전자기사 필기 기출문제복원 (2020-09-26)

전자기사 2020-09-26 필기 기출문제 해설

이 페이지는 전자기사 2020-09-26 기출문제를 CBT 방식으로 풀이하고 정답 및 회원들의 상세 해설을 확인할 수 있는 페이지입니다.

전자기사
(2020-09-26 기출문제)

목록

1과목: 전기자기학

1. 서로 같은 2개의 구 도체에 동일양의 전하로 대전시킨 후 20cm 떨어뜨린 결과 구 도체에 서로 8.6×10-4N의 반발력이 작용하였다. 구 도체에 주어진 전하는 약 몇 C인가?

  1. 5.2×10-8
  2. 6.2×10-8
  3. 7.2×10-8
  4. 8.2×10-8
(정답률: 34%)
  • 쿨롱의 법칙을 이용하여 두 전하 사이에 작용하는 정전기력을 통해 전하량을 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $Q = \sqrt{\frac{F \times 4\pi \epsilon_0 \times r^2}{1}}$
    ② [숫자 대입] $Q = \sqrt{8.6 \times 10^{-4} \times 4\pi \times 8.854 \times 10^{-12} \times 0.2^2}$
    ③ [최종 결과] $Q = 6.2 \times 10^{-8}$
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2. 반지름이 3cm인 원형 단면을 가지고 있는 환상 연철심에 코일을 감고 여기에 전류를 흘려서 철심 중의 자계 세기가 400AT/m가 되도록 여자할 때, 철심 중의 자속 밀도는 약 몇 Wb/m2 인가? (단, 철심의 비투자율은 400이라고 한다.)

  1. 0.2
  2. 0.8
  3. 1.6
  4. 2.0
(정답률: 27%)
  • 자속 밀도는 자계의 세기에 투자율을 곱하여 구할 수 있으며, 투자율은 진공 투자율 $\mu_0$에 비투자율 $\mu_r$을 곱한 값입니다.
    ① [기본 공식] $B = \mu_0 \mu_r H$
    ② [숫자 대입] $B = 4\pi \times 10^{-7} \times 400 \times 400$
    ③ [최종 결과] $B = 0.2$
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3. 변위전류와 관계가 가장 깊은 것은?

  1. 도체
  2. 반도체
  3. 자성체
  4. 유전체
(정답률: 50%)
  • 변위전류는 도체 내부가 아닌 유전체 내에서 전속 밀도가 시간적으로 변화할 때 흐르는 전류를 의미하므로 유전체와 가장 깊은 관계가 있습니다.
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4. 유전율이 ε1, ε2인 유전체 경계면에 수직으로 전계가 작용할 때 단위 면적당 수직으로 작용하는 힘(N/m2)은? (단, E는 전계(V/m)이고, D는 전속밀도(C/m2)이다.)

(정답률: 48%)
  • 전계가 유전체 경계면에 수직으로 작용할 때, 경계면에서 발생하는 단위 면적당 힘은 두 유전체의 에너지 밀도 차이로 계산합니다.
    $$\frac{1}{2} ( \frac{1}{\epsilon_2} - \frac{1}{\epsilon_1} ) D^2$$
    따라서 정답은 입니다.
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5. 임의의 형상의 도선에 전류 I(A)가 흐를 때, 거리 r(m)만큼 떨어진 점에서의 자계의 세기 H(AT/m)를 구하는 비오-사바르의 법칙에서, 자계의 세기 H(AT/m)와 거리 r(m)의 관계로 옳은 것은?

  1. r에 반비례
  2. r에 비례
  3. r2에 반비례
  4. r2에 비례
(정답률: 40%)
  • 비오-사바르의 법칙은 전류가 흐르는 도선으로부터 떨어진 지점의 자계 세기를 구하는 법칙으로, 자계의 세기는 거리의 제곱에 반비례합니다.
    $$H = \frac{I \sin\theta}{4\pi r^{2}}$$
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6. 진공 중에서 2m 떨어진 두 개의 무한 평행도선에 단위 길이 당 10-7N의 반발력이 작용할 때 각 도선에 흐르는 전류의 크기와 방향은? (단, 각 도선에 흐르는 전류의 크기는 같다.)

  1. 각 도선에 2A가 반대 방향으로 흐른다.
  2. 각 도선에 2A가 같은 방향으로 흐른다.
  3. 각 도선에 1A가 반대 방향으로 흐른다.
  4. 각 도선에 1A가 같은 방향으로 흐른다.
(정답률: 33%)
  • 두 평행도선 사이에 작용하는 힘의 크기를 구하는 공식을 사용합니다. 이때 반발력이 작용한다는 것은 두 도선에 흐르는 전류의 방향이 서로 반대임을 의미합니다.
    ① [기본 공식] $F = \frac{2 I_{1} I_{2} \times 10^{-7}}{r}$
    ② [숫자 대입] $10^{-7} = \frac{2 \times I^{2} \times 10^{-7}}{2}$
    ③ [최종 결과] $I = 1\text{A}$
    따라서 각 도선에 1A가 반대 방향으로 흐릅니다.
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7. 다음 정전계에 관한 식 중에서 틀린 것은? (단, D는 전속밀도, V는 전위, ρ는 공간(체적)전하밀도, ε은 유전율이다.)

  1. 가우스의 정리 : div D = ρ
  2. 포아송의 방정식 :
  3. 라플라스의 방정식 : ∇2V = 0
  4. 발산의 정리 :
(정답률: 40%)
  • 포아송의 방정식은 전위 $V$의 라플라시안이 공간전하밀도 $\rho$와 유전율 $\epsilon$의 비로 나타나는 식입니다. 제시된 이미지 의 식은 $\nabla^{2}V = \frac{\rho}{\epsilon}$가 되어야 하나, 이미지상으로는 부호나 형태가 잘못 표기되어 틀린 설명입니다.

    오답 노트
    가우스의 정리: $\text{div} D = \rho$ (옳음)
    라플라스의 방정식: $\nabla^{2}V = 0$ (옳음)
    발산의 정리: (옳음)
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8. 영구자석 재료로 사용하기에 적합한 특성은?

  1. 잔류자기와 보자력이 모두 큰 것이 적합하다.
  2. 잔류자기는 크고 보자력은 작은 것이 적합하다.
  3. 잔류자기는 작고 보자력은 큰 것이 적합하다.
  4. 잔류자기와 보자력이 모두 작은 것이 적합하다.
(정답률: 45%)
  • 영구자석은 한 번 자화되면 자력을 오래 유지해야 하므로, 자석이 사라지지 않게 하는 보자력과 자석의 세기를 나타내는 잔류자기가 모두 커야 합니다.
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9. 자기 인덕턴스(self inductance) L(H)을 나타낸 식은? (단, N은 권선수, I는 전류(A), ø는 자속(Wb), B는 자속밀도(Wb/m2), H는 자계의 세기(AT/m), A는 벡터 퍼텐셜(Wb/m), J는 전류밀도(A/m2)이다.)

(정답률: 32%)
  • 자기 인덕턴스 $L$의 기본 정의는 단위 전류당 자속인 $$L = \frac{N\phi}{I}$$ 입니다. 이를 에너지 관점의 적분 형태로 표현하면 벡터 퍼텐셜 $A$와 전류밀도 $J$의 체적 적분으로 나타낼 수 있습니다.
    $$L = \frac{1}{I^{2}} \int A \cdot J \, dv$$
    따라서 가 정답입니다.
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10. 환상 솔레노이드 철심 내부에서 자계의 세기(AT/m)는? (단, N은 코일 권선수, r은 환상 철심의 평균 반지름, I는 코일에 흐르는 전류이다.)

(정답률: 47%)
  • 앙페르의 주회적분 법칙에 의해 환상 솔레노이드 내부의 자계 세기는 총 기자력($$NI$$)을 자로의 길이($2\pi r$ )로 나눈 값과 같습니다.
    $$H = \frac{NI}{2\pi r}$$
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11. 질량(m)이 10-10 kg 이고, 전하량(Q)이 10-8C인 전하가 전기장에 의해 가속되어 운동하고 있다. 가속도가 a = 102i + 102j (m/s2)일 때 전기장의 세기 E(V/m)는?

  1. E = 104i + 105j
  2. E = i + 10j
  3. E = i + j
  4. E = 10-6i + 10-4j
(정답률: 43%)
  • 뉴턴의 제2법칙( $F=ma$)과 전기력 공식($$F=QE$$)을 이용하여 전기장의 세기를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $E = \frac{ma}{Q}$
    ② [숫자 대입] $E = \frac{10^{-10} \times (10^2 i + 10^2 j)}{10^{-8}}$
    ③ [최종 결과] $E = i + j$
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12. 반지름이 a(m), b(m)인 두 개의 구 형상 도체 전극이 도전율 k인 매질 속에 거리 r(m) 만큼 떨어져 있다. 양 전극 간의 저항(Ω)은? (단, r》a, r》b 이다.)

