- BY 오철우 l 2011.04.18
[ '방사선 위험 연구' 정보 균형을 이루자 ]
‘기준 이하 무해’ 주장에 가려진, 기초과학 연구의 정보 균형을 위한 번역 시리즈
(1) 미국 과학아카데미 연구보고서 요약문, 2006
■…누가 믿을만한 설명을 해줄 전문가일까? 그건 던지는 물음의 포인트에 따라 달라진다. 지금 많은 사람들이 궁금하게 여기는 바는 ‘낮은 선량의 방사선은 인체에 어떤 영향을 끼칠까’이다. 이런 물음에 책임있게 답할 전문가는 방사선의 생물학적 영향을 연구하는 학자일 것이다. 그러나 요즘 우리가 듣는 많은 정보들은 원자력계 전문가들한테서 나온다. ’지금 검출되는 방사선량은 엑스선 1회 촬영시의 선량에 비교해볼 때, 또는 일반인 방사선 기준값에 한참 밑에 있기 때문에, 미미하고 그래서 안전하다’. 공중보건 의학자나 이전의 관련 기초연구 보고서들에선 이와는 다른 얘기들이 나온다. ‘방사선 위험이 미미하다 해도 존재하며 따라서 방심할 수는 없다.’
●…어쩌면 두 이야기의 결론은 같다. 상황이 진행 중이긴 하지만 현재의 수준에서 볼 때 ‘위험은 걱정할 만하지 않다’는 것이다. 그런데도 두 가지 이야기는 미묘하게 다르고 또 서로 경계하고 있다. 이런 미묘한 차이는 공중보건의 관점과 태도에 이르러선 큰 차이를 만들어낸다. 그런데도 한국 정부는 주로 원자력계 전문가의 이야기에 귀를 기울이며, 기준 이하의 방사선량은 무해하다는 한쪽의 주장이 ‘과학’의 일반론이라고 강조하고 있다. 현실 과학은 ‘과학’의 이름으로 대변되지 못하고 있는 실정이다.
▲…일본 원전 참사의 여파가 여전히 크므로, 우리사회에서도 저선량 방사선의 위험에 관한 논의는 상당히 오랫동안 진행될 것으로 보인다. 저선량 방사선의 인체 영향에는 많은 불확실성이 있는 게 현실이다. 따라서 저선량 방사선이 여러 조건을 통제하는 실험실(in vitro)을 넘어 실제 생명세계(in vivo)에서는 얼마나 실제적인 영향을 끼치는지에 관해선 여러 논란이 있다. 분명한 결론은 아직 없다. 여러 많은 논의들이 기초과학계에서 이뤄지고 있다.
◆…이런 점에서 우리사회에서도 계속 더 많아질 저선량 방사선에 관한 논쟁이 좀 더 균형 있게 이뤄질 수 있도록, 또 일반인이 전문가들의 말에 적절히 반응할 수 있도록, 현재 지배적인 담론을 이루고 있는 원자력계와 정부의 ‘안전론’에서는 잘 얘기되지 않지만 실제 세계의 기초연구계에서는 널리 인용되거나 읽히는 여러 자료들을 찾아 이곳에 소개하고자 한다.
▶…이런 자료들에서 다뤄지는 위험이 그대로 국내에서 일어나고 있음을 암시하거나 보여주려는 뜻은 아니다(대부분 자료들에서는 저선량 문제가 다뤄지더라도 우선 관심사는 비교적 높은 저선량 방사선이다). 한국에 당장 실질적인 방사선 위험이 닥친 것도 아니며, 사실 일본이 처한 엄혹한 현실에 비춰보면 현재의 국내 여건은 쉽사리 위험을 떠들 정도도 아니다. 그래서 이런 자료들이 뜬금없는 이야기이거나 지나친 관심으로 여겨질 수도 있다. 그러나 한국에서도 두고두고 먹을거리와 환경생태의 방사선 영향에 대한 관심도 높아질 것이며 더 많은 논의가 나올 것으로 보인다.
