우리 방 안의 산소의 양은 우리에게 충분할까?

우리 방 안의 산소의 양은 우리에게 충분할까?

어떤 장소에 사람들이 빽빽하게 들어서 있고, 사람들은 산소의 부족으로 고통을 받고 있는 장면을 생각하는 경우가 있다. 하지만 이런 장면은 잘못된 것이다. 우리가 숨이 막히는 것은 다른 이유 때문이다. 방 안에는 공기가 잘 통하지 않고 공기가 머물러 있다. 많은 사람들이 숨을 쉬기 때문에 공기의 습도와 온도가 올라간다. 그리고 공기 중에는 탄산가스 등이 많이 포함되게 된다. 그래서 사람들은 불편함을 느끼는 것이다. 여기서 숨이 막히는 현상과 산소의 양과는 전혀 관계가 없다.

우리가 숨을 쉬는 공기 중에는 산소의 양이 약 1/5 정도(나머지는 대부분 질소이다.) 밖에 없다는 것을 기억하자. 정확하게 말해서 20.9%의 산소가 거리에도, 집 안에도, 정원에도 그리고 밭에도 있다. 왜냐하면 가스의 분자는 어떠한 미세한 틈새도 통과하며, 녹색 식물들은 대기 중에 산소를 계속해서 공급하기 때문이다.

그렇다면 이렇게 공급되는 산소의 양은 얼마나 될까? 우리의 후손들에게도 충분한 양이 될까?

유명한 러시아의 판타지 소설 작가인 알렉산드르 벨라예프는 『공기를 파는 사람』이라는 소설을 썼다. 내용은 아주 간단하다. 사업가인 베일리는 사막에 비밀 공장을 세웠다. 거대한 팬을 달아서 거대한 관으로 대기를 빨아들였다. 이렇게 빨아들인 공기를 얼려서 판매를 위해서 지하 창고에 저장했다. 한편 지구상의 대기의 감소로 인해서 대기압이 낮아지는 재앙이 발생한다. 사람들은 완전히 밀봉한 집을 만들어서 살게 되었다. 그리고 <액화 공기가 시장에 나왔다. 다른 비싼 것들을 모두 팔아야만 했다>. 그리고 베일리는 기뻐하며 “사람들은 숨이 막히게 될 거고, 식물들은 죽어갈 것이다. 삶은 끝이 날 거야. 그리고 지구는 마치 얼어붙은 달처럼 그렇게 죽은 별이 될 거다”라고 이야기 한다.

물론 어떤 정신 나간 인간이 완벽하게 시설을 갖추었다고 하더라도 눈에 띄게 우리 대기에 영향을 미치지는 못할 것이다. 우리 대기의 무게는 대충 잡더라도 5.15×1015 톤이고 그 속에 들어있는 산소의 무게는 1.5×1015톤이다. 하루에 인간은 약 1kg의 산소를 소비한다. 일 년이면 약 350kg이다. 전체 인류에 필요한 양은 약 20억(2×109) 톤이다. 즉 지구의 전체 산소 양의 아주 작은 양만을 필요로 한다. 동물들의 경우에는 더 많은 산소를 필요로 한다. 하지만 식물들은 일 년에 4000억 톤의 O2를 생산해낸다. 그러므로 인류가 산소 부족을 일으키는 것은 당분간 불가능하다(게다가 학자들은 달을 개척할 때 그곳에 사는 사람들이 필요한 산소를 그곳에서, 즉 달의 먼지에서 만들어 낼 수 있다고 한다).

하지만 지금 우리는 지구의 어느 곳이든 (적도이든, 북극이든, 바닷가든, 산꼭대기이든 그리고 당신의 방 안이든) 대기 중의 산소의 양이 20.9%인 우리가 살고 있는 시대로 돌아오자. “잠깐만! 높은 곳으로 올라가면 대기 중의 산소의 양이 적어지는 것 아닌가요?” 라고 조금 지식이 있는 독자는 물어볼 것이다. 한마디로 설명을 하면 대기 중의 O2의 퍼센트가 줄어드는 것이 아니라 부분압력(部分壓力)partial pressure이 줄어드는 것이다. 이게 무슨 뜻이란 말인가? 부분압력은 함께 있는 다른 혼합물, 다른 가스와는 전혀 별개로 나타나는 압력을 말한다(이 지표는 일정한 부피에서의 가스의 분자량을 나타낸다). 일반적으로 해수면에서의 공기의 기압이 760mmHg일 때 산소의 부분압력(Po2)은 다음과 같이 나타난다.

이러한 산소의 부분압력은 우리의 신체에도 작용을 한다. 이러한 조건은 어디든지 똑같다(날씨의 변화에 의한 부분압력의 차이는 거의 없다). 사람들이 꽉 들어찬 방이나 담배를 많이 피워대는 사무실이나 다 똑같다. 우리가 이런 곳에서 괴로워하는 것은 산소가 부족하기 때문이 아니라는 것을 이미 이야기했다.

-닥터 사이언스-