[의공기사 필기] 16년 1회차 기출문제 정답·해설 페이지

'동잡음 : 전자기파의 간섭'은 동잡음의 원인을 전자기파 간섭으로 설명했으나, 실제 동잡음은 전극 위치 변화나 피부-전극 간 임피던스 변화로 인해 발생한다.
전극 측정의 잡음 종류를 구분하는 문제다. 동잡음(motion artifact)은 전극과 리드선의 움직임, 피부 움직임 등 물리적 변위에 의해 발생하는 잡음이며, 전자기파의 간섭은 전원 잡음(60Hz 잡음)의 원인이다.
백색잡음: 전극 건조, 연결 불량 등 전극 상태 악화로 발생하는 것이 맞다.
전원 잡음: 공통 전극 접촉 불량으로 발생하는 것이 맞다.
출력 신호 포화: 단선이나 전극 건조로 발생하는 것이 맞다.

입력 구형파 2 VPP에 비반전 증폭기(이득 10)를 거치면 이론적 출력은 20 VPP이지만, 실제로 삼각파가 나타나는 것은 연산증폭기의 슬루율 제한으로 인해 고속 변화를 따라가지 못하기 때문이다. 입력 구형파의 주기 T = 1/100 kHz = 10 μs이고, 반주기는 5 μs이다. 구형파의 상승/하강 엣지에서 출력이 0 V에서 20 V로 변할 때, 슬루율 제한을 받아 선형적으로 변하므로 삼각파가 형성된다. 
출력 변화량은 20 V, 시간은 반주기 5 μs이므로, Slew rate = 20 V ÷ 5 μs = 4 V/μs이다.

반파정류는 입력 교류의 양의 반주기만 통과시키므로, 한 주기에 한 번의 펄스만 출력됩니다. 입력이 50 Hz일 때 한 주기는 0.02초이며, 반파정류 출력은 0.02초마다 한 번의 펄스를 생성하므로 출력 주파수는 입력 주파수와 동일한 50 Hz입니다. 이는 전파정류(100 Hz)와 달리, 반파정류에서는 한 주기에 한 번만 맥동하기 때문입니다.

'용량이 작은 커패시터를 사용한다'는 틀렸다 — 배전압 정류회로는 높은 출력 전압을 유지하기 위해 용량이 큰 커패시터를 사용해야 하므로, 제시된 설명과 실제 작동 원리가 상충한다.
배전압 정류회로는 단일 다이오드를 사용하여 교류를 정류하되, 출력 전압이 입력 전압의 2배 이상으로 승압되는 특징을 갖는다.
승압용 변압기가 필요하지 않다: 맞다(다이오드와 커패시터 조합으로 자동 승압).
고전압용으로 사용한다: 맞다(낮은 입력 전압을 높은 출력으로 변환).
저전류 용도로 사용한다: 맞다(출력 전류 용량이 제한적).

변조는 신호의 주파수를 변환하여 전송이나 처리를 용이하게 하는 신호 처리 기법으로, 입력 오차를 직접적으로 보상하는 방법이 아니다.
생체계측기에서 입력의 보상방법은 측정 신호의 비선형성, 온도 변화, 시간에 따른 드리프트 등의 오차를 제거하거나 감소시키는 기법이다.
감도제한: 입력 범위를 제한하여 비선형 영역을 피하는 방법이다.
부귀환: 출력의 일부를 입력으로 되돌려 시스템의 오류를 자동으로 보정하는 방법이다.
필터링: 불필요한 주파수 성분을 제거하여 신호 품질을 개선하는 보상 기법이다.

전류의 정의와 방향성을 묻는 문항이다. "전류의 흐름은 일반적으로 음전하가 이동하는 방향이다"가 틀린 이유는 전류의 흐름은 양전하(양이온)가 이동하는 방향을 기준으로 정의되기 때문이다.
실제로 도체에서는 음전하인 전자가 이동하지만, 전류 방향의 기준은 그 반대 방향이다. 이 보기는 "음전하가 이동하는 방향"이라고 명시하여 전류의 정의와 모순된다.
1A는 1초에 1C의 전하가 이동하는 비율: 전류의 정의(I = Q/t)에 정확하다.
전자의 이동방향은 전류의 이동방향과 반대: 전자의 음(−)전하 이동과 전류 방향의 반대 관계를 올바르게 설명한다.
전류는 인가전압에 비례하고 저항에 반비례: 옴의 법칙(I = V/R)을 정확히 표현한다.

