스쿠버다이빙 - 나이트록스(EANx) 2

 많은 양의 산소 흡입

나이트록스로 다이빙하면 우리의 몸이 유사한 수심에서 공기로 다이빙하는 것보다 많은 산소에 노출된다. 이것이 건강과 안전에 어떤 영향을 주는가를 이해하는 것은 중요한 일이다. 이는 우리가 다이빙을 계획하고 시행하는 데에도 영향을 미친다. 보다 낮은 농도의 질소를 마실 때의 장점과 보다 높은 농도의 산소를 마실 때 인체에 미치는 영향을  알게 될것이다. 

 처음 다이빙을 배울 때 깊은 수심에서 순수 산소를 호흡하면 중독을 일으킬 수 있다고 교육을 받았을 것이다. 그러나 이것은 꼭 그런 것은 아니다. 산소 중독은 산소의 농도가 증가하는 것과 수심 및 노출되는 시간등과 같은 여러 가지 요소가 관련되어 있다.  나이트록스를 호흡할 때는 공기를 호흡할 때에 비해 우리 몸이 상당히 많은 양의 산소에 노출된다. 즉, EAN32는 공기에 비해 산소량이 50% 더 많다. 이것은 레크리에이션 다이빙의 수심 한계를 지키면서 공기로 다이빙하면 산소 중독이 일어날 수 없다는 것을 의미하지만 나이트록스의 경우 그렇지 않을 수 있다. 이러한 내용을 보다 잘 이해하려면 부분압이라고 하는 개념을 살펴보아야 한다. 공기 혼합물에서 산소와 질소의 농도를 계산하는 방법을 이해하면 다이빙 계획에서 이 둘을 관리할 수 있게 될 것이다.

부분압의 개념

부분압이란 혼합 공기에서 각 기체의 백분율을 말한다.

예를 들어,  공기에는 질소가 79%, 산소가 21% 함유되어 있다. 1bar의  기압에서 각 기체의 부분압을 합하면 1 bar가 된다. 이 예시에서 보면 질소의 부분압은 0.79 바 일 것이고 산소의 부분압은 0.21 바가 된다. 우리가 수중에서 호흡하는 나이트록스나 공기에서 산소의 양을 비교하기에 가장 좋은 방법은 부분압으로 설명하는 것이다. 산소의 부분압은 ppO2로 표시한다.

산소부분압(ppO2)이란?

흡입하는 공기 속 산소의 비율(FO2)에 주변압을 곱해주는 것이다.

예를 들어, 1 바에서 EAN32의 산소 부분압은 0.32 절대압이 된다.

달톤의 법칙(EAN 21 = 공기, EAN 32 = 나이트록스)

동등 공기 수심(EAD)은 나이트록스 속에 들어있는 질소의 양과 공기 속에 들어있는 질소의 양을 비교하는 가장 좋은 방법이다. 동등 공기 수심에 대해서는 본 섹션 뒤쪽에서 설명할 것이다.

CNS 산소 중독의 위험성은 산소의 부분압이 1.4 bar 이상일 때 높아진다. 점차 전문가들은 산소 부분압의 한계를 모든 다이버에게 1.4로 권장하고 있다. 당신은 항상 보다 안전하게, 보다 낮게 산소 부분압(ppO2)을 지켜야 한다.

아래 도표는 공기 속 산소의 부분압과 의식이나 생명을 유지할 수 있는 부분압을 비교해준다. 이 수치가 상당히 폭넓은 영역을 커버하고 있다는 것을 볼 수 있을 것이다.

산소 부분압(ppO2) 레벨

산소 부분압설명

0.10	생명을 유지하는 데 필요한 최저 산소 레벨
0.12	의식을 유지하는 데 필요한 최소 산소 압력(근사치)
0.16	저산소증의 역치(이보다 낮아지면 운동 능력과 정신적인 작업 수행 감소)
0.21	정상 공기 산소 분압
1.10	산소 중독 증상의 역치
1.40	다이버에게 위험성을 나타낼 수 있는 산소 분압(레크리에이션 다이버의 권장 한계 산소 분압)
1.60	다이버에게 심각한 위험성을 나타내는 산소 레벨(레크리에이션 다이버에게 절대 금지)

어떤 수심에서 한계 산소 부분압에 노출될 것 같은가? 이것은 여러분이 호흡하는 공기 혼합물의 산소 백분율(FO2)에 달려있다.

