[논문]고주파 방사에 의한 루프형 구조물에서의 유기전압 측정

최상원

문제 정의

고주파 방사에 의한 수신 안테나로 작용하는 타워 크레인에서 감전 및 점화 위험성을 평가할 목적으로 실험실 수준에서 루프형 구조물에서 측정한 데이터를 통하여 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
본 논문에서는 고주파 방사에 의한 수신 안테나로 작용하는 구조물에서 감전 및 점화 위험성을 평가할 목적으로 실험실 수준의 고주파 방사에 의해 타워 크레인과 같은 루프형 구 조 물에서 방사 조건과 구조물의 방향에 따른 유기 전압을 측정하였다.
전자파에 의한 대형 크레인에 유기되는 전압에 의한 감전 및 점화 위험성을 평가할 목적으로 무선 주파수의 전자파에 의한 루프형 구조물의 안테나에 유기되는 전압의 변화량을 측정하였다.

제안 방법

전자파 차폐실을 이용하여 전자파의 방사 주파수, 전자파의 방사 에너지, 송신 안테나의 방향, 송신 안테나의 높이 및 수신 안테나 구조물 (루프 길이: 2.75m, 스테인리스 환봉, 4각형 태)으] 방향을 바꾸어 가면서 수신 안테나의 구조물에 유기되는 전압을 측정하였다.

성능/효과

(1) 동일한 송신 파라미터에서 루프형 구조물에 유기되는 전압은 구조물의 수신 방향 에 따라 큰 차이로 나타났다.
(2) 송신기의 송신 출력을 증가시킬수록 루프형 구조물에 유기되는 전압은 지수적으로 증가하였다.
(3) 송신 주파수에 따른 유기전압은 61MHz에서 가장 크게 나타났다.
(4) 송신기의 방사 위치와 방사 형태에 따른 유기전압은 송신기의 방사 높이가 수신 루프 구조물과 가장 가까운 거리에서 가장 크게 유기되었다.
. 송신 안테나의 방사 위치와 방사 형태에 따른 유기전압은 송신 안테나의 방사 높이가 수신 루프 구조물과 가장 가까운 거리에서 가장 크게 유기되었다. 이는 전파의 경로와 관계된 것으로 판단된다.
. 송신기의 송신 출력을 증가시킬수록 루프형 구조물에 유기되는 전압은 지수적으로 크게 됨을을 알 수 있었다.
11 은 송신 안테나를 수직 방향, 높이를 L3m, 방사 주파수를 61MHz, 함수 발생기 이득을 -20dBm, 루프를 측면 (90°)으로 하였을 때 유기전압을 측정한 것이다. 그 결과 방사 에너지가 클수록 유기전 압은 크게 나타났다.
3m, 루프 구 조 물을 송신 안테나와 정면 (0°), 방사 주파수를 61MHz로 방사 전력을 증가시켰을 때 루프에 유기된 전압을 측정한 것이다. 그 결과 방사 전력의 증가에 따라 유기되는 전압은 지수적으로 증가하였다.
3m, 루프 구조물을 송신 안테나와 정면 (0°), 함수 발생기의 이득을 -10dBm으로 하였을 때의 방사 주파수에 따른 루프에 유기된 전압을 측정한 것이다. 그 결과 방사주파수 61MHz에서 가장 크게 나타났으며, 그 이상 및 이하의 주파수에서는 지수적으로 감소하였다.
3m, 함수 발생기의 이득을 -20dBm, 방사 주파수를 61MHz로 하였을 때 루프 구조물의 수신 방향을 회전시키면서 루프에 유기된 전압을 측정한 것이다. 그 결과 송신 안테나와 루프 방향이 230°일 때 가장 크게 유기되었으며, 140°일 때 가장 적게 유기되었다.
7은 함수 발생기의 이득을 -20dBm, 루프 구조물을 송신 안테나와 정면 (0°)으로 하였을 때, 송신 안테나의 방향과 높이에 따른 루프 구조물에 유기된 전압을 측정한 것이다. 그 결과 송신 안테나의 방향이 수직 일 때가 수평일 때보다 유기전압이 크게 나타났으며, 또한 송신 안테나의 높이가 루프 구 조 물의 높이와 같은 1.3m에서 가장 크게 유기전압이 나타났다.
두 개의 도전성 물체가 고주파 방전의 간헐적 접촉을 가질 때 전자장에서 금속 물체에 전압과 전류가 유기된다. 이때 감전 및 점화를 일으킬 수 있는 고주파 전력원은 전자 장안에 위치한 안테나이다.
위를 종합해 볼 때 루프형 구조물에 유기된 전압을 측정한 결과 심실세동을 일으키는 전류는 여러 가지 변수가 있으나 고소작업자의 경우 루프가 불연속 상태에서 인체에 접촉 시 전격에 의한 추락재해와 스파크에 의한 화상 재해가 발생될 수 있다는 것을 추정할 수 있었다. 또한, 이러한 현상들이 가연성 물질을 사용하는 화학공장 등에서 발생하는 경우는 루프의 불연속 지점에서 발생하는 스파크에 의한 화재.
또한, 이러한 현상들이 가연성 물질을 사용하는 화학공장 등에서 발생하는 경우는 루프의 불연속 지점에서 발생하는 스파크에 의한 화재. 폭발을 유발시키는데 충분한 에너지가 됨을 확인할 수 있었다.

후속연구

향후 이러한 실험과 현장 측정 및 시뮬레이션을 통하여 우리나라 주파수 분배에 따른 방송용 송신타워 등의 위치를 파악하여 전자파에 의한 감전 및 점화 위험성을 나타내는 취약지역을 조사한 후, 지리정보시스템(GIS)을 구축할 필요가 있다. 또한, 좀 더 정확한 이론 근거를 제시하기 위하여 전자파차폐실내에서의 루프의 길이의 단계별로 변화, 안테나의 형상 및 종류에 따른 유기전압의 변화와 유기기되는 전력 및 루프 부근에서 전자장의 세기 등을 측정할 예정이다.
향후 이러한 실험과 현장 측정 및 시뮬레이션을 통하여 우리나라 주파수 분배에 따른 방송용 송신타워 등의 위치를 파악하여 전자파에 의한 감전 및 점화 위험성을 나타내는 취약지역을 조사한 후, 지리정보시스템(GIS)을 구축할 필요가 있다. 또한, 좀 더 정확한 이론 근거를 제시하기 위하여 전자파차폐실내에서의 루프의 길이의 단계별로 변화, 안테나의 형상 및 종류에 따른 유기전압의 변화와 유기기되는 전력 및 루프 부근에서 전자장의 세기 등을 측정할 예정이다.

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