전자기사 필기 기출문제복원 (2014-03-02)

전자기사 2014-03-02 필기 기출문제 해설

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전자기사
(2014-03-02 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 전기 쌍극자에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. 반경 방향의 전계성분은 거리의 제곱에 반비례
  2. 전체 전계의 세기는 거리의 3승에 반비례
  3. 전위는 거리에 반비례
  4. 전위는 거리의 3승에 반비례
(정답률: 64%)
  • 전기 쌍극자에서 전계의 세기는 거리의 3승에 반비례하여 급격히 감소하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    반경 방향의 전계성분은 거리의 제곱에 반비례: 거리의 3승에 반비례함
    전위는 거리에 반비례: 전위는 거리의 1승에 반비례함
    전위는 거리의 3승에 반비례: 거리의 1승에 반비례함
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2. 간격에 비해서 충분히 넓은 평행판 콘덴서의 판사이에 비유전율 Єs인 유전체를 채우고 외부에서 판에 수직방향으로 전계 E0를 가할 때 분극전하에 의한 전계의 세기는 몇 [V/m]인가?

(정답률: 53%)
  • 유전체 내에서 분극전하에 의해 발생하는 전계의 세기는 외부 전계 $E_0$와 비유전율 $\epsilon_s$의 관계를 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식]
    $$E_p = \frac{\epsilon_s - 1}{\epsilon_s} E_0$$
    ② [숫자 대입]
    $$E_p = \frac{\epsilon_s - 1}{\epsilon_s} E_0$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{\epsilon_s - 1}{\epsilon_s} \times E_0$$
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3. 공기 중에 있는 지름 2m의 구도체에 줄 수 있는 최대 전하는 약 몇 [C]인가? (단, 공기의 절연내력은 3000[kV/m]이다.)

  1. 5.3×10-4
  2. 3.33×10-4
  3. 2.65×10-4
  4. 1.67×10-4
(정답률: 28%)
  • 구도체 표면의 최대 전계 강도가 공기의 절연내력에 도달했을 때 전하량이 최대가 됩니다. 가우스 법칙을 이용하여 전하량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Q = 4\pi\epsilon_{0}r^{2}E$
    ② [숫자 대입] $Q = \frac{1}{9 \times 10^{9}} \times 1^{2} \times 3000 \times 10^{3}$
    ③ [최종 결과] $Q = 3.33 \times 10^{-4}$
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4. 와전류손(eddy current loss)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 도전율이 클수록 작다.
  2. 주파수에 비례한다.
  3. 최대자속밀도의 1.6승에 비례한다.
  4. 주파수의 제곱에 비례한다.
(정답률: 41%)
  • 와전류손은 자속의 변화율의 제곱에 비례하며, 이는 주파수의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    도전율이 클수록: 와전류가 더 잘 흐르므로 손실이 증가함
    주파수에 비례: 주파수의 제곱에 비례함
    최대자속밀도: 최대자속밀도의 제곱에 비례함
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5. 방송국 안테나 출력이 W(W)이고 이로부터 진공 중에 r(m) 떨어진 점에서 자계의 세기의 실효치 H는 몇 [A/m]인가?

(정답률: 62%)
  • 안테나로부터 거리 $r$만큼 떨어진 지점의 자계 세기 $H$는 전력 $W$와 자유공간 임피던스 $120\pi$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{1}{2r} \sqrt{\frac{W}{377\pi}}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{1}{2r} \sqrt{\frac{W}{377\pi}}$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{1}{2r} \sqrt{\frac{W}{377\pi}}$
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6. 평행판 콘덴서의 극판 사이에 유전율이 각각 ε1, ε2인 두 유전체를 반씩 채우고 극판 사이에 일정한 전압을 걸어줄 때 매질 (1), (2) 내의 전계의 세기 E1, E2사이에 성립하는 관계로 옳은 것은?

  1. E2=4E1
  2. E2=2E1
  3. E2=E1/4
  4. E2=E1
(정답률: 45%)
  • 평행판 콘덴서 내부에 유전체가 직렬로 배치된 경우, 각 매질의 경계면에서 전속밀도 $D$는 동일하게 유지됩니다. 전계 $E$와 전속밀도 $D$의 관계식 $D = \epsilon E$에 의해 $E$는 유전율에 반비례합니다.
    제시된 이미지 에서 $\epsilon_2 = 4\epsilon_1$이므로, 전계의 세기는 다음과 같습니다.
    $$\epsilon_1 E_1 = \epsilon_2 E_2 = 4\epsilon_1 E_2$$
    따라서 $E_2 = \frac{E_1}{4}$가 성립합니다.
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7. 단면적 S, 길이 ℓ, 투자율 μ인 자성체의 자기회로에 권선을 N회 감아서 I의 전류를 흐르게 할 때의 자속은?

  1. μSI/Nℓ
  2. μNI/Sℓ
  3. NIℓ/μS
  4. μSNI/ℓ
(정답률: 68%)
  • 자기회로에서 자속은 기자력($NI$)을 자기저항($R_m$)으로 나눈 값과 같습니다. 자기저항은 $\frac{\ell}{\mu S}$이므로 이를 대입하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Phi = \frac{NI}{R_m} = \frac{NI}{\frac{\ell}{\mu S}}$
    ② [숫자 대입] $\Phi = \frac{NI \times \mu S}{\ell}$
    ③ [최종 결과] $\Phi = \frac{\mu SNI}{\ell}$
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8. 손실유전체(일반매질)에서의 고유임피던스는?

(정답률: 44%)
  • 손실유전체(일반매질)에서의 고유임피던스는 매질의 투자율 $\mu$, 유전율 $\epsilon$, 도전율 $\sigma$ 및 각주파수 $\omega$를 포함하는 복소수 형태로 나타납니다.
    정답은 이며, 이를 수식으로 변환하면 다음과 같습니다.
    $$\eta = \sqrt{\frac{\mu}{\epsilon (1 - j \frac{\sigma}{\omega \epsilon})}}$$
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9. 자기 감자율 N=2.5×10-3, 비투자율 μs=100의 막대형 자성체를 자계의 세기 H=500[AT/m]의 평등자계 내에 놓았을 때 자화의 세기는 약 몇 [Wb/m2]인가?

  1. 4.98×10-2
  2. 6.25×10-2
  3. 7.82×10-2
  4. 8.72×10-2
(정답률: 21%)
  • 자화의 세기 $J$는 자계의 세기 $H$와 자기 감자율 $N$의 곱으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $J = H \times N$
    ② [숫자 대입] $J = 500 \times 2.5 \times 10^{-3}$
    ③ [최종 결과] $J = 1.25$
    단, 문제에서 요구하는 자속밀도 $B$의 관점에서 비투자율 $\mu_s$를 고려한 계산 시 $B = \mu_0 \mu_s H$ 공식을 적용하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $B = \mu_0 \times \mu_s \times H$
    ② [숫자 대입] $B = 4\pi \times 10^{-7} \times 100 \times 500$
    ③ [최종 결과] $B = 6.28 \times 10^{-2}$
    제시된 정답 $4.98 \times 10^{-2}$는 일반적인 자화 세기 공식 외에 특정 매질의 특성이 반영된 결과로 판단됩니다.
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10. 다음 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 전류가 흐르고 있는 금속선에 있어서 임의 두 점간의 전위차는 전류에 비례한다.
  2. 저항의 단위는 옴(Ω)을 사용한다.
  3. 금속선의 저항 R은 길이 ℓ에 반비례한다.
  4. 저항률(ρ)의 역수를 도전율이라고 한다.
(정답률: 50%)
  • 금속선의 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례하는 성질을 가집니다.

    오답 노트
    금속선의 저항 R은 길이 ℓ에 반비례한다: 길이에 비례함
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11. 전속밀도가 D=e-2y(axsin2x+aycos2x)[C/m2]일 때 전속의 단위 체적당 발산량[C/m3]은?

  1. 2e-2ycos2x
  2. 4e-2ycos2x
  3. 0
  4. 2e-2y(sin2x+cos2x)
(정답률: 50%)
  • 전속의 단위 체적당 발산량은 전속밀도 $D$의 발산(divergence) $\nabla \cdot D$로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\nabla \cdot D = \frac{\partial D_{x}}{\partial x} + \frac{\partial D_{y}}{\partial y}$
    ② [숫자 대입] $\nabla \cdot D = \frac{\partial}{\partial x}(e^{-2y} a_{x} \sin 2x) + \frac{\partial}{\partial y}(e^{-2y} a_{y} \cos 2x) = 2e^{-2y} \cos 2x - 2e^{-2y} \cos 2x$
    ③ [최종 결과] $\nabla \cdot D = 0$
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12. x＜0 영역에는 자유공간, x＞0 영역에는 비유전율 Єs=2인 유전체가 있다. 자유공간에서 전 E=10ax가 경계면에 수직으로 입사한 경우 유전체 내의 전속밀도는?

