KR20110129345A - 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신기지국 주변에서 기지국 전자파에 의한 인체영향 평가 시 적용되는 평균시간의 감축 방법에 관한 것으로서, 다수의 기지국을 대상으로 현장 측정 결과와 반복측정에 의한 불확정도(uncertainty)를 비교하여, 전신 평균을 구하기 위한 임의의 측정점에서 6분간 측정을 수행하고, 6분 평균값과 6분보다 짧은 단축된 시간 동안의 평균값과 비교했을 때 표준편차가 일정 수준, 예를 들어 0.4 dB 이하이라면, 6분보다 짧은 단축된 시간의 측정으로도 충분한 것으로 간주한다.

Description

기지국 전자파의 인체영향 평가 방법 및 장치{Method and Apparatus for Evaluating Effect of Electromagnetic Fields near Mobile Base Station on Human Body}

본 발명은 이동통신 기지국 주변에서 기지국으로부터 복사되는 전자파의 인체에 대한 영향을 평가하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 기지국으로부터 복사되는 전자파의 인체영향을 평가할 때 적용되는 시간을 줄일 수 있는 평가 방법 및 장치에 관한 것이다.

이동통신(mobile communications)을 위한 기지국(base station)의 급격한 증가로 인해 기지국으로부터 복사(radiation)되는 전자파의 유해성에 대한 우려가 매우 증가하고 있다.

이에 따라, 기지국으로부터 복사되는 전자기장(electromagnetic fields)에 노출됨으로써 발생할 수 있는 잠재적인 위험성으로부터 사람들을 보호하기 위하여, 국제비전리방사보호위원회(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection, ICNIRP)에서는 기본 한계(basic restrictions)와 기준 레벨(reference levels)을 제시하고 있으며, 원거리장(far-field)에서 인체 노출량 평가를 수행할 경우에는 전신 평균(whole-body average)을 취할 것을 권고하고 있다. 이에 따라 우리나라도 ICNIRP의 권고안을 토대로 인체보호기준을 수립하였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 기술적 배경에서 안출된 것으로서, 이동통신 기지국 주변에서 기지국으로부터 복사되는 전자파의 인체에 대한 영향을 평가함에 있어서 측정에 소요되는 시간을 줄일 수 있는 평가 방법 및 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 기지국 전자파의 인체 영향 평가에 소요되는 시간을 줄이면서도 정확한 인체 영향을 평가할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 일 면에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법은, 이동통신 기지국 주변에서 기지국으로부터 복사되는 전자파의 인체에 대한 영향을 평가하는 방법으로서, 인체영향의 전신 평균을 구하기 위한 임의의 측정점인 제1 측정점에서 6분간 전기장 강도를 측정하는 단계와, 6분간 측정된 상기 전기장 강도의 측정 결과를 바탕으로, 6분 평균값과 6분 미만인 제1 시간 동안의 평균값을 산출 및 비교하여, 상기 6분 평균값과 상기 제1 시간 동안의 평균값의 표준편차인 제1 표준편차가 미리 정한 임계치 이하인지 판단하는 단계와, 상기 제1 표준편차가 상기 임계치 이하인 경우, 각 측정점에서 상기 제1 시간 동안 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가값으로 결정하는 단계를 포함한다.

여기에서, 상기 제1 시간은 1분이고, 상기 임계치는 0.4dB인 것이 바람직하다.

상기 제1 표준편차가 상기 임계치를 넘는 경우에는, 각 측정점에서 6분간 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가값으로 결정하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 또는, 상기 제1 표준편차가 상기 임계치를 넘는 경우, 상기 6분 평균값과 상기 제1 시간에 제1 시간간격을 더한 제2 시간 동안의 평균값을 산출 및 비교하여, 상기 6분 평균값과 상기 제2 시간 동안의 평균값의 표준편차인 제2 표준편차가 상기 임계치 이하인지 판단하는 단계와, 상기 제2 표준편차가 상기 임계치 이하인 경우, 각 측정점에서 상기 제2 시간 동안 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가값으로 결정하는 단계를 더 포함할 수도 있다.

