전자기사 필기 기출문제복원 (2020-06-06)

전자기사 2020-06-06 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전자기사 2020-06-06 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전자기사
(2020-06-06 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 자기유도계수 L의 계산 방법이 아닌 것은? (단, N:권수, ø: 자속(Wb), I:전류(A), A:벡터 퍼텐셜(Wb/m), i:전류밀도(A/m2), B:자속밀도(Wb/m2), H:자계의 세기(AT/m)이다.)

(정답률: 45%)
  • 자기유도계수 $L$은 자속 $\phi$, 전류 $I$, 벡터 퍼텐셜 $A$, 전류밀도 $i$ 등을 이용하여 정의됩니다.
    보기 1: $L = \frac{N\phi}{I}$ (정의식)
    보기 2: $L = \frac{1}{I} \int B \cdot dS$ (자속 정의 이용)
    보기 3: $L = \frac{1}{I} \int A \cdot i \, dv$ (에너지 이용)
    보기 4: $\rightarrow$ 해당 식은 $L = \frac{\int A \cdot i \, dv}{I}$ 형태여야 하나, 이미지의 수식 구조가 잘못 표기되어 계산 방법으로 적절하지 않습니다.
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2. 20℃에서 저항의 온도계수가 0.002인 니크롬선의 저항이 100Ω이다. 온도가 60℃로 상승하면 저항은 몇 Ω이 되겠는가?

  1. 108
  2. 112
  3. 115
  4. 120
(정답률: 55%)
  • 온도 변화에 따른 저항의 변화는 온도계수를 이용하여 계산하며, 온도가 상승하면 저항값도 함께 증가합니다.
    ① [기본 공식] $R = R_0 (1 + \alpha \Delta T)$
    ② [숫자 대입] $R = 100 (1 + 0.002 \times (60 - 20))$
    ③ [최종 결과] $R = 108$
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3. 면적이 S(m2)이고 극간의 거리가 d(m)인 평행판 콘덴서에 비유전율이 εr인 유전체를 채울 때 정전용량(F)은? (단, ε0)은 진공의 유전율이다.)

(정답률: 58%)
  • 평행판 콘덴서의 정전용량은 전극의 면적에 비례하고, 극간 거리에는 반비례하며, 채워진 유전체의 유전율에 비례합니다.
    따라서 진공의 유전율 $\epsilon_{0}$와 비유전율 $\epsilon_{r}$, 면적 $S$, 거리 $d$를 이용한 공식은 다음과 같습니다.
    $$\text{정전용량} = \frac{\epsilon_{0}\epsilon_{r}S}{d}$$
    이와 일치하는 이미지는 입니다.
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4. 유전율이 ε1, ε2(F/m)인 유전체 경계면에 단위 면적당 작용하는 힘의 크기는 몇 N/m2인가? (단, 전계가 경계면에 수직인 경우이며, 두 유전체에서의 전속밀도는 D1=D2=D(C/m2)이다.)

(정답률: 60%)
  • 두 유전체 경계면에서 전계가 수직일 때, 경계면에 작용하는 단위 면적당 힘(에너지 밀도의 차이)은 각 유전체에서의 에너지 밀도 $\frac{D^2}{2\epsilon}$의 차이로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{D^2}{2\epsilon_1} - \frac{D^2}{2\epsilon_2}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{1}{2} ( \frac{1}{\epsilon_1} - \frac{1}{\epsilon_2} ) D^2$
    ③ [최종 결과]
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5. 그림과 같이 내부 도체구 A에 +Q(C), 외부 도체구 B에 -Q(C)를 부여한 동심 도체구 사이의 정전용량 C(F)는?

(정답률: 60%)
  • 동심 도체구 사이의 정전용량은 내부 구의 반지름 $a$와 외부 구의 반지름 $b$를 이용하여 다음과 같이 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{4\pi\epsilon_0 ab}{b - a}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{4\pi\epsilon_0 ab}{b - a}$
    ③ [최종 결과]
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6. 반지름 r(m)인 무한장 원통형 도체에 전류가 균일하게 흐를 때 도체 내부에서 자계의 세기(AT/m)는?

  1. 원통 중심축으로부터 거리에 비례한다.
  2. 원통 중심축으로부터 거리에 반비례한다.
  3. 원통 중심축으로부터 거리의 제곱에 비례한다.
  4. 원통 중심축으로부터 거리의 제곱에 반비례한다.
(정답률: 25%)
  • 앙페르의 법칙을 적용하면 도체 내부의 자계 세기는 중심축으로부터의 거리 $r$에 비례하여 증가합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{I \cdot r}{2\pi R^2}$
    ② [숫자 대입] (변수 관계 분석) $$H \propto r$$
    ③ [최종 결과] 원통 중심축으로부터 거리에 비례한다.
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7. 자기 인턱턴스와 상호 인턱던스와의 관계에서 결합계수 k의 범위는?

  1. 0≤k≤1/2
  2. 0≤k≤1
  3. 1≤k≤2
  4. 01k≤10
(정답률: 67%)
  • 결합계수 $k$는 두 코일 사이의 자기적 결합 정도를 나타내는 상수로, 완전히 결합되지 않은 상태($0$)부터 완전히 결합된 이상적인 상태($1$) 사이의 값을 가집니다. 따라서 범위는 $0 \le k \le 1$ 입니다.
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8. 전계 및 자계의 세기가 각각 E(V/m), H(AT/m)일 때, 포인팅 벡터 P(W/m2)의 표현으로 옳은 것은?

  1. P=1/2E×H
  2. P=E rot H
  3. P=E×H
  4. P=H rot E
(정답률: 69%)
  • 포인팅 벡터는 전자기파가 단위 시간당 단위 면적을 통해 전달하는 에너지의 흐름(전력 밀도)을 나타내며, 전계 $E$와 자계 $H$의 외적으로 정의됩니다.
    $$P = E \times H$$
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9. 자기회로에서 자기저항의 크기에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 자기회로의 길이에 비례
  2. 자기회로의 단면적에 비례
  3. 자성체의 비투자율에 비례
  4. 자성체의 비투자율의 제곱에 비례
(정답률: 54%)
  • 자기저항의 크기를 결정하는 공식과 원리를 적용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$\mathcal{R} = \frac{l}{\mu A}$$
    자기저항 = (길이) / (투자율 $\times$ 단면적)
    ② [분석] 공식에서 자기저항 $\mathcal{R}$은 분자의 길이 $l$에 비례하고, 분모의 투자율 $\mu$와 단면적 $A$에 반비례합니다.
    ③ [최종 결과] 자기회로의 길이에 비례하는 것이 옳습니다.

    오답 노트
    자기회로의 단면적: 반비례
    자성체의 비투자율: 반비례
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10. 전위함수 V=x2+y2(V)일 때 점(3,4)(m)에서의 등전위선의 반지름은 몇 m이며, 전기력선 방정식은 어떻게 되는가?

  1. 등전위선의 반지름:3, 전기력선 방정식:y=(3/4)x
  2. 등전위선의 반지름:4, 전기력선 방정식:y=(4/3)x
  3. 등전위선의 반지름:5, 전기력선 방정식:x=(4/3)y
  4. 등전위선의 반지름:5, 전기력선 방정식:x=(3/4)y
(정답률: 39%)
  • 등전위선은 전위 $V$가 일정한 궤적이며, 전기력선은 전위의 기울기에 수직인 방향으로 형성됩니다.
    점 $(3, 4)$에서의 전위는 $V = 3^2 + 4^2 = 25$이며, 등전위선 방정식 $x^2 + y^2 = 5^2$에서 반지름은 $5$입니다.
    전기력선은 원점 $(0, 0)$에서 점 $(3, 4)$를 지나는 직선이므로 기울기는 $\frac{4}{3}$가 되어 방정식은 $y = \frac{4}{3}x$ 또는 $x = \frac{3}{4}y$가 됩니다.
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11. 자속밀도 B(Wb/m2)의 평등 자계 내에서 길이 l(m)인 도체 ab가 속도 v(m/s)로 그림과 같이 도선을 따라서 자계와 수직으로 이동할 때, 도체 ab에 의해 유기된 기전력의 크기 e(V)와 폐회로 abcd 내 저항 R에 흐르는 전류의 방향은? (단, 폐회로 abcd 내 도선 및 도체의 저항은 무시한다.)

  1. e=Blv, 전류방향 : c→d
  2. e=Blv, 전류방향 : d→c
  3. e=Blv2, 전류방향 : c→d
  4. e=Blv2, 전류방향 : d→c
(정답률: 46%)
  • 자계 내에서 도체가 이동할 때 발생하는 유기 기전력은 플레밍의 오른손 법칙과 $e=Blv$ 공식을 따릅니다.
    기전력의 크기는 $e = Blv$이며, 도체 $ab$가 오른쪽으로 이동할 때 플레밍의 오른손 법칙에 의해 $a$에서 $b$ 방향으로 전압이 유기됩니다. 따라서 폐회로 내의 전류 방향은 $b \rightarrow c \rightarrow d \rightarrow a$ 순으로 흐르므로 $c \rightarrow d$ 방향이 됩니다.
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12. 비유전율 εr이 4인 유전체의 분극률은 진공의 유전율 ε0의 몇 배인가?

