물과 공기의 물리적 특성
1. 밀도 (Density):
(1)공기의 밀도는 1큐빅피트당 0.08파운드 (0.08 lbs/cu. ft)
(2)담수의 밀도는 1큐빅피트당 62.4파운드 (62.4 lbs/cu. ft)
(3)해수의 밀도는 1큐빅피트당 64파운드 (64 lbs/cu. ft)
(4)영향:
▼부력
▼움직임(운동)에 대한 저항
2. 압축성 (Compressibility):
(1)공기는 압축될 수 있다.
(2)물은 잘 압축되지 않는다.
(3)영향:
▼공기의 밀도(압력)는 고도와 수심에 따라 변한다.
▼수심이 깊어져 공기의 밀도가 증가하면 호흡에 대한 저항도 증가
▼밀도가 일정하기 때문에 수압은 깊이가 증가함에 따라 일정하게 증가
3. 빛의 전달:
(1)빛은 수중에서 약 25% 더 늦게 전달된다.
(2)빛은 물에 의해 흡수된다.
(3)영향:
▼굴절현상에 의해 물체가 더 크고 가깝게 보인다.
▼깊이에 따라 광고(light level)가 감소한다.
▼깊이에 따라 색상이 흡수된다.
4. 소리의 전달:
(1)소리는 수중에서 약 4배 더 빨리 전달된다.
(2)영향: 수중에서 나는 소리는 방향을 알 수 없다.
5. 열의 전도:
(1)물은 열을 공기에서 보다 25배나 더 빨리 전도한다.
(2)영향 --- 열은 수중에서 더 빨리 잃게 된다.
6. 열용량( Heat capacity):
(1)물은 공기의 열용량의 약 4배이다. (같은 무게)
(2)영향 --- 물은 막대한 양의 열을 흡수해도 온도가 거의 변하지 않는다.
이것은 체온을 빼앗는 이유가 된다.
7. 물의 모든 영향에 대해 대처하기 위한 방법"
부 력 (Buoyancy)
1. 부력의 원리(Principle of buoyancy):
(1)원리 --- 물체가 밀어낸 물의 무게와 같은 크기의 힘을 받는다.
(2)물 속의 다이버와 비행기구와 비교
2. 부력의 상태:
(1)부력의 세가지 상태
▼양성부력
▼음성부력
▼중성부력
(2)무게와 부피의 관계가 부력에 미치는 영향
3. 부력에 영향을 미치는 요소:
(1)다이버의 무게와 부피
(2)장비의 무게와 종류
(3)웨이트의 무게
(4)물의 밀도 (담수, 해수)
(5)부력조절기의 공기량
(6)폐 속의 공기량
(7)슈트 압축
(8)들고 있는 장비
4. 부력은 어떻게 조절 한는가:
(1)3가지 기본적인 수단
▼웨이트의 무게를 조절
▼부력조절기 속의 공기량 조절
▼폐 속의 공기량 조절
(2)방법
▼중성부력 상태를 결정하는 방법
▼상승, 하강시 BC 이용방법
▼폐의 부피는 어느 정도 부력에 영향을 주는가?
압력의 직접인 영향 (The Direct Effects of Pressure)
(1) 일반사항
1. 다이버의 공기공간:
(1)귀 (Ears)
(2)공동 (Sinuses)
(3)허파와 기도 (Lungs and airways)
(4)위 (Stomach)- 위의 가스
(5)장 (Intestines)- 가스
(6)충치때움 (Improper filling)
(7)마스크 (Mask)
(8)드라이 슈트 (Dry suit)
2. 압착 (Squeezes):
▼종류: 귀, 공동, 마스크, 드라이 슈트, 충치때움
▼조짐 --- 고통과 불편
▼예방 --- 항상 압력평형을 한다.
(2) 공동 (sinus)
1. 신체: 4쌍의 공동
2. 압력평형 기술;
(1)건강한 사람은 모두 할 수 있다.
