차내 코로나19 전파 막으려면 어떤 창문 열어야할까

2020.12.08 10:55
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두 사람이 탄 차에 창문을 다르게 열었을 떄 공기의 흐름을 나타낸 그림. 공기가 정체돼 오래 정체돼 있을수록 붉어진다. 윗줄 두 번째와 세 번째 그림을 비교하면 두 사람이 서로 먼쪽 창문을 열었을 때 에어로졸 입자의 밀도가 낮고 전파가 되지 않는다는 사실을 알 수 있다. 논문 캡쳐

신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)에 걸린 사람과 한 차에 타면 감염될 확률이 높다. 차 안 공간이 좁아 사람 간 거리가 가까워 코로나19 환자의 입에서 나온 비말이 에어로졸에 섞여 전파될 확률이 높기 때문이다. 감염 확률을 낮추려면 날씨가 춥더라도 창문을 열어 환기하는 수밖에 없다.

 

바르기스 마타이 미국 메사추세츠주립대 애머스트 캠퍼스 물리학과 조교수 공동 연구팀은 공기나 물 같은 유체의 흐름을 수학적으로 분석하는 전산유체역학(CFD)을 이용해 자동차 내외부의 공기 흐름을 시뮬레이션했다. 차는 일본 자동차 회사 도요타가 만든 ‘프리우스’를 모델로 했고 운전자 외에 승객 1명이 운전자 반대편 뒷좌석에 앉았다고 가정했다. 차의 속도는 시속 80km로 유지했다.

 

연구팀은 창문이 열려있는 6개 상황으로 나눠 차 내부의 공기의 흐름을 분석했다. 창문 4개를 여는 경우의 수는 총 16가지지만 연구팀은 모든 창문이 열렸을 때, 모든 창문이 닫혔을 때, 운전석 쪽 창문만 열렸을 때, 승객 쪽 창문만 열렸을 때, 운전석과 승객 쪽 창문만 열렸을 때, 운전석과 승객 쪽 반대 있는 창문이 열렸을 때만 분석했다. 

 

공기의 흐름이 가장 원활한 경우는 창문을 전부 열었을 때고 가장 정체돼 있는 경우는 모두 닫고 차의 공기순환 장치를 켜놓은 경우였다. 모든 창이 열렸을 때는 시간당 공기교환율(CH)이 250인 반면 모두 닫혀있을 때는 60회였다.

 

차는 유선형으로 디자인됐기 때문에 공기 흐름이 무작위하다. 이 때문에 내부 흐름에 의외의 결과가 나타나기도 했다. 운전석과 승객 쪽 창문이 열린 경우는 ACH가 89회로 모든 창문이 닫혀있을 때보다 크게 높지 않았다. 반면 운전석 쪽 창문만 열렸을 때, 승객 쪽 창문만 열렸을 때, 운전석과 승객 쪽 반대 있는 창문이 열렸을 때는 ACH가 약 150회로 꽤 높았다. 

 

이 결과는 창문을 2개만 열 때 습관적으로 가까운 창문을 연다면 반대편 창문을 열었을 때보다 바이러스가 더 전파될 수 있다는 사실을 말해준다. 이 경우 ACH가 더 높을 뿐 아니라 승객 창에서 공기가 앞 창문으로 빠져나가기 때문에 승객의 입에서 나온 비말이 운전자에게 닿기 전에 공기를 타고 창문으로 빠져나갈 확률이 높다.

 

연구를 이끈 마타이 조교수는 "자동차 안에서 창문을 여는 것이 마스크 쓰는 것보다 효과적이지 않지만 자동차 내부에서 병원균이 밀집하는 걸 막는 데 도움이 된다”고 말했다. 

 

이 연구는 국제학술지 사이언스어드밴시스 12월 4일자에 실렸다.

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