사람이 물 속에 들어가는 일. 잠수구를 갖추고 수중활동한다든지 잠수기를 사용하여 수중에서 작업하는 일까지 포함한다. 가장 기본적인 잠수는 잠수기 없이 자기의 폐 속에 있는 공기만으로 잠수하는 스킨다이빙이다.
어패류나 해조류 등 해산물을 거두어들이는 해녀는 직업적으로 잠수를 해왔으나, 근년에는 잠수복이나 마스크, 핀, 스노클 등의 장비를 갖추고 바다속 경치를 즐기는 스킨다이빙이 레저 스포츠로서 보급되어 있다.
역사
사람들은 2000년 전부터 바닷물 속에 들어가 진주나 전복을 거두었다. BC332년에 알렉산드로스 대왕이 잠수종으로 잠수했다는 기록과 레오나르도 다 빈치가 1500년에 그린 데생에서 잠수구가 있는 것으로 보아 잠수가 시도되었음을 알 수 있다.
실용적 잠수작업은 1690년 영국 E.핼리에 의해 수심 20m의 템스강에서 잠수종(벨)을 이용하여 1시간 남짓 동안 이루어졌다. 1819년 영국 A.시베가 헬멧잠수기 원형을 만들었고 그 뒤 송기(送氣)펌프의 보급으로 해난구조 등 본격적인 잠수작업을 하게 되었다.
78년에는 프랑스의 P.베르트가 잠수에 따르는 감압증(減壓症)의 원인을 구명하였고, 1906년 영국의 J.홀덴이 감압증을 예방하기 위해 만들었던 감압표를 완성하여 잠수의 안전성을 향상시켰다.
35년 미국 해군이 공기잠수의 한계를 초월한 122m 잠수에 헬륨과 산소의 인공공기를 사용하는 방법을 성공시켜 혼합가스를 이용하는 심해잠수시대의 막을 열었다. 공기잠수 부문은 43년에 J.쿠스토와 E.가낭이 스쿠버를 개발하였고, 제 2 차세계대전 때에는 각국 해군에 잠수부대가 설치됨에 따라 잠수기술에 대한 교육훈련체제가 갖추어져 잠수부가 양성되고 해난구조 등 잠수기술이 향상되었다.
민간잠수작업도 활발해져서 학술조사나 수중스포츠로서 스쿠버다이빙이 보급되었다. 심해잠수 분야에서는 57년 G.본드가 포화잠수기술을 개발, 잠수시간과 잠수깊이가 늘어났다. 현재 사람의 최고 잠수심도는 81년 미국에서의 686m이며 앞으로 잠수부 몸에 100㎏/㎝橈의 수압이 가해지는 1000m 이상 깊이에 대한 잠수도 가능하리라 예상되고 있다.
잠수기술
해난구조, 항만건설·교각공사 등의 수중토목, 해저석유·천연가스 개발에 따르는 수중작업, 어초(漁礁)·정치망 설치 등의 수산업, 수중생물의 생태관찰, 해중환경 조사, 고대 침몰선이나 유적 조사 등의 학술조사, 비행기사고나 해난사고 때의 인명구조, 수중폭발물처리 등의 방위활동에서 스포츠에 이르기까지 넓은 범위에서 잠수가 실행되고 있다.
① 스쿠버다이빙 : 잠수부 자신이 호흡가스를 휴대하는 잠수기를 스쿠버 또는 자급기잠수기(自給氣潛水器)라 하고, 이를 이용한 잠수를 스쿠버다이빙이라 한다. 물 속에서 자유롭게 행동할 수 있으며 다루기 쉽고 기술을 배우는 데도 어렵지 않고 간편하다는 특징 때문에 잠수작업의 대부분은 이 스쿠버다이빙을 이용한다. 해양스포츠로서도 친숙해져 있다.
② 포화잠수 : 심해잠수를 하는 포화잠수는 잠수부 몸에 헬륨 등 불활성가스가 포화된 상태에서 하루 이상 계속 잠수할 수 있는 방법이다. 일단 포화상태가 되면 감압시간은 1주일 또는 1개월 동안 잠수를 계속해도 포화상태는 같은 시간에 끝나므로 효율이 좋아진다. 보통 2주간 정도 연속해서 잠수를 한다.
포화잠수방법이 개발됨에 따라 해저거주가 가능하게 되었고, 프랑스의 프레콩티낭계획, 미국의 시래브계획, 일본의 시토피아계획 등이 실시되고, 해양생물 등의 조사연구에 성과를 거두었다.
