발 간 등 록 번 호 N IE R 번 호

11-1 4 80 5 23 -0 0 19 5 6- 01 N IE R -S P 2 0 14 -0 8 7

기후변화 대응 환경 중 유해미생물 모니터링(Ⅰ)

Surveillance of harmful microorganisms in the

environment in response to climate change

2014

연구기관

경기대학교 산학협력단

제 출 문

국립환경과학원장 귀하

본 보고서를 “기후변화 대응 환경 중 유해미생물 모니터링(Ⅰ)”

사업의 최종보고서로 제출합니다.

2014. 06

연 구 기 관 : 경기대학교 산학협력단

연구 책임자 : 이상섭 (경기대학교)

연 구 원 :

Srinivasan Sathiyaraj (경기대학교)

김현숙 (경기대학교)

이옥재 (DK EcoV 환경미생물연구소)

김민호 (DK EcoV 환경미생물연구소)

최재영 (DK EcoV 환경미생물연구소)

이원정 (DK EcoV 환경미생물연구소)

지은희 (DK EcoV 환경미생물연구소)

이선화 (DK EcoV 환경미생물연구소)

채종찬 (전북대학교)

조 민 (전북대학교)

조민근 (전북대학교)

김벼리 (전북대학교)

요 약 문

1. 연구사업명 :

기후변화 대응 환경 중 유해미생물 모니터링(Ⅰ)

2. 연구의 배경 및 필요성

○ 기후변화는 기후가 장기간에 거쳐 변화하는 것으로, 온도와 강우 등의 패턴이

변화함으로서 생물에게 영향을 미치는 것을 말함.

○ 기후변화의 영향

- 기후변화는 세계적인 문제로서, IPCC (The Intergovernmental Panel on

Climate Change, 2011)에서는 지난 세기동안 0.7~0.8℃의 기온이 상승하였으

며, 21세기 후에는 2.8~4.8℃가 더 상승할 것으로 예상하고 있음.

- 지속적으로 진행되고 있는 기후변화로 인해, 인류 문명에 심각한 위험을 주고

있음. 2000년대에 들어서는 극단적인 재해가 일어나고 있으며, 생태계뿐만 아니

라 사회, 경제, 산업에도 큰 영향을 미침.

- 기후변화와 관련된 강우, 지표수의 이용도 및 수질의 변화는 수인성 질병의 발

생에 영향을 미칠 것으로 IPCC (2011)에서 예상하고 있음. 강우는 분변이나 하

수로부터 감염성 인자들을 수계로의 운반을 증가시키며, 수온의 변화는 병원성

미생물의 증식과 생존에 영향을 미칠 것으로 보고 있음.

- 최근 국내에서도 기후의 급속한 변화로 수온상승, 홍수, 가뭄 및 폭염 등 기상

이변 현상이 빈번이 발생하고 있고, 이로 인해 환경매개성 유해미생물의 증가와

노출정도가 증가할 가능성이 높아질 수 있기 때문에 기후변화에 대응하여 국민

의 건강 보호 및 먹는물 안전성 확보를 위한 환경 중 유해미생물의 분포를 파악

하고 감시체계를 구축하기 위한 기초조사의 필요성이 요구되어짐.

○ 본 연구에서는 기후변화 예측 시나리오에 따른 국내 주요 상수원 및 하천 등을

선정하고 환경요인, 유해세균과 유해바이러스 및 항생제 저항성 세균에 대한 모

니터링을 수행하고자 하였음. 최근 10년간의 환경부 수질측정망 자료를 확보하

여 환경요인과 지표세균의 중장기적 분포 변화를 분석하고, 지역, 시기 및 기후

변화 예측 지역간에 특성을 비교하고자 함.

○ 기후변화 영향권으로 기존 연구에서 제시된 2개 지역을 선정하고 하수처리장 등

유역 오염원과 연계한 환경요인, 지표미생물 및 항생제 저항성 세균 등의 정밀

분포 조사를 수행하고자 함. 기상이변에 대비한 강우 전, 후의 미생물 분포변화

등을 분석하고자 함.

○ 기후변화를 모식한 microcosm을 제작하고 수온 변화 등에 따른 미생물의 분포

변화를 측정하여 물환경에서 기후변화에 대한 유해미생물의 중장기적 관리대책

마련을 위한 기초자료를 확보하고자 함.

3. 연구 과업의 범위

3-1. 조사대상 지점 선정 및 조사

○ 기후변화에 따른 국내 물환경 중 유해미생물의 분포조사를 위한 지점은 기후변

화 시나리오를 참고하여 선정함.

○ 기후변화 시나리오는 국립기상연구소 (NIMR)에서 실시된 국제 기후변화모델 비

교 사업에서 제시된 실험 방법으로 국내 지역을 RCP 8.5 및 RCP 4.5 지역으로

구분하여 지정함.

아열대 지역 ; 낙동강 (경남 김해)

RCP 4.5 아열대 예상지역 ; 주암호 (전남 화순)

RCP 8.5 아열대 예상지역 ; 금강 (대전 신탄진) 및 한강 (서울 구의)

아열대 예외 지역 ; 소양호 (강원 인제)

○ 국내 기후변화 예상지역 미생물 정밀조사와 특성 평가를 위하여 이전 연구에서

제시되었던 영산강과 계성천을 선정 및 하수처리장 등 유역 오염원과 연계한 정

밀조사를 실시함.

○ 수온, pH, 탁도, BOD, 염소이온, 암모니아성질소, 질산성질소, 인산염 인 등 8개

항목을 선정하여 물환경에서 물리화학적 환경요인을 분석함.

3-2. 유해세균 및 유해 바이러스 선정

○ 기존 PML 목록과 국내 환자발생 사례를 참고하여 Escherichia coli O157,

Campylobacter jejuni, Legionella pneumophila, Salmonella entrica spp.,

Shigella sonnei 및 Vibrio cholerae 등 총 6개 유해세균을 조사대상으로 선정

함. Norovirus, Enterovirus 및 Hepatitis A virus 등 3종의 바이러스와 기후변

화에 따라 동물과 인간에게 공통적으로 노출되어 감염을 일으킬 수 있는 C형 로

타바이러스 (Group C Rotavirus)를 포함하여 총 4종을 대상으로 선정함.

3-3. 항생제 저항성균의 분포특성 조사

○ 대표적인 항생물질인 ampicillin 및 tetracycline 2종의 항생물질에 대하여 저항

성을 나타내는 세균을 군집의 형태학적 특성을 기초로 분포를 조사하였으며, 항

생제 저항성을 나타내는 세균은 16S rRNA 유전자를 이용하여 동정을 수행하고

분포특성을 파악함.

3-4. 기후변화에 따른 유해미생물 관리를 위한 자료수집 및 평가

○ 유해미생물 관리를 위한 기초자료의 수집 및 평가는 환경부 수질측정망으로부터

최근 10년간의 수온, pH, 용존산소량, BOD, COD, 부유물질량, 총질소, 용존질

소, 암모니아성질소, 질산성질소, 총인, 용존인, 인산염 인, 엽록소-a 등 14개 항

목의 물리화학적 요인자료를 정리하였으며, 총대장균군 및 분원성대장균군 등 2

개 항목의 지표미생물 자료를 확보함.

3-5. 기후변화 모식 microcosm을 이용한 미생물 분포특성 기초자료 확보

○ 다양한 변화인자들의 영향을 배제하고 수온변화에 따른 미생물의 변화 특성을

파악하여, 실제 RCP 4.5 지역 (금강)의 호소수와 저질토를 넣어 기후변화 모식

microcosm을 제작하고, 수온변화에 따른 미생물 군집의 변화 및 다양성을

DGGE와 pyrosequencing을 통해 확인함.

3-6. 효율적인 관리대책 추진방향과 대안을 제시하기 위한 기초자료 제공

○ 실태조사 결과를 바탕으로 기후변화와 기상이변에 대응하여 국민의 건강 보호

및 물환경의 안전성 확보를 위한 환경 중 유해미생물의 분포를 파악하고 감시체

계를 구축하기 위한 유해 바이러스의 전국 규모로의 조사 확대 필요성과 효율적

인 관리대책 추진방향과 대안을 제시하기 위한 기초자료를 제공하고자 함.

4. 연구 결과 및 결론

4-1. 유해세균의 분포 특성 조사

- 물환경에서의 유해세균의 분포를 조사한 결과, 기후변화 예측 시나리오에 의해

구분된 지역에서의 수온변화에 따른 유해세균의 검출 경향은 명확히 구분되지

않음. 그러나 연구기간 동안 대상 지역에서 유해세균 중 E. coli O157:H7, S.

entrica 및 L. pneumophile 등이 검출되고 있는 반면 S. sonnei, C. jejuni 및

V. cholerae는 대부분 검출되지 않는 것으로 조사됨.

4-2. 기후변화에 따른 유해미생물 관리를 위한 자료수집 및 평가

- 최근 10년간의 자료를 환경부 수질측정망으로부터 확보한 자료를 대상으로 통

계학적으로 분석한 결과, 각 지점에서 수온의 변화는 유의하게 나타남. 기후변화

에 따른 아열대 예외지역 (소양호), RCP 4.5 지역 (한강 및 금강), RCP 8.5 지

역 (주암호) 및 현재 아열대로 구분된 지역 (낙동강, 물금)으로 구분하여 지역에

따른 차이를 검정한 결과에서도 수온은 RCP 4.5와 8.5 지역은 유사하였고, 아열

대 지역은 유의한 수준으로 수온이 높게 분석됨. 금강, 한강 및 소양호는 유사한

것으로 나타났으며, 아열대 지역으로 구분된 낙동강은 주암호에 비하여 수온이

높은 것으로 분석됨.

- 특히 낙동강 (물금) 지역은 BOD, COD, 부유물질량, 총질소, 용존질소, 질산성

질소, 총인, 용존인, 인산염인 및 엽록소-a 등 대부분의 환경요인이 다른 지역에

비하여 유의한 수준으로 높게 분석됨. 그러나, 지표세균인 분원성대장균군과 총

대장균군은 한강 (구의)이 다른 지역에 비하여 유의하게 높은 것으로 분석됨. 호

소와 하천 등 수자원형태로 구분하여 차이점을 검정한 결과, 대부분의 조사항목

에서 호소보다 하천이 높게 나타나고 있음을 확인할 수 있었음.

- 이러한 현상은 대상지역 호소의 위치가 대부분 오염원의 유입이 적은 지역에 위

치한 반면, 하천은 대도시 등 다양한 지역을 통과하면서 수질오염물질의 유입이

상대적으로 높았던 것 때문으로 추론되며, 이에 따라 하천 지역에 대한 유해 미

생물의 오염이 증가될 수 있어 지속적인 관리가 필요할 것으로 사료됨. 또한, 장

기적인 모니터링을 통하여 지속적인 연구와 데이터베이스의 축적이 필요할 것으

로 사료됨.

4-3. 유해바이러스의 분포 특성 조사

- 유해바이러스의 경우, 전 지점에서 노로바이러스와 C형 로타바이러스는 검출되

지 않았으나, 금강지역에서 A형 간염바이러스가 1회 (2013년 8월) 검출되었으

며, 국내에서 검출사례가 다수 보고된 유전형 IB형으로 분류됨. 주암호에서는 엔

테로바이러스가 2회 (2013년 8월 및 2014년 2월) 검출됨. 나주 영산강의 하수

처리장 방류수 유입지역에서 엔테로바이러스가 1회 (2013년 8월) 검출됨. 그러

나 계성천의 하수처리장 방류수 유입지역에서는 수온이 낮은 계절에 노로바이러

스 GI과 GII가 각각 2회 (2013년 12월 및 2014년 2월) 검출됨. 계통학적 분석

결과, 노로바이러스 GI은 G1-2 및 GI-4였으며, 노로바이러스 GII는 GII-2와

GII-6로서, 국내 물환경에서 검출된 사례가 있는 유전형으로 확인.

- 금번 연구기간동안 유해 바이러스의 검출 빈도는 낮았으나, 하수처리장 방류수

유입지역에서 유해 바이러스가 검출되었으며, 기후변화와 관련한 물 환경에서 유

해바이러스에 대한 자료가 매우 부족한 현실을 감안할 때, 향후의 기후변화에 대

응하여 유해 바이러스의 관리대책 마련을 위한 지속적인 분포 정보의 확보가 필

요할 것으로 사료됨. 물리화학적 환경요인과 지표세균에 대한 통계학적 분석에서

도 하수처리장 방류수 유입지역이 유의하게 높게 나타나고 있어, 관리의 필요성

을 더욱 강조할 수 있음.

4-4. 항생제 저항성균의 분포특성 조사

- 장기모니터링 지점에 대한 ampicillin 및 tetracycline 2종의 항생제에 대한 저

항성 세균의 분포를 조사한 결과, 국내 물환경에서 ampicillin 저항성 세균은 광

범위하게 분포하는 것으로 나타났으며, 유전자 분석결과 Pseudomonadaceae

과와 Aeromonadaceae 과의 분포가 높은 것으로 분석됨. 그러나 tetracycline

저항성 세균의 검출은 미미하게 나타남. 그러나 하수처리장 방류수 유입지역을

포함한 정밀조사 지역에서 상류 및 하류 지역에 비하여 하수처리장 방류수 유입

지역에서 항생제 저항성 세균의 분포가 높아지는 것을 확인할 수 있어, 하수처리

장이 항생제 저항성 세균의 잠재적인 오염원이 될 수 있음을 짐작할 수 있음.

- 항생제 저항성 세균의 제어를 위하여 염소, 오존 및 UV을 이용한 대장균의 소

독효과를 분석한 결과, 2 log (99%) 제거를 위한 CT 값이 다소 높아지는 것으

로 분석되었으며, 이 결과들은 물환경 뿐 아니라 하수처리장 방류수에서 항생제

저항성 세균의 분포조사가 광범위하게 이루어져야 하며, 실제 하수처리장 소독에

서의 제어경향 파악도 필요할 것으로 사료됨.

4-5. 정밀조사 지역 분포 특성

- 한편 강우 등 기상이변이 발생할 경우, 유해 미생물의 변동추이를 추정하기 위

해 정밀조사 지역을 대상으로 강우 전후의 미생물 분포를 분석한 결과, 강후 1

일 후 대장균 등 분변오염 지표세균이 급격하게 증가하였으며, 14일 후에는 강

우전과 유사한 분포로 회복되는 것으로 나타남. 또한 C. jejuni 등 일부 유해세

균도 강우 1일 후 검출되는 것이 확인되었으며, 통계학적 분석에서도 강우 1일

후는 유의하게 지표세균 및 환경요인들이 높게 나타나고 있음.

4-6. 기후변화 모식 microcosm을 이용한 미생물 분포특성 기초자료 확보

- 기후변화 모식 microcosm 운전결과, 수온의 변화에 따라 미생물의 우점 순위가

미미하게 변화하였으며, 수온의 변화가 진행됨에 따라 대조군과 실험군의 유사도

가 변화하는 것을 확인함.

- 이러한 결과는 장기간의 변화가 나타날 경우 미생물의 군집변화가 발생할 수 있

는 가능성이 높음을 짐작할 수 있었으나, 지속적인 연구가 진행되어야 할 필요성

이 요구되어짐.

<제목 차례>

1. 서론 1

1-1. 연구의 배경 및 필요성 1

1-2. 연구 목적 10

2. 연구내용 및 방법 11

2-1. 연구 내용 11

2-1-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기모니터링 11

2-1-2. 국내 기후변화 예상지역의 미생물 정밀조사 및 특성평가 36

2-1-3. 기후변화 모식 microcosm을 이용한 미생물 분포특성 기초자료 확보 37

2-1-4. 효율적인 관리대책 추진방향과 대안을 제시하기 위한 기초자료 제공 37

2-2. 연구 방법 38

2-2-1. 장기모니터링 및 정밀조사 지점 선정 및 조사 주기 38

2-2-2. 물리화학적 환경요인 39

2-2-3. 지표미생물 39

2-2-4. 유해세균 41

2-2-5. 유해바이러스 43

2-2-6. 항생제 저항성 세균 51

2-2-7. 기후변화 모식 microcosm 연구 60

3. 결과 및 고찰 63

3-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기모니터링 조사 63

3-1-1. 조사대상 지점별 모니터링 결과 63

3-1-2. 기후변화 예측 시나리오 지역별 특성 비교 139

3-2. 국내 기후변화 예상지역 미생물 정밀조사 및 특성평가 148

3-2-1. 기후변화 예상지역에 대한 정밀조사 148

3-2-2. 기상이변에 따른 미생물 분포특성 168

3-2-3. 환경 중 항생제 저항성 세균의 특성 분석 173

3-2-4. 항생제 저항성 세균의 소독효과 180

3-3. 기후변화 모식 Microcosm을 이용한 미생물 분포특성 187

3-3-1. DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) 187

3-3-2. Pyrosequencing 188

4. 결론 193

4-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기 모니터링 193

4-1-1. 조사대상 지점 및 유해미생물의 선정 193

4-1-2. 장기모니터링 지점에 대한 수온 및 지표세균의 분포 193

4-1-3. 장기모니터링 지점에 대한 유해세균의 분포 194

4-1-4. 장기모니터링 지점에 대한 유해바이러스의 분포 195

4-1-5. 장기모니터링 지점에 대한 항생제 저항성 세균의 분포 196

4-2. 유해미생물 관리를 위한 수질측정망 자료의 확보 및 통계학적 분석 197

4-3. 국내 기후변화 예상지역 미생물 정밀조사 및 특성 평가 197

4-3-1. 기후변화 예상지역에 대한 미생물 정밀 조사 197

4-3-2. 기상이변에 따른 미생물 분포특성 199

4-4. 환경 중 항생제 저항성 세균의 특성 및 소독효과 200

4-4-1. 항생제 저항성 세균의 유전자 다양성 및 다재 저항성 200

4-4-2. 항생제 저항성 세균의 소독능 및 항생제 저항성 유전자의 형질전환율 201

4-5. 기후변화 모식 microcosm을 이용한 미생물 분포변화 분석 202

5. 기대성과 및 활용방안 203

5-1. 기대성과 203

5-2. 활용방안 203

6. 참고문헌 205

<표 차례>

표 1. IPCC 4차 보고서 전망 부문별 영향 3

표 2. 세부사업 목표 및 연구범위 10

표 3. 21세기 말 지구평균 기온, 강수량, 해수면 상승 전망 11

표 4. 21세기 말 한반도 평균 기온, 강수량 전망 12

표 5. 최근 2년 동안의 질병별 발생 수 15

표 6. 2010년~2013년 급성설사질환 원인바이러스 발생 현황 20

표 7. 표본감시 A형간염의 년도별 환자발생 현황 (질병관리본부) 25

표 8. 2011~2013년 A형 간염의 연령별 발생 현황 (질병관리본부) 26

표 9. 1999~2011년도 엔테로바이러스 분리 현황 (질병관리본부, 2013) 31

표 10. 2010년도 월별 엔테로바이러스 분리 현황 33

표 11. 선정된 장기모니터링 지점 및 수질측정망 비교 지점 38

표 12. 정밀조사 대상 지점 39

표 13. 유해세균 분석을 위한 프라이머 (국립환경과학원) 42

표 14. 노로바이러스 유전자 분석을 위한 primers 46

표 15. A형 간염바이러스 유전자 분석을 위한 primers의 구성 47

표 16. A형 간염바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 PCR 반응 조건 48

표 17. C형 로타바이러스 유전자 분석을 위한 primers의 구성 49

표 18. C형 로타바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 PCR 반응 조건 49

표 19. 엔테로바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 구성 50

표 20. 엔테로바이러스 유전자 분석을 위한 PCR 반응 조건 50

표 21. 항생제 감수성 검사에 사용된 항생제의 종류 및 농도 52

표 22. β-lactamase 유전자 분석용 primers 53

표 23. 소양호의 물리화학적 환경요인 분포 63

표 24. 소양강의 채수시기 별 지표미생물 분포 64

표 25. 소양호 유역에서의 유해미생물 검출 조사 결과 65

표 26. 소양강의 채수시기 별 바이러스 분포 65

표 27. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년 수질자료 70

표 28. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료의 분산분석 74

표 29. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료의 사후분석 75

표 30. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 78

표 31. 한강의 물리화학적 환경요인 분포 79

표 32. 2010~2012년도 한강의 수온, pH 및 탁도의 분포 79

표 33. 한강의 채수시기 별 지표미생물 분포 80

표 34. 한강에서의 유해미생물 검출 조사 결과 81

표 35. 한강의 채수시기 별 바이러스 분포 81

표 36. 2010~2012년도에 분석한 한강 시료의 바이러스 검출 결과 83

표 37. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년 수질자료 87

표 38. 환경부 수질측정망 (구의) 자료의 분산분석 91

표 39. 환경부 수질측정망 (구의) 자료의 사후분석 92

표 40. 환경부 수질측정망 (구의) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 94

표 41. 금강의 물리화학적 환경요인 분포 95

표 42. 금강의 채수시기 별 지표미생물 분포 96

표 43. 금강에서의 유해미생물 검출 조사 결과 96

표 44. 금강의 채수시기 별 바이러스 분포 97

표 45. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년 수질자료 103

표 46. 환경부 수질측정망 (현도) 자료의 분산분석 107

표 47. 환경부 수질측정망 (현도) 자료의 사후분석 108

표 48. 환경부 수질측정망 (현도) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 110

표 49. 주암호의 물리화학적 환경요인 분포 111

표 50. 주암호의 채수시기 별 지표미생물 분포 112

표 51. 주암호에서의 유해미생물 검출 조사 결과 112

표 52. 주암호의 채수시기 별 바이러스 분포 113

표 53. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년 수질자료 116

표 54. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료의 분산분석 120

표 55. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료의 사후분석 121

표 56. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 124

표 57. 낙동강의 물리화학적 환경요인 분포 125

표 58. 낙동강의 채수시기 별 지표미생물 분포 126

표 59. 낙동강 유역에서의 유해미생물 검출 조사 결과 126

표 60. 낙동강의 채수시기 별 바이러스 분포 127

표 61. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년 수질자료 131

표 62. 환경부 수질측정망 (물금) 자료의 분산분석 135

표 63. 환경부 수질측정망 (물금) 자료의 사후분석 136

표 64. 환경부 수질측정망 (물금) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석 138

표 65. 장기모니터링 지점 별 수온 데이터 140

표 66. 지점간 비교를 위한 분산분석 결과 141

표 67. 지점간 비교를 위한 사후분석 결과 142

표 68. 기후변화 예측시나리오에 의한 지역간 분산분석 결과 144

표 69. 기후변화 예측시나리오에 의한 지역간 사후분석 결과 145

표 70. 하천 및 호소의 비교를 위한 독립표본검정 147

표 71. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 물리화학적 환경요인 분포 148

표 72. 영산강 상류 및 하류의 물리화학적 환경요인 분포 149

표 73. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 물리화학적 환경요인 분포 149

표 74. 계성천 상류 및 하류의 물리화학적 환경요인 분포 150

표 75. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 채수시기 별 지표미생물 분포 150

표 76. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 채수시기 별 지표미생물 분포 151

표 77. 채수지점 및 채수시기 별 지표미생물의 분포 152

표 78. 영산강에서의 유해미생물 검출 조사 결과 153

표 79. 계성천에서의 유해미생물 검출 조사 결과 153

표 80. 영산강의 채수시기 별 바이러스 분포 154

표 81. 계성천의 채수시기 별 바이러스 분포 155

표 82. 대하천과 소하천의 독립표본 t-검정 결과 164

표 83. 정밀조사 지역의 채수시기별 일반세균의 사후분석 결과 165

표 84. 정밀조사 지역의 채수시기별 총대장균군의 사후분석 결과 165

표 85. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 영향에 대한 사후분석 결과 166

표 86. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 영향에 대한 사후분석 결과 166

표 87. 정밀조사지역 미생물과 물리화학적 환경요인간의 상관관계 분석 167

표 88. 강우 전후의 미생물 분포 특성 169

표 89. 일반세균의 사후분석 결과 170

표 90. 총대장균군의 사후분석 결과 171

표 91. 분원성대장균군의 사후분석 결과 171

표 92. 대장균의 사후분석 결과 171

표 93. 영산강에서의 강우 전후의 유해미생물 분포 특성 172

표 94. 계성천에서의 강우 전후의 유해미생물 분포 특성 173

표 95. Ampicillin 저항성균의 다제 저항성 분포 176

표 96. Ampicillin 내성 균주의 항생제 감수성 분석 및 동정 177

표 97. 염소의 미생물불활성화 CT 값 (buffer condition, pH 7.1) 183

표 98. 오존의 미생물불활성화 CT 값 (buffer condition, pH 7.1) 184

표 99. 자외선의 미생물불활성화 IT 값 (buffer condition, pH 7.1) 184

표 100. 반응기 샘플간의 유연관계 결과 192

<그림 차례>

그림 1. 전세계 극한 기후 현상과 재해 재난 (Beddington, 2011) 1

그림 2. 전지구 및 한반도 평균 기온 변화 (국립기상연구소, 2009) 4

그림 3. 1971∼2000년 대비 1950∼2099년 한반도 평균 기온과 강수 변화 4

그림 4. 전 세계적으로 본 신종 전염병과 발생지역 5

그림 5. 기후변화가 인류 건강에 영향을 줄 수 있는 주요 경로의 요약 6

그림 6. 월평균 식중독 발생건수와 기후변화 7

그림 7. 아열대 지역 변화 전망 12

그림 8. 장기모니터링 및 정밀조사 지점 모식도 13

그림 9. 노로바이러스성 급성장염 환자 검출률 (질병관리본부, 2013) 21

그림 10. 2002~2013년 월/원인균별 식중독 발생현황 (식약처, 2013) 21

그림 11. 2002~2013년 원인물질별 식중독 발생현황 (식약처2014) 22

그림 12. 수인성 바이러스의 전파경로 24

그림 13. 2011~2013년 A형 간염의 성별, 연령별 발생 현황 (질병관리본부) 26

그림 14. 엔테로바이러스 분리 현황 (1999~2010) 32

그림 15. 2009년 국내 엔테로바이러스 분리 현황 (질병관리본부, 2010) 32

그림 16. 1999~2011년도의 월별 엔테로바이러스 분포 경향 33

그림 17. 분원성대장균군 및 대장균 분석방법 41

그림 18. 시료여과장치 44

그림 19. β-lactamase 유전자의 검출 54

그림 20. 오존 처리시스템 56

그림 21. 염소 처리시스템 57

그림 22. UV 처리시스템 58

그림 23. 미생물불활성화 공정에 따른 항생제 내성유전자의 형질전환 실험 60

그림 24. 제작된 microcosm 반응기 61

그림 25. C형 로타바이러스의 분석결과 66

그림 26. 소양호 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 67

그림 27. 춘천지역의 강수현황 71

그림 28. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간의 온도변화 71

그림 29. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 72

그림 30. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간 총대장균군 분포 72

그림 31. 한강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 84

그림 32. 서울지역의 강수현황 88

그림 33. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간의 온도변화 88

그림 34. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 89

그림 35. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간 총대장균군 분포 89

그림 36. 8월 채수시료의 A형 간염바이러스의 분석결과 97

그림 37. 2013년도 8월 금강 시료에서 검출된 A형 간염바이러스 계통분류학적 분석 99

그림 38. 금강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 100

그림 39. 대전지역의 강수현황 104

그림 40. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간의 온도변화 104

그림 41. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 105

그림 42. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간 총대장균군 분포 105

그림 43. 주암호 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 114

그림 44. 순천지역의 강수현황 117

그림 45. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간의 온도변화 117

그림 46. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 118

그림 47. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간 총대장균군 분포 118

그림 48. 낙동강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 128

그림 49. 부산지역의 강수현황 132

그림 50. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간의 온도변화 132

그림 51. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포 133

그림 52. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간 총대장균군 분포 133

그림 53. 노로바이러스 GI 분석결과 156

그림 54. 노로바이러스 GII 분석결과 156

그림 55. 2013년도 12월 계성천 시료의 노로바이러스 GI 유전자 계통분류학적 분석 158

그림 56. 2014년도 2월 계성천 시료의 노로바이러스 GI 유전자 계통분류학적 분석 159

그림 57. 2013년도 12월 계성천 시료의 노로바이러스 GII 유전자 계통분류학적 분석 160

그림 58. 2014년도 2월 계성천 시료의 노로바이러스 GII 유전자 계통분류학적 분석 161

그림 59. 영산강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포 162

그림 60. 계성천 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성세균의 분포 163

그림 61. 강우 전후 일반세균 및 총대장균군의 변화 169

그림 62. 강우 전후 분원성대장균군 및 대장균의 변화 170

그림 63. 16S rRNA 염기서열을 이용한 ampicillin 저항성세균의 분류학적 분석 174

그림 64. 16S rRNA gene sequences를 이용하여 Staphylococcus 110 고체배지에서

분리한 vancomycin 내성균의 계통분류학적 분석 175

그림 65. 염소 (free chlorine)를 이용한 미생물불활성화 kinetics 182

그림 66. 오존 (Ozone)를 이용한 미생물불활성화 kinetics 182

그림 67. 자외선 (UV)를 이용한 미생물불활성화 kinetics 183

그림 68. 미생물 군집 변화 분석을 위한 DGGE 188

그림 69. Gel processing tool을 통한 유사도 결과 188

그림 70. Pyrosequencing을 통한 1차 군집 분포도 분석 결과 191

그림 71. Pyrosequencing을 통한 2차 군집 분포도 분석 결과 191

그림 72. Pyrosequencing을 통한 3차 군집 분포도 분석 결과 192

그림 73. Fast unifrac analysis를 이용한 샘플간의 유연관계 분석 192

- 1 -

1. 서론

1-1. 연구의 배경 및 필요성

기후변화는 기후가 장기간에 거쳐 변화하는 것으로, 온도와 강우 등의 패턴이

변화함으로서 생물에게 영향을 미치는 것을 말한다. 기후변화는 세계적인 문제로서,

IPCC (The Intergovernmental Panel on Climate Change, 2011)에서는 지난 세

기동안 0.7~0.8℃의 기온이 상승하였으며, 21세기 후에는 2.8~4.8℃가 더 상승할

것으로 예상하고 있다. 또한 2011년 제5차 평가보고서를 통해 물리 및 생태계에

나타나는 변화의 89% 이상이 지구온난화와 관련이 있다고 발표한 바 있다. 기후

온난화는 지구의 물순환을 증대시키며, 이에 따른 증발의 증가는 강우의 변화를 초

래하여 홍수가 발생하거나, 가뭄 및 폭염이 나타나는 등 기상이변현상을 발생시키

게 된다. 이러한 기후변화는 생태계에서 구조와 기능, 종간의 생태적 상호작용 그리

고 종간의 지리적 위치를 변화시킴으로서 생물의 종 다양성에 영향을 미친다.

현재 지속적으로 전 세계에서 진행되고 있는 기후변화는 인류 문명에 심각한 위

험을 주고 있으며, 특히 2000년대에 들어서는 극단적인 홍수, 가뭄, 열파, 한파 및

폭설 등이 연이어 일어나고 있다. 기후변화에 일어난 재난은 생태계뿐만 아니라 사

회, 경제, 산업에도 영향을 미치고 있다 (그림 1).

그림 1. 전세계 극한 기후 현상과 재해 재난 (Beddington, 2011)

- 2 -

IPCC 4차 보고서에 따르면 최근 기후변화의 발생이 산업화와 인간 활동에 의한

지구 온난화에 의한 가능성을 90%로 추산하였다. 지구 온난화는 지구 표면의 평균

온도가 상승하는 현상으로, 원인은 산업 발달에 따른 화석 연료의 사용량의 증가와

농업발전을 통해 숲이 파괴되면서 온실효과의 영향이 커졌으며, 이산화탄소와 같은

온실가스 농도 증가로 인해 대기의 기온이 증가하였기 때문으로 알려져 있다. 이

에 따라 1985년 세계기상기구 (WMO)와 국제연합환경계획(UNEP)에서 이산화탄소

가 온난화의 주범임을 공식 선언하였다.

이산화탄소의 전 지구적 평균 농도는 산업혁명이전에 280 ppm에서 379 ppm

으로 급격하게 증가하였으며, 지난 1994년에서 2004년간 매년 1.9 ppm 씩 집중적

으로 증가하였다. 또한, 지난 1906년에서 2005년간 세계 평균기온은 0.74℃로 상

승하였으며, 금세기말 최고 6.4℃까지 상승될 것으로 전망되었다. 기온 상승은 전

지구적으로 일어나고 있으며 북반구 고위도일수록 빠른 속도로 진행 중이다. 북극

지방의 평균기온은 지난 100년 동안 지구평균의 거의 두 배 속도로 상승하였으며,

육지 지역이 해양보다 빠르게 온난화가 진행 되었다.

강수량의 변화는 지역별로 강수가 증가하는 지역과 감소하는 지역으로 구분된

다. 매년 강수량이 증가하는 지역은 아메리카 대류의 동쪽 일부, 북유럽, 북·중앙

아시아 등이며, 감소하는 지역은 아프리카 사하라 사막 남쪽, 지중해, 남아프리카,

남아시아 일부 등이다. 매년 기후 변화에 따라 폭우가 발생하는 비율이 전 세계적

으로 증가하고, 가뭄과 홍수 지역은 증가하는 추세이다.

2003년 유럽 대부분이 강력한 열파에 시달렸으며, 수만 명의 노약자들을 죽음에

이르게 하였다. 프랑스를 중심으로 8월 초부터 40℃에 육박하는 더위가 10일 넘게

지속됨에 따라, 유례없던 폭염은 프랑스를 비롯해 스페인, 포르투갈, 영국, 독일, 이

탈리아 등 중앙 유럽에 많은 피해를 발생시켰으며, 유럽 전역에서 최고 3만 5000

명이 사망했다는 보고가 있다. 2004년에는 일본에 이전 세기의 어떤 해보다 많은

10개의 태풍이 강타하였다. 2005년 허리케인 카트리나는 기록에 없던 최악의 대서

양 허리케인이었으며, 선진국인 미국 또한 대책이 이루어지지 않았던 것을 여실히

보여준 사건이었다. 카트리나는 뉴올리언스의 빈곤층을 중심으로 많은 피해를 발생

시켰다. 또한, 몬순기후의 홍수와 폭풍은 남아시아에서 2007년 한 해 동안 인도에

서 1400만명, 방글라데시에서 700만명의 이재민을 발생시켰으며, 남부 네팔과 파

키스탄, 인도, 방글라데시를 걸친 지역에 1천 명이 넘는 인명피해를 발생시켰다

- 3 -

(UNDP. 2007). 독일 환경단체 Germanwatch는 1990년 이후 14만 여개의 대형

기후현상에 의하여 65만명이 사망하였고, 2조 1천억 달러의 경제 손실이 발생하였

다고 보고하였다. 중소형 규모의 재난을 포함하면 피해 규모는 더욱 커질 것으로

예상된다.

IPCC는 2007년 4차 평가서를 통하여 향후 기후변화가 인류의 생존을 위협할

수 있음을 경고하였고, 인류 전체가 적극 대응해야 한다고 강조하였다. 특히 한반도

를 포함한 아시아 지역이 기후변화에 가장 취약한 것으로 예상하였다 (표 1).

구분 2020년대 (1℃ 상승) 2050년대 (2~3℃ 상승)2080년대

(3℃ 이상 상승)

수자원 •4~17억 명 용수 부족 •10~20억 명 용수 부족 •11~32억 명 용수부족

생태계

•양서류의 멸종

•산호의 백화 현상

•생물종 다양성 변화

•20~30% 멸종 위기

•지구 생물 대부분 멸종

•이산화탄소 배출에 의해

지리적 생물권 분포 변화

식량 •1~3천만 명 기근 위험•중,고위도권의 수확량 감소

•3~12천만 명 기근 위험

해안 •홍수, 폭우 위험 증가 •3백만 명 홍수 위험•해안가 30% 이상 유실

•15백만 명 이상 홍수 위협

건강 •알레르기 질병의 확산•영양부족, 과다출현, 심장 관련 질병 증가

•폭염, 홍수, 가뭄으로 인한 사망자 증가

표 1. IPCC 4차 보고서 전망 부문별 영향

국립기상연구소 (2011)에 의하면 한반도는 전 지구적인 온난화와 더불어 급격한

도시화 및 산업화로 인한 기후변화를 경험했으며, 특히 우리나라의 평균기온은 20

세기동안 약 0.18℃/10년 속도로 상승하였고, 강수량은 21 mm/10년 비율로 증가

하였다. 이로 인해 서리일 및 결빙일 등 혹한 발생이 감소한 반면 열대야 등 혹서

발생은 증가하여 국민생활에 직접적인 영향을 주었다고 보고하고 있다. 또한 국내

의 기온상승률이 전 지구 기후 기온상승률을 상회하는 수치로 나타남으로서 한반도

에서 온난화가 급속히 진행되고 있다고 보고한 바 있다 (그림 2, 3).

- 4 -

그림 2. 전지구 및 한반도 평균 기온 변화 (국립기상연구소, 2009)

그림 3. 1971∼2000년 대비 1950∼2099년 한반도 평균 기온과 강수 변화

(a) 1.5 m 기온 변화 (℃) 및 (b) 강수 변화 (%). 초록색 (과거 기후 모의 실험), 분

홍색 (RCP 8.5 시나리오), 파란색 (RCP4.5 시나리오). (국립기상연구소, 2011)

지구의 평균 기후변화가 3℃ 이상 상승할 경우, 지구 생물 대부분이 멸종되며

이는 인간을 포함한 생명체들이 바이러스의 공격으로부터 살아남는 것이 어렵게 됨

을 의미하게 된다. 특히 엘니뇨현상으로 인하여 몬순이나 태풍, 가뭄, 홍수가 자주

발생하는 동남아시아에서는 신종 전염병 확산률이 가장 높다.

- 5 -

그림 4. 전 세계적으로 본 신종 전염병과 발생지역

기후변화와 관련된 강우, 지표수의 이용도 및 수질의 변화는 수인성 질병의 발

생에 영향을 미칠 것이다 (IPCC, 2011). 강우는 분변이나 하수로부터 감염성 인자

들을 수계로의 운반을 증가시키며, 수온의 변화는 병원성 미생물의 증식과 생존에

영향을 미칠 수 있다 (Patz et al., 2003). 수인성 유해 미생물에 대한 노출은 오염

된 음용수, 위락용수, 해수 또는 음식물과의 접촉에 의하여 발생할 수 있으며, 위생

수준에 따라 설사 질환 등 수인성 질병의 발생이 증가할 수 있다 (Rose et al.,

2001; Patz et al., 2003) (그림 4). 페루에서 조사된 결과에 의하면 하절기에 1℃

의 온도 상승에 따라 4%의 설사 외래환자가 증가하였으며, 동절기에는 1℃ 증가에

따라 12%의 외래환자가 증가한 것으로 나타났다. 1986년부터 1994년까지 조사된

18개의 태평양 섬 지역에서 연평균 온도와 설사 보고율 간에 양의 관계가 있음을

나타내고 있다. 1978년부터 1998년까지 Fiji에서 조사된 결과에 의하면 기온과 강

우가 설사환자 보고와 밀접한 관련이 있다고 보고하였다. 미국 글로벌 미래연구 싱

크탱크인 밀레니엄 프로젝트는 최근 개최한 세계미래학회 연례 컨퍼런스에서 기후

변화로 매년 1,250억 달러의 손실과 30만 명의 사망자가 발생하고 있고, 지난 40

년간 신종플루 (H1N1)를 비롯하여 39종의 새로운 전염병이 발견되었으며 이로 인

해 약 1,700만 명이 사망하고 있는 것으로 보고한 바 있다. 이와 같이 온도, 강우

및 습도 등의 기후변화는 환경 생태계에 영향을 주게 되며, 인간에게 다양한 경로

- 6 -

로 영향을 미치게 된다 (그림 5).

유럽에서 시계열 국가비교자료를 이용하여 분석한 결과, 성인 (15 ~ 64세)에

있어서 식품을 섭취할 때의 기온이 중요하며, 기온과 식중독 보고 건수와 상관관계

가 매우 높은 것으로 조사되었다 (Kovats, 2003). 미국의 NSTC (National

Science and Technology Council)에서도 기온 상승과 식중독 발생 건수와의 상관

관계가 매우 높은 것으로 보고되었으며, 국내에서도 식중독 발생 건수에 포아송

(Poisson) 시계열 분석방법을 적용하여 기후변화에 따른 발생률을 예측한 결과 식

중독 발생건수와 평년기온 사이에는 통계적으로 유의한 상관관계가 있는 것으로 나

타났다 (그림 6).

그림 5. 기후변화가 인류 건강에 영향을 줄 수 있는 주요 경로의 요약

(McMichael et al., 2006)

- 7 -

그림 6. 월평균 식중독 발생건수와 기후변화 (구, 2007)

보건복지부 (2006)는 “기후변화에 의한 전염병 발생영향 통합관리체계 구축” 연

구에서 월평균 기온이 1℃ 증가 시 기후변화에 민감한 세균성 이질이 5~9% 증가

될 것이라는 예측결과를 제시하였으며, 식품의약품안전청 (2008)은 “국제 기후변화

에 따른 식품안전관리 대책 추진방안” 연구에서 기온 1℃상승에 따른 식중독 발생

건수는 5.27%, 환자 수는 6.18% 증가한다는 예측 결과를 산출하여 제시한 바 있

다. 이는 수인성 질병의 발생빈도의 증가는 위생체계가 미흡한 개발도상국에서 더

욱 두드러진다 할지라도, 우리나라 역시 이러한 기후변화에 의해 발생할 수 있는

수인성 질병의 발생빈도 변화에 안전지대가 아님을 보여주는 결과라고 생각된다.

최근 국내에서도 기후의 급속한 변화로 수온상승, 홍수, 가뭄 및 폭염 등 기상이변

현상이 빈번이 발생하고 있고, 이로 인해 환경매개성 유해미생물의 증가와 노출정

도가 증가할 가능성이 높아질 수 있기 때문에 기후변화에 대응하여 국민의 건강 보

호 및 먹는물 안전성 확보를 위한 환경 중 유해미생물의 분포를 파악하고 감시체계

를 구축하기 위한 기초조사의 필요성이 요구되어 진다. 특히, 다수의 국민들이 이용

하는 상수원의 경우에는 조사의 필요성이 더욱 절실하다.

한편, 기후변화에 의한 질병발생의 증가는 미생물에 의한 질병의 치료 및 예방

을 위한 항생물질의 사용량을 증가시킬 것이고, 이에 따른 물 환경 내 항생물질

저항균의 출현과 증가가 예상될 수 있다. 항생제 (Antibiotics)는 미생물의 생장을

- 8 -

억제하거나 죽이는 물질을 의미하는데, 이러한 항생제는 인간의 질병 예방 및 치료

에 사용될 뿐만 아니라 식용 동물의 성장촉진, 질병예방 및 치료를 위해서도 사용

되고 있다. 이러한 항생제의 오남용과 환경으로 유출되는 과정에서 항생제에 내성

을 가지는 저항성균이 나타나고 있으며, 최근에는 다양한 종류의 항생제에 저항성

을 가지는 다제내성균의 보고가 증가하고 있다 (Forsberg et al., 2012;

Kummerer, 2003; Martinez, 2008). 특히, 환경 중 토양으로부터 항생제를 단일

탄소원으로 이용하여 성장하는 미생물도 보고되었으며, 이 균주들은 계통분류학적

으로 다양한 분류군에 속하는 것으로 조사되었다 (Dantas et al., 2008). 항생물질

을 분해하는 세균들은 임상적으로 사용되는 항생제 농도에 대해 다제내성을 보였으

며, 세균의 다제내성 비율을 높일 수 있는 가능성을 제시하였다. 이와 같이 항생제

에 내성을 갖거나 항생제를 이용하여 성장하는 항생제 저항성균들의 관련 유전자들

은 기후 온난화에 따라 개체수가 증가할 것으로 예측되며, 환경 매개성 유해미생물

로서 수평적 이동에 의해 전파될 가능성이 커지고 있다 (Forsberg et al., 2012;

Knapp et al., 2010; Smillie et al., 2011). 그러나 생활하수나 축산폐수 등을 처

리하기 위한 하수처리장과 공공처리시설 (가축분뇨 처리시설)의 경우, 오존, 염소

또는 자외선 등의 소독 공정이 설치되어 운영되고 있다 (환경부, 2012; 2013). 대

부분의 소독 공정은 대장균을 처리 대상으로 기준이 설정되었고, 항생제 저항성 세

균에 관한 사항은 고려되지 않았다. 그러나 환경 내 미생물의 이동 및 증가를 고려

할 때, 항생제 저항성균의 제어를 위한 평가와 관리대책이 필요할 것으로 판단된다.

따라서 본 연구에서는 기후변화 예측 시나리오에 따른 국내 주요 상수원 및 하

천 등을 선정하고 환경요인, 유해세균과 유해바이러스 및 항생제 저항성 세균에 대

한 모니터링을 수행하고자 하였다. 또한 최근 10년간의 환경부 수질측정망 자료를

확보하여 수온 등 환경요인과 지표세균의 중장기적 분포 변화를 분석하고, 지역, 시

기 및 기후변화 예측 지역간에 특성을 비교하고자 하였다.

더불어 기후변화 영향권으로 기존 연구에서 제시된 2개 지역을 선정하고 하수처

리장 등 유역 오염원과 연계한 환경요인, 지표미생물 및 항생제 저항성 세균 등의

정밀 분포조사를 수행하였으며, 강우 등 기상이변에 대비한 강우 전, 후의 미생물

분포변화 등을 분석하고자 하였다. 또한 환경 중 검출될 수 있는 항생제 저항성 세

균의 동정 및 유전자 정보를 조사하고, 항생제 저항성 세균의 제어를 위한 소독 효

과를 평가하고자 하였다.

- 9 -

한편, 실제 환경에서의 기후변화는 장기간에 걸쳐 나타나기 때문에 기후변화를

모식한 microcosm을 제작하고 수온 변화 등에 따른 미생물의 분포변화 측정하여

물환경에서 기후변화에 대한 유해미생물의 중장기적 관리대책 마련을 위한 기초자

료를 확보하고자 하였다.

- 10 -

1-2. 연구 목적

기후변화로 인해 관리가 필요한 유해미생물을 선정하고, 모니터링하여 국내 미

생물 분포특성과 유해미생물 군집변화의 특성을 분석한다. 수집된 자료의 데이터베

이스 및 해석 방안의 초안 구축을 통해 중장기적인 관리대책 마련의 자료를 제공하

며, 환경오염으로 인한 항생제 내성균의 분포와 분석방법을 마련한다.

세 부 사 업 목 표 연 구 범 위

상수원 또는 하천 등

주요지점 선정 및 장기

모니터링 조사

1) 조사대상 지점 선정 및 조사

- 5개 권역별 지점 선정 및 모니터링 (4회)

2) 조사대상 유해미생물 선정

- 우선조사대상항목(PML) 및 환자발생현황 등을 참고

- 기존 연구결과를 반영하여 선정

3) 유해미생물 분포 및 미생물 다양성 조사

- 지점별 환경요인 (8개) 및 지표미생물(4종)의 분석

- 유해세균(6종) 및 유해 바이러스(4종)의 분석

4) 항생제 저항성 세균의 분포특성 조사

- 대표적 항생제(2종)에 대한 저항성 세균의 분포 조사

5) 기후변화에 따른 유해미생물 관리를 위한 자료수집 및 평가

- 최근 10년간의 환경부 수질측정망 자료 확보

- 수온 등에 대한 중장기적 분포변화 분석

- 지역, 시기, 항목별 조사결과 및 환경요인 분석 및 목록작성

6) 통계학적 분석

- 지역별 항목들의 특성 및 상관성 분석

- 기후변화 예측 지역간 특성 비교

국내 기후변화 예상지

역 미생물 정밀조사 및

특성평가

1) 기후변화 영향권에 대한 정밀조사 지점 선정

- 기존 연구결과를 반영한 2개 지역 선정

- 하수처리장 등 유역오염원과 연계한 정밀조사

- 환경요인 및 유해미생물의 분포조사

- 항생제 저항성세균의 분포조사

2) 기상이변에 따른 미생물 분포특성 조사

- 강우 등 기상이변 발생 시 미생물 분포변화 조사

- 강우 전후 및 현장항목 조사 및 평가

- 하수처리장 등 유역오염원의 영향 분석

3) 환경 중 항생제 저항성세균의 특성 파악

- 항생제 저항성세균의 동정 및 유전자 정보 조사

- 항생제 감수성 평가

- 소독공정에 따른 저항성 유전자 잔존률 연구

기후변화 모식

Microcosm을 이용한

미생물 분포특성 기초

자료 확보

1) 기후변화를 모식한 microcosm의 제작

- 온도 조절 등이 가능한 모델시스템 제작

2) 수온변화에 따른 미생물 분포변화 기초자료 확보

- DGGE 및 pyrosequencing에 의한 패턴 분석

표 2. 세부사업 목표 및 연구범위

- 11 -

2. 연구내용 및 방법

2-1. 연구 내용

2-1-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기모니터링

2-1-1-1. 조사대상 지점 선정 및 조사

기후변화에 따른 국내 물환경 중 유해미생물의 분포조사를 위한 지점은 기후변

화 시나리오를 참고하여 선정하고, 격월로 총 4회의 분석을 수행하여 분포특성을

파악하고자 하였다.

기후변화 시나리오는 국립기상연구소 (NIMR)에서 실시된 국제 기후변화모델 비

교 사업에서 제시된 실험 방법으로 국내 지역을 RCP 8.5 및 RCP 4.5 지역으로 구

분하여 지정하였다 (표 3).

RCP 시나리오 RCP 4.5 (540 ppm1) RCP 8.5 (940 ppm)

지구평균

기온 (℃) +2.8℃2 +4.8℃

강수량 (%) +4.5% +6.0%

해수면고도3 72.7 cm 90.0 cm

1 2100년 이산화탄소 농도

2 30년 (1971∼2000년) 기준기간 대비 미래 30년 (2070∼2099)값

3 준경험적 방식에 의한 해수면고도 변화 전망치로 열팽창과 육빙녹음 효과를 모두 포함함

표 3. 21세기 말 지구평균 기온, 강수량, 해수면 상승 전망

이 보고서에선 기후변화를 완화하기 위한 노력 없이 계속 진행된다는 가정을

RCP 8.5로 하였으며, 21세기 말 (2070~2099년)에 한반도 평균기온은 6.0℃ 상승

하고 강수량은 20.4% 증가가 예상하였다. 저감 노력이 실현되었을 경우를 RCP

4.5로 하였으며, 이 때 3.4℃의 기온 상승과 17.3%의 강수량 증가가 전망된다고

하였다 (표 4).

- 12 -

RCP 시나리오 RCP4.5 (540 ppm1) RCP8.5 (940 ppm)

지구평균

기온 (℃) +3.4℃2 +6.0℃

강수량 (%) +17.3% +20.4%

1 2100년 이산화탄소 농도

2 30년 (1971∼2000년) 기준기간 대비 미래 30년 (2070∼2099)값

표 4. 21세기 말 한반도 평균 기온, 강수량 전망

또한 RCP 4.5 시나리오에 의해 산출된 21세기 말에는 아열대 기후지역이 서해

안으로는 보령까지 확대되며, 대도시 해안지역인 인천도 아열대 기후구에 포함된다

고 밝혔으며, 내륙지역은 전주, 광주, 순천, 산청, 합천 및 대구까지 확대되고, 동해

안으로는 속초까지 확대된다고 하였다. RCP8.5 시나리오에 의해 산출된 21세기 말

에는 관측지점 중 해발고도가 가장 높은 대관령을 중심으로 한 인제, 홍천, 원주 및

제천 등을 제외한 전 지역이 아열대 기후에 포함될 것으로 전망하였다 (그림 7).

그림 7. 아열대 지역 변화 전망

실선은 각각 관측 자료에서 구한 현재 (1971∼2000)의 아열대 지역 경계 (검정색)와 RCP 시

나리오에서 전망한 2070∼2099년의 아열대 지역 경계 (RCP4.5: 보라색, RCP8.5: 붉은색)

- 13 -

본 과제의 연구대상 지역은 기후변화 시나리오를 참고로 하여 장기모니터링을

진행 할 상수원 또는 하천 등 총 5개 주요지점을 선정하였다. 선정된 지역은 아열

대 기후로 변한 낙동강 (경남 김해)과 기후변화가 진행됨에 따라 현재 아열대 기후

로 변해가는 RCP 4.5 시나리오 지역인 주암호 (전남 화순)을 선정하였다. 또한 온

실가스가 다량으로 발생 시 아열대 기후로 변할 수 있다고 RCP 8.5 지역으로 구분

된 금강 (대전 신탄진) 및 한강 (서울 구의)을 선정하였으며, 아열대 기후에서 제외

된 소양호 (강원 인제)도 선정하였다.

그림 8. 장기모니터링 및 정밀조사 지점 모식도

노란색 박스, 조사대상 지점; 파란색 박스, 정밀조사대상 지점

- 14 -

2-1-1-2. 물환경에서 유해미생물 및 유해바이러스 선정

장기모니터링를 위한 유해세균 및 유해바이러스는 국내 환경부의 우선조사대상

목록 (PML)과 미국의 CCL3 및 WHO의 음용수가이드라인 등의 자료와 국내외 주

요 수인성 환자발생현황 등을 참고하여 선정하였다.

미국은 자국의 음용수 수질기준 외에 CCL 3 (Contaminant Candidate List)를

발표하여 상수원에서 미규제 유해 미생물을 제안하고 있다. 2009년도 발표된 CCL

3에는 Campylobacter jejuni, Helicobacter pylori, E. coli O157, Mycobacterium

avium, Legionella pneumophila, Shigella sonnei 및 Salmonella enterica 등 7종

의 세균과 Naegleria fowleri 1종의 원생동물 그리고 캘리시바이러스 (Calicivirus),

아데노바이러스 (Adenovirus), A형 간염 바이러스 (Hepatitis A virus) 및 장바이

러스 (Enterovirus) 등 4종의 바이러스 등 총 12종의 유해미생물을 포함하고 있다.

WHO의 음용수 가이드라인에서는 Adenovirus, Enterovirus, Hepatitis A virus,

Hepatitis E virus, Astrovirus, Norovirus, Sapovirus 및 Rotavirus 등 8종의 바

이러스가 포함되어 있으며, 위락용수에는 Adenovirus, Coxsackievirus, Echovirus,

Hepatitis A virus 및 Hepatitis E virus 등 5종의 바이러스가 포함되어 있다. 또한

호주의 음용수 가이드라인에는 유해 미생물의 목록을 확보하여 관리하고 있는데,

Adenovirus, Enterovirus, Hepatitis virus, Norwalk virus, Reovirus 및

para-Rotavirus 등 7종의 바이러스가 유해미생물 목록에 포함되어 관리되고 있다.

우리나라의 환경부에서는 우선관리대상 목록 (PML)을 설정하고 관리하기 위한

연구용역을 수행한 바 있다. 이 목록에서는 Campylobacter jejuni, EHEC,

Legionella pneumophila, Mycobacterium avium, Salmonella spp., Shigella spp.,

Giardia, 노로바이러스, 장바이러스 및 A형 간염 바이러스를 제안하고 있으며, 후보

목록으로는 Helicobacter pylori, Clostridium sp., Vibirio spp., Leptosporidium

sp., Cryptosporidium sp., Naegleria fowleri, Acanthameoeba spp., 및 로타바이

러스 등을 제안하고 있다.

