기류 연구로 질병과 오염 확산을 줄일 수 있습니다

방의 공기 흐름은 코로나19와 같은 바이러스의 전파에 영향을 미칠 수 있습니다.

Texas A&M AgriLife 연구 과학자는 난방, 환기 및 공조, HVAC, 시스템 구성 및 건물 설계가 인간 건강에 해로운 바이러스를 포함한 미생물의 확산을 완화할 수 있는 방법을 연구하고 있습니다.

생물 및 농업 공학부 농업 대기 질 공학 및 과학 센터 소장인 Maria King 박사는 최근 의료 시설에서 병원체의 공중 경로를 연구하기 위해 2년 동안 국립 보건원으로부터 400,000달러의 보조금을 받았습니다. 이 연구는 인간의 건강에 큰 영향을 미치는 건물 설계의 눈에 보이지 않는 측면을 밝혀야 합니다.

King은 이번 연구가 흥미롭고 혁신적인 방식으로 생물학, 바이러스학, 컴퓨터 모델링 및 공학을 포함한 과학 분야를 응용 연구에 연결한다고 말했습니다. 이번 연구는 또한 주로 공기를 통해 확산되는 코로나19의 발생을 처리하기 위해 전 세계가 수년을 보낸 후에 나온 것입니다.

이러한 혁신적인 엔지니어링 관점은 시설에서 공기 흐름 설계를 보는 방식에 큰 영향을 미치고 있다고 King은 말했습니다.

"생명 과학 문제를 살펴보기 위해 공학을 사용하는 것은 질병 예방을 보는 방식에 큰 변화를 가져오고 있습니다."라고 그녀는 말했습니다. "우리는 위생 문제를 해결하거나 인간 건강에 영향을 미치는 미생물 및 유기체를 처리하는 데 엔지니어링 도구와 관점이 제시될 수 있는 잠재력을 깨닫고 있습니다."

환기 시스템은 대부분의 건축 환경의 일부이므로 에어로졸화된 바이러스에 대한 공기 특성의 영향을 연구하는 것이 매우 중요합니다. 연구원들은 기류 모델링 및 시뮬레이션을 사용하여 다양한 요인을 기반으로 병원체가 공간 내에서 어떻게 이동할 수 있는지 시각적으로 패턴화합니다. 킹의 연구는 그 운동과 관련된 근본적인 질문에 답할 것입니다.

King은 새 프로젝트를 통해 과학자와 엔지니어에게 바이러스가 기침이나 재채기에서 나오는 물방울과 같은 다양한 바이오에어로졸 형태로 공간을 통해 어떻게 이동하는지에 대해 교육할 수 있기를 바라고 있습니다.

목표는 의료 시설의 질병 설계, 관리 및 모니터링 내에서 학제간 환기 전략 및 지침을 개발하고 구현하고 다른 건축 환경에도 적용할 수 있도록 돕는 것입니다.

또한 팀은 구성, 치수, 표면 특성 및 기타 특징이 다양한 공간을 통해 온도, 습도 및 풍속과 같은 요소가 다양한 크기의 물방울을 어떻게 전달하는지 알아보고자 한다고 그녀는 말했습니다. 병원체에 더 많이 노출되는 데 기여하는 조건을 이해하면 병원체의 유입 및 확산을 줄이는 설계를 지시할 수 있습니다.

King은 이전에 결합된 모델링 및 샘플링 접근 방식이 환기를 통해 공기 중 감염성 미생물의 이동을 완화할 수 있음을 보여주었습니다.

예를 들어, King은 모델링 시뮬레이션을 통해 육류 가공 공장 내의 공기 흐름을 연구하여 식료품점 계산대에 있는 투명한 플라스틱 보호막과 같은 장벽이 가공 라인을 따라 서로 가까이 일하는 사람들 사이에 병원균 확산에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 보여주었습니다. 모델링에서는 장벽이 공기 흐름에 영향을 미치지만 각 작업자 위에 추가 차폐를 추가하면 보호 기능이 상당히 향상된다는 사실이 나타났습니다.

King은 기류 모델링 및 시뮬레이션이 기류 패턴을 정확하게 시각화하기 위해 Texas A&M High Performance Research Computing 그룹 리소스의 엄청난 양의 데이터 입력과 정교한 계산 기술을 필요로 한다고 말했습니다. 연구팀은 또한 높은 공기량의 바이오에어로졸 수집기를 사용하여 흡기 및 배기 구성과 공기 교환율이 다른 HVAC 시스템 전체에 바이러스가 어떻게 퍼질 수 있는지 조사할 것입니다.

연구팀에는 King 외에도 최근 Dow Chemical 기증 교수직에 임명된 Sandun Fernando 박사와 생물 및 농업 공학과의 Zivko Nikolov 박사도 포함되어 있습니다. 팀의 또 다른 구성원은 곤충학과 부교수인 Gabriel Hamer 박사입니다.