제 77회 전자기능장 실기 필답형 문제

9시 30분부터 11시까지 빠듯하게 시험을 치렀다. 출제된 문제를 숙지하기 위해서이기도 했다.
문제는 출제 순서와 다르다. 기억나는 대로 기술했다.

1. PSpice의 기원에 있어 해석 용도를 괄호 안 기입(5점)
기원:
· PSpice는 1970년대 초 캘리포니아 대학교 버클리 캠퍼스에서 개발된 SPICE(Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis)라는 회로 시뮬레이션 프로그램에서 파생되었습니다.
· MicroSim Corporation에서 상업용 버전으로 개발하여 1984년에 처음 출시되었습니다.
· 이후 OrCAD사가 MicroSim Corporation을 인수하면서 OrCAD PSpice로 이름이 변경되었습니다.
· 현재는 Cadence Design Systems에서 OrCAD PSpice를 개발하고 있습니다.
해석 용도: PSpice는 전자 회로의 다양한 특성을 분석하고 시뮬레이션하는 데 사용됩니다. 주요 해석 용도는 다음과 같습니다.
· 회로 동작 분석: 
o 전압, 전류, 전력 등 회로의 전기적 특성을 분석합니다.
o 시간에 따른 회로의 동작 변화(과도) 해석, 직류 전압 변화에 따른 회로의 반응(DC 스위프) 해석, 교류 주파수 변화에 따른 회로의 반응(AC 스위프) 해석 등을 시뮬레이션합니다.
· 회로 설계 및 검증: 
o 실제 회로를 제작하기 전에 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 회로의 성능을 예측하고 검증합니다.
o 이를 통해 설계 오류를 사전에 발견하고 수정하여 개발 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.
· 부품 특성 분석: 
o 전자 부품의 특성을 분석하고 모델링합니다.
o 이를 통해 다양한 부품을 사용한 회로의 동작을 정확하게 예측할 수 있습니다.
· 신호 무결성 분석: 
o 고속 디지털 회로에서 신호의 품질을 분석하고 개선합니다.
o 신호 반사, 왜곡, 지연 등 신호 무결성 문제를 파악하고 해결합니다.
· 노이즈 분석: 
o 회로의 노이즈 특성을 분석하고 노이즈 영향을 최소화합니다.
o Monte Carlo 분석, worst case 분석등을 통한 회로의 안정성을 분석합니다.
· 열 분석: 
o 회로의 열 특성을 분석합니다.
o 이를 통해 회로의 발열 문제를 예측하고 해결할 수 있습니다.
PSpice는 전자 회로 설계 및 분석에 필수적인 도구이며, 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

2. 청색 발광다이오드 세 개가 저항기와 직렬로 연결되어 있고 순방향전압치가 3.5 VDC이다. 인가전압은 12 VDC, 전류가 60mA를 흐르게 하려면 저항치는 얼마인가? (5점)
청색 발광 다이오드(LED) 세 개가 직렬로 연결된 회로에서 필요한 저항치를 계산하는 방법은 다음과 같습니다.
필요 정보:
· LED 순방향 전압(Vf): 3.5 VDC (개당)
· 필요 전류(I): 60mA (0.06A)
· 전원 전압(Vs): 12 VDC
계산방법:
1). 총 LED 순방향 전압 계산: 
o LED가 3개 직렬로 연결되어 있으므로 총 순방향 전압은 각 LED의 순방향 전압을 더한 값입니다.
o 총 Vf = 3.5V * 3 = 10.5V
2). 전원 전압 : 
o 전원 전압(Vs): 12 VDC
3). 저항에 걸리는 전압 계산: 
o 저항에 걸리는 전압(Vr)은 전원 전압에서 총 LED 순방향 전압을 뺀 값입니다.
o Vr = Vs - 총 Vf = 12V - 10.5V = 1.5V
4). 저항값 계산: 
o 옴의 법칙(V = IR)을 사용하여 저항값(R)을 계산합니다.
o R = Vr / I = 1.5V / 0.06A = 25Ω

결론:
· 12 VDC 전원을 사용하는 경우, 25Ω의 저항이 필요합니다.
· 실제로는 표준 저항값 중에서 가장 가까운 값을 선택해야 합니다.
· 전원 전압에 따라 저항값이 달라지므로, 실제 전원 전압을 사용하여 계산해야 합니다.
 