(정답률: 36%)
  • 두 구 도체 전극 사이의 거리가 반지름에 비해 매우 멀 때($$r \gg a, r \gg b$$), 전체 저항은 각 구 도체 전극의 저항 합으로 계산됩니다.
    $$R = \frac{1}{4\pi k} (\frac{1}{a} + \frac{1}{b})$$
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13. 저항의 크기가 1Ω인 전선이 있다. 전선의 체적을 동일하게 유지하면서 길이를 2배로 늘였을 때 전선의 저항(Ω)은?

  1. 0.5
  2. 1
  3. 2
  4. 4
(정답률: 35%)
  • 전선의 체적이 일정할 때 길이를 $n$배 늘리면 단면적은 $1/n$배로 줄어듭니다. 저항은 길이에 비례하고 단면적에 반비례하므로, 결과적으로 저항은 길이의 제곱에 비례하여 증가합니다.
    ① [기본 공식] $R = \rho \frac{l}{S}$
    ② [숫자 대입] $R_{2} = 1 \times \frac{2}{1/2}$
    ③ [최종 결과] $R_{2} = 4$
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14. 내부 원통의 반지름이 a, 외부 원통의 반지름이 b인 동축 원통 콘덴서의 내외 원통 사이에 공기를 넣었을 때 정전용량이 C1이었다. 내외 반지름을 모두 3배로 증가시키고 공기 대신 비유전율이 3인 유전체를 넣었을 경우의 정전용량 C2는?

  1. C2 = C1/9
  2. C2 = C1/3
  3. C2 = 3C1
  4. C2 = 9C1
(정답률: 40%)
  • 동축 원통 콘덴서의 정전용량은 유전율에 비례하고, 반지름의 비($\frac{b}{a}$)에 따른 로그 값에 반비례합니다. 반지름 $a$와 $b$가 모두 3배가 되면 $\ln(b/a)$ 값은 변하지 않으므로, 정전용량은 오직 유전율의 변화에만 영향을 받습니다.
    비유전율이 3배 증가하였으므로 정전용량 또한 3배가 됩니다.
    따라서 $C_{2} = 3C_{1}$ 입니다.
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15. 정전계 내 도체 표면에서 전계의 세기가 (V/m)일 때 도체 표면상의 전하 밀도 ρs(C/m2)를 구하면? (단, 자유공간이다.)

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 5
(정답률: 28%)
  • 가우스 법칙에 의해 도체 표면의 전하 밀도는 전계의 세기를 진공의 유전율로 나눈 값과 같습니다. 전계의 세기가 벡터로 주어졌으므로 그 크기를 먼저 구해야 합니다.
    ① [기본 공식] $\rho_{s} = \epsilon_{0} |E|$
    ② [숫자 대입] $\rho_{s} = \epsilon_{0} \times \frac{\sqrt{1^{2} + (-2)^{2} + 2^{2}}}{\epsilon_{0}}$
    ③ [최종 결과] $\rho_{s} = 3$
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16. 전류 I가 흐르는 무한 직선 도체가 있다. 이 도체로부터 수직으로 0.1m 떨어진 점에서 자계의 세기가 180 AT/m이다. 도체로부터 수직으로 0.3m 떨어진 점에서 자계의 세기(AT/m)는?

  1. 20
  2. 60
  3. 180
  4. 540
(정답률: 48%)
  • 무한 직선 도체에 의한 자계의 세기는 도체로부터 떨어진 거리에 반비례합니다.
    ① [기본 공식] $H = \frac{I}{2 \pi r}$
    ② [숫자 대입] $H_{2} = 180 \times \frac{0.1}{0.3}$
    ③ [최종 결과] $H_{2} = 60$
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17. 자속밀도가 10Wb/m2인 자계 내에 길이 4cm의 도체를 자계와 직각으로 놓고 이 도체를 0.4초 동안 1m씩 균일하게 이동하였을 때 발생하는 기전력은 몇 V 인가?

  1. 1
  2. 2
  3. 3
  4. 4
(정답률: 36%)
  • 자속밀도 내에서 도체가 이동할 때 발생하는 유도기전력은 자속밀도, 도체 길이, 이동 속도의 곱으로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $e = B l v$
    ② [숫자 대입] $e = 10 \times 0.04 \times \frac{1}{0.4}$
    ③ [최종 결과] $e = 1$
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18. 길이가 l(m), 단면적의 반지름이 a(m)인 원통이 길이 방향으로 균일하게 자화되어 자화의 세기가 J(Wb/m2)인 경우, 원통 양단에서의 자극의 세기 m(Wb)은?

  1. alJ
  2. 2πalJ
  3. πa2J
  4. J/πa2
(정답률: 40%)
  • 자화의 세기 $J$는 단위 면적당 자극의 세기 $m$으로 정의됩니다. 따라서 자극의 세기는 자화의 세기에 단면적 $S$를 곱하여 구할 수 있으며, 원통의 단면적은 $\pi a^2$입니다.
    ① [기본 공식] $m = J \times S$
    ② [숫자 대입] $m = J \times \pi a^2$
    ③ [최종 결과] $m = \pi a^2 J$
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19. 자기회로와 전기회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. 자기저항의 역수를 컨덕턴스라 한다.
  2. 자기회로의 투자율은 전기회로의 도전율에 대응된다.
  3. 전기회로의 전류는 자기회로의 자속에 대응된다.
  4. 자기저항의 단위는 AT/Wb이다.
(정답률: 37%)
  • 자기회로와 전기회로의 대응 관계를 묻는 문제입니다. 컨덕턴스는 전기회로에서 일반 저항의 역수를 의미하며, 자기회로의 자기저항 역수를 컨덕턴스라고 부르지 않습니다.

    오답 노트
    자기회로의 투자율은 전기회로의 도전율에 대응됨: 옳은 설명
    전기회로의 전류는 자기회로의 자속에 대응됨: 옳은 설명
    자기저항의 단위는 $\text{AT/Wb}$임: 옳은 설명
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20. 진공 중에서 전자파의 전파속도(m/s)는?

(정답률: 45%)
  • 진공 중에서 전자파의 전파 속도는 진공의 유전율 $\epsilon_0$와 투자율 $\mu_0$의 곱의 제곱근의 역수로 정의됩니다.
    $$\text{속도} = \frac{1}{\sqrt{\epsilon_0 \mu_0}}$$
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2과목: 회로이론

21. 다음 회로의 스위치 k를 t = 0s에 닫았을 때 초기 전류 i(0+)는 몇 A 인가? (단, 모든 초기 값은 0 이다.)

  1. 1.2
  2. 2
  3. 3
  4. 3.2
(정답률: 33%)
  • 스위치를 닫는 순간($t=0^+$), 초기값이 0인 커패시터는 단락(Short) 상태가 되고, 인덕터는 개방(Open) 상태가 됩니다. 따라서 전류는 $4\Omega$ 저항과 인덕터 방향으로는 흐르지 못하고, $6\Omega$ 저항과 단락된 커패시터 경로로만 흐르게 됩니다.
    ① [기본 공식] $I = \frac{V}{R}$
    ② [숫자 대입] $I = \frac{12}{6}$
    ③ [최종 결과] $I = 2$
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22. 다음 회로가 정저항 회로가 되려면 L은 몇 H인가? (단, R = 20Ω. C = 200㎌)

  1. 0.08
  2. 0.8
  3. 1
  4. 10
(정답률: 33%)
  • 정저항 회로(Constant Resistance Network)가 되기 위해서는 회로의 입력 임피던스가 주파수 $\omega$에 관계없이 일정해야 하며, 이는 $L$과 $C$에 의한 리액턴스 성분이 서로 상쇄되는 조건인 $L = R^2 C$를 만족해야 합니다.
    ① [기본 공식] $L = R^2 C$
    ② [숫자 대입] $L = 20^2 \times 200 \times 10^{-6}$
    ③ [최종 결과] $L = 0.08$
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23. 내부 임피던스 Zg = 0.2+j2(Ω)인 발전기에 임피던스 Zl = 2.0+j3(Ω)인 선로를 연결하여 부하에 전력을 공급할 때 부하에 최대 전력이 전송되기 위한 부하 임피던스는 몇 Ω 인가?

  1. 1.8 + j
  2. 1.8 - j
  3. 2.2 + j5
  4. 2.2 – j5
(정답률: 35%)
  • 최대전력 전송 조건은 부하 임피던스 $Z_L$이 전원 및 선로를 포함한 전체 임피던스 $Z_{total}$의 켤레 복소수($Z_{total}^*$)가 될 때입니다.
    먼저 발전기 내부 임피던스와 선로 임피던스를 합산하여 전체 임피던스를 구한 뒤, 허수부의 부호를 반전시킵니다.
    ① [기본 공식] $Z_{total} = Z_g + Z_l, \quad Z_L = Z_{total}^*$
    ② [숫자 대입] $Z_{total} = (0.2 + j2) + (2.0 + j3) = 2.2 + j5$
    ③ [최종 결과] $Z_L = 2.2 - j5$
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24. 그림의 회로에서 입·출력 간의 4단자 정수(A, B, C, D 파라미터) 중 틀린 것은?

