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문제 정의
- 학교환경과 관련한 '학교보건법, 에도 이산화탄소와 미세먼지에 대한 기준은 설정되어 있으나 미생물학적 실내공기질에 대한 언급은 없으며, 학교환경의 실내공기질 관리에 있어 미생물과 관련한 기준의 설정이 요구된다고 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 유치원의 실내환경에서 세균과 진균의 분포를 계절별로 살펴보고, 실내공기 중미생물의 농도에 영향을 미치는 환경요인을 분석하고자 하였다.
- 본 연구에서는 배양에 기초한 방법으로 공기중 세균과 진균의 농도를 조사하였으며, 현재의 방법으로 배양할 수 있는 미생물이 전체 미생물 군집의 일부라는 사실을 고려할 때, 실제 공기 중에 존재하는 살아있는 미생물을 과소평가하였을 가능성은 여전히 있다. 실내공기의 생물독성을 평가함에 있어 총미생물 부하량을 결정하는 것이 매우 중요하며, 실내공기질의 보다 정확한 미생물학적인 평가를 위해, 공기 중의 16S/18S rDNA 수준이나 lipid biomarker의 측정을 통한 분자적 정량과 배양을 통한 생균수 측정을 동시에 진행하는 것이 바람직하다고 생각된다.
제안 방법
- 30L의 공기 포집시 Staphylococcus medium과 plate count agar 에 생겨난 모든 집락을 동일한 배지에 계대배양하여 순수분리한 후, 그람염색과 현미경 관찰을 통해 형태적 특징을 조사하였다 (21). API kit (bioMerieux, France)를 이용한 세균의 잠정적인 동정은 겨울에 측정한 배지의 집락만을 대상으로 행하였다.
- 30L의 공기중 세균을 포집하여 Staphylococcus medium과 plate count agar에 생겨난 모든 집락을 분리하여 형태적 특징을 살펴보았다(Table 1, Table 2).
- 겨울에 진균수를 측정한 DRBC agar에 생겨난 집락으로부터 진균을 분리, 배양하여 형태적 특징에 기초하여 속 수준까지 동정하였다(Table 4). 실내공기의 23개 집락 중에서 12개는 Penicillium spp.
- 시료의 채취 후, Staphylococcus medium과 plate count agar는 35°C 에서 48시간 배양한 후 생겨난 집락을 계수하였고, DRBC agar 는 25℃에서 120시간 배양한 후 나타난 집락을 계수하였다. 구한 집락수로부터 공기 채취기 제조사의 매뉴얼에 따라 공기 mF 에 존재하는 최적확수치 (most probable number, MPN)를 환산하였다. 또한 계절의 변화와 관련이 깊은 실내온도 및 실내 습도와 각 배지에서 생겨난 집락수 사이의 상관관계를 Windows 용 SPSS 10.
- API kit (bioMerieux, France)를 이용한 세균의 잠정적인 동정은 겨울에 측정한 배지의 집락만을 대상으로 행하였다. 그람양성 세균의 동정은 공기 중에 일반적으로 존재하는 Staphylococcus 속, Micrococcus 속 등의 동정이 가능한 API Staph kit를 사용하였고, 그람음성의 세균은 API 20NE kit와 API 20E kit를 사용하여 동정하였다.
- 1 g; water, 1000 mL)를 사용하여 행하였다(7). 시료의 채취 후, Staphylococcus medium과 plate count agar는 35°C 에서 48시간 배양한 후 생겨난 집락을 계수하였고, DRBC agar 는 25℃에서 120시간 배양한 후 나타난 집락을 계수하였다. 구한 집락수로부터 공기 채취기 제조사의 매뉴얼에 따라 공기 mF 에 존재하는 최적확수치 (most probable number, MPN)를 환산하였다.
- 시료채취는 비가 오지 않는 맑은 날을 택하여 행하였으며, 조시-기간 동안 각 유치원에서 정해진 위치 및 시간대에 동일한 공기 채취기로 미생물을 포집하여, 공간 및 시간, 그리고 채취 방법에 따른 변동성을 최소화하였다. 시료채취시의 실내온도와 실외온도, 그리고 상대습도를 측정하여 기록하였다.
대상 데이터
- 공기시료의 채취에는 미생물용 충돌식 공기 채취기 (air-IDEAL, bio-Merieux, France)를 이용하였으며, 지면으로부터 1m의 높이에서 30L와 300g 공기시료를 흡입시켜 미생물을 포집하였다. 시료채취는 비가 오지 않는 맑은 날을 택하여 행하였으며, 조시-기간 동안 각 유치원에서 정해진 위치 및 시간대에 동일한 공기 채취기로 미생물을 포집하여, 공간 및 시간, 그리고 채취 방법에 따른 변동성을 최소화하였다.
