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5 Hot Issue Hot Issue WHO IARC의 IARC의 휴대폰 전자파 2B 분류에 대한 의미 충북대학교 김 남 가. 서론 10 국제적인 주요 단체 및 국가의 반응도 뜨거웠 다. 먼저 WHO는 IARC에서 RF 전자파를 2B로 지난 5월 31일, 세계보건기구(WHO) 산하 국 분류한 것에 대해 언급하면서, Fact sheet(no. 제암연구소(IARC)에서 휴대전화로부터 발생하 193)를 업데이트하였다. 그 내용은 전 세계적으 는 전자파의 암 발생 등급을 2B로 발표하면서 세 로 약 46억 이상의 사람들이 휴대전화를 사용하 계적으로 큰 반향을 일으켰다. 국내 외 언론에 고 있는 상황에서 장기적으로 사용될 경우의 잠 서는 긴급히 해당 내용을 발표하였고, 언론을 통 재적인 영향에 대해 보다 포괄적으로 연구해야 하여 정보를 접한 사람들은 즉각 반응을 보였다. 하며, 2012년까지 RF 전자파 노출의 인체영향 전자파 크게 문제가 되지 않을 것이라고 생각하 에 대한 모든 연구를 종합하여 공식적으로 위해 던 기존의 사람들도 휴대전화를 사용하면 무조 성여부에 대해 발표할 예정이다. 그리고 예전에 건 암이 발생하는 것처럼 생각이 변했다. 이에 는 현재까지 과학적인 증거가 없으므로, 휴대전 우리 정부에서도 국민의 불안감을 해소하고 안 화 사용으로 인한 특별한 사전주의가 필요하지 심할 수 있는 대책을 마련하기 위하여 기존의 전 않다 고 언급하던 것을 만약 개인적으로 관심이 자파가 안전기준제도의 범위를 인체보호를 더욱 있다면, 머리나 신체로부터 휴대전화를 가까이 강화할 수 있는 방향으로 개선하고, 전자파에 대 하지 못하도록 핸즈프리 장치를 사용하거나 사 해 종합적으로 대책을 마련하기 위한 공청회를 용 시간을 제한하여 어른 및 아이들의 RF 노출 개최하였다. 또한, 보건복지부에서는 휴대전화 을 제한해야 한다 고 주의 문구를 변경하였다. 전자파와 암 발생에 대한 연구 계획을 세웠으며, 미국의 국립암센터(NCI; National Cancer 시민단체에서도 성명서나 실태조사를 실시하 Institute)에서는 모든 연구에서 휴대전화 사용 였다. 과 암 발생에 대한 연관관계를 찾을 수 없고, 노

6 Hot Issue 출반응관계 (dose-response) 를보이지않았으므로생물학적인매커니즘이결여되었으며, 동물실험결과에대한증거도부족하다고지적하였다. 미국연방통신위원회 (FCC; Federal Communications Commission) 에서는기존의웹사이트에서공고한내용을변경할계획이없다고발표하였다. 현재 FCC 는웹사이트상에서소비자가 RF 전자파노출을저감할수있는몇가지간단한방법을제공하고있다. 휴대전화제조업체및이동통신사업자는전자파의인체영향에대한다수의연구결과가나왔으며, 현재까지의연구결과를토대로영향에대하여언급하기에는불분명하므로, 관계성은조금더확인할필요가있다고발표하였다. 세계적인휴대전화제조사연합인 MMF(Mobile Manufacturer Forum) 에서는휴대전화전자파가암을유발하는지에대한장기적인조사를하겠다고발표하였다. 또한, 국제적인비영리기관인무선통신협회 (CTIA) 는 IARC 의조사결과가제한된증거를토대로편견과오류가있는정보를사용하였다고언급하며, 미국연방통신위원회와식품의약국 (FDA) 에서는휴대전화와암발생간의과학적증거가없다는결론을내렸다는것을내세워반박내용을발표하였다. 이렇듯 IARC 의발표는국내를비롯하여국제적으로큰이슈가되고있는상황이며, 장기적으로연구를진행하여휴대전화와인체영향간의메커니즘을분석할필요가있다. 본고를통하여 IARC 의 2B 분류에대한정확한의미를전달하고자한다. 나. IARC Monograph 의정의 국제암연구소 (IARC: International Agency for Research on Cancer) 는세계보건기구 (WHO: World Health Organization) 의산하기관으로알려져있으며, 각종물질과암발생의상관관계를연구하고, 연구내용을발표하고있다. 주요선진국 13개국이참가하고있으며, 다국적연구팀을구성하여역학 ( 疫學 ), 통계학, 공학등을이용한발암물질의계통적검색및발암기구의해명등의활동을하고있다. IARC Monograph 는 IARC 에서물질과암발생의메커니즘에대해연구한내용을정리하여결과를제공하는문서이다. Monograph 에서는인간의암발병률을높이는환경적요인을규명하는데, 이는화학물질, 여러가지혼합물, 직업적인암발생환경의노출, 물리적 화학적요인, 생활방식에기인한요인등의내용을전반적으로포함한다. 지난 5월 31일에있었던 IARC 의 Monograph 워킹그룹 (WG; Working Group) 에서는 RF 대역의전자파노출이장기적인건강영향 ( 특히발암위험증가 ) 을유발시키는지의가능성에대해논의하였고, 이는최근휴대폰사용자가크게증가 ( 특히청년층과아동층의사용증가 ) 하는시점에서공중보건적인관점에서시의적절하다고할수있다. IARC 는무선주파수전자기파를포함하여다음의노출분류에대한문헌들을평가하고논의하였다. 레이더와마이크로파에대한직업적인노출 라디오, TV 및무선통신의송수신과관련된 11

7 Hot Issue 환경적인노출 휴대폰사용과관련된개인적인노출각분야의전문가들은노출데이터, 인체발암연구, 동물실험의발암연구, 메커니즘연구및기타적합한데이터를분석하는종합적인연구를분야별로분담하여연구를진행하였다. 수집된증거를면밀히검토한결과, 휴대폰사용과신경교종및청신경종발병과의인과관계는아직제한적인영향이있으며, 다른유형의암에대해서결론을내리기에는메커니즘이불충분하다고하였고직업적, 환경적노출에대한증거도불충분하다고결론을내렸다. 워킹그룹에서는정량적분석으로위험에대한평가를하지않았지만, 과거휴대폰사용 (2004 년까지 ) 에관한한연구에서휴대폰을과다하게사용하는사람들 ( 평균적으로 10년이상하루 30분씩사용 ) 에게는신경교종위험성이 40 % 증가하였다는연구결과에주목하였다. 이번워킹그룹의의장인 Jonathan Samet 박사 ( 미국, Univ. of Southern California) 는이번에검토한증거들이계속해서다량으로축척되고있지만, 현재까지결과를종합하면그룹 2B로분류하기에충분하다고언급하였다. 또한, RF 전자파가어느정도의위험성을가지고있는것을의미하며지속적으로휴대폰과암발병률의연관성을관찰해야한다고말했다. IARC 디렉터 (Director) 인 Christopher Wild 박사는이러한연구결과가공중보건에미칠잠재적인여파를고려할때, 휴대폰의장기적과다사용에대한추가조사가필요하며, 추가적 연구결과가나올때까지핸즈프리기기나문자메시지처럼전자기파노출을줄일수있는실용적인방안이필요하다고하였다. 워킹그룹은수많은과학논문을검토하였으며, 검토한모든리스트는 Monograph Vol. 102 로에곧공개될예정이다. Interphone study 의결과로발표된최근의몇몇과학논문도이번평가에포함되었다는사실도주목할만하다. 다. IARC-Group 분류등급및 2B 의의미 2002 년 IARC Monograph Vol. 80 에서주파수 Hz에대한 ELF 의전기장을 Group-3, 자기장을 Group-2B 로보고하였다. 금년도에발표된 RF 전자기장에대한등급은 Group-2B 로써, IARC Monograph Vol. 102 가 2011 년말에출간될예정이다. IARC 은 Group 를총 5단계로나누고있으며, Group-1, Group-2A, Group-2B, Group-3, Group-4 로분류된다. Group-1 은암을유발시킨다는충분한증거가있는경우이며, 이그룹에는 107 개의암유발물질이속해있다. 만약해당물질이발암의증거에대한충분한동물실험결과가있고, 해당물질이사람에게노출될경우발암의원인으로작용할수있다는유력한증가가있는경우라면그룹 1로분류한다. 대표적으로분류된물질은주류 ( 술 ), 석면, 비소, 벤젠, 포름알데히드, ( 모든 12

8 Hot Issue 경우의 ) 이온화방사선, 담배흡연 ( 직접및간접 ), 페인트작업 ( 직업적노출 ), 태양광 ( 태양방사 ) 등이있다. Group-2 는인체에암을유발시키는증거가있을수있다고판단되는수준으로, 동물실험결과암을유발시키는증거를제외하고는인간과관련된증거가제한적인경우에해당된다. 해당물질은발암유발원인에대한역학적실험증거와기타해당자료에근거하여그룹 2A( 인체발암추정물질 ) 또는그룹 2B( 인체발암가능물질 ) 로분류된다. 인체발암추정물질 또는 인체발암가능물질 등의표현은구체적인의미를담고있지않으며, 인체발암성등급을표현하는용도로만사용된다. 인체발암추정물질 은 인체발암가능물질 보다높은등급이다. Group-2A 는동물실험에서는발암성에대한증거가충분하지만, 인체에대한발암성증거는제한적일때해당된다. 즉, 인체발암성에대해서는증거가부적당하지만, 동물실험에서는충분한증거가있고동물에서암을일으키는기전이사람에게도작용한다는유력한증거가있는경우이그룹에해당될수있다. 예외적으로사람에게발암의가능성이있다는제한된근거만으로도이범주에해당될수있다. 59 개항목이이에포함되며대표적으로납합성물, 아크릴아미드, 아드리아마이신, 안드로전스테로이드, 미용사나이발사 ( 직업적노출 ), 석유정제 ( 직업적노출 ) 등이있다. Group-2B 는동물실험결과가있지만사람을대상으로한연구자료가불충분하거나, 동물실 험결과에서도충분한증거가없고사람대상연구에서도제한된증거만있는경우에해당된다. 어떤경우에는사람과동물모두에서발암성증거가충분하지못한것도이그룹에속할수있다. 266 개의항목이이에포함되고, 대표적으로커피, 디젤연료, 스티렌, 직물생산, 드라이크리닝 ( 직업적노출 ), 소방관 ( 직업적노출 ), 저주파자계 (ELF), 절인채소등이있다. 대표적인발효식품이면서항산화작용도한다는김치도절인채소로분류되어 2B에포함된다. Group-3 은인체발암성증거가불충분하고동물에서도발암성증거가불충분하거나제한적일때가장흔하게적용된다. 예외적으로, 인체의발암성근거는불충분하지만동물의발암성근거는충분하고, 인체에는해당되지않지만동물에게는암을유발시키는원인이된다는강력한증거가있을때는이범주로분류될수있다. 기타그룹 1, 2A, 2B, 4에속하지않는것도그룹 3으로분류된다. 그룹 3으로분류되었다는것은전반적인안전성이나비발암성이라는의미가아닌, 노출범위가광범위해지거나자료해석이달라지는경우, 추가적인조사가필요하다는의미가될수있다. 508 개의항목이이에포함된다. 대표적으로아크릴산, 식용염소수, ( 개인적인사용의 ) 염색제품, 형광빛, 저주파자계 (ELF) 등이있다. Group-4 는사람및동물에대한발암성이없다고판단되는근거가있는경우해당된다. 또는광범위한연구에서인체발암성에대해서는증거가부적당하며, 동물실험에서도발암성의증거 13

9 Hot Issue 가없는것으로일관되고설득력있는결과를보이는물질을의미한다. 오직 1개항목만이있으며카프로락탐이이에포함된다. 참고로카프로락탐은암을유발하지않을뿐, 독성으로분류된다. IARC 에서휴대전화전자파를 2B 로분류한것은휴대전화를장기간사용하게되면뇌와척수내부에있는신경교세포에종양이발생할가능성이높다는연구결과에주목한결과이다. 하지만 IARC 에서는휴대전화사용과암발생의인과관계 (Mechanism) 는아직명확히규명되지않았으며, 추가적인연구가필요하다고강조하였다. 라. 결론 지금까지 IARC 에서발표한 RF 전자파의암유발등급을 2B로발표한의미와 IARC 에서제시하는분류등급을자세히알아보았다. IARC 에 서 2B 등급을발표한이후세계적으로많은이슈가되었고, 국내의기관에서도이에대비하는다양한방안들을제시하였다. 하지만많은사람들이휴대전화전자파에민감하게반응을하고, 마치무조건적으로암이발생할것이라고생각하였다. 사실 IARC 에서 RF 전자파의암유발등급을 2B 로발표한것은사전예방주의차원에서아주효과적으로작용하였다고생각한다. 지금까지발표된거의모든연구가인체에문제가없다고하였으나, 아직까지 RF 전자파와암유발성에대한아무런기전연구가발표되지못하였다. 그렇기때문에사전에조심해서잘예방하자는차원에서이번결과발표가아주중요한작용을했다고생각하는것이다. 또한, 이미골격이형성된어른들과달리, 성장기의어린아이들은전자파노출에더욱민감할수있다. 그렇기때문에가능하면더욱조심해야할필요성이있다. 이러한점에서 IARC-2B 등급이사람들에게의미하는바가크다고생각한다. 14

