http://dx.doi.org/10.15250/joie.2015.14.3.199 ISSN 2288-923X (Online)
고압송전선로 인접 초등학생의 ELF-MF 영향에 관한 연구
최성호1·정준식2,3†·전형진4·김윤신2·김 남1·홍승철5*
1충북대학교 정보통신공학과, 2한양대학교 보건학과, 3국립환경과학원 생활환경연구과,
4한국환경정책평가연구원, 5인제대학교 보건안전공학과
Study on effect of exposure to electromagnetic field emitted from power line on health of elementary school students
Sung-ho Choi1·Joon-sig Jung2,3†·Hyung-jin Jeon4·Yoon-shin Kim2 Nam Kim1·Seung-cheol Hong5*
1Department of Computer and Communication Engineering, Chungbuk National University
2Department of Public Health, Hanyang University
3Indoor air and noise Research division, National Institute of Environmental Research
4Korea Environment Institute
5Department of Occupational Health & Safety Engineering, Inje University (Received 28 July, 2015; Revised 20 August, 2015; Accepted 24 August, 2015)
Abstract
The objective of this study is to investigate the effect of ELF (Extremely Low Frequency) exposure on the health of elementary school students. A total of 103 students 12~13 years old were chosen for the study. The experimental group consisted of 56 students who went to school near an overhead powerline. The ELF exposure and environmental hazard factors were evaluated during a 24-hour exposure period. The body and dwelling characteristics of the students as well as disease occurrence related to the respiratory system and allergies were investigated through a questionnaire. The brain wave and electrocardiogram were also inspected. The exposure of the group exposed while at a school located near a powerline was 6.8 mG (p<0.01). Based on the questionnaire results, neither the body or dwelling characteristics of the two groups were affected by the ELF emitted from powerline. There was no significant difference between the two groups in relation to the rate of occurrence of respiratory diseases such as wheezing, asthma and bronchitis. Although brain waves of the group exposed to ELF were lower than that of the group not exposed to it in terms of absolute power of gamma and beta, there is no significant difference between the health status of the two groups. According to our study, school students who lived near a power line were exposed to higher ELF levels than those away from a power line. The two groups have significant differences inBrain wave and ECG, but this change doesn't mean there is a difference in health status. Finally, our study has a limitation in terms of the number of study subjects and the restricted area examined.
Keywords : Electromagnetic field, Transmission line, Elementary school student, Subjective symptoms, ECG, EEG
*Corresponding author
Tel : +82-55-320-3677 E-mail : [email protected]
†현재 소속기관은 ‘국립환경과학원 환경기반연구부 생활환경
연구과’ 임
1. 서 론
1979년 미국 콜로라도(Colorado)주, 덴버(Denver)시 에서 전력선 주변 거주 소아들과 백혈병간의 역학 연 구결과가 발표된 이후(Wertheimer & Leeper, 1979), 세계적으로 많은 과학자들이 ELF-MF 노출과 인체 위 해성(adverse health effect)과의 관계에 대한 연구를 수 행하였다(Savitz et al., 1988; London et al., 1991;
Linet et al., 1997). 그러나 ELF-MF (Extremely Low Frequency-Magnetic Field)의 인체 위해성에 대한 논란 은 현재까지도 계속되고 있는 실정이다. 우리나라도 1997년 전자파 인체권고기준 설정을 위한 연구를 수행 하였으나, 현재까지도 인체 위해성과 관련하여 일관된 결과를 보여주지 못하고 있다(Kim et al., 1997; Cho et al., 2004; Kim et al., 2006a; 2006b; Hong et al., 2008;
Jung et al., 2012).
일부 국외 역학연구에서는 고압송전선에서 발생하는 ELF-MF 노출이 소아 백혈병, 유방암, 뇌종양 등의 암 의 발생률을 높인다는 결과가 있으며, 2001년 국제암 연구소(IARC, International Agency for Research on Cancer)는 주거지에서의 소아 백혈병 연구결과를 바탕 으로 수 mG 수준의 ELF-MF를 “Group-2b (Possibly carcinogenic to human) : 암을 유발할 수 있는 인자”로 분류하였다(IARC, 2002). 또한 고압송전선 인접 100 m 이내에서 백혈병(Leukemia)진단을 받은 15세 이하의 소아에 대한 역학 연구에서는 4 mG 이상의 ELF-MF에 노출되었을 때 급성 림프구성 백혈병(Acute Lymphoblastic Leukemia) 발생 가능성은 4.73배(95%
Cl : 1.44-19.7) 증가하는 것으로 보고된 바 있다 (Kabuto et al., 2006).
