전자기사 필기 기출문제복원 (2015-05-31)

전자기사 2015-05-31 필기 기출문제 해설

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전자기사
(2015-05-31 기출문제)

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1과목: 전기자기학

1. 그림과 같은 단극 유도장치에서 자속밀도 B(T)로 균일하게 반지름 a(m)인 원통형 영구자석 중심축 주위를 각속도 ω(rad/s)로 회전하고 있다. 이 때 브러시(접촉자)에서 인출되어 저항 R(Ω)에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?

  1. aBω/R
  2. a2Bω/R
  3. aBω/2R
  4. a2Bω/2R
(정답률: 60%)
  • 원통형 자석이 회전할 때 발생하는 유도기전력 $e$는 자속밀도, 반지름, 각속도의 곱으로 나타나며, 이를 저항 $R$으로 나누면 전류 $I$가 됩니다.
    기전력 $e = B \omega a^2 / 2$ (반지름 $a$인 원판의 회전 시 유도기전력 공식 적용)
    ① [기본 공식]
    $$I = \frac{e}{R}$$
    ② [숫자 대입]
    $$I = \frac{\frac{1}{2} B \omega a^2}{R}$$
    ③ [최종 결과]
    $$I = \frac{a^2 B \omega}{2R}$$
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2. 다음 ( )안의 ㉠과 ㉡에 들어갈 알맞은 내용은?

  1. ㉠ 비례, ㉡ 비례
  2. ㉠ 반비례, ㉡ 반비례
  3. ㉠ 비례, ㉡ 반비례
  4. ㉠ 반비례, ㉡ 비례
(정답률: 71%)
  • 도전율 $\sigma$의 정의에 관한 문제입니다. 도전율은 자유전자 밀도 $n$과 전자의 이동도 $\mu$에 각각 비례하는 성질을 가집니다. 따라서 $\sigma = ne\mu$ 관계식에 의해 두 항목 모두 비례 관계가 성립합니다.

    오답 노트
    반비례: 도전율은 밀도나 이동도가 증가할수록 함께 증가하므로 틀린 설명입니다.
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3. 평면도체 표면에서 d(m)의 거리에 점전하 Q(C)가 있을 때 이 전하를 무한원까지 운반하는데 필요한 일은 몇 [J]인가?

(정답률: 69%)
  • 평면도체 표면에서 거리 $d$에 있는 점전하 $Q$는 영상전하법에 의해 거리 $2d$만큼 떨어진 곳에 $-Q$의 영상전하가 있는 것과 같습니다. 이 전하를 무한원까지 운반하는 일은 두 전하 사이의 정전 에너지를 구하는 것과 같습니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{1}{4\pi\epsilon_{0}} \frac{Q(-Q)}{2d}$ (절대값 기준 에너지)
    ② [숫자 대입] $W = \frac{Q^{2}}{4\pi\epsilon_{0} \times 4d}$ (영상전하와의 거리 $2d$ 및 계수 적용)
    ③ [최종 결과] $W = \frac{Q^{2}}{16\pi\epsilon_{0}d}$
    따라서 정답은 입니다.
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4. 다음 중 틀린 것은?

  1. 도체의 전류밀도 J는 가해진 전기장 E에 비례하여 온도변화와 무관하게 항상 일정하다.
  2. 도전율의 변화는 원자구조, 불순도 및 온도에 의하여 설명이 가능하다.
  3. 전기저항은 도체의 재질, 형상, 온도에 따라 결정되는 상수이다.
  4. 고유저항의 단위는 Ωㆍm이다.
(정답률: 71%)
  • 전류밀도 $J$는 전기장 $E$에 비례하지만, 도전율 $\sigma$가 온도에 따라 변하기 때문에 온도 변화와 무관하게 일정하다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    도전율의 변화: 원자구조, 불순도, 온도에 의해 결정됨
    전기저항: 재질, 형상, 온도에 의해 결정되는 상수
    고유저항 단위: $\Omega \cdot \text{m}$
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5. 두 개의 자극판이 놓여 있을 때 자계의 세기 H(AT/m), 자속밀도 B(Wb/m2), 투자율 μ(H/m)인 곳의 자계의 에너지밀도(J/m3)는?

(정답률: 67%)
  • 자계의 에너지밀도는 단위 체적당 저장되는 에너지로, 투자율과 자계 세기의 제곱에 비례하는 물리량입니다.
    $$\text{Energy Density} = \frac{1}{2} \mu H^{2}$$
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6. 유전율 ε, 전계의 세기 E인 유전체의 단위 체적에 축적되는 에너지는?

  1. E/2Є
  2. ЄE/2
  3. ЄE2/2
  4. Є2E2/2
(정답률: 84%)
  • 유전체 내의 단위 체적당 축적되는 정전 에너지는 유전율과 전계 세기의 제곱에 비례하는 공식으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $w = \frac{1}{2} \epsilon E^{2}$
    ② [숫자 대입] $w = \frac{1}{2} \epsilon E^{2}$
    ③ [최종 결과] $w = \frac{\epsilon E^{2}}{2}$
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7. 내경의 반지름이 1mm, 외경의 반지름이 3mm인 동축 케이블의 단위 길이당 인덕턴스는 약 몇 [μH/m]인가? (단, 이 때 μr=1이며, 내부 인덕턴스는 무시한다.)

  1. 0.12
  2. 0.22
  3. 0.32
  4. 0.42
(정답률: 50%)
  • 동축 케이블의 단위 길이당 인덕턴스는 내경과 외경의 반지름 비에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{\mu_0 \mu_r}{2\pi} \ln \frac{r_2}{r_1}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{4\pi \times 10^{-7} \cdot 1}{2\pi} \ln \frac{3}{1}$
    ③ [최종 결과] $L = 2 \times 10^{-7} \cdot 1.0986 = 0.2197 \times 10^{-6} \text{ H/m} \approx 0.22 \text{ \mu H/m}$
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8. 자기쌍극자에 의한 자위 U(A)에 해당되는 것은? (단, 자기쌍극자의 자기모멘트는 M(Wbㆍm), 쌍극자의 중심으로부터의 거리는 r(m), 쌍극자의 정방향과의 각도는 θ라 한다.)

(정답률: 64%)
  • 자기쌍극자에 의한 자위 $U$는 자기모멘트 $M$과 거리 $r$, 그리고 각도 $\theta$의 관계식으로 결정됩니다.
    $$U = \frac{\mu_{0}}{4\pi} \frac{M \cos \theta}{r^{2}}$$
    여기서 $\frac{\mu_{0}}{4\pi} \approx 10^{-7}$이며, 주어진 보기 중 이 수식의 형태와 일치하는 것은 입니다.
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9. 수직 편파는?

  1. 전계가 대지에 대해서 수직면에 있는 전자파
  2. 전계가 대지에 대해서 수평면에 있는 전자파
  3. 자계가 대지에 대해서 수직면에 있는 전자파
  4. 자계가 대지에 대해서 수평면에 있는 전자파
(정답률: 56%)
  • 전자파의 편파는 전계(Electric field)의 방향으로 결정됩니다. 수직 편파는 전계의 방향이 지면에 대해 수직인 평면에 위치하는 전자파를 의미합니다.
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10. 영구자석에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 한번 자화된 다음에는 자기를 영구적으로 보존하는 자석이다.
  2. 보자력이 클수록 자계가 강한 영구자석이 된다.
  3. 잔류 자속밀도가 클수록 자계가 강한 영구자석이 된다.
  4. 자석재료로 폐회로를 만들면 강한 영구자석이 된다.
(정답률: 74%)
  • 영구자석의 특성상 자석재료로 폐회로를 구성하면 자기 저항이 매우 작아져 내부 자속이 폐회로를 따라 흐르게 되므로, 외부로 나타나는 자계가 약해져 강한 영구자석이 될 수 없습니다.
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11. 자극의 세기가 8×10-6[Wb], 길이가 3[cm]인 막대자석을 120[AT/m]의 평등자계 내에 자력선과 30°의 각도로 놓으면 이 막대자석이 받는 회전력은 몇 [Nㆍm]인가?

  1. 3.02×10-5
  2. 3.02×10-4
  3. 1.44×10-5
  4. 1.44×10-4
(정답률: 79%)
  • 자계 내에 놓인 막대자석이 받는 회전력(토크)은 자극의 세기, 길이, 자계의 세기 및 각도의 사인 값의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$T = m B l \sin \theta$$
    여기서 $m$은 자극의 세기, $B$는 자계의 세기, $l$은 자석의 길이입니다.
    ② [숫자 대입]
    $$T = (8 \times 10^{-6}) \times 120 \times (3 \times 10^{-2}) \times \sin 30^\circ$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 1.44 \times 10^{-5}$$
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12. 원점에서 점(-2, 1, 2)로 향하는 단위벡터를 a1이라 할 때 y=0인 평면에 평행이고 a1에 수직인 단위벡터 a2는?

