생물안전 3등급 연구시설의 설치 및 안전관리

 National certification and management of biosafety level 3 facility

질병관리본부 국립보건연구원 생물안전평가과 

Ⅰ. 들어가는 말
  실험실 생물안전관리는 의·생명과학 연구기관 내에서의 병원성 미생물의 분리, 배양 및 이를 이용한 유전자재조합실험 등 연구 활동이 보편화 되면서 병원성 미생물의 방출에 의한 연구자의 실험실 감염 방지와 지역사회의 안전성을 확보하기 위하여 그 필요성이 제기되었다. 특히 미생물을 이용하는 실험실은 역사적으로도 실험실 감염에 대한 보고가 지속되고 있으며, 미국의 경우에는 1930-1978년 사이에 2,168건의 실험실 감염이 발생하여 48명이 사망하였다[1]. 우리나라 실험실 감염의 경우에도 1981-1985년 동안 102건의 감염 사례가 조사되었으며 비교적 실험실 감염 빈도가 높은 사례로는 B형 감염, 결핵, 장티푸스 등이 있었다.
  최근 신종 인플루엔자 등 신종병원체의 세계적 유행 가능성에 대한 경각심이 고조되고 있는 것과   더불어 생명과학기술에 따른 유전자변형생물체의 안전성 확보, 그리고 병원성 미생물이 인위적인 생물무기로 사용될 수 있다는 가능성에 대한 우려 등으로 인해 병원성 미생물은 인류건강과 생존에 대한  새로운 위협요소로 제기되고 있다. 이에 따라 병원성 미생물 취급 실험실에 대한 생물안전을 확보하는 것은 연구자의 감염예방 뿐만 아니라 국민에 대한 생물재해 가능성을 방지하기 위한 국가 안전관리체계의 주요 핵심사항으로 부각되고 있다.
  이에 본 원고는 위험도에 따른 병원성 미생물과 생물안전밀폐시설의 분류와 생물안전 3등급 연구시설의 설치 및 안전관리 절차에 대한 내용을 소개하고자한다

Ⅱ. 몸 말
 병원성 미생물은 해당 미생물의 병원성, 전파방식 및 숙주범위, 해당 미생물에 의해 발생하는 질병에 대한 효과적인 예방과 치료 조치, 인체 감염량 등을 고려하여 인체에 미치는 위해 정도에 따라서 4   가지 등급으로 분류하고 있으며(Table 1), 이들 병원성 미생물을 이용하는 연구는 그 수준에 상응하도록 4단계로 구분된 생물안전 밀폐연구시설에서 수행토록 하고 있다[2].
  예컨대, 제2위험군으로 분류된 병원성 미생물을 이용할 경우에는 안전한 연구의 수행을 위하여 생물안전 2등급 연구시설, 장비, 표준운영절차 등이 필요하다. 그러나 제2 위험군 미생물을 이용하는 경우일지라도 관련된 특정 실험이 높은 농도의 에어로졸이 발생하거나 공기 전파 감염력이 상당한 경우에는 생물안전 3등급 연구시설, 장비, 표준운영 절차가 적절할 수 있다. 따라서 연구자는 병원성 미생물을  이용하는 실험에 대하여 아래의 평가요소에 따라 위해성 평가를 종합적으로 실시하여 해당 실험에 대한 밀폐수준 및 밀폐방법을 결정하여야 한다. 실험의 밀폐등급은 해당 병원체 중 가장 높은 위험군에 대응하여 결정하는 것을 기본 원칙으로 하고 있으나, 각 위해성 평가 요소에 따라서 해당 실험의 밀폐등급을 낮추거나 높일 수 있다[2,3].

■ 미생물의 병원성 및 감염량
■ 노출의 잠재적 결과
■ 감염의 본래 경로
■ 실험과정 중 발생 가능한 감염경로 및 감염량
■ 배양 규모 및 농도
■ 환경 내 병원체의 안정성
■ 조작되는 농축 시료의 부피 및 병원체의 농도
■ 생물체의 숙주 범위 또는 감수성 변화 여부
■ 동물 연구와 실험실 획득 감염, 임상 정보
■ 특정 실험실 활동 [sonication, aerosolization, centrifugation 등]
■ 유전자재조합실험 유무
■ 유전자재조합으로 인한 숙주 범위 또는 민감도 변화
■ 효과적인 예방 또는 치료의 유효성
■  미생물의 병원성 및 감염량

