신뢰성 있는 노출평가 방법 정립 및 생물학적 영향기전 밝혀야
전자기장의 영향을 받으면 뇌의 송과선에서 분비되는 멜라토닌 양이 감소되는 것으로 대부분의 연구가 제시하고 있으며, 이로 인해 정상적인 생활 또는 생리적 리듬에 영향을 미치고, 더욱 중요하게 멜라토닌에 의하여 조절되는 것으로 알려진 암세포성장의 억제가 영향을 받을 수 있다는 이론을 제기함으로써 전자기장 노출과 암 발생과의 상관성을 추측할 수 있도록 하고 있다.
이렇듯 전자기장의 위험성을 평가하기 위해 도입되는 방법론이 위해성 평가인데, 특히 사람이 환경적인 위험(environment hazards)에 노출되었을 때 일어날 만한 영향을 정성 또는 정량적으로 측정하는 과정을 건강 위해성 평가(health risk assessment)라고 할 수 있다.
이러한 위해성 평가의 과정에서 첫 번째 단계인 위험성 확인과정은 위해성 평가를 하기 위한 초기의 정성단계로서 관심을 가지고 있는 오염요인 등(독성화학물질, 전자장 등)이 인체에 어떠한 유해한 영향을 끼치는지 알기 위해 이용이 가능한 모든 자료를 수집(동물독성자료, 역학자료 등)하거나 또는 이를 위한 실험을 진행한다.
전자장 연구에서도 위험성을 확인하기 위하여 여러 실험이나 역학연구들을 토대로 기초적인 조사를 해야한다.
지금까지 연구된 결과들을 참고로 살펴보면 전자기장의 경우 아직은 많은 부분이 확정적인 결론을 도출하기에는 부족한 것을 알 수 있다.
노출평가(exposure assessment)의 단계로서 사람이 환경매체에 노출이 되었을 때 노출의 정도와 빈도를 결정하고 추정하는 단계로서 환경 중 농도나 생물학적인 감시자료(biological monitoring)을 토대로 추정한다.
전자장과 암 발생과의 관련성을 보기 위해서는 현재의 노출수준이 아닌 병이 발생하기 이전의 노출수준을 알아야하나 실제로 측정이 어렵기 때문에 일반적으로 다음과 같은 가정을 둔다.
노출정도가 시간이 흐름에 따라 상대적으로 같은 수준일 것이며 따라서 개인의 노출수준도 크게 변하지 않을 것이다.
즉 ‘현재 고농도로 노출되는 개인은 과거에도 고농도로 노출되었을 것이다’라는 가정하에 과거 전자장 노출에 대해 직업의 종류, 송전선과의 거리를 surrogate로 추정한다.
전자장의 노출평가 과정에는 크게 두 가지 문제점이 있다. 전자장과 생물학적으로 관련이 있는 parameter를 아직 모른다는 것과 과거의 전자장 노출을 평가하기가 어렵다는 것이다.
즉, 어떤 특정 주기, 강도의 전자장이 영향을 끼치는 것인지 아니면 간헐적으로 노출이 되는 것이 인체에 영향을 미치는 것인지에 대한 결정적인 특성을 모르기 때문에 연구에 제한을 받게 된다는 것이다.
그러나 만약 노출과 생물학적으로 연관성이 있는 parameter를 안다면 현재의 측정된 위험보다 높게 나타날 수도 있으며, 또는 반대로 노출의 위험이 전혀 없다고 결론지어질지도 모른다.
다음으로 용량-반응(dose-response) 평가의 경우는 역학연구, 독성학적 연구를 이용해서 평가할 수 있으나 역학연구는 노출수준이 정량적이지 않고 end-points로 나타나는 질병의 영향이 희귀하고 여러 요인에 의해 발생하여 환경적 요인을 알기가 어렵기 때문에 한계를 가지고 있다.
따라서 용량, 환경조건을 통제할 수 있는 독성학적 연구를 이용한다.
