음주측정기
음주측정기(飮酒測定器, breathalyzer)는 사람이 내쉬는 공기 속에 들어 있는 알코올의 양을 측정해 혈중 알코올 농도를 알아 내는 기기이다.
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개요[편집]
음주측정기는 혈중 알코올 농도를 측정해 주는 기기이다. 1939년 미국 인디애나주 경찰이 처음 사용했다. 이후 다양한 형태의 음주측정기가 등장하였는데, 초창기에는 풍선과 비슷한 플라스틱 주머니와 결정이 들어 있는 고무 튜브 측정기가 많이 사용되었다. 이 측정기는 측정 대상자의 날숨을 주머니 속에 불어넣으면, 결정 색상이 튜브에 표시된 색상으로 변하도록 함으로써 혈중 알코올 농도를 알아내는 원리를 이용한 것이다. 사람이 술을 마시면 체내로 들어간 알코올 성분은 위와 장에서 흡수된다. 그중 10% 정도는 소화되지 않은 채 호흡·땀·소변 등에 섞여 밖으로 배출된다. 나머지 90%는 알코올 분해효소에 의해 간에서 산화되면서 아세트산으로 바뀌어 체내에 에너지를 공급한 뒤, 다시 이산화탄소로 분해되어 호흡으로 배출된다. 사람이 내쉬는 숨 속에 들어 있는 알코올은 장에서 흡수되어 혈액으로 들어갔던 알코올의 일부분이다. 즉 피 속에 들어 있던 알코올의 일부가 공기와 섞여 몸 밖으로 나온 것이다. 따라서 숨 속에 들어 있는 알코올의 양을 측정하면 혈중 알코올 농도도 알 수 있다. 음주측정기는 내쉬는 숨 속에 들어 있는 알코올 양을 측정함으로써 혈중 알코올 농도를 알 수 있도록 고안된 장치이다.[1]
역사[편집]
초기의 음주 운전 단속은 우습게도 냄새를 맡는 방법이었다. 경찰관들이 지나가는 차들을 세워 놓고 운전자의 입에서 술 냄새가 나는지 확인하고, 냄새가 나면 차에서 내리게 해 일정 거리를 반듯하게 걸어 보게 함으로써 취한 정도를 가늠했다. 하지만 이 방법은 판단하는 사람에 따라 결과가 천차만별일 수밖에 없고, 같은 양의 술을 마시더라도 사람에 따라 취하는 정도가 다르기 때문에 공정한 판단을 내릴 수 없었다. 또한 방법이 매우 비위생적이라는 문제도 있었다. 따라서 냄새를 확인하는 방식은 곧 폐지되고 이후에 '호흡식' 음주측정기가 보급되었다.[2] 1954년 인디애나 주의 경찰인 로버트 보르켄슈타인은 술에 취한 상태를 과학적으로 증명해 줄 수 있는 휴대용 음주 측정기를 발명했다. 술을 마시면 혈액에 포함된 알코올 중 일부가 증발하여 폐포 내의 점막으로 이동한다. 음주 측정기는 폐포에서 측정된 알코올 농도와 혈액에서 측정된 알코올 농도 간의 직접적인 관계를 보여주었다. 측정 대상자가 풍선을 불면 풍선 안의 내용물을 화학적 솔루션(단색광으로 색상의 변화를 감지함)을 통해 공기 중으로 방출하면서 음주 수치를 측정했다. 색상의 변화 범위는 호흡 내 알코올 비율과 관련이 있었다. 보르켄슈타인의 음주 측정기는 1936년 롤라 하저가 개발하여 특허를 취득한 음주 미터기(drunk-o-meter)로 대체되었다. 음주 미터기는 전문 실험실에서 분석된 표본 호흡에 의존했다. 음주 측정기가 등장하기 이전에는, 음주 여부를 측정하기 위해 경찰이 음주 용의자의 신체 상태를 관찰했으므로 증거가 법정에서 잘 받아들여지지 않았다. 성별, 몸무게, 신진대사로 인해 동일한 양의 알코올을 소비한 개개인들 사이에서도 결과값이 다양하게 변화한다는 비난이 있었지만, 음주 측정기는 법적 증거의 성립요건을 만족시켰다. 1964년 보르켄슈타인은 혈중 알코올 농도가 0.08퍼센트인 운전자의 경우 술에 취한 것으로 간주해야 한다고 주장한 연구물을 발행했다. 1980년대에 이르러 화학물질을 기반으로 음주 여부를 측정하던 장치에 적외선 기술을 사용하게 되었다. 협대역 적외선 빛과 파장은 알코올에 흡수되는데, 이를 활용하면 음주를 측정할 수 있다. 음주 용의자의 표본 호흡에서 흡수되지 않은 적외선의 양을 파악하면 정확한 알코올 농도를 파악할 수 있다.[3]
