4 9권1호_조용성(33-43).pdf398.3KB

1. 서 론

 대한 사회적 관심은 1979년 미국 콜로라도주 덴버시에서 Wertheimer와 Leeper에 의해 전력선 주변 거주 소아들과 백혈병간의 관계를 밝힌 최초의 역학 연구결과가 발표(Wertheimer and Leeper, 1979)된 이후, 전 세계적으로 많은 과학자들이 극저주파 자기장 노출과 질병(특히 소아 백혈병, 뇌종양, 유방암 등) 발생간의 관련성에 대한 역학 연구를 수행하였다(Savitz et al., 1988; London et al., 1991; Linet et al., 1997). 특히, 최근 British Medical Journal에 발표된 연구에서는 극저주파 자기장의 주요 발생원인 송전선으로 부터 200 m 이내에서 태어난 어린이의 경우 소아 백혈병의 위해도가 일반 어린이에 비해 통계적으로 유의하게 69% 증가하였다는 보고가 발표되면서 또 한번 전 세계적인 관심을 일으킨 바 있다(Draper et al., 2005). 그러나 아직까지는 전자파 역학연구에 있어서 일관된 연구결과들을 나타내지 못하여 극저주파 자기장의 인체 유해성에 대한 논란이 계속되고 있는 실정이며 이러한 논란을 해결하기 위해서는 보다 많은 연구사업이 수행되어야 할 것으로 판단된다. 

 한편, 이러한 전자파 인체영향에 관한 논란을 해결하기 위한 방법으로 2000년 이전에 발표(극저주파 자기장 노출과 소아백혈병 발생간의 관련성에 대한 결과)된 주요 전자파 역학연구 결과의 원시자료(raw data)를 이용한 두 개의 pooled analyses 논문이 발표되었다(Ahlbom et al., 2000; Greenland et al., 2000). 이 두 논문에서는 거주지역에서 3~4 mG 이상의 극저주파 자기장 노출에 노출될 경우 소아 백혈병 발생이 통계적으로 유의하게 대략 2배 증가한다고 보고하였으며, 이 결과는 2001년 국제암연구소(IARC)에서 발표한 전자파의 발암위해성 등급 결정에 큰 영향을 주었다. 

  즉, 2001년 6월 국제암연구소(IARC) 전문가 회의에서는 전자파 노출과 어린이 백혈병 역학연구의 결과들을 바탕으로 극저주파 자기장을 “암 분류 등급 2B : 암을 유발할 수 있는 인자”로 분류한 바 있으며, 직업적 노출뿐만 아니라 일반 생활환경에서의 극저주파 자기장 노출이 특정 질병(어린이 백혈병 등)의 발생과 같은 건강결과를 낳을 개연성을 경고하였다(IARC, 2002). 한편, 세계보건기구(WHO)에서도 2001년 6월 국제암연구소가 발표한 극저주파 자기장이 인체에 발암가능성이 있으나 발암성을 입증하기에는 충분한 자료가 아직은 미흡하다는 2B 분류 발표에 대해 변경하지 않을 것이라고 잠정 결론을 내린바 있다(WHO, 2007). 이러한 세계보건기구 결정의 배경에는 검토된 대부분의 전자파 역학연구들은 대상군(case)과 대조군(control)의 선정율(혹은 참여율)이 그들의 노출 상황에 따라 대상군과 대조군의 선정율(혹은 참여율)이 달라지게 되는 이른바 선택오류(selection bias)를 가지고 있었으며 이로 인한 결과의 불확실성이 있다는 연구결과에 영향을 받았다(Mezei and Kheifets, 2006).

  이러한 선택오류를 제거(혹은 최소화)하기 위해서는 동일한 노출상황을 가지고 있으면서 노출수준의 차이가 있고, 대상군과 대조군을 동시에 선정할 수 있어야 하는데 이를 위해 제안된 새로운 연구디자인이 전자파 발생원 중 하나인 변압시설이 존재하는 아파트 건물내 거주자들을 대상으로 대상군과 대조군을 선정하는 방법이다. 이러한 연구디자인은 변압시설과의 근접성이라는 전자파 노출상황에 따라 소아 백혈병 대상군과 대조군을 선택오류 없이 선정할 수 있는 접근방법이다.

