KIEAE Journal

코로나바이러스 감염증-19 (이하 코로나 19)는 SARS-CoV-2 감염에 의한 호흡기 증후군으로 2019년 11월 중국 후베이성 우한시에서 최초 발생 후 현재까지 전 세계적으로 1억 명 이상의 감염자와 2백만 명 이상의 사망자가 발생했다. 국내에서는 2020년 1월 20일 첫 확진자 이후 지금까지 120,673명의 누적 확진자와 1,821명의 사망자가 발생했다[1]. 이 중 유아, 청소년(0~19세)의 감염이 차지하는 비율은 약 11%로 다른 연령대에 비하면 낮은 비율을 차지하고 있으며 질환의 중증이 없거나 경증인 경우가 많다[2]. 그러나 장시간 환기가 제대로 이루어지지 않는 환경에서 다수가 밀집해 있을 학교 특성상 감염확산의 위험이 큰 환경으로 간주하여 국내 초, 중, 고등학교는 상황에 따라 원격수업과 등교수업을 번갈아 가며 실시했다. 이에 따른 원격수업의 장기화로 학생들의 학습권이 침해되고 교육격차가 심해졌다[3]. 특히 초등학교 저학년의 경우 조작 미숙 등 원격수업으로 인한 어려움이 많고 사회적 접촉이 줄어 언어 발달에 영향을 줄 수 있다. 교육학습 영역에서뿐만 아니라 등교를 하지 않아 돌봄 공백이 우려되는데 이는 빈곤 가구 아동들에게 더 큰 영향을 주는 것으로 나타났다[4].

학교시설에서의 감염확산 위험이 낮다고 판단하여 국내에서는 개학 연기 없이 2021년 3월부터 초등학교 저학년을 위주로 등교수업을 확대하고 있다. 2020년 5월부터 7월까지 3~18세의 확진자 중 학교에서 감염되었던 사례가 적었던 것과 달리 2021년 3월부터 학교 내 감염사례가 증가하고 있다. 2021년 1학기 누적 코로나-19 확진자 중 학생은 2,884명으로 하루 평균 40명대를 기록하고 있다[5]. 소아, 청소년의 경우 중상이 없거나 경증인 경우가 많기에 적절한 조치가 취해지기 전 가족 구성원으로 감염이 확산할 수 있으며, 이는 곧 지역사회 감염으로 이어질 수 있기에 주의가 더 필요하다.

현재 중앙방역대책본부와 교육부의 코로나 19 대응방안 관련 지침의 경우, 2m 이상의 거리 두기, 개인의 마스크 착용 및 철저한 위생관리, 칸막이 설치와 같이 행정적, 개인 방역 위주의 방침을 제안하고 있다. 감염병의 종식을 위해서는 개인 방역과 함께 행정적인 통제와 공학적인 통제 등 다차원적인 통제가 이루어져야 효과적으로 감염병에 대응할 수 있을 것이다. 특히 개인이 방역 수칙을 잘 지키고 행정적 절차를 수월하게 따를 수 있도록 사용시설을 변경해야 한다. 예를 들어, 사회적 거리 두기 단계에 따라 교실 내 밀집도가 변하지만 변하는 밀집도에 따라 학교 내 시설을 어떻게 바꿔야 하는지에 대한 고려는 미흡한 실정이다.

이에 본 연구는 코로나 19의 종식 이후에도 언제든 다시 시작할 수 있는 감염병으로부터 안전한 학교시설을 위해 (1) 감염 통제와 관련한 선행연구와 집단감염 사례의 실증적 증거를 분석하여 (2) 감염확산과 관련된 계획요소들을 찾아내고 (3) 감염과 관련하여 학교시설의 특징과 현 방역체계를 고찰해 (4) 국내의 초등학교에서 현재 적용되고 있는 감염 예방관리 대책을 보완하여 감염병으로부터 안전한 학교시설에 대한 디자인 요구기준을 제안하는 데 목적이 있다.

본 연구는 초등학교를 대상으로 감염병으로부터 안전한 학교시설에 대한 디자인 요구기준을 제시하고자 한다. 이를 위해 다음과 같이 연구를 진행했다.

