산소 마스크
산소 마스크(oxygen mask)는 저장 탱크에서 폐로 산소 기체를 전달하는 방법을 제공하는 마스크이다. 산소 마스크는 코와 입만 덮거나(구비 마스크) 얼굴 전체를 덮을(안면 마스크) 수 있다. 이러한 마스크는 플라스틱, 실리콘, 또는 고무로 만들어질 수 있다. 특정 상황에서는 마스크 대신 코삽입관(비강 캐뉼라)을 통해 산소를 공급할 수도 있다.
의료용 플라스틱 산소 마스크
[편집]의료용 플라스틱 산소 마스크의 예시
[편집]의료용 플라스틱 산소 마스크는 일회용이어서 세척 비용과 감염 위험을 줄일 수 있기 때문에 주로 의료진이 산소 치료용으로 사용한다. 산소 치료가 필요한 다양한 의학적 상황에 따라 마스크 설계가 공급되는 산소의 정확도를 결정할 수 있다.
산소는 실내 공기 중에 21%의 비율로 자연적으로 존재하며, 의료 치료에서는 더 높은 비율의 산소가 필수적인 경우가 많다. 이처럼 높은 비율의 산소는 약물로 분류되며, 너무 많은 산소는 환자의 건강에 잠재적으로 해로울 수 있고, 시간이 지남에 따라 산소 의존성을 유발하거나 극단적인 경우 환자의 실명을 초래할 수 있다. 이러한 이유로 산소 치료는 면밀히 모니터링된다. 마스크는 가볍고 탄성 있는 머리띠나 귀걸이를 사용하여 고정한다. 투명하게 제작되어 의료진이 환자를 평가할 수 있도록 얼굴을 볼 수 있게 하며, 산소 마스크 착용 시 일부 환자가 겪는 폐쇄공포증을 줄여준다. 수술을 받는 대다수의 환자는 특정 단계에서 산소 마스크를 착용하게 되며, 대안으로 코삽입관을 착용할 수도 있지만 이 방식으로 공급되는 산소는 정확도가 떨어지고 농도에 제한이 있다.
알터스 마켓 리서치(Altus Market Research)에 따르면, 전 세계 일회용 산소 마스크 시장은 2019년에서 2023년 사이에 11억 달러 규모로 성장할 잠재력을 가지고 있다. 이 기간 동안 시장의 성장 속도 또한 빨라질 것이다.[1]
실리콘 및 고무 마스크
[편집]실리콘 및 고무 산소 마스크는 플라스틱 마스크보다 무겁다. 이 마스크는 항공 종사자, 의학 연구 대상자, 고압 챔버 환자 등 순수 산소 투여가 필요한 환자들이 장시간 사용할 수 있도록 밀폐력을 높여 설계되었다. 아서 H. 불불리안 박사는 제2차 세계 대전 당시 조종사들이 착용하고 병원에서 사용된 최초의 현대적이고 실용적인 산소 마스크를 개발했다.[2] 이 밀착형 마스크 내부의 밸브는 마스크 내부와 외부의 기체 흐름을 제어하여 내뱉은 기체를 다시 마시는 현상을 최소화한다.
호스, 튜브 및 산소 조절기
[편집]호스나 튜브는 산소 마스크를 산소 공급원과 연결한다. 호스는 튜브보다 직경이 크며 더 많은 산소 흐름을 허용할 수 있다. 호스를 사용할 때는 호스가 굽혀져도 꼬이거나 산소 흐름이 차단되지 않도록 골이 있거나 주름진 디자인으로 만들 수 있다. 저장 탱크에서 산소 마스크로 전달되는 산소의 양은 조절기라는 밸브에 의해 제어된다. 일부 유형의 산소 마스크에는 마스크나 산소 공급 호스에 부착된 플라스틱 또는 고무 재질의 호흡 백이 있어 산소를 저장하며, 이를 통해 단순 고정 유량 조절기를 사용할 때 산소를 낭비하지 않고 깊은 호흡을 할 수 있다.
항공 종사자용 산소 마스크
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역사
[편집]1919년 초기의 고고도 산소 시스템은 액체 산소 진공 플라스크를 사용하여 15,000 ft (4,600 m) 높이에서 두 사람에게 한 시간 동안 산소를 공급했다. 액체가 증발하면서 팽창할 때 기화열을 흡수하게 되는데, 이 과정에서 기체화된 산소가 너무 차가워져 폐에 즉각적인 동상을 입힐 수 있었기에 사용 전 여러 단계의 가온 과정을 거쳐야 했다.[3]
산소 마스크를 최초로 성공적으로 개발한 인물은 아르메니아 태생의 아서 H. 불불리안 박사로, 1941년 안면 보철 분야에서 활동하던 중 이루어낸 성과였다.
