1. 서 론
국내 행정안전부 국가기록원은 미래의 소중한 자산 인 기록을 후대에 안전하게 전하기 위하여 기록관리 정책을 총괄하고 주요 국가기록물을 수집·보존 관리하 는 국가의 기록관리 중추기관이다. 이곳에서는 대통령 기록물, 공공기록물, 해외기록물 등 공공의 기록물을 대량으로 보관하고 있다. 보관된 문화적, 역사적 입증 이 가능한 가치를 지닌 기록물은 책, 사진, 그림 등을 포함하는데 목재, 섬유, 종이 등 다양한 재질로 되어있 다. 이중 종이 재질의 일반 문서류는 2019년 12월 31일 기준 4,363,406권/매로 전체 기록물의 68.1%를 차지하 고 있으며 도면류와(868,408점) 간행물류를(338,566권) 포함하면 86.94%에 이른다.
국가기록원에 존재하는 3개 기록관 중 나라기록관은 세계 기록보존 선진시설을 벤치마킹하여 2007년 최첨 단 기록물보존 시설로 건립되었다(https://www.archives. go.kr/next/organ /naraRepository01.do). 이곳은 지금까 지 국무회의록을 비롯하여 수도권·세종·강원 권역의 중요 기록 및 시청각, 행정박물 기록 등 약 680만권의 기록물을 수집하여 보존하고 있다. 나라기록관은 국가 의 중요 기록물을 수집, 등록, 보존하는 일 이외에도 기록물 분류, 기술 및 공개재분류 등 영구기록물 관리 업무를 추진하고 있다. 기록문화의 우수성을 알리고 기 록문화를 확산시키기 위해 2009년 현장체험학습기관 으로 지정되면서 실내에서 전시, 열람, 문화행사, 체험 학습장 등의 활동이 이루어지고 있다.
국가기록원의 기록물 중 비전자기록물의 대부분은 종이류가 차지하고 있다. 종이류 기록물은 식물섬유인 셀룰로즈, 헤미셀룰로즈, 리그닌, 그리고 여러 화학적 첨가제로 되어 있어 물리적, 화학적, 생물학적으로 손 상될 수 있다. 미생물은 생물학적 손상 원인 중 하나로 서 종이를 분해하고 재질 약화를 일으킨다(Kim et al., 2018). 또한 미생물들이 분비하는 분비물 또는 대사물 질은 기록물에 악취를 발생시키거나 얼룩, 색소 침착을 야기하여 원상복원이 불가능하게 피해를 줄 수 있다 (Kim et al., 1998). 특히 진균의 경우 약산성의 환경에 서도 생육이 가능하여 산성용지를 주로 사용했던 종이 기록물에서 문제가 더 발생할 수 있다(Hwang et al., 2001). 그러므로 기록물의 안전한 보존 및 보관을 위해 서는 국가기록원 실내환경에서 발생하는 미생물에 의 해 손상되지 않기 위해 관리가 필요하다.
미생물은 생활할 수 있는 조건의 공간이면 어디든지 존재할 수 있으며 적당한 온도와 습도가 되면 자라나 게 된다. 특히 공기중에 부유하는 미생물의 경우 공조 시스템을 통해 서고내에서 널리 퍼질 될 수 있고 연결 된 작업환경에서 근무하는 작업자에게 인체 영향도 줄 수 있다. 부유하는 미생물에 의한 기록물의 피해와 인 체 영향을 예방을 위해서는 주기적인 점검이 필요하고 보관 서고의 청결 유지, 공기 중 부유균 측정 및 제어, 오염된 기록물의 소독이 요구된다. 그러나 아직까지 국 내에서 국가기록원의 실내공기질 관련하여 부유미생물 에 대한 정보자료가 매우 부족한 실정이다. 이에 따라 본 연구는 국가기록원의 미생물 관리를 위한 과학적 자료 구축을 위한 일환으로 나라기록관 미소독기록물 보관 서고의 실내에서 부유세균의 농도와 종을 조사하 고자 수행하였다.
