안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
운동선수가 부상을 입었을 때 사용하는 쿨링 스프레이가 피부 온도를 순식간에 떨어뜨리고 통증을 완화하는 원리는 액화 가스의 급격한 기화열 흡수와 단열 팽창 효과, 그리고 생리학적 혈관 수축 및 통증 신호 차단에 있습니다.
스프레이 용기 내부에는 끓는점이 매우 낮은 가스가 높은 압력에 의해 액체 상태로 압축되어 있는데, 대기 중으로 분출되는 순간, 이 액체는 기체로 변하는 상변화를 일으킵니다. 액체가 기체로 날아갈 때는 주변에서 막대한 열에너지를 빼앗아 가는 기화열 흡수가 일어나 피부에 닿은 미세 입자들이 순식간에 기화하면서 온도가 급격히 낮아집니다. 여기에 가스의 단열 팽창 효과가 냉각 성능을 더욱 높여, 고압 상태이던 가스가 좁은 노즐을 지나 넓은 공간으로 나오며 급격히 부피가 팽창할 때, 외부와의 열 교환 없이 자체 에너지를 소모하게 되면서 가스 자체의 온도가 영하 가까이 내려갑니다. 또한 제품에 첨가된 에탄올 성분이 2차적으로 증발하며 열을 빼앗고, 멘톨 분자는 피부 신경 말단의 냉감 수용체 단백질과 결합하여 뇌에 차가운 감각 신호를 보냄으로써 시원함을 증가시킵니다.
이처럼 피부 온도가 급격히 낮아지면 충격을 받은 부위의 미세 혈관들이 순간적으로 강력하게 수축하면서 내부 출혈과 부종, 염증 물질의 확산이 억제됨과 동시에 극저온 자극으로 인해 말초 신경의 전기적 신호 전달 속도가 현저히 느려지면서, 뇌로 향하던 통증 신호가 일시적으로 마비되어 선수가 느끼는 실질적인 통증이 순식간에 줄어들게 됩니다.