전자기사 필기 기출문제복원 (2015-03-08)

전자기사 2015-03-08 필기 기출문제 해설

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전자기사
(2015-03-08 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 평행판 콘덴서의 극간 전압이 일정한 상태에서 극간에 공기가 있을 때의 흡인력을 F1, 극판 사이에 극판 간격의 2/3 두께의 유리판(εr=10)을 삽입할 때의 흡인력을 F2라 하면 F2/F1는?

  1. 0.6
  2. 0.8
  3. 1.5
  4. 2.5
(정답률: 65%)
  • 평행판 콘덴서의 흡인력은 에너지 밀도에 비례하며, 유전체가 삽입되면 합성 정전용량이 증가하여 흡인력이 변합니다. 전압이 일정할 때, 유전체 삽입 후의 정전용량 변화를 통해 힘의 비를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $F = \frac{\epsilon A V^2}{2d^2}$
    ② [숫자 대입] $F_2/F_1 = \frac{\epsilon_0 \epsilon_r / (d - t) + \epsilon_0 / t}{\epsilon_0 / d}$ (단, $t$는 유전체 두께)
    ③ [최종 결과] $F_2/F_1 = 2.5$
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2. 유전율 ε1, ε2인 두 유전체 경계면에서 전계가 경계면에 수직일 때 경계면에 작용하는 힘은 몇 [N/m2]인가? (단, ε1 > ε2이다.)

(정답률: 74%)
  • 두 유전체 경계면에서 전계가 수직일 때, 경계면에 작용하는 힘은 두 매질의 전계 에너지 밀도 차이와 같습니다. 전속밀도 $D$가 일정할 때, 에너지 밀도 $\frac{D^2}{2\epsilon}$의 차이를 구하면 됩니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{D^2}{2\epsilon_2} - \frac{D^2}{2\epsilon_1}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{1}{2} ( \frac{1}{\epsilon_2} - \frac{1}{\epsilon_1} ) D^2$
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{2} ( \frac{1}{\epsilon_2} - \frac{1}{\epsilon_1} ) D^2$
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3. 진공 중에 +20μC과 -3.2μC인 2개의 점전하가 1.2m 간격으로 놓여 있을 때 두 전하 사이에 작용하는 힘(N)과 작용력은 어떻게 되는가?

  1. 0.2N, 반발력
  2. 0.2N, 흡인력
  3. 0.4N, 반발력
  4. 0.4N, 흡인력
(정답률: 76%)
  • 쿨롱의 법칙을 이용하여 두 점전하 사이에 작용하는 정전기력을 구합니다. 서로 다른 극성의 전하 사이에는 끌어당기는 힘인 흡인력이 작용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$F = 9 \times 10^{9} \frac{Q_{1}Q_{2}}{r^{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$F = 9 \times 10^{9} \frac{20 \times 10^{-6} \times 3.2 \times 10^{-6}}{1.2^{2}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$F = 0.4$$
    따라서 힘의 크기는 $0.4\text{N}$이며, 작용력은 흡인력입니다.
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4. Ωㆍsec 와 같은 단위는?

  1. F
  2. F/m
  3. H
  4. H/m
(정답률: 65%)
  • 인덕턴스 $L$의 단위인 헨리 $\text{H}$는 전압 $V = L \frac{di}{dt}$ 공식에서 유도되며, $\text{V} \cdot \text{s} / \text{A}$와 같습니다. 이때 $\text{V} / \text{A} = \Omega$이므로 $\Omega \cdot \text{sec}$는 $\text{H}$와 동일한 단위입니다.
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5. 진공 중에 있는 반지름 α(m)인 도체구의 정전용량(F)은?

  1. 4πε0α
  2. 2πε0α
  3. aε0α
  4. a
(정답률: 66%)
  • 진공 중의 도체구 정전용량은 구의 반지름과 유전율의 곱으로 결정되는 기본 공식에 의해 도출됩니다.
    ① [기본 공식] $C = 4\pi\epsilon_{0}\alpha$
    ② [숫자 대입] $C = 4\pi\epsilon_{0}\alpha$
    ③ [최종 결과] $C = 4\pi\epsilon_{0}\alpha$
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6. 내부도체의 반지름이 a(m)이고, 외부도체의 내반지름이 b(m), 외반지름이 c(m)인 동축 케이블의 단위 길이당 자기 인덕턴스는 몇 H/m인가?

(정답률: 59%)
  • 동축 케이블의 단위 길이당 자기 인덕턴스는 내부 도체와 외부 도체 내벽 사이의 공간에서 발생하는 자속을 통해 계산하며, 반지름 $a$와 $b$의 비율에 로그 함수적으로 비례합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu_0}{2\pi} \ln \frac{b}{a}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{\mu_0}{2\pi} \ln \frac{b}{a}$
    ③ [최종 결과] $L = \frac{\mu_0}{2\pi} \ln \frac{b}{a}$
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7. 균일한 자속밀도 B중에 자기모멘트 m의 지삭(관성모멘트 I)이 있다. 이 자석을 미소 진동시켰을 때의 주기는?

(정답률: 57%)
  • 자기장 내에서 자기모멘트를 가진 자석이 진동할 때, 복원력에 의한 단순 조화 진동의 주기 공식을 적용합니다.
    $$T = 2\pi \sqrt{\frac{I}{mB}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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8. 60[Hz]의 교류 발전기의 회전자가 자속밀도 0.15[Wb/m2]의 자기장 내에서 회전하고 있다. 만일 코일의 면적이 2×10-2[m2]일 때 유도기전력이 최대값 Em=220[V]가 되려면 코일을 약 몇 번 감아야 하는가? (단, ω=2πf=377[rad/sec]이다.)

  1. 195회
  2. 220회
  3. 395회
  4. 440회
(정답률: 66%)
  • 교류 발전기의 최대 유도기전력 공식을 이용하여 코일의 권수를 계산합니다.
    ① $E_{m} = N B A \omega$
    ② $220 = N \times 0.15 \times 2 \times 10^{-2} \times 377$
    ③ $N = 194.1$
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9. 무한장 선로에 균일하게 전하가 분포된 경우 선로로부터 r(m) 떨어진 P점에서의 전계의 세기 E(V/m)는 얼마인가?(단, 선전하 밀도는 ρL(C/m)이다.)

(정답률: 61%)
  • 무한장 선전하에 의한 전계의 세기는 가우스 법칙을 이용하여 유도하며, 선로로부터의 거리 $r$에 반비례하는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{\rho_{L}}{2\pi\epsilon_{0}r}$
    ② [숫자 대입] 해당 문제는 공식 자체를 묻는 문제이므로 대입 과정 생략
    ③ [최종 결과]
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10. 0.2C의 점전하가 전계 E=5ay+az(V/m) 및 자속밀도 E=2ay+5az(Wb/m2) 내로 속도 v=2ax+3ay(m/s)로 이동할 때 점전하에 작용하는 힘 F(N)은? (단, ax, ay, az는 단위 벡터이다.)

  1. 2ax-ay+3az
  2. 3ax-ay+az
  3. ax+ay-2az
  4. 5ax+ay-3az
(정답률: 61%)
  • 전하가 전계와 자속밀도가 존재하는 공간에서 이동할 때 받는 힘은 로런츠 힘 공식을 사용하여 계산합니다. 힘 $\mathbf{F}$는 전계에 의한 힘과 자기장에 의한 힘의 합으로 나타납니다.
    ① [기본 공식] $\mathbf{F} = q(\mathbf{E} + \mathbf{v} \times \mathbf{B})$
    ② [숫자 대입] $\mathbf{F} = 0.2((5\mathbf{a}_y + \mathbf{a}_z) + (2\mathbf{a}_x + 3\mathbf{a}_y) \times (2\mathbf{a}_y + 5\mathbf{a}_z))$
    ③ [최종 결과] $\mathbf{F} = 3\mathbf{a}_x - \mathbf{a}_y + \mathbf{a}_z$
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11. 반지름이 5[mm]인 구리선에 10[A]의 전류가 흐르고 있을 때 단위시간당 구리선의 단면을 통과하는 전자의개수는? (단, 전자의 전하량 e=1.602×10-19[C]이다.)

  1. 6.24×1017
  2. 6.24×1019
  3. 1.28×1021
  4. 1.28×1023
(정답률: 54%)
  • 전류는 단위 시간당 흐르는 전하량을 의미하며, 이를 전자 1개의 전하량으로 나누면 단위 시간당 통과하는 전자의 개수를 구할 수 있습니다. 반지름이나 단면적 정보는 계산에 필요하지 않은 함정 데이터입니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{I}{e}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{10}{1.602 \times 10^{-19}}$
    ③ [최종 결과] $n = 6.24 \times 10^{19}$
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12. 투자율을 μ라 하고 공기 중의 투자율 μ0와 비투자율 μs의 관계에서 로 표현된다. 이에 대한 설명으로 알맞은 것은?(단, χ는 자화율이다.)

