스쿠버다이빙, 감압이론, 가상조직, 반감기

가상조직과 반감기에 대해서 알아보자.

거의 모든 다이빙단체와 다이빙컴퓨터의 감압이론에는 가상조직이라는 개념을 사용하고 있는데요. 가상조직이라는 단어에 대해서.도 알 수 있 듯이 기상조직이란, 인체의 조직을 심장, 뇌, 근육, 뼈 등으로 구분하지 않고 가상의 세포조직의 그룹으로 모델링 한것 입니다.

어떠한 기준으로 이런 가상조직을 그룹화 한것인지 살펴보면, 근육, 혈액, 뼈 등은 각각 다른 속도로 기체를 흡수하고 배출하는데 기체를 흡수하고 배출하는 속도에 따라서 가상조직을 그룹화 한것이라고 이해하면 쉽습니다. 잠수물리에서 배우는 헨리의 법칙은 기체가 액체에 용해되는 것을 설명하는 법칙인데요. 기체의 압력에 비례하여 용해되는 기체의 양도 비례한다는 법칙입니다. 우리 몸의 70%는 혈액이라는 액체로 되어 있고 이 혈액은 장기, 근육, 뼈등 신체 전체에 분포하기 때문에 우리몸의 혈액에도 호흡하는 기체가 녹아들어 있습니다. 우리가 육상에서 평소와 같이 호흡하는 경우에는 신체에 용해되는 기체와 배출되는 기체의 양이 같아 평형상태를 이루고 있으나 잠수하면서 기압이 높아지면 압력에 비례하여 신체에 용해되는 기체의 양이 많아지고 탄소동화작용에 사용되는 산소를 제외한 불활성기체는 신체에 그대로 축적이 됩니다. 즉, 가상조직은 불활성기체가 신체에 축적되는 속도에 따라서 여러가지로 구분됩니다.

여기서 반감기라는 개념이 들어가는데요. 반감기라는 조직내에 용해 되어 있는 기체의 양이 절반으로 줄어드는데 걸리는 시간을 말합니다. 이 시간을 반감시간이라고 부르는데요. 우리가 다이빙을 마치고 수면으로 상승하게 되면 체내에 용해 되어 있던 기체를 호흡을 통해 배출하게 되는데 첫 반감시간이 지나면 조직내에 용해 되어 있는 기체의 50%가 줄어들고 다음 반감시간이 지나며 75%가 줄어들게 됩니다. 계속해서 세번째 반감시간이 지나면 87.5%가 배출되고 여섯번째 반감시간이 지나면 98.5%가 배출됩니다. 이렇게 반감시간을 여섯번 거치게 되면 해당 조직은 축적된 기체를 모두 배출한 것으로 간주 됩니다. 반감기는 역으로 기체가 축적될때도 적용이 되는데요 예를 들어 5분의 반감시간을 가지는 조직은 반감시간인 5분이 지나면 조직의 포화기체의 50%에 해당하는 기체가 축적이 됩니다. 따라서 기체의 축적과 배출은 지수형태의 그래프로 나타나게 됩니다.

반감기에 따른 기체의 축적과 배출

할데인은 반감시간에 따라 가상조직을 5분, 10분,  20분, 40분, 75분 조직으로 설정하였고 어떤 조직이든 2대기압과 같은 압력의 기체가 용해 되어 있다면 수면으로 바로 상승할 수 없도록 하였습니다. 그리고 압력의 변화 비율이 2:1을 넘어서지 않는 범위 내에서 상승하고 이 수심에서 다음 수심으로 상승할 수 있도록 기체가 배출 될때까지 머물도록 하였습니다.

이러한 원리를 이용하여 만들어 진 것이 영국해군의 잠수표 입니다.