전자기사 필기 기출문제복원 (2015-09-19)

전자기사 2015-09-19 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전자기사 2015-09-19 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전자기사
(2015-09-19 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 정전용량이 1μF인 공기콘덴서가 있다. 이 콘덴서 판간의 1/2인 두께를 갖고 비유전율 Єr=2인 유전체를 그 콘덴서의 한 전극면에 접촉하여 넣었을 때 전체의 정전용량은 몇 μF이 되는가?

  1. 2
  2. 1/3
  3. 4/3
  4. 5/3
(정답률: 69%)
  • 기존 공기콘덴서의 두께 $d$ 중 절반($d/2$)이 비유전율 $\epsilon_r=2$인 유전체로 채워졌으므로, 두 개의 콘덴서가 직렬로 연결된 구조로 해석합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{C_1 C_2}{C_1 + C_2}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{2 \times 2}{2 + 2} \text{ (단, } C_1 = \epsilon_r \frac{\epsilon_0 S}{d/2} = 2 \times 2C_0, C_2 = \frac{\epsilon_0 S}{d/2} = 2C_0 \text{ 이므로)} \rightarrow \frac{4 \times 2}{4 + 2} = \frac{8}{6}$
    ③ [최종 결과] $C = \frac{4}{3}$
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2. 공기 중에 있는 반지름 a(m)의 독립 금속구의 정전용량은 몇 F 인가?

  1. 2πЄ0a
  2. 4πЄ0a
(정답률: 67%)
  • 공기 중에 놓인 반지름 $a$인 독립 금속구의 정전용량은 구의 반지름과 진공의 유전율에 비례하는 기본 공식으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $C = 4\pi \epsilon_0 a$
    ② [숫자 대입] $C = 4\pi \epsilon_0 a$
    ③ [최종 결과] $C = 4\pi \epsilon_0 a$
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3. 비오-사바르의 법칙에서 구할 수 있는 것은?

  1. 전하 사이의 힘
  2. 자하 사이의 힘
  3. 전계의 세기
  4. 자계의 세기
(정답률: 64%)
  • 비오-사바르의 법칙은 전류가 흐르는 도선 주위의 어느 한 점에서 발생하는 자계의 세기를 구하는 법칙입니다.

    오답 노트
    전하 사이의 힘: 쿨롱의 법칙
    자하 사이의 힘: 쿨롱의 법칙(자성체)
    전계의 세기: 가우스의 법칙 등
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4. 무한장 선전하와 무한평면 전하에서 r(m) 떨어진 점의 전위는 각각 몇 V 인가? (단, ρL은 선전하밀도, ρs는 평면전하밀도이다.)

  1. 무한직선 : ρL/2πЄ0, 무한평면도체 : ρs/Є
  2. 무한직선 : ρL/4πЄ0, 무한평면도체 : ρs/2πЄ0
  3. 무한직선 : ρL/Є0, 무한평면도체 : ∞
  4. 무한직선 : ∞, 무한평면도체 : ∞
(정답률: 56%)
  • 무한장 선전하와 무한평면 전하의 경우, 전위 $V$는 기준점으로부터의 거리 $r$에 대해 로그 함수 또는 선형 함수 형태로 나타납니다. 전하가 무한히 분포되어 있어 전하량이 무한대이므로, 기준점을 무한대로 잡을 경우 전위 값은 무한대($\infty$)로 발산하게 됩니다.
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5. 전기쌍극자 모멘트 400πε0(Cㆍm)에 의한 점 r=10(m), θ=60°의 전계는 몇 V/m 인가?

  1. 0.87ar+0.1aθ
  2. 0.087ar+0.1aθ
  3. 0.1ar+0.087aθ
  4. 0.1ar+0.87aθ
(정답률: 58%)
  • 전기쌍극자 모멘트에 의한 전계의 $r$ 성분과 $\theta$ 성분을 구하는 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$E_{r} = \frac{p \cos \theta}{2 \pi \epsilon_{0} r^{3}}$$
    $$E_{\theta} = \frac{p \sin \theta}{4 \pi \epsilon_{0} r^{3}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$E_{r} = \frac{400 \pi \epsilon_{0} \cos 60^{\circ}}{2 \pi \epsilon_{0} 10^{3}} = \frac{400 \times 0.5}{2000} = 0.1$$
    $$E_{\theta} = \frac{400 \pi \epsilon_{0} \sin 60^{\circ}}{4 \pi \epsilon_{0} 10^{3}} = \frac{400 \times 0.866}{4000} = 0.0866$$
    ③ [최종 결과]
    $$E = 0.1 a_{r} + 0.087 a_{\theta}$$
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6. 정전계에 관한 식 중 틀린 것은?

  1. 가우스 법칙의 적분 :
  2. 전계의 연속성 : div E=ρ
  3. 라플라스 방정식 :
  4. 포아송의 방정식 :
(정답률: 64%)
  • 전계의 발산(divergence)에 관한 가우스 법칙에 따르면 $\text{div} \mathbf{E} = \frac{\rho}{\epsilon}$ 입니다. 따라서 $\text{div} \mathbf{E} = \rho$ 라고 표현한 설명은 유전율 $\epsilon$이 누락되어 틀린 식입니다.

    오답 노트
    가우스 법칙의 적분: $\oint \mathbf{E} \cdot d\mathbf{S} = \frac{Q}{\epsilon}$ (옳음)
    라플라스 방정식: $\nabla^2 V = 0$ (옳음)
    포아송의 방정식: $\nabla^2 V = -\frac{\rho}{\epsilon}$ (옳음)
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7. 길이 ℓ(m), 단면적 지름 d(m)인 원통이 길이 방향으로 균일하게 자화되어 자화의 세기가 J(Wb/m2)인 경우 원통 양단에서의 전자극의 세기(Wb)는?

  1. πd2J
  2. πdJ
  3. 4J/πd2
  4. πd2J/4
(정답률: 58%)
  • 전자극의 세기는 자화의 세기에 자화 방향의 수직 단면적을 곱하여 구할 수 있습니다. 원통의 단면적은 지름 $d$를 이용하여 $\pi d^2/4$로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $m = J \times A$
    ② [숫자 대입] $m = J \times \frac{\pi d^2}{4}$
    ③ [최종 결과] $m = \frac{\pi d^2 J}{4}$
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8. 그림과 같은 환상 솔레노이드에서 평균 반지름 r(m), 코일권수 N회에 I(A)의 전류를 흘릴 때 중심 O점의 자계의 세기 H(AT/m)는?

  1. 0
  2. 1
  3. NI/2πr
  4. NI/2πr2
(정답률: 53%)
  • 환상 솔레노이드(Toroidal Solenoid)의 경우, 자계는 코일 내부의 원주 방향으로만 형성됩니다. 따라서 코일 외부 영역인 중심 O점에서는 자계의 세기가 0이 됩니다.
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9. 자기 감자력(self demagnetizing force)이 평등자화되는 자성체에서의 관계로 옳은 것은?

  1. 투자율에 비례한다.
  2. 자화의 세기에 비례한다.
  3. 감자율에 반비례한다.
  4. 자계에 반비례한다.
(정답률: 66%)
  • 평등자화되는 자성체에서 자기 감자력은 자성체 내부의 자화에 의해 발생하며, 기본적으로 자화의 세기에 비례하는 특성을 가집니다.
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10. 공기가 채워진 동축케이블에서 내원통의 반지름a, 외원통의 내반지름 b인 무한히 긴 동축원통 도체의 단위 길이당 정전용량은?

(정답률: 69%)
  • 무한히 긴 동축원통 도체의 단위 길이당 정전용량 $C$는 가우스 법칙을 통해 유도되며, 내원통 반지름 $a$와 외원통 내반지름 $b$의 비율에 대한 자연로그 값에 반비례하는 형태를 가집니다.
    $$\frac{2\pi\epsilon_{0}}{\ln \frac{b}{a}}$$
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11. 비투자율 800, 원형단면적 10cm2, 평균 자로 길이 30 cm의 환상철심에 600회의 권선을 감은 무단 솔레노이드가 있다. 이것에 1A의 전류를 흘리면 코일 내부의 자속은 몇 Wb 인가?

  1. 2.01×10-3
  2. 3.01×10-3
  3. 4.01×10-3
  4. 5.01×10-3
(정답률: 48%)
  • 자기회로의 옴의 법칙을 이용하여 자속을 구합니다. 자속 $\Phi$는 기자력 $NI$를 자기저항 $R_m$으로 나눈 값과 같습니다.
    ① [기본 공식] $\Phi = \frac{NI}{\frac{l}{\mu_{0}\mu_{r}S}}$
    ② [숫자 대입] $\Phi = \frac{600 \times 1}{ \frac{0.3}{4\pi \times 10^{-7} \times 800 \times 10 \times 10^{-4}} }$
    ③ [최종 결과] $\Phi = 2.01 \times 10^{-3}$
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12. 평행한 왕복 두 도선 간에 전류가 흐르면 전자력은? (단, 두 도선 간의 거리를 r(m)라 한다.)

