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| 제목 | 잠수사 위협하는 잠수병, 원인은? -과포화된 질소 | ||
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| 작성일 | 2010년 04월 01일, 관리자 | 조회수 | 3,026회 |
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지난달 30일 천안함의 실종 승조원 구조작업에 투입된 해군 UDT 소속 한주호 준위의 사망소식이 전 국민에게 충격을 더하고 있는 가운데 사인이 된 ‘잠수병’에 대한 관심이 증폭되고 있다. 잠수(Dive)의 경우, 레저 잠수가 있는가 하면 깊은 바다에서 오랫동안 작업을 해야 하는 산업잠수가 있다. 따라서 깊은 바다 속에서 수색이나 시설물의 설치 및 보수 등의 작업을 해야 하는 잠수부들은 공기통을 통해 공기를 마신다. 그런데 이들이 마시는 공기의 성분은 주로 질소와 산소로 구성된 혼합기체다. 일정량의 공기 중에 들어있는 분자 수는 질소가 전체의 약 79%이며, 산소가 약 21%로 질소의 부분압은 0.79, 산소의 부분압은 0.21로 질소가 훨씬 높다. 이산화탄소도 소량 들어 있지만 그 양은 전체의 0.03%에 불과하다. 따라서 질소는 잠수병을 일으키는 가장 큰 원인이 되고 있다. 감압병과 관련한 보일과 헨리의 법칙 정식 용어로 ‘감압병(Decompression sickness)’이라 불리는 잠수병은 주위 압력이 낮아질 때 체액 내에 용해돼있던 불활성 기체(주로 질소) 등이 과포화상태로 되면서 혈액이나 조직 내에 기포를 형성하는 질환이다. 이 기포가 혈액 순환을 방해하거나 주변 생체조직에 악영향을 줌으로써 다양한 증상이 나타난다. 이 감압병을 논할 때, 가장 많이 등장하는 물리법칙이 바로 보일과 헨리의 법칙이다. 1662년 영국의 물리학자 로버트 보일은 ‘보일의 법칙(Boyle's law)’을 통해 “공기를 압축하면 부피는 줄어들지만 분자수는 변하지 않는다”며 “각 기체의 부분압은 그대로며, 이는 일정 온도에서 주어진 기체의 부피가 압력에 반비례한다”는 내용을 발표했다. 잠수병은 주위 압력이 낮아질 때 체액 내에 용해돼있던 불활성 기체(주로 질소) 등이 과포화상태로 되면서 혈액이나 조직 내에 기포를 형성하는 질환이다. 이에 대해 전문가들은 “공기통에서는 액체가 압축을 받을 수 없기 때문에 압력이 변함에 따라 부피가 변하지 않지만 이 공기가 체내에 흡입될 경우, 사정이 달라진다”고 설명한다. 보일의 법칙에 따르면, 해수면(1기압)에서의 기체의 일정 부피는 수심 10m(2기압)에서 50%로 감소하고, 수심 30m(4기압)에서는 25%로 감소, 수심 70m(8기압)에서는 12.5% 등으로 감소한다. 반면에 상승의 경우, 이와 반대의 현상이 일어난다. 이에 대해 전문가들은 가장 큰 부피의 변화는 해수면 근처의 얕은 수심에서 일어나며 감압병의 원인이 된다고 설명한다. 1803년 윌리엄 헨리(William Henry) 역시 ‘헨리의 법칙(Henry's law)’을 통해 “온도가 일정한 조건에서 액체에 접촉하여 용해되는 기체의 양은 그 기체의 분압에 비례한다”는 식을 발표했다. 이는 수심 20m의 경우, 육상에서의 3배가 되는 양의 질소 및 산소가 폐로부터 혈액을 통해 체내에 녹아들어간다는 것을 설명하고 있다. 과포화된 질소가 공기방울로 변해 호흡에 의해 인체로 공급된 공기 가운데 산소는 혈액을 따라 조직에 공급되어 신진대사에 사용이 된다. 그러나 비활성기체인 질소는 에너지대사에 관여하지 않기 때문에 대사 활동에 쓰이지 않고, 다시 호흡에 의해 몸 밖으로 배출이 된다. 그러나 잠수를 하면서 압력이 높아짐에 따라 분압이 높아진 질소는 체내의 조직으로 녹아 들어가게 된다. 수심이 깊어지고 시간이 길어질수록 더욱 많은 양의 질소가 체내에 축적되는데 과포화상태가 될 수 있다. 전문가들은 “이렇게 축적된 질소가 제대로 배출된다면 전혀 문제가 없다”며 “그러나 깊은 수심에서 장시간 잠수한 후에 빠른 속도로 상승을 하게 되면 질소가 원활하게 배출되지 못하면서 신체 조직 내에서 기포가 형성되고, 이 기포들이 감압병의 원인이 된다”고 밝히고 있다. 1670년 보일은 압력을 빠른 속도로 감소시킬 때, 체내에서 공기방울이 생성됨을 보고한 바 있다. 이런 감압병을 예방하려면 계획적인 잠수를 해서 체액 내에 용해되어 있는 질소를 잘 배출해야 한다고 전문가들은 경고하고 있다. 이에 따라 전문잠수사의 경우, 잠수 시간의 한계를 나타내는 ‘비감압 한계 시간’의 준수, 표준공기감압표에 의해 분당 9m의 속도로 천천히 상승하는 것을 습관화하고 있다. 그래도 만약에 감압병이 발생했을 때는 가압챔버내에서 발병원인인 체액내에 생성된 기포를 다시 체액으로 용해시켜 호흡기를 통해 서서히 배출하도록 유도하는 ‘가압치료(recompression therapy)를 실시한다. 조행만 기자 | chohang2@empal.com 저작권자 2010.04.01 ⓒ ScienceTimes |
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