“도플러 버블 디텍터”와 싸이런트 버블 실험과 안전한 상승방법

[해남#I729]

이번주는 올바른 상승 방법을 알기 위해 전제된 이론을 올립니다.

(참고 자료 : www.divetekadventures.com/Technical_PyleStops.htm)

1970년대- “도플러 버블 디텍터”와 싸이런트 버블 실험
도플러 버블 디텍터라고 이름 지워진 기계와 기술로 싸이런트 버블 형성 과정에 대한 획기적인 연구가 몇차례 

발표되었다.
그 중 가장 영향력있는 연구 발표는 USC의 카타리나 해양과학쎈타의 Dr. Andrew Palmaris 이다.
그의 가설은 몇몇 다른 과학자와 마찬가지로 감압이 필요없는 다이빙의 감압정지 즉 안전정지(Safety Stop)가 싸이런트 버블을 없애거나 축소 시킬 수 있다는 것이다. 그의 주장은 만약 싸이런트 버블을 더욱 적게 만들 수 있다면 감압병의 위험을 확실히 축소 시킬 수 있다는 이론이다. 

그는 자신의 이론을 설명하기 위해서 그 당시 미해군 무감압 한계시간인 30m/25분 다이빙에서 세구룹의 다이버들을 체내의 버블을 도플러 기술로 관찰하는 실험을 하였다. 

1 구룹 – 곧장 수면 상승 (미해군 상승속도 19m/1분)
2 구룹 – 3m/2 분 감압정지
3 구룹 – 6m/1분, 3m/4분 두번 정지
모든 구룹의 다이버들을 수면 상승 직후부터 2시간 동안 모니터 하였더니 안전 정지를 안했던

 1 구룹에는 상승직후 70개, 15분 후 110개의 싸이런트 버블이 관측 되었고 30분 후에는 60개로 떨어진 후 60분 후에는 최소 숫자인 25개가 2시간 까지 관측 되었다.

그러나 3m/2분 안전정지했던 2 구룹은 수면 상승 직후 18개, 15분 후 20개, 그 뒤 2시간 까지 버블의 숫자 변화가 없었다.
마지막 3 구룹, 즉 2번 안전 정지한 구룹은 최초 10개의 싸이런트 버블이 측정된 후 그나마 30분 부터 현저히 숫자가 줄었고 60분 이후에는 한개의 버블도 발견 할 수 없었다. 

이 실험은 안전 정지를 하지 않고 상승한 구룹 1의 사이런트 버블은 매우 위험스런 숫자 
라고 결론 내렸고, 한번 안전 정지를 실시한 구룹의 사이런트 버블의 숫자는 급격하게 줄었으며 두번의 정지를

 실시한 그룹은 거짓말처럼 거의 버블이 발견 되지 않았다는것이다.

싸이런트 버블과 감압병과의 관계가 명확하게 설명 되지 않은 상황에서도 다이빙 질병에 관계하는 대부분의 의사들은 갑압병을 피하는 최선의 방법으로 싸이런트 버블을 최소로 해야 한다고 주장하여 이실험 결과를 매우 중요시 하였다. 

1980년대- 새로운 다이브 테이블과 다이브 컴퓨터 개발의 황금기 

‘도플러 버블 디텍터’ 관측 장비로 무장한 많은 감압병 연구원과 의사들은 다이버가 무감압 한계 수준에 가까이 가는 높은 레벨의 사이런트 버블에 대한 깜짝 놀란 만한 연구결과를 계속 발표하었고 그 결과로 감압 테이블의 한계를 피하기 위한 몇가지 강력한 건의가 발표되었다.

물론 새로운 기술의 발전으로 다이빙계에 출시되기 시작한 다이브 컴퓨터에도 같은 종류의 충고가 내장되었다.
이 시기의 새로운 원칙을 제공 하는 연구 발표도 많았는데 특히 새로이 선보인 미 해군 공기 감압 테이블은 도플러 방식으로 인간 실험을 통하여 잠수 시간을 줄이는 새로운 버전이였다.

