재호흡기 다이빙 (스쿠버다이버 부록) 01

[DH-OCEAN]

최근 재호흡기에 대한 인식이 점차 특수 목적에서 대중적인레저 장비로 변화하고 있으며, 재호흡기 다이버가 점차 증가하고 있는 추세이다. 이번 기회에 3~4회에 걸쳐 재호흡기에대한 보다 자세한 정보와 개념을 소개를 하고자 한다.

글/사진 정의욱(SDI/TDI/ERDI Korea 본부장)

재호흡기 다이빙의 시대는 시작되었는가?

재호흡기가 발명된 것은 생각보다 오래 전의 일이다. 그러나 재호흡기는 오랫동안 군사적, 상업적 영역에서만 사용되어 왔으며 근래에와서야 레크리에이션 다이빙에서 사용하기 시작하였다. 전자 장비와 기술의 향상 그리고 테크니컬 다이빙의 출현 등은 재호흡기가 레크리에이션 다이빙에서 활용할수 있는 계기가 되었다. 다이버가 재호흡기를 적절히 사용하면 개방식 스쿠바와 비교하여 엄청난 장점을 얻게 된다. 기체 소모를 극도로 줄이고 최상의 혼합기체를 사용함으로써 감압을 최소화할 수 있으며 소음이 발생하지 않고 체온이나 수분의 손실을 줄이는 등의 장점을 얻을 수 있다. 그러나 이런 장점들은 재호흡기를 정확히 배우고 그 특성과 관리적 방법을 충분히 이해해야만 얻을 수 있다.

재호흡기의 출현

재호흡기(rebreather)는 우리가 사용하는 스쿠바(SCUBA) 보다 훨씬 먼저 개발되었다. 즉, 스쿠바의 초기 형태이며 테크니컬 다이빙이라는 범주가 형성되기 전까지는 대부분 군사적인 영역에서만 사용되어 왔다.

초기의 재호흡기 사용자들 중 일부는 군대에서 외부로 반출된 재호흡기를 개조하여 사용하기도 하였다. 그 동안 많은 종류의 재호흡기들이 개발되고 사라져 갔으며 지금도 수 많은 재호흡기들이 사용되고 있다. 그러나 과거에 사용되었던 대부분의 재호흡기들은 레크리에이션 다이빙에서 사용하기에는 너무 복잡하고 불편하였다. 그러나 이런 실험적인 장비들을 거치면서 재호흡기는 더욱 안전하고간편해졌으며 현재 레크리에이션 다이빙 업계에 통용되는 재호흡기들은 대부분 신뢰성이 높고 교육기관의 강습, 기술, 지원 등이 확보되어 있기 때문에 큰 불편 없이 사용할 수 있게 되었다.

다음은 현재 생산되고 있는 레크리에이션 재호흡기 중 대량 생산이 이루어지고 상품화된 장비라고 인정되는 재호흡기의 목록이다. (TDI 재호흡기 매뉴얼에서 발췌)

• Ambient Pressure Diving

• Inspiration, Evolution

• Diverite - Optima

•  Inner Space Corps

• Megaladon, Copis

• Jurgensen Marine - Hammerhead

• KISS

• Classic, Sport, GEM

• OMG - Azimuth

• Poseidon Diving Systems - MK6

• Submatix

• SCR 100

• VR Technology

• Sentinel, Ouroboros

이 밖에도 수 많은 재호흡기들이 개인적으로 또는 장비 제작업체에 의해 개발되었다.또한 이들 목록들은 계속 늘어날 것이다. 그러나 테크니컬 교육기관에서는 개인적으로제작한 재호흡기나 개조한 반폐쇄 또는 완전폐쇄 재호흡기에 대한 교육프로그램은 제공하지 않는다. 비록 혁신적인 요소가 있을 수 있으나 모든 생명지원 장비는 인증 받은기술자와 검사 기관에 의해 제작되고 검증 받아야 한다.

 

초기 역사 (Early History)

최초의 실용 산소 재호흡기는 1878년에 헨리 후르스(Henry Fleuss)에의해 개발되었다. 또한 그는 1880년에 물로 채워진 터널에서 이 장비의실용성을 보여주었다. 1881년 교틴스키(Khotinsky)와 레이크(Lake)는 실험적인 재호흡기 장비에서 최초로 이산화탄소 흡수제인 수산화바륨(barium hydroxide)을 사용하여 이산화탄소를 제거하였다. 1905년 후르스(Fleuss)는 또 다시 잠수함 탈출 장치를 실험하고 개발하였다. 1912년드래거랙(Draegerwerk)사는 잠수함 왕복장치에 재호흡기를 장착하고두 시간 동안 체류하였다.

