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대한의료관련감염관리학회

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Review Article

Korean J healthc assoc Infect Control Prev 2024; 29(2): 103-109

Published online December 31, 2024 https://doi.org/10.14192/kjicp.2024.29.2.103

Copyright © Korean Society for Healthcare-associated infection Control and Prevention

Chechk for updates

Management of Sink in the Healthcare Facility to Prevent the Spread of Gram-negative Organisms

Jiwon Jung1,2

Office for Infection Control, Asan Medical Center1, Department of Infectious Diseases, Asan Medical Center, University of Ulsan College of Medicine2, Seoul, Korea

Correspondence to: Jiwon Jung
E-mail: jiwonjung@amc.seoul.kr
ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4333-3270

Received: November 3, 2024; Revised: December 2, 2024; Accepted: December 4, 2024

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0).

Abstract

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The hospital water environment serves as a reservoir for Gram-negative multidrug-resistant organisms. Drains, sinks, drink dispensers, toilets, and shower equipment were identified as sources of the outbreak. Plumbing systems with variable nutrient and microbial loads promote bacterial colonization and biofilm formation. Plumbing traps (P-traps) in sinks are the primary source of sink-related outbreaks. Pathogens are introduced into P-traps through handwashing and disposal of waste or nutrients. Some pathogens can survive and develop biofilms in P-traps. When nutrients are introduced, the biofilm can extend upwards, reaching the sink strainer. During faucet operation, aerosols and drain contents are dispersed into the surrounding environment. Guidelines for handwash basin design generally recommend that large basins contain splashes and taps that are not aligned directly over the drains to minimize aerosol generation. Ensuring that basins are not used for the disposal of patient-related waste or nutrients and prohibiting the storage of clean patient material near the sink is important. Daily cleaning and disinfection of sink surfaces with bleach (sodium hypochlorite) are essential. Additionally, self-disinfecting traps that use heat, vibration, or ultraviolet radiation have been reported to reduce microbial burden and prevent further biofilm formation. Eradicating sink and drain contamination is often difficult and outbreaks can recur. Even after the replacement of the sink, the sink component had only temporary effects, suggesting a persistent reservoir in the retained sink fit. Further research is needed to develop continuous and effective disinfection methods for sinks and drains.

Keywords: Infection control, Sink, Biofilm, Transmission, Outbreak

INTRODUCTION

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의료기관 내 환경은 환자에게 전파될 수 있는 많은 세균들의 보유소가 될 수 있다. 특히 수계 환경은 Pseudomonas aeruginosa, Burkholderia cepacia complex, Sphingomonas spp., Stenotrophomonas maltophilia, Acinetobacter baumannii 등의 세균의 보유소가 될 수 있다[1]. 의료기관 내 수계에는 온수, 냉수 저장고, 온수기, 배관, 밸브, 필터, 수도꼭지, 통풍기(aerator), 수도꼭지 유량 제한기, 샤워기 헤드와 호스, 가습기, 제빙기, 분수, 냉각탑 등이 있다[2]. 50년 전 역학조사를 통해 P. aeruginosa가 싱크에서 환자로 전파되었던 보고[3] 이후에, 싱크 관련 감염에 대한 많은 보고들이 이루어졌고 [4,5], 최근 들어 의료기관 내 싱크에 의한 카바페넴 내성 장내세균 유행 보고가 많아졌다. 의료기관 내 환경(수계 및 건조한 환경), 의료 기구, 의료진의 손 등을 통해 다제내성 그람음성균이 전파될 수 있는데 [6], 원내 싱크 관련 감염의 기전과 원인을 알아보고, 이러한 유행을 예방하기 위한 적절한 감염관리 방법에 대해 기술하고자 한다.

의료기관에서 싱크를 사용하는 경우

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대부분의 의료기관에서 싱크는 환자 치료 공간(환자병실 내) 또는 지원 공간(복도, 약물 준비 구역, 세척, 오물실, 다용도실 등)에 위치해있다. 사용 용도는 여러가지가 있는데[7], 첫번째는 의료진과 환자, 방문객을 위한 손위생 용도이다. 육안적으로 손이 오염되었거나, 포자(spore)생성 세균 또는 외피가 없는(non-enveloped) 바이러스에 의한 감염에서는 물과 손소독제를 사용하여 손위생을 하게 된다. 두번째는 체액(투석수, 소변 등) 처리 및 사용하지 않은 약물, 경관 영양액 등을 처리하기 위함이다. 마지막으로 소독 전 기구 세척을 위해 사용하게 된다.