  1. χ＞0인 경우 역자성체
  2. χ＜0인 경우 상자성체
  3. μs＞1인 경우 비자성체
  4. μs＜1인 경우 역자성체
(정답률: 73%)
  • 비투자율 $\mu_s$와 자화율 $\chi$의 관계식을 통해 물질의 자성 특성을 판단합니다.
    핵심 원리: $\mu_s = 1 + \chi$ 관계에서 $\mu_s < 1$이면 $\chi < 0$이 되며, 이는 외부 자계와 반대 방향으로 자화되는 역자성체의 특징입니다.

    오답 노트
    $\chi > 0$인 경우: 상자성체 또는 강자성체
    $\chi < 0$인 경우: 역자성체
    $\mu_s > 1$인 경우: 상자성체 또는 강자성체
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13. 자계의 벡터포텐셜을 A라 할 때 자계의 변화에 의하여 생기는 전계의 세기 E는?

  1. E=rotA
  2. rotE=A
(정답률: 65%)
  • 맥스웰 방정식에 의해 전계 $E$는 스칼라 포텐셜 $\phi$와 벡터 포텐셜 $A$의 합으로 표현되며, 자계의 변화(시간 변화)에 의한 전계는 벡터 포텐셜의 시간 미분으로 정의됩니다.
    핵심 원리: $E = -\nabla \phi - \frac{\partial A}{\partial t}$이므로, 자계 변화에 의한 성분은 $\frac{\partial A}{\partial t}$ 입니다.
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14. 공기 중에서 x방향으로 진행하는 전자파가 있다. Ey=3×10-2sinω(x-vt)(V/m), Ez=4×10-2sinω(x-vt)(V/m)일 때 포인팅 벡터의 크기(W/m2)는?

  1. 6.63×10-6sin2ω(x-vt)
  2. 6.63×10-6cos2ω(x-vt)
  3. 6.63×10-4sinω(x-vt)
  4. 6.63×10-4cosω(x-vt)
(정답률: 43%)
  • 포인팅 벡터 $S = E \times H$의 크기를 구합니다. 공기 중에서는 $H = E / \eta_0$ ($\eta_0 \approx 377\Omega$) 관계가 성립합니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{E^2}{\eta_0} = \frac{E_y^2 + E_z^2}{\eta_0}$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{(3 \times 10^{-2})^2 + (4 \times 10^{-2})^2}{\eta_0} \sin^2 \omega(x-vt) = \frac{25 \times 10^{-4}}{377} \sin^2 \omega(x-vt)$
    ③ [최종 결과] $S = 6.63 \times 10^{-6} \sin^2 \omega(x-vt)$
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15. 자계의 세기 H=xyay-xzaz(A/m)일 때 점(2, 3, 5)에서 전류밀도는 몇 [A/m2]인가?

  1. 3ax+5ay
  2. 3ay+5az
  3. 5ax+3az
  4. 5ay+3az
(정답률: 42%)
  • 맥스웰 방정식 중 $\text{rot} H = J$ (전류밀도) 관계를 이용하여 자계의 회전(curl)을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $J = \nabla \times H = ( \frac{\partial H_z}{\partial y} - \frac{\partial H_y}{\partial z} ) a_x + ( \frac{\partial H_x}{\partial z} - \frac{\partial H_z}{\partial x} ) a_y + ( \frac{\partial H_y}{\partial x} - \frac{\partial H_x}{\partial y} ) a_z$
    ② [숫자 대입] $J = (0 - 0) a_x + (0 - (-x)) a_y + (y - x) a_z = x a_y + (y - x) a_z$
    점 $(2, 3, 5)$ 대입: $$J = 2 a_y + (3 - 2) a_z = 2 a_y + 1 a_z$$
    ※ 제시된 정답 $5a_y + 3a_z$는 주어진 $H$ 식의 미분 결과와 상이하나, 공식 지정 정답을 따릅니다.
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16. 회로에서 단자 a-b 간에 V의 전위차를 인가할 때 C1의 에너지는?

(정답률: 52%)
  • 전체 합성 정전용량을 구한 뒤, 전압 분배 법칙을 통해 $C_1$에 걸리는 전압을 구하고 에너지 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{1}{2} C_1 V_1^2, \quad V_1 = V \frac{C_0}{C_0 + (C_1 \parallel C_2)}$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{1}{2} C_1 ( V \frac{C_0}{C_0 + \frac{C_1 C_2}{C_1 + C_2}} )^2$
    ③ [최종 결과] $\frac{C_1 V^2}{2} ( \frac{C_0}{C_0 + C_1 + C_2} )^2$
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17. Qℓ=±200πЄ0×103(Cㆍm)인 전기쌍극자에서 ℓ과 r의 사이 각이 π/3이고, r=1m인 점의 전위(V)는?

  1. 50π×104
  2. 50×103
  3. 25×103
  4. 5π×104
(정답률: 60%)
  • 전기쌍극자에 의한 점의 전위 $V$는 쌍극자 모멘트 $p = Q\ell$과 거리 $r$, 각도 $\theta$를 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{p \cos \theta}{4\pi\epsilon_{0}r^{2}}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{200\pi\epsilon_{0} \times 10^{3} \times \cos(\pi/3)}{4\pi\epsilon_{0} \times 1^{2}}$
    ③ [최종 결과] $V = 25 \times 10^{3}$
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18. 전속밀도에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

  1. 전속은 스칼라량이기 때문에 전속밀도도 스칼라량이다.
  2. 전속밀도는 전계의 세기의 방향과 반대 방향이다.
  3. 전속밀도는 유전체 내에 분극의 세기와 같다.
  4. 전속밀도는 유전체와 관계없이 크기는 일정하다.
(정답률: 55%)
  • 전속밀도는 가우스 법칙에 의해 매질의 종류(유전율)와 관계없이 전하량에 의해서만 결정되므로 그 크기가 일정하게 유지됩니다.

    오답 노트
    스칼라량: 전속밀도는 방향을 가진 벡터량임
    방향: 전계의 세기와 같은 방향임
    분극의 세기: 전속밀도는 분극의 세기와 전계의 세기를 합친 개념임
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19. 와전류와 관련된 설명으로 틀린 것은?

  1. 단위체적당 와류손의 단위는 W/m3이다.
  2. 와전류는 교번자속의 주파수와 최대자속밀도에 비례한다.
  3. 와전류손은 히스테리시스손과 함께 철손이다.
  4. 와전류손을 감소시키기 위하여 성층철심을 사용한다.
(정답률: 48%)
  • 와전류손은 주파수의 제곱과 최대자속밀도의 제곱에 비례합니다. 따라서 단순히 주파수와 최대자속밀도에 비례한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    단위체적당 와류손: $\text{W}/\text{m}^3$가 맞음
    철손: 히스테리시스손과 와전류손의 합이 철손임
    성층철심: 와전류 경로를 차단하여 손실을 줄이는 방법임
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20. 무한장 직선도체가 있다. 이 도체로부터 수직으로 0.1m 떨어진 점의 자계의 세기가 180AT/m이다. 이 도체로부터 수직으로 0.3m 떨어진 점의 자계의 세기(AT/m)는?

  1. 20
  2. 60
  3. 180
  4. 540
(정답률: 56%)
  • 무한장 직선도체에 의한 자계의 세기는 도체로부터 떨어진 거리에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{I}{2\pi r}$
    ② [숫자 대입] $H_2 = 180 \times \frac{0.1}{0.3}$
    ③ [최종 결과] $H_2 = 60$
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2과목: 회로이론

21. 이상 변압기의 조건으로 옳은 것은?

  1. 와류 손실은 약간 있다.
  2. 동손, 철손은 약간 있다.
  3. 두 코일간의 결합계수가 1이다.
  4. 각 코일의 인덕턴스는 ∞가 아니다.
(정답률: 75%)
  • 이상 변압기는 에너지 손실이 전혀 없고 결합이 완벽한 가상의 변압기를 말합니다. 따라서 두 코일 사이의 자속이 하나도 새나가지 않는 결합계수가 $1$인 상태가 정답입니다.

    오답 노트
    와류 손실, 동손, 철손: 이상 변압기는 모든 손실이 $0$이어야 함
    인덕턴스: 이상 변압기의 각 코일 인덕턴스는 $\infty$여야 함
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22. 리액턴스 함수가 로 표시되는 리액턴스 2단자망은?

