코르시-로젠탈 박스

코르시-로젠탈 박스(Corsi–Rosenthal Box)는 비교적 저렴하게 만들 수 있는 DIY 공기청정기의 디자인이다. 이 박스는 네
개 또는 다섯 개의 HVAC 입자 공기여과기로 구성되며, 이 필터들이 큐브 형태를 이루고 박스 팬이 공기를 필터로 빨아들인다. 큐브의 이음새는 덕트 테이프로 밀봉된다. 2022년 연구에 따르면 5필터 디자인의 청정 공기 공급율은 분당  (팬 속도에 따라 다름)였으며, 상업용 공기 필터 비용의 약 10분의 1에 불과했다. 엔지니어 리처드 코르시와 짐 로젠탈은 코로나19 범유행 기간 동안 실내 환경에서 공기 중 바이러스 입자 수준을 줄여 감염 위험을 낮추는 것을 목표로 5필터 디자인을 개발했다.

 배경 및 역사 
코로나바이러스감염증-19는 주로 공기를 통해 전염되며, 슈퍼 전파 사건은 일반적으로 바이러스가 공기 중에 축적될 수 있는 실내 모임과 관련이 있다. 이에 대응하여, 감염병 연구자들의 권고에 따라, 엔지니어들은 개선된 환기가 실내 공기 중 바이러스 양을 줄여 감염 위험을 어떻게 낮출 수 있을지 고려하기 시작했다.

섬네일|리처드 코르시, 2022년
HEPA 필터가 장착된 공기 정화 장치(방 또는 다중 방용)는 가격이 50달러 미만에서 500달러를 훨씬 넘는 것까지 다양하다.Air Purifier Ratings and Reviews. 컨슈머 리포트. Many purifiers. Wide price range. Each purifier page has a shop button for prices. No need to sign in to see prices. 과거에도 HEPA 필터를 박스 형태로 조합한 "DIY" 공기 정화 장치가 제작된 적이 있었지만, 이러한 디자인을 공기 중 바이러스 부하를 줄이는 데 적용하려는 시도는 없었다. 2020년 8월, 환경 공학자이자 캘리포니아 대학교 데이비스 공과대학의 신임 학장이 된 리처드 코르시는 와이어드 기자 애덤 로저스와 함께 여러 개의 상업용 필터를 박스 팬과 결합하여 수제 공기 필터 디자인의 효율성을 높이는 아이디어에 대해 이야기했다. 로저스는 코르시와 텍사스 대학교 및 미국 천식 및 알레르기 재단 텍사스 지부에서 협력했던 필터 제조업체 Tex-Air Filters의 CEO 짐 로젠탈에게 연락하여 박스 선풍기에 단일 공기 필터를 부착한 테스트를 진행했다. 코르시의 여러 필터 사용 아이디어에서 영감을 받은 로젠탈은 나중에 5필터 디자인을 고안했다. 로젠탈은 이를 코르시의 이름을 따서 명명했지만, 뉴욕 타임즈 기사에서 해당 이름을 언급한 후, 코르시는 로젠탈이 실제로 공로를 인정받아야 하며, 코르시–로젠탈 박스라는 이름을 선호한다고 트윗했다. HVAC 전문가 닐 콤파레토와 존 세멜핵은 2020년 10월에 4개의 필터와 골판지 바닥을 사용하는 디자인으로 수정하여 "콤파레토 큐브"라고 불리는 디자인을 만들었다.

 디자인 
코르시–로젠탈 박스 디자인은 MERV13 이상 효율의 HVAC 필터 네 개 또는 다섯 개로 구성되며, 이 필터들이 박스의 측면 벽을 이룬다. 4필터 디자인 변형은 20인치 너비의 필터를 사용하며, 덕트 테이프와 골판지 조각으로 박스 바닥을 형성하여 고정한다. 2020년 로젠탈의 디자인에서는 16×20×2인치 필터 2개와 20×20×2인치 필터 3개가 큐브의 5면을 이룬다. 두 디자인 모두  박스 팬이 큐브의 마지막 면을 형성하며 필터에 덕트 테이프로 부착되어 시스템을 밀봉하여 공기가 필터를 통해 박스 밖으로 배출된다.