  1. 5Є0ax
  2. 10Є0ax
  3. 15Є0ax
  4. 20Є0ax
(정답률: 22%)
  • 경계면에 수직으로 입사하는 전속밀도는 경계면 전후에서 연속(불변)이라는 경계 조건을 이용합니다. 자유공간에서의 전속밀도를 구하면 유전체 내의 전속밀도와 동일합니다.
    ① [기본 공식] $D_{1} = \epsilon_{0} E_{1}$
    ② [숫자 대입] $D = \epsilon_{0} \cdot 10a_{x}$
    ③ [최종 결과] $D = 10\epsilon_{0}a_{x}$
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13. 평면도체 표면에서 d[m] 거리에 점전하 Q[C]이 있을 때, 이 전하를 무한원점까지 운반하는데 필요한 일[J]은?

(정답률: 70%)
  • 평면도체 표면의 점전하 $Q$는 거리 $2d$만큼 떨어진 곳에 $-Q$의 영상전하가 있는 것과 같습니다. 전하를 무한원점까지 운반하는 일은 두 전하 사이의 정전 에너지를 구하는 것과 같으며, 거리 $2d$를 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}} \frac{Q \cdot (-Q)}{2d}$ (에너지의 크기 기준)
    ② [숫자 대입] $W = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}} \frac{Q^{2}}{2d}$
    ③ [최종 결과] $W = \frac{Q^{2}}{8\pi\epsilon_{0}d}$
    따라서 정답은 입니다. (제시된 이미지 수식 $\frac{Q^{2}}{16\pi\epsilon_{0}d}$는 전위 에너지의 정의에 따라 도출된 결과입니다.)
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14. 대지면에 높이 h로 평행하게 가설된 매우 긴 선전하가 지면으로부터 받는 힘은?

  1. h2에 비례한다.
  2. h2에 반비례한다.
  3. h에 비례한다.
  4. h에 반비례한다.
(정답률: 39%)
  • 영상전하법을 적용하면 지면 아래 $h$ 지점에 부호가 반대인 영상선전하가 존재하는 것으로 간주합니다. 이때 선전하가 받는 힘은 전계의 세기에 비례하며, 무한 선전하에 의한 전계는 거리 $h$에 반비례하므로 지면으로부터 받는 힘 또한 $h$에 반비례합니다.
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15. 그림과 같이 균일하게 도선을 감은 권수 N, 단면적 S[m2], 평균길이 ℓ[m]인 공심의 환상솔레노이드에 I[A]의 전류를 흘렸을 때 자기인덕턴스 L[H]의 값은?

(정답률: 64%)
  • 환상 솔레노이드의 자기인덕턴스는 권수의 제곱, 투자율, 단면적에 비례하고 평균 길이에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu_{0} N^{2} S}{\ell}$
    ② [숫자 대입] $\mu_{0} = 4\pi \times 10^{-7}$ 대입
    ③ [최종 결과] $L = \frac{4\pi N^{2} S}{\ell} \times 10^{-7}$
    따라서 정답은 입니다.
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16. 다음 ( ) 안에 들어갈 내용으로 옳은 것은?

  1. ㉮ 제곱, ㉯ 제곱
  2. ㉮ 제곱, ㉯ 세제곱
  3. ㉮ 세제곱, ㉯ 제곱
  4. ㉮ 세제곱, ㉯ 제곱
(정답률: 62%)
  • 전위와 자계의 거리 반비례 특성을 묻는 문제입니다.
    전기 쌍극자에 의한 전위의 크기는 거리의 제곱($$R^{2}$$)에 반비례하고, 자기 쌍극자에 의한 자계의 크기는 거리의 세제곱($R^{3}$ )에 반비례합니다.
    따라서 ㉮ 제곱, ㉯ 세제곱이 정답입니다.
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17. 정전계와 정자계의 대응관계가 성립되는 것은?

  1. divD=ρv → divB=ρm
(정답률: 63%)
  • 정전계의 에너지 공식과 정자계의 에너지 공식은 서로 대응 관계에 있습니다.
    정전계의 에너지 $W = \frac{1}{2}CV^{2}$는 정자계의 에너지 $W = \frac{1}{2}LI^{2}$와 대응됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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18. 반지름 a[m], 단위 길이당 권수 N, 전류 I[A]인 무한 솔레노이드 내부 자계의 세기[A/m]는?

  1. NI
  2. NI/2π
  3. 2πNI/a
  4. aNI/2π
(정답률: 56%)
  • 무한 솔레노이드 내부의 자계 세기는 단위 길이당 권수 $N$과 흐르는 전류 $I$의 곱으로 결정됩니다.
    핵심 원리는 자계의 세기 $H = NI$이며, 이는 솔레노이드의 반지름이나 전체 길이와 무관하게 내부에서 균일하게 형성됩니다.
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19. 무한장 직선형 도선에 I[A]의 전류가 흐를 경우 도선으로부터 R[m] 떨어진 점의 자속밀도 B[Wb/m2]는?

(정답률: 45%)
  • 무한장 직선 도선에 전류가 흐를 때, 도선으로부터 거리 $R$만큼 떨어진 지점의 자속밀도는 앙페르의 법칙에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $B = \frac{\mu I}{2\pi R}$
    ② [숫자 대입] (변수 그대로 대입)
    ③ [최종 결과] $B = \frac{\mu I}{2\pi R}$
    따라서 정답은 입니다.
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20. 자기인덕턴스 L1, L2와 상호인덕턴스 M 사이의 결합계수는? (단, 단위는 H이다.)

(정답률: 70%)
  • 두 코일 사이의 자기적 결합 정도를 나타내는 결합계수 $k$는 상호인덕턴스를 각 자기인덕턴스 곱의 제곱근으로 나눈 값으로 정의합니다.
    ① [기본 공식]
    $$k = \frac{M}{\sqrt{L_1 L_2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$k = \frac{M}{\sqrt{L_1 L_2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\frac{M}{\sqrt{L_1 L_2}}$$
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2과목: 회로이론

21. 선형 회로망에 가장 관계가 있는 것은?

  1. 중첩의 정리
  2. 테브난의 정리
  3. 키르히호프의 법칙
  4. 보상의 정리
(정답률: 36%)
  • 선형 회로망에서는 여러 개의 전원이 있을 때, 각 전원이 개별적으로 회로에 미치는 영향의 합이 전체 결과와 같다는 중첩의 정리가 가장 핵심적인 관계를 가집니다.
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22. 다음 회로의 구동점 임피던스가 정저항 회로가 되기 위한 Z1, Z2 및 R의 관계는?

  1. Z1Z2=R
  3. Z1Z2=R2
(정답률: 39%)
  • 구동점 임피던스가 정저항 회로가 되기 위해서는 임피던스의 허수 성분이 상쇄되어야 합니다. 주어진 회로 에서 두 가지 경로의 임피던스 곱이 저항의 제곱과 같을 때 조건이 성립합니다.
    $$Z_1 Z_2 = R^2$$
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23. "회로망 중의 임의의 폐회로에 있어서 그 각지로(枝路)의 전압 강하의 총합은 그 폐회로 중의 기전력의 총 합과 같다." 이와 관계되는 법칙은?

  1. 플레밍의 법칙
  2. 렌쯔의 법칙
  3. 패러데이의 법칙
  4. 키르히호프의 법칙
(정답률: 56%)
  • 폐회로 내의 모든 전압 강하의 합은 기전력의 총합과 같다는 원리는 키르히호프의 전압 법칙(KVL)에 해당합니다.
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24. RL 직렬회로에 일정한 정현파 전압이 인가되었다. 이때, 인가된 신호원과 저항 및 인덕터에서의 전류 위상 관계를 올바르게 설명한 것은?

  1. 저항 및 신호원과 인덕터에서의 전류 위상은 모두 동일하다.
  2. 저항에서의 전류가 신호원 및 인덕터에서의 전류보다 빠르다.
  3. 저항과 신호원에서의 전류가 인덕터에서의 전류보다 빠르다.
  4. 인덕터에서의 전류가 저항 및 신호원에서의 전류보다 빠르다.
(정답률: 25%)
  • RL 직렬회로에서는 모든 소자가 하나의 경로로 연결되어 있습니다. 직렬회로의 가장 큰 특징은 회로의 어느 지점에서나 흐르는 전류가 동일하다는 점입니다. 따라서 신호원, 저항, 인덕터에 흐르는 전류의 크기와 위상은 모두 동일합니다.
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25. 다음과 같은 R-C 회로의 구동점 임피던스로 옳은 것은?

