뉴스 - 무선 통신 관련 우려가 RF 연구 성과를 가리고 있다

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무선 주파수(RF) 선량 측정 분야의 최고 전문가들이 5G의 위험성과 노출량과 선량의 차이점을 분석합니다.

케네스 R. 포스터는 수십 년 동안 무선 주파수(RF) 방사선과 그것이 생물 시스템에 미치는 영향에 대해 연구해 왔습니다. 그는 최근 마빈 지스킨, 퀴리노 발자노와 함께 이 주제에 대한 새로운 연구서를 공동 집필했습니다. 세 사람(모두 IEEE 정회원)은 이 분야에서 100년이 넘는 경력을 보유하고 있습니다.
지난 2월 국제 환경 연구 및 공중 보건 저널에 발표된 이 연구는 지난 75년간의 무선 주파수(RF) 노출 평가 및 선량 측정 연구를 살펴보았습니다. 공동 저자들은 이 분야에서 얼마나 발전했는지, 그리고 왜 이 분야를 과학적 성공 사례로 여기는지에 대해 자세히 설명합니다.
IEEE Spectrum은 펜실베이니아 대학교 명예 교수인 포스터 교수와 이메일을 통해 인터뷰를 진행했습니다. 저희는 무선 주파수(RF) 노출 평가 연구가 왜 그렇게 성공적인지, RF 선량 측정이 왜 그렇게 어려운지, 그리고 무선 방사선과 관련된 건강 문제에 대한 대중의 우려가 왜 끊임없이 제기되는지에 대해 더 자세히 알아보고 싶었습니다.
노출과 용량의 차이점을 잘 모르시는 분들을 위해 설명드리자면, 둘의 차이점은 무엇일까요?

케네스 포스터: RF 안전과 관련하여 노출은 신체 외부의 전자기장을 의미하고, 선량은 신체 조직 내에 흡수된 에너지를 의미합니다. 둘 다 의료, 산업 보건 및 소비자 전자 제품 안전 연구와 같은 여러 분야에서 중요합니다.
"5G의 생물학적 영향에 대한 연구를 잘 정리한 자료는 [켄] 카리피디스의 논문을 참조하십시오. 그는 '5G 네트워크에서 사용되는 6GHz 이상의 저준위 RF 전자기장이 인체 건강에 해롭다는 결정적인 증거는 없다'고 결론지었습니다." -- 케네스 R. 포스터, 펜실베이니아 대학교
포스터: 자유 공간에서 RF 전자기장을 측정하는 것은 문제가 되지 않습니다. 실제로 문제가 되는 것은 RF 노출량의 높은 변동성입니다. 예를 들어, 많은 과학자들이 공중 보건 문제를 해결하기 위해 환경 내 RF 전자기장 수준을 연구하고 있습니다. 환경에 존재하는 수많은 RF 발생원과 각 발생원에서 나오는 RF 전자기장의 빠른 감쇠를 고려할 때, 이는 쉬운 일이 아닙니다. 적어도 이를 시도하는 소수의 과학자들에게는 개인의 RF 전자기장 노출량을 정확하게 파악하는 것이 진정한 도전입니다.

