테크니컬 다이빙의 소개 - 2. 나이트록스 다이빙 (2015.1/2월호)

지난 호에서는 테크니컬 다이빙 전반에 대한 이해와 교육 등에 대한 내용을 개략적으로 소개하였다. 이번 호에서는 테크니컬 다이빙의 기초 단계인 나이트록스 다이빙에 대하여 좀더 자세하게 소개한다.

 

제2부 나이트록스 다이빙

나이트록스(EANx) 란?
나이트록스(NITROX)란 질소(Nitrogen)와 산소(Oxygen)의 합성어로 질소와 산소의 혼합기체를 말한다. 따라서 우리가 호흡하는 공기 역시 21%의 산소 성분을 갖고 있는 나이트록스이다. 그러나 나이트록스 다이빙이라고 하면 일반적으로 21% 이상의 산소 성분을 포함하는 나이트록스를 사용하기 때문에 공기보다 산소의 함유량을 높였다는 의미로 EANx(Enriched Air Nitrox)이라고 표현한다.


EANx의 마지막 x는 산소의 함유량(%)을 표현한다. 그러므로 EAN32는 산소 성분이 32% 함유된 나이트록스를 말하는 것이다. 나이트록스 다이빙은 최근에 발견된 특별한 기술이 아니고, 약 100여 년 전에 이미 다이빙했던 기록을 보여주고 있다. 1879년 헨리 후세(Henry Fleuss)에 의해 최초의 나이트록스 다이빙이 시도되었다. 이후 1955년 미 해군에서 나이트록스 테이블 개발을 시작하였고, 1965년 미 해군의 나이트록스 테이블을 발표하였다. 1979년 미해양대기국(NOAA)에서도 나이트록스 테이블을 발표하였으며 1980년대에는 나이트록스 전문 교육기관들이 설립되기 시작하였다.

 

 


나이트록스(EANx)의 장점
나이트록스는 인위적으로 공기보다 산소의 성분을 높였기 때문에 상대적으로 질소의 함량이 공기보다 적다. 그러므로 나이트록스를 이용하여 다이빙하면, 공기로 다이빙한 경우와 비교하여 다이버의 인체에 흡수되는 질소의 양이 적다. 따라서 동일한 조건에서 동일한 수심의 다이빙을 한다면 나이트록스를 사용한 경우에 무감압 한계시간이 연장되는 효과가 있다. 뿐만 아니라 감압을 실시하는 테크니컬 다이빙에서는 감압 시간을 효과적으로 줄일 수 있다. 또한 항공기 탑승 대기 시간과 수면에서 휴식해야만 하는 시간 등이 짧아지는 효과가 있다.


감압병은 나이, 체력, 찬 수온, 격렬한 운동량 등으로 인해 발병 확률이 높아진다고 알려져 있다. 그러나 나이트록스를 이용하여 공기 다이브 테이블이나 공기 다이브 컴퓨터를 적용한다면 상대적으로 보수적인 다이빙을 하게 된다. 즉 일반적인 기준보다 질소량이 적기 때문에 그만큼 감압병의 확률이 적어진다. 예를 들면 공기 다이빙에서 수심 18m의 무감압 한계시간은 60분이지만 나이트록스 36%(EAN36)의 무감압 한계시간은 100분이고, 나이트록스 40%(EAN40)의 무감압 한계시간은 200분(공기의 3.3배)이 된다.

 

 

 

나이트록스(EANx) 생리적 영향
호흡 기체 속에 포함된 산소의 최소 한계량과 최대 허용량은 산소의 함유량(%)과는 관계가 없고 산소의 부분압과 관계가 있다. 인체의 산소 사용 가능 범위는 약 0.16기압에서 1.6기압 범위이다. 일반 대기중의 산소 부분압은 0.21이고 산소 부분압이 1.6기압 이상이 되면 산소 중독이 발생하며, 0.16기압 이하가 되면 저산소증이 발생한다.