2-1-1-3. 조사대상 유해세균의 선정

기존 PML 목록과 국내 환자발생 사례를 참고하여 Escherichia coli O157,

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Campylobacter jejuni, Legionella pneumophila, Salmonella entrica spp.,

Shigella sonnei 및 Vibrio cholerae 등 총 6개 유해세균을 조사대상으로 선정하였

고, 조사지점의 미생물 군집 다양성 및 군집 중 유해미생물 선별과 분포특성의 분

석과 환경요인 변화에 따른 유해미생물 군집패턴 변화를 비교 분석 하고자 하였다.

국내에서 2년간 발생된 주요 세균성 질병수를 살펴보면, 생물안전성 등급 1군에

해당하는 V. cholerae에 의해 발생된 질병은 주로 여름에 관측되었으며, 2012년에

2건과 2013년에 1건이 발생되었다. S. sonnei에 의한 질병은 지속적으로 관측되었

으며, 2012년 6월부터 11월까지 발생률이 높았다. 특히, 10월~11월 사이에 209건

이 발생되었으며 이후 기온이 감소되자 질병 발생률 역시 급속하게 감소되는 것으

로 나타났다. E. coli O157:H7과 L. pneumophila 역시 겨울에는 질병 발생률이

현저히 감소되는 추이를 보였으며, 기온이 따뜻해짐에 따라 유해미생물에 의한 질

병 발생률이 증가되는 것을 확인할 수 있었다. 이는 기후변화에 의해 유해미생물의

관리가 필요하고, 특히 물환경과 관련한 국내 유해미생물의 분포와 특성을 파악하

여 중장기적인 관리대책 마련을 위한 자료 수집의 중요성을 의미한다.

년도 기간(월)

1군 3군

V. cholerae S. sonneiE. coli

O157:H7L. pneumophila

2012 04~05 0 93 67 31

06~07 0 122 79 32

08~09 1 129 71 30

10~11 1 209 69 26

12~01 0 17 7 2

2013 02~03 0 16 5 3

04~05 0 9 5 4

06~07 0 39 17 6

08~09 1 20 18 3

10~11 0 92 12 4

12~01 2 12 4 0

표 5. 최근 2년 동안의 질병별 발생 수

- 16 -

2-1-1-3-1. EHEC (Enterohemorrhagic Escherichia coli)

EHEC는 장출혈성 대장균 (Enterohemorrhagic Esherichia coli)을 가리키는 말

로 O157, O26, O111 등 생물학적 변이를 일으킨 병원성 미생물로 독소를 가지고

있다. 장출혈성 대장균 감염증은 주로 6~9월에 나타나며, 피부 접촉 등을 통해 사

람에서 사람으로 직접 감염되는 경로와 식수를 통한 수인성 감염 경로를 통해 일어

난다. 주요 보균체인 소의 소화기 내에서는 독성을 나타내지 않으나, 사람에게 감염

된 경우 설사, 혈변 및 복통을 일으키며 신장이 손상되어 독이 쌓이는 용혈성 요독

증을 일으키기도 한다. 질병관리 본부는 2000년도에 장출혈성 대장균 감염증을 제

1군 법정 전염병으로 지정하였다.

2-1-1-3-2. Salmonella spp.

Salmonella는 장내세균에 속하며 사람과 동물에게 티프스증이나 급성 위장염,

식중독을 일으키는 병원성 미생물이다. 그람음성의 간균이며, 통성 혐기성이고 주모

성 편모를 가지고 있다. 익히지 않은 육류나 계란을 먹었을 때 감염될 수 있는데,

섭취 후 8~24시간이 지난 뒤 급성장염을 일으키며, 고열과 복통, 두통, 식욕부진

등이 나타나며 소아에게는 주로 설사를 일으키지만, 성인에게는 변비를 일으킨다.

적절한 치료를 받지 않을 경우 사망률은 12~30%에 이르며, 약 1~4%의 환자가 무

증상 보균자로 이환된다.

2-1-1-3-3. Shigella spp.

장내세균과 1속명으로서 세균성이질 (적리)을 일으킨다. Shigella는 그람음성의

간균으로 운동성이 없다. Shigella에 오염된 음식을 섭취하거나 대장에 침범되면 고

열이 나고 설사가 심해진다. 잠복기는 2~4일간으로 점혈의 설사를 배출하며 심할

경우 사망에 이르게 된다.

2-1-1-3-4. Legionella pneumophila

레지오넬라증을 일으키며 그람음성의 간균이며 편모를 가지고 있다. 세포벽 외

에 협막을 가지고 있으며, 아포는 형성하지 않는다. 레지오넬라증은 물에서 서식하

는 Legionella에 의해 발생하는 감염성 질환으로 폐렴과 폰티악 열 (Pontica

fever)의 두가지 형태로 나타난다. 폐렴은 발열과 함께 기침, 호흡곤란 등을 동반하

- 17 -

며, 폰티악 열은 독감과 같은 호흡기 증상이 나타난다. Legionella에 오염된 물이

아주 작은 입자의 형태로 공기 중에 퍼졌을 때, 이를 사람이 들이마시면 호흡기를

통해 균이 침투한다.

2-1-1-3-5. Campylobacter jejuni

Campylobacter는 그람음성의 나선균이며 아포를 형성하지 않는다. 극단 모성의

편모를 가지고 있으며 미호기성에서 성장한다. 캠필로박터 장염을 일으키며 소장에

감염 된 것을 말한다. 캠필로박터 장염은 흔히 창자감염을 일으킬 뿐만 아니라 여

행자설사나 식중독을 일으키게 된다. 익히지 않은 가금류, 야채, 비살균처리 우유

등의 섭취에 의해 감염된다. 캠필로박터 장염에 걸리게 되면 경련성 복통, 열, 메스

꺼움과 구토, 물설사를 유발한다.

2-1-1-3-6. Vibrio spp.

Vibrio cholerae는 콜레라를 일으키는 균으로 그람음성의 콤마모양의 간균으로

1개의 편모를 가지고 있다. 제 2 위험군으로 분리되며, 감염초기 갑작스런 설사증

을 보이며 쌀뜨물 같은 심한 물설사로 빈도가 잦다. 병증이 진전되면 구토, 전신쇠

약, 근육경련, 어지럼증, 복통과 미열을 수반하며 계속적인 수분손실로 인해 탈수증

및 산독증 현상이 나타나기도 한다.

2-1-1-4. 조사대상 유해바이러스의 선정

유해바이러스는 국내 환자발생사례를 조사하고, 환경부의 우선조사대상목록

(PML), 미국의 CCL3 및 WHO의 음용수가이드라인 등에서 공통적으로 포함되어

있는 Norovirus, Enterovirus 및 Hepatitis A virus 등 3종의 바이러스와 기후변화

에 따라 동물과 인간에게 공통적으로 노출되어 감염을 일으킬 수 있는 C형 로타바

이러스 (Group C Rotavirus)를 포함하여 총 4종을 대상으로 하였다.

2-1-1-4-1. 노로바이러스

노로바이러스는 1968년 미국의 오하이오 주 노워크(Norwalk) 지역의 한 초등학

- 18 -

교에서 발생한 집단 식중독 환자에서 처음 발견되었다 (Adler and Zickl, 1969).

이 바이러스는 집단 식중독이 발생된 Norwalk이라는 지명을 따라 Norwalk virus

혹은 Norwalk like virus (NLV) 라고 명명되었으며, 형태학적으로 상이한 소형의

구형 바이러스들과 함께 Small Rounded Structured Viruses로 총칭되었다

(Kapikian et al, 1972). 그 후 2002년 caliciviridae과에 속하는 노로바이러스

(Norovirus)로 정식 개명되었다 (ICTV, 2009).

노로바이러스는 27~30 nm 크기의 작고 외막 (envelope)이 없는 20면체

(icosahedral)의 바이러스로서, 약 7.6kb의 polyadenylated positive single strand

RNA로 3개의 open reading frames (ORFs)가 존재한다 (Schwab and Hurst,

2006). ORF1은 NTPase, proteinase 및 RNA-dependent RNA polymerase

(RdRp)와 같은 여러 개의 비구조성 단백질 (non-structural protein)을 암호화하며,

캡시드 단백질을 암호화하는 ORF2와 알려지지 않는 기능의 단백질을 암호화하고

있는 ORF3로 구성되어 있다 (Kageyama et al., 2004).

노로바이러스는 유전학적 및 면역학적으로 매우 다양한 바이러스로서

RNA-dependent RNA polymerase와 capsid protein의 염기서열에 따라 5개의

genogroup (GI, GII, GIII, GIV, GⅤ)으로 분류되며, 이 중 GI, GII 및 GIV가 인간

에게서 발견되어 진다 (Lodder and Husman, 2004; Rosa et al., 2007). 이중 GI

및 GII가 분자생물학적, 역학적 및 계통학적으로 매우 상이하며 현재까지 GI에서 8

개의 유전형 (genotype), GII에서 17개의 유전자형으로 분류되어 보고되었다

(Zheng et al., 2006).

노로바이러스는 모든 연령층에서 급성위장염을 일으키며, 폭발적인 발생이 특징

인 것으로 알려져 있다 (Greenberg et al., 1979; Gabbay et al., 1994; Pelosi et

al., 1999; Jiang et al., 2000). 대부분의 경우 증상은 경미하며 1-2일 지나면 자

연 회복되며 만성 보균자는 없는 것으로 알려져 있다. 감염자의 대변 혹은 구토물

이 있는 바이러스가 음식, 물을 오염시키거나 혹은 감염자의 손이나 접촉한 물건

등이 오염되어 이를 먹거나, 마시거나, 접촉함으로서 바이러스가 입(경구)으로 들어

오게 된다. 소량의 바이러스만 있어도 쉽게 감염될 수 있을 정도로 쉽게 전파되며

전염성은 증상의 발현기에 가장 심하며 회복 후 3일에서 최장 2주일까지 가능하다.

오염된 식품을 섭취 후 일반적으로 24~48시간 후 구토, 설사 및 위경련을 일으키

며 오한, 두통, 근육통을 동반한다. 이러한 급성장염은 1~2일 지속되며 후유증을

- 19 -

남기지 않고 회복되나 노약자와 어린이에게 치명적일 수 있다 (Koopmans and

Durzer, 2004). 특히 genogroup GII에 대한 항체의 유행은 genogroup GI보다 훨

씬 크게 나타난다고 알려져 있다 (Kapikian et al., 1996; Dimitrov et al., 1997;

Smit et al., 1999).

노로바이러스는 전 세계적으로 소아뿐만 아니라 청소년과 성인에 이르기까지 설

사를 유발하는 바이러스로 특히 선진국형 급성장염 질환의 주요 원인으로 알려져

있다. 또한 스위스 (Samuel et al., 2007), 일본 (Takaya and Shunkichi, 2007),

네덜란드 (de Wit et al., 2007), 홍콩 (Ho et al., 2007)등 여러 나라에서 노로바

이러스에 의한 식중독 발생이 보고되고 있으므로 세계적인 문제가 되고 있다. 네덜

란드의 경우에는 1994년부터 2005년까지 노로바이러스에 의한 식중독이 전체의

78.1%라는 보고가 있으며 (Siebenga et al., 2007), 브라질에서도 급성위장관염으

로 입원한 환자에서 노로바이러스 감염증의 중요성을 보고한 바 있다 (Victoria et

al., 2007). 미국의 경우 노로바이러스에 의한 식중독 발생사례가 1998년 59건을

시작으로, 1999년 109건, 2000년 176건으로 해마다 발생건수가 급증하고 있으며,

가까운 일본도 1998년부터 노로바이러스에 의한 식중독 발생건수가 매년 증가하고

있는 추세이다. CDC (Center for Disease Control, 2007)는 2006년 10월부터 12

월까지 미국 내에서 5건 이상 급성위장관염 발생을 보고한 24개 주에서 총 1,316

건의 위장관염이 발생하였으며, 882건 (29%)이 노로바이러스로 확정되었음을 보고

하였다.

물 환경과 관련된 대표적인 국내 노로바이러스 질병사례로는 제주도 수학여행

학생들로부터 발생한 위장관염 (Kim et al., 2005)과 관련한 지하수의 노로바이러

스 검출로서, 학생들과 요리사 및 지하수에 노로바이러스 GI과 GII 유전자가 검출

되었으며, 분류학적 분석결과 지하수와 환자에서 발견된 노로바이러스주가 유사함

을 보고한 바 있다. 특히 2006년 6월 CJ와 관련된 학교 급식을 통해 3,000여명이

노로바이러스에 감염되는 국내 최대 규모의 노로바이러스에 의한 식중독이 발생하

였고, 이후로도 노로바이러스와 연관된 바이러스성 식중독 사례가 전국적으로 발생

하여 바이러스성 식중독에 대한 문제가 크게 대두되고 있다 (질병관리본부, 2007).

질병관리본부에서 수행한 급성설사질환 원인바이러스 주별 발생 양상에 따르면,

2013년에 전국의 보건환경연구원에서 채취한 양성 검체수는 8,039건이었다. 특히

노로바이러스와 관련한 검출률은 1,037건 (12.9%)으로 높은 결과를 보였으며,

- 20 -

2013년 전체 바이러스성 장염 중 노로바이러스는 43.1%를 차지하였다. 또한 2012

년과 2011년 및 2010년에도 각각 42.0%와 37.9%및 49.6%로 높은 검출률을 보이

며 바이러스서 급성장염의 주요한 바이러스라고 보여 졌다 (표 6). 국내에서 발생한

노로바이러스성 급성장염 환자수를 대상으로 계절적 발생현황을 살펴보면, 1월, 2

월 및 12월 등 동절기에 급격하게 증가하는 것을 알 수 있다 (그림 9). 또한 2002

년부터 2013년까지 월/원인균별 식중독 발생현황을 보면 동절기에 노로바이러스에

의한 식중독 발생이 다수 차지하는 것을 볼 수 있다 (그림 10). 특히 주목할 만한

것은 2002년부터 2013년까지 국내 식중독 발생현황이 2,860여건이었으며, 이 중

노로바이러스 관련 식중독이 437건 (15.3%)이며, 환자 발생 수는 18,228명

(21.1%)으로 다른 병원균들 보다 높은 검출건수와 환자수를 보였다 (그림 11).

년도검체

건수

검출건수 (검출률%)

Group ARotavirus Norovirus Enteric

Adenovirus Astrovirus 누계

2010 13,786 1,662(12.1)

2,196(15.9)

431(3.1)

136(1.0)

4,425(32.1)

2011 11,736 1,806(15.4)

1,358(11.6)

353(3.0)

69(0.6)

3,586(30.6)

2012 6,043 693(11.5)

725(12.0)

208(3.4)

102(1.7)

1,728(28.6)

2013 8,039 1,143(14.2)

1,037(12.9)

135(1.7)

90(1.1)

2,405(29.9)

표 6. 2010년~2013년 급성설사질환 원인바이러스 발생 현황

- 21 -

그림 9. 노로바이러스성 급성장염 환자 검출률 (질병관리본부, 2013)

그림 10. 2002~2013년 월/원인균별 식중독 발생현황 (식약처, 2013)

- 22 -

그림 11. 2002~2013년 원인물질별 식중독 발생현황 (식약처, 2013)

노로바이러스는 현재까지 in vitro 배양법 및 동물모델이 없는 이유로 바이러스

의 보건학적 중요성은 매우 크나 면역반응, 감염요인, 바이러스의 특성 등의 관한

연구가 부족하다. 식품 중에서도 증식이 되지 않기 때문에 오염원이 되는 물과 식

품을 중심으로 검사법 연구가 진행되고 있다. 노로바이러스의 분석방법은 명역전자

현미경 (Immune electron Microscopy), 전자현미경 (EM), 효소면역측정법

(ELISA), RT-PCR (Reverse transcription -Polymerase Chain Reaction), qPCR

등을 이용한 방법들이 존재한다 (Atmar, R. L. and Estes., 2002; Kageyama et

al., 2003; Nishida et al., 2003; Vinje et al., 2003). 최근 노로바이러스를 분석하

기 위해 RT-PCR 및 qPCR을 통한 분자생물학적 방법이 일반적인 검출 방법으로

이용되어 지고 있다 (Gary P. R. et al., 2004; Kageyama et al., 2004). 하지만

환경에 존재하는 다양한 물질이 PCR inhibitor로 작용하여 유전자 증폭을 방해하여

노로바이러스의 검출에 어려움이 있다. 따라서 최근 바이러스의 농축 및 추출, PCR

inhibitor의 제거 방법이 다양하게 연구 되고 있는 실정이다. 특히, 물과 식품에서

부터 viral RNA을 추출 및 농축하기 위해서 ultracentrifugation, polyethlene

glycol (PEG) 침전법, antibody capture, Heat release, immunomagnetic

- 23 -

separation, positive charged membrane을 이용한 농축 등의 다양한 방법들이 알

려져 있다 (Abbaszadegan et al., 1993; Atmar, R.L. et al, 1995; Gillian et al.,

1988; Jaykus. L.A. et al, 1996; Mullendore, J.L. et al, 2001; Katayama et al.,

2001; Park, Y.B. et al, 2007).

2-1-1-4-2. A형 간염 바이러스

간염을 일으키는 바이러스로는 현재까지 A, B, C, D, E 및 G형이 알려져 있으며,

간염바이러스 B, C, D형은 주로 혈액을 매개로 감염되고, A, E형은 주로 수인성 경로로

전파된다 (국립보건연구원, 2005). A형 간염바이러스는 Picornaviridae과 Hepatovirus

속으로 분류되며, Baltimore classification IV에 속하는 single-stranded (+) sense

RNA 바이러스이다 (Carter and Saunders, 2007; ICTV, 2009). 피막이 없으며, 약

7.5 kb의 RNA을 가진 정 20면체이고, 입자의 크기는 27~32 ㎚로서, 산 (pH 1.0, 2시간),

에테르, 열 (60℃, 1시간)에 안정적이며, 건조된 상태에서는 25℃에서 한 달 정도 보관이

가능하고, 42%의 습도가 있는 상태에서나 -20℃에서는 수년간 보관이 가능하다. 한

가지 혈청형 (serotype)이 알려져 있으며, B형 간염바이러스나 다른 간염바이러스와는

교차 반응이 없으며, 7가지의 유전자형 (genotype)으로 분류 된다. 그러나 이들 유전형들

은 바이러스주들 간의 염기서열 동질성이 90% 정도로 비슷하고, 특정한 유전자형에

따른 간염의 임상상이나 경과와의 관련성이 없으며, 역학적인 분포에 약간의 차이만

있다 (국립보건연구원, 2005).

A형 간염은 세계 어느 곳에서나 발생하지만 우리나라를 포함한 극동 지역 및 지중해

해안지방에서 많이 발생한다. A형간염은 사회경제 발전에 따른 위생상태 개선과 1990년

대부터 사용되기 시작한 예방백신으로 인해 전 세계적으로 현저히 감소했으나 지역적

유행이 반복되는 급성 감염성 질환으로 인식되고 있다 (질병관리본부, 2007). 우리나라도

경제 성장과 함께 A형간염이 크게 감소하였으나, 1990년대 중반부터 청소년과 젊은

성인을 중심으로 산발적인 발생이 보고되고 있고, 환자 보고가 꾸준히 증가하고 있으며,

2000년 이후부터는 20, 30대 성인층 환자가 증가하고 있다 (오, 2011). 20, 30대 성인층

은 국내 헌혈인구의 51.4%를 차지하고 있어 이들 인구집단에서의 A형간염 발생률이

증가하면서 A형간염 수혈감염 위험도 상승하고 있다 (대한적십자사, 2012).

A형 간염의 임상증상은 발열, 식욕감퇴, 구역, 구토, 쇠약감, 복통, 설사 등 다른 바이러

- 24 -

스 간염과 유사하지만 유․소아기의 감염은 거의가 증상이 없는 불현성 감염으로 나타나며,

연령이 높아질수록 증상이 심해지는 것이 특징이다. A형 간염바이러스 (hepatitis A

virus)는 경구감염을 통해 전파되므로, 지역 사회의 보건 위생 및 경제적 수준에 따라

유병률의 차이를 보인다. 근래 우리나라에서도 A형 간염 사례들이 집단생활을 하는 곳을

중심으로 드물지 않게 발생하고 있다 (질병관리본부, 2009). A형 간염바이러스는 경구적

경로로 몸에 들어와 소화기관에서 1차 증식을 하며, 대변을 통해서 체외로 배출된다.

장내감염을 시작으로 하여 바이러스가 간장으로 확산되면서 증상을 일으키며, 발병 후

급성기나 잠복기에 대변을 통해 바이러스가 약 3~4주간 배출될 수 있다. 이렇게 배출된

A형 간염바이러스는 수인성 경로를 통하여 다시 전파된다 (그림 12).

그림 12. 수인성 바이러스의 전파경로

우리나라의 경우, 간염 증상을 발생하는 환자에 대해서는 질병관리본부 (2012)

에서 2001년부터 법정 전염병 표본감시로 바이러스성 간염 감시체계를 구축하여

관리하고 있는데, 수인성 바이러스로 간주되는 A형 간염 신고수는 2001년 105명

이 보고된 이후 증가하기 시작하여, 2002년 317명, 2003년 312명, 2004년 355

명, 2005년 798명, 2006년 2,081명, 2007년 2,233명, 2008년 7,895명으로 증가

하고 있다. 특히 2008년 보고수는 전년대비 253.6%의 폭발적인 증가율을 보였고,

2009년의 A형 간염은 15,231명으로 가장 높은 빈도로 나타나고 있다 (표 7). 또한

- 25 -

2010년과 2011년에도 5000명이 넘는 많은 수의 환자가 발생하였다.

연도 ‘01 ‘02 ‘03 ‘04 ‘05 ‘06 ‘07 ‘08 ‘09 ‘10 ‘11 ‘12 ‘13

신고수 105 317 312 355 798 2,081 2,233 7,895 15,231 7,655 5,521 1,197 867

표 7. 표본감시 A형간염의 년도별 환자발생 현황 (질병관리본부, 2013)

(단위 : 명)

특히, 주목되는 현상은 2011~2013년도에 발생한 A형 간염의 경우, 총 7,585건

중 남자는 4,655건, 여자는 2,930건이 보고되었는데, 이중 0~9세까지는 남녀 각각

30건과 26건이 보고된 반면 가장 활발한 활동기인 20대와 30대에서는 남자가 각

각 1,362건 및 2,116건이, 여자의 경우 각각 971건 및 1,204건이 보고됨으로서,

어린이와 노약자에 비해 젊은 층의 남자에게서 빈번한 A형간염 사례가 보고되고

있다는 것이다 (그림 13).

또한 2011~2013년의 연령별 발생 현황에서는 20대와 40대에서 6,725명의 신고

수를 보이는 경향을 보였다 (표 8). 이 시기는 활동성을 가장 활발한 시기로서, A형

간염바이러스에 의한 질병이 국가적인 경제성과 관련이 있음을 짐작할 수 있다.

- 26 -

그림 13. 2011~2013년 A형 간염의 성별, 연령별 발생 현황 (질병관리본부)

계 0~9 10~19 20~29 30~39 40~49 50~59 60~69 70≦7,585 59 530 2,333 3,320 1,072 167 47 60

표 8. 2011~2013년 A형 간염의 연령별 발생 현황 (질병관리본부, 2013)

(단위 : 세, 명)

A형 간염바이러스의 중요성은 최근 2년 사이 A형 간염의 발생이 매우 빠른 속

도로 증가하고 있으며, 치사율 또한 1천명당 4.1명으로 사망율으로 높다는 점과 함

께 활동성이 높은 연령층에서 발생율이 높다는 것이다.

그러나, 이렇게 매년 A형 간염 발생이 증가함에도 불구하고, 수계에서 A형 간염

의 원인이 되는 수인성 A형 간염바이러스에 대한 국내 조사는 거의 전무한 상태임

에 따라 먼저 환경수계에 적용할 수 있는 A형 간염바이러스 정성적 분석방법을 확

립하고, 국내 대표적인 상수원에 대한 A형 간염바이러스의 오염현황 조사가 요구된

다.

- 27 -

2-1-1-4-3. C형 로타바이러스

로타바이러스는 소아, 영유아에게서 급성위장관염을 유발하는 바이러스성 위장

질환의 주요 병원체로 분류학적으로 Reoviridae과, Rotavirus속에 속한다 (Gouvea

et al,. 1990). 로타바이러스는 공통적인 형태학적 및 생화학적인 특성을 가지고 있

으며, 전자현미경 관찰시 특징적인 수레바퀴 모양을 가진다. 로타바이러스라는 명칭

은 바퀴를 뜻하는 라틴어인 “rota”에서 기원하며 테두리에 짧은 바퀴살을 갖는 수

레바퀴 모양에 의해 명명되었다.

로타바이러스 입자의 직경은 70 nm이고 3층의 20면체의 외각을 가지며, 전체

게놈 크기는 18,550 bp이다 (Gouvea et al., 1990). 11개의 이중가닥 RNA로 분절

되어 있으며, 크기는 각각 550~3,300 염기쌍으로 다양하다 (Gouvea. V et al.

1990). RNA 분절은 공통적으로 양쪽 염기서열 말단에 비단백질 암화화 부위

(noncoding region)가 존재하는 하나의 open reading frame (ORF)를 갖는다

(Hoshino et al., 1985).

코어 단백질 (VP1, VP2, VP3)은 구조단백질로서의 기능과 RNA 전사와 복제에

함께 관여한다. VP1은 바이러스 RNA polymerase의 역할을 하고 바이러스 전사와

복제를 담당한다. VP2는 코어 내에서 이중가닥의 RNA와 결합하고 있는 코어 단백

질로서, VP1과 VP2가 모두 존재하여야만 복제가 일어날 수 있다고 알려져 있으며,

VP3는 capping 효소로 작용한다.

로타바이러스 genome에는 복제와 형태형성에 사용되는 6개의 비구조 단백질을

암호화하고 있으며, NSP4를 제외한 비구조단백질은 핵산과 상호작용 한다. 로타바

이러스의 비구조 단백질은 RNA복제, 단백질 합성, packaging을 위한 tRNAs 기능

을 하는 것으로 예상 된다.

3개의 로타바이러스 구조단백질 (VP4, VP6, VP7)은 복제와 조립에 관여하는

데, VP6는 내부 캡시드를 구성하는 주요 바이러스 구조로서 전체 비리온의 51%를

차지하고, 코어 캡시드인 VP2와 외부 캡시드인 VP4, VP7과 상호작용한다. VP6는

많은 로타바이러스주들이 공통적으로 가지고 있는 보존적 항원결정기를 가지기 때

문에 항원 검출을 목적으로 하는 진단에 주로 사용되고 있다. VP6의 항원 교차 반

응성으로 A~G 7개의 그룹으로 분류된다. 7개의 모든 그룹이 다양한 동물 종 감염

에 관련되어 있지만 A, B 및 C 그룹만이 사람 감염에 관련되어 있다.

로타바이러스는 바이러스의 구조단백으로 VP4단백인 P protein과 VP7단백인

- 28 -

G protein을 기준으로 혈청형이 7(A~G)개로 다시 세분류된다 (Villena et al,.

2003). A, B, C군 로타바이러스는 사람과 동물에서 모두 발견되는데 반해 D, E,

F, G군은 동물에게서만 발견 된다. 실제로 사람에게서 일어나는 대부분의 모든 로

타바이러스성 설사는 A군 로타바이러스에 의하여 일어나며, 국내 바이러스성 설사

질환의 대부분인 53.6%가 로타바이러스에 의한 질병으로 보고된 바 있다 (그림 6).

현재까지 VP4단백인 P단백을 기준으로는 약 20개의 혈청형으로 나뉘어져 있다

(Barril et al., 2006). 이중 3, 4, 6, 8형 등이 사람에서 질병을 일으킬 수 있으나

주로 4형(P1B)과 8형(P1A)이 문제시 되고 있다. 반면 G단백 기준으로는 16가지의

혈청형이 밝혀졌고, 사람에서는 7가지의 혈청형이 확인되었으며, 이중 혈청형 1, 2,

3, 4가 주로 질병을 일으키는 것으로 보고되고 있다 (Iturriza-Gomara et al.,

1988).

C형 로타바이러스는 1980년 돼지로부터 처음 발견되었으며, 후에 사람에게서

산발적인 감염이 발견되었다. 지금까지의 모든 사람 C형 로타바이러스 (human

group C rotavirus)들의 분석 결과, 높은 염기서열 보존성이 있으며 진화적 연구들

로부터 같은 조상으로부터 진화되었거나 하나의 genotype으로부터 유래되었을 가

능성을 보여주고 있다 (Khamrin et al., 2008).

A형 로타바이러스가 주로 3세 이하의 영유아에게 감염 증상을 보이는데 반해,

C형 로타바이러스는 3세 이상의 아이들과 성인에게서 감염증상을 나타나지만, A형

로타바이러스 감염에 비해 증상이 가볍다 (Khamrin et al., 2008). A형 로타 바이

러스의 의학적 중요성이 잘 밝혀져 있음에도 불구하고, C형 로타바이러스의 감염성

은 미해결 문제로 남아 있으며, 연구가 미비하다 (Banyai et al., 2006). 이러한 C

형 로타바이러스성 장염은 소수로부터 수백명에 이르기까지 다양한 규모의 집단발

생을 일으키며, 병원체들에 의한 막대한 사회, 경제적 손실에도 불구하고 현재로서

는 예방이 최선의 방법으로, 이를 위해서는 개인 및 공중보건의 위생환경개선과 감

염발생시 조기에 차단하는 것이 중요하다. 임상적 증상만으로는 이들 병원체를 구

별하기는 어려우며 신속하고 효율적인 병원체 진단방법 및 감염억제를 위한 기반연

구가 절실히 필요하다. 전 세계적으로 C형 로타바이러스의 감염으로 인한 피해가

빈번히 발생하는 것으로 보고되고 있지만, A형 로타바이러스와 B형 로타바이러스

보다 상대적으로 발생빈도가 적고 검출법 또한 확립되어 있지 않아서 진단에 있어

어려움이 많았다. 현재까지 국내 발생 C형 로타바이러스에 대한 연구는 거의 체계

- 29 -

적으로 수행된 바가 거의 없으며, 검체의 수가 적었거나 외국에서 수행되는 등 다

소 제한적이었다. 따라서 향후에 나타날 수 있는 기후 변화와 이에 따른 강수의 변

화로 물환경으로의 유입가능성이 높은 현실을 감안할 때, 인수공통 감염병을 발생

하는 C형 로타바이러스 분포 경향 및 유전자확보에 근거한 검출시스템 체제가 필

요하다고 생각된다.

A형 로타바이러스가 5세 이하의 영유아를 감염시키는 반면에 C형 로타바이러스

는 영유아에 대한 감염률이 상대적으로 낮고, 40에서 50대 또는 그 이상의 연령대

에서 감염이 일어난다고 보고되어 있으며(Meleg et al., 2008), 전세계적으로 C형

로타바이러스 감염에 대한 혈청학적감염률은 33% 정도로 노년기의 연령층에서 가

장 많이 나타난다고 보고되어있다 (Esona et al., 2008).

C형 로타바이러스는 어린이와 성인에게서 아시아, 호주, 유럽, 미국 등 많은 지

역에서 검출되고 있으며 (Riepenhoff-talty et al., 1997), 아시아와 유럽 그리고

남미지역에서 발생하는 급성 위장염에 연관되어있고, 남아프리카 지역에서도 검출

이 보고 되어있다 (Jiang et al., 1995; sebata et al., 1999). C형 로타바이러스의

계절적인 분포는 2월과 5월에 다른 계절보다 더 많이 검출되는 것으로 헝가리에서

연구된 바가 있다 (Meleg et al., 2008).

2-1-1-4-4. 엔테로바이러스

엔테로바이러스는 Picornaviridae 과 Enterovirus 속에 속하며 24~30㎚ 크기로

매우 작으며 정 20면체의 피막이 없는 바이러스로서 (+) 단일 가닥 RNA를 가지고

있다 (질병관리본부, 2005). 엔테로바이러스 캡시드는 12개의 펜타머 (pentamer)로

구성되어 있으며, 각각의 펜타머는 VP1, VP2, VP3, VP4 등 네 가지 폴리펩티드로

이루어진 5개의 프로토머 (protomer)로 구성되어 있다 (질병관리본부, 2012)

엔테로바이러스는 전 세계적으로 분포되어 유·소아 층에서 주로 발생하는 장관

계바이러스로, 특히 위생이 나쁜 환경에서 전파되는 전염성 병원체로 알려져 있다

(질병관리본부, 2012). 이러한 장관계바이러스로 인해 개발도상국에서 매년 220만

명 이상이 저품질의 물과 위생환경으로 죽는다 (Park et al., 2010). 환경에서 엔테

로바이러스는 오염된 물을 통해 분변-구강 경로를 통하여 이동되기 때문에 공중 보

건 위험을 만들어낸다 (Abbaszadegan et al., 1999).

상수원수에서 바이러스 오염의 부하가 지나쳐 소독과정을 포함한 일정기준과 단

- 30 -

계의 정수처리과정을 거치는 동안 적정수준까지 감소시키지 못하거나, 수돗물의 생

산 및 공급의 과정 중 어느 한 곳이라도 소홀하게 되어 장관계바이러스들이 수돗물

에서까지 발견 (경기도보건환경연구원, 2007) 될 가능성일 내포하고 있어 관리가

필요한 바이러스이다. 엔테로바이러스는 물환경에서 상당히 높은 안정성을 가지고

하수처리공정에 의해 완벽하게 제거 되지 않는다 (Gilgen et al., 1995).

엔테로바이러스 진단은 세포배양과 PCR을 이용한 유전자 검사로 구분 된다 (질

병관리본부, 2012). 세포배양은 동정과정이 복잡하고 시일이 소요되며 특히, 기존의

분석결과와 상이한 결과의 문제점들이 도출되고 있다 (질병관리본부, 2012). PCR

에 의한 방법은 민감도가 좋고 신속한 진단이 가능하나 바이러스의 감염력을 확인

할 수 없고 분변 검체의 경우 실제로 임상적인 증상이나 질화나 관계없는 바이러스

가 검출되는 경우도 있다는 단점이 있어 장·단점을 상호 보완할 수 있도록 두 가지

방법을 병행하여 사용한다 (질병관리본부, 2012).

사람에게 질환을 일으키는 비폴리오 엔테로바이러스(non-polio enteroviruses)

는 23종 콕사키바이러스 A군, 6종 콕사키바이러스 B군, 28종 에코바이러스, 기타

엔테로바이러스 등이 알려져 있다 (국립보건연구원, 2012). 바이러스는 55℃에서

30분, 포름알데하이드, 염소, 자외선 등에 의해 불활성화 되나, 에테르 또는

sodium deoxycholate에 의해서는 영향을 받지 않는다 (질병관리본부, 2012). 알코

올과 크레졸과 같은 실험실 소독제에 의해 불활성화 되지 않지만, 50℃ 이상의 온

도나 고압멸균, 소각에 의해 쉽게 파괴된다 (질병관리본부, 2012).

엔테로바이러스는 분변-경구 또는 호흡기 경로를 통해 사람으로 전파되어 소아

의 경우 무균성 수막염, 수족구병, 급성 이완성마비 등과 같은 질환을 흔히 일으킨

다 (질병관리본부, 2012). 감염의 발생률은 성별과 무관하나, 남아에서 심한 증세를

보이며, 분변-피부-경구의 경로로 소아에게 쉽게 전파되고 가족내 전파도 쉽게 일

어난다 (경기도보건환경연구원, 2007). 국내에서 현재까지 68형이 동정되었으며,

그중 흔히 문제가 되는 형은 Echovirus 4, 6, 9, 11, 30, Coxsackievirus A9,

A16, B2~B5와 Enterovirus 70 및 71이며 계절별로는 8, 9 및 10월에 많이 발생

한다 (경기도보건환경연구원, 2007).

국내 질병관리본부의 엔테로바이러스 실험실 감시 사업에 의하면, 1999년에서

2011년 기간 중 의뢰된 검체 총 14,657건 중 4,762건 (32.5%)에서 25종의 엔테

로바이러스를 분리하였으며 2011년에 의뢰된 검체건수는 1,843건 이며, 601건이

- 31 -

양성이었으며 양성률은 32.6% 이었다 (표 9) (질병관리본부, 2013). 특히 2005년

에는 총 888건의 검사중 397건 (44.7%)이 양성으로 확인되어, 2004년에 비해 검

사건수는 3배 이상, 양성건수도 11배 증가하였다 (질병관리본부, 2008). 2006년에

는 2005년에 비해 검사건수는 19.8% 증가한 1,064건이었고 양성률은 23.6% 이었

다 (질병관리본부, 2008). 2007년은 전년도에 비해 검사건수는 1,260건으로 증가

하였으나 양성률은 18% (227건)로 다소 감소하였다 (질병관리본부, 2008). 2008

년에는 엔테로바이러스에 의한 무균성뇌수막염 유행이 전국적으로 발생하였으며 양

성률과 검체건수가 현저하게 증가하였다 (질병관리본부, 2008). 2009년은 의뢰된

검체건수는 2,321건 이며 양성률은 26.7%이었다 (질병관리본부, 2009). 우리나라

는 엔테로바이러스에 의한 무균성수뇌막염이 3년 정도의 주기로 유행되는 양상을

보인다 (그림 14) (질병관리본부, 2008).

표 9. 1999~2011년도 엔테로바이러스 분리 현황 (질병관리본부, 2013)

- 32 -

그림 14. 엔테로바이러스 분리 현황 (1999~2010)

엔테로바이러스 검출을 위해 세포배양-중화시험 및 유전자 검출을 병행하고 바

이러스 형을 확인하였다 (그림 15). 2010년에 검출된 1,169건의 엔테로바이러스

중에서 EV71 (137건), CB1 (60건), CA2 (39건)가 검출되었으며, 그 외에 CA5,

E11, E25 등이 검출되었다 (질병관리본부, 2010).

그림 15. 2009년 국내 엔테로바이러스 분리 현황 (질병관리본부, 2010)

- 33 -

2010년도에 발생한 엔테로바이러스의 질병발생 경향은 주로 하절기에 발생하였

으며, 5월~9월에 걸쳐 다수 검출되었다. 특히 7월 (21.9%), 8월 (18.3%)에 높은

양성율을 보이고 있다 (표 10) (부산광역시보건환경연구원보, 2010). 가장 높은 발

병률을 보인 때는 1999년은 7월, 2000년과 2001년은 5월, 2002년은 6월, 2003년

은 10월, 2004년은 9월, 2005년은 8월, 2006년은 7월, 2007년은 6월, 2008

년~2010년은 7월, 2011년은 6월이다 (그림 16). 이러한 질병발생 월별 경향은

1999년~2011년까지 매우 유사하게 나타나고 있어, 여름철이 엔테로바이러스성 질

환이 주로 발생함을 알 수 있다.

Month 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Total

No. of

sample50 63 73 49 98 93 128 82 114 91 58 57 956

No. of

positive0 2 0 1 15 13 28 15 5 14 3 0 96

Positive rate(%) 0.0 3.2 0.0 2.0 15.3 14.0 21.9 18.3 4.4 15.4 5.2 0.0 10.0

표 10. 2010년도 월별 엔테로바이러스 분리 현황 (부산광역시, 2010)

그림 16. 1999~2011년도의 월별 엔테로바이러스 분포 경향

특히 2008년 중국에서 발생하여 심각한 문제를 야기한 엔테로바이러스 71형은

폴리오바이러스와 유사한 급성 이완성 마비와 폐출혈 및 중추신경계 합병증을 유발

- 34 -

하여 사망에 이르게 할 수 있는 병원체로서 1997-1998년 대만에서 대규모로 유행

하여 78명의 사망자가 발생하였다 (경기도보건환경연구원, 2007).

이 병은 합병증을 유발하게 되는데 국내에서 수족구병 환자 중 뇌염, 뇌수막염,

하지마비 등의 증상을 보이는 환자의 수가 2009년 6월 까지 37건이 발견되었고 이

중 사망자 1건, 뇌사자 1건 이 나타났다. 그래서 이 수족구병과 합병증을 동반하는

수족구병의 원인이 되는 ‘엔테로바이러스 감염증’을 2009년 06월 19일자로 법정전

염병 (지정전염병)으로 지정하였다.

따라서, 법정전염병으로 지정되고 사망자를 유발하게 만드는 수인성 바이러스이

므로 이 엔테로바이러스에 대한 조사가 필요하다고 생각된다. 그러므로 먼저 엔테

로바이러스의 정성적 분석방법을 확립한 후, 국내 대표적인 상수원에 대한 엔테로

바이러스의 오염 현황 조사가 필요할 것이다. 게다가, 최근 나타는 이상기온, 홍수,

가뭄 등 기후의 급속한 변화에 따른 환경매개성 유해미생물의 증가와 노출정도가

증가할 가능성이 높기 때문에 기후변화에 대응하여 국민의 건강 보호 및 먹는물 안

전성 확보를 위한 환경 중 유해바이러스의 분포를 파악하고 감시체계를 구축하기

위한 기초조사의 필요성은 매우 높게 요구되어 진다. 그러므로 엔테로바이러스의

유행 양상 등에 관한 지속적인 관심과 관리가 필요하다.

2-1-1-5. 유해미생물 분포 및 미생물 다양성 조사

유해 미생물의 분포 및 미생물 다양성 조사는 장기모니터링 지점으로 선정된 5

개 지역에 대하여 선정된 유해세균 및 유해 바이러스를 대상으로 조사하였다.

수온, pH, 탁도, BOD, 염소이온, 암모니아성질소, 질산성질소, 인산염 인 등 8개

항목을 선정하여 물환경에서 물리화학적 환경요인을 분석하였으며, 일반세균과 총

대장균군 등 4종의 지표미생물에 대하여 분포를 조사하였다.

유해세균으로는 Escherichia coli O157, Campylobacter jejuni, Legionella

pneumophila, Salmonella entrica spp., Shigella sonnei 및 Vibrio cholerae 등

총 6개 항목을 선정하여 분석하였으며, 유해바이러스로는 노로바이러스, A형간염바

이러스, 장바이러스 및 C형 로타바이러스 등 4개 항목을 선정하여 분포특성을 파악

하였다.

- 35 -

각 분석항목은 기존에 연구되었던 결과와 비교하여 평가함으로서, 기후변화에

대한 유해미생물의 관리대책 마련을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다.

2-1-1-6. 항생제 저항성균의 분포특성 조사

항생제 저항성균의 분포특성 조사는 장기모니터링 지점으로 선정된 5개 지역의

시료로부터 대표적인 항생물질인 ampicillin 및 tetracycline 및 2종의 항생물질에

대하여 저항성을 나타내는 세균 군집의 형태학적 특성을 기초로 조사하였다. 항생

제 저항성이 나타내는 세균은 16S rRNA를 이용하여 동정을 수행하고 분포특성을

파악하고자 하였다.

2-1-1-7. 기후변화에 따른 유해미생물 관리를 위한 자료수집 및 평가

유해미생물 관리를 위한 기초자료의 수집 및 평가는 환경부 수질측정망으로부터

최근 10년간의 수온, pH, 용존산소량, BOD, COD, 부유물질량, 총질소, 용존질소,

암모니아성질소, 질산성질소, 총인, 용존인, 인산염 인, 엽록소-a 등 14개 항목의

물리화학적 요인자료를 정리하였으며, 총대장균군 및 분원성대장균군 등 2개 항목

의 지표미생물 자료를 확보하였다.

기후변화에 따른 강수량의 자료를 수집하기 위하여 동 시기의 자료를 기상청으

로부터 확보하여 월별로 정리하였다.

수집된 자료는 장기모니터링 지점으로 선정된 지점별로 정리하여 년도별 수온의

변화가 발생하는지를 통계학적 방법에 의해 검증하였으며, 물리화학적 및 미생물학

적 항목들의 년도별 변화추이를 분석하였다.

더불어 미생물학적 항목과 물리화학적 환경요인간의 관련성을 파악하기 위하여

상관관계 분석을 수행하여 분포특성을 반영하고자 하였다. 또한 아열대 예외지역,

RCP 8.5 및 4.5 지역과 아열대 지역간의 차이점이 있는 지와 대상지역 중 호소 및

하천 등 수자원의 형태에 따른 차이점이 있는 지를 각각 통계적 분석을 수행하여

검증하였다.

- 36 -

2-1-2. 국내 기후변화 예상지역의 미생물 정밀조사 및 특성평가

2-1-2-1. 기후변화 영향권에 대한 정밀조사 지점 선정

정밀조사 지점은 기존 연구결과에서 제시된 RCP 4.5 지역의 나주 영산강 지역

과 창녕 계성천 지역을 선정하였다. 각 대상 지역의 하수처리장 등 오염원과 연계

한 정밀조사를 위하여 하수처리장 방류지역과 상류 및 하류 지역 등 총 3지점을 선

정하고, 격월로 총 4회 물리화학적 환경요인과 지표미생물 및 항생제 저항성 세균

의 분포를 파악하였다.

2-1-2-2. 기상이변에 따른 미생물 분포특성 조사

지구 온난화 및 기후변화는 기상이변을 초래하고 이에 따른 미생물 노출 가능성

이 높아질 수 있다. 특히 강수는 주변 오염원으로부터 미생물 및 영양물질의 유입

을 증가시킴으로서 미생물의 분포를 변화시킬 수 있으며, 오염원에 의한 영향이 나

타날 수 있다. 따라서 정밀조사 지점에 대하여 강우 전후에 환경요인과 미생물의

분포변화를 조사하였다. 더불어 하수처리장 등 유역오염원의 영향을 파악하고자 하

였으며, 강우가 실제 환경에 유의한 변화를 초래하는 지를 확인하기 위하여 통계학

적 분석을 통해 평가하였다.

2-1-2-3. 환경 중 항생제 저항성 세균의 특성 파악

장기모니터링 조사지점과 정밀조사 지점 등 환경에서 분리된 저항성 세균에 대

하여 집락 표현형 기준으로 분류하고 16S rRNA를 이용하여 저항성 세균의 동정

및 분포특성을 파악하였다. 더불어 순수 분리된 세균을 대상으로 계열별 6종의 항

생제를 이용한 감수성 검사를 수행하여 환경에서 분리된 저항성세균의 특성을 파악

하고자 하였다. 또한, 소독공정에서 항생제 저항성 세균의 제어를 평가하고, 소독공

정 개선을 위한 기초자료를 확보하고자 하였다.

- 37 -

2-1-3. 기후변화 모식 microcosm을 이용한 미생물 분포특성 기초자료 확보

실제 환경 중 기후변화는 장기간이 소요되며, 다양한 환경인자에 의해 영향을 받

을 수 있다. 따라서 다양한 변화인자들의 영향을 배제하고 수온변화에 따른 미생물

의 변화 특성을 파악하여, 실제 RCP 4.5 지역 (금강)의 호소수와 저질토를 넣어 기

후변화 모식 microcosm을 제작하고, 수온변화에 따른 미생물 군집의 변화 및 다양

성을 DGGE와 pyrosequencing을 통해 확인하였다.

2-1-4. 효율적인 관리대책 추진방향과 대안을 제시하기 위한 기초자료 제공

실태조사 결과를 바탕으로 기후변화와 기상이변에 대응하여 국민의 건강 보호 및

물환경의 안전성 확보를 위한 환경 중 유해미생물의 분포를 파악하고 감시체계를

구축하기 위한 유해 바이러스의 전국 규모로의 조사 확대 필요성과 효율적인 관리

대책 추진방향과 대안을 제시하기 위한 기초자료를 제공하고자 하였다.

- 38 -

2-2. 연구 방법

2-2-1. 장기모니터링 및 정밀조사 지점 선정 및 조사 주기

장기모니터링을 위한 대상지역은 기후 변화 예측 시나리오를 기반으로 총 5개

지점의 상수원 및 하천을 선정하였다. 선정된 지역은 현재 아열대 기후로 판단되는

낙동강과 RCP 4.5로서 아열대가 진행된다고 예측되는 주암호를 선정하였다. 또한

RCP 8.5 지역으로 구분된 한강과 금강을 선정하였으며, 아열대 예외지역으로 예측

된 소양호를 선정하였다.

한편 국내 기후변화 예상지역 미생물 정밀조사와 특성 평가를 위하여 이전 연구

에서 제시되었던 영산강과 계성천을 선정하고, 하수처리장 등 유역 오염원과 연계

한 정밀조사를 실시하였으며, 하수처리장 영향을 파악하기 위하여 하수처리장 처리

수 유입지역의 상류와 하류 지역에 대해 추가로 선정하여 정밀조사를 실시하였다.

또한 정밀조사지역에서 강수 등 기상이변에 따른 미생물 분포특성을 파악하기 위하

여 강우 후 1일과 2주의 시간 경과 후 지표미생물의 변화를 분석하였다.

조사주기는 연구기간동안 가능한한 계절적 분포 특성을 파악하기 위하여 격월로

4차례에 걸쳐 조사를 실시하였다.

구분조사대상지점 수질측정망 비교 지점

지점 위치 좌표 지점 좌표

아열대

예외지역소양호 인제대교

38°03′86″

128°15′07″소양댐4

37°32′23″

127°06′56″

RCP 8.5

아열대

예상지역

한강구의동

(광진구립도서관)

37°55′07″

127°11′03″구의

37°32′23″

127°6′56″

금강 금강 현도교36°45′64″

127°42′82″현도

36°26′44″

127°27′17″

RCP 4.5

아열대

예상지역

주암호 화순 사수교34°99′74″

127°13′36″주암댐

34°59′10″

127°13′50″

아열대 지역 낙동강 매리35°33′32″

128°95′52″물금

37°18′44″

128°58′28″

표 11. 선정된 장기모니터링 지점 및 수질측정망 비교 지점

- 39 -

구분조사대상지점

지점 위치 좌표

RCP 4.5

아열대

예상지역

영산강 나주

상 영산대교35°00′33″

126°71′20″

중 나주하수종말처리장34°99′60″

126°70′08″

하 구진포 자어거리35°00′34″

126°67′58″

계성천 창녕

상 남지교35°38′08″

128°47′41″

중계성천

(남지하수처리장)

35°40′13″

128°49′17″

하 함안보35°37′98″

128°55′19″

표 12. 정밀조사 대상 지점

2-2-2. 물리화학적 환경요인

물리화학적 분석항목은 계절적 수질변화와 오염현황을 파악하기 위하여 수온,

pH, 탁도, BOD, 염소이온, 암모니아성 질소, 질산성 질소, 인산염 인 등 총 8개 항

목을 분석하였다. 수온, pH 및 탁도는 바이러스 시료채취 시 현장에서 측정하였다.

수온은 봉상온도계를 이용하였으며, pH는 현장용 pH meter (Orion 3 star

potable pH meter, Thermo Scientific, Singapore)을 사용하여 분석하였다. 탁도

는 2100P turbidimeter (Hach, USA)을 이용하여 측정하였다. 기타 음이온과 양이

온 항목은 국가공인 먹는물수질검사기관 (PLI 환경기술연구원)에 의뢰하여 분석하

였다.

2-2-3. 지표미생물

세균학적 항목 중 일반세균은 먹는물 수질공정시험 방법 (환경부, 2007)의 제1

법을 준용하여 수행하였다. 멸균된 시료채취용기에 무균적으로 시료를 채취하여 냉

장상태로 운반하였으며, 24시간 이내에 시험하였다. 분석용 배지는 표준한천배지를

- 40 -

이용하였으며, 혼합평판법 (pour plate method)을 사용하였다. 시료는 멸균된 증류

수에 10단계 희석법으로 시료 1 mL당 세균수가 30~300개가 되도록 희석하였으

며, 각 단계 희석액 1 mL씩을 각 페트리접시 2매 이상에 접종한 후 미리 멸균시킨

표준 한천배지를 혼합하였으며, 35±0.5℃에서 48±2시간 배양하여 형성된 집락의

수를 계수 (CFU/mL)하였다.

총대장균군은 환경정책기본법의 환경기준에 규정한 수질오염공정시험기준 (환경

부, 2011)중 평판집락법을 이용하여 분석하였다. 평판집락수가 30~300개가 되도록

시료를 희석 후, 1 mL씩을 시료 당 2매의 페트리접시에 접종하고, 45℃ 내외로 유

지시킨 평판집락법 배지(desoxycholate agar)를 넣어 35±0.5℃에서 18~20시간

배양하여 형성된 집락의 수를 계수 (CFU/mL)하였다.

분원성대장균군과 대장균은 수질오염공정시험기준 중 효소이용정량법을 준용하

여 분석하였다 (그림 17). 배지는 검사의 정확도와 재현성을 위하여 상품화된 배지

Colilert (Idexx Laboratory)을 사용하였다. 시료병에 적절히 혼합된 시료 100 mL

과 colilert 시약을 시료에 넣고 완전히 녹인 후, Quanti tray에 넣고 봉입하였다.

44.5±0.5℃ 에서 24시간 배양 후 노란색이 나타나면 분원성대장균군 양성으로 판

정 (IDEXX사에서 제공하는 comparator와 비교하여 판정함을 원칙으로 함)하고, 형

광이 관찰되면 대장균 양성으로 판정하며, IDEXX사에서 제공한 MPN표를 대비하

여 정량하고 MPN/100 mL로 표기하였다. 결과 판독 시 모든 웰에서 음성으로 나

타나면 불검출로 표기하였다.

- 41 -

그림 17. 분원성대장균군 및 대장균 분석방법

2-2-4. 유해세균

기존 환경과학원의 조사 결과를 반영하여 E.coli O157:H7, Salmonella

enterica spp., Legionella pneumophile, Campylobacter jejuni, Shigella sonnei

와 Vibrio cholerae 등 총 6개 항목을 선정하여 분석하였다.

2-2-4-1. 세균분석용 시료채취

세균분석용 시료는 현장에서 무균적으로 채수하여 냉장상태로 48시간 내에 운

반하였다.

2-2-4-2. Real-time PCR을 이용한 유전자 분석

2-2-4-2-1. 시료전처리 및 유전자 추출

유해 미생물의 정량 분석을 위하여 시료 1 L를 공정 0.2 um 멤브레인 필터와

진공플라스크를 이용하여 여과하고, 필터에 모인 미생물의 DNA를 GeneAll Soil

kit (한국)를 이용하여 제작사에서 제공한 방법에 따라 추출하였다. 추출된 DNA는

spectrophotometer를 이용하여 정량하였으며, 분석 전까지 -70℃에서 보관하였다.

- 42 -

2-2-4-2-2. 유전자 증폭

유전자 증폭을 위한 Real-time PCR은 CFX96 real-time PCR system

(Bio-Rad laboratories, Inc., USA)를 사용하였다.

각 반응은 SYBR green master mix 10 uL와 5 pM의 프라이머를 함유한 PCR

혼합액 20 uL를 제작하여 수행하였다. 각 유해세균의 검출을 위한 프라이머 염기

서열은 표 13과 같다.

Bacteria Target gene Primer Product size (bp)

E.coli O157:H7hyporthetical

protein

E215F(5’-GCCGTACATGCTGCTGAGAGTC-3’) 215E215R(5’-TAGCCCCATATAGCGTAAGAAT-3’)

Salmonella enterica spp. hyporthetical protein

SE353F(5’-CGCGTCGCTTCGTTCTGTATCAT-3’) 353SE353R(5’-GCGCTGCCACTCTCGGTTTCTTAT-3’)

Shigella sonneihyporthetical

protein

SS325F(5’-ACGCGTTAAAGATGATGCCTGTT-3’) 325SS325R(5’-TGCCGCTAAAATCCTTCTGTCCT-3’)

Legionella pneumophile hyporthetical protein

LP264F(5’-ACAGCTTGAAGAGGAGTTAG-3’) 264LP264R(5’-ACAAGCTCTACTTCAATGCC-3’)

Campylobacter jejuni hyporthetical protein

CJ177F(5’-AAAAAGAGATTTATATTAACAAAA-3’) 177CJ177R(5’-GCTTAATTGTATAGTTTATATTATC-3’)

Vibrio cholerae hyporthetical protein

VC195F(5’-CCGTTGAGGCGAGTTTGGTGAGA-3’) 195VC195R(5’-GTGCGCGGGTGGAAACTTATGAT-3’)

표 13. 유해세균 분석을 위한 프라이머 (국립환경과학원)

2-2-4-2-2-1. E.coli O157:H7

Real-time PCR 반응은 95℃에서 2분 30초간 변성하고 95℃ 10초, 59℃ 20초

로 45회 반복시킨 후, 95℃에서 10초간 변성하였으며, 65℃에서 95℃까지 0.5℃씩

올리면서 melt curve와 melt peak를 확인하여 정성적으로 분석하였다.

