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ISSN : 2288-9167(Print)
ISSN : 2288-923X(Online)
Journal of Odor and Indoor Environment Vol.24 No.4 pp.421-433
DOI : https://doi.org/10.15250/joie.2025.24.4.421

Microbiological research and biosafety in indoor environments

Seong Hwan Kim1*, Hyun Uk Cho1, Dohhoon Shin1, Ki-Jeong Hong2
1Department of Microbiology, Dankook University
2Department of Agriculture and Life Science, Sunchon National University
* Corresponding Author: Tel: +82-41-550-3454 E-mail: piceae@dankook.ac.kr
28/10/2025 28/10/2025

Abstract


Microorganisms such as pathogens from humans, pets, and plants, as well as bacteria, fungi, and viruses, can cause damage in indoor environments, leading to infections and allergies. Additionally, the presence of indoor microorganisms can result in food contamination and economic damage, along with odors, corrosion, discoloration, and damage to facilities, equipment, and buildings. Therefore, a hygienic approach that includes research on microorganisms in indoor environments should be taken for their management. However, past approaches to indoor microorganism management have been limited to measuring the concentration of airborne bacteria and mold as stipulated in the Ministry of Environment’s Indoor Air Quality Act. Due to the COVID-19 pandemic, interest in microorganisms in indoor environments has been on the rise, along with demands to mitigate the damage they create. Because microorganisms have varying degrees of impact on the environment and organisms, they are classified by risk level and require secure research facilities tailored to target biosafety levels. However, there is a lack of awareness of the application of facilities and biosafety to study indoor microorganisms existing in indoor environments. Accordingly, in this study, both domestic and international biosafety regulations were reviewed, the harmfulness of indoor microorganisms was evaluated, and considerations for handling indoor microorganisms in domestic universities, companies, and public institutions were proposed.


Biosafety , Indoor environment , Microbes

실내환경 미생물 연구와 생물안전

김성환1*, 조현욱1, 신도훈1, 홍기정2
1단국대학교 의생명과학부 미생물학과
2국립순천대학교 농생명과학과

초록

    © Korean Society of Odor Research and Engineering & Korean Society for Indoor Environment. All rights reserved.

    1. 서 론

    국내의 환경부 환경보전법에 따르면 환경은 자연환경과 생활환경으로 나누어진다(법률 제3903호). 생활 환경은 우리가 사는 거주지의 환경으로서 매일 일상적으로 의식주를 접하는 곳이다. 주거환경에서 건강하고 쾌적한 삶을 영위하기 위해서는 적절한 환경위생의 관리가 요구된다. 시대의 발전과 더불어 의식주가 향상되면서 다양한 유형의 건축물이 우리의 삶 속에 등장하였다. 주거지의 주택부터 일터의 사무실, 공장, 도시의 다양한 용도의 빌딩, 농촌의 온실과 가축 사육실, 다중이 용시설에 이르기까지 다양한 건축물의 실내에서 생활이 우리의 일상이 되었다. 이러한 건축물 내에서 생활하는 우리의 삶에 중요한 요소는 건강으로서 하루 24시간 중 많은 시간을 보내는 실내 환경에 대한 사항이다 (Pruszyski et al., 2023).

    환경에서 미생물은 다양성을 유지하면서 생태계에 중요한 역할을 하는 생명체이다(Bertrand et al., 2015). 그러나 일부 미생물들은 우리의 생활에 위생적으로 부정적 영향을 주고 있다. 특히 건축물의 내부인 실내 환경에서는 감염과 알레르기 유발의 피해를 줄 수 있어 관리되어야 할 생물적 유해인자이다(Yu et al., 2025). 또한 미생물은 실내에 서식하면서 악취를 유발하고, 시설과 설비, 건물에 부식, 변색, 훼손을 일으킬 수 있다 (NASEM, 2017). 식품을 제조하거나 의약품, 화장품을 제조하는 시설 내에서는 제조 공정 중에 제품을 오염시켜 변질시키는 등 경제적 피해를 초래할 수 있다 (Aachal and Khan, 2023;Abdallah and Al-Qurashi, 2025). 서적과 기록을 보존하는 시설 내에서는 기록물을 변색시키고 부식하며 훼손을 유발할 수 있다(Kim et al., 2024). 온실 내에서도 식물과 버섯에 감염하여 병을 유발할 수 있다(Kim et al., 2014c;Singh et al., 2020). 동물 사육실 내에서는 사육하는 동물에 감염하여 병을 유발할 수 있다(Kolstrup et al., 2004). 가정에서는 에어컨, 냉장고, 세탁기, 정수기, 공기청정기 등 가전제품에도 서식하며 냄새와 불쾌감을 유발하고 기회감염을 일으킬 수 있다(Bonnevie Perrier et al., 2008;Seo et al., 2009;Hong and Lim, 2015;Sun et al., 2024).

    이러한 실내의 환경에 미생물 군집은 공기, 표면, 환기 시스템, 인체 입자 유입 등 다양한 경로로 형성되기 때문에 미생물 관리를 위해서는 실내 환경에 대한 건축공학적, 물리적, 화학적 연구와 더불어 미생물에 관 한 연구가 필요하다. 실내에 존재하는 미생물에는 세균, 진균, 바이러스 등이 존재한다. 국내의 실내 환경 미생물은 주로 환경부의 다중이용시설등의 실내공기 질관리법에서 규정하는 부유세균과 곰팡이의 농도측 정에 국한되어 왔다(Huh et al., 2012). 코로나19 팬데믹을 겪으면서 실내 환경에서의 미생물 대한 관심이 증가하고 피해를 예방하기 위한 연구 요구가 높아지고 있다(Zhang et al., 2024). 특히 다시 해외여행 증대와 외국인 관광객의 증가로 해외 유입 병원체에 대한 우려가 계속되고 있다(Choe et al., 2017). 더불어 재개되는 무역의 증가와 더불어 농산물의 수입 증가는 경제적 피해를 크게 줄 수 있는 새로운 외래 식물병원균의 유입 가능성이 존재하고 있다(Hyun and Choi, 2014). 이에 따라 선제적으로 대응하기 위한 특별 격리시설로서 최근 국립농업과학원과 농림축산검역본부에 BL3 시설이 건축되었다.

