LNT 모델(가설) 사용 이유

▼ 저선량 방사선피폭

  LNT 모델(가설) 사용 이유

  LNT 수정·폐기 제안의 근거와 효과

  방사선피폭, 담배피우기, 환경적응성

  저선량 방사선 적응보호(Adaptive protection)

  저선량피폭의 영향

LNT 모델은 1) 방사선으로 인한 암 발생 가능성 등 건강위험 추정을 위하여, 2) 위험을 최소화 하거나 없애는데 필요한 관리기준을 설정하기 위하여 사용된다. 여기서 1)은 개인을 대상으로 하지 않고 대규모 인구 집단에 적용된다. 2)는 개인을 포함한 집단에도 적용된다. 개인선량 한도와 집단의 개인 평균 선량 등이 그렇다. 위험 개념인식(1)과 위험 일상관리(2)는 다르다.

LNT 모델은 1) 방사선피폭과 건강영향(암 발생) 간의 관계를 단순화하여 설명할 수 있다. 2) 현재 이를 대체할 수 있는 모델이 마땅하지 않다.

LNT 모델은 500 mGy 이상 고 선량 영역에서는 잘 맞지만, 100 mGy 아래 저 선량에서는 그렇지 않다. 고 선량 영역의 자료(원폭 생존자 수명연구, 동물실험결과, 방사성오염사고 역학연구 등)에서 ‘0’선량까지 선량과 반응(건강영향) 관계를 외삽하여 해석했기 때문이다. 더구나 수학적으로 간단하게 1차식으로 정리했다.

실제 생명현상(여기서는 암 등 질병 발생 등)은 복잡하기 때문에 간단하게 기술할 수 없다. 여러 요소가 복합적으로 관계하기 때문에 그렇다. 물리적 현상(에너지 전달, 단일 표적 이론 등)만으로 생명기작(생물학)을 기술할 수 없다. 시작은 에너지 흡수이나 이후 일어나는 반응은 시스템 현상이니 복잡할 수밖에 없다. 세포 수준에서 손상이 생겼지만, 그 세포들 수준에서 일어나는 상호작용(DNA 복구, 세포자살, 활성산소 억제-항산화 증진, 세포 간 자극, 유전자 불안정성 등) 결과가 생명현상이기 때문이다.

처음 모델을 만들 때 선형성을 선호했다.^주1) 가장 간단하고 보수적으로 적용할 수 있기 때문이다. 실제 저 선량 영역에서 그 위험도가 과대평가 되는 것으로 나타나자 선량선량률효과인자(DDREF)를 도입하여 보완 했다.^주2) 저 선량 영역에서는 선형성 기울기가 맞지 않음을 보정한 것이다. 특정 구간에서 기울기가 다르다는 것은 일부 구간에서만 선형성이 유지되는 것을 의미한다. 즉, 고 선량의 경우와 저 선량의 경우에 방사선피폭으로 인해 나타나는 건강영향이 다르다.

주1) 선량과 그 영향은 선형(Linear)과 선형2차식(Linear-Quadratic) 관계가 모두 나타나는 것이었지만, 당연히 선형관계식이 단순하고 편리하다.

주2) 실제 역학연구 자료에서 나타난 것에 의하면, 고 선량 방사선에서 밝혀진 선량 vs. 위험도를 저 선량의 방사선의 경우에도 같이 적용하면 잘 맞지 않는다. ‘1’ 보다 큰 값(1.5 또는 2.0)의 비율을 적용하여 위험도 계수를 조절한다. 미국 전리방사선생물영향위원회 보고서(BEIR VII, 2006)에서는 1.5, 국제방사선방호위원회(ICRP60/103, 1991/2007)는 2.0을 사용한다.

현재 LNT 모델을 대체 할 확실한 대안 모델이 없다고도 한다. 즉, ‘LNT 모델이 맞지 않는다는 일부 연구결과들이 있긴 하나,^주3) 여기에서 나온 결과들은 충분히 통계적으로 유의하지 않다.'는 것이다. 실제 저 선량 영역에서 통계적으로 유의성을 갖는 결과를 발견하기는 아주 어렵거나 불가능 하다.^주4) 결과인 신호(건강 영향)가 미미하여 잡음(여러 다른 요인들에 의한 영향)에 가려지기 때문에, 현재로서는 건강영향이 없거나 있어도 너무 작아서 그것을 찾아내는 것이 불가능하다. 그래서 전문가 사회는 역학연구결과를 통하여 ‘저 선량 방사선피폭 영역에서 건강영향이 있다, 아니 없다’를 분명하게 알 수는 없다, 아니 아예 불가능하다고도 한다.

