보고서 정보
주관연구기관 |
한림대학교 산학협력단 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
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발행년월 | 2013-06 |
과제시작연도 |
2010 |
주관부처 |
지식경제부 Ministry of Knowledge Economy |
과제관리전문기관 |
한국에너지기술평가원 Korea Energy Technology Evaluation Institute |
등록번호 |
TRKO201400010373 |
과제고유번호 |
1415114310 |
사업명 |
전력산업원천기술개발사업 |
DB 구축일자 |
2014-06-21
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키워드 |
쥐.고환생식세포의 apoptosis.정자.60 Hz 자기장.생물학적 영향한계치.유해영향.biological threshold.BT.hazard effect.
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초록
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최종목표
○ 60 Hz 자기장에 대한 쥐(Rat: 300 g)의 생물학적 영향한계치(biological threshold) 발견연구 및 기전 제시
○ 생쥐(mouse: 30 g)에 대해 60 Hz 자기장의 세대별 노출로 각 세대의 생물학적 영향(biological effect) 및 유해영향(hazard effect) 가능성 제시
○ 60 Hz 자기장의 인체 영향한계치 설정에 기본 자료 제공
개발내용 및 결과
1. 연구내용
1) 60 Hz 자기장에 대한 쥐의 생물학적 영향한계치 조사
- 본 연구팀
최종목표
○ 60 Hz 자기장에 대한 쥐(Rat: 300 g)의 생물학적 영향한계치(biological threshold) 발견연구 및 기전 제시
○ 생쥐(mouse: 30 g)에 대해 60 Hz 자기장의 세대별 노출로 각 세대의 생물학적 영향(biological effect) 및 유해영향(hazard effect) 가능성 제시
○ 60 Hz 자기장의 인체 영향한계치 설정에 기본 자료 제공
개발내용 및 결과
1. 연구내용
1) 60 Hz 자기장에 대한 쥐의 생물학적 영향한계치 조사
- 본 연구팀은 100 μT에 8주 노출시 생쥐 고환 생식세포의 apoptosis를 확인 하였으며(Lee et al., Effects of 60 ㎐ electromagnetic field exposure on testicular germ cell apoptosis in mice. Asian Journal of Andrology, 6: 29-34, 2004), 더 나아가 14 μT에 16주 노출에서 생쥐 고환 생식세포의 apoptosis 증가를 확인하였음(Kim et al., Effects of 60 Hz 14 μT magnetic field on the apoptosis of testicular germ cell in mice. Bioelectromagnetics, 30: 66-72, 2009)
- 동사업의 이전 연구(60 Hz 자기장에서 생체 노출 영향(risk) 평가를 위한 동물 실험연구)에서 60 Hz 자기장 20주 지속노출에서 생쥐 고환 생식세포의 BT는 10 μT이고 정자운동성의 BT는 2.5 μT임을 확인하였음
- 위 연구결과를 바탕으로 200, 20, 2, 0 μT에 일반인 기준(매일23시간)으로 하여 20주 노출시 쥐 고환 생식세포의 apoptosis 유무와 정자에 대한 영향을 확인하였음
- 자세한 연구에서 20주 노출 쥐에서는 20-200 μT에서 BT가 있다고 판단하여 200, 100, 50, 25 μT 및 대조군에서 노출하였음
- 동사업의 이전 연구(60 Hz 자기장에서 생체 노출 영향(risk) 평가를 위한 동물 실험연구)에서 제시된 생쥐의 생물학적 영향한계치와 그 영향 기전을 본 과제의 쥐의 것과 비교 및 검토하였음
2) 60Hz 자기장에 대한 생쥐의 세대별 연구
- 생쥐의 3세대에 걸친 60 Hz 자기장(500 μT)의 노출에서 종양 그리고 2 및
3세대의 고환 및 난자에 영향이 있음을 확인하였음(김윤원 등, 2001)
- 현재 ICNIRP의 일반인 순간 안전기준치보다 높은 100 μT에 생쥐를 노출하여 유해영향을 확인하기 위해 각 세대별 조건에 따른 임신, 고환, 정자 및 종양 영향을 연구하였음
- 생물학적 영향 중 유해영향을 발생학적, 유전학적 및 세포학적으로 검토하였음
2. 연구결과
1) 쥐에서 60 Hz 자기장의 영향
- 쥐 고환 생식세포의 apoptosis는 50 μT 이상에서 유의하게 증가하였음