    생물안전이란 잠재적으로 인체에 위해 가능성이 있는 생물체 또는 생물재해로부터 연구자나 국민의 건강을 보호하기 위한 지식과 기술, 그리고 장비나 시설을 적절히 사용하도록 하는 조치와 병원체에 의한 불의의 노출 또는 사고 등 위해를 제거하거나 방어할 수 있는 적절한 지식, 기술 및 절차 등을 포함하는 조치이다 (NIH, 2019). 사실상 생물안전의 개념은 미생물학, 생물공학 등 관련 학문의 발전과 더불어, 특히 실험실에서 병원체를 분리하고 대량으로 배양하기 위한 지식과 기술이 발전하고 축적됨에 따라 병원체 등 위해 물질로 인한 실험자 감염 가능성을 최소화하는 한편 이들 병원체가 환경으로 방출되어 다른 사람이 감염되는 것을 방지하기 위한 물리적, 생물학적 밀폐의 개념과 함께 정립됐다.

    미생물은 환경과 생물체에 영향을 주는 정도가 다르므로 위험 등급에 따라 분류하고 대상 등급에 상응하는 안전한 연구시설이 필요하다(NIH, 2019). 지속적인 기술 발달에 따라 생물안전에 대한 지침도 개정이 이루어지고 있으나 아직 국내에서 실내 환경에 존재하는 미생물을 연구하는데 적용할 시설과 생물안전에 대한 개념이 일반적으로 잘 알려지지 않은 실정이다. 이에 따라 본 총설에서는 국외 주요 선진국과 국내의 생물안전에 관한 규정 및 지침에 대한 새로운 정보를 검토하고 보고된 주요 실내미생물의 유해성을 파악하여 국내의 대학과 기업체, 공공기관에서 실내미생물을 다루는 데 염두 할 사항을 제시하였다. 본 제시 사항이 우리의 실내 환경에서 지속해서 위생 문제를 일으키는 미생물을 이해하고 제어하는 연구를 안전하게 수행하는 데 필요한 정보로 활용되기를 기대한다.

    2. 해외의 미생물 관련 안전관리 규정 및 사례

    2.1 세계보건기구(World Health Organization, WHO)

    WHO는 Laboratory Biosafety Manual (LBM)을 발간하였고 이는 전 세계 모든 임상 및 공중 보건 실험실과 기타 생물의학 분야에서 널리 사용됐으며, 생물안전 분야의 모범 사례를 제시하고 트렌드를 설정하는 사실상의 글로벌 표준으로 작용하고 있다(WHO, 2020). 이 매뉴얼은 각국이 생물학적 안전에 대한 기본 개념을 수용하고 구현할 것을 권장하며, 지리적 경계 내 실험실에서 생물학적 제제를 안전하게 취급하기 위한 국가 실천 규범을 개발할 것을 촉구한다. 매뉴얼에 수록된 주요 내용은 주제별 모노그래프, 위험평가, 실험실 설계 및 유지보수, 생물안전작업대 및 기타 주요 격리 장치, 개인 보호 장비, 오염 제거 및 폐기물 관리, 생물안전 프로그램 관리, 사고 대응 및 복구 등을 포괄적으로 규정하고 있다. 이 매뉴얼의 주요 범위는 인간의 건강에 위협이 될 생물학적 제제(병원균과 병원균 유래 산물) 및 재료의 취급, 관리 및 보관 등의 실험실 생물안전성이지만 식물, 동물, 환경에 유해한 생물학적 제제 및 재료와 관련된 건강 및 안전 위험 요소뿐만 아니라 생물학적 제제 및 재료와 관련되지 않은 건강 및 안전 위험 요소도 실험실에 같이 존재하기 때문에 모두 평가되어야 함을 강조하고 있다.

    특히 실험실에서 미생물을 다루는 데 있어서 연구자와 주변 환경의 오염과 병원균의 확산을 방지하기 위한 생물안전작업대(Biosafety Cabinet, BSC)를 잘 설명하고 있다. 미생물의 위험 수준에 따라 요구되는 생물안전 작업대를 클래스 I, 클래스 II, 클래스 III로 구분하여 구조와 안전 사용에 대해 다음과 같이 설명하고 있다.

    클래스 I BSC: 전면 개구부를 통해 작업 표면을 가로 질러 안쪽으로 공기를 끌어들이는 개방형 작업대이다. 공기는 배기되기 전에 헤파(HEPA) 필터를 통해 위쪽으로 통과한다. 이 장비는 인력과 환경 보호를 제공하지만 작업 구역에 있는 자재에 대해서는 제품 보호를 제공하지 않는다.

    클래스 II BSC: 개방형 전면 작업대는 공기가 전면 개구부를 통해 작업대로 들어가 작업자 보호를 제공하는 클래스 I BSC와 유사하다. 내부 공기는 전면 그릴과 작업 공간 아래로 당겨져 작업 영역을 우회한 다음 플레넘(폐쇄된 공기 공간)을 통해 BSC 송풍기로 이동하 HEPA 필터를 통해 배출되거나 별도의 하향(공급) HEPA 필터를 통과한 후 작업 영역으로 향한다. 현재 깨끗한 공기 중 일부는 오염된 실내 공기(“제품 보호”)로부터 작업 재료를 보호하기 위해 공기의 하향 흐름(재순환)으로 작업 표면을 통과한 다음 전면 및 후면 통풍구를 통해 재순환된다. 플레넘의 잉여 공기는 재순환 되지 않고 별도의 HEPA 필터를 통과하여 배출된다. 국립위생재단에서는 A1, A2, B1, B2, C1 유형으로 분류하고 있다.