기술[편집]
전기화학 측정[편집]
주로 사용되었던 음주 측정 방식은 전기화학적 측정 방법이다. 반도체 성질을 가진 금속 산화물을 전극으로 사용하여 음주측정기를 만들 수 있다. 이런 종류의 측정기는 날숨에 포함된 에탄올 기체가 금속 산화물 전극 표면에 닿으면 그것의 전도도(conductivity)가 변하는 성질을 이용한 것이다. 전극 표면에 흡착된 산소가 에탄올과 반응하면 전극의 전도도가 증가한다. 에탄올 기체의 농도에 비례하여 산화물 전극의 전도도가 증가한다. 전도도의 변화를 측정할 기기에서는 전압의 변화로 읽을 수 있도록 되어 있는 것이 보통이다. 또 측정기 내부의 전자 장치(chip)에는 측정된 전압과 혈중 알코올 농도의 상관관계에 대한 기본 자료가 들어 있기 때문에 측정하자마자 즉시 음주 여부를 판별할 수 있는 것이다. 이런 종류의 측정기는 비교적 저렴하게 만들 수 있지만 다른 원리를 사용하는 음주측정기와 비교할 때 정확도와 정밀도가 떨어지는 단점이 있다. 그것은 측정기 특성상 소독에 사용된 에탄올은 물론 다른 기체에 대해서도 전도도 변화를 일으킬 가능성이 있기 때문이다. 그러므로 선택적으로 음주운전자의 폐에서 빠져나온 에탄올만을 검출하는 것은 쉽지 않다. 그런데 측정결과가 가양성(false positive, 가짜양성)이면 다시 측정하여 바로 잡을 수 있으니 문제는 없다. 그러나 가음성(false negative, 가짜음성)일 경우에는 문제가 심각해진다. 가음성이란 실체 측정결과는 기준을 넘었지만 그 결과를 기준 이하라고 판단하는 것을 말한다.
또 다른 종류의 전기화학 원리를 사용하여 만든 음주 측정기가 있다. 그것은 연료(에탄올)가 한 전극에서 산화되고, 산소가 또 다른 전극에서 환원되는 연료전지의 원리를 이용한 것이다. 한 쪽 전극에서 날 숨의 에탄올이 아세트알데히드 혹은 아세트산으로 산화되면, 그때 생성된 전자는 외부 회로를 통해 다른 쪽 전극으로 이동한다. 다른 쪽 전극에서는 측정기로 흡입된 산소와 전자가 반응에 참여하여 물이 생성된다. 이 때 발생하는 전자의 흐름, 전류는 에탄올의 농도에 비례한다. 그러므로 전류의 양(혹은 전류를 변환한 전압)을 측정하면 에탄올의 양을 알 수 있는 것이다. 이런 종류의 측정기는 사용 빈도에 따라 전극이 오염되는 문제가 발생할 수 있다. 전극의 오염은 측정에 매우 민감하게 영향을 미치므로 측정기를 주기적으로 교정(calibration)해 주어야 한다. [4]
분광학 측정[편집]
분광학 방법을 이용하는 측정기는 에탄올 혹은 측정과 관련된 화학물질이 빛을 흡수하는 성질을 이용한다. 우선 에탄올은 적외선 영역의 빛을 흡수하는 특징이 있다. 에탄올의 적외선 스펙트럼을 보면 에탄올이 흡수하는 파장은 여러 개가 있으며, 그 중에서 약 8-10 μm(1000-1250 cm-1)의 파장을 매우 강하게 흡수한다. 그러므로 이 파장을 측정기의 광원으로 사용하고 적외선 검출기를 연결하면 측정기를 만들 수 있다. 빛이 통과하는 길에 에탄올이 있을 때와 없을 때 적외선 검출기에 도달하는 빛의 양을 측정하여 에탄올을 농도를 알아내는 것이다. 측정기로 불어 넣는 날 숨에 에탄올이 있으면 에탄올이 빛을 흡수하기 때문에 적외선 검출기에 도달하는 빛의 양은 줄어든다. 그 줄어드는 크기는 에탄올의 양에 비례하게 된다. 감소하는 빛의 양은 편리하게 전압으로 표시될 수 있고, 그것은 에탄올의 농도, 결국에는 혈중 알코올 농도로 변환되어 알려주므로 현장에서 음주 여부를 판단할 수 있는 것이다. 에탄올에만 감응할 가능성이 매우 높아서 선택성이 높은 측정기이다.
