DAY 27	Ⅴ 기술
	화제를 병렬적으로 나열하여 비교·대조한 글 ①

[1～3] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

디지털 영상은 2차원 평면에 격자 모양으로 화소를 배열하고 각 화소의 밝기인 화솟값을 데이터로 저장한 것이다. 화솟값은 0에서 255 사이의 값으로 나타내는데 0일 때 검은색으로 가장 어둡고 255일 때 흰색으로 가장 밝다. 화소들 사이의 밝기 차이를 명암 대비라 하며 명암 대비가 강할수록 영상은 선명하게 보인다. 해상도란 디지털 영상을 구성하는 화소수를 말하며 ‘가로×세로’의 화소수로 나타낸다.

n×n개의 화소를 가진 입력 영상을 모니터에 나타내면, 모니

터에 있는 n×n개의 화소에 입력 영상의 화소들이 일대일로 대응된다. 하지만 모니터에 입력 영상을 확대하거나 축소하여 나타낼 때는 일대일 대응이 되지 않는다. 이를 해결하기 위해 모니터에서 영상이 표시될 영역의 화소와 일대일 대응하는 ‘가상 영상’을 만들고 입력 영상의 화솟값을 이용하여 가상 영상의 화솟값을 모두 채운 다음 가상 영상을 모니터에 표시한다.

예를 들어 n×n의 영상을 가로세로 방향으로 각각 두 배씩 확대해서 모니터에 표시하려면 □2n×2n의 가상 영상을 만들어 다음과 같이 화솟값을 채운다. <그림>처럼 입력 영상의 화소 A의 값을 가상 영상의 A0~A3의 4개 화소에 그대로 복사한다. 나머지 화소도 이와 같이 처리하면 입력 영상을 확대한 가상 영상을 얻을 수 있다. 이러한 ㉠ ‘확대 복사 방법’은 간단하지만 A0~A3 모두가 같은 밝기로 표시되므로 윤곽선 부분의 격자 모양이 두드러져 보이는 ‘모자이크 효과’가 발생한다. 확대율이 높아질수록 이러한 현상은 더욱 심해진다.

<그림>

이러한 현상을 개선한 방법이 ㉡ ‘선형 보간법’이다. 이는 입력 영상의 화소 가운데 A~D는 각각 A0, B0, C0, D0 위치에만 복사하고 나머지 화소들은 인접한 화소들을 이용하여 화솟값을 채우는 방법이다. <그림>에서 A3의 화솟값을 A3과 인접한 A0, B0, C0, D0의 평균값으로 채우고, A1은 A0과 B0의 평균값으로, A2는 A0과 C0의 평균값으로 채우는 것이다. 이렇게 하면 빈 화소의 값이 인접 화소의 평균값으로 채워지기 때문에 인접 화소들 사이의 명암 대비가 약해져서 모자이크 효과가 감소한다. 하지만 이 방법은 화솟값을 구하기 위해 평균값을 계산해야 하므로 처리 시간이 늘어나는 단점이 있다.

반면, n×n의 영상을 가로세로 방향으로 각각 절반으로 축소해서 모니터에 표시하려면 □□[eqn: {n} over {2}]×[eqn: {n} over {2}]의 가상 영상을 만들고 화솟값을 채운다. 이때 입력 영상의 화소들 중에서 가로세로 방향으로 한 칸씩 건너뛰면서 화소를 선택해 가상 영상의 화소에 복사한다. 이러한 ‘선택 복사 방법’을 쓰면 입력 영상의 화소 중 표시되지 않는 부분이 생기기 때문에 영상이 왜곡되어 보인다. 특히 글자와 같이 가로세로 방향으로 흑백의 영역이 뚜렷이 구별되는 영상의 경우에는 글자 모양이 변한다. 따라서 입력 영상의 인접한 4개의 화솟값의 평균값으로 가상 영상의 하나의 화솟값을 채우는 ‘영역 축소 방법’을 주로 사용한다. 그러나 이 방법은 연산량이 많아져 처리 시간이 늘어나고, 화솟값을 평균값으로 채우기 때문에 명암 대비가 강한 영상의 경우 명암 대비가 약해지는 단점이 있다.

01	2015학년도 수능 A형 20

윗글에 대한 이해로 적절하지 않은 것은?

① 디지털 영상의 화솟값은 밝기에 대한 정보를 담고 있다.

② 디지털 영상의 해상도는 가로×세로의 화소수로 나타낸다.

