제129회 전자응용기술사 문제풀이

간절하지 않으면 이루는 것이 없다.

제129회 전자응용기술사 문제풀이  
※ 다음 문제 중 10문제를 선택하여 설명하시오. (각 10점)
1. 아래 증폭기의 저역 통과필터에서 차단주파수를 3 kHz로 하기 위한 캐패시턴스 값을 구하시오. 
R1=R2 20KΩ 이고 C1=2C2일때 차단주파수 fc=1/2π√R1R2C1C2 =1/2π √ (20KΩ *20KΩ*C1*2C2)=3KHz
C=1/2π*20KΩ*3,000Hz=2.6nF=0.0026uF
(C1: 3.78nF C2: 0.0018uF)

2. 홀로그래피(holography)의 특징 5가지를 설명하시오. 
-3차원 영상 재현: 홀로그래피는 빛의 간섭을 이용하여 3차원 이미지를 재현하는 기술로, 실제 물체의 깊이와 입체적인 형상을 정확하게 재현할 수 있습니다. 이를 통해 실제 물체와 매우 유사한 현실적인 영상을 얻을 수 있습니다.
-정보 보존: 홀로그래피는 빛의 간섭을 이용하여 물체의 전체 정보를 저장하고 재현할 수 있습니다. 따라서 홀로그램을 통해 물체의 세부적인 구조와 형태를 정확하게 복원할 수 있습니다.
- 높은 해상도: 홀로그래피는 높은 해상도를 제공하여 세밀한 물체의 세부 구조까지도 재현할 수 있습니다. 이는 일반적인 사진이나 영상 기술보다 뛰어난 성능을 보여줍니다.
- 안티 에일리어싱 효과: 홀로그래피는 안티 에일리어싱(모서리 부분의 계단 현상) 효과가 없어서 더욱 자연스러운 영상을 제공합니다. 이는 더욱 현실적인 시각적 경험을 제공합니다.
- 보안 기술로의 응용: 홀로그래피는 고급 보안 기술로도 활용되며, 홀로그램을 이용한 신분증, 신용카드, 티켓 등이 보안 목적으로 사용되고 있습니다. 홀로그래피의 고유한 특성은 위조를 방지하고 안전성을 높이는 데 큰 도움을 줍니다.

3. 핵의학 영상진단기 중 감마카메라에 대하여 설명하시오. 
감마카메라는 핵의학 영상진단기 중 하나로서, 방사성 물질을 이용하여 환자의 신체 내부 구조와 기능을 평가하는 데 사용됩니다. 감마카메라는 방사성 물질을 체내에 주입하거나 투여한 후, 방사선을 측정하여 해당 물질이 흡수되는 부위를 시각화하는 데 사용됩니다.
감마카메라는 주로 심장, 간, 신장, 뇌 등의 장기의 기능을 평가하거나 종양의 위치와 크기를 확인하는 데 사용됩니다. 또한 혈액순환, 신진대사, 신체 내 세포의 활동 등을 평가하는 데에도 활용됩니다.
감마카메라는 방사성 물질을 이용하기 때문에 방사선을 사용하며, 환자에게 약간의 방사선 피폭이 발생할 수 있습니다. 그러나 안전하게 사용되며, 의료진이 적절한 방사선 안전 절차를 준수하여 환자의 안전을 보장합니다. 감마카메라는 비침습적이고 비통증적인 방법으로 신체 내부 구조와 기능을 평가할 수 있어 매우 유용한 장비 중 하나입니다.               

4. 반도체 제조기술 중 마이크로 패터링 프린팅(micro-patterning-printing) 기술의 종류 4가지를 설명하시오. 
-광패터닝 (Photolithography): 광패터닝은 반도체 제조 공정에서 가장 널리 사용되는 마이크로 패터링 프린팅 기술 중 하나입니다. 이 기술은 미세한 패턴을 만들기 위해 미세한 빛을 사용하여 반도체 웨이퍼 위에 패턴을 전사하는 과정을 포함합니다.
-전자빔 리소그래피 (Electron Beam Lithography): 전자빔 리소그래피는 전자빔을 사용하여 반도체 웨이퍼 위에 미세한 패턴을 만드는 고해상도 마이크로 패터링 프린팅 기술입니다. 이 기술은 광패터닝보다 더 높은 해상도를 제공할 수 있지만, 속도가 느리고 비용이 높은 단점이 있습니다.
-나노인쇄 리소그래피 (Nanoimprint Lithography): 나노인쇄 리소그래피는 패턴을 만들기 위해 열 및 압력을 사용하여 반도체 웨이퍼 위에 패턴을 전사하는 기술입니다. 이 기술은 고해상도와 빠른 속도를 제공하며 비용 효율적인 방법으로 마이크로 패터닝을 수행할 수 있습니다.
-스텐실 리소그래피 (Stencil Lithography): 스텐실 리소그래피는 마스크 또는 스텐실을 사용하여 반도체 웨이퍼 위에 패턴을 전사하는 기술입니다. 이 기술은 비용이 낮고 간단하며 대량 생산에 적합한 특징을 가지고 있습니다.

5. 영상편집기법 중 미장센(mise-en-scene)에 대하여 설명하시오. 
미장센(mise-en-scene)은 영화나 비디오 작품에서 화면 속 요소들의 배치와 조합을 의미합니다. 이는 배경, 조명, 색감, 의상, 소품, 배우의 포즈와 행동 등을 포함하며, 이러한 모든 요소들이 함께 조합되어 화면의 시각적인 효과를 형성합니다.
미장센은 영상의 분위기와 감정을 전달하는 데 중요한 역할을 합니다. 각 요소들이 어떻게 배치되고 조합되느냐에 따라서 작품의 분위기나 메시지가 달라지며, 관객에게 특정한 감정이나 인상을 전달할 수 있습니다.
미장센은 감독이나 영상감독이 의도한 메시지나 이야기를 시각적으로 효과적으로 전달하기 위해 사용됩니다. 따라서 미장센은 영상의 시각적인 효과뿐만 아니라 작품의 내용과 의도를 강조하고 강화하는 데 중요한 역할을 합니다.

