특집   Ⅰ. 포스트 코로나 시대 대비 하수기반 역학

“하수기반 역학 이용한 위해관리 체계 구축 필요”

하수로부터 질병원을 검출하는 기법 고도화해 신뢰성·안전성 확보해야
정책적 활용 가능토록 데이터 분석·활용법 개발해야…부처 간 논의 필요

 [전문가토론] 코로나19 그리고 하수기반 역학 문제

국회의원 임종성·김성원 의원이 공동으로 주최하고 한국물환경학회가 주관한 ‘포스트 코로나 시대를 대비한 하수기반 역학 정책토론회’가 지난 7월 10일 국회의원회관 제8간담회의실에서 열렸다.

이날 전문가토론에는 이창희 한국물환경학회 회장이 사회를 맡고 이석헌 한국과학기술연구원(KIST) 본부장, 김태형 테라젠바이오 상무, 채종찬 전북대 생명공학부 교수, 심유섭 한국물산업협의회(KWP) 국장, 오정은 부산대 사회환경시스템공학과 교수, 김경민 국회입법조사처 조사관 6명의 전문가가 패널로 참석해 포스트 코로나 시대 하수역학 도입의 필요성과 구체적인 실행방향에 대해 논의했다. 이날 토론 내용을 요약했다.

■ 토 론 자
•이창희 한국물환경학회 회장(좌장)
•이석헌 한국과학기술연구원(KIST) 본부장
•김태형 테라젠바이오 상무
•채종찬 전북대 생명공학부 교수
•심유섭 한국물산업협의회(KWP) 국장
•오정은 부산대 사회환경시스템공학과 교수
•김경민 국회입법조사처 조사관

“상하수도 시스템, 도시의 중요 안전망”

■ 이석헌 본부장  코로나19 이후에도 인류를 위협하는 미지의 병원성 원인자(pathognic agents)는 지속적으로 출현할 수 있다. 이를 조기에 검출하고 확산을 모니터링하며 위해도(risk)를 관리할 수 있는 사회적 역량을 강화해야 한다. 특히 상하수도 시스템은 시민에게 생명수와 위생적인 환경을 제공하는 안전선과도 같은 것이다. 향후 더욱 고도화되고 중요한 도시 안전망으로 도시 기능을 강화해 나가야 한다.

최근 하수기반 역학이라는 새로운 방법을 이용해 도시 물순환 시스템을 매개한 위해성 인자 관리기법이 고도화될 수 있는 것으로 확인됐다. 해외에서는 이미 상당기간에 걸쳐 그 가능성과 실효성이 일정 정도 검증된 상태이며, 각종 유해물질 관리에 활용되고 있다. 이번 코로나 사태로 이 기법은 질병관리에도 유용하다는 것이 복수의 사례를 통해 확인됐다. 즉, 분변과 하수에서 코로나 바이러스와 관련된 지표가 상당 기간 잔존하고, 이를 적절히 모니터링하고 분석함으로써 질병관리에 도움을 줄 수 있다는 것이다.

단 선진화된 하수기반 역학을 이용해 위해관리 체계를 구축하기 위해서는 과학기술적인 관련 기법의 고도화가 필요하다. 하수로부터 질병원을 검출하는 기법을 고도화하여 신뢰성과 안전성을 확보해야 하고, 관련 데이터를 분석·활용하는 방법을 개발해 질병관리에 활용할 수 있어야 한다.

“질병원 전파경로 관리체계 구축해야”

한편, 프랑스 파리의 하수도에서 검출된 바이러스 수와 환자 발생 및 사망률 간 상관성이 매우 높은 것으로 확인됐다. 이러한 연구결과는 도시의 중요 인프라인 하수관망이 얼마나 시민 생활사와 밀접하게 연관되어 있는지를 보여주는 동시에, 하수기반 역학의 높은 활용 가능성을 시사한다. 하수기반 역학기술의 연구개발 및 활용을 위해서는 우선 관련한 검출기법의 연구개발이 추진되어야 한다. 이때 하수도시스템에 대한 전문가와 역학연구 전문가가 협력해 신뢰성이 높고 실용성이 확보된 기법을 개발해 보급해야 한다. 이를 활용하기 위한 데이터 분석 및 커뮤니케이션도 중요하다.

