ETRI, 전자파 유해성 검증 위한 가상모델 공개-인체·영장류 모델, 데이터 댐에 공개해 연구 저변 확대

ETRI, 전자파 유해성 검증 위한 가상모델 공개-인체·영장류 모델, 데이터 댐에 공개해 연구 저변 확대

배포일2020.12.15담당자 전파·위성연구본부 전파환경감시연구실

 

 

 

ETRI사진자료 1
- ETRI 연구진이 동국대 의대와 공동으로 개발한 영장류 모델을 모니터링하고 있다. 영장류 모델은 약 180개 구조물로 구현되었다.
(ETRI 이애경 책임연구원)

ETRI사진자료 2
- ETRI 연구진이 동국대 의대와 공동으로 개발한 영장류 모델을 모니터링하고 있다. 영장류 모델은 약 180개 구조물로 구현되었다.
(좌측부터 ETRI 이애경 책임연구원, ETRI 최형도 책임연구원)

ETRI사진자료 3
- ETRI 연구진이 동국대 의대와 공동으로 개발한 연령별 머리 모델의 구조물을 설명하고 있다. 머리 모델은 약 70개 구조물로 구현되었다.
(좌측부터 ETRI 최형도 책임연구원, ETRI 이애경 책임연구원)

ETRI사진자료 4
- ETRI 연구진이 동국대 의대와 공동으로 개발한 연령별 머리 모델을 기반으로 휴대폰 사용 시 뇌의 전자파흡수율을 연령별로 비교하고 있다.
(ETRI 이애경 책임연구원)

ETRI사진자료 5
- ETRI 연구진이 동국대 의대와 공동으로 개발한 영장류 모델을 모니터링하고 있다. 영장류 모델은 약 180개 구조물로 구현되었다.
(좌측부터 ETRI 이애경 책임연구원, ETRI 최형도 책임연구원)

ETRI사진자료 6
- ETRI 연구진이 동국대 의대와 공동으로 개발한 여성 전신 모델의 해부 구조물을 관찰하고 있다. 인체 모델은 약 100여개 구조물로 구성되었으며, 서 있는 자세로 보정이 이루어졌다.
(좌측부터 ETRI 최형도 책임연구원, ETRI 이애경 책임연구원)

ETRI, 전자파 유해성 검증 위한 가상모델 공개
- 인체·영장류 모델, 데이터 댐에 공개해 연구 저변 확대
- 1mm 이하 간격으로 전신 구현해 가상 임상시험도 가능

