<4D F736F F D20BBFDB9B0B9ABB1E2B0CBC1F5B9E6BEC8BFACB1B DC3D6C1BEBABB>

Transcription

1 북한의생물무기 검증방안연구 한국생명공학연구원 i

2 북한의생물무기 검증방안연구 한국생명공학연구원 연구책임자 : 반재구책임연구원 연구원 : 이동우선임연구원 서지영 연구원 본보고서는한국생명공학연구원의공식적인 ii 의견이아님을밝혀둡니다

3 개요 I. 제목 북한의생물무기검증방안연구 II. 연구필요성목적 현재핵무기문제와함께한반도에큰위협이되고있는북한의생물무기에대한검증및궁극적으로폐기에필요한대비체제의구축의효율적인시행방안을제시하고자한다. 남북한대치상황의궁극적인해결책중의하나는북한의모든대량살상무기의무조건적인사찰과검증그리고그에기반하여남북한협력시대를여는것이다. 본연구에서는일반적으로잘알려진대량살상무기인핵무기에비해관심을받지못하고있는생물무기의위험성을다시검토하고그검증방안을연구하였다. III. 연구내용 전세계적인생물무기의개발동향및이에대응하는각국의생명과학기술을이용한전략및대처방안에대한조사 분석을통해북한생물무기에대한대비체제의현황을파악함. 생물무기금지협약을통해서생물무기를규제하기위한국제사회의노력을분석하여북한의생물무기검증에원칙으로활용하고우리나라의관련준비와대응시스템을구축하는데지식베이스를제공함. 현재북한이보유하고있는것으로추정되는 13 종의생물학작용제에대한특징및예상되는피해정도에관한조사를통해그위험성을인식하고검증및폐기의필요성을제고함. 생물무기의생산과정에서의특수성을인지하고생물무기검증시이를효과적으로검증하기위한탐지또는분석할수있는신기술현황을점검하고또한폐기와관련하여소요되는기술적고려요소들을도출함. iii

4 좀더실무적으로는생물무기생산대상시설의선정방법론, 전문인력, 소요기간, 폐기및검증기술등에대한심층적인방안을제시함. IV. 연구결과 생물무기는현실적인전쟁상황으로인식하기어려운특수한성격의기술무기이다. 그런점이군내에서효과적으로대응할수있는체계를갖추기어렵게하는것이사실이다. 하지만생물무기는가장파괴력이큰무기이자한국이직면하고있는북한군의핵무기뒤에감춰진또다른차원의핵무기이다. 본연구에서는북한의생물무기보유현황분석을통해서그위험성을인지하고북한의생물무기검증을위한바이오테크요소기술들을점검하고관련절차를확인하였다. 이를위하여생물무기사찰및검증에대한국제사회의프로토콜을분석하여북한의생물무기검증에서기본원칙으로활용하고자하였다. 생물무기의생산과정에서의특수성을검토하고생물무기검증시이를효과적으로탐지또는분석할수있는신기술현황과동원가능한탐지식별기기들을점검하였다. 좀더실무적으로는 BL3 수준의실험실, 생산시설, 생물무기생산대상시설의선정방법론, 전문인력, 소요기간, 폐기및검증기술등에대한방안을제시하였다. 생물무기검증을위한기본기술은다개발되어있지만만약신기술을도입한생물무기라면좀더진보된바이오탐지기술을필요로한다. 또한검증후생길수있는수요인생물무기에대한효과적인제독방법자료들을확보하였다. 결론적으로본연구결과와확보자료들은생물무기검증수요발생시현장에서적절하게대응하기위한대응매뉴얼로구체화하여발전시킬수있을뿐만아니라일차적으로는군내에서생물무기검증과생물무기대응관련된훈련과기술개발에활용될수있을것이다. iv

5 목차제1장연구배경 1 제2장생물무기의특성과대응 7 제1절생물무기의역사 7 제2절생물무기의현황 11 제3절생물무기의국내 외대응동향및전략 17 제4절생물무기의대처방안 26 제3장생물무기개발현황과파급효과 33 제1절생물무기개발현황 33 제2절생물작용제의구분 39 제3절생물무기탐지 / 분석 44 제4절바이오디펜스기술의문제점 51 제4장국제생물무기검증정책의분석 54 제1절생물무기금지협약 54 제2절협약의구성 57 제3절협약으로본북한생물무기검증에서의시사점 58 제5장북한의생물무기보유현황 62 제1절생물무기보유현황 62 제6장생물무기검증기술개발현황및검증방법 81 제1절대상시설사찰방법 81 제2절대상시설검증 84 제3절생물작용제의안전관리 ( 예시 ) 88 제4절검증기술의상업화현황 93 제5절생물무기에대한기술적대응방안 115 제6절북한생물무기실제검증방안 ( 예시 ) 116 제7장생물무기제독 폐기기술 120 제1절생물작용제및독소관리제도 120 제2절생물무기제독방법과최근연구동향 121 제3절생물무기폐기기술 126 제8장결론 127 [ 부록 ] 생물무기금지협약 129 v

6 제1절협약전문 129 제2절협약주요경위 133 제3절호주그룹 134 vi

7 표목차표 1. 생물작용제사용시예상되는심리적반응 12 표 2. 도시인구 50% 의살상효과를내기위한핵무기, 화학무기, 생물무기량의비교 13 표 3. 생물무기및생물테러사용사례 14 표 4. 미국탄저균테러일정별현황 19 표 5. 생물무기로인한질병발생시확진을위한진단예시 27 표 6. 질병관리본부에서권장하는생물제독방법 30 표 7. 우리나라육군에서제시하는대체소독제의종류및응용법 31 표 8. 생물무기작용제의필수사항 33 표 9. Dirty Dozen 독소와발병되는질병들 39 표 10. 미국질병통제예방센터 (CDC) 에의한생물작용제의분류 41 표 11. 규제대상물질-생물작용제 41 표 12. 규제대상물질-독소 43 표 13. 생물작용제분석장비 50 표 14. 북한이보유하고있는 13종의생물무기 62 표 15. 보툴리누스독소형과주요감염원 77 표 16. 생물무기로서의특징 78 표 17. 상용화된생물위협탐지계 107 표 18. 생물작용제및독소의신고검사등불이행시벌칙 120 표 19. 전쟁무기제독시화학적 / 생물제독의장 단점 122 vii

8 그림목차그림 1. 질병관리본부가밝힌주요테러대상병원체 5 그림 2. (A) 미국아칸소주의 Pine Bluff 근처생물무기생산시설, (B) 제 2차세계대전당시만주하얼빈에주둔했던일본에의해세워진 731 부대 10 그림 3. 생물작용제에의한생물테러대응단계도 23 그림 4. 미국의단계적대응전략 28 그림 5. ProjectBonfire 34 그림 6. HunterProgra 35 그림 7. 합성생물학 (Synthetic biology) 개념도 36 그림 8. 생물학탐지기 44 그림 9. DNA와 SybrGreen의반응 45 그림 10. R.A.P.I.D. cycling 프로토콜 46 그림 11. 생물무기금지협약개요 55 그림 12. (A) 전자현미경으로본탄저균의포자, (B) 혈액속에남아있는페스트균, (C) 투과전자현미경 (TEM) 으로관찰된천연구바이러스비리온 (virion) 67 그림 13. (A) 야토병의원인이되는 Fransicella tularensis, (B) 비저균 (Burkhoderia mallei), (C) 브루셀라균 (Brucella) 70 그림 14. Q 열 (Coxiella burnetii) 73 그림 15. (A) 베네수엘라말뇌염 (Venezuelan equine encephalitis, VEE), (B) 포도상구균외독소 (Straphylococcus aureus toxins), (C) 보툴리누스균 (Clostridium botulinum) 74 그림 16. 생물안전과생물보안분야위해서평가개념 81 그림 17. 액체질소에생물작용제를담그거나뿌려서동결하는방법 88 그림 18. 발효조 88 그림 19. 연속배양기 89 그림 20. 배양 89 그림 21. (A) 생물재해표시, (B) 생물안전작업대 (Biological Safety Cabinet) 90 그림 22. 원심분리기 (centrifuge) 90 그림 23. 고압증기멸균기 (autoclave) 91 그림 24. (A) 항온기 (incubator), (B) 진탕배양기 (shaking incubator) 91 그림 25. (A) 분무건조기, (B) 동결건조기 ( 초저온냉동고 ), (C) 증발기 (evapor) 92 viii

9 그림 26. 실험실안전확보를위한개인보호장비들 92 그림 27. (A) APDS (Autonomous Pathogen Detection System, Lawrence Livermore National Laboratory) (B) Redline Alert (Tetracore) 111 그림 28. BioThreat Alert (Tetracore) 111 그림 29. GeneXpert System (Cepheid) 111 그림 30. BARC (Bead ARray Counter, Naval 연구소 ) 112 그림 31. (A) PANTHER (PAthogen Notification for THreatening Environmental Releases) (B) 미생물의생화학적동정 (API Series) 112 그림 32. xmap Technology (Luminex) 113 그림 33. SMART II (New Horizons Diagnostic Inc.) 113 그림 34. Bio-Detection System (Smiths detection) 113 그림 35. DELFIA (Perkin-Elmer Life Sciences) 114 그림 36. RealArt PCR kits (Artus) 114 그림 37. Biowarfare Agent Detection Device (BADD) (Osborne Scientific) 114 그림 38. RAMP (Response Biomedical Corp.) 115 그림 39. 생물무기의금지및생활작용제등의국내법률주요내용 121 그림 40. 오존처리조건에따른바실러스포자형태관찰 123 그림 41. 과산화수소 (hydrogen peroxide) 의증기화를이용한제독방법 (VHP, Vaporized Hydrogen-Peroxide) 124 ix

10 제 1 장연구배경 현대과학기술 ( 컴퓨터, 인공위성, 생명공학 ) 의급속한발달은전통적인무기에만의존해왔던재래식무기체계의커다란변화를가져와전쟁의양상및무기의개념도급격히달라지고있다. 생물무기 (Biological Warfare) 는사이버공격 (Cyber Attack, Information Warfare), 레이저미사일 (Laser Missile) 과함께 21세기의신개념 3대전쟁무기로중요시되고있으며, 대량살상무기, 특히생화학무기의색출과폐기가 2003년미국과영국의이라크침공의주요명분이될정도로그심각성이인식되고있다. 오늘날대량살상무기를보통핵을포함한방사능무기와생물, 화학무기의세가지로분류되며줄여서 NBC(Nuclear 핵무기 /Biological 생물 / Chemical 화학 ) 이라고하며, 이러한무기들을운반할수있는운반체까지포함하여통칭한다. ' 생물무기 (bioweapon)' 는세균과바이러스및이들이생산하는독소등으로다른생물체를무력하게만드는무기로써주로포탄이나미사일의탄두에실려표적지역으로발사하게된다 1. 9월 11일미국의뉴욕무역센터빌딩과펜타곤에비행기테러직후발생한탄저바이오테러이후, 미국에서는바이오테러를방지하기위한다양한조치가취해지고있고, WHO, UN, 미국, 영국의보건의료담당자들과정보기관의생물병기전문가들은테러리스트들이병원균을비행기에서살포하는생물학테러에대한위협을경고하고있어서이에대한우려가높아지고있다. 또한 1984년미국의오레곤 (Oregon) 주의한종교단체가지역내선거결과에영향을줄목적으로주민들이선거에참여하지못하도록여러식당에장티푸스균을살포한예 2 와같이생물무기는군사용뿐만아니라민간인을대상으로의도적으로사용되기도한다. 이처럼생물무기는다양한목적으로사용될수있으나그피해측면에서볼때개인보호장비나조직적훈련체계를갖춘군인보다는오히려민간인에게막대한피해가초래할것이므로사안의심각성은일반의예상을훨씬뛰어넘는다. 물론군인들도피해를피할수는없다. 보다큰문제는현재국방부내에서조차생물무기에대한현실적인위협에대한인지와실질적인대비체계가 1 Wikipedia/Biological warfare: 년오레곤주에서공동생활을하고있는라즈니쉬를조교로하는다국적신흥종료집단이샐러드바를살모넬라균으로오염시킨사건임. 751명에게식중독이발생하였지만사망한사람은없었다. ( 출처 : Science Times) 1

11 크게부족하다는점과함께실제상황에서의민간협조대비책이미약하다는것이다. 특히핵무기의위협은생물무기의위협에대한한국군내의실질적인인식을약하게만드는요인이되고있으며조차제대로되지않은실정이다. 북한은 1960 년대초부터생화학무기의연구시설및생산기구를설치하여연구개발및생산에주력해왔다. 지금까지북한의핵문제에비해상대적으로심각성이인식되지못하였으나, 생화학무기가핵문제보다명백하고도현존하는군사적위협요인으로평가되어야한다. 북한은 1987 년생물무기금지협약에가입했지만검증체제구축을위한다자간협상에는계속불참하고있어, 지속적으로생물무기개발에필요한장비와재료, 그리고기술확보를추진하고있는것으로추정된다. 이미북한의경우천연두의군사무기화의혹이제기되어왔으며 90 년대초러시아대외정보국이 대량살상무기에관한보고서 에서북한이천연두균을이용한무기를개발중이라고보고한바있으며, 지난 2001 년월미의회에상정된미국국방부의연례보고서와그해 4 월국제전략문제연구소 (CSIS) 의 북한의대량살상무기보고서 에의하면북한은평양에초보적인생물공학연구시설이있으며, 이시설은탄저균, 천연두, 장티푸스, 페스트같은치명적인생물무기매개체와독성물질생산을지원하고있으며, 군사용으로비밀리에보유하고있을가능성을언급하였다 3. 또한국내외여러보고서에따르면북한은전세계유일하게군사들에대한천연두접종을계속해오고있다는점이밝혀졌고, 특히최근까지도천연두에대한예방접종을계속하는등면역화작업을지속적으로진행해온것이새로드러나고있다. 또한, 위에언급한균을포함하여약 10 여종의세균무기도최소한 1000 톤이상배양보유하고있는것으로파악되고있다. 미국은특히북한의특수 8 군단등고도로훈련된병력이생물학테러로한 미연합방위시설이나후방민간시설에심각한타격을입힐가능성도있으며, 미국의회의대북자문위원회가 1999 년작성한보고서에따르면북한은연간 4 5t 의생물학무기를생산할수있는것으로보인다. 북한은여전히군사적목적으로생물무기사용을고려하는것으로알려져있으며, 핵무기를개발하면서국제원자력기구의안전규정을준수하지않고, 또임의로조약에서탈퇴했다면서핵무기전파방지조약을위반한대표적인나라이기에점점더해가는북한의생물무기위협이가장두려운것은바로우리일것이다. 그에대한가장확실한증거는북한병사들의천연두백신접종이다. 지구상에서이미박멸된천연두 3 여영무, 국제테러리즘연구, 2006, 한국해양전략연구소 2

12 접종을병사들에게계속한다는것은전쟁목적외다른의미로는해석하기어렵기때문이다. 가장단순한방법으로표현한다면정말마지막수단으로동원할수있는극비무기를갖고있는셈이된다. 생물무기들은대다수가치명적이다. 문제는그효과에비해쉽게개발하고값싸게제작할수있으며, 쉽게은닉잠입하여살포할수있으며, 감지하기어렵고, 극미량으로도치사량이되며한번오염되면스스로번식확산하기때문에생물무기가원자폭탄보다더무서운살상력을발휘할수있다. 위생시설이나의약품이대량으로보급되어있는의료선진국이라하더라도생물무기병원체에대해서는충분한양을비축해놓을수없을뿐만아니라공격자의입장에서는상대가백신이나치료제가준비되지않은생물무기병원체를선택할것은너무나확실하기때문에그파괴력은예상할수없을정도로대단할것이다. 특히폭탄이나화학무기와달리생물무기는공기중으로전염되며, 이런공격이벌어져감염자가발생해도단시간에공격사실이인지되지않는다는점에서그심각성이더하다 4. 특히생물무기가이용된미국의탄저병사건이나이라크전의탄저, 보툴리눔독소, 아플라톡신폭로가대표적으로그사실을예시하고있다. 북한도탄저병, 천연두, 페스트등과같은생물학무기개발을위한연구시설을보유한것으로알려져있다. 이처럼생물무기는대량살육에사용될가능성이높아 1972년국제법 ( 생물무기금지협약, Biological Weapons Convention 'BWC') 으로개발, 생산, 저장을금지하고있으나, 많은국가들이그를지키지않거나동시에많은국가에서방어방법의연구를명목으로생물무기의연구, 개발이이루어지고있다. 생물무기사용가능성에대한대비책은국가별로다소차이가있지만미국의경우현재모두 10가지 ( 탄저병, 보툴리즘, 페스트, 천연두, 야토병, 부르셀라증, Q열, 바이러스출혈열, 바이러스뇌막염, 장독소 B형포도상구균에의한질병등 ) 의전염병유발인자를생물무기 (Biowarfare) 로중점관리하고있으며 1998년부터전세계에파병중인미군과예비군을대상으로탄저백신을접종하고있다. 생물테러와생물무기는더이상가상적인위협이아니라실제상황이며핵전쟁만큼위험하나, 이에대한우리의방비상태는미약하다. 생물무기사용된후의그피해의심각성에비추어볼때생물테러가자행되기전에사전구제책을강구하는것이최선이다. 그러기위해서는기존의법률로는 4 신성택칼럼, 다가온생물학무기에대한위협, 뉴스한국,

13 충분한대응을할수없으므로생물무기의개발, 생산, 유통, 취급및저장을금지하는독립적인법규의정비등전방위적으로생물무기에대한대비가우리나라에서도시급하다. 따라서향후조속한시일내정확한평가분석을통해생물무기로부터민간인과군전력을보호할수있는적극적대응책이마련되어야한다. 국내에서는그간생물무기에관한논의가군사적생화학방호차원에서다루어져왔으며최근미군의탄저백신접종을계기로본격논의되기시작하여탄저백신의국내생산을위한기술도입및공동연구추진이활발하게진행되고있다. 현재로서는탄저백신의국내생산및사용이되기까지는임상시험, 허가절차등을포함할때최소 7년이소요될것으로잠정판단되고있다 5. 또한만일의경우를대비하여긴급도입을추진중인미국바이오포트사의탄저백신은한사람당 1회접종가격이 50불이나되기에 18개월이내 6회접종시 300불이소요되는것으로계상되고있으며생백신이기때문에접종시부작용등상당한주의가필요하고모든종류의탄저균에대한방어능력을가지고있지않은단점을가지고있다. 탄저백신의국내생산추진은국방부산하연구소인국방과학연구소 (ADD) 에서생백신개발을추진중에있으며국립보건원에서는세균질환부의독소세균과에서부작용이없고안전성과효능이뛰어나며생산성이우수한새로운백신으로유전자재조합백신개발을추진중에있으며현재탄저항원의항원학적, 면역학적분석기법과, rpa 대량생산기법및단일클론항체제조기법확립등유전자재조합백신개발의기초단계를확보하였다. 향후재조합성분백신후보물질의선정및백신효능평가와평가방법개발을추진중에있으며이는현재미국이생백신개발을지양하고유전자재조합백신개발을적극추진중인점을감안할때 ADD보다다수우위를선점할수있을것으로판단된다. 백신의개발과는별도로생물무기대처를위한노력은대부분군위주로진행되고있으며무방비폭로가능성이높은민간인을위한대책마련을위해국립보건원방역과는 1999년을지훈련을통해전시방역사업대책안 (EpiCon) 의초안을이미마련하였고그실천전략개발 (Civil Defense Strategy against Bioterrorism) 을추진중에있다. 대량살상무기제거를위한국제적인노력의산물로생물학무기협약 (Biological Weapons Convention) 이 1975년발효되었다. 그러나당사국의협약이행을보장할 5 조순익, 녹십자화순공장, 백신메카로거듭난다, 시사조선,

14 수있는검증체제의부재로생물학무기위협은현재도지속되고있는실정이다 6. 걸프전이후노출된과거러시아와이라크의생물학무기개발계획등이그실례다. 이제라도우리는대량살상생물무기에대한실상을인식하고이로부터국민과국가를보호할수있는대책을강구해야할것이며생물무기관련국내학자들의상호협력할수있는기회를갖고이를토대로범국가적인인식을확대해야한다. 새로운생물무기의백신이나치료제를개발하는것은물론, 생물무기방어연구에도역점을두고생물무기의공격을받았을때이미확보된플라즈마불꽃 7, 전리오존수 8, 그리고플라즈마제트 9 등의기술을이용하여신속히처리할수있는기반을구축함으로써대량살상생물무기로부터국민과재산을보호하고국토를방어할수있도록해야한다. 이에본보고서를통해급변하는북한생물무기관련국내 외정세에능동적으로대처하고국가의이익을고려한적시성있고체계적인북한생물무기의검증및폐기대비체제의구축과효율적인시행방안을제시하고자한다. 그림 1. 질병관리본부가밝힌주요테러대상병원체. 왼쪽위부터시계방향으로보툴리늄, 에볼라바이러스, 천연두, 페스트, 야토병, 탄저균. 1. 북한생물무기의국제정치학적함의와생물무기에대한역사적고찰을 6 한겨레, 생물학무기금지협상, 미국퇴장으로공식중단, 엄환섭, 플라즈마와전기방전에의한생물무기의제독, 물리학과첨단기술, 2007, p 정우동, 문성민외, 생물테러시실내제독을위한효율적인오존가스의적용방법, 한국군사과학기술학회지, 2008, 11(2), p 방찬욱, 전자파플라즈마토치에의해발생된탄화수소플라즈마화염에관한연구, 석사학위논문,

15 통해, 국가이익에기초한대응전략을도출한다. 2. 국내의북한생물무기의검증및폐기와관련하여소요되는기술적고려요소들을도출한다. 3. 생물무기및대상시설의선정방법론, 전문인력, 소요기간, 폐기및검증기술등에대한심층적조사, 분석과함께검증및폐기기술관련조사연구 4. 북한생물무기의불능화및폐기와관련된국내대응체계개발및남북상호사찰대비, 사찰대상의식별, 각대상시설별사찰수행방법론을제시한다. 본보고서에서는상기네가지분야의관점에서이제까지북한생물무기와관련한국제조약및협상과정을조명하고, 1972년공격적생물무기의연구, 개발, 생산을금지하되생물무기지역의예방적활동을허용하는생물무기협정 (BWC) 에서의정된사항에기초하여북핵검증및폐기에대비한효과적인검증체제구축방안을도출하고자한다. 6

16 제 2 장생물무기의특성과대응 생물무기 (BioWarfare) 정의 잠재적으로군전력및사회붕괴를의도하고바이러스, 세균, 바이오독소등을사용하여살상을하거나사람, 동물, 혹은식물에질병을일으키는것을목적으로하는전쟁및테러행위 10 로서그목표는인간이외에도다양한생물체로광범위하게설정되어있고, 군또는특정집단의이익이나이념을성취할것을목적으로행해지는행위를말한다. 제 1 절생물무기의역사 11 생물병기의역사는 2천년을넘었으나, 실제병원균의존재를확인한것은파스퇴르의실험 (1885년) 이후다. 생물무기는인간또는동물에대해사망또는피해를가하기위해고의적으로병원성물질을사용하는것이다. 화학무기및핵무기와함께현대생물무기는 3대대량파괴무기 (Weapon of Mass Destruction, WMD) 로분류된다. 생물무기의기원은인류의역사와함께하며미국의독립전쟁에서도생물무기가동원되었다는역사기록이있다. 20세기현대적인기원은 20세기초 ( 년) 제1차세계대전당시, 독일군이상대의기병을제압하기위해비저병을 (glander) 을사용한데에있다. 이로인해, 1925년제네바협정을통해전투시생물학무기와화학무기의사용을금하였으나, 이들에대한연구와생산은금하지않았으며당시미국과일본을제외한강대국들은협정에비준하였다. 하지만이협정에도불구하고생물무기에대한연구는계속되어프랑스에서는생물전정책을작성하기위해 1921년세균학위원회가창설되었고 1930년대중반 Le Bouchet 연구소에서사람과동물에대한작용제가개발되기시작했으며, 1940년독일군이연구소를점령할때까지계속되었다. 영국에서는앞으로있을지도모르는생물무기공격에대비하기위해서 1936년제국방어위원회에의해생물전하부위원회가설립되었다. 1940년 Porton Down에 10 질병관리본부 (2006) 생물테러대응종합정보망 cdc. go. kr/ 11 류광철, 군축과비확산의세계, 평민사, 2005, P. 53, , 예병일, 생물무기의역사, 월간우표 8 월호,

17 특별생물무기부대를설립한것이영국생물무기프로그램의시작을의미한다. 이곳에서의연구는보툴리늄독소와탄저균을사용한농작물및동물무기에집중되었다. 1941년탄저균으로채워진 5,000,000개의사료덩어리가생산되었으며, 1942년에는수개의탄저균폭탄이스코틀랜드의그루이나드 (Gruinard) 섬에서실험되었다. 그로부터 60년이지난지금까지이섬에는사람이살고있지않으며, 출입도통제되고있다. 탄저균이포자를형성한채토양에오염되어비활성인상태로존재하고있을것으로예상되며그렇다면언제라도포자를가지고있는탄저균이활성화되어인체에해를미칠가능성이있기때문이다. 일본에서는공격용생물무기개발이약 1930년대중반에수립되었다. 일본의주요연구시설은만주의 Beiyinhe와 Pingfan에위치하고있었다. 제2차대전을치르는동안일본은전쟁포로들에게생물작용제를실험했으며대규모박테리아살포를위한폭탄디자인및비행기분무탱크장치개발에힘을기울였다. 게다가일본은 1939년몽골에서소련군에대해, 1942년중국군에대해, 1940년에서 1944년까지중국민간인에대해생물작용제를사용한것으로알려져있다. 2차세계대전당시악명높은일본의 731부대는각종병원성미생물을인체에투입하는실험을진행한바있으며, 그중에는콜레라, 탄저균, 페스트균을비롯한수많은생물작용제들이포함되어있었다 12. 역사는일본의 731 부대의생물무기실험자료를미국에넘기기로하면서관련연구자군인들이전범재판에서제외되는협상을한것으로기록하고있다. 미국경우에는 1941년부터생물무기에관심을기울이기시작했는데이때생물전의위협을평가하기위한위원회가설립되었다 년에는연구기지가설립되었으며이듬해에실제실험시설이가동되었다. 제 2차세계대전이끝날무렵미국은광범위한작용제를시험하였으며대규모의냉동건조안정화기술을개척하였고생물학작용제의살포를위한확산제디자인을시험한상태였다. 소련에서는생물무기프로그램이 1927년부터시작되었다. 제 2차대전이전이미다양한병원균이연구되었으며전쟁개시때는야토병, 발진티푸스, 및 Q 열을일으키는생물작용제를생산할수있었던것으로알려졌다. 제2차세계대전이끝난후이와관련된자료를미군이가져갔으므로자세한내용을알수는없지만 50년이지나면서비밀문서들을풀어놓는미국은이미일부자료를 12 김지희, 이시영 (2007) 생물작용제를포함한대량살상용생물학적무기에대한역사및법률적안전규제사항에관한고찰, 한국안전학회지, 22(4): 스티븐엔티콧, 한국전쟁과미국의세균전, 중심출판,