주3) 초파리 돌연변이 실험에서 시작하여 그 동안 원폭생존자 수명연구, 냉전 기간 중 원자력의 군사적 이용 관련 종사자, 원폭시험장 주변 주민, 방사선작업종사자, 방사선치료환자 등에서 나터난 역학연구결과 들이 반영된 것이 LNT 모델이다. 그러나 적어도 100 mGy(혹은 100 mSv) 아래 저 선량 영역에서는 맞지 않는다는 것을 여러 연구실험결과와 일부 다른 역학연구들이 증거하고 있다. 따라서 LNT는 맞지 않으며, 앞으로 역학연구는 방사선생물학과 연계하여 함께 해석해야 정확하게 결과를 도출할 수 있을 것이라고 한다.(L. E. Feinendegen and J. M. Cuttler, Biological Effects from Low Doses and Dose Rate of Ionizing Radiation: Science in the Service of Protecting Humans, A Synopsis, Health Phys. 114(6), 623-626, 2018 및 E. J. Calabrese, Flaws in the LNT single-hit model for cancer risk: An Historical Assessment, Environ. Res., 158, 778-788, 2017 등)

주4) 역학연구 결과가 신뢰성이 있으려면 필요한 요소 중 하나가 대조군과 비교군의 표본 크기이다. 특정 선량영역에서 유사한 결과를 나타나게 하려면 통계적으로 의미가 있는 표본의 크기가 평균선량 값 비율의 자승에 반비례하여 커져야 한다.(UNSCEAR 2006 보고서 1권, 부록 A/B, 2008 및 NCRP 보고서 171, 2. Uncertainties in Epidemiological Studies, p.35-36, 2012) 이를테면, 원폭생존자 등 인구집단의 평균선량 200 mGy에서 확인한 단위 선량 당 초과상대위험 크기를 평균선량 20 mGy의 인구집단에서도 보고자 한다면 100배 큰 표본이 필요하다. 1,000명이 받은 선량의 평균이 200 mGy 였다면, 이 집단의 위험도와 동일한 크기의 값을 20 mGy의 평균 선량을 받은 집단에서도 확인하려면 100,000명의 표본이 필요하다. 그래서 저 선량의 인구표본에서는 유의할만한 크기의 건강영향을 확인하기 어렵다.

그럼에도 불구하고 LNT 모델은, 비록 전부는 아니지만 여러 역학연구가 보여주는 것들을 해석한 것이고, 그 단순성 때문에 나름 가치가 있다. 즉, (비록 일정 범위에서는 방사선이 건강영향을 끼치는지 아닌지 정확히 알 수 없으나,) 방사선방호를 위하여 LNT 모델을 적용하는 것은 (고 선량에서 일부 저 선량 영역까지) 과학적으로 타당하고, (단순하니 누구나 쉽게 이해하여, 특히 규제 측면에서) 실용적이고, (작은 위험도 무시하지 않고 고려하는) 신중한 접근방법이라는 것이다.

요약;
LNT 모델은 1) 방사선으로 인한 암 발생 가능성 등 건강위험 추정을 위하여, 2) 위험을 최소화 혹은 없애는데 필요한 관리기준을 설정하기 위하여 사용된다.

LNT 모델은 1) 방사선피폭과 건강영향(암 발생) 간의 관계를 간단하게 설명할 수 있다. 현재, 2) 이를 대체할 수 있는 확실한 모델이 마땅하지 않다.

현재 방사선방호 목적으로 LNT 모델을 사용하는 것은 과학적으로 일부 타당하고, 실용적이고, 신중한 접근방법 등이라고 판단하기 때문이다.^주5)

주5) 문턱 없는 선형모델에 따르면 비록 그 크기는 작을지라도 작은 양의 방사선피폭 역시 위험하다고 생각하게 된다. 가능성이 아주 낮아도 그 위험의 크기를 추정했으니, 위험이 존재하는 것이다. 그래서 무조건 위험을 피해야 한다고 생각한다면, 아무리 사소한 것이라 할지라도, 그 위험 대상을 없애야 할 것이다.(지나치게 과도한 관리 대상이 된다.) 지나치게 과도한 관리를 합리적이라 할 수 없다. 이분법적 접근이 갖는 근본적인 문제다.

이 자료의 최초 작성 및 등록 : 김봉환(KAERI) bhkim2@kaeri.re.kr