전자기사 필기 기출문제복원 (2019-03-03)

전자기사 2019-03-03 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전자기사 2019-03-03 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전자기사
(2019-03-03 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 접지된 구도체와 점전하 간에 작용하는 힘은?

  1. 항상 흡인력이다.
  2. 항상 반발력이다.
  3. 조건적 흡인력이다.
  4. 조건적 반발력이다.
(정답률: 62%)
  • 접지된 구도체 근처에 점전하가 오면 정전유도 현상에 의해 점전하와 반대 부호의 전하가 구도체 표면에 유도됩니다. 이로 인해 점전하와 구도체 사이에는 전하의 종류와 관계없이 항상 서로 당기는 힘인 흡인력이 작용합니다.
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2. 사이클로트론에서 양자가 매초 3×1015 개의 비율로 가속되어 나오고 있다. 양자가 15MeV의 에너지를 가지고 있다고 할 때, 이 사이클로트론은 가속용 고주파 전계를 만들기 위해서 150kW의 전력을 필요로 한다면 에너지 효율(%)은?

  1. 2.8
  2. 3.8
  3. 4.8
  4. 5.8
(정답률: 40%)
  • 사이클로트론의 출력 전력을 구한 뒤, 입력 전력 대비 효율을 계산하는 문제입니다.
    ① [기본 공식]
    $$\eta = 100 \times \frac{P_o}{P_i} = 100 \times \frac{n e V}{P_i}$$
    ② [숫자 대입]
    $$\eta = 100 \times \frac{3 \times 10^{15} \times 15 \times 10^6 \times 1.602 \times 10^{-19}}{150 \times 10^3}$$
    ③ [최종 결과]
    $$\eta = 4.8$$
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3. 단면적 4cm2의 철심에 6×10-4Wb의 자속을 통하게 하려면 2800AT/m의 자계가 필요하다. 이 철심의 비투자율은 약 얼마인가?

  1. 346
  2. 375
  3. 407
  4. 426
(정답률: 51%)
  • 자속 $\Phi$와 자계 $H$, 비투자율 $\mu_{r}$의 관계식을 이용하여 비투자율을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\mu_{r} = \frac{\Phi}{\mu_{0}HS}$
    ② [숫자 대입] $\mu_{r} = \frac{6 \times 10^{-4}}{4\pi \times 10^{-7} \times 2800 \times 4 \times 10^{-4}}$
    ③ [최종 결과] $\mu_{r} = 426$
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4. 진공 중에서 무한장 직선도체에 선전하밀도 ρL=2π × 10-3C/m가 균일하게 분포된 경우 직선도체에서 2m와 4m떨어진 두 점사이의 전위차는 몇 V 인가?

(정답률: 39%)
  • 무한장 직선도체에서 두 점 사이의 전위차는 선전하밀도와 거리의 로그 함수 관계로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{\rho_L}{2\pi\epsilon_0} \ln \frac{b}{a}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{2\pi \times 10^{-3}}{2\pi\epsilon_0} \ln \frac{4}{2}$
    ③ [최종 결과] $V = \frac{10^{-3}}{\epsilon_0} \ln 2$
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5. 평행판 콘덴서의 극판 사이에 유전율 ε, 저항률 ρ인 유전체를 삽입하였을 때, 두 전극간의 저항 R과 정전용량 C의 관계는?

  1. R = ρεC
  2. RC = ε / ρ
  3. RC = ρε
  4. RCρε = 1
(정답률: 54%)
  • 평행판 콘덴서의 저항 $R$과 정전용량 $C$의 정의를 통해 관계식을 도출할 수 있습니다.
    저항은 $R = \rho \frac{d}{S}$이고, 정전용량은 $C = \epsilon \frac{S}{d}$ 입니다. (여기서 $\rho$는 저항률, $\epsilon$은 유전율, $d$는 극판 간 거리, $S$는 극판 면적)
    두 식을 곱하면 면적 $S$와 거리 $d$가 서로 상쇄되어 다음과 같은 관계가 성립합니다.
    $$R \times C = \rho \frac{d}{S} \times \epsilon \frac{S}{d}$$
    $$RC = \rho\epsilon$$
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6. 맥스웰방정식 중 틀린 것은?

(정답률: 43%)
  • 맥스웰 방정식 중 가우스의 자기 법칙에 따르면, 자기장의 발산은 항상 0이며 자기 단극자는 존재하지 않습니다. 따라서 폐곡면을 통과하는 총 자기선속은 항상 0이어야 합니다.

    오답 노트
    $$\oint_{S} B \cdot dS = \rho_{s}$$ : 자기선속이 전하 밀도 $\rho_{s}$와 같다고 표현했으므로 틀린 식입니다. 올바른 식은 $\oint_{S} B \cdot dS = 0$ 입니다.
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7. 다음의 관계식 중 성립할 수 없는 것은? (단, μ는 투자율, χ는 자화율, μ0는 진공의 투자율, J는 자화의 세기이다.)

(정답률: 44%)
  • 자화의 세기 $J$는 자화율 $\chi$와 자계의 세기 $H$의 곱으로 정의됩니다.
    $$J = \chi H$$
    따라서 자화의 세기가 자화율과 자속밀도 $B$의 곱으로 표현된 $$J = \chi B$$ 는 성립할 수 없는 식입니다.
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8. 자기회로의 자기저항에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 투자율에 반비례한다.
  2. 자기회로의 단면적에 비례한다.
  3. 자기회로의 길이에 반비례한다.
  4. 단면적에 반비례하고, 길이의 제곱에 비례한다.
(정답률: 47%)
  • 자기저항은 자기회로의 길이에 비례하고, 투자율과 단면적의 곱에 반비례하는 성질을 가집니다.
    $$R_{m} = \frac{l}{\mu S}$$

    오답 노트
    자기회로의 단면적: 반비례
    자기회로의 길이: 비례
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9. 균일한 자장 내에 놓여 있는 직선도선에 전류 및 길이를 각각 2배로 하면 이 도선에 작용하는 힘은 몇 배가 되는가?

  1. 1
  2. 2
  3. 4
  4. 8
(정답률: 43%)
  • 자기장 내 전류가 흐르는 도선이 받는 힘은 전류의 세기와 도선의 길이에 비례합니다.
    ① [기본 공식] $F = B I L \sin\theta$
    ② [숫자 대입] $F' = B \times (2I) \times (2L) \times \sin\theta$
    ③ [최종 결과] $F' = 4 B I L \sin\theta = 4F$
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10. 와류손에 대한 설명으로 틀린 것은? (단, f : 주파수, Bm : 최대자속밀도, t : 두께, ρ : 저항률이다.)

  1. t2 에 비례한다.
  2. f2 에 비례한다.
  3. ρ2 에 비례한다.
  4. Bm2에 비례한다.
(정답률: 50%)
  • 와류손 $P_{e}$는 주파수의 제곱, 최대자속밀도의 제곱, 철심 두께의 제곱에 비례하고 저항률에는 반비례합니다.
    $$P_{e} = k(t f B_{m})^{2}$$

    오답 노트
    저항률 $\rho$에 비례한다: 저항률에 반비례하므로 틀린 설명입니다.
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11. 그림과 같이 전류가 흐르는 반원형 도선이 평면 Z=0 상에 놓여 있다. 이 도선이 자속밀도 B = 0.6ax - 0.5ay + az(Wb/m2)인 균일 자계 내에 놓여 있을 때 도선의 직선 부분에 작용하는 힘(N)은?

  1. 4ax + 2.4az
  2. 4ax - 2.4az
  3. 5ax – 3.5az
  4. -5ax + 3.5az
(정답률: 36%)
  • 균일 자계 내에서 직선 도선에 작용하는 힘은 전류 벡터와 자속밀도 벡터의 외적으로 계산합니다.
    ① $F = I \times B \times L$
    ② $F = (50 a_{y}) \times (0.6 a_{x} - 0.5 a_{y} + a_{z}) \times 0.08$
    ③ $F = 4 a_{x} - 2.4 a_{z}$
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12. 서로 다른 두 유전체사이의 경계면에 전하분포에 없다면 경계면 양쪽에서의 전계 및 전속밀도는?

  1. 전계 및 전속밀도의 접선성분은 서로 같다.
  2. 전계 및 전속밀도의 법선성분은 서로 같다.
  3. 전계의 법선성분이 서로 같고, 전속밀도의 접선성분이 서로 같다.
  4. 전계의 접선성분이 서로 같고, 전속밀도의 법선성분이 서로 같다.
(정답률: 52%)
  • 전하 분포가 없는 두 유전체 경계면에서는 전계의 접선 성분이 연속적이며, 전속밀도의 법선 성분이 연속적이라는 경계 조건이 적용됩니다. 따라서 전계의 접선성분이 서로 같고, 전속밀도의 법선성분이 서로 같습니다.
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13. 환상철심에 권수 3000회 A코일과 권수 200회 B코일이 감겨져 있다. A코일의 자기인덕턴스가 360mH일 때 A, B 두 코일의 상호 인덕턴스는 몇 mH 인가? (단, 결합계수는 1이다.)