18 공개하였으며, 이에따르면각종병원성미생물들을음식과함께제공하거나인체에직접주입한것으로알려져있다. 제 2차대전이종료할무렵에는적어도생물무기의실제실행가능성이확고하게수립되었다고해석할수있다. 전후생물무기의연구개발은계속되었는데가장뚜렷한나라는냉전을주도한미국과소련이었다. 1950년아칸소주의 Pine Bluff 근처에생물무기생산시설을설치하기로결정하였고다음해부터이연구소에서농작물에대한작용제가생산되었다. 또한 1950년부터시작하여선택된도시및농촌지역에무해한박테리아를모델로살포하는일련의대규모현장실험이생물학작용제의공중살포효과를실험하기위해서이루어졌다. 미국의생물무기프로그램은리처드닉슨대통령이 1969년 11월 25일부터미국은모든형태의생물전을포기한다고선언하고생물작용제생산에관계된모든시설의폐쇄및비축된모든생물무기의폐기를명령함으로써종료되었다. 1970년 2월 14일닉슨대통령에의해발표된또따른성명은독소무기에대해서도동일한조치를내린다는것이었다. 그후미국에서의생물전연구는전적으로방어적대응조치개발에집중되었다. 소련의생물무기프로그램에관한공개된자료에의하면소련은냉전기간동안광범위한연구및노력을유지한것으로알려져있다 14. 제 2차대전종료시소련은독일의선진적인작용제생산기술및일본의무기개발연구중에서많은부분을보유하게되었다. 그후소련은새로운종류의작용제를조사하고그생산및살포를위한기술을향상시켰다. 또한상당한양의생물무기가개발 / 생산된것으로보인다. 1970년대소련의생물무기프로그램은좀더독성이강한병원균종을창조하기위해유전적변이방법을활용하였고나중에는유전공학분야의발전을이용하려했던것으로알려져있다. 1979년 4월 2일러시아의스베르들로프스크 (Sverdlovsk) 의러시아도시스베르들로프스크에서탄저병이발생, 64명이상이사망했다. 당시소련정부는탄저균에감염된고기가원인이라고밝혔으나국제전문가들은인근생물무기시설에서탄저균포자가사고로누출된것으로추정했다. 92년보리스옐친러시아대통령은이사고가미생물시설과관련있음을시인했다. 그리고옐친대통령은러시아의모든생물무기활동의중단과모든기존에비축된생물무기의폐기를명령하였다. 14 Wikipedia/ 소련의생물학무기프로그램 : 9

19 그림 2. (A) 미국아칸소주의 Pine Bluff 근처생물무기생산시설 (B) 제 2 차세계대전당시 만주하얼빈에주둔했던일본에의해세워진 731 부대 15 제 2차세계대전이후로소련과미국뿐만아니라다른나라들도생물무기를개발하려는움직임이일어났다. 이와관련하여가장놀라운예는이라크이다. 1985년과 1991년사이이라크는강도높은생물무기개발프로그램을수행하였다. 이프로그램은포괄적인범위의사람및식물에대한작용제와함께탄도미사일등광범위한운반수단까지다루고있다. 1991년의걸프전때까지이라크는상당한양의생물작용제를생산했는데그중의중요한일부분은이미탄약에장전되어배치되어있었다. 실제로걸프전직전미군들은탄저병예방백신을맞고전투에임했으며, 이라크는패배하면서도전세계가우려한화학및생물무기를사용하지않은것으로알려져있고, 미국국방부도이라크가화학및생물무기를사용하지않았다고공식적으로발표하였다 16. 그러나전쟁이끝난후귀향한참전군인들에게서병원에서도해결하지못하는특이한피부질환이발생하기시작하였다. 이에관심을가진미국의민간의학자들이연구를해본결과백신으로해결할수없는변종탄저균에의한감염이의심된다는주장이제기되었다. 이런결과로걸프전후국제공동체는생물무기를포함하여이라크의모든대량파괴무기의폐기를명령하였다. 또한지난 2001년 911테러직후탄저우편물테러가발생하여 10월 5일플로리다에서아메리칸미디어사에근무하던한남성이숨지고, 동료 2명에서도탄저병양성반응이나오는등, 탄저병에대한여러증상이발생하여생물병기에대한공포가미국에서전세계로확대된적이있다. 이에따라미국 15 사진출처 : Wikipedia 16 노암촘스키, 미국의이라크전쟁, 북막스,

20 질병통제예방센터 (CDC) 는웹사이트 ( 를통해생물전때사용할수있도록개발된것으로알려진탄저균, 보툴리누스중독, 천연두, 폐렴균등에대한자료를제공하기시작했다. 메릴랜드에있는미군의감염성질병의학연구소도생물병기공격에대비해민간의사들과공공보건관리자들을상대로한 12시간위성학습과정을강화했다. 프랑스와독일에서도생물테러에대한대비가시작됐다. 또캐나다와독일에서도생물병기에대한오보로사람들이대피하는사태가일어났다. 국내에서는모제약사에서탄저병백신을생산한다는오보로주가가급등하는해프닝도있었다. 이외에생명공학회사들도치명적일수있는자사제품을테러범들의손에들어가지않게하기위해앞다투어보안을강화하고있으며, 미국식품의약안전청 (FDA) 승인경구용탄저병치료제인 ' 씨프로 '(Cipro) 와방독면의매출이급상승하였다. 미국정부도생화학공격탐지기개발에박차를가하고있으며, 한편으로는미국이이전부터군사적목적으로변종탄저병균을연구해왔다는사실도밝혀졌다. 제 2 절생물무기의현황 1) 생물무기의특수성 17 재래식무기와달리생산개발비가저렴하고쉽게은닉살포가능하다. 그로인한인명의손상이시간적으로차이가있어초기에감지하기어렵고, 극미량으로치사량이되며, 한번오염되면스스로번식확산한다. 화학무기는피폭된당사자에한해서피해가발생하고오염된지역에단기간의피해를초래하지만생물무기는보이지도않으며즉각반응을나타내는것도아니기때문에오염지역을확인하기쉽지않다. 또한생물작용제에사용되는세균은단한개체의몸안에만생존하더라도증식하여질병, 사망을초래하며본인이감염된사실을알았을때는이미넓은지역으로많은사람들에게전파시킨후일가능성이높다. 재래식무기와다른또하나의특성은문화, 기간시설의파괴없이오직 17 생물테러란무엇인가? 인터넷자료 : 일자료 11

21 사람만을공격하며, 미사일등재래식무기에의한공격은그것을발사한장소를역으로추적할수있고이에따라즉시반격을가할수있지만생물무기의살포는자연발생적인지인위적인지구별하기도어려울뿐아니라누구의소행인지를알아내는것은더욱어렵기때문에반격을가할만한표적이나증거를남기지않는다. 생물학적무기는그무기의사용에대한위협만으로도이들이목표로하는선언된집단의대중적불안과공황상태로사회적대혼란을초래, 이로인해사회의안정성이심각하게교란되어붕괴현상으로까지이끌고갈수있다는특성을가지고있다. 표 1. 생물작용제사용시예상되는심리적반응 18 공포 (horror) 테러집단이나정부에대한분노 사회적고립 분노 (anger) 감염에대한공포 도덕성의와해 공황 (panic) 증상발생에의귀속 사회제도에대한신뢰의상실 전가 (scapegoating) 편집증 보이지않는병원체에대한공포 세균과바이러스에대한마술적 사고 2) 생물작용제로서의생물무기특수성 19 값싼비용 : 도심 1 km 2 를파괴하는데비행기폭격은 $ 2000, 핵무기는 $ 800, 화학무기는 $ 600 그리고생물무기는 $ 1임. 생산의용이성 : 구입이용이한몇가지실험실수준의장비구입만으로도대량의생물병원체를생산가능함 ( 예를들면, 기존제약회사의시설이나양조장에서도쉽게생산이가능 ). 은닉, 운반의용이성 : 적은양의생물학작용제로도많은수의사람들에게해를미칠수있어병원체를은닉하여운반하기용이함. 또한운반후재접종에의해병원균의증폭이용이함. 18 질병관리본부 (2006) 생물테러대응종합정보망 cdc. go. kr/ 19 이승달, 양일우외, 화학 / 생물학작용제특성및대응요령, 육군사관학교, 2001, p

22 테러방지및발생시대처의어려움 : 위의세가지이유로생물무기에의한공격과생물테러의사전방지가지극히어려우며, 정확한감염원을찾는데시간이걸리고찾기가어려움. 즉, 전파경로의차단방법등을신속하게찾지못하면관리가사실상불가능하고그런동안지속적인전파가계속되기때문에상당기간위험요인이지속될수있음. 미리백신을맞는간단한방법으로공격측의방비는완료됨. 표 2. 도시인구 50% 의살상효과를내기위한핵무기, 화학무기, 생물무기량의비교 20. 워싱톤 (232km 2 ), kg 서울 (600 km 2 ), kg 핵무기 1,000 2,600 화학무기 ( 사린 ) 650,000 1,700,000 생물무기 ( 탄저 ) ) 생물테러및생물무기의공격형태 21 탄저균 (Bacillus anthracis) 과보툴리누스독소가주종이며, 박테리아로는페스트, 콜레라, 장티푸스, 디프테리아, 수막염균등이바이러스로는천연두를포함한에볼라바이러스가기타불임독이나아플라톡신, 리신등도생물작용제로사용되고있다. 전략적차원 : 대규모인구집단이나지역을대상으로기근이나경제적붕괴를이끌목적으로농작물이나가축을직접공격. 전술적차원 : 전략적차원에비해직접적인위해를가하는것으로, 생물병원체의잠복기에의하여그공격을알기힘든, 미국오레곤의샐러드바오염사건과같이고정된범위에효과적임. 20 이남택, 카인의병기, 법문사, 서울, 2003 p 생물테러대응참고자료 ( 보건복지부자료제공 ) 인터넷자료 :

23 테러리스트적접근 : 특정대상이아닌불특정다수를대상으로테러. 생물무기의특성상운반및살포는쉽고테러자체에대한조기감지가어렵기때문에심각한문제로지적되고있음. 미국의 9.11 테러시자행된우편물탄저테러가그실례임. 군사적접근 : 자국의병사들을백신접종한상태에서상대의군사들을대상으로생물무기공격. 가장직접적이고확실한타격을가할수있음. 4) 생물무기사용례 탄저와보툴리누스독소를사용하고자한예가있으며, 세균으로는페스트, 콜레라, 장티푸스, 디프테리아, 수막염균이, 바이러스로는천연두등에볼라바이러스가사용, 기타불임독이나아플라톡신, 리신, 등도생물무기로사용된예가있음 ( 아래표 3 참조 ) 표 3. 생물무기및생물테러사용사례 22 사례 병원체 동기 / 목적 이데올로기 대상 유포경로및결과 Weather Underground (1970) 협박으로 Fort. Detrick 서병원체를구하려함 일시적인도시기능마비를통한미정부의무능을입증 미제국주의와베트남전에반대하는혁명운동 미국도시인구 화학 / 생물무기를도시상수에유포할계획이었으나 U.S. Customs에의해밀고됨 남아프리카 CBW의공격용프로그램 (1970년대) Infertility Toxin ( 불임독 ) 남아프리카내흑인인종말살을위한정치적목적 흑인에대한인종차별주의 ANC 정치지도자. 지지자및 목표대상자의옷에독을묻히거나초콜릿, 담배등에숨겨섭취하도록함 흑인거주지역주민 남아프리카 CWB의공격용프로그램 (1970년대후반 ) 콜레라, 탄저 정부반군의소탕 독립국형성을막으려는정치전쟁 로데시아지역정부반군 ( 현재 Zimbabw e 독립국 ) 콜레라 : 남아프리카일부마을의수원에살포함. 탄저 : 게릴라전에참가한반군에게사용할목적으로 22 세계적인생물학무기사용사례, 인터넷자료 : 일자료 14

24 로데시아군인들에게 제공함 로데시아지역에 탄저병이수 천명에서 발병하였으면, 이 중에 82 명사망 소비에트, 탄저 구소련정부는 구소련군에서 의도된 구소련군생물무기 Sverdlovsk 발생 전쟁을대비한 목표대상 시설에서의공기 (1979) 당시에는 공격용 없음 전파로누출되었으나 오염된 생물무기를 방출방식및원인이 고기가 만들고자했던 된작업내용이 원인이었다고 프로그램 알려진바없음. 주장하였으나 해당군시설이 구소련군이 위치한지역을따라 생물무기 환자가집약적으로 시설에서의 발생. 94 명의발병자 과실로방출 중 64 명사망. 해당지역의가축들도 탄저로사망 Rajneeshee Salmonella 유권자들을 강력한 달라스, 주로식당의샐러드 Cult typhimuriu 무력화시켜 주도자에의해 와스코 바를오염시키는 (1984) m 선거에서 선도된인디언 카운티, 등의여러방법 ( 살모넬라 ) 이기고지역 종교문화 오레곤의 조직이붕괴되고 정치권을 거주자들 밀고자기생겨 획득할목적 계획이폭로됨. Red Army 파리의 서독관료와 마르크스혁명 특정타겟 불명 fraction 은신처에서 기업가들에 이데올로기 불명 나중에독일정부 (1986) 보툴리누스 대항할목적 (BKA) 로부터 독소배양 배척당함 Minnesota 우편 개인적 반정부적 tax- IRS 관리, DMSO, aloevera, Patriots 주문한 복수심에서 protesters; U.S. 건조분무등을통해 Council 피마자 비롯된연방 우익애국자 부사령관, 경피침투시킬계획 (1991) 씨에서 정부위해 운동 지역 FBI 정보원에의해 추출한 법집행관 발각, 4 명의주동자 리신 체포 R. I. S. E. 장티푸스, 자연의 Ecoterrorist 와 초기에는 공기분사, 도시상수 (1992) 디프테리아, 파괴를막기 60 년대 전세계인 오염등 15

25 이질, 위해인류를 약물문화에 구, 약물투약전에 수막염균을 말살하고 영향받은 나중에는 발각되어실패, 포함한 선택된 대학생 시카고 주동자는쿠바로 미생물 소수로문명 주위의 도피 병원체 재시작 다섯개 주 Aum 탄저균, 묵시록적 일본에서 시민, 에어로졸형태로 Shinrikyo 보툴리누스 교리입증, 신정부주의 반대파들, 최소 10 건이상 (1995) 독소, Q 열, 반대파제거, 신세기 진리교에 화학무기로는 20 명 에블라 불리한법정 종말론자들 적대적인 이상살해, 1000 명 바이러스, 판정에반발, 판사와 이상피해를 그외 일본의 조사하는 입었으나생물무기는 사린가스 정부를장악 경찰관 모두실패 등의 화학무기 포함 Larry Wayne 페스트, 미국에 기독교 우익 농약공중살포등의 Harris 탄저 ( 백신 이라크의 정체성과백인 애국자 방법으로살포 (1998) strain) 등 생물무기 우월주의 단체를 생물테러에관해 여러다른 위협을 대신하여 널리공포, 위협할 세균 경고하고 연방 때체포 미국내에 정부에 백인들만의 대해 분리된 막연히 영토를창설 위협 Gulf War 탄저, 전쟁무기로 - 전쟁에 탄저나보툴리누스 보툴리누스 사용 참가한 독소노출에의한 독소, 군인살상 장기적건강위해는 아플라톡신 발견되지않았으나 아플라톡신은저농도 노출후에도간암 발병률의증가 탄저균우편물 탄저 국제테러조직 미국을향한 미국 탄저균으로오염된 (2001 년 ) ( 알카이다 ) 생화학적테러 상원의원 우편물배달 및 46 명이탄저 언론매체 양성반응을 관계자들 나타내었으면이중 5 명사망 16

26 제 3 절생물무기의국내 외대응동향및전략 생물무기의국내 외대응동향및전략 생물무기의핵심이슈는생물무기의특징인병원체를이용하게되므로스스로증식할수있어지속적인위협을줄수있다는점이다. 그리고병원체는일정한잠복기를가지게되므로피해를바로감지하기어려울뿐만아니라당장은피해가없더라도장기간의검사관찰기간이필요하여이를효과적으로점담할수있는특수검사기관이필요한것을알수있다. 지구촌에서는이와같은생물무기에대응하기위해많은노력을하고있다 23. 생물무기와바이오테러에대한대응의의미는광의의개념으로해석해보면공격과테러리즘을예방하는노력으로부터그에대비하는활동, 실제발생하였을때행동으로조치하는단계, 발생후이를대응하며원래의정상적인생활과전투로복귀하기위한노력들의복구단계까지전단계를의미한다고할것이다. 생물무기과바이오테러의대응활동을협의의의미로정의한다면생물무기에노출된후피해를최소화하기위해활동하는모습을말한다. 이는대비단계에서준비한각종활동이실제생물무기공격또는바이오테러리즘이발생하였을때조직과장비를실제가동하면서피해를최소화하는활동인것이다. 이런대응활동은실제활동을하는단계로서정상화시키기위한복구단계이전까지많은노력을필요로한다. 이러한생물무기대응은국가의기술수준과의학수준, 국민의식수준등을나타내는것으로서바이오테러리즘에대비하는핵심단계라고도할수있다. 또한같은의미에서군내에서는생물무기대응수준에따라입는피해도당연히큰차이를보일것이다. 엄청난설비와전투무기를갖춘초특급전함을예로들어보자. 거기장기간의훈련을거친장병들이승성하고있는데생물무기에노출된다면제한된전함의환경상치명적이될것이다. 따라서군에서의생물무기대응은직접적인전투력을갖추는것못지않게중요한이슈로다루어져야한다. 이에따라서생물무기와바이오테러리즘에대비하는주도국들의대비태세와기술적인측면의현실태를알아보고더불어한국과비교해보면서선진국과한국의차이점을도출하고발전시켜야할사항과발전방향을도출해내고북한의생물무기검증에도활용함과동시에국가 23 Serena Parker, Counter terrorism analysts say better coordination key to bio-defense, News.com,

27 위기관리체제의중요한축으로서의생물무기또는바이오테러대응시스템구축에도필요한요소사항들을제시할수있을것이다. 1) 생물무기국내 외대응동향 24 생물작용제의공격시안전한행동요령 전염및감염여부를신속히파악 - 많은사람에게고열, 구토, 복통등의증세가나타남 - 피부접촉, 호흡기를통해짧은시간에많은사람에게질병을전염 테러시우편, 소포를이용한탄저균공격이있었음오염물질과환자와의접촉을피함 - 오염된물질이나환자와의접촉금지 - 마스크나손수건으로코와입을막고신속히대피 - 대피후안전지역에서감염여부를확인하고예방접종및치료몸과집안의위생관리에철저 - 음식물과물은 15분이상끓여서먹어야함 - 가축이나애완동물에의한전염을막기위해오염여부확인및관리철저 - 정부안내및최신정보에따라행동하여추가감염을예방 미국의생물무기대응동향 25 미국은 1990년대초반까지주로화학무기나폭발물위협대비에치중하였고생물무기위협에대한인식은미약한상태였다. 그러나 2001년 9 11테러에이어우편배달에의한탄저균테러로심각한공포감을느껴생물방어 (Biodefense) 연구예산을년간 80억달러 (2010년기준 ) 로대폭증액시켰으며국토안보부 (Department of Homeland Security) 를창설하였고, 2003년 1월대통령이직접생물차폐 (Bioshield) 안을제시하기도하였다. 24 소방방재청 (2010) 민방위화생방훈련장교안 ( 민방위과 ) 25 김형준, 바이오테러에대한각국의법적대응 미국과일본의경우를중심으로 -, 2003, 중앙대학교 18

28 국토안보부는특히생화학, 핵방사능테러로부터의방어업무를수행하고있으며이외에도질병예방통제센터 (Centers for Disease Control and Prevention) 가생화학테러에대한탐지기능및백신, 항생제관련업무를추진하고있다. 탄저예방을위해미국은 1970년 FDA 허가를거쳐 Michigan BioPort사가탄저백신을생산하였으며 1996년부터생물무기로부터노출가능성이있는해외주둔미군 ( 주한미군포함 ) 들에게백신을접종해왔다. 그러나 3개월단위로총 6회의접종을받아야하며접종과정에서여러부작용들이확인되어접종이중지되기도하였다. 미국은 1971년천연두백신접종을종료 ( 군인 1990년 ) 한이후다시대두된천연두에대한대책으로 2002년 12월 13일부시대통령이천연두예방접종및근절계획을발표하였으며총 5단계로나누어시행중에있다. 1 단계로천연두대응팀등의료종사자 50만명과군및민간필수대응요원 50만명에대해서 2003년 1월부터접종을시행하고있으며 2 단계는관련종사자약 1,000만명의추가인원에대해예방접종을실시하며 3 단계는일반성인희망자를대상으로확대시행하고이후 4 단계로 1960년대와 70년대천연두박멸을위해세계보건기구 (WHO) 가시행한감시통제정책을확대적용하는것으로이것은천연두발생지역에대한신속한확인및격리등의조치를취하는계획이다. 마지막으로 5 단계는 4 단계조치가비효과적일경우천연두확산을차단하기위한보다광범위한조치를포함하고있다. 또한미국은지역별화생테러감시센터를설치운용하고있으며이것은사스 (SARS) 확인에도운용된바가있다. 군사분야에서는생물학정찰부대를보유하고있으며생물작용제탐지측정및조기경보를위한생물탐지부대의편성을추진중에있다. 이외에도조기경보체계확립을위해경량화되고휴대가용이하며자동화원거리무인탐지가가능한화 생작용제통합탐지시스템을개발중에있다. 표4. 미국탄저균테러일정별현황 26 일시 발생지역 내용 ( 월 / 일 ) 10/05 플로리다주 아메리칸미디어 (AMI) 사더선 (The Sun) 이사진편집인밥스티븐스 (63세), 호흡기탄저병에감염되어사망 10/08 플로리다주 AMI사우편물정리실직원인애니스토블랑코탄저균양성반응 26 월간테러정세 출처 : 국정원 ( 일기준 ) 19

29 10/10 플로리다주 AMI사직원스테파니데일리 (35세, 여 ), 탄저균양성반응 10/12 뉴욕 NBC방송뉴스진행자톰브로코의개인여비서에린오코노, 탄저균양성반응. 뉴욕타임즈본사기자에게도탄저균의심가루물질전달 네바다주 마이크로소프트 (MS) 자회사에전달된우편물에서탄저균양성반응 ( 접촉자 6명은양성반응 ) 10/13 플로리다주 AMI사직원 5명추가로탄저균양성반응 10/15 워싱턴 DC 톰대슐상원의원 ( 민주당원내총무 ) 우편물에서탄저균검출, 보좌진 20여명탄저균양성반응 플로리다주 보카러톤의우체국에서탄저균포자발견 플로리다주 AMI사탄저균양성반응자중우편실근무자 1명감염 뉴욕 ABC방송직원의생후 7개월아기, 피부상처로탄저균감염 10/18 뉴욕 CBS방송앵커댄레더의사무실에근무하는여직원, 피부탄저병 워싱텅 DC 국회의사당부속건물인포드빌딩우편실에서탄저균흔적발견, 의사당폐쇄 10/19 뉴저지주 해밀턴우체국 35세남자직원, 호흡기탄저병 10/20 뉴욕 뉴욕포스트신문사직원 1명피부탄저병 10/23 워싱턴 백악관에서탄저균발견 / 브렌트우드우체국직원 2명, 탄저균감염사망 뉴저지주 해밀턴우체국여직원 1명이호흡기탄저병증세를보여입원치료중이라고주보건당국이발표 10/26 뉴욕 대법원에서탄저균발견 / NBC방송톰브로코에배달된편지를취급한직원 1명이피부탄저병감염 10/28 뉴저지주 트렌턴의소방대 1명이호흡기탄저병유사증상 10/29 뉴저지주 뉴저지주의한주민이우편물과무관하게피부탄저병 10/30 워싱턴 버지니아스털링집배소를거쳐페루리마주재대사관에보내진외교행랑 6개중 1개에서탄저균탐지 10/31 뉴욕 맨해튼이비인후과병원직원인캐시응우옌 (61세), 호흡기탄저병에 10/29 감염되어치료중사망 11/4 뉴저지주 해밀턴우체국여직원 1명, 피부탄저병 11/5 뉴저지주 10월초해밀턴우체국에서탄저균에감염되었던노마웰레스 (56세, 여 ) 가입원중이던뉴저지주마운티홀리병원에서퇴원 일본의생물테러대응동향 27 일본은 1993 년오꾸노시마에서발생된탄저균살포미수사건과 1995 년 27 김형준, 바이오테러에대한각국의법적대응 미국과일본의경우를중심으로 -, 2003, 중앙대학교 20

30 동경의지하철에서발생된신흥종교집단인오움진리교단에의한사린 (Sarin) 가스살포사건을계기로생물무기등대량살상무기에대하여관심이높아지게되었으며 1996년여름발생한 O-157 대장균에의한대규모식중독사건을통하여이러한관심은더욱고조되기에이르렀다. 이렇게생물무기의심각성을인식하기시작한일본은 1999년 7월일 미방위수뇌회의를개최하여생물무기의확산위협에대하여일본과미국이상호간정보를교환하고 2000년 5월부터 생물무기에대처하기위한간담회 를개최하여왔고 2001년방위청은 생물무기에대처하기위한간담회보고서 를발간하는등생물무기에대처하기위한국가적노력을시작하고있다. 그일환으로생물무기금지협약및테러리스트에의한폭탄사용방지에관한협약의실시를확보하기위하여생물무기및독소무기의제조, 소지, 양도및양수를금지함과동시에생물제및독소를발산시키는행위를규제하는등의조치를강구하는것을목적으로생물무기및독소의개발, 생산및저장금지와폐기에관한조약등의실시에관한법률을 1982년 6월 8일법률제 61호로공포 시행하여왔으며, 2001년 11월 16일법률제121호로개정하여시행하고있다. 일련의사건들을계기로일본에서는생물무기를이용한테러에적절하게대처하기위해과학경찰연구소의조직체계및분석기기의정비를도모해감정방법등의연구 개발을진행시키고있다. 또한, 수사 감식능력 과학적지식을겸비한수사원을확보하기위해지방경찰관의증원을실시함과동시에전문적지식과기능을갖는수사관의육성을도모하는등수사분석체계를긴급하게정비하였다. 아울러현장활동을실시하는경찰관의신체를방호하기위한생화학방호복등을지급하였다. 국내의생물테러대응동향 28 국내에서는그간생물무기에관한논의가군사적생화학방호차원에서다루어져왔으며최근미국의탄저백신접종을계기로본격논의되기시작하여탄저백신의국내생산을위한기술도입및공동연구추진이활발하게진행되고있다. 현재로서는탄저백신의국내생산및사용이되기까지는임상시험, 허가절차등을포함할때최소 7년이소요될것으로잠정판단되고있다. 또한만일의경우를대비하여긴급도입을추진중인미국바이오포트 (BioPort) 사의 28 김영택 생물테러대비및대응, 2007, 대한의사협회특별기고 21

31 탄저백신은한사람당 1회접종가격이 50달러나되기때문에 18개월이내 6회접종시 300달러가소요되는것으로계상되고있으며생백신이기때문에접종시부작용등상당한주의가필요하고모든종류의탄저균에대한방어능력을가지고있지않는단점을가지고있다. 탄저백신의국내생산추진은국방부산하연구소인국방과학연구소 (ADD, Agency for Defense Development) 에서생백신개발을추진중에있으며국립보건원에서는세균질환부의독소세균과에서부작용이없고안전성과효능이뛰어나며생산성이우수한새로운백신으로유전자재조합백신개발을추진중에있으면현재탄저항원에대해서항원학적, 면역학적분석기법과 rpa 대량생산기법및단일클론항체제조기법확립등유전자재조합백신개발의기초단계를확보하였다. 향후재조합성분백신후보물질의선정및백신효능평가와평가방법개발을추진중에있으며이는현재미국이생백신개발을지양하고유전재조합백신개발을적극추진중인점을감안할때 ADD보다다소우위를선점할수있을것으로판단된다. 백신의개발과는별도로생물무기대처를위한노력은대부분군위주로진행되고있으며무방비노출가능성이높은민간인을위한대책마련을위해국립보건원방역과는 1999년을지훈련을통해전시방법사업대책안 (EpiCon) 의초안을이미마련하였고그실천전략개발 (Civil Defense Strategy against Bioterrorism) 을추진중에있다. 2) 생물무기기본대응전략 생물무기대응단계및위협에대한기본대응방안 29 생물무기사용위협에대한기본대응방안은다음과같이정리할수있다.( 그림 3 참조 ) 감염성이높은전염병에대한연구 / 응급대응을위한기본시설을구축하기위한계획및실행 정부부처 / 부서간의공동응급대처계획수립을위한유기적협력관계 생물무기의위험도평가를위한커뮤니케이션준비 29 최철순, 생물무기로사용된병원균과질병에대한고찰, 대한수의사회지, 2002, 38(9), p

