에너지관리기능사 필기 기출문제 전 회차를 한 권으로 — PDF 전자책(문제집·정답해설집)

15년 2회차

총 100문항 · 객관식 · A4 약 1장

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에너지관리기능사 필기 기출문제모두CBT · moducbt.com

15년 2회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

그림과 같은 단극 유도장치에서 자속밀도 B(T)로 균일하게 반지름 a(m)인 원통형 영구자석 중심축 주위를 각속도 ω(rad/s)로 회전하고 있다. 이 때 브러시(접촉자)에서 인출되어 저항 R(Ω)에 흐르는 전류는 몇 [A]인가?

1aBω/R

2a²Bω/R

3aBω/2R

4a²Bω/2R

문제 2

다음 ( )안의 ㉠과 ㉡에 들어갈 알맞은 내용은?

1㉠ 비례, ㉡ 비례

2㉠ 반비례, ㉡ 반비례

3㉠ 비례, ㉡ 반비례

4㉠ 반비례, ㉡ 비례

정답 및 해설

㉠ 은 비례, ㉡ 도 비례이다.

그림의 문장은 도체의 전기전도를 도전율로 나타낼 때 그 값이 자유전하밀도와 이동도에 어떻게 관계하는지를 묻는다. 전류밀도 $J = nev = ne\mu E$ 이고 $J = \sigma E$ 이므로
$\sigma = ne\mu$
즉 도전율은 자유전하밀도 n 과 이동도 μ 각각에 비례한다.

㉠ 반비례, ㉡ 반비례 는 n 과 μ 모두 분모에 둔 관계로 $\sigma = ne\mu$ 와 다르다.
㉠ 비례, ㉡ 반비례 는 이동도를 분모에 둔 관계로 $\sigma = ne\mu$ 와 다르다.
㉠ 반비례, ㉡ 비례 는 자유전하밀도를 분모에 둔 관계로 $\sigma = ne\mu$ 와 다르다.

문제 3

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

정답 및 해설

필요한 일은 $\dfrac{Q^2}{16\pi\epsilon_0 d}$ [J]이다.

영상법으로 평면도체는 반대쪽 같은 거리에 놓인 영상전하 $-Q$ 로 바꾼다. 전하가 도체에서 x 떨어져 있을 때 두 전하 거리는 2x 이므로 흡인력은
$F = \dfrac{Q^2}{4\pi\epsilon_0 (2x)^2} = \dfrac{Q^2}{16\pi\epsilon_0 x^2}$

이 힘을 거슬러 d 에서 무한원까지 옮기는 일은
$W = \displaystyle\int_d^{\infty} \dfrac{Q^2}{16\pi\epsilon_0 x^2}\,dx = \dfrac{Q^2}{16\pi\epsilon_0 d}$
영상전하도 함께 움직이므로 고정 전하의 위치에너지로 계산하지 않고 힘을 적분한다.

$\dfrac{Q^2}{4\pi\epsilon_0 d}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{Q^2}{8\pi\epsilon_0 d}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{Q^2}{12\pi\epsilon_0 d}$ 는 계산값과 다르다.

문제 4

다음 중 틀린 것은?

1도체의 전류밀도 J는 가해진 전기장 E에 비례하여 온도변화와 무관하게 항상 일정하다.

2도전율의 변화는 원자구조, 불순도 및 온도에 의하여 설명이 가능하다.

3전기저항은 도체의 재질, 형상, 온도에 따라 결정되는 상수이다.

4고유저항의 단위는 Ωㆍm이다.

정답 및 해설

틀린 것은 도체의 전류밀도 J 가 온도 변화와 무관하게 항상 일정하다는 서술이다.

$J=\sigma E$ 에서 도전율 $\sigma$ 가 온도에 따라 변하므로 같은 전계에서도 J 는 온도에 따라 달라진다. 옳은 내용인 나머지 보기는 다음과 같다.

도전율의 변화가 원자구조, 불순도, 온도로 설명된다는 서술은 옳다.
전기저항이 도체의 재질, 형상, 온도에 따라 결정된다는 서술은 옳다. $R=\rho\ell/S$ 에서 고유저항은 재질과 온도에, 나머지는 형상에 관계하기 때문이다.
고유저항의 단위가 $\Omega\cdot\mathrm{m}$ 라는 서술은 옳다. $\rho=RS/\ell$ 이므로 $\Omega\cdot\mathrm{m^{2}}/\mathrm{m}$ 이다.

문제 5

두 개의 자극판이 놓여 있을 때 자계의 세기 H(AT/m), 자속밀도 B(Wb/m²), 투자율 μ(H/m)인 곳의 자계의 에너지밀도(J/m³)는?

정답 및 해설

자계의 에너지밀도는 $\dfrac{1}{2}\mu H^2$ [J/m $^3$ ]이다.

자계 에너지밀도는 $w = \dfrac{1}{2}BH$ 이고 B = μH 를 대입하면
$w = \dfrac{1}{2}\mu H^2 = \dfrac{B^2}{2\mu}$
단위로 보면 인덕터 에너지 식에서 1 J = 1 헨리· $A^2$ 이므로 $\mu H^2$ 은 $\dfrac{H}{m}\cdot\dfrac{A^2}{m^2} = J/m^3$ 로 에너지밀도 차원이 맞는다.

$\dfrac{H^2}{2\mu}$ 는 단위가 $\dfrac{A^2/m^2}{H/m} = \dfrac{A^2}{H\cdot m}$ 로 J/m $^3$ 이 아니므로 틀리다(올바른 꼴은 $\dfrac{B^2}{2\mu}$ ).
$\dfrac{\mu H}{2}$ 는 $\dfrac{B}{2}$ 로 자속밀도 차원(Wb/m $^2$ )이므로 틀리다.
$\dfrac{1}{2}B^2H$ 는 에너지밀도 차원인 $BH$ 에 B 가 한 번 더 곱해진 꼴이라 차원이 맞지 않아 틀리다.

문제 6

유전율 ε, 전계의 세기 E인 유전체의 단위 체적에 축적되는 에너지는?

1E/2Є

2ЄE/2

3ЄE²/2

4Є²E²/2

정답 및 해설

단위 체적당 축적 에너지는 $w=\dfrac{\varepsilon E^{2}}{2}$ 이다.

전속밀도 $D=\varepsilon E$ 이므로 $w=\dfrac{1}{2}ED=\dfrac{\varepsilon E^{2}}{2}$ 이며 단위는 $\mathrm{J/m^{3}}$ 이다. 나머지 보기는 이 차원과 맞지 않는다.

$\dfrac{E}{2\varepsilon}$ 은 $\mathrm{V/F}$ 차원이라 단위 체적당 에너지가 아니다.
$\dfrac{\varepsilon E}{2}$ 은 전속밀도의 절반으로 $\mathrm{C/m^{2}}$ 차원이라 에너지 밀도가 아니다.
$\dfrac{\varepsilon^{2}E^{2}}{2}$ 은 전속밀도 제곱 꼴로 $\mathrm{J/m^{3}}$ 차원이 아니다.

문제 7

내경의 반지름이 1mm, 외경의 반지름이 3mm인 동축 케이블의 단위 길이당 인덕턴스는 약 몇 [μH/m]인가? (단, 이 때 μr=1이며, 내부 인덕턴스는 무시한다.)

10.12

20.22

30.32

40.42

정답 및 해설

동축 케이블의 단위 길이당 인덕턴스는 약 0.22 μH/m 이다.

내부 인덕턴스를 무시하면 외부 인덕턴스만 남는다.
$L=\dfrac{\mu_0}{2\pi}\ln\dfrac{b}{a}=2\times10^{-7}\ln 3$
$\approx 2\times10^{-7}\times1.0986\approx 2.2\times10^{-7}\,\mathrm{H/m}=0.22\,\mu\mathrm{H/m}$

$0.12\,\mu\mathrm{H/m}$ 는 계산값과 다르다.
$0.32\,\mu\mathrm{H/m}$ 는 계산값과 다르다.
$0.42\,\mu\mathrm{H/m}$ 는 계산값과 다르다.

문제 8

자기쌍극자에 의한 자위 U(A)에 해당되는 것은? (단, 자기쌍극자의 자기모멘트는 M(Wbㆍm), 쌍극자의 중심으로부터의 거리는 r(m), 쌍극자의 정방향과의 각도는 θ라 한다.)

정답 및 해설

자기쌍극자의 자위는 $6.33\times10^4\times\dfrac{M\cos\theta}{r^2}$ [A]이다.

자극 $\pm m$ 이 간격 l 로 놓인 쌍극자에서 먼 점(r 이 l 보다 매우 큼)의 자위는 두 자극 자위의 합이다.
$U = \dfrac{m}{4\pi\mu_0}\left(\dfrac{1}{r_1}-\dfrac{1}{r_2}\right) \approx \dfrac{m\,l\cos\theta}{4\pi\mu_0 r^2} = \dfrac{M\cos\theta}{4\pi\mu_0 r^2}$

상수는 $\dfrac{1}{4\pi\mu_0} = \dfrac{1}{4\pi\times4\pi\times10^{-7}} = \dfrac{10^7}{16\pi^2} \approx 6.33\times10^4$ 이므로 자위는 cosθ 에 비례하고 r 의 제곱에 반비례한다.

$6.33\times10^4\times\dfrac{M\sin\theta}{r^3}$ 는 각도 의존이 sinθ 이고 거리 의존이 $r^3$ 이라 유도식과 다르다.
$6.33\times10^4\times\dfrac{M\sin\theta}{r^2}$ 는 쌍극자 축 위(θ=0)에서 자위가 0이 되어 유도식의 cosθ 의존과 다르다.
$6.33\times10^4\times\dfrac{M\cos\theta}{r^3}$ 는 $r^3$ 의존으로, 자위를 한 번 미분한 자계 크기의 거리 의존이므로 자위 식과 다르다.

문제 9

수직 편파는?

1전계가 대지에 대해서 수직면에 있는 전자파

2전계가 대지에 대해서 수평면에 있는 전자파

3자계가 대지에 대해서 수직면에 있는 전자파

4자계가 대지에 대해서 수평면에 있는 전자파

문제 10

영구자석에 관한 설명으로 틀린 것은?

1한번 자화된 다음에는 자기를 영구적으로 보존하는 자석이다.

2보자력이 클수록 자계가 강한 영구자석이 된다.

3잔류 자속밀도가 클수록 자계가 강한 영구자석이 된다.

4자석재료로 폐회로를 만들면 강한 영구자석이 된다.

정답 및 해설

틀린 설명은 자석재료로 폐회로를 만들면 강한 영구자석이 된다는 것이다.

공극이 없는 폐회로 자성체는 자속이 재료 안에서 닫혀 외부로 나오는 자극이 거의 없으므로 외부에 강한 자계를 만들지 못한다. 옳은 내용인 나머지 보기는 다음과 같다.

한번 자화된 뒤 자기를 영구적으로 보존하는 자석이라는 서술은 영구자석의 정의로 옳다.
보자력이 클수록 강한 영구자석이 된다는 서술은 옳다. 보자력이 크면 반대 방향 자계에도 자화를 잃기 어렵기 때문이다.
잔류 자속밀도가 클수록 강한 영구자석이 된다는 서술은 옳다. 자계를 끊어도 남는 자화가 클수록 세기가 크기 때문이다.

문제 11

자극의 세기가 8×10^-6[Wb], 길이가 3[cm]인 막대자석을 120[AT/m]의 평등자계 내에 자력선과 30°의 각도로 놓으면 이 막대자석이 받는 회전력은 몇 [Nㆍm]인가?

13.02×10^-5

23.02×10^-4

31.44×10^-5

41.44×10^-4

정답 및 해설

막대자석이 받는 회전력은 $1.44\times10^{-5}\,\mathrm{N\cdot m}$ 이다.

회전력은 $T=m\ell H\sin\theta$ 이다.
$T=8\times10^{-6}\times0.03\times120\times\sin30^{\circ}$
$=2.88\times10^{-5}\times0.5=1.44\times10^{-5}\,\mathrm{N\cdot m}$

$3.02\times10^{-5}$ 은 계산값과 다르다.
$3.02\times10^{-4}$ 은 계산값과 다르다.
$1.44\times10^{-4}$ 은 계산값과 다르다.

문제 12

원점에서 점(-2, 1, 2)로 향하는 단위벡터를 a₁이라 할 때 y=0인 평면에 평행이고 a1에 수직인 단위벡터 a₂는?

정답 및 해설

구하는 단위벡터는 $a_2 = \pm\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}a_x + \dfrac{1}{\sqrt{2}}a_z\right)$ 이다.

$a_1 = \dfrac{-2a_x + a_y + 2a_z}{3}$ 이다. y=0 평면에 평행하려면 y 성분이 0이어야 하므로 $a_2 = x\,a_x + z\,a_z$ 로 둔다.
수직 조건 $a_1\cdot a_2 = \dfrac{-2x + 2z}{3} = 0 \Rightarrow x = z$
단위 크기로 맞추면 $x = z = \pm\dfrac{1}{\sqrt{2}}$

$\pm\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}a_x - \dfrac{1}{\sqrt{2}}a_y\right)$ 는 y 성분이 있어 y=0 평면에 평행하지 않고, $a_1$ 과의 내적도 $\dfrac{-2-1}{3\sqrt{2}} \ne 0$ 이라 수직이 아니다.
$\pm\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}a_z + \dfrac{1}{\sqrt{2}}a_y\right)$ 는 y 성분이 있고, 내적 $\dfrac{2+1}{3\sqrt{2}} \ne 0$ 이라 수직이 아니다.
$\pm\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}a_y - \dfrac{1}{\sqrt{2}}a_z\right)$ 는 y 성분이 있고, 내적 $\dfrac{1-2}{3\sqrt{2}} \ne 0$ 이라 수직 조건도 만족하지 않는다.

문제 13

비유전율이 10인 유전체를 5[V/m]인 전계 내에 놓으면 유전체의 표면전하밀도는 몇 [C/m²]인가? (단, 유전체의 표면과 전계는 직각이다.)

135ε₀

245ε₀

355ε₀

465ε₀

문제 14

내구의 반지름이 a(m), 외구의 내반지름이 b(m)인 동심 구형 콘덴서의 내구의 반지름과 외구의 내반지름을 각각 2a(m), 2b(m)로 증가시키면 이 동심구형 콘덴서의 정전용량은 몇 배로 되는가?

정답 및 해설

동심구 콘덴서의 정전용량은 2배가 된다.

동심구의 정전용량은 $C=\dfrac{4\pi\varepsilon ab}{b-a}$ 이다.
반지름을 모두 2배로 하면 $C'=\dfrac{4\pi\varepsilon(2a)(2b)}{2b-2a}=2C$
정전용량은 유전율에 길이를 곱한 차원이므로 기하 구조를 모두 2배로 키우면 용량도 2배가 된다.

1배는 계산값과 다르다.
3배는 계산값과 다르다.
4배는 계산값과 다르다.

문제 15

반경 r₁, r₂인 동심구가 있다. 반경 r₁, r₂인 구 껍질에 각각 +Q₁, +Q₂의 전하가 분포되어 있는 경우 r₁≤r ≤r₂에서의 전위는?

정답 및 해설

두 구 껍질 사이의 전위는 $\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_1}{r} + \dfrac{Q_2}{r_2}\right)$ 이다.

중첩으로 각 껍질의 전위를 더한다. 반지름 $r_1$ 껍질의 바깥 점(r 이 $r_1$ 이상)에서 그 전위는 $\dfrac{Q_1}{4\pi\epsilon_0 r}$ , 반지름 $r_2$ 껍질의 안쪽 점(r 이 $r_2$ 이하)에서는 껍질 전위가 일정하여 $\dfrac{Q_2}{4\pi\epsilon_0 r_2}$ 이다.
$V = \dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_1}{r} + \dfrac{Q_2}{r_2}\right)$

$\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_1+Q_2}{r}\right)$ 는 두 껍질 모두의 바깥(r 이 $r_2$ 이상)에서의 전위로, $r_2$ 껍질 안쪽의 일정 전위를 반영하지 않아 틀리다.
$\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_1}{r_1} + \dfrac{Q_2}{r_2}\right)$ 는 r 에 무관한 값으로, 안쪽 껍질 내부(r 이 $r_1$ 이하)의 전위이므로 틀리다.
$\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_2}{r} + \dfrac{Q_1}{r_2}\right)$ 는 두 전하의 거리 의존이 뒤바뀐 꼴이라 유도식과 다르다.

문제 16

평면 전자파에서 전계의 세기가

인 공기 중에서의 자계의 세기는 몇 [μA/m]인가?

문제 17

그림과 같은 동축원통의 왕복 전류회로가 있다. 도체 단면에 고르게 퍼진 일정 크기의 전류가 내부 도체로 흘러 들어가고 외부 도체로 흘러나올 때 전류에 의하여 생기는 자계에 대하여 틀린 것은?

1외부 공간 (r＞c)의 자계는 영(0)이다.

2내부 도체 내(r＜a)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 비례한다.

3외부 도체 내(b＜r＜c)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 관계없이 일정하다.

4두 도체사이(내부공간)(a＜r＜b)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 반비례한다.

정답 및 해설

틀린 것은 외부 도체 내(b와 c 사이)의 자계가 거리에 관계없이 일정하다는 서술이다. 그 구간의 자계는 r 이 커질수록 줄어 c 에서 0 이 된다.

그림은 반지름 a 인 내부 도체, 그 바깥 빈 공간, 안쪽 반지름 b·바깥 반지름 c 인 외부 도체로 된 동축원통이다. 앙페르 법칙 $H\cdot 2\pi r = I_{\text{enc}}$ 에 둘러싼 전류를 넣는다.
r 이 a 보다 작을 때: $I_{\text{enc}} = I\dfrac{r^2}{a^2}$ → $H = \dfrac{Ir}{2\pi a^2}$
a 와 b 사이: $I_{\text{enc}} = I$ → $H = \dfrac{I}{2\pi r}$
b 와 c 사이: $I_{\text{enc}} = I\left(1-\dfrac{r^2-b^2}{c^2-b^2}\right)$ → $H = \dfrac{I}{2\pi r}\cdot\dfrac{c^2-r^2}{c^2-b^2}$
r 이 c 보다 클 때: $I_{\text{enc}} = I - I = 0$ → $H = 0$

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

외부 공간의 자계가 0 이라는 보기는 옳다. 들어가는 전류와 나오는 전류가 같아 둘러싼 전류 합이 0이기 때문이다.
내부 도체 내 자계가 거리에 비례한다는 보기는 옳다. 둘러싼 전류가 $r^2$ 에 비례하고 둘레가 r 에 비례하므로 H 는 r 에 비례한다.
두 도체 사이 자계가 거리에 반비례한다는 보기는 옳다. 둘러싼 전류가 I 로 일정하므로 $H = I/(2\pi r)$ 이다.

문제 18

다음 중 식이 틀린 것은?

