[논문]무선주파수 펄스파 노출에 대한 인체 영향 및 인체보호기준

이애경; 전상봉; 최형도; 권용기; 최동근; 장주동; 백정기; 김윤명; 김완기; 이영민

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電磁波技術 : 韓國電磁波學會誌 = The Proceedings of the Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.29 no.3, 2018년, pp.11 - 20

이애경 (한국전자통신연구원) , 전상봉 (한국전자통신연구원) , 최형도 (한국전자통신연구원) , 권용기 (국립전파연구원 전파환경안전과) , 최동근 (국립전파연구원) , 장주동 (국립전파연구원) , 백정기 (충남대학교 전자파환경기술연구 (EM-ERC) 센터) , 김윤명 ((주)EMF Safety) , 김완기 (한국방송통신전파진흥원) , 이영민 (한국전파진흥협회 전자파기술원)

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AI 본문요약
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문제 정의

지침 또는 표준의 관련 제한 값을 검토하기 전에 두 기관의 생물학적 영향에 관한 관점의 차이를 살펴볼 필요가 있다. 본 논문에서는 IEEE 표준과 ICNIRP 지침 및 기타 최근 문서의 무선주파수 펄스파 노출 관련 주요 생물학적 또는 건강 영향 연구 결과를 요약한 뒤 노출 기준을 분석하도록 한다. 펄스파 노출에 대한 기준을 이해하기 위해서는 연속 파 노출의 이해가 선행되어야 하므로, 펄스파에만 국한하여 서술하기는 불가능하다.
본 논문은 과년도 보고서[1]에서 다루었던 내용을 중심으로 국립전파연구원 전자파인체보호위원회 연구분과위원회에서 논의된 사항을 추가하여 무선주파수 펄스파 노출 기준에 대해 기술하고자 한다.
전자파의 노출량 평가 시 평균하는 면적(averaging area)이 중요하므로 이에 대해 서술하도록 한다. IEEE C95.
따라서 펄스파 노출을 어떻게 다루는가를 보이기 위해서는 기본적으로 연속파에 대한 기준을 참조할 수밖에 없다. 펄스 형태의 전자파 노출에 대한실질적인 노출 평가는 주로 기준레벨에 대한 적합성 여부로 이루어지므로 본 논문에서는 주로 인체 내부 흡수 물리량보다는 외부 전자기장 기준에 관해 IEEE 표준과 ICNIRP 지침을 분석하도록 한다.

제안 방법

ICNIRP 지침은 여러 문헌을 참고하여 펄스폭 30 μs 미만의 펄스로 변조된 2.45 GHz의 경우, 사람의 청각 감지 임계치를 약 100～400 mJ/m2(4～16 mJ/kg의 전자파 흡수 (SA))로 보았다.
두 명의 자원자를 대상으로 2.45 GHz 대역 혼안테나(32×26 cm2 개구)를 사용하여 실험하였으며, 자원자가 없을 때 머리 표면 위치에서 평균 전력밀도를 측정장비 (Narda 8100 power monitor)로 측정하였다.
열탄성 팽창에 의한 청각효과를 제한 또는 회피하기 위해서는 펄스파에 의한 SA를 제한하여야 한다고 판단하였다. 이에 주파수 0.3～10 GHz 대역에서 머리에 국부 노출을 초래하는 펄스파의 경우에는 10 g의 조직에서 평균한 SA가 직업적 노출에서 10 mJ/kg을 초과하지 않을 것, 일반대중의 경우는 2 mJ/kg을 초과하지 않아야 한다고 추가적 기본한계를 설정하였다.