로젠탈은 나중에 팬에 슈라우드를 추가하여 디자인을 개선했다. 이 골판지 재단물은 박스 팬의 모서리를 덮어 역류를 줄여 시스템의 효율성을 향상시킨다.

이 장치는 약 15분 만에 조립할 수 있고 몇 달 동안 사용할 수 있으며 재료 비용은 US$50에서 $150 사이다.

 효능 
공기 중 바이러스 입자의 크기는 1~50 마이크로미터(μm) 범위이다. 로젠탈은 HVAC 회사의 테스트 장비를 사용하여 디자인에 대한 비공식 테스트를 수행했는데, 1μm 입자의 약 60%, 10μm 입자의 거의 90%가 시스템에 의해 제거되었음을 발견했다. 2021년 8월 UC 데이비스 연구자들의 사례 연구에서 4필터, 75달러 디자인의 청정 공기 공급율(CADR)은 분당 로 추정되었다(팬 속도에 따라 다름). 2022년 4월, UC 데이비스에 기반을 둔 팀은 5개의 2인치 MERV-13 필터를 사용한 코르시–로젠탈 박스에 대한 연구를 발표했다. 그들은 이 디자인의 "효과적인 청정 공기 공급율 [CADR]이 팬 속도에 따라 약 600에서 850 ft3 min−1 (1019에서 1444 m3 h−1)로 증가했다"는 것을 발견했다. 그들의 디자인 비용을 기준으로, 이 출력은 CADR당 0.08달러에 해당하며, 상업용 공기청정기보다 약 10배 저렴하고 더 조용하게 작동한다.

창문에 설치된 박스 팬과 필터를 사용하여 산불 연기를 제거하기 위한 수제 공기청정기 연구에서는 1~10μm 크기의 입자상 물질이 약 75% 감소하는 것을 보여주었다. 와이어드는 이 연구가 그러한 필터가 비슷한 크기의 바이러스 입자를 효과적으로 걸러낼 수 있음을 시사한다고 썼다.

연구자들은 이러한 시민 과학 여과 장치의 공기 중 휘발성 화학 물질(VOC) 수준 감소 효과를 평가하기 위해 연구를 확대했다. 도드슨과 동료들은 이 장치가 PFAS 및 프탈레이트를 감소시킨다는 것을 보여주었다.

 안전 
2021년 언더라이터스 래버러토리스의 연구에 따르면, DIY 방식으로 필터를 박스 팬에 부착하는 것이 팬 모터 권선의 과열로 인한 화재 위험을 유발하지 않는 것으로 나타났다.

 활용 

섬네일|upright=0.75|2022년 캘리포니아 대학교 데이비스 대회에서 장식된 코르시–로젠탈 박스를 들고 있는 학생들

코르시–로젠탈 박스는 학교에서 코로나바이러스감염증-19 전파 위험을 줄이는 데 사용되어 왔으며, 때로는 학생들이 공기 여과 과학을 배우고 직접 박스를 제작하는 STEM 수업으로도 활용된다. 대학 수준에서는 공학 학생들이 이 장치에 대한 테스트를 진행하고 있다.

노숙자 쉼터와 보육 시설에서도 코로나19 위험을 완화하기 위해 코르시–로젠탈 박스를 사용했다.

코르시–로젠탈 박스는 2023년 북아메리카 산불 시즌에도 사용되었으며, 특히 연기 오염으로 인해 미국 동부의 인구 밀집 지역에서 유해한 대기질 상황이 발생했을 때 더욱 그러했다.

 같이 보기 
 N95 마스크

 각주 

 외부 링크 
 리처드 코르시가 코르시–로젠탈 박스 제작을 시연하는 영상, 2022년 4월 15일

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