1. 기지국 전자파의 전파전파 특성

이동통신 시스템의 기지국에서 송출된 전파가 거리에 따른 전파 특성의 변화의 예가 [그림 1]에 나타나 있다. 그림에서 제시한 전자파 세기는 전파연구소에서 제시한 전파강도 예측 Tool을 이용하여 계산된 값이다. 설치된 기지국은 섹터 안테나를 사용하여 주빔이 남쪽 방향으로 향해 있으며, 색깔이 진할수록 전파강도가 센 영역이다. 남쪽으로 안테나의 주빔 방향이 향해 있으므로 주빔 방향으로만 전파강도가 세며, 주변 건물과 장애물에 의해 전파 특성이 영향 받음을 알 수 있다. 이 기지국의 전파 특성을 거리에 따라 그리면 [그림 2]과 같이 주어진다. 기지국에 근접한 거리에서 급격히 감소한 전파는 대부분의 동작영역 내에서 -90dBm 이하의 값을 가짐을 알 수 있다.

현재 세계 주요 국가에서는 이동통신 기지국이나 방송국 등의 무선국에서 발생하는 전자파에 의한 일반 대중의 노출량이 인체보호기준을 초과하지 않는 것을 확인하기 위해 무선국에 대한 전자파 환경평가 (environmental assessment)를 실시하고 있다. 그러나 현실적으로 대부분의 무선국에서 발생하는 전자파 강도가 인체보호기준에 훨씬 미치지 못하는 점을 감안해, 일정한 출력기준 등 특정기준을 초과하는 무선국에 대해서만 환경평가를 실시해 시간과 비용을 절감하고 있다. 이 출력기준은 각 국가의 전자파 인체보호기준과 기지국의 설치 형태 및 안테나 이득 등의 특성, 법 체계의 차이점 등으로 인해 국가마다 차이가 있으나, 그 산출근거는 대부분 최악의 노출상황을 고려한 간단한 계산식이며, 이 출력기준에 미달하는 기지국은 전자파 환경평가를 실시하지 않아도 일반 대중의 노출량이 인체보호기준을 초과할 가능성이 거의 없는 것으로 인정하고 있다.

먼저 최악의 경우 기지국 전자파 환경평가 기준을 결정하는 방법에 대해 살펴본다. 먼저 원역장 (Far-field) 전력 밀도는 식 (2)를 이용하여 계산한다. 식 (2)의 사용은 실제 안테나 이득이 근역장 효과에 의해 10m 이내 지역에서 더 작아지므로 주빔 방향으로 전력밀도를 지나치게 크게 예측하는 문제점을 가지나 이론적으로 최대 거리라고 판단할 수 있다. 다음 [그림 3]은 일반적인 800MHz대역의 CDMA 기지국 안테나에 대한 거리에 따른 전력밀도가 ICNIRP 기준과 비교하여 표시하였다. 기지국 안테나가 틸팅된다고 가정하고 12개의 반파장 다이폴이 수직으로 놓여져 있으며, 120o 섹터 안테나로 가정한 경우 안테나 이득은 17dB가 되면, CDMA 기지국의 최대출력인 20W를 출력한다고 가정하였다. 전력밀도는 거리의 제곱에 반비례한다고 계산하였으며, [그림 3]에서 보는 바와 같이 일반인의 경우 기지국으로부터 4.5m 이상 떨어져 있으면 전자파 인체영향 기준을 만족함을 알 수 있다. 보통 기지국 섹터 안테나가 지상으로부터 10m 이상 위치해 있다고 가정할 경우 지상의 사용자는 전자파 영향을 받지 않음을 알 수 있다. [그림 4]에서는 CDMA PCS의 경우를 살펴보았다. 이 경우는 같은 규격일 경우 3m 이상 떨어져 있으면 ICNIRP 기준을 만족함을 알 수 있다.