(2)충혈되면 매우 어렵다.
3. 공동 압착:
(1)원인 --- 공동이 충혈되어 공동 속의 압력평형이 안되기 때문
(2)증상 --- 고통
(3)치료 --- 의사의 진료, 처방에 의한 충혈방지제 사용
(4)예방 --- 공동에 이상이 없을 때에만 다이빙(감기증세가 있을 시 다이빙 금지)
(3) 귀
1. 신체부위: 외이, 중이, 유스타키오관, 내이
2. 압력평형 기술:
(1)발살바조종
(2)침 삼키기
(3)하품하는 것처럼 입을 크게 벌리기
(4)턱 내밀기
(5)머리 기울이기
(6)요령 --- 미리 그리고 자주 시도
(7)주의 사항:
▼너무 센 압력으로 귀의 압력을 평형시켜서는 안된다. 이것은 청각의 손실을
유발할 수 있다.
▼압력평형이 지연되면 유스타키오관이 막혀 버리느 트랩도어(trapdoor)라고
하는 효과를 가져 온다.
3. 귀의 압착:
(1)원인 --- 하강하는 동안 압력평형 실패
(2)증상 --- 귀의 통증, 고막 파열로 인한 현기증
(3)대책 --- 압력평형이 될 때까지 상승하라. 그리고 나서 천천히 하강하라.
만약 압력평형이 되지 않는다면 다이비을 포기하라.
다이빙 후에도 귀가 아프고 불편하면 의사에게 검진을 받는다.
(4)예방책 --- 미리 그리고 자주 평형을 시도하라.
통증을 무시하지 말라.
압력평형을 할 수 없다면 다이빙을 포기한다.
4. 역폐쇄 (Reverse boock):
(1)원인 --- 상승하는 동안 유스타키오관이 막힘. 공기통로가 충혈되어 있을 때
무리하게 다이빙을 함으로 인하여 오는 경우도있다.
(2)증상 --- 상승하는 동안에 통증이 따른다.
(3)치료 --- 하강해도 안전하다면 다시 하강하라.
턱을 내밀면서 매우 천천히 상승하라. 그리고 병원에 가라.
(4)예방 --- 다이빙하기에 건강한 체력을 유지하라.
(4) 폐
1. 신체부위: 폐포 (Air sacs, alveoli)
2. 압력평형 기술: 계속적인 호흡으로 인해 자동으로 평형이 이루어 짐.
3. 폐압착:
(1)원인 --- 하강하는 동안 폐가 비어 있기 때문
(무의식 상태에서는 호흡이 증가되므로 가라앉는다.)
(2)증세 --- 가슴에 고통, 의식을 찾았을 때의 호흡 문제
(3)응급처치 --- 의식이 없는 다이버를 가라앉게 하지마라. 조난자를
의사에게 데려간다.
(4)예방 --- 짝 다이빙
4. 폐의 과팽창;
(1)원인 ---
▼상승시 호흡을 멈춤
▼.호흡기 질환이 있음에도 불구하고 다이빙을 했을 때
(2)증상 ---
▼사전에 알 수 없다.
▼가슴에 고통을 느낌
▼피를 토하며 호흡 곤란
▼피부속으로 공기가 스며들어 감
▼기타 등등
(3)상해의 형태:
▼순환기가 막힘 --- 공기색전증(Air embolism)
▼폐가 파괴됨 --- 기흉 (Pneumothorax)
▼폐와 심장사이에 공기가 모임 --- 종격기종 (Mediastinal emphysema)
▼목의 피부 밑에 공기가 모임 --- 피하기종 (Subcutaneous emphysema)
(4)응급처치:
▼공기색전증에 대한 응급처치
▼모든 상해에 대해 즉시 의학적 도움을 구하라.