현재 해저석유 생산이 활발한 북해라든지 멕시코만에서는 포화잠수에 의한 잠수작업이 이루어져 심해에서도 정밀도 높은 수중작업 실적을 올리고 있다. 심해잠수에서는 잠수부를 가압, 감압하는 동시에 고압 아래에서의 거주구획(居住區劃)인 감압탱크와 그곳에 접속된 잠수부를 가압상태 그대로 해저에 이송하는 수중엘리베이터가 필수 잠수장치이며, 이를 심해잠수시스템이라 한다.
잠수와 인체과학
물 속에서는 깊이 10m마다 약 1㎏/㎝橈씩 가산되어 수압이 높아지므로, 잠수부는 수압과 같은 압력에 노출된다. 따라서 귀에 통증, 상승 때 폐의 파열, 드라이슈트의 조임, 과팽창, 관절통, 호홉저항의 증대 등의 문제가 생긴다.
잠수부는 수압과 같은 높은 압력의 호흡가스를 호흡, 흡수(吸收)하고 있기 때문에 질소중독(40m 이상의 깊이), 몸 속에 녹아 있던 가스가 빠른 감압으로 혈관 등에서 기포화되는 감압증(잠수병)이 생기고 심해잠수에서는 고압신경증후군 등의 장애가 생긴다.
이 밖에 낮은 수온에서의 체열손실, 호흡가스 속의 산소농도문제(산소결핍·산소중독), 탄산가스의 증가로 인한 탄산가스중독, 헬륨혼합가스를 흡입하게 되면 음속의 차이에서 생기는 헬륨보이스라는 언어의 강약이 명확치 않게 되는 등 잠수중에 생기는 문제는 많지만, 이들을 극복하고 안전을 확보하는 것이 잠수기술이다.
스킨다이빙[skin diving]
잠수 스포츠로서 스쿠버를 사용하지 않고, 호흡을 참고 잠수하는 것. 이에 비해 스쿠버를 사용하는 것을 스쿠버다이빙이라 한다.
호흡을 참는 능력에 따라 잠수시간은 30초부터 2분 정도로 개인차가 크지만, 사전에 심호흡을 몇 번 반복하고, 수중에서 차분히 행동하며, 잠수의 간격을 2분간씩 하는 등 훈련을 쌓음으로써, 호흡을 참는 시간을 2분 가깝게 늘릴 수 있다.
또, 수심 3m 정도에서 고막에 통증을 느끼는데, 이것은 수압에 따라 고막이 대기압이 있는 중이(中耳) 쪽으로 눌리기 때문이며, 코를 쥐어 호흡을 내쉬고, 침을 삼키며, 턱을 움직이는 등의 동작을 하면 중이로 통하는 이관(耳管)이 열리고 압력이 균일하게 되어 통증은 사라진다.
호흡을 참는 잠수의 역사로는 수심 80m에서 닻을 끌어 올린 기록도 있지만, 최근에는 프랑스의 J.마욜에 의해 기록이 잇따라 갱신되어, 수심 105m에 달하고 있다. 특히 초보적인 스킨다이빙에서는 용구를 필요로 하지 않지만, 스노클, 잠수마스크, 핀, 웨이트벨트, 웨트슈트 등을 사용하여 계절에 상관없이 즐길 수 있고 스쿠버다이빙의 트레이닝에도 도움이 된다. 수심 10m보다 얕은 곳을 1∼2분간 반복잠수하여 바다 안의 경관을 즐길 수 있다.
스쿠버[scuba]
압축공기를 충전(充塡)한 공기탱크와 호흡가스를 공급하기 위한 레귤레이터(자동조정기)로 이루어진 잠수기구. self contained under water breathing apparatus(자급식 수중호흡기;자급식 잠수기)의 머리글자를 따서 만든 이름이다. 일반적으로 사용하고 있는 애퀄렁은 상표명 Aqua―lung에서 온 스쿠버의 상품명이다. 호흡가스를 배 위에서 공급해 주는 것은 타급식 수중호흡기(타급식 잠수기)라고 한다.
스쿠버는 1943년 프랑스의 J.Y.쿠스토와 E.가냥이 고안한 것인데, 이것은 압축공기를 사용하는 자급식 수중호흡기인 애퀄렁으로, 처음에는 군사목적으로 개발되어 프로그맨(잠수공작원)이 방잠망(防潛網)을 없애는 데 이용하였다. 사용하기 쉽고 물 속에서 행동력도 있어서 50년대에는 전세계로 보급되어 해난구조사업, 해양조사·연구에 이용되며 해양스포츠로도 각광받고 있다.