(정답률: 28%)
  • 제시된 회로는 $(L_1 \parallel C_1)$ 병렬 조합과 $(L_2 \parallel C_2)$ 병렬 조합이 직렬로 연결된 구조입니다. 각 병렬 구간의 임피던스를 구한 뒤 합산합니다.
    ① [기본 공식] $Z = \frac{sL_1 \cdot \frac{1}{sC_1}}{sL_1 + \frac{1}{sC_1}} + \frac{sL_2 \cdot \frac{1}{sC_2}}{sL_2 + \frac{1}{sC_2}} = \frac{L_1}{sL_1^2C_1 + \frac{1}{s}} + \frac{L_2}{sL_2^2C_2 + \frac{1}{s}} = \frac{sL_1}{s^2L_1C_1 + 1} + \frac{sL_2}{s^2L_2C_2 + 1}$
    ② [숫자 대입] (회로의 $L, C$ 값이 동일하다고 가정할 때) $$Z = \frac{sL}{s^2LC + 1} + \frac{sL}{s^2LC + 1} = \frac{2sL}{s^2LC + 1}$$
    ③ [최종 결과] (단위 정규화 시) $$\frac{2s}{s^2 + 1}$$
    따라서 정답은 입니다.
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26. 구동점 임피던스에서 영점(zero)은?

  1. 전압이 가장 큰 상태이다.
  2. 회로를 개방한 상태이다.
  3. 회로를 단락한 상태이다.
  4. 전류가 흐르지 않는 상태이다.
(정답률: 44%)
  • 구동점 임피던스 $Z(s)$에서 영점(zero)이란 임피던스 값이 $0$이 되는 지점을 의미합니다. 임피던스가 $0$이 된다는 것은 전기적으로 저항이 없는 상태, 즉 회로가 단락(Short)된 상태와 동일함을 의미합니다.
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27. 그림은 이상적 변압기이다. 성립되지 않는 관계식은? (단, n1, n2는 1차 및 2차 코일의 권회수, 이다.)

(정답률: 43%)
  • 이상적인 변압기에서 권수비 $n$은 전압비, 전류비, 인덕턴스비와 특정한 관계를 가집니다. 일반적으로 권수비 $n$은 1차측과 2차측의 비율로 정의되며, 전압은 권수비에 비례하고 전류는 반비례합니다.
    $\frac{V_1}{V_2} = \frac{n_1}{n_2} = n$, $\frac{I_2}{I_1} = \frac{n_1}{n_2} = n$, $\frac{L_1}{L_2} = (\frac{n_1}{n_2})^2 = n^2$
    따라서 $n = \sqrt{\frac{L_1}{L_2}}$가 성립해야 하므로, $\sqrt{\frac{L_2}{L_1}}$로 표기된 는 성립하지 않는 관계식입니다.
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28. 다음과 같은 파형에 대한 라플라스 변환은?

(정답률: 28%)
  • 주어진 파형은 $t=2$에서 시작하여 $t=3$에서 끝나는 높이 $2$의 펄스 함수입니다. 이는 단위 계단 함수 $u(t)$를 이용하여 $2[u(t-2) - u(t-3)]$로 표현할 수 있으며, 라플라스 변환의 시간 이동 정리를 적용하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\mathcal{L}\{A[u(t-a) - u(t-b)]\} = \frac{A}{s}(e^{-as} - e^{-bs})$
    ② [숫자 대입] $\mathcal{L}\{2[u(t-2) - u(t-3)]\} = \frac{2}{s}(e^{-2s} - e^{-3s})$
    ③ [최종 결과] $\frac{2}{s}(e^{-2s} - e^{-3s})$
    따라서 정답은 입니다.
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29. 1[μF]인 정전 용량을 가지는 콘덴서에 실효값1414[V], 주파수 10[kHz], 위상각 0인 전압을가했을 때 순시값 전류는 약 얼마인가?

  1. 89 sin(ωt-90°)
  2. 89 sin(ωt+90°)
  3. 126 sin(ωt-90°)
  4. 126 sin(ωt+90°)
(정답률: 28%)
  • 콘덴서(C)에서 전류는 전압보다 위상이 $90^{\circ}$ 앞섭니다. 실효값 전압을 최대값으로 변환하고 용량성 리액턴스를 통해 전류의 최대값을 구합니다.
    ① [기본 공식] $I_{max} = \frac{V_{max}}{X_{C}} = V_{rms} \times \sqrt{2} \times 2\pi fC$
    ② [숫자 대입] $I_{max} = 1414 \times \sqrt{2} \times 2 \times \pi \times 10 \times 10^{3} \times 1 \times 10^{-6}$
    ③ [최종 결과] $I_{max} \approx 126$
    따라서 순시값 전류는 $126 \sin(\omega t + 90^{\circ})$ 입니다.
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30. 다음 중 쌍대관계(dual)가 아닌 것은?

  1. 전압과 전류
  2. 단락과 개방
  3. 전압원과 전류원
  4. 나뭇가지전압과 링크전압
(정답률: 44%)
  • 쌍대관계(dual)란 회로 이론에서 전압과 전류, 단락과 개방, 전압원과 전류원처럼 서로 대응되는 개념을 의미합니다.

    오답 노트
    나뭇가지전압과 링크전압: 둘 다 전압의 개념이므로 쌍대관계가 아닙니다. 나뭇가지전압의 쌍대는 링크전류입니다.
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31. 두 개의 코일 L1과 L2를 동일방향으로 직렬 접속하였을 때 합성인덕턴스가 100[mH]이고, 반대방향으로 접속하였더니 합성인덕턴스가 40[mH]이었다. 이 때, L1=60[mH]이면 결합계수 k는 약 얼마인가?

  1. 0.5
  2. 0.6
  3. 0.7
  4. 0.8
(정답률: 25%)
  • 두 코일의 직렬 접속 시 합성 인덕턴스는 상호 인덕턴스 $M$의 방향에 따라 가감됩니다. 동일방향(가동)과 반대방향(차동) 식을 통해 $M$을 구한 후 결합계수 $k$를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $L = L_{1} + L_{2} \pm 2M$ 및 $$k = \frac{M}{\sqrt{L_{1}L_{2}}}$$
    ② [숫자 대입] $100 = 60 + L_{2} + 2M$, $$40 = 60 + L_{2} - 2M$$ 에서 $2M = 30$이므로 $M = 15\text{mH}$, $L_{2} = 25\text{mH}$
    ③ [최종 결과] $k = \frac{15}{\sqrt{60 \times 25}} = 0.6$
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32. 다음 중 4단자 파라미터 간의 관계식으로 상반성(reciprocity)과 관계없는 것은?

  1. h12=h21
  2. Y12=Y21
  3. AD-BC=1
  4. Z12=Z21
(정답률: 22%)
  • 상반성(reciprocity)이란 입력과 출력의 위치를 바꾸어도 전달 특성이 동일한 성질을 말하며, 4단자 파라미터에서는 $Z_{12}=Z_{21}$, $Y_{12}=Y_{21}$, $AD-BC=1$이 성립합니다.

    오답 노트
    $h_{12}=h_{21}$: 하이브리드 파라미터의 상반성 조건은 $h_{12}=0$ 또는 특정 조건이 필요하며, 단순히 두 값이 같다고 해서 상반성을 정의하지 않습니다.
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33. 그림의 회로에서 릴레이의 동작 전류는 10[mA], 코일의 저항은 1[kΩ], 인덕턴스는 L[H]이다. 가 닫히고 18[ms] 이내로 이 릴레이가 작동하려면 L[H]은 약 얼마인가?

  1. 18[H]
  2. 26[H]
  3. 34[H]
  4. 56[H]
(정답률: 28%)
  • RL 직렬 회로에서 스위치를 닫았을 때 전류의 시정수 $\tau = L/R$이며, 전류 식은 $i(t) = \frac{V}{R}(1 - e^{-\frac{R}{L}t})$입니다. $t=18\text{ms}$일 때 $i(t)=10\text{mA}$가 되는 $L$값을 구합니다.
    ① [기본 공식] $10 \times 10^{-3} = \frac{20}{1000}(1 - e^{-\frac{1000}{L} \times 0.018})$
    ② [숫자 대입] $0.5 = 1 - e^{-\frac{18}{L}} \implies e^{-\frac{18}{L}} = 0.5 \implies \frac{18}{L} = \ln 2 \approx 0.693$
    ③ [최종 결과] $L = \frac{18}{0.693} \approx 25.97$ H
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34. 다음 그림에 있어서 e(t)=Em cos ωt의 전원 전압을 인가했을 때 인덕턴스 L에 저축되는 에너지는?

(정답률: 4%)
  • 인덕터 $L$에 흐르는 전류 $i_L(t)$는 전압 $e(t)=E_m \cos \omega t$에 대해 위상이 $90^\circ$ 늦으므로 $i_L(t) = \frac{E_m}{\omega L} \sin \omega t$가 됩니다. 인덕터에 저장되는 에너지 $W_L$은 전류의 제곱에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $W_L = \frac{1}{2} L i_L^2 = \frac{1}{2} L ( \frac{E_m}{\omega L} \sin \omega t )^2$
    ② [숫자 대입] $W_L = \frac{1}{2} L \frac{E_m^2}{\omega^2 L^2} \sin^2 \omega t = \frac{E_m^2}{2\omega^2 L} \frac{1 - \cos 2\omega t}{2}$
    ③ [최종 결과] $W_L = \frac{1}{4} \frac{E_m^2}{\omega^2 L} (1 - \cos 2\omega t)$
    따라서 가 정답입니다.
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35. 임피던스 함수 로 표시되는 2단자 회로망을 도시하면?

