고등 통합과학 신호와 정보의 변환 예상문제

신호와 정보의 변환
{유형 분석}
아날로그 신호와 디지털 신호의 특징을 그래프를 통해 구분하고, 두 신호의 장단점을 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
(가)는 시간에 따라 값이 매끄럽게 연속적으로 변화하는 아날로그 신호이고, (나)는 일정한 값(예: 0과 1)으로만 표현되는 계단 형태의 디지털 신호이다. 디지털 신호는 정보를 0과 1의 조합(부호화)으로 저장·전송하므로 잡음에 의한 정보 손상이 상대적으로 적고 복원이 쉬운 장점이 있다.
{정답 찾기}
① 두 신호 모두 저장·전송 과정에서 잡음 등에 의해 정보 손실이 발생할 수 있으므로 옳지 않다.
② 신호의 세기가 연속적으로 변하는 것은 (나)가 아니라 (가)이므로 옳지 않다.
③ (가)는 시간에 따라 신호의 값이 끊김 없이 연속적으로 변하는 아날로그 신호이므로 옳다.
④ 0과 1로만 이루어진 신호는 (나) 디지털 신호이므로 옳지 않다.
⑤ 디지털 신호는 아날로그 신호보다 잡음에 강하여 정보가 덜 손상되므로 옳지 않다.
{오답 피하기}
디지털 신호가 아날로그 신호보다 잡음에 강한 이유는 신호를 특정 값(0 또는 1)으로만 구분하여 처리하기 때문이라는 원리를 함께 기억해 두어야 한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「(가)는 신호의 값이 시간에 따라 연속적으로 변한다.」이다.

신호와 정보의 변환
{유형 분석}
아날로그 신호와 디지털 신호의 특징과 변환 과정을 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
아날로그 신호는 시간에 따라 연속적으로 변하는 물리량으로 표현되고, 디지털 신호는 이를 일정한 간격으로 표본화·양자화하여 0과 1(불연속적인 값)의 조합으로 변환한 것이다.
{정답 찾기}
① 연속적으로 변하는 것은 아날로그 신호의 특징이므로 옳지 않다.(X)
② 0과 1의 조합으로 표현되는 것은 디지털 신호이므로 옳지 않다.(X)
③ 디지털 신호는 신호가 불연속적인 값을 가지므로 잡음이 섞여도 원래 값과 구별하기 쉬워 정보의 손실 없이 저장·전송하는 데 유리하므로 옳다.(O)
④ 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정은 부호화(디지털화)이며, 복조는 이와 다른 개념이므로 옳지 않다.(X)
⑤ 오늘날 대부분의 통신 기기는 정보의 저장과 전송에 유리한 디지털 신호를 널리 사용하므로 옳지 않다.(X)

[최종 정답]
정답은 3번 「디지털 신호는 잡음의 영향을 상대적으로 적게 받아 정보의 손실 없이 저장·전송하기 유리하다.」이다.

신호와 정보의 변환
{유형 분석}
소리, 빛 등 다양한 형태의 신호가 전기 신호로 변환되어 정보를 저장·전달하는 과정을 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
마이크는 소리 신호를 전기 신호로 변환하는 장치이고, 스피커는 전기 신호를 다시 소리 신호로 변환하는 장치이다. 이처럼 다양한 형태의 신호를 전기 신호로 변환하면 정보를 먼 거리까지 빠르게 전달하거나 장치에 저장하기가 용이해진다.
{정답 찾기}
① 마이크와 스피커 같은 신호 변환 장치는 한 종류의 신호를 다른 종류의 신호로 바꾸는 역할을 한다. (X)
② 마이크와 스피커는 각각 소리 신호와 전기 신호를 서로 변환하는 장치이다. (X)
③ 소리, 빛 등의 신호는 센서 등을 통해 전기 신호로 변환됨으로써 저장되거나 먼 거리까지 전달될 수 있다. (O)
④ 신호를 변환하는 과정에서 정보가 일부 손실될 수는 있지만, 항상 완전히 사라지는 것은 아니며 원래의 정보를 최대한 유지하도록 설계된다. (X)
⑤ 센서는 주변의 물리적·화학적 신호를 감지하여 전기 신호로 변환하는 장치이다. (X)
{오답 피하기}
'신호 변환'은 정보의 형태(매체)를 바꾸는 과정이며, 정보 자체를 없애거나 저장만 하는 것이 아니라는 점에 유의해야 한다.

