(가) 연구 현황
광부(miners)들에 관한 역학연구는 주로 캐나다, 체코, 독일, 중국, 프랑스, 미국 등에서 코호트 연구 형태로 진행되었다. 광부 대상의 역학연구는 라돈 노출과 폐암 관련성을 보여주는 대표적인 연구 영역이다. 광부들의 호흡기질환에 의한 사망 증가는 16세기부터 관찰되었지만, 사망 증가가 라돈 노출에 의한 폐암과 관련되어 있다는 것은 1950년대가 되어서야 확인되었다. 이후 광부를 대상으로 한 연구에서 일관되게 폐암 위험이 관찰됨에 따라 국제암연구소에서는 1988년에 라돈을 인체 발암성 물질로 분류하였다.
국제방사선방호위원회 보고서(ICRP 115)에서 라돈의 직업적 노출과 폐암 사망 위험도의 통합분석 결과를 정리한 바에 의하면(표 14.3.1), 라돈에 의한 폐암의 초과상대위험도는 100WLM(working-level months)당 0.59-1.60 정도였으며 유의한 선형적 증가 양상을 보였다. 위험도 값은 코호트 집단 내 추적 기간, 도달 연령, 근무 기간, 노출 수준, 기저 위험도 등에 따라 차이를 보였다. 라돈의 노출은 워킹레벨월(working level month, WLM)이라는 단위를 역사적으로 사용하여 왔으며, 1WLM은 광부가 1개월(170시간)간 작업할 때 받게 되는 노출량을 의미하며 대략 5mSv와 비슷하다.
표 14.3.1 탄광부에서 각 연구별 초과상대위험도
체코, 프랑스, 캐나다의 공동연구에서는 100WLM 이하의 저선량에 노출된 경우에서도 폐암 사망이 유의하게 증가함이 보고되었다. 라돈에 의한 폐암의 초과상대위험도는 대체로 저선량에 노출된 집단이 고노출 집단보다 상대적으로 높았다. 그런데 라돈 노출은 일반적으로 알려진 방사선 노출(감마선, 엑스선 등과 같은 투과력이 큰 방사선에 전신 노출이 되었을 때) 영향과는 다르게 노출 시 연령과 성별에 따른 차이가 크지 않다고 보고되었다.
광부에서의 라돈 연구 결과는 일반주민 연구와 대체로 일관성을 보여주고 있어 라돈의 건강영향은 노출 형태가 직업적이든 환경적 노출이든 일관적이라고 할 수 있다. 단 실내 거주 환경에서의 라돈 노출과 폐암의 연구 결과는 광부 대상의 연구에 비해 비교적 위험도 추정치의 변이가 크게 관찰되었다. 이는 일반 주민 연구들에서의 상대적으로 낮은 노출 수준 및 노출평가에서의 제한점과 관련된 것으로 파악된다.
유럽 13개 국가에서 일반인에 대한 폐암 환자-대조군 연구를 통합한 분석에서는 거주지역의 실내 라돈 농도 100Bq/m3 증가당 폐암으로 인한 사망 위험이 16% 증가하였다. 이 결과에 의하면 실내 라돈 노출이 유럽에서 전체 암사망의 2%, 폐암 사망의 9%를 설명하는 것으로 추정되었다. 선량-반응 관련성은 선형이고 문턱선량이 존재하지 않았으며 라돈의 폐암 위험도에 성별, 연령, 흡연 상태, 조직학적 특성별로 큰 차이가 없었다. 단 소세포폐암(small cell lung cancer)의 경우 상대위험도가 다른 조직학적 암보다 높았다. 흡연은 라돈과 폐암 사망에 효과변경인자로 작용하는 것으로 알려졌지만 상호작용의 형태(곱셈 혹은 덧셈)는 일관적이지 않다. 한편 라돈에 의한 위험도 증가는 흡연을 계속하는 사람들에게 누적 절대위험도(cumulative absolute risk)를 증가시켰다. 따라서 설령 라돈 자체의 유해성 크기가 작더라도 동시에 노출되는 유해 물질들과의 관련성을 고려하면 라돈의 종합적인 누적 유해성은 크다고 할 수 있다.