2차 세계대전 동안 이탈리아는 산소 재호흡기를 사용하여 지브롤터 항구의 선박을 공격하였다. 영국의 코만도 부대는 이탈리아에 대응하기 위해 초기 나이트록스 재호흡기를 사용하였고 보다 깊은 수심에서 사용할수 있다는 장점을 활용하였다.

근래의 역사 (Recent History)

1969 월터 스타크 3세(Walter A. Starck, III)와 존 칸비셔(JohnKanwisher)는 최초의 전자-화학 산소 센서를 사용한 일렉트로렁(Electrolung)을 개발하였다. 그 다음에 미 해군에서 사용하는 칼튼 테크놀로지의 MK15/16의 전신인 바이오마린의 CCR1000이 개발되었다.

상업 다이빙 분야에서 재호흡기는 주로 대심도 벨 다이빙에서 탈출하는장비로 사용되어 왔다. 라이머(Reimers), 코멕스(Comex), OBS와 같은선구적인 업체에서는 자체 개발한 장비로 수심 530m까지 사용하기도하였다. 예를 들면 코멕스(Comex) HYDRA VIII는 하이드렐리옥스(hydreliox   : 수소, 헬륨, 산소 혼합기체) 실험에 사용되었다.

재호흡기란 무엇인가?

재호흡기는 개방식 스쿠바와 달리 다이버가 내쉬는 기체를 재처리하여다시 호흡하는 방법으로 반복적으로 호흡할 수 있도록 구성된 장비를의미한다. 모든 현대 재호흡기들은 두 개의 호스(흡입, 배출 호스)에 연결된 마우스피스, 호흡순환계에 산소를 주입하는 장치, 호흡순환계의 이산화탄소를 제거하는 장치, 호흡주머니(다이버의 흡입, 배출 기체를 저장하는) 등 몇 가지 공통적인 구성요소들을 갖추고 있다.

다이버가 숨을 들이마신 다음 다시 내쉬면 들이마실 때와 비교하여 약간의 산소가 줄어든다. 따라서 폐쇄된 순환계로 계속 호흡하면 산소 성분은 점차 줄어들어서 호흡할 수 없는 기체가 된다. 그러므로 계속 호흡하기 위해서는 다이버의 대사활동으로 소모된 산소를 순수 산소 또는 산소 성분이 높은 기체를 호흡순환계 내부로 주입하여 보충한다.

그러나 산소가 보충된다고 해도 폐쇄된 순환계로 계속 호흡하면 다이버가 배출하는 이산화탄소가 제거되지 않고 축적된다. 따라서 이산화탄소는 순환 경로에 화학적인 흡수제를 설치하고 호흡기체가 이 흡수제를반복적으로 통과하도록 함으로써 제거해야 한다.

 
 

재호흡기의 장점

1. 공기방울이 배출되지 않거나 최소화 되기 때문에 조용하며 수중 생물 등에 접근하기 쉽다.

2. 기체를 재활용하기 때문에 적은 양의 기체로 장시간(수 시간) 다이빙 할 수 있다.

3. 트라이믹스와 같은 혼합기체를 사용하여 대심도 수심의 다이빙에서도 기체에 의한 제한 시간을 연장하여 장시간 다이빙할 수 있다.

4. 전자식 완전폐쇄 재호흡기는 센서와 컴퓨터에 의해 기체의 성분이 자동제어되기 때문에 안전도가 높다.

5. 상대적으로 질소의 부분압이 낮게 유지되므로 감압병, 질소 마취 등의 발생 가능성이 현저히 낮다.

6. 전자식 완전폐쇄식의 경우 최상의 혼합비율을 유지함으로써 감압 시간을 크게 단축하는 반면에 개방식 장비보다 산소 부족 및 산소 중독에 대한 위험성을 최소화한다.

호흡순환계 : 재호흡기에서 호흡기체가 순환되는 공간으로 다이버의 폐와 기도, 마우스피스, 이산화탄소 여과통, 호흡주머니등이 모두 포함된다.

재호흡기 형태 (Types of Rebreathers)

재호흡기는 크게 산소 재호흡기, 완전폐쇄 재호흡기, 반폐쇄색 재호흡기의 세 가지 형태로 구분한다.또 완전폐쇄식은 컴퓨터식, 전자식, 기계식, 순수 산소 재호흡기 등으로 구분된다.

