항공신체검사·저산소증과 중이 — 조종사 핸드북 17장 (1/6)

앞 편은 GPS 별자리와 RAIM에서 16장을 닫았습니다. 이번 편은 17장 항공생리의 앞부분으로, 항공신체검사증명, 저산소증 네 유형과 유효의식시간, 과호흡, 중이·부비동, 공간정위상실의 세 감각까지입니다.

항공신체검사증명 — 특권을 쓰려면 유효해야 한다

대부분 조종사는 자격증명의 특권을 행사하려면 유효한 항공신체검사증명(medical certificate)이 있어야 합니다. 글라이더와 자유기구 조종사는 신체검사증명이 필요 없습니다. 스포츠 조종사는 신체검사증명 또는 유효한 주 운전면허 중 하나를 가질 수 있습니다. 신체검사증명이 필요하든 운전면허가 필요하든, 14 CFR 61.53은 항공기를 안전하게 운항할 수 없게 하는 의학적 상태를 알거나 알 만한 이유가 있으면 승무원으로 근무하지 말 것을 모든 조종사에게 요구합니다. (역주: 스포츠 조종사의 주 운전면허 대체, 글라이더·자유기구 면제는 미국 기준입니다. 국내는 항공안전법상 항공신체검사증명 기준이 다를 수 있으니 확인하세요.)

증명을 받으려면 민간항공의학연구소(Civil Aerospace Medical Institute, CAMI)가 지정한, 항공의학 훈련을 받은 의사인 항공전문의사(aviation medical examiner, AME)의 검사가 필요합니다. 등급은 셋이고, 어떤 비행을 할 계획인지에 따라 필요한 등급이 달라집니다.

상위 등급일수록 기준이 더 엄격합니다. 상위 등급을 가진 조종사는 하위 등급 요건도 이미 맞춘 것입니다. 요구 등급은 그 등급이 필요한 자격의 특권을 행사할 때만 적용되므로, 1종 증명은 사업용 특권을 행사하면 1년, 자가용·레크리에이션 특권을 행사하면 해당 나이에 맞게 2년 또는 5년 유효합니다. 2종도 같습니다. 증명 기준은 14 CFR part 67, 발급 요건은 14 CFR part 61에 있습니다. (역주: 위 기간·등급은 핸드북 원문 기준입니다. 미국 규정도 개정될 수 있고, 국내 유효기간은 이와 다릅니다.)

신체 제한 — 학생 한정과 SODA

시력 장애, 사지 결손, 청력 장애 같은 신체 제한이 있는 학생은 비행을 배우는 동안 학생조종사 특권에만 유효한 증명을 받을 수 있습니다. 장애가 있으면 항공기에 특수 장비가 필요할 수 있습니다. 하반신 마비(paraplegia) 조종사의 손 조종장치(hand controls)가 그 예입니다. 어떤 장애는 증명에 한정을 붙입니다. 청력 장애면 「무전기 사용이 필요한 비행에는 유효하지 않음」이 붙습니다.

지식·경력·기량 요건을 모두 맞추고, 통상적인 안전 수준으로 항공기를 운항할 수 있음을 보여 주면 능력 입증 진술(statement of demonstrated ability, SODA)이 나옵니다. 이 면제(waiver), 곧 SODA는 그 신체 장애가 더 나빠지지 않는 한 유효합니다. 자세한 내용은 관할 비행표준지역사무소(Flight Standards District Office, FSDO)에 문의합니다. (역주: 국내에는 SODA·FSDO에 그대로 대응하는 절차가 없습니다. 한정 조건은 항공신체검사증명과 해당 자격 한정으로 확인하세요.)

결격 15조건 — 병력 또는 임상 진단

FAA 의학 기준인 14 CFR part 67은 병력 또는 임상 진단으로 결격으로 보는 의학적 상태 15가지를 지정합니다. 그중 하나가 언제 진단되고 치료되었든, 14 CFR 67.401의 특별발급 허가(Special Issuance Authorization) 절차를 거치지 않으면 신체검사증명을 받을 수 없습니다. 특별발급은 FAA 연방항공의무관(Federal Air Surgeon)의 재량 발급이고, FAA가 정한 특별 검사를 만족스럽게 마쳐 발급된 증명의 유효기간 동안 비행이 안전함을 보여야 합니다. 구체적 결격 상태는 다음과 같습니다.