많은 항공 종사자용 산소 마스크 설계에는 다른 승무원 및 항공기 무전기로 음성을 전달하기 위한 마이크가 포함되어 있다. 군용 항공 종사자용 산소 마스크는 얼굴 측면을 부분적으로 덮는 안면부를 가지고 있어, 사출 좌석이나 낙하산을 이용한 비상 탈출 시 발생하는 섬광 화상, 비산물, 고속 기류로부터 얼굴을 보호한다. 이는 종종 압력복의 일부이거나 헬멧과 함께 사용하도록 설계된다.
규정
[편집]고고도를 비행하는 조종사와 승무원이 사용하는 산소 마스크는 연속 흐름식, 희석 수요식, 가압 수요식의 세 가지 주요 유형이 있다.[4]
연속 흐름 시스템에서는 사용자에게 산소가 지속적으로 제공된다. 시스템이 활성화되면 사용자가 내뱉거나 들이마시는 것과 관계없이 산소가 계속 흐른다. 산소 마스크 아래에는 호흡 시 산소를 모아두는 재호흡 백이 있어 흡기 주기 동안 더 높은 유량을 제공할 수 있다.[5]
희석 수요식 및 가압 수요식 마스크는 사용자가 숨을 들이마실 때만 산소를 공급한다.[6] 이들은 마스크와 사용자 얼굴 사이에 우수한 밀폐력이 필요하다.
희석 수요식 시스템에서 고도가 높아질수록(주변 압력이 감소하여 주변 산소의 분압이 낮아짐) 산소 흐름이 증가하여 산소 분압이 대략 일정하게 유지된다. 희석 수요식 산소 시스템은 40,000 ft (12,000 m)까지 사용할 수 있다.[5]
가압 수요식 시스템에서는 마스크 내부의 산소 압력이 주변 압력보다 높아 40,000 피트 (12,000 m) 이상의 고도에서도 호흡이 가능하다.[5] 마스크 내부 압력이 사용자의 몸 주위 압력보다 높기 때문에 흡입은 쉽지만 호흡 시 더 많은 노력이 필요하다. 항공 종사자들은 고압 챔버에서 가압 수요식 호흡 훈련을 받는다. 밀착력이 뛰어나기 때문에 가압 수요식 산소 마스크는 고압산소 챔버와 표준 산소 조절기를 사용하는 산소 호흡 연구 프로젝트에도 사용된다.[2]
객실 고도가 12,500 피트 (3,800 m) 이상인 곳에서 30분 이상 비행할 때는 보조 산소가 필요하며, 조종사는 14,000 피트 (4,300 m) 이상에서는 항상 산소를 사용해야 하고, 15,000 피트 (4,600 m) 이상에서는 모든 탑승자에게 보조 산소가 제공되어야 한다.[7]
항공기 승객용 마스크 및 비상 산소 시스템
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대부분의 상업용 항공기에는 객실 가압 기능이 실패할 경우를 대비하여 산소 마스크가 장착되어 있다.[8][9] 일반적으로 상업용 항공기는 객실 가압 상태로 유지되어 객실 공기의 압력이 8,000 피트 (2,400 m) 고도(일반적으로 그보다 낮은 고도)에 해당하는 수준이므로 산소 마스크 없이 정상적으로 호흡할 수 있다. 객실 내 산소 압력이 안전 수준 아래로 떨어져 저산소증의 위험이 발생하면, 승객 및 승무원 좌석 위나 앞, 그리고 화장실에 있는 산소 마스크 함이 자동으로 열린다.
상업 비행 초기, 객실 가압 기술이 발명되기 전에는 여객기 승객들이 일상적인 비행 중에도 산소 마스크를 착용해야 하는 경우가 있었다.
자급식 호흡기(SCBA)
[편집]소방관과 응급 서비스 요원들은 호흡용 공기를 공급하고 눈과 얼굴을 보호하기 위해 전면형 마스크를 사용한다.[10] 이러한 마스크는 일반적으로 착용자의 등에 짊어지는 탱크에 연결되며 자급식 호흡기라고 불린다.[11] 개방 회로 자급식 호흡기는 산소를 공급하지 않는 것이 일반적인데, 이는 필수가 아니며 쉽게 방지할 수 있는 화재 위험을 초래하기 때문이다. 재호흡식 자급식 호흡기는 가장 가볍고 컴팩트한 옵션이며 다른 유형의 재호흡기보다 단순한 메커니즘을 사용하므로 산소를 공급하는 경우가 많다.