나는 저항과 LED는 직렬이지만 LED 3EA는 병렬접속한 것으로 오판해 손이 그림을 그리고 있었다.
멘붕이 온 것 같다.
o Vr = Vs - 총 Vf = 12V - 3.5V = 8.5V
o R = Vr / I = 8.5V / 0.06A = 141.67Ω

3. 전원입력 1차 측에 60Hz, 110 VAC전압이 인가되고 변압기의 권선비가 3:1로 2차 측에는 반파전류로 정류다이오드 한 개와 캐패시터와 한 개의 저항기가 접속되어 있고 캐패시터와 저항기 사이에는 스위치가 있는 회로에서 스위치를 턴온 상태에서 턴오프 상태로 하여 안정되는 경우의 2차 측 출력전압은? (5점)

주어진 회로의 2차 측 출력 전압 변화를 분석하려면 다음 단계를 거쳐야 합니다.

1). 변압기 2차 측 전압 계산:
· 변압기 권선비가 3:1이므로 2차 측 전압은 1차 측 전압의 1/3입니다.
· 2차 측 전압 = 110 VAC / 3 ≈ 36.67 VAC
· 반파 정류 회로이므로 2차 측 최대 전압은 약 36.67V * √2 ≈ 51.98 VDC입니다.

2). 스위치 턴온 상태:
· 스위치가 턴온되면 캐패시터는 충전되어 최대 전압(약 51.98 VDC)에 도달합니다.
· 저항은 캐패시터와 병렬로 연결되어 있으므로 캐패시터 전압과 동일한 전압을 유지합니다.

3). 스위치 턴오프 상태:
· 스위치가 턴오프되면 캐패시터는 저항을 통해 방전되기 시작합니다.
· 캐패시터의 방전 속도는 저항과 캐패시터의 값에 따라 결정됩니다.
· 저항과 캐패시터의 값이 클수록 방전 시간은 길어지고, 작을수록 방전 시간은 짧아집니다.
· 캐패시터의 전압은 지수함수적으로 감소하며, 최종적으로 0V에 도달합니다.

4). 안정 상태의 2차 측 출력 전압:
· 스위치가 턴오프된 후 시간이 충분히 지나면 캐패시터는 완전히 방전됩니다.
· 따라서 안정 상태의 2차 측 출력 전압은 0 VDC가 됩니다.

요약:
· 스위치 턴온 시: 2차 측 출력 전압은 약 51.98 VDC로 유지됩니다.
· 스위치 턴오프 시: 2차 측 출력 전압은 점차적으로 감소하여 0 VDC에 도달합니다.
· 저항과 캐패시터의 값에 따라 방전시간이 결정됩니다.

4. 트랜지스터 2 SC1815Y에서 'C'는 어떤 의미인가?(5점)
트랜지스터 명명 규칙:
· 일본 전자 산업 표준(JIS)에 따른 트랜지스터 명명 규칙에서 '2S'는 트랜지스터를 의미합니다.
· 'C'는 NPN형 고주파 트랜지스터를 나타냅니다.
· 숫자 '1815'는 해당 트랜지스터의 고유한 식별 번호입니다.
· 'Y'는 hFE 등급을 의미합니다.
추가 정보:
· 2 SC1815는 일반적으로 고주파 증폭 또는 스위칭 회로에 사용되는 NPN형 트랜지스터입니다.
· 이 트랜지스터는 다양한 전자 제품에서 널리 사용되며, 비교적 저렴하고 구하기 쉽습니다.
따라서 2 SC1815Y에서 'C'는 해당 트랜지스터가 NPN형 고주파 트랜지스터임을 나타내는 코드입니다.

5. 브리지 다이오드 회로에서 입력에 교류 전압을 인가했을 때 우측과 같이 음의 파형이 나타나지 않는 이유는?(5점)

오실로스코프로 측정시에 그라운드 리드에 의해 입력과 출력이 순간 단락되는 상태가 되기 때문이다.
정류다이오드는 단락으로 인해 급전류가 흘러 순식간에 열화되고 파괴된다.