(정답률: 70%)
  • 단위벡터 $a_1$은 $(-2, 1, 2)$ 방향이므로 $a_1 = \frac{-2a_x + a_y + 2a_z}{\sqrt{(-2)^2 + 1^2 + 2^2}} = \frac{-2a_x + a_y + 2a_z}{3}$ 입니다.
    구하고자 하는 $a_2$는 $y=0$ 평면에 평행하므로 $y$성분이 0이어야 하며($a_2 = x a_x + 0 a_y + z a_z$), $a_1$과 수직이어야 하므로 내적이 0이 되어야 합니다.
    $$a_1 \cdot a_2 = \frac{-2x + 2z}{3} = 0 \implies x = z$$
    단위벡터 조건 $x^2 + z^2 = 1$에 대입하면 $2x^2 = 1$이 되어 $x = \pm \frac{1}{\sqrt{2}}$가 됩니다.
    따라서 $a_2 = \pm (\frac{1}{\sqrt{2}} a_x + \frac{1}{\sqrt{2}} a_z)$이며, 이는 와 일치합니다.
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13. 비유전율이 10인 유전체를 5[V/m]인 전계 내에 놓으면 유전체의 표면전하밀도는 몇 [C/m2]인가? (단, 유전체의 표면과 전계는 직각이다.)

  1. 35ε0
  2. 45ε0
  3. 55ε0
  4. 65ε0
(정답률: 64%)
  • 유전체 표면의 전하밀도 $\sigma$는 유전체 내부 전계 $E$와 외부 전계 $E_{0}$의 차이에 의해 결정됩니다. 표면전하밀도는 $\sigma = \epsilon_{0}(\epsilon_{r}-1)E$ 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\sigma = \epsilon_{0}(\epsilon_{r}-1)E$
    ② [숫자 대입] $\sigma = \epsilon_{0}(10-1) \times 5$
    ③ [최종 결과] $\sigma = 45\epsilon_{0}$
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14. 내구의 반지름이 a(m), 외구의 내반지름이 b(m)인 동심 구형 콘덴서의 내구의 반지름과 외구의 내반지름을 각각 2a(m), 2b(m)로 증가시키면 이 동심구형 콘덴서의 정전용량은 몇 배로 되는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 78%)
  • 동심 구형 콘덴서의 정전용량 $C$는 반지름 $a$와 $b$에 비례하는 관계를 가집니다. 반지름이 각각 $2a, 2b$로 2배 증가하면 정전용량 또한 2배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{4\pi\epsilon a b}{b - a}$
    ② [숫자 대입] $C' = \frac{4\pi\epsilon (2a)(2b)}{2b - 2a} = \frac{4\pi\epsilon (4ab)}{2(b - a)} = 2 \times \frac{4\pi\epsilon ab}{b - a}$
    ③ [최종 결과] $C' = 2C$
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15. 반경 r1, r2인 동심구가 있다. 반경 r1, r2인 구 껍질에 각각 +Q1, +Q2의 전하가 분포되어 있는 경우 r1≤r ≤r2에서의 전위는?

(정답률: 60%)
  • 동심구 구조에서 $r_1 \le r \le r_2$ 영역의 전위는 내부 구 껍질의 전하 $Q_1$에 의한 전위와 외부 구 껍질의 전하 $Q_2$에 의한 전위의 합으로 계산합니다. 외부 구 껍질 내부는 전위가 일정하므로 반지름 $r_2$를 기준으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{1}{4\pi\epsilon_0} (\frac{Q_1}{r} + \frac{Q_2}{r_2})$
    ② [숫자 대입] (변수 그대로 대입)
    ③ [최종 결과] $\frac{1}{4\pi\epsilon_0} (\frac{Q_1}{r} + \frac{Q_2}{r_2})$
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16. 평면 전자파에서 전계의 세기가 인 공기 중에서의 자계의 세기는 몇 [μA/m]인가?

(정답률: 67%)
  • 공기 중 평면 전자파에서 전계의 세기 $E$와 자계의 세기 $H$의 비는 고유 임피던스 $\eta_0 \approx 120\pi \Omega$ (또는 $377\Omega$)와 같습니다. 주어진 전계의 최대값 $5 \mu\text{V/m}$를 임피던스로 나누어 자계의 세기를 구합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{E}{\eta_0}$
    ② [숫자 대입] $H = \frac{5 \times 10^{-6}}{120\pi}$
    ③ [최종 결과] $H = 1.3 \times 10^{-2} \sin \omega(t - \frac{x}{v}) \mu\text{A/m}$
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17. 그림과 같은 동축원통의 왕복 전류회로가 있다. 도체 단면에 고르게 퍼진 일정 크기의 전류가 내부 도체로 흘러 들어가고 외부 도체로 흘러나올 때 전류에 의하여 생기는 자계에 대하여 틀린 것은?

  1. 외부 공간 (r＞c)의 자계는 영(0)이다.
  2. 내부 도체 내(r＜a)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 비례한다.
  3. 외부 도체 내(b＜r＜c)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 관계없이 일정하다.
  4. 두 도체사이(내부공간)(a＜r＜b)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 반비례한다.
(정답률: 58%)
  • 동축원통의 왕복 전류회로에서 외부 도체 내($b < r < c$)의 자계는 내부 도체에 의한 자계와 외부 도체에 의해 상쇄되는 자계의 합으로 결정됩니다. 이때 자계의 세기는 중심으로부터의 거리 $r$에 반비례하여 감소하므로, 거리에 관계없이 일정하다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    외부 공간 ($r > c$): 내·외부 전류의 합이 0이므로 자계는 0
    내부 도체 내 ($r < a$): 전류 밀도가 균일하므로 자계는 $r$에 비례
    두 도체 사이 ($a < r < b$): 앙페르 법칙에 의해 자계는 $1/r$에 비례
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18. 다음 중 식이 틀린 것은?

  1. 발산의 정리 :
  2. Poisson의 방정식 :
  3. Gauss의 정리 : divD=ρ
  4. Laplace의 방정식 : ▽2V=0
(정답률: 62%)
  • Poisson의 방정식은 전위 $V$의 라플라시안이 전하 밀도 $\rho$와 유전율 $\epsilon$의 비에 마이너스 부호를 붙인 형태여야 합니다. 제시된 식은 분모와 분자가 바뀌어 있으며 마이너스 부호가 누락되었습니다.

    오답 노트
    발산의 정리: $\int \nabla \cdot \mathbf{A} dV = \oint \mathbf{A} \cdot d\mathbf{S}$ (정상)
    Gauss의 정리: $\text{div} \mathbf{D} = \rho$ (정상)
    Laplace의 방정식: $\nabla^2 V = 0$ (정상)
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19. 길이 ℓ(m), 단면적의 반지름 a(m)인 원통이 길이 방향으로 균일하게 자화되어 자화의 세기가 J(Wb/m2)인 경우, 원통 양단에서의 전자극의 세기 m(Wb)은?

  1. J
  2. 1πJ
  3. πa2J
  4. J/πa2
(정답률: 67%)
  • 자화된 원통의 양단에 나타나는 전자극의 세기는 자화의 세기에 단면적을 곱한 값과 같습니다. 원통의 단면적은 $\pi a^2$이므로 이를 자화의 세기 $J$와 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $m = J \times S$
    ② [숫자 대입] $m = J \times (\pi a^2)$
    ③ [최종 결과] $m = \pi a^2 J$
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20. 반경  인 구도체에 -Q의 전하를 주고 구도체의 중심 O에서 10a 되는 점 P에 10Q의 점전하를 놓았을 때, 직선 OP 위의 점 중에서 전위가 0이 되는 지점과 구도체의 중심 O와의 거리는?

  1. a/5
  2. a/2
  3. a
  4. 2a
(정답률: 73%)
  • 전위의 합이 0이 되는 지점을 찾는 문제입니다. 구도체 중심에서 거리 $r$인 지점의 전위는 구도체에 의한 전위와 점전하에 의한 전위의 합으로 나타납니다. 구도체 표면($r=a$)에서의 전위는 $\frac{-Q}{a}$이며, 점전하 $10Q$에 의한 전위는 $\frac{10Q}{10a-a} = \frac{10Q}{9a}$가 되어 합이 0에 가깝게 형성됩니다. 특히 $r=a$일 때 전위의 합이 0이 됨을 확인할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{-Q}{r} + \frac{10Q}{10a-r} = 0$
    ② [숫자 대입] $r=a \text{ 대입 시 } \frac{-Q}{a} + \frac{10Q}{9a} \approx 0$
    ③ [최종 결과] $r = a$
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2과목: 회로이론

21. 다음 회로에서 전류 I1(실효값)은? (단, n1 : n2 = 1 : 10 이다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 500mA
  2. 250mA
  3. 125mA
  4. 50mA
(정답률: 56%)
  • 회로의 전체 임피던스를 고려하여 전류를 구하는 문제입니다. 1차측 저항 $100\Omega$과 2차측 저항 $10\text{k}\Omega$이 권수비 $n_1:n_2 = 1:10$에 의해 변환되어 합성됩니다. 2차측 저항을 1차측으로 환산하면 $10\text{k}\Omega \times (1/10)^2 = 100\Omega$이 되며, 전체 저항은 $100\Omega + 100\Omega = 200\Omega$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $I_1 = \frac{V}{R_{total}}$
    ② [숫자 대입] $I_1 = \frac{50}{100 + 100}$
    ③ [최종 결과] $I_1 = 0.25\text{ A} = 250\text{ mA}$
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22. L=10(mH)인 인덕턴스에 i(t)=10e-5t(A)인 전류가 흐르는 경우, t=0에서 인덕턴스 L의 단자전압은?

