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아하! 일상 속 과학 <9> 숨으로 예방하다

날숨 때 혈액 속 알코올 배출… 호흡가스로 암·천식 진단도

  • 국제신문
  • 디지털뉴스부 inews@kookje.co.kr
  •  |  입력 : 2019-08-01 19:10:47
  •  |  본지 16면
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일명 ‘제2 윤창호법’이 시행되면서 음주운전에 관한 처벌이 강화됐다. 운전면허 정지의 최저기준이 혈중 알코올 농도 0.05%에서 0.03%로 낮아졌다. 혈중 알코올 농도란 혈액 100㎖ 속에 들어 있는 알코올의 ㎎ 수치로 나타난다. 100㎖ 속에 알코올이 3㎎ 들어있을 때 0.03%가 된다. 하지만 음주측정을 할 때 모든 운전자의 혈액 채취를 하는 것은 불가능하기에 일반적으로 숨을 불어넣는 측정기를 사용한다. 날숨으로 어떻게 알코올 농도를 측정하는 것일까.
   
음주단속을 하고 있는 경찰. 국제신문DB
사람이 술을 마시게 되면 알코올의 10%는 체내 밖으로 배출되고, 나머지 는 대부분 위와 장으로 소화·흡수된다. 장에서 흡수된 알코올은 혈류로 들어가 화학적으로 변화된다. 이 알코올 성분이 있는 혈액은 사람이 숨을 내쉴 때 폐를 통과해 밖으로 나오게 된다. 보통 혈액 1㎖ 속에 들어 있는 알코올의 양은 한 사람이 내뱉는 2100㎖ 숨 속에 들어 있는 알코올양과 같다. 그래서 날숨 한 번으로도 혈중 알코올을 알아낼 수 있다.

다양한 측정 방법이 있지만 일반적으로는 연료전지 측정기를 사용한다. 백금이 알코올과 산화 반응하는 성질을 이용한 것이다. 두 개의 백금전극 사이에 숨을 불어넣으면 백금이 숨 속의 알코올을 산화시켜 전자를 생성, 전기를 흐르게 한다. 알코올 농도는 이 전류를 측정해 밝혀낸다. 최근 사용하는 대부분의 측정기가 이러한 방법을 사용한다. 숨 한 번으로 음주단속이 된다면 당사자는 억울하겠지만, 본인을 비롯한 많은 이의 목숨과도 직결돼 불행한 사고를 사전에 막을 수 있다.

   
고대 그리스 시대 의사는 숨으로 음주측정을 하는 것과 유사하게 인체 호흡에서 발생하는 냄새로 질병을 구분했다고 한다. 최근에는 호흡으로 내 몸의 건강 상태와 질병 진단도 가능한 기술이 개발되고 있다. 영국에서는 사람의 날숨을 통해 천식 폐암 유방암 등을 진단할 수 있는 호흡가스 분석기를 임상 시험 중이며, 스위스에는 날숨으로 신원을 확인하는 기술까지 개발했다. 우리 몸의 세포는 대사과정에서 생화학반응을 통해 여러 종류의 휘발성 유기분자를 만든다. 이들 중 분자량이 적은 화합물은 호흡가스의 주성분인 산소 이산화탄소 습기와 더불어 폐에서 날숨을 통해 밖으로 배출된다. 하지만 몸에 질병이 생기면 대사과정에 변화가 생기고, 평소와 다른 유기화합물을 만들어 방출하게 된다. 예를 들면 당뇨병 환자의 날숨에 아세톤이, 암 환자는 벤젠, 아이소프렌과 같은 유기화합물이 정상인과 다른 수치로 나타나는 것이다. 결국 인체의 신진대사를 함유한 날숨이 질병을 밝히는 주요 인자가 되는 셈이다. 날숨으로 알 수 있는 정보와 센서가 잘 결합한다면 호흡만으로 질병을 간단히 진단해 치료까지 할 수 있는 날이 머지않아 올 것이다.

이은정 부산과학기술협의회 교육연구팀장


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