물을 매개한 질병의 확산을 모니터링하고 예방하기 위해서는 현장에서 초기대응을 담당하는 실무자들에 대한 안전대책이 필요하다. 또 비대면과 유사한 비접촉방식 오염원관리 기술도 개발될 필요가 있다. 분변이나 하수를 통해 그 물질이나 그 물질과 관련된 대사물질이 배출되고 일정 기간 하수 속에 잔존하는 것이 있다. 이때 이것을 안정적으로 검출할 수 있는 기술이 확보되어 있다면 상하수도 시스템은 도시의 안전망으로서도 중요한 역할을 할 수 있다.

■ 김태형 상무  코로나19는 2003년 홍콩과 중국 남부에서 사스(SARS)가 발생한 지 17년 만에 변종이 생겨 발생했다. 변종을 일으킨 돌연변이를 추적하는 과정에서, 스파이크 프로틴의 수용체 결합영역(RBD)에서 중대한 변이가 일어난 것이 확인됐다. 코로나19는 삽시간에 전 세계로 퍼져 팬데믹(Pandemic)이 됐다.

흥미로운 것은 코로나19 치사율이 10%를 육박했다가 1%대까지 떨어진 점이다. 치사율이 낮아지면 다행이란 생각이 드는 게 상식이지만, 낮아지면서 문제가 생겼다. 무증상 감염이라는 것이 발생했기 때문이다. 통상 바이러스에 감염되면 증상이 나타나고 그때부터 감염력이 생긴다. 그런데 신종 코로나 바이러스는 특별한 증상이 나타나지 않아도 감염력은 유지된다. 이러한 무증상 감염 증세는 주로 젊은층, 특히 20∼40대에서 두드러지며 증상 발현정도는 독감보다 약하다. 반면 60∼80대에서는 치사율이 급격히 오른다.

바이러스가 어디에서 왔는지 추적하고 무증상 감염을 조기에 모니터링 하기 위해 유전체 데이터 측면에서 모니터링을 해볼 필요가 있다. 우리나라가 방역을 잘 한다고 하지만 사실상 터지고 나서 검사하고 추적·격리하는 차원에 그치고 있다. 그런데 정말 필요한 것은 미리 검사하고 추적·격리하는 시스템이다. 하수종말처리장의 하수를 검사하여 미리 검출할 수 있는 기술들을 선제적으로 갖춰나가야 한다.

“하수 바이러스 분석 시스템 구축 필요”

이러한 시스템은 국가적으로 모니터링하고 관리해야 한다. 대구·경북 지역에서 코로나19가 처음 발생했을 때 검체를 확보하기 위해 노력을 많이 했지만 상당히 힘들었다. 검체를 확보해 3만여 개의 염기서열을 분석하는 유전체 분석을 진행하면 이것이 중국의 어느 지역에서 왔는지 정확히 알 수 있다. 이러한 작업을 초반에 했으면 좋았을 텐데 개인정보 문제로 그러지 못했다.

슬러지와 같이 하수처리장에서 나오는 것들은 이런 보안상 문제가 없어 유리하다. 감염병 관련 정보 공개 법안이 만들어진다면 모니터링하는 것부터 공개할 수 있도록 입법화되면 좋겠다는 생각이 든다. 과거 2015년 메르스(MERS) 때 개인정보가 마땅히 보호받아야 함에도 감염병으로 인한 국가재난 상태에서는 열람하고 공개할 수 있었다. 이 때처럼 위기 상황에서는 아무리 개인정보라고 해도 일단 공개하여 어느 지역에서 무증상 감염이 발생했는지 조속히 확인하고 방역을 선제적으로 해야 한다.