2-2-4-2-2-2. Salmonella enterica spp.

Real-time PCR 반응은 95℃에서 2분 30초간 변성하고 95℃ 10초, 50℃ 20초

로 45회 반복시킨 후, 95℃에서 10 초간 변성하였으며 65℃에서 95℃까지 0.5℃

- 43 -

씩 올리면서 melt curve와 melt peak를 확인하여 정성적으로 분석하였다.

2-2-4-2-2-3. Shigella sonnei

Real-time PCR 반응은 95℃에서 2분 30초간 변성하고 95℃ 10초, 60℃ 20초

로 45회 반복시킨 후, 95℃에서 10초간 변성하였으며 65℃에서 95℃까지 0.5℃씩

올리면서 melt curve와 melt peak를 확인하여 정성적으로 분석하였다.

2-2-4-2-2-4. Legionella pneumophile

Real-time PCR 반응은 95℃에서 2분 30초간 변성하고 95℃ 10초, 59℃ 20초

로 45회 반복시킨 후, 95℃에서 10초간 변성하였고 65℃에서 95℃까지 0.5℃씩

올리면서 melt curve와 melt peak를 확인하여 정성적으로 분석하였다.

2-2-4-2-2-5. Campylobacter jejuni

Real-time PCR 반응은 95℃에서 2분 30초간 변성하고 95℃ 10초, 52℃ 20초

로 45회 반복시킨 후, 95℃에서 10초간 변성하였으며 65℃에서 95℃까지 0.5℃씩

올리면서 melt curve와 melt peak를 확인하여 정성적으로 분석하였다.

2-2-4-2-2-6. Vibrio cholerae

Real-time PCR 반응은 95℃에서 2분 30초간 변성하고 95℃ 10초, 52℃ 20초

로 45회 반복시킨 후, 95℃에서 10초간 변성하였으며, 65℃에서 95℃까지 0.5℃씩

올리면서 melt curve와 melt peak를 확인하여 정성적으로 분석하였다.

2-2-5. 유해바이러스

바이러스 조사항목은 미국 CCL3, 호주 및 WHO의 가이드라인과 국내 PML의

유해미생물 중 공통적으로 제시하고 있고, 국내 질병발생사례에서 주요 원인 바이

러스로 분석되어진 노로바이러스, A형 간염바이러스, 및 엔테로바이러스와 인수공

통감염 등에 대한 중요성이 있는 C형 로타바이러스 등 4종을 선정하여 분석하였다.

- 44 -

2-2-5-1. 바이러스 시료 채취 및 전처리

2-2-5-1-1. 시료채취

채취할 배출구에 시료여과장치를 연결하여, 여과장치의 수압이 30 PSI 정도가

되도록 한 후 약 20 gal (76 L) 정도의 물을 흘려보낸 다음 시료의 pH, 온도, 탁도

를 현장에서 측정하였다. 시료의 조건에 따라 부가장치의 연결이 필요한지의 여부

를 결정하여 필요시 부가장치를 연결하고 시료를 채취하였다. 시료의 pH가 8이상

일 때는 pH 조절을 위한 부가장치를 연결하고 0.1M 염산 용액을 주입하여 시료의

pH가 6.5~7.5가 되도록 조절하여 바이러스를 채취하였다. 바이러스 분석을 위한

시료의 양은 200 L 이상으로 하였으며, 바이러스 채취용 필터는 10 inch의 1MDS

(3M, USA) 필터를 이용하였다. 시료 채취 후 필터하우징은 멸균된 플라스틱 백에

넣어 아이스박스에 담고 냉장상태로 운반하였다.

그림 18. 시료여과장치

2-2-5-1-2. 바이러스 탈리

냉장된 상태로 도착한 필터는 시료채취 시작시간으로부터 72시간 이내에 탈리

과정을 수행하였다. 필터가 들어 있는 필터하우징의 유입구와 배출구를 탈리용 튜

브로 연결하고, 1.5% beef extract 완충액 (pH 9.5) 500~1,000 mL를 주입하였으

- 45 -

며, 1분간 탈리액을 흡착 시킨 후 멸균된 비이커에 탈리액을 수집하는 탈리 단계의

과정을 2회 반복하였다. 1 M 염산 용액으로 탈리용액의 pH를 7.0~7.5 사이로 조

절하고 다음 과정에 사용하였다.

2-2-5-1-3. 유기응집 농축

탈리액이 담긴 비이커에 교반막대를 넣고 1 M 염산 용액으로 pH를 3.5±0.1로

맞춘 다음 30분 이상 천천히 섞어 주었다. 침전물이 생기면 소고기엑스 탈리액을

원심분리용 용기에 옮겨 담아 원심분리 (2,500 x g, 15분, 4℃)를 하였다. 원심분

리 후, 상층액을 버리고 침전물을 0.15 M 인산1수소나트륨용액 20~30 mL (pH

9.0~9.5)로 녹여 재부유시켰다. 재부유된 용액을 다시 원심분리 (4,000~10,000 x

g, 10분, 4℃)한 후, 침전물은 버리고 상층액을 모아 pH를 7.0~7.5로 맞추어 주었

으며, 미생물오염을 방지하기 위해 상층액을 0.2 um porosity 멸균용 필터로 여과

하여 최종 농축액 (FCS=final concentrated sample)을 제작하고 바이러스 분석용

으로 사용하였다.

2-2-5-2. 유전자의 추출

2-2-5-2-1. RNA 추출 : Viral RNA Mini kits (Qiagen)

바이러스 RNA의 분리는 Viral RNA Mini kits (Qiagen, Germany)를 사용하여

제작사에서 제공한 방법에 따라 수행하였다.

Carrier RNA을 포함한 560 uL의 Buffer AVL을 1.5 mL tube에 넣은 후, 시료

100~140 uL을 넣고 15초 동안 혼합 (pulse-vortex)하였다. 실온에서 10분 동안

정치한 후 가볍게 spin-down 하였으며, ethanol (96-100%) 560 uL을 넣고 15초

동안 혼합한 후 다시 spin-down 하였다. 혼합된 시료를 QIAamp Mini spin

column에 넣은 다음, 6,000 x g에서 1분 동안 원심분리하는 RNA 흡착단계를 수

행하였다. 여기에 Buffer AW 1500 uL을 넣고, 6,000 x g에서 1분 동안 원심분리

하였다. QIAamp spin column을 새로운 2 mL tube에 옮긴 후 Buffer AW 2500

uL을 넣어 주었으며, 20,000 x g (최대 속도)에서 3분 동안 원심분리 하였다. 다시

QIAamp spin column을 최대속도로 1분간 원심분리 한 후, 1.5 mL tube에

QIAamp spin column을 옮겨, Buffer AVE 약 60 uL을 주입하고 1분 동안 정치하

- 46 -

였으며, 6,000 x g에서 1분 동안 원심분리하여 viral RNA을 얻었다. 얻어진 RNA

는 즉시 사용하지 않을 시 -70℃에 보관하였다.

2-2-5-3. 바이러스의 분석

2-2-5-3-1. 노로바이러스

노로바이러스는 GI과 GII를 대상으로 RT-PCR과 semi-nested PCR를 수행하였

다. 역전사 중합효소연쇄반응법은 시료로부터 RNA를 분리한 후 노로바이러스 유전

자의 3’말단에 대해 상보적인 primer와 역전사효소를 이용하여 cDNA를 합성하였

다. 표적 유전자에 대해 특이적으로 제작된 primer 및 Taq polymerase를 이용하

여 PCR을 수행하였다. PCR 반응은 94℃에서 5분 동안 변성한 후, 94℃ 30초, 5

5℃ 30초, 72℃ 1분 30초 동안 35회 반복한 다음 72℃에서 7분간 연장하여 4℃에

정치하였다. 이후 semi-nested PCR 반응은 94℃에서 5분 동안 변성한 후, 94℃

30초, 55℃ 30초, 72℃ 1분 30초 동안 25회 반복한 다음 72℃에서 7분간 연장하

여 4℃에 정치하였다. 전기영동으로 G1의 경우 313 bp, G2의 경우 310 bp의 증

폭 산물을 관찰하고, 특정 밴드가 검출될 경우 추정양성으로 판정한 후 염기서열분

석을 수행하였다.

유전형 Primer 염기서열 (5'→3')산물크기

(bp)용 도

GI

GI-F1M CTGCCCGAATTYGTAAATGATGAT RT-PCR

GI-F2 ATGATGATGGCGTCTAAGGACGC

313

semi-nested PCR

GI-R1M CCAACCCARCCATTRTACATYTGRT-PCR/semi-nested PCR

GII

GII-F3M TTGTGAATGAAGATGGCGTCGART RT-PCR

GII-F1M GGGAGGGCGATCGCAATCT

310

semi-nested PCR

GII-R1M CCRCCIGCATRICCRTTRTACATRT-PCR/semi-nested PCR

표 14. 노로바이러스 유전자 분석을 위한 primers

- 47 -

2-2-5-3-2. A형 간염바이러스

2-2-5-3-2-1. 유전자 분석

역전사 중합효소연쇄반응은 캡시드를 구성하는 유전자인 VP1/VP3 junction을

표적며 질병관리본부의 감염병진단에 사용되는 HAV 1F (CAG CAC ATC AGA

AAG GTG AG)와 HAV 1R (GTT GGA GAT GAT TCT GGA G)로 분석하였다.

PCR 반응은 45℃에서 30분 역전사하였으며, 94℃에서 5분 동안 변성한 후, 94℃

1분 30초, 55℃ 1분 30초, 72℃ 1분 30초 동안 40회 반복한 다음 72℃에서 7분

간 연장하고 4℃에 정치하여 191 bp의 증폭산물을 얻었다.

Nested-PCR 과정은 RT-PCR 증폭산물을 주형으로 하였으며, primer는 A형

간염 바이러스 분석을 위해 개발된 HAV1-nF (GTA CAC TGC CAT TGG GAA

GC)와 HAV1-nR (CCA TAG CAT GAT AAA GAG GAG G)를 사용하였다. PCR

반응은 94℃에서 5분간 반응 후, 94℃ 30초, 55℃ 30초, 72℃ 30초의 반응을 25

회 반복하고, 72℃에서 10분간 연장 후 4℃에 정치하였다. 140 bp의 증폭산물이

확인된 경우, gel elution을 통하여 유전자를 확보하여 염기서열 분석을 통하여 최

종양성을 판정하였다.

Primer 염기서열 (5‘ → 3’)

산물

크기

(bp)

출처

RT-PCR

HAV 1F CAG CAC ATC AGA AAG GTG AG

191

140

KNIH

국립환경

과학원,

2013

HAV 1R GTT GGA GAT GAT TCT GGA G

nseted-PCR

HAV1-nF GTA CAC TGC CAT TGG GAA GC

HAV1-nR CCA TAG CAT GAT AAA GAG GAG G

표 15. A형 간염바이러스 유전자 분석을 위한 primers의 구성

- 48 -

PCR type 반응조건

45℃ 30 minRT-PCR

94℃ 5 min94℃ 1 min 30 sec55℃ 1 min 30 sec72℃ 1 min 30 sec

40 cycles72 ℃ 7 min

nested-PCR

94℃ 5 min

94℃ 30 sec55℃ 30 sec72℃ 30 sec

25 cycles72℃ 10 min

표 16. A형 간염바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 PCR 반응 조건

2-2-5-3-2-2. PCR 증폭산물의 정제

PCR 증폭산물의 정제는 MEGA-spinTM Agarose Gel Extraction Kit

(iNtRON, Korea)를 이용하여 제작사에서 제공한 방법에 따라 수행하였다. 2%의

agarose gel에서 DNA를 분리하고, 6배의 agarose lysis buffer를 첨가한 후, 5

5℃에서 5분 동안 반응시켰다. 이 용액을 제공된 spin column에 넣고 13,000 rpm

에서 1분간 원심분리 한 후, 700 uL의 washing buffer 1를 넣고 다시 13,000

rpm에서 1분간 원심분리 하였으며, 500 uL의 washing buffer 2를 넣고 다시

13,000 rpm에서 1분씩 2회 원심분리하였다. 이 후 50 uL의 elution buffer를 넣고

상온에서 1분간 반응시킨 후, 13,000 rpm에서 1분간 원심분리를 하여 정제하였다.

2-2-5-3-3. C형 로타바이러스

C형 로타바이러스의 분석은 로타바이러스의 구조 단백질인 VP6 유전자를 표적

으로 RT-PCR과 nested PCR를 수행하였다. RT-PCR 반응은 42℃에서 60분간

RT 과정을 수행하고 94℃에서 3분간 반응시켰다. 이후 PCR 과정은 94℃ 30초,

50℃ 30초, 72℃ 1분 동안 35회 반복한 다음 72℃에서 3분간 연장하고 4℃에 정

치하였다. Nested PCR 반응은 94℃에서 3분 동안 변성한 후, 94℃ 30초, 53℃

30초, 72℃ 1분 동안 30회 반복한 다음 72℃에서 3분간 연장하고 4℃에 정치하였

다. 2% agarose gel을 사용하여 증폭된 254 bp의 특정 밴드가 검출될 경우 추정

양성으로 판정한 후 염기서열분석을 수행하여 확정하였다. 사용된 primer의 구성은

- 49 -

표 17과 같다. 양성대조를 위해 사용된 C형 로타바이러스는 물환경 바이러스 은행

(www.wava.or.kr)으로부터 분양 받아 사용하였다.

Primer명 염기서열 (5‘ → 3’)

산물

크기

(bp)

출처

RT-PCR

BMJ 44 AGC CAC ATA GTT CAC ATT TC

349

254

Sánchez-Fauquier

et al., 2003

BMJ 145 AGT CCG TTC TAT GTG ATT

nseted-PCR

BMJ 43 AGC GAT GCC AGC TGG AAC TG

BMJ 144 CCT TCT GGG GAT CAT CCA

표 17. C형 로타바이러스 유전자 분석을 위한 primers의 구성

PCR type 반응조건

RT-PCR

42℃ 60 min

94℃ 3 min94℃ 30 sec50℃ 30 sec72℃ 1min35 cycles

72 ℃ 3 min

nested-PCR

94℃ 3 min94℃ 30 sec53℃ 30 sec72℃ 1 min

30 cycles72℃ 3 min

표 18. C형 로타바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 PCR 반응 조건

2-2-5-3-4. 엔테로바이러스

2-2-5-3-4-1. 유전자 분석

엔테로바이러스는 pan-entero primer를 사용하여 특정 유전자의 존재를 확인하

여 비교하였다. RT-PCR을 위해 사용된 primer는 EV1 (TCC GGC CCC TGA

ATG CGG CT)과 EV2 (TGT CAC CAT AAG CAG CC)였으며, semi-nested

PCR에는 EV3 (CCC AAA GTA GTC GGT TCC CC)를 사용하였다. 유전자 증폭

- 50 -

후 2% agarose gel를 이용하여 전기영동을 하였으며, 특정 밴드가 검출될 경우 추

정양성으로 판정한 후 염기서열 분석을 수행하여 최종적으로 검출을 확정지었다.

엔테로바이러스 분석을 위한 primers의 염기서열은 표 19과 같으며, 각 primer

set에 대한 PCR 조건은 표 20과 같다.

Primer명염기서열

(5‘ → 3’)

산물크기

(bp)출처

Primer

EV1 TCC GGC CCC TGA ATG CGG CT

105(Reynolds et

al., 2001.)EV2 TGT CAC CAT AAG CAG CC

EV3 CCC AAA GTA GTC GGT TCC CC

표 19. 엔테로바이러스 유전자 분석을 위한 primer의 구성

반응조건

RT-PCR

50℃ 15m

95℃ 15m

94℃ 30s

30cycles60℃ 45s

72℃ 1m

72℃ 10m

Nested-PCR

98℃ 10s

30 cycles60℃ 45s

72℃ 1m

72℃ 10m

표 20. 엔테로바이러스 유전자 분석을 위한 PCR 반응 조건

2-2-5-3-4-2. 세포배양 및 ICC-PCR

엔테로바이러스의 배양을 위한 세포는 BGMK (buffalo green monkey kidney

cell) 세포주를 사용하였으며, 수인성 바이러스 소재은행 (www.wava.or.kr) 으로부

터 분양 받아 사용하였다.

- 51 -

DMEM 배지 900 mL에 미리 준비한 penicillin-streptomycin stock 1 mL,

tetracycline stock 0.5 mL 및 fungizon stock 0.2 mL와 우태아혈청 (Fetal

Bovien Serum) 100 mL를 첨가하여 세포배양용 배지로 사용하였으며, 세포유지용

및 분석용은 2%의 혈청을 첨가하여 사용하였다. 세포배양용 12 well에 각각 세포

를 접종한 후 2일간 배양한 후, 시료 10 L에 해당하는 최종농축액을 각각 10개의

well에 나누어 접종한 후 37.0℃의 CO2 배양기에서 5일간 배양하였다.

배양 상등액 140 uL를 취하고, QIAamp Viral RNA mini kit (Qiagen,

Germany)를 사용하여 바이러스 RNA 추출한 후, 유전자 증폭을 수행하고 특정밴드

가 형성되면 EPA의 MPN program을 이용하여 정량하였다.

2-2-5-4. 염기서열 분석 (Sequencing) 및 유전형 분석

염기서열 분석은 전문 업체 (Macrogen, Korea)에 의뢰하여 수행하였으며, 결정

된 염기서열은 NCBI (http://www.ncbi.nlm.nih.gov)의 BLAST 및 RIVM

(http://www.rivm.nl/mpf/norovirus)의 typingtool에 등록된 바이러스 유전자 데이

터베이스 비교하여 특정 바이러스로 확인되었을 경우 바이러스 양성으로 최종 판정

하였다. 양성으로 판정된 염기서열은 계통학적 분석을 수행하여 국내외 주요 유전

자형과 비교하고 유전자형 (genotype)을 결정하였다.

2-2-6. 항생제 저항성 세균

2-2-6-1. 항생제 저항성 세균의 측정

항생제 저항성균의 분포 실태를 조사하기 위하여 Muller Hinton (MH, Difco,

USA)고체 배지와 Staphylococcus 110 (MBcell, Korea) 고체 배지를 이용하였다.

분석용 배지는 100 ug/L의 ampicillin과 15 ug/L의 tetracycline을 각각 첨가하여

제작하고, 항생제 2종에 대한 각각의 저항성 세균을 검출하였다.

물 시료를 0.85% 생리식염수 용액에 10-1∼10-4 농도로 희석하고, 3종의 항생

제를 각각 첨가하여 제작한 고체 배지의 표면에 0.1 mL의 접종하여 30℃에서 48

시간 배양한 후 생성된 집락수를 계수하였다.

- 52 -

2-2-6-2. 항생제 감수성 검사

항생제 감수성 검사를 위하여 각각의 시료에서 표준형이 다른 10개씩의 세균을

순수분리하고, 분리된 세균을 MH 액체 배지에 30℃에서 16시간 동안 진탕배양시

켰다. 배양된 균체를 MH 고체배지에 50 uL씩 접종한 다음 항생제가 포함된 디스

크를 중심간 간격이 최소 20 mm 이상이 되도록 일정 간격으로 플레이트에 적용하

였다. 30℃에서 24시간 배양한 후, 생장 억제환의 직경을 측정하여 균의 감수성 여

부를 결정하였다.

항생제 감수성 검사에 사용된 디스크는 백톤 비비엘 센스디스크 감수성 시험테

스트 디스크로 하였다. 사용된 항생제는 ampicillin을 포함하여 계열별 6종이었으

며, 농도는 표 21과 같다.

계열 항생제 농도

Penicillin Ampicillin 10 μg

Aminoglycoside Kanamycin 30 μg

Sulfonamide Trimethoprim 5 μg

Macrolide Erythromycin 15 μg

Lincosamide Lincomycin 15 μg

Tetracycline Tetracycline 30 μg

표 21. 항생제 감수성 검사에 사용된 항생제의 종류 및 농도

2-2-6-3. 항생제 저항성 세균의 동정 및 계통학적 분석

순수분리된 항생제 저항성세균은 colony PCR 증폭 방법으로 16s rRNA를 분석

하여 동정하였다. 16S rRNA 유전자를 증폭하기 위한 PCR반응은 총 50 uL의 반응

액에 1 uL의 세균 현탁액과 0.2 uM의 16S rRNA primer인 27F와 1492R

universal primer (Cosmogenetech, Korea), 25 uL의 Dr. Taq master mix(2X)

(doctor protein, Korea)를 첨가하여 진행하였다 (Frank et al., 2008). PCR은 9

5℃에서 10분간의 boiling 후에, 95℃에서 30초간 denaturation하였으며, 각

primer의 annealing 온도에 해당하는 55℃에서 30초, 72℃에서 1분 30초씩 30회

- 53 -

증폭 후, 최종 extension을 72℃에서 7분간 실시하였다. PCR thermocycler는

GeneAmp® PCR system 9700 (Applied Biosystem, USA)를 이용하였다.

PCR 증폭산물은 PCR DNA purification kit (Doctor protein, Korea)를 이용하

여 정제하였고, 염기서열 분석을 위하여 정제된 PCR 산물을 Cosmogenetech

(Seoul, Korea)에 의뢰하였다. 염기서열 결정은 27F primer를 이용하여 Sanger

방법으로 진행하였다.

결정된 염기서열 중에서 16S rRNA 유전자의 V1–V4 (variable region) 지역을

포함하는 약 700 bp의 염기서열 (Claesson et al., 2010)을 이용하여, 배양성 미생

물의 분류학적 정보를 제공하는 EzTaxon-edatabase (http://eztaxon-e.

ezbiocloud.net/)를 통하여 최종 동정하였다.

16S rRNA 유전자 사이의 유사도 분석과 분자생물학적 계통도의 제작은

DNAstar (Lasergene, USA) 프로그램을 이용하여 수행하였다.

2-2-6-4. β-lactamase 유전자 탐색

항생제 저항성 유전자의 탐색을 위한 PCR 반응은 총 50 uL의 반응액에 1 uL

의 세균 현탁액과 0.2 uM의 항생제 내성유전자 특이 primer (표 22) 및 25 uL의

Taq master mix (2X) (doctor protein, Korea)를 첨가하여 진행하였다. PCR은

95℃에서 10분간의 boiling 후에, 95℃에서 45초간 denaturation 시켰으며, 각

primer의 annealing 온도에 해당하는 58℃에서 45초, 72℃에서 45초씩 30회 증폭

후, 최종 extension을 72℃에서 5분간 실시하였다. PCR thermocycler는

GeneAmp® PCR system 9700 (Applied Biosystem, USA)를 이용하여 수행하였

다.

전기영동 결과에서 특정 PCR 산물의 밴드가 형성된 경우에 저항성 유전자가 탐

색된 것으로 판단하였다 (그림 19).

Primer Sequence (5’→3’) Tm(℃) Amplicon

Amp-2F 5'-CTT CCT GTT TTT GCT CAC CC-3' 54.3800 bp

Amp-2R 5'-TGC TTA ATC AGT GAG GCA CC-3' 55.0

표 22. β-lactamase 유전자 분석용 primers (박, 2011)

- 54 -

그림 19. β-lactamase 유전자의 검출

2-2-6-5. 소독공정에 따른 저항성 세균의 제어평가

항생제 저항성세균의 소독실험에 사용된 모든 용액은 3차 증류수 (Millipore)를

사용하여 제조하였다. 시약은 분석 등급의 초고순도의 제품 (Aldrich, Sigma 등)을

사용하였고, 미생물 분석 배지 및 시약은 Difco (Difco, USA) 제품을 사용하였다.

사용된 초자는 3차 증류수로 세척 후 121°C에서 15 분간 멸균 후 사용하였고, 시

약 및 배지류는 121°C에서 15 분 멸균하거나, 멸균 필터를 사용한 filtration 또는

UV 조사 등의 방법을 통해 멸균 후 사용하였다.

소독실험을 위한 pH (HANNA, USA)는 인산 완충 용액을 사용하여 pH 7.1로 조

절 (20 mM)하였고, 온도는 20 ± 1°C, 미생물의 초기 농도는 105 CFU/mL로 조절

하고 소독효과 실험을 수행하였다.

2-2-6-5-1. 오존 소독

오존 소독 실험은 오존의 농도를 실시간으로 분석하기 위해 고안된 FIA (flow

injection analysis) 장비 (그림 20)를 이용해 수행되었다. 실험 장비는 오존의 손실

을 줄이기 위하여 오존과의 반응성이 거의 없는 stainless steel, pyrex, viton,

teflon으로 구성하였다. 반응기는 head space가 없는 주사기 모양의 회분식 반응기

(syringe type pyrex batch reactor; 50 mL)를 사용하였다.

실험에서 사용된 오존은 오존 발생기 (Ozonia, Switzerland)를 사용하여 3차 증

류수가 들어있는 chamber에 고농도로 농축한 후 (30분, > 15 mg/L), 희석배수를

- 55 -

고려하여 원수 또는 완충 용액 및 처리 미생물 등이 들어있는 주사기 모양 회분식

반응기에 주입하여 반응을 시작하였다.

반응기에서 미량의 오존을 정량 펌프 (MINIPLUS 3, Gilson)를 사용하여 1 mL

씩 채취하고 indigo solution과 섞은 후에 UV/vis detector (UV/vis 151, Gilson)

로 600 nm에서의 흡광도의 변화로 오존농도를 측정하였다. 미생물 분석용 시료는

채취는 주사기를 사용하여 1 mL를 채취하였으며, 미량의 Na2S2O3 (0.2 mM)를

syringe 내부에 넣어 오존을 중화시켰다.

용존 오존의 농도는 indigo method (Hoigne and Bader, 1979)를 사용하였고

초기 오존 농도는 0.01 mg/L로 조절하였다. Indigo method는 오존과 indigo

trisulfonate가 반응하여 indigo trisulfonate가 decolorization되는 것을 측정하는

방법으로서, 오존과 indigo trisulfonate는 1 : 1로 반응하며, 넓은 범위에서 오존의

농도가 증가함에 따라 선형적으로 indigo 시약의 흡광도가 감소한다.

Indigo 시약은 3차 증류수 500 mL에 phosphoric acid 1 mL를 넣고

potassium indigo trisulfonate 770 mg을 넣은 후에 증류수를 채워서 1 L을 제작

한 후, 100 배 희석하여 600 nm에서 흡광도가 0.20 ± 0.010 cm-1인지 확인하여

사용하였다. 같은 조건에서 흡광도가 0.16 cm-1이하로 떨어지면 시약을 새로 제작

하여 사용하였다. Indigo solution의 흡광도는 UV/vis spectrophotometer (HP

8452, Hewlett-Packard Co.)를 사용하여 600 nm 파장에서 분석하였고,

calibration curve의 기울기 f는 0.42 ± 0.1 cm-1 per mg/L이었다.

- 56 -

그림 20. 오존 처리시스템

2-2-6-5-2. 염소소독

염소 소독은 sodium hypochlorite (5 %, Junsei, Japan) 원액을 희석하여 200

mg/L의 고농도 용액을 만들어 사용하였다. 염소의 농도는 DPD (N,N-dimethyl

-p-phenylenediamine) 지시약으로 발색시킨 후 UV/Vis spectrophotometer

(DR/2010, HACH, USA)를 사용하여 530 nm에서 측정하여 분석하였다. 일반적인

염소 소독 공정에서는 염소 농도의 감소가 느리기 때문에 그림 21의 실험 장비를

사용하였다 (Cho et al., 2010). 반응기는 회분식 반응기(pyrex batch reactor; 40

mL)를 사용하였고, pH는 20 mM의 인산 완충 용액를 사용하여 조절하였으며, 온

도는 water bath를 사용하여 조절하였다.

소독제 실험은 Pyrex 반응기에 증류수, 인상 완충 용액, 처리 미생물을 넣고 초

기 염소 농도가 0.01 mg/L가 되도록 고농도의 염소 용액을 희석하여 주입하였다.

반응 도중 주기적으로 시료를 채취하여 발색법으로 염소의 농도 변화를 측정하였으

며, 미생물의 불활성화를 측정할 경우에는 1 mL를 채취하여 Na2S2O3가 0.01 mL

가 들어있는 micro-tube에 넣고 염소를 중화시킨 후 미생물을 분석하였다.

- 57 -

그림 21. 염소 처리시스템

2-2-6-5-3. 자외선 소독

자외선 소독실험을 위해서 collimated-beam UV system (Cho 등, 2010)을 사

용하였다 (그림 22). 광원은 3개의 low-pressure UV lamp (germicidal lamp

(253.7 nm), 4 W, Philips)를 사용하였고, 광이 수직으로 내려오게 조절하였다. UV

소독에서 반응기는 pyrex deep petridish (50 mL, 6x3 cm)를 사용하였고,

magnetic stirrer를 사용하여 교반하였다. 빛의 세기(light intensity)는 UV 253.7

detector (UVX radiometer, UVP)를 사용하여 측정하였으며, 반응기와 램프 사이

의 거리를 조절하여 0.1 mW/cm2으로 조절하였다. UV 소독 처리에서는 반응 10분

전에 lamp를 미리 켜 두어서 예열을 거쳤으며, 반응 용액은 30 mL로 조절하였다.

반응중에 시료를 1 mL씩 채취하여 미생물 분석을 수행하였다.

- 58 -

그림 22. UV 처리시스템

2-2-6-5-4. 소독 모델

본 연구에서는 미생물의 불활성화를 정량적으로 평가하는 다양한 소독 모델 중

Delayed Chick Watson model (Cho et al., 2010)을 사용하였다. Delayed Chick

watson 모델은 소독제의 변화가 고려되어야 하는 화학적 소독제에 보다 효과적이

며 특히 다양한 소독제를 동시에 비교할 때 효과적이다.

모델에서 시간에 따른 소독제의 감소는 FIA를 이용하여 측정하였고, 자외선 소

독의 경우 소독제 농도 C 대신 자외선의 세기 I (UV light intensity, mW/cm2)로

대체하여 CT를 IT로 표현하였다.

÷÷÷÷

ø

ö

çççç

è

æ

=³--

=£=

)log(1)(

)log(10)log(

0

0

0

NN

kTCTCifTCTCk

NN

kTCTCif

NN

laglag

lag

, factor : k=

factor : k

- 59 -

2-2-6-5-5. 소독처리 이후 항생제 저항성 유전자의 형질전환율 평가

순수배양된 항생제 내성 균주는 LB (Luria-Bertani) Broth (Difco. USA)를 이

용하여 35±2℃에서 24시간 동안 배양하였으며, G-spinTM Genomic DNA

Extraction Kit (iNtRON, Korea)를 이용하여 genomic DNA를 분리하였다. 배양액

1 mL를 13,000 rpm에서 1분간 원심분리하여 얻은 pellet에 300 uL의 G-buffer

를 첨가하여 65℃에서 15분 동안 배양시켰다. 이 후 250 uL의 binding buffer으로

섞어주고 column에 넣어 13,000rpm에서 1분간 원심분리 하였다. 이 후 washing

buffer A와 B를 각각 500 uL씩을 이용하여 washing 단계를 수행하였으며, 최종적

으로 50 uL의 elution buffer를 넣고 1분간 정체하고 13,000 rpm에서 1분간 원심

분리하여 genomic DNA를 분리하였다. 분리한 DNA는 전문 분석 기관 (천랩)에 의

뢰하여 동정을 실시하였다.

양성대조군으로 사용된 Escherichia coli (ATCC 8739)는 영양액체배지

(nutrient broth)에 접종하여 37℃에서 24시간 동안 배양한 후, 5,000 rpm에서 10

분간 원심분리하여 정제하는 과정을 3번 반복하고, 얻어진 pellet을 phosphate

buffered solution에 재부유하여 실험에 사용하였다.

순수배양한 항생제 내성 균주와 양성대조균주는 영양한천배지 (nutrient agar)에

도말하여 37℃에서 24시간 동안 배양한 후 생성된 집락를 계수하였다.

소독처리 이후 항생제 저항성 유전자의 형질전환율을 평가하기 위하여 본 연구

에서 사용된 ampicillin 저항성의 대장균을 제작하여 분석하였다. Ampicillin에 저항

성을 보이는 E. coli를 제작하기 위하여 heat shock method를 사용하였다. E. coli

와 ampicillin 저항성 plasmid를 LB broth에 넣고 42℃에서 30초간 처리 후 얼음

에 넣어 5분간 처리하였다. 형질전환된 대장균은 ampicillin이 포함된 LB agar에

도말하여 배양 (over-night 배양)한 후, 형성된 집락을 순수분리하여 계대배양하여

준비하였다.

항생제 저항성 유전자를 형질전환한 E. coli는 (1) 소독 처리 없는 경우, (2) 자

외선으로 99% 불활성화, (3) 염소 소독으로 99% 불활성화시킨 경우로 나누어 각

각 소독처리를 하였다. 도말평판법을 이용하여 소독처리 후 생존하는 대장균을 계

수하였으며, 이 후 유전자를 추출하였다. 다시 추출한 유전자를 저항성이 없는 E.

coli와 섞어 배양한 후 ampicillin이 포함된 LB 한천배지에 도말하였으며, 37℃에서

24시간 동안 배양한 후 생성된 집락수를 계수하여 전환율을 평가하였다. 상대적 형

- 60 -

질전환율은 처리하지 않은 조건에서 생성된 집락수를 100%로 하였을 때를 기준으

로 계산하였다 (그림 23).

그림 23. 미생물불활성화 공정에 따른 항생제 내성유전자의 형질전환 실험

2-2-7. 기후변화 모식 microcosm 연구

실제 기후변화 과정 중 온도와 수온에 따른 토양 내 미생물 군집의 변화 및 다

양성을 연구하기 위하여 실험실 규모의 모형을 제작하여 연구하였다. 대조군과 실

험군으로 나누어 총 2개의 반응기를 제작하였다. 대조군은 실제 현재의 온도를 유

지하였고, 실험군 반응기는 두 달 간격으로 온도 및 수분의 농도를 변환하며 최종

적으로는 아열대 기후를 형성해주었다. 이에 따라 아열대로의 기후변화에 따른 토

양 미생물의 군집 변화 및 다양성을 유전자 분석법인 DGGE와 pyrosequencing을

통하여 분석하였다.

- 61 -

2-2-7-1. 반응기 제작

반응기는 가로 500 mm, 세로 700 mm, 높이 1,000 mm로 제작하였고, 항온

수조를 이용하여 반응기의 전체 온도를 조절하였다 (그림 24). 환기구와 온도 및

습도를 조절할 수 있는 조절기를 추가로 설치하여 실제 환경과 유사하게 조성하였

다. 제작된 2개의 반응기에는 실제 RCP 8.5 지역인 금강에서 채취한 저질토 토양

70 kg과 물 175 L를 채워 제작하였다.

초기에는 2개의 반응기를 동일한 온도 (20℃)와 물을 넣어주었고, 반응기 B (실

험군)만 2개월 주기로 1℃씩 온도를 상승시키면서 3차에 걸쳐 시료를 채취하여, 미

생물의 군집 변화를 확인하였다. 반응기는 실제 물환경과 유사한 조건으로 적용하

고, 영양물질이나 탄소원의 결핍에 의한 영향을 배제하기 위하여 총질소, 총인 및

탄소원 등을 지속적으로 추가 공급하여 탄소원 및 영향물질 등 미생물 분포변화에

영향을 미칠 수 있는 조건의 변화를 최소화함으로서, 온도변화에 의한 미생물 군집

의 변화를 분석하고자 하였다.

그림 24. 제작된 microcosm 반응기

2-2-7-2. DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)

DGGE 분석법의 원리는 전기영동시 gel 내에 존재하는 변성제의 농도 구배에

의해 핵산의 이중나선이 가지는 Tm 값의 차이를 이용하여 주형을 분리하는 것이

다. PCR 산물을 농도 구배가 다른 gel에 전기영동을 하면 시료가 이동하면서 각각

다른 농도의 요소 (urea)와 포름아마이드 (formamide)에 노출되어 이중나선이 단

- 62 -

일가닥으로 전환된다. 전환되어지는 비율은 염기 서열 내에 존재하는 melting

domain에 따라 달라지며, gel상의 특정 위치에서 특정 염기서열을 가진 DNA가 밴

드의 형태로 나타난다. 따라서 낮은 Tm값을 가진 DNA는 gel의 상단에서 검출되

며, 높은 Tm값을 가진 DNA는 하단에서 검출된다. 이 때, 서로 다른 염기 서열을

가진 DNA가 각기 다른 위치에서 band를 형성하므로 염기서열의 수가 증가할수록

band의 수는 늘어나게 되고 동일한 염기서열이 많을수록 band의 명도는 증가된다.

DGGE를 수행하기 위하여 반응기에서 채취한 시료로부터 GeneAll soil kit를 사

용하여 DNA를 추출하였으며, 추출한 DNA를 주형으로 하여 1차 PCR

(341F/907R)과 2차 PCR (GC-341F/907R)을 진행하였다. PCR의 조건은

pre-denaturing (95℃, 5분)을 한 후, denaturing (94℃, 30초), annealing (58.

5℃, 30초), extension (72℃, 30초)을 28회 반복 하였으며, post-extension (7

2℃, 7분)을 한 후 냉동 보관하였다. 유전자 증폭 후 전기영동을 통해 566 bp의 특

정 밴드의 형성을 확인하였다.

DGGE의 gel은 30%와 60%의 농도 구배를 주었고, 100 V에서 10분, 50 V에

서 16시간 동안 전기영동을 실시하고, finger printing을 통하여 샘플간의 유사도를

확인하였다.

2-2-7-3. Pyrosequencing

병원성 미생물의 분포를 분자유전학적 방법으로 분석하기 위한 pyrosequencing

은 천랩 (Chunlab, 서울대학교)에 의뢰하여 분석하였다. 분석 결과에 따라 미생물

군집 중 유해미생물을 선별하고, 유해미생물의 지역 및 계절적 분포에 따른 결과를

분석 및 환경요인의 변화에 따른 군집변화도를 조사하였다.

Pyrosequencing은 연구기간동안 일정온도를 적용한 3개월간의 간격으로 총 3

차례의 시료를 채취하여 DNA를 추출 후 분석하였다. 각각의 반응기로부터 각 5개

의 지점을 지정하여 채취함으로서 시료의 균질성을 확보하고자 하였다. 채취된 시

료로부터 세균의 DNA는 GeneAll soil kit를 사용하여 추출하였다. 군집분석을 위

한 pyrosequencing은 채취한 미생물에서 16S rRNA 유전자의 V1~3 부분을 분석

에 사용하였다.

- 63 -

3. 결과 및 고찰

3-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기모니터링 조사

3-1-1. 조사대상 지점별 모니터링 결과

3-1-1-1. 소양호

3-1-1-1-1. 환경요인

조사대상시기 동안 소양호의 수온은 4.0~27.0℃ (평균 11.8℃)로 나타났고, pH

는 7.0~9.0 (평균 7.7), 탁도는 1.3~7.2 NTU (평균 3.1 NTU), BOD는 0.8~2.1

mg/L (평균 1.6 mg/L), 인산염인은 0.007~0.036 mg/L (평균 0.023 mg/L), 암모

니아성질소는 불검출~0.14 mg/L (평균 0.036 mg/L), 염소이온은 2.4~8.0 mg/L

(평균 4.1 mg/L) 및 질산성질소는 0.59~1.99 mg/L (평균 1.09 mg/L) 이었다 (표

23).

채수시기 수온(℃) pH 탁도

(NTU) BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

2013. 08 27.0 9.0 7.2 1.9 0.036 0.002 3.4 0.59

2013. 10 12.0 7.5 2.5 2.1 0.007 불검출 2.7 0.73

2013. 12 4.0 7.3 1.3 0.8 0.022 불검출 2.4 1.04

2014. 02 4.0 7.0 1.4 1.6 0.028 0.140 8.0 1.99

평균 11.8 7.7 3.1 1.6 0.023 0.036 4.1 1.09

표 23. 소양호의 물리화학적 환경요인 분포

3-1-1-1-2. 지표미생물

소양호에서 조사된 일반세균은 8.0x101~3.0x103 CFU/mL (평균 8.6x102

CFU/mL)이었으며, 8월에 최대치를 보였다. 총대장균군은 1.0x100~9.0x102

CFU/mL (평균 2.7x102 CFU/mL)로 조사되었고, 분원성대장균군은 불검출 혹은

1.0x100 MPN/100 mL로 나타났다. 대장균은 분원성대장균군과 유사한 경향이 나

타났으며, 불검출~1.0x100 MPN/100 mL의 범위였다 (표 24).

- 64 -

채수시기 일반세균(CFU/mL)

총대장균군(CFU/mL)

분원성대장균군(MPN/100mL)

대장균(MPN/100mL)

2013. 08 3.0x103 9.0x102 1.0x100 1.0x100

2013. 10 1.6x102 1.2x102 1.0x100 1.0x100

2013. 12 1.8x102 5.4x101 불검출 불검출

2014. 02 8.0x101 1.0x100 불검출 불검출

평균 8.6x102 2.7x102 불검출 불검출

표 24. 소양강의 채수시기 별 지표미생물 분포

3-1-1-1-3. 유해세균

아열대 예외지역인 소양호 유역에서 조사된 S. sonnei는 연구기간 동안 모두 검

출되지 않았다. 이 결과는 2010년부터 3년간 수행되었던 이전 결과와 유사하였다.

E. coli O157:H7의 경우에는, 모든 시료에서 검출되었다. 이전의 결과에 의하면,

2011년 8월, 10월 및 2012년도 8월 등 수온이 높은 시기에만 검출되었으나, 금번

연구기간 동안에는 모두 검출되었다. S. entrica는 총 4회 중 3회 (8월, 10월 및

12월)에서 검출되었으며, 이전 연구에서는 2011년도 8월과 10월 등 2회만 검출된

바 있다. L. pneumophile의 경우 10월과 12월 2회 검출되었으나, 이전 결과에서는

2010년도 1회 (4월), 2011년도 2회 (8월과 10월), 2012년도 1회 (8월) 검출되었

다. V. cholerae와 C. jejuni는 연구기간 동안 모두 불검출 되었다. C. jejuni의 경

우에는 기존 자료가 없어 비교할 수 없었으나, V. cholerae의 경우에는 기존 연구

와 동일한 결과가 도출되었다. 이 결과를 종합하면 소양호 유역에서 주로 발견되는

유해세균으로는 E. coli O157:H7, S. entrica 및 L. pneumophile 였으며, S.

sonnei와 V. cholerae 및 C. jejuni는 검출되지 않는 것으로 나타났다 (표 25).

- 65 -

금번 연구 기존 연구2013 2014 2010 2011 2012

8 10 12 2 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10S. sonnei - - - - - - - - - - - - -- - - -

E. coli O157:H7 + + + + - - - - - - - - - - + -S. entrica spp. + + + - - - - - - - + + -- - - -L. pneumophila - + - - - - + - - - + + - - + -

V. cholerae - - - - - - - - - - - - - - - -C. jejuni - - - - NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA

표 25. 소양호 유역에서의 유해미생물 검출 조사 결과

NA, not Available

3-1-1-1-4. 유해바이러스

소양호에서 조사된 바이러스의 경우 노로바이러스, A형 간염바이러스, 엔테로바

이러스 및 C형 로타바이러스 모두 불검출로 나타났다 (표 26 및 그림 25)).

채수

시점

노로바이러스

A형 간염바이러스

엔테로바이러스

C형 로타바이러스

GI GIIRT-PCR/

nested PCR

ICC-nested

PCR

(MPN/10 L)

2013. 08 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 10 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 12 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2014. 02 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

표 26. 소양강의 채수시기 별 바이러스 분포

- 66 -

그림 25. C형 로타바이러스의 분석결과

Lane M, marker; lane 1, 소양호; lane 2, 한강; lane 3, 영산강; lane 4, 금강; lane 5, 계성천; lane 6, 주암호; lane 7, 낙동강; (+), positive control; (RT-), RT PCR negative control; (NE-), nested PCR negative control.

3-1-1-1-5. 항생제 저항성 세균

아열대 지역인 소양호 시료로부터 조사된 ampicillin 저항성 세균의 분포는

3.0×100~1.8×103 CFU/mL로서, 수온이 높은 8월에 최고치를, 수온이 낮은 2월에

최저치를 각각 보였다 (그림 26). 2012년 4월～10월까지 조사된 이전 연구 결과에

의하면 동일 항생제 계열인 penicillin에 저항성을 보이는 세균이 5.5×101

~4.5×102 CFU/mL로서 조사된 바 있으며, 수온에 따른 유사한 경향을 보였다.

반면 tetracycline 저항성 세균은 연구기간동안 모든 시료에서 검출되지 않았다.

이 결과는 이전 연구결과와 유사한 경향을 나타낸 것으로, 소양호 지역의 경우

tetracycline 저항성 세균의 분포가 매우 낮음을 보여주었다.

- 67 -

그림 26. 소양호 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포

3-1-1-1-6. 수질측정망

소양호 (소양댐4, 38°0′22.73″, 128°5′58.51″)에서 2004년부터 2013년까지 10

년간 측정된 수온은 평균 14.1℃로서, 2004년은 평균 14.3℃, 2005년은 12.6℃,

2006년은 12.3℃, 2007년은 13.5℃, 2008년은 15.9℃, 2009년은 13.9℃, 2010년

은 14.8℃, 2011년은 12.7℃, 2012년은 15.1℃였으며, 2013년은 16.1℃로 측정되

었다. 평균수온은 2013 > 2008 > 2012 > 2010 > 2004 > 2009 > 2007 >

2011 > 2005 > 2006 순이었으며, 측정된 10년 동안 2008년 8월과 2012년 8월

에 수온이 30.0℃로 가장 높았다.

강수량은 조사된 10년간 평균 129.1 mm로서, 2004년은 평균 117.0 mm,

2005년은 111.2 mm, 2006년은 138.3 mm, 2007년은 114.6 mm, 2008년은

120.0 mm, 2009년은 120.6 mm, 2010년은 131.8 mm, 2011년은 169.1 mm,

2012년은 110.4 mm였으며, 2013년은 164.6 mm였다. 평균 강수량은 2011 >

2013 > 2006 > 2010 > 2009 > 2008 > 2004 > 2007 > 2005 > 2012 순으로

높았으며, 측정된 10년 간, 2011년 7월에 932.5 mm로 강수량이 가장 높게 측정되

었다.

BOD의 10년간 측정된 평균은 1.3 mg/L 로서, 2004년은 1.1 mg/L, 2005년과

2006년은 1.3 mg/L, 2007년은 1.2 mg/L, 2008년은 1.3 mg/L, 2009년은 1.2

mg/L, 2010년은 1.1 mg/L, 2011년은 1.4 mg/L, 2012년은 1.4 mg/L였으며,

2013년은 1.4 mg/L로 측정되었다. 평균 BOD값은 2011 = 2012 = 2013 > 2005

- 68 -

= 2006 = 2008 > 2007 = 2009 > 2004 = 2010 순이었다.

NH3-N (암모니아성 질소)는 10년간 측정된 평균값이 0.032 mg/L로서, 2004년

은 0.022 mg/L, 2005년은 0.031 mg/L, 2006년은 0.060 mg/L, 2007년은 0.048

mg/L, 2008년은 0.034 mg/L, 2009년은 0.022 mg/L, 2010년은 0.030 mg/L,

2011년은 0.015 mg/L, 2012년은 0.027 mg/L였으며, 2013년은 0.026 mg/L로 측

정되었다. 평균 NH3-N은 2006 > 2007 > 2008 > 2005 > 2010 > 2012 > 2013

> 2004 = 2009 > 2011 순으로 높게 나타났다.

NO3-N (질산성 질소)는 평균 1.39 mg/L로서, 2004년은 1.10 mg/L, 2005년은

1.17 mg/L, 2006년은 1.19 mg/L, 2007년은 1.27 mg/L, 2008년은 1.43 mg/L,

2009년은 1.45 mg/L, 2010년은 1.55 mg/L, 2011년은 1.40 mg/L, 2012년은

1.67 mg/L였으며, 2013년은 1.72 mg/L였다. 평균 NO3-N는 2013 > 2012 >

2010 > 2009 > 2008 >　2011 > 2007 > 2006 > 2009 > 2004 순으로 높았다.

PO4-P (인산염인)은 측정된 10년 간 평균 0.004 mg/L로서, 2004년은 0.007

mg/L, 2005년은 0.007 mg/L, 2006년은 0.004 mg/L, 2007년은 0.005 mg/L,

2008년은 0.002 mg/L, 2009년은 0.004 mg/L, 2010년은 0.003 mg/L, 2011년은

0.004 mg/L, 2012년은 0.003 mg/L였으며, 2013년은 0.004 mg/L였다. 평균

PO4-P은 2004 = 2005 > 2007 > 2006 = 2009 = 2011 = 2013 > 2010 =

2012 > 2008 순으로 높았다.

엽록소-a의 측정된 10년간 평균은 3.827 mg/L로서, 2004년은 2.483 mg/L,

2005년은 4.950 mg/L, 2006년은 4.325 mg/L, 2007년은 6.742 mg/L, 2008년은

1.742 mg/L, 2009년은 1.658 mg/L, 2010년은 1.850 mg/L, 2011년은 2.567

mg/L, 2012년은 7.583 mg/L였으며, 2013년은 4.480 mg/L였다. 평균 엽록소-a는

2012 > 2007 > 2005 > 2013 > 2006 > 2011 > 2004 > 2010 > 2008 > 2009

순으로 높게 측정되었다.

총대장균군의 측정된 10년간 평균은 7.7x101/100 mL로서, 2004년은

2.4x101/100 mL, 2005년은 1.0x102/100 mL, 2006년은 1.0x102/100 mL, 2007

년은 1.5x102/100 mL, 2008년은 5.1x101/100 mL, 2009년은 2.9x100/101 mL,

2010년은 5.0x101/100 mL, 2011년은 6.1x101/100 mL였으며, 2012년과 2013년

은 1.0x102/100 mL 로 검출되었다. 평균 총대장균군의 검출은 2007 > 2005 =

2006 = 2012 = 2013 > 2011 > 2008 = 2010 > 2009 > 2004년도 순으로 높게

- 69 -

검출되었으며, 측정된 10년 중 2013년 6월에 2.6x102/100 mL로 총대장균군이 가

장 많이 검출되었다.

분원성대장균군의 평균은 1.5x101/100 mL로서, 2004년은 1.3x100/100 mL,

2005년은 1.4x101/100 mL, 2006년은 2.2x101/100 mL, 2007년은 5.9x101/100

mL, 2008년은 2.2x101/100 mL, 2009년은 4.8x100/100 mL, 2010년은

5.7x100/100 mL, 2011년은 9.3x100/100 mL, 2012년은 8.3x100/100 mL였으며,

2013년은 5.6x100/100 mL로 검출되었다. 분원성대장균군의 평균은 2007 > 2006

= 2008 > 2005 > 2011 > 2012 > 2010 > 2013 > 2009 > 2004년도 순으로 높

았으며, 2006년 7월과 2007년 8월에 분원성대장균군의 수가 2.0x102/100 mL로

가장 많이 검출 되었다.

- 70 -

Year Preci1)(mm)

Temp2)(℃) pH DO

(mg/L)BOD(mg/L)

COD(mg/L)

SS(mg/L)

TN(mg/L)

NH3-N(mg/L)

NO3-N(mg/L)

TP(mg/L)

PO4-P(mg/L)

DN(mg/L)

DP(mg/L)

Chla(mg/m3)

TC(/100mL)

FC(/100mL)

2004mean. 117.0 14.3 7.7 9.4 1.1 2.2 3.1 1.419 0.022 1.10 0.019 0.007 1.247 0.011 2.483 2.4x101 1.3x100

min. 1.8 1.0 6.7 4.6 0.8 1.5 1.3 1.035 0.005 0.79 0.011 0.003 0.902 0.007 1.100 1.2x101 ND3)

max. 532.3 26.0 9.2 15.0 1.5 2.6 7.5 1.719 0.119 1.35 0.038 0.010 1.532 0.015 6.600 1.0x102 7.0x100

2005mean. 111.2 12.6 7.5 10.5 1.3 2.4 7.3 1.594 0.031 1.17 0.022 0.007 1.393 0.014 4.950 1.0x102 1.4x101

min. 3.7 0.0 6.2 6.8 0.9 2.0 1.2 1.325 0.008 0.70 0.009 0.001 0.969 0.003 0.700 3.0x100 NDmax. 340.5 24.0 8.8 14.8 1.8 2.9 22.0 2.181 0.062 1.53 0.035 0.018 1.902 0.028 12.400 2.0x102 8.3x101

2006mean. 138.3 12.3 7.4 10.4 1.3 2.4 5.1 1.705 0.060 1.19 0.019 0.004 1.471 0.008 4.325 1.0x102 2.2x101

min. 13.5 0.0 6.9 6.2 1.1 2.2 1.0 1.163 0.018 0.93 0.006 0.000 1.038 0.002 0.100 2.0x101 NDmax. 908.2 22.4 7.9 14.3 1.7 2.7 14.5 2.587 0.102 1.58 0.040 0.025 2.022 0.027 16.600 2.0x102 2.0x102

2007mean. 114.6 13.5 7.3 9.8 1.2 2.8 29.9 1.834 0.048 1.27 0.041 0.005 1.578 0.008 6.742 1.5x102 5.9x101

min. 6.3 2.0 6.8 6.3 0.8 1.8 1.5 1.360 0.001 0.75 0.007 0.001 1.139 0.003 1.000 1.8x101 1.0x100

max. 446.0 23.0 8.1 14.2 1.6 5.3 179.0 2.608 0.144 1.48 0.156 0.023 2.146 0.022 15.500 2.0x102 2.0x102

2008mean. 120.0 15.9 7.8 9.5 1.3 2.5 4.4 1.991 0.034 1.43 0.023 0.002 1.719 0.011 1.742 5.1x101 2.2x101

min. 5.4 2.0 6.7 5.1 0.9 1.7 0.8 1.332 0.010 0.72 0.003 0.000 1.005 0.002 0.100 6.0x100 NDmax. 597.3 30.0 8.9 14.5 1.9 3.2 14.0 2.745 0.090 2.27 0.048 0.008 2.434 0.029 5.800 1.5x102 9.6x101

2009mean. 120.6 13.9 7.8 10.1 1.2 2.3 7.5 1.8852 0.022 1.45 0.014 0.004 1.710 0.007 1.658 2.9x101 4.8x100

min. 3.4 3.0 7.3 8.0 0.7 1.4 0.5 1.334 0.003 0.99 0.007 0.001 1.133 0.002 0.200 4.0x100 NDmax. 627.7 23.0 8.6 12.8 2.2 3.6 44.6 2.728 0.102 2.17 0.037 0.013 2.586 0.015 5.200 9.5x101 2.8x101

2010mean. 131.8 14.8 7.5 9.9 1.1 2.1 3.3 1.773 0.030 1.55 0.013 0.003 1.671 0.007 1.850 5.0x101 5.7x100

min. 13.9 1.0 6.6 7.6 0.9 1.6 0.2 1.534 0.007 1.23 0.004 0.001 1.449 0.002 0.600 8.0x100 NDmax. 468.1 26.0 8.7 13.5 1.4 2.6 9.6 2.317 0.095 1.99 0.026 0.008 2.228 0.012 2.800 2.0x102 2.7x101

2011mean. 169.1 12.7 7.4 9.9 1.4 2.4 3.8 1.699 0.015 1.40 0.015 0.004 1.560 0.007 2.567 6.1x101 9.3x100

min. 5.3 1.0 6.9 6.9 1.0 2.0 0.4 1.560 0.000 1.26 0.008 0.002 1.383 0.004 0.800 2.6x101 NDmax. 932.5 22.0 8.6 12.4 1.6 2.7 10.6 1.809 0.026 1.50 0.039 0.008 1.619 0.012 7.500 1.2x102 3.0x101

2012mean. 110.4 15.1 7.5 10.4 1.4 2.5 2.4 2.361 0.027 1.67 0.025 0.003 2.207 0.012 7.583 1.0x102 8.3x100

min. 1.7 2.0 6.9 7.7 1.0 2.1 0.3 1.567 0.000 1.22 0.008 0.000 1.379 0.002 1.700 2.0x100 NDmax. 352.7 30.0 8.6 14.0 1.8 2.8 8.4 3.449 0.062 2.41 0.098 0.010 3.341 0.025 14.000 2.0x102 3.6x101

2013mean. 164.6 16.1 7.5 9.1 1.4 2.4 1.8 2.310 0.026 1.72 0.019 0.004 1.948 0.015 4.480 1.0x102 5.6x100

min. 7.9 1.0 7.2 6.0 1.2 2.1 0.4 1.841 0.004 1.43 0.009 0.002 1.599 0.006 0.900 2.5x101 NDmax. 871.3 25.0 7.8 13.1 1.6 2.6 3.7 2.664 0.037 2.01 0.027 0.014 2.396 0.020 11.100 2.6x102 1.1x101

Totalmean. 129.1 14.1 7.5 9.9 1.3 2.4 7.0 1.849 0.032 1.39 0.021 0.004 1.645 0.010 3.827 7.7x101 1.5x101

min. 1.7 0.0 6.2 4.6 0.7 1.4 0.2 1.035 0.000 0.70 0.003 0.000 0.902 0.002 0.100 2.0x100 NDmax. 932.5 30.0 9.2 15.0 2.2 5.3 179.0 3.449 0.144 2.41 0.156 0.025 3.341 0.029 16.600 2.6x102 2.0x102

표 27. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년 수질자료

- 71 -

그림 27. 춘천지역의 강수현황

그림 28. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간의 온도변화

- 72 -

그림 29. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포

그림 30. 환경부 수질측정망 (소양댐 4)의 최근 10년간 총대장균군 분포

- 73 -

2004년부터 2013년까지 10년간 환경부 수질측정망으로부터 확보된 월평균 수

질자료를 이용하여 년도별 차이를 검증하기 위한 일원배치분산분석을 수행하였다.