  1. 16
  2. 24
  3. 36
  4. 72
(정답률: 37%)
  • 상호 인덕턴스는 두 코일의 권수비와 자기 인덕턴스의 관계를 통해 구할 수 있습니다.
    ① $M = L_{A} \frac{N_{B}}{N_{A}}$
    ② $M = 360 \times \frac{200}{3000}$
    ③ $M = 24$
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14. 평행판 콘덴서에 어떤 유전체를 넣었을 때 전속밀도가 2.4 × 10-7C/m2이고, 단위 체적중의 에너지가 5.3 × 10-3J/m3이었다. 이 유전체의 유전율은 약 몇 F/m인가?

  1. 2.17 × 10-11
  2. 5.43 × 10-11
  3. 5.17 × 10-12
  4. 5.43 × 10-12
(정답률: 37%)
  • 단위 체적당 에너지 $w$와 전속밀도 $D$, 유전율 $\epsilon$ 사이의 관계식을 이용하여 유전율을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\epsilon = \frac{D^2}{2w}$
    ② [숫자 대입] $\epsilon = \frac{(2.4 \times 10^{-7})^2}{2 \times 5.3 \times 10^{-3}}$
    ③ [최종 결과] $\epsilon = 5.43 \times 10^{-12}$
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15. 대전된 도체의 특징으로 틀린 것은?

  1. 가우스정리에 의해 내부에는 전하가 존재한다.
  2. 전계는 도체 표면에 수직인 방향으로 진행된다.
  3. 도체에 인가된 전하는 도체 표면에만 분포한다.
  4. 도체 표면에서의 전하밀도는 곡률이 클수록 높다.
(정답률: 49%)
  • 정전기적 평형 상태에서 도체 내부의 전계는 0이며, 가우스 정리에 의해 모든 전하는 도체 표면에만 분포하게 됩니다.

    오답 노트
    가우스정리에 의해 내부에는 전하가 존재한다: 도체 내부 전하 밀도는 0이며 표면에만 분포함
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16. 평행한 두 도선간의 전자력은? (단, 두 도선간의 거리는 r(m)라 한다.)

  1. r에 비례
  2. r2에 비례
  3. r에 반비례
  4. r2에 반비례
(정답률: 43%)
  • 평행한 두 도선 사이에 작용하는 전자력 $f$는 두 도선 사이의 거리 $r$에 반비례하는 관계를 가집니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{\mu_0 i_1 i_2}{2\pi r}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{4\pi \times 10^{-7} i_1 i_2}{2\pi r}$
    ③ [최종 결과] $f = \frac{2 \times 10^{-7} i_1 i_2}{r}$
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17. 원형 선전류 I(A)의 중심축상 점 P의 자위(A)를 나타내는 식은? (단, θ는 점 P에서 원형전류를 바라보는 평면각이다.)

(정답률: 43%)
  • 원형 선전류에 의한 자위는 자극의 세기와 입체각을 이용하여 구할 수 있으며, 주어진 평면각 $\theta$를 이용한 입체각 $\omega = 2\pi(1-\cos\theta)$를 대입하여 유도합니다.
    $$U = \frac{I}{2}(1-\cos\theta)$$
    따라서 정답은 입니다.
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18. 비투자율 μs=1, 비유전율 εs=90인 매질 내의 고유임피던스는 약 몇 Ω 인가?

  1. 32.5
  2. 39.7
  3. 42.3
  4. 45.6
(정답률: 43%)
  • 매질 내의 고유임피던스는 자유공간의 고유임피던스($377\Omega$)에 비투자율과 비유전율의 비율을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Z_0 = 120\pi \sqrt{\frac{\mu_s}{\epsilon_s}}$
    ② [숫자 대입] $Z_0 = 377 \sqrt{\frac{1}{90}}$
    ③ [최종 결과] $Z_0 = 39.7$
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19. q(C)의 전하가 진공 중에서 v(m/s)의 속도로 운동하고 있을 때, 이 운동방향과 θ의 각으로 r(m) 떨어진 점의 자계의 세계(AT/m)는?

(정답률: 54%)
  • 운동하는 점전하가 만드는 자계의 세기를 구하는 문제입니다. 비오-사바르 법칙을 이용하여 전류 $i$를 $\frac{q}{t}$로, 길이 $dL$을 $v \cdot t$로 치환하여 유도합니다.
    ① [기본 공식]
    $$H = \frac{i \cdot dL \sin \theta}{4\pi r^2}$$
    ② [숫자 대입]
    $$H = \frac{\frac{q}{t} \cdot (v \cdot t) \sin \theta}{4\pi r^2}$$
    ③ [최종 결과]
    $$H = \frac{qv \sin \theta}{4\pi r^2}$$
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20. x ＞ 0인 영역에 비유전율 εr1=3인 유전체, x ＜ 0인 영역에 비유전율 εr2=5인 유전체가 있다. x ＜ 0 인 영역에서 전계 E2 = 20ax + 30ay-40az V/m일 때 x ＞ 0 인 영역에서의 전속밀도는 몇 C/m2 인가?

  1. 10(10ax+9ay-12az)ε0
  2. 20(5ax-10ay+6az)ε0
  3. 50(2ax+ay-4az)ε0
  4. 50(2ax-3ay+4az)ε0
(정답률: 42%)
  • 유전체 경계 조건에 따라 전속밀도를 구하는 문제입니다. 경계면이 $x$축에 수직일 때, 전속밀도의 법선 성분($a_x$ 성분)은 연속적이며, 접선 성분($a_y, a_z$ 성분)은 각 영역의 유전율에 비례하여 결정됩니다.
    $$D_1 = \epsilon_{r1}\epsilon_0 ( \frac{\epsilon_{r2}}{\epsilon_{r1}}E_{2x}a_x + E_{2y}a_y + E_{2z}a_z )$$
    $$D_1 = 3\epsilon_0 ( \frac{5}{3} \times 20a_x + 30a_y - 40a_z )$$
    $$D_1 = 10(10a_x + 9a_y - 12a_z)\epsilon_0$$
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2과목: 회로이론

21. 다음과 같은 L-C 회로의 구동점 임피던스로 옳은 것은? (단, L1=L2=1H, C1=C2=1F 이다.)

(정답률: 47%)
  • L-C 병렬 회로 두 개가 직렬로 연결된 구조의 전체 임피던스를 구하는 문제입니다. 각 단의 임피던스는 $L$과 $C$의 병렬 합으로 계산하며, 두 단이 동일하므로 2를 곱해줍니다.
    ① [기본 공식]
    $$Z(s) = 2 \times \frac{\frac{Ls}{Cs}}{Ls + \frac{1}{Cs}} = \frac{2Ls}{LCs^2 + 1}$$
    ② [숫자 대입]
    $$Z(s) = \frac{2 \times 1 \times s}{1 \times 1 \times s^2 + 1}$$
    ③ [최종 결과]
    $$Z(s) = \frac{2s}{s^2 + 1}$$
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22. 정현파에서 평균치가 Iav, 실효치가 I 일 때 평균치와 실효치 사이의 관계는?

(정답률: 36%)
  • 정현파에서 실효치 $I$와 평균치 $I_{av}$ 사이의 관계식을 묻는 문제입니다. 정현파의 실효치는 평균치의 $\frac{\pi}{2\sqrt{2}}$배가 됩니다.
    $$I = \frac{\pi}{2\sqrt{2}} \cdot I_{av}$$
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23. 시정수 τ를 갖는 R-L 직렬 회로에 직류 전압을 인가할 때 t=2τ 가 되는 시간에 회로에 흐르는 전류는 최종값의 몇 % 가 되는가?

  1. 86
  2. 73
  3. 95
  4. 100
(정답률: 44%)
  • R-L 직렬 회로에 직류 전압을 인가했을 때, 시간에 따른 전류의 상승 곡선 식을 사용하여 최종값 대비 비율을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Ratio} = (1 - e^{-\frac{t}{\tau}}) \times 100$
    ② [숫자 대입] $\text{Ratio} = (1 - e^{-\frac{2\tau}{\tau}}) \times 100 = (1 - e^{-2}) \times 100$
    ③ [최종 결과] $\text{Ratio} = 86$
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24. 다음 그림에 표시한 여파기는?