 

산소 재호흡기

순수 산소 재호흡기는 군대에서 은밀한 작전을 위해 오랫 동안 사용되어 왔다. 이 형태의 재호흡기는육상에서도 소방관 등이 사용하기도 한다. 크기가6작고 가슴에 착용하는 형태로 호흡기체는 순수 산소만을 사용한다. 산소는 다이버의 대사 활동에 의해 이산화탄소로 전환되며, 이산화탄소가 흡수제에 흡수되면 호흡순환계 내의 기체 부피가 감소한다. 호흡순환계 부피가 줄어들면 호흡주머니가 수축하여 기체 주입밸브를 개방시켜 산소를 주입한다. 초과 기체는 첵밸브(check valve)에 의해 배출된다. 산소 재호흡기에는 불활성기체가 포함되지 않기 때문에 감압이 필요 없다. 그러나 산소 중독의 위험성 때문에 수심제한을 두며 대개 6m 미만의 수심에서만 사용할 수 있다.

반폐쇄 재호흡기 (Semi-closed-circuit Rebreather)

반폐쇄 재호흡기는 사전에 혼합된 산소 성분이 높은 기체 즉 나이트록스를 사용한다. 산소 성분은 사전에 정한 최대 수심에 따라 결정된다. (일반적으로 기체는 산소 부분압이 1.4~15 bar를 초과하지 않도록 한다). 필요한 산소 성분은 재호흡기의 기체 흐름율과 예상되는 다이버의 산소 소모율을 근거로 계산한다. 반폐쇄 재호흡기는 소모된 산소를 보충하는 방식에 따라 두 가지 유형으로 나눈다.

첫 번째 유형은 산소 또는 산소가 풍부한 기체를 다이버가 선택하는 관을 통하여 지속적으로 공급하는 방식이다.(일부 장비는 수동바이패스 기능을 갖고있다) 일반적으로 이런 방식을 액티브 시스템이라고 한다. 산소가 풍부한 희석기체가 주입된 장비에는 다이버가대사활동에 사용하지 않는 성분 기체가 포함된다. 따라서 산소 성분이 높은 기체가 주입되면 부피가 지속적으로 증가한다. 결과적으로 반폐쇄 재호흡기는 주기적으로 초과 기체를 배출해야 하며 일반적으로 4~5회 호흡할 때 마다 배출된다. 반폐쇄 재호흡기의 기체사용량은 장비에 따라 다르지만 대개 개방식 스쿠바의 1/3 정도이다. 순수 산소가 사용된 만큼 주입되고 희석기체가 따로 주입되는 장비도 있으며 산소부분압이 일정하게유지되며 적절한 공급율을 선택한 경우에 다이빙을 수평으로 진행하는 동안에는 기체가 거의 배출되지 않는다. 이런 종류의 장비는 나이트록스를 주입하는 장비보다 기체를 더 효과적으로 사용한다. 반폐쇄 재호흡기는 수심 6m로 제한하지 않는다.

반폐쇄 재호흡기의 두 번째 유형은 산소가 풍부한 기체를 다이버가 소모하는 기체부피 또는 운동량과 연계하여 주입해주는 방식이다. 이런 방식을 패시브(passive) 시스템이라고 하는데 일반적으로 기체가 필요한 경우에만 추가되고 내쉬는 기체의 일부가 이산화탄소 여과물질을 통과하기 전에 배출되도록 한다. 공기의 배출을 조절하는장치는 호흡주머니에 설치되기도 하고 별도의 기계장치를 채용하기도 한다. 일반적으로 이런 장치들은 산소를 절약하고 이산화탄소 흡수물질의 사용시간을 연장시켜준다. 키스 젬(KISS GEM) 재호흡기가 이런 종류에 해당된다.

때로는이런두 가지형태의재호흡기모두 순수 산소를 주입할 수 있는 장치가 추가되기도 한다. 일정한 수심을 유지하며 다이빙 하는 동안에는 산소가 풍부한 기체를 주입하지 않고 대사활동에의해산소가 소모되어호흡주머니가 수축되는만큼 순수산소를 주입하는장치를 사용한다.(산소 재호흡기와 같은 방식) 즉, 반폐쇄 재호흡기에 (전자적으로 조절하지 않는) 완전폐쇄재호흡기의 기능을 혼합한 것이다. 따라서 이런 종류를 수동 완전폐쇄 재호흡기(MCCR)이라고부른다.

반폐쇄 재호흡기에서는 산소부분압이 운동량과 연계되어 조절되지 않기 때문에 산소부분압이 일정하게 유지되지 않고 편차가 발생하는 것이 문제가 된다. 산소부분압의편차는 세가지 이유에서 중요하다.

1. 다이버가 최종적으로 흡입하는 기체의 산소부분압에 의해 산소과다 또는 산소부족이 좌우된다.

2. 산소부분압의 편차,정확히 말하면 희석기체의 부분압의 편차는 감압 계산을 어렵게 만든다.