분산분석결과, 수온 및 강수량 등은 유의수준 0.05 이하에서 차이를 보이지 않아,

년도별 차이가 없는 것으로 분석되었다. 그러나 유기물량 (BOD 및 COD), 부유물

질량, 질소 (총질소, 용존질소, 암모니아성질소 및 질산성질소) 및 인 (총인, 용존인,

및 인산염인) 등 환경요인은 유의한 차이를 보였으며, 조류의 생물량을 표현하는 엽

록소-a 및 지표세균인 분원성대장균군과 총대장균군은 년도별로 차이가 있는 것으

로 분석되었다.

사후분석결과, 엽록소-a는 다른 시기에 비하여 2007년도에 상대적으로 높은 평

균치를 보였고, 2012년도에는 10년의 자료 중 유의하게 높은 분포를 보인 것으로

나타났다. 분원대장균군의 경우에는 2007년도에 가장 높은 분포를 보였으며, 총대

장균군의 분포도 유사하게 나타났다. 이 시기에는 COD의 분포가 다른 년도에 비하

여 유의하게 높게 나타났으며, 특히 부유물질량은 22.925 mg/L이고, 총인은 0.014

mg/L로서 타 년도에 비하여 매우 높은 분포를 보인 것으로 분석되었다. 그러나 년

평균 수온이 가장 높았던 2013년도 (수온 16.1℃)에는 BOD, 총질소, 용존질소, 질

산성질소 및 용존인이 높게 나타났으며, 강수량이 가장 높았던 2011년도 (161.1

mm)에는 BOD가 타년도에 비하여 유의하게 높은 분포를 보인 것으로 나타났다.

Pearson 상관관계 분석결과, 수온은 강수량, pH, BOD, 총인 (TP), 용존인

(DP), 인산염인(PO4-P), 분원성대장균군 (FC) 및 총대장균군 (TC)과 양의 상관관

계를 보인 반면, 용존산소량 (DO)과는 음의 상관관계를 보였다. 이러한 경향은 전

형적인 우리나라의 기후경향인 계절적인 영향에 의해 나타난 것으로 판단되는데,

기온이 높은 하절기에 강수량이 크게 증가하게 되고, 이에 따른 유역에서의 유입이

증가되면서 탁도나 부유물질량과 유기물량 및 영양염류 등이 증가할 수 있기 때문

이다. 또한 수온이 높은 하절기의 경우에는 세균의 분포가 증가하기 때문에 총대장

균군이나 분원성대장균군 등이 상대적으로 높게 나타날 수 있다.

- 74 -

제곱합 df 평균 제곱 F 유의확률

Temp

집단-간 187.354 9 20.817 .294 .975

집단-내 7653.309 108 70.864 　 　

합계 7840.663 117 　 　 　

Preci

집단-간 47112.747 9 5234.750 .150 .998

집단-내 3774631.207 108 34950.289 　 　

합계 3821743.954 117 　 　 　

pH

집단-간 2.697 9 .300 1.050 .406

집단-내 30.827 108 .285 　 　

합계 33.524 117 　 　 　

DO

집단-간 21.390 9 2.377 .507 .867

집단-내 506.076 108 4.686 　 　

합계 527.466 117 　 　 　

BOD

집단-간 1.601 9 .178 3.232 .002

집단-내 5.945 108 .055 　 　

합계 7.546 117 　 　 　

COD

집단-간 3.585 9 .398 1.929 .055

집단-내 22.295 108 .206 　 　

합계 25.879 117 　 　 　

SS

집단-간 7425.412 9 825.046 2.594 .010

집단-내 34350.043 108 318.056 　 　

합계 41775.455 117 　 　 　

TN

집단-간 9.121 9 1.013 7.222 .000

집단-내 15.154 108 .140 　 　

합계 24.275 117 　 　 　

DN

집단-간 7.997 9 .889 7.113 .000

집단-내 13.492 108 .125 　 　

합계 21.490 117 　 　 　

NH3

집단-간 .019 9 .002 3.548 .001

집단-내 .066 108 .001 　 　

합계 .085 117 　 　 　

NO3

집단-간 4.620 9 .513 6.266 .000

집단-내 8.849 108 .082 　 　

합계 13.469 117 　 　 　

TP

집단-간 .007 9 .001 2.533 .011

집단-내 .032 108 .000 　 　

합계 .039 117 　 　 　

DP

집단-간 .001 9 .000 3.526 .001

집단-내 .004 108 .000 　 　

합계 .005 117 　 　 　

PO4

집단-간 .000 9 .000 2.050 .040

집단-내 .002 108 .000 　 　

합계 .002 117 　 　 　

Chla

집단-간 489.887 9 54.432 5.198 .000

집단-내 1130.906 108 10.471 　 　

합계 1620.793 117 　 　 　

FC

집단-간 30368.627 9 3374.292 3.583 .001

집단-내 101699.483 108 941.662 　 　

합계 132068.110 117 　 　 　

TC

집단-간 174754.517 9 19417.169 5.437 .000

집단-내 385708.000 108 3571.370 　 　

합계 560462.517 117 　 　 　

표 28. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료의 분산분석

- 75 -

year N유의수준 = 0.05에 대한 부집단

1 2 3 4

BOD

2004 12 1.058 　

2010 12 1.125 1.125

2007 12 1.183 1.183

2009 12 1.233 1.233

2005 12 1.267 1.267

2006 12 1.308 1.308

2008 12 1.333 1.333

2013 10 　 1.380

2012 12 　 1.408

2011 12 　 1.425

유의확률 　 .136 .071

COD

2010 12 2.067 　

2004 12 2.225 2.225

2009 12 2.325 2.325

2011 12 2.350 2.350

2013 10 2.360 2.360

2005 12 2.400 2.400

2006 12 2.400 2.400

2008 12 2.450 2.450

2012 12 2.483 2.483

2007 12 　 2.775

유의확률 　 .447 .108

SS

2013 10 1.840 　

2012 12 2.417 　

2004 12 3.075 　

2010 12 3.333 　

2011 12 3.758 　

2008 12 4.433 　

2006 12 5.058 　

2005 12 7.317 7.317

2009 12 7.492 7.492

2007 12 　 29.925

유의확률 　 .999 .076

TN

2004 12 1.41900 　 　 　

2005 12 1.59433 1.59433 　 　

2011 12 1.69858 1.69858 　 　

2006 12 1.70475 1.70475 　 　

2010 12 1.77250 1.77250 　 　

2007 12 1.83417 1.83417 1.83417 　

2009 12 1.88508 1.88508 1.88508 1.88508

2008 12 　 1.99058 1.99058 1.99058

2013 10 　 　 2.30970 2.30970

2012 12 　 　 　 2.36142

유의확률 　 .088 .247 .075 .074

표 29. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료의 사후분석

- 76 -

year N유의수준 = 0.05에 대한 부집단

1 2 3 4

NH3

2011 12 .01542 　

2004 12 .02158 　

2009 12 .02217 　

2013 10 .02570 　

2012 12 .02650 　

2010 12 .02975 .02975

2005 12 .03092 .03092

2008 12 .03392 .03392

2007 12 .04808 .04808

2006 12 　 .06042

유의확률 　 .052 .089

DN

2004 12 1.24700 　 　 　

2005 12 1.39267 1.39267 　 　

2006 12 1.47133 1.47133 　 　

2011 12 1.55950 1.55950 1.55950 　

2007 12 1.57825 1.57825 1.57825 　

2010 12 1.67133 1.67133 1.67133 　

2009 12 1.70992 1.70992 1.70992 　

2008 12 　 1.71892 1.71892 　

2013 10 　 　 1.94820 1.94820

2012 12 　 　 　 2.20667

유의확률 　 .058 .437 .201 .750

NO3

2004 12 1.0967 　 　

2005 12 1.1718 1.1718 　

2006 12 1.1940 1.1940 　

2007 12 1.2704 1.2704 　

2011 12 1.3958 1.3958 1.3958

2008 12 1.4268 1.4268 1.4268

2009 12 1.4538 1.4538 1.4538

2010 12 　 1.5527 1.5527

2012 12 　 　 1.6655

2013 10 　 　 1.7202

유의확률 　 .086 .051 .168

TP

2010 12 .01308 　

2009 12 .01383 　

2011 12 .01458 　

2004 12 .01867 .01867

2013 10 .01920 .01920

2006 12 .01933 .01933

2005 12 .02150 .02150

2008 12 .02342 .02342

2012 12 .02475 .02475

2007 12 　 .04050

유의확률 　 .826 .078

표 29. continued

- 77 -

year N유의수준 = 0.05에 대한 부집단

1 2 3 4

DP

2009 12 .00658 　 　

2010 12 .00683 .00683 　

2011 12 .00725 .00725 　

2007 12 .00758 .00758 .00758

2006 12 .00775 .00775 .00775

2004 12 .01117 .01117 .01117

2008 12 .01125 .01125 .01125

2012 12 .01200 .01200 .01200

2005 12 　 .01433 .01433

2013 10 　 　 .01490

유의확률 　 .393 .055 .068

Chla

2009 12 1.65833 　 　

2008 12 1.74167 　 　

2010 12 1.85000 　 　

2004 12 2.48333 2.48333 　

2011 12 2.56667 2.56667 　

2006 12 4.32500 4.32500 4.32500

2013 10 4.48000 4.48000 4.48000

2005 12 4.95000 4.95000 4.95000

2007 12 　 6.74167 6.74167

2012 12 　 　 7.58333

유의확률 　 .298 .056 .312

FC

2004 12 1.25 　

2009 12 4.75 　

2013 10 5.60 　

2010 12 5.67 　

2012 12 8.25 　

2011 12 9.25 　

2005 12 14.33 　

2006 12 21.58 21.58

2008 12 22.42 22.42

2007 12 　 58.58

유의확률 　 .808 .112

TC

2004 12 24.33 　 　

2009 12 29.25 29.25 　

2010 12 50.00 50.00 　

2008 12 51.00 51.00 　

2011 12 61.25 61.25 　

2012 12 100.08 100.08 100.08

2006 12 102.75 102.75 102.75

2005 12 103.25 103.25 103.25

2013 10 　 104.50 104.50

2007 12 　 　 150.08

유의확률 　 .054 .080 .581

표 29. continued

- 78 -

Temp Preci pH DO BOD COD SS TN DN NH3 NO3 TP DP PO4 Chla FC TCTemp Pearson 상관계수 1 .465 .362 -.840 .286 .153 .012 .083 .053 -.030 .149 .211 .312 .202 .178 .202 .281

유의확률 (양쪽) 　 .000 .000 .000 .002 .099 .897 .373 .569 .749 .108 .022 .001 .028 .054 .028 .002N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

Preci Pearson 상관계수 .465 1 .100 -.344 .472 .332 .228 .259 .210 -.117 .219 .317 .460 .449 .045 .416 .231유의확률 (양쪽) .000 　 .281 .000 .000 .000 .013 .005 .022 .208 .017 .000 .000 .000 .632 .000 .012N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

pH Pearson 상관계수 .362 .100 1 -.194 -.043 -.158 -.101 -.035 -.035 -.052 .069 -.110 .087 .091 -.003 -.017 .103유의확률 (양쪽) .000 .281 　 .036 .645 .087 .278 .704 .710 .575 .460 .237 .351 .329 .972 .855 .267N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

DO Pearson 상관계수 -.840 -.344 -.194 1 -.184 -.142 -.041 .017 .077 .051 -.012 -.180 -.188 -.114 -.082 -.109 -.189유의확률 (양쪽) .000 .000 .036 　 .046 .124 .659 .856 .410 .581 .894 .051 .041 .218 .379 .242 .040N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

BOD Pearson 상관계수 .286 .472 -.043 -.184 1 .574 .163 .400 .372 .016 .312 .327 .423 .239 .189 .269 .259유의확률 (양쪽) .002 .000 .645 .046 　 .000 .078 .000 .000 .867 .001 .000 .000 .009 .041 .003 .005N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

COD Pearson 상관계수 .153 .332 -.158 -.142 .574 1 .731 .310 .189 .074 .001 .729 .402 .397 .192 .489 .251유의확률 (양쪽) .099 .000 .087 .124 .000 　 .000 .001 .041 .424 .995 .000 .000 .000 .037 .000 .006N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

SS Pearson 상관계수 .012 .228 -.101 -.041 .163 .731 1 .211 .104 -.037 -.109 .785 .234 .467 -.004 .516 .247유의확률 (양쪽) .897 .013 .278 .659 .078 .000 　 .022 .263 .688 .241 .000 .011 .000 .964 .000 .007N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

TN Pearson 상관계수 .083 .259 -.035 .017 .400 .310 .211 1 .932 .074 .718 .370 .388 .094 .043 .221 .263유의확률 (양쪽) .373 .005 .704 .856 .000 .001 .022 　 .000 .423 .000 .000 .000 .311 .642 .016 .004N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

DN Pearson 상관계수 .053 .210 -.035 .077 .372 .189 .104 .932 1 .082 .809 .265 .333 .018 .032 .127 .227유의확률 (양쪽) .569 .022 .710 .410 .000 .041 .263 .000 　 .379 .000 .004 .000 .846 .733 .171 .014N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

NH3 Pearson 상관계수 -.030 -.117 -.052 .051 .016 .074 -.037 .074 .082 1 .009 .024 -.064 -.081 .025 .096 .264유의확률 (양쪽) .749 .208 .575 .581 .867 .424 .688 .423 .379 　 .924 .793 .490 .385 .786 .301 .004N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

NO3 Pearson 상관계수 .149 .219 .069 -.012 .312 .001 -.109 .718 .809 .009 1 .011 .255 .009 -.015 -.051 .173유의확률 (양쪽) .108 .017 .460 .894 .001 .995 .241 .000 .000 .924 　 .909 .005 .922 .871 .581 .062N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

TP Pearson 상관계수 .211 .317 -.110 -.180 .327 .729 .785 .370 .265 .024 .011 1 .513 .449 .219 .569 .354유의확률 (양쪽) .022 .000 .237 .051 .000 .000 .000 .000 .004 .793 .909 　 .000 .000 .017 .000 .000N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

DP Pearson 상관계수 .312 .460 .087 -.188 .423 .402 .234 .388 .333 -.064 .255 .513 1 .607 .179 .316 .236유의확률 (양쪽) .001 .000 .351 .041 .000 .000 .011 .000 .000 .490 .005 .000 　 .000 .052 .000 .010N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

PO4 Pearson 상관계수 .202 .449 .091 -.114 .239 .397 .467 .094 .018 -.081 .009 .449 .607 1 .082 .482 .238유의확률 (양쪽) .028 .000 .329 .218 .009 .000 .000 .311 .846 .385 .922 .000 .000 　 .377 .000 .009N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

Chla Pearson 상관계수 .178 .045 -.003 -.082 .189 .192 -.004 .043 .032 .025 -.015 .219 .179 .082 1 .188 .238유의확률 (양쪽) .054 .632 .972 .379 .041 .037 .964 .642 .733 .786 .871 .017 .052 .377 　 .041 .009N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

FC Pearson 상관계수 .202 .416 -.017 -.109 .269 .489 .516 .221 .127 .096 -.051 .569 .316 .482 .188 1 .472유의확률 (양쪽) .028 .000 .855 .242 .003 .000 .000 .016 .171 .301 .581 .000 .000 .000 .041 　 .000N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

TC Pearson 상관계수 .281 .231 .103 -.189 .259 .251 .247 .263 .227 .264 .173 .354 .236 .238 .238 .472 1유의확률 (양쪽) .002 .012 .267 .040 .005 .006 .007 .004 .014 .004 .062 .000 .010 .009 .009 .000 　N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

표 30. 환경부 수질측정망 (소양댐 4) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석

- 79 -

3-1-1-2. 한강

3-1-1-2-1. 환경요인

한강의 경우 수온은 5.0~23.0℃ (평균 11.8℃)로 측정되었고, pH는 7.4~8.5

(평균 8.0), 탁도는 2.0~6.6 NTU (평균 4.2 NTU), BOD는 1.6~2.8 mg/L (평균

2.1 mg/L), 인산염인은 0.008~0.054 mg/L (평균 0.025 mg/L), 암모니아성질소는

불검출~0.21 mg/L (평균 0.098 mg/L), 염소이온은 6.7~14.1 mg/L (평균 10.7

mg/L) 및 질산성질소는 1.26~1.95 mg/L (평균 1.61 mg/L)로 나타났다 (표 31).

이전 연구와 동일 채수시기인 8월과 10월만을 추출하여 비교한 결과, 2010~2012

년까지 수온은 13.5~26.0℃ (평균 21.6℃)이었으며, pH의 경우 7.2~8.9 (평균

8.1)이였고, 3.7~14.4 NTU (평균 7.8 NTU)로 나타남으로서, 금번 연구기간동안

조사된 결과가 이전의 결과보다는 다소 낮은 것으로 분석되었다 (표 32).

채수시기 수온(℃) pH 탁도

(NTU) BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

2013. 08 23.0 7.4 6.6 1.6 0.054 0.001 6.7 1.26

2013. 10 14.0 8.5 4.3 1.8 0.008 불검출 11.1 1.55

2013. 12 5.0 7.8 2.0 2.1 0.019 0.18 10.9 1.67

2014. 02 5.0 8.3 3.9 2.8 0.020 0.21 14.1 1.95

평균 11.8 8.0 4.2 2.1 0.025 0.098 10.7 1.61

표 31. 한강의 물리화학적 환경요인 분포

채수월

2012 2011 2010

수온(℃) pH 탁도

(NTU)수온(℃) pH 탁도

(NTU)수온(℃) pH 탁도

(NTU)

4 20.0 8.0 3.7 16.0 7.0 10.8 10.4 7.7 7.2

6 25.0 8.6 7.0 24.0 7.9 4.0 19.8 8.1 9.2

8 26.0 8.9 6.9 26.0 8.4 4.5 22.5 7.2 14.4

10 13.5 8.0 7.1 20.5 8.6 3.7 21.0 7.3 10.0

표 32. 2010~2012년도에 조사된 한강의 수온, pH 및 탁도의 분포

- 80 -

3-1-1-2-2. 지표미생물

한강의 일반세균은 2.1x102~6.7x103 CFU/mL (평균 1.9x103 CFU/mL)로 나타

났으며, 총대장균군은 2.0x100~1.9x102 CFU/mL (평균 5.1x102 CFU/mL)로 분석

되었고, 분원성대장균군은 1.2x101~4.0x101 MPN/100 mL (평균 2.6x101

MPN/100 mL)이었다. 대장균의 경우 8.5x100~3.8x101 MPN/100 mL (평균

1.9x101 MPN/100 mL)의 범위였다 (표 33). 이전연구의 채수시기 중 8월과 10월

의 경우만 비교해보면, 2011년 8월에는 일반세균이 7.0x102 CFU/mL이였고, 2012

년 8월은 4.7x102 CFU/mL이였다. 또한 2011년 10월의 일반세균은 5.2x102

CFU/mL으로 나타났고, 2012년 10월의 경우 1.1x103 CFU/mL이였다. 한강 채수

지점에서 8월에 일반세균은 금번 연구에서 가장 높게 나타났으며, 10월의 경우에는

2012년이 가장 높게 나타났다.

채수시기 일반세균(CFU/mL)

총대장균군(CFU/mL)

분원성대장균군(MPN/100mL)

대장균(MPN/100mL)

2013. 08 6.7x103 1.9x103 1.3x101 8.5x100

2013. 10 4.1x102 8.5x101 3.7x101 2.0x101

2013. 12 2.9x102 5.5x101 4.0x101 3.8x101

2014. 02 2.1x102 2.0x100 1.2x101 8.6x100

평균 1.9x103 5.1x102 2.6x101 1.9x101

표 33. 한강의 채수시기 별 지표미생물 분포

3-1-1-2-3. 유해세균

RCP 8.5 지역으로 구분된 한강유역세의 유해미생물 검출 조사 결과, S. sonnei

는 지난 3년 (2010~2012)간 검출되지 않았지만, 이번 연구기간인 2013년 10월에

검출됐으며, E. coli O157:H7은 조사기간 중 2013년 8월, 10월, 12월에만 검출된

것을 확인하였다. 이전 결과에서는 2010년 8월과 2012년 10월에 검출된 바 있다.

S. entrica는 총 3회 (8월, 10월 및 12월) 검출되었으며, 2010년에는 4월과 6월,

2011년에는 10월에 검출된 바 있으나, 2012년에는 검출되지 않았다. L.

pneumophile의 경우 2013년 10월에만 검출되었으나, 이전에는 2010년에 1회 (10

월), 2012년에는 2회 (6월과 8월) 검출되었다. V. cholerae는 2013년 10월과

- 81 -

2014년 2월에 검출되었으나, 이전 자료에서는 검출되지 않았다. C. jejuni는 조사기

간 동안 검출되지 않았다 (표 34). 한강 유역에서는 E. coli O157:H7, S. entrica

및 L. pneumophile가 다른 유해세균에 비하여 빈번하게 검출되는 것으로 판단되었

다.

금번 연구 기존 연구2013 2014 2010 2011 2012

8 10 12 2 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10S. sonnei - + - - - - - - - - - - - - - -

E. coli O157:H7 + + + - - - + - - - - - - - - +S. entrica spp. + + + - + + - - - - - + - - - -L. pneumophila - + - - - - - + - - - - - + + -

V. cholerae - + - + - - - - - - - - - - - -C. jejuni - - - - NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA

표 34. 한강에서의 유해미생물 검출 조사 결과

NA, Not Available

3-1-1-2-4. 유해바이러스

한강에서 조사된 바이러스의 경우 노로바이러스, A형 간염바이러스, 엔테로바이

러스 및 C형 로타바이러스 모두 불검출로 나타났다 (표 35).

채수

시점

노로바이러스

A형 간염바이러스

엔테로바이러스

C형 로타바이러스

GI GIIRT-PCR/

nested PCR

ICC-nested

PCR

(MPN/10 L)

2013. 08 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 10 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 12 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2014. 02 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

표 35. 한강의 채수시기 별 바이러스 분포

- 82 -

이전 연구에서 A형 간염바이러스 분석을 위해 검토된 primer와 연구대상지역인

팔당, 왕숙천 및 한강본류를 대상으로 분석한 결과, 2012년도에 10월 한강에서 A

형 간염 바이러스의 유전자가 검출되었으나, 2011년도와 2010년도의 경우 모두 불

검출로 나타났다 (표 36).

이전 연구의 노로바이러스 분석 결과는 2012년도에 불검출로 나타났다. 2011년

도에서 조사된 결과에서 노로바이러스 GI의 경우, 10월에 채취한 한강 시료에서

노로바이러스 GI으로 확정되었으며, 노로바이러스 GII의 경우에는 불검출로 나타났

다. 2010년 분석된 노로바이러스 GI의 경우, 8월과 10월에 채취한 한강 시료에서

불검출로 조사되었으며, 노로바이러스 GII의 경우에는, 한강본류의 9월 시료에서는

노로바이러스 GII가 확정되었다 (표 36). 이 등(2008)은 한강수계에서 수온이 낮은

계절에 노로바이러스의 검출이 빈번하게 나타난다고 보고한 바 있으며, K-

Calicinet의 운영현황 (정, 2008)에서도 2007년도 1,614건의 유전자 정보 중 수온

이 낮은 1~2월 및 11~12월에 축적된 정보가 1,268건으로 대다수를 차지하고 있

고, 2004년부터 2006년까지 조사된 노로바이러스 환자발생의 계절적 경향에서도

대부분 겨울철에 노로바이러스의 환자가 발생하고 있음을 알 수 있다. 그러나 본

연구에서는 한강 시료의 경우 노로바이러스가 불검출로 나타났다.

C형 로타바이러스를 분석한 결과, 2012년도의 경우 시료에서 C형 로타바이러스

는 검출되지 않았다. 그러나 2011년도의 경우에는 10월 한강본류에서 검출되으며,

2010년도에는 10월 한강에서 C형 로타바이러스가 검출된 바 있다 (표 35).

물환경 시료에 대하여 ICC-PCR를 적용하여 엔테로바이러스를 분석한 결과,

2012년도 (3차년도)시료에서는 총 2건이 검출되었다. 한강 시료에서 8월 및 10월

시료에서 각각 0.22 및 0.22 MPN/L의 엔테로바이러스가 검출되었다. 2011년도의

시료에 적용한 결과, 불검출로 나타났다 (표 36).

- 83 -

채수월

Hepatitis A virus Norovirus G1 Norovirus G2 Enterovirus(MPN/L) Rota C virus

2012 2011 2010 2012 2011 2010 2012 2011 2010 2012 2011 2012 2011 2010

4 - - - - + + - - + - - - - -

6 - - - - - - - - - 0.11 - - - -

8 - - - - - - - - - 0.22 - - - -

10 + - - - - - - - + 0.22 - - - +

표 36. 2010~2012년도에 분석한 한강 시료의 바이러스 검출 결과

3-1-1-2-5. 항생제 저항성 세균

RCP 8.5의 아열대 예상 지역인 한강 지역에서 조사된 ampicillin 저항성 세균의

분포는 1.2×101～5.5×102 CFU/mL로서, 수온이 높은 8월에 최고치를, 수온이 낮

은 2월에 최저치를 각각 보였다 (그림 31). 2012년 4월~10월까지 조사된 이전 연

구 결과에 의하면 동일 항생제 계열인 penicillin에 저항성을 보이는 세균이

1.0×100~1.2×103 CFU/mL로서 조사된 바 있으며, 수온에 따라 증가하는 유사한

경향을 보였다.

Tetracycline 저항성 세균은 연구기간동안 8월과 10월에 각각 3.0×100

CFU/mL 및 2.3×101 CFU/mL로 검출되었다. 2012년 4월~10월까지 조사된 이전

의 연구에서는 한강 지역에서 tetracycline의 저항성 세균이 검출되지 않았다. 한강

의 경우, tetracycline 저항성 세균이 1회 검출된 바 있으나, penicillin 저항성 세균

에 비하여 검출률이 낮았으며, 이러한 경향은 아열대 예외지역인 소양호에서 조사

된 경우와 유사하였다.

- 84 -

그림 31. 한강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포

3-1-1-2-6. 수질측정망

한강 (구의, 37°32′23.46″, 127°6′56.86″)에서 2004년부터 2013년까지 10년간

측정된 수온은 평균 13.8℃로서, 2004년은 평균 14.4℃, 2005년은 13.2℃, 2006

년은 13.8℃, 2007년은 13.6℃, 2008년은 14.2℃, 2009년은 14.1℃, 2010년은

13.9℃, 2011년은 13.0℃, 2012년은 13.1℃였으며, 2013년은 14.8℃로 측정되었

다. 평균수온은 2013 > 2004 > 2008 > 2009 > 2010 > 2006 > 2007 > 2005

> 2012 > 2011 순으로 높았으며, 측정된 10년 동안 2010년 7월에 수온이 25.8℃

로 가장 높았다.

강수량은 조사된 10년간 평균 132.7 mm로서, 2004년은 평균 124.9 mm,

2005년은 113.2 mm, 2006년은 140.2 mm, 2007년은 101.0 mm, 2008년은

113.0 mm, 2009년은 130.3 mm, 2010년은 170.3 mm, 2011년은 169.8 mm,

2012년은 138.5 mm 였으며, 2013년은 125.7 mm이었다. 평균 강수량은 2010 >

2011 > 2006 > 2012 > 2009 > 2013 > 2004 > 2005 > 2008 > 2007 순으로

높았으며, 측정된 10년 간, 2011년 7월에 1131.0 mm로 강수량이 가장 높게 측정

되었다.

BOD의 10년간 측정된 평균은 1.7 mg/L 로서, 2004년은 평균 1.7 mg/L, 2005

년은 1.3 mg/L, 2006년은 1.7 mg/L, 2007년은 1.6 mg/L, 2008년은 2.1 mg/L,

2009년은 2.5 mg/L, 2010년은 1.7 mg/L, 2011년은 1.7 mg/L, 2012년은 1.6

mg/L였으며, 2013년은 1.5 mg/L로 측정되었다. 평균 BOD값은 2009 > 2008 >

- 85 -

2004 = 2006 = 2010 = 2011 > 2007 = 2012 > 2013 > 2005 순이었다.

NH3-N (암모니아성 질소)는 10년간 측정된 평균값이 0.136 mg/L로서, 2004년

은 0.430 mg/L, 2005년은 0.177 mg/L, 2006년은 0.065 mg/L, 2007년은 0.097

mg/L, 2008년은 0.117 mg/L, 2009년은 0.118 mg/L, 2010년은 0.103 mg/L,

2011년은 0.091 mg/L, 2012년은 0.072 mg/L였으며, 2013년은 0.084 mg/L로 측

정되었다. 평균 NH3-N은 2004 > 2005 > 2009 > 2008 > 2010 > 2007 > 2011

> 2013 > 2012 > 2006 순으로 높았다.

NO3-N (질산성 질소)는 평균 1.86 mg/L로서, 2004년은 1.82 mg/L, 2005년은

2.15 mg/L, 2006년은 1.95 mg/L, 2007년은 1.95 mg/L, 2008년은 1.68 mg/L,

2009년은 1.49 mg/L, 2010년은 1.91 mg/L, 2011년은 1.94 mg/L, 2012년은

1.94 mg/L였으며, 2013년은 1.82 mg/L였다. 평균 NO3-N는 2005 > 2006 =

2007 > 2011 = 2012 >　2010 > 2004 = 2013 > 2008 > 2009 순으로 높았다.

PO4-P (인산염인)은 측정된 10년 간 평균 0.012 mg/L로서, 2004년은 0.015

mg/L, 2005년은 0.016 mg/L, 2006년은 0.011 mg/L, 2007년은 0.013 mg/L,

2008년은 0.013 mg/L, 2009년, 2010년, 2011년은 0.011 mg/L, 2012년은 0.012

mg/L였으며, 2013년은 0.008 mg/L였다. 평균 PO4-P은 2005 > 2004 > 2007 =

2008 > 2012 > 2006 = 2009 = 2010 = 2011 > 2013 순으로 높았다.

엽록소-a의 측정된 10년간 평균은 18.950 mg/L로서, 2004년은 23.450 mg/L,

2005년은 16.367 mg/L, 2006년은 27.067 mg/L, 2007년은 16.267 mg/L, 2008

년은 22.267 mg/L, 2009년은 24.408 mg/L, 2010년은 17.175 mg/L, 2011년은

16.100 mg/L, 2012년은 10.775 mg/L였으며, 2013년은 15.318 mg/L였다, 평균

엽록소-a는 2006 > 2009 > 2004 > 2008 > 2010 > 2005 > 2007 > 2011 >

2013 > 2012 순으로 높게 측정되었다.

총대장균군의 측정된 10년간 평균은 2.8x103/100 mL로서, 2004년은

4.1x103/100 mL, 2005년은 2.6x102/100 mL, 2006년은 5.1x102/100 mL, 2007

년은 7.6x101/100 mL, 2008년은 1.0x103/100 mL, 2009년은 5.2x102/100 mL,

2010년은 3.2x102/100 mL, 2011년은 1.4x103/100 mL, 2012년은 4.5x102/100

mL였으며, 2013년은 1.5x102/100 mL 로 검출되었다. 평균 총대장균군의 검출은

2010 > 2011 > 2004 > 2009 > 2012 > 2008 > 2013 > 2006 > 2007 > 2005

년도 순으로 높게 검출되었으며, 측정된 10년 중 2010년 2월과 2011년 7월에

- 86 -

5.5x104/100 mL로 총대장균군이 가장 많이 검출되었다.

분원성대장균군의 평균은 4.2x102/100 mL로서, 2004년은 2.0x102/100 mL,

2005년은 4.0x101/100 mL, 2006년은 7.4x101/100 mL, 2007년은 7.6x101/100

mL, 2008년은 1.0x103/100 mL, 2009년은 5.2x102/100 mL, 2010년은

3.2x102/100 mL, 2011년은 1.4x103/100 mL, 2012년은 4.5x102/100 mL였으며,

2013년은 1.5x102/100 mL였다. 분원성대장균군의 평균은 2011 > 2008 > 2009

> 2012 > 2010 > 2004 > 2013 > 2007 > 2006 > 2005 년도 순으로 높았으며,

2011년 8월에 분원성대장균군의 수가 1.5x104/100 mL로 가장 많이 검출 되었다.

- 87 -

Year Preci1)(mm)

Temp2)(℃) pH DO

(mg/L)BOD(mg/L)

COD(mg/L)

SS(mg/L)

TN(mg/L)

NH3-N(mg/L)

NO3-N(mg/L)

TP(mg/L)

PO4-P(mg/L)

DN(mg/L)

DP(mg/L)

Chla(mg/m3)

TC(/100mL)

FC(/100mL)

2004mean. 124.9 14.4 7.9 11.1 1.7 3.8 7.6 2.812 0.430 1.82 0.051 0.015 2.911 0.032 23.450 4.1x103 2.0x102

min. 6.5 2.0 6.9 8.5 0.5 2.6 2.3 0.0 0.207 0.79 0.009 0.000 2.446 0.004 0.000 1.1x102 1.3x101

max. 510.7 25.0 8.8 14.5 3.2 4.8 31.6 4.634 0.674 2.48 0.093 0.035 4.396 0.079 64.800 2.7x104 1.0x103

2005mean. 113.2 13.2 8.0 10.8 1.3 3.8 7.0 2.920 0.177 2.15 0.064 0.016 2.537 0.034 16.367 2.6x102 4.0x101

min. 4.5 2.0 6.9 7.4 0.6 3.1 2.4 2.236 0.009 1.57 0.030 0.007 1.942 0.018 1.800 8.0x101 1.0x101

max. 313.3 25.0 9.0 15.7 3.1 5.5 22.3 4.046 0.642 2.87 0.170 0.034 3.392 0.069 40.700 5.2x102 1.5x102

2006mean. 140.2 13.8 8.3 11.0 1.7 3.5 8.2 2.570 0.065 1.95 0.050 0.011 2.262 0.020 27.067 5.1x102 7.4x101

min. 11.1 2.0 7.4 8.4 0.6 2.0 3.4 1.783 0.001 1.30 0.022 0.001 1.663 0.006 6.300 1.1x102 9.0x100

max. 1014.0 23.0 9.1 14.8 2.9 5.2 21.1 5.056 0.157 2.62 0.101 0.031 3.320 0.043 56.600 1.4x103 2.3x102

2007mean. 101.0 13.6 8.1 10.9 1.6 3.9 10.1 2.397 0.097 1.95 0.044 0.013 2.306 0.022 16.267 4.8x102 7.6x101

min. 10.8 2.0 6.3 8.2 0.5 3.2 3.2 1.926 0.006 1.12 0.019 0.001 1.798 0.006 2.400 1.9x101 ND3)

max. 274.1 23.0 9.1 14.0 3.5 5.3 31.2 2.881 0.265 2.50 0.086 0.052 2.736 0.066 30.700 2.1x103 5.0x102

2008mean. 113.0 14.2 8.6 11.5 2.1 4.3 7.6 2.169 0.117 1.68 0.057 0.013 2.005 0.022 22.267 2.7x103 1.0x103

min. 15.0 2.3 8.2 8.4 1.1 3.6 4.9 1.653 0.011 1.32 0.010 0.001 1.499 0.005 1.600 9.0x100 NDmax. 530.8 23.8 9.2 15.4 2.9 5.6 14.2 2.912 0.289 2.24 0.090 0.041 2.614 0.049 47.000 6.9x103 3.2x103

2009mean. 130.3 14.1 8.5 12.2 2.5 5.0 13.5 2.070 0.118 1.49 0.048 0.011 1.938 0.021 24.408 4.0x103 5.2x102

min. 5.7 2.0 7.6 9.0 1.4 3.5 5.1 1.553 0.020 1.20 0.029 0.002 1.513 0.011 6.5000 6.7x101 NDmax. 659.4 23.6 9.1 16.0 3.9 6.3 59.0 2.795 0.240 1.99 0.096 0.030 2.578 0.051 55.7000 2.0x104 1.6x103

2010mean. 170.3 13.9 8.3 12.4 1.7 4.5 7.5 2.370 0.103 1.91 0.039 0.011 2.286 0.021 17.175 5.9x103 3.2x102

min. 10.9 1.0 7.7 9.5 1.1 3.9 2.5 1.903 0.024 1.48 0.018 0.002 1.815 0.009 5.800 8.7x101 3.0x100

max. 671.5 25.8 8.7 15.6 2.2 5.6 15.0 2.895 0.634 2.22 0.077 0.032 2.837 0.045 30.400 5.5x104 1.8x103

2011mean. 169.8 13.0 8.1 12.3 1.7 4.1 16.6 2.526 0.091 1.94 0.049 0.011 2.446 0.025 16.100 5.4x103 1.4x103

min. 6.7 1.4 7.5 8.6 0.9 3.3 3.8 2.041 0.013 1.52 0.028 0.002 1.956 0.011 3.400 4.2x101 3.0x100

max. 1131.0 22.7 8.6 16.7 2.6 5.5 70.4 3.264 0.316 2.72 0.90 0.028 3.190 0.041 40.000 5.5x104 1.5x104

2012mean. 138.5 13.1 8.2 12.2 1.6 4.4 13.1 2.418 0.072 1.94 0.046 0.012 2.351 0.023 10.775 3.1x103 4.5x102

min. 0.8 0.8 7.9 9.2 0.8 3.6 2.0 1.694 0.025 1.33 0.026 0.003 1.608 0.011 1.400 2.3x101 NDmax. 464.9 24.0 8.8 16.3 2.7 6.6 72.4 2.690 0.258 2.36 0.103 0.036 2.671 0.046 28.600 3.2x104 4.7x103

2013mean. 125.7 14.8 8.0 11.8 1.5 3.9 7.1 2.225 0.084 1.82 0.036 0.008 2.147 0.016 15.318 1.2x103 1.5x102

min. 189.1 2.2 7.6 9.7 0.8 2.7 3.0 1.788 0.009 1.57 0.016 0.000 1.764 0.007 5.300 3.0x101 NDmax. 676.2 25.1 8.4 14.5 2.0 5.0 18.5 2.785 0.423 2.12 0.070 0.028 2.718 0.031 40.700 4.3x103 6.0x102

Totalmean. 132.7 13.8 8.2 11.6 1.7 4.1 9.8 2.450 0.136 1.86 0.078 0.012 2.315 0.024 18.950 2.8x103 4.2x102

min. 0.8 0.8 6.3 7.4 0.5 2.0 2.0 0.0 0.001 0.79 0.009 0.000 1.499 0.004 0.000 9.0x100 NDmax. 1131.0 25.8 9.2 16.7 3.9 6.6 72.4 5.056 0.674 2.87 0.170 0.052 4.396 0.079 64.800 5.5x104 1.5x104

표 37. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년 수질자료

- 88 -

그림 32. 서울지역의 강수현황

그림 33. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간의 온도변화

- 89 -

그림 34. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포

그림 35. 환경부 수질측정망 (구의)의 최근 10년간 총대장균군 분포

- 90 -

기후변화 RCP 8.5에 해당하는 한강 (구의)에 대하여 2004년부터 2013년까지

10년간 환경부 수질측정망으로부터 월평균 수질자료를 확보하고, 년도별 차이를 검

증하기 위한 일원배치분산분석을 수행하였다. 분산분석결과, 수온 및 강수량 등은

유의수준 0.05하에서 차이를 보이지 않아, 년도별 차이가 없는 것으로 분석되었다.

그러나 pH, 유기물량 (BOD 및 COD), 및 질소 (총질소, 용존질소, 암모니아성질소

및 질산성질소) 등 환경요인은 유의한 차이를 보였다. 반면에 소양호에서는 유의한

차이를 보였던 엽록소-a 및 분원성대장균군과 총대장균군은 년도별로 차이가 없는

것으로 분석되었다.

사후분석결과, pH는 2008년도에, BOD와 COD는 2009년도에, 질소는 2004년

도와 2005년도에 타 시기보다 유의하게 높게 나타났다.

상관관계 분석결과, 수온은 강수량, pH, 부유물질량, 질소, 인 및 엽록소-a와 양

의 상관관계를 보였으며, 용존산소량과는 음의 상관관계를 보였다. 그러나 수온과

총대장균군 및 분원성대장균군 등 지표미생물과는 유의한 상관성을 보이지 않았다.

분원성대장균군은 부유물질량 및 인산염인과 양의 상관관계를 보였으며, 총대장균

군은 COD, 부유물질량 및 인산염인과 양의 상관관계를 보였다. 일반적으로 미생물

의 분포에 영향을 미치는 가장 큰 요인은 수온을 들 수 있다. 그러나 조사된 자료

에서는 총대장균군 및 분원성대장균군의 분포는 수온과 유의한 관련성이 나타나지

않았고, 다른 환경요인과의 관련성이 유의하게 나타나는 결과를 보여주었다.

- 91 -

제곱합 df 평균 제곱 F 유의확률Temp

집단-간 37.018 9 4.113 .061 1.000

집단-내 7406.253 109 67.947 　 　

합계 7443.272 118 　 　 　

Preci

집단-간 57090.104 9 6343.345 .161 .997

집단-내 4302877.870 109 39475.944 　 　

합계 4359967.974 118 　 　 　

pH

집단-간 5.697 9 .633 2.483 .013

집단-내 27.792 109 .255 　 　

합계 33.489 118 　 　 　

DO

집단-간 44.210 9 4.912 1.023 .426

집단-내 523.341 109 4.801 　 　

합계 567.552 118 　 　 　

BOD

집단-간 12.129 9 1.348 2.760 .006

집단-내 53.228 109 .488 　 　

합계 65.356 118 　 　 　

COD

집단-간 19.438 9 2.160 4.076 .000

집단-내 57.753 109 .530 　 　

합계 77.192 118 　 　 　

SS

집단-간 1230.637 9 136.737 1.136 .344

집단-내 13122.078 109 120.386 　 　

합계 14352.715 118 　 　 　

TN

집단-간 7.824 9 .869 2.712 .007

집단-내 34.935 109 .321 　 　

합계 42.760 118 　 　 　

DN

집단-간 7.934 9 .882 5.922 .000

집단-내 16.076 108 .149 　 　

합계 24.010 117 　 　 　

NH3

집단-간 1.263 9 .140 9.608 .000

집단-내 1.592 109 .015 　 　

합계 2.855 118 　 　 　

NO3

집단-간 3.440 9 .382 3.366 .001

집단-내 12.375 109 .114 　 　

합계 15.815 118 　 　 　

TP

집단-간 .007 9 .001 1.313 .238

집단-내 .063 109 .001 　 　

합계 .070 118 　 　 　

DP

집단-간 .003 9 .000 1.778 .081

집단-내 .020 108 .000 　 　

합계 .023 117 　 　 　

PO4

집단-간 .001 9 .000 .599 .795

집단-내 .013 109 .000 　 　

합계 .014 118 　 　 　

Chla

집단-간 2771.910 9 307.990 1.797 .077

집단-내 18682.447 109 171.399 　 　

합계 21454.357 118 　 　 　

FC

집단-간 20825747.390 9 2313971.932 1.021 .428

집단-내 247097947.182 109 2266953.644 　 　

합계 267923694.571 118 　 　 　

TC

집단-간 462002834.368 9 51333648.263 .745 .667

집단-내 7509404915.212 109 68893623.075 　 　

합계 7971407749.580 118 　 　 　

표 38. 환경부 수질측정망 (구의) 자료의 분산분석

- 92 -

year N유의수준 = 0.05에 대한 부집단

1 2 3 4

pH

2004 12 7.867 　

2005 12 7.967 7.967

2013 11 8.027 8.027

2011 12 8.092 8.092

2007 12 8.125 8.125

2012 12 8.217 8.217

2006 12 8.258 8.258

2010 12 8.333 8.333

2009 12 8.450 8.450

2008 12 　 8.625

BOD

2005 12 1.333 　

2013 11 1.473 　

2007 12 1.558 　

2012 12 1.625 　

2011 12 1.692 1.692

2006 12 1.708 1.708

2004 12 1.733 1.733

2010 12 1.733 1.733

2008 12 2.058 2.058

2009 12 　 2.533

COD

2006 12 3.517 　 　

2005 12 3.758 3.758 　

2004 12 3.833 3.833 　

2013 11 3.900 3.900 　

2007 12 3.925 3.925 　

2011 12 4.117 4.117 4.117

2008 12 4.292 4.292 4.292

2012 12 4.358 4.358 4.358

2010 12 　 4.517 4.517

2009 12 　 　 4.967

TN

2009 12 2.06983 　 　

2008 12 2.16875 2.16875 　

2013 11 2.22536 2.22536 2.22536

2010 12 2.37042 2.37042 2.37042

2007 12 2.39708 2.39708 2.39708

2012 12 2.41842 2.41842 2.41842

2011 12 2.52617 2.52617 2.52617

2006 12 2.57000 2.57000 2.57000

2004 12 　 2.81225 2.81225

2005 12 　 　 2.91967

DN

2009 12 1.93825 　 　 　

2008 12 2.00500 2.00500 　 　

2013 11 2.14655 2.14655 2.14655 　

2006 12 2.26167 2.26167 2.26167 　

2010 12 2.28600 2.28600 2.28600 　

2007 12 2.30575 2.30575 2.30575 　

2012 12 2.35075 2.35075 2.35075 　

2011 12 　 2.44617 2.44617 　

2005 12 　 　 2.53717 2.53717

2004 11 　 　 　 2.91091

표 39. 환경부 수질측정망 (구의) 자료의 사후분석

- 93 -

year N유의수준 = 0.05에 대한 부집단

1 2 3 4

NH3

2006 12 .06492 　

2012 12 .07242 　

2013 11 .08355 　

2011 12 .09058 　

2007 12 .09658 　

2010 12 .10275 　

2008 12 .11658 　

2009 12 .11842 　

2005 12 .17708 　

2004 12 　 .43017

NO3

2009 12 1.4896 　 　

2008 12 1.6808 1.6808 　

2004 12 1.8150 1.8150 1.8150

2013 11 1.8229 1.8229 1.8229

2010 12 　 1.9099 1.9099

2012 12 　 1.9382 1.9382

2011 12 　 1.9386 1.9386

2007 12 　 1.9460 1.9460

2006 12 　 1.9488 1.9488

2005 12 　 　 2.1501

표 39. continued

- 94 -

Temp Preci pH DO BOD COD SS TN DN NH3 NO3 TP DP PO4 Chla FC TC

TempPearson 상관계수 1 .521 -.236 -.842 -.110 -.029 .330 -.391 -.431 -.337 -.471 .419 .361 .409 -.314 .144 .000유의확률 (양쪽) 　 .000 .010 .000 .234 .754 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .001 .118 .996N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

PreciPearson 상관계수 .521 1 -.306 -.418 -.160 .075 .646 -.174 -.113 -.168 -.077 .491 .386 .478 -.247 .076 .046유의확률 (양쪽) .000 　 .001 .000 .083 .416 .000 .059 .222 .068 .406 .000 .000 .000 .007 .411 .622N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

pHPearson 상관계수 -.236 -.306 1 .445 .533 .333 -.302 -.170 -.294 -.142 -.239 -.339 -.429 -.458 .382 -.082 -.104유의확률 (양쪽) .010 .001 　 .000 .000 .000 .001 .065 .001 .122 .009 .000 .000 .000 .000 .373 .262N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

DOPearson 상관계수 -.842 -.418 .445 1 .390 .282 -.250 .266 .255 .219 .258 -.456 -.423 -.475 .408 -.099 .061유의확률 (양쪽) .000 .000 .000 　 .000 .002 .006 .003 .005 .017 .005 .000 .000 .000 .000 .284 .511N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

BODPearson 상관계수 -.110 -.160 .533 .390 1 .641 -.118 -.072 -.223 .010 -.306 -.233 -.313 -.355 .492 -.028 .045유의확률 (양쪽) .234 .083 .000 .000 　 .000 .201 .434 .015 .918 .001 .011 .001 .000 .000 .765 .628N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

CODPearson 상관계수 -.029 .075 .333 .282 .641 1 .305 .012 -.127 -.028 -.229 -.004 -.110 -.057 .326 .118 .220유의확률 (양쪽) .754 .416 .000 .002 .000 　 .001 .897 .169 .758 .012 .966 .238 .536 .000 .202 .016N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

SSPearson 상관계수 .330 .646 -.302 -.250 -.118 .305 1 -.114 -.033 -.137 .016 .530 .347 .480 -.182 .287 .251유의확률 (양쪽) .000 .000 .001 .006 .201 .001 　 .218 .721 .138 .866 .000 .000 .000 .047 .002 .006N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

TNPearson 상관계수 -.391 -.174 -.170 .266 -.072 .012 -.114 1 .766 .466 .451 .006 .002 -.037 .189 -.105 -.037유의확률 (양쪽) .000 .059 .065 .003 .434 .897 .218 　 .000 .000 .000 .950 .981 .687 .039 .257 .691N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

DNPearson 상관계수 -.431 -.113 -.294 .255 -.223 -.127 -.033 .766 1 .621 .631 .007 .048 .020 .060 -.123 -.026유의확률 (양쪽) .000 .222 .001 .005 .015 .169 .721 .000 　 .000 .000 .938 .604 .826 .519 .183 .778N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

NH3Pearson 상관계수 -.337 -.168 -.142 .219 .010 -.028 -.137 .466 .621 1 .111 -.014 .108 .070 .166 -.050 .141유의확률 (양쪽) .000 .068 .122 .017 .918 .758 .138 .000 .000 　 .231 .883 .246 .450 .071 .586 .127N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

NO3Pearson 상관계수 -.471 -.077 -.239 .258 -.306 -.229 .016 .451 .631 .111 1 .103 .025 .045 -.043 -.125 -.067유의확률 (양쪽) .000 .406 .009 .005 .001 .012 .866 .000 .000 .231 　 .264 .785 .626 .644 .175 .468N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

TPPearson 상관계수 .419 .491 -.339 -.456 -.233 -.004 .530 .006 .007 -.014 .103 1 .725 .736 -.170 .154 .099유의확률 (양쪽) .000 .000 .000 .000 .011 .966 .000 .950 .938 .883 .264 　 .000 .000 .065 .094 .283N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

DPPearson 상관계수 .361 .386 -.429 -.423 -.313 -.110 .347 .002 .048 .108 .025 .725 1 .885 -.241 .136 .124유의확률 (양쪽) .000 .000 .000 .000 .001 .238 .000 .981 .604 .246 .785 .000 　 .000 .008 .141 .182N 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118 118

PO4Pearson 상관계수 .409 .478 -.458 -.475 -.355 -.057 .480 -.037 .020 .070 .045 .736 .885 1 -.318 .203 .198유의확률 (양쪽) .000 .000 .000 .000 .000 .536 .000 .687 .826 .450 .626 .000 .000 　 .000 .027 .031N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

ChlaPearson 상관계수 -.314 -.247 .382 .408 .492 .326 -.182 .189 .060 .166 -.043 -.170 -.241 -.318 1 -.129 -.052유의확률 (양쪽) .001 .007 .000 .000 .000 .000 .047 .039 .519 .071 .644 .065 .008 .000 　 .160 .577N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

FCPearson 상관계수 .144 .076 -.082 -.099 -.028 .118 .287 -.105 -.123 -.050 -.125 .154 .136 .203 -.129 1 .749유의확률 (양쪽) .118 .411 .373 .284 .765 .202 .002 .257 .183 .586 .175 .094 .141 .027 .160 　 .000N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

TCPearson 상관계수 .000 .046 -.104 .061 .045 .220 .251 -.037 -.026 .141 -.067 .099 .124 .198 -.052 .749 1유의확률 (양쪽) .996 .622 .262 .511 .628 .016 .006 .691 .778 .127 .468 .283 .182 .031 .577 .000 　N 119 119 119 119 119 119 119 119 118 119 119 119 118 119 119 119 119

표 40. 환경부 수질측정망 (구의) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석

- 95 -

3-1-1-3. 금강

3-1-1-3-1. 환경요인

금강 조사지점에서 수온은 5.0~22.0℃ (평균 13.0℃)로 관측되었고, pH는

7.0~7.9 (평균 7.3), 탁도는 1.3~2.2 NTU (평균 1.8 NTU), BOD는 1.3~2.0

mg/L (평균 1.7 mg/L), 인산염인은 0.004~0.022 mg/L (평균 0.014 mg/L), 암모

니아성질소는 불검출~0.12 mg/L (평균 0.038 mg/L), 염소이온은 7.9~9.3 mg/L

(평균 8.6 mg/L) 및 질산성질소는 0.67~0.91 mg/L (평균 0.77 mg/L)의 범위로

조사되었다 (표 41).

