KR20160148444A - 기지국 전자파 노출 관리 장치 및 방법 - Google Patents

기지국 전자파 노출 관리 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

기지국 전자파 노출 관리 장치는 관리 구역 내 복수의 단말기로부터 위치 정보와 함께 적어도 하나의 기지국으로부터 수신되는 신호에 대한 수신 전력 값을 수집하고, 상기 복수의 단말기로부터 수집한 위치 정보를 토대로 상기 복수의 단말기로부터 수집한 수신 전력 값을 상기 관리 구역 내 복수의 구역에 맵핑하며, 상기 복수의 구역 각각에 위치한 단말기의 수신 전력 값을 이용하여 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출한 후, 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 이용하여 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출한다.

Description

기지국 전자파 노출 관리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING ELECTROMAGNETIC WAVES EXPOSURE FROM BASE STATION}
본 발명은 기지국 전자파 노출 관리 장치 및 방법에 관한 것이다.
현재 이동통신 기지국의 하향링크 주파수는 800MHz에서 2GHz 범위에 있으며, 최근 LTE(Long Term Evolution) 서비스로 인해 하나의 휴대 단말기가 2개 이상의 주파수를 기지국과의 통신에 이용하고 있다.
이동통신 기지국으로부터의 전자파 노출 수준은 휴대 단말기의 송신 전력보다 낮지만 휴대 단말기를 소유하는 사용자의 의지와 관계없이 노출되고 있기 때문에 누적된 전자파 양의 관점에서 휴대 단말기로부터 복사되는 전자파의 노출량과 비교할 때 무시할 수 없다. 더구나 휴대 단말기가 연결되는 이동통신 기지국 외에 다른 사업자의 망 또는 음성 통신과 데이터 전송을 분리하여 사용하는 망의 기지국들로부터 동시에 전자기장이 복사되고 있다. 따라서 피노출자는 여러 기지국들의 복사 전자기장에 동시에 24시간 노출되고 있다.
정부 산하 기관에서는 기지국으로부터의 전자파 노출 실태를 파악하기 위해 실제 기지국의 복사 주파수를 커버하는 이동형 안테나 시스템(안테나와 수신기)을 직접 원하는 장소에 가지고 가서 측정하고 있는 실정이다. 이러한 방법은 매우 번거롭고 한정된 시공간에서만 관측이 가능하다는 단점이 있다. 또한 출입이 통제되는 건물 내의 노출 상황은 전혀 파악할 수도 없다.
본 발명이 해결하려는 과제는 기지국으로부터의 전자파 노출을 용이하게 관리할 수 있는 기지국 전자파 노출 관리 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 실시 예에 따르면, 기지국 전자파 노출 관리 장치에서의 전자파 노출 관리 방법이 제공된다. 기지국 전자파 노출 관리 방법은 관리 구역 내 복수의 단말기로부터 위치 정보와 함께 적어도 하나의 기지국으로부터 수신되는 신호에 대한 수신 전력 값을 수집하는 단계, 상기 복수의 단말기로부터 수집한 위치 정보를 토대로 상기 복수의 단말기로부터 수집한 수신 전력 값을 상기 관리 구역 내 복수의 구역에 맵핑하는 단계, 상기 복수의 구역 각각에 위치한 단말기의 수신 전력 값을 이용하여 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출하는 단계, 그리고 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 이용하여 상기 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하는 단계를 포함한다.
