임베디드기사 실기 02 — 하드웨어 및 회로 분석 (논리회로·플립플롭·카르노맵·SRAM/DRAM)

임베디드기사 실기 02 — 하드웨어 및 회로 분석 (논리회로·플립플롭·카르노맵·SRAM/DRAM)

출제기준 1-1: 하드웨어 및 회로 분석하기
반가산기·플립플롭·SRAM/DRAM은 11회차 중 3~4회씩 나온 단골이에요!

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📎 필기 시리즈의 논리회로·메모리 편과 함께 보면 좋아요.

2026.08.07 - [자격증 정복/임베디드기사(기능사)] - 임베디드기사 필기 03 — 임베디드 하드웨어 ① 논리회로

임베디드기사 필기 03 — 임베디드 하드웨어 ① 논리회로

 

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실기 출제 포인트 ⭐⭐⭐

키워드	핵심 내용	빈도	기출
반가산기	S = A⊕B, C = A·B (XOR + AND)	⭐⭐⭐	2015 Q12, 2018 Q1, 2025 Q12
플립플롭	RS, JK, D, T의 구조와 동작	⭐⭐⭐	2015 Q6, 2018 Q11
게이트 판별	진리표·회로에서 논리 회로 이름 쓰기	⭐	2016 Q7, 2017 Q2
카르노맵	민텀 → SOP 간소화	⭐	2022 Q19
SRAM / DRAM	리프레시 여부, 휘발성	⭐⭐⭐	2019 Q17, 2020 Q8, 2022 Q8, 2023 Q1
메모리 용량 계산	워드 수·주소선 수	⭐	2022 Q20
풀업 저항	입력 핀을 H로 고정	⭐	2024 Q20
회로도 전압	분배 회로 probe 전압 (그림 문항)	⭐⭐	2020 Q18, 2023 Q11

 

 

키워드 박스 — 답안에 반드시 들어가야 할 단어

반가산기   : XOR(합) + AND(올림수)
T 플립플롭 : JK의 두 입력을 묶음, 1이면 토글
D 플립플롭 : RS에 인버터 연결, 입력값 그대로 저장
SRAM      : 리프레시 불필요, 고가, 저밀도
DRAM      : 커패시터, 누설전류, 리프레시 필요
풀업 저항  : +Vcc에 연결, H 상태 유지, 플로팅 방지

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기본 게이트와 반가산기 ⭐⭐⭐

기본 게이트 동작

게이트	출력이 1이 되는 조건	논리식
AND	입력이 모두 1	A·B
OR	입력 중 하나라도 1	A+B
NOT	입력의 반대	A'
NAND	AND의 반대	(A·B)'
NOR	OR의 반대	(A+B)'
XOR	입력이 서로 다를 때	A⊕B
XNOR	입력이 서로 같을 때	(A⊕B)'

반가산기 (Half Adder)

1비트 두 개를 더해서 합(Sum)과 올림수(Carry)를 내는 회로예요.

A	B	S (합)	C (올림수)
0	0	0	0
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

S = A ⊕ B   (XOR)
C = A · B   (AND)

 

 

회로 그리기 (XOR 게이트 1개 + AND 게이트 1개)

 A ──┬──────────▶ [ XOR ] ──▶ S (합)
     │   ┌─────▶ [     ]
 B ──┼───┤
     │   └─────▶ [ AND ] ──▶ C (올림수)
     └──────────▶ [     ]

→ A, B 두 입력이 XOR와 AND 둘 다에 들어가는 게 핵심이에요.

 

⚠️ 2025년에는 NAND 게이트만으로 구성된 반가산기 그림이 나왔어요.
회로를 못 읽어도 입력이 A, B 두 개이고 출력이 S, C 두 개면 반가산기로 판단할 수 있어요.

구분 팁:
  입력 2개 → 출력 2개 (S, C)        = 반가산기
  입력 3개 (A, B, 올림수 입력)       = 전가산기
  출력 3개 (크다 / 같다 / 작다)       = 비교기

게이트 판별 문제

기출 (2016 Q7) 아래 진리표는 어떤 논리 회로인가?

A	B	Y
0	0	1
0	1	1
1	0	0
1	1	0

Y는 A가 0일 때만 1, B는 출력에 영향 없음
→ Y = A'  (NOT 게이트)
⚠️ "NAND인가?" → 오답! (NAND는 1,1일 때만 0)

 

 

기출 (2017 Q2) AND 2개(A·B, A'·B')를 OR로 묶은 회로는?

Y = AB + A'B'
입력이 같을 때만 1 → XNOR 게이트 (일치 회로)
⚠️ "XOR" → 오답! (XOR는 서로 다를 때 1)

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플립플롭 ⭐⭐⭐

기억소자의 기본 단위! 4종류를 서로 어떻게 변형한 것인지로 정리하면 쉬워요.

