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예랑 군
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1 Special Theme 전파자원 Special Report 6 이애경 1. 머리말 2012 년미래창조과학부는전자파인체보호기준중전자파흡수율 (SAR) 기준을신체부위및노출집단을세분화하여개정하고적용대상기기를확대고시하였다 [1][2]. 이에따라기준에대한제품의적합성을평가하기위해추가된평가방법이요구되므로, ETRI 에서는선행적으로인체에근접하여사용하는휴대용무선통신기기의전자파흡수율측정절차를 2010 년과 2011 년에각각 TTA 표준과방송통신표준으로제정하였다 [3][4]. 이를바탕으로국립전파연구원은 2012 년전자파흡수율측정기준을개정고시하였다 [5]. 인체보호기준은국제비전리방사보호위원회 (ICNIRP) 지침과 IEEE 표준을따르며, 전자파흡수율측정표준은 IEC 표준을기본적으로수용하고있다 [6]~[9]. 한편전자파흡수율기준적용대상기기가확대됨에따라시험해야할기기의종류가매우증가하였다. 이전 에는귀에대고사용하는휴대전화에만적용되었으나, 공중선전력이 20mW 를초과하고통상이용상태에서전파발사중심점이인체로부터 20cm 이내에위치하는휴대용송신무선설비 1) 로확대해적용하도록규정하고있다. 따라서생활주변에서흔히접할수있는무선전화기, 와이파이연결이가능한노트북컴퓨터, 태블릿 PC, 무전기, 개인정보단말기등매우다양한종류의기기가 2013 년부터전자파흡수율규제대상이되었다. [ 그림 1] SAR 기준적용대상기기예 1) 무선설비를내장한방송통신기자재를포함한다 /

주파수 100kHz~10GHz < 표 1> 전자파흡수율기준 [1] 2) 전자파흡수율기준 (W/kg) 구분 전신 머리 / 몸통 사지 일반인 0.08 1.6 4 직업인 0.4 8 20 머리 / 몸통 1.6W/Kg 사지 4W/Kg 기존의대상기기외에개정고시에의해추가되는기기들은얼굴전면에서사용하는형태및신체가까이에서손에쥐거나무릎또는책상위에두고사용할수있는것들이다.

2 주파수 100kHz~10GHz < 표 1> 전자파흡수율기준 [1] 2) 전자파흡수율기준 (W/kg) 구분 전신 머리 / 몸통 사지 일반인 직업인 머리 / 몸통 1.6W/Kg 사지 4W/Kg 기존의대상기기외에개정고시에의해추가되는기기들은얼굴전면에서사용하는형태및신체가까이에서손에쥐거나무릎또는책상위에두고사용할수있는것들이다. 새로운정보통신기기의출현이가속화함에따라평가대상기기의수가급증하는추세이며, 기기의기능과사용형태의다양성은단일품목의시험횟수를증가시켜제조업체는전반적으로전자파노출적합성시험에시간과비용의부담을안게되었다. 이러한부담을줄이기위해실측정을대신할수있는평가방법을 TTA 표준으로제정한바있다 [10]. 이기법은 10MHz~300GHz 대역에서인체의전자기장노출에적용하며, 이대역에서전기 전자기기가전자파흡수율기준에적합한지판별할수있는지침을제공한다. 본고에서는전자파흡수율인증대상기기의확대와관련된전자파흡수율기준및측정방법, 그리고전자파흡수율시험을대신해적합성여부를추정할수있는기법을소개하고자한다. 2. 전자파흡수율기준과측정방법개정된전자파인체보호기준의전자파흡수율규정은 < 표 1> 과같다. 표우측그림은이해를위해삽입하였다. 직업인용으로특별히구분되지않은기기는머리 몸통노출및사지노출에대해각각 1.6W/kg 및 4W/kg 을적용한다. 개정전전자파흡수율기준은공간첨두국부전자파흡수율기준만있고, 전신평균전자파흡수율기준이없었다. 또한, 노출집단 ( 직업인, 일반인 ) 의구분없이통상일반인에게적용되는 1.6W/kg 만규정되어있어노출상황의인지와적절한조치가가능한직업인에게는과도하게엄격하여현실성이결여되어있었고, 주요장기를포함하지않는사지에대해서도머리 몸통과동일한엄격한기준이적용되고있었다. 이러한배경에서 < 표 1> 과같이신체부위별및노출집단에대해세분화함으로써기기의적용기준을해외국가들과유사하게적용할수있게되었다. 머리와몸통은뇌, 심장등중요한장기를포함하는신체부위이므로기준값이더낮게책정되며, 일반인은노출을인지하고적극적으로대응하지못하는어린이, 노약자를포함하는광범위한일반대중을말한다. 따라서이집단은기준값을더낮게적용해보호할필요가있다. 적용주파수대역은 ICNIRP 지침을따르나전자파흡수율기준값은 IEEE Std C 와동일하며, 현존하는기준중가장엄격하다. 새로운정보통신기기의출현이가속화함에따라무선통신이가능한휴대용기기의기능이나쓰임새가매우다양해졌다. 따라서과거에는음성통화기능을갖는휴대전화에대해서만전자파흡수율을머리모형의팬 2) 머리 / 몸통은사지를제외한신체부위를말하며, 이부분에대한전자파흡수율기준은임의인체조직 1 그램에대해평균한최댓값을, 사지에대한전자파흡수율기준은임의인체조직 10 그램에대해평균한최댓값을적용한다. TTA Journal Vol

