제8장: 폐포, 수억 개의 아주 작은 풍선

가지 끝에 달린 포도송이

포도송이를 손에 들어 본 적이 있나요? 맨 위에는 굵은 줄기가 하나 있어요. 그 줄기는 더 가는 줄기들로 갈라지고, 가는 줄기마다 끝에 동그랗고 통통한 포도알이 달려 있어요. 이제 송이 전체가 바늘 머리 위에 올라앉을 수 있을 만큼 아주 작은 포도송이를 상상해 보세요. 우리 폐 속에는 그런 송이가 수백만, 수천만 개나 있어요. 그리고 그곳에서 숨쉬기의 가장 중요한 부분이 일어나요.

지난 장에서 여러분은 기관지 나무의 가지를 따라 공기를 쫓아 내려갔어요. 숨관이라는 나무줄기에서 출발해 가장 가는 잔가지인 세기관지까지 갔지요. 아주 가는 세기관지 하나하나의 맨 끝에서, 공기는 마침내 작고 동그란 공기주머니들이 모여 있는 곳에 도착해요. 이 공기주머니를 폐포라고 해요. 우리말로는 허파꽈리라고도 해요.

우리에게 폐가 있는 까닭은 바로 이 폐포 때문이에요. 코에서 세기관지까지 지금까지 배운 모든 것은 이곳으로 이어지는 길이에요. 코는 공기를 깨끗하게 하고 따뜻하게 데워요. 숨관과 기관지는 공기를 더 깊은 곳으로 나르면서 깨끗하게 지켜요. 하지만 공기 속의 산소가 공기를 떠나 우리 몸속으로 들어가는 곳은 오직 이곳, 폐포뿐이에요.

폐포 하나는 아주 작아서, 지름이 5분의 1밀리미터쯤밖에 안 돼요. 고운 모래알 하나 정도의 크기예요. 폐포 다섯 개를 한 줄로 늘어놓아도 그 줄의 길이는 1밀리미터쯤밖에 안 돼요. 하나하나는 이렇게 작지만, 모두 모이면 폐 속의 대부분을 차지해요.

폐포의 개수는 상상하기도 어려워요. 어른의 폐 두 개에는 폐포가 약 3억~5억 개 들어 있어요. 이 수가 얼마나 큰지 느껴 볼 방법이 있어요. 1초에 하나씩 폐포를 세기 시작해서, 먹지도 자지도 않고 한 번도 쉬지 않는다고 해 봐요. 3억 개를 다 세려면 거의 10년이 걸릴 거예요.

갓 태어난 아기는 어른보다 폐포가 훨씬 적어요. 어린이가 자라면 폐도 함께 자라고, 새로운 폐포가 여러 해 동안 계속 생겨나요. 그러니까 여러분이 자라고 있는 지금 이 순간에도, 폐는 아직 새로운 작은 풍선을 만들고 있어요. 어린이에게 맑은 공기가 아주 중요한 까닭 중 하나가 이것이에요. 여러분의 폐는 아직 다 완성되지 않았고, 평생 동안 여러분을 위해 일할 준비를 하고 있어요.

숨을 한 번 쉴 때 그 많은 폐포를 채우는 공기는 얼마나 될까요? 어른이 조용히 앉아 있을 때, 한 번 숨 쉬는 공기는 약 0.5리터로, 작은 생수병 하나에 든 양쯤이에요. 여러분의 폐는 더 작으니까, 조용히 쉬는 숨도 더 작아요. 정말 깊이 숨을 들이마시면, 조용히 쉬는 숨보다 몇 배나 많은 공기를 들이마실 수 있어요. 어느 쪽이든, 맑은 공기는 가지들을 지나 퍼져 나가서 기다리고 있는 폐포 속으로 들어가요.

폐포들은 흩어진 비눗방울처럼 따로따로 떠 있지 않아요. 개수대에 가득한 비누 거품처럼 서로 바짝 붙어 있어요. 폐포는 저마다 이웃 폐포와 벽을 함께 써요. 함께 쓰는 벽 중 몇몇에는 아주 작은 구멍까지 있어서, 공기가 조금씩 옆 폐포로 건너갈 수 있어요. 작은 숨길 하나가 막히더라도, 이 작은 구멍들 덕분에 공기 일부가 다른 길로 돌아서 그 너머의 폐포에 닿을 수 있어요.

왜 커다란 풍선 하나가 아닐까요?

