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[오피니언] 비말차단 측면에서 KF94보다 KF80이 더 효과가 있었습니다.
회원작성글 softbrain(일반인)
  (2020-03-27 09:34)

예전에 했었던 실험에 이어서 이번에는 마스크 사용시 필연적으로 발생하는 마스크와 얼굴 사이의 틈에 대해 궁금하게 되었습니다. 

- 실험 배경(History)입니다. -

스에 보면 KF94보다 KF80의 보급을 늘리겠다는 보도를 합니다 

똑같은 원자재로 KF80을 만들면 1.5배 더 만들 수 있다고 합니다.
아무리 그래도 더 좋은 걸 줘야지 생산량 때문에 품질이 저하된 제품을 주는건가?
하면서 맘속 한편에 불편이 있었습니다
그러다 KF94가 KF80보다 비말 차단에 더 좋지 않을까 생각을 하고 실험을 해 보았습니다.
(3월 25일 BRIC소리마당 게재)
실험을 해보니 KF94나 KF80 둘 다 차단이 완벽했습니다. 투과되는 비말은 둘 다 0이었습니다.
https://youtu.be/ANcctr5LI3M

그래서 예전 실험결과는 KF80이나 KF94나 비말 차단되니 숨쉬기 편한 KF80써도 된다는 결과였고,
약국에서 KF94 재고가 없어서 KF80 주면 "감사합니다" 해야지 "얼굴 찌푸리면 안 된다" 정도 결론이었습니다. 
그리고 KF80이 숨쉬기에도 더 좋잖아요.. 

예전 댓글로 Phyphar 교수님께서 공기투과율 측면에서는 KF80의 안면부 흡기저항 규격기준은 60 Pa (Pascal), KF94는 70 Pa 이라고 알려주셨습니다.(교수님 정보 감사합니다 꾸뻑~)

- 이번 실험 내용입니다 -

그런데 일반적으로 마스크 쓸 때 틈이 없게 쓴다는 것은 거의 불가능하지 않나 싶었습니다. 
그래서 이번 실험은 실제 일반사람들이 마스크를 착용했을 때 필연적으로 생기는 마스크와 얼굴 사이의 틈이 있을 경우에는 KF94와 KF80이 어떻게 차이가 날 지 궁금했습니다. 설마 틈이 있을 경우에는 흡기저항이 작은 KF80이 더 좋은 결과가 나오는 것 아니야? 하는 상상도 하면서요..

그런데 상상이 현실이 되어 버렸습니다. 1mm이하의 틈이 있을 경우에.. 

실험결과로는 KF80이 비말차단에 더 효과적인 것으로 나타났습니다. 그것도 무려 4배 차이나...

실험 영상입니다. 실험 영상이 유익하기는 하나 재미없다고 하시는 분이 많아 안지루하게 좀 멘트도 달아봤습니다. 

https://youtu.be/RDCU6_TL0YA

이제까지 왜 더 비싸게 돈 주고 KF94를 사려고 했지? 하는 생각이 들더군요..

아 혹시 미세먼지는 틀리지 않겠느냐 하시는 분 계실지 모르는데,
이 비말 관련된 실험 영상 말고 일반 미세먼지 환경에서 실험을 하였습니다. 그 실험결과도 유사합니다.
영상은 오늘 퇴근 후 편집해서 올릴께요. 

그래서 정리하면
1) 완벽하게 밀폐된 마스크 착용에서 KF94나 KF80이나 동일하게 비말을 완벽하게 차단합니다.
2) 혹시 마스크에 틈이 있을 경우에는 KF80이 KF94보다 비말 차단에 효과적입니다. 

-> 그래서 KF80이 더 효과적인 듯 합니다. (많은 의견 댓글 부탁드립니다)

결국 정리하면 예전
1차 실험 결과는 만약 약국에서 KF80주면 실망하지 말고 "감사합니다" 하고 좋게 생각하고 받아야지 "왜 KF94주세요" 하면 안된다 였다면, 이번 실험 결과는 약국에서 KF80있는데 KF94 주려고 하면 "KF80주세요" 하고 KF94주는 것에 대해 기분 나빠해야(?) 할 상황이라는 것입니다. 

