호흡을 할때 폐에서 어떻게 산소를 받아들이는건지 궁금합니다.

Question

우리가 보통 호흡을 할때 외부에 있는 공기를 입이나 코로 들이마셔서

폐를 통해 몸에 산소를 들이게 되잖아요

그런데 폐 내부에서 어떻게 해서 외부의 공기를 흡수를 하는건지 그 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요.

호흡을 할 때 실제로는 폐 속의 폐포라는 작은 공기주머니에서 산소와 이산화탄소가 교환됩니다. 폐포는 매우 얇은 막으로 이루어져 있으며 그 주변을 모세혈관이 촘촘하게 둘러싸고 있는데요, 숨을 들이마시면 산소가 풍부한 공기가 폐포 안으로 들어옵니다. 이때 폐포 안의 산소 농도는 높고 모세혈관을 흐르는 혈액 속 산소 농도는 상대적으로 낮은데요, 물질은 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 자연스럽게 이동하려는 성질이 있다보니 산소가 폐포 벽을 통과해 혈액으로 이동하는 확산이 나타납니다.

반대로 혈액 속에는 세포들이 에너지를 만들고 남긴 이산화탄소가 많이 들어 있는데요, 이산화탄소는 혈액에서 폐포 쪽으로 확산되어 이동한 뒤 숨을 내쉴 때 몸 밖으로 배출됩니다. 산소가 혈액으로 들어오면 적혈구 속의 헤모글로빈과 결합하여 전신으로 운반되며, 헤모글로빈은 산소를 붙잡았다가 산소가 필요한 조직에 도달하면 다시 놓아주는 역할을 합니다. 이 과정에서 폐가 효율적으로 산소를 받아들일 수 있는 이유는 폐포의 수가 매우 많기 때문입니다. 사람의 폐에는 약 3억 개 이상의 폐포가 있으며, 이와 같은 넓은 표면적과 매우 얇은 막 덕분에 산소와 이산화탄소의 교환이 빠르게 일어날 수 있습니다. 감사합니다.

Answer 2

결론부터 말씀드리면 폐는 근육이 없기 때문에 압력차이와 확산 현상으로 공기를 흡입하는 것입니다.

숨을 들이쉬면 횡격막이 아래로 내려가고 갈비뼈가 위로 올라가게 되는데, 이로 인해 가슴 내부가 넓어지며 폐속 압력이 낮아지게 됩니다.

그럼 공기는 압력이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르기 때문에 외부 공기가 폐 속으로 빨려 들어오게 되고, 폐의 맨 끝에 있는 수많은 작은 공기 주머니인 폐포에 공기가 가득 차게 됩니다.

그런데, 폐포 안은 산소 농도가 높고, 폐포를 감싼 모세혈관은 산소 농도가 낮기 때문에 확산 현상에 의해 높은 농도의 산소가 혈액 속으로 자연스럽게 스며들어 흡수됩니다.

반대로 같은 원리로 혈액 속의 이산화탄소는 폐포로 빠져나가 숨을 내쉴 때 배출되게 됩니다.

결론적으로 우리 몸은 에너지를 써서 산소를 붙잡는 게 아니라 기압과 농도 차이로 흡수하는 것입니다.

Answer 3

안녕하세요, 병아리님. 이중철 전문가입니다.

직관적인 답변 먼저 드리자면, 우리 몸의 폐가 공기를 '빨아들이는' 게 아니라, 폐포와 혈액 사이에서 산소가 농도 차이 때문에 이동한다는 점입니다.

즉, 숨을 들이마시는 행위는 공기를 폐포까지 가져오는 과정이고, 실제 산소 흡수는 폐포에서 혈액으로의 확산으로 일어난답니다.

1. 왜 산소가 들어가나요?

산소는 펌프처럼 눌려서 들어가는 것이 아니라, 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는데요. 들이마신 뒤 폐포 안에는 산소가 상대적으로 많고, 폐포 주변 혈액에는 산소가 상대적으로 적기 때문에 산소가 자연스럽게 혈액 쪽으로 퍼져 나가거든요. 이 과정은 물에 잉크가 퍼지듯, 분자들이 스스로 퍼지는 현상과 비슷하답니다.

2. 숨을 들이마시는 역할은요?

우리가 들숨을 쉬면 횡격막이 내려가고 흉강의 부피가 커져서 폐 안 압력이 낮아집니다. 그래서 바깥 공기가 폐로 들어오고, 그 공기가 기관지와 세기관지를 지나 최종적으로 폐포까지 도달합니다. 즉, 호흡운동은 공기를 폐포까지 운반하는 역할, 폐포에서는 기체교환이 일어나는 역할을 한답니다.

3. 혈액이 가져가는 방식은요?

폐포에서 혈액으로 들어간 산소는 혈장에 조금 녹아 있지만, 대부분은 적혈구 속 헤모글로빈에 결합해 운반됩니다. 그래서 실제로는 '산소가 폐에서 혈액으로 이동한 뒤, 혈액이 온몸으로 운반한다'라고 이해하는 것이 정확하답니다.

정리하자면,

폐는 공기를 힘으로 빨아들이는 기관이라기보다, 얇은 폐포벽을 사이에 두고 산소와 이산화탄소가 확산으로 교환되는 장소랍니다.

※ 질문자님을 포함하여 소중한 분들의 건강, 재산과 안전을 지키고, 혹시나 발생할 수 있을 다양한 문제 상황에 놓이지 않기 위해서라도 저를 포함하여 다양한 토픽에서 활동하는 모든 전문가분들의 아하 지식커뮤니티에서의 답변은 예외 없이 참고 용도로만 유용하게 활용하시기 바랍니다.😉