(5)예방: 적절한 호흡 습관
(5) 장비압착
1. 다이버가 사용하는 장비 중에서 압력에 의한 압착을 고려해야 할 것은
마스크와 슈트이다.
2. 압력평형 기술:
(1)마스크 --- 하강하는 동안에 마스크 안에 공기를 불어넣어 줌
(2)드라이 슈트 --- 하강하는 동안에 슈트 안에 공기 주입
3. 장비에 의한 압착:
(1)원인 --- 하강하는 동안에 압력 평형 실패
(2)증상:
▼마스크 -- 눈과 얼굴을 당기는 느낌 (빨갛게 부푼 얼굴과 충혈된 눈)
▼드라이 슈트 --- 꼬집는 듯 함, 짓눌린 자국
(3)처치:
▼마스크 --- 압력평형 필요, 다이빙 후에 얼굴을 얼음 찜질하라.
그리고 필요하면 의사에게 보인다.
▼드라이 슈트 --- 압력평형 필요
짓눌려서 빨갛게 된 부분을 얼음 찜질하라.
(4)예방: 하강하는 동안 장비의 압력을 평형시킨다.
장비에는 역장애가 일어나지 않는다.
압 력 (Pressure)
1. 압력은 무엇인가:
(1)압력은 단위 면적당 무게(힘)이다. (무게/면적)
(2)압력은 보통 psi로 나타낸다.
1 lb/in = 1 psi (1 평방인치당 1파운드의 기압)
2. 공기중에서도 압력은 작용하며 그 압력은 고도에 따라 변한다.
(1)해수면에서 공기 1평방인치의 무게(압력)은 14.7psi
(2)공기 압력의 크기는 고도에 따라 감소
3. 밀폐되고 유연성있는 용기 속에 든 공기의 압력변화는 부피에 영향을 끼친다.
4. 해수 33피트 또는 담수 34피트 = 1기압
(1)해수 1입방피트는 64파운드
(2)해수 1피트당 0.446가 증가
(3)1기압은 해수 33피트에 의한 압력과 같다.
(4)담수 1입방피트는 62.4파운드
(5)담수 1피트당 0.432가 증가
(6)1기압은 담수 34피트에 의한 압력과 같다.
5. 압력은 해수면에서의 압력을 기준으로 한다.
(1) 계기압 (Gage pressure)이라고 명명된 압력은 해수면의 압력을 "0" 으로
기준하며 psig로 표현되어 진다.
(2) 절대압 (Absolute pressure)이라 명명된 압력은 해수면의 압력은 압력이
없는 상태를 "0"으로 기준하여 psia로 표현되어 진다.
(3)수심이 증가해도 절대압은 항사 계기압보다 1기압 더 크다.
6. 수심(압력)변화는 밀폐된 유연한 용기의 부피에 영향을 미친다.
(1)압력이 증가함에 따라 부피는 감소
(2)압력과 부피는 반비례
압력이 올라가면 부피는 감소하고, 부피가 올라가면 압력은 감소한다
7. 압력/부피/밀도 관계;
(1)압력(수심)의 증가에 따라 유연한 밀폐된 용기내의 공기밀도는 증가
(2)공기공간의 부피가 변하지 않고 압력평형이 이루어지려면 공기공간내의
] 밀도가 높아져야 한다.
(3)수심이 깊어질수록 호흡하는데 더 많은 공기가 사용된다.
(4)수심이 증가하는데도 압력평형을 하지 않으면 공기공간이 과도하게
압박될 수 있다.
(5)스쿠바 다이빙시 상승중에 숨을 참는 것은 폐 파열의 결과를 초래
(6)허파의 상해는 적절한 호흡으로 쉽게 피할 수 있다.
(7)다이빙에서 가장 중요한 규칙 --- 계속적인 호흡
압력과 열의 관계
1. 온도/압력과의 연관성:
(1)온도가 증가하면 탱크안의 분자활동이 증가하고 그래서 압력은 증가한다.
