이건 몰랐지?

“딱 ! 한 잔만”

술을 마실 수 없다면 보약도 마다하는 이과학 씨. 오늘도 술자리의 유혹을 물리치지 못했다. 마실 때는 좋았지만 차가 골치다.

“금요일 밤이니 음주단속이 심할 텐데 ···” 과학 씨는 초콜릿 한 통, 알싸한 박하사탕을 깨물어 먹고, 구강청정제로 입가심까지 했다. “이 정도면 문제 없겠지”라며 자신 있게 음주측정기에 숨을 내뱉었다. 하지만 과학 씨의 예상과는 달리 음주측정기에는 빨간 불이 켜졌고, 경찰은 싸늘한 눈초리다. “술 냄새도 전혀 나지 않는데 무슨 까닭일까?”

과학 씨가 모르고 있던 것 하나.

그건 바로 음주측정기가 측정하는 것은 호흡 속에 있는 알코올 농도라는 사실.

입에서 나는 냄새는 감춰도 폐 속에 숨은 알코올까지 감출 수는 없는 것이다. 술을 마시면 체내로 들어간 알코올 성분이 호흡, 땀, 소변으로 배출되는 10%를 제외하고 나머지 90%는 위와 장에서 흡수된다. 장에서 흡수되어 혈액으로 들어간 알코올은 폐가 산소를 받아들이고 이산화탄소를 내보내는 과정에서 호흡과 함께 배출된다. 따라서 입에서는 술 냄새가 나지 않아도 음주 측정기에 길게 숨을 내뱉으면 폐 속의 알코올이 측정되는 것이다.

음주측정기는 내쉬는 숨 속의 알코올 양을 측정해 간접적으로 혈중 알코올 농도를 측정한다. 이때 혈중 알코올 농도는 혈액 100밀리리터 속에 몇 밀리그램의 알코올이 포함되어 있는가를 퍼센트 단위로 나타낸 것이다. 일반적으로 혈중 알코올 농도 0.05%가 되면 행동이 느려지고 주의력이 떨어지기 시작하며, 0.10%가 넘으면 균형감각과 판단능력이 현저하게 떨어진다. 0.30%가 넘으면 의식을 잃을 가능성이 있고, 0.50%가 되면 사망에 이를 수도 있다.

그렇다면 호흡 속에서 어떻게 알코올 성분을 분리해서 측정하는 것일까?

최초의 음주측정은 1939년 미국 인디애나 경찰에서 처음 시도됐다. 당시는 풍선처럼 생긴 플라스틱 주머니에 숨을 불어 넣었을 때 변하는 색깔의 정도를 보고 음주 여부를 판독했다. 풍선 모양의 주머니 안에는 다이크롬산칼륨과 황산을 실리카겔에 흡착시킨 물질이 들어 있는데, 음주측정 대상자의 날숨에 포함되어 나온 알코올은 산화되면서 적황색의 다이크롬산 칼륨을 녹색의 황산 크롬으로 바꾼다. 이 때의 색깔 변화를 통해 음주 여부를 확인할 수 있는 것이다.

물론 현재 경찰들이 사용하는 음주측정기는 풍선 모양이 아니다. 현대의 전자식 음주측정기는 날숨으로 나온 알코올이 연소 되면서 발생하는 전류의 크기를 측정하는 방식을 쓴다. 알코올 성분이 측정기 내 백금 양극판에 닿으면 아세트산으로 산화하면서 디스크에서 전류가 발생해 음극판으로 흐르게 된다. 이 전류의 양을 측정해 음주 측정 대상자의 혈중 알코올 농도를 알아내는데, 숨 속에 알코올이 많을수록 전류가 많이 발생된다. 이러한 방식의 음주측정기는 알코올의 반응을 통해 전기를 만들어내는 일종의 연료 전지라고 볼 수 있다.

알코올을 통해 전기를 발생시키는 음주측정 방식은 아인슈타인의 광양자 이론을 근거로 한 것이다. 광양자 이론은 빛이 여러 종류의 에너지를 가진 광양자(알갱이)로 이루어져 있으며, 그 중 에너지가 높은 푸른 광양자는 금속을 쬐면 금속 내의 전자를 튀어 오르게 한다. 즉 전기를 발생시킨다는 것이다.

이 원리를 음주 측정기에 적용한 셈이다. 날숨으로 나온 알코올은 측정기 내부에서 푸른 가스로 변하고 금속에 닿으면 전기 신호를 발생시키는데, 이 전기 신호를 측정하면 알코올 지수를 측정할 수 있는 것이다.

음주 측정에는 이 밖에도 알코올에 의해 흡수되는 적외선의 양을 측정하거나, 고온으로 가열된 반도체 금속 산화물 알갱이의 표면에 알코올이 흡착할 때 흐르는 전류의 변화를 이용하거나, 휘발성이 있는 기체의 분리 추출에 사용되는 기체 크로마토그래피(Gas Chromatography) 방법이 이용되기도 한다.

음주 측정은 ‘술 마시면 운전하지 않는다’는 규칙만 지키면, 복잡한 측정 방식과 기계가 필요 없는 일. 하지만 음주 측정과 관련된 신기술 개발과 제품 출시를 보면 그렇게 간단한 일은 아닌 모양이다. 휴대폰에 부착된 음주 측정기, 음주 측정 자동판매기와 음주 시 시동이 걸리지 않게 하는 기술 등 음주측정과 관련된 특허는 가장 활발한 특허 출원 분야다. 제아무리 뛰어난 발명품이라도, 과학기술의 힘으로는 음주 운전을 없애기 어려울 터. 인간의 의지가 없으면 실현 불가능하다.

음주운전 단속에 걸린 과학 씨가 새로 알게 된 또 하나의 사실.

구강청정제에는 알코올 성분이 들어 있기 때문에 음주측정기를 속이려다 오히려 더 심하게 걸릴 수 있다는 것이다. 측정기를 속일 계획을 세우기 보다는 술 마시면 운전대를 잡지 않는 습관을 들이는 편이 현명하지 않을까?