캐나다의 경우에는 79개 학교, 43,009명의 학생들을 대상으로 60 Hz 대역 ELF-MF의 노출량을 조사한 결 과, 2 mG 이상의 노출량이 전체 연구 대상자의 7.8%
로 보고되었다(Sun et al., 1995). 또한 영국의 연구 결 과에서는 송전선로가 지나가지 않는 일반 초등학교의 경우에는 4,452명 중 3명이 2 mG 이상의 노출량이 보 고되었다(UK CCSI, 1999). 2007년에 보고된 세계보건 기구(WHO, World Health Organization)의 Environ- mental Health Criteria에서는 ELF-MF에 의한 인체 위 해성과 관련하여 확실한 결론을 내리고 있지는 못하고 있으나 “사전주의 원칙(Precautionary Principle)”에 의 거하여 노출 감소를 위한 자발적인 노력을 권고하고 있는 실정이다(WHO, 2007).
어린이들은 다양한 산업 활동 등에 의해서 발생될 수 있는 화학, 물리, 생물학적인 환경 오염물질에 의해
영향을 받을 수 있는 집단으로써, 이들에 대한 위해성 평가를 위해서는 성인들과는 다른 기준과 평가를 실시 하여야 한다. 따라서 본 연구는 고압송전선 인접 초등 학교와 비인접 초등학교 학생들의 ELF-MF 노출로 인 한 건강영향을 평가하여, ELF-MF 노출이 성장기에 있 는 초등학교 학생들에게 어느 정도의 영향을 미치는지 확인하고자 하였다.
2. 연구방법
2.1 연구대상
본 연구는 60 Hz ELF-MF 노출로 인한 영향을 조사 하기 위해 2006년~2007년 9월까지 약 2년간 송전선로 인접 초등학생과 비인접 초등학생을 대상으로 수행하 였다. 154 kV 고압송전선로가 학교 옥상 위 약 20 m 지점을 횡단하는 인천 B 초등학교와 동일지역 고압송 전선 대조군인 G 초등학교를 선정하였다. 또한 순천지 역에 위치한 I, N 초등학교를 연구 대상으로 선정하였 다. I 초등학교는 인근 80 m 지점에 154 kV 고압송전 선로가 경과하고 있으며, N 초등학교는 주변에 고압송 전선로가 위치하고 있지 않았다.
2.2 설문조사
건강 영향 조사 대상자의 선정을 위해서 연구대상 초등학교 학생 1,000 여명을 대상으로 설문조사를 실 시하였다. 참여 대상자의 ELF-MF 노출과 건강 영향 연구에 대한 정보 편의(information bias) 발생을 막기 위해서 환경 인자 노출과 건강 조사 형식의 설문을 진 행하였다. 기초설문지에는 대상자의 인적사항, 주거환 경, 개인노출사항, 환경 위해요인 노출, 건강 자각증상, 기타 질환(호흡기, 아토피 질환 등)등의 항목으로 구성 하였다.
실험 참여 여부에 대해 부모님의 동의를 받도록 한 후, 통계적 신뢰성 확보를 위해 학교 별 20명 이상의 자원자를 선정하였다. 참여자 중 절반 정도가 아토피, 천식 증상을 호소하는 자원자로 선정하였고, 나머지 절 반은 증상을 호소하지 않은 학생들을 대상으로 선정하 였다. 최종적으로 실험에 참여한 자원자는 B 초등학교 25명(남:12명, 여:13명), G 초등학교 31명(남:13명, 여:
18명), I 초등학교 24명(남:11명, 여:13명), N 초등학교 23명(남:14명, 여:9명)으로써, 총 103명이 실험에 참여 하였다.
2.3 극저주파 자기장 조사방법
실험 참가 승인을 받은 자원자들을 대상으로 EMDEX
II, EMDEX lite를 이용하여 24시간 ELF-MF 노출량을 조사하였으며, 동시에 일일 시간활동표를 작성을 실시 하였다. EMDEX는 미국 EPRI (Electric Power Research Institute)에서 개발한 Electric and Magnetic Field Dig- ital Exposure System으로 최대 분석 감도는 자기장의 경우 0.01 μT이고 최대 분석 가능치는 300 μT, 측정치 의 정확도는 %이다. 측정을 마친 대상자들은 정확히 시간활동표를 작성하였는지 ELF-MF 노출량과 활동정 도를 일대일 사후 인터뷰를 통해 확인하였다.