귀하와 공동 저자들이 IJERPH 논문을 작성했을 때, 노출 평가 연구의 성공 사례와 선량 측정상의 어려움을 지적하는 것이 목표였습니까? 포스터: 저희의 목표는 노출 평가 연구가 수년에 걸쳐 이룩한 놀라운 발전을 보여주는 것이었습니다. 이러한 발전은 무선 주파수장의 생물학적 영향 연구에 많은 명확성을 더했고, 의료 기술의 주요 발전을 이끌어냈습니다.
이러한 분야의 계측 장비는 얼마나 발전했습니까? 예를 들어, 경력 초기에 사용 가능했던 도구와 현재 사용 가능한 도구를 비교해 말씀해 주시겠습니까? 개선된 계측 장비는 노출 평가의 성공에 어떻게 기여합니까?
포스터: 보건 및 안전 연구에서 무선 주파수(RF) 전자기장을 측정하는 데 사용되는 장비는 점점 더 작아지고 강력해지고 있습니다. 몇십 년 전만 해도 상용 현장 측정 장비가 작업장에 가져갈 수 있을 만큼 견고해지고, 직업적 위험을 초래할 만큼 강한 RF 전자기장을 측정할 수 있으면서도 멀리 떨어진 안테나에서 나오는 약한 전자기장까지 측정할 수 있을 만큼 민감해질 것이라고 누가 생각이나 했겠습니까? 동시에 신호의 정확한 스펙트럼을 파악하여 그 출처를 식별할 수 있게 될 것이라고 누가 상상이나 했겠습니까?
무선 기술이 새로운 주파수 대역, 예를 들어 셀룰러 통신에 사용되는 밀리미터파 및 테라헤르츠파, 또는 Wi-Fi에 사용되는 6GHz 대역으로 이동하면 어떤 일이 발생할까요?
포스터: 다시 말씀드리지만, 문제는 측정 장비 자체가 아니라 노출 상황의 복잡성에 있습니다. 예를 들어, 고대역 5G 이동통신 기지국은 공간을 이동하는 여러 개의 빔을 방출합니다. 이 때문에 기지국 근처 사람들의 노출량을 정량화하여 노출이 안전한지(대부분의 경우 안전하지만) 확인하는 것이 어렵습니다.
"개인적으로는 과도한 스크린 시청 시간이 아동 발달과 사생활 문제에 미칠 수 있는 영향에 대해 더 우려하고 있습니다." - 케네스 R. 포스터, 펜실베이니아 대학교

노출 평가가 이미 해결된 문제라면, 정확한 선량 측정으로의 전환은 왜 그렇게 어려운 것일까요? 왜 전자가 후자보다 훨씬 간단한 것일까요?
포스터: 선량 측정은 노출 평가보다 더 어렵습니다. 일반적으로 사람의 몸에 RF 프로브를 삽입할 수 없기 때문입니다. 암 치료를 위한 고온 요법처럼 조직을 정확하게 지정된 온도로 가열해야 하는 경우와 같이 이 정보가 필요한 이유는 많습니다. 열이 너무 적으면 치료 효과가 없고, 너무 많으면 환자에게 화상을 입힐 수 있습니다.
오늘날 방사선량 측정은 어떻게 이루어지는지 좀 더 자세히 설명해 주시겠어요? 만약 사람의 몸에 탐침을 삽입할 수 없다면, 차선책은 무엇인가요?
포스터: 다양한 목적으로 공기 중 전자기장을 측정하기 위해 구식 RF 측정기를 사용하는 것은 괜찮습니다. 물론 산업 안전 분야에서는 작업자의 신체에 발생하는 무선 주파수 전자기장을 측정해야 하므로 이러한 방식이 필요합니다. 임상적 고온 치료의 경우, 환자에게 열 탐침을 부착해야 할 수도 있지만, 전산 선량 측정법이 열량 측정의 정확도를 크게 향상시켰고 기술 발전에 중요한 기여를 했습니다. RF의 생물학적 영향 연구(예: 동물에 안테나를 부착하여 연구하는 경우)에서는 인체에 흡수되는 RF 에너지의 양과 그 에너지가 어디로 가는지 아는 것이 매우 중요합니다. 단순히 휴대전화를 동물 앞에 흔드는 것만으로는 노출을 유발할 수 없습니다(일부 연구자들은 그렇게 하지만). 최근 미국 국립 독성 프로그램(NTP)에서 실시한 쥐의 평생 RF 에너지 노출 연구와 같은 주요 연구에서는 전산 선량 측정법 외에는 사실상 대안이 없습니다.
사람들이 집에서 무선 방사선 수치를 측정할 정도로 무선 방사선에 대한 우려가 끊이지 않는 이유는 무엇이라고 생각하십니까?

포스터: 위험 인식은 복잡한 문제입니다. 무선 방사선의 특성은 종종 우려의 원인이 됩니다. 눈에 보이지 않고, 노출과 일부 사람들이 걱정하는 다양한 영향 사이에 직접적인 연관성이 없으며, 사람들은 무선 주파수 에너지(비이온화 방사선, 즉 광자가 화학 결합을 끊을 만큼 강하지 않음)와 이온화 X선(매우 위험한 방사선)을 혼동하는 경향이 있습니다. 어떤 사람들은 무선 방사선에 "과도하게 민감하다"고 생각하지만, 과학자들은 제대로 된 블라인드 대조 연구에서 이러한 민감성을 입증하지 못했습니다. 일부 사람들은 무선 통신에 사용되는 수많은 안테나 때문에 위협을 느낍니다. 과학 문헌에는 다양한 수준의 건강 관련 보고서가 많이 있으며, 그중에서 무서운 이야기를 찾아볼 수 있습니다. 일부 과학자들은 실제로 건강 문제가 있을 수 있다고 생각합니다(보건 당국은 큰 우려는 없지만 "더 많은 연구"가 필요하다고 밝혔습니다). 이 외에도 우려되는 사항은 많습니다.

