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노출량 평가 및 표준화 연구

2004. 12. 8.

이 애 경

전자파환경연구팀한국전자통신연구원

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전자파 인체영향 연구 분야

노 출 기 준노 출 기 준

평 가 기 준평평 가가 기기 준준

세포 실험•세포막 영향•세포증식 및 변형

생체 실험•암연구•면역시스템•신경계 연구

자원자⋅역학 연구•악성질병•주관적 증상

공학 연구•노출장치•측정기술•적합성 평가

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차 례

1. EMF 노출 관련 국제 표준 기구

2. 우리나라 인체보호기준의 제정

3. 노출 적합성 평가 기술

소형무선기기 (휴대전화, PDA, 무전기 등)

이동통신기지국

4. 노출환경 측정

5. 노출장치 개발

4

EMF 노출 관련 국제 표준 기구

Epidemiology

WG2WG2

WG2

WHO

ICNIRP Contribute

SC ISC I SC IISC II SC IIISC III SC IVSC IVBiology Physics Optics

IEEE SCC

SCC 28SCC 28 SCC 34SCC 34

WG1WG2WG3WG4WG5WG1

IEC TC106

WG1WG1 WG4WG4

인체보호기준제⋅개정 일반평가방법(Generic Std.)

제품별시험표준제⋅개정

WG3WG3

표준화기반연구

노출대책기술연구

정부,학회정부,학회 ETRIETRI 전파연전파연KOREAKOREA

KOREAKOREA

Standard Standard OrganizationOrganization

5

우리나라 인체보호기준의 제정

정통부고시제2000-91호 (‘00)2-tier EMF (~300 GHz)1-tier SAR (국부)

적용대상기기:휴대전화

< 1.6 W/kg

적합

yes

no

부적합

한국전자파학회지침 (‘99)2-tier EMF

SAR (국부/전신) Induced CurrentContact Current

• • •

ICNIRP Guidelines

정통부고시제2001-88호 (‘01)

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노출 적합성 평가 기술

목적: 인체보호기준을 근거로 EMF 노출 적합성 평가방법을

연구함.

노출형태(주파수, 근역장/원역장)에 따른 평가 항목의 결정

SAR, 전기장/자기장, 유도전류 • • •

평가 방법의 결정

SAR: 프로브를 이용한 측정, FDTD 등 수치기법 • • •

전기장/자기장: 주파수/시간 영역 측정, 지향성/등방성

측정, Product/Environment • • •

유도전류: 계산, 측정, • • •

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소형무선기기 (휴대전화) 평가 기술 표준화

적용대상기기:휴대전화

특징:미소등방성프로브인체머리형상의팬텀1g 평균 peak SAR

실험적 방법IEEE Std 1528 (by SCC34 SC2 WG1)

IEEE Std 1529 (진행중)(by SCC34 SC2 WG2)

SAR 평가기법연구해당표준작업반참여, Action item 수행.특징:

FDTD 기법을기반으로한연구해부학적모델~평면형팬텀모델의적용시도

계산적 방법

정통부고시제2000-93호 (‘00)

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SAR 측정 시스템 개발 및 기술이전 (평가 시스템 국내 상용화)

SAR 평가용 고형 팬텀의 개발 (특허, 기술이전)

전자파흡수율 측정 기준 개발 (정통부고시 제2000-93호)

SAR 저감 대책 기술 개발 (특허, 브이케이,텔슨,아세아텔레콤 특허매각)

SAR 계산 SW 개발 및 기술이전

한국인 표준 인체 모델 개발 (남자 성인) 및 기술이전

머리 형상/크기에 따른 SAR 영향 분석 (SAR 측정 표준화 기여)

국부 SAR 평가를 위한 조직 형상에 대한 연구

휴대용 무선기기의 실효복사전력 평가 방법 연구 (TTA 표준 채택)

신체 착용형 휴대 정보단말기의 SAR 평가 연구 (진행 중)

동통신기지국 노출 평가 연구 (진행 중)


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SAR 측정 시스템 개발

목적: 국제 표준 및 우리나라 시험기준에 적합한 시스템을 국산화함.