10 Hot Issue Hot Issue 안전한 전자파 종합대책 한국전자통신연구원 최형도 / 방송통신위원회 임재덕 가. 서론 불안감은 다시 증가 추세로 변화하여 WHO의 발 표는 오히려 혼란을 가져오게 되었다. 여기에 관 전자파는 전기를 이용하는 모든 제품에서 발 련 언론 보도는 대부분 부정적 관점에서 보도함 생되며, 전파를 매체로 정보를 전달하는 이동통 으로써 국민들이 이를 통하여 전자파 인체 유해 신, 방송분야, 의료기기 등 우리 생활의 전분야 성에 대한 매우 민감하게 반응하고 있는 실정이다. 로 응용이 확대되고 있으며, 우리 삶을 편리하고 방송통신위원회에서는 과학적으로 규명되지 풍요롭게 하는 중요한 자원이다. 하지만 최근 전 않은 전자파 인체 유해성이 국민들 사이에 불안 자파가 발생하는 통신 서비스의 급격한 증가로 감이 급속하게 확산되는 것을 방지하고, 국민들 인해 인체 영향 문제 등 전자파 역기능이 사회적 의 건강보호를 위하여 예방적 차원의 전자파 인 인 관심사항으로 부각되고 있다. 체보호 정책과 전자파 인체영향의 과학적 규명 실제로 전자파의 인체유해성 여부에 대한 논 을 위한 노력을 기울여 왔다. 2000년부터 전자 쟁은 1980년대 초부터 시작되어 현재까지 계속 파 인체영향 기본계획을 수립하고 운영하여, 우 되고 있으며, 전자파에 대한 열적인 효과에 근거 리나라의 전자파 인체보호를 위한 기준 및 강제 하여 예방적 차원에서 인체보호기준이 수립된 규제 등 노력을 다각도로 추진하였다. 이를 바탕 상태이다. 특히 미약한 전자파에 의한 비열적 효 으로 2006년 전자파 장해 및 예방대책 을 수립 과는 아직 규명되지 않고 있다. 하여, 전자파 인체영향 뿐만 아니라 기기로부터 지난 5월 WHO의 국제암연구소에서 휴대폰 등에서 발생하는 전자파를 발암등급 2B로 지정 의 영향을 최소화하기 위해 전자파 장해방지 토 털 솔루션을 마련하고자 하였다. 함에 따라 전자파에 대한 민원이 급속히 증가하 우선 전자파의 인체영향에 대한 과학적 규명 였으며, 지난 5동안 꾸준히 감소하던 국민들의 을 위해 학계, 연구소, 의과대학 공동으로 생쥐 15

11 Hot Issue 등을대상으로전자파를전신및머리부분에노출시켜종양발생, 스트레스반응분석등을수행하여전자파유해성을조사하고, 역학연구를통해휴대폰사용시전자파노출량과뇌종양의연관성분석을진행하였다. 이와함께사전예방적정책의일환으로만들어진전자파인체보호기준에전자파사용기기들이만족하는지를검증하기위한표준측정방법을마련하고, EMC 규제제도정비, 중소기업 EMC 애로기술지원, 전자파저감기술개발등을추진하였다. 또한국민들의전자파에대한이해를돕고막연한불안감을불식 시키기위해다양한홍보활동을통하여전자파인체영향에관한올바른정보를제공하는데주력하였다. 스마트 Korea 를구현하고자하는정부의정책은보다안전한전자파환경을조성하여국민들에게안심하고편리하며, 깨끗한전파환경을제공하는방향으로지속적으로추진하고있으며, 그일환으로금년 1월전파법이개정되면서안전한전자파환경조성을위한산학연관의역할및정책수립에대한법적근거가마련되었다. 제44조의2( 안전한전파환경기반조성 ) 방송통신위원회는전자파가인체, 기자재, 무선설비등에미치는영향을최소화하고안전한전파환경을조성하기위하여다음각호의시책을마련하여야한다. 1. 전파이용과관련된역기능방지및안전한전파환경조성대책의수립 추진 2. 전자파가인체에미치는영향등에관한종합적인보호대책의수립 추진 3. 기자재의전자파장해를방지하고전자파로부터기자재를보호하기위한전자파적합성에관한정책의수립 추진 4. 전자파인체흡수율, 전자파강도및전파환경등에대한관련기준마련및측정 조사 5. 전자파차폐 차단및저감 ( 低減 ) 기술등전자파역기능해소를위한기반기술연구 6. 안전한전파환경기반조성을위한교육및홍보계획의수립 시행 이에대한구체적인계획을수립하고자 2010 년말관련한국전자파연구원內에위원회를발족시켜전자파인체영향, 전자파기기영향그리고전파환경의 3개분과로구성하였고, 각분야의과거의추진현황을분석하여미래의단기, 중기그리고장기적인정책방향및연구방향을수립하였다. 또한, 금년 7월 19 일공청회를개최하 여각계의의견을수렴한후, 11월 19일방통위상임위원회를통과하였다. 상세한내용은다음과같다. 16

12 Hot Issue 나. 주요내용요약 인체보호대책 인체보호강화를위해현행휴대폰에만규제하고있는전자파제한규제를인체에근접사용하는무선기기로확대 - 현행머리에대한보호기준을머리 몸통 팔다리신체부위별로보호기준을세분화함. 전자파측정대상기기의전자파측정값을방통위 ( 국립전파연구원 ) 인터넷홈페이지에공개 기기보호대책 유선통신기기를대상으로하는전자파적합성평가를무선통신기기에대해서도적용하도록대상기기를확대 전자파적합성평가 : 전자파로인한기기의오동작을방지하기위해사전시험을거친후인증하는제도 현행기기단위전자파적합인증대상을대형복합설비로확대하는전자파엔지니어링제도도입 전자파엔지니어링 : 대형복합설비또는건축물구축시전자파영향을고려하여설계및시공하는제도 GPS 전파교란및고출력전자기파 (EMP) 공격등물리적인전파공격에대한방어기술개발및보호기준마련 17

13 Hot Issue 인체영향연구및대국민홍보 국민들의관심도가높은가전제품등생활기기의전자파방출실태조사 발표 전자파인체영향연구방식을현재까지진행된단기간일회성연구에서중장기전향적연구방식으로확대추진 우주전파관측및예 경보체계강화 방송 통신서비스보호를위해태양흑점폭발등우주전파관측과예 경보를전담할제주우주전파센터구축 우주전파재난대응매뉴얼마련및범부처협력체계구축 전향적연구 (prospective study) : 대상계층을추적조사하는역학조사방법으로시간과비용이많이들지만, 객관성과신뢰성이높다는장점이있음 어린이 청소년의휴대전화이용가이드마련및가전제품등생활속전자파방출기기의안전한사용방법홍보 전자파인체영향연구와대국민교육 홍보및이해관계자갈등조정등을전담할한국전자파문화재단설립 18

14 Hot Issue 다. 결론 최근 WHO의 RF 전자파의발암성등급 2B 지정, 새로운기기들의출현및일상생활에서의전자파사용이급증함에따라국민적우려가크게증가하고있으며, 이에국민들이안심하고전파이용편익을누릴수있도록노력을증진해야할것이다. 따라서국민의건강보호를위한예방적차원에서인체보호기준의국제적조화와관련된정책을수립하고, 특히전자파에대한개인보호프로그램을마련하여국민들로하여금정부의적극적인대응에호응할수있도록다가가는정책을펴나가야할상황이다. 한편담배와같이수십년에걸친연구결과를바탕으로그위해성이밝혀진것과같이전자파의인체영향을위한규명도정부가지속적으로 추진해야할사항이다. 특히현재까지규명되지않은미약한전파의장기간노출에대한영향이나어린이와같은취약그룹에대한보다정밀한연구가필요하다. 또한자고나면등장하는새로운기기의전자파가인체및기기에대한영향의전자파표준측정방법을개발하여새로운전파이용기술에따른인체보호및기기보호기준의적합성여부를평가할수있어야한다. 전자파에대한불안감해소를위한올바른리스크커뮤니케이션은향후정부에서가장큰관심을갖고추진해야할과제중하나이다. 정보의홍수속에서국민들이스스로올바른판단할수있도록하여전자파에대한과도한염려에서해방시켜국민건강보호와함께전파산업육성도도모할수있어야할것이다. 19

15 국내 표준화 대응 활동 국제 표준화 대응 활동 LTE 단말기의 SAR 측정방법 측정방법(안) (안) 연구 국립전파연구원 최동근 가. 개 요 허용하도록 관련 산업체 및 지정시험기관에 공 고하였다. 2011년 7월 1일 이후로 차세대 통신 규격인 4G의 LTE1)가 상용화가 되고, 6월 8일에 LTE 단말기가 SAR 인증 대상기기로 포함(방송통신 기자재등의 적합성 평가에 관한 고시 개정(전파 나. 국내 외 SAR 인증 현황 연구소고시 제 호)됨에 따라 관련 LTE 미국 FCC에서는 PBA2) 제도를 이용하여 LTE 단말기는 SAR 적합성 인증을 받아야 한다. 그러 단말기의 SAR 인증을 실시하고 있으나, FCC에 나 기존의 3G폰과는 달리 주파수, 변조, 채널 등 서 요구하는 측정 조건들이 너무 많아 인증 받는 다양한 요소에 대한 많은 시험 항목들이 발생하 데 오랜 시간이 걸려 새로운 제품 출시 지연 등 기 때문에 관련 산업계에 적지 않은 타격을 주고 국내 휴대전화 산업체의 많은 애로사항이 발생 있다. 이에 국립전파연구원(RRA)에서는 EMF인 하고 있는 상황이다. 측정방법을 살펴보면, FCC 체노출표준위원회를 운영하여 해외 인증 사례 에서는 주파수대역, 변조 방식, RB3), 시험 위 조사 및 시험 간소화 방법들을 검증하여 간소화 치, 채널 등 다양한 측정 조건들을 요구하고 있 된 LTE 단말기에 대한 SAR 측정방법(안)을 마 으며, 이는 실제로 불필요한 측정까지 포함하고 련하였으며, 이 방법뿐만 아니라 FCC에서 제시 있기 때문에 시간 및 비용이 많이 발생하여 국내 하고 있는 측정방법에 대해서도 적합성 인증을 1) LTE(Long Term Evolution) : 3G 기술을 장기적으로 진화 시킨 4G 통신규격으로 기존 고속하향패킷접속(HSDPA)보 다 12이상 빠른 고속 무선데이터 패킷통신규격 기술임. 2) PBA : Permit But Ask, 기존의 SAR 측정방법에는 없는 새로운 무선통신기기들에 대하여 지정시험기관과 측정 방법의 정보를 교환 검토후 측정방법을 도출하는 제도임 3) RB : Resource Block 89

16 국내표준화대응활동 산업체에타격이되고있다. 실제로 FCC 에서삼성, LG 전자등제조업체가 LTE 단말기의 SAR 인증을받는데최소 2 3 개월이소요되는데, 이는수개월마다빠르게신제품이쏟아지는업체입장에선많은부담과애로사항들로돌아오게된다. 국내에서는하반기부터삼성, LG 등에서많은 LTE 단말기가출시됨에따라국내의 LTE 단말기에대한 SAR 인증시 FCC 인증과같은문제점들을해결할필요성과측정간소화에대한산업체의요구가있었다. 다. LTE 이동통신규격소개 LTE(long term evolution : 롱텀에볼루션 ) 는 HSDPA( 고속하향패킷접속 ) 보다 12배이상빠른고속무선데이터패킷통신규격을말한다. 롱텀에볼루션 (long term evolution) 의머리글자를딴것으로, 3세대이동통신 (3G) 을 ' 장기적으로진화 ' 시킨기술이라는의미에서나온것이다. WCDMA( 광대역부호분할다중접속 ) 와 CDMA( 코드분할다중접속 )2000 으로크게나누어지는 3세대이동통신과 4세대이동통신 (4G) 의중간에해당하는기술이라하여 3.9 세대이동통신 (3.9G) 라고도하며, 일반적으로 4세대이동통신기술이라고한다. 그림 2는새로운 4세대이동통신규격 LTE 의로고이다. 그림 2. LTE 로고 LTE 통신규격은 2008 년 ITU(International Telecommunication Union, 국제전기통신연합 ) 에서 4세대이동통신규격을정의하면서, 저속이동시 1 Gbps, 고속이동시 100 Mbps 의속도로데이터를전송할수있어야한다고규정하고있다. 이는 3세대이동통신무선표준화단체인 3GPP(3rd Generation Partnership Projec t;3 세대파트너십프로젝트 ) 가 2008 년 12월확정한표준규격 ' 릴리스 (Release) 8' 을기반으로한다. 이에따라채널대역폭은 MHz이며, 20 MHz대역폭을기준으로하향링크의최대전송속도는 100 Mbps, 상향링크의최대전송속도는 50 Mbps 이다. 무선다중접속및다중화방식은 OFDM( 직교주파수분할 ), 고속패킷데이터전송방식은 MIMO( 다중입출력 ) 를기반으로한다. 이를이용하여 3세대이동통신의 HSDPA 보다 12배이상빠른속도로통신할수있고, 다운로드속도도최대 173 Mbps 에이르러 700 MB 용량의영화 1편을 1분안에내려받을수있으며, 고화질영상과네트워크게임등온라인환경에서즐길수있는모든서비스를이동중에도편 90

17 국내표준화대응활동 리하게이용할수있다. 표 2는이동통신규격의발전과정을나타내고있으며, 각세대구분의 가장중요한기준은데이터전송속도의차이에있다. 표 2. 이동통신규격의발전과정 구분 1G 2G 3G pre-4g / 4G 접속방식 아날로그 GSM CDMA WCDMA CDMA2000 와이브로 LTE/LTE-Advanced 와이브로 - 에볼루션 ( 와이맥스 2) 전송속도 10 kbps kbps 144 kbps 2 Mbps 100 Mbps 1 Gbps 전송형태음성음성 / 문자 다운로드속도 (800 MB 동영상 ) 음성 / 문자 / 동영상 / 고속인터넷등 음성 / 문자 / 동영상 / 초고속인터넷, 대용량멀티미디어등 다운로드불가약 6 시간약 10 분약 85 6 초 ( 이론적 ) 이기술은 3세대이동통신인 WCDMA 에서진화한것이기때문에기존의네트워크망과연동할수있어기지국설치등의투자비와운용비를크게줄일수있는장점이있다. 2008년 12월 LG전자가세계최초로단말기용 LTE칩을개발하였고, 2009 년 12월북유럽최대의통신사텔리아소네라 (TeliaSonera) 가한국의삼성전자에서제작한 LTE 단말기를통하여세계최초로상용서비스를시작하였다. 그림 3은 RB(Resource Block) 의구성도를보여주는데, 이 RB는 12개의부반송파 (subcarriers, 주파수영역 ) 와 1개의슬롯 (slot, 시간영역 ) 으로구성된다. 한개의부반송파 (sub- carrier) 크기는 15 khz 이며, 12개의부반송파 (subcarrier) 의크기는 180 khz 이다. 그림 4는 RB의물리적인채널구조를나타낸다. 채널대역폭내에다양한 RB 의전송대역폭을구성할수있다. LTE 는 6종류채널대역폭 (1.4, 3, 5, 10, 15, 20 MHz) 중다수개의채널이용가능하며, 데이터량등에따라각채널은 RB (Resource Block) 갯수를가변적으로운용할수있다. RB 크기는 1 %, 50 %, 100 % 로 3종류가있다. 그리고각 RB 는 12개캐리어주파수로구성되며, 변조는 QPSK 또는 16QAM 을사용한다. 이와같은요소들은 SAR 측정시고려되어야한다. 91

18 국내표준화대응활동 그림 3. RB(Resource Block) 의구성도 채널대역폭 (MHz) 전송대역폭의구성 그림 4. RB 의물리적인채널구조 92

