다이빙의 물리적 효과

물리학은 물질의 특성을 다루는 과학이다. 물질은 고체, 액체, 기체의 3가지 상태로 존재한다. 그중에서 고체는 거의 압축이 불가능하기 때문에 중요하지 않다. 우리에게 중요한 것은 액체이다. 우리가 잠수할 곳은 물속이고 우리의 체내에는 혈액이 흐르며 하강할 때 물은 우리의 몸에 압력을 가한다. 몸의 고체는 압력을 자유롭게 전달하지만 액체나 기체로 된 부분은 수압의 증가에 영향을 받는다. 몸의 각 부분에 고르게 압력이 작용할 때에는 압력이 증가해도 영향이 없다. 그러나 압력이 고르지 않게 작용할 경우 우리의 몸은 압착(squeeze)에 노출된다.

다이버에게 영향을 미치는 순서대로 다이빙의 물리학을 알아보도록 하겠다.

 

1) 빛

광선이 공기 중으로부터 물속으로 통과하면 정상적인 진로를 벗어나 구부러지는데 이러한 현상을 굴절이라고 알려져 있다. 다이버가 마스크를 통해 물속의 사물 을 보면 굴절 현상이 생겨 대상의 크기와 위치에 대해 착각을 하게 된다. 그래서 사물이 실제보다 크고 가깝게 보인다. 그 비율은 약 3/4 (75%)이며 약 20미터 떨 어진 대상이 15미터 떨어져 있는 것으로 보인다.

 

2)소리

공기 중에서 음속은 약 초속 343m이지만, 물속에서는 그것보다 네 배 가량 빨 리 이동한다. 그러나 공기와 물에 밀도 차이 때문에 소리 에너지는 원래보다 약 1/10000으로 줄어든다.

TIP. 수중소리 시간차 이해

·수중 소리 속도: 4배 빠름 · 소리 방향을 알기 어려움 · 물속이 4배 빠르다(1,550M/ch)

 

3)열 전달

다이버의 체온에 대부분은 전도 현상에 의해 온도가 낮은 주변에 물로 전달된다. 한 물체와 다른 물체가 접촉해 있을 때 열이 직접 전달되기 때문이다. 정상적인 체온은 약 36.5℃이고 심각한 문제가 생기지 않는 한 그 온도는 변하지 않는다. 24℃ 이하에 온도인 물속으로 잠깐이라도 잠수하기 위해서는 꼭 맞는 다이빙 슈트가 필요하다.

· 특징: 많은 열 빼앗음, 약 21~25배 · 원인: 높은 열전도율 · 영향: 저체온증 유발 · 예방: 적절한 잠수복 착용, 몸이 떨리면 잠수 중단

 

5) 압력(달톤의 부분압)

압력은 물체에 가해지는 힘이며 바(bar)라는 단위로 표시된다. 다이빙 중 압력은 다이버의 위에 있는 물의 무게와 공기의 무게를 합쳐서 발생한다.

 

a. 평균 해수면의 대기압 = 1.01325bar (약 1bar)

b. 10미터 깊이의 염수 = 1.035bar (약 1bar)

c. 10미터 깊이의 담수 = 1bar

 

대기압은 1기압이며 수중 10m에서는 1기압이 더 증가하므로 2기압이 되며 20m 에서는 3기압으로 나타낸다.

 

6) 보일의 법칙

물속에서 하강할 때 다이버의 몸은 압착에 노출된다. 이 현상은 다음과 같이 보일의 법칙에 의해 지배된다. 기체의 온도가 일정하게 유지될 때 부피는 압력에 반비례하고 밀도는 압력에 정비례한다. 물속에 들어가서 숨을 쉴 경우 기체에 대한 압 력이 높아지므로 몸속에 기체의 부피는 감소하고 밀도는 증가할 것이다.

 

7) 밀도

• 정의: 부피의 단위 당 질량을 나타내는 값이다(P=V/m-무게/부피).

• 민물 밀도: 1g/cc = 1kg/L

• 해수 밀도: 1.025g/cc = 1.025kg/L

• 공기의 밀도: 물 밀도의 1/800, 고도의 따라 변함, 압축성이 양호하다.

• 물은 압축이 안되며 바다 수심 10m마다 대기압 1씩 증가한다.

• 밀도의 영향: 공기보다 물이 저항이 크며 소리 전달이 빠르고 빛은 전달은 어려우며 열의 전달 속도는 빠르다.

압력(달톤의 부분압 과 보일의 법칙)

8) 부력

• 정의: 기체나 액체 속에 있는 압력을 가하는 형질이 다른 물체에 작용하 는 중력에 반하여 위로 뜨려는 힘을 말하며, 물체에 적용하는 부력이 중 력 보다 크면 뜬다.

• 부력의 상태 및 필요성

• 부력 조절 방법: 웨이트 무게 조절, 부력조절기 사용, 호흡조절

[양성, 중성, 음성 부력의 차이] 양성 부력 : 수면휴식, 표면수영, 물체인양 중성 부력 : 수중활동 자유, 공기소모율 감소, 체력낭비 예방, 환경보호 음성 부력 : 하강

 

9) 압착과 압력 균형 실패로 인한 질환

• 중이 압착: 압력 균형 실패로 발생 통증을 유발할 시 잠수를 중단하고 상승 하여 압력 균형 재시도 후 하강한다.

• 외이 압착: 귀에 귀마개를 막은 상태에서 입수시 생기는 현상으로 통증이 생 긴다. 다이빙 입수시 귀마개는 일체 착용하지 않는다.

• 고막파열: 압력 균형 실패로 발생 심한 현기증을 동반하며 전문 치료가 필요하다.

• 원형창파열: 무리한 압력 균형 이명으로 청력손실과 무리하게 코를 막고 불기식 압력 균형을 가하면 회피 현상이 생긴다.

TIP. 다이버가 잠수해 내려갈수록 외부의 압력이 증가하면서 고막이 안쪽으로 휘게 된다. 이때 코로 손을 막  상태에서 코로 공기를 불면 고막 이 제자리로 돌아가고 아픔이 사라진다. 이것을 귀의 압력 균형이라고 하며 침을 삼키거나, 턱을 움직여 도 된다. 만약 귀의 압력 균형을 유지 하지 못한 채 계속 잠수하면 고막이 터지게 된다.

 

10) 부비동 압착 및 역폐쇄

• 부비동 압착: 감기, 알레르기 등으로 인한 부비동의 공기 통로 막힘과 이마 부근 및 잇몸 뒷부분의 통증으로 코피를 유발한다.

• 역 폐쇄: 공기의 배출 통로가 막혀 과대 팽창되는 현상으로 귀 통증, 부비동 통증을 유발한다.

• 마스크 압착: 마스크 안에 압력 감소로 인하여 압착되어 눈 주변 통증이 생긴다. 이때 코로 마스크에 공기를 불어넣어 압착 예방이 가능하다.

• 드라이슈트 압착: 슈트 내부 압력 감소로 인하여 발생한다. 드라이 슈트 부력을 유지하면서 공기주입을 하면 예방이 가능하다.