18년 1회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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전자기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

18년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

그림과 같이 반지름 a(m)의 한번 감긴 원형코일이 균일한 자속밀도 B(Wb/m²)인 자계에 놓여 있다. 지금 코일 면을 자계와 나란하게 전류 I(A)를 흘리면 원형코일이 자계로부터 받는 회전 모멘트는 몇 N･m/rad인가?

1πaBI

22πaBI

3πa²BI

42πa²BI

문제 2

그림과 같이 단면적 S=10[cm²], 자로의 길이 =20π[cm], 비유전율 μ_s=1000인 철심에 N₁=N₂=100인 두 코일을 감았다. 두 코일사이의 상호인덕턴스는 몇 mH 인가?

10.1

420

정답 및 해설

상호인덕턴스는 $M = \dfrac{\mu_0 \mu_s S N_1 N_2}{l}$ 로 구한다.

값을 대입하면 $\mu_0=4\pi\times10^{-7}$ , $\mu_s=1000$ , $S=10\times10^{-4}\,m^2$ , $l=20\pi\times10^{-2}\,m$ , $N_1=N_2=100$ 이므로
$M = \dfrac{4\pi\times10^{-7}\times1000\times10\times10^{-4}\times100\times100}{20\pi\times10^{-2}}$ 이다.
분자는 $4\pi\times10^{-7}\times1000\times10^{-3}\times10^{4} = 4\pi\times10^{-3}$ 이 되고, 분모는 $0.2\pi$ 이므로
$M = \dfrac{4\pi\times10^{-3}}{0.2\pi} = 20\times10^{-3}\,H =$ 이다.

문제 3

다음 조건들 중 초전도체에 부합되는 것은?(단, μ_r은 비투자율, x_m은 비자화율, B는 자속밀도이며 작동온도는 임계온도 이하라 한다.)

1x_m=-1, μ_r=0, B=0

2x_m=0, μ_r=0, B=0

3x_m=1, μ_r=0, B=0

4x_m=-1, μ_r=1, B=0

정답 및 해설

초전도체는 외부 자계를 내부에서 완전히 밀어내는 완전 반자성체이므로 비자화율이 $-1$ , 비투자율이 $0$ , 내부 자속밀도가 $0$ 이다.

비투자율과 비자화율은 $\mu_r=1+\chi_m$ 로 묶이므로 $\chi_m=-1$ 이면 $\mu_r=0$ 이 되고, $B=\mu_0\mu_r H=0$ 이다.

나머지 보기는 이 관계에 맞지 않는 조합이다.

비자화율 0 과 비투자율 0 의 조합은 $\mu_r=1+\chi_m$ 에서 비자화율 0 이면 비투자율이 1 이 되므로 성립하지 않는다.
비자화율 1 과 비투자율 0 의 조합은 비자화율이 양수이면 비투자율이 1 보다 커지고, 반자성은 비자화율이 음수이므로 성립하지 않는다.
비자화율 $-1$ 과 비투자율 1 의 조합은 $\mu_r=1+(-1)=0$ 이어야 하므로 성립하지 않는다.

문제 4

자속밀도 10Wb/m² 자계 중에 10cm 도체를 자계와 30°의 각도로 30m/s 로 움직일 때, 도체에 유기되는 기전력은 몇 V 인가?

115

215√3

31500

41500√3

정답 및 해설

도체가 자계를 가로지를 때의 유기 기전력은 $e=B\ell v\sin\theta$ 이며, θ 는 도체 운동 방향과 자계가 이루는 각이다.

$e=Bl v\sin\theta$
$=10\times0.1\times30\times\sin30^\circ$
$=30\times0.5=15\,\mathrm{V}$

나머지 수치는 모두 계산값과 다르다.

$15\sqrt{3}$ 는 $\sin30^\circ$ 대신 $\cos30^\circ$ 를 쓴 값이어서 계산값과 다르다.
1500 은 계산값과 다르다.
$1500\sqrt{3}$ 는 계산값과 다르다.

문제 5

내부장치 또는 공간을 물질로 포위시켜 외부자계의 영향을 차폐시키는 방식을 자기차폐라 한다. 다음 중 자기차폐에 가장 좋은 것은?

1비투자율이 1 보다 작은 역자성체

2강자성체 중에서 비투자율이 큰 물질

3강자성체 중에서 비투자율이 작은 물질

4비투자율에 관계없이 물질의 두께에만 관계되므로 되도록 두꺼운 물질

문제 6

40V/m인 전계 내의 50V되는 점에서 1C의 전하가 전계 방향으로 80cm 이동하였을 때, 그 점의 전위는 몇 V 인가?

118

222

335

465

정답 및 해설

전계 방향으로 이동하면 전위는 낮아지므로 전위 = 처음 전위 − E·d 이다.

$V=50-Ed=50-40\times0.8$
$=50-32=18\,\mathrm{V}$

전하량 1 C 은 전위 계산에 영향을 주지 않는다.

22 V 는 계산값과 다르다.
35 V 는 계산값과 다르다.
65 V 는 계산값과 다르다.

문제 7

1μA의 전류가 흐르고 있을 때, 1초 동안 통과하는 전자 수는 약 몇 개 인가?(단, 전자 1개의 전하는 1.602×10^-19C 이다.)

16.24×10¹⁰

26.24×10¹¹

36.24×10¹²

46.24×10¹³

정답 및 해설

통과 전하량을 전자 한 개의 전하로 나누면 전자 수가 나온다.

$Q=It=1\times10^{-6}\times1=10^{-6}\,\mathrm{C}$
$n=\dfrac{Q}{e}=\dfrac{10^{-6}}{1.602\times10^{-19}}\approx6.24\times10^{12}$

나머지 보기는 지수가 달라 계산값과 다르다.

$6.24\times10^{10}$ 은 계산값과 다르다.
$6.24\times10^{11}$ 은 계산값과 다르다.
$6.24\times10^{13}$ 은 계산값과 다르다.

문제 8

내압 1000V 정전용량 1μF, 내압 750V 정전용량 2μF, 내압 500V 정전용량 5μF인 콘덴서 3개를 직렬로 접속하고 인가전압을 서서히 높이면 최초로 파괴되는 콘덴서는?

11μF

22μF

35μF

4동시에 파괴된다.

정답 및 해설

직렬 접속에서는 모든 콘덴서에 같은 전하량이 걸리므로, 견딜 수 있는 최대 전하량 $Q=CV$ 가 가장 작은 콘덴서가 먼저 파괴된다.

$Q_1=1\times10^{-6}\times1000=1000\,\mu\mathrm{C}$
$Q_2=2\times10^{-6}\times750=1500\,\mu\mathrm{C}$
$Q_3=5\times10^{-6}\times500=2500\,\mu\mathrm{C}$

따라서 한계 전하가 가장 작은 1 μF 콘덴서가 먼저 파괴된다.

2 μF 콘덴서는 한계 전하가 직렬 공통 전하 1000 μC 보다 커서 먼저 파괴되지 않는다.
5 μF 콘덴서는 한계 전하가 가장 커서 먼저 파괴되지 않는다.
동시에 파괴된다는 보기는 세 콘덴서의 한계 전하가 서로 다르므로 옳지 않다.

문제 9

평면도체 표면에서 r(m)의 거리에 점전하 Q(C)이 있을 때 이 전하를 무한원까지 운반하는데 필요한 일은 몇 J 인가?

정답 및 해설

접지된 평면도체 앞의 전하 Q는 거리 2x 위치에 있는 영상전하 −Q와 흡인력을 주고받는다. 이 힘은 $F=\dfrac{Q^2}{4\pi\varepsilon_0(2x)^2}=\dfrac{Q^2}{16\pi\varepsilon_0 x^2}$ 이다.
필요한 일은 $W=\int_r^{\infty}\dfrac{Q^2}{16\pi\varepsilon_0 x^2}dx=$ $\dfrac{Q^2}{16\pi\varepsilon_0 r}$ [J]이다.

문제 10

역자성체에서 비투자율(μ_s)은 어느 값을 갖는가?

1μ_s = 1

2μ_s ＜ 1

3μ_s＞1

4μ_s = 0

문제 11

비유전율 ε_r1, ε_r2인 두 유전체가 나란히 무한평면으로 접하고 있고, 이 경계면에 평행으로 유전체의 비유전율 ε_r1내에 경계면으로부터 d(m)인 위치에 선전하 밀도 ρ(C/m)인 선상전하가 있을 때, 이 선전하와 유전체 ε_r2간의 단위 길이당의 작용력은 몇 N/m 인가?

정답 및 해설

단위 길이당 힘은 $9\times10^{9}\times\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r1}d}\times\dfrac{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}$ N/m이다.

유전체 경계의 영향은 경계면 건너편 거리 d 위치의 영상 선전하 $\rho^{\prime}$ 로 바꿀 수 있다(유전체 2 쪽 전계는 실제 위치의 선전하 $\rho^{\prime\prime}$ 가 만든다고 둔다). 경계면에서 전계 접선 성분과 전속밀도 법선 성분이 연속이어야 하므로
$\dfrac{\rho+\rho^{\prime}}{\varepsilon_{r1}}=\dfrac{\rho^{\prime\prime}}{\varepsilon_{r2}},\quad \rho-\rho^{\prime}=\rho^{\prime\prime}$
두 식에서 $\rho^{\prime\prime}$ 를 소거하면 $\rho^{\prime}=\dfrac{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}\rho$ 이다.

실제 선전하는 비유전율 $\varepsilon_{r1}$ 매질 속에 있고 영상 선전하까지 거리는 2d이므로
$f=\rho\cdot\dfrac{\rho^{\prime}}{2\pi\varepsilon_0\varepsilon_{r1}(2d)}=\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\cdot\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r1}d}\cdot\dfrac{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}$
$\dfrac{1}{4\pi\varepsilon_0}\approx9\times10^{9}$ 을 넣으면 위 결과가 되고, 나머지 보기는 계산값과 다르다.

$9\times10^{9}\times\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r2}d}\times\dfrac{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}$ 꼴은 계산값과 다르다.
$2.25\times10^{9}\times\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r2}d}\times\dfrac{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}$ 꼴은 계산값과 다르다.
$2.25\times10^{9}\times\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r1}d}\times\dfrac{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}$ 꼴은 계산값과 다르다.

문제 12

유전율이 ε_r1, ε_r2인 (F/m)인 유전체 경계면에 단위면적당 작용하는 힘은 몇 N/m² 인가?(단, 전계가 경계면에 수직인 경우이며, 두 유전체의 전속밀도 D₁=D₂=D이다.)

문제 13

진공 중에 균일하게 대전된 반지름 a(m)인 선전하 밀도 λ_l(C/m)의 원환이 있을 때, 그 중심으로부터 중심축상 x(m)의 거리에 있는 점의 전계의 세기는 몇 V/m 인가?

정답 및 해설

원환 중심축 위 거리 x 점의 전계는 $E=\dfrac{a\lambda_l x}{2\varepsilon_0(a^2+x^2)^{3/2}}$ V/m이다.

원환의 전체 전하는 $Q=2\pi a\lambda_l$ 이고, 축에 수직인 성분은 대칭으로 상쇄되어 축 방향 성분만 남는다. 각 미소 전하까지 거리는 $\sqrt{a^2+x^2}$ , 축 방향 성분 비는 $\dfrac{x}{\sqrt{a^2+x^2}}$ 이므로
$E=\dfrac{Q}{4\pi\varepsilon_0(a^2+x^2)}\cdot\dfrac{x}{\sqrt{a^2+x^2}}=\dfrac{2\pi a\lambda_l x}{4\pi\varepsilon_0(a^2+x^2)^{3/2}}=\dfrac{a\lambda_l x}{2\varepsilon_0(a^2+x^2)^{3/2}}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$\dfrac{a\lambda_l x}{\varepsilon_0(a^2+x^2)^{3/2}}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{\lambda_l x}{2\varepsilon_0(a^2+x^2)}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{\lambda_l x}{\varepsilon_0(a^2+x^2)}$ 는 계산값과 다르다.

문제 14

점전하에 의한 전계는 쿨롱의 법칙을 사용하면 되지만 분포되어 있는 전하에 의한 전계를 구할 때는 무엇을 이용하는가?

1렌츠의 법칙

2가우스의 법칙

3라플라스 방정식

4스토크스의 정리

정답 및 해설

분포 전하에 의한 전계는 대칭성을 이용하는 가우스의 법칙으로 구한다.

가우스의 법칙은 닫힌 면을 지나는 전속이 그 안의 전하와 같다는 관계이므로, 전하 분포가 대칭이면 전계를 직접 구할 수 있다.

나머지 보기는 전하 분포의 전계를 구하는 법칙이 아니다.

렌츠의 법칙은 유도 기전력의 방향을 정하는 법칙이다.
라플라스 방정식은 전하가 없는 영역의 전위가 만족하는 방정식이다.
스토크스의 정리는 폐곡선의 선적분과 그 곡면의 회전 면적분을 연결하는 벡터 정리이다.

문제 15

x=0인 무한평면을 경계면으로 하여 x＜0인 영역에는 비유전율 ε_r1=2, x＞0인 영역에는 ε_r2=4인 유전체가 있다. ε_r1인 유전체내에서 전계 E₁=20a_x-10a_y+5a_z(V/m)일 때 x＞0인 영역에 있는 ε_r2인 유전체내에서 전속밀도 D₂(C/m²)는? (단, 경계면상에는 자유전하가 없다고 한다.)

1D₂=ε₀(20a_x-40a_y+5a_z)

2D₂=ε₀(40a_x-40a_y+20a_z)

3D₂=ε₀(80a_x-20a_y+10a_z)

4D₂=ε₀(40a_x-20a_y+20a_z)

정답 및 해설

경계면(x=0)에서 자유전하가 없으므로 경계조건은 법선 성분의 전속밀도는 연속(D₁ₙ = D₂ₙ)이고, 접선 성분의 전계는 연속(E₁ₜ = E₂ₜ)이다.

주어진 E₁ = 20aₓ - 10aᵧ + 5aᵤ에서 법선 성분(x 방향) E₁ₙ = 20aₓ, 접선 성분 E₁ₜ = -10aᵧ + 5aᵤ이므로, 영역2에서 E₂ₙ = E₂ₓ, E₂ₜ = -10aᵧ + 5aᵤ이다.
첫 번째 경계조건 D₁ₙ = D₂ₙ에서 ε₀εᵣ₁E₁ₙ = ε₀εᵣ₂E₂ₙ이므로
2 × 20 = 4 × E₂ₓ, 따라서 E₂ₓ = 10(V/m)

영역2에서 E₂ = 10aₓ - 10aᵧ + 5aᵤ이고, 전속밀도는
D₂ = ε₀εᵣ₂E₂ = ε₀ × 4 × (10aₓ - 10aᵧ + 5aᵤ) = ε₀(40aₓ - 40aᵧ + 20aᵤ)(C/m²)

문제 16

평면파 전파가 E=30cos(10⁹t+20z)jV/m로 주어 졌다면 이 전자파의 위상 속도는 몇 m/s인가?

15×10⁷

2(1/3)×10⁸ 

310⁹

42/3

정답 및 해설

위상 속도는 각주파수를 위상 상수로 나눈 $v=\omega/\beta$ 이다.

주어진 식에서 $\omega=10^{9}\,\mathrm{rad/s}$ , $\beta=20\,\mathrm{rad/m}$ 이므로
$v=\dfrac{\omega}{\beta}=\dfrac{10^{9}}{20}=5\times10^{7}\,\mathrm{m/s}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$\dfrac{1}{3}\times10^{8}$ 은 계산값과 다르다.
$10^{9}$ 는 각주파수 값이지 위상 속도가 아니다.
$2/3$ 은 계산값과 다르다.

문제 17

공기 중에 있는 지름 6cm인 단일 도체구의 정전용량은 약 몇 pF 인가?

10.34

20.67

33.34

46.71

문제 18

한 변의 길이가 10cm인 정사각형 회로에 직류전류 10A가 흐를 때, 정사각형의 중심에서의 자계 세기는 몇 A/m 인가?

정답 및 해설

정사각형 중심의 자계 세기는 $\dfrac{200\sqrt{2}}{\pi}$ A/m이다.

길이가 유한한 직선 전류가 수직 거리 r 점에 만드는 자계는 비오-사바르 법칙 $dH=\dfrac{I\,dl\sin\theta}{4\pi R^2}$ 를 도선 길이를 따라 적분한 결과로 $H=\dfrac{I}{4\pi r}(\sin\theta_1+\sin\theta_2)$ 이다. 중심에서 각 변까지 거리는 $r=\dfrac{l}{2}$ , 양 끝을 보는 각은 $\theta_1=\theta_2=45^\circ$ 이고, 네 변의 자계 방향이 같아 네 변 몫을 모두 더한다.

$H=4\times\dfrac{I}{4\pi(l/2)}\times2\sin45^\circ=\dfrac{2\sqrt{2}I}{\pi l}$
$H=\dfrac{2\sqrt{2}\times10}{\pi\times0.1}=\dfrac{200\sqrt{2}}{\pi}$

한 변 0.1m, 전류 10A를 대입한 값이며, 나머지 보기는 계산값과 다르다.

$\dfrac{100\sqrt{2}}{\pi}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{300\sqrt{2}}{\pi}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{400\sqrt{2}}{\pi}$ 는 계산값과 다르다.

문제 19

패러데이관(Faraday tube)의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

1패러데이관 중에 있는 전속수는 그 관속에 진전하가 없으면 일정하며 연속적이다.

2패러데이관의 양단에는 양 또는 음의 단위 진전하가 존재하고 있다.

3패러데이관 한 개의 단위 전위차 당 보유에너지는 1/2(J)이다.