스쿠버다이빙[scuba diving]
스쿠버를 이용해 잠수하는 것을 말한다. 스쿠버(에어탱크, 레귤레이터) 외에 잠수마스크, 핀(물갈퀴), 잠수복, 부력조정기, 웨이트벨트, 잠수시계, 수심계 등의 장비를 몸에 착용하고 잠수한다.
타급식 잠수에 비해 물 속에서의 행동이 자유롭고 가벼우며 다루기가 쉬운 장점이 있고, 수중조사, 촬영과 같은 가벼운 작업에 이용하는 외에도 레저용해양스포츠로 널리 즐기고 있다.
스포츠 장비로는 다이버나이프, 수중총 등이 있다. 스쿠버다이빙은 위험성이 높으므로 스킨다이빙 등의 기초적인 훈련이 필요하다.
스쿠버다이빙에서는 휴대할 수 있는 공기의 양이 한정되어 있으므로 잠수 시간, 깊이가 제한된다.
다이버는 수압에 맞는 압력의 공기를 흡입하므로 깊을수록 잠수시간이 짧아져서 14淹 탱크 하나로 수심 10m에서는 40분, 20m에서는 25분, 30m에서는 20분 가량 잠수할 수 있다.
이 공기소비시간(잠수시간)은 경험, 물 속에서의 작업량, 개인차 등에 따라 달라지며 표준의 2배를 소비하는 경우도 있다.
스쿠버다이빙은 배 위에서 다이버의 위치를 확인하기 어렵고 호스 등에 의한 다이버와의 연결이 없어 문제가 생겼을 때 구조하기 어려우므로, 질소 마취작용에 의해 위험성의 인지가 안 되는 수심 40∼50m 아래로는 잠수하지 않도록 해야 한다.
스노클[snorkel]
잠수부가 수면 밑을 헤엄칠 때 사용하는 호흡보조기구. 독일어의 해군 속어로서, 코를 뜻하는Schnockel에서 유래한다. 또한 잠수함의 환기장치를 뜻한다.
스노클은 플라스틱 또는 고무파이프와 입에 무는 마우스피스, 마스크에 부착하는 밴드로 구성되어 있는 단순한 도구로서 잠수부가 바다 밑을 보면서 헤엄을 쳐도 수면위에 있는 공기를 마실 수 있다. 산호초 등의 바닷속 경관을 즐기기 위하여 스노클·잠수마스크, 핀(물갈퀴)을 사용하는 간단한 스킨다이빙을 스노클링(snorkeling)이라고 하는 경우도 있다.
스쿠버다이빙에서도 수면을 헤엄칠 때는 산소통의 공기를 절약하기 위하여 스노클을 사용한다. 스노클은 내용적(內容積) 약 100m淹가 표준이고, 환기량에 따라서 폐활량이 작은 여성이나 소년은 내용적이 작은 것을 골라야 한다.
웨트슈트[wetsuit]
잠수복의 일종. 잠수복은 피부와 슈트 사이에물이 들어가는지의 여부에 따라 웨트슈트(濕式)와 드라이슈트(乾式)로 나뉜다.
웨트슈트는 보온성은 떨어지지만 운동이 자유롭고, 스퀴즈(각 부분에 수압을 똑같이 받지 않는 경우에 생기는 상해)의 우려가 없는 이점이 있다. 최근 스쿠버다이빙의 보급과 함께 웨트슈트가 많이 사용되고 있다.
이때 몸에 밀착된 슈트를 착용하고 몸과 슈트 사이에 들어간 물이 빠져나가지 않도록 하면, 체열(體熱)의 전도, 대류에 의하여 온도를 유지할 수 있다.
슈트의 재료는 스펀지고무에서 최근에는 클로로프렌(네오프렌)시트가 많이 쓰인다. 소재 내부는 수많은 작은 독립 기포로 구성되어 있어서, 물이 스며들지 않는 기포 내의 공기가 열전도를 막기 때문에 보온에 효과적이다.
모양은 전신용(全身用), 반신용, 팔꿈치, 무릎이 없는 것 등 다양하며, 잠수 이외에도 서핑, 비바람이 치는 날씨에 착용하는 것 등 용도에 따라 모양, 디자인., 질이 다르다. 최근에는 운동성을 중요시하여 신축성있는 소재로 디자인과 색을 배합시킨 웨트슈트가 보급되고 있다.
