• Title, Summary, Keyword: 전자파 측정

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Accuracy Analysis for Velocity Measurement of Microwave Water Surface Current Meter Considering Yaw Angle and Illuminated Area (편각과 측정영역을 고려한 전자파표면유속계의 유속 측정 정확도 분석)

  • Son, Geunsoo;Kim, Dongsu;Kim, Kyungdong;Kim, Seojun
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.100-100
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    • 2016
  • 전자파표면유속계는 대표적인 비접촉식 계측기기로 최근 유량조사를 위해 활발하게 활용되고 있다. 국내에서 사용되고 있는 전자파표면유속계는 평수기 저유속에서도 측정이 가능하고 편각 측정이 가능하도록 개발되어 한 측정 지점에서 다 지점의 유속이 측정이 가능해 평수기 홍수기에 비교적 적은 인원으로 빠른 시간에 유량측정이 가능하다. 하지만 국내의 경우 전자파표면유속계가 과연 얼마만큼의 정확한 유속을 측정하는지에 대한 분석이 다소 부족한 실정으로 특히, 실제 하천에서 정확한 분석은 수행되지 않은 상태에서 유량 측정에 사용되고 있다. 전자파표면유속계를 실제 하천에서 사용할 경우 발생 할 수 있는 오차의 요인으로는 교량과 같이 높은 지점에서 측정을 수행할 경우 측정영역(Footprint or Illuminated area)에 따른 오차가 발생할 수 있는 가능성이 있고, 동일 측정 지점에 대해 수직각과 편각에 변화에 따른 유속 측정 오차가 발생할 수 있다. 이에 본 연구에서는 국내에서 개발된 Mutronics사의 전자파표면유속계(MWSCM; Microwave Water Surface Current Meter)에 레이저포인터를 부착하여 표면유속 약 0.5m/s ~ 1m/s의 자연 하천과 매우 유사한 실제 소하천 규모의 한국건설기술연구원 안동실험센터 직선하천에서 수직각(Tilt angle) 및 편각(Yaw angle)을 변화시켜가며 유속를 측정하였다. 그리고 측정된 결과를 활용하여 수직각과 편각의 변화에 따른 전자파표면유속계의 측정영역을 검토하였고, 동일한 측정 지점에 micro-ADV를 이용해 측정된 연직유속분포를 외삽하여 산정된 표면유속과 비교하여 전자파표면유속계의 측정 정확도를 분석하였다. 분석결과, 수직각(Tilt angle) 15도 이하에서는 유속 측정의 정확도가 떨어지는 것으로 나타났고, 편각(Yaw angle)이 커질수록 측정영역이 커지게 되어 변동 계수가 증가하는 것으로 나타났다. 그리고 전자파표면유속계의 측정 오차는 측정영역에 민감하게 반응하는 것으로 나타나 실제 전자파표면유속계를 이용한 유량측정 시 측정영역을 고려한 측정이 수행되어야 할 것으로 판단된다.

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Oblique Angle Measurements of Flood Velocities Using Microwave Water Surface Current Meter (홍수유속의 전자파표면유속계를 이용한 편각측정)