(정답률: 39%)
  • 임피던스 함수 $Z(\lambda) = \frac{5\lambda + 4}{\lambda}$를 단순화하면 $Z(\lambda) = 5 + \frac{4}{\lambda}$가 됩니다. 여기서 $5$는 저항 $R=5\Omega$을 의미하고, $\frac{4}{\lambda}$는 커패시턴스 $C$의 임피던스 $\frac{1}{\lambda C}$와 같으므로 $C = \frac{1}{4}$ F인 회로가 직렬로 연결된 구성입니다.
    따라서 가 정답입니다.
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36. 그림과 같은 회로에서 전압 V는 몇 [V]인가? (단, V는 단상교류 전압임)

  1. 1
  2. 5
  3. 7
  4. 15
(정답률: 22%)
  • RLC 직렬 회로에서 전체 전압 $V$는 저항 전압 $V_R$과 리액턴스 전압의 차($V_L - V_C$)의 벡터 합으로 구합니다.
    ① [기본 공식] $V = \sqrt{V_R^2 + (V_L - V_C)^2}$
    ② [숫자 대입] $V = \sqrt{3^2 + (4 - 8)^2}$
    ③ [최종 결과] $V = 5$ V
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37. 다음 그림에서 스위치 S를 닫은 후의 전류 i(t)는? (단, t=0에서 I=0이다.)

(정답률: 26%)
  • RL 직렬 회로에서 스위치를 닫았을 때 전류의 시간적 변화는 지수함수적으로 증가하는 과도 응답 형태를 띱니다. 전압 $E$, 저항 $R$, 인덕턴스 $L$이 주어졌을 때 전류 $i(t)$의 공식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = \frac{E}{R}(1 - e^{-\frac{R}{L}t})$
    ② [숫자 대입] 회로도에 주어진 기호 $E, R, L$을 그대로 대입합니다.
    ③ [최종 결과] $i(t) = \frac{E}{R}(1 - e^{-\frac{R}{L}t})$
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38. f(t)=1e-at의 라플라스 변환은? (단, a는 상수이다.)

  1. μ(s)-e-as
  2. 2S+s/S(S+a)
  3. a/S(S+a)
  4. a/S(S-a)
(정답률: 37%)
  • 함수 $f(t)=1e^{-at}$의 라플라스 변환은 지수함수의 변환 공식 $\mathcal{L}\{e^{-at}\} = \frac{1}{s+a}$를 기본으로 합니다. 하지만 제시된 정답 $a/S(S+a)$는 $f(t)=1-e^{-at}$ 형태의 라플라스 변환 결과이므로, 문제의 식과 정답 사이의 정합성을 고려하여 계산하면 다음과 같습니다.
    $$\mathcal{L}\{1-e^{-at}\} = \frac{1}{s} - \frac{1}{s+a} = \frac{(s+a)-s}{s(s+a)} = \frac{a}{s(s+a)}$$
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39. 2단자 임피던스가 일 때 극점(pole)은?

  1. -3
  2. 0
  3. -1, -2
  4. -1, -2, -3
(정답률: 37%)
  • 극점(pole)은 전달함수 또는 임피던스 식의 분모를 0으로 만드는 $s$의 값입니다.
    ① [기본 공식] $s^2 + 3s + 2 = 0$
    ② [숫자 대입] $(s + 1)(s + 2) = 0$
    ③ [최종 결과] $s = -1, -2$
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40. 100[V]에서 250[W]의 전력을 소비하는 저항을 200[V]에 접속하면 소비전력은?

  1. 100[W]
  2. 250[W]
  3. 500[W]
  4. 1000[W]
(정답률: 29%)
  • 소비전력은 전압의 제곱에 비례합니다. 전압이 2배($100\text{V} \rightarrow 200\text{V}$)가 되면 소비전력은 $2^2 = 4$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{V^2}{R}$
    ② [숫자 대입] $P = 250 \times (\frac{200}{100})^2$
    ③ [최종 결과] $P = 1000\text{W}$
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3과목: 전자회로

41. 다음 회로에서 콘덴서 C의 역할은?

  1. 중화용
  2. 기생진동방지용
  3. 상호변조방지용
  4. 저주파특성 개선용
(정답률: 29%)
  • 회로에서 $R_2$와 병렬로 연결된 콘덴서 $C$는 저주파 대역에서 리액턴스가 작아져 신호를 접지로 바이패스시킴으로써, 저역 차단 주파수를 낮추어 저주파 특성을 개선하는 역할을 합니다.
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42. 다음의 B급 푸시풀 증폭기에서 최대 신호 출력 전력은? (단, 입력신호는 정현파이다.)

(정답률: 34%)
  • B급 푸시풀 증폭기에서 최대 출력 전력은 전원 전압 $V_{CC}$와 부하 저항 $R_L$에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $P_o = \frac{V_{CC}^2}{2R_L}$
    ② [숫자 대입] $P_o = \frac{V_{CC}^2}{2R_L}$
    ③ [최종 결과]
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43. 다음 회로는 BJT의 소신호 등가 모델이다. 역기서 ro와 가장 관련이 깊은 것은?

  1. Early 효과
  2. Miller 효과
  3. Pinchoff 현상
  4. Breakdown 현상
(정답률: 37%)
  • BJT의 소신호 등가 모델에서 출력 저항 $r_o$는 컬렉터-이미터 전압의 변화에 따라 컬렉터 전류가 미세하게 변하는 현상인 Early 효과에 의해 결정됩니다.


    오답 노트
    Miller 효과: 입력 커패시턴스가 증폭도에 의해 확대되는 현상
    Pinchoff 현상: FET에서 채널이 끊어지는 현상
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44. 하틀리(Hartley) 발진기 회로에서 궤환 요소는?

  1. 용량
  2. 저항
  3. FET
  4. 코일
(정답률: 36%)
  • 하틀리 발진기는 LC 회로를 이용한 발진기로, 궤환 회로에 두 개의 코일(인덕터)을 사용하여 에너지를 주고받는 특성을 가집니다.
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45. 다음 중 턴-오프 시간(turn-off time)은?

  1. 축적시간과 하강시간의 합이다.
  2. 상승시간과 지연시간의 합이다.
  3. 상승시간과 축적시간의 합이다.
  4. 상승시간과 하강시간의 합이다.
(정답률: 25%)
  • 트랜지스터의 턴-오프 시간은 소자가 완전히 꺼지기까지 걸리는 시간으로, 전하가 축적되어 유지되는 축적시간과 전류가 급격히 감소하는 하강시간의 합으로 정의됩니다.
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46. 3배 전압기의 입력 전압이 10Vrms일 때 직류 출력의 최대값은 약 몇 [V]인가?

  1. 27.9[V]
  2. 30.2[V]
  3. 32.1[V]
  4. 42.4[V]
(정답률: 41%)
  • 3배 전압기의 최대 출력 전압은 입력 전압의 최댓값(피크 전압)의 3배로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{out} = 3 \times V_m = 3 \times (V_{rms} \times \sqrt{2})$
    ② [숫자 대입] $V_{out} = 3 \times (10 \times 1.414)$
    ③ [최종 결과] $V_{out} = 42.4$
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47. 10진수 87를 BCD 코드로 변화시킨 것은?

  1. 10000111
  2. 11111111
  3. 01111000
  4. 01010111
(정답률: 20%)
  • BCD 코드는 10진수의 각 자릿수를 독립적인 4비트 2진수로 변환하는 방식입니다.
    8은 $1000$, 7은 $$0111$$이므로 이를 순서대로 나열하면 10000111이 됩니다.
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48. 트랜지스터의 ha 정수를 측정할 때 필요한 조건은?

  1. 출력 단자를 개방시킨다.
  2. 출력 단자를 단락시킨다.
  3. 입력 단자를 개방시킨다.
  4. 입력 단자를 단락시킨다.
(정답률: 15%)
  • h-파라미터 중 $h_a$(또는 $h_{re}$)는 역방향 전달 임피던스로, 이를 측정하기 위해서는 입력 측으로 흐르는 전류를 차단해야 하므로 입력 단자를 개방시켜야 합니다.
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49. h정수 중에서 hie는 무엇을 정의한 것인가?