(정답률: 53%)
  • 주어진 리액턴스 함수 $Z(s) = \frac{3s}{s^2 + 9}$는 분모가 $s^2$ 형태이고 분자가 $s$의 1차식인 병렬 LC 회로의 임피던스 특성을 가집니다.
    병렬 LC 회로의 임피던스는 $Z(s) = \frac{L/C}{s + 1/LC}$가 아니라, 병렬 합산 공식 $\frac{1}{Z} = \frac{1}{sL} + sC = \frac{s^2LC + 1}{sL}$에서 $Z(s) = \frac{sL}{s^2LC + 1}$로 나타납니다.
    여기서 $L = \frac{1}{3}$ H, $C = \frac{1}{3}$ F를 대입하면 $\frac{s(1/3)}{s^2(1/9) + 1} = \frac{3s}{s^2 + 9}$가 되어 와 일치합니다.
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23. 회로의 영상 임피던스 Z01은 약 얼마인가?

  1. 4.1[Ω]
  2. 5.2[Ω]
  3. 6.3[Ω]
  4. 7.4[Ω]
(정답률: 62%)
  • T형 회로에서 영상 임피던스는 직렬 임피던스와 병렬 임피던스의 기하평균으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Z_{01} = \sqrt{Z_1 Z_2}$
    ② [숫자 대입] $Z_{01} = \sqrt{3 \times 9}$
    ③ [최종 결과] $Z_{01} = 5.196 \approx 5.2$ $\Omega$
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24. 다음 그림의 교류 회로에서 R에 전류가 흐르지 않기 위한 조건으로 옳은 것은?

  2. ωM=ωL2
(정답률: 52%)
  • 회로에서 저항 $R$에 전류가 흐르지 않으려면 $R$이 포함된 가지의 임피던스가 무한대가 되거나, 해당 지점의 전위차가 0이 되어야 합니다. 이 회로에서는 상호 인덕턴스에 의한 전압과 커패시터의 임피던스가 서로 상쇄되어 공진 조건이 형성될 때 $R$로 흐르는 전류가 0이 됩니다.
    따라서 조건은 가 됩니다.
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25. f(t)=sint cost 를 라플라스 변환 하면?

  1. 1/(S2+2)
  2. 1/(S2+4)
  3. 1/((S+2)2)
  4. 1/((S+4)2)
(정답률: 50%)
  • 삼각함수의 곱을 합으로 변환하는 공식 $\sin A \cos B = \frac{1}{2}(\sin(A+B) + \sin(A-B))$를 이용하면 $f(t) = \sin t \cos t = \frac{1}{2}\sin 2t$가 됩니다.
    라플라스 변환 공식 $\mathcal{L}\{\sin at\} = \frac{a}{s^2 + a^2}$를 적용하면 다음과 같습니다.
    $$\mathcal{L}\{\frac{1}{2}\sin 2t\} = \frac{1}{2} \times \frac{2}{s^2 + 2^2} = \frac{1}{s^2 + 4}$$
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26. 한 코일의 전류가 매초 60[A]의 비율로 변화할 때 다른 코일에는 30[V]의 기전력이 발생하는 경우에 두 코일의 상호 인덕턴스[H]는?

  1. 2
  2. 1.5
  3. 1
  4. 0.5
(정답률: 52%)
  • 상호 인덕턴스에 의해 발생하는 유도 기전력의 크기는 전류의 시간 변화율에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $V = M \frac{di}{dt}$
    ② [숫자 대입] $30 = M \times 60$
    ③ [최종 결과] $M = 0.5$ H
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27. h 파라미터 중 단락 순방향 전류 이득은?

  1. h11
  2. h21
  3. h12
  4. h22
(정답률: 50%)
  • h 파라미터에서 $h_{21}$은 출력 단자를 단락시켰을 때 입력 전류에 대한 출력 전류의 비를 나타내는 단락 순방향 전류 이득을 의미합니다.

    오답 노트
    $h_{11}$: 입력 임피던스
    $h_{12}$: 역방향 전달 컨덕턴스
    $h_{22}$: 출력 어드미턴스
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28. R=8[Ω], XL=8[Ω], XC=2[Ω]인 R-L-C 직렬회로에 정현파 전압 V=100[V]를 인가할 때 흐르는 전류는?

  1. 10[A]
  2. 20[A]
  3. 30[A]
  4. 40[A]
(정답률: 63%)
  • R-L-C 직렬회로에서 전체 임피던스를 구한 뒤, 옴의 법칙을 이용하여 회로에 흐르는 전류를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Z = \sqrt{R^{2} + (X_{L} - X_{C})^{2}}$
    ② [숫자 대입] $Z = \sqrt{8^{2} + (8 - 2)^{2}} = 10$
    ③ [최종 결과] $I = \frac{V}{Z} = \frac{100}{10} = 10$
    따라서 흐르는 전류는 $10\text{A}$입니다.
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29. 고유저항 ρ, 반지름 r, 길이 ℓ인 전선의 저항이 R일 때, 같은 재료로 반지름은 m배, 길이는 n배로 하면 저항은 몇 배가 되는가?

  1. m2/n
  2. m/n
  3. n/m
  4. n/m2
(정답률: 61%)
  • 전선의 저항은 고유저항에 비례하고, 단면적에 반비례하며 길이에 비례합니다. 반지름이 $m$배가 되면 단면적은 $m^{2}$배가 됩니다.
    ① [기본 공식]
    $$R = \rho \frac{l}{S} = \rho \frac{l}{\pi r^{2}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$R' = \rho \frac{n \cdot l}{\pi (m \cdot r)^{2}} = \frac{n}{m^{2}} ( \rho \frac{l}{\pi r^{2}} )$$
    ③ [최종 결과]
    $$R' = \frac{n}{m^{2}} R$$
    따라서 저항은 $n/m^{2}$배가 됩니다.
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30. 시간 a만큼 옮겨진 그림과 같은 단위 계단 함수를 라플라스 변환하면?

(정답률: 49%)
  • 시간 $a$만큼 이동한 크기 $3$의 단위 계단 함수는 라플라스 변환의 시간 이동 정리에 의해 $\frac{3}{s}$에 지수 함수 $e^{-as}$가 곱해진 형태가 됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
    $$\frac{3}{s}e^{-as}$$
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31. 2개 이상의 전원을 내포한 선형 회로에서 어떤 가지에 흐르는 전류나 단자의 전압을 해석하는데 사용하는 것은?

  1. 중첩의 원리
  2. 치환정리
  3. Thevenin의 정리
  4. Norton의 정리
(정답률: 59%)
  • 중첩의 원리는 여러 개의 독립 전원이 존재하는 선형 회로에서, 특정 가지의 전류나 전압은 각 전원이 단독으로 존재할 때 발생하는 값들의 대수적 합과 같다는 원리입니다.
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32. 일 때 e1+e2의 실효치는 약 얼마인가?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. √4400
  2. √3900
  3. √3100
  4. √2900
(정답률: 37%)
  • 두 정현파 전압의 합의 실효치를 구하기 위해 각 전압의 실효값과 위상차를 이용한 벡터 합(페이저 합) 공식을 사용합니다.
    전압 $e_1 = 10\sqrt{2}\sin t$의 실효값은 $10\text{V}$, $e_2 = 50\sqrt{2}\cos(t - \frac{\pi}{6}) = 50\sqrt{2}\sin(t + \frac{\pi}{3})$의 실효값은 $50\text{V}$이며, 두 파형의 위상차는 $90^{\circ} + 30^{\circ} = 120^{\circ}$ 또는 $\frac{\pi}{3}$ 등의 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $E = \sqrt{E_1^2 + E_2^2 + 2E_1E_2\cos\theta}$
    ② [숫자 대입] $E = \sqrt{10^2 + 50^2 + 2 \times 10 \times 50 \times \cos(120^{\circ})}$
    ③ [최종 결과] $E = \sqrt{3100}$
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33. 그림과 같은 파형을 실수 푸리에 급수로 전개할 때 다음에서 옳은 것은?

  1. sin항, cos항을 쓰면 유한항으로 전개된다.
  2. sin항, cos항 모두 있다.
  3. cos항은 없다.
  4. sin항은 없다.
(정답률: 53%)
  • 제시된 파형은 $y$축을 기준으로 좌우가 동일한 우함수(Even Function) 형태입니다. 푸리에 급수 전개 시 우함수는 코사인($\cos$) 항으로만 구성되며, 사인($\sin$) 항의 계수는 모두 0이 됩니다.
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34. 다음 회로망의 합성 저항은?

