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코로나 확진환자 기침시 마스크 틈새로 비말 빠져나가 전파차단 한계

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“바이러스 침투는 어느 정도 방어··· 타인 의한 감염 막기 위해 일반인 착용은 권장”

[이데일리 이순용 기자]국내 연구진이 외과용(surgical) 마스크와 면 마스크가 코로나19 환자의 기침으로 분출되는 바이러스를 완전히 차단하는 데는 한계가 있다는 것을 과학적으로 증명했다. 이에 따라 기침 증상이 있으면 KF94와 같은 고효율 마스크 착용을 권고한다고 밝혔다.

다만 연구진은 외과용 마스크라도 공기역학적 특성으로 인해 코로나19 바이러스 입자가 안으로 침투해 들어오는 것은 어느 정도 걸러낼 수 있으므로, 일반인은 마스크 착용을 권장한다고 말했다. 이번 연구결과는 ‘미국내과학회지(Annals of Internal Medicine)’ 온라인판에 7일 게재됐다.

서울아산병원 감염내과 김성한 · 중앙대병원 감염내과 김민철 · 세종대학교 건축공학과 성민기 교수팀은 외과용 마스크와 면 마스크의 코로나19(SARS-coV-2) 차단효과를 알기 위해, 코로나19 양성 확진판정을 받은 환자 4명의 동의를 받아 연구를 진행했다.

연구팀은 환자들에게 각각 △마스크 미착용 △외과용 마스크 착용 △면 마스크 착용 상태에서, 약 20cm 가량 떨어진 세균배양접시(페트리 디쉬)를 향해 5번 기침을 하게 했다. 이후 세균배양접시와 마스크 안쪽 및 바깥 표면에 묻은 바이러스 양을 분석했다.

그 결과 마스크를 착용하지 않고 기침을 한 경우 세균배양접시에서 가장 많은 바이러스(환자별 3.53, 2.14, 2.52 logcopies/mL)가 발견됐다. 외과용 마스크(환자별 3.26, 1.80, 2.21 logcopies/mL)와 면 마스크(환자별 2.27, 1.42 logcopies/mL)를 착용했을 땐 이보다 적지만 일정량의 바이러스가 검출됐다. 또 환자가 기침을 한 후 외과용과 면 마스크 바깥 표면에서 체득한 검체는 코로나19 양성으로 확인된 반면, 마스크 안쪽 표면의 검체는 대부분 음성으로 나타났다. 연구팀은 코로나19 환자가 기침을 할 때 비교적 빠른 유속으로 미세한 바이러스 입자를 뱉어내다보니 마스크에 걸러지는 것보다 통과하는 것이 더 많다는 사실을 확인했다.

기침을 하면 강한 압력이 발생되고 마스크가 뜨면서 마스크 주변으로 바이러스가 새어나가게 된다. 반면 숨을 들이 마실 때는 기침 때보다 유속도 빠르지 않고 마스크가 뜰 가능성도 적어 바이러스가 상대적으로 잘 걸러지는 것으로 연구팀은 분석했다.

코로나19 바이러스가 기침으로 나올 때의 입자 크기와 농도는 아직 명확히 밝혀지지 않은 상태다. 과거 2002년에서 2004년 사이에 사스(SARS-CoV)가 발병했을 당시 확인된 바이러스 입자는 직경 0.08~0.14μm 크기였다. 이러한 크기의 바이러스가 기침과 같은 강한 유속을 줄 때는 외과용·면 마스크를 통과할 수 있는 것으로 추정된다.

연구에 사용된 외과용 마스크는 규격 180mm x 90mm 크기로, 내부 표면은 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 합성물로 제작됐고 필터와 외부 표면은 폴리프로필렌으로 만들어졌다. 면 마스크는 규격 160mm x 135mm 크기에 백퍼센트 면 소재로 이뤄졌다.

김성한 서울아산병원 감염내과 교수는 “전파력이 강한 코로나19 환자는 기침으로 타인에게 바이러스를 전파할 수 있어 외과용이나 면 마스크 착용이 적합하지 않다. 이렇게 기침이 많은 경우는 KF94와 같은 고성능 마스크가 오히려 도움이 될 가능성이 있다. 말을 하거나 숨을 쉴 때도 바이러스가 외과용 마스크와 면 마스크를 통과하는 지는 추가 실험을 진행 중이다”고 말했다.

김민철 중앙대병원 감염내과 교수는 “이들 마스크가 이론적으로 외부 비말이 안으로 들어오는 건 어느 정도 걸러낼 수 있기 때문에, 확진자가 아닌 일반인이라면 타인으로부터의 비말 감염을 막기 위해서라도 외과용 및 면 마스크 착용을 지속하는 것이 좋다. 또한 마스크 바깥 표면은 가급적 손으로 만지지 말고 혹시라도 접촉했다면 반드시 바로 손위생을 해야 한다”고 덧붙였다.

성민기 세종대학교 건축공학과 교수는 “마스크의 공기역학적인 특징으로 인해, 코로나19 확진 환자가 순간적으로 강하게 기침을 하면 가압으로 마스크가 떠서 그 틈새로 미세 바이러스 입자(에어로졸)가 빠져나가게 된다. 반면 들숨 때는 유속이 상대적으로 낮고 감압으로 마스크가 쉽게 들뜨지 않아, 외부 비말이 틈새로 침투하기 어렵다”고 밝혔다.

이번 연구는 코로나19 확산으로 인해 대안으로 떠오른 면 마스크와 의료진이 주로 사용하는 외과용 마스크의 효과를 알고자 급히 진행됐으며, 연구팀은 향후 연구기관 세 곳과 함께 다양한 종류의 마스크가 코로나19 무증상 환자와 폐렴 환자에서 바이러스 전파를 차단하는 효과가 있는지 마네킹을 이용해 검증할 계획이다.

이데일리

침과 들숨 시 공기역학적 특성

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