(2)압력이 증가하면 온도가 증가
(3)효과 --- 다이빙 샾에서 공기를 충진한 탱크가 식으면 압력이 감소한다.
2. 원칙 (Rule of thumb)
섭씨 1도 증가하면 약 9 증가 (80큐빅피트 탱크 기준)
화씨 1도 증가하면 약 5 증가
수중에서의 열 손실
1. 물과 공기의 열손실 비교:
(1)물의 열전도성은 공기보다 약 25배 빠르다.
(2)물의 열용량은 공기보다 약 2600배 크다.(같은 부피)
(3)열손실은 공기에서보다 물에서 더 크다.
2. 열차단(Insulation)은 열손실을 줄이는 가장 좋은 방법이다.
(얼음물에 속에서 한 손은 맨손으로, 다른 한 손은 글러브(goove)를
끼고 실험해 보라)_
(1)열차단은 물에서 열손실을 줄이는 가장 좋은 방법이다.
(2)열차단은 따뜻한 물에서는 필요없고 다른 모든 곳에서 필요하다.
(3)웻 슈트는 화씨 75도(섭씨 24도) 이하에서 사용
(4)드라이 슈트는 화씨 55도(섭씨 13도) 이하에서 사용
열에 관한 문제들
1. 체온저하 (Hypothermia):
(1)정의 --- 체온의 지나친 손실
(2)원인 --- 부적절한 열차단
(3)증세:
▼호흡증가(활동은 하지 않아도)
▼떨림
▼감각 상실
▼피로
▼경련, 쥐
(4)처치:
▼떨림이 계속 일어나면 다이빙을 마친다.
▼회복시키는 방법
- 휴식처 제공
- 물기를 닦고 따뜻한 옷을 입힌다.
- 따뜻한 음료를 마시게 한다.
- 다른 따듯한 사람과 신체적 접촉을 갖는다.
- 따뜻한 물에 목욕
▼심한 체온저하는 전문의의 치료를 받는다.
(5)예방:
▼적절한 열차단
▼열손실이 많은 부분은 특별히 보온
2. 체온상승 (Overheating):
(1)원인 --- 열차단에 의한 체온의 이상정체
(2)증세 (열성 피로)
▼땀이 많이 남
▼창백함, 끈적끈적한 피부
▼피로, 허약해짐
▼두통, 구역질
(3)처치:
▼슈트 제거
▼환자를 시원하게 한다.
▼구토를 하지 않는다면 물을 준다.
▼슈트를 입고 과도한 운동 금지
▼슈트 착용후 빨리 입수
▼슈트를 입고 햇빛을 피함
▼물속에서 시원한 상태로 머뭄
(4)예방:
기체의 용해도
1. 질소의 흡수와 제거 (Nitrogen absorption and elimination):
(1)액체에 녹는 가스의 총량은 액체와 접해 있는 가스이 압력이 증가하면
그 양도많아진다. 이는 평형상태(포화상태)까지 계속된다.
(2)액체에 녹는 가스의 총량은 액체와 접해있는 가스이 압력이 감소하면
그 감소한다.
(3)용해는 신체조직에 질소가스를 받아들이는 것이다. (Ingassing)
(4)배출은 신체직에서 질소가스를 내보내는 것이다. (Outgassing)
(5)용해의 진행:
▼고압상태의 질소 흡수
▼허파에서 혈액으로 질소의 이동
▼혈액에서 조직으로 질소이 이동
▼배출의 진행:
▼조직에서 혈액으로 질소의 이동
▼혈액에서 허파로 질소의 이동
▼호흡을 통하여 초과 질소의 배출
2. 기포의 발생 (Bubble formation):
(1)액체에 녹아 있는 가스는 압력이 갑자기 감소하면 액체내에 기포를 형성한다.
(2)압력이 천천히 감소하면 액체 속에 용해된 초과분의 가스는 기포를 형성하지
않고 액체에서 빠져 나올 수가 있다.
