과학 정보

시설의 식수 - 감염의 원인으로 밝혀지는 사례 증가

대형 건물의 용수 분배 시스템에는 일단 발생되면 제거하기 힘든 생물막이 있는 경우가 많습니다.

면역력이 약한 사람은 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 레지오넬라 뉴모필라(Legionella pneumophila), 비결핵 마이코박테리아, 곰팡이 및 기타 미생물에 대한 감염 위험이 증가할 경우 특히 민감하게 반응합니다. 사용 지점에서 직접 이루어지는 용수 여과 방식은 용수 공급원에서 소비자에게 수인성 병원체가 확산되지 않도록 효율적으로 제어하는 차단막을 이용하는 방식이며, 점차 많이 사용되고 있습니다. 

식수가 급수원에서 수도꼭지에 이르는 동안 어떤 일이 일어납니까?

효과적으로 관리되고 위생적으로 안전한 물이 급수원에서 도시로 공급됩니다. 공급 과정에서 물은 차갑게 유지되며 지름이 큰 파이프를 통해 지속적으로 흐르게 됩니다. 그러나 이러한 상황은 건물 진입 지점부터 급격히 바뀝니다1,2.  건물 안에서는 물이 머물러 있게 되고 온도가 상승합니다. 물은 안쪽 표면이 부식되었을 가능성이 있는 좁은 파이프와 끝이 막힌 부분들로 이루어진 복잡한 내부 분배 시스템을 통과합니다. 이러한 환경이 생물막 형성에 적합한 조건을 제공하며 여기서 박테리아 및 기타 미생물이 끊임없이 물에 유입되게 됩니다3-5.

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생물막이란 무엇이며 어떻게 형성됩니까?

플랑크톤 형태의 박테리아가 조건이 적합한 표면(예: 용수 파이프의 내부 표면)에 닿으면 생물막이 형성됩니다. 이러한 박테리아가 만들어내는 EPS(세포외 중합 물질)가 표면에 달라붙게 됩니다. 용수 분배 시스템에서는 식수 기준에 적합한 물이라도 단 며칠 만에 생물막이 형성될 수 있습니다2. EPS에는 박테리아, 아메바, 균류 및 기타 미생물이 서식할 수 있습니다. 특히 막다른 지점과 같이 흐름이 느려지는 곳에서는 생물막이 더 두껍게 형성될 수 있습니다. 물이 흐르는 힘에 의해 생물막이 벗겨지면 생물막 입자가 용수 분배 시스템의 다른 부분에 집락을 형성할 수 있습니다3. 소독 처리 등, 파이프 안에 외부의 물리적 힘이 가해지면 생물막 표현형 세포의 발현이 증가할 수 있으며, 이것은 세포가 표면에 강력히 부착되는 원인이 됩니다5.

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생물막이 수질에 영향을 주는 이유는 무엇입니까?

생물막은 계속 두꺼워지고 그 안의 미생물은 화학제나 고온 소독 절차에도 죽지 않도록 더 효과적으로 보호됩니다2,5. 따라서 생물막은 일단 형성되면 완전히 제거하기가 극히 어렵습니다. 생물막은 불규칙하게 떨어져 나오기 때문에 시료 채취 지점이나 POU(사용 지점)에 따라 박테리아 수가 큰 차이를 보일 수 있습니다2-4. 생물막 군집 안에 들어 있는 박테리아는 같은 부류인 플랑크톤 세포에 비해 항균 처리에 대한 내성이 큰 것으로 나타났습니다3.

생물막이 수질에 영향을 주는 이유는 무엇입니까?

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생물막 안에는 어떤 미생물이 있습니까?