[최종 정답]
정답은 3번 「소리, 빛과 같은 신호는 전기 신호로 변환되어 저장되거나 먼 거리까지 전달될 수 있다.」이다.

신호와 정보의 변환
{유형 분석}
아날로그 신호와 디지털 신호의 정의 및 차이, 신호가 부호화되어 변환되는 과정을 이해하는 문항이다.
{자료 분석}
마이크로 입력되는 소리 신호는 공기의 진동이 시간에 따라 연속적으로 변화하는 아날로그 신호이다. 이를 컴퓨터에 저장하거나 전송하기 위해서는 일정한 시간 간격으로 표본화(샘플링)하고 양자화, 부호화하는 과정을 거쳐 0과 1의 조합으로 이루어진 디지털 신호로 변환한다.
{정답 찾기}
① ㉠, ㉡ 모두 아날로그 신호라는 설명은 옳지 않다. (X)
② ㉠, ㉡ 모두 디지털 신호라는 설명은 옳지 않다. (X)
③ ㉠과 ㉡이 반대로 서술되어 있다. (X)
④ ㉠과 ㉡의 특징이 반대로 서술되어 있다(㉠이 연속적, ㉡이 0과 1로 이루어짐). (X)
⑤ ㉠(마이크에 입력된 원래 소리 신호)은 아날로그 신호이고, 부호화 과정을 거친 ㉡은 디지털 신호이다. (O)
{오답 피하기}
'부호화'는 아날로그 신호를 디지털 신호로 바꾸는 과정임을 기억한다.

[최종 정답]
정답은 5번 「㉠은 아날로그 신호, ㉡은 디지털 신호이다.」이다.

아날로그 신호와 디지털 신호
{유형 분석}
아날로그 신호와 디지털 신호의 특징을 비교하는 문항이다.
{자료 분석}
(가)는 시간에 따라 연속적으로 변하는 아날로그 신호이고, (나)는 특정한 값(예: 0과 1)으로만 표현되는 디지털 신호이다. 자연에서 발생하는 소리, 빛 등의 신호는 원래 아날로그 신호이며, 이를 디지털 신호로 변환하면 잡음의 영향을 적게 받고 정보의 저장·전송·처리가 쉬워진다.
{정답 찾기}
① (가)는 아날로그 신호이다. (X)
② (나)는 이진수로 변환되어 저장·전송에 유리한 디지털 신호이다. (O)
③ 아날로그 신호는 잡음에 의해 원래 신호가 변형되면 복원이 어렵다. (X)
④ (나)는 불연속적으로 변하는 디지털 신호이다. (X)
⑤ 자연의 신호는 (가)와 같은 아날로그 형태로 발생한다. (X)

[최종 정답]
정답은 2번 「(나)는 신호를 0과 1의 조합인 이진수로 변환하여 저장하거나 전송하기 쉽다.」이다.

