과학자들은 당신이 변기에 물을 내릴 때 무엇이 나오는지에 대해 빛을 비춥니다
날짜:
2022년 12월 8일
원천:
콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스
요약:
공중 화장실의 병원체 노출 위험에 대한 새로운 시각화는 또한 이를 줄이는 데 도움이 되는 방법론을 제공합니다.
콜로라도 볼더 대학의 새로운 연구 덕분에 과학자들은 완전히 새로운 관점에서 변기 물 내리기의 영향을 확인했습니다. 이제 세상도 그렇게 할 수 있습니다.
밝은 녹색 레이저와 카메라 장비를 사용하여 CU Boulder 엔지니어 팀은 육안으로 볼 수 없는 작은 물방울이 뚜껑이 없는 공중 화장실 변기 물을 내릴 때 공기 중으로 빠르게 분출되는 방식을 밝히기 위해 실험을 진행했습니다. Scientific Reports 에 게재된 이 연구는 생성된 에어로졸 기둥을 직접 시각화하고 그 안에 있는 입자의 속도와 확산을 측정한 최초의 연구입니다.
이러한 에어로졸 입자는 병원균을 옮기는 것으로 알려져 있으며 공중 화장실 이용객에게 노출 위험을 초래할 수 있습니다. 그러나 질병에 대한 잠재적인 노출에 대한 이 생생한 시각화는 또한 질병을 줄이는 데 도움이 되는 방법론을 제공합니다.
"볼 수 없는 것이라면 없는 척하기 쉽습니다. 하지만 이 비디오를 본 후에는 같은 방식으로 변기 물을 내리는 것에 대해 다시는 생각하지 않을 것입니다."라고 수석 저자인 John Crimaldi가 말했습니다. 토목, 환경 및 건축 공학 연구 및 교수. "이 과정의 극적인 시각적 이미지를 만들어서 우리 연구는 공중 보건 메시지에서 중요한 역할을 할 수 있습니다."
연구자들은 변기 물을 내릴 때 고체와 액체가 설계된 대로 내려가지만 작고 보이지 않는 입자도 공기 중으로 방출된다는 사실을 60년 넘게 알고 있었습니다. 이전 연구에서는 과학적 도구를 사용하여 수세식 변기 위의 이러한 공기 중의 입자의 존재를 감지하고 더 큰 입자가 주변 표면에 떨어질 수 있음을 보여주었지만 지금까지 아무도 이러한 기둥이 어떻게 생겼는지 또는 입자가 어떻게 거기에 도달했는지 이해하지 못했습니다.
대장균, C. 디피실, 노로바이러스 및 아데노바이러스와 같은 병원균을 운반할 수 있는 이러한 입자의 궤적과 속도를 이해하는 것은 소독 및 환기 전략 또는 개선된 변기 및 수세식 설계를 통해 노출 위험을 완화하는 데 중요합니다. COVID-19(SARS-CoV-2)를 유발하는 바이러스는 사람의 배설물에 존재하지만 화장실 에어로졸을 통해 효율적으로 퍼진다는 결정적인 증거는 현재 없습니다.
크리말디는 "사람들은 화장실에서 에어로졸이 방출된다는 사실을 알고 있었지만 볼 수는 없었다"고 말했다. "우리는 이것이 이것에 대해 아는 사람들조차 이해하는 것보다 훨씬 더 활기차고 빠르게 퍼지는 깃털이라는 것을 보여줍니다."
이 연구는 이러한 공기 중의 입자가 초당 6.6피트(2미터)의 속도로 빠르게 분출되어 8초 이내에 화장실 위 4.9피트(1.5미터)에 도달한다는 것을 발견했습니다. 가장 큰 물방울은 몇 초 안에 표면에 가라앉는 경향이 있지만 더 작은 입자(5미크론 또는 100만분의 1미터 미만의 에어로졸)는 몇 분 이상 공기 중에 부유할 수 있습니다.
욕실 고객이 걱정해야 하는 것은 자신의 쓰레기만이 아닙니다. 다른 많은 연구에서는 병원균이 수십 번 변기 안에 남아 잠재적인 노출 위험을 증가시킬 수 있음을 보여주었습니다.