  1. 1
  2. 3
  3. 9
  4. 12
(정답률: 52%)
  • 분극률 $\chi_e$는 비유전율 $\epsilon_r$과 진공의 유전율 $\epsilon_0$의 관계식으로 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\chi_e = (\epsilon_r - 1)\epsilon_0$
    ② [숫자 대입] $\chi_e = (4 - 1)\epsilon_0$
    ③ [최종 결과] $\chi_e = 3\epsilon_0$
    따라서 진공의 유전율의 3배가 됩니다.
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13. 정전계 해석에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 포아송 방정식은 가우스 정리의 미분형으로 구할 수 있다.
  2. 도체 표면에서의 전계의 세기는 표면에 대해 법선 방향을 갖는다.
  3. 라플라스 방정식은 전극이나 도체의 형태에 관계없이 체적전하밀도가 0인 모든 점에서 ∇2V=0을 만족한다.
  4. 라플라스 방정식은 비선형 방정식이다.
(정답률: 48%)
  • 라플라스 방정식은 포아송 방정식에서 체적전하밀도가 0인 특수한 경우이며, 이는 대표적인 선형 미분 방정식입니다.

    오답 노트
    라플라스 방정식은 비선형 방정식이다: 선형 방정식임
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14. 진공 중 3m 간격으로 두 개의 평행한 무한 평판 도체에 각각 +4C/m2, -4C/m2의 전하를 주었을 때, 두 도체 간의 전위차는 약 몇 V인가?

  1. 1.5×1011
  2. 1.5×1012
  3. 1.36×1011
  4. 1.36×1012
(정답률: 35%)
  • 두 무한 평행판 도체 사이의 전위차는 면전하 밀도와 거리를 진공 유전율로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $V = \frac{\sigma d}{\epsilon_{0}}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{4 \times 3}{8.855 \times 10^{-12}}$
    ③ [최종 결과] $V = 1.36 \times 10^{12}$ V
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15. 10mm의 지름을 가진 동선에 50A의 전류가 흐르고 있을 때 단위시간 동안 동선의 단면을 통과하는 전자의 수는 약 몇 개인가?

  1. 7.85×1016
  2. 20.45×1015
  3. 31.21×1019
  4. 50×1019
(정답률: 49%)
  • 전류의 정의는 단위 시간당 흐르는 전하량이며, 총 전하량은 전자의 개수와 전자 1개의 전하량의 곱과 같습니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{I \times t}{e}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{50 \times 1}{1.602 \times 10^{-19}}$
    ③ [최종 결과] $n = 31.21 \times 10^{19}$ 개
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16. 공기 중에 있는 무한히 긴 직선 도선에 10A의 전류가 흐르고 있을 때 도선으로부터 2m 떨어진 점에서의 자속밀도는 몇 Wb/m2인가?

  1. 10-5
  2. 0.5×-6
  3. 10-6
  4. 2×-6
(정답률: 49%)
  • 무한 직선 도선에 의한 자계 세기를 먼저 구한 후, 자속밀도 공식($B = \mu H$)을 적용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $B = \mu_{0} \times \frac{I}{2 \pi r}$
    ② [숫자 대입] $B = 4 \pi \times 10^{-7} \times \frac{10}{2 \pi \times 2}$
    ③ [최종 결과] $B = 10^{-6}$ $\text{Wb/m}^{2}$
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17. 평등자계 내에 전자가 수직으로 입사하였을 때 전자의 운동에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 원심력은 전자속도에 반비례한다.
  2. 구심력은 자계의 세기에 반비례한다.
  3. 원운동을 하고, 반지름은 자계의 세기에 비례한다.
  4. 원운동을 하고, 반지름은 전자의 회전속도에 비례한다.
(정답률: 45%)
  • 평등자계 내에 전자가 수직으로 입사하면 로런츠 힘에 의해 항상 원운동을 하게 됩니다. 이때 원심력과 전자력이 평형을 이루며, 반지름 $r$은 전자의 속도 $v$에 비례하고 자계의 세기 $B$에 반비례하는 관계를 가집니다.

    오답 노트
    원심력은 전자속도에 비례함
    구심력은 자계의 세기에 비례함
    반지름은 자계의 세기에 반비례함
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18. 면적이 매우 넓은 두 개의 도체 판을 d(m) 간격으로 수평하게 평행 배치하고, 이 평행 도체 판 사이에 놓인 전자가 정지하고 있기 위해서 그 도체 판 사이에 가하여야 할 전위차(V)는? (단, g는 중력 가속도이고, m은 전자의 질량이고, e는 전자의 전하량이다.)

(정답률: 30%)
  • 전자가 정지하기 위해서는 전자에 작용하는 중력 $mg$와 전기력 $eE$가 평형을 이루어야 합니다. 이때 전계 $E$는 전위차 $V$를 간격 $d$로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $mg = eE = e \frac{V}{d}$
    ② [숫자 대입] $V = \frac{mgd}{e}$
    ③ [최종 결과] $V = \frac{mgd}{e}$
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19. 반자성체의 비투자율(μr) 값의 범위는?

  1. μr=1
  2. μr＜1
  3. μr＞1
  4. μr=0
(정답률: 55%)
  • 반자성체는 외부 자기장에 대해 반대 방향으로 자화되는 물질로, 비투자율 $\mu_r$이 1보다 작은 특성을 가집니다.

    오답 노트
    $\mu_r = 1$: 진공 또는 공기
    $\mu_r > 1$: 강자성체 또는 상자성체
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20. 그림에서 N=1000회, l=100cm, S=10cm2인 환상 철심의 자기 회로에 전류 I=10A를 흘렸을 때 축적되는 자계 에너지는 몇 J인가? (단, 비투자율 μr=100이다.)

  1. 2π×10-3
  2. 2π×10-2
  3. 2π×10-1
  4. 2π
(정답률: 33%)
  • 환상 철심에 축적되는 자계 에너지는 자계의 세기와 투자율, 체적을 이용하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $W = \frac{1}{2} \mu H^2 V = \frac{1}{2} \mu (\frac{NI}{l})^2 (lS)$
    ② [숫자 대입] $W = \frac{1}{2} (100 \times 4\pi \times 10^{-7}) (\frac{1000 \times 10}{1})^2 (1 \times 10^{-3})$
    ③ [최종 결과] $W = 2\pi$
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2과목: 회로이론

21. 다음 중 쌍대관계(dual)가 아닌 것은?

  1. 인덕턴스와 서셉턴스
  2. 전압과 전류
  3. 단락과 개방
  4. 전압원과 전류원
(정답률: 57%)
  • 전기 회로에서 쌍대관계란 서로 대응되는 물리량이나 회로 구성 요소의 관계를 의미합니다. 전압과 전류, 단락과 개방, 전압원과 전류원은 서로 쌍대관계에 해당하지만, 인덕턴스와 서셉턴스는 이러한 대응 관계가 성립하지 않습니다.
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22. 1H인 인턱터에 그림과 같은 전류가 흐를 때 전압 파형으로 옳은 것은?

(정답률: 54%)
  • 인덕터에 흐르는 전류의 변화율(기울기)이 전압을 결정한다는 원리를 이용합니다. 공식 $v = L \frac{di}{dt}$에 따라 전압은 전류 그래프의 기울기에 비례합니다.
    1. $t=0$에서 $1$까지: 기울기가 $+1$이므로 전압은 $1 \times 1 = 1$ V
    2. $t=1$에서 $2$까지: 기울기가 $-1$이므로 전압은 $1 \times (-1) = -1$ V
    3. $t=2$에서 $3$까지: 기울기가 $+1$이므로 전압은 $1 \times 1 = 1$ V
    4. $t=3$에서 $4$까지: 기울기가 $-1$이므로 전압은 $1 \times (-1) = -1$ V
    따라서 전압 파형은 $1$과 $-1$을 반복하는 구형파 형태인 가 정답입니다.
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23. 다음 회로를 루프해석법으로 풀기 위해 형태의 방정식으로 정리하였을 때 행렬 A는? (단, V1=10V, V2=4V 이다.)

(정답률: 41%)
  • 루프해석법(망 해석법)을 이용하여 각 루프의 KVL 방정식을 세우면 행렬 A의 성분을 구할 수 있습니다.
    제1루프: $(4 + 3)i_1 - 3i_2 = 10$
    제2루프: $-3i_1 + (6 + 3)i_2 = -4$
    이를 행렬식 $\begin{pmatrix} V_1 \\ V_2 \end{pmatrix} = A \begin{pmatrix} i_1 \\ i_2 \end{pmatrix}$ 형태로 정리하면 행렬 A는 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식]
    $$A = \begin{pmatrix} R_{11} & R_{12} \\ R_{21} & R_{22} \end{pmatrix}$$
    ② [숫자 대입]
    $$A = \begin{pmatrix} 4+3 & -3 \\ -3 & 6+3 \end{pmatrix}$$
    ③ [최종 결과]
    $$A = \begin{pmatrix} 7 & -3 \\ -3 & 9 \end{pmatrix}$$
    따라서 정답은 입니다.
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24. 함수 x(t)=2e-2(t-3)·u(t-3)의 라플라스 변환식 X(s)는?

