1. 우한 화신산병원 음압 병실 및 중환자실 개요 

우한 화신산병원은 신종 코로나바이러스 폐렴 확진 환자를 치료하기 위해 건설되었습니다. 여러 개의 독립된 병동 건물에 걸쳐 총 1,000 개의 음압 병실 병상이 설계되었습니다. 각 격리 병실은 1~2개의 병상을 수용하는 컨테이너를 개조하여 만들었으며, 연속적인 음압 작동을 유지하도록 전용 급기 및 배기 시스템이 구성되었습니다. 음압 중환자실(ICU)은 튼튼한 철골 구조와 컬러 강판으로 시공되었으며, 두 개의 독립된 진료 구역으로 나뉩니다. 각 구역에는 15개의 중환자실 병상이 갖춰져 있어, 총 1-2 개의 병상이 지속적인 음압 작동을 유지하도록 전용 급기 및 배기 시스템이 구성되었습니다. 음압 중환자실은 튼튼한 철골 구조와 컬러 강판으로 건설되었으며, 두 개의 서로 다른 진료 구역으로 나뉩니다. 각 구역에는 15 개의 중환자실 병상이 구비되어 있어 총 30 등급의 공기 정화 수준에서 100,000 공기 정화 수준의 병상을 제공합니다. 조효율, 중효율, 고효율 필터가 장착된 완전한 외기 및 전배기 시스템이 설치되어 있습니다. 신선한 공기와 배기구의 과학적 배치와 엄격한 실내 압력 구배 제어가 결합되어 의료진의 안전이 보장됩니다. 배기는 3단계 조효율, 중효율, 고효율 필터링을 거친 후 지붕 위 2 미터 이상 높이로 배출되어 환경에 미치는 영향을 없앱니다.

2. 기능적 구역화

음압 병동과 중환자실(ICU)의 평면 레이아웃은 청결 구역(의료진 휴게실, 진료실, 지원 공간 등의 일반 작업 구역), 준오염 구역(간호 스테이션 및 치료실 등의 보조 예방 및 제어 구역), 오염 구역(격리 병실, 위생 시설 및 관련 기능 등의 핵심 예방 및 제어 구역)으로 나뉩니다. 각 기능 구역 사이에는 제어되는 압력 차이를 유지하기 위해 완충 구역이 설치되어 있어, 직접적인 공기 대류 및 인접 청결 구역으로의 교차 오염을 효과적으로 방지합니다.

1. 음압 병동의 기능 구역 구분은 아래 그림과 같습니다:

2. 음압 ICU 기능 구역은 다음과 같습니다:

3. 장식 전문 설계의 기본 요건 및 주요 난제 해결 방안

(I) 기본 설계 요건

1. 음압 병동 및 ICU 공정 설계

1.1 음압 병동 구역은 의사-환자 동선 분리를 보장하기 위해 이중 복도 설계를 채택합니다;

1.2 의료진이 오염 구역에 출입하는 빈도를 최소화합니다.

(1) 의료진이 모니터링할 수 있도록 음압 병동과 의료 복도 사이에 관찰 창이 설치됩니다;

(2) 이중문 연동 패스 박스 는 식사 전달을 위해 음압 병동과 의료 복도 사이에 설치됩니다;

2. 음압 병동 및 ICU 자재 구성

2.1 클린룸 벽면과 상부 표면은 먼지를 발생시키지 않고, 청소가 쉬우며, 부식 방지 기능이 있고, 소독제로 세척할 수 있으며, 충돌 방지, 방습, 방곰팡이 및 방화 기능을 갖춘 고품질 클린룸 패널 이어야 합니다.

2.2 바닥은 미끄럼 방지, 내마모성, 내산내알칼리성이며 청소가 용이한 고무 롤 또는 PVC여야 합니다.