3. 흐름율의 부적절한 조절은 흡입하는 산소부분압에 영향을 주어 재호흡기 사용시간이 크게 좌우된다. (예를 들면 기체 소모율)

 

패시브(passive) 방식 반폐쇄 재호흡기

반폐쇄 재호흡기는 액티브 방식이 주종을 이루고 있으나 최근 새로운 형태의 패시브(passive) 방식들이 개발되고 있다. 패시브(passive) 방식의 원리는 새로운 것은 아니다. 액티브 방식과 비교하여 패시브(passive) 방식의 장점은 다음과 같다.

1. 기체의 주입이 다이버의 분당소모부피(RMV)와 비례한다. 개방식 스쿠바와비교하여 최대 효율이8 0%까지 향상된다.

2. 수심을 보정하는 기능성 호흡주머니를 채택한 장비는 산소 성분을 더욱 정확하게 유지한다. 산소 성분의 편차가 약 3% 미만으로 정확하게 조절된다.

3. 산소부분압의 편차가 적기 때문에 무감압한계시간/감압계산이용이하다.

 

완전폐쇄 재호흡기 (Closed-circuit Rebreathers)

완전폐쇄 재호흡기는 크게 세 가지 측면에서 반폐쇄 재호흡기와 다르다.

1. 호흡순환계에서 기체가 주기적으로 배출되지 않는다.(상승시 예외)

2. 호흡순환계 내부의 산소성분이 수심에 따라 변하며 대신 산소 부분압이 일정하게 유지된다.

3. 완전폐쇄 재호흡기는 산소와 희석기체(공기, 나이트록스, 헬레옥스, 트라이믹스 등)를 별도로장착한다.

전자식 완전폐쇄 재호흡기

(ECCR=Electronic Control Closed-circuit Rebreathers)

전자 완전폐쇄 재호흡기(ECCR)는 산소를 산소 센서와 연결된 전자장치에 의해 조절되며 전자식 산소 주입밸브로 산소를 주입한다. 이 형태의 장비는 매우 복잡하여 과거에는 자주 고장이발생하곤 했다.

일부 전자 완전폐쇄 재호흡기(ECCR)는 수동식 장치도 함께 갖고 있어서 장비 고장에 대한 안전성을 향상시켰다. 근래에는 자동차의 발달과 마찬가지로 전자장비의 발달에 의해 전자 완전폐쇄 재호흡기(ECCR) 역시보다 안전하고 세련되게 발전하였다.

최근 전자 완전폐쇄 재호흡기(ECCR) 중에는 내부적으로 산소센서 이상, 이산화탄소흡수제 사용량, 배터리 잔량 등을 자동으로 점검하며 혼합기체 다이브컴퓨터가 내장된 기종들이 개발되어 보다 안전도와 편이성이 증대되었다.

수동식 완전폐쇄 재호흡기

(MCCR=Manual Control Closed-circuit Rebreathers)

수동 완전폐쇄 재호흡기(MCCR)는 산소 부분압을 산소 흐름율 또는 운동량과 연계된 패시브(passive) 방식의 주입장치로 조절한다. 이 형태의 재호흡기는 산소 흐름율을 잘못 선택할 경우반폐쇄식과 같은 방식이 된다는 단점이 있다. 이런 특성 때문에 산소 부분압을 항상 동일하게 유지하지 못한다.

수동 완전폐쇄 재호흡기(MCCR)는 희석기체를 수동 또는 자동으로 주입할 수 있으며 일반적으로 호흡주머니의 수축에 의해 주입밸브가 개방된다. 사용자는 작동 산소부분압 또는 셋포인트근래의 재호흡기는 전자식 뿐만 아니라 헬륨을 포함하는 혼합기테다이브컴퓨터기능이 내장되어 있다.수동식 완전폐쇄 재호흡기 키스클래식 (KISS Classic)8를 선택할 수 있어야 하며 경우에 따라서는 감압을 효과적으로 하기 위해 산소부분압을 변경할 수도 있다. 호흡순환계의 산소부분압을 모니터링하는 것은 호흡기체가 안전한지 확인하는 방법이기 때문에 매우 중요하다. 대부분의 완전폐쇄 재호흡기는 여러 개의 산소센서와 최소 한 개 이상의 산소부분압 표시장치를 갖추고 있다.

완전폐쇄 재호흡기는 반폐쇄 재호흡기보다 복잡하며 수동 완전폐쇄 재호흡기(MCCR)는 호흡기체의 산소부분압이 안전 범위를 유지하도록 하기 위해서는 더욱 세심한 주의가 필요하다. 그러나 반폐쇄 재호흡기와 비교하여 보다 적은 기체를 사용하고 일정한 산소부분압을 유지하여 감압에 유리하다는 점 등 훨씬 많은 장점을 갖고 있다.

