22년 1회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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전자기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

22년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

진공 중 반지름이 a(m)인 무한길이의 원통 도체 2개가 간격 d(m)로 평행하게 배치되어 있다. 두 도체 사이의 정전용량(C)을 나타낸 것으로 옳은 것은?

정답 및 해설

두 원통 도체 사이의 단위 길이당 정전용량은 $C=\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}}$ [F/m]이다.

반지름 a 가 간격 d 보다 충분히 작다고 보아 각 도체를 중심축의 선전하로 다루고, 단위 길이당 +λ, −λ 를 주면 두 도체 사이 전위차는 각 선전하의 전위를 더해
$V=\dfrac{\lambda}{2\pi\varepsilon_0}\ln\dfrac{d-a}{a}\times2=\dfrac{\lambda}{\pi\varepsilon_0}\ln\dfrac{d-a}{a}$
$C=\dfrac{\lambda}{V}=\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}}$

간격 d 가 커질수록 로그 값이 커져 정전용량은 작아져야 한다.

$\pi\varepsilon_0\ln\dfrac{d-a}{a}$ 는 로그가 분자에 있어 간격이 넓어질수록 정전용량이 커지므로 틀리다.
$\pi\varepsilon_0\ln\dfrac{a}{d-a}$ 는 d 가 2a 보다 큰 실제 배치에서 로그 값이 음수가 되어 정전용량이 음수가 되므로 틀리다.
$\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{a}{d-a}}$ 역시 분모의 로그가 음수라 정전용량이 음수가 되어 틀리다.

문제 2

진공 중 한 변의 길이가 0.1m인 정삼각형의 3정점 A, B, C에 각각 2.0×10^-6C의 점전하가 있을 때, 점 A의 전하에 작용하는 힘은 몇 N 인가?

11.8√2

21.8√3

33.6√2

43.6√3

정답 및 해설

정삼각형의 세 정점에 동일한 양전하가 있으므로, 점 A의 전하는 B와 C로부터 각각 정전기력을 받는다.

쿨롱 법칙에 의해 각 힘의 크기는
$F = k\frac{q^2}{r^2} = 9.0 \times 10^9 \times \frac{(2.0 \times 10^{-6})^2}{(0.1)^2} = 9.0 \times 10^9 \times \frac{4.0 \times 10^{-12}}{0.01} = 3.6 \text{ N}$
이다.

B와 C로부터의 두 힘은 A를 중심으로 60°의 각도를 이루므로, 합성 벡터의 크기는
$F_{합} = \sqrt{F^2 + F^2 + 2F^2\cos 60°} = \sqrt{2F^2(1 + \cos 60°)} = F\sqrt{2(1 + 0.5)} = F\sqrt{3}$
이다. 따라서 $F_{합} = 3.6\sqrt{3} \text{ N}$ 이다.

문제 3

진공 내 전위함수가 V = x² + y²(V)로 주어졌을 때, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1인 공간에 저장되는 정전에너지(J)는?

정답 및 해설

저장되는 정전에너지는 $\dfrac{4}{3}\varepsilon_0$ J이다.

전계는 전위의 음의 기울기이므로 $V=x^2+y^2$ 에서
$\mathbf{E}=-\nabla V=-2x\,\hat{x}-2y\,\hat{y}$ , $|\mathbf{E}|^2=4(x^2+y^2)$

정전에너지 밀도 $w=\dfrac{1}{2}\varepsilon_0E^2$ 를 단위 정육면체에서 적분하면
$W=\dfrac{\varepsilon_0}{2}\int_0^1\!\int_0^1\!\int_0^1 4(x^2+y^2)\,dx\,dy\,dz=2\varepsilon_0\left(\dfrac{1}{3}+\dfrac{1}{3}\right)=\dfrac{4}{3}\varepsilon_0$

$\dfrac{2}{3}\varepsilon_0$ 인 보기는 계산값의 절반으로 계산값과 다르다.
$4\varepsilon_0$ 인 보기는 계산값과 다르다.
$2\varepsilon_0$ 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 4

자극의 세기가 7.4×10^-5Wb, 길이가 10cm인 막대자석이 100AT/m의 평등자계 내에 자계의 방향과 30°로 놓여 있을 때 이 자석에 작용하는 회전력(N·m)은?

12.5×10^-3

23.7×10^-4

35.3×10^-5

46.2×10^-6

정답 및 해설

막대자석에 작용하는 회전력은 $3.7\times10^{-4}\,\mathrm{N\cdot m}$ 이다.

회전력은 $T=mH\ell\sin\theta$ 이다.
$T=7.4\times10^{-5}\times100\times0.1\times\sin30^{\circ}$
$T=3.7\times10^{-4}\,\mathrm{N\cdot m}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$2.5\times10^{-3}$ 은 계산값과 다르다.
$5.3\times10^{-5}$ 은 계산값과 다르다.
$6.2\times10^{-6}$ 은 계산값과 다르다.

문제 5

공기 중에서 1V/m의 전계의 세기에 의한 변위전류밀도의 크기를 2A/m²으로 흐르게 하려면 전계의 주파수는 몇 MHz 가 되어야 하는가?

19000

218000

336000

472000

정답 및 해설

변위전류밀도는 $J_d = \frac{\partial D}{\partial t} = \epsilon_0 \epsilon_r \frac{\partial E}{\partial t}$ 로 정의된다. 공기 중에서 $\epsilon_r = 1$ 이므로 $J_d = \epsilon_0 \frac{\partial E}{\partial t}$ 이다.

정현파 전계 $E = E_0 \sin(2\pi f t)$ 에 대해 $\frac{\partial E}{\partial t} = E_0 \cdot 2\pi f \cos(2\pi f t)$ 이고, 진폭값은 $J_{d,max} = \epsilon_0 E_0 \cdot 2\pi f$ 가 된다. 주어진 조건에서 $J_{d,max} = 2 \, \text{A/m}^2$ , $E_0 = 1 \, \text{V/m}$ , $\epsilon_0 = 8.854 \times 10^{-12} \, \text{F/m}$ 을 대입하면
$2 = 8.854 \times 10^{-12} \times 1 \times 2\pi f$
이므로
$f = \frac{2}{2\pi \times 8.854 \times 10^{-12}} = \frac{1}{\pi \times 8.854 \times 10^{-12}} \approx \frac{1}{2.782 \times 10^{-11}} \approx 3.59 \times 10^{7} \, \text{Hz}$
이다.

이를 MHz로 변환하면 $f \approx 35900 \, \text{MHz} \approx 36000 \, \text{MHz}$ 이므로 36000 MHz가 답이다.

문제 6

반지름이 a(m)인 접지된 구도체와 구도체의 중심에서 거리 d(m) 떨어진 곳에 점전하게 존재할 때, 점전하에 의한 접지된 구도체에서의 영상전하에 대한 설명으로 틀린 것은?

1영상전하는 구도체 내부에 존재한다.

2영상전하는 점전하와 구도체 중심을 이은 직선상에 존재한다.

3영상전하의 전하량과 점전하의 전하량은 크기는 같고 부호는 반대이다.

4영상전하의 위치는 구도체의 중심과 점전하 사이 거리(d(m))와 구도체의 반지름(a(m))에 의해 결정된다.

정답 및 해설

접지 구도체의 영상전하에 대해 전하량의 크기가 점전하와 같다는 설명이 틀리다.

영상전하는 $q^{\prime}=-\dfrac{a}{d}q$ 이며, 점전하가 구 밖에 있어 d가 a보다 크므로 크기가 점전하보다 작다. 부호만 반대이다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

영상전하가 구도체 내부에 존재한다는 설명은 옳다.
영상전하가 점전하와 구 중심을 잇는 직선상에 있다는 설명은 옳다.
영상전하의 위치가 d와 a에 의해 결정된다는 설명은 옳다. 중심에서의 거리는 $\dfrac{a^{2}}{d}$ 이다.

문제 7

투자율이 μ(H/m), 자계의 세기가 H(AT/m), 자속밀도가 B(Wb/m²)인 곳에서의 자계 에너지 밀도(J/m³)는?

정답 및 해설

자계 에너지 밀도는 $\dfrac{B^2}{2\mu}$ 이다.

자계 에너지 밀도는 $w=\dfrac{1}{2}BH$ 이고, $B=\mu H$ 를 대입하면 세 가지 꼴이 모두 같다.
$w=\dfrac{1}{2}BH=\dfrac{1}{2}\mu H^2=\dfrac{B^2}{2\mu}$

$\dfrac{H^2}{2\mu}$ 인 보기는 $\mu$ 가 분모에 있어 $\dfrac{1}{2}\mu H^2$ 과 다르다.
$\dfrac{1}{2}\mu H$ 인 보기는 H 가 제곱이 아니어서 에너지 밀도의 차원이 맞지 않는다.
$BH$ 인 보기는 계수 $\dfrac{1}{2}$ 이 빠져 실제 값의 2배가 된다.

문제 8

z축 상에 놓인 길이가 긴 직선 도체에 10A의 전류가 +z 방향으로 흐르고 있다. 이 도체의 주위의 자속밀도가

Wb/m² 일 때 도체가 받는 단위 길이당 힘(N/m)은? (단,

는 단위벡터이다.)

정답 및 해설

도체가 받는 단위 길이당 힘은 $40\hat{x}+30\hat{y}$ N/m 이다.

자속밀도는 $\mathbf{B}=3\hat{x}-4\hat{y}$ Wb/m², 전류는 10 A 가 $+z$ 방향이다. 직선 전류가 받는 힘은 로렌츠 힘 $\mathbf{F}=I(\boldsymbol{\ell}\times\mathbf{B})$ 이다.

$\dfrac{\mathbf{F}}{\ell}=10\,\hat{z}\times(3\hat{x}-4\hat{y})=10(3\hat{y}+4\hat{x})=40\hat{x}+30\hat{y}$
( $\hat{z}\times\hat{x}=\hat{y}$ , $\hat{z}\times\hat{y}=-\hat{x}$ )

$-40\hat{x}+30\hat{y}$ 인 보기는 x 성분의 부호가 계산값과 반대이다.
$-30\hat{x}+40\hat{y}$ 인 보기는 성분 크기와 부호가 계산값과 다르다.
$30\hat{x}+40\hat{y}$ 인 보기는 x·y 성분 크기가 서로 바뀌어 계산값과 다르다.

문제 9

평행 극판 사이의 간격이 d(m)이고 정전용량이 0.3μF인 공기 커패시터가 있다. 그림과 같이 두 극판 사이에 비유전율이 5인 유전체를 절반 두께 만큼 넣었을 때 이 커패시터의 정전용량은 몇 μF 이 되는가?

10.01

20.05

30.1

40.5

정답 및 해설

유전체를 절반 두께로 넣은 커패시터의 정전용량은 0.5 μF 이다.

그림은 위쪽 $\dfrac{d}{2}$ 가 공기, 아래쪽 $\dfrac{d}{2}$ 가 $\varepsilon_r=5$ 유전체로 극판과 평행하게 채워진 구조라 두 층이 직렬 커패시터가 된다. 원래 용량 $C_0=\dfrac{\varepsilon_0S}{d}=0.3$ μF 이다.

$C_1=\dfrac{\varepsilon_0S}{d/2}=2C_0=0.6\ \mu\mathrm{F}$
$C_2=\dfrac{5\varepsilon_0S}{d/2}=10C_0=3\ \mu\mathrm{F}$
$C=\dfrac{C_1C_2}{C_1+C_2}=\dfrac{0.6\times3}{3.6}=0.5\ \mu\mathrm{F}$

0.01 μF 은 계산값과 다르다.
0.05 μF 은 계산값과 다르다.
0.1 μF 은 계산값과 다르다.

문제 10

평등 전계 중에 유전체 구에 의한 전계 분포가 그림과 같이 되었을 때 ε₁과 ε₂의 크기 관계는?

1ε₁ ＞ ε₂

2ε₁ ＜ ε₂

3ε₁ = ε₂

4무관하다.

문제 11

진공 중에 4m 간격으로 평행한 두 개의 무한 평판 도체에 각각 +4 C/m², -4 C/m²의 전하를 주었을 때, 두 도체 간의 전위차는 약 몇 V 인가?

11.36×10¹¹

21.36×10¹²

31.8×10¹¹

41.8×10¹²

정답 및 해설

두 평판 사이의 전위차는 약 $1.8\times10^{12}$ V이다.

평행 평판 사이 전계는 $E=\dfrac{\sigma}{\varepsilon_0}=\dfrac{4}{8.854\times10^{-12}}\approx4.52\times10^{11}\,\mathrm{V/m}$ 이다.
$V=Ed=4.52\times10^{11}\times4\approx1.8\times10^{12}\,\mathrm{V}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$1.36\times10^{11}$ 은 계산값과 다르다.
$1.36\times10^{12}$ 은 계산값과 다르다.
$1.8\times10^{11}$ 은 계산값보다 한 자릿수 작아 다르다.

문제 12

내부 원통 도체의 반지름이 a(m), 외부 원통 도체의 반지름이 b(m)인 동축 원통 도체에서 내외 도체 간 물질의 도전율이 σ(℧/m)일 때 내외 도체 간의 단위 길이당 컨덕턴스(℧/m)는?

정답 및 해설

단위 길이당 컨덕턴스는 $\dfrac{2\pi\sigma}{\ln\dfrac{b}{a}}$ 이다.

반지름 r 인 원통면을 지나는 전류 I 에 대해 전류밀도 $J=\dfrac{I}{2\pi r}$ , 전계 $E=\dfrac{J}{\sigma}=\dfrac{I}{2\pi\sigma r}$ 이다.
$V=\int_a^b E\,dr=\dfrac{I}{2\pi\sigma}\ln\dfrac{b}{a}$ , $G=\dfrac{I}{V}=\dfrac{2\pi\sigma}{\ln(b/a)}$

이는 동축 원통의 정전용량 $C=\dfrac{2\pi\varepsilon}{\ln(b/a)}$ 에서 $\varepsilon$ 을 $\sigma$ 로 바꾼 것과 같다( $RC=\varepsilon/\sigma$ ).

분모가 $\ln\dfrac{a}{b}$ 인 보기는 b 가 a 보다 커서 로그 값이 음수가 되어 컨덕턴스가 음이 되므로 틀리다.
분자가 $4\pi\sigma$ 이고 분모가 $\ln\dfrac{b}{a}$ 인 보기는 계산값의 2배이다.
분자가 $4\pi\sigma$ 이고 분모가 $\ln\dfrac{a}{b}$ 인 보기는 계수와 부호가 모두 계산값과 다르다.

문제 13

어떤 도체에 교류 전류가 흐를 때 도체에서 나타나는 표피 효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

1도체 중심부보다 도체 표면부에 더 많은 전류가 흐르는 것을 표피 효과라 한다.

2전류의 주파수가 높을수록 표피 효과는 작아진다.

3도체의 도전율이 클수록 표피 효과는 커진다.

4도체의 투자율이 클수록 표피 효과는 커진다.

정답 및 해설

표피 효과에 대해 주파수가 높을수록 표피 효과가 작아진다는 설명이 틀리다.

표피 깊이는 $\delta=\dfrac{1}{\sqrt{\pi f\mu\sigma}}$ 이므로, 주파수·도전율·투자율이 클수록 깊이가 얕아져 표피 효과가 커진다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

도체 중심부보다 표면부에 전류가 더 많이 흐르는 현상을 표피 효과라 한다는 설명은 옳다.
도전율이 클수록 표피 효과가 커진다는 설명은 옳다.
투자율이 클수록 표피 효과가 커진다는 설명은 옳다.

문제 14

진공 중에 4m의 간격으로 놓여진 평행 도선에 같은 크기의 왕복 전류가 흐를 때 단위 길이당 2.0×10^-7N의 힘이 작용하였다. 이때 평행 도선에 흐르는 전류는 몇 A 인가?

정답 및 해설

평행 도선에 흐르는 전류는 2 A이다.

왕복 전류 사이의 단위 길이당 힘은 $F=\dfrac{2\times10^{-7}I^{2}}{d}$ 이다.
$I^{2}=\dfrac{2.0\times10^{-7}\times4}{2\times10^{-7}}=4$
$I=2\,\mathrm{A}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

전류 1 A이면 힘이 $0.5\times10^{-7}\,\mathrm{N}$ 이 되어 주어진 값과 다르다.
전류 4 A이면 힘이 $8\times10^{-7}\,\mathrm{N}$ 이 되어 주어진 값과 다르다.
전류 8 A이면 힘이 $3.2\times10^{-6}\,\mathrm{N}$ 이 되어 주어진 값과 다르다.

문제 15

인덕턴스(H)의 단위를 나타낸 것으로 틀린 것은?

1Ω·s

2Wb/A

3J/A²

4N/(A·m)

정답 및 해설

인덕턴스의 단위로 N/(A·m)는 틀리다.

이 단위는 자속밀도(테슬라)의 단위이다. 인덕턴스 H는 Wb/A, V·s/A, Ω·s, $\mathrm{J/A^{2}}$ 로 쓸 수 있다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

Ω·s는 옳은 표현이다. $V\cdot s/A$ 가 곧 Ω·s 이다.
Wb/A는 옳은 표현이다. $L=\Phi/I$ 이다.
$\mathrm{J/A^{2}}$ 은 옳은 표현이다. 자기 에너지 $W=\dfrac{1}{2}LI^{2}$ 에서 나온다.

문제 16

유전율이 ε = 2ε₀이고 투자율이 μ₀인 비도선성 유전체에서 전자파의 전계의 세기가

V/m 일 때, 자계의 세기 H(A/m)는? (단,

는 단위벡터이다.)

정답 및 해설

자계의 세기는 $\mathbf{H}=-\sqrt{2}\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{x}$ A/m 이다.

전계는 $\mathbf{E}=120\pi\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{y}$ 로 $+z$ 방향으로 진행한다. 고유 임피던스는
$\eta=\sqrt{\dfrac{\mu_0}{2\varepsilon_0}}\approx\dfrac{120\pi}{\sqrt{2}}$ (자유공간 고유 임피던스 $\sqrt{\mu_0/\varepsilon_0}\approx120\pi$ Ω), $H_0=\dfrac{E_0}{\eta}=\dfrac{120\pi}{120\pi/\sqrt{2}}=\sqrt{2}$

방향은 $\mathbf{E}\times\mathbf{H}$ 가 진행 방향 $+\hat{z}$ 이어야 한다. $\hat{y}\times(-\hat{x})=\hat{z}$ 이므로 H 는 $-\hat{x}$ 방향이다.

$\sqrt{2}\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{x}$ 인 보기는 $\hat{y}\times\hat{x}=-\hat{z}$ 가 되어 진행 방향과 반대이다.
$-2\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{x}$ 인 보기는 크기가 계산값과 다르다.
$2\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{x}$ 인 보기는 크기와 방향이 모두 계산값과 다르다.

문제 17

자기회로에서 전기회로의 도전율 σ(℧/m)에 대응되는 것은?

1자속

2기자력

3투자율

4자기저항

정답 및 해설

도전율 $\sigma$ 에 대응하는 자기회로의 양은 투자율이다.

전기회로의 전류·기전력·저항·도전율은 각각 자기회로의 자속·기자력·자기저항·투자율에 대응한다.

나머지 보기는 옳지 않다.

자속은 전기회로의 전류에 대응한다.
기자력은 전기회로의 기전력에 대응한다.
자기저항은 전기회로의 저항에 대응한다.

문제 18

단면적이 균일한 환상철심에 권수 1000회인 A코일과 권수 N_B회인 B 코일이 감겨져 있다. A코일의 자기 인덕턴스가 100mH이고, 두 코일 사이의 상호 인덕턴스가 20mH이고, 결합계수가 1일 때, B코일의 권수(N_B)는 몇 회인가?

1100

2200

3300

4400

정답 및 해설

B코일의 권수는 200회이다.

결합계수가 1이면 $M^{2}=L_AL_B$ 이므로 $L_B=\dfrac{(20)^{2}}{100}=4\,\mathrm{mH}$ 이다.
인덕턴스는 권수의 제곱에 비례하므로 $N_B=1000\times\sqrt{\dfrac{4}{100}}=200$ 회이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

100회이면 $L_B=1\,\mathrm{mH}$ 가 되어 계산값과 다르다.
300회이면 $L_B=9\,\mathrm{mH}$ 가 되어 계산값과 다르다.
400회이면 $L_B=16\,\mathrm{mH}$ 가 되어 계산값과 다르다.