예를 들면 일반 공기는 21%의 산소를 함유하고 있으므로 1기압 상태에서는 산소의 부분압이 0.21기압이지만, 수심 10m에서는 주위 압력이 2기압이 되며 산소의 부분압도 2배 증가하여 0.42기압이 된다. 수심 66m의 주위 압력은 7.6기압이 되고 산소의 부분압은 약 1.6기압이 되기 때문에 일반 공기를 이용하더라도 수심 66m 이상으로 하강하면 산소 중독이 발생할 가능성이 높아진다. 일반적으로 테크니컬 다이빙 교육 기관에서는 나이트록스 다이빙에서 산소 부분압 1.4를 넘지 않도록 하고 있다.

 

 

산소 중독
인체의 조직 내에서 산소 부분압이 너무 높아지면 비정상적인 상태가 되며 중추신경계(CNS:Central Nervous System)에 영향을 주어 시력 이상, 청각 혼란, 입술과 안면의 근육의 경련, 짜증, 현기증, 졸도 등의 현상이 발생한다. 이런 현상은 호흡 기체의 산소 부분압이 1.6기압 이상에서 발생하며 힘든 다이빙, 추운 곳에서의 다이빙, 호흡기체 또는 인체 내부의 이산화탄소 증가, 개인적인 차이 등에 의해 발생 확률이 높아진다.

 

 

미해양대기국(NOAA)의 산소 노출한계

미해양대기국(NOAA)에서는 산소 부분압에 따라 산소 중독이 발생하는 시간을 표로 정리하여 발표하였다.

 


이 표에서 1회 다이빙 노출 제한은 1회 다이빙에서 제한하는 시간이며 24시간 노출 제한은 24시간 동안 여러 차례의 다이빙을 할 경우 그 시간의 합산으로 노출을 제한하는 시간을 말한다. 1회 노출한계를 초과했을 경우에는 최소 2시간 이상의 수면휴식을 취해야 하며, 24시간 노출한계를 초과했을 경우에는 12시간 이상의 수면휴식을 취해야 한다. 이 표에서는 각 산소 부분압별로 최대 허용시간을 CNS 100%로 계산하여 부분압과 노출(다이빙)시간에 따라 인체의 중추 신경계에 장애가 나타날 확률을 %로 표시하도록 하였다.

 


이 밖에도 얕은 수심에서 장시간 산소를 사용하는 산업 잠수사나 직업 다이버에게는 산소에 의한 폐 독성이나 전신의 독성 등이 나타날 수 있다. 하지만 이 경우는 레크리에이션의 범주와는 관계가 없다.

 


감압병
나이트록스는 공기보다 산소의 함량이 더 높기는 하지만 그래도 많은 성분의 질소가 함유되어 있다. 그러므로 나이트록스 다이빙에서도 감압병의 위험성은 남아있게 된다. 따라서 나이트록스 다이빙의 경우에도 무감압 한계시간을 초과하거나 규정 상승속도를 초과하면 감압병에 걸릴 가능성이 있다.


일반적으로 갑압병은 다이버의 부주의, 무관심, 건강 상태 등에 의해 발병 가능성이 높아진다. 그러므로 감압병의 위험을 줄이기 위해서는 다이빙을 계획한 대로 실행하고, 건강 상태가 좋지 않을 경우는 다이빙을 포기해야 한다. 또한, 규정 상승 속도를 준수하고, 상승 도중에 안전 정지(Safety stop)를 항상 실시하며, 다이빙 전 충분한 휴식과 수분을 섭취해야 한다. 무엇보다도 다이빙을 보수적으로 하는 것이 중요하다.

 

 

물리적 특성
나이트록스는 장점이 있는 반면에 산소 독성과 같이 주의해야 할 사항도 있다. 따라서 나이트록스의 물리적인 성격을 정확히 알고 관련 계산법을 충분히 숙지한 뒤에 다이빙을 계획하고 계획한 대로 다이빙해야 한다.

 


수심과 절대압
수심을 주위 압력으로 계산하는 공식은 다음과 같다.


   절대압=수심/10+1


즉 수심 20m의 절대압은 3기압 이다.(20/10+1 = 3기압)


달톤의 법칙

달톤의 법칙이란 혼합 기체 전체의 압력은 성분 기체의 부분압들을 모두 합한 값과 같다는 것이다. 즉, 대기(1기압의 공기) 중에서 산소의 부분압은 0.21이고 질소의 부분압은 0.79이며 이 두가지 성분 기체의 부분압을 합하면 0.21+0.79=1.00기압이 되는 것이다.