6. 차량의 자율주행을 위한 레이더(radar) 기술에 대하여 설명하시오. 
자율주행을 위한 레이더(radar) 기술은 차량이 주변 환경을 감지하고 분석하여 운전을 자동화하는 데 사용되는 중요한 기술입니다. 레이더는 전파를 이용하여 주변 물체의 위치, 속도, 거리, 크기 등을 감지하고 이러한 정보를 차량 시스템에 전달합니다.
레이더는 주로 차량의 전면, 후면, 측면 등에 장착되어 주변 환경을 모니터링하며, 주변 교통 상황을 실시간으로 파악합니다. 이를 통해 차량은 주변 차량, 보행자, 장애물 등을 감지하고 이에 따라 속도를 조절하거나 방향을 변경하여 안전운전을 돕습니다.
레이더 기술은 안개, 비, 눈, 어두운 환경 등 다양한 기상 조건에서도 정확하게 작동할 수 있어 안전성과 신뢰성이 높습니다. 또한 레이더는 카메라나 초음파 센서와 함께 사용되어 보다 정확하고 포괄적인 주변 환경 감지를 가능하게 합니다.
자율주행차의 발전과 함께 레이더 기술도 계속 발전하고 있으며, 미래에는 보다 정교한 레이더 기술을 통해 안전하고 효율적인 자율주행이 가능해질 것으로 기대됩니다.

7. 스마트폰에 적용되고 있는 능동형 센서 4가지와 수동형 센서 1가지를 설명하시오.

능동형 센서 4가지:
-가속도계 (Accelerometer): 스마트폰의 기울기, 회전, 가속도 등을 측정하는 센서로, 화면 회전, 걸음 수 측정, 게임 조작 등에 활용됩니다.
-자이로스코프 (Gyroscope): 스마트폰의 회전 속도와 방향을 측정하는 센서로, 게임, 가상 현실(VR) 등에서 사용되어 정확한 움직임을 제공합니다.
-근접 센서 (Proximity Sensor): 스마트폰이 얼굴이나 손에 가까이 있을 때 화면을 자동으로 꺼주는 등의 기능을 수행하는 센서입니다.
-주변광 센서 (Ambient Light Sensor): 주변 환경의 밝기를 감지하여 화면 밝기를 자동으로 조절해주는 센서로, 배터리 수명을 연장하고 사용자 편의성을 높입니다.
    -수동형 센서 1가지:
터치스크린 (Touchscreen): 사용자의 손가락이나 스타일러스로 화면을 터치하여 입력을 받는 센서로, 스마트폰의 주요 입력 장치로 사용됩니다. 사용자가 화면을 터치하면 해당 위치를 감지하여 해당 동작을 수행합니다.

8. 나노 반도체 기술 중 GAA(Gate-All-Around) 구조에 대하여 설명하시오.

GAA(Gate-All-Around) 구조는 나노 반도체 기술 중 하나로, 기존의 MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor) 구조에서 게이트가 반도체 소자 주변을 둘러싸는 형태로 설계된 구조를 말합니다. 이는 게이트가 반도체 소자 주변을 모두 감싸므로 전류의 흐름을 더욱 효율적으로 제어할 수 있게 되어 전자 속도를 높이고 에너지 소비를 줄일 수 있습니다.
GAA 구조는 기존의 FinFET(Fin Field-Effect Transistor) 구조보다 더욱 발전된 기술로, 더 작은 공정 노드에서 더 높은 성능을 제공할 수 있습니다. 또한, GAA 구조는 3차원적인 설계가 가능하므로 공간 이용 효율성이 뛰어나며, 더 높은 집적도와 성능을 제공할 수 있습니다.
이러한 이점으로 인해 GAA 구조는 현재 반도체 산업에서 주목받고 있으며, 미래 반도체 기술의 발전을 이끌어 나갈 것으로 기대되고 있습니다.
 
9. 스마트폰 eSIM(embedded Subscriber Identity Module)에 대하여 설명하시오. 
eSIM은 내장형 가입자 식별 모듈(Embedded Subscriber Identity Module)의 약자로, 전통적인 SIM 카드와 달리 물리적인 카드 형태가 아닌 소프트웨어 기반의 가입자 모듈을 의미합니다. eSIM은 스마트폰이나 다른 모바일 기기에 내장되어 있어서 사용자가 SIM 카드를 교체하거나 삽입할 필요 없이 디지털적으로 프로파일을 다운로드하여 네트워크에 연결할 수 있습니다.
eSIM은 물리적인 SIM 카드와 비교하여 여러 가지 장점을 가지고 있습니다. 예를 들어, 여행 중에 다른 국가의 로밍 서비스를 사용할 때 물리적인 SIM 카드를 교체할 필요 없이 소프트웨어적으로 프로파일을 변경하여 간편하게 사용할 수 있습니다. 또한, eSIM은 물리적인 SIM 카드보다 작고 가벼우며, 잃어버리거나 손상될 우려가 적습니다.
현재 많은 스마트폰 제조사들이 eSIM을 지원하고 있으며, 이 기술은 더 많은 모바일 기기에서 사용되고 있습니다.