라돈의 다른 건강 영향들로 백혈병, 피부암, 위암 등의 증가도 간헐적으로 보고된 바 있으나 아직 근거가 충분하지는 않다. 예를 들어 백혈병의 경우 덴마크에서 진행된 환자-대조군 연구에서는 유의한 관련성을 보였으나 더 큰 규모의 영국 연구에서는 유의한 증가를 보이지 않았다.
라돈에 관한 역학연구의 향후 방향성으로 1) 대부분 호흡기질환 및 폐암에 관한 연구들로 집중되어 있으나 다른 암종 및 비악성질환으로 확대하는 연구, 2) 라돈에 의한 위험도가 얼마나 오래 지속되는지에 관한 연구, 3) 라돈의 다른 유해 요인들과의 상호작용 연구 등이 제시된 바 있다. 라돈에 관한 연구는 광부뿐 아니라 라돈에 노출되고 있는 수많은 직종 및 일반인으로까지 확장될 수 있어 공중보건학적으로 의미가 크다.
(나) PUMA 연구
PUMA(Pooled Uranium Miner Analysis)는 우라늄 광부들에 대한 국제 공동 코호트 연구이다(표 14.3.2). 이 코호트에는 북미(캐나다, 미국)와 유럽(체코, 프랑스, 독일)의 5개국가 7개 광산에서 124,507명의 우라늄 광부들이 포함되어 있다. 역사적으로 제2차 세계 대전 이후 핵무기 생산을 위한 우라늄 채굴 산업이 발달하면서 전 세계적으로 많은 광부가 광산에 종사하였으며 작업시 라돈과 감마선을 포함해서 방사성 분진, 비소 및 디젤과 같은 유해한 발암물질에 노출되었다.
이 코호트는 기존에 11개국에서 60,606명을 포함했던 국제 공동 광부 코호트에서 일부를 제외하고 새롭게 구축한 통합연구이다. 15개국 원전 종사자 코호트가 3개국의 INWORKS로 업데이트되었듯이 광부 연구들에 대해서도 유사한 과정을 거쳤다. 즉 제대로 된 정보를 가진 잘 진행되는 연구들만 모아 인원수를 증가시키고 다양한 노출 상황 및 다른 시기의 자료를 확보할 수 있는 통합연구의 장점을 효율적으로 적용하였다.
연구대상자는 라돈 노출에 대한 정량적인 추정치를 가지고 있는 사람들 그리고 생존상태를 파악할 수 있는 사람들로만 제한하였다. 이들의 인구학적 정보(성별, 연령)와 작업력에 대한 정보(근무시작 및 종료 시점) 및 사망 정보들을 수집하였다. 대부분 남성이었으며 1942년에서 1996년 사이에 고용되었다. 추적은 1946년부터 2013년까지 이루어졌으며 평균 추적 기간은 30-39년이었으며 총 451만 인년(person-year)이었다.
라돈의 노출 평가는 국가마다 그리고 시기별로 다르지만 대상자들의 개인 노출 모니터링 자료, 과거 자료 및 전문가 판단 방법들이 종합적으로 적용되었다. 평균 누적 노출량은 미국의 Colorado 광산, 독일의 Wismut 광산, 캐나다의 Eldorado 광산이 다른 곳보다 상대적으로 높았다. 일부 광부들에서는 외부 전리방사선(감마선 등) 노출에 대한 개별적인 정량 추정값과 다른 직업적 유해 요인으로서 디젤 노출 정보가 수집되었다. 미국의 경우 대상자들의 자가 보고 및 의료기록을 활용하여 흡연 정보를 수집할 수 있었으나 다른 나라들에서는 제한적이거나 전혀 수집되지 않았다.
표 14.3.2 PUMA 연구대상자들의 나라별 성별 특성
PUMA에서 관찰된 사망자 수는 54,462명으로 이중 암이 17,085명(폐암은 7,825명), 심혈관 질환 사망이 18,416명이었다. 표준화사망률이 전체 암사망(SMR=1.23)을 비롯하여 외상(SMR=1.41), 호흡기질환 사망(SMR=1.32)에서 유의하게 증가하였다. 암종별로는 폐암, 간과 담도암, 기관지암, 위암이 유의하게 증가하였으나 백혈병 사망의 위험도는 증가하지 않았다. 폐암 사망 위험도는 근무 기간이 길수록, 초기 근무년도가 이를수록 증가하였다. 표준화사망비의 증가가 노출 후 시간 경과에 따라 지속되고 있어 보다 장기적인 추적 조사의 중요성이 강조되었다. 그러나 PUMA의 통합연구에서 아직 방사선량당 위험도 결과는 보고되지 않았다.