■…누군가 말했듯이, 방사선 위험에 대한 과대평가나 과소평가는 방사선 과학의 불확실성이 대체 무엇인지 그 정체를 잘 모를 때에 나타날 수 있는 것이다. 그런 점에서 학계에서 얘기하는 불확실성이라는 게 무엇인지 한발짝 가까이 들여다보는 것은 불신과 오해를 줄이는 데에도 도움이 될 것이라고 믿는다. 이런 생각에 이르러, 여러 논의에서 자주 인용되는 몇 가지 자료들을 번역해 소개하기로 했다. 독자 여러분의 관심과 비판을 바란다. 이번 첫번째 번역 자료는 2006년 미국 과학아카데미가 관련 전문가들의 오랜 논의를 거쳐 낸 7차 연구보고서의 요약문으로, 번역 원고를 교정하는 과정에서 두 분 선생님의 도움을 받았다. 감사드립니다. 꾸벅~ -옮긴이 오철우
■…●…▲…◆
미국 과학아카데미 연구보고서 요약문
BEIR Ⅶ: 낮은 수준 이온화 방사선에 노출될 때의 건강 위험
‘이온화 방사선의 생물학적 영향 7차 보고서(BEIR-Ⅶ)’는 낮은 수준(저선량)의 이온화 방사선에 노출될 때 생기는 암 또는 다른 건강 영향에 대해 가장 최근의 포괄적인 위험 평가를 제시하고 있다. 이것은 암 사망율(cancer mortality)에 더해 암 발병율(cancer incidence)에 대한 상세한 평가(estimate)를 담고 있는, 이런 종류의 첫번째 보고서들 중 하나이다. 일반적으로 말해 BEIR-Ⅶ은 암과 백혈병에 대해 이전에 보고된 위험 평가들을 지지하지만, 광범위한 새로운 데이터를 사용할 수 있게 되면서 이런 평가들에 대한 신뢰성(confidence)은 더 높아졌다. [우리 위원회는] 접근 가능한 생물학적, 그리고 생물물리학적 데이터에 대해 폭넓게 리뷰를 했으며, 그런 리뷰의 결과는 암 발병의 위험이 저선량에서도 문턱값 없이 선형 추세로 진행되며 최소 선량도 인간에게 작은 추가 위험의 증가를 일으킬 잠재성을 지닌다는 ‘문턱값 없는 선형비례 이론(LNT: linear-no-threshold, 무역치 선형)’의 위험 모형을 지지한다.
[옮긴이의 용어 설명] ▶ 이온화 방사선(전리 방사선): 방사선이 어떤 물질을 통과하면서 이온화를 일으킬 정도의 에너지를 지니는지에 따라 이온화 방사선과 비이온화 방사선으로 나뉜다. 생체에서 이온화를 일으키는 데 필요한 최소 에너지는 대체로 12 eV(전자볼트)이다. 우리가 보통 얘기하는 방사선은 이온화 방사선인데, 다시 알파선, 베타선, 감마선 등으로 구분된다. 이런 이온화가 세포와 DNA에 직간접으로 손상을 일으킨다. ▶ 문턱값 또는 역치: 그 수준 아래에서는 아무런 반응을 일으키지 않다가, 그 수준 이상에서 갑자기 반응을 나타내기 시작할 때의 값을 말한다. ▶ 에너지등가량 또는 선에너지전이(LET): 방사선이 조직을 통과할 때 단위 거리당 흡수되는 평균 에너지. 엑스선, 감마선 같은 낮은 LET 방사선들은 널리 골고루 퍼져 이온화를 일으키지만, 알파선(알파입자) 같은 높은 LET 방사선은 짧은 거리에서 아주 조밀하게 이온화를 일으킨다. 따라서 같은 선량의 방사선 에너지가 있다 해도 방사선의 종류에 따라 세포에 손상을 일으키는 정도와 그 양상에는 차이가 있다. 이를 나타내기 위해 생물학적 효과비(RBE)를 사용한다. (도움자료: <방사선생물학>, 강만식 등 지음) ▶ 고형암: 암은 크게 고형암과 혈액암으로 나뉘는데 고형암이 85% 정도를 차지한다. 예를 들어 위암은 고형암이며 백혈병은 혈액암이다.
