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[강동훈]

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Gradient Factors(압력경사도 인자)

1. 감압 알고리즘

다이빙시 인체내 용해되어 있는 질소압력과 주위압력의 차이를 압력편차/압력경사 (pressure gradient)라 한다.

다이빙을 끝내고 수면으로 상승을 시작하면은 압력이 감소하여 각각의 조직(TC: tissue compartment)들은 그 속에 녹아있는 불활성 기체의 용해도가 더 이상 같은 수준으로 유지할 수 없게 된다. 어떤 순간을 지나면 기체는 방출(off-gas)되는데, 조직구획들에서 얼마나 빨리 off-gas가 이루어지게 할 것인가(조절)이며, 만약 방출이 조절되지 않으면 DCI(감압질환)에 걸리게 된다는 것이다.

불활성 기체의 부분압은 다이빙하는 동안에 머물고 있는 주변압을 따라가는 경향이 있다. 압력편차가 크면 클수록 기체가 녹는속도가 더 빨라진다.

Robert Workman 의 M-값은 감압병 없이 우리가 견딜 수 있는 가설적 조직 구획 속의 최대 불활성 기체의 압력이다.

할데인은 그의 연구에서 M-값이 2라는 것을 발견했고, 워크맨은 이를 1.58로 개선했다. 이 숫자는 2ATA에서 1ATA로 압력이 변하는 것에서 나왔으며, 공기에 79%의 불활성 기체(질소)가 있다는 것을 고려해서 나온 것이다.

그래서 DCI에 걸리지 않고 수면으로 안전하게 복귀하기위해서는 M값에 도달하지 않는 잠수깊이와 시간, 상승속도를 준수하기위해 감압표나 컴퓨터들의 수치에 절대적으로 의존 하는 것이다.

2. 불만의 ZH-L16 알고리즘

1983년 불만(Albert A. Buhlmann)은 16조직구획(2.65분-635분)을 이용한 ZH-L16알고리즘을 발표한다. 일명 스위스테이블로 불리는 ZH-L16은 단계감압(stage decompression)과 반복다이빙(Repetitive diving)을 위한 알고리즘이다.

때문에 레크레이션 뿐만 아니라 테크니컬다이빙에서 단계감압을 위한 알고리즘으로 현재까지 널리 사용되어 오고 있다.

불만 ZH-L16C 에 의하면, 인체는 16개의 조직구획으로 나누고 이 컴파트멘트는 반기(half-time)이론과 최대허용포화도(M-Value:감압정지 직전까지 조직이 견딜수 있는 기체의 최대과포화량) 에 의해 방출(off-gasing)을 결정하게된다.

M값은 수심과 조직구획에 따라 다르며, M0(M영)는 수면M값을 말하며 상승시 어떤 조직도 M0를 초과할수 없으며 초과시 감압증의 위험에 노출될수 있다는 것이다.

하지만 불만의 M값은 감압병을 정확하게 예방하지는 못하는 문제도 발생하였으며,

많은 감압병 증세는 각 컴파트멘트의 M값 또는 M값의 부근에서 발생하였기에 상승프로파일을 변경할 필요가 발생한 것이다.

3. 왜 GF를 알아야 하는가

2000년 이후 많은 레크레이션 다이빙 컴퓨터들은 RGBM(Reduced Gradient Bubble Model - 압력편차감소기포모델)을 사용한다.

RGBM은 가능한 많은 불활성기체(싸일런트버블)를 용해된 상태로 유지하면서 상승과정에서 기포발생억제 또는 제거를 하는 감압계획이다.

따라서 상승하는동안 Deep Stop을 통해 주변압감소의 일시정지를 통해 기포성장을 억제하고 확산작용을 통해 폐에서 기포를 배출하는 알고리즘 인것이다.

하지만 감압증에 대한 다이버의 노출위험은 모든 사람이 같지 않다.

그래서 레크레이션 다이버들이 사용하는 컴퓨터 에는 개인보수성을 직접 설정하도록 되어있다 (P1.P2,P3)

1983년 발표된 불만의 ZH-L16 감압모델은 오늘날까지 널리 사용하지만, 위에서 언급한것과 같이 불만의 모델은 감압병을 정확하게 예방하지는 못했다. 그것은 M값을 100%로 설정했기에 M값 또는 그주변에서 감압증이 발생하였기에 결국 상승에 대한 프로파일을 수정할 필요가 발생한것이다.

그래서 불만 감압 모델에 좀더 보수성을 제공하기 위해서1998년 베이커(Eeik C. Baker)가 GF값(압력경사도값)의 개념을 도입하였다.

GF값은 한마디로 M값 안에서 각 조직의 off-gas와 on-gas를 관리하여 다이빙 종료시 주도적 조직구획의 잔류질소의 감소량을 나타낸다.

따라서 GF 0%는 주도적인 조직구획 속에서 과포화가 일어나지 않거나 불활성 기체의 부분압이 주변압과 동일하다는 것을 뜻한다

GF 100%는 감압을 해야 하는 상황으로 주도적인 조직구획에서 DCS의 위험성이 훨씬 더 크다는 의미이다.

GF는 다이버가 그들의 조직구획들이 가지고 있는 M값에 얼마나 빨리 그리고 얼마나 근접할지를 결정하며, M 값에 가까이 갈수록 기체가 거품을 형성하여 감압증에 걸릴 수 있다는 “이론”을 바탕으로 한다.