• 경구 혈당강하제 또는 인슐린이 필요한 당뇨병
• 협심증(angina pectoris)
• 치료를 받은 관상동맥 심장질환, 또는 치료하지 않았더라도 증상이 있거나 임상적으로 의미 있는 경우
• 심근경색(myocardial infarction)
• 심장판막 치환
• 영구 심장박동기
• 심장 이식(heart replacement)
• 정신병(psychosis)
• 양극성 장애
• 명백한 행동으로 반복해서 나타날 만큼 심한 인격 장애
• 물질 의존(알코올 포함)
• 물질 남용
• 뇌전증(epilepsy)
• 원인이 만족스럽게 설명되지 않는 의식 장애
• 원인이 만족스럽게 설명되지 않는 신경계 기능의 일시적 조절 상실

이 목록은 의무적 결격 상태만 담습니다. 규정에 문장으로 적히지 않았어도 FAA가 결격으로 보는 상태가 일반 의학적 상태(General Medical Condition) 절에 많이 있습니다. 암, 신장결석, 파킨슨병·다발성 경화증을 포함한 신경·신경근육 질환, 특정 혈액 질환, 시간이 지나며 진행할 수 있는 다른 상태는 증명이 나오기 전에 FAA 검토가 필요합니다.

예외는 매우 적습니다. 결격 상태도 거의 모두 특별발급 검토 대상이 될 수 있습니다. 상태가 안정하다는 만족스러운 의학 서류를 FAA에 내면, 허가(Authorization)를 받을 가능성이 큽니다.

비행과 묶이는 건강·생리 요인

비행과 연결되는 건강 요인과 생리 효과는 여러 가지입니다. 가벼운 것도 있고, 비행 안전을 위해 따로 살펴야 할 만큼 중요한 것도 있습니다. 생리 요인이 비행 중 비상으로 이어지는 경우도 있습니다. 조종사가 알아 둘 요인에는 저산소증, 과호흡, 중이·부비동 문제, 공간정위상실, 멀미, 일산화탄소(CO) 중독, 스트레스와 피로, 탈수, 열사병이 있습니다. 알코올과 약물, 불안, 스쿠버 다이빙 뒤 혈액 속 과잉 질소도 이 장의 주제입니다.

저산소증 — 뇌에 산소가 모자라는 쪽

저산소증(hypoxia)은 「산소 감소」 또는 「산소 부족」입니다. 어떤 조직이든 산소를 충분히 오래 빼앗기면 죽지만, 비행 중 가장 큰 걱정은 뇌입니다. 뇌는 산소 결핍에 특히 약합니다. 비행 중 정신 기능이 조금이라도 떨어지면 생명을 위협하는 실수로 이어질 수 있습니다. 원인은 산소 공급 부족, 산소 운반 부족, 조직이 산소를 쓰지 못하는 경우로 나뉩니다. 형태는 원인에 따라 넷입니다.

• 저산소성 저산소증(hypoxic hypoxia)
• 혈액성 저산소증(hypemic hypoxia)
• 정체성 저산소증(stagnant hypoxia)
• 조직중독성 저산소증(histotoxic hypoxia)

저산소성 — 분압이 내려간다

저산소성 저산소증은 몸 전체에 쓸 수 있는 산소가 모자란 결과입니다. 기도 폐쇄와 익사는 폐가 산소를 빼앗기는 분명한 예이고, 조종사에게 맞는 예는 고고도에서 산소 분압(partial pressure)이 줄어드는 것입니다. 대기 중 산소 비율은 일정해도, 대기압이 내려가면 분압은 그에 비례해 내려갑니다. 상승하면 각 기체의 비율은 그대로인데, 호흡기 막을 통과하는 데 필요한 압력의 분자 수는 줄어듭니다. 충분한 압력의 산소 분자가 이렇게 줄면 저산소성 저산소증이 됩니다.