PUMA 연구의 장점들로는 1) 개별적인 노출량을 가지고 있는 많은 광부를 대상으로 장기간 추적관찰을 수행함으로써 통계적 정밀성을 높일 수 있다. 2) 다양한 국가, 다른 시기, 다양한 조건에서 작업한 우라늄 광부 집단을 포함함으로써 노출 조건을 광범위하게 설정할 수 있다. 3) 각 코호트로부터는 다양한 정보를 파악함으로써, 우라늄 채굴 광산 속 다양한 직업적 노출 요인(라돈 및 다양한 중금속 등)에 의해 발생 가능한 암종 및 기타 질환에 대한 영향을 파악할 수 있다. 4) 최근에 작업을 시작한 종사자들도 코호트에 포함하고 있어 노출 수준이 상대적으로 낮은 최근 직업적 노출 환경에 대한 추가적인 정보를 제공할 수 있다.
방사선 투과검사는 용접부 등에 방사선을 조사하여 결함을 검출하는 것으로 압력용기의 제조공정이나 용접 부위 검사 등 각종 사업 현장에 활용되고 있다. 이러한 작업에 종사하는 비파괴 작업종사자(industrial radiographer)는 다른 방사선 작업 종사자보다 높은 선량에 노출되고 있으면 종사자 수도 원전 종사자 다음으로 많다. 그런데 작업 중 배지를 착용하지 않은 경우들이 많아(특히 오래된 근무자일수록) 실제 노출량은 배지 선량에 기록된 값보다 더욱 높을 것으로 추정된다.
비파괴 방사선 작업 종사자들에 관한 백내장 연구가 중국에서 진행된 바 있다. 이 연구에서는 1,401명의 비파괴 방사선 작업 종사자를 비노출군 1,878명과 비교하였다. 노출군의 평균 누적 수정체 선량은 70mSv(0–236mSv) 이었고, 노출 시작 연령은 평균 25세였으며, 평균 11.4년의 추적 관찰기간(2000-2012년)을 가졌다. 건강검진을 통한 백내장을 진단하였으며 위험요인들을 보정한 상대위험도는 핵 백내장을 제외한 모든 형태의 백내장에서 비노출군에 비해 유의하게 증가하였다. 특히 후낭하백내장은 상대위험도 3.6(95% CI 1.3, 4.8)으로 가장 많이 증가하였다. 그러나 수정체 선량당 초과상대위험도는 유의하지 않았다.
국내에서는 비파괴 방사선 검사자들에서 골수형성이상증후군(myelodysplastic syndrome) 사례가 보고된 바 있다. 현재 2개의 선량계 착용을 통해 일일과 분기별 선량관리를 하고 있으나, 평생 노출평가를 위해서는 염색체 변이 및 혈액학적 검사들이 제안된 바 있다. 아직 비파괴 작업 종사자들에 대한 역학 연구들이 국제적으로도 많이 보고되진 못한 상황이지만, 직업적 고노출 집단으로서 중요한 의미를 가질 수 있다. 미국 백만명 종사자 코호트에서 약 12만 명의 비파괴 작업 종사자들이 포함되어 있어 향후 의미 있는 역학 결과들이 보고될 것으로 기대된다.
미국에서 1913년부터 라듐을 사용한 방사성 발광 제품들이 판매되었다. 당시 전쟁상황에서 시계를 밤에도 잘 볼 수 있도록 야광으로 만들기 시작했으며, 이러한 제품이 다른 기기에도 광범위하게 적용되었다. 라듐 다이얼 사업장에 근무한 종사자(radium dial painter)들은 대부분 젊은 여성들이었으며 라듐이 포함된 페인트로 시계 다이얼을 그렸다. 작업 시 다이얼을 그리기 위해 라듐이 묻어있는 붓을 정교하게 모으기 위해 입술을 사용하면서 주로 내부노출이 이루어졌으며, 페인트에 포함된 라듐으로부터의 외부 노출은 상대적으로 적은 것으로 알려졌다. 그 외에도 당시 소량의 라듐이 마치 건강에 좋은 것으로 알려져 얼굴 및 치아에 바르기도 하였고, 밤에 빛나는 모습을 연출하기 위해 분장하는 경우들도 있어 추가적인 노출이 이루어졌다.