- 정자수는 100 μT 이상에서 감소하였으나, 정자운동성과 정자형태는 200 μT 에서도 유의한 변화가 없음
- 20주 자기장 노출에서 apoptosis에 관여하는 유전자 endo G의 발현이 증가하였으나, p53, Bax, Bcl-2, caspase-3, 및 AIF에선 변화가 없었음
2) 예쁜꼬마선충에서 60Hz 자기장의 영향
- 500 μT 자기장 노출을 8세대까지 진행하였지만 생식력에 대한 영향은 없음
3) 동사업의 이전 연구에서 나온 생쥐 BT와 그 영향 기전 비교 및 검토
- 예쁜꼬마선충(Caenorhabditis elegans 3μg, 길이: 1mm)은 60 Hz 자기장 노출 500 μT에서 영향이 없었으나, 생쥐(mouse; 30g)에서는 20주 자기장 노출에서 고환 생식세포의 세포사멸 BT는 10 μT이고 정자수의 BT는 25-100μT 사이이며 정자의 운동성 BT는 2.5 μT였음. 하지만, 쥐(rat; 300 g)의 고환 생식세포의 세포사멸 BT는 25 μT이고 정자의 수 BT는 50 μT이였으며, 정자운동성은 200 μT 이상이었음
4) 60 Hz 자기장에서 생쥐의 세대별연구
- 1세대에 자기장에 노출되면 2, 3세대에서 비노출 환경으로 전환되어도 고환 생식세포의 apoptosis는 증가하였음
- 정자수와 정자운동성도 1세대에 자기장에 노출되면 2, 3세대에서 비노출환경으로 전환되어도 유의한 감소 또는 감소경향을 보였음
- 장기 무게는 2, 3세대에서 비노출 환경에서도 신장 및 생식세포(고환, 난소)에 영향을 받는 것으로 보임
- 임신율, 출산율, 유산과 성비 등은 유의한 차이가 나타나지 않았으나 영향을 받는 경향을 보임
기술개발 배경
- 전기 공급, 전기 및 전자 기기 등은 사람에게 편리함과 윤택한 삶을 제공하고 있으나, 이들로부터 발생되는 전자파 유해에 대한 관심이 증가되고 있음
- 특히 60 Hz 자기장은 송전선 및 대부분의 가전제품에서 발생되며, 이에 대한 불안감을 대부분의 국민이 가지고 있으며 대기, 수질 및 토양오염처럼 환경오염으로 대두되고 있는 실정임
- 또한, 소량 장기노출에 대한 전자파의 영향에 대한 불확실성은, 불안감이나 부정적인 생각에서 건강이 악화되는 ‘노시보효과’(건강에 좋다는 가짜약을 먹을 때 건강의 증진될 수도 있는 ‘플라시보효과’의 반대)를 유발하고 있음
- 1998년에 국제비전리복사방호위원회(International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection; ICNIRP)의 60Hz 전자기장(전자파) 중자기장의 안전기준치는 순간적 노출에서 인체 인지량을 기초로 단순 계산에 의해 직업인 안전기준치는 416 μT, 일반인 안전기준치는 83.3 μT로 정하였음(현재 우리나라의 안전기준치도 이와 같음)
- 2010년에 ICNIRP에서는 50 Hz 및 60 Hz 공통으로 순간적(수초이내) 자기장 노출에서 사람 신경세포 자극 및 망막에서의 안내섬광을 인지하는 10mT를 기준으로 직업인 안전기준치는 1/10인 1,000 μT이며, 일반인 안전기준치는 1/50인 200 μT로 제정하였음
- 하지만, 장기노출에 대한 안전기준치에 대해서는 보류하였으며, 장기노출에 따른 생물의학적 영향에 대한 연구의 필요성을 제기하였음
- 역학연구에서는 0.2 또는 0.4 μT 이상 환경에서 어린이 소아암과 백혈병 발생이 증가하였다는 보고가 있으며, 이에 비해 ICNIRP 안전기준치는 이의 500-1000배인 200 μT이고 우리나라는 200-400배인 83.3 μT이며 국내 전력선 아래 환경에서 가장 높은 자기장은 이의 25-50배인데, 아직까지 보편적으로 인정되는 기준은 없음
- 전문가들은 ‘전자파 노출은 순간적 노출기준 내에서, 가능하면 적게 그리고 짧은 시간동안 하라’는 precautionary policy(PP: 사전주의정책)를 권고함
- 이와 같은 안전기준치에 대해 장기노출에 대한 생물의학적 안전기준치의 제시가 필요한 시점임
- 60 Hz 자기장 안전기준치에 대한 연구는 공학, 의학, 생물학, 역학 및 자원자 등 여러 학문의 유기적 결합이 요구되는 연구로써 현재 초기 단계이며, 국내 연구가 국제적인 연구의 중심지로 성장할 수 있는 기회임
- 전기산업체의 선투자에 의해 경제적 및 산업적 이익의 창출과 세계시장을 선점할 수 있는 기반을 마련할 수 있음
- 또한, 전자파 차단재의 효율적인 사용을 추구하고, 전자파 관련 업종의 개선 및 효율적 운영에 이바지할 것으로 사료됨
- 60 Hz 자기장 노출 증가로 국민 건강 염려, 자기장 저감법과 차단재의 개발 그리고 자기장의 안전과 홍보를 위해 장기간 노출에 대한 안전기준치 연구가 필요한 시점임
- 전력산업의 이미지 개선에 이바지하고 precautionary policy(사전주의 정책)의 부담감을 줄일 것으로 사료됨