(정답률: 38%)
  • 복소추이정리와 시간추이정리를 결합하여 라플라스 변환을 수행합니다.
    먼저 $x(t) = 2e^{-2(t-3)}u(t-3)$에서 $t-3$을 하나의 변수로 보고 변환하면 $\frac{2}{s+2}$가 되며, 시간 이동 $t-3$에 의해 $e^{-3s}$가 곱해집니다.
    ① [기본 공식] $\mathcal{L}\{f(t-a)u(t-a)\} = e^{-as}F(s)$
    ② [숫자 대입] $X(s) = e^{-3s} \times \frac{2}{s+2}$
    ③ [최종 결과] $X(s) = \frac{2}{s+2}e^{-3s}$
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25. 차단 주파수에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 출력 전압이 최대값의 1/√2 이 되는 주파수이다.
  2. 전력이 최대값의 1/2이 되는 주파수이다.
  3. 전압과 전류의 위상차가 60°가 되는 주파수이다.
  4. 출력 전류가 최대값이 1/√2이 되는 주파수이다.
(정답률: 48%)
  • 차단 주파수는 전압 이득이 최대값의 $1/\sqrt{2}$배(약 -3dB)가 되거나 전력이 절반으로 줄어드는 지점을 의미합니다. 이때 전압과 전류의 위상차는 $45^\circ$가 됩니다.

    오답 노트
    전압과 전류의 위상차가 $60^\circ$가 되는 주파수: 차단 주파수에서는 위상차가 $45^\circ$여야 하므로 틀린 설명입니다.
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26. 시정수가 τ인 RL 직렬회로에 직류 전압을 가할 때 시간 t=3τ에서 흐르는 전류는 최종치의 몇 %인가?

  1. 63.2
  2. 86.5
  3. 95.0
  4. 98.2
(정답률: 45%)
  • RL 직렬회로에서 전류의 상승 곡선 식 $i(t) = I_0(1 - e^{-t/\tau})$를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $i(t) = (1 - e^{-t/\tau}) \times 100$ %
    ② [숫자 대입] $i(3\tau) = (1 - e^{-3}) \times 100$ %
    ③ [최종 결과] $i(3\tau) = 95.0$ %
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27. 다음 그림에서 단자 a-b에 나타나는 전압(Vab)는 약 몇 V인가?

  1. 4.5
  2. 6.7
  3. 7.0
  4. 7.8
(정답률: 45%)
  • 병렬 전원 회로에서 단자 전압을 구하는 밀만의 정리를 이용합니다.
    ① [기본 공식] $V_{ab} = \frac{\frac{E_1}{R_1} + \frac{E_2}{R_2}}{\frac{1}{R_1} + \frac{1}{R_2}}$
    ② [숫자 대입] $V_{ab} = \frac{\frac{5}{5} + \frac{10}{4}}{\frac{1}{5} + \frac{1}{4}}$
    ③ [최종 결과] $V_{ab} = 7.8$ V
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28. 단위 계단함수 u(t-a)의 파형으로 옳은 것은?

(정답률: 52%)
  • 단위 계단함수 $u(t-a)$는 $t < a$ 일 때는 $0$의 값을 가지고, $t \ge a$가 되는 순간부터 $1$의 값을 가지는 함수입니다.
    즉, 시간축의 $a$ 지점에서 값이 $0$에서 $1$로 급격히 상승하여 유지되는 파형이 정답이며, 이는 와 일치합니다.
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29. 다음 회로에서 단자 a, b 왼쪽 회로의 테브난 등가 전압원(Vth=Vab)은 몇 V인가?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 1.5
  4. 2
(정답률: 49%)
  • 테브난 등가 전압 $V_{th}$는 단자 a, b를 개방했을 때 나타나는 전압 $V_{ab}$와 같습니다.
    단자 a, b 오른쪽의 인덕터와 커패시터는 개방 상태이므로 무시하고, 왼쪽 회로의 전류원 $0.5\text{ A}$가 저항 $2\Omega$에 모두 흐르는 구조입니다.
    ① [기본 공식] $V_{th} = I \times R$
    ② [숫자 대입] $V_{th} = 0.5 \times 2$
    ③ [최종 결과] $V_{th} = 1$ V
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30. 다음의 회로망 방정식에 대하여 s평면에 존재하는 극점은?

  1. 3, 0
  2. -3, 0
  3. 1, -3
  4. -1, -3
(정답률: 55%)
  • s-평면에서 극점(Pole)은 전달함수의 분모를 0으로 만드는 $s$의 값입니다. 주어진 식 $F(s) = \frac{s^{2} + 3s + 2}{s^{2} + 3s}$의 분모를 인수분해하여 극점을 찾습니다.
    분모 $s^{2} + 3s = s(s + 3) = 0$
    따라서 극점은 $s = 0$과 $s = -3$ 입니다.
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31. RL 직렬회로에서 L=40mH, R=10Ω일 때, 회로의 시정수는 몇 s인가?

  1. 4
  2. 0.4
  3. 0.04
  4. 0.004
(정답률: 52%)
  • RL 직렬회로의 시정수는 회로의 응답 속도를 결정하는 상수로, 인덕턴스를 저항으로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{L}{R}$
    ② [숫자 대입] $\tau = \frac{40 \times 10^{-3}}{10}$
    ③ [최종 결과] $\tau = 0.004$ s
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32. π형 회로망의 어드미턴스 파라미터 관계가 틀린 것은?

  1. Y21=Ya
  2. Y11=Ya+Yb
  3. Y12=-Ya
  4. Y22=Ya+Yc
(정답률: 30%)
  • π형 회로망의 어드미턴스 파라미터는 각 단자의 병렬 연결 구조를 통해 결정됩니다.
    어드미턴스 행렬의 정의에 따라 $Y_{21}$은 상호 어드미턴스로, 회로의 연결 구조상 $-Y_{a}$가 되어야 합니다. 따라서 $Y_{21}=Y_{a}$라는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    $Y_{11}=Y_{a}+Y_{b}$: 1번 단자에서 본 전체 어드미턴스이므로 옳음
    $Y_{12}=-Y_{a}$: 상호 어드미턴스는 부호를 반대로 하므로 옳음
    $Y_{22}=Y_{a}+Y_{c}$: 2번 단자에서 본 전체 어드미턴스이므로 옳음
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33. 일 때 유효 전력은?

  1. 1000√3
  2. 2000√3
  3. 2000/√3
  4. 1000/√3
(정답률: 40%)
  • 유효 전력은 전압의 크기와 전류의 크기, 그리고 두 값의 위상차에 대한 코사인 값(역률)을 곱하여 계산합니다.
    주어진 값 $\dot{V}=100\angle 60^{\circ}, \dot{I}=20\angle 30^{\circ}$에서 위상차 $\theta = 60^{\circ} - 30^{\circ} = 30^{\circ}$ 입니다.
    ① [기본 공식] $P = V I \cos \theta$
    ② [숫자 대입] $P = 100 \times 20 \times \cos 30^{\circ} = 2000 \times \frac{\sqrt{3}}{2}$
    ③ [최종 결과] $P = 1000\sqrt{3}$
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34. 저항 1Ω과 리액턴스 2Ω을 병렬로 연결한 회로의 역률은 약 얼마인가?

  1. 0.2
  2. 0.45
  3. 0.9
  4. 1.5
(정답률: 38%)
  • 저항 $R$과 리액턴스 $X$가 병렬로 연결된 회로의 역률은 전체 임피던스의 위상각을 통해 구할 수 있으며, 병렬 회로에서는 어드미턴스 관점에서 접근하는 것이 빠릅니다.
    ① [기본 공식] $\cos \theta = \frac{G}{\sqrt{G^2 + B^2}} = \frac{\frac{1}{R}}{\sqrt{(\frac{1}{R})^2 + (\frac{1}{X})^2}}$
    ② [숫자 대입] $\cos \theta = \frac{\frac{1}{1}}{\sqrt{(\frac{1}{1})^2 + (\frac{1}{2})^2}} = \frac{1}{\sqrt{1.25}}$
    ③ [최종 결과] $\cos \theta \approx 0.894$
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35. 공진회로에서 공진의 상태를 설명한 것으로 옳은 것은?

  1. 전압과 전류가 45° 될 때이다.
  2. 역률이 0.5가 되는 상태이다.
  3. 공진이 되었을 때 최대전력의 0.5배가 전달된다.
  4. 직렬공진회로에서는 전류가 최대로 된다.
(정답률: 56%)
  • 공진이란 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스가 서로 상쇄되어 회로의 임피던스가 최소(직렬) 또는 최대(병렬)가 되는 상태를 말합니다.
    직렬공진회로에서는 임피던스가 최소가 되므로, 옴의 법칙에 의해 회로에 흐르는 전류가 최대로 됩니다.

