호흡기 비말
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1. 개요
호흡기 비말은 호흡, 기침, 재채기 등과 같은 활동이나 의료 행위를 통해 생성되는 액체 방울로, 염, 세포, 바이러스 입자를 포함할 수 있다. 이러한 비말은 질병 전파의 주요 경로로 작용하며, 인플루엔자 바이러스, 리노바이러스, 코로나바이러스 등 다양한 병원체를 전파한다. 비말의 크기와 환경 조건에 따라 전파 거리가 달라지며, 의료 환경에서는 개인 보호 장비 착용, 환기 등을 통해 위험을 통제한다. 1899년 칼 플뤼케가 호흡기 비말을 통한 질병 전파를 처음으로 입증했으며, 윌리엄 F. 웰스는 비말의 크기가 질병 전파에 미치는 영향을 설명하는 웰스 곡선을 개발했다.
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| 호흡기 비말 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 호흡 시 배출되는 입자 |
| 크기 | 5 ~ 10 μm |
| 관련 질병 | 감기 인플루엔자 폐렴 코로나19 |
| 전염 방식 | 비말 감염 |
| 다른 용어 | 에어로졸 제트 라이더 |
| 특징 | |
| 배출 경로 | 기침 재채기 말하기 노래 호흡 |
| 이동 | 공기 중으로 이동 후 빠르게 중력에 의해 낙하 |
| 영향 요인 | 공기 흐름 습도 온도 |
| 크기별 분류 | 5 μm 이상: 비말 5 μm 미만: 에어로졸 |
| 비말 감염 | |
| 감염 경로 | 감염자의 호흡기에서 배출된 비말이 다른 사람의 호흡기로 직접 침투 |
| 예방 | 마스크 착용 사회적 거리두기 손 씻기 환기 |
2. 형성과 전파
호흡기 비말은 호흡, 말하기, 재채기, 기침, 노래 부르기와 같은 일상적인 활동이나 특정 의료 행위 과정에서 자연스럽게 또는 인위적으로 생성된다.[25][7] 이렇게 생성된 비말에는 염, 세포, 병원성 미생물(예: 바이러스) 등이 포함될 수 있으며, 그 구성은 비말이 만들어진 위치나 개인의 건강 상태에 따라 달라질 수 있다.[25][7][26][8][27][9]
비말의 생성 방식은 그 크기와 초기 속도에 영향을 주어 공기 중 전파 양상을 결정한다.[27] 일반적으로 크기가 큰 비말(대략 100μm 초과)은 중력에 의해 비교적 빨리 바닥이나 표면으로 떨어지는 경향이 있다.[7][8] 반면, 크기가 작은 비말(100μm 미만)은 공기 중에서 완전히 건조되어 비말핵이라는 고체 입자로 변할 수 있다.[25][26][7][8] 이 비말핵은 에어로졸 형태로 공기 중에 상당 시간 떠다니며 전파될 수 있다.[7]
사람이 비말을 흡입하면, 입자 크기에 따라 몸 안에서의 이동 경로가 달라진다. 10μm보다 큰 입자는 주로 코나 목에 걸러지지만,[27][9] 그보다 작은 입자는 하부 호흡계까지 도달할 수 있다.[9] 한편, 오랫동안 사용되어 온 5μm라는 비말 크기 기준은 실제 입자 분포가 연속적이라는 점에서 과학적 근거가 부족하다는 지적도 있다.[6]
2. 1. 형성 방식