진공의 유전율(permittivity of free space)은 ε₀ = 8.854 × 10⁻¹² F/m이다. 유전율의 단위는 패러드/미터(F/m)로, 이는 커패시턴스와 거리의 비를 나타낸다. 1번은 수치는 맞으나 단위가 C/m으로 잘못되었고, 3번과 4번의 1.602 × 10⁻¹⁹는 기본전하(elementary charge)의 값이므로 유전율이 아니며 단위도 부적절하다.

리플 전압은 커패시터의 충전과 방전 과정에서 발생하는 출력전압의 변동이므로 "커패시터의 충전과 방전에 의한 출력전압의 변동이 리플 전압이다"가 옳은 설명이다.
리플계수 공식: 이미지로 제시되어 있으나, 일반적으로 리플계수는 $r = \frac{V_r}{V_{dc}}$(리플전압/직류전압) 또는 출력전압의 최댓값과 최솟값의 비로 정의되며, 단순히 제시된 이미지 수식만으로는 판단 불가하다.
리플이 클수록 효율적인 필터: 리플이 작을수록 좋은 필터이므로 오답이다(리플이 크면 교류 성분이 많이 남아 있어 효율이 낮음).
커패시터의 용량을 작게 하면 직류에 가까워짐: 커패시터 용량을 작게 하면 충방전 속도가 빨라져 더 큰 리플이 발생하므로 출력전압이 직류에서 멀어진다는 점에서 오답이다.

의료기기의 전기·기계적 안전에 관한 공통 기준규격에서 정의하는 기기 분류 중 수지형 기기(handheld equipment)는 정상적인 사용 시에 손으로 지지하는 것을 의도한 기기를 말한다. 고정형 기기는 정상적인 사용 시에 고정된 위치에 설치되어 있는 기기이고, 이동형 기기는 바퀴나 손잡이 등으로 이동 가능하도록 설계된 기기이며, 영구설치형 기기는 현장에서 반영구적으로 설치되는 기기를 의미한다.

전자파는 전하의 가속도 운동이나 시간에 따라 변하는 전자기장으로 발생한다. 보기 1, 2, 4는 모두 전자파 발생의 원인을 올바르게 설명한다. 송전선의 교류전류는 변하는 자장을 만들고, MRI의 고주파 펄스는 변하는 전자기장이며, CT의 X선은 전형적인 전자파다. 반면 보기 3은 초음파 기기의 작동 원리를 오인한 것이다. 초음파 기기(초음파 진단, 치료용)도 교류 전압으로 구동되므로 전자파를 방출한다. 초음파는 기계파(음파)이지만, 그 발생 메커니즘에 필요한 전자회로와 구동 전류로부터 전자파가 함께 발생하는 것이다. 따라서 "초음파 기기에서는 전자파가 발생하지 않는다"는 명제는 거짓이다.

의료기기법 시행규칙에서 규정하는 용기·외장 기재 사항을 검토하면, 1·2·3번은 모두 법령에서 인정하는 올바른 기재 원칙이다. 4번의 "사용방법 및 사용시 주의사항"은 용기나 외장이 아닌 첨부문서(설명서)에 기재하도록 규정되어 있다. 용기·외장에는 제품명, 형명, 품목허가(신고)번호, 제조업자 또는 수입업자의 상호·주소 등 기본 정보만 필수 기재사항이고, 상세한 사용방법과 주의사항은 반드시 첨부문서에 포함되어야 한다. 따라서 사용방법과 주의사항을 용기·외장에 반드시 기재해야 한다고 하는 것은 잘못된 설명이다.

JPEG은 손실 압축 방식이므로 무손실 압축의 대표 기법이 아니다. 무손실 압축의 대표는 PNG, TIFF, DICOM 등이며, 이들은 원본 데이터를 완벽하게 복원할 수 있다. 반면 의료영상은 진단 정확도를 위해 무손실 압축을 권장하고(2번), 복원된 영상이 원본과 완전히 일치해야 하며(3번), 손실 압축 대비 압축율이 낮다(4번)는 내용은 모두 무손실 압축의 특성을 올바르게 설명한다.