32 생물무기의표적이될수있는동물의움직임을확인 추적할수있는과학적인체계구축 대규모생산공정에서의생물학적안정성확보 사회경제적인영향이클것으로예측되는병원체에대한정확한정보확보및커뮤니케이션 새로운동물과식물질병연구네트워크의강화. 특히사람과동물에동시감염될수있는인 수공통전염병에대한감시네트워크의강화. 생물무기의조기발견과대처를위한세계적감시네트워크의공조강화 오염현장의검사실혹은실험실에서사용할수있는병원체의신속한진단법개발 분자역학과백신개발을위한병원체유전체연구수준제고 집단발생을예방및관리할수있는신규화학 면역학적대응전략개발 수의사와정부현장인력그리고실험실진단인력에대한지속적인교육 진단시약개발을위한지원과항바이러스약물과백신개발을위한연구권장생물작용제에대한분자생물학적감시체계의확립충분한백신과치료약물을비축생물무기살포중혹은후에민간인에게정보를제공하고안심시킬수있는교육자료준비생물무기와관련하여보건의료전문가의교육과훈련을강화정확한정보를제공할수있는 communication programs 확립일선지역사회방역당국에진단할수있는시약들을공급생물학적공격을발견하고대응할수있는역학적능력을향상그림 3. 생물작용제에의한생물테러대응단계도 김창호, 이광렬, 위기관리단계별생물테러관리체계에관한연구, 2007, 한국경호경비학회, 13, p

33 생물무기공격에대한역학적단서 31 평상적이지않는발생양상 비슷한임상증세의급성환자가대규모로발생하는설명되지않는유행성질환으로시간이나유형별로특이성이없이급격히발생하는양상을띤다. 설명되지않는지리적, 계절적혹은환자의분포 ( 예 ; 여름철의인플루엔자발생, 비토착화지역에서의툴라레미아의발생등 ) 가설명되지않으며, 병원체의유전적, 분자양상이기본병원체와다르다. 해당질환이발생지역에서의드문질환이거나정상적인유행시기가아니며정상적숙주가없는상태에서는전파가되지않는다. 사람에서질병이발생혹은사망이나타나기전에설명되지않은동물사망이관찰되며통상적이아닌전파경로를통해발병하고, 의심되는매개물질노출과환자발생에연관성이관찰될때의심된다. 시간적분포 단기간내에증가와감소를보이는유행곡선을갖으며, 건강한사람에게서수시간내지수일내에급격히질병발생이증가되고여러다른질환들의동시다발적인유행성을보인다. 지역적분포 단일장소에서환자발생이밀집되며기대이상의대규모유행발생 ( 특히고립된인구밀집지역에서 ) 혹은동시에여러곳에서유행이발생한다. 야외에있던사람에비해서, 공기정화기나밀폐된환기시설이있는실내에있던사람들의발병률이낮고, 원인이되는병원체가실내에 31 질병관리본부 / 질병정보광장 / 보건안전및위기대응 / 생물테러 : 24

34 살포되었을경우노출된지역에서높은발병률이나타나거나, 야외에살포되었을경우밀폐된건물내에서발병률이낮은특징을나타낸다. 대상지역에서존재하지않는이례적인유기체의종류 (strain) 이나변종, 항균성내성유행으로분류되고, 평상시에발생하지않던지역에서비슷한질병이집적되어나타난다. 서로다른지역그리고다른시간에비슷한분자생물학적특성을갖는병원체가동시에발견된다. 증상의특징 처치를요하는사람들중특히고열, 호흡기계통, 소화기계통불편을호소하는환자들의특이적인증가추세를띠며, 비교적드물고생물무기가능질환 (pulmonary anthrax, tularemia, plague) 을보이는환자가나타난다. 같은환자가여러질병의증세를갖으며, 그에따른임상적증세가다르다. 평상시에는발견되지않는임상증상혹은질병이나타나거나평상시보다대상질병의중증도가높이나타난다. 질병의중증도 치사율로볼때이례적으로더위중한환자가많고호흡기증상을가지고치료를하더라고효과가없다. 대규모로급격히치명적인환자가발생하며, 주어진병원체로야기될만한증상이상의중증도를보인다. 생물무기사용에대한직접적증거 생물테러행동의직접적증거가있고, 테러수행자나정보기관에의해선언이된다. 25

35 테러리스트들의생물학적병원체살포의공언이있거나, 사용된기기의증거나개봉흔적등이분명해서병원체유포의직접적인증거가확보되는경우를이른다.. 제 4 절생물무기의대처방안 1) 생물무기의탐지및감시 일반적으로생물무기등을이용한화생방전에대비한방어수행체계는적의생물무기사용위협을감지하여군사적타격을통해위협을제거하는적극적수단과생물학정찰, 방호, 제독등을통해적의생물학공격으로부터피해를최소화하는소극적수단을포함한다. 이러한구성요소들은군의경우생물학전의모든단계에서실시되는임무수행분야로서작전단계에따라그중요성이다르게적용될수있다. 생물무기로인한전염병발생감시기능의체계화 보고체계강화 : 병원등의료시설은생물무기사용을제일먼저인식하고대응하게될시설로서고의적또는전쟁에의한생물무기사용이의심될경우지자체별로긴급대응체제가가동될수있어야한다. 보건소와병원행정담당자간의법정전염병보고는즉시이루어져야하며보건소와시도보건과및국립보건원, 경찰청, 화생방방호사령부, 국방부간의신속한정보전달체계가가동되어야한다. 따라서각병원들이해당지역내증상중심진단기준이확보되어야한다. 증상중심진단기준의확보 : 생물무기로인한전염병발생에신속한대응을하기위해서는최초시작을얼마나빨리감지하느냐가중요한관건이다. 급속한질병발생과전파의가능성이높기때문에검사실에서확진을위한진단을기다리는것은현실적이지못하다. 대신가능성이높은증상들이파악되면바로대책수립에들어가야한다. 26

36 표 5. 생물무기로인한질병발생시확진을위한진단예시 32 전염병증상탄저병흡입탄저 초기에는독감처럼시작한후잠시증상완화될수있음 2~4 일경갑작스런호흡부전과심혈관폐쇄동반 흉부 X-선사진으로중격동이확장됨 질병발생 2~3 일경혈액배양에서그람양성균배양 피부탄저 피부가탄저포자에직접접촉되는경우 주로머리, 팔뚝, 손에발생 수포, 소양감을동반한구진발생후 2~6 일경검게변화 항생제치료시대부분완치가능장탄저 주로오염된고기섭취후복통, 구토, 발열증상 혈변, 혈액성설사 질병발생 2~3 일경혈액배양에서그람양성균배양 전신성패혈증동반시사망천연두 독감같은바이러스성질병과유사증상을보임 감염 2~4 일경발열, 근육통발생 얼굴과팔다리 ( 손바닥, 발바닥 ) 에피부발진발생 1~2 주뒤피부발진에딱지가생김 특정부위별순서대로생기지않고동시에발생함 생물무기에노출된것으로의심되더라도대규모의오염이아니면모든사람에대해제독절차를밟도록할필요는없다. 이경우오염된의복을신속히제거한후비누를사용하여샤워를하도록하며, 눈은식염수를사용하여씻어내도록한다. 생물무기폭로후관리 33 예방약투여및노출후예방접종 : 예방약투여는생물무기종류에따라변동이있는데탄저의경우노출이확인되었을때퀴놀론제제또는독시사이클린을투여할수있으며보툴리즘의경우항독소를투여하고페스트의경우독시사이클린또는퀴놀론제제, 천연두는노출후예방접종또는백시니아면역글로불린이효과적임. 32 생물무기또는원인불명전염병발생대비전략, 인터넷자료 : 자료 33 김영택 생물테러대비및대응, 2007, 대한의사협회특별기고 27

37 심리적안정 : 생물무기사용이확인될경우해당지역또는전국적공황이발생할수있으므로보건소및병원의담당자들은사전에정신심리처치를위한교육훈련을받아야함. 검사실관리 : 진단가검물채취는엄격한표준에의거관리되어야한다. 검사실레벌설정 레벨 1 병의원검사실 - 원인균의확인을위한최소한의검사 레벨 2 보건소, 보건환경연구원 - 원인균확인, 의심환자검사 레벨 3 국립보건원 원인균에대한분자생물학적검사 가검물수송방법 의심환자또는확진환자의가검물수송은반드시경찰등과의 협조체제속에이루어져야함 환자및대중홍보강화 생물무기의예방과사후관리에대한명확하고일관되며이해하기쉬운정보를환자, 방문객, 일반대중에게제공 그림 4. 미국의단계적대응전략 출처 : Centers for Disease Control and Prevention 28

38 이제생물무기의사용은 만약 의문제가아니라 언제 의문제로인식되고있는만큼언제든지발생가능한것으로서간주되고인식되어야한다. 이는공공보건뿐만아니라특히민간의료계에서더욱활발하게진행되어야한다. 물론생물테러가아니고생물무기의공격이라면군이일차적으로주도적으로나서야할것이다. 그렇다하더라도군만의문제가아니다. 왜냐하면다른무기와달리생물무기는의도하지않아도민간인도실질적인공격에노출되기때문이다. 즉, 군과공공기관그리고민간의료기관이공조하여대응하여야한다. 가장먼저필요한것은생물무기는가장경제적이면서도무서운전술무기가된다는점을군에서인식하는것이다. 전술적인입장으로볼때생물무기를다시분석해보고이에대한대응이다른무기체계못지않게중요하다는인식이군내에마련되면이에기반하여다각적인준비와대응방안을구축해야한다. 물론민간과의공조체제가필요할것이다. 생물무기대응은군만의문제가될수없는특징이있기때문이다. 2) 생물무기제독방법 생물제독의정의및고려사항 생물제독은소독 (disinfection) 혹은멸균 (sterilization) 을통하여오염된지역을안전하게사용하기위해서취해지는제반절차라고정의할수있다 35. 소독은병원성미생물의확산과피해를방지하기위한미생물의선택적인제거이자위험의수준에도달하지않을정도의낮은수준으로의병원성미생물의제거를의미하며, 멸균은미생물이존재할확률이 0% 로완전히깨끗한상태를말하는것이다. 대규모시설의대한생물학적제독을위해서는어느수준의소독개념을적용할것이지아니면멸균의개념에입각해서제독을할것인지의결정이매우중요하다. 생물학테러의상황하에서군사작전적의미의제독수준은백만분의일이하의확률 (10-6 ) 을의미한다고하기도한다 36. 생물테러오염지역에대해제독을할때고려해야할많은요소들중에서특히, 오염된지역이민간인이사용하는시설이라는데초점을맞추어야한다. 이는방독면과같이개인보호장비를갖추지않은민간인에대한고려와 35 정우동외, 생물테러와환경소독, 대한환경공학학회지, 2007, 29(9), p Rebert J. Hawley and Joseph P. Kozlovac, (2005) Decontamination Biological Weapons Defense Humana Press Totowa, New Jersey,

39 오염지역을생물제독한후에안전하게재사용할수있는지여부등의여러가지문제들이포함된다. 현행생물제독기술과문제점 우리나라에서생물테러지역에대한제독방법은소독제를물과반응시킨수용액을이용하여환경소독을하는것이주를이루고있다. 하지만이러한방법은에어로졸로살포된병원성미생물의확산에대해서 100% 완벽한처리방법이라고보기어렵고, 수용액을이용할수없는특수한환경에대한완전한제독절차가제한된다는문제점을내포하고있다. 보건복지부산하기관인질병관리본부에서제시하고있는탄저오염지역에대한생물제독의방법은표 6 에서보는바와같이밀폐가능한장소와개방된장소에서의제독방법두가지를제시하고있다. 표 6. 질병관리본부에서권장하는생물제독방법 37 오염지역제독방법및절차 탄저균으로오염된지역 : 건물안, 통풍시설지역, 토양등밀폐장소가오염되었을경우 건물안을훈증소독기 (fumigator) 로멸균한다. 훈증소독기는 37% 포름알데하이드용액을이용하여 15~50 ml/1~3 m 3 이되도록한다. 이때온도는 15 이상을유지한다. 토양제독 일반적으로오염지역가까이에있는잡초나잔디는모두소각한다. 20 cm 아래에있는토양까지 121 에서 20 분간멸균한다. 5% 포름알데하이드용액을사용해서 50 L/m 2 으로살포한다. 질병관리본부에서제시하고있는소독방법외에도육군에서제시하고있는생물학오염지역에대한제독방법은군용가용자산을이용하는방법과대체소독제를이용하는두가지방법이있다 ( 표 7) 38. 육군에서제시하고있는대체소독제의종류로는차아염소산칼슘 (CaClO 2 ), 차아염소산나트륨 (NaClO 3 ), 포프말린, 가성소다및양잿물 (NaOH) 등인데, 이러한대체소독제는비교적쉽게구입이가능하고적당한비율로물과희석하여오염된지역이나인원에대한제독을할수있다 질병관리본부생물테러대비초동대응요원교육자료 (2005) 38 육군교범대화생방테러작전 (2003) 39 육군교육사령부, (2003) 대화생방테러작전 부

40 표 7. 우리나라육군에서제시하는대체소독제의종류및응용법 40 종류 응용방법 주의사항 차아염소산칼슘 (CaClO 2 ) 수용액 (area/personnel) - 협소지역일경우 (5~10%) HTH : water = 3 : 97 ( 평지일경우 ) 제독가능지역 : 7 m 2 /gallon - 신체적용할때 (0.5%) HTH : water = 1 : 99 금속부식성 흡입하거나피부접촉을피하고눈에들어가지않도록한다. 보호장구 ( 장갑, 마스크 ) 를반드시착용한다. 차아염소산나트륨 (NaClO 3 ) 원액으로닦아낸다. 50% 희석된용액으로뿌린다. - 제독가능지역 : 7 m 2 /gallon 주의 : 피부접촉 / 의류손상 금속부식성 : 금속표면에닿았을때는씻어낸후에건조시킨다. 포름알데하이드 (Formaldehyde) 훈증소독기로뿌린다 ( 에어로졸 ). 주의 : 온도 > 21, 상대습도 > 85% 포름말린 (formaline) 원액 1.1 L 또는포름말린-메탄올혼합액 ( 포름말린 5% + 메탄올 13%) 0.88 L 를이용해서 증기는독성이강함 / 인화성물질 보호장구 ( 장갑, 마스크 ) 를반드시착용한다. 민감성물질의접촉을피한다. 1,000 ft 3 을제독할수있다. - 접촉타임 > 16 시간 - 상대습도 > 70% - 온도 > 16 제독한후에는공기환기시킨다. 양잿물 (NaOH) 10% 용액 - 제독가능지역 : 1 m 2 /gallon ( 평지일경우 ) 독성강함, 금속부식성 주의 : 피부접촉 / 의류손상 군용제독제는이러한대체소독제들보다훨씬강력한산화력을지니는소독약품을이용하는데, 야전에서물을급수하여신속하게혼합후작전의목적에따라장비혹은지역을제독하게된다. 군사작전에서사용되는군용표준제독제는매우강한염소계열의소독약품으로써이는단시간내에제독작전을완료하여작전의지속성을보장하기위한것이므로민간시설의소독목표와는목적및방법면에서는상당히다르게접근을하고있다. 하지만이런경우도그잔류독성으로인하여장비등군작전에필요한무기들을바로활용할수없게된다는단점이있기때문에좀더친환경적인제독기술을확보하는것이필요하다. 그렇다면우리는어떠한방법을이용해서생물테러오염지역을 40 Source: Army Chemical School in Korea 31

41 안전하게소독할수있을지, 그리고고려해야할요소들은어떠한것이있을지에대한고찰이필요하다. 생물오염지역에대한소독방법은널리알려진소독제를물과반응시켜수용액상태로사용해왔다. 하지만최근에는바이오에어로졸형태로미생물을소독하는방안으로가스상의소독제를활용하는방법이더욱많이연구되고있다 41. 공기중으로확산된미생물은수용액이닿을수없는곳에분산되어제독의소요를증가시키고, 수용액이닿으면문제가생길수있는표면 ( 예를들면, 컴퓨터내부, 민감한전자장비등 ) 에는제독의어려움이발생하기때문이다. 게다가이러한방법들이사용후의환경적안정성문제와인체유해성문제를야기하기때문에최선의방법은인체에무해하고환경친화적인생촉매-기반생물제독제를이용하는것이다. 최근다양한생촉매등이이러한경우에사용될수있도록개발되고있기때문에조만간기존의제독방법을보완할수있는친환경제독방법들이도입될수있을것으로예상된다. 41 Heckert, R. A., Best, M., Jordan, L. T., Dulac, G. C., Eddington, D. L., Sterritt, W. G., (1997) Efficacy of vaporized hydrogen peroxide against exotic animal viruses Applied and Environmental Microbiology, 63,

42 제 3 장생물무기개발현황과파급효과 제 1 절생물무기개발현황 2001 년 6 월미국에서는 Dark Winter 42 라는코드네임으로바이오테러리즘에대한모의실험을진행하였다. 모의실험의방법과의의는미국오클라하마도시에천연두균이퍼졌을때대응방법체계의미비한부분을극복하고생물무기공격에대한방지및신속한대응방법을정부차원에서재정비하고민간인에게는생물무기의존재를알리고위험성 ( 표 8) 을고취시키고자하는것이었다. 그후, 2004 년 7 월전미국조지부쉬대통령은생물무기를이용한테러공격을방지하고또그같은공격에대응하기위해일명 프로젝트바이오쉴드 (project bioshield) 법안에서명했다. 이법안의발효시점부터생물무기나화학무기, 또는핵무기공격으로부터미국을보호할첨단산업개발에 10 년동안 56 억달러를투입하는내용을골자로하고있다. 특히, 민주공화양당의초당적노력으로이법안이만들어졌고, 의회상하양원에서도거의만장일치로통과되었다. 그러한배경은탄저균이나천연두균같은생물무기의공격을받았을경우에해독제가필요하나민간제약회사들은판로가없기에그같은약품들에대한개발이나생산을꺼리고있는실정이다. 따라서미국정부는새로운법을제정하여생물무기로인한질병에대한해독제를정부차원에서보장하여, 약품의연구개발및생산을촉진시킴으로서, 현대첨단기술이오히려우리를겨냥할지도모르는상황에서그위험을지적및인식하고, 우리시대최고의위험에맞서고있다. 이처럼, 생물무기를지난 10 년간미국은물론다른국가들은방어적차원에서생물무기를개발하는데많은노력을기울여왔다. 최근까지도미국에서는가능성이있는공격에대해서방어 금지 준비를하고자공격적및방어적인생물무기개발을계속진행하고있다. 표 8. 생물무기작용제의필수사항 필수사항 지속적인효과를나타내야함 ( 사멸, 불능또는농작물피해 요구되는특징 적국에의해서탐지가어려워야함 42 Bioterriorism Exercise Andrews Air Force Base, 2001, Johns Hopkins Center for Civilian Biodefecnse, Center for Strategic and International Studies, ANSER, & Memorial Institure for the Prevention of Terrorism 33

43 등 ) 대량으로생산이가능해야함 작용제를저장중이거나운반할때안정해야함 발포했을때확산이용이해야함 확산된후에도안정해야함 적국에대한무력으로사용가능해야함 가능한짧고예상가능한배양시간을필요함 살포지역이우호국에의해서점령되었을때는제독시간이짧고용이해야함 기대되는심리적효과를얻기위해서는단일보다는다중으로감염 ( 예, 사람과동물 ) 시킬수있고다양한운반수단에적합해야함 1) 공격적생물무기의개발 43 항생제내성병원균. 박테리아, 바이러스그리고곰팡이의경우에는유전공학 (genetic engineering) 기술을이용하여합성과변이요소유발이용이하여매우효과적인생물무기로활용될수있다. 이러한생물작용제는유전적인정보 DNA 를가지고있는데 ( 바이러스의경우에는 RNA 에존재 ), 생존과복제에필요한정보뿐만아니라식물이나동물에게감염시킬수있는병원성유전정보도유전공학을통해서좀더강한전염성을가지게하거나항생제등에저항성을높일수있다. 냉전시대동안에, 소련은상당히치명적인 슈퍼박테리아 (Super Bugs) 생물무기를개발했다. 이프로그램의하나인 Project Bonfire 에서는 10 가지의다양한항생제내성이있는박테리아를만들어냈다 ( 그림 5). 그들은여러종류의박테리아에서각각분리한항생제내성이있는유전자부위를탄저균의 DNA 에심어서현존하는항생제방어체계로는막아낼수없는탄저균을개발하였다. 그림 5. ProjectBonfire 43 Katy Andrews (2011, Jan. 24) Genetic Science Learning center, Got Duct Tape?, The Truths and Tales of Biological Warfare, The University of Utah 34

44 하이브리드바이러스. 또다른소련의생물무기발명그룹인 HunterProgram 에서는하이브리드바이러스를선보여서로다른바이러스의전체유전자를결합시켜서예상할수없는증상을유발시키고전혀방어할수없게만들었다. 이러한방법의다른응용으로는병원체인바이러스를박테리아안으로삽입해서생물무기를만드는것이다 ( 그림 6). 이경우에는두가지의문제를발생시킬수있다. 만약에이것이인간에게노출되었을때박테리아에의해서병리현상이나타나서항생제를이용해서치료를하고난후에도바이러스에다시감염되어서바이러스성질병이발병할게된다는것이다. 두개의질병이차례로발생하는경우에는의학적으로치료하기가매우어려워지고이것이하이브리드생물무기의강점이되기도한다. 그림 6. HunterProgra 유전자전합성. 유전자염기서열을초고속으로해독하는유전체분석시대의발전은이미유번자조작으로태동된바이오테크기술발전의혁명을갖고왔다. 그후기술발전을거듭하여이제세계는유전자전합성이가능한시대에도달하였다. 원하는유전자를 2주내에값싸게합성하고몇달이면사실상새로운생명체에해당하는유전체전합성을할수있을정도의기술발전을이루었다. 유전자합성코스트가낮아지고합성한유전자가얼마나정확한것인염기서열을결정하는기술이획기적으로발전하면서 유전자조작 시대에서 유전자합성 시대로진입하고있는것이다. 이런기술을 합성생물학 (synthetic biology) 이라고이름붙였다. 이러한기술의발전을이루는핵심연구자들이모여제일먼저한일은 어떻게하면이러한유전자전합성신기술이생물무기를개발하는데활용되지않게통제하고검증할수있을까 하는문제였다. 그만큼유전자전합성기술이생물무기를개발하려는면에서보면 35

45 완전히 와해성 기술 (disruptive technology) 에해당한다. 단순한유전자조작에의해항생제내성생물무기병원균을제작하던데서항생제타겟이되는유전자를전합성하여그타겟을피하는일은극히간단하게된것이다. 또한, 생물작용제의항원 (antigen) 으로인식된부위를변경하게되면사실상기존의백신으로는예방이안되는생물작용제를탄생시킬수있다. 한발더나아가기존의탐지시스템이어떤부분을탐지하고있는지알려져있기때문에그부위만을합성하여대체한생물작용제를만든다면기존의탐지시스템은작동하지않을것이다. 그야말로기존의탐지대응시스템을완전히무용지물로만드는것이가능한것이다. 그림 7. 합성생물학 (synthetic biology) 개념도. 생물파트들을디자인개념에서여러가지 물리화학적인기능을하는 부품의조합 으로보고유전자전합성을통하여디자인된생물체를 만들게됨. 이와별도로미국에서도자국스스로공격적인생물무기 (offensive biological warfare) 를생산하고자노력해왔다. 탄저균 (anthrax) 를살포할때보다효과적인방법을찾고자하는것에집중해서연구를하였다. 이실험은바다또는유타서부에위치한사막에서대규모의동물실험군 ( 돼지, 원숭이, 양등 ) 을대상으로살포하여실시하였다. 사람거주지역에서박테리아포자의확산성을테스트하기위해서위험성이없는박테리아포자 ( 크기나모양이탄저균의포자와유사함 ) 를은밀하게미국국방부의통풍시설을이용하거나샌프란시스코의해변가그리고 36

46 뉴욕의지하철에살포하였다. 이러한실험은탄저균효과적인살포및확산의어려움과성공적인분포후에오는치명적인결과를보여주고있다. 실험의존재는 1970 년까지대중에게알려지지않았고 1999 년까지실제적인결과는발표되지않았다. 아직까지도미국의공격적인생물무기의자세한사항들은국방부에의해서기밀이다. 2) 방어적인생물무기 1969 년미국닉슨대통령은공격적인생물무기의개발중단하고보관된생물무기에대해서폐기를선언하였다. 생물무기개발자들의관심은공격적인무기개발에서방어적인생물무기를개발하는것으로옮겨갔다. 3 년후인 1972 년생물및독성무기협약 (Biological and Toxin Weapons Convention) 에서 100 개국이넘는국가들이방어목적이아닌치명적인생물무기의개발을금지하는조약에서명을하였다. 국가들은생물제재를검출하는방법이나백신개발에총력을기울이게되었다. 소련연방국역시조약에서명을했음에도불구하고공격적인생물제재를폐기하는대신에적극적인개발을추진하였다. 특히생물무기개발을주도했던 Biopreparat 연구소에는 3 만명까지의직원이근무했던것으로알려졌다. 소비에트프로그램은 1992 년소비에트연방정부의붕괴후에도중단되지않다가러시아옐친대통령이모든공격적인생물무기생산을금지함으로써종결되었다. 하지만러시아가완벽하게모든소비에트프로그램을파기했는지는미지수일뿐만아니라생물무기의 종자 들이어떻게보관유지되고있는지가관련서방과학자들의초미의관심사가되고있다. 백신개발 원래백신의작용원리는살아있거나약해진또는죽어있는병원체에간이감염이되었을때면역체계에의해서특정물질에대한항체를미리만들어놓는것을말한다. 백신을맞은사람은후에병원체에노출이되었을때이미형성된항체에의해서보호를받을수있다. 최근연구되고있는것은병원체의 DNA 게놈의한부분만을항원으로하여백신으로사용으로하는것인데이는병원체전부를백신으로사용하는것보다훨씬안전하고효과적이다. 또한 DNA 백신이더효과적인병원체에대헤서는 DNA vaccine 도개발되고있다. 또한 ricin 등바이오독소에대한백신도개발되고있는것으로알려져있다. 생물무기에대한 37

47 백신의문제점은생물무기병원체들이박멸된상태이거나평상시에는거의문제가되지않아서상업성이없기때문에사실상백신이개발되고있지않다는점이다. 이러한문제점을극복하고자미육군감염병연구소에서는민간에서개발하고있지않는주요생물무기화가능성이있는병원체에대한백신개발을진행하고있다. 치료제개발 생물무기병원체는바이러스, 박테리아, 그리고바이오독소이다. 대부분의바이러스는일반적으로개발된항바이러스제로치료가가능하다. 또한박테리아들도지금까지개발된항생제로대부분치료가가능하다. 바이오독소에대해서는항체공학으로개발된제독치료제가기본이지만아직도많은부분개발이진행중이거나임상시험중이다. 생물무기치료제의핵심문제는이렇게민간에서개발완료된치료제가무용지물이라는점이다. 즉생물무기를기반으로한전투를준비한측에서는기존에알려진치료제를무력화시키는방향으로생물무기병원체를개발했다는것이다. 단적인예로는이미 20 년전에구소련에서당시의항생제로는치료할수없는탄저균을개발무기화했다는것을들수있다. 얼마나일반화된것일까? 일반화되었을것으로보아야하고또한최근의바이오테크기술의혁신적인진보로기존치료제를무력화시킬수있는생물무기병원체개발이한결쉬워졌다는점을인정해야한다. 이런경우라면, 문제의핵심은어떻게하면기존의항생제에듣지않는생물무기박테리아를치료할수있는신개념긴급항균제 (emergency antimicrobial) 을효과적으로개발할수있을까라는점이된다. 그런데생물무기공격을준비하는군대하면기존의치료제로쉽게치료가되는병원체로 무기화 를했을까라는질문이생기게된다. 그에답은자명하다. 그럴리없다는것이다. 탐지 / 분석방법 백신이이미알려진생물제재에의해서감염되었을때도움을줄수있는 반면에신속하고정확한탐지 / 분석은질병의확산을조기에방지할수있는 방법이다. 현재의탐지방법은각각의생물제재들이가지고있는고유한 DNA 정보나단백질정보를이용하는것이다. 신속한탐지는단백질의특성을이용한 면역학 탐지 디바이스가 주를 이루고 있고 확진은 정량적 38