성능/효과

1) 100 kHz～300 GHz 주파수 범위의 펄스 형태의 무선주파수 전자기장 노출의 경우, 순간 첨두 전기장의 MPE(일시적) 값은 100 kV/m이다.
2) 100 kHz～300 GHz 주파수 범위에서 첨두 펄스 전력 밀도는 시간 평균과 첨두 전기장 제한 값에 의해서만 제한되나, 예외로서, 평균 시간 내에 임의의 0.1초 동안 총 입사 에너지 밀도는 연속파 전자기장에 대한 전체 평균 시간 동안 허용되는 총 에너지 밀도의 1/5을 초과하지 않아야 한다(144 J/kg의 1/5). 즉,
2. 기본한계를 만족하고 간접적 결합에 의한 유해한 영향을 배제할 수 있다면, 전자기장 강도가 표시 값을 초과하여도 좋다
따라서 10 GHz 이상의 주파수에서 IEEE 표준의 평균 면적 100 λ2(3～30 GHz) 및 0.01 m2(30 GHz 초과)과 ICNIRP 지침의 20 cm2를 비교하면, ICNIRP 지침이 더 엄격하다.
마이크로파 펄스의 청취는 인간의 청각 지각에서 일반적으로 발생하는 공기 또는 뼈에 의해 전도된 소리 에너지에 대한 예외적 현상으로, 실험적 및 이론적 연구는 마이크로파 청각 현상이 중추 신경계의 청각 신경 생리학 경로를 따라 청각 신경 또는 뉴런과 마이크로파 펄스가 직접 상호 작용함으로써 발생하지 않는다는 것을 보여주었다. 대신, 펄스파 에너지가 머리 내 연조직에 흡수되어 발생되는 음향 압력 열탄성파가 내이의 미로 내에 있는 액체와 관련된 조직의 확장을 야기하여 청각 수용기들을 자극하는 음파를 발생시킴으로써 청각 효과가 나타난다는 사실이 많은 실험적 증거와 모델 연구결과에 의해 뒷받침된다^[18]～[23].

후속연구

8 J/kg의 전신 SA 기준을 만족하면 기준에 부합 한다고 할 수 있다. 그러나 전신 SA는 평가하기가 어려운 물리량이므로, 현실적으로는 전기장 강도, 에너지 밀도 또는 전력밀도와 같이 외부 전자기장을 측정 또는 계산하여 적합성을 평가하게 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	동물 실험결과 근거리장의 강한 국부 노출의 결과는?	전신에 걸친 원거리장의 무선주파수 노출 연구는 치사(致死) 수준 또는 이와 근접한 수준의 강한 장을 인가했을 경우에만 토끼 눈에 백내장이 일어남을 보여준다[5],[6]. 또한 근거리장의 강한 국부 노출은 개[7]～[9]와 토끼[10]～[12]의 눈에 백내장을 일으킬 수 있으며, 동일한 평균 전력에서 지속적인 펄스 형태의 무선주파수 노출도 토끼 백내장 발생에 같은 영향[13]을 주는 것으로 보고하고 있다[4].
	펄스파 노출에 대한 적합성을 분석하는 과정에서 인체보호기준을 평가하는 과정은?	현재 정부(과학기술정보통신부)의 전자파인체보호기준[2]은 펄스파 노출에 대해 별도의 기준을 규정하지 않고 있다. 즉, 기상 레이다나 항공관제 레이다에서 발생하는 펄스파 노출에 대한 적합성을 분석할 때 현 인체보호기준을 따른다면, 10 GHz 이하 주파수 대역에서는 6분 동안, 그 이상의 대역에서는 68/f1.05분 동안 시간 평균된 전력밀도로 적합성을 평가하게 된다. 그러나 1998년 발행된 국제비전리복사방호위원회(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection: ICNIRP) 지침[3]이나 미국전기전자학회(Institute of Electrical and Electronics Engineers: IEEE) C95.
	쥐의 놀람 반응을 억제하고 몸의 움직임을 유발할 수 있는 강한 펄스 형태의 마이크로파 전자기장 수치는?	한편, 강한 펄스 형태의 마이크로파 전자기장에 대한 노출은 의식이 있는 쥐의 놀람 반응(startle response)을 억제하고 몸의 움직임을 유발한다고 보고되었다[29]～[31]. 몸의 움직임을 유발하는 효과의 임계치는 중뇌에서의 에너지 흡수 레벨 200 J/kg(펄스폭 10 μs) 이었다. 펄스 변조 마이크로파의 이러한 효과에 대한 메카니즘은 아직 명확히 알려져 있지 않지만, 마이크로파 청취 현상과 관련이 있다고 여겨진다[3].

참고문헌 (39)

이애경, "펄스파 노출에 대한 인체보호기준 분석", 전자파 인체보호 활동 및 표준화 동향 보고서 통권 제14호, pp. 41-47, 2017년. 12월.
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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