    클래스 III BSC: 밀폐되고 밀폐된 음압의 밀폐형 작업에서 HEPA 필터로 걸러진 공기가 공급되며, 이 공기는 추출 시 다른 HEPA 필터를 통과한다. 작업대는 안전한 가스 오염 제거를 보장하기 위해 밀폐되어 있다. 작업자는 통합 장갑이나 보호 장갑을 사용하여 작업 구역에 접근한다. 클래스 III BSC는 일반적으로 잠재적으로 오염될 수 있는 작업 자재의 작업대 안팎 이동을 쉽게 하도록 패스 상자(종종 독립적으로 환기됨) 또는 덩크 탱크가 장착된다. 폐기물 관리를 위해 주로 최대 격납 작업대 라인이 있는 시설에는 고압멸균기를 부착할 수도 있다. 훈증 후 대형 장비가 작업대 안팎으로 가끔 이동할 수 있도록 밀폐할 수 있고 분리할 수 있는 전면 창문을 장착할 수 있다. 이 장비는 사용자가 장치 내부와 물리적으로 분리되어 있어 작업자 보호 수준이 가장 높다.

    2.2 국제식물보호협약(International Plant Protection Convention)

    국제식물보호협약은 세계의 식물, 농산물, 천연자원을 식물 해충으로부터 보호하는 것을 목표로 하는 185개국 정부 간 조약이다. 식물위생조치위원회는 이 협약의 관리 기관이자 국제식량농업기구의 법정 기관이기도 하다. 이 기관에서 식물위생조치에 관한 국제표준(International Standards for Phytosanitary Measures, ISPM)이 제작된다. 제작물 중에서 ISPM No. 34는 다수의 농업이나 환경에 위해한 식물병원체(세균, 진균, 바이러스, 선충)와 곤충을 연구하는 격리시설의 설계와 안전 운영 요소에 대해 밝히고 있다(International Plant Protection Convention, 2016). 이러한 내용은 국내외적으로 실험실과 온실 내에서 식물 및 환경위해성 미생물을 연구하는 데 활용되고 있다.

    이 격리시설 성공적으로 작동하기 위해서는 식물 위탁과 관련된 모든 격리 해충이 적절히 격리되어 이동하거나 탈출하지 않도록 설계 및 관리해야 한다. 또한 격리시설은 식물의 관찰, 연구, 추가 검사, 검사 또는 처리를 가장 쉽게 하는 방식으로 식물 위탁이 이루어지도록 해야 한다. 격리시설은 현장 부지, 스크린 하우스, 유리실 및/또는 실험실 등으로 구성될 수 있다. 사용할 시설의 유형은 수입 식물의 유형과 관련된 격리 해충의 위험도에 따라 결정된다. 격리시설에 요구되는 사항을 결정할 때 모든 적절한 문제(예: 위치, 물리적 및 운영적 요구 사항, 폐기물 처리 시설, 격리 해충의 탐지, 진단 및 치료를 위한 적절한 시스템의 가용성)이 고려된다. 식물 및 환경에 위해성이 큰 미생물을 실험실과 온실 안에서 연구하고자 할 때는 이러한 표준을 준수해야 한다.

    2.3 미국 국립보건원(National Institute of Health, USA)

    NIH Guidelines for Research Involving Recombinant or Synthetic Nucleic Acid and Molecues를 발간하여 (i) 재조합 핵산 분자, (ii) 화학적 또는 기타 방식으로 변형되었지만 자연적으로 발생하는 핵산 분자와 염기 쌍을 이룰 수 있는 것을 포함하는 합성 핵산 분자, (iii) 이러한 분자를 포함하는 세포, 유기체 및 바이러스 등을 제조하고 취급하기 위한 생물안전 실행 및 격리 원칙을 명시하고 하고 있다(National Institutes of Health, 2019). 여기에 미생물의 안전 취급에 대한 사항이 명시되어 있으며 부록 B에 세균, 진균, 바이러스, 원충 등의 미생물을 4가지 위험 그룹(Risk Group)으로 분류하여 제시하고 있다. 위험을 전혀 또는 최소화하지 않는 것에 해당하는 RG1부터 매우 심각한 질병을 일으키는 사람 RG 4등급까지 순위를 매긴다(Table 1). 부록 G에서 각 RG 그룹에 상응하는 생물안전 수준(biosafety level)으로 BL1~BL4 시설에 대한 설치 운영을 제시하고 있다.

    최근 NIH는 오늘날 급속히 발전하는 과학 기술로 인한 위험에 발맞추기 위해 생물안전 정책, 관행 및 감독을 강화하기 위한 ‘새로운 생물안전 현대화 이니셔티브’를 시작하였다. 이 이니셔티브의 일환으로 NIH는 현재의 긴급한 생물안전 요구 사항을 전체적으로 해결하기 위해 기존 생물안전 정책을 현대화할 것을 발표하였다. 올해부터 향후 1년 동안 진행될 예정이며 이정표와 내용은 아래 Fig. 2와 같다.

    NIH 소속의 질병통제예방센터(Center for Disease Control and Prevention, CDC)에서는 미생물 및 생물의학 실험실의 생물안전과 관련하여 ‘Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories (EMBL)을 발간하였고 초기 출시 이후 미국에서 생물안전 실천의 초석이 되었다. 이 문서의 핵심 원칙은 프로토콜 기반 위험평가이다. 단일 문서로 생의학 및 임상 실험실에서 실행이 가능한 모든 위험과 완화 방안의 조합을 파악하는 것은 불가능하여서, BMBL은 생의학 및 임상 실험실에서 평가 및 제안된 완화 단계의 도구로 사용되어야 하는 것을 밝히고 있다.

    최근 6판의 개정판(U.S. Department of Health and Human Services, 2020)을 내면서 수록한 권장 사항을 다른 기관 및 연방 기관에서 발행한 지침 및 규정과 조화시켰다. 가능한 한 제공된 정보의 언어와 의도를 명확하게 했고 지역사회의 요구를 더욱 효과적으로 충족하기 위해 ‘불활성화 및 검증, 실험실 지속가능성, 대규모 생물안전, 그리고 임상 실험실 생물안전’ 주제에 대한 새로운 부록을 추가하였다.

