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건강하려면 공기 중 산소(O2) 역할을 제대로 알자 (1)
류재근 박사 칼럼
2019-06-16 오전 10:00:35 낙동뉴스 mail hys11440@naver.com

류 재 근




고려대학교 의과대학 외래교수
사단법인 환경운동본부 교육원장
한국환경학술단체연합회 회장
한국에코과학클럽(한국생태한림원) 회장
국립환경과학원 원장(10대)
한국환경산업기술원 원장(초대)대통령국가과학기술자문위원(6-7대)




21세기는 변화의 시대요, 무한경쟁의 시대요, 고객만족의 시대이다.

급변해가고 있는 이 시대에 살고 있는 우리가 잊어버리기 쉬운 것이 바로 ‘공기’다. 각 나라에서 물의 중요성은 정부나 모든 국민이 피부로 느끼고 있으나, 매일 들이마시는 공기는 그 중요성을 잘 인지하지 못하고 있다. 요사이 WHO는 세계인구 70억 명 중 대기오염으로 사망하는 사람이 700만 명에 육박하고 있다고 밝혔다. 그 중 외부 대기에 의해 사망하는 사람이 100만 명, 실내 사무실이나 가정의 공기오염으로 사망하는 사람이 600만 명에 이른다. 그 원인은 공기 중의 산소(O₂)는 20.94%가 숨쉴 때 들어가면 나올 때는 16%가 나오고, 이산화탄소(CO₂)는 0.03%가 들어가면, 나올 때는 4%가 나오기 때문에 밀폐된 방에서는 여러 사람이 있으면 그 방 안의 CO나 CO₂가스가 증가하여 머리가 아프게 된다. 찜질방에 많은 사람이 들어가 있다 보면 산소가 부족하고 일산화탄소가 많아짐에 따라 쉬러 갔다가 되려 피로를 얻게 된다. 그리하여 찜질방이나 많은 사람이 들어가 있는 강당, 방 등에서는 수시로 환기시켜야 한다.

최근 우리나라의 심각한 황사 및 미세먼지 발생 문제로 많은 사람이 근심과 걱정을 하고 있다. 필자가 보기에 실외의 미세먼지도 문제이지만, 실내의 미세먼지도 심각한 문제이다. 대부분의 사람들은 외출 시 마스크를 쓰지만 실내에서도 미세먼지가 발생되는 주방에서도 마스크를 사용해야 한다고 본다. 최근 강릉에서 10여 명의 고등학생들이 가스보일러에서 누출된 일산화탄소 중독으로 인한 사망한 사고가 있었다. 이는 산소 부족으로 인한 사망사고로 우리가 생활할 때 산소가 얼마나 중요한지 다시 한 번 일깨워주는 사고다.

이에 산소와 건강에 대해 그동안 서울대학교 보건대학원에서 배운 지식과, 대학에서 환경과 건강에 대하여 강의를 하면서 얻은 지식을 토대를 근거로 다음과 같이 정리한 내용을 소개하고자 한다.



Ⅰ 산소(Oxygen, O2)의 정의

1. 산소(酸素, Oxygen, O2)란 무엇인가

우리가 숨 쉬고 있는 공기 중에는 흔히 산소만 있는 것으로 알고 있다. 그러나 공기 중에 산소는 21% 정도이고, 질소가 78%로 가장 많으며, 그 외에 아르곤, 이산화탄소, 헬륨, 네온, 크립톤, 크세논 등의 기체가 들어있다.

우리가 쉬는 것은 공기 중의 산소를 이용하기 위한 것이다. 우리가 들이마신 산소는 생물이 활동하는 데 필요한 에너지를 얻는 데 사용된다.

산소는 무색, 무미, 무취의 조연성 가스이며, 액체산소는 담청색으로 물보다 무겁고(비중:1.14), 비등점이 -183℃로 기화할 경우 액체산소 1L가 기체산소 798L로 확산된다.

우리 생활에서 이용되고 있는 산소는 가정, 병원, 공장, 물속의 감수부 등 인간이 생활하고 있는 모든 곳에서 이용되고, 필요로 하는 기체인 것이다.