19 국내표준화대응활동 라. 기존단말기 (3G) 과 LTE 단말기 (4G) 의 SAR 측정소요시간비교 실제로 3G 단말기및 LTE(4G) 단말기의 SAR 측정방법은동일하나측정조건의가지수차이가많이난다. 각 SAR 측정조건들을살펴보면, 3G 단말기인경우바, 폴더타입인경우왼쪽, 오른쪽, 접촉, 경사, 저, 중, 고주파수등총 12가지이며, 슬라이드타입인경우업, 다운을포함하 여총 24가지이다. 하지만 LTE 단말기의 SAR 측정조건은총 864 가지 ( 국내바 (Bar) 타입의 LTE 단말기기준 ) 이다. 이는기존 3G 단말기측정조건을포함하여주파수대역, 변조, RB, 시험위치, 채널등을포함한가지수이다. 측정조건대로 LTE 단말기의 SAR 측정을한다면 3G 단말기보다측정시간이 36배이상의측정시간이더걸린다 ( 최악조건을모두고려한추정시간임, 표 3). 그림 5는 3G 단말기의 SAR 측정모습을보여주고있다. 그림 5. 3G 단말기의 SAR 측정모습 93

20 국내표준화대응활동 표 3. 3G 및 4G 단말기의 SAR 측정소요시간 ( 최악조건을모두고려한추정시간임 ) 구분기존폰 (3G) LTE 폰 (4G) 측정조건 총측정횟수 측정소요시간 o 좌 / 우방향측정 o 경사 / 접촉방식측정 o 업 / 다운구분측정 o 저 / 중 / 고주파수측정 총측정횟수 : 24회 2회 ( 좌 / 우 ) 2회 ( 경사 / 접촉 ) 2회 ( 업 / 다운 ) 3회 ( 저 / 중 / 고주파수.) 약 12시간 (720분) 소요 : 24회 30분 o 좌 / 우방향측정 o 경사 / 접촉방식측정 o 업 / 다운구분측정 o 저 / 중 / 고주파수측정 o 채널대역폭 (6 종류 ) o RB 크기 (3 종류 ) o 변조방식 (2종류) 총측정횟수 : 864회 24회 (3G 폰 ) 6( 대역폭 ) 3(RB) 2( 변조 ) 약 432 시간 (18 일 ) 소요 : 864 회 30 분 마. LTE 단말기의 SAR 측정방법 ( 안 ) 의주요내용 전자파흡수율측정을위한시험방법은국립전파연구원 (RRA 고시제 호 ) 측정기준및측정방법의시험방법을적용한다. LTE 단말기의 SAR 측정절차는그림 6의다이어그램순서에따라진행한다. 단, 측정절자중측정조건및 SAR 최대값결정방법은아래의조항에따라진행하고중심채널에서먼저측정을수행한다음에저, 고채널에서측정한후최대 SAR 값을결정한다. 1) 1 번조건에서측정한결과값들이 1.45 W/kg 를넘지않는경우 을소거하는방법을이용하여최대 SAR 값을찾아가는절차를적용 1 최대변조조건확인 : QPSK, 16QAM [ 접촉 ( 오 ), 중심채널, 최대대역폭, 1RB 고정 ] 2 최대대역폭확인 : 5, 10 MHz [ 접촉 ( 오 ), 중심채널, 최대변조, 1RB 고정 ] 3 최대 RB 크기확인 : 1, 50 %, 100 % RB [ 접촉 ( 오 ), 중심채널, 최대변조, 최대대역폭고정 ] 4 최대시험위치조건확인 : 접촉 / 경사, 좌 / 우 [ 중심채널, 최대변조, 최대대역폭, 최대 RB 고정 ] 5 Low, High Channel 확인 - 다음의순서에따라각단계별최대 SAR 값이나오는측정조건을찾고그외의조건들 94

21 국내표준화대응활동 2) 1 항의 1 번조건에서측정한결과값들이 1.45 W/kg 를넘는경우 - 변조, 대역폭, RB 크기등 1항의 1, 2, 3 번조건에서조합가능한모든측정조건에대하여 SAR 측정 - 측정결과중최대 SAR 값시험위치에서 4 번과 5번의측정조건에대한측정후얻은결과값들중가장높은값을최대 SAR 값으로결정 그림 6. LTE 단말기의전자파흡수율측정절차 95

22 국내표준화대응활동 라. 결론 현재, 미국의 LTE 단말기 SAR 인증시너무많은측정결과를요구하여장기간이소요되고많은비용이발생되어산업체의애로사항이증가하고있는추세이다. 그래서국내 LTE 단말기의 SAR 적합성인증시에는이를해결하기위하여 SAR 측정방법간소화에많은노력을기울였으며, 가장효율적인 SAR 측정간소화방법을찾기위하여 EMF 인체노출표준위원회를통하여검증하였으며, 국내환경에맞는간소화된 LTE 단말기의 SAR 측정방법 ( 안 ) 을마련하였다. 그 리고후속조치로 RRA 에서제시하는 LTE 단말기의 SAR 측정방법뿐만아니라미국연방통신위원회 (FCC) 에서규정한측정방법도적용할수있도록규정하여관련산업체및 SAR 지정시험기관에공지하였다. 본고에서는이와같이간소화된 LTE 단말기의 SAR 측정방법 ( 안 ) 에대하여자세하게소개하였다. 국내에적합한 LTE 단말기의 SAR 측정방법 ( 안 ) 제시로관련산업체의애로사항과지정시험기관과의혼란을사전에방지하고, 시간및비용절감등국내산업체및지정시험기관의경쟁력이강화될것으로기대된다. 96

23 국내 표준화 대응 활동 국내 표준화 대응 활동 펄스 신호에 대한 SAR 측정방법 개선 국립전파연구원 권용기 1. 서 론 2. SAR 측정시스템 휴대전화의 전자파가 인체에 미치는 영향은 SAR 측정용 시스템은 그림 1과 같이 SAR 측 전자파흡수율(SAR : Specific Absorption 정용 프로브, 데이터수집 처리장치(DAE), 컴퓨 Rate)로 평가된다. 전자파흡수율(SAR)이란 인 터, 제어용 로봇 및 모의인체로 구성된다. 여기 체의 단위 질량에 단위 시간당 흡수되는 에너지 서 SAR 측정용 프로브는 전자파의 세기를 프로 를 말하는 것으로 [W/kg]의 단위를 이용한다. 브에 유기되는 전압형태로 측정하는 역할을 수 CW 신호를 이용하여 프로브를 교정한 SAR 측정 행하며, 데이터수집 처리장치(DAE)는 SAR 프 시스템은 WiFi, GSM 등 펄스 신호에 대하여 로브가 측정한 전압값에서 평균값을 산출하는 SAR값을 측정할 때, 측정오차가 발생하는 것으 역할을 하며 컴퓨터는 DAE에서 전송된 전압값 로 FCC(FCC OET e WiMax SAR 을 이용하여 SAR값을 최종 산출하는 역할을 수 Measurement Guidance ) 등에서는 행한다. 한편 제어용 로봇은 SAR 프로브를 지정 보고하고 있다. 따라서 여기서는 현재 국내에서 된 위치로 이동하는 역할을 하며 모의인체는 인 이용되고 있는 상용 SAR 측정시스템을 이용하 체와 유사한 전기적, 유전적, 외형적 특성을 제 여 펄스 신호에 대한 SAR값을 측정하여 오차 발 공한다. 생 여부와 그 원인을 분석하고 이러한 문제점을 해결할 수 있는 방안들을 논의한다. 97

24 국내표준화대응활동 제어용로봇 DAE SAR 프로브 모의인체 그림 1. SAR 측정용시스템 SAR 측정용시스템을구성하는요소들은각각고유의역할을수행하지만, 실제 SAR 값을측정하는데가장기본이되는요소는 SAR 측정용프로브이다. SAR 측정용프로브는그림 2와같이 3개의소형다이폴안테나, 검파다이오드, 관련전기회로및출력부로구성된다. 세개의소형다아폴안테나는프로브중심축에대하여동일한위치에서각각 의기울어져배열되어있어외부전자기장에대해 120 의위상차를가지고외부의전기장세기를측정한다. DIPOLE SENSOR HIGH-RESISTANCE LINES DETECTOR DIODE 그림 2. SAR 프로브구조 98

25 국내표준화대응활동 휴대전화전자파에의한 SAR 값은식 (1) 및식 (2) 의계산절차를통하여구해진다. SAR 값은모의인체내에유기된전기장세기를측정하여구할수있는데모의인체내에형성된전기장세기는다이폴안테나에유기되는전압값으로측정된다. 즉식 (2) 와같이 SAR 프로브에유기된전압을측정하여인체내부에유기된전기장세기를구한후이를식 (1) 에입력함으로써 SAR 값을구할수있다. 축점이며, DF(Duty Factor) 는듀티팩터로서연속파는 1, 펄스신호인 GSM 신호는 1/8.3 을적용한다. (3) 이때 SAR 프로브특성인자인 η i, γ i 및 DCP 값은프로브를교정할때통상 CW 신호를입력하여구한다. (1) (2) 여기서 E는휴대전화전자파로인해인체내부에유도된전기장세기 [V/m], σ는인체전기전도도 [S/m], ρ는인체질량밀도 [kg/m 3 ] 를나타낸다. 한편 E i 는 i 축방향으로의전기장세기, 는정류신호, fi( Vi) 은정류된센서신호 의선형함수이며, i 는자유공간에서의다이폴센서의민감도, i 는자유공간에서의프로브센서의민감도에대한매질내의프로브센서의민감도비로서변환계수이다. 한편입력전기장세기가높아짐에따라, 프로브의미소다이폴에유기되는실제전압은예측되는선형출력전압보다낮은전압 (V i ) 을나타낸다. 따라서식 (3) 을이용하여실제보다낮게측정된전압값을보상 (Vcomp) 해준다. 여기서, DCP(Diode Compression Point) 는다이오드압 3. 펄스신호에대한 SAR 값측정 CW 신호를이용하여프로브를교정한 SAR 측정시스템은 WiFi, GSM 등펄스신호에대하여 SAR 값을측정할때, 측정오차가발생하는것으로 FCC 등에서보고하고있다. 따라서, 여기서는 2 종류의상용 SAR 측정용프로브에대하여펄스신호에대한 SAR 값을측정하여오차발생여부를알아본다. 펄스신호에대한 SAR 측정오차발생여부를평가하기위하여그림 3과같이측정시스템을구성하였다. 99

26 국내표준화대응활동 그림 3. 측정시스템구성도 신호발생기와증폭기, 다이폴안테나를이용하여그림 4와같은 1.8 GHz 연속파 (DF=1) 와일정한펄스간격 (6.4 ms) 에서펄스폭을달리한다양한펄스파 (DF=1/2, 1/4, 1/8, 1/16) 를생성하여평면모의인체에입력하여 SAR 측정시스템을이용하여펄스파의 DF 변화에따른 SAR 값변화를측정하였다. 이때펄스신호의 DF를변화시키더라도평균전력은항상일정하도록하였으며, 평균입력전력이 9 27 dbm 까지 3 db간격으로변화시키면서 SAR 값변화를각각측정하였다. 2개제품의 SAR 측정용프로브에대하여다양한입력펄스신호에대한 SAR 측정값은그림 5와같이나타났다. 그림 4. 입력펄스신호형태 (a) A 프로브 그림 5. 펄스신호에대한 SAR 값측정결과 (b) B 프로브 그림 5에서보는바와같이 CW 신호입력시입력전력이증가함에따라 A, B 프로브모두 SAR 값이선형적으로증가하는결과를나타냈다. 이는 A, B 프로브가모두 CW 형태의신호가입력 100

27 국내표준화대응활동 될때 SAR 값을올바르게측정할수있음을의미한다. 그러나펄스형태의신호가입력되는경우 SAR 측정결과는프로브종류에따라각각다른결과를나타내었다. 펄스신호의평균입력전력이높아짐에따라 SAR 값은 CW 신호보다높은값을나타내었으며, 동일한평균입력전력에서도 DF가낮은펄스신호일수록실제 SAR 값보다높게 SAR 값을측정하는결과를보였다. 특히 B 프로브의경우입력전력이높아지고, 듀티팩터 (DF) 가낮아질수록오차율이상당히크게나타남을볼수있다. 즉, 그림 3의다이폴안테나에공급되는평균입력전력이 24 dbm, DF=1/16 일경우, A프로브를이용한 SAR 측정결과는 CW 신호에비해 23% 정도높게측정되었으나 B 프로브를이용한 SAR 측정값은 CW 신호에비해 163 % 높게측정되었다. 4. 측정오차발생원인분석 가. 측정오차발생원인 SAR 측정시스템은식 (1) 및식 (2) 와같이 SAR 측정용프로브에유기된전압을측정하여 SAR 값을구한다. 그러나그림 6 (a) 와같이 SAR 측정용시스템에펄스신호가입력되는경우, SAR 측정용프로브는그림 6 (b) 와같이입력펄스신호에대하여상승 / 하강시간 (τ r, τ f ) 을가지고반응한다. 즉펄스형태의입력신호에대하여 SAR 측정용프로브는순간적으로반응하는것이아니라 Rising/Falling Time(τ r, τ f ) 을가지고반응한다. 이와같이펄스입력신호에대하여 SAR 측정용프로브가 Rising/Falling Time(τ r, τ f ) 을가지고반응하는이유는명확히알려져있지는않으나, 그림 2와같이 SAR 프로브를구성하는쇼트키다이오드에내재된접합저항및접합케패시턴스, 프로브에서수신된전압값을전송하기위한고저항선의케패시턴스성분등에기인하는것으로추정된다. 그림 6. SAR 프로브가인식한펄스신호형태 101