 미국, 네덜란드, 독일 등 선진국에서는 이미 이와 관련해 입법화를 준비하고 있다. 방역에 성공한 우리나라도 보다 선제적인 움직임을 보일 때다. 이탈리아에서는 올해 1월 31일 첫 감염자가 나왔다. 하수종말처리장에서 유전체 분석을 한 결과 바이러스가 12월 15일에 이미 발생했음을 알았다. 이탈리아에서는 한 달하고 보름 사이에 3만5천 명에 달하는 사망자가 나왔는데 이러한 사실을 미리 알았다면 희생자를 훨씬 줄일 수 있었을 것이다.

■ 채종찬 교수  정보화 시대에서 중요한 것은 데이터다. 분야를 막론하고 데이터가 없는 정보화란 있을 수 없다. 하수 분야도 마찬가지다. 그런데 지금까지 우리는 하수를 통해 데이터를 수집한다는 발상 자체를 하지 않았다. 최근 코로나 바이러스가 환자 분변을 통해 배출된다는 보고가 있었다. 비록 좋지 않은 사건이지만 이번 코로나 사태를 계기로 하수 기반의 데이터를 수집·축적하는 것이 상당히 중요한 역할을 할 것으로 사료된다.

외국에서는 하수처리장에서 배출된 하수의 시료 분석을 통해 코로나 바이러스의 시발점을 추적하는 조사를 진행하고 있다. 보존된 하수시료를 활용한 사후조사는 전체적인 발생 추이를 분석하는 데 중요하다. 또한 상수원의 생물학적·이화학적인 관리가 병행되어야 한다. 이를 위해 시료 처리 및 분석법의 표준화가 선행되어야 하며 이에 대한 정도관리와 지속적인 데이터 분석이 필수적이다. 이러한 정책에서는 표준화와 지속성이 가장 중요하다.

현재의 하천 수질은 인구 증가에 따라 과거보다 나빠진 상태지만 정부의 수질개선 방침에 따라 점차 개선됐다. 비점오염원에 의한 수질악화는 원인 규명과 대책 마련이 어렵다고 판단된다. 이에 반해 폐수처리장과 같은 점오염원의 경우 시설 고도화를 통해 충분히 현 수질을 개선시킬 수 있는 방안 마련이 가능하다고 판단된다. 이러한 고도화 방안은 생물학적 오염에 한해 오염개선 효과를 기대할 수 있다. 다만 경제성에 대한 검토가 필수적으로 요구된다.

“다부처 대응 원헬스 접근방법 바람직”

코로나19가 항균제 내성과 연관되어 있다는 부분에 상당히 크게 공감하는 바이다. ‘원헬스(One-Health)’라는 말이 나오는데, 코로나19도 결국엔 하나의 생태계에서 일어나는 현상이다. 이것을 단순히 하나의 관점으로 보지 말고 다부처가 대응하는 원헬스적 접근방식으로 다가가야 한다.

최근, 코로나19 사태를 최초로 폭로한 리원량(李文良) 의사의 동료들이 치료 도중 얼굴이 까맣게 변한 사진이 공개됐다. 이것은 ‘폴리믹신 B(Polymyxin B)’라는 항생제의 부작용이라고 보고됐다. 폴리믹신은 바이러스 치료제가 아닌 세균에 의한 2차 감염을 치료하기 위한 항생제다. 이로 보아 항생제의 과도한 사용 문제도 고려해야 하며 이와 관련된 항생제 다체내성에 대한 다부처 대책도 시급하다고 판단된다.

이러한 방안들은 종국적으로 경제성과 적정성을 고려한 거버넌스가 중요하다고 판단된다. 특히 전문성 있는 인력 배치는 지속적이며 효과적인 거버넌스의 핵심이다. 일례로 현재 국립환경과학원에 미생물 업무 담당자가 한 명인 것은 좀처럼 믿기 힘든 이야기다. 2년 넘게 원헬스 자문회의에 참석해 시정을 건의하고 있으나 반영되지 않고 있다.

또 다른 예로 질병관리본부에 원헬스 업무 담당자가 있는데 최근 다른 부서에 배치됐다. 관료 조직에서 순환근무가 어떠한 장점이 있는지는 잘 모르겠으나 전문성을 갖고 열심히 일하고 있는 사람을 시간이 됐다고 다른 부서에 배치하는 것은 바람직스러운 일이 아니다. 정부와 국회에서 인력 충원 및 전문인력의 적재적소 배치에 보다 신경을 썼으면 한다.