2. 재료 및 방법
2.1 공기시료 측정
본 연구는 2019년 5월부터 9월까지 5개월 동안 경기 도 성남에 위치한 국가기록원 나라기록관의 미소독 서 고 5곳(1층 NB101호, NF105호, 2층 NF210호, 5층 NF501호, 6층 NF603호)의 온·습도를 측정하고, 실내 공기를 포집한 후 부유세균을 분석하였다. 온도와 습도 는 공기를 포집하는 과정에서 온·습도계(Testo 410-2, Testo AG, Germany)를 사용하여 측정하였다. 부유세균 채집은 충돌법에 기반한 Andersen 채집장치(Microbial Air Sampler, Model KAS-110, KEMIK Corp., South Korea)를 사용하였고(Fig. 1), 설치요건은 종합적으로 환경부 ‘실내공기질공정시험기준’에 명시된 부유세균 측정 방법에 따라 수행하였다 (Andersen, 1958). 측정 기기의 흡입 유량은 28.8ℓ/min로 3분 동안 작동시켜 서 총 144ℓ의 공기를 흡입하였다. 측정 위치는 각 서 고 내 3곳의 지점을 선정하여 상부 70~80 cm 높이에 서 수평을 유지해 각각 3반복으로 측정을 진행하였다. 세균 배지는 TSA plate (Tryptone soya agar, BD, USA) 를 사용하였고 진균의 생육을 억제하기 위해 베노밀 항진균제를 100 ppm 농도로 첨가하여 제조하였다. 공 기시료 포집이 끝난 측정 배지는 PARAFILM®M (Merck KGaA, Darmstadt, Germany)로 밀봉하여 쿨러 백에 넣어 연구실로 운반하였다. 세균 배양은 25°C incubator에서 2일간 배양하였고 자라나온 집락을 콜로 니 카운터로 계수한 뒤 포집된 총 공기유량을 고려하 여 단위 체적 당 집락수 CFU/m3를 구하였다. 측정 자 료 분석은 SPSS Statistics 19.0 (SPSS Inc., Chicago, IL, U.S.) 통계프로그램을 이용하였다.
2.2 세균 DNA 추출
종 분석을 위해서 자라난 세균 집락 하나를 TSA 배 지에 접종하여 계대 배양하면서 순수 분리하였다. 분리 가 완료된 세균은 해부현미경(SZ61, Olympus, Tokyo, Japan)을 이용하여 집락의 형태적 특성을 관찰하였다. 특히 기록물에 변색 피해를 줄 수 있는 요소인 세균 집 락의 색소 형성 여부를 관찰 기록하였다. 세균의 세포 학적 형태는 슬라이드 글라스에 살균 증류수 50 ul를 점적한 후 TSA에 2일간 배양한 분리균주의 집락 한 개를 따서 풀어주고 커버 글라스로 덮은 후 광학현미 경(BX53, Olympus, Tokyo, Japan)을 사용 관찰하였다. 종분석을 위해서는 50ml 용량 살균 플라스틱 튜브에 LB broth를 20ml 담은 후 순수 분리된 세균을 접종하 고 25°C 회전 incubator에서 18시간 배양하였다. 배양 세균액은 3,000 rpm에서 10분간 원심분리 후 상등액은 버리고 침전된 세균은 살균 증류수로 한 차례 세척한 후 AccuPrep®Genomic DNA Extraction Kit (Bioneer Co. Daejeon, Korea)을 이용하여 Genomic DNA를 추 출하였다.