산소 부분압 (ppO2)

수심에 따른 산소의 백분율 (FO2)

 

 수심      21%    22%     23%   24%    25%    26%    27%    28%     29%     30%    31%   32%     33%    34%    35%    36% 

10	0.42	0.44	0.46	0.48	0.50	0.52	0.54	0.56	0.58	0.60	0.62	0.64	0.66	0.68	0.70	0.72
12	0.46	0.48	0.51	0.53	0.55	0.57	0.59	0.62	0.64	0.66	0.68	0.70	0.73	0.75	0.77	0.79
15	0.53	0.55	0.58	0.60	0.63	0.65	0.68	0.70	0.73	0.75	0.78	0.80	0.83	0.85	0.88	0.90
18	0.59	0.62	0.64	0.67	0.70	0.73	0.76	0.78	0.81	0.84	0.87	0.90	0.92	0.95	0.98	1.01
21	0.65	0.68	0.71	0.74	0.78	0.81	0.84	0.87	0.90	0.93	0.95	0.99	1.02	1.05	1.09	1.12
24	0.71	0.75	0.78	0.82	0.85	0.88	0.92	0.95	0.99	1.02	1.05	1.09	1.12	1.16	1.19	1.22
27	0.78	0.81	0.85	0.89	0.93	0.96	1.00	1.04	1.07	1.11	1.15	1.18	1.22	1.26	1.30	1.33
30	0.84	0.88	0.92	0.96	1.00	1.04	1.08	1.12	1.16	1.20	1.24	1.28	1.32	1.36	1.40	1.44
34	0.92	0.97	1.01	1.06	1.10	1.14	1.19	1.23	1.28	1.32	1.36	1.41	1.45	1.50	1.54	1.58
37	0.99	1.03	1.08	1.13	1.18	1.22	1.27	1.32	1.36	1.41	1.46	1.50	1.55	1.60
40	1.05	1.10	1.15	1.20	1.25	1.30	1.35	1.40	1.45	1.50	1.55	1.60

산소 부분압은 수심과 산소 백분율에 의해 달라진다. 그림자 처리된 부분은 1.4 바를 초과한 산소 부분압을 보여준다. 다이버는 이 영역까지의 노출을 삼가야 한다.

위 테이블은 수심과 산소 백분율에 따른 산소 부분압의 변화를 보여준다. 이들 수치를 보면 산소 농도가 "낮은" 나이트록스일수록 산소 중독의 위험성이 낮아진다는 것을 알 수 있다. 산소 백분율이 32%에 접근하거나 초과할 수록 산소 부분압도 올라간다.

이 테이블은 EAN32가 왜 대부분의 레크리에이션 다이버에게 권장하는 나이트록스 혼합 공기인가를 보여주기도 한다. 일반적인 권장 한계 수심인 30m를 지킨다면 산소 분압 한계인 1.4 바를 넘기기에는 3m의 여유가 있다. 산소 부분압 1.6을 초과하려면 40m까지 하강해야 할 것이다.

산소 부분압 계산 방법

ppO2 = [(수심/10 m) + 1] x FO2

이 공식에서 수심은 바닷물을 m로 나타내는 변수이다. 괄호친 부분은 그 자체만으로 절대 수심을 바(bar)로 나타낼 수 있다.

산소 부분압의 한계

산소가 중독성을 나타내기 시작하는 부분압은 얼마인가? 여기에는 여러 가지 요소가 관여한다.

감압병과 마찬가지로 산소 중독은 사람마다 다르고 매일매일 다르게 나타난다. 육체적으로 심한 작업이나 이산화탄소 레벨 등도 산소 중독 증상의 발현에 영향을 줄 수 있다.

CNS 산소 중독의 역치는 1.1 bar로 보고 있다. 그러나 이 정도에서도 산소 중독으로 인한 발작이 나타날 수는 있으나 -산소 부분압을 1.1-1.4 범위로 제한하고 본 섹션의 후반에 토의하는 시간 한계를 지키는 경우 다이버에게서 나타날 가망성은 매우 희박하다.

수심의 절대압X산소의 백분율(FO2)=산소의 부분압(PO2)

4.0	X	0.21	=	0.8
4.0	X	0.32	=	1.28

위 예시에서 앞서 언급한 공식을 어떻게 사용하는가를 볼 수 있다. 수심 30m에서 공기와 EAN32의 산소 분압을 본다. EAN32는 공기에 비해 산소 분압이 50% 높다는 것을 유의한다.