스쿠버다이빙 공기 품질을 어떻게 아나요?

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안녕하세요, 어썸 다이버 여러분 ^^ !

 

혹시 다이빙 하시면서 '부분압' 이라는 단어를 들어본 적이 있으신지요?

 

아마 엔리치드 에어(나이트록스) 코스를 이수하신 분들은 분명 기억에 남는 단어일 텐데요. 다이버라면 반드시 알고 있어야 하지만, 모두에게 익숙하거나 친숙하지 않은 단어, 부분압에 대한 얘기를 조금 하려 합니다.

 

이런 이론적인 내용들을 얘기가 골치 아프게 느껴지거나 꼭 알아야 되는지의 여부가 의심스러운 분들이 있다는 걸 잘 알고 있습니다. 머리 아프죠 --;

 

하지만, 제가 긴 글이나 어려운 말, 혹은 기타 등등의 재미 없는 얘기를 써도 끝까지 정독해 주시는 분들이 있다는 걸 알기에... 아무튼 최대한 알기 쉽고 재미 있게 써보겠습니다 ㅜㅜ 

 

흔히 농담처럼 얘기하는 말이 있습니다. 'It is not a rocket science' ^^; 

 

 

다이빙은 과학입니다. 

 

복잡한 수학과 물리적 이론이 물 속에 들어가는 행위를 하는 인간에게 적용이 됩니다. 비단 사람에게 뿐만이 아니라 다이버가 사용하는 장비 또한 복잡한 계산과 공식에 의하여 정밀하게 만들어 집니다. 호흡기 하나를 만드는데 들어가는 이론적인 내용은 아마도 누구에게는 확실히 로켓 사이언스처럼 느껴질 수도 있을 겁니다.

 

그렇지만 언제나 그 근간이 되는 건 정말 기초적인 물리 이론 입니다.

 

우리는 엄청난 장비 제작자나 개발자, 전문산업다이버가 아니기 때문에 엄청난 과학 기술이나 물리적 이론을 알아야 하는 건 아닙니다. 하지만 근간이 되는 기본 물리 이론은 반드시 알아야 하며, 그것을 무시해서는 안 됩니다.

 

왜냐하면, 사람이 물고기가 아닌 이상 물 속에 들어가게 되었을 때 그게 어떤 형태이던지 수압에 영향을 받게 되고 그 수압이라는 것이 사람에게 미치는 영향을 계산할 때 바로 말씀 드린 기본적 물리 이론이 적용이 되기 때문입니다. 때문에이 내용이 굉장히 중요합니다.

 

그래서 오픈워터 첫 시간에 '수압' 이라는 내용을 배우게 되는 것이죠.

 

이 내용은 아마 그리 어렵지 않으실 거라 생각 됩니다.

 

'바닷물 10m를 내려가게 되면 수압이 1 기압 만큼 증가하게 되어, 어떤 물체가 받게 되는 압력은 총 2 기압이 되고, 20m는 3기압... 이런 형식으로 계속 증가하게 된다.'

 

이 사실은 오픈워터 자격의 코스를 이수하신 분들은 다들 알고 있을 거라 믿습니다. 그리고 이 현상 때문에 다음과 같은 일이 일어나게 됩니다.

 

'압력이 2배로 증가하기 때문에 밀도도 2배로 증가하게 되고, 부피는 1/2로 줄어든다.'

 

이것도 어렵지 않으실 겁니다 ^^

 

이것이 바로 위에서 언급한 기본 물리 이론 입니다. 모두가 아는 사실, 아니 다이버라면 다들 알고 있는 사실이라 믿습니다.

 

그런데 위 사실이 다이버에게 미치는 영향에 대해서는 많은 사람들이 모르거나, 알고 있더라도 크게 인지하지 못 하거나, 무시하는 경향 혹은 말 그대로 그냥 그런가 보다, 정도로만 여기고 있는 경우를 많이 보았습니다. 심지어 강사라 할지라도요...;;

 

마치 이런 말처럼요.

 

'깊게 가면 공기를 당연히 빨리 쓰게 되지.'