연구대상자들의 주요 미세환경인 주거, 학교, 학원, PC방, 교통수단, 기타로 구분하여 시간활동표를 구성 하였다. 또한 주거의 경우는 컴퓨터나 TV 등 가전제품 사용여부와 취침으로 구분하였고, 학교는 교실, 운동장, 기타장소로 구분하였다. 교통수단의 경우 버스, 자가용, 기타로 구분하였다. 만일 20분 동안 연구대상자가 2개 장소에 있었다면 그 중 많은 시간을 보낸 장소에 표시 하도록 하여 각 장소별 보낸 시간(time-spend fraction) 을 산출할 수 있도록 하였다.
2.4 뇌파 및 심전도 평가방법
뇌파(EEG, electroencephalogram)는 뇌의 전기적인 활동을 머리표면에 부착한 전극에 의해서 비침습적으 로 측정되는 전기적 신호이며, 외부로부터의 자극 및 피검자의 상태, 뇌의 자발적 활동에 따라서 특정 주파 수범위를 가진다. 일반적으로 뇌파는 주파수의 범위에 따라 인위적으로 델타(δ파; 0.2~3.99 Hz), 쎄타(θ파;
4~7.99 Hz), 알파(α파; 8~12.99 Hz), 베타(β파; 13~29.99 Hz), 감마(g파; 30~50 Hz)로 구분한다.
본 연구에서는 자원자를 대상으로 뇌파 측정을 5분 동안 실시 한 후, 저장된 뇌파 데이터 파형의 정상 여 부를 확인하였다. 채널 1, 2에 정상적으로 뇌파측정이 실시됨을 확인한 후, 델타(δ)파 영역의 데이터를 제외 하고 파워스펙트럼 분석을 실시하였다. 이러한 사유는 측정한 뇌파 데이터에 눈 움직임이나 몸 움직임, 전극 선 흔들림 등에 의해 델타(δ)파 영역이 오염될 가능성 이 있기 때문이다. 델타(δ)파를 제외한 4~50 Hz 주파수 영역을 설정한 후, 절대파워, 상대파워, SEF 지표를 구 한 후 ELF-MF 노출량 및 학교 별 구분이 뇌파에 미치 는 영향을 분석 하였다.
심전도(ECG, electrocardiogram)는 심장의 전기적 활 동이 반영된 신호로써 P-Q-R-S-T파에 해당하는 연속 된 여러 피크들의 형태로 나타난다. 일반적으로 PQRST 로 구성된 각 심전도 파형의 형태검사는 심장의 기질 적 변병에 기인한 각종 심장질환 진단 시 유용한데 비 해, 연속된 R피크들 간의 시간간격 정보는 자율신경의
기능평가 시 유용하다. 이러한 R피크간의 간격, 즉 심 박간격 변화를 심박변이도(R-R-interval variability 또 는 heart rate variability)라고 한다.
심전도 측정은 QECG-3(모델명: LXC3203, LAX- THA Inc.)을 이용하여 5분간 실시하여, raw 데이터를 확보 한 후, LF, HF, LF/HF, MEF, SDNN, m-RRI 등 의 지표를 구하였다. RRV 추출전에 HPF (High-Pass Filter) 기능을 사용하여 2 Hz 이하의 저주파 잡음(잡파) 을 제거하였다. 일반적으로 ECG 데이터는 피검자의 움직임 등으로 출렁거림 형태의 잡음(잡파)가 포함되 기 쉬우며, 피크 추출이 부정확하므로 이를 미리 예방 하는 차원에서 HPF를 2 Hz로 설정하면 이보다 느린 성분(잡파)이 제거되어 정확한 값을 얻을 수 있기 때문 이다. R-R 간격 시계열에 따른 신호로 ms 단위 형식으 로 표현하였으며, 이를 통하여 평균 심박간격을 나타내 는 ‘mean RRI’ 지표를 얻기 위해 시간으로 표현 된 RR 간격 데이터의 평균을 구하였다. 본 연구에서 심전 도 측정방법은 간단한 심전도 파형검사나 심박간격 변 이도 검사시에 많이 선호되는 표준사지 유도법을 실시 하였다.
3. 연구결과 및 고찰
3.1 연구대상자의 기초조사
인천 B, G 초등학교와 순천 I, N 초등학교 5, 6학년 학생 1,000명을 대상으로 환경인자 노출 특성 및 건강 자각증상에 관한 설문 조사를 실시한 결과, 평균키는 146~150 cm, 평균 몸무게는 38~44 kg로 나타났다 (Table 1).
