MIT 연구진, 결핵 공기전파에 실내 기류 경로가 미치는 영향 확인

MIT와 텍사스대 사우스웨스턴 메디컬센터 공동 연구진이 실내의 전체 환기량뿐 아니라 공기가 실제로 이동하는 경로가 결핵균의 공기전파를 억제하거나 촉진할 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 논문은 8월 18일 미국미생물학회 학술지 ‘mSphere’에 게재됐으며, MIT는 8월 21일 연구 내용을 공개했다.

연구진은 결핵에 감염된 기니피그와 감염되지 않은 기니피그를 분리한 장치에서 공기 흐름과 입자 이동, 생물학적 노출을 함께 분석했다. 정체된 환경과 지나치게 강한 단방향 기류에서는 효과적인 전파가 나타나지 않았다. 반면 장치의 틈과 공기 이동 경로를 조정하고 낮은 속도의 기류를 형성하자 투베르쿨린 피부반응 전환, 결핵 항원에 대한 면역반응, 초기 감염과 일치하는 폐 염증 등 노출 증거가 확인됐다.

핵심은 시간당 공기교환 횟수와 같은 평균 환기 지표만으로 실제 노출 가능성을 충분히 설명하기 어렵다는 점이다. 연구진의 입자 추적 실험과 수송 모델 분석에 따르면 급기구와 배기구의 위치, 장치의 밀폐 상태, 감염원 주변의 국소 기류가 병원체를 포함한 에어로졸의 이동 경로를 바꿨다.

특히 작은 누출도 결과에 영향을 줄 수 있었다. 틈으로 들어온 신선한 공기가 오염된 구역을 거치지 않고 곧바로 배기구로 빠지는 ‘단락’ 현상이 발생하면, 전체 환기량이 충분하더라도 필요한 공기 흐름이 형성되지 않을 수 있다는 설명이다.

이번 결과는 현대식 생물안전 고도격리시설에서 과거의 결핵 전파 실험을 재현하기 어려웠던 이유도 보여준다. 음압과 강한 환기는 병원체의 외부 유출을 막는 데 필요하지만, 실험 장치 안에서는 입자를 빠르게 제거해 연구진이 확인하려는 전파 신호를 억제할 수 있다.

다만 이번 연구는 기니피그와 고도격리 실험시설을 대상으로 했다. 따라서 연구 결과를 기숙사, 강의실, 연구실 또는 공연장의 결핵 감염 위험에 직접 적용할 수는 없다. 사람 사이의 전파와 일반 건물 환경에서 같은 효과가 나타나는지는 별도의 검증이 필요하다.

캠퍼스 시설이나 연구실 안전을 담당하는 학생·연구자에게 이번 연구가 주는 시사점은 환기 성능을 평가할 때 공기교환량만 보지 말아야 한다는 데 있다. 급기·배기 위치와 국소 기류의 방향, 공기가 정체되는 구역, 예상하지 못한 누출 경로도 함께 점검해야 한다는 연구 근거로 이해할 필요가 있다.

세계보건기구에 따르면 2024년 전 세계에서 약 1,070만 명이 결핵에 걸렸고 123만 명이 사망했다. 결핵은 공기를 통해 전파되지만 예방과 치료가 가능한 질환이다.