10. 강자성체에 외부 자계를 인가했을 때 자화 현상을 히스테리시스 곡선과 손실로 설명하시오. 
강자성체는 외부 자계를 인가받을 때 자화 현상이 나타납니다. 이때 강자성체의 자화 현상은 히스테리시스 곡선을 따르게 됩니다. 히스테리시스
곡선은 외부 자계가 증가하거나 감소함에 따라 강자성체의 자화력이 어떻게 변화하는지를 나타내는 곡선으로, 자화력이 외부 자계에 따라 선형적으로 변하는 것이 아니라 비선형적으로 변화하는 것을 보여줍니다.
    히스테리시스 곡선은 강자성체가 외부 자계를 인가받은 때 자화력이 포화되는 지점, 즉 포화 자화력과 외부 자계가 제로가 되었을 때의 잔류 자화      력을 나타내며, 이러한 특성은 강자성체의 기능과 성능을 이해하는 데 중      요한 역할을 합니다.
또한, 강자성체에 외부 자계를 인가하면 자화 현상이 발생하는 과정에서 일부 에너지가 손실되는데, 이를 손실이라고 합니다. 손실은 강자성체의 자화 현상이 외부 자계에 따라 반복적으로 변화할 때 발생하며, 이러한 손실은 강자성체의 효율성과 안정성에 영향을 미칩니다. 따라서 히스테리시스 곡선과 손실은 강자성체의 특성을 이해하고 설명하는 데 중요한 개념입니다.

11. EUV(Extreme Ultraviolet Lithography)에서 렌즈를 사용하지 못하고, 반사경을 사용하는 이유에 대하여 설명하시오. 
EUV(Extreme Ultraviolet Lithography)는 광학 리소그래피 기술 중 하나로, 극단적 자외선 파장인 13.5나노미터 파장의 광을 사용하여 반도체 칩을 제조하는 고급 공정 기술입니다. 이 기술에서는 전통적인 광학 렌즈를 사용할 수 없고, 대신 반사경을 사용해야 하는 이유가 있습니다.
EUV 기술에서는 극단적 자외선 파장인 13.5나노미터 파장의 광을 사용하는데, 이 파장은 공기나 유리 등의 물질을 통과하는 능력이 매우 낮기 때문에 광학 렌즈를 사용하기 어렵습니다. 일반적인 광학 렌즈는 광을 투과시키는 물질로 만들어져 있기 때문에 EUV 파장의 광을 효율적으로 집중하거나 조절하기 어렵습니다.
그래서 EUV 기술에서는 반사경을 사용하는 것이 효과적입니다. 반사경은 광을 반사시켜 집중하거나 조절하는 역할을 하며, EUV 파장의 광을 효율적으로 다룰 수 있습니다. 또한, 반사경은 광학 렌즈보다 더 정밀하게 광을 조절할 수 있어서 더 높은 해상도와 정밀도를 얻을 수 있습니다.
따라서 EUV 기술에서는 렌즈를 사용하는 대신 반사경을 사용하는 이유는 EUV 파장의 특성상 광학 렌즈를 사용하기 어렵기 때문이며, 반사경을 사용함으로써 더 높은 해상도와 정밀도를 얻을 수 있기 때문입니다.

12. 아래 회로에서 인덕턴스 L에 흐르는 전류가 전원전압 E와 동상이 되기 위한 의 값을 구하시오

13. MATV(Master Antenna Television)에서 사용되고 있는 대역통과 필터의 특성을 나타내는 성능지표에 대하여 설명하시오. 

MATV(Master Antenna Television) 시스템에서 사용되는 대역통과 필터의 성능을 나타내는 주요 성능지표는 다음과 같습니다.
- 대역통과 특성(Bandpass Characteristics): 대역통과 필터는 특정 주파수 대역의 신호만을 통과시키는 역할을 합니다. 이 때, 필터의 대역통과 특성은 특정 주파수 대역에서의 손실이 최소화되고, 원하는 대역폭 내에서의 통과 대역폭이 최대화되어야 합니다.
- 통과손실(Passband Loss): 필터를 통과하는 신호의 손실을 나타내는 지표로, 이 값이 낮을수록 필터의 성능이 우수합니다. 일반적으로 통과손실은 dB 단위로 표시되며, 낮은 값일수록 좋은 성능을 가진 필터라고 할 수 있습니다.
- 통과대역폭(Passband Width): 필터가 통과시키는 주파수 대역을 나타내는 지표로, 이 값이 넓을수록 필터는 더 많은 주파수를 통과시킬 수 있습니다. 통과대역폭이 넓을수록 필터의 유연성이 높아지며, 다양한 주파수 대역의 신호를 처리할 수 있습니다.
- 차단대역폭(Stopband Width): 필터가 차단하는 주파수 대역을 나타내는 지표로, 이 값이 넓을수록 필터는 불필요한 주파수를 효과적으로 차단할 수 있습니다. 차단대역폭이 넓을수록 외부 잡음이나 간섭을 효과적으로 제거할 수 있습니다.
이러한 성능지표들을 종합적으로 고려하여 MATV 시스템에서 사용되는 대역통과 필터의 성능을 평가하고, 최적의 필터를 선택하여 시스템의 성능을 향상시킬 수 있습니다.

2교시 100분
※ 다음 문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각25점)

1. 컬러 홀로그래피(holography)에 대하여 설명하시오. 
컬러 홀로그래피(holography)는 광학 기술의 한 형태로, 3차원 이미지를 생성하는 기술입니다. 홀로그램은 물체의 전체 광학 정보를 저장하고, 이를 재생하여 실제 물체와 같은 입체적인 이미지를 만들어냅니다.
컬러 홀로그래피는 흑백 홀로그래피와 달리 다양한 색상을 표현할 수 있는 기술로, 더욱 생생하고 현실적인 이미지를 제공합니다. 컬러 홀로그램은 빛의 간섭을 이용하여 물체의 형상, 색상, 깊이 등을 정밀하게 재현할 수 있습니다.
컬러 홀로그래피는 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어, 예술 분야에서는 예술작품이나 조각품을 입체적으로 보여주는데 활용되며, 의료 분야에서는 해부학적인 정보를 시각적으로 제공하는 데 사용될 수 있습니다. 또한 보안 분야에서는 안전한 인증 기술로 활용되기도 합니다.
컬러 홀로그래피는 빛의 간섭 현상을 이용하기 때문에 고급 광학 장비와 정교한 기술이 요구되지만, 그 결과물은 매우 현실적이고 입체적인 이미지를 제공하여 다양한 분야에서 활발히 연구되고 응용되고 있습니다.

