코로나에 가장 적합한 마스크는 무엇입니까

Sep 24, 2023

콜로라도 주립대학교 기계공학과 조교수

Christian L'Orange는 세계보건기구(WHO)로부터 유료 서비스 테스트 및 자금 지원을 포함하여 테스트용 마스크 테스트 및 평가와 관련된 자금을 받습니다.

콜로라도 주립대학교는 The Conversation US의 회원으로서 자금을 제공합니다.

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질병통제예방센터(CDC)는 지난 2년 동안 마스크 및 인공호흡기에 대한 지침을 여러 차례 변경했으며 2022년 1월 14일에 가장 최근 업데이트를 제공했습니다. 업데이트에는 천으로 된 안면 가리개가 미세먼지로부터 최소한의 보호를 제공한다고 명시되어 있습니다. 수술용 마스크나 N95 스타일 마스크와 코로나바이러스를 비교한 결과입니다. Christian L'Orange는 팬데믹이 시작된 이래로 콜로라도 주의 마스크 성능을 테스트해 온 기계 엔지니어입니다. 그는 새로운 CDC 지침과 좋은 마스크를 만드는 과학에 대해 설명합니다.

CDC는 현재 "잘 맞고 지속적으로 착용할 수 있는 가장 보호적인 마스크를 착용"할 것을 권장합니다. 그렇다면 문제는 어떤 종류의 마스크가 당신이 들이쉬는 공기를 필터링하여 당신과 당신이 내쉬는 공기를 필터링하여 주변 사람들을 위한 최고의 보호를 제공하는가 하는 것입니다.

CDC의 업데이트된 지침은 보호 계층 구조를 명확하게 제시합니다. "느슨하게 짜여진 천 제품은 최소한의 보호 기능을 제공하고, 여러 겹으로 촘촘하게 짜여진 제품은 더 많은 보호 기능을 제공하며, 잘 맞는 일회용 수술용 마스크와 KN95는 더 많은 보호 기능을 제공하며, 잘 맞는 NIOSH 승인을 받았습니다. 호흡기(N95 포함)는 최고 수준의 보호 기능을 제공합니다."

성능 관점에서 볼 때 N95 및 KN95 마스크가 최선의 선택입니다. 공급망 제한으로 인해 CDC에서는 팬데믹 초기에 N95를 착용하지 말 것을 권장했지만 오늘날 N95는 쉽게 구할 수 있으며 최대한의 보호를 원하는 경우 첫 번째 선택이 되어야 합니다.

새로운 지침에서 가장 큰 변화는 천 마스크에 관한 것입니다. CDC의 이전 지침에서는 일부 천 마스크가 허용 가능한 수준의 보호 기능을 제공할 수 있다고 밝혔습니다. 새로운 지침에서는 천 마스크가 약간의 보호 기능을 제공할 수 있지만 가장 낮은 수준에 위치한다는 점을 여전히 인정하고 있습니다.

마스크의 효과(마스크가 착용자에게 얼마나 많은 보호를 제공하는지)는 두 가지 주요 요소의 조합입니다. 첫째, 입자를 포착하는 물질의 능력이 있습니다. 두 번째 요소는 마스크 주변에서 누출되는 흡입 또는 호기 공기의 비율, 즉 본질적으로 마스크가 얼마나 잘 맞는지입니다.

대부분의 마스크 소재는 작은 섬유들이 얽힌 그물처럼 생각될 수 있습니다. 마스크를 통과하는 입자는 해당 섬유 중 하나에 물리적으로 닿으면 정지됩니다. N95, KN95 및 수술용 마스크는 공기 중 입자를 효과적으로 제거하도록 특별히 제작되었습니다. 섬유는 일반적으로 폴리프로필렌과 같은 멜트블로운 플라스틱으로 만들어지며, 가닥은 직경이 10마이크로미터(4,000분의 1인치) 미만인 경우가 많으며 머리카락 너비의 약 1/3에 해당하는 매우 작습니다. 이러한 작은 섬유는 입자를 필터링하고 수집하기 위해 마스크 내에 많은 양의 표면적을 생성합니다. N95, KN95 및 수술용 마스크에 사용되는 재료의 구체적인 구조와 두께는 다양할 수 있지만 사용되는 필터 매체는 매우 유사한 경우가 많습니다.

이러한 섬유는 서로 매우 촘촘하게 포장되어 있으므로 입자가 통과해야 하는 간격은 매우 작습니다. 이로 인해 입자가 마스크를 통과할 때 섬유에 닿아 달라붙을 확률이 높아집니다. 이러한 폴리프로필렌 소재에는 입자를 끌어당기고 잡는 데 도움이 되는 정전기가 있는 경우가 많습니다.

천 마스크는 일반적으로 면이나 폴리에스테르와 같은 일반적인 직조 소재로 만들어집니다. 섬유는 크기가 크고 밀도가 낮은 경우가 많습니다. 이는 입자가 재료를 쉽게 통과할 수 있음을 의미합니다. 더 많은 레이어를 추가하면 도움이 될 수 있지만 레이어를 쌓으면 수익이 감소하고 여러 레이어를 사용해도 천 마스크의 성능은 여전히 ​​일반적으로 수술용 마스크나 N95의 성능과 일치하지 않습니다.