4패러데이관의 밀도는 전속밀도와 같지 않다.

정답 및 해설

틀린 서술은 패러데이관의 밀도가 전속밀도와 같지 않다는 것이다. 패러데이관은 단위 전하에서 나오는 전속 한 가닥으로 정의되므로 그 밀도가 곧 전속밀도이다.

나머지 보기는 패러데이관의 옳은 성질이다.

패러데이관 안의 전속수는 진전하가 없으면 일정하고 연속적이라는 서술은 옳다.
패러데이관의 양단에 양 또는 음의 단위 진전하가 있다는 서술은 옳다.
패러데이관 한 개의 단위 전위차당 에너지가 $\tfrac12$ J 이라는 서술은 $W=\tfrac12QV=\tfrac12\times1\times1$ 로 옳다.

문제 20

균일하게 원형단면을 흐르는 전류 I(A)에 의한, 반지름 a(m), 길이 ℓ(m), 비투자율 μ_s인원통도체의 내부 인덕턴스는 몇 H 인가?

110^-7μ_sℓ

23 × 10^-7μ_sℓ

3(1/4a) × 10^-7μ_sℓ 

4(1/2) × 10^-7μ_sℓ

정답 및 해설

균일 전류가 흐르는 원통 도체의 내부 인덕턴스는 $L=\dfrac{\mu\ell}{8\pi}$ 이다.

$\mu=4\pi\times10^{-7}\mu_s$ 를 대입하면
$L=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\mu_s\ell}{8\pi}=\dfrac12\times10^{-7}\mu_s\ell\,\mathrm{H}$

이 값은 반지름과 무관하다.

$10^{-7}\mu_s\ell$ 은 계산값의 두 배이므로 계산값과 다르다.
$3\times10^{-7}\mu_s\ell$ 은 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{4a}\times10^{-7}\mu_s\ell$ 은 반지름에 의존하는 형태여서 내부 인덕턴스와 맞지 않는다.

문제 21

1μF인 정전용량을 가지는 콘덴서에 실효값 1414V, 주파수 10kHz, 위상각 0°인 전압을 가했을 때, 순시값 전류는 약 몇 A 인가?

189 sin (ωt-90°)

289 sin (ωt+90°)

3126 sin (ωt-90°)

4126 sin (ωt+90°)

정답 및 해설

콘덴서 전류는 전압보다 위상이 90° 앞서며, 최대값은 $I_m=\omega CV_m$ 이다.

$V_m=\sqrt2\times1414\approx2000\,\mathrm{V}$
$\omega=2\pi\times10^{4}\approx62832\,\mathrm{rad/s}$
$I_m=62832\times10^{-6}\times2000\approx126\,\mathrm{A}$

따라서 전류는 $126\sin(\omega t+90^\circ)$ 이다.

최대값 89 A 이면서 위상이 90° 뒤지는 보기는 최대값이 계산값과 다르고 콘덴서 전류가 앞선다는 사실과도 맞지 않는다.
최대값 89 A 이면서 위상이 앞서는 보기는 최대값이 계산값과 다르다.
최대값 126 A 이면서 위상이 90° 뒤지는 보기는 콘덴서 전류가 전압보다 앞선다는 사실과 맞지 않는다.

문제 22

다음과 같은 회로에서 t=0에서 스위치(K)가 닫혔다. 전류의 파형이 오실로스코프에 나타났을 때 전류의 초기값이 10mA로 측정되었을 경우, i(t)의 식으로 옳은 것은?

1i(t)=10²e^-10t[A]

2i(t)-10^-1e^20t[A]

3i(t)=10^-2e^-20t[A]

4i(t)=10e^10t[A]

문제 23

그림과 같은 주기성을 갖는 구형파 교류 전류의 실효치는 몇 A 인가?

1√2

정답 및 해설

구형파 전류는 항상 크기가 2A이며 부호만 양(+)과 음(-)으로 바뀐다. 실효값은 순시값의 제곱에 대한 평균의 제곱근이므로 $I_{rms}=\sqrt{\frac{1}{T}\int_0^T i(t)^2\,dt}=\sqrt{\frac{1}{T}\int_0^T 2^2\,dt}=\sqrt{4}=2\,A$ 가 된다. 즉 구형파는 순시값의 절댓값이 항상 일정하므로 실효값이 그 크기와 같은 2A이다.

문제 24

감쇄계수(Damping factor) ζ가 0.05인 RL직렬 공진회로의 선택도(Q) 값은?

110

215

320

430

문제 25

감쇄여현파 함수 5^-5tcos2t의 라플라스 변환은?

문제 26

상수 1을 Fourier로 변환하면?

1δ(ω)

2πδ(ω)

3(1/2)πδ(ω)

42πδ(ω)

정답 및 해설

상수 1 의 푸리에 변환은 $2\pi\delta(\omega)$ 이다.

$F(\omega)=\int_{-\infty}^{\infty}1\cdot e^{-j\omega t}dt=2\pi\delta(\omega)$

이는 직류 성분이 주파수 0 에 놓인 임펄스로 나타나는 것이다.

$\delta(\omega)$ 는 계수 $2\pi$ 가 빠져 계산값과 다르다.
$\pi\delta(\omega)$ 는 단위 계단 함수 변환의 임펄스 항이며 상수 1 의 변환과 다르다.
$\tfrac12\pi\delta(\omega)$ 는 계산값과 다르다.

문제 27

RLC 직렬회로가 유도성 회로일 경우에 대한 설명 중 옳은 것은?

1전류는 전압보다 뒤진다.

2전류는 전압보다 앞선다.

3전류와 전압은 동위상이다.

4공진이 되어 지속적으로 발진한다.

정답 및 해설

RLC 직렬회로가 유도성이면 유도 리액턴스가 용량 리액턴스보다 크므로 전류는 전압보다 뒤진다.

합성 리액턴스가 양(+)이면 임피던스 각이 양이 되어 전류 위상이 전압 위상보다 늦다.

나머지 보기는 유도성 회로의 성질이 아니다.

전류가 전압보다 앞서는 것은 $X_C$ 가 더 큰 용량성 회로의 성질이다.
전류와 전압이 동위상인 것은 리액턴스가 상쇄되는 공진 상태이며 유도성이 아니다.
공진은 $X_L=X_C$ 인 상태이므로 유도성 회로가 아니며, 외부 전원 없이 지속 발진하는 것도 아니다.

문제 28

이상적인 변압기의 권수비(ratio of turns) n을 수식으로 표현한 경우 틀린 것은?

정답 및 해설

틀린 보기는 $\dfrac{L_1}{L_2}$ 로, 이 값은 권수비 자체가 아니라 권수비의 제곱이다.

같은 철심에 감은 코일의 자기 인덕턴스는 감은 횟수의 제곱에 비례하므로 $\dfrac{L_1}{L_2}=\left(\dfrac{n_1}{n_2}\right)^2=n^2$ 이다. 또 이상 변압기는 결합계수 1이어서 $M=\sqrt{L_1L_2}$ 이다.

나머지 보기는 모두 권수비 n과 같은 옳은 식이다.

$\dfrac{n_1}{n_2}$ 는 권수비의 정의 그대로다.
$\dfrac{L_1}{M}=\dfrac{L_1}{\sqrt{L_1L_2}}=\sqrt{\dfrac{L_1}{L_2}}=n$ 이다.
$\dfrac{M}{L_2}=\dfrac{\sqrt{L_1L_2}}{L_2}=\sqrt{\dfrac{L_1}{L_2}}=n$ 이다.

문제 29

교류 전압 220 V를 인덕턴스 0.1H의 코일에 인가하였을 때 이 코일에 흐르는 전류는? (단, 주파수는 60Hz 이다.)

15.84 /-90°

25.84 /0°

322 /-90°

422 /0°

정답 및 해설

인덕턴스 코일의 전류는 $I=V/(j\omega L)$ 이므로 크기는 전압을 유도 리액턴스로 나눈 값이고 위상은 전압보다 90° 뒤진다.

$X_L=2\pi fL=2\pi\times60\times0.1\approx37.7\,\Omega$
$I=\dfrac{220}{37.7}\approx5.84\,\mathrm{A}$ , 위상 $-90^\circ$

나머지 보기는 크기나 위상이 다르다.

크기 5.84 A 에 위상 0° 인 보기는 코일 전류가 전압과 동위상이 아니므로 맞지 않는다.
크기 22 A 에 위상 $-90^\circ$ 인 보기는 크기가 계산값과 다르다.
크기 22 A 에 위상 0° 인 보기는 크기와 위상이 모두 맞지 않는다.

문제 30

그림의 회로망에서

는?

정답 및 해설

$Z_{21}=\dfrac{V_2(s)}{I_1(s)}=\dfrac{R}{1+RCs}$ 이다.

그림에서 입력 전류 $I_1(s)$ 는 위쪽 선을 따라 들어와 두 선 사이에 걸린 R과 C의 병렬 연결을 지나고, 출력 전압 $V_2(s)$ 는 그 병렬 소자 양단 전압이다. $Z_{21}$ 은 출력 단자를 개방한 상태에서 구하므로 입력 전류가 모두 병렬 소자로 흐른다.

$Z_{21}=\dfrac{R\cdot\dfrac{1}{Cs}}{R+\dfrac{1}{Cs}}=\dfrac{R}{1+RCs}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$\dfrac{C}{1+Rs}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{RC}{1+RCs}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{1+RCs}$ 는 계산값과 다르다.

문제 31

10μF인 콘덴서에 v=2sin2π10t[V]의 전압을 인가할 때, t=0에서의 전류는 몇 mA 인가?

20.1

31.26

412.57

정답 및 해설

콘덴서 전류는 $i=C\dfrac{dv}{dt}$ 로 전압 변화율에 비례한다.

$v=2\sin(2\pi\times10\,t)$
$i=C\dfrac{dv}{dt}=10\times10^{-6}\times2\times2\pi\times10\cos(2\pi\times10\,t)$
$i(0)=10^{-5}\times2\times62.83=1.257\times10^{-3}\,\mathrm{A}\approx1.26\,\mathrm{mA}$

0 mA 는 전압이 0 인 순간에 전류도 0 이라고 본 것이지만, 이 순간 전압 변화율이 최대이므로 전류는 최대이다.
0.1 mA 는 계산값과 다르다.
12.57 mA 는 계산값과 다르다.

문제 32

2단자 임피던스 함수가

일 때 극점(pole)은?

1-3

3-1, -2

4-1, 2

정답 및 해설

극점은 임피던스 함수의 분모를 0으로 만드는 s이므로 $s=-1,\ -2$ 이다.

그림의 함수는 $Z(s)=\dfrac{s+3}{s^2+3s+2}$ 이다.
분모 인수분해: $s^2+3s+2=(s+1)(s+2)=0$
따라서 극점 $s=-1,\ -2$ , 분자가 0이 되는 $s=-3$ 은 영점이다.

$-3$ 보기는 분자 $s+3$ 을 0으로 만드는 영점이므로 극점이 아니다.
$0$ 보기는 대입하면 $Z(0)=\dfrac{3}{2}$ 로 유한하므로 극점이 아니다.
$-1,\ 2$ 보기는 $s=2$ 를 분모에 넣으면 $4+6+2=12$ 로 0이 아니므로 계산값과 다르다.

문제 33

I₁=2j3I₂=1+j 일 때 합성 전류의 크기(I)는 몇 A 인가?

문제 34

이상적인 전류원의 내부 임피던스(Z)의 값으로 옳은 것은?

1∞

31Ω

4Z는 정해지지 않는다.

정답 및 해설

이상적인 전류원은 부하와 관계없이 일정한 전류를 공급하므로 내부 임피던스가 무한대(∞) 이다.

내부 임피던스가 병렬로 걸려 있다면 그 값이 무한대일 때 전류가 전부 부하로 흐른다.

내부 임피던스 0 은 이상적인 전압원의 조건이다.
내부 임피던스 1 Ω 은 유한한 값이어서 전류 일부가 내부 임피던스로 갈라져 부하에 따라 출력 전류가 달라지므로 이상적이지 않다.
내부 임피던스가 정해지지 않는다는 보기는 이상 전류원의 내부 임피던스가 무한대로 정해져 있으므로 옳지 않다.

문제 35

어떤 회로망의 4단자정수가 A=8, B=j2, D=3+j2 이면 이 회로망의 C는?

13-j4.5

24+j6

38-j11.5

424+j14

문제 36

아래 회로는 어떤 필터에 해당하는가?

1저대역통과필터(low-pass filter)

2고대역통과필터(high-pass filter)

3대역통과필터(band-pass filter)

4대역제한필터(band-rejection filter)

정답 및 해설

이 회로는 대역통과필터이다.

그림은 입력에 저항 R이 직렬로 있고, 출력 단자 양단에 L과 C가 병렬로 접지에 연결된 구조이다. 낮은 주파수에서는 L의 리액턴스 $\omega L$ 이 0에 가까워 출력이 단락되고, 높은 주파수에서는 C의 리액턴스 $\dfrac{1}{\omega C}$ 가 0에 가까워 역시 출력이 단락된다.

공진 주파수 $\omega_0=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}$ 에서는 LC 병렬 회로의 임피던스가 매우 커져 $v_o\approx v_i$ 가 되므로, 공진 주파수 부근만 통과한다.

저대역통과필터는 낮은 주파수를 통과시켜야 하지만, 이 회로는 낮은 주파수에서 L이 출력을 단락한다.
고대역통과필터는 높은 주파수를 통과시켜야 하지만, 이 회로는 높은 주파수에서 C가 출력을 단락한다.
대역제한필터는 공진 부근을 막아야 하지만, 이 회로는 공진 부근에서 출력이 가장 크다.

문제 37

임피던스 함수

로 표시되는 2단자 회로망을 도시하면?

정답 및 해설

주어진 임피던스는 저항 5와 커패시터 1/4의 직렬 회로(지그재그 저항 기호 옆에 5, 평행판 기호 옆에 1/4)로 도시된다.

그림의 함수를 나누면 $Z(s)=\dfrac{5s+4}{s}=5+\dfrac{4}{s}$ 이다.
상수항 5는 저항 $R=5$ , $\dfrac{4}{s}=\dfrac{1}{Cs}$ 에서 $C=\dfrac{1}{4}$ 이므로 R과 C의 직렬이다.

코일 기호 5와 커패시터 1/4이 직렬인 회로는 $Z(s)=5s+\dfrac{4}{s}$ 가 되어 상수항이 없으므로 다르다.
저항 5와 코일 4가 직렬인 회로는 $Z(s)=5+4s$ 가 되어 s에 비례하는 항이 생기므로 다르다.
저항 5, 코일 2, 커패시터 1/4이 직렬인 회로는 $Z(s)=5+2s+\dfrac{4}{s}$ 가 되어 $2s$ 항이 더해지므로 다르다.

문제 38

단위계단함수의 라플라스 변환은?

31/s

정답 및 해설

그림의 함수는 $t=0$ 부터 값 1을 유지하는 단위계단함수이며, 라플라스 변환은 $\dfrac{1}{s}$ 이다.

정의에 대입하면
$\mathcal{L}[u(t)]=\displaystyle\int_0^{\infty}1\cdot e^{-st}\,dt=\left[-\dfrac{1}{s}e^{-st}\right]_0^{\infty}=\dfrac{1}{s}$

$1$ 보기는 단위 임펄스 $\delta(t)$ 의 라플라스 변환이다.
$s$ 보기는 임펄스의 도함수 $\delta'(t)$ 의 라플라스 변환이다.
$\dfrac{1}{s-1}$ 보기는 지수함수 $e^{t}$ 의 라플라스 변환이다.

문제 39

다음의 회로망에서 a, b간의 단자전압이 50V이고 a,b에서 본 임피던스가 6+j8[Ω]이다. a, b 단자에 임피던스 Ż=2-j2[Ω]을 연결하였을 때 흐르는 전류는 몇 A 인가?

410

정답 및 해설

테브난 정리로 계산하면 흐르는 전류는 5 A이다.

그림의 회로망 N은 a, b 단자에서 개방 전압 50 V, 내부 임피던스 $6+j8\ \Omega$ 인 테브난 등가회로로 바꿀 수 있고, 여기에 $\dot{Z}=2-j2\ \Omega$ 를 연결한다.

$I=\dfrac{V_{ab}}{Z_{ab}+\dot{Z}}=\dfrac{50}{(6+j8)+(2-j2)}=\dfrac{50}{8+j6}$
$|8+j6|=\sqrt{8^2+6^2}=10$ 이므로 $|I|=\dfrac{50}{10}=5\ \mathrm{A}$

3 A 보기는 계산값과 다르다.
7 A 보기는 계산값과 다르다.
10 A 보기는 계산값과 다르다.

문제 40

그림의 회로에서 릴레이의 동작 전류는 10[mA], 코일의 저항은 1[kΩ], 인덕턴스는 L[H]이다. 스위치(S)가 닫히고 18[ms] 이내로 이 릴레이가 작동하려면 L[H]은 약 몇 H 인가?

118

226

334

456

정답 및 해설

코일 전류가 18 ms 에 동작 전류 10 mA 에 도달하려면 L은 약 26 H이어야 한다.

그림은 20 V 전지, 스위치 S, 릴레이 코일( $R=1\ \mathrm{k\Omega}$ , L)의 직렬 회로이다. 키르히호프 전압 법칙 $L\dfrac{di}{dt}+Ri=E$ 를 초기 전류 0으로 풀면
$i(t)=\dfrac{E}{R}\left(1-e^{-\frac{R}{L}t}\right)$ , 최종값 $\dfrac{E}{R}=\dfrac{20}{1000}=20\ \mathrm{mA}$

$10=20\left(1-e^{-\frac{R}{L}t}\right)$ 에서 $e^{-\frac{R}{L}t}=\dfrac{1}{2}$ , 곧 $\dfrac{R}{L}t=\ln 2$
$L=\dfrac{Rt}{\ln 2}=\dfrac{1000\times 0.018}{0.693}\approx 26\ \mathrm{H}$
L이 클수록 시정수 $\dfrac{L}{R}$ 가 길어져 늦게 동작하므로, 이 값이 18 ms 이내 동작의 한계이다.

