과학이야기

생화학 무기는 사람에게 위험한 바이러스와 세균 및 화학물질을 이용하는 무기다. 미국 하버드대 내에 벨퍼과학국제문제연구소는 북한이 탄저균, 천연두 등 13종 생화학 무기를 보유하고 있고, 평양생물 기술연구소에서 대량으로 생산할 수 있다는 연구 보고서를 발표했었다.

생화학 물질 13종에는 바이러스, 세균, 인공 화학물질이 모두 포함되는데 이중에서 12종이 생물, 1종이 화학물질이다. 

1. 탄저균

2. 콜레라균

3. 보툴리누스균

4. 페스트균

5. 두창(천연두) 바이러스

6. 한타 바이러스

7. 황열 바이러스

8. 티푸스균

9. 이질균

10. 브루셀라균

11. 황색포도상구균

12. 발진티푸스 리케치아

13. T-2 마이코톡신

이번 글에서는 이중에서 북한이 보유하고 있는 13종 중에서 가장 위험한 4가지를 설명하겠다.

1. 탄저균(Bacillus anthracis)

 탄저균은 북한이 보유하고 있는 것중 가장 위험한 병원체다. 탄저균은 살아있는 숙주 안에서 생식세포인 포자를 만들지 않고 주변 환경이 척박해지면 균의 가장자리에 포자를 만들어서 생존한다. 포자의 생존력은 아주 뛰어나다. 섭씨 8~45도, 산성도(pH) 5~9에서도 살아남을 수 있다. 감염된 동물 또는 오염된 공기 그리고 동물의 털 등에서는 10년 이상을 버티고, 우유에서는 10년 살아남고, 연못같은 고인물에서도 2년동안 살아남는다. 

탄저병의 증상은 세가지로 나뉩니다. 첫째는 오염된 공기를 흡입하여 감염되는 폐 탄저, 둘째는 신체접촉을 통한 피부 탄저, 마지막으로 세번째는 오염된 식품을 통하여 섭취해 나타나는 장 탄저이다. 이중에서 인간에게 가장 치명적으로 나타나는 증상은 폐 탄저다.

증상이 나타난다면 처음 하루는 목이 아프고, 가벼운 열, 근육통이 발생하는 등 감기로 착각들 정도의 증상을 보인다. 하지만 점점 증상이 심해지면서 폐에 울혈이 발생하고 호흡곤란, 객혈, 청색증, 쇼크 등의 증상을 일으킨다. 결국 호흡곤란과 고열을 동반하여 패혈성 쇼크 증상으로 24~36시간 이내에 사망한다. 항생제로 치료하여도 치사율은 75%에 달하며, 만약 치료하지 않는다면 97%는 사망한다.

인간, 돼지, 소, 양, 염소 등의 포유류는 탄저균에 매우 취약하나 다행히도 아직까지는 사람 간에는 전염이 보고된 기록은 없다. 오염된 지역의 흙이나 오염된 동물가죽에서 포자를 흡입하는 경우에는 폐 탄저에 감염이 될 수 있다. 미국 국방연구소인 랜드연구소의 브루스 베넷 박사는 "만약 북한이 서울 상공에다가 10kg의 탄저균을 살포한다면 2만~60만 명이 탄저균에 감염될 수 있고, 그중 40%의 감염자는 10일안에 사망할 수 있다" 라고 주장했다.

탄저균이 위험한 이유는 탄저병의 증상이 치명적이면서 현재 국내에 충분한 양의 탄저균 치료제와 백신이 준비되어 있지 않기 때문이다. 미국의 제약회사인 이머전트 바이오솔루션이 탄저균의 백신인 '안트라실'을 개발하였지만 한국에서는 판매 허가가 나지않았다. 다만 독시사이클린, 시프로플록사신의 항생제로 탄저균 증상을 완화시킬 수 있다.

현재 한국에서는 개발된 백신은 없지만 미국에서 개발된 AVA, 영국에서 개발된 AVP, 러시아에서 개발된 LAAV 등 3가지 종류가 사용되고 있다.

2. 두창(천연두) 바이러스(Variola)

천연두는 1980년에 세계보건기구(WHO)가 종식을 선언했던 질병이다. 충분한 백신이 활성화가 되었고 대한민국 국민이 두창에 대한 항체를 가지고 있었다. 하지만 문제는 노인층을 제외한 지금 세대인 국민들이 두창 백신을 접종하지 않은 상태여서 항체가 없고 단 한번도 두창 바이러스에 노출된 적이 없다. 이런 상황에서 집단감염이 일어난다면 과거 메르스 사태보다 더한 사회적 혼란이 야기될 수 있다.