③ 입력 영상의 화소들이 밝을수록 가상 영상의 화소수는 많아진다.

④ 디지털 영상에서 두 화소의 화솟값 차이가 클수록 명암 대비가 강해진다.

⑤ 영상을 확대, 축소할 때 입력 영상은 가상 영상으로 변환되어 모니터에 표시된다.

02	2015학년도 수능 A형 21

윗글의 <그림>에 ㉠, ㉡을 적용했을 때, 그 결과로 적절하지 않은 것은?

① ㉠을 적용하면 A값과 B값의 차이가 없을 때, A1값과 B0값은 차이가 없다.

② ㉠을 적용하면 A값과 C값의 차이가 2보다 클 때, A0값과 A2값은 차이가 있다.

③ ㉡을 적용하면 A값과 C값의 차이가 없을 때, A0값과 A2값은 차이가 없다.

④ ㉡을 적용하면 A값과 B값의 차이가 2보다 클 때, A0값과 A1값은 차이가 있다.

⑤ ㉡을 적용하면 A값~D값이 모두 같을 때, A3값은 인접한 화소의 화솟값과 차이가 없다.

03	2014학년도 수능 A형 30

글을 바탕으로 <보기>의 ⓐ, ⓑ를 설명한 것으로 적절하지 않은 것은? [3점]

		〈 보기 〉
	100×100개의 화소를 가진 입력 영상의 중앙에는 밑변이 50개의 화소로 구성된 검은색의 정삼각형이 있고 입력 영상의 바탕색은 흰색이다. 이 입력 영상을 ⓐ 가로세로 방향으로 각각 두 배 확대한 가상 영상을 만들어 모니터에 표시하고, ⓑ 가로세로 방향으로 각각 절반으로 축소한 가상 영상을 만들어 모니터에 표시하였다.

① ⓐ에서 ‘확대 복사 방법’을 이용하면 입력 영상에 비해 모자이크 효과가 강하게 나타난다.

② ⓐ에서는 ‘선형 보간법’을 이용하는 것이 ‘확대 복사 방법’을 이용할 때보다 처리 시간이 길다.

③ ⓑ에서 ‘영역 축소 방법’을 이용하면 정삼각형의 윤곽선 부분은 명암 대비가 강해진다.

④ ⓑ에서 ‘선택 복사 방법’을 이용하면 입력 영상의 화소들 중 일부가 표시되지 않는다.

⑤ ⓐ와 ⓑ에서 각각 만들어지는 가상 영상들의 화소수는 서로 다르다.

[4～6] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

하드 디스크는 고속으로 회전하는 디스크의 표면에 데이터를 저장한다. 데이터는 동심원으로 된 트랙에 저장되는데, 하드 디스크는 트랙을 여러 개의 섹터로 미리 구획하고, 트랙을 오가는 헤드를 통해 섹터 단위로 읽기와 쓰기를 수행한다. 하드 디스크에서 데이터 입출력 요청을 완료하는 데 걸리는 시간을 접근 시간이라고 하며, 이는 하드 디스크의 성능을 결정하는 기준 중 하나가 된다. 접근 시간은 원하는 트랙까지 헤드가 이동하는 데 소요되는 탐색 시간과, 트랙 위에서 해당 섹터가 헤드의 위치까지 회전해 오는 데 걸리는 대기 시간의 합이다. 하드 디스크의 제어기는 ‘디스크 스케줄링’을 통해 접근 시간이 최소가 되도록 한다.

㉠ 200개의 트랙이 있고 가장 안쪽의 트랙이 0번인 하드 디스크를 생각해 보자. 현재 헤드가 54번 트랙에 있고 대기 큐*에는 ‘99, 35, 123, 15, 66’ 트랙에 대한 처리 요청이 들어와 있다고 가정하자. 요청 순서대로 데이터를 처리하는 방법을 FCFS 스케줄링이라 하며, 이때 헤드는 ‘54 → 99 → 35 → 123 →15 → 66’과 같은 순서로 이동하여 데이터를 처리하므로 헤드의 총 이동 거리는 356이 된다.