  • Kim, Young-Sung;Koh, Deuk-Koo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1807-1811
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    • 2009
  • 홍수기 유량측정에 있어서 가장 큰 어려움이었던 유속측정의 정확성을 확보하고 실무자의 안전성을 보장하기 위한 기본 취지에서 1993년 시작된 "대하천 유량 자동측정 설비개발"이라는 연구 주제하에 비접촉식 유속측정 기법에 대한 연구를 수년간 연구개발을 거듭한 결과물인 전자파표면유속계를 1999년도에 상품화하여 현재 국내에서 홍수유속측정 설비로 이용되어지고 있다. 현장에서 유량측정업무에 종사하는 실무자들은 홍수유량측정에 비하여 훨씬 간편함을 몸소 느끼게 되었고, 상품화보급이 시작된지 수년이 지난 상태에서는 더욱 성능이 개선된 전자파표면유속계가 개발되기를 기대하였다. 무엇보다도 홍수기에 유량측정시 기존의 유속측정 방법과 같은 방식으로 각 측선마다 전자파표면유속계를 설치해야하는 번거로움을 피력하였다. 기존의 전자파표면유속계는 하천을 가로지르는 교량위에서 흐름방향에 나란히 측정하는 조건을 고려하였기 때문에 이와 같은 편각인 상태의 유속측정은 검토하지 않았다. 이와 같은 사용자의 요구에 대하여 한국수자원공사에서는 홍수기 유량측정시의 사용자 편의성을 증대하기 위하여 성능개선 작업에 착수하여 편각측정용 전자파표면유속계를 개발하였다. 편각측정의 주된 목적은 전자파표면유속계를 모든 측선에 설치하지 않고 한 지점에서 편각(oblique angle)으로 여러 측선의 유속을 측정함으로써 유속측정의 효율성을 증대시키는 것이다. 전자파표면 유속계에서의 편각 측정은 하천의 유속 방향을 기준으로 정면에서 측정하면 수평 편각이 0도가 되며 좌우로 안테나를 회전하여 움직인 각도가 측정 편각으로 결정된다. 전자파의 물리적 특성 때문에 편각이 증가하면 반사된 신호의 수신 크기가 감소하여 측정이 불가능하게 된다. 이러한 문제를 최대한 극복하는 것이 본 연구의 중점 개선사항이다. 이를 통하여 전자파표면유속계를 교량의 임의 지점에 설치하여 좌우로 편각 $20^{\circ}$에 이르는 범위의 유속을 측정하고자 목표로 하였다. 홍수시의 현장 측정 환경은 열악하기 때문에 정확한 측정을 조건으로 측정자에게 최대한의 편리함과 신속한 측정 환경을 제공해야 효과적인 업무수행이 가능하다. 이러한 편각 측정을 가능토록 하기 위해서는 유속측정시 송신되는 전자파의 출력을 기존의 시스템보다 보다 높게 발사하여야 하며 안테나의 수신감도 및 지향성이 개선되어야 한다. 이를 위해서 안테나 형태에 있어 기존 전자파표면유속계와의 차이점은 기존안테나는 파라볼릭 형상이었으나 신규 제작된 안테나는 평면안테나로 이러한 형태의 개선를 통해 안테나 특성 및 구조적인 차이를 유도하였다. 두 가지 안테나 사양 각각 장단점이 있으나 가장 큰 차이점은 빔폭 특성에서 평면 안테나가 우수하며 수신 감도를 향상시킬 수 있다는 강점이 있다. 특히 Tx/Rx 분리의 평면안테나 구조는 파라볼릭 안테나에서 불가능한 기능으로서 편각측정으로 인한 수신감도의 저하의 문제를 해결하기 위한 개선조치이었다. 성능개선 제작된 편각측정용 전자파표면유속계를 이용하여 일반하천의 홍수유속에 대한 편각측정 실험을 안성천에서 실시한 결과 유속 약 1.7 m/s 인 상황에서 편각 $20\;^{\circ}$ 까지 편각 $0\;^{\circ}$일때와 유사한 측정 성능을 보였다.

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EMl/EMC 시험법

  • 김기채
    • 전기의세계
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    • v.51 no.9
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    • pp.45-49
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    • 2002
  • 제작된 전기, 전자기기 및 시스템으로부터 발생되는 불요전자파(장해전자파)의 크기를 측정하기 위해서는 전자파장해 규제 규격에 명시된 측정기기 및 측정시설을 사용하여야 한다는 것을 이미 기술하였다. 이러한 측정기기 및 측정시설을 사용한 장해전자파의 측정법 또한 전자파장해 규제 규격에 명시된 측정방법을 따라야 한다. 본 장에서는 장해전자파의 시험법(측정법)에 관하여 간략히 설명하기로 한다.

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Development of a 3.5 mm Coaxial Microcalorimeter for Microwave Power Standards (3.5 mm 동축형 미소열량계 개발과 전자파전력 측정표준 확립)

  • Kwon, Jae-Yong;Kim, Jeong-Hwan;Kang, Tae-Weon
    • The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.20 no.9
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    • pp.989-996
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    • 2009
  • RF and microwave power is a basic quantity in electromagnetic metrology which linked directly to major electro-magnetic quantities such as attenuation, RF voltage, antenna characteristics and field strength. This paper deals with a power meter and power sensor with associated theory for RF and microwave power measurement. We study the theory and the key aspects in design of a 3.5 mm coaxial microcalorimeter which works from 50 MHz to 26.5 GHz as a primary microwave power standard.