상기 맵핑하는 단계는 상기 복수의 단말기로부터 수집한 수신 전력 값을 시간 평균화하여 평균 수신 전력으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출하는 단계는 상기 복수의 구역 각각에서 해당 구역 내 위치한 단말기의 수신 전력 값을 주파수 대역별로 분류하는 단계, 상기 복수의 구역 각각에서 상기 주파수 대역별 전체 수신 전력을 산출하는 단계, 그리고 상기 복수의 구역 각각에서 상기 주파수 대역별 전체 수신 전력을 전력 밀도 값으로 변환하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출하는 단계는 상기 복수의 구역 각각에서 상기 주파수 대역별 전력 밀도 값을 전기장의 값으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 주파수 대역별로 분류하는 단계는 상기 복수의 구역 각각에서 해당 구역 내 위치한 단말기의 수신 전력 값을 네트워크별로 분류하는 단계, 상기 복수의 구역 각각에서 상기 네트워크별 전체 수신 전력을 산출하는 단계, 그리고 상기 복수의 구역 각각에서 상기 네트워크별 전체 수신 전력을 상기 주파수 대역별로 분류하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기지국 전자파 노출 관리 방법은 지리정보시스템과 연동하여 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 상기 관리 구역에 분포시켜 시각화하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기지국 전자파 노출 관리 방법은 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 전자파 인체 보호 기준과 비교 분석하는 단계, 그리고 비교 분석 결과를 상기 각 구역 내 단말기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기지국 전자파 노출 관리 방법은 상기 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 상기 각 구역 내 단말기로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하는 단계는 주파수 대역별 및 연령별로 저장된 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포를 이용하여, 각 주파수 대역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하는 단계, 그리고 상기 각 주파수 대역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 합산하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포는 전자파의 입사 방향, 각 입사 방향에 대한 수직 편파와 수평 편파를 고려하여 계산될 수 있다.
본 발명의 다른 한 실시 예에 따르면, 기지국으로부터의 전자파 노출을 관리하는 장치가 제공된다. 기지국 전자파 노출 관리 장치는 데이터 수집부, 데이터 처리부, 그리고 데이터 제공부를 포함한다. 상기 데이터 수집부는 관리 구역 내 복수의 단말기로부터 적어도 하나의 기지국으로부터 수신되는 신호에 대한 수신 전력 값과 위치 정보를 수집한다. 상기 데이터 처리부는 상기 관리 구역 내 복수의 구역 각각에 위치한 단말기의 수신 전력 값을 이용하여 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출하고, 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 이용하여 상기 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출한다. 그리고 상기 데이터 제공부는 상기 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 상기 각 구역 내 단말기로 전송한다.
상기 데이터 처리부는 상기 복수의 단말기로부터 수집한 위치 정보를 토대로 상기 복수의 단말기로부터 수집한 수신 전력 값을 상기 복수의 구역에 맵핑하고, 각 구역 내 해당 단말기의 수신 전력 값을 주파수 대역별로 분류하며, 상기 주파수 대역별 전체 수신 전력을 전력 밀도 값으로 변환할 수 있다.
상기 데이터 처리부는 각 주파수 대역에서 운용하는 적어도 하나의 채널에서의 평균 수신 전력 값을 합산하여 해당 주파수 대역에서의 전체 수신 전력을 산출할 수 있다.
상기 데이터 처리부는 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 전기장의 값으로 변환할 수 있다.
상기 데이터 제공부는 지리정보시스템과 연동하여 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 상기 관리 구역에 분포시켜 시각화할 수 있다.
상기 데이터 제공부는 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 전자파 인체 보호 기준과 비교 분석하고, 비교 분석 결과를 상기 각 구역 내 단말기로 전송할 수 있다.
상기 데이터 처리부는 주파수 대역별 및 연령별로 저장된 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포를 이용하여, 상기 복수의 구역 각각에 대해 각 주파수 대역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하고, 상기 복수의 구역 각각에 대해 상기 각 주파수 대역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 합산할 수 있다.
상기 기지국 전자파 노출 관리 장치는 상기 주파수 대역별 및 연령별로 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포를 저장하고 있는 데이터 저장부를 더 포함할 수 있으며, 상기 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포는 전자파의 입사 방향, 각 입사 방향에 대한 수직 편파와 수평 편파를 고려하여 계산될 수 있다.
본 발명의 실시 예에 의하면, 전자파로 인한 건강 영향을 우려하는 개개인에게 때와 장소에 따라 변화하는 실시간 전자파 노출 정보를 알기 쉽게 제공할 수 있다.
또한 주어진 상황에 따라 전자파 노출 레벨의 특성을 개인이 알 수 있도록 하여 기기의 사용장소를 개인이 선택하도록 함으로써 스스로 전자파 노출을 억제 또는 방지할 수 있는 기회를 제공할 수 있다.