    이 가이드라인은 또한 인간을 감염시키는 것으로 알려진 생물학적 제제와 인간에게 접종할 경우 이론적으로 위험을 초래할 수 있는 선택된 동물 제제를 나열한 부록이 포함되어 있다. 이 목록은 미국미생물학회(American Society for Microbiology)의 특별위원회에서 매년 검토한다. 특정 병원균에 대한 위험평가 정보는 CDC/NIH 간행물, 미생물 및 생물의학 실험실의 생물학적 안전성에 대한 미생물 요약 설명에서 찾을 수 있다.

    2.4 미국열대의학 및 위생협회(American Society of Tropical Medicine and Hygiene)

    미국열대의학 및 위생협회의 소위원회인 미국의학 곤충학위원회는 ‘Arthropod Containment Guidelines, Version 3.1 (Fig. 4)과 3.2을 제작하였다(American Committee of Medical Entomology; American Society of Tropical Medicine and Hygiene, 2019). 이 지침은 연구실이 위험을 평가하고 인간이나 동물 질병 매개체의 안전한 취급을 위한 프로토콜을 수립하는 데 참고할 수 있는 자료를 제공한다. 이 지침은 원래 2004년에 발표되었으며, 현장에서 조사 중인 매개체 분류군의 스펙트럼과 위해성이 높은 병원체의 규제 맥락에서 매개체 절지동물을 다루는 요구 사항을 반영하도록 최근 업데이트되었다.

    이 지침은 절지동물 매개체에 대한 안전과 안전한 작업을 위한 보편적인 표준이 되었으며, 높은 평가를 받는 핸드북인 ‘Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories’ (U.S. Department of Health and Human Services, 2020)에도 언급되어 있다. 이 지침은 헌신적인 회원 전문가들의 끊임없는 노력의 결과로서, 미국의학곤충학위원회 회원들이 2003년 작성한 지침을 업데이트한 것이다. 또한, 많은 외부의 세부 주제 전문가들의 의견을 받았고 초기 지침은 작성하는데 2년 이상이 걸렸고, 지역사회를 위한 병 매개체 취급 지침의 출처 역할을 하였다. 출판된 이후 15년 동안 절지 동물 연구에 적용할 수 있는 새로운 기술과 접근법이 개발됨에 따라 업데이트가 이루어졌다. 실내환경에서 모기, 진드기, 파리, 벼룩 등에 의해 전염되는 병원성 미생물을 연구하는 연구실이라면 반드시 숙지해야 할 생물안전 정보 자료이다.

    2.5 유럽 연합

    유럽 생물안전협회(EBSA)가 회원국들 간의 최고의 생물안전 및 생물보안 관행을 수립하고 소통하며, 개발 중인 문제에 대한 대화와 토론을 장려한다. EBSA는 또한 생물안전 및 생물보안과 관련된 모든 분야에서 회원들의 집단적 이익을 대변하고 옹호한다. 특히 EBSA는 생물학적 물질이나 물질로부터 인간이나 환경에 대한 피해를 방지하기 위해 새로운 법률과 표준 제정에 영향을 주고 지원한다. European Commission (EC) 및 European Parliament/Council of the European Union을 중심으로 한 유럽연합(EU)의 생물안전(biosafety) 관련 규정과 지침서가 존재한다. 여기서 제정된 European biosafety/biosecurity legislation에서 제공하는 사항 중에 ‘작업장 안전 지침(Directive 2000/54/EC, 2020)’을 통해 병원성 미생물 취급 시 작업 환경 안전 조건을 규정하고 있다(The European Parliament and the Council of the European Union, 2000). 이 지침은 직장에서 생물학적 제제에 노출될 경우 발생하거나 발생할 수 있는 위험을 예방하는 것을 포함하여 근로자의 건강과 안전에 대한 위험으로부터 근로자를 보호하는 것을 목표로 한다. DIRECTIVE 2009/41/EC에서는 유전자 조작된 생물체에 대해 생물안전과 더불어 위험등급에 따른 안전 연구시설을 가이드하고 있다(The European Parliament and Council of the European Union, 2009). 국내의 연구실의 생물안전이 LMO법 테두리 안에서 관리되고 있음을 볼 때 큰 틀에서 유사성이 있다고 할 수 있다. 유럽연합 회원국의 사정이 나라마다 다르므로 유럽연합은 법률적 규정 보다는 Directive(가이드라인)에 준하는 지침을 내리고 회원국이 자국의 사정에 맞게 지침을 활용하여 안전관리를 수행하고 있다. 일부 국가에서는 항공 실험실, 유전자 변형 미생물, 곤충 매개 병원체 등 특수 분야에 대한 추가 지침이 존재한다. 그러나 인간에게 영향을 미치지 않는 것으로 알려진 동식물 병원체는 제외되어 있다.

    2.6 호주/뉴질랜드

    호주와 뉴질랜드의 생물안전 가이드라인은 주로 AS/ NZS(호주/뉴질랜드 공동 표준)를 기반으로 하며, 생물학적 물질 취급 시의 위해 관리나 격리시설에 관한 내용을 포함한다. 두 국가의 생물안전은 국경을 넘는 생물학적 위해를 방지하기 위해 협력 관계를 유지하고 있다.

    ‘AS/NZS 2243.3:2022: 실험실 안전자료 part 3: 미생물 안전 및 격리‘는 미생물학적 위해로부터 실험실의 안전을 보장하기 위한 주요 참고 자료이다. 각종 생물학적 물질의 위험도를 분류하고, section 5에서 그에 따른 격리 수준(물리적 격리 수준 1~4)을 정의하고 있다 (Standards Australia, 2022). 더불어 인간, 동물, 식물, 수생 생물 또는 무척추동물이 매개하는 박테리아, 바이러스, 기생충, 곰팡이 그리고 프라이온을 포함한 미생물의 안전한 취급 및 보관이 관련된 핵심 요구 사항과 관행을 다루고 있다. Section 6에서는 동물병원균, Section 7에서는 식물병원균, Section 7에서는 미생물을 매개하는 무척추동물에 대한 시설과 안전관리 규정을 다루고 있다.

