수소흡입요법 가이드

수소흡입 치료기 또는 흡입장치 장비 선택 기준을 안내한다.

수소 기체 분리 방식

지구에서 다른 물질과 융합하여 존재하고 있는 수소 기체를 분리하는 기술이 최근 산업계의 수소 경제 이슈와 더불어 주목을 받고 있다. 우선 수소 생산 방법(분리기술)은 ‘부생수소’ ‘천연가스 개질’ ‘물 전기분해(수전해)’ 등이 가장 일반적인 기술이고 그 외에 그래핀 물질을 이용한 분해 등 아직 검증되지 않은 방법도 있지만 이미 일반화되고 있는 3가지 방식 중 호흡, 의료용으로는 당연히 수전해 방식이라 할 수 있다.

수전해 방식이란 물을 전기분해 하여 수소를 생산하는 방법인 알칼리 전해질 방식과 고분자 전해질 방식 2가지가 있다. 호흡용으로 적합한 고분자 전해질(PEM) 방식 (저온 수전해방식)은 멸균 증류수에 전기분해 촉매 첨가물을 전혀 넣지 않고 순수백금과 티타늄 촉매제로 분리, 가장 깨끗한 수소를 발생시킬 수 있는 장점이 있다. 다만 단위량 대비 다른 수소 생산 방식보다 3배 정도 비싼 단점이 있지만, 의료, 호흡용으로는 적합한 방법이라 할 것이다.

반면 같은 물을 전기 분해 하는 방식(수전해 방식) 중 알칼리 전해질 방식은 비교적 오래된 기술로 기체 발생의 효율을 높이기 위해 물에 전기분해 촉매제인 수산화나트륨 (NaOH) 또는 수산화칼륨(공업용 소금을 전기분해한 가성소다. 극약으로 강한 부식성이 있음. 출처 두산백과)을 투입, 그 물을 전기 분해하는데 전해질 관리를 위해 기체 필터(분해한 기체에서 냄새와 오염 물질을 걸러주는)를 거쳐 수소가 공급되는 방식이다.

분자 수소를 흡입하는 목적은 건강을 지키기 위함이다. 그래서 호흡용은 깨끗함이 매우 중요하다. 산업용(수소차 등), 실험용(수전해 알칼리 전해질 방식)으로 사용되어온 수소 발생 장치는 호흡용으로 적합하지 않음은 당연하다 할 것이다. 따라서 치료 목적의 호흡용 분자 수소흡입 장치는 비용이 들더라도 반드시 ‘고분자 전해질 수전해 시스템’의 기술로 분리되는 수소 기체여야 한다. 얼마전 대만, 중국에서 이 수전해 알칼리 전해질 방식의 제품을 수입 판매하는 업체를 본 적이 있어 주의가 요구된다.

수소 발생량과 흡입량

수소 발생 장치는 원래 산업용이 대부분이었고, 최근에 의료용이 등장했다. 앞서 언급했지만, 치료용으로 사람이 흡입하는 분자 수소흡입 장치의 수소 분리 기술은 첫째, 첨가제가 들어가지 않고 깨끗하게 발생하는 고분자 전해질 방식이어야 한다는 것이다. 둘째, 반드시 수소와 산소가 2대1 비율(수소 66.66%, 산소33.33%)로 흡입되는 구조여야 한다. 셋째, 1분당 발생량이 최저 1,200~1,450cc(고농도) 사이여야 한다. 넷째, 연속으로 8시간 이상 가동해도 장치에 아무런 문제가 없어야 한다. 물론 장비 수명에도 지장이 없어야 한다. 사람이 호흡하여 치료나 건강을 도모하는 만큼 위 4가지 조건은 선택이 아니라 필수이다.

분자 수소흡입은 발생 장치에 비강 캐뉼러 (일명 코줄)를 코에 끼워 기체인 수소와 산소를 흡입한다. 그런데 수소흡입이라 하여 산소를 버리고 수소만 흡입하면 평소 숨을 들이마실 때 체내로 들어와야 할 산소량이 부족하게 된다. 코에 끼운 비강 캐뉼러의 굵기만큼 콧구멍 면적이 줄어들어 원래 자연 호흡보다 마시게 되는 양이 적어지기 때문이다. 그래서 분리된 수소, 산소 어느 하나도 버리지 말고 그대로 흡입하여야만 원래 자연 호흡에서 들이마시는 산소량과 비슷해지며 수소가 더해지는 것이다.
정상 성인의 경우 안정 호흡 시 호흡량 평균은 1분에 12~20회 숨을 쉬고, 한번 숨을 들이마시는 호흡량은 약 270~460cc이며 1분당 사람에 따라 약 5,400~9,200cc를 들이마시지만, 내뱉는 시간은 들이마시는 시간 보다 거의 2배 가까이 시간이 걸린다. 호흡은 체격, 체질, 오래된 습관 등으로 평소 들이마시고 내뱉는 호흡의 양이 사람에 따라 차이가 크게 나는 이유다.

사람이 흡입하는 물질은 질소가 78%, 산소가 21%, 이산화탄소가 0.04%, 기타 0.6%인데, 한번 들이마시는 산소의 비중이 21%여서 이를 계산하면 한 번 들이마시는 순수 산소량은 56.7~96.6cc이며 1분에 1,134~1,934cc일 것이다.

