[해설]실질적 안전기기 보급 논의 이뤄져야
[해설]실질적 안전기기 보급 논의 이뤄져야
  • 서종기
  • 승인 2001.06.16
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`유해가스관리및 측정에 관한 기획연재는 가스탐지기 전문제조업체인 마포산업전자의 홍순호박사가 가스관련된 공기관에 외부초청강사로 다니면서 발표한 논문으로, 가스관련현장에서 근무하는 작업자들에게 유해가스로 인한 피해를 대비하자는 차원에서 게재 한다 <편집자주>



1.1 산소 결핍

1.1.1 산소부족에 대한 생체의 반응

산소 부족 상태의 생체 세포 안에서는 유산의 생성량이 증대하므로 혈액은 산성으로 변한다. 이에 따라 호흡중추, 심장중추 등이 자극되어 호흡 심도, 호흡수, 심장 박동수의 증가가 일어나게 된다. 이러한 상태에서는 공기를 상대적으로 많이 호흡하여 산소 부족량을 보충하고, 산소 함유량이 저하된 혈액을 보다 대량으로 순환시키며, 뇌의 혈관을 확장하여 대량의 혈액을 받아들이기 위한 여러 가지 보상기구나 기능이 동원된다. 그러나 이와 같은 생리적 적응의 한계는 산소 농도 16% 정도까지로, 이보다 낮은 농도에서는 생체적 보상이 불가능하여, 산소 결핍 증상이 나타난다.

높은 산에 장기간 체류하고 있으면 서서히 적혈구나 헤모글로빈의 양이 증가하며, 세포의 산소 이용 효율을 높이는 효소의 활성 정도가 높아지게 되고, 폐활량이 증대하는 등의 고도순화 현상이 나타나 저산소에 견딜 수 있도록 된다. 예를 들면, 해발 8천8백48m인 에베레스트산 정상의 산소농도는 분압으로 환산하여 지상의 약 7% 정도로, 별도의 산소를 흡입하지 않고는 10분 이내에 사망한다. 그러나 때로는 산소 마스크를 착용하지 않고 등정하는 것은, 산기슭에서 정상에 이르기까지 장기간에 걸쳐 서서히 고도를 높이면서 체류하고 있는 동안에 고도 순화를 획득하였기 때문이다. 이와 같은 고도 순화를 얻는데는 통상 3주 이상의 고소 체재가 필요함이 알려져 있다.

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1.1.2 급성 산소 결핍

평지의 작업환경에서 나타나는 산소 결핍은 대부분이 급격하게 저산소 환경에 노출되어 발생하게 되며, 이로 인하여 예기치 못한 재해가 유발된다. 산소 결핍 증상이 나타나는 산소 농도는 개인에 따라 차이가 크고, 또한 건강 상태에 따라서도 다르다. 일반적으로는 16% 정도에서부터 자각 증상이 나타나고, 저농도가 될수록 증상이 무겁게 되며, 10% 이하에서는 치명적인 위험이 뒤따른다. 산소 결핍의 더욱 큰 문제점은, 작업 환경에 대한 별도의 기록이 없을 경우, 이 증상이 산소 결핍으로부터 초래되었다는 사실이 밝혀지기 어렵다는 점이다.

표 1-1은 Henderson과 Haggard가 산소농도와 증상의 관계를 4단계로 분류한 것에, 공기중 및 동맥혈 중의 산소분압의 값을 추가한 것이다. 이러한 증상은 힘든 노동 중이나 피로하였을 때, 또는 숙취 상태의 경우에는 중증화한다. 또 빈혈이나 순환기 장해를 가지고 있는 사람은 제 2단계 정도에서도 생명을 잃는 경우가 있다.

작업환경에 따라서는 그다지 저농도의 산소가 아니라도, 근력 저하에 의하여 몸을 지지할 수 없다거나 어지러움 등에 의한 추락, 전락, 익사 등의 사고가 발생한다. 또한, 대뇌 기능의 저하에 의한 착각, 오조작, 헛디딤 등의 다른 사고를 유발할 가능성이 매우 높아진다.

산소 결핍 증상의 하나로 구토증이 있는데, 구토시에 흉부가 하늘을 향한 상태에서 구토물을 기관 내로 흡입하여 질식사하는 경우나, 엎드린 자세로 물이 고여 있는 곳에 쓰러져 폐내에 물을 흡입하여 익사한 것과 같은 결과가 되는 일도 있다. 산소 결핍에 대한 인간의 반응을 도해하면, 그림 1-1과 같다. 이 그림에서와 같이 6% 이하의 저농도에서는, 1회 호흡이라도 실신, 전락, 절명이라는 파국에 이르게 된다.



1.1.3 무산소 1회 호흡의 위험성

산소 결핍 재해 중에서 환기 불량인 폐쇄적 공간이 아니더라도, 무산소 공기의 1회 호흡이 파국을 초래하는 경우가 적지 않다. 예컨데, 가연성 가스를 질소로 불어 낸 후, 탱크 내부를 점검하다가 불어넣은 질소에 휩쓸려 추락사하는 사고가 발생한다.