공공데이터 포털에 가상 임상시험이 가능한 인체모델이 공개됐다. 공개된 가상 데이터는 다양한 분야의 산․학․연 연구진이 자유롭게 활용할 수 있어 인체를 대상으로 한 기초연구에 큰 도움이 될 전망이다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 전자파가 인체에 미치는 영향 및 보호 대책 연구의 일환으로 인체모델과 영장류 모델을 개발, 데이터 댐 인체(남녀 전신) 가상 모델: https://www.data.go.kr/data/15074159/fileData.do
인체(평균 머리) 가상 모델: https://www.data.go.kr/data/15074160/fileData.do
영장류(붉은털 원숭이) 가상 모델: https://www.data.go.kr/data/15074162/fileData.do
(https://www.data.go.kr/)에 공개했다고 밝혔다.
이번 공개되는 데이터는 전자파 관련 연구는 물론, 방사능과 같은 타 분야의 가상 생체실험 등에도 사용될 수 있다. 인체를 대상으로 수행하는 임상연구의 어려움과 한계를 다소 해소할 수 있을 것으로 보인다.
ETRI 연구진이 공개한 데이터는 ▲성인 남·녀 전신 모델 ▲머리 모델 ▲영장류 모델 등 세 가지다.
먼저, 남성과 여성 전신 모델 세트는 각 100여 개의 신체 기관 및 조직으로 구성되어 있다. 본 모델 활용 시 전자파 노출되는 신체 부위별 체온 변화, 전자파흡수율 등을 관찰할 수 있다.
전자파 뿐 아니라 방사선 노출 평가를 위한 목적 등 다양한 분야에 쓰일 수도 있다. 급성 방사선에 대한 신체 부위별 영향력 파악 등 인체의 반응과 그에 대한 대응 방법 연구에 활용이 가능하다.
특히, 해당 데이터는 1mm 이하의 간격(0.2x0.2 mm2)으로 인체를 정밀 해부하는 영상을 기반으로 모델링되어 인체에 미치는 영향을 보다 자세히 파악할 수 있다.
머리 모델 세트는 남자 6세, 9세, 15세, 20-24세 등 총 4개 그룹에 대해 각 50명의 MRI 영상자료로부터 표준화하여 재현했다. 머리둘레, 뇌머리뼈, 얼굴뼈 등 머리를 구성하는 약 30개 치수를 측정하여 얻은 평균치로 총 70개 구조물을 모델링했다.
이 밖에도 연구진은 180여개 구조물로 이루어진 영장류 모델 체중 4.3kg의 암컷 붉은털원숭이(긴꼬리원숭이과의 Rhesus monkey)의 절단면 해부 영상 및 MRI 영상 기반으로 제작. 해부 영상은 1mm 이하(0.024x0.024mm2) 간격, MRI 영상은 0.5mm 간격으로 촬영됨.
을 세계 최초로 공개, 전자파 흡수율(SAR SAR (Specific Absorption Rate): 전자파흡수율, 전자파가 인체에 흡수되는 에너지의 양.
)에 따른 행동학적 변화를 관찰할 계획이라고 밝혔다. 그동안 전파, 방사선 등의 생체 영향 규명을 위한 동물 실험은 대부분 설치류(Rodent)를 이용했기 때문에 사람에 적용하는 데 한계가 있었다. 이번 개발을 통해 한계를 일부 극복, 각종 실험의 안전성 평가에 활용될 수 있을 전망이다. 원숭이 모델은 실제 전자파 노출 실험과 함께 컴퓨터 시뮬레이션을 병행할 수 있어 효율적인 실험 검증 및 비용 절감 효과를 얻을 수 있다.
이번 공개된 인체 및 영장류 모델들은 동국대학교 해부학교실 박진서 교수와 공동으로 개발된 것으로 STL 파일 외에 텍스트 파일로도 제공되어 호환에 불편함 없이 코딩을 통해 각종 시뮬레이션 프로그램에 적용할 수 있다. 제공하는 3차원 데이터를 읽어 수치해석기법을 통해 원하는 값을 구하게 된다.
연구진이 공개한 모델을 활용하면 휴대폰, TV 등 전자기기 외에 송전선, 이동통신 기지국, 방송국 송신소, 레이더 등 광범위한 전자파 노출 환경에 대해 인체 노출량을 3차원적으로 수치화 및 가시화할 수 있다.
이로써 휴대폰 사용에 따른 역학연구 및 전자파 생체영향 연구 등에 탄력이 붙을 전망으로 ETRI 연구진은 전자파에 대한 국민 불안감 2019년 한국전자파학회 전자파 인식조사 결과, 84%가 “유해하다” 응답
을 없애는데 앞장선다는 계획이다. 연구진은 이 밖에도 다양한 복합환경에서의 전자파 노출량 평가 연구, 전자파에 대한 발암성 연구 등 과학적 증거를 바탕으로 한 올바른 정보를 국민들에게 제공하기 위한 노력을 지속적으로 추진할 예정이다.
ETRI 최형도 책임연구원은 “이번 공개하는 모델들은 디지털 뉴딜의 일환인 데이터 댐에 양질의 데이터를 제공함으로써 공공 연구결과의 대중화, 디지털 의료 등 신산업 창출, 전자파뿐만 아니라 방사선 등 선량 평가의 기반을 구축할 것이라 기대한다”고 말했다.
본 과제는 과학기술정보통신부 “복합 전파환경에서의 국민건강 보호 기반 구축사업”의 일환으로 수행되었다. ETRI는 인체모델, 기지국 등 전자파노출량 평가 기술 등을 개발, 2015년 국가연구개발 우수성과 100선 및 2018년도 국가연구개발 우수성과 최우수에 선정되는 등 전자파 연구 분야에서 획기적인 성과를 이어나가고 있다. <보도자료 본문 끝>

