코로나바이러스, 공기(에어로졸)로 전염될 수 있는가?

Weekly Korea EDIT
2020년 10월 9일
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코로나바이러스는 공중에서 2미터 이상 이동할 수 있는가?

연구에 따르면 그럴 수 있다고는 하지만, 이러한 사례에 의해 얼마나 많은 전염병이 발생했는지는 확실하지 않다.

사람들은 기침, 재채기, 대화, 노래, 소리, 심지어 호흡만 할 때도 다양한 크기의 비말을 내 뿜는다. 코로나바이러스는 이 입자들을 히치하이킹할 수 있다. 최소한 2미터 거리를 유지하는 것에 대한 조언은 더 큰 입자들이 멀리 가기 전에 땅으로 떨어진다는 생각에 기반한다.

그러나 일부 과학자들은 에어로졸이라고 불리는 더 작은 입자에 초점을 맞추었다. 이것들은 공기 중에 몇 분에서 몇 시간 동안 머물 수 있고, 통풍이 잘 되지 않으면 방을 통해 퍼지고, 집중되어 흡입하면 감염의 위험이 발생할 수 있다.

에어로졸의 경우 "6피트(2미터)는 마법의 거리가 아니며, 더 멀리 떨어져 있는 것이 좋다"고 미국 버지니아 공대에서 전염병의 공중 전염을 연구하는 Linsey Marr는 말한다.

일부 과학자들은 에어로졸과 바이러스에 대한 보호 조치를 취할 충분한 증거가 있다고 말한다. 그들은 일반적인 조언 외에도 실내에서 환기 및 공기 정화 시스템의 필요성을 강조한다. 더 좋은 것은, 다른 사람들과 교류할 때 야외에서 지내는 것이라고 그들은 말한다.

■ 에어로졸 바이러스입자 있어도 감염능력 있는지가 관건

코로나바이러스의 공기전파 논란이 뜨겁다. 비말(침방울)을 통한 직·간접적인 전염 말고도 공기 중에 떠다니는 바이러스에 의해 전염될 수 있다는 가능성이 제시됐다.

내로라하는 전 세계 과학자들도 사스코로나바이러스-2(SARS-CoV-2 또는 2019-nCoV)의 공기전파 가능성을 두고 의견이 분분하다.

호흡기 감염을 유발하는 바이러스는 여러 가지 크기의 입자를 통해 전파가 가능하다. 크기에 따라 입자의 지름이 5~10μm 보다 크면 ‘비말’, 5μm 보다 작으면 ‘비말핵’ 혹은 ‘에어로졸’로 정의한다. 에어로졸은 연기나 안개처럼 기체 중에 고체 또는 액체의 미립자가 부유하고 있는 입자를 총칭하는데, 그 크기는 0.0001~5μm 정도다.

상대적으로 큰 비말은 중력으로 인해 감염원으로부터 2m 이내의 거리에 대부분 떨어진다. 비말이 이동하는 거리는 대화, 기침, 재채기에 따라 달라질 수 있으며, 이중 재채기는 가장 멀리 비말을 보낼 수 있는 수단이 된다. 비말에 의한 감염은 비말을 직접적으로 흡입하거나, 접촉 매개물(가령, 비말이 묻은 문고리나 엘리베이터 버튼)을 거쳐 간접적으로 일어날 수 있다.

반면, 에어로졸의 경우 더 멀리 이동한다. 미국 MIT 연구진은 바이러스를 함유한 에어로졸이 7~8m 가량 이동할 수 있다는 분석을 내놓으며, 보건당국이 권장하는 2m 거리두기 기준을 더 강화해야 한다는 의견을 밝히기도 했다(JAMA Insights, 2020). 또 최근 중국 군사의학과학원 연구진은 병원 중환자실의 공기 표본을 채취해 검사한 결과, 바이러스가 환자로부터 최대 4m까지 전파된다는 연구결과를 발표했다(Emerging Infectious Disease, 2020).