    오답 노트
    전압과 전류가 $45^{\circ}$ 될 때: 공진 시 전압과 전류는 위상이 일치($0^{\circ}$)합니다.
    역률이 $0.5$가 되는 상태: 공진 시 역률은 $1$이 됩니다.
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36. 다음 회로에서 합성 인덕턴스는 몇 H인가? (단, L1=6H, L2=3H, M=3H 이다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 6
(정답률: 47%)
  • 회로의 연결 상태와 전류 방향을 분석하면 가극성 병렬 연결에 해당합니다. 가극성 병렬 연결 시 합성 인덕턴스 $L$을 구하는 공식을 적용합니다.
    ① [기본 공식] $L = \frac{L_{1}L_{2} - M^{2}}{L_{1} + L_{2} - 2M}$
    ② [숫자 대입] $L = \frac{6 \times 3 - 3^{2}}{6 + 3 - 2 \times 3}$
    ③ [최종 결과] $L = 3$
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37. 임피던스 인 2단자 회로에 직류 전류 20A를 인가할 때 단자 전압은 몇 V인가? (단, R=10Ω, L=20mH)

  1. 20
  2. 40
  3. 200
  4. 400
(정답률: 34%)
  • 직류 전류를 인가한다는 것은 라플라스 변환 영역에서 $s=0$인 상태를 의미합니다. 주어진 임피던스 식에 $s=0$을 대입하여 직류 임피던스를 구한 후 옴의 법칙을 적용합니다.
    $$Z(s) = \frac{s + 20}{s^2 + 2RLs + 1}$$
    ① [기본 공식] $V = I \times Z(0)$
    ② [숫자 대입] $V = 20 \times \frac{0 + 20}{0^2 + 2(10)(0.02)(0) + 1}$
    ③ [최종 결과] $V = 20 \times 20 = 400$
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38. 회로에서 4단자 정수 A, B, C, D 는?

  1. A=n, B=0, C=0, D=1/n
  2. A=0, B=1/n, C=0, D=n
  3. A=1/n, B=0, C=n, D=0
  4. A=n, B=n, C=1/n, D=0
(정답률: 40%)
  • 이상 변압기의 권수비가 $n:1$일 때, 1차측과 2차측의 전압 및 전류 관계를 통해 4단자 정수를 도출합니다.
    전압 관계는 $V_1 = n V_2$, 전류 관계는 $I_2 = n I_1$ (즉, $I_1 = \frac{1}{n} I_2$)이 성립합니다.
    이를 4단자 행렬식 $\begin{bmatrix} V_1 \\ I_1 \end{bmatrix} = \begin{bmatrix} A & B \\ C & D \end{bmatrix} \begin{bmatrix} V_2 \\ I_2 \end{bmatrix}$에 대입하면 $A=n, B=0, C=0, D=\frac{1}{n}$이 됩니다.
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39. 라플라스 변환에 관한 설명 중 틀린 것은?

  1. f(t-a)을 라플라스 변환하면 e-asF(s)가 된다.
  2. f(t)e-at을 라플라스 변환하면 F(s-a)가 된다.
  3. t2을 라플라스 변환하면 2/s3가 된다.
  4. u(t)을 라플라스 변환하면 1/s 이 된다.
(정답률: 38%)
  • 라플라스 변환의 이동 정리(s-shifting)에 따르면, 시간 영역에서 지수함수 $e^{at}$가 곱해지면 $s$ 영역에서는 $s$가 $s-a$로 이동합니다. 따라서 $f(t)e^{-at}$를 변환하면 $F(s+a)$가 되어야 하며, $F(s-a)$가 된다는 설명은 틀렸습니다.

    오답 노트
    $f(t-a)$ 변환: 제2 이동정리에 의해 $e^{-as}F(s)$가 맞음
    $t^2$ 변환: $\frac{2!}{s^3}$ 공식에 의해 $\frac{2}{s^3}$가 맞음
    $u(t)$ 변환: 단위 계단 함수의 변환 결과 $\frac{1}{s}$이 맞음
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40. 분류기를 사용하여 전류를 측정하는 경우 전류계의 내부저항이 0.1Ω, 분류기의 저항이 0.01Ω이면 그 배율은?

  1. 4
  2. 10
  3. 11
  4. 14
(정답률: 39%)
  • 전류계의 측정 범위를 넓히기 위해 사용하는 분류기(Shunt)의 배율은 내부저항과 분류저항의 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $n = 1 + \frac{R_m}{R_s}$
    ② [숫자 대입] $n = 1 + \frac{0.1}{0.01}$
    ③ [최종 결과] $n = 1 + 10 = 11$
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3과목: 전자회로

41. 다음의 진리표를 갖는 조합회로의 구성은? (단, A, B, C는 입력이고, D는 출력이다.)

(정답률: 45%)
  • 주어진 진리표를 분석하면 출력 $D$가 1이 되는 조건은 $A=1$이거나, $A=0$이면서 $B=1$이고 $C=1$인 경우입니다. 이를 논리식으로 나타내면 $D = A + (B \cdot C)$가 됩니다. 따라서 AND 게이트의 출력이 OR 게이트의 한 입력으로 들어가고, $A$가 다른 입력으로 들어가는 구성인 가 정답입니다.
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42. 어떤 연산 증폭기의 SR(slew rate)이 0.5V/μs이라면, 정현파 출력의 peak 전압이 5V인 경우 대신호 동작 시 일그러짐이 발생되지 않는 최대 주파수는 약 몇 kHz인가?

  1. 2
  2. 7.96
  3. 15.92
  4. 31.84
(정답률: 29%)
  • 연산 증폭기의 최대 출력 주파수는 슬루율(Slew Rate)과 피크 전압의 관계식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{SR}{2\pi V_{peak}}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{0.5 \times 10^{6}}{\pi \times 10}$
    ③ [최종 결과] $f = 15.92\text{ kHz}$
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43. 어떤 RC 미분회로에 진폭이 5V이고 펄스폭이 100μs, 주기가 200μs인 펄스파 전압을 가했을 때, 펄스폭에서 시정수의 5배 시간에 순간적으로 R 양단에 측정되는 전압은 약 몇 V인가? (단, 시정수는 10μs보다 작다.)

  1. 0.0632
  2. 0.034
  3. 0.632
  4. 0.34
(정답률: 25%)
  • RC 미분회로에서 전압이 인가된 후 시정수의 5배 시간이 지났을 때의 전압은 초기 전압의 약 0.67%($$e^{-5} \approx 0.0067$$)로 감소합니다. 하지만 문제에서 펄스폭($$100\mu s$$)이 시정수($$\tau < 10\mu s$$)보다 훨씬 크므로, 펄스가 끝나는 시점의 전압은 거의 0V에 가깝습니다. 이후 펄스가 끝난 시점부터 다시 시정수의 5배 시간이 흐른 뒤의 전압을 구하는 것이 아니라, 펄스폭 내에서 시정수의 5배 시간이 지났을 때의 전압을 묻는 것이므로 다음과 같이 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V = V_0 e^{-t/\tau}$
    ② [숫자 대입] $V = 5 \times e^{-5}$
    ③ [최종 결과] $V = 5 \times 0.00673 = 0.03365 \approx 0.034$
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44. 연산증폭기회로에서 부귀환의 장점으로 틀린 것은?

  1. 개선된 비선형성
  2. 넓은 대역폭
  3. 안정된 제어 이득
  4. 입·출력 임피던스 제어
(정답률: 37%)
  • 부귀환(Negative Feedback)을 적용하면 이득은 감소하지만 대역폭이 넓어지고, 이득이 안정되며, 입출력 임피던스를 조절할 수 있고, 특히 선형성이 개선됩니다.

    오답 노트
    개선된 비선형성: 비선형성이 아니라 선형성이 개선되는 것이 장점입니다.
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45. 다음 정류회로에서 리플 전압은 콘덴서와 부하저항과 어떤 관계를 가지는가?

  1. 부하저항과 무관하고, 콘덴서 용량에 비례한다.
  2. 부하저항과 무관하고, 콘덴서 용량에 반비례한다.
  3. 부하저항과 콘덴서 용량에 반비례한다.
  4. 부하저항과 콘덴서 용량에 비례한다.
(정답률: 35%)
  • 콘덴서 필터 회로에서 리플 전압 $V_r$은 부하 저항 $R_L$과 콘덴서 용량 $C$의 곱에 반비례하는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $V_r = \frac{I}{fC} = \frac{V_{max}}{f C R_L}$
    ② [숫자 대입] (수식 원리 적용)
    ③ [최종 결과] 리플 전압은 부하저항과 콘덴서 용량에 반비례함
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46. 다음 중 트랜지스터 증폭회로에서 높은 주파수에서 이득이 감소하는 이유로 적합한 것은?

