송전선의 고전압, 대전류화에 의하여 여러 가지 환경영향이 문제가 되었다. 이러한 문제 중에서도 특히 자계가 인체에 미치는 영향은 1979년에 미국의 월트하이머의 논문과 1991년에 스웨덴의 피팅의 논문이 자계와 소아백혈병의 관련성을 시사함으로부터 주목을 받고 있다. 이후 주요 국제기관에서의 조사와 연구가 진행되어 왔으며, 가이드라인 등이 제시 되었으나 아직도 자계와 건강과의 관련성에 관하여 명백한 증명을 하지 못하고 있다. 또한, 우리나라에서도 이와 관련한 민원이 발생하고 있으나 구체적인 연구 자료가 부족하여 자계에 대한 명확한 기준을 제시하지 못하고 있는 실정이다.
이런 전자계의 영향문제는 발생하는 전자계의 크기를 현상을 토대로 정확히 파악하는 것이 중요하며 각종 변수의 영향을 명확히 함으로서 설계에 응용할 수 있다. 특히 인체에 유도되는 전계, 자계, 전류 등은 주로 측정 불가능한 것으로 현상 그대로 모의할 필요가 있다.
따라서 본 논문에서는 자계 문제를 자계의 인체영향과 자계 ...
송전선의 고전압, 대전류화에 의하여 여러 가지 환경영향이 문제가 되었다. 이러한 문제 중에서도 특히 자계가 인체에 미치는 영향은 1979년에 미국의 월트하이머의 논문과 1991년에 스웨덴의 피팅의 논문이 자계와 소아백혈병의 관련성을 시사함으로부터 주목을 받고 있다. 이후 주요 국제기관에서의 조사와 연구가 진행되어 왔으며, 가이드라인 등이 제시 되었으나 아직도 자계와 건강과의 관련성에 관하여 명백한 증명을 하지 못하고 있다. 또한, 우리나라에서도 이와 관련한 민원이 발생하고 있으나 구체적인 연구 자료가 부족하여 자계에 대한 명확한 기준을 제시하지 못하고 있는 실정이다.
이런 전자계의 영향문제는 발생하는 전자계의 크기를 현상을 토대로 정확히 파악하는 것이 중요하며 각종 변수의 영향을 명확히 함으로서 설계에 응용할 수 있다. 특히 인체에 유도되는 전계, 자계, 전류 등은 주로 측정 불가능한 것으로 현상 그대로 모의할 필요가 있다.
따라서 본 논문에서는 자계 문제를 자계의 인체영향과 자계 차폐의 두 분야로 나누었고 자계 인체영향은 다시 세 부분으로 나누어 연구하였다.
첫 번째는 60() 균등자계에 노출된 지상의 일반인에 유도되는 전류밀도에 관한 것으로 인체내부 유도전류를 직접 측정하는 것은 어렵기 때문에 인체 모델을 장기의 도전율을 고려하여 4 가지 종류로 모델링하고 인체내부 유도 전류밀도를 평가하였다. 연구결과로 인체내부 장기의 도전율의 크기가 자계에 의한 인체 내부 유도 전류밀도에 가장 큰 영향을 미치나 장기의 단면적 및 위치도 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 아울러 유도전류밀도는 단순히 도전율의 크기만이 반영되는 것이 아니고 주위의 다른 물질의 도전율과의 상대적 차이도 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, 우리나라의 자계 기준인 83.3()의 균등자계하의 인체내부의 유도 전류밀도를 검토한 결과, 최대치가 약 3()로 세계보건기구의 유도 전류밀도 안전 기준치인 10() 보다 충분히 낮음을 알 수 있었다.