또 다른 종류의 분광학 방법을 이용한 측정기는 에탄올과 화학반응이 진행되면 색이 변하는 원리를 이용한 것이다. 그 측정기 내부에는 pH가 산성인 중크롬산 포타슘(K2Cr2O7) 용액이 들어 있다. 에탄올이 그 용액에 녹아서 중크롬산 이온(Cr2O72-)과 반응하면 용액의 색이 변한다. 에탄올과 반응하기 전 용액은 붉은 오렌지 색을 띤다. 그런데 반응 후 용액은 초록색으로 변한다. 에탄올과 반응하면 크롬 이온의 산화수가 변경되어 용액의 색이 변하는 것이다. 즉 Cr6+ 이온이 Cr3+이온으로 변하면서 그에 따라 색이 변하는 것이다. 반응하는 에탄올의 양이 증가할수록 용액은 좀 더 진한 초록색을 띤다. 한편 붉은 오렌지 색(550-620 nm)을 띠는(observed) 용액은 푸른 자주 색(420-470 nm)을 흡수(absorbed)하며, 초록색(500-520 nm)으로 보이는 용액은 빨간색(680-780 nm)을 흡수한다. 그러므로 측정기는 초록색 용액이 흡수하는 파장 범위(680-780nm)에서 가장 잘 흡수되는 하나의 파장을 광원으로 사용한다. 그 다음에 진행되는 것은 적외선 측정기의 원리와 같다. 즉 날 숨에 포함된 에탄올이 많을수록 더 많은 빛을 흡수하기 때문에 검출기에 도달하는 빛의 양은 줄어들 것이고, 줄어드는 정도는 에탄올의 양에 비례한다. 이런 측정기도 오차가 큰 것이 흠이다. 그것은 날 숨에 포함된 수 많은 기체 화학물질 가운데 중크롬산 이온과 반응하여 용액의 색 변화를 일으킨다면 에탄올의 농도가 높다고 측정이 될 것이기 때문이다. 가양성 판정이 되는 것이다. 같은 양의 술을 마셨더라도 측정되는 알코올 농도는 사람마다 다를 수 있다. 그것은 개인의 알코올 분해 속도 차이와 중크롬산 이온으로 산화될 수 있는 화학물질이 날 숨에 얼마나 많이 포함되어 있는 것에 달려 있기 때문이다. 다른 측정기와 마찬가지로 연속적으로 측정할 경우 측정기의 피로(fatigue)때문에 오차가 발생할 수 있다. 그러므로 측정할 때 마다 일정한 시간 간격을 두고 측정을 하며, 때때로 검증도 필요하다.[4]
비접촉 감지[편집]
비접촉 감지기는 운전자의 일상적 호흡을 통해 체내 알코올 성분을 감지한다. 경찰관이 70㎝ 길이 막대기 끝에 감지기를 달아 운전석 창문 너머로 넣으면, 감지기는 운전자 얼굴에서 30㎝ 떨어진 위치에서 약 5초간 운전자가 내뱉은 숨을 채취한다. 이때 알코올이 감지돼 감지기 경고 램프에 불이 들어오면, 그 다음엔 일회용 빨대가 달린 음주측정기로 운전자의 정확한 혈중 알코올 농도를 측정하는 것이다. 기존에 사용되던 접촉식 감지기는 '운전자가 숨을 세게 불 때 튄 침이 기기나 경찰관 손에 묻어 바이러스 전염 우려가 있다'는 지적이 나오면서 2020년 1월 28일부터 사용이 중단됐다. 운전자가 차 안에서 알코올 성분이 든 손소독제를 사용하거나, 술을 마신 동승자가 있는 경우에도 알코올 성분이 감지될 정도로 센서의 민감도가 높다. 알코올이 감지되면 음주측정기를 통해 혈중 알코올 농도까지 확인한다.[5] 음주 측정 방법에는 이 밖에도 알코올에 흡수되는 자외선 양을 측정하는 방법, 휘발성 있는 기체의 분리 추출에 사용하는 기체 크로마토그래피(Gas Chromatography) 방법 등이 있다.[6]
