건강검진에 담긴 과학 원리

새해가 밝았습니다! 연초에는 모두가 새로운 시작을 꿈꾸며 여러가지 계획을 세우는데요. 그 중에서도 가장 기본이 되는 건 역시 ‘건강’이겠죠! 검진을 통해 작년의 몸 상태를 알아보고 올해의 목표를 정하기 위해 많은 사람이 연초에 ‘건강검진’을 받는데요. 건강검진에는 숨겨진 화학 원리가 있답니다! 같이 알아보실까요?

 

 

01

소변검사, 색으로 알아보는 내 건강상태

   

건강검진에서 빠질 수 없는 항목을 고르자면 역시 소변 검사가 아닐까요? 얇은 띠지에 여러 스트립이 포함되어 있는 형태의 검사지를 ‘요시험지봉’이라고 부르는데요. 요시험지봉 하나로 ph, 단백질, 포도당, 케톤^*, 혈액, 비타민 C 등을 확인할 수 있습니다.

검사지에 붙은 각 반응부는 특정 화학 물질이 도포되어 있는데요. 소변이 묻은 반응부는 산화반응이 일어나 색이 변하게 됩니다. 요시험지봉에서 나타난 색조를 표준색조표와 비교해 판정항목이 음성인지 양성인지를 판정하게 됩니다. 요시험지봉의 기본 색상은 제조사에 따라 다르지만 색조 변화를 육안으로 확인해 질병 여부를 판별하는 원리는 동일합니다. 

예를 들어, 요시험지봉에서 ph 측정칸은 정상 범주인 4.6~8사이일 때 주황색을 띱니다. ph가 4.6 이하의 산성일 경우, 노란색으로 변해 단백질 위주의 식생활을 했을 가능성이 많습니다. 반대로 초록색을 띠면 ph 8 이상으로 지나친 채식 위주의 식단이나 신장 질환을 의심해볼 수 있습니다. 

또한 요시험지봉의 포도당 측정칸은 정상 범주일 경우 파란색인데 짙은 갈색으로 바뀌면 혈액 속의 포도당이 증가해 당뇨병을 의심해봐야 합니다. 신장에 문제가 생기거나 요로 출혈이 있는 경우 소변에 적혈구가 섞여 나오게 되는데, 이 경우 요시험지봉의 연두색상이 짙은 녹색으로 바뀌게 됩니다. 소변에 적혈구가 나오지 않는 것이 정상인데, 검출되었다는 것은 어딘가 문제가 생겼다는 것이죠. 

*케톤: 지방이 간에서 분해되는 과정에서 생기는 산성물질. 혈당이 너무 높거나 낮은 경우 생성되며 신장을 통해 소변으로 배출된다.

 

 

02

전기 화학의 혈당측정기

  

최근 2-30대 젊은 층 사이에서 당뇨가 큰 문제가 되고 있다고 하죠. 당뇨를 예방하기 위해서는 혈당 측정기를 사용해야 하는데요. 혈당측정기는 혈액 내에 존재하는 혈당, 즉 글루코오스(Glucose)^*의 양을 측정하는 진단기기입니다. 혈당 측정기에는 혈당에 반응하는 산화 효소가 포함되어 있는데요. 포도당이 산화되면서 산소 농도가 감소하고 과산화수소가 발생하는 과정을 통해 혈당을 측정할 수 있습니다.

혈당 측정은 크게 ‘광도측정법’과 ‘전기화학측정법’으로 나뉘는데요. 광도측정법은 포도당과 효소가 반응하는 과정에서 생성되는 중간물질이 염료와 만나 색이 변하면 빛을 쪼여 혈당을 측정하는 방식입니다. 전기화학측정법은 포도당과 효소가 반응하는 과정에서 발생하는 전자를 이용하는 방식인데, 전자를 전극으로 전달할 때 흐르는 전류의 양을 측정해 혈당량을 파악하는 원리입니다.

*글루코오스: 포도당. 뇌, 신경, 폐 조직의 에너지원이나 혈중 농도가 낮으면 포도당 쇼크를, 혈중 농도가 높으면 당뇨병을 유발한다.

 

 

03

옴의 법칙을 활용한 체성분 분석기

   

건강검진의 기본은 키와 몸무게를 재는 것이죠. 어른이 되면서 더 이상 클 일이 없다는 것을 알면서도 목을 쭉 빼고, 주말에 먹은 치킨을 후회하며 몸무게를 재는데요.  고개를 돌려 수치를 확인하는 시간이 긴장의 순간이기도 합니다.

건강검진에서는 몸 속 지방과 근육의 비율을 측정하는 ‘체성분 분석기’를 활용해 측정을 진행합니다. 흔히 ‘인바디’라고 일컫기도 하죠. 이 체성분 분석기는 바로 ‘옴의 법칙’을 활용한 기계입니다. ‘전압(V) = 전류(I) X 저항(R)’이라는 옴의 법칙에 따르면 저항이 클수록 전류의 세기는 약해집니다. 몸에 미세전류를 통하게 하고 저항값을 계산하면 내 몸을 구성하는 성분을 알 수 있습니다. 

인체는 보통 체수분과 체지방, 단백질과 무기질로 이루어져 있는데요. 이 중 지방은 수분이 적어 전류가 잘 흐르지 않아 저항이 큽니다. 반면 근육은 73%가 수분으로 이루어져 저항이 작은데요. 때문에 같은 양의 전류를 흘려도 지방을 통과한 전압보다 근육을 통과한 전압이 더 크다는 것을 알 수 있습니다. 체성분 측정기는 이 원리를 통해 우리 몸에 지방과 근육의 비율을 측정한답니다.

 

 

04

압력을 이용한 안압측정기

   

눈 검사 도중 불어오는 바람에 깜짝 놀라신 분들 계신가요? 이 바람은 안압측정기에서 나오는 바람인데요. 안압이 높으면 시신경에 영향을 미쳐 녹내장이나 심한 경우 실명으로 이어질 수 있기 때문에 측정을 통해 관리가 필요합니다. 

안압은 안구 안의 방수액이 제대로 배출되지 않고 차 있을 때 높아집니다. 따라서 방수액이 얼마나 차 있는지 파악하는게 중요한데, 안압측정기는 이를 측정하기 위한 장치입니다. 안구에 압축된 공기를 분사해 순간적으로 각막이 평평하게 만들어지도록 하는데요. 방수액이 가득 차 있는 눈일 경우, 각막이 평평해질 때까지 더 오랜 시간이 걸리겠죠. 안압측정기는 각막이 평평해지기까지 걸리는 시간을 측정해 안압이 높은지, 낮은지를 판별하게 됩니다.

요즘은 특히 어두운 곳에서 장시간 스마트폰을 사용하는 경우가 많은데요. 안압을 높이는 대표적인 나쁜 습관이 되기 때문에 스마트폰 사용을 절제하는 게 좋겠습니다.  눈 건강을 위해 한번씩 먼 곳으로 시야를 돌려 하늘도 보고 산도 보며 눈에 쉼을 주는 게 어떨까요?  

 

연초는 특히나 건강검진 수검자가 많은 시기라고 합니다. 건강검진은 지난 한 해를 건강하게 보냈는지 판단하고 다가올 해를 조금 더 건강하게 보내려는 마음가짐의 시작인데요. 다양한 화학 반응으로 이루어진 건강검진을 통해 화학의 소중함과 건강의 소중함을 동시에 느끼는 순간이 되셨으면 좋겠습니다.

 

 

 

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종합 케미칼 & 에너지 리더,

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