일반적인 용수 파이프 안의 박테리아는 대부분 생물막 안에서 살고 있으며(약 95%) 물에 떠 있는 것은 단 5%에 불과합니다4,6. 생물막에는 다양한 수인성 미생물이 들어 있습니다. 여기에는 원생동물(예: 가시 아메바), 균류(예: 흑색국균(Aspergillus)), 바이러스 및 다수의 인체 병원균 박테리아가 포함됩니다1,3-6. 생물막에서 발견되며 면역력이 약한 사람에게 잠재적으로 위험한 이러한 박테리아 종으로는 녹농균(Pseudomonas aeruginosa), 비결핵 마이코박테리아, 스테노트로포모나스 말토필리아(Stenotrophomonas maltophilia), 아시네토박터 바우마니(Acinetobacter baumanii), 크리소박테륨(Chrysobacterium)균, 스핀고모나스(Sphingomonas)균, 클렙시엘라(Klebsiella)균 등이 있습니다3-6. 레지오넬라 뉴모필라(Legionella pneumophila)는 아마도 가장 잘 알려진 박테리아 집락 형성 생물막일 것이며 중앙 저장 구역(예: 물탱크)을 비롯해 지엽 용수 출수구에서 발견할 수 있습니다235. 수인성 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 심각한 감염의 주요 원인이 됩니다7-9.

아메바는 생물막 군집에서 어떤 역할을 합니까?

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생존 가능하지만 배양 불가능한 세포란 무엇입니까?

VBNC(생존 가능하지만 배양 불가능한) 세포는 일반적인 세균 배양 미디어에서는 자라지 못하지만 살아서 새로운 신진대사 활동을 할 수 있습니다. 실제로 이러한 세포는 새로운 독성을 가진 배양 가능 상태로 "소생"할 수 있습니다6,10-12. 이러한 발견으로 이제 배양 기법 측정의 정확도를 믿을 수 없게 되었습니다. 생물막에 사는 세포의 상당 비율이 VBNC 상태이며 이 VBNC 상태는 동 파이프11와 같은 항균 재질과 열 처리에 의해 초래될 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다12. VBNC 상태의 녹농균(P. aeruginosa)과 같은 물 속의 병원균은 표준 배양 방식으로는 검출할 수 없기 때문에 이들의 존재를 확인하려면 PCR(중합효소 연쇄반응)이나 FISH(형광 in situ 교잡)와 같은 대체 진단 기술이 필요합니다6.


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아메바는 생물막 군집에서 어떤 역할을 합니까?

아메바는 수인성 박테리아의 매우 중요한 숙주입니다. 레지오넬라 뉴모필라(L. pneumophila), 마이코박테리아균 및 기타 "아메바 내성 박테리아"는 이 원생동물을 통해 안전하게 이동할 수 있습니다13,14. 레지오넬라(Legionella)는 소화되지 않은 채 아메바 몸속에 들어가 식포 속에서 증식합니다. 레지오넬라(Legionella)가 일정 밀도에 이르면 식포가 이들을 용수 시스템으로 배출합니다14.

생물막 안에는 어떤 미생물이 있습니까?


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녹농균(Pseudomonas aeruginosa)이 특히 문제가 되는 이유는 무엇입니까?

녹농균(Pseudomonas aeruginosa)은 의료 시설에서 가장 문제가 큰 박테리아 중 하나이며 중환자실에서 발생하는 HAI(폐렴, 상처 감염, 혈류 감염 및 요로감염증) 중 약 10% ~ 20%의 원인이 됩니다8. 여러 연구 결과는 병원에서 감염되는 녹농균(P. aeruginosa) 질병의 원인 중 최대 50%가 용수 분배 시스템임을 보여 줍니다15-17. 녹농균(P. aeruginosa)은 병원 밖 환경에서도 문제의 소지가 될 수 있는 수인성 병원균으로 점차 인식되고 있습니다. 수돗물을 통해 사람에게 감염되는 연쇄 고리가 보고된 바 있습니다. 녹농균(P. aeruginosa)은 온갖 종류의 유체(심지어는 증류수까지)에 쉽게 군락을 이루며 급속히 생물막을 형성합니다18. 녹농균(P. aeruginosa) 변종은 흔히 사용되는 항균제에 대해 내성이 생겼기 때문에 용수 처리 작업이 복잡하고 비용도 많이 듭니다18.

녹농균이 특히 문제가 되는 이유는 무엇입니까?