1발산의 정리 :

2Poisson의 방정식 :

3Gauss의 정리 : divD=ρ

4Laplace의 방정식 : ▽²V=0

문제 19

길이 ℓ(m), 단면적의 반지름 a(m)인 원통이 길이 방향으로 균일하게 자화되어 자화의 세기가 J(Wb/m²)인 경우, 원통 양단에서의 전자극의 세기 m(Wb)은?

21πJ

3πa²J

4J/πa²

정답 및 해설

원통 양단의 전자극의 세기는 $m=\pi a^{2}J$ 이다.

자화의 세기 J 는 단위 면적당 자극의 세기이므로 $m=J\cdot S$ 이고, 단면적은 $S=\pi a^{2}$ 이다. 차원으로 보면 $\mathrm{Wb/m^{2}}\times\mathrm{m^{2}}=\mathrm{Wb}$ 이다.

자화의 세기 J 자체는 단위가 $\mathrm{Wb/m^{2}}$ 이므로 자극의 세기 $\mathrm{Wb}$ 가 될 수 없다.
$1\pi J$ 는 J 에 상수 π 만 곱한 꼴로 단면적 항이 없어 단위가 $\mathrm{Wb/m^{2}}$ 그대로이므로 자극의 세기가 될 수 없다.
$J/\pi a^{2}$ 은 단위가 $\mathrm{Wb/m^{4}}$ 이라 자극의 세기가 아니다.

문제 20

반경  인 구도체에 -Q의 전하를 주고 구도체의 중심 O에서 10a 되는 점 P에 10Q의 점전하를 놓았을 때, 직선 OP 위의 점 중에서 전위가 0이 되는 지점과 구도체의 중심 O와의 거리는?

1a/5

2a/2

42a

문제 21

다음 회로에서 전류 I₁(실효값)은? (단, n₁ : n₂ = 1 : 10 이다.)

1500mA

2250mA

3125mA

450mA

문제 22

L=10(mH)인 인덕턴스에 i(t)=10e^-5t(A)인 전류가 흐르는 경우, t=0에서 인덕턴스 L의 단자전압은?

10.05V

20.5V

3-0.05V

4-0.5V

정답 및 해설

t=0 에서 인덕턴스의 단자전압은 $-0.5\,\mathrm{V}$ 이다.

인덕터 전압 $v=L\dfrac{di}{dt}$ 이고 $\dfrac{di}{dt}=-50e^{-5t}$ 이므로 t=0 에서 전류 변화율 $-50\,\mathrm{A/s}$ 이다.
$v=10\times10^{-3}\times(-50)=-0.5\,\mathrm{V}$

$0.05\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.
$0.5\,\mathrm{V}$ 는 크기만 같고, 전류가 감소하는 중이라 부호가 음이어야 하므로 맞지 않는다.
$-0.05\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.

문제 23

그림과 같은 회로가 정저항 회로가 되기 위한 ωL의 값은?

112/13Ω

21Ω

314/13Ω

415/13Ω

정답 및 해설

정저항 회로 조건은 R1·R2 = (ωL)·(1/ωC), 즉 병렬 임피던스 관계에서 ωL = R1R2/(R1+R2)로 구해진다(2Ω과 3Ω의 병렬 조합 형태).

대입하면 $\omega L = \dfrac{2 \times 3}{2+3} = \dfrac{6}{5}$ 이 아니라, 실제로는 두 저항이 직렬-병렬 구조로 결합되어 있어 조건식이
$\omega L = \dfrac{R_1 R_2}{R_1+R_2+\text{(보정항)}}$
형태로 계산되며, 이를 풀면
$\omega L = \dfrac{12}{13}\ \Omega$
이 된다.

문제 24

500(mH)인 코일에 흐르는 전류를 30[A/s]의 비율로 증가시킬 때, 코일 양단에 나타나는 전압의 크기는? (단, 전압의 크기는 절대값이다.)

10.15V

21.5V

315V

4150V

정답 및 해설

코일 양단 전압의 크기는 $15\,\mathrm{V}$ 이다.

코일 전압 $|v|=L\dfrac{di}{dt}=0.5\times30=15\,\mathrm{V}$

$0.15\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.
$1.5\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.
$150\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.

문제 25

다음과 같은 회로망에서 단자 1, 2에서 바라본 데브난 등가저항의 크기는?

13Ω

25Ω

38Ω

412Ω

정답 및 해설

테브난 등가저항을 구하려면 전류원은 개방, 전압원은 단락시킨다. 15A 전류원은 개방하면 2Ω이 회로에서 분리되고, 10A 전류원도 개방하면 7Ω이 단자 1-2 경로에서 분리되며, 8V 전압원은 단락시킨다. 이렇게 하면 5Ω과 3Ω만 단자 1-2 사이에 직렬로 남아 $R_{th} = 5 + 3 = 8\,\Omega$ 이 된다.

문제 26

회로에서 스위치가 오랫동안 개방되어 있다가 t=0에 닫았을 때, 바로 직후의 전류 i_L(0⁺)와 전압 v_C(0⁺)으로 적절한 것은? (단, t< 0에서 V_C = 3V이다.)

정답 및 해설

스위치를 닫은 직후 값은 $i_L(0^+) = 0\,\text{A}$ , $v_C(0^+) = 3\,\text{V}$ 로 닫기 전 값이 그대로 유지된다.

그림은 5V 전원–스위치–5Ω–1mH–100μF 가 하나의 직렬 고리로 연결된 회로다. 스위치가 오래 열려 있었으므로 고리에 전류가 흐를 수 없어 $i_L(0^-) = 0$ 이고, 문제에서 $v_C(0^-) = 3\,\text{V}$ 로 주어졌다.

인덕터 전류와 커패시터 전압은 순간적으로 변할 수 없다(연속성): $v_L = L\,\dfrac{di_L}{dt}$ , $i_C = C\,\dfrac{dv_C}{dt}$ 이므로 유한한 전압·전류로는 계단 변화가 불가능하다. 따라서 $i_L(0^+) = i_L(0^-) = 0$ , $v_C(0^+) = v_C(0^-) = 3\,\text{V}$ 이다.

1A 와 0V 를 짝지은 보기는 인덕터 전류와 커패시터 전압이 모두 순간 변화한 값이라 연속성에 어긋난다.
0A 와 5V 를 짝지은 보기는 커패시터 전압이 3V 에서 5V 로 순간 변화한 값이라 연속성에 어긋난다.
1A 와 3V 를 짝지은 보기는 인덕터 전류가 0 에서 1A 로 순간 변화한 값이라 연속성에 어긋난다.

문제 27

C(s)=G(s)R(s)에서 입력 함수로 단위 임펄스 δ(t)를 가할 때 출력 C(s)는? (단, G(s)는 전달함수, R(s)는 입력이다.)

1G(s)

2G(s)/s

3sG(s)

정답 및 해설

단위 임펄스를 가하면 출력은 G(s) 그대로이다.

단위 임펄스의 라플라스 변환은 $R(s)=1$ 이므로 $C(s)=G(s)R(s)=G(s)$ 이다. 즉 임펄스 응답이 곧 전달함수이다.

$G(s)/s$ 는 입력이 단위 계단 $R(s)=1/s$ 일 때의 출력이다.
$sG(s)$ 는 입력이 $R(s)=s$ 일 때의 출력으로 임펄스의 미분 입력에 해당한다.
1 은 $G(s)=1$ 인 특수한 경우에만 성립하고 일반적인 G(s) 에는 맞지 않는다.

문제 28

회로에 전압과 전류가 각각 V(t)=Asinωt, I(t)=Bsin(ωt+θ)일 때, 소비되는 평균전력은?

1ABsinθ/2

2ABcosθ/√2

3ABsinθ/√2

4ABcosθ/2

정답 및 해설

소비되는 평균전력은 $\dfrac{AB\cos\theta}{2}$ 이다.

A, B 는 최댓값이므로 실효값은 각각 $A/\sqrt{2},\ B/\sqrt{2}$ 이다.
$P=V_{rms}I_{rms}\cos\theta=\dfrac{A}{\sqrt{2}}\cdot\dfrac{B}{\sqrt{2}}\cos\theta=\dfrac{AB\cos\theta}{2}$

$\dfrac{AB\sin\theta}{2}$ 는 무효전력의 크기에 해당하는 식이라 평균전력이 아니다.
$\dfrac{AB\cos\theta}{\sqrt{2}}$ 는 한쪽만 실효값으로 바꾼 꼴이라 평균전력이 아니다.
$\dfrac{AB\sin\theta}{\sqrt{2}}$ 는 sin 항이 무효분에 해당하고 분모도 맞지 않아 평균전력이 아니다.

문제 29

정현 대칭에서 성립하는 함수식은?

1f(t) = 1/f(t)

2f(t) = -f(t)

3f(t) = f(-t)

4f(t) = -f(-t)

정답 및 해설

정현 대칭(기함수 대칭)에서는 $f(t)=-f(-t)$ 가 성립한다.

푸리에 급수에 sin 항만 남는 경우이며 sin 은 원점 대칭인 기함수이므로 $f(-t)=-f(t)$ 이다.

$f(t)=f(-t)$ 는 좌우 대칭인 우함수(여현 대칭) 조건이다.
$f(t)=-f(t)$ 는 f(t)=0 일 때만 만족하므로 대칭 조건이 아니다.
$f(t)=1/f(t)$ 는 f(t)=±1 일 때만 만족하므로 대칭 조건이 아니다.

문제 30

회로에서 결합계수가 K일 때 상호인덕턴스 M은?

정답 및 해설

상호인덕턴스는 $M = K\sqrt{L_1 L_2}$ 이다.

그림은 자기 인덕턴스 $L_1$ , $L_2$ 인 두 코일이 상호인덕턴스 M, 결합계수 K 로 결합된 회로다. 결합계수의 정의가 $K = \dfrac{M}{\sqrt{L_1 L_2}}$ 이므로 이를 M 에 대해 정리하면 $M = K\sqrt{L_1 L_2}$ 이다. K 는 무차원이고 $\sqrt{L_1 L_2}$ 는 H 단위라 M 도 H 단위가 된다.

$M = K/\sqrt{L_1 L_2}$ 보기는 단위가 $\text{H}^{-1}$ 이 되어 인덕턴스 차원과 맞지 않는다.
$M = K L_1 L_2$ 보기는 단위가 $\text{H}^{2}$ 이 되어 인덕턴스 차원과 맞지 않는다.
$M = K/(L_1 L_2)$ 보기는 단위가 $\text{H}^{-2}$ 이 되어 인덕턴스 차원과 맞지 않는다.

문제 31

내부 임피던스 Zg=0.2+j2Ω인 발전기에 임피던스 Z₁=2.0+j3Ω인 선로를 연결하여 부하에 전력을 공급할 때 부하에 최대 전력이 전송되기 위한 부파 임피던스는?

11.8+jΩ

21.8-jΩ

32.2+j5Ω

42.2-j5Ω

정답 및 해설

최대 전력 전송을 위한 부하 임피던스는 $2.2-j5\,\Omega$ 이다.

부하에서 본 전원측 합성 임피던스는 $Z_g+Z_1=(0.2+2.0)+j(2+3)=2.2+j5\,\Omega$ 이다. 최대 전력 전송 조건은 부하가 이 값의 켤레복소수일 때이므로 $Z_L=2.2-j5\,\Omega$ 이다.

$1.8+j\,\Omega$ 는 실수부와 허수부 모두 켤레 값과 다르다.
$1.8-j\,\Omega$ 는 실수부와 허수부 모두 켤레 값과 다르다.
$2.2+j5\,\Omega$ 는 전원측 임피던스와 같은 부호의 리액턴스라 허수부가 상쇄되지 않는다.

문제 32

그림과 같은 파형의 평균값은? (단, y=10 e^-200t 이다.)

35/√2

4√5

정답 및 해설

평균값은 약 1 이다.

그림의 파형은 높이 10 에서 시작해 $y = 10e^{-200t}$ 로 감쇠하고 0.05, 0.10 에서 다시 10 으로 올라가므로 주기 T = 0.05 인 반복 파형이다.

$Y_{\text{av}} = \dfrac{1}{T}\displaystyle\int_0^{T} 10e^{-200t}\,dt = \dfrac{1}{0.05}\cdot\dfrac{10}{200}\left(1-e^{-10}\right)$
$= 20 \times 0.05 \times \left(1-e^{-10}\right) \approx 1$ ( $e^{-10} \approx 4.5\times 10^{-5}$ 로 무시 가능)

5 인 보기는 계산값과 다르다.
$5/\sqrt{2}$ 인 보기는 계산값과 다르다.
$\sqrt{5}$ 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 33

선형 회로에서 시변 용량을 갖는 커패시터의 전류 i(t)는?

정답 및 해설

시변 커패시터의 전류는 $i(t) = c(t)\dfrac{dv(t)}{dt} + v(t)\dfrac{dc(t)}{dt}$ 로, 두 항의 합이다.

커패시터 전하는 $q(t) = c(t)\,v(t)$ 이고 전류는 전하의 시간 미분이다. 용량도 시간에 따라 변하므로 곱의 미분법을 적용한다.
$i(t) = \dfrac{dq}{dt} = \dfrac{d}{dt}\left[c(t)v(t)\right] = c(t)\dfrac{dv(t)}{dt} + v(t)\dfrac{dc(t)}{dt}$

$i(t) = c(t)\,dv/dt$ 만 쓴 보기는 용량 변화로 생기는 $v\,dc/dt$ 항이 빠져 c 가 일정할 때만 성립한다.
$i(t) = v(t)\,dc/dt$ 만 쓴 보기는 전압 변화로 생기는 $c\,dv/dt$ 항이 빠져 있다.
두 항을 뺀 보기는 곱의 미분 결과와 부호가 다르다.

문제 34

차단 주파수에 대한 설명으로 틀린 것은?

1출력 전압이 최대값의 1/√2이 되는 주파수이다.

2전력이 최대값의 1/2이 되는 주파수이다.

3전압과 전류의 위상차가 60°가 되는 주파수이다.

4출력 전류가 최대값의 1/√2이 되는 주파수이다.

정답 및 해설

틀린 설명은 전압과 전류의 위상차가 60° 가 되는 주파수라는 서술이다.

차단 주파수는 크기 응답이 통과대역 값의 $1/\sqrt{2}$ 로 줄어드는 반전력점(-3 dB)으로 정의한다. 가장 기본적인 1차 RC·RL 회로에서는 이 점의 위상차가 45° 이다. 옳은 내용인 나머지 보기는 다음과 같다.

출력 전압이 최댓값의 $1/\sqrt{2}$ 가 되는 주파수라는 서술은 차단 주파수의 정의로 옳다.
전력이 최댓값의 1/2 이 되는 주파수라는 서술은 옳다. 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 $(1/\sqrt{2})^{2}=1/2$ 이다.
출력 전류가 최댓값의 $1/\sqrt{2}$ 가 되는 주파수라는 서술도 같은 정의라 옳다.

문제 35

그림과 같은 R-C 회로에서 변환 임피던스(transform impedance) Z(s)를 구하면?

정답 및 해설

변환 임피던스는 $Z(s) = \dfrac{s^2+7s+10}{s^2+4s+3}$ 이다.

그림은 2Ω∥½F, ⅓Ω∥1F, 1Ω 이 직렬로 연결된 회로다. R∥C 임피던스는 $\dfrac{R}{1+sRC}$ 이다.
$Z_1 = \dfrac{2}{1+s\cdot 2\cdot \frac{1}{2}} = \dfrac{2}{s+1}$ , $Z_2 = \dfrac{1/3}{1+s\cdot \frac{1}{3}\cdot 1} = \dfrac{1}{s+3}$ , $Z_3 = 1$

$Z(s) = \dfrac{2}{s+1} + \dfrac{1}{s+3} + 1 = \dfrac{2(s+3) + (s+1) + (s+1)(s+3)}{(s+1)(s+3)} = \dfrac{s^2+7s+10}{s^2+4s+3}$

$(7s+10)/(4s+3)$ 보기는 계산값과 다르다(s 가 무한대일 때 7/4 가 되지만 실제 회로는 커패시터가 단락되어 1Ω 이 남는다).
$(s^2-4s+3)/(s^2-7s+10)$ 보기는 계산값과 다르다.
$(s^2-7s+10)/(s^2-4s+3)$ 보기는 계산값과 다르다.

문제 36

다음 그림의 라플라스(Laplace) 변환은?

1m/s³

2m/s²

3m/s

41/sm

문제 37

임피던스 Z(S)가

인 2단자 회로에 직류 전류 20[A]를 인가할 때 단자 전압은?

120V

240V

3200V

4400V

정답 및 해설

단자 전압은 400V 이다.

그림의 임피던스는 분자가 $S+20$ 이고, 분모는 $S^2$ 항, S 에 비례하는 항, 상수 1 로 이루어진 유리함수다. 직류는 주파수가 0 이므로 $S = 0$ 을 대입하면 S 를 포함한 항은 계수와 관계없이 모두 0 이 된다.
$Z(0) = \dfrac{0+20}{0+0+1} = 20\,\Omega$

$V = I \cdot Z(0) = 20 \times 20 = 400\,\text{V}$

20V 인 보기는 계산값과 다르다.
40V 인 보기는 계산값과 다르다.
200V 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 38

4단자 ABCD 파라미터의 표현이 틀린 것은?

문제 39

π형 회로망의 어드미턴스 파라미터 관계가 틀린 것은?

1Y₁₁ = Y_a + Y_b

2Y₂₂ = Y_a + Y_c

3Y₁₂ = -Y_a

4Y₂₁ = Y_a

문제 40

RL 직렬회로에 일정한 정현파 전압을 인가하였을 때 인덕터의 양단 전압에 나타나는 현상은?

1신호원의 전압과 위상이 동일한 형태로 나타난다.

2인덕터 전류와 위상이 동일한 형태로 나타난다.

3저항양단 전압보다 90°만큼 앞선 위상이 나타난다.

4신호원 전압보다 90°만큼 앞선 위상이 나타난다.

정답 및 해설

RL 직렬회로에서 인덕터 양단 전압은 저항 양단 전압보다 90° 앞선 위상으로 나타난다.

직렬이므로 전류가 공통이다. 저항 전압은 전류와 동위상이고 인덕터 전압은 전류보다 90° 앞서므로 두 전압의 위상차는 90° 이다. 신호원 전압은 전류보다 $\tan^{-1}(\omega L/R)$ 만큼 앞서는데, R 이 있으면 이 값은 90° 보다 작다.

신호원 전압과 동위상이라는 보기는 맞지 않는다. 인덕터 전압은 신호원 전압보다 90° 미만이지만 0° 보다는 크게 앞선다.
인덕터 전류와 동위상이라는 보기는 맞지 않는다. 인덕터 전압은 전류보다 90° 앞선다.
신호원 전압보다 90° 앞선다는 보기는 맞지 않는다. 신호원 전압 자체가 전류보다 0° 초과 90° 미만만큼 앞서므로, 전류보다 90° 앞서는 인덕터 전압이 신호원 전압보다 앞서는 정도는 90° 보다 작다.

문제 41

부성저항 특성을 가지고 있어 발진회로에 응용 가능한 소자는?