첫째, 감염확산을 방지하기 위한 실증 연구를 찾기 위해 Google Scholar, DBpia, KISS, RISS, PubMed 등 국내외 학술 데이터베이스에서 코로나 19 (COVID-19), 감염(infection), 감염 확산(spread of infection or spread of disease), 감염 예방(infection prevention), 감염관리(infection control), 건축 계획(planning), 학교 환경(school environment) 등의 키워드를 조합, 사용해 2000년부터 2021년 3월 사이에 출간한 한글 또는 영어로 작성된 선행연구 문헌을 찾아내었다. 1차 검색을 통해 중복문헌을 제외하고 213편을 찾아냈으며, 이 중 단순 문헌고찰 및 연구 동향에 대한 논문, 학술발표대회 논문, 학위논문을 배제하여 141편의 논문을 발췌했다. 발췌한 141편의 연구 문헌 중 제목과 초록을 분석하여 공간 계획, 혹은 공조설비와 같은 환경적 요인이 들어간 76개의 논문을 발췌했다. 발췌한 논문의 내용을 심도 있게 분석하여, 연구 방법이 경험적이고 실증적인 방법이 아닌 연구와 인터뷰와 같은 질적 연구를 배제하고 종속변수가 감염의 확산 등과 연관된 변수인 연구만을 선정하였다. 그 결과 선행연구 20편이 최종 선정되었다(Table 1. 참조). 코로나 19 감염사례 보고서의 경우 미국 질병관리본부(Centers for Disease Control and Prevention)의 주간 질병 감염률 사망률 보고서(Morbidity and Mortality Weekly Report)에서 2020년 3월부터 2021년 3월까지 발행한 보고서 중 학교 내 감염이나 감염경로가 확실한 사례를 선정했다. 감염사례 보고서 14건 중 10건은 집단감염 사례고(Table 2.), 4건은 시설 내 감염확산을 최소화한 사례다.(Table 3.)

둘째, 발췌한 연구논문과 감염사례 보고서를 분석하여 감염확산을 최소화할 수 있는 환경요소들을 건축 디자인 전략과 공조설비 디자인 전략으로 나누어 도출했다.

셋째, 학교 내 감염과 관련해 고려해야 하는 학교시설의 특징을 분석했다. 동선계획, 가구 배치 등과 관련하여 학교시설의 특징을 살펴보고 학교 내 실내공기 환경의 실태를 알아보았다. 또한, 국내외 코로나 19와 관련한 현재 학교의 감염 예방관리 지침서를 살펴보고 현행 학교시설 관련 감염 예방관리의 한계점을 파악했다.

마지막으로 도출한 디자인 전략을 바탕으로 국내 초등학교에서 현재 적용되고 있는 감염 예방관리 대책을 보완할 학교 디자인의 요구조건을 공간별로 제시했다.

감염경로에 따른 주요 전략을 Fig. 1.과 같이 정리할 수 있다. 비말감염의 경우 밀집, 밀폐 환경에서 밀접 접촉이 있었을 때 집단감염이 발생할 확률이 높았다. 학교시설에서 감염자가 발생했음에도 집단감염이 발생하지 않은 사례를 보면 개인 간 1m 이상의 물리적 거리를 확보했으며 그룹 간 접촉을 최소화했음을 볼 수 있다[10]. 비말로 인한 감염을 통제하기 위해서는 개인 간 물리적 거리를 확보하는 것이 중요한 것으로 보인다. 그러나, 실내 기류로 인해 비말이 2m 이상 확산하여 집단감염이 발생할 수 있으므로 실내 기류가 발생하지 않도록 해야 한다. 공기 감염의 경우 오염 공기를 빠르게 제거하기 위한 공조시스템의 중요성을 강조한다. 접촉 감염의 경우 사용환경과 사용자들의 위생을 철저히 하여 감염확산을 줄일 수 있을 것이다.