채수시기 수온(℃) pH 탁도

(NTU) BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

2013. 08 22.0 7.0 1.9 2.0 0.022 0.003 8.5 0.91

2013. 10 17.0 7.9 2.2 1.6 0.004 불검출 7.9 0.67

2013. 12 8.0 7.1 1.7 1.7 0.010 0.12 8.5 0.70

2014. 02 5.0 7.3 1.3 1.3 0.018 0.03 9.3 0.78

평균 13.0 7.3 1.8 1.7 0.014 0.038 8.6 0.77

표 41. 금강의 물리화학적 환경요인 분포

3-1-1-3-2. 지표미생물

금강에서 조사된 일반세균은 1.2x102~1.6x104 CFU/mL (평균 4.1x103

CFU/mL)이었으며, 총대장균군은 1.0x101~6.3x102 CFU/mL (평균 2.0x102

CFU/mL)로 나타났다. 분원성대장균군은 1.0x100~5.1x101 MPN/100 mL (평균

1.5x101 MPN/100 mL)이고, 대장균의 경우 불검출~5.1x100 MPN/100 mL (평균

1.8x100 MPN/100 mL)이었다 (표 42).

다른 지역과 유사하게 수온이 높았던 8월에 지표미생물은 가장 높은 분포를 보

였으며, 수온이 낮아지는 경우에는 지표미생물의 수도 감소하는 것으로 나타났다.

- 96 -

채수시기 일반세균(CFU/mL)

총대장균군(CFU/mL)

분원성대장균군(MPN/100mL)

대장균(MPN/100mL)

2013. 08 1.6x104 6.3x102 5.1x101 불검출

2013. 10 1.4x102 1.1x102 2.0x100 1.0x100

2013. 12 1.3x102 5.8x101 5.1x100 5.1x100

2014. 02 1.2x102 1.0x101 1.0x100 1.0x100

평균 4.1x103 2.0x102 1.5x101 1.8x100

표 42. 금강의 채수시기 별 지표미생물 분포

3-1-1-3-3. 유해세균

한강과 같이 RCP 8.5 지역으로 구분된 금강유역에서 Shigella sonnei는 2013

년 10월에 총 1회 검출되었으나, 이전 결과에서는 검출되지 않았다. E. coli

O157:H7의 경우 총 3회 (10월, 12월 및 2월) 검출되었으나, 이전의 자료에서는

2010년 4월에 1회만 검출되었고, 이후에는 검출되지 않았다. S. entrica의 경우

2013년 총 3회 (10월, 12월 및 2월)에 검출되었으나, 이전 결과에서는 검출되지

않았다. L. pneumophile는 총 2회 (10월과 2월) 검출되었으며, 이전 결과에서는

2011년 1회 (8월), 2012년 1회 (6월)에 검출된 것으로 확인되었다. V. cholerae의

경우 2012년 2회 (8월과 10월) 검출되었고, 2013년에는 3회 (10월, 12월 및 2월)

에 검출되었다. C. jejuni의 경우 2013년 10월 시료에서만 검출되었다 (표 43). 특

히 10월 시료에서는 대상으로 했던 6종의 유해세균이 모두 검출됨으로서, 소양호나

한강의 지점들과는 다른 경향을 보였다. 이 결과는 지점에 따라 연구대상이었던 6

종의 유해세균이 모두 검출될 가능성이 있음을 보여주었다.

금번 연구 기존 연구2013 2014 2010 2011 2012

8 10 12 2 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10S. sonnei - + - - - - - - - - - - - - - -

E. coli O157:H7 - + + + + - - - - - - - - - - -S. entrica spp. - + + + - - - - - - - - - - - -L. pneumophila - + - + - - - - - - + - - + - -

V. cholerae - + + + - - - - - - - - - - + +C. jejuni - + - - NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA

표 43. 금강에서의 유해미생물 검출 조사 결과

NA, not Available

- 97 -

3-1-1-3-4. 유해바이러스

금강에서 경우 노로바이러스, 엔테로바이러스 및 C형 로타바이러스 모두 불검출

로 나타났다 (표 44 및 그림 36). 이전 연구인 2013년 8월 금강 시료에서는 동일

지점에서 A형 간염바이러스가 검출이 확정된 바 있었다.

채수

시점

노로바이러스

A형 간염바이러스

엔테로바이러스

C형 로타바이러스

GI GIIRT-PCR/

nested PCR

ICC-nested

PCR

(MPN/10 L)

2013. 08 불검출 불검출 + 불검출 불검출 불검출

2013. 10 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 12 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2014. 02 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

표 44. 금강의 채수시기 별 바이러스 분포

그림 36. 8월 채수시료의 A형 간염바이러스의 분석결과

Lane M, marker; lane 1, 소양호; lane 2, 한강; lane 3, 영산강; lane 4, 금강; lane 5, 계성천; lane 6, 주암호; lane 7, 낙동강; (+), positive control; (RT-), RT PCR negative control; (NE-), nested PCR negative control.

2013년도 8월의 금강 시료의 검출된 유전자는 HAV genotype ⅠB와 유사한

바이러스주로 분석되었다 (그림 37). Lemon 등 (1992)과 Nainan 등 (2006)에 의

- 98 -

하면 한강수계에서 나타난 type IA와 IB의 A형 간염바이러스는 인간에게 감염이

쉬운 것으로 보고한 바 있다. 국내에서 2007년부터 2008년까지 발생한 급성 A형

간염환자로부터 분리한 A형 간염바이러스의 유전형을 분석한 이 (2009)에 의하면,

2007년에는 검사를 실시한 237명 중 141명이 유전자 양성이었고, 유전자형 IA가

116건 (82.3%), IIIA가 15건 (10.6%) 이었으며, 2008년에는 427명중에 237명이

유전자 양성이었고, 그 중에서 유전자형 IA가 157건 (59.7%), IIIA가 93건

(35.4%), 그리고 IB가 13건 (4.9%) 이었다고 보고하였다. 노 등 (2011)은 2008년

11월부터 2009년 12월까지 광주, 전남 지역에서 발생한 67명에서 A형 간염환자

혈청으로부터 HAV의 유전형을 분석한 결과 IA형이 8명(11.9%), IIIA형은 59명

(88.1%)으로 나타났다고 보고하였다. 이 보고들을 종합하면 국내에서 A형 간염바

이러스의 유전형은 IA가 주요 유전형이지만, IIIA와 IB 유전형도 검출된 것을 확인

할 수 있으며, 본 연구에서 조사된 유전형과도 유사한 것으로 분석되었다.

한편, Mbithi 등 (1991)은 A형 간염바이러스가 통기성이 없는 표면환경에서 폴

리오바이러스에 비하여 생존력이 우수했으며, 낮은 수분에서도 생존력이 좋은 것으

로 보고한 바 있어, A형 간염바이러스가 환경에 대하여 내성이 있음을 나타내고 있

다. Villar 등 (2002)이 브라질에서 연구한 바에 의하면, 강우가 많은 시기에 A형

간염 환자가 증가한다고 보고하였다. 또한 Biziagos 등 (1988)에 의하면 물환경이

A형 간염바이러스의 저장소로서의 역할을 한다고 보고하고 있다. 검출되는 유전형

이 환자에서 보고된 것들과 유사하며, 물환경에서 바이러스가 직접 증식하지 않기

때문에 대부분이 오염이 유역을 통한 유입임을 생각할 때, 국내 물환경은 환자로부

터 유래되는 A형 간염바이러스의 오염에 노출되어 있다는 것을 추론할 수 있다. 또

한 국내에서 A형 간염환자가 지속적으로 발생하고 있으며, 바이러스와 같은 수인성

바이러스의 전파경로가 물을 통해 다시 사람에게로 전파될 수 있다는 것과 더불어

미국 및 WHO에서 A형 간염바이러스를 감시하기 위해 규정하고 있다는 것을 생각

할 때, 국내 물환경에서 A형 간염바이러스의 지속적인 감시 필요성은 매우 높다고

판단된다.

- 99 -

그림 37. 2013년도 8월 금강 시료에서 검출된 A형 간염바이러스 계통분류학적 분석

3-1-1-3-5. 항생제 저항성 세균

RCP 8.5의 아열대 예상 지역인 금강 현도교 지역에서 조사된 ampicillin 저항성

세균의 분포는 6.7×101~2.0×103 CFU/mL로서, 수온이 높은 8월에 최고치를, 수온

이 낮은 12월에 최저치를 각각 보였다 (그림 38). 2012년 4월~10월까지 조사된

이전 연구 결과에 의하면 동일 항생제 계열인 penicillin에 저항성을 보이는 세균이

6.3×101~5.0×103 CFU/mL로서 조사된 바 있으며, 수온에 따라 증가하는 유사한

경향을 보였다.

Tetracycline 저항성 세균은 연구기간동안 수온이 가장 높았던 8월에만

1.7×101 CFU/mL로 1회 검출되었다. 2012년 4월～10월까지 조사된 이전의 연구

에서는 금강 지역에서 tetracycline의 저항성 세균은 다른 지역에 비하여 높은 출현

빈도를 보였으며, 불검출~3.0×102 CFU/mL의 분포를 갖는 것으로 조사된 바 있

다.

- 100 -

그림 38. 금강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포

3-1-1-3-6. 수질측정망

금강 (현도, 36°26′44.86″, 127°27′17.12″)에서 2004년부터 2013년까지 10년

간 측정된 수온은 평균 13.8℃로서, 2004년은 평균 14.5℃, 2005년은 13.3℃,

2006년은 13.8℃, 2007년은 13.6℃, 2008년은 13.5℃, 2009년은 15.4℃, 2010년

은 14.3℃, 2011년은 13.2℃, 2012년은 12.9℃였으며, 2013년은 13.1℃로 측정되

었다. 평균수온은 2009 > 2004 > 2010 > 2006 > 2007 > 2008 > 2005 >

2011 > 2013 > 2012 순으로 높았으며, 측정된 10년 동안 2009년 8월에 수온이

27.0℃로 가장 높았다.

강수량은 조사된 10년간 평균 117.7 mm로서, 2004년은 평균 124.7 mm,

2005년은 138.0 mm, 2006년은 99.6 mm, 2007년은 145.9 mm, 2008년은 86.5

mm, 2009년은 90.9 mm, 2010년은 118.3 mm, 2011년은 162.0 mm, 2012년은

117.5 mm였으며, 2013년은 93.4 mm였다. 평균 강수량은 2011 > 2007 > 2005

> 2004 > 2010 > 2012 > 2006 > 2013 > 2009 > 2008 순으로 높았으며, 측정

된 10년 간, 2011년 7월에 587.3 mm로 강수량이 가장 높게 측정되었다.

BOD의 10년간 측정된 평균은 0.7 mg/L 로서, 2004년은 0.7 mg/L, 2005년은

0.9 mg/L, 2006년과 2007년은 0.8 mg/L, 2008년은 0.6 mg/L, 2009년과 2010년

은 0.7 mg/L, 2011년은 0.6 mg/L, 2012년은 0.7 mg/L였으며, 2013년은 0.6

mg/L로 측정되었다. 평균 BOD값은 2005 > 2006 = 2007 > 2004 = 2009 =

2010 = 2012 > 2008 = 2011 = 2013 순이었다.

- 101 -

NH3-N (암모니아성 질소)는 10년간 측정된 평균값이 0.061 mg/L로서, 2004년

은 0.155 mg/L, 2005년은 0.053 mg/L, 2006년은 0.051 mg/L, 2007년은 0.057

mg/L, 2008년은 0.012 mg/L, 2009년은 0.067 mg/L, 2010년은 0.086 mg/L,

2011년은 0.053 mg/L, 2012년은 0.038 mg/L였으며, 2013년은 0.040 mg/L로 측

정되었다. 평균 NH3-N은 2004 > 2010 > 2009 > 2007 > 2005 = 2011 > 2006

> 2012 > 2013 > 2008 순으로 높았다.

NO3-N (질산성 질소)는 평균 1.19 mg/L로서, 2004년은 1.77 mg/L, 2005년은

1.32 mg/L, 2006년은 0.96 mg/L, 2007년은 1.26 mg/L, 2008년은 0.99 mg/L,

2009년은 0.87 mg/L, 2010년은 1.16 mg/L, 2011년은 1.19 mg/L, 2012년은

1.25 mg/L였으며, 2013년은 1.09 mg/L였다. 평균 NO3-N는 2004 > 2005 >

2007 > 2012 > 2011 >　2010 > 2013 > 2008 > 2006 > 2009 순으로 높았다.

PO4-P (인산염인)은 측정된 10년 간 평균 0.004 mg/L로서, 2004년은 0.011

mg/L, 2005년은 0.001 mg/L, 2006년은 0.005 mg/L, 2007년은 0.004 mg/L,

2008년은 0.003 mg/L, 2009년은 0.005 mg/L, 2010년은 0.003 mg/L, 2011년은

0.009 mg/L, 2012년은 0.006 mg/L였으며, 2013년은 0.001 mg/L였다. 평균

PO4-P은 2004 > 2011 > 2012 > 2006 = 2009 > 2007 > 2008 = 2010 >

2005 = 2013 순으로 높았다.

엽록소-a의 측정된 10년간 평균은 3.543 mg/L로서, 2004년은 4.250 mg/L,

2005년은 3.125 mg/L, 2006년은 1.883 mg/L, 2007년은 2.350 mg/L, 2008년은

3.508 mg/L, 2009년은 5.992 mg/L, 2010년은 4.258 mg/L, 2011년은 3.208

mg/L, 2012년은 2.658 mg/L였으며, 2013년은 4.192 mg/L였다. 평균 엽록소-a는

2009 > 2010 > 2004 > 2013 > 2008 > 2011 > 2005 > 2012 > 2007 > 2006

순으로 높게 측정되었다.

총대장균군의 측정된 10년간 평균은 1.7x102/100 mL로서, 2004년은

3.0x101/100 mL, 2005년은 7.8x101/100 mL, 2006년과 2007년은 1.3x102/100

mL, 2008년은 1.8x102/100 mL, 2009년은 3.8x102/100 mL, 2010년은

1.1x102/100 mL, 2011년은 2.6x102/100 mL, 2012년은 2.2x102/100 mL였으며,

2013년은 1.6x102/100 mL 로 검출되었다. 평균 총대장균군의 검출은 2009 >

2011 > 2012 > 2008 > 2013 > 2006 = 2007 > 2010 > 2005 > 2004 년도 순

으로 높게 검출되었으며, 측정된 10년 중 2009년 10월에 1.6x103/100 mL로 총대

- 102 -

장균군이 가장 많이 검출되었다.

분원성대장균군의 평균은 2.5x101/100 mL로서, 2004년은 6.2x100/100 mL,

2005년은 2.2x101/100 mL, 2006년은 7.3x101/100 mL, 2007년은 3.8x101/100

mL, 2008년은 2.5x100/100 mL, 2009년은 5.5x101/100 mL, 2010년은

7.3x100/100 mL, 2011년은 2.7x101/100 mL, 2012년은 1.0x101/100 mL였으며,

2013년은 1.3x101/100 mL로 검출되었다. 분원성대장균군의 평균은 2006 > 2009

> 2007 > 2011 > 2005 > 2013 > 2012 > 2010 > 2004 > 2008년도 순으로 높

았으며, 2007년 9월에 분원성대장균군의 수가 2.9x102/100 mL로 가장 많이 검출

되었다.

- 103 -

Year Preci1)(mm)

Temp2)(℃) pH DO

(mg/L)BOD(mg/L)

COD(mg/L)

SS(mg/L)

TN(mg/L)

NH3-N(mg/L)

NO3-N(mg/L)

TP(mg/L)

PO4-P(mg/L)

DN(mg/L)

DP(mg/L)

Chla(mg/m3)

TC(/100mL)

FC(/100mL)

2004mean. 124.7 14.5 7.4 8.7 0.7 3.8 12.4 2.516 0.155 1.77 0.033 0.011 1.819 0.013 4.250 3.0x101 6.2x100

min. 5.0 1.0 6.7 5.9 0.3 2.5 1.2 1.320 0.030 0.93 0.000 0.000 0.960 0.000 0.100 ND3) NDmax. 391.0 24.0 7.9 10.8 0.9 5.3 50.0 5.227 0.695 4.18 0.122 0.011 5.040 0.072 12.700 8.0x101 2.4x101

2005mean. 138.0 13.3 7.7 9.3 0.9 3.8 7.1 1.740 0.053 1.32 0.025 0.001 1.579 0.002 3.125 7.8x101 2.2x101

min. 6.0 3.0 7.0 6.3 0.5 2.6 2.0 1.123 0.007 0.75 0.000 0.000 0.787 0.000 0.600 1.0x101 NDmax. 499.5 22.0 8.0 11.6 1.8 5.1 32.4 3.272 0.103 2.43 0.086 0.013 3.168 0.019 6.400 2.6x102 1.2x102

2006mean. 99.6 13.8 8.3 11.8 0.8 3.5 4.9 1.493 0.051 0.96 0.017 0.005 1.344 0.009 1.883 1.3x102 7.3x101

min. 8.1 6.0 7.7 7.9 0.4 2.6 1.2 1.190 0.006 0.00 0.000 0.000 1.157 0.000 0.100 6.0x100 NDmax. 531.0 26.0 8.9 13.6 2.0 4.6 16.2 2.136 0.098 1.59 0.077 0.028 1.858 0.038 5.300 4.2x102 2.7x102

2007mean. 145.9 13.6 8.1 10.4 0.8 3.7 2.5 1.764 0.057 1.26 0.019 0.004 1.614 0.010 2.350 1.3x102 3.8x101

min. 9.8 4.0 7.4 6.7 0.2 0.5 0.2 1.166 0.000 0.57 0.005 0.000 0.926 0.005 0.200 8.0x100 NDmax. 549.9 23.0 8.4 17.6 2.1 5.8 7.2 2.734 0.246 2.51 0.046 0.027 2.716 0.036 4.700 7.0x102 2.9x102

2008mean. 86.5 13.5 8.2 9.7 0.6 3.2 2.1 1.472 0.012 0.99 0.015 0.003 1.286 0.009 3.508 1.8x102 2.5x100

min. 9.1 5.0 7.5 7.2 0.3 2.5 0.2 1.081 0.000 0.39 0.008 0.000 0.626 0.001 1.000 2.4x101 NDmax. 325.2 23.0 8.6 11.8 1.0 3.8 5.0 1.729 0.046 1.47 0.027 0.012 1.610 0.024 9.300 9.8x102 1.8x101

2009mean. 90.9 15.4 8.4 11.4 0.7 4.2 7.4 1.449 0.067 0.87 0.036 0.005 1.206 0.010 5.992 3.8x102 5.5x101

min. 15.4 5.0 7.8 8.1 0.4 2.9 0.6 0.905 0.000 0.67 0.000 0.000 0.879 0.000 1.400 4.0x100 NDmax. 429.2 27.0 9.2 14.8 1.0 5.8 56.0 2.335 0.538 1.38 0.197 0.034 1.725 0.035 24.700 1.6x103 2.6x102

2010mean. 118.3 14.3 8.3 10.4 0.7 4.0 2.4 1.669 0.086 1.16 0.017 0.003 1.550 0.007 4.258 1.1x102 7.3x100

min. 16.4 4.0 6.7 6.9 0.4 3.5 0.6 1.125 0.003 0.72 0.004 0.000 1.075 0.000 0.300 1.0x101 NDmax. 376.4 24.0 9.0 13.7 1.2 4.7 5.6 3.976 0.478 2.46 0.040 0.025 3.184 0.027 22.000 4.9x102 2.8x101

2011mean. 162.0 13.2 8.3 10.4 0.6 3.8 4.5 1.599 0.053 1.19 0.028 0.009 1.483 0.012 3.208 2.6x102 2.7x101

min. 4.0 5.0 7.7 7.3 0.4 1.8 0.5 1.169 0.000 0.85 0.000 0.000 1.050 0.000 0.900 1.2x101 NDmax. 587.3 22.8 9.1 14.8 0.9 4.9 20.0 2.024 0.218 1.81 0.096 0.047 1.959 0.055 10.100 1.3x103 1.1x102

2012mean. 117.5 12.9 8.1 10.8 0.7 3.7 6.3 1.582 0.038 1.25 0.025 0.006 1.463 0.014 2.658 2.2x102 1.0x101

min. 2.5 5.3 7.7 8.4 0.4 2.9 0.9 1.404 0.013 0.97 0.005 0.000 1.164 0.000 1.100 1.2x101 NDmax. 463.6 22.8 8.4 15.5 1.0 4.7 41.9 1.954 0.080 1.68 0.061 0.027 1.874 0.034 5.800 9.9x102 4.9x101

2013mean. 93.4 13.1 7.9 10.1 0.6 3.4 2.5 1.478 0.040 1.09 0.012 0.001 1.406 0.005 4.192 1.6x102 1.3x101

min. 19.9 4.3 7.5 5.9 0.4 2.9 1.1 1.027 0.008 0.67 0.007 0.000 0.949 0.003 1.600 1.8x101 NDmax. 218.7 23.4 8.2 13.4 0.9 3.9 3.6 1.718 0.130 1.29 0.019 0.002 1.644 0.008 11.100 8.4x102 4.6x101

Totalmean. 117.7 13.8 8.1 10.3 0.7 3.7 5.2 1.676 0.061 1.19 0.022 0.004 1.475 0.009 3.543 1.7x102 2.5x101

min. 2.5 1.0 6.7 5.9 0.2 0.5 0.2 0.905 0.000 0.00 0.000 0.000 0.626 0.000 0.100 ND NDmax. 587.3 27.0 9.2 17.6 2.1 5.8 56.0 5.227 0.695 4.18 0.197 0.047 5.040 0.072 24.700 1.6x103 2.9x102

표 45. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년 수질자료

- 104 -

그림 39. 대전지역의 강수현황

그림 40. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간의 온도변화

- 105 -

그림 41. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포

그림 42. 환경부 수질측정망 (현도)의 최근 10년간 총대장균군 분포

- 106 -

기후변화 RCP 8.5 지역에 해당하는 금강 (현도교)에서 조사된 2004년부터

2013년까지 10년간 환경부 수질측정망으로부터 월평균 수질자료를 확보하고, 년도

별 차이를 검증하기 위한 일원배치분산분석을 수행하였다. 분산분석결과, 수온 및

강수량 등은 유의수준 0.05하에서 차이를 보이지 않아, 년도별 변화가 없는 것으로

분석되었다. 그러나 pH, 용존산소량, COD, 총질소, 질산성질소 및 분원성대장균군

은 유의한 차이를 보였다. 특히 금강은 소양호나 한강에서는 보이지 않았던 년도별

분원성대장균군의 유의한 차이가 나타났다.

사후분석결과, pH는 2009년도에, 용존산소량은 2006년도에, COD는 2009년도

에, 총질소와 암모니아성질소 및 질산성질소는 2004년도에 유의한 차이를 보였으

며, 분원성대장균군은 2006년도에 총대장균군은 2009년도에 유의하게 높은 분포를

보였다.

상관관계 분석결과, 수온은 강수량, BOD 및 COD 등 유기물질량과 부유물질량,

인 등의 환경요인 및 분원성대장균군과 총대장균군 등 지표미생물과 양의 상관관계

를 보였으며, 용존산소량 및 암모니아성질소와 음의 상관관계를 보였다. 강수량은

부유물질량, 총질소, 용존질소, 인, 분원성대장균군 및 총대장균군과 양의 상관관계

를 보였다. 반면, 용존산소 및 엽록소-a와는 음의 상관관계를 보여, 강수에 의한 희

석작용을 받는 지역으로 추론되었다. 분원성대장균군은 수온, 강수량, pH, COD, 부

유물질량 및 인 등의 환경요인과 양의 상관관계가 나타났으며, 총대장균군은 수온,

강수량, pH, COD, 인 및 엽록소-a의 분포와 양의 상관관계를 보임으로서, 소양호

와 한강에서 나타나지 않았던 지표세균과 수온과의 관계가 나타나는 특성을 보였

다.

- 107 -

제곱합 df 평균 제곱 F 유의확률

Temp

집단-간 65.381 9 7.265 .152 .998

집단-내 5269.292 110 47.903 　 　

합계 5334.673 119 　 　 　

Preci

집단-간 69947.761 9 7771.973 .399 .933

집단-내 2140102.438 110 19455.477 　 　

합계 2210050.200 119 　 　 　

pH

집단-간 10.865 9 1.207 8.988 .000

집단-내 14.774 110 .134 　 　

합계 25.639 119 　 　 　

DO

집단-간 93.045 9 10.338 2.214 .026

집단-내 513.744 110 4.670 　 　

합계 606.789 119 　 　 　

BOD

집단-간 .927 9 .103 1.259 .267

집단-내 8.997 110 .082 　 　

합계 9.924 119 　 　 　

COD

집단-간 10.112 9 1.124 1.987 .047

집단-내 62.188 110 .565 　 　

합계 72.300 119 　 　 　

SS

집단-간 1120.660 9 124.518 1.692 .099

집단-내 8092.920 110 73.572 　 　

합계 9213.580 119 　 　 　

TN

집단-간 10.769 9 1.197 4.013 .000

집단-내 32.795 110 .298 　 　

합계 43.564 119 　 　 　

DN

집단-간 3.420 9 .380 1.435 .182

집단-내 29.138 110 .265 　 　

합계 32.559 119 　 　 　

NH3

집단-간 .157 9 .017 1.911 .058

집단-내 1.005 110 .009 　 　

합계 1.162 119 　 　 　

NO3

집단-간 6.695 9 .744 2.966 .003

집단-내 27.591 110 .251 　 　

합계 34.285 119 　 　 　

TP

집단-간 .007 9 .001 .871 .553

집단-내 .097 110 .001 　 　

합계 .104 119 　 　 　

DP

집단-간 .001 9 .000 .904 .525

집단-내 .019 110 .000 　 　

합계 .020 119 　 　 　

PO4

집단-간 .001 9 .000 1.119 .355

집단-내 .008 110 .000 　 　

합계 .009 119 　 　 　

Chla

집단-간 152.119 9 16.902 1.283 .254

집단-내 1449.174 110 13.174 　 　

합계 1601.293 119 　 　 　

FC

집단-간 58978.708 9 6553.190 2.764 .006

집단-내 260831.417 110 2371.195 　 　

합계 319810.125 119 　 　 　

TC

집단-간 1092098.075 9 121344.231 1.877 .063

집단-내 7110555.250 110 64641.411 　 　

합계 8202653.325 119 　 　 　

표 46. 환경부 수질측정망 (현도) 자료의 분산분석

- 108 -

year N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4

pH

2004 12 7.350 　 　 　2005 12 7.725 7.725 　 　2013 12 　 7.867 7.867 　2012 12 　 8.100 8.100 8.1002007 12 　 8.100 8.100 8.1002008 12 　 8.200 8.200 8.2002010 12 　 　 8.258 8.2582011 12 　 　 8.275 8.2752006 12 　 　 8.283 8.2832009 12 　 　 　 8.367

유의확률 　 .277 .058 .155 .745

DO

2004 12 8.683 　2005 12 9.250 9.2502008 12 9.658 9.6582013 12 10.075 10.0752010 12 10.367 10.3672011 12 10.400 10.4002007 12 10.433 10.4332012 12 10.758 10.7582009 12 11.367 11.3672006 12 　 11.783

유의확률 　 .083 .127

COD

2008 12 3.150 　2013 12 3.408 3.4082006 12 3.483 3.4832012 12 3.683 3.6832007 12 3.717 3.7172011 12 3.825 3.8252004 12 3.825 3.8252005 12 3.833 3.8332010 12 4.033 4.0332009 12 　 4.200

유의확률 　 .125 .240

TN

2009 12 1.449 　2008 12 1.472 　2013 12 1.478 　2006 12 1.493 　2012 12 1.582 　2011 12 1.599 　2010 12 1.669 　2005 12 1.740 　2007 12 1.764 　2004 12 　 2.516

유의확률 　 .921 1.000

표 47. 환경부 수질측정망 (현도) 자료의 사후분석

- 109 -

year N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4

NH3

2008 12 .01225 　2012 12 .03800 .038002013 12 .03992 .039922006 12 .05058 .050582005 12 .05267 .052672011 12 .05325 .053252007 12 .05725 .057252009 12 .06725 .067252010 12 .08633 .086332004 12 　 .15483

유의확률 　 .670 .094

NO3

2009 12 .8745 　2006 12 .9587 　2008 12 .9913 　2013 12 1.0926 　2010 12 1.1602 1.16022011 12 1.1903 1.19032012 12 1.2479 1.24792007 12 1.2558 1.25582005 12 1.3198 1.31982004 12 　 1.7650

유의확률 　 .478 .102

FC

2008 12 2.50 　2004 12 6.17 　2010 12 7.33 　2012 12 10.08 10.082013 12 12.50 12.502005 12 22.42 22.422011 12 27.33 27.332007 12 37.58 37.582009 12 54.83 54.832006 12 　 73.00

유의확률 　 .215 .060

TC

2004 12 30.08 　2005 12 77.83 77.832010 12 106.75 106.752007 12 126.83 126.832006 12 133.25 133.252013 12 164.25 164.252008 12 183.08 183.082012 12 220.83 220.832011 12 261.83 261.832009 12 　 381.00

유의확률 　 .441 .112

표 47. continued

- 110 -

Temp Preci pH DO BOD COD SS TN DN NH3 NO3 TP DP PO4 Chla FC TC

TempPearson 상관계수 1 .510 -.014 -.594 .273 .315 .301 -.020 .081 -.232 .009 .430 .500 .378 .091 .342 .354유의확률 (양쪽) 　 .000 .882 .000 .003 .000 .001 .826 .381 .011 .926 .000 .000 .000 .325 .000 .000N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

PreciPearson 상관계수 .510 1 .036 -.242 .124 .125 .452 .267 .298 -.026 .303 .377 .282 .312 -.234 .377 .305유의확률 (양쪽) .000 　 .693 .008 .177 .172 .000 .003 .001 .776 .001 .000 .002 .001 .010 .000 .001N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

pHPearson 상관계수 -.014 .036 1 .267 -.017 .032 -.220 -.303 -.162 -.273 -.229 -.128 -.103 .049 .013 .229 .235유의확률 (양쪽) .882 .693 　 .003 .858 .730 .016 .001 .076 .003 .012 .164 .263 .594 .888 .012 .010N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

DOPearson 상관계수 -.594 -.242 .267 1 -.203 -.062 -.155 -.116 -.177 .050 -.161 -.147 -.223 -.114 -.053 .071 -.033유의확률 (양쪽) .000 .008 .003 　 .026 .504 .091 .206 .054 .588 .079 .110 .014 .217 .567 .439 .717N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

BODPearson 상관계수 .273 .124 -.017 -.203 1 .392 .131 .111 .162 .008 .104 .091 .001 -.062 .206 .164 .122유의확률 (양쪽) .003 .177 .858 .026 　 .000 .154 .229 .077 .929 .258 .320 .990 .500 .024 .073 .185N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

CODPearson 상관계수 .315 .125 .032 -.062 .392 1 .377 .143 .197 -.101 .174 .426 .380 .306 .301 .226 .196유의확률 (양쪽) .000 .172 .730 .504 .000 　 .000 .118 .031 .274 .057 .000 .000 .001 .001 .013 .032N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

SSPearson 상관계수 .301 .452 -.220 -.155 .131 .377 1 .324 .197 .048 .217 .592 .397 .289 -.044 .260 .178유의확률 (양쪽) .001 .000 .016 .091 .154 .000 　 .000 .031 .601 .017 .000 .000 .001 .631 .004 .051N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

TNPearson 상관계수 -.020 .267 -.303 -.116 .111 .143 .324 1 .798 .482 .837 .136 .090 .085 .049 .062 -.031유의확률 (양쪽) .826 .003 .001 .206 .229 .118 .000 　 .000 .000 .000 .137 .326 .357 .598 .500 .738N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

DNPearson 상관계수 .081 .298 -.162 -.177 .162 .197 .197 .798 1 .498 .695 .175 .159 .153 .096 .101 .029유의확률 (양쪽) .381 .001 .076 .054 .077 .031 .031 .000 　 .000 .000 .056 .082 .095 .299 .274 .753N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

NH3Pearson 상관계수 -.232 -.026 -.273 .050 .008 -.101 .048 .482 .498 1 .360 -.048 -.061 -.091 .063 -.103 -.171유의확률 (양쪽) .011 .776 .003 .588 .929 .274 .601 .000 .000 　 .000 .605 .507 .322 .493 .264 .061N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

NO3Pearson 상관계수 .009 .303 -.229 -.161 .104 .174 .217 .837 .695 .360 1 .179 .135 .143 .002 .088 .033유의확률 (양쪽) .926 .001 .012 .079 .258 .057 .017 .000 .000 .000 　 .051 .141 .120 .981 .337 .722N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

TPPearson 상관계수 .430 .377 -.128 -.147 .091 .426 .592 .136 .175 -.048 .179 1 .633 .563 -.028 .288 .233유의확률 (양쪽) .000 .000 .164 .110 .320 .000 .000 .137 .056 .605 .051 　 .000 .000 .762 .001 .010N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

DPPearson 상관계수 .500 .282 -.103 -.223 .001 .380 .397 .090 .159 -.061 .135 .633 1 .704 -.058 .187 .217유의확률 (양쪽) .000 .002 .263 .014 .990 .000 .000 .326 .082 .507 .141 .000 　 .000 .531 .040 .017N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

PO4Pearson 상관계수 .378 .312 .049 -.114 -.062 .306 .289 .085 .153 -.091 .143 .563 .704 1 -.093 .206 .239유의확률 (양쪽) .000 .001 .594 .217 .500 .001 .001 .357 .095 .322 .120 .000 .000 　 .313 .024 .008N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

ChlaPearson 상관계수 .091 -.234 .013 -.053 .206 .301 -.044 .049 .096 .063 .002 -.028 -.058 -.093 1 .071 .260유의확률 (양쪽) .325 .010 .888 .567 .024 .001 .631 .598 .299 .493 .981 .762 .531 .313 　 .443 .004N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

FCPearson 상관계수 .342 .377 .229 .071 .164 .226 .260 .062 .101 -.103 .088 .288 .187 .206 .071 1 .543유의확률 (양쪽) .000 .000 .012 .439 .073 .013 .004 .500 .274 .264 .337 .001 .040 .024 .443 　 .000N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

TCPearson 상관계수 .354 .305 .235 -.033 .122 .196 .178 -.031 .029 -.171 .033 .233 .217 .239 .260 .543 1유의확률 (양쪽) .000 .001 .010 .717 .185 .032 .051 .738 .753 .061 .722 .010 .017 .008 .004 .000 　N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

표 48. 환경부 수질측정망 (현도) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석

- 111 -

3-1-1-4. 주암호

3-1-1-4-1. 환경요인

주암호에서 수온은 2.0~27.5℃ (평균 12.6℃)로 관측되었고, pH는 7.6~8.0 (평

균 7.8), 탁도는 0.6~6.5 NTU (평균 2.6 NTU), BOD는 0.7~1.8 mg/L (평균 1.2

mg/L), 인산염인은 0.008~0.025 mg/L (평균 0.018 mg/L), 암모니아성질소는 불

검출~0.002 mg/L (평균 0.0005 mg/L), 염소이온은 4.5~7.4 mg/L (평균 6.0

mg/L) 및 질산성질소는 0.17~0.81 mg/L (평균 0.50 mg/L)의 범위를 보였다 (표

49).

채수시기 수온(℃) pH 탁도

(NTU) BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

2013. 08 27.5 8.0 6.5 0.7 0.025 0.002 4.5 0.17

2013. 10 15.0 7.7 2.6 1.3 0.008 불검출 5.0 0.20

2013. 12 2.0 7.6 0.6 0.9 0.016 불검출 7.4 0.81

2014. 02 6.0 7.7 0.8 1.8 0.021 불검출 7.1 0.80

평균 12.6 7.8 2.6 1.2 0.018 0.0005 6.0 0.50

표 49. 주암호의 물리화학적 환경요인 분포

3-1-1-4-2. 지표미생물

주암호의 일반세균은 1.2x102~7.0x103 CFU/mL (평균 2.0x103 CFU/mL)로 나

타났으며, 총대장균군은 1.4x101~1.1x103 CFU/mL (평균 3.1x102 CFU/mL)로 분

석되었고, 분원성대장균군은 불검출~5.2x100 MPN/100 mL (평균 2.3x100

MPN/100 mL)이었다. 대장균의 경우 불검출~3.1x100 MPN/100 mL (평균

1.8x100 MPN/100 mL)이였다 (표 50). 조사기간 동안 대상 세균의 최고치는 수온

이 높은 8월이었다.

- 112 -

채수시기 일반세균(CFU/mL)

총대장균군(CFU/mL)

분원성대장균군(MPN/100mL)

대장균(MPN/100mL)

2013. 08 7.0x103 1.1x103 1.0x100 1.0x100

2013. 10 7.5x102 5.9x101 5.2x100 3.0x100

2013. 12 1.2x102 5.4x101 3.1x100 3.1x100

2014. 02 2.3x102 1.4x101 불검출 불검출

평균 2.0x103 3.1x102 2.3x100 1.8x100

표 50. 주암호의 채수시기별 지표미생물 분포

3-1-1-4-3. 유해세균

RCP 4.5로서 아열대로 진행된다고 예측되는 주암호유역에서는 2012년부터 조

사대상으로 선정되었다. Shigella sonnei는 이번 연구에서 검출되지 않았으며, 이

결과는 지난 자료와도 유사한 결과를 보였다. E. coli O157:H7는 총 3회 (10월,

12월 및 2월)에 검출되었으나, 이전 자료에서는 2012년에 1회 (10월) 검출되었다.

S. entrica의 경우 수온의 차이가 20℃ 이상 차이 났지만 8월과 2월에 검출되었고,

이전 자료에서는 2012년 10월에 검출된 바 있다. V. cholerae의 경우 2013년 12

월 시료에서만 검출되었으며, C. jejuni는 검출되지 않았다 (표 51).

금번 연구 기존 연구2013 2014 2012

8 10 12 2 4 6 8 10S. sonnei - - - - - - - -

E. coli O157:H7 - + + + - - - +S. entrica spp. + - - + - - - +L. pneumophila - - - - + - - +

V. cholerae - - + - - - - -C. jejuni - - - - NA NA NA NA

표 51. 주암호에서의 유해미생물 검출 조사 결과

NA, not Available

3-1-1-4-4. 유해바이러스

주암호에서 조사된 바이러스의 경우 노로바이러스, A형 간염바이러스 및 C형

- 113 -

로타바이러스는 불검출로 나타났고, 엔테로바이러스는 2013년 8월과 10월 시료에

서 각각 0.11 및 0.10 MPN/10 L의 엔테로바이러스가 검출되었다 (표 52). 유전자

분석법을 적용한 경우에는 불검출되었던 시료가 ICC-PCR을 적용한 경우에 검출되

는 현상은 환경시료의 분석에서 일반적으로 나타나는 현상으로, 기존 연구에서도

환경시료의 분석에 세포배양이 중요함이 제시된 바 있다.

채수

시점

노로바이러스

A형 간염바이러스

엔테로바이러스

C형 로타바이러스

GI GIIRT-PCR/

nested PCR

ICC-nested

PCR

(MPN/10 L)

2013. 08 불검출 불검출 불검출 불검출 0.11 불검출

2013. 10 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 12 불검출 불검출 불검출 불검출 0.10 불검출

2014. 02 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

표 52. 주암호의 채수시기 별 바이러스 분포

3-1-1-4-5. 항생제 저항성 세균

RCP 4.5의 아열대 예상 지역인 주암호 지역에서 조사된 ampicillin 저항성 세균

의 분포는 5.3×101~1.9×102 CFU/mL로서, 수온이 높은 8월에 최고치를 보였으며,

10월에 최저치를 각각 보였다 (그림 43). 2012년 4월~10월까지 조사된 이전 연구

결과에 의하면 동일 항생제 계열인 penicillin에 저항성을 보이는 세균이

3.9×101~6.7×102 CFU/mL로서 조사된 바 있다.

Tetracycline 저항성 세균은 연구기간동안 전 지점에서 불검출로 조사됨으로서,

국내 대표적이 호소인 소양호 지역에서 조사되었던 결과와는 유사하였으나, 4월과

8월에서만 검출되었던 2012년도의 연구와는 다소 다른 경향을 보였다.

- 114 -

그림 43. 주암호 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포

3-1-1-4-6. 수질측정망

주암호 (주암댐, 34°59′10.21″, 127°13′50.49″)에서 2006년부터 2013년까지 8

년간 측정된 수온은 평균 11.6℃로서, 2006년은 11.5℃, 2007년은 12.5℃, 2008

년은 11.7℃, 2009년은 11.9℃, 2010년은 11.5℃, 2011년은 11.3℃, 2012년은

11.1℃였으며, 2013년은 11.5℃로 측정되었다. 평균수온은 2007 > 2009 > 2008

> 2006 = 2010 = 2013 > 2011 > 2012 순으로 높았으며, 측정된 8년 동안

2009년 8월에 수온이 19.0℃로 가장 높았다.

강수량은 조사된 8년간 평균 139.1 mm로서, 2006년은 142.6 mm, 2007년은

151.5 mm, 2008년은 79.8 mm, 2009년은 137.0 mm, 2010년은 154.9 mm,

2011년은 176.1 mm, 2012년은 163.9 mm였으며, 2013년은 106.7 mm였다. 평균

강수량은 2011 > 2012 > 2010 > 2007 > 2006 > 2009 > 2013 > 2008 순으로

높게 나타났으며, 측정된 8년 중, 2009년 7월에 828.8 mm로 강수량이 가장 높게

측정되었다.

BOD의 8년간 측정된 평균은 0.8 mg/L 로서, 2006년은 1.1 mg/L, 2007년은

0.8 mg/L, 2008년은 0.6 mg/L, 2009년은 0.8 mg/L, 2010년과 2011년은 1.0

mg/L였으며, 2012년과 2013년은 0.8 mg/L로 측정되었다. 평균 BOD값은 2006 >

2010 = 2011 > 2007 = 2009 = 2012 = 2013 > 2008 순이었다.

NH3-N (암모니아성 질소)는 8년간 측정된 평균값이 0.052 mg/L로서, 2006년

은 0.049 mg/L, 2007년은 0.030 mg/L, 2008년은 0.032 mg/L, 2009년은 0.092

mg/L, 2010년은 0.065 mg/L, 2011년은 0.062 mg/L, 2012년은 0.056 mg/L였으

- 115 -

며, 2013년은 0.029 mg/L로 측정되었다. 평균 NH3-N은 2009 > 2010 > 2011 >

2012 > 2006 > 2008 > 2007 > 2013 순으로 높게 나타났다.

NO3-N (질산성 질소)는 평균 0.51 mg/L로서, 2006년은 0.60 mg/L, 2007년은

0.54 mg/L, 2008년은 0.60 mg/L, 2009년은 0.35 mg/L, 2010년은 0.42 mg/L,

2011년은 0.49 mg/L, 2012년은 0.56 mg/L였으며, 2013년은 0.55 mg/L였다. 평

균 NO3-N는 2006 = 2008 > 2012 > 2013 > 2007 > 2011 >　2010 > 2009

순으로 높았다.

PO4-P (인산염인)은 측정된 8년 간 평균 0.002 mg/L로서, 2006년, 2007년과

2008년은 0.002 mg/L, 2009년은 0.003 mg/L, 2010년은 0.001 mg/L, 2011년

은 0.002 mg/L, 2012년은 0.003 mg/L였으며, 2013년은 0.001 mg/L였다. 평균

PO4-P은 2009 = 2012 > 2006 = 2007 = 2008 = 2011 > 2010 = 2013 순으로

높았다.

엽록소-a의 측정된 8년간 평균은 2.824 mg/L로서, 2006년은 2.300 mg/L,

2007년은 2.833 mg/L, 2008년은 2.208 mg/L, 2009년은 3.108 mg/L, 2010년과

2011년은 2.683 mg/L, 2012년은 4.308 mg/L였으며, 2013년은 2.467 mg/L로 측

정되었다. 평균 엽록소-a는 2012 > 2009 > 2007 > 2010 = 2011 > 2013 >

2006 > 2008 순으로 높게 측정되었다.

총대장균군의 측정된 8년간 평균은 8.6x101/100 mL로서, 2006년은

4.7x100/100 mL, 2007년은 2.4x101/100 mL, 2008년은 2.1x101/100 mL, 2009

년은 4.8x102/100 mL, 2010년은 1.4x102/100 mL, 2011년은 1.2x101/100 mL,

2012년은 8.2x100/100 mL였으며, 2013년은 3.1x100/100 mL로 검출되었다. 평균

총대장균군의 검출은 2009 > 2010 > 2007 > 2008 > 2011 > 2012 > 2006 >

2013 년도 순으로 높게 검출되었으며, 측정된 8년 중 2010년 6월에 1.5x103/100

mL로 총대장균군이 가장 많이 검출되었다.

분원성대장균군의 평균은 1.7x100/100 mL로서, 평균적으로 2006년, 2010년과

2013년은 분원성대장균군이 검출되지 않았으며, 2007년은 2.5x100/100 mL, 2008

년은 1.9x100/100 mL, 2009년은 5.5x100/100 mL, 2011년은 1.2x100/100 mL였

으며, 2012년은 1.7x100/100 mL였다. 분원성대장균군의 평균은 2009 > 2007 >

2012 > 2008 > 2011 > 2006 = 2010 = 2013 순으로 높게 검출되었으며, 2009

년 7월에 분원성대장균군의 수가 3.0x101/100 mL로 가장 높게 나타났다.

- 116 -

Year Preci1)(mm)

Temp2)(℃) pH DO

(mg/L)BOD(mg/L)

COD(mg/L)

SS(mg/L)

TN(mg/L)

NH3-N(mg/L)

NO3-N(mg/L)

TP(mg/L)

PO4-P(mg/L)

DN(mg/L)

DP(mg/L)

Chla(mg/m3)

TC(/100mL)

FC(/100mL)

2006mean. 142.6 11.5 7.0 7.3 1.1 2.7 2.3 0.864 0.049 0.60 0.011 0.002 0.736 0.005 2.300 4.7x100 ND3)

min. 15.6 4.0 6.6 3.6 0.8 2.3 1.1 0.566 0.009 0.36 0.005 0.000 0.454 0.001 1.100 1.0x100 NDmax. 544.8 17.8 7.5 10.8 1.5 3.1 3.5 1.088 0.107 0.82 0.018 0.004 0.971 0.008 3.600 3.9x101 1.0x100

2007mean. 151.5 12.5 7.0 7.5 0.8 2.7 2.6 0.937 0.030 0.54 0.012 0.002 0.770 0.007 2.833 2.4x101 2.5x100

min. 1.5 5.3 6.6 4.8 0.6 2.4 1.6 0.736 0.011 0.40 0.007 0.000 0.632 0.004 1.400 4.0x100 NDmax. 551.8 18.8 8.0 11.2 1.0 3.2 3.5 1.907 0.076 0.67 0.025 0.008 1.365 0.013 4.200 5.9x101 9.0x100

2008mean. 79.8 11.7 6.9 7.2 0.6 2.6 1.6 1.124 0.032 0.60 0.008 0.002 0.876 0.004 2.208 2.1x101 1.9x100

min. 9.0 5.3 6.4 4.5 0.4 2.1 1.1 0.694 0.009 0.34 0.005 0.001 0.494 0.003 1.300 6.0x100 NDmax. 265.9 18.3 7.3 10.1 0.8 3.4 2.1 1.718 0.088 1.23 0.010 0.003 1.432 0.006 3.400 4.8x101 4.0x100

2009mean. 137.0 11.9 6.7 7.6 0.8 3.0 3.2 0.727 0.092 0.35 0.019 0.003 0.678 0.008 3.108 4.8x102 5.5x100

min. 21.2 4.5 6.3 3.6 0.5 2.6 0.9 0.560 0.044 0.25 0.009 0.001 0.535 0.004 1.000 5.0x100 NDmax. 828.2 19.0 7.2 11.3 1.1 3.7 9.4 0.948 0.176 0.53 0.045 0.008 0.884 0.017 8.900 1.5x103 3.0x101

2010mean. 154.9 11.5 7.0 7.8 1.0 3.1 1.3 0.778 0.065 0.42 0.014 0.001 0.727 0.007 2.683 1.4x102 NDmin. 8.7 4.3 6.7 4.4 0.7 2.7 0.9 0.666 0.050 0.36 0.010 0.000 0.638 0.005 0.900 1.0x100 NDmax. 476.0 18.6 7.2 11.0 1.5 3.6 2.0 0.924 0.092 0.53 0.016 0.002 0.798 0.011 6.300 1.5x103 2.0x100

2011mean. 176.1 11.3 7.1 7.8 1.0 3.1 2.2 0.776 0.062 0.49 0.013 0.002 0.722 0.007 2.683 1.2x101 1.2x100

min. 0.0 4.3 6.6 4.3 0.7 2.8 1.3 0.673 0.040 0.41 0.009 0.000 0.616 0.004 1.500 ND NDmax. 773.1 17.5 7.6 12.7 1.2 3.4 3.3 0.896 0.103 0.61 0.025 0.006 0.819 0.013 4.400 5.4x101 8.0x100

2012mean. 163.9 11.1 7.1 8.3 0.8 3.0 2.4 0.851 0.056 0.56 0.012 0.003 0.805 0.008 4.308 8.2x100 1.7x100

min. 7.9 4.3 6.5 5.2 0.5 2.6 1.3 0.740 0.001 0.46 0.008 0.001 0.687 0.005 1.600 1.0x100 NDmax. 593.8 17.4 7.6 12.8 1.0 3.7 3.8 1.083 0.093 0.69 0.016 0.006 1.052 0.011 10.500 3.1x101 1.0x101

2013mean. 106.7 11.5 6.8 7.8 0.8 2.8 1.6 0.762 0.029 0.55 0.009 0.001 0.732 0.005 2.467 3.1x100 NDmin. 7.8 4.2 6.3 3.5 0.6 2.4 1.2 0.654 0.006 0.43 0.007 0.000 0.624 0.002 1.100 ND NDmax. 283.0 18.4 7.7 12.0 1.0 3.1 2.4 0.949 0.079 0.75 0.012 0.002 0.917 0.007 4.600 8.0x100 2.0x100

Totalmean. 139.1 11.6 6.9 7.7 0.8 2.9 2.1 0.852 0.052 0.51 0.012 0.002 0.756 0.006 2.824 8.6x101 1.7x100

min. 0.0 4.0 6.3 3.5 0.4 2.1 0.9 0.560 0.001 0.25 0.005 0.000 0.454 0.001 0.900 ND NDmax. 828.8 19.0 8.0 12.8 1.5 3.7 9.4 1.907 0.176 1.23 0.045 0.008 1.432 0.017 10.500 1.5x103 3.0x101

표 53. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년 수질자료

- 117 -

그림 44. 순천지역의 강수현황

그림 45. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간의 온도변화

- 118 -

그림 46. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포

그림 47. 환경부 수질측정망 (주암댐)의 최근 10년간 총대장균군 분포

- 119 -

기후변화 RCP 4.5 지역에 해당하는 주암호에서 조사된 2006년부터 2013년까

지 8년간 환경부 수질측정망으로부터 월평균 수질자료를 확보하고, 년도별 차이를

검증하기 위한 일원배치분산분석을 수행하였다. 분산분석결과, 수온 및 강수량 등은

유의수준 0.05하에서 차이를 보이지 않아, 대상기간동안 년도별 변화가 없는 것으

로 분석되었다. 그러나 pH, BOD, COD, 부유물질량, 총질소, 암모니아성질소, 질산

성질소, 인 및 분원성대장균군과 총대장균군은 유의한 차이를 보였다. 특히 주암호

는 금강의 경우와 유사하게 소양호나 한강에서는 보이지 않았던 년도별 분원성대장

균군 및 총대장균군 등 지표세균의 유의한 차이가 나타났다.

사후분석결과, pH와 엽록소-a는 2012년도에, BOD는 2006년도에, COD는

2010년도에, 부유물질량은 2009년에, 총질소와 용존질소 및 질산성질소는 2008년

도에, 암모니아성질소와 총인은 2009년도에, 용존질소는 2010년, 2009년 및 2012

년도에 유의한 높은 분포를 보였으며, 분원성대장균군과 총대장균군은 2009년도에

유의하게 높은 분포를 보였다.

상관관계 분석결과, 수온은 강수량, COD, 총질소, 용존질소, 질산성질소, 인, 엽

록소-a 등 환경요인과 분원성대장균군 및 총대장균군 등 지표세균과 양의 상관관계

를 보였으며, 용존산소량과는 음의 상관관계를 보였다.

분원성대장균군은 수온, 강수량, COD, 부유물질량, 총질소, 인 등의 환경요인과

양의 상관관계가 나타났으며, 총대장균군은 수온, COD, 부유물질량, 암모니아성질

소, 및 인의 분포와 양의 상관관계를 보였다.