프로브 위치 제어 SW의 개발, 측정용 팬텀의 개발

주요 기능

IEEE Std1528에 따른 휴대전화의 국부 SAR 평가

휴대전화 SAR 대책에 활용 가능

기술이전

측정 시스템: 이전업체: ㈜마이크로로봇

고형 팬텀 특허 통상 실시: ㈜EMF Safety

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Amplifier

PositionController

ProbeRobot

DataAcquisition

Optic fiber Link

RS232

A/DConverter

Surfacesensor

Opt. Link


SAR 측정 시스템 개발

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SAR 계산 SW (SARCAS) 개발

목적: 생체 모델과 휴대전화에 대한 가상 공간 상의 자유로운위치 변환 기능을 통한 전자파흡수율 계산에 대한 기초 연구

계산 알고리즘: FDTD Technique

주요 기능

생체 모델의 생성, 입력, 구조 분석 기능

휴대전화 시험 위치 구현

FDTD 기법 적용에 의한 SAR 분포 계산

국부 SAR 계산

SW의 기술이전: 이전업체: ㈜마이크로로봇, 전자파환경기술연구센터

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SAR 계산 SW (SARCAS) 개발

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소형무선기기 (휴대전화) SAR 저감 대책기술 개발

SAR 저감을 위한 안테나⋅구조⋅소재⋅부품 개발연구가 전파연구소,

ETRI에서 진행되어 왔음.

주요 구현 기술이 특허 출원 및 등록되었으며, 그 중 <전자파의 인체

흡수율을 감소시킨 이동통신단말기>, <전자파흡수율 감소용 폴더형

휴대폰 모노폴 안테나>, <안테나를 케이스의 내부에 높은 안테나

이득을 얻는 구조로 장착하여 전자파흡수율을 감소시킨 휴대폰>, 등은

기술이전, 특허 매각을 통한 실용화를 추진하여 ㈜브이케이,

㈜텔슨전자, ㈜아세아텔레콤 등에서 방어특허 및 상용제품 개발에

활용.

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소형무선기기 (휴대전화) SAR 저감 대책기술 개발

주요 구현 기술

Tapered PIFA: 단말기의 기존 안테나 구조를 대기모드 시 그대로 이용하면서 통화 시에는 지향성을가지는 안테나를 이용하여 통화품질을 유지하되인체 방향으로 방사되는 전력을 최소화하는 구조.

Tapered PIFA with corrugation: PIFA의 형상변화에 대한 보다 세밀한 특성 분석을 통해 점차소형화 되고 있는 단말기의 경향에 맞추어 개발된구조로써 테이퍼형 PIFA 보다 소형화 가능.

스터브를 포함한 대칭 구조의 적층 루프 다중 대역내장형 안테나

additionalplate

radiating patch

shorting plate

feed wire

hW

ground plane

ws

wchc

hs

A

B

Lp

Wp

Lg

Wg

B

A

h Lp

Wp

Ws Lg

Wg

ground plane

tapered top plate

shorting plane

feed wire

x

y

z.

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한국인 표준인체 모델 개발

목적: 전자파 노출에 대한 인체의 전자파흡수율을수치해석적으로 접근하기 위해 가상공간 인체를 구현함.

과정: 국내 성인 남자의 표준 체위 조사 자원자 선정(표준값±5%이내) MR/CT 영상 획득 수작업에 의한 조직분류 text format 저장

머리모델: voxel size 1×1×1 mm3

전신모델: voxel size 3×3×3 mm3

인체 매질 특성(유전율, 도전율)은 C. Gabriel 연구 결과를적용하도록 별도 사용자 프로그램 구현 (SARCAS에 포함시킴).

기술이전: ㈜마이크로로봇

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머리 형상/크기에 따른 전자파흡수율 영향

234

184158

국제 표준 모델 귀를 손실성매질로 가정.