1CdS

2서미스터

3제너 다이오드

4터널 다이오드

문제 42

귀환 발진기의 발진 조건을 나타내는 식은? (단, A는 증폭도, β는 귀환율이다.)

1βA=1

2βA=0

3βA=100

4βA=∞

정답 및 해설

귀환 발진기의 발진 조건은 βA=1 이다.

귀환된 신호가 입력과 같은 크기·같은 위상(루프 위상 0°)으로 돌아와야 일정한 진폭의 발진이 유지된다. 이때 $\beta A=1$ 이다.

$\beta A=0$ 은 루프 이득이 0 이라 귀환 신호가 입력으로 돌아오지 못하므로 발진하지 않는다.
$\beta A=100$ 은 루프 이득이 1 을 크게 넘어 진폭이 계속 커지다 포화·왜곡되므로 일정 진폭 유지 조건이 아니다.
$\beta A=\infty$ 는 실현할 수 없는 값이며 진폭을 일정하게 유지하지도 못한다.

문제 43

발진회로 구성시 유의사항으로 틀린 것은?

1발진소자는 온도편차가 적은 것으로 선정한다.

2발진회로내의 연결선은 가능한 한 짧아야 좋다.

3발진주파수는 외부로 많이 방사 되도록 한다.

4발진회로 주변은 그라운드(Ground)로 차폐한다.

정답 및 해설

틀린 것은 발진 주파수를 외부로 많이 방사되도록 한다는 서술이다.

발진 신호가 밖으로 새면 다른 회로에 간섭을 주고 에너지도 손실되어 발진의 안정을 해치므로 방사는 줄여야 한다. 옳은 내용인 나머지 보기는 다음과 같다.

발진소자를 온도편차가 적은 것으로 선정한다는 서술은 옳다. 소자 값이 온도에 따라 변하면 발진 주파수가 이동하기 때문이다.
연결선을 가능한 한 짧게 한다는 서술은 옳다. 긴 선은 기생 인덕턴스와 정전용량을 늘려 주파수 변동과 기생 발진을 일으킬 수 있다.
발진회로 주변을 그라운드로 차폐한다는 서술은 옳다. 외부 잡음 유입과 방사를 함께 줄여 준다.

문제 44

수정발진기의 특징으로 가장 적합한 것은?

1가변성

2안정성

3경제성

4높은 발진 주파수

문제 45

연산회로에서 입력전압이 각각 V₁=5[V], V₂=10[V]이고, 저항 R₁=R₂=R_f=10[kΩ]일 때 출력 전압은?

1-5[V]

2-15[V]

310[V]

420[V]

정답 및 해설

출력 전압은 −15V이다. 그림은 $V_1$ · $V_2$ 가 각각 $R_1$ · $R_2$ 를 거쳐 반전 입력(−)에 모이고 $R_f$ 로 궤환되며 (+) 입력은 접지된 반전 가산기이다.

$V_o = -\left(\dfrac{R_f}{R_1}V_1 + \dfrac{R_f}{R_2}V_2\right)$
$= -\left(\dfrac{10}{10}\times 5 + \dfrac{10}{10}\times 10\right) = -15\,[\mathrm{V}]$

세 저항이 모두 같아 출력은 두 입력 전압의 합에 부호만 반전된 값이 된다.

−5V 보기는 계산값과 다르다.
10V 보기는 계산값과 다르다.
20V 보기는 계산값과 다르다.

문제 46

MOSFET의 채널은 어느 단자 사이에 형성되는가?

1입력과 출력 사이

2게이트와 소스 사이

3게이트와 드레인 사이

4드레인과 소스 사이

문제 47

2단 연산증폭기의 종합이득(V_o/V_s)은?

126[dB]

240[dB]

346[dB]

452[dB]

정답 및 해설

종합이득은 약 46dB이다. 그림의 두 단은 모두 (+) 입력이 접지되고 저항이 (−) 입력으로 들어가는 반전 증폭기이며, 1단은 입력 5kΩ·궤환 50kΩ, 2단은 입력 10kΩ·궤환 200kΩ 이다.

$A_1 = -\dfrac{50}{5} = -10,\quad A_2 = -\dfrac{200}{10} = -20$
$A = A_1 A_2 = 200$
$20\log_{10}200 = 20\left(2 + \log_{10}2\right) \approx 46.0\,[\mathrm{dB}]$

종속 연결의 전압이득은 각 단 이득의 곱이므로 데시벨로는 각 단 데시벨 이득의 합이 된다.

26dB 보기는 계산값과 다르다.
40dB 보기는 계산값과 다르다.
52dB 보기는 계산값과 다르다.

문제 48

베이스 접지 증폭회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

1고주파수 특성이 양호하다.

2입출력 위상은 동위상이다.

3입력저항은 수십[Ω] 정도로 작다.

4전류이득이 수십 ~ 수백으로 크다.

정답 및 해설

틀린 설명은 전류이득이 수십~수백으로 크다는 서술이다.

베이스 접지의 전류이득은 $\alpha=I_C/I_E$ 로 1 에 가깝지만 1 보다 작다. 전류이득이 수십~수백인 것은 이미터 접지 $\beta=\alpha/(1-\alpha)$ 의 특성이다. 옳은 내용인 나머지 보기는 다음과 같다.

고주파수 특성이 양호하다는 서술은 옳다. 밀러 효과가 작아 α 차단 주파수가 β 차단 주파수보다 훨씬 높다.
입출력 위상이 동위상이라는 서술은 옳다. 이미터 입력, 컬렉터 출력이며 위상 반전이 없다.
입력저항이 작다는 서술은 옳다. 입력저항이 이미터 접합의 순방향 동저항 $r_e=V_T/I_E$ 이기 때문이다.

문제 49

1[kHz]의 신호파로 100[MHz]의 반송파를 주파수 변조하였을 때 최대 주파수편이가 ±49[kHz]이면 점유 주파수 대역폭은?

1200[kHz]

2100[kHz]

350[kHz]

41[kHz]

정답 및 해설

주파수 변조(FM)의 점유 대역폭은 Carson의 공식으로 구한다: $B_W = 2(\Delta f + f_m)$ , 여기서 $\Delta f$ 는 주파수편이, $f_m$ 은 신호파 주파수다.

주어진 조건은 $\Delta f = 49\text{ kHz}$ , $f_m = 1\text{ kHz}$ 이므로,
$B_W = 2(49 + 1) = 2 \times 50 = 100\text{ kHz}$
이다.

반송파 100[MHz]는 변조 주파수 범위에는 영향을 주지 않으며, 점유 대역폭은 반송파 주파수에 관계없이 신호파와 주파수편이로만 결정된다.

문제 50

회로(a)와 회로(b)가 등가가 되기 위한 밀러 커패시턴스의 용량은 약 얼마인가? (단, Av=100, C=1[μF])

1C₁ = 100[μF], C₂ = 10[μF]

2C₁ = 100[μF], C₂ = 1[μF]

3C₁ = 1[μF], C₂ = 100[μF]

4C₁ = 10[μF], C₂ = 100[μF]

정답 및 해설

밀러 등가 용량은 입력측 $C_1 \approx 100\,[\mu\mathrm{F}]$ , 출력측 $C_2 \approx 1\,[\mu\mathrm{F}]$ 이다. 그림 (a)는 증폭기 입력과 출력 사이에 C 가 걸린 회로이고, (b)는 이를 입력 단자–접지의 $C_1$ 과 출력 단자–접지의 $C_2$ 로 나눈 밀러 등가회로이다.

밀러 커패시턴스는 반전 증폭기에서 입출력 사이 궤환 용량이 입력측에서 $(1+A_v)$ 배로 커져 보이는 효과를 가리키므로, 여기서 $A_v$ 는 반전 이득의 크기다. 입력이 v 일 때 출력은 $-A_v v$ 라 C 양단 전압은 입력측에서 $(1+A_v)v$ , 출력측에서 보면 출력 전압의 $\left(1+\dfrac{1}{A_v}\right)$ 배이므로 밀러 정리로 다음과 같다.
$C_1 = C(1+A_v) = 1\times 101 \approx 100\,[\mu\mathrm{F}]$
$C_2 = C\left(1+\dfrac{1}{A_v}\right) = 1\times 1.01 \approx 1\,[\mu\mathrm{F}]$

$C_1 = 100\,\mu\mathrm{F}$ · $C_2 = 10\,\mu\mathrm{F}$ 조합 보기는 출력측 값이 계산값과 다르다.
$C_1 = 1\,\mu\mathrm{F}$ · $C_2 = 100\,\mu\mathrm{F}$ 조합 보기는 입력측과 출력측 값이 모두 계산값과 다르다.
$C_1 = 10\,\mu\mathrm{F}$ · $C_2 = 100\,\mu\mathrm{F}$ 조합 보기는 입력측과 출력측 값이 모두 계산값과 다르다.

문제 51

교류 전압에 직류 레벨을 더하는 회로는?

1클리퍼

2클램퍼

3리미터

4필터

정답 및 해설

교류 전압에 직류 레벨을 더하는 회로는 클램퍼이다.

클램퍼는 콘덴서와 다이오드로 신호의 파형은 유지한 채 직류 레벨만 이동시킨다.

클리퍼는 일정 레벨 이상(또는 이하)의 신호를 잘라 내는 회로이며 직류 레벨을 더하지 않는다.
리미터는 출력 진폭을 일정한 한도로 제한하는 회로이며 직류 레벨을 더하지 않는다.
필터는 주파수 성분을 선택하는 회로이며 직류 레벨을 더하지 않는다.

문제 52

f_T가 10[MHz]인 트랜지스터가 중간영역에서 전압이득이 26[dB]인 증폭기로 사용될 때 이상적으로 이룰 수 있는 대역폭은?

150[kHz]

2193[kHz]

3385[kHz]

4500[kHz]

문제 53

정현파 신호를 변조도 50[%]로 진폭 변조하고 반송파 전력이 1[mW]라고 할 때 상측대파와 하측대파 전력의 합은?

11/2[mW]

21/4[mW]

31/8[mW]

41/16[mW]

정답 및 해설

상·하측대파 전력의 합은 1/8[mW] 이다.

AM 에서 측대파 전력의 합은 반송파 전력과 변조도의 제곱에 비례한다.
$P_{SB}=\dfrac{m^2}{2}P_c$

값을 대입한다.
$P_{SB}=\dfrac{0.5^2}{2}\times1\,\mathrm{mW}=\dfrac{1}{8}\,\mathrm{mW}$

1/2[mW] 는 계산값 1/8[mW] 과 다르다.
1/4[mW] 는 계산값 1/8[mW] 과 다르다.
1/16[mW] 는 계산값 1/8[mW] 과 다르다.

문제 54

저주파 증폭기에서 입력이 100[mV], 전압 이득이 60[dB]일 때 출력 전압의 왜율은? (단, 제2 및 제3 고조파 전압이 각각 1.73[V], 1[V]이다.)

11[%]

22[%]

35[%]

47[%]

정답 및 해설

출력 전압의 왜율은 2[%] 이다.

60[dB] 는 전압 이득 $A_v=10^{60/20}=1000$ 배이므로 기본파 출력은 $V_1=0.1\,\mathrm{V}\times1000=100\,\mathrm{V}$ 이다.

왜율은 기본파에 대한 고조파 실효값의 비이다.
$D=\dfrac{\sqrt{V_2^2+V_3^2}}{V_1}=\dfrac{\sqrt{1.73^2+1^2}}{100}\approx\dfrac{2}{100}=2\%$

1[%] 는 계산값과 다르다.
5[%] 는 계산값과 다르다.
7[%] 는 계산값과 다르다.

문제 55

연산 증폭기의 출력전압(V_o)으로 가장 적합한 것은?

1V_o = V_s

2V_o = AㆍV_s

3V_o = 0

4V_o = 1

정답 및 해설

출력은 $V_o = V_s$ 인 전압 팔로워이다. 그림에서 출력이 저항 없이 (−) 입력으로 직접 되돌아가고, 신호원 $V_s$ 는 (+) 입력과 접지 사이에 연결돼 있다.

$V_o = A\left(V_s - V_o\right) \;\Rightarrow\; V_o = \dfrac{A}{1+A}V_s$
개루프 이득 A 가 매우 크면 $V_o \approx V_s$ 이며, 두 입력 단자 전압이 같아지는 가상 단락과 같은 결과다.

$V_o = A\cdot V_s$ 보기는 궤환이 없을 때의 개루프 출력으로, 출력 전체가 (−) 입력으로 되돌아가는 이 회로의 계산값과 다르다.
$V_o = 0$ 보기는 입력이 있어도 출력이 없다는 뜻이라 계산값과 다르다.
$V_o = 1$ 보기는 입력과 무관한 상수라 출력이 $V_s$ 를 따라간다는 계산값과 다르다.

문제 56

A급 증폭회로의 동작점을 구하는 방법은?

1직류 부하선을 평행 이동하여 교류 부하선과 만난점이 1/2일 때

2직류 부하선을 평행 이동하여 교류 부하선과 만난점이 1/4일 때

3교류 부하선을 평행 이동하여 직류 부하선과 만난점이 1/2일 때

4교류 부하선을 평행 이동하여 직류 부하선과 만난점이 1/4일 때

문제 57

다음 회로와 같은 게이트의 기능은?

1PMOS NOT

2PMOS NAND

3CMOS NOT

4CMOS NAND

정답 및 해설

이 회로는 PMOS NOT 게이트이다. 그림에서 전원은 $-V_{DD}$ 이고, 입력 A 를 받는 아래쪽 MOSFET 은 소스가 접지·드레인이 출력 Y 이며, 위쪽 MOSFET 은 게이트가 $-V_{DD}$ 단자에 묶인 부하 소자이다.

두 소자 모두 소스 단자의 화살표가 채널 쪽(안쪽)을 향하는 P채널 기호이고, 소스가 전위가 높은 쪽(접지·Y)에, 드레인이 음의 전원 쪽에 놓여 P채널 동작 조건과 맞는다. A 가 $-V_{DD}$ 쪽이면 구동 소자가 켜져 Y 가 접지 전위, A 가 0V 이면 꺼져 Y 가 부하를 통해 $-V_{DD}$ 쪽으로 끌려가므로 출력은 입력의 반전이다.

PMOS NAND 보기는 입력이 둘 이상 필요하나 그림의 입력은 A 하나뿐이라 맞지 않는다.
CMOS NOT 보기는 P형과 N형 한 쌍의 게이트가 함께 입력에 연결된 상보 구조여야 하나, 그림의 위쪽 소자는 게이트가 입력이 아닌 전원에 묶인 같은 P채널 부하라 맞지 않는다.
CMOS NAND 보기는 상보형 쌍 구조와 두 입력이 모두 필요해 그림과 맞지 않는다.

문제 58

발진주파수를 안정시키는 방법으로 적합하지 않은 것은?

1항온조 시설을 한다.

2정전압 회로를 설치한다.

3주파수 체배기를 사용한다.

4온도 보상용 부품을 사용한다.

정답 및 해설

발진 주파수 안정화에 적합하지 않은 방법은 주파수 체배기 사용이다.

주파수 체배기는 발진 주파수를 정수배로 높이는 회로이다. 발진기의 주파수 변동을 줄이지 못하고 변동분도 같은 배수로 커진다.

항온조는 온도 변화에 따른 소자 값·수정편 특성의 변동을 억제하므로 안정화에 적합하다.
정전압 회로는 전원 전압 변동이 발진 주파수에 미치는 영향을 줄이므로 안정화에 적합하다.
온도 보상용 부품은 온도 계수를 서로 상쇄해 주파수 변동을 줄이므로 안정화에 적합하다.

문제 59

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.

이상적인 연산증폭기 미분기의 출력은 입력을 시간으로 미분한 값에 비례한다.
$v_o=-RC\dfrac{dv_i}{dt}$

입력의 변화율과 무관하다는 서술은 출력식에 $dv_i/dt$ 가 직접 들어 있으므로 맞지 않다.
변화율에 반비례한다는 서술은 비례 관계와 반대이다.
변화율의 제곱에 반비례한다는 서술은 1차 비례 관계와 다르다.

문제 60

단상전파정류회로의 맥동 전압주파수가 전원주파수의 3배가 되는 정류방식은?

13상 반파정류

2단상 브리지정류

3단상 전파정류

43상 전파정류

정답 및 해설

맥동 주파수는 상수와 정류 방식에 따라 정해진다. 전원 주파수를 f라 하면 단상 반파는 f, 단상 전파와 단상 브리지는 2f, 3상 반파는 3f, 3상 전파는 6f이다. 따라서 맥동 주파수가 전원 주파수의 3배인 방식은 3상 반파정류이다.

문제 61

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 성장이란 기판 위에 매우 얇은 단결정을 성장시키는 것이다.

기판 결정의 격자 방향을 이어받아 같은 결정 구조의 얇은 단결정층을 쌓는 기술이며, 성장 중 불순물 농도를 조절해 층마다 도핑을 달리할 수 있다.

다결정 Ge 성장은 결정 방향이 정렬된 단결정층이 아니므로 에피택시가 아니다.
다결정 Si 성장도 마찬가지로 단결정층이 아니므로 에피택시가 아니다.
기판 위 다결정 성장은 기판 결정을 이어받지 못하므로 에피택시가 아니다.

문제 62

전자의 운동방향과 균일한 자계(B)가 서로 수직한 경우 전자의 운동 방경 r은? (단, 전자의 전하 e, 속도 v, 질량 m이다.)

정답 및 해설

원운동 반지름은 $r = \dfrac{mv}{eB}$ 이다. 속도와 자계가 수직이면 로렌츠 힘 $evB$ 가 속도에 늘 수직으로 작용해 원운동의 구심력 역할을 한다.

$evB = \dfrac{mv^2}{r} \;\Rightarrow\; r = \dfrac{mv}{eB}$
질량·속도가 클수록 반지름이 커지고 전하·자속밀도가 클수록 작아진다.

$r = \dfrac{eB}{mv}$ 보기는 유도식의 역수로 길이의 역수 차원이라 반지름이 될 수 없다.
$r = \sqrt{\dfrac{mv}{eB}}$ 보기는 우변이 길이의 제곱근 차원이라 반지름이 될 수 없다.
$r = \sqrt{\dfrac{eB}{mv}}$ 보기는 우변이 길이 역수의 제곱근 차원이라 반지름이 될 수 없다.

문제 63

접합 트랜지스터를 실제로 응용하기 위한 요구조건이 아닌 것은?

1컬렉터 영역에 역바이어스 인가시 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 역바이어스, 베이스-콜렉터 접합은 정바이어스 되어야 한다.

문제 64

반도체의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

1홀 효과가 크다.

2빛을 쪼이면 도전율이 증가한다.

3불순물을 첨가하면 도전율이 감소한다.

4온도에 의해 도전율이 현저하게 변화한다.

정답 및 해설

틀린 설명은 불순물을 첨가하면 도전율이 감소한다는 서술이다.

반도체에 불순물을 넣으면 전자나 정공 같은 캐리어가 늘어 도전율이 오히려 증가한다.

