상됩니다. 따라서 채널 길이를 길게 하는 것은 차단주파수를 낮추는 요인이 됩니다.
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76. 물이 담긴 컵 안에 잉크 방울을 떨어뜨렸을 때 잉크가 주변으로 번져나가는 것을 볼 수 있다. 이러한 현상은 입자들이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하여 균일하게 분포하려는 성향에 기인하는 것인데 이런 입자의 움직임을 무엇이라 하는가?

  1. 확산
  2. 드리프트
  3. 이동성
  4. 이온 결합성
(정답률: 82%)
  • 입자들이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하여 전체적으로 균일하게 분포하려는 현상을 확산이라고 합니다.

    오답 노트
    드리프트: 전계(Electric Field)에 의해 캐리어가 이동하는 현상
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77. 다음 중 플라즈마(Plasma)와 같은 기체 상태의 경우 적용될 수 있는 분포식은?

  1. Einstein의 관계식
  2. Schröinger 방정식
  3. Maxwell-Boltzmann 방정식
  4. 1차원의 Poisson 방정식
(정답률: 80%)
  • Maxwell-Boltzmann 방정식은 열평형 상태에 있는 고전적인 기체 입자나 플라즈마 상태의 입자들의 에너지 분포를 설명하는 기본 분포식입니다.
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78. 선형적인 증폭을 위하여 트랜지스터의 동작점은?

  1. 포화영역 부근에 세워져야 한다.
  2. 차단영역 부근에 세워져야 한다.
  3. 활성영역 부근에 세워지기만 하면 된다.
  4. 차단영역과 포화영역 중간 지점에 세워져야 한다.
(정답률: 50%)
  • 트랜지스터가 신호를 왜곡 없이 선형적으로 증폭하기 위해서는 동작점이 포화영역이나 차단영역에 치우치지 않고, 그 중간 지점에 위치하여 입력 신호의 변화에 따라 충분한 스윙 폭을 확보해야 합니다.
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79. 전계의 세기 E=105 [V/m]의 평등 자계 중에 놓인 전자에 가해지는 전자의 가속도는 약 얼마인가?

  1. 1.602×10-14[m/s2]
  2. 1600[m/s2]
  3. 5.93×105[m/s2]
  4. 1.75×1016[m/s2]
(정답률: 63%)
  • 전자가 받는 힘은 전계의 세기와 전하량의 곱이며, 이를 전자의 질량으로 나누면 가속도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{eE}{m}$ (전하량 $\times$ 전계세기 / 전자질량)
    ② [숫자 대입] $a = \frac{1.602 \times 10^{-19} \times 10^{5}}{9.11 \times 10^{-31}}$
    ③ [최종 결과] $a = 1.75 \times 10^{16}$ m/s²
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80. 진성반도체에서 온도가 상승하면 페르미 준위는 어떻게 되는가?

  1. 가전자대 쪽으로 접근한다.
  2. 도너 준위에 접근한다.
  3. 전도대 쪽으로 접근한다.
  4. 금지대 중앙에 위치한다.
(정답률: 85%)
  • 진성반도체는 불순물이 섞이지 않은 순수 반도체로, 온도가 상승하더라도 전자와 정공의 농도가 동일하게 증가하므로 페르미 준위는 항상 금지대 중앙에 위치합니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 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 사용할 수 없다.
  4. 오류 발생시 그 원인을 찾아 수정하기 쉽다.
(정답률: 74%)
  • 순서도는 프로그램의 논리적 흐름을 시각적으로 표현한 도구로, 특정 프로그래밍 언어에 종속되지 않는 독립적인 표현 방식이므로 모든 언어에서 공통적으로 사용할 수 있습니다.
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82. 4단계 파이프라인에서 클록주기가 1[μs]일 때 10개의 명령어를 실행하는데 걸리는 시간은?

  1. 7[μs]
  2. 13[μs]
  3. 18[μs]
  4. 25[μs]
(정답률: 74%)
  • 파이프라인 처리 시간은 첫 번째 명령어가 완료되는 시간(단계 수)에 나머지 명령어들이 하나씩 추가되는 시간을 더해 계산합니다.
    ① [기본 공식] $T = (k + n - 1) \times t$ (단계 수 + 명령어 수 - 1) × 클록주기
    ② [숫자 대입] $T = (4 + 10 - 1) \times 1$
    ③ [최종 결과] $T = 13$ $\mu s$
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83. 서브루틴을 호출하는 "CALL" 명령어가 실행되는 동안에 수행되는 동작이 아닌 것은?