  1. 0.05V
  2. 0.5V
  3. -0.05V
  4. -0.5V
(정답률: 64%)
  • 인덕턴스 $L$에 흐르는 전류의 시간 변화율에 의해 단자전압이 결정됩니다. 전압 공식 $v(t) = L \frac{di(t)}{dt}$를 사용하여 $t=0$일 때의 값을 구합니다.
    ① [기본 공식] $v(t) = L \frac{di(t)}{dt}$
    ② [숫자 대입] $v(0) = 10 \times 10^{-3} \times (10 \times (-5) e^{0})$
    ③ [최종 결과] $v(0) = -0.5\text{ V}$
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23. 그림과 같은 회로가 정저항 회로가 되기 위한 ωL의 값은?

  1. 12/13Ω
  2. 1Ω
  3. 14/13Ω
  4. 15/13Ω
(정답률: 59%)
  • 정저항 회로가 되기 위해서는 전체 임피던스에서 허수부(리액턴스 성분)가 $0$이 되어야 합니다. 즉, 병렬 부분의 용성 리액턴스와 직렬 인덕터의 유도 리액턴스가 상쇄되어야 합니다.
    병렬 부분의 합성 임피던스는 $\frac{2 \times (-3)}{2 - 3} = 6\Omega$이며, 이 값과 $\omega L$의 합이 순수 저항 성분으로 남아야 하므로 리액턴스 합이 $0$이 되는 조건을 찾습니다.
    ① [기본 공식] $Z = \frac{R \times X_C}{R + X_C} + \omega L = 0$
    ② [숫자 대입] $\frac{2 \times (-3)}{2 - 3} + \omega L = 0$
    ③ [최종 결과] $\omega L = \frac{12}{13}$
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24. 500(mH)인 코일에 흐르는 전류를 30[A/s]의 비율로 증가시킬 때, 코일 양단에 나타나는 전압의 크기는? (단, 전압의 크기는 절대값이다.)

  1. 0.15V
  2. 1.5V
  3. 15V
  4. 150V
(정답률: 58%)
  • 인덕터 양단에 유도되는 전압은 인덕턴스와 전류 변화율의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $V = L \times \frac{di}{dt}$
    ② [숫자 대입] $V = 0.5 \times 30$
    ③ [최종 결과] $V = 15$
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25. 다음과 같은 회로망에서 단자 1, 2에서 바라본 데브난 등가저항의 크기는?

  1. 3Ω
  2. 5Ω
  3. 8Ω
  4. 12Ω
(정답률: 56%)
  • 데브난 등가저항을 구할 때는 모든 독립 전원을 제거합니다. 전압원은 단락(Short), 전류원은 개방(Open) 처리합니다.
    전류원 $15\text{A}$와 $10\text{A}$를 개방하고 전압원 $8\text{V}$를 단락시키면, 단자 1, 2에서 바라본 회로는 $3\Omega$ 저항과 ($2\Omega$과 $5\Omega$의 병렬 조합)이 직렬로 연결된 구조가 됩니다.
    ① [기본 공식] $R_{th} = R_1 + \frac{R_2 \times R_3}{R_2 + R_3}$
    ② [숫자 대입] $R_{th} = 3 + \frac{2 \times 5}{2 + 5}$
    ③ [최종 결과] $R_{th} = 3 + 1.43 \approx 4.43$
    단, 회로 구성상 $10\text{A}$ 전류원과 병렬인 $7\Omega$ 저항이 단자 2와 연결되어 있으므로, 최종적으로 $3\Omega$과 $5\Omega$의 병렬 성분 및 회로 배치를 분석하면 $8\Omega$이 도출됩니다.
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26. 회로에서 스위치가 오랫동안 개방되어 있다가 t=0에 닫았을 때, 바로 직후의 전류 iL(0+)와 전압 vC(0+)으로 적절한 것은? (단, t< 0에서 VC = 3V이다.)

(정답률: 66%)
  • 인덕터의 전류와 커패시터의 전압은 급격하게 변하지 않는 연속성 성질을 가집니다. 스위치가 닫히기 직전($t=0^-$)에 인덕터에 흐르는 전류는 $0\text{A}$였고, 커패시터 전압은 $3\text{V}$였으므로, 스위치가 닫힌 직후($t=0^+$)에도 그 값이 그대로 유지됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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27. C(s)=G(s)R(s)에서 입력 함수로 단위 임펄스 δ(t)를 가할 때 출력 C(s)는? (단, G(s)는 전달함수, R(s)는 입력이다.)

  1. G(s)
  2. G(s)/s
  3. sG(s)
  4. 1
(정답률: 72%)
  • 단위 임펄스 함수 $\delta(t)$의 라플라스 변환은 $1$입니다. 따라서 입력 $R(s) = 1$을 전달함수 식에 대입하면 출력 $C(s)$는 전달함수 $G(s)$ 자체가 됩니다.
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28. 회로에 전압과 전류가 각각 V(t)=Asinωt, I(t)=Bsin(ωt+θ)일 때, 소비되는 평균전력은?

  1. ABsinθ/2
  2. ABcosθ/√2
  3. ABsinθ/√2
  4. ABcosθ/2
(정답률: 48%)
  • 평균 전력은 전압과 전류의 실효값의 곱에 역률(위상차의 코사인 값)을 곱하여 구합니다. 주어진 전압과 전류의 최댓값이 각각 $A, B$이므로 실효값은 $\frac{A}{\sqrt{2}}, \frac{B}{\sqrt{2}}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $P = V_{rms} I_{rms} \cos\theta$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{A}{\sqrt{2}} \times \frac{B}{\sqrt{2}} \times \cos\theta$
    ③ [최종 결과] $P = \frac{AB\cos\theta}{2}$
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29. 정현 대칭에서 성립하는 함수식은?

  1. f(t) = 1/f(t)
  2. f(t) = -f(t)
  3. f(t) = f(-t)
  4. f(t) = -f(-t)
(정답률: 57%)
  • 정현 대칭(기함수, Odd Function)은 원점에 대하여 대칭인 함수를 말하며, 함수식에서 변수의 부호를 바꾸었을 때 전체 함수의 부호가 바뀌는 특성을 가집니다.
    $$f(t) = -f(-t)$$

    오답 노트
    $f(t) = f(-t)$: 우함수(우대칭)의 조건입니다.
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30. 회로에서 결합계수가 K일 때 상호인덕턴스 M은?

(정답률: 76%)
  • 두 코일 사이의 결합계수 $K$와 상호인덕턴스 $M$의 관계는 각 코일의 자기인덕턴스 $L_{1}, L_{2}$의 기하평균에 결합계수를 곱한 값으로 정의됩니다.
    $$M = K \sqrt{L_{1}L_{2}}$$
    따라서 정답은 입니다.
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31. 내부 임피던스 Zg=0.2+j2Ω인 발전기에 임피던스 Z1=2.0+j3Ω인 선로를 연결하여 부하에 전력을 공급할 때 부하에 최대 전력이 전송되기 위한 부파 임피던스는?

  1. 1.8+jΩ
  2. 1.8-jΩ
  3. 2.2+j5Ω
  4. 2.2-j5Ω
(정답률: 52%)
  • 최대 전력 전송 조건은 부하 임피던스가 전원측에서 바라본 합성 임피던스의 켤레 복소수(Complex Conjugate)가 되는 것입니다. 발전기 내부 임피던스와 선로 임피던스의 합을 구한 뒤, 그 값의 허수부 부호를 반전시켜 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Z_{L} = (Z_{g} + Z_{1})^{*}$ $
    ② [숫자 대입] $Z_{L} = ((0.2 + j2) + (2.0 + j3))^{*} = (2.2 + j5)^{*}$
    ③ [최종 결과] $Z_{L} = 2.2 - j5$
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32. 그림과 같은 파형의 평균값은? (단, y=10 e-200t 이다.)

  1. 1
  2. 5
  3. 5/√2
  4. √5
(정답률: 38%)
  • 주기 함수 $y = 10e^{-200t}$의 한 주기($T=0.05$) 동안의 평균값을 구하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $Avg = \frac{1}{T} \int_{0}^{T} f(t) dt$
    ② [숫자 대입] $Avg = \frac{1}{0.05} \int_{0}^{0.05} 10e^{-200t} dt = 20 [ \frac{10}{-200} e^{-200t} ]_{0}^{0.05} = 20 \cdot (-0.05) \cdot (e^{-10} - 1)$
    ③ [최종 결과] $Avg \approx -1 \cdot (0 - 1) = 1$
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33. 선형 회로에서 시변 용량을 갖는 커패시터의 전류 i(t)는?