48 중합효소연쇄반응 (qpcr, Quantitative Polymerase Chain Reaction) 을이용하는것들이대부분이다. 몇십분안에수백만개의단일 DNA 를증폭할수있는기술에기반하여소량의샘플에서 DNA 를추출하여병원체를동정할수있게되었다 ( 그림 9 참조 ). 제 2 절생물작용제의구분 미국의경우에는전쟁에서사용하기적합한생물작용제를보통 Dirty Dozen 이라고통칭하는데여섯가지박테리아와, 세가지바이러스그리고독소로구분할수있다. 표 9 에표기된모든병원체들은생물작용제로테스트를마친것들이다. 표 9. Dirty Dozen 독소와발병되는질병들 44 박테리아 바이러스 독소 탄저균 (Bacillus anthracis) 천연두 (Variola major) 보툴리눔독소 (Botulinum toxins) 흑사병 (Yersinia pestis) 바이러스뇌염 (e.g. VEE) 리신 (Ricin) 야토병 (Francisella tularensis) 바이러스성출혈열 (e.g. Ebola, Marburg disease) 포도상구균외독소 B (Staphylococcal enterotoxin B) 마비저 (Burkholderia tularensis) 와유비저 (Burkholderia pseudomallei) 브루셀라병 (Brucella sp.) Q열 (Coxiella burnetii) 2001 년 9 11 테러이후미국에서우편물을이용한탄저균테러가 시작되면서민간인을대상으로도생물무기가이용될수있다는위기의식이 팽배해졌다. 그결과로미국질병통제예방센터 (US Center for Disease Control and Prevention, CDC) 에서는 민간인에게 적용 가능한 기준과 분류를 하였다 ( 표 10 참조 ). 제 1 급 (Category A) 44 Sohns, T. (1999) Defense against biological terrorism. ASA Newsletter, 5:

49 이분류는공공위생에부정적인영향을미칠가능성이크며대량살포시심각한결과를초래할수있다. 우리나라에서는아직출현이없었으나국가보안에위해를미칠수있는병원균이다. 그특징으로는, - 사람에서사람으로전염성이높으며쉽게확산된다. - 상당히높은치사율을가지고다수의공중위생에영향을미칠수있다. - 사회적혼란과공포심을유발시킨다. - 국민보건을위해서각별한대비책을요구한다. 여기에는탄저균 (anthrax), 천연두 (smallpox), 흑사병 (plague) 보툴리즘 (botulism), 야토병 (tularemia), 바이러스성출혈열 (viral hemorrhagic fevers) 등이속한다. 제 2 급 (Category B) 제 2 급은제 1 급에비하여중등정도의전파력과전염성을보유라고있는병원체들로비교적치사율이낮고, 생물테러예방및관리를위해서는전염병통제소의진단능력과전염병감시체계의강화를필요로한다. 여기포함된 Salmonella species, Shigella desenteriae, Escherichia coli O157:H7, Vibrio cholera, Cryptosporidium parvum, 등의병원체경우는대부분음식물이나수계를매개로한질병을유발하므로그동안국내에서의반복유행을통한풍부한경험으로예방, 관리, 진단및치료에대한자체의대처경험이축적되어있기때문에별도의진단능력과전염병가시체계의부가적강화의필요성은적은작용제이다. 제 3 급 (Category C) 새로발견된병원체 (Emerging pathogens) 와유전자재조합병원성작용제가여기에속하며, 그특징은다음과같다. - 자료획득이용이하다. - 생산및살포가쉽다. - 전염성과치사율이높은생물학작용제로개발잠재력이있어사고 발생시충격적인국민보건에혼란을가져올가능성이있다. - 현재 유행하고 있는 질병을 중심으로 기획한 대응체계에 그대로 적용시키는것은적합하지않으며새로운예방법과관리체계구축이 필요하다. 40

50 표 10. 미국질병통제예방센터 (CDC) 에의한생물작용제의분류 45 분류 A 분류 B 분류 C 탄저균 (Bacillus anthracis) 보툴리즘 (Clostridium botulinum toxin) 흑사병 (Yersinia pestis) 천연두 (Variola major) 야토병 (Francisella tularensis) 바이러스성출혈열 (filoviruses [e.g. Ebola, Marburg] 와 arenaviruses [e.g. Lass, Machupo]) 브루셀라병 (Brucella sp.) 엡실론독소 (Clostridium perfringens) 음식물매개위협 (e.g. Salmonella sp., E. coli O157:H7, Shigella) 비저 (Burkhloderia mallei) 멜리오이도시스 (Burkholderia pseudomallei) 앵무병 (Chlamydia psittaci) Q 열 (Coxiella burnetii) 리신독소 (Ricinus communia) 발진티푸스 (Rickettsia prowazekii) 포도상구균외독소 B 바이러스뇌염 (alphaviruses [e.g. Venezuelan equine encephalitis, eastern equine encephalitis, western equine encephalitis]) 수계경로위협 (e.g. Vibrio cholerae, Cryptosporidium parvum) 급성감염질병 (e.g. 니파바이러스, 헨드라바이러스 ) 2) 규제대상물질 생물무기금지협약 (BWC) 에서규제대상생물작용제 ( 표 11) 및독소 ( 표 12) 는아래표와같다 ( 부록참조 ) 46. 표 11. 규제대상물질 - 생물작용제 인체 인수병원균 바이러스 크리미안-콩고출혈열바이러스 (Crimian-Congo haemorrhagic fever virus) 동부마뇌염바이러스 (Eastern equine encephalitis virus) 45 André Richardt and Michael Blum, Decontamination of Warfare Agents, Wiley-VCH, Wwinheim, 2008, p BWC 생물무기금지협약 : 41

51 동물병원균 미생물 바이러스 에볼라바이러스 (Ebola virus) 라사열바이러스 (Lassa fever virus) 마버그바이러스 (Marburg virus) 원숭이폭스바이러스 (Monkey pox virus) 리프트계곡열바이러스 (Rift Valley fever virus) 참진드기매개뇌염바이러스 (Tick-borne encephalitis virus) 두창바이러스 (Variola virus) 베네주엘라마뇌염바이러스 (Venezuelan equine encephalitis virus) 헨드라바이러스 (Hendra virus(equine morbillivirus)) 남아메리카출혈열바이러스 (South American haemorrhagic fever) 니파바이러스 (Nipah virus) 중증급성호흡기증후군코로나바이러스조류인플루엔자인체감염증바이러스우해면양뇌병증병원체 (Bovine Spongiform encephalophathy agent) 탄저균 (Bacillus anthracis) 양브루셀라균 (Brucella melitencis) 보툴리눔균 (Clostridium botulinum) 야토균 (Francisella tularensis) 비저균 (Burkholderia mallei) 콜레라균 (Vibrio cholerae) 페스트균 (Yersinia pestis) 멜리오이도시스균 (Burkholderia pseudomallei) 큐열균 (Coxiella burnetii) 발진티푸스균 (Rickettsia prowazekii) 홍반열리케치아균 (Rickettsia rickettsii) 아프리카돼지열바이러스 (African swine fever virus) 고병원성조류인플루엔자바이러스 (Avian influenza virus) (Highly pathogenic) 청설병바이러스 (Bluetongue virus) 구제역바이러스 (Foot and mounth disease virus) 산양두바이러스 (Goat pox virus) 리싸바이러스 (Lyssa virus) 소반추수역바이러스 (Peste des petits ruminants virus) 돼지수포병바이러스 (Swine vesicular disease virus) 우역바이러스 (Rinderpest virus) 양두바이러스 (Sheep pox virus) 42

52 식물병원균 미생물 바이러스 미생물 수포성구내염바이러스 (Vesicular stomatitis virus) 피부사상균바이러스 (Lumpy skin disease virus) 아프리카마역바이러스 (African horse sickness virus) 우폐역 (Mycoplasma mycoides) 감자구균 (Potato Andean latent tymovirus) 감자걀쭉병바이로이드 (Potato spindle tuber viroid(pstvd) 구름무늬병균 (Xanthomonas albilineans) 감귤궤양병 (Xanthomonas campestris pv. citri) 벼흰잎마름병균 (Xanthomonas campestris pv. oryzae) 감자둘레썩음병균 (Clavibacter michiganese subsp. sepedonicum) 풋마름병원균 (Ralstonia solanacearum) 커피탄저병균 (Colletotrichum coffeanum var. virulans) 깨씨무늬병균 (Cochliobolus miyabeanus (Helminthosporium oryzae)) Mycrocyclus ulei (syn. Dothidelia ulei) 줄기녹병균 (Puccinia graminis (syn. Puccinia graminis f. sp. tritici)) 줄녹병균 (Puccinia striiformis (syn. Puccinin glumarum)) 도열병균 (Pyricularia grisea / Pyricularia oryzae) 표 12. 규제대상물질-독소 독소명 용량 보툴리눔독소 (Botulinum toxins) 0.5 mg 이상 웰치균독소 (Clostidium perfringens epsilon toxins) 100 mg 이상 코노독소 (Conotoxin) 100 mg 이상 시가독소 (Shiga toxin) 100 mg 이상 포도상구균장독소 (Staphylococcus aureus toxins) 100 mg 이상 복어독 (Tetrodotoxin) 100 mg 이상 베로톡신 (Verotoxin) 100 mg 이상 마이크로시스틴 ( 시안지노신 ) (Microcystin (Cyanginosin)) 100 mg 이상 아플라톡신 (Aflatoxins) 상 100 mg 이상 아브린 (Abrin) 100 mg 이상 Diacetoxyscirpenol toxin 100 mg 이상 T-2 toxin 100 mg 이상 볼켄신독소 (Volkensin toxin) 100 mg 이상 43

53 제 3 절생물무기탐지 / 분석 생물무기탐지 / 분석장비및기능 전쟁무기는인류기술문명의발달에일정부분기여하지만대량살상무기의개발과그위협은인류의존속에까지영향을미치게되었다. 국제사회는핵무기의위협을실감하면서핵무기개발에대한제동을걸고있으나, 이미과거에수차례사용된바있는생물무기에대해서는뚜렷한제제가없는실정이다. 전세계적으로생물무기에의한전쟁과테러의위협은그심각성에있어서국가의근간을흔들수있는수준으로커지고있다. 이것을간단하고빠르게진단, 탐지, 분석할수있는방법에대한요구가증가하고있다. 이러한생물무기를제독할수있는기술은현재까지알려진바로는염소계화합물이주성으로이루어진액상제독제이다. 그러나이러한제독제는인체에유해하고, 부식성이강해사용하는데제약이많다. 이러한문제점을해결하기위해선진각국에서는생물학테러및공격시선행되어야할조기생물학탐지 / 식별과관련된기술및장비개발에심혈을기울이고있으며우리나라도예외는아니다. 따라서우리도현실에적합한미래지향적기술및장비개발방향제시를위해국내외에서개발하여운용하고있는생물작용제식별 / 분석장비의원리를파악함은물론, 정확성과신속성이향상된장비를연구, 개발하는데필요한기초자료를확보해야한다. 탐지 / 분석방법 백신이이미알려진생물제재에의해서감염되었을때도움을줄수있는반면에신속하고정확한탐지 / 분석은질병의확산을효과적으로방지할수있는방법이다. 현재의탐지방법은각각의생물제재들이가지고있는고유한 DNA 정보를이용하는것이다. 예를들어, 공기수집기에서수집된공기중의생물학작용제는탐지하기위한분석용액으로채취되고이용액은생물학작용제의존재유무를탐지하는장비인생물학탐지기로자동이송된다 ( 그림 8). 그림 8. 생물학탐지기 44

54 생물학탐지기는크게분쇄기, 3 채널의형광기및 1 채널의발광기로구성되어있다. 분쇄기에서나오는초음파를이용하여미생물의세포벽을파쇄한후, 시료에 3 종의형광시약및 1 종의발광시약을혼합한다. 형광시약인 SybrGreen, NanoOrange 와 ATP 존재시효소 (Luciferase) 반응에의하여빛을내는생물발광시약은각각핵산 (DNA) 과단백질에특이적으로결합하여형광및발광을나타내는특성에의해, 미지의시료가독소를지니고있을경우단백질신호를나타내며, 세균이있을경우 DNA 또는 ATP 신호를강하게나타낸다. 그림 9 는 DNA 와형광시약인 Sybrgreen 이반응을하여형광을발하는형상을나타낸것이다 47. 그밖에최근눈부신생명공학및융합기술의발달로신속한탐지기술이지속적으로개발되고있다. 대표적으로, 소량의샘플에서 DNA 를추출하여중합효소연쇄반응 (PCR, Polymerase Chain Reaction) 을이용할경우, 몇분안에수백만개의단일 DNA 를증폭시켜병원체를신속하게탐지할수있다. 탐지의핵심은크게 1) 샘플전처리의균일화및효율화를통한탐지효율의극대화, 2) 필드에서활용할수있는내구성이우수한소형기기화로나누어볼수있다. 이를바탕으로개발된아래와같은장비들이최근군사강대국을중심으로상용화되고있다. 그림 9. DNA 와 SybrGreen 의반응 1. Idaho Technology s R.A.P.I.D. detection unit 48 Idaho Technology s R.A.R.I.D. (Ruggedized Advanced Pathogen Identification Device) 는현장에서신속하게작동할수있게작고휴대성이뛰어나다. 작동원리는병원체의고유한 DNA를 portable real-time PCR system을사용하여동정하는방법이다. 분석샘플에서추출한게놈의 DNA 또는 RNA를다른시약들과함께섞어서특정염기서열을증폭시킨후에분석하고자하는병원체의 DNA가있는지를확인하면된다. 이런탐지방법은샘플준비에서부터 47 김승철, 이동형무인원격생물학작용제탐지기개발, 국방과기술, 2009, 366, p Idaho Technology Inc. R.A.P.I.D. System: 45

55 분석하는데까지 60분안에마칠수있다. R.A.R.I.D. 의튼튼한내구성, 확실성과정확성때문에미국방위국 (U.S. DoD) 을비롯해서전세계의군대에서표준탐색장비로채택하고있다. 이장비는 Idaho Technology s LightCycler Instrument technology를휴대가능하고충격에도견딜수있는패키지로접목을시켜서완성하였다. 사용자의편의를우선으로생각한 pushbutton 방식의소프트웨어는 R.A.R.I.D. 가최소한의교육만으로도사용이가능하도록하였다. 또한현장에서실시간으로병원균을빠르고안전하고정확하게동정가능하도록만들어졌다 ( 그림 10). 그림 10. R.A.R.I.D. cycling 프로토콜 : 단순메뉴상에서선택하여장비를작동할수있음 완제품을구입했을때의장점들장비 32 샘플, 30분이내 MIL-STD-810E 이동장치를이용한휴대성보완지원항목 전화나온라인을통한즉각적인질의응답이가능 미방위국에의해서정확성이증명되었음 시약종류 동결건조된시약에샘플과증류수만첨가후사용 민감도와특이성은 R.A.P.I.D. system에서승인됨소프트웨어 사용자편의를고려한간단한위자드인터페이스 자동화된정성분석시스템과전문적인데이터를위한문서제공 46

56 R.A.P.I.D. 시스템으로탐지가능한목표물 Hazmat Anthrax, Ricin, Smallpox, Plague Food Safety Listeria, E. coli O-157, Salmonella, Campylobacter Water Safety Cryptosporidium, Salmonella JBAIDS * /US Federal Tularemia, Ebola, Brucella, Anthrax IVD Environmental Avian Influenza, Botulism, Marburg 장비사양크기 ( 가로 X 세로 X 높이 ) 10.5 (26.6 cm) X 14.3 (36.3 cm) X 19.4 (49.2 cm) 무게 23 kg/ 50 lbs in a backpack 49 전압 220/110 V, 50/60 Hz, 7.0/6.0 A ( 자동공급장치탑재 ) 전력량 650 W (8 A, 230 V, 3AG 퓨즈 ) 작동사양장비준비시간 2 분샘플분석시간 ( 평균 ) 25 분온도제어범위 : 실온에서 95 Ramp rate 제어 : /s, 최고 20 /s ( 기본설정 ) 형광검출사양 3색옵틱모듈 : 530, 640, 705 nm Excitation wavelength: 470 nm 작동모드 : single, step, continuous 인증 CE 컴퓨터와소프트웨어 R.A.P.I.D. 소프트웨어 Basic 과 Advanced 두종류의버전이있음각버전모두사용자의요구를만족시키기위해서제작되었음컴퓨터윈도우 XP 프로페셔널 ( 펜티엄급 ), 40 GB 하드드라이브 ( 인텔그래픽미디어엑셀레이터 900) * JBAIDS (Joint Biological Agent identification and Diagnostic system) 2. Nanowire 'barcode' system 50 LLNL(Lawrence Livermore National Laboratory) 에서발명한다중선나노와이어는생물작용제에대해서면역분석법을통해서탐지할수있다. 현장에서생물무기의검출은바이오센스나노와이어에의해서가능하다. 미세한마이크로미터의층에는금, 은그리고니켈등과같은금속물질이바코드처럼작용해서탄저균, 천연두균, 리신에서보툴리늄에이르기까지탐지할수있다. 생물무기제재를이용한단일이거나멀티플렉스면역분석법에민감한다중금속 49 Peter Vallone and Cristiàn Orrego, qpcr Workshop held at NFSTC, July 26-27, Physorg.com/News/Nanotechnology/Bio & Medicine: (Aug ) 47

57 나노 와이어를 사용한 기술이다. 다공성 미네럴 고체 표면에 나노 스케일의 와이어가 메탈로 전기 화학적으로 충전이 되어있어서병원균의서로다른 특징 ( 항체 ) 에 따라서 그 양상에 차이가생기고와이어에달라붙게 된다. 그 후에는 형광물질을 발산하게되어구별가능하게된다. 바코드나노와이어는생물무기 탐지뿐만 아니라 감염성이 높은 병원성세균의검출에도효과적으로쓰일수있다. 3. BioWarfare Agent Detection Device (BADD ) 51 확실한바이오무기가되기위해서는생물제재에노출된사람들이충분하게감염될수있을정도의양이제공되어야한다. 탄저균의경우에는감염가능농도 (I. D., infectious dose) 가대략 10,000 포자또는 10 ng 인데이것은먼지의 1/100 크기와같다. 이는사람의육안으로는도저히식별이불가능하다는것이다. 바이오테러에대해서는빈번하게거짓제보들이자주발생하거나실제로발생할경우에는상당히많은양의생물제제들이사용되기도한다. 정확한결과를얻기위해서는검사관은 Cole-Parmer 에서제공하는 BioWarfare Agent Detection Device (BADD ) 를사용해서먼지의 1/4 (250 μg) 크기까지검출가능하고탄저균포자의경우에는 1 ng( 먼지의 1/10000) 까지허위양성 (false positive) 없이탐지할수있다. 이것의원리는가정용임신테스트기와비슷하다. 의심이가는파우더나액상물질을키트와함께제공되는희석액으로섞은후에테스트기스트립위에한방울만떨어뜨리면음성 / 양성으로그결과를알수있다. 결과는샘플의농도와관계가있지만육안으로 30 분후에는가능하다. BADD 검출기의 51 ADVNT Biotechnologies/MIX-BOX-30-ARB: 48

58 경우에는리신, 보툴리늄독소, 그리고세종류의탄저균 (Ames, Vollum, Sterne) 에대해서특정항체를가지고있어서샘플안에이러한생물제재가존재한다면테스트기에는두개의줄이생기게됨으로서양성판정을할수있다. 4. DNA oligonucleotide microarrays 52 NASA Ames Genome Research 에서고밀도 DNA 마이크로어레이를개발했는데이것은 900,000 탐색침을가지고있는데이것은인간의게놈을모두포함하여다야양한생명체의 DNA 조각을함유하고있다. 단한개의핵산또는단편의 DNA 조각에도미생물의구별이가능하고다양한병원균의특정 DNA 시퀸스가탐재를한다면소량의샘플의양에도탐지가가능하다. 5. MICT Technology 53 MagnaBioSciences 에서개발한 MICT Technology 는휴대가가능한생물무기탐지기이다. 감도가뛰어나고빠른정량이가능하며포도상구균외독소 B(SEB) 과야토균 (Francisella tularensis) 에대해서검출 (1-100 cfu/ml) 이가능하다. 생물제재에서발생하는특정한시그날이노이즈와비교가능하게검출이된다. 52 NASA/Ames Research Center: 53 MagnaBioSciences/Biodefense: 49

59 6. 기타그밖에현재생물작용제를탐색 / 분석을목적으로개발된장비가개발및상용화되고있다 ( 표 13). 표 13. 생물작용제분석장비 54 장비명 PCR ( 중합효소연쇄반응기 ) R.A.P.I.D ( 실시간유전자분석기 ) ELISA ( 효소면역흡착분석기 ) 특성 중합효소 (DNA polymerase) 를이용하여원하는특정부위의 DNA 를대량으로증폭시켜검출하는기술 극소량의시료로도생물학작용제의판별이가능하며비교적짧은시간내분석을종료할수있음 오염된샘플의경우에는신뢰도가저하되며실험자의숙련도에따라정확도가변할수있음 R.A.P.I.D (Ruggedized Advanced Pathogen Identification Device) 는 PCR 기법을이용하여시료내의특정 DNA 를증폭될때형광물질로표시된 DNA 전구체 (dntp) 가 DNA 로합성되면서형광이방출되는정도를통해생물학작용제의존재여부를판독해내는기기 분석시간이짧으며 ( 최대 32 개의시료를 30 분이내로분석가능 ) 사용이편리하고, 운반이용이하며이동시충격, 진동의흡수가가능함 생물학작용제가적정량 (0.5 µg 이상의주형 DNA 필요 ) 있어야반응이일어나고사용자의숙련도에따라결과가달라질수있음 항원 항체간의특이적결합력에근거하여효소와기질을첨가하여발색반응을유도하고, 발색정도를측정하는효소면역측정장비임 실험방법이간단하며신속한검출이가능함 민감하여소량의항원만존재해도식별이가능하며동시에여러시료를처리할수있음 54 국군화학방어연구소 (2006) 생물학작용제식별 / 분석장비 50

60 BIDS ( 생물학정찰차 ) LR-BSDS ( 장거리생물학탐지시스템 ) BIDS (Biological Integrated Detection System) 의약자로 생물학통합탐지체계 를의미하며생물학작용제를탐지 식별하는이동식장비임 탐지에대한확신과기계의의존도를높이기위해조직화, 계층화된방법상공기유동에어로졸측정, 발광, 형광, 유동세포측정, 질량분석및면역학기술을포함함 식별소요시간 (20 분 ) 이짧아위협에대한신속한대처가용이함 GPS 시스템으로작전시위치파악이용이함 분석방법이면역색층방법및질량분석법으로 PCR 법을사용치않아분석시간이단축되나교차식별에의한정확성이감소됨 LR-BSDS (Long Range Biological Standoff Detection System) 은생물학공격의조기경보를제공하기위한장비임 원거리에서생물학및화학작용제를포함한에어로졸구름을탐지하기위해헬기로이동함 생물학작용제의위협이존재하는에어로졸구름의존재를탐지하기위해 50 km 이상을감시하는높은성능을가진레이더를개발함 레이저는광학고주파진동기에의해발생되는 1,540 µm 의파장을가진주파수로설계되었고, 넓은범위의능력과안전한작동을위해전송빔은직경 12 인치까지확장됨 장비작동은모든시스템수치를표현해주는운용자의컴퓨터를통해조절됨 제 4 절바이오디펜스기술의문제점 바이오디펜스연구의문제점은간단하다. 공격적인생물무기연구와방어적인생물무기연구를구분하는일은사실상불가능하다는것이다. 독성높은바이오무기의백신-진단대응체계를갖추는연구개발을하기위해서는일단강력한바이오무기를개발해야한다. 위협에대등하기위해서는그위협을만들어내야하는것이다. 유엔사무총장코피아난도 2006년은퇴를앞두고바이오연구가확대되고고도의바이오테크기술이활용가능해지면서그에관련된바이오안전리스크도 51

61 기하급수적으로커지고있다고그위험성을지적하며경고한바있다. 55 의도한공격이든의도하지않은사고든바이오테크기술로유발되는바이오무기는인류의가장무서운재앙이될수있다 라고. 머지않아초보적인수준의과학자도유전자조작실험을수행할수있게된다. 실험실공급자는물론이고이미우편주문으로일반인들의유전자조작을할수있도록돕는균주와벡터를공급하는미국벤쳐회사까지탄생한바있다. 그래서여러종류의위원회를만들고다양한예방책을논의하지만사실상 bio-defense 와 bio-offense 를구분하는것은불가능하다. 그래도대표적인위원회의보고서인 Fink Report 에서는다음과같은 7가지우려되는실험 을예시한바있다 : 56 1) 백신효과를무용지물로만들기 (Demonstrate how to render a vaccine ineffective) 2) 실제사용되는있는항생제나항바이러스에대한내성을부여하기 (Confer resistance to therapeutically useful antibiotics or antiviral agents) 3) 병원균의병원성을증진또는비병원균을병원균으로만들기 (Enhance the virulence of a pathogen or render a nonpathogen virulent) 4) 병원균의전염력을증강시키기 (Increase transmissibility of a pathogen) 5) 병원균의숙주를바꾸기 (Alter the host range of a pathogen) 6) 진단 / 탐지방법을피할수있게만들기 (Enable the evasion of diagnostic/detection modalities) 7) 생물작용제나독소의무기화를가능하게하기 (Enable the weaponization of a biological agent or toxin) 이일곱가지의예시된내용을간단히만들여다봐도최근의바이오테크연구의진보, 즉유전체연구, 초고속바이오테크신기술, 그리고유전자전합성등의기술이생물무기개발에얼마나그힘 을발휘할수있을지는쉽게알수있다. 그래서민간에서의바이오테크의일상적인연구도잘못된 민군활용 (dual use) 을의심해보는관점에서다시점검해보는것이필요하다. 57 미국에서국방연구총예산의거의 10% 에육박하는년간 10조원에 55 UN 2006년 11월20일보도자료, 56 National Research Council, Biotechnology Research in an Age of Terrorism, National Academies Press, Shea Oversight of Dual-Use Biological Research: The National Science Advisory Board for Biosecurity, Congressional research service, 2007; 52

62 해당하는연구비를바이오디펜스 (biodefense) 에쏟아붓는이유의일부를유추해볼수있는부분이다 년전에핵무기가전세계적으로작은테러집단에까지전달될수있을것이라고예측하지못했던것처럼향후 10-20년바이오테크기술진전으로상상할수없는정도의파괴력을갖는생물무기가테러집단이나작은나라들에게까지퍼지게될가능성을예상하지않을수없다. 53

63 제 4 장국제생물무기검증정책의분석 생물무기를규제하기위한국제사회최초의시도로서 1925년 질식성, 독성또는기타가스및세균학적물질의전시사용금지를위한제네바의정서 가체결된이래, 1969년제네바군축회의에서생 화학무기금지협정이본격적으로논의되기시작하였다. 1971년 12월생물무기금지협약을 UN이채택한후 1975년 3월생물무기금지협약 (BWC) 이발효되었고, 1980년 3월생물무기금지협약제1차평가회의가열린이후 1986년 9월, 1991년 9월생물무기금지협약제 2, 3차평가회의가있었다. 1994년 9월생물무기금지협약특별총회가열렸고그다음해인 1995년 1월부터생물무기금지협약특별그룹회의부터제네바에서생물무기금지협약 (BWC) 검증의정서제정협상을위한특별그룹 (Ad Hoc Group) 회의가열렸지만 24회만에중단되었다. 1996년 11월생물무기금지협약제4차평가회의, 2001년 11월생물무기금지협약제5차평가회의가있었고 2003년부터매년생물무기금지협약당사국회의가진행되고있다. 우리나라는 1987년협약비준서를기탁하고 1992년부터신뢰구축체제 (CBM) 에참여해생물학연구개발프로그램및백신시설등을해마다공개하고있으며, 특별그룹회의에도참여하고있다. 제 1 절생물무기금지협약 1) 생물무기금지협약 세균무기 ( 생물무기 ) 및독소무기의개발, 생산및비축의금지와그폐기에관한협약생물무기금지협약 (Biological Weapons Convention, 生物武器禁止協約 ) 은생물및독소무기의개발 생산 비축을금지할목적으로 1975년발효한다자간군축 비확산조약이며, 각협상당사국이보유하고있는생물무기의완전폐기를목표로한다. 가입국은 2009년 5월현재 163개국으로서우리나라와북한도 1987년 3월에가입하여국가차원의동협약의무이행이발생하였다. 총회는 5년마다스위스제네바에서개최되는데, 주로협약이행평가및강화방안을논의하며, 생물무기개발및사용등에대한의혹이제기될경우협약위반여부를확인할수있는효율적인검증장치가없어이를좀더엄격히 54