2.3 음압 격리 병동의 오염 구역과 준오염 구역에는 기밀형 클린룸 도어가 설치되어야 하며, 모든 내외부 창문은 이중 밀폐되어야 합니다. 환자 이동 복도에는 충격 방지용 충돌 방지 레일이 설치되어야 하며, 모든 외부 모서리는 충돌 방지 코너 가드로 보호되어야 합니다.

(Ⅱ) 주요 건축 장식 과제 및 엔지니어링 솔루션

중요 포인트 1: 실내 기밀성 및 클린룸 무결성 확보. 오염 구역 및 준오염 구역 시공 시 건물 외피 누수로 인해 실내 기밀성과 기류 패턴 보호 기능이 저하되는 경우가 많으며, 이로 인해 병원성 미생물의 전파 및 확산이 쉽게 발생할 수 있습니다.

해결책: 음압 병동의 오염 구역 및 반오염 구역 전체에 걸쳐 외벽, 천장, 바닥 및 인접 외피 구조의 모든 접합부, 관통부 및 틈새를 엄격하게 밀폐해야 하며, 구역 내 모든 클린룸 문과 창호는 높은 기밀성을 유지해야 합니다.

중요 포인트 2: 실내 먼지 축적 방지. 실내 기류 패턴으로 인해 바닥에 가라앉은 먼지 입자가 공기 중으로 쉽게 다시 날리며, 이는 클린룸 공기 질을 직접적으로 저해합니다.

해결책: 음압 병동은 입자 축적을 막기 위해 위생 사각지대를 없애야 합니다. 표준 작업 구역 외에 모든 벽과 바닥 모서리는 철저한 청소와 소독이 용이하도록 둥근 코브 형태로 시공해야 합니다.

중요 포인트 3: 표면의 세균 증식 방지 보장

미생물 성장을 억제하는 내부 마감재를 선택하는 것은 음압 병동 건설의 기본 요구사항입니다.

해결책: 내부 마감재는 항균성이 있고 세균이 번식하지 않는 소재로 시공해야 합니다. 통제 구역 전체에서 곰팡이가 생기기 쉬운 실리콘 접착제와 산성 실런트는 피해야 합니다. 모든 실런트는 자극성 휘발 물질을 방출하지 않으며 내노화성, 내식성 및 항균성이 우수한 중성 경화형 소재여야 합니다.

중요 포인트 4: 인간 중심적 건축 디자인 접목

전통적인 음압 병동 건설은 환경적 분위기를 간과하는 경우가 많아, 환자의 회복을 방해하고 의료진의 심리적 압박을 가중시키는 스트레스와 폐쇄감의 분위기를 조성합니다.

해결책: 음압 병동 부지 계획은 자연 채광을 극대화해야 합니다. 공간적 폐쇄감을 피하기 위해 천장 높이는 2.8 미터여야 하고, 실내 배색은 따뜻하고 차분해야 하며, 환자실에는 폐쇄 회로 텔레비전 시스템을 갖추어야 합니다. 또한 전체적인 인테리어는 의료진과 환자 모두를 위로하고 안심시킬 수 있도록 인간 중심적 요소를 수용해야 합니다.

4. 핵심 HVAC 엔지니어링 설계 요구사항 및 주요 과제 해결책

(I) 기본 설계 요구사항

1. 음압 격리 병동, 음압 중환자실(ICU) 및 관련 청정 공간은 공기 청정도를 100,000.

2. 해당 병동은 전원 공급 및 전원 배기가 이루어지는 100% f신선한 공기를 전량 공급 및 전량 배기하는 1회 통과형(once-through) HVAC 시스템. 병동을 지원하는 전실(완충 구역)과 전용 화장실 시설은 병동 공조 시스템에 완전히 통합되어 있습니다.

3. 각 음압 ICU에는 독립된 급기 및 배기 시스템이 장착되어 있습니다. 급기 유닛은 G4 + F8 필터 장치를 갖추고 있으며, 실내 급기에는 내장형 H13 고효율 급기구가 사용됩니다. 배기 팬 유닛에는 G4 + F8 + H13 필터 장치가 장착되어 있습니다.