28 국내표준화대응활동 SAR 측정용프로브는그림 6 (a) 와같은펄스신호를그림 6 (b) 와같이다른형태의신호로인식하므로 SAR 값측정오차가발생하는원인이된다. 따라서 SAR 측정용시스템에펄스신호가입력될경우, 실제 SAR 값과동일하게측정하는지아니면높게또는낮게측정하는지여부는 SAR 측정용프로브의 Rising/Falling Time(τ r, τ f ) 에의존한다. 즉그림 6 (b) 와같이 1 주기동안의곡선아래면적이그림 6 (a) 의사각형펼스신호면적과동일한지아니면차이가나는지에따라결정된다. 그림 6 (b) 의 1 주기동안의프로브응답곡선은다음과같이표현된다. (3) (4) 여기서식 (3) 은펄스신호가인가되었을때 SAR 프로브의 Rising Time(τ r ) 이며식 (4) 는 SAR 프로브의 Falling Time(τ f ) 이다. 따라서그림 6 (b) 의 1 주기동안의곡선아래부분의면적은다음과같이계산된다. (5) 여기서, 으로가정할경우 식 (6) 따라서 SAR 측정용프로브가인식하는펄스신호의세기는식 (6) 과같이간단한형태로표현될수있다. 식 (6) 결과를살펴보면 SAR 프로브가인식한펄스신호의평균값이실제펄스신호의평균값과동일한지여부는 SAR 프로브의반응시간 (τ r, τ f ) 의차이에의존함을알수있다. 즉 τ r = τ f 일때 SAR 프로브가인식한펄스신호평균값은실제펄스신호의평균값과동일하며이는펄스신호에의한 SAR 값이 CW 신호에의한 SAR 값과동일함을의미한다. 즉펄스신호에대한 SAR 측정에러는 0임을나타낸다. 한편, τ r < τ f 일때는 SAR 프로브가인식한펄스신호평균값은실제펄스신호의평균값보다크게되며이는펄스신호에의한 SAR 값이 CW 신호에의한 SAR 값보다높은값을나타냄을의미한다. 즉펄스신호에대한 SAR 측정값은실제 SAR 값보다높게측정되게된다. 그리고 τ r > τ f 일때는 SAR 프로브가인식한펄스신호평균값은실제펄스신호의평균값보다작게된다. 이는펄스신호에의한 SAR 값이 CW 신호에의한 SAR 값보다작은값을나타냄을의미하며이는펄스신호에대한 SAR 측정값은실제 SAR 값보다낮게평가됨을의미한다. 102

29 국내표준화대응활동 나. SAR 프로브의반응시간측정및분석 앞에서살펴본바와같이펄스신호에대하여 SAR 측정오차가발생하는원인은 SAR 측정용프로브의반응시간 (τ r, τ f ) 차이에기인함을살펴보았다. 따라서앞에서펄스신호에대한 SAR 측정에러를보였던 A, B SAR 측정용프로브에대하여상승 / 하강시간 (τ r, τ f ) 을각각측정하기위하여그림 7과같이측정용시스템을구성하였다. 펄스신호의세기는각각 21 dbm, 24 dbm 및 30 dbm 인전력을도파관내에입력하였으며각입력전력에대하여오실로스코프로펄스신호에대한 SAR 측정용프로브의반응시간을측정하였다. A, B 프로브의반응시간을측정한결과는표 1과같이나타났다. 그림 7. SAR 프로브의반응시간측정시스템 SAR 측정용프로브의반응시간을측정하기위하여신호발생기를이용하여펄스주기 20 ms, 펄스폭 5 ms 인펄스신호를생성하여도파관에입력하였다. 이는프로브의상승 / 하강시간이 0.5 ms 정도임을감안하여충분히긴시간동안펄스신호를인가함으로써프로브의상승시간과하강시간을편리하게관찰할수있기때문이다. 그림 8은 30 dbm 의입력펄스를도파관에입력하였을때 B 프로브의응답특성을보여준다. 그림 8. SAR 프로브반응시간측정예 ( 입력펄스가 30 dbm 일때, τ r = 350 μs, τ f = 530 μs임 ) 103

30 국내표준화대응활동 표 1. SAR 프로브반응시간측정결과 A Probe B Probe 입력전력 21 dbm 24 dbm 30 dbm Rising Time [ μs ] Falling Time [ μs ] Rising Time [ μs ] Falling Time [ μs ] 표 1에서 A 프로브의경우에는 Rising Time 과 Falling Time 이각각 500 μs로동일한값을보였으나, B 프로브의경우에는 Rising Time 보다 Falling Time 이더길며, 입력전력이증가함에따라차이는점점크게나타났다. 이는 A 프로브를이용하여펄스신호에대한 SAR 값을측정하는경우오차없이측정할수있으나, B 프로브를이용하여펄스신호의 SAR 값을측정하는경우에는실제 SAR 값보다높게측정함을의미하며, 입력전력이높아질수록오차는더욱커질수있음을의미한다. 이는펄스신호에대한 SAR 측정결과인그림 5 (a) 와그림 5 (b) 결과와정성적으로일치한다. 다. SAR 측정오차해소방안 앞에서살펴본바와같이펄스신호에대한 SAR 측정오차발생원인은프로브가펄스신호에대하여상승 / 하강시간 (τr, τf) 을가지고반응하는데기인한다. 특히 B 프로브와같이펄스신호에대한프로브의상승시간과하강시간이각각다를경우, 기존방식과같이 CW 신호 로프로브를교정한상태에서는펄스신호에대한 SAR 값을올바르게측정할수없음을의미한다. 따라서 WiFi, GSM 등과같이펄스신호에대하여 SAR 값을측정할때는 SAR 측정용프로브의상승시간과하강시간이동일한지여부를먼저확인하여야한다. 그리고펄스신호에대한프로브의상승시간과하강시간이각각다를경우에는아래에서기술하는방법중에서하나를선택하여펄스신호에대한 SAR 값을측정하여야한다. (1) 측정대상기기의출력을 CW 모드로설정하여 SAR 값을측정한후, 실제펄스신호의듀티벡터 (DF) 를적용하여 SAR 값을추정하여계산하는방안 : 이방법은 CW 신호로프로브를교정하는현재의 SAR 측정시스템으로펄스신호의 SAR 값을측정할수있는장점이있으나, 대상기기가 CW 신호를발생할수없는경우에는적용할수없는단점이있다. (2) 펄스신호의피크값을측정하여 SAR 값을추정하여계산하는방안 [5] : 이방식은 CW 신호로프로브를교정하는현재의 SAR 측정시스템으로펄스신호의 SAR 값을측정할수있는장점이있으나, 펄스신호의펄스폭이 SAR 프로브의상승시간보다작거나비슷할경우적용할수없는단점이있다. (3) 펄스신호에대한 SAR 프로브의반응시간을테이블화하여두고펄스신호에대한 SAR 측정결과를보정하여 SAR 값을구하는방안 : 이는 SAR 프로브의반응시간에 104

31 국내표준화대응활동 무관하게모든형태의펄스신호에대하여오차없이 SAR 값을측정할수있는장점이있으나, 펄스신호에대한프로브의상승 / 하강시간을각각테이블화하는데많은시간과노력이요구되는단점이있다. 5. 결론 본논문에서는 CW 신호를이용하여프로브를교정한 SAR 측정시스템에서 WiFi, GSM 등과같이펄스신호에대하여 SAR 값을측정할때, 측정오차가발생함을살펴보았다. 그리고 이와같이펄스신호에대하여 SAR 측정오차가발생하는원인은프로브가펄스신호에대하여상승 / 하강시간 (τ r, τ f ) 을가지고반응하기때문에나타나는현상임을확인하였다. 따라서국립전파연구원에서는이러한문제점을해결하기위한방법으로제4장 3절에서 3 가지방안을제시하였다. 여기서제시한방안들은실제적용에있어서일부제약이나장 단점이있기는하지만, 측정대상기기의특성에따라편리한방법을적용함으로써펄스신호에대한 SAR 측정에러를최소화할수있기를기대한다. 105

32 국내표준화대응활동 국내표준화대응활동 전자파인체총노출량측정방법연구 한국전파진흥원김완기 가. 서론 무선국에서발생되는전자파의인체노출량을평가하기위한방법으로는국립전파연구원고시 ( 전자파강도측정기준및측정방법 ) 와정보통신단체표준이있다. 고시는전자파인체보호기준의적합성을평가하기위하여전자파강도를측정하는방법및절차로 0 Hz ~ 3000 GHz 주파수대역에대하여적용하고있으며, 전파법제47 조의2에의거하여일정기준에해당하는무선국설치시기지국안테나로부터복사되는전자파강도측정방법및절차를별표 1에서별도로규정하고있다. 고시에서규정하는전자파측정기준은저주파와고주파, 근거리장과원거리장등으로구분하여측정방법을제시하고있으나, 적용범위가매우광범위하고측정절차등이포괄적으로기술되어있다. 또한, 유사기준인정보통신단체표준 TTAK.KO /R1 의경우에는기지국에서복사되는전자파에의한인체노출량혹은특정신호원에의한전자파강도측 정에대한내용만을다루고있다. 따라서, 일상생활주변의전자파인체노출량평가방법에대한신뢰성과재연성을향상시키고국내실정에적합한측정방법을제시하기위하여현행고시의측정방법및절차를구체화하기위한연구를수행하였으며, 이를국내정보통신단체표준으로추진하여금년말에제정이완료될예정이다. 본고에서는 EMF 인체노출표준위원회를통해전문가자문과검토를거친전자파인체총노출량측정방법에대해소개하고자한다. 나. 전자파인체총노출량측정방법 o 적용범위전자파총노출량측정방법및절차는전자파강도기준 ( 국립전파연구원고시 ) 본문에서규정 106

33 국내표준화대응활동 한전자파강도기준의적합성평가에적용하며 0 Hz ~ 300 GHz 주파수범위내의모든전자파발생원을대상으로한다. 하지만본고에서는측정값, 측정기기및측정시간등의현실적인효율성을고려하여현재의도적인전파이용이활발한 100 khz ~ 3 GHz 주파수범위내의모든전자파발생원을고려하였다. o 측정기기측정기기는요구사항은현행측정기준과동일하며그내용은다음과같다. 단, 타유사표준과의용어통일을위하여전력수신기를전력혹은전자파수신기로확장하였다. 1 ( 일반사항 ) 측정기기는다음각호의조건을만족하여야한다. 1. 측정기기는기기의교정절차에따라적절히교정되어야하며, 교정유효기간이내의것을사용하여야한다. 2. 전력혹은전자파수신기는주파수선택적인협대역측정이가능하여야한다. 3. 전력혹은전자파수신기는전자파강도의실효치를환산과정없이직접측정할수있어야한다. 전자파강도의직접적인측정이불가능한전력수신기를사용한경우에는측정결과서에전기장또는자기장환산에사용된수식을기재하여야한다. 4. 케이블은이중차폐 (double-shilded) 등적절히차폐된것을사용하여외부전자파에 의한영향을받지않아야한다. 2 ( 프로브 ) 측정프로브는다음각호의조건을만족하여야한다. 1. 편파변화에상관없이측정이가능한등방성프로브여야한다. 2. 프로브의크기는파장의 4분의 1 또는 0.1 m보다작아야한다. 3. 프로브의동작영역은최소 0.05 V/m 이하, 최대 100 V/m 이상의값을측정할수있어야한다. 4. 프로브의등방성특성은 ±2.5 db 이내여야한다. 5. 프로브의고정용지지대는전자파산란을최소화하기위해낮은손실탄젠트 (tan 0.05) 와낮은상대유전율 ( 5.0) 을가져야한다. o 측정지점주변환경측정지점주변환경은결과를분석하는데매우중요한자료로활용된다. 따라서, 측정결과에요인이될수있는측정장소및위치, 측정일시, 측정조건및측정기기정보등을조사하여표 1의측정결과서에기록하여야한다. 또한, 측정값에영향이줄수있는특이사항등을기록하고현장사진등을확보함으로써사후에용이한결과분석이가능하다. 예를들어측정프로브주변에차량이동등과같은반사체가존재하는경우, 반사체의크기, 재질, 측정지점과의 107

34 국내표준화대응활동 거리등상세한정보를측정결과서에기록한다. 표 1. 측정결과서양식 전자파총노출량측정결과서 측정주파수대역 ~ 측정물리량 전기장강도 [V/m] 자기장강도 [A/m] 전력 [W] 측정지점주변 위도경도행정주소용도지역1) 도시 ( 주거, 상업, 공업, 녹지 ), 관리, 농림, 자연환경보전 환경학교, 병원, 아파트, 기타 ( ) 측정장소구분측정지역주변의개략적인평균건물층고 ( 높이 ) 참고사항 ( 주변의반사체의크기, 재질, 측정지점과의거리등측정관련기타사항기술. 그림또는사진은첨부 ) 측정일시 측정일년월일측정시간시분 ~ 시분 온도 C 측정조건 습도 % 날씨 등방성프로브 전력혹은전자파수신기 측정기기 모델명 / 제조사주파수대역 ~ ~ 교정일자 년월일 년월일 평균측정시간 분 주파수대역별측정결과 별지참고 전자파총노출지수 (TER) 작성일자 : 년 월 일 측정자 : ( 서명또는인 ) 작성자 : ( 서명또는인 ) 측정결과기재사항이많을경우별지사용 1) 용도지역 : 국토의계획및이용에관한법률 에따라토지를경제적 효율적으로이용하고공공복리의증진을도모하기위하여서로중복되지아니하게도시관리계획으로결정하는지역 108

35 국내표준화대응활동 o 측정장소및측정지점선정측정장소와측정지점선정은일상생활환경에서사람들이주로거주하는지역이나왕래하는영역을중심으로이루어져야하고, 또일반인보다전자파에민감한사람들이생활하는주요장소를고려하여용도지역을포함하도록아래예시와같이선정한다. 개인주택 / 공업지역 : 주변인도, 출입구, 옥상등 아파트 : 인도, 복도, 계단, 옥상등 상업지역 : 인도, 건물출입구, 복도, 계단, 옥상등 학교 : 운동장, 복도, 교실, 옥상등 병원 : 주차장, 접수대, 복도, 병실, 옥상등 지하철 : 승강장, 계단, 개찰구부근등 관리지역 : 농로등을중심으로사람왕래가잦은곳등 이프로브중심높이를바닥으로부터 1.1 m, 1.5 m, 1.7 m로위치시켜총 3개위치에서측정함을원칙으로한다. 단, 측정기기주변 1.0 m 이내에반사체가있어정밀한측정이필요한경우에는그림 2와같이총 9개위치에서측정한다. 즉, 기본측정의측정위치들을포함하여좌우로각각 0.2 m 이동시킨 9개위치에서측정한다. 또한, 측정장소주변에존재하는전자파발생원을알고있는경우, 가장가까운전자파발생원의안테나와가시경로 (Line of Site) 를유지하고, 수평 / 수직면에서의안테나설치방향및틸트각등을고려하여예상되는최대복사방향을측정후보지 ( 측정구역 ) 로선정한다. 측정지점은측정후보지내에서예비 ( 간이 ) 측정을통해전자파강도 ( 전기장강도혹은자기장강도 ) 순시측정값이최대인곳으로선정한다. 그림 1. 기본측정일경우의측정지점과측정위치 o 측정위치기본측정의경우, 측정지점에대한전자파강도의공간평균값의산출을위해, 그림 1과같 109

