방사선의 건강 영향을 확률론적 및 결정론적 영향으로 구분한 것은 방사선 방호3) 원칙에 활용된다. 결정론적 건강 영향은 방사선 노출을 문턱선량보다 낮게 유지함으로써 예방할 수 있으나 확률론적 영향은 문턱 없는 선형모델에 근거하고 있으므로 조금의 노출도 위험도를 증가시킬 수 있다. 따라서 확률론적 영향을 방호하기 위해서는 합리적으로 가능한 범위에서 최소한의 노출을 (As Low As Reasonably Achievable, ALARA) 원칙으로 한다. 즉 결정론적 영향(조직손상)은 방지(avoid)하고, 확률론적 영향은 합리적 수준에서 최소화(minimize)하는 것이다.
국제방사선방호위원회는 방사선 방호 원칙으로 정당화(justification), 최적화(optimization), 선량한계설정(application of dose limit)을 제시하였다. 정당화는 방사선을 사용하는 것이 사용하지 않는 것보다 이익이 커야 한다는 원칙이다. 예를 들어 의료방사선 사용의 경우 방사선 노출이 이루어지더라도 환자의 진단과 치료에 필요한 경우 방사선을 사용할 수 있다. 그러나 만약 방사선을 사용하지 않고도 비슷한 의료적 이익이 있으면 방사선을 사용하는 것은 정당화될 수 없다. 그런데 정당화는 모든 집단에 같은 것이 아니어서 연령별, 성별, 혹은 다른 집단별 차이가 존재할 수 있다. 예를 들어 산모에게는 정당한 방사선 치료가 태아에게는 정당하지 못한 경우도 있어, 정당화를 적용할 때 윤리적 균형을 모색해야 한다. 방사선 종사자들의 경우에도 노출이 일부 위험도를 갖지만, 본인을 비롯하여 사회경제적 이익이 클 경우 방사선을 사용하고 있으며 이는 정당화의 원칙에 부합한다.
최적화는 방사선 사용 시 합리적으로 달성할 수 있는 한 가장 낮은 노출을 유지하는 것을 말하며 정당화가 입증된 후 적용된다. 즉 너무 낮은 선량은 의학적 결과를 얻기에 불충분할 수 있으며 반대로 너무 높은 선량은 치료 이외에 방사선으로 인한 다른 질환의 위험을 증가시킬 수 있다. 이 원칙은 의료와 직업적 방사선 사용 모두에 적용된다. 이때 최적화된 선량을 사회, 경제, 환경적 및 기타 요인들과 어떻게 균형을 맞추는지에 대한 모호함은 존재한다.
선량한계설정은 개인에게 노출 허용치를 설정하는 것이다. 정당화와 최적화가 인구 집단적 접근이라면 선량한도 설정은 개인을 방호하기 위한 접근이다. 이 원칙에 따라 직업적 노출이나 일반인 노출의 경우 연간 선량한도를 권고하고 있다. 예를 들어 국내에서 직업적 방사선 노출에 대한 기준으로 국제방사선방호위원회의 권고에 따라 연간 50mSv를 초과하지 않는 범위 내에서 5년간 100mSv의 선량 한도가 적용되고 있다. 이를 위해서 분기당 5mSv 또는 연간 20mSv 미만 노출되도록 관리하고 있으며 임신 여성의 경우에는 태아의 선량이 연량 1mSv 이하가 되도록 관리하고 있다.
그러나 환자의 방사선 노출에는 선량한도를 적용하지 않는다. 왜냐하면 방사선을 사용하는 결정이 각 환자의 상황에 따라 정당화되었고, 한도를 설정하면 의료적 효과(이로움)를 달성하기 어려울 수도 있다(방사선 노출량도 개인별로 질환별로 달라 현실적으로 적용하기도 어렵다). 따라서 의료노출에서는 강제 규정 대신 진단참조준위(diagnostic reference level)를 적용하여 자율적인 최소화를 유도한다. 즉 자신이 사용한 노출량을 전체집단에서 사용한 양과 비교해 가면서 자율적으로 줄여나갈 수 있도록 한다.
또한 방사선의 선량한도는 안전과 위험을 나누는 경계가 아니다. 예를 들어 제한 속도가 시속 100km일때 시속 105km로 운전한다고 해서 반드시 사고가 나는 것은 아니다. 만약 시속 110km로 달려도 여전히 안전할 수도 있지만, 사고의 위험성은 증가한다. 제한 속도는 절대적인 안전/위험의 경계선이 아니라, 일반적으로 안전을 유지하기 위한 기준선일 뿐이다. 이와 비슷하게 방사선의 선량 한도는 방사선 방호를 위한 관리 기준일뿐, 그 미만이면 안전하고 초과하면 건강영향이 나타나는 것은 아니다. 즉 선량 한도를 절대적인 기준으로 삼기보다, ALARA 원칙과 최적화를 통해 합리적인 방사선 방호 전략을 수립하는 것이 더 중요하다.
특히 의료방사선 노출에서는 방사선을 사용함에 따른 진단이나 치료의 이익이 방사선 자체의 해로운 영향보다 월등히 커야 한다. 따라서 위해(risk)와 이익(benefit)의 평가를 통해 균형 잡힌 판단이 중요하며, 이를 위해 방사선 역학에서는 방사선으로 인한 질병 발생에 대한 위해와 방사선의 진단과 치료의 이익을 동시에 평가하는 것이 필요하다.