신경회로망(Neural Network)은 생물학적 뉴런의 작동방식을 수학적·계산적으로 모사한 모델로, 인간 뇌의 신경해부학적 구조를 컴퓨터상에 구현한 것이다. 규칙기반추론(1번)은 if-then 형태의 명시적 규칙을 사용하며, 사례기반추론(3번)은 과거 사례의 유사성을 바탕으로 문제를 해결하고, 데이터마이닝(4번)은 대규모 데이터에서 패턴을 발견하는 기법으로, 모두 뉴런의 신경해부학적 사실을 직접 모사하는 방식과는 다르다.

의료기기의 생물학적 안전성 시험은 위해 가능성을 평가하는 과정이지, 생물학적 위해가 없음을 절대적으로 보증하는 것이 아니다. "생물학적 시험의 결과가 생물학적 위해가 없음을 보증한다"는 시험 결과가 완전한 안전성을 "보증"한다는 표현으로, 시험이 위해 여부를 판정하기 위한 도구일 뿐 절대 보장이 아니라는 점에서 일반적 고려사항에 부합하지 않는다.
나머지는 모두 생물학적 안전성 시험의 일반적 고려사항에 해당한다.
완제품 또는 같은 방법으로 처리된 원자재의 대표적인 검체: 대표적인 검체 선정의 원칙이다.
용출용매와 용출조건의 적합성: 용출 조건 설정의 핵심 요건이다.
용출될 수 있는 화학물질의 정성 및 정량 평가: 화학물질 정성·정량 평가의 필수 절차이다.

병원정보시스템의 발전 순서는 PMS(의료수가관리시스템) → OCS(의사처방전달시스템) → EMR(전자의무기록) → EHR(전자건강기록) 순이다.
PMS는 1970~80년대 도입된 가장 초기의 시스템으로 수가 청구와 재무 관리에 중점을 두었으며, OCS는 1990년대 임상 효율성 향상을 위해 도입되었다. EMR은 2000년대 의료기관 내 임상정보의 통합을 목표로 발전했고, EHR은 최근의 시스템으로서 의료기관을 넘어 개인의 평생 건강정보를 통합 관리하는 차세대 체계다.

적외선 열 영상 진단기는 인체에서 방출되는 적외선을 감지하는 비방사선 진단 장비로, 방사선 노출이 없고 통증이 없으며 인체에 무해하다는 점에서 1, 2번은 모두 참이다. 3번의 "환자가 감지할 수 없는 통증을 천연색으로 촬영하며 시각화한다"는 표현은 다소 어색하지만, 적외선 열 영상이 육안으로 감지 불가능한 미세한 온도 차이를 색상으로 가시화한다는 원리를 설명한 것으로 봐야 한다. 반면 4번은 명백히 거짓이다. 적외선 열 영상 진단기의 핵심 원리는 종양·염증·혈액순환 장애 등으로 인한 인체 부위의 온도 변화를 감지하여 온도 분포를 측정하는 것이므로, "온도 분포 측정은 불가능하다"는 표현은 이 기술의 가장 기본적인 기능과 정반대된다.

인공관절 제조에 사용되는 금속성 소재는 스테인레스 스틸, 코발트크롬 합금, 티타늄 등으로, 모두 우수한 생체적합성과 내식성, 강도를 갖춘 금속 재료다. 반면 중합체(polymer)는 플라스틱 계열의 비금속 유기 소재로, 인공관절에서 연골을 대체하는 완충재로 사용되며 금속성이 아니다.

근전도(EMG) 신호 측정에서 피부 전극은 근육의 이온 흐름으로 인한 전위 변화(전압)를 감지하므로 전압 증폭기를 사용해야 한다. 따라서 전류 증폭기를 사용한다고 잘못 명시한 설명이 틀렸다.
공통모드제거비(CMRR)가 큰 증폭기: 정확하다 — 양쪽 전극에 동시에 유도되는 환경 잡음(60Hz 전자파 등)을 억제하기 위해 공통모드제거비(CMRR)가 높은 차동 증폭기가 필수다.
입력 임피던스 1~10MΩ 이상: 맞다 — 피부 임피던스가 높으므로 신호 손실을 피하려면 입력 임피던스가 1~10MΩ 이상이어야 한다.
동작 주파수 범위 10~500 Hz: 정확하다 — 근전도 신호는 10~250Hz 범위에 분포하므로 증폭기는 이를 충분히 포함하는 대역폭(예: 10~500Hz)을 가져야 한다.