    이 요구 사항은 다양한 연구, 교육, 임상 및 산업 환경에 적용되며, 병원성 미생물과 식품매개 프리온을 포함할 수 있는 표본이 취급되는 분야(예: 생화학 또는 토양 실험실)로까지 확장된다. 대학에서는 병원성 미생물을 대상으로 수행되는 모든 연구 및 교육 활동이 이 표준의 요구 사항을 준수해야 한다.

    3. 국내 미생물 관련 안전관리 규정 및 사례

    3.1 국내 생물안전 관리 체계

    ‘유전자변형생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률(통칭 LMO 법령)’을 통해 GMO/LMO 연구시설의 허가· 신고, 위해성 평가 등이 규정되어 있다. LMO 법령 하위로 시행령, 시행규칙, 통합고시 등이 제정되어 있으며, 연구시설 등급(1~4등급) 체계와 신고/허가 절차가 구분되어 있다.

    우리나라는 연구실에서 취급하는 생물체(인체감염병 원체/동물병원체/일반생물체 등)에 따라 적용하는 법률이 다르다(Fig. 5). 따라서 실내환경에 존재하는 미생물의 특성에 따라 그리고 어떤 연구를 수행하는지에 따라서 연구실에서의 생물안전 관련 법 적용이 다를 수 있다.

    「감염병의 예방 및 관리에 관한 법률(이하 “감염병예 방법”이라 함)」에 따라 고위험병원체(감염병법 시행규칙 별표에 해당되는 병원체)를 취급하기 위해 고위험 병원체 취급 시설(이하 ‘취급 시설’)을 설치·운영하고자 하는 자는 취급 시설의 안전관리 등급별로 질병관리청의 허가를 받거나 신고하여야 한다. 한 예로 생물안 전 2등급 시설 신고는 매년 그동안 꾸준히 증가해 왔다 (Fig. 6). 이는 연구실 안전에 대한 인식이 확대되고 있음을 보여준다. 실내환경 미생물 중에는 생물안전 1등급과 2등급에 속하는 종들이 많이 존재함으로 생물안 전 2등급 시설은 이 둘을 모두 다룰 수 있어서 대학이나 국공립, 민간에서 필요한 시설이다. 2025년 질병관리청은 연구시설의 3등급 시설 생물안전관리를 위한 지침서를 개정 발간하였다(Korea Disease Cotnrol and Prevention Agency, 2025).

    국내에는 한국 바이오안전성 정보센터(KBCH: Korea Biosafety Clearing House)가 운영되며, 국제 협약(Biosafety Protocol) 및 국내 LMO 정보 관리 기능을 수행 중이다. 과학기술정보통신부 산하의 국가연구 안전본부가 연구실 「안전환경 조성에 관한 법률」에 따라 연구실 안전 및 LMO 신고/관리 시스템 운영 역할을 담당하고 있다. 이곳의 연구실안전관리 시스템(예: 연구실안전교육시스템) 등을 통해 실험실 생물안전 교육 및 관리가 이루어지고 있다. ‘바이러스 이용 연구자를 위한 생물학적 위해성평가 사례집’과 ‘미생물 이용 연구자를 위한 생물학적 위해성평가 사례집’(Fig. 7)을 비롯하여 여러 시험·연구용 LMO 관련 정보 자료를 발간하였다(https://www.lmosafety.or.kr/mps/ebook?menuId=MENU00326).

    3.2 식물병원균

    「식물방역법」에 따라 관리되며 규제병해충과 잠정 규제병해충으로 규제를 하고 있다. 규제병해충이란 소독ㆍ폐기 등의 조치를 취하지 아니할 경우 식물에 해를 끼치는 정도가 크다고 인정되는 것으로서 검역병해충 및 규제비검역병해충을 말한다. 검역병해충이란 잠재적으로 큰 경제적 피해를 줄 우려가 있는 국내에 분포되어 있지 아니한 병해충과 국내의 일부 지역에 분포되어 있지만 발생예찰 등 조치를 취하고 있는 병해충으로서 농림축산식품부령으로 정하는 것을 말한다. 규제비 검역병해충이란 검역병해충이 아닌 병해충 중에서 재식용 식물에 대하여 경제적으로 수용할 수 없는 정도의 해를 끼쳐 국내에서 규제되는 병해충으로서 농림축산 식품부령으로 정하는 것을 말한다.

    잠정규제병해충이란 수입검역 과정에서 처음 발견되었거나 제6조에 따른 병해충위험분석을 실시 중인 병해충으로서 규제병해충에 준하여 잠정적으로 소독·폐기 등의 조치를 취하는 병해충을 말한다.

    식물병원균도 인체병원균처럼 식물이나 환경에 피해를 주는 위해성 정도에 따라 생물안전 등급이 매겨진다 (호주). 해외의 경우 국제 식물보호 협약(International Plant Protection Convention, IPPC)에서 식물검역관련 국제표준을 제작하여 농산물의 수출입을 통해 고위험 병해충 유입 가능성은 배제하고 그 위험성을 줄이기 위해 식물안전등급시설(plant biosafety facility)을 1~4 등급까지 분류하여 고위험 병해충을 취급할 수 있도록 권고하고 있다. 커다란 위협이 되는 고위험병해충을 다룰 수 있는 적절한 시설은 온실형 생물안전 3등급 시설(BL3)이다. 농림축산검역본부와 농촌진흥청은 최근 병원성과 활성 실험, 약제 실험, 생물적방제 미생물 실험, 바이러스 보독 식물의 재배 유지, 무병징 감염 기주에 대한 병해충의 실험을 위한 식물생물안전 3등급(BL3) 시설을 구축하였다.

    식물병원성 곰팡이의 경우 실내의 공기청정기 필터, 버섯재배사 실내 공기 등 실내환경에서 나타나고 있는 바 실내환경 미생물 연구시 생물안전 관리를 위해 이러한 법령을 인지하는 것이 필요하다(Kim et al., 2014a, 2014b). 특히 최근 인체와 식물로 생물분류의 계(kingdom)을 넘어서 교차로 감염하는 식물병원 세균의 존재가 보고되고 있는 바 실내환경에서 식물 병원성 미생물 출현을 간과해서는 아니될 사항으로 여겨진다 (Huang et al., 2020).

