연구에 따르면 병원의 환기로 인해 바이러스가 더 퍼질 수 있다
UCL 및 UCLH의 연구자들이 실시한 새로운 연구에 따르면, 병원에서 바이러스 감염 확산을 완화하도록 설계된 환기 및 공기 청정기의 사용이 증가하면 예측할 수 없는 효과가 나타날 수 있으며 바이러스 입자가 더 많이 이동할 수 있습니다.
Aerosol Science & Technology 에 게재된 연구에서 연구자들은 내장형 기계적 환기와 휴대용 공기 청정기(PAC) 1를 사용할 경우 SARS-CoV-2나 독감과 같은 바이러스성 호흡기 감염이 있는 사람이 호흡하여 내쉬는 것과 유사한 공기 중 입자의 확산에 미치는 영향을 조사했습니다.
이 팀은 에어로졸 발생기와 입자 계수기 2를 사용하여 런던 중심부에 있는 UCLH의 전형적인 병원 외래 진료소 주변에서 공기 중 입자의 움직임을 추적했습니다. 다양한 시나리오가 시뮬레이션되었는데, 여기에는 인접한 방으로의 입자 이동, 진료소 전체, 그리고 진료소의 반대편에 있는 한 방에서 다른 방으로의 입자 이동이 포함되었습니다.
또한 그들은 문을 닫는 것과 같은 요소나 실내 환기구와 PAC의 위치가 입자 확산에 영향을 미치는지 여부도 시험했습니다.
연구자들은 내장형 환기 및 PAC를 사용하면 일부 시나리오에서 입자 확산을 줄일 수 있지만, 일부 실험에서 PAC를 사용하면 인접한 방 사이의 에어로졸 확산이 최대 29% 증가한다는 것을 발견했습니다. 내장형 환기는 환기를 사용하지 않는 경우보다 클리닉 전체의 에어로졸 이동을 최대 5.5배 더 증가시킬 수 있습니다.
UCL 수술 및 중재 과학과 UCLH의 연구 수석 저자인 로렌스 로바트 교수는 "COVID-19 팬데믹은 병원에서 공기 중 바이러스 감염을 옮길 위험을 실제로 강조했으며, 이는 자연스럽게 이 위험을 줄이기 위한 노력으로 이어졌습니다. 많은 병원에서 환기 시스템과 휴대용 공기 청정기 사용이 증가했습니다.
"상황의 긴박함이 신속한 대응을 요구했지만, 그 이후로 우리는 바이러스 입자가 실제 공간에서 어떻게 움직이는지 정확히 연구해 왔고, 발견한 사실에 놀랐습니다.
"공기 청정기를 방에 두는 것은 어떤 경우에는 에어로졸 순환이 예상치 못하게 증가하게 했지만, 우리가 보고 있는 것을 이해하는 데 몇 달이 걸렸습니다. 각 시나리오는 공간과 관련된 공기 흐름 소스에 따라 다르고 예상치 못한 결과를 낳았습니다.
"20년도 채 안 된 현대 병원인 UCLH에서도 공기 흐름 패턴은 예측할 수 없었습니다. 자연 통풍이 자주 있는 오래된 병원에서는 상황이 훨씬 더 복잡할 가능성이 큽니다."
연구 결과에 따르면, 병원에서 공기 흐름 장치를 사용하여 공기 중 병원균의 이동을 제한하려면 공기 흐름 역학과 장치 배치를 신중하게 고려해야 하며, 이를 통해 문제가 악화될 위험을 줄일 수 있다는 결론이 나왔습니다.
실험이 진행된 병원은 큰 중앙 대기실(154m3, 연구 목적을 위해 A와 B로 나뉜다), 주변 상담실 8개, 간호사 스테이션(모두 약 35m3)으로 구성되었습니다 . 병원 은 영구적으로 열린 통로를 통해 병원의 나머지 부분으로 이어지는 복도와 연결되었습니다. 실험은 직원이나 환자가 없는 밤과 주말에 진행되었습니다.
특정 방에는 생리식염수를 분산시키는 에어로졸 발생기를 설치하고, 다른 방에는 입자 감지기를 설치하여 병원 내에서 입자의 움직임을 추적하는 등 여러 가지 실험을 실시했습니다.
한 실험에서 연구자들은 한 진료실의 의료 전문가나 환자로부터 이웃 방으로 입자가 퍼지는 것을 시뮬레이션했습니다. 모든 문이 열려 있고 환기나 PAC가 사용되지 않을 때 에어로졸 소스가 있는 진료실에서 기준 측정이 수행되었습니다.
오염원이 있는 방 문을 닫으면 입자 확산이 상당히 줄어드는 것으로 나타났으며, 두 개의 방 문을 모두 닫으면 입자 확산이 97% 감소했습니다.