처벌 기준[편집]
대한민국의 음주 처벌 기준은 혈중 알코올 농도 0.05% 이상이다. 혈중 알코올 농도는 혈액 속의 알코올 농도를 %로 나타낸 것으로, 일정 부피의 혈액에 포함된 에탄올의 질량으로 표현된다. 만약 혈중 알코올 농도가 0.05%라고 하면, 혈액 100ml에 0.05g의 에탄올이 포함되어 있다는 것을 의미한다. 혈중 알코올 농도는 (주류의 알코올농도(%) X 마신 양(mL) X 0.8)÷ (0.6 X 체중(kg) X 1000) 로도 계산할 수 있다. 보통 체중 70kg의 성인 남성이 맥주 1,000cc를 마시게 되면 혈중 알코올 농도가 0.086% 정도이다. 하지만 사람마다 알코올을 흡수하는 능력과 해독 속도도 다르기 때문에 이것이 절대적인 기준은 아니다. 일본의 경우 음주운전 적발 시 주류를 제공하거나 권한 사람까지도 벌금형에 처한다. 독일의 경우 약 180만 원의 벌금과 몇 개월간의 월급도 수취한다. 튀르키예의 경우 적발 즉시 음주운전자를 순찰차에 태워 시 외곽 30km 지점으로 태워가 내린 후 귀가하도록 조치한다. 택시 등 다른 교통수단을 활용하지 못하도록 경찰이 계속해서 감시까지 한다. 노르웨이의 경우 혈중 알코올 농도 기준 수치는 0.02%이며, 적발 1회 시 3주간 구금된 상태로 힘든 노역을 시키고 1년간 면허정지를 한다. 적발 2회 시에는 평생 면허정지에 처한다.[6]
속설[편집]
음주 시 우황청심환이나 초콜릿을 먹거나 가그린을 하면 음주측정기를 피할 수 있다는 속설이 있다. 하지만 이러한 속설은 잘못된 것이라는 연구 결과가 나왔다. 또 소주 1병을 마신 뒤 주취 한계치를 벗어나는 데 8시간이나 걸리는 것으로 조사됐다. 삼성화재 부설 삼성교통안전문화연구소는 남성 33명, 여성 46명 등 총 79명을 대상으로 국립과학수사연구소에 의뢰해 분석한 '음주 후 혈중 알코올 농도 소거 속도 측정 결과'에 결과에 따르면 음주 2시간 후 솔잎, 우황청심환, 초콜릿, 가그린 등을 복용했을 때 음주측정기에 미치는 효과를 비교한 결과 우황청심환과 초콜릿의 경우 이들의 복용 전후 음주측정기 측정치 차이가 각각 0.002%와 0.001%로 거의 변화가 없었다. 가그린은 복용 후 오히려 0.007%가 높게 나타나 음주 단속 회피 방법이라는 것은 속설에 불과하다. 혈중 알코올 농도의 시간당 평균 하락률은 0.0174%(±0.0049%)로 소주 1병을 마신 후 최소 8시간이 경과해야 주취한계치인 0.05%를 벗어날 수 있는 것으로 조사됐다. 체중 65㎏의 성인이 음주 후 혈중 알코올 농도가 최고점에 도달하는 시간은 소주 2.5잔 기준 음주 30분 후, 소주 5잔은 30분에서 35분 사이, 소주 1병은 40분에서 45분 사이였다. 성별로는 소주 1병을 마신 경우 남성이 여성보다 혈중 알코올 농도가 낮아지는 속도가 16% 정도 빨랐으나 소주 5잔을 마신 경우에는 오히려 여성이 32%정도 빨랐으며 30대 이상 음주자가 20대 이하보다 5%정도 빨랐다.[7]
오차[편집]