 

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수원에서 사람으로 전파되는 감염 경로는 무엇입니까?

흡기와 호기는 레지오넬라(Legionella)균의 확산 통로가 됩니다. 슈도모나스(Pseudomonas)균은 접촉과 호흡을 통해 전파될 수 있습니다. 수돗물은 날마다 개인 위생 용도로 사용됩니다. 예를 들어 의료 환경에서 ICU 환자들은 병세가 심각하므로 카테터, 배출관, 기관 튜브 등 여러 가지 접근 장치를 사용하는 경우가 많습니다. 이러한 주입 관문을 통해 박테리아가 진입할 수 있습니다. 오염된 수돗물의 물방울이나 간호사의 오염된 손이 이러한 진입 지점에 무심코 닿을 수 있기 때문입니다. Rogues 등의 보고에 따르면 ICU(중환자실) 의료 종사자들이 오염된 수돗물로 손을 씻었을 때 그들 중 14%가 손에서 슈도모나스(Pseudomonas) 양성 반응을 보였으며 마지막으로 접촉한 대상이 슈도모나스 양성 환자인 경우에는 12%가 양성 반응을 보였습니다19. 오염된 생수나 식수 공급기의 오염된 물도 ICU와 BMT(골수 이식 환자실)에서 병원 관련 슈도모나스(Pseudomonas) 감염의 원인으로 설명되었습니다20,21.

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체계적인 처리 방식으로 생물막을 완전히 제거하기 어려운 이유는 무엇입니까?

대형 건물의 용수 분배 시스템은 대체로 거미줄처럼 복잡하게 얽혀 있으며 그 길이는 최대 50km에 이를 수도 있습니다. 막다른 통로, 부식된 파이프, 적은 처리량, 부적당한 파이프 온도(온수 파이프의 경우 55°C 미만, 냉수 파이프의 경우 20°C 초과)로 인해 생물막이 형성되며 동시에 이들 요인 때문에 생물막을 완전히 제거하는 것은 거의 불가능합니다. Heat & flush procedures (10-20 minutes of simultaneous flushing of all outlets with water heated to > 70 °C) may have only short term effects22. 레지오넬라(Legionella) 변종은 장기간 열 처리를 거치면서 열에 대한 내성이 생길 수도 있습니다12. 온수 및 냉수 파이프가 같은 덕트에 위치하는 경우 열 처리를 하게 되면 냉수가 가열되어 냉수에서 생물막 위험이 증가할 수 있습니다23. 화학 처리법은 자유롭게 떠다니는 박테리아는 죽일 수 있지만 생물막 제거에는 한계가 있으며 시행 과정에서 위험한 부산물이 생길 수 있습니다22,24,25.

따라서 면역억제 환자가 있는 곳은 추가적인 보호(예: POU 멸균 등급 용수 여과)를 통해 수인성 병원균이 환자에게 전파되는 것을 최소화해야 합니다.

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POU(point-of-use) 워터 필터(수도꼭지 필터, 샤워기 필터)는 일반적으로 어디서 사용됩니까?

POU 워터 필터는 면역력이 매우 약한 환자가 물을 사용하는 이러한 영역에서 추가적인 안전 대책으로 사용되며26-43 발병 상황에서도 사용됩니다. 이 필터는 상황에 따라 수도꼭지에 설치하거나(수도꼭지 필터) 샤워기 호스에 연결하여(샤워기 필터) 사용할 수 있습니다. 의료 시설에서 가장 일반적으로 사용되는 곳으로는 골수 이식 환자실, 혈액/종양 환자 병실, 중환자실, 이식 환자실, 화상 환자실, 신생아실, 내시경 재처리실, 출산용 욕조, 주방(중환자용 음식 조리), 노인 병동 등입니다. 임상 환경에 기초하여 POU 여과는 요양원 또는 자택 요양 환경 등 면역력이 약한 환자가 있는 다른 영역에서도 점점 많이 사용되고 있습니다. 이러한 최종 지점 필터는 신속히 설치할 수 있기 때문에 공공 건물, 아파트, 수영장, 스포츠 센터, 호텔과 같은 곳에서 갑자기 발병 상황이 발생할 경우 유용한 통제 도구가 됩니다.