 그러나 지금까지 이러한 새로운 연구디자인을 적용한 전자파 역학연구는 전 세계적으로 보고된바 없으며, 단지 이러한 연구디자인을 근거로 노출평가를 수행한 일부 연구만이 보고된 상태이다. 특히 국내의 경우 특히 아파트 거주율이 전 세계적으로 가장 높은 수준에 있음에도 불구하고, 이에 대한 조사가 매우 미비한 실정이다. 또한, 본 연구의 연구대상자인 어린이(0~14세)의 경우 생물학적 민감군인 동시에 하루 24시간 중 대부분을 가정에서 지내기 때문에 아파트 건물내 전자파 노출수준이 전체 24시간 노출을 대표할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 

Fig. 1. Example of a transformer room layout and secondary low voltage conductors mounted near ceiling in transformer room in Hungary.

 따라서 본 연구에서는 아파트 거주율이 전세계적으로 가장 높은 수준인 서울을 대상으로 아파트 건물에 설치되어 있는 변압기로 인한 전자파 노출량을 파악하기 위해서 거주지 바로 밑에 변압기가 위치한 가정 및 변압실을 대상으로 노출량 조사 및 평가를 위하여 수행되었다. 

2. 연구대상 및 방법

2.1 아파트 건물내 변압실 현황 파악

 Fig. 2는 본 국제공동연구사업에 참여하고 있는 헝가리의 아파트 건물 변압실내 변압기의 구조를 묘사한 것이다. 일반적으로 외부의 전력은 primary high voltage cables을 통해 Fig. 1과 같이 변압실 바닥에서 벽을 타고 변압기로 이동하며, 변압기에서 고전압을 저전압으로 낮춰진 전력은 secondary low voltage buswork를 통해 변압실 천정을 통해 각 가정으로 전송되는 구조이다. 이때 천장을 통해 이동하는 secon-dary low voltage buswork은 변압실 바로 위층 가정에 높은 수준의 자기장 노출에 영향을 주는 것이다. 따라서 변압기로부터의 자기장 노출을 예측하기 위해서는 이러한 변압실내 구조를 확인함으로써 자기장 노출수준을 범주형으로 분류할 수 있다. 한편 국내의 경우 Fig. 2와 같이 헝가리 및 기타 국가와는 다른 구조[변압실과 천장(각 가정의 바닥)과의 이격거리가 대부분 매우 큼]를 가지고 있음을 확인할 수 있었다. 

 국내 변압실과 관련해서는 전기사업용 전기 설비의 유지 및 운용상태 검사를 수행하는 한국전기안전공사로부터 서울지역 내 아파트 건물에 대한 변압기 설치정보를 정보공개 절차를 통해서 제공된 변압기 용량이 1,000kW이하의 아파트 건물을 대상으로 변압기의 위치를 변압실유지·관리 담당자와 전화통화를 통하여 확인하였다. 

Fig. 2. Example of a transformer room layout and spot magnetic field measurement in the rooms in apartment building in Korea.

2.2 대상지역 선정 및 노출량 조사

  생활환경 내 극저주파 대역의 노출원으로 서울지역의 공동 주택 내 설치되어 있는 변압시설 바로 위에 위치한 50개 아파트 건물과 해당 50개 변압실을 대상으로 극저주파 자기장 노출량을 조사하였다. 측정조사에 참여하는 연구대상자들의 불편함 및 불만을 고려하여 노출평가 수행은 30분 이내에 완료될 수 있도록 하였고, 측정도구는 전 세계적으로 가장 보편적으로 이용되고 있는 자기장 측정기(3축 보정)인 EMDEXⅡ를 이용하여 5초 단위로 측정하였으며, 주파수 대역은 harmonics을 포함한 40~800 Hz의 모든 대역을 측정하였다. 측정방법은 방문 및 모든 방에서 10분간 spot 측정을 수행하였으며, 측정위치는 문으로부터 0.3m 거리 및 바닥으로부터 1m 높이에서 측정하였다. EMDEX II는 최대의 분석 감도에서 각각 자기장의 경우 0.1mG이고, 전기장의 경우 0.0003μA의 분석감도를 갖고 있다. 최대 분석 가능치는 자기장의 경우 3,000 mG, 전기장은 19.66 μA이다. 측정 가능 대역은 40~800Hz로서 40~800Hz를 Broadband(bb), 100~800Hz를 Harmonic(bh)이라 칭했으며 극저주파 영역에서 전자계 방출의 대부분을 차지하며 국내에서 사용하고 있는 고정주파수인 60Hz를 Fundamental(bf)이라 하였다. 측정치의 정확도는 각각 자기장 ±3%, 전기장 ±5% 이다. 측정조건 등의 결정은 Event marker button과 Toggle buttons을 이용하고 측정되는 상황은 LCD 표시창을 통해 볼 수 있다. 측정이 끝나면 주 컴퓨터(main computer)에 전송하고 측정치는 전용프로그램인 EMCALC 2000을 통해 분석하였다.