당시 노출된 라듐은 226Ra과 228Ra 두 종류이며, 226Ra은 반감기가 약 1,600년으로 알파선을, 228Ra은 반감기가 약 5.7년으로 베타선을 방출한다. 방사선 노출은 1920년 전후로 최대를 이루었고 1930년 이후부터는 붓을 입술에 바르는 행위가 금지되었다. 흡수된 방사선량은 정확히 평가되지 않았지만, 평균 뼈선량이 8.6-17Gy로 매우 높은 선량으로 알려졌다.
라듐 다이얼 노출 집단에 관한 연구를 통해 라듐의 내부노출에 의해 드문 질환인 골육종(osteosarcoma)과 두경부암(유양돌기 세포(mastoid air cell)암과 부비동(paranasal sinus)암)이 발생한다는 사실이 밝혀졌다. 두경부암은 선형 선량-반응 관련성을 보였으며, 골육종은 시그모이드형의 양상을 보여 저선량에서 위험도가 나타나지 않다가 고선량에서 증가하고 최고 농도에서는 위험도가 감소하였다. 1930년 이전 근무한 여성 820명을 1990년까지 추적한 결과 뼈암의 기대사망이 1명 미만인 데 비해 46명의 뼈암 사망이 관찰되기도 하였다. 반면 백혈병의 유의한 증가는 관찰되지 않았으며, 이는 라듐이 골수가 아니라 골기질(bone matrix)에 주로 침착하기 때문으로 알려졌다. 유방암에 대해서는 위험도 증가의 근거가 일부 있지만, 그 외에 다발성골수종, 갑상선 암, 불임, 백내장 등에 대해서는 대체로 연관성이 분명하지 않았다.
라듐 다이얼 도장공은 이미 사라진 직종이지만 고선량의 방사선 내부노출이 어떤 건강 영향을 주는지 평가하는 데 큰 의의가 있는 인구집단이다. 작업자 중 내부 노출은 마야크 종사자외에 다른 인구집단에서는 평가되지 못했기 때문이다. 따라서 현재 여러 자료들을 수집 확대하여 1913-1949년 사이에 근무한 3,276명의 라듐 다이얼 도장공(약 90% 차지)과 관리자들에 대한 선량평가와 함께 2019년까지 추적한 코호트 연구가 미국에서 진행되고 있다. 이 사건은 사회적인 많은 관심을 받아 여러 관련된 책들이 출판되었으며 연극 및 영화화되기도 하였다.
항공 승무원(flight attendants)과 우주비행사들(space workers)에 관한 연구는 지상에서의 방사선 노출과는 다른 우주방사선(cosmic radiation) 노출로 인한 역학 정보를 제공할 수 있다는 데 의미가 크다. 우주에서는 지상과는 다른 많은 종류의 핵종으로부터 높은 방사선량에 노출된다는 특징을 갖고 있다. 항공기 이용이 점차 증가하면서 종사자들이 증가하고 있고, 우주 탐험에 관한 관심이 커져 사람들이 우주방사선에 노출되는 기회가 증가할 것으로 예상된다. 따라서 항공 승무원과 우주비행사들은 방사선 역학 영역에서 중요한 직종으로 자리매김하고 있다. 한편 이들은 우주 방사선 노출 이외에도 단기간에 여러 시간대를 이동하며(rapid transmeridian travel) 밤 근무 등 장시간 비행으로 생체리듬부조화(circadian rhythm disruption)로 인한 건강 영향을 받는다.