  1. 1/r에 비례, 반발력
  2. 1/r2에 비례, 반발력
  3. r에 비례, 반발력
  4. r2에 비례, 반발력
(정답률: 60%)
  • 평행한 두 도선에 전류가 흐를 때, 전류의 방향이 반대인 왕복 도선 사이에는 서로 밀어내는 반발력이 작용하며, 이 힘의 크기는 두 도선 사이의 거리 $r$에 반비례합니다.
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13. 전계의 세기 E=105 V/m의 균등전계 내에 놓여 있는 전자의 가속도(m/sec2)는? (단, 전자의 전하량 e=1.602×10-19 C, 전자의 질량 m=9.107×10-31 kg이다.)

  1. 1.759×1016
  2. 17.59×1016
  3. 175.9×1016
  4. 1759×1016
(정답률: 62%)
  • 전하가 전계 내에서 받는 힘 $F = qE$와 뉴턴의 제2법칙 $F = ma$를 이용하여 가속도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{eE}{m}$
    ② [숫자 대입] $a = \frac{1.602 \times 10^{-19} \times 10^{5}}{9.107 \times 10^{-31}}$
    ③ [최종 결과] $a = 1.759 \times 10^{16}$
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14. 100회 감은 코일에 코일당 자속이 2초 동안에 2Wb에서 1Wb로 감소했다. 이때 유기되는 기전력은 몇 V 인가?

  1. 20
  2. 50
  3. 100
  4. 200
(정답률: 63%)
  • 패러데이의 전자기 유도 법칙에 따라 유기 기전력은 코일 권수와 자속의 시간적 변화율의 곱으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $V = N \frac{\Delta \Phi}{\Delta t}$
    ② [숫자 대입] $V = 100 \times \frac{2 - 1}{2}$
    ③ [최종 결과] $V = 50$
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15. 전계의 세기가 30 kV/m인 전계 내에 단위 체적당의 전기쌍극자 모멘트가 1 μC/m2인 물질이 있을 때, 이 물질 내의 전속밀도는 약 몇 μC/m2 인가?

  1. 1.266
  2. 1.566
  3. 10.66
  4. 12.66
(정답률: 40%)
  • 전속밀도는 전계에 의한 성분과 분극에 의한 성분의 합으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $D = \epsilon_0 E + P$
    ② [숫자 대입] $D = 8.854 \times 10^{-12} \times 30 \times 10^3 + 1 \times 10^{-6}$
    ③ [최종 결과] $D = 1.266 \times 10^{-6}$
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16. 어떤 막대꼴 철심의 단면적이 0.5m2 길이가 0.8 m, 비투자율이 10이다. 이 철심의 자기저항(AT/Wb)은?

  1. 1.92×104
  2. 3.18×104
  3. 6.37×104
  4. 12.73×104
(정답률: 64%)
  • 자기저항은 철심의 길이에 비례하고 단면적과 투자율에 반비례하는 성질을 가집니다.
    ① [기본 공식] $R_m = \frac{l}{\mu_0 \mu_r S}$
    ② [숫자 대입] $R_m = \frac{0.8}{4 \times 3.14 \times 10^{-7} \times 10 \times 0.5}$
    ③ [최종 결과] $R_m = 12.73 \times 10^4$
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17. 누설이 없는 콘덴서의 소모전력은 얼마인가? (단, C는 콘덴서의 정전용량, V는 전압이다.)

  1. 1/2CV2
  2. CV2
  3. ∞
  4. 0
(정답률: 42%)
  • 콘덴서는 전압과 전류의 위상차가 $90^\circ$인 순수 정전용성 회로이므로, 누설 전류가 없다면 평균 소비전력은 0이 됩니다.
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18. z＞0인 영역에는 비유전율 εs1=2인 유전체, z＜0인 영역에는 εs2=4인 유전체가 있으며 유전체 경계면에 전하가 없는 경우 E1=30ax+10ay+20az(V/m)일 때 εs2인 유전체 내에서 전계 E2(V/m)를 구하면? (단, ax, ay, az는 단위 벡터이다.)

  1. E2=15ax+10ay+20az
  2. E2=15ax+5ay+20az
  3. E2=30ax+10ay+10az
  4. E2=30ax+5ay+10az
(정답률: 65%)
  • 유전체 경계면에서 전하가 없을 때, 전계의 접선 성분은 연속적이고 법선 성분은 유전율에 반비례합니다.
    접선 성분($a_x, a_y$)은 그대로 유지되고, 법선 성분($a_z$)은 $\epsilon_{s1}E_{1z} = \epsilon_{s2}E_{2z}$ 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $E_{2z} = \frac{\epsilon_{s1}}{\epsilon_{s2}} E_{1z}$
    ② [숫자 대입] $E_{2z} = \frac{2}{4} \times 20$
    ③ [최종 결과] $E_2 = 30a_x + 10a_y + 10a_z$
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19. 평등 자계를 얻는 방법으로 가장 알맞은 것은?

  1. 길이에 비하여 단면적이 충분히 큰 솔레노이드에 전류를 흘린다.
  2. 길이에 비하여 단면적이 충분히 큰 원통형 도선에 전류를 흘린다.
  3. 단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 솔레노이드에 전류를 흘린다.
  4. 단면적에 비하여 길이가 충분히 긴 원통형 도선에 전류를 흘린다.
(정답률: 64%)
  • 솔레노이드 내부에서 자계가 균일한 평등 자계를 얻기 위해서는 단면적에 비해 길이가 충분히 길어야 내부의 자속 밀도가 일정하게 유지됩니다.
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20. 그림과 같이 한 변의 길이가 a(m)인 정삼각형 회로에 전류 I(A)가 흐를 때, 삼각형의 중심에 있어서의 자계의 세기는 몇 A/m 인가?

  1. 9I/2πa
  2. 6I/2πa
  3. 6I/4πa
  4. I/4πa
(정답률: 78%)
  • 정삼각형의 중심에서 각 변에 수직인 거리 $r$은 $\frac{a}{2\sqrt{3}}$이며, 유한 직선 도선에 의한 자계 공식을 3개 변에 대해 합산하여 구합니다.
    ① [기본 공식] $H = 3 \times \frac{I}{4\pi r} (\sin\theta_1 + \sin\theta_2)$
    ② [숫자 대입] $H = 3 \times \frac{I}{4\pi \frac{a}{2\sqrt{3}}} (\sin 60^\circ + \sin 60^\circ)$
    ③ [최종 결과] $H = \frac{9I}{2\pi a}$
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2과목: 회로이론

21. 정 K형 필터에서 임피던스 Z1, Z2와 공칭임피던스 K와의 관계는?

(정답률: 65%)
  • 정 K형 필터(Constant-K Filter)는 각 단의 임피던스 곱이 공칭 임피던스의 제곱과 같도록 설계하여 통과 대역의 특성을 일정하게 유지하는 필터입니다.
    이 관계식은 다음과 같이 정의됩니다.
    $$Z_1 \cdot Z_2 = K^2$$
    따라서 정답은 입니다.
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22. 회로에서 단자 1, 2간의 인덕턴스 L은?

  1. L1+L2
  2. L1+L2-2M
  3. L1+L2+2M
  4. L1+L2±√L1L2
(정답률: 75%)
  • 두 인덕터가 가동 결합되어 있을 때, 단자 간의 합성 인덕턴스는 각 인덕턴스의 합에 상호 인덕턴스의 2배를 더하거나 뺀 값으로 결정됩니다.
    제시된 이미지 를 보면 두 코일의 점(dot) 표시가 모두 입력 단자 방향으로 되어 있어, 전류가 흐를 때 자속이 서로 보강되는 가동 결합 상태입니다.
    따라서 합성 인덕턴스는 $L_1 + L_2 + 2M$이 됩니다.
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23. 다음 그림에서 전달함수 는?

(정답률: 50%)
  • 제시된 회로의 전달함수 $G_{12}(s) = \frac{V_2(s)}{V_1(s)}$를 구하기 위해 각 소자의 임피던스를 $s$ 영역으로 변환하여 해석합니다. 커패시터는 $\frac{1}{sC}$, 인덕터는 $sL$로 변환하며, 주어진 값 $C=1\text{F}, L=1\text{H}$를 대입하여 회로 방정식을 풀면 다음과 같은 결과가 도출됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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24. RC직렬 회로에서 일정한 전압 V1을 인가하여 장시간 지난 후 커패시터 C의 전압이 V1이 되었다면 저항 R에서 소비된 에너지는?

  1. 이다.
  2. 보다 크다.
  3. 보다 작다.
  4. 무한대가 될 수 있다.
(정답률: 67%)
  • RC 직렬 회로에서 커패시터가 완전히 충전되었을 때, 공급된 총 에너지는 커패시터에 저장된 에너지와 저항에서 소비된 에너지의 합과 같습니다. 이때 공급된 총 에너지는 $CV_1^2$이며, 저장된 에너지는 $\frac{1}{2}CV_1^2$이므로, 저항에서 소비된 에너지는 그 차이인 $\frac{1}{2}CV_1^2$이 됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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25. 어떤 회로망의 4단자 정수가 A = 8, B = j2, D = 3 + j2이면 이 회로망의 C는?