 

모두가 알고 있는 사실입니다. 깊게 가면 공기를 빨리 소모하게 된다는 사실.

 

위에 말씀드린 내용, '수압이 증가하게 되면 그에 따라 기체의 밀도가 증가하게 되고 부피는 줄어들게 되어 바닷물 10m에서는 수면에서보다 2배 빠르게 공기를 소모하게 된다' 라는 사실 입니다.

 

부피가 절반으로 줄어들기 때문에 공기를 더 빠르게 소모하게 된다,라는 것은 실제로 다이버가 직접 겪게 되고, 눈으로 확인할 수 있는 사실이기 때문에 와닿는 경우가 많습니다. 아마 어드밴스드 교육을 수료 하셨다면 딥다이빙 시간을 통해 배우시고, 직접 체험해 보셨을 내용이죠.

 

그런데 여기에서 많은 분들이 간과하시는 사실이 있습니다. 바로 밀도가 증가한다는 사실이죠.

 

제가 말하려하는 부분압이 이것에 근간하게 됩니다.

 

실제로 이 현상 때문에 감압병도 발생하게 되고, 또한 공기 소모량이 증가한다는 사실도 이 밀도의 증가에 근간하게 됩니다. 

 

풀어 말하면,

 

'바닷물 10m를 내려가게 되면 수압이 증가하여 다이버가 받게 되는 압력이 2배로 늘어나게 되기 때문에 부피가 1/2로 줄어 들어서 다이버가 숨을 쉴게 되는 양이 1/2로 줄어 들게 된다.' 가 아닙니다.

 

'바닷물 10m를 내려가게 되면 수압이 증가하여 다이버가 받게 되는 압력이 2배로 늘어나게 되기 때문에 다이버가 들이쉬는 공기의 밀도가 2배로 증가하게 되어 수면보다 2배 빠른 속도로 공기를 소모하게 된다.' 입니다.

 

어차피 2배 빠른 속도는 같은 것 아니냐? 결과론 적으론 두 개의 표현에 큰 차이가 없게 들릴 수도 있습니다만, 이 이해하는 방식에 따라서 엄청난 차이가 있습니다.

 

가장 대표적인 예시가 enriched air, 나이트록스에 대한 질문 또는 오해 입니다.

 

'나이트록스를 하면 뭐가 좋은 가요? -> 물 속에서 더 오래 있을 수 있습니다.'

 

이 흔한 질문과 답변이 때론 커다란 오해를 낳곤 합니다.

 

'나이트록스의 장점은 무엇인가요?'

 

레크레이션 다이브 한계 내에서 쓰이는 스쿠버 탱크의 산소 함유율을 최대 40%까지 높여 사용함으로써 일반 공기통이 갖게 되는 무감압 한계 시간보다 더 긴 무감압 한계 시간을 제공하는 것 입니다.(다른 장점도 더 있지만 논의와 벗어나는 부분이 있기에 생략)

 

이 장점에 대한 설명이 조금 복잡하게 들릴 수도 있습니다. 그래서 그냥 물 속에서 더 오래 있을 수 있다, 라고 함축하여 쉽게 얘기할 수 있지만 나이트록스 탱크 자체가 늘려 주는 것이 다이빙 시간이 아니라 무감압 한계 시간 임을 헷갈리시면 안 됩니다.

 

그럼 그 무감압 한계 시간을 어떻게 늘리냐? 일반 공기의 산소 비율을 높이게 되면(최대 40%) 반대로 다른 구성물의 비율은 떨어질 수 밖에 없습니다. 그래서 공기 중에 약 80%를 차지하고 있는 질소의 비율이 떨어지게 되는 것이죠. 이 질소 때문에 감압병이 생기고 그것 때문에 무감압 한계 시간이 정해지게 되는 것이니 이 질소의 비율을 떨어뜨려서 더 긴 무감압 한계 시간을 제공할 수 있는 것 입니다.