< 표 2> 전자파흡수율기준에근거한저전력예외레벨 (Pmax) 전자파흡수율기준값 (W/kg) 평균질량 (g) 노출집단 인체부위 Pmax(mW) 1.6 1 일반인 머리 몸통 1.

이제휴대전화는음성통화기능뿐만아니라손에쥐거나신체에착용한채로데이터송수신이가능하고, 연결네트워크도이동통신망뿐만아니라가정, 사무실, 카페등에서와이파이망에도접속하므로이경우의노출도시험할필요가있다. [ 그림 1] 에보이는기기중상단좌측의휴대전화는머리와몸통에서모두시험해야한다.

3 < 표 2> 전자파흡수율기준에근거한저전력예외레벨 (Pmax) 전자파흡수율기준값 (W/kg) 평균질량 (g) 노출집단 인체부위 Pmax(mW) 일반인 머리 몸통 직업인 사지 일반인 머리 몸통 직업인 사지 200 질량 1 또는 10g (a)sam 팬텀 (b) 평면형팬텀 [ 그림 2] SAR 시험을위한인체팬텀텀에서시험하였으나, 신체가까이에서사용하는기기들에대한노출을고려하지않을수없게되었다. 이제휴대전화는음성통화기능뿐만아니라손에쥐거나신체에착용한채로데이터송수신이가능하고, 연결네트워크도이동통신망뿐만아니라가정, 사무실, 카페등에서와이파이망에도접속하므로이경우의노출도시험할필요가있다. [ 그림 1] 에보이는기기중상단좌측의휴대전화는머리와몸통에서모두시험해야한다. 좌측하단의양방향무전기기는얼굴전면사용기기에해당하고, 노트북, 랩탑, 무선신용카드처리공인단말기, 개인정보단말기등은인체지지형또는착용형기기, 상단중앙의손목에차는기기는사지착용형기기이며, 하단우측에보이는것은회전식안테나를갖는탁상용기기 ( 예 : 무선랜공유기 ) 이다. 얼굴전면, 몸통, 사지등은높은전자파흡수율값을유도하는평평한형태의인체팬텀을사용하여시험하도록규정하고있다 [5][9]. [ 그림 2] 는휴대전화를귀에대고사용하는상황에서전자파흡수율을시험하는머리팬텀 (a) SAM (Specific Anthropomorphic Manequin) 과몸통또는사지에지지또는착용하여사용할때의 SAR 시 험을위한평면형팬텀 (b) 를각각보이고있다. 이두가지팬텀에서의측정절차를국제표준 [8] 과 [9] 에서다루고있다. 공통적으로팬텀내부에인체조직을전기적으로모의하는용액으로채운상태에서미소프로브를사용하여시험한다. SAM 팬텀에서는귀의좌우위치에서기기의주파수대역내최소 3개주파수에서시험하여야하며, 두가지의휴대전화표준사용위치를적용한다. 평면형팬텀에서는기기와팬텀간의이격거리가매우중요하며, 제조자가사용자지침에명시하지않은경우원칙적으로기기의모든면을팬텀에접촉하여시험해야한다. 3. 저전력전자 전기기기의전자파흡수율적합성평가방법머리말에서서술했듯전자파노출적합성시험에시간과비용절감필요성이제기됨에따라, IEC 표준 [11] 에서는인체보호기준의기본한계 ( 전자파흡수율, 전력밀도 ) 기준을만족하는기기의최대출력을제시하고, 휴대용무선기기가전자파흡수율기준을만족하는기기의최대출력 ( 표준에서는 저전력예외레벨 ) 에대한공식을유도했다. 실제측정을대체할수있는이평가방법을 TTA 표준으로제정했으며 [10], 내용을간략히소개하도록한다. 이평가방법은크게두가지로구분할수있다. 첫째, < 표 2> 의저전력예외레벨 Pmax 는미래창조과학부가따르고있는 IEEE Std C 의전자파흡수율에 /