18 H 보기는 계산값과 다르다.
34 H 보기는 계산값과 다르다.
56 H 보기는 계산값과 다르다.

문제 41

트랜지스터가 차단 상태일 때의 조건은? (단, IC는 컬렉터 전류, IE는 이미터 전류, ICO는 컬렉터 차단전류이다.)

1ICO = IE

2IE = 0과 IC = ICO

3IE = 0과 IC = 0

4IE ≠ 0과 IC = ICO

정답 및 해설

트랜지스터가 차단 상태이면 이미터 전류는 0 이고 컬렉터에는 역방향 누설 전류인 ICO 만 흐른다.

즉 이미터 접합이 순방향으로 도통하지 않아 이미터 전류가 없고, 역바이어스된 컬렉터 접합의 차단전류만 남는다.

ICO 와 IE 가 같다는 보기는 차단 상태에서 이미터 전류가 0 이어서 성립하지 않는다.
이미터 전류와 컬렉터 전류가 모두 0 이라는 보기는 컬렉터 접합의 역방향 누설 전류 ICO 를 무시한 것이다.
이미터 전류가 0 이 아니라는 보기는 이미터에서 전류가 흐르는 상태이므로 차단이 아니다.

문제 42

FET와 BJT의 전기적 특성을 비교했을 때 적합하지 않은 것은?

1FET는 BJT보다 잡음이 적다.

2FET는 BJT보다 입력임피던스가 작다.

3FET는 BJT보다 이득 대역폭이 작다.

4FET는 BJT보다 온도변화에 른 안정성이 높다.

문제 43

A급 증폭기에 대한 설명 중 틀린 것은?

1충실도가 좋다

2효율은 50% 이하이다.

3차단(cut off) 영역 부근에서 동작한다.

4평균 전력손실이 B급이나 C급에 비해 크다.

정답 및 해설

A급 증폭기는 동작점이 활성 영역 중앙에 있어 신호 전 주기에 걸쳐 컬렉터 전류가 흐르므로, 차단 영역 부근에서 동작한다는 서술이 틀리다.

차단 영역 부근에서 동작하는 것은 B급이나 C급의 특징이다.

나머지 보기는 A급 증폭기의 옳은 내용이다.

충실도가 좋다는 서술은 신호 전 주기를 증폭하여 왜곡이 작으므로 옳다.
효율이 50% 이하라는 서술은 저항 부하에서 최대 25%, 변압기 결합에서 최대 50% 이므로 옳다.
평균 전력손실이 B급이나 C급보다 크다는 서술은 신호가 없어도 바이어스 전류가 계속 흘러 소비 전력이 크므로 옳다.

문제 44

JK 플립플롭의 현재 상태(Q_n)가 0 일 때 입력이 J=1, K=1이라면 다음 상태(Q_n+1)는?

1Q_n+1=1,

_n+1=0

2Q_n+1=0,

_n+1=1

3Q_n+1=0,

_n+1=0

4Q_n+1=1,

_n+1=1

정답 및 해설

JK 플립플롭에서 J=1, K=1일 때는 토글(toggle) 동작으로, 현재 상태를 반전시킨다. 현재 상태 Q_n=0이므로 다음 상태는 Q_n+1=1이 되고, Q의 여집합인 Q̄_n+1=0이다. 따라서 정답은 Q_n+1=1, Q̄_n+1=0이다.

문제 45

직렬형 전압조정기 회로에서 출력전압은? (단, 제너전압 V_R은 5.1V 이고, R₁=1kΩ, R₂=R₃=10kΩ이다.)

15.1 V

210.2 V

315.3 V

418.2 V

정답 및 해설

출력전압은 10.2 V이다.

그림에서 15 V 가 $R_1$ 을 거쳐 제너 다이오드 D1에 걸리고, 그 마디 전압이 제너전압 $V_{REF}=5.1\ \mathrm{V}$ 로 고정되어 연산증폭기 (+) 입력에 걸린다. 출력은 트랜지스터 Q1을 거쳐 나오고, $R_2$ 와 $R_3$ 의 분압점이 (−) 입력으로 되돌아오는 부궤환 구조이다.

가상 단락으로 두 입력 전압이 같으므로
$V_{OUT}\dfrac{R_3}{R_2+R_3}=V_{REF}$
$V_{OUT}=V_{REF}\left(1+\dfrac{R_2}{R_3}\right)=5.1\times\left(1+\dfrac{10}{10}\right)=10.2\ \mathrm{V}$
$R_1$ 은 제너 전류를 정하는 저항으로 출력 식에 들어가지 않는다.

5.1 V 보기는 계산값과 다르다.
15.3 V 보기는 계산값과 다르다.
18.2 V 보기는 계산값과 다르다.

문제 46

미분기의 출력과 입력은 어떤 관계인가?

1출력은 입력의 변화율에 비례한다.

2출력은 입력의 변화율에 무관하다.

3출력은 입력의 변화율에 반비례한다.

4출력은 입력의 변화율의 제곱에 반비례한다.

정답 및 해설

미분기의 출력은 입력의 변화율에 비례한다.

연산증폭기 미분기에서 $v_o=-RC\dfrac{dv_i}{dt}$ 이므로 출력은 입력의 시간 변화율에 비례한다. 음의 부호는 반전을 뜻할 뿐이다.

입력의 변화율에 무관하다는 보기는 출력이 변화율에 의해 결정되므로 옳지 않다.
입력의 변화율에 반비례한다는 보기는 출력이 변화율에 비례하므로 옳지 않다.
입력의 변화율의 제곱에 반비례한다는 보기는 출력이 변화율의 일차에 비례하므로 옳지 않다.

문제 47

다음 그림과 같은 IC 555 타이머를 이용한 펄스발생회로에서 Vcc=5V, R₁=10kΩ, R₂=10kΩ, C_T=0.02μF, C=0.01μF일 때, 출력파형의 펄스폭(τ)과 주파수(f)는 얼마인가?(단, 다이오드의 순방향 저항은 0으로 간주하고 ln2=0.7로 적용한다.)

1τ = 140μs, f = 4.76kHz

2τ = 280μs, f = 2.38kHz

3τ = 70μs, f = 7.14kHz

4τ = 140μs, f = 3.57kHz

정답 및 해설

다이오드 D로 인해 충전 경로는 R₁을 통해서만 이루어지고 방전 경로는 R₂를 통해서만 이루어지는 비대칭 비안정 멀티바이브레이터 구조이다.

충전시간(하이구간) $t_1 = 0.7 R_1 C_T = 0.7 \times 10\text{k} \times 0.02\mu F = 140\mu s$
방전시간(로우구간) $t_2 = 0.7 R_2 C_T = 0.7 \times 10\text{k} \times 0.02\mu F = 140\mu s$
펄스폭 τ = 140μs

주기 $T = t_1+t_2 = 280\mu s$ 이므로
주파수 $f = 1/T = 1/280\mu s ≈ 3.57kHz$ 가 된다.

문제 48

다음 회로도 설명 중 가장 적당한 것은?

1저역통과필터

2고역통과필터

3대역통과필터

4대역정지필터

문제 49

수정발진기의 특징으로 가장 적합한 것은?

1가변성

2안전성

3경제성

4높은 발진 주파수

문제 50

3배 전압기의 입력 전압이 10Vs일 때 직류 출력의 최대값은 약 몇 V 인가?

127.9

230.2

332.1

442.4

문제 51

연산증폭기를 이용한 슈미트(Schmitt) 트리거회로를 사용하는 목적으로 가장 적합한 것은?

1톱니파를 만들기 위하여

2정전기를 방지하기 위하여

3입력신호에 대하여 전압보상을 하기 위하여

4입력전압 노이즈에 의한 오동작을 방지하기 위하여

문제 52

그림의 BJT 증폭기의 소신호 모델에서 전압이득(A_v)는?

1g_mr_o

문제 53

다음 회로 중 입력 신호의 (+), (-)의 피크를 어느 기준 레벨로 바꾸어 고정시키는 회로는?

1클램퍼

2클리퍼

3리미터

4필터

정답 및 해설

클램퍼(Clamper)는 입력 신호의 피크값을 기준 레벨(DC 오프셋)로 고정시키는 회로로, 신호의 진폭은 유지하면서 DC 성분을 변화시킨다. 클리퍼는 신호의 피크를 제한(자르기)하고, 리미터는 특정 레벨 이상을 차단하며, 필터는 특정 주파수 성분을 통과 또는 차단한다. 따라서 입력 신호의 양쪽 피크를 기준 레벨에 맞춰 고정시키는 역할은 클램퍼이다.

문제 54

다음 정전압회로에서 입력전압이 18V, 제너전압이 10V, 제너 다이오드에 흐르는 전류가 25mA, 부하저항이 100Ω일 때 저항(R₁)은 몇 Ω인가?

120

264

3126

4200

정답 및 해설

저항 $R_1$ 은 64 Ω이다.

그림에서 $R_1$ 이 직렬이고 제너 다이오드 D와 부하 $R_L$ 이 병렬이므로, 부하 전압은 제너전압 10 V이다.
부하 전류 $I_L=\dfrac{10}{100}=0.1\ \mathrm{A}=100\ \mathrm{mA}$
$R_1$ 전류 $I=I_Z+I_L=25+100=125\ \mathrm{mA}$

$R_1=\dfrac{V_{in}-V_Z}{I}=\dfrac{18-10}{0.125}=64\ \Omega$

20 Ω 보기는 계산값과 다르다.
126 Ω 보기는 계산값과 다르다.
200 Ω 보기는 계산값과 다르다.

문제 55

다음 그림에서 점유율(duty cycle)을 나타내는 식은?

1τ/B

2E/B

3τ/T

4E/T

정답 및 해설

점유율은 펄스 폭을 주기로 나눈 값 $\dfrac{\tau}{T}$ 이다.

그림에서 $\tau$ 는 펄스가 높은 레벨에 있는 폭, $T$ 는 한 펄스의 상승부터 다음 펄스의 상승까지인 주기, E는 펄스 높이(진폭), B는 첫 펄스 상승부터 둘째 펄스 끝까지의 길이( $T+\tau$ )이다.

$\dfrac{\tau}{B}$ 보기는 분모가 주기가 아니라 $T+\tau$ 이므로 점유율이 아니다.
$\dfrac{E}{B}$ 보기는 진폭을 시간 길이로 나눈 값으로 무차원 비가 아니다.
$\dfrac{E}{T}$ 보기는 진폭을 주기로 나눈 값으로 무차원 비가 아니다.

문제 56

JK 플립플롭의 J와 K 입력단자를 하나로 묶어 놓은 플립플롭으로 1을 인가하면 출력이 토글 되는 플립플롭은?

1RS 플립플롭

2D 플립플롭

3T 플립플롭

4RS 주종형(master-slave) 플립플롭

정답 및 해설

JK 플립플롭의 J 와 K 를 하나로 묶은 것이 T 플립플롭이며, 입력 1 이면 클록마다 출력이 반전(토글)한다.

J=K=T 로 두면 T=0 에서는 상태를 유지하고 T=1 에서는 반전한다.

RS 플립플롭은 두 입력이 모두 1 이면 출력이 정해지지 않는 금지 상태가 있어 토글 동작이 없다.
D 플립플롭은 입력값을 그대로 저장하는 소자이다.
RS 주종형 플립플롭은 두 입력이 모두 1 인 상태가 금지되며, JK 두 입력을 하나로 묶은 구조가 아니다.

문제 57

트랜지스터의 고주파 특성으로 차단주파수(f_a)는?

1베이스 주행시간에 비례한다.

2베이스 폭의 제곱에 비례한다.

3정공의 확산계수에 반비례한다.

4베이스 폭의 제곱에 반비례하고 정공의 확산계수에 비례한다.

정답 및 해설

트랜지스터의 알파 차단주파수 fα 는 베이스 주행시간의 역수에 비례하고, 주행시간은 $\tau\propto\dfrac{W^2}{D}$ 이다.

따라서 $f_\alpha\propto\dfrac{D}{W^2}$ 이어서 베이스 폭의 제곱에 반비례하고 확산계수에 비례한다.

베이스 주행시간에 비례한다는 보기는 차단주파수가 주행시간에 반비례하므로 옳지 않다.
베이스 폭의 제곱에 비례한다는 보기는 폭이 넓을수록 주행시간이 길어져 차단주파수가 낮아지므로 옳지 않다.
정공의 확산계수에 반비례한다는 보기는 확산계수가 클수록 주행이 빨라져 차단주파수가 높아지므로 옳지 않다.

문제 58

어떤 증폭기의 개(open)루프 중간영역 이득(A_{open-loop(mid)})가 150000을 가지고, 개루프 3[dB] 대역폭은 200Hz이다. 귀환 루프 감쇠율(B)은 0.002이다. 폐루프 대역폭(BW_closed-loop)은 얼마인가?

1300[Hz]

23030[kHz]

3600[kHz]

460.2[kHz]

정답 및 해설

부궤환을 걸면 대역폭이 $1+A\beta$ 배로 넓어지는 만큼 늘어난다.

$1+A\beta=1+150000\times0.002=301$
$BW_{cl}=200\times301=60200\,\mathrm{Hz}=60.2\,\mathrm{kHz}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

300 Hz 는 계산값과 다르다.
3030 kHz 는 계산값과 다르다.
600 kHz 는 계산값과 다르다.

문제 59

이미터 접지 증폭기 회로에서 이미터 바이패스 콘덴서가 제거되면 어떤 현상이 생기는가?

1발진이 일어난다.

2잡음이 증가한다.

3이득이 감소한다.

4충실도가 감소된다.

정답 및 해설

이미터 바이패스 콘덴서를 제거하면 이미터 저항이 교류 신호에도 나타나 전류 직렬 부궤환이 걸리므로 이득이 감소한다.

이때 전압 이득은 대략 컬렉터 저항 대 이미터 저항의 비로 줄어든다.

나머지 보기는 부궤환의 효과와 맞지 않는다.

발진이 일어난다는 보기는 부궤환이 증폭기를 안정시키는 방향이므로 옳지 않다.
잡음이 증가한다는 보기는 부궤환이 증폭기 내부에서 생기는 잡음을 줄이는 방향으로 작용하므로 옳지 않다.
충실도가 감소한다는 보기는 부궤환이 비직선 왜곡을 줄여 충실도를 높이므로 옳지 않다.

문제 60

다음 회로에 입력으로 정현파를 인가했을 때 출력 파형으로 옳은 것은?(단, 연산증폭기 및 제너 다이오드는 이상적이다.)

1구형파

2정현파

3톱니파

4램프파

정답 및 해설

출력 파형은 구형파이다.

그림은 입력 저항 R이 (−) 입력에 연결되고, 궤환 경로에 제너 다이오드 하나만 있는 반전 증폭 구조이며 (+) 입력은 접지이다. 입력 전류 $\dfrac{v_i}{R}$ 는 모두 제너 다이오드로 흘러야 하므로, 출력은 제너가 도통하는 전압으로 고정된다.

이상적 제너는 한 방향으로는 순방향 전압(0)에서, 반대 방향으로는 제너전압 $V_Z$ 에서 도통하므로, 입력의 극성이 바뀔 때마다 출력이 두 일정 레벨 사이를 즉시 오가는 구형파가 된다.

정현파는 출력이 입력에 비례해야 하지만, 궤환에 선형 소자가 없어 출력이 두 레벨로 고정된다.
톱니파는 시간에 따라 일정하게 증가하는 구간이 있어야 하지만, 회로에 적분 작용을 하는 커패시터가 없다.
램프파도 시간에 비례해 증가하는 적분 출력이어야 하지만, 회로에 커패시터가 없다.

문제 61

Fermi Dirac 분포함수에 구성요소가 아닌 것은?

1초전도체

2절대온도

3페르미 에너지

4볼쯔만 상수

정답 및 해설

페르미-디랙 분포함수 $f(E)=\dfrac{1}{1+e^{(E-E_F)/kT}}$ 에는 페르미 에너지, 절대온도, 볼츠만 상수가 들어 있다.

초전도체는 물질의 한 종류이지 이 식을 이루는 변수나 상수가 아니다.

절대온도는 식의 $T$ 로 구성요소이다.
페르미 에너지는 식의 $E_F$ 로 구성요소이다.
볼츠만 상수는 식의 $k$ 로 구성요소이다.

문제 62

레이저(LASER)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

1레이저는 코히런트(coherent)성을 가진다.

2기체 레이저는 연속적으로 광파를 방출할 수 있다.

3레이저는 지향성을 가진다.

4레이저는 자연 방출(spontaneous emission)을 이용한다.

정답 및 해설

레이저는 유도 방출을 이용해 빛을 증폭하므로 자연 방출을 이용한다는 서술이 옳지 않다.

자연 방출은 여기된 원자가 무작위로 빛을 내는 현상이며 위상이 제각각이어서 레이저 광의 코히런트성을 만들지 못한다.

나머지 보기는 레이저에 대한 옳은 설명이다.

레이저가 코히런트성을 가진다는 서술은 옳다.
기체 레이저가 연속적으로 광파를 방출할 수 있다는 서술은 옳다.
레이저가 지향성을 가진다는 서술은 옳다.