이번 보고서는 이온화 방사선의 생물학적 영향(BEIR: Biologic Effects of Ionizing Radiation)이라는 이름으로 국립아카데미가 낸 방사선의 건강 영향 보고서 중에서 일곱번째이다. BEIR-Ⅶ 보고서는 엑스선과 감마선처럼 저밀도의 에너지등가량(low-LET)을 지닌 이온화 방사선의 저선량이 건강에 끼치는 영향에 초점을 맞추고 있다. 저에너지등가량 방사선의 저선량 문제를 다룬 가장 최근의 BEIR 보고서는 1990년에 발간된 BEIR-Ⅴ였다. 사람들은 자연과 인공의 방사선원에서 나오는 이온화 방사선에 노출된다(그림1 참조). 아주 높은 선량은 노출 뒤에 며칠 안에 [임상 증상이] 뚜렷하게 나타날 수 있는 인체 조직 손상을 일으킬 수 있다. 이 보고서의 주제인 저선량을 포함하는 좀 더 완화된 선량에 노출된 뒤에 암처럼 뒤늦게 영향이 나타날 수 있는데, 그련 [장기적인] 영향이 나타나는 데에는 몇 년이 걸릴 수 있다.
대부분 방사선원은 고에너지등가량(high-LET) 방사선과 저에너지등가량(low-LET) 방사선의 혼합으로 이뤄져 있다. 고에너지등가량 방사선에 견줘, 저에너지등가량 방사선은 방사선 경로에 있는 세포들에 더 작은 에너지를 전달해 방사선 궤적당 파괴력은 더 작은 것으로 여겨지고 있다. BEIR-Ⅶ 보고서에서는 ‘저선량’을 저에너지등가량 방사선 중에서 거의 영(0)에서 대략 100밀리시버트(mSv)에 이르는 범위의 방사선량으로 정의한다. 미국 사람들은 대략 연평균 mSv 수준의 배경 방사선에 노출돼 있다. 가슴 엑스선 촬영 때의 노출은 대략 0.1mSv이며 전신 컴퓨터단층촬영(CT) 때의 노출은 대략 10mSv이다.
저에너지등가량 방사선의 저선량이 건강에 끼치는 영향을 이해하는 데에는 여러 가지 해결해야 하는 과제들이 관련돼 있지만 최근 지식 덕분에 몇 가지 결론을 내릴 수 있다. BEIR-Ⅶ 보고서는 이 보고서의 관심사인 저선량에서 이온화 방사선 노출과 인간의 고형암(solid cancer) 발전 사이에는 선형적인 선량-반응 관계가 존재한다는 가설이 현재 과학적 증거와 부합한다는 결론을 제시한다. 어떤 수준 이하에서는 암이 유발되지 않는다고 말할 수 있는 그런 수준의 문턱값이 존재한다고는 보기 어렵다. 다만 저선량으로 유발된 암 발생이 적을 뿐이다. 다른 건강 영향(심장 질환이나 발작)은 더 높은 방사선량에서 일어나지만, 저선량 방사선과 암 이외 건강 영향 사이에서 어떤 가능성 있는 선량-반응을 평가하기 위해서는 추가적인 데이터가 더 필요하다. 이 보고서는 또한 부모가 저에너지등가량 방사선의 저선량에 노출된 뒤 또는 이에 만성적으로 노출된 뒤에 임신한 자녀가 해로운 유전적 영향을 지니고 태어날 위험은 인구집단의 유전적 질환의 기준 빈도에 견주어볼 때에 매우 작다는 결론을 내린다.
방사선 노출과 건강 영향
이온화 방사선 노출 뒤의 해로운 건강 효과를 초래하는 메커니즘은 충분히 밝혀지지 않았다. 이온화 방사선은 디엔에이(DNA)를 포함해 인체 세포 안 분자의 구조를 변화시킬 정도로 충분한 에너지를 지닌다. 이런 분자적 변화 중 일부는 너무나 복잡하기 때문에 인체의 복구 메커니즘(repair mechanism)이 그것들을 정확하게 수선하기는 어려울 수 있다(may be difficult). 그렇지만 증거로 볼 때에 그런 변화 중 작은 일부만이 암이나 다른 건강 영향으로 이어질 것으로 예상된다.