Improvement of Microwave Water Surface Current Meter for Oblique Angle Measurements (편각측정을 위한 위한 전자파표면유속계의 성능개편각측정을 성능개선)

  • Kim, Young-Sung;Kim, Woo-Gu;Yang, Jae-Rheen;Koh, Deuk-Koo
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1789-1793
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    • 2008
  • 전자파표면유속계는 홍수유속측정을 위하여 개발된 기기로 평 갈수기에는 유속측정이 불가하여 프로펠러 유속계를 이용하고 있다. 현재 보급된 전자파표면유속계는 하천의 흐름방향에 나란하게 설치하였을 때에만 유속을 측정할 수 있는 기기의 구조상의 한계성 때문에 교량이 없는 지점에서는 유속측정이 불가하여 유량산정을 할 수가 없다. 또한 편각측정이 불가능하여 기기를 각 측선마다 이동 설치하여야 하기 때문에 유속측정시 효율성 떨어진다. 이에 홍수시 유량측정의 효율성을 증대시키고 전자파표면유속계의 활용도를 높이고자 편각측정이 가능하도록 전자파표면유속계의 성능을 개선하는 것이 본 연구의 주된 목적이다. 전자파표면 유속계에서의 편각 측정은 하천의 유속방향을 기준으로 정면에서 측정하면 수평 편각이 0도가 되며 좌우로 안테나를 회전하여 움직인 각도가 측정 편각으로 결정된다. 현장에서 전자파표면유속계의 사용시 편의성을 높이고 유량측정을 효율적으로 하기 위해서는 가급적 편각을 크게 해서 측정을 해야 하지만, 편각이 증가하면 전자파의 물리적 특성 때문에 반사된 신호의 수신 크기가 감소하여 측정이 불가능하게 된다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 유속 측정시 전자파 출력을 기존의 시스템보다 높게 물표면에 발사하여야 하며 안테나를 포함한 RF 모듈의 수신감도 및 지향성이 개선되어야 한다. 이에 편각측정이 가능하도록 이러한 사항에 주안점을 두어 새로운 시스템을 구성하였다. 수신감도 향상을 위해서는 물표면에 반사되어 돌아오는 신호를 가장 먼저 수신하는 안테나의 특성이 중요하며 그 다음 수신용 증폭기, IF 증폭기 순으로 개선이 필요하다. 본 연구에서는 안테나의 형태를 기존 파라볼릭 안테나에서 위상 배열 평면안테나로 변경하였으며, 이에 따른 이점으로는 송수신부를 분리하여 하나의 평면에 두 개의 안테나를 구성할 수 있다는 사항이다. 즉 외형적으로는 하나의 안테나로 보이지만 두 개의 안테나가 하나로 구성된 것이다. 송수신부를 분리하는 형태는 기존 파라볼릭 안테나에선 불가능한 구조로 변경에 따른 수신감도 향상은 수치적으로 10dB 이상 개선하였다. 송수신부 분리가 수신감도에 영향을 미치는 이유는 물표면으로 발사된 송신 신호의 일부가 수신단으로 유입되는 현상으로 누설되는 송신 신호를 최대한 차단하는 분리도가 수신 신호 검출에 직접적인 양향을 주기 때문에다. 평면 안테나를 적용하면 기존 파라볼릭 안테나에서 사용하던 써큘레이터라는 부품을 삭제할 수 있으며, 안테나의 구조적인 분리를 통해서 수신감도를 개선할 수 있었다. 안테나의 지향성은 발사하는 전자파의 빔폭 성능과 일치하며 각도 단위로 표시한다. 각도 값이 작을수록 전자파의 에너지가 한 곳에 집중된다고 말할 수 있다. 즉 빔폭이 크면 측정시 반사면적이 커져 정확한 지점의 유속을 측정하기 어려운 문제가 발생한다. 본 연구를 통해 빔폭은 기존 안테나 대비2도를 개선하였으며 25%의 개선 효과를 얻었다. 또한 수신감도 및 지향성 개선과 더불어 전자파의 출력을 기존 장비 대비하여 1.6배를 증가하여 편각측정을 위한 전자파표면 유속계의 성능을 개선하였다.