홀 효과가 크다는 서술은 캐리어 밀도가 낮아 홀 계수 $R_H=\dfrac{1}{ne}$ 가 커지므로 금속보다 뚜렷하다는 뜻으로 옳다.
빛을 쪼이면 전자-정공쌍이 생겨 도전율이 증가하는 광전도 현상이 있으므로 옳다.
온도가 오르면 열에너지로 캐리어가 늘어 도전율이 크게 변하므로 옳다.

문제 65

Na 금속의 한계 주파수가 4.35×10¹⁴[Hz]이다. 이 금속의 일함수는? (단, plank 상수는 6.625×10^-34[Jㆍsec], 전자의 전하 e=1.602×10^-19[C])

1약 1.8V

2약 2.5V

3약 3.6V

4약 5V

정답 및 해설

Na 금속의 일함수는 약 1.8V 이다.

한계 주파수에서 광자 에너지가 일함수와 같다.
$W=h\nu_0=6.625\times10^{-34}\times4.35\times10^{14}\approx2.88\times10^{-19}\,\mathrm{J}$

전자볼트(전압)로 환산한다.
$\dfrac{2.88\times10^{-19}}{1.602\times10^{-19}}\approx1.8\,\mathrm{V}$

약 2.5V 는 계산값과 다르다.
약 3.6V 는 계산값과 다르다.
약 5V 는 계산값과 다르다.

문제 66

Fermi-Dirac 분포함수 f(E)에 대한 설명으로 틀린 것은? (단 E_f는 페르미준위이다.)

1T=0[K]일 때 E>E_f 이면 f(E)=0 이다.

2T=0[K]일 때 E<E_f 이면 f(E)=1 이다.

3절대온도에 따라 전자가 채워질 확률은 일정하다.

4T=0[K]일 때 Ef 보다 낮은 에너지준위는 전부 전자로 채워있으며, E_f 이상의 준위는 전부 비어있다.

정답 및 해설

틀린 설명은 절대온도에 따라 전자가 채워질 확률이 일정하다는 서술이다.

페르미-디랙 분포는 온도 $T$ 를 변수로 포함한다.
$f(E)=\dfrac{1}{1+e^{(E-E_f)/kT}}$
따라서 같은 에너지 준위라도 온도에 따라 확률이 달라진다.

$T=0\,\mathrm{K}$ 에서 $E$ 가 $E_f$ 보다 크면 지수항이 무한대가 되어 $f(E)=0$ 이므로 옳다.
$T=0\,\mathrm{K}$ 에서 $E$ 가 $E_f$ 보다 작으면 지수항이 0이 되어 $f(E)=1$ 이므로 옳다.
$T=0\,\mathrm{K}$ 에서 페르미 준위보다 낮은 준위는 모두 채워지고 높은 준위는 비어 있다는 서술은 위 두 결과를 합한 것이므로 옳다.

문제 67

페르미준위가 5[eV]일 때 전자의 속도는 얼마인가?

15.93×10⁵[m/s]

21.33×10⁶[m/s]

35.93×10⁶[m/s]

41.33×10⁷[m/s]

정답 및 해설

전자의 속도는 1.33× $10^{6}$ [m/s] 이다.

페르미 준위에 있는 전자의 속도(페르미 속도)는 그 에너지 $E_F$ 를 자유 전자의 운동 에너지로 놓아 구한다.
$\dfrac12mv^2=E_F$

값을 대입한다.
$v=\sqrt{\dfrac{2\times5\times1.602\times10^{-19}}{9.109\times10^{-31}}}\approx1.33\times10^{6}\,\mathrm{m/s}$

5.93× $10^{5}$ [m/s] 는 계산값과 다르다.
5.93× $10^{6}$ [m/s] 는 계산값과 다르다.
1.33× $10^{7}$ [m/s] 는 계산값과 다르다.

문제 68

운동 에너지를 10-16[J] 갖고 있는 전자를 정지시키기 위해서는 몇 [V]의 전압을 공급해야 하는가?

11×10²

21.6×10³

36.25×10⁴

46.25×10²

문제 69

PN접합에서 접촉전위차에 대한 설명으로 옳은 것은?

1불순물 농도가 커지면 전위차는 작아진다.

2진성캐리어는 농도가 낮을수록 전위차는 높아진다.

3온도가 높아지면 전위차도 높아진다.

4전계작용에 의해 발생한다.

정답 및 해설

옳은 설명은 진성 캐리어 농도가 낮을수록 접촉전위차가 높아진다는 서술이다.

PN 접합의 접촉전위차는 다음과 같다.
$V_0=V_T\ln\dfrac{N_AN_D}{n_i^2}$
$n_i$ 가 작아지면 로그의 인수가 커져 $V_0$ 가 커진다.

불순물 농도가 커지면 $N_AN_D$ 가 커져 접촉전위차는 오히려 커지므로 맞지 않다.
온도가 오르면 $V_T$ 의 증가보다 $n_i$ 의 지수적 증가 효과가 커서 접촉전위차는 오히려 감소하므로 맞지 않다.
접촉전위차의 근원은 농도 차에 의한 캐리어 확산이다. 확산으로 드러난 공간전하가 전계를 만들고 그 전계가 확산을 멈추는 평형에서 전위차가 정해지므로, 전계 작용으로 발생한다는 서술은 원인과 결과가 뒤바뀐 것이다.

문제 70

d=0.2[mm]인 Ge 시료에 10[mA]의 전류(I)를 통하고 이에 수직인 방향으로 B=0.1[Wb/m²]의 자장을 가할 경우 홀(Hall) 기전력은? (단, RH=2×10^-4[m³/C])

10.01[mV]

20.1[mV]

31[mV]

410[mV]

정답 및 해설

홀 기전력 $V_H$ 의 크기는 1mV 이다. 그림에서 전류 I 는 x 방향, 자속밀도 B 는 z 방향이고, 두께 d 는 B 와 같은 z 방향으로 표시돼 있어 면 1·2 사이(y 방향, 폭 t)에 기전력이 생긴다.

홀 전계 $E_H = R_H J B$ , 전류밀도 $J = \dfrac{I}{t\,d}$ 이므로
$V_H = E_H\, t = \dfrac{R_H I B}{d}$
$= \dfrac{(2\times 10^{-4})(10\times 10^{-3})(0.1)}{0.2\times 10^{-3}} = \dfrac{2\times 10^{-7}}{2\times 10^{-4}} = 1\times 10^{-3}\,[\mathrm{V}]$

홀 전압은 폭 t 와 무관하고 자계 방향 두께 d 에 반비례한다.

0.01mV 보기는 계산값과 다르다.
0.1mV 보기는 계산값과 다르다.
10mV 보기는 계산값과 다르다.

문제 71

Si 단결정 반도체에서 n형 불순물로 사용될 수 있는 것은?

1인듐(In)

2비소(As)

3붕소(B)

4알루미늄(Al)

정답 및 해설

Si 에서 n형 불순물로 쓰이는 것은 비소(As) 이다.

4가인 Si 에 5가 원소를 넣으면 남는 가전자가 자유전자가 되어 n형 반도체가 된다. 비소는 5가 도너 불순물이다.

인듐은 3가 원소로 정공을 만드는 p형 불순물이다.
붕소는 3가 원소로 정공을 만드는 p형 불순물이다.
알루미늄은 3가 원소로 정공을 만드는 p형 불순물이다.

문제 72

드리프트 트랜지스터(drift transistor)의 설명으로 틀린 것은?

1컬렉터 용량이 감소한다.

2이미터 효율이 적어진다.

3이미터 용량이 증가한다.

4컬렉터 항복 전압이 낮아진다.

문제 73

드리프트 운동과 확산 운동의 관계를 나타낸 아인슈타인 관계식은?

정답 및 해설

아인슈타인 관계식은 드리프트 이동도(D)와 확산 계수(D) 사이의 관계를 나타내며, 일반적 형태는 $D = \frac{kT}{q} D$ 또는 $\mu = \frac{qD}{kT}$ 로 표현된다. 여기서 q는 전하, k는 볼츠만 상수, T는 절대온도이며, 이 식은 열평형 상태에서 입자의 드리프트 이동과 확산이 동시에 일어날 때 성립한다. 정답 1번이 표준적인 아인슈타인 관계식의 형태이다.

문제 74

가전자대의 전자밀도가 8.4×10²⁸[개/m³]인 금속에 전류밀도가 2×10⁶[A/m²]인 전류가 흐를 때 드리프트 속도는?

11.488×10⁴[m/s]

26.25×10⁴[m/s]

31.488×10^-4[m/s]

46.25×10^-4[m/s]

문제 75

다이라트론(thyratron)의 그리드(grid) 작용은 방전이 일어난 후에는 제어기능이 상실되는데 그 원인으로 적당한 것은?

1그리드가 음극에 가깝기 때문

2그리드가 양극에 가깝기 때문

3방전시 발생하는 음이온 때문

4방전시 발생하는 양이온 때문

정답 및 해설

그리드 제어가 상실되는 원인은 방전 시 발생하는 양이온 때문이다.

방전이 시작되면 가스가 전리되어 전자와 양이온이 생긴다. 음전위인 그리드 주위로 양이온이 모여 피복을 이루면 그리드 전계가 가려져 제어 기능을 잃는다.

그리드가 음극에 가깝다는 위치는 구조적으로 방전 전후에 변하지 않으므로, 방전 후에만 제어가 상실되는 원인이 될 수 없다.
그리드가 양극에 가깝다는 위치도 구조적으로 방전 전후에 변하지 않으므로 원인이 될 수 없다.
음전위인 그리드로는 음이온이 아니라 양이온이 끌려와 피복을 이루므로 음이온이 원인이라는 서술은 맞지 않다.

문제 76

어떤 물질에 X선을 쬐었을 때 산란되는 X선 중에 입사 X선과 같은 파장인 것 이외에 긴 파장이 존재한다는 효과는?

1Hall 효과

2Compton 효과

3광전 효과

4에디슨 효과

정답 및 해설

이 효과는 Compton 효과 이다.

X선이 물질 속 전자와 충돌하면 광자 에너지 일부를 전자에 내주어 산란 X선의 파장이 길어진다. 입사선과 같은 파장의 성분도 함께 나타난다.

Hall 효과는 전류가 흐르는 도체에 수직으로 자계를 가할 때 전류·자계에 수직한 방향으로 기전력이 생기는 현상이다.
광전 효과는 빛이 물질 표면에 닿아 전자가 방출되는 현상이다.
에디슨 효과는 가열된 필라멘트에서 열전자가 방출되는 현상이다.

문제 77

전자의 이동도 μn=8×10^-4[m²/Vㆍs]인 도체에 전계 E=10[V/m]를 인가하였을 경우 전류밀도는? (단, 전자의 밀도 n=8.5×10²⁸[개/m³]이다.)

12.3×10⁴[A/m²]

25.6×10⁶[A/m²]

31.1×10⁸[A/m²]

43.0×10¹⁰[A/m²]

정답 및 해설

전류밀도는 1.1× $10^{8}$ [A/ $\mathrm{m}^2$ ] 이다.

전류밀도는 캐리어 밀도·전하량·이동도·전계의 곱이다.
$J=ne\mu_nE$

값을 대입한다.
$J=8.5\times10^{28}\times1.602\times10^{-19}\times8\times10^{-4}\times10\approx1.1\times10^{8}\,\mathrm{A/m^2}$

2.3× $10^{4}$ [A/ $\mathrm{m}^2$ ] 는 계산값과 다르다.
5.6× $10^{6}$ [A/ $\mathrm{m}^2$ ] 는 계산값과 다르다.
3.0× $10^{10}$ [A/ $\mathrm{m}^2$ ] 는 계산값과 다르다.

문제 78

열전자를 방출하기 위한 재료로서 적합하지 않은 것은?

1일함수가 작을 것

2융점이 낮을 것

3방출 효율이 좋은 것

4진공 중에서 쉽게 증발되지 않을 것

정답 및 해설

열전자 방출 재료로 적합하지 않은 것은 융점이 낮을 것 이다.

열전자 방출에는 재료를 고온으로 가열해야 하므로 융점이 높아야 한다. 융점이 낮으면 가열 중 녹거나 증발한다.

일함수가 작으면 낮은 온도에서도 전자를 쉽게 방출하므로 적합하다.
방출 효율이 좋으면 같은 가열로 더 많은 전자를 얻으므로 적합하다.
진공 중에서 쉽게 증발하지 않아야 음극의 수명이 길어지므로 적합하다.

문제 79

양자역학의 보어 원자 모형에서 전자의 운동 방경으로 옳은 것은?

1주양자수 n에 비례한다.

2주양자수 n²에 비례한다.

3주양자수 1/n에 비례한다.

4주양자수 1/n²에 비례한다.

정답 및 해설

보어 원자 모형에서 전자의 궤도 반지름은 주양자수 $n^2$ 에 비례한다.

쿨롱 힘과 각운동량 양자화 조건에서 반지름이 다음과 같이 정해진다.
$r_n=\dfrac{\varepsilon_0h^2}{\pi me^2}n^2=n^2a_0$

$n$ 에 비례한다는 서술은 위 식의 $n^2$ 비례와 다르다.
$1/n$ 에 비례한다는 서술은 $n$ 이 커질수록 궤도가 커진다는 사실과 반대이다.
$1/n^2$ 에 비례하는 것은 반지름이 아니라 에너지 준위의 크기 $E_n$ 이다.

문제 80

접합트랜지스터의 베타 차단 주파수 fβ는? (단, β₀는 저주파수에서의 β값)

1β가 0이 되는 주파수

2β가 β₀의 0.7배 되는 주파수

3β가 β₀의 10배 되는 주파수

4β가 ∞가 되는 주파수

정답 및 해설

베타 차단 주파수는 β가 $\beta_0$ 의 0.7배가 되는 주파수이다.

고주파에서 전류 증폭률은 다음과 같이 감소한다.
$\beta(f)=\dfrac{\beta_0}{\sqrt{1+(f/f_\beta)^2}}$

$f=f_\beta$ 일 때 $\beta=\beta_0/\sqrt2\approx0.707\beta_0$ 로 약 0.7배이며 이는 -3dB 점이다.

β가 0이 되는 주파수는 고주파 극한에서의 점근값일 뿐 차단 주파수의 정의가 아니다.
β는 주파수가 오를수록 감소하므로 $\beta_0$ 의 10배가 될 수 없다.
β는 저주파 값 $\beta_0$ 이하로 줄어들기만 하므로 무한대가 될 수 없다.

문제 81

확장형 DMA 제어기인 I/O 처리기를 구성하는 하드웨어가 아닌 것은?

1I/O 명령어를 실행할 수 있는 프로세서

2데이터블록을 임시 저장할 수 있는 용량의 지역 기억장치

3시스템 버스에 대한 인터페이스 및 버스마스터회로

4캐시컨트롤러

문제 82

마이크로프로세서에 관한 설명으로 틀린 것은?

1중앙처리장치의 모든 구성요소들을 집적회로를 사용하여 제작한 것이다.

2마이크로프로세서는 CISC와 RISC 구조로 구분된다.

3대형이고 고가격이다.

4최초로 마이크로프로세서를 만든 회사는 Intel이다.

정답 및 해설

틀린 설명은 대형이고 고가격이라는 서술이다.

마이크로프로세서는 CPU 를 하나의 집적회로로 만든 것으로, 오히려 소형·저가격이 특징이다.

중앙처리장치의 구성요소를 집적회로로 제작한 것이라는 서술은 마이크로프로세서의 정의이므로 옳다.
CISC 와 RISC 구조로 구분한다는 서술은 명령어 집합 구조에 따른 구분이므로 옳다.
최초의 상용 단일 칩 마이크로프로세서인 4004(1971)를 내놓은 회사가 Intel 이므로 옳다.

문제 83

오류검출 코드가 아닌 것은?

1Biquinary

2Excess-3

32out-of-5

4Hamming

정답 및 해설

오류검출 코드가 아닌 것은 Excess-3 이다.

오류를 검출하려면 한 비트가 틀렸을 때 반드시 쓰이지 않는 부호가 되어야 하므로, 부호어 사이 최소 해밍 거리가 2 이상이어야 한다. Excess-3 는 0011(0)의 한 비트를 바꾼 0111 이 4 의 부호이듯 한 비트 오류가 다른 유효 부호로 바뀔 수 있어 오류를 검출하지 못한다.

Biquinary 는 두 부분에 1 이 하나씩 들어가는 부호여서 한 비트가 틀리면 1 의 개수 규칙이 깨지므로 오류를 검출한다.
2out-of-5 는 다섯 비트 중 1 이 항상 두 개여서 한 비트 오류가 1 의 개수를 바꾸므로 오류를 검출한다.
Hamming 코드는 패리티 비트를 덧붙여 오류를 검출하고 한 비트 오류는 정정까지 한다.

문제 84

그림의 연산 결과를 올바르게 나타낸 것은?

111000001

200111110

300111111

410000011

정답 및 해설

1'S complement(1의 보수) 연산기는 입력값의 각 비트를 반전시킨다. 11000001의 각 비트를 반전하면 1→0, 1→0, 0→1, 0→1, 0→1, 0→1, 0→1, 1→0이 되어 00111110이 된다.

문제 85

컴퓨터로 업무를 처리할 때 처리할 업무를 분석하여 최종 결과가 나오기까지의 작업 절차를 지시하는 명령문의 집합체를 무엇이라고 하는가?

1컴파일(Compile)

2프로그램(program)

3알고리즘(algorithm)

4프로그래머(Programmer)

정답 및 해설

작업 절차를 지시하는 명령문의 집합체는 프로그램(program) 이다.

프로그램은 컴퓨터가 업무를 처리하도록 순서대로 명령을 나열한 명령문의 집합이다.

컴파일은 원시 프로그램을 목적 프로그램으로 번역하는 행위이다.
알고리즘은 문제를 해결하는 논리적 절차이며 컴퓨터가 실행하는 명령문 자체가 아니다.
프로그래머는 프로그램을 작성하는 사람이다.

문제 86

채널에 의한 입출력 방식에서 채널(channel)의 종류가 아닌 것은?

1counter channel

2selector channel

3multiplexer channel

4block multiplexer channel

문제 87

어드레스가 10비트, 데이터가 8비트인 메모리가 있다. 어드레스의 최상위 두 비트를 1로 고정하였을 때 메모리의 어드레스 공간은?

1000H ~ 0FFH

2100H ~ 1FFH

3200H ~ 2FFG

4300H ~ 3FFH

정답 및 해설

메모리의 어드레스 공간은 300H ~ 3FFH 이다.

어드레스 10비트 중 최상위 두 비트를 1로 고정하면 나머지 8비트만 변한다. 따라서 범위는 11 0000 0000 부터 11 1111 1111 까지이며, 16진수로 300H 부터 3FFH 까지이다.

000H 로 시작하는 범위는 최상위 두 비트가 00 이므로 조건과 맞지 않다.
100H 로 시작하는 범위는 최상위 두 비트가 01 이므로 조건과 맞지 않다.
200H 로 시작하는 범위는 최상위 두 비트가 10 이므로 조건과 맞지 않다.

문제 88

10진수 4와 10진수 13에 해당하는 그레이 코드(gray code)를 비트 단위(bitwise) OR 연산을 하면 결과는?

