코로나19 확산 억제를 위한 음압병실 설계 연구결과 발표

최근 코로나19 환자의 급증으로 위·중증 환자의 입원을 위한 병원 음압병실의 증축이 중요한 국가적 과제로 떠오른 가운데, 강원대학교 문화예술·공과대학 화공·생물공학부 김교선 교수 연구팀이 「병원 음압병실에서 코로나19 환자에게서 기침 시 방출되는 침방울의 거동」에 관한 연구 결과를 발표했다.

이번 연구는 김교선 교수를 비롯해 강원대학교 화학공학전공 대학원에 재학 중인 다오 티 후엔 대학원생과 윤상혁 박사후연구원이 공동연구에 참여했으며, 코로나19 환자가 입원한 음압병실을 효과적으로 디자인함으로써 환자의 기침으로 발생한 침방울을 효율적으로 제거해 병원 내 의료진 및 관계자의 감염을 최소화시키기 위한 목표로 수행됐다.

연구팀은 코로나19 환자에게서 발생한 침방울의 거동은 음압실 내 유체 흐름 패턴에 크게 영향을 받게 되기 때문에, 다양한 환기 배출구 배치 조건을 갖는 음압병실 상황을 고려했으며, ‘전산유체역학 (computational fluid dynamics) 모사’을 통해 입원한 환자의 기침으로 발생된 다성분 침방울의 시간에 따른 음압병실 내 거동에 대해 분석했다. 또한, 다양한 환기 배출구 조건에서의 침방울 거동에 대해 분석했으며, 분석 결과를 바탕으로 환기 배출구 조건에 따른 코로나19를 포함한 침방울이 음압실로부터 제거되는 효율을 계산했다. 이러한 분석 결과를 토대로, 연구팀은 환기 배출구를 환자의 머리 위쪽에 배치할 때 침방울이 효과적으로 제거되고 높은 환기 성능을 갖는 것을 확인했다.

이번 연구에 따르면, 코로나19 환자에게서 기침 시 배출되는 수많은 침방울은 대개 1~200 마이크론 크기 분포를 보이고 있으며, 그 중에서 50 마이크론 이상의 비교적 큰 침방울 들은 중력에 의해 바닥으로 금방 떨어지는 반면, 50 마이크론 이하 크기의 작은 침방울은 공기 중에 장시간 머무르면서 이동하게 되므로 실내에 있는 타인에게 호흡기를 통하여 쉽게 전파될 수 있다.