전자장
32. 전자장 (電磁場)
가. 전자장의 특성
(1) 전자장 (Eelectromagnetic Fields : EMFs)은 전기장과 자기장의 합성어이며 송·배전선, 전기제품 등 전기를 사용하는 모든 것으로부터 발생됨.
(2) 전기장은 발생원으로부터 수직방향으로 직선형태로 발생되며 나무, 건물, 사람의 피부 등에 의하여 쉽게 제거되거나 약해짐
(3) 자기장은 발생원을 중심으로 원형으로 형성되는 특성을 가지며 어떤 물체나 재료 등에 의해 쉽게 제거 혹은 약해지지 않는 특성을 보임.
표 3.32.1 전기장과 자기장의 특성 비교
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구 분 |
전기장(Electric Fields) |
자기장(Magnetic Fields) |
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발 생 원 |
전압(voltage)에 의해 발생 |
전류(current)에 의해 발생 |
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측정단위 |
o단위길이당 전압 : V/m, kV/m (1kV=1000V) |
o가우스(G) 또는 테슬라(T) - Gauss(G) : 미국 등지에서 주로 사용 - Tesla(T) :유럽등지에서 주로 사용 o또는 단위 길이당 전류 : mA/m o1mG = 0.1 mT = 80mA/m |
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정 의 |
전기장 1 kV/m는 10cm떨어진 두 개의 평행금속판에 100volt가 인가될때의 전기장을 1 kV/m로 정의 |
자기장 1G는 500 A가 흐르는 전선으로부터 1 m 떨어진 지점에 형성된 자기장을 1G로 정의 |
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차폐물질 |
나무나 건물같은 물체에 의해 쉽게 차폐되거나 약해짐 |
어떤 물체라도 쉽게 차폐시키거나 약화시키기 어려움 |
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거리감쇠 |
발생원으로부터 거리가 멀어질수록 급격히 감소함 |
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나. 직류(DC : Direct Current)와 교류(AC : Alternating Current)
(1) 가정용 전기의 경우 1초에 60회 진동하는 60Hz의 주파수를 갖는 교류를 사용하며, 배터리의 경우 전류가 한쪽방향으로만 흐르는 직류를 사용함.
(2) 교류의 경우 사람에게 미약한 전류를 발생시킬 수 있는 자기장(magnetic fields)을 발생시킬 수 있으며 이것을 유도전류(induced currents)라고 함.
(3) 사람의 건강에 영향을 미칠 수 있다는 전자장(EMFs)에 관한 연구의 많은 부분이 이 교류에 의한 유도전류(AC-induced currents)에 관한 것이며 직류의 경우 대부분의 실제상황에서 유도전류를 야기하지 않는 것으로 알려져 있음.
다. 전자장 스펙트럼
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(1) 전자장 역시 일종의 주파수 특성을 갖는 파동의 형태를 지니고 있기 때문에 주파수 대역에 따른 분류가 가능하며 그림과 같이 전자장 스펙트럼(Electromagnetic Spectrum)으로 나타낼 수 있음. (2) 대략 1015 Hz를 중심으로 그것보다 높은 주파수 대역을 갖는 전리방사선(X-ray, Gamma ray, UV)과 그 이하의 비전리 방사선(DC, ELF, RF, Microwave등)으로 나누어짐. (3) 이러한 분류 기준은 세포중의 이온을 전리시킬 수 있는 정도의 에너지를 갖고 있느냐 혹은 갖고 있지 않느냐로서 정해짐. (4) 비전리방사선은 다시 열적효과를 갖는 microwave 대역과 그렇지 않은 낮은 주파수 대역으로 구별 될 수 있음. (5) 그간 많은 과학자들은 비전리 방사선, 특히 극저주파 대역 (ELF : Extremely Low Frequency)의 인체영향 등에 관하여는 그 자체가 갖는 에너지가 대단히 미미한 물리적 특성 때문에 인체 위해성의 유발 가능성에 대해 회의적이었으나, 최근의 역학조사에서 발암과 관련한 인체 위해 가능성에 대한 결과가 다수 보고되어 관심을 집중시키고 있음. 그림 3.32.1 전자장 스펙트럼
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라. 전자장의 인체 위해성 여부와 관련된 연구실태
(1) 전자장의 인체 위해성과 관련하여 전기를 사용하는 발생원으로부터 전기장과 자기장 공히 발생되어지기는 하나 최근 관련연구의 초점은 자기장의 잠재적 건강 영향으로 국한되어 지고 있음.
(2) 그 이유는 그간의 많은 역학조사의 결과에서 자기장만이 발암 위해성 증가 관계를 증명할 뿐 전기장의 경우는 인체 위해성 증가의 어떠한 증거도 보고되어 있지 않기 때문임.