드라이아이스 — 승화가 산소를 밀어낸다

승화(sublimation)는 물질이 액체를 거치지 않고 고체에서 기체로 바뀌는 과정입니다. 드라이아이스는 다량의 CO₂로 승화하고, 이 기체가 산소가 든 공기를 빠르게 밀어내 이산화탄소 중독을 통한 저산소증을 일으킬 수 있습니다. 사례에서는 조종실이나 비행기처럼 좁고 밀폐된 공간에서 드라이아이스를 운반할 때, 직업적 노출이든 의도하지 않은 노출이든 질병과 사망이 모두 났습니다. 고농도 CO₂는 호흡 증가, 빈맥(tachycardia), 심장부정맥, 의식 상실로 이어질 수 있습니다. 10%를 넘는 CO₂는 경련, 혼수, 사망을 일으킬 수 있습니다.

드라이아이스는 빨리 승화하므로, 환기가 없으면 압력도 빨리 오릅니다. 그래서 밀봉 운송 용기(누출 방지 2차 용기) 안에 넣으면 안 되고, CO₂가 빠지고 가압이 되지 않도록 환기가 되는 바깥 운송 용기나 보관 용기에 넣어야 합니다. 누출 방지 용기에 밀봉하면 용기가 폭발해 중상이나 사망으로 이어질 수 있습니다.

혈액성 — 피가 산소를 못 싣는다

혈액성 저산소증은 혈액이 세포에 충분한 산소를 받아 운반하지 못할 때 생깁니다. Hypemic은 「혈액 부족」입니다. 들이마신 산소가 모자라서가 아니라, 혈액 속 산소가 모자란 결과이고 원인은 여러 가지입니다. 심한 출혈로 혈액량이 줄거나, 빈혈 같은 혈액 질환 때문일 수 있습니다. 더 흔하게는 산소를 운반하는 혈액 분자인 헤모글로빈(hemoglobin)이 화학적으로 산소 분자와 결합하지 못합니다. 가장 흔한 형태는 CO 중독이며, 이 장 뒤에서 더 다룹니다. 헌혈로 피를 잃어도 생깁니다. 헌혈 뒤 혈액량이 정상으로 돌아오는 데 수 주가 걸릴 수 있습니다. 지상에서는 실혈 영향이 작아도, 그 기간에 비행하면 위험이 있습니다.

정체성 — 피가 조직까지 가지 않는다

Stagnant는 「흐르지 않음」이고, 정체성 저산소증 또는 허혈(ischemia)은 폐의 산소가 풍부한 혈액이 어떤 이유로든 필요한 조직으로 움직이지 않을 때 생깁니다. 혈류가 우연히 막혀 팔이나 다리가 「잠드는」 것도 한 형태입니다. 쇼크, 심장이 피를 제대로 펌프하지 못하는 것, 동맥 수축도 원인입니다. 비행 중에는 과도한 중력가속도(G)에서 생깁니다. 추운 기온도 순환을 줄여 사지로 가는 혈액을 줄입니다.

조직중독성 — 세포가 산소를 못 쓴다

세포가 산소를 제대로 쓰지 못하는 상태를 조직중독성 저산소증이라 합니다. Histo는 조직 또는 세포, toxic은 독입니다. 이때는 필요한 세포까지 산소가 충분히 운반되지만, 세포가 그것을 쓰지 못합니다. 세포 호흡의 이 장애는 알코올과 마약·독 같은 다른 약물이 만듭니다. 연구에 따르면 알코올 1온스(약 30 mL)를 마시면 생리적 고도(physiological altitude)가 2,000피트 더 올라간 것과 같습니다.

증상 — 처음은 다행감이다

고고도 비행은 조종사를 저산소 위험에 넣습니다. 산소 결핍은 뇌와 다른 주요 장기의 기능을 떨어뜨립니다. 첫 증상에는 다행감(euphoria)과 근심 없는 기분이 들어갈 수 있습니다. 산소 결핍이 늘면 사지가 덜 반응하고 조종 조작이 덜 조화로워집니다. 증상은 사람마다 다르지만, 흔한 것은 다음과 같습니다.