만일 헤드가 현재 위치로부터 이동 거리가 가장 가까운 트랙 순서로 이동하면 ‘54 → 66 → 35 → 15 → 99 → 123’의 순서가 되므로, 이때 헤드의 총 이동 거리는 171로 줄어든다. 이러한 방식을 SSTF 스케줄링이라 한다. 이 방법을 사용하면 FCFS 스케줄링에 비해 헤드의 이동 거리가 짧아 탐색 시간이 줄어든다. 하지만 현재 헤드 위치로부터 가까운 트랙에 대한 데이터 처리 요청이 계속 들어오면 먼 트랙에 대한 요청들의 처리가 계속 미뤄지는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 SSTF 스케줄링의 단점을 개선한 방식이 SCAN 스케줄링이다. SCAN 스케줄링은 헤드가 디스크의 양 끝을 오가면서 이동 경로 위에 포함된 모든 대기 큐에 있는 트랙에 대한 요청을 처리하는 방식이다. 위의 예에서 헤드가 현재 위치에서 트랙 0번 방향으로 이동한다면 ‘54 → 35 → 15 → 0 → 66 → 99 →123’의 순서로 처리되며, 이때 헤드의 총 이동 거리는 177이 된다. 이 방법을 쓰면 현재 헤드 위치에서 멀리 떨어진 트랙이라도 최소한 다음 이동 경로에는 포함되므로 처리가 지나치게 늦어지는 것을 막을 수 있다. SCAN 스케줄링을 개선한 LOOK 스케줄링은 현재 위치로부터 이동 방향에 따라 대기 큐에 있는 트랙의 최솟값과 최댓값 사이에서만 헤드가 이동함으로써 SCAN 스케줄링에서 불필요하게 양 끝까지 헤드가 이동하는 데 걸리는 시간을 없애 탐색 시간을 더욱 줄인다.

* 대기 큐 : 하드 디스크에 대한 데이터 입출력 처리 요청을 임시로 저장하는 곳.

04	2013학년도 6월 평가원 44

윗글의 내용과 일치하지 않는 것은?

① 데이터에 따라 트랙당 섹터의 수가 결정된다.

② 헤드의 이동 거리가 늘어나면 탐색 시간도 늘어난다.

③ 디스크 스케줄링은 데이터들의 처리 순서를 결정한다.

④ 대기 시간은 하드 디스크의 회전 속도에 영향을 받는다.

⑤ 접근 시간은 하드 디스크의 성능을 평가하는 척도 중 하나이다.

05	2013학년도 6월 평가원 45

윗글의 ‘플래시 메모리’에 대하여 추론한 내용으로 옳은 것은?

〈 보기 〉

조건 1. 대기 큐에 있는 요청 트랙 : 98, 183, 37, 122, 14

조건 2. 헤드는 50번 트랙의 작업을 마치고 현재 53번 트랙의 작업을 진행하는 중.

(가)	(나)

	(가)	(나)		(가)	(나)
①	FCFS	SSTF	②	SCAN	SCAN
③	SSTF	LOOK	④	SCAN	LOOK
⑤	LOOK	SCAN

06	2013학년도 6월 평가원 46

헤드의 위치가 트랙 0번이고 현재 대기 큐에 있는 요청만을 처리한다고 할 때, 각 스케줄링의 탐색 시간의 합에 대한 비교로 옳은 것은? [3점]

① 요청된 트랙 번호들이 내림차순이면, SSTF 스케줄링과 LOOK 스케줄링에서 탐색 시간의 합은 같다.

② 요청된 트랙 번호들이 내림차순이면, FCFS 스케줄링이 SSTF 스케줄링보다 탐색 시간의 합이 작다.

③ 요청된 트랙 번호들이 오름차순이면, FCFS 스케줄링과 LOOK 스케줄링에서 탐색 시간의 합은 다르다.

④ 요청된 트랙 번호들이 오름차순이면, FCFS 스케줄링이 SCAN 스케줄링보다 탐색 시간의 합이 크다.

⑤ 요청된 트랙 번호들에 끝 트랙이 포함되면, LOOK 스케줄링이 SCAN 스케줄링보다 탐색 시간의 합이 크다.

[7~9] 다음 글을 읽고 물음에 답하시오.

무선으로 전력을 주고받으면, 전원을 직접 연결하는 유선보다 효율은 떨어지지만 전자 제품을 자유롭게 이동하며 사용할 수 있는 장점이 있다. 이처럼 무선으로 전력을 주고받을 수 있도록 전자기를 활용하여 전기를 공급하거나 이용하는 기술이 무선 전력 전송 방식인데 대표적으로 ‘자기 유도 방식’과 ‘자기 공명 방식’ 두 가지를 들 수 있다.