4. 배기 팬 유닛은 모두 예비 유닛을 갖추고 있으며, 1개 가동 및 1개 대기(1운전 1대기) 체제로 구성됩니다.

5. 정화 유닛에는 가습을 위한 전극/전기 가습기가 장착되어 있습니다. 냉난방원은 공랭식 모듈형 유닛을 통해 공급됩니다. 유닛 수가 적고 현장에 전용 공간이 없는 경우, 일체형 직접 팽창식 정화 유닛을 채택할 수 있습니다.

(II) HVAC 설계의 주요 과제 및 해결 방안

포인트 1: 실내 청정도, 온도 및 습도 제어 보장

공조 공기 정화 시스템은 3단계 여과(조효, 중효, 아고효/고효율 필터)를 채택합니다. 외조기 표면 냉각기 구성에는 수(水)표면 냉각과 직접 냉매 표면 냉각을 결합한 듀얼 코일 설정을 활용할 수 있습니다. 스팀 가습기가 선호되며, 고정밀 제어 시스템과 결합되어 실내 청정도, 온도 및 습도를 안정적으로 보장합니다.

포인트 2: 의료진을 위한 안전한 근무 환경 보장

(1) 병동 공조 시스템은 고급 직류(DC) 급기 시스템을 활용합니다. 모든 실내 공기는 전량 배기되며 재순환되지 않습니다.

(2) 음압 병동은 상부 급기 및 하부 배기 기류 분배 방식을 채택하여 단방향의 안정적인 기류 패턴을 유지합니다.

(3) 표적화된 기류 조직. 실내 급배기구의 배치는 환자를 스쳐 지나가는 공기가 의료진을 우회하도록 설계되어 의료진의 안전을 보장합니다.

포인트 3: 외부 환경의 안전 및 보호 보장

(1) 잘 설계된 압력 구배를 통해 오염된 병동 공기는 유출되지 않고 실외 공기는 침투하지 않아 효과적인 정압 격리를 달성합니다.

(2) 배기 공기 여과는 병동 환경 안전에 필수적입니다. 병동 배기구에 고효율 필터가 설치되고 누출 감지를 지원하여 실내 오염 물질을 포집함으로써 환기 덕트와 실외 환경이 오염되지 않도록 보장합니다.

(3) 배기 공기 배출구는 건물 최고점보다 더 높게 위치하며, 3 미터 높이에 위치하여 배기가스가 주변 기류에 완전히 희석되도록 함으로써 환경에 미치는 영향을 최소화합니다.

포인트 4: 일정한 음압 및 압력 구배 유지

(1) 음압은 음압 격리 병동의 핵심 요구 사항입니다. 급기량이 정화 기준을 충족하도록 보장하는 동시에 시스템 기류에 특정 여유분을 할당합니다. 급기팬과 배기팬 모두 가변 주파수 조절 기능이 있어 실제 작동 요구에 따라 실시간으로 풍량을 조절하므로, 다양한 작동 변수에도 불구하고 실내 음압이 지속적으로 유지됩니다.

(2) 외피 구조에 고급 시공 공법을 적용하여 높은 구조적 기밀성과 예외적으로 낮은 공기 누출률을 보장합니다.

(3) 각 병동의 급기 및 배기 덕트에 정풍량 장치를 설치하여 실내 급기와 배기 기류량을 일정하게 유지함으로써 실내 압력을 안정적으로 유지합니다.

포인트 5: 시스템의 안정적이고 신뢰할 수 있는 작동 보장

(1) 음압병동 운영의 필수 요건은 일정한 음압을 유지하는 것입니다. 제어되지 않는 압력 차이는 심각한 교차 감염을 유발할 수 있기 때문입니다. 따라서 각 배기 팬 유닛에는 장비 고장 시 자동으로 작동하여 지속적인 음압을 보장하는 전용 예비 유닛이 있어야 하며, 정기 유지보수 시 백업 역할도 수행해야 합니다.