하지만 문을 열고 인접한 대기실의 대형 PAC를 켜자 이웃 상담실까지의 확산이 29% 증가했습니다. 상담실과 간호사 스테이션에 모두 작은 데스크톱 PAC를 추가했을 때 확산은 기준선보다 낮았지만 약간만 증가했습니다.
이 연구의 주저자이자 UCL 기계공학과 명예 연구원인 제이콥 샐먼스미스 박사는 "방 안의 공기를 더 자주 바꾸면 바이러스 입자의 확산이 줄어든다는 관점을 취한다면 이 실험 결과는 반직관적으로 보일 수 있다"고 말했습니다.
"공기 청정기가 공기에서 바이러스 입자를 제거하고 전반적인 확산을 줄일 수 있다는 것은 사실이지만, 의도치 않은 결과를 초래할 수도 있습니다. 특히, 이 실험은 자체 기류를 도입하는 더 큰 배출구가 있는 더 큰 공기 청정기가 여과되지 않은 입자가 청정기가 없는 경우보다 더 멀리 퍼질 수 있음을 시사합니다.
"어떤 공간에서든 환기, 문 닫힘, 사람들의 움직임과 같은 여러 다른 기류 간에 복잡한 상호 작용이 있습니다. 저희의 연구 결과에 따르면 공기 청정기를 도입할 시기와 장소를 선택할 때 전체적인 상황을 고려해야 합니다."
또 다른 실험에서 연구팀은 진료실 문이 모두 열려 있을 때 입자가 매우 복잡한 패턴으로 퍼지는 것을 관찰했습니다.
여기에는 PAC가 운영 중인 상담실에 위치한 에어로졸 출처에서 가장 멀리 떨어진 방에서 가장 높은 농도의 입자가 감지된 시나리오가 하나 포함되었습니다. 이 에어로졸 출처에서 가장 먼 방의 입자 수준은 평균보다 184% 높았고, 출처 바로 맞은편 방에서는 평균보다 68% 낮았습니다.
또한 PAC가 가동 중인 상담실에서 가장 멀리 떨어진 대기실에는 바로 옆에 있는 대기실보다 247% 더 많은 입자가 있었습니다. 간호사 스테이션은 에어로졸 생성기가 있는 방과 같은 쪽에 있는 모든 방보다 입자 농도가 더 높았습니다.
UCL 기계공학과에서 이 연구를 쓴 안드레아 두치 교수는 "우리의 실험은 공기 흐름 역학의 결과로 많은 양의 입자가 특정 구역으로 몰려들 수 있다는 것을 보여주었습니다. 이는 분명히 이상적이지 않습니다. 특히 그 장소가 환자를 치료하는 직원들이 근무 시간 동안 자주 방문할 간호사 스테이션과 같은 주요 위치인 경우 더욱 그렇습니다.
"좋은 소식은 우리가 이 현상에 대한 지식을 빠르게 확장하고 있다는 것입니다. 현재 진행 중인 프로젝트는 클리닉 내의 전체 공기 흐름을 시뮬레이션하고 다양한 위치에 배치된 다양한 장치의 효능을 평가하는 것을 목표로 합니다. 이를 통해 입자 확산을 줄이기 위해 환기 장치를 더 잘 배치하는 것과 같이 비교적 간단한 개입을 식별하여 병원에서 감염을 옮길 위험을 줄일 수 있습니다."
에어로졸 입자가 공간 내에서 어떻게 이동하는지 예측할 수 없고 이를 측정하는 것도 어렵기 때문에, 연구팀은 현재 이를 도울 수 있는 AI 시스템을 구축하고 있으며, 앞으로 18개월 내에 테스트를 시작하기를 바라고 있습니다.
저자들은 이 연구가 NHS의 환기 및 감염 기준이 목적에 부합하고 미래의 팬데믹을 예방하려는 노력에 부합하도록 정부 조치를 알리는 데 큰 도움이 될 것이라고 말합니다.
참고사항:
1 휴대용 공기 청정기 또는 정화기는 공기 중의 먼지와 미세 입자를 걸러내는 장치입니다. 이 연구에 사용된 장치는 모두 HEPA 표준을 준수했으며, 이는 통과하는 미세 입자의 거의 대부분(99.7%)을 걸러내도록 설계되었음을 의미합니다. 대기실에 배치된 PAC는 크고(주방 쓰레기통 크기) 작은 방에 사용된 PAC는 데스크탑 램프 크기였습니다.
2 에어로졸 입자는 무해한 식염수에서 생성되었고, 앉은 사람의 얼굴 높이(1.2m)에 있는 에어로졸 생성기에 의해 일정한 속도로 분산되었습니다. 이 입자는 인플루엔자와 같은 공기 중 호흡기 감염이 있는 사람이 내쉬는 것을 모방하도록 설계되었습니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/01/250131110653.htm
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