• 청색증(cyanosis) — 손톱과 입술이 파래짐
• 두통
• 자극에 대한 반응 감소와 반응 시간 증가
• 판단력 저하
• 다행감
• 시각 장애
• 졸음
• 머리가 띵하거나 어지러운 감각
• 손가락·발가락 저림
• 무감각

더 나빠지면 시야가 좁아지기 시작하고 계기 해석이 어려워질 수 있습니다. 이 증상이 다 있어도, 저산소증은 거짓 안도감을 주어 모든 것이 정상이라고 속이기도 합니다.

처치와 유효의식시간 — 10,000피트 위에서 급히 짧아진다

처치는 더 낮은 고도로 비행하거나 보충 산소를 쓰는 것, 또는 둘 다입니다. 체력이나 순응(acclimatization)과 관계없이 모든 조종사가 산소 기아의 영향을 받습니다. 고고도에서는 저산소증을 피하려면 산소를 쓰는 것이 무엇보다 중요합니다. 유효의식시간(time of useful consciousness)은 보충 산소 없이 그 고도에서 이성적인 생명 구조 결정을 내리고 실행할 수 있는 최대 시간입니다. 10,000피트를 넘으면 증상이 심해지고 유효의식시간은 빨리 줄어듭니다.

증상은 사람마다 다르므로, 고도 챔버(altitude chamber) 「비행」에서 효과를 겪고 보면 알아채는 능력이 크게 좋아집니다. FAA는 오클라호마시티의 CAMI와 미국 전역의 여러 군 시설에서 항공생리 훈련으로 이 기회를 줍니다. 고도 챔버와 현기증(vertigo) 시연이 있는 FAA의 하루 과정은 www.faa.gov에서 안내합니다.

과호흡 — 이산화탄소를 너무 내보낸다

과호흡(hyperventilation)은 호흡의 속도와 깊이가 지나쳐 혈액에서 이산화탄소가 비정상적으로 빠지는 상태입니다. 조종사에게는 일반적으로 알려진 것보다 자주 생깁니다. 완전히 무력화하는 경우는 드물지만, 정보를 모르는 조종사를 놀라게 하는 증상이 납니다. 그러면 호흡이 더 늘고 불안이 커져 문제가 더 심해집니다. 호흡기계가 호흡 조절을 되찾으려는 우선 작용 때문에 의식 상실까지 갈 수 있습니다.

예상 밖 스트레스 상황을 만나면 조종사는 무의식적으로 호흡 속도를 올릴 수 있습니다. 고고도에서, 산소를 쓰든 쓰지 않든, 정상보다 빨리 쉬는 경향이 생기고 그것이 곧잘 과호흡으로 이어집니다.

과호흡 증상은 저산소증과 비슷한 것이 많아서, 어느 쪽인지 정확히 가려 그 상태를 치료해야 합니다. 보충 산소를 쓰고 있다면 장비와 유량을 확인해, 증상이 저산소증이 아님을 먼저 가립니다. 흔한 증상은 다음과 같습니다.

• 시각 장애
• 의식 상실
• 머리가 띵하거나 어지러운 감각
• 저림
• 덥고 찬 감각
• 근육 경련

치료는 몸속 이산화탄소를 적정 수준으로 되돌리는 것입니다. 정상적으로 쉬는 것이 최선의 예방이자 최선의 치료입니다. 호흡 속도를 늦추는 것에 더해, 종이봉투에 숨을 쉬거나 소리 내어 말하면 과호흡을 이기는 데 도움이 됩니다. 호흡 속도가 정상으로 돌아오면 회복은 보통 빠릅니다.

중이와 부비동 — 하강 때 더 아프다

상승과 하강 때, 몸 빈칸에 있던 자유 기체는 몸 밖 공기압과 몸 안 공기압의 차이 때문에 팽창합니다. 팽창한 기체가 빠져나가지 못하면 빈칸 안에 압력이 쌓이고 통증이 납니다. 갇힌 기체 팽창이 귀 통증, 부비동 통증, 일시적인 청력 저하를 설명합니다.

중이(middle ear)는 두개골 뼈 안의 작은 빈칸입니다. 고막으로 바깥귀길과 막혀 있습니다. 보통 중이와 바깥의 압력 차는, 각 귀 안에서 목 뒤쪽으로 이어지는 유스타키오관(Eustachian tube)이 맞춥니다. 이 관은 대개 닫혀 있다가 씹기, 하품, 삼키기 때 열려 압력을 같게 합니다. 바깥 압력과 중이 압력이 조금만 달라도 불편합니다.

