압력경사도 인자(Gradient Factors)의 조정과 적용 – part 1

이글은 Buhlmann의 ZH-L16 모델을 좀 더 적극적으로 사용하는데 있어서의 감압 이론을 설명하기 위함이다. 이 글에는 부분압, 포화(saturation), 탈포화(desaturation), 과포화(supersaturation)에 대한 용어들과 할데인의 감압모델(Haldanean decompression models), 지수형 감소(exponential decay), 반감시간(half-times), 조직구획(tissue compartments)등 많은 감압 이론용 용어들과 함께 기초적인 다이빙 생리학에 대한 내용이 나온다. 이런 내용들은 여러 매뉴얼이나 기사에서 쉽게 찾아볼 수 있다.

인간은 수중에서 호흡할 수 없기 때문에 호흡용 기체를 사용해야 한다. 산소는 우리에게 필수적인 기체이긴 하지만, 너무 많으면 몇가지 치명적인 생리학적인 문제들을 야기하고, 또한 반대로 너무 적다면 생명을 유지할 수 없다. 이것은 매우 명확하게 균형을 유지해야 하며 모든 테크니컬 다이버들이 반드시 알아야 할 내용이다. 그렇기 때문에 산소는 다른 불활성 기체와 희석하여 사용해야 한다.

이런 목적으로 구하기 쉬운 질소를 선택하지만(공기/나이트록스), 질소는 마취를 일으키므로 헬륨을 선택하기도 한다(헬리옥스/트라이믹스). 대기 중에 적응되어 있는 우리 인체에는 약 1리터의 질소가 포화되어 있으며 수심 10미터에서 생활한다면 2리터의 질소가 인체에 포화될 것이다.

이처럼 대기압보다 압력이 높은 수중에서의 혼합기체를 이용해서 호흡하게 되면 우리 인체에 어느 정도의 불활성 기체가 용해된다. 깊을수록, 오래 있을수록 많이 용해되며, 결국은 체류시간의 연장과 상관없이 이러한 기체 용해가 더 이상 이루어지지 않는 포화상태에 다다르게 된다.

수중에서의 체류를 끝내고 수면으로 돌아오면서 압력이 감소하면 각각의 조직들은 그 속에 녹아있는 불활성 기체의 용해 정도를 더 이상 같은 수준으로 유지할 수 없게 된다. 어떤 순간을 지나면 기체는 방출되고, 이런 방출이 조절되어야 하는데, 그렇지 않다면 DCI(감압질환)에 걸리게 된다. 여기에서 DCI에 걸리지 않고 수면으로 안전하게 복귀하기위해서는 감압표나 컴퓨터들의 수치에 절대적으로 따라야 한다.

그러나 실제로는 많은 다이버들에게 테이블, 다이빙 컴퓨터 및 PC 프로그램에 의해 제공되는 감압 정보라는 것이 아주 과학적인 소산물인 것 같으면서도 마술사의 속임수처럼 수수께끼 같은 의문을 가지고 있다.

이러한 감압 정보는 숫자로 표현되기 전에 가설에 의한 이론적인 설명을 내세우는데, 우리는 이것을 감압모델이라고 하며, 이 모델링의 이론은 매우 복잡하다. 다행히 이러한 이론을 배경으로 하여 수학적으로 계산되어 나온 수치들은 일반 다이버들이 현실적으로 수행해 낼 수 있는 정도의 수치들이었다. 그렇지만 감압모델은 우리 몸에서 정확히 어떤 현상이 일어나는 지를 알려주는 것이 아니며, 간단히 알고리즘이라고 하는 수학적인 기능에 의해 나온 숫자들일 뿐이다.

많은 감압모델들에서 몇 가지 중요한 차이를 갖는 이론들을 크게 구분해 보면 다음과 같다:

● 용해기체알고리즘(Dissolved Gas Algorithms)
● 압력경사도인자(Gradient Factors)
● 기체위상모델(Gas Phase Model)
● 변환투과성모델(The Varying Permeability Model)
● 압력차감소기포모델(RGBM, Reduced Gradient Bubble Model)
● 동맥기포모델(Arterial Bubble Model)

이와 같이 서로 다른 많은 감압모델들이 시중에 사용되고 있지만, 서로 다른 종류의 감압모델에 대한 구분이나 적절한 선택은 실제 일반 사용자들에게는 중요하지 않게 여겨진다. 그러나 첨예한 감압정지를 수행하는 커머셜 다이버나 테크니컬 다이버들에게는 그 선택과 사용이 매우 신중하게 이루어져야 한다.

