고주파 안테나에 대한 위험 평가 연구. 본 논문에서는 고주파 및 RF 위험에 대한 코드 분석을 기반으로 위험 평가 및 수치 분석을 수행합니다.
연구 목적 및 필요성
Rajkumar와 Bhattacharjee[8]의 논문에서 위험 평가는 BS 6656:2002 코드를 기반으로 송신기에서 단계별로 수행되었습니다. RF 위험 연구의 일부 문제점도 논의되었으며 RF 위험에 대한 연구가 수행되었습니다.
논문의 구성
동시에 ANSYS HFSS(High Frequency Structure Simulator) 소프트웨어를 이용하여 수치해석을 수행하는데, 이는 기존 코드분석을 기반으로 한 위험평가의 정확도를 높이는 데 기여합니다.
해석대상의 상세 사양
단일 안테나 환경과 다중 안테나 환경 모두에 대해 코드 분석과 수치 분석을 수행했습니다. 수치해석에서는 해석하고자 하는 안테나를 모델링하고, 전력 및 유효 전계강도를 측정하여 코드해석 결과와 비교한다.
BS Guide 기반의 위험성 평가
초기평가
- 초기평가 절차
- 해석대상의 초기평가
플랜트가 관련 송신기의 위험 구역 내에 있지 않은 경우 플랜트에는 RF 점화 위험이 없는 것으로 간주되며 평가는 더 이상 진행되지 않습니다. 플랜트가 각 송신기의 위험 구역 내에 있는 경우 올바른 평가 절차에 따라 평가가 진행됩니다. 30MHz 미만의 주파수에서 소형 구조물에 대한 위험 지역 반경. 위험 지역의 크기가 결정되면 해당 지역 내에서 위험 지역을 포함하는 지역을 식별해야 합니다.
인광체 송신기는 RF 점화 위험으로 간주되지 않으며 평가는 더 이상 진행되지 않습니다. 반면, 위험 지역이 존재하는 경우 플랜트를 제어하는 운영자로부터 존재하는 가연성 가스 및 증기에 대한 자세한 정보를 얻고, 심각한 위험을 나타내는 가스 및 증기가 감지되면 송신기가 활성화되어 외부에 발생할 수 있습니다. 위험 지역 RF 발화 위험으로 간주되지 않으며 평가가 더 이상 수행되지 않습니다. 자세한 정보를 얻은 후에도 해당 공장이 여전히 위험 구역 내에 있는 것으로 확인되면 신중한 평가 절차를 따릅니다.
정밀평가
- 정밀평가 절차
- 단일 안테나의 정밀평가
- 다중 안테나의 정밀평가
여기서 수집되는 정보는 가연성 액체, 가스 그룹, 주파수, 출력 전력, 위험 방향의 안테나 이득, 변조 계수 등에 대한 정보입니다. 심각한 위험을 초래할 수 있으므로 구조물의 크기를 자세히 알고 있어야 합니다. 30MHz 미만의 주파수의 경우 플랜트의 위험 구역과 관련된 구조물의 크기에 대한 세부 정보를 알아야 합니다. 에틸렌 저장탱크로부터 1m, 3m 떨어진 단극 안테나에 대한 일반 기준을 적용한 초기 평가 결과, 위험 구역은 4.5m로 RF 발화 위험이 있는 것으로 나타났습니다. 1m 거리에 위치한 다이폴 안테나는 RF 발화 위험을 일으키는 것으로 판단되었습니다.
따라서 위험지역 내 일정 거리를 두고 정밀한 평가가 이루어졌다. 계산된 m축이 임계값보다 작을 경우 RF 발화 위험이 없다고 판단하여 더 이상의 평가를 실시하지 않습니다. 반면, m ax가 임계값 이상인 경우에는 RF 발화 위험이 있다고 판단하여 현장 테스트를 실시한다.
현장시험
수치해석
단일 안테나의 수치해석
- 모델링
- 계산결과
- 결과고찰
경계조건으로는 해석공간을 무한하게 만들 수 없기 때문에 X, Y, Z축은 각각 ±5m의 크기를 가지며 외부 평면에는 방사조건이 적용된다. 게이트 조건은 집중 게이트(Lumped Gate)이며, 임피던스는 사양에 따라 50Ω을 제공하는 방식이다. 표 4-2는 단일 안테나로부터 1m 및 3m 지점에서 한 주기의 유효 전기장 세기를 RMS 계산한 결과와 Fields Calculator로 계산한 전력을 나타냅니다.
비교 결과, BS 가이드 기반의 결과는 수치해석 결과보다 보수적인 값으로 계산되었다. 따라서 보수적으로 계산된 BS 가이드 기반 위험성 평가에 수치해석을 결합하면 보다 정확한 계산이 가능할 것으로 기대된다.
다중 안테나의 수치해석
- 모델링
- 계산결과
- 결과고찰
여러 송신기의 특정 지점에서 유효 전기장 강도와 전력이 계산되었습니다. 다중 안테나의 경우 무게중심을 양쪽 다이폴 안테나의 중심으로 설정하고, 측정 위치는 왼쪽 안테나에서 3m, 오른쪽 안테나에서 1m이다. 표 4-4는 여러 안테나의 측정 지점에서 한 사이클의 유효 전계 세기를 RMS로 계산한 결과와 Fields Calculator로 계산한 세기를 나타냅니다.
단일 안테나와 비교하여 다중 안테나의 유효 전계 강도 및 전력은 더 높은 값으로 계산됩니다. 다중 안테나의 경우 수치해석을 통해 유효 전계 세기를 측정할 수 있으나, 다중 송신기 환경에서 유효 전계 세기를 계산하는 방법이 언급되지 않아 유효 전계 계산이 불가능하다. BS 가이드. 따라서 다중 송신기 환경에서 BS 가이드 기반 전력과 수치해석 전력만을 비교하였다.
고주파 방사에 의한 위험도 해석 기술
엑셀 스프레드시트 개발
- 초기평가
- 정밀평가
- 해석대상에 엑셀 스프레드시트 적용
송신기의 주파수와 최대 출력 전력을 입력하고, 구조물의 공진 주파수를 입력하면 모듈의 매칭 전력이 계산되어 위험도가 표시됩니다. 각 송신기별로 추출할 수 있는 전력에 대해 계산된 값을 m축 및 가스 그룹에 입력해야 합니다. Excel 스프레드시트의 멀티 스트림 환경의 힘.
플랜트와 송신기 사이의 거리가 각각 1m, 3m일 때 엑셀 스프레드시트를 이용하여 유효 전계 강도와 최대 추출 가능 전력을 계산하였으며, 다중 송신기 환경에서의 전력을 계산하기 위해 앞서 계산한 추출 가능 전력을 로드되어 계산되었습니다. Excel 스프레드시트의 다중 발신자 애플리케이션입니다.
BS guide 기반 절차 개발
결론
6] Ian R Bradby, "Practical Experience with Radio Frequency Induced Ignition Risk Assessment for COMAH/DSEAR Compliance," Symposium Series No. This paper proposes a numerical analysis method to improve risk assessment of radio frequency (RF) hazards. In the conventional studies, most studies of the risk of high-frequency ignition are based on the BS guide.
However, there have been few studies that have performed risk assessment in parallel with numerical analysis. Therefore, in this paper, the risk assessment of the high-frequency antenna was carried out based on the BS guide and the International Electrotechnical Commission (IEC) standard, and the values required for the risk assessment were calculated by numerical analysis and compared with the code analysis results. Experimental results show that the proposed numerical analysis outperforms the risk assessment based on BS guidelines and IEC standard in terms of assessment accuracy.
