수중에서 호흡하는 공기가 신체에 미치는 영향

스쿠버 다이빙을 마치고 상승할 때 숨을 참으면 일어날 수 있는 압력 상해는 위험한 상황이 될 수 있습니다. 교육을 잘 받지 못한 다이버나 교육 내용을 무시하거나 적절하지 못한 장비로 인해 위험해질 수 있습니다. 하지만 수칙만 잘 지킨다면 예방할 수 있습니다. 다이빙을 하면서 수중에서 어떻게 호흡을 하고 숨 쉬는 공기가 신체에 미치는 영향을 알아보고 그로 인해 생기는 상해를 어떻게 예방하는지 상해가 일어났을 때 어떻게 대처하는지 알아보겠습니다.

호흡계와 순환계의 기초 해부학

다이빙 이론은 압력으로 인해 생기는 상해를 예방하기 위해서는 산소가 어떻게 신체를 순환하고 문제가 될 수 있는가, 문제가 생기면 해결하는 방법과 어떻게 다이빙을 해야만 안전할 수 있는지 알 수 있습니다. 폐에는 약 3억 개의 폐포가 있고 이들은 기관세지 끝부분에 포도송이 형태로 붙어있습니다. 전체 폐의 용적은 불과 5-6L 정도로 상대적으로 작은 편이나 폐포의 표면적은 상당히 넓습니다. 이렇게 작은 용적에 큰 면적을 수용하기 위해서 폐포의 벽은 매우 얇아 다이빙을 하다가 갑작스럽게 변하는 압력의 변화에 손상되기 쉽습니다. 폐포는 방금 흡입한 산소를 조직층을 통해 폐 모세혈관으로 옮겨져서 혈류 속으로 들어가게 도와줍니다. 이때 이산화 탄소는 혈액에서 폐포 속으로 이동된 후 숨을 내쉴 때 밖으로 배출되는데 이를 확산이라고 부르고 산소와 이산화탄소는 서로 반대 방향으로 끊임없이 확산을 거듭합니다.

상승 시 압력이 미치는 영향

우리는 보일의 법칙으로 인해 하강 시 생기는 압력 상승으로 압착이 일어날 수 있다고 배웠습니다. 보일의 법칙은 "압력이 증가하면 부피가 줄어들고, 압력이 감소하면 부피가 커진다"라는 것인데 폐와 같이 유연성 있는 용기에도 해당이 됩니다. 30m(4 bar)에서 다이빙을 하면서 폐(5L)에 공기를 넣고 수면(1 bar)으로 숨을 내쉬지 않은 상태로 상승을 하면 폐는 자신의 용적인 5L의 4배인 20L까지 팽창하게 되고 인간의 폐는 이런 심한 팽창을 견디지 못하고 상해를 입게 됩니다. 이를 과 팽창 상해라고 하는데 과 팽창 상해가 일어나 폐포를 파열시키고 이때 기포가 경동맥을 따라 뇌로 들어가게 됩니다. 그러다기 기포가 보일의 법칙에 따라 다이버가 상승할 때 팽창하고 결국 혈액의 순환을 막고, 뇌조직 손상을 야기하게 되는데 이를 동맥 공기 색전증이라고 하며 가장 심각한 다이빙 상해입니다. 수면으로 돌아오기 전 혹은 수면 상승 후 의식을 잃거나 두통이나 현기증, 시각, 청각 및 언어장애가 다이빙 후 갑자기 생긴다면 동맥 공기 색전증을 의심하고 빨리 병원으로 옮겨 치료해야 합니다.

두 번째로 심각한 폐 과 팽창 상해로서 폐에서 빠져나온 기포가 폐를 싸는 막의 내면과 흉곽 벽에 밀착되어 있는 외부 늑막 사이의 공간으로 이동해 공기가 팽창하면서 폐를 망가트리기도 하고 심장을 눌러서 혈액순환에 영향을 주기도 하는데 이를 기흉이라고 합니다. 폐에서 빠져나온 공기가 심장의 종격동이라는 부분으로 들어갔다가 기관지를 따라 올라가서 쇄골 상부와 목 부분의 피하층에 들어가는 것을 피하 기종이라고 합니다. 공기가 폐에서 빠져나와 심장을 싸고 있는 종격동이라는 공간에 축적되어 심장과 주위 혈관을 압박하는 것을 종격동 기종이라고 합니다. 네 가지 상해는 모두 호흡된 공기가 흉곽이나 폐의 다양한 곳으로 밀려 들어가면서 생기는 것이고 발생 원이는 근본적으로 숨을 참다가 생깁니다. 다이빙 후 폐 과 팽창 상해의 증상을 느끼거나 그런 사람을 목격한다면 즉시 병원 치료를 받아야 합니다. 이 모든 상해가 교육을 잘 받은 다이버에게는 발생하지 않습니다. 이를 예방하기 위해서는 다이빙을 하는 동안 계속 호흡을 하고 절대 숨을 참지 않으며 정확한 지식, 계획된 다이빙, 좋은 장비와 다이빙 스킬만 있으면 예방할 수 있습니다.

감압병

감압병 혹은 케이슨 병으로 처음으로 발표한 사람은 프랑스 생리학자 폴 베르로서, 높은 압력의 영향을 받는 환경에서 공기를 호흡하면 다량의 질소가 몸속으로 녹아들어 간다는 것을 발견한 사람입니다. 질소는 압력이 유지되는 동안은 용액 속에 남아있다가 다이버가 너무 빨리 상승을 하면 갑자기 압력이 떨어져 용액 속의 질소가 빠져나와 조직이나 혈류에 기포를 형성하게 되는데 이 기체가 다이버에게 여러 가지 문제를 발생시킵니다. 폴 베르의 연구는 나중에 할데인이 스테이지 감압 테이블을 만드는데 기초가 되었습니다. 스테이지 감압이란 얕은 수심 혹은 수면으로 올라오는 과정을 말하는데 적정 속도를 지키면서 상승한다면 다이빙 상해를 예방할 수 있습니다.감압병은 복잡하지만 물리학을 이해하면 다이빙 시 쉽게 예방하라 수 있습니다. 압력이 놓아지면서 질소의 흡수도 빠르게 일어납니다. 다이버가 적정한 속도를 지켜가며 상승을 시작하면 압력이 낮아지면서 질소가 체외로 배출됩니다. 하지만 빠르게 상승하게 된다면 몸에 녹이 있던 질소가 분리되어 나와 기포를 형성하여 감압 질환이 발생할 수 있습니다. 감압병의 주된 증상은 주로 관절에서 깊고 지속적으로 통증을 유발합니다. 감압병의 다른 증상으로는 간지러운 피부 발진, 시력장애, 운동마비, 현기증, 호흡곤란, 두통, 기억상실, 의식 상실, 메스꺼움 등이 있습니다. 이러한 증상들이 다이빙 후 느껴지거나 그러한 사람을 본다면 빨리 병원으로 가서 치료를 받아야 합니다. 감압병을 예방하기 위해서는 다이빙 계획을 세우고 계획대로 다이빙을 합니다. 다이빙 컴퓨터를 보면서 수심과 남은 시간을 확인하고 5m에서 안전 정지를 하며 상승 속도를 분당 9m보다 느리게 제한하면서 다이빙을 한다면 감압병의 위험에서 벗어날 수 있습니다.

다이빙을 마친 다이버의 몸속에는 질소가 과포화되어 있기 때문에 1 기압을 유지해 주지 않는 비행기를 탑승하거나 2500m보다 높은 고지대로 올라가는 것은 위험할 수 있기 때문에 최소 24시간을 기다려 줘야 합니다.