노출 평가가 이 문제에 중요한 역할을 합니다. 소비자는 저렴하지만 매우 민감한 RF 탐지기를 구입하여 주변 환경의 RF 신호를 조사할 수 있는데, 이러한 신호는 매우 많습니다. 일부 장치는 Wi-Fi 액세스 포인트와 같은 장치에서 나오는 무선 주파수 펄스를 측정할 때 "딸깍" 소리를 내는데, 마치 원자력 발전소의 가이거 계수기 소리처럼 들려 섬뜩할 수 있습니다. 어떤 RF 측정기는 유령 사냥용으로도 판매되지만, 이는 전혀 다른 용도입니다.
작년에 영국 의학 저널(British Medical Journal)은 5G 기술의 안전성이 확인될 때까지 5G 구축을 중단해야 한다는 주장을 발표했습니다. 이러한 주장에 대해 어떻게 생각하십니까? 이러한 주장이 무선 주파수(RF) 노출의 건강 영향에 대해 우려하는 대중에게 정보를 제공하는 데 도움이 될 것이라고 생각하십니까, 아니면 더 큰 혼란을 야기할 것이라고 생각하십니까? 포스터: [역학자 존] 프랭크의 의견 기사를 말씀하시는 것 같은데, 저는 그 내용의 대부분에 동의하지 않습니다. 과학적 근거를 검토한 대부분의 보건 기관은 단순히 추가 연구를 요구했을 뿐이지만, 적어도 한 곳(네덜란드 보건위원회)은 더 많은 안전성 연구가 이루어질 때까지 고대역 5G 도입을 일시적으로 중단할 것을 요구했습니다. 이러한 권고는 분명 대중의 관심을 끌 것입니다(HCN은 건강상의 우려가 있을 가능성은 낮다고 보고 있지만).
프랭크는 자신의 기사에서 "실험실 연구의 새로운 강점들은 무선 주파수 전자기장(RF-EMF)이 생물학적으로 파괴적인 영향을 미친다는 것을 시사한다"고 썼다.

문제는 바로 이것입니다. 문헌에는 수천 건의 RF 생물학적 영향 연구가 있지만, 연구 결과, 건강과의 관련성, 연구의 질, 노출 수준 등이 매우 다양하다는 점입니다. 대부분의 연구에서 모든 주파수와 모든 노출 수준에서 어떤 종류의 영향이 보고되었지만, 대부분의 연구는 상당한 편향 위험(불충분한 선량 측정, 맹검법 미실시, 적은 표본 크기 등)을 가지고 있었고, 많은 연구 결과가 서로 일치하지 않았습니다. "새로운 연구 강점"이라는 표현은 이러한 모호한 문헌에 큰 의미가 없습니다. 프랭크는 보건 당국의 더욱 면밀한 검토에 의존해야 합니다. 보건 당국은 주변 RF 전자기장의 유해한 영향에 대한 명확한 증거를 찾지 못한 채 일관되게 실패해 왔습니다.
프랭크는 "5G"에 대한 공개적인 논의의 일관성 부족을 지적했지만, 정작 본인은 5G를 언급할 때 주파수 대역을 언급하지 않는 실수를 저질렀습니다. 사실 저대역 및 중대역 5G는 현재 이동통신망 주파수 대역과 유사한 주파수에서 작동하며 새로운 노출 문제를 야기할 가능성은 낮아 보입니다. 고대역 5G는 30GHz부터 시작하는 밀리미터파 대역보다 약간 낮은 주파수에서 작동합니다. 이 주파수 대역에서의 생물학적 영향에 대한 연구는 거의 이루어지지 않았지만, 에너지가 피부를 거의 투과하지 못하며, 보건 당국은 일반적인 노출 수준에서 안전성에 대한 우려를 제기하지 않았습니다.
프랭크는 "5G"를 출시하기 전에 어떤 연구를 하고 싶어하는지 구체적으로 밝히지 않았습니다. 그가 "5G"를 의미하는지는 불분명합니다. 미국 연방통신위원회(FCC)는 대부분의 국가와 유사한 노출 한도를 준수하도록 허가 기관에 요구합니다. 새로운 무선 주파수(RF) 기술이 승인되기 전에 RF 건강 영향에 대해 직접 평가한 전례는 없으며, 이는 끝없는 일련의 연구를 필요로 할 수 있습니다. FCC의 제한이 안전하지 않다면 변경되어야 합니다.

