뇌세포에 침투해 난동 부리는 코로나19 바이러스 / 코로나 바이러스 전파 막기 위한 교실 환기의 조건

뇌세포에 침투해 난동 부리는 코로나19 바이러스  /  코로나 바이러스 전파 막기 위한 교실 환기의 조건

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코로나19 바이러스가 박쥐의 뇌 세포로 감염되는 순간

온통 흑백인 영상에 붉은 반점이 등장한다. 활발하게 움직이던 흑백의 어떤 물질들이 붉은 반점에 사로 잡혀 곧 움직임을 멈춘다. 그러더니 영상이 모두 붉게 변한다. 이 영상은 붉은 반점으로 나타낸 신종 코로나바이러스 감염증(COVID-19·코로나19)을 일으키는 바이러스가 이틀 만에 박쥐 뇌 세포를 죽이는 모습을 촬영한 것이다. 코로나19 바이러스가 은밀하게 세포 근처에 위치하고 있다가 한순간에 세포 속으로 침입하는 모습 보여준다.

뉴욕타임즈는 22일(현지시간) 현미경 사진전인 ‘니콘 스몰월드 2021’ 수상작을 소개했다. 코로나19 바이러스가 박쥐의 뇌 세포로 감염되는 순간은 프랑스 파스퇴르연구소 소속 바이러스 과학자들이 포착한 것으로 대회 동영상 부문 수상작으로 선정됐다.

코로나19 바이러스가 박쥐의 뇌 세포로 감염되는 순간. 붉은 반점이 코로나19 코로나바이러스로 박쥐의 뇌세포 (회식 덩어리) 사이를 파고들며 증식한다.

영상은 48시간 동안 10분마다 촬영됐다. 붉은 반점의 코로나 바이러스는 회색의 얼룩 덩어리로 촬영된 박쥐의 뇌 세포 사이를 돌아다니며 파고들 세포를 물색한다. 혼자 힘으로 증식하지 못하는 바이러스는 반드시 숙주세포의 도움을 받아야 하기 때문이다. 세포에 파고드는 것을 성공한 바이러스는 숙주 세포와 융합하며 증식하기 시작한다. 그 수가 늘어나 어느 순간이 되면 세포를 터트리고 밖으로 나온다. 세포는 전체 덩어리가 파열되면서 죽게 된다.

소피 마리 아이허 연구원은 “영상에서처럼 코로나19 바이러스가 인간 세포에도 작동하는 방식은 동일하다”며 “다만 인간의 경우 코로나 바이러스는 숙주 세포가 면역체계에 경고를 보내지 못하게 하는 방식으로 면역세포의 공격을 피한다”고 설명했다. 이 때문에 박쥐와 다르게 인간이 코로나 바이러스에 감염될 경우 더 많은 세포 손상을 입을 수 있다는 설명이다. 또 코로나19 바이러스에 감염된 세포는 주변 세포와 융합해 정상세포로 위장도 한다.

아이허 연구원은 “용어적 설명에서만 벗어나 사람들에게 이런 영상을 제공해 코로나19 바이러스가 세포에 침투해 인간을 아프게 하는 복잡한 과정을 이해하도록 돕는 것이 중요하다”고 말했다.

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코로나 바이러스 전파 막기 위한 교실 환기의 조건

MIT 제공
신종 코로나바이러스 감염증(코로나19) 4차 유행이 한창인 가운데 전국 유치원과 초등학교, 중학교, 고등학교가 18일 등교 개학을 시작했다. 학생들이 함께 집단 생활하는 교실은 감염 위험이 큰 공간이다. 여름이 아직 끝나지 않은 상황에서 교실에 켜놓은 에어컨도 교실 내 공기 감염을 키울 수 있다는 우려를 낳고 있다.

레온 글릭스먼 미국 매사추세츠공대(MIT) 기계공학부 교수 연구팀은 최근 학교 교실내 감염을 막으려면 학생들이 마스크를 쓰게 하고 신선한 공기를 바닥 근처로 유입했다가 천장 통풍구를 통해 빼는 방식으로 환기해야 한다는 분석 결과를 국제학술지 ‘빌딩과 환경’에 발표했다.

연구팀은 다양한 교실 구조를 놓고 환기시설과 창의 위치 등을 조절하며 공기 흐름과 에어로졸 전파를 컴퓨터 시뮬레이션으로 분석했다. 그 결과 가장 이상적인 환기 시나리오는 에어로졸이 주변 사람에게 전파되지 않고 위로 빠져나가야 한다는 사실을 알아냈다.

분석에 따르면 공기를 위로 보내는 데는 사람의 체온이 중요한 역할을 한다. 사람의 몸은 36.5도로 실내 대기보다 뜨겁다. 사람 주변의 공기는 데워지며 조금씩 위로 상승한다. 실내온도가 25도일 때 사람의 주변 공기는 초속 약 0.15m 속도로 천장으로 향한다.

연구팀은 이때 실내에서 마스크를 착용하는 것이 중요하다는 점을 확인했다. 마스크가 호흡을 통해 나오는 에어로졸의 속도를 줄여 사람이 만든 상승기류에 갇혀 퍼지지 않도록 하기 때문이다. 정상적인 날숨은 초속 1m로 배출되는데 기침을 할 경우 속도가 더 빨라진다. 반면 마스크는 사람이 내뱉는 공기 속도를 초속 0.1m로 떨어트린다.

현재 방역당국은 각급 학교 교실에서 환기를 할 때는 양쪽 창문을 열어 맞바람이 생기도로 지침을 내렸다. 바람을 통해 실내 공기를 빠르게 순환시키겠다는 계산이다. 하지만 연구팀 분석을 보면 이런 환기 방식이 교실 구조에 따라 오히려 에어로졸의 확산을 유발하는 것으로 나타났다. 교실 책상의 각 열이 창문과 창문 사이를 흐르는 바람이 같은 선상에 놓이는 경우다. 코로나19에 감염된 학생이 책상에 앉아있다가 배출한 에어로졸이 바람을 타고 빠르게 전파되는 것이다.

연구팀은 이를 해결하려면 창문에 환기 블라인드를 설치할 필요가 있다고 조언했다. 환기 블라인드의 각도를 조절해 창문에서 들어오는 공기를 바닥 쪽으로 흐르게 유도하는 방식이다. 이렇게 하면 신선한 공기가 교실 학생들의 발밑으로 유입된 뒤 위쪽으로 상승하기 때문에 에어로졸을 퍼트리지 않는다는 분석이다.

연구팀은 다가올 겨울에는 히터를 창문 방향으로 틀어야 한다고 추천했다. 겨울철 온도가 낮은 창문 쪽에는 공기가 가라앉는데 여기에 확진자가 앉아 있을 경우 환자가 내뿜은 에어로졸이 교실 바닥 전체에 내려 앉았다가 사람이 호흡하는 높이까지 올라오는 것으로 나타났다. 만약 창문 온도를 히터로 먼저 높이면 이런 공기흐름이 생기지 않는 것으로 나타났다.

글릭스먼 교수는 “마스크 착용과 구조를 고려한 환기 효율을 높여 학생이 호흡하는 위치의 에어로졸 농도를 최소화하는 것이 교실 환기의 핵심”이라고 말했다.

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천명 - 타로 충주 루나 선생님