제4과목 · 계측 기초·신호처리
신호변환·FFT·샘플링
관련 용어와 작동 원리, 개념별 차이를 먼저 이해한 뒤 연결 문제를 직접 풀고 제출 후 보기별 근거를 확인합니다. 흩어진 16개 세부 개념을 하나의 학습 흐름으로 묶었습니다.
Concept
개념
신호변환·FFT·샘플링은(는) 계측 기초·신호처리는 측정량, 센서, 변환·증폭·필터·표시의 측정 사슬과 정확도·감도·분해능·동특성을 다룬다.
센서 출력은 신호처리를 거쳐 해석 가능한 값이 되며 잡음과 대역폭, 샘플링 조건이 결과를 바꾼다. 정적 정확도와 시간에 따른 응답성은 별도로 평가한다.
Concept map
신호변환·FFT·샘플링 기출 판단 지도
문제의 단서에서 바로 답을 고르지 않고, 적용 대상과 기능을 거쳐 실제 기출 판단유형까지 연결합니다. 아래에는 이 묶음에서 우선 구분할 대표 개념을 표시했습니다.
1-A
문제에서 찾을 단서
“1차 지연계에 계단입력을 가했을 때 출력이 최종값의 약 63.2%에 도달하는 시간은?”에서 요구하는 조건
1-B
1차 지연계 시간상수
1차계의 응답은 1-e^(-t/τ)이므로 t=τ일 때 최종값의 약 63.2%가 된다.
1-C
기출 판단유형
조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다.
2-A
문제에서 찾을 단서
“신호전송 노이즈 저감을 위한 접지방법으로 부적절한 것은?”에서 요구하는 조건
2-B
계측 접지
다점접지는 전위차에 의한 접지루프를 만들어 오히려 노이즈를 증가시킬 수 있다.
2-C
기출 판단유형
부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다.
3-A
문제에서 찾을 단서
“측정신호의 최대주파수가 fmax일 때 앨리어싱을 피하기 위한 샘플링 시간 Δt의 조건은?”에서 요구하는 조건
3-B
나이퀴스트 샘플링
샘플링주파수 fs는 최소 2fmax 이상이어야 하며 Δt=1/fs이다.
3-C
기출 판단유형
선정조건형: 운전 조건과 요구 성능에 맞는 선정 기준을 고른다.
Compare
개념별 역할과 차이
| 구분 | 기출에서 묻는 것 | 핵심 근거 | 기출 유형 | 실제 함정 |
|---|---|---|---|---|
| 1차 지연계 시간상수 | “1차 지연계에 계단입력을 가했을 때 출력이 최종값의 약 63.2%에 도달하는 시간은?”에서 요구하는 조건 | 1차계의 응답은 1-e^(-t/τ)이므로 t=τ일 때 최종값의 약 63.2%가 된다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “고유주기”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 1차계의 응답은 1-e^(-t/τ)이므로 t=τ일 때 최종값의 약 63.2%가 된다. |
| 계측 접지 | “신호전송 노이즈 저감을 위한 접지방법으로 부적절한 것은?”에서 요구하는 조건 | 다점접지는 전위차에 의한 접지루프를 만들어 오히려 노이즈를 증가시킬 수 있다. | 부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다. | 부정형 함정 보기: “직렬접지를 피하고 병렬접지를 고려한다.”. 이 보기는 실제로 성립하므로 제외하면 안 됩니다. 정답(제외 대상)은 “가능한 여러 지점에 무분별하게 접지한다.”입니다. |
| 나이퀴스트 샘플링 | “측정신호의 최대주파수가 fmax일 때 앨리어싱을 피하기 위한 샘플링 시간 Δt의 조건은?”에서 요구하는 조건 | 샘플링주파수 fs는 최소 2fmax 이상이어야 하며 Δt=1/fs이다. | 선정조건형: 운전 조건과 요구 성능에 맞는 선정 기준을 고른다. | 실제 함정 보기: “Δt≥2fmax”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 샘플링주파수 fs는 최소 2fmax 이상이어야 하며 Δt=1/fs이다. |