Fig. 1. 
Strategies for each transmission mode

본 장에서 도출한 계획요소와 기대 가능한 결과를 정리한 내용은 Fig. 2.와 같다. 과밀 공간을 줄이기 위해 사용자별 동선과 공간을 구별해야 한다. 또한, 오염 확률이 높은 공간은 전실을 설치하여 공간을 구분하고 오염 공기의 유출과 확산을 방지할 수 있다. 오염 공기를 제거하기 위해 환기를 자주 하고, 실내공기의 재순환을 금지하여 오염 공기가 확산하지 않도록 해야 한다. 급·배기량의 균형을 맞춰 실내 기류가 발생하지 않도록 해야 한다. 공조설비는 HEPA 필터 또는 UVGI를 설치해 실내 감염균의 농도를 줄인다. 마지막으로, 세면대 또는 손 소독제를 눈에 띄는 곳에 배치하여 개인이 청결한 위생 상태를 유지할 수 있도록 한다.

Fig. 2. 
Environmental factors to control infection

2장에서 살펴본 바와 같이 감염확산을 최소화하기 위한 다양한 디자인 전략이 있지만, 이러한 전략을 포함한 지침이 별도로 없어 디자인 과정에서 반영하지 못하고 있다. 현재 코로나 19와 관련해서 교육부에서 배포한 ‘유·초·중등 및 특수학교 코로나 19 감염 예방관리 안내’[48]에 따르면, 학생 간 최대한 거리를 확보할 수 있도록 책상을 배치할 것을 제시한다. Fig. 3.(b)와 같은 모둠 좌석 배치를 금지하고 있지만, 학생 간 거리와 방향과 같은 배치에 대한 상세내용은 빠져 있다. AIA(미국 건축가 협회)에서는 교실 내 필수적이지 않은 가구들은 제거하고 학급당 학생 수를 줄여 1인당 소요면적을 약 3㎡에서 6㎡로 증가한 교실의 계획안을 Fig. 4.와 같이 제안한다[49]. 그러나 미국과 한국의 교육 과정과 시설이 다르므로 해당 배치안의 적용 여부에 대해서는 고찰이 더 필요하다.

Fig. 4. 
AIA’s guideline for classroom[49]

교육부의 지침에서는 교실 입실 전과 점심시간 식당 이동 시 발열 검사를 위한 동선을 지정하도록 안내하고 있으나 그 외의 교내 동선계획에 대한 지침은 없다. 또한, 학생들의 위생관리를 위해 화장실 내 세면대에 손세척제와 종이타월을 충분히 비치할 것을 안내하고 있지만, 그 외 장소에 손세척제 비치에 관해서는 상세한 내용이 부족하다.

코로나 19 의심증상자가 발생했을 때 임시 격리를 위한 별도의 공간에 대해 층간 이동을 최소화한 1층에 마련할 것을 제안한다. 학생 감염병 매뉴얼은 일시적 관찰실 설치 시 권장 위치, 침상과 가림막의 개수를 제안하지만[50], 그 외 상세한 계획안은 부족한 것으로 보인다.

국내 기후의 특성상 냉난방기의 사용이 불가피하다. 교육부의 지침에서는 냉난방기 사용 전후로 30분 이상 창문을 개방하여 오염물질을 제거할 수 있도록 권고한다. 냉난방기 사용 시에는 쉬는 시간, 점심시간마다 겨울철 3분, 여름철 10분 이상 벽과 창문을 개방하여 환기하도록 하고 있다. 또한, 오염원의 확산을 최소화하기 위해 바람의 세기는 최소한으로, 바람의 방향은 천장 또는 벽으로 향할 수 있도록 한다.

본 절에서 살펴본 바와 같이, 교육청의 지침은 행정적인 통제와 개인 방역을 위주로 지침이 작성되었으며 많은 부분 학교의 상황과 재량에 따라 적용해야 할 것으로 보인다. 해외의 가이드라인은 교실 내 좌석 배치 등 상세한 지침을 제안하지만, 교육 시스템의 차이로 인해 적용하기에는 한계가 있다. 이를 보완한 학교시설 디자인의 요구기준을 다음 장에서 제시하고자 한다.

(1) 공용공간의 동선은 한 방향으로 이용할 수 있도록 명확하게 방향을 표시한다.

(2) 시설 내 감염원의 유입을 막기 위해 출입구에 발열 체크를 위한 공간을 확보한다.