5G의 생물학적 영향 연구에 대한 자세한 검토는 [켄] 카리피디스의 논문을 참조하십시오. 해당 논문에서는 "5G 네트워크에서 사용되는 것과 같은 6GHz 이상의 저준위 RF 전자기장이 인체 건강에 해롭다는 결정적인 증거는 없다"고 결론지었습니다. 또한, 해당 논문은 추가 연구의 필요성을 강조했습니다.
과학 문헌에서는 결과가 엇갈리지만, 현재까지 보건 당국은 주변 RF 전자기장이 건강에 해롭다는 명확한 증거를 찾지 못했습니다. 하지만 밀리미터파의 생물학적 영향에 대한 과학 문헌은 약 100건의 연구로 비교적 적고, 그 질 또한 다양하다는 점을 고려해야 합니다.
정부는 5G 통신용 주파수 대역 판매로 막대한 수익을 올리고 있는데, 그 수익의 일부를 고품질 의료 연구, 특히 고대역 5G 연구에 투자해야 합니다. 개인적으로는 과도한 스크린 사용 시간이 아동 발달에 미칠 수 있는 영향과 개인정보 보호 문제가 더 우려됩니다.
방사선량 측정 작업에 개선된 방법이 있습니까? 있다면 가장 흥미롭거나 유망한 사례는 무엇입니까?

포스터: 아마도 가장 큰 발전은 유한차분 시간영역(FDTD) 방법과 고해상도 의료 영상을 기반으로 한 인체 수치 모델의 도입으로 이루어진 전산선량 측정 분야일 것입니다. 이를 통해 모든 소스에서 발생하는 RF 에너지의 인체 흡수량을 매우 정확하게 계산할 수 있습니다. 전산선량 측정은 암 치료에 사용되는 고온 요법과 같은 기존 의료 치료법에 새로운 활력을 불어넣었고, 향상된 MRI 영상 시스템과 기타 여러 의료 기술의 개발로 이어졌습니다.
마이클 코지올은 IEEE 스펙트럼의 부편집자로, 통신 분야 전반을 담당하고 있습니다. 그는 시애틀 대학교에서 영어와 물리학 학사 학위를, 뉴욕 대학교에서 과학 저널리즘 석사 학위를 받았습니다.
1992년, 아사드 M. 마드니는 BEI 센서 및 제어 부문의 대표직을 맡아 다양한 센서와 관성 항법 장비를 포함하는 제품 라인을 관리했지만, 고객 기반은 주로 항공우주 및 방위 전자 산업으로 비교적 작았습니다.

냉전이 종식되고 미국의 방위산업이 붕괴되면서, 경기 회복은 당분간 어려울 것으로 예상되었습니다. BEI는 새로운 고객을 신속하게 발굴하고 유치해야 했습니다.
이러한 고객을 확보하려면 회사의 기계식 관성 센서 시스템을 버리고 검증되지 않은 새로운 석영 기술을 채택하고, 석영 센서를 소형화하며, 연간 수만 개의 고가 센서를 생산하는 제조업체를 수백만 개의 센서를 더 저렴하게 생산하는 제조업체로 전환해야 합니다.
마드니는 이를 실현하기 위해 부단히 노력했고, 자이로칩은 누구도 상상하지 못했던 큰 성공을 거두었습니다. 이 저렴한 관성 측정 센서는 자동차에 통합된 최초의 센서로, 전자식 안정성 제어(ESC) 시스템이 미끄러짐을 감지하고 브레이크를 작동시켜 전복을 방지할 수 있도록 합니다. 미국 도로교통안전국(NHTSA)에 따르면, 2011년부터 2015년까지 5년 동안 모든 신차에 ESC가 장착되면서 미국에서만 7,000명의 생명을 구했습니다.
이 장비는 수많은 상업용 및 개인용 항공기의 핵심 부품일 뿐만 아니라 미국 미사일 유도 시스템의 안정성 제어 시스템에도 사용되고 있습니다. 심지어 패스파인더 소저너 로버의 일부로 화성에도 다녀왔습니다.
현직: UCLA 석좌교수; BEI Technologies 전 사장, CEO 겸 CTO

