Impact of Renewable Energy on Extension of Vaccine Cold-chain: a case study in Nepal

Kim, Min-Soo; Mun, Jeong-Wook; Yu, Jongha; Kim, Min-Sik; Bhandari, Binayak; Bak, Jeongeun; Bhattachan, Anuj; Mogasale, Vittal; Chu, Won-Shik; Lee, Caroline Sunyong; Song, Chulki; Ahn, Sung-Hoon

doi:2020.6.2.94

J Appropr Technol > Volume 6(2); 2020 > Article

Journal of Appropriate Technology 2020;6(2):94-102.
DOI: https://doi.org/10.37675/jap.2020.6.2.94 Published online November 30, 2020.

신재생 에너지의 백신 콜드체인 확장 효과: 네팔 사례 연구

김민수¹, 문정욱¹, 류종하¹, 김민식¹, 비나약 반다리², 박정은³, 아누즈 바타찬³, 비탈 모가살레³, 추원식⁴, 이선영⁵, 송철기⁶, 안성훈^1,4

¹서울대학교 기계공학부
²우송대학교 글로벌철도교통물류학부
³국제백신연구소
⁴서울대학교 정밀기계설계공동연구소
⁵한양대학교 재료화학공학과
⁶경상대학교 기계항공정보융합공학부

Impact of Renewable Energy on Extension of Vaccine Cold-chain: a case study in Nepal

Min-Soo Kim¹, Jeong-Wook Mun¹, Jongha Yu¹, Min-Sik Kim¹, Binayak Bhandari², Jeongeun Bak³, Anuj Bhattachan³, Vittal Mogasale³, Won-Shik Chu⁴, Caroline Sunyong Lee⁵, Chulki Song⁶, Sung-Hoon Ahn^1,4

¹Department of Mechanical Engineering, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea
²Sol International Railroad Integrated System Department, Woosong University, Daejeon, Republic of Korea
³International Vaccine Institute, Seoul, Republic of Korea
⁴Institute of Advanced Machines and Design, Seoul National University, Seoul, Republic of Korea
⁵Department of Materials Engineering, Hanyang University, Ansan, Republic of Korea
⁶School of Mechanical and Aerospace Engineering, Gyeongsang National University, Jinju, Republic of Korea

Correspondence: Sung-Hoon Ahn, Email: ahnsh@snu.ac.kr

Received: 25 September 2019 • Revised: 29 June 2020 • Accepted: 9 July 2020
*Min-Soo Kim and Jeong-Wook Mun contributed equally to this study as co-first authors.

Abstract

신재생에너지는 개발도상국의 농촌 지역의 지속가능한 개발을 위한 필수 요소이다. 나아가, 독립형 신재생에너지 발 전 시스템을 의료 분야에 응용하여 삶의 질을 증진시킬 수 있다. 본 연구에서는 개발도상국에서 백신을 안전하게 보 관하고 보급하여, 콜드체인 영역을 확장하기 위해서 신재생에너지 기반 백신 공급 시스템을 구축하였다. 백신 공급 시 스템은 신재생 에너지로 전기를 공급하는 보건소와 이를 연결하는 스마트 백신 캐리어로 구성되었다. 백신 캐리어는 펠티어 소자를 이용하여 냉각 시스템을 개선하였고, 위치 및 온도 모니터링 장비를 설치하였다. 또한, 네팔의 남부 마 을에서 현장시험과 지형학적 분석으로 개발된 시스템의 성능 및 효과를 평가하였다. 신재생에너지 시스템은 보건소의 냉장고를 정상적으로 작동시켰으며, 백신 캐리어는 더욱 긴 냉장 시간과 안정적인 온도 조절 성능을 확보하였다. 지형 학적 분석 결과, 본 시스템이 기존보다 넓은 지역으로 백신을 보급할 수 있을 것으로 추정하였다. 따라서, 신재생에너 지와 스마트 기기의 도입이 콜드체인 영역을 확장하고 백신 공급율을 증가시켜, 결과적으로 개발도상국의 농촌 지역 의료 서비스를 개선할 수 있을 것으로 기대한다.

Renewable energy (RE) is essential to comprise sustainable societies, especially, in rural villages of developing countries. Furthermore, application of off-grid RE systems to health care can improve the quality of life. In this research, a RE-based vaccination supply management system was constructed to enlarge the cold-chain in developing countries for the safe storage and delivery of vaccines. The system was comprised of the construction of RE plants and development of vaccine carriers. RE plants were constructed and connected to health posts in local villages. The cooling mechanism of vaccine carriers was improved and monitoring devices were installed. The effect of the system on vaccine cold-chain was evaluated from the field test and topographical analysis in the southern village of Nepal. RE plants were normally operated for the vaccine refrigerator in the health post. The modified vaccine carriers had a longer operation time and better temperature control via monitoring and RE-based recharging functionality. The topographical analysis estimated that the system can cover larger region. The system prototype showed great potential regarding the possibility of a sustainable and enlarged cold-chain. Thus, RE-based vaccine supply management is expected to facilitate vaccine availability while minimizing waste in the supply chain.

Key Words: off-grid, renewable energy, rural village, topographical analysis, vaccination