대부분의 경우는 동물실험을 통해 계획된 연구설계에 따라 일정량씩 용량을 증가시키면서 나타나는 영향을 관찰하여 용량-반응의 상관관계를 본 다음 이러한 자료를 인체에 외삽하는 방법 등을 이용하여 추정한다.
그러나 전자장의 연구에서는 전자장의 세기를 변화시켜가면서 실험한 연구는 아직까지 없으며, 노출시킨 그룹과 노출되지 않은 그룹간의 영향을 본 연구들은 대부분이다. 아직까지는 용량-반응의 모델을 적용할 수 있는 단계는 아니다.
따라서 앞으로 진행될 연구들은 dose(전자장의 세기)의 개념을 고려하여 전자장의 세기를 증가시키면서 나타나는 건강 장애영향을 관찰하여야 할 것이다.
물론 세포, 동물실험을 하는 경우 통제가 가능한 다른 조건들은 최대한 통제한 후에 실험을 수행하여야함은 물론이다.
이렇듯 전자기장의 노출로 인한 인체영향에 대한 연구결과들을 종합적으로 평가하기 위한 노력이 EMFRAPID(EMF Research and Public Information Dissemina-tion) 프로그램이라 할 수 있다. 이 프로그램은 미국 국회가 극저주파 전자기장의 잠재적인 인체영향의 평가를 준비하고 수행하기 위한 임무를 미국국립환경보건연구원(NIEHS, National Institute of Environmental Health Sciences)에 위임하면서 시작되었다.
이 연구에서는 타당한 방법에 의해 수행된 전세계의 지금까지 모든 연구를 종합하여 보고서를 내도록 되어 있으며, ’99년 제출된 보고서를 보면 전자기장의 위험성을 B2(유력한 인체발암물질) 그룹으로 분류하였다.
최근 우리나라에서도 전자기장의 위험성에 대해 많은 관심이 고조되고 있으며 활발한 연구가 진행되고 있다.
따라서 우리나라에서의 전자기장 관련연구의 방향은 위해성 평가의 방법론을 기반으로 하여 우선 두 가지 점에서 진행되어야 할 것으로 사료된다.
첫째는 신뢰성 있는 노출평가 방법의 정립이다. 이는 전향적 코호트 연구를 수행하는 것으로 연구대상인의 전자기장 노출 수준을 보다 정밀하게 측정할 수 있는 장점이 있다. 물론 이 경우 건강영향 평가를 하는데 있어서 관심 있는 질병의 유형에 따라 연구수행에 어려움이 있는 경우도 있다.
그리고 노출평가의 확립과 더불어 국내 연구에서 필요한 부분은 노출현황파악으로서 송·배전선이 통과하는 근처의 가옥의 숫자와 주민의 인구통계학적 자료확보, 지하철이나 제철소와 같이 전자기장 폭로 수준이 높을 것으로 예상되는 근로자 대상의 노출평가가 이루어져야 하겠다.
두 번째로는 동물실험이나 독성실험의 방법을 이용하여 생물학적 영향 기전을 밝힐 수 있는 연구가 수행되어야 하며 멜라토닌 이외의 생체지표를 찾아 보다 민감한 지표로서 이용할 수 있는 지가 검토되어야 할 것이다.
저준위 자연 방사선에 의한 인체 영향
(Health effect of low dose radiation)
최근 환경중의 저준위 방사선(low dose radiation)에 대한 관심이 크게 늘고 있다.
환경 가운데 방사선은 자연적으로 존재하는 것과 인공적 요인에 의한 것 크게 두 가지로 구분될 수 있는데 인체가 노출될 수 있는 자연 상태의 방사능은 주로 라돈(50%), 우주선(5~10%), 지구(5~10%)등에서 발생되는 것이고 인공 발생원은 X-ray(10%), 핵의학(5%), 소비자 상품(2~3%), 기타 산업장, 방사성 낙진(<1%) 등을 꼽을 수 있다.
따라서 인체노출의 대부분은 저농도의 자연방사능에 의한 것이 전체의 80%이상을 차지하는 것으로 추정되고 있다.