  병원성 미생물을 취급, 보존, 이용하는 실험실 환경에서 이들 미생물을 안전하게 취급하기 위한 생물안전의 기본 개념은 ‘밀폐’(containment)이다. 밀폐의 목적은 실험실 출입자와 실험실 외부 환경이 잠재적인 위험 인자(병원성 인자)에 폭로되는 것을 줄이거나 방지시키기 위한 조치를 의미한다. 연구 수행자와 해당실험실 내 환경이 병원성 미생물에 노출되는 것을 방지하기 위한 조치를 1차적 밀폐(primary containment)라고 하며, 연구자 개인보호장비, 생물안전작업대(Biological safety cabinet) 등이 포함된다. 2차적 밀폐(secondary containment)는 실험실 외부 환경이 병원성 미생물에 오염되는 것을 방지하기 위한 조치이며, 미생물이 외부 환경으로 방출되지 못하게 하도록 고안된 음압유지 실험실, 헤파필터를 이용한 공기배기장치, 전용 폐기처리 장치가 포함된 밀폐연구시설이 포함된다.
  생물안전 밀폐시설은 취급 병원체의 위험 수준 및 실험의 위해 정도에 따라 4단계(Biosafety Level 1- Biosafety Level 4)로 구성되고 연구시설 마다 실험실 설비 및 안전장비를 등급에 맞도록 설치하여   운영토록 정하고 있다(Table 2). 국제기구인 WHO(World Health Organization)를 비롯하여 미국, 캐나다 등 선진국에서도 실험실생물안전지침 등을 규정하여 생물안전관리체계를 구축하여 실행하고 있다[4,5].

  우리나라는 생명공학기술에서 유래한 유전자변형생물체의 잠재적 위해 가능성으로부터 국민의 건강과 생물 다양성을 보호하기 위하여 채택된 국제 규약인 『바이오안전성의정서』의 국내 이행법률로서  『유전자변형생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률』(이하 “LMO법”)이 2008년 1월부터 시행됨에 따라 생물안전 연구시설의 신고 및 허가제도가 운영되고 있다. 우리나라는 2007년 국제규약인 『바이오안전성의정서』에 비준하였으며, 국내 이행체계인 “LMO법” 규정에 따라 생물안전 3등급 연구시설을 설치·운영하고자 하는 연구기관은 반드시 국가의 허가를 받아야 하며 사용기간 동안 이를 안정적이고 안전하게 관리해야 할 의무를 지닌다[6].
  질병관리본부에서는 생물안전 연구시설의 설치·운영 기준 마련을 위해 전문가 의견 등을 반영하여  관련 법률의 통합고시(보건복지가족부고시 제2007-105호)와 「유전자재조합실험지침」(보건복지가족부고시 제2007-39호)에 생물안전 연구시설의 설치·운영 기준을 제시하고 있다. 또한 이에 근거하여 생물안전 연구시설, 장비의 설치에 따른 검증방법과 기준을 “생물안전 3등급 연구시설 검증기술서”에 제시하였고 생물안전 3등급 연구시설을 설치하여 운영하는 연구기관이 이러한 시설의 안전을 관리하기 위해 필요한 사항을 “실험실 생물안전지침” 및 “생물안전 3등급 연구시설 안전관리 지침”에 명시하여 생물안전 연구시설에 대한 효율적인 관리가 이루어질 수 있도록 하고 있다.

  1. 생물안전 3등급 연구시설 설치·운영 허가 절차
  생물안전 3등급 연구시설 설치·운영 허가는 질병관리본부가 수행하고 있으며, 신청서 접수 후 60일 동안 전문가 심의를 거쳐 3등급 연구시설의 설치·운영 허가 여부를 결정한다. 따라서 생물안전 3등급 연구시설의 설치·운영 허가를 받고자하는 연구기관은 ‘연구시설 설치·운영허가신청서’ 및 아래의 자료를 질병관리본부장에게 제출하여야 한다.

○ 연구시설의 설계도 또는 그 사본
○ 연구시설의 범위와 그 소유 또는 사용에 관한 권리를 증명하는 서류
○ 위해방지 시설의 기본설계도서 또는 그 사본
○ 자체 생물안전관리규정 (생물안전 3등급 연구시설 운영 규정 포함)
○ 자체 연구시설검사보고서
■ 양문형 고압멸균기 설치 후 검정 결과서
■ 생물안전작업대 설치 후 검증 결과서
■ 구역별 차압측정 결과서
■ 설치된 헤파필터 유닛의 완전성 검사 결과서
■ 문열림 방지장치 설치 및 작동 결과서
■ 폐수처리장치에 대한 설치 결과서
■ 배관에 설치된 역류방지장치 설치 결과서
■ 출입제한장치 설치 및 작동 결과서
■ 공기흐름도, 차압계 위치 및 각종 계측기계 검증 결과서

