KR100789788B1 - 의사재료를 이용한 휴대용 단말기 및 인체착용형 단말기의전자파 저감 방법 및 단말기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 의사재료를 이용하여 휴대전화나 신체착용형 단말기의 인체 적합성 평가시 전자파흡수율을 감소시킬 수 있는 구조에 대한 것으로 안테나 복사 패턴을 반달형으로 형성시킴으로써 인체에 흡수되는 전자파 양을 감소시킨다.

본 발명은 의사재료로 구성된 전자파 저감수단; 및 상기 전자파 저감수단을 기준으로 휴대용 단말기 또는 인체착용형 단말기의 인체 접촉부분의 반대편에 구비되는 안테나;를 포함하는 의사재료를 이용한 단말기를 개시한다.

의사재료, 전자파흡수율, 인체착용형 단말기

Description

의사재료를 이용한 휴대용 단말기 및 인체착용형 단말기의 전자파 저감 방법 및 단말기{Electromagnetic field Reduction method of the mobile terminal and the wearable devices using a metamaterial}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 구성을 보여주는 도면,

도 2는 본 발명에 따른 안테나부의 구성을 보여주는 도면,

도 3은 본 발명에 따른 단말기의 안테나 복사 패턴을 나타낸 도면,

도 4는 본 발명에 따른 의사재료의 단위셀 구조 및 규격의 다양한 예를 보여주는 도면,

도 5는 본 발명에 따른 의사재료로 구성된 전자파 저감수단을 구비하는 신체착용형 단말기의 예를 보여주는 도면이다.

본 발명은 의사(擬似)재료(Metamaterial)를 이용한 전자파 저감 방법 및 전자파가 저감된 단말기에 관한 것이다.

전자, 전기기기의 사용이 급증하면서 이들 기기에서 복사되는 전자파에 의한 건강 위험성에 관한 관심과 우려가 높아지고 있어, 이와 관련하여 건강 영향에 대한 위험 가능성 연구가 국제적으로 활발히 진행되고 있다. 특히 인체와 접촉하여 사용하고 있는 이동통신단말기로부터 복사되는 전자파 영향과 유비쿼터스 사회의 인간 중심의 정보전달 체계가 구축될 경우 새로운 형태의 신체착용형 단말기에 대한 전자파 문제 등 이러한 기기에 대한 우려가 날로 증가되고 있다. 이와 관련하여 이동통신단말기와 같이 인체에 밀착하여 사용하는 기기에 대해서 국가기관이나 국제기구에서는 인체의 전자파 흡수율 (SAR, specific absorption rate)로 기준을 정하고 있으며, 미국, 일본, 호주, 캐나다 그리고 우리나라에서는 이를 법적으로 규제하고 있어 이에 대한 대책 마련이 시급한 실정이다. 또한 신체착용 기기들에 대한 전자파흡수율 측정 방법이 IEC TC 106에서 현재 표준화가 진행되고 있으며, 조만간 국내에서도 이를 측정하기 위한 몸통 SAR 측정기준이 마련될 예정이다. 여기서 규정하는 전자파흡수율(SAR : specific absorption rate)은 생체가 전자기장에 노출됨에 따라 생체에 흡수되는 단위질량당의 흡수 전력으로 다음 수학식 1과 같이 표현된다.

여기서,

는 인체 팬텀의 도전율,

는 밀도이며,

는 국부 전기장 벡터의 첨두치 크기를 나타낸다. 생체조직에서 전자파흡수율은 조직내 전기장 강도의 제곱에 비례하며, 입사 전자기장의 매개변수인 주파수, 강도, 전자기장의 방향 및 발생원과 대상물체의 상대적인 위치, 노출된 인체의 특성 조직의 유전적 성질 그리고 지면의 영향 및 노출환경 등에 의해 결정된다.