폐에 커다란 풍선 두 개만 있으면 될 텐데, 왜 수억 개의 아주 작은 풍선이 있는지 궁금할지도 몰라요. 그 답은 겉면과 관계가 있어요. 어떤 것의 겉면이란 바깥쪽, 곧 주변 공기에 닿을 수 있는 부분이에요. 산소는 겉면을 통해서만 피 속으로 들어갈 수 있어요. 그래서 폐의 겉면이 넓을수록 더 많은 산소가 들어갈 수 있어요.

이렇게 생각해 보면 이해하기 쉬워요. 크고 둥근 얼음덩어리를 떠올려 보세요. 그 얼음을 물컵에 넣으면 천천히 녹아요. 얼음의 바깥쪽만 물에 닿기 때문이에요. 이번에는 똑같은 얼음덩어리를 잘게 부숴 보세요. 부순 얼음은 훨씬 빨리 녹아요. 작은 조각들을 모두 합하면 물에 닿는 겉면이 훨씬 넓기 때문이에요. 얼음의 양은 같지만, 겉면은 훨씬 넓어진 거예요.

우리 폐도 똑같은 방법을 써요. 폐는 자기 안의 공간을 수억 개의 아주 작은 폐포로 나누어서 어마어마하게 넓은 겉면을 만들어요. 어른의 폐에 있는 폐포의 벽을 모두 납작하게 펴서 바닥에 깔 수 있다면, 약 50~100제곱미터를 덮을 거예요. 교실 하나의 바닥 전체쯤 되는 넓이예요. 그 넓은 겉면이 모두 갈비뼈 뒤, 가슴 속에 가지런히 접혀 들어가 있어요.

겉면이 넓다는 것은 한꺼번에 많은 산소가 피 속으로 들어갈 수 있다는 뜻이에요. 이것은 달리거나 뛰어오르거나 기어오를 때 특히 중요해요. 근육은 힘들게 일할 때 산소가 훨씬 많이 필요한데, 폐의 넓디넓은 겉면이 그 산소를 대 줄 수 있어요. 가만히 앉아 있을 때도, 숨을 쉴 때마다 수백만 개의 폐포에 한꺼번에 맑은 공기가 들어가요.

하지만 넓은 겉면은 비밀의 절반일 뿐이에요. 그 겉면의 반대쪽에는 산소를 받아 갈 피가 기다리고 있어야 해요. 우리 폐에는 그것도 있어요. 곧 보게 되겠지만, 그 아주 작은 풍선 하나하나에 피가 바짝 붙어서 흐르고 있어요.

종이보다 얇은 벽

폐포 하나하나는 모세 혈관이라는 아주 가는 혈관들이 그물처럼 감싸고 있어요. 모세 혈관은 공을 감싼 그물주머니처럼 폐포를 하나하나 덮고 있어요. 모세 혈관은 너무 가늘어서, 그 안의 아주 작은 적혈구들이 좁은 문을 지나가는 어린이들처럼 한 줄로 차례차례 지나가야 해요. 이 그물 속으로 피가 아주 많이 흐르기 때문에 폐 전체가 부드러운 분홍빛을 띠어요. 피가 공기 바로 옆에 얇은 층으로 퍼져 있어서, 폐가 빠르게 주고받기를 할 수 있도록 도와줘요.

폐포 안의 공기와 모세 혈관 안의 피 사이에는 벽이 있어요. 그런데 이 벽은 깜짝 놀랄 만큼 얇아요. 아주 얇은 폐포의 벽이 아주 얇은 모세 혈관의 벽에 바짝 붙어서 만들어진 벽이에요. 둘을 합쳐도 두께가 1000분의 1밀리미터도 안 될 때가 많아요. 종이 한 장보다 100배 넘게 얇은 거예요.

이 벽은 왜 이렇게 얇아야 할까요? 산소와 이산화 탄소가 이 벽을 뚫고 지나가야 하는데, 벽이 얇을수록 더 빨리 건너갈 수 있기 때문이에요. 창문에 다는 방충망을 떠올려 보세요. 방충망은 얇고 아주 작은 틈이 가득해서 공기가 쉽게 지나가요. 방충망이 벽돌 벽만큼 두껍다면 공기는 거의 지나가지 못할 거예요. 폐 속의 얇은 벽은 그 방충망과 조금 비슷하지만, 훨씬 훨씬 더 고와요.

물론 이렇게 얇은 벽은 다치기도 쉬워요. 이 벽에는 두꺼운 점액 층이나 섬모 카펫이 있을 수 없어요. 그런 것이 있으면 벽이 너무 두꺼워져서 기체를 주고받는 일이 느려지기 때문이에요. 그래서 숨길의 더 위쪽에 있는 지킴이들이 모두 그렇게 중요한 거예요. 코, 목구멍, 숨관, 기관지가 먼지와 병균 대부분을 이 연약한 곳에 닿기 훨씬 전에 붙잡아요.