  신청서가 접수되면 질병관리본부에서는 생물안전 연구시설 설치·운영 허가를 위한 전문가 심사위원회를 통해 생물안전 3등급 연구시설 검증서류를 검토하고, 신청접수 후 60일 이내에 허가 여부를 결정하여 신청인에게 통보하게 되는데(Figure 1), 제출된 서류가 미비한 경우 30일 이내의 기간을 정하여 신청인에게 자료보완을 요구하며 자료보완에 따른 기간은 심사기간에 산정하지 않는다. 또한 연구기관이 허가시설을 변경하는 경우에는 ‘연구시설 설치·운영 허가사항 변경허가신청서’ 및 변경사유와 그 내용증명 자료를 첨부하여 질병관리본부에 제출하여야 한다.
  생물안전 3등급 연구시설의 설치·운영을 허가 받은 기관은 시설의 안전관리 및 운영에 대한 책임과 의무를 가지며, 법률에 따라 관리대장과 안전관리 보고서를 작성 보관하여야 한다. 아울러 매 3년마다 연구시설 설치·운영에 따른 안전관리 운영기록과 연구시설 검증 결과서를 질병관리본부에 제출하여   관리 운영 상태를 확인받아야 한다.

  2. 생물안전 3등급 연구시설 설치·운영 기준

  생물안전 연구시설 설치·운영 기준은 여러 선진국의 생물안전 규정 및 국내 전문가 검토를 통하여 2007년 유전자재조합실험지침(보건복지가족부고시 제2007-39호)에서 제시하였으며, “LMO법” 시행과 함께 2008년 “LMO법” 통합고시에 그 기준을 의무규정으로 정하였다. 생물안전 3등급 연구시설 설치 기준은 ‘실험실 위치 및 접근’, ‘실험구역’, ‘공기조절’, ‘실험자 안전보호’, ‘실험장비’, ‘폐기물 처리’ 그리고 ‘유티리티 등 기타설비’의 7가지 범주에 35개 항목으로 구성되어 있으며, 운영기준은 ‘실험구역 출입’, ‘실험구역 내 활동’, ‘생물안전 확보 사항’, ‘폐기물 처리사항’ 등 4가지 범주에 23개 항목으로 제시되었다(Table 3)[7]. 아울러 질병관리본부는 생물안전 3등급 연구시설 설치에 따른 검증 기준을 제시하기 위하여 검사보고서 작성방법, 검사 수행방법, 소요 장비, 검증 합격기준, 각종 검증 양식을 세부적으로 정한 ‘생물안전 3등급 연구시설 검증기술서’ 마련하여 민원인의 편의와 제도의 효율화를 도모하고 있다[8]. Table 3에는 생물안전 3등급 연구시설 설치 시 고려하여야 할 사항을 제시하였다.

  1) 실험실·사무실의 위치 및 접근에 관한 사항
  실험실과 사무실은 안전과 보안을 고려하여 위치하여야 한다. 생물안전 3등급 연구시설은 일반실험실과 구분되어야 하며 일반인들의 출입이 많은 지역과 거리를 두고 설치하여야 한다. 또한 출입자 통제가   가능한 시스템을 설치하고 실험복과 개인 의류를 별도로 보관하는 공간을 갖추어야 한다.
○ 출입구에 생물안전표지 설치
○ 문 상호열림방지장치 설치
○ 자동잠금장치 등의 보안장비 설치(허가된 사람만 출입)
○ 실험복과 개인의류 보관시설 별도 설치

  2)  내부 표면, 천장, 벽 등
  생물안전 3등급 연구시설 실험실 내부에 사용되는 재질은 실험에 사용되는 각종 화학 약품에 의해  변성되어서는 안되며 방수, 열 저항성 및 충격에 대한 내성을 가져야 하고, 생길 수 있는 흠에 병원체 부착이 안 되는 재질을 사용해야 한다. 특히 바닥재질은 에폭시나 우레탄 같은 재질 등을 사용하며   벽과 마주하는 부분이 벽 위로 어느 정도 올라가 벽과 바닥이 일체식으로 되어 틈이 없도록 해야 한다. 또한 각 밀봉재는 수축성이 없어 장기간 사용해도 갈라짐이 방지되는 재질을 사용한다.
  ○ 내화학성, 방수성, 열 저항성, 내충격성 재질 사용
  ○ 실험대 위의 이음새가 없으며 사용재질을 고려함
  ○ 창문의 밀봉 및 모든 이음새의 일체식 코팅
  ○ 비수축성 밀봉재 사용

