Re:전자파는 우리 에게 어떤 영향을 미치나요?

[05년1학기영재반이수빈]

전자파 인체 영향과 노출 감소 방안


김덕원 | 연세대학교 의과대학 의학공학교실 교수


Ⅰ. 전자파란?

전자파 스펙트럼은 크게 전리 방사선과 비전리 방사선으로 구분되며 전리 방사선은 광전자 에너지가 매우 높아 파괴력이 강하며 원자를 전리화시켜 인체에 치명적일 수 있다. 전리 방사선에는 감마선, X선, 파장이 짧은 자외선이 포함되며 파장이 가장 짧고 주파수가 가장 높은 감마선의 파괴력이 제일 크다. 한편 비전리 방사선은 광자 에너지가 약하여 원자를 전리화시킬 수 없으며, 극저주파(ELF:Extremely Low Frequency: 0-1kHz), 초저주파(VLF:Very Low Frequency: 1-500kHz), 라디오파(500kHz-300MHz), 마이크로파(300MHz-300GHz), 적외선, 가시광선, 파장이 긴 자외선을 포함한다. 비전리 방사선 중 극저주파, 초저주파, 라디오파 및 마이크로파를 통상 전자파라고 한다.

전자파는 주파수가 높을수록 파장은 짧아지며, 광전자 에너지는 커지므로 파괴력 또한 커지게 된다. 이 중 극저주파와 초저주파는 광전자 에너지가 상대적으로 약해 인체에 유도되는 전류에 의한 신경자극 및 세포막 전위의 변화를 야기시킬 수 있고, 에너지가 큰 라디오파나 마이크로파는 조직의 온도를 상승시킬 수 있는데 1도 이상 상승될 경우 인체에 유해한 것으로 알려져 있다.

전자파는 전기장과 자기장으로 구분할 수 있는데 전기장은 전자파 발생원의 전압에, 자기장은 전류에 비례하여 발생된다. 전기장의 세기를 나타내는 단위는 [volt/meter]로서 발생원의 내부 전압에 의해 주위의 대기 1미터 간의 전압차를 나타낸다. 자기장의 세기를 나타내는 단위로서는 [Gauss] 또는 [Tesla]를 사용하며 단위 면적 당 자기장선의 숫자로 보면 된다. 전기장이나 자기장은 발생원으로부터 거리가 두배 멀어지면 세기는 대략 1/4로 감소한다고 보면 된다.


Ⅱ. 유해논란

현재 전자파의 유무해 논쟁은 일상생활에서 미약한 전자파에 장기간 노출될 때 장기적으로 건강에 해로우냐 해롭지 않느냐 하는 것이다. 강한 저주파 전자파에 인체가 노출될 때에는 인체에 유도되는 전류에 의해 신경을 자극한다든가 세포막 전위에 영향을 주어 세포활동을 방해하고, 또한 강한 마이크로파 같은 초고주파에 노출될 경우에는 노출된 부위의 온도가 1도 이상 상승하면 인체에 유해하다는 사실은 과학적으로 입증이 되어있다.

20세기 초 어느 학자가 흡연은 폐암을 일으킨다고 보고하였을 당시 의사를 포함한 모든 과학자들은 코웃음을 쳤다. 그로부터 많은 논란을 거치면서 의학계에서 이 연구가 인정받기까지 30여 년의 세월이 흘렀다. 전자파 유해성에 관한 첫 연구는 1979년 미국 덴버에서 수행된 것으로서, 고압 선로에서 40m 이내에 거주한 아동들이 백혈병으로 사망한 숫자가 정상아동에 비해 2배정도 높다는 결과를 발표하였다. 그러자 모든 학자들은 터무니없는 엉터리 연구라고 비난을 퍼부었으나 지금은 전자파의 유해성을 밝힌 연구 결과가 수없이 많은 실정이다.

한편 전자파 유해론에 대한 논란이 많은데 그 이유로는 전자파가 어떻게 각종 질병과 암을 유발하는가에 대한 과학적인 기전이 밝혀지지 않고 있기 때문이다. 그러나 비근한 예로 치매, 백혈병 등 아직도 수많은 질병의 원인이 밝혀져 있는 것이 별로 없는 것처럼 현대 의학이나 과학이 상당히 발달했어도, 특히 인체에 관해서는 밝혀진 것보다 밝혀지지 않은 것이 훨씬 많다는 사실을 주지해야한다. 논란의 또 다른 이유는 핸드폰을 많이 사용하는 사람이 뇌암에 걸렸을 경우, 그 원인이 핸드폰 때문인지 혹은 유전적 요인 때문인지를 분간할 방법이 현재로선 없기 때문이다.