POU 필터

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POU 여과를 위해 필요한 것은 무엇입니까?

POU 여과를 이용하면 국제 표준(브레분디모나스 디미누타(Brevundimonas diminuta)/cm2 여과 미디어 표면적 잔류율 107 이상)에 맞는 물을 얻을 수 있습니다44. 최종 지점 필터는 대체로 습한 환경에서 사용되기 때문에 역류로 인해 필터 하우징이 오염될 가능성이 있습니다. 이러한 역행 오염 위험을 최소화하기 위해 Pall POU 필터의 경우 하우징 폴리머 전체에 방수성 세균 억제 첨가제가 함유되어 있습니다. 이러한 POU 필터의 위생 안전성은 실험실 검증, 다중심 현장 평가, 독립 임상 연구를 통해 입증된 바 있습니다26-43.



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Pall 워터 필터에는 부가적인 이점이 있습니까?

 
Pall POU 워터 필터에는 필터 교환 기록을 쉽게 관리할 수 있도록 벗길 수 있고 글씨를 쓸 수 있는 라벨이 있어 필터 교환 정보를 기록할 수 있습니다. 교환 상황을 특정 소프트웨어 패키지(Pall-Aquasafe 데이터)를 이용하여 전자식으로 모니터링함으로써 추적 가능한 필터 교환 기록을 남길 수도 있습니다45. 필터에 맞춤 제작되는 빠른 커넥터를 사용하여 몇 초 만에 쉽게 필터를 교체할 수 있습니다. 전처리 여과 기능이 통합되어 있어 필터 수면 내내 고유량이 유지됩니다. Pall POU 워터 필터는 지속 가열(60°C), 열 및 플러싱 절차(70°C) 또는 이산화염소 살균 등의 체계적인 처리와 함께 사용할 수 있습니다. POU로 여과된 물은 식수로도 이용되기 때문에 필터는 식수 요건을 충족해야 합니다. 

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POU 여과에 대한 권장안이 있습니까?

일반적으로 전 세계에서 서 식수 품질 요건으로 WHO (세계보건기구)의 권장안을 따르고 있으며 이 권장안에는 POU 여과가 병원 위험 구역의 한 가지 대책으로 제시되어 있습니다1,50. 또한 국가별, 지역별로 다양한 식수 지침이 있으며 여러 곳에서 환자 및 사용자에게 수인성 병원균이 전파되지 않도록 예방하기 위한 방안으로 POU 여과가 포함되어 있습니다. 2002년 이후 프랑스 보건부는 의료 시설의 고위험 구역 사용 지점에 0.2µm의 미세 여과 장치를 설치하도록 권장하고 있습니다46. RKI(Robert Koch Institute)는 내시경 재처리 프로토콜의 마지막 헹굼 단계에서 용수 여과를 권장하고 있습니다47. 2010년에 RKI의 병원 위생 및 감염 예방 독일 위원회는 면역력이 극히 약한 환자를 치료하는 특정 어플리케이션에 POU 워터 필터 사용을 권장했습니다48. 영국의 요크셔 암 네트워크는 면역력이 약한 암환자에게 가장 적절한 음용수 제공 방법은 POU로 여과한 물이라고 밝혔습니다49. WHO 간행물 “레지오넬라(Legionella) 및 레지오넬라증 예방”(2007)에서는 레지오넬라가 없는 물(0CFU/1000mL)을 구하기 어려운 경우 이식 환자실과 ICU와 같은 고위험 구역에 POU 필터 사용을 권장하고 있습니다50. 그 외에도 캐나다와 호주에서 내시경 재처리용으로 필터 사용이 권장되고 있습니다51,52.

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POU 필터 설치 후 감염 위험 감소에 대한 연구가 있습니까?