문제 63

실리콘으로 된 pn 접합에서 단면적이 0.5 mm² 이고 공간전하 영역의 폭이 2×10^-4cm일 때 공간 전하용량은 약 몇 pF 인가?(단, 실리콘의 비유전율은 12, 진공의 유전율은 8.85×10^-12[F/m]이다.

11.62

226.6

330.4

436.6

정답 및 해설

공간전하 영역은 평행판 콘덴서처럼 보고 $C=\dfrac{\varepsilon A}{W}$ 로 계산하는 평행판 근사를 쓴다.

$A=0.5\,\mathrm{mm^2}=0.5\times10^{-6}\,\mathrm{m^2}$ , $W=2\times10^{-4}\,\mathrm{cm}=2\times10^{-6}\,\mathrm{m}$
$C=\dfrac{12\times8.85\times10^{-12}\times0.5\times10^{-6}}{2\times10^{-6}}$
$\approx26.6\times10^{-12}\,\mathrm{F}=26.6\,\mathrm{pF}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

1.62 pF 는 계산값과 다르다.
30.4 pF 는 계산값과 다르다.
36.6 pF 는 계산값과 다르다.

문제 64

접합 트랜지스터를 실제로 응용하기 위한 요구조건이 아닌 것은?

1컬렉터 영역에 역 바이어스 인가 시 절연파괴 전압을 높이기 위해 캐리어 밀도를 낮게 하여 고유저항을 높여야 한다.

2이미터로부터 이동한 캐리어가 쉽게 컬렉터로 끌리도록 베이스 영역의 캐리어 밀도가 컬렉터 영역보다 높아야 한다.

3높은 주입 효율을 주기 위하여 이미터 영역의 캐리어 밀도는 베이스 영역보다 높아야 한다.

4정상적인 동작 상태에서 이미터-베이스 접합은 역 바이어스, 베이스-컬렉터 접합은 정 바이어스 되어야 한다.

문제 65

서지 전압에 대한 보호용 회로에서 사용되고 전압에 의해 저항이 크게 변하는 비직선성을 가지는 가변저항 소자는?

1서미스터

2배리스터

3광다이오드

4FET

정답 및 해설

서지 전압 보호에 쓰이는 비직선 가변저항 소자는 배리스터이다.

배리스터는 인가 전압이 일정 수준을 넘으면 저항이 급격히 낮아지는 전압 의존 비직선 저항이어서 서지 전류를 우회시켜 회로를 보호한다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

서미스터는 저항이 온도에 따라 변하는 소자이다.
광다이오드는 빛을 전기 신호로 바꾸는 수광 소자이며 서지 보호용 비직선 저항이 아니다.
FET는 게이트 전압으로 드레인 전류를 제어하는 능동 소자이다.

문제 66

광도전 효과를 이용한 도전체가 아닌 것은?

1광트랜지스터

2광도전셀

3광다이오드

4Cds도전셀

문제 67

나트륨(Na)의 한계주파수는 4.35×10¹⁴Hz이다. 나트륨의 일함수는 약 몇 eV 인가?(단, h는 6.625×10^-34[J･s]이고, c는 1.602×10^-19[C]이다.)

10.9

21.8

32.7

43.6

정답 및 해설

일함수는 한계주파수의 광자 에너지와 같아 $\phi=hf_0$ 이고, 계산값은 약 1.8 eV이다.

$\phi=hf_0=6.625\times10^{-34}\times4.35\times10^{14}\approx2.88\times10^{-19}\,\mathrm{J}$
단서의 c 는 단위가 C 이고 값이 $1.602\times10^{-19}$ 이므로 전자 1개의 전하량(기본 전하)이다. J 을 eV 로 바꿀 때 이 값으로 나눈다.
$\phi=\dfrac{2.88\times10^{-19}}{1.602\times10^{-19}}\approx1.8\,\mathrm{eV}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

0.9 eV 는 계산값 1.8 eV 의 절반이라 다르다.
2.7 eV 는 계산값 1.8 eV 보다 크므로 다르다.
3.6 eV 는 계산값 1.8 eV 의 두 배라 다르다.

문제 68

베이스 폭 변조가 이루어지는 경우에 발생하는 현상으로 맞게 설명한 것은?

1베이스 폭 감소는 전류증폭률을 감소시킨다.

2베이스 영역에서 소수캐리어 농도의 기울기를 감소시킨다.

3베이스 영역에서 컬렉터 영역으로 확산하는 전자, 전공들의 재결합 기회가 감소한다.

4이미터 효율과 베이스 전송계수가 감소한다.

문제 69

금속에 빛을 비추면 금속표면에서 전자가 공간으로 방출되는 것은?

1전계방출

2광전자방출

3열전자방출

42차 전자방출

정답 및 해설

금속에 빛을 비추어 표면에서 전자가 방출되는 현상은 광전자 방출(광전 효과)이다.

빛의 광자가 금속 표면의 전자에 일함수 이상의 에너지를 전달하면 전자가 공간으로 튀어나온다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

전계 방출은 표면에 매우 강한 전계를 가해 장벽을 얇게 만들어 전자를 끌어내는 현상이다.
열전자 방출은 금속을 가열하여 전자가 열에너지로 방출되는 현상이다.
2차 전자 방출은 고속 전자 등 입사 입자가 표면에 충돌하여 전자가 추가로 방출되는 현상이다.

문제 70

두 전극판 A와 B의 거리를 d[m], 양극간의 전위차가 V[V], 전극판 B면에 정지 상태에 있던 전자가 가속되어 전극판 A까지 도달하는데 걸리는 시간은? (단, 전자의 질량은 m, 전자의 전하는 e이다.)

정답 및 해설

전자가 전극판 B에서 A로 가속되는 과정에서 일-에너지 정리를 적용한다. 전자가 얻는 운동에너지는 전기장이 한 일과 같으므로
$eV = \frac{1}{2}mv^2$ 이고, 이를 정리하면 $v = \sqrt{\frac{2eV}{m}}$ 이다.

전극판 사이의 거리 d를 이 가속도로 이동할 때의 시간은 등가속도 운동 공식 $d = \frac{1}{2}at^2$ 를 사용하는데, 가속도는 $a = \frac{eE}{m} = \frac{eV}{md}$ 이므로
$d = \frac{1}{2} \cdot \frac{eV}{md} \cdot t^2$ 이다.
이를 t에 대해 정리하면 $t^2 = \frac{2md^2}{eV}$ 이고, $t = d\sqrt{\frac{2m}{eV}}$ 이다.

문제 71

양자(Quantum) 1개의 질량은 약 몇 kg 인가?

19.9×10^-21

29.109×10^-31

31.602×10^-19

41.67×10^-27

문제 72

접합 트랜지스터의 h-파라미터(parameter) 사이의 관계 중 옳은 것은?

1|h_fe|≒|h_fc|＞|h_fb|

2|h_fe|≒|h_fc|＜|h_fb|

3|h_fe|＞|h_fc|≒|h_fb|

4|h_fe|＜|h_fc|≒|h_fb|

정답 및 해설

접지 방식별 전류 이득은 $|h_{fe}|\approx|h_{fc}|\gt|h_{fb}|$ 이다.

$h_{fe}=\beta$ , $h_{fc}=-(1+\beta)$ , $h_{fb}=-\alpha=-\dfrac{\beta}{1+\beta}$
$\beta\gg1$ 이면 이미터 접지와 컬렉터 접지의 이득 크기는 거의 같고, 베이스 접지의 이득 크기는 1보다 작다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

베이스 접지 이득이 이미터 접지 이득과 같거나 더 크다는 보기는 틀리다. 베이스 접지 이득의 크기는 1보다 작다.
이미터 접지 이득이 가장 크고 컬렉터·베이스 접지 이득이 서로 비슷하다는 보기는 틀리다. 컬렉터 접지 이득은 $1+\beta$ 로 크고 베이스 접지 이득은 1 미만이라 비슷하지 않다.
이미터 접지 이득이 가장 작고 컬렉터·베이스 접지 이득이 서로 비슷하다는 보기도 같은 이유로 틀리다.

문제 73

터널 다이오드가 부성 저항영역을 갖는 이유는?

1pn접합의 용량변화 때문

2pn접합의 높은 불순물 농도 때문

3pn접합의 줄 열 때문

4pn접합 양단의 온도에 따른 팽창 때문

정답 및 해설

터널 다이오드가 부성 저항 영역을 갖는 것은 접합의 불순물 농도가 매우 높기 때문이다.

불순물을 매우 높게 도핑하면 공핍층이 극히 얇아져 캐리어가 장벽을 터널링으로 통과한다. 순방향 전압이 커지면 터널링이 가능한 준위의 겹침이 줄어 전류가 오히려 감소하므로 부성 저항이 나타난다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

접합 용량의 변화는 교류 특성에 영향을 줄 뿐 부성 저항의 원인이 아니다.
줄 열은 전류가 흐를 때 생기는 열이며 터널링에 의한 전류 감소를 설명하지 못한다.
온도에 따른 팽창은 기계적·열적 변화일 뿐 부성 저항을 만드는 전기적 원인이 아니다.

문제 74

동종 반도체 pn접합에서 열평형 상태 에너지 밴드 다이어그램(band diagram)에 대한 설명 중 틀린 것은?

1E_f(페르미 준위)가 일정하다.

2E_VAC(진공 준위)가 연속이다.

3E_G(에너지 갭)의 크기가 일정하다.

(일 함수)가 일정하다.

정답 및 해설

열평형 동종 pn 접합에서 일정하지 않은 것은 일함수이므로, 일함수 $\phi$ 가 일정하다는 서술이 틀린 내용이다.

일함수는 진공 준위와 페르미 준위의 차 $q\phi = E_{vac} - E_F$ 이다. 열평형에서 $E_F$ 는 수평으로 일정하지만 진공 준위는 접합의 내부 전위만큼 휘어 p 쪽이 더 높으므로, 일함수는 p 영역이 n 영역보다 크다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이며, 옳은 이유는 다음과 같다.

페르미 준위가 일정하다는 보기는 열평형에서 알짜 전류가 0 이려면 페르미 준위가 평탄해야 하므로 옳다.
진공 준위가 연속이라는 보기는 진공 준위가 접합 부근의 전위를 따라 연속적으로 휠 뿐 끊기지 않으므로 옳다.
에너지 갭의 크기가 일정하다는 보기는 동종 접합이 양쪽 모두 같은 반도체여서 금지대 폭이 같으므로 옳다.

문제 75

진성반도체의 온도변화에 따라 페르미준위는 어떻게 되는가?

1온도에 따라 변화하지 않는다.

2온도가 감소하면 전도대로 향한다.

3온도가 감소하면 충만대로 향한다.

4온도가 감소하면 가전대로 향한다.

문제 76

다음과 같이 역방향으로 바이어스 된 PN접합에서 최대 역방향 전류(A)는? (단, V_br:역방향 브레이크다운 임계전압이다.)

정답 및 해설

항복이 일어나면 접합 양단 전압이 항복 전압 $V_{br}$ 로 고정되므로, 최대 역방향 전류는 $\dfrac{E - V_{br}}{R}$ 이다.

그림에서 전지 E 의 긴 극판(+)은 저항 R 을 거쳐 N 쪽에, 짧은 극판(−)은 P 쪽에 연결되어 역방향 바이어스이다. 폐회로에 키르히호프 전압 법칙을 적용하면
$E = V_{br} + IR$
$I = \dfrac{E - V_{br}}{R}$

나머지 보기는 다음 이유로 맞지 않다.

$\dfrac{V_{br} - E}{R}$ 보기는 부호가 반대여서, 항복이 일어나는 조건(E 가 항복 전압보다 큼)에서 음수가 되므로 계산식과 다르다.
$\dfrac{E + V_{br}}{R}$ 보기는 접합 전압이 전원 전압에 더해지는 형태로, 전압 법칙 $E = V_{br} + IR$ 과 맞지 않아 계산식과 다르다.
$\dfrac{E + V_{br}}{2R}$ 보기는 같은 이유로 분자가 맞지 않고, 회로의 저항도 R 하나뿐이어서 계산식과 다르다.

문제 77

열전자를 방출하기 위한 재료의 조건으로 틀린것은?

1융점이 낮아야 한다.

2일함수가 작아야 한다.

3방출 효율이 좋아야 한다.

4진공 중에서 쉽게 증발되지 않아야 한다.

정답 및 해설

열전자 방출 재료는 높은 온도에서 쓰이므로 융점이 높아야 하며, 융점이 낮아야 한다는 서술이 틀리다.

열전자 방출은 재료를 고온으로 가열해야 일어나므로 융점이 낮으면 방출 온도에 이르기 전에 녹거나 증발한다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

일함수가 작아야 한다는 보기는 옳은 내용이다. 일함수가 작을수록 낮은 온도에서도 많은 전자가 방출된다.
방출 효율이 좋아야 한다는 보기는 옳은 내용이다. 같은 가열 전력으로 많은 전자를 얻을수록 유리하다.
진공 중에서 쉽게 증발되지 않아야 한다는 보기는 옳은 내용이다. 증발하면 재료가 소모되어 수명이 줄고 진공도 나빠진다.

문제 78

반도체에 전장을 가하면 전자는 어떤 운동을 하는가? (단, 불규칙적인 열운동을 하는 중이라 가정한다.)

1원 운동

2불규칙 운동

3포물선 운동

4타원 운동

정답 및 해설

전장을 가해도 반도체 속 전자는 충돌과 산란이 계속되므로 불규칙 운동을 하면서 평균적으로만 전계 반대 방향으로 이동한다.

전자는 격자 원자·불순물과 끊임없이 충돌해 방향이 수시로 바뀌므로, 불규칙한 열운동에 평균 드리프트 속도가 더해진 형태가 된다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

원 운동은 자계 속에서 속도에 수직인 로렌츠 힘을 받을 때 나타나는 운동이며 전장만 가한 경우의 운동이 아니다.
포물선 운동은 균일 전계 속에서 충돌 없이 비스듬히 날아가는 입자의 궤적이며, 반도체 속 전자는 잦은 충돌로 방향이 계속 바뀌어 전체 운동이 포물선을 이루지 않는다.
타원 운동은 한 점을 향하는 중심력을 받아 충돌 없이 도는 궤도 운동이며, 균일 전계와 잦은 충돌 속의 반도체 전자 운동이 아니다.

문제 79

진성게르마늄내의 정공의 수명이 400μs이면 그 확산거리는 약 몇 m 인가?(단, 정공의 확산정수는 0.47×10^-2 m²/s 이다.)

11.19×10^-3

21.37×10^-3

31.53×10^-3

41.88×10^-4

정답 및 해설

확산 거리는 확산정수와 수명의 곱의 제곱근으로 구한다.

확산 거리 $L=\sqrt{D\tau}=\sqrt{0.47\times10^{-2}\times400\times10^{-6}}$
$=\sqrt{1.88\times10^{-6}}\approx1.37\times10^{-3}\,\mathrm{m}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$1.19\times10^{-3}$ 보기는 계산값과 다르다.
$1.53\times10^{-3}$ 보기는 계산값과 다르다.
$1.88\times10^{-4}$ 보기는 계산값과 다르다.

문제 80

진성반도체에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

1불순물이 전혀 섞이지 않은 순수한 반도체이다.

2진성반도체는 전자이 수와 정공의 수가 같다.

3진성반도체는 전도대역에 전자가 충만 되어 있다.

4진성반도체는 4개의 최외각 전자를 갖는다.

문제 81

다음 회로에서 A=1101, B=0111 이 입력되어 있을 때 그 출력은?

10101

21010

30110

41100

정답 및 해설

이 회로는 배타적 OR(XOR) 회로이므로 A=1101, B=0111 을 넣으면 출력은 1010 이다.

그림에서 A·B 는 위쪽 OR 게이트와 아래쪽 AND 게이트에 함께 들어가고, AND 출력은 NOT 게이트(버블)를 거쳐 OR 출력과 함께 마지막 AND 게이트로 들어간다.
$Y = (A + B)\cdot\overline{AB} = A \oplus B$

비트별로 계산하면 $1\oplus0=1,\ 1\oplus1=0,\ 0\oplus1=1,\ 1\oplus1=0$ 이므로 $Y = 1010$ 이다.

0101 보기는 계산값과 다르다.
0110 보기는 계산값과 다르다.
1100 보기는 계산값과 다르다.

문제 82

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

문제 83

순서도(flowchart)에서 다음 기호의 명칭과 의미를 가장 올바르게 설명한 것은?

1Process : 변수의 초기화 및 준비사항 기입

2Decision : 부프로그램(sub-program)호출

3Terminal : 순서도의 시작과 끝

4Repeat : 루틴을 반복 수행

문제 84

opcode가 4비트이면 연산자의 종류는 최대 몇 개가 생성될 수 있는가?

22²

32³

42⁴

정답 및 해설

명령 코드가 $n$ 비트이면 만들 수 있는 연산의 종류는 최대 $2^n$ 개이다.

$n=4$ 이므로 $2^4=16$ 가지의 연산자 종류를 구분할 수 있다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

2 보기는 명령 코드가 1비트일 때의 개수이다.
$2^2$ 보기는 명령 코드가 2비트일 때의 개수이다.
$2^3$ 보기는 명령 코드가 3비트일 때의 개수이다.

문제 85

부호화된 2의 보수에서 8비트로 표현할 수 있는 수의 표현 범위는?

1-128 ~ 128

2-127 ~ 128

3-128 ~ 127

4-127 ~ 127

정답 및 해설

8비트 2의 보수 표현 범위는 $-2^{7}\sim2^{7}-1$ , 즉 -128 ~ 127이다.