  1. 고역 여파기
  2. 대역 여파기
  3. 대역 소거 여파기
  4. 저역 여파기
(정답률: 37%)
  • 제시된 회로 는 직렬로 인덕터($L$)가 연결되어 있고, 병렬로 커패시터($C$)가 연결된 구조입니다. 인덕터는 고주파를 차단하고 커패시터는 저주파를 통과시키므로, 낮은 주파수 성분만 통과시키는 저역 여파기입니다.
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25. 그림과 같은 L형 회로에 대한 영상 임피던스 Z01과 Z02를 구하면?

(정답률: 39%)
  • L형 회로의 4단자 정수 $A, B, C, D$를 이용하여 영상 임피던스를 구할 수 있습니다. 주어진 회로에서 $A = 1 + \frac{Z_1}{Z_2}$, $B = Z_1$, $C = \frac{1}{Z_2}$, $D = 1$입니다.
    ① [기본 공식] $Z_{01} = \sqrt{\frac{AB}{CD}}, Z_{02} = \sqrt{\frac{BD}{AC}}$
    ② [숫자 대입] $Z_{01} = \sqrt{\frac{(1 + \frac{Z_1}{Z_2})Z_1}{1 \cdot \frac{1}{Z_2}}}, Z_{02} = \sqrt{\frac{Z_1 \cdot 1}{(1 + \frac{Z_1}{Z_2})\frac{1}{Z_2}}}$
    ③ [최종 결과]
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26. R-C직렬 회로망에서 스위치 S가 t=0 일 때 닫혔다고 하면 전류 i(t)는? (단, 콘덴서에는 초기 전하가 없었다.)

(정답률: 47%)
  • R-C 직렬 회로에서 스위치를 닫는 순간, 초기 전하가 없는 콘덴서는 단락 상태와 같으므로 최대 전류가 흐르며 시간이 지남에 따라 지수함수적으로 감소합니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = \frac{V}{R}e^{-\frac{t}{RC}}$
    ② [숫자 대입] $i(t) = \frac{V}{R}e^{-\frac{t}{RC}}$
    ③ [최종 결과]
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27. 두 회로 간에 쌍대 관계가 옳지 않은 것은?

  1. KVL → KCL
  2. 테브난 정리 → 노튼 정리
  3. 전압원 → 전류원
  4. 폐로전류 → 절점전류
(정답률: 45%)
  • 회로 이론에서 쌍대 관계란 전압과 전류, 임피던스와 어드미턴스 등 서로 대응되는 개념을 의미합니다. 폐로전류의 쌍대 관계는 절점전류가 아니라 절점전압입니다.

    오답 노트
    KVL ↔ KCL: 전압 법칙과 전류 법칙의 쌍대 관계
    테브난 정리 ↔ 노튼 정리: 전압원 등가회로와 전류원 등가회로의 쌍대 관계
    전압원 ↔ 전류원: 에너지원의 쌍대 관계
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28. 정격전압에서 1kW의 전력을 소비하는 저항에 60%인 전압을 인가할 때의 전력(W)은?

  1. 490
  2. 580
  3. 360
  4. 860
(정답률: 51%)
  • 소비전력 $P$는 전압 $V$의 제곱에 비례합니다. 전압이 $60\%$로 감소하면 전력은 $0.6^{2}$배가 됩니다.
    ① [기본 공식] $P_{2} = (\frac{V_{2}}{V_{1}})^{2} \times P_{1}$
    ② [숫자 대입] $P_{2} = 0.6^{2} \times 1000$
    ③ [최종 결과] $P_{2} = 360 \text{ W}$
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29. 어떤 회로의 피상전력이 20kVA이고 유효전력이 15kW일 때 이 회로의 역률은?

  1. 0.9
  2. 0.75
  3. 0.6
  4. 0.45
(정답률: 46%)
  • 역률은 피상전력에 대한 유효전력의 비율로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\text{역률} = \frac{\text{유효전력}}{\text{피상전력}}$
    ② [숫자 대입] $\text{역률} = \frac{15}{20}$
    ③ [최종 결과] $\text{역률} = 0.75$
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30. 그림의 회로에서 독립적인 전류방정식 N과 독립적인 전압방정식 B는 몇 개인가?

  1. N=2, B=3
  2. N=1, B=2
  3. N=2, B=2
  4. N=3, B=4
(정답률: 39%)
  • 회로망 해석에서 독립 방정식의 개수를 찾는 문제입니다.
    독립적인 전류방정식 $N$은 KCL을 적용할 수 있는 마디(Node)의 개수에서 1을 뺀 값으로, b점 1개가 존재합니다.
    독립적인 전압방정식 $B$는 KVL을 적용할 수 있는 기본 폐회로의 개수로, $Z_{3}$를 기준으로 좌우 양쪽에 각각 하나씩 총 2개가 존재합니다.
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31. 그림과 같은 회로가 정저항 회로로 되기 위한 C값은 몇 uF인가? (단, R=1㏀, L=400mH이다.)

  1. 0.1
  2. 0.2
  3. 0.4
  4. 1
(정답률: 41%)
  • 정저항 회로가 되기 위해서는 저항 $R$, 인덕턴스 $L$, 정전용량 $C$ 사이에 특정 관계식이 성립해야 합니다.
    ① [기본 공식] $R^{2} = \frac{L}{C}$
    ② [숫자 대입] $1000^{2} = \frac{400 \times 10^{-3}}{C}$
    ③ [최종 결과] $C = 0.4 \text{ μF}$
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32. R-L 직렬회로에 v(t) = 100sin(104t + Q1)V 의 전압을 가할 때 i(t) = 20sin(104t + Q2)A 의 전류가 흘렀다. R=30Ω 일 때 인덕턴스 L의 값은?

  1. 4mH
  2. 40mH
  3. 0.4mH
  4. 0.04mH
(정답률: 25%)
  • R-L 직렬회로에서 전체 임피던스 $Z$를 구한 뒤, 피타고라스 정리를 이용하여 유도성 리액턴스 $X_L$을 구하고 이를 통해 인덕턴스 $L$을 산출합니다. (단, 문제의 전류 $i(t)$의 최댓값은 $2\text{A}$로 계산합니다.)
    $$\text{Z} = \frac{\text{V}}{\text{I}} = \frac{100}{2}$$
    $$\text{Z} = 50\Omega$$
    $$\text{X}_L = \sqrt{50^2 - 30^2}$$
    $$\text{X}_L = 40\Omega$$
    $$\text{L} = \frac{\text{X}_L}{\omega} = \frac{40}{10^4}$$
    $$\text{L} = 4\text{mH}$$
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33. 리액턴스 함수가 로 표시되는 리액턴스 2단자망은?

(정답률: 36%)
  • 주어진 리액턴스 함수 $Z(s) = \frac{3s}{s^2 + 9}$를 분석하여 회로 구성을 찾습니다. 분자와 분모를 $3s$로 나누어 병렬 형태로 변환합니다.
    $$Z(s) = \frac{1}{\frac{s^2 + 9}{3s}} = \frac{1}{\frac{s}{3} + \frac{3}{s}}$$
    여기서 $\frac{s}{3}$는 커패시턴스 $C = \frac{1}{3}\text{F}$를, $\frac{3}{s}$는 인덕턴스 $L = \frac{1}{3}\text{H}$를 나타내며, 이들이 병렬로 연결된 구조입니다.
    따라서 정답은 입니다.
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34. 다음 4단자 회로망에 있어서 4단자 정수(또는 ABCD 파라미터) 중 정수 A와 C의 정의가 옳은 것은?

(정답률: 37%)
  • 4단자 회로망의 ABCD 파라미터에서 정수 A는 출력단을 개방($I_2 = 0$)했을 때의 전압 이득이며, 정수 C는 출력단을 개방($I_2 = 0$)했을 때의 어드미턴스를 의미합니다.
    따라서 정답은 $A = \frac{V_1}{V_2} \big|_{I_2=0}, C = \frac{I_1}{V_2} \big|_{I_2=0}$가 포함된 입니다.
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35. 다음 회로에서 부하(Load)에 최대로 전력을 공급하기 위한 R의 값은?

  1. 16Ω
  2. 1Ω
  3. 4Ω
  4. Ω
(정답률: 43%)
  • 최대 전력 전달 조건에 따라 부하 저항 $R_L$은 변압기의 권수비 $a$를 통해 1차측으로 환산된 임피던스와 같아야 합니다.
    $$\text{R} = a^2 \times \text{R}_L$$
    $$\text{R} = (\frac{2}{1})^2 \times 4$$
    $$\text{R} = 16\Omega$$
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36. 아래의 A와 B단자에 대해 테브난 등가회로로 변경하였을 때, 등가전압과 등가저항은?

