들숨보다 날숨이 더 강한 이유는?

고등학교 다니는 조카가 숨을 들이쉴 때보다 내쉴 때가 왜 더 강하냐고 묻더군요.

일반적으로 들이쉬는 것을 밖에서 느낄 때는 공기흐름에 방향성의 차이가 있습니다. 들이쉴 때는 공기가 사방에서 입과 코로 몰리기 때문에 내쉴 때 한 곳으로 나아가는 입김과 비교하면 약할 수밖에 없습니다. (이에 대해서는 더 자세하게 다른 글을 하나 작성하려고 합니다.)

그리고 또 다른 이유가 있는데, 우리 폐는 허파꽈리(폐포)라는 아주 작은 공기주머니 같은 기관들로 이뤄져 있다는 것입니다. 풍선을 불어보신 분들은 막 불기 시작한 풍선이 더 불기 어렵고, 일단 어느정도 크기로 불어진 풍선은 불기 쉽다는 것을 아실 겁니다. 풍선이 줄어드려는 힘은 크기가 작을수록 강한데, 똑같은 현상이 허파에서도 일어나는 겁니다. 이때 폐가 줄어드는 힘은 표면장력 때문에 생깁니다.

허파꽈리는 매우 작으므로 표면장력이 강합니다. 그래서 들이쉴 때 우리가 공기를 빨아들이는 힘은 ‘근육의 힘 – 표면장력‘과 같은 형태가 되고, 내쉴 때는 ‘근육의 힘 + 표면장력‘ 과 같은 형태가 됩니다. 다시 말해서 들숨과 날숨의 힘의 차이는 똑같은 힘을 줄 경우에 허파꽈리에서 발생한 표면장력의 두 배만큼 생깁니다.

표면장력은 꽤 강하기 때문에 숨쉬기 힘들게 만듭니다. 이 어려움을 극복하고 숨을 쉬려면 근육이 많은 일을 해야겠지요. 그래서 우리 폐는 표면장력을 줄여주는 물질을 분비합니다. 비누 같은 계면활성제의 일종이겠지요.

결국 우리가 아무런 힘을 주고 있지 않다면 우리는 숨을 내쉬게 될 것입니다. 이때 발생하는 힘을 우리는 날숨압이라고 합니다.
그래서 사람이 죽을 때 최후에 쉬는 숨은 항상 날숨입니다. 숨쉬기 위한 근육이 마비되어 숨이 멈추면 표면장력이 날숨압으로 작용하기 때문입니다. 뭐 그렇다고 해도 자연사의 경우에는 고통을 못 느낀다고 합니다. (누가 죽어봤을까? 어떻게 알았지?)

또한 기흉이라는 매우 치명적인 질병도 같은 이유에 의해서 발생합니다. 어떤 이유에서건 가슴에 구멍이 나면 근육에 의해서 숨을 들이쉴 수가 없게 되고, 폐는 풍선에 바람빠지듯이는 아니지만 표면장력에 의해서 서서히 쪼그라들어서 다시 펴지지 못하게 됩니다. 기흉은 결국 숨을 쉬지 못하게 되어 생명을 위협받는 질병입니다.
기흉환자들은 구멍으로 폐가 쪼그라든만큼 공기가 들어가게 되는데, 이 구멍으로 빨려들어간 공기를 기계로 서서히 뽑아냄으로서 치료를 하게 됩니다.

참고로 추가하자면 기흉이 꼭 가슴 부위에 공기가 들어가서 생기는 질병은 아닙니다.

3 thoughts on “들숨보다 날숨이 더 강한 이유는?

  1. 표면장력(?)이 무슨 뜻으로 사용된지 잘 모르겠지만, 숨쉬는 원리는 순전히 부피 팽창으로 인한 기압차로 알고 있는데요. 고무풍선 부는 것과는 전혀 다른 메카니즘 아닌가요?(폐포가 고무풍선같은 탄성체도 아닌데..)
    http://www.bspharm.com/sangsik/naegua/kihung.htm

    1. 님이 링크하신 사이트의 “폐는 항상 작아지려고 하는 성질을 가지고 있고 ” 라는 말의 원인이 표면장력 때문입니다.

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