현재 집 거주기간은 52~88개월의 범위를 보였으며, 연구 대상 학교별로 거주기간에 차이를 보여 이를 근 거로 현재 노출량과 거주 기간의 노출 지표로 사용하 였다. 본 연구에서는 거주지 종류에 따른 연구대상 학 교별로 통계적으로 유의한 차이를 확인할 수 있었다 (p<0.0001). N 초등학교의 경우에는 여타 학교에 비해 아파트 거주 비율이 낮고, 단독주택의 거주 비율이 높 음을 확인할 수 있었다.
집 근처 고압송전선 존재 여부(100 m 이내)를 조사 한 결과, B 초등학교 학생(49.5%)들 집 주변에 고압송 전선이 가장 많이 존재하는 것으로 나타났다. B 초등 학교는 주변 지역에 154 kV, 345 kV의 2 개의 송전선 이 지나가고 있으며, 대부분 학생들이 학교 근처에 거 주하기 때문으로 조사되었다.
교통수단 및 가전제품의 사용특성에 대한 설문 결과, 도보를 이용하는 학생(50% 이상)이 가장 많았으며, 인
천지역 초등학교는 버스, 순천지역 초등학교는 승용차 이용이 상대적으로 많은 것으로 확인됐다. 일일 TV 시 청시간의 경우, 인천지역 B, G 초등학교 학생들에 비 해 순천지역 N, I 초등학생들이 많은 것으로 나타났다 (p<0.0001). 컴퓨터 사용 여부는 인천지역 초등학생들 이 95% 이상, 순천지역 초등학생(91.3%, 87.7%)에 비 해 높은 것으로 나타났으나, 유의한 차이는 발견되지 않았다. 컴퓨터 사용시간의 경우도 인천지역 초등학생 들은 1시간 이상(50% 이상) 사용으로 나타났고, 순천 지역 초등학생들의 경우는 30% 정도로 나타났다. 그 러나 전자제품 사용여부의 경우는 학교 간에 유의한 차이를 보이지 않았다.
호흡기질환 증상의 설문 조사 결과, 아침에 일어났 을 때 기침, 가래 여부, 가슴이 갑갑하고 숨쉬기 힘들 었던 적이 있는지, 가슴에서 쌕쌕거리는 소리나 휘파람 소리, 고양이 울음소리 같은 천명 증상의 발생 여부를 묻는 질문에서 유의한 차이는 보이지 않았다. 천식 발 생 여부 등의 설문조사 결과, 학교 별 유의한 차이점은 보이지 않았으며, 알레르기 질환 증상 호소율은 12개 월 이내에 아토피성 피부염에 진단 받은 학생들의 비 율에 있어서 B 초등학교 학생들이 여타 학교 학생들에 비해 통계적으로 유의한 수준에서 적은 것을 확인할 수 있었다(p<0.01). 그 외, 알레르기성 비염, 유행성 결 막염, 간접흡연 여부에 있어서는 학교간에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다.
3.2 극저주파 자기장 노출특성
Table 2는 ELF-MF 노출량 결과를 나타낸 것이다.
학교 내에서의 ELF-MF 노출량의 경우에는 B 초등학 교 학생들의 평균(mean) 노출량이 10.8 mG로 가장 높 았다. G, I, N 학생들의 학교에서의 평균(mean) 노출량 은 각각 0.46, 0.61, 0.35 mG로, 모두 1 mG 이내의 노 출량을 보였다. 이러한 사유는 고압송전선로에서 이격 거리가 50 m 이상일 경우에는 일상적인 노출량인 2 mG 이하로 급격히 낮아지는 것에 기인하는 것으로 사료된다.
24시간 개인 ELF-MF 노출량의 경우, B 초등학교 학생들의 평균(mean)은 3.82 mG로, 여타 학교 학생들 의 평균값인 0.62, 1.41, 1.14 mG보다 유의한 차이를 보였다(p<0.0001). B 초등학교 학생들의 경우, 평균 (mean)값이 10.8 mG에서 3.82 mG로 낮아지고, 다른 학교 학생들의 경우에는 높아지는 것을 확인할 수 있 었다. 이러한 결과는 고압송전선로가 횡단하는 경우를 제외하고 일상적인 경우에서는 주요 ELF-MF 노출원 이 가전제품 또는 집에서의 배경수준(background level)에 영향을 받는 것으로 나타났다.