  1. 2.5V, 12.5Ω
  2. 5V, 12.5Ω
  3. 5V, 15Ω
  4. 2.5V, 15Ω
(정답률: 47%)
  • 테브난 등가전압은 부하 단자를 개방했을 때 나타나는 전압이며, 등가저항은 모든 전원을 제거(전압원 단락, 전류원 개방)한 후 부하 단자에서 바라본 합성 저항입니다.
    등가전압은 $5\text{V}$ 전압원과 $5\Omega$ 저항 2개가 직렬로 연결된 회로에서 병렬 저항에 걸리는 전압을 계산합니다.
    $$\text{V}_{th} = 5 \times \frac{5}{5 + 5}$$
    $$\text{V}_{th} = 5 \times \frac{5}{10}$$
    $$\text{V}_{th} = 2.5\text{V}$$
    등가저항은 전압원을 단락시킨 후 $5\Omega$ 저항 2개가 병렬로 연결된 값과 $10\Omega$ 저항이 직렬로 연결된 구조입니다.
    $$\text{R}_{th} = \frac{5 \times 5}{5 + 5} + 10$$
    $$\text{R}_{th} = 2.5 + 10$$
    $$\text{R}_{th} = 12.5\Omega$$
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37. 다음 회로에서 단자 1, 2간의 인덕턴스 L은?

  1. L1 + L2
  2. L1 + L2 - 2M
  3. L1 + L2 + 2M
(정답률: 52%)
  • 두 인덕터의 결합 방향을 확인하여 전체 인덕턴스를 구합니다.
    에서 $L_1$과 $L_2$의 방향점(dot)이 모두 입력 단자 쪽으로 표시되어 있어 자속이 같은 방향으로 흐르는 가동결합 상태입니다.
    따라서 전체 인덕턴스는 각 인덕턴스의 합에 상호인덕턴스의 2배를 더한 $L_1 + L_2 + 2M$이 됩니다.
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38. 그림과 같은 파형을 실수 푸리에 급수로 전개할 때 설명으로 옳은 것은?

  1. sin항, cos항을 쓰면 유한항으로 전개된다.
  2. sin항, cos항 모두 있다.
  3. cos항은 없다.
  4. sin항은 없다.
(정답률: 43%)
  • 푸리에 급수 전개 시 파형의 대칭성에 따라 성분이 결정됩니다.
    제시된 파형은 $y$축을 기준으로 대칭인 우함수(여현대칭) 형태입니다. 따라서 $\cos$ 항으로만 구성되며, 기함수 성분인 $\sin$ 항은 존재하지 않습니다.
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39. 다음 회로에서 저항 3Ω의 전압은?

  1. 1V
  2. 2V
  3. 3V
  4. 4V
(정답률: 49%)
  • 중첩의 원리를 적용하여 해석합니다. 전압원 $2\text{V}$가 연결된 상태에서 전류원은 개방하고, 전류원이 연결된 상태에서 전압원은 단락시킵니다.
    해당 회로에서 $3\Omega$ 저항은 $2\text{V}$ 전압원과 병렬로 연결되어 있으므로, 전류원의 영향과 관계없이 저항 양단에는 전압원의 전압인 $2\text{V}$가 그대로 걸리게 됩니다.
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40. 다음 함수에 대한 f(t)의 최종값은?

  1. 3
  2. 6
  3. 9
  4. 18
(정답률: 38%)
  • 라플라스 변환된 함수의 최종값 정리를 이용하여 $f(t)$의 최종값을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $f(\infty) = \lim_{s \to 0} sF(s)$
    ② [숫자 대입] $f(\infty) = \lim_{s \to 0} s \frac{9(s+2)}{s^3+2s^2+3s} = \lim_{s \to 0} \frac{9s(s+2)}{s(s^2+2s+3)}$
    ③ [최종 결과] $f(\infty) = \frac{9(0+2)}{0+0+3} = \frac{18}{3} = 6$
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3과목: 전자회로

41. 그림 (a)와 같은 리미터(limiter) 회로에 정현파 입력을 인가할 때, (b)와 같은 출력파형이 나타난다. 이때 전원 E1(㉠, ㉡), E2(㉢, ㉣)의 극성은?

  1. ㉠ +, ㉡ -, ㉢ -, ㉣ +
  2. ㉠ +, ㉡ -, ㉢ +, ㉣ -
  3. ㉠ -, ㉡ +, ㉢ -, ㉣ +
  4. ㉠ -, ㉡ +, ㉢ +, ㉣ -
(정답률: 46%)
  • 리미터 회로에서 출력 파형의 상단과 하단이 특정 전압에서 제한되려면 다이오드가 해당 전압에서 도통되어야 합니다.
    상단이 $E_{1}$에서 제한되려면 다이오드가 순방향 바이어스가 되어야 하므로 ㉠은 $+$, ㉡은 $-$ 극성이어야 합니다. 하단이 $E_{2}$에서 제한되려면 반대편 다이오드가 도통되어야 하므로 ㉢은 $-$, ㉣은 $+$ 극성이어야 합니다.
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42. 증폭기에서 주파수 대역폭을 반으로 줄이면 증폭이득은 약 몇 dB 변화하는가?

  1. 3
  2. -3
  3. 6
  4. -6
(정답률: 27%)
  • 증폭기에서 이득-대역폭 곱(Gain-Bandwidth Product)은 일정합니다. 대역폭이 $1/2$로 줄어들면 이득은 $2$배로 증가하게 됩니다.
    ① [기본 공식] $dB = 20 \log G$
    ② [숫자 대입] $dB = 20 \log 2$
    ③ [최종 결과] $dB = 6$
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43. 이상적인 전압 증폭기에서 능동소자의 입력임피던스와 출력 임피던스의 값은?

  1. Zi = ∞, Zo = 0
  2. Zi = 0, Zo = ∞
  3. Zi = 0, Zo = 0
  4. Zi = ∞, Zo = ∞
(정답률: 41%)
  • 이상적인 전압 증폭기는 입력 신호원으로부터 전류를 전혀 끌어오지 않아야 하며, 출력단에서는 부하에 상관없이 전압을 일정하게 유지해야 합니다.
    따라서 입력 임피던스는 무한대($Z_{i} = \infty$), 출력 임피던스는 $0$($Z_{o} = 0$)이 되어야 합니다.
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44. 다음 (b)회로에 (a)와 같은 정현파 전압을 인가했을 때, 출력 측에 나타나는 파형은? (단, Vm ＞ VR 이다.)

(정답률: 33%)
  • 다이오드 $D$와 직렬로 연결된 전원 $V_{2}$가 있는 클리핑 회로입니다. 입력 전압 $V_{i}$가 다이오드의 문턱 전압과 $V_{2}$의 합인 $V_{R}$보다 커지는 순간 다이오드가 도통되어 출력 전압이 $V_{R}$에서 제한(clipping)됩니다. 따라서 정현파의 상단이 $V_{R}$ 레벨에서 잘린 파형이 나타납니다.
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45. 차동 증폭기에서 V1 = 10V, V2 = 8V를 인가할 때 출력 전압(VO)은 몇 V인가? (단, 연산증폭기는 이상적이다.)

  1. -2
  2. -3
  3. -4
  4. -6
(정답률: 24%)
  • 차동 증폭기는 두 입력 전압의 차이를 증폭하는 회로로, 반전 입력단과 비반전 입력단의 전압 성분을 각각 계산하여 합산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{O} = V_{2} \frac{R_{4}}{R_{3}+R_{4}} (1 + \frac{R_{2}}{R_{1}}) - V_{1} \frac{R_{2}}{R_{1}}$
    ② [숫자 대입] $V_{O} = 8 \times \frac{3}{1+3} (1 + \frac{4}{2}) - 10 \times \frac{4}{2}$
    ③ [최종 결과] $V_{O} = -2$
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46. A급 증폭기와 B급 증폭기의 최대효율은 얼마인가?

  1. A급 25%, B급 50%
  2. A급 50%, B급 78.5%
  3. A급 78.5%, B급 78.5%
  4. A급 78.5%, B급 100%
(정답률: 50%)
  • 증폭기 회로의 동작 방식에 따른 이론적 최대 효율은 다음과 같습니다.
    A급 증폭기는 항상 전류가 흐르는 상태로 동작하여 효율이 낮으며, 최대 효율은 $50\%$입니다.
    B급 증폭기는 입력 신호의 반주기 동안만 동작하여 효율이 높으며, 최대 효율은 $\frac{\pi}{4} \approx 78.5\%$입니다.
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47. 다음과 같은 순차표를 가지는 카운터의 명칭은?

