UBC 오카나간 연구진은 공기 중 병원균을 효과적으로 제거하고 호흡기 감염 확산을 줄여 실내 공기질을 개선하는 최첨단 장치를 선보였습니다. 이 획기적인 기술은 병원, 교실, 사무실과 같은 밀폐된 공간의 건강 안전에 큰 영향을 미칠 수 있습니다.
브리티시 컬럼비아 오카나간 대학교(UBCO)의 엔지니어들은 공기 중 병원균을 효과적으로 제거하여 실내 공기질을 개선하는 새로운 장치를 개발했습니다. 이 혁신은 밀폐된 공간에서 호흡기 질환의 확산을 줄이는 데 중요한 도구가 될 수 있습니다.
감염병 전파를 억제하는 전통적인 방법은 일반적으로 건물의 환기 시스템을 개선하여 대규모 기류를 조절하는 것입니다. 그러나 개인 맞춤형 환기 시스템은 고정된 거리에서 개인에게 깨끗한 공기를 공급하여 추가적인 보호 기능을 제공합니다. 이러한 접근 방식은 여객기의 공기 순환과 유사하게 장점이 있지만, 눈에 띄는 단점도 있습니다.
"실내에서 높은 공기질을 유지하는 것은 특히 공동 공간에서 공기 매개 질병의 전파를 완화하는 데 매우 중요합니다."라고 공과대학 교수이자 공동 저자인 서니 리(Sunny Li)는 보도자료를 통해 밝혔습니다. "많은 캐나다인들이 시간의 거의 90%를 실내에서 보내기 때문에 실내 공기질은 건강과 웰빙에 중요한 요소입니다."
제1저자인 UBCO 박사후연구원 모즈타바 자비히는 실내 배치와 환기 설계의 다양성으로 인해 기존 HVAC 시스템을 변경하는 데 어려움이 있다는 점을 강조합니다. 이는 맞춤형 환기의 중요성을 강조합니다.
자비히는 "우리는 거주자가 오염된 공기를 흡입하지 않으면서도 장시간 편안하게 개인화된 환기 시스템을 사용할 수 있는 혁신적인 시스템을 개발하고 싶었습니다."라고 덧붙였습니다.
연구팀은 UBC의 공기 매개 질병 전파 연구 클러스터와 협력하여 유도-제거 또는 제트싱크 공기 흐름 개념을 개발했습니다. 이 새로운 설계는 호기된 에어로졸이 방 전체로 퍼지기 전에 포집하여 제거합니다.
불편함을 유발하고 사용자가 움직일 때 효과가 떨어질 수 있는 고속 공기 분사에 의존하는 기존의 개인화된 환기 시스템과 달리, 새로운 시스템은 오염된 입자를 지속적으로 국소 정화 구역으로 끌어들입니다.
"저희 디자인은 편안함과 제어력을 모두 겸비했습니다."라고 자비히는 덧붙였습니다. "날숨에서 나오는 에어로졸을 거의 즉시, 확산될 기회도 없이 가두고 제거하는 집중적인 공기 흐름을 생성합니다."
연구자들은 30분 진료 시나리오에서 호흡, 체온, 기류를 모델링하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을 사용하여 새로운 장치를 표준 개인용 인공호흡 시스템과 비교했습니다.
그들의 발견, 출판 Building and Environment 저널에 게재된 연구 결과는 유의미했습니다. 새로운 시스템은 감염 확률을 9.5%로 줄였는데, 이는 고정식 개인용 환기 시스템의 47.6%, 배기 설계를 갖춘 개인용 환기 시스템의 38%, 그리고 표준 실내 환기 시스템의 91%에 비해 훨씬 낮은 수치입니다.
최적의 조건에서 이 장치는 노출 후 처음 15분 동안 병원균 흡입을 방지하여 540,000만 개의 입자 중 단 10개만 다른 사람에게 도달하도록 했습니다. 시뮬레이션 결과, 이 시스템은 공기 중 병원균의 최대 94%를 제거할 수 있는 것으로 나타났습니다.
"기존의 개인 맞춤형 환기 시스템은 사람들이 움직이거나 상호작용할 때 적응할 수 없습니다."라고 공과대학 부교수이자 공동 저자인 조슈아 브링커호프는 덧붙였습니다. "이 시스템은 병원, 교실, 사무실처럼 밀접 접촉이 불가피한 공간에 적합한 스마트하고 반응성이 뛰어난 솔루션입니다."
브링커호프는 이 연구가 실내 공기질과 거주자 안전을 개선하기 위한 단순한 여과뿐만 아니라 공기 흐름 엔지니어링의 잠재력을 보여준다고 언급했습니다. 앞으로 연구팀은 더 큰 공간을 위한 설계를 개선하고 실제 환경에서 물리적 프로토타입을 테스트하는 데 집중할 것입니다.
캐나다 실내환경 국가모델코드위원회 위원인 자비히는 이 연구가 미래의 환기 기준에 영향을 미쳐 더욱 건강하고 안전한 실내 환경을 만드는 데 기여하기를 바랍니다.