  1. 3 - j4.5
  2. 4 + j6
  3. 8 - j11.5
  4. 24 + j14
(정답률: 69%)
  • 4단자 정수 사이의 관계식 $AD - BC = 1$을 이용하여 $C$를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{AD - 1}{B}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{8(3 + j2) - 1}{j2}$
    ③ [최종 결과] $C = 8 - j11.5$
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26. 어떤 선형시스템의 전달함수가 일 때, 이 시스템의 단위계단응답(unit-step response)은?

  1. e3t(t)
  2. 1/3(1-e3t)u(t)
  3. 1/3(1-e-3t)u(t)
  4. e-3tu(t)
(정답률: 65%)
  • 전달함수가 $\frac{Y(s)}{X(s)} = \frac{1}{s+3}$일 때, 단위계단입력 $X(s) = \frac{1}{s}$를 대입하여 역라플라스 변환을 수행합니다.
    $$Y(s) = \frac{1}{s(s+3)} = \frac{1}{3} ( \frac{1}{s} - \frac{1}{s+3} )$$
    이를 시간 영역으로 변환하면 $\frac{1}{3}(1 - e^{-3t})u(t)$가 됩니다.
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27. 인덕턴스 40mA, 저항 10Ω의 직렬 회로 시정수는 몇 s 인가?

  1. 0.001
  2. 0.002
  3. 0.003
  4. 0.004
(정답률: 63%)
  • RL 직렬 회로의 시정수는 인덕턴스를 저항으로 나눈 값으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{L}{R}$
    ② [숫자 대입] $ \tau = \frac{40 \times 10^{-3}}{10} $
    ③ [최종 결과] $ \tau = 0.004 $
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28. 그림과 같은 4단자 회로망의 4단자 정수(ABCD파라미터)가 옳은 것은?

(정답률: 61%)
  • 제시된 회로는 직렬 임피던스 $Z_a$만 존재하는 단순한 4단자망입니다. 4단자 정수 $A, B, C, D$의 정의에 따라 $A=1, B=Z_a, C=0, D=1$이 됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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29. 그림과 같은 인덕터 l의 초기전류가 i(0)일 때 라플라스 변환에 의해서 S의 함수로 표시되는 등가회로를 구하면?

(정답률: 54%)
  • 인덕터 $L$의 초기전류 $i(0)$가 존재할 때, 라플라스 변환을 통한 $s$-영역의 등가회로는 임피던스 $sL$과 초기값에 의한 전원 $\frac{i(0)}{s}$가 병렬로 연결된 형태로 나타납니다. 따라서 $\text{}$가 올바른 등가회로입니다.
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30. 다음 회로에서 a, b 단자의 합성 저항은 몇 Ω 인가?

  1. 1.5
  2. 2.5
  3. 3.34
  4. 6.67
(정답률: 66%)
  • 델타-와이($\Delta-Y$) 변환을 통해 합성 저항을 구할 수 있는 회로입니다. 상단 $\Delta$ 결선($5\Omega, 5\Omega, 5\Omega$)을 $Y$ 결선으로 변환하면 각 저항은 $5/3\Omega$가 되며, 하단 $\Delta$ 결선($10\Omega, 10\Omega, 5\Omega$)을 $Y$ 결선으로 변환하면 $a, b$ 단자로 연결되는 저항 성분이 결정됩니다. 이를 단순화하여 계산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $R_{ab} = \frac{R_1 R_2 + R_2 R_3 + R_3 R_1}{R_1 + R_2 + R_3}$ (델타-와이 변환 및 합성 저항 원리 적용)
    ② [숫자 대입] $R_{ab} = \frac{5 \times 5 + 5 \times 5 + 5 \times 5}{5 + 5 + 5} + \dots$ (회로 전체의 병렬 및 직렬 합성)
    ③ [최종 결과] $R_{ab} = 6.67$
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31. 그림과 같은 회로의 쌍대 회로는?

(정답률: 63%)
  • 쌍대 회로는 회로의 구성 요소와 연결 상태를 서로 대응되는 요소로 바꾸어 표현한 것입니다. 직렬 연결은 병렬 연결로, 인덕터($L$)는 커패시터($C$)로, 커패시터($C$)는 인덕터($L$)로, 저항($R$)은 저항($R$)으로 변환합니다.
    원래 회로의 [직렬 $L$ $\rightarrow$ 직렬 $C$], [직렬 $C$ $\rightarrow$ 직렬 $L$], [병렬 $R$과 $L$ $\rightarrow$ 병렬 $R$과 $C$]로 변환되며, 전체적인 직-병렬 구조가 반전되어 가 됩니다.
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32. 라플라스 변환식 의 역변환은?

(정답률: 60%)
  • 주어진 라플라스 변환식의 분모를 완전제곱식으로 변형하여 s-이동 정리를 적용하면 역변환을 구할 수 있습니다.
    $$F(s) = \frac{1}{s^2 + 2s + 2} = \frac{1}{(s+1)^2 + 1}$$
    위 식은 $\frac{1}{s^2 + 1}$의 $s$가 $s+1$로 치환된 형태이므로, $\sin t$의 변환에 $e^{-t}$가 곱해진 형태가 됩니다.
    따라서 역변환 결과는 가 됩니다.
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33. 그림과 같은 회로에 100V의 전압을 인가했을 때 최대전력이 되기 위한 용량성 리액턴스 XC는? (단, R=10Ω, ωL=10ω이다.)

  1. 10Ω
  2. 15Ω
  3. 20Ω
  4. 25Ω
(정답률: 38%)
  • 병렬 공진 회로에서 최대 전력이 전달되기 위해서는 부하 임피던스와 전원 임피던스가 정합되어야 하며, 이 회로의 경우 $R-L$가지와 $C$가지의 임피던스 크기가 같고 위상이 반대일 때(공진 상태) 최대 전력이 전달됩니다. 즉, $R + j\omega L$의 크기와 $X_C$가 같아야 합니다.
    ① [기본 공식] $X_C = \sqrt{R^2 + (\omega L)^2}$
    ② [숫자 대입] $X_C = \sqrt{10^2 + 10^2}$ (단, $\omega L$이 $10\Omega$으로 주어졌을 때) $\rightarrow$ 문제의 조건 $\omega L = 10\omega$는 오타로 보이며, 일반적인 정답 도출을 위해 $\omega L = 10\Omega$ 또는 $\sqrt{R^2 + X_L^2}$ 관계를 적용하면 $\sqrt{10^2 + 10^2} \approx 14.1$이나, 정답 $20\Omega$이 되기 위해서는 $X_L$이 $10\sqrt{3} \approx 17.32\Omega$이어야 합니다. 주어진 정답 $20\Omega$을 기준으로 역산하면 $\sqrt{10^2 + X_L^2} = 20$에서 $X_L = \sqrt{300} \approx 17.32\Omega$ 일 때 성립합니다.
    ③ [최종 결과] $X_C = 20$ $\Omega$
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34. 교류 전압 220V를 인덕턴스 0.1H의 코일에 인가하였을 때 이 코일에 흐르는 전류는? (단, 주파수는 60Hz이다.)

  1. 5.84/-90°
  2. 5.84/0°
  3. 22/-90°
  4. 22/0°
(정답률: 67%)
  • 유도성 리액턴스를 구한 후 옴의 법칙을 적용합니다. 인덕터 회로에서 전류는 전압보다 위상이 $90^{\circ}$ 늦습니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V}{X_L} = \frac{V}{2\pi fL}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{220}{2 \times 3.14 \times 60 \times 0.1}$
    ③ [최종 결과] $I = 5.84 \angle -90^{\circ}$ A
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35. 그림과 같은 회로를 t=0에서 스위치 K를 닫을 때 2초 후의 전류는?

  1. 3.2A
  2. 4.6A
  3. 10/√5A
  4. 6.3A
(정답률: 52%)
  • RL 직렬회로에서 스위치를 닫았을 때 흐르는 과도 전류 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = \frac{V}{R}(1 - e^{-\frac{Rt}{L}})$
    ② [숫자 대입] $i(2) = \frac{10}{1}(1 - e^{-\frac{1 \times 2}{2}})$
    ③ [최종 결과] $i(2) = 10(1 - e^{-1}) \approx 6.3$ A
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36. 그리과 같은 RC회로에 스텝 전압을 인가하면 출력 전압은? (단, 콘덴서는 미리 충전되어 있지 않은 상태이다.)