산소 재호흡기, 완전폐쇄 재호흡기, 반폐쇄 재호흡기 등의 장비는 각자의 형태마다 고유의 장점과 단점이 있기 때문에 단순한 재호흡기의 기능적인 측면 뿐만 아니라 재호흡기를 사용하려는 목적과 환경에 가장 적합한 재호흡기를 선택해야 한다.

 
 

재호흡기 기초 생리학

재호흡기를 사용하기 위해 필요한 기초적인 생리학에 대하여 설명한다.재호흡기에서 이해해야 할 다이빙 관련 생리학 부분은 대체로 개방식 호흡기에서 배웠던 내용과 비슷하다. 그러나 재호흡기를 사용할 경우에는이들 생리학에 대하여 보다 확실하게 이해해야 하며, 재호흡기 고유의 영역과 관련된 부분을 반드시 알아두어야 한다. 따라서 이번호에서는 이미배운 다이빙 생리학을 복습하며 부가적으로 재호흡기와 관련된 사항을소개하고자 한다.

공기를 호흡할 때 인체에서는 단지 4%의 산소만을 이산화탄소로 전환하여 체외로 배출하며 나머지 96%의 기체는 사용하지 않는다. 재호흡기는 배출되는 기체에 이산화탄소를 제거하고 산소를 추가하며 재순환 시킴으로써 산소 실린더에서 다이버가 신진대사에 의해 소모하는 만큼의산소만 줄어들게 된다. 산소는 다이버에 따라 또는 다이버의 운동량에 따라 분당 0.5리터에서 3.5리터 정도가 소모한다. 남성 다이버의 경우 평균분당 1리터의 산소를 소모하며 여성의 경우 상대적으로 남성보다 적게소모한다. 이런 수치를 바탕으로 계산하면, 2리터 산소 실린더에 200bar를 충전할 경우 용량은 400리터가 되므로 약 6시간 40분 동안 사용할수 있다.

대부분의 경우 인체의 호흡 충동은 산소부족보다는 이산화탄소의 과다에 의해서 촉진된다. 따라서 호흡율(분당 호흡횟수)은 흡입기체 내의 산소 성분이 아닌 이산화탄소의양에 의해 결정된다. 반면에 호흡기체의 산소 성분이 높아도 호흡율은 현격히 낮아지지 않는다.

완전폐쇄 재호흡기에서는 다이버에게 공급되는 산소의 대부분을 대사활동에 활용할 수 있다.(다만 상승 도중, 마스크 물빼기 또는 다른 이유로 배출되는 산소는 버려진다)더욱이 다이빙하는 동안 질소와 같은 불활성기체는 동일한 성분의 기체가 호흡순환계를 따라 순환되기 때문에 거의 소모되지 않는다. 반폐쇄 재호흡기는 완전폐쇄 재호흡기와 같이 기체의 사용 효율이 높지 않다. 그러나 개방식스쿠바와 비교하면 상대적으로 기체를 매우 효율적으로활용할 수 있다.

대부분의 재호흡기에서기체의 소모율은 수심과 관계없이 동일하다. 즉, 수심이 깊을수록 개방식과 비교하여 재호흡기의 기체 사용효율이 더 높아진다.이런 요인 때문에 재호흡기는 상대적으로매우 작은 실린더를 사용하며 같은 양의 기체로 개방식과 비교하여 훨씬 오래 다이빙 할 수 있다.완전폐쇄 재호흡기에서는 호흡 속도가 아닌 대사활동의 속도에 따라 사용시간이 결정된다. 재호흡기는 빠르게 호흡해도 사용시간이줄어들지 않는다. 물론 호흡을 의도적으로 천천히 하더라도 사용시간을 연장하지 못한다. 호흡율은 대사활동의 속도에 의해 결정된다. 표에서는 완전폐쇄 재호흡기를 사용할 경우 개방식과 재호흡기의 기체 사용량을 비교하였다. 개방식 호흡기는 수심에 따라 사용량이 급격히 증가하지만 재호흡기는 수심과 관계없이 사용량이 일정하다. 그러나 다이버의 운동량, 수심, 기체 누출, 다이빙 습관 등의요인에 따라 사용량이 변할 수 있다. 예를 들면 개방식 호흡기에서 마스크 물빼기, 잦은 수심 변화, 호흡기 자유방출 등은 기체 사용량에 크게 영향을 주지 않지만 재호흡기에서는 사용시간이 크게 줄어들게 된다.

 

기체 독성 (Gas Toxicity)

재호흡기는 기체의 효율을 크게 증가시키고 감압을 효과적으로 줄여준다. 반면에 장비가 고장 나거나 다이버가 나쁜 다이빙 습관을갖고 있는 경우에는 몇 가지 문제가 발생할 수 있다. 일반적으로 대부분의 문제들은 호흡순환계 내부의 혼합기체가 부적절하게 유지되기 때문에 발생한다.