   계산식 P=P1+P2+P3+P4+……Pn
   P : 혼합기체의 압력
   P1 : 1번째 성분기체의 부분압
   Pn : n번째 성분기체의 부분압


예제 3기압의 공기에서 산소의 부분압은?


   0.21×3 = 0.63기압

 

 

예제 1.6기압의 질소와 0.4기압의 산소로 이루어진 공기의 전체압력은?


   1.6+0.4 = 2.0기압


서클 티(Circle-T)
나이트록스 다이빙을 계획할 때 달톤의 부분압의 법칙을 이용하여 최대 다이빙 수심, 최적의 산소 비율, 임의 수심에서의 산소 부분압 등을 계산할 수 있다.
이 방법은 TDI(Technical Diving International)의 나이트록스 과정에서 배우게 되는 나이트록스 계산의 기본 공식이다.

 


이 서클 티(Circle-T)에서 아래 두 가지 항목을 곱하면 위쪽의 항목이 되고, 반대로 위쪽의 항목을 아래쪽 좌항으로 나누면 우항이 되고, 아래쪽 우항으로 나누면 좌항이 되는 계산 방식이다. 몇 가지 예제를 통하여 사용 방법을 숙달해 보자.


다이빙하고자 하는 수심에서의 산소 부분압을 알고 싶을 경우.(계획 수심에서 산소 부분압 한계의 초과 여부 확인)

예제 수심 30m에서 EAN32의 산소 부분압은?

   P=FO2 x P(아래 두 가지 항목을 곱하여 위쪽 항목이 되는 경우)
   산소의 부분압 = 산소의 함량 × 주위압력 = 0.32 × 4기압 = 1.28기압


즉, EAN32를 사용하여 수심 30m까지 다이빙하여도 산소 부분압이 1.4를 넘지 않으므로 안전하다.

 

최대 다이빙 가능 수심을 알고 싶을 경우(최대 수심을 정할 경우)
예제 EAN32 사용 시 산소 부분압을 1.4기압으로 하면 수심 몇 m까지 다이빙할 수 있나?

   P=PO2/FO2 (아래쪽 좌항으로 나누면 우항이 되는 경우)
   절대압 = 산소의 부분압(1.4기압) ÷ 산소의 함량
   (0.32) ≒ 4.3기압(= 33m)

즉, EAN32를 사용하고 최대 허용 산소 부분압을 1.4기압으로 할 경우 수심 33m까지 다이빙할 수 있다.


가장 적절한 나이트록스의 종류를 알고 싶을 때.(계획 수심을 정한 다음 가장 효과적인 나이트록스를 선택할 경우)
예제 수심 30m 다이빙 시 최대 산소 분압을 1.4기압으로 하면 가장 적절한 나이트록스는?

   FO2=PO2/P(아래쪽 우항으로 나누면 좌항이 되는 경우)
   산소의 함량 = 산소의 부분압(1.4) ÷ 절대압(4기압) ≒ 0.35(=EAN35)

즉, 수심 30m 다이빙 시 가장 적절한 나이트록스의 산소 함량은 35%(EAN35)이다.


 

공기전환수심(EAD: Equivalent Air Depth)
공기전환수심이란 나이트록스를 이용하여 임의 수심으로 다이빙을 할 경우 공기를 사용했을 때 질소 부분압이 같아지는 수심을 의미한다. 즉 나이트록스를 이용하여 다이빙할 때 질소 부분압이 1.6이었다면 공기를 이용하여 다이빙했을 때 질소 부분압이 동일하게 1.6이 되는 수심을 말한다. 이 공기전환 수심은 해당 나이트록스 테이블이 없을 경우 공기 다이브 테이블로 다이빙을 계획하거나 확인할 수 있기 때문에 매우 유용하게 사용된다.


교육 기관 중에는 나이트록스 32%와 36% 두 가지 만을 가르치고 두 가지 테이블 만은 사용하도록 하는 곳도 있고, 22%, 23%, 24% 등과 같이 산소의 성분 %마다 수십 개의 테이블을 사용하도록 하는 곳도 있다. TDI(Technical Diving International)에서는 공기 테이블 하나와 공기 전환 수심 공식 또는 공지전환수심표 만으로 나이트록스 다이빙이 가능한 방법을 가르친다.