참고1

성인 남녀 모델 데이터

<남자 성인 전신 모델>
<여자 성인 전신 모델>
남녀 전신의 고화질의 절단면 영상(영상의 획득과정 및 정밀도, 출처 등은 참고 문헌 참조)을 기반으로 구조물을 구역화하였음. 뇌의 회백질(grey matter)와 백질(white matter)에 대해서는 기능 기반의 엽(葉, lobe)과 뇌회(腦回, gyrus)로 세분하여 최종적으로 남자 103개 여자 101개의 구조물이 구현되었음. 두 모델 모두 누워 있는 자세이므로 발, 발목, 등, 엉덩이 등에 대해 보정이 이루어졌음. STL 포맷 및 text 포맷의 3D 모델을 구현하였음.

[1] Jin Seo Park, Yong Wook Jung, Hyung-Do Choi and Ae-Kyoung Lee, “VK-phantom male with 583 structures and female with 459 structures, based on the sectioned images of a male and a female, for computational dosimetry,” Jour. Radiat. Reas. 59 3 338-380 2018
[2] Park JS, Chung MS, Hwang SB et al. Visible Korean human: improved serially sectioned images of the entire body. IEEE Trans Med Imaging 2005;24:352–60.
[3] Park HS, Choi DH, Park JS. Improved sectioned images and surface models of the whole female body. Int J Morphol 2015; 33:1323–32.

참고2

연령별 머리 모델 데이터

<한국인 표준 머리 모델>
의대 병원에서 MRI를 촬영했던 적이 있는 사람들 중에 뇌에 특별한 병변여부와 획득된 영상의 질을 고려하여, 연령별 (6세, 9세, 15세, 20-24세) 남자 50명을 선정하여 촬영 영상을 바탕으로 머리 내 구조물 관련 약 30가지의 치수를 측정하였음. 연령 그룹별 평균 치수를 바탕으로 머리를 구성하는 70개 구조물에 대한 3D 표면 모델 (surface model)을 구현하였음. 각 구조물의 표면 모델은 STL 포맷이며, 머리 전체에 대해 voxel 구조를 갖는 text 파일로도 저장되었음.
[1] Miran Han, Ae-Kyoung Lee, Hyung-Do Choi, , Yong Wook Jung and Jin Seo Park, “Averaged head phantoms from magnetic resonance images of Korean children and young adults,” Phys. Med. Biol. 63 035003 2018.
[2] Ae-Kyoung Lee, Jin Seo Park, Seon-Eui Hong, Masao Taki, Kanako Wake, Joe Wiart and Hyung-Do Choi, “Brain SAR of average male Korean child to adult models for mobile phone exposure assessment,” Phys. Med. Biol. 64 045004 2019.

 

참고3

영장류 모델 데이터

<영장류 모델>
긴꼬리원숭이과의 Rhesus monkey (93 개월 암컷, 길이 758 mm, 체중 4.3 kg)의 0.1 mm 미만의 고화질 해부영상과 3T 이상의 장비에서 획득한 MRI 영상(상세한 정보는 참고 문헌 참조)을 기반으로 전신 총 180개 구조물을 구역화하고, 3D 표면 모델을 구현하였음. 모든 구조물의 표면 모델은 STL 포맷이며, 전신에 대해 voxel 구조를 갖는 text 파일로도 저장되었음.

[1] Chung Yoh Kim, Ae-Kyoung Lee, Hyung-Do Choi, and Jin Seo Park, “Dawn of the visible monkey: segmentation of the Rhesus monkey for 2D and 3D applications,” J Korean Med Sci. 2020 Apr 20;35(15):e100.
[2] Chung BS, Jeon CY, Huh JW, Jeong KJ, Har D, Kwack KS, et al. Rise of the Visible Monkey: sectioned images of rhesus monkey. J Korean Med Sci 2019;34(8):e66.