코로나19 팬데믹 시대, 음압격리병실의 중요성이 강조되고 있다. 음압격리병실은 병실 내부의 병원체가 외부로 퍼지는 것을 차단하는 특수 격리병실로, 지난해 코로나19 발생 이후부터 음압격리병실 확충의 필요성이 부각되어 왔다. 그러나 음압격리병실은 팬데믹 상황이 아닐 때 활용방안이 없어 병원들이 갖추기를 꺼리기 때문에 누적 확진자 수의 1% 정도 갖추어져 있는 실정이다.
KCL은 국토교통부가 지원하는 ‘국가 전염병 재난 대응, 자율확장 및 신속 설치·해체가 가능한 이동형 음압격리병실 사업화 모델 개발’ 과제의 연구기관으로 선정되어 평상시에는 일반 연구시설로 활용하다가 팬데믹 상황에서는 음압격리병실로 이용할 수 있는 다용도·이동형 음압격리시설 개발에 나섰다. 이에 과제 책임자인 박재성 KCL 에너지소재센터 책임연구원에게 주요 내용을 들어보았다.
2020년 전 세계는 신종 감염병인 코로나19 팬데믹에 직면하여, 1년 이상이 지난 지금까지도 경제적·인적 피해가 발생하고 있습니다. 국내 역시, 코로나19 팬데믹 피해에서 벗어날 수 없었고, 그간 3차 확산까지 이어지고 있습니다.
코로나19는 인체에 심각한 피해를 주는 바이러스의 일종으로, 인류 역사를 되짚어 보면, 독감, 신종인플루엔자 등과 같은 인플루엔자 바이러스와 SARS, MERS, COVID-19 등과 같은 코로나 바이러스가 유행 주기를 타며, 인류에 심각한 피해를 주고 있습니다.
바이러스는 예방과 초기 치료가 핵심입니다. 예방은 감염 경로를 차단하는 방법과 백신을 통한 방법이 있습니다. 백신의 개발 및 접종이 없다면, 감염 경로를 차단하는 방법이 유일한 예방법입니다. 바로 감염 경로를 파악하여 사전에 차단하는 모든 기술과 정책이 전 세계로부터 찬사를 받고 있는 K-방역의 핵심입니다.
한편, K-방역의 핵심 기술 중 하나로 바이러스 확진자를 추적하고, 확진자를 일반인과 격리하여 치료를 가능케 해야 하는데, 이때, 반드시 필요한 것이 바로 음압격리병실입니다.
음압격리병실은 병실 내부와 외부에 기압차를 발생시켜, 병실 내부의 병원균 및 바이러스의 외부 이동을 차단하는 기능을 갖는 병실입니다. 즉, 병실 내부는 항상 병실 외부보다 낮은 기압을 유지하여 병실 내부에서 외부로의 기류를 차단하는 기능을 갖는 것이 핵심이며, 이 음압격리병실은 코로나19뿐만 아니라 모든 감염병 환자의 치료를 위해 반드시 필요한 시설입니다. 팬데믹 상황을 유발한 바이러스의 종류 및 발생 역사를 보면, 인플루엔자, 코로나 바이러스와 같은 호흡기 감염 바이러스가 대부분이었고, 인플루엔자 바이러스는 40~50년을 주기로 변이를 일으켜 팬데믹 상황을 연출하고 있으며, 코로나 바이러스는 5~10년을 주기로 대유행이 발생하고 있어, 유행주기가 점차 짧아지고 있는 현실에서 음압격리병실의 필요성은 더욱 커지고 있습니다.