병원에서는 순수한 산소를 중환자에게 공급함으로써 산소의 분압을 높여, 혈액 속의 산소 헤모글로빈이 증가하여 각 세포로 산소가 신속히 공급되어 필요한 에너지를 얻도록 한다.


2. 산소의 필요성

인간이 보다 쾌적한 생활을 추구해 온 결과, 대기와, 자연파괴가 예상을 훨씬 넘는 스피드로 진행되고 있다. 자동차나 항공기가 배출하는 방대한 양의 유독가스, 빌딩, 공장의 열과 연기 배출, 아마존에서나 동남아시아에서의 무분별한 산림채벌, 아프리카의 급격한 사막화, 이 모두가 우리 인간 자신의 손에 의한 지구 파괴라 하겠다, 인체의 모양을 만드는 세포, 생명현상의 중추적 존재인 뇌, 심장, 폐, 그리고 이들을 유지하고 있는 혈액, 모두가 신선한 산소 없이는 활동을 계속 할 수 없다.


3. 나무(Tree)와 산소

산림청이 펴낸 ‘나무와 숲에 관한 일반상식’에 의하면, 큰 나무 한 그루는 사람 4명이 하루에 필요한 산소량(2LPM, 건강한 성인 1인이 소모하는 산소량은 최대 0.5LPM임을 기준)을 공급하며, 한 그루의 건강한 나무는 공기 1리터당 7000개의 먼지 입지를 줄여준다.

※ 참고 성인 1人의 실제 산소 소모량(건강한 성인 남성 기준)
성인 남성의 1회 호흡량 : 500mL, 분당 호흡 수 : 14회(12회에서 18회까지 분포가 큼)
폐로 유입되는 산소의 순도 : 20.9%, 폐에서 나오는 산소의 순도 : 16.4%, 차이 : 4.5%
따라서 분당 실 산소 소비량은 : 0.5L × 14 × 4.5% ≒ 0.32LPM(시간당 19.2L)
(주)옥시테크 가정용 산소 발생기 산소 발생량 : 시간당 384L(성인 20명 호흡량)


Ⅱ 산소와 건강

1. 산소 결핍증

한국이나 일본에서 제1의 사망원인은 암이다. 그만큼 많은 사람들의 관심이 주로 암에 집중되어 있다. 그러나 다른 한편에서 심장병이 암 발생을 상회하는 수준으로 격증하고 있음 또한 결코 소홀히 보아 넘길 수 없는 일이다. 우리의 심장은 자신도 모르는 사이에 서서히 쇠약해져 가고 있는 것이다.

의학박사 野口英世씨는 자신의 저서에서 “모든 질병의 원인은 산소 결핍증에서부터 비롯된다”라고 역설하고 있다. 즉, 암이나 심장병이 세포의 산소 결핍증세에 의해 발생한다는 주장이다. 노벨의학상 부문 수상자인 의학박사 OTTO HEINRICH WARBURG씨 역시 “암은 산소 결핍증에 의하여 발생한다”라고 발표한 바 있다. ‘산소 결핍에 의한 대사(代謝)장애’는 현대 의학에선 이미 상식이 된 학설이다.

체내의 어떤 세포도 산소를 흡수하지 않고는 생존이 불가능하다. 문명병이라고 일컬어지는 심장병은 남녀노소를 불문하고 불시에 엄습한다. 특히 이로 인한 사망자 중 뇌졸중이나 심근경색을 일으켜 사망한 사람은 2.5인당 1명에 달하는 실정이다. 최근 뉴스에 보도되는 실업가나 정치가의 자살, 수험생, 과학 기술원생의 자살 등등. 그 모든 것의 근원을 따져보면 모두 과로나 신경 혹사에서 오는 노이로제 증상(우울증) 즉, 산소 결핍증에 기인한 불행한 사건들이다. 문명이 발달함에 따라 자연도 사람도 오염되어 아무도 모르는 사이에 우리는 산소 결핍증 체질로 변해가는 것이다. 그러나 약한 심장도 심근조직에 다량의 산소를 공급해 생기를 불어넣어 줌으로써 서서히 강한 심장으로 개선되고 회복될 수 있다. 그러므로 평소에 꾸준히 신선한 산소를 호흡하여 병을 이기는 체질로 체질개선을 하는 것이 가장 중요한 건강 포인트라고 생각된다.