  1. 부성저항이 생기기 때문에
  2. 결합 커패시턴스의 영향 때문에
  3. 하이브리드 정수의 변화 때문에
  4. 도선 등의 표유 용량 때문에
(정답률: 29%)
  • 트랜지스터 증폭회로에서는 고주파로 갈수록 도선이나 소자 간에 의도치 않게 발생하는 표유 용량(Stray Capacitance)이 리액턴스를 감소시켜 신호를 접지로 누설시키므로 이득이 감소하게 됩니다.
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47. 수정 발전기의 주파수 안정도가 양호한 이유가 아닌 것은?

  1. 수정면의 Q가 매우 높다.
  2. 수정 진동자는 기계적으로 안정하다.
  3. 유도성 주파수 범위가 매우 좁다.
  4. 부하 변동의 영향을 전혀 받지 않는다.
(정답률: 38%)
  • 수정 발전기는 높은 Q값과 기계적 안정성, 좁은 주파수 범위 덕분에 주파수 안정도가 매우 뛰어납니다. 하지만 모든 회로는 부하 변동에 따라 어느 정도 영향을 받으므로, 부하 변동의 영향을 전혀 받지 않는다는 설명은 틀린 것입니다.
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48. 다음 연산증폭기회로에서 페루프이득(lAVl)이 110 이 되기 위해 Rf는?

  1. 22Ω
  2. 242Ω
  3. 22kΩ
  4. 242kΩ
(정답률: 42%)
  • 반전 증폭기 회로에서 폐루프 이득은 입력 저항과 피드백 저항의 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $A_V = \frac{R_f}{R_i}$
    ② [숫자 대입] $110 = \frac{R_f}{2.2k}$
    ③ [최종 결과] $R_f = 242k\Omega$
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49. 다음 회로의 명칭으로 가장 적합한 것은?

  1. 슈미트(Schmitt) 트리거 회로
  2. 톱니파 발생 회로
  3. 단안정 멀티바이브레이터 회로
  4. 비안정 멀티바이브레이터 회로
(정답률: 39%)
  • 출력 전압이 다시 비반전 입력단으로 되돌아오는 정귀환(Positive Feedback) 구조를 가지고 있어, 히스테리시스 특성을 통해 노이즈를 제거하고 신호를 정형화하는 슈미트(Schmitt) 트리거 회로입니다.
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50. 다음 555타이머 회로의 출력 발진 주파수는 약 몇 kHz인가?

  1. 3.8
  2. 5.64
  3. 8.24
  4. 10.68
(정답률: 30%)
  • 555 타이머의 비안정 멀티바이브레이터 회로에서 발진 주파수를 구하는 공식과 계산 과정은 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $f = \frac{1.44}{{(R_1 + 2R_2)C}}$
    ② [숫자 대입] $f = \frac{1.44}{{(2.2\text{k} + 2 \times 4.7\text{k}) \times 0.022\mu}}$
    ③ [최종 결과] $f = 5.64\text{kHz}$
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51. 이미터 저항을 가진 이미터 접지 증폭기 회로에서 이미터 바이패스 콘덴서가 제거되면 어떤 현상이 생기는가?

  1. 발진이 일어난다.
  2. 이득이 감소한다.
  3. 충실도가 감소된다.
  4. 잡음이 증가한다.
(정답률: 34%)
  • 이미터 바이패스 콘덴서는 이미터 저항에 의한 교류 피드백을 제거하여 전압 이득을 높이는 역할을 합니다. 따라서 이 콘덴서가 제거되면 부귀환이 발생하여 이득이 감소하게 됩니다.
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52. 공간전하용량 변화에 따라 가변용량콘덴서로 사용되는 다이오드는?

  1. 꽝 다이오드
  2. 제너 다이오드
  3. 건 다이오드
  4. 바랙터 다이오드
(정답률: 45%)
  • 바랙터 다이오드는 역방향 전압에 따라 공핍층의 두께가 변하여 공간전하용량이 변화하는 특성을 이용한 가변용량콘덴서용 다이오드입니다.
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53. 다이오드 검파회로에서 AGC 전압의 크기는 다음 어는 것에 따라 커지는가?

  1. 반송파 변조도가 증가함에 따라
  2. 반송파 주파수가 증가함에 따라
  3. 반송파 전압의 진폭이 증가함에 따라
  4. 변조한 저주파 주파수가 증가함에 따라
(정답률: 38%)
  • AGC(자동 이득 제어) 회로는 입력되는 반송파의 진폭이 변하더라도 출력 전압을 일정하게 유지하기 위해 이득을 조절합니다. 반송파 전압의 진폭이 증가하면 이를 억제하기 위해 AGC 전압의 크기가 커지게 됩니다.
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54. 다음 회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 능동 저역통과 필터이다.
  2. 임계주파수는 RC에 의하여 결정된다.
  3. 1차 필터로 -20dB/decade 의 롤-오프율을 갖는다.
  4. 임계주파수 이상의 주파수를 통과시킨다.
(정답률: 47%)
  • 제시된 회로 는 OP-Amp를 이용한 능동 저역통과 필터(Low Pass Filter)입니다.
    저역통과 필터는 임계주파수보다 낮은 주파수 성분은 통과시키고, 임계주파수 이상의 고주파 성분은 차단하는 회로입니다. 따라서 임계주파수 이상의 주파수를 통과시킨다는 설명은 틀린 것입니다.
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55. 다음 중 차동 증폭기에서 동상신호제거비(CMPR)를 크게 하기 위한 방법으로 옳은 것은?（단, Ad는 차동신호 전압이득이고 Ac는 동상신호 전압이득이다.)

  1. Ad와 Ac는 값을 같게 한다.
  2. Ad는 크게 하고, Ac는 작게 한다.
  3. Ad는 작게 하고, Ac는 크게 한다.
  4. Ad는 1로 하고, Ac는 크게 한다.
(정답률: 36%)
  • 동상신호제거비(CMRR)는 차동 신호는 최대한 증폭하고, 공통으로 들어오는 잡음 성분인 동상 신호는 최대한 제거하는 능력을 말합니다.
    CMRR의 정의는 다음과 같습니다.
    $$CMRR = \frac{A_d}{A_c}$$
    따라서 CMRR 값을 크게 하려면 분자인 차동신호 전압이득 $A_d$는 크게 하고, 분모인 동상신호 전압이득 $A_c$는 작게 해야 합니다.
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56. 다이오드의 순방향 바이어스가 이루어 질때에 잔류흐름에 대한 설명으로 적절한 것은?

  1. 전류는 정공전류뿐이다.
  2. 전류는 전자전류뿐이다.
  3. 전류는 소수 반송자에 의해서만 만들어진다.
  4. 전류는 전자와 정공에 의해서 만들어진다.
(정답률: 47%)
  • 다이오드에 순방향 바이어스가 인가되면 다수 반송자인 전자와 정공이 접합면을 통해 이동하며 전류가 흐르게 됩니다. 따라서 순방향 전류는 전자와 정공 모두에 의해 형성됩니다.
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57. 다음 T 플립플롭의 특성표에서 출력 Q(t+1)은?

  1. ⓐ → 0, ⓑ → 0, ⓒ → 1, ⓓ → 1
  2. ⓐ → 0, ⓑ → 1, ⓒ → 0, ⓓ → 1
  3. ⓐ → 0, ⓑ → 1, ⓒ → 1, ⓓ → 0
  4. ⓐ → 0, ⓑ → 1, ⓒ → 1, ⓓ → 1
(정답률: 40%)
  • T 플립플롭은 입력 $T=0$일 때 현재 상태를 유지하고, $T=1$일 때 상태를 반전(Toggle)시키는 특성을 가집니다.
    - $Q(t)=0, T=0 \rightarrow$ 유지 $\rightarrow ⓐ=0$
    - $Q(t)=0, T=1 \rightarrow$ 반전 $\rightarrow ⓑ=1$
    - $Q(t)=1, T=0 \rightarrow$ 유지 $\rightarrow ⓒ=1$
    - $Q(t)=1, T=1 \rightarrow$ 반전 $\rightarrow ⓓ=0$
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58. RC 결합 증폭 회로에서 증폭 대역폭을 4배로 하려면 증폭 이득은 약 몇 dB로 감소시켜야 하는가?

  1. 0.25
  2. 4
  3. 6
  4. 12
(정답률: 28%)
  • 증폭기의 이득-대역폭 곱(GBW)은 일정하므로, 대역폭이 $4$배 증가하면 전압 이득은 $\frac{1}{4}$로 감소합니다. 이를 $\text{dB}$ 단위로 환산하면 다음과 같습니다.
    ① [기본 공식] $G = 20\log_{10}(\frac{A_{new}}{A_{old}})$
    ② [숫자 대입] $G = 20\log_{10}(\frac{1}{4})$
    ③ [최종 결과] $G \approx -12\text{dB}$
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59. MOSFET의 포화영역 동작모드와 유사한 BJT의 동작모드는?

  1. 활성영역
  2. 차단영역
  3. 역할성영역
  4. 포화영역
(정답률: 42%)
  • MOSFET의 포화영역은 드레인 전류가 게이트 전압에 의해 결정되고 $V_{DS}$ 변화에 둔감한 영역으로, 이는 BJT에서 컬렉터 전류가 베이스 전류에 의해 결정되는 활성영역의 동작 특성과 유사합니다.
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60. 연산증폭기의 개루프(open loop)이득과 부궤환시 폐루프(close loop)이득의 관계로 옳은 것은?

