핵심 해설
이 문제는 호흡 생리의 기본 원리, 특히
흡기(inspiration) 과정에서 주 호흡근인
횡격막(diaphragm)의 역할을 이해하고 있는지 확인하는 문제예요.
핵심 개념 분석 (Key Concept)
호흡은 대기와 폐포 간의 기압 차이에 의해 이루어집니다. 흡기 시에는 흉강 내 압력을 대기압보다 낮춰 공기가 폐 안으로 들어오게 해요. 이 과정에서 주 호흡근인 횡격막이 수축하면 편평해지면서 아래쪽으로 내려가고, 이로 인해 흉강의 상하 직경이 증가하여 흉강 내 용적이 증가합니다. 용적이 증가하면 기체의 압력은 감소하는
보일의 법칙(Boyle’s Law)에 따라 흉강 내 압력과 폐포 내 압력이 모두 대기압보다 낮아집니다. 그 결과 대기와의 압력 차이로 공기가 폐 안으로 유입됩니다.
정답 근거 (Answer Rationale)
핵심! 보기 3번:
"흉강 내 압력이 대기압보다 낮아진다"가 정답입니다. 횡격막 수축 → 흉강 용적 증가 → 흉강 내 압력(흉막강 내 음압)이 더욱 낮아져 대기압(760mmHg)보다 낮아집니다. 이 압력 차이가 흡기의 직접적인 동력입니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
1.
갈비뼈가 아래쪽으로 내려간다: 혼동 주의! 이는
호기(expiration) 시 횡격막이 이완될 때 갈비뼈가 원래 위치로 돌아가며 내려가는 현상입니다. 흡기 시에는 외늑간근(External intercostal muscles)의 수축으로 갈비뼈가 위쪽과 바깥쪽으로 올라가면서 흉곽 전후 직경을 증가시킵니다.
2.
흉강 내 용적이 감소한다: 횡격막이 수축하면 아래로 내려가 흉강의 상하 길이가 길어져 용적이 증가하지 감소하지 않습니다.
3.
폐포 내 압력이 증가한다: 흉강 용적이 증가하면 폐포 내 압력은 오히려 감소합니다. 폐포 내 압력이 증가하는 것은 호기 말 또는 힘을 주고 내쉴 때입니다.
4.
복강 내 압력이 감소한다: 횡격막이 수축하여 아래로 내려가면 복강을 누르게 되어 복강 내 압력은 오히려 증가합니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
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호기(Expiration): 정상 호기는 수동적인 과정입니다. 횡격막과 외늑간근이 이완되고, 폐의 탄성 반동(elastic recoil)과 흉벽의 중력에 의해 흉강 용적이 감소하고 폐포 내 압력이 대기압보다 높아져 공기가 밖으로 나갑니다.
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강제 호기(Forced expiration): 배 근육(복직근, 내복사근 등)과 내늑간근(Internal intercostal muscles)이 수축하여 적극적으로 복강 내 압력을 높이고 갈비뼈를 내려 흉강 용적을 급격히 감소시킵니다.
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흉막강 내압(Intrapleural pressure): 정상 흡기 시에는 약 -6 ~ -8 mmHg, 호기 시에는 약 -2 ~ -4 mmHg로 항상 대기압보다 낮은 음압(negative pressure)을 유지합니다. 이 음압이 유지되어야 폐가 허탈되지 않고 팽창할 수 있습니다.
개념 정리: 흡기와 호기의 핵심 차이
| 구분 | 흡기 (Inspiration) | 호기 (Expiration) |
|---|
| 횡격막 | 수축 (편평해짐, 아래로 이동) | 이완 (돔 형태로 복귀, 위로 이동) |
| 흉강 용적 | 증가 | 감소 |
| 흉강 내 압력 | 감소 (대기압보다 낮아짐) | 증가 (대기압보다 높아짐) |
| 공기 이동 | 폐 안으로 유입 | 폐 밖으로 유출 |
| 주요 작용 근육 | 횡격막, 외늑간근 | (수동적) 횡격막 이완, 늑간근 이완 |
한눈에 비교!: 횡격막이 마비된 환자(예: 경수 손상)는 흡기 시 복부가 함몰되는
역설적 호흡(paradoxical breathing)을 보입니다. 횡격막이 수축하지 못해 복강 내용물이 위로 밀리지 않고, 복벽이 오히려 안으로 들어가면서 흉강 용적 증가가 제한됩니다.
국시 빈출 포인트: 흡기와 호기의 기전을 묻는 문제는 매우 기본이면서도 자주 출제됩니다. 특히 보일의 법칙(용적과 압력의 반비례 관계)과 호흡근(횡격막, 내/외늑간근, 복근)의 작용을 연결 지어 이해해야 합니다. "횡격막이 수축하면 흉강 내 압력은 어떻게 될까?"라는 질문에 즉시 '감소한다'고 답할 수 있어야 해요.