3. 연구결과 및 고찰

3.1 국내 아파트 실태 파악

  2005년 통계청 자료를 조사한 결과, 국내 총 인구(46,392,589명) 중 아파트에 거주하는 인구는 21,448, 707명(85,227 아파트 동)으로 아파트 거주율은 거의 50%(정확히 46.23%)에 육박하는 것으로 조사되었으며, 서울의 경우에도 9,631,931명의 거주자 중 3,943,170명이 아파트에 거주하는 것으로 나타나 서울 전 거주자 중 40.94%가 아파트에서 거주하는 것으로 조사되었다(Table 1).

Table 1. The number of apartment building, household in apartment buildings, and resident living in apartment buildings by the area in Korea

3.2 변압기가 설치된 아파트 현황 및 거주지 직하에 위치한 변압기 실태 파악

 한국전력공사 및 전기안전공사를 통하여 변압기가 설치된 국내 모든 아파트 정보를 수집하였으며, 수집된 정보에는 변압기가 설치된 아파트 동 주소, 변압기 용량, 변압기에서의 방출 전압, 전기 안전 담당자 성명 및 연락처 등에 관한 구체적인 정보를 함께 수집하였다. 수집된 정보를 토대로 변압기가 설치된 모든 아파트 동을 대상으로 전기 안전 담당자에게 전화인터뷰를 5개월간 수행하였으며, 인터뷰 내용에는 아파트내 변압기 위치 및 기타 본 연구에 필요한 정보를 수집하였다(Table 2). 

Table 2. The number of apartment building by location of the transformer room and area in Korea

 Table 2에서 제시된 바와 같이 전체 아파트85,227 동 중 지하에 변압기가 설치된 아파트는 14,931개 동으로 약 17.52 %를 차지하였고 나머지 아파트의 경우에는 변압실이 독립적인 공간에 설치되어 있는 것으로 조사되었으며, 거주지 직하에 변압기가 설치된 아파트는 1,632개 동으로 약 1.91 %를 차지하고 있는 것으로 조사되었다. 지하에 변압실이 존재하는 아파트의 경우에도 대부분은 지하 주차장 아래에 있거나 독립적인 지하공간에 설치된 것으로 조사되었다. 

3.3 한국의 거주지 직하 변압기가 설치된 아파트 건물의 전자파 노출량 조사 결과

  본 조사에서 선택된 거주지 직하 변압기가 설치된 아파트 건물 50 가구에서 측정한 평균 전자파 노출량은 1.11±1.73 mG로 조사되었으며, 변압실에서 측정한 평균 전자파 노출량은 26.14±14.39 mG로 조사되었다 (Table 3).

Table 3. Average exposure levels (in mG) by various exposure category

  또한 변압시설이 설치되어 있는 위치를 지하 1층과 지하 2층으로 구분하여 측정을 실시한 결과, 변압시설이 지하 1층에 위치한 가정(1.17mG)이 지하 2층에 위치한 가정(0.97 mG)에 비해 다소 높게 조사되었으나 통계적으로 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 변압시설의 용량에 따른 가정 내 전자파 노출량을 나타내었다. 본 연구에서는 변압시설의 용량을 450 kw이하와 500 kw이상으로 구분하여 분석한 결과 변압 시설의 용량이 높은 가정 내 전자파 노출량이 높은 것으로 조사되었으나 통계적으로 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 연구대상인 아파트 건물의 면적에 따른 분포를 나타내었다. 아파트 건물의 면적이 24평 이하의 아파트를 소형, 면적이 25평 이상~32평 이하의 아파트를 중형, 33평 이상의 아파트를 대형으로 분류하여 면적에 따라 전자파 노출량을 비교였다. 아파트의 면적에 따라 전자파 노출량을 비교 분석한 결과 대형(1.70±2.28 mG), 중형(1.10±1.95 mG), 소형(0.74±0.64 mG) 순으로 전자파 노출량이 높은 것으로 조사되었으나 통계적으로 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다 (p>0.05). 한편, 역학조사에서 노출군과 비노출군의 기준으로 많이 사용하는 2 mG 이상이 되는 가구는 5곳으로 전체 가구의 약 10 %에 해당되었으며 전자파 노출량은 5.62±2.43 mG로 조사되었다. 또한 2 mG 이하가 되는 가구는 45곳으로 전체 가구의 약 90%에 해당되었으며 전자파 노출량은 0.61±0.50 mG로 조사되었다. 이러한 결과는 Yu and Kim(2001)의 연구에서 서울, 경기지역의 아파트, 단독주택, 연립주택 등 198 가구를 대상으로 전자파를 측정한 결과 전체 평균 노출량은 1.02 mG 로 조사되었으며 전자파 노출량이 2 mG 이상되는 가구는 16가구로 전체 가구의 8 %에 해당되었고, 평균 전자파 노출량은 3.55 mG로 이 중 10가구가 연립주택으로 조사되어, 본 연구에서 2 mG 이상의 가구의 분포와 유사하게 조사되었다.