  1. 아무것도 나타나지 않는다.
  2. 같은 모양의 스텝 전압이 나타난다.
  3. 처음엔 입력과 같이 변했다가 지수적으로 감쇄한다.
  4. 0부터 지수적으로 증가한다.
(정답률: 64%)
  • 제시된 회로는 고역통과 필터(HPF) 구조입니다. 스텝 전압(급격한 전압 상승)이 인가되는 순간, 충전되지 않은 콘덴서는 단락 상태처럼 동작하여 입력 전압이 그대로 출력으로 전달됩니다. 이후 콘덴서가 충전됨에 따라 저항 $R$을 통해 전압이 지수적으로 방전되므로, 처음엔 입력과 같이 변했다가 지수적으로 감쇄하는 파형이 나타납니다.
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37. 그림 (a)와 같은 히스테리시스 곡선을 그리는 비선형 인덕터에 그림 (b)와 같은 전류를 흘릴 때, 그 양단에 나타나는 전압 파형은?

  1. 삼각파형
  2. 정현파
  3. 구형파
  4. 구형 펄스파
(정답률: 53%)
  • 비선형 인덕터의 전압은 자속 $\Phi$의 시간 변화율($$v = N \frac{d\Phi}{dt}$$)에 비례합니다. 주어진 히스테리시스 곡선에서 전류가 일정 구간(포화 영역)에 도달하면 자속 $\Phi$의 변화가 거의 없으므로 전압은 0이 되고, 자속이 급격히 변하는 구간에서만 전압 펄스가 발생합니다. 따라서 삼각파 전류를 인가하면 자속의 변화가 불연속적으로 일어나는 지점에서 전압이 튀는 구형 펄스파가 나타납니다.
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38. 회로에서 스위치가 오랫동안 개방되어 있다가 t=0에 닫았을 때 바로 직후의 vL(0+)과 vC(0-)로 적절한 것은? (단, t<0에서 vC=3V이다.)

(정답률: 50%)
  • 스위치가 닫히는 순간($t=0^+$) 인덕터의 전류는 급격히 변할 수 없으므로 $i_L(0^+) = 0$이며, 커패시터의 전압은 유지되어 $v_C(0^+) = 3\text{V}$입니다. KVL에 의해 $v_L(0^+)$는 전원 전압에서 커패시터 전압을 뺀 값과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$v_L(0^+) = V - v_C(0^-)$$
    ② [숫자 대입]
    $$v_L(0^+) = 5 - 3$$
    ③ [최종 결과]
    $$v_L(0^+) = 2\text{V}$$
    따라서 $v_L(0^+) = 2\text{V}$, $v_C(0^-) = 3\text{V}$인 가 정답입니다.
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39. L1=20H, L2=7H인 전자 유도 결합 회로에서 결합계수 k=0.3일 때 상호 인덕턴스 M은 몇 H인가?

  1. 1.55
  2. 2.55
  3. 3.55
  4. 4.55
(정답률: 65%)
  • 상호 인덕턴스는 두 코일의 자기 인덕턴스와 결합계수의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$M = k \sqrt{L_1 L_2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$M = 0.3 \sqrt{20 \times 7}$$
    ③ [최종 결과]
    $$M = 3.55$$
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40. 단위 계단함수 u(t)를 라플라스 변환하면?

  1. 1
  2. 1/s
  3. s
  4. ts
(정답률: 63%)
  • 단위 계단함수 $u(t)$는 $t \ge 0$에서 $1$의 값을 가지는 함수이며, 이를 라플라스 변환하면 다음과 같습니다.
    $$\mathcal{L}\{u(t)\} = \int_{0}^{\infty} 1 \cdot e^{-st} dt = \frac{1}{s}$$
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3과목: 전자회로

41. 발진기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 펄스 발진기는 비정형파 발진기이다.
  2. 직류를 교류로 변환시키는 기기라 생각할 수 있다.
  3. 입력신호 없이는 자체적으로 주기적인 신호를 발생시킬 수 없다.
  4. 출력을 증가시키는 방향에서 볼 때 입력으로 귀환되는 정귀환 방식이다.
(정답률: 52%)
  • 발진기는 외부에서 입력 신호를 주지 않아도 스스로 주기적인 신호를 만들어내는 회로입니다. 따라서 입력신호 없이는 자체적으로 주기적인 신호를 발생시킬 수 없다는 설명은 발진기의 기본 정의에 어긋나는 틀린 설명입니다.
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42. 하이브리드 π모델에서 rbb=100Ω, rbe=1kΩ, Cre=100pF일 때 CE 차단주파수 fβ의 값은? (단, Ce≫Cc이다.)

  1. 1.2MHz
  2. 1.6MHz
  3. 2.4MHz
  4. 3.2MHz
(정답률: 58%)
  • CE 차단주파수 $f_{\beta}$는 하이브리드 $\pi$ 모델에서 내부 저항과 커패시턴스에 의해 결정되며, 다음 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$f_{\beta} = \frac{1}{2\pi r_{bb} C_{re}}$$
    ② [숫자 대입]
    $$f_{\beta} = \frac{1}{2 \times 3.14 \times 100 \times 100 \times 10^{-12}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$f_{\beta} = 1.59 \times 10^{6} \approx 1.6\text{MHz}$$
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43. 그림과 같은 회로의 명칭은?

  1. Trigger 회로
  2. Clamper 회로
  3. Slicer 회로
  4. Clipper 회로
(정답률: 63%)
  • 제시된 회로는 커패시터 $C$와 다이오드 $D$를 사용하여 입력 파형의 DC 레벨을 일정하게 이동시키는 회로입니다. 이러한 동작을 수행하는 회로를 Clamper(클램퍼) 회로라고 합니다.
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44. B급 증폭기의 최대효율은 약 얼마인가?

  1. 25%
  2. 50%
  3. 79%
  4. 100%
(정답률: 62%)
  • B급 증폭기는 푸시-풀(Push-Pull) 구조를 사용하여 효율을 높인 증폭기로, 이론적인 최대 효율은 약 78.5%이며 이를 반올림하여 79%로 정의합니다.
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45. 다음 그림에서 점유율(duty cycle)을 나타내는 식은?

  1. τ/B
  2. E/B
  3. τ/T
  4. E/T
(정답률: 67%)
  • 점유율(Duty Cycle)이란 한 주기 동안 신호가 'High' 상태(ON)로 유지되는 시간의 비율을 의미합니다. 주어진 이미지에서 한 주기는 $T$이고, 신호가 High인 시간은 $\tau$이므로 식은 다음과 같습니다.
    $$\text{Duty Cycle} = \frac{\tau}{T}$$
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46. 다음 회로에서 연산증폭기의 (+)입력단자와 (-)입력단자의 전위는? (단, Vin=5V, R1=10kΩ, R2=5kΩ, RL=1kΩ)

  1. 0V
  2. 1V
  3. 2.5V
  4. 5V
(정답률: 55%)
  • 회로도를 보면 (+)입력단자가 접지(Ground)에 직접 연결되어 있습니다. 연산증폭기의 가상 접지 원리에 의해 (-)입력단자의 전위는 (+)입력단자의 전위와 같아지므로, 두 단자 모두 0V가 됩니다.
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47. 슈미트 트리거(Schmidt trigger) 회로의 용도에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. D/A 변환회로로 사용된다.
  2. 구형파 펄스 발생회로로 사용한다.
  3. 잡음 등에 의한 오동작을 방지하기 위하여 사용된다.
  4. 트랜지스터 또는 OP amp의 부품을 이용하여 회로를 구성하여 사용한다.
(정답률: 62%)
  • 슈미트 트리거는 히스테리시스 특성을 이용하여 잡음을 제거하고 입력 신호를 깨끗한 구형파로 변환하는 비교기 회로입니다. 디지털 신호를 아날로그로 바꾸는 D/A 변환회로와는 무관합니다.
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48. FET 증폭기에서 이득-대역폭(GB) 곱을 작게 하려면?

  1. gm을 작게 한다.
  2. μ를 크게 한다.
  3. 부하저항을 크게 한다.
  4. 분포된 정전용량을 작게 한다.
(정답률: 67%)
  • FET 증폭기에서 이득-대역폭 곱(GB product)은 전도도 $g_{m}$에 비례합니다. 따라서 이 곱을 작게 하려면 $g_{m}$을 작게 설정해야 합니다.
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49. 연산증폭기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 귀환저항이 개방되면 출력이 심하게 잘리는(Clipping) 현상이 발생한다.
  2. 전압 플로워는 높은 임피던스와 가장 낮은 임피던스를 가진다.
  3. 입력 바이어스 전류효과는 내부저항으로 보상할 수 있다.
  4. 폐루프 전압이득은 항상 개루프 전압이득보다 크다.
(정답률: 62%)
  • 부궤환(Negative Feedback)을 적용하면 이득은 감소하지만 대역폭이 넓어지고 안정도가 향상됩니다. 따라서 폐루프 전압이득은 항상 개루프 전압이득보다 작아집니다.
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50. RC 결합 증폭기에서 구형파 입력 전압에 대해 그림과 같은 출력이 나온다면 이 증폭기의 주파수 특성은?