  1. 동기식 2진 카운터
  2. 링 카운터
  3. 존슨 카운터
  4. 모듈러 카운터
(정답률: 43%)
  • 제시된 순차표 를 보면, 데이터가 한 비트씩 밀려 들어오며 $0000 \rightarrow 1000 \rightarrow 1100 \rightarrow 1110 \rightarrow 1111$ 순으로 채워진 후, 다시 $0111 \rightarrow 0011 \rightarrow 0001$ 순으로 비워지는 특성을 보입니다.
    이는 반전된 출력을 다시 입력으로 피드백하여 상태를 천천히 채우고 비우는 존슨 카운터의 전형적인 동작 방식입니다.
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48. 다음 전원 평활회로에서 출력전압의 맥동률(Ripple Factor)을 작게 하는 방안으로 가장 적합한 것은?

  1. L과 C를 모두 작게 한다.
  2. L을 작게 하고 C를 크게 한다.
  3. L과 C를 모두 크게 한다.
  4. L을 크게 하고 C를 작게 한다.
(정답률: 37%)
  • 전원 평활회로 에서 맥동률(Ripple Factor)은 출력 전압의 변동 폭을 의미합니다.
    인덕터 $L$은 전류의 급격한 변화를 억제하고, 커패시터 $C$는 전압의 급격한 변화를 억제하여 전압을 일정하게 유지하는 역할을 합니다.
    따라서 $L$과 $C$의 값을 모두 크게 하여 필터링 성능을 높여야 맥동률을 작게 만들 수 있습니다.
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49. JFET에서 포화 드레인 전류 ID를 나타낸 식은? (단, IDSS는 VGS 일 때 최대 드레인 전류이다.)

(정답률: 34%)
  • JFET의 포화 영역에서 드레인 전류 $I_D$는 게이트-소스 전압 $V_{GS}$에 의해 제어되며, 쇼클리 방정식(Shockley's equation)으로 표현됩니다.
    최대 드레인 전류 $I_{DSS}$와 핀치오프 전압 $V_P$를 이용하여 다음과 같이 나타냅니다.
    $$\text{정답: } $$
    이를 수식으로 변환하면 다음과 같습니다.
    $$I_D = I_{DSS} ( 1 - \frac{V_{GS}}{V_P} )^2$$
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50. T형 플립플롭을 사용하여 4단 계수기를 만들면 최대 몇 개의 펄스까지 계수할 수 있는가?

  1. 8개
  2. 16개
  3. 32개
  4. 64개
(정답률: 46%)
  • T 플립플롭 1단은 2분주 회로로 동작합니다. $n$단의 계수기가 가질 수 있는 최대 상태 수는 $2^n$개이므로, 4단 계수기의 경우 $2^4$를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Max Count} = 2^n$
    ② [숫자 대입] $\text{Max Count} = 2^4$
    ③ [최종 결과] $\text{Max Count} = 16$
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51. pn접합 다이오드에 순방향 바이어스를 인가하기 위한 설명으로 옳은 것은?

  1. 양극에 (+), 음극에 (-)의 외부전압을 공급한다.
  2. 양극에 (-), 음극에 (+)의 외부전압을 공급한다.
  3. p형 반도체에 (-), n형 반도체에 (+)의 외부전압을 공급한다.
  4. p형 반도체에 (+), n형 반도체에 (+)의 외부전압을 공급한다.
(정답률: 44%)
  • pn접합 다이오드에 순방향 바이어스를 인가하려면 p형 반도체(양극)에 (+), n형 반도체(음극)에 (-) 전압을 공급하여 전위 장벽을 낮추어야 전류가 흐를 수 있습니다.
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52. 다음 회로의 컬렉터 전류(IC)는 몇 mA 인가? (단, VBE = 0.7V, 트랜지스터의 βDC=150)

  1. 430
  2. 64.5
  3. 43.0
  4. 645
(정답률: 36%)
  • 베이스 전류 $I_B$를 먼저 구한 뒤, 전류 증폭률 $\beta_{DC}$를 곱하여 컬렉터 전류 $I_C$를 산출합니다.
    ① [기본 공식] $I_C = \beta_{DC} \times \frac{V_{BB} - V_{BE}}{R_B}$
    ② [숫자 대입] $I_C = 150 \times \frac{5 - 0.7}{10000}$
    ③ [최종 결과] $I_C = 64.5 \text{ mA}$
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53. 위상 변조(PM) 방식에서 변조지수와 신호파의 관계 중 옳은 것은?

  1. 신호파의 주파수 제곱에 비례한다.
  2. 신호파의 진폭에 비례한다.
  3. 신호파의 진폭에 반비례한다.
  4. 신호파의 주파수에 반비례한다.
(정답률: 27%)
  • 위상 변조(PM)에서 변조지수 $m_p$는 신호파의 최대 위상 편차 $\Delta\theta$와 같으며, 이는 신호파의 진폭 $A_m$에 직접적으로 비례하는 특성을 가집니다.
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54. 다음 회로에 관한 설명 중 가장 적합하지 않은 것은?

  1. 구형파를 주기적으로 발생시키는 회로이다.
  2. R과 C를 조절함으로써 발생하는 파형의 주파수를 조절할 수 있다.
  3. R1과 R2의 값을 조절함에 따라 출력파형의 주파수를 조절할 수 있다.
  4. 연산증폭기의 (+)단자의 파형은 정현파이다.
(정답률: 32%)
  • 제시된 회로는 RC 시정수와 연산증폭기를 이용한 비안정 멀티바이브레이터 회로로, 정현파가 아닌 구형파를 주기적으로 발생시키는 회로입니다. 연산증폭기의 (+)단자에는 커패시터 $C$에 의해 충·방전되는 지수함수 형태의 파형이 나타나므로 정현파라는 설명은 틀렸습니다.
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55. 다음 회로의 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. 고역통과 여파기
  2. 저역통과 여파기
  3. DC – AC 변환기
  4. 슈미트 트리거
(정답률: 37%)
  • 회로의 입력단에 $R_3$와 $C$가 병렬로 구성되어 고주파 성분은 $C$를 통해 접지로 빠져나가고 저주파 성분만 통과시키는 구조이므로 저역통과 여파기(Low-Pass Filter)입니다.
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56. 증폭기로 동작하기 위하여 NPN 트랜지스터 베이스의 바이어스 설정으로 옳은 것은?

  1. 이미터에 대한 양(+)의 값
  2. 이미터에 대한 음(-)의 값
  3. 컬렉터에 대한 양(+)의 값
  4. 접지
(정답률: 34%)
  • NPN 트랜지스터가 증폭기로 동작하기 위해서는 베이스-이미터 접합이 순방향 바이어스 되어야 하므로, 베이스 전위가 이미터에 대해 양(+)의 값으로 설정되어야 합니다.
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57. 다음 회로에서 입력전압(Vi)과 출력전압(VO)의 관계곡선으로 옳은 것은?

(정답률: 30%)
  • 제시된 회로는 다이오드와 배터리 $V_B$가 피드백 경로에 포함된 클램퍼/리미터 특성을 가진 반전 증폭기 회로입니다. 입력전압 $V_i$가 증가함에 따라 출력전압 $V_O$는 감소하며, 다이오드와 $V_B$에 의해 출력의 상한값이 $V_B$로 제한되는 특성을 보입니다. 따라서 그래프가 정답입니다.
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58. 압전현상을 이용하여 안정도가 높은 발진주파수를 얻는 발진기는?

  1. VCO
  2. 빈브리지 발진기
  3. 수정 발진기
  4. Hartley 발진기
(정답률: 48%)
  • 수정 발진기는 수정 결정체의 압전 효과를 이용하여 매우 정밀하고 안정적인 주파수를 생성하는 발진기입니다.
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59. LPF(Low-Pass Filter) 회로에서 입력저항(Ri)은 10㏀, DC 증폭률은 10, 주파수는 10kHz 일 때, R1, R2, C의 값은?

  1. R1 = 10㏀, R2 = 10㏀, C = 16nF
  2. R1 = 10㏀, R2 = 100㏀, C = 16nF
  3. R1 = 10㏀, R2 = 10㏀, C = 0.16nF
  4. R1 = 10㏀, R2 = 100㏀, C = 0.16nF
(정답률: 34%)
  • 입력저항은 $R_1$과 같고, DC 증폭률은 $\frac{R_2}{R_1}$이며, 차단주파수는 $f_c = \frac{1}{2\pi R_2 C}$ 공식을 사용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $R_1 = R_i, \quad R_2 = DC\text{ Gain} \times R_1, \quad C = \frac{1}{2\pi R_2 f_c}$
    ② [숫자 대입] $R_1 = 10\text{k}\Omega, \quad R_2 = 10 \times 10\text{k}\Omega, \quad C = \frac{1}{2\pi \times 100\text{k}\Omega \times 10\text{kHz}}$
    ③ [최종 결과] $R_1 = 10\text{k}\Omega, \quad R_2 = 100\text{k}\Omega, \quad C = 0.16\text{nF}$
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60. 다음 회로의 출력 파형(VO)으로 가장 적합한 것은?