크리말디는 "화장실의 목표는 변기에서 오물을 효과적으로 제거하는 것이지만, 반대로 많은 내용물을 위쪽으로 뿌린다"고 말했다. "우리 연구소는 이 문제를 개선하고 완화하기 위한 기반을 제공하는 방법론을 만들었습니다."
시간 낭비가 아니야
Crimaldi는 CU Boulder에서 Ecological Fluid Dynamics Lab을 운영하고 있으며 레이저 기반 기기, 염료 및 거대한 유체 탱크를 사용하여 악취가 우리의 콧구멍에 도달하는 방식부터 화학 물질이 난류 수역에서 어떻게 이동하는지에 이르기까지 모든 것을 연구합니다. 실험실의 기술을 사용하여 변기 물을 내린 후 공기에서 일어나는 일을 추적하는 아이디어는 편리함, 호기심 및 상황 중 하나였습니다.
지난 6월 한 주 동안 환경 공학 프로그램의 동료 교수인 Karl Linden과 Mark Hernandez와 Crimaldi 연구실의 대학원생 몇 명이 그와 함께 실험을 설정하고 실행했습니다.
그들은 두 개의 레이저를 사용했습니다. 하나는 변기 위에서 지속적으로 빛을 발했고, 다른 하나는 동일한 영역에 빠른 펄스의 빛을 내보냈습니다. 일정한 레이저는 공기 중 입자가 있는 공간의 위치를 밝히고 펄스 레이저는 속도와 방향을 측정할 수 있습니다. 한편 두 대의 카메라가 고해상도 이미지를 촬영했습니다.
변기 자체는 북미 공중 화장실에서 흔히 볼 수 있는 것과 같은 종류였습니다. 수동이든 자동이든 관계없이 벽 근처 뒤쪽에서 튀어나온 원통형 플러싱 메커니즘과 함께 뚜껑이 없는 장치로 플러시미터 스타일 밸브로 알려져 있습니다. . 새로 지은 깨끗한 화장실은 수돗물로만 채워져 있었다.
그들은 이 순간적인 실험이 시간 낭비일 수 있다는 것을 알고 있었지만, 그 대신에 그 연구가 큰 화제를 불러일으켰습니다.
"우리는 이 에어로졸 입자가 그냥 떠오를 것이라고 예상했지만 로켓처럼 나왔습니다."라고 Crimaldi는 말했습니다.
활기차고 공기 중의 물 입자는 대부분 후방 벽을 향해 위쪽과 뒤쪽으로 향했지만 그 움직임은 예측할 수 없었습니다. 연기는 또한 연구실 천장까지 올라갔고, 갈 곳이 없었기 때문에 벽에서 바깥쪽으로 이동하여 방으로 앞으로 퍼졌습니다.
실험 설정에는 그릇에 고형 폐기물이나 화장지가 포함되지 않았으며 노점이나 이동하는 사람이 없었습니다. 이러한 실제 변수는 모두 문제를 악화시킬 수 있다고 Crimaldi는 말했습니다.
그들은 또한 작은 튜브를 통해 공기 샘플을 흡입하고 그 위에 빛을 비추어 입자를 세고 측정할 수 있는 장치인 광학 입자 계수기로 공기 중의 입자를 측정했습니다. 작은 입자는 공기 중에 더 오래 떠 있을 뿐만 아니라 코털을 벗어나 폐 깊숙이 도달하여 인체 건강에 더 해로울 수 있으므로 입자의 수와 크기를 아는 것도 중요했습니다.
이러한 결과가 당황스러울 수 있지만 이 연구는 배관 및 공중 보건 전문가에게 공중 화장실에서 병원균에 대한 노출 위험을 줄이기 위해 개선된 배관 디자인과 소독 및 환기 전략을 테스트할 수 있는 일관된 방법을 제공합니다.
크리말디는 "에어로졸 기둥이 어떻게 발달하고 어떻게 움직이는지 알지 않고서는 이러한 개선을 효과적으로 수행할 수 없다"고 말했다. "이 보이지 않는 깃털을 볼 수 있다는 것은 게임 체인저입니다."
출처 : https://www.sciencedaily.com/