1 서 론
1960년대 경제개발 계획 시행 후, 급격한 산업단지 조성으로 인하여 인근 지역의 생활환경 중 대기오염이 심각하게 오염되어 주민들의 건강에도 영향을 주게 되 었다(Yang et al., 2008). 이에 울산, 여천, 시화, 광양만 등 산업단지 인근 지역에 대한 연구가 진행되었다 (Kim et al., 2005; Byeon et al., 2009; Kang et al., 2018; Sung et al., 2018). 이 중 광양만권 산업단지는 다양한 규모가 큰 산업단지(여수국가 산업단지, 광양제 철, 하동 화력발전소 등)들이 밀집되어 있는 곳이다. 이런 여건으로 인해 광양만권 산업단지는 교통량과 대 기오염배출량이 많아 대기 중 오염물질에 대한 관심이 증대되었고 여러 연구가 진행되었다(Yang et al., 2008). 2005년 이후로 오존에 대하여 여러 차례 조사 보고가 있어왔다(Lee et al., 2005; Ha et al., 2006; Choi et al., 2008; Jo et al., 2011). 특히 2011년 보고된 논문에 의하면 오존의 실내·외 농도를 비교한 결과 실 외 농도가 실내 농도에 비해 2배 더 높게 조사되었다 (Jo et al., 2011). 또한 2007년부터 2013년까지 국내 주 요 산업단지 대기 중 중금속 농도와 분포에 대한 연구 보고에 의하면 광양과 포항산업단지에서 철이 가장 높 은 농도로 존재하였다(Kang et al., 2018). 광양제철소 인근 주민들에 대한 연구로서는 공기 중 오염물질인 휘발성유기화합물(VOCs)와 NO2, 카드뮴, 폐기능에 대 한 보고가 존재한다(Lee et al., 2010; Hong et al., 2011; Park et al., 2015). 이처럼 화학적 대기오염물질 의 다양한 요인에 대한 조사는 10여 년 전부터 꾸준히 진행되었을 볼 수 있다. 그러나 이처럼 특별한 환경에 서 생물학적 요인인 바이오에어로졸 대한 연구 조사는 매우 미비한 실정이다.
이에 따라 산업단지 지역에 거주하는 주택 실내환경 에서의 바이오에어로졸에 대한 기초자료를 얻고자 본 연구에서는 광양만권 산업단지 지역 인근 및 비인근 지역 주택의 실내 공기 중 부유진균의 농도 및 종 다양 성을 조사 비교하였다.
2 연구방법
2.1 공기 시료 포집 및 진균 순수분리
전라남도 광양시 광양제철소 인근에 위치한 주택(인 근지역)과 광양시에 위치하지만 광양제철소와 거리가 있는 주택(비인근지역)을 구분하여 대조적으로 조사하 였다. 2016년 9월에는 비인근지역 주택 4채와 인근지 역 주택 8채를, 2017년 9월에는 비인근지역 주택 6채 와 인근지역 주택 15채를 가정 방문하여 거실, 방 그리 고 실외에서 공기를 각각 포집하였다. 실내에서의 채집 은 공간 한 가운데 지점에서 진행하였다(Fig. 1). 공기 포집은 ISO 16000-18에 기반한 충돌법으로 진행하였 고 포집기(KAS-110, Kemik Corporation, Seongnam, Korea) 높이는 1.0~1.3 m 높이에서 수평을 맞추어 3회 반복 수행하였다(Fig. 2) (Ahn et al., 2016a; Ahn et al., 2016b; Ahn et al., 2017; ISO, 2011). 공기포집에 사용한 배양배지는 dichloran glycerol agar (DG-18 agar, MBcell, USA)를 사용하였다. 동시에 실내환경을 이해하기 위해 온·습도계(Testo 410-2, Testo AG, Germany) 를 이용하여 각 포집 위치 별 온도와 습도를 측정 하였다. 공기를 포집한 배지는 7일간 30oC 배양기에서 배양한 후 자라난 진균은 계수를 하여 농도를 계산하였 다. 그 후 진균의 종 동정을 위해서 단포자 분리를 수행 하고 같은 배양배지인 DG-18에 순수 분리를 하였다.