청결 행위 및 오염 행위를 나누어 싱크를 사용하면 좋지만 실제 환자 병실 등에서는 손위생 등의 청결행위와 폐수 처리 등을 위한 오염 행위를 한 싱크에서 하게 되는 경우가 많다.

싱크 관련 다제내성 그람음성균 감염 및 유행

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Oxacillinase-48 (OXA-48) 생성 장내세균 유행이 있으면서 싱크 트랩에서 환자 균주와 동일한 균주가 분리된 보고들이 있었다[8-10]. 또한 싱크와 관련된 Verona Integron-encoded Metallo-beta-lactamase (VIM) 생성 P. aeruginosa 보고들이 있었고, 전장유전체분석(Whole Genome Sequencing)에서 싱크 배수구와 환자에서 분리된 균주가 같음을 확인하였다[11,12]. 또 한 국내 유행 보고에 따르면, 중환자실에서 투석수를 손위생 싱크에 버리고 싱크 바로 옆에 위치한 정수기의 물을 환자들이 마시면서 Klebsiella pneumoniae carbapenemase (KPC) 생성 장내세균 유행이 있었고, 정수기에서 KPC 생성 Escherichia coli가 분리되었다[13]. 병동에서는 환자 병실 내 싱크에서 환자 균주와 같은 NDM 생성 Citrobacter freundii와 Enterobacter cloacae 균주가 확인되었다. 병동에서는 설문조사 결과 카바페넴 분해효소 생성 장내세균 획득 환자에서 비획득 환자에 비해 환자 병실 내 싱크에서 양치질을 하는 경우가 유의하게 더 많았다. 독일의 한 병원에서는 2015년 KPC 생성 E. coli 유행이 있어 병동 폐쇄 후 배관 교체를 시행하고, 다시 병동 운영을 재개하였으나 다시 환자와 싱크에서 같은 균주들이 분리되었다[14]. 환경배양에서 85개에서 카바페넴 분해효소 생성 장내세균이 확인되었고, 이중 26개는 싱크에서 분리되었다. 전장 유전체 분석 결과 환자와 환경 간의 전파가 있었음을 확인할 수 있었고, 배관 교체 이후에도 다시 같은 세균이 유입되는 것을 확인할 수 있었다. 즉 싱크 및 배관에 카바페넴 분해효소 생성 장내세균이 유입되면 이후로는 균이 지속해서 생존할 수 있고, 유행 재발이 쉽게 일어날 수 있음을 시사한다.

실제로 싱크 오염이 감염율과 연관이 있는지 분석한 프랑스 다기관 연구에서는 다제내성균에 의한 혈류감염과 싱크에서 물이 튀는 것이 연관이 있었고, 위험인자(싱크오염율, 싱크와 환자 침상 이격거리 2 m 이내이거나 싱크 가림막이 없는 경우, 눈에 보이는 물튐, 매일 bleach로 싱크 소독하지 않는 경우)가 3-4개인 경우 0-2개인 경우에 비해 유의하게 다제내성균 혈류감염율이 더 높았다[15]. 또한 다른 독일 원내감염(hospital-acquired infection) 감시 시스템의 감시 자료 분석을 통해 알아보았을 때, 중환자실 병실 내 싱크가 있는 경우 없는 경우에 비해 원내감염이 유의하게 높았다는 분석 결과도 있다 [16].

싱크 관련 감염의 기전

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싱크 구조 중 특히 배관 시스템은 영양소와 미생물 부하가 충분하여 세균의 증식과 균막(biofilm) 형성이 잘 될 수 있다. 싱크에 균막이 형성되었다가, 균막이 붕괴되면서 에어로졸화가 되고, 튀면서 주변 표면을 오염시키게 된다[17]. 부유형태의(planktonic) 세균은 싱크대의 수성 환경에 있을 때 표면에 부착하여 균막을 형성한다. 싱크의 균막 형성이 더욱 촉진되는 구조에는 플라스틱으로 된 트랩, 수도꼭지에 통풍기가 있거나 다른 유량 조절기가 있는 경우, 싱크의 고무, 오버플로우 구멍 등이 포함된다.