이들 문제들은 대부분 개방식 스쿠바 다이버들에게는 사소한 문제일 수 있지만 재호흡기 다이버들에게는 치명적일 수 있다. 다행히도대부분의 재호흡기에는 이런 문제들의 발생을 사전에 예방할 수 있는 여러 가지 장치가 마련되어 있다. 그러나 호흡순환계의 기체가모든 경우에 항상 안전한 범위를 유지하도록 보장해주는 장비는 없다. 따라서 모든 재호흡기 다이버들은 이런 문제를 완벽하게 이해하고 적절한 응급 대응 절차를 주기적으로 연습하여 만약의 상황에 대응할 수 있어야 한다.

산소 부족 (Hypoxia)

개방식 스쿠바 다이버들 중에는 산소 과다와 관련된 문제는 잘 알고 있지만 산소 부족에 대한 사항은 잘 생각하지 않는 경우가 많다.산소 부족은 세포에서 산소의 비율이 충분하지 않아 세포가 정상적인 기능을 발휘하지 못하는 것을 말한다. 뇌세포는 산소 부족에가장 취약하며 의식을 잃거나 사망하게 된다. 모든 재호흡기 사용에서는 산소 부족을 고려해야 하며 완전폐쇄 재호흡기에서 가장 중요한 사항이다. 산소 부족은 치명적인 결과 뿐 아니라 산소 독성과 같이 사전 징후 없이 발생하기 때문에 매우 위험하다. 재호흡기에서 산소 주입장치가 고장 나거나 재호흡기의 전자장비 스위치를 켜지 않고 다이빙 또는 수면 유영을 할 경우 산소 부족이 매우 서서히 진행될 수 있다. 재호흡기는 대부분 이산화탄소를 흡수하는 소다라임을 사용하기 때문에 산소가 부족한 상황이 발생하여도 전자장비에 의해 감지하고 경고해주지 않으면 크게 호흡곤란을 느끼지 못한다. 매우 예민한 다이버들만이 기절하기 전에 조절 능력의 저하, 행복감, 판단 또는 수행 능력 저하 등을 인식할 수 있다. 산소부분압이 0.15bar 이하에서 이런 증상들이 나타나며 산소부분압이0.10bar 이하로 떨어지면 의식을 잃게 된다. 만약 다이버가 산소 부족 상태라고 판단되면 산소를 공급하는 것 만으로 호흡이 빠르게회복되지 않는다. 뇌기능의 손실에 의해 호흡 통제 기능이 손상되기 때문이다.

오늘날 대부분의 전자 완전폐쇄 재호흡기(ECCR)는 산소부족을 사전에 경고함으로써 산소 부족 상태를 예방할 수 있다. 그러나 사용자가 재호흡기의 전원을 켜지 않고 다이빙을 시도하거나 수면 유영을 할 경우에 산소 부족이 나타날 수 있다.

만약 호흡이 정지되기 전에 공기 또는 나이트록스를 호흡하면 완전히 회복될 수 있다. 문제가 발생할 경우 여유시간이 별로 없기 때문에 산소 부족 증상은 인식하지 못하고 지나치기 쉽고 행복감이 증가하며 판단력이 저하되어 다이버가 정확하게 대응할 수 있는 능력이 상실된다.따라서 재호흡기 다이버는 호흡순환계 내부의 호흡기체가 산소부족을 초래하지 않는 안전한 범위를 유지하는지항상 모니터로 확인해야 한다. 비록 반폐쇄 재호흡기는일반적으로 완전폐쇄 재호흡기에 비해 저산소가 발생할확률이 낮지만 어떤 종류의 재호흡기를 사용하더라고 산소 부족은 가장 조심해야 할 사항이다.

산소 부족은 사전 징후 없이 의식을 잃거나 사망할 수 있으므로재호흡기 다이버들에게 가장 중요한 사항이다.

산소 과다 (Hyperoxia)

산소과다는 세포 내에서 산소의 농도가 과한 것을 말한다. 대부분의 인간은 일반적으로 산소 부분압 0.35bar에서 장시간 견뎌낸다. 만약 흡입하는 기체의 산소 부분압이 0.5bar를 초과한 상태로 장시간 경과한다면 두 가지 유형의 산소 독성이 나타날 수 있다. 산소 부분압이1.0bar 이상이면 비교적짧은 시간에도 증상이나타나며 사전 징후 없이 심하게 나타난다. 매우 다양한 증상이 보고되고 있으나 산소 과다가 심한 경우 심각한 경련이 발생하여 익사할 가능성이 있다. 경련은 사전 징후가 미약하기 때문에 극히 위험하다. 산소에 의한 경련이 발생하는데 기여하는 요인은 다양하며 편차가심하다. 그러나 가장 중요한 요인들은 산소 부분압, 노출시간, 운동량과 누적된 산소노출 등이다.