2.2 형태학적 및 분자생물학적 동정
순수 분리되어 배양된 진균의 균총 형태, 색, 생육 정도 등의 특징은 육안으로 관찰하였으며 균사와 포자 등 미세구조는 광학현미경(Axioskop40; Carl Zeiss, Oberkochen, Germany)을 이용하여 관찰하였다. 순수 분리된 진균의 분자유전학적 특징을 알아보기 위해서 는 drilling 방법에 따라 진균 균사 세포를 파쇄하고 Quiagen 사의 Plant DNA Purification kit를 사용하여 genomic DNA를 추출하였다(Kim et al., 1999). 추출된 DNA로 부터 ITS1 (5'-TCCGTAGGTGAACCTGCG-3') / ITS4 (5'-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3')(White et al., 1990), NS1 (5'-GTAGTCATATGCTTGTCTC-3') / NS8 (5'-TCCGCAGGTTCACCTACGGA-3')(White et al., 1990), TEF728 (5'-CATCGAGAAGTTCGAGAAGG-3') / TEF1 (5'-GCCATCCTTGGAGATACCAGC-3') (Evidente et al., 2008), BT12 (5'-GTTGTCAATGCAGAA GGTCTC-3') / T10 (5'-ACGATAGGTTCACCTCCAGAC- 3')(Kim et al., 1999), cmd5 (5'-CCGAGTACAA GGAGGCCTTC-3') / cmd6 (5'-CCGATAGAGGTCATAACGTGG- 3')(Hong et al., 2006) 등의 프라이머를 이 용하여 ITS (internal transcribed spacer) rDNA region, TEF (translation elongation factor 1-alpha) gene, β- tubulin gene, 18S rDNA, 28S rDNA, Calmodulin gene 을 각각 중합효소연쇄반응(polymerase chain reaction, PCR)으로 증폭하였다. PCR 증폭된 DNA 산물은 1% 아가로스겔에서 전기영동을 수행하여 밴드의 크기를 확인한 후 High Pure PCR Product Purification Kit (Roche, Indianapolis, IN, USA)를 사용하여 정제하고 마크로젠사(Seoul, Korea)에 의뢰하여 DNA 염기서열 을 분석하였다. 분석된 염기서열은 분자동정을 위해 우 선 진균의 바코드로 사용되는 염기서열을 미국 National Center for Biotechnology Information (http:// www.ncbi.nlm.nih.gov)의 웹에 있는 BLAST 프로그램 을 사용하여 DNA 데이터베이스에 등록되어 있는 진 균들과 상동성을 비교하였다.
3 결과 및 고찰
3.1 온도 및 습도
광양제철소 인근지역과 비인근지역 주택의 평균 온 도와 습도를 측정한 결과는 Table 1과 같다. 2016년 인 근지역 주택의 평균 실내온도는 24°C이었고, 비인근지 역 주택의 평균 실내온도는 26°C로서 2°C 정도 높았다. 2017년 인근지역과 비인근지역 주택의 평균 실내온도 는 모두 28°C로서 차이가 없었다. 주택의 평균 실내습 도를 비교한 결과 2016년은 비인근지역이 인근지역보 다 10% 가량 높았다. 2017년의 인근지역과 비인근지 역 주택의 평균 실내습도는 유사하였다. 습도는 또한 인근지역과 비인근지역 모두 외기 보다 내기의 습도가 높았다. 이러한 조사된 환경조건은 2개 조사 지역에 위 치한 주택 모두 실내에 중온성 진균이 살기에 적합한 환경임을 보여준다.
3.2 부유진균 농도
광양제철소 인근지역과 비인근지역 주택의 평균 부 유진균의 농도 결과는 Table 2와 같다. 연구기간인 2016년과 2017년 광양제철소 비인근지역 주택들의 실 내 평균 부유진균 농도는 2018년 1월부터 개정된 실내 공기질관리법 권고기준인 500 CFU/m3를 모두 초과하 였다. 특히 2017년 비인근지역 주택은 약 2배 가량 초 과하였다. 실내 평균 부유진균 농도와 실외 평균 부유 진균 농도를 비교한 결과 2017년 비인근지역 주택의 방에서는 1.62로 실외보다 부유진균의 오염이 더 심함 을 알 수 있었다. 반면에 2016년 인근지역과 2017년 인근지역 주택의 거실에서 실내와 실외 부유진균 농도 비는 0.76부터 0.93으로서 실내가 실외보다 낮았다. 이 는 비인근지역 주택의 실내가 실외 보다 진균오염이 더 높다는 것을 보여준다. 이런 결과는 광양제철소 인 근지역 주택보다 비인근지역 주택에서 부유진균 농도 가 더 높게 나타난 이유와 연계가 있을 것으로 사료된 다. 또한 광양제철소 인근지역은 바다 쪽에 더 가깝게 위치하고 있어 바람으로 인한 기상변화가 심하고 진균 의 번식이 일어날 수 있는 유기물의 분포가 낮아서 부 유진균 발생이 적기 때문에 비인근지역 주택 보다 인 근지역 주택에서 진균 농도가 낮게 나타난 것으로 사 료된다. 실제로 제철소 산업단지지역에 비하여 비인근 지역 주위에 산과 논이 많았기 때문에 유기물과 습기 발생이 더 많았을 것으로 추정된다. 이상의 결과는 제 철소 인근지역과 비인근지역에 소재한 주택간에 실내 공기중 진균 농도에 분명한 차이가 있음을 보여준다. 한편으로 이들 2곳 지역의 진균 평균 농도는 2013년 보고된 국내 수도권지역에 위치한 50채 주택의 실내 평균 진균 농도 수준인 54~78 CFU/m3와 비교 할 때 상당히 높은 수준이다(Cho et al., 2013). 아직 국내에 서 공단지역에 소재한 주택의 실내 공기 중 진균에 대 한 조사 연구가 매우 미진하여 이곳 제철단지 주변뿐 만 아니라 국내 서로 다른 환경에 위치한 산업단지 지 역에서의 주택에 대한 확대 조사가 이루어져야 진균 농도 수준 차이에 대한 실상을 파악 할 수 있을 것으로 기대된다.