  1. 개루프 이득은 항상 폐루프 이득보다 작다.
  2. 개루프 이득은 항상 폐루프 이득과 같다.
  3. 개루프 이득은 항상 폐루프 이득보다 크다.
  4. 개루프 이득은 항상 0 이다.
(정답률: 38%)
  • 연산증폭기는 기본적으로 매우 높은 개루프 이득을 가지도록 설계되며, 부궤환을 통해 이득을 낮추어 안정적인 폐루프 이득을 얻으므로 개루프 이득은 항상 폐루프 이득보다 큽니다.
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4과목: 물리전자공학

61. 절대온도 0K에서 진성 반도체는 어는 것과 같은가?

  1. 반도체
  2. 도체
  3. 자성체
  4. 절연체
(정답률: 39%)
  • 진성 반도체는 절대온도 $0\text{K}$에서 가전자대의 전자가 전도대로 전이될 수 있는 에너지가 전혀 없으므로, 자유 전자가 존재하지 않아 전류가 흐르지 않는 절연체와 같은 성질을 갖게 됩니다.
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62. BJT의 평형상태에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 세 단자가 접속되어 있는 상태이다.
  2. 페르미 준위는 모든 곳에서 균일하다.
  3. 트랜지스터가 열평형상태인 경우이다.
  4. 다수 캐리어의 화산 운동과 소수 캐리어의 드리프트 운동이 균형을 유지한 상태이다.
(정답률: 26%)
  • BJT의 평형상태는 외부 전압이 인가되지 않은 열평형 상태를 의미하며, 세 단자가 서로 접속되어 전류가 흐르는 상태가 아닙니다.

    오답 노트
    다수 캐리어의 화산 운동과 소수 캐리어의 드리프트 운동이 균형을 유지한 상태: 확산(Diffusion) 운동의 오타로 보이나, 평형상태의 핵심 원리인 확산 전류와 드리프트 전류의 평형을 설명하는 옳은 내용입니다.
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63. 낙뢰와 같이 급격한 서지 전압(Surge Voltage)으로부터 회로를 보호하기 위하여 전원이 인가되는 초단에 주로 사용되는 소자는?

  1. 서미스터
  2. 제너 다이오드
  3. 쇼트키 다이오드
  4. 바리스터
(정답률: 31%)
  • 바리스터는 전압에 따라 저항값이 변하는 비선형 저항기로, 낙뢰와 같은 급격한 서지 전압이 들어올 때 저항이 급격히 감소하여 과전압을 대지로 방전시켜 회로를 보호합니다.
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64. 집적회로 내에서 전기적인 상호배선사이의 절연과 불순물 확산에 대한 보호층을 형성하는 반도체 공정은?

  1. 이온주입공정
  2. 금속배선공정
  3. 산화공정
  4. 광사진식각공정
(정답률: 47%)
  • 산화공정은 실리콘 웨이퍼 표면에 $\text{SiO}_2$ 절연막을 형성하여 배선 간의 절연을 확보하고, 불순물 확산을 방지하는 보호층을 만드는 공정입니다.
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65. 다음 n형 반도체에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 반도체 내에서 전하를 운반하는 역할을 하고 있는 전자의 밀도가 hole의 밀도보다 많은 불순물 반도체를 말한다.
  2. hole의 밀도가 전자의 밀도보다 많은 불순물 반도체를 말한다.
  3. Ge이나 Si에 5가의 불순물(비소, 인, 안티몬)을 미량 첨가해서 만든다.
  4. 약간의 에너지로 반도체 내에서 자유로이 운동하는 전도 전자를 가진다.
(정답률: 43%)
  • n형 반도체는 5가 불순물을 첨가하여 전자(Electron)가 다수 캐리어가 되고 정공(Hole)이 소수 캐리어가 되는 반도체입니다.

    오답 노트
    hole의 밀도가 전자의 밀도보다 많은 불순물 반도체: p형 반도체에 대한 설명입니다.
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66. BJT가 증폭기로서 사용될 때 동작 상태는 어느 영역에서 일어나는가?

  1. 포화영역
  2. 활성영역
  3. 차단영역
  4. 역할성영역
(정답률: 43%)
  • BJT가 신호를 증폭하는 증폭기로 동작하기 위해서는 베이스-이미터 접합은 순방향 바이어스, 베이스-콜렉터 접합은 역방향 바이어스가 인가되는 활성영역에서 동작해야 합니다.
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67. BJT에서 파라미터 α와 β의 관계는? (단, 그림참조m1)

(정답률: 37%)
  • BJT에서 공통 베이스 전류 증폭률 $\alpha$와 공통 에미터 전류 증폭률 $\beta$의 관계식은 $\beta = \frac{\alpha}{1-\alpha}$로 정의됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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68. 상온 300K에서 페르미 준위보다 0.1eV만큼 낮은 에너지 준위에 전자가 점유하는 확률은?

  1. 0.1
  2. 0.02
  3. 0.9
  4. 0.98
(정답률: 27%)
  • 페르미-디락 분포 함수를 사용하여 특정 에너지 준위의 전자 점유 확률을 계산합니다. 상온 $300\text{K}$에서 $kT$ 값은 약 $0.0259\text{eV}$입니다.
    ① [기본 공식] $f(E) = \frac{1}{1 + e^{\frac{E-E_f}{kT}}}$
    ② [숫자 대입] $f(E) = \frac{1}{1 + e^{\frac{-0.1}{0.0259}}}$
    ③ [최종 결과] $f(E) = 0.98$
    따라서 점유 확률은 $0.98$ 입니다.
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69. 두 전극판의 간격에 10cm이고, 전극간의 전위차가 100V일 때 전자의 가속도는? (단, 전자의 전하량과 질량은 각각 1.6×10-19C, 9.11×10-31kg)

  1. 1.76×1011m/s2
  2. 1.76×1014m/s2
  3. 0.176×1020cm/s2
  4. 1.76×1017cm/s2
(정답률: 36%)
  • 전극판 사이의 전기장 $E$에 의해 전자가 받는 힘 $F=ma$와 $F=qE$의 관계를 이용하여 가속도를 구합니다.
    ① [기본 공식] $a = \frac{qV}{md}$
    ② [숫자 대입] $a = \frac{1.6 \times 10^{-19} \times 100}{9.11 \times 10^{-31} \times 0.1}$
    ③ [최종 결과] $a = 1.76 \times 10^{14}$
    따라서 가속도는 $1.76 \times 10^{14}\text{m/s}^2$ 입니다.
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70. 페르미(Fermi) 준위에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 모든 온도에서 전자에 의해 점유될 확률이 1/2인 에너지 준위이다.
  2. 허용 에너지 준위를 평균한 값이다.
  3. 절대온도 0K에서 전자에 의해서 점유된 최고 에너지 준위이다.
  4. 반도체에서 페르미 준위는 전도대, 금지대, 가전자대 등 어느 곳에도 있을 수 있다.
(정답률: 27%)
  • 페르미 준위는 절대온도 $0\text{K}$에서 전자가 점유하는 최고 에너지 준위이며, 모든 온도에서 전자가 점유할 확률이 $1/2$인 지점을 의미합니다. 또한 반도체에서는 도핑 상태에 따라 전도대, 금지대, 가전자대 어디든 위치할 수 있습니다.

    오답 노트
    허용 에너지 준위를 평균한 값이다: 페르미 준위는 확률적 분포의 기준점이지 단순한 에너지 준위의 산술 평균값이 아닙니다.
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71. 서로 다른 금속도선의 양끝을 연결하여 폐회로를 구성한 후, 온도를 가하면 양단의 온도차에 의해 두 접점 사이에 열기전력이 발생되는 효과는?

  1. Peltier 효과
  2. Thomson 효과
  3. Edison 효과
  4. Seebeck 효과
(정답률: 44%)
  • 서로 다른 두 금속의 접점 양단에 온도차를 주었을 때 열기전력이 발생하는 현상을 Seebeck 효과라고 합니다.
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72. 어떤 도선의 1A의 전류가 흐르고 있을 때 임의의 단면적이 1s 동안에 1C의 전하가 이동한다면 이 단면적을 통과하는 전자의 개수는?

  1. 6.25×1018
  2. 12.5×1018
  3. 62.5×1018
  4. 18.75×1018
(정답률: 45%)
  • 전하량 $Q$는 전자의 개수 $n$과 전자 1개의 전하량 $e$의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식]
    $$n = \frac{Q}{e}$$
    ② [숫자 대입]
    $$n = \frac{1}{1.6 \times 10^{-19}}$$
    ③ [최종 결과]
    $$n = 6.25 \times 10^{18}$$
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73. 반도체의 가전자대에서 에너지 Level(E)이 전자에 의해서 채워질 확률을 f(E)라 했을 때 정공에 의해서 채워질 확률은?