6. 아래 회로의 명칭을 기재하고 주파수를 구하라.(5점)

회로의 명칭: The Wien-Bridge Oscillator
주파수: 1/2πRC 
저항기 R:10K, 캐패시터 C:10nF
윈브리지 발진회로의 주파수를 계산하려면 다음 공식을 사용하면 됩니다.
f = 1 / (2πRC)
여기서:
* f는 주파수(헤르츠)
* R은 저항(옴)
* C는 커패시턴스(패럿)
주어진 값들을 공식에 대입하면 다음과 같습니다.
* R = 10kΩ = 10,000Ω
* C = 10nF = 10 x 10⁻⁹F
따라서 주파수 f는 다음과 같이 계산됩니다.
f = 1 / (2π * 10,000Ω * 10 x 10⁻⁹F) ≈ 1591.55Hz
따라서 윈브리지 발진회로의 주파수는 약 1591.55Hz입니다.

7. 잘못된 볼트 체결 개선방법을 기술하시오.(5점)

제시된 그림 (a)와 (b)는 볼트와 너트를 사용하여 두 물체를 결합하는 방식을 보여주고 있습니다. 하지만 몇 가지 개선할 부분이 있습니다.
개선해야 할 부분 및 개선 방법:
 * 와셔의 위치: 그림 (a)와 (b) 모두 스프링 와셔가 너트 아래에만 위치하고 있습니다. 일반적으로 와셔는 너트와 볼트 머리 아래 모두에 사용하는 것이 좋습니다.
   * 개선 방법: 볼트 머리 아래에도 스프링 와셔 또는 평 와셔를 추가합니다. 이렇게 하면 결합력을 높이고 진동 등으로 인해 풀리는 것을 방지할 수 있습니다.
 * 절연체의 역할: 절연체(비금속)가 어떤 역할을 하는지 명확하지 않습니다. 만약 절연체가 전기적 절연을 위한 것이라면, 볼트와 너트가 금속체와 직접 접촉하지 않도록 해야 합니다.
   * 개선 방법: 절연체 튜브 또는 슬리브를 사용하여 볼트가 금속체와 직접 접촉하지 않도록 합니다. 또한, 절연 와셔를 사용하여 너트와 볼트 머리가 금속체와 직접 접촉하지 않도록 합니다.
 * 너트의 종류: 그림에서는 일반 너트를 사용하고 있지만, 용도에 따라 풀림 방지 너트, 플랜지 너트 등 다양한 종류의 너트를 사용할 수 있습니다.
   * 개선 방법: 진동이 심한 환경에서는 풀림 방지 너트를 사용하고, 넓은 면적에 결합해야 하는 경우에는 플랜지 너트를 사용하는 등 용도에 맞는 너트를 선택합니다.
 * 볼트의 길이: 볼트의 길이가 너무 길면 너트를 조였을 때 볼트 끝이 튀어나와 위험할 수 있습니다.
   * 개선 방법: 결합하려는 물체의 두께에 맞는 적절한 길이의 볼트를 선택합니다.
 * 결합 순서: 그림에서 결합 순서가 명확하게 나타나 있지 않습니다.
   * 개선 방법: 결합 순서를 명확하게 표시합니다. 일반적으로 볼트를 삽입하고 와셔를 끼운 후 너트를 조이는 순서로 결합합니다.
**그림 A: 금속판 위에서 시작하는 구성**
1. 아래에서 위로 구성 요소는:
   - 볼트
   - 스프링 와셔
   - 평 와셔
   - 절연판
   - 금속판
   - 마지막으로 너트로 체결

**그림 B: 절연판 위에서 시작하는 구성**
1. 아래에서 위로 구성 요소는:
   - 너트
   - 평 와셔
   - 절연판
   - 금속판
   - 스프링 와셔
   - 마지막으로 볼트로 체결
 
왜 이런 문제를 냈을까? 문제풀이 하면서도 고심을 하게 됩니다. 기구적인 설계와 조립에 있어 다양한 지식이 필요해서라고 이해하고 그냥 나름대로 기술하고 넘어가게 됩니다. 이해가 가야 새해가 옵니다.