3.4 한국과 국외 결과 비교

 위 결과에서 도출된 국내 결과와 현재까지 다른 국가에서 수행된 결과를 비교한 결과,Table 4에서 보는 바와 같이, 헝가리가 가장 높은 수치를 나타내었으며 한국의 경우에는 다른 5개국에 비해 비교적 낮은 노출량을 나타내었다. 이러한 결과는 한국의 경우 변압기의 bus-work와 천장간의 이격거리가 다른 나라에 비해 현저히 멀리 떨어져 있기 때문인 것으로 판단된다. 한편, 변압실과 거리가 멀리 떨어져 있는 아파트 건물내 거주지의 경우 6개국 모두에서 약 1.0 mG 이하의 낮은 전자파 노출수준을 나타낸 것으로 조사되었다. 

 Table 4에서 언급된 몇몇 국가들에서의 노출량 조사 결과를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 헝가리의 경우 이 분야 선도국가로서, 아파트 건물내에 10 kV(사용 과정에서 4 kV로 전환하는 step-down 형식)의 변압설비를 갖추어 사용하고 있다. Szabo 등은 헝가리에서 아파트 건물내 변압시설이 있는 아파트를 조사한 후 변압기에 가까운 곳(변압시설 바로 윗층 혹은 옆)에 위치한 21개 아파트 거주가정의 자기장 수준을 조사한 결과, 같은 아파트 건물일지라도 변압기와 떨어져 있는 또 다른 21개 아파트 거주가정과 비교하여 수 십배 높은 자기장 노출 수준을 나타내었다고 보고하였다. 또한 변압기 주변에 거주하는 16명의 참여자를 대상으로 24시간 자기장 개인노출수준을 조사한 결과, 그들의 24시간 평균 시간가중평균(TWA, time-weighted average) 값은 초기 전자파 역학연구에서의 고위험 노출수준의 참고(cut-off point)인 2mG를 100 % 초과한 것으로 보고되었으며, 이 중 75 %는 최근의 전자파 역학연구에서의 고위험 노출수준의 참고치인 4 mG를 초과하는 것으로 나타났다. 한편, 이들 참여자의 거실과 침실에서의 자기장 평균 노출수준은 각각 8.25mG와 10.33 mG 인 것으로 조사되었다(Szabo et al., 2007). 

Table 4. Comparison of average exposure (in mG) in the apartments above transformers and other apartment in the same building by country

 한편, 위 Szabo 등의 연구의 공저자였던 Thuroczy 등은 위 연구의 제한점이었던 비교집단 선정의 문제점을 개선하고자 좀더 구체적인 연구를 수행하였다. 변압시설이 설치된 31개 아파트를 대상으로 변압기 바로 위에 위치한 31개 가정을 대상집단으로 선정하고, 위 가정의 비교집단으로서 같은 층에 거주하지만 변압시설 바로 위에 위치하지 않은 28개 가정을 제1 비교집단으로, 그리고 다른 층에 거주하는 31개 가정을 제2비교집단으로 선정하여 그들의 침실내 자기장 노출수준을 평가하였다. 평가결과, 대상집단과 제1비교집단 및 제2비교집단의 침실내 평균 자기장 노출수준은 각각 9.8 mG, 1.3mG, 그리고 1.0 mG로 조사돼 약 10배 정도의 높은 자기장 노출수준을 나타내었으며, 초기 참고치인 평균 2 mG 이상에 노출된 비율은 각각 97 %, 14 %, 13 %로 나타났고, 최근 참고치인 평균 4 mG 이상에 노출된 비율의 경우에는 각각 81 %, 0 %, 0 %로 나타났다고 보고하였다. 이러한 결과는 변압시설과 바로 위 혹은 바로 옆에 위치하지 않은 경우에는 비교적 낮은 수준의 자기장에 노출되지만 매우 가까울 경우에는 건강에 영향을 줄 수 있을 가능성이 있는 수준의 자기장 세기에 노출되기 때문에 이들 집단을 전자파 고위험 노출집단으로 확인할 수 있음을 과학적인 실험결과를 통해 제안하였다(Thurocy et al., 2008). 

