코로나19 감염원리와 정전식 보건마스크의 중요성

[The_Implementation]

코로나19의 국내 유행이 꽤나 확실히되는 상황에서, 이참에 코로나바이러스가 어떻게 세포 속으로 침투할 수 있는지 그 원리를 간단히 설명하겠습니다. 그리고 왜 마스크를 쓰는것이 바이러스 예방에 좋은지도요.

코로나 바이러스는 0.1um정도 지름의 바이러스로서 초소형 세균도 아무리 해봐야 0.3um로 작아지는게 한계며, 대부분 1um를 훌쩍 넘기는 세균들에 비하면 엄청난 초소형입니다. 바이러스가 이렇게 작은 이유는 스스로가 먹이를 섭취하고, 영양분을 추출하고, 필수물질을 합성할 아무런 생물적 기반도 가지고 있지 않기 때문입니다.

바이러스는 거의 모든 필수활동을 숙주 세포에게 아웃소싱한다는 특징이 있습니다. 그리고 바이러스의 최우선 목적이란게 있다면 그건 본인의 유전물질인 RNA를 숙주세포로 침투시키는 겁니다. 그 RNA가 DNA에 잘 끼여들어서 복제된 후에 바이러스를 이루는 물질을 만들도록 세포에게 아웃소싱시키고, 바이러스가 많이 생산되면 바이러스들이 숙주세포를 파열시키면서 나오게 됩니다.

이러한 원리 때문인지, 바이러스는 인지질막과 단백질 껍데기가 RNA를 보호하는 기본적인 구조를 가집니다.

바이러스가 살아있는 세포와 접촉하게 된다면, 세포 내부로 들어갈 방법을 찾아야 합니다. 이때 코로나바이러스 외부를 둘러싼 저 왕관(corona)같은 구조가 중요합니다. 단백질로 이루어진 저 왕관이 세포의 피아식별장치를 혼란시키기 때문입니다.

세포는 가끔 세포막으로 영양분이나 특정 물질을 이동시키고 그걸 흡수할 수 있는데, 이러한 물류역할을 하는 자루(?)의 세포막에는 코로나바이러스같은 외부 표식이 달립니다. 세포벽에는 이러한 외부 표식을 식별하는 식별 수용체가 있는데, 이 식별 수용체를 속이면, 세포 내로 흡수되어서 진입할 수 있습니다. 바이러스는 그러한 방식을 흉내냄으로써 세포 내부로 침투할 수 있습니다.

요렇게 바이러스 세포막이 숙주세포의 세포막과 융합하면서 RNA를 세포로 들이붓게 됩니다.(코로나19도 이와 비슷한 원리로 감염을 일으킬거라 생각합니다.)

그러면 이제 다시 바이러스가 숙주세포를 뚫고 나온 상황으로 돌아가봅시다. 이러한 세포 주변에는 많은 양의 물들이 고여 있습니다. 그래서 보통 바이러스는 거의 절대다수가 물에 둘러싸여서 나옵니다. 애초에 바이러스가 뚫고 나올 폐포나 비강이나 몸 내부의 세포들부터가 체액에 둘러싸여있으니까요. 아님 땀이나 분변 등이거나.

이렇게 미세한 물덩이에 고인 바이러스들은 기침을 통해 물방울로 전파되거나 또는 담배연기든 고체반죽들이든 뭔가 보호받을 수 있는 껍데기를 탄다면 오래 생존하면서 미세먼지처럼 공기중에서 떠다닐 수 있는거죠.

그런데 이렇게 물에서 바이러스가 퍼지는 상황에서 바이러스는 꽤나 큰 물방울 안에 갇혀서 퍼질 수밖에 없습니다. 그건 바이러스와 물이 둘다 전기적으로 극성인 부분을 가지기 때문에 화학적인 결합을 이루고 있기 때문입니다.

물이란 물질은 분자 수준으로 휘어져 있기 때문에 무지하게 극성이 강해서 (+)극과 (-)극이 굉장히 잘 눈에 띄는 대전체와 같은 물질입니다. 당연히 (+)극과 (-)극을 가지는 분자나 이온을 굉장히 잘 둘러싸고 녹이는 성질을 가지고 있으며, 그렇기 때문에 기름같이 (+)(-)극이 거의 없는 물질과 섞이면, 물끼리만 섞이면서, 밀도차 때문에 기름은 위에, 물은 밑에 가라앉는 거지요. 이 전기적 극성을 가진다는 특성이 매우 중요합니다.

