KR19990033434A - 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자파 환경 평가용 인체팬텀은 전자파 인체 노출 영향을 분석할 때, 인체 조직과 동일한 크기의 외형을 갖고 동일한 비유전율과 도전율을 갖게 하는 것으로 인체에서의 비흡수율과 그 분포를 조사하는데 사용하는 것이며 액체와 준액체 및 고체 형태로 분류된다.

그러나 종래의 인체팬텀에서 액체 및 준액체 형태의 경우 재현성 등에 문제점이 나타나며, 고체 형태의 경우에도 프로브를 삽입하였을 때 에어-갭(air-gap)이 있어 측정 오차가 심하게 되는 문제점이 발생되었다.

따라서 본 발명은 형상기억 고분자를 기지재료로 하고, 이에 유전체와 도전체를 첨가한 복합재료로 구성하여 인체조직과 동일한 전자기적 특성을 갖으며 메모리 특성을 갖도록 함으로서, 프로브 삽입 후 발생하는 에어-갭(air-gap)을 방지하고 일정기간 경과 후에도 액체 형태와는 달리 재현성을 갖는 인체팬텀을 제시한다.

Description

전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법

본 발명은 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법에 관한 것이다.

최근 전자파 환경에 대한 문제가 제기되어 전자파 장해, 전자파 내성, 그리고 전자파 인체에 미치는 영향 등에 관한 관심이 국내외적으로 고조되어 왔다. 특히 휴대폰의 전자파에 의한 인체 영향은 휴대폰 제조업자뿐만 아니라 국민 보건에 직접적인 관계가 있어 매우 민감한 사안중에 하나이다. 인체·생체 조직은 레이더, 전자오븐, 산업적인 마이크로파 장비 등과 같은 전자기적 발생원에 우연히 혹은 직업상 노출되는 경우가 많다. 이들 전자파가 인체에 미치는 영향은 확실히 규명되지 않았으며, 인류가 풀어야 할 과제 중에 하나로 되어 왔다. 그러므로 인체 시스템에 대한 위험한 전자파 복사에 대한 영향이 그 중요성과 더불어 꾸준히 연구되어 왔다.

생체 조직의 유전특성을 아는 것은 인체나 동물의 비흡수율과 그것의 분포를 조사하는데 있어서 매우 중요한 값을 제공하므로, 각 조직의 특성을 실험을 통해 얻거나, 다양한 유전체의 혼합물로 유사한 인체팬텀을 만들어 생체조직의 전기적 특성을 추정하는 방법이 개발되어 왔다. 인체팬텀들은 인체내부의 전자파 분포를 조사하는데 사용되고, 인체 조직의 비흡수율(specific absorption rate:이하 SAR이라 함) 조사·분석에 사용되며, RF 및 마이크로파 과온 장비의 개발 등에 유용하게 사용된다.

1980년대까지 액체나 준액체(semiliquid) 형태의 인체팬텀이 주로 사용되어 왔는데, 이들 재료는 액체나 준액체 형태로서 사용이 용이하고 측정위치의 제한이 없는 점을 들어 널리 사용되었다. 그러나 액체나 준액체 형태의 경우 액체 표면에서의 비흡수율 측정이 곤란하고, 일정기간이 지나면 탈수화와 박테리아 침투로 인하여 재료의 구성 성분의 지속적인 유지가 곤란하므로 재료의 전자기적 특성변화 등의 재현성 문제를 지니고 있었다. 따라서 휴대폰 등의 영향을 분석함에 있어서 측정 오차 발생의 소지가 높았다.

그래서 1990년대 이르러 새로운 재료의 인체팬텀이 연구·보고 되었다. 그 일환으로 액체나 준액체 형태의 재료의 단점을 보완하기 위해서 세라믹 복합 재료, 고분자 복합 재료를 이용한 인체팬텀이 개발되었다. 그러나 고체 형태의 경우에도 표면에서의 비흡수율 측정은 용이하지만 재료 내부에서의 전자기적 분포 및 비흡수율 측정시 프브로 삽입 구멍에 의한 air-gap문제로 측정에 신뢰성을 떨어뜨리게 되었다. 이런 이유로 현재까지 유럽 전자 기술 표준화 위원회와 미국 국립 표준 위원회에서는 비흡수율 추정, 전자파 분포 등의 연구시 액체나 준액체 형태의 인체팬텀을 사용하고 있는 실정이다.

따라서, 본 발명은 액체 및 준액체 형태의 인체팬텀이 갖는 단점 즉 표면에서의 측정과 일정시간 경과 후 재현성 문제를 극복하며, 아울러 고체 형태의 팬텀에서 air-gap 문제를 해결할 수 있는 인체 팬텀을 제시함으로서 전자파의 인체에 미치는 영향 분석 및 인체노출 기준 안의 평가지침을 마련하기 위한 인체 조직의 팬텀 개발을 목적으로 한다.

도 1(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법을 도시한 단면도.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호 설명〉

1 : 형성기억 인체팬텀 2 : 프로브 구멍(probe hole)

3 : 프로브(probe)

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.

도 1(a) 내지 (d)는 본 발명에 따른 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법을 설명한 것이다.