 

흔히 생각하는 산소가 많으니 공기를 덜 쓰게 된다라던가, 더 오래 쓸 수 있다라는 설명이랑은 조금 다르죠. 왜냐하면 이 설명은 자칫 산소는 아무런 문제가 없다라는 잘못 된 인식을 가지게 할 수 있기 때문입니다.

 

비율이 높은 산소는 오히려 질소보다 더 큰 문제를 야기할 수 있습니다. 그래서 꼭 나이트록스 자격을 취득한 후에 나이트록스 탱크를 사용하셔야 합니다.

 

왜냐하면, 위에 설명 드린 부분압이 변하게 되기 때문 입니다.

 

일반적으로 공기 구성 물질과 비율은 질소 78%, 산소 21%, 기타 구성 1%(소수점 단위 제외 근사치) 입니다.

 

하지만 산소 40%의 비율로 맞춰진 나이트록스 탱크를 사용하게 된다면 그 안의 구성비는, 질소 59% 산소 40% 기타 1% 이런 식으로 되게 됩니다.

 

위 탱크를 가지고 30m에서 다이빙을 하게 된다면, 그 때 다이버는 4기압 압력 하에서 숨을 쉬게 되기 때문에 수면에서보다 4배 더 밀도 높은 공기를 흡입하게 되고, 그렇기에 한 번 숨을 들이 쉴 때마다 질소 236%, 산소 160%, 기타 4%(이것을 부분압으로 표현하면 2.36, 1.6, 0.04 단위 ata가 됨) 만큼을 들이 쉬게 되는 것 입니다.

 

알기 쉽게 풀어 설명한다고 하였습니다만, 일반적으론 도저히 불가능한 일이 압력 하(물 속)에선 발생하게 되는 것이죠.

 

일반 공기를 한 번 볼까요?

 

질소 78% 산소 21% 기타 1%를 30m에서 들이쉰다면, 그 비율은 질소 312% 산소 82% 기타 4%가 됩니다. 그래서 30m 이상 수심에선 질소 마취가 쉽게 나타나는 것이죠. 그 이전 수심에선 잘 나타나지 않고, 질소 마취 현상이 나타났을 때 조금 상승하면 풀리는 이유도 수심에 따라 질소 농도가 차이가 나기 때문 입니다.

 

위의 차이에서 처럼 다이버는 다이빙을 하면서 농도 높은 공기를 흡입 하게 됩니다. 그리고 그에 따른 위험도 감수를 해야 함을 잘 알고 있죠. 왜냐하면 어느 정도까지의 농도 높은 공기(기체)는 큰 이상 없이 사용할 수 있음을 알고 있으니까요.

 

다만, 여기에서 '어느 정도까지가 이상이 생기지 않는 정도이냐?' 가 문제입니다.

 

도대체 얼마까지가 허용 한도이고, 어느 정도까지는 괜찮고 어느 정도에서부턴 안 괜찮은 것인가?

 

흔히 이 질문을 간과하곤 합니다.

 

알려지길, 사람에 따라 개인 차는 있지만 보통 질소는 3.0(300%) 정도 혹은 그 이상에서 대뇌에 마취 효과를 일으킨다고 알려져 있습니다. 산소는 1.6(160%) 정도가 되면 인체에 치명적인 영향을 끼치게 됩니다. 이 한계에 대해선 코스 등을 통하여 많이 설명 되어져 왔고 설명할 수 있기에 여기에서 줄이겠습니다.

 

그렇다면 다른 것들은 어떠한가? 오늘의 핵심 질문 입니다. 사실 이 얘기를 하려다 보니 이렇게 길어지게 되었죠.

 

기타 1%인 이것들은 과연 인체에 영향을 미치지 않는가? 입니다.

 

정답부터 얘기하자면, 예, 미치지 않습니다. 입니다.

 

공기 중의 기타 구성물들을 살펴보면,

 

1. 질소 : 78.084%

2. 산소 : 20.946%

3. 아르곤 : 0.934%

4. 이산화탄소 : 0.032%

기타 네온, 헬륨, 메탄, 크립톤, 크세논, 수소,일산화탄소,산화질소 등

 

이렇습니다. 위의 기타 구성물들은 그 양이 적고 농도가 높아지더라도 인체에 미치는 영향이 미미합니다.