송전선로 주변의 B, I 초등학교의 24시간 개인노출 의 평균(Mean ± SD)은 2.25 ± 1.89 mG로 나타났으며, 학교생활 중 ELF-MF 노출량은 6.79 ± 6.25 mG로 다 소 높게 측정되었다. 이에 비해 대조군인 G, N의 초등 학교는 평균 노출량은 1.28 ± 0.68 mG로 나타났으며, 학교 내의 노출량은 0.54 ± 0.36 mG로 송전선로 주변 Table 1. Height, weight and dwelling duration the subject in this study
Parameters Students nearby powerline Students away from powerline
p-value Mean± S.D
Gender Boys (N) 229 195
<0.01**
Girls (N) 358 202
Height (cm) 146.8± 7.0 147.8± 7.8 0.06
Weight (kg) 40.1± 8.5 40.5± 9.3 0.50
Dwelling duration (month) 67.4± 47.6 52.9± 44.1 <0.01**
**p<0.01
Table 2. Comparison of EMF exposure levels between students nearby and away from high voltage powerline during 24 hours and school-life
Item
Students nearby powerline (B and I, N=98)
Students away from powerline
(G and N, N=108) p-value Mean± S.D (mG)
Personal EMF levels in school 6.79± 6.25 0.54± 0.36 <0.01**
Personal EMF levels during 24-H 2.25± 1.89 1.28± 0.68 <0.01**
**p<0.01
학교와 유의한 결과를 나타내었다.
미국 국립보건연구원의 연구결과를 보면, 고압 송전 선로로부터 15 m 이내에서 115 kV는 약 7 mG, 230 kV 는 약 20 mG의 노출량을 보이며, 61 m 이상 이격될 경우에는 각각 0.4 mG, 1.8 mG ELF-MF의 노출량을 보이는 것으로 나타났다(NIH, 1998; 1999). 또한 우리 나라의 경우 154 kV 고압송전선은 최소 60 m, 345 kV 는 최소 80 m, 765 kV는 최소 100 m 이격거리를 설정 해야 고압송전선에서 발생하는 자기장 노출의 위해요 인을 사전에 예방할 수 있을 것으로 나타났다(Jung et al., 2014).
거주지 종류에 따라 ELF-MF 노출량은 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p<0.0001). N 초등학교의 경우, 다른 초등학교에 비해 학생들의 아파트 거주 비율이 낮고 단독주택의 거주 비율이 높음을 확인할 수 있었 다. 우리나라에서 실시한 선행연구에서는 주거환경의 경우에는 ELF-MF의 노출량에 영향을 미칠 수 있으며, 전기 배선 등의 특성에 따라 주거지에서의 배경 ELF- MF 세기가 달라질 수 있다(Jung et al., 2015). 기존 ELF-MF 노출과 역학 연구의 경우에도 송전선로 등의 배치 등에 따라 노출량을 구분하는 경우도 있었기 때 문에, 거주지 특성들이 중요한 평가 요소가 될 수 있다.
그러나 본 연구의 경우에는 연구 대상자의 24시간 노 출량을 통해 ELF-MF 노출 특성이 평가되었기 때문에 이에 대한 혼란 요인은 없는 것으로 판단된다.
3.3 뇌파분석 결과
뇌파분석 결과, 쎄타(θ)파의 경우 학교 별 평균값은 29.5~37.7μV2범위를 보였으나, 유의한 차이는 보이지 않았다. 알파(α)파의 경우에는 G초등학교가 28.5 μV2 를 보였으며, 여타 학교(35.6, 35.5, 34.5 μV2)에 비해
낮은 값을 보였으나 본 연구에서는 유의한 차이를 보 이지 않았다. 베타(β)파는 B 초등학교 학생들이 평균 21.9μV2로 가장 높은 값을 보였으나, 여타 학교와 비 교하여 유의한 차이는 보이지 않았다. 감마(γ)파 역시 B 초등학교 학생들이 평균 12.4 μV2로 가장 높은 값을 보였으나, 유의한 차이는 보이지 않았다.
8~16세 사이의 어린이 및 청소년의 율동적 쎄타(θ) 파는 일반적으로 15~20%가 전두 중심부에서 나타난 다. 앞머리의 쎄타(θ)파는 명확히 진폭이 알파(α) 리듬 을 넘거나, 쌍극 유도에서 더 커지거나 각성 상태에서 100μV의 진폭은 비정상임을 고려해야 한다고 알려져 있다. 또한 절대 베타(β)파의 경우에는 각성 상태에서 과도한 베타(β)파의 임상적 의의는 불확실한 것으로 알려져 있다. 본 연구 결과에서는 베타(β)파와 감마(γ) 파의 경우 B 초등학교 학생들의 세기가 높은 경향을 보였으나, 유의한 차이는 확인되지 않았다.