  1. 대역폭이 너무 넓다.
  2. 중역특성이 좋지 않다.
  3. 저역특성이 좋지 않다.
  4. 고역특성이 좋지 않다.
(정답률: 62%)
  • 구형파 입력에 대해 출력 파형의 모서리가 둥글게 뭉개지는 현상은 고주파 성분이 제대로 증폭되지 못하고 감쇠되었음을 의미합니다. 따라서 고역특성이 좋지 않다고 판단할 수 있습니다.
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51. 그림과 같은 회로를 무슨 회로라 부르는가?

  1. 블록킹 발진회로
  2. 비안정 멀티바이브레이터
  3. 단안정 멀티바이브레이터
  4. 쌍안정 멀티바이브레이터
(정답률: 71%)
  • 제시된 회로 는 하나의 안정 상태만을 가지며, 외부 트리거 신호에 의해 일시적으로 상태가 변했다가 다시 원래의 안정 상태로 돌아오는 단안정 멀티바이브레이터 회로입니다.
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52. 12비트 연속근사 A/D 변환기가 1MHz의 클럭 주파수에 의해 구동된다고 할 때 총 변환시간은?

  1. 0.12μs
  2. 0.42μs
  3. 12μs
  4. 24μs
(정답률: 59%)
  • 연속근사(SAR) A/D 변환기는 비트 수($n$)만큼의 클럭 주기가 필요하며, 총 변환 시간은 비트 수와 클럭 주기의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$T = n \times \frac{1}{f}$$
    ② [숫자 대입]
    $$T = 12 \times \frac{1}{1 \times 10^{6}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$T = 12\mu\text{s}$$
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53. A급 전력증폭기에서 VCEQ=12V이고, ICQ=12mA이면, 최대 신호의 출력전력은? (단, 입력 신호가 없을 때의 트랜지스터의 전력소모일 때로 가정한다.)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

  1. 1.2W
  2. 2.4W
  3. 6W
  4. 12W
(정답률: 31%)
  • A급 전력증폭기의 최대 출력전력 $P_{max}$는 콜렉터 전압 $V_{CEQ}$와 콜렉터 전류 $I_{CQ}$의 관계를 통해 계산합니다. 다만, 본 문제는 오류 신고 내용에 따라 $I_{CQ} = 200\text{mA}$를 기준으로 계산해야 정답이 도출됩니다.
    ① [기본 공식] $P_{max} = \frac{V_{CEQ} \times I_{CQ}}{2}$
    ② [숫자 대입] $P_{max} = \frac{12 \times 0.2}{2}$
    ③ [최종 결과] $P_{max} = 1.2$
    ※ 참고: 정답 $2.4\text{W}$는 $P = V_{CEQ} \times I_{CQ}$ (전력 소모) 기준으로 계산된 값이나, 일반적인 최대 신호 출력전력 공식과는 차이가 있어 문제의 오류가 포함되어 있습니다.
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54. 다음 회로에서 β=100, IREF=1mA일 때, 전류 I1, I2, I3는 약 몇 mA인가? (단, Q1~Q8의 크기는 모두 같다.)

  1. 0.019, 0.038, 0.057
  2. 0.0481, 0.962, 1.443
  3. 0.7, 1.4, 2.1
  4. 1, 2, 3
(정답률: 60%)
  • 전류 거울 회로에서 각 단의 전류는 베이스-이미터 전압의 일치와 전류 분배 원리에 의해 결정됩니다. $I_{REF}$가 $Q_{1}, Q_{2}$로 분배되고, 이후 $Q_{3}$부터 $Q_{8}$까지의 트랜지스터 구성에 따라 전류가 배수로 증가하는 구조입니다. 주어진 조건 $\beta=100$, $I_{REF}=1\text{mA}$를 적용하여 각 지점의 전류를 계산하면 $0.0481\text{mA}, 0.962\text{mA}, 1.443\text{mA}$가 도출됩니다.
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55. C급 전력증폭기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 출력파형이 심하게 일그러진다.
  2. 180° 미만에서 도통될 수 있도록 바이어스 한다.
  3. 고주파 동조증포긱에만 한정적으로 응용된다.
  4. 입력주기의 긴 기간 동안 도통되므로 전력 손실이 크다.
(정답률: 61%)
  • C급 증폭기는 도통각이 $180^{\circ}$ 미만으로 매우 짧아 전력 효율이 가장 높으며, 전력 손실이 매우 적은 것이 특징입니다.

    오답 노트
    입력주기의 긴 기간 동안 도통되므로 전력 손실이 크다: 도통 시간이 매우 짧아 효율이 높고 손실이 적습니다.
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56. 트랜지스터 증폭회로의 전류증폭도 Ai=50, 전압증폭도 Av=200 이라고 할 때 전력 증폭도는?

  1. 10dB
  2. 20dB
  3. 30dB
  4. 40dB
(정답률: 60%)
  • 전력 증폭도는 전류 증폭도와 전압 증폭도의 곱으로 계산하며, 이를 데시벨(dB)로 변환하기 위해 $10 \log_{10}$을 취합니다.
    ① [기본 공식]
    $$G_{dB} = 10 \log_{10}(A_{i} \times A_{v})$$
    ② [숫자 대입]
    $$G_{dB} = 10 \log_{10}(50 \times 200)$$
    ③ [최종 결과]
    $$G_{dB} = 40\text{dB}$$
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57. 증가형 MOSFET(E-MOSFET)의 전달 특성을 나타낸 식으로 옳은 것은? (단, VGS(off)는 차단전압, VGS(th)는 임계전압, IDSS는 VGS=0일 때의 드레인 전류, K는 상수)(오류 신고가 접수된 문제입니다. 반드시 정답과 해설을 확인하시기 바랍니다.)

(정답률: 44%)
  • 증가형 MOSFET(E-MOSFET)의 드레인 전류 $I_{D}$는 게이트-소스 전압 $V_{GS}$와 임계 전압 $V_{GS(th)}$의 차이의 제곱에 비례하는 특성을 가집니다.
    따라서 전달 특성식은 다음과 같습니다.
    $$I_{D} = K(V_{GS} - V_{GS(th)})^{2}$$
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58. 트랜지스터의 밀러(Miller) 입력 용량 성분에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 트랜지스터의 fT가 크면 증가한다.
  2. 트랜지스터의 부하 저항 값이 커지면 증가한다.
  3. 트랜지스터의 α차단 주파수가 증가하면 증가한다.
  4. 트랜지스터의 베이스 분포 저항이 증가하면 매우 증가한다.
(정답률: 34%)
  • 밀러 입력 용량 $C_{in(Miller)}$는 피드백 커패시턴스 $C_{bc}$에 전압 이득 $A_v$가 곱해진 형태입니다. 전압 이득 $A_v$는 부하 저항 $R_C$에 비례하므로, 부하 저항 값이 커지면 전압 이득이 증가하여 결과적으로 밀러 입력 용량도 증가하게 됩니다.
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59. 다음 회로에서 입력과 접지사이의 실효 커패시턴스(Cin)를 나타내는 식으로 옳은 것은? (단, 반전 증폭기라고 가정한다.)

(정답률: 50%)
  • 반전 증폭기에서 입력과 출력 사이에 연결된 커패시턴스는 밀러 효과(Miller Effect)에 의해 입력 측에서 보았을 때 전압 이득만큼 증폭되어 나타납니다. 입력 실효 커패시턴스는 원래 용량에 $(1 - A_v)$를 곱한 값이며, 반전 증폭기에서는 $A_v$가 음수이므로 결과적으로 $C(1 + |A_v|)$ 형태가 됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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60. 다음과 같은 DTL 논리 회로의 게이트 기능은?

  1. NAND
  2. NOR
  3. AND
  4. NOT
(정답률: 65%)
  • 제시된 회로 는 다이오드 트랜지스터 논리(DTL) 회로입니다. 입력 $X$ 또는 $Y$ 중 하나라도 High($1$)가 되면 다이오드가 도통되어 트랜지스터의 베이스 전압이 낮아져 출력이 High가 되고, 두 입력이 모두 High일 때만 트랜지스터가 포화되어 출력이 Low($0$)가 되는 NAND 게이트의 동작을 수행합니다.
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4과목: 물리전자공학

61. 3극 진공관과 특성이 유사한 반도체 소자는?

  1. 다이오드
  2. pnp 트랜지스터
  3. n형 JFET
  4. SCR
(정답률: 63%)
  • 3극 진공관은 그리드 전압으로 전류를 제어하는 소자이며, 반도체 소자 중 n형 JFET 역시 게이트 전압을 통해 드레인-소스 간 전류를 제어하는 전압 제어 소자이므로 특성이 매우 유사합니다.
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62. 광전효과(photo electric effect)를 설명한 것으로 틀린 것은?

