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병원성 미생물이 새로이 발견될 때마다 이어서 실험실 감염이 발생하고 있다.

영국에서 발생한 천연두사고

1973년 2월에서 4월까지 영국의 런던에서는 5건의 천연두(두창) 환자가 발생했다. 그중 1건은 60세의 인도인으로 캘커타에서 휴가를 보낸 후 런던으로 돌아와서 발병했고 나머지 4건이 생물재해로 인한 감염사고였다.

사건의 발달은 런던에 있는 런던위생열대의학교(London School of Hygiene and Tropical Medicine)에서 시작되었다. 학교건물 4층에 있는 진균실험실에 1973년 1월중 '앤 알지오'라는 아일랜드출신의 여성이 실험실 기사로 취업했다. 그녀는 더블린대학에서 동물학을 전공하고 졸업한지 6개월밖에 안되었는데 마침 같은 실험실의 '홀링데일'박사의 실험을 도와주기 위해 건물 2층에 있는 폐질환 연구실에 주4회씩 나가고 있었다.

이 연구실에서 비스듬히 복도건너편쪽에는 폭스바이러스 연구실이 있있다. 그녀는 이곳에 있는 천평이라든가 기타 실험기긱를 빌려 쓰기 위해 몇번인가 출입하게 되었다. 1973년 3월11일(일요일) '앤 알지오'양은 격한 두통, 복통, 구토, 고열 등이 일어나자 숙소내 같은 층의 여인이 진균연구실에 연락을 하였으나 연구실에서는 단순히 독감으로 생각한 나머지 폭스바이러스 연구실에는 아무런 통보도 하지 않았다.
그녀는 인근의 의사에게 진료를 받으면서 집에서 쉬었는데 3월15일에 다리에 가벼운 발진(發疹)이 생기더니 3월16일에는 전신으로 확산되었다.

일이 급하게 된 것을 알고 즉시 성 메리병원에 이송하여 일반병동의 큰 병실(공동용)에 입원하였는데 진균연구실에 근무한다고 밝혔지만 폭스바이러스 연구실 출입사실은 알리지 않았다. 따라서 그녀는 불명(不明)의 열환자로서 입원했던 것이다.

'알지오'양의 병세는 입원후에도 고열이 계속되었다. 다리와 등의 발진은 없어졌지만 구진(丘疹)같은 것이 돋았고 구토, 두통, 인두발적(咽頭發赤)을 볼수가 있었기 때문에 우선 임파선열(淋巴線熱)이라고 잠정적으로 병명을 붙였다. 다음날에도 복통은 있었지만 가슴과 등에 작은 농포(膿疱)가 출현하더니 이어서 열이 내리고 상태가 좋아졌다. 3월20일경에는 몸의 발진이 모두 사라졌다. '알지오'양의 병세가 호전되자 병원측에서는 명확한 진단이 내려지지 않은채 지나쳐버렸다.

3월22일 그녀의 근무처인 연구실의 책임자가 늦게야 입원사실을 알고서 혹시나 진균감염이 아닌가 의심되어 병원측의 양해없이 그녀의 혈액과 피부에서 검사물을 채취해갔다. 진균검사는 물론이고 임상증상으로 보아 수두(水痘)로 의심되어 전자현미경검사를 해본 결과 전형적인 천연두바이러스 입자를 관찰할 수가 있었다. 다음날 이러한 사실을 통보받은 병원측에서는 '알지오'양을 격리 병원인 롱리치병원으로 옮기고 그녀가 있었던 병동을 폐쇄, 소독을 하였으며 환자 의사 간호원에게 긴급 천연두예방 접종을 실시함은 물론 그녀와 접촉하였던 사람들을 추적조사하였다.

