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[기고]

전자파 인체보호기준 동향과
군 전자장비 전자파 강도 분석

글 지휘정찰2팀 이기림·정성빈 연구원

무선통신기기의 종료 및 사용 빈도가 늘어남에 따라 우리 군에서도 무선통신의 사용 빈도가 늘어나고 있으며, 이에 전자파가 인체에 미치는 영향에 관한 관심이 높아지고 있다. 전자파에 과도하게 노출될 경우, 노출원의 강도나 근접성에 따라 인체에 중화상 또는 신경계 관련하여 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 민간에서는 전자파로부터 인체를 보호하기 위한 여러 가지 제도를 마련하여 시행하고 있다.
현대전에서 통신·전자전 및 레이더 장비들은 매우 중요한 역할을 하고 있으며, RF 무선 통신을 빈번하게 사용한다. 하지만 무기체계의 안테나에서 자유공간으로 방사되는 전자파로부터 인체를 보호하기 위한 안전 기준은 미흡한 실정이다. 우리 군에서 사용하는 전자장비도 전자파로부터 인체를 보호하기 위한 안전 기준은 운용 교범 및 매뉴얼에 제시되어 있지만, 실제 운용자에 대한 영향성은 확인된 바가 없다. 따라서 본 기고문에서는 국내외 전자파 인체보호기준 동향을 제시하고 군에서 운용 중인 레이더 장비에 대한 전자파 강도를 분석하여 인체 영향성을 확인하고자 한다.

국내외 전자파 인체보호 기준 동향

국내 전자파 인체보호 기준

2011년 5월, 세계보건기구(WHO, World Health Organization)　산하 국제암연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer)에서 휴대전화가 암을 유발할 가능성이 있다는 발표를 하면서 전자파에 대한 불안감을 증대시켰다. 아래 표는 IARC에서 분류한 발암물질 등급으로, 무선주파수(RF) 전자파를 인간에게 암을 유발할 가능성이 있는 물질인 그룹 2B 등급으로 분류하였다.

표 1. IARC 발암물질 등급
그룹		사람에 대한 발암성	물리, 화학 인자(Agent)
1등급		“사람에게 발암성이 있는 그룹” Carcinogenic to humans(통상 사람에 관한 연구에서 발암성에 대한 충분한 증거가 있는 경우)	(118종) 석면, 담배, 벤젠, 콜타르 등
2등급	A	“암 유발 후보 그룹” Probably carcinogenic to humans(통상 사람에서는 증거가 제한적이나 동물실험에서 발암성에 대한 충분한 증거가 있는 경우)	(79종) 자외선, 디젤엔진매연, 무기 납 화합물, 미용사 및 이발사 직업 등
2등급	B	“암 유발 가능 그룹” Possibly carcinogenic to humans(통상 사람에 대한 발암성에 대한 근거가 제한적이고, 동물실험에서도 발암근거가 충분치 않음)	(291종) 젓갈, 절인채소, 가솔린엔진가스, 납, 극저주파 자기장, RF 등
3등급		발암물질로 분류 곤란한 그룹(not classifiable)(인체와 동물에서 발암가능성이 불충분한 경우)	(507종) 카페인, 콜레스테롤, 석탄재, 잉크, 극저주파 전기장, 커피 등
4등급		사람에 대한 발암성이 없는 것으로 추정되는 그룹	(1종류) 카프로락탐(나일론 원료)

표 1. IARC 발암물질 등급

하지만 휴대전화의 전자파가 건강에 미치는 영향 등의 연구 결과는 미흡한 실정이며, 일부 연구들에서는 휴대전화 전자파가 두통, 치매 등과 같은 뇌 신경 질환을 일으키는 것으로 보고되고 있다. 이에 따라 우리나라 정부도 전자파로부터 인체를 보호하기 위한 다양한 정책과 법 규정을 마련하고 제도를 정비하였다. 근거가 되는 법령은 전파법이며, 제47조의2(전자파 인체보호 기준 등)의 내용에 따라 전자파 인체보호 기준, 전자파 강도 측정 기준, 전자파 흡수율 측정 기준, 대상 기자재 고시가 제정되었다. 전자파 인체보호기준은 일반인과 직업인에 대해 구분하고, 전자파 강도(전기장·자기장 강도, 자속밀도, 전력밀도)와 전자파 흡수율로 나누어 명시되어 있다.