호흡기 비말은 여러 가지 방식으로 생성될 수 있다. 자연적으로는 호흡, 말하기, 재채기, 기침, 노래 부르기 등을 통해 만들어진다. 또한 의료 환경에서는 삽관, 심폐소생술(CPR), 기관지경술, 수술, 검시과 같은 에어로졸 생성 시술 과정에서 인위적으로 발생하기도 한다.[25][7] 이 외에도 구토, 변기 물 내림, 젖은 표면 청소, 샤워나 수돗물 사용, 농업 목적의 배수물 분무 과정에서도 유사한 비말이 형성될 수 있다.[26][8]비말이 어떻게 형성되었는지에 따라 그 내용물은 달라질 수 있으며, 염, 세포, 바이러스 입자 등을 포함할 수 있다.[25][7] 특히 자연적으로 생성되는 비말은 기도 내의 어느 위치에서 만들어졌는지에 따라 내용물이 달라질 수 있다.[26][8] 또한 건강한 사람과 질병이 있는 사람은 점액의 내용물, 양, 점성 등에서 차이를 보일 수 있는데, 이러한 차이가 비말 형성에 영향을 미치기도 한다.[27][9] 사람의 호흡기 비말에는 상피 세포나 면역 체계의 세포와 같은 다양한 세포 유형, 점액 및 침에 포함된 생리적 전해질(예: Na+, K+, Cl−), 그리고 잠재적으로 다양한 병원체가 들어 있을 수 있다.[7]
2. 2. 전파 방식
호흡기 비말은 호흡, 말하기, 재채기, 기침, 노래 부르기 등 자연스러운 활동뿐만 아니라, 삽관, 심폐소생술(CPR), 기관지경술, 수술, 검시와 같은 의료 절차 중에도 인위적으로 생성될 수 있다.[25] 또한 구토, 변기 물 내림, 샤워나 수돗물 사용, 농업용 배수물 분무 과정에서도 비슷한 비말이 발생할 수 있다.[26]
생성 방식에 따라 비말은 염분, 세포, 바이러스 입자 등을 포함할 수 있으며,[25] 기도 내 생성 위치나 개인의 건강 상태(예: 점액의 양과 점성)에 따라 내용물이 달라질 수 있다.[26][27] 사람의 호흡기 비말에는 상피 세포, 면역 체계 세포, 점액 및 침 속의 생리적 전해질(Na+, K+, Cl− 등)과 잠재적 병원체가 포함될 수 있다.[7]
각기 다른 생성 방식은 비말의 크기와 초기 속도에 영향을 미치며, 이는 공기 중 전파 방식과 최종 결과에 중요한 역할을 한다.[27] 웰스 곡선에 따르면, 크기가 큰 비말(대략 100μm 초과)은 중력의 영향으로 빠르게 떨어져 건조되기 전에 바닥이나 표면에 가라앉는다.[7][8] 반면, 100μm 미만의 작은 비말은 표면에 닿기 전에 공기 중에서 완전히 건조되는 경향이 있다.[25][26][7][8]
건조된 비말은 원래 포함하고 있던 비휘발성 물질로 이루어진 고체 입자인 비말핵이 된다.[25][26] 이 비말핵은 에어로졸 형태로 공기 중에 상당 기간 떠다닐 수 있다.[7] 호흡기 비말은 공기 중에 존재하는 다른 비생물학적 입자들과 상호작용할 수도 있다.[26][8]
사람 간의 밀접 접촉 시, 한 사람이 내뿜은 비말을 다른 사람이 흡입할 수 있다. 흡입된 비말 중 10μm보다 큰 입자는 주로 코와 목에 걸러지지만,[27][9] 더 작은 입자(10μm 이하)는 하부 호흡계까지 침투할 수 있다.[9] 첨단 전산 유체 역학(CFD) 연구에 따르면, 풍속이 4~15 km/h일 때 호흡기 비말은 최대 6m까지 이동할 수 있는 것으로 나타났다.[10][22]
한편, 공기 중 전파와 관련하여 호흡기 비말 크기를 5μm 기준으로 나누는 전통적인 구분 방식은 과학적 근거가 부족한 허위 이분법이라는 비판이 제기되었다. 호흡기에서 배출된 입자는 연속적인 크기 분포를 가지며, 공기 중에서의 이동 경로는 초기 크기뿐만 아니라 주변 환경 조건에 의해서도 결정된다는 것이다. 그럼에도 불구하고 이 구분은 수십 년간 병원 내 감염 예방 조치에 영향을 미쳐왔다.[6]
3. 질병 전파의 역할
