산소호흡기의 발명은 화학적 발견에서 출발했다. **1771년 스웨덴의 칼 셸레(Karl Scheele)**는 산소를 최초로 실험실에서 분리하였고, 뒤이어 **1774년 영국의 조지프 프리스틀리(Joseph Priestley)**가 ‘탈질소 공기’로 이를 보고함으로써 산소의 존재가 국제 과학계에 알려졌다. 이후 **1778년 프랑스의 앙투안 라부아지에(Antoine Lavoisier)**는 이 기체에 'oxygen'이라는 이름을 붙이고, 산화 반응 개념을 도입함으로써 생화학적 패러다임을 바꾸었다. 이러한 일련의 발견들은 인간 호흡에 산소가 필수적인 요소임을 밝히는 데 기여했고, 이는 곧 의료용 산소 보급의 근거가 되었다. 당시에는 단순한 흡입 개념에 그쳤지만, 후속 시대에 이 발견은 응급의학과 호흡기 치료의 기초가 되었다.
1. 산소호흡기의 탄생과 전쟁 의학의 진보
산소호흡기는 19세기 말부터 점진적으로 등장했다. 초기에는 압축 공기를 기반으로 한 간단한 산소 저장 장치로 시작되었으며, 이는 특히 1차 세계대전 당시의 전쟁 부상자 치료에 필수 장비로 채택되었다. 1940년대 들어 비행 조종사 및 잠수 요원들의 고산·고압 환경 대응을 위해 보다 정밀한 산소공급 시스템이 필요해졌고, 이에 따라 산소농도 조절 기능, 자동 주입 시스템, 이산화탄소 배출 조절 기술이 도입되었다. 이 시기의 대표적 사례로는 1943년 자크 쿠스토와 에밀 가냥의 ‘애퀄렁(Aqualung)’ 개발이 있으며, 이는 수중에서도 산소를 안전하게 사용할 수 있는 장비로 잠수뿐 아니라 응급 구조 기술로도 확대되었다.
2. 인공호흡기의 출현과 현대화
**기계식 인공호흡기(Mechanical Ventilator)**의 역사는 **1928년 개발된 ‘Drinker 철폐기(iron lung)’**에서 출발한다. 이는 폴리오 환자의 호흡을 보조하기 위해 고안된 음압 방식 기기였으며, 이후 Both 모델, Emerson 개량형 등이 잇따라 등장했다. 전기 및 기계 공학이 발전하면서 1950년대에는 Roger Manley의 가스식 모델, Forrest Bird의 Bird Respirator 등이 출시되었고, 마취과와 중환자실에 본격적으로 도입되기 시작했다. 1971년 등장한 SERVO 900 시리즈는 기계환기의 정밀도와 안정성을 끌어올리며 현대 집중치료 시스템의 기반이 되었다. 이들은 흡기량 조절, 압력 설정, 호흡 주기 자동화, 환자 연동 기능 등을 갖추어 심정지, 호흡부전, 수술 후 관리에 있어 필수 불가결한 장비가 되었다.
3. 산소마스크와 산소 공급 시스템의 발전
**산소마스크(Oxygen Mask)**는 호흡기와 비교해 비교적 단순하지만, 산소 치료에서 매우 유용한 장비이다. 최초의 산소마스크는 1941년 Arthur Bulbulian 박사에 의해 개발되었으며, 항공 의료 및 고산 조난 구조에 사용되었다. 산소마스크는 비강형, 비재호흡형, 벤츄리 마스크 등으로 세분화되며, 환자의 산소 필요도에 따라 사용 방식이 달라진다. 현재는 병원 내 치료, 이동 중 산소 보급, 고산 응급 구조, 코로나19 같은 호흡기 감염 질환 치료 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 산소공급 장치와 연결된 형태로서, 산소 농도 조절과 이산화탄소 배출 효율성을 고려한 설계가 요구되며, 일회용 및 재사용형 제품이 모두 존재한다.
4. 산소 공급 장비의 분류: 산소통 vs 산소발생기
의료 현장에서 사용하는 산소공급 장치는 크게 산소통과 산소 발생기로 나뉜다. **산소통(Oxygen Cylinder)**은 고압으로 압축된 99% 순도의 산소를 저장한 장치로, 주로 응급 상황, 이동 중 환자 케어, 병원 내 단기 사용에 적합하다. 반면 **산소발생기(Oxygen Concentrator)**는 전력을 이용해 공기 중 질소를 제거하고 90~95% 농도의 산소를 생산하는 장치로, **가정용 장기 산소 치료(LTOT)**에 유리하다. 산소발생기는 필터링과 압축 기술이 핵심이며, 전력 소모, 정기적 필터 교체, 유지 관리가 중요한 요소이다. 최근에는 **휴대용 산소발생기(POC)**가 등장하여 외출 중 산소 치료를 가능하게 하고 있다.
5. 산소 치료 시 주의사항 및 임상 적용 한계
산소는 생명 유지에 필수적이지만, 무분별한 사용은 오히려 위험할 수 있다. **산소 중독(Oxygen Toxicity)**은 고농도의 산소가 장기간 투여되었을 때 발생하며, 폐포 손상, 기침, 산화 스트레스 증가를 유발할 수 있다. 특히 만성폐쇄성폐질환(COPD) 환자는 과도한 산소 공급으로 인해 호흡 억제를 겪을 수 있으므로, 의사의 처방과 모니터링 하에 사용되어야 한다. 또한 산소는 고압·고농도 가연성 물질로 분류되며, 화기, 정전기, 기름기 접촉을 피해야 한다. 병원에서는 산소 사용 구역에 대해 엄격한 안전 수칙을 적용하며, 환기, 습도 조절, 장비 필터 점검 등의 관리가 병행되어야 한다.