항공 승무원들을 대상으로 진행한 역학연구 결과들은 대체로 일반인구에 비해 모든 원인으로 인한 사망률, 모든 암 및 심혈관 질환의 사망률은 감소하였으나, 유방암과 흑색종 위험도는 증가한 결과를 보고하였다. 한편 1년 이상 근무한 약 9천 5백 명의 미국 여성 승무원들을 대상으로 한 연구에서는 유방암을 비롯하여 논란이 되어왔던 흑색종, 갑상선암 등의 위험도가 유의하게 증가하지 않았다. 또한 약 2만 6천 명을 대상으로 1960-2014년까지 추적한 독일 항공 승무원 연구에서는 뇌종양의 표준화암사망비는 유의하게 증가하였으나 선량-반응 관련성은 보이지 않았다.
국내 국제선 항공 승무원들은 2019년 현재 약 23,000명이며 연간 평균 방사선량은 운항승무원이 1.7mSv, 객실승무원이 2.29mSv로 다른 방사선 작업자들의 노출량보다 높게 예측되었다. 그러나 노출선량은 근무 조건(탑승 시간 및 노선)에 따라 차이가 있어, 운행 시간이 길거나 북극항로를 운항하는 장거리 고위도 비행을 하는 경우일수록 더 높다. 급성 백혈병에 걸린 여성 항공 승무원이 산업재해 인정을 받기도 했으며, 국민건강보험자료를 2002년에서 2015년까지 추적한 연구에서 남성 항공 산업종사자들이 일반인보다 유의하게 증가한 표준화암발생비를 보인 바 있다.
우주인들은 방사선 외에도 다양한 비방사선 위험요인(무중력으로 인한 심혈관계 및 골밀도 저하, 이산화탄소 증가, 수면 부족, 갇힌 공간의 정신적 문제 등)들을 갖고 있다. 표준화사망비 연구들에서는 대부분 질환에서 사망비가 낮았으나 외인사(사고)로 인한 위험은 유의하게 증가하였다. 그러나 우주인에 대해서는 인원수가 매우 적어 결과들에 대한 해석은 제한적이다.
NASA에서는 LSAH(Longitudinal Study of Astronaut Health) 연구를 통해 우주인에 대한 건강 영향 조사를 진행하고 있다. 이들 중 210명의 우주인을 지상 근무자와 성별과 연령 그리고 체질량지수를 짝짓기(3:1)한 연구에서 사고로 인한 위험은 유의하게 증가하였으나 심혈관 질환이나 악성종양 위험도에서는 유의한 차이가 없었다. 백내장에 관한 연구에서는 안구 수정체 선량이 8mSv 이상인 군의 백내장 위험도가 미만인 군보다 유의하게 증가하였다.
미국 우주인 73명을 대상으로 한 다른 연구에서도 사망원인중 사고로 인한 표준화사망비만 유의하게 증가하였다. 이 연구에서는 우주인을 대상으로 방사선량 당 위험도를 처음으로 보고하였는데 모두 유의한 관련성을 보이진 않았다. 평생 누적 우주방사선 노출량은 중위수 2mGy(0-74.1mGy) 수준이었으나 우주인들이 건강검진을 통해 받은 총 의료 방사선량은 평균 25.1mGy로 산출되었다. 따라서 우주인의 경우 의료 노출선량이 직업적 노출량보다 높은 경우들이 있어 의료 노출을 함께 고려하는 것이 중요하다.
방사선 노출의 건강 영향과 관련되어 여성 우주인이 화성 탐험을 하는 것이 적절한지에 대한 논란이 있었다. 왜냐하면 기존 원폭 생존자 연구 결과에 의하면 여성이 남성보다 폐암의 초과상대위험도가 약 3배 높아, 여성 우주인이 화성 탐사와 같은 오랜 항해를 할 때 예측되는 폐암 위험도가 높았기 때문이다. 이 논란에 대해 미국방사선방어위원회(NCRP)에서 남녀 간 폐암 위험도가 비슷하다는 보고서를 발간하면서 성별 차이를 두지 않는 성별 평균화된(age-averaged) 위험도를 적용하는 것으로 결정하였다. 실제로 원폭과 같은 일회적 노출이 아닌 만성 노출 형태의 경우(예를 들어 미국 백만명 종사자 연구)에서는 폐암 위험도가 남녀간 유의하게 차이나지 않았다. 이 사례는 방사선 방어의 현실적 적용을 위해서는 일본 원폭 생존자 연구 외에 더 많은 대규모 역학 연구들이 필요하다는 이유를 보여준다.