국내의 MERS(Middle East Respiratory Syndrome) 사태이후, 질병관리본부는 국가지정 입원치료병상 음압병실의 확충 계획을 세웠으며, 보건복지부는 개정된 의료법 시행규칙을 공포하였다. 음압격리병실은 상시 음압을 유지하기 때문에 격리구역 밖의 오염물질이 유입될 수 있다. 외부에서 유입되는 부유균은 좁은 누기부위를 통해 유입되기 때문에 필터와 같은 방법으로 저감시키기 어려우므로 추가적인 저감방법 도입이 필요하다.
본 연구에서는 추가적인 공기감염균 농도 저감방법으로 살균효과가 입증된 UR-UVGI (Upper Room-Ultra Violet Germicidal Irradiation)를 적용하고자 한다. UR-UVGI의 살균효과는 공기의 잔류시간과 자외선 강도에 영향을 받으며, 잔류시간은 실내의 기류와 풍속과 관련이 있다. 따라서 같은 공간에서도 국부적인 구역마다 형성된 기류와 풍속이 다르기 때문에 같은 공간에서도 UR-UVGI 장치의 위치에 따라 살균효과에 영향을 끼칠 것으로 판단된다. 따라서 본 연구에서는 음압격리병실 내에서 UR-UVGI 위치에 따른 저감효과를 분석하고자 하였다. 이를 위해 국가지정 입원치료병상 현황조사를 통하여 음압격리병실의 대표모델을 선정하고, 그 선정된 모델을 대상으로 CFD(Computation Fluid Dynamics) 시뮬레이션과 현장실험을 진행하였다.

1) CFD 시뮬레이션
본 연구에서는 천장배기 방식과 벽배기 방식을 구분하여 해석을 진행하였다. 또한, 각 방식에 따른 음압격리병실 내 UR-UVGI 저감효과에 관한 위치 지표를 개발하고자 하였다. 천장배기 방식과 벽배기 방식은 모두 출입문 개폐 시 공기감염균의 유출을 최소화하고자 급기구가 출입문 근처에 설치된다. 이로 인하여 음압격리병실로 유입되는 공기가 출입문 근처의 급기구 영향으로 상부에 잔류하지 못하고 하부 쪽으로 유동하였다. 따라서 UR-UVGI의 자외선 영역인 실내 상부로 외부유입공기가 노출될 기회가 낮아 UR-UVGI의 저감효과가 낮게 나타났다. 천장배기 방식에서 환자 쪽 천장에 설치된 배기구로 인해 병실 내의 실내발생공기감염균과 외부유입부유균이 모두 배기구 근처 상부로 유동하여 UV 영역에 노출되었지만 살균되자마자 배기구로 바로 배출되어 병실 내 공기감염균 농도에는 영향을 끼치지 않았다. 벽배기 방식의 경우 환자 머리 근처에 설치된 배기구로 실내발생공기감염균이 바로 배출되어 천장배기 방식보다 음압격리병실 내 실내발생공기감염균의 농도가 많이 개선된 상태였다. 이에 따라 상부로 확산된 실내발생공기감염균이 적어 UR-UVGI의 저감효과는 미비하게 나타났으며, UR-UVGI의 위치에 따른 부유세균 저감효과의 차이도 확인하기 어려웠다.

2) 현장실험
본 연구에서의 현장실험은 CFD 시뮬레이션의 대상모델로 국가지정 입원치료병상 중 한 곳을 대상으로 진행하였다. UR-UVGI 위치는 CFD 시뮬레이션 해석 시 저감효과가 가장 효과적인 위치로 선정하였다. 현장실험은 음압격리병실의 배경농도를 측정한 뒤 본 측정을 진행하였다. 그러나 배경농도 측정 결과, 병실급기 평균 1.25 CFU/m3, 병실중앙 2.5 CFU/m3, 병실배기 5 CFU/m3, 전실중앙 22.5 CFU/m3, 복도 17.5 CFU/m3로 사전연구인 박정연(2016)의 연구 결과보다 현저히 낮게 나타났다. 이는 선행연구의 경우 현장실험 대상 음압격리병실이 부유세균 발생원이 존재하는 일반구역과 같은 병동에 위치하였기 때문이다. 그러나 본 연구에서의 현장실험 대상 음압격리병실은 별동으로 구축되어있어 음압격리구역 밖의 부유균 발생원이 존재하지 않아 선행연구보다 농도가 현저히 낮은 것으로 판단된다. 또한, 음압격리병실의 높은 환기량으로 인해 UV 영역에 공기가 잔류하는 시간이 짧고, 현장실험 시 사용된 UR-UVGI 강도가 낮아 UR-UVGI의 부유세균 저감효과를 확인하기가 어려웠다.