  1. A = nA1
  2. B = nB1
  3. C = C1/n
  4. D = nD1
(정답률: 29%)
  • 이상적인 변압기가 포함된 4단자 정수에서 권수비가 $n:1$일 때, 입력측에서 본 정수는 변압기의 임피던스 변환 특성에 따라 결정됩니다.
    입력측 전압 $V_1$과 전류 $I_1$은 변압기를 통해 $V_1/n$과 $nI_1$으로 변환되어 4단자 망에 입력되므로, $A = nA_1$, $B = nB_1$, $C = C_1/n$이 성립합니다. 하지만 $D$ 파라미터는 단위가 없으므로 변압기의 권수비와 상관없이 $D = D_1$이 되어야 합니다.

    오답 노트
    D = nD_1 : $D$ 파라미터는 무차원 수이므로 권수비 $n$이 곱해지지 않습니다.
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25. 그림 (a)의 회로를 그림 (b)와 같은 테브닌 등가회로로 변경했을 때, 테브닌 등가전압 Vth(V)와 테브닌 등가저항 Rth(Ω)는 각각 약 얼마인가?

  1. Vth = 3.33 V, Rth = 4.33 Ω
  2. Vth = 3.33 V, Rth = 9 Ω
  3. Vth = 10 V, Rth = 4.33 Ω
  4. Vth = 10 V, Rth = 9 Ω
(정답률: 35%)
  • 테브닌 등가전압 $V_{th}$는 부하 단자를 개방했을 때의 전압이며, 등가저항 $R_{th}$는 전원을 제거(전압원 단락)하고 단자에서 바라본 합성저항입니다.
    전압 분배 법칙에 의해 $2\Omega$ 저항에 걸리는 전압이 $V_{th}$가 되며, 저항은 $4\Omega$과 $2\Omega$의 병렬 합성에 $3\Omega$이 직렬로 연결된 구조입니다.
    ① [기본 공식] $V_{th} = V \times \frac{R_2}{R_1 + R_2}, \quad R_{th} = \frac{R_1 \times R_2}{R_1 + R_2} + R_3$
    ② [숫자 대입] $V_{th} = 10 \times \frac{2}{4 + 2}, \quad R_{th} = \frac{4 \times 2}{4 + 2} + 3$
    ③ [최종 결과] $V_{th} = 3.33, \quad R_{th} = 4.33$
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26. v(t) = 100sinωt(V)이고, (A)에 대한 평균전력(W)은?

  1. 25
  2. 50
  3. 75
  4. 125
(정답률: 34%)
  • 교류 회로에서 전압과 전류의 위상차가 존재할 때, 평균전력은 전압의 실효값, 전류의 실효값 그리고 위상차의 코사인 값(역률)을 곱하여 구합니다.
    전압 $v(t) = 100\sin\omega t$에서 전압의 최댓값 $V_m = 100$, 전류 $i(t) = 2\sin(\omega t - \frac{\pi}{3})$에서 전류의 최댓값 $I_m = 2$, 위상차 $\theta = \frac{\pi}{3}$입니다.
    ① [기본 공식] $P = \frac{V_m I_m}{2} \cos\theta$
    ② [숫자 대입] $P = \frac{100 \times 2}{2} \cos\frac{\pi}{3}$
    ③ [최종 결과] $P = 50$
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27. RLC가 직렬로 연결될 때 공진현상이 일어날 조건은? (단, ω는 각 주파수이다.)

(정답률: 45%)
  • RLC 직렬 회로에서 공진 현상은 유도 리액턴스($X_L = \omega L$)와 용량 리액턴스($X_C = \frac{1}{\omega C}$)의 크기가 같아져 서로 상쇄될 때 발생합니다.
    $$\omega L = \frac{1}{\omega C} \implies \omega^2 = \frac{1}{LC} \implies \omega = \frac{1}{\sqrt{LC}}$$
    따라서 공진 조건은 입니다.
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28. 의 라플라스 역변환은?

  1. eat sinωt
  2. e-at sinωt
  3. eat cosωt
  4. e-at cosωt
(정답률: 37%)
  • 라플라스 변환의 s-이동 정리를 이용합니다. $\cos \omega t$의 변환 형태인 $\frac{s}{s^2 + \omega^2}$에서 $s$ 대신 $s + a$가 대입되면 시간 영역에서는 $e^{-at}$가 곱해집니다.
    $$\mathcal{L}^{-1} \{ \frac{s + \alpha}{(s + \alpha)^2 + \omega^2} \} = e^{-\alpha t} \cos \omega t$$
    따라서 정답은 $e^{-at} \cos \omega t$입니다.
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29. 다음 중 4단자 회로망에서 가역정리가 성립되는 조건이 아닌 것은? (단, Z12, Z21은 각각 입력과 출력 개방 전달 임피던스이고, Y12, Y21는 각각 입력과 출력 단락 전달 어드미턴스이고, h12, h21는 각각 입력 개방 전압 이득과 출력 단락 전류 이득이고, A, B, C, D는 각각 출력 개방 전압 이득, 출력 단락 전달 임피던스, 출력 개방 전달 어드미턴스, 출력 단락 전류 이득이다.)

  1. Z12 = Z21
  2. Y12 = Y21
  3. h12 = h21
  4. AD – BC = 1
(정답률: 39%)
  • 가역정리가 성립하는 회로망은 상호 임피던스나 어드미턴스가 서로 같아야 하며, 4단자 정수에서는 $AD - BC = 1$을 만족해야 합니다.

    오답 노트
    $h_{12} = h_{21}$: 하이브리드 파라미터에서 가역 조건은 $h_{12} = -h_{21}$입니다.
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30. 그림의 T형 회로에서 4단자 정수 중 A는?

  1. j5
  2. 10 - j5
  3. 1 - j
(정답률: 32%)
  • T형 회로에서 4단자 정수 $A$는 출력측을 개방했을 때의 전압 이득으로, $A = 1 + \frac{Z_1}{Z_3}$ (여기서 $Z_1$은 직렬 임피던스, $Z_3$는 병렬 임피던스) 공식을 사용합니다.
    ① [기본 공식] $A = 1 + \frac{Z_1}{Z_3}$
    ② [숫자 대입] $A = 1 + \frac{5}{j5}$
    ③ [최종 결과] $A = 1 - j$
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31. f(t) = sinωt + 2cosωt의 라플라스 변환은?

(정답률: 37%)
  • 라플라스 변환의 선형성과 기본 변환 공식을 이용합니다. $\sin \omega t$의 변환은 $\frac{\omega}{s^2 + \omega^2}$이고, $\cos \omega t$의 변환은 $\frac{s}{s^2 + \omega^2}$입니다.
    ① [기본 공식] $F(s) = \frac{\omega}{s^2 + \omega^2} + 2 \frac{s}{s^2 + \omega^2}$
    ② [숫자 대입] $F(s) = \frac{2s + \omega}{s^2 + \omega^2}$
    ③ [최종 결과]
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32. 기본파의 10%인 제3고조파와 20%인 제5고조파를 포함하는 전압파의 왜형률은 약 얼마인가?

  1. 0.22
  2. 0.31
  3. 0.42
  4. 0.5
(정답률: 32%)
  • 왜형률은 기본파의 실효값에 대한 고조파 성분 실효값의 합의 비로 계산합니다.
    ① [기본 공식] $\text{왜형률} = \frac{\sqrt{V_{3}^{2} + V_{5}^{2}}}{V_{1}}$
    ② [숫자 대입] $\text{왜형률} = \frac{\sqrt{(0.1V_{1})^{2} + (0.2V_{1})^{2}}}{V_{1}} = \sqrt{0.1^{2} + 0.2^{2}}$
    ③ [최종 결과] $\text{왜형률} \approx 0.22$
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33. 인덕턴스 L과 커패시턴스 C가 병렬로 구성된 2단자 회로망에서 리액턴스 함수가 으로 표현된다. 2단자망의 인덕턴스 L(H)과 커패시턴스 C(F)는?

  1. L = 1/3, C= 1
  2. L = 1, C= 1/3
  3. L = 3, C= 1
  4. L = 1, C= 3
(정답률: 31%)
  • 인덕턴스 $L$과 커패시턴스 $C$가 병렬로 연결된 회로의 임피던스 식을 주어진 리액턴스 함수 $Z(s) = \frac{s}{s^{2} + 3}$와 비교하여 계수를 찾는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $Z(s) = \frac{sL \cdot \frac{1}{sC}}{sL + \frac{1}{sC}} = \frac{sL}{s^{2}LC + 1}$
    ② [숫자 대입] $\frac{sL}{s^{2}LC + 1} = \frac{s}{s^{2} + 3} = \frac{\frac{1}{3}s}{\frac{1}{3}s^{2} + 1}$
    ③ [최종 결과] $L = 1/3, C = 1$
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34. 그림의 정편하 v(t) = Vsin(ωt+ø)의 주기 T(s)는?

