음압격리병실 실압차와 배기구 위치에 따른 오염공기 유출에 대한 수치해석 (A Numerical Analysis on Contaminant Air Leakage According to Pressure Difference and Exhaust Location of Negative Pressure Isolation Room)

서지정보

· 발행기관 : 대한설비공학회
· 수록지 정보 : 설비공학 논문집 / 32권 / 1호 / 1 ~ 12페이지
· 저자명 : 김준영, 홍진관

초록

본 연구에서는 슬라이딩 문이 설치된 음압격리병실에서 슬라이딩 문의 개폐속도, 의료진의 이동속도 및 이동방향 그리고 실압차 및 배기구 위치에 따른 음압격리병실과 전실 간의 오염공기 유출 가능성에 대해 비교 분석하였다. 해석결과 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
(1) 의료진의 이동이 없는 조건에서 슬라이딩 문의 개폐에 따른 오염공기 유출량과 의료진의 이동과 슬라이딩 문의 개폐가 이루어지는 조건에서의 오염공기 유출량을 비교하였다. 그 결과 슬라이딩 문의 개폐에 따른 오염공기 유출량보다 의료진의 이동에 의한 오염공기 유출량이 크다는 결과를 얻을 수 있었다. 이는 슬라이딩 문의 개폐에 따른 와류가 거의 발생되지 않아 오염공기 유출에 큰 영향을 미치지 못했던 반면, 의료진이 격리실에서 전실로 이동시 의료진의 이동에 의하여 유도되는 오염공기와 의료진이 전실에서 격리실로 이동시 의료진의 이동에 따른 후류의 발생으로 전실로 확산된 오염공기가 오염공기 유출에 영향이 크다고 볼 수 있다.
(2) 슬라이딩 문의 개폐속도와 의료진의 이동속도에 따른 오염공기 유출량은 의료진의 이동속도가 느릴수록, 슬라이딩 문의 개폐속도는 빠를수록 오염공기 유출량이 감소되는 경향을 보였다. 이는 슬라이딩 문의 개폐에 따른 와류의 생성은 매우 약하기 때문에 문의 개폐에 의한 유출량보다는 문의 개방된 시간이 길어질수록 격리실에서 전실로 오염공기가 확산될 위험성이 높아진다고 볼 수 있다. 또한, 의료진의 이동속도가 빠를수록 의료진의 이동에 따른 후류의 발생 및 관성력의 영향이 커져 오염공기 유출량이 증가되는 것으로 보여진다.
(3) 의료진의 이동방향에 따른 오염공기 유출량은 동일한 슬라이딩 문의 개폐속도와 의료진의 이동속도에서 의료진이 격리실에서 전실로 이동하는 경우가 전실에서 격리실로 이동하는 경우보다 증가하는 결과를 볼 수 있었다. 이는 의료진이 격리실에서 전실로 이동시 의료진의 이동에 유도되어 유출되는 오염공기가 전실에서 격리실로 이동시 의료진의 이동에 따른 후류 및 와류의 영향으로 발생되는 유출량보다 더 크다고 판단되며, 이에 따라 의료진의 이동방향이 오염공기의 확산에 영향을 미칠 수 있음을 보여주고 있다.
(4) 따라서, 음압격리병실에서 오염공기의 유출을 최소화하기 위해서는 슬라이딩 문의 개폐속도를 빠르게 하여 문의 개방시간을 단축시키며, 의료진의 이동속도를 제한함으로써 의료진의 이동에 따른 오염공기 유출의 감소와 의료진이 격리실에서 전실로 이동시 행동절차에 대한 세부적인 기준이 필요할 것으로 판단된다.
(5) 실압차에 따라 2.5 Pa의 경우에는 실압차에 의한 오염공기 유출량보다는 의료진의 이동에 따른 오염공기 유출량이 지배적인 요소라는 결과를 볼 수 있었지만, 반대로 15Pa의 경우 의료진의 이동에 따른 오염공기 유출량보다는 실압차에 따른 오염공기 유출량이 지배적인 요소라는 결과를 볼 수 있었다. 이는 슬라이딩 문이 개방된 이후 격리실과 전실 간의 압력차가 거의 사라짐에 따라 의료진의 이동이 없는 한 오염공기 유출에 영향을 미칠 수 있는 요소는 문이 개방된 이후 실간 급·배기의 풍량차로 인한 기류와 복도와 전실 사이의 문 틈새로 통하는 기류라고 볼 수 있다. 따라서 실압차가 2.5Pa의 경우 다소 적은 급·배기 풍량차와 전실과 복도 사이의 문 틈새를 통한 느리고 약한 기류로 인하여 의료진의 이동에 따른 후류 및 유도된 오염공기 유출량이 크게 영향을 미치는 것으로 보여진다. 또한, 15Pa의 경우 상대적으로 많은 급·배기 풍량차와 전실과 복도 사이의 문 틈새를 통한 빠르고 강해진 기류로 인하여 오염공기 유출량에 영향을 미치는 것으로 판단된다.