2.3 세균 종 동정
추출된 DNA를 template로 하여 universal primer인 27F와 1491R를 Accupower PCR PreMix & master Mix (Bioneer Co. Daejeon, Korea)와 혼합 후 T100 Thermal Cycler (Bio-Rad Co., USA)로 PCR을 수행하 여 16S rDNA를 증폭하였다(Ahn et al., 2017). 증폭된 PCR amplicon 은 1% 아가로스겔에서 전기영동을 수 행하여 밴드의 크기를 확인한 후 High Pure PCR Product Purification Kit (Roche, Indianapolis, IN, USA) 를 사용하여 정제하고 마크로젠사(Macrogen Corp., Seoul, Korea)에 염기서열 분석을 의뢰하여 하였다. 분 석된 염기서열을 받아 NCBI (National Center for Biotechnology Information)의 GenBank (https://www.ncbi. nlm.nih.gov/genbank) DNA database에서 BLAST 프로 그램을 사용하여 DNA 데이터베이스에 등록되어 있는 세균들과 유사도 검색을 진행하였다. 동시에 EaZytaxon (https://www.ezbiocloud.net) 사이트에서 type species 들의 16S rDNA 서열과 비교 분석을 수행하여 상동성 이 99% 이상인 기준으로 분자유전학적 종 동정을 수 행하였다. 형태적 특성과 분자적 종 동정분석 결과를 통합하여 최종적으로 종 동정을 마무리하였다.
2.4 세균 종 특성 조사
최종 결정된 종에 대해 문헌 조사를 수행하여 종이 재질 분해에 관련하는 셀룰로즈 분해효소 분비능력과 더불어 인체에 유해한 영향을 미치는 종인지 등을 파 악하였다. 문헌 조사는 NDSL (National Digital Science Library), 구글 학술검색(https://scholar.google.co.kr/ schhp?hl=ko) 데이터 베이스 등을 대상으로 조사하였다
3. 결과 및 고찰
3.1 미소독 보존서고 내 온도 조사
2019년 5월에서부터 9월까지 온도 모니터링 결과 5 개 서고의 5월 평균 기온은 21.62°C, 6월은 22.24°C, 7 월은 22.12°C, 8월은 21.58°C, 9월은 21.84°C 이었으며 전체 평균은 21.88°C이었다(Fig. 2). 층간 미소한 편차 는 있었지만 대체적으로 서울 국가기록원 종이 기록물 보존환경 기준 온도인 18~22°C의 기준을 잘 유지하는 것으로 나타났다. 5월부터 7월까지는 외기를 측정하지 않았으나 8월부터 9월까지 측정한 기록을 볼 때 실내 온도가 외기 온도의 영향을 그다지 받지 않는 것으로 판단된다. 여름기간 중에도 온도는 적절히 유지되었다.
3.2 미소독 보존서고 습도 조사
2019년 5월에서부터 9월까지 습도 모니터링 결과 5 개 서고의 5월 평균 습도는 51.7%, 6월은 46.1%, 7월 은 48.42%, 8월은 47.9%, 9월은 48.12% 이었으며 전 체 평균은 48.45% 였다. 습도 또한 달에 따라 층간 미 소한 편차가 있는 날이 있었지만 전체적으로 국가기록 원 종이 기록물 보존환경 기준 습도인 40~55%의 기준 치를 유지하는 것으로 나타났다. 8월의 외기의 습도가 90% 가깝게 높은 시기에도 불구하고 5곳 서고 모두 적정하게 습도가 유지되었다. 이로 볼 때 나라기록관의 물리적 환경 유지 상태는 외부 온도와 습도에 크게 영 향을 받지 않도록 잘 설계되었고 잘 가동중인 것으로 사료된다.
3.3 미소독 보존서고 내 공기 중 부유세균 농도
월 별로 비교했을 때 부유세균의 농도는 5월과 6월 50 CFU/m3 이하의 매우 낮은 농도를 보였다(Fig. 1). 다만 7월의 한때 모든 서고에서 세균의 수준이 높았다. 7월에 세균 농도가 높아진 원인을 알아보고자 환기 장 치 가동 기록을 조사한 결과 1년 중 다른 달에는 없었 는데 7월 일정 기간 동안 내외 기류순환 환기 장치의 급배기 가동이 있었던 것으로 파악되어 이에 따른 결 과로 추정된다. 이는 기류순환 장치의 특별한 가동이 실내 부유세균의 농도를 증가시키는 원인이 될 수 있 음을 시사하는 바 추후 실내공기질 관리에 유념하여 내년도 7월에 어떻게 관리할지 참조하면 좋을 것 같다. 이러한 7월의 증가된 영향이 있어서 인지 8월의 경우 5개 서고 세균 농도 모두 외기 보다 조금 더 높았다.