    3.3 실내환경 미생물 연구

    환경에서 미생물은 인체 감염, 동물감염, 식물 감염하는 기주 이외에도 물, 토양, 공기 중에 주로 분포한다. 자연환경에서 미생물에 대한 연구도 매우 광범위하게 이루어 지고 있지만 생활환경 속에서 실내환경과 관련하여 이루어지고 있다. 실내환경 미생물에 관한 최근 연구는 Table 2와 같이 몇 가지 유형으로 살펴볼 수 있다. 분포·조성 연구, 출처·유입원 추적 연구, 환경요인 영향 연구, 건강영향, 노출연구, 동태 연구 & 시간변화 연구, 기능 및 대사물질 연구 등이다.

    이러한 연구를 수행하기 위해 쓰이는 방법 중 실험실에서 수행하는 분석으로는 Table 2에서 나타난 내용을 보면 16S/ITS DNA 증폭산물 시퀀싱, 메타게놈, qPCR, 비교군(실외공기, 토양, 인간미생물군)과의 유사성 분석, 입자 크기별 분류, 매체별 비교 환경변수 측정(온도, RH, CO2, 환기율), 표면종류 비교(습한/건조한 표면), 시간·계절적 변화, 미생물 다양성·구성 지표, 계절별 비교, 메타유전체/전사체/메타볼롬 분석, 항생제내성유전자(ARGs) 검출, 미생물 대사산물(MVOCs, LPS 등) 분석 등이 있다.

    이렇듯 실내환경 미생물 연구를 위해서는 실험실에서 분석이 필요하고 분석에는 다양한 실내환경에서의 미생물 시료 채취(포집), 미생물 순수분리 배양, 접종, 현미경 관찰, DNA 추출, 휘발성 대사물질 추출 등의 과정이 수행된다. 이에 따라 감염성 또는 알레르기 유발 미생물에 노출되거나 미생물이 실험실 안팎으로 확산 또는 유출 가능성이 존재하는바 생물안전 관리가 필요함을 알 수 있다.

    과거 우리나라 미생물 실험실 현황 및 조사 사례를 보면 한 연구에서는 국내 미생물 실험실이 WHO 매뉴얼 기준을 준수하고 있는지 설문 평가한 바 있다(Lee et al., 2005). 총 1,876기관 중 563개 응답하여 안전 등급 운용 현황 등을 조사하였는데 각 조사 대상 기관 중 이 자신들에게 필요한 생물안전등급을 제대로 파악하고 있는 곳은 53%에 불과하였다. 이는 연구자 자신이 취급하고 있는 미생물에 대한 안전을 충분히 인식하지 못하고 있음을 보여준다. 이러한 사실을 배경 삼아 실내 환경 미생물을 다루는데 있어서도 생물안전등급을 고려한 연구 접근이 이루어져야 할 것이다.

    4. 실내 미생물 연구 시 주요 위험 요인 및 고려 사항

    실내환경 미생물 연구에서 특히 주의해야 할 위험 요인은 다음과 같다.

    4.1 시료의 복합성 및 불특정 병원체 혼입

    환경 시료에는 비병원성 균 외에도 잠재적 병원균이나 내성균이 섞여 있을 수 있다. 특히 표면 스왑(swab), 먼지, 물 시료 등은 병원성 균주가 포함될 가능성 존재한다. 환경 시료는 안전 정보가 부재하기 때문에 생물 안전 2등급(BL2) 수준에서 취급하는 것이 권장된다.

    4.2 바이오에어로졸 생성

    분말 시료 처리, 진동 믹서, 초음파 균질화, 원심 분리 등에서 에어로졸이 발생할 수 있고, 이는 실험자나 주변 환경 노출 위험을 증가시킬 수 있다. 미생물 에어로졸 발생 가능 작업은 반드시 생물안전작업대(Biosafety Cabinet) 내부에서 수행하는 것이 요구되며 원심분리기는 뚜껑이 있는 로터에 사용, 시험 용기는 뚜껑이 있는 용기 사용들이 필요하다. 특히 인위적으로 미생물을 공기 중으로 분사하여 실험하는 경우는 일반적으로 시험균의 농도가 높으므로 특별한 환경 챔버에서 수행하는 것이 안전하다. 미생물 취급과 관련하여 생물안전작업 대와 클린벤치(Clean Bench)를 혼동하기 쉬운데 Table 3에서 비교한 것처럼 클린벤치(Clean Bench)는 작업자 보호기능이 없다. 따라서 반드시 이 둘을 구분하여 위험 수준에 맞는 생물안전작업대를 사용해야 한다.

    4.3 폐기물 및 처리

    배지, 필터, 여과지, 시약 잔여물 등 미생물 포함 가능 폐기물에 대해서는 생물재해(bio-hazard) 표시를 한 용기에 보관 처리하며 멸균 처리(예: 고압증기멸균기, 화학약제 처리)가 필요하다. 멸균 실패 또는 오염 누출 위험 대비 이중 포장, 폐기물 운반 경로 통제 등이 필요하다.

    4.4 교차 오염 및 실험실 내 확산

    실험실 내부에서 미생물이 벤치, 장비, 공조 시스템 등에 확산할 위험이 존재함으로 공조 덕트, 배기 필터, 교차 흐름 통로 설계 등이 시설을 설치 운영하는 데 있어 중요하다. 실험실 내 공기청정기 설치도 공기 중 미생물의 농도를 저감 할 수 있어서 실험상 오염도를 줄이고 감염 가능성도 줄이는 효과를 볼 수 있다.

    4.5 사고 대응 및 노출 검사

    유해성이 큰 미생물로 인해 실험자 우발 노출(피부 접촉, 흡입) 시 즉각 대응 프로토콜 마련이 필요하고 필요 시 혈청학적 검사, 예방 약제 투여 체계 마련이 요구된다. 더불어 내부 사고 보고 및 기록 시스템을 구비해야 한다.