한편 '알지오'양이 당초에 입원하였던 성 메리병원의 같은 병실에 '노라 헐리'부인이 있었는데 아들과 며느리가 방문안을 왔던 차에 '알지오'양에게서 빌려온 신문을 볼 수가 있었다. 그후 얼마 지나지 않아 이 두사람이 모두 발열 두통 복통 구토가 일어나자 처음에는 식중독으로 의심하였으나 4월2일에는 발진이 출현하고는 중증이 되어 웨스트 힌던병원을 거쳐 롱리치병원에 이송하였는데 불행히도 이들 부부는 4월중에 각각 사망하였다.

웨스트 힌던병원에서 이들 부부를 간호하였던 간호원도 4월중에 천연두가 의심스러운 증상으로 롱리치병원에 수용되었으나 확인하지 못했고 그외에도 의심스러운 수명이 더 입원하였으나 후일 음성으로 판명되었다.

천연두감염사건이 준 교훈

이 사고는 몇가지의 요인과 결함이 중첩되어 2차감염자가 2명이나 사망하는 불행을 초래한 것인데 당시 생물재해에 대한 안전대책이 미비하였던 점을 살펴 보기로 한다.

런던위생열대의학교의 폭스바이러스 연구실은 면적이 3m×6m정도로서 복도로 출입구가 한개 있고 수석연구관의 거실로 통하는 문의 반대측에 있었다. 창측으로 이어서 작업대가 있을 뿐이고 생물재해 안전캐비넷도 없이 대부분의 바이러스 실험조각이 개방된 상태하에서 이루어지고 있었다.

창의 반대편인 복도쪽 벽에는 광학분석기 천평 부란기 시약장 등이 놓여 있었는데 '알지오'양을 비롯해서 다른 연구실 요원들이 이들 기기를 사용하기 위하여 복도측 출입구를 통하여 자유로이 출입하고 있었다. 출입구를 잠근 일도 없고 천연두바이러스 작업시에 착용한 작업복을 매번 소독하지도 않은채 벽의 못에다 걸어두었었다. 더욱이 천연두바이러스 조작이 한명의 기사에게 전부 맡겨졌는데 그 사람은 경력이 너무나 짧은 사람이었다.

천연두바이러스의 보존은 복도에 있는 냉동고에 보관하였으나 잠근 일은 없었다. 당시 미생물학교실의 동료들은 천연두바이러스에 대한 연구가 이 실험실에서 수행되고 있었다는 사실조차 모르고 있었다. 천연두바이러스 연구실의 요원들은 정기적인 천연두예방접종이 시행되고 있었으나 다른 연구실의 동료들이나 학생들은 전혀 관심 밖이었다.

'알지오'양은 1972년 천연두예방접종을 받은 일이 있으나 반응이 없었다(발두가 되지 않으면 음성으로서 면역효과가 의심된다). 만일 그녀가 천연두에 대하여 완벽하게 면역이 되었든가 천연두바이러스접종 부화난을 조작할 때 그 자리에만 없었던 것들 1차 천연두 바이러스 감염으로부터 보호될수 있었을 것이다. 또 '알지오'양을 일반병동에다가 입원시켰기 때문에 2차 감염자가 발생한 것이다.

한편 웨스트 힌던병원에서 '헐리'부인의 아들 부부를 전염병환자로 의심하여 전염병동에 입원시켰기 때문에 피해가 최소한으로 제한될 수 있었다. 일반병동의 큰 병실에서는 환자들간에 신문을 빌려보므로 아마도 그들 부부가 감염되었던 것이 아닌가 여겨진다.

그밖에도 성 메리병원의 교차감염 관리요원이 '알지오'양의 천연두감염이 의심스러웠을 때 신속한 대응조치가 없었고 퇴원환자와 병문안자의 명부가 잘 정비돼있지 않았기 때문에 '노라 헐리'부인의 주소를 수배하는데 이틀이나 소비했던 것도 사태의 긴급성으로 볼 때 잘못된 점이었다.