36 국내표준화대응활동 그림 3. 측정기기의배치 그림 2. 정밀측정일경우의측정지점과측정위치 o 측정방법및절차전자파총노출량측정은다음의절차에따라수행한다. 1 측정기기의적합여부를확인한다. 2 측정환경을확인하고기록한다. 3 측정기기를그림 3과같이배치하고, 프로브의높이를지면으로부터 1.5 m에위치시킨다. 4 측정기기의주파수대역을 100 khz ~ 3 GHz 로조정하고프로브와전력혹은전자파수신기를 1.0 m 이상이격시킨다. 5 측정대상장소및구역에대해전자파강도측정값이최대인지점을찾는다. 6 전자파강도측정값이최대인지점에서프로브의높이를지면으로부터 1.1 m에위치시킨다. 7 전력혹은전자파수신기의대역폭을측정신호대역폭과동일하게조정하고검파모드를실효값으로조정한다. 8 전자파강도를 6분간측정하여평균값을산출하여기록한다. 단, 1분이상 6분미만으로 6분간의평균값을얻을수있는경우측정시간을단축할수있다. 9 기본측정의경우그림 1의측정위치에대해 7-8항의과정을반복한다. 단, 정밀측정의경우는그림 2의정밀측정위치에대해동일한과정을반복한다. 10 9항에서측정된값으로부터다음수식을사용하여 3 개측정위치에대한공간평균 110

37 국내표준화대응활동 값을산출한다. or 공간평균값 위식에서 E i : i 번째측정위치의전기장강도 H i : i 번째측정위치의자기장강도 N : 측정위치의개수이다 항에서산출된공간평균값은다음수식을이용하여노출지수를구하고그결과를 기록한다. 이때, 기준값은표 2를이용하여구하되측정주파수범위에대해가장작은값을사용한다. 공간평균값노출지수 기준값 12 표3의주파수대역및그림 1의기본측정위치에대해 6-11항의과정을반복한다. 단, 정밀측정의경우는그림 2의정밀측정위치에대해동일한과정을반복한다. 표 2. 전자파강도기준값 주파수범위 전기장강도 (V/m) 자기장강도 (A/m) 전력밀도 (W/m) 1 Hz 이하 Hz 이상 ~ 8 Hz 미만 10, /f 2 8 Hz 이상 ~ 25 Hz 미만 10,000 4,000/f khz 이상 ~ 0.8 KHz 미만 250/f 4/f 0.8 khz 이상 ~ 3 khz 미만 250/f 5 3 khz 이상 ~ 150 khz 미만 MHz 이상 ~ 1 MHz 미만 /f 1 MHz 이상 ~ 10 MHz 미만 87/f 1/2 0.73/f 10 MHz 이상 ~ 400 MHz 미만 MHz 이상 ~ 2000 MHz 미만 1.375f 1/ f 1/2 f/200 2 GHz 이상 ~ 300 GHz 미만

38 국내표준화대응활동 표 3. 측정주파수대역및대역폭주파수대역 [MHz] 주요서비스 측정대역폭 [MHz] ~ ~ AM ~ ~ 88 TV(VHF) ~ 108 FM ~ ~ 216 TV(VHF,T-DMB) ~ ~ LBS ~ ~ 400 TRS(low) ~ ~ 806 TV(UHF,D-TV) ~ ~ 867 TRS(High) ~ ~ 894 Cellular ~ ~ 940 무선data ~ ~ 1870 PCS ~ ~ 2170 IMT ~ ~ 2358 WiBro ~ ~ 2655 S-DMB ~

39 국내표준화대응활동 13 표 3의각주파수대역에대하여다음수식을사용하여노출지수의합을산출하고이를추가로기록한다. 공간평균값노출지수의합 = 기준값 위식에서 공간평균값 기준값 : 번째전자파발생원에대한노출지수 : 각기다른주파수대역을사용하는전자파발생원의개수 o 측정결과기록표 1의측정결과서양식에측정주파수대역, 측정물리량, 측정조건, 평균측정시간및측정자정보등을기록한다. 다. 결론 최근다양한신기술의보급등으로인하여일상생활주변에서인체에노출되는무선국의종류가다양해지고그수가증감함에따라단일신호원뿐만아니라다양한신호원에의한인체영향에관심이높아지고있다. 따라서, 과거의무선국위주의측정보다는생활환경에대한측정이증가하고있으니이를적합하게평가할수방법이요구되고있다. 현행전자파노출량평가를위한기준은국립전파연구원고시와정보통신단체표준이있으나, 고시는적용범위가매우광범위하고포괄적으로기술하고있으며정보통신단체표준은기지국에서복사되는전자파에의한인체노출량혹은특정신호원에의한전자파강도측정에대한내용만을다루고있다. 이에일상생활주변의전자파총노출량을평가하기위한측정방법및절차에대한연구를진행하였으며 EMF 인체노출표준위원회의전문가검토를통해금년말표준으로제정될예정이다. 본연구내용은무선국위주의평가방법이아닌실제인체에노출되는다양한신호원에대한구체적인전자파인체총노출량측정기준을확립함으로써현재국내에서시행되고있는무선국전자파강도측정제도개선시혹은유사한타제도도입시에평가기준으로활용하여국민들에게전자파에대한객관적인정보제공및불안감경감에기여할것으로생각한다. 참고문헌 [1] 전파연구소고시제 호, 전자파강도측정기준, [2] TTAS.KO /R1, 기지국주변에서인체노출에대한전자파강도측정방법,

40 국내 표준화 대응 활동 국내 표준화 대응 활동 저전력 전자 전기 전자 전기 기기에 대한 전자기장 인체노출 기본한계 적합성 평가 표준 한국전자통신연구원 이애경 가. 배경 부를 미리 판단할 수 있는 방법을 다루는 표준을 과년도에 발행하였다[2]. 이 표준은 우리나라의 현재 우리나라 방송통신위원회에서는 인체보 전자파흡수율 시험 대상기기의 범위를 결정하거 호기준(전자파흡수율)의 신체 부위별 세분화 추 나 대상기기의 확대에 따른 시험 비용 절감을 위 진과 더불어 과년도에 국내 표준화가 완료된 해 보조적 장치로서 역할을 할 수 있을 것으로 TTAK.KO (인체에 근접하여 사용하는 보고 국내 표준 제정을 추진하고 있다. 휴대용 무선통신기기의 전자파흡수율 측정절차, 본 절에서는 우리나라 정보통신단체표준 제정 30 MHz ~ 6 GHz)[1]을 기반으로 인체노출에 을 추진하고 있는 IEC 표준 저전력 전자 전기기 관한 평가 대상기기 확대와 측정방법을 모색 중 기에 대한 전자기장 인체노출 기본한계 적합성 에 있다. 한편 미국 및 유럽에서는 인체에 가까 평가 (10 MHz ~ 300 GHz) 에 대해 참고 문헌 이 사용하는 휴대용 무선기기에 대한 전자파흡 의 자료를 빌어 표준의 내용을 상세히 소개하고 수율 평가를 시행하고 있으며, 새로운 정보통신 자 한다. 기기의 출현이 가속화함에 따라 평가 대상기기 의 수가 급증하고 있다. 이러한 추세는 제조업체 의 전자파 노출 적합성 시험 비용을 증가시키는 결과를 초래한다. 114 나. 표준의 주요 내용 한편 인체 노출 평가에 관한 표준기구인 국제 한국정보통신기술협회 (TTA)에 제출된 표준 전자기술위원회 (IEC) TC 106에서는 실제 전자 은 IEC (Assessment of the compliance 파흡수율 측정 시험 전에 대상기기의 출력을 기 of low-power electronic and electrical 준으로 전자파흡수율 기준 값에 대한 적합성 여 equipment with the basic restrictions related

41 국내표준화대응활동 to human exposure to electromagnetic fields, 10 MHz to 300 GHz)[2] 에서일부삭제및수정 하였으며, 주요골자는아래그림으로나타낼수있다. 그림 1. 저전력예외레벨과노출적합성 상기그림에서적용가능한저전력예외레벨이란 P max 또는 P max ' 로표기하며, 이두가지종류의값의유도과정등은다음절에서다루도록한다. 저전력전자및전기기기는가용안테나전력이나평균총방사전력이적용가능한저전력예외레벨 (P max ) 이하임을루트 (B, C, 또는 D) 를사용하여증명될수있다면, 이표준의규정에부합한다고간주한다. 그림에서 A: 본질적부 합 의경우는기기의통상적사용, 설치및물리적특징으로인해적용가능한 EMF 노출레벨에본질적으로부합함을의미한다. 예컨대백열등전구및오디오 / 비디오 (A/V) 기기, 정보기술기기 (ITE) 및무선송신기를포함하지않는멀티미디어기기 (MME) 와같은비의도적방사체를포함한다. 이들루트중어떤것도사용할수없다면, 기기는본표준의범주를벗어난것이라고간주하며, 적합성평가목적을위한 EMF 노출 115

42 국내표준화대응활동 평가는 IEC 62311[5] 또는다른 EMF 제품표준 [6], [7], [8] 과같은다른표준을따라이뤄져야한다. 본표준에서는 ICNIRP 지침 [9], IEEE Std C [10] 및 IEEE Std C [11] 와같은기존의노출제한치로부터유도한 P max 의예시적인값을제시하고있다. P max 값보다큰가용안테나전력이나평균총방사전력을갖는경우, 피시험기기가 300 MHz 에서 6 GHz 의주파수영역에서인체로부터 25 mm 이격거리에서내에위치한다면, 대안 P max 값 (P max ') 을사용할수있다. 다. 저전력예외레벨 (P max ) (ICNIRP 및 IEEE 의기본한계로부터저전력예외레벨의유도 ) 저전력예외레벨 P max 는주파수 10 MHz ~ 300 GHz 대역에서동작하는무선기기가기본한계 (SAR & 전력밀도 ) 시험을면제받을수있는임계전력이다. ICNIRP 지침또는 IEEE 표준의기본한계제한치로부터직관적으로유도된다. 예를들어, 해당주파수에서전자파흡수율이기본한계인경우, P max 의엄격한최소값은국부 SAR 제한치 (SAR max ) 에평균질량 (m) 을곱한것과같다. 이것은주어진평균하는조직질량 m 내에피시험기기의복사전력이모두집중될때에성립한다. 예로그림 2에서보는바와같이 기기의복사전력이평균하는질량 1 g 내에모두흡수되는경우우리나라일반인인체보호기준인 1 g 평균 1.6 W/kg 에이르는기기복사전력은 1.6 mw 이다. 즉해당기기의전력은 1.6 mw 미만이면, 모든전력이흡수되어도전자파흡수율기준을초과하지않는다. max lim (1) 10 MHz 이상의주파수대역에서 ICNIRP 지침과 IEEE 표준의기본한계는 GHz 대역까지는전자파흡수율, 이이상의고주파수대역에서는전력밀도이다. 식 (2) 는전력밀도가기본한계일때 P max 의엄격한최소값을유도한다. 그값은전력밀도제한치 (S) 와평균하는면적 (a) 을곱한것과같다. 즉기기로부터복사되는모든전력이면적 a 내에만입사한다고가정하면, 입사하는전력밀도를그면적에대해적분한값은기기의총복사전력과같다. 그때입사전력밀도가기본한계와같다면기기의총복사전력은 P max 와같게된다. max (2) ICNIRP 지침 [9] 은일반인및직업인노출각각에대해 10 GHz 에서 300 GHz 의주파수영역에대해 10 W/m 2 및 50 W/m 2 의전력밀도제한치를제공한다. [9] 에명시된평균면적은두가지경우모두 20 cm 2 이다. 그러므로식 (2) 는일반인및직업인노출각각에대해 20 mw 및

43 국내표준화대응활동 mw의 P max 값을산출해준다. 국가규정에따라다른노출가이드라인또는표준을적용할수있다. 표 1은 ICNIRP 지침, IEEE Std C 및 IEEE Std C 에규정된전자파흡수 율제한치에기초한 P max 의제한값을각각나타내고있다. P max 에대한평균시간은관련노출지침이나표준의적용가능한제한치규정을따른다. 그림 2. 피시험기기의복사전력이모두평균하는조직질량에흡수되는경우 ( 복사효율 ηrad=0). 표 1. ICNIRP 지침, IEEE Std C 및 IEEE Std C 에규정된 SAR 제한치에기초한 P max 의예시값. 지침 / 표준 ICNIRP IEEE Std C IEEE Std C SAR 제한치, SAR lim (W/kg) 평균질량, m (g) P max (mw) 노출계층 a 인체부위 a 일반인 머리와몸통 일반인 사지 (limbs) 직업인 머리와몸통 직업인 사지 비관리환경노출 머리, 몸통, 팔, 다리 비관리환경노출 손, 손목, 발및발목 관리환경노출 머리, 몸통, 팔, 다리 관리환경노출 손, 손목, 발및발목 행동조치레벨 사지 (extremities) 와귓바퀴를제외한신체 행동조치레벨 사지및귓바퀴 관리환경노출 사지와귓바퀴를제외한신체 관리환경노출 사지및귓바퀴 a 더많은정보및용어의정의에대해서는 ICNIRP 지침 [9], IEEE Std C [10] 및 IEEE Std C [11] 표준참조. 117

44 국내표준화대응활동 라. 저전력예외레벨 (Pmax') ( 인체가까이에서사용되는무선기기에대한저전력예외레벨 ) 앞절에주어진저전력예외레벨 (P max ) 은기기의복사효율 ηrad=0 인경우에해당하며, 통신이전혀이루어지지않는상황을가정한것이다. 실질적으로전력이모두인체에흡수되는것은아니며, 또한흡수된전력이평균하는질량 (1 g 또는 10 g) 에모두집중되는것은아니다. 따라서식 (1) 및 (2) 에의해얻은 P max 는지나치게엄격한산출값으로볼수있다. 이러한이유로표준 IEC 에서는앞절에주어진저전력예외레벨 (P max ) 보다더큰출력전력으로인체에근접하여동작하는무선기기에대해, 다양한시뮬레이션과실험을통해 P max 을대신할 P max ' 을추가로제시하고있다. P max ' 는인체에서 25 mm 내에위치한기기에대하여 300 MHz 에서 6 GHz 의주파수영역에서적용할수있다. 식 (3) 에주어지는 P max ' 을구하는공식은참고문헌 [12] 및 [13] 의연구를기초로하였으며, 더상세한내용은이들참고문헌에 서구할수있다. 이들문헌에서는주로다이폴, 모노폴, 평면역 F 안테나 (PIFA) 및역 F 안테나 (IFA) 와같은휴대용무선기기상에서통상사용되는광범위한안테나에대해수치시뮬레이션과측정을통해전자파흡수율을평가한뒤그결과를토대로팬텀으로부터피시험기기의이격거리, 주파수및대역폭과전자파흡수율기준에해당하는전력레벨과의관련성을식 (3) ~ (5) 와같이함수화하였다. 따라서이공식은반파장다이폴안테나의지향성 ( 즉, 2.1 dbi) 보다상당히더큰지향성을가진안테나를가진무선기기에는적용할수없으며, 셀룰러전화기 (GSM, CDMA, PCS 등 ), 육상이동무선및근거리무선랜 (WLAN) 기기와같이대중화된많은무선송신기에적용될수있다. 그림 3은 [12] 및 [13] 에서식 (3) ~ (5) 를유도하기위해사용된시뮬레이션및실험의전형적구성도이다. 팬텀외피두께가 2 mm 인평면형팬텀을사용하였고 PIFA 안테나와같은평판형안테나인경우통상적방향외에뒤집은방향도시험하였다. 기타시험방법및절차는 IEC 또는 IEEE 1528 표준을준수하였다. 118