최상위 비트가 부호 비트이므로 양수는 최대 $01111111_2=127$ 이고, 음수는 $10000000_2=-128$ 까지 나타낼 수 있다. 2의 보수는 0 의 표현이 하나뿐이라 음수 쪽이 하나 더 많다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

-128 ~ 128 보기는 틀리다. 128 은 8비트로 나타낼 수 없다.
-127 ~ 128 보기는 틀리다. 128 은 나타낼 수 없고 -128 이 빠져 있다.
-127 ~ 127 보기는 틀리다. 2의 보수에서는 -128 도 표현되므로 범위가 이보다 넓다.

문제 86

주소공간이 20 bit이고 각 주소 당 저장되는 데이터의 크기가 8bit 일 때 주기억장치의 용량은 얼마인가?

11Mbyte

22Mbyte

33Mbyte

44Mbyte

정답 및 해설

주소가 20비트이면 $2^{20}$ 개의 번지를 가지며 각 번지가 8비트(1바이트)이므로 용량은 1 Mbyte이다.

$2^{20}\times1\,\mathrm{byte}=1{,}048{,}576\,\mathrm{byte}=1\,\mathrm{Mbyte}$

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

2 Mbyte 는 21비트 주소가 있어야 하므로 틀리다.
3 Mbyte 는 계산값 1 Mbyte 와 다르다.
4 Mbyte 는 22비트 주소가 있어야 하므로 틀리다.

문제 87

자료를 추출하고 그에 의거한 보고서를 작성하는데 사용하는 가장 적합한 프로그래밍 언어는?

2Java

3Perl

4HTML

문제 88

다음의 회로에서 입력 값이 D=1, C=1(positive edge trigger)일 경우 출력 Q의 상태 값은?

3Toggle

4불변

정답 및 해설

J 에 D, K 에 D 의 반전이 들어가므로 D=1 이면 J=1·K=0 이 되어 상승 에지에서 출력은 Q = 1(세트)이다.

그림에서 D 는 J 입력에 직접, 인버터(버블)를 거쳐 K 입력에 연결되어 $J = D,\ K = \overline{D}$ 이다. 이 연결은 JK 플립플롭을 D 플립플롭으로 동작시켜 클록 상승 에지마다 Q 에 D 값이 옮겨진다.

0 보기는 D=0(J=0·K=1)일 때의 리셋 결과이므로 맞지 않다.
Toggle 보기는 J=K=1 일 때의 동작인데, 이 회로는 J 와 K 가 항상 서로 반대여서 토글이 일어나지 않는다.
불변 보기는 J=K=0 일 때의 동작인데, 이 회로에서는 J 와 K 가 동시에 0 이 될 수 없다.

문제 89

컴퓨터에서 사용되는 인스트럭션(Instruction)의 기능을 분류할 때 이에 해당되지 않는 것은?

1함수연산 기능(Function Operation)

2전달 기능(Transfer Operation)

3입출력 기능(Input Output Operation)

4모니터 기능(Monitor Operation)

문제 90

누산기(Accumulator)를 가장 옳게 설명한 것은?

1명령을 해독하는 장치

2산술 연산 과정의 상세 내역 및 상태를 모두 기억하는 장치

3명령의 순서를 일시적으로 기억하는 장치

4산술･논리 연산 결과를 일시적으로 기억하는 장치

정답 및 해설

누산기는 산술·논리 연산의 결과를 일시적으로 기억하는 레지스터이다.

연산 장치에서 한 피연산자를 공급하고 연산 결과를 다시 받아 저장하는 레지스터로, 연산 중간·최종 결과를 보관한다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

명령을 해독하는 장치는 명령 해독기이다.
연산 과정의 상세 내역과 상태를 모두 기억하는 장치라는 보기는 틀리다. 누산기는 결과 값을 보관하고 상태 정보는 별도의 상태 레지스터가 기억한다.
명령의 순서를 기억하는 장치는 다음에 실행할 명령의 번지를 가지는 프로그램 카운터이다.

문제 91

다음 10진수 -426을 팩 십진수(pack decimal)로 나타낸 것 중 옳은 것은?(단, 맨 오른쪽 4비트가 부호 비트이다.)

10100 0010 0110 1111

20100 0010 0110 1101

30100 0010 0110 0001

40100 0010 0110 1100

문제 92

기억장치에 대한 설명 중 가장 옳지 않은 것은?

1주기억장치는 CPU와 직접 자료 교환이 가능하다.

2보조기억장치는 CPU와 직접 자료 교환이 불가능하다.

3주기억장치 소자는 대부분 외부와 직접 자료 교환을 할 수 있는 단자가 있다.

4기억장치에서 사용하는 정보의 단위는 와트(watt)이다.

정답 및 해설

기억장치가 다루는 정보의 단위는 비트·바이트·워드 등이며, 와트(watt)는 전력의 단위이므로 이 서술이 옳지 않다.

기억장치의 정보량은 저장할 수 있는 비트·바이트 수로 나타낸다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

주기억장치가 CPU와 직접 자료를 교환한다는 보기는 옳은 내용이다.
보조기억장치가 CPU와 직접 교환할 수 없다는 보기는 옳은 내용이다. 보조기억장치의 자료는 주기억장치로 옮겨진 뒤에야 CPU가 처리한다.
주기억장치 소자에 외부와 자료를 교환하는 단자가 있다는 보기는 옳은 내용이다. 기억 소자에는 주소·데이터 단자가 있어 버스와 자료를 주고받는다.

문제 93

Java 언어에서 같은 클래스 내에서만 접근 가능하도록 할 때 사용하는 접근제한자는?

1public

2private

3protected

4final

정답 및 해설

같은 클래스 내에서만 접근하게 하는 접근제한자는 private이다.

private 멤버는 선언된 클래스 내부에서만 접근할 수 있다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

public 은 모든 클래스에서 접근할 수 있게 하는 접근제한자이다.
protected 는 같은 패키지의 클래스와 하위 클래스에서 접근할 수 있게 하는 접근제한자이다.
final 은 접근 범위를 정하는 접근제한자가 아니라 재정의·상속·값 변경을 막는 키워드이다.

문제 94

간접주소지정방식에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

1오퍼랜드 필드에 데이터 유효 기억장치 주소가 저장된다.

2기억장치의 구조 변경 등을 통해 확장이 가능하다.

3단어 길이가 n 비트라면 최대 2×n개의 기억 장소들을 주소 지정할 수 있다.

4실행 사이클 동안 두 번의 기억 장치 액세스가 필요하다.

문제 95

8비트(bit) 마이크로프로세서(MPU)에서 스택 포인터(SP)가 100번지를 가리키고 있다. 3바이트의 내용을 스택에 푸시(PUSH)하면 스택 포인터는 몇 번지를 가리키는가?

196번지

297번지

3196번지

4197번지

문제 96

다음 중 객체지향 프로그래밍 언어가 아닌 것은?

1C#.NET

2C++

3Java

4GWBASIC

정답 및 해설

GWBASIC은 클래스와 상속을 지원하지 않는 절차형 BASIC 이므로 객체지향 언어가 아니다.

객체지향 언어는 클래스·상속·다형성 등을 지원한다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

C#.NET 은 객체지향 언어이다.
C++ 은 클래스와 상속을 지원하는 객체지향 언어이다.
Java 는 객체지향 언어이다.

문제 97

10진수 13을 그레이 코드(Gray code)로 변환하면?

11001

20100

31100

41011

정답 및 해설

2진수를 그레이 코드로 바꿀 때는 최상위 비트를 그대로 쓰고 이웃한 비트끼리 XOR 한다.

13 = $1101_2$
최상위 비트 1
$1\oplus1=0,\ 1\oplus0=1,\ 0\oplus1=1$
따라서 그레이 코드는 1011이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

1001 보기는 계산값과 다르다.
0100 보기는 계산값과 다르다.
1100 보기는 계산값과 다르다.

문제 98

중앙처리장치를 구성하고 있는 제어장치 중 명령의 지정 순서를 지정하기 위해 다음에 실행할 명령이 들어 있는 번지를 기억하는 레지스터를 무엇이라고 하는가?

1프로그램 카운터(program counter)

2명령 해독기(instruction decoder)

3명령 레지스터(instruction register)

4부호기(encoder)

정답 및 해설

다음에 실행할 명령의 번지를 기억하는 레지스터는 프로그램 카운터이다.

명령 인출이 끝나면 프로그램 카운터 값이 증가하여 명령의 실행 순서를 지정한다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

명령 해독기는 명령 코드를 해독해 제어 신호를 만드는 회로이다.
명령 레지스터는 현재 실행 중인 명령 자체를 보관하는 레지스터이다.
부호기(인코더)는 입력 신호를 부호로 변환하는 회로이며 번지를 기억하지 않는다.

문제 99

프로그램이 정상적으로 실행되다가 어떤 명령어에 의해 실행 목적을 바꾸는 명령을 무엇이라 하는가?

1시프트(Shift)

2피드백(Feed back)

3브랜칭(Branching)

4인터럽트(Interrupt)

문제 100

컴퓨터의 CPU가 앞으로 수행될 명령어를 기억 장치에서 미리 인출하여 CPU내부의 대기열에 넣어 놓음으로써 수행속도를 향상시키는 기법을 무엇이라고 하는가?

1Spooling

2Instruction prefetch

3Paging

4Synchronization

정답 및 해설

앞으로 수행할 명령어를 미리 인출해 대기열에 넣는 기법은 명령어 프리페치(Instruction prefetch)이다.

인출과 실행을 겹쳐 CPU 가 기억장치를 기다리는 시간을 줄여 수행속도를 높인다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

Spooling 은 입출력 장치와 CPU 의 속도 차를 디스크 등에 임시 저장하여 완충하는 기법이다.
Paging 은 가상기억장치에서 고정 크기 페이지 단위로 내용을 교환하는 기법이다.
Synchronization 은 프로세스 사이의 실행 순서와 시점을 맞추는 기법이다.

전자기사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

18년 1회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

1πaBI

22πaBI

3πa²BI

42πa²BI

문제 2

10.1

420

정답 및 해설

상호인덕턴스는 $M = \dfrac{\mu_0 \mu_s S N_1 N_2}{l}$ 로 구한다.

문제 3

다음 조건들 중 초전도체에 부합되는 것은?(단, μ_r은 비투자율, x_m은 비자화율, B는 자속밀도이며 작동온도는 임계온도 이하라 한다.)

1x_m=-1, μ_r=0, B=0

2x_m=0, μ_r=0, B=0

3x_m=1, μ_r=0, B=0

4x_m=-1, μ_r=1, B=0

정답 및 해설

초전도체는 외부 자계를 내부에서 완전히 밀어내는 완전 반자성체이므로 비자화율이 $-1$ , 비투자율이 $0$ , 내부 자속밀도가 $0$ 이다.

비투자율과 비자화율은 $\mu_r=1+\chi_m$ 로 묶이므로 $\chi_m=-1$ 이면 $\mu_r=0$ 이 되고, $B=\mu_0\mu_r H=0$ 이다.

나머지 보기는 이 관계에 맞지 않는 조합이다.

비자화율 0 과 비투자율 0 의 조합은 $\mu_r=1+\chi_m$ 에서 비자화율 0 이면 비투자율이 1 이 되므로 성립하지 않는다.
비자화율 1 과 비투자율 0 의 조합은 비자화율이 양수이면 비투자율이 1 보다 커지고, 반자성은 비자화율이 음수이므로 성립하지 않는다.
비자화율 $-1$ 과 비투자율 1 의 조합은 $\mu_r=1+(-1)=0$ 이어야 하므로 성립하지 않는다.

문제 4

자속밀도 10Wb/m² 자계 중에 10cm 도체를 자계와 30°의 각도로 30m/s 로 움직일 때, 도체에 유기되는 기전력은 몇 V 인가?

115

215√3

31500

41500√3

정답 및 해설

도체가 자계를 가로지를 때의 유기 기전력은 $e=B\ell v\sin\theta$ 이며, θ 는 도체 운동 방향과 자계가 이루는 각이다.

$e=Bl v\sin\theta$
$=10\times0.1\times30\times\sin30^\circ$
$=30\times0.5=15\,\mathrm{V}$

나머지 수치는 모두 계산값과 다르다.

$15\sqrt{3}$ 는 $\sin30^\circ$ 대신 $\cos30^\circ$ 를 쓴 값이어서 계산값과 다르다.
1500 은 계산값과 다르다.
$1500\sqrt{3}$ 는 계산값과 다르다.

문제 5

내부장치 또는 공간을 물질로 포위시켜 외부자계의 영향을 차폐시키는 방식을 자기차폐라 한다. 다음 중 자기차폐에 가장 좋은 것은?

1비투자율이 1 보다 작은 역자성체

2강자성체 중에서 비투자율이 큰 물질

3강자성체 중에서 비투자율이 작은 물질

4비투자율에 관계없이 물질의 두께에만 관계되므로 되도록 두꺼운 물질

문제 6

40V/m인 전계 내의 50V되는 점에서 1C의 전하가 전계 방향으로 80cm 이동하였을 때, 그 점의 전위는 몇 V 인가?

118

222

335

465

정답 및 해설

전계 방향으로 이동하면 전위는 낮아지므로 전위 = 처음 전위 − E·d 이다.

$V=50-Ed=50-40\times0.8$
$=50-32=18\,\mathrm{V}$

전하량 1 C 은 전위 계산에 영향을 주지 않는다.

22 V 는 계산값과 다르다.
35 V 는 계산값과 다르다.
65 V 는 계산값과 다르다.

문제 7

1μA의 전류가 흐르고 있을 때, 1초 동안 통과하는 전자 수는 약 몇 개 인가?(단, 전자 1개의 전하는 1.602×10^-19C 이다.)

16.24×10¹⁰

26.24×10¹¹

36.24×10¹²

46.24×10¹³

정답 및 해설

통과 전하량을 전자 한 개의 전하로 나누면 전자 수가 나온다.

$Q=It=1\times10^{-6}\times1=10^{-6}\,\mathrm{C}$
$n=\dfrac{Q}{e}=\dfrac{10^{-6}}{1.602\times10^{-19}}\approx6.24\times10^{12}$

나머지 보기는 지수가 달라 계산값과 다르다.

$6.24\times10^{10}$ 은 계산값과 다르다.
$6.24\times10^{11}$ 은 계산값과 다르다.
$6.24\times10^{13}$ 은 계산값과 다르다.

문제 8

11μF

22μF

35μF

4동시에 파괴된다.

정답 및 해설

직렬 접속에서는 모든 콘덴서에 같은 전하량이 걸리므로, 견딜 수 있는 최대 전하량 $Q=CV$ 가 가장 작은 콘덴서가 먼저 파괴된다.

$Q_1=1\times10^{-6}\times1000=1000\,\mu\mathrm{C}$
$Q_2=2\times10^{-6}\times750=1500\,\mu\mathrm{C}$
$Q_3=5\times10^{-6}\times500=2500\,\mu\mathrm{C}$

따라서 한계 전하가 가장 작은 1 μF 콘덴서가 먼저 파괴된다.

2 μF 콘덴서는 한계 전하가 직렬 공통 전하 1000 μC 보다 커서 먼저 파괴되지 않는다.
5 μF 콘덴서는 한계 전하가 가장 커서 먼저 파괴되지 않는다.
동시에 파괴된다는 보기는 세 콘덴서의 한계 전하가 서로 다르므로 옳지 않다.

문제 9

평면도체 표면에서 r(m)의 거리에 점전하 Q(C)이 있을 때 이 전하를 무한원까지 운반하는데 필요한 일은 몇 J 인가?

정답 및 해설

문제 10

역자성체에서 비투자율(μ_s)은 어느 값을 갖는가?

1μ_s = 1

2μ_s ＜ 1

3μ_s＞1

4μ_s = 0

문제 11

정답 및 해설

단위 길이당 힘은 $9\times10^{9}\times\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r1}d}\times\dfrac{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}$ N/m이다.

$9\times10^{9}\times\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r2}d}\times\dfrac{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}$ 꼴은 계산값과 다르다.
$2.25\times10^{9}\times\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r2}d}\times\dfrac{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}$ 꼴은 계산값과 다르다.
$2.25\times10^{9}\times\dfrac{\rho^2}{\varepsilon_{r1}d}\times\dfrac{\varepsilon_{r1}-\varepsilon_{r2}}{\varepsilon_{r1}+\varepsilon_{r2}}$ 꼴은 계산값과 다르다.

문제 12

문제 13

정답 및 해설

원환 중심축 위 거리 x 점의 전계는 $E=\dfrac{a\lambda_l x}{2\varepsilon_0(a^2+x^2)^{3/2}}$ V/m이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$\dfrac{a\lambda_l x}{\varepsilon_0(a^2+x^2)^{3/2}}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{\lambda_l x}{2\varepsilon_0(a^2+x^2)}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{\lambda_l x}{\varepsilon_0(a^2+x^2)}$ 는 계산값과 다르다.

문제 14

점전하에 의한 전계는 쿨롱의 법칙을 사용하면 되지만 분포되어 있는 전하에 의한 전계를 구할 때는 무엇을 이용하는가?

1렌츠의 법칙

2가우스의 법칙

3라플라스 방정식

4스토크스의 정리

정답 및 해설

분포 전하에 의한 전계는 대칭성을 이용하는 가우스의 법칙으로 구한다.

가우스의 법칙은 닫힌 면을 지나는 전속이 그 안의 전하와 같다는 관계이므로, 전하 분포가 대칭이면 전계를 직접 구할 수 있다.

나머지 보기는 전하 분포의 전계를 구하는 법칙이 아니다.

렌츠의 법칙은 유도 기전력의 방향을 정하는 법칙이다.
라플라스 방정식은 전하가 없는 영역의 전위가 만족하는 방정식이다.
스토크스의 정리는 폐곡선의 선적분과 그 곡면의 회전 면적분을 연결하는 벡터 정리이다.