 

그렇지만 일산화탄소는 어떨까요?

 

특히 무색, 무취, 자극이 없이 체내의 세포와 결합하는 일산화탄소는 산소보다 적혈구와의 결합력이 250배 높아 결국 체내에 산소 공급에 지장을 주어 폐와 뇌, 심장에 손상을 주어 사망에 이르게 만듭니다.

 

일반적으로 일산화탄소 중독은 흡입하는 시간에 따라 다르지만, 대기 중 일산화탄소 함유율이 0.01%(100ppm) 에서 일어나고, 0.15%(1500ppm)에선 사망에 이르게 된다고 알려져 있습니다.

 

일반적으로 공기 중에서 일산화탄소는 미미한 양 입니다.

 

하지만, 일산화탄소의 비율이 높아질 때가 있습니다. 바로 스모그 현상이 일어날 때 입니다.

 

들어 보셨는지 모르겠습니다만, 만약 바람도 불지 않는 날에 마닐라 시내 한복판이나 세부 시티 한복판에서 충전한 공기통을 가지고 다이빙을 하면 죽는다라고 농담처럼 얘기합니다... 그런데 정말 그런다면 그게 사실이 될 수도 있습니다. 서울 시내 한복판도 예외는 아니겠지만요.

 

요즘 한국에선 미세먼지 농도를 표기하고 있는 것으로 알고 있습니다만, 예전엔 그 대기 오염 전광판 이란 것이 있어서 오염 정도를 표기할 때 일산화탄소 농도를 표시하곤 했습니다. 표기가 바뀐 이유는 오염물질의 정도와 일상생활에 미치는 정도 등이 변하고, 사실 복잡하게 그런 것들을 일일이 구분할 필요가 없어서 그런 것이겠지만요.

 

저희는 지금 미세먼지 얘기를 하는 것이 아니기에, 다시 일산화탄소로 돌아가겠습니다. 대도시의 오염된 공기는 일반 대기가 가지고 있는 일산화탄소의 양보다 훨씬 많은 양의 일산화탄소를 함유하고 있습니다. 예를 들면, 오늘 서울의 일산화탄소 농도는 0.3ppm 입니다. 이 정도는 인체에 거의 영향을 미치지 않습니다.

 

심각한 매연, 스모그 현상... 생각만 해도 싫습니다. 그렇지만 그 공기를 마신다고 당장 죽지는 않습니다. 잔기침 또는 알레르기 성 반응, 기타 등등 같은 일이 일어날 수는 있지만요. 일반적으론 공기가 어느 정도 오염이 되었다고 하더라도 그 공기를 들이마시는 것보다 담배 피는 것이 몸에 더 안 좋은 영향을 미칩니다.

 

하지만!

 

그 공기를 가지고 다이빙을 하는 경우에는 다릅니다.

 

 

예를 들어, 0.3 ppm의 일산화탄소 농도를 가진 공기통으로 30m에서 다이빙을 하게 되면 다이버는 한 번에 1.2 ppm만큼의 일산화탄소를 흡입하게 되는 것 입니다.(위에 설명한 부분압에 대한 예시 참조)

 

그렇지만 만약 그게 1ppm의 농도라면 4ppm이 되겠죠. 2008년 기준 압축 공기 세계 표준은 호흡 기체 중 일산화탄소 비율을 5-10ppm으로 권장하고 있습니다. 왜냐하면, 5ppm의 일산화탄소의 공기를 들이 쉬며 심한 노동을 하였을 경우 체내의 일산화탄소 비율이 3.5%로 증가하게 되기 때문입니다. 이 3.5%라는 것은 반복적인 노출이 되었을 때 돌이킬 수 없는 신체 손상을 일으킬 수 있는 정도입니다.