  3) 공기조절
  생물안전 3등급 연구시설은 병원체의 외부 방출을 막기 위한 음압 유지가 매우 중요하다. 또한 각종 공기 덕트에는 공기 조절용 밸브와 댐퍼가 설치되어 사용되며 이런 조절장비는 공기밀폐가 가능해야  한다. 또한 실험실 내 공기조절은 생물안전 작업대, 실험실 내 기타 장비 등으로 인하여 공기 흐름에 영향이 없도록 고려되어야 한다.
○ 안쪽으로 음압유지(재순환 안 되도록)
○ 압력차 -24.5 Pa 이하 유지
○ 공기밀폐��� 댐퍼 이상 사용
○ 급배기 연동 시스템(생물안전작업대 연동)
○ 환기 시간당 10회 이상

  4)  실험자의 안전
  3등급 연구시설 내에서 작업하는 실험자가 안전사고로 인하여 병원체에 오염되었을 경우, 손과 눈을 세척할 수 있는 장치와 비상 샤워장비를 별도로 설치하여야 한다.
○ 오염 실험복과 일반복의 별도 보관
○ 비상샤워시설 및 손/눈 세척장치
○ 양압복 사용(4등급 시설 해당)

  5) 사용실험장비
  3등급 연구시설 내 사용 장비는 실험목적에 맞도록 구비할 수 있으나 다음 장비는 반드시 설치되어야 한다.
○ 원심분리기를 사용할 경우, 에어로졸 방지형 원심분리기 사용
○ 검증된 양문형 고압멸균기 설치
○ 검증된 생물안전 작업대 설치
○ 검증된 Isolator 설치(3등급 시설 권고, 4등급 시설 필수)

  6)  폐기물 처리 및 배기
  3등급 연구시설 내에서 발생하는 모든 폐기물 처리는 기본적으로 『폐기물관리법』을 준수해야 하며 반드시 멸균 또는 소독 처리되어 병원체를 불활성화 처리한 후 배출한다. 고형의 실험폐기물은 고압증기멸균 처리에 의하여 생물학적 활성을 제거하여 배출하며, 실험폐수 역시 고압증기멸균 또는 화학약품 처리를 통하여 오염 가능한 병원체를 불활성화한 후 배출한다. 또한 모든 실험실 내 공기는 헤파필터 처리 후 배기하여야 한다.

   7)  시설관리 (수도, 가스, 전기, 안전등)
  3등급 연구시설 설비는 가능한 유지 보수 등 시설 관리가 간편하도록 설치한다. 시설 내 압력, 온·  습도의 이상을 출입 전 사전에 인지할 수 있도록 시설 외부에 상황판을 설치하며, 헤파필터 교환 후  완전성 시험이 가능하도록 시험 노즐을 설치하여야 한다.
○ 모든 배관의 역류방지장치
○ 주 급수관 잠금장치, 가스통 또는 전기회로차단장치, 급배기 배관 : 외부 설치
○ 압력인지장치 : 시설 내·외부 장치(출입전 인지 가능)
○ 급·배기장치에 압력계 설치
○ 정전대비 필수전원장치, 통신장비 설치
○ 완전성 시험 통과된 헤파필터 사용(완전성 시험 노즐 설치)
○ 폐쇄회로 설치

  3. 생물안전 3등급 연구시설 안전 관리 준수사항

  생물안전 3등급 연구시설로 허가되어 운영되는 시설은 연구기관의 생물안전성을 확보하기 위하여 「유전자재조합실험지침」에서 규정하고 있는 기관 내 생물안전관리조직을 마련하여 운영하여야 한다. 연구기관은 기관 내 생물안전 사항을 심의하고 자문할 수 있는 ‘기관생물안전위원회’를 구성·운영하고 생물안전관리의 행정적 책임과 실무를 수행할 수 있는 ‘생물안전관리(책임)자’를 별도로 정하여 연구  기관의 생물안전성을 확보하여야 한다. 아울러 시험연구 책임자, 시험연구 종사자별로 각각의 역할과  책임을 충실히 수행하여야 하며 교육훈련, 기록관리 및 건강관리 등에 대한 제반사항도 반드시 준수하여야 한다. 생물안전 3등급 연구시설의 안전한 운영을 위하여 별도의 실험실 생물안전 수칙을 마련하여 운영하여야 하며, 그 내용에는 생물안전 3등급 연구시설의 설치 목적과 취급 병원체의 외부 유출 방지 및 실험종사자의 안전을 위하여 아래의 사항이 포함되어야 한다.
○ 시설 출입 통제 절차 및 각종 보호 용구 착용
○ 연구자의 건강 상태에 따른 보호 조치
○ 연구자 정상 혈청 보관
○ 실험에 필요한 기술 및 장비 사용, 취급 병원체 관련 생물안전 정보 등의 교육
○ 실험 재료 등의 반출·입에 따른 생물안전 및 보안 절차
○ 주사기 등 위험 실험도구 사용에 따른 안전 수칙
○ 각종 생물안전 표지 설치 및 표기
○ 실험 후 청소, 소독 및 장비 반출·입 절차
○ 생물안전작업대(BSC), 양문형 고압증기멸균기 등 주요 실험장비의 안전한 사용
○ 실험실 폐기물 처리 절차
○ 허가 물품 외 반입금지 등 기타 실험에 따른 안전사항 규정 등
○ 생물안전 3등급 연구시설 사용자 등록 및 교육
○ 정전, 화재 등 비상시 대응 조치 사항 등