전자파 흡수율(SAR, Specific Absorption Rate)이란 단위 시간당 인체 단위 질량에 흡수되는 송신 무선장비에서 발생하는 전자파 에너지양을 의미한다. 2013년부터 휴대전화와 머리에만 적용하던 SAR 기준을 전신-머리/몸통-사지 기준으로 세분화하고, 안테나 공급전력이 20㎽를 초과하고 통상 이용 상태에서 전파 발사 중심점이 인체로부터 20㎝ 이내에 위치하는 휴대용 송신 무선설비로 확대하였다.

국외 전자파 인체보호 기준

전자파 인체 노출 기준과 관련된 국제표준은 미국전기전자학회(IEEE, Institute Committee on Electromagnetic Safety) 산하 TC95에서 제정한 IEEE C95.1 표준과 국제 비전리방사 보호위원회(ICNIRP, International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection)에서 제정한 ICNIRP Guideline이 있다. 각 국가의 표준은 대부분 이 두 가지 표준 중 하나를 기본으로 하고 있다. 국가별 채택 표준을 보면 미국, 캐나다, 한국, 볼리비아 등의 전자파 흡수율 기준은 IEEE C95.1-1991의 기본 한계(Basic restrictions)를 따르고 있으며, 유럽과 호주 등은 WHO의 승인을 받은 ICNIRP의 기준을 채택하고 있다.

IEEE C95.1-1991와 ICNIRP의 기준의 차이점은 국부 SAR 기본 한계값과 평균 질량에서 차이를 가진다. 두 표준에서는 전신 평균(Whole body average) SAR의 기본 한계를 동물실험 등을 통해 생체 영향의 임계점으로 알려진 4W/kg을 기준으로 하고 있다. 작업인의 경우 0.4 W/kg을, 일반인의 경우 0.08W/kg을 기준으로 하고 있다. 반면, 국부 SAR의 경우 두 표준은 그 근거와 한계가 다르다. ICNIRP의 국부 SAR 기준이 생물학적 근거에 바탕을 두고 있다고 한다면 IEEE C95.1-1991의 국부 SAR 기준은 측정과 노출량 평가(dosimetry)에 근거를 두고 있다고 볼 수 있다.

① 국제 비전리방사 보호위원회 기준

국제 방사선 방어학회(IRPA, International Radiation Protection)/국제 비전리방사 보호위원회(ICNIRP)는 환경보건 건강기준 프로그램(EHCP, Environ-mental Health Criteria Programme) 내에서 정자기장(Static Magnetic Fields)에서의 건강 기준서를 작성하였다. 이 문서는 정자기장에 대한 노출에서 보고된 생물학적인 영향을 검토한 내용을 포함한다. IRPA는 1992년 5월 IRPA/INIRC의 후신인 ICNIRP라는 독립적인 과학기구를 만들었다. ICNIRP는 서로 다른 형태의 비전리방사선(NIR, Non-Ionizing Radiation)으로부터 위험을 조사하고, 비전리방사선 방어의 모든 양상을 다루고 있다. 세계적으로 가장 많은 국가가 전자파 인체보호기준 근거로 채택하고 있으며, 300GHz 미만 전체 주파수에 대해 전기장 및 자기장 권고치를 제시한다.

② 국제 전자기장 안전위원회 기준

국제 전자기장 안전위원회(ICES, International Committee on Electromagnetic Safety)의 노출 안전을 다루는 파트인 TC95에서 IEEE Std C95.1를 개발 및 발행했다. 1991년 방사 노출과 관련된 최초 표준을 제정하였으며, 2014년에는 NATO 표준화 협정(STANAG) 2345를 대체하기 위해 군사 작업장 및 군 인력 보호에 관련된 정보도 추가하였다. 2019년 개정을 통해서는 이전 표준을 단일 문서로 통합하여 주파수 범위가 0Hz∼300GHz 대역으로 확장하였다.

③ 미 국방성 기준

무기체계는 전자기 방사선의 영향으로부터 인력을 보호하기 위해 미 국방부(DoD, Department of Defence) 기준을 준수해야 한다. DoD 정책은 DoDI 6055.11에 나와 있다. 적합성은 시험, 분석 또는 그 둘의 조합으로 검증되어야 한다.

레이더 및 ECM(Electronic Counter Measure) 시스템에서는 일반적으로 높은 송신 출력 등의 안테나 특성을 가지기 때문에 운용자가 전자파에 노출될 수 있는 잠재적 위험을 갖는다. DoDI 6055.11은 이러한 위험의 평가를 위한 상세한 방법을 제공한다.