| 동기시간평균 | “회전 기준 트리거를 이용해 비동기 노이즈를 제거하고 반복 성분만 강화하는 평균화는?”에서 요구하는 조건 | 회전 또는 반복주기와 동기화하여 평균하면 비동기 성분은 상쇄되고 주기성 신호가 남는다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “선형평균만”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 회전 또는 반복주기와 동기화하여 평균하면 비동기 성분은 상쇄되고 주기성 신호가 남는다. |
| 신호처리 | “설정한 최고 입력주파수보다 높은 성분이 낮은 주파수로 잘못 나타나는 현상은?”에서 요구하는 조건 | 샘플링 주파수의 절반을 넘는 성분이 낮은 주파수로 접혀 보이는 현상이다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “주파수 확대”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 샘플링 주파수의 절반을 넘는 성분이 낮은 주파수로 접혀 보이는 현상이다. |
| 앨리어싱 방지 | “앨리어싱 방지방법으로 옳지 않은 것은?”에서 요구하는 조건 | 앨리어싱은 샘플링 전에 발생하므로 아날로그 저역통과필터를 샘플러·A/D 앞에 둔다. | 부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다. | 부정형 함정 보기: “샘플링주파수를 최고신호주파수의 2배보다 크게 한다.”. 이 보기는 실제로 성립하므로 제외하면 안 됩니다. 정답(제외 대상)은 “안티앨리어싱 저역통과필터를 A/D 변환 뒤에만 설치한다.”입니다. |
| 온도신호 변환 | “온도센서의 미소 전압신호를 측정할 증폭기의 입력 측에 요구되는 특성은?”에서 요구하는 조건 | 입력임피던스가 높아야 센서회로를 부하하지 않고 원래 신호를 정확히 받을 수 있다. | 요구성능형: 용도에서 필요한 성질과 기대 효과가 함께 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “낮은 입력임피던스”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 입력임피던스가 높아야 센서회로를 부하하지 않고 원래 신호를 정확히 받을 수 있다. |
| 위상 | “주기신호에서 한 주기 내 현재 위치 또는 두 신호의 시간적 차이를 각도로 나타낸 것은?”에서 요구하는 조건 | 위상은 주기운동의 진행상태를 각도로 나타내며 두 신호의 선후관계를 판단하는 데 사용한다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “진폭”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 위상은 주기운동의 진행상태를 각도로 나타내며 두 신호의 선후관계를 판단하는 데 사용한다. |
| 위상차 계산 | “주파수 f인 정현파 두 신호의 시간차가 Δt일 때 위상차 φ의 관계식은?”에서 요구하는 조건 | 한 주기 1/f가 360°이므로 시간차 Δt는 360fΔt의 위상차에 해당한다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “φ=360Δt/f”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 한 주기 1/f가 360°이므로 시간차 Δt는 360fΔt의 위상차에 해당한다. |
| 전하 증폭기 | “압전형 센서처럼 전하를 출력하는 검출기의 신호를 전압으로 변환하는 증폭기는?”에서 요구하는 조건 | 전하 증폭기는 입력 전하량에 비례하는 전압을 출력하여 압전형 센서 신호처리에 사용된다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “전력 증폭기”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 전하 증폭기는 입력 전하량에 비례하는 전압을 출력하여 압전형 센서 신호처리에 사용된다. |
| 정전유도 노이즈 | “정전유도에 의한 계측신호 노이즈를 줄이는 대표적인 방법은?”에서 요구하는 조건 | 도전성 실드는 외부 전기장을 차폐하고 규정된 한 점에 접지하여 유도잡음을 줄인다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “연선만 사용한다.”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 도전성 실드는 외부 전기장을 차폐하고 규정된 한 점에 접지하여 유도잡음을 줄인다. |