무산소 공기에 순간적으로 노출될 때 숨을 들이쉬면, 호흡중추를 극단적으로 자극하여 흉곽이 확장되면서 무산소 공기를 토출하는 동작이 불가능하게 된다. 이때 폐 안에 남아 있던 산소는 더욱 희석되어 산소분압의 저하를 초래하며, 폐 모세혈관의 혈중 산소분압이 상승하지 않은 상태에서 그대로 뇌에 운반된다. 산소를 항상 대량으로 소비하고 있는 뇌에서는 그 순간 활동을 지지하는 산소분압이 급격히 떨어지기 때문에 즉각적인 기능 정지가 일어난다.

이같은 반응은 무산소 공기를 흡입한 후, 적어도 2초 이내에 일어난다. 무산소 공기를 호흡한 경우, 폐포 및 폐정맥의 산소분압 변화는 그림 1-2와 같이 나타난다.



1.1.4 소생의 한계와 후유증

중증의 산소 결핍증에서는 뇌세포가 재생 불가능한 상태로 파괴되어 목숨을 잃게 된다. 이때, 그 파괴가 대뇌 피질에 나타나기 시작한 단계에서 응급 처치에 의한 생명 유지가 성공하더라도, 즉각적인 의식 회복이 곤란하게 된다. 또한, 그 파괴의 정도가 심하지 않은 경우에도 때때로 후유증이 남게 된다.

호흡이 정지된 상태에서 인공호흡에 의하여 호흡이 재개된 경우에도, 그 재개까지의 경과 시간이 길면 길수록, 소생률은 급격히 저하한다. 그림 1-3은 호흡정지 시간과 소생률의 관계를 도시한 것으로, 호흡 정지 시간이 6분 이상 경과하면 소생률은 0%로 떨어진다. 한편, 이 소생 한계선에 따라, 비록 생명이 끊어지지 않은 경우에도 후유증으로서 언어 장애, 운동 장애, 시야 협착, 마비, 환각, 건망증, 성격 이상, 노이로제, 정력 감퇴 등의 증상이 남을 위험이 있으므로 지속적인 관리가 필요하다.

산소 결핍에 의한 후유증은 10∼12% 정도의 저산소에 장기간 노출된 경우에도 남을 가능성이 있다. 산소 결핍증에서는 뇌의 부종이 급격히 일어나, 의식을 회복한 후에도 지속되며, 이것이 뇌혈관의 압박을 초래하여 뇌의 활동을 저해하고, 후유증을 가속적으로 악화시키므로 의식 회복 후에 상반신을 높게 유지하며, 의사에 의한 처치로서 뇌부종을 완만히 해결하기 위한 약제의 투여도 필요하다.

1.1.5 산소 분압과 기압의 관계

산소분압(mmHg)은 기압과 산소농도(%)의 곱으로 나타내는데, 동일한 산소 농도에서 산소의 분압은 기압에 비례하게 된다. 갈바니전지 방식의 산소농도계에 나타나는 지시치는 산소가 폐에서 체내에 들어가는 것과 같이 산소분압에 비례한다. 따라서 1기압 하에서 산소 농도로 눈금을 매긴 계측기를 사용할 때 같은 농도라도 기압에 따라 다른 지시치를 나타낸다.

절대기압은 게이지 압력에 1기압을 더한 수치이며, 따라서 대기중에서는 다음과 같은 식에 의하여 보정된다.

실제 산소농도(%) = 산소농도계의 지시치 (%)/게이지압+ 1(atm) [1-2]

1.1.6 산소 결핍증 발생의 원인

산소는 무색 무취의 가스로, 인간의 감각으로는 산소 결핍 현상을 판단할 수 없기 때문에 산소 결핍증으로 인한 재해를 초래하게 된다.

이와 같은 산소 결핍증에 의한 질식 사고를 막기 위해서는 가스의 측정 및 경보, 환기, 안전위생 교육 등 많은 대책이 확립되어야 하며, 산소 결핍 현상을 유발하는 각종 가스의 성질과 산소 결핍증의 발생 원인을 정확하게 이해하는 것이 중요하다.

공기중의 산소 비율은 표 1-2와 같이 약 21%로 나타나지만 맨홀, 발효 탱크, 곡물 사일로, 우물, 터널 등 환기가 나쁜 장소에서는 미생물의 호흡이나 토양중에 포함된 철의 산화현상, 그리고 동식물의 호흡이나 유기물의 부패 등에 의해서도 산소 농도가 저하된다. 금속의 산화에 의한 산소 결핍 현상은 또 선박, 탱크, 보일러 등의 밀폐된 철 구조물에서도 빈번하게 발생한다.

산소 결핍 공기로 인한 재해는 대부분 환기가 나쁜 장소에서 형성되므로, 이러한 장소에서 작업을 수행할 때에는 계속적인 주의를 기울여야 한다. 또한, 드문 일이지만, 통풍이 좋은 옥외에서도 밸브나 배관에서 돌발적인 대량의 가스가 분출되거나 에어라인 마스크의 장착 상태가 불량하여 불연성 가스가 송급되는 등의 원인으로도 산소 결핍증이 발생한다

 


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