문제 19

전계가 유리에서 공기로 입사할 때 입사각 θ₁과 굴절각 θ₂의 관계와 유리에서의 전계 E₁과 공기에서의 전계 E₂의 관계는?

1θ₁ ＞ θ₂, E₁ ＞ E₂

2θ₁ ＜ θ₂, E₁ ＞ E₂

3θ₁ ＞ θ₂, E₁ ＜ E₂

4θ₁ ＜ θ₂, E₁ ＜ E₂

정답 및 해설

유리에서 공기로 입사하면 입사각이 굴절각보다 크고 전계는 공기 쪽이 더 크다. 곧 입사각이 크고 유리 쪽 전계가 작다.

경계면에서 $\dfrac{\tan\theta_1}{\tan\theta_2}=\dfrac{\varepsilon_1}{\varepsilon_2}$ 이고, 유리는 비유전율이 1보다 큰 유전체이며 공기는 거의 1이므로 유리 쪽 유전율이 커서 입사각이 더 크다. 접선 전계 연속에서 $E_1\sin\theta_1=E_2\sin\theta_2$ 이므로 입사각이 큰 쪽의 전계가 더 작다.

나머지 보기는 옳지 않다.

입사각이 크고 유리 쪽 전계도 크다는 설명은 틀리다. 접선 성분 연속 조건에서는 입사각이 큰 쪽의 전계가 작다.
입사각이 작고 유리 쪽 전계가 크다는 설명은 틀리다. 유전율이 큰 유리 쪽 각이 더 크다.
입사각이 작고 유리 쪽 전계도 작다는 설명은 틀리다. 유전율이 큰 유리 쪽 각이 더 크다.

문제 20

면적이 0.02m², 간격이 0.03m이고, 공기로 채워진 평행평판의 커패시터에 1.0×10^-6C의 전하를 충전시킬 때, 두 판 사이에 작용하는 힘의 크기는 약 몇 N 인가?

11.13

21.41

31.89

42.83

문제 21

다음 임피던스 파라미터 중 출력 개방 전달 임피던스는?

1Z₁₁

2Z₁₂

3Z₂₁

4Z₂₂

정답 및 해설

출력 개방 전달 임피던스는 $Z_{21}$ 이다.

출력을 개방해 $I_2=0$ 으로 두고 입력 전류에 대한 출력 전압의 비를 구한 값이 $Z_{21}=\dfrac{V_2}{I_1}$ 이다. 즉 순방향 전달 임피던스이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

$Z_{11}$ 은 출력 개방 시 입력 단자의 구동점 임피던스이다.
$Z_{12}$ 는 입력 개방 시의 역방향 전달 임피던스이다.
$Z_{22}$ 는 입력 개방 시 출력 단자의 구동점 임피던스이다.

문제 22

직류 전압원에 저항 R을 접속하였을 때 흐르는 전류를 30% 증가시키기 위해서는 저항값을 약 얼마로 변경시켜야 하는가?

10.3R

20.77R

41.3R

정답 및 해설

전류를 30% 늘리려면 저항을 약 0.77R로 바꿔야 한다.

전압이 일정하므로 전류는 저항에 반비례한다.
$I^{\prime}=1.3I$
$R^{\prime}=\dfrac{V}{1.3I}=\dfrac{R}{1.3}\approx0.77R$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

0.3R은 전류가 약 3.3배가 되는 값이다.
R은 저항이 그대로이므로 전류가 변하지 않는다.
1.3R은 저항을 키우는 것이므로 전류가 줄어든다.

문제 23

그림과 같은 페이저도(phasor diagram)가 있을 때, 등가 임피던스는?

120√2 - j20√2

220√2 + j20√2

340√2 + j40√2

440√2 – j40√2

정답 및 해설

등가 임피던스는 $20\sqrt{2}+j20\sqrt{2}$ Ω 이다.

페이저도에서 전압은 크기 120, 위상 $+30^\circ$ , 전류는 크기 3, 위상 $-15^\circ$ 이다.
$Z=\dfrac{V}{I}=\dfrac{120\angle 30^\circ}{3\angle -15^\circ}=40\angle 45^\circ$
$Z=40(\cos45^\circ+j\sin45^\circ)=20\sqrt{2}+j20\sqrt{2}$

전압이 전류보다 45° 앞서므로 유도성이고 허수부는 양수이다.

$20\sqrt{2}-j20\sqrt{2}$ 인 보기는 용량성으로 허수부 부호가 계산값과 반대이다.
$40\sqrt{2}+j40\sqrt{2}$ 인 보기는 크기가 80 이 되어 계산값과 다르다.
$40\sqrt{2}-j40\sqrt{2}$ 인 보기는 크기와 부호가 모두 계산값과 다르다.

문제 24

다음 회로에서 어드미턴스 파라미터 Y₁₁은?

11/2 ℧

21/3 ℧

31/6 ℧

41/12 ℧

정답 및 해설

$Y_{11}$ 은 $\dfrac{1}{6}$ ℧ 이다.

그림은 입력 쪽 직렬 6 Ω, 출력 단자 사이 병렬 3 Ω 인 L형 회로이다. $Y_{11}$ 은 출력을 단락( $V_2=0$ )하고 구한 입력 어드미턴스이다.

출력을 단락하면 3 Ω 은 단락되어 빠지고 6 Ω 만 남는다.
$Y_{11}=\dfrac{I_1}{V_1}\Big|_{V_2=0}=\dfrac{1}{6}$

$\dfrac{1}{2}$ ℧ 인 보기는 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{3}$ ℧ 인 보기는 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{12}$ ℧ 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 25

어떤 회로의 피상전력이 20kVA이고 유효전력이 15kW 일 때 이 회로의 역률은?

10.9

20.75

30.6

40.45

정답 및 해설

이 회로의 역률은 0.75이다.

역률은 유효전력과 피상전력의 비이다.
$\cos\theta=\dfrac{P}{P_a}=\dfrac{15}{20}=0.75$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

0.9는 계산값과 다르다.
0.6은 계산값과 다르다.
0.45는 계산값과 다르다.

문제 26

다음과 같이 두 개의 저항이 직렬로 연결되어 있는 회로에서 각 저항의 전압과의 관계식으로 옳은 것은?

1V₁V₂ = R₁R₂

2V₁V₂ = (R₁R₂)²

3V₁R₁ = V₂R₂

4V₁R₂ = V₂R₁

문제 27

일 때 f(t)의 최종값은?

4∞

정답 및 해설

f(t) 의 최종값은 5 이다.

최종값 정리 $\lim_{t\to\infty}f(t)=\lim_{s\to0}sF(s)$ 를 쓴다. $F(s)=\dfrac{3s+15}{s^3+2s^2+3s}=\dfrac{3s+15}{s(s^2+2s+3)}$ 이므로
$sF(s)=\dfrac{3s+15}{s^2+2s+3}\ \to\ \dfrac{15}{3}=5$

$s^2+2s+3=0$ 의 근 $s=-1\pm j\sqrt{2}$ 는 실수부가 음수라 최종값 정리 적용 조건이 성립한다.

0 은 sF(s) 의 극한값과 다르다.
3 은 계산값과 다르다.
무한대는 sF(s) 의 극점이 모두 좌반면에 있어 f(t) 가 수렴하므로 틀리다.

문제 28

다음 그림 (1)의 회로에서 i(t)의 파형이 그림 (2)와 같을대, 출력 v(t)를 라플라스 변환한 V(s)로 옳은 것은?

문제 29

다음 회로의 노튼 등가회로는?

정답 및 해설

노튼 등가회로는 위쪽(단자 a 쪽)을 향하는 2 A 전류원에 3 Ω 이 병렬로 연결된 회로이다.

그림에서 8 V 전원과 1 Ω 직렬 가지에 6 V 전원이 병렬로 직접 걸려 있으므로 가운데 마디 전압은 6 V 로 고정되고, 3 Ω 을 거쳐 단자 a 로 나간다.
개방 전압: $V_{ab}=6\ \mathrm{V}$
전압원을 단락하면 가운데 마디가 b 에 붙으므로 $R_N=3\ \Omega$
노튼 전류: $I_N=\dfrac{V_{ab}}{R_N}=\dfrac{6}{3}=2\ \mathrm{A}$

a 가 b 보다 전위가 높으므로 a-b 를 단락하면 전류는 a 쪽으로 흘러 나간다. 따라서 전류원 화살표는 a 쪽(위)을 향해야 한다.

위를 향하는 6 A 전류원과 4 Ω 의 보기는 전류(2 A)와 저항(3 Ω) 모두 계산값과 다르다.
아래를 향하는 6 A 전류원과 4 Ω 의 보기는 전류·저항이 계산값과 다르고 방향도 반대이다.
아래를 향하는 2 A 전류원과 3 Ω 의 보기는 크기는 맞지만 전류원 방향이 a 쪽과 반대이다.

문제 30

x(t) = te^-atu(t) 의 Fourier 변환 X(ω)에서 ω = 0일 때의 값 X(0)은?

31/a²

42/a²

정답 및 해설

$X(0)$ 의 값은 $\dfrac{1}{a^{2}}$ 이다.

$X(\omega)=\int_{0}^{\infty}te^{-at}e^{-j\omega t}dt=\dfrac{1}{(a+j\omega)^{2}}$ 이다.
$\omega=0$ 을 대입하면 $X(0)=\dfrac{1}{a^{2}}$ 이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

0은 틀리다. 피적분 함수가 양수라 적분값이 0이 될 수 없다.
1은 틀리다. 결과는 $\dfrac{1}{a^{2}}$ 로 a에 따라 달라지는 값이며 상수 1이 아니다.
$\dfrac{2}{a^{2}}$ 은 계산값의 2배이다.

문제 31

그림의 회로에서 정현파 입력에 대한 정상상태 응답(steady state response) V_o(t)는?

정답 및 해설

정상상태 응답은 $V_o(t)=\dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin\left(t-\dfrac{\pi}{4}\right)$ 이다.

그림은 전류원 $\sin t$ ( $\omega=1$ )에 1 Ω 과 1 F 가 병렬로 연결되고, 그 양단 전압이 $V_o$ 이다.
$Z=\dfrac{1}{\dfrac{1}{R}+j\omega C}=\dfrac{1}{1+j}=\dfrac{1}{\sqrt{2}}\angle -45^{\circ}$
$V_o=I\cdot Z=\dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin\left(t-\dfrac{\pi}{4}\right)$

병렬 RC 는 용량성이므로 전압이 전류보다 45° 뒤진다.

$\dfrac{1}{\sqrt{3}}\sin\left(t-\dfrac{\pi}{4}\right)$ 인 보기는 진폭이 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin\left(t+\dfrac{\pi}{4}\right)$ 인 보기는 위상이 앞서 용량성 부하의 지상과 반대이다.
$\dfrac{1}{\sqrt{3}}\sin\left(t+\dfrac{\pi}{4}\right)$ 인 보기는 진폭과 위상 모두 계산값과 다르다.

문제 32

다음 회로에서 단자 1, 2간의 인덕턴스 L은?

정답 및 해설

단자 1, 2 사이 인덕턴스는 $L_1+L_2+2M$ 이다.

그림에서 L1 의 점(•)은 단자 1 이 들어가는 위쪽 끝에, L2 의 점은 L1 에서 이어진 도선이 들어가는 위쪽 끝에 찍혀 있다. 단자 1 로 들어간 전류가 L1 의 점 쪽으로 들어가고 이어서 L2 의 점 쪽으로도 들어가므로 가동(가극성) 결합이다.
$L=L_1+L_2+2M$

$L_1+L_2$ 인 보기는 상호 인덕턴스 M 에 의한 결합을 빠뜨렸다.
$L_1+L_2-2M$ 인 보기는 전류가 한쪽은 점으로 들어가고 다른 쪽은 점에서 나오는 차동 결합일 때의 값이다.
$L_1+L_2\pm\sqrt{L_1L_2}$ 인 보기는 M 대신 $\sqrt{L_1L_2}$ 를 넣고 계수 2 도 없어 직렬 합성 인덕턴스 식과 다르다.

문제 33

저항 R = 50Ω, 인덕턴스 L = 1mH, 커패시터 C = 10pF 인 RLC 직렬 공진회로의 양호도 Q는?

1100

2200

3300

4400

정답 및 해설

RLC 직렬 공진회로의 양호도는 $Q = \frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}$ 로 구한다.

주어진 값을 대입하면
$Q = \frac{1}{50}\sqrt{\frac{1 \times 10^{-3}}{10 \times 10^{-12}}} = \frac{1}{50}\sqrt{\frac{10^{-3}}{10^{-11}}} = \frac{1}{50}\sqrt{10^{8}} = \frac{1}{50} \times 10^{4} = \frac{10000}{50} = 200$
이므로 양호도는 200이다.

문제 34

다음과 같은 회로에서 V_S = 80∠0° 일 때, 전체 전류 I_T의 크기는 약 몇 A 인가?

18.5

29.4

310.3

411.2

정답 및 해설

전체 전류 $I_T$ 의 크기는 약 9.4 A 이다.

그림은 $R_1=4\ \Omega,\ X_L=10\ \Omega$ 직렬 가지와 $R_2=5\ \Omega,\ X_C=6\ \Omega$ 직렬 가지가 전원에 병렬로 연결된 회로이다.
$I_1=\dfrac{80}{4+j10}=2.759-j6.897\ \mathrm{A}$
$I_2=\dfrac{80}{5-j6}=6.557+j7.869\ \mathrm{A}$

두 가지 전류를 복소수로 합한다.
$I_T=I_1+I_2=9.316+j0.972\ \mathrm{A}$
$|I_T|=\sqrt{9.316^2+0.972^2}\approx 9.37\ \mathrm{A}$

8.5 A 인 보기는 계산값과 다르다.
10.3 A 인 보기는 계산값과 다르다.
11.2 A 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 35

다음 그림의 회로망에서 V₁(t) = e^-2tu(t)일 때 V₂(t)는? (단, 콘덴서는 미리 충전되어 있지 않다.)

정답 및 해설

전달함수는 $H(s)=\dfrac{V_2(s)}{V_1(s)}=\dfrac{1/Cs}{R+1/Cs}=\dfrac{1}{RCs+1}$ 이며, $R=1,\ C=1$ 이므로 $H(s)=\dfrac{1}{s+1}$ 이다.
입력이 $V_1(t)=e^{-2t}u(t)$ 이면 $V_1(s)=\dfrac{1}{s+2}$ 이므로 $V_2(s)=\dfrac{1}{(s+1)(s+2)}=\dfrac{1}{s+1}-\dfrac{1}{s+2}$ 로 부분분수 전개된다.
역라플라스 변환하면 $V_2(t)=(e^{-t}-e^{-2t})u(t)$ 가 되어, 이 형태와 일치하는 보기 1번이 정답이다.

문제 36

다음 중 그림과 같은 이상 변압기의 방정식으로 옳은 것은?

정답 및 해설

이상 변압기의 방정식으로 옳은 것은 $\dfrac{V_1}{V_2}=\dfrac{N_1}{N_2}$ 이다.

그림에서 두 권선의 점(•)이 모두 위쪽에 있고 $V_1$ , $V_2$ 의 + 도 위쪽이므로 전압비는 권수비 그대로이다. 전류는 $I_1$ , $I_2$ 가 모두 점 쪽으로 들어가는 방향으로 표시되어 있어 기자력 평형 $N_1I_1+N_2I_2=0$ 이 성립한다.
$\dfrac{I_1}{I_2}=-\dfrac{N_2}{N_1}$

$\dfrac{V_1}{V_2}=\left(\dfrac{N_1}{N_2}\right)^2$ 인 보기는 권수비 제곱으로, 전압비가 아니라 임피던스비 꼴이다.
$\dfrac{I_1}{I_2}=\dfrac{N_2}{N_1}$ 인 보기는 두 전류가 모두 점 쪽으로 들어가는 그림의 방향에서는 부호가 음이어야 하므로 맞지 않다.
$\dfrac{I_2}{I_1}=\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^2$ 인 보기는 전류비가 권수비 제곱이 아니어서 맞지 않다.

문제 37

다음 회로의 필터 종류는?

1대역 저지 필터

2대역 통과 필터

3고대역 통과 필터

4저대역 통과 필터

정답 및 해설

이 회로는 저대역 통과 필터이다.

그림은 입력과 출력 사이 직렬 경로에 인덕터 L, 입력 쪽과 출력 쪽에 각각 접지로 향하는 병렬 커패시터 C1, C2 가 있는 π형 회로이다. 낮은 주파수에서는 L 의 리액턴스가 작고 C 의 리액턴스가 커서 신호가 통과하고, 높은 주파수에서는 L 이 막고 C 가 접지로 흘려 보내 감쇠한다.

대역 저지 필터는 특정 대역만 막고 직류와 높은 주파수를 모두 통과시켜야 하는데, 이 회로는 높은 주파수를 통과시키지 못한다.
대역 통과 필터는 직류 쪽을 막아야 하는데, 이 회로는 직류가 L 을 그대로 지나 통과한다.
고대역 통과 필터는 직렬에 C, 병렬에 L 이 오는 구성으로, 소자 배치가 이 회로와 반대이다.

문제 38

내부에 기전력 E₁, E₂, …, E_n을 포함하는 회로망A의 출력 단자 a-b 사이에서 바라본 테브닌 전압을 E_T, 테브닌 임피던스를 Z_T라고 할 때, 부하 Z에 흐르는 전류 I는?

정답 및 해설

부하 전류는 $I=\dfrac{E_T}{Z_T+Z}$ 이다.

테브난 정리에 따라 회로망 A 는 전압원 $E_T$ 와 직렬 임피던스 $Z_T$ 로 바뀌고, 단자 a-b 에 부하 Z 를 이으면 $Z_T$ 와 Z 가 직렬이 된다.
$I=\dfrac{E_T}{Z_T+Z}$

$\dfrac{E_T\times Z}{Z_T+Z}$ 인 보기는 전압 분배로 구한 부하 Z 양단 전압이며 단위가 전압이다.
$\dfrac{E_T\times Z_T}{Z_T+Z}$ 인 보기는 $Z_T$ 양단 전압이며 단위가 전압이다.
$\dfrac{E_T\times Z_T\times Z}{Z_T+Z}$ 인 보기는 단위가 전압과 임피던스의 곱이 되어 전류가 될 수 없다.

문제 39

회로망 함수가 그림과 같이 2개 극점과 1개의 영점을 가질 때, 시간영역 f(t)로 옳은 것은?

1f(t) = e^-αtcosωt

2f(t) = e^-αtsinωt

3f(t) = tsinωt

4f(t) = tcosωt

정답 및 해설

시간 영역 함수는 $f(t)=e^{-\alpha t}\cos\omega t$ 이다.

그림에서 극점(×)은 $s=-\alpha\pm j1$ , 영점(○)은 실수축 위 $s=-\alpha$ 에 있다.
$F(s)=\dfrac{s+\alpha}{(s+\alpha)^2+\omega^2}\quad(\omega=1)$
$\mathcal{L}^{-1}\left[\dfrac{s+\alpha}{(s+\alpha)^2+\omega^2}\right]=e^{-\alpha t}\cos\omega t$

극점의 실수부 $-\alpha$ 가 지수 감쇠를, 허수부 $\pm j\omega$ 가 진동을 만든다.

$e^{-\alpha t}\sin\omega t$ 인 보기는 변환이 $\dfrac{\omega}{(s+\alpha)^2+\omega^2}$ 로 영점이 없어 그림과 다르다.
$t\sin\omega t$ 인 보기는 극점이 허수축 위 $\pm j\omega$ 에 중복으로 있어 실수부 $-\alpha$ 가 없다.
$t\cos\omega t$ 인 보기도 극점이 허수축 위 중복 극점이어서 그림의 극점 위치와 다르다.

문제 40

시정수 τ인 RL 직렬회로에 t = 0 에서 직류전압을 가하였을 때 t = 4τ에서의 회로전류는 정상치의 약 몇 % 인가? (단, 초기치는 0으로 한다.)

163%

286%

395%

498%

정답 및 해설

t = 4τ 에서 전류는 정상치의 약 98% 이다.