음압격리병실의 필요성이 커지고 있지만, 의료기관이나 병원에서 음압격리병실 도입을 꺼리고 있는 가장 큰 이유 중 하나는 바로 경제성입니다. 우리나라는 특히 도시화 비율이 매우 높고, 음압격리병실을 수용할 수 있는 대규모 의료원 및 병원이 대도시에 몰려있으며, 대도시에 위치한 의료원 및 병원은 하루에 수용 가능한 환자 수 이상으로, 매일매일 많은 환자를 수용하고 있습니다. 음압격리병실은 감염병 의심자 또는 확진자가 없을 때에는 시설 가동, 인력 배치 등의 이유로 이용에 제한이 있고, 소규모 감염병 발생 시에는 일반 종합병원에서는 환자 수용을 꺼려하고 있습니다. 이러한 근본적인 원인으로 국가의 적극적인 지원이 없는 한 음압격리병실을 보급하는데에 어려움이 있습니다.
저희 연구팀은 이러한 문제점에 초점을 맞추고 해결할 수 있는 방법을 1년 정도 고민하였고, 그 결과가 바로 이동형 음압격리병실 개발로 이어지게 되었습니다. 기술적 완성도를 더욱 높이기 위하여, 저희 연구팀은 각 요소기술별 최고의 전문가로 구성되어 있고, 또한 의료 분야에서는 국내 유수의 의과대학 연구팀이 자문기관으로 참여할 예정입니다.
최근 들어, 이동형 음압격리병실을 개발하였다는 뉴스가 종종 나오고 있습니다. 가장 대표적인 사례가 KAIST와 국내의 한 업체가 공동연구한 에어텐트형 음압병실이 대표적이고, 기타 컨테이너를 개조한 사례도 있습니다.
음압병실로 활용하는데 있어 중요한 점은 첫째, 얼마나 안정적이고, 활용성 높은 건축 구조물을 확보하는지, 둘째, 실내 음압을 안정적으로 유지하면서, 냉난방, 환기 등 재실자의 거주 기능을 확보하는지, 셋째, 실내외 미관, 쾌적성 등 환자의 심리적 안정성을 제공하는지의 관점에서 바라봐야 합니다. 본 연구에서 개발되는 이동형 음압격리병실은 이러한 요구 조건들을 반영하여 개발되며, 이 개발에는 두 가지 핵심 개념이 있습니다. 즉, ‘이동형’이라는 개념과 ‘다용도’라는 개념이고, 바로 이 두 가지가 기존 사례들과 다른 점입니다.
바이러스는 언제, 어디에 확산될지 예측하기 매우 어렵습니다. 따라서 음압병실이 부족한 바이러스 확산 지역에 긴급하게 음압병실을 구축하여 활용할 수 있게 한다면 매우 효율적으로 대응 가능할 것입니다.
본 연구에서 개발되는 이동형 음압병실은 이동형 모듈러 건축 구조체를 활용하는 기술로, 해체 이동 조립이 전국 어디라도 3일 이내에 가능토록 개발하는 것이 목표입니다. 일례로, 작년 2월 ~ 3월 대구, 경북 지역 전체에서 1일 1,000명 이상의 확진자가 발생하는 확산이 있었습니다. 만약 이때, 이동형 음압격리병실이 있었다면, 대구, 경북 인근의 충북, 경남 지역에서 확보한 이동형 음압격리병실을 일시적으로 대구, 경북에 이동시켜 중증환자 치료에 대응케 하였다면, 불필요하게 환자를 이동시켜 타 지역 주민들의 불안함을 키울 필요없이, 코로나19 팬데믹 상황을 더욱 효과적으로 대응할 수 있었을 것입니다.
앞서 언급한 바와 같이, 음압격리병실의 가장 큰 어려움 중 하나가 평상시 활용성이 거의 제로에 가까운 점입니다. 만약, 평상시 활용이 가능하게 한다면, 이러한 문제점 해결에 근접할 수 있게 됩니다. 현재 음압격리병실은 병원 건축물 내 별도의 구역에 설치하여, 바이러스 확진 환자를 수용하고 있고, 평상시에는 이 구역 출입을 제한합니다. 본 연구에서 개발하는 음압격리병실은 병원 건축물 내부가 아닌 외부에 설치하여, 별도의 제한구역 설정과 상관없이 바이러스 연구, 감염병 대응·관리 교육, 진료 및 검진센터 등의 타 용도로 활용이 가능합니다.