■ 오정은 교수  코로나 사태 이전 하수역학은 불법 마약류 사용량 추정을 위한 하나의 도구로 사용됐다. 하수역학이라는 개념이 처음 등장하게 된 때는 2000년대에 들어서다. 불법 약물 등을 추정하는 연구들이 국외에서는 비교적 활발히 수행되고 있었다. 그 개념을 2012년 우리나라 하수에 적용, 마약류를 분석해 그 결과를 공개한 적이 있다.

당시 해당 연구결과가 우연치 않게 신문기사로 소개되면서 여기 저기서 많은 관심을 가졌고 한동안 연구를 지속하기가 상당히 어려웠다. 우리나라에서 불법 마약류가 발견됐다는 사실이 사회적으로 큰 충격을 불러일으켰고 이를 관리할 주무부처를 정하기가 어려웠기 때문이다. 어느 누구도 이 문제를 섣불리 건드려 문제화하고 싶어하지 않아 했다. 연구는 어쩔 수 없이 개인적인 수준에 그쳐 지속됐다.

그러던 중 2019년 버닝썬 사건을 계기로 마약류에 대한 관심이 다시 대두되면서 식약처에서 하수기반 역학에 관심을 보였다. 그리하여 올해 이 분야 연구를 시작한 지 7∼8년 만에 처음으로 식약처로부터 연구비용을 지원 받아 국가 차원의 마약류 사용량 관련 연구를 실시하게 되었다.

연구를 먼저 시작한 사람으로서, 최근의 코로나 사태를 예견하고 예측하는 툴로서 하수기반 역학에 지금이라도 관심을 갖고 오늘과 같은 논의의 자리가 마련된 것을 다행이라고 생각한다. 또 이 자리를 계기로 관련 연구가 지속적으로 수행되고 나아가 실질적인 정책 발현에 도움이 되었으면 하는 바람이다.

“당장에 가시적인 성과 바라선 안 돼”

그런데 연구과제를 수행하면서 깨달은 것은 하수기반 역학이라는 방법에도 실질적으로 많은 한계가 있다는 사실이다. 지금 하수에서 나오는 코로나 바이러스든 연구진이 조사하는 불법 마약류든 검출된 농도를 토대로 우리가 원하는 정보로 가공하는 작업을 해야 하는데, 자료를 가공하기 위해서는 많은 연구와 데이터가 필요하고 불확실성이 존재한다.

하수기반 역학을 사용하면 정책적으로 활용해볼 수 있는 정보를 마련은 할 수 있겠지만 정확하면서 당장 사용할 수 있는 정보는 얻지 못할 확률이 높다. 다만 현황을 좀 더 거시적으로 이해해 향후 대처방안에 대한 정보를 제공할 수 있는가 하는 측면에서 본다면 하수기반 역학은 그 역할을 충분히 할 수 있다.

당장 하수기반 역학 방법을 활용했다고 해서 코로나 바이러스 감염자가 어느 지역에서 몇 명이 왔는지를 확인하는 가시적이고 성급한 성과를 바란다면 그러지 말았으면 하는 당부의 말씀을 드린다. 국내에서 이 방법은 아직 시작 단계이기 때문이다. 너무 많은 사람들이 기대하고 있어서 혹여 연구결과가 기대에 미치지 못할 경우 한편으로는 들끓었던 관심이 쉽게 식을까봐 걱정된다.

앞서 임종성 의원께서 전국의 모든 지자체 하수처리과장을 모시고 이러한 내용을 논의하는 것이 어떻겠냐는 발언을 하셨는데, 실은 하수처리장의 협조를 받기가 너무 어렵다. 하수원수에서 실제 마약류가 검출되어도 지역 주민들이 극심한 불안감과 부담을 느끼기 때문이다. 업무 종사자들에 비해 시민들 인식은 아직 따라가지 못하고 있어 이에 대한 논의가 필요하다. 아무쪼록 이번 코로나 사태로 하수기반 역학이라고 하는 새로운 접근방법이 국민들의 안전, 보건, 환경, 질병을 예측하고 모니터링하는 하나의 기법으로 제대로 안착됐으면 한다.

