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저자원 폐기 시스템에서의 폐수 감시

저자원 폐기 시스템에서의 폐수 감시
2020년 12월 28일 업데이트

폐수 기반 질병 감시를 구현하기 위해 이 지침을 활용하세요. 폐수 기반 질병 감시는 빠르게 발전 중인 과학이며 CDC는 지침과 정보가 들어오는대로 계속 업데이트를 제공할 것입니다.

저자원 폐기 시스템에서의 폐수 감시 개요

COVID-19 원인 바이러스인 SARS-CoV-2 폐수 감시란, 어떤 커뮤니티의 COVID-19 관련 정보를 파악하기 위해 오폐수(생활하수)를 체계적으로 샘플링 및 검사하여 SARS-CoV-2 RNA 존재 여부를 확인하는 활동을 말합니다. 저자원 폐기 시스템은 기능이 떨어지는 중앙집중식 시스템(예컨대, 기반시설이 현저히 낙후된 시스템) 또는 환경용수가 폐수로 오염된 시스템을 말합니다. 오폐수(생활하수) 감시 활동은 저자원 폐기 시스템을 이용하는 시설 및 환경에서의 COVID-19 공중보건 대응 활동에 도움이 될 수 있는데, 이러한 지역에서는 일반적으로 질병 감시 활동이 쉽지 않은 경우가 많기 때문입니다.

오폐수 검사를 통한 SARS-CoV-2 데이터 수집은 기존 COVID-19 감시 시스템을 대체하는 것이 아니라, 다음과 같은 이유로 보완하기 위한 활동입니다.

  • SARS-CoV-2는 유증상/무증상 감염자의 분변을 통해 배출될 수 있으므로, 오폐수 감시를 통한 SARS-CoV-2 검출 활동은 확진자 보고를 통해 수집되지 않는 지역사회 감염 정보를 제공할 수 있습니다.
  • 오폐수에서의 SARS-CoV-2 검출은 커뮤니티에 COVID-19가 있음을 알려주는 주요 지표로 입증되었으나, 저자원 폐기 시스템에서는 연구가 부족한 상황입니다.
  • 저자원 폐기 시스템은 SARS-CoV-2 임상 검사를 적시에 하기 어렵거나 불가능하여 개인별 질병 감시 데이터가 부족한 시설/환경에서 종종 볼 수 있습니다. 그러한 환경에서는 오폐수 감시를 통해, 데이터가 부족하거나 데이터가 없는 커뮤니티의 질병 정보를 확보할 수 있습니다.

정의

  • 오폐수하수라고도 불리는데, 사람의 분변이 들었을 수 있는 가정/건물용수(화장실, 샤워, 개수대 등)와 가정이 아닌 곳에서 나온 용수(빗물과 산업용수 등)를 포함합니다.
  • 오폐수 감시는 체계적으로 오폐수 표본을 추출 및 검사하여 수집된 데이터(병원체 존재량 또는 농도, 물리화학적 측정치 등)를 분석 및 해석함으로써 커뮤니티 내의 질병 현황을 더 효과적으로 파악하기 위한 활동입니다. 오폐수로 오염된 환경용수에는 처리되지 않은 인간 분변이 직접 섞여 있는 개방형 배수로, 수로, 또는 지표수가 포함됩니다.
  • 중앙집중식external icon 폐수 처리 시스템(또는 하수관 시스템)은 배관망을 통해 중앙의 폐수 처리 시설까지 오폐수를 흘려보내며 도시 커뮤니티에서 사용하는 경우가 많습니다.
  • 분산형external icon 폐수 처리 시스템은 피트 변소나 정화조처럼 발생 지점 가까이에서 오폐수를 수거, 처리하거나 없애는 방식으로서 소규모 커뮤니티나 개별 가정에서 사용하는 경우가 많습니다.
  • 저자원 폐기 시스템무력화된 중앙집중형 시스템external icon(즉, 기반시설이 현저히 퇴락한 시스템) 또는 오폐수에 오염된 환경용수 계통을 말합니다. 이러한 시스템에서는 분변 유입량과 유실량의 파악이 불가능하고 태양광을 비롯하여 여타 미생물에 의한 포식, 가변적인 pH 및 기온 등 자연 환경적 과정에 노출되어 있어 시스템 전체적으로 SARS-CoV-2 RNA 잔류량에 대한 영향력을 예측할 수 없습니다.