2. 산소 부족이 되는 원인

원시시대의 인간은 생존을 위해 목숨을 걸고 산과 들을 누비며 맹수를 쫓는 수렵 생활에도 견딜 수 있을 만큼 신체적으로 단련되어 있었다. 그러나 모든 것이 현대화되니 오늘날엔 신체를 직접 활용하여 영위하는 활동이 점차 줄어가고 있다. 멀지 않은 거리도 자동차를 이용하고 계단도 오르내릴 필요가 없으며, 생활은 점점 편리해져 가고 그에 따라 식생활도 크게 변하였다.

야생의 동식물을 본능적으로 균형 있게 섭취했던 먼 옛 날의 식생활. 그러나 현대인은 그 중에서도 좋은 것만 골라서 과식해버린다. 더구나 그 대부분의 식품이 자연 그대로인 것이 없다. 화학 사료에 의해 길러진 야채나 과실류, 그리고 각종 인스턴트식품과 냉동식품들이 전부이다.

대기오염 또한 심각한 문제이다. 산소 발생의 원천인 수목의 남벌, 화력발전소와 제트기 등의 증가에 의한 산소의 소모도 산소 부족을 가속화시키고 있다. 게다가 현대 건축물은 공기의 순환이 원활치 못한데다가 냉난방 등으로 실내 공기가 오염되어 있어, 그 결과 신체의 각 세포는 실내의 산소 공급량 감소에 따른 산소부족증에 시달리고 있다. 과식은 내장을 혹사시키고 장기에 무리를 주어 유독성 노폐물을 체내에 생성시키는 역할을 한다. 이런 노폐물을 배설시키기 위해서는 다량의 산소가 요구된다. 매일 부지불식간에 섭취하는 합성 착색료, 인공 보존료, 합성 감미료 등을 중화시키기 위해서도 역시 다량의 산소가 필요하며, 이로 인해 간장, 위 내장에 추가로 부담이 가해진다.

바로 이런 시점에 변비가 찾아오는 것이며, 일단 변비가 생기면 체내에 일산화탄소가 발생하여 축적됨으로써 질병이 수반된다. 교통수단의 발달로 인해 생활 자체는 편리해졌으나, 반면에 체력이 약해지고 운동 부족이 초래되어 호흡활동의 둔화와 산소 부족이라는 악순환으로 연결된다.

이 또한 질병의 주원인이다. 이와 같이 우리는 자신도 모르는 사이 점점 산소 결핍 체질로 악화되어가고 있는 것이다.



- 지역별 산소 농도 측정값
- 자료제공 : (주)JM글로벌 환경기술연구소


위의 산소 순도 변화표를 보면 서울 시내 일반가정 실내를 기준으로 산소의 순도가 약 20.8% 이지만 평균 수면 시간대인 6∼8시간 후엔 실내 산소 순도(5평형 방에서 2인 수면 시)가 약 20% 정도로 떨어짐을 볼 수 있다. 하지만 (주)JM글로벌의 가정용 산소 발생기를 작동시킨 후 수면을 취하면 약 23∼23.5% 정도로 산소 순도가 증가함을 볼 수 있다.

또한 실내에 산소를 연속으로 공급시켜도 자연 환기율 때문에 실내 산소의 순도가 24% 이상 오르지 않음을 알 수 있으므로 산소 발생기의 연속 사용에 따른 실내 산소 농도의 과대한 증가에 대한 걱정은 기우라 할 수 있다.



Ⅲ 인체와 산소

1. 뇌(Brain)와 산소

뇌는 인체를 지배하는 중추 센터이다. 약 145억 개라고 일컬어지는 뇌세포가 정상적으로 활동하기 위해서는 다량의 산소가 필요하다. 활동 시와 정지 시에 산소 소비량에 큰 차이가 있는 근육과는 달라, 뇌는 다량의 산소를 상시 필요로 한다.

그 산소 보급을 위해서 뇌에 순환하는 혈액은 막대한 양으로, 1일 약 2,000L에 달한다. 이것은 인체의 총 혈액 양의 400배 가까운 값으로, 만약 산소가 부족할 경우에는 즉시 뇌의 기능에 중대한 장애를 일으킨다.