Ⅲ. 전자파의 인체 영향

최근 논란이 되고 있는 전자파 유해 논쟁은 극저주파(주로 60㎐)나 초고주파의 미약한 전자파에 인체가 장기간 노출될 경우 건강의 위해성에 관한 것이다. 그러나 강한 전자파의 경우에는 과학적으로 유해성이 검증되었다. 인체가 저주파의 전자파에 장기간 노출되면 인체 내에 유도 전류가 생성되어 세포막 내외에 존재하는 Na , K , Cl- 등의 각종 이온의 불균형을 초래하여 호르몬 분비 및 면역 세포에 영향을 줄 수 있는 것으로 알려져 있다.

인체가 전계에 노출되는 경우, 인체는 전기가 잘 통하는 물이 60% 이상으로 구성되어 있는 일종의 도체(導體)이므로 대부분의 전류가 피부를 통해 흘러 습진 등의 피부질환을 유발하고, 자기장응 거의 모든 물질을 통과하므로 인체를 투과하면서 혈액 속의 철 분자에 영향을 주는 것으로 추측된다(그림 1, 2). 전자파도 일종의 물리적 에너지이므로 최근에는 이 전자파 에너지가 인체에 물리적 stressor로 작용하여 면역저하를 가져올 수 있다는 가설이 설득력을 얻고 있다.

또한 전자파는 세포 증식이 빠른 혈구, 생식기, 임파 등과 같은 조직과 아동들에게 더 해로운 것으로 알려져 있다. 전자파가 일으킬 수 있는 증상으로서는 나른함, 불면증, 신경 예민, 두통, 숙면에 관여하는 멜라토닌 호르몬의 감소, 맥박의 감소 등이 있으며, 질병으로서는 백혈병, 임파암, 뇌암, 중추 신경계암, 유방암, 치매, 유산 및 기형아 출산 등이 있다. 한편 전자파 고노출 직업군에는 발전소 및 변전소 근무자, 전기 선로공, 대전력 사용 공장 근로자, 레이더 기지 근무자, 통신병, 방송국 송신소 및 중계소 근무자, 컴퓨터를 장시간 사용하는 프로그래머, 전화번호 안내원, 컴퓨터 그래픽 디자이너, 관제사, 조종사 등이 있다.

그림 1. 모니터 사용자에게 직각으로

그림 2. 내부에 흐르는 입사되는 전계선 전류에 의한 자기장선


Ⅳ. 전자파 유해성 연구방법

전자파의 유해성을 연구하는 방법은 크게 나누어 시험관연구(in-vitro), 동물연구(in-vivo), 역학조사 및 자원자 연구가 있다. 시험관연구는 생체의 세포를 떼어내 시험관에서 배양을 하여 전자파를 가하는 방법으로서 복잡한 생체의 단순화, 여러 변수들의 컨트롤 가능, 반복실험의 가능, 경제적이며 단기간 연구의 가능 등의 장점이 있으나 실험결과를 인체에 적용하기가 곤란하다는 단점이 있다. 한편 동물실험은 시험관 방법에 비해 전자파가 인체에 미치는 영향에 좀 더 직접적이나 역시 동물 실험결과를 인체에 적용하는데 어려움이 있으며 실험의 복잡성, 장기간의 연구, 고비용 등의 단점이 있다.

역학조사는 질병과 요인과의 관계를 평가하는 의학의 한 분야로 그 수단은 통계학이다. 역학조사는 크게 과거의 노출 평가를 필요로 하는 retrospective study (case control study)와 선정된 노출군의 장기추적을 필요로 하는 prospective study (cohort study)로 나눌 수 있는데, 장기간의 연구 및 고비용이 드나 정확한 프로토콜과 통계처리가 수반되면 가장 이상적인 방법이라고 할 수 있다. 마지막으로 자원자 연구는 자원자를 대상으로 단기간의 노출에 의한 인체반응을 조사하는 방법으로서 위험도 평가의 적용 가능, 전체 내분비 시스템에 대한 평가 등이 장점이다. 예를 들면 휴대폰 통화 중의 심혈관계, 인지능력, 뇌파, 신경계통 등의 변화를 조사하는 것이다.

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Ⅴ. 현재까지의 연구결과

1. 시험관 연구

가) 면역체계
Lyle은 항원 파괴를 돕는 백혈구인 T 임파구의 활동이 60Hz 전기장에 의해 25% 감소함을 보고하였다. Lyle은 또한 60Hz 전자기장 (electromagnetic field)에 노출된 T-임파구에서 칼슘이동이 3.9배 증가하였는다고 보고하였는데 칼슘은 세포막 내부와 외부 사이의 신호전달에 중요한 역할을 한다고 알려져 있다.