- 120 -

제곱합 df 평균 제곱 F 유의확률Temp

집단-간 14.467 7 2.067 .088 .999집단-내 2069.987 88 23.523 　 　합계 2084.453 95 　 　 　

Preci집단-간 83634.645 7 11947.806 .409 .894집단-내 2567920.535 88 29180.915 　 　합계 2651555.180 95 　 　 　

pH집단-간 1.807 7 .258 2.429 .025집단-내 9.352 88 .106 　 　합계 11.158 95 　 　 　

DO집단-간 9.947 7 1.421 .208 .983집단-내 600.387 88 6.823 　 　합계 610.333 95 　 　 　

BOD집단-간 2.202 7 .315 9.754 .000집단-내 2.838 88 .032 　 　합계 5.039 95 　 　 　

COD집단-간 3.409 7 .487 6.057 .000집단-내 7.076 88 .080 　 　합계 10.485 95 　 　 　

SS집단-간 31.688 7 4.527 4.675 .000집단-내 85.211 88 .968 　 　합계 116.899 95 　 　 　

TN집단-간 1.392 7 .199 5.169 .000집단-내 3.386 88 .038 　 　합계 4.779 95 　 　 　

DN집단-간 .312 7 .045 2.034 .060집단-내 1.931 88 .022 　 　합계 2.244 95 　 　 　

NH3집단-간 .040 7 .006 7.300 .000집단-내 .068 88 .001 　 　합계 .108 95 　 　 　

NO3집단-간 .663 7 .095 5.747 .000집단-내 1.449 88 .016 　 　합계 2.112 95 　 　 　

TP집단-간 .001 7 .000 5.321 .000집단-내 .002 88 .000 　 　합계 .003 95 　 　 　

DP집단-간 .000 7 .000 3.724 .001집단-내 .000 88 .000 　 　합계 .001 95 　 　 　

PO4집단-간 .000 7 .000 2.566 .019집단-내 .000 88 .000 　 　합계 .000 95 　 　 　

Chla집단-간 37.261 7 5.323 2.003 .064집단-내 233.894 88 2.658 　 　합계 271.155 95 　 　 　

FC집단-간 264.240 7 37.749 3.248 .004집단-내 1022.750 88 11.622 　 　합계 1286.990 95 　 　 　

TC집단-간 2253275.500 7 321896.500 5.457 .000집단-내 5190958.333 88 58988.163 　 　합계 7444233.833 95 　 　 　

표 54. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료의 분산분석

- 121 -

year N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4

pH

2009 12 6.658 　2013 12 6.800 6.8002008 12 6.850 6.8502010 12 6.958 6.9582007 12 7.008 7.0082006 12 7.025 7.0252011 12 7.058 7.0582012 12 　 7.075

유의확률 　 .065 .445

BOD

2008 12 .558 　 　 　2013 12 .750 .750 　 　2012 12 　 .800 .800 　2009 12 　 .808 .808 　2007 12 　 .833 .833 　2011 12 　 .958 .958 .9582010 12 　 　 .983 .9832006 12 　 　 　 1.083

유의확률 　 .165 .098 .209 .684

COD

2008 12 2.608 　 　2006 12 2.667 2.667 　2007 12 2.708 2.708 　2013 12 2.800 2.800 2.8002009 12 　 2.992 2.9922012 12 　 3.017 3.0172011 12 　 　 3.0752010 12 　 　 3.125

유의확률 　 .715 .062 .106

SS

2010 12 1.342 　2008 12 1.550 　2013 12 1.600 　2011 12 2.217 2.2172006 12 2.308 2.3082012 12 2.417 2.4172007 12 2.567 2.5672009 12 　 3.175

유의확률 　 .058 .261

TN

2009 12 .72708 　2013 12 .76200 　2011 12 .77617 　2010 12 .77808 　2012 12 .85058 　2006 12 .86358 　2007 12 .93725 .937252008 12 　 1.12350

유의확률 　 .161 .292

표 55. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료의 사후분석

- 122 -

year N유의수준 = 0.05에 대한 부집단

1 2 3 4

DN

2009 12 .67800 　

2011 12 .72242 .72242

2010 12 .72708 .72708

2013 12 .73175 .73175

2006 12 .73600 .73600

2007 12 .77000 .77000

2012 12 .80483 .80483

2008 12 　 .87608

유의확률 　 .425 .192

NH3

2013 12 .02875 　 　

2007 12 .03042 .03042 　

2008 12 .03192 .03192 　

2006 12 .04925 .04925 　

2012 12 .05600 .05600 　

2011 12 .06225 .06225 .06225

2010 12 　 .06483 .06483

2009 12 　 　 .09200

유의확률 　 .076 .062 .164

NO3

2009 12 .3468 　 　

2010 12 .4241 .4241 　

2011 12 .4935 .4935 .4935

2007 12 　 .5391 .5391

2013 12 　 .5516 .5516

2012 12 　 .5576 .5576

2006 12 　 　 .5953

2008 12 　 　 .6046

유의확률 　 .108 .190 .410

TP

2008 12 .00800 　

2013 12 .00867 　

2006 12 .01100 　

2007 12 .01217 　

2012 12 .01225 　

2011 12 .01300 .01300

2010 12 .01358 .01358

2009 12 　 .01875

유의확률 　 .123 .101

DP

2008 12 .00417 　

2013 12 .00500 .00500

2006 12 .00517 .00517

2007 12 .00650 .00650

2011 12 .00658 .00658

2010 12 　 .00717

2009 12 　 .00767

2012 12 　 .00767

유의확률 　 .206 .117

표 55. continued

- 123 -

year N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4

Chla

2008 12 2.20833 　2006 12 2.30000 2.300002013 12 2.46667 2.466672010 12 2.68333 2.683332011 12 2.68333 2.683332007 12 2.83333 2.833332009 12 3.10833 3.108332012 12 　 4.30833

유의확률 　 .876 .063

FC

2006 12 .08 　2013 12 .17 　2010 12 .42 　2011 12 1.17 　2012 12 1.67 1.672008 12 1.92 1.922007 12 2.50 2.502009 12 　 5.50

유의확률 　 .664 .120

TC

2013 12 3.08 　2006 12 4.67 　2012 12 8.17 　2011 12 11.67 　2008 12 20.50 　2007 12 23.58 　2010 12 140.75 　2009 12 　 475.25

유의확률 　 .860 1.000

표 55. continued

- 124 -

Temp Preci pH DO BOD COD SS TN DN NH3 NO3 TP DP PO4 Chla FC TC

TempPearson 상관계수 1 .435 .063 -.783 .109 .243 .178 .290 .317 -.135 .325 .401 .361 .269 .250 .249 .236유의확률 (양쪽) 　 .000 .544 .000 .290 .017 .083 .004 .002 .191 .001 .000 .000 .008 .014 .014 .021N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

PreciPearson 상관계수 .435 1 .391 -.148 .111 .214 .372 .096 .179 -.095 .209 .390 .290 .156 .091 .473 .152유의확률 (양쪽) .000 　 .000 .151 .281 .037 .000 .352 .082 .356 .041 .000 .004 .130 .380 .000 .139N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

pHPearson 상관계수 .063 .391 1 .321 .203 .010 -.022 .052 .108 -.204 .181 -.035 .044 -.075 .204 -.121 -.148유의확률 (양쪽) .544 .000 　 .001 .048 .920 .830 .613 .296 .046 .077 .732 .668 .465 .046 .240 .149N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

DOPearson 상관계수 -.783 -.148 .321 1 -.063 -.240 -.102 -.277 -.247 -.043 -.255 -.225 -.177 -.210 -.061 -.172 -.130유의확률 (양쪽) .000 .151 .001 　 .542 .018 .324 .006 .015 .674 .012 .028 .085 .040 .557 .094 .208N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

BODPearson 상관계수 .109 .111 .203 -.063 1 .331 .150 -.158 -.134 .275 -.105 .315 .324 .037 .159 .001 .061유의확률 (양쪽) .290 .281 .048 .542 　 .001 .146 .123 .192 .007 .308 .002 .001 .720 .121 .995 .553N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

CODPearson 상관계수 .243 .214 .010 -.240 .331 1 .247 -.106 -.002 .196 -.130 .473 .496 .293 .408 .287 .231유의확률 (양쪽) .017 .037 .920 .018 .001 　 .015 .302 .982 .056 .208 .000 .000 .004 .000 .005 .024N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

SSPearson 상관계수 .178 .372 -.022 -.102 .150 .247 1 .039 .080 .241 .034 .683 .470 .466 .335 .662 .487유의확률 (양쪽) .083 .000 .830 .324 .146 .015 　 .708 .437 .018 .742 .000 .000 .000 .001 .000 .000N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

TNPearson 상관계수 .290 .096 .052 -.277 -.158 -.106 .039 1 .905 -.196 .691 .087 .126 .299 .028 .211 .019유의확률 (양쪽) .004 .352 .613 .006 .123 .302 .708 　 .000 .055 .000 .397 .221 .003 .784 .039 .853N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

DNPearson 상관계수 .317 .179 .108 -.247 -.134 -.002 .080 .905 1 -.172 .783 .144 .181 .178 .052 .163 .076유의확률 (양쪽) .002 .082 .296 .015 .192 .982 .437 .000 　 .093 .000 .162 .077 .082 .614 .113 .460N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

NH3Pearson 상관계수 -.135 -.095 -.204 -.043 .275 .196 .241 -.196 -.172 1 -.490 .284 .137 .062 -.065 .107 .350유의확률 (양쪽) .191 .356 .046 .674 .007 .056 .018 .055 .093 　 .000 .005 .183 .550 .528 .298 .000N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

NO3Pearson 상관계수 .325 .209 .181 -.255 -.105 -.130 .034 .691 .783 -.490 1 -.040 .051 .134 .053 .004 -.171유의확률 (양쪽) .001 .041 .077 .012 .308 .208 .742 .000 .000 .000 　 .697 .621 .194 .609 .967 .096N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

TPPearson 상관계수 .401 .390 -.035 -.225 .315 .473 .683 .087 .144 .284 -.040 1 .844 .569 .343 .661 .652유의확률 (양쪽) .000 .000 .732 .028 .002 .000 .000 .397 .162 .005 .697 　 .000 .000 .001 .000 .000N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

DPPearson 상관계수 .361 .290 .044 -.177 .324 .496 .470 .126 .181 .137 .051 .844 1 .652 .388 .484 .430유의확률 (양쪽) .000 .004 .668 .085 .001 .000 .000 .221 .077 .183 .621 .000 　 .000 .000 .000 .000N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

PO4Pearson 상관계수 .269 .156 -.075 -.210 .037 .293 .466 .299 .178 .062 .134 .569 .652 1 .313 .542 .261유의확률 (양쪽) .008 .130 .465 .040 .720 .004 .000 .003 .082 .550 .194 .000 .000 　 .002 .000 .010N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

ChlaPearson 상관계수 .250 .091 .204 -.061 .159 .408 .335 .028 .052 -.065 .053 .343 .388 .313 1 .121 .126유의확률 (양쪽) .014 .380 .046 .557 .121 .000 .001 .784 .614 .528 .609 .001 .000 .002 　 .241 .221N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

FCPearson 상관계수 .249 .473 -.121 -.172 .001 .287 .662 .211 .163 .107 .004 .661 .484 .542 .121 1 .497유의확률 (양쪽) .014 .000 .240 .094 .995 .005 .000 .039 .113 .298 .967 .000 .000 .000 .241 　 .000N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

TCPearson 상관계수 .236 .152 -.148 -.130 .061 .231 .487 .019 .076 .350 -.171 .652 .430 .261 .126 .497 1유의확률 (양쪽) .021 .139 .149 .208 .553 .024 .000 .853 .460 .000 .096 .000 .000 .010 .221 .000 　N 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96 96

표 56. 환경부 수질측정망 (주암댐) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석

- 125 -

3-1-1-5. 낙동강

3-1-1-5-1. 환경요인

낙동강의 수온은 5.0~27.0℃ (평균 14.3℃)로 나타났고, pH는 8.1~8.5 (평균

8.5), 탁도는 2.1~18.3 NTU (평균 8.0 NTU), BOD는 1.1~4.0 mg/L (평균 2.3

mg/L), 인산염인은 0.005~0.074 mg/L (평균 0.035 mg/L), 암모니아성질소는 불

검출~0.01 mg/L (평균 0.003 mg/L), 염소이온은 13.5~52.4 mg/L (평균 31.1

mg/L) 및 질산성질소는 0.90~2.60 mg/L (평균 1.75 mg/L) 이었다 (표 57).

채수시기 수온(℃) pH 탁도

(NTU) BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

2013. 08 27.0 8.7 18.3 2.4 0.074 0.003 13.5 0.90

2013. 10 19.0 8.7 7.6 1.1 0.005 불검출 18.2 1.32

2013. 12 5.0 8.1 2.1 1.7 0.028 불검출 40.2 2.16

2014. 02 6.0 8.5 3.9 4.0 0.032 0.01 52.4 2.60

평균 14.3 8.5 8.0 2.3 0.035 0.003 31.1 1.75

표 57. 낙동강의 물리화학적 환경요인 분포

3-1-1-5-2. 지표미생물

낙동강에서 조사된 일반세균은 6.0x101~1.1x104 CFU/mL (평균 3.2x103

CFU/mL)이었으며, 수온이 높은 8월에 최대치를 보였다. 총대장균군 역시 같은 경

향이 보였는데 1.0x100~1.9x103 CFU/mL (평균 6.0x102 CFU/mL)로 조사되었다.

분원성대장균군은 불검출~4.1x100 MPN/100 mL (평균 1.5x100 MPN/100 mL)로

나타났다. 대장균의 경우 불검출~2.0x100 MPN/100 mL (평균 1.0x100 MPN/100

mL)이였다 (표 58).

- 126 -

채수시기 일반세균(CFU/mL)

총대장균군(CFU/mL)

분원성대장균군(MPN/100mL)

대장균(MPN/100mL)

2013. 08 1.1x104 1.9x103 4.1x100 2.0x100

2013. 10 1.1x103 4.8x102 1.0x100 1.0x100

2013. 12 6.2x102 1.9x101 1.0x100 1.0x100

2014. 02 6.0x101 1.0x100 불검출 불검출

평균 3.2x103 6.0x102 1.5x100 1.0x100

표 58. 낙동강의 채수시기 별 지표미생물 분포

3-1-1-5-3. 유해세균

낙동강은 현재 아열대 기후로 판단되고 있는 지역으로서, 낙동강 유역에서의 유

해미생물 검출 조사 결과, S. sonnei는 지난 연구기간부터 이번 연구기간 동안 검

출되지 않았다. E. coli O157:H7의 경우 총 3회 (10월, 12월 및 2월) 검출되었으

며, 이전 자료에서는 2010년 4월에만 검출된 바 있다. S. entrica의 경우 총 2회

(10월과 12월) 검출되었으나, 이전에는 검출되지 않았다. L. pneumophile는 총 3

회 (8월, 10월 및 12월)에 검출되었으며, 이전에는 2012년에 4월과 8월 총 2회 검

출된 바 있다. V. cholerae의 경우 총 3회 (10월, 12월 및 2월) 검출되었나, 이전

자료에서는 검출되지 않았다. C. jejuni의 경우 2013년 10월 시료에서만 검출되었

다 (표 59).

금번 연구 기존 연구2013 2014 2010 2011 2012

8 10 12 2 4 6 8 10 4 6 8 10 4 6 8 10S. sonnei - - - - - - - - - - - - - - - -

E. coli O157:H7 - + + + + - - - - - - - - - - -S. entrica spp. - + + - - - - - - - - - - - - -L. pneumophila + + + - - - - - - - - - + - + -

V. cholerae - + + + - - - - - - - - - - - -C. jejuni - + - - NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA NA

표 59. 낙동강 유역에서의 유해미생물 검출 조사 결과

NA, not Available

- 127 -

3-1-1-5-4. 유해바이러스

낙동강에서 조사된 바이러스의 경우 노로바이러스, A형 간염바이러스, 엔테로바

이러스 및 C형 로타바이러스 모두 불검출로 나타났다 (표 60).

채수

시점

노로바이러스

A형 간염바이러스

엔테로바이러스

C형 로타바이러스

GI GIIRT-PCR/

nested PCR

ICC-nested

PCR

(MPN/10 L)

2013. 08 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 10 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 12 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2014. 02 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

표 60. 낙동강의 채수시기 별 바이러스 분포

3-1-1-5-5. 항생제 저항성 세균

기후변화 예측 시나리오에 의해 아열대 지역으로 구분된 낙동강 (매리) 지역에

서 조사된 ampicillin 저항성 세균의 분포는 3.3×101~7.7×102 CFU/mL로서, 수

온이 높은 8월에 최고치를, 수온이 낮은 12월에 최저치를 보였고, 다른 지역에 비

하여 다소 높은 경향이 나타났다 (그림 48). 2012년 4월~10월까지 조사된 이전 연

구 결과에 의하면 동일 항생제 계열인 penicillin에 저항성을 보이는 세균이

6.3×101~5.0×103 CFU/mL로서 조사되었으며, 전 연구에서도 낙동지역에서 높은

저항성 세균의 분포가 나타난 바 있다.

그러나, tetracycline 저항성 세균은 연구기간동안 수온이 가장 높았던 8월에만

7.0×100 CFU/mL로 1회 검출되었다. 이는 다른 지역에 비하여 환경요인이나 세균

등 다양한 수질항목이 상대적으로 높았던 지역임에도 불구하고 tetracycline 저항

성 세균은 낮은 분포로 존재함을 보여주었다.

- 128 -

그림 48. 낙동강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포

3-1-1-5-6. 수질측정망

낙동강 (물금, 35°18′44.77″, 128°58′28.26″)에서 2004년부터 2013년까지 10

년간 측정된 수온은 평균 16.4℃로서, 2004년은 평균 16.7℃, 2005년은 16.0℃,

2006년은 16.1℃, 2007년은 16.8℃, 2008년은 16.9℃, 2009년은 16.6℃, 2010년

은 16.4℃, 2011년은 15.4℃, 2012년은 15.7℃였으며, 2013년은 17.4℃로 측정되

었다. 평균수온은 2013 > 2008 > 2007 > 2004 > 2009 > 2010 > 2006 >

2005 > 2012 > 2011 순으로 높았으며, 측정된 10년 동안 2010년 7월에 수온이

31.2℃로 가장 높았다.

강수량은 조사된 10년간 평균 121.3 mm로서, 2004년은 평균 115.5 mm,

2005년은 115.3 mm, 2006년은 127.4 mm, 2007년은 106.4 mm, 2008년은 97.4

mm, 2009년은 147.7 mm, 2010년은 120.2 mm, 2011년은 123.2 mm, 2012년은

165.2 mm였으며, 2013년은 94.3 mm로 측정되었다. 평균 강수량은 2012 > 2009

> 2006 > 2011 > 2010 > 2004 > 2005 > 2007 > 2008 > 2013 순으로 높았으

며, 측정된 10년 간, 2009년 7월에 886.1 mm로 강수량이 가장 높게 측정되었다.

BOD의 10년간 측정된 평균은 2.4 mg/L 로서, 2004년과 2005년은 평균 2.6

mg/L, 2006년은 2.7 mg/L, 2007년은 2.6 mg/L, 2008년은 2.4 mg/L, 2009년은

2.8 mg/L, 2010년은 2.4 mg/L, 2011년은 1.5 mg/L, 2012년은 2.4 mg/L였으며,

2013년은 2.3 mg/L로 측정되었다. 평균 BOD값은 2009 > 2006 > 2004 = 2005

= 2007 > 2008 = 2010 = 2012 > 2013 > 2011 순이었다.

- 129 -

NH3-N (암모니아성 질소)는 10년간 측정된 평균값이 0.091 mg/L로서, 2004년

은 0.156 mg/L, 2005년은 0.117 mg/L, 2006년은 0.060 mg/L, 2007년은 0.066

mg/L, 2008년은 0.078 mg/L, 2009년은 0.106 mg/L, 2010년은 0.064 mg/L,

2011년은 0.100 mg/L, 2012년은 0.076 mg/L였으며, 2013년은 0.090 mg/L로 측

정되었다. 평균 NH3-N은 2004 > 2005 > 2009 > 2011 > 2013 > 2008 > 2012

> 2007 > 2010 > 2006 순으로 높았다.

NO3-N (질산성 질소)는 평균 2.04 mg/L로서, 2004년은 1.99 mg/L, 2005년은

1.86 mg/L, 2006년은 1.81 mg/L, 2007년은 1.88 mg/L, 2008년은 2.06 mg/L,

2009년은 2.05 mg/L, 2010년은 2.21 mg/L, 2011년은 2.41 mg/L, 2012년은

2.18 mg/L였으며, 2013년은 1.98 mg/L로 측정되었다. 평균 NO3-N는 2011 >

2010 > 2012 > 2008 > 2009 >　2004 > 2013 > 2007 > 2005 > 2006 순으로

높았다.

PO4-P (인산염인)은 측정된 10년 간 평균 0.042 mg/L로서, 2004년은 0.040

mg/L, 2005년은 0.051 mg/L, 2006년은 0.052 mg/L, 2007년은 0.055 mg/L,

2008년과 2009년은 0.061 mg/L, 2010년은 0.031 mg/L, 2011년은 0.033 mg/L,

2012년은 0.022 mg/L였으며, 2013년은 0.010 mg/L였다. 평균 PO4-P은 2008 =

2009 > 2007 > 2006 > 2005 > 2004 > 2011 > 2010 > 2012 > 2013 순으로

높았다.

엽록소-a의 측정된 10년간 평균은 49.368 mg/L로서, 2004년은 61.942 mg/L,

2005년은 61.233 mg/L, 2006년은 62.433 mg/L, 2007년은 61.267 mg/L, 2008

년은 47.242 mg/L, 2009년은 54.958 mg/L, 2010년은 46.167 mg/L, 2011년은

27.392 mg/L, 2012년은 41.450 mg/L였으며, 2013년은 29.600 mg/L였다 평균

엽록소-a는 2006 > 2004 > 2007 > 2005 > 2009 > 2008 > 2010 > 2012 >

2013 > 2011 순으로 높게 측정되었다.

총대장균군의 측정된 10년간 평균은 3.5x102/100 mL로서, 2004년은

2.8x102/100 mL, 2005년은 2.2x102/100 mL, 2006년은 1.3x103/100 mL, 2007

년은 1.2x102/100 mL, 2008년은 5.8x102/100 mL, 2009년은 8.1x101/100 mL,

2010년은 6.0x101/100 mL, 2011년은 4.9x102/100 mL, 2012년은 3.0x102/100

mL였으며, 2013년은 3.1x101/100 mL 로 검출되었다. 평균 총대장균군의 검출은

2006 > 2008 > 2011 > 2012 > 2004 > 2005 > 2007 > 2009 > 2010 > 2013

- 130 -

년도 순으로 높게 검출되었으며, 측정된 10년 중 2006년 7월에 9.5x103/100 mL

로 총대장균군이 가장 많이 검출되었다.

분원성대장균군의 평균은 4.0x101/100 mL로서, 2004년은 7.2x101/100 mL,

2005년은 5.2x101/100 mL, 2006년은 3.6x101/100 mL, 2007년은 7.2x100/100

mL, 2008년은 7.3x100/100 mL, 2009년은 7.3x100/100 mL, 2010년은

9.0x100/100 mL, 2011년은 1.4x102/100 mL, 2012년은 5.8x101/100 mL였으며,

2013년은 1.1x101/100 mL였다. 분원성대장균군의 평균은 2011 > 2004 > 2012

> 2005 > 2006 > 2013 > 2010 > 2008 = 2009 > 2007년도 순으로 높았으며,

2011년 8월에 분원성대장균군의 수가 7.9x102/100 mL로 가장 많이 검출 되었다.

- 131 -

Year Preci1)(mm)

Temp2)(℃) pH DO

(mg/L)BOD(mg/L)

COD(mg/L)

SS(mg/L)

TN(mg/L)

NH3-N(mg/L)

NO3-N(mg/L)

TP(mg/L)

PO4-P(mg/L)

DN(mg/L)

DP(mg/L)

Chla(mg/m3)

TC(/100mL)

FC(/100mL)

2004mean. 115.5 16.7 7.6 9.9 2.6 5.7 24.2 2.835 0.156 1.99 0.114 0.040 2.532 0.052 61.942 2.8x102 7.2x101

min. 1.4 4.1 6.3 6.7 1.4 4.6 10.3 2.180 0.058 1.36 0.091 0.011 2.014 0.026 11.100 2.7x101 6.0x100

max. 249.0 29.5 8.8 14.2 4.3 8.1 86.8 4.514 0.332 2.87 0.184 0.064 3.725 0.077 148.300 1.3x103 3.2x102

2005mean. 115.3 16.0 7.5 10.4 2.6 6.2 18.8 2.953 0.117 1.86 0.129 0.051 2.517 0.068 61.233 2.2x102 5.2x101

min. 3.0 3.3 6.4 6.9 1.6 4.8 8.7 2.001 0.016 1.07 0.084 0.028 1.755 0.040 26.600 6.0x100 1.0x100

max. 314.4 27.2 8.2 14.2 4.0 8.6 76.4 3.700 0.372 2.81 0.200 0.081 3.210 0.098 129.900 6.8x102 2.1x102

2006mean. 127.4 16.1 7.6 11.0 2.7 5.7 19.0 3.122 0.060 1.81 0.136 0.052 2.682 0.077 62.433 1.3x103 3.6x101

min. 7.5 2.0 6.5 7.3 1.4 4.0 8.5 2.025 0.014 1.43 0.101 0.015 1.864 0.036 18.000 5.0x100 ND3)

max. 591.7 27.3 8.6 15.3 5.0 7.8 65.9 4.427 0.186 2.61 0.207 0.085 3.651 0.162 148.500 9.5x103 3.0x102

2007mean. 106.4 16.8 7.7 10.9 2.6 6.0 17.6 2.996 0.066 1.88 0.139 0.055 2.561 0.075 61.267 1.2x102 7.2x100

min. 0.0 5.2 6.3 7.2 1.3 3.6 7.0 2.156 0.011 1.24 0.103 0.022 1.977 0.037 10.400 4.0x100 NDmax. 301.5 28.0 8.9 16.0 4.6 8.4 36.9 3.922 0.143 2.40 0.175 0.086 3.148 0.107 141.500 6.1x102 4.0x101

2008mean. 97.4 16.9 8.1 10.6 2.4 5.9 12.1 2.763 0.078 2.06 0.142 0.061 2.447 0.081 47.242 5.8x102 7.3x100

min. 9.5 3.8 7.5 7.7 1.0 4.6 7.4 2.069 0.032 1.37 0.125 0.028 1.781 0.053 5.300 7.0x100 1.0x100

max. 368.5 28.3 8.9 15.7 4.0 7.8 19.5 4.001 0.152 3.51 0.175 0.082 3.375 0.099 151.100 1.8x103 3.7x101

2009mean. 147.7 16.6 8.1 10.3 2.8 7.1 16.7 2.969 0.106 2.05 0.148 0.061 2.618 0.082 54.958 8.1x101 7.3x100

min. 13.1 3.0 7.0 6.7 1.4 4.5 8.4 1.667 0.016 1.00 0.104 0.003 1.413 0.016 14.500 2.6x101 1.0x100

max. 886.1 26.8 9.1 16.4 5.1 10.1 55.6 4.352 0.371 2.96 0.200 0.114 3.820 0.141 167.300 3.2x102 2.5x101

2010mean. 120.2 16.4 8.0 10.7 2.4 6.4 29.5 2.891 0.064 2.21 0.108 0.031 2.615 0.043 46.167 6.0x101 9.0x100

min. 2.0 3.0 7.3 7.1 1.3 4.4 9.0 2.221 0.021 1.53 0.059 0.005 2.019 0.020 9.600 1.3x101 NDmax. 291.9 27.8 9.0 16.0 5.4 9.7 91.2 4.582 0.145 3.34 0.180 0.069 3.869 0.080 167.200 1.2x102 3.6x101

2011mean. 123.2 15.4 7.7 10.7 1.5 5.7 38.3 2.960 0.100 2.41 0.102 0.033 2.768 0.044 27.392 4.9x102 1.4x102

min. 0.0 1.0 7.2 7.7 0.8 4.6 15.6 2.044 0.020 1.72 0.070 0.004 1.917 0.017 7.800 2.1x101 2.0x100

max. 418.1 25.8 8.2 15.0 2.2 8.0 121.3 3.969 0.290 3.22 0.167 0.060 3.756 0.074 63.800 1.8x103 7.9x102

2012mean. 165.2 15.7 7.9 11.1 2.4 6.2 18.1 2.914 0.076 2.18 0.086 0.022 2.540 0.036 41.450 3.0x102 5.8x101

min. 19.5 3.4 7.2 7.9 1.4 4.4 6.2 2.107 0.010 1.48 0.034 0.002 1.813 0.011 7.200 7.0x100 1.0x100

max. 502.0 28.4 8.6 15.5 3.8 8.3 46.9 3.733 0.150 2.74 0.121 0.052 3.372 0.071 138.700 1.4x103 3.7x102

2013mean. 94.3 17.4 8.1 11.1 2.3 6.0 10.3 2.780 0.090 1.98 0.064 0.010 2.455 0.025 29.600 3.1x101 1.1x101

min. 12.6 2.8 7.7 8.8 1.4 4.6 4.9 2.066 0.046 1.23 0.038 0.001 1.798 0.010 5.500 7.0x100 NDmax. 201.0 31.2 8.3 14.9 3.2 9.1 17.2 3.592 0.156 2.69 0.126 0.028 3.280 0.044 63.300 1.2x102 6.0x101

Totalmean. 121.3 16.4 7.8 10.7 2.4 6.1 20.4 2.918 0.091 2.04 0.117 0.042 2.574 0.058 49.368 3.5x102 4.0x101

min. 0.0 1.0 6.3 6.7 0.8 3.6 4.9 1.667 0.010 1.00 0.034 0.001 1.413 0.010 5.300 4.0x100 NDmax. 886.1 31.2 9.1 16.4 5.4 10.1 121.3 4.582 0.372 3.51 0.207 0.114 3.869 0.162 167.300 9.5x103 7.9x102

표 61. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년 수질자료

- 132 -

그림 49. 부산지역의 강수현황

그림 50. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간의 온도변화

- 133 -

그림 51. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간 분원성대장균군 분포

그림 52. 환경부 수질측정망 (물금)의 최근 10년간 총대장균군 분포

- 134 -

현재 아열대지역으로 구분된 낙동강 하류 (물금)에서 조사된 2004년부터 2013

년까지 10년간 환경부 수질측정망으로부터 월평균 수질자료를 확보하고, 년도별 차

이를 검증하기 위한 일원배치분산분석을 수행하였다. 분산분석결과, 수온 및 강수량

등은 유의수준 0.05하에서 차이를 보이지 않아 다른 지역과 유사한 경향이 나타났

으나, 부유물질량, 암모니아성질소, 인과 총대장균군 만이 유의한 차이를 보여, 타지

역과는 비교적 다른 양상을 보였다.

사후분석결과, BOD는 2009년에, 부유물질량은 2011년도에, 암모니아성질소는

2004년에 총인과 용존인 및 인산염인은 2009년에, 총대장균군은 2006년에 유의한

차이로 높은 분포를 보였다.

상관관계 분석결과, 수온은 강수량, 부유물질량, 용존인, 분원성대장균군 및 대장

균군과 양의 상관관계를 보인 반면, pH, 용존산소량, BOD, COD, 질소 및 엽록소

-a와는 음의 상관관계를 보여, 다른 지역에서 보여준 수온과 상관성을 보인 요인들

이 다르게 나타나고 있다. 분원성대장균군은 수온, 강수량 및 부유물질량과 양의 상

관관계를 보였지만, pH, 용존산소량 및 엽록소-a와는 음의 상관관계를 보였다. 총

대장균군은 수온, 강수량, 부유물질량 및 인과 양의 상관관계를 보였고, pH 및 용

존산소량과는 음의 상관관계를 보였다.

- 135 -

제곱합 df 평균 제곱 F 유의확률Temp

집단-간 37.715 9 4.191 .055 1.000집단-내 8411.243 110 76.466 　 　합계 8448.959 119 　 　 　

Preci집단-간 51195.480 9 5688.387 .344 .958집단-내 1819068.159 110 16536.983 　 　합계 1870263.639 119 　 　 　

pH집단-간 5.358 9 .595 1.831 .071집단-내 35.775 110 .325 　 　합계 41.133 119 　 　 　

DO집단-간 16.425 9 1.825 .227 .990집단-내 885.676 110 8.052 　 　합계 902.101 119 　 　 　

BOD집단-간 14.240 9 1.582 1.715 .094집단-내 101.468 110 .922 　 　합계 115.708 119 　 　 　

COD집단-간 19.732 9 2.192 1.310 .240집단-내 184.048 110 1.673 　 　합계 203.780 119 　 　 　

SS집단-간 7419.969 9 824.441 2.629 .009집단-내 34498.110 110 313.619 　 　합계 41918.079 119 　 　 　

TN집단-간 1.247 9 .139 .304 .972집단-내 50.172 110 .456 　 　합계 51.419 119 　 　 　

DN집단-간 1.074 9 .119 .380 .942집단-내 34.543 110 .314 　 　합계 35.617 119 　 　 　

NH3집단-간 .095 9 .011 2.314 .020집단-내 .499 110 .005 　 　합계 .594 119 　 　 　

NO3집단-간 3.626 9 .403 1.437 .181집단-내 30.839 110 .280 　 　합계 34.465 119 　 　 　

TP집단-간 .080 9 .009 11.384 .000집단-내 .086 110 .001 　 　합계 .166 119 　 　 　

DP집단-간 .046 9 .005 9.700 .000집단-내 .058 110 .001 　 　합계 .105 119 　 　 　

PO4집단-간 .034 9 .004 8.679 .000집단-내 .047 110 .000 　 　합계 .081 119 　 　 　

Chla집단-간 19123.366 9 2124.818 1.084 .381집단-내 215703.733 110 1960.943 　 　합계 234827.100 119 　 　 　

FC집단-간 193197.700 9 21466.411 1.876 .063집단-내 1258808.667 110 11443.715 　 　합계 1452006.367 119 　 　 　

TC집단-간 16604861.675 9 1844984.631 2.176 .029집단-내 93284506.917 110 848040.972 　 　합계 109889368.592 119 　 　 　

표 62. 환경부 수질측정망 (물금) 자료의 분산분석

- 136 -

year N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4 5

BOD

2011 12 1.500 　2013 12 2.333 2.3332008 12 2.358 2.3582012 12 2.358 2.3582010 12 2.425 2.4252007 12 2.575 2.5752004 12 2.617 2.6172005 12 2.625 2.6252006 12 2.708 2.7082009 12 　 2.792

유의확률 　 .075 .976

SS

2013 12 10.300 　2008 12 12.092 　2009 12 16.675 16.6752007 12 17.633 17.6332012 12 18.050 18.0502005 12 18.792 18.7922006 12 19.017 19.0172004 12 24.167 24.1672010 12 29.475 29.4752011 12 　 38.267

유의확률 　 .207 .095

NH3

2006 12 .06008 　2010 12 .06358 　2007 12 .06567 　2012 12 .07633 .076332008 12 .07767 .077672013 12 .08967 .089672011 12 .09967 .099672009 12 .10567 .105672005 12 .11675 .116752004 12 　 .15567

유의확률 　 .559 .123

TP

2013 12 .06350 　 　 　 　2012 12 .08642 .08642 　 　 　2011 12 　 .10150 .10150 　 　2010 12 　 .10800 .10800 .10800 　2004 12 　 .11425 .11425 .11425 .114252005 12 　 　 .12917 .12917 .129172006 12 　 　 .13592 .13592 .135922007 12 　 　 　 .13908 .139082008 12 　 　 　 .14175 .141752009 12 　 　 　 　 .14775

유의확률 　 .596 .314 .089 .103 .109

표 63. 환경부 수질측정망 (물금) 자료의 사후분석

- 137 -

year N유의수준 = 0.05에 대한 부집단

1 2 3 4 5

DP

2013 12 .02517 　 　

2012 12 .03558 　 　

2010 12 .04292 .04292 　

2011 12 .04417 .04417 　

2004 12 .05183 .05183 .05183

2005 12 　 .06825 .06825

2007 12 　 　 .07492

2006 12 　 　 .07683

2008 12 　 　 .08075

2009 12 　 　 .08158

유의확률 　 .137 .189 .060

PO4

2013 12 .00950 　 　 　

2012 12 .02183 .02183 　 　

2010 12 .03108 .03108 .03108 　

2011 12 .03258 .03258 .03258 　

2004 12 　 .03950 .03950 .03950

2005 12 　 　 .05108 .05108

2006 12 　 　 .05183 .05183

2007 12 　 　 .05542 .05542

2008 12 　 　 　 .06133

2009 12 　 　 　 .06192

유의확률 　 .177 .542 .127 .210

TC

2013 12 30.58 　

2010 12 59.50 　

2009 12 81.33 　

2007 12 115.08 　

2005 12 223.92 223.92

2004 12 275.00 275.00

2012 12 299.58 299.58

2011 12 485.00 485.00

2008 12 575.58 575.58

2006 12 　 1338.33

유의확률 　 .908 .101

표 63. continued

- 138 -

Temp Preci pH DO BOD COD SS TN DN NH3 NO3 TP DP PO4 Chla FC TC

TempPearson 상관계수 1 .475 -.539 -.910 -.530 -.306 .292 -.817 -.810 -.121 -.803 .078 .406 .468 -.675 .287 .220유의확률 (양쪽) 　 .000 .000 .000 .000 .001 .001 .000 .000 .187 .000 .400 .000 .000 .000 .001 .016N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

PreciPearson 상관계수 .475 1 -.410 -.453 -.212 .047 .490 -.240 -.230 .040 -.252 .221 .267 .265 -.334 .372 .443유의확률 (양쪽) .000 　 .000 .000 .020 .610 .000 .008 .011 .665 .006 .015 .003 .003 .000 .000 .000N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

pHPearson 상관계수 -.539 -.410 1 .681 .664 .519 -.423 .456 .398 .035 .416 -.086 -.386 -.497 .652 -.333 -.319유의확률 (양쪽) .000 .000 　 .000 .000 .000 .000 .000 .000 .708 .000 .349 .000 .000 .000 .000 .000N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

DOPearson 상관계수 -.910 -.453 .681 1 .674 .455 -.300 .804 .758 .022 .755 -.063 -.495 -.587 .795 -.296 -.203유의확률 (양쪽) .000 .000 .000 　 .000 .000 .001 .000 .000 .815 .000 .496 .000 .000 .000 .001 .026N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

BODPearson 상관계수 -.530 -.212 .664 .674 1 .783 -.190 .659 .536 .146 .405 .319 -.206 -.325 .856 -.215 -.144유의확률 (양쪽) .000 .020 .000 .000 　 .000 .038 .000 .000 .112 .000 .000 .024 .000 .000 .019 .116N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

CODPearson 상관계수 -.306 .047 .519 .455 .783 1 .242 .492 .382 .054 .336 .484 -.153 -.212 .688 .045 -.013유의확률 (양쪽) .001 .610 .000 .000 .000 　 .008 .000 .000 .555 .000 .000 .095 .020 .000 .628 .890N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

SSPearson 상관계수 .292 .490 -.423 -.300 -.190 .242 1 -.108 -.102 -.078 -.065 .436 .137 .210 -.162 .606 .358유의확률 (양쪽) .001 .000 .000 .001 .038 .008 　 .242 .267 .396 .478 .000 .134 .021 .077 .000 .000N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

TNPearson 상관계수 -.817 -.240 .456 .804 .659 .492 -.108 1 .967 .269 .836 .188 -.230 -.330 .693 -.158 -.089유의확률 (양쪽) .000 .008 .000 .000 .000 .000 .242 　 .000 .003 .000 .040 .012 .000 .000 .084 .331N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

DNPearson 상관계수 -.810 -.230 .398 .758 .536 .382 -.102 .967 1 .342 .886 .117 -.210 -.301 .574 -.156 -.101유의확률 (양쪽) .000 .011 .000 .000 .000 .000 .267 .000 　 .000 .000 .204 .021 .001 .000 .089 .270N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

NH3Pearson 상관계수 -.121 .040 .035 .022 .146 .054 -.078 .269 .342 1 .228 .064 .170 .135 -.022 -.011 -.066유의확률 (양쪽) .187 .665 .708 .815 .112 .555 .396 .003 .000 　 .012 .486 .063 .142 .811 .909 .473N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

NO3Pearson 상관계수 -.803 -.252 .416 .755 .405 .336 -.065 .836 .886 .228 1 -.029 -.362 -.421 .526 -.141 -.166유의확률 (양쪽) .000 .006 .000 .000 .000 .000 .478 .000 .000 .012 　 .752 .000 .000 .000 .124 .071N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

TPPearson 상관계수 .078 .221 -.086 -.063 .319 .484 .436 .188 .117 .064 -.029 1 .642 .635 .268 .170 .298유의확률 (양쪽) .400 .015 .349 .496 .000 .000 .000 .040 .204 .486 .752 　 .000 .000 .003 .064 .001N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

DPPearson 상관계수 .406 .267 -.386 -.495 -.206 -.153 .137 -.230 -.210 .170 -.362 .642 1 .926 -.336 .107 .297유의확률 (양쪽) .000 .003 .000 .000 .024 .095 .134 .012 .021 .063 .000 .000 　 .000 .000 .244 .001N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

PO4Pearson 상관계수 .468 .265 -.497 -.587 -.325 -.212 .210 -.330 -.301 .135 -.421 .635 .926 1 -.424 .157 .265유의확률 (양쪽) .000 .003 .000 .000 .000 .020 .021 .000 .001 .142 .000 .000 .000 　 .000 .086 .003N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

ChlaPearson 상관계수 -.675 -.334 .652 .795 .856 .688 -.162 .693 .574 -.022 .526 .268 -.336 -.424 1 -.217 -.158유의확률 (양쪽) .000 .000 .000 .000 .000 .000 .077 .000 .000 .811 .000 .003 .000 .000 　 .017 .085N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

FCPearson 상관계수 .287 .372 -.333 -.296 -.215 .045 .606 -.158 -.156 -.011 -.141 .170 .107 .157 -.217 1 .462유의확률 (양쪽) .001 .000 .000 .001 .019 .628 .000 .084 .089 .909 .124 .064 .244 .086 .017 　 .000N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

TCPearson 상관계수 .220 .443 -.319 -.203 -.144 -.013 .358 -.089 -.101 -.066 -.166 .298 .297 .265 -.158 .462 1유의확률 (양쪽) .016 .000 .000 .026 .116 .890 .000 .331 .270 .473 .071 .001 .001 .003 .085 .000 　N 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120 120

표 64. 환경부 수질측정망 (물금) 자료에 의한 환경요인과 미생물의 상관분석

- 139 -

3-1-2. 기후변화 예측 시나리오에 따른 지역별 특성 비교

장기모니터링 지점으로 선정된 소양호 (소양댐), 한강 (구의), 금강 (현도교), 주

암호 (주암댐) 및 낙동강 (물금) 등 5개 지점에 따른 차이를 분석하기 위하여 수집

된 수질측정망 자료를 기초로 일원배치분산분석을 수행하였다.

수온의 경우 RCP 4.5 지역인 주암호가 유의한 수준으로 낮았으며, 금강, 한강

및 소양호는 유사한 것으로 나타났다. 아열대 지역으로 구분된 낙동강은 주암호에

비하여 수온이 높은 것으로 분석되었다. 특히 대상지역인 낙동강 (물금)은 BOD,

COD, 부유물질량, 총질소, 용존질소, 질산성질소, 총인, 용존인, 인산염인 및 엽록

소-a 등 대부분의 환경요인이 다른 지역에 비하여 유의한 수준으로 높게 분석되었

다. 그러나 지표세균인 분원성대장균군과 총대장균군은 한강 (구의)이 다른 지역에

비하여 유의하게 높은 것으로 분석되었다.

5개의 대상지점을 호소와 하천 등 수자원형태로 구분하여 차이점을 검증하고자

독립표본 T-검정을 수행하였다. 하천의 경우, 수온, pH, 용존산소량, BOD, COD,

부유물질량, 질소, 인, 엽록소-a 및 지표세균 등 대부분의 조사항목에서 호소보다

높은 분포를 보였을 뿐 아니라 유의수준 0.05 하에서 유의한 차이를 보이는 것으로

분석되었다. 이러한 현상은 대상지역 호소의 위치가 대부분 오염원의 유입이 적은

지역에 위치한 반면, 하천은 대도시 등 다양한 지역을 통과하면서 수질오염물질의

유입이 상대적으로 높았던 것으로 추론된다.

대상지점을 기후변화에 따른 아열대 예외지역 (소양호), RCP 4.5 지역 (한강 및

금강), RCP 8.5 지역 (주암호) 및 현재 아열대로 구분된 지역 (낙동강, 물금)으로

구분하여 지역에 따른 차이를 검정하고자 일원배치분산분석을 수행하였다. 수온의

경우, 3개의 집단으로 구분되었다. RCP 4.5와 8.5 지역은 유사하나, 아열대 지역은

유의한 수준으로 수온이 높게 분석되었다. 특이한 것은 국내에서 가장 북부에 위치

하여 수온이 가장 낮을 것으로 생각되는 소양호가 아열대 지역과 유사한 집단으로

분류되었다는 것이었다. 이는 소양호가 조사대상기간 대부분에서 다른 지역에 비하

여 수온이 낮았으나, 2008년도 (평균 15.9℃), 2012년도 (평균 15.1℃) 및 2013년

도 (16.1℃)에 조사된 수온이 상대적으로 높아 나타난 현상으로 생각된다.

한편 아열대 지역으로 구분된 낙동강 (물금)의 경우에는 수온, BOD, COD, 부유

물질량, 총질소, 용존질소, 질산성질소, 총인, 용존인, 인산염인 및 엽록소-a의 분포

- 140 -

가 다른 지역에 비하여 유의한 수준으로 높게 분석되었다.

년도지 점

소양호 한강 금강 주암호 낙동강

2004

mean. 14.3 14.4 14.5 16.7

min. 1.0 2.0 1.0 4.1

max. 26.0 25.0 24.0 29.5

2005

mean. 12.6 13.2 13.3 16.0

min. 0.0 2.0 3.0 3.3

max. 24.0 25.0 22.0 27.2

2006

mean. 12.3 13.8 13.8 11.5 16.1

min. 0.0 2.0 6.0 4.0 2.0

max. 22.4 23.0 26.0 17.8 27.3

2007

mean. 13.5 13.6 13.6 12.5 16.8

min. 2.0 2.0 4.0 5.3 5.2

max. 23.0 23.0 23.0 18.8 28.0

2008

mean. 15.9 14.2 13.5 11.7 16.9

min. 2.0 2.3 5.0 5.3 3.8

max. 30.0 23.8 23.0 18.3 28.3

2009

mean. 13.9 14.1 15.4 11.9 16.6

min. 3.0 2.0 5.0 4.5 3.0

max. 23.0 23.6 27.0 19.0 26.8

2010

mean. 14.8 13.9 14.3 11.5 16.4

min. 1.0 1.0 4.0 4.3 3.0

max. 26.0 25.8 24.0 18.6 27.8

2011

mean. 12.7 13.0 13.2 11.3 15.4

min. 1.0 1.4 5.0 4.3 1.0

max. 22.0 22.7 22.8 17.5 25.8

2012

mean. 15.1 13.1 12.9 11.1 15.7

min. 2.0 0.8 5.3 4.3 3.4

max. 30.0 24.0 22.8 17.4 28.4

2013

mean. 16.1 14.8 13.1 11.5 17.4

min. 1.0 2.2 4.3 4.2 2.8

max. 25.0 25.1 23.4 18.4 31.2

Total

mean. 14.1 13.8 13.8 11.6 16.4

min. 0.0 0.8 1.0 4.0 1.0

max. 30.0 25.8 27.0 19.0 31.2

표 65. 장기모니터링 지점별 수온 데이터

- 141 -

제곱합 df 평균 제곱 F 유의확률Temp

집단-간 1240.316 4 310.079 5.654 .000집단-내 31152.020 568 54.845 　 　합계 32392.336 572 　 　 　

Preci집단-간 32683.164 4 8170.791 .311 .871집단-내 14913580.947 568 26256.304 　 　합계 14946264.112 572 　 　 　

pH집단-간 105.839 4 26.460 103.689 .000집단-내 144.944 568 .255 　 　합계 250.782 572 　 　 　

DO집단-간 889.068 4 222.267 39.278 .000집단-내 3214.241 568 5.659 　 　합계 4103.309 572 　 　 　

BOD집단-간 229.314 4 57.329 159.955 .000집단-내 203.573 568 .358 　 　합계 432.888 572 　 　 　

COD집단-간 957.916 4 239.479 349.106 .000집단-내 389.636 568 .686 　 　합계 1347.551 572 　 　 　

SS집단-간 22517.333 4 5629.333 29.778 .000집단-내 107376.727 568 189.044 　 　합계 129894.061 572 　 　 　

TN집단-간 266.933 4 66.733 227.251 .000집단-내 166.796 568 .294 　 　합계 433.730 572 　 　 　

DN집단-간 221.183 4 55.296 259.068 .000집단-내 121.235 568 .213 　 　합계 342.418 572 　 　 　

NH3집단-간 .767 4 .192 22.664 .000집단-내 4.804 568 .008 　 　합계 5.570 572 　 　 　

NO3집단-간 155.428 4 38.857 220.513 .000집단-내 100.089 568 .176 　 　합계 255.517 572 　 　 　

TP집단-간 .851 4 .213 316.203 .000집단-내 .382 568 .001 　 　합계 1.234 572 　 　 　

DP집단-간 .218 4 .055 201.289 .000집단-내 .154 568 .000 　 　합계 .372 572 　 　 　

PO4집단-간 .129 4 .032 172.494 .000집단-내 .106 568 .000 　 　합계 .235 572 　 　 　

Chla집단-간 187378.881 4 46844.720 102.426 .000집단-내 259774.699 568 457.350 　 　합계 447153.580 572 　 　 　

FC집단-간 15268838.689 4 3817209.672 8.035 .000집단-내 269828866.163 568 475050.821 　 　합계 285097704.852 572 　 　 　

TC집단-간 644670448.802 4 161167612.201 11.305 .000집단-내 8097504467.847 568 14256169.838 　 　합계 8742174916.649 572 　 　 　

표 66. 지점간 비교를 위한 분산분석 결과

- 142 -

지점 분석시료수 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4 5

Temp

주암 96 11.617 　금강 120 13.765 13.765한강 119 13.808 13.808소양 118 14.092 14.092낙동 120 　 16.387

유의확률 　 .087 .060

pH

주암 96 6.929 　 　 　소양 118 　 7.525 　 　낙동 120 　 　 7.815 　금강 120 　 　 　 8.053한강 119 　 　 　 8.197

유의확률 　 1.000 1.000 1.000 .195

DO

주암 96 7.658 　 　소양 118 　 9.906 　금강 120 　 10.278 　낙동 120 　 10.663 　한강 119 　 　 11.608

유의확률 　 1.000 .117 1.000

BOD

금강 120 .712 　 　 　주암 96 .847 　 　 　소양 118 　 1.270 　 　한강 119 　 　 1.747 　낙동 120 　 　 　 2.429

유의확률 　 .433 1.000 1.000 1.000

COD

소양 118 2.384 　 　 　 　주암 96 　 2.874 　 　 　금강 120 　 　 3.716 　 　한강 119 　 　 　 4.120 　낙동 120 　 　 　 　 6.091

유의확률 　 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

SS

주암 96 2.147 　 　금강 120 5.202 5.202 　소양 118 6.950 6.950 　한강 119 　 9.831 　낙동 120 　 　 20.447

유의확률 　 .066 .084 1.000

TN

주암 96 .85228 　 　 　금강 120 　 1.67599 　 　소양 118 　 1.84934 　 　한강 119 　 　 2.44966 　낙동 120 　 　 　 2.91813

유의확률 　 1.000 .113 1.000 1.000

DN

주암 96 .75577 　 　 　 　금강 120 　 1.47488 　 　 　소양 118 　 　 1.64533 　 　한강 119 　 　 　 2.29581 　낙동 120 　 　 　 　 2.57352

유의확률 　 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

표 67. 지점간 비교를 위한 사후분석 결과

- 143 -

지점 분석시료수 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4 5

NH3

소양 118 .03154 　 　주암 96 .05193 　 　금강 120 .06123 .06123 　낙동 120 　 .09108 　한강 119 　 　 .13574

유의확률 　 .108 .105 1.000

NO3

주암 96 .5147 　 　 　 　금강 120 　 1.1861 　 　 　소양 118 　 　 1.3898 　 　한강 119 　 　 　 1.8650 　낙동 120 　 　 　 　 2.0436

유의확률 　 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000

TP

주암 96 .01218 　 　 　소양 118 .02092 .02092 　 　금강 120 　 .02249 　 　한강 119 　 　 .04840 　낙동 120 　 　 　 .11673

유의확률 　 .083 .991 1.000 1.000

DP

주암 96 .00624 　 　금강 120 .00919 　 　소양 118 .00988 　 　한강 119 　 .02335 　낙동 120 　 　 .05820

유의확률 　 .455 1.000 1.000

PO4

주암 96 .00192 　 　금강 120 .00390 　 　소양 118 .00429 　 　한강 119 　 .01202 　낙동 120 　 　 .04161

유의확률 　 .686 1.000 1.000

Chla

주암 96 2.82396 　 　금강 120 3.54250 　 　소양 118 3.82712 　 　한강 119 　 18.94958 　낙동 120 　 　 49.36833

유의확률 　 .997 1.000 1.000

FC

주암 96 1.68 　소양 118 15.33 　금강 120 25.38 　낙동 120 39.72 　한강 119 　 422.86

유의확률 　 .994 1.000

TC

소양 118 77.19 　주암 96 85.96 　금강 120 168.58 　낙동 120 348.39 　한강 119 　 2778.54

유의확률 　 .983 1.000

표 67. continued

- 144 -

제곱합 df 평균 제곱 F 유의확률Temp

집단-간 1240.203 3 413.401 7.551 .000집단-내 31152.132 569 54.749 　 　합계 32392.336 572 　 　 　

Preci집단-간 19102.709 3 6367.570 .243 .867집단-내 14927161.403 569 26234.027 　 　합계 14946264.112 572 　 　 　

pH집단-간 104.583 3 34.861 135.677 .000집단-내 146.199 569 .257 　 　합계 250.782 572 　 　 　

DO집단-간 783.234 3 261.078 44.744 .000집단-내 3320.075 569 5.835 　 　합계 4103.309 572 　 　 　

BOD집단-간 165.261 3 55.087 117.121 .000집단-내 267.626 569 .470 　 　합계 432.888 572 　 　 　

COD집단-간 948.147 3 316.049 450.251 .000집단-내 399.404 569 .702 　 　합계 1347.551 572 　 　 　

SS집단-간 21236.819 3 7078.940 37.070 .000집단-내 108657.242 569 190.962 　 　합계 129894.061 572 　 　 　

TN집단-간 231.170 3 77.057 216.455 .000집단-내 202.560 569 .356 　 　합계 433.730 572 　 　 　

DN집단-간 180.917 3 60.306 212.468 .000집단-내 161.501 569 .284 　 　합계 342.418 572 　 　 　

NH3집단-간 .435 3 .145 16.067 .000집단-내 5.135 569 .009 　 　합계 5.570 572 　 　 　

NO3집단-간 127.892 3 42.631 190.063 .000집단-내 127.625 569 .224 　 　합계 255.517 572 　 　 　

TP집단-간 .811 3 .270 364.227 .000집단-내 .422 569 .001 　 　합계 1.234 572 　 　 　

DP집단-간 .206 3 .069 235.761 .000집단-내 .166 569 .000 　 　합계 .372 572 　 　 　

PO4집단-간 .125 3 .042 215.380 .000집단-내 .110 569 .000 　 　합계 .235 572 　 　 　

Chla집단-간 173195.787 3 57731.929 119.907 .000집단-내 273957.792 569 481.472 　 　합계 447153.580 572 　 　 　

FC집단-간 5828978.733 3 1942992.911 3.959 .008집단-내 279268726.119 569 490806.197 　 　합계 285097704.852 572 　 　 　

TC집단-간 237666196.921 3 79222065.640 5.300 .001집단-내 8504508719.729 569 14946412.513 　 　합계 8742174916.649 572 　 　 　

표 68. 기후변화 예측시나리오에 의한 지역간 분산분석 결과

- 145 -

항 목 지 역 분석시료수 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4

Temp

RCP4.5 96 11.617 　 　RCP8.5 239 13.787 13.787 　예외지역 118 　 14.092 14.092아열대 120 　 　 16.387

유의확률 　 .090 .988 .065

pH

RCP4.5 96 6.929 　 　 　예외지역 118 　 7.525 　 　아열대 120 　 　 7.815 　RCP8.5 239 　 　 　 8.125유의확률 　 1.000 1.000 1.000 1.000

DO

RCP4.5 96 7.658 　 　예외지역 118 　 9.906 　아열대 120 　 10.663 10.663RCP8.5 239 　 　 10.940유의확률 　 1.000 .061 .796

BOD

RCP4.5 96 .847 　 　RCP8.5 239 　 1.227 　예외지역 118 　 1.270 　아열대 120 　 　 2.429

유의확률 　 1.000 .959 1.000

COD

예외지역 118 2.384 　 　 　RCP4.5 96 　 2.874 　 　RCP8.5 239 　 　 3.917 　아열대 120 　 　 　 6.091

유의확률 　 1.000 1.000 1.000 1.000

SS

RCP4.5 96 2.147 　 　예외지역 118 　 6.950 　RCP8.5 239 　 7.507 　아열대 120 　 　 20.447

유의확률 　 1.000 .989 1.000

TN

RCP4.5 96 .85228 　 　 　예외지역 118 　 1.84934 　 　RCP8.5 239 　 　 2.06121 　아열대 120 　 　 　 2.91813

유의확률 　 1.000 1.000 1.000 1.000

DN

RCP4.5 96 .75577 　 　 　예외지역 118 　 1.64533 　 　RCP8.5 239 　 　 1.88362 　아열대 120 　 　 　 2.57352

유의확률 　 1.000 1.000 1.000 1.000

표 69. 기후변화 예측시나리오에 의한 지역간 사후분석 결과

- 146 -

area N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단1 2 3 4

NH3

예외지역 118 .03154 　RCP4.5 96 .05193 　아열대 120 　 .09108RCP8.5 239 　 .09833유의확률 　 .318 .929

NO3

RCP4.5 96 .5147 　 　예외지역 118 　 1.3898 　RCP8.5 239 　 1.5241 　아열대 120 　 　 2.0436

유의확률 　 1.000 .108 1.000

TP

RCP4.5 96 .01218 　 　예외지역 118 .02092 　 　RCP8.5 239 　 .03539 　아열대 120 　 　 .11673

유의확률 　 .052 1.000 1.000

DP

RCP4.5 96 .00624 　 　예외지역 118 .00988 　 　RCP8.5 239 　 .01624 　아열대 120 　 　 .05820

유의확률 　 .324 1.000 1.000

PO4

RCP4.5 96 .00192 　 　예외지역 118 .00429 .00429 　RCP8.5 239 　 .00794 　아열대 120 　 　 .04161

유의확률 　 .525 .156 1.000

Chla

RCP4.5 96 2.82396 　 　예외지역 118 3.82712 　 　RCP8.5 239 　 11.21381 　아열대 120 　 　 49.36833

유의확률 　 .983 1.000 1.000

TC

예외지역 118 77.19 　RCP4.5 96 85.96 　아열대 120 348.39 348.39RCP8.5 239 　 1468.10유의확률 　 .944 .097

표 69. continued

- 147 -

Levene의 등분산 검정 평균의 동일성에 대한 t-검정

F 유의확률 t 자유도 유의확률 (양쪽) 평균차 차이의

표준오차차이의 95% 신뢰구간

하한 상한Temp 등분산이 가정됨 11.209 .001 -2.588 571 .010 -1.6739 .6467 -2.9441 -.4038

등분산이 가정되지 않음 　 　 -2.666 489.483 .008 -1.6739 .6279 -2.9076 -.4403Preci 등분산이 가정됨 2.478 .116 .696 571 .486 9.72593 13.96649 -17.70602 37.15789

등분산이 가정되지 않음 　 　 .675 404.283 .500 9.72593 14.41927 -18.62018 38.07204pH 등분산이 가정됨 .064 .800 -16.070 571 .000 -.7632 .0475 -.8565 -.6699

등분산이 가정되지 않음 　 　 -16.117 451.975 .000 -.7632 .0474 -.8563 -.6702DO 등분산이 가정됨 .010 .922 -8.999 571 .000 -1.9497 .2167 -2.3752 -1.5241

등분산이 가정되지 않음 　 　 -8.912 434.426 .000 -1.9497 .2188 -2.3796 -1.5197BOD 등분산이 가정됨 165.277 .000 -7.661 571 .000 -.5486 .0716 -.6892 -.4080

등분산이 가정되지 않음 　 　 -9.455 466.292 .000 -.5486 .0580 -.6626 -.4346COD 등분산이 가정됨 138.660 .000 -20.087 571 .000 -2.0400 .1016 -2.2395 -1.8405

등분산이 가정되지 않음 　 　 -24.669 476.342 .000 -2.0400 .0827 -2.2025 -1.8775SS 등분산이 가정됨 17.403 .000 -5.546 571 .000 -7.0367 1.2688 -9.5289 -4.5445

등분산이 가정되지 않음 　 　 -5.617 465.936 .000 -7.0367 1.2528 -9.4985 -4.5749TN 등분산이 가정됨 9.225 .002 -14.768 571 .000 -.945585 .064027 -1.071343 -.819828

등분산이 가정되지 않음 　 　 -15.763 535.272 .000 -.945585 .059986 -1.063423 -.827748DN 등분산이 가정됨 8.715 .003 -15.456 571 .000 -.867953 .056155 -.978247 -.757658

등분산이 가정되지 않음 　 　 -16.381 526.984 .000 -.867953 .052985 -.972041 -.763865NH3 등분산이 가정됨 69.762 .000 -6.725 571 .000 -.055218 .008211 -.071346 -.039091

등분산이 가정되지 않음 　 　 -8.401 440.002 .000 -.055218 .006573 -.068137 -.042300NO3 등분산이 가정됨 1.787 .182 -14.072 571 .000 -.70050 .04978 -.79828 -.60272

등분산이 가되지 않음 　 　 -14.699 508.641 .000 -.70050 .04766 -.79413 -.60687TP 등분산이 가정됨 303.439 .000 -12.907 571 .000 -.045587 .003532 -.052524 -.038650

등분산이 가정되지 않음 　 　 -16.033 452.275 .000 -.045587 .002843 -.051175 -.039999DP 등분산이 가정됨 245.260 .000 -10.990 571 .000 -.022020 .002004 -.025955 -.018084

등분산이 가정되지 않음 　 　 -13.998 396.366 .000 -.022020 .001573 -.025112 -.018927PO4 등분산이 가정됨 280.838 .000 -9.857 571 .000 -.015971 .001620 -.019153 -.012788

등분산이 가정되지 않음 　 　 -12.620 384.719 .000 -.015971 .001265 -.018459 -.013483Chla 등분산이 가정됨 124.133 .000 -9.119 571 .000 -20.590307 2.257928 -25.025165 -16.155448

등분산이 가정되지 않음 　 　 -11.762 368.060 .000 -20.590307 1.750558 -24.032657 -17.147956FC 등분산이 가정됨 15.503 .000 -2.516 571 .012 -152.719 60.689 -271.919 -33.519

등분산이 가정되지 않음 　 　 -3.259 359.025 .001 -152.719 46.861 -244.876 -60.562TC 등분산이 가정됨 21.255 .000 -3.021 571 .003 -1012.696 335.253 -1671.175 -354.217

등분산이 가정되지 않음 　 　 -3.911 359.879 .000 -1012.696 258.968 -1521.976 -503.415

표 70. 하천 및 호소의 비교를 위한 독립표본검정

- 148 -

3-2. 국내 기후변화 예상지역 미생물 정밀조사 및 특성평가

3-2-1. 기후변화 예상지역에 대한 정밀조사

3-2-1-1. 영산강 및 계성천

3-2-1-1-1. 환경요인

조사대상시기 동안 영산강 하수처리장 방류수의 유입지역 (영산강 나주지역)의

수온은 7.0~26.0℃ (평균 15.5℃)로 나타났고, pH는 7.3~8.9 (평균 8.0), 탁도는

2.1~19.3 NTU (평균 9.4 NTU), BOD는 1.4~7.3 mg/L (평균 3.8 mg/L), 인산염

인은 0.027~0.161 mg/L (평균 0.072 mg/L), 암모니아성질소는 0.28~3.01 mg/L

(평균 1.67 mg/L), 염소이온은 11.9~99.2 mg/L (평균 60.5 mg/L) 및 질산성질소

는 1.45~3.63 mg/L (평균 2.61 mg/L)로 조사되었다 (표 71).