Table 3-4는 뇌파 상대파워 및 SEF 90 특성 평가 결 과를 나타낸 것이다. 분석 결과, 쎄타(θ)파의 경우 학교 별 평균값은 0.33~0.39 범위를 보였으나, 유의한 차이 는 보이지 않았다. 알파(α)파의 경우도 0.33~0.39 범위 를 보였으나, 유의한 차이는 보이지 않았다. 베타(β)파 는 0.17~0.21의 범위를 보였으며, 인천지역 지역 초등 학교 학생들이 순천지역 지역 초등학생들에 비해 약간 높은 경향을 보였으나, 유의한 차이는 보이지 않았다.
감마(γ)파의 경우에는 0.07~0.12의 범위를 보였으나, 유의한 차이는 보이지 않았다.
SEF 90 지표의 경우, 인천지역 B 초등학교 학생들 의 평균값이 35.33 Hz로 가장 높았고, 순천지역 N 초 등학교 학생들의 평균값이 17.75 Hz로 가장 낮음을 확 인할 수 있었으며, 통계적으로 유의한 차이를 보였다.
SEF 90의 경우 실험 조건에 따라 결과값이 달라질 수 Table 3. Brain wave absolute power result in students nearby powerline and control
Item
Students nearby powerline (B and I, N=76)
Students away from powerline
(G and N, N=92) p-value Mean± S.D (uV2)
Theta 1 35.2± 19.2 32.9± 16.3 0.39
Theta 2 35.1± 18.7 32.8± 14.9 0.38
Alpha 1 40.4± 25.7 34.9± 17.4 0.12
Alpha 2 41.4± 27.3 36.9± 19.5 0.23
Beta 1 17.7± 6.6 23.7± 27.1 <0.05*
Beta 2 18.7± 7.5 25.9± 30.1 <0.05*
Gamma 1 67.7± 4.2 12.5± 21.8 <0.05*
Gamma 2 69.7± 5.6 15.9± 28.1 <0.05*
*p<0.05
있기 때문에 정상적인 범위를 평가하기는 어려우나, 유 사한 실험 조건일 경우 높을수록 뇌파 중 베타(β)파, 감마(γ)파의 출현 비율이 높다는 것을 의미하고, 상대 적으로 각성 상태에 있을 수 있다는 것을 의미하므로 B 초등학교 학생들의 SEF 90이 높은 이유에 대한 추 가적인 검토가 필요할 것으로 사료된다.
국외의 경우, ELF-MF 노출로 인한 뇌파 변화를 조 사하기 위해 자원자 연구가 실시되었다. Bell은 10 Hz, 100 uT의 자기장을 10분 동안 노출 시킨 실험을 실시 한 결과, 노출 직후의 뇌 활성 스펙트럼 파워가 노출전 의 스펙트럼 파워보다 낮은 결과를 얻었다. 또한 20, 40 uT 세기를 가진 5, 10 Hz대역 자기장을 간헐적으로 노출시켰을 경우에는 뇌 활성도의 구조적인 변화가 보 고되지 않았다(Bell et al., 1994a; 1994b). 그 밖에도 10 Hz 이하 정도의 자기장을 대상으로 연구를 실시하 였다(Marino et al., 1996; Heusser et al., 1997).
Gamberale은 작업장에서 50 Hz 대역의 평균 23 uT 자기장 노출을 시도하였는데, 노출로 인해 EEG의 알 파(α)파는 변화가 없었고 EEG의 이상적인 변화도 발 견할 수가 없었다(Gamberale et al., 1989). 60 Hz 대역 으로 25 uT, 50 uT 세기의 자기장을 이용해 실험하였 을 때, 자원자의 50%는 감소된 EEG 파워를 관찰 할 수 있었고(Bell et al., 1991), 1992년 실험에서는 60 Hz, 78 uT의 자기장을 노출시켜서 20명 중의 실험 대상자 중에 19명의 실험대상자가 반응하는 결과를 확인할 수 있었다(Bell et al., 1992). 이상과 같이 ELF-MF 노출 로 인한 자원자 실험에 있어서, 생물학적 변화를 보고 하는 실험 결과와 부정적인 결과를 제시하는 연구가 혼재되어 있는 상황으로써 이에 대한 명확한 결론 및 근거는 부족한 상황이라고 할 수 있다.
3.4 심전도 분석 결과
Table 5는 초등학교 학생의 심전도 결과를 나타낸 것이다. 평균 심박 간격(Mean RR interval)의 경우, 일 반적으로 600-1000(msec)가 정상범위로 보고되고 있 다. I 초등학교 학생들의 경우, 채널 1의 평균 RRI가 638.7 msec로써, 다른 초등학교 학생들의 평균 RRI인 703.3, 718.9, 705.8 msec에 비해 통계적으로 유의한 수준에서 낮은 것을 확인할 수 있었다(p<0.01). 그러나 전체범위가 정상적인 수준이므로 심혈관계 질환과는 영향이 없는 것으로 나타났다.