1988년 PADI의 협력 연구소인 다이빙 사이언스 테크놀로지의 Dr. Raymond E Rogers 가 개발한 RDP(Recreational Dive Planner)에서 이런 연구들의 정점을 이루웠다. 
이 다이브 테이블은 무감압 다이빙을 위한 일반 다이버 즉 레크레이셔날 다이버들만을 위한 최초의 연구 발표인것이다. 물론 이 연구는 감압 챔버와 다이빙 현장에서 다이버의 인체를 도플러 모니터링을 광범위하게 사용된 것이다.

주의 깊게 보아야 할, GAS OF SEEDS 가스의 씨앗 이론

미해군의 연구관이였던 ALBERT BEHNKE이 1940년대 세운 가설

다이버인체에 공기방울이 만들어지는 원리를 설명 해주고 있다.

2000년대 – RGBM (Reduced Gradient Model) 의 탄생

1980년대 부터 1990년대 까지 계속 수정된 미세 버블 모델 이론 VPM (Varying
Permeability Mode)을 발표한 과학자는 하와이 대학교의 David Yount 와 Don Hoffman 이다.

이보다 더 최근에 로스 알라모스 국립 연구소의 물리학 박사 Bruce Weinke 에 의해 발표 된 RGBM 이론은

 충분히 현실적이라는 평가를 얻어 여러 다이빙 컴퓨터는 물론 테크니컬과 산업잠수의 감압 원리로 

사용되기 시작했다. 특히 새로 발표된 NAUI 다이브 테이블의 기초로 이용되고 있다.

 
이 새 이론 즉 미세 버블 모델의 특이 사항은 기존 다이버들이 실시 하고 있는 안전 정지 보담 더 깊은 수심에서의 정지 즉 DEEP STOP을 요구하고 있다. 

다이빙 감기와 DEEP STOP

1970년대는 다이빙 장비개발 시대라 한다. 부력조절기, 보조 호흡기와 기타 계기들이 개발 되면서 동굴 다이빙 단체들이 그 덕에 태동되었다. 그 뒤 10년 뒤인 1980년대에는 풋내기 테크니컬 다이버들이 단체를 만들면서 서서히 커가기 시작 하였다. 그러나 대심도 잠수를 하는 텍 다이빙에서 한가지 문제점이 생겨났다. 그것은 “다이빙 감기(Diver’s Flu)”라고 이름지어진 대심도 다이빙 후에 발생되는 불안감과 무기력함, 피곤함 등이다.

싸이런트 버블의 연구가 활발히 진행될 즈음인 당시 그 증세는 싸이런트 버블이 원인이고 “무증상의 감압병(Subclinical Decompression Sickness)” 이라고까지 명명되었다. 실제적으로 감압병 증세가 전혀 아니면서도 미세 버블이 부작용을 준다는 사실이 증명된 셈이다. 마치 우리몸이 미세 버블을 이물질 즉 병원체가 들어온것으로 판단하고 그것과 싸우기 위한 항체를 만들어 내면서 생기는 후유증이라는 설명이 성립되었다. 

이 문제를 해결하기 위해서 텍 다이버들의 지도자들은 그들 스스로 해결 방법을 만들기 시작 하였고 이 때 만들어진 방법이 깊은 수심에서의 정지 즉 DEEP STOP 이다.

파일의 정지 (Pyle Stops)

DEEP STOP 은 하와이의 조류학자 Dr. Richard Pyle 의 이름을 따서 ‘파일 정지(Pyle Stops)’이라고 더 알려져 있다. 그는 대심도 다이버로 널리 알려져있는데 깊은 수심의 산호 물고기 채집 다이빙 후에 생기는 무기력증과 피곤함등이 매 다이빙 마다가 아닌 특정한 날에만 나타난다는것을 발견하고 그 이유를 쫒게 되었는데 마침내 고기 채집에 성공한 날에는 그 증세가 없음을 알게 되었다.  60미터 이상 대심도에서 잡는 산호초 고기들을 살려서 연구실에 가기위해서는 30-40 미터 수심에서 정지하여 아주 작은 주사바늘로 고기의 부레에서 공기를 빼주어야 하는데 그 작업을 아무리 빨리해도 1분 정도 걸리는 것이였다. 그 작업을 하는, 즉 고기를 잡은 날이면 영락없이 다이빙 후의 이상한 증세가 없고 머리도 맑아 연구소로 돌아오는 길에 전혀 졸립지도 않았다는 것이다.