RF 위험평가는 RF 방사체의 운용자의 안전거리를 결정하여 수행한다. 안전거리는 RF 송신기 특성에 기초하여 계산 또는 측정을 통해 결정할 수 있다. 안전거리가 결정되면 안테나의 빔 조향 특성과 함께 운용자가 접근할 수 있는 영역을 검사해야 한다. 운용자가 위험 구역에 접근할 수 있는 경우, 경고 표지 및 운용 시 주의사항, 지침 및 작동 매뉴얼 등과 같이 적절한 조치를 해야 한다.

군용 송신기로부터 복사되는 전자파는 장비 운용자나 근접 지원자에 영향을 줄 수 있으므로 체계 외부 및 내부에서 전계 세기를 측정하여 정해진 기준치와 비교한다. 전자파 복사위험도는 병기, 연료 및 인체에 대한 위험도로 분류되며, 체계에서는 인체에 대한 위험도(HERP, Hazards of Electromagnetic Radiation to Personnel)만 적용한다.

군에서 운용 중인 전자장비에 대한 전자파 강도 측정 결과

군 전자장비에 대해 전자파 강도를 확인하고 인체에 대한 영향성을 확인하기 위해 현재 우리 군에서 전력화하여 운용 중인 장비에 대한 전자파 강도를 측정하였다. 전자파 강도 측정은 레이더 장비 4종과 통신 장비 1종을 대상으로 진행하였다. 측정 환경은 실제 운용 환경이 아닌 체계 시험장 환경에서 전자파 강도 측정을 수행하였다.

측정 지점은 측정구역 내의 전자파 발생원과 장비 운용자의 활동 공간을 고려하여 선정하였다. 측정구역 내 저주파 및 고주파 대역 전자파 발생원을 포함한 측정 주파수 범위 전체 대역의 전자파 강도를 측정할 수 있는 높이와 위치를 선정하였다. 전자파 인체보호 기준에 대한 측정은 장비 운용 인원이나 기타 접근이 가능한 인원들 위주의 측정이므로, 측정 높이는 사람 키를 바탕으로 하였다. 따라서 아래 그림과 같이 프로브를 상하로 움직여 전자파 강도를 측정하고 전자파가 가장 강하게 측정되는 높이를 선정하였다.

측정 기준의 경우, 장비 기술 교범에 제공되는 안전거리는 레이더 주 빔을 기준으로 작성되었으므로 해당 범위에는 운용자가 접근하지 않을 것으로 판단하여 주 빔(Main beam)을 제외한 사이드 로브(Side Lobe), 백 로브(Back Lobe)에 대한 영향을 측정하였다. 측정 위치는 측정 대상 장비의 위치를 기준으로 일정한 거리를 두고 전자파 강도가 강하게 측정되는 위치를 선정하였다.

안테나에서 방사되는 빔은 주 빔, 사이드 로브, 백 로브로 나뉜다. 주 빔은 높은 전력으로 표적을 탐지하는 영역으로, 안테나 지향 특성이 최대가 된다. 사이드 로브와 백 로브는 안테나 각도나 거리에 따라 간섭에 의해 발생하는 주 빔에서 떨어진 작은 빔을 말하며, 원하지 않는 방향성을 가진다.

측정 위치는 시험 대상 장비가 동작하는 상황에서 측정 기기를 실시간으로 전자파 강도를 측정할 수 있는 상태로 설정하여 주변을 움직이면서 사이드 로브, 백 로브의 위치를 파악하여 선정하였다. 모든 지점은 지면으로부터 동일한 높이이며, 안테나로부터 최대 관측 거리까지의 직선에 따라 균등해야만 한다. 측정된 결과 중 가장 높은 값이 측정된 높이에서 전자파 강도를 6분간 측정하여 평균값을 산출하여 기록하였다.

군에서 운용 중인 전자장비에 대한 전자파 강도 측정 결과

측정대상 및 사용 장비

측정 대상 장비는 현재 군에서 운용 중인 레이더 장비 4종과 통신 장비 1종이며, 운용 모드 및 주파수, RF 출력은 표 17과 같다.