문제 15

1D₂=ε₀(20a_x-40a_y+5a_z)

2D₂=ε₀(40a_x-40a_y+20a_z)

3D₂=ε₀(80a_x-20a_y+10a_z)

4D₂=ε₀(40a_x-20a_y+20a_z)

정답 및 해설

경계면(x=0)에서 자유전하가 없으므로 경계조건은 법선 성분의 전속밀도는 연속(D₁ₙ = D₂ₙ)이고, 접선 성분의 전계는 연속(E₁ₜ = E₂ₜ)이다.

영역2에서 E₂ = 10aₓ - 10aᵧ + 5aᵤ이고, 전속밀도는
D₂ = ε₀εᵣ₂E₂ = ε₀ × 4 × (10aₓ - 10aᵧ + 5aᵤ) = ε₀(40aₓ - 40aᵧ + 20aᵤ)(C/m²)

문제 16

평면파 전파가 E=30cos(10⁹t+20z)jV/m로 주어 졌다면 이 전자파의 위상 속도는 몇 m/s인가?

15×10⁷

2(1/3)×10⁸ 

310⁹

42/3

정답 및 해설

위상 속도는 각주파수를 위상 상수로 나눈 $v=\omega/\beta$ 이다.

주어진 식에서 $\omega=10^{9}\,\mathrm{rad/s}$ , $\beta=20\,\mathrm{rad/m}$ 이므로
$v=\dfrac{\omega}{\beta}=\dfrac{10^{9}}{20}=5\times10^{7}\,\mathrm{m/s}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$\dfrac{1}{3}\times10^{8}$ 은 계산값과 다르다.
$10^{9}$ 는 각주파수 값이지 위상 속도가 아니다.
$2/3$ 은 계산값과 다르다.

문제 17

공기 중에 있는 지름 6cm인 단일 도체구의 정전용량은 약 몇 pF 인가?

10.34

20.67

33.34

46.71

문제 18

한 변의 길이가 10cm인 정사각형 회로에 직류전류 10A가 흐를 때, 정사각형의 중심에서의 자계 세기는 몇 A/m 인가?

정답 및 해설

정사각형 중심의 자계 세기는 $\dfrac{200\sqrt{2}}{\pi}$ A/m이다.

$H=4\times\dfrac{I}{4\pi(l/2)}\times2\sin45^\circ=\dfrac{2\sqrt{2}I}{\pi l}$
$H=\dfrac{2\sqrt{2}\times10}{\pi\times0.1}=\dfrac{200\sqrt{2}}{\pi}$

한 변 0.1m, 전류 10A를 대입한 값이며, 나머지 보기는 계산값과 다르다.

$\dfrac{100\sqrt{2}}{\pi}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{300\sqrt{2}}{\pi}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{400\sqrt{2}}{\pi}$ 는 계산값과 다르다.

문제 19

패러데이관(Faraday tube)의 성질에 대한 설명으로 틀린 것은?

1패러데이관 중에 있는 전속수는 그 관속에 진전하가 없으면 일정하며 연속적이다.

2패러데이관의 양단에는 양 또는 음의 단위 진전하가 존재하고 있다.

3패러데이관 한 개의 단위 전위차 당 보유에너지는 1/2(J)이다.

4패러데이관의 밀도는 전속밀도와 같지 않다.

정답 및 해설

나머지 보기는 패러데이관의 옳은 성질이다.

패러데이관 안의 전속수는 진전하가 없으면 일정하고 연속적이라는 서술은 옳다.
패러데이관의 양단에 양 또는 음의 단위 진전하가 있다는 서술은 옳다.
패러데이관 한 개의 단위 전위차당 에너지가 $\tfrac12$ J 이라는 서술은 $W=\tfrac12QV=\tfrac12\times1\times1$ 로 옳다.

문제 20

균일하게 원형단면을 흐르는 전류 I(A)에 의한, 반지름 a(m), 길이 ℓ(m), 비투자율 μ_s인원통도체의 내부 인덕턴스는 몇 H 인가?

110^-7μ_sℓ

23 × 10^-7μ_sℓ

3(1/4a) × 10^-7μ_sℓ 

4(1/2) × 10^-7μ_sℓ

정답 및 해설

균일 전류가 흐르는 원통 도체의 내부 인덕턴스는 $L=\dfrac{\mu\ell}{8\pi}$ 이다.

$\mu=4\pi\times10^{-7}\mu_s$ 를 대입하면
$L=\dfrac{4\pi\times10^{-7}\mu_s\ell}{8\pi}=\dfrac12\times10^{-7}\mu_s\ell\,\mathrm{H}$

이 값은 반지름과 무관하다.

$10^{-7}\mu_s\ell$ 은 계산값의 두 배이므로 계산값과 다르다.
$3\times10^{-7}\mu_s\ell$ 은 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{4a}\times10^{-7}\mu_s\ell$ 은 반지름에 의존하는 형태여서 내부 인덕턴스와 맞지 않는다.

문제 21

1μF인 정전용량을 가지는 콘덴서에 실효값 1414V, 주파수 10kHz, 위상각 0°인 전압을 가했을 때, 순시값 전류는 약 몇 A 인가?

189 sin (ωt-90°)

289 sin (ωt+90°)

3126 sin (ωt-90°)

4126 sin (ωt+90°)

정답 및 해설

콘덴서 전류는 전압보다 위상이 90° 앞서며, 최대값은 $I_m=\omega CV_m$ 이다.

$V_m=\sqrt2\times1414\approx2000\,\mathrm{V}$
$\omega=2\pi\times10^{4}\approx62832\,\mathrm{rad/s}$
$I_m=62832\times10^{-6}\times2000\approx126\,\mathrm{A}$

따라서 전류는 $126\sin(\omega t+90^\circ)$ 이다.

최대값 89 A 이면서 위상이 90° 뒤지는 보기는 최대값이 계산값과 다르고 콘덴서 전류가 앞선다는 사실과도 맞지 않는다.
최대값 89 A 이면서 위상이 앞서는 보기는 최대값이 계산값과 다르다.
최대값 126 A 이면서 위상이 90° 뒤지는 보기는 콘덴서 전류가 전압보다 앞선다는 사실과 맞지 않는다.

문제 22

1i(t)=10²e^-10t[A]

2i(t)-10^-1e^20t[A]

3i(t)=10^-2e^-20t[A]

4i(t)=10e^10t[A]

문제 23

그림과 같은 주기성을 갖는 구형파 교류 전류의 실효치는 몇 A 인가?

1√2

정답 및 해설

문제 24

감쇄계수(Damping factor) ζ가 0.05인 RL직렬 공진회로의 선택도(Q) 값은?

110

215

320

430

문제 25

감쇄여현파 함수 5^-5tcos2t의 라플라스 변환은?

문제 26

상수 1을 Fourier로 변환하면?

1δ(ω)

2πδ(ω)

3(1/2)πδ(ω)

42πδ(ω)

정답 및 해설

상수 1 의 푸리에 변환은 $2\pi\delta(\omega)$ 이다.

$F(\omega)=\int_{-\infty}^{\infty}1\cdot e^{-j\omega t}dt=2\pi\delta(\omega)$

이는 직류 성분이 주파수 0 에 놓인 임펄스로 나타나는 것이다.

$\delta(\omega)$ 는 계수 $2\pi$ 가 빠져 계산값과 다르다.
$\pi\delta(\omega)$ 는 단위 계단 함수 변환의 임펄스 항이며 상수 1 의 변환과 다르다.
$\tfrac12\pi\delta(\omega)$ 는 계산값과 다르다.

문제 27

RLC 직렬회로가 유도성 회로일 경우에 대한 설명 중 옳은 것은?

1전류는 전압보다 뒤진다.

2전류는 전압보다 앞선다.

3전류와 전압은 동위상이다.

4공진이 되어 지속적으로 발진한다.

정답 및 해설

RLC 직렬회로가 유도성이면 유도 리액턴스가 용량 리액턴스보다 크므로 전류는 전압보다 뒤진다.

합성 리액턴스가 양(+)이면 임피던스 각이 양이 되어 전류 위상이 전압 위상보다 늦다.

나머지 보기는 유도성 회로의 성질이 아니다.

전류가 전압보다 앞서는 것은 $X_C$ 가 더 큰 용량성 회로의 성질이다.
전류와 전압이 동위상인 것은 리액턴스가 상쇄되는 공진 상태이며 유도성이 아니다.
공진은 $X_L=X_C$ 인 상태이므로 유도성 회로가 아니며, 외부 전원 없이 지속 발진하는 것도 아니다.

문제 28

이상적인 변압기의 권수비(ratio of turns) n을 수식으로 표현한 경우 틀린 것은?

정답 및 해설

틀린 보기는 $\dfrac{L_1}{L_2}$ 로, 이 값은 권수비 자체가 아니라 권수비의 제곱이다.

나머지 보기는 모두 권수비 n과 같은 옳은 식이다.

$\dfrac{n_1}{n_2}$ 는 권수비의 정의 그대로다.
$\dfrac{L_1}{M}=\dfrac{L_1}{\sqrt{L_1L_2}}=\sqrt{\dfrac{L_1}{L_2}}=n$ 이다.
$\dfrac{M}{L_2}=\dfrac{\sqrt{L_1L_2}}{L_2}=\sqrt{\dfrac{L_1}{L_2}}=n$ 이다.

문제 29

교류 전압 220 V를 인덕턴스 0.1H의 코일에 인가하였을 때 이 코일에 흐르는 전류는? (단, 주파수는 60Hz 이다.)

15.84 /-90°

25.84 /0°

322 /-90°

422 /0°

정답 및 해설

인덕턴스 코일의 전류는 $I=V/(j\omega L)$ 이므로 크기는 전압을 유도 리액턴스로 나눈 값이고 위상은 전압보다 90° 뒤진다.

$X_L=2\pi fL=2\pi\times60\times0.1\approx37.7\,\Omega$
$I=\dfrac{220}{37.7}\approx5.84\,\mathrm{A}$ , 위상 $-90^\circ$

나머지 보기는 크기나 위상이 다르다.

크기 5.84 A 에 위상 0° 인 보기는 코일 전류가 전압과 동위상이 아니므로 맞지 않는다.
크기 22 A 에 위상 $-90^\circ$ 인 보기는 크기가 계산값과 다르다.
크기 22 A 에 위상 0° 인 보기는 크기와 위상이 모두 맞지 않는다.

문제 30

그림의 회로망에서

는?

정답 및 해설

$Z_{21}=\dfrac{V_2(s)}{I_1(s)}=\dfrac{R}{1+RCs}$ 이다.

$Z_{21}=\dfrac{R\cdot\dfrac{1}{Cs}}{R+\dfrac{1}{Cs}}=\dfrac{R}{1+RCs}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$\dfrac{C}{1+Rs}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{RC}{1+RCs}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{1}{1+RCs}$ 는 계산값과 다르다.

문제 31

10μF인 콘덴서에 v=2sin2π10t[V]의 전압을 인가할 때, t=0에서의 전류는 몇 mA 인가?

20.1

31.26

412.57

정답 및 해설

콘덴서 전류는 $i=C\dfrac{dv}{dt}$ 로 전압 변화율에 비례한다.

$v=2\sin(2\pi\times10\,t)$
$i=C\dfrac{dv}{dt}=10\times10^{-6}\times2\times2\pi\times10\cos(2\pi\times10\,t)$
$i(0)=10^{-5}\times2\times62.83=1.257\times10^{-3}\,\mathrm{A}\approx1.26\,\mathrm{mA}$

0 mA 는 전압이 0 인 순간에 전류도 0 이라고 본 것이지만, 이 순간 전압 변화율이 최대이므로 전류는 최대이다.
0.1 mA 는 계산값과 다르다.
12.57 mA 는 계산값과 다르다.

문제 32

2단자 임피던스 함수가

일 때 극점(pole)은?

1-3

3-1, -2

4-1, 2

정답 및 해설

극점은 임피던스 함수의 분모를 0으로 만드는 s이므로 $s=-1,\ -2$ 이다.

그림의 함수는 $Z(s)=\dfrac{s+3}{s^2+3s+2}$ 이다.
분모 인수분해: $s^2+3s+2=(s+1)(s+2)=0$
따라서 극점 $s=-1,\ -2$ , 분자가 0이 되는 $s=-3$ 은 영점이다.

$-3$ 보기는 분자 $s+3$ 을 0으로 만드는 영점이므로 극점이 아니다.
$0$ 보기는 대입하면 $Z(0)=\dfrac{3}{2}$ 로 유한하므로 극점이 아니다.
$-1,\ 2$ 보기는 $s=2$ 를 분모에 넣으면 $4+6+2=12$ 로 0이 아니므로 계산값과 다르다.

문제 33

I₁=2j3I₂=1+j 일 때 합성 전류의 크기(I)는 몇 A 인가?

문제 34

이상적인 전류원의 내부 임피던스(Z)의 값으로 옳은 것은?

1∞

31Ω

4Z는 정해지지 않는다.

정답 및 해설

이상적인 전류원은 부하와 관계없이 일정한 전류를 공급하므로 내부 임피던스가 무한대(∞) 이다.

내부 임피던스가 병렬로 걸려 있다면 그 값이 무한대일 때 전류가 전부 부하로 흐른다.

내부 임피던스 0 은 이상적인 전압원의 조건이다.
내부 임피던스 1 Ω 은 유한한 값이어서 전류 일부가 내부 임피던스로 갈라져 부하에 따라 출력 전류가 달라지므로 이상적이지 않다.
내부 임피던스가 정해지지 않는다는 보기는 이상 전류원의 내부 임피던스가 무한대로 정해져 있으므로 옳지 않다.

문제 35

어떤 회로망의 4단자정수가 A=8, B=j2, D=3+j2 이면 이 회로망의 C는?

13-j4.5

24+j6

38-j11.5

424+j14

문제 36

아래 회로는 어떤 필터에 해당하는가?

1저대역통과필터(low-pass filter)

2고대역통과필터(high-pass filter)

3대역통과필터(band-pass filter)

4대역제한필터(band-rejection filter)

정답 및 해설

이 회로는 대역통과필터이다.

공진 주파수 $\omega_0=\dfrac{1}{\sqrt{LC}}$ 에서는 LC 병렬 회로의 임피던스가 매우 커져 $v_o\approx v_i$ 가 되므로, 공진 주파수 부근만 통과한다.

저대역통과필터는 낮은 주파수를 통과시켜야 하지만, 이 회로는 낮은 주파수에서 L이 출력을 단락한다.
고대역통과필터는 높은 주파수를 통과시켜야 하지만, 이 회로는 높은 주파수에서 C가 출력을 단락한다.
대역제한필터는 공진 부근을 막아야 하지만, 이 회로는 공진 부근에서 출력이 가장 크다.

문제 37

임피던스 함수

로 표시되는 2단자 회로망을 도시하면?

정답 및 해설

주어진 임피던스는 저항 5와 커패시터 1/4의 직렬 회로(지그재그 저항 기호 옆에 5, 평행판 기호 옆에 1/4)로 도시된다.

그림의 함수를 나누면 $Z(s)=\dfrac{5s+4}{s}=5+\dfrac{4}{s}$ 이다.
상수항 5는 저항 $R=5$ , $\dfrac{4}{s}=\dfrac{1}{Cs}$ 에서 $C=\dfrac{1}{4}$ 이므로 R과 C의 직렬이다.

코일 기호 5와 커패시터 1/4이 직렬인 회로는 $Z(s)=5s+\dfrac{4}{s}$ 가 되어 상수항이 없으므로 다르다.
저항 5와 코일 4가 직렬인 회로는 $Z(s)=5+4s$ 가 되어 s에 비례하는 항이 생기므로 다르다.
저항 5, 코일 2, 커패시터 1/4이 직렬인 회로는 $Z(s)=5+2s+\dfrac{4}{s}$ 가 되어 $2s$ 항이 더해지므로 다르다.

문제 38

단위계단함수의 라플라스 변환은?

31/s

정답 및 해설

그림의 함수는 $t=0$ 부터 값 1을 유지하는 단위계단함수이며, 라플라스 변환은 $\dfrac{1}{s}$ 이다.

정의에 대입하면
$\mathcal{L}[u(t)]=\displaystyle\int_0^{\infty}1\cdot e^{-st}\,dt=\left[-\dfrac{1}{s}e^{-st}\right]_0^{\infty}=\dfrac{1}{s}$

$1$ 보기는 단위 임펄스 $\delta(t)$ 의 라플라스 변환이다.
$s$ 보기는 임펄스의 도함수 $\delta'(t)$ 의 라플라스 변환이다.
$\dfrac{1}{s-1}$ 보기는 지수함수 $e^{t}$ 의 라플라스 변환이다.

문제 39

410

정답 및 해설

테브난 정리로 계산하면 흐르는 전류는 5 A이다.

$I=\dfrac{V_{ab}}{Z_{ab}+\dot{Z}}=\dfrac{50}{(6+j8)+(2-j2)}=\dfrac{50}{8+j6}$
$|8+j6|=\sqrt{8^2+6^2}=10$ 이므로 $|I|=\dfrac{50}{10}=5\ \mathrm{A}$

3 A 보기는 계산값과 다르다.
7 A 보기는 계산값과 다르다.
10 A 보기는 계산값과 다르다.

문제 40

118

226

334

456

정답 및 해설

코일 전류가 18 ms 에 동작 전류 10 mA 에 도달하려면 L은 약 26 H이어야 한다.

18 H 보기는 계산값과 다르다.
34 H 보기는 계산값과 다르다.
56 H 보기는 계산값과 다르다.

문제 41

트랜지스터가 차단 상태일 때의 조건은? (단, IC는 컬렉터 전류, IE는 이미터 전류, ICO는 컬렉터 차단전류이다.)