RL 직렬회로의 전류는 $i(t)=I_0\left(1-e^{-t/\tau}\right)$ 이다.
t = 4τ 를 대입하면 $\dfrac{i}{I_0}=1-e^{-4}=1-0.0183=0.9817$ 이므로 약 98% 이다.

나머지 값은 더 이른 시각의 도달률이다.

63%는 t = τ 에서의 값 $1-e^{-1}\approx0.632$ 이다.
86%는 t = 2τ 에서의 값 $1-e^{-2}\approx0.865$ 이다.
95%는 t = 3τ 에서의 값 $1-e^{-3}\approx0.950$ 이다.

문제 41

다음 저역통과필터회로의 임계주파수는 약 몇 kHz 인가? (단, R₁=R=1kΩ, R₂=10kΩ, C=20nF 이다.)

15.86

26.96

37.96

48.89

문제 42

RC 결합 증폭기에서 구형파 전압을 입력시켜 다음과 같은 출력이 나온다면 이 증폭기의 주파수 특성은?

1고역특성이 좋지 않다.

2저역특성이 좋지 않다.

3중역과 고역특성이 모두 좋지 않다.

4저역과 고역특성이 모두 좋지 않다.

정답 및 해설

이 증폭기는 저역 특성이 좋지 않다.

그림의 출력 파형은 입력 구형파가 바뀌는 순간에는 수직으로 곧게 상승·하강하지만, 평탄해야 할 구간에서 위쪽은 점점 내려가고 아래쪽은 점점 올라가는 기울어짐(새그)이 나타난다.

구형파의 평탄부는 낮은 주파수 성분이 담당하므로 새그는 결합 커패시터에 의한 저역 이득 감소를 뜻하고, 날카로운 상승·하강 모서리는 높은 주파수 성분이 담당하므로 고역 특성은 양호하다.

고역 특성이 좋지 않다는 보기는 상승·하강이 무뎌져야 하는데 그림의 모서리는 수직이다.
중역과 고역 특성이 모두 좋지 않다는 보기는 고역 열화의 증거인 무딘 모서리가 그림에 없고, 평탄부 기울어짐이라는 저역 열화를 설명하지 못해 맞지 않다.
저역과 고역 특성이 모두 좋지 않다는 보기는 고역 열화의 증거인 무딘 모서리가 그림에 없어 맞지 않다.

문제 43

이상적인 연산 증폭기의 특징 중 틀린 것은?

1입력저항이 ∞ 이다.

2출력저항이 0 이다.

3전압이득이 0 이다.

4주파수 대역폭이 ∞ 이다.

정답 및 해설

전압이득이 0이라는 것은 증폭기로서의 역할을 할 수 없다는 의미이므로 이상적인 연산 증폭기의 정의에 모순되며, 실제로는 전압이득이 매우 크거나 무한대여야 하므로 틀린 설명이다.

이상적인 연산 증폭기의 특징은 입력저항 ∞, 출력저항 0, 전압이득 ∞, 대역폭 ∞로 정의된다.

입력저항이 ∞인 것은 입력단에 전류가 흐르지 않도록 하는 특성이다.
출력저항이 0인 것은 부하에 관계없이 일정한 출력을 제공하는 특성이다.
대역폭이 ∞인 것은 모든 주파수에서 동작하는 특성이다.

문제 44

다이오드 직선 검파회로에서 변조도 50%, 진폭 10√2 V 인 피변조파가 인가되었을 때, 부하저항에 나타나는 변조 신호파 출력전압은? (단, 검파 효율은 80% 이다.)

10.4 V

20.8 V

31.2 V

44 V

문제 45

그림(b)는 회로(a)에 대한 직류 및 교류 부하선을 나타낸 것이다. 회로(a)의 부하저항 R_L의 값은 약 몇 kΩ 인가? (단, C₁, C₂는 교류적으로 단락이다.)

정답 및 해설

직류부하선의 기울기로부터 R_C를 구하면, 동작점(V_CE=4V, I_C=4mA)에서 V_CE축 절편이 12V이므로 $R_C = \frac{12-4}{4\text{mA}} = 2\text{k}\Omega$ 이다.
교류부하선은 V_CE축 절편이 8V이므로 교류부하저항 $R_{AC} = \frac{8-4}{4\text{mA}} = 1\text{k}\Omega$ 이며, 이는 R_C와 R_L의 병렬 값이다.
따라서 $\frac{1}{R_{AC}} = \frac{1}{R_C} + \frac{1}{R_L}$ 에서 $\frac{1}{1} = \frac{1}{2} + \frac{1}{R_L}$ 이므로 $R_L = 2\text{k}\Omega$ 이다.

문제 46

두 입력단에 입력되는 신호의 절댓값이 큰 극성에 따라 출력이 나타나며, 부귀환이 없는 무한이득을 사용하는 회로는?

1비교기 회로

2위상 동기 루프 회로

3비안정 멀티바이브레이터 회로

4슈미트 트리거 회로

정답 및 해설

부귀환 없이 개루프 무한 이득으로 두 입력의 대소에 따라 출력 극성이 정해지는 회로는 비교기 회로이다.

비교기는 궤환을 걸지 않은 고이득 증폭기로, 비반전 입력이 반전 입력보다 크면 양의 포화 전압, 작으면 음의 포화 전압이 출력된다. 이처럼 출력이 두 입력의 차의 극성만으로 결정된다.

나머지 회로는 궤환 구조를 가지거나 입력 대소 비교가 목적이 아니다.

위상 동기 루프 회로는 위상 검출기, 루프 필터, 전압 제어 발진기가 궤환 루프를 이루어 입력 신호의 위상과 주파수를 추종하는 회로이다.
비안정 멀티바이브레이터 회로는 외부 입력 없이 궤환으로 스스로 구형파를 발진하는 회로이다.
슈미트 트리거 회로는 비교기에 정궤환을 걸어 두 개의 문턱 전압(히스테리시스)을 갖게 한 회로로, 궤환이 없는 개루프 회로가 아니다.

문제 47

다음과 같은 비안정 멀티바이브레이터의 출력(V_O1, V_O2) 발진주파수는 약 몇 kHz 인가? (단, R₁=R₂=47kΩ, R_C=560Ω, C₁=C₂=0.01μF 이다.)

11.1

21.5

375

423

문제 48

전압증폭도 A_v = 5000인 증폭기에 부귀환을 걸 때 전압 증폭도 A_f = 40이 되었다. 이때 귀환율 β는?

10.0124

20.0248

30.0496

40.0992

정답 및 해설

귀환율은 0.0248 이다.

부귀환 증폭기의 이득은 $A_f=\dfrac{A_v}{1+\beta A_v}$ 이다.
$1+5000\beta=\dfrac{5000}{40}=125$
$\beta=\dfrac{124}{5000}=0.0248$

나머지 값은 위 계산값과 다르다.

0.0124는 계산값과 다르다.
0.0496은 계산값과 다르다.
0.0992는 계산값과 다르다.

문제 49

다음 Tunnel Diode의 전류 특성 곡선에서 발진이 일어날 수 있는 영역은?

1A 영역

2B 영역

3C 영역

4모든 영역에서 발생

정답 및 해설

발진이 일어날 수 있는 영역은 B 영역이다.

그림의 특성 곡선에서 B 영역은 첨두점과 골짜기점 사이로, 전압이 커질수록 전류가 줄어드는 부성 저항 구간이다. 부성 저항은 공진 회로의 손실 저항을 상쇄해 에너지를 공급하므로 발진이 지속된다.

A 영역은 전압과 함께 전류가 증가하는 양의 저항 구간이어서 손실만 생긴다.
C 영역도 전압과 함께 전류가 증가하는 양의 저항 구간이다.
모든 영역에서 발생한다는 보기는 양의 저항 구간인 A, C 영역을 포함해 맞지 않다.

문제 50

수정 발진회로의 특징 중 옳은 것은?

1AFC회로가 필요하다.

2주위 온도가 영향이 크다.

3주파수의 변경이 용이하다.

4발진 주파수의 안정도가 높다.

정답 및 해설

수정 발진회로는 발진 주파수의 안정도가 높다는 것이 특징이다.

수정 진동자는 Q 가 매우 크고 공진 주파수가 온도·전원 변동에 거의 영향을 받지 않아 주파수가 정밀하게 유지된다.

나머지 서술은 이 특성과 맞지 않는다.

AFC 회로가 필요하다는 서술은 틀리다. 주파수가 이미 안정하므로 별도의 자동 주파수 제어가 필요하지 않다.
주위 온도의 영향이 크다는 서술은 틀리다. 수정 발진회로는 온도 영향이 작다.
주파수의 변경이 용이하다는 서술은 틀리다. 수정편의 고유 공진 주파수에 고정되므로 변경하기 어렵다.

문제 51

BJT를 이용한 B급 증폭기의 최대 전력효율은 약 얼마인가?

123%

250%

379%

499%

정답 및 해설

B급 증폭기의 최대 전력효율은 약 79%이다.

B급 푸시풀 증폭기의 이론 최대 효율은 $\dfrac{\pi}{4}\approx0.785$ 이므로 약 78.5%, 곧 약 79% 이다.

나머지 값은 B급의 이론 최대 효율과 다르다.

23%는 B급 최대 효율 78.5%와 다르다.
50%는 변압기 결합 A급 증폭기의 최대 효율이며 B급 값과 다르다.
99%는 B급 최대 효율 78.5%를 넘는 값이다.

문제 52

정류기에서 파형을 일정하게 유지하기 위해 사용되는 필터는?

1대역통과필터

2대역제거필터

3저역통과필터

4고역통과필터

정답 및 해설

정류 출력의 파형을 일정하게 유지하는 필터는 저역통과필터이다.

정류 출력은 직류 성분에 교류 리플 성분이 겹친 형태이므로, 직류는 통과시키고 리플 성분을 걸러내야 평활해진다.

나머지 필터는 직류 성분 통과 특성이 평활 목적과 맞지 않는다.

대역통과필터는 특정 대역만 통과시키므로 직류 성분을 통과시키지 못한다.
대역제거필터는 특정 대역만 차단하므로 나머지 리플 성분이 그대로 남는다.
고역통과필터는 높은 주파수의 리플을 통과시키고 직류를 차단한다.

문제 53

이미터 접지 증폭기에서 I^CO가 100μA이고, I_B가 1mA일 때, 컬렉터 전류는 몇 mA 인가? (단, 트랜지스터의 α는 0.99 이다.)

1109

2120

3137

4154

정답 및 해설

컬렉터 전류는 109 mA 이다.

직류 전류 증폭률 $\beta=\dfrac{\alpha}{1-\alpha}=\dfrac{0.99}{0.01}=99$
이미터 접지의 컬렉터 전류 $I_C=\beta I_B+(1+\beta)I_{CO}$
$I_C=99\times1+100\times0.1=109\ \mathrm{mA}$

나머지 값은 계산값과 다르다.

120 mA는 계산값과 다르다.
137 mA는 계산값과 다르다.
154 mA는 계산값과 다르다.

문제 54

부궤환 증폭기에 대한 설명 중 옳은 것은?

1이득만 감소되고 기타 특성에는 변화가 없다.

2이득이 커지고, 잡음, 왜율, 대역폭 특성이 개선된다.

3이득이 감소되는 반면 잡음, 왜율, 대역폭은 증가된다.

4이득, 잡음, 왜율은 감소되는 반면 대역폭이 넓어진다.

정답 및 해설

부귀환 증폭기는 이득이 줄어드는 대신 잡음과 왜율이 감소하고 대역폭이 넓어진다.

부귀환은 이득을 $\dfrac{1}{1+\beta A}$ 배로 낮추는 대신 이득 안정도를 높이고, 잡음·왜곡을 줄이며, 이득 대역폭 곱이 일정하므로 대역폭을 넓힌다.

나머지 서술은 부귀환의 효과와 맞지 않는다.

이득만 감소되고 기타 특성은 변하지 않는다는 서술은 틀리다. 잡음·왜율·대역폭도 달라진다.
이득이 커진다는 서술은 틀리다. 부귀환에서는 이득이 감소한다.
잡음과 왜율이 증가한다는 서술은 틀리다. 부귀환은 이들을 감소시킨다.

문제 55

다음 연산 증폭기로 구성한 계측 증폭기(instrumentation amplifier)의 출력 V_out은?

정답 및 해설

이 계측 증폭기의 출력은 $V_{out}=\dfrac{R_4}{R_3}\left(1+\dfrac{R_2}{R_1}\right)(V_1-V_2)$ 이다.

그림에서 위쪽 버퍼의 (+) 입력은 $V_2$ , 아래쪽 버퍼의 (+) 입력은 $V_1$ 이고, 두 버퍼 출력 사이에 $R_2$ – $2R_1$ – $R_2$ 가 직렬로 걸려 있다. 가상 단락으로 $2R_1$ 양단 전압이 $V_2-V_1$ 이 되므로
$V_{top}-V_{bot}=\dfrac{V_2-V_1}{2R_1}(2R_1+2R_2)=\left(1+\dfrac{R_2}{R_1}\right)(V_2-V_1)$

뒷단은 위쪽 출력이 $R_3$ 를 거쳐 (−) 단자로, 아래쪽 출력이 $R_3$ 와 접지 $R_4$ 분압을 거쳐 (+) 단자로 들어가는 차동 증폭기이다.
$V_{out}=\dfrac{R_4}{R_3}(V_{bot}-V_{top})=\dfrac{R_4}{R_3}\left(1+\dfrac{R_2}{R_1}\right)(V_1-V_2)$

계수가 같고 차이가 $V_2-V_1$ 인 식은 부호가 계산값과 반대이다.
계수가 $2R_4/R_3$ 이고 차이가 $V_1-V_2$ 인 식은 계수가 계산값의 두 배라 다르다.
계수가 $2R_4/R_3$ 이고 차이가 $V_2-V_1$ 인 식은 계수와 부호가 모두 계산값과 다르다.

문제 56

임의의 입력파형이 규정된 기준 레벨에 이르는 순간을 검출할 수 있어서 전압비교 회로로 널리 사용되는 회로는?

1슈미트 트리거 회로

2비안전 멀티바이브레이터 회로

3블로킹 발진회로

4이상 발진회로

문제 57

커패시터형 필터를 가진 전파 정류 회로에서 맥동률에 대한 설명 중 옳은 것은? (단, 부하 저항은 커패시터와 병렬구조이다.)

1부하 저항에서는 반비례하고, 커패시터에서는 비례한다.

2부하 저항에서는 비례하고, 커패시터에서는 반비례한다.

3부하 저항과 커패시터는 모두에 비해 비례한다.

4부하 저항과 커패시터는 모두에 비해 반비례한다.

문제 58

다음 회로에서 출력전압 V_out은? (단, R₁=R₂=R₃=R₄ 이다.)

1V_out = V₁ - V₂

2V_out = V₂ - V₁

3V_out = 2(V₁ - V₂)

4V_out = 2(V₂ - V₁)

정답 및 해설

저항이 모두 같은 차동 증폭기이므로 출력은 $V_{out}=V_2-V_1$ 이다.

그림에서 $V_1$ 은 $R_1$ 을 거쳐 (−) 단자로, $V_2$ 는 $R_2$ 와 접지 저항 $R_4$ 의 분압을 거쳐 (+) 단자로 들어가고, 궤환 저항은 출력과 (−) 단자 사이에 있다. 중첩의 원리로 계산하면(모든 저항 $R$ )
$V_{out}=-\dfrac{R}{R}V_1+\dfrac{R}{R+R}\left(1+\dfrac{R}{R}\right)V_2=-V_1+V_2$

(−) 단자 쪽 입력은 반전, (+) 단자 쪽 입력은 비반전으로 증폭되며, 분압 1/2 과 비반전 이득 2 가 상쇄되어 두 입력의 이득 크기가 같아진다.

$V_1-V_2$ 는 부호가 계산값과 반대이다.
$2(V_1-V_2)$ 는 계수와 부호가 모두 계산값과 다르다.
$2(V_2-V_1)$ 는 계수가 계산값의 두 배라 다르다.

문제 59

다음 회로의 명칭은?

1Schmitt trigger

2Voltage doubler

3Multivibrator

4Miller sweep

정답 및 해설

그림은 다이오드 두 개와 커패시터 두 개로 입력 최댓값의 두 배 직류를 얻는 반파 배전압 회로(Voltage doubler)이다.

그림에서 $C_1$ 은 입력과 직렬, $D_1$ 은 그 접속점과 접지 사이(애노드가 접지 쪽), $D_2$ 는 접속점에서 출력 쪽으로 순방향, $C_2$ 는 출력과 접지 사이에 있다. 음의 반주기에 $D_1$ 이 도통해 $C_1$ 이 $V_m$ 으로 충전되고, 양의 반주기에는 입력과 $C_1$ 전압이 더해져 접속점이 $2V_m$ 까지 올라가 $D_2$ 를 통해 $C_2$ 를 충전한다.
$V_{out}\approx V_m+V_m=2V_m$

회로에 증폭 소자(트랜지스터·연산증폭기)가 없고 다이오드·커패시터만 있다는 점이 나머지 회로와 갈리는 근거이다.

Schmitt trigger 는 비교기에 정궤환을 건 회로로 증폭 소자가 필요하다.
Multivibrator 는 두 능동 소자가 서로 궤환하며 스위칭하는 회로로 증폭 소자가 필요하다.
Miller sweep 은 증폭기의 입력·출력 사이에 커패시터를 둔 밀러 적분 회로로 증폭 소자가 필요하다.

문제 60

MOSFET의 채널은 어느 단자 사이에 형성되는가?

1드레인과 바디 사이

2게이트와 소스 사이

3게이트와 드레인 사이

4드레인과 소스 사이

정답 및 해설

MOSFET 의 채널은 드레인과 소스 사이에 형성된다.

게이트 전압이 문턱 전압을 넘으면 게이트 아래 기판 표면에 반전층이 생겨 소스와 드레인을 잇는 전류 통로가 된다.

나머지 단자 쌍 사이에는 전류가 흐르는 채널이 생기지 않는다.

드레인과 바디 사이에는 채널이 아니라 pn 접합이 있다.
게이트와 소스 사이에는 절연막이 있어 전류가 흐르는 채널이 생기지 않는다.
게이트와 드레인 사이에도 절연막이 있어 전류가 흐르는 채널이 생기지 않는다.

문제 61

npn BJT의 각 단자의 도핑 농도를 높은 순서대로 나열한 것은?

1이미터＞컬렉터＞베이스

2컬렉터＞베이스＞이미터

3컬렉터＞이미터＞베이스

4이미터＞베이스＞컬렉터

정답 및 해설

npn BJT 의 도핑 농도는 이미터, 베이스, 컬렉터 순으로 높다.

이미터는 캐리어를 많이 주입해야 하므로 가장 높게, 베이스는 주입 효율을 높이고 재결합을 줄이도록 얇고 이미터보다 낮게, 컬렉터는 항복 전압을 확보하려고 가장 낮게 도핑한다.

나머지 순서는 이 설계와 맞지 않는다.

이미터, 컬렉터, 베이스 순은 베이스가 가장 낮다고 보므로 틀리다. 베이스는 컬렉터보다 진하게 도핑한다.
컬렉터가 가장 진하다는 순서는 틀리다. 컬렉터는 가장 낮게 도핑한다.
컬렉터가 이미터보다 진하다는 순서는 틀리다. 이미터가 가장 진하다.

문제 62

다음 중 에피택셜(epitaxial) 성장이란?

1다결정의 Ge 성장

2다결정의 Si 성장

3기판에 매우 얇은 단결정의 성장

4기판에 매우 얇은 다결정의 성장

정답 및 해설

에피택셜 성장은 기판 위에 매우 얇은 단결정층을 성장시키는 것이다.

기판의 결정 방향을 그대로 이어받아 결정 구조가 연속된 층이 자라며, 집적회로에서 소자를 만들 층을 형성하는 데 쓰인다.

다결정 성장은 결정 방향이 이어지지 않으므로 에피택셜 성장이 아니다.

다결정의 Ge 성장은 단결정이 아니므로 에피택셜 성장이 아니다.
다결정의 Si 성장은 단결정이 아니므로 에피택셜 성장이 아니다.
기판에 매우 얇은 다결정의 성장은 기판 결정을 이어받지 않으므로 에피택셜 성장이 아니다.

문제 63

반도체에서 아인슈타인(Einstein)의 관계식은 확산 계수와 무엇과의 관계를 나타내는 것인가?

