고출력 전자기파 노출 환경에서 인체 두부의 온도 변화 (Thermal Steady State in an Anatomical Model of the Human Head under High-Power EM Exposure)

서지정보

· 발행기관 : 한국전자파학회
· 수록지 정보 : 한국전자파학회 논문지 / 21권 / 10호 / 1073 ~ 1084페이지
· 저자명 : 김우태, 육종관

초록

본 논문에서는 지속적인 고출력 전자기파 근접 노출 환경에서 인체 두부에서의 온도 변화를 살펴보았다. 근접 전자기파 발생 장치로 반파장 다이폴 안테나를 사용하고, 안테나의 위치는 귀 옆과 눈 앞 두 종류의 환경을 설정하였다. 이때, 안테나의 주파수는 두 종류의 단일 주파수 835 MHz와 1,800 MHz를 고려하였다. 전자기파 노출에 의한 인체의 전자파 흡수율(Specific Absorption Rate: SAR) 값은 시간 영역 유한 차분법(Finite-Difference Time-Domain: FDTD)으로 계산하였고, 인체에서의 온도 변화는 생체 열 방정식(Bio-Heat Equation: BHE)를 이용해 계산하였다. 또한, 연속적인 고출력 노출 환경에서 인체의 온도 변화를 보다 정확히 예측하기 위해서 온도 조절 기능(thermoregulation)을 고려하였다. 온도 조절 기능을 고려하지 않을 경우에는 최대 온도 상승은 안테나 출력에 비례하는 것을 확인하였다. 반면에, 온도 조절 기능을 고려하면, 피부의 온도가 5 ℃ 이상 증가한 구간에서는 안테나 출력에 비례하는 특성이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 수치 해석 방법으로, 인체 조직에 손상을 일으키는 온도 상승(뇌: 3.5 ℃, 피부: 10 ℃)을 야기할 수 있는 전자기파 노출 환경을 예측하기 위해서는 온도 조절 기능을 포함한 해석을 수행해야 한다.

영어초록

In this paper, the bio-heat equation including thermoregulatory functions is solved for an anatomically based human head model comprised of 14 tissues to study the thermal implications of high-power exposure to electromagnetic(EM) fields due to half-wave dipole antenna both at 835 and 1,800 MHz. The dipole antenna is located at the side of the ear and the front of the eyes. The FDTD method has been used for the SAR computation. When solving the BHE, the thermoregulation function and sweating effetecs are included in order to predict more exact temperature increase. It is noted that an approximately proportional relationship between the tissues and the maximum temperature increase and the antenna power is not maintained when the thermoregulation and sweating effects are fully accounted for under high power exposure.

참고자료

· 없음