2. 단일광자방출단층촬영(single photon emission computed tomography) 장치에 대하여 설명하시오. 
단일광자방출단층촬영(SPECT)은 핵의학 영상 촬영 기술 중 하나로, 환자의 몸속에 방사성 물질을 주입하여 해당 물질이 방출하는 감마 방사선을 측정하여 이미지를 생성하는 방법입니다. SPECT 장치는 회전하는 감마 카메라와 컴퓨터화된 이미지 재구성 소프트웨어로 구성되어 있습니다.
환자에게 방사성 물질을 주입한 후, 감마 카메라가 몸 주변을 회전하면서 방출되는 감마 방사선을 측정합니다. 이를 통해 각 부위에서 방출되는 방사선의 양과 위치를 파악하여 3차원 이미지를 생성합니다. 이를 통해 의사는 환자의 장기나 조직의 기능과 형태를 평가하고 질병의 진단 및 치료 효과를 모니터링할 수 있습니다.
SPECT는 주로 심장, 뇌, 간, 신장 등의 장기 및 혈류, 대사, 신경전달물질 등의 기능을 평가하는 데 사용되며, 종양, 심장질환, 뇌질환, 감염 등 다양한 질병의 진단과 추적에 활용됩니다.

3. 자율주행 자동차 핵심 부품기술에 대하여 설명하시오. 
자율주행 자동차의 핵심 부품 기술에는 다음과 같은 요소들이 포함됩니다:
- 센서 기술: 자율주행 자동차는 다양한 센서를 사용하여 주변 환경을 감지하고 분석합니다. 레이더, 라이다, 카메라, 초음파 센서 등을 활용하여 주변 차량, 보행자, 도로 상황 등을 실시간으로 감지하고 인식합니다.
- 인공지능 및 머신러닝: 자율주행 자동차는 수많은 데이터를 수집하고 분석하여 주행 결정을 내리는데 인공지능과 머신러닝 기술이 활용됩니다. 이를 통해 주행 패턴을 학습하고 예측하여 안전하고 효율적인 주행을 실현합니다.
- 제어 시스템: 자율주행 자동차는 주행 경로를 계획하고 제어하기 위한 제어 시스템이 필요합니다. 이를 통해 차량의 속도, 방향, 주행 경로 등을 조절하여 안전한 주행을 보장합니다.
- 통신 기술: 자율주행 자동차는 외부와의 통신을 통해 실시간으로 정보를 주고받습니다. V2X(Vehicle-to-Everything) 기술을 활용하여 다른 차량, 도로 시설, 교통 신호등 등과 통신하여 주행 정보를 공유하고 협력하여 교통 안전성을 향상합니다.
이러한 핵심 부품 기술들이 결합되어 자율주행 자동차가 안 전하 고 효율적으로 주행할 수 있도록 지원하고 있습니다.

4. 스마트폰 운영체제인 안드로이드(android)와 iOS를 비교하여 설명하시오. 
안드로이드(Android)와 iOS는 현재 가장 인기 있는 스마트폰 운영체제 중 두 가지입니다. 각각의 특징을 비교하여 설명하겠습니다.
- 사용자 인터페이스:
· 안드로이드: 안드로이드는 다양한 제조사들이 사용하는 오픈 소스 운영체제로, 사용자들에게 맞춤화된 인터페이스를 제공합니다. 사용자는 홈 화면을 자유롭게 커스터마이징 할 수 있고, 다양한 위젯과 아이콘을 추가할 수 있습니다.
· iOS: iOS는 애플이 개발한 운영체제로, 일관된 디자인과 사용자 경험을 제공합니다. iOS는 홈 화면에 앱 아이콘을 배치하는 방식으로 간단하고 직관적인 인터페이스를 제공합니다.
- 앱 생태계:
· 안드로이드: 구글 플레이 스토어를 통해 수백만 개의 앱을 다운로드할 수 있습니다. 안드로이드는 다양한 앱과 게임을 제공하며, 사용자들이 다양한 선택지를 가질 수 있습니다.
· iOS: 애플 앱 스토어는 안정성과 품질을 중시하는 앱들이 많이 제공됩니다. iOS는 보안 측면에서 더 엄격한 기준을 적용하고 있습니다.
- 보안:
· 안드로이드: 안드로이드는 오픈 소스 운영체제로, 다양한 제조사들이 커스터 마이징 할 수 있기 때문에 보안 취약점이 발생할 수 있습니다. 구글은 보안 패치를 제공하지만, 제조사나 이동통신사에 따라 지원이 다를 수 있습니다.
· iOS: iOS는 애플이 직접 관리하고 업데이트를 제공하기 때문에 보안 측면에서 안정적입니다. 애플은 보안에 매우 신경을 쓰고 있으며, 앱 스토어에서의 앱 검수 과정을 통해 보안을 강화하고 있습니다.
안드로이드와 iOS는 각각의 특징과 장단점을 가지고 있으며, 사용자의 취향과 용도에 따라 선택할 수 있습니다.