신호와 정보의 변환
{유형 분석}
이 문항은 아날로그 신호와 디지털 신호의 차이, 그리고 센서를 통해 물리량이 전기 신호로 변환되고 다시 디지털 신호로 변환되는 과정을 이해하는지 확인하는 심화 문항이다.
{정답 찾기}
① 0과 1(또는 이산적인 값)만으로 표현되는 신호는 디지털 신호이다. 아날로그 신호는 연속적으로 변하는 값을 가진다. (X)
② 센서는 온도, 소리, 빛 등의 물리량을 연속적으로 변하는 아날로그 전기 신호로 변환하는 장치이다. (X)
③ 연속적으로 변하는 값을 가지는 것은 아날로그 신호이며, 아날로그 신호가 잡음에 더 취약하다. 디지털 신호는 상대적으로 잡음에 강하다. (X)
④ 아날로그-디지털 변환은 신호를 잡음에 강하게 만들어 주지만, 원래 신호에 섞인 잡음을 항상 완전히 제거하는 것은 아니다. (X)
⑤ 센서가 물리량을 연속적인 아날로그 전기 신호로 변환하면, 이를 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 통해 디지털 신호로 바꾸어 저장·처리·전송에 활용한다. (O)
{오답 피하기}
'센서에 의한 아날로그 신호 생성'과 'ADC에 의한 디지털 신호 변환'이라는 두 단계의 순서를 정확히 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 5번 「온도, 소리와 같은 물리량은 센서에 의해 연속적으로 변하는 아날로그 전기 신호로 먼저 변환된 후, 필요에 따라 디지털 신호로 변환되어 저장되거나 처리된다.」이다.

물질과 규칙성 - 신호와 정보의 변환
{유형 분석}
아날로그 신호와 디지털 신호의 특징을 비교하고, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 목적과 디지털 신호의 장점(잡음에 강함, 정보 손실 적음)을 이해하고 있는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
센서가 측정한 온도와 같은 아날로그 신호는 시간에 따라 연속적으로 변하는 물리량이며, 이를 0과 1로 이루어진 불연속적인 디지털 신호로 변환하여 저장하거나 전송한다. 디지털 신호는 잡음이 섞여도 신호를 구별하기 쉬워 아날로그 신호보다 잡음에 강하고, 정보를 복제해도 손실이 거의 없다.
{정답 찾기}
① 아날로그 신호는 연속적으로 변하는 물리량이므로 옳다.
② 디지털 신호는 0과 1의 조합으로 표현되는 불연속적 신호이므로 옳다.
③ 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 과정을 부호화(인코딩)라고 하므로 옳다.
④ 디지털 신호는 복제해도 정보 손실이 거의 없으므로 옳다.
⑤ 디지털 신호는 오히려 아날로그 신호보다 잡음의 영향을 적게 받아 정보 손실이 적으므로 옳지 않다.
{오답 피하기}
디지털 신호가 아날로그 신호보다 잡음에 강하고 정보의 손실 없이 저장·전송·복제가 쉽다는 점이 디지털화의 핵심 장점임을 기억해야 한다.

[최종 정답]
정답은 5번 「디지털 신호는 아날로그 신호보다 잡음의 영향을 크게 받아 정보가 쉽게 손실된다.」이다.

신호와 정보의 변환
{유형 분석}
이 문항은 아날로그 신호와 디지털 신호의 차이, 그리고 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치의 명칭을 이해하는지 확인하는 문항이다.
{자료 분석}
(가)는 소리의 크기 변화를 시간에 따라 끊김 없이 연속적인 값으로 나타낸 신호이고, (나)는 (가)를 일정한 시간 간격으로 표본화하여 0과 1의 조합으로 나타낸 불연속적인 신호이다.
{정답 찾기}
ㄱ. (가)는 시간에 따라 연속적으로 변하는 아날로그 신호이므로 옳다. (O)
ㄴ. (나)는 0과 1의 조합인 불연속적인 값으로 나타나는 디지털 신호이므로 옳다. (O)
ㄷ. 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 장치는 아날로그-디지털 변환기(ADC)이며, 센서는 소리·빛 등 주변의 물리량을 감지하여 아날로그 신호로 바꾸어 주는 장치이므로 옳지 않다. (X)
따라서 옳은 것은 ㄱ, ㄴ이다.

[최종 정답]
정답은 2번 「ㄱ, ㄴ」이다.