본 발명의 다른 면에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 장치는, 이동통신 기지국 주변에서 기지국으로부터 복사되는 전자파의 인체에 대한 영향을 평가하는 장치로서, 전기장 강도를 측정하는 전기장 센서와, 상기 전기장 센서와 통신 가능하게 연결되어, 상기 전기장 센서로부터 측정된 전기장 강도에 대응하는 데이터를 수신하는 데이터 처리부를 포함하며, 상기 전기장 센서는 인체영향의 전신 평균을 구하기 위한 임의의 측정점인 제1 측정점에서 6분간 전기장 강도를 측정하여, 측정한 상기 전기장 강도에 대응하는 데이터를 상기 데이터 처리부로 송신하고, 상기 데이터 처리부는 6분간 측정된 상기 전기장 강도의 측정 결과를 바탕으로, 6분 평균값과 6분 미만인 제1 시간 동안의 평균값을 산출 및 비교하여, 상기 6분 평균값과 상기 제1 시간 동안의 평균값의 표준편차가 미리 정한 임계치 이하인지 판단하여, 상기 표준편차가 상기 임계치 이하인 경우, 각 측정점에서 상기 제1 시간 동안 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가값으로 결정한다.

여기에서, 상기 전기장 센서는 두 개 이상일 수 있으며, 상기 데이터 처리부는 처리 결과를 사용자에게 표시하기 위한 표시부를 더 포함할 수도 있다.

본 발명에 따르면, 인체 노출량 평가를 위해 이동통신 기지국 주변에서 전자파 강도를 측정할 때, ICNIRP에서 제시하는 평균시간에 비하여 1/6 이상 감축된 시간인 1분 측정으로 동일한 효과를 얻을 수 있다. 이와 같이 측정시간을 줄임에 따라 측정에 따르는 비용을 줄이는 효과를 얻을 수 있으며, 측정점 개수가 많을수록 시간 및 비용 절감 효과는 더욱 커진다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법이 적용되는 영역을 개념적으로 도시한 것이다.
도 2는 7개의 기지국을 대상으로 현장 측정 결과와 반복측정에 의한 불확정도(uncertainty)를 비교한 표이다.
도 3은 상기 7개의 기지국에 대하여 6분 평균값과 본 발명의 실시예에 따른 감축된 시간 동안의 평균값과의 표준편차(standard deviation)를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법을 수행하기 위한 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이제, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

이제, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법에 대하여 첨부한 도면을 참고로 하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법이 적용되는 영역을 개념적으로 도시한 것이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법은, 이동통신 기지국(100)으로부터 전파되는 전자파의 원거리장(far field) 내에 사람(200)이 위치할 경우, 인체에 미치는 전자파의 영향을 측정하기 위한 것이다.

원거리장에서 전파(propagation)되는 전파의 파면(wave front)은, 이론적으로는 도 1에 도시한 바와 같이 평면(flat)이고, 이에 따라 전파 방향에 수직인 평면 내에서 전기장 및 자기장의 세기는 균일하다. 그러나, 기지국(100)과 인체(200) 주위의 다양한 반사체(300_1, 300_2)들로 인해, 실제로는 기지국(100)으로부터 같은 거리만큼 떨어져 있더라도 측정 위치에 따라 노출량이 달라진다.

ICNIRP 기준에 의하면, 원거리장에서 노출량 평가를 할 때에는 인체에 대한 영향을 배제한 조건 즉, 인체가 없는 상태(absent of body)에서 측정하여 기준 레벨과의 비교평가를 수행한다.

그러나 실제 측정에 있어 전신이 점유하는 공간의 수많은 위치에서의 전자기장 값을 고려한 전신 평균값을 구하기는 어렵기 때문에 적절한 측정 영역과 측정점 개수를 결정하는 다양한 연구들이 수행되었다. ITU-T SG5의 권고안인 K.61에 따르면 기지국 전자파에 의한 인체 노출량을 평가하기 위해서는 인체가 차지하는 공간에서 3~20 개의 측정점에 대해 공간 평균값(spatially averaged value)을 취하도록 하고 있다.

또한 각 측정점에 있어, ICNIRP에서는 10 KHz 이상 주파수 대역에서 실효 모드(root mean square, rms)에서 6분간 측정하여 그 평균(arithmetic averaging)을 취하도록 하고 있다(10 GHz 이상에서는 68/f^{1 .05} 분(f: 주파수, 단위: GHz)). 따라서, 측정점 개수가 증가할수록 측정시간도 크게 늘어나게 된다.

여기에서, ICNIRP에서 권고하는 6분의 측정 시간은 인체 시정수(time constant)로부터 유도된 값으로서, 외부 자극(external stimulation)에 의한 인체의 국부가열(partial body heating)에 따른 정상상태(steady-state) 도달 시간을 고려하여 정해진 것이다.

그러나, 기준 레벨은 인체가 없는 상태에서 측정되기 때문에 인체 시정수로부터 유도된 6분이라는 평균시간은 원거리장에서 수행되는 측정의 경우 반드시 필요하지 않으며 6분 평균값과의 차이가 없을 경우 6분 이하의 적절한 측정시간을 적용할 수 있다.

