코로나19 사회적 거리두기 기준 설정을 위한 공기 중 기침 입자의 확산에 대한 연구

• Published in: 설비공학 논문집, 33(10) Vol. 33; no. 10; pp. 533 - 542
• Main Authors: 정민지(Minji Jung), 홍진관(Jin Kwan Hong)
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 대한설비공학회 01.10.2021
• Subjects: 기계공학; Airflow(기류); Social distancing(사회적 거리두기); Evaporation (증발); Dispersion(확산); Cough droplets(기침 입자); SARS-CoV-2(중증급성호흡기증후군 코로나바이러스 2)
• ISSN: 1229-6422; 2465-7611
• DOI: 10.6110/KJACR.2021.33.10.533

한국은 여름과 겨울의 기온차가 뚜렷한 특징을 갖고 있다. 따라서 본 연구는 한국의 기후 조건에 따라 코로나 19 바이러스의 공기 중 확산과 증발을 알아보았다. 또한 사회적 거리두기 기준으로 사용되고 있는 2 m를 기준으로 두 사람이 서있는 경우 입자의 이동과 침적 양상에 대해 알아보았다. (1) 기류 이동이 없는 정지 상태에서 입자는 공기 중으로 확산하며, 기침 5초 후 1 m 이상 이동한다. 5 μm 이하의 에어로졸이 공기 중에 부유하여 공기감염을 초래한다고 알려져 있지만, 50 μm 미만의 입자가 vapor plume 내에 농도가 높은 상태로 오랫동안 공기 중에 부유할 수 있는 것으로 나타났다. 따라서 공기 중에 부유하고 있는 비말로 인한 공기감염 또한 발생할 수 있을 것으로 생각된다. (2) 16 μm 이하의 입자는 5 μm 이하의 비말핵으로 증발하고, 5 μm 비말핵이 되는데 소요되는 최대시간은 여름의 경우 약 0.78초, 겨울의 경우 1.95초이다. (3) 겨울의 경우 토출 공기와 주변 공기의 온도차에 의해 입자의 증발이 느리게 일어남에 따라 여름보다 입자가 더 빨리 땅으로 하강하였다. 50 μm 미만의 입자는 기침 공기가 위로 상승함에 따라 같이 상승하는 양상을 보였다. (4) 바람이 부는 경우 여름과 겨울 모두 100 μm 미만의 입자는 기류에 따라 1.8초 이내에 2 m 떨어진 피감염자 쪽으로 빠르게 확산되며, 피감염자의 얼굴과 몸에 침적되었다. 기류에 의해 이동하는 입자를 흡입하거나, 직접적으로 흡입하지 않아도 입자가 얼굴이나 몸, 옷 등에 침적되어 접촉감염이 일어날 가능성이 있다. 따라서 사회적 거리두기 기준인 2 m는 충분하지 않을 수 있으며, 사회적 거리두기를 이행하더라도 마스크를 착용하는 것이 중요하다. 전파력이 높은 변이바이러스 출현으로 인한 사회적 거리두기 유지와 실내는 물론 밀집도가 높은 경우 실외에서도 마스크를 착용하는 것이 필요하다. 여름과 겨울의 입자 확산 특성과 바람의 영향에 따라 사회적 거리두기 2 m에 대한 추가적인 검토도 필요할 것으로 판단된다. 또한 기존의 손 소독은 물론 접촉감염을 방지하기 위한 환경소독 SOP 강화 등 방역대응을 위한 노력이 필요할 것으로 생각된다. Many epidemiological studies have found that SARS-CoV-2 laden droplets from an infected human could be transmitted through the air and cause infection. CFD simulation was used to simulate the evaporation and dispersion of droplets under the Korean weather conditions. Numerical results showed that about 59% of the cough droplets evaporated to their droplet nuclei sizes (5 μm) within seconds. In quiescent air, cough droplets could travel more than 1 m and droplets less than 50 μm remained suspended for long periods, with a high concentration in the vapor plume. When the wind speed was 2.3 m/s and 2.4 m/s, which is the average wind speed of summer and winter, respectively, in Korea in 2020, droplets less than 100 μm followed the airflow streamlines and deposited on receiver 2 m away from the emitter. Therefore, based on environmental conditions, such as, wind, relative humidity, and temperature, 2 m social distancing policy may not be sufficient. KCI Citation Count: 0