저자원 폐기 시스템에서의 오폐수 감시 체제 활용

SARS-CoV-2 검출을 위한 오폐수 감시는 치료 모색 활동 또는 접근성과 독립적으로, 그리고 잠재적으로 확진자 임상 보고보다 먼저 커뮤니티 내 COVID-19의 존재에 관한 데이터를 제공하기 때문에 확진자 감시 체제의 유용한 보완책입니다. 이러한 이유로, 저자원 폐기물 처리 시스템에서의 SARS-CoV-2 검출을 위한 오폐수 감시 활동은, 특히 임상 감시 자원이 없는 커뮤니티에서, 중요한 보충 데이터 공급원이 될 수 있습니다. 중앙집중형 시스템에서의 오폐수 감시에 관한 정보는 CDC 전국 오폐수 감시 시스템을 참고하시기 바랍니다.

효과적인 중앙집중형 시스템에서의 SARS-CoV-2 감시와 달리, 저자원 폐기물 처리 시스템에서의 오폐수 내 감염병 감시가 까다로운 이유는 다음과 같습니다.

  • 비효과적인 중앙집중형 시스템에서는 기반시설이 현저히 손상된 경우가 많아 오폐수가 주변 환경으로 흘러나갈 수 있고, 폐수 처리 시스템에 유입되는 물과 기타 오염물질의 양을 알 수 없기 때문에 사람 분변의 유입량과 유실량을 알 수 없습니다.
  • 인구 규모가 제각기 다른 커뮤니티에서 처리되지 않고 배출되는 오폐수가 간접적으로 개방형 배수로, 수로 또는 지표수로 흘러들어가면, 주변 환경의 지하수 및 지표수(강물, 유거수 또는 강수)와 섞입니다. 이렇게 오폐수의 영향을 받은 환경용수는 시스템 내 SARS-CoV-2 RNA의 부패에 예측할 수 없는 영향을 미치는 자연환경적 과정에 노출되어 있습니다.
  • 저자원 폐수 처리 시스템에서는 분변의 유입/유출량을 측정할 수 없고 환경적 부패 과정의 영향을 받기 때문에 그 내부의 분변 잔류 시간을 파악할 수 없는 경우가 많습니다.
  • 전체 인구 중 대다수가 분산형 폐수 처리 방식(피트 변소, 정화조 등)을 이용할 수 있는데, 이 방식에서는 유입된 오폐물을 발생시킨 인구 규모가 너무 적거나 그 수를 정확히 알 수 없으며 대표적 표집이 가능할 만큼 충분히 섞이지 않는 경우가 일반적이기 때문에 오폐수 감시 용도로는 효과성이 떨어집니다.

이러한 난점들을 고려할 때, 저자원 폐수 처리 시스템에서 SARS-CoV-2 검출을 위한 오폐수 감시는 다음과 같은 용도로 활용될 수 있습니다.