45 국내표준화대응활동 그림 3. P max' 을유도하기위한시험구성도의예 ( 피시험기기가금속박스상의모노풀인경우 ). max exp ln (3) 여기서, s는무선기기와사용자사이의가장가까운이격거리를나타내고, BW 는자유공간에서의안테나대역폭이며, A, B, C 와 D는주파수의 3차다항식이다. 식 (3) 에서, s는 mm 단위로표시되고, BW 는백분율단위로표시된다 ( 예컨대, 대역폭이 10 % 라면, 식에 10 을입력한다 ). 주파수의존적파라미터 (A, B, C 와 D) 는다음의식으로부터구할수있고, 여기서 f는 GHz 단위의주파수이다. ICNIRP 지침 [9] 및 IEEE Std C [11] 에서 m = 10 g에대해평균을구한 SAR max = 2 W/kg 의 SAR 제한치와의적합성에대해, 식 (3) 에식 (4-1) ~ (4-4) 를사용한다. A = ( f f f )/100 (4-1) B = (0.1160f f f )/1000 (4-2) C = ( f f f )/1000 (4-3) D = f f f (4-4) m=10 g의평균질량을사용한 SAR lim 의다른값에대해서는, P max ' 값에 SAR lim /2을곱한다. 예를들어, 표 1에서직업인의머리, 몸통노출에 119

46 국내표준화대응활동 대해 10 g 평균조직에대해 10 W/kg 의기준을적용하고자한다면 10/2 = 5를식 (3) 에서구한 P max ' 에곱하여적용하고자하는최종값을얻는다. 비관리환경노출에대해 IEEE Std C [10] 에서 m = 1 g에대해평균을구한 SAR lim = 1.6 W/kg 의 SAR 제한치의적합성에대해서는식 (3) 에식 (5-1) ~ (5-4) 를사용한다. A = ( f f f )/100 (5-1) B = (0.1191f f f 1.697)/1000 (5-2) C = ( f f f )/1000 (5-3) D = f f f (5-4) 관리환경노출에대한 SAR lim = 8 W/kg 의제한치에대해서는식 (3) 에서구한 P max ' 값에 5를 곱한다. 그림 4는상기식 (3) 과식 (5) 를이용하여팬텀으로부터피시험기기의이격거리와대역폭에대한몇가지경우에대해 SAR lim,1g = 1.6 W/kg 을적용할때 P max ' 를보인다. 그래프아래쪽에 1.6 mw 는식 (1) 을이용한 P max 이다. s = 2 mm 가의미하는것은기기를팬텀에밀착한경우를의미한다 ( 팬텀외피두께 =2 mm). 그림에서보는 4가지의대역폭은휴대용무선기기의전형적인대역폭들과더불어매우협대역인 1 % 를포함한다. P max',1g 은 s = 2 mm, BW = 1 % 인경우에조차도항상 1.6 mw 보다위에있음을볼수있다. 특히저주파수대역에서 P max 는큰폭으로전자파흡수율기준값에해당하는기기의전력레벨을지나치게과소평가함을볼수있다. 그림 4. SAR lim,1g = 1.6 W/kg 에대한 P max'. 120

47 국내표준화대응활동 표 2는휴대용무선기기에서사용되는통상의동작주파수대역에대해식 (4-1) ~ (5-4) 로부터계산한 P max ' 값을제공한다. P max ' 값은자유공간에서안테나의 -7 db 자유공간대역폭이통신시스템의주파수대역과같다고가정하고, s = 5 mm 및 25 mm 에서계산되었다. 표 2에서의값은주어진주파수대역에서저전력예외레벨의값이어느정도되는지를예상하는데사용될수있다. 예컨대, GSM 이동전화 는통상 ( 수신대역을포함하여 ) MHz 에중심이있는대역폭에서 125 mw 이하의평균총방사전력을송출한다. 표 2에서만약안테나의 -7 db 대역폭이최소한통신시스템의 9.5 % 대역폭을커버한다면, 해당기기는인체로부터 5 mm 거리에서는 SAR 시험에서면제될수없지만, 인체로부터 25 mm 거리에서는 ( 예컨대, 25 mm 두께의휴대용액세서리에부착 ) 면제될수있다는것을보여준다. 표 2. 휴대용무선기기의전형적주파수대역폭. f BW 무선 s = 5 mm s = 25 mm (GHz) (%) 인터페이스 P max',1g(mw) P max',10g(mw) P max',1g(mw) P max',10g(mw) TETRA TETRA GSM APCO iden IS PDC TETRA iden GSM PDC GSM GSM UMTS WiBro Bluetooth WiMAX WiMAX WiMAX

48 국내표준화대응활동 표 2는단지지침용이다. 본표준을활용하고자한다면, 해당피시험기기에적용되는 s, BW, 및 f의정확한값을항상사용해야한다. 표의목록에주어진특정주파수, 모드및기술이 EMF 평가의필수조건을의미하지않는다는것을주의하기바란다. 를감안할때본표준은전자파흡수율시험대상기기의범위를결정하거나대상기기의확대에따른적합성시험제도개선을위한보조적장치로서역할을할수있을것으로사료된다. 참고문헌 마. 결론 본절에서는현재정보통신단체표준제정을추진하고있는 IEC 표준 저전력전자 전기기기에대한전자기장인체노출기본한계적합성평가 (10 MHz ~ 300 GHz) 에대한내용을상세히기술하였다. 이표준은전자기장 (EMF) 과관련된노출기본한계에대한저전력전기 전자기기의간단한적합성평가방법을제공하며, 대상이되는기기는 10 MHz ~ 300 GHz 대역에서전자파를방사하는기기이다. 전파연구소고시제 호, TTAK.KO , IEC 등과같은특정제품의기본한계에대한적합성평가를대신하기위해기기의가용전력, 방사주파수, 대역폭, 시험용모의인체와의이격거리와같은몇가지정보로써표준에서주어진방법에따라간단히기본한계적합성여부를판단하는것이다. 현재휴대용무선통신기기의개발주기가단축되고다양화함에따라시험절차및제도의단순화를통한제조업체의시장진입소요기간과시험비용의절감이요구된다. 이러한환경변화 [1] TTAK.KO , 인체에근접하여사용하는휴대용무선통신기기의전자파흡수율측정절차 (30 MHz ~ 6 GHz) [2] IEC Ed.1: Assessment of the compliance of low-power electronic and electrical equipment with the basic restrictions related to human exposure to electromagnetic fields (10 MHz to 300 GHz), [3] Ali, M., Douglas, M.G., Sayem, A.T.M., Faraone, A. and Chou, C-K. Threshold power of canonical antennas for inducing SAR at compliance limits in the 300~ 3000 MHz frequency range. IEEE Trans. Electromag. Compat., Feb. 2007, vol. 49, no.1, pp. 143~152 [4] Sayem, A.T.M., Douglas M. G., Schmid, G., Petric, B. and Ali, M. Correlating threshold power with free-space bandwidth for low directivity antennas, IEEE Trans. Electromag. Compat. (accepted for publication), [5] IEC Ed. 1.0 (2007) Assessment of electronic and electrical equipment related to human exposure restrictions for electromag- 122

49 국내표준화대응활동 netic fields (0 Hz ~ 300 GHz) [6] 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 hand-held devices used in close proximity to the ear (frequency range of 300 MHz to 3 GHz), [7] 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 30 MHz to 6 GHz), [8] 전파연구소고시제 호전자파흡수율측정기준 [9] International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection (ICNIRP). Guidelines for limiting exposure in time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz). Health Physics, 1998, vol. 74, pp. 494~522 [10] IEEE Std C , IEEE standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields, 3 khz to 300 GHz [11] IEEE Std C , IEEE standard for safety levels with respect to human exposure to radio frequency electromagnetic fields, 3 khz to 300 GHz [12] Ali, M., Douglas, M.G., Sayem, A.T.M., Faraone, A. and Chou, C-K. Threshold power of canonical antennas for inducing SAR at compliance limits in the 300 ~ 3000 MHz frequency range. IEEE Trans. Electromag. Compat., Feb. 2007, vol. 49, no.1, pp. 143~152 [13] Sayem, A.T.M., Douglas M. G., Schmid, G., Petric, B. and Ali, M. Correlating threshold power with free-space bandwidth for low directivity antennas, IEEE Trans. Electromag. Compat. (accepted for publication),

50 특별기고 특별기고 ETRI 연구동향 - SAM과 SAM과 어린이 한국전자통신연구원 이애경 aklee@etri.re.kr 가. 배경 루어져 왔으나 대부분 성인 머리모델을 이용하 였다. 최근 몇 편의 논문이 어린이 머리에서의 귀에 대고 사용하는 무선통신기기는 현재 SAR을 SAM 모델의 SAR 값과 비교하였으며, 그 IEEE 1528[1] 및 IEC [2]의 표준시험 결과 SAM 모델은 어린이 휴대전화 노출에 대해 방법에 따라 인체 노출량 평가를 받고 있다. 이 서도 엄격한 SAR 시험결과를 산출한다고 보고 들 표준에서는 'SAM'이라는 모의 인체머리 모형 하였다[5], [6]. 일부 연구에서 사실적 어린이 모 을 사용한다. 이 모델은 대부분의 실제 인체 머 델을 사용하였으나, 휴대전화 사용 위치에 있어 리에 유도되는 최대 국부 SAR 보다 높은 값을 귀가 눌리는 효과 등을 고려하지 않았다. 이후 산출하도록 하기 위해 형상과 매질이 특별히 고 ETRI에서는 휴대전화 노출에 대해 유럽 및 한국 안되었다. 따라서 귀의 두께는 일반적인 성인에 어린이 머리모델 내 SAR을 SAM 모델의 값과 비 비해 매우 얇으며, 머리의 다른 치수들은 미국 교하였다. 이 연구의 목적은 현재 휴대전화의 군인 머리치수의 90 percentile 데이터로부터 SAR 적합성 시험에 사용되는 표준 팬텀인 SAM 유도되었다[3]. 그리고 SAM의 외피 내 용액의 이 성인뿐만 아니라, 어린이의 휴대전화 노출에 유전 상수는 인체의 다양한 조직을 층으로 모델 대해서도 엄격한 평가 결과를 제공할 수 있는가 링하여 평면파 노출에 대해 평가하고, 그 결과들 를 조사하는 것이다. 이를 위해 다양한 시험 위 중 높은 SAR을 산출하는 층 모델을 균질 매질로 치와 귀가 눌린 조건 등이 고려되었다[7]. 본 절 모델링한 것이다[4]. 에서는 이 연구결과에 대해 소개하도록 한다. 휴대전화의 시험 표준 [1]과 [2]가 발행된 후 많은 연구자들에 의해 수치해석 기법을 이용하 여 사실적 인체 머리모델에 대한 SAR 분석이 이 137

51 특별기고 나. 머리및휴대전화모델 1) 머리모델 ETRI 에서는어린이전신에대한 voxel 모델을개발하였다 [8]. 이후 France Telecom 과어린이머리부위에대한모델을교환하였다. 그림 1은입수한유럽어린이모델 (EU_5y, EU_9y) [9] 및개발한우리나라어린이모델 (KR_7y) 의형상과 SAM 모델의형상을귓바퀴의두께와함께비교하고있다. 국부최대 SAR 은머리전체의형상보다는귀의형상에영향을크게받을것임을짐작할수있다. 귀의두께를귀의수직길이의절반높이에서비교하였으며, 그림에서보는바와같이 SAM 의귀두께가가장얇으며, 유럽어린이들귀가대체로얇았다. EU_5y KR_7y EU_9y 그림 1. 머리모델의비교. SAM 138

52 특별기고 표 1. 머리모델치수 (mm). * 머리모델 EU_9y 의머리높이와얼굴길이는본래머리데이터에서터아래부분이절단되어이두치수를산정할수없었음. 2) 휴대전화모델 835 MHz 와 1900 MHz 에서각각 71 mm 와 36 mm 의모노폴안테나길이를갖는기본휴대전화모델과 1900 MHz 에서 PIFA 가내장된모델 두가지를사용하였다. 모노폴안테나를갖는휴대전화모델은실제상용모델과는거리가멀지만 IEEE TC34 의 SAR 관련표준작업반에서사용하였던모델과동일하다 [5]. 이들휴대전화모델의구조를그림 2에서보이고있다. (a) Phone_monopole (835 및 1900 MHz) 139

53 특별기고 (b) Phone_PIFA (1900 MHz) 그림 2. 휴대전화모델. 3) 시험위치 휴대전화를귀에대고사용할때개개인에따라그위치나누르는정도에약간씩차이가있을수있다. 이러한미세한정도를 [1] 및 [2] 와같은표준의시험방법에서모두고려할수는없기때문에통상적인표준시험위치를 Cheek 와 Tilt 두가지로설정하고있다. 그간해부학적인체머리모델을이용한휴대전화시험에관한대부분연구들은매우간단한시험위치, 예를들면휴대전화를머리에대해수직또는수평과같은기본적위치를사용하거나이두가지의표준시험위치를사용하여왔다. 두가지표준시험위치는귀도관입구 (EEC-ear canal entrance) 로부터머리뒤쪽으로 1.5 cm 떨어진곳 (ERP-ear reference point) 에휴대전화기의수화부를위치하도록하고있다. 그러나 1.5 cm에대한근거가없기때문에이두위치에수화부를두는것과유럽어린이 5세모델과우리나라어린이 7세모델의귀를휴대전화로누른위치를또한고려하였다. 머리모델과휴대전화에대해기본적인 Cheek 및 Tilt 위치를구현하는과정은그림 3과같다. SARCAS (ETRI 개발 SW) 에서이과정에따라휴대전화시험위치를구현하였다. 이에대한상세내용은 [7] 을참조하기바란다. 140