하단은.. 글에 적는 실험 배경 정리입니다. 처음 보시는 분을 위해서 남겨 두었습니다.
------------------------------------------------------
실험 배경(?) 근거로는요.. 코로나 바이러스를 전파하는 비말(침) 입자 크기는 5㎛ 이라 합니다.
초음파가습기에서 나오는 비말의 크기는 1~10㎛이고 평균은 3.7㎛ 정도 된다고 합니다. 
이래나 저래나 재채기 할 때 나오는 비말도 크기가 다양할테니, 가습기랑 비슷하지 않을까 생각됩니다. 



태그  #KF94   #KF80   #비말차단
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  댓글 12  
회원작성글 Phyphar(과기인)  (2020-03-27 11:00)
1
Reasonable한 결과입니다. 틈의 크기(면적)이 같을 경우, 마스크가 가지는 저항이 큰 쪽이 (마스크를 통과하지 앟고) 틈을 통해 들어가는 공기량이 많을 수밖에 없으니까요. 우리 학생들이 시험답안 나올 것만 골라서 외우려 하지 않고, softbrain님 처럼 원리와 실제를 따져 보고 나름의 창의적인 실험도 해보고 하면 얼마나 좋을까 하고 생각해 봅니다..ㅎ
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회원작성글 softbrain(일반인)  (2020-03-27 11:46)
2
감사합니다~ 저 일 그만두고 공부하고 싶네요 ㅎㅎ 근데요. 교수님~ 이 거 수능문제로 출제하면 어떨까요? 무언가 실험 안하고도, 수학적으로 계산이 될 듯 한데요.ㅎㅎ 1)60 Pa과 70 Pa 의 압력을 통과시키는 종이 각각에 2) 100pa로 공기를 빨아들일 경우, 1mm 틈이 있을 경우와 2mm 틈이 있을 경우 실제로 종이를 통과하는 공기는 몇 %가 되는지 계산하시오. (단 종이가 없을 경우의 공기 저항압력은 10pa로 가정한다) 등으로요? ㅎㅎ
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회원작성글 softbrain(일반인)  (2020-03-27 16:47)
3
교수님.. 혹시 KF94는 KF80과 달리 파라핀 오일 테스트를 추가로 한다고 하는데, 이게 비말 차단에 더 효과적인가요? 아니면 KF80과 차이가 없나요? 인터넷 찾아봐도 딱히 안 나와서.. 여쭤봅니다..
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회원작성글 Phyphar(과기인)  (2020-03-27 17:26)
4
paraffin oil test는 미국의 R95 와의 동등성을 확보하기 위한 것입니다. 친유성(기름 성분)의 분진을 차단할 수 있는지 확인하는 것인데, 코로나-19의 비말이나 에어로졸은 침방울이라서 친수성이고, 따라서 코로나 방어를 위해서라면 파라핀오일 테스트는 별 의미가 없습니다.
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회원작성글 노역자(과기인)  (2020-03-27 14:17)
5
정말 재밌게 잘봤습니다 좋은 정보입니다
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회원작성글 동쥐(과기인)  (2020-03-27 16:35)
7
멋진 아이디어로 흥미로운 결과가 나왔네요. 유용할 것 같고요. 고맙습니다.
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회원작성글 Phyphar(과기인)  (2020-03-28 09:55)
10
물리적 현상을 수학으로 '증명'하는 건 아니죠..ㅎ 아주 간단하게 모식화하면 마스크와 틈을 2 개의 저항이 병렬 연결된 전기 회로로 보고, 이들을 통과하는 공기의 속도는 전류로, 들이마실 때의 흡인압력은 전압으로 취급해서 식을 준용하면 마스크와 틈의 공기 통과속도를 비교할 수 있고, 시간을 곱하면 통과량을 구할 수는 있겠죠.