  1. 임계주파수보다 높은 주파수의 빛이라 하더라도 일정량 이상의 빛의 세기로 조사해야만 광전자 방출이 있다.
  2. 빛의 세기를 크게 하여도 방출된 전자의 운동에너지는 증가하지 못하고 전자방출의 수만 증가하게 된다.
  3. 어떠한 금속에서도 각각의 특유한 임계주파수가 있기 때문에 이 이상일 때만 광전자 방출이 있다.
  4. 방출된 전자의 운동 에너지는 조사된 빛의 주파수에 비례한다.
(정답률: 52%)
  • 광전효과에서 광전자의 방출 여부는 빛의 세기가 아니라 빛의 주파수가 임계주파수보다 높은가에 의해 결정됩니다. 임계주파수보다 높다면 빛의 세기가 아무리 약해도 즉시 전자가 방출됩니다.

    오답 노트
    빛의 세기 증가 시 전자 수 증가: 옳은 설명
    금속별 특유의 임계주파수 존재: 옳은 설명
    운동 에너지는 주파수에 비례: 옳은 설명
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63. 애버랜치 항복에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 바이어스에 따른 공간전하 영역의 크기 변화에 기인한다.
  2. 불순물 농도가 매우 높은 PN 접합에서 잘 일어난다.
  3. 전자의 터널 효과에 의한 현상이다.
  4. 높은 에너지를 갖는 캐리어의 충돌에 의해 가속된다.
(정답률: 57%)
  • 애버랜치 항복은 강한 전계에 의해 가속된 캐리어가 격자와 충돌하여 새로운 전자-정공 쌍을 생성하는 충돌 이온화 현상에 의해 발생합니다.

    오답 노트
    공간전하 영역 크기 변화: 일반적인 접합 특성
    불순물 농도가 매우 높은 PN 접합: 제너 항복의 특징
    전자의 터널 효과: 제너 항복의 원리
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64. 트랜지스터의 베이스 폭 변조에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 컬렉터 전압 VCB가 증가함에 따라 베이스 중성 영역의 폭이 줄어든다
  2. 베이스 폭의 감소는 베이스 영역의 소수 캐리어 농도의 기울기를 증대시킨다.
  3. 컬렉터 역바이어스의 증가에 따라 이미터 전류와 컬렉터 전류가 감소한다.
  4. 베이스 폭이 감소하면 전류증폭률 α가 증대한다.
(정답률: 49%)
  • 컬렉터 역바이어스($V_{CB}$)가 증가하면 공핍층이 넓어져 베이스 폭이 감소하며, 이는 소수 캐리어의 재결합을 줄여 오히려 컬렉터 전류를 증가시키거나 일정하게 유지시킵니다.

    오답 노트
    컬렉터 전압 $V_{CB}$ 증가 시 베이스 중성 영역 폭 감소: 옳은 설명
    베이스 폭 감소 시 소수 캐리어 농도 기울기 증대: 옳은 설명
    베이스 폭 감소 시 전류증폭률 $\alpha$ 증대: 옳은 설명
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65. 광양자가 운동량을 갖고 있음을 증명할 수 있는 것은?

  1. Zener 효과
  2. Hall 효과
  3. Edison 효과
  4. Compton 효과
(정답률: 64%)
  • Compton 효과는 X선이 전자와 충돌하여 산란될 때 파장이 변하는 현상으로, 이를 통해 광자가 입자처럼 운동량을 가지고 있음을 증명하였습니다.
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66. 운동 전자가 가지는 파장이 2.7×10-10m/s인 경우 그 전의 속도는? (단, 플랭크 상수 h=6.6×10-34[Jㆍs],전자의 질량 m=9.1×10-31[kg]이다.)

  1. 2.69×104 m/s
  2. 2.69×105 m/s
  3. 2.69×106 m/s
  4. 2.69×107 m/s
(정답률: 73%)
  • 드브로이 파장 공식을 이용하여 전자의 속도를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = \frac{h}{mv}$
    ② [숫자 대입] $2.7 \times 10^{-10} = \frac{6.6 \times 10^{-34}}{9.1 \times 10^{-31} \times v}$
    ③ [최종 결과] $v = 2.69 \times 10^{6}$ m/s
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67. JFET의 특성곡선에 대한 설명으로 옳지 않은 것은?

  1. 저항성 영역에서는 채널저항이 거의 일정하다.
  2. 저항성 영역에서는 공간전하층이 매우 좁다.
  3. 항복영역에서는 VDS를 크게 증가시키면 ID가 급격히 증대한다.
  4. 포화영역에서는 VDS가 어느 정도 증대되면 채널저항이 급격히 감소된다.
(정답률: 57%)
  • 포화영역에서는 $V_{DS}$가 증가하더라도 핀치오프 현상으로 인해 드레인 전류 $I_D$가 거의 일정하게 유지되며, 채널 저항이 급격히 감소한다는 설명은 옳지 않습니다.

    오답 노트
    저항성 영역: $V_{DS}$가 낮아 공간전하층이 좁고 채널 저항이 일정하게 유지되는 구간입니다.
    항복영역: 임계 전압 이상에서 전류가 급격히 증가하는 구간입니다.
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68. 두 종류의 금속을 접촉했을 때 생기는 접촉 전위차의 극성으로 옳은 것은?

  1. 일함수가 작은 금속이 양, 큰 금속이 음의 극성을 갖는다.
  2. 일함수가 작음 금속이 음, 큰 금속이 양의 극성을 갖는다.
  3. 페르미 준위가 낮은 금속이 양, 높은 금속이 음의 극성을 갖는다.
  4. 금속 간에는 극성이 발생하지 않는다.
(정답률: 50%)
  • 두 금속이 접촉하면 페르미 준위가 같아질 때까지 전자가 이동합니다. 일함수가 작은 금속은 전자를 더 쉽게 내어주므로 전자가 빠져나간 후 양(+)의 극성을 띠게 되고, 일함수가 큰 금속은 전자를 받아 음(-)의 극성을 띠게 됩니다.
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69. 이미터 접지 증폭회로에서 베이스 전류를 10μA에서 20μA로 증가시켰을 때, 컬렉터 전류의 변화량은? (단, β=100이다.)

  1. 1mA
  2. 10mA
  3. 100mA
  4. 1A
(정답률: 55%)
  • 컬렉터 전류의 변화량은 베이스 전류의 변화량에 전류 증폭률 $\beta$를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\Delta I_C = \beta \times \Delta I_B$
    ② [숫자 대입] $\Delta I_C = 100 \times (20 \mu A - 10 \mu A)$
    ③ [최종 결과] $\Delta I_C = 1 \text{ mA}$
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70. 300[eV]로 가속된 전자가 0.01Wb/m2인 균등한 자계 중에 자계의 방향과 60°의 각도를 이루며 사출되었을 때 전자가 그리는 궤도의 직경은? (단, 전자의 전하 e=1.602×10-19[C], 전자의 질량 m=9.106×10-31[kg]이다.)

  1. 약 5.84×10-3[m]
  2. 약 5.84×10-2[m]
  3. 약 2.02×10-2[m]
  4. 약 2.02×10-3[m]
(정답률: 50%)
  • 전자의 가속 전압에 의한 속도를 구한 뒤, 자계 내에서 전자가 그리는 원궤도의 직경 공식을 적용합니다. 전자의 속도 $v$는 $\frac{1}{2}mv^2 = eV$ 관계를 이용하며, 직경 $D$는 로런츠 힘과 원심력의 평형으로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $D = \frac{2mv \sin\theta}{eB}$
    ② [숫자 대입] $D = \frac{2 \times (9.106 \times 10^{-31}) \times \sqrt{\frac{2 \times 1.602 \times 10^{-19} \times 300}{9.106 \times 10^{-31}}} \times \sin 60^\circ}{1.602 \times 10^{-19} \times 0.01}$
    ③ [최종 결과] $D = 5.84 \times 10^{-3}$ m
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71. 바랙터(varactor) 다이오드는 어떠한 양(量)들 사이의 비선형적 관계를 이용하는 소자인가?

  1. 전류와 전압
  2. 전류와 온도
  3. 전압과 정전용량
  4. 주파수와 정전용량
(정답률: 70%)
  • 바랙터 다이오드는 역방향 바이어스 전압을 조절하여 PN 접합부의 공핍층 두께를 변화시킴으로써, 가변 정전용량(Capacitance)을 얻는 소자입니다.
    즉, 전압과 정전용량 사이의 비선형적 관계를 이용합니다.
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72. 페르미 디랙(Fermi-Dirac) 분포에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 고체 내의 전자는 Pauli의 배타 원리의 지배를 받는다.
  2. 대부분의 전자는 이 분포의 저 에너지역에 존재한다.
  3. 금속의 경우 온도에 거의 무관하다.
  4. 도체가 가열될 때 전자는 분자 비열 용량에 거의 영향을 주지 않는다.
(정답률: 27%)
  • 페르미-디랙 분포에 따르면 전자는 낮은 에너지 상태부터 차례대로 채워지지만, 절대 0도에서도 페르미 에너지($E_F$)까지는 전자가 가득 차게 됩니다. 따라서 대부분의 전자가 단순히 '저 에너지역'에만 존재한다고 보는 것은 옳지 않으며, 페르미 준위까지 넓게 분포합니다.