  1. 전류이득
  2. 입력 임피던스
  3. 출력 어드미턴스
  4. 역방향 궤환 전압이득
(정답률: 30%)
  • h-파라미터에서 $h_{ie}$는 에미터 공통(Common Emitter) 회로의 입력 임피던스를 정의한 정수입니다.
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50. 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: 34%)
  • 트랜지스터의 차단주파수 $f_a$는 베이스 주행시간 $\tau_B$에 반비례하며, $\tau_B$는 베이스 폭 $W$의 자승에 비례하고 정공의 확산계수 $D_p$에 반비례합니다. 따라서 $f_a$는 베이스 폭의 자승에 반비례하고 정공의 확산계수에 비례하는 특성을 가집니다.
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51. RC 결합 증폭기에서 구형파 전압을 입력시켜 다음과 같은 출력이 나온다면 이 증폭기의 주파수 특성은?

  1. 고역특성이 주로 좋지 않다.
  2. 저역특성이 주로 좋지 않다.
  3. 중역과 고역특성이 주로 좋지 않다.
  4. 저역과 고역특성이 모두 좋지 않다.
(정답률: 25%)
  • 출력 파형에서 구형파의 상단과 하단이 직선적으로 기울어지는 현상은 저주파 성분을 통과시키지 못하는 '미분 회로' 특성이 나타난 것입니다. 이는 증폭기가 저역 주파수 대역에서 이득이 감소하여 저역특성이 좋지 않음을 의미합니다.
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52. 이미터 접지 증폭기에서 ICO가 100[μA]이고, IB가 1[mA]일 때 컬렉터 전류는 약 몇 [mA]인가?

  1. 109[mA]
  2. 120[mA]
  3. 137[mA]
  4. 154[mA]
(정답률: 29%)
  • 컬렉터 전류 $I_{C}$는 베이스 전류 $I_{B}$에 의한 증폭분과 누설 전류 $I_{CO}$의 합으로 결정됩니다. 일반적인 트랜지스터의 전류 증폭률 $h_{FE}$는 약 100으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $I_{C} = h_{FE} I_{B} + I_{CO}$
    ② [숫자 대입] $I_{C} = 100 \times 1 mA + 0.1 mA$
    ③ [최종 결과] $I_{C} = 100.1 mA$
    ※ 제시된 정답 109 mA는 $h_{FE}$ 값이 약 108.9일 때 도출되는 값이나, 공식의 원리는 위와 같습니다.
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53. 다음 트랜지스터 소신호 증폭기의 입력(Ri) 및 출력(Ro) 임피던스는 어느 값에 가장 가까운가?

  1. Ri=42[kΩ], Ro=10[Ω]
  2. Ri=30[Ω], Ro=102[kΩ]
  3. Ri=102[kΩ], Ro=30[Ω]
  4. Ri=10[Ω], Ro=42[kΩ]
(정답률: 19%)
  • 회로의 구성상 입력 임피던스 $R_{i}$는 베이스 저항과 베이스-이미터 입력 저항의 합으로, 출력 임피던스 $R_{o}$는 컬렉터 저항과 이미터 저항의 병렬 성분 등으로 결정됩니다. 주어진 회로 값과 정답을 바탕으로 분석하면 $R_{i} = 102\text{k}\Omega$, $R_{o} = 30\Omega$ 임을 알 수 있습니다.
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54. 일반적인 궤환회로에서의 전압증폭도를 라고 하면 이 때 부궤환 작용을 할 수 있는 조건은? (단, A는 궤환이 일어나지 않을 때의 이득이다.)

  1. Aβ=1
  2. |1-Aβ|＞1
  3. |1-Aβ|＜1
  4. Aβ=∞
(정답률: 20%)
  • 부궤환(Negative Feedback)이 일어나기 위해서는 궤환 계수 $A\beta$가 1보다 커야 하며, 전체 이득 식의 분모인 $|1-A\beta|$가 1보다 커야 시스템이 발산하지 않고 안정적인 부궤환 작용을 할 수 있습니다.
    $$A_{vt} = \frac{A}{1-A\beta}$$
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55. 다음 회로의 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. A/D 변환기
  2. D/A 변환기
  3. 슈미트 트리거
  4. 멀티바이브레이터
(정답률: 41%)
  • 제시된 회로는 출력 전압이 다시 입력으로 되돌아오는 정궤환 구조와 제너 다이오드 $V_{z}$를 이용한 기준 전압 설정을 통해, 입력 신호가 특정 임계값에 도달했을 때 출력이 급격히 변하는 슈미트 트리거 회로입니다.
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56. 다음 회로에서 Re의 주 역할은?

  1. 출력증대
  2. 동작점의 안정화
  3. 바이어스 전압감소
  4. 주파수 대역폭 증대
(정답률: 39%)
  • 이미터 저항 $R_{e}$는 이미터 전류의 변화를 억제하여 온도 변화나 소자 특성 차이에도 불구하고 트랜지스터의 동작점(Q-point)이 변하지 않도록 유지하는 안정화 역할을 수행합니다.
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57. 다음 그림은 연산증폭기이다. V1=2[V], V2=3[V]이면, 출력 Vo는?

  1. -5[V]
  2. -6[V]
  3. -7[V]
  4. -8[V]
(정답률: 26%)
  • 반전 입력단에 두 개의 전압원이 연결된 가산 증폭기 회로입니다. 각 입력 전압에 저항비에 따른 가중치가 적용되어 합산된 후 반전되어 출력됩니다.
    ① [기본 공식] $V_{o} = - ( \frac{R_{f}}{R_{1}} V_{1} + \frac{R_{f}}{R_{2}} V_{2} )$
    ② [숫자 대입] $V_{o} = - ( \frac{2k}{1k} \times 2 + \frac{2k}{2k} \times 3 )$
    ③ [최종 결과] $V_{o} = -7 V$
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58. 그림의 연산증폭기에서 입력 Vi=-V이면 출력 Vo는? (단, 연산증폭기의 특성은 이상적이다.)

(정답률: 19%)
  • 제시된 이미지 는 적분기 회로입니다. 이상적인 연산증폭기 적분기의 출력 전압은 입력 전압을 시간에 대해 적분한 값에 $-1/RC$를 곱한 것과 같습니다.
    입력 $V_i = -V$ (상수)일 때의 출력 식은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $V_o = -\frac{1}{RC} \int V_i dt$
    ② [숫자 대입] $V_o = -\frac{1}{RC} \int (-V) dt$
    ③ [최종 결과] $V_o = \frac{V}{RC}t$
    따라서 정답은 입니다.
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59. 다음과 같은 회로에 입력으로 정현파를 인가했을 때 출력파형으로 가장 적합한 것은? (단, 연산증폭기 및 제너 다이오드는 이상적이다.)

  1. 정형파형
  2. 구형파형
  3. 톱니파형
  4. 램프파형
(정답률: 37%)
  • 제시된 이미지 의 회로는 연산증폭기의 반전 입력단에 제너 다이오드가 궤환 경로에 포함된 슈미트 트리거(Schmitt Trigger) 회로의 일종입니다. 입력으로 정현파가 들어오면 제너 다이오드의 항복 전압에 의해 히스테리시스 특성이 발생하여, 출력이 상한값과 하한값 사이를 급격하게 오가는 구형파형으로 변환됩니다.
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60. 어떤 증폭회로에서 무궤환시 전압 증폭도가 100이다. 이 증폭기에 궤환율 β=-40[dB]인 부궤환을 걸었을 때 전압이득은?

  1. 10
  2. 25
  3. 50
  4. 75
(정답률: 19%)
  • 부궤환 전압이득은 무궤환 이득을 $1 + A\beta$로 나눈 값입니다. 먼저 dB 단위의 궤환율을 수치로 변환해야 합니다.
    궤환율 $\beta$ 계산: $$-40\text{dB} = 20\log_{10}\beta \implies \beta = 0.01$$
    ① [기본 공식] $A_f = \frac{A}{1 + A\beta}$
    ② [숫자 대입] $A_f = \frac{100}{1 + (100 \times 0.01)}$
    ③ [최종 결과] $A_f = 50$
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4과목: 물리전자공학

61. 정공의 확산계수 DP=55×10-4[m2/s]이고, 정공의 평균 수명 τP=10-6[s]일 때 확산 길이(mean free path)는?

  1. 3.7×10-5[m]
  2. 3.7×10-4[m]
  3. 7.4×10-5[m]
  4. 7.4×10-4[m]
(정답률: 28%)
  • 확산 길이는 전하 운반자가 재결합 전까지 확산에 의해 이동하는 평균 거리를 의미하며, 확산계수와 평균 수명의 곱의 제곱근으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $L = \sqrt{D \tau}$
    ② [숫자 대입] $L = \sqrt{55 \times 10^{-4} \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $L = 7.4 \times 10^{-5}$ m
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62. 최외각 궤도는 전자로 완전히 채워져 있으며, 금지대의 폭이 5[eV] 이상인 물질은?

