한국건설기술연구원(건설연)은 니시무라 후미타케(Nishimura Fumitake) 일본 교토대 교수 연구진과 함께 하수처리시설이 세균이나 바이러스와 같은 인체 유래 병원체를 얼마나 잘 제거하는지를 과학적으로 규명했다고 14일 밝혔다.
하수역학조사는 감염자로부터 배출된 병원체가 모이는 하수관로와 하수처리시설 등을 분석해 지역 내 감염병 확산 상황을 파악하는 기법이다. 신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 팬데믹 이후, 이 방법은 하수를 통한 감염병 조기 탐지를 위한 수단으로 주목받고 있다.
다만 감염병이 언제, 얼마나 퍼지고 있는지를 빠르게 파악하기 위해서는 하수처리시설이 병원체를 얼마나 걸러내는지, 또 그 데이터를 얼마나 신뢰할 수 있는지가 핵심이다.
김일호 건설연 환경연구본부 팀장 연구진은 질소와 유기물 제거에 특화된 하수처리공정을 대상으로 인체 유래 병원체의 제거율을 분석했다. 그 결과, 코로나19 바이러스(SARS-CoV-2)는 99.9%, 분변 유래 바이러스는 98.5%, 총대장균군은 99.9% 제거되는 것으로 나타났다. 하수처리시설이 감염자의 병원체가 환경으로 퍼지는 것을 효과적으로 차단하고 있음을 보여준다.
연구진은 하수처리 단계별로 수질 비표와 병원체 농도 간의 관계도 분석해, 형광 신호로 측정한 유기물 지표와 병원체 농도 사이에 높은 상관관계를 확인했다. 형광을 실시간으로 측정하면 병원체의 농도 변화를 신속하게 파악할 수 있다는 의미다.
이번 연구는 하수 속 병원체 농도와 수질 지표 간의 상관관계를 분석해, 감염병 확산 상황을 예측하는 하수역학조사의 신뢰도를 높이는 데 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.
현재 연구진은 머신러닝(기계학습) 기술을 활용해 하수 데이터를 기반으로 지역 내 감염자 수를 예측하는 모델도 개발하고 있다.
박선규 건설연 원장은 "이번 연구는 하수처리시설의 수질지표와 병원체 농도와의 상관성을 증명했다"며 "이를 기반으로 향후 하수 내 병원체의 실시간 모니터링 기술을 개발해 지역 내 감염병 대응 역량 강화에 기여할 수 있을 것으로 예상된다"고 밝혔다.
연구 결과는 국제 학술지 '유해물질 첨단연구 저널(Journal of Hazardous Materials Advances)'에 지난 7월 7일 게재됐다.
참고 자료
Journal of Hazardous Materials Advances(2025), DOI: https://doi.org/10.1016/j.hazadv.2025.100796