1유효 질량

2캐리어 농도

3이동도

4내부 전압

정답 및 해설

아인슈타인 관계식은 확산 계수와 이동도의 관계이다.

확산 계수 D 와 이동도 μ 사이에는 $\dfrac{D}{\mu}=\dfrac{kT}{q}=V_T$ 가 성립한다. 곧 확산 계수는 이동도에 비례한다.

나머지 양은 이 비례 관계의 상대가 아니다.

유효 질량은 관계식에 나타나지 않는다.
캐리어 농도는 관계식에 나타나지 않는다.
내부 전압은 관계식에 나타나지 않는다.

문제 64

양자화된 에너지로 분포되나 파울리(Pauli)의 베타 원리가 적용되지 않는 광자를 취급하는 분포 함수는?

1Sommerfeld 분포 함수

2Fermi-Dirac 분포 함수

3Bose-Einstein 분포 함수

4Maxwell-Boltzmann 분포 함수

정답 및 해설

파울리 배타 원리가 적용되지 않는 광자를 다루는 분포 함수는 보스-아인슈타인 분포이다.

광자는 스핀이 정수인 보존이라 한 양자 상태를 여러 입자가 차지할 수 있으며 이를 기술하는 통계가 보스-아인슈타인 통계이다.

나머지 분포는 다른 입자를 다룬다.

페르미-디랙 분포는 전자처럼 파울리 배타 원리를 따르는 입자에 쓰인다.
좀머펠트 분포는 금속 속 자유 전자를 페르미-디랙 통계로 다루므로 배타 원리가 적용된다.
맥스웰-볼츠만 분포는 입자를 구별 가능한 고전 입자로 보는 통계이다.

문제 65

평형상태의 트랜지스터에 대한 설명으로 틀린 것은?

1세 단자가 접속되지 않은 상태이다.

2페르미 준위는 이미터 쪽이 제일 높다.

3다수캐리어는 확산운동을 한다.

4소수캐리어는 표동운동을 한다.

정답 및 해설

평형상태의 트랜지스터에서 페르미 준위는 영역과 관계없이 일정하므로, 이미터 쪽이 가장 높다는 설명이 틀렸다.

외부 바이어스가 없는 열평형에서는 접합 전체에 걸쳐 페르미 준위가 하나의 수평선으로 같다.

나머지 서술은 평형상태에 대한 옳은 내용이다.

세 단자가 접속되지 않은 상태라는 서술은 옳다. 외부 전압이 걸리지 않은 무바이어스 상태가 평형상태이다.
다수 캐리어는 확산운동을 한다는 서술은 옳다. 농도 차 때문에 다수 캐리어가 접합을 넘어 확산한다.
소수 캐리어는 표동운동을 한다는 서술은 옳다. 소수 캐리어는 접합의 내부 전계에 끌려 표동하며, 평형에서 확산 전류와 표동 전류가 상쇄된다.

문제 66

반도체 IC의 절연 방법(isolation) 중 pn접합에 의한 절연과 비교하여 산화막 절연의 특징이 아닌 것은?

1pn 접합에 의한 절연과 같은 역바이어스가 필요 없다.

2기생 용량을 감소시킬 수 있다.

3거의 완벽한 절연이다.

4제조공정이 간단하다.

정답 및 해설

산화막 절연은 마스킹, 산화, 식각 등 여러 공정 단계가 필요하여 pn접합 절연(단순 도핑)보다 공정이 더 복잡하므로, 제조공정이 간단하다는 설명은 거짓이다.

반도체 IC의 절연 방법 중 산화막 절연(oxide isolation, 특히 LOCOS나 STI)의 특징을 pn접합 절연과 비교하면 다음과 같다.

역바이어스가 필요 없다(참): 산화막 절연은 전기적 성질이 아닌 물리적 장벽으로 작동하므로 역바이어스가 필요 없다.
기생 용량 감소(참): pn접합 절연은 공핍층의 결합 용량이 발생하지만 산화막 절연은 기생 용량이 훨씬 작다.
거의 완벽한 절연(참): 산화막(SiO₂)은 매우 높은 절연 강도를 가져 거의 완벽한 절연을 제공한다.

문제 67

실리콘 n형 반도체에 관한 설명으로 옳은 것은?

1불순물은 3개의 가전자만을 갖는다.

2억셉터(acdeptor) 불순물을 첨가하여 제작한다.

3정공은 소수 캐리어이다.

4진성 반도체이다.

정답 및 해설

실리콘 n형 반도체에서 정공은 소수 캐리어이다.

5가 불순물인 도너를 첨가해 자유 전자가 늘어나므로 전자가 다수 캐리어, 정공이 소수 캐리어가 된다.

나머지 서술은 n형의 성질과 맞지 않는다.

불순물이 3개의 가전자만 갖는다는 서술은 틀리다. 이것은 p형을 만드는 3가 불순물이다.
억셉터 불순물을 첨가해 제작한다는 서술은 틀리다. 억셉터는 p형을 만든다.
진성 반도체라는 서술은 틀리다. 불순물을 첨가했으므로 불순물 반도체이다.

문제 68

접합 트랜지스터의 직류전류증폭률(h_FE)에 관한 설명 중 틀린 것은?

1h_FE는 이미터 도핑(doping)에 비례한다.

2h_FE는 베이스 폭에 비례한다.

3h_FE는 베이스 도핑(doping)에 비례한다.

4h_FE는 컬렉터 전류의 변화가 큰 경우 증가한다.

문제 69

물질에서 직접적으로 전자가 방출될 수 있는 조건이 아닌 것은?

1열을 가한다.

2빛을 가한다.

3전계를 가한다.

4압축을 한다.

정답 및 해설

물질에서 전자가 직접 방출되는 조건이 아닌 것은 압축이다.

전자가 표면 밖으로 나오려면 일함수 이상의 에너지를 얻어야 하며, 이를 열, 빛, 강한 전계, 입자 충돌 등이 공급한다.

나머지 조건은 실제 전자 방출 현상이다.

열을 가하면 열전자 방출이 일어난다.
빛을 가하면 광전자 방출이 일어난다.
전계를 가하면 전계 방출이 일어난다.

문제 70

외부에서 인가된 전압에 의하여 캐리어가 이동하는 것은?

1드리프트(Drift) 전류

2확산(Diffusion) 전류

3이동도

4캐리어 밀도

정답 및 해설

외부 인가 전압에 의해 캐리어가 이동하는 것은 드리프트 전류이다.

인가 전압으로 생긴 전계가 캐리어에 힘을 가해 한 방향으로 이동시키는 현상이다.

나머지는 이 현상에 해당하지 않는다.

확산 전류는 농도 기울기 때문에 생기는 전류이다.
이동도는 전계에 대한 캐리어 속도의 비례 계수이며 이동 현상 자체가 아니다.
캐리어 밀도는 단위 체적당 캐리어 수를 나타내는 양이다.

문제 71

금속에 빛을 비추면 금속표면에서 전자가 공간으로 방출되는 것은?

1전계방출

2광전자방출

3열전자방출

42차 전자방출

정답 및 해설

금속에 빛을 비출 때 표면에서 전자가 방출되는 것은 광전자 방출이다.

광자 에너지가 금속의 일함수보다 크면 전자가 에너지를 흡수해 표면 밖으로 나온다.

나머지는 에너지를 공급하는 방식이 다르다.

전계 방출은 강한 전계로 전자를 끌어내는 현상이다.
열전자 방출은 가열하여 전자를 방출시키는 현상이다.
2차 전자 방출은 고속 입자가 충돌해 전자를 방출시키는 현상이다.

문제 72

전계의 세기 E = 10⁶[V/m]의 평등 전계 중에 놓인 전자의 가속도는? (단, 전자의 질량은 9.11×10^-31[kg]이고, 전하량은 1.602×10^-19[C]이다.)

11.75×10¹⁷[m/s²]

21.95×10¹⁶[m/s²]

32.05×10¹⁶[m/s²]

42.35×10¹⁴[m/s²]

문제 73

어떤 송신기가 10MHz의 전파를 1kW의 출력으로 방사한다면 매 초당 몇 개의 광자(photon)가 방출되는가? (단, 플랑크 상수는 6.624×10^-34[J·sec]이다.)

11.5×10³¹[개]

21.5×10²⁹[개]

39.42×10³¹[개]

49.42×10²⁹[개]

정답 및 해설

매 초당 방출되는 광자 개수는 전체 에너지를 한 광자의 에너지로 나누어 구한다.

먼저 한 광자의 에너지를 계산하면
$E_{photon} = h \nu = 6.624 \times 10^{-34} \times 10 \times 10^6 = 6.624 \times 10^{-27}$ [J]이다.
매 초당 송신기가 방사하는 에너지는 1kW = $1 \times 10^3$ [J/sec]이므로, 광자 개수는
$N = \frac{1 \times 10^3}{6.624 \times 10^{-27}} = \frac{10^3}{6.624 \times 10^{-27}} = 1.51 \times 10^{29}$ [개/sec]이다.

따라서 매 초당 약 1.5×10²⁹개의 광자가 방출된다.

문제 74

n채널 MOSFET의 단면구조로 옳은 것은?

정답 및 해설

n채널 MOSFET 은 위에서부터 금속 게이트–절연층–n형 채널–p형 기판 순서로 쌓인 구조이다.

MOS 는 금속(Metal)–산화막 절연층(Oxide)–반도체(Semiconductor)의 적층으로, 게이트와 채널 사이를 절연층이 가른다. n채널은 p형 기판 표면(절연층 바로 아래)에 게이트 전압으로 유기되는 전자층이므로 p형 기판 위, 절연층 아래에 놓인다.

금속 게이트–절연층–p형 채널–n형 기판 순서의 그림은 p채널 MOSFET 구조이다.
금속 게이트–n형 채널–절연층–p형 기판 순서의 그림은 게이트가 채널에 직접 닿고 절연층이 채널 아래에 있어 MOS 구조가 아니다.
금속 게이트–p형 채널–절연층–n형 기판 순서의 그림은 채널 종류가 p형이고 절연층 위치도 MOS 구조와 맞지 않는다.

문제 75

터널 다이오드(Tunnel Diode)에서 터널링(Tunneling)은 언제 발생하는가?

1역방향에서만 발생

2정전압이 높을 때만 발생

3바이어스가 영(zero) 일 때 발생

4아주 낮은 전압에 있는 정방향에서 발생

문제 76

진성반도체의 온도변화에 따라 페르미준위는 어떻게 되는가?

1온도에 따라 변화하지 않는다.

2온도가 감소하면 전도대로 향한다.

3온도가 감소하면 충만대로 향한다.

4온도가 감소하면 가전대로 향한다.

문제 77

pn접합 다이오드에 역바이어스 전압을 인가할 때, 나타나는 현상에 관한 설명 중 옳은 것은? (단, 브레이크다운 전압(breakdown voltage 보다는 낮은 범위이다.)

1이온화된 도너와 억셉터 이온이 작아진다.

2공핍층이 더 넓어진다.

3공핍층이 좁아진다.

4공핍층이 없어진다.

정답 및 해설

역바이어스를 가하면 공핍층이 더 넓어진다.

역전압은 전위 장벽을 높이고 다수 캐리어를 접합에서 멀어지게 하여, 고정된 이온 전하가 노출되는 영역이 넓어진다.

나머지 서술은 역바이어스 현상과 맞지 않는다.

이온화된 도너와 억셉터 이온이 작아진다는 서술은 틀리다. 공핍층이 넓어지며 노출되는 이온 전하량은 오히려 늘어난다.
공핍층이 좁아진다는 서술은 틀리다. 이는 순방향 바이어스에서 나타난다.
공핍층이 없어진다는 서술은 틀리다. 항복 전압 이하에서는 공핍층이 유지된다.

문제 78

2종의 금속을 접속하고 직류를 흘리면 그 접합부에 온도 차이가 생기는 효과는?

1Thomson 효과

2Hall 효과

3Seebeck 효과

4Peltier 효과

정답 및 해설

이종 금속 접합에 직류를 흘릴 때 접합부에 온도 차가 생기는 효과는 펠티에 효과이다.

전류 방향에 따라 접합부에서 열이 흡수되거나 방출되어 한쪽은 냉각, 다른 쪽은 가열된다.

나머지는 다른 열전 현상이다.

톰슨 효과는 온도 구배가 있는 단일 도체에 전류가 흐를 때 열이 흡수되거나 방출되는 현상이다.
홀 효과는 자계 속 도체에 전류가 흐를 때 가로 방향 전압이 생기는 현상이다.
제베크 효과는 접합부의 온도 차가 기전력을 만드는 현상으로 펠티에 효과와 반대 방향의 현상이다.

문제 79

반도체 재료의 제조 시 고유저항을 측정하는 이유로 옳은 것은?

1불순물 반도체의 캐리어 농도를 결정하기 때문이다.

2다결정 재료의 수명 시간을 결정하기 때문이다.

3진송 반도체의 캐리어 농도를 결정하기 때문이다.

4캐리어의 이동도를 결정하기 때문이다.

문제 80

브래그(Bragg)의 반사조건으로 옳은 것은? (단, d : 주기구조의 폭, λ : 빛의 파장, n : 정수, θ : 결정면의 광선사의 각도이다.)

12d·sinθ = nλ

22d·tanθ = nλ

32d·tanθ = λ/n

42d·sinθ = λ/n

정답 및 해설

브래그 반사 조건은 $2d\sin\theta=n\lambda$ 이다.

결정면 간격 d 인 인접한 면에서 반사된 파의 경로차는 $2d\sin\theta$ 이며, 이것이 파장의 정수 배일 때 보강 간섭이 일어난다.

나머지 식은 경로차나 간섭 조건과 맞지 않는다.

$2d\tan\theta=n\lambda$ 는 경로차를 탄젠트로 둔 식이므로 틀리다.
$2d\tan\theta=\lambda/n$ 은 경로차를 탄젠트로 두고 파장을 n 으로 나눈 식이므로 틀리다.
$2d\sin\theta=\lambda/n$ 은 보강 간섭 조건이 파장의 정수 배인데 파장을 n 으로 나눈 식이므로 틀리다.

문제 81

2의 보수표현이 1의 보수표현보다 널리 사용되는 주된 이유는?

1음수의 표현이 가능하다.

2숫자 0의 표현방식이 두 가지이다.

3연산 시 캐리어 발생여부를 무시해도 된다.

410진수로의 변환이 더욱 용이하다.

정답 및 해설

2의 보수표현이 1의 보수보다 널리 사용되는 주된 이유는 연산 시 캐리어 발생 여부를 무시해도 된다는 점이다. 1의 보수에서는 덧셈 후 발생한 캐리어를 결과에 다시 더해야 하는 순환 캐리어(end-around carry) 처리가 필요하지만, 2의 보수는 캐리어를 단순히 버려도 자동으로 올바른 결과가 나온다.

숫자 0의 표현방식이 두 가지: 1의 보수가 0을 +0과 -0으로 두 가지로 표현하는 문제이다.
음수의 표현, 10진수로의 변환: 1의 보수도 가능하므로 2의 보수 채택의 주된 이유가 아니다.

문제 82

연산장치의 누산기(accumulator)에 대한 설명 중 옳은 것은?

1연산에 이용될 데이터를 읽어들여 일시적 저장 후 필요한 순간에 가산기에 데이터를 제공한다.

2산술연산의 결과를 일시적으로 기억하는 레지스터이다.

3데이터 레지스터의 데이터를 연산하여 그 결과를 저장시킨다.

4연산한 결과의 상태를 기록하여 저장하는 일을 한다.

문제 83

다음 중 NOR 게이트와 등가 게이트는?

정답 및 해설

NOR 게이트와 등가인 것은 입력에 버블이 없는 OR 게이트 뒤에 NOT(인버터)를 붙인 그림이다.

$Y=\overline{A+B}$ 는 OR 출력을 반전한 것이므로 OR 게이트–인버터 직렬 연결과 같다. 나머지 그림은 드모르간 정리로 정리하면 다른 게이트가 된다.

입력 버블 없는 AND 게이트 뒤에 인버터를 붙인 그림은 $\overline{AB}$ 로 NAND 이다.
두 입력에 버블이 있는 AND 게이트 뒤에 인버터를 붙인 그림은 $\overline{\bar{A}\,\bar{B}}=A+B$ 로 OR 이다.
두 입력에 버블이 있는 OR 게이트 뒤에 인버터를 붙인 그림은 $\overline{\bar{A}+\bar{B}}=AB$ 로 AND 이다.

문제 84

CPU의 기본 구조가 아닌 것은?

1ALU(Arithmetic Logic Unit)

2레지스터 세트

3RAM(Random Access Memory)

4제어 유니트

정답 및 해설

CPU 의 기본 구조가 아닌 것은 RAM이다.

RAM 은 CPU 외부에 연결되는 주기억장치이다.

나머지는 모두 CPU 내부를 구성하는 요소이다.

ALU 는 산술·논리 연산을 수행하는 CPU 내부 장치이다.
레지스터 세트는 데이터와 주소를 임시 저장하는 CPU 내부 기억소자이다.
제어 유니트는 명령을 해독하고 각 장치의 동작을 제어하는 CPU 내부 장치이다.

문제 85

C언어 프로그램에서 abs(3.562)의 함수 값은? (단, math.h가 정의되었다고 가정한다.)

1-3

2-4

정답 및 해설

abs(3.562) 의 함수 값은 3 이다.

C 언어의 abs 는 int 형 인자를 받아 int 형 절댓값을 돌려주는 함수이다.
실수 3.562 가 int 로 변환될 때 소수부가 버려져 3 이 되고, 3 은 음이 아니므로 절댓값도 그대로 3 이다.

나머지 값은 변환 결과와 다르다.

-3은 절댓값 함수의 결과가 음수일 수 없으므로 틀리다.
-4는 절댓값 함수의 결과가 음수일 수 없으므로 틀리다.
4는 소수부를 반올림한 값인데 int 변환은 소수부를 버리므로 틀리다.

문제 86

우측 회전(right rotate)을 수행하는 순환 시프트 레지스트에 데이터 (11011001)₂가 저장되어 있을 때, 제어 신호가 연속해서 3번 들어온 결과 값은?

1(00111011)₂

2(00011011)₂

3(11111011)₂

4(11001110)₂

정답 및 해설

우측 순환 이동을 세 차례 수행한 결과는 00111011 이다.

우측 회전은 맨 오른쪽 비트가 맨 왼쪽으로 돌아온다.
1회 : $11011001\rightarrow11101100$
2회 : $11101100\rightarrow01110110$
3회 : $01110110\rightarrow00111011$

나머지 값은 위 결과와 다르다.

00011011은 계산 결과와 다르다.
11111011은 계산 결과와 다르다.
11001110은 계산 결과와 다르다.

문제 87

플립플롭으로 10진 카운터를 구성하려고 할 때 최소 몇 단위 플립플롭이 필요한가?

13단

24단

35단

46단

정답 및 해설

10진 카운터에는 최소 4단의 플립플롭이 필요하다.

n 단 플립플롭은 $2^n$ 개의 상태를 표현한다.
$2^3=8$ 은 10보다 작고 $2^4=16$ 은 10 이상이므로 10개의 상태를 만들려면 최소 4단이 필요하다.

나머지 단수는 최소 조건과 맞지 않는다.

3단은 표현 가능한 상태가 8개뿐이라 10진 계수를 할 수 없다.
5단은 가능하지만 4단으로 충분하므로 최소가 아니다.
6단은 가능하지만 4단으로 충분하므로 최소가 아니다.

문제 88

인터럽트 처리 과정 중 인터럽트 장치를 소프트웨어를 의하여 판별하는 방법은?

1스택

2벡터 인터럽트

3폴링

4핸드쉐이킹

정답 및 해설

인터럽트 장치를 소프트웨어로 판별하는 방법은 폴링이다.

폴링은 인터럽트 요구가 있으면 프로그램이 장치를 차례로 검사하여 요구한 장치를 찾는다.

나머지는 소프트웨어 판별 방식이 아니다.

스택은 복귀 주소와 레지스터 상태를 저장하는 자료 구조이다.
벡터 인터럽트는 인터럽트 장치가 처리 루틴 주소를 하드웨어적으로 직접 제공하는 방식이다.
핸드쉐이킹은 두 장치가 제어 신호를 교환하며 데이터를 주고받는 방식이다.