잠수복[潛水服 diving suit]
수중에서 작업하는 잠수부의 체온 저하나 외상 등을 막기 위하여 착용하는 옷. 잠수복에는, 보온력이 뛰어난 소재를 사용하여 체온의 저하를 막는 보온복(웨트 슈트, 드라이 슈트)과 온수나 전열선을 이용한 가온복(加溫服;온수식 가온복, 전기식 가온복)이 있다.
웨트 슈트는 피부가 젖는 습식이며 독립기포(獨立氣泡)가 내장되어 있는 네오프렌천으로 만들어지기 때문에 이 천의 보온력이 체열 손실을 막아 주지만 깊이 들어갈수록 높아지는 수압으로 천 속의 기포가 작아지기 때문에 보온력이 저하된다.
또 부피가 줄어 부력도 작아지는 결점이 있지만 해녀를 위해서나 레저를 목적으로 하는 잠수에 널리 사용되고 있다. 드라이 슈트는 피부가 젖지 않는 건식이므로 옷 속에 있는 공기의 보온력이 체온 손실을 막아 준다.
그러므로 옷 속에 공기층을 확보하기 위해 두꺼운 모직물의 수중용 속옷을 입는다. 그러나 잠수부가 물 속에서 수직으로 일어서면 어깨와 발 사이에는 0.1㎏/㎝橈의 압력차가 생기므로 공기가 가슴 위쪽으로 밀리고 허리 밑은 공기층이 얇아져 압박하는 결점이 있다.
헬멧식 잠수기의 잠수복은 대표적인 드라이 슈트로, 고무를 바른 천으로 만들어졌기 때문에 속옷을 착용하면 웨트 슈트보다 보온력이 높아 장시간의 냉수작업에도 견딜 수 있다.
스쿠버 다이빙의 드라이 슈트로서 봄베가스(bombe gas)를 옷 속에 주입해 수압의 증가에 대처하는 정용량(定容量) 드라이 슈트가 있다. 특히 웨트 슈트 천으로 만들어진 잠수복은 보온력이 뛰어나 얼음 물 속에서도 사용된다.
가온복은 심해잠수에 사용되는 잠수복이다. 헬륨가스를 사용하는 온수식 가온복은 등, 가슴, 손, 발에 구멍이 뚫린 튜브를 배관한 웨트 슈트에 해수(海水)를 따뜻하게 하여 송수해서 옷 내부를 35∼40℃로 유지시키는 것으로, 심해 잠수 작업에서 널리 사용되고 있다.
전기식 가온복은 전기모포처럼 전열선을 각부(各部)에 배선한 전열 속옷에 통전(通電)해서 가온하는 것으로 잠수선에서 나와 작업할 때 착용한다.
이상의 잠수복과는 다른 내압식 잠수복이 있는데, 경식(硬式) 잠수기라고도 하는 이 금속성 잠수복은 심해(深海)에서 내압능력이 뛰어나며 손, 발 등의 관절부를 자유로이 구부릴 수 있고사람이 안에 들어가 대기압상태에서 장시간 잠수작업을 할 수 있다. 보통의 잠수복에 비해 작업능률은 떨어지나 직접적으로 압력에 노출되지 않으므로 감압(減壓) 등의 생리학적 문제가 없는 잠수시스템이다.
잠수병[潛水病 diver's disease]
해저작업이나 레저에서의 잠수 등 고압하에서 장시간 잠수한 뒤의 감압과정에서 생기는 장애. 잠수부병이라고도 한다.
수면 아래에서는 수심 10m마다 1기압씩 가압된다. 심도(深度) 10m 이내에서 장비 없이 잠수하는 경우에는 특별히 문제가 되지 않지만 스쿠버를 사용한 수십 미터 이상의 잠수나 헬멧식 및 마스크식의 증기식 잠수에 의한 장시간 잠수에서는 고압에 의한 여러 종류의 증상이 생기고 또한 수면상압하(水面常壓下)로의 감압과정에서 잠수병이라 불리는 장애가 발생한다.