  생물안전 3등급 연구시설 보유 연구기관은 3등급 연구시설의 유지, 보수 및 (재)검증 등 체계적인  운영을 통하여 시설의 안전성을 확보하여야 한다. 질병관리본부는 생물안전 3등급 연구시설 관리의   세부사항을 규정한 “생물안전 3등급 연구시설 안전관리지침”을 2008년에 발행하여 3등급 연구시설   안전관리에 관한 가이드라인을 제공하였다. 본 지침에는 생물안전 3등급 연구시설 관리 세부사항(안전관리 내용, 유지보수 및 안전교육 사항, 장비/설비의 점검방법 및 점검 주기, 시설관리 기록 방법 및  재검증 수행내용 등)과 3등급 연구시설 변경 및 시설 폐쇄 절차 방법 등이 제시되었다[9].

Ⅲ. 맺는 말

  21세기 들어 신·변종 병원체의 빈번한 출현에 따라 감염병 대응에 필요한 연구 수요가 증대하면서  그 안전성을 확보하기 위해 유럽, 미국, 일본, 캐나다, 싱가포르를 비롯한 세계 각국은 3등급 이상의  생물안전시설에 대하여 인증허가제 또는 국가 관리제를 시행하고 있다. 우리나라는 질병관리본부에서 국내 대학 및 연구기관의 생물안전 3등급 연구시설 설치·운영 허가업무를 수행하고 있다. 이러한 제도가 단기적으로는 연구자 및 연구기관에게 해당 연구에 대한 규제로서 의식될 수는 있으나, 본 제도의 취지가 연구자 및 지역사회의 안전과 병원체 이용에 대한 신뢰성을 도모할 뿐 아니라, 의·생명공학의 건전한  육성과 발전을 위한 선진 안전 인프라를 구축해나가는데 있다는 점에서 우리나라 생명과학 기술의 발전을 위한 필수적인 요소로 인식되어야 할 것이다. 이는 국가가 위험한 병원체를 다루는 연구시설의 잘못된 설치와 사용으로 인하여 일어날 수 있는 잠재적 생물재난의 위험성을 감소시키기 위하여 생물안전 및 관리기준을 제시하고 준수토록 함으로써 위해 병원체로부터 연구자와 국민을 보호하기 위한 일련의   조치로 볼 수 있다.
  질병관리본부에서는 본 제도의 효율적 시행을 위하여 국제적 조화 및 국내 현실성을 고려한 생물안전 3등급 연구시설 설치·운영의 세부 기준 및 규격 사항을 개발하여 제시하였으며, 향후 국제적인 표준  규격화 추세에 발맞추어 국내외 생물안전관련 기관과의 협력을 바탕으로 건전한 생물안전산업의 토대를 마련해 나가고자 한다.

Ⅳ. 참고문헌

1. C.H. Colins. 1980. Laboratory acquired infections, Med Lab Sci 37(3), 291-298.
2. World Health Organization. 2004. Laboratory Biosafety Manual, 3rd ed.
3. 보건복지가족부. 2007. 유전자재조합실험지침(보건복지부고시 제2007-39호).
4. Health Canada. 2004. Laboratory Biosafety Guidelines, 3rd ed.
5. National Institute of Health, USA. 2002. NIH Guidelines for Research Involving Recombinant DNA Molecules.
6. 지식경제부, 2001, 유전자변형생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률(법률 제6448호).
7. 보건복지가족부 질병관리본부. 2008. 실험실생물안전지침.
8. 보건복지가족부 질병관리본부. 2007. 생물안전 3등급 연구시설 검증기술서
9. 보건복지가족부 질병관리본부. 2008. 생물안전 3등급 연구시설 안전관리 지침