문제 89

버스 클록(bus clock)이 2.5 GHz 이고, 데이터 버스의 폭이 8비트인 버스의 대역폭은?

125 Gbytes/sec

220 Gbytes/sec

32.5 Gbytes/sec

48 Gbytes/sec

문제 90

다음 소자 중 전원과 관련된 신호는 제외한 데이터와 주소 연결선의 수가 가장 많은 것은?

11K × 4 bit DRAM

28K × 4 bit SRAM

34K × 1 bit DRAM

464K × 8 bit SRAM

정답 및 해설

연결선 수가 가장 많은 소자는 64K × 8 bit SRAM이다.

연결선 수는 주소선과 데이터선의 합이며, 주소선 수는 워드 수의 밑이 2인 로그값이다.
$\log_2(64\times2^{10})=16$
주소 16개와 데이터 8개를 더하면 24개이다.

나머지 소자는 모두 이보다 연결선이 적다.

1K × 4 bit DRAM은 주소선이 많아야 10개(행·열 주소를 다중화하면 더 적음)이고 데이터선 4개라 최대 14개로 24개보다 적다.
8K × 4 bit SRAM은 주소선 13개와 데이터선 4개로 17개이므로 24개보다 적다.
4K × 1 bit DRAM은 주소선이 많아야 12개(다중화하면 더 적음)이고 데이터선 1개라 최대 13개로 24개보다 적다.

문제 91

Two address machine에서 기억용량 2¹⁶ 이고 Word length가 40bit라면 이 명령어 형식(Instruction Format)에 대한 명령코드는 몇 bit로 구성되는가?

정답 및 해설

명령코드는 8비트이다.

2주소 명령어는 명령코드 필드와 주소 필드 2개로 이루어진다. 기억용량이 $2^{16}$ 이므로 주소 필드는 각각 16비트이다.
$40-2\times16=8$
따라서 명령코드는 8비트이다.

나머지 보기는 전체 길이 40비트를 채우지 못한다.

5비트는 계산값 8비트보다 작다.
6비트는 계산값 8비트보다 작다.
7비트는 계산값 8비트보다 작다.

문제 92

다음 회로도는 어떤 동작을 하는 회로인가?

1비동기식 2진 카운터

2동기식 10진 카운터

3링 카운터

4존슨 카운터

정답 및 해설

그림은 D 플립플롭 4개를 직렬로 잇고 마지막 출력 $Q_3$ 를 첫 입력 $D_0$ 로 되돌린 링 카운터이다.

그림에서 $Q_0\to D_1$ , $Q_1\to D_2$ , $Q_2\to D_3$ 로 연결되고, 위쪽 귀환선이 $Q_3$ (반전 출력이 아님)에서 $D_0$ 로 이어지며, 네 플립플롭의 CP 는 하나의 클록선에 공통으로 묶여 있다. 따라서 클록마다 데이터가 한 칸씩 이동하며 순환 시프트한다.

비동기식 2진 카운터는 앞단 출력이 다음 단의 클록이 되는 구조인데, 그림은 모든 CP 가 공통 클록이라 다르다.
동기식 10진 카운터는 10개 상태를 거쳐 되돌아가도록 하는 게이트 논리가 필요한데, 그림은 게이트 없이 출력을 다음 단 D 로 옮기기만 해 상태가 한 칸씩 순환 이동할 뿐이다.
존슨 카운터는 마지막 단의 반전 출력 $\overline{Q_3}$ 를 $D_0$ 로 되돌리는 구조인데, 그림은 $Q_3$ 를 그대로 되돌린다.

문제 93

다음 중 에러를 찾아서 교정을 할 수 있는 코드는?

1hamming code

2ring counter code

3gray code

48421 code

정답 및 해설

에러를 찾아 교정할 수 있는 코드는 해밍 코드(hamming code)이다.

해밍 코드는 데이터 비트 사이에 여러 개의 패리티 비트를 두어 에러 위치를 알아내므로 1비트 에러를 검출하고 정정한다.

나머지 코드는 에러가 난 비트의 위치를 찾아 정정하는 기능이 없다.

링 카운터 코드는 한 비트만 1로 두는 카운터 상태 표현이며 에러 정정 기능이 없다.
그레이 코드는 인접한 값끼리 한 비트만 달라지는 코드이며 에러 정정 기능이 없다.
8421 코드는 각 자리에 가중치를 둔 BCD 코드이며 에러 정정 기능이 없다.

문제 94

다음은 C언어 프로그램의 일부이다. F의 값으로 옳은 것은?

정답 및 해설

매크로를 안쪽부터 차례로 계산하면 F = 4 이다.

그림의 정의는 $SSS(x,y)$ = (x 가 y 보다 크면 x, 아니면 y), 즉 큰 값이고, $TTT(x,y)$ = (x 가 y 이하이면 x, 아니면 y), 즉 작은 값이다. 변수는 A=1, B=2, C=3, D=4 이다.
SSS(A, B) = SSS(1, 2) = 2
TTT(2, C) = TTT(2, 3) = 2
SSS(2, D) = SSS(2, 4) = 4

매크로 본문 전체가 괄호로 묶여 있어 중첩 치환해도 연산 순서가 바뀌지 않는다.

F 값이 1 이라는 보기는 계산값 4 와 다르다.
F 값이 2 라는 보기는 안쪽 단계의 중간값일 뿐 최종 계산값과 다르다.
F 값이 3 이라는 보기는 계산값 4 와 다르다.

문제 95

다음 프로그램 작성 과정을 순서대로 바르게 나열한 것은?

1㉣→㉠→㉡→㉢→㉤

2㉣→㉠→㉡→㉤→㉢

3㉠→㉣→㉡→㉢→㉤

4㉠→㉡→㉤→㉢→㉣

문제 96

순서도를 작성하는 일반적인 규칙 중 틀린 것은?

1국제 표준화 기구(ISO)의 표준 기호를 사용한다.

2제어 흐름에 따라 위에서 아래로, 왼쪽에서 오른쪽으로 그린다.

3기호 내부에 처리내용을 자세하게 기술하고, 주석은 기술하지 않도록 한다.

4문제가 복잡하고 어려울 때는 블록별로 나누어 단계적으로 그린다.

정답 및 해설

틀린 규칙은 기호 내부에 처리 내용을 자세히 쓰고 주석을 쓰지 않는다는 서술이다.

순서도 기호 안에는 처리 내용을 간결하게 적고, 부연 설명은 주석 기호로 따로 덧붙여 흐름을 읽기 쉽게 한다.

나머지 보기는 순서도 작성의 옳은 규칙이다.

표준 기호를 사용한다는 서술은 누구나 같은 의미로 읽도록 하기 위한 옳은 규칙이다.
위에서 아래로, 왼쪽에서 오른쪽으로 그린다는 서술은 제어 흐름을 따라 읽기 위한 옳은 규칙이다.
복잡한 문제를 블록별로 나누어 단계적으로 그린다는 서술은 옳은 규칙이다.

문제 97

다음 볼대수식을 최소화 하면?

1BC

정답 및 해설

식에 $A+\bar{A}$ 가 들어 있으므로 전체가 1 로 최소화된다.

그림의 식은 $A+\bar{A}+BC+\overline{BC}$ 이다. 보수 법칙 $A+\bar{A}=1$ 과 $BC+\overline{BC}=1$ , 그리고 1 + X = 1 을 쓰면
$(A+\bar{A})+(BC+\overline{BC})=1+1=1$

값이 입력과 무관하게 항상 1 이다.

BC 는 B, C 가 모두 1 일 때만 1 이므로 항상 1 인 결과와 다르다.
A 는 A = 0 일 때 0 이므로 결과와 다르다.
B 는 B = 0 일 때 0 이므로 결과와 다르다.

문제 98

MSB에 대한 설명으로 옳은 것은?

1맨 왼쪽 비트(최상위 비트)

2맨 오른쪽 비트(최하위 비트)

32진수의 보수

48진수의 보수

정답 및 해설

MSB는 맨 왼쪽 비트(최상위 비트)이다.

MSB(most significant bit)는 이진수에서 가장 큰 자리 가중치를 갖는 비트로, 맨 왼쪽에 위치한다.

나머지 보기는 MSB의 뜻이 아니다.

맨 오른쪽 비트(최하위 비트)는 LSB이다.
2진수의 보수는 음수 표현 등에 쓰는 수의 보수 표현이며 비트의 위치를 가리키는 용어가 아니다.
8진수의 보수는 수의 보수 표현이며 비트의 위치를 가리키는 용어가 아니다.

문제 99

어떤 특정한 비트 또는 문자를 삭제할 때 사용하는 연산은?

1AND

2OR

3XOR

4NOR

정답 및 해설

특정 비트를 삭제(0으로 만들기)하는 연산은 AND이다.

임의의 비트 x에 대해 x AND 0은 0, x AND 1은 x이다. 지울 위치에 0, 유지할 위치에 1인 마스크를 AND하면 원하는 비트만 지워진다.

나머지 연산은 이런 선택적 삭제를 하지 못한다.

OR는 1과 OR하면 그 비트가 1이 되므로 특정 비트를 세트하는 연산이다.
XOR는 1과 XOR한 위치의 비트를 반전시키는 연산이다.
NOR는 OR 결과를 다시 반전하므로 마스크하지 않은 나머지 비트까지 반전되어 선택적 삭제가 되지 않는다.

문제 100

다음 회로의 논리식으로 옳은 것은?

정답 및 해설

그림은 CMOS NOR 게이트이므로 논리식은 $Y=\overline{A+B}$ 이다.

그림에서 VDD 쪽 PMOS 두 개(게이트 버블)는 A·B 입력으로 직렬 연결되어 Y 에 닿고, 접지 쪽 NMOS 두 개는 A·B 입력으로 병렬 연결되어 있다. 직렬 PMOS 는 A, B 가 모두 0 일 때만 켜져 Y 를 1 로 올리고, 병렬 NMOS 는 A, B 중 하나라도 1 이면 Y 를 0 으로 내린다.

$Y=\overline{A\cdot B}$ 는 PMOS 병렬·NMOS 직렬 구조인 NAND 의 식이라 다르다.
$Y=A+B$ 는 A, B 가 모두 0 일 때 0 이어야 하는데 그림은 그때 1 을 내므로 다르다.
$Y=A\cdot B$ 는 A, B 가 모두 0 일 때 0 이어야 하는데 그림은 그때 1 을 내므로 다르다.

전자기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

22년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

진공 중 반지름이 a(m)인 무한길이의 원통 도체 2개가 간격 d(m)로 평행하게 배치되어 있다. 두 도체 사이의 정전용량(C)을 나타낸 것으로 옳은 것은?

정답 및 해설

두 원통 도체 사이의 단위 길이당 정전용량은 $C=\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{d-a}{a}}$ [F/m]이다.

간격 d 가 커질수록 로그 값이 커져 정전용량은 작아져야 한다.

$\pi\varepsilon_0\ln\dfrac{d-a}{a}$ 는 로그가 분자에 있어 간격이 넓어질수록 정전용량이 커지므로 틀리다.
$\pi\varepsilon_0\ln\dfrac{a}{d-a}$ 는 d 가 2a 보다 큰 실제 배치에서 로그 값이 음수가 되어 정전용량이 음수가 되므로 틀리다.
$\dfrac{\pi\varepsilon_0}{\ln\dfrac{a}{d-a}}$ 역시 분모의 로그가 음수라 정전용량이 음수가 되어 틀리다.

문제 2

진공 중 한 변의 길이가 0.1m인 정삼각형의 3정점 A, B, C에 각각 2.0×10^-6C의 점전하가 있을 때, 점 A의 전하에 작용하는 힘은 몇 N 인가?

11.8√2

21.8√3

33.6√2

43.6√3

정답 및 해설

정삼각형의 세 정점에 동일한 양전하가 있으므로, 점 A의 전하는 B와 C로부터 각각 정전기력을 받는다.

문제 3

진공 내 전위함수가 V = x² + y²(V)로 주어졌을 때, 0≤x≤1, 0≤y≤1, 0≤z≤1인 공간에 저장되는 정전에너지(J)는?

정답 및 해설

저장되는 정전에너지는 $\dfrac{4}{3}\varepsilon_0$ J이다.

전계는 전위의 음의 기울기이므로 $V=x^2+y^2$ 에서
$\mathbf{E}=-\nabla V=-2x\,\hat{x}-2y\,\hat{y}$ , $|\mathbf{E}|^2=4(x^2+y^2)$

$\dfrac{2}{3}\varepsilon_0$ 인 보기는 계산값의 절반으로 계산값과 다르다.
$4\varepsilon_0$ 인 보기는 계산값과 다르다.
$2\varepsilon_0$ 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 4

자극의 세기가 7.4×10^-5Wb, 길이가 10cm인 막대자석이 100AT/m의 평등자계 내에 자계의 방향과 30°로 놓여 있을 때 이 자석에 작용하는 회전력(N·m)은?

12.5×10^-3

23.7×10^-4

35.3×10^-5

46.2×10^-6

정답 및 해설

막대자석에 작용하는 회전력은 $3.7\times10^{-4}\,\mathrm{N\cdot m}$ 이다.

회전력은 $T=mH\ell\sin\theta$ 이다.
$T=7.4\times10^{-5}\times100\times0.1\times\sin30^{\circ}$
$T=3.7\times10^{-4}\,\mathrm{N\cdot m}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$2.5\times10^{-3}$ 은 계산값과 다르다.
$5.3\times10^{-5}$ 은 계산값과 다르다.
$6.2\times10^{-6}$ 은 계산값과 다르다.

문제 5

공기 중에서 1V/m의 전계의 세기에 의한 변위전류밀도의 크기를 2A/m²으로 흐르게 하려면 전계의 주파수는 몇 MHz 가 되어야 하는가?

19000

218000

336000

472000

정답 및 해설

이를 MHz로 변환하면 $f \approx 35900 \, \text{MHz} \approx 36000 \, \text{MHz}$ 이므로 36000 MHz가 답이다.

문제 6

1영상전하는 구도체 내부에 존재한다.

2영상전하는 점전하와 구도체 중심을 이은 직선상에 존재한다.

3영상전하의 전하량과 점전하의 전하량은 크기는 같고 부호는 반대이다.

4영상전하의 위치는 구도체의 중심과 점전하 사이 거리(d(m))와 구도체의 반지름(a(m))에 의해 결정된다.

정답 및 해설

접지 구도체의 영상전하에 대해 전하량의 크기가 점전하와 같다는 설명이 틀리다.

영상전하는 $q^{\prime}=-\dfrac{a}{d}q$ 이며, 점전하가 구 밖에 있어 d가 a보다 크므로 크기가 점전하보다 작다. 부호만 반대이다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

영상전하가 구도체 내부에 존재한다는 설명은 옳다.
영상전하가 점전하와 구 중심을 잇는 직선상에 있다는 설명은 옳다.
영상전하의 위치가 d와 a에 의해 결정된다는 설명은 옳다. 중심에서의 거리는 $\dfrac{a^{2}}{d}$ 이다.

문제 7

투자율이 μ(H/m), 자계의 세기가 H(AT/m), 자속밀도가 B(Wb/m²)인 곳에서의 자계 에너지 밀도(J/m³)는?

정답 및 해설

자계 에너지 밀도는 $\dfrac{B^2}{2\mu}$ 이다.

자계 에너지 밀도는 $w=\dfrac{1}{2}BH$ 이고, $B=\mu H$ 를 대입하면 세 가지 꼴이 모두 같다.
$w=\dfrac{1}{2}BH=\dfrac{1}{2}\mu H^2=\dfrac{B^2}{2\mu}$

$\dfrac{H^2}{2\mu}$ 인 보기는 $\mu$ 가 분모에 있어 $\dfrac{1}{2}\mu H^2$ 과 다르다.
$\dfrac{1}{2}\mu H$ 인 보기는 H 가 제곱이 아니어서 에너지 밀도의 차원이 맞지 않는다.
$BH$ 인 보기는 계수 $\dfrac{1}{2}$ 이 빠져 실제 값의 2배가 된다.

문제 8

z축 상에 놓인 길이가 긴 직선 도체에 10A의 전류가 +z 방향으로 흐르고 있다. 이 도체의 주위의 자속밀도가

Wb/m² 일 때 도체가 받는 단위 길이당 힘(N/m)은? (단,

는 단위벡터이다.)

정답 및 해설

도체가 받는 단위 길이당 힘은 $40\hat{x}+30\hat{y}$ N/m 이다.

자속밀도는 $\mathbf{B}=3\hat{x}-4\hat{y}$ Wb/m², 전류는 10 A 가 $+z$ 방향이다. 직선 전류가 받는 힘은 로렌츠 힘 $\mathbf{F}=I(\boldsymbol{\ell}\times\mathbf{B})$ 이다.

$\dfrac{\mathbf{F}}{\ell}=10\,\hat{z}\times(3\hat{x}-4\hat{y})=10(3\hat{y}+4\hat{x})=40\hat{x}+30\hat{y}$
( $\hat{z}\times\hat{x}=\hat{y}$ , $\hat{z}\times\hat{y}=-\hat{x}$ )

$-40\hat{x}+30\hat{y}$ 인 보기는 x 성분의 부호가 계산값과 반대이다.
$-30\hat{x}+40\hat{y}$ 인 보기는 성분 크기와 부호가 계산값과 다르다.
$30\hat{x}+40\hat{y}$ 인 보기는 x·y 성분 크기가 서로 바뀌어 계산값과 다르다.

문제 9

10.01

20.05

30.1

40.5

정답 및 해설

유전체를 절반 두께로 넣은 커패시터의 정전용량은 0.5 μF 이다.

$C_1=\dfrac{\varepsilon_0S}{d/2}=2C_0=0.6\ \mu\mathrm{F}$
$C_2=\dfrac{5\varepsilon_0S}{d/2}=10C_0=3\ \mu\mathrm{F}$
$C=\dfrac{C_1C_2}{C_1+C_2}=\dfrac{0.6\times3}{3.6}=0.5\ \mu\mathrm{F}$

0.01 μF 은 계산값과 다르다.
0.05 μF 은 계산값과 다르다.
0.1 μF 은 계산값과 다르다.

문제 10

평등 전계 중에 유전체 구에 의한 전계 분포가 그림과 같이 되었을 때 ε₁과 ε₂의 크기 관계는?

1ε₁ ＞ ε₂

2ε₁ ＜ ε₂

3ε₁ = ε₂

4무관하다.

문제 11

진공 중에 4m 간격으로 평행한 두 개의 무한 평판 도체에 각각 +4 C/m², -4 C/m²의 전하를 주었을 때, 두 도체 간의 전위차는 약 몇 V 인가?

11.36×10¹¹

21.36×10¹²

31.8×10¹¹

41.8×10¹²

정답 및 해설

두 평판 사이의 전위차는 약 $1.8\times10^{12}$ V이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$1.36\times10^{11}$ 은 계산값과 다르다.
$1.36\times10^{12}$ 은 계산값과 다르다.
$1.8\times10^{11}$ 은 계산값보다 한 자릿수 작아 다르다.

문제 12

정답 및 해설

단위 길이당 컨덕턴스는 $\dfrac{2\pi\sigma}{\ln\dfrac{b}{a}}$ 이다.

이는 동축 원통의 정전용량 $C=\dfrac{2\pi\varepsilon}{\ln(b/a)}$ 에서 $\varepsilon$ 을 $\sigma$ 로 바꾼 것과 같다( $RC=\varepsilon/\sigma$ ).

분모가 $\ln\dfrac{a}{b}$ 인 보기는 b 가 a 보다 커서 로그 값이 음수가 되어 컨덕턴스가 음이 되므로 틀리다.
분자가 $4\pi\sigma$ 이고 분모가 $\ln\dfrac{b}{a}$ 인 보기는 계산값의 2배이다.
분자가 $4\pi\sigma$ 이고 분모가 $\ln\dfrac{a}{b}$ 인 보기는 계수와 부호가 모두 계산값과 다르다.

문제 13

어떤 도체에 교류 전류가 흐를 때 도체에서 나타나는 표피 효과에 대한 설명으로 틀린 것은?

1도체 중심부보다 도체 표면부에 더 많은 전류가 흐르는 것을 표피 효과라 한다.

2전류의 주파수가 높을수록 표피 효과는 작아진다.

3도체의 도전율이 클수록 표피 효과는 커진다.