채수시기 수온(℃) pH 탁도

(NTU) BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

2013. 08 26.0 7.3 19.3 1.4 0.161 0.28 11.9 1.45

2013. 10 19.0 8.9 13.0 4.2 0.027 0.37 37.4 2.09

2013. 12 7.0 8.3 2.1 2.1 0.054 3.00 93.3 3.63

2014. 02 10.0 7.5 3.2 7.3 0.046 3.01 99.2 3.28

평균 15.5 8.0 9.4 3.8 0.072 1.67 60.5 2.61

표 71. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 물리화학적 환경요인 분포

조가대상시기 동안 영산강의 BOD는 평균 3.8 mg/L로 나타난 반면, 상류지역은

3.7 mg/L이며, 하류지역은 3.4 mg/L로 측정되었다. 영산강의 분석된 항목들 중 특

이적으로 8월 채수 시료에서 인산염인이 다른 시기의 시료들보다 최대 8배까지 증

가된 수치가 나타났다. 또한 동일 시기에 하류 지역에서 염소이온이 증가된 것을

관찰할 수 있었다 (표 72).

- 149 -

지점 채수시기 BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

영산강 상류

2013.08 1.5 0.039 0.07 110.7 5.99

2013.10 3.3 0.014 0.40 35.6 2.07

2013.12 3.1 0.064 2.14 65.8 2.98

2014.02 6.9 0.033 2.15 63.1 2.84

평균 3.7 0.038 1.19 68.8 3.47

영산강 하류

2013.08 0.9 0.040 0.08 144.7 9.02

2013.10 3.9 0.019 0.51 35.1 1.96

2013.12 2.8 0.090 2.07 64.8 2.78

2014.02 6.0 0.082 2.10 63.4 2.90

평균 3.4 0.058 1.19 77.0 4.17

표 72. 영산강 상류 및 하류의 물리화학적 환경요인 분포

계성천 남지하수종합처리장의 방류수 유입지역 (경남 남지읍)의 경우, 수온은

4.5~28.0℃ (평균 14.9℃)로 측정되었고, pH는 7.3~7.8 (평균 7.5), 탁도는

2.7~9.5 NTU (평균 6.6 NTU), BOD는 2.2~3.8 mg/L (평균 3.1 mg/L), 인산염인

은 0.122~0.423 mg/L (평균 0.250 mg/L), 암모니아성질소는 2.88~4.73 mg/L

(평균 4.04 mg/L), 염소이온은 28.0~86.2 mg/L (평균 50.3 mg/L) 및 질산성질소

는 1.60~9.51 mg/L (평균 4.19 mg/L)로 나타났다 (표 73).

채수시기 수온(℃) pH 탁도

(NTU) BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

2013. 08 28.0 7.8 9.5 3.7 0.423 4.73 34.9 1.60

2013. 10 18.0 7.3 7.5 2.5 0.166 2.88 28.0 1.99

2013. 12 4.5 7.6 2.7 2.2 0.288 3.97 52.1 3.67

2014. 02 9.0 7.4 6.5 3.8 0.122 4.59 86.2 9.51

평균 14.9 7.5 6.6 3.1 0.250 4.04 50.3 4.19

표 73. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 물리화학적 환경요인 분포

특히, 계성천의 경우 인산염인이 8월 시료에서 높은 수치를 보였으며, 방류수 유

입지역 상류와 하류 쪽에서도 인산염인이 높게 나타났다. 상류지역에 비하여 하수

처리장 유입수의 유입지역 하류에서 화학적 환경요인들의 수치가 높게 분석되었는

데 이는 하수처리장에 의한 영향이 보였던 것으로 사료된다 (표 74).

- 150 -

지점 채수시기 BOD PO4-P NH4-N Cl- NO3-N

계성천 상류

2013.08 1.8 0.162 0.001 18.4 0.55

2013.10 2.7 0.012 불검출 11.8 1.44

2013.12 1.5 0.018 0.13 38.9 2.64

2014.02 2.9 0.023 0.14 39.3 2.69

평균 2.2 0.054 0.07 27.1 1.83

계성천 하류

2013.08 3.2 0.189 0.001 21.8 0.83

2013.10 2.4 0.008 0.04 11.9 1.16

2013.12 0.8 0.019 0.10 32.2 2.30

2014.02 2.3 0.022 0.10 40.2 2.65

평균 2.2 0.060 0.06 26.5 1.74

표 74. 계성천 상류 및 하류의 물리화학적 환경요인 분포

3-2-1-1-2. 지표미생물

영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 경우 일반세균은 6.0x102~6.3x104

CFU/mL (평균 1.6x104 CFU/mL)로 나타났으며, 총대장균군은 3.4x101~2.4x103

CFU/mL (평균 7.1x102 CFU/mL), 분원성대장균군은 4.2x101~1.9x102 MPN/100

mL (평균 1.2x102 MPN/100 mL), 대장균은 3.3x101~1.7x102 MPN/100 mL (평

균 9.9x101 MPN/100 mL)이였다 (표 75).

채수시기 일반세균(CFU/mL)

총대장균군(CFU/mL)

분원성대장균군(MPN/100mL)

대장균(MPN/100mL)

2013. 08 6.3x104 2.4x103 1.9x102 1.7x102

2013. 10 9.5x102 3.5x102 7.0x101 3.6x101

2013. 12 6.7x102 3.4x101 1.6x102 1.6x102

2014. 02 6.0x102 3.9x101 4.2x101 3.3x101

평균 1.6x104 7.1x102 1.2x102 9.9x101

표 75. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 채수시기 별 지표미생물 분포

계성천 하수처리장 방류수 유입지역에서 조사된 일반세균은 8.8x103~2.6x104

CFU/mL (평균 1.6x104 CFU/mL)이었으며, 총대장균군은 5.7x102~2.8x103

CFU/mL (평균 1.4x103 CFU/mL), 분원성대장균군은 1.4x102~1.2x103 MPN/100

- 151 -

mL (평균 5.9x102 MPN/100 mL)로 나타났다. 대장균의 경우 9.4x101~9.7x102

MPN/100 mL (평균 4.7x102 MPN/100 mL)이였다 (표 76).

채수시기 일반세균(CFU/mL)

총대장균군(CFU/mL)

분원성대장균군(MPN/100mL)

대장균(MPN/100mL)

2013. 08 2.6x104 2.8x103 135.3 93.6

2013. 10 8.8x103 5.7x102 1203.3 920.8

2013. 12 1.8x104 8.0x102 290.5 290.5

2014. 02 9.4x103 1.5x103 727.0 579.4

평균 1.6x104 1.4x103 589.0 471.1

표 76. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 채수시기 별 지표미생물 분포

영산강과 계성천은 정밀조사 채수지점으로서 방류수 유입지역 각각의 상류 및

하류에 대해 세균 항목을 조사하였다. 영산강 상류의 경우 일반세균은

3.8x102~5.0x104 CFU/mL로 나타났고, 영산강 하류는 4.5x102~4.1x104 CFU/mL

로 조사되었다. 계성천 상류는 1.2x102~9.8x102 CFU/mL였으며, 계성천 하류는

3.0x101~4.5x103 CFU/mL로 나타났다. 두 곳 모두 상류보다 하류 지점에서 더 많

은 세균 수가 나타났다.

일반세균의 결과와 유사하게 총대장균군의 분포가 영산강과 계성천이 다른 지역

보다 상대적으로 높은 수치을 보였다. 정밀조사 지점인 영산강 상류는

2.2x101~4.8x102 CFU/mL로 조사되었고, 영산강 하류는 1.0x101~2.4x103

CFU/mL, 계성천 상류는 1.3x101~1.3x102 CFU/mL, 계성천 하류는

1.0x100~4.8x102 CFU/mL로 나타났다. 각각의 상류지역은 유입지역 (영산강 및

계성천)보다 낮은 수치를 보였지만, 유입지역 이후에서 세균수가 증가하는 경향을

보임으로서, 하수처리장 방류수 유입지역이 잠재적인 오염원으로 작용하고 있음을

판단할 수 있었다 (표 77).

분원성대장균군과 대장균 역시 기후변화 시나리오에 의해 선정했던 조사지점

(소양호 등)보다 정밀조사 지점이었던 영산강과 계성천의 하수처리장 방류수 유입

지역 지점에서 많은 수가 관찰되었을 뿐 아니라 분포 경향도 일반세균 및 총대장균

군과 유사하였다. 오염원에 영향을 가장 많이 받는 것으로 추정되는 방류수 유입지

- 152 -

역의 세균수가 가장 높았으며, 이에 따라 상류 지역보다 하류지역으로 갈루록 검출

수치가 높아지는 경향을 보였다. 더불어 영산강 대상지역에서는 큰 지류로 인해 변

화 폭이 작았지만 작은 지류인 계성천은 조사시기 동안 상대적으로 큰 폭의 변화를

보였다.

지점시료채

취시기

일반세균(CFU/mL)

총대장균군(CFU/mL)

분원성대장균군(MPN/100mL)

대장균(MPN/100mL)

영산강

상류

2013. 8 5.0x104 4.8x102 1.6x102 1.3x102

2013. 10 6.6x102 3.7x102 6.3x100 5.2x100

2013. 12 1.0x103 4.8x101 2.3x101 2.3x101

2014. 2 3.8x102 2.2x101 불검출 불검출

영산강

하류

2013. 8 4.1x104 2.4x103 2.1x102 1.8x102

2013. 10 7.6x102 3.9x102 2.0x100 1.0x100

2013. 12 4.5x102 9.2x101 6.3x100 6.3x100

2014. 2 6.3x102 1.0x101 1.7x101 1.3x101

계성천

상류

2013. 8 9.8x102 1.3x102 1.0x100 불검출

2013. 10 4.5x102 5.2x101 7.4x100 3.1x100

2013. 12 1.5x102 4.5x101 불검출 불검출

2014. 2 1.2x102 1.3x101 불검출 불검출

계성천

하류

2013. 8 4.5x103 4.8x102 불검출 불검출

2013. 10 5.4x102 6.4x101 9.7x100 6.3x100

2013. 12 2.0x102 6.0x101 불검출 불검출

2014. 2 3.0x101 1.0x100 불검출 불검출

표 77. 채수지점 및 채수시기 별 지표미생물의 분포

3-2-1-1-3. 유해세균

RCP 4.5로서 아열대로 진행된다고 예측되는 영산강 하수처리장 방류수 유입지

역 유역에서, 조사기간 동안 S. sonnei와 S. entrica, C. jejuni는 검출되지 않았다.

그러나 E. coli O157:H7은 2013년 10월 시료, L. pneumophila는 2013년 8월 시

료에서 검출되었다. V. cholerae의 경우에는 2013년 10월과 12월 시료에서 검출

되었다 (표 78).

- 153 -

2013 2014

8 10 12 2

S. sonnei - - - -

E. coli O157:H7 - + - -

S. entrica spp. - - - -

L. pneumophila + - - -

V. cholerae - + + -

C. jejuni - - - -

표 78. 영산강에서의 유해미생물 검출 조사 결과

RCP 4.5 지역인 계성천의 경우에는, 조사기간 동안 S. sonnei와 C. jejuni는 검

출되지 않았다 . 그러나 E. coli O157:H7은 조사기간 동안 전 시료에서 지속적으

로 검출되었으며, S. entrica는 2013년 8월 시료, L. pneumophila는 2013년 10월

시료, V. cholerae의 경우 2013년 12월 시료에서만 각각 검출되는 것이 확인되었

다 (표 79).

특히, 정밀조사 지점인 2개의 지점 모두에서 S. sonnei와 C. jejuni는 검출되지

않아, 금번 연구기간동안 국내 물환경에서 나타나는 유해세균의 주요 분포경향과

유사하게 조사되었다.

2013 2014

8 10 12 2

S. sonnei - - - -

E. coli O157:H7 + + + +

S. entrica spp. + - - -

L. pneumophila - + - -

V. cholerae - - + -

C. jejuni - - - -

표 79. 계성천에서의 유해미생물 검출 조사 결과

3-2-1-1-4. 유해바이러스

영산강에서 조사된 바이러스의 경우 노로바이러스, A형 간염바이러스 및 C형

- 154 -

로타바이러스는 불검출로 나타났고, 엔테로바이러스는 2013년 8월 시료에서

ICC-nested PCR 방법을 적용하여 0.11 MPN/10 L의 엔테로바이러스가 검출되었

다 (표 80).

채수

시점

노로바이러스

A형 간염바이러스

엔테로바이러스

C형 로타바이러스

GI GIIRT-PCR/

nested PCR

ICC-nested

PCR

(MPN/10 L)

2013. 08 불검출 불검출 불검출 불검출 0.11 불검출

2013. 10 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 12 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2014. 02 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

표 80. 영산강의 채수시기 별 바이러스 분포

특히, 엔테로바이러스는 대상지역에서 채취한 시료를 대상으로 최종농축액을 제

작하고, 이를 대상으로 분석한 direct RT-PCR/nested-PCR에서는 전지점에서 불

검출로 나타나 반면 세포배양과 결합된 ICC-PCR를 적용하여 분석한 결과, 2013년

도 8월 영산강 시료와 2013년도 8월 주암호 시료에서 각각 0.11 MPN/10 L의

엔테로바이러스가 검출되었으며, 2013년도 12월 주암호 시료에서 0.10 MPN/10 L

의 엔테로바이러스가 검출되었다.

Reynold 등 (1996)은 환경시료에 대한 direct PCR은 저해물질의 존재 등으로

인하여 엔테로바이러스가 검출되지 않을 수 있어, 세포배양과 PCR를 결합한

ICC-PCR은 cell culture와 RT-PCR의 단점을 극복한 방법으로 환경시료에서 바이

러스 검출을 위한 방법으로 제안하였다. 또한 ICC-PCR 방법은 hepatitis A virus

를 비롯하여 total culturable virus (Lee and Jeong, 2004)와 adenovirus

(Rigotto et al., 2005) 등 다양한 바이러스의 검출에 이용되고 있다. 바이러스 표

준시험방법 (총세포배양법)을 적용한 이 (2001)의 연구에 의하면, 팔당, 왕숙천 및

한강본류는 감염성 엔테로바이러스가 검출되는 것으로 보고한 바도 있다. 따라서

물환경 시료에 대하여 ICC-PCR은 다른 분석방법을 보완할 수 있는 방법으로서 적

합한 것으로 사료되었다.

계성천의 경우 A형 간염바이러스, 엔테로바이러스 및 C형 로타바이러스는 불검

출로 나타났다 (표 81). 그러나, 노로바이러스 GI의 경우, 계성천의 2013년 12월

- 155 -

시료와 계성천의 2014년 2월 시료에서 각각 특정밴드가 형성 (그림 53) 되었으며,

norovirus typingtool (http://www.rivm.nl/mpf/norovirus/ typingtool)로 검색한

결과 노로바이러스 GI으로 확정되었다. 노로바이러스 GII의 경우에도 GI과 같은 시

료인 계성천 2013년 12월 시료와 계성천 2014년 2월 시료에서 특정밴드 (그림

54)가 나타났으며, 노로바이러스 GII로 확정되었다 (표 81). 이와 같은 계절적 및

지역적 검출 경향성은 이전 조사에서 한강본류의 왕숙천과 유사한 경향을 보이는

데, 왕숙천에서도 채수 시점이 상대적으로 기온이 낮았던 2010년도와 2011년도의

4월과 9월에서 노로바이러스가 빈번하게 나타난 바 있으며, 하수처리장 방류수가

유입되며 한강의 오염원으로서 간주되었던 왕숙천이 한강본류의 노로바이러스 오염

에 잠재적인 영향원으로 작용할 수 있음이 분석된 바 있다. 따라서 계성천도 유사

하게 낙동강 본류의 노로바이러스 오염 잠재원으로 작용할 수 있을 것으로 사료되

며, 수온이 낮은 계절에 노로바이러스의 오염이 자주 나타날 수 있는 것으로 추론

되었다. 이 등(2008)은 한강수계에서 수온이 낮은 계절에 노로바이러스의 검출이

빈번하게 나타난다고 보고한 바 있으며, K-Calicinet의 운영현황 (정, 2008)에서도

2007년도 1,614건의 유전자 정보 중 수온이 낮은 1~2월 및 11~12월에 축적된 정

보가 1,268건으로 대다수를 차지하고 있고, 2004년부터 2006년까지 조사된 노로

바이러스 환자발생의 계절적 경향에서도 대부분 겨울철에 노로바이러스의 환자가

발생하고 있음을 알 수 있다.

채수

시점

노로바이러스

A형 간염바이러스

엔테로바이러스

C형 로타바이러스

GI GIIRT-PCR/

nested PCR

ICC-nested

PCR

(MPN/10 L)

2013. 08 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 10 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출 불검출

2013. 12 + + 불검출 불검출 불검출 불검출

2014. 02 + + 불검출 불검출 불검출 불검출

표 81. 계성천의 채수시기 별 바이러스 분포

- 156 -

그림 53. 노로바이러스 GI 분석결과

(A) 2013년 8월 시료 (B) 2013년 10월 시료 (C) 2013년 12월 시료 (D) 2014년 2월 시료Lane M, marker; lane 1, 한강; lane 2, 주암호; lane 3, 금강; lane 4, 낙동강; lane 5, 계성천; lane 6, 소양호; lane 7, 영산강; (+), positive control; (RT-), RT PCR negative control; (NE-), nested PCR negative control.

그림 54. 노로바이러스 GII 분석결과

(A) 2013년 8월 시료 (B) 2013년 10월 시료 (C) 2013년 12월 시료 (D) 2014년 2월 시료Lane M, marker; lane 1, 한강; lane 2, 주암호; lane 3, 금강; lane 4, 낙동강; lane 5, 계성천; lane 6, 소양호; lane 7, 영산강; (+), positive control; (RT-), RT PCR negative control; (NE-), nested PCR negative control.

- 157 -

세포배양이 되지 않는 노로바이러스의 연구는 유전학전 분석방법이 노로바이러

스주를 분류하기 위한 주요한 방법이다. 물 환경 시료에서 존재하는 다른 노로바이

러스주를 구별하기 위하여 염기서열분석 후에 계통분류학적 분석을 수행하였으며,

참고 염기서열과 비교하였다.

2013년도 12월의 계성천에서 검출된 노로바이러스 GI 유전자는 GI-4

AJ277616 과 유사한 것으로 분류되었고 (그림 55), 2014년도 2월의 계성천에서

검출된 노로바이러스 GI 유전자는 GI-2 L07418 과 유사한 것으로 분류되었다 (그

림 56). 금번 조사의 경우, 노로바이러스 GI과 GII의 검출율이 동일하게 나타났는

데, 이는 일반적인 노로바이러스의 검출에 있어서 GII의 우세 분포가 나타난다는

보고와는 다른 결과이나, 일치된 양상을 보이는 다른 연구들도 확인할 수 있었다

(Bon et al. 2005; Manula and Von Bonsdorff, 2005).

노로바이러스 GII의 경우, 2013년도 12월의 계성천에서 분리된 GII는 GII-6

AB039778 과 유사한 것으로 분류되었고 (그림 57), 2014년도 2월의 계성천에서

검출된 노로바이러스 GII 유전자는 GII-2 X81879 와 유사한 것으로 분류되었다

(그림 58).

금번 연구에서 검출된 노로바이러스 GI은 2개의 다른 유전자형의 클러스터

(GI-4, GI-2)로 분류되었으며, 노로바이러스 GII도 2개의 다른 유전자형의 클러스

터 (GII-6, GII-2)로 분류할 수 있었다. Rosa 등이 이태리의 해수, 강 어귀 및 하

수처리장에서 조사한 결과에 의하면, 6개의 GI 염기서열 중 2개가 GI-4, 1개가

GI-1, 3개가 GI-3 클러스터에 속하는 것으로 보고한 바 있다. 국내에서 대표적인

수인성 노로바이러스 위장관염 발생사례였던 제주도 수학여행 학생들의 집단 발병

사례에서 분리된 노로바이러스주는 GI-1, GI-3, GI-4 유전자형과 GII-3, GII-4,

GII-5, GII-6, GII-8 및 GII-14 유전자형이었으며, GI-3과 GII-14가 가장 많은 환

자에서 분리되었다. 이 등(2008)은 한강 원수 6지점과 왕숙천에서 분리된 노로바이

러스 GII 유전자는 7개의 크러스터 (GII-2 Melksham-GBR 1994, GII-3

Toronto-CAN 1993, GII-4 Bristol-GBR 1993, GII-5 Hillingd-GBR 1990,

GII-13 Faytvill-USA 1998, GII-14 M7-USA 1999, GII-17 CSE1-USA 2002)

로 분류되었고, 국내 환자에서 분리된 바이러스주가 포함되어 있다고 보고한 바 있

다. 이 결과들과 비추어볼 때, 금번 연구에서 나타난 노로바이러스주들은 국내 하천

에서 빈번하게 나타나는 노로바이러스주들로 사료된다. 또한 계성천에서 다양한 노

- 158 -

로바이러스 유전형이 분류됨으로서, 계성천에 다양한 오염원들이 복합적으로 작용

하는 가능성을 보여진다.

그림 55. 2013년도 12월 계성천 시료의 노로바이러스 GI 유전자 계통분류학적 분석

- 159 -

그림 56. 2014년도 2월 계성천 시료의 노로바이러스 GI 유전자 계통분류학적 분석

- 160 -

그림 57. 2013년도 12월 계성천 시료의 노로바이러스 GII 유전자 계통분류학적 분석

- 161 -

그림 58. 2014년도 2월 계성천 시료의 노로바이러스 GII 유전자 계통분류학적 분석

- 162 -

3-2-1-1-5. 항생제 저항성 세균

RCP 4.5의 아열대 예상지역인 나주지역 영산강의 하수처리장 방류수 유입지역

을 중심으로 상류 (영산강-상)와 하류 (영산강-하)로부터 시료를 채취하여 항생제

저항성 세균의 분포조사를 실시하였다 (그림 59).

영산강-상 시료로부터 ampicillin 저항성 세균은 9.2×102, 1.2×103, 1.3×102

및 1.2×102 CFU/mL이었다. 반면, tetracycline 저항성 세균은 8월과 2월에 각각

5.3×101 CFU/mL 및 1.3×101 CFU/mL로 검출되었다.

영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 시료로부터 조사된 ampicillin 저항성 세

균은 1.8×103, 3.0×103, 4.2×102 및 4.0×102 CFU/mL이었으며, tetracycline 저

항성 세균은 8월과 12월에 각각 4.3×101 및 2.0×101 CFU/mL로 검출되었다.

영산강-하 시료의 ampicillin 저항성 세균은 6.1×102, 8.4×102, 6.6×101 및

1.4×102 CFU/mL이었고, tetracycline 저항성 세균은 모든 시료에서 검출되지 않

았다.

그림 59. 영산강 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성 세균의 분포

RCP 4.5 지역의 소하천인 계성천의 하수처리장 유입지역을 중심으로 상류 (계

성천-상)와 하류 (계성천-하)로부터 항생물질 저항성 세균의 분포조사를 실시하였

다 (그림 60).

계성천-상 시료의 ampicillin 저항성 세균은 1.2×102, 5×101, 1.2×102 및

- 163 -

5.0×101 CFU/mL이었다. Tetracycline 저항성 세균은 8월에만 1.0×102 CFU/mL

검출되었고, 이외의 모든 시료에서 검출되지 않았다.

계성천 하수처리장 유입지역의 시료에서 ampicillin 저항성 세균은 3.2×103,

7.7×102, 1.8×103 및 2.7×103 CFU/mL이었으며, tetracycline 저항성균은

2.2×102, 4.3×101, 3.1×101 및 1.3×102 CFU/mL로 조사되었다.

계성천-하 시료에서의 ampicillin 저항성 세균은 6.7×102, 8.0×102, 1.7×102

및 7.0×100 CFU/mL로 조사되었으며, tetracycline 저항성균은 거의 모든 시료에

서 검출되지 않았다.

나주 영산강 지역의 항생물질 저항성 세균은 하수처리장 방류수의 유입지역 상류

부터 나타나고 있었으나, 방류수 유입지역에서 상대적으로 높게 나타나고 있음을

확인할 수 있었다. 계성천 지역 또한 하수처리장 유입수의 항생제 저항성 세균이

유입지역 상류 및 하류지역보다 검출빈도와 검출수가 높게 나타남으로서, 하수처리

장 방류수가 항생제 저항성 세균의 잠재적인 오염원이 될 수 있음을 추론할 수 있

었다. 이 결과들은 항생제 저항성 세균의 효과적인 제어를 위하여 소독처리에 대한

연구의 당위성을 제시할 수 있었다.

그림 60. 계성천 지역의 ampicillin 및 tetracycline 저항성세균의 분포

- 164 -

3-2-1-1-6. 통계학적 분석

정밀조사 대상지점인 영산강과 계성천에 대하여 하수처리장 처리수가 유입되는

지점과 상류 및 하류 지점 등 각각 3개 지점을 대상으로 정밀조사를 수행하고 측정

된 결과를 이용하여 통계학적 분석을 수행하였다.

3-2-1-1-6-1. 대하천과 소하천의 비교

영산강 지역은 대하천으로서 분류하였으며, 상대적으로 소하천인 계성천을 선정

하고 대하천과 소하천간에 차이점을 검증하고자 독립표본 t-검정을 수행하였다.

BOD, 암모니아성질소, 질산성질소, 인산염인 및 염소이온 등 5개 물리화학적 환경

요인과 일반세균, 총대장균군, 분원성대장균군 및 대장균 등 4개 항목의 미생물학

적 항목에 대하여 차이점을 분석한 결과, 유의 수준 0.05하에서 생활하수 오염 지

표인 염소이온 (0.013)만이 유의한 차이를 보이는 것으로 분석되었으며, 기타 항목

에서는 유의한 차이점을 검정할 수 없었다 (표 82).

Levene의

등분산 검정

평균의 동일성에 대한 t-검정

F

유의

확률 t 자유도

유의

확률

(양쪽)

평균차

차이의

표준오차

차이의 95%

신뢰구간

하한 상한

Cl- 등분산이

가정됨

3.718 .067 2.761 22 .011 34.1083 12.3523 8.4912 59.7255

등분산이

가정되지 않음

　 　 2.761 16.919 .013 34.1083 12.3523 8.0377 60.1790

표 82. 대하천과 소하천의 독립표본 t-검정 결과

3-2-1-1-6-2. 채수시기별 특성

영산강과 계성천의 모든 자료를 대상으로 채수시기별 특성을 검증하기 위하여

일원배치분산분석을 수행하였다. 유의수준 0.05 하에서 유의한 차이를 보이는 항목

은 일반세균과 총대장균군으로서, 각각 수온이 높은 8월에만 다른 그룹으로 분리되

어 차이를 보였다 (표 83, 84).

- 165 -

　 채취월 N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단

　 1 2

Tukey HSD Feb 6 1860.00 　

Oct 6 2026.67 　

Dec 6 3411.67 　

Aug 6 　 30913.33

유의확률 　 .997 1.000

Duncan Feb 6 1860.00 　

Oct 6 2026.67 　

Dec 6 3411.67 　

Aug 6 　 30913.33

유의확률 　 .850 1.000

표 83. 정밀조사 지역의 채수시기별 일반세균의 사후분석 결과

　 채취월 N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단

　 1 2

Tukey HSD Dec 6 179.83 　

Feb 6 265.67 　

Oct 6 299.33 　

Aug 6 　 1448.33

유의확률 　 .991 1.000

Duncan Dec 6 179.83 　

Feb 6 265.67 　

Oct 6 299.33 　

Aug 6 　 1448.33

유의확률 　 .783 1.000

표 84. 정밀조사 지역의 채수시기별 총대장균군의 사후분석 결과

3-2-1-1-6-3. 하수처리장 방류수 유입지역의 영향

정밀조사 지역인 영산강과 계성천을 대상으로 하수처리장 유입지역과 상류 및

하류에서의 수질변화를 확인하기 위하여 일원배치분산분석을 수행하였다. 유의수준

0.05에서 유입지역은 상류 및 하류에 비하여 암모니아성질소, 인산염인, 총대장균

군, 분원성대장균군 및 대장균이 높게 나타나고 있음을 검정할 수 있었다 (표 85,

86). 이 결과는 하수처리장으로부터 오염물질의 유입 가능성이 높음을 시사하는 것

으로 생각된다. 특히 소하천인 계성천의 경우, 암모니아성질소, 인산염인, 일반세균,

총대장균군, 분원성대장균군 및 대장균이 유입지역에서 상대적으로 높게 나타나고

있는 것으로 분석되었다.

- 166 -

　 지점

특성

N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단

NH3 PO4 TC FC EC

　 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Tukey HSD 상류 8 .62838 　 .04563 　 145.00 　 25.013 　 19.938 　

하류 8 .62538 　 .05863 .05863 438.25 　 30.463 　 25.525 　

유입지역 8 　 2.85375 　 .16088 1061.63 　 　 351.950 　 284.988

유의확률 　 1.000 1.000 .956 .085 .070 　 .999 1.000 .998 1.000

Duncan 상류 8 .62838 　 .04563 　 145.00 　 25.013 　 19.938 　

하류 8 .62538 　 .05863 　 438.25 438.25 30.463 　 25.525 　

유입지역 8 　 2.85375 　 .16088 　 1061.63 　 351.950 　 284.988

유의확률 　 .996 1.000 .777 1.000 .460 .125 .964 1.000 .953 1.000

표 85. 영산강 하수처리장 방류수 유입지역의 영향에 대한 사후분석 결과

　 지점

특성

N 유의수준 = 0.05에 대한 부집단

NH3 PO4 TC FC EC

　 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

Tukey HSD 상류 4 .06775 　 .05375 　 425.00 　 60.00 　 2.100 　

하류 4 .06025 　 .05950 　 1317.50 　 153.50 　 2.425 　

유입지역 4 　 4.04250 .24975 　 　 15550.00 　 1417.50 　 589.025

유의확률 　 1.000 1.000 .055 　 .964 1.000 .973 1.000 1.000 1.000

Duncan 상류 4 .06775 　 .05375 　 425.00 　 60.00 　 2.100 　

하류 4 .06025 　 .05950 　 1317.50 　 153.50 　 2.425 　

유입지역 4 　 4.04250 　 .24975 　 15550.00 　 1417.50 　 589.025

유의확률 　 .983 1.000 .938 1.000 .801 1.000 .829 1.000 .999 1.000

표 86. 계성천 하수처리장 방류수 유입지역의 영향에 대한 사후분석 결과

- 167 -

3-2-1-1-6-4. 정밀조사지역 미생물분포에 영향을 미치는 환경요인

정밀조사 지역에서 미생물의 분포와 이에 영향을 미치는 환경요인간의 관련성을

분석하기 위하여 상관관계 분석을 수행하였다. 일반세균은 물리화학적 환경요인과

의 상관성을 확인할 수 없었으나, 총대장균군 (0.755)의 분포와 강한 양의 상관관

계를 보였다. 총대장균군은 인산염인 (0.604) 및 일반세균 (0.755)과 상관관계를 보

였으며, 분원성대장균군은 암모니아성질소 (0.487) 및 대장균 (0.997)과 양의 상관

관계를 보였다. 대장균은 암모니아성질소 (0.503) 및 분원성대장균군 (0.997)과의

상관관계를 보였다 (표 87).

BOD NH3 NO3 PO4 Cl SPC TC FC EC

SPC Pearson

상관계수

-.377 -.025 .344 .330 .271 1 .755 .212 .232

유의확률

(양쪽)

.069 .906 .100 .115 .200 　 .000 .320 .276

N 24 24 24 24 24 24 24 24 24

TC Pearson

상관계수

-.219 .287 .354 .604 .166 .755 1 .311 .322

유의확률

(양쪽)

.303 .174 .089 .002 .438 .000 　 .139 .125

N 24 24 24 24 24 24 24 24 24

FC Pearson

상관계수

-.104 .482 .349 .313 .106 .212 .311 1 .997

유의확률

(양쪽)

.628 .017 .094 .136 .623 .320 .139 　 .000

N 24 24 24 24 24 24 24 24 24

EC Pearson

상관계수

-.123 .503 .371 .329 .127 .232 .322 .997 1

유의확률

(양쪽)

.567 .012 .074 .117 .556 .276 .125 .000 　

N 24 24 24 24 24 24 24 24 24

표 87. 정밀조사지역 미생물과 물리화학적 환경요인간의 상관관계 분석

- 168 -

3-2-2. 기상이변에 따른 미생물 분포특성

3-2-2-1. 영산강 및 계성천

3-2-2-1-1. 지표미생물

정밀조사지점의 강우에 의한 경향을 확인하고자 우천 후 1일과 2주가 지난 시

점을 채수하여 지표미생물에 대한 분석결과는 표88과 같다. 8월 시기에 우천 전 각

각의 지점은 영산강 6.3x104 CFU/mL, 계성천은 2.6x104 CFU/mL으로 일반세균이

조사되었다. 강우가 있던 9월 시기에 영산강과 가까운 광주지역에선 48.5 mm의 강

수량이 기록되었으며, 계성천과 가까운 양산공동협력기상관측소에서는 12 mm의

강수량이 기록되었다 (기상청). 우천 후 1일 시점에서 일반세균은 영산강 7.5x104

CFU/mL, 계성천은 6.9x104 CFU/mL으로 모두 증가되는 양상을 보였다. 총대장균

군도 영산강의 경우 2.4x103 CFU/mL에서 5.1x103 CFU/mL으로 2배 정도 증가되

었고, 계성천 역시 2.8x103 CFU/mL에서 4.4x103 CFU/mL으로 증가됨을 나타났다

(그림 61). 특히 분원성대장균군과 대장균은 다른 세균에 비해 많이 증가되는 것이

관찰되었다. 분원성대장균군은 영산강의 경우 1.9x102 MPN/100 mL에서 2.4x103

MPN/100 mL으로 10배 이상 증가되었으며, 계성천은 1.4x102 MPN/100 mL에서

2.8x103 MPN/100 mL으로 증가되었다. 대장균의 경우 영산강은 1.7x102

MPN/100 mL에서 1.6x103 MPN/100 mL으로 약 10배 정도 늘었으며, 계성천은

9.4x101 MPN/100 mL에서 2.5x103 MPN/100 mL으로 약 25배 이상 증가되었다

(그림 62). 우천 후 2주의 기간이 지났을 때의 지표미생물들은 강우 전에 조사되었

던 정도로 되돌아갔다. 이 결과는 우천 후 병원성 미생물들의 노출가능성이 높아질

수 있다는 것을 보여주고 있다.

강우에 의한 영향을 검정하기 위하여 일원배치분산분석과 사후분석을 수행한 결

과, 강우 전과 강우 후에는 일반세균 및 분원성 지표미생물인 총대장균군, 분원성대

장균군 및 대장균 모두 유의한 차이가 있음을 설명할 수 있다. 이는 강우에 의해

미생물의 유입이 매우 큰 영향을 미치는 것으로 판단되었다. 기존 연구에 따르면,

강수가 수인성질환의 발생에 기여하는 요인으로 보고하고 있다 (Rose et al.,

1997; Atherhelt et al., 1998). 기후변화에 따른 강수량 변화로 강수와 오락, 음용

- 169 -

및 관개 목적으로 사용된 표층수가 오염되어 Salmonella sp.와 Leptospira sp.로

인한 식중독 발생에 영향이 있을 가능성이 66%이상인 것으로 추론 (Naumova et

al., 2006)한 보고도 있다. 따라서 국내에서도 강수변화는 물환경에서 병원성 미생

물의 분포에 영향을 미칠 수 있는 것으로 분석되었으며, 이에 따른 유해미생물에

대한 노출가능성도 높아지는 것으로 사료되었다.

지점 채수시기 수온 pH 탁도 SPC TC FC EC

영산강 전 (29-Aug) 26.0 7.30 19.3 6.3x104 2.4x103 1.9x102 1.7x102

　 후1일 (15-Sep) 27.9 7.00 5.2 7.5x104 5.1x103 2.4x103 1.6x103

　 후2주 (28-Sep) 26.1 7.10 47.3 2.5x103 1.1x102 4.9x102 3.1x102

계성천 전 (29-Aug) 28.0 7.80 9.5 2.6x104 2.8x103 1.4x102 9.4x101

　 후1일 (15-Sep) 23.9 7.10 11.4 6.9x104 4.4x103 2.8x103 2.5x103

　 후2주 (28-Sep) 22.0 7.90 8.6 2.2x103 1.2x102 3.1x102 8.0x101

표 88. 강우 전후의 미생물 분포 특성

그림 61. 강우 전후 일반세균 및 총대장균군의 변화

- 170 -

그림 62. 강우 전후 분원성대장균군 및 대장균의 변화

　채수시기 N

유의수준 = 0.05에 대한 부집단

　 1 2

Tukey HSD

강우14일 2 2350.00 　

강우전 2 44500.00 44500.00

강우1일 2 　 72000.00

유의확률 　 .137 .310

Duncan

강우14일 2 2350.00 　

강우전 2 44500.00 44500.00

강우1일 2 　 72000.00

유의확률 　 .070 .170

표 89. 일반세균의 사후분석 결과

- 171 -

　채수시기 N

유의수준 = 0.05에 대한 부집단

　 1 2 3

Tukey HSD

강우14일 2 115.00 　 　

강우전 2 　 2600.00 　

강우1일 2 　 　 4750.00

유의확률 　 1.000 1.000 1.000

Duncan

강우14일 2 115.00 　 　

강우전 2 　 2600.00 　

강우1일 2 　 　 4750.00

유의확률 　 1.000 1.000 1.000

표 90. 총대장균군의 사후분석 결과

　채수시기 N

유의수준 = 0.05에 대한 부집단

　 1 2

Tukey HSD

강우전 2 165.00 　

강우14일 2 400.00 　

강우1일 2 　 2600.00

유의확률 　 .484 1.000

Duncan

강우전 2 165.00 　

강우14일 2 400.00 　

강우1일 2 　 2600.00

유의확률 　 .283 1.000

표 91. 분원성대장균군의 사후분석 결과

　채수시기 N

유의수준 = 0.05에 대한 부집단

　 1 2

Tukey HSD

강우전 2 132.00 　

강우14일 2 195.00 　

강우1일 2 　 2050.00

유의확률 　 .985 1.000

Duncan

강우전 2 132.00 　

강우14일 2 195.00 　

강우1일 2 　 2050.00

유의확률 　 .879 1.000

표 92. 대장균의 사후분석 결과

- 172 -

3-2-2-1-2. 유해세균

정밀조사 대상 지역으로 선정된 영산강에서의 강우 전후로 하여 유해미생물 분포

를 나타내었다 (표 93). 실험방법은 이전 실험과 동일한 방법으로 수행하였다.

강우 전 영산강 시료에서는 L. pneumophile만 검출되었으나, 강우 1일 후에는

E. coli O157:H7, C. jejuni 및 V. cholerae가 검출되었다. 소양호 등에서 검출된

경향과 다르게 특이한 것은 물환경에서 검출률이 낮았던 C. jejuni 및 V. cholerae

가 강우 후 검출되고 있으며, 강우 14일 후에는 V. cholerae가 지속적으로 검출되

는 것이 확인되었다. 이 결과는 강우에 의해 유해세균이 물환경으로 유입됨으로서

유해세균에 의해 노출될 가능성이 강우와 관련이 있음을 짐작할 수 있다.

강우 전 강우 1일 후 강우 14일 후

E.coli O157:H7 - + -

Salmonella enterica spp. - - -

Legionella pneumophile + - -

Campylobacter jejuni - + -

Shigella sonnei - - -

Vibrio cholerae - + +

표 93. 영산강에서의 강우 전후의 유해미생물 분포 특성

정밀조사 대상 지역으로 선정된 계성천에서의 강우 전후로 하여 유해미생물 분포

는 표 94와 같다.

계성천에서 정밀 조사 결과, 강우 전에는 E. coli O157:H7과 S. entrica만 검출

되었지만, 강우 1일 후에는 C. jejuni만 검출되었으며, 강우 14일 후에는 조사대상

이었던 유해세균이 모두 검출되지 않았음을 확인하였다. 계성천의 경우에서도 강우

직후 C. jejuni가 검출되고 있어, 강우에 의해 C. jejuni의 분포가 영향을 받는 것으

로 생각되었다.

- 173 -

강우 전 강우 1일 후 강우 14일 후

E.coli O157:H7 + - -

Salmonella enterica spp. + - -

Legionella pneumophile - - -

Campylobacter jejuni - + -

Shigella sonnei - - -

Vibrio cholerae - - -

표 94. 계성천에서의 강우 전후의 유해미생물 분포 특성

계성천과 영산강의 강우 전후의 유해미생물의 분포 특성을 조사한 결과, 강우 1

일 후 검출되었던 유해 미생물이 2주 후에는 불검출 되는 것을 확인하였으며, 이를

통해 강우에 의해 유해미생물의 분포가 변화되며, 특히, 기상이변에 따른 강우가 자

주 일어나는 여름철에 유해세균에 의해 노출가능성 증가할 수 있는 것으로 사료된

다.

3-2-3. 환경 중 항생제 저항성 세균의 특성 분석

3-2-3-1. 항생제 저항성 세균의 동정 및 유전자 다양성 분석

각 시료채취 지점별로 분리된 ampicillin 저항성 세균의 16S rRNA 염기서열을

계통분류학적으로 분석한 결과, Pseudomonadaceae 과가 45.8%로 가장 우점하였

으며 Aeromonadaceae 과도 36.5%로 높은 분포로 분리되었다 (그림 63).

한편, 각 채취된 시료로부터 vancomycin이 함유된 Staphylococcus 110 선별배

지를 이용하여 vancomycin에 저항성이 있는 Staphylococcus aureus (VRSA)의

존재를 파악하고자 하였다. 항생제 배지에서 형성된 집락 중에서 표현형이 다른 29

종의 균주를 선별하여 동정과 분류학적 분석을 수행하였다. 계통분류학적 분석결과,

사용된 선택배지에서 형성된 집락의 10.3%인 3종만이 Staphylococcus 속에 속하

는 S. arlettae, S. saprophyticus, S. lentus로 동정되었으나, 분석시료에는 VRSA

가 존재하지 않았다. 3종 이외의 20종이 Firmicutes 문의 Bacilli 강에 속하는 균주

- 174 -

들로 동정되었으며, 1종이 Actinobacteria 문, 4종이 Proteobacteria 문으로 동정

되었다 (그림 64).

비록 Staphylococcus 110 선별배지를 이용하였음에도 불구하고 89.7%가

Staphylococcus 속 이외의 균주들이 선발되었다는 것은 분포조사에 있어서 선별배

지 사용에 대한 한계점을 시사하고 있다. 다만 분류학적으로 Staphylococcaceae

과와 Bacillaceae 과 모두 Bacillales 계에 속하므로 계수준의 분포조사에서만 선별

배지를 사용하는 것이 적절하다고 판단되며, 향후 VRSA의 분석을 위한 분석방법의

개발이 요구된다.

그림 63. 16S rRNA 염기서열을 이용한 ampicillin 저항성세균의 분류학적 분석

- 175 -

그림 64. 16S rRNA gene sequences를 이용하여 Staphylococcus 110

고체배지에서 분리한 vancomycin 내성균의 계통분류학적 분석.

붉은색, Staphylococcaceae “과”; 녹색, Bacillales “계”.

3-2-3-2. 항생제 감수성 검사

동정된 110종의 ampicillin 저항성 세균들에 대해 항생제 디스크를 이용한 다제

저항성 검사를 실시하였으며, 각 균주가 저항성을 나타내는 항생제의 수를 명기하

였다. 4종류의 항생제에 대해 저항성을 보이는 세균들이 51%로 가장 많이 분포하

였으며, 검사에 사용된 6종의 항생제에 모두 저항성을 보이는 세균들도 5.5% 분포

- 176 -

하였다. 그러나 본 조사결과에서는 다제 저항성률과 예측된 국내 기후변화에 따른

지역적 특성과의 관련성은 나타나지 않았다 (표 95).

한편, PCR 검출을 통해 β-lactamase 유전자 (ampicillin 저항성유전자)의 존재

를 검증하였다. 분리된 110종의 항생제 저항성 세균들 중에서 105종은 저항성 유

전자를 확인할 수 있었으나, 5종 (Bacillus toyonensis, Luteimonas aestuarii,

Acidovorax radicis, Bacillus anthracis, Raoultella ornithinolytica)에서는 저항성

유전자가 검출되지 않았다. 현재까지 밝혀진 ampicillin 내성기작을 살펴보면, β

-lactam 계열의 항생제에 대하여 저항성 세균들은 β-lactam ring을 분해하여 저항

성을 보이는 것으로 알려져 있다. 그러나, ampicillin에 저항성이 나타남에도 불구하

고 관련 유전자가 검출되지 않았던 것은 관련 유전자의 부재보다는 균주간 DNA

염기서열의 다양성에 나타난 결과라고 사료된다.

지점별 시료

내성 항생제 수

합1 2 3 4 5 6

비아열대 소양호 5 2 1 2 10

아열대 예상지역

RCP 8.5

금강 3 3 1 3 10

한강 1 8 1 10

아열대 예상지역

RCP 4.5

계성천-상 3 4 2 1 10

계성천-중 1 2 5 1 1 10

계성천-하 10 10

나주-상 1 2 5 2 10

나주-중 2 8 10

나주-하 1 2 5 1 1 10

주암호 2 3 4 1 10

아열대 낙동강 1 2 2 5 10

내성균 수(합) 14 19 13 56 4 4 110

표 95. Ampicillin 저항성균의 다제 저항성 분포

- 177 -

분리장소 No.　 유사 균주　GenBank

No.

β-lactamase

gene

amplificationA K T E L Tc

계성천

1 R S S R R R Aeromonas media　 X74679 ＋

2 R R R R R R Aeromonas media X74679 ＋

3 R R R R R SPseudomonas azotoformans

D84009 ＋

4 R S R R R S Pseudomonas mohnii AM293567 ＋

5 R S R R R SPseudomonas

gessardii　AF074384 ＋

6 R S R R R S Pseudomonas fragi　 AF094733 ＋

7 R S R R R S Pseudomonas mohnii AM293567 ＋

8 R S S R S SAeromonas salmonicida　

X60407 ＋

9 R S R R S SOchrobactrum

pseudogrignonense　AM422371 ＋

10 R S S R S RAeromonas hydrophila　

AJ508766 ＋

계성천-

상

1 R S S S S S Aeromonas sobria　 X74683 ＋

2 R S S R S S Aeromonas piscicola　 FM999971 ＋

3 R S S R R SAeromonas taiwanensis　

FJ230077 ＋

4 R S S S S SAeromonas australiensis　

HE611955 ＋

5 R S R S S S Bacillus toyonensis CP006863 －

6 R S S R R S Aeromonas media　 X74679 ＋

7 R S R R R SPseudomonas

trivialisAJ492831 ＋

8 R S S S S S Aeromonas sobria　 X74683 ＋

9 R S S R S S Aeromonas piscicola　 FM999971 ＋

10 R S S R S S Aeromonas veronii　 X60414 ＋

계성천-

하

1 R S R R R SPseudomonas

koreensis　AF468452 ＋

2 R R S R R S Delftia tsuruhatensis　 AB075017 ＋

3 R R S R R S Delftia tsuruhatensis AB075017 ＋

4 R S R R R SPseudomonas

koreensis　AF468452 ＋

5 R R S R R S Delftia tsuruhatensis AB075017 ＋

6 R S R R R SPseudomonas azotoformans

D84009 ＋

7 R S R R R SPseudomonas

jesseniiAF068259 ＋

8 R S R R R SPseudomonas

jesseniiAF068259 ＋

9 R S R R R SPseudomonas azotoformans

D84009 ＋

10 R R S R R S Delftia tsuruhatensis AB075017 ＋

표 96. Ampicillin 내성 균주의 항생제 감수성 분석 및 동정

- 178 -

분리장소 No.　 유사 균주　GenBank

No.

β-lactamase

gene

amplificationA K T E L Tc

영산강

1 R S R R R SPseudomonas

extremaustralisAHIP01000

073 ＋

2 R S R R R S Pseudomonas veronii AF064460 ＋

3 R S R R R S Pseudomonas lurida AJ581999 ＋

4 R S R R R S Pseudomonas veronii AF064460 ＋

5 R S S R S S Aeromonas piscicola　 FM999971 ＋

6 R S S R S S Aeromonas veronii　 X60414 ＋

7 R S R R R S Luteimonas aestuarii EF660758 －

8 R S R R R SStenotrophomonas

maltophiliaAB008509 ＋

9 R S R R R SPseudomonas

plecoglossicidaAB009457 ＋

10 R S R R R SPseudomonas

plecoglossicidaAB009457 ＋

영산강-

상

1 R S R R R SPseudomonas

prosekiiJN814372 ＋

2 R S R R R SPseudomonas

extremorientalisAF405328 ＋

3 R S R R R SPseudomonas

prosekii　JN814372 ＋

4 R S R R R S Pseudomonas veronii AF064460 ＋

5 R R R R R RPseudomonas

geniculataAB021404 ＋

6 R R R R R R Pseudomonas beteli　 AB02140 ＋

7 R S S R R SAeromonas hydrophila

CP000462 ＋

8 R S S R R SEscherichia fergusonii

CU928158 ＋

9 R S S R S S Aeromonas jandaei X60413 ＋

10 R S R R R SPseudomonas

lundensis　AB021395 ＋

영산강-

하

1 R S R R R S Pseudomonas veronii　 AF064460 ＋

2 R S R R R SPseudomonas

gessardii　AF074384 ＋

3 R S R R R SPseudomonas

extremorientalisAF405328 ＋

4 R S R R R SPseudomonas

koreensis　AF468452 ＋

5 R S R R R SPseudomonas

cremoricolorata　AB060136 ＋

6 R S S R S S Aeromonas veronii X60414 ＋

7 R S S R R S Serratia marcescens AB061685 ＋

8 R R S R R RPseudomonas

hibiscicola　AB021405 ＋

9 R R R R R RPseudomonas

geniculata　AB021404 ＋

10 R S S R R S Acidovorax radicis　 AFBG01000030 －

표 96. continued

- 179 -

분리장소 No.　 유사 균주　GenBank

No.