또한 이동통신사업자가 운용하는 각 망에 대한 시간대별 전파 레벨 변화를 감지할 수 있으므로, 기지국 망 설계 관리에 활용 가능하며, 필요 시 즉각 조치가 가능해진다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 전자파 노출 관리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 수집부에서 수집된 데이터의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 데이터 처리부의 데이터 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전자파의 입사 방향을 나타내기 위한 좌표계를 나타낸 도면이다.
도 5는 표 1에 도시된
Figure pat00001
,
Figure pat00002
및
Figure pat00003
를 정의한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 및 청구범위 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 단말(terminal)은 이동 단말(mobile terminal, MT), 이동국(mobile station, MS), 진보된 이동국(advanced mobile station, AMS), 고신뢰성 이동국(high reliability mobile station, HR-MS), 가입자국(subscriber station, SS), 휴대 가입자국(portable subscriber station, PSS), 접근 단말(access terminal, AT), 사용자 장비(user equipment, UE) 등을 지칭할 수도 있고, MT, MS, AMS, HR-MS, SS, PSS, AT, UE 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
또한, 기지국(base station, BS)은 진보된 기지국(advanced base station, ABS), 고신뢰성 기지국(high reliability base station, HR-BS), 노드B(node B), 고도화 노드B(evolved node B, eNodeB), 접근점(access point, AP), 무선 접근국(radio access station, RAS), 송수신 기지국(base transceiver station, BTS), MMR(mobile multihop relay)-BS, 기지국 역할을 수행하는 중계기(relay station, RS), 기지국 역할을 수행하는 중계 노드(relay node, RN), 기지국 역할을 수행하는 진보된 중계기(advanced relay station, ARS), 기지국 역할을 수행하는 고신뢰성 중계기(high reliability relay station, HR-RS), 소형 기지국[펨토 기지국(femto BS), 홈 노드B(home node B, HNB), 홈 eNodeB(HeNB), 피코 기지국(pico BS), 메트로 기지국(metro BS), 마이크로 기지국(micro BS) 등] 등을 지칭할 수도 있고, ABS, 노드B, eNodeB, AP, RAS, BTS, MMR-BS, RS, RN, ARS, HR-RS, 소형 기지국 등의 전부 또는 일부의 기능을 포함할 수도 있다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 전자파 노출 관리 장치 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기지국 전자파 노출 관리 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 데이터 수집부에서 수집된 데이터의 일 예를 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 기지국 전자파 노출 관리 장치(100)는 데이터 수집부(110), 데이터 처리부(120), 데이터 제공부(130) 및 데이터 저장부(140)를 포함한다. 데이터 수집부(110), 데이터 처리부(120) 및 데이터 제공부(130)는 각각 중앙 처리 유닛(central processing unit, CPU)이나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등으로 구현될 수 있다. 또한 데이터 수집부(110), 데이터 처리부(120), 데이터 제공부(130) 및 데이터 저장부(140)는 CPU나 기타 칩셋, 마이크로프로세서 등의 명령에 따라 실행될 수 있다.
데이터 수집부(110)는 다수의 네트워크 내 관리하고자 하는 관리 구역의 모든 단말기(T1, T2, …, TN)로부터 기지국(B1, B2, …, BM)을 통해 데이터를 수집한다. 데이터 수집부(110)는 설정된 샘플링 주파수에 따라 관리 구역 내의 기지국(B1, B2, …, BM)으로부터 데이터를 수신할 수 있다. 샘플링 주파수는 보통 1초로 설정될 수 있다.
단말기(T1, T2, …, TN)는 관리 구역 내 다수의 네트워크 내에서 전원이 켜져서 대기 상태에 있거나 동작 중인 단말기를 의미하며, 적어도 하나의 기지국(B1, B2, …, BM)으로부터 수신되는 신호로부터 수신 전력(Rx power)을 측정한다. 기지국(B1, B2, …, BM)은 단말기(T1, T2, …, TN)가 수신 전력을 측정할 수 있도록 정해진 송신 전력으로 신호를 전송할 수 있다. 이때 단말기(T1, T2, …, TN)는 정해진 시간(예를 들면, 초 단위)마다 데이터를 전송하면 데이터 사용량이 증가하므로, 장소의 이동이 없는 경우 긴 주기(예를 들면, 10초 간격)로 데이터를 전송할 수 있다.
