Analysis of Electromagnetic Effect Inside Large Buildings by External Electromagnetic Waves Using Performance-Enhanced PWB Method

성능이 보완된 PWB 방법을 사용한 외부 전자기파에 의한 대형 건물 내부의 전자기파 영향 해석

Abstract

This paper presents a method to perform a more efficient electromagnetic wave analysis inside a large building by external electromagnetic waves. Topological analysis and the PWB method are introduced for electromagnetic wave analysis. In addition, a Performance-Enhanced PWB method, which complements the performance of the PWB method is proposed. A large virtual structure was selected and an analysis environment was set up to perform the electromagnetic wave analysis inside a large building from external electromagnetic waves. A commercially available software, Wireless Insite, was used to verify the accuracy of the the Performance- Enhanced PWB method. As a result of comparing the two results in terms of accuracy, time, and memory, We conclude that the Performance-Enhanced PWB method proposed in this paper is a more efficient method in a large bulding.

본 논문은 외부 전자기파에 의한 대형 건물 내부의 전자기파 해석을 보다 효율적으로 계산하기 위한 방법을 제시한다. 대형 건물에서의 전자기파 해석을 위해 위상학적 해석과 PWB 방법을 도입하였다. 기존 PWB 방법을 소개하고, PWB 방법의 성능을 보완하는 방법을 제시하고 적용하여 정확도를 높였다. 가상의 대형 구조물을 선정하고, 전자기파 입사환경을 설정하여 외부 전자기파에 의한 대형 건물 내부의 전자기파 해석을 진행하였다. 성능이 보안된 PWB 방법의 정확도를 검증하기 위해 상용 시뮬레이션 툴인 Wireless Insite를 사용하였다. 두 결과를 정확도, 시간, 메모리 관점에서 비교한 결과, 외부 전자기파에 의한 대형 구조물 내부의 전자기파 해석에 성능이 보완된 PWB 방법이 효율적인 방법임을 확인하였다.

그림 1. 기존 PWB 방법의 전자기파 간섭 매커니즘과 경계면 모델링 Fig. 1. Electromagnetic interference mechanism and inter-face modeling of the conventional PWB method.

그림 2. 성능이 보완된 PWB 방법의 전자기파 간섭 매커니즘과 경계면 모델링 Fig. 2. Electromagnetic interference mechanism and interface modeling of the performance-enhanced PWB method.

그림 3. 목표 대형 구조물의 형상 Fig. 3. Geometry of targetted large structure.

그림 4. 목표 대형 구조물의 상세도면 Fig. 4. The detailed description of targetted large structure.

그림 5. 목표 대형 구조물(a)과 전파전달특성(b) Fig. 5. Targetted large structure and wave propagation cha-racteristic.

그림 6. 목표물 내의 관심 영역과 송신지점 Fig. 6. The region of interest and received point inside tar-getted structure.

그림 7. Wireless Insite에서 콘크리트의 투과계수의 크기 Fig. 7. Magnitude of transmission coefficient of concrete in Wireless Insite.

그림 8. 목표 대형 구조물의 위상학적 그래프 Fig. 8. The topological graph of the targetted large structures.

그림 9. 지면 반사를 고려한 경로 모델 Fig. 9 Two-ray ground-reflection model.

그림 10. 차폐함 형상과 송수신지점 Fig. 10. Geometry of shield room and transmitting and re-ceiving point.

그림 11. 차폐함에서 수신되는 전력 Fig. 11. Received power in shield room.

그림 12. 송신안테나로부터 21 m 떨어진 지점에서 수신 전력 비교 Fig. 12. Comparison of the received powers at 21 m away from the transmitting antenna.

그림 13. 방과 복도의 Q-인자 Fig. 13. Quality factor of room and hallway.

그림 14. 수신전력 비교 Fig. 14. Comparison of received power.

표 1. 송수신측 정보 Table 1. Transmitter and receiver information

표 2. 방과 복도에서의 손실 정의 Table 2. Loss definition in room and hallway

표 3. 차폐함 구조의 송수신측 정보 Table 3. Transmitter and receiver information in shield room.

표 4. 해석 시간과 메모리 비교 Table 4. Comparison of analysis time and memory