64 규제할수있는검증체제수립을위해 1995년부터제네바에서생물무기금지협약 (BWC) 검증의정서제정협상을위한특별그룹 (Ad Hoc Group) 회의가개최되어왔으나, 2001년미국측의반대로협상이중단되었다. 2001년 11월개최된 BWC 제5차평가회의에서는검증의정서Ad hoc Group의권한 (mandate) 유지문제, 협약불이행국문제등에대한미국측의강경태도등으로최종선언문을채택하지못하였으며, 2002년 11월속개된 BWC 제5차평가회의에서는최종선언문협상을포기하고후속회의개최문제를협의한결과, 2003년부터차기평가회의 (2006년) 전까지 3년간연례회의를개최키로합의하였다. 또한, 2006년 11월에개최된 BWC 제6차평가회의결과에따라 2007년부터 2010년까지매년연례회의 ( 전문가회의및당사국회의 ) 를개최하기로결정하였다. 한국은 1987년협약비준서를기탁하고 1992년부터신뢰구축체제 (Confidence Building Measures) 에참여해생물학연구개발프로그램및백신시설등을해마다공개하고있으며, 특별그룹회의에도참여하고있다. 북한은 1987년에가입하였으나 2001년현재까지신뢰구축체제및특별그룹회의에는참가하지않고있다. 그림 11. 생물무기금지협약개요 생물무기의개발 생산 비축의금지와그폐기에관한협약으로 1942년 4월 10일런던, 모스크바및워싱턴에서서명을위해개방된다자조약이다. 동협약은 3개기타국정부를포함하여 22개국정부가비준서를기탁한후인 1975년 3월 26일발효된최초의특정대량살상무기금지조약이다. 무기한존속이며, 탈퇴할경우에는 3개월전사전통보를필요로한다. 55

65 생물무기금지협약은원천이나생산방식이어떠하든지형태나양으로보아질병예방, 보호그리고기타평화적목적으로정당화되지아니하는박테리아, 바이러스, 리케치아, 곰팡이등의미생물, 기타생물학작용제또는독소를사용하기위해고안된무기, 장비, 운반수단을개발, 생산, 비축등의방법으로획득하거나유지하는것을금지한다. 모든금지된물질은협약발효후 9개월이내에폐기되거나평화적목적으로전환되어야한다. 생물무기금지협약의의무를준수여부에관한검증은대부분각국의기술수단을통해이루어진다. 당사국들은협약의이행으로부터발생하는문제점을해결하기위해협의하고협력하도록되어있다. 만일당사국이협약을위반하여행동한것으로의심될경우, 이에대한이의제기는유엔안전보장이사회로회부될수있다. 생물무기금지협약은협약발효후 5년이되는시점에협약의운용을평가하기위해평가회의가개최되도록규정하였으며, 후속평가회의도당사국간의합의에기초하여매 5년마다개최되어왔다. 1986년제2차평가회의에서당사국들은협약작동에대한신뢰를높이기위한일련의투명성조치에합의하였다. 이조치들은모든고 ( 高 ) 안전차폐시설의신고, 비정상적인질병발생신고, 연구결과의공표권장, 과학적교류의권장등을포함하고있다. 1994년특별회의는 Ad Hoc Group을설치하였으며, 이어동그룹은협약에추가할검증조치의정서를기초하는임무를부여받았다. 오랜논란에도불구하고이를위한노력은아직까지성공적인결론을도출해내지못하고있다. 생물무기사용가능성에대한논의가본격적으로다루어지기시작한것은최근몇년사이에이루어져왔다. 그동안군사목적이외에민간분야에서생물무기에대한인식과대처전략개발이미흡했던것은생물무기가그리흔치않기때문에실제사용될것이라고는고려되지않았으며도덕적측면에서누구도쉽게사용치못할것이라는인식과대량살상에이를정도의세균배양기술이극소수실험실외는불가능하다고알려져있었기때문이다. 2) 회원국현황 가맹국 (Signatories) = 176 개국 - 비준및가입국 (Ratifications and Accessions) = 163 개국 - 미비준국 (Signatories yet to ratify) = 13 개국 56

66 비가맹국 (Non-Signatories) = 19 개국 제 2 절협약의구성 금지규정 협약의당사국은제1조 (1) 및 (2) 에규정하는물질을개발, 생산, 저장, 취득, 보유하지않을의무를지고 ( 제1조 ), 폐기또는평화적목적에사용할의무 ( 제2조 ), 어떠한사람에대하여도양도하지않을의무등 ( 제3조 ) 을협약하고, 제1조의규정의물질의개발, 생산, 저장, 취득, 보존을금지하고방지하기위하여필요한조치를할의무를제4조에서규정하고있다. ( 상세협약조항부록참조 ) 협약준수에관한국제법적절차 당사국간의협의협력 ( 제5조 ), 안보리제소및안보리의조사 ( 제6조 ), 협약당사국에대한원조 ( 제7조 ) 등이동협약이규정하고있는내용이다. 다른국제협약과의관계 57

67 생물무기금지협약은제네바의정서에기초하여각국의의무를경감하는것이아니며 ( 제8조 ), 화학무기금지협약의조기실현을위한교섭은계속한다. ( 제9조 ). 기타최종조항 생물제등의평화적사용의촉진 ( 제10조 ), 협약의개정 ( 제11조 ), 검토회의 ( 제12조 ), 무기한협약유효기간 ( 제13조 ), 협약의서명, 가입, 비준, 효과발생 ( 제14조 ) 등을규정하고있다. 제 3 절협약으로본북한생물무기검증에서의시사점 1971년 UN총회의결의로채택되고 1975년전문과 15개조항으로이루어진생물무기금지협약 (BWC) 은명실상부한국제조약으로서효력을발생하게된최초의특정대량살상무기금지조약이다. 이는다자간군축및비확산조약으로서생물과독소무기의개발 생산 비축을금지하며, 각협상당사국이보유하고있는생물무기의완전폐기를목표로의무적신고제도, 비강제방문제도등의내용이포함되어있어화학무기금지협약 (CWC), 핵확산금지조약 (NPT), 포괄적핵실험금지조약 (CTBT) 등과함께국제대량파괴무기금지군축협약으로자리잡아가고있다. 현재까지이 BWC에는미국과러시아는물론한국과북한까지포함하여세계약 150 개국이비준하였다. 그러나 CWC와달리 BWC의국제적영향력및법적효력은매우미비하여, 그실효성에대해다소회의적이다. 무엇보다도은밀하게지속적으로진행되는생물무기연구는근절되지않고있으며, 실제로전쟁이나테러발생시그피해가생물무기와관련된것인지에관한진실규명을위한과학적이고빠른조사 검증방법이부족하기때문에생물무기의위험성은점점더고조되고있다. 이것은대부분의군사강대국들이비밀리에생물무기개발에진력하기때문이기도하지만여러가지다른학문에서의비약적인발전은생물무기개발을더욱용이하게만들기때문이다. 정작, 이라크의대량살상무기보유를이유로전쟁을일으킨미국은 BWC에대한검증의정서채택에도비협조적일뿐아니라, 생물학무기개발작업을광범위하게진행시켜왔음이여러경로에서노출되고있다. 특히, 유전공학을비롯한생명과학의발전은새로운변형생물체발생을현실화시켰으며, 미군도이미변형균을만드는작업에들어갔을것으로판단된다. 생물작용제는개발보다훨씬어려운운반및살포기술또한 공격용무기개발 에포함되므로 BWC에의하 58

68 면투명성사찰을통한국제적으로인지및공개가됨은물론, 연구가허용되지않는것이지극히당연한일이다. 그러나방어를위한생물무기탐지기술에대한연구는물론무기사용을위한연구는여러나라에서지속되고있다. 더큰문제는관련당사국들도한결같이자신들의연구는 오직방어용 이라고주장하고있으나, 무기화된생물병원체에대한방어를연구하기위해서는무기화된생물병원체를만들어내야하는생물무기방어연구의특성상이를실질적으로억제할법적효력이매우미비한데에있다. 물론, 이를보완하고자 BWC는협약이행평가및강화방안논의를위하여매 5년마다스위스제네바에서평가회의를개최하고있으나 BWC는협약이행여부를확인할수있는검증의정서가완비되어있지않고협약적용범위및제재조항이모호하여다자간군측조약으로서실효성이미흡한상태에있다. 이런점에서 1995년부터특별그룹회의 (Ad Hoc Group) 를통해가입국가에협약불이행을감시할수있는검증조치를마련, 법적구속력을가질수있도록 BWC 검증의정서 의제정작업이진행되고있어이전보다진일보한면모를나타내고있다. 그러나 6년에걸친국제협상을통한 검증이행서 초안은 2001년 12월제네바에서열린 BWC 제5차평가회의에서미국은검정의정서초안의제도적결함을국제사회에알리기위해북한의협정위반을공개적으로지적하고이란, 시리아와함께북한을세계평화를위협하는국가로지목하며 BWC의실효성에문제를제기하며일방적으로수용을거부하였다. 2002년 11월속개된평가회의후속회의에서도미국은검증의정서채택을위한협상노력을중단하고논의를 2006년제6차 BWC 평가회의때까지연기해야한다고주장하였다. 2006년제네바유엔유럽본부에서열린 ' 생물무기금지협약 ' 제 6차검토회의개최식에서존 C. 루드미국측사절은 " 북한이생물무기능력을지니고있으며이를개발, 생산해무기화시켰을것으로믿고있다 " 고주장하였으며이란과관련, "BWC를위반하는공격용생물무기프로그램을가지고있을것이라고믿는다 " 고말하고시리아에대해서도생물무기에대한연구와개발을수행하고있는것으로추정, 심각하게우려하고있다고밝혔다. 이날미국측대표가생물무기제조국으로지목한북한과이란은이미 BWC에가입돼있으며시리아의경우가입서명은했으나협약인준을마치지못한상태다. 미국은러시아와중국을포함한일부국가들에대해서도해당협약을충실히준수하지않는다고비난해왔다. 따라서 BWC의법적효력의강화를통한실질적인국제법으로서의면모를갖추는것이시급해보이기는하지만실현가능성은낮을것으로예상된다. 한국은 1987 년동협약비준서를기탁하였고제 3 차 BWC 당사국총회결정에 59

69 따라 1992년부터신뢰구축체제 (CBM) 에참여하여생물학연구개발프로그램및백신시설등을매년공개하고있으며, Ad Hoc Group에도참여하고있다. 물론, 북한도 1987년 3월에가입하였으나현재까지신뢰구축체제및특별그룹회의에는참가하지않고있다. 문제는생물무기로서의각종병원체를연구개발, 생산하여살포수단까지일관되게보유한국가가북한이라는사실이다. 사실북한의생화학무기문제는지금까지는핵과미사일문제에우선순위가밀리고있었다. 하지만 9 11테러이후미국본토에서탄저균테러가터지면서이문제는전면에떠올랐다. 2001년 11월스위스제네바에서열린제5차생물무기금지협약 (BWC) 회의에서미국방부군비통제차관보존볼튼은 9 11 테러이후미국에서벌어지는생물무기테러의배후에는테러를지원하는이라크와북한이있다고지목하였으며, 특히, 북한은결정만내려지면수주안에군사적목적으로쓸수있을만큼의충분한양의생물학적매개물을생산할수있는것으로판단되고있다고지적한바있다. 그럼에도불구하고 BWC가북한을진정시키는데별구실을못할것으로예상된다. 그렇다면전세계적으로 Ad Hoc Group을통해지속적인검증조치및법적구속력을가질수있도록노력하는 BWC 검증의정서 를통해알수있는북한의국방정책과생물무기화와관련, 우리의대응노력은어떠해야할것인가? 북한의생물무기화가한반도, 나아가전세계를목표로하는것은검증의정서채택을연기하면서까지미국이인식하고있는북한생물무기의영향력으로보아그파급효과는절대적이기때문에몇가지시사점을찾을수있다. 1. 일단, 남북교류 / 대화시국제사회에서북한의위상을드높이고주변국들의우호적입장을견인하기위해서는북한의국방, 특히생물무기관련투명성을더욱제고해야함을강조해야할것이다. 북한의생물무기위협이해소되지못하고있는것은기본적으로북한의도발적군사성향에대한우려에기인하기때문에차기 BWC에서북한의실제생물무기보유, 증강및계획등에대한구체적인설명을요청하여생물무기에관한북한의투명성을확보해야할것이다. 2. 다음으로, 북한이전세계유일하게병사들에게이미사라진천연두백신접종을계속하고있다는사실에입각한북한의생물학전군사전략및그능력의분석과함께그실현가능성에대하여진지하게중국, 미국등주요이해당사국들의의견조율을진행해야한다. 3. 그러나무엇보다중요한것은남북의전면적협력동반자관계에부응하 는북한과의실질적인군사교류를확대, 강화하여생물무기의위협을없애 60

70 는것이다. 즉, 생물무기개발에대한일방적인비난보다는양국국방장관회담을포함한군지도급인사간상호방문의정례화, 생물무기실무자간교류의활성화, 그리고국제 BWC의합법적절차에따른생물무기검증대비를위한양국간공동탐색, 연구교류의실시등의여러사안에대한사전합의가이루도록노력하여실질적인생물무기검증이가능해지도록노력하여야할것이다. 4. 물론한국으로서는북한과의생물무기관련협상을진행하기위한생물무 기관련인력을확충함과동시에생물무기검증에필요한프로토콜수립 과군내외관계관들의훈련과정을확립하는것이시급한문제다. 61

71 제 5 장북한의생물무기보유현황 제 1 절생물무기보유현황 생물무기개발현황 북한은 1961 년김일성의 화학화선언 에따라연구및생산시설을설치하는등화학무기개발을시작하였다 년 11 월 1 일당군사위원회에서김일성이 독가스및세균무기를생산하여전투에사용하는것이효과적 이라고지시한바있으며, 북한은질식, 수포, 혈액, 신경작용제등다양한종류의화학작용제를보유한것으로알려져있다. 현재생물무기도 1980 년대부터개발을시작하여 13 여종의생물학작용제를보유한것으로알려져있다 ( 표 14). 표 14. 북한이보유하고있는 13 종의생물무기 생물무기 특징 치료및제독법 1. 탄저균 인축 ( 人畜 ) 공통전염병원체 백신을통해예방이가능 (anthrax) 호기성그람양성연쇄상막대형 항생제 ( 고농도의 ciprofloxacin) 를 포자형성 60일이상투여및해독제를이용 호흡기형, 피부형, 소화기형으로 탄저균오염지역 분류 : 호흡기형치사율 > 90% 밀폐장소 : 훈증소독기 (fumigator - 국내생물테러전염병병원체 / 미국의 37% 포름알데하이드용액을 경우 CDC( 질병통제예방센터 ) 제 이용하여 15~50 ml/1~3 m 3 ) 로 1급 (category A) 에속함 멸균 무색무취의형태로공기중에 토양제독 : 소각을기본으로하고 에어로졸로살포가능 5% 포름알데하이드용액을 폐탄저균포자의직경은 0.01 mm 사용해서 50 L/m 2 으로살포 정도이며, 생물무기로서의 파급성으로대량살포가가능한 미세분말로제조여부가중요함 2. 장티푸스 살모넬라타이피균 (Salmonella 항생제치료 : 퀴놀론계항생제인 (typhoid typhi) 에감염되어발생 시프로플록사신 (ciprofloxacin), fever) 발열과복통등의신체전반에걸친 아미노페니실린계항상제 ( 암피실린- 증상이나타나는질환 ampicillin) 또는 3세대 발병초기에항생제치료를 세팔로스포린항생제 시작하면사망률 : < 1%, 치료하지 않을경우 : 사망률 10~20% 62

72 3. 이질 (shigellosis) 4. 콜레라균 (cholera) 5. 페스트 (plague) 6. 브루셀라 (brucellosis) 시겔라 (Shigella dysenteriae) 균에감염되어대장과소장을침범하는급성감염성질환 증상이나타나는데수시간에서 1 주일, 대부분원인균의섭취후 2~4일째증상이나타남 에어로졸형태로노출되었을때, 감염가능성이높음 호기성그람음성균단모성편모에의한운동성, 비포자형성 감염초기증상 : 독감유사발열 두통 근육통유발 치명적급성감염 : 증상이나타난후 1일 ~3주후에사망 사망률 : > 80%, 회복되는경우에도많은경우에후유증 미국의경우 CDC 제 2급 (category B) 아직생물테러발생사례의공식적보고는없음 물의소독처리등의관리가소홀한지역을대상으로대량의생물테러가능성이있음 인축 ( 人畜 ) 공통전염병병원체, Yersinia pestis균에감염된설치류나벼룩에서전염 호기성그람음성간균, 운동성없고, 비포자형성 다른병원체보다훨씬많은사상자를기록한역사적으로중요한전염병 국내생물테러전염병병원체 / 미국의경우 CDC 제 1급 (category A) 에속함 브루셀라균 (Brucella melitencis) 의감염으로발생되는인축공통전염병 독소에대한면역학적검사가가능 해독제는없음 항생제치료 : 암피실린 (ampicillin), 트리메토프림-설파메토사졸, 퀴놀론계 ( 시프로플록사신 ) 주사용백신과경구용백신이개발되어있음 항생제사용은테트라사이클린 (tetracycline) 치료하며, 최근에는항생제내성균이증가함에따라내성을고려한항생제선택이필요 제독방법으로는소독제처리 : 70% 에탄올, 2% 글루타르알데하이드, 10% 포름알데하이드, 1% 차아염소산나트륨용액등 약제화된생백신과포르말린처리된사균백신이일부국가에서사용 항생제치료 : 스트렙토마이신 (streptomycin- 효과적 ), 테트라사이클린, 클로로암페니콜 (chloroamphenicol) 과설포나마이드 (sulfonamide) 등도사용 제독방법으로는소독제처리 : 5% 페놀, 2% 글루타르알데하이드, 10% 포름알데하이드, 1% 차아염소산나트륨용액등 항생제치료 : ceftazidime, imipenem, doxycycline, 63

73 증세 : 간헐열, 두통, 쇠약, 오한, 관절통, 권태또는무증상감염 사망률 : 약 2% 정도 미국의경우 2차세계대전부터생물테러병원체로분류 / CDC 제 2급 (category B) 에속함 생물테러발생사례 : 1999년뉴햄프셔에서일반적인감염경로와는다른경로로감염된한사례 ( 결국사망 ) 생명에는지장이없는무기력증을유발, 최적조건에서수주간생존가능 minocycline, ciprofloxacine, gentamicin 등 사람에게투여가능한백신은아직까지상업화되어있지않음 제독방법으로는소독제처리 : 70% 에탄올, 2% 글루타르알데하이드, 10% NaOH, 1% 차아염소산나트륨용액등 7. 야토균 (Tularemia) 인축공통전염병으로 Fransicella tularensis에서기인 편성호기성그람음성간균, 운동성이없으며비포자형성 감염경로 : 경피감염, 기도감염, 경구감염 감염부위에무통종기를야기. 급성통증과발열, 구토, 기침등의일반적인감기와비슷한증상 미국의경우 CDC 제 1급 (category A) 에속함 공기비말 (droplet infection) 의의해호흡을통해서감염소수의개체 (10~50개) 로불특정다수에게감염유발 생물테러발생보고사례는없음 병원체에노출된후 2주동안테트라사이클린 (tetracycline) 을사용 기타항생제 : animoglycosides, streptomycin, gentamicin, tobramycin, chloramphenicol 등 제독방법 : 차아염소산칼슘 (CaClO 2 ), 차아염소산나트륨 (NaClO 3 ), 포르말린, 가성소다및양잿물 (NaOH) 등으로적당한비율로물과희석하여사용 8. 발진티푸스 (typhus fever) 발진티푸스리케치아 (Rickettsia prowazekii) 에감염되는급성열성질환 잠복기간 : 10~14일. 3일정도경과되면고열, 붉고작은출혈성발진이온몸에생김 치사율 : 10~70% 정도, 특히고령층에서치사율높음 64 발진티푸스백신접종이유효. 항생제치료 : tetracycline, 최근에는 doxycycline을우선선택치료제로사용 발병 3일이내에시작하는것이효과적 적절한치료가수반되지않을경우치명적결과를유발할수있음

74 9. 천연두 ( 두창, smallpox) 10. 유행성출혈열 (hemor rhagic fever) 11. 황열병 (yellow fever) 12. 보툴리늄독소 (Botulinum Toxin) 미국의경우 CDC 제 2급 (category B) 에속함 생물테러발생사례는보고된바없음 병원체는 Poxviridae과 Orthopoxvirus에속하는급성발진성질환, 공기전파가가장흔함 급성기를지난약 2~3일후에는얼굴과사지말단에홍반과발진을동반한피부병변이관찰, 이후전신으로확산 예방접종을하지않은경우 : 약 30% 의치사율 ( 예방접종시 3% 으로감소 ) 국내생물테러전염병병원체 / 미국의경우제 1급 (category A) 에속함 탄저균과더불어생물학적테러의위험성이높은생물무기 급성으로발열, 요통과출혈, 신부전을초래하는바이러스감염증 ( 들쥐의한탄바이러스 ) 잠복기는평균약 2~3주정도 사람과사람사이에전파는없음 황열은아프리카와남아메리카지역에서유행하는아르보바이러스 (arbovirus) 에의한출혈열 ( 모기에의해전파 ) 증상 : 잠복기 (3~6일), 급성기 (acute phase), 독성기 (toxic phase) -독성기로접어들면발병환자의절반정도가 14일이내에사망 혐기성미생물인 Clostridium botulinum에서생산되는단백질독소 독소중가장치명적 ( 신경마비증상 ) 제독방법은소독제처리 특별한치료방법은없음 ( 사전백신접종으로예방가능 ) 1980년전세계적인천연두박멸이 WHO에의해서선언된이후현재예방접종이실시되지않고있음 백신을사용하여감염후 3일이내에예방접종을실시하였을경우치료효과가있음 항바이러스제인 cidofovir가실험동물을대상으로효과 치료를위한특별한요법은없고, 예방접종백신이있지만그효능에대한논란이있음 치료에앞서출혈이나쇼크 (shock) 의발생을감소시키기위해환자의절대안정이필요 가능한치료법 : 항바이러스제인리바비린 (ribavirin) 을주사로투여 백신 : 바이러스생백신 ( 높은효과- 예방접종한사람의 95% 가일주일이내에면역력생김 ) 아르보바이러스자체를없앨수있는치료제는아직없음. 증상이발생하면수액을공급하거나혈액투석등의방법으로증상을완화시킴 보툴리늄독소는열에약하지만, 현재항독소를이용한치료방법이유일한수단 제독하는방법 : 0.1% 이상의 65

75 13. 황우독소 (trichothecene mycotoxins) 혈청학적특징에따라 A~G까지 7가지로나누어지는데 A형독소가가장강력한독소를지닌것으로알려져있음 (70 kg 인간기준의차사량은경구투여시약 70 μg, 흡입노출시약 1 μg, 정맥주사시약 0.1 μg임 ) 생물무기 : 배양액혹은정제된독소형태, 액체형태자체혹은에어로졸형태로이용가능 대량살포가가능한미세분말로만들면호흡기를통한대량살상생물무기로사용될수있음 생물무기인 Mycotoxins으로피부, 소화기혹은호흡기를통해침투 Mycotoxins은라오스 (1975~1981) 에서 6300명, 캄푸치아 (1979~1981) 에서 1000명, 그리고아프카니스탄 (1979~1981) 에서 3042명의사망자를발생시킴 차아염소산나트륨용액혹은 0.25N 의수산화나트륨으로 30분이상처리후닦아내는것을권장하며혹은오존 (> 2 μg/l) 등도효율적으로독소불활성화에사용가능 수동면역법 : guanidine은임상학적으로극히제한된효과 물에는잘녹지않는반면에에탄올, 메탄올, 프로필렌글라이콜에는아주잘녹으며열과자외선에안정하나약 820 에서 30분이상끊이거나 NaOCl에노출시즉시파괴됨 Bacteria 1. 탄저균 (Anthrax) Bacillus Anthracis 라는균에의하여발생하는질병을탄저병이라고하지만 공식이름은 탄저 이다. 탄저균은 통상 백색의 포자 (spores) 를 생성시키므로 백색가루 로말하기도한다 ( 그림 12A). 포자란일부세균이주변환경이생존에 적합하지 못할 때 형성하는 것으로 포자를 형성할 수 있는 세균은 비활성화된상태에서생존능력이뛰어나 수십년이지난후에도다시활성화될수 있으므로 포자상태로 가공된 탄저균이 66

76 백색가루의형태로존재하고있다가다시활성화되면서인체를사망에이르게할수있으므로특히문제가된다 58. 기도를통해들어온탄저균이상부기도에잠복해있다가폐주위의림프계에침투하고, 탄저균독소는폐조직에출혈, 괴사, 부종등을일으켜초기에는감기와비슷한증상을일으키지만결국에는호흡곤란에의한사망에이르게된다. 피부와소화기에발생한탄저병은상대적으로증상이약하지만호흡기를통해감염된탄저균은감염즉시항생제를투여받지않으면치사율이 80~95% 에이른다는연구결과가있을정도로치명적이다. 세계보건기구 (World Health Organization, WHO) 의보고서에따르면 50 kg 의탄저균아포 (apo) 가최적기상조건에서 50~50 만명의인구를지닌 20 km 2 넓이의산업화된도시에바람이불어오는것과수직방향으로 2 km 의선모양으로살포되는경우수만 ~ 수십만명이사망하거나무기력화될수있다. 그림 12. 전자현미경으로본탄저균의포자 (A), 혈액속에남아있는페스트균 (B), 투과전자현미경 (TEM) 으로관찰된천연두바이러스비리온 (virion) (C) 2. 장티푸스 (typhoid fever) 59 장티푸스는살모넬라타이피균 (Salmonella typhi) 에감염되어발생하며발열과복통등의신체전반에걸친증상이나타나는질환이다. 살모넬라타이피균은장을통해몸속으로침투한다. 복통, 구토, 설사또는변비등위장관계증상이나타나지만위장고나염의한종류라기보다는발열등의다양한증상을동반하는전신질환이다. 발열은환자의 75 이상에서나타나지만복통은 30-40% 에서만나타난다. 장티푸스발생빈도가높은지역에다녀온이후에발열증상이있을경우, 비슷한증상을나타내는다른질환과구별하여감별진단해야한다. 58 이승달, 양일우, 이남택, 정우영, 계영식, 김성일, 최돈성, 김동욱 (2001) 화학 / 생물학작용제특성및대응요령, 육군사관학교, p 75-80, 82-84, 서울대학교병원 / 감염내과 67

77 잠복기는몸속으로침투한균의수에따라다양한데평균 1-3 주이다. 가장주된증상은발열이다. 그외에오한, 두통, 권태감등의증상과식욕감퇴, 구토, 설사또는변비등의위장관계증상이나타난다. 비장종대 ( 비대 ), 장미진 ( 장미모양의작은발진 ), 상대서맥 (relative bradycardia) 등의증상이동반될수있다. 병이경과되면서나타나는증상이달라지는데, 발병첫주에는발열로인해체온이서서히상승하는증상이특징이고둘째주에는복통과피부발진이나타난다. 3. 이질 환절기에많이발생하는병으로하복부냉습으로오는데대장에열이있으면통증이있고변이붉은적리가되며, 대장에냉이있으면통증이없고변이흰백리가된다. 이것은일반적인이질이고또다른특수이질이있다. 특수이질은평생동안낫지않고사람을괴롭히는종신불치이질로서크게 3 가지로구분할수있다. 홍역후이질, 열병후이질, 상한후이질이그것으로이들특수이질은일반이질치료방법으로는고치지못한다. 4. 콜레라 (Vibrio cholera) 콜레라는콜레라균 (Vibrio cholera) 의감염으로급성설사가유발되어중증의탈수가빠르게진행되며, 이로인해사망에이를수도있는점염성감염질환이다. 증상으로는잠복기가수시간에서 5일까지이며, 보통 2-3 일이다. 복통을동반하지않는급성수양성설사와오심, 구토가나타나며, 특징적인임상증상과함께분변배양검사를통하여콜레라균이검출되면콜레라로진단할수있다. 임상에서는현미경으로콜레라균의특징적인움직임을확인하고, 항혈청투여시균의움직임이저지되는것으로진단하기도한다. 콜레라균에대한항독소나항체수의상승을확인하는방법등을이용하기도하지만임상적유용성은떨어진다. 치료는수액주입으로손실된수분과전해질을공급하고체내전해질불륜형을교정하는것이주된치료방법이다. 구토가없고중증의탈수가동반되지않는경우에는경구수액보충이가능하다. 항생제를투여하면증상의진행속도를늦출수있다. 테트라사이클린 (tetracycline), 독시사이클린 (doxycycline), 박트림 (bactrim), 시프로플록사신 (ciprofloxacin) 등의항생제가사용된다. 68