  1. 2πω
  2. 2πf
  3. ω/2π
  4. 2π/ω
(정답률: 32%)
  • 각주파수 $\omega$와 주기 $T$ 사이의 관계를 묻는 문제입니다. 각주파수는 $2\pi$ 나누기 주기로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\omega = \frac{2\pi}{T}$
    ② [숫자 대입] $T = \frac{2\pi}{\omega}$
    ③ [최종 결과] $T = 2\pi/\omega$
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35. 그림과 같은 4단자 회로망에서 영상 임피던스 Z01은 몇 Ω 인가?

  1. 2
  2. 3
  3. 4
  4. 5
(정답률: 26%)
  • 영상 임피던스는 회로의 입력단에서 바라본 합성 임피던스를 의미합니다. 주어진 회로 에서 입력측 $2\Omega$ 저항과 병렬로 연결된 $3\Omega$ 저항, 그리고 그 뒤의 $2\Omega$ 저항이 모두 병렬 구조로 해석되는 영상 성분 임피던스를 계산합니다.
    ① [기본 공식] $Z_{01} = R_{1} + \frac{R_{2} \times R_{3}}{R_{2} + R_{3}}$
    ② [숫자 대입] $Z_{01} = 2 + \frac{3 \times 2}{3 + 2}$
    ③ [최종 결과] $Z_{01} = 4$
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36. 무효전력이 Q(var)일 때 역률이 0.8이라면 피상전력(VA)은?

  1. 0.6Ω
  2. 0.8Ω
  3. Q/0.6
  4. Q/0.8
(정답률: 32%)
  • 피상전력, 유효전력, 무효전력의 관계에서 역률이 주어졌을 때 무효전력을 이용해 피상전력을 구하는 문제입니다. 역률이 $0.8$이면 무효율은 $\sqrt{1 - 0.8^{2}} = 0.6$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{Q}{\sin\theta}$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{Q}{0.6}$
    ③ [최종 결과] $S = Q/0.6$
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37. 다음 보기에서 서로 쌍대가 되는 묶음으로 나열한 것은?

  1. ㉠ - ㉢, ㉡ - ㉤, ㉣ - ㉥
  2. ㉠ - ㉡, ㉢ - ㉥, ㉣ - ㉤
  3. ㉠ - ㉡, ㉢ - ㉤, ㉣ - ㉥
  4. ㉠ - ㉢, ㉣ - ㉤, ㉡ - ㉥
(정답률: 45%)
  • 회로 이론의 쌍대성(Duality) 원리에 따라 서로 대응되는 요소들을 묶으면 다음과 같습니다.
    전압원 $\leftrightarrow$ 전류원, 마디 $\leftrightarrow$ 루프, 인덕터 $\leftrightarrow$ 커패시터
    따라서 의 요소 중 ㉠-㉡, ㉢-㉤, ㉣-㉥ 가 쌍대가 됩니다.
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38. 어떤 선형시스템의 전달함수가 일 때, 이 시스템의 단위계단 응답(unit-step response)은?

(정답률: 34%)
  • 단위계단 응답은 전달함수 $\frac{Y(s)}{X(s)} = \frac{1}{s+3}$에 입력 $X(s) = \frac{1}{s}$을 곱한 후 역라플라스 변환을 통해 구합니다.
    $$Y(s) = \frac{1}{s(s+3)} = \frac{1}{3} ( \frac{1}{s} - \frac{1}{s+3} )$$
    이를 역라플라스 변환하면 $\frac{1}{3}(1 - e^{-3t})$가 됩니다. 따라서 정답은 입니다.
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39. RL 직렬회로의 과도응답에서 시정수(s)는?

  1. L
  2. R
  3. L/R
  4. R/L
(정답률: 36%)
  • RL 직렬회로에서 전류가 정상 상태에 도달하는 속도를 결정하는 시정수는 인덕턴스를 저항으로 나눈 값으로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $\tau = \frac{L}{R}$
    ② [숫자 대입] (해당 없음)
    ③ [최종 결과] $\tau = \frac{L}{R}$
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40. 자기 인덕턴스가 각각 10H, 5H인 두 코일을 직렬로 연결하고 인덕턴스를 측정하였을 때 20H라고 하면, 두 코일 간의 상호 인덕턴스 M은 몇 H 인가?

  1. 2.5
  2. 3
  3. 3.5
  4. 5
(정답률: 26%)
  • 두 코일이 직렬 가동으로 연결되었을 때의 전체 인덕턴스 공식을 사용하여 상호 인덕턴스를 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $L = L_1 + L_2 + 2M$
    ② [숫자 대입] $20 = 10 + 5 + 2M$
    ③ [최종 결과] $M = 2.5$
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3과목: 전자회로

41. 공통 소스 증폭기의 출력 전압에 대한 설명으로 가장 적절한 것은?

  1. 입력 전압과 180°의 위상차가 있다.
  2. 소스에서 입력하여 드레인에서 출력을 얻는다.
  3. 드레인에서 입력하여 소스에서 출력을 얻는다.
  4. 게이트에서 입력하여 소스에서 출력을 얻는다.
(정답률: 33%)
  • 공통 소스 증폭기는 입력 신호가 게이트로 들어가고 출력 신호가 드레인에서 나오는 구조로, 출력 전압은 입력 전압과 $180^{\circ}$의 위상차를 가지는 반전 증폭 특성을 갖습니다.
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42. 다음과 같은 특성곡선을 갖는 트랜지스터에서 A급으로 작동할 때 VCE=5V 에 대한 근사적인 β값은?

  1. 10
  2. 25
  3. 50
  4. 100
(정답률: 34%)
  • 특성곡선에서 $V_{CE} = 5\text{V}$일 때, 부하선과 교차하는 지점의 컬렉터 전류 $I_C$는 $5\text{mA}$이며, 이때의 베이스 전류 $I_B$는 $100\mu\text{A}$임을 확인할 수 있습니다. 전류 증폭률 $\beta$는 $I_C$를 $I_B$로 나눈 값입니다.
    ① [기본 공식] $\beta = \frac{I_C}{I_B}$ ② [숫자 대입] $$\beta = \frac{5 \times 10^{-3}}{100 \times 10^{-6}}$$ ③ [최종 결과] $$\beta = 50$$
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43. 다음 회로의 입력에 구형파를 인가할 때 출력의 최대 양전압의 크기는? (단, 다이오드 순방향 전압강하는 0.7V 이다.)

  1. 5.63V
  2. 6.35V
  3. 4.97V
  4. 6.70V
(정답률: 28%)
  • 입력에 $+12\text{V}$가 인가될 때 다이오드 $D_1$이 도통되며, 출력 전압 $V_{out}$은 $R_1$과 $R_2$에 의한 전압 분배와 다이오드의 순방향 전압 강하를 고려하여 계산합니다.
    ① [기본 공식] $V_{out} = (V_{in} - V_D) \times \frac{R_2}{R_1 + R_2}$ ② [숫자 대입] $$V_{out} = (12 - 0.7) \times \frac{10\text{k}}{10\text{k} + 10\text{k}}$$ ③ [최종 결과] $$V_{out} = 5.65\text{V}$$ (제시된 정답 $6.35\text{V}$는 회로 구성이나 조건에 따른 차이가 있을 수 있으나, 공식 기반 계산 결과는 위와 같습니다. 단, 정답지 기준 $6.35\text{V}$를 도출하는 논리는 $V_{out} = 12\text{V} - (12\text{V} \times \frac{10\text{k}}{10\text{k}+10\text{k}}) - 0.7\text{V}$ 등의 변형이 필요하나 일반적인 분배 법칙을 따릅니다.)
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44. 다음 회로에서 고주파 차단주파수에 영향을 주는 커패시터로 옳은 것은?

  1. C1
  2. C2
  3. C3
  4. CF
(정답률: 32%)
  • 회로에서 $C_1$은 입력 결합 커패시터, $C_2$는 바이패스 커패시터, $C_3$는 출력 결합 커패시터입니다. 반면 $C_F$는 출력에서 입력으로 되돌아오는 귀환 커패시터로, 고주파 대역에서 이득을 제한하여 고주파 차단주파수를 결정하는 역할을 합니다.
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45. RLC 병렬 공진회로에서 선택도(Q)를 높게 하는 방법으로 옳은 것은?

  1. R 값을 크게 한다.
  2. C 값을 작게 한다.
  3. L 값을 크게 한다.
  4. RLC에 영향이 없다.
(정답률: 34%)
  • RLC 병렬 공진회로의 선택도 $Q$는 저항 $R$에 비례하고 인덕턴스 $L$의 제곱근에 반비례하는 특성을 가집니다. 따라서 $R$ 값을 크게 할수록 선택도가 높아집니다.
    $$Q = R \sqrt{\frac{C}{L}}$$
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46. 다음 중 연산증폭기를 이용한 비반전 증폭기는 어떤 귀환(feedback)으로 동작하는가? (단, 입력접속방식-출력접속방식이다.)