이러한 사고에 대하여 영국정부가 즉시 조사와 대책을 펼쳤던 것은 물론이다. 이와 같은 사고가 재차 발생하지 않도록 천연두전문가를 비롯한 전문위원회를 상설하여 공중보건상 위험이 있는 실험실 작업, 천연두바이러스를 포함한 병원체의 목록작성, 이것을 사용하는 실험실의 등록, 감시, 미생물조작상 안전을 기하기 위한 수칙의 제정, 이에 적합하지 않을 경우에는 어떠한 위험가능한 작업도 거부할 수 있는 권리를 갖게 할 것 등을 권고하였다.

따라서 영국이 실험실 미생물재해에 대한 안전관리를 정부차원에서 관심을 가지고 직접적인 규제에 임하는 최초의 국가가 된 것은 당연한 일이다.

당시 세계보건기구(WHO)에서는 천연두박멸을 위한 일대 캠페인을 벌이고 있었던 시점인 만큼 엄청난 충격을 받았다. 이 세상에서 천연두가 박멸된 후에는 연구실에서 보유중인 천연두바이러스가 유일한 천연두환자발생원이 될 수 있다는 사실이 중요시되기도 했다. 따라서 1974년 이래 세계 각국에 대하여 천연두바이러스 보유기관을 조사, 불필요한 천연두바이러스를 보유하지 않도록 적극 권장했다. 우리나라를 비롯하여 세계 각국이 지상에서 박멸된 천연두바이러스를 보유할 필요가 없다고 인식, 모두 파기함에 따라 현재 지구상에는 세계 보건기구가 지정한 2개소만이 종균을 보관하고 있을 뿐이다.

실험실감염사고는 왜 일어나나

미생물실험실의 감염사고는 어제 오늘의 일이 아니다. 세계 각국에서 공식적은 보고자료가 없어 정확한 집계가 되고 있지는 않지만 일부 보고에 의하면 적지않은 사례가 있는 것으로 밝혀지고 있다. 미국의 '설킨'박사가 1951년에 미국내 미생물실험실의 감염사고가 1천3백42건(사망 39건)이었다고 학계에 보고한 것이 최초의 실험실감염종합보고서였다.

그후 영국을 비롯한 유럽의 유수한 나라들이 자국이 감염사례를 발표하고 있다. 한편 단위기관의 총합적 보고로는 일본의 국립예방위생연구소 창립 이래 25년간 80건의 실험실 감염이 발생하였다는 '오야'박사의 보고가 있다. 우리나라는 필자가 1981년∼85년에 걸쳐서 한국의 미생물실험실 안전관리실태조사연구보고를 하였는데 여기서 1백2건의 실험실 감염사례가 밝혀졌다.

실험실 감염사고는 어떠한 상황에서 발생하는 것일까 ? 당초에는 미생물실험실의 실험자나 연구자조차도 미생물을 취급하는 과정에서 감염사고가 일어나는 것을 쉽게 납득할 수가 없었다. 역사적으로 볼 때 병원성 미생물이 새로이 발견될 때마다 이어서 실험실 감염이 발생하고 있다.
기록에 남겨진 것은 빙산의 일각으로 실험과정에서 많은 사고가 일어났을 것을 상상하기 어렵지 않다. 이와 같은 생물재해는 비단 미생물실험뿐만 아니라 백신생산업소, 병원의 검사실, 대량의 혈액을 취급하는 인공투석실, 학교의 병리·해부학교실에서도 정도의 차이는 있을 뿐 생물재해가 발생할 수 있다.

다만 아무도 사실조사를 하지 않았을 따름이다. 그렇다면 과거에 경험한 바 있는 생물재해가 어째서 사회에 부각되지 않았고 그 구체적인 대책마저도 현재까지 마련되지 못하였는가. 우리나라의 전문기술직 종사자들은 전통적으로 자신의 직업을 자기희생적인 천직으로 알고 일을 해온 경향이 있다. 또한 실험실 감염자는 미숙련자로 냉소를 받았고 생물재해는 단순한 자기기술과 오랜 자기경험으로 피할 수 있다는 과신이 있었던 것 같다. 즉 과거의 생물재해는 대부분이 개인적 문제로 처리되었고 사회적 문제로는 취급하지 않았다는 사실이다.