5. 무선통신시스템에서 LNA(Low Noise Amplifier)의 특성 요구조건에 대하여 설명하시오. 
무선통신시스템에서 LNA(Low Noise Amplifier)은 수신기의 첫 번째 단계로 사용되며, 수신 신호를 증폭하고 동시에 잡음을 최소화하여 시스템의 성능을 향상하는 역할을 합니다. LNA의 특성 요구조건은 다음과 같습니다.
- 낮은 잡음 지수 (Low Noise Figure): LNA의 주요 목표는 입력 신호의 잡음을 최소화하는 것입니다. 따라서 LNA는 낮은 잡음 지수를 가져야 하며, 이는 LNA가 입력 신호를 증폭할 때 추가되는 잡음이 최소화되어야 함을 의미합니다.
- 높은 증폭 게인 (High Gain): LNA는 입력 신호를 증폭하여 출력으로 전달해야 하므로, 높은 증폭 게인을 가져야 합니다. 높은 증폭 게인은 수신기의 감도를 향상하고, 잡음에 대한 신호 대비 비율을 높여 시스템의 성능을 향상합니다.
- 넓은 대역폭 (Wide Bandwidth): LNA는 다양한 주파수 범위의 신호를 증폭해야 하므로, 넓은 대역폭을 가지고 있어야 합니다. 넓은 대역폭을 가진 LNA는 다양한 주파수에서 신호를 증폭할 수 있어서 시스템의 유연성을 높여줍니다.
- 낮은 소비 전력 (Low Power Consumption): 무선통신 시스템은 이동성이 요구되는 경우가 많기 때문에, LNA는 낮은 소비 전력을 가져야 합니다. 낮은 소비 전력을 가진 LNA는 배터리 수명을 연장시키고, 이동성을 향상할 수 있습니다.
이러한 특성 요구조건을 충족하는 LNA는 무선통신 시스템의 수신 성능을 향상하고, 신호의 신뢰성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

6. 통신 접지저항 측정 방법에 대하여 설명하시오. 
통신 접지저항은 통신 시스템의 안정성과 신호 품질을 보장하기 위해 중요한 요소입니다. 접지저항을 측정하는 방법은 다음과 같습니다.
- 2점 측정법 (Two-Point Method): 가장 일반적으로 사용되는 방법으로, 접지저항을 측정하기 위해 접지 포인트와 측정 포인트 사이에 접지 전압을 인가하고, 이에 따른 전류를 측정하여 접지저항을 계산합니다. 이 방법은 간단하고 빠르게 측정할 수 있지만, 측정 오차가 발생할 수 있습니다.
- 4점 측정법 (Four-Point Method): 4개의 전극을 사용하여 접지저항을 측정하는 방법으로, 두 개의 전극은 전압을 인가하고 다른 두 개의 전극은 전류를 측정합니다. 이 방법은 접지저항 측정 시 측정 오차를 줄일 수 있으며, 정확한 측정 결과를 얻을 수 있습니다.
- 소백저항 측정기 사용: 전용 소백저항 측정기를 사용하여 접지저항을 측정할 수도 있습니다. 이 방법은 정확하고 신뢰성이 높은 측정 결과를 얻을 수 있으며, 전문가나 전문 장비가 필요합니다.
- 지하 전극 사용: 접지저항을 측정할 때 지하 전극을 사용하여 지하의 접지 상태를 반영할 수 있습니다. 이를 통해 실제 환경에서의 접지저항을 정확하게 측정할 수 있습니다.
통신 접지저항을 정확하게 측정하여 안정성과 신호 품질을 유지하는 것은 통신 시스템의 성능을 향상하는 데 중요한 요소이므로, 정확한 측정 방법을 선택하여 측정을 진행해야 합니다.

3교시 100분
※ 다음 문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각25점)

1. 영상편집기법 중 몽타주(montage)에 대하여 설명하시오. 
몽타주(Montage)는 영상편집 기법 중 하나로, 여러 장면이나 이미지를 연속적으로 조합하여 새로운 의미를 만들어내는 기법을 말합니다. 몽타주는 영화나 TV 프로그램, 음악 비디오 등 다양한 매체에서 사용되며, 감정이나 분위기를 강조하거나 이야기를 전달하는 데 효과적으로 활용됩니다.
몽타주는 다양한 방식으로 사용될 수 있으며, 주로 다음과 같은 목적으로 활용됩니다.
- 시간 압축: 긴 시간을 짧게 보여주기 위해 여러 장면을 빠르게 연속해서 보여줌으로써 시간을 압축하는 효과를 낼 수 있습니다.
- 공간 이동: 서로 다른 장소나 공간으로의 이동을 표현하기 위해 여러 장면을 연결하여 이동하는 느낌을 주는 효과를 낼 수 있습니다.
- 감정 전달: 특정 감정이나 분위기를 강조하기 위해 여러 장면을 조합하여 감정을 전달하는 데 활용됩니다.
- 이야기 전달: 이야기의 흐름을 더욱 명확하게 전달하기 위해 여러 장면을 연결하여 이야기를 완성시키는 데 사용됩니다.
몽타주는 영상편집의 기본 기법 중 하나이며, 영상의 흐름과 의미를 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 적절하게 사용되면 시청자에게 더욱 풍부한 시각적 경험을 제공하고, 이야기를 더욱 효과적으로 전달할 수 있습니다.