그런데 콧구멍에 끼우는 비강 캐뉼러의 호스 굵기만큼 콧구멍 면적이 줄어들면 평소 흡입 자연 호흡 상태의 양이 적을 수밖에 없다. 따라서 비강 캐뉼러를 통해 산소도 공급되는 것이 옳은 것이며 이는 일본 병원 응급실에 설치된 발생 장치의 기준이다.
‘수소를 얼마나 흡입하여야 하는가?’ 에 대해서는 지금까지 일본, 미국 등의 임상시험 기준을 보면 수소흡입 함량이 높을수록 효과가 크다는 사실이다. 하지만 일본의 임상시험에서 심폐 소생술관후 인공호흡을 받은 환자에게는 최대 18시간 동안 수소를 흡입하기 위해 98% 산소(O2)와 2%의 수소(H2)를 투여하였다고 하여 2%를 기준으로 이야기하는 사람들이 있지만, 이는 어디까지나 자연 호흡 없이 밀폐된 마스크를 통해 오직 98% 산소와 탱크에 저장된 2%의 분자 수소를 빼내어 산소와 같이 흡입한 경우를 이야기하는 것이고, 고분자 전해질 방식의 수전해를 통해 발생, 비강 캐뉼러를 통해 분자 수소를 흡입하는 경우는 수소 비중을 높여야만 한다.

한편 일본 병원 응급실에 설치된 수소 발생 장치들의 기준은 분당 1,000cc(수소 66.66%, 산소 33.33%) 이상 발생하는 장치를 사용하고 있고, 2020년 중국에서 말기 암 환자 치료 임상 (수소 가스 흡입을 이용한 비소 세포 폐암에서 뇌 전이가 완전히 사라짐 : 사례 보고. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6927257/ )에서 분당 3,000cc (수소 66.6%, 산소 33.3%) 발생량의 장치를 사용했다.
따라서 자연 호흡 상태에서의 산소흡입량을 고려하면 분당 1,200cc 정도 발생이 적합하다고 할 수 있다. 왜냐하면 자연 호흡은 사람에 따라 분당 약 5,400~9,200cc의 공기(질소+산소)를 들이마시는데, 분당 1,200cc(수소+산소)가 발생하는 분자 수소 발생 장치라 해도 사람이 실제로 들이마시는 양은 그리 많지 않다. 즉 들이마시는 양이 분당 약 약 500cc 미만(내뱉는 부분 감안)이지만 500cc라고 가정할 때 그중 수소가 ⅔(332cc)가 되며, 산소가 ⅓(168cc)’에 된다.

그렇다면 분당 1,200cc 발생 장치라 하더라도 한번 숨을 들이마실 때 수소는 약 15~30cc이고, 산소는 5~10cc가 된다. 따라서 발생량보다 인체에 흡입되는 양은 그렇게 많은 것이 아님을 알 수 있다. 따라서 이보다 수소 발생량이 적은 장치들은 실제 호흡 되는 양이 아주 미미할 것이다.

장치 소재와 재질

특히 수소 발생 장치 내부에 물이나 기체가 통과하는 각종 호스, 배관 등 부품이 수소, 산소와 물에 반응하는 재질의 부품을 사용한 장치는 피해야 한다. 하지만 일반인들은 이와 관련하여 파악이 어렵기 때문에, 제품의 재질이나 성분이 변하는 재료를 사용하지 않았다는 “유해물질 안전인증”을 받은 제품을 선택하여야 한다.

병증 별 흡입 시간, 기간

먼저 분자 수소흡입은 많이 할수록 효과가 좋아진다는 것이다. 건강한 사람일 경우 예방과 면역력 관리를 위해서는 매일 2시간 이상, 노인성, 만성질환이 있을 때 일 4시간 이상, 암 치료 중인 경우는 일 5시간 이상, 파킨슨 등 뇌 질환, 폐 질환인 경우 일 6시간 이상을 권장한다. 따라서 장시간 흡입을 할 경우에는 밤에 잠자는 시간을 이용하는 것이 좋다.
일정기간 하고 중단하는 다른 치료법과 달리 분자 수소흡입은 생활의 일부가 되어야 한다. 즉, 건강할 때나 회복이 되었을 때는 면역력 관리와 바이러스 예방 차원에서, 노화나 만성질환일 경우 치료를 위해서 분자 수소흡입요법은 생활 속에서 매일 운동이나, 밥을 먹듯이 해야 한다.

캐뉼러 관에 쌓일 수 있는 습기 주의

캐뉼러 관에 쌓인 습기가 물이 되어 코로 들어오는 경우, 주의가 요구된다. 특히, 잠을 자면서 수소흡입을 하는 경우인데, 이는 매우 중요한 사항이다. 수면시간 8시간 기준으로 장치를 연속 8시간 작동하여 흡입하여도 비강 캐뉼러를 통해 코로 습기나 물이 들어가서는 안 된다. 잠을 자는데 코로 물방울이 들어오면 잠이 깨지고 때에 따라 목으로 물이 들어가는 예도 있어 특별히 주의를 기울여야 한다.
대부분 장비는 연속 3시간 이상 이용을 하면 비강 캐뉼러에 습기가 차서 그 습기가 냉각되어 물방울이 코로 들어온다. 이 경우 새로운 비강 캐뉼러로 교체하여 사용하거나 흡입요법을 중단해야 한다. 장비를 선택할 때 장시간 작동을 하여도 코로 물이 들어오지 않는 장비를 선택하여야 할 것이다.