(정답률: 49%)
  • 제시된 회로는 센터 탭 변압기와 두 개의 다이오드를 이용한 전파 정류 회로입니다. 입력 전압 $V_{in}$의 양(+)의 주기와 음(-)의 주기 모두에서 출력 전압 $V_O$가 양의 방향으로 나타나므로, 모든 파형이 위로 솟은 전파 정류 파형인 가 정답입니다.
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4과목: 물리전자공학

61. 반도체의 에너지 대역에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자유전자는 연속적인 에너지 값을 갖는다.
  2. 결정 내의 에너지 대역은 결정격자의 주기적인 배열에 의해 생긴다.
  3. 속박 입자의 에너지는 양자화 된다.
  4. 반도체의 광흡수 특성은 불순물 농도에 무관하다.
(정답률: 41%)
  • 반도체의 광흡수 특성은 밴드갭 에너지뿐만 아니라 불순물 농도에 따라 에너지 준위가 변하므로 불순물 농도에 영향을 받습니다.
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62. p형 반도체의 전기적 성질을 바르게 설명한 것은?

  1. 3족이 불순물로 도핑 되어 도너 준위를 형성한다.
  2. n형과 접촉하면 (+)로 대전된다.
  3. 페르미 준위가 금지대 중앙으로부터 위쪽에 위치한다.
  4. 정공이 다수캐리어이다.
(정답률: 43%)
  • p형 반도체는 3족 원소를 도핑하여 정공(Hole)의 농도를 높인 반도체이므로 정공이 다수캐리어가 됩니다.

    오답 노트
    3족 불순물 도핑: 도너 준위가 아닌 억셉터 준위를 형성함
    페르미 준위: 금지대 중앙보다 아래쪽에 위치함
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63. 광양자가 운동량을 갖고 있음을 증명할 수 있는 것은?

  1. Zener 효과
  2. Compton 효과
  3. Hall 효과
  4. Edison 효과
(정답률: 42%)
  • Compton 효과는 X선과 같은 고에너지 광자가 전자와 충돌할 때 파장이 변하는 현상으로, 이를 통해 광자가 입자처럼 운동량을 가지고 있음을 증명합니다.
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64. T=0K에서 전자가 가질 수 있는 최대 에너지 준위는?

  1. 페르미 에너지 준위
  2. 도너 준위
  3. 억셉터 준위
  4. 드리프트 준위
(정답률: 49%)
  • 절대온도 $T=0\text{K}$에서 전자가 채워질 수 있는 가장 높은 에너지 상태를 페르미 에너지 준위라고 정의합니다.
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65. 높은 주파수의 응용에 중요한 관계를 갖는 반도체의 성질은?

  1. 비저항이 클 것
  2. 캐리어의 이동도 클 것
  3. 에너지 갭이 좁을 것
  4. 에너지 갭이 넓을 것
(정답률: 33%)
  • 고주파 응용 회로에서는 신호의 빠른 변화에 대응해야 하므로, 전하 운반자인 캐리어가 빠르게 이동할 수 있는 이동도가 클수록 유리합니다.
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66. Fermi 에너지에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 온도에 따라 그 크기가 변한다.
  2. 캐리어 농도에 따라 그 크기가 변한다.
  3. 상온에서 전자가 점유할 수 있는 최저에너지이다.
  4. 0K에서 전자가 점유할 수 있는 최고 에너지이다.
(정답률: 36%)
  • 페르미 에너지는 절대온도 $0\text{K}$에서 전자가 점유할 수 있는 최고 에너지 준위를 의미합니다.

    오답 노트
    상온에서 전자가 점유할 수 있는 최저에너지이다: $0\text{K}$ 기준 최고 에너지 준위이므로 틀린 설명입니다.
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67. 다음 중 스위칭 시간이 대단히 짧아 고속 스위칭 회로에 사용되는 소자는?

  1. UJT
  2. SCR
  3. 제너 다이오드
  4. 터널 다이오드
(정답률: 25%)
  • 터널 다이오드는 매우 얇은 접합층을 통해 전자가 양자역학적 터널링 효과로 빠르게 이동하므로, 스위칭 시간이 극도로 짧아 고속 스위칭 회로에 적합합니다.
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68. 발광 다이오드(LED)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 정공과 전자의 재결합에 의해 발생한다.
  2. 빛에 의하여 기전력이 발생한다.
  3. 광전류의 증폭이 이루어진다.
  4. 역바이어스 접합을 사용한다.
(정답률: 42%)
  • 발광 다이오드(LED)는 순방향 바이어스 시 p형 반도체의 정공과 n형 반도체의 전자가 접합면에서 재결합하며, 이때 발생하는 에너지가 빛의 형태로 방출되는 소자입니다.
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69. 접합형 전계효과 트랜지스터의 핀치오프 상태에 대한 설명으로 적합하지 않는 것은?

  1. 드레인 전류가 최대가 되는 상태
  2. 채널의 저항이 최대가 되는 상태
  3. 채널의 단면적이 최소가 되는 상태
  4. 채널이 끊기는 상태
(정답률: 36%)
  • 핀치오프(Pinch-off)란 게이트 전압에 의해 채널의 단면적이 최소가 되어 채널이 끊기는 상태를 말합니다. 이 상태가 되면 채널 저항이 최대가 되며, 드레인 전류는 더 이상 증가하지 않고 일정하게 유지되는 포화 상태가 되므로 최대가 된다는 설명은 적절하지 않습니다.
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70. 정자계내에서 자계와 수직이 아닌 임의의 각도로 운동하는 전자의 궤도는?

  1. 직선 운동
  2. 원 운동
  3. 나선 운동
  4. 포물선 운동
(정답률: 40%)
  • 전자가 자계와 수직으로 운동하면 원 운동을 하지만, 수직이 아닌 임의의 각도로 운동하면 자계 방향의 등속 운동과 수직 방향의 원 운동이 합성되어 나선 운동을 하게 됩니다.
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71. MOSFET의 구조와 동작원리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. n채널 MOSFET의 단면구조는 드레인-소스간 p형 반도체의 기판 위에 절연체를 붙이고, 그 위에 금속단자를 붙여 게이트 단자를 만든다.
  2. n채널 MOSFET의 동작원리는 게이트 단자에 문턱전압이상의 (+) 전압을 인가하면 MOSFET 드레인-소스사이는 2개의 역방향 다이오드와 같은 등가회로를 갖는다.
  3. p채널 MOSFET의 단면구조는 p형 반도체기판(Substrate)에 2개의 p+형 반도체를 형성시킨다.
  4. n채널 MOSFET의 단면구조는 n형 반도체기판(Substrate)에 2개의 p+형 반도체를 형성시킨다.
(정답률: 32%)
  • n채널 MOSFET은 p형 반도체 기판 위에 절연체(산화막)를 형성하고 그 위에 금속 게이트를 배치하여, 게이트에 (+) 전압을 인가함으로써 전자 채널을 형성하는 구조입니다.

    오답 노트
    p채널 MOSFET: n형 반도체 기판을 사용해야 함
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72. MOSFET에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 문턱전압(thereshold voltage)을 넘는 게이트 전압에서만 작동한다.
  2. 소스와 게이트간의 바이어스 전압의 극성에는 무관하게 동작한다.
  3. 소스와 게이트간의 전압에 의하여 채널이 생긴다.
  4. 게이트와 기판 사이에는 엷은 산화막이 있다.
(정답률: 42%)
  • MOSFET은 게이트 전압이 문턱전압보다 높을 때 채널이 형성되어 동작하는 소자입니다. 따라서 소스와 게이트 간의 바이어스 전압 극성은 채널 형성 여부를 결정짓는 핵심 요소이므로, 극성에 무관하게 동작한다는 설명은 틀린 것입니다.
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73. 반도체의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 반도체는 역기전력이 크며 부 온도계수를 갖는다.
  2. PN 접합 부근에서는 n에서 p로 전계가 생긴다.
  3. 직접 재결합률은 정공밀도와 전자밀도의 곱에 비례한다.
  4. p형 반도체의 억셉터 원자는 정상 동작 온도에서 부전하가 된다.
(정답률: 25%)
  • 반도체는 온도가 상승함에 따라 저항이 감소하는 부 온도계수 특성을 갖지만, 역기전력이 크다는 설명은 반도체의 일반적인 성질이 아닙니다.