4 대한 Pmax 를나타낸다. 이는 < 표 2> 의우측그림에서보는바와같이피시험기기를시험할때기기에서복사되어팬텀내로흡수되는전력이평균하는조직질량 1g 또는 10g에모두흡수되는상황을가정할때기준을만족하는기기의최대출력이다. 따라서최대출력은전자파흡수율기준과평균질량을곱한값이된다. 그러나실제기기의복사전력은모두인체에흡수되지않으며, 흡수되었다하더라도전력이평균질량에모두집중되는것은아니므로 Pmax 는실제상황에비해지나치게 Pmax,1g (mw) mW Pmax,1g s=25mm, BW=14.1% Pmax,1g s=10mm, BW=7.6% s=5mm, BW=3.8% s=2mm, BW=1% 주파수 (GHz) [ 그림 3] 전자파흡수율기준 1.6 W/kg 에대한저전력예외레벨 낮을수밖에없다. 둘째, 저전력예외레벨 P max' 는주파수대역 300 MHz~6GHz에서동작하며, 인체 ( 주로몸통또는사지 ) 에서약 25mm 내에위치하는휴대용무선통신기기에적용하고자하는것이다. 일반적으로이동통신단 Pmax (mw) 평균질량 10g 평균질량 1g 말기및근거리무선랜기기와같이대중화된많은무선송신기에활용될수있다. Pmax' 유도를위해다이폴, 모노폴, 평판역 F 안테나 (PIFA) 및역 F 안테나 (IFA) 와같은휴대용무선기기에통상사용되는광범위한안테나 이격거리 (mm) [ 그림 4] 2.4GHz 대역기기의이격거리에대한저전력예외레벨 에대해인체로부터이격되는일반적거리인 5~25mm 에서전자파흡수율을계산하고측정한결과를바탕으로평가식 (1) 이개발되었다 [10][11]. 이식은기기의가용전력, 복사주파수, 대역폭및시험용모의인체와의이격거리와같은몇가지정보를대입해기본한계적합성여부를결정한다. 결과엄격한것으로입증되었다. [ 그림 3] 에서보이는네가지의대역폭은휴대용무선기기의전형적인대역폭들과더불어매우협대역인 1% 를포함한다. 팬텀외피두께가 2mm 이므로, 이격거리 s=2mm 가의미하는것은기기를팬텀에밀착한경우를의미한다. Pmax,1g' 가 s=2mm, BW=1% 인경우조차도항상 1.6mW(=Pmax) 보다위에있음을볼수있다. 식 (1) 상기식 (1) 의활용예를든다면, 2.4GHz 대역 (802.11b/g/n) 에서송수신하는무선데이터통신시스 식 (1) 에서 s와 BW는각각기기와모의인체팬텀간이격거리 (mm) 와기기의대역폭 (%) 이고, 계수 A, B, C 그리고 D는실험결과에최소자승법 (Leat-square fit) 을적용해유도하였다. 계수들은평균질량에따라상이하며, 주파수의함수이다. 상세한것은관련표준을참고하기바란다. 이공식을여러상용기기에적용한 템용소출력무선기기는머리와몸통팬텀에서모두시험해야한다. 기기의출력과대역폭이각각 40mW 와 4% 라면, [ 그림 4] 에서보는바와같이전자파흡수율기준 1.6W/kg( 평균질량 1g) 및 2W/kg(10g) 을만족하기위해팬텀외피와의이격거리는각각 5 및 15mm 이상이면된다. 제조자가해당기기의사용거리를이보 TTA Journal Vol