나이트록스 다이버들에게는 누적 산소노출을 계산하는 것이 익숙하겠지만 재호흡기에 응용하기 위해 다시 한번 복습할 필요가 있다.노아(NOAA)의 산소노출제한표에서는 1회 다이빙시 CNS% 계산을 보여준다. 산소 부분압에 따라 정해진 1회 다이빙 최대 노출제한시간을 초과하면 중추신경에 산소중독이 나타날 수 있다.

개방식 스쿠바 또는 반폐쇄 재호흡기를 사용하는 다이버들은 가장 깊은 수심에서 흡입하는 산소 부분압이 최대가 된다는 것을 알고있을 것이다. 완전폐쇄 재호흡기에서 흡입하는 산소 부분압은 수심과 관계없이 다이빙 전반에 걸쳐 일정하다. 만약 산소 포인트가 비교적 높게 지정되어 있다면 감압시간은 최소화 되지만 다이빙 시간을 제한하는 요인은 CNS%가 될 것이다. 또한 여러 날에 걸친 다이빙에서는 OUT에 의해 제한될 수 있다. 산소 부분압( 포인트)이 높은 경우에는 감압에 유리하지만 누적된 산소 노출을 고려해야 한다.

일반적으로 완전폐쇄 재호흡기에서 산소 포인트는 최대1.4bar를 초과하지 않게 조절하며 반폐쇄 재호흡기의 경우 일반적인 운동량에서 산소 성분이 25% 이상을 유지하도록 조절한다. 가능하면 완전폐쇄 재호흡기에서는 1.4bar 보다 더 낮은포인트를 권장하며 반폐쇄 재호흡기에서는 보다 더 높은 산소성분을 유지하도록 권장한다. 특정 다이빙에서 높은 산소 포인트을 적용하면 감압에 도움이 되기도 한다. 그러나 이런 경우에도 항상 다이빙 시간과 운동량을 비교해 보아야 한다. 산소 중독의 경우 발작 이외에도 다음과 같이 여러 가지 징후와 증상이나타난다.

•경련

•시각 이상

•귀울림

•메스꺼움

•안면 또는 손가락의 경련이나 떨림

•과민 반응

•현기증

 

이산화탄소 과다 (Hypercapnia)

이산화탄소 과다(세포에서 이산화탄소 과다)는 모든 완전폐쇄 재호흡기에서 심각한 문제를 유발한다. 재호흡기에서는 배출하는 기체를 호흡순환계로 재순환시키기 때문에 대사활동에 의해 발생한 이산화탄소를 반드시 제거해야 한다. 이산화탄소는 호흡순환계의 기체가 이산화탄소 분자와 화학적으로 결합하는 이산화탄소 흡수제를 통과시켜서 제거할 수 있다. 이 흡수제를 이산화탄소제거제 또는 소다라임등으로 부르며카니스터(깡통)형태로 채워진다.

이산화탄소는 화학적으로 흡수되기 때문에 흡수제를 장시간 사용하면 화학적 포화상태가 되어 더 이상 이산화탄소를 제거할 수 없게 된다. 이산화탄소 흡수 가능 시간은 여러 가지 요소에 의해 변하지만 주로 다이버의 대사활동, 주위 온도, 수심, 흡수제의 량에 따라 결정된다. 재호흡기 다이빙에서는 인체의 세포에서 이산화탄소 과다 현상이 나타나면 문제가 발생한다. 여과물질의 효율이 떨어지거나, 여과물질을 잘 못 채워서 빈틈으로 호흡기체가 새는 현상(channeling)이 발생하거나, 여과물질이 젖었을 경우에 이산화탄소의농도가 높아져서 이산화탄소 과다 현상이 발생하게 된다. 또 다른 원인으로는 여과통이 손상되거나 조립이 잘못되었을 경우와 마우스피스의 일방밸브가 고장난 경우 등이 있다. 다이빙 하는 도중에 호흡이 빨라지는지, 어지러운 증상이 나타나는지 주의를 기울여서 살펴야 한다. 이런 현상이 나타날 경우에 신속하게 개방식 탈출 공기로 전환해야 하며, 전환하지 않으면 머지않아 흥분, 균형감각 상실,방향감각 상실, 기절 등의 결과를 초래할 수 있다.