의료 방사선 방호와 관련하여 국제원자력기구(IAEA)가 2012년 12월 독일에서 세계보건기구와 공동으로 환자와 일반인을 보호하면서 동시에 방사선의 안전하고 효율적인 사용을 위한 10가지 선언을 하였으며(Bonn Call-for-Action), 그 내용은 다음과 같다. 1) 정당화의 원칙 수행을 강화한다, 2) 방호와 안전을 위한 최적화의 원칙 수행을 강화한다, 3) 의료장비 제조사가 안전한 제도에 기여하도록 역할을 강화한다, 4) 의료인의 방사선 방호에 대한 교육과 훈련을 강화한다, 5) 의료분야에서 방사선 방호를 위한 전략적 안건을 구축하고 촉진한다, 6) 직업 및 환자 노출에 대한 국제적 정보를 수집 공유한다, 7) 의료노출로 인한 사건과 사고 예방 활동을 향상시킨다, 8) 의료에 있어서 방사선 안전 문화를 강화한다, 9) 방사선의 이익과 위해에 대한 객관적 인식과 대화를 조성한다, 10) 국제적으로 안전성 요건들의 수행을 강화한다.
방사선량의 설정 기준은 안전과 비안전의 판단기준이 아니며, 단지 사회에서 허용할 수 있는 가능한 범위에서의 최저 관리기준을 의미한다. 현재 일반인 기준으로 설정된 연간 1mSv라는 선량은 이 이하로 노출되면 안전하고, 이 이상 노출되면 당장 큰 건강위험이 발생한다는 의미가 아니다. 따라서 안전(safety)이란 단어 대신 위험도가 작다는 것 혹은 기저발생률에 비해 구별하기 어렵다(indisinguable) 라는 표현이 적합하다. 즉 연간 1mSv 이하 노출은 절대적인 안전의 기준이 아니지만, 이 수준에서 생길 수 있는 위험도는 다른 많은 일반 요인들에 의해서 생길 수 있는 위험도에 비해서 적고, 실제로 질병이 어떤 요인에 의해 발생할 수 있는지 구분하기 어려운 낮은 수준이라고 이해하는 것이 정확하다. 매우 낮은 선량에 의 한 건강 영향은 역학적이라기보다는 위해도 소통(risk communication) 차원의 주제이다.
방사선 위해(detriment)는 국제방사선방호위원회에서 방사선 노출 집단과 그 자손들이 경험하는 종합적인 건강위해(total harm)의 개념을 반영하기 위해 방사선의 확률론적 영향을 종합하며 만든 정량화한 복합지표(multidimensional indicator)이다. 이 지표는 방사선에 의한 명목위험계수(nominal risk coefficients)를 기본으로 질병의 심각성, 삶의 질, 유전 효과의 가능성, 그리고 줄어든 생존 연수 등의 개념들이 반영되었다. 즉 방사선 노출에 의한 위험뿐 아니라 그 질병 자체의 심각성과 예후 등이 관련되어 있다. 이러한 복잡하고 주관성이 개입된 지표가 필요한지에 대한 논란이 있기도 하지만 방사선 방호의 입장에 유용하다고 판단하여 1977년 이후 현재까지 사용되고 있다.
이 지표는 일본 원폭 생존자 연구 결과를 근거로 만들어졌기 때문에 지표의 적용을 위해서는 다음과 같은 전제 조건이 필요하다. 1) 일본 원폭 생존자 연구 결과를 다른 인구집단에 적용할 수 있다(transportation). 2) 해당 인구집단의 선량 범위에 일본 원폭 생존자 결과를 적용할 수 있다(extrapolation). 3) 한 번의 급성 외부노출 영향을 다른 방사선 노출 형태들에도 적용할 수 있다(analogy).
현재까지의 주요 결과는 표 9.3.1과 같이 방사선 1Sv당 전체 암에 대해서는 5.5%, 유전 영향은 0.2%의 위험도를 가져 총 5.7%의 위해를 갖는다. 성인의 경우는 약간 감소하여 1Sv 노출로 인해 암은 4.1%, 유전 영향은 0.1%로 총 4.2%의 위해가 발생한다. 이는 1Sv의 방사선에 노출된 100명의 일반 인구집단 중 5.5명이, 성인에서는 4.1명이 암으로 사망한다는 의미이다(위해는 치명적 암 위험도로서 발생보다는 사망에 가까운 개념이다).
표 9.3.1 방사선의 명목위험계수가 보정된 암과 유전영향에 대한 위해 (10-2Sv-1)
그러나 이 값은 1) 연령, 성별, 노출 시 연령, 지역 등을 평균한 개념의 인간을 가정한 것이며 2) 0.2Gy 미만 선량에 적용되며 3) 방사선 방호의 목적으로 적용되어야 한다. 예를 들어 치명률을 고려한 위험도이므로 암 생존률이 높아진다면 현행 산출된 값은 미래의 위험을 과대평가할 수 있다. 그 외에도 지표 산출과 관련된 변수들이 변함에 따라 값이 달라질 수 있다. 또한 여러 인구집단의 암 발생률을 평균하여 계산되었기 때문에 특정 인구 집단에서는 위험도가 더 높을 수도 혹은 낮을 수도 있으며, 개인의 경우에는 더 많은 차이가 존재한다. 따라서 이러한 계수는 개인의 노출선량에 따른 건강위험도를 예측하는 데 사용하는 것이 아니라, 전체 인구집단에서의 위험도를 예측함으로써 방사선 방호 체계를 제공하는 데 목적이 있다. 향후 평균화된 값이 아닌 각 인구집단별(성별 및 연령별), 장기별 값을 산출하는 것과 악성종양 이외에 수정체 혼탁과 심혈관 질환에 적용하는 것이 모색되고 있다.
3) 이 분야는 역학과는 구별되는 별도의 전문분야로 자세한 내용은 국제방사선방호위원회(ICRP) 서적을 참고할 것을 권장한다.