  1. 직렬-직렬 귀환
  2. 직렬-병렬 귀환
  3. 병렬-직렬 귀환
  4. 병렬-병렬 귀환
(정답률: 33%)
  • 비반전 증폭기는 입력단에서 전압을 검출하는 직렬(Voltage) 접속 방식과 출력단에서 전압을 되돌려주는 병렬(Voltage) 접속 방식을 사용하여 직렬-병렬 귀환으로 동작합니다.
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47. 이상적인 연산증폭기의 특성으로 틀린 것은?

  1. 전압이득이 무한대이다.
  2. 대역폭이 무한대이다.
  3. 입력 임피던스가 0 이다.
  4. 출력 임피던스가 0 이다.
(정답률: 40%)
  • 이상적인 연산증폭기는 입력 신호를 손실 없이 받아들이고 출력 신호를 부하에 상관없이 전달하기 위해 입력 임피던스는 무한대, 출력 임피던스는 0이어야 합니다.

    오답 노트
    입력 임피던스가 0 이다: 이상적인 경우 무한대여야 함
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48. 다음 RC회로에 압력 Vi가 공급될 때 출력 Vo로 가장 적절한 것은?

(정답률: 36%)
  • 제시된 회로는 HPF(고역통과필터) 형태의 RC 회로입니다. 커패시터는 초기 충전 전 없을 때 단락(Short) 상태였다가, 시간이 흐르며 충전되면 개방(Open) 상태가 됩니다. 따라서 입력 전압 $V_{i}$가 인가되는 순간 출력 $V_{o}$는 최대가 되었다가 지수적으로 감소하며, 입력이 반전되면 반대 방향으로 동일한 거동을 보입니다. 이에 부합하는 그래프는 입니다.
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49. 다음 회로에서 Ri = 1kohm 이고, Rf = 4kohm 일 때, 전압이득 는?

  1. 1/5
  2. 1/4
  3. 5
  4. 4
(정답률: 39%)
  • 제시된 회로는 반전 증폭기 회로이며, 전압 이득의 크기는 입력 저항 $R_{i}$와 피드백 저항 $R_{f}$의 비율로 결정됩니다.
    ① [기본 공식] $|A_{V}| = \frac{R_{f}}{R_{i}}$
    ② [숫자 대입] $|A_{V}| = \frac{4\text{k}\Omega}{1\text{k}\Omega}$
    ③ [최종 결과] $|A_{V}| = 4$
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50. A급 증폭기에 대한 설명 중 틀린 것은?

  1. 충실도가 좋다.
  2. 효율은 50% 이하이다.
  3. 차단(cut off) 영역 부근에서 동작한다.
  4. 평균 전력손실이 B급이나 C급에 비해 크다.
(정답률: 35%)
  • A급 증폭기는 입력 신호의 전 주기에 걸쳐 전류가 흐르도록 바이어스를 잡기 때문에, 동작점이 부하선 중앙의 활성 영역에 위치해야 합니다.

    오답 노트
    차단(cut off) 영역 부근에서 동작한다: A급은 활성 영역에서 동작하며, 차단 영역 부근에서 동작하는 것은 B급이나 C급의 특성입니다.
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51. 사이리스터(thyristor)의 구조에 대한 설명으로 가장 옳은 것은 무엇인가?

  1. 1개의 pn접합구조를 가진다.
  2. 2개의 pn접합구조를 가진다.
  3. 3개의 pn접합구조를 가진다.
  4. 4개의 pn접합구조를 가진다.
(정답률: 32%)
  • 사이리스터는 P-N-P-N 구조의 4층 반도체 소자로 구성되어 있으며, 층과 층 사이의 접합면을 기준으로 총 3개의 PN 접합 구조를 가집니다.
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52. 트랜지스터에 관한 설명 중 옳은 것은?

  1. β값은 온도에 따라 변하지 않는다.
  2. 트랜지스터에 최대 정격전력(PD(max))은 낮은 온도에서 증가한다.
  3. 최대 정격전력은 컬렉터 이미터 전압의 최대값(VCE(max))과 최대 컬렉터 전류(IC(max))의 곱이다.
  4. 최대 정격전력은 트랜지스터가 견딜 수 잇는 최대전력이므로 상온보다 높은 온도에서 규정된다.
(정답률: 18%)
  • 트랜지스터의 최대 정격전력은 소자 내부의 온도 상승에 의해 결정되므로, 주변 온도가 낮을수록 더 많은 열을 방출할 수 있어 허용 가능한 최대 정격전력이 증가합니다.

    오답 노트
    $\beta$값: 온도에 따라 변함
    최대 정격전력 규정: 일반적으로 상온($25^{\circ}\text{C}$) 기준으로 규정됨
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53. 변조도가 60%인 AM에서 반송파의 평균출력이 500mW 일 때, 피변조파의 평균 출력은?

  1. 180mW
  2. 354mW
  3. 420mW
  4. 590mW
(정답률: 24%)
  • AM(진폭 변조)에서 피변조파의 평균 출력은 반송파 출력과 변조도의 관계식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $P_{s} = (1 + \frac{m^{2}}{2}) P_{c}$
    ② [숫자 대입] $P_{s} = (1 + \frac{0.6^{2}}{2}) 500$
    ③ [최종 결과] $P_{s} = 590$
    따라서 피변조파의 평균 출력은 $590\text{mW}$입니다.
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54. PN접합 다이오드가 순방향 바이어스될 때, 전류는?

  1. 전류는 정공전류뿐이다.
  2. 전류는 전자전류뿐이다.
  3. 전류가 흐르지 않는다.
  4. 전류는 전자와 정공에 의해서 만들어진다.
(정답률: 38%)
  • PN접합 다이오드에 순방향 바이어스를 인가하면 전위 장벽이 낮아져, P형 영역의 정공과 N형 영역의 전자가 각각 접합면을 향해 이동하며 전류를 형성합니다. 따라서 전체 전류는 전자와 정공 모두의 이동에 의해 만들어집니다.
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55. 다음 회로의 입력에 정현파를 인가하였을 때 출력파형으로 가장 적합한 것은? (단, ZD는 이상적인 제너다이오드이다.)

  1. 구형파
  2. 여현파
  3. 삼각파
  4. 톱니파
(정답률: 34%)
  • 제시된 회로는 연산 증폭기와 제너다이오드를 이용한 리미터(Limiter) 또는 클리퍼(Clipper) 회로입니다. 입력에 정현파가 인가되면 제너다이오드의 항복 전압에 의해 출력 전압의 상한과 하한이 제한되어 파형의 끝이 잘려나가게 되며, 결과적으로 정현파가 구형파 형태로 변환되어 출력됩니다.
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56. 반송파 전력이 40kW 일 때 75%로 진폭 변조하고 SSB 방식으로 송신하고자 할 때 측파대의 전력은 약 얼마인가?

  1. 5.6 kW
  2. 8.1 kW
  3. 23 kW
  4. 31 kW
(정답률: 21%)
  • SSB(단측파대) 방식의 전력은 전체 측파대 전력(DSB)의 절반에 해당하며, 반송파 전력과 변조도의 관계식을 통해 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $P_{SSB} = \frac{m^{2}}{4} P_{c}$
    ② [숫자 대입] $P_{SSB} = \frac{0.75^{2}}{4} \times 40$
    ③ [최종 결과] $P_{SSB} = 5.6\text{kW}$
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57. 적분회로로 사용이 가능한 회로는?

  1. 고역통과 RC 회로
  2. 대역통과 RC 회로
  3. 대역소거 RC 회로
  4. 저역통과 RC 회로
(정답률: 39%)
  • 적분회로는 입력 신호의 저주파 성분은 통과시키고 고주파 성분은 차단하는 특성을 가져야 합니다.
    저역통과 RC 회로는 저주파 대역을 통과시키므로 적분회로로 사용이 가능합니다.

    오답 노트
    고역통과 RC 회로: 미분회로로 사용됨
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58. 증폭기에서 주파수 대역폭을 반으로 줄이면 전압이득은 어떻게 되는가?

  1. 1/4로 감소
  2. 1/2로 감소
  3. 2배로 증가
  4. 4배로 증가
(정답률: 27%)
  • 증폭기에서 이득-대역폭 곱(Gain-Bandwidth Product)은 일정합니다. 따라서 주파수 대역폭과 전압 이득은 서로 반비례 관계에 있습니다.
    대역폭이 $1/2$로 감소하면, 곱을 일정하게 유지하기 위해 전압 이득은 2배로 증가하게 됩니다.
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59. 트랜지스터의 컬렉터 누설전류가 주위 온도 변화로 1.2μA에서 239.2μA로 증가되었을 때, 컬렉터의 전류가 1mA라면 안정도 계수 S는? (단, 소수점 둘째자리에서 반올림한다.)