이제까지 알려진 실험실 감염사고의 원인을 비교적 명확한 사례를 통해 살펴본다면 분명히 실험자의 조작사고라고 생각되는 미생물에 오염된 초자류에 의한 상처, 피펫의 조작, 원심침전시 사고 같은 것은 전체사고의 34% 정도 밖에 안된다. 오히려 균질기나 교반기를 사용하여 혼합하는 과정에서 생긴 오염물이 실험자의 눈이나 코의 점막으로 감염되는 사고가 훨씬 더 많다. 주사기의 조작, 감염물질의 분쇄, 혼합시에는 공통적으로 오염물이 미세한 에어로졸(aerosol)이 되어 공기중으로 비산, 이것을 실험자가 흡입함으로써 감염되는 것이다.

실제로 미생물실험의 기본조작에 있어서 에어로졸의 발생을 시험해 본 바로는 믹서의 사용, 초음파 처리처럼 포말이 생기는 것뿐만 아니라 피펫의 조작, 시험관의 개봉, 원심침전관의 상청같은 것에서 아무리 조심하여도 에어로졸은 필연적으로 발생하기 마련이다.

이와 같은 미생물을 함유한 에어로졸은 육안으로 감지할 수 없으며 거즈마스크와 같은 간편한 방법으로는 호흡시 흡입방지가 되지 않는다. 또한 이러한 에어로졸은 간단히 가라앉지도 않고 공기의 흐름에 따라 멀리 이동하기 때문에 결과가 나쁠 수 밖에 없다.

따라서 이처럼 위험한 미생물의 조작은 밀폐된 공간속에서만 이루어지도록 해야 한다. 또한 실험실 감염은 실험동물을 취급하는 과정에서도 발생한다. 단지 실험동물에 병원성 미생물을 투여했을 경우에도 일어나지만 일견 외형상 정상적인 동물이 위험한 병원체를 가지고 있을 경우도 생물재해는 발생할 수 있다. 후자에 있어서는 동물이 무증상이기 때문에 실험자는 별로 주의하지 않고 있을 경우가 많으므로 생각하지도 못한 대형사고가 무방비의 실험자에게 일어나는 수가 있다.

1967년 서독과 유고슬라비에서 아프리카로부터 수입한 원숭이를 취급한 실험자중에서 마버그병에 감염, 희생된 사고가 있었다. 원숭이에게서 잠복하였던 마버그바이러스가 사람에게 감염된 후 발병한 것이다. 이처럼 위험한 동물은 비단 원숭이만이 아니라 실험동물로서 사용빈도가 높은 마우스에게서도 림프구성 맥락수막염 바이러스가 흔히 잠재하고 있다.

실험자가 감염되면 열병 또는 수막염을 일으키는데 초기증세가 독감과 유사하여 지나치는 수가 많다. 마우스로부터 배설된 소변속에는 수많은 바이러스가 공기중에 에어로졸로 비산하여 실험자의 호흡기를 통해 감염되는 것이다.

생물재해의 대책과 위험도 평가

이상과 같은 생물재해사고는 여러가지 원인에 의하여 발생할 수 있으나 요약하면 실험자의 부주의, 실험조작법의 잘못, 부적합한 실험기구, 적절하지 못한 실험 시설 등에 기인하고 있다.

또한 이밖에도 전혀 예측할 수 없는 사고도 있다. 근년에 이르러 생물학의 급진적인 발전으로 사람에게 위험한 병원성 미생물을 실험재료로 사용하는 연구자가 급속히 늘어나고 있기 때문이다.