LF의 경우, 학교 별 학생들의 평균값이 437.9~
746.4 msec의 범위를 보였다. LF의 경우 개인별, 연령 별 차이가 있는 것으로 보고되고 있으며, 유사한 연령 의 정상 어린이들에 대한 연구의 경우, 평균 964~
1376.9 msec범위의 LF 세기를 보였음을 알 수 있다.
따라서 LF의 경우 인종간 차이가 있는 것으로 판단되 므로 국내 어린이들과 국외 어린이들의 LF 세기에 대 한 비교 연구가 필요한 것을 사료된다. 본 연구에서의 HF는 전체적으로 477.5~654.9 msec로 I 초등학교 학생 들의 HF 세기가 상대적으로 다른 학교 학생들에 비해 낮았으나 유의한 차이는 보이지 않았다. 기존 선행연구 의 경우, 어린이들의 HF 세기가 LF 세기보다는 약간 낮은 경향을 보였는데, 본 연구에서도 유사한 경향을 보이고 있음을 알 수 있다. 그러나 유럽 또는 북미 지 역의 연구에서는 260.1~1504 msec의 범위를 보이면서, 전체적으로 국내 어린이보다 높은 결과를 보임을 알 수 있었다. HF는 고주파수 대역세기를 나타내는데, 일 명 ‘respiratory band’라고도 한다. 호흡 활동과 관련 있 는 상대적인 고주파수 성분으로 심장에 대한 부교감신 경계의 활동성에 대한 지표로 활용된다. 고주파 대역은 Table 4. Brain wave relative power and SEF90 in students nearby powerline and control
Item Unit
Students nearby powerline (B and I, N=76)
Students away from powerline
(G and N, N=92) p-value Mean± S.D
Theta 1
µV/µV
60.35± 0.10 0.37± 0.31 0.65
Theta 2 60.34± 0.10 0.33± 0.11 0.53
Alpha 1 60.38± 0.11 0.35± 0.11 0.09
Alpha 2 60.37± 0.11 0.35± 0.12 0.18
Beta 1 60.19± 0.05 0.21± 0.08 <0.05*
Beta 2 60.19± 0.06 0.21± 0.08 <0.05*
Gamma 1 60.08± 0.04 0.10± 0.07 0.07
Gamma 2 60.10± 0.05 0.11± 0.08 0.19
SEF 90 Hz 626.7± 9.50 27.2± 11.5 0.76
*p<0.05
0.35 Hz를 중심으로 최고치를 보이며 호흡 빈도와 연 관되어 있다.
정상심박간격의 표준편차인 SDNN의 경우에는 I 초 등학교 학생들의 SDNN의 평균값이 37.29 msec로써, 다른 학교학생들에 비해 상대적으로 낮은 값을 보였으 나 유의한 차이를 보이지는 않았다. 국외의 어린이 SDNN에 대한 연구 결과의 경우에는 155.4, 136, 93, 50, 50, 105 등과 같이 다양한 결과값이 보고되고 있는 데, 상대적으로 국내 어린이들의 SDNN 값이 같은 것 으로 판단되므로 이에 대한 조사가 필요한 것으로 사 료된다. LF/HF에 대한 평균값의 경우, 1.39~2.13의 범 위를 보였는데 B 초등학교 학생들의 평균 LF/HF 값이 다른 초등학교 학생들보다 높은 경향을 보였으나 유의 한 차이는 없는 것으로 나타났다. MEF의 경우,
0.055~0.074 Hz의 범위를 보이며, 학교간에 유의한 차 이는 보이지 않았다. 장기간 ELF-MF 노출에 따른 ECG의 변화를 측정한 선행연구 결과, 50 Hz에서 심박 동과 질병을 테스트했는데 변화가 없었으며, 50 Hz 대 역에서 CV parameters와 질병을 테스트한 결과에서도 변화가 없는 것으로 나타났다(Knave et al., 1979; Stopps et al., 1979).