또 그 공급이 끊어질 경우 뇌의 활동은 곧바로 정지해, 그대로 30초 계속되면 뇌세포는 파괴되기 시작해 2∼3분에 재생불능의 세포 파괴가 일어난다. 이른바 식물인간은 뇌세포의 파괴가 대뇌피질로 머물 경우이고, 한층 더 진행해 골수질에 이르면 뇌사가 된다. [뇌 : 인체가 소비하는 산소의 약 20%를 소비한다]



2. 폐(Lung)와 산소

안정 시, 정상적인 어른의 호흡량은 1회 450∼500mL로 그 중 산소의 섭취양은 20%이다. 폐 안에는 보통 호흡에도 움직이지 않는 공기(기능적 잔기량)가 3,000mL 있지만, 그것은 주위 환경의 급격한 변화로부터 신체를 지키는 일종의 안전장치의 역할을 하고 있다.

신체 중의 혈액은 심장의 펌프에 눌러져 2∼3분마다 허파꽈리의 주위의 가는 혈관을 통과해 신체 전체를 돌고 있다. 검푸르게 완전히 지쳐버린 혈액은 폐에 넣어져 신선한 산소가 많은 공기에 접한다. 거기서 혈액은 옮겨 온 탄산가스를 버려 새로운 산소를 거두어 들여 진홍의 생생하게 된 혈액으로 태어나고 바뀐다.

신체 안의 모든 세포에는 기능을 완수하기 위한 에너지가 필요하다. 세포 소기관(포도당이나 지방산을 산화해 에너지화 하는 곳)을 우리가 먹은 음식과 산소의 결합에 의해 에너지를 발생시켜 모든 육체가 기능을 영위하는 데 필요한 근육을 사통할 수 있다.

신체가 산소를 에너지원으로서 연소시키면 노폐물로서 탄산가스가 발생해 탄산가스가 쌓이면 뇌나 심장 또는 중요한 장기의 움직임이 나빠진다. 그 때문에 폐는 산소를 연속적으로 결합해 심장이나 다른 기관으로 탄산가스를 배설해 혈액의 산성화를 막고 있다.

이것을 가스 교환이라고 한다. 이 가스 교환에 의해 피로가 잡혀 활력을 저축할 수 있다. 더욱 정상적인 어른의 1회 호흡량은 남성은 500mL, 한편 여성은 450mL이다.


3. 심폐기능과 산소

인간은 산소를 신체의 구석구석의 세포까지 휴식 없이 계속 보내지 않으면 살아갈 수 없다. 그 기능을 하는 것이 심장과 폐이고, 폐에는 좌우로 약 7억 개의 허파꽈리가 있다. 허파꽈리로부터 혈액에 받아들여진 산소는, 심장의 펌프 작용으로 체내에 보내진다.

심장은 살아 있는 동안 박동을 계속한다. 매분 70회로서 1일 약 10만 회, 80년간으로 환산하면 약 30억 회, 자고 있는 동안에도 전신에 혈액을 계속 보낸다.

그리고 놀랄만한 사실은 그 에너지원은 관상 동맥으로부터 주어지는 산소 뿐이다. 효과적인 혈액의 공급은 심폐 기능에 있어서 기본적인 기능이다. 그런데 대부분 현대인의 혈액은 운동부족과 적절치 못한 식사습관 때문에 산성화되고 점성화 되었다. 콜레스테롤을 포함한 혈액은 혈관에 부착되어 혈액의 흐름을 방해해 모든 성인병의 근원이 되고 있다. 그러나 산소의 공급을 통하면, 쇠약해진 심폐기능은 효과적으로 회복될 수 있다.


4. 혈액과 산소

혈관을 철도 레일에 비유한다면 혈액은 화차에 해당된다. 수송되는 물질은 산소, 영양분, 호르몬, 면역체, 중간 대사물, 노폐물 등이며 점도는 물의 약 5배에 달한다. 체혈액의 총 중량은 체중의 1/13이다.