  1. 스택포인터 내용을 감소시킨다.
  2. 복귀할 주소를 스택에 저장한다.
  3. 호출할 주소를 PC에 적재한다.
  4. 호출할 주소를 스택으로부터 인출한다.
(정답률: 43%)
  • CALL 명령어는 서브루틴으로 분기하기 전, 나중에 돌아올 복귀 주소를 스택에 저장하고 프로그램 카운터(PC)에 호출할 주소를 적재하여 실행 흐름을 옮기는 동작을 수행합니다.

    오답 노트
    호출할 주소를 스택으로부터 인출: 이는 서브루틴 종료 후 복귀할 때 수행되는 RET(Return) 명령어의 동작입니다.
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84. 연산장치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 누산기, 가산기, 데이터 레지스터, 상태 레지스터 등으로 구성되어 있다.
  2. 기억 레지스터, 명령 레지스터, 명령 해독기, 명령 계수기 등으로 구성되어 있다.
  3. 프로그램과 데이터를 보관하고 있다가 필요할 때 꺼내어 사용하는 기능이다.
  4. 처리 대상이 되는 데이터와 처리 과정에 있는 데이터 또는 최종 결과를 저장한다.
(정답률: 69%)
  • 연산장치(ALU)는 산술 및 논리 연산을 수행하는 장치로, 연산 결과나 중간 값을 저장하는 누산기, 덧셈을 수행하는 가산기, 데이터를 임시 저장하는 데이터 레지스터, 연산 상태를 저장하는 상태 레지스터 등으로 구성됩니다.

    오답 노트
    기억 레지스터, 명령 레지스터, 명령 해독기, 명령 계수기: 제어장치의 구성 요소
    프로그램과 데이터를 보관: 기억장치의 기능
    처리 대상 데이터 및 최종 결과 저장: 기억장치의 기능
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85. 다음 중 명령어의 주소 지정방식이 아닌 것은?

  1. 즉치(immediate) 주소지정
  2. 오퍼랜드 주소지정
  3. 레지스터 주소지정
  4. 인덱스 주소지정
(정답률: 62%)
  • 주소 지정방식은 오퍼랜드 필드에 있는 정보를 이용하여 실제 데이터가 저장된 위치(유효 주소)를 결정하는 방법입니다. 즉치, 레지스터, 인덱스 방식은 모두 유효 주소를 결정하는 구체적인 기법이지만, 오퍼랜드 주소지정이라는 용어는 주소 지정방식의 종류가 아니라 명령어의 구성 요소인 오퍼랜드 자체를 의미하므로 적절하지 않습니다.
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86. 마스크(mask)를 이용하여 비수치 데이터의 불필요한 부분을 제거하는데 사용하는 연산은?

  1. AND
  2. OR
  3. EX-OR
  4. NOR
(정답률: 70%)
  • AND 연산은 특정 비트를 0으로 만들어 제거하는 마스킹(Masking) 작업에 사용됩니다. 0과 AND 연산을 하면 무조건 0이 되고, 1과 AND 연산을 하면 원래 값이 유지되는 성질을 이용합니다.
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87. 마이크로프로세서 내부에 존재하지 않는 장치는?

  1. 제어장치(control unit)
  2. 산술논리장치(arithmetic logic unit)
  3. 레지스터(register)
  4. 기억장치 직접 접근 제어기(direct memory access controller)
(정답률: 63%)
  • 마이크로프로세서(CPU)는 연산, 제어, 임시 저장을 위해 제어장치, 산술논리장치, 레지스터로 구성됩니다.