(3) 입구의 방역공간 및 대기 공간은 개인 간 거리가 2m 이상 유지될 수 있도록 확보하고 야외에 마련할 시 날씨 변화에 대응할 수 있도록 캐노피 등을 설치한다.

(4) 외부인원의 출입을 금지하고 필요한 경우는 후문 등 별도의 출입문을 사용한다. (Fig. 5.(a))

(5) 순환 동선과 출입구 사이 물리적 거리를 확보하여 사람들이 밀집하지 않도록 한다.

(6) 입구와 복도 사이 에어커튼 등을 설치해 공간을 구분하고 오염 공기의 확산을 줄인다. (Fig. 5.(b))

(6) 건물의 출구와 입구를 분리하고 한 방향으로 출입할 수 있도록 동선을 계획한다.

(7) 출입문의 경우 비접촉식으로 여닫을 수 있는 구조로 한다. 접촉식이면 문손잡이에 산화구리 처리를 하고 위생관리에 주의한다.

Fig. 5. 
Site & building entrance

주 출입구와 1층 로비는 가장 많은 사람이 사용하는 공간으로 순환 동선과 거리가 있지 않으면 과밀화가 발생하기 쉬운 공간이다[19]. 동선이 겹치고 공간 구획이 안 되어 있을수록 과밀화가 발생하기 쉬워 감염의 위험이 커지기 때문에 공간을 구획하거나 동선을 분리하여 감염확산의 확률을 줄일 수 있다[20].

교실은 학생들이 학교에서 제일 오랜 시간을 보내는 곳으로 적절한 조치가 이뤄지지 않으면 감염확산의 위험이 큰 장소이다.

국내에서는 AIA에서 제시한 바와 같이 학생들 간 1.8 미터의 거리를 두는 것은 현실적으로 어려움이 있다. Fig. 6.과 같이 학생 간 간격을 1m 했을 때 8.1m×8.1m의 교실에는 최대 20명이 일렬 병렬식으로 앉을 수 있다. 교실에서의 감염확산 최소화를 위한 방안은 다음과 같다.

Fig. 6. 
Desk arrangement in a classroom

(1) 한 교실당 인원은 20명 이상이 되지 않도록 한다.

(2) 학생 간 거리가 1.0m 이상이 되도록 책상을 배치한다. (Fig. 6.)

(3) 투명 가림막을 책상에 설치하여 비말의 확산을 차단한다.

(4) 교실의 출구와 입구를 별도로 두고 동선을 한 방향으로 명확하게 표시한다.

(5) 출입문의 경우 비접촉식으로 여닫을 수 있는 구조로 한다. 접촉식이면 문손잡이에 산화구리 처리를 하고 위생관리에 주의한다.

(6) 출입구와 교실 내 동선 사이 물리적 거리를 확보한다.

(7) 위생관리가 쉽도록 입구 근처 손 소독제 혹은 세면대를 눈에 띄는 곳에 설치한다.

(8) 개인 사물함은 분산 배치하여 학생들이 한 공간에 밀집하지 않도록 한다.

(9) 뚜껑이 있는 쓰레기통을 사용하거나 학생 개인 쓰레기통을 사용하도록 한다.

(10) 쉬는 시간마다 최소 10분 이상 교실의 문과 창문을 전부 개방하여 환기하도록 한다.

(11) 교과 교실은 분산하여 동선이 겹치지 않게 배치한다. (Fig. 7.)

Fig. 7. 
Arrangement of rooms

교내 감염이 최소로만 발생했던 사례들을 보면 동선 관리, 필터 사용 등 다른 예방책을 함께 했을 때 학생들 간의 1m 이상만 되어도 집단감염 예방에 효과가 있음을 볼 수 있다[10], [11], [51]. 손의 위생관리는 손세척제나 세면대가 눈에 보일 때 이행하기 쉬우므로 교실 내 눈에 띄는 곳에 설치하도록 한다[28]. 알코올 기반 손세척제는 눈에 들어가면 실명 등의 피해가 있으므로 설치 높이를 조정하거나 세면대와 비누의 사용을 권장한다.