종류	동작	핵심
RS	S=1 → Set, R=1 → Reset, 둘 다 0 → 유지	S=R=1은 금지(부정) 상태
JK	RS의 결점 보완	J=K=1이면 토글
D	입력 D를 그대로 저장 (Q = D)	RS에 인버터를 연결
T	T=0 유지, T=1 토글	JK의 두 입력을 하나로 묶음

변형 관계:
  RS ──(S=R=1 문제 해결)──▶ JK
  RS ──(S와 R 사이에 인버터)──▶ D      R = S'
  JK ──(J와 K를 묶음)──▶ T

 

기출 (2015 Q6) JK 플립플롭의 두 입력을 묶어 입력받는 구조로, 1이 입력되면 출력이 반전되는 플립플롭은?
→ T 플립플롭

 

기출 (2018 Q11) RS 플립플롭의 입력 단자 중 하나에 인버터를 연결하고 두 입력 단자를 연결해 사용하는 플립플롭은?
→ D 플립플롭

 

⚠️ 헷갈리는 포인트

"JK를 묶는다"      → T 플립플롭  (토글)
"RS에 인버터를 단다" → D 플립플롭  (값 저장)
둘 다 "입력을 하나로 합친" 형태라 질문 앞부분(JK냐 RS냐)을 꼭 확인!

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카르노맵 간소화 ⭐⭐

기출 (2022 Q19) 카르노맵 간소화 WXYZ = {1, 3, 4, 5, 9, 11, 12, 13, 14, 15}

 

1단계: 민텀을 맵에 표시 (W가 최상위 비트, 축은 그레이코드 순서 00-01-11-10)

          YZ= 00   01   11   10
WX=00   |   0    1    1    0      (m0 m1 m3 m2)
WX=01   |   1    1    0    0      (m4 m5 m7 m6)
WX=11   |   1    1    1    1      (m12 m13 m15 m14)
WX=10   |   0    1    1    0      (m8 m9 m11 m10)

 

2단계: 최대 크기로 묶기

① WX=11 행 전체 (m12, m13, m14, m15)   → W·X
② X=1, Y=0 인 4칸 (m4, m5, m12, m13)   → X·Y'
③ X=0, Z=1 인 4칸 (m1, m3, m9, m11)    → X'·Z

 

3단계: 결과

F = WX + XY' + X'Z

 

모든 1이 최소 한 번씩 묶였는지 확인하면 끝! (m14, m15는 ①, m4, m5는 ②, m1, m3, m9, m11은 ③)

 

⚠️ 함정

- 열 순서를 00-01-10-11로 쓰면 인접성이 깨져서 전체 오답!  → 반드시 00-01-11-10
- 민텀 번호를 2진수로 바꿀 때 W가 가장 왼쪽(최상위) 비트
- 같은 민텀이 여러 그룹에 속해도 괜찮음 (중복 허용)

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메모리 회로 — SRAM vs DRAM ⭐⭐⭐

구분	SRAM (Static RAM)	DRAM (Dynamic RAM)
저장 소자	플립플롭	커패시터
리프레시	불필요	필요 (누설전류로 전하 소실)
속도	빠름	상대적으로 느림
집적도	낮음 (밀도 낮음)	높음
가격	비쌈	저렴
주 용도	캐시 메모리	주기억장치
휘발성	휘발성	휘발성

 

ROM 계열 (비휘발성)

Mask ROM — 제조 시 내용 고정
PROM     — 사용자가 한 번만 기록
EPROM    — 자외선으로 지우고 다시 기록
EEPROM   — 전기적으로 지우고 다시 기록
Flash    — EEPROM 계열, 블록 단위로 소거 (임베디드 저장장치의 주력)

ROM 계열은 기출에서 직접 묻기보다 비교 보기로 나온 정도라 이해 위주로 보면 돼요. (보강용)

기출 문제

Q. DRAM의 특정 cell 내용이 누설(leakage)로 인해 데이터를 잃지 않도록 해주는 것은? (2020 Q8)

A. Refresh (리프레시)

 

Q. DRAM에서 누설전류에 의해 저장된 전하를 소실하는 커패시터의 성질 때문에 주기적으로 필요한 동작은? (2023 Q1)

A. Refresh (리프레시, 재충전·재기입)

 

Q. 전원 공급이 계속되는 한 저장된 내용을 기억하며, 리프레시가 필요 없고 밀도가 낮고 비싼 메모리는? (2022 Q8)

A. SRAM (Static RAM, 정적 RAM)

 

Q. (2019 Q17) 전원이 인가되어 있을 때 데이터가 사라지지 않는 메모리는? — 질문 표현이 모호해서 여러 버전으로 정리했어요.

(1) "전원이 차단되어도 데이터가 소멸되지 않는다"      → 비휘발성 메모리
(2) "전원이 공급되는 동안에만 유지, 차단되면 소멸"      → 휘발성 메모리
(3) "RAM의 한 종류로, 리프레시 없이 유지"              → SRAM

 

⚠️ 함정: SRAM도 휘발성이에요! "리프레시가 필요 없다"는 것과 "전원을 꺼도 남는다"는 완전히 다른 말입니다.