테크니컬 다이버들이 가장 많이 사용하는 감압 소프트웨어는 Vplanner와 GAP이라고 할 수 있다. 이 두개의 소프트웨어 중에서 전 세계적으로는 Vplanner가 더 많은 사용자 비율을 가지고 있지만, 국내의 경우는 그 반대이다. 중요한 것은 Vplanner를 사용하든 GAP을 사용하든지 간에 그 배경이 되는 감압모델이 무엇인지에 대한 고려가 필요하다는 것이다.

더욱이 GAP의 경우 지원하는 몇 가지 감압모델(RGBM, Buhlmann, DCAP)들 중 하나를 선택을 하도록 되어있다. 특별히 DCAP이나 Buhlmann을 선택할 때에는 압력경사도 인자(GF: Gradient Factor) 값을 기입하도록 되어 있기 때문에 GF에 대한 특성을 이해하는 것이 절대적으로 필요하다.

GF에 대해 모른다면, 그냥 RGBM을 선택할 수도 있겠으나, RGBM이 좀 더 최신의 것이기 때문에 무조건 더 낫다는 생각은 곤란하다. 그 외에도 다른 많은 소프트웨어, 특히 무료 소프트웨어 버전들은 대부분 Buhlmann의 모델을 많이 사용하면서 GF 값에 대하여 기입하도록 하고 있다. GF에 대한 이해는 필요하며, 더욱이 Deep Stop를 계획하고 생성하는 데에 있어서 많은 도움이 된다.

Buhlmann에 대하여
먼저 GF 감압 알고리즘의 모든 것은 전반적으로 Buhlmann의 용해기체모델로부터 파생되었다. Buhlmann의 ZH-L16모델은 필요한 정보의 제공을 위해서 출판이 자유로웠던 까닭에 가장 일반적으로 사용되어왔던 모델이다. 현재 이것은 다이빙 중에 가설적인 인체의 16개 조직구획들(tissue compartments)에 대한 불활성 기체 압력을 추적하기 위한 것을 의미한다.

다이버가 상승을 시작하면 이러한 조직구획들에서 압력이 해제되기 시작한다(off-gas). 그렇다면 “조직구획들에서 얼마나 빨리 off-gas가 이루어지게 할 것인가?”에 대한 의문사항이 생긴다.

Buhlmann 은 이러한 의문에 대하여 M-value(M값)를 이용하여 해결하였다. 기본적으로 M값은 최대허용 압력수치(각 조직구획과 수심마다 각각 다르다)를 의미한다. Buhlmann은 만약 다이버가 이러한 수치를 초과하는 실수를 저질렀으면, DCI에 걸리게 될 것이라고 생각했다.

수중에서 안전한 상승 방법으로 이동한다는 것은 다이버의 조직구획들이 Buhlmann의 M값에 이를 때까지 진행하는 것이다. 그 다음에 조직구획들에서 off-gas가 어느 정도 이루어지도록 기다린 후에, 다음 레벨로 올라가게 된다. 이러한 상승 방법이 조직구획들이 Buhlmann의 M값을 초과하지 않도록 하는 전략이 된다.

그러나 불행히도 DCI의 발병률은 Buhlmann의 M값과 맞아 떨어지지 않았다. 대부분의 DCI가 M값보다 높은 압력에서 발생하긴 했지만, 또한 일부 DCI는 Buhlmann의 M값에 도달하지 않았음에도 불구하고 발생하기도 했다. 여기에 감압정지 다이빙을 운용하는 다이버의 책임이 있는 것이며, 적절한 보수성을 감안해야 한다는 결론에 도달하게 된다.

<다음의 내용은 part 2 에서 계속됩니다>


이글은 제가 작성자에게 허락을 받아서 올리는 포스팅입니다. 함부로 퍼가면 곤란합니다. 이점 유념해 주시기 바랍니다.
출처 : http://bsac.co.kr/ab-1719-58

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