(3)액체에 녹아있는 초과분 가스를 낮은 압력에서 제거하는 것을
감압(decompression)이라 부른다.
(4)다이버는 수중에서 고압이 질소를 흡수한다.
만약 다이버가 급상승하면 혈액안에 거품이 생길 것이다.
이를 감압병(decompression sickness)이 또는 벤즈(bends)라 부른다.
3. 흡수, 제거 및 가스형성이 미치는 영향
(Effects of absorption, elimination, and gas formation):
(1)다이버가 수심에 따라 머물 수 있는 시간이 변한다.
(2)상승속도에 영향을 미친다.
(3)만약 이 한계를 넘으면 감압병에 걸린다.
공기 소모 (Air Consumption)
1. 공기소모율을 계산하는 이유:
(1)평균치에 대한 각 개인의 비교
(2)각각의 깊이와 활동에 대한 대략적인 공기 사용가능 시간을 알기 위함
(3)다이빙을 계획할 때 공기사용량의 알기 위함
2. 공기소모속도에 영향을 주는 요인:
(1)수심
(2)활동량
(3)신체의 크기
(4)추위
(5)안정/불안감
* 수심과 활동량이 2가지 가장 큰 요인이다.
3. 공기소모속도 계산:
(1)수명공기소모속도란 무엇인가?
▼분당 사용한 공기량(ps/min로 표시)
▼수면공기소모속도를 알면 각각의 깊이에 적용할 수 있다.
▼다음과 같은 것들의 척도이다.
- 호흡습관
- 활동 정도
- 심적으로 느긋한 정도
(2)수면공기소모속도(SAC-rate)는 어떻게 결정하는가?
▼일정한 깊이에 10분이나 그 이상을 머무른다.
▼수심 + 시작과 끝났을 때의 탱크의 압력과 시간을 판에 기록한다.
▼자료와 SAC-rate 계산기를 사용하여를 결정한다.
예) 1600psi, 60피트, 20분 = 28
예) 2500psi, 50피트, 33분 = 30
4. 추천사항:
(1)다이빙시 계산기를 가져가서 사용하라.
(2)다양한 조건과 활동에서의 속도를 알아둔다.
(3)기록책에 소모속도를 기록한다.
압력의 간접적 영향 (Indirect Effedcts of Pressure)
(1) 산소 중독 (Oxygen Toxicity)
1. 원인 (Cause): 순산소로 25피트 이상, 압축공기로 300피트 이상에서 호흡
2. 증세 및 증상 (Signs and symptoms):
(1)증세: 경련과 의식불명
(2)증상: 다양하여 때때로 무시될 정도
3. 응급처치 (First aid): 경련후 환자를 수면으로 상승시켜 필요하면 인공호흡을
실시하고 의사의 도움을 구한다.
4. 예방(Prevention):
(1)스쿠바 탱크는 압축공기로만 채울 것
(2)추천되는 최대수심인 130피트(40) 이상을 초과하지 말 것
(2) 일산화탄소 중독 (Carbon Monoxide Toxicity)
1. 원인 : 일산화탄소로 오염된 공기를 호흡
2. 증세 및 증상:
(1)증세: 구토, 의식불명
(2)증상:
0.▼두통, 메스꺼움, 구토, 허약해짐
0.▼증상은 호흡을 오래 할수록 그리고 상승하는 동안 악화된다.
3. 응급처치:
(1)상승시켜서 더 이상 오염된 공기를 호흡하게 하지말라.
(2)산소나 깨끗한 공기로 호흡시킨다.
(3)의사의 치료를 받으라.
4. 예방:
(1)믿을만한 다이빙 샾에서 탱크에 공기를 충진한다.
(2)압축공기가 의심스러우면 사용하지 말라.