10110

21011

30010

41111

정답 및 해설

비트 단위 OR 결과는 1111 이다.

그레이 코드는 이진수와 그 오른쪽 시프트값의 XOR 이다.
4 = 0100 → 0100 XOR 0010 = 0110
13 = 1101 → 1101 XOR 0110 = 1011

OR 연산을 한다.
0110 OR 1011 = 1111

0110 은 첫 번째 그레이 코드 값이지 OR 결과가 아니다.
1011 은 두 번째 그레이 코드 값이지 OR 결과가 아니다.
0010 은 OR 결과와 다르다.

문제 89

순서도 기호에 해당하는 설명으로 틀린 것은?

서브 루틴 처리

수조작 입력

수작업

판단

정답 및 해설

3번 기호는 평행사변형으로, 순서도에서 입출력(데이터)을 나타내며 수작업이 아니다. 수작업(수동 조작)은 아래로 좁아지는 사다리꼴로 표시한다. 나머지 보기인 양옆에 세로줄이 있는 사각형(서브루틴), 윗변이 기울어진 사각형(수동 입력), 마름모(판단)는 설명이 맞다.

문제 90

마이크로컴퓨터의 기본 동작에 필요한 프로그램은?

1바이오스

2인터프리터

3운영체제

4DOS

문제 91

휘발성(volatile)과 가장 밀접한 관계를 갖는 메모리는?

1RAM

2ROM

3PROM

4EPROM

정답 및 해설

휘발성과 가장 밀접한 메모리는 RAM 이다.

RAM 은 전원이 꺼지면 저장 내용이 사라지는 휘발성 메모리이다.

ROM 은 전원이 꺼져도 내용이 유지되는 비휘발성 메모리이다.
PROM 은 한 번 기록하면 내용이 유지되는 비휘발성 메모리이다.
EPROM 은 자외선으로 지울 수 있으나 전원이 꺼져도 내용이 유지되는 비휘발성 메모리이다.

문제 92

파이프라이닝(Pipelining)에 대한 설명이 아닌 것은?

1프로세서가 이전 명령어를 마치기 전에 다음 명령어 수행을 시작하는 기법이다.

2CPU가 필요한 데이터를 찾을 때 읽기와 쓰기 동작을 향상시키는 기법이다.

3명령어 사이클들이 동 시간대에 중첩되어 처리되는 개념을 나타낸다.

4단계별 시간차를 거의 동일하게 하면 속도향상을 꾀할 수 있다.

정답 및 해설

파이프라이닝 설명이 아닌 것은 CPU 가 데이터를 찾을 때 읽기·쓰기 동작을 향상시키는 기법이라는 서술이다.

파이프라이닝은 명령어 처리 단계를 중첩해 처리량을 높이는 기법이다. 데이터 접근의 읽기·쓰기 속도를 높이는 것은 캐시 같은 기억장치 계층의 목적이다.

이전 명령어를 끝내기 전에 다음 명령어를 시작하는 기법이라는 서술은 파이프라이닝의 정의이다.
명령어 사이클이 같은 시간대에 중첩 처리된다는 서술은 파이프라이닝의 개념이다.
단계별 시간을 거의 같게 하면 속도 향상을 꾀할 수 있다는 서술은 단계가 균형일수록 대기가 줄어 옳다.

문제 93

원시 프로그램을 목적 프로그램으로 바꾸어 주기억장치에 저장하기까지의 실행과정으로 옳은 것은?

1컴파일러 → 링커 → 로더

2컴파일러 → 로더 → 링커

3링커 → 컴파일러 → 로더

4링커 → 로더 → 컴파일러

정답 및 해설

실행 과정은 컴파일러 → 링커 → 로더 순이다.

컴파일러가 원시 프로그램을 목적 프로그램으로 번역한다.

링커가 목적 프로그램들을 연결해 실행 파일을 만들고, 로더가 이를 주기억장치에 적재한다.

컴파일러 → 로더 → 링커 는 연결하기 전에 적재하므로 순서가 맞지 않다.
링커 → 컴파일러 → 로더 는 번역 전에 연결하므로 순서가 맞지 않다.
링커 → 로더 → 컴파일러 는 번역이 마지막에 오므로 순서가 맞지 않다.

문제 94

2⁴×8 ROM이 있다. 이 ROM의 주소 공간 비트수와 1워드당 비트수는 각각 얼마인가?

12개, 8개

24개, 2개

38개, 4개

44개, 8개

정답 및 해설

ROM 용량 2⁴×8은 주소 공간이 2⁴(16개 위치)이고 1워드당 8비트를 저장한다는 의미다. 주소 공간 비트수는 2ⁿ 형태의 주소를 표현하는 데 필요한 비트 수이므로 2⁴를 표현하려면 4비트가 필요하다( $2^4 = 16$ 개 주소이므로 $\log_2 16 = 4$ ). 따라서 주소 공간 비트수는 4개, 1워드당 비트수는 8개다.

문제 95

많은 프로그램이 존재하는 멀티프로그래밍 환경에서 메모리 관리 장치의 기본적인 역할이 아닌 것은?

1논리적인 메모리 참조를 물리적인 메모리 참조로 변환하는 동적저장 장소 재배치 기능

2메모리 내의 각기 다른 사용자가 하나의 프로그램을 공동으로 사용하는 기능을 제공

3사용자간의 허락되지 않는 접근을 방지한다.

4사용자가 운영체제의 기능을 변경하도록 지원한다.

정답 및 해설

메모리 관리 장치의 역할이 아닌 것은 사용자가 운영체제의 기능을 변경하도록 지원하는 것이다.

메모리 관리의 핵심은 주소 변환과 접근 보호이다. 사용자가 운영체제 기능을 바꾸게 하는 것은 오히려 보호 목적에 반한다.

논리 주소를 물리 주소로 변환하는 동적 재배치는 메모리 관리의 기본 기능이다.
여러 사용자가 하나의 프로그램을 공유하도록 지원하는 것은 메모리 관리의 기능이다.
허락되지 않은 접근을 막는 것은 메모리 관리의 보호 기능이다.

문제 96

그림과 같은 회로의 명칭은?

1반감산기

2전감산기

3반가산기

4패리티 검사기

정답 및 해설

이 회로는 반가산기이다. 그림에서 입력 x·y 가 XOR 게이트로 들어가 S 를, AND 게이트로 들어가 C 를 낸다.

$S = x \oplus y,\quad C = xy$
두 비트를 더한 합(S)과 자리올림(C)을 내며, 아랫자리에서 오는 자리올림 입력이 없는 2입력 덧셈 회로다.

반감산기 보기는 빌림 출력에 한 입력의 보수(예: $\overline{x}y$ )가 필요하나 그림의 C 는 반전 없는 AND 출력이라 맞지 않는다.
전감산기 보기는 아랫자리 빌림까지 세 입력이 필요하나 그림의 입력은 x·y 둘뿐이라 맞지 않는다.
패리티 검사기 보기는 데이터와 패리티 비트를 XOR 로 묶은 오류 표시 출력 하나를 내는 회로로, 그림처럼 AND 로 자리올림 C 를 따로 내는 구성이 아니다.

문제 97

레지스터 값을 2ⁿ으로 곱셈을 하거나 나누는 효과를 갖는 연산은?

1논리적 MOVE

2산술적 Shift

3SUB

4ADD

정답 및 해설

$2^n$ 곱셈·나눗셈 효과를 내는 연산은 산술적 Shift 이다.

레지스터를 왼쪽으로 1비트 옮기면 2배, 오른쪽으로 1비트 옮기면 1/2 이 된다(부호 유지). $n$ 비트 이동은 $2^n$ 배 곱셈·나눗셈이다.

논리적 MOVE 는 데이터를 다른 곳으로 옮길 뿐 값 자체를 바꾸지 않는다.
SUB 는 두 값의 뺄셈으로, 비트 자리를 옮기는 곱셈·나눗셈 효과가 없다.
ADD 는 두 값의 덧셈으로, 나눗셈 효과를 낼 수 없어 곱셈·나눗셈을 모두 대신하지 못한다.

문제 98

(76.4)₈을 10진수 값으로 변환한 것은?

162.5

254.6

323.5

4118.25

정답 및 해설

8진수 76.4를 10진수로 바꾸면 62.5가 된다.

각 자리에 8의 거듭제곱 가중치를 곱해 더한다.
$7\times 8^{1}+6\times 8^{0}+4\times 8^{-1}$
$=56+6+0.5=62.5$

나머지 값은 모두 계산값과 다르다.

54.6은 정수부 7×8+6=62와 소수부 4/8=0.5에 맞지 않아 계산값과 다르다.
23.5는 계산값과 다르다.
118.25는 계산값과 다르다.

문제 99

CPU의 제어유니트 기능에 해당하지 않는 것은?

1각종 정보들의 전송통로 및 방향을 지정한다.

2명령어를 해독한다.

3정보를 일시 저장한다.

4제어신호를 발생한다.

문제 100

기억된 데이터의 내용에 의해서 그 위치를 접근하는 방식은?

1Cache Memory

2Virtual Memory

3Associative Memory

4Multiple Module Memory

정답 및 해설

저장된 내용으로 위치를 찾는 방식은 연관 기억장치(Associative Memory)이다.

주소를 주지 않고 찾을 내용(키)을 저장된 모든 워드와 동시에 비교해 일치하는 위치를 찾으므로 내용 주소 지정 기억장치(CAM)라고도 한다.

나머지 보기는 내용으로 위치를 찾는 방식을 정의하는 기억 구조가 아니다.

Cache Memory는 CPU와 주기억장치의 속도 차이를 줄이는 고속 소용량 버퍼로, 주기억장치 주소를 기준으로 데이터를 찾는다.
Virtual Memory는 보조기억장치를 활용해 주기억장치보다 큰 주소 공간을 제공하는 기법이며, 내용으로 위치를 찾는 방식이 아니다.
Multiple Module Memory는 여러 기억 모듈을 병렬로 접근해 대역폭을 높이는 구조이며, 내용으로 위치를 찾는 방식이 아니다.

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15년 2회차

총 100문항 · 객관식 · 정답·해설 포함

문제 1

1aBω/R

2a²Bω/R

3aBω/2R

4a²Bω/2R

문제 2

다음 ( )안의 ㉠과 ㉡에 들어갈 알맞은 내용은?

1㉠ 비례, ㉡ 비례

2㉠ 반비례, ㉡ 반비례

3㉠ 비례, ㉡ 반비례

4㉠ 반비례, ㉡ 비례

정답 및 해설

㉠ 은 비례, ㉡ 도 비례이다.

㉠ 반비례, ㉡ 반비례 는 n 과 μ 모두 분모에 둔 관계로 $\sigma = ne\mu$ 와 다르다.
㉠ 비례, ㉡ 반비례 는 이동도를 분모에 둔 관계로 $\sigma = ne\mu$ 와 다르다.
㉠ 반비례, ㉡ 비례 는 자유전하밀도를 분모에 둔 관계로 $\sigma = ne\mu$ 와 다르다.

문제 3

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

정답 및 해설

필요한 일은 $\dfrac{Q^2}{16\pi\epsilon_0 d}$ [J]이다.

$\dfrac{Q^2}{4\pi\epsilon_0 d}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{Q^2}{8\pi\epsilon_0 d}$ 는 계산값과 다르다.
$\dfrac{Q^2}{12\pi\epsilon_0 d}$ 는 계산값과 다르다.

문제 4

다음 중 틀린 것은?

1도체의 전류밀도 J는 가해진 전기장 E에 비례하여 온도변화와 무관하게 항상 일정하다.

2도전율의 변화는 원자구조, 불순도 및 온도에 의하여 설명이 가능하다.

3전기저항은 도체의 재질, 형상, 온도에 따라 결정되는 상수이다.

4고유저항의 단위는 Ωㆍm이다.

정답 및 해설

틀린 것은 도체의 전류밀도 J 가 온도 변화와 무관하게 항상 일정하다는 서술이다.

$J=\sigma E$ 에서 도전율 $\sigma$ 가 온도에 따라 변하므로 같은 전계에서도 J 는 온도에 따라 달라진다. 옳은 내용인 나머지 보기는 다음과 같다.

도전율의 변화가 원자구조, 불순도, 온도로 설명된다는 서술은 옳다.
전기저항이 도체의 재질, 형상, 온도에 따라 결정된다는 서술은 옳다. $R=\rho\ell/S$ 에서 고유저항은 재질과 온도에, 나머지는 형상에 관계하기 때문이다.
고유저항의 단위가 $\Omega\cdot\mathrm{m}$ 라는 서술은 옳다. $\rho=RS/\ell$ 이므로 $\Omega\cdot\mathrm{m^{2}}/\mathrm{m}$ 이다.

문제 5

두 개의 자극판이 놓여 있을 때 자계의 세기 H(AT/m), 자속밀도 B(Wb/m²), 투자율 μ(H/m)인 곳의 자계의 에너지밀도(J/m³)는?

정답 및 해설

자계의 에너지밀도는 $\dfrac{1}{2}\mu H^2$ [J/m $^3$ ]이다.

$\dfrac{H^2}{2\mu}$ 는 단위가 $\dfrac{A^2/m^2}{H/m} = \dfrac{A^2}{H\cdot m}$ 로 J/m $^3$ 이 아니므로 틀리다(올바른 꼴은 $\dfrac{B^2}{2\mu}$ ).
$\dfrac{\mu H}{2}$ 는 $\dfrac{B}{2}$ 로 자속밀도 차원(Wb/m $^2$ )이므로 틀리다.
$\dfrac{1}{2}B^2H$ 는 에너지밀도 차원인 $BH$ 에 B 가 한 번 더 곱해진 꼴이라 차원이 맞지 않아 틀리다.

문제 6

유전율 ε, 전계의 세기 E인 유전체의 단위 체적에 축적되는 에너지는?

1E/2Є

2ЄE/2

3ЄE²/2

4Є²E²/2

정답 및 해설

단위 체적당 축적 에너지는 $w=\dfrac{\varepsilon E^{2}}{2}$ 이다.

전속밀도 $D=\varepsilon E$ 이므로 $w=\dfrac{1}{2}ED=\dfrac{\varepsilon E^{2}}{2}$ 이며 단위는 $\mathrm{J/m^{3}}$ 이다. 나머지 보기는 이 차원과 맞지 않는다.

$\dfrac{E}{2\varepsilon}$ 은 $\mathrm{V/F}$ 차원이라 단위 체적당 에너지가 아니다.
$\dfrac{\varepsilon E}{2}$ 은 전속밀도의 절반으로 $\mathrm{C/m^{2}}$ 차원이라 에너지 밀도가 아니다.
$\dfrac{\varepsilon^{2}E^{2}}{2}$ 은 전속밀도 제곱 꼴로 $\mathrm{J/m^{3}}$ 차원이 아니다.

문제 7

내경의 반지름이 1mm, 외경의 반지름이 3mm인 동축 케이블의 단위 길이당 인덕턴스는 약 몇 [μH/m]인가? (단, 이 때 μr=1이며, 내부 인덕턴스는 무시한다.)

10.12

20.22

30.32

40.42

정답 및 해설

동축 케이블의 단위 길이당 인덕턴스는 약 0.22 μH/m 이다.

$0.12\,\mu\mathrm{H/m}$ 는 계산값과 다르다.
$0.32\,\mu\mathrm{H/m}$ 는 계산값과 다르다.
$0.42\,\mu\mathrm{H/m}$ 는 계산값과 다르다.

문제 8

정답 및 해설

자기쌍극자의 자위는 $6.33\times10^4\times\dfrac{M\cos\theta}{r^2}$ [A]이다.

$6.33\times10^4\times\dfrac{M\sin\theta}{r^3}$ 는 각도 의존이 sinθ 이고 거리 의존이 $r^3$ 이라 유도식과 다르다.
$6.33\times10^4\times\dfrac{M\sin\theta}{r^2}$ 는 쌍극자 축 위(θ=0)에서 자위가 0이 되어 유도식의 cosθ 의존과 다르다.
$6.33\times10^4\times\dfrac{M\cos\theta}{r^3}$ 는 $r^3$ 의존으로, 자위를 한 번 미분한 자계 크기의 거리 의존이므로 자위 식과 다르다.

문제 9

수직 편파는?

1전계가 대지에 대해서 수직면에 있는 전자파

2전계가 대지에 대해서 수평면에 있는 전자파

3자계가 대지에 대해서 수직면에 있는 전자파

4자계가 대지에 대해서 수평면에 있는 전자파

문제 10

영구자석에 관한 설명으로 틀린 것은?

1한번 자화된 다음에는 자기를 영구적으로 보존하는 자석이다.

2보자력이 클수록 자계가 강한 영구자석이 된다.

3잔류 자속밀도가 클수록 자계가 강한 영구자석이 된다.

4자석재료로 폐회로를 만들면 강한 영구자석이 된다.

정답 및 해설

틀린 설명은 자석재료로 폐회로를 만들면 강한 영구자석이 된다는 것이다.

한번 자화된 뒤 자기를 영구적으로 보존하는 자석이라는 서술은 영구자석의 정의로 옳다.
보자력이 클수록 강한 영구자석이 된다는 서술은 옳다. 보자력이 크면 반대 방향 자계에도 자화를 잃기 어렵기 때문이다.
잔류 자속밀도가 클수록 강한 영구자석이 된다는 서술은 옳다. 자계를 끊어도 남는 자화가 클수록 세기가 크기 때문이다.

문제 11

13.02×10^-5

23.02×10^-4

31.44×10^-5

41.44×10^-4

정답 및 해설

막대자석이 받는 회전력은 $1.44\times10^{-5}\,\mathrm{N\cdot m}$ 이다.

회전력은 $T=m\ell H\sin\theta$ 이다.
$T=8\times10^{-6}\times0.03\times120\times\sin30^{\circ}$
$=2.88\times10^{-5}\times0.5=1.44\times10^{-5}\,\mathrm{N\cdot m}$

$3.02\times10^{-5}$ 은 계산값과 다르다.
$3.02\times10^{-4}$ 은 계산값과 다르다.
$1.44\times10^{-4}$ 은 계산값과 다르다.

문제 12

원점에서 점(-2, 1, 2)로 향하는 단위벡터를 a₁이라 할 때 y=0인 평면에 평행이고 a1에 수직인 단위벡터 a₂는?

정답 및 해설

구하는 단위벡터는 $a_2 = \pm\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}a_x + \dfrac{1}{\sqrt{2}}a_z\right)$ 이다.

$\pm\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}a_x - \dfrac{1}{\sqrt{2}}a_y\right)$ 는 y 성분이 있어 y=0 평면에 평행하지 않고, $a_1$ 과의 내적도 $\dfrac{-2-1}{3\sqrt{2}} \ne 0$ 이라 수직이 아니다.
$\pm\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}a_z + \dfrac{1}{\sqrt{2}}a_y\right)$ 는 y 성분이 있고, 내적 $\dfrac{2+1}{3\sqrt{2}} \ne 0$ 이라 수직이 아니다.
$\pm\left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}a_y - \dfrac{1}{\sqrt{2}}a_z\right)$ 는 y 성분이 있고, 내적 $\dfrac{1-2}{3\sqrt{2}} \ne 0$ 이라 수직 조건도 만족하지 않는다.