이에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법에서는 전자파의 측정시간을 단축하기 위하여 7개 기지국을 대상으로 한 현장 측정 결과와 반복측정에 의한 불확정도(uncertainty)를 비교하였으며, 이 결과는 도 2에 나타난 바와 같다.

측정에 있어서는 다양한 측정환경을 고려하기 위해 도심에 설치된 3개의 기지국(도 2의 표의 1, 2, 3), 부도심의 2개국(4, 5), 개활지의 2개국(6, 7)을 선정하였으며, 수신 프로브를 지면 위 1.5m에 설치한 후 측정을 수행하였다. 측정은 기준에 따른 6분간 측정과, 기준값의 절반인 180초로부터 10초 간격으로 수행하였다.

도 2에는 기준(360초)에 따른 측정값과 180초, 120초, 120초, 60초, 50초, 40초, 30초, 20초, 10초의 측정시간에 대한 전기장 강도의 차이를 나타내었으며, 도 1에서 나타난 바와 같이, 시간에 따른 측정값에는 큰 차이가 없는 것으로 보인다.

도 3은 7개의 각 기지국에 대하여 기준에 따른 6분 평균값과 180초부터 10초 간격으로 측정한 값의 표준편차(standard deviation)를 나타낸 그래프이다.

도 3에 나타난 바와 같이, 6분 평균값과 비교했을 때 표준편차의 최대값은 0.58dB(기지국 1의 10초 평균)로 나타났다.

이와 같은 결과를 바탕으로, 표준편차 값을 연속측정에 의한 측정 드리프트 값(measurement drift)인 0.4dB(t-분포; t_{0 .025}=2.05, 자유도 29)과 비교하여, 모든 기지국에서 이보다 작은 값을 갖는 60초를 감축 가능한 시간으로 선정할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 4에 나타난 바와 같이, 먼저 인체영향의 전신 평균을 구하기 위한 임의의 측정점에서 6분간 측정을 수행한다(S410).

다음, S410 단계의 측정 결과를 바탕으로 6분 평균값과 1분 평균값을 산출하여, 표준편차가 0.4dB 이하인지를 판단한다(S420). 1분 평균값은 6분간 측정 결과 중 1분 동안의 데이터를 샘플링하여 평균함으로써 산출할 수 있다.

S420 단계의 판단 결과, 표준편차가 0.4dB 이하이면 1분 측정으로도 충분한 것으로 판단되므로, 각 측정점에서 1분간 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가에 사용한다(S430). 그러나, S420 단계의 판단 결과, 표준편차가 0.4dB을 넘으면, 1분 측정값 대신 기준에 따른 6분 측정값의 평균값을 인체영향 평가에 사용한다(S440).

한편, 도 4에 도시한 본 발명의 실시예에서는, 임의의 측정점에서 6분간 측정을 수행하고, 6분 평균값과 1분 평균값을 비교하여 표준편차가 0.4dB을 넘는 경우 기준에 따른 6분 평균값을 사용하도록 하였으나, 이는 반드시 1분이라는 특정 시간을 한정하고자 하는 의도는 아니며, 6분보다 단축된 임의의 시간 동안의 평균을 구하여 사용할 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 6분 평균값과 1분 평균값의 비교결과 표준편차가 0.4dB을 넘을 경우, 일정 시간 간격으로 시간을 늘려 가면서 단축된 시간 동안의 평균값을 구하여 표준 편차가 0.4dB 이하로 되는 시간을 선정하여 해당 시간만큼 측정을 수행한 값을 인체영향 평가에 사용할 수도 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법을 수행하기 위한 측정 장치를 개략적으로 도시한 도면이다.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 인체영향 측정 장치는, 전기장(자기장) 센서(510)와 데이터 처리부(530)를 포함하며, 센서(510)와 데이터 처리부(530)는 서로 통신 가능하게 연결되어 있다. 도 5에서는 센서(510)와 데이터 처리부(530)가 데이터 링크 케이블(520)을 통해 연결되는 것으로 도시되었지만, 센서(510)와 데이터 처리부(530) 사이의 연결 방법에는 특별한 제한이 없으며, 무선으로 통신할 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법에서는, 측정점에 센서(510)를 위치시켜 전기장(자기장)을 측정하고, 측정된 값은 데이터 처리부(530)로 전달된다. 데이터 처리부(530)는 측정 결과에 따른 시간 평균값 산출, 비교결과에 따른 표준편차 계산, 전체 측정점의 측정값의 평균값 산출 등을 수행한다.

