코로나 19 (SARS-CoV-2) 바이러스를 막을 수 있는 최적의 표면 환경은?

(Drying time of a 5-nanoliter droplet as a function of the contact angle on the surface. Credit: R. Bhardwaj and A. Agrawal)

코로나 19 는 주로 비말을 통해 전파됩니다. 많은 과학자들이 이 비말이 어떻게 퍼지고 사람에게 감염되는지를 집중 연구하고 있습니다. 인도 봄베이 공대의 연구팀은 친수성 (hydrophilic, 물을 끌어당기는 성질) 및 소수성 (hydrophobic, 물을 거부하는 성질) 소재 표면에서 일반적인 호흡기 비말과 비슷한 크기의 5나노리터(nanoliter) 물방울이 마르는 시간을 조사해 바이러스의 생존 가능성이 큰 환경을 조사했습니다. 참고로 친수성 표면에서 물방울은 옆으로 넓게 퍼지기 때문에 끝부분의 각도가 90도 이하이며 소수성 표면에서는 물방울이 형태를 유지해서 90도 이상의 각도를 만들 수 있습니다. (그림 참조)

연구팀에 따르면 낮은 각도의 물방울을 만드는 친수성 소재 표면에서 소수성 소재 표면에 비해 비말이 4배 정도 빠르게 마를 수 있습니다. 바이러스를 대상으로 실험이 진행된 것은 아니지만, 코로나 19를 일으키는 SARS-CoV-2 바이러스는 건조한 환경에 약하기 때문에 바이러스의 생존 시간 역시 친수성 소재 표면에서 짧다고 추정할 수 있습니다. 이는 마스크나 보호 안경, 보호복, 장갑 등 개인 보호 장비 뿐 아니라 많은 사람이 자주 접촉하는 손잡이 같은 부분의 항바이러스성 소재 개발에도 도움을 줄 수 있습니다.

물론 소재 특성에 따라 반드시 물을 밀어내는 소수성 소재를 써야 하는 경우도 있습니다. 그런데 이 경우 148도 정도의 각도에서 가장 건조 시간이 길다는 사실이 확인됐습니다. 앞으로 코로라 19 감염 예방을 위한 소재 개발에서 참고해야 할 부분입니다.

코로나 19가 유행한지도 이제 반 년이 넘어갑니다. 코로나 19에 대해 많은 사실들이 알려지면서 이에 대한 우리의 대응 방식도 더 정교해지고 있습니다. 바이러스를 최대한 차단할 수 있는 소재 역시 그 중 하나일 것입니다. 현재 우리가 사용하는 마스크는 미세 먼지에 초점을 맞춘 것인데, 바이러스 전파 차단데 더 최적화되면서 숨쉬기 편한 마스크가 나와주기를 기대합니다.

참고

https://phys.org/news/2020-08-masks-ppe-hydrophilic-surfaces-infection.html

"Tailoring surface wettability to reduce chances of infection of COVID-19 by a respiratory droplet and to improve the effectiveness of personal protection equipment," Physics of Fluids (2020). aip.scitation.org/doi/10.1063/5.00020249

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