β-lactamase

gene

amplificationA K T E L Tc

낙동강

1 R S R R R S Pseudomonas lurida　 AJ581999 ＋

2 R S R R R SPseudomonas

koreensisAF468452 ＋

3 R S R R R S Pseudomonas lurida　 AJ581999 ＋

4 R S R R R SPseudomonas

frederiksbergensisAJ249382 ＋

5 R S R R R SPseudomonas azotoformans　

D84009 ＋

6 R S S R S S Aeromonas veronii X60414 ＋

7 R S S R S R Aeromonas veronii　 X60414 ＋

8 R S S R R S Serratia marcescens AB061685 ＋

9 R S R S S S Bacillus anthracis AB190217 －

10 R S S S S S Ensifer adhaerens AM181733 ＋

금강

1 R S R R R S Pseudomonas fragi AF094733 ＋

2 R S S S S S Aeromonas popoffii AJ224308 ＋

3 R S R R R S Citrobacter freundii ANAV01000046 ＋

4 R S S R S SAeromonas australiensis

HE611955 ＋

5 R S S S S SAeromonas australiensis

HE611955 ＋

6 R S S S S S Aeromonas popoffii　 AJ224308 ＋

7 R S S R S S Aeromonas veronii　 X60414 ＋

8 R S S R R SRaoultella

ornithinolytica　AJ251467 －

9 R S R R R S Pseudomonas simiae AJ936933 ＋

10 R S S R S SAeromonas australiensis

HE611955 ＋

소양강

1 R S S R R S Pseudomonas fragi AF094733 ＋

2 R S S R S S Aeromonas piscicola FM999971 ＋

3 R S S S S S Aeromonas popoffii AJ224308 ＋

4 R S S S S S Aeromonas popoffii AJ224308 ＋

5 R S S S S S Aeromonas popoffii AJ224308 ＋

6 R S S S S S Aeromonas popoffii AJ224308 ＋

7 R S S S S S Aeromonas popoffii　 AJ224308 ＋

8 R S S R S S Aeromonas piscicola FM999971 ＋

9 R S R R R S Pseudomonas fragi AF094733 ＋

10 R S R R R SPseudomonas

marginalis　AJ308309 ＋

표 96. continued

- 180 -

분리장소 No.　 유사 균주　GenBank

No.

β-lactamase

gene

amplificationA K T E L Tc

주암

1 R S S S S S Aeromonas popoffii AJ224308 ＋

2 R S S R S SAeromonas hydrophila

CP000462 ＋

3 R S S R S SAeromonas hydrophila

CP000462 ＋

4 R S S R S SAeromonas hydrophila

CP000462 ＋

5 R S R R R R Pseudomonas mohnii　 AM293567 ＋

6 R S R R R SPseudomonas

marginalis　AJ308309 ＋

7 R S R R R SPseudomonas mucidolens　

D8401 ＋

8 R S R R R SPseudomonas

extremorientalis　AF405328 ＋

9 R S S S S S Aeromonas popoffii AJ224308 ＋

10 R S R R R SPseudomonas mucidolens

D84017 ＋

한강

1 R S R R S SAeromonas australiensis

HE611955 ＋

2 R R R R R SOchrobactrum intermedium

ACQA01000003 ＋

3 R S R R R S Pseudomonas veronii　 AF064460 ＋

4 R S R R S R Aeromonas media X74679 ＋

5 R S R R R S Pseudomonas veronii AF064460 ＋

6 R S R R R S Pseudomonas veronii AF064460 ＋

7 R S R R R S Pseudomonas simiae AJ936933 ＋

8 R S R R R S Pseudomonas simiae AJ936933 ＋

9 R S R R R SPseudomonas

vancouverensisAJ011507 ＋

10 R S R R R SPseudomonas

vancouverensisAJ011507 ＋

표 96. continued

A, ampicillin; K, kanamycin; T, trimethoprim; E, erythromycin; L, lincomycin; Tc, tetracycline. S, 감수성;

R, 내성.

3-2-4. 항생제 저항성 세균의 소독효과

3-2-4-1. 항생제 저항성 세균의 소독능

항생제 내성 미생물을 이용한 소독 실험에서는 항생제 내성에 따라 소독능의 변

- 181 -

화를 살펴보기 위하여 환경으로부터 분리하여 연구실에 보유하고 있던 각 항생제에

내성을 가지는 Escherichia coli (E. A: ampicillin, E. S: sulfathiazole, E. T:

tetracycline)를 사용하였다. 양성대조군으로는 수처리 공정에서 지표 미생물로 사

용되는 Escherichia coli (ATCC 8739: E 8739)를 적용하였다.

대장균의 경우 염소, 오존 및 UV 등 각각의 소독제에 의해 효과적으로 불활성

화되는 것을 확인할 수 있었고, 산화력의 세기와 일치하게 오존이 염소에 비해 손

쉽게 불활성화 시키는 것을 알 수 있었다. 조 (2005)에 의하면 pH 7.1, 20°C 조건

에서 E. coli가 2 log 불활성화되는데 요구되는 오존과 염소의 CT는 각각 0.04

mg/L.min과 0.08 mg/L.min으로 보고되었으며, 이는 본 연구의 오존 (0.062

mg/L.min) 및 염소 (0.09 mg/L.min)의 결과와 유사한 패턴을 보였다. 또한 이산화

염소 (Chlorine dioxide)에 의한 2 log 불활성화 CT는 0.065 mg/L.min으로 보고

되었으며, 오존, 이산화염소 및 염소의 산화능 (oxidation potential)은 각각 2.07

V, 1.94 V 및 1.36 V로서, 산화력이 셀수록 손쉽게 미생물을 불활성화시켰으며,

이러한 결과는 E. coli 이외에도 Cryptopsoridium parvum과 B. subtilis spore에

서도 동일한 패턴 (Cho 등, 2008)으로 나타난다고 보고된 바 있다.

수처리 공정에서 대표적인 소독제인 염소를 처리한 경우, ampicillin (E. A),

sulfathiazoe (E. S), tetracycline (E. T)에 저항성이 있는 균주와 대조군인 E. coli

ATCC 8739 (E. 8739)의 2 log (99%) 불활성화를 위한 CT 값 (mg/L.min)은 2

0℃에서 각각 0.09, 0.11, 0.09 및 0.08 mg/L로서 대조군에 비하여 컸으며, 특히

sulfathiazole에 내성이 있는 균주의 경우 2 log 불활성화 CT 값이 0.11 mg/L.min

으로 대조군 (0.08 mg/L.min)에 비해 37.5% 큰 CT값을 갖는 것으로 나타났다.

자외선 소독의 경우, E.A, E.S, E.T 및 대조군인 E. 8739 균주에 대하여 99%

(2 log) 불활성화 IT (UV dose)는 각각 11.0, 9.8, 12.2 및 10.2 mJ/cm2으로 나타

나, tetracycline에 내성이 있는 균주 (E. T)의 경우 음성대조군에 비해 19.6 % 더

큰 자외선 조사량이 필요한 것을 확인할 수 있었다.

이에 반해 강력한 산화력을 가진 오존 소독의 경우 다른 소독제에 비해 비선택적

으로 미생물을 불활성화시키는 것이 확인되었다 (그림 65~67)

Delayed Chick-Watson 모델을 사용하여 염소, 오존, 및 자외선에 의해 99%

(2 log)를 불활성시키는데 필요한 CT (자외선의 경우 IT)값은 표 96~98과 같다.

화학적 산화제인 오존과 염소의 경우 온도가 높아질수록 빠르게 불활성화 되는 것

- 182 -

을 확인할 수 있었으나, 자외선 소독의 경우 온도에 의한 영향은 나타나지 않았다.

CT (mg/L.min)0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12

Log

N/N 0

-4

-3

-2

-1

0

E. AE. SE. TE. 8739

그림 65. 염소 (free chlorine)를 이용한 미생물불활성화 kinetics

(buffer condition, pH 7.1, 20 ± 1 °C)

CT (mg/L.min)0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10

Log

N/N 0

-4

-3

-2

-1

0

E. AE. SE. TE. 8739

그림 66. 오존 (Ozone)를 이용한 미생물불활성화 kinetics

(buffer condition, pH 7.1, 20 ± 1 °C)

- 183 -

UV dose (mJ/cm2)

0 2 4 6 8 10 12 14 16

Log

N/N

0

-4

-3

-2

-1

0

E. AE. SE. TE. 8739

그림 67. 자외선 (UV)를 이용한 미생물불활성화 kinetics

(buffer condition, pH 7.1, 20 ± 1 °C)

Temp.CT value (mg/L.min) for 99% inactivation

E. A E. S E. T E. 8739

5 °C 0.272 ± 0.011 0.331 ± 0.018 0.263 ± 0.011 0.247 ± 0.011

13 °C 0.146 ± 0.010 0.175 ± 0.008 0.141 ± 0.008 0.136 ± 0.009

20 °C 0.090 ± 0.004 0.107 ± 0.006 0.087 ± 0.006 0.081 ± 0.008

35 °C 0.036 ± 0.006 0.042 ± 0.007 0.031 ± 0.007 0.029 ± 0.006

표 97. 염소의 미생물불활성화 CT 값 (buffer condition, pH 7.1)

- 184 -

Temp.CT value (mg/L.min) for 99% inactivation

E. A E. S E. T E. 8739

5 °C 0.228 ± 0.008 0.272 ± 0.013 0.221 ± 0.012 0.201 ± 0.009

13 °C 0.134 ± 0.012 0.171 ± 0.011 0.142 ± 0.012 0.133 ± 0.011

20 °C 0.062 ± 0.004 0.058 ± 0.006 0.065 ± 0.006 0.061 ± 0.008

35 °C 0.044 ± 0.009 0.057 ± 0.007 0.041 ± 0.006 0.039 ± 0.009

표 98. 오존의 미생물불활성화 CT 값 (buffer condition, pH 7.1)

Temp.IT value (mW/cm2.sec) for 99% inactivation

E. A E. S E. T E. 8739

5 °C 12.1 ± 0.2 9.8 ± 0.3 13.1 ± 0.5 11.0 ± 0.6

13 °C 11.4 ± 0.7 9.7 ± 0.2 12.0 ± 0.5 10.5 ± 0.3

20 °C 11.0 ± 0.6 9.8 ± 0.3 12.2 ± 0.6 10.2 ± 0.7

35 °C 11.3 ± 0.8 9.9 ± 0.4 12.4 ± 0.9 10.2 ± 0.4

표 99. 자외선의 미생물불활성화 IT 값 (buffer condition, pH 7.1)

3-2-4-2. 소독에 따른 항생제 저항성 유전자의 형질전환율 평가

항생제 저항성 세균의 소독처리에 의해 미생물이 불활성화된 이후에도 항생제 저

항성 유전자가 형질전환 될 가능성을 파악하기 위하여 염소 및 자외선 소독처리 후

저항성 유전자의 형질전환율을 평가하였다. 항생제 저항성 대장균을 자외선 (UV)과

유리잔류염소로 처리하여 99%를 불활성화시켰으며, 소독제를 처리하지 않은 대조

군의 형질전환율을 100% 하여 상대적인 전환율을 도출하였다. 소독 처리가 미생물

의 불활성화 (99%) 뿐만 아니라 항생제 저항성 유전자의 형질전환 능력도 동시에

- 185 -

불활성화 시켰다면 형질전환능도 99%가 불활성화되었기 때문에, 소독 처리 후 내

성유전자 형질전환율은 1% 이내에서 이루어져야 한다.

소독제를 처리하지 않은 대조군에서 ampicillin 저항성 집락의 형질전환율을

100%로 하였을 때, 염소 소독의 경우, 99%의 세균이 불활성화되었음에도 불구하

고, 상대적 항생제 저항성 유전자 형질전환율은 99%로 나타남으로서, 염소소독 처

리 여부가 항생제 내성 전이에 거의 영향을 미치지 않았다. 이에 반해, 자외선 소독

의 경우, 불활성화율이 99%임에도 불구하고, 상대적 형질전환율이 44%로 나타남

에 따라 염소에 비해서는 저항성 유전자 형질전환능이 높게 불활성화 되었으나, 미

생물 불활성화와 내성유전자 형질전환능이 동일하지는 않았다.

3-2-4-3. 항생제 저항성 세균의 소독효과 특성

항생제 저항성세균의 소독능 평가결과 저항성 세균이 대조군에 비하여 다소 높은

소독능이 나타남을 확인하였으며, 항생제 저항성 유전자의 형질전환율 평가에서도

일반적인 염소소독과 자외선 소독이 미생물의 불활성화는 가능하나, 형질전환율의

불활성화에는 다소 미흡함을 확인할 수 있었다.

이 결과는 향후 기후변화에 따라 한반도의 기온이 상승하는 경우, 항생제 저항성

세균을 포함하여 미생물 제어를 위해 화학적 소독 공정 (미생물 불활성화)을 사용

(정수, 하수, 공공처리시설 등)하는 시설의 경우 온도에 따른 최적화가 필요할 것으

로 예측되며 특히 화학적 소독 공정에서 온도가 높아질수록 미생물이 빠르게 불활

성화되는 점을 고려할 때, 조건의 개선에 따라 더욱 효과적인 처리효율을 얻을 수

있다고 사료된다. 예를 들어, E. coli (ATCC 8739)를 99% 불활성화 시키는데

20°C에서 0.08 mg/L.min가 필요하다면 수온이 올라갈 경우 0.08 mg/L.min보다

낮은 CT에서도 99% 이상의 E. coli 불활성화를 기대할 수 있기 때문에, 소독제의

농도나 접촉시간을 줄일 수 있게 된다. 그러나, 기후변화 등에 따라 수온이 상승할

경우, 상대적으로 미생물이 빨리 불활성화될 수 있으나, 화학 소독제의 자체 감소

(self decay)가 빨라질 수 있어 소독이 적절히 이루어지지 못함으로서 원수나 소독

을 필요로 하는 물 내의 미생물의 농도가 높아질 가능성이 있기 때문에, 지속적이

고 체계적 (정량적인)인 연구가 진행되어야 할 것으로 사료되었다.

- 186 -

비록, 이러한 결과는 실험실 내에서의 기초 실험을 토대로 얻어진 것이기 때문에,

다양한 시료, 환경 조건, 소독 방법, 미생물과 항생제 내성이 전이될 수 있는 다양

한 방법을 통합적으로 고려한 소독 모델 및 최적 소독 수준의 결정 등 복합적이고

장기적인 연구가 수행되어야 하나, 항생제 내성 미생물의 경우 내성 여부에 따라

소독능이 다르게 나타날 수 있는 것을 확인할 수 있었고, 미생물이 불활성화 되었

다 하더라도 소독제에 의해 항생제 내성을 유발하는 plasmid 등은 불활성화 되지

않음으로서 저항성이 전이될 수 있을 가능성을 확인할 수 있는 중요한 결과를 도출

되었다.

한편, 정수처리의 경우에는 바이러스 및 원생동물 등 소독제에 저항성이 높은 미

생물을 처리하기 위하여 정수처리 기준을 설정하고 미생물 제어를 위한 CT 값을

유지하도록 규정하고 있다. 그러나 물 환경으로 유입되는 유해 미생물 또는 항생제

저항성 미생물의 제어를 위한 국내 하수처리장의 소독관련규정은 찾아보기 어렵다.

국내 하수도법 시행규칙 (환경부, 2014) 중 분뇨처리시설의 방류수 수질기준에서

는 총대장균군수를 3,000 개/mL이하로 유지하도록 되어있으며, 공공하수처리시설

의 방류수 수질기준에서는 1일 하수처리용량이 500 m3 이상인 경우에 상수원보호

구역 등 지정된 I 지역에는 1,000 개/mL 이하로, 그 외 지역에 대해서는 3,000 개

/mL이하를 유지토록 하고 있다. 개인하수처리시설의 경우에는 오수처리시설이 50

m3 이상인 경우에만 총대장균군수를 3,000 개/mL이하로 유지토록 규정하고 있다.

그러나 정수처리와 같이 유해미생물의 유입을 제어하기 위한 CT 값의 유지 등 소

독규정이 없기 때문에 총대장균군보다 높은 소독능을 가진 유해 미생물 또는 항생

제 저항성 미생물의 제어는 어려울 수 있으며, 이 경우 물환경으로 유해 미생물이

유입될 가능성이 높아질 수 있다. 실제로 강우 등 기상이변에 따른 미생물을 조사

한 본 과제에서 기상이변에 따른 강우가 발생할 경우, 하수처리장 방류수의 유입지

역에서 바이러스와 유희세균 및 항생제 저항성 세균 등이 높아지는 것을 확인할 수

있었다. 따라서 기상이변이 속출할 수 있는 국내 현실을 감안할 때, 하수처리장 방

류수 등에 대한 소독 관련 규정에 대한 연구와 이를 바탕으로 한 관련 규정이 마련

이 필요하다고 사료된다.

- 187 -

3-3 기후변화 모식 Microcosm을 이용한 미생물 분포특성

3-3-1. DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis)

기후변화 모식 microcosm을 이용하여 수온의 변화에 따른 미생물 군집의 변화

를 조사하고자 대조군의 온도는 20℃로 고정하였고, 실험군은 초기 20～22℃에서

2개월 간격으로 1℃씩 상승시키면서 3차례의 시료를 채취하여 미생물의 분포특성

을 분석하였다. 기후변화 모식 반응기는 닫힌계로 제작됨에 따라 영양물질 또는 유

기물의 결여에 의한 영향을 배제하기 위하여 지속적으로 수분과 영양분을 공급함으

로서 온도변화에 의한 미생물 군집의 영향을 파악하고자 하였다.

반응기에서 채취한 3차례의 시료로부터 추출한 DNA를 이용하여 DGGE를 실시

한 결과, 1차 시료 (초기 20℃)의 경우 대조군과 실험군에서 유사한 주요밴드가 나

타났다. 21℃와 22℃의 운전조건에서 각각 채취한 2차 (21℃)와 3차 (22℃) 시료

에서도 대조군과 실험군 간에 주요한 밴드 차이는 확인할 수 없었다. 또한 실험군

간에도 1차～3차까지의 결과에서 주요한 밴드는 유사하게 형성되어 있음을 확인할

수 있었다(그림 68).

한편, 형성된 밴드의 특성을 파악하기 위하여 gel processing tool (BIO-RAD,

Quantity One Software)을 사용하여 분석한 결과, 대조군 1차 시료 (C-1, 20℃)를

기준으로 대조군 2차 (C-2, 20℃), 대조군 3차 (C-3, 20℃)와의 유사도는 각각

99.2% 및 99.0%으로 산출되어 운전기간 동안 미생물 군집은 변화는 크지 않았던

것으로 분석되었다. 실험군이 경우, 1차 시료 (T-1, 20℃)와 2차 시료 (T-2, 2

1℃) 간에는 76.0%의 유사도를 보였으며, 3차 시료 (T-3, 22℃)와는 69.2%의 유

사도를 보임으로서, 온도와 시간의 변화에 따라 미생물 군집이 변화하는 것을 알

수 있었다 (그림 69).

이 결과는 온도변화에 따른 운전기간이 짧았지만, 운전기간동안 온도변화에 따라

주요한 우점종은 변화가 없었으나, 미생물 군집은 변화하고 있음을 판단할 수 있었

으며, 비록, 자연환경은 다양한 인자에 의하여 미생물 군집 변화에 영향을 미칠 수

있으나, 온도의 변화가 미생물 군집의 변화에 영향을 줄 수 있을 것으로 판단되었

다. 따라서 장기간의 운전과 연구가 진행된다면 미생물 군집에 대한 변화를 확인할

수 있을 것으로 사료되었다.

- 188 -

그림 68. 미생물 군집 변화 분석을 위한 DGGE

M, 1kb marker; 1, C-1; 2, T-1; 3, C-2; 4, T-2; 5, C-3; 6, T-3

그림 69. Gel processing tool을 통한 유사도 결과

3-3-2. Pyrosequencing

DGGE 결과에서 나타난 군집의 변화를 확인하기 위하여 채취된 3차례의 대조군

- 189 -

및 실험군 시료에 대한 pyrosequencing을 진행하였다.

Pyrosequencing 분석 결과를 목(order) 수준에서 분류하면, 대조군 1차 시료

(C-1, 20℃)에서는 Acidobacteriales (16.68%) > Rhizobiales (6.97%) >

Anaerolinaeles (5.99%) > Solibacterales (5.67%) > Burkholderiales (4.15%) >

Rhodospirillales (3.35%) > Myxococcales (2.95%) > Gemmatimonadales

(1.75%)의 순서로 우점을 이루었다 (그림 70). 대조군 2차 시료 (C-2, 20℃)에서

는 Acidobacteriales (15.49%) > Rhizobiales (5.89%) > Anaerolinaeles (5.33%)

> Rhodospirillales (5.07%) > Myxococcales (4.00%) > Solibacterales (3.14%)

> Gemmatimonadales (2.73%) > Burkholderiales (2.57%)의 순 (그림 71)으로

나타났으며, 3차 시료 (C-3, 20℃)에서는 Acidobacteriales (16.92%) >

Anaerolinaeles (5.49%) > Burkholderiales (5.26%) > Solibacterales (5.20%) >

Rhodospirillales (3.06%) > Rhizobiales (3.02%) > Myxococcales (2.89%) >

Gallionellales (2.44%) > Pedosphaera (2.14%)의 순 (그림 72)으로 우점을 이루

는 것으로 분석되었다. 시간의 경과에 따른 3차까지의 시료에서 가장 우점을 차지

하는 것은 Acidobacteriales 이었으며, 약 15% 이상을 차지하였으며, 이하의 비율을

갖는 목들은 다소 비율이 변화하였지만 유사한 분포 결과를 보였다.

실험군 1차 (T-1, 20℃) 시료에서는 Acidobacteriales (18.25%) > Rhizobiales

(7.04%) > Solibacterales (6.15%) > Anaerolinaeles (5.84%) > Burkholderiales

(3.43%) > Rhodospirillales (3.23%) > Myxococcales (2.42%) >

Planctomycetales (1.96%)의 순서로 우점을 이루었다 (그림 70). 실험군 2차

(T-2, 21℃)시료에서는 Acidobacteriales (14.36%) > Anaerolinaeles (5.26%) >

Solibacterales (4.97%) > Rhodospirillales (5.06%) > Rhizobiales (3.89%) >

Myxococcales (3.64%) > Gemmatimonadales (3.06%) > Burkholderiales

(2.51%)의 순으로 분석 (그림 71) 되었으며, 실험군 3차 (T-3, 22℃)시료에서는

Acidobacteriales (17.77%) > Anaerolinaeles (6.00%) > Methylophilales

(5.24%) > Solibacterales (4.65%) > Burkholderiales (3.88%) > Rhizobiales

(3.34%) > Rhodospirillales (3.23%) > Myxococcales (2.64%)의 순으로 분석되

었다 (그림 72).

모든 분석 결과에서 Acidobacteriales가 우점을 이루고 있었으며, 속 (genus)

수준에서 분석한 결과, Koribacter가 우점인 것을 확인하였다. Koribacter sp.는

- 190 -

Koribacter versatilis Ellin 345로 2009년 분리되어 ATCC에 등록 되어있으나, 토

양에서 분리되었고 호기 조건에서 서식한다는 정보 외에는 밝혀진 바가 없다

(Ward et al., 2009.). 또한 Clostiridium (<0.5%)의 존재가 확인되었으나, 속 수준

에서 연구대상이었던 유해세균 6종에 대해서는 존재를 확인할 수 없었다. 이는 6종

의 유해세균의 분포가 다른 일반적인 세균에 비하여 그 분포비율이 매우 낮아 존재

가 분석되지 않았던 것으로 보여진다.

비록, 실험군 3차 시료에서 Methylophilales 가 높은 비율을 차지하는 변화가 나

타났으나, 실험군과 대조군 모두 시간 경과에 따른 뚜렷한 변화양상을 파악하기는

어려웠다. 이것은 DGGE 분석에서 우점하는 밴드가 일정하게 형성되는 것과 유사

한 결과로 보여진다.

따라서, 시간 경과에 따른 각 반응기에서의 미생물 군집간의 유사도를 분석하기

위하여 CL communityTM Ver.3.31 프로그램 (Chunlab. Korea)을 이용하였다. 유

사도는 Beta-diversity를 사용하여 분석하였으며, Fast unifrac analysis를 이용하

였다. 파라미터는 normalized를 선택하였으며, 미분류된 OTU는 다른 것으로 선택

하여 각 시료간의 유사도를 조사하였다 (표 99, 그림 73).

시료 간의 유연관계가 커질수록 0에 가까운 값을 보였는 데, 대조군 1차와 2차

및 3차 시료간의 유연관계는 0.043 및 0.044로서 나타났으며, 실험군 1차와 2차

및 3차 시료간의 유연관계는 모두 0.045였다. 두 반응기의 유연관계 조사에서는 두

대조군간의 유연관계가 크고, 온도 변화를 준 실험군에서의 유연관계는 낮을 것으

로 예상하였으나, 대조군에서 보여준 시간의 경과에 따른 변화양상과 실험군의 온

도의 차이에 의한 변화가 두드러지게 나타나지 않았다.

그러나, 시간이 경과될수록 반응기 내의 전체 종의 수는 대조군 1차 시료의 경우

총 8,225종, 2차 시료는 총 4,226종 및 3차 시료는 총 5,399종으로 변화하였으며,

실험군 1차 시료의 전체 종의 수는 총 7,367종이었으나 온도변화를 준 2차 시료는

총 4,159종이었고, 3차 시료는 총 4,101종으로 변화하는 현상을 볼 수 있었다. 비

록 반응기의 운전기간이 온도에 따라 2개월로 짧고, 온도변화도 단지 2℃까지의 상

승만을 분석한 것으로, 이러한 변화가 온도차에 의한 현상인지 확인은 어려우나, 실

제 기후변화가 장기간에 걸쳐 나타난다는 것을 감안할 경우, 장기간의 반응시간이

경과하면 온도에 의한 영향을 파악할 수 있을 것으로 사료된다.

- 191 -

그림 70. Pyrosequencing을 통한 1차 군집 분포도 분석 결과

그림 71. Pyrosequencing을 통한 2차 군집 분포도 분석 결과

- 192 -

그림 72. Pyrosequencing을 통한 3차 군집 분포도 분석 결과

C-1 C-2 C-3 T-1 T-2 T-3

C-1 0.000 0.043 0.044 0.034 0.043 0.048

C-2 0.043 0.000 0.047 0.042 0.043 0.046

C-3 0.044 0.047 0.000 0.044 0.044 0.040

T-1 0.034 0.042 0.044 0.000 0.045 0.045

T-2 0.043 0.043 0.044 0.045 0.000 0.046

T-3 0.048 0.046 0.040 0.045 0.046 0.000

표 100반응기 샘플간의 유연관계 결과

그림 73. Fast unifrac analysis를 이용한 샘플간의 유연관계 분석

- 193 -

4. 결론

4-1. 상수원 또는 하천 등 주요지점 선정 및 장기 모니터링

4-1-1. 조사대상 지점 및 유해미생물의 선정

○ 기후변화 예측 시나리오 (IPCC, 2011)와 환경부 수질측정망 자료 등을 활용하

여 기후변화 예외지역 (소양호), RCP 8.5 지역 (한강, 금강), RCP 4.5 지역

(주암호) 및 아열대 지역 (낙동강)에서 총 5개 지점을 선정하여 격월 1회로 총

4회의 장기모니터링 조사를 실시하였다.

○ 조사대상항목은 물리화학적 환경요인, 지표세균, 유해세균, 유해바이러스 및 항

생제 저항성 세균을 각각 선정하였다.

- 물리화학적 환경요인은 수온, pH, 탁도, BOD, PO4-P, NH4-N, NO3-N 및 Cl-

등 총 8개 항목을 선정하여 조사하였다.

- 지표세균은 일반세균과 분원성 오염지표인 총대장균군, 분원성대장균군, 대장균

등 4종을 선정하였다.

- 유해세균은 Escherichia coli O157, Campylobacter jejuni, Legionella

pneumophila, Salmonella entrica spp., Shigella sonnei 및 Vibrio cholerae

등 6종을 선정하여 조사하였다.

- 유해바이러스는 국내 환경부 우선조사대상목록 (PML), 미국의 CCL3 및 WHO

의 음용수가이드 등을 참고하여 노로바이러스, A형 간염바이러스, 엔테로바이

러스 및 C형 로타바이러스 등 4종의 유해바이러스를 선정하여 분석하였다.

- 항생제 저항성 세균은 ampicillin과 tetracycline 등 2종의 항생제에 대한 저항

성 세균을 선정하여 분포변화를 조사하였다.

4-1-2. 장기모니터링 지점에 대한 수온 및 지표세균의 분포

○ 2013년 8월부터 2014년 3월까지 총 4차례 (8월, 10월, 12월 및 2월)에 걸친

물리화학적 환경요인 및 지표세균의 장기모니터링을 실시하였다.

- 194 -

○ 연구기간동안 조사된 아열대 제외지역인 소양호의 수온은 평균 11.8℃였으며,

RCP 8.5 지역인 한강 (구의)과 금강 (현도교)은 각각 11.8℃ 및 13.0℃였고,

RCP 4.5 지역인 주암호 (주암)는 평균 12.6℃였으며, 아열대 지역으로 제시된

낙동강 (매리)은 평균 14.3℃로서, 낙동강이 상대적으로 가장 높은 수온이 측

정되었다.

- 조사기간동안 측정된 수온은 각 지역 수질측정망의 10년 평균 수온보다 다소

낮게 나타났는데, 이는 4차례의 조사에서 수온이 낮았던 2차례의 분석치 (12월

과 2월)가 포함되어 평균이 낮아진 것으로 판단되었다.

○ 일반세균은 평균 8.6x102～4.1x103 CFU/mL이었으며, 총대장균군은 평균

2.7x102～6.0x102 CFU/mL이었고, 분원성대장균군은 평균 불검출～2.6x101

MPN/100 mL의 범위였으며, 대장균은 평균 불검출～1.9x101 MPN/100 mL로

서, 소양호가 모든 지표세균항목에서 가장 낮은 값을 보인 반면 낙동강에서 총

대장균군이 가장 높게 검출되었고, 일반세균, 분원성대장균군 및 대장균은 한강

지점에서 가장 높은 분포를 보였다.

- 계절적으로는 수온이 높았던 8월에 가장 높은 분포를 보였으며, 수온이 낮은

계절에는 낮은 지표세균수가 분석되었다.

4-1-3. 장기모니터링 지점에 대한 유해세균의 분포

○ 국내 우선관리대상목록 (PML) 및 기존 연구결과를 반영하여 선정한 E. coli

O157:H7, S. entrica, L. pneumophile, S. sonnei, C. jejuni 및 V. cholerae

등 총 6종의 유해세균을 대상으로 기후변화 시나리오에 의해 선정한 장기모니

터링 지점에 대해 분포를 조사하였다.

- S. sonnei의 경우, 소양호, 주암호 및 낙동강 지역에서는 모두 불검출되었고,

한강과 금강에서만 1회 (10월) 검출되었다.

- E. coli O157:H7의 경우, 소양호에서는 4회 모두 양성이었으며, 한강은 3회

(8월, 10월 및 12월), 금강, 주암호 및 낙동강은 3회 (10월, 12월 및 2월)가

검출되어 가장 빈번한 검출빈도를 보였다.

- S. entrica의 경우, 소양호와 한강은 각각 3회 (8, 10 및 12월), 금강은 3회

- 195 -

(10월, 12월 및 2월), 주암호 및 낙동강에서는 2회 (8월 및 2월)가 검출되었

다.

- L. pneumophile의 경우, 주암호에서는 불검출되었으며, 소양호와 한강은 각각

1회 (10월), 금강은 2회 (10월 및 2월), 낙동강에서는 3회 (8월, 10월 및 12

월) 검출되었다.

- V. cholerae의 경우, 소양호에서는 모두 불검출되었으나, 한강은 2회 (10월 및

2월), 금강 및 낙동강은 3회 (10월, 12월 및 2월), 주암호는 1회 (12월) 검출

되었다.

- C. jejuni의 경우, 소양호, 한강 및 주암호에서는 모두 불검출되었으며, 금강과

낙동강에서만 1회 (10월) 검출되었다.

○ 6종의 유해세균 중 E. coli O157:H7, S. entrica 및 L. pneumophile 등은 상

대적으로 빈번히 검출되고 S. sonnei, C. jejuni 및 V. cholerae의 검출빈도

는 매우 낮은 것으로 나타났다. 이것은 국내 물환경에서 검출되는 주요한 유해

세균이 E. coli O157:H7, S. entrica 및 L. pneumophile 등임을 확인할 수 있

었다.

○ 대상지역에서 유해세균의 분포는 기후변화 시나리오에 의한 아열대 예외지역,

RCP 8.5 및 4.5 지역, 아열대 지역 등으로 구분된 지역별 분포특성은 명확히

나타나지 않았으나, 호소보다는 강과 같은 하천에서 빈번하게 유해세균이 검출

되는 경향이 나타났다. 이 현상은 하천이 호소에 비하여 주변 환경에서 유입되

는 영향을 많이 받음으로서 나타나는 것으로 추론된다.

○ 계절적으로 뚜렷한 검출경향은 보이지 않았으나, 각 대상지점에서 유해세균이

검출되고 있음에 따라 지속적인 모니터링으로 향후 관리대책의 마련을 위한 자

료의 확보가 필요할 것으로 사료되었다.

4-1-4. 장기모니터링 지점에 대한 유해 바이러스의 분포

○ WHO의 음용수가이드라인, 미국이 CCL3 및 국내 우선관리대상목록 등을 참고

하여 선정한 노로바이러스, A형 간염바이러스, 엔테로바이러스 및 C형 로타바

이러스에 대한 모니터링을 실시한 결과

- 금번 조사기간 동안 노로바이러스와 C형 로타바이러스는 전지점에서 검출되지

- 196 -

않았다.

- A형 간염바이러스는 금강에서 1회 (8월) 검출되었으며, 염기서열분석과 분류학

적 분석결과 국내에서 검출사례가 다수 보고된 유전형 IB형으로 분류되었다.

비록 검출률을 낮았으나, 한강에서 조사한 기존연구에서 검출된 사례에 비추어,

물환경에서 지속적인 모니터링과 관리가 필요한 유해바이러스로 판단되었다.

- 엔테로바이러스의 경우에는 주암호에서만 2회 (8월 및 2월) 검출되었다. 유전

자분석법을 직접 사용한 경우에서는 전 시료에서 검출되지 않았으나, 세포배양

과 유전자분석법을 혼합하여 사용한 경우에는 각각 0.11 MPN/10 L 및 0.10

MPN/10 L로 검출이 확인되었다. 따라서 엔테로바이러스는 물환경에서 관리되

어야 할 유해 바이러스로 판단되며, 물환경에서 엔테로바이러스를 분석하기 위

해서는 현행 먹는물 관리법 시행규칙 등 관련규정에서 기술한 바와 같이 세포

배양법을 사용하거나 세포배양과 유전자분석법을 결합한 추가적인 방법을 사용

하여야 할 것으로 판단되었다.

4-1-5. 장기모니터링 지점에 대한 항생제 저항성 세균의 분포

○ 장기모니터링 지점의 시료를 대상으로 Muller Hinton 배지에 ampicillin 및

tetracycline 등 2종의 항생제를 첨가하여 항생제 저항성 세균의 분포를 조사

한 결과,

- Ampicillin 저항성 세균은 3.0x100～2.0x103 CFU/mL의 범위로 나타났으며,

소양호를 비롯한 전 지역의 지점에서 검출되었다. 또한 계절적으로는 수온이

높은 8월에 최고치를 보였다. 그러나 기후변화 시나리오에 의한 지역간에 분포

특성은 보이지 않았다.

- 반면에 tetracycline 저항성 세균은 불검출～2.3x101 CFU/mL 소양호와 주암

호에서는 전 시료에서 불검출되었으며, 한강 (10월, 2.3x101 CFU/mL ), 금강

(8월, 1.7x101 CFU/mL), 낙동강 (8월, 7.0x100 CFU/mL), 지역이 각각 1회씩

검출되어, tetracycline 저항성 세균의 검출률은 매우 낮았다.

- 이 결과는 국내 물환경에서 ampicillin 저항성 세균은 빈번하게 검출되나,

tetracycline 저항성 세균은 비교적 낮은 빈도로 검출되는 특성을 보여주었다.

- 197 -

4-2. 유해미생물 관리를 위한 수질측정망 자료의 확보 및 통계학적 분석

○ 기후변화에 따른 환경 중 유해 미생물 관리를 위한 기초자료를 확보하여 분석

하기 위하여 장기모니터링 지점과 유사한 환경부 수질측정망 지점을 선정하여

최근 10년간의 월평균 자료 (주암댐의 경우에는 8년간의 자료를 확보)를 확보

하고, 기상청으로부터 지역별 강수량 자료를 확보하여 지점별, 기후변화 예측

지역별 및 수자원 형태별 (호소 또는 하천)로 특성을 일원배치분산분석

(ANOVA), 독립표본 T-검정 및 상관관계 등 통계학적으로 분석하였다.

- 수질측정망 자료는 소양댐 4 (소양호), 서울 구의 (한강), 현도 (금강), 주암댐

(주암호) 및 물금 (낙동강) 지역을 선정하였다.

- 최근 10년간의 자료를 년도별로 비교한 결과, 소양호를 비롯한 총 6개 지점에

서 년도별 평균 수온과 강수량의 변화가 통계학적으로 유의하게 나타나지 않았

다. 영양물질이나 엽록소-a 등은 년도에 따라 유의한 변화가 보였으나, 시간

경과에 따른 증가 또는 감소 현상은 보이지 않았다.

- 호소와 하천 등 수자원 형태별 차이점을 통계적으로 분석한 결과, 수온, pH 등

대부분의 물리화학적 환경요인과 지표세균 등이 하천에서 유의하게 높게 나타

났다. 이러한 현상은 호소가 위치적으로 대부분의 오염원이 적은 지역에 위치

한 반면 하천은 대도시 등 다양한 지역을 통과하면서 오염물질의 유입이 많았

기 때문인 것으로 판단되었다.

- 기후변화 예측시나리오에 따라 4개 지역 (아열대 예외지역, RCP 4.5 및 8.5

지역, 아열대 지역)으로 구분하여 차이점을 통계학적으로 분석한 결과, 수온 등

물리화학적 환경요인들과 엽록소-a 등이 아열대 지역인 낙동강 물금지역에서

유의하게 높게 나타났다. 따라서, 낙동강 지역이 다른 지역에 비하여 기후변화

에 영향을 현재 받고 있거나 앞으로 받을 가능성이 매우 높은 것으로 사료되었

다.

4-3. 국내 기후변화 예상지역 미생물 정밀조사 및 특성 평가

4-3-1. 기후변화 예상지역에 대한 미생물 정밀조사

- 198 -

○ 기존 연구결과를 반영하여 하수처리장 등 유역오염원과 관계된 영산강 나주지

역과 계성천 남지지역 등 2개 지역을 기후변화 예상지역으로 선정하고 물리화

학적 환경요인과 지표세균, 유해세균, 항생제 저항성 세균 및 유해 바이러스에

대한 조사를 실시하였다.

○ 하수처리장 방류수의 유입지역과 유입지역의 상류 및 하류 지역에서 4차례에

걸쳐 일반세균 및 총대장균군 등 지표세균의 분포변화를 비교한 결과.

- 영산강 방류수 유입지역의 일반세균과 총대장균군은 각각 평균 1.6x104

CFU/mL 및 7.1x102 CFU/mL이었으나, 상류지역은 각각 평균 1.8x103

CFU/mL 및 2.3x102 CFU/mL 이었으며, 하류지역은 각각 평균 1.4x103

CFU/mL 및 7.2x102 CFU/mL로서, 방류수 유입지역이 가장 높았으며, 상류에

비하여 하류에서 증가하는 경향을 보였다.

- 계성천 방류수 유입지역의 일반세균과 총대장균군은 각각 평균 1.6x104

CFU/mL 및 1.4x103 CFU/mL이었으나, 상류지역은 각각 평균 4.3x102

CFU/mL 및 6.0x101 CFU/mL 이었으며, 하류지역은 각각 평균 1.3x103

CFU/mL 및 1.5x102 CFU/mL로서, 영산강의 경우보다 전반적으로 세균수도

높고 시기별로 큰 폭의 변화가 나타났으나, 지점별로는 영산강의 경우와 유사

하게 방류수 유입지역이 가장 높았고, 상류에 비하여 하류에서 증가하는 경향

을 보였다.

- 통계학적 분석결과, 계절적으로는 수온이 높았던 8월에 높은 분포를 보였으며,

지역적으로는 방류슈 유입지역이 상류 및 하류에 비하여 암모니아성 질소, 인

산염인, 총대장균군, 분원성 대장균군 및 대장균이 유의하게 높은 분포를 보여,

하수처리장 등이 잠재적인 오염원으로 작용할 수 있는 것으로 분석되었다. 상

관관계 분석결과, 대장균군의 분포는 암모니아성질소 및 인산염인 등과 양의

상관관계를 보였으며, 방류수 유입지역이 특히 암모니아성 질소와 인산염인이

높게 나타나고 있어, 오염원의 관리가 미생물학적 오염의 제어를 위해 필요함

을 보여주었다.

○ 영산강 및 계성천에서 조사된 ampicillin 저항성 세균은 전 지점에서 검출되고

있으나, tetracycline 저항성 세균은 상대적으로 낮은 분포를 보였으며 검출빈

도도 낮았다.

- 항생제 저항성 세균의 분포 또한 지표세균의 분포와 유사하게 하수처리장 방류

- 199 -

수 유입지역에서 높은 수치와 검출빈도가 나타나고 있어, 항생제 저항성 세균

의 효율적인 제어를 위하여 소독처리에 대한 검토와 연구의 필요성이 제시되었

다.

○ 영산강 방류수 유입지역에서 조사된 유해세균은 E. coli O157:H7 (10월)이

및 L. pneumophile (8월)가 1회씩 검출되었으며, V. cholerae는 2회 (10월 및

12월) 검출되었으나, S. sonnei, C. jejuni 및 S. entrica 는 검출되지 않았다.

반면 계성천 방류수 유입지역에서는 E. coli O157:H7은 모든 시료에서 검출되

었고, S. entrica (8월), L. pneumophile (10월) 및 V. cholerae (12월)가 각

각 1회씩 검출되었으나, S. sonnei, 및 C. jejuni 는 검출되지 않았다.

- 비록, S. sonnei, 및 C. jejuni 등은 검출빈도가 매우 낮지만, 국내 물환경에서

다양한 유해세균이 검출되고 있어, 지속적인 관리가 필요함으로 제시하고 있다.

○ 유해바이러스는 영산강 방류수 유입지역에서 엔테로바이러스가 1회 (8월, 0.11

MPN/10 L) 검출되었으며, 계성천에서는 노로바이러스 GI 및 GII가 2회 (12월

및 2월) 검출되었다.

- 분류학적 분석결과, 계성천에서 검출된 노로바이러스는 GI-4, GI-2, GII-6 및

GII-2로서 국내 물환경 및 환자에게서 검출이 보고된 유전형으로 나타났다.

- 특히 노로바이러스는 수온이 낮은 계절에 검출되고 있으며, 하수처리장 등이

잠재적인 오염원으로 추정되어, 방류수 등에 대한 바이러스 제어 및 관리 방안

이 검토되어야 함을 판단할 수 있었다.

4-3-2. 기상이변에 따른 미생물 분포특성

○ 최근 기후변화와 관련하여 국지성 집중호우 등 다양한 기상이변이 발생하고 있

어, 강수 등 기상이변에 따른 미생물의 분포변화를 확인하기 위한 조사를 정밀

조사지역에 대하여 수행하였다.

○ 강우 후 1일 시점에서 일반세균 및 대장균군 등 지표세균은 급격한 증가현상을

관찰할 수 있었으며, 특히 계성천에서 조사된 대장균의 경우 9.4x101

CFU/100 mL에서 강우 1일 후 2.5x103 CFU/100 mL으로 최대 25배 이상 급

격히 상승하였고, 14일 후에는 8.0x101 CFU/100 mL으로 감소하였다. 이 결

과는 강우에 의해 미생물의 유입이 증가함으로서 나타나는 것으로 보여진다.

- 200 -

- 통계학적 분석결과에서도 강우 후 1일에는 유의한 증가현상이 분석됨에 따라,

기상이변에 따른 강수의 변동은 유해미생물에 대한 노출가능성을 증가시킬 수

있는 것으로 분석되었다.

○ 유해세균의 경우, 강우 1일 후에 국내 물환경에서 검출빈도가 낮았던 V.

cholerae와 C. jejuni 등도 검출되고 있음이 나타났다.

○ 2000년부터 2009년까지 강수에 의한 국내 홍수 피해액은 연평균 1조 5,112억

원이며, 1990년～2003년 사이의 침수피해가 연평균 56,502㏊에서 발생한 것

으로 보고 (국토부, 2012)되는 등 홍수에 의해 침수피해가 나타나는 국내 현실

을 감안할 때 기상이변에 따라 물환경으로부터 유해 미생물의 노출 가능성이

증가할 수 있을 것으로 판단됨에 따라 향후 도심지역과 농촌지역 등 다양한 지

역에서의 기상이변에 따른 미생물의 변동을 확인하고 이에 따라 유해미생물로

의 노출가능성을 저감하기 위한 보건위생학적 관리가 필요함을 제시할 수 있

다.

4-4. 환경 중 항생제 저항성세균의 특성 및 소독효과

4-4-1. 항생제 저항성 세균의 유전자 다양성 및 다재 저항성

○ 국내 물환경에서 가장 빈번히 검출되었던 ampicillin 저항성 세균의 16S rRNA

염기서열를 분석하여 동정한 결과, Pseudomonadaceae 과가 45.8%로 가장 우

점하였으며, Aeromonadaceae 과도 36.5%으로 높은 분포로 분류되었다.

○ Vancomycin 저항성 Staphylococcus aureus (VRSA)의 존재를 확인한 결과,

분석된 시료에서는 검출되지 않았다.

○ 동정된 100종의 ampicillin 저항성 세균에 대해 항생제 다재 저항성을 분석한

결과, 4종류의 항생제에 대하여 저항성을 보이는 세균이 51%로 가장 많이 분

포하였다.

○ 국내 물환경에서 항생제 저항성 세균이 다수 분포하며 특히 다재 저항성을 보

임에 따라 하수처리장 등 오염원으로부터 항생제 저항성 세균을 제어하기 위한

소독효과 분석이 필요함이 제시되었다.

- 201 -

4-4-2. 항생제 저항성 세균의 소독능 및 항생제 저항성 유전자의 형질전환율

○ 환경에서 분리한 ampicillin, sulfathiazole 및 tetracycline 저항성 대장균과 음

성대조 대장균에 대하여 염소, 오존 및 자외선에 대한 불활성화율을 분석하였

다.

- 염소를 처리한 경우, ampicillin (E. A), sulfathiazoe (E. S), tetracycline (E.

T)에 저항성이 있는 균주와 대조군인 E. coli ATCC 8739 (E. 8739)의 2 log

(99%) 불활성화를 위한 CT 값 (mg/L.min)은 20℃에서 각각 0.09, 0.11 및

0.09로서 대조군의 0.08 mg/L에 비하여 컸으며, 특히 sulfathiazole에 저항성

이 있는 균주의 경우에는 대조군에 비해 37.5% 큰 CT값을 갖는 것으로 나타

났다.

- 자외선 소독의 경우, E.A, E.S, E.T 및 대조군인 E. 8739 균주에 대하여 99%

(2 log) 불활성화 IT (UV dose)는 각각 11.0, 9.8, 12.2 및 10.2 mJ/cm2으로

나타났으며, tetracycline에 내성이 있는 균주 (E. T)의 경우 대조군에 비해

19.6 % 높은 자외선 조사량이 필요하였다.

- 강력한 산화력을 가진 오존 소독의 경우 다른 소독제에 비해 비선택적으로 미

생물을 불활성화시켰으며, 온도의 상승에 따른 소독능의 감소 영향도 나타나지

않았다.

○ 항생제 저항성 세균의 소독처리에 의해 미생물이 불활성화된 이후에도 항생제

저항성 유전자가 형질전환 될 가능성을 파악하기 위하여 염소 및 자외선 소독

처리 후 저항성 유전자의 형질전환율을 평가하였다.

- 소독제를 처리하지 않은 ampicillin 저항성 대조군의 형질전환율을 100% 하여

상대적인 전환율을 도출한 결과, 염소 소독의 경우, 상대적 항생제 저항성 유전

자 형질전환율은 99%로 나타남으로서, 염소소독 처리 여부가 항생제 내성 전

이에 거의 영향을 미치지 않았으며, 자외선 소독의 경우, 상대적 형질전환율이

44%로 나타났다.

- 따라서 일반적인 염소 소독이나 자외선 소독이 미생물의 불활성화는 가능하나,

형질전환율을 불활성화에는 다소 미흡한 것으로 분석되었다.

- 비록, 실험실 기초실험에 의한 결과이나, 향후 하수처리공정에서 미생물 불활

성화 규정을 마련할 경우, 항생제 저항성 세균의 불활성화율이나 형질전환율이

- 202 -

반영되어야 함을 제시하고 있다.

4-5. 기후변화 모식 microcosm을 이용한 미생물 분포변화 분석

○ 자연환경에서 미생물이 분포는 다양한 인자에 의해 영향을 받게 됨으로, 수온

변화에 따른 미생물 군집의 변화를 파악하기 위하여 기후변화 모식

microcosm을 제작하고 수온의 변화에 따른 군집의 변화를 DGGE와

pyrosequencing을 통해 확인하고자 하였다.

○ 대조군을 20℃로 고정하고 실험군을 20～22℃까지 2개월 간격으로 1℃씩 상

승시키면서 3차례의 시료를 채취하여 DGGE를 통해 확인한 결과, 운전기간동

안 우점종을 의미하는 주요 밴드는 유사하게 형성됨으로서, 주요 우점종의 변

화를 확인할 수 없었다.

- Gel processing tool을 이용하여 밴드의 특성을 분석한 결과, 대조군의 유사도

가 99% 이상인데 반하여 실험군은 1차 시료 (T-1, 20℃)와 2차 시료 (T-2,

21℃) 간에는 76.0%의 유사도를 보였으며, 3차 시료 (T-3, 22℃)와는 69.2%

의 유사도를 보임으로서, 온도와 시간의 변화에 따라 미생물 군집이 변화하는

것을 알 수 있었다

○ Pyrosequencing을 통해 미생물 군집의 변화를 확인한 결과, 분석된 주요 목

(order)은 Acidobacteriales, Rhizobiales, Anaerolinaeles, Solibacterales,

Burkholderiales, Rhodospirillales 및 Myxococcales 등으로 주요한 미생물

군집의 변화는 나타나지 않았으나, Acidobacteriales가 가장 우점을 차지하였으

며, 다른 목들은 다소 비율의 차이를 보였다.

- 시간이 경과될수록 반응기 내의 전제 종의 수는 대조군의 경우 총 8,225종에

서 총 5,028종으로, 실험군의 경우 총 7,367종에서 총 5,245종으로 변화하는

것으로 나타났으나, 유해세균 6종에 대한 존재는 확인할 수 없었다.

○ 비록, 온도에 따른 운전기간이 짧아 주요한 우점종의 변화는 파악할 수 없었으

나, 온도의 변화에 따라 미생물 군집의 변화가 다소 나타나는 것이 확인됨에

따라 장기간의 운전과 연구가 진행된다면 온도에 의한 미생물 군집의 변화를

파악함으로서 기후변화와 관련된 미생물의 변화상을 확인할 수 있을 것이며,

기후변화에 따른 미생물 변화 모델링을 위한 기초자료도 확보할 수 있을 것으

- 203 -

로 사료되었다.

이상의 결과로서 기후변화와 관련한 물 환경에서 유해미생물에 대한 자료가 매우

부족한 국내 현실을 감안할 때, 향후의 기후변화에 대응하여 유해 미생물의 관리대

책 마련을 위한 지속적인 분포 정보의 확보가 필요할 것으로 사료되었다. 더불어

태풍 등 기상이변 및 기후변화에 따라 국내로 유입될 수 있는 유해미생물을 선정하

여 관리하고, 수질측정망과 연계한 중장기 유해미생물 감시를 위한 조사계획을 수

립함으로서, 향후 국내 물환경에서 유해미생물 관리체계 수립을 위한 기본적 자료

를 지속적으로 확보하여야 할 것으로 판단되었다. 또한, 강우에 따라 지표세균 및

유해세균의 유입이 급격히 증가함으로서 유해미생물에 대한 노출 가능성이 높아짐

에 따라 기후변화에 따른 환경매개성 질병의 감시와 함께 재난 재해로 인한 물환경

중 유해미생물의 감시와 미생물학적 오염사고에 대하여 환경보건학적 안전관리를

위한 대응 시스템의 마련이 필요할 것으로 결론지어졌다.

5. 기대성과 및 활용방안

5-1. 기대성과

미생물 다양성의 정확한 분석은 해당 수환경이 어떤 특성을 가지고 있는지를 파

악하기 위해 필수적일 뿐 아니라, 환경 요인의 변동 및 인간의 활동 등에 의해 생

태계가 어떤 영향을 받을 수 있는 지를 이해하기 위해서도 매우 중요한 지표를 제

공한다.

또한 기후변화 관련 유해세균의 인간에 대한 영향을 확인 할 수 있어 정책 수립

의 기본 자료가 되며, 유해세균의 관리지침 마련의 기초자료가 된다.

5-2. 활용방안

본 연구 과제를 통하여 microcosm을 조사할 수 있는 반응기를 제작하였으며,

지속적인 온도 변화에 따른 미생물 군집 변화를 조사함으로써 실제 기온 변화에 따

른 미생물 군집 변화를 예상할 수 있다. 또한, 미생물뿐만 아니라, 범위를 넓혀 기

- 204 -

후변화에 따른 동·식물과 수서곤충 간의 영향을 예상할 수 있다.

이번 연구를 통하여 기후변화 관련 지역의 유해세균 및 유해 바이러스의 분포를

지속적으로 모니터링 하여 미생물 군집 및 환경요소들과 같은 요소들에 대한 정보

를 얻음으로써 유해세균 및 유해 바이러스의 관리지침을 마련하여 사용할 수 있다

고 사료된다. 또한 기후변화에 다른 항생제 내성 미생물의 변화 예측을 위한 기복

적인 조사로써 예측에 따른 정책 수립에 필수적인 자료로 활용될 수 있을 것이라고

사료된다.

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