| 정현파 RMS 정의 | “순수 정현파의 실효값을 정의하는 일반식으로 옳은 것은?”에서 요구하는 조건 | 실효값은 한 주기 동안 순시값의 제곱을 평균한 뒤 제곱근을 취한다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “Xrms=(1/T)∫₀ᵀx(t)dt”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 실효값은 한 주기 동안 순시값의 제곱을 평균한 뒤 제곱근을 취한다. |
| 파고율 | “진동신호의 충격성을 평가할 때 사용하는 파고율(Crest Factor)의 정의는?”에서 요구하는 조건 | 파고율은 피크값을 RMS로 나눈 값이며 충격성 결함이 증가하면 커질 수 있다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “실효값÷피크값”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 파고율은 피크값을 RMS로 나눈 값이며 충격성 결함이 증가하면 커질 수 있다. |
| 푸리에 변환 | “푸리에 변환의 특징에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?”에서 요구하는 조건 | 임펄스 신호도 푸리에 변환할 수 있으며 넓은 주파수 성분을 갖는다. | 부정형 판별: 실제로 성립하는 설명과 제외할 보기를 구분한다. | 부정형 함정 보기: “FFT 분석에서는 양의 주파수 성분을 주로 표시한다.”. 이 보기는 실제로 성립하므로 제외하면 안 됩니다. 정답(제외 대상)은 “임펄스 신호는 푸리에 변환할 수 없다.”입니다. |
| A/D 변환 | “연속적으로 변하는 아날로그 신호를 이산적인 디지털 값으로 바꾸는 장치는?”에서 요구하는 조건 | A/D 변환기는 샘플링·양자화·부호화를 통해 아날로그 입력을 디지털 데이터로 변환한다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “D/A 변환기”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: A/D 변환기는 샘플링·양자화·부호화를 통해 아날로그 입력을 디지털 데이터로 변환한다. |
| FFT 윈도우함수 | “FFT 분석에서 유한 길이 데이터의 양 끝 불연속으로 발생하는 누설오차를 줄이는 방법은?”에서 요구하는 조건 | 윈도우함수는 데이터 구간 양 끝을 완만하게 만들어 주파수 누설을 줄인다. | 조건 판별형: 질문의 대상·조건·기능이 모두 맞는 보기를 고른다. | 실제 함정 보기: “A/D 변환 후 안티앨리어싱필터만 적용한다.”. 이 보기를 정답과 바꿔 제시합니다. 판단 기준: 윈도우함수는 데이터 구간 양 끝을 완만하게 만들어 주파수 누설을 줄인다. |
Field application증상에서 출발하는 실무 적용펼쳐보기접기
측정량과 입력·출력 신호를 구분한다.
정적 특성과 동적 특성 중 문제의 초점을 찾는다.
단위·교정·필터·샘플링 조건을 확인한다.
Deep dive
세부 개념으로 들어가기
1차 지연계 시간상수1차계의 응답은 1-e^(-t/τ)이므로 t=τ일 때 최종값의 약 63.2%가 된다.정의·공식·세부 근거 보기 계측 접지다점접지는 전위차에 의한 접지루프를 만들어 오히려 노이즈를 증가시킬 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 나이퀴스트 샘플링샘플링주파수 fs는 최소 2fmax 이상이어야 하며 Δt=1/fs이다.정의·공식·세부 근거 보기 동기시간평균회전 또는 반복주기와 동기화하여 평균하면 비동기 성분은 상쇄되고 주기성 신호가 남는다.정의·공식·세부 근거 보기 신호처리샘플링 주파수의 절반을 넘는 성분이 낮은 주파수로 접혀 보이는 현상이다.정의·공식·세부 근거 보기 앨리어싱 방지앨리어싱은 샘플링 전에 발생하므로 아날로그 저역통과필터를 샘플러·A/D 앞에 둔다.