78 5. 흑사병 (Plague) 60 흑사병은페스트균 (Yersinia pestis 그람음성간균, 운동성없음, 비포자형성 ) 에의해발생하는급성열성인수 ( 사람과동물 ) 전염병이다 ( 그림 12B). 6, 14, 17 세기에 4 차에거쳐유럽, 중앙아시아, 중국, 인도, 지중해등인구밀집지역을강타하여엄청난유행을일으킨무서운균이다. 페스트균은숙주동물인쥐에기생하는벼룩에의해사람에게전파되는데, 주요형태는가래톳흑사병 (bubonic plague), 패혈증형흑사병 (septicemic plague), 폐렴형흑사병 (pneumonic plague) 등이다. 진단이늦어지는경우에는사망률 (50%) 이높아지므로의심을하고진단하는것이중요하다. 치료는항생제를투여하는데, 발병초기에치료를시작해야효과적 ( 사망률이 5~10% 로떨어짐 ) 이므로조기에정확하게진단하는것이중요하다. 흑사병의백신으로는사균백신이있으며 1 개월간격으로 2 번접종하고, 6 개월후재접종한다. 6. 브루셀라병 (Brucellosis) 브루셀라균 (Brucella 그람음성구간균, 운동성없음 ) 의감염으로발생되는인수 ( 사람과동물 ) 공통전염병이다 ( 그림 13C). 가축이나동물들에대해서상당히전염성이강한병원균이다. 사람의경우에는피부, 호흡기, 결막, 위장기관감염을통해서질병을일으킨다. 브루셀라는공기로잘전염이되는데, 1~100 개의균체를흡입하는것만으로도사람에서질병을일으킬수있는것으로추정된다. 비교적길지않은잠복기 (5~6 일 ) 와자연상태에서는무증상감염이많다는사실때문에생물학무기로서는부적당하다고판단되어왔지만대량의에어로졸은잠복기를단축시킬수있고발병률을높일수있다. 브루셀라증의치사율은낮으며 ( 치료받지않을경우의 5%), 대부분의사망원인은심내막염과뇌수막염이다. 동물에대해서는생균백신이널리쓰이고있지만사람에게투여가능한백신은아직까지상업화되어있지않다. 60 디시뉴스, 유럽을휩쓴죽음의공포, 흑사병,

79 7. 야토병 (Tularemia) 야토병은탄저균, 흑사병과마찬가지로, 동물원성감염증 (zoonosis) 으로 Fransicella tularensis 에서기인하였다 ( 그림 13A). 이병원성미생물은그람음성균, 절대호기성, non-motile, 구간균이다 년미국의 Tulare 지방에서페스트같은증상을띠는하타리스로부터분리되었고이와는달리일본에서도 1925 년일본후쿠시마현의산토끼에유행하여사람에게감염하는병을발견하여야토병으로이름붙였다. 사람에게는주로산토끼의고기나곤충등에서감염되고사람과사람과의직접감염은없다. 증상은감염경로에따라다르고경피감염에서는국소의구진과림프절의종창, 기도감염에서는폐문림프절의종창을따르는폐렴형, 경구감염에서는발열을주증상으로하는장티푸스형을띤다. 항생제처방이없으면몇달동안증상이계속되지만, 치료를받게되면치사율은 2.5% 이하로떨어진다. 질병예방을위해서백신은개발되었고에어로졸감염에대해서효과적이다 61. 그림 13. 야토병의원인이되는 Fransicella tularensis (A), 비저균 (Burkhoderia mallei)(b), 브루셀라균 (Brucella) (C) 발진티푸스 63 발진티푸스는 Rickettsia prowazekii 에의한급성열성전염병으로, 40oC 이상의고열이나면서발병후 4-6 일경에몸통에서시작하여사지에퍼지는발진이생긴다. 잠복기는 1-2 주이다. 가려워서긁는경우에피부에상처가나면 61 Hornick, R. B. and Eigelsbach, H. T., (1996) Aerogenic immunization of man with live tularemia vaccine, Bacteriological Reviews, 26: ( 출처 : BWC 생물무기금지협약 ( 규제대상물질 ) 63 아노카렌, 전염병의문화사, 사이언스북스, 2001, p

80 이 (louse) 의대변속에있는병원체가몸속에침투해서발병하며, Tetracycline 이나 Chloramphenicol 과같은항생제를사용하여치료한다. 환자를격리하도록되어있으나이가없는것만확실하다면꼭격리할필요는없다. 환자체내에있는병원체는배출되지않는까닭에피가묻은물건이아니라면환자배설물을소독할필요는없으나이가있는환경이라면환자나접촉자의의복또는침구에살충제를뿌리고머리의이도살충하고, 머리카락에붙은알은화학약품으로죽인다. 이러한처치가끝나기전에환자가사망하면시체와의복에다살충제를뿌린다. 환자와접촉한사람은 15 일간행동을제한하지만살충제를뿌린다음에는이제한을없애도무방하다. 환자주변의접촉자는모두예방주사를맞도록하고감염원을찾도록노력한다. 9. 천연두 (Smallpox) 천연두는천연두바이러스에의해서발병하면, 심한열과피부에작은수포를 발생시키고 피부 및 점막에 출혈을일으키는병이다 년 WHO 의천연두박멸운동결과 1977 년마지막환자가발생한 이래 천연두 바이러스는 지구에서 종말을 맞이하였고, 미국의 CDC (Centers for Disease Control and Prevention) 와 구소련의 Ivnovsky 두 개의 연구소에서만천연두바이러스 샘플을보관하게되었다. 하지만냉전시대생물학무기개발프로젝트에의해서 천연두바이러스는다시무기화되어은밀하게나타나기시작하였으며, 1998 년의 미연방비밀평가보고서에의하면북한, 이라크, 러시아 3 국이천연두균을 은닉하고있을가능성이크며이를무기화하여사용할수도있다는결론을내린 바있다 년 12 월에는부시대통령이해외주둔전미군에게천연두백신 접종계획을발표하기도하였으며 1999 년 6 월 13 일자 New York Times 에서는 한국으로남파된북한군인의혈액에서최근에접종한천연두예방접종흔적을 64 한현우, (2004) 생물테러에대한정부의대응방안, 대한의사협회지, 47(12):

81 발견했다는보도고있었다 65. 우리나라에서는 1972 년이후에태어난사람은천연두예방접종을하지않았기때문에만약에이바이러스가생물테러에이용된다면 38 세이하의젊은이들 (2010 년기준 ) 은천연두바이러스의공격에무방비상태가되어버린다. 천연두는전염성이매우높아사람과사람사이의 2 차전염이가능하다고알려져있다 년유고슬로비아에서 1 건의천연두감염자가발생된이래 150 명의 2 차감염자가발생하였고, 도로와항만이수주동안차단된사례를보면이작은미생물로인해서얼마나큰국가적손실을입을수있는가를쉽게알수있다. 아직까지생물테러에대한경험과준비가부족한우리나라에서도언젠가발생할가능성이있는시나리오이며이에대해서철저한준비를하여야할것이다. 10. 비저 (Glander) 그리고유비저 (Meliodosis) 비저역시동물원성감염증 (zoonosis) 으로 Burkhoderia mallei 이감염의원인이다 ( 그림 13B). 그람음성의간균, 운동성이없으며아포를형성하지않고에어로졸상태로는감염성이강하고오래배양하면다형태성 (pleomorphism) 을나타낸다. 사람에게서발생되는비저의경우가흔한경우가아니고개발된몇개의항생제만이있을뿐이다. 적당한항생제의사용이없다면비저의의한치사율은상당히높아진다. 그러나효과적인구강항생제의처방한다면재발하거나약화되는것을막을수있다. 유비저의경우에는호기성, 그람음성균인 Pseudomonas (Burkholderia) pseudomallei 에서유래된전염병이다. 설치류의병원균이지만사람에게도폐에감염을일으킨적이있으면패혈증을일으키면각강기에농양이생겨심각한질환으로경과가진행된다. 처음감염되었을때치료를하지않으면상당히높은치사율을나타낸다. 적당한항생제를사용해서치료를한다면 8 주후에는효과적인치료효과를볼수있을것이다. 이감염증효과가있는항생제에는테트라사이클린, 클로람페니콜등이있다. 11. Q 열 (Q Fever) 65 정우동, 문성민, 윤제용 (2007) 생물테러와환경소독, 대한환경공학회지, 29(9):

82 6 개의박테리아중에서마지막인 Q 열은인수공동전염병이다. 병원체는리케차 (Reckettsia) 의일종 (Coxiella burnetii) 으로개, 고양이등의애완동물이나소, 산양등의가축에서사람에감염되어폐렴이나간장장애를일으킨다 ( 그림 14) 년에호주에서집단발생하였는데당시는원인을알수없어서 query ( 의문부호 ) 의머리문자에서 Q 열이라고명명하였다. Coxiella burnetii 은호흡을통해서사람에게감염될수있다. 강한전염성을가지고있는데단하나의균체만으로도질병을일으킬수있다 66. 몇일동안의잠복기 (10~40 일 ) 가지나면발병증상은독감과비슷하다. 이것은급성 Q 열과만성 Q 열로나누어지는데, 만성질환이치료하기더어렵다. 급성 Q 열경우에는투여가능한항생제들이있고치료를하면질환의진행을막을수있다. 사망률은만성 Q 열이더높고치료기간은 2년이상이필요하다. 백신치료가가능하고예방접종을할경우에는 5 년동안면역력을가질수있다. 그림 14. Q 열 (Coxiella burnetii) 67 Viruses 1. 바이러스성뇌염군 (Viral Encephalitides) 말뇌염바이러스에는베네수엘라말뇌염 (Venezuelan equine encephalitis, VEE), 동부말뇌염 (Eastern equine encephalitis, EEE), 서부말뇌염 (Western equine encephalitis, WEE) 을일으키는바이러스가있다 ( 그림 15A). 뇌염바이러스는모기에의해서매개되지만, 분무로에어로졸되면감염력이아주강해져서 10~100 개정도의바이러스만흡입해도감염된다. 베네수엘라말뇌염바이러스에감염된사람은거의 100% 발병하고잠복기는 1~6 일이다. 잠복기를지나면 66 Tigertt, W. D. and Benenson, A. S., (1956) Studies on Q fever in man, Transactions of the Association of American Physicians, 69: BWC생물무기금지협약 ( 규제대상물질 ) 73

83 갑자기고열이나타나며, 불쾌감, 오한, 두통, 근육통이 24~72 시간계속된다. 이어서구토, 기침, 인후통및설사가일어나기도한다. 이런증상에서완전히회복되기까지 1~2 주가걸린다. 그러나뇌염까지일으키는것은 15 세미안은 4%, 성인의경우는 1% 미만이다. 모기에물려감염된경우와분무된바이러스를흡입해서감염된경우를비교하면후자의경우에서뇌염발생빈도가높다. 특정치료방법은아직까지는없지만해열제, 진통제, 항경련제등으로대체요법을실시할수있다. 동부말뇌염 (EEE) 경우에는치사율이 70% 이상이며심각한후유증을남긴다. 말뇌염바이러스는적은비용으로간단한과정을거쳐대량으로배양할수있는데다가저장이나조작과정에서도비교적안정적이다. 이런이유때문에뇌염군바이러스가생물무기로이용될가능성이아주높다. 미국에서는 1969 년 11 월닉슨대통령에의한폐기명령에따라다른생물무기와함께폐기되었다. 그림 15. 베네수엘라말뇌염 (Venezuelan equine encephalitis, VEE) (A) 포도상구균장독소 (Straphylococcus aureus toxins) (B) 보툴리누스균 (Clostridium botulinum) (C) 바이러스성출혈열 (Viral Hemorrhagic Fevers [VHF Agents]) 이바이러스의감염으로발생하는증상중피부점막, 내장점막표면에서의출혈을주요증상으로하는것을총칭한다. 두창이나황열도그증상과사인은출혈열이지만일반적으로바이러스성출혈열에는포함시키지않는다. 출혈열을일으키는바이러스는프라비바이러스 ( 뎅기출혈열, Flaviviridae), 아레나바이러스 ( 라사열, 아르헨티나출혈열, 볼리비아출혈열, Arenaviridae), 부니아바이러스 ( 신장증후군출혈열, 크리미아-콩고출혈열, 리프트발레열, Bunyaviridae), 프이로바이러스 ( 에볼라출혈열, 마르부르크병, Filoviridae) 등많은바이러스군에걸쳐존재하며그전파양식, 임상적현상은다양하다. 어떤질환도특정지역의지방병적생태로분포가한정되지만일단발증하면중증이고사망률도높기 68 출처 : BWC 생물무기금지협약 ( 규제대상물질 ) 74

84 때문에상재지감염예방외에비상재지에서침입한감염자로부터의전파확대 예방대책도 세워두어야 한다. 출혈열의 발증 병리는 공통사항은 아니고 아직 규명되지않은예도많다. 혈소판 감소와백혈구감소는거의항상 존재하는데 뎅기출혈열이나 라사열 등으로는 수 시간내에 죽을초래할수도있다. 중증의 간장장애, 광범위한출혈, 범발성 혈관내응고등이라사열, 에볼라출혈열, 리프트발레열등의높은치사율의 원인이될수있다. 리바비린 (ribavirin) 과같은항생제가크리미아-콩고출혈열 (Crimean-Congo hemorrhagic fever) 의경우에는상당한효과가있는것으로 알려져있다. Toxins 1. 포도상구균장독소 B (Staphylococcal Enterotoxin B [SEB]) 69 포도상구균 (Staphylococcus aureus) 은많은장독소를생산하는데, 그중하나가포도상구균장독소 (Staphylococcal Enterotoxin B, SEB) 이다 ( 그림 15B). 이와같은독소는균체로부터분비되는물질이기때문에외독소라고하며, 주로섭취되어장에영향을주므로장독소라고도한다. SEB 는식중독의흔한원인이되는발열독소이며, 불결하게취급된음식물에서생성되고, 이음식물을섭취함으로써증상을나타낸다. 이독소는다양한생물학적특성을가지는데, 호흡기를통해서노출된경우에나타나는증세는소화기를통해서흡수되는경우와매우다른증세를나타낸다. 하지만어느쪽경로로노출되더라도사람에서매우심각한증세를유발한다. Staphylococcal enterotoxin 은 coagulase 양성포도상구균 (Staphylococcus) 에의해생성된다. 포도상구균배양시배지에서생성될뿐만아니라포도구균이과잉생장할경우에는음식물에서도생성된다. 항원성이다른 7 개이상의장내독소들이밝혀져있으며, SEB 는그중하나이다. 이들장내독소들은열에강하다. SEB 는사람이극소량을흡입했을경우에도증상을 69 포도구균, 인터넷자료 : 일자료 75

85 유발할수있다. 흡인치사량의수백또는수천배낮은용량만으로도노출된군인의 50% 를무력화시키기에충분하다. 사람, 때로는소, 개, 닭등이보유숙주가되며, 감염된손, 눈, 농양, 여드름, 비인두분비물, 정상피부등에서유래하여발병한다. 가끔은유두염을앓는젖소의우유나우유가공품도감염원이된다. 포도상구균에오염된음식이섭취되기전에수시간실내온도에방치되면균이증식하여독소를내게된다. 잠복기는 2~4 시간이다. 포도구균에의한식중독은오염된음식물을섭취한후 30 분~8 시간 ( 대부분 2~4 시간 ) 내에심한구역, 구토, 산통성복통, 발한, 허탈, 쇠약감등을동반한증세를갑자기보인다. SEB 에의한흡입중독에있어특징적인것은단시간내에 (24 시간 ) 다수의환자를만든다는점이다. 2. 리신독소 (Ricin Toxin) 최근서로다른지역에서리신이발견되고있는데이것은손쉽게얻을수있고위협의존재가될수있는가능성도커지고있다. 리신은피마자씨앗에서추출한당단백질로서맹독성분이며세포의리보솜 RNA 의염기일부를절단해서단백질합성을방해함으로써세포를죽게만든다. 전시중에에어로졸의형태로만들어사용한것이있으며해독제는아직없으나미국에서백신이개발되고있다. 리신은즉효성의신경독과는달리복용해도독성이나타나기까지시간이다소걸린다. 물론투여량이나투여방법에따라다소차이가있기는하지만호흡곤란, 발열, 기침, 구역질, 신체경직이일어나며심할경우에는치아노제나혈압강하가일어나서죽기도하는데잠복기가 36~72 시간이다. 리신의제독은열처리 ( 단백질을이용한효소형독성이므로열처리를통해제독가능함 ), 0.5% 포르말린처리, 단백질분해효소처리등으로독성을없앨수있다. 3. 보툴리늄독소 (Botulinum Toxins) 70 보툴리누스균 (Clostridium botulinum, 혐기성균- 열과소독제에저항성이강함, 아포생성 ) ( 그림 13C) 이생산하는신경독소물질로서, 이독소는비내열성단순단백질로그항원성차이에따라서 7 형 (A~G) 으로나누어지고있다 ( 표 15). 식품이나배지중에생성되는독소는분자량약 15 만의독성성분과여러가지 70 법정전염병 -4 군전염병 / 보툴리늄독소인터넷자료 : 일자료 76

86 크기의무독성분으로이루어진복합체이다. 이복합체는분자량의차이에따라 LL 독소 ( 분자량약 90 만 ), L 독소 ( 분자량약 50 만 ), M 독소 ( 분자량약 30 만 ) 라고한다. A 형균은 LL 에 L, M 의 3종의독소를, B C D형균은 L과 M 독소를, E F 형균은 M 독소를생산한다. 단백질비분해성의 B E F 형균및 G 형균이생산하는독소는 trypsin 등의단백질분해효소로처리하면그독성이수십에서수백배높아진다. 보툴리늄독소는신경독성을나타내고작용부위는부교감신경말초의신경근접합부에서시냅스전막에서의 acetyl choline 의유리를저해함으로써특유의신경마비증상을일으키게한다. 독소는비내열성으로 80, 30 분간의가열에의해서완전히불활성화된다. 표15. 보툴리누스독소형과주요감염원 71 독소형 주요감염대상 오염원 A 사람 ( 창상, 유아보툴리누스 ), 닭 집에서기른야채, 과일, 식육, 어류병조림 B 사람 ( 창상, 유아보툴리누스 ), 말, 소 조리식육 ( 돼지고기류 ) C α 조류 알칼리성습지부패식품, 무척추동물 C β 소 ( 중부우질환 ), 말 ( 마초중독 ) 독성식품, 썩은고기, 돼지간 D 소 (Lamziekte) 썩은고기 E 사람, 어류 수산가공품및어류가공품 F 사람 ( 유아보툴리눅스 ) 식육제품 G (C. argentinense) 불확실 토양 71 BWC 생물무기금지협약 ( 규제대상물질 ) 77

87 표16. 생물무기로서의특징 72 작용제 운반수단 전염성 잠복기 발병시기 치사율 탄저균 포자 / 에어로졸 피부접촉 1~5 일 3~5 일 높음 (Anthrax) ( 흡입성은아님 ) 콜레라 (Cholera) 음식또는수계 / 에어로졸 낮음 12 시간 ~6 일 1 주일후 방치할경우높음 흑사병 (Plague) 에어로졸 높음 1~3 일 1~6 일 24 시간이후높음 야토병 에어로졸 없음 1~10 일 2 주일후 보통 (Tularemia) Q 열 음식 / 에어로졸 낮음 14~26 일 2 주일후 낮음 (Q Fever) 에볼라 접촉감염 / 에어 보통 4~16 일 7~16 일후 높음 (Ebola) 로졸 사망 천연두 (Smallpox) 에어로졸 높음 10~12 일 4 주일 높음 베네수엘라말뇌염 (Venezuelan equine encephalitis) 동물감염 / 에어로졸 낮음 1~6 일 수일 ~ 수주일낮음 보툴리늄독소 음식또는 없음 다양함 24~72 시간내 높음 (Botulinum Toxin) 수계 / 에어로졸 ( 몇시간 ~ 수일 ) 사망 마이코톡신 에어로졸 없음 2~4 일 수일 ~ 몇달 보통 (Mycotoxin) 리신 음식또는 없음 수시간 ~ 일 10~12 시간 높음 (Ricin) 수계 / 에어로졸 내에사망 ( 구강감염 ) 황색포도상구균외독소 B (Staphylococcus Enterotoxin B) 음식또는수계 / 에어로졸 없음 6 일 수시간내 낮음 72 정우동, 문성민, 윤제용 (2007) 생물테러와환경소독, 대한환경공학회지, 29(9):

88 북한의천연두및각종생물무기보유증거와실전사용방법 예브게니프리마코프러시아총리가러시아연방보안국 (FSB) 국장으로재직할때인 93 년작성한보고서 냉전이후의새도전 - 대량파괴무기의확산 은북한을생물학무기제조를위해천연두를연구하는유일한국가로지목했다. 보고서는또북한이대학과의학연구소등을총동원해탄저균, 콜레라, 페스트, 천연두등생물무기에대한연구를수행하고있으며북한의섬에서일부생물무기실험이실시되고있다고주장했다 73. 북한은생물학무기로탄저균, 장티푸스, 이질, 콜레라, 페스트, 브루셀라, 아토균, 발진티푸스, 두창, 유행성출혈열, 황열병, 보툴리늄독소, 황우독소등약 13 종의생물작용제균체를갖고있으며유사시에는이들균을자제배양, 생산할수있는능력을보유할수있는것으로추정된다 74. 최근탈북한군제대자들이나귀순한병사의혈액속에서천연두예방접종으로생긴항체들이발견되기도한다. 이지구상에서천연두가자취를감춘지오래됐고또최근북한에서다시발생했다는역학조사도없음에도불구하고군인들에게예방접종을실시한까닭에관심을기울어야한다. 생물무기에기반한전쟁을하겠다는점외에다른의도로는해석하기어렵기때문이다. 또한콜레라균, 탄저균, 페스트균, 유행성출혈열균, 천연두균등 10 여종의세균무기도최소한 1000 톤이상배양보유하고있는것으로파악되고있다. 생화학무기의투발수단은간단하고도다양하다. 장거리투발용미사일이나전폭기는기본이고야포 방사포심지어박격포에까지장착해발사할있는것이생화학무기의장점이다. 현재북한이보유하고있는야포의약 30%, 미사일의 50% 는생화학탄을장전 ( 착 ) 해발사할수있도록준비돼있는것으로파악되고있다. 물론후방깊숙이침투한게릴라가인구밀집지역이나상수원등에직접투입하는방법으로민심교란을획책할수도있다. 북한은현재인민무력부산하 핵 화학방위국 ( 일명 8 호청사 ) 총괄아래육군은연대급까지화학소대를해 공군사령부안에서 반 ( 反 ) 핵 반원자분석소 를설치해생화학전능력제고에주력하고있다. 핵 화학방위국에는작전, 훈련, 황생방연구소그리고정체가알려지지않고있는 32 부 등 8 개부가있다. 또이와는별도로 8 개의직학대대 ( 현역 2, 예비 6) 를운용하고있는데이중예비대대는 73 동아일보 경찰일보

89 함흥비닐론공장 (3 대대 ) 등주요생산공장들을대대단위로편성해놓고있다 75. 생화학무기들은실전사용에가장효율적인전 후방요지들에예컨대 `마람자재상사 ' 처럼주로자재상사등으로위장해은닉하고있는것으로파악되고있다. 평균고도가 1000~1200m인양덕군일대고지대에서매년 12 월경에실시되는통합훈련에는각군에편성된화학부대와이들부대가보유하고있는핵 화학정찰차, 계산분석차, 제독차량등관련작전장비들이총동원된가운데실전상황처럼진행된다. 생물작용제살포방법 76 작용제의살포방법은선발원 (line of source) 에의한살포와점발원 (point of source) 에의한살포가있다. 선발원에의한살포는목표지점의윗바람지역에서풍향의수직방향으로살포하는것이다. 작용제의위험거리는풍속, 풍향, 대기의안정도, 작용제자체의안정성등여러요소에의하여달라지지만탄저균과같은작용제는살포지점으로부터최대 200km 까지도오염시킬수있다. 비행기에탐재하도록고안한농업용살충제살포장치가좋은예이다. 점발원에의한살포는고정살포장치에의해서미립자 ( 연기 ) 형태로살포하는것이다. 즉미사일이나포탄에의해서날아간후지상에서소형폭탄으로산재되어넓은지역에퍼진다. 이러한생물학소형폭탄은대부분수류탄과같은구형모양이다. 이러한폭탄은충격을받거나일정고도에도달하면작용제를살포하도록장치되어있다. 이밖에도폭발에의한방법, 지뢰 기뢰등을이용한방법, 테러리스트나특수부대에의한은밀한투발방법도있다. 이때생물작용제는음식이나식수의오염을통해후방지역을혼란시키거나지원체계를마비시키기위해운용되기도한다. 생물작용제는젖은상태나마른상태로사용될수있으며, 특히건조분말은살포 휴대 저장등에유리하다. 그러나산업적으로냉동건조나분말상태로살포하는기술을이미여러나라가실용화했음에도불구하고건조분말작용제는여전히생산에있어서는정밀한기술수준을필요로한다 국방문제연구소김영준 ( 국방일보 ) 76 국방부, 대량살상무기 (WMD) 문답백과, 단행본, 2004, p 대량살상물기에대한이해, 국방부 (2007) 80

90 제 6 장생물무기검증기술개발현황및검증방법 제 1 절대상시설사찰방법 근본적으로생물무기는생물테러에사용되는병원체와다르지않다. 또한생물학적공격의의도를가지고있는자들은그들이군대든테러집단이든병원체를합성하거나유전자조작을통해병원성이강한병원균을쉽게얻을수있다는점을인정해야한다. 아직까지자연계분리병원체를이용하거나유전자조작의경우에는결코실험실생물보안에의한예방이나검증이될수있는것은아니다. 그럼에도불구하고합법적인생명과학연구실에서독소나생물학적위험물질의관리가생물테러를예방하는가장기본적인주요방법이라는것에대하여많은사람들이동의하고있다. 즉, 생물보안은생명과학을다루는연구실이생물학적물질의잘못된사용의원인이되는상황을막는데중요한요인이된다는것은틀림없는사실이다. 따라서이러한안전지침은필요시바로생물무기검증에직접적으로활용될수있기때문에북한의생물무기검증을위한실질적인프로토콜을확립하기위하여민간에서확립된생물안전 (biosecurity) 에관한자료들을먼저검토한다. 그림 16. 생물안전과생물보안분야위해서평가개념 Gaudiosos J. et al. (2006) Development a risk assessment and risk management approach to laboratory biosecurity, Applied Biosafery

91 생물안전 3등급이상의연구시설은 유전자변형생물체의국가간이동등에관한법률, 동법시행령 및 동법통합고시 규정에따라설치 운용을질병관리본부의허가를받아야한다. 아울러 동법통합고시 제1-8조 ( 세부지침및운영요령 ) 에서는고시의효율적운영을위하여세부지침및운영요령을제정하여시행토록규정하고있다. 이에따라 생물안전연구시설설치 운용허가등 에대한제도의효율적운영과안전한생물안전연구시설설치를위하여기본적인시설설비와장비의평가, 검증방법및기준이필요하다. 생산장비 : 법률에서규정한검사내용 79 : 제조시설, 제조현황, 보유및관리현황, 장부비치등 생물안전 3등급연구시설설비및장비의검증은반드시사용자와의업무협의를통해진행한다. 검증의주체는시설사용자 ( 소유자 ) 가수행하고계약에따라용역업체가이를대행할수있으며, 검증용역업체는반드시검증계획서를작성하고설치적격성검사와운전적격성검사프로토콜을만들어사용자의승인을받는다. 이때사용자는본지침서에포함된내용과더불어시설및장비의특성과취급하는병원체의특성등생물안전사항을고려하여검사항목을추가하거나계획서의수정을요구할수있다. 장비매뉴얼장비에대한정확한정보를얻기위해장비또는설비제작회사로부터관련매뉴얼을제공받고이를보관해야한다. 표준운영절차 (Standard Operation Procedure, SOP) 장비의사용방법, 유지, 보수, 실험실안전등 ( 실험자보호, 시설의오염, 방제계획등 ) 에대한내용이포함된 실험실생물안전관리규정 및 생물안전 3등급연구시설운영규정 등의표준운영절차를구비하여야한다. 도면및도면검증 (DQ) 사항설계또는제작회사에서제공된도면이구비되어야한다. 이경우당초설계도면과준공도면, 그리고주요시설설계사항들을요약정리한 79 보건복지부 & 질병관리본부, 생물안전 3 등급연구시설검증기술서