전자파에 대한 영향을 줄이기 위한 기존의 기술 중의 하나는 무선통신 시스템 단말기의 전자파 차단 케이스에 대한 것으로, 도전성 재료를 이용하여 다양한 디자인으로 케이스를 제작하여 전자파 차단 효과를 준 것이다. 이는 전자파 차폐효과로 기기의 캐리어 주파수 이외 대역의 EMI(전자파 장해) 또는 EMS(전자파 내성)에 대한 개선 효과를 줄 수 있지만 근본적으로 안테나에서 복사되는 전자파에 대한 영향을 줄이지는 못한다. 이론적으로 전자파 차폐재료를 휴대폰에 적용할 경우 이러한 차폐물질에 의한 재반사로 인해 오히려 전자파가 인체로 흡수되는 정도를 높일 수 있기 때문이다. 또 다른 기술의 예는 안테나의 배치를 기존 방식대로 위에 설치하는 것이 아니라 아래로 설치 함으로 인체 두부와의 거리를 멀게 하여 전자파에 대한 인체영향을 줄이는 구조를 제시한 것이다. 이러한 구조의 장점은 안테나 특성에 영향을 주지 않으며, 인체두부로의 전자파 흡수율을 감소시킨다는 장점이 있는 반면 안테나가 하부에 설치됨으로 인체 두부에 미치는 영향은 감소시키지만 심장박동기 등을 사용하는 사람에게는 치명적인 영향을 줄 가능성이 있고, 또한 안테나가 아래에 위치함으로 인해 사용자 손에 의한 복사 성능이 떨어질 우려가 있다. 또한 전파흡수체를 안테나에 적용하여 전자파흡수율을 줄이는 것은 전자파흡수율을 줄일 수 있으나 통화감도와 밀접한 관계가 있는 출력을 감소시킴으로 성능저 하를 초래한다. 한편 이동통신단말기의 전자파 대책으로 각종 차폐재 및 흡수체를 사용한 부착용품이 제시되고 있다. 그러나 이러한 부착용품에 대한 효과는 재질에 따라 차이가 있지만 전자파 차단재의 경우 오히려 인체 전자파 흡수율을 증가시키게 되며, 전자파 흡수체의 경우 약 10에서 20 % 감소 효과를 가져올 수 있지만 악세서리와 같은 것으로 근본적인 대책은 아니다. 현재 몸통 전자파흡수율이 적용될 경우 통상 2.5 cm 이내로 이격시켜 측정하며, 그 결과에 따라 사용거리를 명시하도록 하는 것이 일반적 동향이다. 인체의 몸에 밀착하여 측정할 경우, 대부분 기준을 초과하므로 이러한 문제를 해결할 수 있는 새로운 단말기 구조가 필요하다.

결론적으로, 상기의 전자기파의 인체에 대한 영향을 감소시키기 위하여, 인체에 접하여 사용하는 전자기기들, 특히 휴대용 단말등의 전자파를 저감하는 방안이 요구된다.

상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 의사재료를 이용하여 전자파 흡수율이 감소된 단말기 구조 및 전자파 저감 방법을 제공하는 것이다.

또한 본 발명의 다른 목적은 각국에서 규제하고 있는 전자파흡수율 기준을 만족하기 위한 단말기 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 상기 휴대용 단말기 및 인체착용형 단말기의 인체 접촉부분을 결정하는 단계; 및 의사재료로 구성된 전자파 저감수단을 안테나와 상기 인체 접촉부분 사이에 위치시키는 단계;를 포함하는 휴대용 단말기 및 인체착용형 단말기의 전자파 저감 방법을 개시한다.

또한, 본 발명은 의사재료로 구성된 전자파 저감수단; 및 상기 전자파 저감수단을 기준으로 휴대용 단말기 또는 인체착용형 단말기의 인체 접촉부분의 반대편에 구비되는 안테나;를 포함하는 의사재료를 이용한 단말기를 개시한다.

상술한 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명은 코드분할 다중접속 방식, 주파수분할 다중접속 방식 또는 시분할 다중접속 방식 등을 사용하여 통신하는 이동통신단말기나 무선전화기, 신체착용형 PC나 단말기 등 신체에 밀착하여 사용하는 무선기기나 신체에 착용하여 사용하는 무선기기에 적용될 수 있다. 본 발명은 이러한 단말기에서 의사재료를 이용하여 신체 방향으로의 복사를 줄이는 반달형 혹은 부채꼴 형 복사패턴을 만들어 전자파의 영향을 줄이는 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 단말기의 구성을 보여주는 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 단말기(100)는 의사재료로 구성된 전자파 저감부(110) 및 상기 전자파 저감부(110)를 기준으로 인체 접촉부분(130)의 반대편에 구비되는 안테나(인테나)(120)를 포함하여 구성된다. 여기서, 단말기는, 신체착용형(wearable) PC, 이동통신 단말기, PDA, DMB 단말, 및 각종 신체착용기기(손목시계형, 어깨 견착형, 헤드폰, 안경형)를 포함한다.

도 2는 본 발명에 따른 안테나부의 구성을 보여주는 도면이다.

도 2를 참조하면, 안테나부 구조는 안테나(210)와 의사재료로 구성된 전자파 저감부(220), 및 접지면(230)을 포함하여 구현될 수 있다. 여기서, 의사재료는 인공자기도체등이 있다.