문제 13

비유전율이 10인 유전체를 5[V/m]인 전계 내에 놓으면 유전체의 표면전하밀도는 몇 [C/m²]인가? (단, 유전체의 표면과 전계는 직각이다.)

135ε₀

245ε₀

355ε₀

465ε₀

문제 14

정답 및 해설

동심구 콘덴서의 정전용량은 2배가 된다.

1배는 계산값과 다르다.
3배는 계산값과 다르다.
4배는 계산값과 다르다.

문제 15

반경 r₁, r₂인 동심구가 있다. 반경 r₁, r₂인 구 껍질에 각각 +Q₁, +Q₂의 전하가 분포되어 있는 경우 r₁≤r ≤r₂에서의 전위는?

정답 및 해설

두 구 껍질 사이의 전위는 $\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_1}{r} + \dfrac{Q_2}{r_2}\right)$ 이다.

$\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_1+Q_2}{r}\right)$ 는 두 껍질 모두의 바깥(r 이 $r_2$ 이상)에서의 전위로, $r_2$ 껍질 안쪽의 일정 전위를 반영하지 않아 틀리다.
$\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_1}{r_1} + \dfrac{Q_2}{r_2}\right)$ 는 r 에 무관한 값으로, 안쪽 껍질 내부(r 이 $r_1$ 이하)의 전위이므로 틀리다.
$\dfrac{1}{4\pi\epsilon_0}\left(\dfrac{Q_2}{r} + \dfrac{Q_1}{r_2}\right)$ 는 두 전하의 거리 의존이 뒤바뀐 꼴이라 유도식과 다르다.

문제 16

평면 전자파에서 전계의 세기가

인 공기 중에서의 자계의 세기는 몇 [μA/m]인가?

문제 17

1외부 공간 (r＞c)의 자계는 영(0)이다.

2내부 도체 내(r＜a)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 비례한다.

3외부 도체 내(b＜r＜c)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 관계없이 일정하다.

4두 도체사이(내부공간)(a＜r＜b)에 생기는 자계의 크기는 중심으로부터 거리에 반비례한다.

정답 및 해설

틀린 것은 외부 도체 내(b와 c 사이)의 자계가 거리에 관계없이 일정하다는 서술이다. 그 구간의 자계는 r 이 커질수록 줄어 c 에서 0 이 된다.

나머지 보기는 모두 옳은 내용이다.

외부 공간의 자계가 0 이라는 보기는 옳다. 들어가는 전류와 나오는 전류가 같아 둘러싼 전류 합이 0이기 때문이다.
내부 도체 내 자계가 거리에 비례한다는 보기는 옳다. 둘러싼 전류가 $r^2$ 에 비례하고 둘레가 r 에 비례하므로 H 는 r 에 비례한다.
두 도체 사이 자계가 거리에 반비례한다는 보기는 옳다. 둘러싼 전류가 I 로 일정하므로 $H = I/(2\pi r)$ 이다.

문제 18

다음 중 식이 틀린 것은?

1발산의 정리 :

2Poisson의 방정식 :

3Gauss의 정리 : divD=ρ

4Laplace의 방정식 : ▽²V=0

문제 19

길이 ℓ(m), 단면적의 반지름 a(m)인 원통이 길이 방향으로 균일하게 자화되어 자화의 세기가 J(Wb/m²)인 경우, 원통 양단에서의 전자극의 세기 m(Wb)은?

21πJ

3πa²J

4J/πa²

정답 및 해설

원통 양단의 전자극의 세기는 $m=\pi a^{2}J$ 이다.

자화의 세기 J 자체는 단위가 $\mathrm{Wb/m^{2}}$ 이므로 자극의 세기 $\mathrm{Wb}$ 가 될 수 없다.
$1\pi J$ 는 J 에 상수 π 만 곱한 꼴로 단면적 항이 없어 단위가 $\mathrm{Wb/m^{2}}$ 그대로이므로 자극의 세기가 될 수 없다.
$J/\pi a^{2}$ 은 단위가 $\mathrm{Wb/m^{4}}$ 이라 자극의 세기가 아니다.

문제 20

1a/5

2a/2

42a

문제 21

다음 회로에서 전류 I₁(실효값)은? (단, n₁ : n₂ = 1 : 10 이다.)

1500mA

2250mA

3125mA

450mA

문제 22

L=10(mH)인 인덕턴스에 i(t)=10e^-5t(A)인 전류가 흐르는 경우, t=0에서 인덕턴스 L의 단자전압은?

10.05V

20.5V

3-0.05V

4-0.5V

정답 및 해설

t=0 에서 인덕턴스의 단자전압은 $-0.5\,\mathrm{V}$ 이다.

인덕터 전압 $v=L\dfrac{di}{dt}$ 이고 $\dfrac{di}{dt}=-50e^{-5t}$ 이므로 t=0 에서 전류 변화율 $-50\,\mathrm{A/s}$ 이다.
$v=10\times10^{-3}\times(-50)=-0.5\,\mathrm{V}$

$0.05\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.
$0.5\,\mathrm{V}$ 는 크기만 같고, 전류가 감소하는 중이라 부호가 음이어야 하므로 맞지 않는다.
$-0.05\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.

문제 23

그림과 같은 회로가 정저항 회로가 되기 위한 ωL의 값은?

112/13Ω

21Ω

314/13Ω

415/13Ω

정답 및 해설

정저항 회로 조건은 R1·R2 = (ωL)·(1/ωC), 즉 병렬 임피던스 관계에서 ωL = R1R2/(R1+R2)로 구해진다(2Ω과 3Ω의 병렬 조합 형태).

문제 24

500(mH)인 코일에 흐르는 전류를 30[A/s]의 비율로 증가시킬 때, 코일 양단에 나타나는 전압의 크기는? (단, 전압의 크기는 절대값이다.)

10.15V

21.5V

315V

4150V

정답 및 해설

코일 양단 전압의 크기는 $15\,\mathrm{V}$ 이다.

코일 전압 $|v|=L\dfrac{di}{dt}=0.5\times30=15\,\mathrm{V}$

$0.15\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.
$1.5\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.
$150\,\mathrm{V}$ 는 계산값과 다르다.

문제 25

다음과 같은 회로망에서 단자 1, 2에서 바라본 데브난 등가저항의 크기는?

13Ω

25Ω

38Ω

412Ω

정답 및 해설

문제 26

회로에서 스위치가 오랫동안 개방되어 있다가 t=0에 닫았을 때, 바로 직후의 전류 i_L(0⁺)와 전압 v_C(0⁺)으로 적절한 것은? (단, t< 0에서 V_C = 3V이다.)

정답 및 해설

스위치를 닫은 직후 값은 $i_L(0^+) = 0\,\text{A}$ , $v_C(0^+) = 3\,\text{V}$ 로 닫기 전 값이 그대로 유지된다.

1A 와 0V 를 짝지은 보기는 인덕터 전류와 커패시터 전압이 모두 순간 변화한 값이라 연속성에 어긋난다.
0A 와 5V 를 짝지은 보기는 커패시터 전압이 3V 에서 5V 로 순간 변화한 값이라 연속성에 어긋난다.
1A 와 3V 를 짝지은 보기는 인덕터 전류가 0 에서 1A 로 순간 변화한 값이라 연속성에 어긋난다.

문제 27

C(s)=G(s)R(s)에서 입력 함수로 단위 임펄스 δ(t)를 가할 때 출력 C(s)는? (단, G(s)는 전달함수, R(s)는 입력이다.)

1G(s)

2G(s)/s

3sG(s)

정답 및 해설

단위 임펄스를 가하면 출력은 G(s) 그대로이다.

단위 임펄스의 라플라스 변환은 $R(s)=1$ 이므로 $C(s)=G(s)R(s)=G(s)$ 이다. 즉 임펄스 응답이 곧 전달함수이다.

$G(s)/s$ 는 입력이 단위 계단 $R(s)=1/s$ 일 때의 출력이다.
$sG(s)$ 는 입력이 $R(s)=s$ 일 때의 출력으로 임펄스의 미분 입력에 해당한다.
1 은 $G(s)=1$ 인 특수한 경우에만 성립하고 일반적인 G(s) 에는 맞지 않는다.

문제 28

회로에 전압과 전류가 각각 V(t)=Asinωt, I(t)=Bsin(ωt+θ)일 때, 소비되는 평균전력은?

1ABsinθ/2

2ABcosθ/√2

3ABsinθ/√2

4ABcosθ/2

정답 및 해설

소비되는 평균전력은 $\dfrac{AB\cos\theta}{2}$ 이다.

A, B 는 최댓값이므로 실효값은 각각 $A/\sqrt{2},\ B/\sqrt{2}$ 이다.
$P=V_{rms}I_{rms}\cos\theta=\dfrac{A}{\sqrt{2}}\cdot\dfrac{B}{\sqrt{2}}\cos\theta=\dfrac{AB\cos\theta}{2}$

$\dfrac{AB\sin\theta}{2}$ 는 무효전력의 크기에 해당하는 식이라 평균전력이 아니다.
$\dfrac{AB\cos\theta}{\sqrt{2}}$ 는 한쪽만 실효값으로 바꾼 꼴이라 평균전력이 아니다.
$\dfrac{AB\sin\theta}{\sqrt{2}}$ 는 sin 항이 무효분에 해당하고 분모도 맞지 않아 평균전력이 아니다.

문제 29

정현 대칭에서 성립하는 함수식은?

1f(t) = 1/f(t)

2f(t) = -f(t)

3f(t) = f(-t)

4f(t) = -f(-t)

정답 및 해설

정현 대칭(기함수 대칭)에서는 $f(t)=-f(-t)$ 가 성립한다.

푸리에 급수에 sin 항만 남는 경우이며 sin 은 원점 대칭인 기함수이므로 $f(-t)=-f(t)$ 이다.

$f(t)=f(-t)$ 는 좌우 대칭인 우함수(여현 대칭) 조건이다.
$f(t)=-f(t)$ 는 f(t)=0 일 때만 만족하므로 대칭 조건이 아니다.
$f(t)=1/f(t)$ 는 f(t)=±1 일 때만 만족하므로 대칭 조건이 아니다.

문제 30

회로에서 결합계수가 K일 때 상호인덕턴스 M은?

정답 및 해설

상호인덕턴스는 $M = K\sqrt{L_1 L_2}$ 이다.

$M = K/\sqrt{L_1 L_2}$ 보기는 단위가 $\text{H}^{-1}$ 이 되어 인덕턴스 차원과 맞지 않는다.
$M = K L_1 L_2$ 보기는 단위가 $\text{H}^{2}$ 이 되어 인덕턴스 차원과 맞지 않는다.
$M = K/(L_1 L_2)$ 보기는 단위가 $\text{H}^{-2}$ 이 되어 인덕턴스 차원과 맞지 않는다.

문제 31

11.8+jΩ

21.8-jΩ

32.2+j5Ω

42.2-j5Ω

정답 및 해설

최대 전력 전송을 위한 부하 임피던스는 $2.2-j5\,\Omega$ 이다.

$1.8+j\,\Omega$ 는 실수부와 허수부 모두 켤레 값과 다르다.
$1.8-j\,\Omega$ 는 실수부와 허수부 모두 켤레 값과 다르다.
$2.2+j5\,\Omega$ 는 전원측 임피던스와 같은 부호의 리액턴스라 허수부가 상쇄되지 않는다.

문제 32

그림과 같은 파형의 평균값은? (단, y=10 e^-200t 이다.)

35/√2

4√5

정답 및 해설

평균값은 약 1 이다.

그림의 파형은 높이 10 에서 시작해 $y = 10e^{-200t}$ 로 감쇠하고 0.05, 0.10 에서 다시 10 으로 올라가므로 주기 T = 0.05 인 반복 파형이다.

5 인 보기는 계산값과 다르다.
$5/\sqrt{2}$ 인 보기는 계산값과 다르다.
$\sqrt{5}$ 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 33

선형 회로에서 시변 용량을 갖는 커패시터의 전류 i(t)는?

정답 및 해설

시변 커패시터의 전류는 $i(t) = c(t)\dfrac{dv(t)}{dt} + v(t)\dfrac{dc(t)}{dt}$ 로, 두 항의 합이다.

$i(t) = c(t)\,dv/dt$ 만 쓴 보기는 용량 변화로 생기는 $v\,dc/dt$ 항이 빠져 c 가 일정할 때만 성립한다.
$i(t) = v(t)\,dc/dt$ 만 쓴 보기는 전압 변화로 생기는 $c\,dv/dt$ 항이 빠져 있다.
두 항을 뺀 보기는 곱의 미분 결과와 부호가 다르다.

문제 34

차단 주파수에 대한 설명으로 틀린 것은?

1출력 전압이 최대값의 1/√2이 되는 주파수이다.

2전력이 최대값의 1/2이 되는 주파수이다.

3전압과 전류의 위상차가 60°가 되는 주파수이다.

4출력 전류가 최대값의 1/√2이 되는 주파수이다.

정답 및 해설

틀린 설명은 전압과 전류의 위상차가 60° 가 되는 주파수라는 서술이다.

출력 전압이 최댓값의 $1/\sqrt{2}$ 가 되는 주파수라는 서술은 차단 주파수의 정의로 옳다.
전력이 최댓값의 1/2 이 되는 주파수라는 서술은 옳다. 전력은 전압의 제곱에 비례하므로 $(1/\sqrt{2})^{2}=1/2$ 이다.
출력 전류가 최댓값의 $1/\sqrt{2}$ 가 되는 주파수라는 서술도 같은 정의라 옳다.

문제 35

그림과 같은 R-C 회로에서 변환 임피던스(transform impedance) Z(s)를 구하면?

정답 및 해설

변환 임피던스는 $Z(s) = \dfrac{s^2+7s+10}{s^2+4s+3}$ 이다.

$Z(s) = \dfrac{2}{s+1} + \dfrac{1}{s+3} + 1 = \dfrac{2(s+3) + (s+1) + (s+1)(s+3)}{(s+1)(s+3)} = \dfrac{s^2+7s+10}{s^2+4s+3}$

$(7s+10)/(4s+3)$ 보기는 계산값과 다르다(s 가 무한대일 때 7/4 가 되지만 실제 회로는 커패시터가 단락되어 1Ω 이 남는다).
$(s^2-4s+3)/(s^2-7s+10)$ 보기는 계산값과 다르다.
$(s^2-7s+10)/(s^2-4s+3)$ 보기는 계산값과 다르다.

문제 36

다음 그림의 라플라스(Laplace) 변환은?

1m/s³

2m/s²

3m/s

41/sm

문제 37

임피던스 Z(S)가

인 2단자 회로에 직류 전류 20[A]를 인가할 때 단자 전압은?

120V

240V

3200V

4400V

정답 및 해설

단자 전압은 400V 이다.

$V = I \cdot Z(0) = 20 \times 20 = 400\,\text{V}$

20V 인 보기는 계산값과 다르다.
40V 인 보기는 계산값과 다르다.
200V 인 보기는 계산값과 다르다.

문제 38

4단자 ABCD 파라미터의 표현이 틀린 것은?

문제 39

π형 회로망의 어드미턴스 파라미터 관계가 틀린 것은?

1Y₁₁ = Y_a + Y_b

2Y₂₂ = Y_a + Y_c

3Y₁₂ = -Y_a

4Y₂₁ = Y_a

문제 40

RL 직렬회로에 일정한 정현파 전압을 인가하였을 때 인덕터의 양단 전압에 나타나는 현상은?

1신호원의 전압과 위상이 동일한 형태로 나타난다.

2인덕터 전류와 위상이 동일한 형태로 나타난다.

3저항양단 전압보다 90°만큼 앞선 위상이 나타난다.

4신호원 전압보다 90°만큼 앞선 위상이 나타난다.

정답 및 해설

RL 직렬회로에서 인덕터 양단 전압은 저항 양단 전압보다 90° 앞선 위상으로 나타난다.

신호원 전압과 동위상이라는 보기는 맞지 않는다. 인덕터 전압은 신호원 전압보다 90° 미만이지만 0° 보다는 크게 앞선다.
인덕터 전류와 동위상이라는 보기는 맞지 않는다. 인덕터 전압은 전류보다 90° 앞선다.
신호원 전압보다 90° 앞선다는 보기는 맞지 않는다. 신호원 전압 자체가 전류보다 0° 초과 90° 미만만큼 앞서므로, 전류보다 90° 앞서는 인덕터 전압이 신호원 전압보다 앞서는 정도는 90° 보다 작다.

문제 41

부성저항 특성을 가지고 있어 발진회로에 응용 가능한 소자는?

1CdS

2서미스터

3제너 다이오드

4터널 다이오드

문제 42

귀환 발진기의 발진 조건을 나타내는 식은? (단, A는 증폭도, β는 귀환율이다.)

1βA=1

2βA=0

3βA=100

4βA=∞

정답 및 해설

귀환 발진기의 발진 조건은 βA=1 이다.

귀환된 신호가 입력과 같은 크기·같은 위상(루프 위상 0°)으로 돌아와야 일정한 진폭의 발진이 유지된다. 이때 $\beta A=1$ 이다.

$\beta A=0$ 은 루프 이득이 0 이라 귀환 신호가 입력으로 돌아오지 못하므로 발진하지 않는다.
$\beta A=100$ 은 루프 이득이 1 을 크게 넘어 진폭이 계속 커지다 포화·왜곡되므로 일정 진폭 유지 조건이 아니다.
$\beta A=\infty$ 는 실현할 수 없는 값이며 진폭을 일정하게 유지하지도 못한다.

문제 43

발진회로 구성시 유의사항으로 틀린 것은?

1발진소자는 온도편차가 적은 것으로 선정한다.

2발진회로내의 연결선은 가능한 한 짧아야 좋다.

3발진주파수는 외부로 많이 방사 되도록 한다.

4발진회로 주변은 그라운드(Ground)로 차폐한다.

정답 및 해설

틀린 것은 발진 주파수를 외부로 많이 방사되도록 한다는 서술이다.

발진소자를 온도편차가 적은 것으로 선정한다는 서술은 옳다. 소자 값이 온도에 따라 변하면 발진 주파수가 이동하기 때문이다.
연결선을 가능한 한 짧게 한다는 서술은 옳다. 긴 선은 기생 인덕턴스와 정전용량을 늘려 주파수 변동과 기생 발진을 일으킬 수 있다.
발진회로 주변을 그라운드로 차폐한다는 서술은 옳다. 외부 잡음 유입과 방사를 함께 줄여 준다.

문제 44

수정발진기의 특징으로 가장 적합한 것은?

1가변성

2안정성

3경제성

4높은 발진 주파수

문제 45

연산회로에서 입력전압이 각각 V₁=5[V], V₂=10[V]이고, 저항 R₁=R₂=R_f=10[kΩ]일 때 출력 전압은?