(6) 실압차 2.5 Pa과 15 Pa 모두 배기구 위치에 따른 오염공기 유출량은 문과 바로 맞은편 중앙에 설치된 배기구가 측벽에 설치된 배기구보다 다소 높은 오염공기 유출량을 보였다. 이는 문과 바로 맞은편 중앙에 설치된 배기구의 경우 오염공기가 격리실 내에서 크게 확산된 반면, 배기구가 측벽에 설치된 경우 오염공기의 확산이 상대적으로 작게 나타남을 볼 수 있다. 이는 측벽에 설치된 배기구의 경우 문과 바로 맞은편 중앙에 설치된 배기구에 비해 비대칭성 기류가 형성되며, 오염공기를 한 방향으로 모이게 되어 오염공기의 확산을 상대적으로 감소시켰기 때문으로 판단된다.
위와 같은 해석결과 음압격리병실에서 의료진의 이동이 오염공기 유출에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 의료진이 진료를 위해 병실을 출입할 경우 세부적인 행동절차에 대한 기준 설정 등이 필요하며, 슬라이딩 문의 개방 시간을 축소시키는 것이 중요하다는 것을 알 수 있다. 큰 압력차에 의해 생성되는 기류가 음압격리병실의 오염공기 유출량을 더욱 상승하게 한다는 해석결과를 바탕으로 음압격리병실의 적절한 압력차에 대한 더 세밀한 기준설정이 필요할 것으로 판단된다. 그리고 배기구의 위치에 따른 기류가 격리실 내부 오염공기의 분포에 영향을 미쳐 오염공기 유출량의 차이를 보일 수 있으므로 배기구 위치 선정 시 격리실 내부기류를 고려한 세밀한 검토가 요망된다. 향후 본 연구의 신빙성을 높이기 위해 병실 화장실, 침구류 및 환자의 위치 등 실제 음압격리병실과 동일한 조건에서 추가적인 해석연구를 진행할 예정이다.

영어초록

In the negative pressure isolation room for containment of contaminants, contaminated air can be exposed to the outside due to various factors. In this study, the CFD simulation was used to investigate the cause of contaminated air leakage through medical staff movement, the pressure difference, and the exhaust location in the isolation room equipped with sliding doors. As a result, the major cause of contaminated air leakage was dominantly caused by the medical staff movement. But, as the pressure difference increased, the airflow caused by the pressure difference more dominated the contaminated air leakage. Also, unlike the general prediction that the larger the pressure difference, the greater the containment effect, the larger the pressure difference, the greater the amount of contaminated air leakage from the special exhaust location. Thus, it is necessary to establish detailed standards for the pressure difference when establishing S.O.P. Additionally, when the asymmetric airflow is formed in the isolation room depending on the exhaust location, the contaminated air leakage is relatively reduced by the contaminated air gathering on direction.

참고자료

· 없음