우주비행사용 특수 마스크
[편집]산소나 기타 호흡용 기체를 공급하는 특수 안면 마스크는 우주비행사들이 우주 유영(EVA) 전에 혈액에서 질소를 제거하기 위해 사용한다.
반려동물용 특수 마스크
[편집]가정용 반려동물을 소생시키기 위해 산소를 공급하는 특수 주둥이 마스크가 소방본부에 기증되기도 한다.[12][13][14]
잠수부에게 산소 공급
[편집]잠수부는 감압 절차의 가속화나, 급성 산소 중독의 위험이 허용되는 얕은 수심에서 산소 재호흡기를 사용할 때만 순수 산소를 사용한다. 수중 감압 중 산소 공급은 재호흡기, 다이빙 헬멧, 또는 틀:Diving term를 위해 준비된 다이빙 헬멧이나 안면 마스크를 통해 이루어진다.[15]
내장형 호흡 시스템
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감압 챔버 내의 잠수부에게 산소를 공급할 때는 내장형 호흡 시스템을 사용하는 것이 좋다. 이는 챔버 외부에서 산소를 공급하고 내뱉은 산소가 풍부한 기체를 챔버 밖으로 배출하는 산소 마스크를 사용하는 시스템으로, 두 개의 수요 밸브와 동일한 시스템을 사용한다. 잠수부 상류에 하나를 배치하여 수요에 따라 산소를 공급하고, 하류에 다른 하나를 배치하여 내뱉은 기체를 배출함으로써 챔버 내 산소 분압을 안전한 수준으로 제한한다. 챔버 내부로 배출되는 산소 마스크를 사용할 경우, 산소 수준을 안전한 작동 한도 내로 유지하기 위해 챔버 내 공기를 자주 교체해야 한다.[16]
마취용 산소 마스크
[편집]마취 마스크는 환자에게 흡입을 통해 마취제 기체를 투여하기 위해 설계된 안면 마스크이다. 정전기 스파크가 일부 마취 기체에 불을 붙일 수 있기 때문에 마취 마스크는 대전 방지 실리콘이나 고무로 만들어진다. 마스크는 검은색 고무 또는 투명 실리콘 재질이다. 마취 마스크는 입과 코 위에 맞으며 이중 호스 시스템을 갖추고 있다. 한쪽 호스는 흡입된 마취 기체를 마스크로 전달하고, 다른 쪽 호스는 내뱉은 마취 기체를 기계로 다시 가져온다. 마취 마스크는 마취사가 흡입되는 기체와 산소를 제어하는 동안 마스크를 제자리에 고정하기 위해 머리에 안전하게 맞도록 4점 헤드 스트랩 하네스를 갖추고 있다.
고고도 등반용 마스크
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산소 마스크는 에베레스트산과 같은 높은 봉우리를 등반가들이 사용한다.[17] 극심한 추위와 가혹한 환경으로 인해 극한 고도에서 사용되는 산소 마스크는 견고하고 효과적이어야 한다. 마스크와 함께 사용되는 산소 저장 탱크(산소통)는 가볍고 강도가 높은 금속으로 만들어지며 케블라와 같은 고강도 섬유로 덮여 있다. 이 특수 산소통은 매우 높은 압력으로 산소가 채워져 있어 표준 압력의 산소통보다 더 오랜 시간 호흡할 수 있다. 이러한 시스템은 일반적으로 7,000 미터 (23,000 ft) 이상에서만 사용된다.
최근 몇 년 동안 산소를 지속적으로 펌핑하는 고고도 등반용 산소 마스크 시스템은 코삽입관을 통해 산소를 수요에 따라 공급하는 시스템으로 점점 대체되고 있다.
산소 헬멧
[편집]산소 헬멧은 고압산소 챔버 내에서 산소 투여를 위해 사용된다.[2] 이는 우주복 헬멧처럼 보이는 착용자의 목 주위를 감싸는 밀폐 장치가 달린 투명하고 가벼운 플라스틱 헬멧이다. 이들은 우수한 시야를 제공한다. 가벼운 플라스틱 호스가 헬멧에 산소를 공급하고 내뱉은 기체를 챔버 외부로 제거한다. 산소 헬멧은 산소 마스크 착용을 불편해하는 아동이나 환자의 고압산소 챔버 산소 투여 시 종종 선호된다.