(3) 질소 마취 (Nitrogen Narcosis)
1. 원인: 수심 약 80피트 혹은 그 이상에서 있는 질소에 의한 마취효과
2. 증세 및 증상:
(1)증세: 위험한 행동, 잘못된 행위
(2)증상:
0.▼행복감, 사고의 교착(사고력 상실)
0.▼시간이 경과함에 따라 증상 악화
0.▼증상의 시작은 빠르게 나타난다.
3. 처치: 얕은 수심으로 상승
4. 예방:
(1)80피트 이상 잠수하지 마라.
(2)처음 증상이 나타나면 즉시 상승하라.
(4) 얕은 수심에서의 졸도 (Shallow Water Blackout)
1. 초과호흡(Hyperventilation):
(1)이산화탄소가 호흡을 조절한다(자극한다).
(2)신체의 낮은 CO2 농도는 호흡하고 싶은 자극을 감소시킨다.
(3)초과호흡이란 깊고 빠르게 호흡하는 과다호흡(over-breathing)이다.
2. 얕은 수심에서의 졸도의 원인:
(1)지나친 초과호흡은 인체의 CO2 농도를 떨어 다이버가 호흡하고 싶은 자극을
느끼기 전에 산소가 부족되어 의식불명이 된다.
(2)실제로 이용할 수 있는 산소의 양은 상승하는 동안 감소한다.
이점이 상황을 악화시켜 수면 바로 아래에서 갑자기 의식을 잃게 된다.
3. 증세 및 증상:
(1)증세: 의식불명
(2)증상: 없다.
4. 응급처치
(1)환자를 수면으로 데려온다.
(2)필요하면 인공호흡을 실시하라.
5. 예방: 지나친 초과호흡을 피할 것 (3∼4번이 적당)
(5) 감암병 (Decompression Sickness)
1. 원인: 오랫동안 또는 너무 깊은 곳에서 다이빙한 후 부적절한 감압
2. 증세 및 증상:
(1)피부발진
(2)극도의 피로감
(3)약해짐/마비
(4)관절 통증
(5)저림/쑤심
(6)의식불명
(7)그 외 다수의 증상
(8)다이빙후 5분에서 24시간 이내에 나타난다.
3. 응급처치:
(1)감압챔버에서의 감압
(2)수중에서의 감압은 실행하지 말 것
(3)산소를 공급하고 챔버로 수송시킨다.
(4)쇼크를 방지하고 필요한 다른 응급처치를 한다.
4. 예방:
(1)다음 사항을 피한다.
▼몸 상태가 나쁠 때
▼약물이나 알콜중독일 때
▼병 혹은 부상을 입었을 때
▼피로할 때
▼다이빙하는 동안이나 다이빙한후의 심한 운동
(2)다이브 테이블에 나와있는 최대잠수시간 내에서 다이빙한다.
(3)천천히 상승한다.
(4)반드시 안전을 위한 감압정지를 한다.
호흡과 혈액순환 (Respiration and Circulation)
1. 호흡:
(1)공기호흡 --- 공기의 구성
(2)산소는 신진대사로 없어지지만, 질소는 불활성
(3)관련된 신체 부위 --- 기도, 폐, 폐포
(4)폐에서의 기체 교환
(5)CO2는 신진 대사의 부산물이다.
(6)호흡은 주로 CO2의 축적으로부터 자극받는다.
(7)호흡속도는 활동량, 불안감, 호흡형태, 호흡된 기체, 그리고 다른 요인에
의해서 영향 을 받는다.
2. 혈액순환:
(1)관련된 신체 부위 --- 심장, 동맥, 정맥, 모세혈관
(2)산소와 섞인 피는 폐에서 심장으로 흐른다.
(3)정맥의 피는 심장에서 허파로 흐른다.
(4)산소와 CO2를 운반하는 혈액성분은 헤모글로빈(hemoglobin)
(5)순환속도는 활동량에 의해 영향을 받는다.