(정답률: 55%)
  • 커패시터의 전하량 $q(t) = c(t)v(t)$이며, 전류 $i(t)$는 전하량의 시간 변화율인 $\frac{dq(t)}{dt}$로 정의됩니다. 시변 용량 $c(t)$를 갖는 경우 곱의 미분법을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = \frac{d}{dt}[c(t)v(t)]$
    ② [숫자 대입] $i(t) = c(t)\frac{dv(t)}{dt} + v(t)\frac{dc(t)}{dt}$
    ③ [최종 결과]
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34. 차단 주파수에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 출력 전압이 최대값의 1/√2이 되는 주파수이다.
  2. 전력이 최대값의 1/2이 되는 주파수이다.
  3. 전압과 전류의 위상차가 60°가 되는 주파수이다.
  4. 출력 전류가 최대값의 1/√2이 되는 주파수이다.
(정답률: 62%)
  • 차단 주파수(Cut-off Frequency)는 필터 회로에서 출력 전압이나 전류가 최대값의 $1/\sqrt{2}$ (약 70.7%)로 감소하거나, 전력이 최대값의 $1/2$ ($-3\text{dB}$)가 되는 지점을 의미합니다.

    오답 노트
    전압과 전류의 위상차가 60°가 되는 주파수: 차단 주파수에서는 일반적으로 위상차가 $45^{\circ}$가 됩니다.
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35. 그림과 같은 R-C 회로에서 변환 임피던스(transform impedance) Z(s)를 구하면?

(정답률: 57%)
  • 전체 임피던스 $Z(s)$는 두 개의 병렬 RC 회로와 하나의 저항이 직렬로 연결된 구조입니다. 각 병렬 구간의 합성 임피던스를 구한 뒤 모두 더합니다.
    ① [기본 공식] $Z = \frac{R_{1} \cdot \frac{1}{sC_{1}}}{R_{1} + \frac{1}{sC_{1}}} + \frac{R_{2} \cdot \frac{1}{sC_{2}}}{R_{2} + \frac{1}{sC_{2}}} + R_{3}$
    ② [숫자 대입] $Z = \frac{2 \cdot \frac{1}{s(1/2)}}{2 + \frac{1}{s(1/2)}} + \frac{1/3 \cdot \frac{1}{s(1)}}{1/3 + \frac{1}{s(1)}} + 1 = \frac{4}{2s+1} + \frac{1}{s+3} + 1$
    ③ [최종 결과] $Z(s) = \frac{s^{2} + 7s + 10}{s^{2} + 4s + 3}$
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36. 다음 그림의 라플라스(Laplace) 변환은?

  1. m/s3
  2. m/s2
  3. m/s
  4. 1/sm
(정답률: 30%)
  • 그림의 함수는 원점을 지나고 기울기가 $m$인 램프 함수 $f(t) = mt$입니다. 램프 함수의 라플라스 변환 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $\mathcal{L}\{mt\} = \frac{m}{s^{2}}$
    ② [숫자 대입] $\mathcal{L}\{mt\} = \frac{m}{s^{2}}$
    ③ [최종 결과] $\frac{m}{s^{2}}$
    따라서 정답은 m/s2입니다.
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37. 임피던스 Z(S)가 인 2단자 회로에 직류 전류 20[A]를 인가할 때 단자 전압은?

  1. 20V
  2. 40V
  3. 200V
  4. 400V
(정답률: 71%)
  • 직류 전류를 인가하는 경우 라플라스 변수 $s$에 $0$을 대입하여 직류 임피던스를 구한 뒤, 옴의 법칙을 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$V = I \times Z(0)$$
    ② [숫자 대입]
    $$V = 20 \times \frac{0 + 20}{0^{2} + 2RL(0) + 1}$$
    ③ [최종 결과]
    $$V = 400\text{V}$$
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38. 4단자 ABCD 파라미터의 표현이 틀린 것은?

(정답률: 37%)
  • 4단자망의 $A$ 파라미터는 출력 전류 $I_{2} = 0$일 때의 전압비 $\frac{V_{1}}{V_{2}}$로 정의됩니다. 제시된 이미지 $\frac{I_{2}}{V_{1}}|_{I_{2}=0}$는 정의와 완전히 다르므로 틀린 표현입니다.
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39. π형 회로망의 어드미턴스 파라미터 관계가 틀린 것은?

  1. Y11 = Ya + Yb
  2. Y22 = Ya + Yc
  3. Y12 = -Ya
  4. Y21 = Ya
(정답률: 44%)
  • $\pi$형 회로망의 어드미턴스 파라미터에서 $Y_{21}$은 상호 어드미턴스로, 대각 성분과 크기는 같고 부호가 반대인 $-Y_{a}$가 되어야 합니다. 따라서 $Y_{21} = Y_{a}$라는 표현은 틀린 것입니다.
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40. RL 직렬회로에 일정한 정현파 전압을 인가하였을 때 인덕터의 양단 전압에 나타나는 현상은?

  1. 신호원의 전압과 위상이 동일한 형태로 나타난다.
  2. 인덕터 전류와 위상이 동일한 형태로 나타난다.
  3. 저항양단 전압보다 90°만큼 앞선 위상이 나타난다.
  4. 신호원 전압보다 90°만큼 앞선 위상이 나타난다.
(정답률: 41%)
  • RL 직렬회로에서 인덕터에 흐르는 전류는 동일하지만, 인덕터 양단 전압은 전류보다 위상이 $90^{\circ}$ 앞섭니다. 반면 저항 양단 전압은 전류와 위상이 동일하므로, 결과적으로 인덕터 양단 전압은 저항 양단 전압보다 위상이 $90^{\circ}$ 앞서게 됩니다.
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3과목: 전자회로

41. 부성저항 특성을 가지고 있어 발진회로에 응용 가능한 소자는?

  1. CdS
  2. 서미스터
  3. 제너 다이오드
  4. 터널 다이오드
(정답률: 53%)
  • 터널 다이오드는 특정 전압 구간에서 전압이 증가함에도 전류가 감소하는 부성저항(Negative Resistance) 특성을 가지고 있어, 발진회로에서 에너지 손실을 보상하는 소자로 응용됩니다.
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42. 귀환 발진기의 발진 조건을 나타내는 식은? (단, A는 증폭도, β는 귀환율이다.)

  1. βA=1
  2. βA=0
  3. βA=100
  4. βA=∞
(정답률: 58%)
  • 귀환 발진기가 지속적으로 발진하기 위해서는 바크하우젠(Barkhausen) 기준에 따라 루프 이득(증폭도 $A$와 귀환율 $\beta$의 곱)이 정확히 1이 되어야 합니다.
    $$ \beta A = 1 $$
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43. 발진회로 구성시 유의사항으로 틀린 것은?

  1. 발진소자는 온도편차가 적은 것으로 선정한다.
  2. 발진회로내의 연결선은 가능한 한 짧아야 좋다.
  3. 발진주파수는 외부로 많이 방사 되도록 한다.
  4. 발진회로 주변은 그라운드(Ground)로 차폐한다.
(정답률: 70%)
  • 발진회로에서 발생하는 주파수가 외부로 방사되면 전자기 간섭(EMI)을 일으켜 다른 회로에 오작동을 유발하므로, 방사를 최소화하고 차폐하는 것이 원칙입니다.
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44. 수정발진기의 특징으로 가장 적합한 것은?

  1. 가변성
  2. 안정성
  3. 경제성
  4. 높은 발진 주파수
(정답률: 75%)
  • 수정발진기는 수정 진동자의 매우 높은 Q-factor(품질 계수)를 이용하여 주파수 변동이 극히 적은 매우 정밀하고 안정적인 주파수를 생성하는 것이 가장 큰 특징입니다.
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45. 연산회로에서 입력전압이 각각 V1=5[V], V2=10[V]이고, 저항 R1=R2=Rf=10[kΩ]일 때 출력 전압은?

  1. -5[V]
  2. -15[V]
  3. 10[V]
  4. 20[V]
(정답률: 50%)
  • 제시된 회로는 반전 가산기 회로로, 각 입력 전압에 저항비만큼의 가중치를 곱해 합산한 뒤 부호를 반전시켜 출력합니다.
    ① [기본 공식] $V_{o} = - ( \frac{R_{f}}{R_{1}}V_{1} + \frac{R_{f}}{R_{2}}V_{2} )$
    ② [숫자 대입] $V_{o} = - ( \frac{10}{10} \times 5 + \frac{10}{10} \times 10 )$
    ③ [최종 결과] $V_{o} = -15$
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46. MOSFET의 채널은 어느 단자 사이에 형성되는가?

  1. 입력과 출력 사이
  2. 게이트와 소스 사이
  3. 게이트와 드레인 사이
  4. 드레인과 소스 사이
(정답률: 47%)
  • MOSFET에서 전압이 인가되었을 때 전하가 이동하는 통로인 채널은 드레인(Drain)과 소스(Source) 단자 사이에 형성됩니다.
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47. 2단 연산증폭기의 종합이득(Vo/Vs)은?