도 2에 도시한 바와 같이, 관리 구역 내 단말기(T1, T2, …, TN)로부터 수집된 데이터는 네트워크명(NA, NB, NC, …), 채널 번호(CH1, CH2, …), 위치 정보를 나타내는 위도 및 경도(LAT,LON), 그리고 수신 전력의 스트링 데이터(string data)를 포함할 수 있다. 예를 들어, "[NA_CH1],[LAT,LON],[-65,-60,-61,-59,-56,-59,-55, …]"는 단말기(T1)가 네트워크 A의 채널 CH1에서의 송신 전력을 (LAT,LON) 위치에서 1초 간격으로 수신한 수신 전력 값(-65,-60,-61,-59,-56,-59,-55, …)을 나타내며, 수신 전력 값은 dBm 단위를 사용할 수 있다. 이렇게 수집된 데이터는 데이터 저장부(140)에 저장될 수 있다.
다시, 도 1을 보면, 데이터 처리부(120)는 관리 구역 내 단말기(T1, T2, …, TN)로부터 수집된 데이터를 처리하여 전자파 노출량을 산출하고, 해당 사용자의 단말기로 제공하기 위해 전자파 노출량을 적절하게 가공한다.
데이터 제공부(130)는 가공된 전자파 노출량을 해당 사용자의 단말기로 해당 기지국을 통해 제공한다.
데이터 저장부(140)는 지도 데이터를 저장하고 있으며, 단위 전력밀도 1W/m2가 인체에 입사할 때 해당 인체 내 전자파 흡수율(SAR, Specific Absorption Rate)의 3차원 분포를 저장한다. 데이터 저장부(140)는 인체 내 SAR의 3차원 분포를 주파수 별(약 800/900 MHz, 1800 MHz, 2100 MHz, 2600 MHz 대역) 및 연령 별(유아, 어린이, 성인 등)로 구분하여 저장할 수 있다. 또한 데이터 저장부(140)는 관리 구역 내 단말기(T1, T2, …, TN)로부터 수집된 데이터를 저장하고 있을 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 데이터 처리부의 데이터 처리 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 3을 참고하면, 데이터 처리부(120)는 각 단말기(T1, T2, …, TN)로부터 수신한 수신 전력을 시간 평균화하여 평균 수신 전력으로 변환한다(S310). 예를 들어, 데이터 처리부(120)는 1초 간격으로 수신한 수신 전력 값(-65,-60,-61,-59,-56,-59,-55, …)을 수집하여 10초 동안의 평균 수신 전력 값을 계산한다. 이때 데이터 처리부(120)는 수신 전력 값의 단위가 dBm이라면 W(또는 mW)로 변환하여 평균 수신 전력 값을 계산할 수 있다.
데이터 처리부(120)는 각 단말기(T1, T2, …, TN)로부터 수집한 데이터 중 각 단말기(T1, T2, …, TN)의 위치 정보를 지도에 맵핑한다(S320). 데이터 처리부(120)는 관리 구역의 지도를 구역화하고 한 구역의 위치를 Pnm으로 표시하며, 각 구역 간의 간격은 조정될 수 있다. 예를 들어 관리 구역을 20m 간격으로 구역화한다고 가정하면 구역 Pnm의 가로 및 세로 각각 20m 이내에 위치한 단말기들의 데이터는 동일한 지점의 데이터로 간주된다.
다음, 데이터 처리부(120)는 각 위치 Pnm에서 수집된 데이터를 이동통신기술/네트워크(Technology/Network)별로 분류하고, 이동통신기술/네트워크별 전체 수신 전력을 산출한다(S330). 예를 들어, Pnm 위치에서 WCDMA 서비스에 대해 사업자 OA 망이 6개의 채널(CH1, CH2, …, CH6)을 운용하고, 사업자 OB 망이 인접 주파수 대역에서 4개의 채널(CH7, CH8, CH9, CH10)을 운용하고 있다. 각 채널(CH1, CH2, …, CH10)에서의 평균 수신 전력 값이 각각 CH1=P1 mW, CH2=P2 mW, …, CH10=P10 mW이라 가정한다. 이 경우, Pnm 위치에서 WCDMA 망의 전체 수신 전력 Pr은 P1+P2+…+ P10 (mW)이 된다. 이때 데이터 처리부(120)는 동일한 채널에 대해 다수 단말기의 데이터가 존재하는 경우 다수 단말기의 수신 전력을 평균하여 해당 채널의 평균 수신 전력 값을 계산할 수 있으며, 얻을 수 없는 채널의 수신 전력은 동일한 망의 다른 채널의 평균 전력 값을 사용할 수 있다.