- 울산광역시에 위치한 3곳의 유치원(C, D, S 유치원)을 대상으로, S 유치원과 C 유치원은 각각 오전 10시와 오후 3시에 실내에서, D 유치원은 오전 10시와 오후 3시에 실내와 실외에서, 2002년 4월에서 2003년 1월에 걸쳐 계절별로 공기중의 미생물을 포집하였다. 공기시료의 채취에는 미생물용 충돌식 공기 채취기 (air-IDEAL, bio-Merieux, France)를 이용하였으며, 지면으로부터 1m의 높이에서 30L와 300g 공기시료를 흡입시켜 미생물을 포집하였다.
데이터처리
- 구한 집락수로부터 공기 채취기 제조사의 매뉴얼에 따라 공기 mF 에 존재하는 최적확수치 (most probable number, MPN)를 환산하였다. 또한 계절의 변화와 관련이 깊은 실내온도 및 실내 습도와 각 배지에서 생겨난 집락수 사이의 상관관계를 Windows 용 SPSS 10.0 program을 이용하여 분석하였다.
성능/효과
- 05)였다. plate count agar의 집락수도Staphylococcus medium과 마찬가지로 D 유치원(0.51, P<0.0D과 S 유치원(0.76, P<0.05)에서 실내온도와 유의성이 있는 상관관계를 보였으며, C 유치원은 상관관계의 유의성이 없었고, 전체적으로는 상관계수가 0.41 (F<0.05)이었다. 실내상대습도와 세균 집락 수 사이의 상관관계는 D 유치원에서만 유의성이 있는 상관관계 (0.
- 계절별 평균값을 비교해보면, 여름 1, 024.4 MPN/ m3, 가을 859.0 MPN/m3, 봄 663.4 MPN/m3, 겨울 96.6 MPN/m3 의 순이었고, 세 유치원에서 모두 겨울에 최저값을 보였으나 최대값을 보인 계절은 유치원에 따라 다르게 나타났다(Fig. 3A). 실외공기중 진균의 농도는 평균 481.
- 1A). 계절별 평균값을 비교해보면, 여름 1, 570.1 MPN/m3, 가을 1, 001.5 MPN/m3, 봄 614.5 MPN/m3, 겨울 121.8 MPN/m, 의 순으로 나타났으며, 세 유치원에서 모두 겨울에 최저값을 보였으나최대값을 보인 계절은 D 유치원(오전)과 S 유치원은 여름, C 유치원은 봄, D 유치원(오후)은 가을로 유치원과 채취시간대에 따라 달랐다(Fig. 1A). 실외공기 중 세균의 농도는 D 유치원에서만 측정하였으며, 평균 420.
- 국내 종합병원에서 세균의 농도는 128~971 CFU/m3 의 범위였다(4, 5). 본 연구에서 실외공기 중 세균의 농도는 17-2, 630 MPN/m3, 진균은 33-1, 681 MPN/m’의 범위였고, D 유치원에서의 계절별 I/O ratio는 세균 0.6-10.3, 진균 1.7~6.1로 실내에서의 미생물 농도가 실외보다 높았다.
- 본 연구에서 유치원의 실내공기중 세균은 50-4, 149 MPN/m3 의 범위였고, 진균은 전체 평균과 최대값이 각각 661 MlW/n?과 1, 888 NHN/n?로 측정되었으며, 다른 나라의 학교에서 측정된 값과 비교하여 특별히 높은 농도를 보이는 곳은 없었다. 학교의 실내공기 중 세균 농도에 대한 연구자들의 조사결과는 7-19, 500 CFU/n?의 범위였으며, 스웨덴에 위치한 38개 학교 96개 교실에서 측정한 진균 농도는 평균이 500 CFU/m3, 최대값이 4, 500 CFU/nP이었고, 미국 Connecticut주의 2개 초등학교에서 진균의 포자를 측정한 결과는 2, 000-50, 000 spore/n?의 범위였다(10, 22).
- 본 연구에서 진균중 Penicillium 속과 Aspergillus 속을 유치원의 실내와 실외 공기에서 확인할 수 있었으며, 동정된 것중에는 Penicillium 속이 가장 많았다. 폴란드의 조사에서도 Penicillium spp가 조사한 세대의 97%에서, Aspergillus spp는 62%에서 확인되었다(14).
- 세 유치원에서의 계절별 평균값에 기초하여 살펴보면, 실내공기 중 세균의 농도는 여름에 가장 높았고 겨울에 가장 낮았으며, 실내온도와 세균의 집락수 사이에 유의성이 있는 양의 상관관계를 나타내었다. 따라서 실내공기중 세균 농도의 계절적 변화는 실내온도와 밀접한 관련이 있음을 추측할 수 있다.
- 공기시료의 채취에는 미생물용 충돌식 공기 채취기 (air-IDEAL, bio-Merieux, France)를 이용하였으며, 지면으로부터 1m의 높이에서 30L와 300g 공기시료를 흡입시켜 미생물을 포집하였다. 시료채취는 비가 오지 않는 맑은 날을 택하여 행하였으며, 조시-기간 동안 각 유치원에서 정해진 위치 및 시간대에 동일한 공기 채취기로 미생물을 포집하여, 공간 및 시간, 그리고 채취 방법에 따른 변동성을 최소화하였다. 시료채취시의 실내온도와 실외온도, 그리고 상대습도를 측정하여 기록하였다.