    오답 노트
    Pauli의 배타 원리: 하나의 양자 상태에 하나의 전자만 존재 가능함
    금속의 온도 무관성: 페르미 에너지가 열 에너지 $kT$보다 매우 커서 분포 변화가 미미함
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73. 확산 전류 밀도에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 농도의 기울기(gradient)에만 의존한다.
  2. 농도의 기울기와 이동도에 의존한다.
  3. 확산계수에만 의존한다.
  4. 이동도에만 의존한다.
(정답률: 58%)
  • 확산 전류 밀도는 캐리어의 농도 기울기(Gradient)와 확산 계수 $D$에 비례하며, 아인슈타인 관계식에 의해 확산 계수는 이동도 $\mu$와 직접적인 상관관계가 있습니다.
    따라서 확산 전류 밀도는 농도의 기울기와 이동도 모두에 의존합니다.
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74. 전자의 운동량(P)과 파장(λ) 사이의 드브로이(De Broglie) 관계식은? (단, h는 Plank 상수이다.)

  1. P=λh
  2. P=h/λ
  3. P=λ/h
  4. λ=1/Ph
(정답률: 64%)
  • 물질파 이론에 따르면 입자의 운동량 $P$와 파장 $\lambda$는 플랑크 상수 $h$를 매개로 반비례 관계에 있습니다.
    ① [기본 공식] $\lambda = \frac{h}{P}$
    ② [식 변형] $P = \frac{h}{\lambda}$
    ③ [최종 결과] $P = h/\lambda$
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75. n형 반도체의 Hall 계수는? (단, N은 캐리어의 농도, q는 캐리어의 전하, T는 절대온도, A는 상수이다.)

  2. -AnqT
(정답률: 43%)
  • n형 반도체는 전자가 주 캐리어이며, 전하량이 음수($-q$)이므로 Hall 계수는 음의 값을 가집니다. Hall 계수 $R_H$는 캐리어 농도 $n$과 전하량 $q$에 반비례하는 관계를 가집니다.
    따라서 정답은 즉, $-R_H = -A \frac{1}{nq}$ 입니다.
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76. 불순물 반도체의 페르미 준위에 대한 설명 중 옳은 것은?

  1. p형 반도체의 페르미 준위는 금지대 중앙보다 높은 곳에 위치한다.
  2. 온도가 증가할수록 금지대 중앙으로 접근한다.
  3. p형 반도체의 페르미 준위는 도너 준위와 일치한다.
  4. 절대온도 0[K]에서 페르미 준위보다 높은 에너지 준위에서 f(E)=1이다.
(정답률: 60%)
  • 불순물 반도체는 온도가 상승함에 따라 진성 반도체의 성질을 띠게 되므로, 페르미 준위가 점차 금지대 중앙(진성 페르미 준위)으로 접근하게 됩니다.

    오답 노트
    p형 반도체의 페르미 준위는 금지대 중앙보다 낮은 곳에 위치함
    p형 반도체의 페르미 준위는 억셉터 준위와 관련이 있음
    절대온도 $0\text{K}$에서 페르미 준위보다 낮은 에너지 준위에서 $f(E)=1$임
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77. 자유전자가 정공에 의해 다시 잡혀서 정공을 채우는 과정을 무엇이라고 하는가?

  1. 열적 평형
  2. 확산(diffusion)
  3. 수명시간(life time)
  4. 재결합(recombination)
(정답률: 82%)
  • 반도체 내에서 자유전자와 정공이 만나 서로를 상쇄시켜 전기적으로 중성이 되는 과정을 재결합(recombination)이라고 합니다.
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78. 억셉터 불순물로 사용되는 원소가 아닌 것은?

  1. 갈륨(Ga)
  2. 인듐(In)
  3. 비소(As)
  4. 붕소(B)
(정답률: 64%)
  • 억셉터(Acceptor)는 3족 원소(B, Al, Ga, In)를 사용하여 p형 반도체를 만듭니다. 비소(As)는 5족 원소로, 전자를 제공하는 도너(Donor) 불순물에 해당합니다.

    오답 노트
    갈륨(Ga), 인듐(In), 붕소(B): 3족 원소로 억셉터에 해당함
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79. 글로우 방전관의 방전을 안정하게 유지하기 위하여 전원전압 E, 전류 I, 안정저항 R과 관전압 V 사이에 성립하는 관계식은?

  1. V = IR - E
  2. V = E - IR
  3. V = IR + E
  4. V = E -I/R
(정답률: 56%)
  • 글로우 방전관의 회로에서 전원전압 $E$는 안정저항 $R$에서의 전압강하 $IR$과 관전압 $V$의 합과 같습니다. 이를 관전압 $V$에 대해 정리하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $E = V + IR$
    ② [식 변형] $V = E - IR$
    ③ [최종 결과] $V = E - IR$
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80. 정지하고 있는 질량이 m인 전자를 V[V]의 전위차로 가속시킬 때 전자의 속도(v)를 구하는 식은?

(정답률: 66%)
  • 전위차 $V$에 의해 가속된 전자의 전기적 위치 에너지가 모두 운동 에너지로 전환된다는 에너지 보존 법칙을 이용합니다.
    ① [기본 공식] $eV = \frac{1}{2}mv^{2}$
    ② [숫자 대입] $v^{2} = \frac{2eV}{m}$
    ③ [최종 결과] $v = \sqrt{\frac{2eV}{m}}$
    따라서 정답은 입니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 다음 중 프로그래머가 사용 가능한 레지스터는?

  1. 메모리 주소 레지스터(Memory Address Register)
  2. 메모리 버퍼 레지스터(Memory Buffer Register)
  3. 스택 포인터(Stack Pointer)
  4. 명령어 레지스터(Instruction Register)
(정답률: 50%)
  • 스택 포인터(Stack Pointer)는 프로그램 실행 중 스택의 최상단 주소를 가리키며, 프로그래머가 직접 제어하거나 참조할 수 있는 레지스터입니다.

    오답 노트
    메모리 주소 레지스터, 메모리 버퍼 레지스터, 명령어 레지스터: CPU 내부에서 자동으로 관리되는 특수 목적 레지스터로 프로그래머가 직접 접근할 수 없습니다.
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82. 데이터를 연산할 때 스택(stack)만 사용하는 명령은?

  1. 0-주소 명령
  2. 1-주소 명령
  3. 2-주소 명령
  4. 3-주소 명령
(정답률: 60%)
  • 0-주소 명령은 오퍼랜드(피연산자)를 명시하지 않고 스택(Stack)에 저장된 데이터를 대상으로 연산을 수행하는 방식입니다. 연산 결과 또한 다시 스택에 저장됩니다.
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83. 다음의 C 프로그램은 무엇을 입력한 것인가?

  1. 실수입력
  2. 정수입력
  3. 문자열입력
  4. 문자입력
(정답률: 69%)
  • 제시된 코드 에서 변수 타입이 float로 선언되었고, scanf 함수의 서식 지정자로 %f가 사용되었습니다. %f는 부동 소수점 형태의 실수를 입력받을 때 사용하는 지정자이므로 실수입력에 해당합니다.
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84. MPU(micro processing unit)의 처리방식에서 RISC(reduced instruction set computer)의 설명 중 옳지 않은 것은?

  1. 복잡한 명령을 갖는 프로세서에 비하여 명령수가 적다.
  2. 하드웨어 실현효율의 최적화가 용이하다.
  3. 명령 set의 간략화가 가능하므로 고집적화에 유리하다.
  4. 비교적 복잡한 명령 set를 선택하고 있어 고속 동작이 어렵다.
(정답률: 67%)
  • RISC는 명령 세트를 단순화하여 하드웨어 효율을 높이고 고속 동작을 가능하게 하는 설계 방식입니다. 따라서 비교적 복잡한 명령 set를 선택하고 있어 고속 동작이 어렵다는 설명은 RISC가 아닌 CISC에 해당하는 설명이므로 옳지 않습니다.
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85. 다음 karnaugh도에 의한 논리식은?

  1. A
  2. B
  3. AB
  4. A+B
(정답률: 70%)
  • 제시된 카르노 맵 을 분석하면, $B$의 값과 관계없이 $A$가 1인 모든 칸의 값이 1이고, $A$가 0인 모든 칸의 값이 0입니다. 따라서 출력은 오직 $A$의 값에만 의존하므로 논리식은 $A$가 됩니다.
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86. 순서도의 기호 중에서 다음 기호가 나타내는 것은?

  1. 판단
  2. 처리
  3. 터미널
  4. 입ㆍ출력
(정답률: 72%)
  • 순서도에서 마름모꼴 기호인 는 조건에 따라 경로를 나누는 판단(Decision) 단계를 의미합니다.
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87. 어셈블리 언어로 프로그램을 작성할 때 절대번지 대신에 간단한 기호 및 명칭을 사용할 수 있는데 이러한 번지를 무엇이라 하는가?

  1. self address
  2. symbolic address
  3. relative address
  4. symbolic relative address
(정답률: 60%)
  • 어셈블리 언어에서 메모리의 절대적인 주소 대신 프로그래머가 임의로 지정한 기호나 명칭을 사용하여 주소를 나타내는 방식을 symbolic address라고 합니다.
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88. 다음 설명 중 옳은 것은?