커다란 주고받기

이제 여행 전체에서 가장 중요한 순간이에요. 숨을 들이마시면 맑은 공기가 폐포를 채워요. 이 공기에는 산소가 가득해요. 한편, 모세 혈관에 도착하는 피는 방금 몸 곳곳을 한 바퀴 돌고 온 피예요. 그 여행에서 피는 산소를 많이 나누어 주었어요. 그래서 폐포에는 산소가 많고, 그 옆의 피에는 산소가 훨씬 적어요.

어떤 것이 한쪽에는 많고 바로 옆에는 조금밖에 없으면, 그것은 적은 쪽으로 퍼져 나가려고 해요. 오븐에서 빵이 구워질 때를 생각해 보세요. 곧 빵 냄새가 부엌에서 집 안의 모든 방으로 퍼져요. 물컵에 식용 색소를 한 방울 떨어뜨렸을 때를 생각해 봐도 좋아요. 색깔이 천천히 퍼져서 마침내 컵 전체가 물들어요. 이렇게 퍼져 나가는 것을 확산이라고 해요.

산소도 폐 속에서 똑같이 움직여요. 산소는 산소가 많은 폐포 속 공기에서 얇은 벽을 지나, 산소가 적은 피 속으로 퍼져 나가요. 피 속에서는 적혈구가 산소를 받아서 몸의 다른 곳으로 실어 날라요. 적혈구와 적혈구의 여행에 대해서는 뒤에 나오는 장에서 훨씬 더 많이 알게 될 거예요.

제1장에서 우리 몸에 왜 이 산소가 필요한지 배운 것을 떠올려 보세요. 모든 세포는 산소를 써서 우리가 먹은 음식에서 에너지를 얻어요. 계속 타오르려면 공기가 필요한 모닥불과 조금 비슷하지요. 세포는 불꽃 하나 없이 천천히, 부드럽게 음식에서 에너지를 꺼내지만, 그렇게 하려면 여전히 산소가 끊임없이 필요해요. 이제 여러분은 그 산소가 몸속으로 들어가는 정확한 곳을 알게 되었어요.

그와 동시에, 반대 방향으로 움직이는 것도 있어요. 몸이 일하는 동안, 몸의 세포 하나하나가 이산화 탄소라는 쓰레기 기체를 만들어요. 피는 이 이산화 탄소를 모아서 폐로 가져와요. 모세 혈관에는 이산화 탄소가 많고, 폐포의 맑은 공기에는 아주 조금밖에 없어요. 그래서 이산화 탄소는 피에서 얇은 벽을 지나 폐포 속으로 퍼져 나가요. 숨을 내쉬면 이산화 탄소가 몸 밖으로 나가요.

이 주고받기는 믿을 수 없을 만큼 빨리 일어나요. 폐포 옆을 지나가는 적혈구는 모세 혈관 안에 1초도 머물지 않는데, 그 짧은 시간 동안 산소를 받고 이산화 탄소를 내려놓아요. 산소는 들어오고, 이산화 탄소는 나가고, 이 일이 수억 개의 폐포에서 한꺼번에 되풀이돼요. 여러분이 그것을 생각하든 안 하든, 이 일은 밤낮없이 일어나요.

제1장에서 내쉬는 공기에도 산소가 아직 꽤 많이 남아 있다고 읽었지요. 이제 그 숫자를 볼 수 있어요. 맑은 공기의 약 5분의 1이 산소인데, 내쉬는 공기에는 그 산소의 4분의 3보다 조금 더 많은 양이 아직 남아 있어요. 폐는 한 번 숨 쉴 때마다 산소의 일부만 가져가요. 하지만 내쉬는 공기에는 맑은 공기보다 이산화 탄소가 훨씬 많아서, 약 100배나 돼요. 그리고 수증기도 많이 들어 있어요.

그 수증기는 직접 볼 수 있어요. 서늘한 날, 차가운 창문이나 거울에 살며시 입김을 불어 보세요. 유리에 뿌옇게 김이 서릴 거예요. 그 김은 숨과 함께 폐에서 나온 아주 작은 물방울들로 되어 있어요. 폐포에서 나온 따뜻하고 촉촉한 공기가 차가운 유리에 닿아 식으면서, 그 안의 물이 다시 물방울로 바뀐 거예요. 숨을 내쉴 때마다 물이 조금씩 함께 실려 나가요.