  1. 확진자 감시를 통해 커뮤니티 차원의 감염이 이미 확정된 경우 커뮤니티 내 COVID-19의 실재 여부 확인
    • SARS-CoV-2 RNA의 존재는 영향받은 커뮤니티 주민들에 대한 검사량 확대와 공중보건 커뮤니케이션 확대 등과 같은 임상 검사 및 커뮤니티 방역 전략에 참고가 될 수 있습니다.
    • 커뮤니티 차원의 감염이 확진자 감시를 통해 확정되지 않은 경우, SARS-CoV-2의 존재는 해당 커뮤니티 내 COVID-19의 주요 지표로 활용될 수 있으나, 저자원 폐수 처리 시스템에서는 이러한 응용이 검증된 바 없으므로 이 접근방식에 단독으로 의존하는 것은 바람직하지 않습니다.
  2. 병원 등의 특정 시설에서 흘러나오는 폐수를 대상으로 특정 인구를 COVID-19와 관련하여 선별할 가능성
    • 현재, 이 접근방식을 공공보건 조치 또는 기관 운영에 참고할 수 있는지 그 유용성을 평가한 데이터는 거의 없으며 더 많은 연구가 예정되어 있습니다.
    • 표적화된 오폐수 감시를 위한 고려사항은 여기를 참고하시기 바랍니다.
  3. 커뮤니티에 돌고 있는 여러 SARS-CoV-2 계통을 더욱 정확히 파악하는 데 활용할 수 있는 SARS-CoV-2 유전체 서열 데이터 생성

저자원 폐기물 처리 시스템에서의 오폐수 감시의 한계

한 사람의 질환 기간 전체에 걸쳐 측정한 것이든 여러 사람에게서 측정한 것이든 분변으로 배출된 SARS-CoV-2 바이러스의 농도에 대한 데이터는 없습니다. 또한, 저자원 폐수 처리 시스템에서의 SARS-CoV-2 농도와 잔류량/기간은 공간과 시간에 따라 현저히 달라질 수 있습니다.

따라서, 저자원 폐수 처리 시스템에서 SARS-CoV-2 검출을 위한 오폐수 감시는 다음과 같은 용도로는 활용할 수 없습니다.

  1. 어떤 커뮤니티 내 COVID-19 부재 표시. 저자원 폐수 처리 시스템에서 채집한 샘플 내의 SARS-CoV-2 RNA 양은 사용된 검사법의 검출 최저 한계에 미치지 못할 수 있습니다. 이렇게 농도가 낮은 이유는 분변에 SARS-CoV-2를 배출하는 사람이 해당 커뮤니티에 거의 없거나, 감염된 사람이 배출하는 바이러스의 양이 적거나, 해당 커뮤니티 거주자들이 분변에 배출하는 SARS-CoV-2가 비효과적 중앙집중형 오폐수 처리 시스템으로 인해 또는 오폐수에 오염된 환경의 여러 요인들로 인해 희석되거나 분해되었기 때문일 수 있습니다.
  2. 커뮤니티 내 신규 감염 추세 파악. SARS-CoV-2 농도의 추세를 파악하려면 저자원 폐수 처리 시스템 내의 분변 유입량과 바이러스 존속량/기간이 장기적으로 비교적 일관되어야 하는데, 저자원 폐수 처리 시스템에서는 그럴 가능성이 높지 않습니다.
  3. 커뮤니티 내 감염자 수(COVID-19 유병률) 추정. 감염자 수를 추정하는 모델을 개발하여 활용하려면 저자원 폐수 처리 시스템 내의 분변 유입량과 바이러스 존속량/기간이 장기적으로 비교적 일관되어야 하는데, 저자원 폐수 처리 시스템에서는 그럴 가능성이 높지 않습니다.

저자원 폐수 처리 시스템에서의 오폐수 감시 시행

SARS-CoV-2 검출을 위한 오폐수 감시의 공중보건상의 효용성은 저자원 폐수 처리 시스템에서는 아직 철저히 검증되지 않았습니다. 그러한 시스템에서 오폐수 감시를 시행하기 위해서는 그에 앞서, 지속 가능한 샘플링 및 분석 방법론이 개발되어야 하며 유용한 데이터를 제공할 수 있는 샘플링 및 검사 세부 계획(시료 채취 역량 및 검사 결과 도출 시간)을 수립하기 위한 파일럿 연구가 수행되어야 합니다. 이러한 연구를 통해 공중보건에 활용할 수 있는 데이터를 만들어내려면 환경 공학 및 미생물학 전문 역량, 실험실 역량, 역학자 및 기타 공중보건 전문가들과의 협력이 필요합니다. 저자원 폐수 처리 시스템의 SARS-CoV-2 오폐수 감시 데이터의 샘플링, 검사 및 공중보건 활용과 관련해서는 다음과 같은 사항을 반드시 고려해야 합니다.