물의 전기적 결합력이 세서(수소결합이라 칭해짐) 매우 작은 바이러스는 강력한 전기적 힘에 압도되어서(아마 다른 화학적 힘도 작용할거임. 기억이 안나서. 그리고 아마 외부 단백질도 극성이었을겁니다), 물에서 벗어나지 못하고 자기 몸집보다 더욱 큰 물방울이나 반죽에 싸여서 미세먼지급이나 그보다 더욱 큰 크기로 떠다니게 되는데, KF급 마스크는 정전기식 마스크라서 미세한 수증기(극성)와 대전된 미세먼지를 매우 잘 잡아냅니다.

보통 사람들은 미세먼지 마스크가 체처럼 미세먼지를 거르는 물건이라고 잘못 알고 있습니다. 마스크가 그렇게 촘촘한 구조를 가지고 있으면, 사람이 숨을 쉬기 위해서 까딱하면 수기압~수십기압의 무지막지한 압력차를 가해야 하는데, 현실적으로 그럴 수도 없거니와 그랬다간 자칫 배가 터져 죽을 정도의 압력입니다. 그런 짓을 하는게 바로 바닷물에서 민물을 만드는 해양 담수화 플랜트인데, 이온이 녹아있는 물에서 이온을 분리하기 위해서 말그대로 수십-수백 기압의 압력을 들이부어서 녹아있는 소금을 거릅니다. 

N95급 필터 성능

거의 대다수의 필터와 마스크는 흡기저항을 줄이기 위한 매우매우 느슨한 섬유구조를 가지고 있습니다.(담배연기가 통과하는 원인) 즉, 보통 크기 미세입자는 다 뚫고 들어갈 크기입니다. 하지만, 그럼에도 섬유 자체가 전기적으로 대전되어있기 때문에, 0.3um이든 0.1um급이든 전기적으로 대전된 극성 물질을 공기 중에서 거를 수 있는 겁니다. 오히려 극성 물질이면, 기준이 되는 입자 사이즈보다 더 작은 물체는 더 잘 걸러요! 정전기가 아예 없는 섬유질은 그냥 좀 촘촘한 일반식 면 방한대나 손수건이나 다름없는 방호력을 가진다 보면 됩니다.

마스크 자체가 정전식 원리를 가지기 때문에 사실은 보통 물방울 비말 크기인 5um정도는 KF80도 생각보다 훨씬 잘 걸러내며(99.9%는 암만봐도 아닌거같다 수정), 0.1um의 바이러스가 떠다닌다 할지라도 수십%정도는 거를 겁니다. 왜냐면 단백질 자체도 어느정도 전기적 극성이 있고 물이 조금 묻어있을 수도 있기 때문이죠(뭐 애초에 위의 이유 때문에 바이러스는 수um크기의 물방울로 떠다니지만요)

그러므로 보통 코로나19 방호에는 다음의 관계가 성립합니다.

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면 방한대 < 일반 부직포 마스크나 덴탈 마스크 << KF80(방진2급) < KF94, KF99(방진1급, 특급)

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마스크가 쓸모없다고 주장하는 사람들이나, 방한대나 덴탈마스크정도로 괜찮다는 사람은 본인의 생각을 꼭 수정하시기 바랍니다. 그거 없는거보다 나아서 쓰는거지, 방호력이 충분해서 쓰는거 아닙니다. 특히 마스크가 입에 닿는다... 이거 아주 안 좋은데, 물이 마스크에 고이면 물분자가 마스크와 대량 접촉해서 마스크 정전기를 무효화시키거든요.

KF나 미국 인증이나 유럽 인증이나 방진급수 없는 마스크는 대부분 일반 부직포 마스크이며, 없는것보단 나은 정도의 수준이라는 걸 기억해주세요. 그래도 그냥 노출된 입보다는 훨씬 낫습니다.

그리고 마스크를 쓰더라도 눈에 비말이 들어간다면 그게 호흡기로 연결되서 감염을 일으킬 수 있다는 점도 꼭 명심해야하며, 뭘 하든 마스크 바깥과 얼굴을 자주 만지는 습관이 있다면 고치셔야 합니다.

[다크킬러]

좋은 정보 감사합니다