  1. 10진수 72의 ″9의 보수″는 27이고, ″10의 보수″는 28이다.
  2. 10진수 72의 ″9의 보수″는 28이고, ″10의 보수″는 27이다.
  3. 2진수 1010의 ″1의 보수″는 0101이고, ″2의 보수″는 0100이다.
  4. 2진수 1010의 ″1의 보수″는 0110이고, ″2의 보수″는 0101이다.
(정답률: 62%)
  • 10진수 보수 계산법에 따라 72의 9의 보수는 각 자릿수를 9에서 뺀 27이며, 10의 보수는 9의 보수에 1을 더한 28이 됩니다.

    오답 노트
    2진수 1010의 1의 보수는 비트를 반전시킨 0101, 2의 보수는 여기에 1을 더한 0110입니다.
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89. 다음의 소자 중에서 전원과 관련된 신호는 제외하고 연결선의 수가 가장 많은 것은?

  1. 1K × 4 bit DRAM
  2. 8K × 4 bit DRAM
  3. 4K × 1 bit DRAM
  4. 64K × 8 bit DRAM
(정답률: 61%)
  • DRAM의 연결선 수는 주소선(Address line)과 데이터선(Data line)의 합으로 결정됩니다. 메모리 용량이 클수록 주소선과 데이터선이 모두 증가하므로, 용량이 가장 큰 64K × 8 bit DRAM이 연결선의 수가 가장 많습니다.
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90. 다중처리(multi-processing) 시스템에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 주기억장치를 여러 개의 CPU가 공유하여 동시에 사용할 수 있다.
  2. 여러 개의 CPU 중에 한 쪽의 CPU가 고장이 날 경우 다른 쪽의 CPU를 이용하여 업무처리를 계속할 수 있다.
  3. CPU를 두 개 이상 두고 동시에 여러 프로그램을 수행할 수 있다.
  4. 두 개 이상의 CPU가 각자의 업무를 분담하여 처리할 수 없다.
(정답률: 54%)
  • 다중처리 시스템은 두 개 이상의 CPU를 사용하여 여러 프로그램을 동시에 수행하거나 업무를 분담하여 처리함으로써 처리 속도를 높이고 신뢰성을 향상시키는 시스템입니다. 따라서 두 개 이상의 CPU가 업무를 분담하여 처리할 수 없다는 설명은 틀린 내용입니다.
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91. 주소 설계 시 고려해야 할 사항이 아닌 것은?

  1. 주소를 효율적으로 나타낼 수 있어야 한다.
  2. 주소공간과 기억공간을 독립시켜야 한다.
  3. 사용자가 사용하기 편리해야 한다.
  4. .캐시 메모리가 있어야 한다.
(정답률: 56%)
  • 효율적인 주소 설계는 주소 표현의 효율성, 주소 공간과 기억 공간의 독립성, 사용자의 편의성을 고려하여 설계해야 합니다. 캐시 메모리의 존재 여부는 하드웨어 구성의 문제이지 주소 설계 자체의 고려 사항은 아닙니다.
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92. 중앙처리장치(CPU)의 3대 구성요소가 아닌 것은?

  1. 제어장치
  2. 연산장치
  3. 입력장치
  4. 기억부(register)
(정답률: 60%)
  • CPU의 3대 핵심 구성요소는 명령어를 해석하고 제어하는 제어장치, 산술 및 논리 연산을 수행하는 연산장치, 그리고 데이터를 임시 저장하는 기억부(레지스터)입니다. 입력장치는 CPU 외부의 주변장치에 해당합니다.
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93. 캐시 메모리에서 사용되는 매핑(mapping) 방법이 아닌 것은?

  1. 세트-어소시에티브 매핑
  2. 어소시에티브 매핑
  3. 직접 매핑
  4. 간접 매핑
(정답률: 49%)
  • 캐시 메모리의 매핑 방식은 메인 메모리의 데이터를 캐시에 배치하는 규칙을 정의하며, 직접 매핑, 어소시에티브 매핑, 세트-어소시에티브 매핑의 세 가지 방식이 존재합니다. 간접 매핑은 캐시 메모리의 매핑 방법이 아닙니다.
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94. 다음 마이크로 오퍼레이션이 나타내는 기능은? (단, SP : Stack Pointer, MAR : Memory Address Register, M[addr] : Memory)

  1. ADD
  2. PUSH
  3. RET(return)
  4. LOAD
(정답률: 38%)
  • 제시된 마이크로 오퍼레이션을 분석하면 다음과 같습니다.
    $$t_0 : SP \leftarrow SP + 1$$
    $$t_1 : MAR \leftarrow SP$$
    $$t_2 : PC \leftarrow M[MAR]$$
    스택 포인터($SP$)를 증가시켜 저장된 복귀 주소를 가리키게 하고, 그 주소의 내용을 프로그램 카운터($PC$)로 옮겨 원래 위치로 되돌아가는 과정이므로 이는 RET(return) 기능입니다.
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95. 인터럽트의 종류 중 입ㆍ출력장치, 타이밍장치, 전원 등의 용인에 의해 발생되는 인터럽트는?

  1. 기계 인터럽트
  2. 외부 인터럽트
  3. 내부 인터럽트
  4. 소프트웨어 인터럽트
(정답률: 71%)
  • 인터럽트는 발생 원인에 따라 구분됩니다. 입출력 장치, 타이머, 전원 이상 등 CPU 외부의 하드웨어적인 요인에 의해 발생하는 인터럽트를 외부 인터럽트라고 합니다.
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96. 지정 어드레스로 분기한 후에 그 명령으로 되돌아오는 명령은?

  1. 비교 명령
  2. 조건부 분기 명령
  3. 서브루틴 분기 명령
  4. 강제 인터럽트 명령
(정답률: 74%)
  • 서브루틴 분기 명령은 특정 주소로 분기하여 작업을 수행한 후, 원래의 실행 지점으로 되돌아오기 위해 복귀 주소를 스택 등에 저장하는 기능을 포함합니다.
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97. 다음은 1비트를 비교하는 진리표이다. ( )에 알맞은 값은?

  1. a : 0, b : 0, c : 0
  2. a : 1, b : 0, c : 0
  3. a : 1, b : 0, c : 1
  4. a : 0, b : 0, c : 1
(정답률: 58%)
  • 제시된 진리표는 두 1비트 값 $A$와 $B$의 크기를 비교하는 표입니다.
    1. $A=0, B=1$일 때, $A < B$는 참이므로 $a = 1$입니다.
    2. $A=1, B=0$일 때, $A = B$는 거짓이므로 $b = 0$입니다.
    3. $A=1, B=1$일 때, $A > B$는 거짓이므로 $c = 0$입니다.
    따라서 $a : 1, b : 0, c : 0$이 정답입니다.
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98. 계산기 구조에서 기억장치에 RAM을 사용함으로써 계산기에 프로그램 하는데 미치는 영향 중 틀린 것은?

  1. 프로그램과 자료는 수행되는 순서대로 기억시켜 놓을 필요가 없다.
  2. 프로그램이 같은 자료를 여러 번 반복하여 이용한다면 이들을 그 사용한 횟수만큼 기억시킬 필요가 없다.
  3. BRANCH, 조건부 BRANCH, SUBROUTINE의 사용이 가능하다.
  4. 프로그램 중에서 명령어군과 데이터군의 순서는 반드시 명령어군이 선두에 있어야 한다.
(정답률: 61%)
  • RAM(Random Access Memory)은 임의 접근 기억장치로, 주소만 알면 데이터의 위치와 상관없이 빠르게 접근할 수 있습니다. 따라서 프로그램의 명령어군과 데이터군의 배치 순서는 자유로우며, 반드시 명령어군이 선두에 있어야 한다는 제약은 없습니다.
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99. 사용자가 프로그래밍 할 수 없는 ROM은?

  1. ROM
  2. PROM
  3. EPROM
  4. EEPROM
(정답률: 64%)
  • 마스크 ROM(ROM)은 제조 공정 단계에서 데이터가 고정되어 나오므로 사용자가 사후에 프로그래밍할 수 없습니다.

    오답 노트
    PROM: 최초 1회 프로그래밍 가능
    EPROM: 자외선으로 삭제 후 재기록 가능
    EEPROM: 전기적으로 삭제 후 재기록 가능
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100. 16진수 CAF.28을 8진수로 고치면?

  1. 6255.62
  2. 6255.52
  3. 6257.32
  4. 6257.12
(정답률: 49%)
  • 16진수를 2진수로 변환한 후, 이를 다시 8진수로 묶어서 변환합니다.
    16진수 $\text{CAF.28} \rightarrow$ 2진수 $110010101111.00101000_2$
    2진수를 3자리씩 묶음 $\rightarrow$ $110|010|101|111.001|010_2$
    8진수 변환 $\rightarrow$ $6257.12_8$
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