(2) 이 장비는 지속적이고 안정적인 전력 작동을 보장하기 위해 이중 전원 공급 설정을 사용합니다.

우한훠선산병원 음압병동 및 중환자실(ICU) 사진

5. 전기 설계의 기본 요건 및 핵심 난제 해결 방안 

(1) 강전 전문 설계를 위한 기본 요건

1. 음압병동과 중환자실(ICU)에는 이중 전원을 갖추어야 합니다.

이 이중 전원 구성은 음압병동 설계 사양을 충족하며, 주 전원 공급 장치 고장 시 의료용 전기 시스템을 위한 신뢰할 수 있는 예비 전원을 보장합니다.

2. SARS와 같은 호흡기 전염병을 치료하는 고전파 격리 환경에서 안전하고 신뢰할 수 있는 전기를 보장하기 위해 음압병동과 중환자실(ICU)에는 무정전 비상 전원 공급 장치(UPS)를 갖추어야 합니다.

3. 중환자실(ICU) 병상의 각 침상에는 보조실 회로와 물리적으로 격리된 독립된 전원 공급 인터페이스가 있어야 합니다. 또한 1차 측과 2차 측 간의 전기적 격리를 달성하여 회로와 위험한 전압을 격리하는 동시에 접지 용량성 누설 전류를 최소화하여 환자의 전기적 안전을 보장하도록 의료용 IT 시스템을 구성해야 합니다.

4. 청결 복도, 오물 처리실, 대기실, 진찰실, 치료실, 병실 등 멸균 및 소독이 필요한 구역에는 자외선 살균등을 설치해야 합니다. 식별이 용이하고 안전하게 작동할 수 있도록 일반 조명과 구분되는 독립된 스위치를 사용해야 합니다.

5. 보호 접지 및 등전위 접지: 음압 병실과 중환자실(ICU)의 전기 장비 구성품은 감전 위험이 있는 환자와 접촉하므로 보조 등전위 본딩을 구현해야 합니다. 모든 금속 구성품과 배관은 PE 도체와 동일한 전기를 유지하도록 PE 전선으로 상호 연결해야 하며, 이를 통해 접촉 전압을 줄이고 전기적 안전성을 극대화해야 합니다.

(2) 약전 지능화 시스템의 기본 요구사항

1. 비상 방송 및 공공 방송 시스템 구성

음압 병실 및 중환자실 시설은 복도와 병실 전역에 천장용 스피커가 장착되어 있으며, 중앙 방송 콘솔은 간호사 스테이션에 배치됩니다. 이 시스템은 화재 경보 트리거를 수신하여 화재 시 비상 대피 경보를 방송하는 동시에 배경음악 재생 및 공공 호출과 같은 일상적인 작업을 루틴으로 처리합니다.

2. 모니터링 시스템

음압 병실과 중환자실의 출입구에 감시 카메라가 설치되어 있으며, 직원들이 편리하게 조작할 수 있도록 중앙 모니터링 유닛이 간호사 스테이션에 위치해 있습니다. 이 비디오 감시 설정은 교차 감염 위험을 완화하는 동시에 후속 확인 및 검토를 위해 인력 이동을 정확하게 식별하고 기록하는 데 도움을 줍니다.

3. 출입 통제 시스템

고급 출입 통제 시스템이 음압 병실과 중환자실 병실의 출입구를 보호합니다. 스마트카드 스와이프, 비밀번호 입력, 지문 인식 또는 안면 인식 스캐너를 통해 권한이 부여된 출입이 허용되며, 권한이 없는 인력이 제한된 의료 구역에 들어오는 것을 효과적으로 방지합니다.

4. 통합 배선 시스템

시설 전체에 전용 전화 네트워크 포트와 케이블 텔레비전 연결이 구성되어 있습니다. 네트워크 통신 포인트는 안정적인 직원 통신 및 환자 데이터 수집에 대한 의료진의 요구사항을 충족하는 동시에, 텔레비전 콘센트는 의료 교육 및 환자 정보 요구를 효과적으로 지원합니다.