 

http://www.lni.wa.gov/safety/GrantsPartnerships/SHIP/awardees/UWAirBreathing/BreathingAirQualitySamplingTesting.pdf

 

<워싱턴 대학 연구보고서>

 

보고서 내용처럼 압축 공기는 이 일산화탄소 외에도 많은 것들이 문제가 될 수 있습니다. 사실 아이스 다이빙을 하는 경우에는 공기내 수분 함량이 훨씬 더 중요하게 됩니다. 같은 상황에서 누구 호흡기는 얼고 누구 호흡기는 안 얼고, 같은 호흡긴데 누구 것은 얼고 누구 것은 안 얼고... 뽑기를 잘 못 한 것이 아니라 탱크를 잘 못 골랐을 확률이 더 높습니다. 그 외에 컴프레셔에 오일이 섞여 들어가는 경우도 있고... 등등

 

하지만 왜 이 일산화탄소에 대해서 말씀을 드리느냐, 바로 모든 다이버에게 특히 필리핀에서 다이빙 하는 다이버에게 직면하여 있는 문제이기 때문입니다.

 

오염된 공기에선 냄새가 난다. 맛이 난다...

 

감히 말씀드리지만 그런 공기통으로 다이빙을 하셨다면, 이미 폐 등 각 장기에 영향을 받은 상태라고 생각하셔도 무방하다고 여깁니다.

 

오염이 돼서 공기에 맛이 느껴지고 이상한 냄새가 난다... 그런 압축 공기를 가지고 압력 하(물 속)에서 숨을 쉰다... 위에 말씀 드린 것처럼, 지상에선 아무런 영향이 없는 공기일지라도 압력 하(물 속)에선 얘기가 다릅니다.

 

그렇게 오염이 되어 냄새가 나고 맛이 느껴지는 공기... 일산화탄소는 맛이 없습니다. 무색,무미,무취, 무자극 입니다. 그 맛이라던지 냄새는 컴프레셔 오일이 섞여 들어갔거나, 탱크가 썩었거나, 기타 등등의 요인으로 맛 또는 냄새가 나게 되는 것이지요. 단순히 일산화탄소의 높은 함량 자체는 판독기 또는 검출기를 사용하지 않는 이상 모릅니다. 

 

그 탱크로 다이빙을 하면서 또는 하고 난 뒤, 두통이나 구토 등의 증상이 나타나지 않는 이상은 의심하기 조차 힘듭니다. 그러니 그렇게 냄새나 맛이 느껴지는 공기로 다이빙을 했다면 안 죽은 것을 다행으로 여겨야 할 정도로 이미 심각한 오염이 일어난 상태라는 것이지요.

 

그런 오염된 공기, 공기통이 발생하는 원인을 살펴보면, 부적절한 설치, 소모품(필터)의 미교체 또는 불량, 청소 또는 점검 불량 혹은 소홀, 관리 부주의 또는 소홀... 등 해야할 조치들을 다하지 않아서 생기는 일 입니다. 최선의 상태를 가정해도 최악의 결과가 예상 되는 일 입니다.

 

그렇게 오염이 된 공기통이 존재하는 곳이라면 당장 다이빙을 중단하고 다시는 이용하시지 말라고 말씀 드리고 싶습니다.

 

그런 곳은 알면서도 다이버 자체를 무시하며 괜찮다고 하는 곳 입니다.

 

몰랐다면, 다이버로서의 기본적인 자격조차 없는 곳 입니다.

 

공기 품질을 어떻게 아나요?

 

사실 저로서도 여러분들에게 쉽게 설명할 방법이 마땅치 않습니다.

 

하지만 필리핀에 있으면서 여러 번, 보홀에서도 물론 제가 직접 위와 같은 경험을 하고 사태의 심각성을 알리고자 이렇게 긴 글을 쓰게 되었습니다.

 

믿을 수 있는, 평판 좋은 곳을 이용해라. 그렇다면 그 곳은 그만큼 관리를 하는 곳이다.

 

오픈워터 책에 나오는 얘기 입니다. 오늘은 여기에 덧붙여 한 마디 더 하려 합니다.

 

여러분의 평가 기준을 높이십시오. 아무리 체험다이빙만 한다 하더라도요.

 

http://cafe.naver.com/mlots/1069

 

감사합니다.

 

-AWESOME-