또한 대상이 되는 미생물 종류도 다양화되고 있는 추세다. 그중에는 사람에게나 자연계에 미치는 영향이 알려지지 않은 것도 있다. 그밖에도 실험실 안에서 취급하는 병원성 미생물의 농도는 야외에서와 비교해서 대단히 높으므로 농후 감염시의 결과가 어떻게 될는지 현재까지 수집된 자료로는 예측이 불가하다.

따라서 어떠한 재료를 사용하든지 간에 병원성 미생물을 취급하는 이상 미생물로 인한 오염의 위험성을 충분히 인식하지 않으면 안된다. 병원성 미생물을 취급할 경우 고려되어야 할 미생물의 오염은 첫째 실험실요원 및 그 보조자의 감염, 둘째 실험실 밖의 환경의 오염, 세째 실험재료의 오염 등이 있다. 안전대책을 강구하려면 이들 개개의 오염을 어떻게 방지, 오염원을 봉쇄하는가가 중요하다.

취급하는 미생물 재료의 위험도 평가에는 첫째 미생물의 종류 및 전파력, 감염경로와 예방수단, 치료수단 등에 관한 지식, 둘째 미생물의 양과 농도, 세째 실험내용의 구상, 네째 실험자·보조자 및 그밖에 실험구역내에 출입하는 사람들의 움직임과 그 사람들의 미생물에 관한 지식의 정도 등에 대하여 파악하여야 한다.

이러한 미생물의 위험도 평가를 실험자 개개인이 할 수가 없을 뿐더러 세계 각국의 실험자가 미생물의 위험도를 평가, 단일안을 만들어 모든 실험실에서 공통으로 쓸 수도 없다. 미생물의 분포가 지역적으로 다르고 이러한 미생물을 매개하는 곤충 등의 매개동물분포가 지리적으로 다르며 인종간이나 지역주민간의 저항력도 상이하기 때문이다.

이러한 문제를 해결하기 위하여 우리나라의 전문가들이 오랜 연구끝에 실험실안전관리의 기초가 되는 '한국에 있어서의 미생물의 위험도 평가기준'을 1987년에 완성했는데 그 내용은(표)와 같다.

미생물실험실에서 근무하는 실험자나 보조자가 미생물에 의한 오염을 최소화 하기 위하여 반드시 지켜야 할 기본적 수칙을 설정할 필요가 없다. 이와 같은 수칙은 취습하는 미생물의 종류와 각 연구실의 특수성에 따라서 개별적으로 작성화되 실험실 요원에게 철저히 숙직시킨 후 탄력있게 운영해야 한다. 이것을 항목별로 살펴보면 다음과 같다.

①일반적주의
실험실 책임자 지정, 출입의 제한, 식음금지, 도서·잡지지참 규제, 위생복의 착용
②소독 및 멸균
청소, 오염물의 처리
③안전설비, 기재의 취급 및 점검
④피펫의 조작
피펫을 입에 대고 조작하는 행위금지
⑤동물취급
감염동물·부검시 주의

안전시설 및 설비

병원성 미생물실험의 설계에 있어서는 우선 재료로 사용하는 병원성 미생물의 위험도 평가를 기본으로 하여 여기에 필요한 제반시설을 기능적으로 배치함이 중요하다. 여기서는 앞서 설명한 미생물의 위험도 분류(제1군부터 제4군)에 따라서 시설을 검토하여 보기로 한다.