㉠ 자기 유도 방식은 변압기의 원리와 유사하다. 변압기는 네모 모양의 철심 좌우에 코일을 감아, 1차 코일에 ‘+, -’ 극성이 바뀌는 교류 전류를 보내면 마치 자석을 운동시켜서 자기장을 형성하는 것처럼 1차 코일에서도 자기장을 형성한다. 이 자기장에 의해 2차 코일에 전류가 만들어지는데 이 전류를 유도전류라 한다. 변압기는 자기장의 에너지를 잘 전달할 수 있는 철심이 있으나, 자기 유도 방식은 철심이 없이 무선 전력 전송을 하는 것이다.

이러한 자기 유도 방식은 전력 전송 효율이 90% 이상으로 매우 높다는 장점이 있다. 하지만 1차 코일에 해당하는 송신부와 2차 코일에 해당하는 수신부가 수 센티미터 이상 떨어지거나 송신부와 수신부의 중심이 일치하지 않게 되면 전력 전송 효율이 급격히 저하된다는 문제점이 있다. 휴대전화 같은 경우, 충전 패드에 휴대전화를 올려놓는 방식으로 거리 문제를 해결하고 충전 패드 전체에 코일을 배치하여 송수신부 간 전송 효율을 높임으로써 무선 충전이 가능하도록 하였다. 다만 휴대전화는 직류 전류를 사용하기 때문에 1차 코일로부터 2차 코일에 유도된 교류 전류를 직류 전류로 변환해 주는 정류기가 충전 단계 전에 필요하다.

두 번째 전송 방식은 ㉡ 자기 공명 방식이다. 다양한 소리굽쇠 중에 하나를 두드리면 동일한 고유 진동수를 가지는 소리굽쇠가 같이 진동하는 물리적 현상이 공명이다. 자기장에 공명이 일어나도록 1차 코일과 공진기*를 설계하여 공진 주파수를 만든다. 이후 2차 코일과 공진기를 설계하여 공진 주파수가 전달되도록 하는 것이 자기 공명 방식의 원리이다.

이러한 특성으로 인해 자기 공명 방식은 자기 유도 방식과 달리 수 미터 가량 근거리 전력 전송이 가능하다는 장점이 있다. 이 방식이 상용화된다면, 송신부와 공명되는 여러 전자 제품을 전원을 연결하지 않아도 사용할 수 있거나 충전할 수 있다. 그러나 실험 단계의 코일 크기로는 일반 가전제품에 적용할 수 없으므로 코일을 소형화해야 할 필요가 있다. 따라서 이를 해결하기 위한 연구가 필요하다.

* 공진기: 특정 주파수의 파(波)나 진동을 끌어내기 위한 장치.

07	2013학년도 7월 교육청 A형 19

윗글을 통해 해결할 수 없는 질문은?

① 자기 공명 방식의 장점은 무엇인가?

② 자기 유도 방식의 문제점은 무엇인가?

③ 변압기에서 철심은 어떤 역할을 하는가?

④ 1차 코일에 자기장을 만드는 방법은 무엇인가?

⑤ 자기 공명 방식의 효율을 높이는 방법은 무엇인가?

08	2013학년도 7월 교육청 A형 20

다음은 휴대전화의 자기 유도 충전 방식을 그린 것이다. <보기>에서 적절한 것만을 있는 대로 고른 것은?

※ 1차 코일과 2차 코일의 재질과 크기, 감은 횟수를 같이 하여 전원을 연결하였다.

		〈 보기 〉
	ㄱ. ⓐ와 ⓑ의 거리가 가까우면 효율이 높다. ㄴ. ⓐ에 형성된 자기장에 의해 ⓑ에 전류가 흐른다. ㄷ. ⓐ에는 교류 전류가, ⓑ에는 직류 전류가 흐른다.

① ㄱ	② ㄴ	③ ㄱ, ㄴ

④ ㄴ, ㄷ	⑤ ㄱ, ㄴ, ㄷ

09	2013학년도 7월 교육청 A형 21

㉠과 ㉡에 대한 설명으로 적절하지 않은 것은?

① ㉠은 송신부와 수신부의 중심이 일치하면 전력 전송 효율이 높다.

② ㉡을 상용화하려면 코일을 소형화하는 과정이 필요하다.

③ ㉠보다 ㉡이 먼 거리에 전력을 전송하는 데 유리하다.

④ ㉡은 ㉠과 달리 유도전류를 활용하여 전력을 전송한다.

⑤ ㉠과 ㉡ 모두 유선보다는 전력 전송 효율이 떨어진다.