나) 전자기장과 단백질 합성

세포 안에서의 단백질 합성은 DNA로부터 RNA분자로 정보를 복사하는 과정에 mRNA(messenger RNA)가 관여하는데, Columbia 대학의 Goodman은 저주파 전자기장이 mRNA 복사율을 증가시킬 수 있다는 것을 보여주었다.

다) 뇌세포에서의 칼슘 방출

1970년대 말 Adey는 in-vitro 실험에서 매우 미약한 AM 라디오 전자파가 뇌세포에서 칼슘결합에 영향을 미칠 수 있다는 것을 보여 주었다.

2. 동물 실험

동물의 행동은 주변 환경 변화에 매우 민감하여 동물 실험의 많은 연구가 전자기장 노출에 의한 행동변화에 대해 수행되어 왔다. 과학자들은 특히 전자기장이 신경계통의 중요한 화학요소인 신경 전달기(neurotransmitter)에 미치는 영향에 대하여 많은 연구를 하였다. 또한 미약한 전자기장이 생식과 발육에 미치는 영향에도 많은 관심을 기울였다.

가) 전자기장과 동물의 생체리듬

24 시간의 주기리듬은 정신적 스트레스 및 면역체계와 밀접한 관련이 있다고 알려져 있기 때문에 전자기장이 멜라토닌을 비롯한 생리학적으로 중요한 화학물질을 분비하는 송과선에 미치는 영향에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.

나) 발육 연구

이 분야에 대한 연구는 전기요나 VDT가 임신부에 미치는 영향에 대한 관심으로 인해 발달하였다. 이 분야에 있어서 중요한 연구는 1990년 Brooklyn 대학의 Salzinger가 전자기장을 노출시킨 임신한 쥐에서 태어난 ***들에게 레버를 누르면 먹이를 주는 방법으로 훈련시킨 결과 비노출군에 비해 반응이 유의하게 낮았다고 발표하였다.

3. 역학연구

60 Hz 전자파의 역학연구에서는 대부분 2mG를 기준으로 노출군과 비노출군으로 구분하고 있다. 고압선로 부근에 사는 아동들의 백혈병 유발률이 2배정도 높을 확률이 있으나 성인의 경우는 별 영향이 없는 것으로 보고있다.

4. 자원자 연구

휴대폰 사용 중의 혈압상승 및 맥박의 변화, 자극에 대한 반응속도 변화, 기억력 변화 등이 제기되고 있다.

5. NIEHS (Nat. Inst. of Environ. and Health Sci.) 보고서

미의회는 1992년 전자파 특별법안을 통과시켜 5년 간 6000만 달러의 예산으로 전자파가 인체에 미치는 영향에 대한 연구을 지원하여 1999년 최종 보고서를 의회에 제출하였다. 이 보고서는 60 Hz의 자기장을 IARC 2B (possibly carcinogenic)로 결론을 내렸으며, 아동의 백혈병 및 고노출 직업군의 임파성 백혈병의 원인일 수 있다고 하였으며 그 이외의 질병과는 인과관계가 명확치 않다고 하였다. 질병 이외의 인체영향은 심박수의 변화, 불면증, 멜라토닌의 감소를 인정하였다.

Ⅵ. 각국의 노출규제

규제는 크게 권고안과 법령으로 나눌 수 있는데 전자파관련 국제기구나 학회는 권고안을, 일부 선진국은 법령으로 규제를 하고 있다. ICNIRP(Int. Comm. of Non-ionizing Rad. Prot.)같은 국제기구는 과학적 근거에 의해 권고안을 제정하기 때문에 권고치가 매우 높은 반면, 몇몇 선진국에서는 예방적 차원에서 엄격한 규제치를 적용하고 있다.

1. 핸드폰 주파수

아래의 각각의 노출 한계치는 각 정부가 엄격하게 제품에 적용하여 한계치를 넘을 경우 판매를 못하게 하고 있다. 전신 평균의 노출 한계치는 체온을 1도 상승시키는데 필요한 SAR (specific absorption rate)이 4W/kg 이므로 여기에 안전계수 10을 고려하여 0.4 W/kg으로 정한 것이다. 일반인은 청소년 및 노약자를 포함하므로 직업인의 노출 한계치의 1/5로 하여 0.08 W/kg으로 정한 것이다.