5. 의료용 인터콤 시스템

음압 병실 및 중환자실의 의료용 인터콤 시스템의 경우, 마스터 스테이션은 간호사 스테이션에 배치되고 인터콤 확장기는 환자 병실과 침대 쪽에 설치되어 양방향 음성 통신이 가능합니다. 또한, 침상 호출 단말기는 간편한 청소, 세척 및 일상적인 소독이 가능하도록 설계되어 있습니다.

6. 병실 영상 감시 및 면회 시스템

음압 병실과 중환자실(ICU)에는 간호사 스테이션의 중앙 콘솔, 면회실의 확장 단말기, 환자용 침상 단말기로 구성된 전용 환자 면회 시스템이 통합되어 있습니다. 이 시스템은 실시간 양방향 오디오 및 비디오 통신을 제공하며, 환자 측 단말 장비는 간편한 조작, 취급 및 엄격한 소독이 가능하도록 설계되었습니다.

3.전기 설계의 주요 난제 및 해결책 우선순위

중점 1: 전력 공급 및 배전의 보안 보장

이 시설은 내장 필터가 없는 건식 변압기를 사용하므로, 능동형 고조파 필터가 음압 격리 병실 및 중환자실의 주 배전반에 통합되어 있습니다. 이 장치는 무효 전력을 동적으로 보상하고 3상 전류 불균형 손실을 완화하며, 전기 효율을 높이는 동시에 중요 의료 장비의 지속적인 작동을 보장합니다.

중점 2: 비상 대피용 조명 지원

음압 병실 및 중환자실 시설 전반의 비상 대피 조명 및 출구 표지판은 30분 이상의 연속 전력 지속 시간을 보장하는 신뢰할 수 있는 배터리 백업을 갖추어야 합니다. 또한, 중환자실 Class 2 의료 구역의 비상 조명 조도는 전원 차단 시 표준 기준 조도 수준의 적어도 50% o를 유지해야 합니다.

중점 3: 격리 구역 내 이중문 연동 기류 안전 보장

의료진은 이중문 연동 장치를 통해 음압 병실의 전실로 진입하며, 이를 통해 음압 구역 내 전실의 양쪽 문이 동시에 열릴 때 발생하는 압력 구배 교란을 방지하여 공기 교차 흐름과 교차 감염을 방지합니다.

중점 4: 설계 및 시공

1. 사전 시공 설계 단계에서 음압 병실 및 중환자실의 총 전력 용량을 지정하고 주 배전함의 구성 및 설치 위치 요구 사항을 명시하여 배전함이 적절히 예비되도록 하는 것이 필수적입니다.

2. 약전 공학 유닛과 협조하여 필요한 수의 전화 및 네트워크 포트를 공급하고, 저전압 시스템 팀이 충분한 전화 및 네트워크 스위치 포트를 확보할 수 있도록 합니다.

3. 바닥 수평 작업 전에 등전위 접지 예약 도면을 제공하고 등전위 접지 평철을 매립합니다.

6급배수 전문 설계의 기본 요구사항 및 핵심 난제 해결 방안

(I) 기본 설계 요구사항:

11. 신속한 시공을 용이하게 하기 위해, 음압 병동의 생활용 급배수 시스템은 「생활음용수 위생기준」 GB5749를 준수하는 플라스틱 파이프를 사용합니다.

22. 의료진의 편의를 위해 모든 음압 격리 병동 및 음압 ICU 세면대에 온수 공급 장치가 설치됩니다.

33. 음압 ICU의 내시경 세척 구역에는 전용 순수 시스템이 갖추어져 있습니다.

44. 모든 수도꼭지에는 비접촉식 또는 수동 조작이 필요 없는 스위치가 장착되어 있습니다.

(II) 설계 난제 및 해결 방안:

우선순위 1: 음압 병동 수질 보장

11. 급수 시스템에는 GB5749 "생활음용수 위생기준" 규격에 수질이 부합하도록 보장하기 위해 살균 장치가 통합되어 있습니다.