2. 양전자방출단층촬영(positron emission tomography) 장치에 대하여 설명하시오. 
양전자방출단층촬영(positron emission tomography, PET)은 핵의학 영상진단 기술 중 하나로, 생체 내에서 방출되는 양전자 방출체(positron-emitting radionuclide)를 이용하여 생체 내의 대사 활동을 측정하고 이미지화하는 기술입니다.
PET 장치는 크게 두 부분으로 구성됩니다. 하나는 양전자 방출체를 포함하는 방사성 물질을 주입하는 부분이고, 다른 하나는 양전자를 감지하고 이미지로 변환하는 부분입니다.
작동 원리는 다음과 같습니다. 먼저, 환자에게 방사성 물질을 주입하여 해당 물질이 몸속에서 대사 활동과 연관된 조직이나 장기에 흡수되도록 합니다. 방사성 물질은 양전자를 방출하며, 이 양전자는 반대편에 위치한 PET 장치의 감지기로 향하게 됩니다. 감지기는 양전자의 충돌로 발생하는 감마선을 감지하여 이미지로 변환합니다.
PET 장치는 이렇게 얻은 데이터를 컴퓨터로 처리하여 생체 내의 대사 활동을 3차원 이미지로 표현합니다. 이를 통해 종양의 위치와 크기, 뇌의 활동, 심장의 혈류 등을 정확하게 파악할 수 있습니다. PET는 종양의 발견과 진단, 암 치료 효과 평가, 뇌 질환의 진단 등 다양한 의학적 용도로 활용되고 있습니다.
양전자방출단층촬영은 다른 영상진단 기술과 함께 사용되어 정확한 진단과 치료를 위해 필수적인 기술 중 하나로 인정받고 있습니다.

3. 리튬이온 배터리의 분리막 종류와 배터리 폭발 방지 방안에 대하여 설명하시오. 
리튬이온 배터리의 분리막은 배터리 내부의 양극과 음극을 분리하고 전기를 전달하는 역할을 합니다. 주로 사용되는 분리막의 종류는 다음과 같습니다.
- 폴리에틸렌(PE): 가장 보편적으로 사용되는 분리막으로, 저렴하고 전기적으로 안정한 재료입니다.
- 폴리프로필렌(PP): 열에 강하고 화학적으로 안정한 재료로, 고온에서도 안정성을 유지할 수 있습니다.
- 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF): 고열에 강하고 전기적으로 안정한 재료로, 고에너지 밀도 배터리에 적합합니다.
배터리 폭발 방지를 위한 방안은 다음과 같습니다.
- 온도 관리: 배터리 내부 온도가 너무 높아지면 화재나 폭발의 위험이 증가하므로, 배터리 내부 온도를 안정적으로 유지하는 열관리 시스템을 도입합니다.
- 과충전 및 과방전 방지: 배터리가 과충전 되거나 과방전 되면 내부 구조가 손상되어 폭발할 수 있으므로, 이를 방지하기 위한 회로 및 시스템을 도입합니다.
- 충격 및 진동 방지: 배터리가 강한 충격이나 진동을 받으면 내부 구조가 손상되어 폭발할 수 있으므로, 충격 및 진동을 흡수하는 안전장치를 도입합니다.
- 안전장치 도입: 배터리 내부에 과열, 과전류, 단락 등의 이상이 발생하면 자동으로 차단하는 안전장치를 도입하여 폭발을 방지합니다.
이러한 방안들을 통해 리튬이온 배터리의 안전성을 높이고, 사용자 및 주변 환경을 보호할 수 있습니다.

4. X-밴드 주파수 대역용 마이크로스트립 안테나와 파라볼릭 안테나를 설계할 경우 고려사항에 대하여 설명하시오. 
X-밴드 주파수 대역용 마이크로스트립 안테나와 파라볼릭 안테나를 설계할 때 고려해야 할 주요 사항은 다음과 같습니다.
- 주파수 대역: X-밴드 주파수 대역에 맞는 안테나를 설계해야 합니다. X-밴드는 대략 8 GHz에서 12 GHz까지의 주파수 범위를 가지므로, 이에 맞는 안테나 디자인을 고려해야 합니다.
- 방사 특성: 안테나의 방사 특성은 안테나의 효율성과 성능에 큰 영향을 미칩니다. 안테나의 방사 특성을 최적화하여 원하는 방향으로 신호를 전파할 수 있도록 설계해야 합니다.
- 효율성: 안테나의 효율성은 전파 손실을 최소화하고 신호 전달 효율을 높이는 데 중요합니다. 안테나 손실을 최소화하고 효율적인 전파를 위해 안테나 소자 및 재료를 신중히 선택해야 합니다.
- 방사패턴: 안테나의 방사패턴은 안테나가 방출하는 전파의 방향성을 결정합니다. 원하는 방향으로의 전파를 위해 적절한 방사패턴을 가진 안테나를 설계해야 합니다.
- 크기와 형태: 안테나의 크기와 형태는 설치 공간과 사용 목적에 따라 적절히 선택되어야 합니다. X-밴드 안테나의 크기와 형태를 최적화하여 효율적인 성능을 발휘할 수 있도록 설계해야 합니다.
이러한 요소들을 고려하여 X-밴드 주파수 대역용 마이크로스트립 안테나와 파라볼릭 안테나를 설계하면 안테나의 성능을 최적화하고 원하는 통신 요구사항을 충족시킬 수 있습니다.