■ 심유섭 국장  물에서의 코로나 바이러스 거동에 관한 자료를 보면, 소독 저항성이 낮아 정수처리 과정에서 쉽게 처리가 가능하다고 한다. 0.5㎎/L의 염소소독으로 제거가 가능하다고 하면 수돗물에서 코로나 바이러스가 검출될 가능성은 낮다. 가정으로 공급되는 수돗물의 잔류염소는 법적으로 0.1㎎/L 이상 유지토록 하고 있다. 그러나 소규모 급수시설이나 전용상수도의 경우 소독시스템이 안전하게 기능하는지 점검할 필요가 있다.

반면 하수도 시스템에서의 코로나 바이러스 생존력은 더 길어지고 있다. 분변 및 하수를 통한 바이러스 검출 가능성이 이미 여러 연구에서 밝혀졌다. 코로나 바이러스가 잠복기 이후 분변검사에서 검출된 사례는 매우 의미가 크다. 즉 하수처리장에서 검출된 바이러스의 양과 빈도에 따라 역으로 처리구역 내 감염정도나 시기 등을 추적할 수 있을 뿐만 아니라 전염병 유행 예측이나 발원지 추적 등도 가능할 수 있다.

한편, 우리나라는 오염총량관리제도, 상수원보호구역 관리, 수질자동측정망 및 사업장 TMS 관리 등 이미 물을 통한 오염원의 추적, 관리 및 모니터링 체계를 갖추고 있다. 그러나 하수처리구역 내에 존재하는 폐수배출시설의 불법배출은 여전히 문제가 되고 있다. 유역 내는 물론 처리구역 내의 오염원 관리체계를 강화할 필요가 있으며, 하수기반 역학(WBE)도 그 연장선에서 검토될 수 있다.

하수처리구역으로 유입되는 오염원 관리체계를 재점검하고 유입되는 오염원 중 바이러스, 병원성 미생물은 물론 의약품, 환경호르몬 유발물질, 중금속, 독성물질 등의 관리체계를 구축하는 것은 반드시 필요한 일이며, 지금 하는 것이 시의적으로 최선이라고 생각한다. 이는 하수도 고유 기능인 빗물 배제와 하수 배제·처리에 보건 위생이라는 본연의 기능을 더한 것으로, ‘포스트 코로나’라는 새로운 시대 하수도와 물환경 관리의 사명이다.

“거점센터 구축 모니터링 자료 축적 시급”

기술적 측면에서 코로나 바이러스는 상하수도 시스템에서 염소 및 자외선(UV) 소독을 거치기 때문에 문제가 있을 수는 없다. 그러나 농어촌이나 도서지역의 소규모 수도시설이나 오수처리시설, 건축물의 급·배수 설비, 가정 내 주방 및 화장실 등에 대해서는 조사가 필요하다. 또한 미국 환경보호청(EPA) 등 해외 주요 연구기관들과 공동으로 조사·연구를 통해 사례와 자료를 축적하면 우리나라 고유의 모델을 구축할 수 있을 것이다.

가정에서 배출된 오염물질은 처리되지 않는다면 빠르면 2∼3일 뒤에 하류의 다른 가정으로 흘러들어갈 수도 있다. 특정지역에 거점센터를 설정해 모니터링하고 자료를 축적하는 것이 당장 시작할 수 있는 일이다. 시민에게 상하수도 서비스를 직접 제공하는 지자체의 역할이 매우 중요하다. 하수기반 역학 모니터링에 주체로서 참여하고 하수처리시설을 거점 삼아 스마트워터플랫폼으로 만들고 관리해야 한다. 상하수도를 통해 물이 하나의 순환시스템으로 관리되고 이것이 확장되어 유역 기반의 통합물관리 체계가 될 수 있다고 생각된다.

우리가 쓰다버린 물, 하수는 그 자체로 재이용되어 에너지와 자원이 될 수 있다. 그리고 지역 삶 데이터의 집합체가 될 수 있다. 하수기반 역학이 예방의학으로서 국민들의 건강과 보건에 일조하고 전통적인 상하수도 서비스에서 혁신적인 융합적 산업으로 발전하는 기회가 되기를 희망한다.