1ICO = IE

2IE = 0과 IC = ICO

3IE = 0과 IC = 0

4IE ≠ 0과 IC = ICO

정답 및 해설

트랜지스터가 차단 상태이면 이미터 전류는 0 이고 컬렉터에는 역방향 누설 전류인 ICO 만 흐른다.

즉 이미터 접합이 순방향으로 도통하지 않아 이미터 전류가 없고, 역바이어스된 컬렉터 접합의 차단전류만 남는다.

ICO 와 IE 가 같다는 보기는 차단 상태에서 이미터 전류가 0 이어서 성립하지 않는다.
이미터 전류와 컬렉터 전류가 모두 0 이라는 보기는 컬렉터 접합의 역방향 누설 전류 ICO 를 무시한 것이다.
이미터 전류가 0 이 아니라는 보기는 이미터에서 전류가 흐르는 상태이므로 차단이 아니다.

문제 42

FET와 BJT의 전기적 특성을 비교했을 때 적합하지 않은 것은?

1FET는 BJT보다 잡음이 적다.

2FET는 BJT보다 입력임피던스가 작다.

3FET는 BJT보다 이득 대역폭이 작다.

4FET는 BJT보다 온도변화에 른 안정성이 높다.

문제 43

A급 증폭기에 대한 설명 중 틀린 것은?

1충실도가 좋다

2효율은 50% 이하이다.

3차단(cut off) 영역 부근에서 동작한다.

4평균 전력손실이 B급이나 C급에 비해 크다.

정답 및 해설

A급 증폭기는 동작점이 활성 영역 중앙에 있어 신호 전 주기에 걸쳐 컬렉터 전류가 흐르므로, 차단 영역 부근에서 동작한다는 서술이 틀리다.

차단 영역 부근에서 동작하는 것은 B급이나 C급의 특징이다.

나머지 보기는 A급 증폭기의 옳은 내용이다.

충실도가 좋다는 서술은 신호 전 주기를 증폭하여 왜곡이 작으므로 옳다.
효율이 50% 이하라는 서술은 저항 부하에서 최대 25%, 변압기 결합에서 최대 50% 이므로 옳다.
평균 전력손실이 B급이나 C급보다 크다는 서술은 신호가 없어도 바이어스 전류가 계속 흘러 소비 전력이 크므로 옳다.

문제 44

JK 플립플롭의 현재 상태(Q_n)가 0 일 때 입력이 J=1, K=1이라면 다음 상태(Q_n+1)는?

1Q_n+1=1,

_n+1=0

2Q_n+1=0,

_n+1=1

3Q_n+1=0,

_n+1=0

4Q_n+1=1,

_n+1=1

정답 및 해설

문제 45

직렬형 전압조정기 회로에서 출력전압은? (단, 제너전압 V_R은 5.1V 이고, R₁=1kΩ, R₂=R₃=10kΩ이다.)

15.1 V

210.2 V

315.3 V

418.2 V

정답 및 해설

출력전압은 10.2 V이다.

5.1 V 보기는 계산값과 다르다.
15.3 V 보기는 계산값과 다르다.
18.2 V 보기는 계산값과 다르다.

문제 46

미분기의 출력과 입력은 어떤 관계인가?

1출력은 입력의 변화율에 비례한다.

2출력은 입력의 변화율에 무관하다.

3출력은 입력의 변화율에 반비례한다.

4출력은 입력의 변화율의 제곱에 반비례한다.

정답 및 해설

미분기의 출력은 입력의 변화율에 비례한다.

연산증폭기 미분기에서 $v_o=-RC\dfrac{dv_i}{dt}$ 이므로 출력은 입력의 시간 변화율에 비례한다. 음의 부호는 반전을 뜻할 뿐이다.

입력의 변화율에 무관하다는 보기는 출력이 변화율에 의해 결정되므로 옳지 않다.
입력의 변화율에 반비례한다는 보기는 출력이 변화율에 비례하므로 옳지 않다.
입력의 변화율의 제곱에 반비례한다는 보기는 출력이 변화율의 일차에 비례하므로 옳지 않다.

문제 47

1τ = 140μs, f = 4.76kHz

2τ = 280μs, f = 2.38kHz

3τ = 70μs, f = 7.14kHz

4τ = 140μs, f = 3.57kHz

정답 및 해설

다이오드 D로 인해 충전 경로는 R₁을 통해서만 이루어지고 방전 경로는 R₂를 통해서만 이루어지는 비대칭 비안정 멀티바이브레이터 구조이다.

주기 $T = t_1+t_2 = 280\mu s$ 이므로
주파수 $f = 1/T = 1/280\mu s ≈ 3.57kHz$ 가 된다.

문제 48

다음 회로도 설명 중 가장 적당한 것은?

1저역통과필터

2고역통과필터

3대역통과필터

4대역정지필터

문제 49

수정발진기의 특징으로 가장 적합한 것은?

1가변성

2안전성

3경제성

4높은 발진 주파수

문제 50

3배 전압기의 입력 전압이 10Vs일 때 직류 출력의 최대값은 약 몇 V 인가?

127.9

230.2

332.1

442.4

문제 51

연산증폭기를 이용한 슈미트(Schmitt) 트리거회로를 사용하는 목적으로 가장 적합한 것은?

1톱니파를 만들기 위하여

2정전기를 방지하기 위하여

3입력신호에 대하여 전압보상을 하기 위하여

4입력전압 노이즈에 의한 오동작을 방지하기 위하여

문제 52

그림의 BJT 증폭기의 소신호 모델에서 전압이득(A_v)는?

1g_mr_o

문제 53

다음 회로 중 입력 신호의 (+), (-)의 피크를 어느 기준 레벨로 바꾸어 고정시키는 회로는?

1클램퍼

2클리퍼

3리미터

4필터

정답 및 해설

문제 54

다음 정전압회로에서 입력전압이 18V, 제너전압이 10V, 제너 다이오드에 흐르는 전류가 25mA, 부하저항이 100Ω일 때 저항(R₁)은 몇 Ω인가?

120

264

3126

4200

정답 및 해설

저항 $R_1$ 은 64 Ω이다.

$R_1=\dfrac{V_{in}-V_Z}{I}=\dfrac{18-10}{0.125}=64\ \Omega$

20 Ω 보기는 계산값과 다르다.
126 Ω 보기는 계산값과 다르다.
200 Ω 보기는 계산값과 다르다.

문제 55

다음 그림에서 점유율(duty cycle)을 나타내는 식은?

1τ/B

2E/B

3τ/T

4E/T

정답 및 해설

점유율은 펄스 폭을 주기로 나눈 값 $\dfrac{\tau}{T}$ 이다.

$\dfrac{\tau}{B}$ 보기는 분모가 주기가 아니라 $T+\tau$ 이므로 점유율이 아니다.
$\dfrac{E}{B}$ 보기는 진폭을 시간 길이로 나눈 값으로 무차원 비가 아니다.
$\dfrac{E}{T}$ 보기는 진폭을 주기로 나눈 값으로 무차원 비가 아니다.

문제 56

JK 플립플롭의 J와 K 입력단자를 하나로 묶어 놓은 플립플롭으로 1을 인가하면 출력이 토글 되는 플립플롭은?

1RS 플립플롭

2D 플립플롭

3T 플립플롭

4RS 주종형(master-slave) 플립플롭

정답 및 해설

JK 플립플롭의 J 와 K 를 하나로 묶은 것이 T 플립플롭이며, 입력 1 이면 클록마다 출력이 반전(토글)한다.

J=K=T 로 두면 T=0 에서는 상태를 유지하고 T=1 에서는 반전한다.

RS 플립플롭은 두 입력이 모두 1 이면 출력이 정해지지 않는 금지 상태가 있어 토글 동작이 없다.
D 플립플롭은 입력값을 그대로 저장하는 소자이다.
RS 주종형 플립플롭은 두 입력이 모두 1 인 상태가 금지되며, JK 두 입력을 하나로 묶은 구조가 아니다.

문제 57

트랜지스터의 고주파 특성으로 차단주파수(f_a)는?

1베이스 주행시간에 비례한다.

2베이스 폭의 제곱에 비례한다.

3정공의 확산계수에 반비례한다.

4베이스 폭의 제곱에 반비례하고 정공의 확산계수에 비례한다.

정답 및 해설

트랜지스터의 알파 차단주파수 fα 는 베이스 주행시간의 역수에 비례하고, 주행시간은 $\tau\propto\dfrac{W^2}{D}$ 이다.

따라서 $f_\alpha\propto\dfrac{D}{W^2}$ 이어서 베이스 폭의 제곱에 반비례하고 확산계수에 비례한다.

베이스 주행시간에 비례한다는 보기는 차단주파수가 주행시간에 반비례하므로 옳지 않다.
베이스 폭의 제곱에 비례한다는 보기는 폭이 넓을수록 주행시간이 길어져 차단주파수가 낮아지므로 옳지 않다.
정공의 확산계수에 반비례한다는 보기는 확산계수가 클수록 주행이 빨라져 차단주파수가 높아지므로 옳지 않다.

문제 58

1300[Hz]

23030[kHz]

3600[kHz]

460.2[kHz]

정답 및 해설

부궤환을 걸면 대역폭이 $1+A\beta$ 배로 넓어지는 만큼 늘어난다.

$1+A\beta=1+150000\times0.002=301$
$BW_{cl}=200\times301=60200\,\mathrm{Hz}=60.2\,\mathrm{kHz}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

300 Hz 는 계산값과 다르다.
3030 kHz 는 계산값과 다르다.
600 kHz 는 계산값과 다르다.

문제 59

이미터 접지 증폭기 회로에서 이미터 바이패스 콘덴서가 제거되면 어떤 현상이 생기는가?

1발진이 일어난다.

2잡음이 증가한다.

3이득이 감소한다.

4충실도가 감소된다.

정답 및 해설

이미터 바이패스 콘덴서를 제거하면 이미터 저항이 교류 신호에도 나타나 전류 직렬 부궤환이 걸리므로 이득이 감소한다.

이때 전압 이득은 대략 컬렉터 저항 대 이미터 저항의 비로 줄어든다.

나머지 보기는 부궤환의 효과와 맞지 않는다.

발진이 일어난다는 보기는 부궤환이 증폭기를 안정시키는 방향이므로 옳지 않다.
잡음이 증가한다는 보기는 부궤환이 증폭기 내부에서 생기는 잡음을 줄이는 방향으로 작용하므로 옳지 않다.
충실도가 감소한다는 보기는 부궤환이 비직선 왜곡을 줄여 충실도를 높이므로 옳지 않다.

문제 60

다음 회로에 입력으로 정현파를 인가했을 때 출력 파형으로 옳은 것은?(단, 연산증폭기 및 제너 다이오드는 이상적이다.)

1구형파

2정현파

3톱니파

4램프파

정답 및 해설

출력 파형은 구형파이다.

정현파는 출력이 입력에 비례해야 하지만, 궤환에 선형 소자가 없어 출력이 두 레벨로 고정된다.
톱니파는 시간에 따라 일정하게 증가하는 구간이 있어야 하지만, 회로에 적분 작용을 하는 커패시터가 없다.
램프파도 시간에 비례해 증가하는 적분 출력이어야 하지만, 회로에 커패시터가 없다.

문제 61

Fermi Dirac 분포함수에 구성요소가 아닌 것은?

1초전도체

2절대온도

3페르미 에너지

4볼쯔만 상수

정답 및 해설

페르미-디랙 분포함수 $f(E)=\dfrac{1}{1+e^{(E-E_F)/kT}}$ 에는 페르미 에너지, 절대온도, 볼츠만 상수가 들어 있다.

초전도체는 물질의 한 종류이지 이 식을 이루는 변수나 상수가 아니다.

절대온도는 식의 $T$ 로 구성요소이다.
페르미 에너지는 식의 $E_F$ 로 구성요소이다.
볼츠만 상수는 식의 $k$ 로 구성요소이다.

문제 62

레이저(LASER)에 관한 설명 중 옳지 않은 것은?

1레이저는 코히런트(coherent)성을 가진다.

2기체 레이저는 연속적으로 광파를 방출할 수 있다.

3레이저는 지향성을 가진다.

4레이저는 자연 방출(spontaneous emission)을 이용한다.

정답 및 해설

레이저는 유도 방출을 이용해 빛을 증폭하므로 자연 방출을 이용한다는 서술이 옳지 않다.

자연 방출은 여기된 원자가 무작위로 빛을 내는 현상이며 위상이 제각각이어서 레이저 광의 코히런트성을 만들지 못한다.

나머지 보기는 레이저에 대한 옳은 설명이다.

레이저가 코히런트성을 가진다는 서술은 옳다.
기체 레이저가 연속적으로 광파를 방출할 수 있다는 서술은 옳다.
레이저가 지향성을 가진다는 서술은 옳다.

문제 63

11.62

226.6

330.4

436.6

정답 및 해설

공간전하 영역은 평행판 콘덴서처럼 보고 $C=\dfrac{\varepsilon A}{W}$ 로 계산하는 평행판 근사를 쓴다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

1.62 pF 는 계산값과 다르다.
30.4 pF 는 계산값과 다르다.
36.6 pF 는 계산값과 다르다.

문제 64

접합 트랜지스터를 실제로 응용하기 위한 요구조건이 아닌 것은?

1컬렉터 영역에 역 바이어스 인가 시 절연파괴 전압을 높이기 위해 캐리어 밀도를 낮게 하여 고유저항을 높여야 한다.

2이미터로부터 이동한 캐리어가 쉽게 컬렉터로 끌리도록 베이스 영역의 캐리어 밀도가 컬렉터 영역보다 높아야 한다.

3높은 주입 효율을 주기 위하여 이미터 영역의 캐리어 밀도는 베이스 영역보다 높아야 한다.

4정상적인 동작 상태에서 이미터-베이스 접합은 역 바이어스, 베이스-컬렉터 접합은 정 바이어스 되어야 한다.

문제 65

서지 전압에 대한 보호용 회로에서 사용되고 전압에 의해 저항이 크게 변하는 비직선성을 가지는 가변저항 소자는?

1서미스터

2배리스터

3광다이오드

4FET

정답 및 해설

서지 전압 보호에 쓰이는 비직선 가변저항 소자는 배리스터이다.

배리스터는 인가 전압이 일정 수준을 넘으면 저항이 급격히 낮아지는 전압 의존 비직선 저항이어서 서지 전류를 우회시켜 회로를 보호한다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

서미스터는 저항이 온도에 따라 변하는 소자이다.
광다이오드는 빛을 전기 신호로 바꾸는 수광 소자이며 서지 보호용 비직선 저항이 아니다.
FET는 게이트 전압으로 드레인 전류를 제어하는 능동 소자이다.

문제 66

광도전 효과를 이용한 도전체가 아닌 것은?

1광트랜지스터

2광도전셀

3광다이오드

4Cds도전셀

문제 67

나트륨(Na)의 한계주파수는 4.35×10¹⁴Hz이다. 나트륨의 일함수는 약 몇 eV 인가?(단, h는 6.625×10^-34[J･s]이고, c는 1.602×10^-19[C]이다.)

10.9

21.8

32.7

43.6

정답 및 해설

일함수는 한계주파수의 광자 에너지와 같아 $\phi=hf_0$ 이고, 계산값은 약 1.8 eV이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

0.9 eV 는 계산값 1.8 eV 의 절반이라 다르다.
2.7 eV 는 계산값 1.8 eV 보다 크므로 다르다.
3.6 eV 는 계산값 1.8 eV 의 두 배라 다르다.

문제 68

베이스 폭 변조가 이루어지는 경우에 발생하는 현상으로 맞게 설명한 것은?

1베이스 폭 감소는 전류증폭률을 감소시킨다.

2베이스 영역에서 소수캐리어 농도의 기울기를 감소시킨다.

3베이스 영역에서 컬렉터 영역으로 확산하는 전자, 전공들의 재결합 기회가 감소한다.

4이미터 효율과 베이스 전송계수가 감소한다.

문제 69

금속에 빛을 비추면 금속표면에서 전자가 공간으로 방출되는 것은?

1전계방출

2광전자방출

3열전자방출

42차 전자방출

정답 및 해설

금속에 빛을 비추어 표면에서 전자가 방출되는 현상은 광전자 방출(광전 효과)이다.

빛의 광자가 금속 표면의 전자에 일함수 이상의 에너지를 전달하면 전자가 공간으로 튀어나온다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

전계 방출은 표면에 매우 강한 전계를 가해 장벽을 얇게 만들어 전자를 끌어내는 현상이다.
열전자 방출은 금속을 가열하여 전자가 열에너지로 방출되는 현상이다.
2차 전자 방출은 고속 전자 등 입사 입자가 표면에 충돌하여 전자가 추가로 방출되는 현상이다.

문제 70

정답 및 해설

문제 71

양자(Quantum) 1개의 질량은 약 몇 kg 인가?

19.9×10^-21

29.109×10^-31

31.602×10^-19

41.67×10^-27

문제 72

접합 트랜지스터의 h-파라미터(parameter) 사이의 관계 중 옳은 것은?

1|h_fe|≒|h_fc|＞|h_fb|

2|h_fe|≒|h_fc|＜|h_fb|

3|h_fe|＞|h_fc|≒|h_fb|

4|h_fe|＜|h_fc|≒|h_fb|

정답 및 해설

접지 방식별 전류 이득은 $|h_{fe}|\approx|h_{fc}|\gt|h_{fb}|$ 이다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

베이스 접지 이득이 이미터 접지 이득과 같거나 더 크다는 보기는 틀리다. 베이스 접지 이득의 크기는 1보다 작다.
이미터 접지 이득이 가장 크고 컬렉터·베이스 접지 이득이 서로 비슷하다는 보기는 틀리다. 컬렉터 접지 이득은 $1+\beta$ 로 크고 베이스 접지 이득은 1 미만이라 비슷하지 않다.
이미터 접지 이득이 가장 작고 컬렉터·베이스 접지 이득이 서로 비슷하다는 보기도 같은 이유로 틀리다.