상승 때는 중이 공기압이 바깥귀길 공기압보다 커져 고막이 밖으로 불룩해질 수 있습니다. 조종사는 「먹먹함」과 「뚫림」이 번갈아 오면 이 압력 변화를 알아챕니다. 하강 때는 반대입니다. 바깥귀길 공기압은 오르는데, 고고도의 낮은 압력에 맞춰진 중이는 바깥귀길보다 압력이 낮습니다. 더 높은 바깥 압력이 고막을 안으로 불룩하게 합니다.

이 상태는 풀기가 더 어렵습니다. 부분 진공이 유스타키오관 벽을 조이기 때문입니다. 청력 민감도도 일시적으로 떨어집니다. 자주 아픈 이 상태를 푸는 방법은 콧구멍을 막고, 입과 입술을 닫은 뒤, 입과 코로 천천히 부드럽게 부는 것입니다. 그러면 공기가 유스타키오관을 통해 중이로 들어갑니다.

감기, 중이염, 인후통이 있으면 귀 압력을 맞추지 못할 수 있습니다. 그 상태로 비행하면 극도로 아프고 고막이 손상될 수 있습니다. 가벼운 충혈이면 점비액이나 비강 분무가 아픈 귀 폐쇄 위험을 줄일 수 있습니다. 어떤 약이든 쓰기 전에 AME에게 비행 능력에 영향이 없는지 확인합니다. (역주: 국내에서는 항공전문의사 또는 해당 항공신체검사 기준에서 비행 중 복용 가능 여부를 확인하세요.)

부비동 공기압도, 부비동을 비강과 잇는 작은 구멍을 통해 조종실 압력과 같아집니다. 감기나 부비동염 같은 상기도 감염, 또는 코 알레르기는 구멍 주위에 충혈을 만들어 압력 맞춤을 늦춥니다. 부비동과 조종실의 압력 차가 커지면 충혈이 구멍을 막을 수 있습니다. 이 부비동 폐쇄(sinus block)는 하강 때 가장 자주 생깁니다. 하강률을 늦추면 통증을 줄일 수 있습니다. 폐쇄는 각 눈썹 위의 전두동, 또는 양쪽 윗볼의 상악동에서 생깁니다. 보통 그 부비동 위에 극심한 통증이 납니다. 상악동 폐쇄는 윗니를 아프게도 합니다. 코에서 피가 섞인 점액이 나올 수 있습니다.

상기도 감염이나 코 알레르기가 있을 때 비행하지 않으면 부비동 폐쇄를 피할 수 있습니다. 충혈 완화 분무나 점비액은 부비동 구멍 주위 충혈을 줄이는 데 보통 충분한 보호가 되지 않습니다. 경구 충혈 완화제는 조종 수행을 떨어뜨리는 부작용이 있습니다. 착륙 뒤에도 부비동 폐쇄가 곧 풀리지 않으면 의사와 상의합니다.

공간정위상실 — 세 감각이 같이 쓴다

공간정위상실(spatial disorientation)은 공간에서 비행기의 위치, 자세, 움직임에 대한 정위가 없는 상태를 말합니다. 몸은 정위와 움직임을 알기 위해 함께 일하는 세 계통을 씁니다.

• 전정계(vestibular system) — 속귀 기관. 균형이 잡히는 방식으로 위치를 감지합니다.
• 체성감각계(somatosensory system) — 피부, 근육, 관절의 신경. 청각과 함께 중력, 느낌, 소리로 위치를 감지합니다.
• 시각계(visual system) — 눈. 보이는 것으로 위치를 감지합니다.

다음 편은 이 세 정보가 뇌에서 어긋나 생기는 공간정위상실과 반고리관부터입니다.

이 글은 미국 연방항공청(FAA)의 Pilot’s Handbook of Aeronautical Knowledge(FAA-H-8083-25B)(퍼블릭 도메인)를 번역·재구성한 시리즈입니다.