 


예제 EAN40을 이용하여 23m의 다이빙을 계획할 경우 EAD는?


   EAD = (0.6 × (30+10)/0.79 ) - 10 ≒ 15.06m

즉 EAN40을 이용하여 23m의 다이빙을 계획할 경우 공기 테이블을 15m를 기준으로 다이빙하면 된다.


보다 간편한 방법으로는 공기전환수심표를 사용하는 것이다. 40%(EAN40)에서 아래로 내려가며 수심 23m(또는 더 큰 숫자)를 찾는다. 23m를 찾은 뒤 왼쪽으로 끝까지 진행하면 공기전환수심 15m를 찾을 수 있다. 아래의 표에서는 각 나이트록스 성분에 따르는 최대허용수심과 산소 부분압 등도 알 수 있다.

 

 

 

나이트록스 혼합
나이트록스는 순수 산소와 공기를 혼합함으로써 만들 수 있다. 그러나 순수 산소는 고압 상태에서 폭발의 위험성이 있다. 산소는 자체가 타는 물질은 아니지만 물질이 타는 것을 촉진시키는 촉매 역할을 한다. 일반 공기 컴프레서는 피스톤의 압축에 의해 고압의 공기를 탱크에 주입시키며 피스톤의 마찰을 줄이기 위해 컴프레서 오일을 사용한다. 압축 과정에서 컴프레서 오일의 미세한 입자가 탱크 내부로 주입되며 밸브와 탱크 내부 벽에 부착된다. 그런데 산소를 탱크 주입할 때 탱크 내부에 잔류하는 기름은 압축으로 인해 발생하는 열과 산소와 결합되어 폭발하기 쉬운 환경을 구성한다.


따라서 나이트록스를 혼합하는 과정은 나이트록스 블랜딩(blending)과정과 같은 적절한 교육과 훈련을 필요로 한다. 나이트록스는 다이빙 계획에 따라 정확하게 계산을 하여 혼합해야 하며 잘못 혼합했을 경우에는 다이버에게 매우 위험할 수 있다. 즉 초과 수심 이상으로 다이빙할 경우 산소 중독이 일어날 수 있다. 일반적으로 사용하는 나이트록스의 산소 성분이 40% 미만일 경우에는 별 문제가 없으나 산소 성분이 40%가 넘을 경우에는 사용하려는 탱크와 밸브, 호흡기 등의 장비에 부착된 기름 입자를 용제를 이용하여
세척해 내는 산소 서비스(Oxygen Service)를 실시해야 한다.


나이트록스를 혼합하는 방법은 다양하지만 가장 널리 사용되는 방법은 부분압 방식이다. 부분압 방식은 일정 압력의 산소를 먼저 충전하고 나머지를 공기로 채워 넣음으로써 나이트록스를 혼합하는 방법으로 나이트록스의 성분과 충전 압력에 따라 산소와 공기의 충전량이 표시된 혼합 테이블을 참고하여 만든다.

 

 


성분 기록부
나이트록스는 산소 성분에 따라 허용되는 최대 수심을 정확하게 지켜야 한다. 그러므로 나이트록스를 혼합하는 사람과 사용하는 다이버 모두가 산소분석기(O2 Analyzer)를 이용하여 산소의 성분을 분석하고 기록해야 한다.


기록은 산소 분석 기록부와 탱크에 모두 기록해야한다. 산소 분석 기록부에는 탱크 번호, 소유자, 자격증 번호, 요청 기체(%), 혼합자 분석 결과(%), 혼합자 서명, 날짜, 사용자 분석 결과(%), 사용자 서명 등이 기록되어야 한다. 탱크에는 스티커를 이용하여 사용자, 산소 성분(%), 최대 수심(MOD) 등을 기록하여 자신은 물론 짝이 상대방의 나이트록스 성분을 확인하고 실수로 최대 수심(MOD)를 초과하지 않도록 확인할 수 있게 한다.