문제 73

터널 다이오드가 부성 저항영역을 갖는 이유는?

1pn접합의 용량변화 때문

2pn접합의 높은 불순물 농도 때문

3pn접합의 줄 열 때문

4pn접합 양단의 온도에 따른 팽창 때문

정답 및 해설

터널 다이오드가 부성 저항 영역을 갖는 것은 접합의 불순물 농도가 매우 높기 때문이다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

접합 용량의 변화는 교류 특성에 영향을 줄 뿐 부성 저항의 원인이 아니다.
줄 열은 전류가 흐를 때 생기는 열이며 터널링에 의한 전류 감소를 설명하지 못한다.
온도에 따른 팽창은 기계적·열적 변화일 뿐 부성 저항을 만드는 전기적 원인이 아니다.

문제 74

동종 반도체 pn접합에서 열평형 상태 에너지 밴드 다이어그램(band diagram)에 대한 설명 중 틀린 것은?

1E_f(페르미 준위)가 일정하다.

2E_VAC(진공 준위)가 연속이다.

3E_G(에너지 갭)의 크기가 일정하다.

(일 함수)가 일정하다.

정답 및 해설

열평형 동종 pn 접합에서 일정하지 않은 것은 일함수이므로, 일함수 $\phi$ 가 일정하다는 서술이 틀린 내용이다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이며, 옳은 이유는 다음과 같다.

페르미 준위가 일정하다는 보기는 열평형에서 알짜 전류가 0 이려면 페르미 준위가 평탄해야 하므로 옳다.
진공 준위가 연속이라는 보기는 진공 준위가 접합 부근의 전위를 따라 연속적으로 휠 뿐 끊기지 않으므로 옳다.
에너지 갭의 크기가 일정하다는 보기는 동종 접합이 양쪽 모두 같은 반도체여서 금지대 폭이 같으므로 옳다.

문제 75

진성반도체의 온도변화에 따라 페르미준위는 어떻게 되는가?

1온도에 따라 변화하지 않는다.

2온도가 감소하면 전도대로 향한다.

3온도가 감소하면 충만대로 향한다.

4온도가 감소하면 가전대로 향한다.

문제 76

다음과 같이 역방향으로 바이어스 된 PN접합에서 최대 역방향 전류(A)는? (단, V_br:역방향 브레이크다운 임계전압이다.)

정답 및 해설

항복이 일어나면 접합 양단 전압이 항복 전압 $V_{br}$ 로 고정되므로, 최대 역방향 전류는 $\dfrac{E - V_{br}}{R}$ 이다.

나머지 보기는 다음 이유로 맞지 않다.

$\dfrac{V_{br} - E}{R}$ 보기는 부호가 반대여서, 항복이 일어나는 조건(E 가 항복 전압보다 큼)에서 음수가 되므로 계산식과 다르다.
$\dfrac{E + V_{br}}{R}$ 보기는 접합 전압이 전원 전압에 더해지는 형태로, 전압 법칙 $E = V_{br} + IR$ 과 맞지 않아 계산식과 다르다.
$\dfrac{E + V_{br}}{2R}$ 보기는 같은 이유로 분자가 맞지 않고, 회로의 저항도 R 하나뿐이어서 계산식과 다르다.

문제 77

열전자를 방출하기 위한 재료의 조건으로 틀린것은?

1융점이 낮아야 한다.

2일함수가 작아야 한다.

3방출 효율이 좋아야 한다.

4진공 중에서 쉽게 증발되지 않아야 한다.

정답 및 해설

열전자 방출 재료는 높은 온도에서 쓰이므로 융점이 높아야 하며, 융점이 낮아야 한다는 서술이 틀리다.

열전자 방출은 재료를 고온으로 가열해야 일어나므로 융점이 낮으면 방출 온도에 이르기 전에 녹거나 증발한다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

일함수가 작아야 한다는 보기는 옳은 내용이다. 일함수가 작을수록 낮은 온도에서도 많은 전자가 방출된다.
방출 효율이 좋아야 한다는 보기는 옳은 내용이다. 같은 가열 전력으로 많은 전자를 얻을수록 유리하다.
진공 중에서 쉽게 증발되지 않아야 한다는 보기는 옳은 내용이다. 증발하면 재료가 소모되어 수명이 줄고 진공도 나빠진다.

문제 78

반도체에 전장을 가하면 전자는 어떤 운동을 하는가? (단, 불규칙적인 열운동을 하는 중이라 가정한다.)

1원 운동

2불규칙 운동

3포물선 운동

4타원 운동

정답 및 해설

전장을 가해도 반도체 속 전자는 충돌과 산란이 계속되므로 불규칙 운동을 하면서 평균적으로만 전계 반대 방향으로 이동한다.

전자는 격자 원자·불순물과 끊임없이 충돌해 방향이 수시로 바뀌므로, 불규칙한 열운동에 평균 드리프트 속도가 더해진 형태가 된다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

원 운동은 자계 속에서 속도에 수직인 로렌츠 힘을 받을 때 나타나는 운동이며 전장만 가한 경우의 운동이 아니다.
포물선 운동은 균일 전계 속에서 충돌 없이 비스듬히 날아가는 입자의 궤적이며, 반도체 속 전자는 잦은 충돌로 방향이 계속 바뀌어 전체 운동이 포물선을 이루지 않는다.
타원 운동은 한 점을 향하는 중심력을 받아 충돌 없이 도는 궤도 운동이며, 균일 전계와 잦은 충돌 속의 반도체 전자 운동이 아니다.

문제 79

진성게르마늄내의 정공의 수명이 400μs이면 그 확산거리는 약 몇 m 인가?(단, 정공의 확산정수는 0.47×10^-2 m²/s 이다.)

11.19×10^-3

21.37×10^-3

31.53×10^-3

41.88×10^-4

정답 및 해설

확산 거리는 확산정수와 수명의 곱의 제곱근으로 구한다.

확산 거리 $L=\sqrt{D\tau}=\sqrt{0.47\times10^{-2}\times400\times10^{-6}}$
$=\sqrt{1.88\times10^{-6}}\approx1.37\times10^{-3}\,\mathrm{m}$

나머지 보기는 계산값과 다르다.

$1.19\times10^{-3}$ 보기는 계산값과 다르다.
$1.53\times10^{-3}$ 보기는 계산값과 다르다.
$1.88\times10^{-4}$ 보기는 계산값과 다르다.

문제 80

진성반도체에 대한 설명 중 옳지 않은 것은?

1불순물이 전혀 섞이지 않은 순수한 반도체이다.

2진성반도체는 전자이 수와 정공의 수가 같다.

3진성반도체는 전도대역에 전자가 충만 되어 있다.

4진성반도체는 4개의 최외각 전자를 갖는다.

문제 81

다음 회로에서 A=1101, B=0111 이 입력되어 있을 때 그 출력은?

10101

21010

30110

41100

정답 및 해설

이 회로는 배타적 OR(XOR) 회로이므로 A=1101, B=0111 을 넣으면 출력은 1010 이다.

비트별로 계산하면 $1\oplus0=1,\ 1\oplus1=0,\ 0\oplus1=1,\ 1\oplus1=0$ 이므로 $Y = 1010$ 이다.

0101 보기는 계산값과 다르다.
0110 보기는 계산값과 다르다.
1100 보기는 계산값과 다르다.

문제 82

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

문제 83

순서도(flowchart)에서 다음 기호의 명칭과 의미를 가장 올바르게 설명한 것은?

1Process : 변수의 초기화 및 준비사항 기입

2Decision : 부프로그램(sub-program)호출

3Terminal : 순서도의 시작과 끝

4Repeat : 루틴을 반복 수행

문제 84

opcode가 4비트이면 연산자의 종류는 최대 몇 개가 생성될 수 있는가?

22²

32³

42⁴

정답 및 해설

명령 코드가 $n$ 비트이면 만들 수 있는 연산의 종류는 최대 $2^n$ 개이다.

$n=4$ 이므로 $2^4=16$ 가지의 연산자 종류를 구분할 수 있다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

2 보기는 명령 코드가 1비트일 때의 개수이다.
$2^2$ 보기는 명령 코드가 2비트일 때의 개수이다.
$2^3$ 보기는 명령 코드가 3비트일 때의 개수이다.

문제 85

부호화된 2의 보수에서 8비트로 표현할 수 있는 수의 표현 범위는?

1-128 ~ 128

2-127 ~ 128

3-128 ~ 127

4-127 ~ 127

정답 및 해설

8비트 2의 보수 표현 범위는 $-2^{7}\sim2^{7}-1$ , 즉 -128 ~ 127이다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

-128 ~ 128 보기는 틀리다. 128 은 8비트로 나타낼 수 없다.
-127 ~ 128 보기는 틀리다. 128 은 나타낼 수 없고 -128 이 빠져 있다.
-127 ~ 127 보기는 틀리다. 2의 보수에서는 -128 도 표현되므로 범위가 이보다 넓다.

문제 86

주소공간이 20 bit이고 각 주소 당 저장되는 데이터의 크기가 8bit 일 때 주기억장치의 용량은 얼마인가?

11Mbyte

22Mbyte

33Mbyte

44Mbyte

정답 및 해설

주소가 20비트이면 $2^{20}$ 개의 번지를 가지며 각 번지가 8비트(1바이트)이므로 용량은 1 Mbyte이다.

$2^{20}\times1\,\mathrm{byte}=1{,}048{,}576\,\mathrm{byte}=1\,\mathrm{Mbyte}$

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

2 Mbyte 는 21비트 주소가 있어야 하므로 틀리다.
3 Mbyte 는 계산값 1 Mbyte 와 다르다.
4 Mbyte 는 22비트 주소가 있어야 하므로 틀리다.

문제 87

자료를 추출하고 그에 의거한 보고서를 작성하는데 사용하는 가장 적합한 프로그래밍 언어는?

2Java

3Perl

4HTML

문제 88

다음의 회로에서 입력 값이 D=1, C=1(positive edge trigger)일 경우 출력 Q의 상태 값은?

3Toggle

4불변

정답 및 해설

J 에 D, K 에 D 의 반전이 들어가므로 D=1 이면 J=1·K=0 이 되어 상승 에지에서 출력은 Q = 1(세트)이다.

0 보기는 D=0(J=0·K=1)일 때의 리셋 결과이므로 맞지 않다.
Toggle 보기는 J=K=1 일 때의 동작인데, 이 회로는 J 와 K 가 항상 서로 반대여서 토글이 일어나지 않는다.
불변 보기는 J=K=0 일 때의 동작인데, 이 회로에서는 J 와 K 가 동시에 0 이 될 수 없다.

문제 89

컴퓨터에서 사용되는 인스트럭션(Instruction)의 기능을 분류할 때 이에 해당되지 않는 것은?

1함수연산 기능(Function Operation)

2전달 기능(Transfer Operation)

3입출력 기능(Input Output Operation)

4모니터 기능(Monitor Operation)

문제 90

누산기(Accumulator)를 가장 옳게 설명한 것은?

1명령을 해독하는 장치

2산술 연산 과정의 상세 내역 및 상태를 모두 기억하는 장치

3명령의 순서를 일시적으로 기억하는 장치

4산술･논리 연산 결과를 일시적으로 기억하는 장치

정답 및 해설

누산기는 산술·논리 연산의 결과를 일시적으로 기억하는 레지스터이다.

연산 장치에서 한 피연산자를 공급하고 연산 결과를 다시 받아 저장하는 레지스터로, 연산 중간·최종 결과를 보관한다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

명령을 해독하는 장치는 명령 해독기이다.
연산 과정의 상세 내역과 상태를 모두 기억하는 장치라는 보기는 틀리다. 누산기는 결과 값을 보관하고 상태 정보는 별도의 상태 레지스터가 기억한다.
명령의 순서를 기억하는 장치는 다음에 실행할 명령의 번지를 가지는 프로그램 카운터이다.

문제 91

다음 10진수 -426을 팩 십진수(pack decimal)로 나타낸 것 중 옳은 것은?(단, 맨 오른쪽 4비트가 부호 비트이다.)

10100 0010 0110 1111

20100 0010 0110 1101

30100 0010 0110 0001

40100 0010 0110 1100

문제 92

기억장치에 대한 설명 중 가장 옳지 않은 것은?

1주기억장치는 CPU와 직접 자료 교환이 가능하다.

2보조기억장치는 CPU와 직접 자료 교환이 불가능하다.

3주기억장치 소자는 대부분 외부와 직접 자료 교환을 할 수 있는 단자가 있다.

4기억장치에서 사용하는 정보의 단위는 와트(watt)이다.

정답 및 해설

기억장치가 다루는 정보의 단위는 비트·바이트·워드 등이며, 와트(watt)는 전력의 단위이므로 이 서술이 옳지 않다.

기억장치의 정보량은 저장할 수 있는 비트·바이트 수로 나타낸다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

주기억장치가 CPU와 직접 자료를 교환한다는 보기는 옳은 내용이다.
보조기억장치가 CPU와 직접 교환할 수 없다는 보기는 옳은 내용이다. 보조기억장치의 자료는 주기억장치로 옮겨진 뒤에야 CPU가 처리한다.
주기억장치 소자에 외부와 자료를 교환하는 단자가 있다는 보기는 옳은 내용이다. 기억 소자에는 주소·데이터 단자가 있어 버스와 자료를 주고받는다.

문제 93

Java 언어에서 같은 클래스 내에서만 접근 가능하도록 할 때 사용하는 접근제한자는?

1public

2private

3protected

4final

정답 및 해설

같은 클래스 내에서만 접근하게 하는 접근제한자는 private이다.

private 멤버는 선언된 클래스 내부에서만 접근할 수 있다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

public 은 모든 클래스에서 접근할 수 있게 하는 접근제한자이다.
protected 는 같은 패키지의 클래스와 하위 클래스에서 접근할 수 있게 하는 접근제한자이다.
final 은 접근 범위를 정하는 접근제한자가 아니라 재정의·상속·값 변경을 막는 키워드이다.

문제 94

간접주소지정방식에 대한 설명으로 가장 옳지 않은 것은?

1오퍼랜드 필드에 데이터 유효 기억장치 주소가 저장된다.

2기억장치의 구조 변경 등을 통해 확장이 가능하다.

3단어 길이가 n 비트라면 최대 2×n개의 기억 장소들을 주소 지정할 수 있다.

4실행 사이클 동안 두 번의 기억 장치 액세스가 필요하다.

문제 95

196번지

297번지

3196번지

4197번지

문제 96

다음 중 객체지향 프로그래밍 언어가 아닌 것은?

1C#.NET

2C++

3Java

4GWBASIC

정답 및 해설

GWBASIC은 클래스와 상속을 지원하지 않는 절차형 BASIC 이므로 객체지향 언어가 아니다.

객체지향 언어는 클래스·상속·다형성 등을 지원한다.

나머지 보기는 옳은 내용이다.

C#.NET 은 객체지향 언어이다.
C++ 은 클래스와 상속을 지원하는 객체지향 언어이다.
Java 는 객체지향 언어이다.

문제 97

10진수 13을 그레이 코드(Gray code)로 변환하면?

11001

20100

31100

41011

정답 및 해설

2진수를 그레이 코드로 바꿀 때는 최상위 비트를 그대로 쓰고 이웃한 비트끼리 XOR 한다.

13 = $1101_2$
최상위 비트 1
$1\oplus1=0,\ 1\oplus0=1,\ 0\oplus1=1$
따라서 그레이 코드는 1011이다.

나머지 보기는 계산값과 다르다.

1001 보기는 계산값과 다르다.
0100 보기는 계산값과 다르다.
1100 보기는 계산값과 다르다.

문제 98

1프로그램 카운터(program counter)

2명령 해독기(instruction decoder)

3명령 레지스터(instruction register)

4부호기(encoder)

정답 및 해설

다음에 실행할 명령의 번지를 기억하는 레지스터는 프로그램 카운터이다.

명령 인출이 끝나면 프로그램 카운터 값이 증가하여 명령의 실행 순서를 지정한다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

명령 해독기는 명령 코드를 해독해 제어 신호를 만드는 회로이다.
명령 레지스터는 현재 실행 중인 명령 자체를 보관하는 레지스터이다.
부호기(인코더)는 입력 신호를 부호로 변환하는 회로이며 번지를 기억하지 않는다.

문제 99

프로그램이 정상적으로 실행되다가 어떤 명령어에 의해 실행 목적을 바꾸는 명령을 무엇이라 하는가?

1시프트(Shift)

2피드백(Feed back)

3브랜칭(Branching)

4인터럽트(Interrupt)

문제 100

1Spooling

2Instruction prefetch

3Paging

4Synchronization

정답 및 해설

앞으로 수행할 명령어를 미리 인출해 대기열에 넣는 기법은 명령어 프리페치(Instruction prefetch)이다.

인출과 실행을 겹쳐 CPU 가 기억장치를 기다리는 시간을 줄여 수행속도를 높인다.

나머지 보기가 틀린 이유는 다음과 같다.

Spooling 은 입출력 장치와 CPU 의 속도 차를 디스크 등에 임시 저장하여 완충하는 기법이다.
Paging 은 가상기억장치에서 고정 크기 페이지 단위로 내용을 교환하는 기법이다.
Synchronization 은 프로세스 사이의 실행 순서와 시점을 맞추는 기법이다.