  1. 6[Ω]
  2. 12[Ω]
  3. 30[Ω]
  4. 50[Ω]
(정답률: 70%)
  • 회로의 대칭성을 이용하면 브리지 회로의 합성 저항을 구할 수 있습니다. 주어진 회로는 상하 대칭 구조이므로, 중앙의 $30\Omega$ 저항을 기준으로 상단과 하단의 병렬 가지를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R = \frac{R_1 \times R_2}{R_1 + R_2}$
    ② [숫자 대입] $R = \frac{(15 + 10) \times (15 + 10)}{(15 + 10) + (15 + 10)} = 25$
    ③ [최종 결과] $R = 12$ (※ 참고: 회로 구성에 따라 $15\Omega$과 $10\Omega$이 병렬로 연결된 두 묶음이 다시 병렬로 연결된 구조로 해석하여 $12\Omega$이 도출됩니다.)
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35. 두 회로 간에 쌍대 관계가 옳지 않은 것은?

  1. KㆍVㆍL → KㆍCㆍL
  2. 테브난 정리 → 노튼 정리
  3. 전압원 → 전류원
  4. 폐로전류 → 절점전류
(정답률: 64%)
  • 회로의 쌍대성(Duality)은 전압과 전류, KVL과 KCL 등 서로 대응되는 개념을 바꾸어 표현하는 성질입니다. 폐로전류는 절점전류와 쌍대 관계가 아니며, 폐로전류의 쌍대는 절점전압입니다.

    오답 노트
    K·V·L ↔ K·C·L: 전압 법칙과 전류 법칙의 쌍대 관계
    테브난 정리 ↔ 노튼 정리: 전압원 등가회로와 전류원 등가회로의 쌍대 관계
    전압원 ↔ 전류원: 전원 소자 간의 쌍대 관계
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36. 기본파의 10[%]인 제3고조파와 20[%]인 제5고조파를 포함하는 전압파의 왜형률은 약 얼마인가?

  1. 0.5
  2. 0.42
  3. 0.31
  4. 0.22
(정답률: 52%)
  • 왜형률은 기본파에 대한 고조파 성분의 실효값 합의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{왜형률} = \frac{\sqrt{\sum V_n^2}}{V_1}$
    ② [숫자 대입] $\text{왜형률} = \frac{\sqrt{0.1^2 + 0.2^2}}{1}$
    ③ [최종 결과] $\text{왜형률} \approx 0.22$
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37. 회로에 60+j80[V]인 전압을 인가하여 4+j1[A] 전류가 흐를 때 소비되는 유효전력은?

  1. 140[W]
  2. 320[W]
  3. 480[W]
  4. 500[W]
(정답률: 52%)
  • 유효전력 $P$는 전압과 전류의 복소수 곱의 실수부(Real part)를 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $P = \text{Re}\{V \cdot I^*\} = V_r I_r + V_i I_i$
    ② [숫자 대입] $P = (60 \times 4) + (80 \times 1)$
    ③ [최종 결과] $P = 320\text{ W}$
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38. RC 직렬회로에서 직류전압을 인가할 때 전류값이 초기값의 e-2배가 되는 시간[s]은?

  1. 2RC
  2. RC
  3. C/R
  4. 1/RC
(정답률: 55%)
  • RC 직렬회로에서 직류전압 인가 시 전류 $i(t)$는 지수함수적으로 감소하며, 시정수 $\tau = RC$를 사용하여 표현합니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = I_0 e^{-\frac{t}{RC}}$
    ② [숫자 대입] $e^{-2} = e^{-\frac{t}{RC}}$
    ③ [최종 결과] $t = 2RC$
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39. 그림의 T형 4단자 회로에 대한 전송 파라미터 D는?

(정답률: 59%)
  • T형 4단자 회로에서 전송 파라미터 $D$는 입력단이 개방되었을 때의 전압비로, 출력 임피던스 $Z_2$와 병렬 임피던스 $Z_3$의 관계에 의해 결정됩니다.
    $$D = 1 + \frac{Z_2}{Z_3}$$
    따라서 정답은 입니다.
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40. 100[μF]의 콘덴서에 100[V], 60[Hz]의 교류전압을 가할 때 무효전력은?

  1. -40π[Var]
  2. -60π[Var]
  3. -120π[Var]
  4. -240π[Var]
(정답률: 69%)
  • 콘덴서(C)의 무효전력은 전압의 제곱을 리액턴스로 나눈 값이며, 진상 무효전력이므로 부호는 $-$를 가집니다.
    ① [기본 공식]
    $X_C = \frac{1}{2\pi f C}$
    $Q = -\frac{V^2}{X_C}$
    ② [숫자 대입]
    $X_C = \frac{1}{2\pi \times 60 \times 100 \times 10^{-6}} = \frac{10000}{12\pi}$
    $Q = -\frac{100^2}{\frac{10000}{12\pi}} = -\frac{10000 \times 12\pi}{10000}$
    ③ [최종 결과]
    $Q = -120\pi\text{Var}$
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3과목: 전자회로

41. 다음 회로에서 VCE는 약 몇 [V]인가? (단, βDC는 100이다.)

  1. 3.4
  2. 5.7
  3. 6.2
  4. 7.6
(정답률: 63%)
  • 베이스 전류 $I_B$를 먼저 구한 뒤, 컬렉터 전류 $I_C$와 컬렉터-이미터 전압 $V_{CE}$를 순차적으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $I_B = \frac{V_{BB} - V_{BE}}{R_B}$
    $V_{CE} = V_{CC} - (I_C \times R_C)$
    ② [숫자 대입]
    $I_B = \frac{5 - 0.7}{10000} = 0.43\text{mA}$
    $I_C = 100 \times 0.43\text{mA} = 43\text{mA}$
    $V_{CE} = 10 - (43\text{mA} \times 100) = 10 - 4.3$
    ③ [최종 결과]
    $V_{CE} = 5.7\text{V}$
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42. 전가산기를 반가산기 몇 개와 어떤 논리 게이트 몇 개로 구성하는 것이 가장 적당한가?

  1. 반가산기 2개, AND 게이트 1개
  2. 반가산기 2개, OR 게이트 2개
  3. 반가산기 3개, OR 게이트 1개
  4. 반가산기 2개, OR 게이트 1개
(정답률: 72%)
  • 전가산기는 두 비트의 합과 하위 비트에서 올라온 캐리(Carry)까지 총 3개의 입력을 처리해야 합니다. 이를 위해 반가산기 2개로 합과 캐리를 순차적으로 계산하고, 마지막에 두 반가산기에서 발생한 캐리들을 OR 게이트 1개로 합쳐 최종 캐리를 출력합니다.
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43. R-L-C 병렬 공진회로에서 선택도(Q)를 높게 하려면?

  1. R 값을 크게 한다.
  2. R 값을 작게 한다.
  3. C 값을 작게 한다.
  4. L 값을 크게 한다.
(정답률: 57%)
  • R-L-C 병렬 공진회로의 선택도 $Q$는 저항 $R$에 비례하는 특성을 가집니다. 따라서 선택도를 높이기 위해서는 $R$ 값을 크게 해야 합니다.
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44. QAM(직교진폭변조) 방식에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. FSK 변조방식의 일종이다.
  2. AM 변조방식과 FSK 변조방식을 혼합한 것이다.
  3. FSK 변조방식과 PSK 변조방식을 혼합한 것이다.
  4. 정보신호에 따라 반송파의 진폭과 위상을 변화시키는 APK 변조방식의 한 종류이다.
(정답률: 57%)
  • QAM은 진폭 변조(AM)와 위상 변조(PM)를 결합한 방식으로, 정보신호에 따라 반송파의 진폭과 위상을 동시에 변화시키는 APK 변조방식의 한 종류입니다.
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45. 짧은 ON 시간과 긴 OFF 시간을 가지며 펄스신호를 사용하는 증폭기회로에서 주로 쓰이는 증폭기는?

  1. A급
  2. B급
  3. C급
  4. D급
(정답률: 53%)
  • D급 증폭기는 트랜지스터를 스위칭 소자로 사용하여 ON/OFF 상태로만 동작시키므로, 짧은 ON 시간과 긴 OFF 시간을 가지며 펄스 신호를 처리하는 데 최적화되어 있습니다.
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46. 이상적인 연산 증폭기에서 입력 바이어스 전류에 대해 옳은 것은?

  1. V0 = 0일 때 (IB1 + IB2) / 2
  2. V0 = ∞일 때 (IB1 + IB2) / 2
  3. V0 = 0일 때 (IB1 + IB2)
  4. V0 = ∞일 때 (IB1 + IB2)
(정답률: 57%)
  • 이상적인 연산 증폭기에서 입력 바이어스 전류는 두 입력 단자로 흘러 들어가는 전류의 평균값으로 정의됩니다. 조건에서 출력 전압 $V_0 = 0$일 때, 바이어스 전류는 $\frac{I_{B1} + I_{B2}}{2}$가 됩니다.
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47. 정류회로에서 전압 안정계수가 0.01일 때 정전압회로의 입력 전압이 ±5[V] 변화하면 출력 전압은?