- 따라서 실내공기중 세균 농도의 계절적 변화는 실내온도와 밀접한 관련이 있음을 추측할 수 있다. 실내공기 중진 균의 농도도 세균과 비슷하게 여름에 높고 겨울에 낮은 계절적 변화를 보였으며, 전체적으로 실내온도와 더불어 실내 습도와도 유의성이 있는 양의 상관관계를 보였다. 공기중 미생물 농도가 여름이 겨울보다 높게 측정되는 이유는 온도가 상승함에 따른 미생물 활성의 증가, 자연환기와 온도상승에 따른 공기 순환의 증가, 혹은 유치원생의 활동성 증가 등 여러 가지 요인을 생각할 수 있다.
- 01) 였다. 실내상대습도와 진균 집락수의 상관관계도 D 유치원에서만 유의성이 있는 상관관계(0.63, RQ01)를 보였으며, 전체적으로는 상관계수가 0.54 (P<0.01)였다 세균에서와 마찬가지로 실외온도 및 실외습도와 진균 집락수 사이에는 상관관계의 유의성이 없었다. 한편 실내공기에서 진균 집락수와 Staphylococcus medium에서 생겨난 세균 집락수의 상관계수는 0.
- 실내온도와 DRBC agar에서 생겨난 진균 집락수와의 상관계수는 D 유치원이 0.67 (F<0.01)의 값을 보였고, S와 C 유치원의 경우 상관관계의 유의성이 없었으며, 전체적으로는 0.45 (P<0.01) 였다. 실내상대습도와 진균 집락수의 상관관계도 D 유치원에서만 유의성이 있는 상관관계(0.
- 실내온도와 Staphylococcus medium에서 생겨난 세균 집락 수 사이의 상관계수라는 D 유치원 0.68 (F<0.05), S 유치원 0.74 (P<0.05)이었고, C 유치원의 경우 상관관계의 유의성이 없었으며, 전체적으로는 0.42 (p<0.05)였다. plate count agar의 집락수도Staphylococcus medium과 마찬가지로 D 유치원(0.
- 유치원의 실내공기에서는 그람양성의 구균이 가장 많이 분포하였고, 다음으로 그람음성의 막대균이 많았으며, Micrococcus 속이 그람양성 세균의 다수를 차지하였다. 겨울에 30L의 실외공기를 포집한 배지에 생성된 세균의 집락수가 적어서 실내와 실외의 비교는 곤란하였다(Table 1, Table 2).
- Micrococcus spp.이 19개로 가장 많았고, Kocuria varians/rosea와 Staphylococcus epidermidis7} 각 27)], Staphylococcus 와 Staphylococcus lentus가 각 1 개였으며, 나머지는 확인되지 않았다(Table 3), 11개의 그람음성 막대균을 대상으로 API 20NE와 API 20E를 이용하여 동정하였으며, 이중 Burklwlderia cepacia와 Chryseomonas luteola가 각 3개, Chmnobacterium meningsepticum^ Chromobacterium vioaceum이 각 1개였으며 , 나머지는 확인되지 않았다(Table 3).
- 01)로 높은 상관관계를 보였다. 하지만 각 배지에서 세균수의 평균값은 Staphylococcus medium이 plate count agaM에서보다 실내에서는 1.4배, 실외에서는 2.9배 높게 즉정되었으며, 두 배지중에서 Staphylococcus medium이 실내와 실외에서 공기 중의 미생물을 포집하여 배양하는데 더 우수한 배지임을 알 수 있다.
- 01)였다 세균에서와 마찬가지로 실외온도 및 실외습도와 진균 집락수 사이에는 상관관계의 유의성이 없었다. 한편 실내공기에서 진균 집락수와 Staphylococcus medium에서 생겨난 세균 집락수의 상관계수는 0.36 (P<0.05), 진균 집락수와 plate count agar의 세균 집락수의 상관계수는 0.48 (F<0.05)로, 실내공기 중의 진균수와 세균수는 양의 상관관계를 보였다.
후속연구
- 실내공기의 생물독성을 평가함에 있어 총미생물 부하량을 결정하는 것이 매우 중요하며, 실내공기질의 보다 정확한 미생물학적인 평가를 위해, 공기 중의 16S/18S rDNA 수준이나 lipid biomarker의 측정을 통한 분자적 정량과 배양을 통한 생균수 측정을 동시에 진행하는 것이 바람직하다고 생각된다. 본 연구의 결과는 계절에 따른 미생물 농도의 변이를 보여주었으며, 학교 환경에서 bioaerosol의 허용수준을 결정함에 있어 이를 고려해야 할 필요가 있다.
- 본 연구에서 진균의 동정은, 겨울에 30L의 공기를 포집한 배지를 대상으로 하였으며, 생겨난 집락 수가 많지 않아 실내와 실외의 진균 분포에 대한 자세한 비교를 할 수 없었다. 유치원의 실내공기에서 진균중 다수를 차지하는 Penicillium 속이 실내공기질에 미치는 영향에 대한 보다 체계적인 연구가 진행되어야 할 것이다.
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