높은 산 위에서는 공기가 더 희박해요. 그곳에서 한 번 숨 쉴 때 들어오는 산소는 바닷가 근처에서 숨 쉴 때보다 적어요. 높은 산에 오르는 사람들은 숨이 빨라지고 심장도 빨리 뛰는 것을 느껴요. 몸이 폐포 속으로 산소를 충분히 들여보내려고 애쓰기 때문이에요. 높은 곳에서 몇 주 동안 지내면, 몸은 천천히 적응해요. 예를 들면 피 속에서 산소를 나르는 세포를 더 많이 만들어요.

풍선을 열어 두고 깨끗하게 지키기

아주 작고 축축한 풍선이 이렇게 많으면 곤란한 문제가 하나 생겨요. 폐포 하나하나의 안쪽은 아주 얇은 액체 막으로 덮여 있어요. 젖은 겉면끼리는 서로 달라붙기 쉬워요. 젖은 비닐 랩 두 장이 서로 찰싹 달라붙는 것이나, 젖은 머리카락이 뭉치는 것을 본 적이 있을 거예요. 아무것도 막아 주지 않는다면, 숨을 내쉴 때마다 아주 작은 폐포의 벽들이 서로 달라붙어 쭈그러들 수도 있어요.

폐는 계면 활성제라는 특별한 액체로 이 문제를 해결해요. 폐포의 벽에 있는 세포 중 일부가 계면 활성제를 만들어서 안쪽 겉면에 펴 발라요. 계면 활성제는 비누와 조금 비슷하게 작용해요. 물기 있는 막이 훨씬 덜 끈적이게 만들어서, 숨을 끝까지 내쉬어도 폐포가 열린 채로 있을 수 있게 해요. 그러면 다시 숨을 들이마실 때 폐포가 쉽게 부풀어요.

파티용 풍선을 부는 것을 떠올려 보세요. 처음 한 번 불 때가 가장 힘들 때가 많고, 풍선이 늘어나기 시작하면 그다음부터는 불기가 쉬워요. 숨을 내쉴 때마다 폐포가 완전히 쭈그러든다면, 숨을 들이마실 때마다 그 힘든 첫 번째 불기를 되풀이해야 할 거예요. 계면 활성제는 폐포가 쭈그러들지 않게 해 주기 때문에, 새로 숨을 쉴 때마다 쉽고, 우리는 숨을 쉬고 있다는 것조차 거의 알아차리지 못해요.

아기는 태어나기 전부터 계면 활성제를 만들기 시작해요. 아주 일찍 태어난 아기는 아직 계면 활성제를 충분히 만들지 못했을 수도 있어서, 숨쉬기를 힘들어할 수 있어요. 갓 태어난 아기를 돌보는 의사 선생님과 간호사 선생님은 이럴 때 어떻게 도와야 하는지 알고 있어요. 아기가 자라면, 아기의 폐는 스스로 계면 활성제를 넉넉히 만들기 시작해요.

계면 활성제에는 또 다른 일도 있는데, 이 일은 우리 몸을 지키는 일이에요. 계면 활성제에 들어 있는 단백질 중 일부는 병균을 붙잡을 수 있어요. 이 단백질들은 병균을 한데 뭉쳐서 찾아내고 없애기 쉽게 만들어요. 그러니까 폐에서 가장 연약한 이곳에도 방어가 있는 거예요. 폐포를 열어 두는 액체가 폐포를 깨끗하게 지키는 일도 돕는 셈이에요.

폐포의 벽은 스스로 고칠 수도 있어요. 예를 들어 병균 때문에 폐포 안쪽을 덮고 있는 얇은 세포 중 일부가 다치면, 근처의 다른 세포들이 나뉘고 자라서 그 자리를 채울 수 있어요. 이렇게 해서 안쪽 벽이 메워져요. 도로 공사하는 사람들이 길에 난 금을 메우는 것과 조금 비슷해요. 폐는 언제나 조용히 스스로를 고치고 새롭게 하고 있어요.

그래도 폐포는 더 큰 숨길들처럼 점액과 섬모를 쓸 수 없어요. 그래서 이곳까지 내려온 몇 안 되는 아주 작은 알갱이들은 다른 방식으로 청소해야 해요. 이런 알갱이 중 일부는 너무 작아서 위쪽에서 붙잡히지 않은 먼지나 연기, 꽃가루 부스러기예요. 병균인 것도 있어요. 이것들을 치울 방법이 없다면, 폐포 속에 쌓일 수도 있어요.

병균이 폐포까지 왔을 때

대부분의 경우, 코와 목구멍과 숨길의 지킴이들이 병균을 폐포에 닿기 훨씬 전에 막아요. 그리고 여기까지 온 몇 안 되는 병균도 보통은 금방 처리돼요. 하지만 아주 가끔은 병균이 폐포에 자리를 잡고 불어나기 시작해요. 그러면 몸은 맞서 싸우기 위해 수많은 수비대를 보내요.