(3) 전자장의 인체 위해성에 대한 논란 :
(가) 1979년 미국의 Denver지역을 중심으로 한 역학조사에서 '고압 송전선으로부터 발생되는 전자장의 노출이 발암의 가능성을 높인다'는 점을 지적하는 결과가 발표되면서 시작됨.
(나) 현재까지 많은 연구가 진행중이며 그 내용을 보면;
1) 임산부의 경우 기형아 출산, 유산, 사산 등이 보고됨.
2) 어린이의 경우는 전자장의 노출과 급성 및 만성백혈병간의 연관성 등이 보고됨.
3) 성인 남성의 경우 주로 급·만성 백혈병, 뇌종양, 유방암, 고환암 등과의 관련성이 보고됨.
4) 성인 여성의 경우도 유방암을 중심으로 다수의 논문들이 있음.
5) 최근의 한 연구에서는 봉재공의 경력을 가진 사람들과 알쯔하이머병간에 연관성이 있는 것으로 조사 보고되어 전자장의 폭로가 Ca++이온의 유출의 원인으로 지목되고 있음.
(다) 이같이 여러 형태의 가설과 그를 입증키 위한 실험실 연구를 포함하는 동물 및 인체실험이 수행되고 있으나 현재까지도 유·무해에 관한 과학적 증거를 수반하는 단정적인 결론은 아직 정리되어 있지 않음.
(라) 최근 전자장에 의한 인체영향을 지속적으로 관찰, 연구해온 미국 국립환경위생과학연구소(National Institute of Environmental Health Science : NIEHS)에서는 1998년9월, 현재까지 논란이 되어왔던 「약한 전자장에 장기간 노출될 때의 유해성」에 대해 「발암가능성이 있다(possibly carcinogenic)」고 견해를 도출하여 사회적 관심을 불러일으키고 있음.
(마) 이러한 공식적인 견해 표명은 그간의 실험 연구들의 결과들이 확실하게 전자장과 발암성의 관계를 과학적으로 설명해 주지 못하고 있다는 점에 대부분의 관련 과학자들의 의견이 모아졌던 상황에서 대단히 예상외의 결과로 보여짐.
마. 전자장에 관한 기준 또는 지침
(1) 미국 내 송전선에 대한 EMF 기준 및 지침
(가) 미국의 경우 60Hz EMF에 관한 연방 건강기준(federal health standards)은 없음.
(나) 다만 향후 송전선 건설 시 어느 한도의 EMF levels를 초과하지 않도록 하기 위해 6개 주(플로리다주, 미네소타주, 몬타나주, 뉴저지주, 뉴욕주, 오레곤주)에는 송전선에 대한 전기장 기준(electric field standards)을, 그리고 이중 2개 주(플로리다주, 뉴욕주)에는 송전선에 관한 자기장 기준(magnetic field standards)이 설정되어 있음.
(다) 여기서 위의 2개 주에 설정된 자기장 기준은 현존하는 송전선에서 최대의 전력부하가 걸렸을 때 발생되는 최대의 자기장 값을 기초로 설정된 것임.
표 3.32.2 미국 내 송전선에 대한 EMF 기준 및 지침
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구 분 |
전기장(Electric Field) |
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자기장(Magnetic Field) (최대부하시) |
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On R.O.W. |
Edge R.O.W. |
On R.O.W. |
Edge R.O.W. |
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플로리다주 |
8kV/m* |
2kV/m |
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150 mG* (15?T) |
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10kV/m** |
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200 mG** (20?T) |
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250 mG*** (25?T) |
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미네소타주 |
8kV/m |
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몬타나주 |
7 kV/m+ |
1kV/m |
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뉴져지주 |
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3kV/m |
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뉴욕주 |
11.8kV/m |
1.6kV/m |
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200 mG (20?T) |
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11kV/m++ |
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7kV/m+ |
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오레곤주 |
9kV/m |
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(출처 : DOE and NIEHS, 1995)
*For lines of 69∼230 kV.
** For 500 kV lines.
*** For 500 kV lines on certain existing R.O.W.
+ Maximum for highway crossings
++ Maximum for private road crossings
※ R.O.W(right of way) : 송전선을 건설, 조작 및 유지하기 위해 전기설비(utility)의 설치가 요구되는 지역에 대한 영구적인 점용권(permanent rights)을 의미
(2) 국제 비전리 방사선 보호위원회(IRPA/ICNIRP) 지침
(가) 국제 비전리 방사선 보호위원회에서는 1990년 다음 표 3.32.3과 같이 60Hz EMF 노출에 대한 지침(guidelines)을 제시한 바 있으며, 1997년에는 극저주파, 라디오파에 대해 전체 주파수별로 권고치를 다음 표 3.32.4 와 같이 새로이 지정.