(참고 자료 : www.divetekadventures.com/Technical_PyleStops.htm)

오늘날 모든 텍다이버들의 감압 모델에는 깊은 수심의 정지를 사용하고 있다.

겨울 찬물 다이빙 중인 스쿠버 회원들과 필자

레크레이션 다이버에게 적용되는 DEEP STOP 이론

 2004년에 발표된 Undersea and Hyperbaric Medicine 에 의하면 텍다이버나 산업 잠수에서 전용되는 깊은 수심에서 정지 이론이 일반 다이버들에게도 적절하다고 발표되었다. 그 이유로 레크레이션 다이버들에게 잘 발생되는 신경계통 감압병에 대한 예방으로 매우 중요하다는 것이다. 즉 신경계통 감압병은 주로 중추신경에서 발생되는데 그곳은 매우 짧은 반감기(조직에 기체가 반 포화되는 시간)를 가지고 있으며 빠른 조직은 기체의 흡수 시간도 짧지만 낮은 수심의 안전정지에서 배출도 빠르다고 알려졌고 특히 DEEP STOP 즉 깊은 수심에서 안전 정지에서는 빠른 조직의 기체 압력이 현저히 준다고 주장하였다.

결론적으로 이 보고서는 싸이런트 버블의 숫자를 최소화 하고 빠른 조직의 기체 긴장을 누그러뜨리는 최고의 방법으로는 1분당 9미터의 상승속도와 최대 수심의 반 되는 깊이에서 1분간 정지, 그리고 5미터에서 3-5분 안전 정지가 가장 적절한 방법이라고 강조하고 있다.

1950년대 중반에 개발된 미해군 다이빙표가 규정한 상승 최고 속도는 분당 18m이었다. 그러나 이 속도는 과학적 근거에 의한 것이 아니라 타협의 결과였다. 미해군 다이빙표의 개발에 관여했던 학자들은 상승 최고 속도로 분당 8m를 요구했었다.

이에 대해서 미해군 수중 파괴반의 대표자[Doug Fane 중령]는 그의 대원들이 작전 임무를 마치고 안전 지역으로 탈출하기 위해서는 최소한 분당 30m는 되어야 한다고 강력하게 주장했다. 그러나 텐더가 헬멧 다이버를 이 정도의 속도로 끌어올리는 것은 도저히 불가능한 것으로 증명되었기 때문에 그들은 분당 18m를 상승 최대 속도로 규정하기로 타협하였다.

그리고 이 속도는 스포츠 다이빙에도 그대로 적용되었다. 왜냐하면 미해군의 축적된 자료와 Spencer, Powell, Thalmann 박사 등의 연구를 통해 안전한 상승 속도로 증명되었기 때문이다. 

그들은 폐 기능이 정상적인 다이버가 이 속도보다 늦게 상승하면 공기 색전증에 걸리지 않는다고 결론을 내렸다. 그리고 축적된 연구를 바탕으로 안전 다이빙 캠페인[SAFE-Slowly Ascent Frome Every dive]을 벌리면서  5m-3분의 안전 정지를 권고하게 되었다. 5m-3분의 안전 정지는 감압의 관점에서 보아도 상승 속도의 감소보다  더욱 안전한 것이기에 이제는 보편화되었다. 안전 정지는 다이브 테이블이나 컴퓨터가 요구하는 감압 정지는 아니지만,다이버의 상승에 대한 안전 장치로서 가치가 있다. 이에 대한 효과와 중요성은  분명하게 드러난다. 이것은 Pilmanis 박사가 미해군 테이블의 30m-25분 다이빙에 대해 도플러 기포 탐지를 실시한 것이다.

