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[고든 정의 TECH+] 코로나19가 깨운 고전 기술… ‘철의 폐’ 인공호흡기

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▲ 엑소벤트

‘철의 폐'(iron lung)는 20세기 중반 현대적인 양압 인공호흡기가 개발되기 전까지 널리 쓰인 인공호흡 장치입니다. 현재 주로 사용되는 인공호흡기는 기도에 관을 넣은 후 외부에서 공기를 인위적으로 주입하는 방식입니다. 폐에 압력을 가하는 방식이기 때문에 양압 인공호흡기(Positive Pressure Ventilators)라고 부릅니다. 그런데 20세기 중반 이전 기술로는 양압 인공호흡기를 개발하기 어려웠습니다. 단순히 입으로 공기를 넣는 펌프가 아니라 살아 있는 사람의 기도와 폐에 손상을 주지 않고 안전하게 호흡을 유지하는 장치이기 때문입니다.

하지만 기술적으로 어렵다고 해서 호흡 장애가 있는 환자를 외면할 수는 없었습니다. 그래서 생각한 것이 음압 인공호흡기(Negative Pressure Ventilator, NPV)입니다. 원리는 간단합니다. 환자를 머리만 밖으로 내놓고 밀폐된 통 안에 넣은 후 공기를 넣고 빼는 방식으로 호흡을 도와줍니다. 밀폐된 통 안에 음압을 걸면 환자의 폐가 확장되면서 숨을 들이쉬고 반대로 양압을 걸면 내쉬게 됩니다. 철의 폐라는 명칭은 철로 된 밀폐 용기에 유리창을 내서 환자 상태를 확인했기 때문에 생겼습니다. 기관 삽관이 필요 없어서 환자는 의식이 있는 상태에서 대화도 하고 식사도 할 수 있습니다.

음압 인공호흡기에 대한 아이디어는 17세기까지 거슬러 올라갈 수 있지만, 널리 사용된 것은 20세기부터입니다. 1928년 소아마비로 인해 호흡곤란을 겪던 8세 소아에서 사용된 이후 그 효과를 입증해 1940-50년대 널리 사용되었습니다. 이 장치는 비침습적이고 환자에게도 큰 고통을 주지 않는 장점이 있지만, 현대적인 양압 인공호흡기가 등장하면서 점차 자취를 감추게 됩니다. 양압 인공호흡기가 중증 환자 치료에 훨씬 효과적이었기 때문입니다.

▲ 박물관에 전시 중인 철의 폐

그런데 최근 영국 워릭 대학의 이끄는 컨소시엄은 음압 인공호흡기인 엑소벤트(Exovent) 개발 계획을 발표했습니다. 최근 코로나19로 인공호흡기가 갑자기 부족해지자 음압 인공호흡기가 단순한 구조 덕분에 대량 생산에 쉽다는 점에 주목한 것입니다. 워릭 대학교 컨소시엄에 따르면 엑소벤트는 일주일에 5000개 생산도 가능합니다. 밀폐 용기와 공기 펌프, 그리고 환자의 호흡에 맞춰 기계를 작동시킬 수 있는 컨트롤러만 있으면 되기 때문입니다.

엑소벤트는 철의 폐와 달리 환자의 전신이 밀폐 장치에 들어가지 않습니다. 머리와 다리는 밀폐 용기 밖으로 나와 있으며 상반신만 투명한 밀폐 장치에 들어가 환자 상태를 쉽게 확인할 수 있습니다. 호흡만 약해졌을 뿐 상태가 안정적이었던 소아마비 환자와는 달리 중증 코로나19 감염 환자는 상태가 불안정하고 집중 치료가 필요합니다. 따라서 엑소벤트 개발팀은 단순히 철의 폐를 복원한 것이 아니라 완전히 새로운 디자인으로 부활시킨 것입니다. 물론 상태가 위중한 환자에서 엑소벤트의 기능이 부족할 수 있지만, 상대적으로 상태가 안정적인 환자에 적용한다면 인공호흡기 부족으로 살릴 수 있는 환자도 포기하는 일은 피할 수 있을 것입니다.



물론 코로나19 유행이 엑소벤트 개발보다 더 빨리 끝날 가능성도 있습니다. 사실 이것이 가장 좋은 시나리오이지만, 그럼에도 엑소벤트 개발 자체를 취소할 이유는 없습니다. 백신이 개발되거나 집단 면역이 생기기 전까지 코로나19 재유행 가능성은 얼마든지 존재하기 때문입니다. 또 코로나 19 이후에도 새로운 신종 전염병이 생겨 비슷한 사태가 재발하지 말라는 법도 없습니다. 저렴하고 빠르게 생산할 수 있는 인공호흡기의 필요성은 분명합니다. 오래되었다고 해서 반드시 필요 없는 기술은 아닐 것입니다.

고든 정 칼럼니스트 jjy0501@naver.com

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