■ 김경민 조사관  우리나라 코로나19 관리는 보건복지부의 「감염병의 예방 및 관리에 관한 법률」(이하 「감염병예방법」)을 따른다. 동법 제2조에 따라 감염병 환자가 발생한 경우 감염병 차단 및 확산 방지를 위해 역학조사를 실시한다. 감염병을 사전에 조사·예방하기 위해 모니터링하는 사항을 법률로 규정한 바는 찾아보기 힘들었다. 「감염병예방법」 제7조는 ‘감염병 예방 및 관리 계획 수립’에 관한 내용이다. 이 계획에도 △감염병 예방·관리의 기본목표 및 추진방향 △주요 감염병 예방·관리에 관한 사업계획 및 추진방법 △감염병 전문인력 양성 방안 △감염병 통계 및 정보 관리 방안 등 예방에 대한 사항만 들어 있을 뿐, 모니터링에 대한 사항은 포함되어 있지 않다.

모니터링 현황을 살펴 보면, 현재 공공하수처리시설로 유입되는 하수를 모니터링하는 체계는 마련되어 있지 않다. 다만 「하수도법」 시행규칙 별표1에 따라 공공하수처리시설의 방류수 수질기준이 정해져 있다. 생물화학적산소요구량(BOD), 화학적산소요구량(COD), 부유물질(SS), 총질소(T-N), 총인(T-P), 총대장균군수, 생태독성에 대한 기준이 마련되어 있다.

식약처는 생활하수를 분석해 마약류 종류와 사용량을 추정하는 신종·불법 마약류 사용행태 모니터링을 실시하고 있다. 이 모니터링을 근거로 불법 마약류 사용행태를 과학적으로 분석할 계획이다. 하지만 감염병과 관련된 모니터링 체계는 마련되어 있지 않아, 감염병 모니터링은 보건복지부(질병관리본부)에서 수행하는 방안에 대해 부처 간 논의와 검토가 필요하다.

“감염 발생 전부터 모니터링하는 체계 마련해야”

질병관리본부의 ‘제2차(2018∼2022년) 감염병의 예방 및 관리에 관한 기본계획 수립지원 연구’ 보고서에 따르면, 세계보건기구(WHO)는 사전예방적 감염병 관리의 필요성을 제시하고 있다. 감염병 관련 동향 분석에서 고령화, 도시화, 세계화 및 기후변화로 예측할 수 없는 감염병이 발생할 수 있기 때문에 모니터링을 강화할 필요가 있다고 지적하고 있다.

「감염병예방법」에 따른 역학조사는 감염병이 발생한 경우 감염병을 차단하고 확산을 방지하기 위해 감염원을 추적하는 차원에서 원인을 규명하기 위한 행위이다. 감염병 예측 조사는 역학조사 범위에 포함되어 있지 않다.

하수기반 역학(WBE)은 감염이 발생한 이후의 행위가 아니라 감염 발생 이전부터 사전적으로 모니터링할 수 있는 체계를 마련하는 것이다. 이에 「감염병예방법」제2조에 사전예방적 모니터링에 대한 정의를 마련하고 제7조 감염병 예방 및 관리 계획 수립 시 포함되어야 하는 사항에 모니터링 방안을 지정하는 방안 또는 「감염병예방법」제4조제2항에 감염병 사전예방을 위한 조사·연구를 추가하는 방안을 고려해볼 수 있다.

하수기반 역학조사의 주체는 보건부 장관이 되며, 기본계획에 따른 시행계획은 지방자치단체장이 수립·시행하는 방안을 검토해 볼 수 있다. 다만 하수기반 역학조사에 대해서는 정부가 심도 있는 연구와 부처 간 협의, 검토를 통해 적용방안, 주무부처, 관계부처 간 역할 분담, 중앙정부 및 지자체 협력체계 등에 대한 논의가 선행될 필요가 있다.

[『워터저널』 2020년 8월호에 게재]