가) 전신 평균의 노출 한계치(직업인/일반인)
ICNIRP, CENELEC, 일본, IEEE, FCC : 0.4/0.08 W/kg
나)머리의 노출 한계치(직업인/일반인)
ICNIRP, CENELEC, 일본 : 10/2 W/kg
IEEE, FCC : 8/1.6 W/kg

2. 전력주파수

가) ICNIRP : 일반인의 60Hz 최대자기장은 833mG, 최대전기장은 4.7 kvolt/meter를 권고하고 있다. 참고로 송전선로 직하에서의 자기장은 100 mG를 넘지 않는다.

나) 미국 : 연방정부의 규제는 없으며 6개 주에서 송전선로 주변의 최대노출 자기장(150-250 mG) 혹은 전기장(1-3 k/m)을 법령으로 규제하고 있다.

다) 독일 : 1997년 세계 최초로 국가차원에서 전력주파수인 50Hz에 대한 법령을 제정하여 최대노출 자기장을 1000mG, 최대노출 전기장을 5kV/m로, 평균자기장을 100mG로 규제하고 있다.

라) 스위스 : 2000년 정부차원에서 세계에서 가장 엄격한 10mG를 법령으로 제정하여 신설 송전선로에 대해 적용하고 학교나 유치원 등에서 10mG를 초과할 경우 송전선로를 세울 수 없게 하였다.

마) 스웨덴 : 1998년 민간단체인 근로자연합(TCO)은 컴퓨터 모니터 앞 30cm 거리에서의 60Hz 자기장의 세기를 2mG, 전기장의 세기를 10V/m로 제정하였는바 이 규격이 EU의 규격이 되어왔다.

바) 한국 : 2001년 정통부에서 ICNIRP 권고안을 채택하여 833mG / 4.7kV를 권고하였다.

Ⅶ. 노출감소 방안

전자기장 노출의 유해에 대한 목소리가 점점 커지는 가운데 피해를 최소화하기 위한 주의지침을 살펴보는 것도 중요하다.

전자기장은 대부분 거리에 따라 받는 영향이 큰 차이가 발생하므로 가능한 일정거리 이상 떨어져서 전기기기를 사용하는 것이 좋다. 또한 사용하지 않는 전기기기는 플러그를 뽑아 놓는다. 전원이 제대로 접지가 되어 있으면 플러그가 콘센트에 연결되고 스위치를 켜지 않아도 전기장이 거의 발생하지 않으나 우리나라의 전원은 대체로 접지가 제대로 안되어 있는 경우가 많아서 플러그를 뽑아놔야 전기장이 발생되지 않는다. 다음은 침실과 각종 전기기기에서의 노출 감소방안이다.

가) 침실

취침시의 고노출은 장기간 노출된다는 사실과 세포활동이 거의 정지된다는 사실 때문에 각별히 주의를 기울여야 한다. 그러므로 취침 시에는 특히 머리부근에 전자제품을 멀리하며 그것이 불가피할 경우에는 플러그를 뽑아 두어야 한다. 또한 콘센트 부근 및 벽 뒤에 냉장고 같은 전력소모가 큰 전기제품이 있는 장소는 잠자리로서 피하는 것이 좋다.

나) 전기매트

전기온돌, 전기장판 : 전기매트, 전기온돌, 전기장판 등은 열선을 이용하여 열을 발생시키는 장치로서 장기간 노출, 취침시 사용 및 밀착사용 등으로 가정용 전기제품 중에서 가장 문제가 되는 제품이다. 자기장 평균은 제품에 따라 36.1~93.8 mG, 전기장 평균은 28.7~164.4 V/m 정도로 매우 높다. 그러므로 전기장 및 자기장 차폐가 잘 된 제품을 전문가에게 추천받아 구입하는 것이 좋다.

다) 헤어 드라이어

헤어 드라이어 역시 강력모터 및 많은 전력을 사용하므로 강한 전자기장을 방출한다. 그러므로 가급적 가장 낮은 세팅(low)으로 단시간 사용할 것을 권장한다. 거리가 멀어질수록 자기장의 세기가 감소하므로 가능한 한 거리를 두고 사용하면 노출을 상당히 줄일 수 있다.

라) 전자레인지

전자레인지는 마이크로파 발생장치인 마그네트론이 고압 및 고전류를 사용하므로 작동 시 2.45 ㎓의 마이크로파의 누설 및 60 Hz의 강한 자기장이 동시에 발생하는데, 밀착측정에서 최대 1070 mG까지 방출하는 전자레인지도 있다. 그러므로 작동 시 적어도 2 m 정도의 거리를 두면 안전하다고 볼 수 있다.