질병 전파의 흔한 형태 중 하나는 기침, 재채기, 또는 말하기를 통해 만들어지는 호흡기 비말을 통해서이다. 이는 호흡기 감염의 일반적인 경로로, 호흡기 비말이 눈, 코, 입 등 민감한 점막 표면에 직접 닿을 때 전파가 발생할 수 있다.[28][11] 또한, 바이러스나 세균에 오염된 표면(비생체 접촉 매개물)을 만진 손으로 얼굴 부위를 만질 때 간접적으로 전파될 수도 있다.[28][11] 호흡기 비말은 입자 크기가 비교적 크기 때문에 공기 중에 오랫동안 떠 있지 못하고, 일반적으로 짧은 거리 내에서 가라앉는다.[28][11]
3. 1. 비말 전파 바이러스
비말 전파를 통해 확산되는 바이러스에는 인플루엔자 바이러스, 리노바이러스, 호흡기 세포융합 바이러스, 엔테로바이러스(장 바이러스), 노로바이러스,[12][29] 홍역모빌리바이러스,[13][30] 그리고 코로나바이러스 계열인 SARS 코로나바이러스(SARS-CoV-1)[12][13][29][30]와 COVID-19를 유발하는 SARS-CoV-2[14][15][31] 등이 있다.
세균이나 진균 감염을 일으키는 병원체 또한 호흡기 비말을 통해 전파될 수 있다.[7][25] 이와 대조적으로, 호흡기 비말이 건조된 이후 공기 전파를 통해 확산될 수 있는 질병의 수는 제한적이다.[13][30]
3. 2. 환경 요인의 영향
주위 온도와 습도는 바이오에어로졸의 생존 가능성에 영향을 미친다. 비말이 증발하여 크기가 작아지면 비말 안에 있는 감염원의 보호력이 약해지기 때문이다. 일반적으로 지질 외피를 가진 바이러스는 건조한 공기에서 더 안정적이고, 외피가 없는 바이러스는 습한 공기에서 더 안정적인 경향을 보인다. 또한 바이러스는 일반적으로 낮은 기온에서 더 안정적이다.[8]4. 위험 통제
의료 환경에서는 환자를 1인실에 배치하고, 병실 밖으로의 이동을 제한하며, 적절한 개인 보호 장비를 사용하는 것이 비말 전파를 막기 위한 주요 예방 조치이다.[32][33][16][17] 2002–2004년 사스 유행 당시, 수술용 마스크와 N95 마스크 착용이 의료 종사자의 감염 위험을 낮추는 데 기여한 것으로 나타났다.[18] 다만, 수술용 마스크는 N95 마스크와 같은 호흡 보호구에 비해 미세한 입자를 걸러내는 성능이 상대적으로 낮아, N95 마스크가 더 높은 수준의 보호를 제공한다.[19][20]
4. 1. 환기
더 높은 환기율을 사용하여 호흡기 입자를 희석하고 제거하는 위험 관리 계층으로 활용할 수 있다. 그러나, 여과되지 않거나 충분히 여과되지 않은 공기가 다른 장소로 배출되면 감염을 확산시킬 수 있다.[8]5. 역사
독일의 미생물학자 칼 플뤼케는 1899년 기도로부터 배출된 비말 내 미생물들이 질병 전파의 수단이 됨을 최초로 입증하였다.[34][21] 20세기 초에는 '플뤼케 비말'(Flügge droplet)이라는 용어가 약 100μm를 초과하여 완전히 건조되지 않을 만큼 충분히 큰 입자를 의미하는 데 사용되었다.[34][21]
플뤼케의 비말이 질병의 주된 원인이자 매개체라는 개념은 1930년대까지 널리 받아들여졌으나, 윌리엄 F. 웰스가 큰 비말과 작은 비말을 구분하면서 변화를 맞이했다.[22][23] 그는 호흡기 비말의 크기가 질병 전파 능력에 미치는 영향을 설명하는 웰스 곡선을 개발했다.[24]
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