데이터 처리부(120)는 이동통신기술/네트워크별 전체 수신 전력을 주파수 대역별로 분류하고, 주파수 대역별 전체 수신 전력을 산출한다(S340). 유사한 주파수 대역은 동일 레벨에서 인체 내 흡수되는 전자파 에너지 분포가 유사하므로, 데이터 처리부(120)는 유사한 주파수 대역을 하나의 주파수 대역으로 분류할 수 있다. 예를 들면, CDMA 셀룰라의 주파수 대역과 LTE 밴드 5 및 LTE 밴드 26의 주파수 대역이 모두 800~900 MHz이므로, 이들을 모두 주파수 F1으로 분류하고, 이들의 수신 전력을 모두 더하여 F1의 전체 수신 전력을 산출할 수 있다. 또한 CDMA PCS의 주파수 대역과 LTE 밴드 3의 주파수 대역이 인접 주파수 대역으로 볼 수 있으므로, CDMA PCS와 LTE 밴드 3의 주파수 대역을 F2로 분류하고, CDMA PCS와 LTE 밴드 3의 수신 전력을 더하여 F2의 전체 수신 전력을 산출할 수 있다. WCDMA의 주파수 대역과 LTE 밴드 1의 주파수 대역도 인접 주파수 대역으로 볼 수 있으므로, WCDMA와 LTE 밴드 1의 주파수 대역을 F3으로 분류하고, WCDMA와 LTE 밴드 1의 수신 전력을 더하여 F3의 전체 수신 전력을 산출할 수 있다.
다음, 데이터 처리부(120)는 각 주파수 대역의 전체 수신 전력을 전기장 또는 전력밀도 값으로 변환한다(S350). Pnm 위치에서 주파수 대역 F3의 평균 수신 전력을 Pr_F3이라 하면, Pr_F3은 Pnm 위치에서 2100 MHz 전후의 주파수 대역에서 수신되는 평균 수신 전력이다. 이것은 1개의 채널이 아닌 Pnm 위치의 모든 기지국에 대한 값이며, 기지국으로부터 떨어진 거리, 주변 건물, 지형, 차량, 인체 등에 의해 감쇄된 값이다.
Pnm 위치에서 각 기지국으로부터의 전자파가 인체에 노출되는 레벨을 예측하기 위해, 인체에 입사되는 전자기장의 세기를 알아야 한다. 입사하는 전자파의 전력 밀도를 PD(power density)라 할 때 수학식 1과 같이 수신 안테나의 유효 개구 면적(effective aperture) Aeff에 의해 수신 전력 값 Pr이 정해진다.
Figure pat00004
인체의 존재로 인해 단말기가 전파를 수신하는 정도가 달라진다. 따라서 수신 안테나의 유효 개구 면적 Aeff은 단말기와 인체 전체를 수신 안테나로 가정하고 수학식 2와 같이 결정될 수 있다.
Figure pat00005
수학식 2에서 G는 안테나 이득을 나타내며, 이동통신 주파수 대역에서 인체를 포함한 수신 안테나의 이득은 보통 -6dB(800~900 MHz) 내지 -9dB(WCDMA 대역)로 간주한다. λ는 구하고자 하는 주파수 대역의 중심 주파수 파장(단위: m)이다.
따라서 본 발명의 실시 예에서 구하고자 하는 수신 전력 밀도 PD는 수학식 3과 같이 나타낼 수 있다. 이때 수신 전력의 단위가 mW이면, 수신 전력 밀도 PD의 단위는 mW/m2가 될 수 있다.