고압하에서는 호흡기 중의 질소나 산소 등 각종 가스가 대량으로 체내에서 용해되어 질소취(窒素醉)라 부르는 명정상태나 산소중독의 중상을 초래하는 경우가 있다. 가장 심각한 건강장애는 감압시에 고압하에서 용해되어 있던 가스가 분리됨으로써 생긴다. 이 여분의 가스는 서서히 감압시킨 경우에는 체외로 배출되거나 소비되지만 급속한 감압에서는 용해성이 낮은 가스, 특히 질소가스는 기포가 되어 혈관을 막아서 혈액순환을 저해하기도 하고 조직을 압박하여 다음과 같은 잠수병의 증상을 초래한다.
① 피부의 가려움이나 출혈
② 벤즈(bends) : 사지의 관절 및 복부의 동통.
③ 초크스(chokes) : 흉통이나 호흡곤란 또는 혈압저하, 청색증 등의 쇼크증상.
④ 척수장애에 의한 운동마비나 지각장애, 또는 뇌장애에 의한 현기증, 구역질, 의식장애, 시력장애 등의 중추신경계 증상. 또한 만성 증상으로서 뼈가 파괴되는 경우가 알려져 있다.
이와 같은 장애를 감압병 또는 잠함병(케이슨병)이라고도 하는데 감압병은 잠함작업이나 가압실트공법 등 고압하에서의 작업에서도 발생할 위험이 있다.
예방으로는 심도와 체재시간에 따른 단계적 감압법을 실시하는 것이 가장 중요하지만 감압할 때에 순산소나 헬륨을 호흡시키는 방법도 쓰고 있다. 치료는 재가압 후에 서서히 감압하는 것이 기본이다.
가스색전증[塞栓症 gas embolism]
가스가 혈관을 막음으로써 생기는 색전증. 잠함부(潛函夫)의 잠함병이나 잠수부 등이 흔히 걸리는 잠수병 등에서 나타난다.
높은 기압 속에서 일하는 사람들의 혈액에는 가스, 특히 질소가스의 용해량(溶解量)이 주위의 기압이 증가함에 따라 높아지므로 보통보다는 많은 가스가 혈액 속에 용해되어 있다.
이와 같은 상태에서 일을 하다가 급히 평압(平壓)인 곳으로 돌아오면, 혈액 속에 용해되어 있던 가스(질소가스)는 기압이 내렸기 때문에 마치 사이다의 병마개를 뽑았을 때와 같이 거품이 되어서 일시에 발산된다.
이 가스의 거품이 모이면 가스 색전증에 걸리게 된다. 물론 조직의 가스 함유량도 늘어나 있으므로, 급격히 감압(減壓)할 때에는 조직 속에서도 가스의 거품이 생긴다. 척수(脊髓) 같은 데에서는 특히 거품 발생이 현저하므로 그 연한 조직이 쉽게 파괴되어 이 질환에 특이한 신경증상을 나타내게 된다.
감압병[減壓病 decompression sickness]
주변 기압의 저하에 따라 생기는 신체증상의 총칭. 정상 환경에서 고지(高地)나 고공(高空)의 저압 환경으로 이동하거나 물속 등의 고압 환경에서 정상 환경으로 이동할 때 일어난다.
발생원인은 크게 3가지로 구분된다.
① 체내에 있는 가스(중이강, 소화관, 부비강, 충치 속의 가스)의 팽창에 의한 것으로 각각 귀의 통증, 복통, 치통 등을 일으킨다. 귀의 통증은 감압성 중이염(中耳炎)으로 발전하는 수도 있다.
② 체액이나 조직에 용해되어 있는 질소가스 등의 기화(氣化)에 의한 것으로 주요 관절 부근의 말초신경을 자극해서 일어나는 관절통, 혈액 속에 생긴 기포(氣泡)의 폐전색(肺栓塞)에 의한 흉통(胸痛)과 호흡곤란을 주요 증상으로 하는 초크스(chokes), 말초신경의 자극에 의해 일어나는 피부홍반, 그리고 중추신경의 마비증상을 주로하는 잠수병 등이 있다.
③ 초고공에 있어서 체액이 비등(沸騰)함으로써 단시간 내에 사망하게 되는 체액비등증(體液沸騰症)도 감압병의 일종이다. 그 밖에 산소분압저하에 따른 증상도 일어나는데 이것은 저산소증(低酸素症)으로 별도 취급된다.
이와 같은 감압병이 나타나는 고도는 ① 은 비교적 저고도에서도 일어나고 ② 는 8000m 이상에서 ③ 은 2만 1000m 이상이며 잠수병은 10m 이하의 수중에서 급히 부상(浮上)하면 일어난다.