샘플링

  • 처리되지 않은 오폐수를 다룰 때는 공학적/행정적 통제 수단, 위생 예방조치, 구체적인 안전 작업 규범, 개인보호장비(PPE) 등을 포함한 표준 안전 규범이 준수되어야 합니다. 현장 및 활동별로 생물학적 안전성 관련 위험 평가를 수행하여 생물학적 안전성 관련 예방 조치가 더 필요한지 결정해야 합니다.
  • 오폐수 감시를 통한 감염성 폴리오바이러스 추정pdf iconexternal icon은 급성 이완 마비 연구의 보완 수단으로 수십 년간 사용되어 왔습니다. 중앙집중형 폐수 처리 시스템과 저자원 폐수 처리 시스템을 모두 포함한 장기적인 폴리오 감시 샘플링 실험지는 대표 모집단이 파악되어 있으므로 SARS-CoV-2 오폐수 감시에 이상적일 수 있습니다.
  • 커뮤니티 내 SARS-CoV-2 잔존 평가를 위한 샘플링 빈도와 실험지 선정에 관한 상세 정보는 NWSS 샘플링 전략을 참고하시기 바랍니다.

검사

  • 오폐수 내 SARS-CoV-2 검출을 위한 특수 장비와 용품은 조달이 어려울 수도 있습니다. 일부 지역, 특히 이런 유형의 자원에 더 많은 한계가 있는 시골지역에서는 일관된 전력 공급 역시 쉽지 않을 수 있습니다.
  • 환경 분자미생물학 실험실은 흔치 않으므로, 임상 미생물학자들에게 SARS-CoV-2 RNA 검출을 위한 환경 시료 처리 및 검사 훈련을 실시해야 할 수 있습니다.
  • 시료 내 인간 분변 지표의 측정은 시료 내 총 인간 분변량의 기여도를 정량화하는 데 도움이 될 수 있으며 이는 검출된 SARS-CoV-2 RNA에 대한 분변 물질의 상대적 기여도를 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 식습관이나 지역에 따라 측정치가 달라질 수 있으므로 이 지표들은 개별 커뮤니티별로 설정되어야 합니다.
  • 오폐수 및 오폐수의 영향을 받은 환경용수 같은 복잡한 시료 유형으로부터 신뢰성 있는 SARS-CoV-2 데이터를 뽑아내려면 강한 실험실 통제품질 관리 시스템pdf iconexternal icon이 필요합니다.

공중보건 해석

  • SARS-CoV-2 오폐수 감시는 단독형 감시 방식이 아닙니다. 공중보건 대응과 기타 보건 지표의 맥락에서 이러한 데이터를 가장 효과적으로 이해하려면 역학자와 환경공학자 및 기타 공중보건 파트너와의 협력이 대단히 중요합니다.
  • SARS-CoV-2 RNA 미검출이 해당 커뮤니티에 COVID-19가 없음을 의미하지는 않습니다. 감염 기간 전체에 걸친 분변 내 SARS-CoV-2 농도에 관한 데이터는 없으며, 저자원 폐수 처리 시스템 내의 분변 유입과 바이러스 잔존은 특성화하기 어렵습니다. 따라서, SARS-CoV-2 RNA는 확진자 감시를 통해 커뮤니티 차원의 감염이 이미 확인된 이후에 가서야 저자원 폐수 처리 시스템에서 나타날 수 있습니다.
  • 비효과적인 중앙집중형 시스템에서 생성된 데이터는 그 하수망 주변의 인구집단을 대표하지 않을 수 있습니다. 예를 들어, 이러한 시스템이 담당하는 지역의 거주민 가운데 상당수(예를 들어, 임시 거주지에 살거나, 정화조 등과 같은 분산형 하수 시스템을 사용하는 사람들)는 이 배관망을 이용하지 못할 수 있습니다.