Figure pat00006
현재 인체 보호 기준은 이동통신 주파수 대역에서 SAR, 전기장, 자기장 및 전력 밀도 제한 값을 규정하고 있다. 기지국으로부터의 전자파 노출은 원역장(far-field zone)에 인체가 위치하는 경우가 일반적이다. 따라서 수신 전력밀도 PD의 값은 수학식 4를 이용하여 간단히 전기장의 값으로 변환할 수 있다.
Figure pat00007
수학식 4에서 H는 동일 위치에서 자기장 세기(단위: A/m)를 나타낸다.
또한 데이터 처리부(120)는 각 위치에서 각 주파수 대역의 전기장 또는 전력밀도 값을 계산하고 나면, 인체 내 SAR을 산출한다(S360).
주파수 대역 800~900MHz에서 단위 전력 밀도 1 W/m2가 인체에 입사할 때 5세의 인체에 대한 3차원 SAR 분포를 SAR5y _1라 하면, 전력 밀도 PD1(W/m2)에 대한 동일 인체의 SAR 분포 SAR5y _PD1는 수학식 5와 같이 SAR5y _1에 전력 밀도 PD1(W/m2)를 곱하여 계산될 수 있다. SAR 값은 전신 평균값이나 특정 장기나 특정 신체 부위에 관계없이 수학식 5를 사용하여 계산될 수 있다.
Figure pat00008
예를 들어, 단위 전력 밀도 1W/m2가 인체에 입사할 때 5세 모델의 머리의 1g peak SAR 값이 X(W/kg)이면 PD1 W/m2에 대한 동일 부위의 SAR 분포는
Figure pat00009
이 된다.
Pnm 위치의 5세 인체가 주변 기지국들로부터 복사되는 전자파로 인해 체내에 흡수되는 SAR 총합은 수학식 6과 같이 나타낼 수 있다.
Figure pat00010
수학식 6에서 M은 Pnm 위치의 주파수 대역의 총 개수를 의미한다.
데이터 처리부(120)에 의해 각 위치에서의 각 주파수 대역의 전기장 또는 전력밀도 값이 산출되고 나면, 데이터 제공부(130)에서 이 데이터를 가공하여 이동통신망을 통해 단말기(T1, T2, …, TN)로 제공한다. 예를 들면, 데이터 제공부(130)는 각 위치에서의 각 주파수 대역의 전기장 또는 전력밀도 값을 토대로 보유한 지리정보시스템(GIS, geographic information system) 등의 연동을 통해 관리 구역 전체에 주파수 대역 별 전기장 또는 전력밀도 값을 분포시켜 시각화할 수 있다. 또한 데이터 제공부(130)는 각 위치에서 각 주파수 대역의 전기장 또는 전력밀도 값을 전자파 인체 보호 기준과 비교 분석하고, 그 분석 결과를 이동통신망을 통해 단말기(T1, T2, …, TN)로 제공할 수 있으며, 수학식 5 및 수학식 6을 통해 계산된 SAR에 대한 다양한 정보도 알기 쉬운 형태로 가공하여 이동통신망을 통해 단말기(T1, T2, …, TN)로 제공할 수 있다.
또한 데이터 제공부(130)에서 제공되는 데이터들은 기지국 망 설계 관리, 전자파 인체 노출 관리, 위험 통신(risk communication) 및 무선통신 환경의 역학조사 연구 등에도 활용될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 전자파의 입사 방향을 나타내기 위한 좌표계를 나타낸 도면이고, 도 5는 표 1에 도시된
Figure pat00011
,
Figure pat00012
및
Figure pat00013
를 정의한 도면이다.
일반적으로 전신 평균 SAR의 최대 값을 찾아내기 위해 인체 정면에서 입사하는 한 방향의 전자파와 수직 편파만 고려한다. 그러나 다수의 기지국에서 복사되는 전자파는 전파 과정에서 반사와 회절 등을 겪기 때문에 전자파의 방향이 다수 개가 되며, 편파 또는 수직 편파 외에 수평 편파도 고려하여야 보다 정확한 SAR을 산출할 수 있다.
표 1은 매 90도마다 입사하는 전자파의 방향을 나타낸다.