이러한 균막은 쉽게 깨질 수 있고 의료종사자의 손이나 주변 환자 물품을 오염시킬 수 있다. 물을 틀었을 때 이러한 균막은 쉽게 싱크 밖으로 튈 수 있는데, 한 실험 연구결과에서 배수구의 물질이 싱크 밖 1 m까지 날아가는 것을 확인하였다[18]. 세면대의 깊이와 너비, 그리고 배수구와 수도꼭지의 위치가 이러한 튐과 관련이 있다. 싱크 배수구에 형광물질을 도포하고 물을 틀었을 때, 세면대 깊이가 19 cm 이하일 때는 48%에서 형광물질이 밖으로 튀었던 것에 비해 19 cm 이상인 경우 8%에서만 밖으로 튀었다는 연구가 있다[19]. 세면대 너비가 좁은 경우 물을 틀었을 때 비말이 2 m까지 날아가는 연구 결과도 있다[20]. 수도꼭지 직하방에 배수구가 있어 물이 배수구로 바로 떨어지는 경우 싱크 트랩의 균막을 깨뜨리면서 세균이 날아갈 수 있다. 유명한 실험 연구에서 녹색 형광 물질 단백을 표현하는(GFP, green fluroscent protein-expressing) E. coli를 병원 환경과 유사하게 P트랩(P-trap, 배관의 ‘U’자형 구부러진 부분)에서 성장시킨 이후, 균막이 세면대 표면까지 7일이면 도달하는 것을 확인할 수 있었고, 이것은 하루에 2.5 cm씩 이동하게 되는 속도였다. 이후 수도꼭지를 틀었을 때 E. coli 비말이 30인치(76.2 cm)까지 퍼지는 것을 확인할 수 있었다[21]. 배수구가 수도꼭지 바로 아래에 있을 때에는 배수구가 수도꼭지보다 뒤쪽에 위치한 경우에 비해 카바페넴 내성 장내세균이 더 잘 튀고 1 m까지 튀는 것을 관찰한 다른 실험 결과가 있다[22].

이러한 요소 외에도 배수가 늦게 되는 경우 싱크 표면과 주변 환경을 오염시킬 수 있으며[22,23], 트랩의 물(trap seal)이 고갈되는 경우 균막의 세균이 에어로졸화 되면서 배관의 공기흐름을 따라 여러 층을 이동하며 전파될 수 있다[24,25].

적절한 싱크 디자인

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미국 연방정부 산하 시설 기준 연구소(Facility Guidelines Institute, FGI)에서 발행한 2022년 병원 설계 및 건축 지침(Guidelines for Design and Construction of Hospitals) [26]에 따르면 손위생 싱크는 환자 간호 제공, 멸균 처치 수행, 약물 준비가 되는 곳에 물이 튀는 것을 감소시키는 형태의 디자인으로 되어야한다. 싱크 세면대 크기는 0.09 m2 이상이어야 하고, 너비와 길이는 최소 9인치(22.9 cm)가 되어야한다. 또한 수도꼭지 급수 지점은 세면대 바닥으로부터 10인치(25.4 cm) 이상이 되어야한다. 수도꼭지의 물이 배수구 바로 위에서 배출되지 않도록 하여야 한다. 재질은 도자기, 스테인리스 스틸 또는 견고한 표면으로 되어야하며 벽 또는 countertop에 단단히 부착하여 누수가 없도록 하여야 한다. 또한 손을 사용하지 않고 사용 가능한 구조로 단일 레버 또는 손목 블레이드 장치, 센서 조절형 등을 사용할 수 있다. 싱크 구조에 대한 그림을 Fig. 1에 제시하였다.

Figure 1. Diagram of a hospital sink.