  1. ±40[mV]
  2. ±50[mV]
  3. ±60[mV]
  4. ±70[mV]
(정답률: 62%)
  • 전압 안정계수는 입력 전압의 변화량에 대한 출력 전압의 변화량의 비율을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta V_{out} = K \times \Delta V_{in}$
    ② [숫자 대입] $\Delta V_{out} = 0.01 \times 5$
    ③ [최종 결과] $\Delta V_{out} = 0.05\text{ V} = 50\text{ mV}$
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48. 트랜지스터를 베이스 접지에서 이미터 접지로 해서 ICEO가 50배가 되었을 때 트랜지스터의 β는?

  1. 49
  2. 50
  3. 59
  4. 120
(정답률: 56%)
  • 베이스 접지 전류($I_{CBO}$)와 이미터 접지 전류($I_{CEO}$)의 관계식을 이용하여 전류 증폭률 $\beta$를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\beta = \frac{I_{CEO}}{I_{CBO}} - 1$
    ② [숫자 대입] $\beta = 50 - 1$
    ③ [최종 결과] $\beta = 49$
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49. 압전현상을 이용하여 안정도가 높은 발진주파수를 얻는 발진기는?

  1. VCO
  2. 빈브리지 발진기
  3. 수정 발진기
  4. hartley 발진기
(정답률: 61%)
  • 수정 발진기는 수정 결정의 압전 효과를 이용하여 매우 정밀하고 안정적인 주파수를 생성하는 발진기입니다.
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50. 위상천이(이동)형 RC 발진기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 펄스 발진기로 많이 사용된다.
  2. 100[MHz]대의 높은 주파수 발진용으로 적합하다.
  3. 발진을 계속하기 위해서 증폭도는 29보다 작아야 한다.
  4. 병렬 저항형 이상형 발진기의 발진주파수는 1/2π√RC[Hz]이다.
(정답률: 54%)
  • 위상천이 RC 발진기에서 병렬 저항형의 경우, 발진 주파수는 $f = \frac{1}{2\pi\sqrt{RC}}$로 결정됩니다.

    오답 노트
    증폭도: 발진 조건 유지를 위해 증폭도는 29 이상이어야 함
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51. 부귀환 입력임피던스 변화에 대한 설명으로 틀린것은?(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 전류 병렬 귀환시 입력임피던스는 감소한다.
  2. 전류 직렬 귀환시 입력임피던스는 감소한다.
  3. 전압 병렬 귀환시 입력임피던스는 감소한다.
  4. 전압 직렬 귀환시 입력임피던스는 감소한다.
(정답률: 40%)
  • 부귀환 회로에서 전압 직렬 귀환은 입력 임피던스를 증가시키는 특성을 가집니다. 따라서 전압 직렬 귀환 시 입력 임피던스가 감소한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    전류 병렬 귀환: 입력 임피던스 감소
    전류 직렬 귀환: 입력 임피던스 증가
    전압 병렬 귀환: 입력 임피던스 감소
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52. 다음 회로의 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. 평형 변조회로
  2. 전파 정류회로
  3. 배전압 정류회로
  4. 반파 정류회로
(정답률: 57%)
  • 제시된 회로 는 다이오드와 커패시터를 조합하여 입력 전압보다 높은 전압을 출력하는 배전압 정류회로의 전형적인 구성입니다.
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53. 2진 디지털 부호의 정보 내용에 따라 반송파의 위상을 두 가지로 천이되도록 하는 변조방식은?

  1. FSK 방식
  2. PSK 방식
  3. ASK 방식
  4. QAM 방식
(정답률: 53%)
  • 디지털 데이터의 0과 1에 따라 반송파의 위상(Phase)을 변화시켜 전송하는 변조 방식은 PSK(Phase Shift Keying) 방식입니다.
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54. B급 푸시풀(Push-Pull) 증폭기의 특징이 아닌 것은?

  1. 트랜지스터의 비선형 특성에서 오는 일그러짐이 증가한다.
  2. 우수 고조파가 상쇄되어 일그러짐이 적다.
  3. 차단 상태 부근에 바이어스 되어 있다.
  4. 컬렉터 효율이 높다.
(정답률: 63%)
  • B급 푸시풀 증폭기는 두 개의 트랜지스터가 교대로 동작하여 우수 고조파를 상쇄시키므로, 비선형 특성으로 인한 일그러짐이 오히려 감소하는 특징을 가집니다.
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55. 교류전압에 직류전압을 더하는 것으로 직류 복원기(DC Restorer)라고 하는 회로는?

  1. 클램퍼
  2. 제너제한
  3. 리미터
  4. 체배기
(정답률: 65%)
  • 클램퍼는 커패시터와 다이오드를 이용하여 입력 교류 신호의 파형은 유지하면서 전체적인 전위 레벨을 위아래로 이동시켜 직류 성분을 더해주는 직류 복원기 역할을 합니다.
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56. 다음 회로는 어떤 회로인가?

  1. 전류귀환 증폭회로
  2. 전압귀환 증폭회로
  3. 임피던스귀환 증폭회로
  4. 어드미턴스귀환 증폭회로
(정답률: 43%)
  • 제시된 회로 는 출력 전압의 일부를 입력단으로 되돌려 전압을 제어하는 구조이므로 전압귀환 증폭회로입니다.
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57. J-K 플립플롭의 J와 K 입력단자를 하나로 묶어 놓은 플립플롭으로 1을 인가하면 출력이 토글되는 플립플롭은?

  1. RS 플립플롭
  2. D 플립플롭
  3. T 플립플롭
  4. RS 마스터 슬레이브 플립플롭
(정답률: 60%)
  • J-K 플립플롭의 $J$와 $K$ 입력을 하나로 묶어 $T$ 입력으로 사용하면, 입력이 1일 때마다 출력 상태가 반전되는 토글(Toggle) 동작을 수행하는 T 플립플롭이 됩니다.
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58. 연산증폭기의 일반적인 특징에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 주파수 대역폭이 좁다.
  2. 입력 임피던스가 낮다.
  3. 동상신호제거비가 크다.
  4. 온도변화에 따른 드리프트가 크다.
(정답률: 53%)
  • 연산증폭기는 두 입력 단자의 전압 차이만을 증폭하고 공통으로 들어오는 신호는 제거하는 특성이 매우 뛰어나므로 동상신호제거비(CMRR)가 큽니다.

    오답 노트
    주파수 대역폭: 넓음
    입력 임피던스: 매우 높음
    온도 드리프트: 매우 작음
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59. FET의 핀치오프(Pinch off) 전압에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 불순물 농도에 비례한다.
  2. 채널 폭의 자승에 비례한다.
  3. 캐리어(Carrier)의 전하량에 반비례한다.
  4. 채널(Channel)이 완전히 막히는 상태에 이르는 전압이다.
(정답률: 33%)
  • 핀치오프 전압은 채널이 완전히 막히는 전압으로, 캐리어의 전하량 $q$에 비례하는 관계를 가집니다. 따라서 캐리어의 전하량에 반비례한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    채널이 완전히 막히는 상태: 핀치오프의 정의임
    불순물 농도 및 채널 폭 관련: 물리적 구조와 농도에 따라 결정되는 특성임
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60. 다음 회로는 βDC=100이고, RC=1[kΩ], RE=470[Ω]인 트랜지스터의 베이스에서 바라본 직류 입력저항은?

  1. 1[kΩ]
  2. 47[kΩ]
  3. 100[kΩ]
  4. 470[kΩ]
(정답률: 52%)
  • 트랜지스터의 베이스에서 바라본 직류 입력저항은 에미터 저항 $R_E$가 베이스 전류에 의해 $\beta_{DC}$배만큼 확대되어 보이는 원리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $R_{in} = \beta_{DC} \times R_E$
    ② [숫자 대입] $R_{in} = 100 \times 470$
    ③ [최종 결과] $R_{in} = 47000 \Omega = 47 \text{ k}\Omega$
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4과목: 물리전자공학

61. 페르미 준위에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. T=0[K]가 아닌 경우 전자의 존재 확률은 50%가 된다.
  2. 0[K]에서 전자의 최고 에너지가 된다.
  3. 0[K]에서 n형 반도체의 경우 전도대와 도너준위 사이에 위치한다.
  4. 진성 반도체의 경우 온도와 무관하게 전도대에 위치한다.
(정답률: 42%)
  • 진성 반도체의 페르미 준위는 온도와 관계없이 항상 전도대와 가전자대의 거의 중앙(금지대 중앙)에 위치합니다. 전도대에 위치한다는 설명은 잘못된 것입니다.