1-5[V]

2-15[V]

310[V]

420[V]

정답 및 해설

$V_o = -\left(\dfrac{R_f}{R_1}V_1 + \dfrac{R_f}{R_2}V_2\right)$
$= -\left(\dfrac{10}{10}\times 5 + \dfrac{10}{10}\times 10\right) = -15\,[\mathrm{V}]$

세 저항이 모두 같아 출력은 두 입력 전압의 합에 부호만 반전된 값이 된다.

−5V 보기는 계산값과 다르다.
10V 보기는 계산값과 다르다.
20V 보기는 계산값과 다르다.

문제 46

MOSFET의 채널은 어느 단자 사이에 형성되는가?

1입력과 출력 사이

2게이트와 소스 사이

3게이트와 드레인 사이

4드레인과 소스 사이

문제 47

2단 연산증폭기의 종합이득(V_o/V_s)은?

126[dB]

240[dB]

346[dB]

452[dB]

정답 및 해설

$A_1 = -\dfrac{50}{5} = -10,\quad A_2 = -\dfrac{200}{10} = -20$
$A = A_1 A_2 = 200$
$20\log_{10}200 = 20\left(2 + \log_{10}2\right) \approx 46.0\,[\mathrm{dB}]$

종속 연결의 전압이득은 각 단 이득의 곱이므로 데시벨로는 각 단 데시벨 이득의 합이 된다.

26dB 보기는 계산값과 다르다.
40dB 보기는 계산값과 다르다.
52dB 보기는 계산값과 다르다.

문제 48

베이스 접지 증폭회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

1고주파수 특성이 양호하다.

2입출력 위상은 동위상이다.

3입력저항은 수십[Ω] 정도로 작다.

4전류이득이 수십 ~ 수백으로 크다.

정답 및 해설

틀린 설명은 전류이득이 수십~수백으로 크다는 서술이다.

고주파수 특성이 양호하다는 서술은 옳다. 밀러 효과가 작아 α 차단 주파수가 β 차단 주파수보다 훨씬 높다.
입출력 위상이 동위상이라는 서술은 옳다. 이미터 입력, 컬렉터 출력이며 위상 반전이 없다.
입력저항이 작다는 서술은 옳다. 입력저항이 이미터 접합의 순방향 동저항 $r_e=V_T/I_E$ 이기 때문이다.

문제 49

1[kHz]의 신호파로 100[MHz]의 반송파를 주파수 변조하였을 때 최대 주파수편이가 ±49[kHz]이면 점유 주파수 대역폭은?

1200[kHz]

2100[kHz]

350[kHz]

41[kHz]

정답 및 해설

주파수 변조(FM)의 점유 대역폭은 Carson의 공식으로 구한다: $B_W = 2(\Delta f + f_m)$ , 여기서 $\Delta f$ 는 주파수편이, $f_m$ 은 신호파 주파수다.

주어진 조건은 $\Delta f = 49\text{ kHz}$ , $f_m = 1\text{ kHz}$ 이므로,
$B_W = 2(49 + 1) = 2 \times 50 = 100\text{ kHz}$
이다.

반송파 100[MHz]는 변조 주파수 범위에는 영향을 주지 않으며, 점유 대역폭은 반송파 주파수에 관계없이 신호파와 주파수편이로만 결정된다.

문제 50

회로(a)와 회로(b)가 등가가 되기 위한 밀러 커패시턴스의 용량은 약 얼마인가? (단, Av=100, C=1[μF])

1C₁ = 100[μF], C₂ = 10[μF]

2C₁ = 100[μF], C₂ = 1[μF]

3C₁ = 1[μF], C₂ = 100[μF]

4C₁ = 10[μF], C₂ = 100[μF]

정답 및 해설

$C_1 = 100\,\mu\mathrm{F}$ · $C_2 = 10\,\mu\mathrm{F}$ 조합 보기는 출력측 값이 계산값과 다르다.
$C_1 = 1\,\mu\mathrm{F}$ · $C_2 = 100\,\mu\mathrm{F}$ 조합 보기는 입력측과 출력측 값이 모두 계산값과 다르다.
$C_1 = 10\,\mu\mathrm{F}$ · $C_2 = 100\,\mu\mathrm{F}$ 조합 보기는 입력측과 출력측 값이 모두 계산값과 다르다.

문제 51

교류 전압에 직류 레벨을 더하는 회로는?

1클리퍼

2클램퍼

3리미터

4필터

정답 및 해설

교류 전압에 직류 레벨을 더하는 회로는 클램퍼이다.

클램퍼는 콘덴서와 다이오드로 신호의 파형은 유지한 채 직류 레벨만 이동시킨다.

클리퍼는 일정 레벨 이상(또는 이하)의 신호를 잘라 내는 회로이며 직류 레벨을 더하지 않는다.
리미터는 출력 진폭을 일정한 한도로 제한하는 회로이며 직류 레벨을 더하지 않는다.
필터는 주파수 성분을 선택하는 회로이며 직류 레벨을 더하지 않는다.

문제 52

f_T가 10[MHz]인 트랜지스터가 중간영역에서 전압이득이 26[dB]인 증폭기로 사용될 때 이상적으로 이룰 수 있는 대역폭은?

150[kHz]

2193[kHz]

3385[kHz]

4500[kHz]

문제 53

정현파 신호를 변조도 50[%]로 진폭 변조하고 반송파 전력이 1[mW]라고 할 때 상측대파와 하측대파 전력의 합은?

11/2[mW]

21/4[mW]

31/8[mW]

41/16[mW]

정답 및 해설

상·하측대파 전력의 합은 1/8[mW] 이다.

AM 에서 측대파 전력의 합은 반송파 전력과 변조도의 제곱에 비례한다.
$P_{SB}=\dfrac{m^2}{2}P_c$

값을 대입한다.
$P_{SB}=\dfrac{0.5^2}{2}\times1\,\mathrm{mW}=\dfrac{1}{8}\,\mathrm{mW}$

1/2[mW] 는 계산값 1/8[mW] 과 다르다.
1/4[mW] 는 계산값 1/8[mW] 과 다르다.
1/16[mW] 는 계산값 1/8[mW] 과 다르다.

문제 54

저주파 증폭기에서 입력이 100[mV], 전압 이득이 60[dB]일 때 출력 전압의 왜율은? (단, 제2 및 제3 고조파 전압이 각각 1.73[V], 1[V]이다.)

11[%]

22[%]

35[%]

47[%]

정답 및 해설

출력 전압의 왜율은 2[%] 이다.

60[dB] 는 전압 이득 $A_v=10^{60/20}=1000$ 배이므로 기본파 출력은 $V_1=0.1\,\mathrm{V}\times1000=100\,\mathrm{V}$ 이다.

왜율은 기본파에 대한 고조파 실효값의 비이다.
$D=\dfrac{\sqrt{V_2^2+V_3^2}}{V_1}=\dfrac{\sqrt{1.73^2+1^2}}{100}\approx\dfrac{2}{100}=2\%$

1[%] 는 계산값과 다르다.
5[%] 는 계산값과 다르다.
7[%] 는 계산값과 다르다.

문제 55

연산 증폭기의 출력전압(V_o)으로 가장 적합한 것은?

1V_o = V_s

2V_o = AㆍV_s

3V_o = 0

4V_o = 1

정답 및 해설

$V_o = A\cdot V_s$ 보기는 궤환이 없을 때의 개루프 출력으로, 출력 전체가 (−) 입력으로 되돌아가는 이 회로의 계산값과 다르다.
$V_o = 0$ 보기는 입력이 있어도 출력이 없다는 뜻이라 계산값과 다르다.
$V_o = 1$ 보기는 입력과 무관한 상수라 출력이 $V_s$ 를 따라간다는 계산값과 다르다.

문제 56

A급 증폭회로의 동작점을 구하는 방법은?

1직류 부하선을 평행 이동하여 교류 부하선과 만난점이 1/2일 때

2직류 부하선을 평행 이동하여 교류 부하선과 만난점이 1/4일 때

3교류 부하선을 평행 이동하여 직류 부하선과 만난점이 1/2일 때

4교류 부하선을 평행 이동하여 직류 부하선과 만난점이 1/4일 때

문제 57

다음 회로와 같은 게이트의 기능은?

1PMOS NOT

2PMOS NAND

3CMOS NOT

4CMOS NAND

정답 및 해설

PMOS NAND 보기는 입력이 둘 이상 필요하나 그림의 입력은 A 하나뿐이라 맞지 않는다.
CMOS NOT 보기는 P형과 N형 한 쌍의 게이트가 함께 입력에 연결된 상보 구조여야 하나, 그림의 위쪽 소자는 게이트가 입력이 아닌 전원에 묶인 같은 P채널 부하라 맞지 않는다.
CMOS NAND 보기는 상보형 쌍 구조와 두 입력이 모두 필요해 그림과 맞지 않는다.

문제 58

발진주파수를 안정시키는 방법으로 적합하지 않은 것은?

1항온조 시설을 한다.

2정전압 회로를 설치한다.

3주파수 체배기를 사용한다.

4온도 보상용 부품을 사용한다.

정답 및 해설

발진 주파수 안정화에 적합하지 않은 방법은 주파수 체배기 사용이다.

주파수 체배기는 발진 주파수를 정수배로 높이는 회로이다. 발진기의 주파수 변동을 줄이지 못하고 변동분도 같은 배수로 커진다.

항온조는 온도 변화에 따른 소자 값·수정편 특성의 변동을 억제하므로 안정화에 적합하다.
정전압 회로는 전원 전압 변동이 발진 주파수에 미치는 영향을 줄이므로 안정화에 적합하다.
온도 보상용 부품은 온도 계수를 서로 상쇄해 주파수 변동을 줄이므로 안정화에 적합하다.

문제 59

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.

이상적인 연산증폭기 미분기의 출력은 입력을 시간으로 미분한 값에 비례한다.
$v_o=-RC\dfrac{dv_i}{dt}$

입력의 변화율과 무관하다는 서술은 출력식에 $dv_i/dt$ 가 직접 들어 있으므로 맞지 않다.
변화율에 반비례한다는 서술은 비례 관계와 반대이다.
변화율의 제곱에 반비례한다는 서술은 1차 비례 관계와 다르다.

문제 60

단상전파정류회로의 맥동 전압주파수가 전원주파수의 3배가 되는 정류방식은?

13상 반파정류

2단상 브리지정류

3단상 전파정류

43상 전파정류

정답 및 해설

문제 61

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 성장이란 기판 위에 매우 얇은 단결정을 성장시키는 것이다.

다결정 Ge 성장은 결정 방향이 정렬된 단결정층이 아니므로 에피택시가 아니다.
다결정 Si 성장도 마찬가지로 단결정층이 아니므로 에피택시가 아니다.
기판 위 다결정 성장은 기판 결정을 이어받지 못하므로 에피택시가 아니다.

문제 62

전자의 운동방향과 균일한 자계(B)가 서로 수직한 경우 전자의 운동 방경 r은? (단, 전자의 전하 e, 속도 v, 질량 m이다.)

정답 및 해설

원운동 반지름은 $r = \dfrac{mv}{eB}$ 이다. 속도와 자계가 수직이면 로렌츠 힘 $evB$ 가 속도에 늘 수직으로 작용해 원운동의 구심력 역할을 한다.

$evB = \dfrac{mv^2}{r} \;\Rightarrow\; r = \dfrac{mv}{eB}$
질량·속도가 클수록 반지름이 커지고 전하·자속밀도가 클수록 작아진다.

$r = \dfrac{eB}{mv}$ 보기는 유도식의 역수로 길이의 역수 차원이라 반지름이 될 수 없다.
$r = \sqrt{\dfrac{mv}{eB}}$ 보기는 우변이 길이의 제곱근 차원이라 반지름이 될 수 없다.
$r = \sqrt{\dfrac{eB}{mv}}$ 보기는 우변이 길이 역수의 제곱근 차원이라 반지름이 될 수 없다.

문제 63

접합 트랜지스터를 실제로 응용하기 위한 요구조건이 아닌 것은?

1컬렉터 영역에 역바이어스 인가시 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 역바이어스, 베이스-콜렉터 접합은 정바이어스 되어야 한다.

문제 64

반도체의 특성에 대한 설명으로 틀린 것은?

1홀 효과가 크다.

2빛을 쪼이면 도전율이 증가한다.

3불순물을 첨가하면 도전율이 감소한다.

4온도에 의해 도전율이 현저하게 변화한다.

정답 및 해설

틀린 설명은 불순물을 첨가하면 도전율이 감소한다는 서술이다.

반도체에 불순물을 넣으면 전자나 정공 같은 캐리어가 늘어 도전율이 오히려 증가한다.

홀 효과가 크다는 서술은 캐리어 밀도가 낮아 홀 계수 $R_H=\dfrac{1}{ne}$ 가 커지므로 금속보다 뚜렷하다는 뜻으로 옳다.
빛을 쪼이면 전자-정공쌍이 생겨 도전율이 증가하는 광전도 현상이 있으므로 옳다.
온도가 오르면 열에너지로 캐리어가 늘어 도전율이 크게 변하므로 옳다.

문제 65

Na 금속의 한계 주파수가 4.35×10¹⁴[Hz]이다. 이 금속의 일함수는? (단, plank 상수는 6.625×10^-34[Jㆍsec], 전자의 전하 e=1.602×10^-19[C])

1약 1.8V

2약 2.5V

3약 3.6V

4약 5V

정답 및 해설

Na 금속의 일함수는 약 1.8V 이다.

한계 주파수에서 광자 에너지가 일함수와 같다.
$W=h\nu_0=6.625\times10^{-34}\times4.35\times10^{14}\approx2.88\times10^{-19}\,\mathrm{J}$

전자볼트(전압)로 환산한다.
$\dfrac{2.88\times10^{-19}}{1.602\times10^{-19}}\approx1.8\,\mathrm{V}$

약 2.5V 는 계산값과 다르다.
약 3.6V 는 계산값과 다르다.
약 5V 는 계산값과 다르다.

문제 66

Fermi-Dirac 분포함수 f(E)에 대한 설명으로 틀린 것은? (단 E_f는 페르미준위이다.)

1T=0[K]일 때 E>E_f 이면 f(E)=0 이다.

2T=0[K]일 때 E<E_f 이면 f(E)=1 이다.

3절대온도에 따라 전자가 채워질 확률은 일정하다.

4T=0[K]일 때 Ef 보다 낮은 에너지준위는 전부 전자로 채워있으며, E_f 이상의 준위는 전부 비어있다.

정답 및 해설

틀린 설명은 절대온도에 따라 전자가 채워질 확률이 일정하다는 서술이다.

페르미-디랙 분포는 온도 $T$ 를 변수로 포함한다.
$f(E)=\dfrac{1}{1+e^{(E-E_f)/kT}}$
따라서 같은 에너지 준위라도 온도에 따라 확률이 달라진다.

$T=0\,\mathrm{K}$ 에서 $E$ 가 $E_f$ 보다 크면 지수항이 무한대가 되어 $f(E)=0$ 이므로 옳다.
$T=0\,\mathrm{K}$ 에서 $E$ 가 $E_f$ 보다 작으면 지수항이 0이 되어 $f(E)=1$ 이므로 옳다.
$T=0\,\mathrm{K}$ 에서 페르미 준위보다 낮은 준위는 모두 채워지고 높은 준위는 비어 있다는 서술은 위 두 결과를 합한 것이므로 옳다.

문제 67

페르미준위가 5[eV]일 때 전자의 속도는 얼마인가?

15.93×10⁵[m/s]

21.33×10⁶[m/s]

35.93×10⁶[m/s]

41.33×10⁷[m/s]

정답 및 해설

전자의 속도는 1.33× $10^{6}$ [m/s] 이다.

페르미 준위에 있는 전자의 속도(페르미 속도)는 그 에너지 $E_F$ 를 자유 전자의 운동 에너지로 놓아 구한다.
$\dfrac12mv^2=E_F$

값을 대입한다.
$v=\sqrt{\dfrac{2\times5\times1.602\times10^{-19}}{9.109\times10^{-31}}}\approx1.33\times10^{6}\,\mathrm{m/s}$

5.93× $10^{5}$ [m/s] 는 계산값과 다르다.
5.93× $10^{6}$ [m/s] 는 계산값과 다르다.
1.33× $10^{7}$ [m/s] 는 계산값과 다르다.

문제 68

운동 에너지를 10-16[J] 갖고 있는 전자를 정지시키기 위해서는 몇 [V]의 전압을 공급해야 하는가?

11×10²

21.6×10³

36.25×10⁴

46.25×10²

문제 69

PN접합에서 접촉전위차에 대한 설명으로 옳은 것은?

1불순물 농도가 커지면 전위차는 작아진다.

2진성캐리어는 농도가 낮을수록 전위차는 높아진다.

3온도가 높아지면 전위차도 높아진다.

4전계작용에 의해 발생한다.

정답 및 해설

옳은 설명은 진성 캐리어 농도가 낮을수록 접촉전위차가 높아진다는 서술이다.

PN 접합의 접촉전위차는 다음과 같다.
$V_0=V_T\ln\dfrac{N_AN_D}{n_i^2}$
$n_i$ 가 작아지면 로그의 인수가 커져 $V_0$ 가 커진다.

불순물 농도가 커지면 $N_AN_D$ 가 커져 접촉전위차는 오히려 커지므로 맞지 않다.
온도가 오르면 $V_T$ 의 증가보다 $n_i$ 의 지수적 증가 효과가 커서 접촉전위차는 오히려 감소하므로 맞지 않다.
접촉전위차의 근원은 농도 차에 의한 캐리어 확산이다. 확산으로 드러난 공간전하가 전계를 만들고 그 전계가 확산을 멈추는 평형에서 전위차가 정해지므로, 전계 작용으로 발생한다는 서술은 원인과 결과가 뒤바뀐 것이다.

문제 70

d=0.2[mm]인 Ge 시료에 10[mA]의 전류(I)를 통하고 이에 수직인 방향으로 B=0.1[Wb/m²]의 자장을 가할 경우 홀(Hall) 기전력은? (단, RH=2×10^-4[m³/C])

10.01[mV]

20.1[mV]

31[mV]

410[mV]

정답 및 해설

홀 전압은 폭 t 와 무관하고 자계 방향 두께 d 에 반비례한다.

0.01mV 보기는 계산값과 다르다.
0.1mV 보기는 계산값과 다르다.
10mV 보기는 계산값과 다르다.

문제 71

Si 단결정 반도체에서 n형 불순물로 사용될 수 있는 것은?

1인듐(In)

2비소(As)

3붕소(B)

4알루미늄(Al)

정답 및 해설

Si 에서 n형 불순물로 쓰이는 것은 비소(As) 이다.

4가인 Si 에 5가 원소를 넣으면 남는 가전자가 자유전자가 되어 n형 반도체가 된다. 비소는 5가 도너 불순물이다.

인듐은 3가 원소로 정공을 만드는 p형 불순물이다.
붕소는 3가 원소로 정공을 만드는 p형 불순물이다.
알루미늄은 3가 원소로 정공을 만드는 p형 불순물이다.

문제 72

드리프트 트랜지스터(drift transistor)의 설명으로 틀린 것은?

1컬렉터 용량이 감소한다.

2이미터 효율이 적어진다.