    오답 노트
    PN 접합: n형(전자 과잉)에서 p형(정공 과잉) 방향으로 전계 형성
    재결합률: 전자와 정공의 농도 곱에 비례
    억셉터: 전자를 받아들여 음전하(부전하)를 띰
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74. 수소원자에서 원자핵 주위를 돌고 있는 전자가 에너지 준위 E1 = -5.4×10-13(erg)상태에서, 에너지 준위 E2 = -21.7×10-12(erg)상태로 천이할 때 내는 빛의 진동수는 약 얼마인가? (단, Planck 상수 h = 6.63×10-27erg·sec이다.)(문제 오류로 가답안 발표시 2번으로 발표되었지만 확정답안 발표시 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 2번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 1.2×105 s-1
  2. 2.5×1015 s-1
  3. 5.03×1016 s-1
  4. 10.3×1022 s-1
(정답률: 40%)
  • 두 에너지 준위 사이의 차이가 빛의 에너지($$h\nu$$)가 된다는 원리를 이용하여 진동수를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\nu = \frac{E_2 - E_1}{h}$
    ② [숫자 대입] $\nu = \frac{(-21.7 \times 10^{-12}) - (-5.4 \times 10^{-13})}{6.63 \times 10^{-27}}$
    ③ [최종 결과] $\nu = 2.5 \times 10^{15}$
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75. JFET의 특성곡선에 대한 설명으로 틀린 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: 29%)
  • 포화영역에서는 $V_{DS}$가 증가하더라도 드레인 전류 $I_D$가 거의 일정하게 유지되는 핀치오프 현상이 발생하며, 채널 저항이 급격히 감소하는 것이 아니라 전류가 포화되는 특성을 보입니다.

    오답 노트
    저항성 영역: $V_{DS}$가 매우 낮아 채널이 넓게 열려 있어 저항이 거의 일정함
    항복영역: 임계 전압 이상에서 전류가 급격히 증가함
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76. 광전자 방출에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 광전자 방출은 금속의 일함수와 관계가 있다.
  2. 금속 표면에 빛이 입사되면 전자가 방출되는 현상을 광전자 방출이라 한다.
  3. 한계 파장보다 긴 파장의 빛을 다량으로 입사시키면 광전자 방출이 일어난다.
  4. 광전자 방출을 위해서는 금속 표면에 입사되는 빛의 파장이 한계 파장보다 짧아야 한다.
(정답률: 28%)
  • 광전자 방출이 일어나기 위해서는 입사되는 빛의 에너지가 금속의 일함수보다 커야 하며, 이는 파장이 한계 파장보다 짧아야 함을 의미합니다. 따라서 한계 파장보다 긴 파장의 빛은 아무리 많이 입사시켜도 에너지가 부족하여 광전자를 방출시킬 수 없습니다.
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77. 이미터접지 증폭회로에서 베이스전류를 10㎂에서 20㎂로 증가시켰을 때, 컬렉터 전류의 변화량은? (단, β = 100이다.)

  1. 1mA
  2. 10mA
  3. 100mA
  4. 1A
(정답률: 46%)
  • 컬렉터 전류의 변화량은 베이스 전류의 변화량에 전류 증폭률 $\beta$를 곱하여 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\Delta I_C = \beta \times \Delta I_B$
    ② [숫자 대입] $\Delta I_C = 100 \times (20\mu\text{A} - 10\mu\text{A})$
    ③ [최종 결과] $\Delta I_C = 1\text{mA}$
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78. 실온에서 Si 진성반도체의 고유저항은 약 얼마인가? (단, 실온에서 n = 1400cm2/V·sec, p = 600cm2/V·sec, ni = 1.5×1010개/cm3 이다.)

  1. 5.1×103 Ω·m
  2. 3.8×104 Ω·m
  3. 2.1×105 Ω·m
  4. 4.8×10-6 Ω·m
(정답률: 21%)
  • 진성반도체의 고유저항은 전하 운반자의 농도와 이동도를 이용해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\rho = \frac{1}{e n_i (\mu_n + \mu_p)}$
    ② [숫자 대입] $\rho = \frac{1}{1.602 \times 10^{-19} \times 1.5 \times 10^{10} \times (1400 + 600)}$
    ③ [최종 결과] $\rho = 2.1 \times 10^5$ $\Omega \cdot \text{m}$
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79. 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: 37%)
  • 반도체는 금지대역폭(Energy Gap)이 일반적으로 $1\text{eV}$ 내외로 작으며, $5\text{eV}$이상의 넓은 금지대역폭을 가지는 물질은 절연체에 해당합니다.
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80. 정상 동작 상태로 바이어스 된 NPN 트랜지스터에 컬렉터 접합을 통과하는 주된 전류는?

  1. 확산 전류
  2. 정공 전류
  3. 드리프트 전류
  4. 베이스 전류
(정답률: 39%)
  • 정상 동작 상태의 NPN 트랜지스터에서 컬렉터-베이스 접합은 역바이어스 상태입니다. 이때 소수 캐리어에 의해 강한 전계가 형성되어 전자가 빠르게 이동하는 드리프트 전류가 주된 전류가 됩니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 데이터 버스 폭이 32비트이고, 버스 클럭 주파수가 10MHz 일 때 버스 대역폭은?

  1. 32Mbyte/s
  2. 40Mbyte/s
  3. 320Mbyte/s
  4. 400Mbyte/s
(정답률: 42%)
  • 버스 대역폭은 버스 폭(Byte 단위)과 클럭 주파수를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $BW = \frac{W}{8} \times f$
    ② [숫자 대입] $BW = \frac{32}{8} \times 10 \times 10^{6}$
    ③ [최종 결과] $BW = 40 \times 10^{6} \text{ byte/s} = 40\text{Mbyte/s}$
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82. RISC에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. CISC에 비하여 전체 명령어의 수가 적다.
  2. 칩설계가 쉽다.
  3. 데이터 처리속도가 CISC보다 빠르다.
  4. 설계 시 에러 발생률이 높다.
(정답률: 39%)
  • RISC는 명령어 세트를 단순화하여 칩 설계가 쉽고 처리 속도가 빠르며, 구조가 단순하기 때문에 설계 시 에러 발생률이 낮습니다.
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83. C 언어가 높은 호환성을 갖는 이유가 아닌 것은?

  1. 프로그램간의 인터페이스가 함수로 통일
  2. 높은 이식성
  3. 자료형 변환이 자유로움
  4. 포인터 사용이 가능
(정답률: 36%)
  • 포인터 사용은 메모리에 직접 접근하여 효율성을 높이는 C 언어의 강력한 특징이지만, 이는 하드웨어 의존성을 높여 호환성이나 이식성을 높이는 직접적인 이유가 되지 않습니다.
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84. 다음과 같은 명령어 형식을 만들기 위해 요구되는 명령의 최소 비트(bit)는?

  1. 12
  2. 15
  3. 17
  4. 19
(정답률: 41%)
  • 각 항목의 개수를 표현하기 위해 필요한 최소 비트 수를 합산하여 전체 명령어 길이를 구합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Total Bit} = \log_2 F + \log_2 I + \log_2 B + \log_2 M$
    ② [숫자 대입] $\text{Total Bit} = \log_2 16 + \log_2 2 + \log_2 3 + \log_2 4096 = 4 + 1 + 2 + 12$
    ③ [최종 결과] $\text{Total Bit} = 19$
    ※ $3$개의 레지스터를 구분하기 위해서는 최소 $2$비트($2^2=4$)가 필요합니다.
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85. 서브루틴 호출 시 필요한 자료 구조는?

  1. 스택(stack)
  2. 환형 큐(circular queue)
  3. 다중 큐(multi queue)
  4. 트리(tree)
(정답률: 45%)
  • 서브루틴 호출 시 복귀 주소와 지역 변수 등을 저장하기 위해 LIFO(Last-In First-Out) 구조인 스택(stack)이 사용됩니다.
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86. 프로그램이 수행될 때 최근에 사용한 인스트럭션과 데이터를 다시 사용할 가능성이 높은 현상을 무엇이라 하는가?

