국가지정 음압격리입원치료병상의 현장점검 평가 및 CFD 해석에 의한 의료진 출입에 따른 오염공기 유출에 관한 연구 = A Study on the on-site Inspection and Evaluation of the National Negative Pressure Isolation Units & CFD Simulation of Contaminated Air Outflows according to Medical Personnel’s Access

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 감염병 발생 시 감염환자 진료 및 감염확산 방지의 기능을 수행하도록 설치된 국가지정 입원치료병상을 대상으로 하였다. 2015년 메르스 사태를 교훈으로 국가지정 입원치료병상 확충사업이 진행되었고, 현재 국내에는 총 29개 병원에 156개 병실, 194개 병상을 확보 및 구축 중에 있다. 이러한 국가지정 입원치료병상의 비상시 시설의 정상운전 기능 확보와 설계 및 시공과 운영을 위해 시설 적격성 평가지표를 개발하고 현장점검 평가를 진행하였다. 현장점검 평가를 통해 감염확산을 방지하기 위한 오염공기 유출 방지에 관련된 국가지정 입원치료병상의 시설기준 및 현황에 대해 거시적으로 파악하였으며, CFD 시뮬레이션을 이용해 음압격리병실과 병실전실의 출입문을 통해 의료진이 이동할 때의 공기유동 및 오염공기 유출을 집중적으로 연구하였다.
현장점검평가는 국가지정 입원치료병상이 설치된 의료기관 7개소를 대상으로 수행하였다. 점검 결과, 몇몇 기관에서 ‘필터 교체 시 적절한 오염제거 가능 포트 설치’, ‘헤파필터 유닛은 PAO 테스트 등 확인을 위하여 스캔할 수 있는 구조로 구성’, ‘UPS 및 비상발전기 완비’, ‘배기시스템과 급기시스템의 연동 여부’, ‘정상운전 중 헤파필터의 스캔이 가능하고 소독과 밀폐가 가능한 구조인지의 여부’, ‘스캔 시 입자투과율이 0.01% 미만’과 같은 평가지표 항목에서 미비한 것으로 확인되어 개선이 요구될 것으로 판단된다.
CFD 시뮬레이션은 출입문 개폐속도와 의료진 이동속도에 따른 오염공기유출량을 알아보기 위해 2가지 Case로 진행되었다. Case1은 3가지 경우 별로 출입문의 개폐속도를 Case1-①은 0.9 m/s, Case1-②는 0.45 m/s, Case1-③은 0.3 m/s로 조절하고 의료진의 이동속도 1 m/s로 동일하게 해석을 진행하였다. 의료진의 이동과 출입문의 개폐가 모두 이루어지고 문이 닫힌 순간의 경우별 오염공기유출량은 0.909 ㎥/s, 0.948 ㎥/s, 0.986 ㎥/s이고 유출률은 2.42%, 2.52%, 2.62%로 출입문의 개폐속도가 느릴수록 오염공기의 유출이 많이 이루어졌다. 해석 결과, 출입문의 개폐속도가 빨라 개방될 때까지 걸리는 시간이 짧을수록 적은 오염공기를 유출시켰다. 결국 문이 개방되는데 걸리는 시간에 따라 오염공기 유출량이 상승하는 것을 확인할 수 있었다. Case2는 3가지 경우 별로 의료진의 이동속도를 Case2-①은 1.5 m/s, Case2-②는 1 m/s, Case2-③은 0.5 m/s로 조절하고 출입문의 개폐속도는 0.9 m/s로 동일하게 해석을 진행하였다. 문이 닫히는 순간의 경우별 오염공기유출량은 0.9911 ㎥/s, 0.909 ㎥/s, 0.8001 ㎥/s이고 유출률은 2.63%, 2.42%, 2.12%로 의료진의 이동속도가 빠를수록 오염공기의 유출이 많이 이루어졌다. 해석 결과, 의료진의 이동속도가 빠를수록 크고 빠른 공기유동을 발생시키며 많은 양의 오염공기를 유출시키는 것을 확인하였다. Case1과 Case2의 해석 결과, 출입문의 개폐속도는 빠를수록, 의료진의 이동속도는 느릴수록 오염공기의 유출이 가장 적은 것으로 나타났다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 1.1 연구 배경 및 목적 1
• 1.2 연구 방법 및 범위 3
• 제 2 장 이론적 배경 4
• 2.1 국가지정 입원치료병상의 개요 4
• 2.1.1 국가지정 입원치료병상의 정의와 현황 4
• 2.1.2 국가지정 입원치료병상의 구조와 용어 6
• 2.2 국가지정 입원치료병상 시설 기준 8
• 2.2.1 음압격리병상 시설 건축계획 기준 9
• 2.2.2 음압격리병상 시설 공조설비 기준 14
• 제 3 장 국가지정 입원치료병상 시설 적격성 현장점검 평가 19
• 3.1 현장점검 평가의 목적 19
• 3.2 현장점검 평가의 방법 19
• 3.2.1 현장점검 지표 작성 20
• 3.2.2 현장점검 요령 22
• 3.3 현장점검 평가의 결과 24
• 제 4 장 CFD 시뮬레이션을 통한 오염공기 유출 검토 28
• 4.1 CFD 시뮬레이션 목적 28
• 4.2 음압격리병상에서의 공기유동 관련 선행 연구 29
• 4.3 CFD 시뮬레이션 수행 31
• 4.3.1 모델링 31
• 4.3.2 격자 생성 33
• 4.3.3 경계 조건 34
• 4.3.4 해석 조건 36
• 4.4 CFD 시뮬레이션 해석 시나리오 37
• 4.4.1 Case1-출입문 개폐속도에 따른 오염공기 유출 해석 시나리오 37
• 4.4.2 Case2-의료진 이동속도에 따른 오염공기 유출 해석 시나리오 40
• 4.5 CFD 시뮬레이션 결과 42
• 4.5.1 정상상태 해석 결과 42
• 4.5.2 Case1-출입문 개폐속도에 따른 오염공기 유출 해석 결과 44
• 4.5.3 Case2-의료진 이동속도에 따른 오염공기 유출 해석 결과 56
• 제 5 장 결 론 69
• 참고문헌 72
• ABSTRACT 74