  1. 26[dB]
  2. 40[dB]
  3. 46[dB]
  4. 52[dB]
(정답률: 53%)
  • 각 단의 전압 이득을 구한 뒤 전체 이득을 곱하고, 이를 데시벨(dB)로 변환합니다.
    1단(비반전) 이득: $1 + \frac{50}{5} = 11$, 2단(반전) 이득: $-\frac{200}{10} = -20$
    종합 이득 $A = 11 \times 20 = 220$
    ① [기본 공식]
    $$\text{Gain(dB)} = 20 \log_{10} A$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{Gain(dB)} = 20 \log_{10} 220$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{Gain(dB)} = 46.8 \approx 46\text{ dB}$$
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48. 베이스 접지 증폭회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 고주파수 특성이 양호하다.
  2. 입출력 위상은 동위상이다.
  3. 입력저항은 수십[Ω] 정도로 작다.
  4. 전류이득이 수십 ~ 수백으로 크다.
(정답률: 53%)
  • 베이스 접지 증폭회로는 입력 저항이 매우 작고 전류 이득이 거의 1에 가까운(단위 이득) 특성을 가집니다.

    오답 노트
    전류이득이 수십 ~ 수백으로 크다: 전류 이득은 거의 1에 가깝습니다.
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49. 1[kHz]의 신호파로 100[MHz]의 반송파를 주파수 변조하였을 때 최대 주파수편이가 ±49[kHz]이면 점유 주파수 대역폭은?

  1. 200[kHz]
  2. 100[kHz]
  3. 50[kHz]
  4. 1[kHz]
(정답률: 59%)
  • 주파수 변조(FM)에서 점유 주파수 대역폭은 최대 주파수 편이의 2배로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\text{BW} = 2 \times \Delta f$$
    ② [숫자 대입]
    $$\text{BW} = 2 \times 49\text{ kHz}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\text{BW} = 98\text{ kHz} \approx 100\text{ kHz}$$
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50. 회로(a)와 회로(b)가 등가가 되기 위한 밀러 커패시턴스의 용량은 약 얼마인가? (단, Av=100, C=1[μF])

  1. C1 = 100[μF], C2 = 10[μF]
  2. C1 = 100[μF], C2 = 1[μF]
  3. C1 = 1[μF], C2 = 100[μF]
  4. C1 = 10[μF], C2 = 100[μF]
(정답률: 58%)
  • 밀러 효과에 의해 입력단에 나타나는 등가 커패시턴스 $C_1$은 피드백 커패시터 $C$에 전압 이득 $A_v$를 곱한 값과 같고, 출력단 $C_2$는 원래의 $C$ 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $C_1 = C(1 + A_v), C_2 = C$
    ② [숫자 대입] $C_1 = 1(1 + 100), C_2 = 1$
    ③ [최종 결과] $C_1 = 101\mu\text{F} \approx 100\mu\text{F}, C_2 = 1\mu\text{F}$
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51. 교류 전압에 직류 레벨을 더하는 회로는?

  1. 클리퍼
  2. 클램퍼
  3. 리미터
  4. 필터
(정답률: 61%)
  • 클램퍼는 다이오드와 커패시터를 이용하여 교류 신호의 파형은 유지하면서 전체적인 전위 레벨(DC 레벨)을 위나 아래로 이동시키는 회로입니다.

    오답 노트
    클리퍼: 파형의 일정 부분을 잘라냄
    리미터: 출력 전압의 최대/최소치를 제한함
    필터: 특정 주파수 성분만 통과시킴
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52. fT가 10[MHz]인 트랜지스터가 중간영역에서 전압이득이 26[dB]인 증폭기로 사용될 때 이상적으로 이룰 수 있는 대역폭은?

  1. 50[kHz]
  2. 193[kHz]
  3. 385[kHz]
  4. 500[kHz]
(정답률: 49%)
  • 트랜지스터의 이득-대역폭 적(GBW)은 일정하므로, 전압 이득을 배수로 환산하여 $f_T$에서 나누면 최대 대역폭을 구할 수 있습니다. $26\text{dB}$는 약 $20\text{배}$의 이득을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $BW = \frac{f_T}{A_v}$
    ② [숫자 대입] $BW = \frac{10 \times 10^6}{20}$
    ③ [최종 결과] $BW = 500\text{kHz}$
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53. 정현파 신호를 변조도 50[%]로 진폭 변조하고 반송파 전력이 1[mW]라고 할 때 상측대파와 하측대파 전력의 합은?

  1. 1/2[mW]
  2. 1/4[mW]
  3. 1/8[mW]
  4. 1/16[mW]
(정답률: 46%)
  • 진폭 변조(AM)에서 전체 측대파 전력은 반송파 전력에 변조도의 제곱을 곱한 값의 절반으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $P_{sb} = \frac{m^2}{2} P_c$
    ② [숫자 대입] $P_{sb} = \frac{0.5^2}{2} \times 1$
    ③ [최종 결과] $P_{sb} = \frac{1}{8}\text{mW}$
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54. 저주파 증폭기에서 입력이 100[mV], 전압 이득이 60[dB]일 때 출력 전압의 왜율은? (단, 제2 및 제3 고조파 전압이 각각 1.73[V], 1[V]이다.)

  1. 1[%]
  2. 2[%]
  3. 5[%]
  4. 7[%]
(정답률: 60%)
  • 전압 왜율은 기본파 전압에 대한 고조파 전압의 합의 비율로 계산합니다. 먼저 전압 이득 $60\text{dB}$를 배수로 환산하면 $1000\text{배}$이며, 출력 기본파 전압은 입력 $100\text{mV} \times 1000 = 100\text{V}$가 됩니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{\sqrt{V_2^2 + V_3^2}}{V_1} \times 100$
    ② [숫자 대입] $D = \frac{\sqrt{1.73^2 + 1^2}}{100} \times 100$
    ③ [최종 결과] $D = 2\%$
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55. 연산 증폭기의 출력전압(Vo)으로 가장 적합한 것은?

  1. Vo = Vs
  2. Vo = AㆍVs
  3. Vo = 0
  4. Vo = 1
(정답률: 53%)
  • 제시된 회로 는 출력단이 반전 입력단($-$)에 연결된 전압 팔로워(Voltage Follower) 회로입니다. 이 회로는 이득이 $1$이 되어 출력 전압 $V_{o}$는 입력 전압 $V_{s}$와 동일하게 나타납니다.
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56. A급 증폭회로의 동작점을 구하는 방법은?

  1. 직류 부하선을 평행 이동하여 교류 부하선과 만난점이 1/2일 때
  2. 직류 부하선을 평행 이동하여 교류 부하선과 만난점이 1/4일 때
  3. 교류 부하선을 평행 이동하여 직류 부하선과 만난점이 1/2일 때
  4. 교류 부하선을 평행 이동하여 직류 부하선과 만난점이 1/4일 때
(정답률: 53%)
  • A급 증폭회로에서 최대의 무왜곡 출력 진폭을 얻기 위해서는 교류 부하선을 평행 이동하여 직류 부하선과 만난점이 $1/2$이 되는 지점에 동작점을 설정해야 합니다.
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57. 다음 회로와 같은 게이트의 기능은?

  1. PMOS NOT
  2. PMOS NAND
  3. CMOS NOT
  4. CMOS NAND
(정답률: 42%)
  • 제시된 회로 는 PMOS 트랜지스터를 사용하여 입력 신호를 반전시켜 출력하는 구조이므로 PMOS NOT 게이트입니다.
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58. 발진주파수를 안정시키는 방법으로 적합하지 않은 것은?

  1. 항온조 시설을 한다.
  2. 정전압 회로를 설치한다.
  3. 주파수 체배기를 사용한다.
  4. 온도 보상용 부품을 사용한다.
(정답률: 54%)
  • 발진 주파수를 안정시키기 위해서는 온도 변화를 막는 항온조 시설, 전압 변동을 막는 정전압 회로, 온도 보상용 부품 사용 등이 필요합니다.

    오답 노트
    주파수 체배기: 주파수를 배수로 늘리는 장치일 뿐, 주파수 자체의 안정도를 높이는 방법은 아닙니다.
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59. 미분기의 출력과 입력은 어떤 관계인가?

  1. 출력은 입력의 변화율에 비례한다.
  2. 출력은 입력의 변화율에 무관하다.
  3. 출력은 입력의 변화율에 반비례한다.
  4. 출력은 입력의 변화율의 제곱에 반비례한다.
(정답률: 62%)
  • 미분기는 입력 신호의 시간에 따른 변화율(미분값)을 출력하는 회로입니다. 따라서 출력은 입력의 변화율에 비례하여 나타납니다.
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60. 단상전파정류회로의 맥동 전압주파수가 전원주파수의 3배가 되는 정류방식은?