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전자파 잔향실 및 야외시험장의 복사 방출 측정결과의 상관성 추출

  • 이중근
    • The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.13 no.1
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    • pp.31-37
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    • 2002
  • 전자파 잔향실(Reverberating Shielded Enclosure)의 개념은 전자파 차폐실(Shielded Enclosure)에서 얻어진 측정결과를 개선하기 위하여 1968년도에 제안되었다. 이후 Reverberating 또는 Mode-Stirred Chamber는 EM Immunity 측정뿐만 아니라 EMI측정에서도 많이 적용되어 왔지만, 국제 표준 방식으로 적용되어 오지 못하다가 최근 EMI 복사 전력 측정 및 EM Immunity 측정시설로 유용하게 사용될 수 있다는 점이 부각되어 국제 표준 방식으로 적용하자는 분위기가 무르익어 이에 대한 활발한 논의가 계속되어 오고 있다. 이러한 전자파 잔향실을 이용하여 EMI 및 EMS 시험을 실시할 수 있는 방법을 규격화시키자는 제안이 '96년 프랑스 Mandelieu 국제 전자파 장해 특별위원회(CISPR:International Special Committee on Radio Interference)회의에서 검토된 후 '97년 일본 Yokosuka CISPR 회의에서 정식의제로 채택되었다. 이 안건에 대하여 대부분의 국가들이 제안 취지에 찬성하여 NWIP(New Work Item Proposal) 문서가 각국에서 회람되었다. 초기 전자파 잔향실은 전자파 장해 및 복사 내성 측정을 위한 대용시험 시설로서 1968년 미국 Mendes에 의해 전자파 차폐실 구조에 Stirrer를 이용하여 필드의 균일도를 확보할 수 있다는 전자파 잔향실 개념이 처음으로 제안되었다. 이후 이 분야의 연구는 미국 표준 기술 연구소(NIST: National Institute of Standard and Technology)등에서 연구가 활발히 진행되고 있으며, 국제 표준화 기구인 CISPR에서 전자파 장해 및 내성 시험을 위한 대용시험 시설로서 활용하기 위하여 규격 작업이 진행중에 있다. 또한 최근 전자파 장해 방지를 위한 규제 주파수가 1∼18㎓ 까지 확장됨에 따라 이 주파수 대역에서 시험장으로 활용할 수 있는 전자파 잔향실이 새롭게 부각되고 있다. 전자파 잔향실은 기본적으로 공진 모드를 활용하기 때문에 일정한 크기의 잔향실 내부에서 전자파 균일성을 확보할 수 있는 모드 수에 의해 하한 주파수가 결정되며 충분한 모드 분포상태에서 Stirrer를 사용하여 필드 경계를 이동시킴으로서 확률적으로 균일한 필드분포를 확보하게 된다. 주파수가 증가함에 따라 모드수는 증가하기 때문에 하한 주파수 이상의 대역에 대한 시험시설로 활용할 수 있으며, 특히 ㎓ 대역에서 사용하기에 적합한 대용시험시설이라고 볼 수 있다.