①제1군 및 제2군 미생물실험실
위험도가 낮은 병원성미생물을 취급하는 실험실로 실험실의 격리는 불필요하므로 특별한 시설이 요구되지 않지만 병원성 미생물 실험실로서 독립되어 있는 것이 바람직하다. 수세설비 고압멸균기(Autoclave) 등을 설비해야 하고 위 생복의 착용이 요구된다.
②제3군 미생물실험실
중등도의 위험성이 인정되는 미생물을 취급하는 실험실은 관리통로나 이중문같은 것으로 주변의 다른 실험실과 격리하여 설치하고 위험구역과 안전구역의 구별을 명확하게 해야만 한다. 위험구역의 출입구는 1개소로 한다. 실험실내 기압은 외부의 기압보다 조금 낮게 하여 공기의 흐름이 통로로부터 실내쪽으로 유통되도록 한다. 미생물을 직접 조작하는 것은 생물재해 안전캐비넷(biological safety cabinet)내에서만 한정한다.
그밖에 실험실 배기나 생물재해 안전캐비넷과 원심침전기 등의 배기는 여하간에 HEPA필터(이 필터는 0.3μm 이상의 물체를 99.97% 포착하는 성능을 가졌음)나 아니면 전기식 공기멸균장치를 통해서 밖으로 내보낸다. 이것은 설사 '오염 에어로졸'이 발생하더라도 위험구역내에 머물게 하여 다른 구역으로 위험이 파급되지 않게 위한 것이다.
실험실의 배수는 실험실에서 버리는 오염물을 절대로 흘리지 않도록 함으로써 배수의 오염을 방지할 수 있다. 위험구역내에서의 서적 인쇄물 등의 반입이나 반출을 삼가토록 한다. 따라서 끽연휴식 필기 등을 위하여 안전한 구석방이 있으면 편리하다. 이러한 구석방은 안전구역에 속하므로 들어갈 때는 위생복을 벗고 손을 깨끗이 하지 않으면 안된다.
③제4군 미생물실험실
가장 위험도가 높은 병원성 미생물을 취급하는 실험실로서 최고도의 안전대책이 필요하다. 이러한 실험실은 독립된 건물이거나 제3군 미생물용으로 정해진 위험구역내에 따로 특별구역을 설정하여 다른 구역과는 완전히 격리시키지 않으면 안된다.
 

우선 위험구역의 기압을 낮춰서 안전구역과의 사이에 기압차를 둠으로써 위험구역의 공기가 안전구역으로 흘러가는 것을 막아야 한다. 이 2개의 구역간에는 에어록(air lock)을 설치한다. 실험자는 모든 실험조각을 글러브 박스(glove box)방식의 완전격리형 생물재해 안전캐비넷내에서 해야만 한다. 이 캐비넷 내부의 기압은 실내보다 낮게 하여 실험자에 대한 미생물의 감염을 막는다.

실험종료후에는 실험재료, 사용한 기구 같은 것을 생물재해 안전캐비넷내에서 멸균한 다음 반출한다. 실험실 및 생물재해 안전캐비켓의 배기는 제3군 미생물용의 경우와 마찬가지로 HEPA필터나 혹은 멸균장치를 통과시킨다.

또한 지정구역은 필요에 따라서 밀폐한 후 분무 또는 가스로 멸균이 가능한 구조로 한다. 위험구역으로부터의 배수는 전용의 폐수조에 모아서 멸균소독후에 하수로 버린다. 오염물을 세척하여 버리는 바닥의 배수구는 바닥을 완전히 소독한 연후가 아니면 사용치 않는 것이 원칙이다. 위험구역으로부터 안전구역으로 물픔의 인수·인도는 양면 고압멸균기 또는 패스박스(pass box)를 통해서 허용한다.

실험자가 위험구역으로부터 나갈 때는 의복을 벗고 사워를 하고난 후 안전구역으로 나간다. 사용한 의복은 멸균 후 세탁을 한다. 부가해서 위험구역내로 들어가는 사람은 최소한으로 규제하여 설비·기계의 점검. 필터의 교환같은 직접실험과 관계가 없는 작업은 되도록 안전구역에서 처리할 수 있도록 시설을 설계하는 것이 이상적이다.

이상에서 살펴본 안전시설·설비 이외에 실험실 요원의 건강관리라든가 안전교육, 실험실의 안전점검이 필요하며 총체적으로는 안전관리위원회를 구성, 운영하는 것이 바람직하다.