두 번째는 불균등 자계하에 있는 작업자의 인체유도 전류밀도에 관한 것으로 송전선 활선 작업자가 765() 2회선 역상 배열의 한 상에 최대부하 전류의 60(%)인 3,308()가 흐를 때 최하상에서 1, 10, 30() 떨어진 곳에서 작업하는 경우, 최하상 다중도체의 내부에서 작업하는 경우, prefabricated jumper로부터 15, 30, 50, 100() 떨어진 곳에서 작업하는 경우, prefabricated jumper로부터 15() 떨어진 곳에서 차폐복을 입고 작업하는 네 가지 경우를 검토하였다. 검토 결과로 활선 작업자의 인체유도 전류밀도도 대부분 세계보건기구의 유도 전류밀도 안전 기준치인 10()보다 낮음을 알 수 있었다. 하지만 다중도체 내부에서 인체중심이 다중도체 중심과 일치하는 위치에서 하는 작업과 점퍼 주변에서 하는 작업은 안전 기준치보다 높았다. 이의 해결책으로 차폐복을 착용을 검토한 결과, 차폐복의 재료로는 투자율이 높은 재료가 적합하고 규소 또는 퍼멀로이 재료의 차폐복을 착용하면 유도 전류밀도가 안전 기준치 이하로 낮아짐을 알았다.
세 번째는 우리 생활 주변의 가전기기 발생 고조파 자계에 관하여 검토하였다. 19종류의 가전기기를 대상으로 연구한 결과로 가전기기의 자계다이폴 모멘트를 이용한 간단한 수식을 제시하여 가전기기의 자계 추정에 편리함을 제공하였으며, 고조파를 고려한 새로운 파라메타를 제안하여 사용전력이 낮은 기기라고 해도 고조파 성분을 고려하게 되면 인체에 미치는 영향이 클 수 있음을 알았다.
다음으로 차폐에 관한 연구에서는 차폐현상을 조금 더 실제적으로 이해하기 위하여, 3차원경계요소법을 이용한 수치계산과 실험을 통해 철, 규소, 퍼멀로이, 구리등의 도전율 또는 투자율이 높은 차폐재의 60() 극저주파 자계 저감효과를 검토하였다. 단상과 3상전류원에 대하여 단일재료 차폐와 복합재료 차폐재의 두께와 원형차폐, 사면차폐, 단일차폐 등으로 차폐형상을 변화시키면서 차폐방법을 검토하였다. 연구결과로, 단일재료 차폐에서는 투자율이나 도전율이 높은 재료를 차폐에 사용하였을 때, 좋은 차폐 효과를 보였고, 복합재료 차폐에서는 도전율이 큰 재료를 안쪽에 투자율이 큰 재료를 바깥쪽에 설치하는 것이 좋은 효과를 보였다. 수직이나 수평 분할 차폐 형태는 분할을 많이 하거나 분할 간격이 클수록 차폐효과가 낮아지며, 분할간격이 작을수록 차폐효과가 1-10(%)정도 높아 졌다.
이상의 자계의 인체영향과 차폐방법은 아직도 연구가 진행 중인 분야로 본 논문은 관련된 문제를 정량적으로 분석하는데 기틀이 될 것이다.
송전선의 고전압, 대전류화에 의하여 여러 가지 환경영향이 문제가 되었다. 이러한 문제 중에서도 특히 자계가 인체에 미치는 영향은 1979년에 미국의 월트하이머의 논문과 1991년에 스웨덴의 피팅의 논문이 자계와 소아백혈병의 관련성을 시사함으로부터 주목을 받고 있다. 이후 주요 국제기관에서의 조사와 연구가 진행되어 왔으며, 가이드라인 등이 제시 되었으나 아직도 자계와 건강과의 관련성에 관하여 명백한 증명을 하지 못하고 있다. 또한, 우리나라에서도 이와 관련한 민원이 발생하고 있으나 구체적인 연구 자료가 부족하여 자계에 대한 명확한 기준을 제시하지 못하고 있는 실정이다.
이런 전자계의 영향문제는 발생하는 전자계의 크기를 현상을 토대로 정확히 파악하는 것이 중요하며 각종 변수의 영향을 명확히 함으로서 설계에 응용할 수 있다. 특히 인체에 유도되는 전계, 자계, 전류 등은 주로 측정 불가능한 것으로 현상 그대로 모의할 필요가 있다.
따라서 본 논문에서는 자계 문제를 자계의 인체영향과 자계 차폐의 두 분야로 나누었고 자계 인체영향은 다시 세 부분으로 나누어 연구하였다.