많은 보고서를 통해 임상 조건에서 Pall의 POU 워터 필터의 높은 효율이 입증되었습니다26-42. 여러 연구에서 Pall-Aquasafe 필터 설치 후 수인성 감염/오염률이 감소한 내용이 기록되어 있습니다. Vianelli 등(2006)은 혈액 환자실에서 녹농균(Pseudomonas aeruginosa) 발병 사태가 발생했을 때 일회용 필터를 사용한 결과 집락 형성 및 감염 사인이 대폭 감소했다고 보고했습니다26. Van der Mee-Marquet 등(2005)은 폐, 혈류, 요로 녹농균(P. aeruginosa) 감염이 8.7/1000 환자 일수(여과 전)에서 3.9/1000 환자 일수(여과 후)로 감소했다고 발표했습니다27. 극히 민감한 녹농균(P. aeruginosa) 분리체(용수에서 직접 분리되었을 가능성이 큼)로 인한 감염 사례가 감소한 것이 특히 괄목할 사항입니다. Trautmann 등(2008)은 수술 ICU에서의 전염성 녹농균(P. aeruginosa) 감염에 대해 보고했습니다29. 정기적인 통풍기 교체나 구강 위생용으로 병에 든 멸균수 사용 등의 다양한 대책을 사용했으나 슈도모나스(Pseudomonas) 양성 환자는 크게 줄지 않았습니다. 반면 12개월 전처리 필터(n = 환자 649명)와 필터 기간(n = 환자 585명, 12개월)을 비교한 결과 일회용 POU 워터 필터 설치 후 감염 환자가 56%(p<0.0003)나 대폭 감소했음이 확인되었습니다29. 또한 미국에서 Pall-Aquasafe 필터 설치 후 화상 환자의 병원 내 녹농균(P. aeruginosa) 감염률은 10%에서 2.5%로 감소했고 골수 이식 환자실의 그램 음성 박테리아 감염률은 50% 감소했다고 보고되었습니다30,42.

최근에는 미국과 아시아, 유럽의 다른 조사자들이 의료 환경에서 수인성 병원균 확산 차단막으로서 Pall-Aquasafe 워터 필터의 효과를 확인했습니다31-42.

감염 감소에 대한 연구

POU 여과의 경제적 이점은 무엇입니까?

병원에서 면역력이 매우 낮은 환자에게 식수로 제공된 멸균 생수, 시판 광천수, POU 여과수 간의 비용을 비교한 결과 일회용 POU 필터의 비용 이점이 월등히 뛰어났습니다28. 예를 들어 병원 내 수인성 감염은 이환율과 사망률을 높이고 의료 시설의 비용 부담을 증대합니다. 따라서 POU 여과의 가치는 예방 차원에서도 평가되어야 합니다. 예를 들어 녹농균(P. aeruginosa)은 혈류 감염, 요로감염증, 수술 상처 감염 및 폐렴 등 중환자실에서 발생하는 병원 감염의 원인으로 알려져 있습니다8. ICU 환자의 혈류 감염이나 폐렴으로 인한 추가 비용은 환자당 미화 15,000달러를 쉽게 넘어설 수 있습니다53-56. ICU 한 곳의 수도꼭지 10개에 POU 워터 필터를 설치할 경우 단 한 건의 감염 예방으로도 비용 절감 효과를 볼 수 있습니다. 실제로 한 대형 임상 연구에서 슈도모나스(Pseudomonas) 감염률 감소를 기준으로 연간 ICU 수도꼭지 7개에 일회용 용수 필터 설치 후 연간 미화 약 64,000달러라는 상당한 비용이 절감된 것으로 계산되었습니다29. 또 다른 연구에서는 미국의 한 아급성 치료실에서 필터 설치 후 환자 치료 총비용이 감소하여 미화 231,000달러의 순 비용이 절감된 사례가 보고되었습니다(2010)41. 실험실 환경에 필터를 설치하여 헹굼액의 비결핵 마이코박테리아로 인한 위양성 결핵 항산성 염색 결과를 예방하는 방법으로도 Pall의 POU 워터 필터 사용을 통한 비용 절약 가능성이 입증되었습니다57. 위양성 결과를 방지함으로써 절약되는 비용은 건당 약 미화 2,250달러였습니다.


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