즉, 모듈러 건축 기술을 활용하기 때문에, 이미 기본적인 건축 공간으로써의 기능은 모두 갖추고 있습니다. 따라서 용도에 따라 응용할 수 있게 한다면, 평상시 다용도 활용이 가능하게 되며, 오히려 의료 전문가의 시설로 활용할 수 있다는 인식은 환자들로 하여금, 심리적으로 더욱 안정감을 줄 수 있을 것입니다. 이 외에도 본 연구에서 개발되는 음압격리병실은 앞서 언급한 바와 같이, 하나의 건축물로서의 기능을 하기 때문에, 검사·영상의학·의료물품 공급·의무기록 관리 등이 건물 내부에서 이루어질 수 있도록 의료 지휘통제실 및 감염병과 관련된 물자, 약품을 보관하는 창고 등의 공간을 동시에 확보할 수 있어, 효율적인 의료 동선의 구축이 가능하다는 장점도 있습니다. 이러한 기술개발이 완벽하게 이루어진다면, 현재 음압격리병실 보급에 어려움을 겪고 있는 보건의료계에 긍정적인 영향을 미칠 것이라 판단합니다.
이동형 음압병실 개발은 크게 4가지의 핵심기술 개발을 포함하고 있습니다. 첫 번째로는 이동형 병실 구조체 기술입니다. 이 기술은 ‘이솔테크’라는 기업에서 신속한 해체 → 이동 → 설치가 가능한 이동형 병실 구조체로 제작/생산할 수 있는 기술을 개발하게 됩니다.
두 번째로는 병실 내부를 음압의 상태로 유지할 수 있는 음압설비 기술이며, 해당 기술은 두 가지로 구분될 수 있습니다. 먼저 음압설비와 병실을 유지하기 위한 각종 기계/전기 설비 시스템에 대한 최적화 설계 기법이 먼저 개발되어야 하는데, 이 부분에 대해서는 ‘한밭대학교 설비공학과(조진균 교수)’에서 담당할 예정입니다. 다음으로는 설계에 따라서 실제 설비 시스템을 제작하여 설치/운영될 수 있게 해야 하는데, 이 부분은 주식회사 ‘센도리’라는 기업에서 담당할 예정입니다.
마지막으로 이러한 요소기술들이 결합된 이동형 음압병실에 대해서 과연 그 성능이 제대로 구현되는지에 대한 실증과 과학적인 데이터가 필요하고, 표준화된 모델과 제작/구축 가이드라인이 필요할 것입니다.
KCL은 이동형 음압병실에 대한 종합적인 성능평가와 함께 핵심 요소기술에 대한 표준지침 등을 개발하게 됩니다.
본 연구에 합류하는 기업과 대학은 평상시 KCL과 시험, 연구용역 등 많은 교류를 하고 있었고, 이번 연구사업은 이동형 음압격리병실 개발 개념과 추진 체계를 수립하여 각 요소 기술들을 확보한 업체와 대학을 연계하는데 KCL이 중심에 있었습니다.
이러한 사례는 KCL만이 갖고 있는 장점을 잘 활용한 사례라고 생각되며, 이러한 모델이 앞으로도 계속 이어져 나가야 한다고 생각합니다.
또한 연구팀의 최종 목표는 국내 보급은 물론이고, 기본적인 진료, 치료가 가능한 이동형 병원 구조물로의 확대 개발하여, 해외 수출까지를 목표에 두고 있습니다. 이렇게 된다면, K-방역의 글로벌 진출에 더욱 기여할 수 있을 것이라 생각됩니다.
세계 최초 다용도 이동형 음압격리병실 개발이라는 국가적으로 중대한 과제를 수행하게 된 KCL이 언론의 주목을 받고 있다.
지난 4월 연합뉴스TV ‘박진형의 출근길 인터뷰’에 과제 책임자인 박재성 KCL 에너지소재센터 책임연구원이 출연해 과제 선정의 의의와 KCL의 역할 등에 대해 소개하였다.