22. 오염을 효과적으로 방지하기 위해 지정된 구역에 역류 방지기가 설치됩니다.

지점 2: 음압 병동 및 음압 ICU 배수 처리 방법

11. 음압 병동의 배수 통기관에는 고효율 필터를 장착해야 하며, 옥외 환경을 보호하기 위해 통기 라이저는 공기 흡입구 및 보행자 구역에서 멀리 떨어진 곳에 위치해야 합니다.

22. 음압 병동의 배수 배관은 독립적으로 라우팅되어 병원 소독조 및 하수 처리 시설로 연결되어 안전하게 배출됩니다.

33. 음압 병동의 실내 환경이 오염되지 않도록 부서 내에 청소구, 유지보수구, 바닥 배수구가 생략되며, 필요한 바닥 배수구에는 하단에 다음과 같은 시설이 포함되어야 합니다. 50-70mm 수봉이 하단에 있습니다.

77. 의료용 가스 전문 설계의 기본 요구사항 및 핵심 난제 해결 방안

(I) 기본 설계 요구사항

11. 음압 병동 및 음압 ICU의 의료용 가스 공급 파이프는 구리로 제작됩니다. 구리는 우수한 내식성, 뛰어난 항균성, 쉬운 시공 및 신뢰할 수 있는 용접 품질 보증을 제공합니다.

22. 음압 격리 병동의 모든 침대에는 산소 단자와 음압 단자가 장착되어 있으며, 예비용으로 압축 공기 단자가 권장됩니다.

(II) 설계 핵심 난제 및 해결 방안: 핵심 포인트 1: 의료용 가스 안전 보장

11. 음압 흡인 스테이션 실은 일반 병동에 적합하지 않으며 독립적으로 설치되며, 스테이션 실에는 살균용 필터가 장착되어 있습니다.

22. 오염을 방지하기 위해 음압 병동의 의료용 가스 파이프라인에 체크 밸브가 설치됩니다.

8. 신속한 설치와 빠른 납기를 달성하기 위한 설계 고려사항 

1. 전문 장식: 클린룸은 통일된 표준 크기로 설계되었으며, 클린룸 벽면 패널과 천장 표면은 고정 크기 모듈로 제작됩니다. 클린룸 도어와 창문은 클린룸 도어와 창문 표준 규격에 맞춰 엔지니어링되어 모듈식 생산과 신속한 설치가 가능합니다.

2. 공조(HVAC) 전문 분야: 신선한 공기 및 배기 유닛 선정과 자동 제어 시스템 솔루션의 경우, 설계 단계에서 장비 공급업체와 기술 계획을 조율하여 제조업체가 가장 빠른 납기를 위해 지원 제품을 동시 생산할 수 있도록 합니다. 공기 덕트 시스템은 표준화된 공기 덕트 모델을 사용하여 기계 가공과 현장 신속 설치를 달성하며, 배기 분기 파이프는 완제품 PVC 원형 파이프와 연결되어 인건비를 절약합니다.

3. 전기 전문 분야: 모든 가상 배선은 케이블 브리지를 통과하고, 벽 배선은 PVC 도관을 통과하여 신속한 설치 방식을 구현합니다.

9.결론

우한 화선산 병원의 음압 병동 및 ICU 병동은 기술팀이 연속 60 시간 동안 작업하여 개략 설계에서 시공 도면 설계까지의 과정을 완료했습니다. 조달, 엔지니어링 시공, 시운전 팀의 연속 150 시간 동안의 지속적인 운영을 통해 자재 조달, 시공, 시스템 시운전 전반의 모든 작업이 완료되었으며, 후베이성 질병예방통제센터의 실내 환경 지표 테스트를 성공적으로 통과한 후 군에 원활하게 인계되어 사용되었습니다. 이 프로젝트의 납품은 우한의 전염병 대응에 중요한 기여를 하며 중증 신종 코로나폐렴 환자의 생명을 구하는 데 도움이 됩니다.