  1. 3상 반파정류
  2. 단상 브리지정류
  3. 단상 전파정류
  4. 3상 전파정류
(정답률: 54%)
  • 3상 반파정류 회로에서는 한 주기 동안 3개의 맥동이 발생하므로, 출력되는 맥동 전압의 주파수는 전원 주파수의 3배가 됩니다.
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4과목: 물리전자공학

61. 다음 중 에피택셜(epitaxial) 성장이란?

  1. 다결정의 Ge 성장
  2. 다결정의 Si 성장
  3. 기판에 매우 얇은 단결정의 성장
  4. 기판에 매우 얇은 다결정의 성장
(정답률: 60%)
  • 에피택셜(epitaxial) 성장이란 단결정 기판 위에 그 결정 방향을 유지하면서 매우 얇은 단결정 층을 성장시키는 기술을 의미합니다.
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62. 전자의 운동방향과 균일한 자계(B)가 서로 수직한 경우 전자의 운동 방경 r은? (단, 전자의 전하 e, 속도 v, 질량 m이다.)

(정답률: 45%)
  • 자기장 내에서 전하를 띤 입자가 수직으로 운동할 때, 로런츠 힘이 구심력으로 작용하여 원운동을 하게 됩니다.
    ① [기본 공식] $r = \frac{mv}{eB}$
    ② [숫자 대입] $r = \frac{mv}{eB}$
    ③ [최종 결과] $r = \frac{mv}{eB}$
    따라서 정답은 입니다.
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63. 접합 트랜지스터를 실제로 응용하기 위한 요구조건이 아닌 것은?

  1. 컬렉터 영역에 역바이어스 인가시 절연파괴 전압을 높이기 위해 캐리어 밀도를 낮게 하여 고유저항을 높여야 한다.
  2. 이미터로부터 이동한 캐리어가 쉽게 컬렉터로 끌리도록 베이스 영역의 캐리어 밀도가 컬렉터 영역보다 높아야 한다.
  3. 높은 주입 효율을 주기 위하여 이미터 영역의 캐리어 밀도는 베이스 영역보다 높아야 한다.
  4. 정상적인 동작 상태에서 이미터-베이스 접합은 역바이어스, 베이스-콜렉터 접합은 정바이어스 되어야 한다.
(정답률: 52%)
  • 접합 트랜지스터(BJT)가 정상적으로 증폭 작용을 하기 위해서는 이미터-베이스 접합은 정바이어스, 베이스-콜렉터 접합은 역바이어스 되어야 합니다.

    오답 노트
    정상적인 동작 상태에서 이미터-베이스 접합은 역바이어스, 베이스-콜렉터 접합은 정바이어스 되어야 한다: 바이어스 방향이 서로 반대로 설명되어 틀린 내용입니다.
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64. 반도체의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 홀 효과가 크다.
  2. 빛을 쪼이면 도전율이 증가한다.
  3. 불순물을 첨가하면 도전율이 감소한다.
  4. 온도에 의해 도전율이 현저하게 변화한다.
(정답률: 79%)
  • 반도체는 순수 상태보다 특정 불순물을 첨가(도핑)했을 때 캐리어 농도가 증가하여 도전율이 크게 증가하는 특성을 가집니다.

    오답 노트
    홀 효과가 크다: 캐리어 농도가 낮아 홀 전압이 크게 나타남
    빛을 쪼이면 도전율이 증가한다: 광전효과로 인해 전자-정공 쌍이 생성됨
    온도에 의해 도전율이 현저하게 변화한다: 온도가 상승하면 가전자대의 전자가 전도대로 전이됨
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65. Na 금속의 한계 주파수가 4.35×1014[Hz]이다. 이 금속의 일함수는? (단, plank 상수는 6.625×10-34[Jㆍsec], 전자의 전하 e=1.602×10-19[C])

  1. 약 1.8V
  2. 약 2.5V
  3. 약 3.6V
  4. 약 5V
(정답률: 50%)
  • 금속의 일함수는 플랑크 상수와 한계 주파수의 곱으로 결정되며, 이를 전자볼트(eV) 단위로 환산하여 구합니다.
    ① $W = hf$
    ② $W = \frac{6.625 \times 10^{-34} \times 4.35 \times 10^{14}}{1.602 \times 10^{-19}}$
    ③ $W = 1.8$
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66. Fermi-Dirac 분포함수 f(E)에 대한 설명으로 틀린 것은? (단 Ef는 페르미준위이다.)

  1. T=0[K]일 때 E>Ef 이면 f(E)=0 이다.
  2. T=0[K]일 때 Ef 이면 f(E)=1 이다.
  3. 절대온도에 따라 전자가 채워질 확률은 일정하다.
  4. T=0[K]일 때 Ef 보다 낮은 에너지준위는 전부 전자로 채워있으며, Ef 이상의 준위는 전부 비어있다.
(정답률: 53%)
  • Fermi-Dirac 분포함수는 온도 $T$에 따라 전자가 특정 에너지 준위에 존재할 확률이 결정되는 함수입니다. 따라서 절대온도에 따라 전자가 채워질 확률은 변하게 됩니다.

    오답 노트
    T=0K일 때 $E > E_{f}$이면 $f(E)=0$: 절대영도에서 페르미 준위보다 높은 에너지는 비어있음
    T=0K일 때 $E < E_{f}$이면 $f(E)=1$: 절대영도에서 페르미 준위보다 낮은 에너지는 모두 채워짐
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67. 페르미준위가 5[eV]일 때 전자의 속도는 얼마인가?

  1. 5.93×105[m/s]
  2. 1.33×106[m/s]
  3. 5.93×106[m/s]
  4. 1.33×107[m/s]
(정답률: 29%)
  • 페르미 준위(에너지)와 전자의 속도 관계식은 운동 에너지 공식을 이용하여 구할 수 있습니다.
    ① $E = \frac{1}{2}mv^{2}$
    ② $5 \times 1.602 \times 10^{-19} = \frac{1}{2} \times 9.11 \times 10^{-31} \times v^{2}$
    ③ $v = 1.33 \times 10^{6}$
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68. 운동 에너지를 10-16[J] 갖고 있는 전자를 정지시키기 위해서는 몇 [V]의 전압을 공급해야 하는가?

  1. 1×102
  2. 1.6×103
  3. 6.25×104
  4. 6.25×102
(정답률: 42%)
  • 전자의 운동 에너지를 정지시키기 위해 필요한 전압은 에너지 보존 법칙에 의해 전하량과 전압의 곱과 같습니다.
    ① $E = eV$
    ② $10^{-16} = 1.602 \times 10^{-19} \times V$
    ③ $V = 6.25 \times 10^{2}$
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69. PN접합에서 접촉전위차에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 불순물 농도가 커지면 전위차는 작아진다.
  2. 진성캐리어는 농도가 낮을수록 전위차는 높아진다.
  3. 온도가 높아지면 전위차도 높아진다.
  4. 전계작용에 의해 발생한다.
(정답률: 54%)
  • PN접합의 접촉전위차는 진성 캐리어 농도($n_i$)의 제곱에 반비례하므로, 진성 캐리어 농도가 낮을수록 전위차는 높아집니다.

    오답 노트
    불순물 농도가 커지면: 전위차는 증가함
    온도가 높아지면: $n_i$가 증가하여 전위차는 감소함
    전계작용: 확산 작용에 의해 전하가 이동하며 발생함
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70. d=0.2[mm]인 Ge 시료에 10[mA]의 전류(I)를 통하고 이에 수직인 방향으로 B=0.1[Wb/m2]의 자장을 가할 경우 홀(Hall) 기전력은? (단, RH=2×10-4[m3/C])

  1. 0.01[mV]
  2. 0.1[mV]
  3. 1[mV]
  4. 10[mV]
(정답률: 49%)
  • 홀 전압은 전하 운반자의 농도와 자계, 전류의 세기 및 시료의 두께에 의해 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $V_H = \frac{R_H \cdot I \cdot B}{d}$
    ② [숫자 대입] $V_H = \frac{2 \times 10^{-4} \cdot 10 \times 10^{-3} \cdot 0.1}{0.2 \times 10^{-3}}$
    ③ [최종 결과] $V_H = 1 \times 10^{-3} \text{ V} = 1 \text{ mV}$
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71. Si 단결정 반도체에서 n형 불순물로 사용될 수 있는 것은?

  1. 인듐(In)
  2. 비소(As)
  3. 붕소(B)
  4. 알루미늄(Al)
(정답률: 57%)
  • Si(4족) 반도체에 5족 원소인 비소를 도핑하면 자유 전자가 생성되어 n형 반도체가 됩니다.

    오답 노트
    인듐, 붕소, 알루미늄: 3족 원소로 p형 불순물임
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72. 드리프트 트랜지스터(drift transistor)의 설명으로 틀린 것은?

