병원 내 감염예방을 위한 공조·환기의 설계기법
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병원 내 감염예방을 위한 공조·환기의 설계기법

-SARS-CoV-2의 대책 포함
<공학원대학 / 야나기 노끼>

1. 머리말


본고를 집필하고 있는 현 시점에서 COVID-19(신종 코로나바이러스 감염증)에 의한 글로벌 누적 감염자 수는 1,000만 명 이상, 사망자 수는 972명이다(Johns Hopkins University & Medicine, 20200629). 

병원 내에서의 COVID-19 집단감염에 대해, 후생노동대신은 6월 11일 참의원예산위원회에서 신종 코로나바이러스(SARS-CoV-2)에 의한 의료기관의 집단감염이 6월 10일 시점에 102건 발생했고 의사와 간호사의 감염은 5월 29일 시점에 약 550명이라는 보고가 있음을 확인했다. 병원은 감염자를 진찰, 치료하는 곳이기 때문에 감염 리스크가 높은 장소이다. 본고에서는 감염경로를 표시한 다음 병원 내 감염을 예방하기 위한 공조·환기의 설계기법에 대해 기술한다. 


2. 감염경로 


감염증은 감염원(감염자), 감수성 숙주(피감염자) 감염경로의 3요소가 갖춰지면 성립한다. 감염원과 감수성 숙주에 대해서는 의료 관련 부분이 많기 때문에 여기서는 공조·환기설비에 깊이 관계되는 감염경로에 대해 기술한다. 

감염경로에는 직접접촉, 매개물을 개재한 간접접촉, 비말, 감염성 에어로졸(주로 입경 10㎛ 이하의 비말핵)의 4종류가 있다. 지금까지 일본 의학 분야에서는 감염경로를 접촉감염, 비말감염, 공기감염(5㎛ 이하의 비말핵)으로 분류하고 있는데 이 분류로는 설명할 수 없는 감염사례가 있기 때문에 현재는 국제적으로 위와 같이 분류하는 일이 많다. 직접접촉과 간접접촉에는 마스크 착용, 사회적 거리두기 확보, 위생관리 등의 대책방법이 있다. 그리고 큰 비말에 있어서는 주요 영향범위가 발생원 부근 1~2m의 범위이기 때문에 환기로 감염자 근방 국소 기류를 제어하기가 어렵다. 이에 본고에서는 공조·환기설비로 대책이 가능한 에어로졸의 감염경로와 그 대책에 대해 기술한다. 에어로졸이란 기체 중에 부유하는 미소한 액체 또는 고체 입자와 주변의 기체 혼합체를 말한다. 피감염자가 노출될 때 바이러스를 포함하는 비말 또는 비말핵과 공기를 함께 흡입하기 때문에 에어로졸 감염이라는 용어가 이치에 맞다고 본다. 

입자가 실내 공기 중에 체류하는 시간은 그 입자의 종말 침강속도(이하 침강속도라고 한다) 및 실내기류의 속도와 방향에 따라 결정된다. 침강속도를 식(1)에 나타낸다. 


홈피. 특3 01.jpg


사람의 입에서 방출되는 비말의 거의가 수분이기 때문에 여기서 입자의 밀도를 1g/cm³라고 가정하고 식(1)을 이용해 구한 침강속도와 무풍상태에서 1.5m 낙하에 걸리는 시간을 <그림 1>에 나타낸다. 입경 10㎛ 이하의 입자는 무풍상태에서 실내에 장시간 부유한다(1㎛ : 14.4h ; 5㎛ : 35min ; 10㎛ : 9min). 

홈피. 특3 02.jpg

 

이전의 연구에 따르면 비말 중의 활성 물질입자 입경은 거의가 < 5~10㎛이다.  10㎛ 이하 입자의 침강속도는 0.3cm/s(0.003m/s) 이하이고 공조·환기설비가 운전하는 실내 기류에 의해 쉽게 멀리까지(최종적으로는 환기구) 운반된다. 따라서 적정한 실내기류 계획에 의해 SARS-CoV-2 포함 에어로졸에 대해서는 제어 가능함을 알 수 있다. 


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본 원고는 도서출판 한미와 라이센스 맺은 ‘建築設備と配管工事’잡지(일본공업출판주식회사 발행)에서 발췌하여 번역한 것입니다.

전체 기사는 2020년 10월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

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