표 2. 측정 대상 장비
종류	운용 모드	주파수 대역	RF 출력
레이더 A	회전모드 정지모드	O-Band	운용모드 시 출력
레이더 B	회전모드	O-Band	운용모드 시 출력
레이더 C	정지모드	O-Band	운용모드 시 출력
레이더 D	회전모드	O-Band	운용모드 시 출력
통신장비 A	정지모드	O-Band	운용모드 시 출력

표 2. 측정 대상 장비

측정 장비는 충분한 동작범위와 주파수 대역을 가져야 하며, 전원선 및 연결 케이블은 적절히 차폐되어 외부 전자기장의 영향을 받지 않아야 한다. 또한, 전기장과 자기장 성분의 실효값과 첨두값을 측정할 수 있어야 한다. 따라서 측정은 NARDA사의 NBM-550 모델과 [표 3]의 사양을 가진 프로브 2종을 사용하였다.

표 3. 프로브 사양
프로브 상세 사양
주파수 범위	100kHz to 6GHz	300MHz to 50GHz
측정 범위	0,2 to 650V/m	8 to 614V/m
동적 범위	70dB	37dB
크기	318mm × 66mm Ø	318mm × 66mmØ
무게	90g	90g
형상

표 3. 프로브 사양

해당 측정기기의 측정 가능한 주파수 대역은 300MHz ∼ 50GHz이며, 3축 전기장 및 자기장 강도를 측정할 수 있다. 그 외에 측정기기의 선정에 대한 사항은 국내 전자파 인체보호 기준에서 요구하는 내용에 따라 선정되었다.

측정 프로브는 저주파수 대역의 경우 단축 프로브의 단면적은 0.01 ㎡보다 작아야 하고, 3축 프로브의 최대크기는 0.2m보다 작아야 한다. 1㎒ 이하의 고주파수 대역의 경우 자유공간 조건에서 프로브 최대크기는 0.2m이하여야 한다. 측정 결과는 온습도 등의 환경적인 조건, 측정을 위한 장비 구성, 측정자에 의한 간섭, 전원선 및 연결 케이블에 의한 전자파 유도 등과 같은 외부 요인에 의해 영향을 받지 않아야 한다.

측정 결과

레이더 장비의 측정 시, 시험장 환경은 주 빔 방향을 기준으로 일부 차폐 영역(진북 0° 기준 270° 영역)이 존재하고 빔 송출 고각이 지표면 기준 약 5도의 방향으로 실제 빔의 최대 이득을 가지는 지점이 아니어서 실제 빔의 최대 전자파 강도를 측정하기에는 측정 환경에 제한사항이 있었다.

전자파 측정은 레이더 주 빔이 방사되는 방향인 전방과 측방에 대해 진행하였다. 측방의 측정 위치는 측방에 대해 전자파 강도가 높게 측정되는 방향으로 선정하였다. 측정은 각 지점에 대해 장비에서 멀어지는 방향으로 1회, 반대 방향으로 1회로 총 2회 측정하여 큰 값을 선정했다. 측정 예시와 결과는 아래 그림과 같다.

측정 결과를 통해 장비가 동작하고 있는 상태에서 전자파 강도를 측정한 결과값이 전자파 인체보호기준 이내인 것을 확인하였으며, 운용 요원이 장비 근접거리 이내로 접근 시 사이드 로브와 백 로브에 의한 인체에 영향이 없음을 확인하였다.

레이더 및 차량형 통신 장비가 운용 중일 때 방출되는 전자파를 측정하여 장비에 접근이 가능한 인원에 대한 영향성을 확인하고 그에 관련된 기술 표준 동향을 살펴보았다.

군에서 전력화하여 운용 중인 장비의 전자파 측정값을 분석한 결과, 운용 요원이나 근접거리 이내로 접근 가능한 인원에 대하여 전자파 인체보호 기준을 충족하는 것으로 확인되었다. 하지만 제한된 환경에서 주 빔을 대상으로 한 것이 아닌 사이드 로브, 백 로브에 대해 전자기파 강도 측정을 진행하였다는 점에서 한계를 가지며, 이는 운용 중인 군 전자장비에 근접하게 접근해도 인체에 아무런 영향이 없다는 것을 나타내지 않는다.

그럼에도 대상 장비 전체에서 발생하는 전자파 강도를 측정하였다는 점과 운용 인원, 근접거리에 접근 가능 인원에 대해 전자파 인체보호에 대한 측정이 이루어졌다는 점에서 의의가 있다. 본 측정 결과를 바탕으로 더 많은 데이터를 확보하여 군 전자장비 운용 간 인체 안전가이드를 개발하고 제시할 수 있을 것으로 보인다.