  1. f(E)-1
  3. 1-f(E)
(정답률: 38%)
  • 특정 에너지 준위에서 전자가 존재할 확률이 $f(E)$라면, 전자가 존재하지 않을 확률이 곧 정공이 존재할 확률이 되므로 전체 확률 $1$에서 $f(E)$를 뺀 $1-f(E)$가 됩니다.
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74. 펀치스로우(punch through) 현상에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 입력측 개방으로 인한 역포화전류 현상이다.
  2. 이미터, 베이스, 컬렉터의 단락 상태이다.
  3. 역바이어스 전압의 증가시 발생하는 현상이다.
  4. 펀치스로우 전압의 크기는 베이스내의 불순물 농도에 비례한다.
(정답률: 16%)
  • 펀치스로우(punch through)는 역바이어스 전압이 매우 커져서 공핍층이 베이스 영역 전체를 가로질러 이미터와 컬렉터가 직접 연결되는 현상입니다.

    오답 노트
    입력측 개방으로 인한 역포화전류 현상: 펀치스로우는 전압 증가에 따른 공핍층 확장이 원인입니다.
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75. 실리콘 제어 정류소자(SCR)에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 동작원리는 PNPN 다이오드와 같다.
  2. 일반적으로 사이리스터(thyristor)라고도 한다.
  3. SCR의 항복전압(breakover voltage)은 게이트가 차단 상태로 들어가는 전압으로 역방향 다이오드처럼 도통된다.
  4. 무점검 ON/OFF 스위치로 동작하는 반도체 소자이다.
(정답률: 33%)
  • SCR의 항복전압(breakover voltage)는 게이트 신호 없이 애노드-캐소드 간 전압을 높였을 때 소자가 턴-온(Turn-on)되는 전압을 의미하며, 게이트 차단 상태와는 무관합니다.
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76. 저온에서 반도체 내의 캐리어(carrier) 에너지 분포를 나타내는데 가장 적절한 것은?

  1. 2차 분포함수
  2. Fermi-Dirac 분포함수
  3. Bose-Einstein 분포함수
  4. Maxwell-Boltzmann 분포함수
(정답률: 47%)
  • 반도체 내의 전자와 같이 스핀 $1/2$을 가지는 페르미온(Fermion)의 에너지 상태 분포는 파울리 배타 원리를 따르는 Fermi-Dirac 분포함수로 나타냅니다.
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77. 광전 효과에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 방출되는 광전자의 개수는 빛의 파장에 반비례한다.
  2. 빛을 쪼이는 즉시 광전자가 방출된다.
  3. 방출하는 광전자의 최대 운동에너지는 빛의 세기에 무관하다.
  4. 입사광의 진동수가 한계 진동수보다 더 크지 않으면 방출은 일어나지 않는다.
(정답률: 29%)
  • 광전 효과에서 방출되는 광전자의 개수는 입사광의 진동수나 파장이 아닌, 빛의 세기(Intensity)에 비례합니다.

    오답 노트
    방출되는 광전자의 개수는 빛의 파장에 반비례한다: 빛의 세기에 비례함
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78. 금속과 P형반도체를 접촉한 경우 옴(Ohm)접촉이 발생하는 조건은?

  1. 금속의 일함수＜ 반도체의 일함수
  2. 금속의 일함수 ＞반도체의 일함수
  3. (2×금속의 일함수) = 반도체의 일함수
  4. 금속의 일함수＜ (2×반도체의 일함수)
(정답률: 34%)
  • P형 반도체와 금속의 접촉에서 옴 접촉(Ohmic Contact)이 형성되어 전하가 자유롭게 이동하려면, 금속의 일함수가 반도체의 일함수보다 커서 쇼트키 장벽이 형성되지 않아야 합니다.
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79. Ge 트랜지스터와 비교하였을 때 Si 트랜지스터에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 최고허용온도가 높다.
  2. 차단주파수가 Ge 트랜지스터에 비해 높다.
  3. 역방향전류와 잡음지수가 크가.
  4. 고주파 고출력 특성이 좋다.
(정답률: 30%)
  • Si(실리콘) 트랜지스터는 Ge(게르마늄)에 비해 밴드갭이 커서 열적으로 안정적이고 역방향 누설 전류가 매우 작으며 잡음 지수가 낮다는 장점이 있습니다.

    오답 노트
    역방향전류와 잡음지수가 크가: Ge보다 훨씬 작음
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80. 자유전자가 정공에 의해 다시 잡혀서 정공을 채우는 과정을 무엇이라 하는가?

  1. 열적 평형
  2. 확산(diffusion)
  3. 수명시간(life time)
  4. 재결합(recombination)
(정답률: 47%)
  • 반도체 내에서 자유전자가 에너지를 잃고 정공(hole)과 결합하여 전기적으로 중성이 되는 과정을 재결합(recombination)이라고 합니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 다음 중 결선 게이트의 특징이 아닌 것은?

  1. 회로비용을 절감할 수 있다.
  2. 많은 논리기능을 부여할 수 없다.
  3. 게이트들의 출력단자를 묶어서 사용한다.
  4. 컴퓨터 내부에서 버스구조를 만드는데 이용된다.
(정답률: 47%)
  • 결선 게이트(Wired-OR/AND)는 여러 게이트의 출력단을 하나로 묶어 사용함으로써 회로 비용을 절감하고 버스 구조를 구현하는 데 유리하며, 이를 통해 다양한 논리 기능을 효율적으로 구현할 수 있습니다.
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82. 캐시 설계에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 캐시 적중률을 극대화해야 한다.
  2. 캐시 액세스 시간을 최소화해야 한다.
  3. 주기억장치와 캐시 간의 데이터 일관성을 유지하고 그에 따른 오버헤드를 최대화해야 한다.
  4. 캐시 실패에 따른 지연시간을 최소화해야 한다.
(정답률: 44%)
  • 캐시 설계의 핵심은 성능 향상입니다. 주기억장치와 캐시 간의 데이터 일관성을 유지하는 것은 필수적이지만, 이 과정에서 발생하는 오버헤드는 시스템 성능을 저하시키므로 최소화해야 합니다.
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83. 레지스터 값을 2n으로 곱셈을 하거나 나누는 효과를 갖는 연산은?

  1. 논리적 MOVE
  2. 산술적 Shift
  3. SUB
  4. ADD
(정답률: 48%)
  • 산술적 Shift 연산은 비트를 왼쪽으로 이동시키면 $2^n$을 곱한 효과가 나고, 오른쪽으로 이동시키면 $2^n$으로 나눈 효과가 나타나는 효율적인 연산 방식입니다.
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84. 서브루틴과 연관되어 사용되는 명령은?

  1. Shift 와 Rotate
  2. Call 과 Return
  3. Skip 와 Jump
  4. Inerement 와 Decrement
(정답률: 40%)
  • 서브루틴은 특정 기능을 수행하는 독립적인 프로그램 단위로, 이를 호출하기 위해 Call 명령을 사용하고, 수행 완료 후 원래의 복귀 주소로 돌아오기 위해 Return 명령을 사용합니다.
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85. 16×8 ROM을 설계할 때 필요한 게이트의 종류와 그 개수는?

  1. AND 8개, OR 8개
  2. AND 8개, OR 16개
  3. AND 16개, OR 8개
  4. AND 16개, OR 16개
(정답률: 52%)
  • ROM 설계 시 AND 게이트는 주소 디코더를 통해 각 주소 행(Word)을 선택하며, OR 게이트는 각 비트(Bit)의 출력을 결정합니다.
    ① [기본 공식] $\text{AND 게이트 수} = \text{Word 수}, \text{OR 게이트 수} = \text{Bit 수}$
    ② [숫자 대입] $\text{AND} = 16, \text{OR} = 8$
    ③ [최종 결과] $\text{AND 16개, OR 8개}$
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86. I/O 제어기의 주요기능에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. I/O 장치의 제어와 타이밍을 조정한다.
  2. CPU와의 통신을 담당한다.
  3. 데이터 구성 기능을 수행한다.
  4. I/O 장치와의 통신을 담당한다.
(정답률: 39%)
  • I/O 제어기는 CPU와 주변 장치 사이의 속도 차이를 극복하고 통신을 조율하는 역할을 수행합니다. 데이터 구성 기능은 제어기의 주요 기능이 아니라 데이터 처리 과정의 일부입니다.
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87. 가상 기억체계에서 주소 공간이 1024K이고, 기억 공간은 64K라고 가정할 때, 주기억장치의 주소 레지스터는 몇 비트로 구성되는가?

  1. 10
  2. 12
  3. 14
  4. 16
(정답률: 37%)
  • 주기억장치의 주소 레지스터 비트 수는 실제 물리적인 기억 공간의 크기를 결정하는 주소 지정 범위와 같습니다.
    ① [기본 공식] $2^{n} = \text{기억 공간 크기}$
    ② [숫자 대입] $2^{n} = 64 \times 1024 = 65536$
    ③ [최종 결과] $n = 16$
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88. 10진수 255.875를 16진수로 변환한 것으로 옳은 것은?