5 다더크게규정했다면전자파흡수율시험을하지않아도되는것으로간주할수있다. 4. 맺음말본고에서는미래창조과학부의인체보호기준과확대된전자파흡수율시험대상기기에대해기술하고, 시험비용절감을위해인체보호기준을만족할수있는피시험기기의최대허용출력을추정하는기법을다뤘다. 인체팬텀내부에흡수된전기장을미소프로브로측정하여평가하는전자파흡수율측정시험은기기의기능복잡도에따라상당한시간과비용을요할수도있다. 이때문에제품의개발및출시에영향을미칠수있어, 전자파흡수율측정시험횟수를줄이거나고속으로시험이가능한방법들이기술적으로제안되고있다. 본고에서소개한방법은측정전에적합성여부를수식으로간단히판단하여불필요한시험을줄일수있는장점이있다. 향후다양한시험대상기기에대한출력, 대역폭, 시험이격거리등에대해조사 분석함으로써이기법의효율성을검토한뒤제도화할필요가있다. [ 참고문헌 ] [1] 미래창조과학부고시제 호전자파인체보호기준. [2] 미래창조과학부고시제 호전자파강도및전자파흡수율측정대상기자재. [3] TTAK.KO , 인체에근접하여사용하는휴대용무선통신기기의전자파흡수율 (SAR) 측정절차 (30MHz~6GHz), [4] KCS.KO , 인체에근접하여사용하는휴대용무선통신기기의전자파흡수율측정절차 (30MHz~6GHz의주파수범위 ), [5] 국립전파연구원고시제 호전자파흡수율측정기준. [6] International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection(ICNIRP). Guidelines for limiting exposure in time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields(up to 300GHz). Health Physics, 1998, vol. 74, pp. 494~522. [7] IEEE Std C , IEEE standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields, 3kHz to 300GHz. [8] IEC Ed.1: Human exposure to radio frequency fields from hand-held and body-mounted wireless communication devices Human models, instrumentation, and procedures Part 1: Procedure to determine the specific absorption rate(sar) for handheld devices used in close proximity to the ear(frequency range of 300MHz to 3GHz), [9] IEC Ed.1: Human exposure to radio frequency fields from hand-held and body mounted wireless communication devices Human models, instrumentation, and procedures Part 2: Procedure to determine the specific absorption rate(sar) for wireless communication devices used in close proximity to the human body(frequency range of 30MHz to 6GHz), [10] TTAK.KO , 저전력전자 전기기기에대한전자기장인체노출기본한계적합성평가 (10MHz~300GHz), [11] IEC Ed.1: Assesment of the compliance of lowpower electronic and electrical equipment with the basic restrictions related to human exposure to electromagnetic fields(10mhz to 300GHz), /

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DBPIA-NURIMEDIA 韓國電磁波學會誌電磁波技術第 17 卷第 4 號 2006 年 10 月 전자파인체보호기준의국제표준화동향 변진규 이애경 한국전자통신연구원전자파환경연구팀 개요전자파인체노출기준과관련된대표적인국제표준은 IEEE ICES(International Committee on Electromagnetic Safety) 산하 TC95에서제정한 IEEE C95.1 표준과 ICNIRP(International