마스크 고정 시스템
[편집]의료용 산소 마스크는 의료진이나 사용자가 손으로 잡거나, 마스크를 빠르게 제거할 수 있도록 가벼운 탄성 머리띠를 부착한다. 안면 마스크는 여러 개의 스트랩으로 고정된다. 밀착형 산소 마스크는 두 개의 헤드 스트랩을 통해 네 지점에서 고정된다. 항공 종사자용 마스크에는 가압 항공기에 탑승한 인원이 비상시 빠르게 착용할 수 있도록 "신속 착용" 하네스가 장착되는 경우가 많다. 군용 항공 종사자용 산소 마스크는 신속 해제 시스템으로 비행용 헬멧에 고정된다.
같이 보기
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각주
[편집]- ↑ Bowden, William. “Oxygen Medical Masks”. 2024년 12월 3일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2026년 6월 14일에 확인함.
- 1 2 3 Stephenson RN, Mackenzie I, Watt SJ, Ross JA (September 1996). “Measurement of oxygen concentration in delivery systems used for hyperbaric oxygen therapy”. 《Undersea Hyperb Med》 23 (3): 185–8. PMID 8931286. 2011년 8월 11일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2008년 8월 31일에 확인함.
- ↑ “How Aviators Get Oxygen at High Altitudes”. 《파퓰러 사이언스》. January 1919. 60쪽.
- ↑ “Equipment standards for oxygen dispensing units.”. FAA. 1984년 2월 28일. 2017년 8월 21일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2026년 6월 14일에 확인함.
- 1 2 3 《FAA-H-8083-25A pilot handbook of aeronautical knowledge》 (PDF), FAA, 2008
- ↑ “Technical Standard Order - Subject: TSO-C89, OXYGEN REGULATORS, DEMAND” (PDF). FAA. 1967년 2월 10일. [깨진 링크(과거 내용 찾기)]
- ↑ “Oxygen use in aviation”. 《Pilot information center archive》. AOPA. 2016년 3월 8일.
- ↑ Brantigan JW (March 1980). “Investigation of flow rates of oxygen systems used in general aviation”. 《Aviat Space Environ Med》 51 (3): 293–4. PMID 6444812.
- ↑ Olson RM (April 1976). “Economical oxygen-delivery system”. 《Aviat Space Environ Med》 47 (4): 449–51. PMID 1275837.
- ↑ Dreger RW, Jones RL, Petersen SR (August 2006). “Effects of the self-contained breathing apparatus and fire protective clothing on maximal oxygen uptake”. 《Ergonomics》 49 (10): 911–20. doi:10.1080/00140130600667451. PMID 16803723. S2CID 23608869.
- ↑ Campbell DL, Noonan GP, Merinar TR, Stobbe JA (April 1994). “Estimated workplace protection factors for positive-pressures.”. 《Am Ind Hyg Assoc J》 55 (4): 322–9. doi:10.1080/15428119491018961. PMID 8209837.
- ↑ “Seattle Fire Department receives donated pet oxygen masks”. 2021년 5월 12일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2015년 7월 21일에 확인함.
- ↑ “Pet Oxygen Masks Help Firefighters Save Lives”.
- ↑ “St. Paul firefighters have pet oxygen masks at ready”. 2014년 6월 30일.
- ↑ Norfleet WT, Hickey DD, Lundgren CE (November 1987). “A comparison of respiratory function in divers breathing with a mouthpiece or a full face mask”. 《Undersea Biomed Res》 14 (6): 503–26. PMID 3120386. 2009년 8월 12일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2008년 8월 31일에 확인함.
- ↑ U.S. Navy Supervisor of Diving (April 2008). 〈Chapter 21: Recompression Chamber Operation〉. 《U.S. Navy Diving Manual. Volume 5: Diving Medicine and Recompression Chamber Operations》 (PDF). SS521-AG-PRO-010, Revision 6. U.S. Naval Sea Systems Command. 2014년 3월 31일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서. 2009년 6월 29일에 확인함.
- ↑ Windsor JS, Rodway GW (2006). “Supplemental oxygen and sleep at altitude”. 《High Alt. Med. Biol.》 7 (4): 307–11. doi:10.1089/ham.2006.7.307. PMID 17173516.