이온화 방사선의 건강 영향를 평가하는 데에 가장 철저하게 연구되는 개인들은 히로시마와 나가사키 원자폭탄의 생존자들이다. 이들은 모든 연령과 남녀를 포함하는 커다란 집단을 이루고 있다. 일본 방사선영향연구재단(RERF)은 이들 생존자를 대상으로 50년 이상 추적 조사를 수행해왔다. 이런 연구에서 나온 중요한 발견은 고형암의 발생이 방사선량에 비례해 증가한다는 점이다. 피폭된 생존자의 60% 이상이 100mSv 미만(BEIR-Ⅶ 보고서가 채용하는 저선량의 정의값)의 방사선량을 받았다.
암의 위험 모형
BEIR-Ⅶ 위원회의 중요한 과제는 노출된 개인한테서 암이 유발되는 위험을 평가하는 모형을 개발하는 일이었다. 이 과제을 위해서는 방사선량, 성별, 그리고 피폭 연령에 따라 위험이 어떻게 달라지는지 표현해야 한다. 역학 연구에서 나온 데이터가 이 과제을 수행하는 데 사용되었다. 일본 원자폭탄 생존자들은 대부분의 고형암과 백혈병 위험을 평가하는 데 쓰이는 일차적인 자료원이었다. 11개의 특정한 암 가운데 2개, 즉 유방암과 갑상선암에 대해, 원자폭탄 생존자 데이터가 의료방사선에 노출된 사람들의 데이터와 함께 위험 평가에 사용되었다. 추가적인 의학 연구에서 나온 데이터, 핵발전소 작업자 연구에서 나온 데이터가 평가되었는데, 그것이 BEIR-Ⅶ 모형에도 부합한다는 것이 발견되었다.
1990년 BEIR-Ⅴ 발표 이후에, 원자폭탄 생존자들 안의 암 발병에 관해 더 포괄적인 자료(치명적이지 않은 질환을 포함해)를 사용할 수 있게 되었다. 또한 사망자 추적 조사는 15년 동안 더 계속되어 고형암 사망자 숫자는 거의 2배가 되었고 개량된 방사선량측정 시스템(DS02)이 시행되었다. 이에 더해, 의료 목적으로 방사선에 노출된 사람들에 관한 연구, 그리고 저선량과 저선량률에 노출된 핵시설 작업자에 관한 연구에서 나온 새로운 데이터를 쓸 수 있게 되었다. 이런 발전은 위험 평가를 개발하는 데 사용되는 역학 데이터를 보강해주었다. 상자글1은 BEIR-Ⅴ 이후에 사용할 수 있게 된 새로운 역학 정보와 접근방법의 일부를 목록화한 것이다.
[상자글 1]
BEIR-Ⅶ 위험 모형에 쓰인 새로운 역학 정보와 접근방법들
1. 사용할 수 있는 역학 연구 정보들이 크게 증가해왔다.
-원자폭탄 생존자들의 경우에, 히로시마와 나가사키 종양 등록에 있는 암 발생 데이터를 사용할 수 있게 됐다(고형암 1만3000 병례). 분석에 쓸 수 있는 고형암 사망자의 숫자는 거의 2배가 됐다(사망자 1만 명).
-의료 목적으로 노출된 사람들에 관한 많은 연구들에서 나온 새로운 데이터가 있다. 이런 데이터를 통합해 여성 유방암과 갑상선암의 위험을 평가하는 데 사용되었다.
-저선량과 저선량률에 노출된 핵시설 작업자들에 관한 연구에서 나온 새로운 데이터가 있다. 여러 연구에서 나온 데이터를 결합한 분석 결과들도 거기에 포함된다. 이런 데이터는 평가 대상이 됐으며, 그 데이터들이 BEIR-Ⅶ 위험 평가와 부합한다는 것이 발견되었다.
1. BEIR-Ⅶ은 암 발병(치명적이지 않은 암을 포함)과 암 사망 둘 모두에 대한 평가를 제공한다. 반면에 이전 보고서들은 사망자 데이터에만 초점을 맞추었다.
2. 원자폭탄 생존자에 관한 암 발병 데이터를 사용할 수 있게 되면서 11개의 특정한 암들에 대한 평가를 개발하는 일이 가능해졌다.
3. 원자폭탄 생존자에 대해 새롭게 시행된 DS02 방사선량측정 시스템은 선량에 따라 달라지는 위험을 평가하는 데 좀 더 정확한 기초를 제공한다.