54 특별기고 그림 3. Cheek' 및 Tilt' 위치구현절차 (F: 앞, B: 뒤, M: 입, N: 목 ). SARCAS 에서그림 3의과정을밟을때휴대전화가귀를누르는경우를고려하기위해서는귓바퀴의일부와휴대전화기의일부가그림 4와같이서로겹치게된다. 머리모델과휴대전화모델이합쳐져서생성된시험위치모델에서귀나휴대전화각각의 voxel 수와 voxel 이갖는매질특성에있어변화가없어야한다. 특히, 휴대전화기의 voxel 위치와구성에는변화가전혀없어야하며, 귓바퀴의겹치는체적은눌리는힘에의해누락없이적절히그위치가머리쪽으로이동되어야한다. 이작업은 SARCAS 에서수작업으로구현되었다. 그림 4의좌측 <1> 은귓바퀴가눌리지않은경 우의 cheek 위치이고눌린경우가우측의 <3> 과같다. 휴대전화에의해눌린귀의형상이그아래에보이고있다. 귀를누르기전과후인 <1> 과 <3> 의귓바퀴무게변화는 1 % 미만이었다. 각위치구현에있어, <2> 로부터 <3> 을형성할때휴대전화를이동시킨거리를표 2에서보이고있다. 표 2에서보는바와같이유럽어린이의경우에는귓바퀴두께가본래얇기때문에휴대전화이동거리가우리나라어린이에비해상대적으로매우짧음을볼수있다. 그리고 EEC 에휴대전화수화부를위치시키는경우휴대전화가뺨에보다가까워짐으로인해이동할수있는거리도작아짐에주목할필요가있다. 표 2. 휴대전화가귓바퀴를누름으로인한휴대전화이동거리비교 141

55 특별기고 그림 4. 휴대전화가귀를누르는시험위치구현. Cheek Tilt Cheek_comp Tilt_comp < 휴대전화수화부 -ERP 위치 > Cheek Tilt Cheek_comp Tilt_comp < 휴대전화수화부 -EEC 위치 > (a) EU_ 5y 142

56 특별기고 Cheek Tilt Cheek_comp Tilt_comp < 휴대전화수화부 -ERP 위치 > Cheek Tilt Cheek_comp Tilt_comp < 휴대전화수화부 -EEC 위치 > (b) KR_ 7y Cheek Tilt Cheek Tilt < 휴대전화수화부 -ERP 위치 > < 휴대전화수화부 -EEC 위치 > (c) EU_ 9y Cheek Tilt < 휴대전화수화부-ERP 위치 > (d) SAM 그림 5. 머리모델의시험위치. (***_comp 는휴대전화가귀를누른시험위치를나타낸다.) 143

57 특별기고 그림 5는머리모델의모든구현된시험위치를나타낸다. 각휴대전화모델에대해그림에서보는 22 가지경우의 FDTD 시뮬레이션이실시되므로총시뮬레이션횟수는 66 회였다. 다음항에서 SAR 결과를논의하기로한다. 다. SAR 결과 1) 머리의해부학적내부구성과 SAR SAM 팬텀에서의국부 SAR 과비교하기전에우선해부학적모델간의조직구성비율의차이에따른 SAR 영향을추가로살펴보았다. 앞서모델에관한기술에서논의되지않았지만유럽어린이모델과우리나라어린이모델간에는휴대전화가닿는부위내주요조직인지방과근육의상대적분포에차이가다소있었다 [7]. 유럽어린이모델은지방보다는근육의비율이우리나라어린이에비해약 2배로높았다. 이것이실제자원자의개인적차이인지아니면조직분류를수행했던전문가가다르기때문인지는알수없지만그림 6에보는바와같이지방조직이많은영역을차지하는우리나라어린이의내부조직구성을유럽어린이와유사한경우 (KR_7y 의수정 I) 그리고지방대신근육으로대체한경우 (KR_7y 의수정 II) 에대해국부최대 SAR에미치는영향을비교하였다. KR_ 7y KR_ 7y 의수정 I KR_ 7y 의수정 II 그림 6. 휴대전화수직중앙선을포함하는머리단면의조직구성. 표 3. 머리내부조직구성과 SAR (W/kg) * 휴대전화출력은 1 W 임. 144

58 특별기고 그림 6의세모델은외형은동일하나내부조직중지방과근육의구성비율이다르다. 그림 2 (a) 의모노폴안테나를갖는기본휴대전화모델에대한 SAR 값을표 3에서비교하고있다. 표에서보는바와같이두주파수에서모두 KR_7y 의수정모델에서거의두배에가깝게 10 g 최대 SAR이높게산출됨을볼수있다. 즉, 근육조직의구성비율이높으면국부 SAR 은높지만 SAR 의빠른감쇄로머리평균 SAR 은낮아짐을볼수있다. 따라서유럽어린이모델은귀의형상에관계없이높은국부 SAR 을산출할것임을짐작할수있다. 2) 10 g SAR 분석 앞서 가 항에서언급하였듯이, 본연구의주목적은어린이휴대전화노출레벨에대해현재표준팬텀인 SAM 이충분히엄격한평가결과를제공하는가이다. 그림 7은그림 5에제시된시험 위치에대한각휴대전화모델의 SAR 값을비교한다. 그림 7에서 (a) 와 (b) 는각각 835 MHz 와 1900 MHz 에서모노폴안테나를갖는휴대전화에대한결과이고, (c) 는 1900 MHz 에서내장형안테나 PIFA 를갖는휴대전화에대한값을나타낸다. ICNIRP 지침 [10] 과 IEEE C95.1 표준 [11] 은국부 SAR 제한값에있어조화를이루고있으나사지와몸통등의신체구분의기준에차이가있다. IEEE 표준에서는귓바퀴와사지에대해 SAR 값을완화하고있으나 ICNIRP 지침에서는귓바퀴에대해별도의언급이없으므로일반적으로머리조직에포함되는것으로간주한다. 이러한경우휴대전화노출에대해머리의 10 g의조직에대한 SAR 평가기준이다르게된다. 즉, ICNIRP 지침을따르고자할때에는 10 g 평가조직내에귓바퀴조직이포함되는것을허용해야하고 IEEE 표준을준용할때에는허용하지않아야한다. (a) 835 MHz ( 모노폴 ) 145

59 특별기고 (b) 1900 MHz ( 모노폴 ) (c) 1900 MHz (PIFA) 그림 g SAR 비교. 따라서그림 7에서 10 g 내에귓바퀴가포함되지않은 SAR 과포함된 SAR 은각각 IEEE C95.1 표준과 ICNIRP 지침을따른머리 SAR 로간주한다. 먼저그림 7 (a) 의 835 MHz 결과에서는거의모든 SAR 평가결과가 SAM 팬텀의값보다더낮음을확인할수있다. 즉, SAM 팬텀은이 주파수의휴대전화에대해어린이노출레벨에대해서도적절한평가결과를제공함을의미한다. 그러나그림 7 (b) 와 (c) 의 1900 MHz 결과에서는안테나타입이서로다름에도불구하고두경우모두상당수에서 SAM 팬텀의 SAR 결과가어린이머리의 SAR 값보다더낮게평가되었음 146

60 특별기고 을알수있다 MHz 모노폴안테나의경우 10 g에귓바퀴가포함되지않은경우 40 %, 그리고포함된경우 80 % 평가결과에서 SAM 팬텀이 SAR 을과소평가했으며, 동주파수 PIFA 의경우에는각각 50 % 및 70 % 에서과소평가결과를보였다. 어린이모델중에는 5세유럽어린이의 SAR 이가장높게나타났다. 이는귓바퀴의두께도얇고내부조직구성에있어근육조직이지배적이기때문으로분석된다. 라. 결론 IEEE 1528[1] 및 IEC [2] 의표준시험방법에서수용하는표준머리팬텀인 SAM 은엄격한시험결과를제공하기위해대부분의실제인체머리내에유도되는최대국부 SAR 보다높은값을산출하도록의도된다. 그러나 SAM 모델을구현할당시어린이모델이흔치않았기때문에주로성인머리모델을사용하여검증하였다. 이후에도어린이휴대전화노출에대해 SAM 이충분한평가결과를제공할수있는가에대한많은연구는이루어지지않았다. ETRI 에서는그간의다른연구들 [5], [6] 에서와달리어린이모델에대해휴대전화에의해눌린귀를고려하고표준시험위치를구현할때사용되는귀의기준점인 ERP 외에 EEC 를사용한시험위치도추가하였다 [7]. 그결과, 835 MHz 노출의경우에는문제가없는것으로보이나 1900 MHz 에서는많은경우 SAM 이어린이머리 내최대국부 SAR 에비해과소평가함을확인하였다. 휴대전화의수화부를 EEC 에위치시키는경우와어린이의경우에대체로더큰폭의과소평가를가져왔으며, 우리나라어린이모델의경우에는귀를눌러휴대전화를대지않으면거의 SAM 모델의 SAR 보다높지않았다. 그러나이연구결과들은한정된어린이모델들을사용한것이므로더다양한머리모델내에서근육조직과지방조직분포의개인적차이를분석하고, 그에따른정밀한 SAR 영향을추가분석할필요가있다. 참고문헌 [1] IEEE Std 1528 TM -2003, IEEE Recommended Practicefor Determiningthe Peak Spatial-Average Specific Absorption Rate (SAR) in the Human Head from Wireless Communications Devices: Measurement Techniques. [2] IEC , Human exposure to radio frequency fields from hand-held and bodymounted wireless communication devices-human models, instrumentation, and procedures, Part1: Procedure to determine the specific absorption rate (SAR) for hand-held devices used in close proximity to the ear (frequency range of 300 MHz to 3 GHz), International Electrotechnical Committee, 1 st Ed.,Feb [3] C.C. Gordon, T. Churchill, CE. Clauser, B. 147

61 특별기고 Bradtmiller, J. T. McConville, I. Tebbetts, and R.A. Walker, 1988 Anthropometric Survey of U.S. Army Personnel: Methodsand Summary Statistics, Technical Report NATICK/ TR-89/044, U.S. Army Natick Research, Development and Engineering Center, Natick, Massachusetts, Sept [4] A. Drossos, V. Santomaa, and N. Kuster, The dependence of electromagnetic energy absorption upon human head tissue composition in the frequency range 300~3000 MHz, IEEE Trans. Microw. Theory Tech., vol. 48, no. 11, pp. 1988~1995, Nov [5] Beard, W. Kainz, T. Onishi, T. Iyama, S. Watanabe, O. Fujiwara, J. Wang, G. Bit-Babik, A. Faraone, J. Wiart, A. Christ, N. Kuster, A.K. Lee, H. Kroeze, M. Siegbahn, J. Keshvari, H. Abrishamkar, W. Simon, D. Manteuffel, and N. Nikoloski, Comparisons of computed mobile phone induced SAR in the SAM phantom to that in anatomically correct models of the human head," IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 48, no. 2, pp. 397~407, May [6] W. Kainz, A. Christ, T. Kellom, S. Seidman, N. Nikoloski, B. Beard, and N. Kuster, "Dosimetric comparison of the specific anthropomorphic mannequin to 14 anatomical head models using a novel definition for the mobile phone positioning," Phys. Med. Biol., vol. 50, pp. 3423~2445, [7] A. K. Lee and J-h. Yun, "A Comparison of Specific Absorption Rates in SAM Phantom and Child Head Models at 835 and 1900 MHz," IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 53, no. 3, pp. 619~627, Aug [8] A. K. Lee, J. K. Byun, J. S. Park, H. D. Choi, and J. Yun, "Development of 7-year-old Korean child model for computational dosimetry," ETRI Jour., vol.31, no.2, pp. 237~239, Apr [9] J. Wiart, A. Hadjem, M. F. Wong, and I. Bloch, Analysis of RF exposure in the head tissues of children and adults," Phys. Med. Biol., vol. 53, pp. 3681~3695, [10] ICNIRP (International Commission on Non- Ionizing Radiation Protection), Guidelines for limiting exposure to time-varying electric, magnetic, and electromagnetic fields (up to 300 GHz), Health Physics, vol.74, pp. 494~522, [11] IEEE Std C95.1, TM 2005, IEEE Standard for Safety Levels with Respect to Human Exposure to Radio Frequency Electromagnetic Fields, 3 khz to 300 GHz. 148

62 특별기고 특별기고 서비스 집중 지역에 대한 전자파 총 노출량 측정 한국방송통신전파진흥원 이병철 / 한국방송통신전파진흥원 김완기 가. 서론 지수를 산출하여 무선국의 의한 전자파 인체 영 향을 분석하였다. 특히, 콘서트 및 공연과 같이 무선 통신 기술의 발전하면서 일상 생활 주변 일시적으로 사람들이 집중되는 지역을 대상으로 에 무선국이 설치됨에 따라 전자파에 대한 국민 54 MHz에서 3000 MHz 까지의 전 주파수 대역 들의 불안감이 증대되고 있다. 특히, WiBro 및 을 측정하여 시간에 따른 전자파의 변화를 살펴 LTE 등 신기술 서비스가 보급ㆍ확대되면서 무 보았다. 본 고에서는 한강난지공원의 뮤지페스 선국의 종류와 수가 급속히 증가하여 단일 무선 티발과 부산불꽃축제의 한류나눔콘서트에 대한 국이 아닌 다양한 무선국으로부터 인체에 노출 측정 내용 및 분석 결과를 소개하고자 한다. 되는 전자파에 대한 우려가 더욱 증가하고 있는 실정이다. 정부에서는 이러한 국민 불안감 해소 를 위해 전파법을 개정[1]하여 일정 기준 이상의 무선국에 대한 전자파 강도 측정 및 보고를 의무 나. 측정 개요 화하여 시행하고 있다. 하지만 측정값이 대부분 2011년 10월, 한강난지공원의 뮤지페스티발 전자파인체보호기준[2]의 수십 ~ 수천분의 1로 및 부산불꽃축제의 한류나눔콘서트 현장에서 측 낮게 나타나며, 측정 대상이 단일 무선국에만 국 정을 수행하였다. 두 측정 장소 모두 평시에는 한되어 있기 때문에 실제로 다양한 신호원에 노 인구 유동량이 드물지만 공연에 의해 일시적으 출되고 있는 인체에 대한 노출량 측정 및 평가가 로 사람이 집중함에 따라 이동 기지국을 설치ㆍ 요구되고 있다. 가동하여 특정 신호원들이 집중되는 지역이다. 이에 일환으로 본 연구는 다양한 신호원에 의 측정 시간은 공연 도중에서부터 공연이 끝나고 한 전자파 강도를 측정하고 노출지수 및 총노출 약 1시간 후까지 측정하였으며, 측정 방법 및 절 149