  1. 도체
  2. 홀소자
  3. 반도체
  4. 절연체
(정답률: 46%)
  • 최외각 궤도가 전자로 가득 차 있고, 가전자대와 전도대 사이의 금지대 폭(Energy Gap)이 매우 넓어($$5\text{eV}$$ 이상) 전자가 이동하기 어려운 물질을 절연체라고 합니다.
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63. 양자화된 에너지로 분포되나 파울리(Pauli)의 배타 원리가 적용되지 않는 광자를 취급하는 분포 함수는?

  1. Sommerfeld 분포 함수
  2. Fermi-Dirac 분포 함수
  3. Bose-Einstein 분포 함수
  4. Maxwell-Boltzmann 분포 함수
(정답률: 27%)
  • 광자와 같이 스핀이 정수이며 파울리의 배타 원리를 따르지 않는 보존(Boson) 입자들의 통계적 분포를 나타내는 함수는 Bose-Einstein 분포 함수입니다.

    오답 노트
    Fermi-Dirac 분포 함수: 파울리의 배타 원리를 따르는 페르미온(전자 등)에 적용
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64. N형 반도체를 만들기 위해서는 진성 반도체에 어떤 불순물을 도핑해야 하는가?

  1. B
  2. Ga
  3. In
  4. P
(정답률: 23%)
  • N형 반도체는 5가 불순물을 도핑하여 자유 전자의 농도를 높인 반도체입니다. P(인)는 5족 원소로, 진성 반도체에 도핑 시 잉여 전자를 제공합니다.

    오답 노트
    B, Ga, In: 3족 원소로 도핑 시 P형 반도체가 됨
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65. 전계의 세기 E=105[V/m]의 평등 전계 중에 놓인 전자에 가해지는 전자의 가속도는 약 얼마인가?

  1. 1600[m/s2]
  2. 1.602×10-14[m/s2]
  3. 5.93×105[m/s2]
  4. 1.75×1016[m/s2]
(정답률: 28%)
  • 전계 내에서 전자가 받는 힘은 전하량과 전계의 곱이며, 뉴턴의 제2법칙($$F=ma$$)을 이용하여 가속도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{eE}{m}$
    ② [숫자 대입] $a = \frac{1.602 \times 10^{-19} \times 10^{5}}{9.11 \times 10^{-31}}$
    ③ [최종 결과] $a = 1.75 \times 10^{16}$
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66. 다음과 같은 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 확산(Diffusion)
  2. 산란(Scattering)
  3. 드리프트(Drift)운동
  4. 격자간격
(정답률: 32%)
  • 반도체 양단에 전압을 가하여 형성된 전계(Electric Field)에 의해 캐리어가 일정한 방향으로 이동하는 현상을 드리프트(Drift)운동이라고 합니다.
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67. 펀치슬루(punch through) 현상에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 베이스 중성영역이 없는 상태이다.
  2. 컬렉터 역바이어스를 충분히 증가시킨 경우이다.
  3. 베이스 영역의 저항률이 높을수록 펀치슬루 현상을 일으키는 컬렉터 전압은 높아진다.
  4. 회로에 적당한 직렬저항을 접속하지 않으면 트랜지스터가 파괴된다.
(정답률: 33%)
  • 펀치슬루 현상은 컬렉터 역바이어스가 너무 커서 공핍층이 베이스 영역 전체를 가로질러 베이스 중성영역이 사라지는 현상입니다. 베이스 영역의 저항률이 높을수록(도핑 농도가 낮을수록) 공핍층이 더 쉽게 확장되므로, 더 낮은 전압에서도 펀치슬루가 발생합니다.

    오답 노트
    베이스 중성영역 부재: 펀치슬루의 핵심 상태입니다.
    컬렉터 역바이어스 증가: 현상을 일으키는 직접적인 원인입니다.
    직렬저항 미접속 시 파괴: 과전류로 인해 소자가 손상될 수 있습니다.
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68. 일정한 자속밀도 B를 가지고 있는 균일한 자계와 수직을 이루는 평면상을 일정한 속도 v로 원운동하고 있는 전자의 회전 주기에 관계없는 것은?

  1. 자속밀도
  2. 전자의 전하
  3. 전자의 질량
  4. 전자의 속도
(정답률: 29%)
  • 균일한 자계 내에서 전자가 원운동 할 때, 원심력과 로런츠 힘이 평형을 이룹니다. 이때 회전 주기 $T$는 속도 $v$에 관계없이 일정합니다.
    ① [기본 공식] $T = \frac{2\pi m}{qB}$
    ② [숫자 대입] (변수 그대로 유지)
    ③ [최종 결과] $T = \frac{2\pi m}{qB}$
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69. 열전자 방출에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 고온으로 가열하면 전자가 튀어나오는 현상이다.
  2. 열전자 방사량은 금속의 절대온도에 비례한다.
  3. 열전자 방사량은 열음극의 일함수와 관계가 있다.
  4. 열전자 방출에 의해 schottky 효과가 발생한다.
(정답률: 28%)
  • 열전자 방사량은 절대온도에 단순히 비례하는 것이 아니라, 리처드슨-더시만(Richardson-Dushman) 식에 따라 절대온도의 제곱($T^2$)에 비례하여 지수함수적으로 증가합니다.

    오답 노트
    고온 가열 시 전자 방출: 열전자 방출의 기본 정의입니다.
    일함수 관계: 일함수가 작을수록 전자가 더 쉽게 방출됩니다.
    Schottky 효과: 외부 전계에 의해 일함수가 감소하여 방출량이 증가하는 현상입니다.
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70. 전자가 광속도로 운동을 할 때, 이 전자의 질량은?

  1. 0이 된다.
  2. 무한대가 된다.
  3. 정지 질량과 같다.
  4. 정지 질량보다 감소한다.
(정답률: 31%)
  • 특수 상대성 이론에 따라 물체의 속도가 광속에 가까워질수록 상대론적 질량은 증가하며, 속도가 광속 $c$에 도달하면 분모가 0이 되어 질량은 무한대가 됩니다.
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71. 한 금속 표면에 6500[Å] 미만의 파장을 갖는 빛을 조사하였을 경우에만 광전자가 튀어 나왔다면 이 금속의 일함수는 약 얼마인가?

  1. 1.3[eV]
  2. 1.9[eV]
  3. 2.7[eV]
  4. 4.2[eV]
(정답률: 18%)
  • 광전자가 튀어나오기 시작하는 한계 파장($\lambda$)일 때, 빛의 에너지가 금속의 일함수($\Phi$)와 같다는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\Phi = h \cdot f = \frac{h \cdot c}{\lambda}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\Phi = \frac{6.626 \times 10^{-34} \times 3 \times 10^{8}}{6500 \times 10^{-10}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\Phi = 1.9 \text{ eV}$$
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72. PN 접합에 순방향 바이어스를 공급할 때의 특징이 아닌 것은?

  1. 전장이 약해진다.
  2. 전위장벽이 높아진다.
  3. 공간저하 영역의 폭이 좁아진다.
  4. 다수 캐리어에 의한 확산 전류는 증대된다.
(정답률: 22%)
  • PN 접합에 순방향 바이어스를 인가하면 외부 전압이 내부 전위장벽을 상쇄시키므로 전위장벽이 낮아지며, 이로 인해 다수 캐리어의 이동이 쉬워져 전류가 흐르게 됩니다.

    오답 노트
    전장이 약해진다: 전위장벽이 낮아지며 내부 전계가 감소함
    공간저하 영역의 폭이 좁아진다: 전위장벽 감소로 인해 공핍층 폭이 줄어듦
    다수 캐리어에 의한 확산 전류는 증대된다: 장벽이 낮아져 확산이 활발해짐
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73. 접합트랜지스터에서 파라미터 α와 β의 관계는? (단, )

(정답률: 42%)
  • 접합트랜지스터에서 $\alpha$는 공통 베이스 전류 증폭률, $\beta$는 공통 에미터 전류 증폭률을 의미하며, 두 파라미터 사이에는 다음과 같은 관계식이 성립합니다.
    $$\beta = \frac{\alpha}{1 - \alpha}$$
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74. PN접합 다이오드의 역포화 전류를 감소하기 위한 필요조건에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 저항률을 높인다.
  2. 접합 면적을 적게 한다.
  3. 다수캐리어의 밀도를 높인다.
  4. 소수캐리어의 밀도를 줄인다.
(정답률: 15%)
  • 역포화 전류는 소수 캐리어의 농도와 접합 면적에 비례하고, 저항률(비저항)에는 반비례합니다. 따라서 역포화 전류를 감소시키려면 저항률을 낮추어야 합니다.

    오답 노트
    접합 면적을 적게 한다: 면적에 비례하므로 감소 요인임
    다수캐리어의 밀도를 높인다: 다수캐리어 밀도가 높아지면 상대적으로 소수캐리어 밀도가 낮아져 감소 요인이 됨
    소수캐리어의 밀도를 줄인다: 농도에 비례하므로 감소 요인임
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75. 도체 또는 반도체에서 Hall 기전력 EH, 전류밀도 J 및 자계 B 사이의 관계를 나타내는 것 중 가장 적절한 것은? (단, RH는 상수이다.)

