변기 에어로졸 초속 2m로 8초 내에 1.5m 위로 분출
작은 물방울은 공기 중에 수 분 동안 존재
변기 통한 병원균 확산 차단 전략 개발에 도움 기대

최근 코로나19에 대한 뉴스가 줄어서 그렇지만 코로나19는 여전히 우리 곁에 있다. 코로나19는 감염자의 타액이나 접촉을 통해 확산되는 것으로 알려져 있다. 또 하나 잘 알려지지 않은 감염 경로가 바로 화장실이다. 감염자의 배설물이 에어로졸화 돼 공기 중으로 확산될 수 있다는 것이다. 코로나19 뿐만 아니라 다양한 병원균이 화장실을 통해 퍼진다. 유체역학 연구자들이 새로운 방법을 통해 변기 속 배설물이 어떻게 확산되는지 제대로 확인했다.

미국 콜로라도 볼더대 토목·환경·건축공학과 연구팀은 뚜껑을 닫지 않고 화장실 변기 물을 내리면 에어로졸이 공중으로 빠르게 튀어오른다는 사실을 재확인했다고 10일 밝혔다. 이번 연구 결과는 기초과학 및 공학 분야 국제학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 12월 8일자에 실렸다.

변기 물을 내릴 때 물에 녹아 있는 눈에 보이지 않는 작은 입자들이 공기 중으로 방출된다는 사실은 60년 전부터 잘 알려져 있다. 이 때문에 에어로졸화된 입자는 병원균을 운반하는 매개체로 공중 화장실 이용자는 쉽게 감염 위험에 노출되는 것으로 알려져 있다.

대장균, 노로바이러스, 아데노바이러스, 코로나바이러스 등 각종 병원체를 운반할 수 있는 에어로졸 입자 궤적과 속도를 파악하는 것은 소독과 환기 전략을 통해 노출 위험을 완화시키는데 도움이 된다. 그렇지만 아직 에어로졸 입자의 확산 형태와 속도는 명확히 밝혀지지 않았다.

이에 연구팀은 변기 위와 변기 속, 변기 바깥에 밝은 녹색 펄스 레이저를 조사하고 두 대의 초고속 카메라를 주변에 설치했다. 연구팀은 일반 화장실과 똑같은 방식으로 뚜껑이 없는 수세식 변기를 설치한 다음 깨끗한 수돗물을 내릴 때 상태를 촬영했다.

분석 결과 변기 물을 내릴 때 에어로졸 입자는 초속 2m의 속도로 빠르게 분출되고 8초 이내에 변기 위 약 1.5m 높이까지 도달하는 것으로 나타났다. 큰 물방울은 공중으로 올라갔다가 곧바로 표면에 가라앉는 경향이 있지만 100만분의1m 크기의 더 작은 입자는 공기 중에 수 분 동안 떠 있다는 것을 확인했다. 에어로졸 입자는 솟아올라 뒤쪽 벽 방향으로 올라가는 것으로 확인됐지만 움직임은 유동적이어서 예측이 어렵다.

연구팀에 따르면 변기 안에 화장지 같은 다른 폐기물이 있을 경우 에어로졸 입자의 속도나 방향 등은 달라질 수 있다고 밝혔다.

연구를 이끈 존 크리말디 교수(수력학·환경유체역학)는 “이번 연구는 화장실 변기에서 물을 내릴 때 육안을 보이지 않는 아주 작은 물방울들이 어떻게 공기 중으로 빠르게 분출되는지 보여주고 있다”라고 말했다. 크리말디 교수는 “수세식 화장실은 변기 속 배설물을 효과적으로 내려보내 제거하는 것이지만 반대로 위쪽으로 입자화시켜 올려 보내기도 한다”며 “이번 연구 결과는 공공 화장실에서 병원균에 대한 노출 위험을 줄이기 위해 개선된 배관 설계나 소독, 환기 전략을 만드는 데 도움이 될 것”이라고 설명했다.