그런데 숨쉬는 게 일정하게 계속 빨아들이는 게 아니라서 흡인압력도 시간에 따라 변하기 때문에 결국은 미분방정식을 써야 할 겁니다. 사람마다 들이마시는 힘도 많이 다르고, 마스크를 쓰는 버릇도 달라 계산에 필요한 상수를 어떻게 잡아줄지도 어려운 문제이고, 또 결과값을 산출했다고 해서 큰 의미가 있을지는 잘 모르겠네요.
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회원작성글 softbrain(일반인)  (2020-03-30 18:07)
11
아 가령 이런 계산인거죠... 예를 들어 100개의 구멍이 있는데 1개에는 비말이 들어오고, 99개에는 필터를 장착해 맑은 공기가 들어온다고 가정하는 거죠.
그러면 KF94필터는 70pas라 깨끗한 공기가 30개 만큼 들어온다고 하고, 1개에서는 오염된 비말이 100개가 들어온다고 하는거죠..그러면 깨끗한 공기는 99*30=2970이고 비말은 100이라 하면 100/2970=3.37% 의 비말오염도가 되고,
KF80은 예를 들어 60pas라 깨끗한 공기가 99개에서 40개 만큼(KF94보다는 여튼 깨끗한 공기가 더 들어오겠죠?) 깨끗한 공기가 들어온다고 하고, 1개에서는 비말이 KF94와 또같이 100개가 들어온다고 하는거죠..그러면 깨끗한 공기는 99*40=2970이고 비말은 100개 들어왔다 하면, 100/3960=2.53% 의 비말 오염도가 되는 거죠..
즉 정확하게 얼만큼의 공기가 들어오는지는 모르겠지만, 이러한 가정을 하면 KF80이 KF94보다 틈이 있을 경우에 비말의 비율이 적게 되는 것은 증명이 되지 않을까 합니다~ ^^

그리고 사람의 호흡량은 동일하니 KF80을 착용하면 KF94보다 비말을 덜 흡입하게 되니 더 좋은 거고요.

아래는 엑셀로 계산식인데.. 정확하진 않아도 틈이 있을 경우에 KF80이 더 비말차단에 효과적이다라고 수학적으로 증명할 수 있지는 않을까 상상합니다.. ㅎ

KF94 구멍 통과 개수(최대치를 100으로 가정)
총구멍수 100
필터낀구멍 99 30 (70pas라 30으로 가정) 2970 (깨끗한 공기가 들어오는 개수)
안낀구멍 1 100 (최대 100개 통과) 100 (오염된 공기가 들어오는 개수)
오염된 비율 3.367%

KF80 구멍 통과 개수(최대치를 100으로 가정)
총구멍수 100
필터낀구멍 99 40 (60pas라 40으로 가정) 3960 (깨끗한 공기가 들어오는 개수)
안낀구멍 1 100 (최대 100개 통과) 100 (오염된 공기가 들어오는 개수)
오염된 비율 2.525%
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회원작성글 Phyphar(과기인)  (2020-03-31 10:59)
12
대단하시군요. 그 학구열과 탐구정신을 높이 삽니다.

사실 softbrain님께서는 이미 실험으로 '증명'하신 겁니다. 다만 가정이 하나 전제되어 있었죠. "KF94 착용했을 때의 얼굴과 마스크와의 틈과 KF80에서의 틈이 서로 같을 때..."라는

탐구정신을 꺾고 싶은 건 아니라는 걸 미리 말씀드립니다. 그런데 하나 더 고려하셔야 합니다. KF마스크의 '누설률' 규격기준입니다. KF99는 5%이하, KF94는 11% 이하, KF80은 25% 이하로 되어 있는데, 이 기준은 마스크를 지침대로 잘 착용했을 때의 기준이죠. 누설을 줄이기 위해서는 마스크의 귀걸이 끈을 더 세게 만들어야 하고 코의 모양도 잘 맞추어야 하니 결국 얼굴에 자국이 생기는 건 피할 수 없죠. 피부자극도 어느 정도 있을 수 밖에 없구요. 누설률을 줄이도록 하면 더불어 발생하는 문제도 있게 된다는 것이죠.

그런다 해도 일반인의 일상생활에서의 코로나 방어에는 KF80으로도 충분하다고 생각합니다. 덴탈마스크도 저는 괜찮다고 생각해요.