    오답 노트
    기억장치 직접 접근 제어기(direct memory access controller): CPU를 거치지 않고 메모리와 I/O 장치 간 데이터를 전송하는 별도의 외부 컨트롤러입니다.
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88. DMA에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 데이터의 입출력 전송이 직접 메모리 장치와 주변 장치사이에서 이루어지는 인터페이스이다.
  2. 기억장치와 외부장치와의 교환을 직접 행할 수 있도록 제어하는 회로이다.
  3. DMA는 정보 전송시 중앙처리장치의 레지스터를 경유하여 작동된다.
  4. DMA 동작은 DMA 인터페이스를 위한 장치 주소와 명령 코드를 포함한 입출력 명령으로 구성된 프로그램에 의해 이루어진다.
(정답률: 65%)
  • DMA(Direct Memory Access)는 CPU의 개입 없이 주변 장치와 메모리가 직접 데이터를 주고받는 방식입니다. 따라서 CPU의 레지스터를 경유한다는 설명은 DMA의 핵심 목적(CPU 부하 감소)에 정면으로 위배되는 틀린 설명입니다.
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89. 부프로그램(Subprogram)에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 큰 프로그램을 모듈 프로그램으로 나누어 계층 구조를 갖도록 구성한다.
  2. 주프로그램 설계시 부프로그램의 자세한 설계는 필요하지 않다.
  3. 부프로그램은 주프로그램에 상관없이 처리될 수 있다.
  4. 하나의 부프로그램은 여러 개의 부프로그램을 포함할 수 있다.
(정답률: 40%)
  • 부프로그램은 주프로그램에 의해 호출되어 실행되는 모듈로, 주프로그램의 제어 흐름 속에서 특정 기능을 수행하는 종속적인 관계입니다. 따라서 주프로그램과 상관없이 처리될 수 있다는 설명은 옳지 않습니다.
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90. CPU가 프로그램을 수행하는 동안 결과를 캐시기억장치에 쓸 경우 주기억장치와 캐시기억장치의 데이터가 서로 일치하지 않은 경우가 발생할 수 있는 방식은?

  1. 나중 쓰기(write-back) 방식
  2. 즉시 쓰기(write-through) 방식
  3. 최소 최근 사용(LRU) 방식
  4. 최소 사용 빈도(LFU) 방식
(정답률: 42%)
  • 나중 쓰기(write-back) 방식은 CPU가 데이터를 캐시에만 먼저 기록하고, 나중에 캐시 블록이 교체될 때만 주기억장치에 기록하는 방식입니다. 이 과정에서 주기억장치의 데이터가 최신 상태가 아니게 되어 데이터 불일치 현상이 발생할 수 있습니다.

    오답 노트
    즉시 쓰기(write-through): 캐시와 주기억장치에 동시에 기록하여 항상 일치함
    LRU/LFU: 데이터 쓰기 방식이 아닌 캐시 교체 알고리즘임
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91. 2진수 (111110.1000)2를 10진수와 16진수로 나타낸 것 중 옳은 것은?

  1. (62.5)10, (3E.8)16
  2. (60.5)10, (3E.4)16
  3. (62.5)10, (3E.4)16
  4. (60.5)10, (3E.8)16
(정답률: 59%)
  • 2진수를 10진수와 16진수로 변환하는 문제입니다.
    10진수 변환: 각 자릿수에 $2^n$을 곱하여 합산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Value} = \sum (d_i \times 2^i)$
    ② [숫자 대입] $(1 \times 2^5) + (1 \times 2^4) + (1 \times 2^3) + (1 \times 2^2) + (1 \times 2^1) + (0 \times 2^0) + (1 \times 2^{-1}) + (0 \times 2^{-2}) + (0 \times 2^{-3}) + (0 \times 2^{-4})$
    ③ [최종 결과] $62.5$
    16진수 변환: 소수점을 기준으로 4비트씩 묶어 변환합니다.
    ① [기본 공식] $111110.1000_2 \rightarrow 0011 \text{ } 1111 \text{ } 0.1000_2$
    ② [숫자 대입] $3 \text{ } E \text{ } . \text{ } 8$
    ③ [최종 결과] $3E.8$
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92. [그림]에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 클록신호가 0에서 1로 바뀔 때만 변화가 일어난다.
  2. 래치를 보완한 회로이다.
  3. SR 래치이다.
  4. RS 플립플롭이다.
(정답률: 48%)
  • 제시된 회로 는 입력단에 Clock 신호가 추가되어 특정 시점에만 상태가 변하는 RS 플립플롭입니다. 래치는 클록 신호 없이 입력에 의해 즉각 반응하는 회로이므로, 클록이 포함된 이 회로를 SR 래치라고 하는 것은 옳지 않습니다.
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93. 2진 카운터에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 입력 펄스에 따라 레지스터의 상태가 미리 정해진 순서대로 변경된다.
  2. 입력 펄스의 시간 간격은 일정해야 한다.
  3. 카운터는 동기적 혹은 비동기적으로 동작한다.
  4. 비동기 카운터를 리플(ripple) 카운터라고 한다.
(정답률: 50%)
  • 2진 카운터는 입력 펄스의 개수를 세는 장치로, 펄스의 발생 횟수가 중요할 뿐 펄스 사이의 시간 간격이 반드시 일정해야 할 필요는 없습니다.

