일반기술

통화품질과 SAR을 동시에 고려한 휴대폰 제조방법

휴대폰 사용자가 늘어나면서 통화시 발생되는 전자파의 인체유해에 대한 막연한 불안감이 증가하고 있다. 전자기장에 의한 생체 작용은 열작용과 자극작용, 비열작용(athermal effect) 등으로 구분하며, 100kHz를 경계로 자극작용은 저주파수 영역에서, 열작용은 고주파수 영역에서 지배적이다. SAR(Specific Absorption Rate : 전자파 흡수율)은 RF와 MW 영역의 전자파에 의한 위험을 나타내는 척도로 널리 사용되고 있다. ANSI/IEEE C95.1-1992 RF 안전 지침서에 따르면 사용자가 근거리에서 사용하는 RF 장비에 대하여 안전을 유지하려면, 몸 전체에 대해서 평균한 SAR 값이 0.08 W/㎏ 이하일 것과, 임의의 인체 조직의 SAR 값을 정육면체 모양으로 1 g 평균을 취한 SAR 값이 1.6 W/㎏을 초과하지 않을 것, 손, 손목, 발, 발목은 10 g 평균을 취했을 경우에 4 W/㎏ 이하일 것으로 규제하고 있다.인체의 SAR값을 도출하는데 있어서 가장 문제가 되는 것은 직접적인 임상 실험이 불가능하다는 것이다. 실험을 목적으로 전자파를 사람에게 직접 노출시킬 수 없고, 인체 각 부위의 SAR 값도 직접 측정하기가 어렵기 때문에, 문제가 되는 인체 두부의 경우 인체 조직과 같은 전기적 특성을 가지는 매질을 이용한 Phantom 모델을 제작하여 전기장이나 온도 분포를 측정하는 방법과 MRI 데이터를 이용한 해부학적 모델을 이용하여 인체 각 부위의 전자기장을 계산해서 SAR 값을 평가하는 방법이 널리 사용된다. 하지만, 이러한 방법들은 휴대폰을 생산하는 입장에서는 크게 도움이 되지 못한다. 왜냐하면, SAR 적합성 시험은 인체두부 모양의 Phantom에 시험대상 휴대폰의 사용주파수에 해당하는 뇌조직의 전기적 특성을 갖는 액체를 채워 넣어 실험하는 것이 일반적인 방법이기 때문이다. 그래서, 현재 새로운 휴대폰을 개발할 때 설계부터 SAR을 고려하지 못하고 단지 경험에 의존하거나, 거의 완성단계에서 SAR 적합성 시험을 통과하기 위해 별개의 작업이 이루어지므로 최적화가 끝난 다른 특성, 예를 들어 통화품질이나 기구 외형이 악화되는 경우가 많아 시간과 금전적 손실이 크다. 따라서 빠른 모델링과 정확한 계산을 위하여 상용 Computer Aided Design (CAD)를 이용하여 3차원으로 설계한 휴대폰을 1 mm 해상도의 Finite Difference Time Domain method (FDTD: 시간영역 유한차분법) 모델링으로 직접 변환시키는 방법을 제안하였으며, 이 방법의 우수성을 확인하기 위하여 3차원 과도 원거리 영역 변환법으로 계산한 복사패턴과 무반사실에서 이득비교법으로 측정한 결과를 비교하였을 때 그 차이는 0.5 dB 이내였다.위 결과로부터 본 발명에서는 CAD 파일을 Finite Difference Time Domain method (FDTD) model로 변환한 휴대폰과 SAR compliance test에서 사용되는 Phantom을 모델링한 것을 이용하여 측정상황을 컴퓨터 시뮬레이션으로 재연하였으며, CAD design, 방사패턴 및 통화품질, SAR 모두를 하나의 공정으로 묶어 컴퓨터 시뮬레이션으로 일괄처리함으로써 개발 효율과 비용절감을 동시에 이룩하였다. 제안한 발명의 우수성을 확인하기 위하여 이 방법만으로 SAR 적합성 시험을 통과하지 못한 휴대폰의 통화품질의 정량적인 분석은 물론 SAR도 저감시킬 수 있었다.