    4.6 안전 문화 및 교육

    연구자 및 실험실 종사자에 대한 정기적인 생물안전 교육이 필요하고 시설 등급에 대한 이해, 안전관리 매뉴얼의 적극적 활용, 시험 위해를 동반하는 실험의 SOP (Standard Operating Procedure) 정비 및 준수 등 을 독려해야 한다.

    5. 결 론

    최근 진행되고 있는 환경부의 제5차 실내공기질 관리 기본 계획에서 기후변화 대응에 따른 미생물 관리가 명시되어 있는바 실내환경에서 미생물에 대한 과학적 정보 마련을 위한 연구가 지속적으로 요구되고 있다. 정부의 정책과 맞물려서 민간에서도 미생물 분석·예측 저감 기술의 개발이 활발하게 진행될 것으로 기대된다. 이렇듯 실내환경 미생물 연구는 건강 영향 규명과 실내 환경 개선을 위해 중요한 분야이지만, 환경 시료의 복합성과 잠재 위험성 때문에 체계적인 생물안전 관리가 필요하다. 본 총설을 통해 미생물 생물안전을 이해하고 안전한 환경에서 건강히 연구를 수행하여 실내환경 미생물 연구의 성과가 크기를 기대한다.

    감사의 글

    This research was supported by the Research and Development (R&D) project (Project No. PQ20215B029) on the animal and plant quarantine inspection technology of the Animal and Plant Quarantine Agency in the Republic of Korea.

    <저자정보>

    김성환(교수), 조현욱(대학원생), 신도훈(대학원생), 홍기정(교수)

    Figure

    JOIE-24-4-421_F1.jpg

    Class II type A2 biological safety cabinet (World Health Organization, 2020).

    JOIE-24-4-421_F2.jpg

    A phased approach for The Biosafety Modernization Initiative: key milestones and what to expect at each stage.

    JOIE-24-4-421_F3.jpg

    Cover of Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories (BMBL) published by Center for Disease Control, NIH, USA(2020).

    JOIE-24-4-421_F4.jpg

    A page of Arthropod Containment Level published by American Society of Tropical Medicine and Hygiene (Benedict et al., 2003).

    JOIE-24-4-421_F5.jpg

    List of Korean laws related to biosafety (https://www.kdca.go.kr/contents.es?mid=a20302070400).

    JOIE-24-4-421_F6.jpg

    Status of domestic reporting of biosafety level 2 facility by year (https://www.kdca.go.kr/contents.es?mid=a20302130000).

    JOIE-24-4-421_F7.jpg

    Cover of Biological Risk Assessment Casebook for Microbial Researchers published by , Korea National Research and Safety Headquarters (2021).