이 싸움이 벌어지는 동안, 폐포 중 일부가 공기 대신 액체와 수비대원들로 가득 찰 수 있어요. 의사 선생님들은 이런 폐의 감염을 폐렴이라고 불러요. 가득 찬 폐포는 평소처럼 산소와 이산화 탄소를 잘 주고받지 못해요. 폐렴에 걸린 사람은 열이 나고, 기침을 하고, 숨이 빠르거나 숨쉬기가 힘들 수 있으며, 몹시 피곤할 수도 있어요.

어린이가 열이 나면서 기침을 하거나, 숨이 빠르거나, 숨쉬기가 힘들어 보이면, 어른이 의사 선생님과 상담해야 해요. 의사 선생님은 청진기로 폐 소리를 들을 수 있어요. 청진기는 끝이 둥근 도구로, 가슴에 대고 써요. 의사 선생님은 청진기로 공기가 들어가고 나오는 소리를 듣고, 폐가 어떤 상태인지 많은 것을 알 수 있어요. 폐렴에 걸린 사람 대부분은 알맞은 돌봄과 휴식으로 나아요.

애초에 병균이 폐포에 다가오지 못하게 돕는 일상적인 방법이 많이 있어요. 손 씻기, 기침과 재채기를 가리기, 잠 충분히 자기는 모두 몸의 지킴이들을 도와줘요. 백신도 폐의 감염을 일으킬 수 있는 몇몇 병균을 알아보도록 우리 몸을 훈련시키는 데 도움이 돼요. 손 씻기와 백신에 대해서는 이 책의 뒷부분에서 더 알아볼 거예요.

그렇다면 날마다 폐포를 깨끗하게 지키는 것은 누구일까요? 끝까지 내려온 먼지 알갱이를 꿀꺽 먹어 치우는 것은 누구이고, 이곳에 도착한 병균과 싸울 준비를 하고 있는 것은 누구일까요? 그 답은 실제로 폐포 안에 사는 놀라운 세포들이에요. 이 세포들은 폐포의 안쪽 벽 위를 기어다니며, 있어서는 안 될 것이 없는지 찾아다녀요.

천천히 숨을 쉬면서 공기가 폐포에 도착하는 모습을 떠올려 보세요. 수억 개의 아주 작은 풍선이 함께 부풀어요. 산소는 얇은 벽을 지나 피 속으로 스며들고, 이산화 탄소는 밖으로 빠져나와 숨과 함께 나가요. 그리고 그 작은 풍선들의 구석구석에서는 청소부들이 바쁘게 일하고 있어요. 다음 장에서는 이 청소부들을 만나서, 이들이 폐의 가장 깊은 곳을 어떻게 안전하게 지키는지 알아볼 거예요.

핵심 낱말

폐포: 가장 가는 숨길의 끝에 있는 아주 작고 동그란 공기주머니예요. 이곳에서 산소가 피 속으로 들어가고 이산화 탄소가 피에서 나와요. 허파꽈리라고도 해요.

모세 혈관: 우리 몸에서 가장 가는 혈관이에요. 그물처럼 폐포 하나하나를 감싸고 있고, 적혈구가 그 안을 한 줄로 지나가요.

산소: 우리 몸의 모든 세포가 음식 속 에너지를 쓰기 위해 필요한 공기 속 기체예요.

이산화 탄소: 우리 몸의 세포가 만드는 쓰레기 기체예요. 피가 이것을 폐로 실어 나르고, 우리는 숨을 내쉬어 내보내요.

확산: 집 안에 냄새가 퍼지는 것처럼, 어떤 것이 많은 곳에서 적은 곳으로 퍼져 나가는 것이에요.

표면적: 어떤 것의 바깥쪽 겉면을 모두 합한 넓이예요. 폐는 수억 개의 아주 작은 폐포로 되어 있어서 표면적이 아주 넓어요.

계면 활성제: 폐포에서 만들어지는 비누 같은 액체예요. 아주 작은 공기주머니가 달라붙어 닫히지 않게 해 주고, 그 속의 단백질 일부는 병균을 한데 뭉치는 일을 도와요.

폐렴: 폐 깊은 곳에 생기는 감염으로, 폐포 중 일부가 공기 대신 액체로 차서 숨쉬기가 더 힘들어져요.

청진기: 의사 선생님이 가슴에 대고 폐와 심장의 소리를 듣는 데 쓰는 도구예요.