92 설계요약설명서및 DQ( 실험자와장비및물품의동선계획, 생물안전 3등급시설영역의각실설정차압, 각실에공급되는급배기풍량 ( 환기회수 ), 각실에설치되는생물안전작업대소요급배기풍량이포함된급 배기계통도, 실압제어와관련하여공조제어계통도나기타시뮬레이션방법등에의한위해도분석결과서 ) 를준비하여야한다. 인증연구시설의재질과검증에사용하는계측기기에대한검증성적서 ( 또는검교정서 ) 가구비되어야한다. 이를통해시설에사용된재질의적절성과설치된계측기기의정확성및안정성을확인할수있다. 특히계측기기는주기적으로점검되어야사용의정확성이보장되기때문에공인인증기관에서발급되는성적서가문서에첨부되어야한다. 계측기기의경우, 공기조화시스템구성품의검교정은매년필수적으로재교정을실시하여야하고, 그외구성품에대한검교정은설치초기에실시한이후운전적격성평가를통해정상적인동작이이루어진다고확인함으로서이를대체할수있다. 예비부품목록시공후시공회사에서는시설의안정적유지에필요한각종여분의각종부품을목록을작성후사용자에게제공하고사용자는지속적으로관리기록하여야한다. 교육시설이새로설치되었을때, 시공자는설비와장비에대하여사용자에게시설운영및유지에필요한교육을실시하여야하며이에대한계획서를제출해야한다. 안전점검시공회사는시설사용시설비및사용자의안전을위해사용자와전문가가수행할안전점검사항과주의사항을문서화하여사용자에게제공해야한다. 사용자는이에따른주기적인점검을시행하고그결과를기록관리하여야한다. 점검내용은주요시설운전사항과중요변수 ( 차압, 밀폐, 온 습도등 ) 를포함하며정기적으로수행되어야한다. 유지보수 83

93 시공회사는유지보수계획서를준비하여유지보수가적절히이루어질수있도록한다. 따라서 생물안전 3등급연구시설유지보수매뉴얼 또는표준운영절차가구비되어야하며매뉴얼등에는시설및장비고장이나화재, 정전등의비상사고관련대응절차가포함되어야한다. 제2절대상시설검증생물안전연구시설의전반적인안전사항을확인하기위한검증항목은다음과같이구분되며각항목에대한세부적인확인은설치및운전상태확인을통하여이루어져야한다. 일반사항확인생물안전 3등급연구시설의검증을위하여사전준비되고구비되어야하는문서및사항들에대하여검증이시작되기전에확인하여원활한검증이진행될수있도록아래의사항을확인한다. (1) 설치상태확인전사전점검 (2) 설치상태확인 (3) 운전상태확인전사전점검항목확인 실험실설계및물리적요구사항확인생물안전 3등급연구시설은감염성병원체의취급, 보존, 유지의기본적인개념인 밀폐 의목적에부합되도록설계되고설치하여야한다. 실험실외부환경이감염성병원체에오염되는것을방지하기위한이차적밀폐중실험실구조가목적에맞게설계되었고안전및보안장치가설치되어운영되는지를확인하여야한다. (1) 레이아웃확인 (2) 실험구역완전성시험 (3) 문동시열림방지장치 ( 인터락 ) 시험 (4) 도어및창의기밀성능 (5) 마감재확인 (6) 내부시공확인 (7) 안전및보안장치확인 ( 아이샤워, 손세척기, 샤워설비, 비상경보장치, 출입제한장치, 폐쇄제한장치, 폐쇄회로및통신시스템구비등 ) 84

94 (8) 소음확인 (9) 조도 / 온도 / 습도확인 연구지원설비요구사항확인생물안전 3등급연구시설에연결되는지원설비는실험실의밀폐와실험자안전을고려하여설치 운영되어야한다. 연구지원설비에해당하는항목은배관, 전기공급장치로분류된다. (1) 배관확인 (2) 전기확인 (3) 가스공급장치확인 공기조화및배기시스템검증생물안전의기본개념에적합하게설치 운전되어야하는공기조화및배기시스템은인체에유해한감염성미생물취급에따른생물안전성확보에직접적으로관련되는설비이며, 병원체취급시연구시설외부로의감염성미생물유출을막기위한기본설비이다. 본설비는인체에유해한병원체가시설, 공기조화및배기시스템외부로유출되지않고실험자가안전하게실험을수행할수있고, 지역사회의생물안전성이확보될수있도록생물안전기준및개념에적합하게설계되고설치되어야한다. (1) 환기회수시험 (2) 기류흐름도시험 (3) 공기조화시스템레이아웃확인 (4) 급, 배기연동시험 (5) 연류방지장치시험 (6) 차압확인 (7) 비상경보장치시험 (8) 급 배기덕트및헤파필터 Unit(box) 누기시험 (9) 실험구역헤파필터완전성시험 (10) 차압경보시험 폐기물처리시스템검증생물안전 3등급연구시설에서배출되는모든폐기물은병원체의생물학적활성을제거하여야하며, 안전을위하여 폐기물관리법 에서정하는바에따라처리되어야한다. 생물안전 3등급연구시설에서배출되는고상, 액상의 85

95 폐기물을처리할수있는시스템에도면에따라설치되고규정에적합하게가동및운영되는지를확인하여야한다. 생물안전 3등급연구시설의폐기물처리시스템은고압증기멸균기, 폐수저장조, 폐기물배수배관, 폐기물보관용기등으로구성된다. (1) 폐기물및폐수처리확인 (2) 배수배관의기울기및누수시험 (3) 폐수멸균시스템압력시험 (4) 경보음시험 (5) 제균필터완전성시험 (6) 멸균시험 양문형고압증기멸균기검증생물안전 3등급연구시설의양문형고압증기멸균기는시설에서사용된물품및시료등의폐기물을멸균하는장비로서고압고온의환경을조성하여일정시간유지함으로써멸균대상병원체의생물학적활성을제거하여위하여사용된다. 따라서양문형고압증기멸균기의검증은검토된도면에따라정확히설치되었는지를확인하고, 원하는온도가멸균기내부전체에적정시간동안일정하게유지됨을확인하는등의성능검사를실시함으로서평가한다. 사용자는장비구매시제작회사가설치상태평가를수행하고성적서를제공할수있는지를확인하여안전성이입증된장비를구매하도록한다. 생물안전작업대검증생물안전 3등급연구시설에서는실험자의안전을위하여감염성미생물등의병원체취급시에생물안전작업대를사용하여야한다. 사용자는본장비의구매시설치적격성시험성적서또는성능시험검사서제공여부를확인하여야한다. 생물안전작업대에장착된헤파필터는직경 0.3 µm입자에대한포집효율이 99.97% 이상의포집성능을갖으며헤파필터로걸러진공기가작업표면에직접분사되기때문에생물안전작업대는병원체로부터생물안전성을확보할수있는 1차적밀폐장비로간주된다. (1) 하방향풍속측정 (2) 공중미립자측정 (3) 유입풍속측정 (4) 헤파필터 (Hepa filter) 완전성검사 86

96 (5) 완전성검사 : A1형 (6) 기류흐름도시험 (7) 압력손실 / 비누거품검사 : A1형 (8) 경보음시험 (9) 과부하안전점검 (10) 조도확인 (11) 진동검사 (12) 소음확인 (13) 차압확인 BSC(Bio Safety Cabinet) 종류 80 A1 타입오염된공기가흐르는캐비닛내부의공기통로가 positive pressure로되어오염된공기가누출될위험성이있음 A2 타입오염된공기가흐르는캐비닛내부의공기통로의 positive pressure는 negative pressure로둘러싸여있어내부공기가누출되지않으며챔버내부에증기나가스발생시배출이원활히되지않고누적됨 B1 타입오염된공기가흐르는캐비닛내부의공기통로의 positive pressure는 negative pressure로둘러싸여있어내부공기가누출되지않음 B2 타입모든배관통로가 negative pressure이기때문에오염된공기가흐르는캐미넷내부의공기통로의 positive pressure는 negative pressure로둘러싸여있어내부공기가누출되지않고챔버내부에증기나가스발생시에도 100% 배출됨 80 최재원, 생물안전 3 등급연구시설의검증, 질병관리본부생물안전평가과,

97 제 3 절생물작용제등의안전관리 ( 예시 ) 1) 보유및보유량확인 보존상태 : 동결건조 액체배지 고형배지 액체질소 기타 생물작용제등의보존장비또는시설 : 냉동고 (-70 ) 냉동고 (-20 ) 냉장고 액체질소 그림 17. 액체질소에생물작용제를담그거나뿌려서동결하는방법 ( 액체질소를담는용기 ) 용량 300 리터이상인발효조 / 생물반응기 : 예 / 아니오 그림 18. 발효조 - 배양용기의용적이 1 L 이상인큰것을회분또는연속배양에의하여특수한 생물학적물질이나세포를생산할목적으로사용되는배양방법, 88

98 시간당 50리터를능가하는유속을가진연속또는발산발효조 / 생물반응기 : 예 / 아니요 그림 19. 연속배양기 배양기내의세포밀도를조정하거나한계영양소의공급량을조정하면서 미생물의성장을장기간대수적성장기를유지하도록하는배양방치, 연간조직배양배지 10,000리터이상 : 예 / 아니오연간다른성장배지 10,000리터이상 : 예 / 아니오 2) 보존관리현황생물작용제등의보존용기에기본정보가표기되어있는가? 예 아니요생물작용제등을일반병원체와구별하여구분된보관용기에보관하고있는가? 예 아니요 그림 20. 배양 - 미생물이나배양세포를액체배지 (A) 나고체배지 (B) 에접종하여증식시키는방법 89

99 3) 생물안전및보존시설에관한사항생물작용제등의취급및보존실험실의관계자외출입을제한하고있는가? 예 아니요생물안전작업대 (Biological Safety Cabinet) 를설치 사용하고있는가? 예 아니요 그림 21. (A) 생물재해표시 - 병원성을갖거나생태계에악영향을미치는바이러스나세균이 관리구역밖으로빠져나와재해를일으킬수있음에대한경고, (B) 생물안전작업대 (Biological Safety Cabinet)- 병원균이식등의작업을할때다른미생물의오염을방지하기위하여 만들어진장치. 생물작용제등에적합한고압증기멸균기를보유하고있는가? 예 아니요 그림 22. 원심분리기 (centrifuge)- 원심력을이용해서균질액을여러부분으로나눌 목적 ( 분리 정제 농축 ) 으로이용되는기계 90

100 그림 23. 고압증기멸균기 (autoclave)- 고온 고압의상태에서증기로씌어줌으로서미생물을 멸균하는장치, 생물작용제등의보관을위한구분된장비나시설이구비되어있는가? 예 아니요 그림 24. (A) 항온기 (incubator)- 생물이나그일부세포만을일정한온도하에서배양하기위한 장치, (B) 진탕배양기 (shaking incubator)- 미생물을접종한액체배지를흔들어움직이면서 배양하는장비. 91

101 그림 25. (A) 분무건조기 - 원액혹은슬러지의액체원료를열풍에분무미립화하는것으로 단시간에건조되고직접분립제품을얻을수있는장치, (B) 동결건조기 ( 초저온냉동고 ), (C) 증발기 (evapor) 시료를증발증착하기위한장비. 4) 실험실안전관리에관한사항실험실및보관시설에생물재해표시가부착되어있는가? 예 아니요생물안전확보를위한작업복, 장갑등개인보호장비등을비치 사용하고있는가? 예 아니요 그림 26. 실험실안전확보를위한개인보호장비들 : 장갑 (A), 방독면 (B), 부츠 (C). 92

102 제 4 절검증기술의상업화현황 상업적으로병원균을동정하고검출하는방법은수없이많이개발되어왔다. 이러한방법들은숙련된연구자들이샘플들을배양하거나생화학적배양을통해서 24시간에서한달까지걸려서그결과를알수있었다. 하지만생물무기에의한테러가일어났을때에는현장에서바로검출이가능하고동정할수있는방법 (real-time detection) 이필요하다. 현대생명공학의발달로다양하고변이요소가큰생물무기제재의등장으로이들을동정할때에는보다정확하고신속하게처리할수있는기술이필요하게되었다. 최근에는현장이나실험실에서빠르고정확하게생물무기를검출하고동정할수있는상업적인기술들이많이연구되고있다. 아래표에소개되는다양한검증기술들은현재바로구입이가능한것들이다. 많은상업화기술들이최근에개발되어연구논문에소개되었거나미국정부가방어적목적으로투자 개발하여기술에대한특허권을가지고있다. 검출방법으로는이용되는기술방식및원리에따라크게생화학적 (biochemistry) 효소반응, 항체 (antibodies) 반응, 그리고핵산 (nucleic acids) 반응으로나눌수있으며, 그원리는다음과같다. 중합효소연쇄반응 (polymerase chain reaction, PCR) 의원리 81 주형 double strand DNA STEP 1 : 주형 DNA 를 single strand 로 DNA polymerase primer STE P 2 : 상하양단에 primer 결합 primer PCR STEP 3 : 상보적인새로운 DNA 사슬합성 특정유전자영역의증폭 81 위키백과 / 중합효소연쇄반응 93

103 중합효소연쇄반응이라불리는기술로 DNA 변성, 프라이머결합과복제를한주기로하여 DNA 단편을빠르게증폭하는방법이다. PCR은적은양의샘플에서도 DNA를증폭할수있는데단지필요한것은증폭하고자하는 DNA 양끝의프라이머 (primer) 를제작하는것이필수적이다. 이것이이루어지기만하면프라이머사이에존재하는 DNA는한없이증폭될수있다. PCR의원리는 double strand DNA를 100 에서 denaturation step, primer와의 annealing step, polymerase에의한 DNA synthesis step을반복하여실시함으로써 in vitro에서 DNA를증폭한다. 한번복제한 DNA는한가닥에서두가닥이되고, 두가닥에서네가닥, 네가닥에서여덟가닥으로 2의제곱만큼증가하게된다. 이러한과정이 10번반복이되면 1024 가닥이될수있다. 일련의반복과정을통해서얻고자하는 DNA를동일한시퀀스로엄청나게늘릴수있다. 1) Real-time PCR(qPCR, quantitative PCR) 82 각유전자의정확한정량을위해실시간으로형광으로분석하는 PCR 방법이다. 이것을이용해서미생물이얼마나존재하는지특정유전자를얼마나가지고있는지를측정할수있다. PCR 은이론상으로는 2 의제곱만큼기하급수적으로증가하는것이지만, 실제 82 qpcr guide: Eurogentec/ 94

104 PCR은어느한계에다다르면 enzyme 활성저하, dntp 고갈등으로더이상증폭이일어나지않는상태 (plateaus) 가된다. 결과적으로마지막산물만을전기영동하여비교하는 end-point PCR은샘플양에비례한정량 PCR이불가능하게된다. 이를보정하기위한 real-time PCR은형광을이용해 cycle마다실시간으로샘플변화값을측정, 분석하여정량이가능하도록한 PCR법이다. 형광은형광장치에서검출되기때문에, 그형광의검출한계가있다. 형광이검출될수있는일정한양이되었을때측정되는 cycle을 Ct(threshold cycle) 라한다. 초기 DNA 양이많을수록증폭산물량이검출가능한한계에도달하는 cycle 수가빨라지므로 Ct값이빨리나타난다. 따라서샘플의 Ct값을비교하여 DNA를정량할수있다. 따라서 real-time PCR은 PCR을위한 thermal cycler와 fluorescence detection을위한 fluorometer를합체한기기라고할수있다. 2) LightCycler System for Real-time PCR 83 LightCycler의구조는위모식도에서보이는것과같이 thermal chamber내의온도를변환시키는 heating & cooling part와 fluororescein으로부터나오는시그널을감지할수있는 fluorometer로나눌수있다. LightCycler는기존의 83 한국로슈진단, 95

105 block style이아닌 capillary cuvette를사용하므로초당 20 까지온도변화를수행할수있어한 cycle당 초의시간소요가계산되므로기존의 block style과비교한다면상상할수없는시간절약가능하게한다. Heating과 cooling의기본원리는바깥공기를흡입, heating coil을통과시켜온도를올리고 chamber내의 fan을이용, chamber내의공기를고속분출시켜 cooling 시키게된다. 또한주변공기를온도변환매개체로사용하므로 chamber에위치하게될 capillary cuvette내의샘플의온도조건은모두동일하다고할수있다. LightCycler는광원으로 LED (Light Emitting Diode) 로 470 nm의파장을발산하며이 LED는수명이반영구적으로특별한고장이없다는것이큰장점이다. 이광원에서나온빛은 epi-illumination lens에모아져 capillary를통해샘플에전달되게된다. 샘플에서나온형광시그널은같은렌즈에서모아져 dichromic mirror에의해각형광물질의적절한파장을감지할수있는 filter(530, 640, 710nm) 를통과하여 photohybrids에기록된다. 최대 32개의 capillary cuvette은 rack역할을하는샘플 caroseul에위치하게되며 stepper motor에의해 fluorescein을측정할수있는 detector에정확히위치시켜주게되며한개의샘플을측정하는데 20 msec이소요되므로 32개의샘플을측정하는데 5초정도밖에걸리지않는다. LightCycler 는유일한 Real-Time & On-Line 시스템으로매 cycle마다의진행상황을체크할수있으므로문제발생시혹은더이상의실험이필요없을때에는언제든지멈출수있으므로시간및경제적으로도유용한 system이라할수있다 qpcr에는크게세가지로 taqman assay, molecular beacon, sybr green을이용하는방법이있다. Taqman assay나 molecular beacon는 PCR product와상보적으로결합할수있는 probe를필요로한다. Taqman assay의경우양끝에형광물질 (fluorescent) 와파장을상쇄시키는물질이공존 (FRET, fluorescent resonance energy transfer: quencher dye가가까이있으면형광물질의 excited state 동안의에너지를내지못하게되는현상이며일정한거리이상이되면 quencher dye에의한 quenching 현상이일어나지못하게되어에너지를생성 ) 하여 taqman assay의경우에는매 cycle이돌아갈때마다 product양에비례해서형광이줄어들게되고 molecular beacon의경우늘어나게된다. 이형광의변화량을측정해서초기의 template DNA의양을측정할수있게된다. Sybrgreen의경우 dual strand와결합할때만형광을내는점을이용하여매 cycle 늘어나는형광의향을 96

106 체크해서정량을할수있다 84. Taqman assay나 molecular beacon의경우정확하고비특이적으로형광을발산하지않아정확하다는것과 product 크기에상관없이형광이일정하다는장점이있지만 primer와 product에따라서 probe를따로제작해야한다는단점이있고 Sybrgreen을이용하는경우염기서열과상관없이 DNA 이중나선과반응해서형광을발산하기에부정확할수도있고 product의크기에따라형광의세기가달라지는단점이있지만어느 PCR에나적용할수있고새로운 probe를만들필요가없다는장점이있다. 항원 - 항체반응 (antigen-antibody reaction) 85 항원과항체사이에서일어나는결합반응의총칭이다. 항체가대응하는항원만을선택적으로반응하는극히특이성높은반응이다. 독성이나효소활성같은생물활성을갖는항원에항체가결합하여활성이억제되는중화반응, 항원항체결합물이다시혈액중의보체성분과결합하여보체를활성화시켜일어나는용혈반응, 용균반응, 면역점착반응, 면역식작용등이있다. 최근에는미량의항원이나항체를감도좋게측정하는방법으로겔 (gel) 내이중확산법, 면역전기이동법, 정량침강반응, 방사면역정량법, 효소면역측정법, 형광항체법등이진단이나연구목적으로사용되고있다. 84 wikipedia/real-time polymerase chain reaction 85 위키백과 / 항원 - 항체반응 97

107 효소반응 (enzyme reaction) 86 효소에의해촉매되는반응. 생체에서의화학반응은거의모두효소반응이다. 먼저효소와기질이결합하여복합체를형성하고이어서해리하여반응산물과유리의효소로된다. 이반응은가역적이다. 효소반응의특색으로는특이성이대단히크다는것이다. 먼저작용하는화합물에대한선택성이크고이것을기질특이성이라고부른다. 다음에특정한화학반응만을촉매하여부반응이나부산물이생기지않는것도높은특이성의출현이라고할수있다. 이러한특이성은효소의입체구조에의거한것이다. 모든효소들은각기다른형태의활성부위 (active site) 를가지고있다. 그러므로효소는자신의활성부위에알맞게결합하는특정한기질하고만상호작용할수있다. 따라서효소의활성부위의입체구조가기질의입체구조와맞물릴수있는형태일때에만결합이 86 위키백과 / 효소 98

108 이루어지는것이다. 다음에예시하는방법들은위의세가지원리중하나를이용하는방버들을예시한다. 이렇게많은설비들중에서검증에활용할수있는정도의정확성, 속도, 코스트, 검체다양성등을검토하여설비를선택그활용성을실제로예비검증을통한자료를확보하여야실제검증시효과적으로대응할수있을것이다. 또한관련신기술이지속적으로개발되고있기때문에군의획득사업업무흐름도와는별개로민간의신기술을바로생물무기검증시군의업무에활용할수있는 고속 조달시스템을확보하는것도절실한문제가될수있다. 1) 생화학적테스트 87 생물테러가발생시제일먼저생물제재를접하게되는곳은병 의원에서일하는사람들이다. 의료진들은이상징후를가장먼저인지해야하고동시에허위양성 (false-positive) 에의한불필요한경고를최소할수있어야한다. 하지만이들이가장많이쓰고있는미생물동정법은생물무기로쓰일수있는병원균에초점이맞춰진것이아니라일상적으로다루는임상의병원균을동정하는것에목적이있다. 따라서보통의임상실험실수준에서도생물제재를가능한빠르고정확하게스크리닝할수있는표준생화학적미생물동정방법이개발되어야한다. 예를들면 Bacillus anthracis, Yersinia pestis, Francisella tularensis, 그리고 Brucells spp. 를동정할수있는프로토콜은인터넷 htpp:// 에서바로얻을수있다. 온라인상에서제공하는방법에따라서테스트하였을때의심되는결과가나왔을때에는좀더정교한테스트를해야하는데그방법들은아래표 ( 표19) 에정리하였다. 현재병원성미생물의검사방법은배양과정을거쳐 injured cell의 recovery와 cell 수를높인후 immune assay kit나 PCR등을이용하여양성 / 음성결과를밝힌후확인작업으로생화학적방법을이용하는추세이다. - 사용하는기질에따른판단 (substrate utilization patterns): 의심이가는병원균이이용하는탄소원이나기질사용후에대사산물의패턴으로구분하는방법. VITEK (biomérieux, Hazelwood, MO), API 시리즈, 그리고 87 Daniel V. Kim et al, Current and developing technologies for monitoring agents of bioterrorism and biowarfare, Clinical Microbiology Review, 2005, 18(4), pp

109 MicroLog (BIOLOG, Hayward CA) 가여기속함 1 VITEK 88 VITEK 시스템은임상학적 / 상업적으로사람손으로반복적으로해야하기 때문에제약이많았던박테리아동정을보다간편하고빠르고정확하게해낼수 있다. 기종에따라서 32 또는 480개의카드가있고이카드에디하이드레이트된 항생제들이 well안에포함되어있다. 그외에는어떤시약도필요하지않기 때문에에러율이현저하게낮고정확도가높아졌다. 미생물이카드안에장착된 다양한 항생제들에 대해서 어떠한 반응기작을 보이는가에 따라서 동정이 가능하게 되어있다 : heterogenous 저항성 (staphylococci), 광범위한 betelactamase(enterobacteria), aminoglycosides에 대한 높은 저항성 (enterococci), penicillinase(staphylococci) 2 API 시리즈 ( 바이오메리욱스 ) BioMérieux/VITEK: 89 BioMérieux: 100

110 스트립모양에생화학적기질을이용한테스트가용이하게되어있어서탄저균, 비브리오, 패혈증균등에대해서접종 배양한후에육안으로확인가능하다. 미생물대사와생화학적반응을이용하여색깔로구별할수있는표준동정방법이며 18,000여종의세균에대하여 750여가지의생화학적실험연구결과를토대로개발되어세균동정시편리하다. API 스트립은개봉후에곧바로사용할수있고, 지시한농도의세균부유액을만든후, 스트립에접종 배양한다음에 profile index나 software를사용하여결과를해석할수있는데제품종류에따라 4-24시간내에동정결과를얻을수있지만육안으로색깔변화판정이어려울경우가있다. 스크리닝과정에서순수분리를정확하게이루어내야하며다른균과혼재시에는다른결과가나올수도있다. 3 MicroLog(BIOLOG) 90 Biolog System은 1,900여종의호기성 / 혐기성박테리아, 효모, 그리고곰팡이까지빠른시간내에동정해낼수있으며기존에과중되었던스트립이나패널을제작할필요가없는준전자동동정시스템이다. Biolog사에서제공되는편리한 MicroPlate에서다양한탄소원에의해서세균이생성하는대사산물을가지고동정이가능하다. 검사시간은 4시간이내이며소프트웨어에서반응후에변화된탁도와색깔를통해서자동으로 database와비교하여동정해낸다. - 지방산분석 (Fatty acid profile) 1 Sherlock system(midi Inc.) Biolog/Microbial ID/Characterization: 91 MIDI Inc.: 101

111 MIDI Inc. 에서최근에개발한 Sherlock Microbial 동정시스템은박테리아배양액에서추출한지방산이메틸에스테르 (methyl esters, FAME) 로변환되는패턴을가스크로마토그램을이용해분리 분석하여병원균을동정할수있다. 미생물의 fatty acid methyl esters는고유한정보를가지고있기때문에이를이용하여거대한미생물이라이브러리를제작할수있다. Sherlock Microbial 동정시스템이보유하고있는 FAME fingerprints를이용하여미지의미생물을 FAME을분석한후에인식알고리즘을통해서비교 분석할수있다. 2) 면역학적검출방법 면역학적검출방법은그시작부터의약품이나식품회사에서감염성질병, 약품, 독소, 오염물질등을검출하기위해서개발되었다. 게다가면역학적검출은생물무기제재인박테리아, 포자, 바이러스그리고톡신까지도안티젠을대상으로하는면역시스템에적용가능하다. 검출하고자하는대사에따라서다양한면역학적검출방법이개발되어있고그목록들은아래표에정리하였다. - 솔리드플랫폼 (Solid-support platforms) 1 xmap Technology(Luminex) Luminex/xMAP Technology: 102

112 Luminex xmap은항체를폴리스틸렌표면에도포한 sandwich 배양방법을이용해서발광하는형광물질을유세포분석기를이용해서검출하는기술이며기본적으로샌드위치배양방식으로폴리스틸렌구술표면에부착된항체를이용해서다양하지만특정스펙트럼의색깔로병원체를검출해내는장치이다. 100여종류의다른 Luminex color-codes tiny bead(microsphers) 를이용하는데각각의 bead는샘플로부터나오는특정분석물질에만반응하기때문에레이저에의해서특정한파장대에서만발광하도록되어있다 까지다양한종류의 bead를이용하여원하는응용분야에빠르고정확하게활용이가능하다. 2 DELIFA(dissociation-enhanced lanthanide fluorescence immunoassay) 93 Perkin-Elmer에서개발한기술로주변시그날없이란사나이드킬레이트를붙인항체의형광물질에따라서병원균을검출하는방법이다. 시간분석형형광을사용하여비교적주변노이즈가없는란사나이드킬레이트라벨에효소결합방식으로특정병원균에대해서항체가형광물질을나타내도록함으로써 93 PerkinElmer: 103