평균적으로 보아, 미국 국민 전체의 성비·연령 분포와 비슷한 성비와 연령 분포를 상정한다면, BEIR-Ⅶ의 생애 위험도 모형(lifetime risk model)에서는 100mSv 선량으로 인해 100명 중에서 대략 1명이 암(고형암이나 백혈병)으로 발전할 수 있다고 예측된다(expected). 한편 100명 중에서 대략 42명이 다른 원인으로 인해 고형암 또는 백혈병으로 발전할 수 있는 것으로 예측된다(그림2 참조). 선량이 더 낮다면 이에 비례해 위험은 더 낮아질 것이다. 예를 들어, 10mSv에 노출될 때에 1000명 중에서 대략 1명이 암으로 발전할 것으로 예측된다. <표1>은 100mSv에 노출된 10만 명에게 생애 기간에 나타날 수 있는 모든 고형암과 백혈병 발병과 사망의 생애 귀속위험도(LAR: lifetime attributable risk)를 BEIR-Ⅶ가 최선으로 평가한 것이다. 이 보고서는 몇몇 특정 부위의 암에 대해서도 평가를 제시한다.
매우 낮은 선량의 위험 평가
100mSv나 그 밑의 선량에서는 통계적 제한으로 인하여 인간의 암 위험을 평가하는 게 어렵다. 우리 위원회는 이용할 수 있는 생물학적, 생물물리학적 데이터를 포괄적으로 리뷰했으며, 그 결과 위험은 더 낮은 선량에서도 선형적인 방식으로 문턱값 없이 이어질 것이며, 최소 방사선량도 인간에게 위험의 작은 증가를 유발할 잠재력을 지닌다는 결론에 이르렀다. 이런 가정은 ‘문턱값 없는 선형(linear-no-threshold: LNT)’ 모형이라고 불린다.
문턱값 없는 선형 모형에 경쟁하는 두 가지 가설이 있다. 하나는 저선량 방사선이 문턱값 없는 선형 모형이 예측하는 것보다 더 해롭다는 것이다. BEIR-Ⅶ은 방사선의 건강 영향 연구들이 전반적으로 이런 가설을 지지하지 않는다는 것을 발견했다. 또 다른 가설은 그 위험이 문턱값 없는 선형 모형이 예측하는 것보다 더 작거나 존재하지 않거나, 또는 저선량 방사선이 건강에 이로울 수 있다고 주장한다. 이 보고서는 지배적인 정보들로 볼 때에 저선량에서 위험이 작기는 하지만 일부 존재할 것이라는 결론을 채택한다.
암 이외 다른 건강 영향
방사선 노출이 치료용 고선량 방사선에 노출된 사람들과 적정량 이상에 노출된 원자폭탄 생존자들 사이에서 암 이외에 다른 질환, 특히 심장 질환의 위험을 증가시킨다는 입증이 제시되어 왔다. 그렇지만 저선량에서 암 이외 질병의 위험이 증가된다는 직접 증거는 없으며, 있다 하더라도 그런 위험을 정량화하기는 부적합하다. 방사선 노출은 또한 일부 양성종양의 위험을 증가하는 것으로 제시돼왔으나 그 위험을 정량화하기는 부적합하다.
이온화 방사선에 노출된 부모의 자녀에 나타나는 위험 평가
자연적으로 생기는 유전학인(유전성) 질병은 생식세포의 유전물질(DNA)에서 일어나는 돌연변이의 결과로 발생하며 유전된다(즉, 돌연변이가 후손과 후속세대에 전이된다). 이온화 방사선 노출이 유전 질환 빈도의 증가를 초래할 것인지에 관한 우려로 인해 광범위한 연구 프로그램들이 시작돼 원자폭탄 생존자의 자녀에 나타나는 해로운 유전적 영향을 검사했으며, 다른 연구들은 실험실에서 양육할 수 있는 동물, 주로 마우스에 초점을 맞춰 관련 연구를 진행했다. 노출된 원자폭탄 생존자의 자녀 3만 명에 대한 연구는 해로운 유전적 영향을 유의미하게 보여주지 못했다. 지난 10년에 걸쳐, 자연적으로 발생하는 유전 질환과 마우스 등 실험용 동물을 대상으로 한 방사선 유도 돌연변이에서 그 바탕이 되는 분자적 성질과 메커니즘을 이해하는 데에는 주요한 진전이 이뤄졌다.