학력: 1968년 RCA 대학 졸업; 1969년과 1972년 UCLA에서 전기공학 학사 및 석사 학위 취득; 1987년 캘리포니아 코스트 대학교 박사 학위 취득
영웅들: 일반적으로 아버지는 제게 배우는 법, 인간다움, 그리고 사랑, 연민, 공감의 의미를 가르쳐 주셨습니다. 미술에서는 미켈란젤로, 과학에서는 알베르트 아인슈타인, 공학에서는 클로드 섀넌을 존경합니다.
좋아하는 음악: 서양 음악으로는 비틀즈, 롤링 스톤즈, 엘비스 프레슬리; 동양 음악으로는 가잘
소속 단체: IEEE 종신 펠로우; 미국 국립공학한림원; 영국 왕립공학한림원; 캐나다 공학한림원
가장 의미 있는 상: IEEE 명예 훈장: "혁신적인 센싱 및 시스템 기술의 개발과 상용화에 대한 선구적인 공헌과 탁월한 연구 리더십"; 2004년 UCLA 올해의 동문상
매드니는 자이로칩을 개척한 공로를 비롯해 기술 개발 및 연구 리더십 분야에서의 여러 공헌으로 2022년 IEEE 명예 훈장을 수상했습니다.
마드니에게 엔지니어링은 처음부터 원하던 직업은 아니었습니다. 그는 훌륭한 화가가 되고 싶어 했습니다. 하지만 1950년대와 60년대 인도 뭄바이(당시 뭄바이)에서 그의 가족이 처한 경제적 상황 때문에 엔지니어링, 특히 포켓 트랜지스터 라디오에 담긴 최신 혁신 기술에 대한 관심 덕분에 전자공학에 관심을 갖게 되었습니다. 1966년, 그는 미국으로 건너가 뉴욕시에 있는 RCA 대학에서 전자공학을 공부했습니다. RCA 대학은 1900년대 초 무선 통신사와 기술자를 양성하기 위해 설립되었습니다.
"저는 발명품을 만들고 궁극적으로 인간에게 영향을 미칠 수 있는 일을 하는 엔지니어가 되고 싶어요."라고 매디니는 말했다. "만약 제가 인간에게 영향을 줄 수 없다면, 제 경력이 의미 없다고 느껴질 거예요."

매드니는 RCA 대학의 전자 기술 프로그램에서 2년을 보낸 후 1969년에 전기 공학 학사 학위를 받고 UCLA에 입학했습니다. 그는 이후 석사 및 박사 학위를 취득했으며, 박사 학위 논문 연구에서는 디지털 신호 처리와 주파수 영역 반사 측정법을 사용하여 통신 시스템을 분석했습니다. 학업 기간 동안 그는 퍼시픽 주립 대학교에서 강사로, 베벌리 힐스의 소매업체인 데이비드 오겔에서 재고 관리자로, 그리고 퍼텍에서 컴퓨터 주변기기 설계 엔지니어로 근무했습니다.
그러던 중 1975년, 약혼한 상태였던 그는 옛 동창의 권유로 시스트론 도너의 마이크로파 부서에 취업 지원을 했습니다.
매드니는 시스트론 도너에서 세계 최초의 디지털 저장 장치를 갖춘 스펙트럼 분석기 설계를 시작했습니다. 그는 이전에 스펙트럼 분석기를 실제로 사용해 본 적이 없었습니다. 당시에는 스펙트럼 분석기가 매우 비쌌기 때문입니다. 하지만 그는 이론을 충분히 이해하고 있었기에 스스로 이 일을 맡기로 결심했습니다. 그는 6개월 동안 테스트를 진행하며 장비를 직접 다루는 경험을 쌓은 후 재설계에 착수했습니다.
이 프로젝트는 2년이 걸렸고, 매드니에 따르면 세 건의 중요한 특허를 획득하며 "더 크고 더 나은 목표를 향해 나아가는 발판"이 되었다고 합니다. 또한 이 프로젝트를 통해 "이론적 지식을 갖는 것과 다른 사람들에게 도움이 될 수 있는 기술을 상용화하는 것 사이의 차이점을 깨닫게 되었다"고 그는 말했습니다.