63 특별기고 차는금년도말에제정이완료예정인정보통신단체표준 ( 전자파에의한인체총노출량측정기준 ) 을적용하였다. 저주파수대역의경우측정용프로브를교체해야하며특히 AM 방송국의전자파는값이미미하여총노출지수 (TER, Total Exposure Ratio) 에기여하는정도가매우낮기때문에우리나라에서주로서비스를실시하고있는 54 MHz 부터 3000 MHz 까지전주파수대역에대해 Narda 사의 SRM-3000 장비 [3] 를이용하여측정을수행하였다. 측정지점에서는프로브를지면으로부터 1.5 m 높이에위치하고약 6분간전기장강도를측정하여노출지수및총노출지수를산출하였다. 여기서, 노출지수는특정위치에서신호원의동작주파수에대한노출파라미터로아래식과같이측정값 ( 전기장혹은자기장강도 ) 과기준값의비로나타낸다. 이는전자파인체보호기준값이주파수에따라다르기때문에다양한신호원에대한노출량을동시에평가하기위한파라미 터가되며, 노출지수의합인총노출지수로다수의신호원에대한노출량을평가한다. 측정값노출지수 기준값 측정값노출지수의합 기준값 위식에서 측정값 기준값 : 번째전자파발생원에대한노출지수 : 각기다른주파수대역을사용하는전자파발생원의개수 뮤직페스티발은서울의한강난지공원에서약 1,000 여명규모로행사가진행되었다. 그림 1에나타낸바와같이행사장중심으로부터약 250 m 위치에고정기지국이설치되어있으며약 50 m 지점에약 5 m 높이의이동기지국이추가로가동되었다. 이들기지국주변인총 2개지점에서측정을수행하였다. 그림 1. 뮤직페스티발측정주변환경 150

64 특별기고 부산불꽃축제중하나의이벤트로진행된한류나눔콘서트는부산광안리해수욕장에서약 4 만여명규모로진행되었다. 그림 2와같이행사장무대로부터약 550 m에고정기지국이설치되어있으며, 약 150 m 지점에 3개이동통신사 업자의이동기지국이설치되어가동되었다. 이동기지국의주빔방향을고려하여총 3개지점에서시간대별로장소를이동하여측정을수행하였다. 그림 2. 한류나눔콘서트측정주변환경 다. 측정결과 측정은이동기지국에서서비스하는주요서비스신호를포함하여 54 MHz ~ 3000 MHz 주파수대역을표 1에나타낸바와같이 36 개구간 으로구분하여측정하였으며, 각주파수대역별전기장강도 (V/m) 와노출지수및총노출지수를산출하였다. 151

65 특별기고 표 1. 측정주파수대역 서비스명 시작주파수종료주파수시작주파수종료주파수서비스명 [MHz] [MHz] [MHz] [MHz] TV(VHF) FM LTE(KT) ,840 TV(T-DMB) PCS(KT) 1,840 1, PCS(LGU+) 1,860 1,870 LBS ,870 2, IMT2000(SKT) 2,120 2,150 TRS(Low) IMT2000(KT) 2,150 2, ,170 2,300 TV(D-TV) WiBro(SKT) 2,300 2, ,327 2,331.5 TRS(High) WiBro(KT) 2, , , ,400 Cellular WLAN 2,400 2,483.5 LTE(SKT) , ,605 LTE(LGU+) SDMB(KT) 2,605 2, SDMB(SKT) 2,630 2,655 Wireless data ,655 3, 뮤직페스티발 측정지점 1에서의측정시각에따른결과를그림 3에나타내었다. 측정지점 1은 KT 이동기지국이설치되어있는곳으로총노출지수가공연 중평균 ( 최대 ) 에서공연이끝나는 22시 36분경에다소상승하고이동기지국전원이 OFF 되는 22시 45분이후에평균 로급격히감소함을확인할수있다. 152

66 특별기고 그림 3. 측정시각에따른총노출지수 ( 뮤직페스티발 ) 그림 4는그림 3에나타낸총노출지수의값을 100 으로가정할경우각각의서비스가기여하는정도를나타낸분포율그래프다. 22 시 41 분까지는이동기지국의가동에의해 KT 의 IMT2000이전체의 95 % 이상을차지하고있으며이때의측정값은평균 V/m( 기준대비 6.4 %), 최 대 V/m( 기준대비 8.5 %) 로나타났다. 전원이 OFF 된 22 시 45 분이후에는측정값이평균 0.06 V/m( 기준대비 0.1 %) 으로나타났으며, 이동통신기지국신호원들이대부분을차지하는일반적인분포현황을확인할수있다. 그림 4. 측정시각에따른서비스별분포율 ( 뮤직페스티발 ) 153

67 특별기고 2. 한류나눔콘서트 한류나눔콘서트의측정지점 1과 2에대한결과를그림 5 ~ 7에나타내었다. 그림 5에나타낸바와같이총노출지수는이동기지국으로부터거리가가까운측정지점 1이평균 으로 측정지점 2 평균 에비하여높게나타났다. 또한공연이종료된 22시 30분부터사람들이빠져나가기시작하였으나이동기지국의경우전원을계속유지하였기때문에측정값이급격히낮아지지는않았으나다소감소한것을확인할수있다. 그림 5. 측정시각에따른총노출지수 ( 한류나눔콘서트 ) 측정지점 1에대한서비스별분포율을그림 6 에나타내었다. SKT 이동기지국과약 5 m 거리에위치한측정지점 1의결과는공연중 IMT2000(SKT) 가전체의 90 % 를차지하며이때의측정값은평균 6.90 V/m( 기준대비 11.3 %), 공연후의경우평균 3.83 V/m( 기준대비 6.3 %) 로감소하였다. 이는공연후에타이동통신서비스의분포가다소증가하였으나 SKT 의분포율이낮아짐에따른결과일뿐이며측정값의변화는거의없었다. 154

68 특별기고 그림 6. 측정시각에따른서비스별분포율 ( 한류나눔콘서트 ) 다. 결론 본연구는콘서트및공연과같이일시적으로사람들이집중되는지역을대상으로다양한신호원에의한전자파강도를측정하였다. 측정결과, 뮤직페스티발에비하여규모가큰한류나눔콘서트의측정값이높게나타났으나, 이러한결과는특정위치에서만수행되었기때문에다른측정지점의경우다른결과가나타날수도있다. 따라서, 절대적인측정수치보다는측정값의변화에중점을두었고원거리에설치된고정기지국보다는근거리의이동기지국을대상으로진행되었다. 그결과, 공연등많은사람들이일시적으로집중됨에따라이동기지국이설치ㆍ가동되어평상시에비하여특정신호원의전자파가크게증가하고이에따라총노출지수도증가 함을확인할수있었다. 일반적으로콘서트와같은공연이최소 1시간이상진행되기때문에전자파에노출되는시간도그리짧지는않다. 다양한요인들에의하여측정값의차이가있으나일상적인상황에비해전자파노출량이증가한다는것도분명한사실이다. 비록측정값이전자파인체보호기준에비하여그리우려할수준은아니지만특수한경우에는그렇치않을수도있다. 따라서, 사전에이를예방할수있는제도적장치가반드시필요하다고생각한다. KCA 에서는향후더욱다양한환경에서의전자파총노출량에대한연구를확대하여수행할예정이며, 이에그치지않고전자파를저감할수있는방안마련등국민들이전자파에대해안심하고생활할수있도록지속적노력할것이다. 155

69 특별기고 참고문헌 [1] 전파법제47조의2( 전자파인체보호기준등 ), 2007 [2] 방송통신위원회고시제 호 전자파인체보호기준, 2008 [3] 156

70 특별기고 특별기고 LTE 단말기 해외 인증사례 소개 에이치시티 소재상 가. 서론 나. 시료정보 차세대 통신 규격인 4G LTE가 2011년 7월부 인증사례로 소개할 제품은 USB Modem이며, 터 국내에서 상용화됨과 함께 관련 제품의 시장 LTE가 적용된 제품으로는 비교적 이른 시기인 수요가 크게 증가하고 있으며, 다양한 종류의 2010년 하반기에 북미 시장 판매를 목표로 국내 LTE단말기들이 개발 중이거나 출시가 되고 있 제조사에 의해 개발된 제품이다. 주요 제원 및 다. 2011년 6월 WHO의 휴대전화 전자파 발암인 외관은 다음과 같다. 자 가능성에 대한 언급이후 전자파 노출량에 대 한 규제 확대와 이를 정확히 평가하는 기술에 대 한 관심과 필요성 역시 증가하고 있으므로 정형 화된 SAR 평가절차의 마련은 매우 시급하다고 할 수 있다. LTE 단말기는 3G 단말기에 비해 동 작 옵션이 다양하여 SAR 평가절차가 복잡해질 개연성이 높고 시험 케이스가 크게 증가함으로 인해, 시험에 소요되는 물리적인 시간도 더불어 PCS(1900 MHz), Cellular(800 MHz) GSM(850 MHz), EGSM(900 MHz) DCS(1800 MHz), PCS(1900 MHz) UMTS Band1(2100 MHz), Band2(1900 MHz) UMTS Band5(850 MHz), Band8(900 MHz) LTE Band7(700 MHz) Qualcomm MDM9600 Chip Set 증가할 가능성이 크다. 전자파 노출량 규제에 보 다 보수적이며 세부 기술기준을 까다롭게 적용 그림 1. 주요 제원 및 외관 해온 FCC 승인사례에 대한 고찰은 국내기술기 준 제정과 SAR 평가 절차 마련에 참고가 될 것이 기에 소개하고자 한다. 157

71 특별기고 다. LTE FCC 인증 LTE 적용제품에대한 SAR 평가는 FCC 의 Office 중하나인 OET(Office of Engineering and Technology) 에서발간한기술문서 KDB 를기준으로실시하게된다. 일반적인제품의 FCC 인증은민간통신인증기관인 TCB 가 FCC 를대리하여인증권한을행사하지만, LTE 가적용된경우처럼정형화된평가절차가수립되지못한상태에서상용화가진행되는제품에대해서는 PBA(Permit But Ask) 과정을거치도록하고있다. PBA 는직접 FCC 에해당제품에대한정보를제공하고시험방법과절차를문의하는과정을말하며, PBA 를하지않는경우보다인증에소요되는시간과노력이많이수반된다. LTE USB Modem 의인증을진행할당시에는 KDB 가정식으로게시되기전이었으며, KDB 의 Draft(Interim SAR Procedure for LTE) 를기준으로시험을진행하였다. KDB 주요내용 LTE SAR 평가를위한 KDB 의주요요구조건은다음과같다. 3GPP Section 6.2.2에따라 Channel Bandwidth, RF Channels, Frequency 에대한 Maximum Transmit Power 를검증할것 SAR 평가시, 기본적으로 MPR 적용은허용되지않으나 MPR 이적용되었다면상시적용여부에대한분명한선언이필요함 A MPR 의적용은허용하지않음 PBA질의시 UE category, power class, modulation, channel bandwidth, frequency band, voice & data modes, Antenna configuration 등상세하고세밀한정보를기술 가장높은 Power를사용하는 Uplink Configuration 에서평가를진행 RB, RB Offset, Modulation, Channel bandwidth, Transmit Power 등에따른 Test Case Reduction 방법 Device Condition Verify 이제품의 PBA 가진행될당시 FCC 에서관심있게확인을했던부분은 MPR(Maximum Power Reduction) 의구현과적용에관한것이었다. 표 1. 3GPP Section 6.2.2, MPR 158

72 특별기고 Transmit Power 를확인한결과는다음과같다. RB 의크기에따른 Power 의변화가잘나타 나고있다. 표 2. Transmit Power 3GPP Section 에따라 MPR 이적용되었다면 RB(Resource Block) 할당을 1로하였을때, 가장높은 Transmit Power 를갖게되는것이일반적이며이제품역시그러한동작특성을보이는것이확인되었다. 아래의측정결과를보면 동일한 QPSK 변조조건에서 RB 가 50 인오른쪽의경우가 RB 가 1인왼쪽의경우보다 Power 가 2 db 가까이작은것을볼수있는데, 이는 MPR 의적용에따른결과이다. 그림 2. QPSK, RB 1 그림 3. QPSK, RB

73 특별기고 Test Position FCC 에서는 USB Modem 의 SAR 를시험할때는 USB Connector 축방향 (Orientation) 에따라그림 4처럼 4개위치에대한시험을하도록 하고있으며, 팬텀과의이격거리는 KDB D02 에 5 mm(body SAR) 를유지하도록명시하고있다. 그림 4. USB Connector Orientations Implemented on Laptop Computers) 아래의그림 5는 LTE USB Modem 의실제 SAR 평가장면을담은것이며팬텀과 5 mm 이격되어시험이되었음을알수있다. 그림 5. Orientation: Vertical-Front) 시험결과제품사양정보에대한검증결과를바탕으로하여 FCC 의가이드에따라총14 개의시험케이 스를결정하였고, 이를바탕으로시험을진행하였다. 아래에보이는표 3이그결과를나타낸것인데, 제품이지닌전체사양에대한 SAR 시 160

74 특별기고 험결과가아닌 LTE 에대한 SAR 값만을나타낸것이다. RB 을적게할당했을때높은 SAR 값이 얻어지며, RB Offset 에는크게영향받지않는경향을보임을확인할수있다. 표 3. SAR 시험결과 라. 결론 상기에소개된 USB Modem 은 LTE Band 가하나만적용된것이며, 시험절차로사용된기술문서는 KDB Draft 가사용되었다. 수개월의시간이흐른지금출시되고있는제품들은 2~3 개의 Band 가지원되는스마트폰이주종을이루고있다. VOIP 를통해음성통화가지원됨으로 Head SAR 와동시방사 SAR 평가에대한것역시주관심영역으로대두되고있으며 2010 년 12월에게시된 KDB 를기준으로 SAR 평가를시행하고있다. FCC 의방법은제품의사양과사용가능한모든구성을고려하여가장높은 SAR 수치를구하도록하는것인데, 시험케이스의증가로인해 SAR 를평가할시기존 3G 제품을평가할경우에비해많은부담이수반되고있다. 최근국내에서는국립전파연구원주도로관련기기의 KCC 인증을위한 SAR 평가절차마련을위해활발한토의와검증이진행중이며, 이를토대로 SAR 에영향을주는대표인자중심으로 SAR 평가방식의정형화를시도하고있다. 국내 161