4도체의 투자율이 클수록 표피 효과는 커진다.

정답 및 해설

표피 효과에 대해 주파수가 높을수록 표피 효과가 작아진다는 설명이 틀리다.

표피 깊이는 $\delta=\dfrac{1}{\sqrt{\pi f\mu\sigma}}$ 이므로, 주파수·도전율·투자율이 클수록 깊이가 얕아져 표피 효과가 커진다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

도체 중심부보다 표면부에 전류가 더 많이 흐르는 현상을 표피 효과라 한다는 설명은 옳다.
도전율이 클수록 표피 효과가 커진다는 설명은 옳다.
투자율이 클수록 표피 효과가 커진다는 설명은 옳다.

문제 14

정답 및 해설

평행 도선에 흐르는 전류는 2 A이다.

왕복 전류 사이의 단위 길이당 힘은 $F=\dfrac{2\times10^{-7}I^{2}}{d}$ 이다.
$I^{2}=\dfrac{2.0\times10^{-7}\times4}{2\times10^{-7}}=4$
$I=2\,\mathrm{A}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

전류 1 A이면 힘이 $0.5\times10^{-7}\,\mathrm{N}$ 이 되어 주어진 값과 다르다.
전류 4 A이면 힘이 $8\times10^{-7}\,\mathrm{N}$ 이 되어 주어진 값과 다르다.
전류 8 A이면 힘이 $3.2\times10^{-6}\,\mathrm{N}$ 이 되어 주어진 값과 다르다.

문제 15

인덕턴스(H)의 단위를 나타낸 것으로 틀린 것은?

1Ω·s

2Wb/A

3J/A²

4N/(A·m)

정답 및 해설

인덕턴스의 단위로 N/(A·m)는 틀리다.

이 단위는 자속밀도(테슬라)의 단위이다. 인덕턴스 H는 Wb/A, V·s/A, Ω·s, $\mathrm{J/A^{2}}$ 로 쓸 수 있다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

Ω·s는 옳은 표현이다. $V\cdot s/A$ 가 곧 Ω·s 이다.
Wb/A는 옳은 표현이다. $L=\Phi/I$ 이다.
$\mathrm{J/A^{2}}$ 은 옳은 표현이다. 자기 에너지 $W=\dfrac{1}{2}LI^{2}$ 에서 나온다.

문제 16

유전율이 ε = 2ε₀이고 투자율이 μ₀인 비도선성 유전체에서 전자파의 전계의 세기가

V/m 일 때, 자계의 세기 H(A/m)는? (단,

는 단위벡터이다.)

정답 및 해설

자계의 세기는 $\mathbf{H}=-\sqrt{2}\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{x}$ A/m 이다.

방향은 $\mathbf{E}\times\mathbf{H}$ 가 진행 방향 $+\hat{z}$ 이어야 한다. $\hat{y}\times(-\hat{x})=\hat{z}$ 이므로 H 는 $-\hat{x}$ 방향이다.

$\sqrt{2}\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{x}$ 인 보기는 $\hat{y}\times\hat{x}=-\hat{z}$ 가 되어 진행 방향과 반대이다.
$-2\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{x}$ 인 보기는 크기가 계산값과 다르다.
$2\cos(10^9t-\beta z)\,\hat{x}$ 인 보기는 크기와 방향이 모두 계산값과 다르다.

문제 17

자기회로에서 전기회로의 도전율 σ(℧/m)에 대응되는 것은?

1자속

2기자력

3투자율

4자기저항

정답 및 해설

도전율 $\sigma$ 에 대응하는 자기회로의 양은 투자율이다.

전기회로의 전류·기전력·저항·도전율은 각각 자기회로의 자속·기자력·자기저항·투자율에 대응한다.

나머지 보기는 옳지 않다.

자속은 전기회로의 전류에 대응한다.
기자력은 전기회로의 기전력에 대응한다.
자기저항은 전기회로의 저항에 대응한다.

문제 18

1100

2200

3300

4400

정답 및 해설

B코일의 권수는 200회이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

100회이면 $L_B=1\,\mathrm{mH}$ 가 되어 계산값과 다르다.
300회이면 $L_B=9\,\mathrm{mH}$ 가 되어 계산값과 다르다.
400회이면 $L_B=16\,\mathrm{mH}$ 가 되어 계산값과 다르다.

문제 19

전계가 유리에서 공기로 입사할 때 입사각 θ₁과 굴절각 θ₂의 관계와 유리에서의 전계 E₁과 공기에서의 전계 E₂의 관계는?

1θ₁ ＞ θ₂, E₁ ＞ E₂

2θ₁ ＜ θ₂, E₁ ＞ E₂

3θ₁ ＞ θ₂, E₁ ＜ E₂

4θ₁ ＜ θ₂, E₁ ＜ E₂

정답 및 해설

유리에서 공기로 입사하면 입사각이 굴절각보다 크고 전계는 공기 쪽이 더 크다. 곧 입사각이 크고 유리 쪽 전계가 작다.

나머지 보기는 옳지 않다.

입사각이 크고 유리 쪽 전계도 크다는 설명은 틀리다. 접선 성분 연속 조건에서는 입사각이 큰 쪽의 전계가 작다.
입사각이 작고 유리 쪽 전계가 크다는 설명은 틀리다. 유전율이 큰 유리 쪽 각이 더 크다.
입사각이 작고 유리 쪽 전계도 작다는 설명은 틀리다. 유전율이 큰 유리 쪽 각이 더 크다.

문제 20

11.13

21.41

31.89

42.83

문제 21

다음 임피던스 파라미터 중 출력 개방 전달 임피던스는?

1Z₁₁

2Z₁₂

3Z₂₁

4Z₂₂

정답 및 해설

출력 개방 전달 임피던스는 $Z_{21}$ 이다.

출력을 개방해 $I_2=0$ 으로 두고 입력 전류에 대한 출력 전압의 비를 구한 값이 $Z_{21}=\dfrac{V_2}{I_1}$ 이다. 즉 순방향 전달 임피던스이다.

나머지 보기는 옳지 않다.

$Z_{11}$ 은 출력 개방 시 입력 단자의 구동점 임피던스이다.
$Z_{12}$ 는 입력 개방 시의 역방향 전달 임피던스이다.
$Z_{22}$ 는 입력 개방 시 출력 단자의 구동점 임피던스이다.

문제 22

직류 전압원에 저항 R을 접속하였을 때 흐르는 전류를 30% 증가시키기 위해서는 저항값을 약 얼마로 변경시켜야 하는가?

10.3R

20.77R

41.3R

정답 및 해설

전류를 30% 늘리려면 저항을 약 0.77R로 바꿔야 한다.

전압이 일정하므로 전류는 저항에 반비례한다.
$I^{\prime}=1.3I$
$R^{\prime}=\dfrac{V}{1.3I}=\dfrac{R}{1.3}\approx0.77R$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

0.3R은 전류가 약 3.3배가 되는 값이다.
R은 저항이 그대로이므로 전류가 변하지 않는다.
1.3R은 저항을 키우는 것이므로 전류가 줄어든다.

문제 23

그림과 같은 페이저도(phasor diagram)가 있을 때, 등가 임피던스는?

120√2 - j20√2

220√2 + j20√2

340√2 + j40√2

440√2 – j40√2

정답 및 해설

등가 임피던스는 $20\sqrt{2}+j20\sqrt{2}$ Ω 이다.

전압이 전류보다 45° 앞서므로 유도성이고 허수부는 양수이다.

$20\sqrt{2}-j20\sqrt{2}$ 인 보기는 용량성으로 허수부 부호가 계산값과 반대이다.
$40\sqrt{2}+j40\sqrt{2}$ 인 보기는 크기가 80 이 되어 계산값과 다르다.
$40\sqrt{2}-j40\sqrt{2}$ 인 보기는 크기와 부호가 모두 계산값과 다르다.

문제 24

다음 회로에서 어드미턴스 파라미터 Y₁₁은?

11/2 ℧

21/3 ℧

31/6 ℧

41/12 ℧

정답 및 해설

$Y_{11}$ 은 $\dfrac{1}{6}$ ℧ 이다.

그림은 입력 쪽 직렬 6 Ω, 출력 단자 사이 병렬 3 Ω 인 L형 회로이다. $Y_{11}$ 은 출력을 단락( $V_2=0$ )하고 구한 입력 어드미턴스이다.

출력을 단락하면 3 Ω 은 단락되어 빠지고 6 Ω 만 남는다.
$Y_{11}=\dfrac{I_1}{V_1}\Big|_{V_2=0}=\dfrac{1}{6}$

$\dfrac{1}{2}$ ℧ 인 보기는 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{3}$ ℧ 인 보기는 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{12}$ ℧ 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 25

어떤 회로의 피상전력이 20kVA이고 유효전력이 15kW 일 때 이 회로의 역률은?

10.9

20.75

30.6

40.45

정답 및 해설

이 회로의 역률은 0.75이다.

역률은 유효전력과 피상전력의 비이다.
$\cos\theta=\dfrac{P}{P_a}=\dfrac{15}{20}=0.75$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

0.9는 계산값과 다르다.
0.6은 계산값과 다르다.
0.45는 계산값과 다르다.

문제 26

다음과 같이 두 개의 저항이 직렬로 연결되어 있는 회로에서 각 저항의 전압과의 관계식으로 옳은 것은?

1V₁V₂ = R₁R₂

2V₁V₂ = (R₁R₂)²

3V₁R₁ = V₂R₂

4V₁R₂ = V₂R₁

문제 27

일 때 f(t)의 최종값은?

4∞

정답 및 해설

f(t) 의 최종값은 5 이다.

최종값 정리 $\lim_{t\to\infty}f(t)=\lim_{s\to0}sF(s)$ 를 쓴다. $F(s)=\dfrac{3s+15}{s^3+2s^2+3s}=\dfrac{3s+15}{s(s^2+2s+3)}$ 이므로
$sF(s)=\dfrac{3s+15}{s^2+2s+3}\ \to\ \dfrac{15}{3}=5$

$s^2+2s+3=0$ 의 근 $s=-1\pm j\sqrt{2}$ 는 실수부가 음수라 최종값 정리 적용 조건이 성립한다.

0 은 sF(s) 의 극한값과 다르다.
3 은 계산값과 다르다.
무한대는 sF(s) 의 극점이 모두 좌반면에 있어 f(t) 가 수렴하므로 틀리다.

문제 28

다음 그림 (1)의 회로에서 i(t)의 파형이 그림 (2)와 같을대, 출력 v(t)를 라플라스 변환한 V(s)로 옳은 것은?

문제 29

다음 회로의 노튼 등가회로는?

정답 및 해설

노튼 등가회로는 위쪽(단자 a 쪽)을 향하는 2 A 전류원에 3 Ω 이 병렬로 연결된 회로이다.

a 가 b 보다 전위가 높으므로 a-b 를 단락하면 전류는 a 쪽으로 흘러 나간다. 따라서 전류원 화살표는 a 쪽(위)을 향해야 한다.

위를 향하는 6 A 전류원과 4 Ω 의 보기는 전류(2 A)와 저항(3 Ω) 모두 계산값과 다르다.
아래를 향하는 6 A 전류원과 4 Ω 의 보기는 전류·저항이 계산값과 다르고 방향도 반대이다.
아래를 향하는 2 A 전류원과 3 Ω 의 보기는 크기는 맞지만 전류원 방향이 a 쪽과 반대이다.

문제 30

x(t) = te^-atu(t) 의 Fourier 변환 X(ω)에서 ω = 0일 때의 값 X(0)은?

31/a²

42/a²

정답 및 해설

$X(0)$ 의 값은 $\dfrac{1}{a^{2}}$ 이다.

$X(\omega)=\int_{0}^{\infty}te^{-at}e^{-j\omega t}dt=\dfrac{1}{(a+j\omega)^{2}}$ 이다.
$\omega=0$ 을 대입하면 $X(0)=\dfrac{1}{a^{2}}$ 이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

0은 틀리다. 피적분 함수가 양수라 적분값이 0이 될 수 없다.
1은 틀리다. 결과는 $\dfrac{1}{a^{2}}$ 로 a에 따라 달라지는 값이며 상수 1이 아니다.
$\dfrac{2}{a^{2}}$ 은 계산값의 2배이다.

문제 31

그림의 회로에서 정현파 입력에 대한 정상상태 응답(steady state response) V_o(t)는?

정답 및 해설

정상상태 응답은 $V_o(t)=\dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin\left(t-\dfrac{\pi}{4}\right)$ 이다.

병렬 RC 는 용량성이므로 전압이 전류보다 45° 뒤진다.

$\dfrac{1}{\sqrt{3}}\sin\left(t-\dfrac{\pi}{4}\right)$ 인 보기는 진폭이 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{\sqrt{2}}\sin\left(t+\dfrac{\pi}{4}\right)$ 인 보기는 위상이 앞서 용량성 부하의 지상과 반대이다.
$\dfrac{1}{\sqrt{3}}\sin\left(t+\dfrac{\pi}{4}\right)$ 인 보기는 진폭과 위상 모두 계산값과 다르다.

문제 32

다음 회로에서 단자 1, 2간의 인덕턴스 L은?

정답 및 해설

단자 1, 2 사이 인덕턴스는 $L_1+L_2+2M$ 이다.

$L_1+L_2$ 인 보기는 상호 인덕턴스 M 에 의한 결합을 빠뜨렸다.
$L_1+L_2-2M$ 인 보기는 전류가 한쪽은 점으로 들어가고 다른 쪽은 점에서 나오는 차동 결합일 때의 값이다.
$L_1+L_2\pm\sqrt{L_1L_2}$ 인 보기는 M 대신 $\sqrt{L_1L_2}$ 를 넣고 계수 2 도 없어 직렬 합성 인덕턴스 식과 다르다.

문제 33

저항 R = 50Ω, 인덕턴스 L = 1mH, 커패시터 C = 10pF 인 RLC 직렬 공진회로의 양호도 Q는?

1100

2200

3300

4400

정답 및 해설

RLC 직렬 공진회로의 양호도는 $Q = \frac{1}{R}\sqrt{\frac{L}{C}}$ 로 구한다.

문제 34

다음과 같은 회로에서 V_S = 80∠0° 일 때, 전체 전류 I_T의 크기는 약 몇 A 인가?

18.5

29.4

310.3

411.2

정답 및 해설

전체 전류 $I_T$ 의 크기는 약 9.4 A 이다.

두 가지 전류를 복소수로 합한다.
$I_T=I_1+I_2=9.316+j0.972\ \mathrm{A}$
$|I_T|=\sqrt{9.316^2+0.972^2}\approx 9.37\ \mathrm{A}$

8.5 A 인 보기는 계산값과 다르다.
10.3 A 인 보기는 계산값과 다르다.
11.2 A 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 35

다음 그림의 회로망에서 V₁(t) = e^-2tu(t)일 때 V₂(t)는? (단, 콘덴서는 미리 충전되어 있지 않다.)

정답 및 해설

문제 36

다음 중 그림과 같은 이상 변압기의 방정식으로 옳은 것은?

정답 및 해설

이상 변압기의 방정식으로 옳은 것은 $\dfrac{V_1}{V_2}=\dfrac{N_1}{N_2}$ 이다.

$\dfrac{V_1}{V_2}=\left(\dfrac{N_1}{N_2}\right)^2$ 인 보기는 권수비 제곱으로, 전압비가 아니라 임피던스비 꼴이다.
$\dfrac{I_1}{I_2}=\dfrac{N_2}{N_1}$ 인 보기는 두 전류가 모두 점 쪽으로 들어가는 그림의 방향에서는 부호가 음이어야 하므로 맞지 않다.
$\dfrac{I_2}{I_1}=\left(\dfrac{N_2}{N_1}\right)^2$ 인 보기는 전류비가 권수비 제곱이 아니어서 맞지 않다.

문제 37

다음 회로의 필터 종류는?

1대역 저지 필터

2대역 통과 필터

3고대역 통과 필터

4저대역 통과 필터

정답 및 해설

이 회로는 저대역 통과 필터이다.

대역 저지 필터는 특정 대역만 막고 직류와 높은 주파수를 모두 통과시켜야 하는데, 이 회로는 높은 주파수를 통과시키지 못한다.
대역 통과 필터는 직류 쪽을 막아야 하는데, 이 회로는 직류가 L 을 그대로 지나 통과한다.
고대역 통과 필터는 직렬에 C, 병렬에 L 이 오는 구성으로, 소자 배치가 이 회로와 반대이다.

문제 38

정답 및 해설

부하 전류는 $I=\dfrac{E_T}{Z_T+Z}$ 이다.

$\dfrac{E_T\times Z}{Z_T+Z}$ 인 보기는 전압 분배로 구한 부하 Z 양단 전압이며 단위가 전압이다.
$\dfrac{E_T\times Z_T}{Z_T+Z}$ 인 보기는 $Z_T$ 양단 전압이며 단위가 전압이다.
$\dfrac{E_T\times Z_T\times Z}{Z_T+Z}$ 인 보기는 단위가 전압과 임피던스의 곱이 되어 전류가 될 수 없다.

문제 39

회로망 함수가 그림과 같이 2개 극점과 1개의 영점을 가질 때, 시간영역 f(t)로 옳은 것은?

1f(t) = e^-αtcosωt

2f(t) = e^-αtsinωt

3f(t) = tsinωt

4f(t) = tcosωt

정답 및 해설

시간 영역 함수는 $f(t)=e^{-\alpha t}\cos\omega t$ 이다.

극점의 실수부 $-\alpha$ 가 지수 감쇠를, 허수부 $\pm j\omega$ 가 진동을 만든다.

$e^{-\alpha t}\sin\omega t$ 인 보기는 변환이 $\dfrac{\omega}{(s+\alpha)^2+\omega^2}$ 로 영점이 없어 그림과 다르다.
$t\sin\omega t$ 인 보기는 극점이 허수축 위 $\pm j\omega$ 에 중복으로 있어 실수부 $-\alpha$ 가 없다.
$t\cos\omega t$ 인 보기도 극점이 허수축 위 중복 극점이어서 그림의 극점 위치와 다르다.

문제 40

시정수 τ인 RL 직렬회로에 t = 0 에서 직류전압을 가하였을 때 t = 4τ에서의 회로전류는 정상치의 약 몇 % 인가? (단, 초기치는 0으로 한다.)

163%

286%

395%

498%

정답 및 해설

t = 4τ 에서 전류는 정상치의 약 98% 이다.

RL 직렬회로의 전류는 $i(t)=I_0\left(1-e^{-t/\tau}\right)$ 이다.
t = 4τ 를 대입하면 $\dfrac{i}{I_0}=1-e^{-4}=1-0.0183=0.9817$ 이므로 약 98% 이다.

나머지 값은 더 이른 시각의 도달률이다.

63%는 t = τ 에서의 값 $1-e^{-1}\approx0.632$ 이다.
86%는 t = 2τ 에서의 값 $1-e^{-2}\approx0.865$ 이다.
95%는 t = 3τ 에서의 값 $1-e^{-3}\approx0.950$ 이다.

문제 41

다음 저역통과필터회로의 임계주파수는 약 몇 kHz 인가? (단, R₁=R=1kΩ, R₂=10kΩ, C=20nF 이다.)

15.86

26.96

37.96

48.89

문제 42

RC 결합 증폭기에서 구형파 전압을 입력시켜 다음과 같은 출력이 나온다면 이 증폭기의 주파수 특성은?

1고역특성이 좋지 않다.

2저역특성이 좋지 않다.

3중역과 고역특성이 모두 좋지 않다.

4저역과 고역특성이 모두 좋지 않다.

정답 및 해설

이 증폭기는 저역 특성이 좋지 않다.

고역 특성이 좋지 않다는 보기는 상승·하강이 무뎌져야 하는데 그림의 모서리는 수직이다.
중역과 고역 특성이 모두 좋지 않다는 보기는 고역 열화의 증거인 무딘 모서리가 그림에 없고, 평탄부 기울어짐이라는 저역 열화를 설명하지 못해 맞지 않다.
저역과 고역 특성이 모두 좋지 않다는 보기는 고역 열화의 증거인 무딘 모서리가 그림에 없어 맞지 않다.

문제 43

이상적인 연산 증폭기의 특징 중 틀린 것은?

1입력저항이 ∞ 이다.

2출력저항이 0 이다.