Figure pat00014
도 4에 도시한 바와 같이, 매 90도 마다 전자파가 입사하는 경우, 전자파의 방향은 총 6개가 되며, 각 방향에 대해 수직 편파와 수평 편파를 고려하면 총 12 개의 평면파가 된다. 표 1에서
Figure pat00015
와
Figure pat00016
는 평면파의 입사 방향을 결정하고
Figure pat00017
는 전자파의 편파를 결정하며,
Figure pat00018
,
Figure pat00019
및
Figure pat00020
는 도 5와 같이 정의될 수 있다. 도 5에서 Einc는 입사 전기장 벡터를 나타내며,
Figure pat00021
는 입사 방향을 나타낸다. 입사방향과 전기장 방향은 전자기적 특성에 의해 직각을 이룬다.
Figure pat00022
(입사 방향과 z 방향의 외적)와 입사 전기장과 이루는 각도가
Figure pat00023
이며,
Figure pat00024
는 입사 전기장을 정의하기 위해 사용된다.
기지국 전자파 노출 관리 장치(100)는 한 주파수에서 각각의 평면파의 단위 전력 밀도 1 W/m2의 입사에 대해 인체의 SAR 분포를 계산하고, 각 평면파의 단위 전력 밀도 1 W/m2의 입사에 대해 계산된 SAR 분포의 평균값을 계산한 후, 이 평균값을 해당 주파수를 사용하는 기지국에 대한 인체 내 SAR 분포로 사용할 수 있다. 만일 사용된 인체 모델이 5세이면, 수학식 5의 SAR5y_1 W/kg은 12개의 평면파의 단위 전력 밀도 1 W/m2의 입사에 대해 계산된 SAR 분포의 평균값이다.
이때 기지국 전자파 노출 관리 장치(100)는 주파수가 높을수록 정확한 값을 산출하기 위해서는 매 90도보다 더 조밀한 각도 간격(예를 들면, 60도, 45도 등)으로 입사하는 평면파를 고려할 수 있으며, 단위 전력밀도 1 W/m2에 대한 SAR 분포를 산출하기 위해 더 많은 개수의 평면파를 고려할 수 있다.
또한 기지국 전자파 노출 관리 장치(100)는 연령별 및 자세별로 상세한 SAR 분포를 데이터 저장부(140)에 보유할 수 있을 뿐 아니라 전신 SAR 분포의 평균 값 이외에 각 장기(organ)별로 세부적인 SAR 분포 값을 데이터 저장부(140)에 보유하고 있을 수 있다.
본 발명의 실시 예는 이상에서 설명한 장치 및/또는 방법을 통해서만 구현되는 것은 아니며, 본 발명의 실시 예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있으며, 이러한 구현은 앞서 설명한 실시 예의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야의 전문가라면 쉽게 구현할 수 있는 것이다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 기지국 전자파 노출 관리 장치에서의 전자파 노출 관리 방법으로,
    관리 구역 내 복수의 단말기로부터 위치 정보와 함께 적어도 하나의 기지국으로부터 수신되는 신호에 대한 수신 전력 값을 수집하는 단계,
    상기 복수의 단말기로부터 수집한 위치 정보를 토대로 상기 복수의 단말기로부터 수집한 수신 전력 값을 상기 관리 구역 내 복수의 구역에 맵핑하는 단계,
    상기 복수의 구역 각각에 위치한 단말기의 수신 전력 값을 이용하여 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출하는 단계, 그리고
    상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 이용하여 상기 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하는 단계
    를 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  2. 제1항에서,
    상기 맵핑하는 단계는 상기 복수의 단말기로부터 수집한 수신 전력 값을 시간 평균화하여 평균 수신 전력으로 변환하는 단계를 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  3. 제1항에서,
    상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출하는 단계는
    상기 복수의 구역 각각에서 해당 구역 내 위치한 단말기의 수신 전력 값을 주파수 대역별로 분류하는 단계,
    상기 복수의 구역 각각에서 상기 주파수 대역별 전체 수신 전력을 산출하는 단계, 그리고
    상기 복수의 구역 각각에서 상기 주파수 대역별 전체 수신 전력을 전력 밀도 값으로 변환하는 단계를 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  4. 제3항에서,
    상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출하는 단계는 상기 복수의 구역 각각에서 상기 주파수 대역별 전력 밀도 값을 전기장의 값으로 변환하는 단계를 더 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  5. 제3항에서,
    상기 주파수 대역별로 분류하는 단계는
    상기 복수의 구역 각각에서 해당 구역 내 위치한 단말기의 수신 전력 값을 네트워크별로 분류하는 단계,
    상기 복수의 구역 각각에서 상기 네트워크별 전체 수신 전력을 산출하는 단계, 그리고