자연에 존재하는 90여종의 원자 중에서 원자번호가 83이상인 것은 대부분이 자연 방사성원소로서 외부로부터 어떠한 작용을 가하지 않아도 항상 방사선을 내고 있다.
이렇게 방사선물질에서 방출되는 유해선을 전리방사선(Ionizing Radiation)이라 한다.
이들 방사선의 공통점은 물질에 쪼여질 경우, 높은 에너지가 주어져 그 결과 물질의 원자가 전리를 일으킨다는 것이다.
따라서 인간이나 생물에게 방사선이 닿을 경우 세포내 물질을 이온화시키거나 라디칼을 형성하여 물질결합을 파괴하고 DNA에 손상을 주거나 역색체 구조와 수에 변화를 야기하여 생체에 여러 가지 영향을 초래하게 된다.
자연 방사능 노출과 관련된 가장 심각한 건강의 영향은 기형출산과 암이다.
현재 미국에서 발생하는 전체 암의 3%가 전리방사선에 의한 것이라고 추정되고 있는 가운데 방사능의 영향은 크게 비정상적 골격 및 중추신경계 발달을 포함한 발육상 및 기형발생 영향, DNA의 돌연변이 변화, 유전적 영향, 암과 백혈병, 수명단축, 백내장, 고환의 손상, 불임증을 포함한 신체적 영향, 그리고, 우라늄에 의한 신장파괴로 요약할 수 있다.
특히, 일본의 히로시마에 투하된 원폭피해의 생존자들을 대상으로 한 사망력 및 암 발생 연구 및 우라늄 광부 등의 근로자들을 대상으로 한 역학연구 결과에서 저농도에서의 방사선에 대한 발암위해가 평가되고 있다.
많은 자연 방사선 물질 가운데 우라늄, 라듐을 비롯하여 원자번호가 비교적 큰 40종에 이르는 원소의 원자핵이 이러한 자연 방사선 물질의 인체영향의 요인이라고 할 수 있다.
가장 대표적 방사핵종인 우라늄(uranium)은 음식, 물, 공기, 토양, 또는 피부를 통해 노출되나 방사성독성보다는 중금속으로서 화학적 독성으로 인한 신장조직의 손상을 주게 된다.
우라늄이 붕괴하여 생기는 1차물질로 라듐(radium)이 생성되는데 인체내에서는 칼슘과 유사하게 대사되어 골 표면에 침착하여 골육종등을 유발하는 것으로 알려져 있다. 물이나 음식을 통해 라듐을 섭취한 경우에는 대부분(80%)은 배출되지만 나머지 20%는 피의 흐름을 통해 몸의 모든 기관과 뼈로 이동된다(ATSDR, 1990).
한편, 일상생활 중 자연적으로 노출되는 방사능 물질의 대부분은 라돈에서 비롯된다(NAS, 1998).
라돈은 우라늄이 붕괴할 때 자연적으로 생기는 방사능물질로써 토양이나 암석에 존재하며, 토양의 표면으로 이동될 때 공기로 방출되거나 지하수로 용존된다(ATSDR, 1990).
라돈은 붕괴하면서 방사선과 딸원소로 나누어지는데 딸원소는 안정하지 않은 상태로 생성된다.
라돈은 가스성분으로 대기중에 존재하고 딸원소는 대기중의 먼지 같은 입자에 잘 붙는 성질이 있기 때문에 대부분 인체에 대해 호흡경로를 통해서 노출된다.
흡입된 라돈은 다시 호흡기를 통해 배출되지만 일부분의 라돈과 대부분의 딸원소는 폐안에 머무르면서 계속적으로 붕괴하여 방사선을 방출하여 폐에 손상을 준다(ATSDR, 1990).
공기 중 라돈의 호흡에 의한 노출은 폐암을 유발시키는 것으로 알려져 있는데 라돈이 붕괴할 때 나오는 알파선이 폐세포의 염색체에 충돌하여 세포의 복제현상을 변경하여 나중에는 암종양을 발생시킬 수 있다(Martin, 1995).