3전압이득이 0 이다.

4주파수 대역폭이 ∞ 이다.

정답 및 해설

이상적인 연산 증폭기의 특징은 입력저항 ∞, 출력저항 0, 전압이득 ∞, 대역폭 ∞로 정의된다.

입력저항이 ∞인 것은 입력단에 전류가 흐르지 않도록 하는 특성이다.
출력저항이 0인 것은 부하에 관계없이 일정한 출력을 제공하는 특성이다.
대역폭이 ∞인 것은 모든 주파수에서 동작하는 특성이다.

문제 44

10.4 V

20.8 V

31.2 V

44 V

문제 45

그림(b)는 회로(a)에 대한 직류 및 교류 부하선을 나타낸 것이다. 회로(a)의 부하저항 R_L의 값은 약 몇 kΩ 인가? (단, C₁, C₂는 교류적으로 단락이다.)

정답 및 해설

문제 46

두 입력단에 입력되는 신호의 절댓값이 큰 극성에 따라 출력이 나타나며, 부귀환이 없는 무한이득을 사용하는 회로는?

1비교기 회로

2위상 동기 루프 회로

3비안정 멀티바이브레이터 회로

4슈미트 트리거 회로

정답 및 해설

부귀환 없이 개루프 무한 이득으로 두 입력의 대소에 따라 출력 극성이 정해지는 회로는 비교기 회로이다.

나머지 회로는 궤환 구조를 가지거나 입력 대소 비교가 목적이 아니다.

위상 동기 루프 회로는 위상 검출기, 루프 필터, 전압 제어 발진기가 궤환 루프를 이루어 입력 신호의 위상과 주파수를 추종하는 회로이다.
비안정 멀티바이브레이터 회로는 외부 입력 없이 궤환으로 스스로 구형파를 발진하는 회로이다.
슈미트 트리거 회로는 비교기에 정궤환을 걸어 두 개의 문턱 전압(히스테리시스)을 갖게 한 회로로, 궤환이 없는 개루프 회로가 아니다.

문제 47

다음과 같은 비안정 멀티바이브레이터의 출력(V_O1, V_O2) 발진주파수는 약 몇 kHz 인가? (단, R₁=R₂=47kΩ, R_C=560Ω, C₁=C₂=0.01μF 이다.)

11.1

21.5

375

423

문제 48

전압증폭도 A_v = 5000인 증폭기에 부귀환을 걸 때 전압 증폭도 A_f = 40이 되었다. 이때 귀환율 β는?

10.0124

20.0248

30.0496

40.0992

정답 및 해설

귀환율은 0.0248 이다.

부귀환 증폭기의 이득은 $A_f=\dfrac{A_v}{1+\beta A_v}$ 이다.
$1+5000\beta=\dfrac{5000}{40}=125$
$\beta=\dfrac{124}{5000}=0.0248$

나머지 값은 위 계산값과 다르다.

0.0124는 계산값과 다르다.
0.0496은 계산값과 다르다.
0.0992는 계산값과 다르다.

문제 49

다음 Tunnel Diode의 전류 특성 곡선에서 발진이 일어날 수 있는 영역은?

1A 영역

2B 영역

3C 영역

4모든 영역에서 발생

정답 및 해설

발진이 일어날 수 있는 영역은 B 영역이다.

A 영역은 전압과 함께 전류가 증가하는 양의 저항 구간이어서 손실만 생긴다.
C 영역도 전압과 함께 전류가 증가하는 양의 저항 구간이다.
모든 영역에서 발생한다는 보기는 양의 저항 구간인 A, C 영역을 포함해 맞지 않다.

문제 50

수정 발진회로의 특징 중 옳은 것은?

1AFC회로가 필요하다.

2주위 온도가 영향이 크다.

3주파수의 변경이 용이하다.

4발진 주파수의 안정도가 높다.

정답 및 해설

수정 발진회로는 발진 주파수의 안정도가 높다는 것이 특징이다.

수정 진동자는 Q 가 매우 크고 공진 주파수가 온도·전원 변동에 거의 영향을 받지 않아 주파수가 정밀하게 유지된다.

나머지 서술은 이 특성과 맞지 않는다.

AFC 회로가 필요하다는 서술은 틀리다. 주파수가 이미 안정하므로 별도의 자동 주파수 제어가 필요하지 않다.
주위 온도의 영향이 크다는 서술은 틀리다. 수정 발진회로는 온도 영향이 작다.
주파수의 변경이 용이하다는 서술은 틀리다. 수정편의 고유 공진 주파수에 고정되므로 변경하기 어렵다.

문제 51

BJT를 이용한 B급 증폭기의 최대 전력효율은 약 얼마인가?

123%

250%

379%

499%

정답 및 해설

B급 증폭기의 최대 전력효율은 약 79%이다.

B급 푸시풀 증폭기의 이론 최대 효율은 $\dfrac{\pi}{4}\approx0.785$ 이므로 약 78.5%, 곧 약 79% 이다.

나머지 값은 B급의 이론 최대 효율과 다르다.

23%는 B급 최대 효율 78.5%와 다르다.
50%는 변압기 결합 A급 증폭기의 최대 효율이며 B급 값과 다르다.
99%는 B급 최대 효율 78.5%를 넘는 값이다.

문제 52

정류기에서 파형을 일정하게 유지하기 위해 사용되는 필터는?

1대역통과필터

2대역제거필터

3저역통과필터

4고역통과필터

정답 및 해설

정류 출력의 파형을 일정하게 유지하는 필터는 저역통과필터이다.

정류 출력은 직류 성분에 교류 리플 성분이 겹친 형태이므로, 직류는 통과시키고 리플 성분을 걸러내야 평활해진다.

나머지 필터는 직류 성분 통과 특성이 평활 목적과 맞지 않는다.

대역통과필터는 특정 대역만 통과시키므로 직류 성분을 통과시키지 못한다.
대역제거필터는 특정 대역만 차단하므로 나머지 리플 성분이 그대로 남는다.
고역통과필터는 높은 주파수의 리플을 통과시키고 직류를 차단한다.

문제 53

이미터 접지 증폭기에서 I^CO가 100μA이고, I_B가 1mA일 때, 컬렉터 전류는 몇 mA 인가? (단, 트랜지스터의 α는 0.99 이다.)

1109

2120

3137

4154

정답 및 해설

컬렉터 전류는 109 mA 이다.

직류 전류 증폭률 $\beta=\dfrac{\alpha}{1-\alpha}=\dfrac{0.99}{0.01}=99$
이미터 접지의 컬렉터 전류 $I_C=\beta I_B+(1+\beta)I_{CO}$
$I_C=99\times1+100\times0.1=109\ \mathrm{mA}$

나머지 값은 계산값과 다르다.

120 mA는 계산값과 다르다.
137 mA는 계산값과 다르다.
154 mA는 계산값과 다르다.

문제 54

부궤환 증폭기에 대한 설명 중 옳은 것은?

1이득만 감소되고 기타 특성에는 변화가 없다.

2이득이 커지고, 잡음, 왜율, 대역폭 특성이 개선된다.

3이득이 감소되는 반면 잡음, 왜율, 대역폭은 증가된다.

4이득, 잡음, 왜율은 감소되는 반면 대역폭이 넓어진다.

정답 및 해설

부귀환 증폭기는 이득이 줄어드는 대신 잡음과 왜율이 감소하고 대역폭이 넓어진다.

부귀환은 이득을 $\dfrac{1}{1+\beta A}$ 배로 낮추는 대신 이득 안정도를 높이고, 잡음·왜곡을 줄이며, 이득 대역폭 곱이 일정하므로 대역폭을 넓힌다.

나머지 서술은 부귀환의 효과와 맞지 않는다.

이득만 감소되고 기타 특성은 변하지 않는다는 서술은 틀리다. 잡음·왜율·대역폭도 달라진다.
이득이 커진다는 서술은 틀리다. 부귀환에서는 이득이 감소한다.
잡음과 왜율이 증가한다는 서술은 틀리다. 부귀환은 이들을 감소시킨다.

문제 55

다음 연산 증폭기로 구성한 계측 증폭기(instrumentation amplifier)의 출력 V_out은?

정답 및 해설

이 계측 증폭기의 출력은 $V_{out}=\dfrac{R_4}{R_3}\left(1+\dfrac{R_2}{R_1}\right)(V_1-V_2)$ 이다.

계수가 같고 차이가 $V_2-V_1$ 인 식은 부호가 계산값과 반대이다.
계수가 $2R_4/R_3$ 이고 차이가 $V_1-V_2$ 인 식은 계수가 계산값의 두 배라 다르다.
계수가 $2R_4/R_3$ 이고 차이가 $V_2-V_1$ 인 식은 계수와 부호가 모두 계산값과 다르다.

문제 56

임의의 입력파형이 규정된 기준 레벨에 이르는 순간을 검출할 수 있어서 전압비교 회로로 널리 사용되는 회로는?

1슈미트 트리거 회로

2비안전 멀티바이브레이터 회로

3블로킹 발진회로

4이상 발진회로

문제 57

커패시터형 필터를 가진 전파 정류 회로에서 맥동률에 대한 설명 중 옳은 것은? (단, 부하 저항은 커패시터와 병렬구조이다.)

1부하 저항에서는 반비례하고, 커패시터에서는 비례한다.

2부하 저항에서는 비례하고, 커패시터에서는 반비례한다.

3부하 저항과 커패시터는 모두에 비해 비례한다.

4부하 저항과 커패시터는 모두에 비해 반비례한다.

문제 58

다음 회로에서 출력전압 V_out은? (단, R₁=R₂=R₃=R₄ 이다.)

1V_out = V₁ - V₂

2V_out = V₂ - V₁

3V_out = 2(V₁ - V₂)

4V_out = 2(V₂ - V₁)

정답 및 해설

저항이 모두 같은 차동 증폭기이므로 출력은 $V_{out}=V_2-V_1$ 이다.

(−) 단자 쪽 입력은 반전, (+) 단자 쪽 입력은 비반전으로 증폭되며, 분압 1/2 과 비반전 이득 2 가 상쇄되어 두 입력의 이득 크기가 같아진다.

$V_1-V_2$ 는 부호가 계산값과 반대이다.
$2(V_1-V_2)$ 는 계수와 부호가 모두 계산값과 다르다.
$2(V_2-V_1)$ 는 계수가 계산값의 두 배라 다르다.

문제 59

다음 회로의 명칭은?

1Schmitt trigger

2Voltage doubler

3Multivibrator

4Miller sweep

정답 및 해설

그림은 다이오드 두 개와 커패시터 두 개로 입력 최댓값의 두 배 직류를 얻는 반파 배전압 회로(Voltage doubler)이다.

회로에 증폭 소자(트랜지스터·연산증폭기)가 없고 다이오드·커패시터만 있다는 점이 나머지 회로와 갈리는 근거이다.

Schmitt trigger 는 비교기에 정궤환을 건 회로로 증폭 소자가 필요하다.
Multivibrator 는 두 능동 소자가 서로 궤환하며 스위칭하는 회로로 증폭 소자가 필요하다.
Miller sweep 은 증폭기의 입력·출력 사이에 커패시터를 둔 밀러 적분 회로로 증폭 소자가 필요하다.

문제 60

MOSFET의 채널은 어느 단자 사이에 형성되는가?

1드레인과 바디 사이

2게이트와 소스 사이

3게이트와 드레인 사이

4드레인과 소스 사이

정답 및 해설

MOSFET 의 채널은 드레인과 소스 사이에 형성된다.

게이트 전압이 문턱 전압을 넘으면 게이트 아래 기판 표면에 반전층이 생겨 소스와 드레인을 잇는 전류 통로가 된다.

나머지 단자 쌍 사이에는 전류가 흐르는 채널이 생기지 않는다.

드레인과 바디 사이에는 채널이 아니라 pn 접합이 있다.
게이트와 소스 사이에는 절연막이 있어 전류가 흐르는 채널이 생기지 않는다.
게이트와 드레인 사이에도 절연막이 있어 전류가 흐르는 채널이 생기지 않는다.

문제 61

npn BJT의 각 단자의 도핑 농도를 높은 순서대로 나열한 것은?

1이미터＞컬렉터＞베이스

2컬렉터＞베이스＞이미터

3컬렉터＞이미터＞베이스

4이미터＞베이스＞컬렉터

정답 및 해설

npn BJT 의 도핑 농도는 이미터, 베이스, 컬렉터 순으로 높다.

나머지 순서는 이 설계와 맞지 않는다.

이미터, 컬렉터, 베이스 순은 베이스가 가장 낮다고 보므로 틀리다. 베이스는 컬렉터보다 진하게 도핑한다.
컬렉터가 가장 진하다는 순서는 틀리다. 컬렉터는 가장 낮게 도핑한다.
컬렉터가 이미터보다 진하다는 순서는 틀리다. 이미터가 가장 진하다.

문제 62

다음 중 에피택셜(epitaxial) 성장이란?

1다결정의 Ge 성장

2다결정의 Si 성장

3기판에 매우 얇은 단결정의 성장

4기판에 매우 얇은 다결정의 성장

정답 및 해설

에피택셜 성장은 기판 위에 매우 얇은 단결정층을 성장시키는 것이다.

기판의 결정 방향을 그대로 이어받아 결정 구조가 연속된 층이 자라며, 집적회로에서 소자를 만들 층을 형성하는 데 쓰인다.

다결정 성장은 결정 방향이 이어지지 않으므로 에피택셜 성장이 아니다.

다결정의 Ge 성장은 단결정이 아니므로 에피택셜 성장이 아니다.
다결정의 Si 성장은 단결정이 아니므로 에피택셜 성장이 아니다.
기판에 매우 얇은 다결정의 성장은 기판 결정을 이어받지 않으므로 에피택셜 성장이 아니다.

문제 63

반도체에서 아인슈타인(Einstein)의 관계식은 확산 계수와 무엇과의 관계를 나타내는 것인가?

1유효 질량

2캐리어 농도

3이동도

4내부 전압

정답 및 해설

아인슈타인 관계식은 확산 계수와 이동도의 관계이다.

확산 계수 D 와 이동도 μ 사이에는 $\dfrac{D}{\mu}=\dfrac{kT}{q}=V_T$ 가 성립한다. 곧 확산 계수는 이동도에 비례한다.

나머지 양은 이 비례 관계의 상대가 아니다.

유효 질량은 관계식에 나타나지 않는다.
캐리어 농도는 관계식에 나타나지 않는다.
내부 전압은 관계식에 나타나지 않는다.

문제 64

양자화된 에너지로 분포되나 파울리(Pauli)의 베타 원리가 적용되지 않는 광자를 취급하는 분포 함수는?

1Sommerfeld 분포 함수

2Fermi-Dirac 분포 함수

3Bose-Einstein 분포 함수

4Maxwell-Boltzmann 분포 함수

정답 및 해설

파울리 배타 원리가 적용되지 않는 광자를 다루는 분포 함수는 보스-아인슈타인 분포이다.

광자는 스핀이 정수인 보존이라 한 양자 상태를 여러 입자가 차지할 수 있으며 이를 기술하는 통계가 보스-아인슈타인 통계이다.

나머지 분포는 다른 입자를 다룬다.

페르미-디랙 분포는 전자처럼 파울리 배타 원리를 따르는 입자에 쓰인다.
좀머펠트 분포는 금속 속 자유 전자를 페르미-디랙 통계로 다루므로 배타 원리가 적용된다.
맥스웰-볼츠만 분포는 입자를 구별 가능한 고전 입자로 보는 통계이다.

문제 65

평형상태의 트랜지스터에 대한 설명으로 틀린 것은?

1세 단자가 접속되지 않은 상태이다.

2페르미 준위는 이미터 쪽이 제일 높다.

3다수캐리어는 확산운동을 한다.

4소수캐리어는 표동운동을 한다.

정답 및 해설

평형상태의 트랜지스터에서 페르미 준위는 영역과 관계없이 일정하므로, 이미터 쪽이 가장 높다는 설명이 틀렸다.

외부 바이어스가 없는 열평형에서는 접합 전체에 걸쳐 페르미 준위가 하나의 수평선으로 같다.

나머지 서술은 평형상태에 대한 옳은 내용이다.

세 단자가 접속되지 않은 상태라는 서술은 옳다. 외부 전압이 걸리지 않은 무바이어스 상태가 평형상태이다.
다수 캐리어는 확산운동을 한다는 서술은 옳다. 농도 차 때문에 다수 캐리어가 접합을 넘어 확산한다.
소수 캐리어는 표동운동을 한다는 서술은 옳다. 소수 캐리어는 접합의 내부 전계에 끌려 표동하며, 평형에서 확산 전류와 표동 전류가 상쇄된다.

문제 66

반도체 IC의 절연 방법(isolation) 중 pn접합에 의한 절연과 비교하여 산화막 절연의 특징이 아닌 것은?

1pn 접합에 의한 절연과 같은 역바이어스가 필요 없다.

2기생 용량을 감소시킬 수 있다.

3거의 완벽한 절연이다.

4제조공정이 간단하다.

정답 및 해설

반도체 IC의 절연 방법 중 산화막 절연(oxide isolation, 특히 LOCOS나 STI)의 특징을 pn접합 절연과 비교하면 다음과 같다.

역바이어스가 필요 없다(참): 산화막 절연은 전기적 성질이 아닌 물리적 장벽으로 작동하므로 역바이어스가 필요 없다.
기생 용량 감소(참): pn접합 절연은 공핍층의 결합 용량이 발생하지만 산화막 절연은 기생 용량이 훨씬 작다.
거의 완벽한 절연(참): 산화막(SiO₂)은 매우 높은 절연 강도를 가져 거의 완벽한 절연을 제공한다.

문제 67

실리콘 n형 반도체에 관한 설명으로 옳은 것은?

1불순물은 3개의 가전자만을 갖는다.

2억셉터(acdeptor) 불순물을 첨가하여 제작한다.

3정공은 소수 캐리어이다.

4진성 반도체이다.

정답 및 해설

실리콘 n형 반도체에서 정공은 소수 캐리어이다.

5가 불순물인 도너를 첨가해 자유 전자가 늘어나므로 전자가 다수 캐리어, 정공이 소수 캐리어가 된다.

나머지 서술은 n형의 성질과 맞지 않는다.

불순물이 3개의 가전자만 갖는다는 서술은 틀리다. 이것은 p형을 만드는 3가 불순물이다.
억셉터 불순물을 첨가해 제작한다는 서술은 틀리다. 억셉터는 p형을 만든다.
진성 반도체라는 서술은 틀리다. 불순물을 첨가했으므로 불순물 반도체이다.

문제 68

접합 트랜지스터의 직류전류증폭률(h_FE)에 관한 설명 중 틀린 것은?

1h_FE는 이미터 도핑(doping)에 비례한다.

2h_FE는 베이스 폭에 비례한다.

3h_FE는 베이스 도핑(doping)에 비례한다.

4h_FE는 컬렉터 전류의 변화가 큰 경우 증가한다.

문제 69

물질에서 직접적으로 전자가 방출될 수 있는 조건이 아닌 것은?

1열을 가한다.

2빛을 가한다.

3전계를 가한다.

4압축을 한다.

정답 및 해설

물질에서 전자가 직접 방출되는 조건이 아닌 것은 압축이다.

전자가 표면 밖으로 나오려면 일함수 이상의 에너지를 얻어야 하며, 이를 열, 빛, 강한 전계, 입자 충돌 등이 공급한다.

나머지 조건은 실제 전자 방출 현상이다.

열을 가하면 열전자 방출이 일어난다.
빛을 가하면 광전자 방출이 일어난다.
전계를 가하면 전계 방출이 일어난다.

문제 70

외부에서 인가된 전압에 의하여 캐리어가 이동하는 것은?

1드리프트(Drift) 전류

2확산(Diffusion) 전류

3이동도

4캐리어 밀도

정답 및 해설

외부 인가 전압에 의해 캐리어가 이동하는 것은 드리프트 전류이다.

인가 전압으로 생긴 전계가 캐리어에 힘을 가해 한 방향으로 이동시키는 현상이다.

나머지는 이 현상에 해당하지 않는다.

확산 전류는 농도 기울기 때문에 생기는 전류이다.
이동도는 전계에 대한 캐리어 속도의 비례 계수이며 이동 현상 자체가 아니다.
캐리어 밀도는 단위 체적당 캐리어 수를 나타내는 양이다.