산소 부분압 1.0~1.3바(bar)로 재호흡할 경우에는 초기의 이산화탄소 경고(예 : 호흡이 부자연스러움)를 감지하기 어렵다. 일정 시간이 지난 뒤 갑자기 흥분하거나 기절하는 현상이 나타날 수 있다. 그러므로 여과물질의 유효 시간 내에서 다이빙을 끝내야 하며 혼자 다이빙해서는 안 된다.재호흡기 다이빙에서 이산화탄소 과다라고 판단되면 즉시 탈출용 기체로전환해야 한다. 이산화탄소 과다 증상은 신선한 기체로 교환하더라도 수분 이상 지속되며 통증이 심할 수도 있다.

 

 

질소마취

순수 산소를 사용하지 않고 질소가 포함된 기체를 사용하는 모든 다이빙에서는 어느 정도 마취효과가 나타낸다.

일반적으로 다이빙 계획을 수립할 때 다이버는 공기를 사용하여 마취현상이 거의 나타나지 않는 수심을 정해 놓는다. 그 다음 사용하고자 하는 혼합기체 내의 질소 성분을 이용하여 해당 기체로 질소마취가 나타나지 않는 최대 수심을 계산한다. 트라이믹스와 같은 혼합기체로 대심도 다이빙을 할 경우에는 이와 같이 계산된 질소 이외의 성분을 헬륨으로 대치한다. 예를 들어 공기로 다이빙할 경우 질소마취 한계수심을 40m라고 한다면 40m에서의 질소부분압은 5기압 * 0.79 = 3.95 기압이 된다.

그런데 재호흡기의 포인트(산소부분압)를 1.3으로 지정하여 수심 30m에서 다이빙할 경우 질소의 부분압은 4기압 - 1.3기압 = 2.7기압이 되지만. 포인트(산소부분압)를 0.7로 지정하여 수심 40m에서 다이빙할 경우 질소의 부분압은 5기압 - 0.7 기압 = 4.3기압이되기 때문에 공기로 다이빙했을 경우보다 질소마취가 강하게 나타날 수 있다.

그러므로 재호흡기를 사용할 경우에는 수심에 따라 적절한 포인트(산소부분압)을 지정해야 한다. 최근에는 포인트를 수심에 따라자동으로 변경해주는 기능이 개발되어 이런 문제를 해결하기도 한다. 또한 40m 이상의 대심도를 다이빙 하려고 한다면 희석기체를 공기 대신 헬륨이 포함된 기체(트라이믹스, 헬리옥스 등)를 사용해야 한다.

 

안전한 재호흡기 다이빙 습관

•충분히 연습하고 숙달한다.

•입수 전에 반드시 산소부분압을 확인한다.

•지속적으로 핸드 (모니터)을 관찰하여 산소 부분압을 확인한다.

•이산화탄소 흡수제의 시간을 준수하여 사용한다.

•산소와 질소의 노출 한계를 초과하지 않는다.

•불필요한 감압다이빙을 피한다.

•산소 제한 범위에 가깝게 다이빙 하지 않는다.

재호흡기 다이빙을 배우기 위해서는 개방식 다이빙과 다르다는 점을 인식하는 것부터 시작해야 한다. 개방식과 같이 호흡하는 것만으로는 안전하지 않을 수 있기 때문이다.

물론 오늘날 대부분의 전자 완전폐쇄 재호흡기(ECCR)는 인간이 저지를 수 있는 대부분의 실수를 사전에 모니터링 하고 예방하도록경고하는 시스템이 발달되어 있다. 그러나 재호흡기는 개방식 호흡 장치에 비해 복잡하고 경우의 수가 훨씬 많기 때문에 마치 스쿠바다이빙을 처음 배우는 오픈워터 과정과 같이 하나 하나 새로운 시각으로 배우고 익혀나가야 한다.

재호흡기에 숙달되면 개방식 호흡기보다 훨씬 많은 장점을 얻을 수 있고 공기고갈 등의 예상치 못한 상황에서도 수면까지 안전하게 상승할 수 있는 많은 방법들을 활용할 수 있다. 그러나 이런 장점을 활용하기 위해서는 개방식 다이빙을 배울 때 보다 훨씬 많은 시간과 연습이 필요하다. 노력하고 배우는 자에게만 허용되는 새로운 영역인 것이다.

앞으로 재호흡기는 보다 대중화 되고 활용 영역도 넓어질 것이다. 이미 레크리에이션 다이빙에서도 보편화되고 있다. 새로운 것에 대한호기심과 그것을 배우기 위해 시간과 노력을 투자할 수 있고 이런 과정을 즐길 수 있는 사람이라면 재호흡기라는 광대한 영역에서 많은 것을 얻고, 누릴 수 있을 것이다.

 

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출처
http://www.sdm.kr

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