그러나 전자레인지는 작동을 시키지 않더라도 마그네트론이 항상 예열 상태에 있으므로 이로 인해 강한 자기장이 항상 발생되므로 가급적 전자레인지를 구석진 곳에 설치하여 노출을 감소시킬 것을 권장한다. 마그네트론이 위치한 컨트롤 패널 부위에서 강한 자기장이 발생된다. 그러므로 장기간 전자레인지를 사용하지 않을 경우 플러그를 뽑아 두는 것이 좋다. 장기간 사용한 전자레인지의 경우 도어와 본체 사이에 이물질이 끼거나 고무패킹이 손상되면 마이크로파가 누출이 될 수 있으므로, 정기적으로 고무패킹을 육안으로 검사하고 닦아주어야 한다.

마) 전기스탠드

전기스탠드는 학생들이 장시간 근거리에서 사용하기 때문에 주의를 기울일 필요가 있다. 특히 전기스탠드 몸체에 있는 변압기가 사용자와 거리가 가까울 경우에는 많은 전자기장에 노출될 우려가 있다. 그러므로 전기스탠드의 선택 시 이점을 충분히 고려하여야 한다.

바) 휴대폰

휴대폰의 전자파는 주파수가 800 ㎒~2 ㎓인 마이크로파로서 안테나에서 집중적으로 방출된다. 따라서 안테나가 얼굴에 닿지 않도록 주의해야 하며, 안테나를 뽑아 사용하면 뇌에서의 노출을 반으로 줄일 수 있다. 또한 이어폰을 사용하면 안테나와 두부와의 거리가 멀어지므로 노출이 적어진다.

사) 공기청정기, 가습기 등

음이온 방생장치는 고압을 발생시키므로 강한 전기장이 형성되며 공기청정기는 강력모터를 구동시키므로 강한 자기장이 발생된다. 또한 모든 전기제품은 콘센트 전원의 접지가 제대로 되어있지 않을 경우 작동을 시키지 않더라도 콘센트에 연결만 되어 있어도 매우 강한 전기장이 발생된다. 이러한 제품들은 가능한 한 구석진 곳이나 높은 곳에 설치하는 것이 좋다.

아) TV 및 컴퓨터 오락기

TV는 기본적으로 컴퓨터 모니터와 구조가 같으므로 전자기장 발생량도 비슷하나 대개 어느 정도의 거리에서 시청을 하므로 별 문제가 안된다. 그러나 아동들의 경우 TV 바로 앞에서 시청을 하는 경우가 많으며, 또한 컴퓨터 오락의 경우도 마찬가지여서 문제가 될 수 있다. 그러므로 아동 및 학생들의 경우 적어도 1 m 이상 떨어져서 TV시청 및 컴퓨터 오락을 하도록 부모들이 신경을 쓰도록 하여야 한다.

자) 컴퓨터

국내에도 스웨덴의 모니터 규격이자 EU의 규격인 TCO 규격(모니터 전면 30 cm 거리에서 ELF 전기장 : 10 V/m, 자기장 : 2 mG)에 적합한 모니터가 시판되고 있으며, 배터리로 동작하는 노트북 컴퓨터는 전자기장이 매우 약하다.

차) 멀티탭

60 ㎐ 전기장은 전원접지 유무에 따라 큰 차이가 나며, 멀티탭 사용 시 금속 접지 단자가 있는 멀티탭을 사용하여야 전원접지가 유지되어 전기기기에서의 전기장 발생을 크게 줄일 수 있다. 또한 최근에는 무접지 전원을 멀티탭 자체에서 접지를 만들어 주는 멀티탭이 시판되고 있다.


Ⅷ. 결론

전자파가 인체에 미치는 영향에 대한 연구를 시작한 지 20년도 안되었고 전자파는 세기, 주파수, 노출 시간, 파형 등 매우 복잡하고 과거의 노출량을 정량화할 수 없어 암과의 관련성 규명이 상당히 어려운 실정이다. 전자파에 의한 암 발생 과정이 밝혀지지 않았다고 해서 전자파에 그대로 노출되는 것은 흡연의 유해성이 밝혀지지 않았던 시대에 흡연을 방치하는 것과 같은 맥락이라고 볼 수 있다. 모든 사람은 전자파에 불가항력적으로 노출되고있고 문명이 발달할수록 노출량이 급증하며 최근의 연구결과가 유해 쪽으로 기울고 있기 때문에, 미래에 과학적으로 그 유해성이 밝혀질 경우를 대비하여 정부차원에서 이에 대한 연구를 진흥해야 함은 물론이고 각 개인은 가능한 노출감소를 위한 노력을 하는 것이 바람직할 것으로 사료된다. 그러나 필요 이상으로 예민하게 대응할 필요는 없다고 본다.


원문: http://www.kora.or.kr/kora/radar/200401/sub8.html