4. 결 론
본 연구는 송전선로 주변 및 비주변 학교를 각각 2 개 학교, 총 4개 학교를 선정한 후, 송전선로 주변에 근접한 반에 다니는 1,000명의 초등학생을 대상으로 건강자각증상 및 환경위해요인 노출에 대한 설문 조사 Table 5. Comparison of heart rate variability parameters in students nearby powerline and control
Item (unit)
Students nearby powerline (B and I, N=76)
Students away from powerline
(G and N, N=92) p-value Mean± S.D
LFa 1 548± 342 551± 372 0.94
(msec2) 2 548± 351 596± 484 0.44
3 685± 742 633± 708 0.63
HFb 1 585± 505 696± 543 0.16
(msec2) 2 578± 487 686± 539 0.17
3 626± 595 673± 501 0.57
SDNNc 1 44.0± 11.9 45.9± 15.3 0.35
(msec) 2 44.4± 12.8 46.3± 15.4 0.36
3 47.2± 16.0 46.8± 16.7 0.86
LF/HFd 1 1.5± 1.2 1.1± 0.8 <0.05*
(msec) 2 1.4± 1.2 1.2± 0.8 0.08
3 1.5± 1.2 1.2± 0.9 <0.05*
M-RRIe 1 701± 82 727± 89 <0.05*
(msec) 2 721± 139 737± 112 0.41
3 703± 87 731± 102 0.06
MEFf 1 0.08± 0.07 0.09± 0.07 0.46
(Hz) 2 0.08± 0.06 0.09± 0.07 0.16
3 0.07± 0.06 0.09± 0.07 0.06
aLF(low frequency power, activity of a sympathetic nervous system), bHF(high frequency power, activity of a parasympathetic nervous system), cSDNN(the standard deviation of the NN interval), dLF/HF(activity of a sympathetic nervous system/activity of a parasympathetic nervous system), eM-RRI(mean-the NN interval), fMEF(median edge freqency), *p<0.05
를 실시하였다. 또한 자원자를 선정하여 24시간 개인 ELF-MF 노출량, 주요 거주 미세환경에서의 ELF-MF 노출량, 뇌파와 같은 신경행동학적 반응 특성, 심전도와 같은 심혈관질환 특성을 평가하여 ELF-MF 노출로 인 한 건강 영향을 평가해 보는 것을 연구 내용으로 한다.
이에 따른 연구 결과는 다음과 같다. 첫 번째, B, I 초등학교(송전선로 주변) 학생들의 본 연구 결과 전자 파 개인노출량의 경우, 송전선로 주변 학교 학생들이 약 2.25 mG로써, 국내 전자파 인체보호기준인 833 mG 보다 매우 낮은 수준임을 확인할 수 있었다.
두 번째, 대부분의 호흡기, 알레르기, 아토피 질환에 서 유의한 차이를 보이지 않았으나, G 초등학교 학생 들의 아토피 피부염 진단 횟수가 다른 학교 학생들에 비해 높았으며, 이는 G 초등학교가 공장 주변에 위치 하고 있기 때문으로 판단된다(p-value:0.0104). 세 번째, 송전선로 주변 초등학교 학생들의 베타(β)파, 감마(γ) 파 절대파워가 송전선로 비주변 초등학교 학생들에 비 해 낮았다 (p-value:0.0414, 0.0296, 0.0442, 0.0418). 네 번째, 송전선로 주변 초등학교 학생들의 LF/HF 가 약 1.5로, 송전선로 비주변 초등학교 학생들의 1.1 에 비해 이상적 수치(1.6)에 근접하였다(p-value:0.0423).
따라서, 본 연구 결과에서의 ELF-MF 개인 노출량의 경우는 송전선로 주변 학교 학생들이 높았으며, 뇌파, 심전도의 경우는 일부 지표에서 통계적으로 유의한 차 이가 발생하였다. 그러나 본 연구에서는 ELF-MF와 직 접적인 건강영향과는 무관한 것으로 사료된다. 이러한 사유는 환경적으로 다양한 전자기적 요인인 휴대전화, 기지국 등이 있으며, 개인별 스트레스나 기타 환경에 의한 개인 감수성의 영향을 반영하지 못하였기 때문이 다. 또한 연구 대상자수, 지역적 특색, 실험자원자 수 등의 통계적 분석 자료의 부족으로 전체 학생을 대표 하기에는 다소 부족한 것이 사실이다.
그러나 본 연구는 고압송전선 주변과 비주변 초등학 생의 뇌파와 심전도 등을 비교 평가한 연구로 고압송전 에서 발생하는 ELF-MF 영향요인을 규명하는데 주요한 목적이 있으므로, 결과를 해석하기에는 무리가 없으리 라 판단이 된다. 차후 이러한 개인적 및 환경적 변수 요 인을 통제하여 송전선 주변 주민 및 학생의 건강영향조 사가 지속적으로 수행되어야 할 것으로 사료된다.
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