  1. FE. D
  2. FF.E
  3. 9F.8
  4. FF.5
(정답률: 33%)
  • 10진수를 16진수로 변환하기 위해 정수부는 16으로 나누고, 소수부는 16을 곱하여 계산합니다.
    정수부: $255 \div 16 = 15 \dots 15$ (F), $15 \div 16 = 0 \dots 15$ (F) $\rightarrow$ FF
    소수부: $0.875 \times 16 = 14.0$ (E) $\rightarrow$ E
    따라서 최종 결과는 FF.E입니다.
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89. 순서도 기호에 해당하는 설명으로 틀린 것은?

(정답률: 36%)
  • 순서도 기호에서 평행사변형 모양의 기호는 데이터의 입력과 출력을 나타내는 '입출력' 기호입니다. 따라서 이를 수작업으로 설명한 것은 틀린 설명입니다.
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90. 다음 중 피연산자의 위치(기억장소)에 따라 명령어 형식을 분류할 때 instruction cycle time이 가장 짧은 것은?

  1. 레지스터-메모리 instruction
  2. AC instruction
  3. 스택 instruction
  4. 메모리-메모리 instruction
(정답률: 37%)
  • 스택 instruction은 피연산자의 위치를 명시하지 않는 0-주소 명령어 형식을 사용하므로, 메모리 참조 횟수가 가장 적어 instruction cycle time이 가장 짧습니다.
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91. 2진수 0101을 2의 보수로 변환 후 다시 1의 보수로 변환하는 과정 전체를 5번 수행하면?

  1. 0101
  2. 1010
  3. 0111
  4. 0000
(정답률: 30%)
  • 2의 보수 변환(1의 보수 + 1)과 1의 보수 변환(비트 반전)을 반복 수행하는 과정입니다.
    1회차: 0101 $\xrightarrow{\text{2의 보수}}$ 1011 $\xrightarrow{\text{1의 보수}}$ 0100
    2회차: 0100 $\xrightarrow{\text{2의 보수}}$ 1100 $\xrightarrow{\text{1의 보수}}$ 0011
    3회차: 0011 $\xrightarrow{\text{2의 보수}}$ 1101 $\xrightarrow{\text{1의 보수}}$ 0010
    4회차: 0010 $\xrightarrow{\text{2의 보수}}$ 1110 $\xrightarrow{\text{1의 보수}}$ 0001
    5회차: 0001 $\xrightarrow{\text{2의 보수}}$ 1111 $\xrightarrow{\text{1의 보수}}$ 0000
    최종 결과는 0000입니다.
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92. 다음 프로그램의 출력은?

  1. i=2, j=5
  2. i=3, j=5
  3. i=3, j=10
  4. i=2, j=10
(정답률: 31%)
  • for 루프의 반복 과정에 따른 변수 값의 변화를 추적합니다.
    1. $i=0$일 때: $j = 3 \times 0 + 2 \times 0 - 5 = -5$
    2. $i=1$일 때: $j = 3 \times 1 + 2 \times 1 - 5 = 0$
    3. $i=2$일 때: $j = 3 \times 2 + 2 \times 2 - 5 = 5$
    4. $i=3$이 되면 조건식 $i < 3$이 거짓이 되어 루프를 종료합니다.
    최종 출력값은 $i=3, j=5$입니다.
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93. 아래 C프로그램의 출력 결과는?

  1. 0
  2. 2
  3. 25
  4. 50
(정답률: 22%)
  • 코드 분석을 통해 결과값을 도출합니다.
    1. 첫 번째 루프에서 $array[i]$는 $2^i$ 값으로 채워집니다.
    2. $A=5$는 이진수로 $0101_2$이며, $A \& array[i]$가 참이 되는 $i$는 $0$과 $2$입니다.
    3. $C$에 더해지는 값은 $B \ll i$ (즉, $10 \times 2^i$)입니다.
    4. $i=0$일 때 $10 \times 2^0 = 10$, $i=2$일 때 $10 \times 2^2 = 40$이므로 $C = 10 + 40 = 50$이 됩니다.
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94. 채널(channel)에 의한 입출력 방식에서 채널의 종류가 아닌 것은?

  1. counter channel
  2. selector channel
  3. multiplexer channel
  4. block multiplexer channel
(정답률: 29%)
  • 채널의 종류에는 선택 채널(Selector Channel), 다중 채널(Multiplexer Channel), 블록 다중 채널(Block Multiplexer Channel)이 있습니다. counter channel은 채널의 종류에 해당하지 않습니다.
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95. 다음 중 UNIX의 쉘(shell)에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 명령어를 해석한다.
  2. UNIX 커널의 일부이다.
  3. 문서처리 기능을 갖는다.
  4. 디렉토리 관리 기능을 갖는다.
(정답률: 28%)
  • UNIX의 쉘(Shell)은 사용자와 커널 사이의 인터페이스 역할을 하는 명령 줄 해석기로, 사용자가 입력한 명령어를 해석하여 커널에 전달하는 기능을 수행합니다.

    오답 노트
    UNIX 커널의 일부: 쉘은 커널 외부에 존재하는 사용자 인터페이스 프로그램임
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96. 다음의 논리식을 간소화 시킨 결과는?

(정답률: 44%)
  • 주어진 논리식을 불 대수 법칙을 이용하여 간소화하는 문제입니다.
    $$ Z = bc(A + \bar{A}) + AB(C + \bar{C}) + A\bar{B}C $$
    $$ Z = bc + AB + A\bar{B}C $$
    $$ Z = bc + A(B + \bar{B}C) $$
    $$ Z = bc + A(B + C) $$
    $$ Z = bc + AB + AC $$
    $$ Z = AB + c(B + A) $$
    $$ Z = AB + B c + A c $$
    $$ Z = A + bc $$
    최종 결과는 가 됩니다.
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97. 다음 중 에러 검출률이 가장 높은 것은?

  1. 페리티 비트
  2. 해밍 코드
  3. 그레이 코드
  4. CRC
(정답률: 28%)
  • CRC(Cyclic Redundancy Check, 순환 중복 검사)는 다항식 코드를 사용하여 데이터 전송 중 발생하는 에러를 검출하는 방식으로, 제시된 보기들 중 에러 검출률이 가장 높고 효율적입니다.
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98. 연산장치에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 누산기, 가산기, 데이터 레지스터, 상태 레지스터 등으로 구성되어 있다.
  2. 기억 레지스터, 명령 레지스터, 명령 해독기, 명령 계수기 등으로 구성되어 있다.
  3. 프로그램과 데이터를 보관하고 있다가 필요할 때 꺼내어 사용하는 기능이다.
  4. 처리 대상이 되는 데이터와 처리 과정에 있는 데이터 또는 최종 결과를 저장한다.
(정답률: 38%)
  • 연산장치(ALU)는 주기억 장치로부터 전달받은 데이터를 프로그램 명령에 따라 산술 연산과 논리 연산을 수행하는 장치입니다. 이를 위해 누산기, 가산기, 데이터 레지스터, 상태 레지스터 등으로 구성됩니다.

    오답 노트
    기억 레지스터, 명령 해독기 등: 제어장치의 구성 요소
    프로그램과 데이터 보관: 기억장치의 기능
    최종 결과 저장: 레지스터 또는 기억장치의 기능
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99. 마이크로 프로그래밍에 관한 설명으로 틀린 것은?

  1. 구조화된 제어 구조를 제공한다.
  2. 한 컴퓨터에서 다른 컴퓨터의 에뮬레이팅(emulating)이 가능하다.
  3. 시스템의 설계비용을 줄일 수 있다.
  4. 명령 세트를 변경할 수 없으므로 설계 사이클의 마지막으로 연기가 가능하다.
(정답률: 40%)
  • 마이크로 프로그래밍은 제어 장치를 소프트웨어적으로 구현하는 방식이므로, 하드웨어를 직접 수정하지 않고도 마이크로 코드를 변경하여 명령 세트를 수정할 수 있는 유연성을 가집니다. 따라서 명령 세트를 변경할 수 없다는 설명은 틀린 것입니다.
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100. 상대 주소지정(Relative Addressing) 방식의 설명으로 옳은 것은?

  1. 명령어의 오퍼랜드(Operand)가 데이터를 저장하고 있는 메모리의 주소이다.
  2. 명령어의 오퍼랜드(Operand)가 데이터를 가리키는 포인터의 주소이다.
  3. 명령어의 오퍼랜드(Operand)가 연산에 사용할 실제 데이터이다.
  4. 프로그램 카운터(Program Counter)를 사용하여 데이터의 주소를 얻는다.
(정답률: 26%)
  • 상대 주소지정 방식은 프로그램 카운터(Program Counter)의 값에 오프셋(변위)을 더하여 실제 데이터의 주소를 결정하는 방식입니다.

    오답 노트
    명령어의 오퍼랜드가 데이터를 저장하고 있는 메모리의 주소이다: 직접 주소지정
    명령어의 오퍼랜드가 데이터를 가리키는 포인터의 주소이다: 간접 주소지정
    명령어의 오퍼랜드가 연산에 사용할 실제 데이터이다: 즉시 주소지정
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