통신을 방해하지 않고 물방울/에어로졸 전송에 대응하기 위해 음이온과 전기장을 적용합니다.

Apr 22, 2024

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13965(2023) 이 기사 인용

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측정항목 세부정보

코로나19 팬데믹 상황에서 비말/에어로졸 감염에 대한 대책으로 폐쇄 및 아크릴 칸막이가 채택되었습니다. 그러나 이러한 대책은 통신을 제한합니다. 본 연구에서는 음이온과 전기장을 이용한 차단장치를 개발하였다. 이 장치는 물방울/에어로졸을 시뮬레이션하는 안개를 최대 89% 차단하지만 통신에 중요한 빛과 소리를 전달합니다. 이 장치는 병원 내 환자로부터 전파되는 코로나19 바이러스를 포함한 에어로졸에 대해 효과적인 차단 성능을 입증했다. 우리의 장치는 통신을 방해하지 않고 감염을 예방하는 데 도움이 될 수 있습니다.

감염은 말이나 기침을 통해 생성되는 비말/에어로졸을 통해 퍼집니다. 예를 들어, H1N1 인플루엔자, 중증급성호흡기증후군(SARS), 중동호흡기증후군(MERS)은 비말/에어로졸1로 인해 확산되었습니다. 또한, 코로나19는 주로 비말/에어로졸 및 접촉을 통해 전파되며2 심각한 전 세계적 대유행을 초래합니다. 따라서 공중 보건을 유지하려면 비말/에어로졸 전파에 대한 대책이 필수적입니다.

코로나19 팬데믹 초기 단계에서는 전 세계적으로 엄격한 대응 조치로 봉쇄가 적용되었습니다3. 그러나 이는 대면 상호 작용 감소, 심각한 경제적 손실 유발4, 우울증과 같은 정신 질환5,6, 이전에 보고한 바와 같이 미취학 아동의 사회적 정서적 능력 저하 및 증가 등 심각한 문제로 인해 지속 불가능한 대응이었습니다. 학대적인 부모 행동7,8. 따라서 경제 활동과 일상적 상호 작용을 방해하지 않으면서 팬데믹에 대한 지속 가능한 대응이 필요합니다.

파티션은 통신 중 비말/에어로졸 전송을 차단하는 데 사용되는 대책입니다. 칸막이의 단점은 소리와 빛이 반사되어 차단된다는 점입니다. 반사된 음성은 화자를 짜증나게 하고9 차단 효과는 의사소통을 방해합니다. 반사된 빛은 표정을 읽는 것을 방해합니다. 따라서 비말/에어로졸을 차단하면서 소리와 빛을 전달하는 방법이 필요하다.

의사소통을 방해하지 않고 감염에 대한 지속 가능한 대응을 달성하기 위해 우리는 물방울/에어로졸을 차단하지만 소리와 빛을 전달하는 음이온과 전기장 사용에 중점을 두었습니다. 음이온과 전기장은 공기 중의 바이러스와 박테리아를 효율적으로 포집하기 때문에 공기청정기에 일반적으로 적용됩니다10,11,12. 사람들이 소통하는 장소에서 물방울/에어로졸을 차단하는 데 음이온과 전기장이 적용 가능한 솔루션이라고 생각했습니다.

본 연구에서는 음이온과 전기장을 이용하여 물방울/에어로졸을 차단하는 장치를 제안한다. 8~50cm 높이의 다양한 차단 장치를 준비하고 전기장을 시뮬레이션했습니다. 대기 중의 부유물체에 대한 음이온 및 전기장의 영향, 음이온을 유도하는 전기장의 효과, 차단장치의 차단성능, 다양한 높이 위치에서의 차단성능, 빛과 소리의 투과 및 반사 관찰되었다. 코로나19 바이러스가 포함된 에어로졸을 차단하는 차단장치가 최종적으로 연구됐다.

차단 장치(그림 1a 참조)는 이온화 장치, 접지 및 수집 전극의 세 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 차단 장치의 폭은 36cm이며, 높이는 실험마다 변경되었습니다. 그림 1b는 장치의 개략도를 보여줍니다. 차단장치 상면 중앙선에는 3~11개의 이온화장치(Huizhou Pengkui Technology Co., China)를 등간격으로 부착하였다. 이온화 장치는 12V DC 전원 공급 장치(PR18-3A, TEXIO)에 연결되었습니다. 이온화 장치의 두 전극에서 코로나 방전을 통해 음이온이 생성되었습니다. 특히, 이오나이저에서 음이온 발생시 반도체 센서(Ozon checker OC-300, Ozon Technica CO., LTD)를 이용하여 오존이 검출되지 않았다. 센서의 검출 한계는 0.001ppm이었습니다. 이온화 장치를 둘러싸는 차단 장치의 상부 표면에는 금속 메쉬를 접지로 부착했습니다. 수집 전극은 차단 장치의 바닥에 부착되었습니다. 고전압 전원장치(GS30P, Green Techno)를 사용하여 집전극에 총 +15 kV의 전압을 인가하였다.