데이터 처리부(530)는 측정 결과 등을 사용자에게 표시할 수 있는 표시부를 더 구비할 수도 있다.

또한, 두 개 이상의 전기장(자기장) 센서(510)를 사용하여 두 개 이상의 측정점에서 측정을 수행하고, 데이터 처리부(530)는 각 센서(510)로부터 수신된 측정값을 처리할 수도 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법에서는, 기준값이 인체가 없는 상태에서 측정되는 것이라는 점에 근거하여, 단축된 시간 동안 노출량을 측정할 수 있도록 함으로써, 기지국 전자파의 인체영향 평가에 소요되는 시간과 비용을 줄일 수 있다. 특히, 공간 평균값을 구하기 위한 측정점 개수가 많을수록 소요되는 시간과 비용의 감축 효과는 커진다.

이상에서 바람직한 실시예를 기준으로 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 반드시 상술된 실시예에 제한되는 것은 아니며 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에 속하는 한 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.

Claims (10)

1. 이동통신 기지국 주변에서 기지국으로부터 복사되는 전자파의 인체에 대한 영향을 평가하는 방법으로서,
   인체영향의 전신 평균을 구하기 위한 임의의 측정점인 제1 측정점에서 6분간 전기장 강도를 측정하는 단계와,
   6분간 측정된 상기 전기장 강도의 측정 결과를 바탕으로, 6분 평균값과 6분 미만인 제1 시간 동안의 평균값을 산출 및 비교하여, 상기 6분 평균값과 상기 제1 시간 동안의 평균값의 표준편차인 제1 표준편차가 미리 정한 임계치 이하인지 판단하는 단계와,
   상기 제1 표준편차가 상기 임계치 이하인 경우, 각 측정점에서 상기 제1 시간 동안 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가값으로 결정하는 단계를 포함하는 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 시간은 1분인 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법.
3. 제1항에 있어서,
   상기 임계치는 0.4dB인 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법.
4. 제1항에 있어서,
   상기 표준편차가 상기 임계치를 넘는 경우, 각 측정점에서 6분간 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가값으로 결정하는 단계를 더 포함하는 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제1 표준편차가 상기 임계치를 넘는 경우, 상기 6분 평균값과 상기 제1 시간에 제1 시간간격을 더한 제2 시간 동안의 평균값을 산출 및 비교하여, 상기 6분 평균값과 상기 제2 시간 동안의 평균값의 표준편차인 제2 표준편차가 상기 임계치 이하인지 판단하는 단계와,
   상기 제2 표준편차가 상기 임계치 이하인 경우, 각 측정점에서 상기 제2 시간 동안 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가값으로 결정하는 단계를 더 포함하는 기지국 전자파의 인체영향 평가 방법.
6. 이동통신 기지국 주변에서 기지국으로부터 복사되는 전자파의 인체에 대한 영향을 평가하는 장치로서,
   전기장 강도를 측정하는 전기장 센서와,
   상기 전기장 센서와 통신 가능하게 연결되어, 상기 전기장 센서로부터 측정된 전기장 강도에 대응하는 데이터를 수신하는 데이터 처리부를 포함하며,
   상기 전기장 센서는 인체영향의 전신 평균을 구하기 위한 임의의 측정점인 제1 측정점에서 6분간 전기장 강도를 측정하여, 측정한 상기 전기장 강도에 대응하는 데이터를 상기 데이터 처리부로 송신하고,
   상기 데이터 처리부는 6분간 측정된 상기 전기장 강도의 측정 결과를 바탕으로, 6분 평균값과 6분 미만인 제1 시간 동안의 평균값을 산출 및 비교하여, 상기 6분 평균값과 상기 제1 시간 동안의 평균값의 표준편차가 미리 정한 임계치 이하인지 판단하여, 상기 표준편차가 상기 임계치 이하인 경우, 각 측정점에서 상기 제1 시간 동안 측정한 값의 평균값을 인체영향 평가값으로 결정하는 기지국 전자파의 인체영향 평가 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 전기장 센서는 두 개 이상인 기지국 전자파의 인체영향 평가 장치.
8. 제6항에 있어서,
   상기 데이터 처리부는 처리 결과를 사용자에게 표시하기 위한 표시부를 더 포함하는 인체영향 평가 장치.
9. 제6항에 있어서,
   상기 제1 시간은 1분인 기지국 전자파의 인체영향 평가 장치.
10. 제6항에 있어서,
    상기 임계치는 0.4dB인 기지국 전자파의 인체영향 평가 장치.
    

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