도 1(a)는 인체팬텀(1)을 형상기억 복합재료로 제작하고 프로브(3)의 크기보다 5% 작게 프로브 구멍(2)을 형성한 상태를 나타낸 단면도이다. 형상기억 고분자는 기저재료로 사용되며, 형상기억 고분자에 유전체 및 도전체를 충전재로 첨가하여 복합재료를 구성함으로서, 인체 조직과 동일한 비유전율과 도전율 값을 갖게 되며 아울러 메모리 특성도 갖는다. 형상기억 인체팬텀(1)은 유연함과 메모리 특성을 위하여 형상기억 고분자로 폴리 노보레인(polynorborene), 트랜스 폴리 이소프레인(trans polyisoprene), 폴리우레탄, 스티레인-부타디엔(styrene-butadiene)의 공중합체를 사용하고, 인체 조직의 전기적 특성을 갖기 위해 충전재로 SrTiO₃, BaTiO₃, MgTiO₃및 CaTiO₃등의 유전체를 첨가하여 비유전율 값을 맞추며, Cu, Al, Ag, Ni, Fe등의 금속 파우더(Metal powder), 금속 화이버(Metal fiber), 카본 화이버(Carbon fiber), 카본 블랙(Carbon black) 등의 도전체를 적당히 첨가하여 도전율을 인체 조직과 동일하게 맞춘 것이다. 이들 복합재료는 투-롤(Two-Roll)로 혼합하고, 인체의 형상과 동일하며 프로브 삽입 구멍(2)을 갖는 1차 성형체로 제작한다.

또한 프로브(3) 크기보다 작게 프로브 구멍(2)을 성형하는 것은 프로브(3) 삽입시 형상기억 고분자의 메모리 특성을 이용하여 프로브(3)와 인체팬텀(1)사이의 air-gap을 없애는 것을 목적으로 하며, 1차 성형을 복합재료가 기억하게 한다.

도 1(b)는 형상기억 복합재료를 이용한 인체 조직의 팬텀(1)의 프로브 구멍(2)에 적당한 응력을 가하여 프로브(3)를 자유롭게 삽입한 형태를 나타낸 단면도이다.

도 1(c)는 인체팬텀(1)에 프로브(3)를 삽입한 후 냉각시킨 형태를 나타낸 단면도이다.

도 1(d)는 형상기억 복합재료로 이루어진 인체팬텀(1)을 가열하여 기억하고 있는 1차 성형 상태로 프로브(3)를 고정한 모습을 나타낸 단면도이다.

이와 같이 본 발명을 구성하면 종래의 액체 형태의 인체팬텀이 갖는 표면의 측정의 문제점과 재현성이 떨어지는 문제를 해결할 수 있으며, 고체 형태의 인체팬텀이 갖는 air-gap의 문제를 해결할 수 있다고 판단된다. 또한 이렇게 제작된 인체팬텀은 휴대폰에 의한 전자파 영향을 조사하는데 있어서 피부 표면에 대한 영향뿐만 아니라 내부에서의 전자파 영향을 조사하는데 보다 정확하고 편리하게 유용할 수 있다고 사료된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 복합재료를 이용한 인체팬텀은 액체 및 준액체 형태의 인체팬텀과 함께 상호 보완할 수 있는 SAR 추정용 팬텀으로 전자파에 의해 노출될 경우 인체에 미치는 영향을 조사하는 민·관 연구소 및 학계 뿐만 아니라 제조업자 등에 매우 유용한 자료를 제공한다. 그리고 최근 여러기관에서는 전자파 노출 기준안을 마련하고자 하는 연구가 활발히 진행되고 있고, 국내외 전자파 인체노출 기준안 마련시, 본 발명에서 제시한 인체팬텀을 이용하면 보다 정확한 결과를 토대로 규정안을 제시할 수 있을 뿐만 아니라 전자파에 대한 무지에서 오는 불안감을 해소할 수 있는 자료를 제공함으로써 국민 보건에 있어서도 탁월한 효과를 발휘한다.

Claims (4)

1. 기저재료인 형성기억 고분자에 인체 조직의 전기적 특성을 위한 충전재로 유전체 및 도전체를 첨가하여 인체팬텀을 형성한 후, 상기 인체팬텀에 프로브의 크기 보다 5% 작게 프로브 구멍을 형성하는 단계와,

   상기 인체팬텀에 응력을 가하여 상기 프로브를 상기 프로브 구멍에 삽입하는 단계와,

   상기 프로브를 삽입한 후, 상기 인체팬텀을 냉각하는 단계와,

   상기 인체팬텀을 가열하여 기억하고 있는 1 차 성형 상태로 상기 프로브를 고정하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 형상기억 고분자는 폴리 노보레인, 트랜스 폴리 이소프레인, 폴리우레탄, 스티레인-부타디엔의 공중합체 중 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 유전체는 BaTiO₃, SrTiO₃, CaTiO₃및 MgTiO₃의 어느 하나를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 도전체는 금속 파우더, 금속 화이버, 카본 화이버 및 카본 블랙 중 어느 하나를 첨가하여 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파 환경 평가용 형상기억 인체팬텀의 제조 방법.