그 중 직경이 7.7미크론인 원반형의 적혈구는 1㎠에 1만 3,000개가 들어갈 수 있는 크기이며 1㎣의 혈액 중에 포함된 적혈구의 수는 남자 약 500만 개, 여자 약 450만 개로 추산된다.

적혈구는 새로 조혈된 후 100∼120일이 지나게 되면 그 기능을 다하고 스크랩(찌꺼기) 상태로 변해 장기로 배출된다.

백혈구는 1㎣의 혈액 중에 약 6,000여 개가 있으며, 수명은 10일간 정도로, 같은 사람의 백혈구일지라도 조건에 따라 그 상태가 여러가지로 달라진다. 예를 들어 오후가 되면 많이 생겨나고 근육노동 후나 식사 후에도 증가한다. 세균에 감염되어도 늘어나고, 임신, 분만 시에도 늘어난다. 이렇게 백혈구는 신체 상태에 따라 그 수를 증감하면서 세균을 박멸함으로써 신체를 보호하는 보디가드 역할을 한다. 혈액 중의 산소가 증가한다는 것은 그 산소를 운반하는 적혈구(헤모글로빈)가 늘어난다는 것을 의미한다.

산소가 증가하면 혈액량이 늘어나 다량의 혈액이 혈관을 흐르게 되며, 그 때 혈관의 내벽에 붙어 있던 콜레스테롤 등의 불순물들이 씻겨 내려가게 된다. 따라서 혈액 자체가 정화됨은 물론 가뿐한 몸으로 다시 태어나는 상쾌한 기쁨도 맛보게 된다.


5. 피부와 산소

호흡이라고 하면 코나 입을 통해서 폐로 하는 것이 보통이나, 피부도 땀구멍을 통해 호흡하여 피부조직 내에서 당류를 연소하여 이산화탄소와 물로 분해시키는 반응과 함께 외기와 호흡한다. 피부 호흡을 통해 피부열 발산, 유독물질(피부독소) 배설, 수분증발 등 매우 중요한 역할을 담당하고 있기 때문이다.

피부호흡은 폐호흡의 1% 정도의 적은 양이지만 피부 호흡을 차단하면 40분 이내에 사망할 만큼 중요하기 때문에 신체의 절반이상 화상을 입으면 위독한 상태에 빠지게 되는 것은 호흡 작용과 더불어 체온조절 작용이 없어지게 되기 때문이다.

피부의 표면에 있는 땀선과 표피 지방선으로부터 수분과 기름 성분이 신체의 밖으로 지속적으로 배출된다. 즉, 우리 몸 안의 불필요한 노폐물을 조금씩 외부로 버리고 있는 것이다. 또 피부 전체로부터는 피부 호흡의 형태로 탄산가스를 끊임없이 배출하고 있다.

신선한 산소를 공급하는 것은 우리 몸 구석구석의 세포에 대사 활동을 활발하게 하여 체내의 가스 일산화탄소, 이산화탄소, 기타 불순물(특히 변비에 좋은)의 배설을 촉진하고 모든 기능의 조절을 하는 것이다. 이 때문에 충분한 산소의 공급은 자연스럽게 피부의 혈액순환을 원활하게 하여 건강하고 탄력있는 피부가 만들어지게 된다.
저녁시간은 피부를 회복시키는 데 가장 중요한 시간이다. 세포가 재생되는 동안에 피부는 충분한 영양소, 특히 산소를 필요로 한다. 잠자는 동안에도 신선한 산소를 충분히 호흡하는 것은 아주 중요한 일이다.

셀룰라이트는 지방과 체내의 수분, 노폐물이 혼합된 스펀지처럼 생긴 물질로 피부 표면이 울퉁불퉁하게 되는 것이다. 여성들 중 85%가 가지고 있는 셀룰라이트를 없애는 효과적인 방법 중에는 마사지와 충분한 산소의 공급이 있는데, 마사지는 임파선을 직접 지극하고 셀룰라이트 덩어리를 깨뜨려서 피부표면의 부풀어 오른 부분을 부드럽고 매끄럽게 만드는 데 효과가 크고, 충분한 산소의 공급은 체내 탄산가스의 배출을 원활하게 하고 헤모글로빈의 활동을 왕성하게 하여 셀룰라이트를 줄여준다.



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