식당의 경우 마스크를 벗어야 하고 다수의 인원이 밀집하기 때문에 감염확산의 위험이 큰 장소이다. AIA(미국 건축가 협회)는 야외에서 식사하거나 식당을 교실로 재정비하고 교실 내에서 소규모로 식사하는 것을 권장하지만 단체 급식이 중심인 한국에서 적용하기에 한계가 있다. 국내 초등학교의 단체 급식을 위한 교내 식당에서의 감염 최소화 방안은 다음과 같다.

(1) 식사 전 손을 씻을 수 있게 식당 입구에 손 소독제나 세면대를 설치한다.

(2) 급식을 위한 대기 줄은 개인 간 거리를 확보할 수 있도록 명확하게 표시한다 (Fig. 8.(a)).

(3) 마주 보고 식사를 하지 않도록 좌석을 배치한다. (Fig. 8.(b))

(4) 좌석마다 가림막을 설치한다. (Fig. 8.(b))

(5) 실내 형성된 기류를 타고 비말이 2m 이상 확산할 수 있으므로 사전에 실내 기류의 흐름을 확인하여 좌석을 배치한다.

Fig. 8. 
Distancing in cafeteria[52]

(1) 가구들은 한 방향만 면하게 배치하고 좌석 사이 가림막을 설치한다.

(2) 입구와 출구를 별개로 두고 이동 동선은 한 방향으로 할 수 있도록 한다.

(3) 교무실과 행정실의 출입 인원을 제한하고 외부인원이 방문하는 경우 별도의 공간에서 만날 수 있도록 한다.

(4) 회의실에 다수의 인원이 모일 때를 대비해 회의실은 창문을 열 수 있는 공간으로 한다.

(5) 교사의 동선 길이를 줄이기 위해 교무실과 별도로 Fig. 9.와 같이 교원 연구실을 교실 부근에 배치한다.

Fig. 9. 
Location of teachers’ office

다수가 사용하는 공용화장실은 오염표면 접촉으로 인한 감염이 확산할 위험이 있다.

(1) 세면대 수전, 비누 펌프, 대변기 세척 밸브 등을 접촉식이 아닌 감지식으로 설치한다.

(2) 대변기의 뚜껑을 덮고 물을 내릴 수 있도록 안내판을 설치한다.

(3) 화장실의 문은 자동문으로 설치하고 화장실 사용 전후로 손을 씻도록 안내한다.

(4) 화장실 내 많은 인원이 밀집하지 않도록 사용 인원수를 제한하고 화장실 사용 대기 줄이 생기면 물리적 거리를 확보할 수 있도록 대기 줄의 위치와 간격을 표시한다.

(5) 사람들이 특정 화장실에 밀집되지 않도록 구역마다 이용하는 화장실을 지정하고 명확하게 알아볼 수 있는 표지판을 설치한다.

의심증상이 있는 사람들을 격리할 수 있는 공간이 학교 내에 필요하다.

(1) 격리공간은 이송이 쉽도록 교사 외부에 위치하도록 한다.

(2) 격리공간 내 병상 간의 거리를 충분히 확보한다,

(3) 병상 간 커튼을 설치하여 감염확산의 가능성을 줄이고 사생활을 보호한다.

(4) 격리공간은 전실을 설치해 감염확산의 가능성을 줄인다.

(1) 실내공기의 재순환을 금지한다.

(2) 냉난방기 사용 전후 30분은 창을 개방하여 실내 오염물질을 제거한다.

(3) 실내 환경에서 기류가 흐르지 않도록 하고 불가피한 경우 오염의 가능성이 낮은 곳에서 높은 곳으로 흐를 수 있도록 계획한다.

(4) 사람들이 많이 모이는 공간인 로비 및 복도의 공기가 다른 공간으로 확산하지 않도록 계획한다.

(5) 쾌적한 실내 환경을 위해 실내 온도 18~28℃(난방 18~20℃, 냉방 26~28℃), 상대습도 30~80%를 유지한다[53].

(6) 공조시스템에 MERV 8~13 또는 HEPA 필터를 설치하여 오염원을 최대한 제거할 수 있도록 한다.