    상기 복수의 구역 각각에서 상기 네트워크별 전체 수신 전력을 상기 주파수 대역별로 분류하는 단계를 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  6. 제1항에서,
    지리정보시스템과 연동하여 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 상기 관리 구역에 분포시켜 시각화하는 단계
    를 더 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  7. 제1항에서,
    상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 전자파 인체 보호 기준과 비교 분석하는 단계, 그리고
    비교 분석 결과를 상기 각 구역 내 단말기로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  8. 제1항에서,
    상기 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 상기 각 구역 내 단말기로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  9. 제1항에서,
    각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하는 단계는
    주파수 대역별 및 연령별로 저장된 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포를 이용하여, 각 주파수 대역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하는 단계, 그리고
    상기 각 주파수 대역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 합산하는 단계를 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포는 전자파의 입사 방향, 각 입사 방향에 대한 수직 편파와 수평 편파를 고려하여 계산되는 기지국 전자파 노출 관리 방법.
  11. 기지국으로부터의 전자파 노출을 관리하는 장치로서,
    관리 구역 내 복수의 단말기로부터 적어도 하나의 기지국으로부터 수신되는 신호에 대한 수신 전력 값과 위치 정보를 수집하는 데이터 수집부,
    상기 관리 구역 내 복수의 구역 각각에 위치한 단말기의 수신 전력 값을 이용하여 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 산출하고, 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 이용하여 상기 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하는 데이터 처리부, 그리고
    상기 각 구역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 상기 각 구역 내 단말기로 전송하는 데이터 제공부
    를 포함하는 기지국 전자파 노출 관리 장치.
  12. 제11항에서,
    상기 데이터 처리부는 상기 복수의 단말기로부터 수집한 위치 정보를 토대로 상기 복수의 단말기로부터 수집한 수신 전력 값을 상기 복수의 구역에 맵핑하고, 각 구역 내 해당 단말기의 수신 전력 값을 주파수 대역별로 분류하며, 상기 주파수 대역별 전체 수신 전력을 전력 밀도 값으로 변환하는 기지국 전자파 노출 관리 장치.
  13. 제12항에서,
    상기 데이터 처리부는 각 주파수 대역에서 운용하는 적어도 하나의 채널에서의 평균 수신 전력 값을 합산하여 해당 주파수 대역에서의 전체 수신 전력을 산출하는 기지국 전자파 노출 관리 장치.
  14. 제11항에서,
    상기 데이터 처리부는 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 전기장의 값으로 변환하는 기지국 전자파 노출 관리 장치.
  15. 제11항에서,
    상기 데이터 제공부는 지리정보시스템과 연동하여 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 상기 관리 구역에 분포시켜 시각화하는 기지국 전자파 노출 관리 장치.
  16. 제11항에서,
    상기 데이터 제공부는 상기 각 구역에서의 주파수 대역별 전력밀도 값을 전자파 인체 보호 기준과 비교 분석하고, 비교 분석 결과를 상기 각 구역 내 단말기로 전송하는 기지국 전자파 노출 관리 장치.
  17. 제11항에서,
    상기 데이터 처리부는 주파수 대역별 및 연령별로 저장된 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포를 이용하여, 상기 복수의 구역 각각에 대해 각 주파수 대역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 산출하고, 상기 복수의 구역 각각에 대해 상기 각 주파수 대역에서의 인체 내 전자파 흡수율을 합산하는 기지국 전자파 노출 관리 장치.
  18. 제17항에서,
    상기 주파수 대역별 및 연령별로 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포를 저장하고 있는 데이터 저장부
    를 더 포함하고,
    상기 단위 전력 밀도에 대한 인체의 전자파 흡수율 분포는 전자파의 입사 방향, 각 입사 방향에 대한 수직 편파와 수평 편파를 고려하여 계산되는 기지국 전자파 노출 관리 장치.
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