  핀란드 연구의 경우도 위 Thurocy 등의 연구와 마찬가지로 최초 Szabo 등의 연구의 제한점으로 지적되었던 비교집단 선정의 문제점을 개선하고자 비교집단을 Thurocy 등의 연구와 동일한 방법으로 수행하였다. 핀란드에 있는 3개 도시에서 30개 변압시설이 존재하는 아파트를 대상으로 측정한 결과, 대상집단과 제1비교집단 및 제2비교집단의 평균(침실, 거실, 부엌의 평균) 자기장 노출수준은 각각 6.2 mG, 2.1 mG, 그리고 1.1 mG로 조사되었으며, 비록 Thurocy 등의 연구에 비해서는 대상군의 노출수준이 낮고 비교집단간의 노출수준 차이가 적은 것으로 나타났으나 전체적으로는 유사한 경향을 나타내었다. 또한 초기 참고치인 평균 2mG 이상에 노출된 비율은 각각 97 %, 25 %, 10 %로 나타났고, 최근 참고치인 평균 4 mG 이상에 노출된 비율의 경우에는 각각 63 %, 14 %, 3.3 %로 나타났다고 보고하였다. 특히 이 연구에서는 초기 참고치(2 mG) 및 최근 참고치(4 mG)에 대한 민감도(sensitivity)와 특이(specificity)를 함께 조사하였는데 비교적 높은 민감도(0.41 및 0.58)와 매우 높은 특이도(0.997 및 0.970)를 나타내어 특히 비교집단(비노출집단)이 더 적절하게 선정되었음을 확인할 수 있었다고 보고하였다(Ilonen et al., 2008).

 위에서 언급된 연구결과들은 단순히 개인노출수준 및 가정내 자기장 노출수준이 높게 나타났다는 결과와 노출집단 및 비노출집단의 과학적 확인의 의미뿐만 아니라, 하루 24시간 중 대부분을 가정에서 소비하는 어린이(취학전 어린이), 노인 및 가정주부 등 생물학적 민감집단이 전자파 노출에 더욱 취약할 수 있고, 이들이 이러한 전자파 노출로 인한 건강영향의 가능성을 배제할 수 없는 전자파 고위험 노출군임을 확인 할 수 있다는데 더 큰 의미를 둘 수 있는 결과들이라 할 수 있다. 또한 이러한 전자파 고위험 노출군의 확인은 기존 전자파 역학연구에서 문제점인 연구대상자 선정에 대한 선택오류를 최소화할 수 있는 연구디자인으로서 향후 역학연구 수행에 있어서 큰 기여를 할 것으로 기대되어지고 있다. 

4. 결 론

 본 연구는 아파트 건물에 설치되어 있는 변압기로 인한 전자파 노출량을 파악하기 위하여, 거주지 바로 밑에 변압기가 위치한 가정 및 변압실을 대상으로 노출량을 조사하였으며, 주요 결과는 다음과 같다. 거주지 직하 변압기가 설치된 아파트 건물 50 가구에서 측정한 평균 전자파 노출량은 1.1±1.73 mG로 조사되었으며, 변압실에서 측정한 평균 전자파 노출량은 26.14±14.39 mG로 조사되었다. 또한 변압시설이 설치되어 있는 위치를 지하 1층과 지하 2층으로 구분하여 측정을 실시한 결과, 변압시설이 지하 1층에 위치한 가정(1.17 mG)이 지하 2층에 위치한 가정(0.97 mG)에 비해 다소 높게 조사되었으나 통계적으로 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 본 결과는 국외 5개국 연구결과와 비교하여 비교적 낮은 노출량(1.17 mG)으로서, 이러한 결과는 한국의 경우 변압기의 bus-work와 천장간의 이격거리가 다른 나라에 비해 현저히 멀리 떨어져 있기 때문인 것으로 판단된다. 한편, 변압실과 거리가 멀리 떨어져 있는 아파트 건물내 거주지의 경우 한국을 포함한 6개국 모두에서 약 1.0 mG 이하의 낮은 전자파 노출수준을 나타낸 것으로 조사되었다. 본 연구 결과는 차후 국내 뿐 아니라 전 세계적으로 전자파 역학연구 방법론에 대한 선도적인 역할수행의 초석으로 작용될 것으로 기대되며, 극저주파 자기장에 대한 정확한 고 노출 위험집단의 선정과 그들에 대한 과학적으로 타당한 노출수준 조사 및 소아 백혈병 발생간의 인과성 규명에 기여할 것으로 기대된다. 

Acknowledgments

This work was supported by the National Research Foundation of Korea Grand funded by the Korean Government[NRF-2009-352-D00171].