    Table

    The concept of bicosafety level

    Research type of microbiological study in indoor environment

    Comparison of biological safety cabinet and clean bench

    Reference

    1. Aachal, P., Khan, N., 2023. A review on microbial montrol and preservatives of cosmetics. International Journal of Research in Pharmacy and Allied Science 2(6), 1-15.
    2. Abdallah, B. M., Al-Qurashi, M., 2025. Pharmaceutical products microbial contamination. Microbes and Infectious Diseases 6(3), 1-11.
    3. Adams, R. I., Bateman, A. C., Bik, H. M., Meadow, J. F., 2015. Microbiota of the indoor environment: a meta-analysis. Microbiome 3, 49.
    4. American Committee of Medical Entomology (ACME); American Society of Tropical Medicine and Hygiene (ASTMH), 2019. Arthropod containment guidelines, version 3.2. Vector-Borne and Zoonotic Diseases, 3(2),152-173.
    5. Benedict, M. Q., Tabachnick, W., Higgs, S., Azad, A. F., Beard, C. B., Beier, J., Handler, A. M., James, A. A., Lord, C. C., … Wesson, E. D., 2003. Arthropod containment guidelines - (version 3.1) - A project of the American Committee of Medical Entomology - American Society of Tropical Medicine and Hygiene. Vector-Borne Zoonotic Diseases, 3(2), 57-98.
    6. Bertrand, J. C., Caumette, P., Lebaron, P., Matheron, R., Normand, P., Sime-Ngando, T., 2015. Environmental microbiology: Fundamentals and applications: Microbial Ecology. Springer.
    7. Bonnevie Perrier, J. C., Le Coq, L., Andres, Y., Le Cloirec, P., 2008. SFGP 2007: Microbial growth onto filter media used in air treatment devices. International Journal of Chemical Reactor Engineering 6(1), 10.2202/1542- 6580.1675. hal-00878486.
    8. Choe, Y. J., Choe, S. A., Cho, S. I., 2017. Importation of travel-related infectious diseases is increasing in South Korea: An analysis of salmonellosis, shigellosis, malaria, and dengue surveillance data. Travel Medicine and Infectious Disease 19, 22-27.
    9. Emerson, J. B., Keady, P. B., Clements, N., Morgan, E. E., Awerbuch, J., Miller, S. L., Fierer, N., 2017. High temporal variability in airborne bacterial diversity and abundance inside single-family residences. Indoor Air 27(3), 576-586.
    10. Fu, X., Ou, Z., Sun, Y., 2022. Indoor microbiome and allergic diseases: From theoretical advances to prevention strategies. Eco-Environment & Health 1(3), 133-146.
    11. Fakunle, A. G., Jafta, N., Okekunle, A. P., Naidoo, R. N., 2020. Indoor microbiome and risk of lower respiratory tract infections among children under-five years: A meta-analysis. Indoor Air 30(5), 795-804.
    12. Gupta, M., Lee, S., Bisesi, M., Lee, J., 2019. Indoor Microbiome and antibiotic resistance on floor surfaces: An exploratory study in three different building types. International Journal of Environmental Research and Public Health 16(21), 4160.
    13. Hong, J., Lim, S. Y., 2015. Microbial contamination in kitchens and refrigerators of Korea households. Journal of Food Hygiene and Safety 30(4), 303-308. (in Korean with English abstract)
    14. Huang, M., He, P. F., Munir, S., Wu, Y., Li, X., He, P. B., He, Y., 2020. Ecology and etiology of bacterial top rot in maize caused by Klebsiella pneumoniae KpC4. Microbial Pathogenesis 139, 103906.
    15. Huh, E. H., Won, D. H., Moon, K. W., 2012. Trend in study of biological pollutants in indoor air quality in Korea. Journal of Environment and Health Sciences 38(4), 300-310. (in Korean with English abstract)
    16. Hyun, I. H., Choi, W., 2014. Phytophthora species, new threats to the plant health in Korea. Plant Pathology Journal 30(4), .331-342.
    17. International Plant Protection Convention (IPPC), 2016. Design and operation of post-entry quarantien stations for plants. ISPM No. 34.
    18. Kim, S. H., Ahn, G. R., Son, S. Y., Bae, G. N., Yun, Y. H., 2014a. Mold occurring on the air cleaner high-efficiency particulate air filters used in the houses of child patients with atopic dermatitis. Mycobiology 42(3), 286-290.
    19. Kim, S. H., Kim, J. E., Kim, J. Y., 2014b. Analysis of fungal concentration and species present as bio-aerosols in oak mushroom cultivation houses. Korean Journal of Mycology 46(4), 393-403.
    20. Kim, J. Y., Kwon, H. W., Jang, S., Choi, M. A., Ko, H. K., Kim, S. H., 2014c. A study of bacterial concentration and species in the indoor air of greenhouses used for shiitake cultivation. Journal of Odor and Indoor Environment 13(4), 237-242. (in Korean with English abstract)
    21. Kim, S., Noh, H. J., Ahn, G. R., Kim, S. H., 2024. An investigation of microbes in dust sampled in non-disinfected libraries of the NARA repository of national archives, Korea. Journal of Odor and Indoor Environment 23(3), 220-225. (in Korean with English abstract)
    22. Korea Disease Cotnrol and Prevention Agency (KDCA), 2025. Safety Management Guidelines for Biosafety Level 3 Facilities. Government Publication Registration Number 11- 1790387-100354-01.
    23. Lee, J. Y., Eun, S. J., Park, K. D., Kim, J. K., Im, J. S., Hwang, Y. S., Kim, Y. I., 2005. Biosafety of microbiological laboratories in Korea. Journal of Preventive Medicine and Public Health 38(4), 449-456. (in Korean with English abstract)
    24. Lin, J., 2023. The microbial ecology of built environments: Unraveling the invisible microbiome of indoor spaces. Microbiology: Current Research 7(6), 182.
    25. Kolstrup, S. H., Hansen, A. K., Pedersen, T. B., 2024. Health management and monitoring. Practical Management of Research Animal Care and Use Programs. Laboratory Animal Science and Medicine, 3. Editied by Guillen, J., Galligioni, V., Springer, Cham, 169-188.
    26. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine (NASEM), 2017. Microbiomes of the Built Environment: A Research Agenda for Indoor Microbiology, Human Health, and Buildings. Washington, DC: The National Academies Press.
    27. National Institutes of Health (NIH), 2019. NIH guidelines for research involving recombinant or synthetic nucleic acid molecules (April 2019 rev.). U.S. Department of Health and Human Services, Office of Science Policy.
    28. Pruszyński, J., Cianciara, D., Włodarczyk-Pruszyńska, I., Górczak, M., Padzińska-Pruszyńska, I., 2023. Indoor Generation Era. Risks and challenges. Journal of Education, Health and Sport 48(1), 23-40.
    29. Rintala, H., Pitkäranta, M., Toivola, M., Paulin, L., Nevalainen, A., 2008. Diversity and seasonal dynamics of bacterial community in indoor environment. BMC Microbiology 8, 56.
    30. Seo, L. J., Park, S. H., Lee, G. H., 2009. Microbiological water quality of water purifiers at elementary schools in Gunsan area. The Korean Journal of Microbiology 45(1), 74-81.
    31. Singh, R. P., Tiwari, S., Singh, M., Singh, A., Singh, A., 2020. Important diseases of greenhouse crops and their integrated management: A review. Journal of Entomology and Zoology Studies 8, 962-970.
    32. Standards Australia, 2022. AS/NZS 2243.3:2022., Safety in laboratories - Part 3: Microbiological safety and containment.
    33. Sun, D., Tang, L., Long, K., Sun, W., Zhang, Z., 2024. Bacterial contamination in the different parts of household air conditioners: a comprehensive evaluation from Chengdu, Southwest China. Frontiers in Public Health 12, 1429626.
    34. The European Parliament and the Council of the European Union, 2000. Directive 2000/54/EC of the European Parliament and of the Council of 18 September 2000 on the protection of workers from risks related to exposure to biological agents at work (seventh individual directive within the meaning of Article 16(1) of Directive 89/391/ EEC). Official Journal of the European Union 262, 21-45.
    35. The European Parliament and the Council of the European Union, 2009. Directive 2009/41/EC of the European Parliament and of the Council of 6 May 2009 on the contained use of genetically modified micro-organisms. Official Journal of the European Union L 125, 75-96.
    36. U.S. Department of Health and Human Services (HHS), 2020. Biosafety in Microbiological and Biomedical Laboratories, 6th Edition. Centers for Disease Control and Prevention, National Institutes of Health.
    37. World Health Organization (WHO), 2020. Laboratory biosafety manual, fourth edition and associated monographs. World Health Organization, Geneva. ISBN 978-92-4- 001132-8.
    38. Yu, M., Kim, A., Lee, Y. J., Lee, D., An, S., Jeong, J. Y., Hwang, S. H., 2025. Characteristics of exposure to biological agents (bacteria, fungi) in indoor air in South Korea. Journal of Environmental Health Sciences 51(3), 129-136.
    39. Zhang, C., Dai, X., Gebrezgiabhier, T., Wang, Y., Yang, M., Wang, L., Wang, W., Man, Z., Meng, Y., … Xiao, H., 2024. Navigating the aerosolized frontier: A comprehensive review of bioaerosol research post-COVID-19. Atmosphere 15(4), 404.