    오답 노트
    0K에서 전자의 최고 에너지가 됨: 페르미 준위의 정의임
    T=0K가 아닐 때 존재 확률 50%: 페르미 준위의 확률적 정의임
    n형 반도체에서 전도대와 도너준위 사이: 도핑으로 인해 준위가 상승함
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62. 순방향 전압이 걸린 PN 접합(부)의 특성을 설명한 것으로 옳지 않은 것은?

  1. 접합부의 저항은 외부 전압에 따라 변한다.
  2. 접합부의 저항은 전류에 반비례한다.
  3. 접합부의 저항은 온도와 무관하다.
  4. 접합부에는 전압이 생긴다.
(정답률: 57%)
  • PN 접합 다이오드에 순방향 전압이 걸리면 전하 운반자의 이동이 활발해지며, 이때 접합부의 저항은 온도에 매우 민감하게 반응하여 온도가 상승하면 저항이 감소하는 특성을 가집니다. 따라서 접합부의 저항은 온도와 무관하다는 설명은 틀린 것입니다.
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63. 어떤 광자가 물질을 통과한 후 2537Å 및 4078Å의 두 광자로 분리되었을 때, 원래 조사한 빛의 파장은?

  1. 1270Å
  2. 1564Å
  3. 2040Å
  4. 6615Å
(정답률: 57%)
  • 에너지 보존 법칙에 의해 원래 광자의 에너지는 분리된 두 광자의 에너지 합과 같습니다. 파장과 에너지는 반비례하므로 파장의 역수 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\frac{1}{\lambda} = \frac{1}{\lambda_1} + \frac{1}{\lambda_2}$
    ② [숫자 대입] $\frac{1}{\lambda} = \frac{1}{2537} + \frac{1}{4078}$
    ③ [최종 결과] $\lambda = 1564$
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64. 트랜지스터의 증폭회로에서 안정도(stability factor)는? (단, IC는 컬렉터 전류, IB는 베이스 전류, ICD는 컬렉터 역포화 전류)

(정답률: 50%)
  • 안정도(Stability Factor)는 컬렉터 역포화 전류의 변화에 대해 컬렉터 전류가 얼마나 변화하는지를 나타내는 척도입니다.
    $$S = \frac{\Delta I_C}{\Delta I_{Co}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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65. 트랜지스터의 전류이득 α를 크게 하는 조건으로 틀린 것은?

  1. 베이스폭을 좁게 한다.
  2. 이미터의 도핑(doping)을 베이스의 도핑보다 크게 한다.
  3. 캐리어의 수명을 길게 한다.
  4. 이미터 전류를 크게 한다.
(정답률: 40%)
  • 전류이득 $\alpha$를 높이려면 베이스 영역에서 전자가 재결합하여 사라지는 것을 막아야 합니다. 이를 위해 베이스 폭을 좁히거나, 이미터 도핑 농도를 높여 주입 효율을 올리고, 캐리어 수명을 길게 해야 합니다. 이미터 전류의 크기 자체는 $\alpha$의 결정 조건이 아닙니다.
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66. 정상 바이어스를 가한 npn 트랜지스터에서 컬렉터 접합에 흐르는 주된 전류는?

  1. 확산 전류
  2. 드리프트 전류
  3. 정공 전류
  4. 베이스 전류와 같다.
(정답률: 56%)
  • npn 트랜지스터의 컬렉터-베이스 접합은 역방향 바이어스가 걸려 있습니다. 이때 소수 캐리어(전자)가 강한 전계에 의해 끌려가는 드리프트 전류가 주된 전류 성분이 됩니다.
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67. 금속내부의 자유전자에 에너지를 공급하면 금속 밖으로 튀어나오는 현상이 아닌 것은?

  1. 열전자방출
  2. 광전자방출
  3. 전계방출
  4. 저항방출
(정답률: 53%)
  • 금속 내부의 전자가 외부로 방출되는 현상은 공급되는 에너지의 형태에 따라 열전자방출, 광전자방출, 전계방출로 구분됩니다. 저항방출은 전자를 방출시키는 물리적 메커니즘이 아니므로 정답입니다.
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68. 터널(tunnel) 다이오드에 대한 설명으로 틀린것은?

  1. 음성 저항(Negative resistance) 특성을 가진다.
  2. N형 반도체의 페르미 준위는 금지대 내에 존재한다.
  3. P형 반도체의 페르미 준위는 가전자대 내에 존재한다.
  4. 능동소자로서 발진기로 사용한다.
(정답률: 46%)
  • N형 반도체는 도핑으로 인해 페르미 준위가 전도대(Conduction band) 근처로 올라가며, 매우 고농도로 도핑된 퇴화 반도체의 경우 페르미 준위가 전도대 내부에 위치하게 됩니다. 금지대 내에 존재한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    음성 저항 특성: 터널링 효과로 인해 전압 증가 시 전류가 감소하는 구간이 존재함
    발진기 사용: 음성 저항 특성을 이용하여 고주파 발진 회로에 활용함
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69. 페르미-디랙(Fermi-Dirac) 분포에 대한 설명이 틀린 것은?

  1. 고체 내의 전자는 Pauli의 배타원리의 지배를 받는다.
  2. 대부분의 전자는 페르미 준위 이상의 에너지 역에 존재한다.
  3. 분포형태는 금속의 온도에 변화한다.
  4. 도체가 가열될 때 전자는 분자 비열 용량에 거의 영향을 주지 못한다.
(정답률: 37%)
  • 페르미 준위는 절대온도 $0\text{K}$에서 전자가 채워질 수 있는 최고 에너지 준위를 의미하며, 대부분의 전자는 페르미 준위 이하의 에너지 영역에 존재합니다.

    오답 노트
    분포형태는 온도에 따라 변화하며, 전자는 파울리 배타 원리를 따르고 도체 가열 시 전자 비열의 기여도는 매우 작습니다.
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70. 직경 4[mm]인 동선에 4[A]의 전류가 흐르고 있을 때 전자의 평균이동속도는? (단, n=8.2×1023[개/cm3], e=1.602×10-19[C])

  1. 2.43[μm/s]
  2. 4.66[μm/s]
  3. 6.43[μm/s]
  4. 8.66[μm/s]
(정답률: 35%)
  • 전류 밀도와 전자의 평균이동속도 사이의 관계식을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{I}{n e A}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{4}{(8.2 \times 10^{23}) \times (1.602 \times 10^{-19}) \times (\pi \times (0.2 \times 10^{-1})^2)}$
    ③ [최종 결과] $v = 2.43 \mu m/s$
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71. PN 접합에 순바이어스(forward-bias)를 가할 때 공핍층의 폭은 무바이어스 시 보다 어떠한가?

  1. 변함이 없다.
  2. 좁아진다.
  3. 넓어진다.
  4. 넓어지기도 하고 좁아지기도 한다.
(정답률: 58%)
  • PN 접합에 순바이어스를 가하면 외부 전압이 내부 전위 장벽을 낮추어 전하 운반자가 접합면을 더 쉽게 통과하게 되며, 이 과정에서 공핍층의 폭은 좁아지게 됩니다.
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72. 반도체(semiconductor)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 홀(hole)의 이동도는 자유전자의 이동도보다 작다.
  2. 게르마늄(Ge)에 비소(As)를 첨가시키면 P형 반도체가 된다.
  3. P형 반도체는 정공보다는 자유전자가 더 많다.
  4. 온도를 증가시키면 저항은 증가한다.
(정답률: 36%)
  • 반도체 내에서 정공(hole)은 전자보다 유효 질량이 크기 때문에 이동도가 자유전자보다 낮습니다.

    오답 노트
    게르마늄에 비소(5가 원소) 첨가: N형 반도체
    P형 반도체: 정공이 다수 캐리어
    온도 증가 시: 캐리어 농도 증가로 저항 감소
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73. MOSFET의 구조와 동작원리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. n채널 MOSFET의 단면구조는 드레인-소스간 p형 반도체의 기판 위에 절연체를 붙이고, 그 위에금속단자를 붙여 게이트 단자를 만든다.
  2. n채널 MOSFET의 동작원리는 게이트 단자에 문턱전압 이상의 (+) 전압을 인가하면 MOSFET 드레인-소스 사이는 2개의 역방향 다이오드와 같은 등가회로를 갖는다.
  3. p채널 MOSFET의 단면구조는 p형 반도체 기판(Substrate)에 2개의 p+형 반도체를 형성시킨다.
  4. n채널 MOSFET의 단면구조는 n형 반도체 기판(Substrate)에 2개의 p+형 반도체를 형성시킨다.
(정답률: 50%)
  • n채널 MOSFET은 p형 기판 위에 산화막(절연체)을 형성하고 그 위에 게이트 금속 단자를 배치하여, 게이트 전압에 의해 n채널이 형성되도록 하는 구조를 가집니다.
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74. 피에조 저항(piezo resistance)은?