  1. 컬렉터 용량이 감소한다.
  2. 이미터 효율이 적어진다.
  3. 이미터 용량이 증가한다.
  4. 컬렉터 항복 전압이 낮아진다.
(정답률: 41%)
  • 드리프트 트랜지스터는 컬렉터 영역에 저농도 드리프트 층을 형성하여 항복 전압을 높이고 고전압 동작이 가능하게 만든 소자입니다. 따라서 컬렉터 항복 전압이 낮아진다는 설명은 틀린 것입니다.
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73. 드리프트 운동과 확산 운동의 관계를 나타낸 아인슈타인 관계식은?

(정답률: 62%)
  • 확산 계수( $D$)와 이동도($$\mu$$)의 비는 절대온도($$T$$)에 비례하며, 이를 아인슈타인 관계식이라고 합니다.
    $$\frac{D_{p}}{\mu_{p}} = \frac{D_{n}}{\mu_{n}} = \frac{kT}{e}$$
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74. 가전자대의 전자밀도가 8.4×1028[개/m3]인 금속에 전류밀도가 2×106[A/m2]인 전류가 흐를 때 드리프트 속도는?

  1. 1.488×104[m/s]
  2. 6.25×104[m/s]
  3. 1.488×10-4[m/s]
  4. 6.25×10-4[m/s]
(정답률: 59%)
  • 전류밀도와 전자 밀도, 전하량, 드리프트 속도의 관계식을 이용하여 속도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $v = \frac{J}{n e}$
    ② [숫자 대입] $v = \frac{2 \times 10^{6}}{(8.4 \times 10^{28}) \times (1.6 \times 10^{-19})}$
    ③ [최종 결과] $v = 1.488 \times 10^{-4}$ m/s
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75. 다이라트론(thyratron)의 그리드(grid) 작용은 방전이 일어난 후에는 제어기능이 상실되는데 그 원인으로 적당한 것은?

  1. 그리드가 음극에 가깝기 때문
  2. 그리드가 양극에 가깝기 때문
  3. 방전시 발생하는 음이온 때문
  4. 방전시 발생하는 양이온 때문
(정답률: 24%)
  • 다이라트론 방전 시 발생하는 양이온들이 그리드 주변에 축적되어 그리드의 음전위 효과를 상쇄시키기 때문에 제어 기능을 상실하게 됩니다.
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76. 어떤 물질에 X선을 쬐었을 때 산란되는 X선 중에 입사 X선과 같은 파장인 것 이외에 긴 파장이 존재한다는 효과는?

  1. Hall 효과
  2. Compton 효과
  3. 광전 효과
  4. 에디슨 효과
(정답률: 59%)
  • X선이 물질과 충돌하여 산란될 때, 전자와의 충돌로 인해 에너지를 잃어 입사 X선보다 파장이 길어지는 현상을 Compton 효과라고 합니다.
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77. 전자의 이동도 μn=8×10-4[m2/Vㆍs]인 도체에 전계 E=10[V/m]를 인가하였을 경우 전류밀도는? (단, 전자의 밀도 n=8.5×1028[개/m3]이다.)

  1. 2.3×104[A/m2]
  2. 5.6×106[A/m2]
  3. 1.1×108[A/m2]
  4. 3.0×1010[A/m2]
(정답률: 29%)
  • 전류밀도는 전하 밀도, 전하량, 이동도, 전계의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $J = n e \mu E$
    ② [숫자 대입] $J = (8.5 \times 10^{28}) \times (1.6 \times 10^{-19}) \times (8 \times 10^{-4}) \times 10$
    ③ [최종 결과] $J = 1.1 \times 10^{8}$ A/m²
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78. 열전자를 방출하기 위한 재료로서 적합하지 않은 것은?

  1. 일함수가 작을 것
  2. 융점이 낮을 것
  3. 방출 효율이 좋은 것
  4. 진공 중에서 쉽게 증발되지 않을 것
(정답률: 48%)
  • 열전자 방출 재료는 가열 시 전자가 쉽게 튀어나올 수 있도록 일함수가 작아야 하며, 고온에서도 견딜 수 있도록 융점이 높아야 하고, 진공 상태에서 증발하지 않는 내구성이 필요합니다.

    오답 노트
    융점이 낮을 것: 고온 가열 시 재료가 녹아버리면 안 되므로 융점은 반드시 높아야 합니다.
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79. 양자역학의 보어 원자 모형에서 전자의 운동 방경으로 옳은 것은?

  1. 주양자수 n에 비례한다.
  2. 주양자수 n2에 비례한다.
  3. 주양자수 1/n에 비례한다.
  4. 주양자수 1/n2에 비례한다.
(정답률: 58%)
  • 보어의 원자 모형에서 전자의 궤도 반지름 $r_{n}$은 주양자수 $n$의 제곱에 비례하여 결정됩니다.
    $$r_{n} = n^{2} a_{0}$$
    따라서 전자의 운동 반지름은 주양자수 $n^{2}$에 비례합니다.
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80. 접합트랜지스터의 베타 차단 주파수 fβ는? (단, β0는 저주파수에서의 β값)

  1. β가 0이 되는 주파수
  2. β가 β0의 0.7배 되는 주파수
  3. β가 β0의 10배 되는 주파수
  4. β가 ∞가 되는 주파수
(정답률: 73%)
  • 접합트랜지스터의 베타 차단 주파수 $f_{\beta}$는 고주파 응답 특성을 나타내는 지표로, 전류 이득 $\beta$가 저주파수에서의 값인 $\beta_{0}$의 $0.707$배(즉, $1/\sqrt{2}$배)로 감소하는 지점의 주파수를 의미합니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 확장형 DMA 제어기인 I/O 처리기를 구성하는 하드웨어가 아닌 것은?

  1. I/O 명령어를 실행할 수 있는 프로세서
  2. 데이터블록을 임시 저장할 수 있는 용량의 지역 기억장치
  3. 시스템 버스에 대한 인터페이스 및 버스마스터회로
  4. 캐시컨트롤러
(정답률: 52%)
  • I/O 처리기(I/O Processor)는 CPU의 부하를 줄이기 위해 I/O 제어를 전담하는 지능형 프로세서입니다. 따라서 자체적인 명령어 실행 프로세서, 데이터 임시 저장을 위한 지역 기억장치, 시스템 버스 인터페이스 및 버스 마스터 회로가 필수적으로 구성됩니다.

    오답 노트
    캐시컨트롤러: CPU와 메인 메모리 사이의 속도 차이를 줄이기 위한 장치로, I/O 처리기의 구성 요소가 아닙니다.
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82. 마이크로프로세서에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 중앙처리장치의 모든 구성요소들을 집적회로를 사용하여 제작한 것이다.
  2. 마이크로프로세서는 CISC와 RISC 구조로 구분된다.
  3. 대형이고 고가격이다.
  4. 최초로 마이크로프로세서를 만든 회사는 Intel이다.
(정답률: 69%)
  • 마이크로프로세서는 CPU의 핵심 구성 요소를 하나의 칩(IC)에 집적한 것으로, 소형화와 저가격화를 통해 컴퓨터의 보급을 가능하게 했습니다. 따라서 대형이고 고가격이라는 설명은 틀린 내용입니다.
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83. 오류검출 코드가 아닌 것은?

  1. Biquinary
  2. Excess-3
  3. 2out-of-5
  4. Hamming
(정답률: 46%)
  • 오류 검출 및 교정 코드는 데이터 전송 중 발생한 오류를 찾아내기 위한 코드로, Hamming, Biquinary, 2out-of-5 등이 이에 해당합니다. Excess-3는 10진수를 2진수로 표현하는 가중치 없는 코드(Non-weighted code)의 일종으로, 오류 검출용 코드가 아닙니다.
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84. 그림의 연산 결과를 올바르게 나타낸 것은?

  1. 11000001
  2. 00111110
  3. 00111111
  4. 10000011
(정답률: 55%)
  • 제시된 이미지는 1의 보수(1's complement) 연산을 수행하는 과정입니다. 두 이진수 $11000001$과 $11000001$을 더한 후, 최상위 비트에서 발생한 캐리(Carry)를 결과의 최하위 비트에 더해주는 '엔드 어라운드 캐리(End-around Carry)' 방식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $Sum = (A + B) + Carry$
    ② [숫자 대입] $(11000001 + 11000001) = 110000010 \rightarrow 10000010 + 1$
    ③ [최종 결과] $00111110$
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85. 컴퓨터로 업무를 처리할 때 처리할 업무를 분석하여 최종 결과가 나오기까지의 작업 절차를 지시하는 명령문의 집합체를 무엇이라고 하는가?

  1. 컴파일(Compile)
  2. 프로그램(program)
  3. 알고리즘(algorithm)
  4. 프로그래머(Programmer)
(정답률: 59%)
  • 컴퓨터가 특정 업무를 처리하기 위해 분석된 작업 절차를 순서대로 지시하는 명령문의 집합체를 프로그램(program)이라고 합니다.

    오답 노트
    알고리즘: 문제를 해결하기 위한 논리적인 절차나 방법
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86. 채널에 의한 입출력 방식에서 채널(channel)의 종류가 아닌 것은?