  1. 참조(접근)의 지역성
  2. 디스크인터리빙
  3. 페이징
  4. 블록킹
(정답률: 36%)
  • 프로그램 실행 중 최근에 참조한 데이터나 인스트럭션을 짧은 시간 내에 다시 참조하는 특성을 참조(접근)의 지역성이라고 합니다.
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87. C 프로그램에서 선행처리기에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 컴파일하기 전에 처리해야 할 일들을 수행하는 것이다.
  2. 상수를 정의하는 데에도 사용한다.
  3. 프로그램에서 '#' 표시를 사용한다.
  4. 유틸리티 루틴을 포함한 표준 함수를 제공한다.
(정답률: 36%)
  • 선행처리기(Preprocessor)는 컴파일 전 단계에서 `#include`, `#define` 등을 통해 소스 코드를 준비하는 역할을 수행합니다. 표준 함수를 제공하는 것은 라이브러리(Library)의 역할입니다.
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88. 지정 어드레스로 분기한 후에 그 명령으로 되돌아오는 명령은?

  1. 비교 명령
  2. 조건부 분기 명령
  3. 서브루틴 분기 명령
  4. 강제 인터럽트 명령
(정답률: 42%)
  • 서브루틴 분기 명령은 특정 주소로 분기하여 작업을 수행한 후, 복귀 주소를 스택 등에 저장해 두었다가 원래의 명령 위치로 되돌아오는 기능을 수행합니다.
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89. 사용자가 프로그래밍 할 수 없는 ROM은?

  1. ROM
  2. PROM
  3. EPROM
  4. EEPROM
(정답률: 37%)
  • ROM(Read Only Memory)은 마스크 ROM을 의미하며, 제조 단계에서 데이터가 기록되어 사용자가 내용을 수정하거나 프로그래밍할 수 없는 읽기 전용 메모리입니다.

    오답 노트
    PROM, EPROM, EEPROM: 모두 특정 방식으로 사용자가 데이터를 기록(프로그래밍)할 수 있는 메모리입니다.
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90. 16비트 컴퓨터 시스템에서 다음과 같은 두 가지의 인스트럭션 형식을 사용한다면 최대 연산자의 수는 얼마인가?

  1. 36
  2. 72
  3. 86
  4. 512
(정답률: 28%)
  • 각 명령어 형식에서 가능한 OP code의 조합 수를 합산하여 최대 연산자 수를 구합니다.
    명령어 1은 OP code가 $3\text{bit}$이므로 $2^{3} = 8$가지, 명령어 2는 OP code가 $6\text{bit}$이므로 $2^{6} = 64$가지가 가능합니다.
    ① [기본 공식] $\text{Total OP} = 2^{n1} + 2^{n2}$
    ② [숫자 대입] $\text{Total OP} = 2^{3} + 2^{6}$
    ③ [최종 결과] $\text{Total OP} = 8 + 64 = 72$
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91. 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: 42%)
  • 어셈블리 언어에서 실제 물리적 주소(절대번지) 대신 프로그래머가 이해하기 쉽게 부여한 기호나 명칭을 symbolic address라고 합니다.
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92. DMA(Direct Memory Access)에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. CPU가 입·출력을 직접 제어한다.
  2. 입·출력 동작을 수행하는 동안에는 프로세서가 다른 일을 하지 못한다.
  3. 입·출력 모듈의 인터럽트 신호에 의하여 데이터전송이 이루어진다.
  4. CPU가 개입하지 않고 기억장치와 입·출력 모듈사이에 데이터 전송이 이루어진다.
(정답률: 38%)
  • DMA는 CPU의 개입 없이 입·출력 모듈과 기억장치 사이에서 직접 데이터를 전송하여 CPU의 부하를 줄이는 방식입니다.

    오답 노트
    CPU가 입·출력을 직접 제어함: Programmed I/O 방식
    프로세서가 다른 일을 하지 못함: Programmed I/O 방식
    인터럽트 신호에 의해 전송: Interrupt-driven I/O 방식
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93. 하드디스크에서 등각속도방식의 특징이 아닌 것은?

  1. 회전 구동장치가 간단하다.
  2. 디스크 평판이 일정한 속도로 회전한다.
  3. 디스크 저장 공간이 효율적으로 사용된다.
  4. 트랙간의 저장밀도가 모두 다르다.
(정답률: 36%)
  • 등각속도방식(CAV)은 디스크가 일정한 속도로 회전하므로, 바깥쪽 트랙의 저장 밀도가 안쪽보다 낮아 저장 공간의 효율성이 떨어지는 특징이 있습니다.
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94. 컴퓨터의 클록 펄스 주기가 5MHz 이고, 16비트 레지스터를 통해 데이터를 직렬 전송한다면, 순수 데이터의 비트 전송시간(A)과 워드 전송시간(B)은?

  1. A : 0.2㎲, B : 0.5㎲
  2. A : 0.2㎲, B : 3.2㎲
  3. A : 0.4㎲, B : 6.4㎲
  4. A : 0.4㎲, B : 12.8㎲
(정답률: 33%)
  • 클록 주파수의 역수는 비트 하나를 전송하는 데 걸리는 시간이며, 워드 전송시간은 비트 전송시간에 워드 길이를 곱하여 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $A = \frac{1}{f}$
    $B = A \times n$
    ② [숫자 대입]
    $A = \frac{1}{5 \times 10^{6}}$
    $B = 0.2 \times 10^{-6} \times 16$
    ③ [최종 결과]
    $A = 0.2\mu s$
    $B = 3.2\mu s$
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95. 동시에 2개 이상의 프로그램을 컴퓨터에 로드(load)시켜 처리하는 방법을 무엇이라 하는가?

  1. double programming
  2. multi programming
  3. multi-accessing
  4. real-time programming
(정답률: 43%)
  • 메모리에 동시에 여러 개의 프로그램을 올려두고, CPU가 이를 교대로 처리하여 시스템 효율을 높이는 방식을 multi programming이라고 합니다.
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96. 짝수 패리티 비트의 해밍(HAMMING)코드로 0011011을 받았을 때 오류가 수정된 정확한 코드는?

  1. 0010001
  2. 0001011
  3. 0111011
  4. 0011001
(정답률: 33%)
  • 해밍 코드의 짝수 패리티 검사를 통해 오류 비트의 위치를 찾아 수정합니다. 수신된 0011011에서 패리티 체크 결과 오류 위치가 6번째 비트로 확인되며, 이를 반전시키면 0011001이 됩니다.
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97. 다음 중 수의 변환이 옳은 것은?

  1. FFF16 = 1111111112
  2. 25610 = 1000000002
  3. FF16 = 1111112
  4. F16 = 1410
(정답률: 46%)
  • 각 진법 변환의 정확성을 확인하면 256은 2의 8제곱이므로 2진수로 변환 시 1 뒤에 0이 8개 붙는 형태가 됩니다.

    오답 노트
    FFF16 = 1111111112: F 하나당 4비트(1111)이므로 총 12비트가 되어야 함
    FF16 = 1111112: F 하나당 4비트이므로 총 8비트가 되어야 함
    F16 = 1410: F는 10진수로 15임
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98. 6비트로 표시되는 지수가 있다. 지수표시 방법으로서 바이어스 된 지수표시를 사용하였을 때 바이어스 값은?

  1. 6
  2. 16
  3. 32
  4. 64
(정답률: 22%)
  • 바이어스(Bias) 값은 지수부의 비트 수 $n$에 대해 $2^{n-1}$로 결정됩니다. 6비트 지수 표시 방식이므로 아래와 같이 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Bias = 2^{n-1}$
    ② [숫자 대입] $Bias = 2^{6-1}$
    ③ [최종 결과] $Bias = 32$
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99. AND 연산에서 레지스터 내의 어느 비트 또는 문자를 지울 것인가를 결정하는 것은?

  1. mask bit
  2. sing bit
  3. check bit
  4. parity bit
(정답률: 42%)
  • AND 연산은 특정 비트를 0으로 만들어 지우는 성질이 있으며, 이때 어떤 비트를 지울지 결정하기 위해 사용하는 비트 패턴을 mask bit라고 합니다.
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100. 스택 메모리를 이용하여 수식 E = (A+ B – C)×D 연산을 하려고 할 때, 연산 명령어 순서로 옳은 것은?

  1. SUB → ADD → ADD
  2. ADD → MUL → SUB
  3. MUL → ADD → SUB
  4. ADD → SUB → MUL
(정답률: 42%)
  • 스택 메모리를 사용하는 후위 표기법(Postfix) 연산에서는 괄호 안의 연산을 먼저 수행한 후 바깥쪽 연산을 수행합니다. 수식 $E = (A + B - C) \times D$의 경우, $A$와 $B$를 더하고($ADD$), 그 결과에서 $C$를 뺀($SUB$) 후, 최종적으로 $D$를 곱하는($MUL$) 순서로 명령어가 실행됩니다.
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