Erik Baker는 Buhlmann의 M값에 근접한 직접적인 상승이 아니라, 처음에는 낮은 GF로 상승하고 천천히 높은 GF로 이동할 것을 권장했다. 그는 다이버가 초기에는 GF=0.3으로 상승을 하고 나서, 수면근처에서는 GF=0.85에 도달하도록 이동하는 것을 예시했다.

그래서 하나의 GF를 사용하는 대신에 상승하는 동안 안전 여분에 변화를 줄 필요가 있다는 것이다. 이는 GF Low와 GF High라는 1쌍의 GF 값을 사용하게 만든다.

GF Low는 상승중의 최대허용포화도를 정의하면서 첫 감압정지를 결정한다.

GF High는 다이빙종료시 수면에서 최대허용포화도를 의미한다.

무감압한계 내에서의 다이빙에서는 GF Low와는 무관하며,

감압은 불활성 기체의 부분압이 다이버의 조직 구획의 주변압과 M-값 사이의 30%에 도달했을 때 시작된다.

그러면 다이버는 조직구획의 부분압이 다음 감압정지 수심까지 상승이 가능할 정도로 충분히 낮아질 때까지 해당 감압정지 수심에서 시간을 보내야 한다. 이는 다시 좀 더 높은 GF를 갖게 되며 GF는 실제 상승하는 중에 변하게 되는것이다.

GF = 1.0 은 불만의 M값을 그대로 사용한다는 의미이므로(다이빙 컴퓨터에서 설정 GF Low/High = 100/100) GF=1.0 이하를 유지하는것이 중요하다.

이 값을 초과한다면 DCI에 걸린다고 가정한다. 반대로 조직구획의 압력이 주변압에 도달하면, GF=0 이 되고 포화되었다고 할 수 있다.

예를들어 GF = 0.8 값을 사용한다고 가정한다면 조직 구획의 압력이 주위 압력과 불만의 M값에 80% 이상을 넘지 않을 것이라는 것을 알 수 있으며 다시 말해 M 값에서 20%의 안전한 여유를 가지고 있다는 의미가 된다.

불만 알고리즘을 사용하는 다이빙 컴퓨터는 보통 GF값을 사용자가 설정할 수 있도록 되어 있는데 첫 번째 상승 지점과 그 이후 상승을 GF = 0.8 로 하려면 80/80으로 설정하면 된다.

GF 설정을 30/70으로 할 때 어떤일이 일어날까?

다이빙 컴퓨터는 조직 구획이 GF = 0.3에 이를 때까지 처음 상승을 허용한다. 즉, 조직 구획의 압력이 그만큼 주위 압력과 불만의 M 값보다 차이가 나고 조직의 압력이 떨어지기 시작하면 다음 감압 정지 수심으로 상승할 수 있게된다.

GF Low값은 첫번째 감압 정지의 시작과 GF High는 출수 지점 값에 영향을 준다는 것을 이해할 수 있다.

결국, GF Low값이 낮아 M-Values에 멀어질수록 첫 번째 딥스탑(deep stop)의 수심이 깊어지고 감압 정지도 많아질 것이라는 것도 예상 해 볼 수 있다.

그러면 어떤 GF 세팅을 사용해야 할까?

이 문제는 개인마다 불활성 기체 용해/배출 속도가 틀리고 또한 다이빙 당시에 몸 상태에 따라서도 달라지므로 완벽한 표준값을 구하는 것은 불가능하다.

하지만 안전을 위해 보수적인 세팅을 사용해야 하는 것은 분명하고 그 동안의 통계와 DAN의 닐 폴락 박사에 의하면 30/70 정도를 사용하기를 권장하고 있다(이 값은 불만 알고리즘을 사용하는 컴퓨터에 기본값으로도 많이 사용된다).

최대허용 포화도를 낮추면 모든 다이빙이 더욱 안전해지고 동시에 노출시간도 감소한다

GF 30/70값을 기본으로 하고 무감압 레크레이션 다이빙에서는 GF를 관대하게 바꾸거나 깊은 수심의 감압 다이빙에서는 더 보수적인 값으로 조절하여 사용할 수 있다.

때문에 GF에 대한 이해는 Deep Stop를 계획하고 생성하는 데에 있어서 많은 도움이 된다.

보통 테크니컬 다이버의 경우 GF설정은 30/85 이다

(DAN의 연구: M값을 70%까지 줄이면 예상치못한 감압병은 거의 발생하지 않음)

마레스의 GENIUS 컴퓨터는 알고리즘의 개별화를 위해 GF값을 사용한다.

개인조건 설정에는 3가지 메뉴로 구성된다.

1. 신체조건(GF 10%감산) - 다이버의 다이빙활동 적합성

2. 컨디션(GF 5%감산) - 피로, 탈수등의 다이버 조건

3. 다이빙환경(GF 3%감산) - 조류, 찬물등의 환경설정

각 설정매뉴에는 보수성을 증가하기 위하여 레벨1(Low)/ 레벨2(Medium)/ 레벨3(High)중 한가지를 선택할수 있게 설계되었다.

SSI Instructor Training Center  씨앤아이(SEA&I) 제공