    오답 노트
    입력 펄스에 따른 상태 변경: 카운터의 기본 동작 원리입니다.
    동기/비동기 동작: 클록 동기화 여부에 따라 두 가지로 나뉩니다.
    리플 카운터: 비동기 카운터의 다른 명칭입니다.
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94. 컴퓨터의 CPU가 앞으로 수행될 명령어를 기억 장치에서 미리 인출하여 Cpu 내부의 대기열에 넣어 놓음으로써 수행속도를 향상시키는 기법을 무엇이라고 하는가?

  1. Spooling
  2. Instruction prefetch
  3. Paging
  4. Synchronization
(정답률: 63%)
  • CPU가 다음에 실행할 명령어를 메모리에서 미리 가져와 내부 큐(Queue)에 저장함으로써 명령어 인출 시간을 단축하고 전체적인 수행 속도를 높이는 기법을 Instruction prefetch라고 합니다.
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95. 하나의 프로세서를 여러 개의 서브프로세서로 나누어 각 서브프로세서가 동시에 서로 다른 데이터를 취급하도록 하는 개념과 거리가 먼 것은?

  1. 멀티프로세싱
  2. 멀티프로그래밍
  3. 파이프라인닝
  4. 어레이 프로세싱
(정답률: 22%)
  • 하나의 프로세서를 여러 서브프로세서로 나누어 병렬로 데이터를 처리하는 것은 하드웨어적 병렬 처리 기법입니다. 멀티프로그래밍은 CPU의 유휴 시간을 줄이기 위해 여러 프로그램을 메모리에 올려놓고 교대로 실행하는 운영체제의 스케줄링 개념이므로 거리가 멉니다.
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96. 다음은 실행 사이클 중에서 어떤 명령을 나타낸것인가?

  1. STA 명령
  2. AND 명령
  3. LDA 명령
  4. JMP 명령
(정답률: 22%)
  • 제시된 실행 사이클 은 메모리 주소를 MAR에 설정하고, 해당 주소의 데이터를 MBR을 통해 읽어와 누산기(AC)에 저장하는 과정을 보여줍니다. 이는 메모리의 내용을 누산기로 로드하는 LDA 명령의 전형적인 동작 과정입니다.
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97. C 프로그램에서 선행처리기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 컴파일하기 전에 처리해야 할 일들을 수행하는 것이다.
  2. 상수를 정의하는 데에도 사용한다.
  3. 프로그램에서 "#" 표시를 사용한다.
  4. 유틸리티 루틴을 포함한 표준 함수를 제공한다.
(정답률: 53%)
  • 선행처리기는 컴파일 전 # 기호를 사용하여 상수를 정의하거나 헤더 파일을 포함하는 역할을 수행합니다. 표준 함수를 제공하는 것은 라이브러리의 역할이지 선행처리기의 역할이 아닙니다.
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98. 전파 지연 시간이 가장 적은 IC는?

  1. TTL
  2. ECL
  3. CMOS
  4. Schottky TTL
(정답률: 47%)
  • ECL(Emitter Coupled Logic)은 트랜지스터를 포화 영역에서 동작시키지 않는 비포화 논리 회로를 사용하여, 모든 논리 회로 중 전파 지연 시간이 가장 짧고 동작 속도가 가장 빠릅니다.
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99. 컴퓨터의 구조 중 스택 구조에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 스택 메모리의 번지 레지스터로서 스택 포인터가 있으며 LIFO로 동작한다.
  2. 메모리에 항목을 저장하는 것을 PUSH라 하고 빼내는 동작을 POP이라고 한다.
  3. PUSH, POP 동작시 SP를 증가시키거나 감소시키는 문제는 스택의 구성에 따라 달라질 수 있다.
  4. PUSH, POP 명령에서 스택과 오퍼랜드 사이의 정보 전달을 위해서는 번지 필드가 필요 없다.
(정답률: 61%)
  • 스택은 LIFO 구조로 동작하며, PUSH나 POP 명령 시 데이터를 주고받을 대상인 오퍼랜드의 위치를 지정하기 위한 번지 필드가 반드시 필요합니다.
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100. 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: 67%)
  • 1번지 명령 형식은 연산에 필요한 한 개의 오퍼랜드만 명시하며, 나머지 하나는 암묵적으로 누산기(accumulator)를 사용하고 결과 또한 누산기에 저장하는 방식입니다.
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