서고 간에 세균 농도를 비교하였을 경우에 차이가 다소 존재하였다. 1층에 위치한 NB101과 NF105 서고 는 5월과 9월에 매우 낮았다. 6층에 위치한 NF603 서 고는 7, 8월과 9월에 다른 층의 서고 보다 약간 높았다. NF105 서고는 대체로 다른 4개의 서고에 비하여 낮은 성향이었다. 그러나 서고마다 달이 바뀌면서 세균 농도 가 증가했다가 감소했다가 하면서 고정된 성향을 보이 지 않았기 때문에 서고 간의 차이가 층에 따라 달라지 는 요인으로 사료되지는 않았다. 그러나 기록원 내부에 서 세균 농도 변화에 영향을 줄 다른 요인이 있는지에 대한 심도 있는 조사가 필요하다.
조사된 5개 서고 모두 환경부 민감시설 부유세균 기 준치인 800 CFU/m3 보다 한참 낮은 농도를 나타내어 인체영향의 관점에서 보면 상당히 우수한 환경에 있었 다. 7월 제외하고는 국내의 다중이용 시설에서 보고되 는 측정치 보다 상당히 낮은 수준으로 부유세균이 존 재하고 알 수 있었다. 이는 Fig. 1과 2의 결과에서 보 듯이 다중이용시설 보다 다소 낮은 온도와 습도를 지 속적으로 유지하는 환경에서는 부유세균의 농도 높지 않은 것으로 사료된다. 따라서 국가기록원의 기록물 관 리 환경은 양적으로 판단했을 때 부유세균이 크게 증 식할 환경은 아닌 것으로 판단된다.
3.4 분리 세균 균주의 집락 색 조사
5월부터 9월까지 미소독 보존서고 내 공기 중에서 미생물을 순수분리한 결과 세균 182 균주가 분리되었 다. 일부 분리된 세균의 순수 배양된 TSA 배지에서 집 락 모습의 예는 Fig. 5와 같다. 종이 기록물에 변색을 야기할 가능성이 있는 형태 특성으로서 색을 띠는 균 주들이 존재하였다. 회색과 흰색 계통의 색이 주로 있 었지만 분홍 및 붉은 계통의 색, 옅은 노란색에서 진한 노란색도 존재하였다. 따라서 변색 유발 가능성이 있는 세균이 존재함을 알 수 있었다.
3.5 분리 세균의 동정
형태특성과 분자적 특성 조사를 통해 분리 균주를 동정한 결과는 동정된 세균 종 명칭 우측에 A, B, C, D, E 등 알파벳으로 윗 첨자를 표시하고 Table 밑 각주 에 서고 별 출처를 표시하여 Table 1에 제시하였다. 세 균은 총 33속 68종으로 동정되었다. 분류 속(genus) 수 준에서 5개 서고 별로 살펴보았을 때 NB101과 NF210 서고에서는 Bacillus 속이 NF603 서고에서는 Micrococcus 속, NF501 서고에서는 Dermacoccus 속, NF105 서고에서는 Pseudomonas 속이 각각 우점으로 나타나 서고별로 우점하는 속에 다소 차이가 있었다(Fig. 6). 5 개 서고를 통합하여 총체적으로 분석하였을 때 볼 때 가장 우점인 세균 속은 Bacillus였으며 그 다음으로 Micrococcus, Staphylococcus 순으로 빈도 높게 나왔다. 흥미롭게도 전체 동정된 68세균 종 중에서 우점인 Bacillus 속에 속하는 종은 총 8종이 동정되었다. 이중 에 종이의 주성분인 셀룰로즈를 분해하는 효소를 분비 할 수 있는 종인 Bacillus circulans와 Bacillus megaterium이 NB101 서고와 NF603 서고에 존재하였다 (Table 1). 다른 3곳 서고에서는 셀룰로즈를 분해하는 효소를 분비할 수 있는 세균 종이 존재하지 않았다. 이 런 결과는 일반 환경에서 존재하는 세균 중 셀룰로즈 분해 능력을 지닌 세균 종은 곰팡이에 비하여 극히 적 다는 사실과 일치한다. 지금까지 국기록원 미소독 서고 에서 부유하는 세균 중에 셀룰로즈를 분해하는 효소를 분비할 수 있는 세균이 존재하는지에 대한 과학적 자 료가 없었기 때문에 본 연구 결과는 이러한 관점에서 중요한 의미를 가진다.