5. 터치 스크린 패널(touch screen pannel)에 사용되고 있는 터치 센서(touch sensor)의 종류와 On-Cell 및 In-Cell 구조에 대하여 설명하시오. 
터치 스크린 패널에 사용되는 터치 센서는 크게 두 가지 종류로 나눌 수 있습니다.
- 전기 용량식 터치 센서(Capacitive Touch Sensor): 전기 용량식 터치 센서는 유전체 위에 전극을 놓고 손가락이나 스타일러스와 같은 전기를 전달할 수 있는 물체가 터치되면 전기 용량이 변화하여 터치를 감지하는 방식입니다. 이 방식은 빠르고 정확한 터치 감지가 가능하며 멀티터치 기능을 지원합니다.
- 저항식 터치 센서(Resistive Touch Sensor): 저항식 터치 센서는 두 개의 유연한 박막을 겹쳐놓고 그 사이에 약간의 공기를 두어 터치 시 두 박막이 접촉하여 터치를 감지하는 방식입니다. 이 방식은 저가로 제작이 가능하고 다양한 환경에서 사용할 수 있지만 멀티터치 기능이 제한적입니다.
On-Cell 및 In-Cell 구조는 터치 스크린 패널의 구조를 나타내는 용어입니다.
- On-Cell 구조: On-Cell 구조는 터치 센서가 LCD 패널 위에 직접 부착되어 있는 구조를 말합니다. 이 구조는 제조과정이 간단하고 비용이 저렴하며 두께가 얇아 설계적으로 유리한 면이 있습니다. 그러나 터치 감도가 낮고 반사가 심할 수 있으며 수명이 짧을 수 있습니다.
- In-Cell 구조: In-Cell 구조는 LCD 패널 내부에 터치 센서가 포함되어 있는 구조를 말합니다. 이 구조는 터치 감도가 뛰어나고 반사가 줄어들어 화면 품질이 향상되며 전력 소모가 낮아 에너지 효율적입니다. 그러나 제조과정이 복잡하고 비용이 높으며 수리가 어려울 수 있습니다.
이러한 터치 센서의 종류와 On-Cell 및 In-Cell 구조는 각각의 장단점을 고려하여 터치 스크린 패널을 설계하고 제조하는 데 중요한 역할을 합니다.

6. 스마트 그리드의 핵심기술 중 AMI(Advanced Metering Infra Structure), DR(Demand Response), RTP(Real Time Pricing)에 대하여 설명하시오. 
- AMI(Advanced Metering Infrastructure): AMI는 첨단 계량 인프라를 의미하며 전력 공급 네트워크에서 전력 사용량을 실시간으로 모니터링하고 관리하는 기술입니다. 전통적인 전력 미터와 달리 AMI는 양방향 통신 기능을 갖추어 전력 회사와 소비자 간의 데이터 교환을 가능하게 합니다. 이를 통해 전력 회사는 전력 수요를 예측하고 관리할 수 있으며 소비자는 전력 사용량을 실시간으로 확인하고 에너지 절약을 도모할 수 있습니다.
- DR(Demand Response): DR은 수요 반응 기술로, 전력 수요가 공급에 따라 조절되는 시스템을 의미합니다. 전력 수급이 부족할 때 전력 수요를 조절하여 전력 공급을 안정화하고 전력 사용량을 최적화하는 것을 목표로 합니다. DR은 전력 회사가 소비자에게 전력 사용량을 제어하는 요청을 보내어 전력 사용을 조절하도록 유도하거나 보상을 제공하는 방식으로 운영됩니다.
- RTP(Real Time Pricing): RTP는 실시간 가격 책정 기술로, 전력 요금을 실시간으로 조정하는 시스템을 의미합니다. 전통적인 전력 요금은 고정된 가격으로 책정되지만 RTP는 전력 수급과 수요에 따라 가격이 변동됩니다. 이를 통해 전력 수요를 조절하고 전력 사용량을 최적화하여 전력 네트워크의 안정성을 향상하고 에너지 비용을 절감할 수 있습니다.
이러한 AMI, DR, RTP는 스마트 그리드의 핵심기술로 전력 시스템을 더욱 효율적으로 운영하고 에너지 절약을 도모하는 데 중요한 역할을 합니다.

4교시  100분
※ 다음 문제 중 4문제를 선택하여 설명하시오. (각 25점)

1. 드론에 대하여 설명하시오. 
드론은 무인 항공기로, 원격 조종이나 자율 비행 시스템을 통해 조종됩니다. 드론은 다양한 용도로 사용되며, 산업, 군사, 농업, 엔터테인먼트, 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 활용됩니다.
드론은 고해상도 카메라, 열화상 카메라, LiDAR 등 다양한 센서를 장착하여 지상 상황을 모니터링하거나 데이터를 수집할 수 있습니다. 이를 통해 장소나 지형의 상태를 실시간으로 파악하거나 영상 및 사진을 촬영할 수 있습니다.
또한 드론은 장소에 제한 없이 빠르고 효율적으로 이동할 수 있어, 장소에 대한 접근이 어려운 상황이나 위험한 환경에서 사용됩니다. 예를 들어 재난 현장에서 생존자 수색, 산불 진압, 인프라 점검 등에 활용됩니다.
드론은 또한 농업 분야에서는 작물 상태 모니터링, 비료 및 농약의 정확한 살포, 작물 수확 등에 사용되며, 엔터테인먼트 분야에서는 영화나 드라마 촬영, 드론 레이싱 등에 활용됩니다.
드론은 기술의 발전과 함께 더욱 다양한 분야에서 활용되고 있으며, 미래에는 더욱 발전된 기능과 성능을 갖춘 드론이 보다 널리 사용될 것으로 예상됩니다.

2. 적층세라믹콘덴서(multi layer ceramic capacitor)의 구조와 클래스(class) 별 특성에 대하여 설명하시오. 
적층 세라믹 콘덴서는 전기적으로 안정하고 고신뢰성을 가지는 콘덴서로, 전자기기에서 주로 사용됩니다. 이 콘덴서는 다층 구조로 되어 있으며, 각 층은 세라믹 재료와 전극으로 이루어져 있습니다.
적층 세라믹 콘덴서의 구조는 일반적으로 다음과 같습니다:
- 외부 절연층: 콘덴서의 외부를 절연시켜 주는 층으로, 전체 콘덴서를 보호합니다.
- 내부 전극: 세라믹 재료와 함께 쌓여 있는 전극으로, 전기적으로 연결되어 전하를 저장하고 방출합니다.
- 세라믹 다이렉트: 내부 전극을 감싸고 있는 세라믹 층으로, 전기적으로 안정하고 절연성이 뛰어납니다.
적층 세라믹 콘덴서는 클래스(class) 별로 다양한 특성을 가지고 있습니다. 주요 클래스는 다음과 같습니다:
- 클래스 1: 세라믹 재료로 탄산바륨(BaTiO3)을 사용하며, 고주파 응용에 적합합니다. 높은 품질 계수(Q factor)와 안정성을 가지고 있습니다.
- 클래스 2: 세라믹 재료로 이산화 티타늄(TiO2)을 사용하며, 저주파 응용에 적합합니다. 높은 용량 밀도와 안정성을 가지고 있습니다.
- 클래스 3: 세라믹 재료로 이산화 시리콘(SiO2)을 사용하며, 고주파 응용에 적합합니다. 높은 용량 밀도와 안정성을 가지고 있습니다.
적층 세라믹 콘덴서는 전자기기의 성능 향상과 안정성을 위해 광범위하게 사용되고 있으며, 클래스별로 다양한 특성을 가지고 있어 적절한 응용 분야에 사용됩니다.