1-voxel SAR: 머리가 클수록 높음.1-g &10-g SAR: 머리 크기에 큰영향 없음. (머리 크기와 비례하는귀의 두께에 기인함.)

국내 표준 모델 귀 제거.

머리가 클수록 국부 SAR 높게 나타남. IEC TC106, 등에 표준 기고.

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휴대용 무선기기의 실효복사전력 측정법 개발

목적: 휴대전화와 같은 전자파복사 기기는 인체뿐만 아니라 기기 간의 간섭 요인이 될 수있으므로 복사전력을 규제할 필요가 있으며, 국외 수출품과 내수품의 시험절차를 동일하게함으로써 기준의 조화(harmonization)을 이룸.

특징

Scan area: 원통면 @OATS/SAC, 원주 @FACMeasurement Site: FAC, OATS/SAC (with RF absorber)측정거리: 3 m (OATS/SAC) 내지 3 m 이상(FAC)

결과물: TTAS.KO-06.0068

θ=90°

θ=0°

φ=0°

Pφ

Pθ

Z

φ=90°

X

Y

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신체착용형 정보단말기 SAR 평가 기술 연구배경: 전자파흡수율 측정 대상기기 개정 (정통부고시 제2003-37호)

IEC TC106 표준 진행 중인 자료 분석

측정용 몸통 팬텀의 크기에 따른 영향도 분석

몸통 팬텀의 표준 매질 특성 (유전율, 도전율)을 결정하기위한 인체 몸통의 특성 분석

대상기기의 범위 미정: PDA, 무전기?, 노트북 PC (W-LAN)?

Body PhantomSize & material ?Body Phantom

Size & material ?시험위치 ?시험위치 ?

대상기기 ?대상기기 ?

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신체 착용형 정보단말기 SAR 평가 기술 연구

σ, ε ?σ, ε ?

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이동통신 기지국 안테나 전자파 노출량 평가 기술

Near field; reactive

Antenna modeling

FDTD simulation

N-F Transformation

Gain based model Near field; radiating

Post Processing 단위 cell (one dipole) 의 이미지패턴제거

Calculation of compliance boundary

Vertical (20° tilting)

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노출환경 측정-이동통신기지국

목적: 기지국 주변 전자파 환경을 체계적으로측정하여 그 결과를 기지국 전자파 노출량 평가기준에 반영하고자 함.

측정 방법

제품적합성 ?제품적합성 ? 환경적합성 ?환경적합성 ?

EMF ?EMF ? SAR ?SAR ?

RS-232C Cable NotebookPC

HI-6005

HI-4460

도심, 부심, 농촌으로 환경 분류함.초당 6번씩 샘플링0.5 초 간격으로 측정수신전기장 강도의 최소값, 최대값, 평균값 6분간 측정

<측정 시스템 구성>

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노출환경 측정-이동통신기지국

측정 영역

기지국까지의 거리 : 100 ~ 700 m수신지점 간의 간격이 일정하도록 선정전자파 환경 별 사이트 선정 (24개 사이트)스위스 민감지역에 속하는 장소 포함 : 학교, 놀이터, 기지국안테나 가까이 있는 건물 옥상.

측정 결과

정보통신부에서 고시한 전자파강도측정기준에 따라 측정.셀룰러 기지국(하향주파수 824 ~ 849 MHz) 측정 결과: 최대3.17 [V/m]로 국내 기준치 39.47 ~ 40.06 [V/m]보다 낮음.PCS 기지국(하향주파수 1842 ~ 1849 MHz) 측정 결과: 최대4.67 [V/m]로 국내 기준치 59.01 ~ 59.44 [V/m] 보다 낮음.국내 기준의 약 1/10 정도인 스위스 민감지역에 대한 전기장강도기준보다 국내의 측정치가 모두 낮은 값임.

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노출환경 측정-AM Tower

목적

AM 송신소 주변 거주민 역학연구조사 결과의 신뢰도 확보.