문제에서 어떤 문장이 쓰였는지 끝까지 읽고 답하세요.

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메모리 용량·주소선 계산 ⭐⭐

메모리 용량 = 워드 개수 × 워드 폭
워드 개수  = 메모리 용량 ÷ 워드 폭
주소선 n개 → 2ⁿ 개의 워드를 지정할 수 있음

 

기출 (2022 Q20) 워드 폭이 8bit, 용량이 64Kbit일 때 2의 몇 제곱 개의 워드를 저장할 수 있는가?

워드 개수 = 64 Kbit ÷ 8 bit
         = (64 × 1,024) ÷ 8
         = 8,192 워드
         = 2¹³
→ 정답: 13  (필요한 주소선도 13개)

 

연습 문제 워드 폭 8bit, 용량 128Kbit인 메모리의 주소선은 몇 개인가?

128 Kbit ÷ 8 bit = 16K 워드 = 2¹⁴  → 주소선 14개

 

⚠️ 단위 함정: Kbit와 KB를 헷갈리지 마세요. 64Kbit = 8KB 예요.

문제에서 bit인지 Byte인지 먼저 확인!

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풀업 저항과 회로도 전압 ⭐⭐

풀업(Pull-up) vs 풀다운(Pull-down)

구분	풀업	풀다운
연결	입력 단자 ↔ +Vcc	입력 단자 ↔ GND
평상시 상태	H (논리 1)	L (논리 0)
목적	입력이 떠 있는 플로팅 상태 방지	〃

버튼 입력 예 (풀업):
        +Vcc
         │
        [R] ← 풀업 저항
         │
    ─────┴───── MCU 입력 핀
         │
       [SW]
         │
        GND

  스위치 열림 → 입력 = H
  스위치 닫힘 → 입력 = L

 

기출 (2024 Q20) 입력 또는 출력 단자를 +Vcc에 연결해 디지털 소자를 H 상태로 유지하는 저항은?
→ 풀업 저항 (Pull-up Resistor)

 

회로도 전압 문제 (그림 문항)

2020 Q18, 2023 Q11에서 "회로도에서 probe1의 전압은?"이 나왔고 정답은 둘 다 3V였어요.
원본 회로 그림이 없는 문항이라 여기서는 원리를 정리해둘게요. 핵심은 저항 분배식입니다.

Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)

연습 예시 (직접 만든 문제):
  5V 전원 — R1(2kΩ) — [출력점] — R2(3kΩ) — GND
  Vout = 5 × 3 / (2 + 3) = 3V

 

⚠️ 그림 문제는 "전원 → 저항 → 출력점 → 저항 → GND" 구조를 먼저 찾고,

출력점 아래쪽(GND쪽) 저항이 분자로 간다는 것만 기억하세요.

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💡 실무에서는?

• SRAM vs DRAM — CPU 내부 L1~L3 캐시는 SRAM, 서버에 꽂는 DIMM은 DRAM이에요. 메모리 계층(레지스터 → 캐시 → DRAM → 디스크)에서 어디가 병목인지 보는 건 서버 성능 분석의 기본입니다.
• 풀업 저항 — I2C 버스는 풀업 저항이 필수예요. 서버 메인보드에서 BMC가 온도·전압 센서를 읽을 때도 I2C/SMBus를 쓰기 때문에, 보드 레벨 장애를 볼 때 알아두면 좋습니다.
• 플립플롭 — 레지스터·카운터·상태 머신의 기본 단위라 FPGA나 보드 설계 자료를 읽을 때 그대로 만나게 돼요.

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핵심 정리

✅ 반가산기 = XOR(합) + AND(올림수) / 입력 2개·출력 2개 / 전가산기는 입력 3개
✅ 같을 때 1 = XNOR / 다를 때 1 = XOR
✅ T = JK 입력 묶음(토글) / D = RS + 인버터(값 저장)
✅ 카르노맵: 열 순서 00-01-11-10 / F = WX + XY' + X'Z (2022 Q19)
✅ SRAM = 리프레시 불필요·고가·저밀도·캐시 / DRAM = 커패시터·리프레시 필요
✅ SRAM도 휘발성! (비휘발성은 ROM·Flash 계열)
✅ 64Kbit ÷ 8bit = 8K 워드 = 2¹³ → 주소선 13개
✅ 풀업 저항 = +Vcc 연결, H 유지, 플로팅 방지
✅ 분배 회로: Vout = Vin × R2/(R1+R2)

 

다음 편에서는 시스템 성능·구조 분석(출제기준 1-2)으로 이어갑니다!

 

궁금한 점은 댓글로 남겨주세요!