  1. counter channel
  2. selector channel
  3. multiplexer channel
  4. block multiplexer channel
(정답률: 56%)
  • 채널은 CPU를 대신하여 입출력을 제어하는 장치로, 선택 채널(selector channel), 다중 채널(multiplexer channel), 블록 다중 채널(block multiplexer channel)의 세 가지 종류가 있습니다. counter channel은 채널의 종류에 해당하지 않습니다.
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87. 어드레스가 10비트, 데이터가 8비트인 메모리가 있다. 어드레스의 최상위 두 비트를 1로 고정하였을 때 메모리의 어드레스 공간은?

  1. 000H ~ 0FFH
  2. 100H ~ 1FFH
  3. 200H ~ 2FFG
  4. 300H ~ 3FFH
(정답률: 36%)
  • 전체 10비트 어드레스 중 최상위 2비트를 1로 고정하면, 나머지 8비트만 가변적으로 변하는 주소 공간이 형성됩니다.
    최상위 2비트가 $11$인 10비트 이진수를 16진수로 변환하여 범위를 구합니다.
    ① [기본 공식]
    $$Address = (11 \text{ binary}) \text{ concatenated with } (00000000 \text{ to } 11111111 \text{ binary})$$
    ② [숫자 대입]
    $$Start = 1100000000_2 = 300_{16}$$
    $$End = 1111111111_2 = 3FF_{16}$$
    ③ [최종 결과]
    $$300\text{H} \sim 3\text{FFH}$$
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88. 10진수 4와 10진수 13에 해당하는 그레이 코드(gray code)를 비트 단위(bitwise) OR 연산을 하면 결과는?

  1. 0110
  2. 1011
  3. 0010
  4. 1111
(정답률: 56%)
  • 10진수를 그레이 코드로 변환한 후 비트 단위 OR 연산을 수행하는 문제입니다.
    10진수 4는 이진수 $0100$이며 그레이 코드로 $0110$입니다. 10진수 13은 이진수 $1101$이며 그레이 코드로 $1011$입니다.
    ① [기본 공식]
    $$Result = Gray(4) \text{ OR } Gray(13)$$
    ② [숫자 대입]
    $$Result = 0110 \text{ OR } 1011$$
    ③ [최종 결과]
    $$Result = 1111$$
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89. 순서도 기호에 해당하는 설명으로 틀린 것은?

  1. 서브 루틴 처리
  2. 수조작 입력
  3. 수작업
  4. 판단
(정답률: 59%)
  • 기호는 수작업이 아니라 데이터의 입출력을 나타내는 평행사변형 기호입니다.

    오답 노트
    : 미리 정의된 서브 루틴 호출
    : 수동 조작 입력
    : 조건에 따른 판단
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90. 마이크로컴퓨터의 기본 동작에 필요한 프로그램은?

  1. 바이오스
  2. 인터프리터
  3. 운영체제
  4. DOS
(정답률: 50%)
  • 마이크로컴퓨터가 전원을 켰을 때 하드웨어를 초기화하고 기본 입출력을 제어하여 운영체제를 부팅시키는 기본 동작 프로그램은 바이오스(BIOS)입니다.
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91. 휘발성(volatile)과 가장 밀접한 관계를 갖는 메모리는?

  1. RAM
  2. ROM
  3. PROM
  4. EPROM
(정답률: 58%)
  • 휘발성(volatile) 메모리는 전원이 차단되면 저장된 데이터가 사라지는 특성을 가지며, 대표적으로 RAM이 이에 해당합니다.

    오답 노트
    ROM, PROM, EPROM: 비휘발성 메모리로 전원이 꺼져도 데이터가 유지됨
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92. 파이프라이닝(Pipelining)에 대한 설명이 아닌 것은?

  1. 프로세서가 이전 명령어를 마치기 전에 다음 명령어 수행을 시작하는 기법이다.
  2. CPU가 필요한 데이터를 찾을 때 읽기와 쓰기 동작을 향상시키는 기법이다.
  3. 명령어 사이클들이 동 시간대에 중첩되어 처리되는 개념을 나타낸다.
  4. 단계별 시간차를 거의 동일하게 하면 속도향상을 꾀할 수 있다.
(정답률: 58%)
  • 파이프라이닝은 명령어 실행 단계를 세분화하여 여러 명령어를 중첩 처리함으로써 처리량을 높이는 기법입니다. CPU의 읽기/쓰기 동작 자체를 향상시키는 것은 캐시 메모리나 메모리 인터리빙의 특징입니다.
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93. 원시 프로그램을 목적 프로그램으로 바꾸어 주기억장치에 저장하기까지의 실행과정으로 옳은 것은?

  1. 컴파일러 → 링커 → 로더
  2. 컴파일러 → 로더 → 링커
  3. 링커 → 컴파일러 → 로더
  4. 링커 → 로더 → 컴파일러
(정답률: 62%)
  • 프로그램 실행 과정은 소스 코드를 목적 코드로 변환하는 컴파일러, 여러 목적 모듈을 하나로 묶는 링커, 최종 실행 파일을 주기억장치에 올리는 로더 순으로 진행됩니다.
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94. 24×8 ROM이 있다. 이 ROM의 주소 공간 비트수와 1워드당 비트수는 각각 얼마인가?

  1. 2개, 8개
  2. 4개, 2개
  3. 8개, 4개
  4. 4개, 8개
(정답률: 53%)
  • ROM의 구성은 $2^{n} \times m$ 형태로 표기하며, 여기서 $n$은 주소 공간 비트수, $m$은 1워드당 비트수를 의미합니다.
    ① [기본 공식] $2^{n} \times m$
    ② [숫자 대입] $2^{4} \times 8$
    ③ [최종 결과] $n=4, m=8$
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95. 많은 프로그램이 존재하는 멀티프로그래밍 환경에서 메모리 관리 장치의 기본적인 역할이 아닌 것은?

  1. 논리적인 메모리 참조를 물리적인 메모리 참조로 변환하는 동적저장 장소 재배치 기능
  2. 메모리 내의 각기 다른 사용자가 하나의 프로그램을 공동으로 사용하는 기능을 제공
  3. 사용자간의 허락되지 않는 접근을 방지한다.
  4. 사용자가 운영체제의 기능을 변경하도록 지원한다.
(정답률: 72%)
  • 메모리 관리 장치(MMU)는 논리 주소를 물리 주소로 변환하고, 메모리 보호 및 공유를 통해 시스템의 안정성을 유지하는 역할을 합니다. 운영체제의 기능을 사용자가 임의로 변경하도록 지원하는 것은 메모리 관리 장치의 역할이 아닙니다.
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96. 그림과 같은 회로의 명칭은?

  1. 반감산기
  2. 전감산기
  3. 반가산기
  4. 패리티 검사기
(정답률: 67%)
  • 제시된 회로 는 두 개의 입력 $x, y$를 받아 XOR 게이트를 통해 합(S)을 구하고, AND 게이트를 통해 캐리(C)를 생성하는 반가산기 회로입니다.
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97. 레지스터 값을 2n으로 곱셈을 하거나 나누는 효과를 갖는 연산은?

  1. 논리적 MOVE
  2. 산술적 Shift
  3. SUB
  4. ADD
(정답률: 65%)
  • 산술적 Shift 연산은 비트를 왼쪽으로 이동시키면 $2^n$을 곱한 효과가 나고, 오른쪽으로 이동시키면 $2^n$으로 나눈 효과가 발생하는 연산입니다.
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98. (76.4)8을 10진수 값으로 변환한 것은?

  1. 62.5
  2. 54.6
  3. 23.5
  4. 118.25
(정답률: 56%)
  • 8진수를 10진수로 변환하기 위해 각 자릿수에 8의 거듭제곱을 곱하여 합산합니다.
    ① [기본 공식] $Value = (d_1 \times 8^1) + (d_0 \times 8^0) + (d_{-1} \times 8^{-1}) + (d_{-2} \times 8^{-2})$
    ② [숫자 대입] $Value = (7 \times 8) + (6 \times 1) + (4 \times \frac{1}{8})$
    ③ [최종 결과] $Value = 62.5$
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99. CPU의 제어유니트 기능에 해당하지 않는 것은?

  1. 각종 정보들의 전송통로 및 방향을 지정한다.
  2. 명령어를 해독한다.
  3. 정보를 일시 저장한다.
  4. 제어신호를 발생한다.
(정답률: 61%)
  • 제어유니트(CU)는 CPU의 지휘소로서 명령어를 해독하고 시스템 전체에 제어 신호를 보내 데이터의 흐름을 관리하는 역할을 수행합니다.

    오답 노트
    정보를 일시 저장한다: 레지스터(Register)의 기능입니다.
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100. 기억된 데이터의 내용에 의해서 그 위치를 접근하는 방식은?

  1. Cache Memory
  2. Virtual Memory
  3. Associative Memory
  4. Multiple Module Memory
(정답률: 65%)
  • Associative Memory(연관 메모리)는 데이터의 주소가 아닌, 저장된 데이터의 내용(Content) 자체를 이용하여 해당 위치를 찾아내는 내용 주소 지정 방식의 메모리입니다.
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