송신탑의 출력, 안테나 제원, 지형 특성에 따른 송신탑 부근지역의전기장 강도를 정확하게 예측 할 수 있는 알고리즘 개발을 통한국내 AM 송신소 주변의 노출 평가 Tool의 구현.

연구 범위

예측 알고리즘 개발 (4 가지 알고리즘이 유사한 결과를 보임.)

• Flat-Earth Attenuation, Smooth-Earth Attenuation, Asymptote modeling, Irregular-Earth Attenuation

• 보정계수 추출 (측정레벨 최대값 & 측정레벨 median값)

11개 송신소 실측정을 통한 알고리즘 검증

지면의 전기적 특성(유전율, 도전율)을 고려한 측정 지역 선정.

송신소~3 km 범위 측정.

GPS를 이용한 측정지점 좌표 확인으로부터 정확한 측정거리 계산.

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노출환경 측정-AM Tower

평가 Tool의 사용자 화면

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노출 장치 개발

목적: 동물/세포 노출 환경 구현

주파수, EMF/SAR 세기, 국부 또는 전신, EMF 균일도

WHO 연구 우선순위/기타 국외 연구DB 참고

평가 및 사후관리평가 및 사후관리

노출 조건(spec.)의 결정노출 조건(spec.)의 결정

장치 설계 및 제작장치 설계 및 제작

yes

no

동물/세포 실험 연구자

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노출 장치 개발- 20 kHz 자기장

노출 주파수: 20 kHz

노출 레벨: 자기장 6.25 µT (30.0 µT 장치는 제작 완료하였음.)

노출 파형: 톱니파

코일 프레임: 1.5x1.5 m2의 2단 구성

자기장 균일도: 6.25 µT ±8 % 이내

노출레벨: 자기장 60.0 µT코일 프레임: 0.20x0.27 m

기타 전자기적 사양은 동물 실험용 장치와 동일함.

동물 실험용 장치

세포 실험용 장치

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노출 장치 개발- 이동통신주파수

동물 실험용 국부노출 장치

장치 크기 : 0.75m x 1.06 m x 1.98 m

흡수체 부착(두께 4.5 inch), EMI shielding

EMF를 제외한 환경적 스트레스 최소화

(환기, 조도, 소음 고려)

전력, 신호원

셀룰라 대역 848.5 MHz CDMA 신호, PCS : 1762.5 MHz CDMA신호

전력제어: 셀룰라: 1~60 W/1 W step, PCS: 1~30 W/1 W step

평가 결과

마우스 머리 평균 SAR (W/kg)입력전력

Tray 1개 Tray 4개

셀룰라 (60 W) 12.9 3.2

PCS (30 W) 80.8 19.4

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장치 크기

환경조절 기능 (온도, 습도 및 CO2 농도)

냉각수 순환 노즐을 이용한 냉각

평가 결과(단위 입력 전력 당 SAR: dish 중앙)


셀룰라: 848.5 31.7 x 10.0 x 42.0 cm3

PCS: 1762.5 11.5 x 8.0 x 24.0 cm3

세포 실험용 노출 장치

입력전력 셀룰라 PCS

SAR 분포범위 4.5~9.8 5.1~10.7

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환경조절 기능 (통풍, 환기)

노출 시간 제어

전력, 신호원

셀룰라 대역 848.5 MHz CDMA 신호, PCS : 1762.5 MHz CDMA신호

전력제어: 셀룰라: 1~30 W/1 W step, PCS: 1~60 W/1 W step

장치 평가 결과

입력전력 전기장 세기 전신 평균 국부 최대

7.3 W/kg

93.5 W/kgPCS (60 W) 207.1 V/m 12.2 W/kg

셀룰라 (30 W) 133.8 V/m 1.2 W/kg

동물 실험용 전신노출 장치

노출량평가및표준화연구 - emf.or.krc0%cc%be%d6%b0%e6pdf-h2004.pdf ·...

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