의료인의 잘못된 싱크 사용 행위

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환자의 오폐수를 손위생 싱크에 버리는 경우 싱크 배수구와 싱크 구조물이 병원균으로 직접 오염될 위험이 있다. 또한 환자의 오폐수 내에 항생제 물질, 유기물질 등이 포함되어 있으므로 항생제 내성을 유도할 수 있고, 균막 형성에 도움을 주는 영양분 공급이 이루어지게 된다. 또한 경장 영양액 등의 영양분이 포함된 액체, 항생제 등을 싱크에 버리는 것도 잘못된 행위이다. 손위생 싱크 주변에 환자 관련 물품이나 청결 물품을 비치해두는 것은 유행 시 원인으로 분석되기도 하였다[18]. 따라서 손위생 싱크 1 m이내에 환자 관련 물품, 청결 물품을 비치하면 안된다. 싱크 관련 감염의 위험을 높이는 경우에 대해 Table 1에 정리하였다.

Table 1 . Factors increasing the risk of sink-associated infections

Short distance between the sink and patient bed
Absence of barrier for preventing splash from sink
Visible water splashes
Lack of daily disinfection
Use of quaternary ammonium compounds (QACs) for disinfection (compared to sodium hypochlorite)
Structural factors of the sink
Factors related to water splashes
Shallow or narrow sink basin
Drain located directly beneath the faucet
Slow drainage
Factors promoting biofilm formation
Plastic traps
Faucet aerators or flow regulators
Rubber components in the sink
Improper use of sinks by healthcare personnel
Disposal of patient waste in sinks
Disposal of nutrient-rich liquids or antibiotics in sinks
Placement of patient-related or clean items near hand hygiene sinks

싱크 관련 다제내성 그람음성균 감염 예방 및 관리

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싱크 관련된 다제내성 그람음성균 감염 예방 및 관리에 대해 Table 2에 정리하였다. 세면대, 수도꼭지, 손잡이, 주변 countertop, 배수구 주변을 최소 매일 한번은 세척 및 소독해야 하고, 싱크 1 m 이내에 환자 관련 물품을 적재하지 않도록 한다[1,7,17]. 약물준비구역 주변에는 손위생 싱크를 두지 않거나, 두어야한다면 싱크에 튐 방지 가림막을 설치해야한다. 또한 손위생 싱크에 환자 오폐수나 영양분이 포함된 음료를 버리지 않도록 한다. 또한 튐을 막기 위한 적절한 디자인의 싱크를 설치하여야 한다.

Table 2 . Strategies for prevention and management of multidrug-resistant gram-negative bacterial infections related to sinks

Primary measures
Clean and disinfect the sink basin, faucet, handles, surrounding countertop, and drain area at least once daily
Avoid storing patient-related items within 1 m of the sink
Install splash guards to prevent water splashes
Separate sinks by purpose (e.g., sinks for clean tasks and sinks for contaminated tasks)
Use sinks designed to minimize water splashes effectively
Additional measures when primary management is insufficient
Drain cover: Ensure proper cleaning, maintenance, and replacement
Drain disinfection: Seal drain for disinfection or use foam-based disinfectants
Install devices: Add equipment to P-traps that applies heat or vibration
Sink removal or non-water-based patient care: Consider removing sinks or managing patients without the use of water


싱크 오염과 연관있는 인자로 손위생 이외에도 싱크에 환자 체액을 버리는 경우, 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite)이 아닌 4급 암모니움 화합물(quarternary ammonium compound)제제로 소독하는 경우, 1주일에 한번 소독(매일 소독하는 경우에 비하여)하는 경우였다[27]. 다른 연구에서도 싱크 오염과 연관있는 인자는 환자 체액을 버리는 행위, 매일 차아염소산나트륨 소독이 아닌 경우(4급 암모니움 화합물으로 소독) 등이었다[14]. 하지만 최근 무작위 대조실험에서 다제내성균으로 오염된 싱크 트랩을 교체한 이후 중재를 하지 않은 경우와 차아염소산나트륨으로 소독한 경우, 스팀 소독을 한 경우를 비교하였을 때, 차아염소산나트륨이나 스팀 소독이 추가적인 효과는 없었다[28]. 따라서 싱크 트랩 변경 후 추가 소독 효과에 대한 추후 연구가 더 필요할 것으로 보인다.