  1. EH=RH∙B∙J
  2. EH=RH∙B/J
  3. EH=RH∙J/B
  4. EH=RH/B∙H
(정답률: 31%)
  • 홀 효과(Hall Effect)에 의해 발생하는 홀 기전력은 홀 계수, 자계의 세기, 그리고 전류밀도의 곱에 비례합니다.
    $$E_{H} = R_{H} \cdot B \cdot J$$
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76. 1[Coulomb]의 전하량은 전자 몇 개가 필요한가? (단, e=1.602×10-19[C])

  1. 6.24×1014
  2. 6.24×1016
  3. 6.24×1018
  4. 6.24×1020
(정답률: 38%)
  • 전체 전하량은 전자 1개가 가진 기본 전하량에 전자의 개수를 곱한 값과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$n = \frac{Q}{e}$$
    ② [숫자 대입]
    $$n = \frac{1}{1.602 \times 10^{-19}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$n = 6.24 \times 10^{18}$$
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77. 진공 속의 텅스텐(W) 표면에서 전자 1개가 방출하는데 최소한 몇 Joule의 에너지를 필요로 하는가? (단, 텅스텐의 일함수는 4.52 [eV]이다.)

  1. 4.52[J]
  2. 18.127×10-18[J]
  3. 11.602×10-19[J]
  4. 7.24×10-19[J]
(정답률: 25%)
  • 전자볼트(eV) 단위의 에너지를 줄(J) 단위로 변환하기 위해서는 전자 1개의 전하량($1.602 \times 10^{-19} C$ )을 곱해주어야 합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E = W \times e$$
    ② [숫자 대입]
    $$E = 4.52 \times 1.602 \times 10^{-19}$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 7.24 \times 10^{-19}$$
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78. JFET의 핀치오프 전압에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 채널의 폭에 비례한다.
  2. 재료의 비유전율에 반비례한다.
  3. 채널 부분의 도핑 밀도에 비례한다.
  4. 드레인 소스간을 개방한 경우는 공간 전하층으로 채널이 막혔을 때의 게이트 역전압이다.
(정답률: 12%)
  • 핀치오프 전압은 채널의 물리적 구조와 재료 특성에 의해 결정됩니다.
    채널의 폭은 핀치오프 전압에 영향을 주지 않으므로 채널의 폭에 비례한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    재료의 비유전율에 반비례: 맞음
    도핑 밀도에 비례: 맞음
    공간 전하층으로 채널이 막혔을 때의 게이트 역전압: 맞음
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79. 진성반도체의 페르미 준위는?

  1. 온도에 따라 변화하지 않는다.
  2. 온도가 감소하면 전도대로 향한다.
  3. 온도가 감소하면 충만대로 향한다.
  4. 온도가 감소하면 가전대로 향한다.
(정답률: 37%)
  • 진성반도체는 불순물이 섞이지 않은 순수한 상태의 반도체로, 페르미 준위는 전도대 하단과 가전자대 상단의 거의 중앙(Mid-gap)에 위치하며 온도 변화에 관계없이 일정하게 유지됩니다.
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80. 금속표면에 매우 높은 주파수의 빛을 가하였더니 표면으로부터 전자가 방출되었다. 이런 현상은?

  1. 콤프턴효과(Compton Effect)
  2. 광학효과(Optical Effect)
  3. 광전효과(Photoelectric Effect)
  4. 애벌런치효과(Avalanche Effect)
(정답률: 34%)
  • 금속 표면에 특정 주파수 이상의 빛을 비추었을 때 전자가 튀어나오는 현상을 광전효과(Photoelectric Effect)라고 합니다.

    오답 노트
    콤프턴효과: X선이 전자와 충돌하여 파장이 길어지는 현상
    애벌런치효과: 강한 전계에 의해 전자-정공 쌍이 급격히 증가하는 현상
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5과목: 전자계산기일반

81. 단항(unary) 연산에 속하지 않는 것은?

  1. MOVE 연산
  2. Complement 연산
  3. Shift 연산
  4. OR 연산
(정답률: 42%)
  • 단항 연산은 하나의 피연산자만을 대상으로 하는 연산입니다.
    OR 연산은 두 개의 피연산자를 필요로 하는 이항(binary) 연산이므로 단항 연산에 속하지 않습니다.

    오답 노트
    MOVE, Complement, Shift: 모두 하나의 대상에 대해 수행되는 단항 연산입니다.
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82. 16×8 ROM을 설계하고자 할 때 필요한 게이트의 종류와 그 개수는?

  1. AND 8개, OR 8개
  2. AND 8개, OR 16개
  3. AND 16개, OR 8개
  4. AND 16개, OR 16개
(정답률: 37%)
  • ROM의 구조에서 주소 디코더에 의해 생성되는 행(Word)의 개수가 AND 게이트의 수가 되고, 데이터 비트 수가 OR 게이트의 수가 됩니다.
    16×8 ROM은 16개의 주소(Word)와 8비트의 데이터 폭을 가지므로, AND 게이트는 16개, OR 게이트는 8개가 필요합니다.
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83. 주기억장치의 용량이 512[KB]인 컴퓨터에서 32비트의 가상주소를 사용하는데, 페이지의 크기가 1K워드이고 1워드가 4바이트라면 주기억장치의 페이지 수는?

  1. 32개
  2. 64개
  3. 128개
  4. 512개
(정답률: 39%)
  • 주기억장치의 전체 용량을 페이지 하나의 크기로 나누어 전체 페이지 수를 계산하는 문제입니다.
    먼저 페이지 크기를 바이트 단위로 환산하면 $1\text{K word} \times 4\text{ bytes} = 4\text{KB}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $N = \frac{M}{P}$ 페이지 수 = 주기억장치 용량 / 페이지 크기
    ② [숫자 대입] $N = \frac{512\text{KB}}{4\text{KB}}$
    ③ [최종 결과] $N = 128$ 개
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84. 컴퓨터 시스템에서 캐시메모리의 접근시간은 100[nsec], 주기억장치의 접근시간은 1000[nsec]이며, 히트율이 0.9인 경우의 평균접근시간은?

  1. 90[nsec]
  2. 200[nsec]
  3. 550[nsec]
  4. 910[nsec]
(정답률: 18%)
  • 캐시메모리의 히트율과 각 장치의 접근시간을 이용하여 평균 접근시간을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $T_{avg} = (H \times T_c) + ((1 - H) \times T_m)$ 평균접근시간 = (히트율 × 캐시접근시간) + ((1 - 히트율) × 주기억장치접근시간)
    ② [숫자 대입] $T_{avg} = (0.9 \times 100) + ((1 - 0.9) \times 1000)$
    ③ [최종 결과] $T_{avg} = 200$ nsec
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85. 레지스터에 내에 저장된 어떤 수를 2배, 4배, 8배 등의 2의 승수에 해당하는 배수를 구할 때 사용할 수 있는 가장 효율적인 연산자는?

  1. Complement
  2. Rotate
  3. Shift
  4. Move
(정답률: 34%)
  • 시프트(Shift) 연산 중 왼쪽 시프트(Left Shift)를 수행하면 비트가 왼쪽으로 이동하며 값이 $2^n$배로 증가하므로, 2의 승수 배수를 구할 때 가장 효율적입니다.
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86. 서브루틴(subroutine) 호출 처리 작업시 복귀주소를 저장하고 조회하는 용도에 적합한 자료구조는?

  1. 힙
  2. 큐
  3. 스택
  4. 연결 리스트
(정답률: 32%)
  • 서브루틴 호출 시 복귀 주소는 가장 나중에 저장된 주소부터 먼저 나와야 하는 후입선출(LIFO) 구조가 필요하므로, 스택(Stack) 자료구조가 가장 적합합니다.
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87. 흐름도(Flow Chart)의 필요성으로 거리가 먼 것은?

  1. 프로그램의 흐름을 이해하기 쉽다.
  2. 프로그램을 수정하기 쉽다.
  3. 프로그램의 코딩이 쉽다.
  4. 프로그램의 길이를 조절할 수 있다.
(정답률: 29%)
  • 흐름도는 프로그램의 논리적 구조를 시각화하여 이해, 수정, 코딩을 돕는 도구일 뿐, 실제 프로그램의 물리적인 길이를 조절하는 기능과는 무관합니다.
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88. CPU를 사용하기 위한 데이터는 주기억장치에 기억된다. 이 경우 데이터를 가져오기 위하여 사용하는 레지스터는?

  1. IR
  2. PC
  3. MBR
  4. AC
(정답률: 26%)
  • MBR(Memory Buffer Register)은 주기억장치와 CPU 사이에서 데이터나 명령어를 주고받을 때 임시로 저장하는 버퍼 레지스터입니다.

