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바이오에어로졸에 대한 기계공학적 연구 원문보기

기계저널 : 大韓機械學會誌, v.53 no.5 = no.390, 2013년, pp.41 - 44  

홍성결 (UNIST 기계 및 신소재공학부) ,  장재성 (UNIST 기계 및 신소재공학부)

초록
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이 글에서는 바이오 에어로졸(대표적인 예로서 공기 중의 박테리아 혹은 바이러스와 같은 공기 중의 미생물 입자를 들 수 있다)의 기본적인 연구에 대해 기계공학적인 관점에서 소개하고자 한다.

AI 본문요약
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문제 정의

  • 이와 같이 바이오에어로졸에 의한 질병은, 병이 전파되는 경로의 성격상 다른 동물로의 전염이 아주 빨리 이루어지므로 바이오에어로졸에 대한 연구 및 진단은 그 중요도가 지대하다고 할 수 있다. 그리고 바이오에어로졸의 연구 특성상 기계공학, 환경공학, 미생물학 등의 다학제간의 연구이지만 여기서는 기계공학적인 관점에서 더 얘기하고자 한다.
  • 바이오에어로졸 발생에 대한 연구로는 바이오에어로졸의 발생장치의 설계 및 제작, 발생장치에서 얻어진 바이오에어로졸의 생물학적 안정성, 발생된 바이오에어로졸 입자의 전하량 및 크기 분포도 그리고 이들 입자의 시간에 대한 변화율과 같은 발생된 입자의 여러 특징, 발생 메커니즘에 대한 연구를 진행한다. 현재 바이오에어로졸 연구의 주요 그룹에 의해 가장 많이 쓰이는 발생장치들 중의 몇 개를 들자면(3 hole) 충돌식 분무기(Collision Nebulizer)와 전기분사 에어로졸 생성기(Electrospray Aerosol Generator)를 들 수 있다.
  • 바이오에어로졸의 채집과 관련된 연구는 공기 중의 미생물 입자를 우리가 원하는 곳에 모으는 것에 관련된 연구로서 채집과정에서 발생되는 바이오에어로졸의 안정성 연구, 즉 미생물 입자의 생존 여부와 이 미생물이 숙주를 전염시킬 수 있을지의 여부에 관한 연구, 그리고 이 미생물이 배지에서 자랄 수 있는지에 관한 문제,그리고 바이오 에어로졸의 크기 및 전하량 분포도에 따른 물리적/생물학적 채집 효율 문제 등을 연구한다. 이것은 공기 중의 미생물 입자의 진단과정과도 결부되어 중요하다고 할 수 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
바이오에어로졸 연구에 사용되는 충돌식분무기의 장단점은? 이들 장치의 개요와 특징을 들자면, 충돌식분무기는 우선 압축공기를 이용하여 입자가 포함된 액상의 용액으로부터 베르누이의 원리에 따라서 용액을 끌어올리고, 압축공기가 끌어올려진 입자가 포함된 용액과 충돌하여 미세 입자를 공기 속으로 뿜어낸다. 이 장치는 가격이 저렴하고 사용하기 편한 장점이 있으나 시간에 따라서 입자들의 크기 분포도가 달라지고 1 마이크론 이하의 초미세 입자를 발생시킬 때에는 비슷한 크기의 바이오 오염물질도 같이 만들어내는 단점이 있다. 또 다른 장치로는 전기분사 에어로졸 생성기가 있는데 이 장치는 입자가 포함되어 있는 전도성 용액으로부터 전기장을 이용하여 입자가 포함되어 있는 액적을 아주 미세한 크기로 발생시키고 건조과정과 +/- 전하의 대전과정을 거쳐 우리가 원하는 전하량과 크기의 미세 입자를 발생시킨다.
바이오 에어로졸에 의한 질병의 전파는 어떻게 이루어지는가? 예를 들어, 얼마 전 세계적으로 유행했던 신종 인플루엔자 바이러스, 또 전국의 한우 및 돼지 농가에 퍼졌던 구제역 바이러스, 사스(SARS: Severe Acute Respiratory Syndrome) 바이러스, 결핵 및 홍역 바이러스, 또한 천식의 원인물질중의 하나로 알려진 곰팡이 등등 바이오 에어로졸은 우리의 일상생활에서 가벼운 증상에서부터 심각한 호흡기 질환까지 다양한 질병을 유발하는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 바이오 에어로졸에 의한 질병의 전파는 질병에 전염된 숙주 동물로부터의 체액에 의한 직접 감염에 의한 것도 있지만, 이 체액이(공기 중에서의 증발로 인한 바이오에어로졸 입자의 크기 감소로 인하여) 지상으로 바로 떨어지지 않고 먼 거리까지 공기 중으로 이동하여 숙주 동물을 전염시킴으로써 이루어지기도 한다. 예를 들어 구제역 바이러스는 발생 장소로부터 심한 경우 수백 km 떨어진 곳의 소들도 전염시킬 수 있는 것으로 알려져 있다.
바이오에어로졸이란? 바이오에어로졸(Bio-Aerosols)은 기체상의 미생물이나 생물에서 발생한 기체상의 모든 물질을 가리킨다. 예를 들어 살아있거나 죽은 미생물(박테리아, 바이러스), 미생물 부스러기, 곰팡이포자, 꽃가루, 동식물에서 발생한 알레르기 물질, 사람의 몸에서 나온 기침 및 체액, 그리고 미생물에서 발생한 독소 등을 포함한다.
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