본 연구의 결과를 통해 음압격리병실 내 UR-UVGI의 부유세균 저감효과는 음압격리병실의 특수한 높은 환기량과 실내 기류로 인해 크지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또한 벽배기 방식과 천장배기 방식의 환자로부터 발생되는 공기감염균 농도 차이는 크나 병실로 유입되는 외부유입부유균의 농도는 유사하게 나타났다. 따라서 추후 연구에서는 저감효과가 크게 나타나지 않은 UR-UVGI 이외에 외부유입부유균의 농도를 저감시킬 수 있는 다른 방안을 모색할 필요가 있다고 사료된다.

Since the outbreak of Middle East Respiratory Syndrome (MERS) in Korea, KOREA Centers for Disease Control and Prevention(KCDC) has set up a plan for the expansion of the Negative Pressure Isolation Wards(NPIW) and the Ministry of Health and Welfare(MOHW) has promulgated the revised medical law including strengthened enforcement regulations.
The NPIW always maintains negative pressure to prevent air migration from ward however outdoor contaminated air can infiltrate into NPIW. It is difficult to reduce airborne infectious bacteria infiltrated from the outside through the narrow leakage area.
In this study, Upper Room-Ultraviolet Germicidal Irradiation(UR-UVGI) was applied to reduce the infiltrating bacteria. The germicidal effect of UR-UVGI is influenced by the air residence time and ultraviolet intensity. The residence time is related to air flow and wind velocity in the room. Even in identical rooms airflow and wind velocity can be different due to supply and exhaust diffuser locations. Thus the germicidal effect depending on the location of the UR-UVGI can be different.
The purpose of this study is to analyze the germicidal effect of UR-UVGI in different locations in NPIW. Representative model of NPIW was selected by conducting survey. CFD simulation was conducted using the representative model and filed measurement was conducted in an operating NPIW.

1) CFD simulation
- In the case of the wall exhaust system in NPIW, the germicidal effect of the indoor airborne bacteria by UR-UVGI installation was not significant, but the germicidal effect of the external airborne bacteria was observed. In case of ceiling exhaust system, the germicidal effect of reducing indoor airborne bacteria and external inflow airborne bacteria was not significant.
- The reduction ratio difference of each case is about 1%, and it is difficult to confirm the difference of germicidal effect according to the location of UR-UVGI.
- As the UV intensity increased, the reduction rate increased. But it did not increase linearly, and it was difficult to increase the reduction rate significantly only by increasing the UV intensity.

2) Field experiment
- NPIW was constructed as a separate building which was not adjoining with other hospital areas so the background concentration of airborne bacteria in NPIW was low.
- It was difficult to confirm the germicidal effect of UR-UVGI due to the low background concentration of airborne bacteria, the high ventilation, and the low UV intensity.
- If the NPIW is constructed as a separate building not adjoined with other areas, the inflow of external bacteria can be minimized.


The results of this study has confirmed that the germicidal effect of UR-UVGI in NPIW was not significant due to the high air flow rate and indoor air flow. In addition, the wall exhaust system has higher removal efficiency compared to the ceiling exhaust system in terms of the airborne bacteria caused by patients. However, both the wall exhaust system and the ceiling exhaust system is similar in concentration of infiltrated external bacteria into NPIW. In future studies, it is necessary to search for other measures to reduce the concentration of infiltrated external bacteria into NPIW.