문제 71

금속에 빛을 비추면 금속표면에서 전자가 공간으로 방출되는 것은?

1전계방출

2광전자방출

3열전자방출

42차 전자방출

정답 및 해설

금속에 빛을 비출 때 표면에서 전자가 방출되는 것은 광전자 방출이다.

광자 에너지가 금속의 일함수보다 크면 전자가 에너지를 흡수해 표면 밖으로 나온다.

나머지는 에너지를 공급하는 방식이 다르다.

전계 방출은 강한 전계로 전자를 끌어내는 현상이다.
열전자 방출은 가열하여 전자를 방출시키는 현상이다.
2차 전자 방출은 고속 입자가 충돌해 전자를 방출시키는 현상이다.

문제 72

전계의 세기 E = 10⁶[V/m]의 평등 전계 중에 놓인 전자의 가속도는? (단, 전자의 질량은 9.11×10^-31[kg]이고, 전하량은 1.602×10^-19[C]이다.)

11.75×10¹⁷[m/s²]

21.95×10¹⁶[m/s²]

32.05×10¹⁶[m/s²]

42.35×10¹⁴[m/s²]

문제 73

어떤 송신기가 10MHz의 전파를 1kW의 출력으로 방사한다면 매 초당 몇 개의 광자(photon)가 방출되는가? (단, 플랑크 상수는 6.624×10^-34[J·sec]이다.)

11.5×10³¹[개]

21.5×10²⁹[개]

39.42×10³¹[개]

49.42×10²⁹[개]

정답 및 해설

매 초당 방출되는 광자 개수는 전체 에너지를 한 광자의 에너지로 나누어 구한다.

따라서 매 초당 약 1.5×10²⁹개의 광자가 방출된다.

문제 74

n채널 MOSFET의 단면구조로 옳은 것은?

정답 및 해설

n채널 MOSFET 은 위에서부터 금속 게이트–절연층–n형 채널–p형 기판 순서로 쌓인 구조이다.

금속 게이트–절연층–p형 채널–n형 기판 순서의 그림은 p채널 MOSFET 구조이다.
금속 게이트–n형 채널–절연층–p형 기판 순서의 그림은 게이트가 채널에 직접 닿고 절연층이 채널 아래에 있어 MOS 구조가 아니다.
금속 게이트–p형 채널–절연층–n형 기판 순서의 그림은 채널 종류가 p형이고 절연층 위치도 MOS 구조와 맞지 않는다.

문제 75

터널 다이오드(Tunnel Diode)에서 터널링(Tunneling)은 언제 발생하는가?

1역방향에서만 발생

2정전압이 높을 때만 발생

3바이어스가 영(zero) 일 때 발생

4아주 낮은 전압에 있는 정방향에서 발생

문제 76

진성반도체의 온도변화에 따라 페르미준위는 어떻게 되는가?

1온도에 따라 변화하지 않는다.

2온도가 감소하면 전도대로 향한다.

3온도가 감소하면 충만대로 향한다.

4온도가 감소하면 가전대로 향한다.

문제 77

1이온화된 도너와 억셉터 이온이 작아진다.

2공핍층이 더 넓어진다.

3공핍층이 좁아진다.

4공핍층이 없어진다.

정답 및 해설

역바이어스를 가하면 공핍층이 더 넓어진다.

역전압은 전위 장벽을 높이고 다수 캐리어를 접합에서 멀어지게 하여, 고정된 이온 전하가 노출되는 영역이 넓어진다.

나머지 서술은 역바이어스 현상과 맞지 않는다.

이온화된 도너와 억셉터 이온이 작아진다는 서술은 틀리다. 공핍층이 넓어지며 노출되는 이온 전하량은 오히려 늘어난다.
공핍층이 좁아진다는 서술은 틀리다. 이는 순방향 바이어스에서 나타난다.
공핍층이 없어진다는 서술은 틀리다. 항복 전압 이하에서는 공핍층이 유지된다.

문제 78

2종의 금속을 접속하고 직류를 흘리면 그 접합부에 온도 차이가 생기는 효과는?

1Thomson 효과

2Hall 효과

3Seebeck 효과

4Peltier 효과

정답 및 해설

이종 금속 접합에 직류를 흘릴 때 접합부에 온도 차가 생기는 효과는 펠티에 효과이다.

전류 방향에 따라 접합부에서 열이 흡수되거나 방출되어 한쪽은 냉각, 다른 쪽은 가열된다.

나머지는 다른 열전 현상이다.

톰슨 효과는 온도 구배가 있는 단일 도체에 전류가 흐를 때 열이 흡수되거나 방출되는 현상이다.
홀 효과는 자계 속 도체에 전류가 흐를 때 가로 방향 전압이 생기는 현상이다.
제베크 효과는 접합부의 온도 차가 기전력을 만드는 현상으로 펠티에 효과와 반대 방향의 현상이다.

문제 79

반도체 재료의 제조 시 고유저항을 측정하는 이유로 옳은 것은?

1불순물 반도체의 캐리어 농도를 결정하기 때문이다.

2다결정 재료의 수명 시간을 결정하기 때문이다.

3진송 반도체의 캐리어 농도를 결정하기 때문이다.

4캐리어의 이동도를 결정하기 때문이다.

문제 80

브래그(Bragg)의 반사조건으로 옳은 것은? (단, d : 주기구조의 폭, λ : 빛의 파장, n : 정수, θ : 결정면의 광선사의 각도이다.)

12d·sinθ = nλ

22d·tanθ = nλ

32d·tanθ = λ/n

42d·sinθ = λ/n

정답 및 해설

브래그 반사 조건은 $2d\sin\theta=n\lambda$ 이다.

결정면 간격 d 인 인접한 면에서 반사된 파의 경로차는 $2d\sin\theta$ 이며, 이것이 파장의 정수 배일 때 보강 간섭이 일어난다.

나머지 식은 경로차나 간섭 조건과 맞지 않는다.

$2d\tan\theta=n\lambda$ 는 경로차를 탄젠트로 둔 식이므로 틀리다.
$2d\tan\theta=\lambda/n$ 은 경로차를 탄젠트로 두고 파장을 n 으로 나눈 식이므로 틀리다.
$2d\sin\theta=\lambda/n$ 은 보강 간섭 조건이 파장의 정수 배인데 파장을 n 으로 나눈 식이므로 틀리다.

문제 81

2의 보수표현이 1의 보수표현보다 널리 사용되는 주된 이유는?

1음수의 표현이 가능하다.

2숫자 0의 표현방식이 두 가지이다.

3연산 시 캐리어 발생여부를 무시해도 된다.

410진수로의 변환이 더욱 용이하다.

정답 및 해설

숫자 0의 표현방식이 두 가지: 1의 보수가 0을 +0과 -0으로 두 가지로 표현하는 문제이다.
음수의 표현, 10진수로의 변환: 1의 보수도 가능하므로 2의 보수 채택의 주된 이유가 아니다.

문제 82

연산장치의 누산기(accumulator)에 대한 설명 중 옳은 것은?

1연산에 이용될 데이터를 읽어들여 일시적 저장 후 필요한 순간에 가산기에 데이터를 제공한다.

2산술연산의 결과를 일시적으로 기억하는 레지스터이다.

3데이터 레지스터의 데이터를 연산하여 그 결과를 저장시킨다.

4연산한 결과의 상태를 기록하여 저장하는 일을 한다.

문제 83

다음 중 NOR 게이트와 등가 게이트는?

정답 및 해설

NOR 게이트와 등가인 것은 입력에 버블이 없는 OR 게이트 뒤에 NOT(인버터)를 붙인 그림이다.

$Y=\overline{A+B}$ 는 OR 출력을 반전한 것이므로 OR 게이트–인버터 직렬 연결과 같다. 나머지 그림은 드모르간 정리로 정리하면 다른 게이트가 된다.

입력 버블 없는 AND 게이트 뒤에 인버터를 붙인 그림은 $\overline{AB}$ 로 NAND 이다.
두 입력에 버블이 있는 AND 게이트 뒤에 인버터를 붙인 그림은 $\overline{\bar{A}\,\bar{B}}=A+B$ 로 OR 이다.
두 입력에 버블이 있는 OR 게이트 뒤에 인버터를 붙인 그림은 $\overline{\bar{A}+\bar{B}}=AB$ 로 AND 이다.

문제 84

CPU의 기본 구조가 아닌 것은?

1ALU(Arithmetic Logic Unit)

2레지스터 세트

3RAM(Random Access Memory)

4제어 유니트

정답 및 해설

CPU 의 기본 구조가 아닌 것은 RAM이다.

RAM 은 CPU 외부에 연결되는 주기억장치이다.

나머지는 모두 CPU 내부를 구성하는 요소이다.

ALU 는 산술·논리 연산을 수행하는 CPU 내부 장치이다.
레지스터 세트는 데이터와 주소를 임시 저장하는 CPU 내부 기억소자이다.
제어 유니트는 명령을 해독하고 각 장치의 동작을 제어하는 CPU 내부 장치이다.

문제 85

C언어 프로그램에서 abs(3.562)의 함수 값은? (단, math.h가 정의되었다고 가정한다.)

1-3

2-4

정답 및 해설

abs(3.562) 의 함수 값은 3 이다.

나머지 값은 변환 결과와 다르다.

-3은 절댓값 함수의 결과가 음수일 수 없으므로 틀리다.
-4는 절댓값 함수의 결과가 음수일 수 없으므로 틀리다.
4는 소수부를 반올림한 값인데 int 변환은 소수부를 버리므로 틀리다.

문제 86

우측 회전(right rotate)을 수행하는 순환 시프트 레지스트에 데이터 (11011001)₂가 저장되어 있을 때, 제어 신호가 연속해서 3번 들어온 결과 값은?

1(00111011)₂

2(00011011)₂

3(11111011)₂

4(11001110)₂

정답 및 해설

우측 순환 이동을 세 차례 수행한 결과는 00111011 이다.

우측 회전은 맨 오른쪽 비트가 맨 왼쪽으로 돌아온다.
1회 : $11011001\rightarrow11101100$
2회 : $11101100\rightarrow01110110$
3회 : $01110110\rightarrow00111011$

나머지 값은 위 결과와 다르다.

00011011은 계산 결과와 다르다.
11111011은 계산 결과와 다르다.
11001110은 계산 결과와 다르다.

문제 87

플립플롭으로 10진 카운터를 구성하려고 할 때 최소 몇 단위 플립플롭이 필요한가?

13단

24단

35단

46단

정답 및 해설

10진 카운터에는 최소 4단의 플립플롭이 필요하다.

n 단 플립플롭은 $2^n$ 개의 상태를 표현한다.
$2^3=8$ 은 10보다 작고 $2^4=16$ 은 10 이상이므로 10개의 상태를 만들려면 최소 4단이 필요하다.

나머지 단수는 최소 조건과 맞지 않는다.

3단은 표현 가능한 상태가 8개뿐이라 10진 계수를 할 수 없다.
5단은 가능하지만 4단으로 충분하므로 최소가 아니다.
6단은 가능하지만 4단으로 충분하므로 최소가 아니다.

문제 88

인터럽트 처리 과정 중 인터럽트 장치를 소프트웨어를 의하여 판별하는 방법은?

1스택

2벡터 인터럽트

3폴링

4핸드쉐이킹

정답 및 해설

인터럽트 장치를 소프트웨어로 판별하는 방법은 폴링이다.

폴링은 인터럽트 요구가 있으면 프로그램이 장치를 차례로 검사하여 요구한 장치를 찾는다.

나머지는 소프트웨어 판별 방식이 아니다.

스택은 복귀 주소와 레지스터 상태를 저장하는 자료 구조이다.
벡터 인터럽트는 인터럽트 장치가 처리 루틴 주소를 하드웨어적으로 직접 제공하는 방식이다.
핸드쉐이킹은 두 장치가 제어 신호를 교환하며 데이터를 주고받는 방식이다.

문제 89

버스 클록(bus clock)이 2.5 GHz 이고, 데이터 버스의 폭이 8비트인 버스의 대역폭은?

125 Gbytes/sec

220 Gbytes/sec

32.5 Gbytes/sec

48 Gbytes/sec

문제 90

다음 소자 중 전원과 관련된 신호는 제외한 데이터와 주소 연결선의 수가 가장 많은 것은?

11K × 4 bit DRAM

28K × 4 bit SRAM

34K × 1 bit DRAM

464K × 8 bit SRAM

정답 및 해설

연결선 수가 가장 많은 소자는 64K × 8 bit SRAM이다.

나머지 소자는 모두 이보다 연결선이 적다.

1K × 4 bit DRAM은 주소선이 많아야 10개(행·열 주소를 다중화하면 더 적음)이고 데이터선 4개라 최대 14개로 24개보다 적다.
8K × 4 bit SRAM은 주소선 13개와 데이터선 4개로 17개이므로 24개보다 적다.
4K × 1 bit DRAM은 주소선이 많아야 12개(다중화하면 더 적음)이고 데이터선 1개라 최대 13개로 24개보다 적다.

문제 91

Two address machine에서 기억용량 2¹⁶ 이고 Word length가 40bit라면 이 명령어 형식(Instruction Format)에 대한 명령코드는 몇 bit로 구성되는가?

정답 및 해설

명령코드는 8비트이다.

나머지 보기는 전체 길이 40비트를 채우지 못한다.

5비트는 계산값 8비트보다 작다.
6비트는 계산값 8비트보다 작다.
7비트는 계산값 8비트보다 작다.

문제 92

다음 회로도는 어떤 동작을 하는 회로인가?

1비동기식 2진 카운터

2동기식 10진 카운터

3링 카운터

4존슨 카운터

정답 및 해설

그림은 D 플립플롭 4개를 직렬로 잇고 마지막 출력 $Q_3$ 를 첫 입력 $D_0$ 로 되돌린 링 카운터이다.

비동기식 2진 카운터는 앞단 출력이 다음 단의 클록이 되는 구조인데, 그림은 모든 CP 가 공통 클록이라 다르다.
동기식 10진 카운터는 10개 상태를 거쳐 되돌아가도록 하는 게이트 논리가 필요한데, 그림은 게이트 없이 출력을 다음 단 D 로 옮기기만 해 상태가 한 칸씩 순환 이동할 뿐이다.
존슨 카운터는 마지막 단의 반전 출력 $\overline{Q_3}$ 를 $D_0$ 로 되돌리는 구조인데, 그림은 $Q_3$ 를 그대로 되돌린다.

문제 93

다음 중 에러를 찾아서 교정을 할 수 있는 코드는?

1hamming code

2ring counter code

3gray code

48421 code

정답 및 해설

에러를 찾아 교정할 수 있는 코드는 해밍 코드(hamming code)이다.

해밍 코드는 데이터 비트 사이에 여러 개의 패리티 비트를 두어 에러 위치를 알아내므로 1비트 에러를 검출하고 정정한다.

나머지 코드는 에러가 난 비트의 위치를 찾아 정정하는 기능이 없다.

링 카운터 코드는 한 비트만 1로 두는 카운터 상태 표현이며 에러 정정 기능이 없다.
그레이 코드는 인접한 값끼리 한 비트만 달라지는 코드이며 에러 정정 기능이 없다.
8421 코드는 각 자리에 가중치를 둔 BCD 코드이며 에러 정정 기능이 없다.

문제 94

다음은 C언어 프로그램의 일부이다. F의 값으로 옳은 것은?

정답 및 해설

매크로를 안쪽부터 차례로 계산하면 F = 4 이다.

매크로 본문 전체가 괄호로 묶여 있어 중첩 치환해도 연산 순서가 바뀌지 않는다.

F 값이 1 이라는 보기는 계산값 4 와 다르다.
F 값이 2 라는 보기는 안쪽 단계의 중간값일 뿐 최종 계산값과 다르다.
F 값이 3 이라는 보기는 계산값 4 와 다르다.

문제 95

다음 프로그램 작성 과정을 순서대로 바르게 나열한 것은?

1㉣→㉠→㉡→㉢→㉤

2㉣→㉠→㉡→㉤→㉢

3㉠→㉣→㉡→㉢→㉤

4㉠→㉡→㉤→㉢→㉣

문제 96

순서도를 작성하는 일반적인 규칙 중 틀린 것은?

1국제 표준화 기구(ISO)의 표준 기호를 사용한다.

2제어 흐름에 따라 위에서 아래로, 왼쪽에서 오른쪽으로 그린다.

3기호 내부에 처리내용을 자세하게 기술하고, 주석은 기술하지 않도록 한다.

4문제가 복잡하고 어려울 때는 블록별로 나누어 단계적으로 그린다.

정답 및 해설

틀린 규칙은 기호 내부에 처리 내용을 자세히 쓰고 주석을 쓰지 않는다는 서술이다.

순서도 기호 안에는 처리 내용을 간결하게 적고, 부연 설명은 주석 기호로 따로 덧붙여 흐름을 읽기 쉽게 한다.

나머지 보기는 순서도 작성의 옳은 규칙이다.

표준 기호를 사용한다는 서술은 누구나 같은 의미로 읽도록 하기 위한 옳은 규칙이다.
위에서 아래로, 왼쪽에서 오른쪽으로 그린다는 서술은 제어 흐름을 따라 읽기 위한 옳은 규칙이다.
복잡한 문제를 블록별로 나누어 단계적으로 그린다는 서술은 옳은 규칙이다.

문제 97

다음 볼대수식을 최소화 하면?

1BC

정답 및 해설

식에 $A+\bar{A}$ 가 들어 있으므로 전체가 1 로 최소화된다.

그림의 식은 $A+\bar{A}+BC+\overline{BC}$ 이다. 보수 법칙 $A+\bar{A}=1$ 과 $BC+\overline{BC}=1$ , 그리고 1 + X = 1 을 쓰면
$(A+\bar{A})+(BC+\overline{BC})=1+1=1$

값이 입력과 무관하게 항상 1 이다.

BC 는 B, C 가 모두 1 일 때만 1 이므로 항상 1 인 결과와 다르다.
A 는 A = 0 일 때 0 이므로 결과와 다르다.
B 는 B = 0 일 때 0 이므로 결과와 다르다.

문제 98

MSB에 대한 설명으로 옳은 것은?

1맨 왼쪽 비트(최상위 비트)

2맨 오른쪽 비트(최하위 비트)

32진수의 보수

48진수의 보수

정답 및 해설

MSB는 맨 왼쪽 비트(최상위 비트)이다.

MSB(most significant bit)는 이진수에서 가장 큰 자리 가중치를 갖는 비트로, 맨 왼쪽에 위치한다.

나머지 보기는 MSB의 뜻이 아니다.

맨 오른쪽 비트(최하위 비트)는 LSB이다.
2진수의 보수는 음수 표현 등에 쓰는 수의 보수 표현이며 비트의 위치를 가리키는 용어가 아니다.
8진수의 보수는 수의 보수 표현이며 비트의 위치를 가리키는 용어가 아니다.

문제 99

어떤 특정한 비트 또는 문자를 삭제할 때 사용하는 연산은?

1AND

2OR

3XOR

4NOR

정답 및 해설

특정 비트를 삭제(0으로 만들기)하는 연산은 AND이다.

임의의 비트 x에 대해 x AND 0은 0, x AND 1은 x이다. 지울 위치에 0, 유지할 위치에 1인 마스크를 AND하면 원하는 비트만 지워진다.

나머지 연산은 이런 선택적 삭제를 하지 못한다.

OR는 1과 OR하면 그 비트가 1이 되므로 특정 비트를 세트하는 연산이다.
XOR는 1과 XOR한 위치의 비트를 반전시키는 연산이다.
NOR는 OR 결과를 다시 반전하므로 마스크하지 않은 나머지 비트까지 반전되어 선택적 삭제가 되지 않는다.

문제 100

다음 회로의 논리식으로 옳은 것은?

정답 및 해설

그림은 CMOS NOR 게이트이므로 논리식은 $Y=\overline{A+B}$ 이다.

$Y=\overline{A\cdot B}$ 는 PMOS 병렬·NMOS 직렬 구조인 NAND 의 식이라 다르다.
$Y=A+B$ 는 A, B 가 모두 0 일 때 0 이어야 하는데 그림은 그때 1 을 내므로 다르다.
$Y=A\cdot B$ 는 A, B 가 모두 0 일 때 0 이어야 하는데 그림은 그때 1 을 내므로 다르다.