3이미터 용량이 증가한다.

4컬렉터 항복 전압이 낮아진다.

문제 73

드리프트 운동과 확산 운동의 관계를 나타낸 아인슈타인 관계식은?

정답 및 해설

문제 74

가전자대의 전자밀도가 8.4×10²⁸[개/m³]인 금속에 전류밀도가 2×10⁶[A/m²]인 전류가 흐를 때 드리프트 속도는?

11.488×10⁴[m/s]

26.25×10⁴[m/s]

31.488×10^-4[m/s]

46.25×10^-4[m/s]

문제 75

다이라트론(thyratron)의 그리드(grid) 작용은 방전이 일어난 후에는 제어기능이 상실되는데 그 원인으로 적당한 것은?

1그리드가 음극에 가깝기 때문

2그리드가 양극에 가깝기 때문

3방전시 발생하는 음이온 때문

4방전시 발생하는 양이온 때문

정답 및 해설

그리드 제어가 상실되는 원인은 방전 시 발생하는 양이온 때문이다.

그리드가 음극에 가깝다는 위치는 구조적으로 방전 전후에 변하지 않으므로, 방전 후에만 제어가 상실되는 원인이 될 수 없다.
그리드가 양극에 가깝다는 위치도 구조적으로 방전 전후에 변하지 않으므로 원인이 될 수 없다.
음전위인 그리드로는 음이온이 아니라 양이온이 끌려와 피복을 이루므로 음이온이 원인이라는 서술은 맞지 않다.

문제 76

어떤 물질에 X선을 쬐었을 때 산란되는 X선 중에 입사 X선과 같은 파장인 것 이외에 긴 파장이 존재한다는 효과는?

1Hall 효과

2Compton 효과

3광전 효과

4에디슨 효과

정답 및 해설

이 효과는 Compton 효과 이다.

X선이 물질 속 전자와 충돌하면 광자 에너지 일부를 전자에 내주어 산란 X선의 파장이 길어진다. 입사선과 같은 파장의 성분도 함께 나타난다.

Hall 효과는 전류가 흐르는 도체에 수직으로 자계를 가할 때 전류·자계에 수직한 방향으로 기전력이 생기는 현상이다.
광전 효과는 빛이 물질 표면에 닿아 전자가 방출되는 현상이다.
에디슨 효과는 가열된 필라멘트에서 열전자가 방출되는 현상이다.

문제 77

전자의 이동도 μn=8×10^-4[m²/Vㆍs]인 도체에 전계 E=10[V/m]를 인가하였을 경우 전류밀도는? (단, 전자의 밀도 n=8.5×10²⁸[개/m³]이다.)

12.3×10⁴[A/m²]

25.6×10⁶[A/m²]

31.1×10⁸[A/m²]

43.0×10¹⁰[A/m²]

정답 및 해설

전류밀도는 1.1× $10^{8}$ [A/ $\mathrm{m}^2$ ] 이다.

전류밀도는 캐리어 밀도·전하량·이동도·전계의 곱이다.
$J=ne\mu_nE$

값을 대입한다.
$J=8.5\times10^{28}\times1.602\times10^{-19}\times8\times10^{-4}\times10\approx1.1\times10^{8}\,\mathrm{A/m^2}$

2.3× $10^{4}$ [A/ $\mathrm{m}^2$ ] 는 계산값과 다르다.
5.6× $10^{6}$ [A/ $\mathrm{m}^2$ ] 는 계산값과 다르다.
3.0× $10^{10}$ [A/ $\mathrm{m}^2$ ] 는 계산값과 다르다.

문제 78

열전자를 방출하기 위한 재료로서 적합하지 않은 것은?

1일함수가 작을 것

2융점이 낮을 것

3방출 효율이 좋은 것

4진공 중에서 쉽게 증발되지 않을 것

정답 및 해설

열전자 방출 재료로 적합하지 않은 것은 융점이 낮을 것 이다.

열전자 방출에는 재료를 고온으로 가열해야 하므로 융점이 높아야 한다. 융점이 낮으면 가열 중 녹거나 증발한다.

일함수가 작으면 낮은 온도에서도 전자를 쉽게 방출하므로 적합하다.
방출 효율이 좋으면 같은 가열로 더 많은 전자를 얻으므로 적합하다.
진공 중에서 쉽게 증발하지 않아야 음극의 수명이 길어지므로 적합하다.

문제 79

양자역학의 보어 원자 모형에서 전자의 운동 방경으로 옳은 것은?

1주양자수 n에 비례한다.

2주양자수 n²에 비례한다.

3주양자수 1/n에 비례한다.

4주양자수 1/n²에 비례한다.

정답 및 해설

보어 원자 모형에서 전자의 궤도 반지름은 주양자수 $n^2$ 에 비례한다.

쿨롱 힘과 각운동량 양자화 조건에서 반지름이 다음과 같이 정해진다.
$r_n=\dfrac{\varepsilon_0h^2}{\pi me^2}n^2=n^2a_0$

$n$ 에 비례한다는 서술은 위 식의 $n^2$ 비례와 다르다.
$1/n$ 에 비례한다는 서술은 $n$ 이 커질수록 궤도가 커진다는 사실과 반대이다.
$1/n^2$ 에 비례하는 것은 반지름이 아니라 에너지 준위의 크기 $E_n$ 이다.

문제 80

접합트랜지스터의 베타 차단 주파수 fβ는? (단, β₀는 저주파수에서의 β값)

1β가 0이 되는 주파수

2β가 β₀의 0.7배 되는 주파수

3β가 β₀의 10배 되는 주파수

4β가 ∞가 되는 주파수

정답 및 해설

베타 차단 주파수는 β가 $\beta_0$ 의 0.7배가 되는 주파수이다.

고주파에서 전류 증폭률은 다음과 같이 감소한다.
$\beta(f)=\dfrac{\beta_0}{\sqrt{1+(f/f_\beta)^2}}$

$f=f_\beta$ 일 때 $\beta=\beta_0/\sqrt2\approx0.707\beta_0$ 로 약 0.7배이며 이는 -3dB 점이다.

β가 0이 되는 주파수는 고주파 극한에서의 점근값일 뿐 차단 주파수의 정의가 아니다.
β는 주파수가 오를수록 감소하므로 $\beta_0$ 의 10배가 될 수 없다.
β는 저주파 값 $\beta_0$ 이하로 줄어들기만 하므로 무한대가 될 수 없다.

문제 81

확장형 DMA 제어기인 I/O 처리기를 구성하는 하드웨어가 아닌 것은?

1I/O 명령어를 실행할 수 있는 프로세서

2데이터블록을 임시 저장할 수 있는 용량의 지역 기억장치

3시스템 버스에 대한 인터페이스 및 버스마스터회로

4캐시컨트롤러

문제 82

마이크로프로세서에 관한 설명으로 틀린 것은?

1중앙처리장치의 모든 구성요소들을 집적회로를 사용하여 제작한 것이다.

2마이크로프로세서는 CISC와 RISC 구조로 구분된다.

3대형이고 고가격이다.

4최초로 마이크로프로세서를 만든 회사는 Intel이다.

정답 및 해설

틀린 설명은 대형이고 고가격이라는 서술이다.

마이크로프로세서는 CPU 를 하나의 집적회로로 만든 것으로, 오히려 소형·저가격이 특징이다.

중앙처리장치의 구성요소를 집적회로로 제작한 것이라는 서술은 마이크로프로세서의 정의이므로 옳다.
CISC 와 RISC 구조로 구분한다는 서술은 명령어 집합 구조에 따른 구분이므로 옳다.
최초의 상용 단일 칩 마이크로프로세서인 4004(1971)를 내놓은 회사가 Intel 이므로 옳다.

문제 83

오류검출 코드가 아닌 것은?

1Biquinary

2Excess-3

32out-of-5

4Hamming

정답 및 해설

오류검출 코드가 아닌 것은 Excess-3 이다.

Biquinary 는 두 부분에 1 이 하나씩 들어가는 부호여서 한 비트가 틀리면 1 의 개수 규칙이 깨지므로 오류를 검출한다.
2out-of-5 는 다섯 비트 중 1 이 항상 두 개여서 한 비트 오류가 1 의 개수를 바꾸므로 오류를 검출한다.
Hamming 코드는 패리티 비트를 덧붙여 오류를 검출하고 한 비트 오류는 정정까지 한다.

문제 84

그림의 연산 결과를 올바르게 나타낸 것은?

111000001

200111110

300111111

410000011

정답 및 해설

문제 85

컴퓨터로 업무를 처리할 때 처리할 업무를 분석하여 최종 결과가 나오기까지의 작업 절차를 지시하는 명령문의 집합체를 무엇이라고 하는가?

1컴파일(Compile)

2프로그램(program)

3알고리즘(algorithm)

4프로그래머(Programmer)

정답 및 해설

작업 절차를 지시하는 명령문의 집합체는 프로그램(program) 이다.

프로그램은 컴퓨터가 업무를 처리하도록 순서대로 명령을 나열한 명령문의 집합이다.

컴파일은 원시 프로그램을 목적 프로그램으로 번역하는 행위이다.
알고리즘은 문제를 해결하는 논리적 절차이며 컴퓨터가 실행하는 명령문 자체가 아니다.
프로그래머는 프로그램을 작성하는 사람이다.

문제 86

채널에 의한 입출력 방식에서 채널(channel)의 종류가 아닌 것은?

1counter channel

2selector channel

3multiplexer channel

4block multiplexer channel

문제 87

어드레스가 10비트, 데이터가 8비트인 메모리가 있다. 어드레스의 최상위 두 비트를 1로 고정하였을 때 메모리의 어드레스 공간은?

1000H ~ 0FFH

2100H ~ 1FFH

3200H ~ 2FFG

4300H ~ 3FFH

정답 및 해설

메모리의 어드레스 공간은 300H ~ 3FFH 이다.

000H 로 시작하는 범위는 최상위 두 비트가 00 이므로 조건과 맞지 않다.
100H 로 시작하는 범위는 최상위 두 비트가 01 이므로 조건과 맞지 않다.
200H 로 시작하는 범위는 최상위 두 비트가 10 이므로 조건과 맞지 않다.

문제 88

10진수 4와 10진수 13에 해당하는 그레이 코드(gray code)를 비트 단위(bitwise) OR 연산을 하면 결과는?

10110

21011

30010

41111

정답 및 해설

비트 단위 OR 결과는 1111 이다.

그레이 코드는 이진수와 그 오른쪽 시프트값의 XOR 이다.
4 = 0100 → 0100 XOR 0010 = 0110
13 = 1101 → 1101 XOR 0110 = 1011

OR 연산을 한다.
0110 OR 1011 = 1111

0110 은 첫 번째 그레이 코드 값이지 OR 결과가 아니다.
1011 은 두 번째 그레이 코드 값이지 OR 결과가 아니다.
0010 은 OR 결과와 다르다.

문제 89

순서도 기호에 해당하는 설명으로 틀린 것은?

서브 루틴 처리

수조작 입력

수작업

판단

정답 및 해설

문제 90

마이크로컴퓨터의 기본 동작에 필요한 프로그램은?

1바이오스

2인터프리터

3운영체제

4DOS

문제 91

휘발성(volatile)과 가장 밀접한 관계를 갖는 메모리는?

1RAM

2ROM

3PROM

4EPROM

정답 및 해설

휘발성과 가장 밀접한 메모리는 RAM 이다.

RAM 은 전원이 꺼지면 저장 내용이 사라지는 휘발성 메모리이다.

ROM 은 전원이 꺼져도 내용이 유지되는 비휘발성 메모리이다.
PROM 은 한 번 기록하면 내용이 유지되는 비휘발성 메모리이다.
EPROM 은 자외선으로 지울 수 있으나 전원이 꺼져도 내용이 유지되는 비휘발성 메모리이다.

문제 92

파이프라이닝(Pipelining)에 대한 설명이 아닌 것은?

1프로세서가 이전 명령어를 마치기 전에 다음 명령어 수행을 시작하는 기법이다.

2CPU가 필요한 데이터를 찾을 때 읽기와 쓰기 동작을 향상시키는 기법이다.

3명령어 사이클들이 동 시간대에 중첩되어 처리되는 개념을 나타낸다.

4단계별 시간차를 거의 동일하게 하면 속도향상을 꾀할 수 있다.

정답 및 해설

파이프라이닝 설명이 아닌 것은 CPU 가 데이터를 찾을 때 읽기·쓰기 동작을 향상시키는 기법이라는 서술이다.

이전 명령어를 끝내기 전에 다음 명령어를 시작하는 기법이라는 서술은 파이프라이닝의 정의이다.
명령어 사이클이 같은 시간대에 중첩 처리된다는 서술은 파이프라이닝의 개념이다.
단계별 시간을 거의 같게 하면 속도 향상을 꾀할 수 있다는 서술은 단계가 균형일수록 대기가 줄어 옳다.

문제 93

원시 프로그램을 목적 프로그램으로 바꾸어 주기억장치에 저장하기까지의 실행과정으로 옳은 것은?

1컴파일러 → 링커 → 로더

2컴파일러 → 로더 → 링커

3링커 → 컴파일러 → 로더

4링커 → 로더 → 컴파일러

정답 및 해설

실행 과정은 컴파일러 → 링커 → 로더 순이다.

컴파일러가 원시 프로그램을 목적 프로그램으로 번역한다.

링커가 목적 프로그램들을 연결해 실행 파일을 만들고, 로더가 이를 주기억장치에 적재한다.

컴파일러 → 로더 → 링커 는 연결하기 전에 적재하므로 순서가 맞지 않다.
링커 → 컴파일러 → 로더 는 번역 전에 연결하므로 순서가 맞지 않다.
링커 → 로더 → 컴파일러 는 번역이 마지막에 오므로 순서가 맞지 않다.

문제 94

2⁴×8 ROM이 있다. 이 ROM의 주소 공간 비트수와 1워드당 비트수는 각각 얼마인가?

12개, 8개

24개, 2개

38개, 4개

44개, 8개

정답 및 해설

문제 95

많은 프로그램이 존재하는 멀티프로그래밍 환경에서 메모리 관리 장치의 기본적인 역할이 아닌 것은?

1논리적인 메모리 참조를 물리적인 메모리 참조로 변환하는 동적저장 장소 재배치 기능

2메모리 내의 각기 다른 사용자가 하나의 프로그램을 공동으로 사용하는 기능을 제공

3사용자간의 허락되지 않는 접근을 방지한다.

4사용자가 운영체제의 기능을 변경하도록 지원한다.

정답 및 해설

메모리 관리 장치의 역할이 아닌 것은 사용자가 운영체제의 기능을 변경하도록 지원하는 것이다.

메모리 관리의 핵심은 주소 변환과 접근 보호이다. 사용자가 운영체제 기능을 바꾸게 하는 것은 오히려 보호 목적에 반한다.

논리 주소를 물리 주소로 변환하는 동적 재배치는 메모리 관리의 기본 기능이다.
여러 사용자가 하나의 프로그램을 공유하도록 지원하는 것은 메모리 관리의 기능이다.
허락되지 않은 접근을 막는 것은 메모리 관리의 보호 기능이다.

문제 96

그림과 같은 회로의 명칭은?

1반감산기

2전감산기

3반가산기

4패리티 검사기

정답 및 해설

이 회로는 반가산기이다. 그림에서 입력 x·y 가 XOR 게이트로 들어가 S 를, AND 게이트로 들어가 C 를 낸다.

$S = x \oplus y,\quad C = xy$
두 비트를 더한 합(S)과 자리올림(C)을 내며, 아랫자리에서 오는 자리올림 입력이 없는 2입력 덧셈 회로다.

반감산기 보기는 빌림 출력에 한 입력의 보수(예: $\overline{x}y$ )가 필요하나 그림의 C 는 반전 없는 AND 출력이라 맞지 않는다.
전감산기 보기는 아랫자리 빌림까지 세 입력이 필요하나 그림의 입력은 x·y 둘뿐이라 맞지 않는다.
패리티 검사기 보기는 데이터와 패리티 비트를 XOR 로 묶은 오류 표시 출력 하나를 내는 회로로, 그림처럼 AND 로 자리올림 C 를 따로 내는 구성이 아니다.

문제 97

레지스터 값을 2ⁿ으로 곱셈을 하거나 나누는 효과를 갖는 연산은?

1논리적 MOVE

2산술적 Shift

3SUB

4ADD

정답 및 해설

$2^n$ 곱셈·나눗셈 효과를 내는 연산은 산술적 Shift 이다.

레지스터를 왼쪽으로 1비트 옮기면 2배, 오른쪽으로 1비트 옮기면 1/2 이 된다(부호 유지). $n$ 비트 이동은 $2^n$ 배 곱셈·나눗셈이다.

논리적 MOVE 는 데이터를 다른 곳으로 옮길 뿐 값 자체를 바꾸지 않는다.
SUB 는 두 값의 뺄셈으로, 비트 자리를 옮기는 곱셈·나눗셈 효과가 없다.
ADD 는 두 값의 덧셈으로, 나눗셈 효과를 낼 수 없어 곱셈·나눗셈을 모두 대신하지 못한다.

문제 98

(76.4)₈을 10진수 값으로 변환한 것은?

162.5

254.6

323.5

4118.25

정답 및 해설

8진수 76.4를 10진수로 바꾸면 62.5가 된다.

각 자리에 8의 거듭제곱 가중치를 곱해 더한다.
$7\times 8^{1}+6\times 8^{0}+4\times 8^{-1}$
$=56+6+0.5=62.5$

나머지 값은 모두 계산값과 다르다.

54.6은 정수부 7×8+6=62와 소수부 4/8=0.5에 맞지 않아 계산값과 다르다.
23.5는 계산값과 다르다.
118.25는 계산값과 다르다.

문제 99

CPU의 제어유니트 기능에 해당하지 않는 것은?

1각종 정보들의 전송통로 및 방향을 지정한다.

2명령어를 해독한다.

3정보를 일시 저장한다.

4제어신호를 발생한다.

문제 100

기억된 데이터의 내용에 의해서 그 위치를 접근하는 방식은?

1Cache Memory

2Virtual Memory

3Associative Memory

4Multiple Module Memory

정답 및 해설

저장된 내용으로 위치를 찾는 방식은 연관 기억장치(Associative Memory)이다.

주소를 주지 않고 찾을 내용(키)을 저장된 모든 워드와 동시에 비교해 일치하는 위치를 찾으므로 내용 주소 지정 기억장치(CAM)라고도 한다.

나머지 보기는 내용으로 위치를 찾는 방식을 정의하는 기억 구조가 아니다.

Cache Memory는 CPU와 주기억장치의 속도 차이를 줄이는 고속 소용량 버퍼로, 주기억장치 주소를 기준으로 데이터를 찾는다.
Virtual Memory는 보조기억장치를 활용해 주기억장치보다 큰 주소 공간을 제공하는 기법이며, 내용으로 위치를 찾는 방식이 아니다.
Multiple Module Memory는 여러 기억 모듈을 병렬로 접근해 대역폭을 높이는 구조이며, 내용으로 위치를 찾는 방식이 아니다.