정의·공식·세부 근거 보기 온도신호 변환입력임피던스가 높아야 센서회로를 부하하지 않고 원래 신호를 정확히 받을 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 위상위상은 주기운동의 진행상태를 각도로 나타내며 두 신호의 선후관계를 판단하는 데 사용한다.정의·공식·세부 근거 보기 위상차 계산한 주기 1/f가 360°이므로 시간차 Δt는 360fΔt의 위상차에 해당한다.정의·공식·세부 근거 보기 전하 증폭기전하 증폭기는 입력 전하량에 비례하는 전압을 출력하여 압전형 센서 신호처리에 사용된다.정의·공식·세부 근거 보기 정전유도 노이즈도전성 실드는 외부 전기장을 차폐하고 규정된 한 점에 접지하여 유도잡음을 줄인다.정의·공식·세부 근거 보기 정현파 RMS 정의실효값은 한 주기 동안 순시값의 제곱을 평균한 뒤 제곱근을 취한다.정의·공식·세부 근거 보기 파고율파고율은 피크값을 RMS로 나눈 값이며 충격성 결함이 증가하면 커질 수 있다.정의·공식·세부 근거 보기 푸리에 변환임펄스 신호도 푸리에 변환할 수 있으며 넓은 주파수 성분을 갖는다.정의·공식·세부 근거 보기 A/D 변환A/D 변환기는 샘플링·양자화·부호화를 통해 아날로그 입력을 디지털 데이터로 변환한다.정의·공식·세부 근거 보기 FFT 윈도우함수윈도우함수는 데이터 구간 양 끝을 완만하게 만들어 주파수 누설을 줄인다.정의·공식·세부 근거 보기
Past exam practice
기출 문제 풀기
개념을 확인했다면 실제 CBT 문제를 바로 풀어보세요. 답안을 제출하면 페이지 이동 없이 정오답과 풀이가 열립니다. 처음 3개부터 보여주며 정답은 제출 전까지 전송하지 않습니다.
Exam traps
연결 문제로 확인하는 시험 함정
아래에서는 문제와 보기만 미리 보여 줍니다. 정답·해설·보기별 근거는 답을 제출한 뒤에만 공개되므로, 먼저 직접 판단하고 풀이 화면에서 확인하세요.
학습용 재구성 1직접 풀기
1차 지연계에 계단입력을 가했을 때 출력이 최종값의 약 63.2%에 도달하는 시간은?
- 1고유주기
- 2시간상수 τ
- 3피크시간만
- 4샘플링주기
학습용 재구성 2직접 풀기
신호전송 노이즈 저감을 위한 접지방법으로 부적절한 것은?
- 1가능한 여러 지점에 무분별하게 접지한다.
- 2직렬접지를 피하고 병렬접지를 고려한다.
- 3가능한 굵고 짧은 도체를 사용한다.
- 4실드와 패널을 규정에 따라 접지한다.
학습용 재구성 3직접 풀기
측정신호의 최대주파수가 fmax일 때 앨리어싱을 피하기 위한 샘플링 시간 Δt의 조건은?
- 1Δt≥2fmax
- 2Δt≤1/(2fmax)
- 3Δt≤2fmax
- 4Δt≥1/(2fmax)
학습용 재구성 4직접 풀기
회전 기준 트리거를 이용해 비동기 노이즈를 제거하고 반복 성분만 강화하는 평균화는?
- 1선형평균만
- 2적분평균만
- 3동기시간평균
- 4피크홀드 평균
검증 문제 5직접 풀기
설정한 최고 입력주파수보다 높은 성분이 낮은 주파수로 잘못 나타나는 현상은?
- 1주파수 확대
- 2엘리어싱
- 3필터링
- 4시간창
Step 3 · Exam practice
실전 유사 문제 풀기
개념과 실제 기출 표현을 확인했다면 이제 직접 답을 고르세요. 제출 후 정답 근거, 모든 보기의 설명, 오답 원인과 복습할 개념까지 이어집니다.
1이 개념 직접 적용1차 지연계에 계단입력을 가했을 때 출력이 최종값의 약 63.2%에 도달하는 시간은?2이 개념 직접 적용신호전송 노이즈 저감을 위한 접지방법으로 부적절한 것은?3이 개념 직접 적용측정신호의 최대주파수가 fmax일 때 앨리어싱을 피하기 위한 샘플링 시간 Δt의 조건은?4이 개념 직접 적용회전 기준 트리거를 이용해 비동기 노이즈를 제거하고 반복 성분만 강화하는 평균화는?5이 개념 직접 적용설정한 최고 입력주파수보다 높은 성분이 낮은 주파수로 잘못 나타나는 현상은?6이 개념 직접 적용푸리에 변환의 특징에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?
검수된 공개 문제만 표시하며, 답을 제출하기 전에는 정답과 해설을 전송하지 않습니다.