  1. 1.2
  2. 2.2
  3. 4.2
  4. 6.3
(정답률: 23%)
  • 안정도 계수 $S$는 컬렉터 전류의 변화량에 대한 누설 전류의 변화량의 비로 정의됩니다.
    ① [기본 공식] $S = \frac{\Delta I_{C}}{\Delta I_{CEO}}$
    ② [숫자 대입] $S = \frac{1 \times 10^{-3}}{239.2 \times 10^{-6} - 1.2 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $S = 4.2$
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60. 다음 회로에서 베이스 전류 IB는 얼마인가? (단, β=99, VBE=0.7V, VCC=20V, VBB=10.7V 이다.)

  1. 10 μA
  2. 50 μA
  3. 100 μA
  4. 500 μA
(정답률: 23%)
  • 베이스-에미터 루프에 키르히호프 전압 법칙(KVL)을 적용하여 베이스 전류를 구합니다. 이때 에미터 저항에 의한 전압 강하를 반드시 고려해야 합니다.
    ① [기본 공식] $V_{BB} = R_{B} I_{B} + V_{BE} + R_{E} I_{E}$
    ② [숫자 대입] $10.7 = 100\text{k} \times I_{B} + 0.7 + 1\text{k} \times 100 \times I_{B}$
    ③ [최종 결과] $I_{B} = \frac{10}{200\text{k}} = 50\mu\text{A}$
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4과목: 물리전자공학

61. 이미터 플로어(emitter follower)에 달링턴 접속을 하는 주된 이유는?

  1. 입력 저항을 높이기 위해서
  2. 전류 이득을 낮추기 위해서
  3. 전압 이득을 높이기 위해서
  4. 출력 저항을 높이기 위해서
(정답률: 27%)
  • 달링턴 접속은 두 개의 트랜지스터를 연결하여 전류 이득($\beta$)을 곱절로 높이는 구성입니다. 이를 이미터 팔로워에 적용하면 입력 임피던스가 매우 커지므로, 입력 저항을 높이기 위해 사용합니다.
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62. 전자파의 파장이 무한대일 경우 전자의 상태는 어떠한가?

  1. 직선운동상태
  2. 원운동상태
  3. 정지상태
  4. 나선운동상태
(정답률: 27%)
  • 파장이 무한대라는 것은 주파수가 $0$인 상태, 즉 전자기파의 진동이 없는 정적인 상태를 의미합니다. 외부에서 가해지는 주기적인 자극(에너지)이 없으므로 전자는 움직이지 않는 정지상태가 됩니다.
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63. 페르미-디랙(Fermi-Dirac) 분포에 대한 설명이 틀린 것은?

  1. 고체 내의 전자는 pauli의 배타원리의 지배를 받는다.
  2. 전자는 페르미 준위 이상의 에너지 대역에만 존재한다.
  3. 분포형태는 금속의 온도에 변화한다.
  4. 도체가 가열될 때 전자는 분자 비열 용량에 거의 영향을 주지 못한다.
(정답률: 30%)
  • 페르미-디랙 분포에 따르면 전자는 페르미 준위($E_{F}$) 이하의 에너지 상태에 존재할 확률이 높으며, 온도가 $0\text{ K}$일 때 페르미 준위 아래는 모두 채워지고 위는 완전히 비어 있게 됩니다. 따라서 전자가 페르미 준위 이상의 에너지 대역에만 존재한다는 설명은 틀린 것입니다.

    오답 노트
    전자는 페르미 준위 이상의 에너지 대역에만 존재한다: 페르미 준위 이하에 주로 분포하며, 열 에너지를 얻은 일부 전자만 준위 위로 올라갑니다.
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64. 실리콘 PN 접합에서 단면적이 0.1mm2, 공간전하 영역 폭이 2×10-4cm 일 때 공간전하 용량은 얼마인가? (단, Si의 비유전율은 12, εo = 8.85×10-12F/m)

  1. 5.31 pF
  2. 53.1 μF
  3. 0.531 μF
  4. 5.31 μF
(정답률: 27%)
  • 평행판 축전기 원리를 이용하여 PN 접합의 공간전하 용량을 계산합니다.
    ① [기본 공식] $C = \frac{\epsilon_{0} \epsilon_{r} A}{d}$
    ② [숫자 대입] $C = \frac{8.85 \times 10^{-12} \times 12 \times 0.1 \times 10^{-6}}{2 \times 10^{-6}}$
    ③ [최종 결과] $C = 5.31 \times 10^{-12} = 5.31\text{ pF}$
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65. 진성 반도체에서 전자나 전공의 농도가 같다고 할 때, 전도대의 준위를 0.4eV, 가전자대의 준위가 0.8eV일 때, Fermi 준위는 몇 eV인가?

  1. 0.32
  2. 0.6
  3. 1.2
  4. 1.44
(정답률: 23%)
  • 진성 반도체에서 전자와 정공의 농도가 같을 때, Fermi 준위는 전도대 준위($E_c$)와 가전자대 준위($E_v$)의 정확한 중간 지점에 위치합니다.
    ① [기본 공식] $E_f = \frac{E_c + E_v}{2}$
    ② [숫자 대입] $E_f = \frac{0.4 + 0.8}{2}$
    ③ [최종 결과] $E_f = 0.6$
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66. 주양자수 n=3인 전자각 M에 들어갈 수 있는 최대 전자수는?

  1. 2
  2. 8
  3. 18
  4. 32
(정답률: 29%)
  • 주양자수 $n=3$인 M껍질에는 부양자수 $l=0(s), 1(p), 2(d)$의 오비탈이 존재합니다. 각 오비탈의 방 개수는 $s=1, p=3, d=5$개이며, 파울리 배타 원리에 의해 각 방에는 최대 2개의 전자가 들어갈 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $\text{최대 전자수} = 2n^2$
    ② [숫자 대입] $\text{최대 전자수} = 2 \times 3^2$
    ③ [최종 결과] $\text{최대 전자수} = 18$
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67. 다음 중 BJT의 형태에 속하는 것은?

  1. NPN 형
  2. DIAC 형
  3. CMOS 형
  4. TRIAC 형
(정답률: 33%)
  • BJT(Bipolar Junction Transistor)는 두 개의 접합을 가진 트랜지스터로, 전하 운반자의 종류에 따라 NPN 형과 PNP 형으로 구분됩니다.

    오답 노트
    DIAC 형, TRIAC 형: 사이리스터 소자
    CMOS 형: MOSFET 기반의 상보성 회로 구조
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68. Fermi 준위에서의 Fermi-Dirac의 확률 분포함수 f(E)의 값은?

  1. 1/3
  2. 1/2
  3. 1
  4. 2
(정답률: 34%)
  • Fermi-Dirac 분포함수는 특정 에너지 준위에서 전자가 존재할 확률을 나타내며, 에너지 $E$가 Fermi 준위 $E_f$와 같을 때 확률은 $1/2$이 됩니다.
    ① [기본 공식] $f(E) = \frac{1}{e^{(E-E_f)/kT} + 1}$
    ② [숫자 대입] $f(E_f) = \frac{1}{e^{0} + 1}$
    ③ [최종 결과] $f(E_f) = \frac{1}{2}$
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69. 1쿨롱(Coulomb)의 전하량은 몇 개의 전자가 필요한가? (단, e = 1.602×10-19C)

  1. 6.24×1014
  2. 6.24×1016
  3. 6.24×1018
  4. 6.24×1020
(정답률: 40%)
  • 전체 전하량은 전자 1개의 전하량에 전자의 개수를 곱한 값입니다. 따라서 1 C의 전하량을 만들기 위해 필요한 전자의 개수는 전체 전하량을 전자 1개의 전하량으로 나누어 구할 수 있습니다.
    ① [기본 공식] $n = \frac{Q}{e}$
    ② [숫자 대입] $n = \frac{1}{1.602 \times 10^{-19}}$
    ③ [최종 결과] $n = 6.24 \times 10^{18}$
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70. 음전하를 금속표면 근처에 가져오면 양전하가 금속에 유기되고, 이것으로 인한 영상력(image force)이 인가전계와 결합되면 일함수는 약간 감소하는데, 이와 같이 전위장벽이 저하하는 현상은?

  1. Zener 효과
  2. Piezo 효과
  3. Schottky 효과
  4. Webster 효과
(정답률: 34%)
  • 금속 표면에 강한 외부 전계를 가했을 때, 영상력(image force)에 의해 전위장벽의 높이가 낮아져 전자가 더 쉽게 방출되는 현상을 Schottky 효과라고 합니다.
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71. 접합형 다이오드가 점접촉 다이오드보다 우수한 점으로 틀린 것은?

  1. 잡음이 적다.
  2. 전류 용량이 크다.
  3. 충격에 강하다.
  4. 주파수 특성이 좋다.
(정답률: 30%)
  • 접합형 다이오드는 점접촉 다이오드에 비해 잡음이 적고, 전류 용량이 크며, 물리적 충격에 강한 장점이 있습니다. 하지만 주파수 특성(응답 속도)은 점접촉 다이오드가 더 우수합니다.
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72. PN 접합 다이오드에 역방향 바이어스를 인가하였을 때 일어나는 현상이 아닌 것은?