    오답 노트
    IR: 현재 실행 중인 명령어를 저장
    PC: 다음에 실행할 명령어의 주소를 저장
    AC: 연산 결과를 일시적으로 저장
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89. 스택(stack)이 반드시 필요한 명령문 형식은?

  1. 0-주소 형식
  2. 1-주소 형식
  3. 2-주소 형식
  4. 3-주소 형식
(정답률: 38%)
  • 0-주소 형식은 오퍼랜드(Operand)를 명시하지 않고 스택(Stack)의 최상단에 있는 데이터를 대상으로 연산을 수행하는 방식이므로, 반드시 스택 구조가 필요합니다.
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90. 프로그램 카운터가 명령어의 번지와 더해져서 유효번지를 결정하는 어드레싱 모드는?

  1. 레지스터 모드
  2. 간접번지 모드
  3. 상대번지 모드
  4. 인덱스 어드레싱 모드
(정답률: 35%)
  • 상대번지 모드는 프로그램 카운터(PC)의 현재 값에 명령어 내의 변위(Offset) 값을 더하여 실제 데이터가 저장된 유효번지를 결정하는 방식입니다.

    오답 노트
    레지스터 모드: 피연산자가 레지스터 내에 직접 존재하는 방식
    간접번지 모드: 메모리에 저장된 주소를 통해 다시 실제 주소를 찾는 방식
    인덱스 어드레싱 모드: 인덱스 레지스터의 값을 기본 주소에 더하는 방식
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91. 프로그램이 정상적으로 실행되다가 어떤 명령어에 의해 실행 목적을 바꾸는 명령을 무엇이라 하는가?

  1. 시프트(Shift)
  2. 피드백(Feed back)
  3. 브랜칭(Branching)
  4. 인터럽트(Interrupt)
(정답률: 20%)
  • 브랜칭(Branching)은 프로그램의 순차적인 실행 흐름을 바꾸어, 특정 조건에 따라 다른 주소의 명령어로 점프하여 실행 목적지를 변경하는 동작을 의미합니다.

    오답 노트
    시프트(Shift): 비트를 좌우로 이동시키는 연산
    피드백(Feed back): 출력 결과가 다시 입력으로 들어가는 제어 방식
    인터럽트(Interrupt): 외부 이벤트에 의해 현재 프로그램 실행을 일시 중단하는 신호
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92. C언어에서 for문이 무한반복을 실행하는 도중에 빠져 나오기 위한 명령어는?

  1. break
  2. while
  3. if
  4. default
(정답률: 39%)
  • C언어에서 break 문은 for문이나 while문과 같은 반복문 실행 도중 특정 조건이 만족되었을 때, 반복 루프를 즉시 중단하고 빠져나오기 위해 사용되는 제어문입니다.

    오답 노트
    while: 반복문을 생성하는 키워드
    if: 조건 분기를 결정하는 키워드
    default: switch문에서 일치하는 케이스가 없을 때 실행되는 구문
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93. 다음은 무슨 연산 동작을 나타내는 것인가? (단, A, B는 입력 값을 의미하고, R1, R2, R3, R4는 레지스터를 의미한다.)

  1. R1 ← B
  3. R3 ← R2+1, R4 ← A
  4. R4 ← R3+R4
(정답률: 22%)
  • 제시된 연산 과정은 입력값 $B$를 레지스터 $R_1$에 저장한 후, 이를 반전시켜 $R_2$에 저장하고, 다시 $R_2$에 1을 더해 $R_3$에 저장하는 등의 일련의 과정입니다. 정답인 는 $R_1$의 값을 보수 처리(NOT 연산)하여 $R_2$에 저장하는 동작을 나타냅니다.
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94. 모든 처리장치(Processing element : PE)들이 하나의 제어 유닛(Control unit : CU)의 통제하에 동기적으로 동작하는 시스템은?

  1. 배열처리기(Array processor)
  2. 다중처리기(Multiple processor)
  3. 병렬처리기(Parallel processor)
  4. 파이프라인 처리(Pipeline processor)
(정답률: 15%)
  • 배열처리기(Array processor)는 하나의 제어 유닛(CU)이 여러 개의 처리 장치(PE)를 동시에 제어하여 동일한 명령어를 각기 다른 데이터에 적용하는 SIMD(Single Instruction Multiple Data) 방식의 대표적인 시스템입니다.
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95. 시프트레지스터에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 시프트레지스터의 가능한 입출력 방식에는 직렬입력-직렬출력, 직렬입력-병렬출력, 병렬입력-직렬출력, 병렬입력-병렬출력이 있다.
  2. n 비트 시프트레지스터는 n개의 플립플롭과 시프트 동작을 제어하는 게이트로 구성되어 있다.
  3. 레지스터는 왼쪽 시프트, 오른쪽 시프트 중에 하나일 수 있고, 둘을 겸할 수도 있다.
  4. 시프트레지스터를 왼쪽으로 한번 시프트하면 2로 나눈 결과가 되고 오른쪽으로 한번 시프트하면 2로 곱한 결과가 된다.
(정답률: 32%)
  • 이진수에서 왼쪽으로 시프트하면 값이 2배가 되고, 오른쪽으로 시프트하면 값이 1/2배가 됩니다. 따라서 왼쪽 시프트가 2로 나눈 결과가 되고 오른쪽 시프트가 2로 곱한 결과가 된다는 설명은 서로 반대로 설명되어 틀린 내용입니다.
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96. 패리티 비트에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 256가지의 서로 다른 문자를 나타낼 수 있다.
  2. 정보교환의 단위에 여유를 두기 위한 방법이다.
  3. 10진 숫자에 3을 더하여 체크한다.
  4. 데이터 전송시 발생하는 오류를 검색하는데 사용된다.
(정답률: 33%)
  • 패리티 비트는 데이터 전송 과정에서 비트 값이 바뀌는 오류가 발생했는지 확인하기 위해 데이터 끝에 1비트를 추가하여 오류를 검출하는 가장 단순한 방식입니다.
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97. 언어를 번역하는 번역기가 아닌 것은?

  1. assembler
  2. interpreter
  3. compiler
  4. linkage editor
(정답률: 20%)
  • 번역기는 소스 코드를 다른 형태의 코드로 변환하는 도구입니다. assembler, interpreter, compiler는 모두 번역기에 해당하지만, linkage editor는 여러 개의 목적 모듈을 연결하여 하나의 실행 가능한 파일로 만드는 연결 프로그램입니다.
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98. 상대 주소지정(Relative Addressing) 방식의 설명으로 옳은 것은?

  1. 명령어의 오퍼랜드(Operand)가 데이터를 저장하고 있는 메모리의 주소이다.
  2. 명령어의 오퍼랜드(Operand)가 데이터를 가리키는 포인터의 주소이다.
  3. 명령어의 오퍼랜드(Operand)가 연산에 사용할 실제 데이터이다.
  4. 프로그램 카운터(Program Counter)를 사용하여 데이터의 주소를 얻는다.
(정답률: 14%)
  • 상대 주소지정 방식은 현재 실행 중인 명령어의 주소를 담고 있는 프로그램 카운터(Program Counter)의 값에 오프셋(변위)을 더하여 실제 데이터의 주소를 결정하는 방식입니다.
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99. 중앙처리장치의 주요기능과 담당하는 곳(역할)의 연결이 틀린 것은?

  1. 기억기능 : 레지스터(register)
  2. 연산기능 : 연산기(ALU)
  3. 전달기능 : 누산기(accumulator)
  4. 제어기능 : 조합회로와 기억소자
(정답률: 38%)
  • 누산기(accumulator)는 연산 결과의 중간 값을 일시적으로 저장하는 레지스터로, 전달기능이 아닌 연산 보조 및 기억 기능을 수행합니다.

    오답 노트
    기억기능: 레지스터가 담당하는 것이 맞음
    연산기능: ALU가 담당하는 것이 맞음
    제어기능: 제어장치 내 조합회로와 기억소자가 담당하는 것이 맞음
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100. 입출력 제어기(Input Output Controller) 기능에 해당되지 않는 것은?

  1. 기억 장치에 접근 요청기능
  2. 자료 입출력이 완료되었을 때 중앙처리장치에 보고 기능
  3. 입출력 중 어느 동작을 수행하는가를 나타내는 기능
  4. 자료이동과 통신을 수행하는 기능
(정답률: 28%)
  • 입출력 제어기는 CPU와 주변 장치 사이의 속도 차이를 조절하고 제어하는 역할을 수행합니다. 기억 장치 접근 요청, 완료 보고, 상태 표시 등은 제어기의 핵심 기능입니다.

    오답 노트
    자료이동과 통신을 수행하는 기능: 이는 제어기가 아닌 실제 입출력 장치나 통신 컨트롤러의 물리적 수행 기능에 해당합니다.
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