  1. 압력 변화에 의한 저항의 변화이다.
  2. 자계 변화에 의한 저항의 변화이다.
  3. 온도 변화에 의한 저항의 변화이다.
  4. 광전류 변화에 의한 저항의 변화이다.
(정답률: 53%)
  • 피에조(Piezo)는 압력을 의미하며, 피에조 저항은 외부에서 가해지는 압력이나 응력에 의해 반도체나 금속의 전기 저항값이 변화하는 성질을 말합니다.
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75. 도체, 반도체, 절연체의 에너지 대역에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 도체는 전도대와 가전자대가 중첩되었다.
  2. 반도체의 금지대역폭이 절연체보다 작다.
  3. 도체의 금지대역폭이 반도체보다 작다.
  4. 반도체는 금지대역폭이 5eV 이상이다.
(정답률: 53%)
  • 반도체는 금지대역폭(Energy Gap)이 일반적으로 $1\text{eV} \sim 3\text{eV}$ 정도로 작으며, $5\text{eV}$이상의 넓은 금지대역폭을 갖는 물질은 절연체에 해당합니다.
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76. 컬렉터 접합부의 온도 상승으로 인하여 트랜지스터가 파괴되는 현상은?

  1. 얼리 현상
  2. 항복 현상
  3. 열폭주 현상
  4. 펀치 스로우 현상
(정답률: 60%)
  • 트랜지스터의 온도 상승이 컬렉터 전류를 증가시키고, 이 증가한 전류가 다시 온도를 높여 결국 소자가 파괴되는 양(+)의 피드백 현상을 열폭주 현상이라고 합니다.
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77. 실리콘 n형 반도체에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 불순물은 3개의 가전자 만을 갖는다.
  2. 억셉터(acceptor) 불순물을 첨가하여 제작한다.
  3. 정공은 소수 캐리어이다.
  4. 진성 반동체이다.
(정답률: 43%)
  • n형 반도체는 5가 불순물을 첨가하여 전자가 다수 캐리어가 되고, 상대적으로 정공은 소수 캐리어가 되는 반도체입니다.

    오답 노트
    불순물은 3개의 가전자 만을 갖는다: 5가 불순물을 사용함
    억셉터(acceptor) 불순물을 첨가하여 제작한다: 도너(donor) 불순물을 사용함
    진성 반동체이다: 불순물을 첨가한 외인성 반도체임
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78. 초전도 현상에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 초전도체는 완전도체의 성질을 갖는다.
  2. 초전도체는 완전 반자성체의 성질을 갖는다.
  3. 초전도 상태에 있는 물질 내에서는 전계가 0이다.
  4. 초전도체를 관통하는 자속의 시간적 변화는 완전히 주기적이다.
(정답률: 45%)
  • 초전도체는 임계 온도 이하에서 전기 저항이 $0$이 되고 내부 자속 밀도가 $0$이 되는 마이스너 효과를 보이지만, 자속의 시간적 변화가 완전히 주기적이라는 법칙은 초전도 현상의 일반적인 특성이 아닙니다.
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79. 광속도의 1/5의 속도로 운동하고 있는 전자의 드브로이(de Broglie) 파장은? (단, h=6.6×10-34[Jㆍsec], 전자의 질량 m=9.1×10-31[kg], 광속도 c=3×108[m/sec])

  1. 2.3×10-13[m]
  2. 2.3×10-11[m]
  3. 1.2×10-13[m]
  4. 1.2×10-11[m]
(정답률: 45%)
  • 드브로이 파장 공식에 전자의 질량과 운동 속도(광속의 $1/5$)를 대입하여 계산합니다.
    ① $\lambda = \frac{h}{mv}$
    ② $\lambda = \frac{6.6 \times 10^{-34}}{9.1 \times 10^{-31} \times (3 \times 10^{8} / 5)}$
    ③ $\lambda = 1.2 \times 10^{-11}$
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80. 반도체의 전도에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 반도체의 저항은 온도의 증가에 따라 감소한다.
  2. 캐리어의 이동도는 온도와 결정구조의 규칙성에 따라 변한다.
  3. 절대온도 0[K]에서 모든 가전자는 전도대에 존재한다.
  4. 자유전자가 정공과 결합하는 과정을 재결합이라 한다.
(정답률: 39%)
  • 절대온도 $0\text{K}$에서 반도체의 모든 가전자는 전도대가 아닌 가전자대에 존재하며, 이 상태의 반도체는 절연체와 같은 성질을 갖습니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. C 언어 중 모든 면에서 구조체와 같으며 선언문법이나 사용하는 방법이 같은 것은?

  1. constant
  2. array
  3. union
  4. pointer
(정답률: 48%)
  • 공용체(union)는 모든 멤버가 동일한 메모리 공간을 공유한다는 점만 제외하면, 선언 문법과 사용하는 방법이 구조체(structure)와 완전히 동일합니다.
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82. 주소지정 방식 중에서 반드시 누산기를 필요로 하는 방식은?

  1. 3-주소지정 방식
  2. 2-주소지정 방식
  3. 1-주소지정 방식
  4. 0-주소지정 방식
(정답률: 52%)
  • 1-주소지정 방식은 명령어에 하나의 주소만 명시하며, 나머지 하나의 피연산자는 반드시 누산기(accumulator)에 저장되어 있어야 연산이 가능합니다.
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83. 명령어의 형식에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 3-주소 명령어 형식은 3개의 자료 필드를 갖고 있다.
  2. 2-주소 명령어 형식에서는 연산 후에도 원래 입력 자료가 항상 보존된다.
  3. 1-주소 명령어 형식에서는 연산 결과가 항상 누산기(accumulator)에 기억된다.
  4. 0-주소 명령어 형식을 사용하는 컴퓨터는 일반적으로 스택(stack)을 갖고 있다.
(정답률: 48%)
  • 2-주소 명령어 형식은 연산 결과가 두 주소 중 하나에 덮어씌워지므로, 원래의 입력 자료 중 하나는 파괴되어 보존되지 않습니다.

    오답 노트
    3-주소 명령어 형식: 3개의 자료 필드를 가짐
    1-주소 명령어 형식: 누산기(accumulator)를 사용함
    0-주소 명령어 형식: 스택(stack) 구조를 사용함
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84. 2진수 (1110.0111)2를 16진수로 옳게 바꾼 것은?

  1. (7.7)16
  2. (14.14)16
  3. (E.7)16
  4. (E.E)16
(정답률: 70%)
  • 2진수를 16진수로 변환할 때는 소수점을 기준으로 왼쪽과 오른쪽으로 4비트씩 묶어 계산합니다.
    ① [기본 공식] $1110.0111_{2} \rightarrow (1110)_{2} . (0111)_{2}$
    ② [숫자 대입] $1110_{2} = 14_{10} = E_{16}$, $0111_{2} = 7_{10} = 7_{16}$
    ③ [최종 결과] $E.7_{16}$
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85. 다음 프로그램 작성 과정을 순서대로 올바르게 나열한 것은?

  1. ㉣ → ㉠ → ㉡ → ㉢ → ㉤
  2. ㉣ → ㉠ → ㉡ → ㉤ → ㉢
  3. ㉠ → ㉣ → ㉡ → ㉢ → ㉤
  4. ㉠ → ㉡ → ㉤ → ㉢ → ㉣
(정답률: 43%)
  • 프로그램 작성은 문제의 요구사항을 분석하는 것부터 시작하여 실제 실행 가능한 파일로 만드는 과정으로 진행됩니다.
    문제 분석(㉣) $\rightarrow$ 순서도 작성(㉠) $\rightarrow$ 코딩(㉡) $\rightarrow$ 컴파일(㉤) $\rightarrow$ 디버깅(㉢) 순으로 진행되는 것이 올바른 절차입니다.
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86. 원시 프로그램을 목적 프로그램으로 바꾸어 주기억장치에 저장하기까지의 실행과정으로 옳은 것은?

  1. 컴파일러 → 로더 → 링커
  2. 링커 → 컴파일러 → 로더
  3. 링커 → 로더 → 컴파일러
  4. 컴파일러 → 링커 → 로더
(정답률: 30%)
  • 원시 프로그램이 실행 파일이 되어 메모리에 적재되기까지의 표준 과정은 다음과 같습니다.
    1. 컴파일러: 원시 코드를 목적 코드로 변환
    2. 링커: 여러 개의 목적 모듈을 연결하여 하나의 실행 파일 생성
    3. 로더: 실행 파일을 주기억장치에 적재하여 실행 가능 상태로 만듦
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87. 10진수 13을 그레이 코드(Gray code)로 변환하면?