3.3 진균의 형태적, 분자생물학적 동정결과
광양제철소 인근지역과 비인근지역 주택에서 순수분 리된 진균의 배지상에서 보여지는 형태적인 균총 모습 은 Fig. 3과 같다. 순수분리한 진균을 분자생물학적 방 법으로 동정한 결과는 Table 3과 같다. 총 12종이 동정 되었다. 2016년 3속 5종 동정되었으며. 이중 Alternaria alternate와 Cladosporium cladosporioides 균이 인근과 비인근지역 주택에서 공통으로 존재하였다. 2017년의 경우는 비인근지역 3속 5종, 인근지역 5속 5 종으로 총 종 수에 있어서는 차이가 없었으나 종의 종 류에서는 Aspergillus niger와 C. cladosporioides 균이 공동으로 존재하였다. 전체적으로 볼 때 C. cladosporioides 균이 2년간 모두 2개 서로 다른 지역 주택의 실 내공기에 공통으로 변함없이 존재하는 종임을 알 수 있었다. 전반적으로 비인근지역과 인근지역의 주택에 서 공기 중 종 수준에서 다양성은 그다지 크지 않은 것 으로 보여지고 있다.
동정된 진균의 특성을 조사한 결과 Table 4와 같았 다. 총 12종의 진균 중 인체에 위해성이 있는 진균은 5 종으로 A. alternata, A. tenuissima, Aspergillus fumigatus, A. niger, C. cladosporioides 등이었다. 특히 A. alternata, A. fumigatus, A. niger는 귀진균증을 일으키 는 것으로 알려져 있다. 또한 A. niger, A. fumigatusC. cladosporioides는 폐에 병을 유발시키고, C. cladosporioides와 A. alternata는 피부감염을 일으키는 균으로 알려졌다. 제철소 인근에 존재하는 다른 유해한 화학적, 물리적 대기 오염물질에 폐와 피부가 노출되면 인체가 스트레스를 받는 바 기회감염성 진균에 감염될 가능성 이 더 커질 수 있다. 따라서 본 연구조사에서 파악된 바이오에어로졸에 대한 정보는 제철소 인근지역 오염 물질로 인한 건강 영향을 해석하는데 도움이 되는 정 보가 될 수 있다고 보여진다. 더불어 추후 산업단지 내 의 공기 중 바이오에어로졸을 연구할 때 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.
4 결 론
2016년 9월과 2017년 9월에 광양만권 산업단지 인 근지역과 비인근지역 소재 총 33 주택에서 공기를 채 집하여 부유진균의 농도와 종을 비교 조사하였다. 조사 된 두 지역 모두 주택의 실내 온도와 습도는 진균의 생 장조건에 적합하게 각각 24~28°C와 47~57%이었다. 부유진균의 농도는 제철소 인근지역보다 비인근지역 주택에서 높았다. 비인근지역 주택 모두 500 CFU/m3 수준을 초과하였다. 조사된 주택에서는 총 12종의 진 균이 분리되었으며 5종의 인체 병원균이 존재하였다. 이중에 귀진균증을 일으키는 종으로 Alternaria alternata, Aspergillus fumigatus, A. niger가 존재하였다. 전 체적으로는 Cladosporium cladosporioides가 우점으로 분리되었다. 본 연구는 광양만권 산업단지 인근과 비인 근 지역의 소재 주택 내 실내 공기 중 존재하는 부유진 균의 농도 및 다양성에 대한 최초의 연구이다.