3. 무선 고출력증폭기(high power amplifier)의 선형성 개선을 위해서 사용되는 신호의 사전왜곡(pre-distortion) 방식과 출력 백오프(back-off) 방식에 대하여 설명하시오. 
무선 고출력 증폭기는 무선 통신 시스템에서 신호를 증폭하여 전송 거리를 늘리거나 신호의 품질을 향상하는 역할을 합니다. 그러나 고출력 증폭기는 일반적으로 비선형적인 특성을 가지고 있어 신호가 증폭되는 과정에서 왜곡이 발생할 수 있습니다. 이러한 왜곡을 개선하기 위해 신호의 사전왜곡과 출력 백오프 방식이 사용됩니다.
- 사전왜곡(pre-distortion) 방식: 사전왜곡은 고출력 증폭기의 비선형적인 특성을 보상하기 위해 사용되는 기술입니다. 사전왜곡은 입력 신호에 일정한 왜곡을 더해주어, 고출력 증폭기에서 발생하는 비선형 왜곡과 상쇄시킴으로써 선형성을 개선합니다. 이를 통해 신호의 왜곡을 최소화하고, 더 정확하고 깨끗한 출력을 얻을 수 있습니다.
- 출력 백오프(back-off) 방식: 출력 백오프는 고출력 증폭기의 출력을 일정 수준 이하로 조절하여, 증폭기가 비선형 영역에서 동작하지 않도록 하는 방식입니다. 고출력 증폭기는 일반적으로 정격 출력보다 낮은 출력에서 더 선형적으로 동작하므로, 출력을 일정 수준 이하로 조절함으로써 왜곡을 최소화할 수 있습니다. 이 방식은 출력 신호의 품질을 향상하고, 전력 소모를 줄이는 데 도움을 줍니다.
사전왜곡과 출력 백오프 방식은 무선 고출력 증폭기의 선형성을 개선하기 위한 중요한 기술로 무선통신 시스템의 성능을 향상하는 데 중요한 역할을 합니다.

4. 심장의 전기적 활동을 측정하는 광혈류측정(photoplethysmogram)센서에 대하여 설명하시오. 
광혈류측정(photoplethysmogram) 센서는 심장의 전기적 활동을 측정하는 기술 중 하나로, 혈액의 산소 포화도와 혈액의 이동을 감지하여 심박수와 혈압 등을 측정하는 데 사용됩니다. 이 센서는 일반적으로 손가락이나 귀 등의 부위에 부착되어 사용되며, 광학적인 방법을 통해 혈액의 산소 포화도와 혈압을 측정합니다.
광혈류측정 센서는 LED(발광 다이오드)와 광핵(photodetector)으로 구성되어 있습니다. LED는 특정 파장의 빛을 발생시켜 혈액을 조사하고, 광핵은 혈액이 빛을 흡수한 정도를 측정합니다. 혈액이 맥박에 따라 산소 포화도와 혈압이 변화하면서 빛을 흡수하는 정도도 변하게 되는데, 이를 광핵이 감지하여 심박수와 혈압을 측정합니다.
광혈류측정 센서는 비침습적인 방법으로 심장의 전기적 활동을 측정할 수 있어서 편리하게 사용됩니다. 또한, 이 센서를 통해 혈액의 산소 포화도와 혈압을 실시간으로 모니터링할 수 있어서 의료 분야뿐만 아니라 스포츠 분야나 웨어러블 기기에도 활용되고 있습니다. 이를 통해 개인의 건강 상태를 실시간으로 모니터링하고, 적시에 조치를 취할 수 있도록 도와줍니다.

5. 반도체 표면분석 장비 중 FESEM(Field Emission Scanning Electron Microscopy)과 CDSEM(Critical Dimension Scanning Electron Microscopy) 장비에 대하여 설명하시오. 
- FESEM(Field Emission Scanning Electron Microscopy)은 반도체 표면분석을 위해 사용되는 고해상도 전자 현미경 기술 중 하나입니다. FESEM은 전자 촬영소자에서 발생하는 전자를 이용하여 샘플 표면의 모양, 크기, 구조 등을 고해상도로 관찰할 수 있습니다. 이 기술은 전자 촬영소자에서 발생하는 전자를 집중시키기 위해 필드 방출 소스를 사용하며, 이를 통해 더 높은 해상도와 이미지 품질을 제공합니다. FESEM은 나노미터 수준의 해상도를 제공하여 반도체 소자의 미세한 특성을 분석하는 데 매우 유용합니다.
- CDSEM(Critical Dimension Scanning Electron Microscopy)은 반도체 제조 공정에서 중요한 역할을 하는 장비로, 반도체 소자의 치수와 형상을 정밀하게 측정하는 데 사용됩니다. CDSEM은 전자 빔을 이용하여 반도체 소자의 치수를 측정하고, 이를 통해 제조 공정의 정밀도를 확인하거나 불량을 검출하는 데 활용됩니다.