5개 서고에 발견된 68 종에 중에서 5개 서고 모두 공통으로 존재한 종은 Micrococcus yunnanensis, Roseomonas mucosa, Moraxella osloensis 등 3종이었 다. M. yunnanensis은 원래 진달래목에 속하는 Polyspora axillaris 식물의 뿌리표면에서 분리된 인체 무해 균으로 균총은 노란색을 띠며 그람 양성균이면서 호기 성균이다(Zhao et al., 2009). 특이하게도 M. yunnanensis 균은 생육 최적온도는 28°C인데 생장범위가 4°C에 서 45°C까지 광범위하여 다양한 실내의 온도 범위에서 출현이 가능하다. Roseomonas mucosa는 환자의 혈액 에서 분리된 균으로 인체에 유해균으로 균총은 점액질 분비가 완연하고 아주 옅은 분홍색을 띠며 그람 음성 균이면서 35°C에서 최적 생육을 한다(Han et al. 2003). 병원성이 크지 않지만 면역이 약화된 사람이나 환자에 게 감염을 일으키는 기회감염성균으로 알려져 있는데 국내에서는 최근에 처음으로 R. mucosa균의 감염 사례 가 보고되었다(Kim et al. 2016). 그 이후 아직 국내에 서 Roseomonas 속에 속하는 다른 병원성 종에 대한 연구 보고가 거의 없었지만 실내 에어컨에서 핑크 색 을 띠는 신종인 Roseomonas aerofrigidensis가 보고되 었다(Hyeon and Jeon, 2017). Moraxella osloensis는 호기성 그람 음성균으로 인체와 관련하여 균혈증(Han and Tarrand, 2004), 골수염(Sugarman and Clarridge, 1982), 결막염(LaCroce et al., 2019) 등을 유발시키는 것으로 보고되었다. 이 종은 또한 세탁물에서 악취를 유발하는 주요균으로 보고되었는데 오래된 기록물에서 는 어떠한 특성이 있을지 향 후 연구가 필요하다 (Kubota et al., 2012). 5개 서고에서 공통으로 발견된 3 종의 세균에 대해서는 추 후 지속적으로 그 발생에 대 한 조사가 이루어져야 할 것으로 사료된다.
그 밖에도 국가기록원 서고에는 인체에 유해한 병원 성균으로 16종이 존재하였다(Table 1). 이들 세균이 인 체에 미치는 영향을 조사한 결과 Brevundimonas vesicularis (Ryan and Pembroke, 2018), Dermacoccus nishinomiyaensis (Joron et al., 2019), Gordonia terrae (Blanc et al., 2007), Janibacter hoylei (Lim et al., 2017), Microbacterium oxydans (Woo et al., 2010), Paracoccus sanguinis (Janda, 2016), Paracoccus yeei (Funke et al., 2004), Staphylococcus hominis subsp. Hominis (Bouchami et al., 2011), S. succinus subsp. Succinus (Nováková et al., 2006) 등은 균혈증을 유발 하는 것으로 보고되었다. 그 외 Micrococcus luteus (Albertson et al., 1978), Pseudomonas oryzihabitans (Decker et. al., 1991), Staphylococcus capitis subsp. capitis (Rasigade et al., 2012) 등은 패혈증, Corynebacterium tuberculostearicum (Abreu et al., 2012)는 부비동염, S. epidermidis (Vuong And Otto, 2002)와 S. warneri (Kamath et al., 1992)는 내막염을 유발하는 것 으로 보고되었다. 보고된 이들 인체에 유해한 균들은 강한 병원력을 가지고 있지는 않은 것으로 알려져 있 지만 환자나 어린이, 질환이 있는 사람, 환자, 면역이 약한사람 등에 기회감염하는 특성을 지니고 있다. 따라 서 기록원 서고에서 작업하는 사람들에게 커다란 위협 은 주지 않을 것으로 사료되나 실내공기질 관련하여 주의할 필요는 있다고 사료된다.