배수구 커버를 설치하면 물은 배수구로 내려가되 배수구에서 세균이 퍼지는 것은 막을 수 있다. 손위생 시 30초간 물을 틀었을 때 배수구 커버를 사용하면 사용하지 않은 경우보다 싱크 내부와 주변 환경 오염도를 낮추는 연구 결과가 있었다[29]. 하지만 이 배수구 커버 또한 적절한 세척, 청소를 해주거나 주기적 교체가 필요하기 때문에 장기적 사용 시 편리성과 유지 가능성에 대해서는 추가 연구가 필요하다[7].

세척 및 소독을 위해 P트랩을 포함한 배관에 직접적으로 접근하기 어렵기 때문에 이 곳의 균막을 제거하고 소독하는 것은 어렵다. 소독제를 붓는 경우 물에 의해 희석되고 흘러 내려가기 때문에 소독제의 적절한 접촉 시간을 준수하기 어렵다. 배관을 막고 소독한 이후 다시 배수를 하는 방법도 고려할 수 있으나 대부분 우리나라 병원에서는 실제로 배관을 막는 것은 어렵다. 또한 소독제의 염소 성분은 배관을 부식시킬 수 있는 문제가 있다. 외국에는 거품형태의 소독제(예, Viracept- 과산화수소, 과산화아세트산 [peracetic acid], 옥탄산 [octanoic acid] 혼합제제)가 있고 액체형 소독제보다 접촉 시간이 더 길어지면서 살균 효과가 더 좋다는 보고가 있다[30,31]. 또한 유행시기에 과산화수소와 과산화아세트산 혼합제제인 거품형 소독제를 사용하면서 싱크 오염을 막았다는 보고가 있다[12]. P트랩 바깥에 열과 진동을 가하는 기계를 장착하여 KPC 생성 세균 획득을 줄였다는 보고[32] 및 열 및 초음파를 가하는 자가 소독 기계(BIOREC, MoveoMed)를 P트랩에 장착하여 ESBL 생성 세균의 오염을 줄였다는 보고가 있다[33]. 하지만 전자의 보고에서는 다른 중재도 시행하였기 때문에 오로지 P트랩에 설치한 기계의 효과인지 알 수 없다는 문제가 있고, 후자의 보고와는 다르게 OXA-48 생성 Serratia marcescens 유행에서 자가소독기계(BIOREC MoveoMed)를 설치하였으나 획득이 지속되어 기계를 제거하였다는 보고도 있다[9].

싱크를 모두 제거하거나 물을 최대한 사용하지 않는 방법도 고려할 수 있다. 한 중환자실에서는 VIM 생성 P. aeruginosa 유행이 발생하였고 병실 내 싱크를 제거하고 물을 사용하지 않는(waterless) 환자 진료 및 간호를 하면서 유행을 종결시켰다[34]. 스페인 한 중환자실에서 시행한 전후비교연구(quasi-experimental study)에서 중환자실 병상의 싱크를 모두 제거하고 중앙 간호구역에만 싱크를 남겨둔 후 싱크 소독을 철저히 시행한 결과 다제내성 P. aeruginosa 및 다제내성 K. pneumoniae 발생룰이 유의하게 감소하는 것을 확인할 수 있었다[35]. 또한 다른 연구에서 중환자실에서 물을 사용하지 않는(water-free) 환자 치료를 시행하였는데, 손위생은 와입스로 시행하고 약제, 환자 식수, 구강 간호 등은 모두 병에 든 생수를 사용하였다. 이 결과 그람음성균 획득률이 감소하는 것을 확인할 수 있었다[36].

CONCLUSION

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싱크 배수구는 그람음성균들의 보유소가 될 수 있고 싱크 배수구와 관련한 많은 유행 보고들이 있었다. 오염된 싱크로부터 전파를 예방하기 위해서는 다각도의 위험 완화 정책들을 고려해야하겠다. 특히, 싱크에서의 청결 행위와 오염 행위를 구분하고, 오염을 예방하기 위한 싱크 디자인 변경 등을 고려해야하겠고, 싱크 및 싱크 트랩의 지속적이고 효과적인 소독방법에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 보인다.

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