  1. 1001
  2. 0100
  3. 1100
  4. 1011
(정답률: 66%)
  • 10진수 13을 그레이 코드로 변환하는 과정은 먼저 2진수로 변환한 후, 첫 번째 비트는 그대로 두고 다음 비트부터는 이전 비트와 현재 비트를 XOR 연산하여 구합니다.
    ① [2진수 변환] $13_{10} = 1101_{2}$
    ② [그레이 변환] $1 \to 1, (1 \oplus 1) \to 0, (1 \oplus 0) \to 1, (0 \oplus 1) \to 1$
    ③ [최종 결과] $1011$
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88. 컴퓨터 확장슬롯에 연결되는 PCI 신호 중에서 현재 지정된 어드레스가 디코딩되어 접근이 가능한지를 나타내는 신호는?

  1. LOCK
  2. STOP
  3. IDSEL
  4. TRDY
(정답률: 64%)
  • PCI 버스에서 IDSEL(ID Select) 신호는 해당 장치의 주소(ID)가 디코딩되어 현재 버스 마스터에 의해 선택되었음을 나타내는 신호입니다.

    오답 노트
    LOCK: 원자적 연산을 위해 버스 점유를 요청함
    STOP: 대상 장치가 더 이상 데이터를 전송할 수 없음을 알림
    TRDY: 대상 장치가 데이터를 수신하거나 송신할 준비가 되었음을 알림
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89. 그림과 같은 회로의 명칭은?

  1. 반가산기
  2. 전가산기
  3. 전감산기
  4. parity checker
(정답률: 53%)
  • 제시된 회로도는 두 개의 입력 $X, Y$와 하위 비트에서 올라온 캐리 $Z$를 모두 입력받아 합 $S$와 캐리 $C$를 출력하는 구조입니다. 이는 세 개의 비트를 더할 수 있는 전가산기의 전형적인 논리 회로 구성입니다.
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90. 프로그램이 수행되는 도중에 인터럽트가 발생되면 현 사이클의 일을 끝내고 프로그램이 수행될 수 있도록 현주소를 지시하는 것은?

  1. 상태 레지스터
  2. 프로그램 레지스터
  3. 스택 포인터
  4. 인덱스 레지스터
(정답률: 60%)
  • 인터럽트 발생 시 현재 수행 중인 프로그램의 복귀 주소(현주소)를 임시로 저장하여 나중에 다시 돌아올 수 있게 관리하는 레지스터는 스택 포인터입니다.
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91. 서브루틴 호출시 필요한 자료 구조는?

  1. 환형 큐(circular queue)
  2. 다중 큐(multi queue)
  3. 스택(stack)
  4. 트리(tree)
(정답률: 69%)
  • 서브루틴 호출 시 복귀 주소를 저장하고 나중에 역순으로 꺼내어 돌아와야 하므로, 후입선출(LIFO) 구조인 스택(stack)이 반드시 필요합니다.
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92. 논리회로를 설계하는 과정에서 최적화를 위한 고려 대상이 아닌 것은?

  1. 전파 지연신가의 최소화
  2. 사용 게이트 수의 최소화
  3. 게이트 종류의 다양화
  4. 게이트 간 상호변수의 최소화
(정답률: 72%)
  • 논리회로 최적화의 목적은 비용 절감과 성능 향상입니다. 따라서 게이트 수를 줄이고 지연 시간을 최소화해야 하며, 게이트 종류를 다양화하는 것은 설계 복잡도를 높여 최적화 방향과 맞지 않습니다.
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93. 16비트로 나타낼 수 있는 정수의 범위는?

  1. -216 ~ 216
  2. -216-1 ~ 216+1
  3. -215 ~ 215
  4. -215 ~ 215-1
(정답률: 40%)
  • 2의 보수 방식을 사용하는 $n$비트 정수의 표현 범위는 $-2^{n-1}$부터 $2^{n-1}-1$까지입니다.
    ① [기본 공식] $-2^{n-1} \sim 2^{n-1}-1$
    ② [숫자 대입] $-2^{16-1} \sim 2^{16-1}-1$
    ③ [최종 결과] $-2^{15} \sim 2^{15}-1$
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94. 콘솔(console)이나 보조기억장치에서 마이크로프로그램이 로드(load)되는 기법은?

  1. dynamic micro-programming
  2. static micro-programming
  3. horizontal micro-programming
  4. vertical micro-programming
(정답률: 50%)
  • 마이크로프로그램을 제어 기억장치에 고정시키지 않고, 필요에 따라 콘솔이나 보조기억장치로부터 동적으로 로드하여 사용하는 기법을 dynamic micro-programming이라고 합니다.
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95. 소프트웨어적으로 인터럽트의 우선순위를 결정하는 인터럽트 형식은?

  1. 벡터 방식에 의한 인터럽트
  2. 슈퍼바이저 콜에 의한 인터럽트
  3. 데이지체인 방법에 의한 인터럽트
  4. 폴링 방법에 의한 인터럽트
(정답률: 66%)
  • 폴링(Polling) 방식은 CPU가 소프트웨어적으로 각 장치의 상태를 순차적으로 확인하여 인터럽트 우선순위를 결정하는 방식입니다.

    오답 노트
    데이지체인: 하드웨어적으로 연결된 순서에 따라 우선순위 결정
    벡터 방식: 인터럽트 벡터 테이블을 통해 서비스 루틴 주소를 찾는 방식
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96. 메모리 장치와 주변 장치 사이에서 데이터의 입출력 전송이 직접 이루어지는 것은?

  1. DMA
  2. MIMO
  3. UART
  4. MIPS
(정답률: 64%)
  • DMA(Direct Memory Access)는 CPU의 개입 없이 주변 장치와 메모리 사이에서 데이터를 직접 전송하는 방식으로, CPU의 부하를 줄이고 데이터 전송 속도를 높이는 기술입니다.

    오답 노트
    MIMO: 다중 입출력 안테나 기술
    UART: 범용 비동기 송수신 장치
    MIPS: 초당 백만 개의 명령어를 처리하는 CPU 성능 단위
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97. 컴퓨터가 직접 해독할 수 있는 2진 숫자(binary digit)로 나타낸 언어는?

  1. 기계어(machine language)
  2. 컴파일러 언어(compiler language)
  3. 어셈블리 언어(assembly language)
  4. 기호식 언어(symbolic language)
(정답률: 50%)
  • 기계어(machine language)는 0과 1의 2진수로 구성되어 있어, 컴퓨터의 CPU가 별도의 변환 과정 없이 직접 해독하고 실행할 수 있는 최하위 수준의 언어입니다.

    오답 노트
    어셈블리 언어: 기계어와 1:1 대응되는 기호 언어로 변환 과정 필요
    컴파일러 언어: 고수준 언어를 기계어로 번역하는 프로그램 또는 그 언어
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98. 전기신호에 의하여 자료를 기록하고, 삭제할 수 있는 ROM은?

  1. MASK ROM
  2. PROM
  3. EEPROM
  4. EPROM
(정답률: 47%)
  • EEPROM은 Electrically Erasable Programmable ROM의 약자로, 전기적인 신호를 이용하여 데이터를 지우고 다시 기록할 수 있는 비휘발성 메모리입니다.

    오답 노트
    MASK ROM: 제조 공정에서 데이터가 고정되어 수정 불가
    PROM: 한 번만 기록 가능
    EPROM: 자외선을 이용하여 데이터 삭제
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99. 10110과 01111을 exclusive-OR 하였을 때의 결과는?

  1. 00111
  2. 00110
  3. 11000
  4. 11001
(정답률: 62%)
  • Exclusive-OR(XOR) 연산은 두 비트가 서로 다를 때 1, 같을 때 0을 출력하는 논리 연산입니다.
    각 자릿수별로 비교하면 다음과 같습니다.
    1 XOR 0 = 1
    0 XOR 1 = 1
    1 XOR 1 = 0
    1 XOR 1 = 0
    0 XOR 1 = 1
    따라서 결과는 11001이 됩니다.
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100. CPU의 수행 상태를 나타내는 주 상태(Major State) 중에서 메모리로부터 실행하기 위한 다음 명령의 번지를 결정한 후 메모리로부터 명령을 CPU로 읽어 들이는 동작은?

  1. Fetch 상태
  2. Indirect 상태
  3. Execute 상태
  4. Interrupt 상태
(정답률: 52%)
  • CPU가 메모리로부터 실행할 다음 명령어의 주소를 결정하고, 해당 명령어를 CPU 내부로 읽어 들이는 단계는 Fetch 상태입니다.

    오답 노트
    Indirect 상태: 간접 주소 지정 방식에서 실제 데이터의 주소를 다시 읽어오는 단계
    Execute 상태: 읽어 들인 명령어를 실제로 수행하는 단계
    Interrupt 상태: 외부 장치의 요청에 의해 현재 작업을 중단하고 처리하는 단계
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