- 본 연구팀 뿐만 아니라 몇몇 연구팀은 이 분야에서 세계적 선두에 있으므로 지속적인 연구로 한국이 세계적인 연구 메카로 성장할 수 있는 기회이며, 이는 국가 위상에도 기여할 것임
핵심개발 기술의 의의
- 2010년에 ICNIRP에서는 50 Hz 및 60 Hz 공통으로 순간적(수초이내) 자기장 노출에 의해 안전기준치를 설정하였지만, 장기노출에 대한 안전기준치에 대해서는 보류하였으며, 장기노출에 따른 생물의학적 영향에 대한 연구
- 본 연구는 선행연구로 진행된 생쥐(30 g)와 예쁜꼬마선충(3 μg) 그리고 길이, 몸무게, 수명이 다른 쥐(300 g)를 연구하여 비교분석함으로써, 60 Hz 자기장 노출에서 생물학적 영향의 중요한 요인으로 다수의 전문가가 주장하는 유도전류뿐만 아니라 현재로는 알 수 없지만 다른 요소(factor)가 더 중요하게 작용하고 있음을 밝혔으며, 추후 원숭이 연구의 필요성을 확인하였음
- 또한, 세대별연구를 통해 부모의 자기장에 노출은 그 자손이 자기장에 비노출 되었더라도 영향이 있음을 확인하였음
- 이러한 체계적이고 종합적인 동물연구는 60 Hz 장기노출에 대한 생물의학적 안전기준치의 중요한 자료이며 인체안전기준치 법제화 및 세계 표준화 기준 마련에 중요한 자료로 사료됨
- 세계 표준화의 선도는 의료기기를 포함한 전자, 전기 등 관련업체들이 세계시장에서 안전기준치를 바탕으로한 신제품을 미리 개발하여 IT분야처럼 시장의 우위를 점하는데 기여할 수 있을 것으로 사료됨
적용 분야
1. 장기노출 인체안전기준치 제정 가능성 제시
- 장기 노출 인체 안전기준치 제정을 위해서는 추가로 원숭이 연구와 역학조사의 필요성 제시
- 향후 원숭이 연구를 수행한다면 위의 연구결과와 종합하여 학회(대한의학회, 전자파학회 등), 관련업체(한전 등), 정부(관련부서), 전문가 및 시민단체와 논의 후 장기노출 인체안전기준치 제시
2. 산업화
- 연구의 객관화를 위해 논문발표, 학회, 언론 홍보 및 이슈화
- 저감기술 개발 : 장기노출 인체안전기준치를 기준으로 가장 효율적인 저감 기술 개발 유도(특허 및 제품)
- 향후 원숭이 연구를 수행한다면, 전자파관련 산업체 및 의료기기 회사에 예상 안전기준치 및 그 기전을 제공하여 관련 기기 및 설비의 개발 유도
3. 세계 표준화
- 논문(SCI급) 발표, 국제학회 활동(BEMS, WHO, ICNIRP 등)으로 여론 조성
- 향후 원숭이 연구를 수행한다면, 우리나라 인체안전기준치 법제화 홍보 및 분위기 조성으로 세계 표준화 활동 강화
- 관련업체는 미리 안전기준치에 부합되는 제품과 기술 확보로 세계시장의 선점을 유도
목차 Contents
- 제출문 ... 1
- 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 2
- <기술개발사업 주요 연구성과> ... 11
- 목 차 ... 16
- 제 1 장 서론 ... 17
- 제 1 절 과제의 개요 ... 17
- 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 23
- 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 23
- 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 24
- 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위(부록1. 참조) ... 25
- 제 4 절 수행 결과의 보안등급 ... 32
- 제 5 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 32
- 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 33
- 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 33
- 1. 연구개발 추진 일정 ... 33
- 2. 연구개발 추진 실적 ... 36
- 3. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 43
- 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 49
- 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 50
- 제 4 절 고용 창출 효과 ... 51
- 제5절 자체보안관리진단표 ... 51
- 부 록 ... 52
- 부록1. 연구수행 방법 ... 52
- 부록2. 연구환경 ... 56
- 부록3. 연구개발 결과 ... 65
- 부록4. 참고 문헌 ... 114
- 끝페이지 ... 116
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