체외 방사선 치료 장치 중 표재 치료장치(Dermopan)는 고에너지 치료 장치가 아니라 저선량·저에너지 X선을 이용한 피부 표면 치료 전용 장비다. Dermopan은 깊이 있는 종양 치료가 아닌 표피 질환 치료에만 사용되므로 고에너지 치료 장치로 분류되지 않는다.
나머지는 모두 고에너지 치료 범주에 속한다.
선형 가속장치(Linac): MeV 단위의 고에너지 X선과 전자선을 생성하는 표준 치료 장비이다.
마이크로트론(Microtron): 3~25 MeV의 전자선을 가속하는 고에너지 장치이다.
밴더그래프 정전발전기: 1~3 MeV의 고전압을 통해 고에너지 치료용 X선과 감마선을 생성하는 장비이다.

혈관에서의 압력 순서를 정확히 파악하는 것이 핵심이다. 평균압력 순서를 "동맥, 정맥, 모세혈관 순"이라고 한 설명이 틀렸으며, 실제 평균혈압의 순서는 동맥 > 모세혈관 > 정맥이다.
동맥에서 약 120/80mmHg, 모세혈관에서 약 25~30mmHg, 정맥에서 약 5mmHg 정도로 동맥과 모세혈관 사이의 압력 강하가 가장 크고, 모세혈관의 압력이 정맥보다 훨씬 높다. 따라서 이 보기의 순서 표기가 잘못되었다.
평균혈류속도(대동맥·모세혈관): 혈류의 연속성 원리에 따라 단면적이 넓을수록 속도가 느려지므로 올바른 설명이다.
혈관벽 응력: 라플라스의 법칙(혈관벽 응력 = 내압 × 직경 / 2 × 두께)을 정확히 나타낸다.
정맥은 동맥에 비해 직경은 크나 탄성이 적음: 정맥이 동맥보다 탄성이 적고 직경이 크다는 점에서 올바르다.

원자번호(양성자 수)는 27, 질량수는 60이다. 중성자 수 = 질량수 − 양성자 수 = $60-27=33$이므로 중성자 수는 33이다.

수산화인회석(hydroxyapatite, HAp)은 천연 뼈의 무기질 성분과 동일한 화학 조성(Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂)을 가지고 있어 골전도성 및 골유도성을 모두 가지며, 뼈와의 직접적인 골유착이 가능하여 인공뼈 재료로 가장 광범위하게 사용된다.
골유착성(bone bonding) 세라믹제는 뼈와 직접 화학적으로 결합할 수 있는 생물활성 세라믹을 의미한다.
알루미나: 생물불활성(bioinert) 세라믹으로 뼈와의 직접 결합 없이 기계적 고정에만 의존한다.
지르코니아: 생물불활성(bioinert) 세라믹으로 뼈와의 직접 결합 없이 기계적 고정에만 의존한다.
탄소 세라믹: 생물불활성 재료로 골유착성을 갖지 않는다.

테프론(PTFE)은 녹는점이 약 327℃로 매우 높고 화학적 안정성이 우수하여 건식 열소독에 견딜 수 있다. 건식 열소독(dry heat sterilization)은 160~180℃ 이상의 고온에서 장시간 가열하는 방식으로, 고분자 재료의 열안정성이 매우 중요하다.
폴라아미드(Nylon): 약 220~260℃ 범위의 낮은 열안정성으로 변형 우려가 있다.
폴리에틸렌: 약 130℃ 이상에서 소성 변형(creep)이 발생한다.
폴리메틸메타크릴레이트(아크릴): 약 70~100℃에서 열가소성 성질로 인해 변형 및 광학적 투명성 저하가 나타난다.
따라서 건식 열소독에 견딜 수 있는 유일한 재료는 테프론이다.

생체재료 내부의 결정 구조를 분석하는 핵심 방법은 X-선 회절 분석법(XRD)이다. X-선이 결정의 원자 평면에서 브래그 법칙에 따라 회절되는 현상을 이용하여 격자 간격, 결정상, 결정성 정도 등 결정 구조 정보를 직접 얻을 수 있다. X-선 에너지 분산 분석법은 원소 조성 분석, 주사 전자현미경은 표면 형태 관찰, X-선 단층 촬영법은 내부 구조의 3차원 이미지에 주로 사용되어 결정 구조 정보를 제공하지 않는다.