첫 번째는 60() 균등자계에 노출된 지상의 일반인에 유도되는 전류밀도에 관한 것으로 인체내부 유도전류를 직접 측정하는 것은 어렵기 때문에 인체 모델을 장기의 도전율을 고려하여 4 가지 종류로 모델링하고 인체내부 유도 전류밀도를 평가하였다. 연구결과로 인체내부 장기의 도전율의 크기가 자계에 의한 인체 내부 유도 전류밀도에 가장 큰 영향을 미치나 장기의 단면적 및 위치도 영향을 주고 있음을 알 수 있었다. 아울러 유도전류밀도는 단순히 도전율의 크기만이 반영되는 것이 아니고 주위의 다른 물질의 도전율과의 상대적 차이도 영향을 미침을 알 수 있었다. 또한, 우리나라의 자계 기준인 83.3()의 균등자계하의 인체내부의 유도 전류밀도를 검토한 결과, 최대치가 약 3()로 세계보건기구의 유도 전류밀도 안전 기준치인 10() 보다 충분히 낮음을 알 수 있었다.
두 번째는 불균등 자계하에 있는 작업자의 인체유도 전류밀도에 관한 것으로 송전선 활선 작업자가 765() 2회선 역상 배열의 한 상에 최대부하 전류의 60(%)인 3,308()가 흐를 때 최하상에서 1, 10, 30() 떨어진 곳에서 작업하는 경우, 최하상 다중도체의 내부에서 작업하는 경우, prefabricated jumper로부터 15, 30, 50, 100() 떨어진 곳에서 작업하는 경우, prefabricated jumper로부터 15() 떨어진 곳에서 차폐복을 입고 작업하는 네 가지 경우를 검토하였다. 검토 결과로 활선 작업자의 인체유도 전류밀도도 대부분 세계보건기구의 유도 전류밀도 안전 기준치인 10()보다 낮음을 알 수 있었다. 하지만 다중도체 내부에서 인체중심이 다중도체 중심과 일치하는 위치에서 하는 작업과 점퍼 주변에서 하는 작업은 안전 기준치보다 높았다. 이의 해결책으로 차폐복을 착용을 검토한 결과, 차폐복의 재료로는 투자율이 높은 재료가 적합하고 규소 또는 퍼멀로이 재료의 차폐복을 착용하면 유도 전류밀도가 안전 기준치 이하로 낮아짐을 알았다.
세 번째는 우리 생활 주변의 가전기기 발생 고조파 자계에 관하여 검토하였다. 19종류의 가전기기를 대상으로 연구한 결과로 가전기기의 자계다이폴 모멘트를 이용한 간단한 수식을 제시하여 가전기기의 자계 추정에 편리함을 제공하였으며, 고조파를 고려한 새로운 파라메타를 제안하여 사용전력이 낮은 기기라고 해도 고조파 성분을 고려하게 되면 인체에 미치는 영향이 클 수 있음을 알았다.
다음으로 차폐에 관한 연구에서는 차폐현상을 조금 더 실제적으로 이해하기 위하여, 3차원 경계요소법을 이용한 수치계산과 실험을 통해 철, 규소, 퍼멀로이, 구리등의 도전율 또는 투자율이 높은 차폐재의 60() 극저주파 자계 저감효과를 검토하였다. 단상과 3상전류원에 대하여 단일재료 차폐와 복합재료 차폐재의 두께와 원형차폐, 사면차폐, 단일차폐 등으로 차폐형상을 변화시키면서 차폐방법을 검토하였다. 연구결과로, 단일재료 차폐에서는 투자율이나 도전율이 높은 재료를 차폐에 사용하였을 때, 좋은 차폐 효과를 보였고, 복합재료 차폐에서는 도전율이 큰 재료를 안쪽에 투자율이 큰 재료를 바깥쪽에 설치하는 것이 좋은 효과를 보였다. 수직이나 수평 분할 차폐 형태는 분할을 많이 하거나 분할 간격이 클수록 차폐효과가 낮아지며, 분할간격이 작을수록 차폐효과가 1-10(%)정도 높아 졌다.
이상의 자계의 인체영향과 차폐방법은 아직도 연구가 진행 중인 분야로 본 논문은 관련된 문제를 정량적으로 분석하는데 기틀이 될 것이다.
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