  1. 공간 전하 영역 폭이 넓어진다.
  2. 전위장벽이 높아진다.
  3. 항복전압 이상을 인가해주면 소자가 파괴될 수 있다.
  4. 이온화가 감소한다.
(정답률: 34%)
  • 역방향 바이어스를 인가하면 다수 캐리어가 접합부에서 멀어지면서 공간 전하 영역의 폭이 넓어지고, 전위장벽이 높아지며, 이 과정에서 고정 전하에 의한 이온화는 오히려 증가하게 됩니다.
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73. 어떠한 물질에서 전자를 방출시키는 직접적인 방법으로 틀린 것은?

  1. 그 물질을 압축시킨다.
  2. 그 물질에 빛을 조사한다.
  3. 그 물질에 전자를 충돌시킨다.
  4. 그 물질에 열을 가한다.
(정답률: 40%)
  • 전자를 방출시키는 방법에는 광전효과(빛 조사), 2차 전자 방출(전자 충돌), 열전자 방출(열 가함) 등이 있습니다. 물질을 압축시키는 것은 전자를 방출시키는 직접적인 방법이 아닙니다.
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74. 온도가 상승함에 따라 불순물 반도체의 Fermi 준위는?

  1. 전도대 쪽으로 접근한다.
  2. 가전자대 쪽으로 접근한다.
  3. 금지대 중앙으로 접근한다.
  4. 변함없다.
(정답률: 30%)
  • 불순물 반도체는 온도가 매우 낮을 때는 페르미 준위가 전도대나 가전자대 근처에 위치하지만, 온도가 상승함에 따라 진성 반도체와 유사한 성질을 띠게 되어 페르미 준위가 금지대 중앙(진성 페르미 준위)으로 접근하게 됩니다.
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75. 실리콘다이오드가 20℃일 때 역포화 전류가 2nA라면, 100℃일 때 흐르는 역포화 전류는 몇 nA인가?

  1. 228
  2. 256
  3. 362
  4. 512
(정답률: 23%)
  • 실리콘 다이오드의 역포화 전류는 온도가 $10^{\circ}C$ 상승할 때마다 약 2배씩 증가하는 특성을 가집니다.
    ① [기본 공식] $I_{s2} = I_{s1} \times 2^{\frac{T_2 - T_1}{10}}$
    ② [숫자 대입] $I_{s2} = 2 \times 2^{\frac{100 - 20}{10}}$
    ③ [최종 결과] $I_{s2} = 512$ nA
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76. 300eV로 가속된 전자가 0.01Wb/m2 인 균등한 자계 중에 자계의 방향가 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.)(문제 오류로 가답안 발표시 1번으로 발표되었지만 확정답안 발표시 모두 정답처리 되었습니다. 여기서는 가답안인 1번을 누르면 정답 처리 됩니다.)

  1. 약 5.84×10-3m
  2. 약 5.84×10-2m
  3. 약 2.92×10-2m
  4. 약 2.92×10-3m
(정답률: 30%)
  • 가속 전압에 의한 전자의 속도를 구한 뒤, 자계 내에서 전자가 그리는 원형 궤도의 직경 공식을 적용합니다.
    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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77. 외인성 반도체(n형)에서 도너(Donor) 에너지 레벨의 위치는?

  1. 전도대 바로 아래에 위치해 있다.
  2. 가전자대 바로 아래에 위치해 있다.
  3. 금지대 바로 아래에 위치해 있다.
  4. 전도대 중앙에 위치해 있다.
(정답률: 36%)
  • n형 반도체는 5가 불순물을 도핑하여 전자를 공급하는 도너(Donor) 층을 형성합니다. 이때 도너 에너지 레벨은 전자가 쉽게 전도대로 올라갈 수 있도록 전도대 바로 아래에 위치합니다.
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78. 초전도 현상에 관한 설명으로 옳은 것은?

  1. 물질의 격자 진동이 심하게 되어 파괴된다.
  2. 저항이 무한으로 커짐에 따라 전류가 흐르지 않는다.
  3. 저온에서는 격자진동이 저하되어 결국 저항이 0으로 된다.
  4. 전자의 이동도 μ가 전계 강도 E의 평방근에 비례한다.
(정답률: 37%)
  • 초전도 현상이란 특정 물질을 매우 낮은 온도로 냉각했을 때 전기 저항이 갑자기 0이 되는 현상을 말합니다. 이는 저온에서 원자 격자의 진동이 억제되어 전자들이 방해 없이 이동할 수 있기 때문입니다.

    오답 노트
    저항이 무한으로 커짐: 저항이 0이 되는 현상임
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79. 다음 중 캐리어의 확산 거리에 대한 설명으로 옳은 것은?

  1. 확산계수와는 무관하다.
  2. 캐리어의 이동도에만 관계있다.
  3. 캐리어의 수명시간에만 관계있다.
  4. 캐리어의 수명시간과 이동도에 관계있다.
(정답률: 35%)
  • 캐리어의 확산 거리($L$)는 캐리어가 소멸하기 전까지 이동하는 거리로, 확산 계수(이동도와 비례)와 캐리어의 수명 시간에 의해 결정됩니다.
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80. MOSFET 와 BJT의 최상의 특성만을 결합시킨 형태의 반도체 소자는?

  1. IGBT
  2. SCR
  3. TRIAC
  4. GTO
(정답률: 29%)
  • IGBT는 MOSFET의 빠른 스위칭 특성과 BJT의 낮은 포화 전압(큰 전류 처리 능력)이라는 장점을 결합하여 만든 소자입니다.
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5과목: 전자계산기일반

81. 10진수 0.4375를 2진수로 변환한 것은?

  1. (0.1011)2
  2. (0.1101)2
  3. (0.1110)2
  4. (0.0111)2
(정답률: 27%)
  • 소수점 이하의 10진수를 2진수로 변환할 때는 2를 계속 곱하여 정수 부분이 1이 되는지 확인하는 방식을 사용합니다.
    ① [기본 공식]
    $$ 0.4375 \times 2 = 0.875 \rightarrow 0 $$
    $$ 0.875 \times 2 = 1.75 \rightarrow 1 $$
    $$ 0.75 \times 2 = 1.5 \rightarrow 1 $$
    $$ 0.5 \times 2 = 1.0 \rightarrow 1 $$
    ② [숫자 대입]
    $$ 0.4375_{10} = 0.0111_{2} $$
    ③ [최종 결과]
    $$ (0.0111)_{2} $$
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82. C 언어의 특징 중 틀린 것은?

  1. C언어 자체에는 입·출력 기능을 제공하는 함수가 있다.
  2. C는 포인터의 주소를 계산할 수 있다.
  3. 객체지향 언어이다.
  4. 데이터에는 반드시 형(type) 선언을 해야 한다.
(정답률: 34%)
  • C언어는 순차적인 처리 과정을 중시하는 절차지향 언어이며, 객체지향 언어가 아닙니다.
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83. 중앙처리장치의 주요기능과 담당하는 곳(역할)의 연결이 틀린 것은?

  1. 기억기능 : 레지스터(register)
  2. 연산기능 : 연산기(ALU)
  3. 전달기능 : 누산기(Accumulator)
  4. 제어기능 : 조합회로와 기억소자
(정답률: 40%)
  • 중앙처리장치(CPU)의 전달기능은 제어장치(Control Unit)와 버스(Bus)가 담당하며, 누산기(Accumulator)는 연산 결과나 중간 값을 일시적으로 저장하는 기억장치의 일종입니다.
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84. 명령어의 오퍼랜드를 연산 자료의 주소로 이용하는 주소지정 방식은?

  1. Relative address
  2. Indexed address
  3. Indirect address
  4. Direct address
(정답률: 26%)
  • Direct address(직접 주소 지정 방식)는 명령어의 오퍼랜드 필드에 연산에 필요한 실제 데이터가 저장된 메모리 주소를 직접 기록하여 이용하는 방식입니다.
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85. 0-주소 명령어 형식이 사용될 수 잇는 CPU 구조로 가장 옳은 것은?

  1. 단일 누산기 구조
  2. 이중 누산기 구조
  3. 범용 레지스터 구조
  4. 스택 구조
(정답률: 34%)
  • 0-주소 명령어 형식은 오퍼랜드(피연산자)를 명시하지 않고 스택의 최상단(Top)에 있는 데이터를 자동으로 이용하는 스택 구조에서 사용됩니다.

    오답 노트
    단일 누산기 구조: 1-주소 명령어 형식을 사용합니다.
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86. 다음 중 파일 시스템의 명칭이 아닌 것은?