두창은 생물안전등급 4등급으로서 공기로 전파되면 호흡기 감염을 일으켜 감염후 2주일 뒤에 갑작스러운 두통과 고열, 가슴 통증의 증상이 나타난다. 이후 얼굴은 화상을 느낄 정도로 뜨거워지면서 피부에 수포가 일어난다. 호흡기 합병증이나 뇌염으로 인한 호흡곤란으로 사망으로 이어질 수 있다.

호흡기 분비물, 타액, 의류접촉 등 다양한 감염경로 사람끼리 전염이 가능하고 특히 호흡기에서 나온 비말은 2미터 이상 전파되기 어려운 만큼 주로 환자 주변에서 감염된다. 바이러스 중에서 제일 생존력이 높고 피부 상처부위에서 떨어져 나온 흉터딱지에서는 상온에서 몇년동안 살아남는다. 저온에서 동결로 보존할 경우는 20년동안 생존할 수도 있다. 이처럼 두창은 관리가 쉬워서 단백질을 혼합하여 무기로 개발할 가능성도 크다. 

두창 바이러스는 세계 각국에서도 이미 백신을 많이 개발하였고, 한국 또한 CJ헬스케어가 두창 백신인 전임상을 진행 중이다. 같은 속의 다른 바이러스인 백시니아 바이러스(Vaccinia virus)를 이용하고 모양이 유사한 바이러스에서도 교차면역이 유도된다는 것을 이용한다.

3.콜레라균(Vibrio cholera)

콜레라균에 감염된다면 반복적인 설사와 구토 증상으로 탈수 현상과 저혈압 등의 증상이 발생하며 특히 노인이나 어린 아이가 증상이 심해진다면 사망까지 이어진다. 다행인것은 제때 영양주사만 맞는다면 사망까지 일으킬 질병은 아니다. 한국에서도 매년 60명 정도가 콜레라균 감염환자가 나오지만 아직까지 콜레라로 사망한 사례는 없었다. 한국에서 이 병이 걸리면 생명에 치명적이진 않지만 하루에 최대 10리터 이상의 수분이 몸에서 밖으로 빠져나가기 때문에 생화학 무기로 사용할 경우 아군의 병력을 감소시키는 위험이 있다.

콜레라균은 물을 통하여 전염되기 때문에 집단으로 발병할 가능성이 크다. 과거 2010년에 아이티에서는 콜레라로 수십만 명이 감염되었고 그중 1만명이 사망하였다. 이처럼 아이티에서 일어난 사태의 감염 경로로 추측되는 것은 아이티에 파병된 네팔 평화유지군이 강에 버린 폐기물로 인하여 콜레라균이 퍼졌다는 것이다. 과거 2009년 네팔에서 유행한 콜레라와 아이티 사건이 일치하기 때문이다.

미국, 영국, 독일, 일본, 한국 등은 콜레라가 발병하더라도 환자를 수용할 의료 시설이 갖추어져 있지만 이러한 시설이 없는 나라들에서 이병이 발생한다면 콜레라균은 위험한 생화학 무기가 될 수 있다. 한국에서 국제백신연구소(International Vaccine Institute)와 유바이오로직스가 경구용 콜레라 백신인 유비콜을 개발했다.

4. 페스트균(Yersinia pestis)

역사상 유럽에서 가장 무서운 전염병은 페스트(흑사병)이다. 그 당시 페스트균은 벼룩을 숙주로 삼고, 벼룩은 쥐를 숙주로 삼아서 사람에게 전염시켰다. 한국은 현재까지 한번도 발생한 적은 없고, 페스트균 발생지역중 약99%는 알제리, 콩고공화국, 마다가스카르 등에서 발생하였다.

페스트균에 감염된다면 3가지 유형의 증상을 보인다. 3가지중 가장 위험한 증상이 패혈증 페스트이다. 상처가 생긴 피부를 통하여 감염되고 쇼크나 혼수 등의 감염증상을 보인다. 감염을 치료하지 않는다면 3일안에 몸 전체가 검게 변하여 사망하게 된다.

두번째는 폐 페스트는 공기형태로 돌아다니다가 호흡기로 감염되어 폐렴과 고열 등의 증세가 나타나며 사망한다. 즉시 치료하지 않는다면 치사율은 90%다. 

세번째는 림프절 페스트로 사람 감염의 약80~90%로 벼룩에게 물리면 감염되는 경우다. 물린 부위의 림프절이 부으며 패혈증 증상을 일으켜 3일 후에 사망하게 된다. 치료하지 않을시에는 치사율이 75%에 이른다.

항생제를 사용하여 치료한다면 페스트로 인하여 사망할 확률은 11%까지 낮아진다. 하지만 페스트가 자주 출몰하는 마다가스카르에서는 8가지 항생제에 내성을 가진 페스트균이 발견되어 충격을 주고있다. 이러한 페스트균이 생화학 무기로 사용될 때를 대비하여 새로운 백신의 개발이 절실하다.