[사이언스 리뷰] 휴대전화 전자파와 측정표준

▲ 한국표준과학연구원 전자파센터 강태원 책임연구원

바야흐로 때 이른 초여름이다. 햇빛이 있어 지구에 생명체가 살 수 있듯 전자파가 있어 우리 현대인들은 휴대전화를 사용한다. 전자파는 디지털 텔레비전을 시청할 때처럼 케이블을 따라 전달되거나 휴대전화를 사용할 때와 같이 자유공간을 통해 전달된다. 더운 여름철 사람들은 차단제를 발라 피부 자외선 노출량을 줄이는데, 휴대전화 전자파는 어떻게 해야 할까? 휴대전화는 전자파 전력을 안테나를 통해 자유공간 중으로 적절하게 내보내야 제대로 동작한다. 과거 휴대전화 안테나는 가느다란 금속막대 모양이었지만 요즘은 대부분 휴대전화 내부 인쇄회로기판에 만들어 볼 수 없게 돼 있다. 사람들은 귀 가까이에 휴대전화를 대고 통화하므로 안테나로부터 방출되는 전자파의 일부분은 머리 내부에 흡수되어 인체 온도를 높인다. 이것을 휴대전화 전자파의 열작용이라고 한다.

휴대전화 전자파의 열작용을 나타내는 정량지표는 전자파 흡수율(SAR, specific absorption rate)이다. SAR는 인체에 흡수되는 전자파전력을 질량으로 나눈 비율이며 단위는 W/kg이다. 세계 각국은 주파수별로 SAR 기준값을 정하여 휴대전화 전자파 인체노출량을 규제하고 있다. 미국과 유럽은 1990년대 중반부터, 일본은 2002년부터 휴대전화에 대한 SAR 기준을 만들어 규제하고 있다. 우리나라는 2000년 SAR 규제기준과 측정기준을 고시하고 2002년 4월부터 시행 중이다. 주목할 점은 우리나라는 세계 여러 나라 가운데서 상대적으로 낮은 1.6 W/kg을 기준으로 정하여 규제하고 있다는 것이다.

우리나라 이동통신 기업들은 새로운 모델의 휴대전화를 시장에 내놓기에 앞서 생활충격시험, 생활방수시험, 환경시험, 전자파적합성시험 등 여러 가지 시험을 수행해야 한다. 그 중 하나가 SAR 시험이다. 혹자의 말에 의하면 한 모델의 휴대전화에 대하여 SAR 시험을 끝내는 데는 무려 몇 달이 걸린다고 한다. 이 모든 시험을 통과한 후에야 사람들은 비로소 전자파 인체 노출 기준을 만족하는 휴대전화를 사용할 수 있게 된다.

SAR 시험은 정교한 측정시스템을 사용하여 수행한다. 이 측정시스템은 휴대전화 안테나에서 나오는 전자파를 모의로 만들어 내는 전자파 발생장치, 인체의 특성과 비슷하게 만든 모의액체, 그 안에 넣어서 전자파를 측정하는 SAR 프로브로 구성되어 있다. 이들 각각에는 나름의 잣대, 즉 측정표준이 필요하다. 전자파 발생장치가 내보내는 전력이 정확한지 알려면 전자파 전력 표준과 비교해야 한다. 모의액체의 전자파 특성이 인체의 그것과 맞는지 비교하려면 전자파 물질특성 표준이 있어야 한다. 또 모의액체 내에 위치한 SAR 프로브가 전기장의 세기를 잘 표시하는지를 보려면 전자기장의 세기 표준이 만들어져 있어야 한다. 이와 같이 하나의 시험시스템이 동작하는 데에는 여러 가지 측정표준이 필요함을 알 수 있다.

오늘날 측정표준은 사회질서를 세우는데 필요한 잣대다. 저울이나 30 cm 길이 자 등 간단한 측정도구들도 있지만, 보이지 않는 곳에는 매우 정밀한 측정도구들이 훨씬 더 많다. SAR 측정시스템이 그 한 예다. 이러한 측정도구들은 측정표준과 주기적으로 비교함으로써 측정의 신뢰성을 유지한다. 2018년 국내 통신사업자들은 평창 동계올림픽에서 5세대(5G) 이동통신기술을 선보일 것이다. 그에 따라 SAR 측정표준도 개발해야 한다. 측정표준이 기술개발에 맞춰 진화하는 예다. 국제측정과학계는 1 kg 원기를 사용하는 현재 질량 표준을 물리상수에 연결시키는 단위 재정의 연구를 진행하고 있다. 측정과학자들이 흘린 땀방울로 인하여 사회구성원들이 신뢰하며 안전하게 살아가기를 소망한다.