전기용품안전관리법의 전자파 관련 기술기준개정

  • 박상서
    • The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.8 no.4
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    • pp.1-69
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    • 1997
  • 국립기술품질원은 최근 전기용품안전관리법에 의한 전기용품기술기준의 내용 중 전자파장해와 관련된 시험기준 및 측정방법을 대폭 개정하였다. 이 개정은 국립기술품질원 고시 제 1997-140호(1997. 7. 9.)에 의해 이루어졌는데 개정내용의 주요골자는 기존 전자파장해 분야의 기준 및 측정방법을 전면적으로 수정, 보완하고 전자파내성분야의 기준 및 측정방법을 신규로 추가 삽입한 것으로 판단된다. 주지하다시피 전자파장해와 관련해서 우리나라의 국가규격은 전파법에 의한 기술규격과 전기용품 안전관리법에 의한 기술규격으로 양분화되어 있다. 전파법에 의한 기술규격은 작년에 정보통신부 고시 제1996-78, -79, -80, -81호(1996. 10. 9.)에 의해 종전의 전자파장해검정규칙에 따른 시험방법을 CISPR에 의한 모든 대상기기에 대해 전자파장해 및 전자파내성 관련 기술기준 및 시험방법을 대폭 개정한바 있으며, 본 전기용품안전관리법에 의한 기술기준 개정은 전자파장해 및 내성에 관련 내용을 최근의 국제기술동향에 부응하도록 망라하여 정리한 것이라는 관점에서는 전파법에 의한 개정내용과 유사한 것으로 여겨지나, 다만 그 대상기기가 전기 용품으로 한정된 것이 다른 것으로 사료된다. 종전의 전기용품안전관리법에 의한 전자파장해 기술규격은 국제규격인 CISPR의 권고사항을 따르되, 국내 산업계의 의견을 반영하여 측정주파수 범위, 기술기준, 측정방법 등의 내용에 있어서 다소의 수정을 가하였으며, 정보기술기기에 대해서는 미국의 FCC기술기준을 위주로 하여 제정된 것이었다. 금번 기술기준 개정은 전자파장해 분야에 있어서 이와 같은 종전의 기술기준을 최초의 CISPR 기술동향을 최대한 여과없이 반영시키도록 수정하였으며, 전자파내성 분야에 대해서는 전체적으로 IEC 1000-4-Series의 내용을 기본으로 하였으나, 여기에 추가적으로 디지털 무선전화기에 대한 방사내성 시험항목을 ENV55024의 내용을 위주로 하여 신규로 작성한 것으로 볼 수 있다. 따라서 기술기준의 개정사항은 주로 전자파장해 분야로 국한되어 있으며, 전자파내성 분야는 신규 제정한 것으로서 본고에서는 종전의 기술기준에서 전자파장해분야의 변경사항과 신규로 제정된 전자파내성 측정방법과 시험기준을 소개하는 거승로 하겠다.

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Adoption of Wireless Near Field Communication Method in the Discharge Measurements using Microwave Water Surface Current Meter (전자파표면유속계를 이용한 유량측정시 근거리 통신의 적용)

  • Kim, Young-Sung;Yang, Jae-Rheen
    • Proceedings of the Korea Water Resources Association Conference
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    • pp.1784-1788
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    • 2008
  • 전자파표면유속계는 여러 측정지점을 가능한 신속하게 이동하면서 홍수시 유속을 측정하는데 그 목적이 있다. 또한 홍수시 유속은 시간대 별로 급격히 변하는 속성을 가지고 있으므로 유량측정 지점의 유량을 실시간으로 획득하기 위해서는 현장 측정에서 측정한 유량데이터가 실시간으로 집계 되어야한다. 현재의 시스템은 측정 정보를 실시간으로 전송하기 위하여 현장 측정자에게 PDA가 보급되어 있으며 CDMA망을 통해서 유량 측정을 위한 각종 정보 및 측정결과를 실시간 전송하도록 되어있다. 그러나 전자파표면유속계를 비롯한 각종 유속계가 PDA와 무선으로 통신을 할 수 있게 되어있지 않기 때문에 열악한 여건의 현장에서 측정한 데이터를 야장에 수기로 기록한 후 이를 다시 PDA에 수동으로 입력시켜야하는 불편함이 있다. 전자파표면 유속계를 제외한 다른 측정 장비는 제조회사가 수자원공사와 독립적인 업체이므로 통신 접속을 하기위한 특정 인터페이스를 알아내기가 어려운 실정이다. 그러나 전자파표면유속계는 수자원공사에서 개발한 장비로서 핵심기술을 수자원공사에서 보유하고 있으므로 PDA와 통신을 가능하게 하는 장치의 개발이 가능하다. 이에 이러한 불편한 문제점을 개선하여 현장에서 홍수 유량 측정시 작업자들의 편이성을 증대시키고자 전자파표면유속계와 PDA간에 근거리통신기법을 적용하였다. 이를 위하여 Bluetooth, UWB(Ultra-Wide Band, 초광대역통신), Zigbee 등 적용가능한 근거리 통신기법을 조사하였다. 그 결과 Zigbee가 소비전력이 적어 현장에서 홍수유량측정에 이용되는 전자파표면유속계에 적용성이 가장 뛰어난 것으로 나타났다. 무선통신 모듈과 연동되는 전자파표면유속계는 이동식을 기준으로 적용하였으며 기존 신호처리부에 무선통신 모듈을 장착할 수 있는 구조로 설계하였다. 장착 방식은 기존 이동식 유속계의 신호처리부의 RS-232 포트에 무선통신 모듈을 장착하면 사용할 수 있는 구조로 되어있다. 신호처리부 RS-232 포트는 현재까지는 측정한 유속값을 PC로 전송받는 용도로 활용되었으나 무선모듈 장착 시에는 무선통신 할 수 있는 이중화 구조를 채택하였다. 두 가지 방식에 대한 통신구별은 초기에 송수신하는 데이터에 따라 구별되도록 하였다. 신호처리부에서 무선통신 추가에 따른 운용 방식은 별도의 수자원공사 모드를 추가하여 운용하도록 수정하였다. 유속 측정 시에는 무선통신 모듈을 제거한 상태에서 측정한 후, 측정한 데이터를 PDA로 전송할 때 아를 부착하여 사용할 수 있는 구조를 갖도록 제작하였다. 이러한 방식을 적용시킨 이유는 기존에 보급된 유속계에 무선모듈을 장착한 후, 신호처리부 운용 프로그램을 업그레이드하면 바로 사용할 수 있도록 하기 위함이다.