찬물 다이빙 중인 다이버

 안전 정지 없이 상승한 경우에 비하여, 3m-2분 정지가 약 5배 정도의 기포 감소를 이루고 6m-1분과 3m-4분 정지를 행한 경우에는 탐지 가능한 기포가 거의 제거된다는 것을 알 수 있다.  이 자료에 의해서 우리는 안전 정지가 매우 효과적임을 분명히 알 수 있다. 어떤 다이버들은 아직도 공기 잔류량이 35bar이하인 상태로는 출수하지 말 것을 강조한다. 이것은 공기 부족 때문에 생길 수도 있는 안전 사고를 예방하기 위한 올바른 생각이다.

그러나 이제 이것은 "결코 35bari 보다 적은 공기 잔류량으로는 안전 정지를 하지 마라. 그리고 20bar 이상을 남겨서 출수하지 마라."로 바뀌는 것이 더 타당할 것이다. <----필자는 25m의 경우 50에서 상승 준비 SMB 올리는데 5BAR 10m에서 안전정지 5m 올라오면 40BAR 정도 된다. 그리고 3분 동안 천천히 깊게 호흡을 내뱉고 약 30-25bar에서 상승 한다. 안전정지5m에서 수면까진 더욱 천천히 상승 한다.

왜냐하면 [3m～6m]에서 안전 정지를 충분하게 실시하는 것이 불필요한 여분의 공기를 남겨서 출수하는 것보다 훨씬 더 안전하기 때문이다. 한편 수심별로 서로 다른 가변적 상승 속도를 요구하는 현대의 컴퓨터는 미해군의 상승 속도보다 더 늦은 속도를 사용하고 있다. 어떤 컴퓨터의 상승 속도는 분당 18m 이하인 것도 있다.

그렇다면 상승 속도가 늦을수록 안전한가? 
이에 대해서는 동일한 수심에 동일한 시간의 다이빙을 한 후에, 
①안전 정지 없이 분당 30m로 상승, 
②안전 정지 없이 분당 18m 상승, 
③5m-3분 안전 정지 후에 분당 30m로 상승하는 경우를 비교하는 실험이 행해졌다. 
이 실험을 통하여 모든 경우의 질소 흡수량은 감소했으나 저속 조직에는 별다른 변화가 없었고, 감소량도 대수롭지 않은 것으로 나타났다. 특히 ②의 방법은 질소 흡수량이 5m-1분의 안전 정지보다 적은 것으로 나타났다.그러므로 안전 정지를 실시하는 것이 늦은 속도로 상승하는 것보다 더 안전하다고 볼 수 있는 것이다. 감압이라는 관점에서도 안전 정지가 상승 속도의 감소보다 더욱 효과적이라는 것은 매우 중요하다.

 20m 이하의 얕은 수심의 다이빙에서는, 질소 흡수량의 감소 비율이 5%이하에 머물러 있으므로, 안전 정지의 효과가 별로 크지 않음을 알 수 있다. 그러나 수심이 깊어질수록 안전 정지가 상승 속도의 감속보다 더 효과적임을 알 수 있다. 그러므로 안전 정지를 실시하는 것이 안전성을 높일 수 있는 조치라고 할 수 있다. 

이상의 분석을 종합하면 안전한 상승법을 다음과 같이 정리할 수 있다. 

1)자신이 사용하는 컴퓨터나 테이블의 상승 속도를 준수한다. 
2)상승 중에는 기도를 개방하고 정상 호흡을 한다.
3)분당 18m의 속도를 절대로 초과하지 않는다.

* 안전정지에 부력조절이 힘들다면 바닥에서 SMB를 올려 상승 하는 것도 좋은 방법이다.

올스쿠버 해남강사