음주측정기 자체가 갖고 있는 오차로 인해 면허정지를 받는 사람들이 간혹 있다. 2002년, 법원이 경찰의 음주측정기 자체가 갖고 있는 오차를 인정, 음주운전 혐의로 기소된 피고인에게 무죄를 선고한 판례도 존재한다. 이번 판결은 음주 측정 결과 혈중 알코올 농도가 0.05%를 기준으로 오차범위 내에 있는 경우 음주운전으로 처벌하는 것은 부당하다는 것으로, 당시 오차를 고려하지 않는 경찰의 무분별한 음주단속 관행에 제동을 걸 것으로 기대되었다. 대법원 형사3부는 음주운전 혐의로 기소된 이모씨(32)에 대한 상고심 선고공판에서 검사의 상고를 기각하고 이씨에게 무죄를 선고한 원심을 확정했다. 재판부는 판결문에서 "영국 라이온(Lion)에서 제작한 모델번호 SD-400의 이 사건 음주측정기는 5%의 편차율을 가지므로 0.05%의 측정치는 0.048%부터 0.052%까지 될 수 있는 가능성을 가지고 있다는 점이 인정된다"며 "따라서 음주측정기에 의한 혈중 알코올 농도 측정치가 0.05%라는 사실만으로는 피고인이 음주상태에서 운전을 했다고 단정하기 어렵다고 판단, 무죄를 선고한 원심은 정당하다"고 밝혔다. 이씨는 2001년 혈중 알코올 농도 0.05%의 주취상태에서 운전한 혐의로 기소돼 1심에서는 유죄가 인정돼 벌금 100만 원을 선고받았으나, 2심에는 무죄를 선고받았다.[8]
각주[편집]
- ↑ 〈음주측정기〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 〈크로마토그래피로 더욱 정확해진 음주측정기〉, 《네이버 지식백과》
- ↑ 잭 챌리너, 〈음주 측정기〉, 《죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001》
- ↑ 4.0 4.1 ihyeo55, 〈음주 측정기의 화학〉, 《네이버 블로그》, 2020-07-14
- ↑ 이동휘 기자, 〈'후~' 안 불어도 되는 음주측정기… 비결은 알코올 센서〉, 《조선일보》, 2020-04-20
- ↑ 6.0 6.1 한돈규 에디터, 〈음주 측정기의 원리와 음주처벌 기준〉, 《엘지케미토피아》, 2015-02-27
- ↑ 〈초콜릿 등이 음주측정에 도움 속설 잘못〉, 《기호일보》, 2002-10-31
- ↑ 정성윤 기자, 〈음주측정기의 오차인정 무죄 선고〉, 《법률신문》, 2002-01-22
참고자료[편집]
- 〈크로마토그래피로 더욱 정확해진 음주측정기〉, 《네이버 지식백과》
- 〈음주측정기〉, 《네이버 지식백과》
- 잭 챌리너, 〈음주 측정기〉, 《죽기 전에 꼭 알아야 할 세상을 바꾼 발명품 1001》
- 한돈규 에디터, 〈음주 측정기의 원리와 음주처벌 기준〉, 《엘지케미토피아》, 2015-02-27
- 이동휘 기자, 〈'후~' 안 불어도 되는 음주측정기… 비결은 알코올 센서〉, 《조선일보》, 2020-04-20
- ihyeo55, 〈음주 측정기의 화학〉, 《네이버 블로그》, 2020-07-14
- 〈초콜릿 등이 음주측정에 도움 속설 잘못〉, 《기호일보》, 2002-10-31
- 정성윤 기자, 〈음주측정기의 오차인정 무죄 선고〉, 《법률신문》, 2002-01-22
같이 보기[편집]