이 보고서에서 제시되는 위험 평가는 이런 모든 진전을 통합한 것이다. 그 위험 평가는 저에너지등가량 방사선의 낮은 선량 또는 만성적인 선량에서 유전적 위험이 인구집단에서 나타나는 유전 질환의 기준 빈도에 견주어 매우 작음을 보여준다.
BEIR-Ⅶ의 평가에서는 대략 3만명(히로시미와 나가사키에서 평가된 자녀들의 숫자) 자녀들의 표본에서 해로운 유전적 영향이 초과적으로 나타나리라고 예측할 수 없을 것이다. 유전적 위험이 낮은 이유들 중 하나는 배아발생과 생존력(viability)에 부합할 정도의 유전적 변화만이 생존출생을 통해 회복될 수 있기 때문이다.
이후 연구 과제
저선량 이온화 방사선이 건강에 끼치는 영향을 더 깊게 이해하기 위해서는 지속적인 추가 연구가 필요하다. BEIR-Ⅶ가 제시하는 주요 연구 주제를 다음과 같다.
- 저선량 이온화 방사선이 행하는 디엔에이 손상을 보여주는 다양한 분자 표지의 수준(level)을 확정하기(determination)
- 디엔에이 복구 충실도(repair fidelity) 확정하기, 특히 저선량에서 일어나는 이중 가닥 파손과 다중 가닥 파손에 대한, 그리고 복구 능력과 방사선량이 무관한지 에 대한 확정하기 (▶ 설명: 여기에서 이중 가닥 파손(double strand break)은 DNA 이중나선이 짤리는 현상을, 다중 가닥 파손(multiple strand break)은 이런 현상이 염색체 이곳저곳에서 일어남을 의미- 옮긴이)
- [방사선] 적응(adaptation), 저선량 과민성, 방관자 효과(bystander effect), 호메시스(hormesis), 그리고 방사선 발암의 유전체 불안정성의 연관성에 대한 평가
- 저선량에서 가정되는 호메시스 효과(hormesis effect)에 대한 분자적 메카니즘의 식별(identification)
- 종양의 형성 과정에 나타나는 방사선의 특정한 역할에 관한 현재의 불확실성을 줄이기
- 방사선 반응과 암 위험에 영향을 주는 유전학적 요인들에 관한 연구
- 방사선의 세대 전이 유전학적 영향에 관한 연구
- 의료방사선과 직업방사선 연구의 지속
- 일본 원폭 생존자에 대한 추적 건강 조사 연구의 지속(생존자의 45%가 2000년 현재 살아 있다).
- 원폭 생존자에 대한 연구를 보완하는 역학 연구. 예를 들어 핵산업 종사자에 대한 연구와 옛 소련의 나라들에서 피폭된 사람들에 관한 연구들.
[저선량 이온화 방사선 노출시의 건강 영향 평가 위원회]
의장 Richard R. Monson, Havard School of Public Health
부의장 James E. Ceaver, University of California, San Francisco
Herbert L. Abrams, Stanford University
Eula Bingham, University of Cincinnati
Patricia A. Buffler, University of California, Berkeley
Elisabeth Cardis, International Agency for Research on Cancer, Lyon, France
Roger Cox, National Radiological Protection Board, UK
Scott Davis, University of Washington and Fred Hutchinson Cancer Research Center, Seattle, WA
William C. Dewey, University of California, San Francisco
Ethel S. Gilbert, National Cancer Institute
Albrecht M. Kellerer, Ludwig-Maximilians-Universitat, Munchen, Germany
Daniel Krewski, University of Ottawa, Ontario, Canada
Tomas R. Lindahl, Cancer Research UK London Research Institute
Katherine E. Rowan, George Mason University
K. Sankaranarayanan, Leiden University Medical Centre, Leiden, The Netherlands
Daniel W. Schafer, Oregon State University (from May 2002)
Leonard A. Stefanski, North Carolina State University, (through May 2002)
Robert L. Ullrich, Colorado State University
Rick Jostes (Study Director), National Research Council
이 요약 보고서는 위원회 보고서에 기초를 두어 국가연구위원회(NRC)가 작성했다.
참고자료