8. 함수발생기 필터의 특성에서 용도는?(5점)
함수 파형 발생기(Function Generator)는 다양한 형태의 전기 신호를 생성하는 장치입니다. 주로 전자 회로의 테스트, 측정, 분석 등에 사용되며, 다음과 같은 주요 용도를 가지고 있습니다.
함수 파형 발생기의 주요 용도:
· 회로 테스트 및 검증: 
o 다양한 주파수와 파형의 신호를 생성하여 전자 회로의 응답 특성을 분석하고 성능을 검증합니다.
o 예를 들어, 증폭기의 주파수 응답, 필터의 차단 주파수, 디지털 회로의 타이밍 특성 등을 테스트할 수 있습니다.
· 신호 생성 및 시뮬레이션: 
o 다양한 형태의 신호(사인파, 구형파, 삼각파, 펄스파 등)를 생성하여 실제 환경과 유사한 신호를 시뮬레이션합니다.
o 이를 통해 전자 회로의 동작을 예측하고 최적화할 수 있습니다.
· 부품 테스트: 
o 전자 부품의 특성을 측정하고 성능을 평가하는 데 사용됩니다.
o 예를 들어, 필터, 증폭기, 센서 등의 부품을 테스트할 수 있습니다.
· 교육 및 연구: 
o 전자 공학 교육 및 연구 분야에서 전자 회로의 동작 원리를 이해하고 실험하는 데 사용됩니다.
주어진 상황에 대한 분석:
· 함수 파형 발생기를 사용하여 100Hz에서 3KHz까지 주파수를 스위프(sweep)하고, 대역 통과 필터를 거친 신호를 오실로스코프로 관측했습니다.
· 그 결과 786Hz에서 가장 높은 신호가 관측되었다는 것은 대역 통과 필터의 중심 주파수(공진 주파수)가 786Hz에 가깝다는 것을 의미합니다.
· 즉, 함수 파형 발생기는 대역 통과 필터의 주파수 응답 특성을 측정하는 데 사용되었습니다.
결론:
· 함수 파형 발생기는 전자 회로의 다양한 특성을 분석하고 테스트하는 데 필수적인 장비입니다.
· 함수발생기는 전자공학실험에서 실험용 신호가 필요할 경우 유용하게 사용이 됩니다.

9. 회로도 완성(10점)
실크도, 부품면, 납땜면을 보고 회로도의 박스 안에 심벌과 극성 및 참조자 표기
: 정전압 IC후단의 유극성 캐패시터, 부하저항기, 헤더입력부 다이오드 표기, FET2개소 저항기 표기, 무극성 캐패시터 표기
 
지금까지 시험을 치르고 생각나는 대로 기술을 했습니다만 출제문제와 정답이 서로 다른 부분이 있더라도 양해를 바랍니다. 가능한 한 빨리 오류 부분은 수정보완해서 업로드하도록 하겠습니다.
 
실기 작업형에 합격을 기원하며 짝퉁 IC불량 불출에 사전 대응을 바랍니다.
한국산업인력공단에서는 부품검사를 육안검사만 하고 IC를 불출합니다.
시험종료 후  회수 합니다. 재사용인가요?
실기비를 비싸게 주고 치렀는데 재료를 왜 회수해 가는지?

IC예비품도 준비하고 IC체커기도 구입, 준비해서 대응한다면 후회 없이 반드시 좋은 결과가 있을 것입니다.

지속적으로 전자기능장 수험생들이 실기전형에서 경제적, 정신적 피해를 보는 일은 없어야 한다고 봅니다.
더 이상 수험자 입장에서 호구가 되는 일은 없어야 합니다.

공정과 상식에서 벗어난 막중한 책임과 의무를 저버리는 행위는 한국산업인력공단의 신뢰 향상 위해 금번 제77회 전자기능장실기 작업형부터 제대로 불출부품에 대해 기능검사, 외관검사를 실시하고 라벨지에 검사자 날인하고 재료를 불출토록 해야 합니다.
"죄송합니다만 결시자가 없어 부품이 없습니다."

이런 얘기는 없어져야 한다. 경제성이 없어 생산도 하지 않는 DIP 형 IC를 빵판에 조립해라는 것도 기능장 수준에 매우 부적합하다.
실제 PCB거버 데이터를 생성해 제출해 제작토록 하고 SMD부품으로 조립해 완성하게 해야 한다. 시대의 흐름을 간과하며 시험문제 출제하는 일은 "이대로가 좋아" 와우좌정, 복지부동, 탁상공론의 행정이다.
개선이 🐕 악이 되어서도 안된다.

수험생들의 불평을 수렴하는 창구를 마련하고 개선하는 노력을 경주하지 않으면 우리나라의 기술인은 자연 사라지고 모두가 불편한 생활 속에 살게 된다.