도 3은 본 발명에 따른 단말기의 안테나 복사 패턴을 나타낸 도면이다.

도 3을 참조하면, 안테나 복사패턴이 반달형 또는 부채꼴형임을 알 수 있다. 따라서 복사 패턴의 한쪽 방향을 줄여 전자파 흡수율을 저감시킬 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 의사재료의 단위셀 구조 및 규격의 다양한 예를 보여주는 도면이다.

도 4의 (a) ~ (f)에 도시된 바와 같이, 도체기판상에 유전체 패턴을 구비하고, 도체는 일정 간격을 두고 서로 맞물려 있는 단위셀들의 배열로 구성 이러한 단위셀 구조를 적절히 배열함으로써, 상기 전자파 저감부를 구현할 수 있다. 이와 같이 의사재료를 적용하는 경우, 의사재료 표면의 고임피던스로 인해, 기존에 도체 상에 안테나를 직접 부착시킬 경우 발생하는 안테나 효율 및 이득 저하 등의 문제를해결할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 의사재료로 구성된 전자파 저감수단을 구비하는 신체착용형 단말기의 예를 보여주는 도면이다.

도 5를 참조하면, 의사재료를 안경테, 헤드폰의 안쪽에 부착하여 전자파의 인체흡수를 저감시킬 수 있음을 알 수 있다. 또한, 손목시계, 몸통부착형, 목걸이형 등의 여러 형태의 단말기의 착용 방법에 따라 디자인(인체 접촉부분)을 결정 할 수 있고, 이러한 디자인의 안쪽(인체 접촉 부분)에 안테나부를 위치시키는 경우에 본 발명이 적용될 수 있다.

위에서 양호한 실시 예에 근거하여 이 발명을 설명하였지만, 이러한 실시 예는 이 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시하려는 것이다. 이 발명이 속하는 분야의 숙련자에게는 이 발명의 기술사상을 벗어남이 없이 위 실시 예에 대한 다양한 변화나 변경 또는 조절이 가능함이 자명할 것이다. 그러므로, 이 발명의 보호범위는 첨부된 청구범위 뿐만 아니라, 위와 같은 변화예나 변경예 또는 조절예를 모두 포함하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 휴대용 또는 신체착용형 단말기의 기존 안테나에 의사재료를 적용하여 안테나 복사 패턴을 반달형 혹은 부채꼴형으로 만듦으로써 인체로 흡수되는 전자파 양을 줄일 수 있는 구조이다. 종래의 흡수체를 이용하여 전자파흡수율을 줄이는 기술은 단말기의 통화 성능을 저하시키므로 본래의 특성을 유지하기 어려우나 본 기술을 이용하면 인체로 흡수되는 양을 줄이면서 인체 반대 방향으로의 성능은 향상시켜 단말기 성능 저하를 최소화 할 수 있다.

또한 본 발명의 의사재료인 고 임피던스 표면을 이용하면, 기존에 도체 상에 안테나를 직접 부착시킬 경우 발생하는 안테나 효율 및 이득 저하 등의 문제를 완화할 수 있으며, 안테나의 성능 또한 크게 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

1. 의사재료를 이용한 단말기의 전자파 저감 방법으로서,

   휴대용 단말기 또는 인체착용형 단말기의 인체 접촉부분을 결정하는 단계; 및

   의사재료로 구성된 전자파 저감수단을 안테나와 상기 인체 접촉부분 사이에 위치시키는 단계;를 포함하는 단말기의 전자파 저감 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 전자파 저감수단은,

   도체기판상에 유전체 패턴을 구비하고, 도체는 일정 간격을 두고 서로 맞물려 있는 단위셀들의 배열로 구성되는 것을 특징으로 하는 단말기의 전자파 저감 방법.
3. 의사재료를 이용한 단말기로서,

   의사재료로 구성된 전자파 저감수단; 및

   상기 전자파 저감수단을 기준으로 휴대용 단말기 또는 인체착용형 단말기의 인체 접촉부분의 반대편에 구비되는 안테나;를 포함하는 의사재료를 이용한 단말기.
4. 제 3항에 있어서, 상기 전자파 저감수단은,

   도체기판상에 유전체 패턴을 구비하고, 도체는 일정 간격을 두고 서로 맞물려 있는 단위셀들의 배열로 구성되는 것을 특징으로 하는 의사재료를 이용한 휴대용 단말기 및 인체착용형 단말기.

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