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Establishment of the Electromagnetic Shielding Effectiveness Measurement System (전자파차폐효과 측정시스템의 구현)

  • 정연춘;강태원;정낙삼
    • The Proceeding of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science
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    • v.4 no.3
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    • pp.45-53
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    • 1993
  • The shielding effectiveness of materials is determined by measuring the ratio of the incident electromagnetic power to that which passes through the material under test. The measurement system is constructed using several test fixtures, tracking generator, spectrum analyzer, step attenuator, RF switches, and amplifiers, etc.. The automation of measurements is completed using a personal computer. Especially, incident power, reflected power, and transmitted power are measured with only one spectrum analyzer using a dual directional coupler and RF switches. Therefore the system is to be used in design of shielding materials, as well as shielding effectiveness measurements. This system has dynamic range of more than 120 dB in the frequency range of 10 MHz to 1 GHz, and it can be used to measure shielding effectiveness of composite materials.

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Measurement and Evaluation of VDT Electo-magnetic Wave (VDT 전자파의 측정 및 평가)

  • 박재희;김진호;김철중;조춘수
    • Proceedings of the ESK Conference
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    • pp.38-45
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    • 1993
  • VDT는 저주파 대역에서 인체에 해롭다고 여겨지는 전자파를 발생시키고 있다. 선진제국에서는 VDT에 서 발생하는 전자파를 규제하기 위해 VDT 전자파 측정방법의 표준화와 안전 규제 등을 실시하고 있다. VDT와 관련한 대표적인 측정기준으로는 스웨덴의 MPR 기준이 있다. 본 연구에서는 MPR 기준에 의거 VDT의 전기장, 자기장 모두에 대해 거리별, 방향별, 높이별 세기를 측정하였다. 또한 VDT 전자파의 상대적 세기를 알아보기 위해 다른 전기제품인 전기담요, 헤어드리이어 등에 대한 비교측정도 수행하였 으며, 보안경의 전자파 차폐효과도 측정하였다. 측정결과, VDT 전기장은 전면에서 세기가 가장 크며, 후면으로 갈수록 작아지는 것으로 나타났으며, 자기장은 ELF 대역은 양측면에서, VLF 대역은 전면에서 그 크기가 가장 큰것으로 나타났다. 전기제품과의 비교에서는 VDT의 전기장, 자기장은 전기담요, 헤어 드리이어 등에 비해 크지 않은 것으로 나타났으며, 보안경은 접지해서 쓸때만 전기장 차폐효과가 큰것 으로 나타났다.

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