표 3.32.3 국제 비전리 방사선 보호위원회(IRPA/ICNIRP) 지침 (1990)
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구 분 (50/60Hz) |
전기장 (electric field) |
자기장 (magnetic field) |
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o 직업성(Occupational:) |
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- 하루종일(Whole working day)노출 |
10 (kV/m) |
5,000mG(500μT) |
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- 짧은기간(Short term)주)노출 |
30 (kV/m) |
50,000mG(5,000μT) |
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- 팔 다리(For limbs)노출 |
- |
250,000mG(25,000μT) |
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o 일반 대중(General public:) |
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- 최대 24시간까지 노출 |
5 (kV/m) |
1,000mG(100μT) |
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- 하루중 일부시간 노출 |
10 (kV/m) |
10,000mG(1,000μT) |
(출처 : DOE and NIEHS, 1995)
주) 1. 10∼30kV의 전기장에서 노출 시간에 따라 증폭되는 전기장의 세기는 전체 근로 시간을 통틀어 80kV를 초과해서는 않됨
2. 전신에 대한 하루중 최대 2시간까지 노출된 자기장 값은 5,000μT(50,000mG)를 초과하지 않아야 함
※ 국제 비전리 방사선 보호위원회(The International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection : ICNIRP) 는 40개국의 방사선 방지분야 전문가 15,000명의 과학자에 의해 운영되는 기구임
표 3.32.4 국제 비전리 방사선 보호위원회(ICNIRP) 권고치(1997년)
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주파수대역 (Hz) |
전기장 (kV/m) |
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자기장 (μT) |
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비고 |
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일반인 |
직업인 |
일반인 |
직업인 |
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0∼1 |
- |
- |
40,000 |
200,000 |
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1∼8 |
10 |
20 |
40,000/ f2 |
200,000/ f2 |
f in Hz |
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8∼25 |
10 |
20 |
5,000/ f |
25,000/ f |
" |
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25∼820 |
250/ f |
500/ f |
5,000/ f |
25,000/ f |
" |
(출처 : 한국전자파학회, 1999)
(나) 이 표 3.32.4에서 보면 우리나라에서 사용하는 전력주파수는 60Hz이므로 일반인의 경우 권고기준은 전기장이 4.16 kV/m, 자기장이 833mG (83.3μT)가 됨.
(다) 위에서 기술된 지침 또는 권고치 들은 신경자극(nerve stimulation)과 같은 이미 기정사실로 알려져 있는 EMF의 영향에 근본을 두고 있으며 대체로 직업환경 또는 거주환경 안에서 발견되는 EMF 수준보다는 매우 높은 수준임.
(라) 이것들은 암의 발병률을 증가시킨다는 최근의 역학 연구와 관련된 낮은 수준의 EMF 수준과 일치하지 않으며, 아울러 여기서 제시된 EMF 수준을 "안전" 과 "안전하지 않음"으로 구분하여 해석할 수는 없음. 그 이유는 EMF 노출정도에 대한 건강의 위해성이 어느 정도의 EMF수준에서 나타나는지 아직까지 정확히 규명되어있지 않기 때문임.
바. 전자파 인체권고기준의 국제적인 동향
(1) 일반 환경 중에서 일반 대중들의 전자장 노출에 대하여 정부기관에 의한 권고치 및 기준치의 제시보다는 국가 위원회 및 관련 학회 등에서 권고안 등을 제시하고 있음.
(2) 그 배경에는 현 단계에서 전자장 노출에 따른 건강 영향 등에 대한 과학적 증거의 부족과 제반 여건의 미성숙 등이 그 원인으로 보여짐.
(3) 기준설정을 위한 외국의 접근방법:
(가) 먼저 그 동안 수행되었던 연구 결과를 종합
(나) 해당 국내에 발생된 사례 연구 수행
(다) 확인된 과학적 정보에 근거한 현시점에서의 증거 및 결과를 대국민 홍보책자 또는 정부운영의 정보망에 게재하여 적극적인 홍보 및 계몽
(라) 그 후 사회·경제적 비용분석 결과를 종합한 권고안의 제시 혹은 기준치의 제시
(4) 우리나라의 경우 아직도 충분한 수준의 대국민 홍보 및 계몽이 미흡하고 사례 연구실적 역시 미미하므로 보다 신중한 검토가 요구됨.
참고문헌
1. 국립환경연구원, (1998), 송·배전선에서의 전자장 방출현황 조사연구
2. DOE and NIEHS, (1995), Questions and answers about electric and magnetic fields associated with the use of electric power
3. DOE and NIEHS, (1998), Assessment of health effects from exposure to power-line frequency electric and magnetic fields
4. 한국전자파학회, (1999), 전자기장노출에 대한 인체보호기준안에 관한 워크숍
작성자 : 소음진동과 환경연구관 김종민(공학석사)
원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-32.htm>