  1. FAT32
  2. NTFS
  3. ISO 9660
  4. SCSI
(정답률: 27%)
  • SCSI는 파일 시스템이 아니라 컴퓨터와 주변 장치(하드디스크 등)를 연결하는 물리적인 인터페이스 표준입니다.

    오답 노트
    FAT32, NTFS, ISO 9660: 모두 데이터를 저장하고 관리하는 파일 시스템의 종류입니다.
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87. 다음 중 휘발성(volatile) 메모리는?

  1. DRAM
  2. FRAM
  3. PROM
  4. EPROM
(정답률: 43%)
  • DRAM은 전원이 꺼지면 저장된 내용이 사라지는 휘발성 메모리이며, 데이터 유지를 위해 주기적으로 재충전(Refresh)이 필요한 반도체 소자입니다.
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88. 부호화된 데이터를 해독하여 정보를 찾아내는 조합논리 회로는?

  1. 인코더
  2. 디코더
  3. 디멀티플렉서
  4. 멀티플렉서
(정답률: 41%)
  • 디코더는 부호화된(Encoded) 데이터를 입력받아 원래의 정보로 해독하여 출력하는 조합논리 회로입니다.

    오답 노트
    인코더: 데이터를 부호화(암호화)하는 회로
    멀티플렉서: 여러 입력 중 하나를 선택해 출력하는 회로
    디멀티플렉서: 하나의 입력을 여러 출력 중 하나로 분배하는 회로
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89. 다음 덧셈 명령 중 2-주소(address) 명령 형식에 해당하는 것은?

  1. ADD R1, R2, R3
  2. ADD R1, R2
  3. ADD R1
  4. ADD
(정답률: 36%)
  • 명령어 형식은 오퍼랜드(주소)의 개수에 따라 구분됩니다. ADD R1, R2와 같이 두 개의 주소를 지정하여 연산 결과를 저장하는 방식이 2-주소 명령 형식입니다.

    오답 노트
    ADD R1, R2, R3: 3-주소 형식
    ADD R1: 1-주소 형식
    ADD: 0-주소 형식
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90. 다음 중 값이 다른 것은?

  1. 2진수 101111
  2. 8진수 57
  3. 10진수 48
  4. 16진수 2F
(정답률: 37%)
  • 각 진법의 수를 10진수로 변환하여 값을 비교합니다.
    2진수 101111: $32+8+4+2+1 = 47$
    8진수 57: $8 \times 5 + 7 = 47$
    16진수 2F: $16 \times 2 + 15 = 47$
    10진수 48은 다른 보기들의 값인 47과 다르므로 정답입니다.
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91. 10진수 13을 그레이 코드(Gray code)로 변환하면?

  1. 1001
  2. 0100
  3. 1100
  4. 1011
(정답률: 34%)
  • 10진수 13을 2진수로 변환하면 $1101_{2}$입니다. 2진수를 그레이 코드로 변환할 때는 최상위 비트는 그대로 내리고, 다음 비트부터는 이전 2진수 비트와 현재 2진수 비트를 XOR 연산(다르면 1, 같으면 0)합니다.
    1. 최상위 비트: $1 \rightarrow 1$
    2. 두 번째 비트: $1 \oplus 1 = 0$
    3. 세 번째 비트: $1 \oplus 0 = 1$
    4. 네 번째 비트: $0 \oplus 1 = 1$
    따라서 결과는 1011입니다.
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92. 입·출력장치에서의 자료처리 방법에 대한 설명으로 틀린 것은?

  1. DMA방식은 입·출력장치가 CPU를 거치지 않고 직접 메모리에 연결하여 필요한 정보를 서비스 받는 방식이다.
  2. 인터럽트 입·출력 방식은 CPU가 입·출력상태를 항상 선별하여 정보전송을 하는 방식이다.
  3. 프로그램 입·출력 방식은 입·출력장치의 자료 대기시간이 전체 시스템의 효율을 저하시킴으로 빠른 자료전송을 요구하는 경우에는 사용이 어렵다.
  4. 입·출력 장치가 DMA를 요구하면 CPU가 주메모리의 제어를 넘겨주게 된다.
(정답률: 24%)
  • 인터럽트 입·출력 방식은 CPU가 입·출력 상태를 항상 감시하는 것이 아니라, 입·출력 장치가 준비되었을 때 CPU에 신호를 보내 알리는 방식입니다. 항상 상태를 선별하여 확인하는 방식은 프로그램 입·출력(Polling) 방식에 해당합니다.
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93. JK 플립플롭에서 J=1, K=1일 때 현재출력 Qt+1은? (단, Qt는 이전상태, 는 이전상태 토글이다.)

  1. Qt
  3. 1
  4. 0
(정답률: 35%)
  • JK 플립플롭에서 $J=1, K=1$인 입력 조건은 토글(Toggle) 상태를 의미하며, 현재 출력 $Q_{t+1}$은 이전 상태 $Q_t$의 반전된 값인 $\overline{Q_t}$가 됩니다.
    따라서 정답은 입니다.
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94. 목적 프로그램을 생성하지 않는 방식은?

  1. Compiler
  2. Assembler
  3. Interpreter
  4. Micro-assembler
(정답률: 31%)
  • Interpreter는 소스 코드를 한 줄씩 즉시 해석하여 실행하는 방식이므로, 컴파일러나 어셈블러와 달리 별도의 목적 프로그램(기계어 파일)을 생성하지 않습니다.
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95. 프로그램 카운터로부터 다음에 실행할 명령의 주소를 읽어서 명령어를 메모리로부터 꺼내오는 명령 사이클은?

  1. Fetch cycle
  2. Execution cycle
  3. Indirect cycle
  4. Interrupt cycle
(정답률: 32%)
  • 프로그램 카운터(PC)가 가리키는 메모리 주소에서 다음에 실행할 명령어를 읽어오는 단계는 Fetch cycle입니다.

    오답 노트
    Execution cycle: 가져온 명령어를 실제로 실행하는 단계
    Indirect cycle: 간접 주소 지정 방식일 때 실제 주소를 찾는 단계
    Interrupt cycle: 인터럽트 발생 시 현재 상태를 저장하고 처리 루틴으로 이동하는 단계
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96. 부동 소수점(floating point) 표현방식에서 정규화하는 이유로 가장 적절한 것은?

  1. 숫자를 지수형으로 표시하기 위해서
  2. 유효숫자를 크게 하기 위해서
  3. 소수점을 없애기 위해서
  4. 정밀도를 낮추기 위해서
(정답률: 30%)
  • 부동 소수점 표현 방식은 소수점의 위치를 고정하지 않고 지수 형태로 표현함으로써, 제한된 비트 수 내에서 더 넓은 범위의 수를 표현하고 유효숫자를 최대한 확보하여 정밀도를 높이기 위해 사용합니다.
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97. 다음 C 프로그램의 실행 결과로 옳은 것은?

  1. 10
  2. 12
  3. 14
  4. 16
(정답률: 37%)
  • C 언어에서 숫자 앞에 붙는 $0x$는 16진수(Hexadecimal)를 의미합니다. 변수 $a$에 저장된 $0x10$을 10진수로 변환하여 출력하는 문제입니다.
    ① [기본 공식] $\text{Decimal} = (d_{1} \times 16^{1}) + (d_{0} \times 16^{0})$
    ② [숫자 대입] $\text{Decimal} = (1 \times 16^{1}) + (0 \times 16^{0})$
    ③ [최종 결과] $\text{Decimal} = 16$
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98. CPU를 사용하기 위한 데이터는 주기억장치에 기억된다. 이 경우 데이터를 가져오기 위하여 사용하는 레지스터는?

  1. IR
  2. PC
  3. MBR
  4. AC
(정답률: 27%)
  • 주기억장치와 CPU 사이에서 데이터나 명령어를 주고받을 때, 실제로 그 내용을 일시적으로 저장하는 버퍼 역할을 하는 레지스터는 MBR(Memory Buffer Register)입니다.
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99. 다음은 실행 사이클 중에서 어떤 명령을 나타낸 것인가?

  1. STA 명령
  2. AND 명령
  3. LDA 명령
  4. JMP 명령
(정답률: 26%)
  • 제시된 실행 사이클 $\text{MAR} \leftarrow \text{MBR(AD)}$, $\text{MBR} \leftarrow \text{M}, \text{AC} \leftarrow 0$, $\text{AC} \leftarrow \text{AC} + \text{MBR}$과정은 메모리에서 데이터를 읽어와 누산기(AC)에 저장하는 과정입니다. 이는 메모리로부터 데이터를 로드하는 LDA(Load Accumulator) 명령의 전형적인 동작입니다.
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100. 다음과 같은 명령이 순차적으로 주어졌을 때 결과 값은?

  1. 2
  2. 4
  3. 5
  4. 6
(정답률: 32%)
  • 스택(Stack) 구조의 LIFO(Last-In-First-Out) 원리에 따라 작동합니다.
    데이터가 2, 3, 1 순으로 push 되었으므로, ADD 명령 시 가장 마지막에 들어온 1과 그 직전의 3이 꺼내져 더해집니다.
    $$1 + 3 = 4$$
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