본 연구에 앞서 2018년도 국가기록원 나라기록관의 미소독 기록물 보관서고 9곳을 대상으로 조사한 Kim 등의 보고에서 종까지 동정된 세균은 15종이었다(Kim et al., 2018). 본 연구와 비교하여 공통으로 검출된 종 은 Dermacoccus nishinomiyaensis, Staphylococcus capitis, Staphylococcus hominis, Staphylococcus warneri 등 5종이었다. 속수준으로는 Cohnella, Curtobacterium, Dermacoccus, Enhydrobacter, Sphingomonas, Staphylococcus 속 등 6개 속만 검출되어 33속을 검출한 본 연 구와 큰 차이를 보였다. 특이하게도 분리빈도가 높은 Bacillus와 Microcoocus 속에 속하는 종들이 하나도 검 출되지 않고 주로 Staphylococcus 속에 속하는 종들이 검출되는 차이를 보였다. 이러한 차이는 2018년도 시 점과 2019년도 시점에서 실내 공기에 존재했던 세균상 에 차이가 있어서 나타난 결과로 볼 수도 있겠지만 공 기채집에 사용한 sampler, 서로 다른 유량과 채집 시간, 사용한 배지, 세균 배양 온도가 모두 차이가 있어서 나 타난 결과로 추정된다. 같은 장비와 같은 조건에서 채 집이 이루어져야 보다 정확한 비교를 할 수 있을 것으 로 사료된다. 이에 따라 추가 연구에서는 같은 서고를 대상으로 본 연구에서 사용한 방법이 활용되어 보다 적합한 비교를 할 수 있기를 기대한다.
Table 1에 나타난 68종의 동정된 세균 중 48종은 대 부분 서고 한곳에서만 발견되었다. Fig. 4의 농도조사 결과를 보면 대체적으로 각 서고의 부유세균수가 낮기 때문에 서고 별 종 다양성은 높지 않은 것으로 사료된 다. 이는 한 곳에 지속적으로 발생하기 보다는 일시적 으로 출현하였을 가능성이 높으나 5개월간의 단기적 조사이기 때문에 결론적으로 해석하기에는 제한점이 존재한다. 따라서 미소독기록물 보존 서고의 부유세균 농도 변화 동향과 종의 분포에 대한 조사 자료를 얻도 록 지속적 모니터링을 연구가 필요하다.
4. 결 론
국기기록원 미소독 기록물 보관 서고의 실내환경은 일반 주택이나 다중이용시설에 비하여 인적 활동이 제 한적인 특수환경으로 생각해 볼 수 있다. 즉 다양한 기 록물들이 유입되어 들어와 일정한 온도와 습도에서 보 관되는 것이 반복되는 환경이다. 따라서 세균에 오염된 기록물들의 유입가능성이 존재하고 기록물을 취급하는 과정에서 세균이 부유하게 될 가능성이 있다. 세균은 환경에 빠르게 적응하며 진화하는 생명체라서 보존 서 고의 관리 환경 변화에 따라 민감하게 종의 분포와 특 성이 달라질 수 있기 때문에 주기적 모니터링을 겸비 한 관리 정책이 수반되어야 한다. 특히 보존서고의 온 도가 18~22°C 조건을 고려할 때 저온균(일반적으로 15°C 이하에서도 번식하는균)과 중저온균의 번식가능 성이 존재한다. 본 연구에서 동정된 세균 중에서 이러 한 온도 범위에 생육이 가능한 종들이 존재하였다. 또 한 기록물에 손상을 야기할 수 있는 셀룰로즈 분해 효 소를 분비하는 것으로 알려진 세균 종들의 존재와 더 불어 인체 유해 세균에 대한 정보가 의미 있게 도출되 었다. 이런 연구 결과는 국가기록원의 미소독 기록물 보존서고 환경을 유지 보존하는데 중요한 기초 바탕자 료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