■ 에어로졸에 포함된 바이러스가 감염성 있는지 확인해야

하지만 특정 바이러스 입자가 에어로졸 상태로 있을 수 있다는 것과 공기전파까지도 가능한지 여부는 다른 차원의 문제다. 공기전파는 비말전파와 다른 몇 가지 특징이 있다. 첫째, 지름이 5μm 보다 작은 에어로졸 내에 병원체(바이러스)가 존재해야 한다. 둘째, 에어로졸이 충분한 시간 동안 공기 중에 머물러 있어야 하며, 2m 이상의 거리에 있는 사람을 감염시킬 수 있어야 한다. 신종 바이러스가 출현할 때마다 공기전파 가능성 여부는 학계에서도 매우 중요한 이슈로 부각된다.

공기전파 여부를 규명하려면 우선 다양한 크기의 에어로졸에 포함되어 있는 바이러스가 감염성이 있는지를 파악해야 한다. 바이러스는 감염성의 정량지표로 최소감염량(minimum infectious dose)이라는 개념을 사용한다. 이는 한 개체를 감염시킬 수 있는 바이러스의 최소 입자 수를 의미하며, 최소감염량이 적을수록 감염성이 높다.

바이러스의 최소감염량은 바이러스의 농도, 노출 시간, 숙주의 면역상태, 바이러스의 병원독성 등 복합적 요인에 의해 결정된다. 예컨대, 에어로졸의 크기가 작아질수록 공기 중에서 멀리 이동할 수 있지만, 에어로졸에 포함된 바이러스 입자 수는 그만큼 적어지고 감염성은 떨어진다.

밀폐된 공간에서는 바이러스 농도와 노출 시간이 감염 여부를 결정하는 중요한 요소로 작용하며, 실험 조건 설정이 상대적으로 용이하다. 하지만 실제 환경처럼 열린 공간에서는 공기 흐름의 속도, 방향 등 예측하기 어려운 변수까지 고려해 감염성을 판단해야 한다. 에어로졸에 포함된 바이러스 입자 수, 배출 방법, 에어로졸 액체의 점도에 따라 달라진다.

비말 형태로 배출되더라도 수초 내에 증발에 의해 크기가 작아져 감염원으로부터 더 멀리 이동할 수도 있는데, 이 과정도 습도의 영향을 받는다. 이러한 복합적 요인을 모두 고려해야 하므로 바이러스의 공기전파 가능성을 규명하는 데는 몇 년이 걸린다.

■ 코로나바이러스 공기전파 된다 VS 안된다

코로나바이러스가 에어로졸 상태로 전염될 수 있는지에 대해서는 의견이 엇갈리고 있다. 중국과 미국의 연구진이 백화점 입구, 병원 내외부 등의 공공장소에서 코로나19 RNA를 검출했다고 보고했으나, 채집된 에어로졸 샘플이 세포를 감염시킬 수 있는지 까지는 밝혀지지 않았다.

세계보건기구(WHO)는 바이러스 RNA 검출이 전파 능력이 있는 바이러스의 존재를 의미하는 것은 아니라고 주장한다. 또한, WHO가 중국의 7만5000여명 코로나버이러스 환자를 자체 조사한 결과에서도, 공기전파의 증거는 찾을 수 없었다고 발표한 바 있다(JAMA, 2020).

미국 연구진은 코로나19가 에어로졸에서 3시간, 무기물 표면에서는 2~3일간 생존할 수 있다고 분석했다(NEJM, 2020). 또 코로나19 환자 2m 이내 공기 표본에서 사스코로나바이러스-2의 RNA를 발견했다는 연구도 있다(medRxiv, 2020). 그러나 이들 연구는 인공적인 조건 하에서 도출된 결과라는 점에서 실제 생물학적 환경을 완벽히 반영하지는 못한다.