The Journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science (한국전자파학회논문지)

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EMF Measurement and Safety Assessment Method for Wireless Power Transfer System for Urban Railroad

도시철도용 무선 급집전 시스템 주변의 전자기장 측정 방법 및 안전성 평가 방법 연구

  • 김윤명 (단국대학교 전자전기공학부) ;
  • 김준희 ((주)이엠에프세이프티 기업부설연구소) ;
  • 주영준 ((주)이엠에프세이프티 기업부설연구소)
  • Received : 2018.01.11
  • Accepted : 2018.12.12
  • Published : 2018.12.31
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Abstract

A wireless power transfer (WPT) system for an urban railroad is currently under development in S. Korea. This system supplies power to railroad cars using 60 kHz magnetic fields. The electromagnetic fields (EMFs) generated by the WPT system should satisfy established safety requirements for exposure of the human body to these fields. However, EMF measurements and the safety assessment methods for fields generated by the WPT system have not yet been established. As such, a measurement and safety assessment method for EMF generated by a WPT system for an urban railroad is proposed in this report. The EMF generated by this WPT system on a test railroad was measured and compared to the reference level set by the human safety standard for EMF exposure.

국내에서 개발되고 있는 도시철도용 무선 전달 공급 시스템은 60 kHz 자기장을 이용하여 객차에 전력을 공급한다. 무선 전력 전송 시 발생되는 전자기장에 인체가 노출될 때, 전자기장 세기는 인체 안전성 기준을 만족해야 한다. 하지만 도시철도용 무선 급집전 시스템에서 발생하는 전자기장에 대한 측정 방법과 인체 안전성 평가 방법이 아직 확립되지 않았다. 본 논문에서는 도시철도용 무선 급집전 시스템에서 발생되는 전자기장 측정 방법 및 인체 안전성 평가 방법을 제안하였다. 제안된 측정 방법에 따라 무선 급집전 시스템 시험선로에서 발생되는 전자기장을 측정하고, 전자기장 인체 보호기준치와 비교하였다.

Keywords

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그림 1. 도시철도용 무선 급집전 시스템 개념도 Fig. 1. Conceptual design of wireless power transfer system for urban railroad.

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그림 2. 비균일 전자기장에 대한 3점 측정 방법 Fig. 2. 3 points measurement method for non-uniform electromagnetic fields.

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그림 3. 철도시설의 표면 측정 위치 Fig. 3. Surface measurement point of the railroad.

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그림 4. 무선 충전 전기자동차의 전자기장 측정 위치 Fig. 4. Electromagnetic fields measurement positions of electric vehicle of wireless charging.

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그림 5. 수치해석을 위한 무선 전력전달 시스템 모델링 Fig. 5. Modelling of the WPT system for numerical analysis.

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그림 7. 플렛폼에 위치한 C, D 지점에서의 수치 해석된 자기장 세기 Fig. 7. Magnetic field strengths by numerical analysis at analysis point C and D in the platform.

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그림 6. 측정 높이와 객차로부터 떨어진 이격 거리에 따른 무선 전력전달 시스템의 수치 해석된 자기장 세기 Fig. 6. Magnetic field strengths of the WPT system by numerical analysis for measurement height and distance away from the railroad car.

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그림 8. 객차 내부의 수치 해석된 자기장 세기Fig. 8. Magnetic field strengths by numerical analysis atthe inner railroad car.

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그림 9. 무선 급집전 시스템의 전자기장 측정위치 Fig. 9. EMF measurement positions of the WPT system.

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그림 10. 무선 전력전송 시스템의 시험선로 모습 Fig. 10. The picture of test railroad in the WPT system.

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그림 11. 무선 급집전 시스템의 전자기장 측정 지점 Fig. 11. EMF measurement positions of the WPT system.

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그림 12. 객차 외부 측정 지점 Fig. 12. EMF measurement points of the outside of a rolling stock.

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그림 13. 자기장 세기 측정 사진 Fig. 13. The pictures of magnetic field strength measurement.

표 1. 일반인에 대한 전자기장인체보호기준 Table 1. Reference levels of electric, magnetic and electromagnetic fields for general public exposure.

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표 2. 직업인에 대한 전자기장 인체보호기준 Table 2. Reference levels of electric, magnetic and electromagnetic fields for occupational exposure.

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표 3. ICNIRP 1998 Guidelines과 2010 Guidelines의 주요차이점 Table 3. Major differences between ICNIRP Guidelines of 1998 and 2010.

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표 4. 60 kHz에서 일반인에 대한 국제 전자기장 인체 노출 기준 레벨 Table 4. Reference levels of EMF in the international guidelins at 60 kHz for general public.

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표 5. 철도시설에 대한 전자기장 측정 조건 Table 5. EMF measurement conditions of the railroad system.

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표 6. 철도의 전자기장 측정 위치 및 측정 방법 Table 6. EMF of the railroad measurement positions and measurement methods.

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표 7. 국내외 기준에서 정한 전자기장 측정 방법의 장단 점 비교 Table 7. Comparison of merits and demerits of EMF measurement method in domestic and international guidelines.

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표 8. 수치해석을 위한 입력 파라미터 Table 8. Input parameters for numerical analysis.

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표 9. 무선 급집전의 자기장 세기 측정 및 해석결과 Table 9. Magnetic fields of the WPT system by measurement and by numerical analysis.

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References

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