가끔 과학을 한다고 스스로 생각하는 저같은 사람들도 나무에 치중하다가 숲을 놓치기도 하고 그럽니다. 하지만 깨쳐가는 것은 즐거운 일이죠. 아마 세상에서 가장 무서운 사람이 "어제는 몰랐으나 오늘은 아는" 사람일 겁니다.
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회원작성글 softbrain(일반인)  (2020-04-01 10:24)
13
교수님 이렇게 댓글 달아 주시고 정보 주셔서 얼마나 가슴이 뻥뻥 뚫리는지 모릅니다~ 무언가 마스크에 숨겨진 비밀을 캐는 듯한 느낌도 들기도 하고요. 마스크 제조회사에서 좀 더 현실적인 KF70(?) 같은 숨쉬기 좋은 마스크 만들면 좋겠다는 생각도 들고, 요새 드는 생각은 (마스크 쓰는 것도 답답해서요. 빨리 이상황을 종식시켰으면 해서요.) 내가 외부에서 들어오는 비말을 차단하는 목적이 아닌, 비말 전파를 막는 용도로 적합한 마스크가 무엇일까가 궁금합니다. 이 생각은 우리 대한민국만 마스크 잘 쓰고 다녀서 막을 수 있는 상황이 아니라 생각되서요. 유럽/미국에서 마스크가 없다고 마스크 쓰지말라고 병원에서 쓸거없다고 손만 잘 씻으라 재채기 할 때만 팔꿈치로 막으라(?) 보건기관(?)에서 말하는데 이건 말도 안된다고 생각합니다. 1)비말이 직접 얼굴에 안 튀어도 2)손잡이든 책상이든 어느 표면인가는 묻을텐데, 그게 또 손에 묻어 전파가 될 거고요. 그리고 재채기 옷으로 가리는 것으로 되면 무작위적으로 나오는 상황도 고려해서 그냥 면마스크 쓰고 다니라 하면 될텐데요. 1)이든 2)이든 그걸 원천 차단하면 되는데, 지극히 상식적인 것을 안하고 마스크 안써도 된다는게 아니라 아예 쓰지말라는 유럽/미국이 정말 답답해요. 유럽/미국 보건/덴탈 마스크 없다 하지만 면마스크는 집에서도 만들 수 있을테니까요. 제가 실험해 보니, 좀 도톰한 면은 비말이 통과는 하지만(물에 젖으면 더 통과하긴 하지만), 그래도 한 90%이상은 비말 전파를 막아줬었거든요. 실험에서는 거의 물에 푹 젖을 정도지만 일반 환경에서는 95% 이상 비말 전파를 막아 줄 것 같습니다. 게다가 거리도 급격히 줄어듭니다. 보통 비말이 멀리가면 8m까지 간다고 하는데 마스크를 통과하고는 얼마 못 가는 것 같습니다. 이건 분무기 같고 함 실험해 봐야겠네요.^^ 초기 대응 중요하다면서, 진짜 초기 대응은 사람입을 막는게 아닐까 하는데 유럽/미국 등 서구에서는 그걸 안하네요. ㅠㅠ
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회원작성글 셀살리기(대학원생)  (2020-03-31 16:04)
14
각종류 필터와 면마스크도 같이 연구 해주세요 ㅎㅎ 이젠 저같은 서민에게 1회용 마스크는 사치가 되버린듯요..
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회원작성글 softbrain(일반인)  (2020-04-01 07:52)
15
오피니언에 실험 한 제 글 몇 개 더 있습니다. ~^^*
거기 글이 더 자세하나, 잠깐 설명드리면..
누설률 0였을 때,
완벽한 건 KF80 KF94 였고요. 나머지는 비말을 일부 통과시켰습니다. 마스크 재질로 보면 헤파필터, 나노필터, 부직포, 면마스크 가 있는데 제품은 재질별로도 천차만별입니다. 예를 들어 나노필터도 많이 차단되는 거 적게 차단되는 거 다양하고요. 부직포도 3중이냐 홀겹이냐, 면마스크도 친환경이냐 아니냐 등 가지수가 너무 많아 “분류/정의” 하는 것만 해도 불가능할 정도입니다. ㅠㅠ
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