또한, 라돈에 의한 폐암의 발생율은 흡연과 유의한 상관성이 있는데 같은 농도로 노출된 흡연자는 비흡연자에 비해서 약 10~20배 가량 높으며 특히, 어린이에게서 더욱 피해가 크다고 알려져 있다(ATSDR, 1989).
미국 환경보호청의 보고에 의하면 미국에서 연간 13만건의 폐암 사망자중 약 5천~2만 명이 주거지 내의 라돈에 폭로되어 사망한 것으로 추정하고 있다(NCRP, 1984).
이러한 전리방사선의 특징은 무색, 무미, 무취의 사람의 감각으로 감지되지 않는 자연발생학적 오염물질로서 우리가 인식하지 못하는 사이 노출되기 때문에 방사선 위해에 대한 홍보와 함께 최대한 노출을 줄일 수 있는 다각적인 방법을 모색하는 것이 선행되어야 할 문제이다.
선진국의 경우 우라늄, 라돈 등의 대표적 방사선물질을 발암물질로 규정하고 다양한 경로에서 이를 저감시킬 수 있는 MMM(Multi-Media Mitigation) 프로그램 등의 개발로 적극적인 위해성 관리의 방법론들을 연구하고 있다(USEPA, 1999).
미생물에 의한 인체 영향(Microbial health effect)
1980년대 초기에는 coliform bacteria나 Giardia를 효과적으로 제거할 수 있었기 때문에 미래의 음용수에 대한 연구는 화합물에 관심을 가지게 되어 THM이나 제초제, 살충제, 혹은 중금속 등에 대한 연구가 활발해질 것이라고 예측하였다.
그러나 1990년대에 들어서면서 이전에는 원인을 몰랐던 foodborne, waterborne outbreaks에 관심을 가지게 되면서 과거에 효과적으로 처리할 수 있다고 생각했던 미생물이 원인으로 밝혀져 이들에 대한 연구가 다시 활발히 진행되고 있다.
이러한 미생물은 저항성을 가지게 되거나 병원성으로 변하는 과정을 통해 인간에게 영향을 미치는데 병원성 대장균인 E. coli O157:H7가 햄버거에서 발견되어 전세계적으로 문제가 된 것을 예로 들 수 있다.
음용수 문제에 있어서도 이러한 coliform bacteria와 viruses, protozoa, algae 등을 효과적으로 찾아내고, 제거하기 위해 활발한 연구가 진행되고 있다.
표 3은 1996년도에 「AWWA Research division Microbiological Contaminants Research Commi-ttee」에서 최근 음용수의 오염과 관련되어 중요성이 강조되고 있는 것을 보고한 것으로, 이들의 감염경로와 임상양상에 대해 간단히 설명하고자 한다.
박테리아(Bacteria)
현재 박테리아에서 문제가 되는 대표적인 것은 Mycobacterium avium complex(이하 MAC)와 병원성 대장균, Helicobacter pylori, Campylobacter jejuni가 있다.
① Mycobacterium avium complex (MAC)
MAC에 속하는 균은 M. avium과 M. intracelluare가 있다. 토양이나 집 먼지, 물 등에 항상 존재하고 있으며, 정수처리된 음용수에서도 토양의 수백 혹은 수천배의 농도로 발견된다.
염소소독 처리를 한 후에도 존재하며, 특히 유기물질이 많거나, 용존산소가 낮고, 아연이 높을 때 많이 존재한다.
MAC가 인간에게 미치는 영향은 건강한 사람에서는 거의 없지만, 기회감염을 일으킨다.
주로 오염된 식품이나 물을 먹음으로서 어린이나 노약자, 면역기능이 억제된 사람, AIDS환자에게 감염되며 주로 위장관계에 감염된다. 이들중 25-50%정도가 감염으로 인하여 고통을 받고 있다.
☞ 다음호에 계속
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