복잡한 대형 구조물의 효율적인 전자파 해석을 위한 통계적인 PWB 방법의 유용성에 관한 연구

Abstract

전자 통신 기술의 발전 추세에 따라 유비쿼터스 환경이 구축되면서 일상 생활에서 전자 기기의 밀집도는 폭발적으로 증가하는 추세를 보이고 있다. 이러한 다양한 전자 기기들이 ICT 건물 등의 사회 기반 시설에 설치될 시 이들 사이의 전자파 적합성 및 간섭 분석과 파악을 위해서는 효율적이고도 빠른 대형 구조물의 전자파 해석기법이 필수적이다. 이에 본 논문에서는 이러한 전자파 해석을 위하여 확률론적 기반의 PWB(Power Balance Method) 해석 방법을 소개하고 그 유용성을 고찰한다. 기존의 맥스웰 방정식에 입각한 결정론적 해석 결과와의 관계를 제시하기 위해 손실이 존재하는 2차원 직각 캐비티(cavity)에서 시뮬레이션을 수행하여, PWB 방법의 기저에 깔린 가정 및 통계적인 결과가 하나의 결정론적 문제에서 필드 분포의 부피 평균(volume average)에 해당함을 보였다. 복잡한 대형 구조물에서 full-wave 전자파 해석이 계산 비용과 시간적인 측면에서 큰 한계점이 있음은 이미 자명한 사실이므로, 통계적인 개념에 기반을 둔 본 PWB 해석 방법이 대형 구조물의 전자파 해석에 있어서 충분히 현실적인 대안이 될 것이다. With the trend of technological advances in electronic communications and the advent of ubiquitous environments, the density of existing electronic equipment in the surroundings is increasing significantly. It is hence great importance to study the numerically efficient and fast algorithm for complex and large environments to identify their electromagnetic compatibility and interference characteristics of equipments installed in those structure. This paper introduces a statistical-based power balance method(PWB) for the analysis of these problems and considers its practical utility. The 2-dimensional lossy rectangular cavity was numerically revisited to clarify its relationship with the classical deterministic analysis solutions based on the Maxwell's equation. It can be shown that the statistical assumptions and analysis results from the power balance method correspond to the volume average over the realistic deterministic domain. This statistical power balance approach should be a sufficiently practical alternative to the electromagnetic problem of complex and large environment since it is apparent that the full-wave analysis methods have some severe limits of its computational burdens under the situation of complex and large environment.