 

 


나이트록스에 사용하는 장비
산소 청소(Oxygen Cleaning)
: 산소 40%를 초과하는 EANx를 사용할 때 사용 장비의 내부의 기름입자는 심각한 위험을 초래할 수 있다. 그래서 장비 내부의 기름 성분을 완전히 제거하는 청소이다. (oxygen compatible process)
탱크 : 나이트록스에 사용하는 탱크는 반드시 별도의 표식을 하여 일반 공기통과 섞이지 않도록 관리한다.
오링 : 일반 고무 오링은 나이트록스의 산소 성분에 의해 잘 손상되며 균열이 생기므로 바이톤 오링(viton-o ring)을 사용해야 한다.
그리스 : 석유류 그리스나 실리콘 그리스는 산소, 열 등과 함께 연소될 가능성이 있으므로 산소용 그리스를 사용해야 한다.
산소 분석기(O2 Analyzer) : 산소 성분을 분석하기 위해 사용한다.

 

 


나이트록스용 탱크 표기
나이트록스를 충전하는 탱크는 다른 탱크와 구분하여 관리해야 한다. 탱크 위쪽 부분에 녹색 바탕에 상하로 노란색 선이 있고, 그 사이에 노란색으로 “Nitrox” 또는 “Enriched Air Nitrox”라고 표기한다. 만약 일반 공기 탱크와 구분하지 않고 사용할 경우 일반 다이버가 높은 농도의 나이트록스를 사용하게 되고 아무 생각 없이 깊은 수심에서 사용한다면 매우 위험한 상황이 발생할 수도 있기 때문이다.

 


나이트록스 다이버 교육
테크니컬 교육 기관인 TDI(Technical Diving International)의 나이트록스 교육에 대한 규정을 살펴보면 나이트록스 다이버 과정과 어드밴스드 나이트록스 다이버 과정으로 구분된다. 나이트록스 다이버 과정은 산소 22%에서부터 40%까지 사용할 수 있는 과정이며 어드밴스드 나이트록스 과정은 22%에서부터 100% 산소까지 사용할 수 있는 과정이다. 즉 초급 나이트록스와 고
급 나이트록스 과정으로 구분된다고 할 수 있다. 나이트록스 다이버 과정을 마치면 다음 단계인 어드밴스드 나이트록스 과정에 참가할 수 있으며, 반폐쇄식 재호흡기 과정과 완전폐쇄식 재호흡기 과정 등에 참가할 수 있다.


나이트록스 다이버 과정은 만 15세 이상의 오픈워터 다이버라면 참가할 수 있으며 오픈워터 다이버 과정과 연결하여 배울 수도 있다. 과정은 학과강의 4시간과 선택사항으로 2회의 해양 실습으로 구성되어 있으므로 비교적 짧은 시간에 쉽게 배울 수 있다. 나이트록스 다이버 과정은 호흡기체를 나이트록스로 사용하기 때문에 나이트록스 관리 방법과 최대 사용 수심 등을 제한 하는 것 외에는 일반 다이빙과 다른 점이 없다. 또한 최근에는 복잡한 나이트록스 테이블 대신 나이트록스 다이브 컴퓨터를 사용하는 “컴퓨터 나이트록스” 과정이 개발되어 보다 쉽게 배울 수 있게 되었다.


나이트록스 다이빙은 매뉴얼이나 이러닝(E-learning,
www.tdisdi.co.kr)을 활용하여 3~4시간의 이론 교육만으로 쉽게 배울 수 있고 감압병 예방, 무감압 한계시간 연장, 감압시간 단축 등 많은 장점을 누릴 수 있기 때문에 일반 다이버는 물론, 고령자, 허약자, 비만, 추운 곳에서의 다이빙, 격렬한 다이빙 등 조건이 좋지 않은 다이빙을 할 때 안전성을 높일 수 있는 매우 유용한 기술이다.

 

 

다음 호에는 테크니컬 다이빙 장비와 기술의 기초 과목인 인트로 텍(Intro toTech)에 대하여 소개한다.

 

테크니컬 다이빙 교육 흐름도

 

 

 

정의욱

글쓴날 : [14-12-01 15:14] 스쿠바다이버기자[diver@scubamedia.co.kr]
스쿠바다이버 기자의 다른기사보기