113 동정 검출하는방식이다. 384-well plate까지사용이가능하기때문에한번에대량의샘플을처리할수있으며기존의 ELISA보다 2.5배높은 4-5 log 범위를나타낼수있다. 높은감도를가지고있다는것은적은양의샘플과항체가필요하다는것을나타내고이것은비용절감으로이어질수있다. 3 Bio-Detector(Smiths Detection) Bio-Detector는자동화가되어있어사용이간편하며한번에 8개의다른샘플 ( 박테리아 바이러스성병원체, 독소 ) 을한꺼번에처리할수있다. 테스트시간은 15분이내이며 95% 이상의검출한계를지니고있고 0.1% 이내의 false alarm rate를나타낸다. 현재는미국군대에서생물학작용제를검출해내기위해서사용하고있기도하다. 검출원리는 Smiths Detection에서특허권을가지고있는 light-addressable potentiometric sensor (LAPS) 를이용한 immune-ligand Assay chemistry 방법이다. Specifications 94 Mission Length 14 시간작동가능, 40 개의검출기 Size 55.9 cm ( 높이 ) Ⅹ 60.7 cm ( 길이 ) Ⅹ 45.7 cm ( 폭 ) Power Confidence Test Self Test Ready State 110 VAC (50-60hz) or 28 VDC 2 tests/ mission 빌트인 test 장착 (170 failure conditions) 약 32분 94 Smiths Detection: 104

114 3) 핵산분석방법 정량이가능한실시간 PCR 분석방법은기존의 PCR을이용해서특정 DNA를증폭하는방법과그에대응하는형광물질의강도를검출하는두개의기술이접목되어있다. 생물제재분석을위한 PCR 키트 : 여기에는기존에보고되어있는병원균과생물제재에대한프로브나프라이머가모두구비되어있기때문에별도의프라이머제작이필요없다. 이러한 kit 종류로는 PathAlert (Invitrogen Corp., Frederick, MD) 가있는데 Agilent 2100 Bioanalyzer와호환이가능하여대량의배양이가능하고실험실안에서간편하게검출할수있다. Q-PCR thermocycler platforms 1 SYBR green (Molecular probes Inc.) 95 DNA binding technique의 하나로서 double-stranded DNA에특이적으로결합하여 발광하는 형광물질인 SYBR- Green을 이용하여 PCR이 수행되면서증폭되는산물에 결합한 후에 나타나는 형광으로측정하는방법이다. 단점으로는 비특이적으로 DNA에결합할수도있고 melting point curve가결정이되어야한다. 반응시간이길수록강한시그널을 가지고이중나선구조를가지는 DNA에만결합하여발광한다. 동정하고자하는 샘플에대한 PCR 조건이최적화된후에적용이가능하며특정프로브나 프라이머가필요하지않다. 2 LightCycler-Bacillus anthracis detection kit (Roche Applied Science) Invitrogen/Molecular Probes: 96 Roche Applied Science/LightCycler-Bacillus anthracis Detection kit: 105

115 기존의생화학적방법으로탄저균을동정할때에는대개 24-48시간의배양시간을필요로했지만 LightCycler-Bacillus anthracis detection kit 이용하게되면비근하게탄저균에존재하고있는플라스미드 (pxo1, pxo2) 를분석하여빠르고간편하게동정해낼수있다. 두개의플라스미드모두탄저균에존재하는것으로플라스미드 pxo2에서만들어지는 encapsulation B(capB) 유전자와 pxo1에서만들어지는 protective antigen(paga) 유전자이다. 최근의연구결과에의하면 pxo2 플라스미드의 copy number보다 pxo1 플라스미드의 copy number가 20배정도많다는것이알려지기도했다. 타겟이되는 paga와 capb 유전자에하이브리드되는프로브가제공되고형광물질을검출하여동정할수있다. 3 Ruggedized Advanced Pathogen Identification Device (RAPID)(Idaho Technology) 97 R.A.P.I.D (Ruggedized Advanced Pathogen Identification Device) 는 qpcr 기법을이용하여시료내의특정 DNA를증폭될때형광물질로표시된 DNA 전구체 (dntp) 가 DNA로합성되면서형광이방출되는정도를통해생물학 작용제의 존재 여부를 판독해 내는 기기로서 분석 시간이 짧으며 ( 최대 32개의 시료를 30분 이내로 분석가능 ) 사용이편리하고, 운반이용이하며이동 시충격, 진동의흡수가가능하다. 그러나 단점으로는 샘플인 생물학 작용제가 적정량 (0.5 µg 이상의주형 DNA 필요 ) 있어야 반응이 일어나고 사용자의 숙련도에따라결과가달라질수있다. 97 Idaho Technology Inc./RAPID Facts: 106

116 생물무기제재분석을위한 PCR reagent kits 1 PathAlert (Invitrogen Corp.) PathAlert TM Detection System은 4개의병원균 ( 탄저균, 페스트, 천연두, 야토균 ) 에대해서높은감도를가지는 PCR kit를제공하고있고있는데, 각실험에대한정확한결과를위해서대조군실험까지할수있다. 정량적으로정확한결과를얻을수있으며실험자는준비된샘플에 supermix만넣어서쉽게 PCR하여샘플을동정할수있다. super-charged Platinum Taq DNA polymerases는상온에서는 polymerase 효율이저해하는 monoclonal antibodies를가지고있지만 PCR 조건이 hot start 되면활성을보이면서타겟유전자를증폭할수있다. 표 17. 상용화된생물위협탐지계 유형 검출방법 검출기명 제조사 검출병원균 생화학적 (Biochemical) FAME-GC ( 지방산메틸에스테르- 기체 셜록바이오테러리즘라이브러리 (Sherlock 미디 (MIDI, Inc.) 탄저균, 페스트균, 브루셀라균, 야토균, 비저, 유비저 크로마트그래피 ) Bioterrorism Library) 기질활용법 (Substrate utilization) MicroLog Dangerous Pathogen Database 바이올로그 (BiOLOG) 탄저균, 페스트균, 브루셀라균, 야토균, 유저, 비유저 Vitek ( 미생물신속동정및 바이오메리욱스 페스트균, 브리오균, 보툴리누스균 항생제감수성검사 ) (biomérieux) API Series ( 미생물의생화학적 바이오메리욱스 탄저균, 보툴리누스균, 페스트균, 살모넬라균 동정, 그림 31B) (biomérieux) 항체 (Antibody) 마이크로어레이 (Microarray) 나노칩 (NanoChip) 나노젠 (Nanogen) 병원성세균, 포도상구균 (SEB), 비브리오균 107

117 RPM-TE1 노바연구 주식회사 (Nova Research Inc.) 효소결합면역흡착 xmap Technology 루미넥스 검사 ( 그림 32) (Luminex) (ELISA) BV Technology 바이오베리스 (BioVeris Corp.) QuickELISA B. 이뮤네틱스 anthracis-pa kit (Immunetics Inc.) RAPTOR 리서치 인터네셔날 (Research International) Sandwich 오소니카 Immunoassay (Oxonica Inc.) Bio-Detector 스미스 (Smiths) Smart Tickets Instant Check 이와이연구소 (EY Lab.) BioThreat Alert 테라코어 ( 그림 28) (Tetracore) Redline Alert 테라코어 ( 그림 27B) (Tetracore) SMART-II 뉴호라이즌스 ( 그림 33) 진단회사 (New Horizens Diagnostic Inc.) Biowarfare Agent 오스번과학 Detection (Osborne 탄저균, 페스트균, 브루셀라균, 야토균, 비저, 유비저, 보툴리누스균병원성세균탄저균, 대장균 O157: H7, 살모넬라균, 보툴리늄독소 (A, B, E, & F), 리신, SEB 탄저균탄저균, 야토균, 페스트균, 브루셀라균, 비브리오균, 리신, SEB 리신, 바이러스, 탄저균, 천연두, 보툴리늄독소세균분리리신탄저균, 야토균, 페스트균, 보툴리누스균, 브루셀라균, 리신, SEB 탄저균탄저균, 야토균, 페스트균, 보툴리누스균, 비브리오균, 리신, SEB, 대장균 O157:H7, 살모넬라균탄저균, 보툴리누스균, 리신 108

118 Device(BADD) Scientific) DNA TRF(Time- Resolved Fluorescence) Q-PCR (Quantitative- PCR) RAMP ( 그림 38) 반응성의학회사 (Response 탄저균, 보툴리누스균, 페스트균, 리신, 천연두균 Biomedical Corp.) HHA & HHMA 에이엔피기술 (ANP Tech) 탄저균, 보툴리누스균, 페스트균, 천연두균 델피아 (DELFIA) 퍼킨엘머 병원성세균 ( 그림 35) (Perkin-Elmer) GeneXpert/Smart 세피이드 탄저균 Cycler RAPID (Cepheid) ( 그림 29) RAPID 아이다호기술 탄저균, 야토균, (Idaho 페스트균, Technology) 보툴리누스균, 대장균 O157:H7, 살모넬라균, 브루셀라균, 리스테리아균 LightCycler 로쉐 탄저균 detection kit (Roche) Bioseq 스미스탐지 병원성세균 (Smiths Detection) B. anthracis PCR kit 다카라 탄저균 (Takara Bio) O157:H7; StxI; StxII 응용 대장균 O157:H7 바이오시스템 (Applied Biosystems) RealArt PCR kits 아투스 탄저균, 살모넬라균, ( 그림 36) (Artus) 뎅기열및진성두창 바이어스등 PathArt detection 인비트로젠 탄저균, 페스트균, system (Invitrogen) 야토균, 천연두균 Certified Lux 인비트로젠 탄저균, 페스트균, 109

119 기타 (Other) 질량분석법 (Mass spectrometry) 생물발광 (Bioluminescence) Multi-analyte biosensor CANARY (Cell-base sensor) 전계효과트랜지스터 FETs(Field-effect transistors) Laser scattering primer set (Invitrogen) 야토균, 천연두균, 보툴리누스균 Autonomous Pathogen Detection 로렌스리버모아국가연구소 탄저균, 페스트균, 천연두균, 보툴리늄독소 System(APDS) ( 그림 27A) (Lawrence Livermore National Laboratory) FTA filter PCR kits 아이씨엠지주식회사 (ICMG Ltd.) 탄저균 ( 포자 ) TEEMmate 지올 (JEOL) 포자 Profile-1 뉴 병원성세균및포자 호라이즌스사 (New Horizon Diagnostic, Inc.) BARC(Bead ARray Counter, 그림 30) PAthogen Notification for THreatening Environmental Releases(PANTHER) 그림 31A Electrical currentbased technology ASAS(Aerosol Size and Shape) Technology 나발연구소병원성세균 (Naval Research Laboratory(NR L) (2009)) 매사추세츠공탄저균, 천연두균과대학교링컨연구실 (MIT Lincoln Laboratory) 나노시스회사병원성세균 (Nanosys Inc.) 브라이얼 (Brial) 병원성세균 110

120 그림 27. (A) APDS (Autonomous Pathogen Detection System, Lawrence Livermore National Laboratory) - 대량의공기중으로 전염될 수 있는 병원체에 대해서 ( 탄저균이나흑사병 ) 탐지가 가능함 (B) Redline Alert (Tetracore) 면역크로마토그래픽 테스트방법으로간편하고신속하게비용혈성바실러스군집에서탄저균만을동정해낼수있음. 그림 28. BioThreat Alert (Tetracore) 탄저균, 야토균, 페스트균, 보툴리누스균등에대해서외측유속면역학적검정법으로컴팩트하고기능화된모바일 PC 로읽어낼수있음. 그림 29. GeneXpert System (Cepheid)- 전자동화시스템으로공기중에서탄저균포자를존재 여부를탐지할수있음 년부터는미국의우편, 소포, 화물배송업체의검색대에 설치되어있음 111

121 그림 30. BARC (Bead ARray Counter, Naval 연구소 ) 특정 DNA 만을타겟으로하여 염기서열이상호보완적으로맞게전기적으로충진된작은구술에프로브를붙여서병원균을 검출하는장치 그림 31. (A) PANTHER (PAthogen Notification for THreatening Environmental Releases, 매사추세츠공과대학교링컨연구실 ) 탄저균의포자처럼공기중으로확산될수있는병원체에대해서생전기적센서를이용해서탐지가능함, (B) 미생물의생화학적동정 (API Series, 바이오메리욱스 ) 스트립모양에생화학적기질을이용한테스트가용이하게되어있어서탄저균, 비브리오, 패혈증균등에대해서접종 배양한후에육안으로확인가능함 112

122 그림 32. xmap Technology (Luminex) 기본적으로샌드위치배양방식으로폴리스틸렌구술 표면에부착된항체를이용해서다양하지만특정스펙트럼의색깔로병원체를검출해내는장치 그림 33. SMART II (New Horizons Diagnostic Inc.) 음식물중에존재하는살모넬라균을항체를이용해서간편하고빠르게검출해낼수있는진단시약 그림 34. Bio-Detection System (Smiths detection) 다양한생물무기로부터 효소결합면역흡착검사를 이용하여 실시간으로정확하고믿을수있는검출 능력을가지고있음 ( 미국국방과학연구소와 함께연구 ) 113

123 그림 35. DELFIA (Perkin-Elmer Life Sciences) 시간 분석형 형광을 사용하여 비교적 주변 노이즈가 없는 란사나이드 킬레이트 라벨에 효소결합 방식으로 특정 병원균에 대해서 항체가 형광물질을 나타내도록 함으로써검출해내는방식 그림 36. RealArt PCR kits (Artus) 기존의 연구에서 밝혀진 모든 병원균이나 생물제재에 대한 프로브나 프라이머가제공되어샘플의소량 DNA에서동정및검출이가능한 키트 그림 37. Biowarfare Agent Detection Device (BADD) (Osborne Scientific) 탄저균, 리신독소, 보툴리늄독소에대해서빠르고간편하게검출할수있음. 114

124 그림 38. RAMP (Response Biomedical Corp.) 샘플에존재하는다양한병원체에 대해항체를이용한샌드위치배양법을통해 검출할수있도록만들어짐 제 5 절생물무기에대한기술적대응방안 생물무기공격이나테러가발생하게되면준비가잘된군대같은조직사회라할지라도이를해결하기위한조치는군과경찰, 소방대원이해결할수있는한계를넘어서게될것으로예상된다. 여기서우리가좀더관심을가져보고자하는것은생물무기공격이나생물테러의징후를신속하게탐지하여추가적인오염환자가발생하지않도록조기경보체계를발전시키는것과만약에발생할오염지역에대해서는효과적이고안전하게소독하는기술적인방법에관한것이다. 생물작용제는인체감염후일정기간잠복기를거치기때문에방어의측면에서가장우선시해야할것은생물테러의징후를즉시확인하고조기경보함으로써시간지연에따라기하급수적으로발생할수있는감염보균자및감염자를최소화해야한다는것이다. 이를위해서우리나라에서는응급실증후군감시체계와감염전문가네트워크를구성하여이중감시체계를유지하고있다. 생물학무기의오염으로부터조기경보를위한탐지체계 (Biological weapon detection system, 미국의 BioWatch) 는생화학전을대비하는군부대및국가주요기관에국한되어운용되고있으나, 민간시설에서의테러에대비한보다광범위한네트워크의구성이필요할것으로보고있다. 우리나라의생물테러발생책임부서는보건복지부산하소속기관인질병관리본부에서전담하고있으며이를위해서생물테러대비초동조치요원에대한주기적인교육과장비및물자의확보에주력하고있다. 하지만테러대상이될민간인다중복합시설에대한방호계획과사후처리문제해결에대한기술적방법에의접근은보다많은투자와발전이필요하다. 미국의경우에는국가지정연구실 (National Laboratory), 민간업체등에서생물학작용제탐지용방어시스템및이를제거하기위한 115

125 소독제의개발을위한지속적인 R&D 와관련상품을개발하고있다. Real-time PCR, 휴대용실시간 DNA 분석식별기 (Hand Portable for Real time DNA Identification of Biological Agents), LIDAR (Lidar Detection of Chemical and Biological Weapons), BMS-2000 (Bacterial spore detection system) 등실시간바이오에어로졸 (bioaerosol) 을탐지할수있는장비들이공항, 항만, 다중이용시설등유동인구가많은교통의중심지역에설치되어작용제가탐지될경우이를신속하게네트워크에연결된대응기관에공동전파함으로써위험에대응하는시간을최소화할수있도록운용되고있다. 그어떤방법보다도확실한 (fault-proof) 염기서열검증법 (PCR) 에의한초고속검사 (1 시간이내 ) 에바이오위협을감지하여초기대응시스템을가동하도록하여야한다는것은생물무기의전염성과확산의속도로볼때다시한번강조하여도지나침이없다. 제 6 절북한생물무기실제검증방안 ( 예시 ) 1. 생물무기금지협약관련검토사항 1 북한의국방, 특히생물무기관련투명성을더욱제고해야함을강조하고자, 차기 BWC에서북한의실제생물무기보유, 증강및계획등에대한구체적인설명을요청하여생물무기에관한북한의투명성을확보해야할것이다. 2 북한의생물학전군사전략및그능력의분석과함께그실현가능성에 대하여진지하게중국, 미국등주요이해당사국들의의견조율을진행해야 한다. 3 남북간의실질적인군사교류를확대, 강화하여생물무기의위협을없애기위해양국국방장관회담을포함한군지도급인사간상호방문의정례화, 생물무기실무자간교류의활성화, 그리고국제 BWC의합법적절차에따른생물무기검증대비를위한양국간공동탐색, 연구교류의실시등의여러사안에대한사전합의가이루도록노력하여실질적인생물무기검증이가능해지도록노력한다. 116

126 4 한국은북한과의생물무기관련협상을진행하기위한생물무기관련인 력을확충함과동시에생물무기검증에필요한프로토콜수립과군내외 관계관들의훈련과정을확립한다. 2. 생물무기검증프로토콜 1. 관련군인의백신접종여부. 무엇보다도북한의생물무기의탐지하기위한기본전략은북한병사들의백신접종여부에서시작하는것이옳을것이다. 병사들이백신접종이안되어있는데개발된생물무기는상상하기힘들기때문이다. 실험적으로이러한장비는이미다나와있기때문에어렵지않게접근할수있겠고, 병원균들의실제항생제감수성을빠르게측정할수있는장비와노우하우도필요한기술이다. 변형된생물무기를탐지하기위한프로토콜도확립되어야한다. 2. 생물작용제대량생산가능시설점검. 또다른점검기본전략은생산하기위한장비의점검이필수로진행되어야한다. 즉세포배양조, 회수장비, 안전설비등을점검하고작업자들의동선파악과실제신고내역을검토하는데서시작하는것이다. 3. 생물안전성관련시설및장비. 일반적인실험실에서는필요하지않은과도한보안시설이되어있는실험실이나고도의안전성을확보하는필요한안전장구들이일차점검대상이다. 4. 시료채취에의한탐지. 이와는별도로무작위샘플링에의한생물무기분석이병행되는것이당연하다. 눈에보이지않는생물무기의특성상, 공기중의에어로졸을농축할수있는설비를갖추고, 면역또는유전자방법으로병원균을한마리씩초고속으로분리해가며, 생물무기병원균인지여부를측정할수있는장비들이동원될수있을것이다. 5. 프로토콜화의필요성. 이러한모든과정은 무결점 검증과정이되어야하는관계로여러가지경우의수를가정하여다수의 프로토콜 로확립될정도로연구되어야한다. 117

127 프로토콜예시 1 ( 신고된생물무기 ) 프로토콜예시 2 ( 생물무기발생시 ) 118

128 3. 제조장치의점검 ( 제 3 절참조 ) 1. P3 또는 P4 봉쇄수준에서의완전봉쇄설비 2. 발효기 3. 원심분리기 4. 교차 ( 접선 ) 흐름여과장치 5. 동결건조장치 6. 보호및봉쇄장비 7. 에어로졸흡입실 8. 분무또는연무시스템및부속품 119

129 제 7 장생물무기제독 폐기기술 제 1 절생물작용제및독소관리제도 생물무기의생산과보관에서민간과군을구분하기어려운점이있다. 따라서본연구에서는일단민간에서의규제를검토한후제독폐기에대한내용을검토한다. 민간에서의규제대상물질 ( 생물작용제및독소 ) 에인간, 동 식물에게사망 고사 질병등을유발하는생물작용제 ( 박테리아또는바이러스 ) 및독소가포함되었다. 생물작용제등의제조자에대한신고의무를부과하여질병의예방과치료등평화적인목적으로생물작용제또는독소를제조하고자하는자는제조량, 제조목적등을지식경제부장관에게미리신고하도록하였다. 생물학작용제의수 출입규제와관련하여생물작용제또는독소를수출이나수입하고자하는자는허가를받도록하되, 대외무역법 에따라수출허가를받은경우에는이를면제한다. 생물작용제에대한정기및수시검사제도를두어생물작용제또는독소의제조자 보유자에대하여정기또는수시로검사를실시할수있도록규정하고, 대응화학 생물물질의연구를지원하기위하여화학 생물무기의대응물질확보를위한연구등에대한지원근거규정을두었다. 장부비치의무자에대해자료제출의무를부과하여생물작용제또는독소의제조자 보유자는장부를비치하도록하고, 지식경제부장관은비치의무자에대해자료를제출하도록하였고, 기타생물작용제등신고제조자의의무사항으로는지위승계, 폐지, 양도, 폐기신고등을두었다 ( 표 18 참조 ). 표 18. 생물작용제및독소의신고검사등불이행시벌칙 불이행내역 생물무기제조를목적으로생물학작용제를제조, 획득, 보유, 비축, 이전또는사용한자 제조신고를하지않고제조하는자 벌칙 7 년이하징역또는 3 천만원이하벌금 5 년이하징역또는 허가없이수출또는수입하는자 제조변경또는보유신고를하지않거나허위신고자 정기또는수시검사를거부 방해또는기피한자 장부를비치 기록등을하지않거나허위로기록한자 2 천만원이하벌금 2 년이후징역또는 1 천만원이하벌금 120

130 그림 39. 생물무기의금지및생활작용제등의국내법률주요내용 98 제 2 절생물무기제독방법과최근연구동향 제독이란화 생 방오염에노출된인원및장비에대한전투효율개선과전투력복원을목적을수행하는제반절차를말한다. 제독방법에따른분류로는화학약품 ( 수용성제독제 : 지역 / 장비용, DS-2: 장비용, STB: 지역용 ) 을사용하여작용제를중화시키는화학적처리법, 다량의물이나대체제독제 ( 상용세제, 탄산나트륨 ) 을뿌려서표면으로부터오염물질을세척하는제거법이있다. 오늘날생명공학의발전은신변종내지새로운병균과맹독소를갖는생물화학무기의출현이가능해지고있으며, 점점더지능화되어가고있는테러활동은곧바로 98 [ 일부개정 법률제 7948 호 ], 시행일

131 국가안보와직결되어이의남용이우려되고있는실정이며국내에서생화학테러가발생할경우사실상무방비상태에있다. 미국을비롯한선진국에서수행되고있는해독제의개발연구는화학작용제의독성기전및해독기전연구에역점을두고있으며대상효소나수용체에대한반응기작의연구가유전공학기법을통한구조분석에대한수준까지진행되고있다 ( 표 19). 표 19. 전쟁무기제독시화학적 / 생물제독의장 단점제독제장점단점 화학적제독 생물제독 ( 효소이용 ) 높은유효성높은안정성준비가용이안전성다른제재와호환성이좋음높은효율성특이성환경친화적사용이쉬움 독성부식성환경에유해함피부에자극적임독성이강항부산물배출다른제재와병행이어려움부족한안정성수용액에서높은반응성한정된운용조건 Cofactor 의필요성 Inhibitor 의존재 2002 년까지우리나라는생화학작용제로오염된지역및장비를제독하기위해서미군에서개발하여현재까지사용하고있는 Super Tropical Bleach(STB) 및 Decontamination Solution(DS-2) 를운용하였다. STB 의제독능력은우수하나비수용성물질 ( 물에녹지않는슬러리상태 ) 로써살포후의고형화현상, 강한부식성, 환경파괴등의단점을가지고있고 DS-2 는저장및사용이간편하고겨울철에사용이가능하며우수한침투력등의큰장점이있으나인체유독성고무및플라스틱류에대한강한부식성, 알키드위장페인트벗겨짐, 인화성및 STB 와접촉시발화등의단점을가지고있다. 기존의제독제들의독성와부식성등의단점이있기때문에새로운제독제를개발하기위한노력이있어왔다. 최근에대기압플라즈마제트 99 를이용한살균이관심을받고있다. 대기압플라즈마제트는공간적인제한을받지않아생물무기와더불어화학무기작용제도제독할수있다. 헬륨가스를이용한플라즈마제트가성공적으로 99 Hermann H.W. et al (1999) Decontamination of chemical and biological warfare(cbw) agents using an atmospheric pressure plasma jet(appj), 6:

132 개발되어사용되었으나제트불꽃이섭씨 150 도이상이되어살균대상물질의표면을열적으로파괴하기도한다. 기존에사용되어왔던산화제를대신할수있고가스형태로사용할수있으며, 소독후에발생하는문제를최소화할수있는방법들에대한연구중이다. 대표적으로인예로과산화수소증기법 (Vaporized Hydrogen-Peroxide, VHP) 이나오존가스멸균법을이용하거나 UV 에의한공기정화등이있다. 이러한방법은비단생물테러에대비한것뿐만아니라병원과같은미생물에의한감염의위험이있는모든곳에서적용이가능한기술들이다. 1. 오존가스를이용한실내제독 100 탄저병은 Bacillus anthracis라는세균에의해발병되는생물테러의대표적인질병이다. 탄저와같이내생포자를형성하는세균은공기나토양에서수십년간생존할수있으며태양광, 자외선, 화학적소독제등에대하여강한저항성을지닌다. 이렇게내성이강한탄저포자분말은실내의공기의흐름에따라부유되어호흡기감염을유발시킬수있으므로수용액을이용한방법만으로는한계가있다. 오존이생물테러의사후조치방법으로써사용된적은없지만, 오존은염소보다강력한산화력을바탕으로포자를포함한세균및바이러스를사멸시키는효과가매우크며, 수용액및바이러스를사멸시키는효과가매우크며, 수용액및가스상으로동시에적용이가능하다 ( 그림 15). 또한사용된후자가분해되어인체및환경에무해한물질로전환되고생산비용이저렴하며밀폐된대규모의시설에적용이가능함점등의장점으로인해이용가능성이매우높은제독방법이다. 건조한오존가스는 2시간동안의노출에도불활성화의효과를발견할수없지만, 습한오존가스를주입할경우에는 30분이내에 6-log 이상의매우큰불활성화효과가관찰되었다. 이것은별도의전처리과정없이곧바로생물테러에노출된실내제독을위한방법으로적용이가능하며단시간내에탄저균과같은저항성이강한포자를사멸시키는데매우유용하게사용될수있다. 100 정우동외 (2008) 생물테러시실내제독을위한효율적인오존가스의적용방법, 한국군사과학기술학회지, 11:

133 그림 40. 오존처리조건에따른바실러스포자형태관찰 : (A) 오존처리전, (B) 1500 ppm 건조오존 30 분처리 (C) 1500 ppm 습한오존 30 분처리 2. 염소계소독제를대체하는 Dimethyldioxirane (DMDO) 101 최근미국공군에서부식성이강한염소계통의소독제를대신하기위해서 dimethyldioxirane을개발하였다. 이제독제는기존의 Oxone 이라는물질을기초로하여아세톤을첨가함으로써비부식성, 비독성을갖게하였다. DMDO 용액은박테리아포자, 곰팡이포자, 바이러스, 박테리아, 단백질까지 10분안에 7-log 이상을불활성으로만들수있었다. 3. 과산화증기를이용한생물제독소용량의챔버살균에이용되는상용화된과산화수소생성시스템으로써, 대용량으로의이용이가능하여, 건물과같이큰건축물의생물무기오염시적용가능한기술이다. 아래그림 16 와같이, 농축된과산화수소용액으로부터과산화수소가스를용출시켜재생시킬수있다. 그림 41. 과산화수소 (hydrogen peroxide) 의증기화를이용한제독방법 (VHP, Vaporized Hydrogen-Peroxide) 플라즈마와전기방전에의한생물제독 103 플라즈마와전기방전으로생산된전리오존수를이용하여환경오염없이저렴한비용으로대량의생물무기를처리할수있는기반기술이다. 플라즈마불꽃 (plasma flame) 장치를통해서전자파토치, 연료주입부가기체나 101 William H. Wallace et al. (2005) Use of in situ-generated dimethyladioxirane for inactivation of biological agents, Environ. Sci. Technol., 39, Klape, N. A. and Vesley, D., (1990) Vapor-phase hydrogen-peroxide as a surface decontamination and sterilant Applied and Envionmental Micorbiology, 56, 엄환섭 (2007) 플라즈마와전기방전에의한생물무기의제독, 물리학과첨단기술, Nov: