본 연구는 나이트록스 잠수와 공기 잠수를 비교하여 잠수작업에서의 안전성 및 경제성 평가를 시도하였다. 연구를 위해서 2010년 거가대교 침매터널 건설시 사용되었던 실제 잠수자료를 사용하였으며, 감압병 발생율, 작업시간, 감압시간 등 두 기체 다이빙의 특징을 분석하였다. 그 결과 잠수사가 호흡기체로 나이트록스를 사용하고 감압기체로 100% 산소를 사용한다면 감압병 발생확률을 최소화 할 수 있으며 감압기간 또한 크게 단축할 수 있음을 확인하였다. 그리고 실제 나이트록스를 사용한 공사기간과 공기 잠수를 하였을 경우의 가상의 공사기간을 비교해 본 결과 최대 3배의 공사기간 단축 효과를 가져왔음을 확인하였다. 결론적으로 시간적, 육체적으로 제한되어있는 환경에서 잠수 시 나이트록스 잠수가 공기 잠수보다 능률적이고 경제적임을 확인하였다.
본 연구는 나이트록스 잠수와 공기 잠수를 비교하여 잠수작업에서의 안전성 및 경제성 평가를 시도하였다. 연구를 위해서 2010년 거가대교 침매터널 건설시 사용되었던 실제 잠수자료를 사용하였으며, 감압병 발생율, 작업시간, 감압시간 등 두 기체 다이빙의 특징을 분석하였다. 그 결과 잠수사가 호흡기체로 나이트록스를 사용하고 감압기체로 100% 산소를 사용한다면 감압병 발생확률을 최소화 할 수 있으며 감압기간 또한 크게 단축할 수 있음을 확인하였다. 그리고 실제 나이트록스를 사용한 공사기간과 공기 잠수를 하였을 경우의 가상의 공사기간을 비교해 본 결과 최대 3배의 공사기간 단축 효과를 가져왔음을 확인하였다. 결론적으로 시간적, 육체적으로 제한되어있는 환경에서 잠수 시 나이트록스 잠수가 공기 잠수보다 능률적이고 경제적임을 확인하였다.
This study tried to evaluate the safety and economical benefit of Nitrox-diving by comparing with Air diving. We used actual diving data which was recorded in construction site of the Busan-Geoje fixed link immersed tunnel in 2010. The study method was to assort and analyze the diving data by divers...
This study tried to evaluate the safety and economical benefit of Nitrox-diving by comparing with Air diving. We used actual diving data which was recorded in construction site of the Busan-Geoje fixed link immersed tunnel in 2010. The study method was to assort and analyze the diving data by divers, depth, breathing air, and diving table. Furthermore, the study examined the possibility of outbreak decompression sickness by comparing Nitrox diving and Air diving in no-decompression limit time, decompression time, working time. As a result, this study confirms that if certain diver breathe Nitrox for diving and oxygen for decompression, not only the risk of decompression sickness could be minimized, but also duration of decompression could be shortened. Moreover, it was estimated that a remarkable difference(more than 3 times) between actual duration of underwater construction period and virtual construction period by using air. As a result, the study confirmed that Nitrox diving is more efficient and economical than Air diving in physically limited and hazardous diving environment.
This study tried to evaluate the safety and economical benefit of Nitrox-diving by comparing with Air diving. We used actual diving data which was recorded in construction site of the Busan-Geoje fixed link immersed tunnel in 2010. The study method was to assort and analyze the diving data by divers, depth, breathing air, and diving table. Furthermore, the study examined the possibility of outbreak decompression sickness by comparing Nitrox diving and Air diving in no-decompression limit time, decompression time, working time. As a result, this study confirms that if certain diver breathe Nitrox for diving and oxygen for decompression, not only the risk of decompression sickness could be minimized, but also duration of decompression could be shortened. Moreover, it was estimated that a remarkable difference(more than 3 times) between actual duration of underwater construction period and virtual construction period by using air. As a result, the study confirmed that Nitrox diving is more efficient and economical than Air diving in physically limited and hazardous diving environment.
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문제 정의
본 논문에서는 2010년 거가대교 침매터널 작업 현장에서 사용한 나이트록스 잠수 자료들을 분석해보고 산업 잠수 분야에서 공기 대신 나이트록스 사용으로 얻을 수 있는 효율성 향상 및 경제적 혜택을 계량적으로 산출하는 시도를 하였다. 그 과정에 나이트록스와 공기 잠수의 차이점이 잠수사의 감압병 발생 확률에 미치는 영향을 알아보고, 아울러 수중 산소감압의 긍정적 측면을 통합적으로 살펴보았다.
본 논문에서는 2010년 거가대교 침매터널 작업 현장에서 사용한 나이트록스 잠수 자료들을 분석해보고 산업 잠수 분야에서 공기 대신 나이트록스 사용으로 얻을 수 있는 효율성 향상 및 경제적 혜택을 계량적으로 산출하는 시도를 하였다. 그 과정에 나이트록스와 공기 잠수의 차이점이 잠수사의 감압병 발생 확률에 미치는 영향을 알아보고, 아울러 수중 산소감압의 긍정적 측면을 통합적으로 살펴보았다.
본 연구에서는 거가대교 침매터널 잠수작업에서의 나이트록스 사용 사례를 분석해보았다. 나이트록스의 이론상 장점과 잠수현장에서 실제 사용하는 기체로서의 차이를 비교한 결과 국내의 산업 잠수 현장에도 효율적인 기체로 활용될 수 있음을 확인하였다.
제안 방법
전체 잠수작업 중 나이트록스가 사용된 잠수작업은 441회였으며, 전체 작업시간은 29,063분이다. 공기 잠수는 총 210회 시행되었으며, 수중작업시간은 10,343분이다. 공기 잠수의 경우 수심이 깊어질수록 사용횟수가 점차 감소하였다.
공기와 나이트록스(최적기체)의 NDL은 DCIEM 다이브 테이블을 참고하였다. 그리고 공기 잠수와 같은 수심에서 나이트록스의 NDL을 구하기 위해 나이트록스의 최적기체를 구하였고, 계산된 최적기체를 이용해 같은 수심에서의 EAD를 계산하였다. 공기 잠수 테이블에서 생성된 EAD의 NDL은 나이트록스의 NDL이 된다.
나이트록스와 공기 잠수작업의 효율성 비교를 위해서는 작업 후 실제 감압시간을 비교하였다. 잠수작업의 특성상 수중에서의 작업시간이 길어질수록 그에 따른 감압시간도 비례해서 늘어난다.
8기압의 범위로 결정된다. 본 논문에서는 산소 부분압의 허용한계를 약간 보수적인 값으로 여겨지고 있는 1.4기압으로 하였다.
실제 잠수작업에 사용한 나이트록스의 효율성을 평가하기 위해 동일한 작업조건으로 공기 잠수를 하였을 경우를 가정하여 두 기체간의 총 작업시간을 비교하였다(Table 5). 나이트록스 잠수 평균 작업 수심은 27 m이며, 평균 작업시간은 66분이다.
침매터널 공사기간의 경제성을 검토하기 위해서 나이트록스를 사용한 실제 공사기간과 공기만을 사용한 가상의 공사기간을 비교하여 얼마만큼의 차이가 나는지 비교해보았다. 같은 조건에서 공사기간이 짧을수록 경제적으로 더 이득이라고 할 수 있다.
침매터널에서 발생한 감압병 발생률을 분석하기 위해 공기 잠수에서의 감압병 발생에 대한 선행 연구들과 비교해보았다.
대상 데이터
침매터널 잠수작업에서는 전체 651회의 잠수작업 중 무감압 잠수 196회를 제외한 455회의 잠수작업에서 감압이 시행되었다. 감압기체로는 공기, 나이트록스, 100 % 산소가 사용되었다(Table 2).
52가 되지만 이 값은 수심별 효과를 전혀 반영하지 못한다. 그래서 본 연구에서는 공사 현장의 평균 수심 25.7 m부근이면서 비교적 자료가 많은 24 m를 대표로 선택하였다.Table 6에 수심 24 m에서의 감압 자료가 나와 있는데, 평균작업시간은 나이트록스가 약 27분 정도 더 길고 평균 감압시간은 약 4분 정도 짧아진다.
본 논문에서는 잠수사의 적정 단가를 적용하기 위해 국제적으로 통용되는 영국 Lloyd의 SCOPIC(Special CompensationP&I Clubs) tariff(Lloyds, 2014)를 참조하여 1일 비용을 120만원으로 책정하였다.
현재까지 우리나라 산업 잠수업계는 공기 잠수에 국한되어 왔다. 본 연구는 국내 산업 잠수 수중공사 현장에서 국제규정을 준수하며 나이트록스를 사용한 최초의 사례였다. 본연구결과는 국내 산업 잠수업계에 나이트록스 사용을 활성화시킬 수 있는 계기가 될 수 있을 것으로 기대된다.
침매터널 잠수작업에는 약 30명의 잠수사가 참가하였고 국적별로 대한민국, 영국, 독일, 네덜란드, 인도 국적으로 나이는 28~35세 사이로 최소 5-20년의 잠수 경력이 있는 잠수사로 구성되었다. 잠수팀은 대한민국, 네덜란드, 인도 출신의 잠수감독관 하에 3개 팀으로 구분하였다.
침매터널 잠수작업에는 약 30명의 잠수사가 참가하였고 국적별로 대한민국, 영국, 독일, 네덜란드, 인도 국적으로 나이는 28~35세 사이로 최소 5-20년의 잠수 경력이 있는 잠수사로 구성되었다. 잠수팀은 대한민국, 네덜란드, 인도 출신의 잠수감독관 하에 3개 팀으로 구분하였다.
침매터널 잠수작업에서는 작업 수심에 따라 공기와 EAN26,EAN30, EAN32, EAN34, EAN36, EAN38, EAN40의 나이트록스가 사용되었다. 공기의 경우 평균 작업 수심은 20.
이론/모형
공기와 나이트록스(최적기체)의 NDL은 DCIEM 다이브 테이블을 참고하였다. 그리고 공기 잠수와 같은 수심에서 나이트록스의 NDL을 구하기 위해 나이트록스의 최적기체를 구하였고, 계산된 최적기체를 이용해 같은 수심에서의 EAD를 계산하였다.
성능/효과
2를 적용한 가상의 공기 잠수 공사기간이다. 계산 결과에 의하면 공기 잠수의 공사기간은 최대 92개월로 나이트록스 잠수의 30개월과 비교해 작업기간이 약 3배 이상 길어지는 것을 알 수 있다.
표에서 수심 20 m 이하에서 나이트록스 잠수작업이 크게 증가한 것을 확인할 수 있다. 그리고 질소마취가 시작되는30 m 이하의 잠수작업에서 나이트록스의 사용량이 공기보다 약 3.7배 정도 많았으며, 작업시간은 공기보다 약 6배 정도 많다.
본 연구에서는 거가대교 침매터널 잠수작업에서의 나이트록스 사용 사례를 분석해보았다. 나이트록스의 이론상 장점과 잠수현장에서 실제 사용하는 기체로서의 차이를 비교한 결과 국내의 산업 잠수 현장에도 효율적인 기체로 활용될 수 있음을 확인하였다. 본 연구의 결과는 수심분포 50 m이하, 평균 수심 25.
둘째, 동등한 수심에서 잠수작업 시 나이트록스 대신 공기를 사용할 경우 잠수시간은 평균적으로 170 %로 늘어났다.
셋째, 나이트록스를 사용한 실제 공사기간과 공기 잠수의가상 공사기간을 비교하여 본 결과 최대 3배 이상의 공사기간이 늘어나고 이를 비용으로 환산할 경우 640억 원 더 많아짐을 확인하였다.
평균수심에서 공기 대신 나이트록스를 사용하면 NDL은 25분에서 50분으로 약 100 % 증가한다. 수중 작업시간은 공기를 사용할 경우 나이트록스 대비 약 170 % 증가하여 공사기간이 크게 지연됨을 확인하였다. 반면 감압시간은 약 135 % 감소하였다.
침매터널은 유속이 강한 외해에 건설되어 잠수사가 받는 유속 저항이 크다. 웻벨을 사용함으로써 잠수사의 하강 또는 상승 시 유속의 영향을 덜 받아 잠수사의 피로를 덜어주고 수중 감압 시 잠수사가 위험 환경에 노출되는 상태와 노출 시간을 줄여줄 수 있었다. 규정에 의하면 표면공급식 잠수의 경우 수중에서 1.
위의 결과에서 핵심은 나이트록스를 사용하면 수중 작업시간을 늘일 수 있어 공사기간을 단축시킬 수 있다는 것이다. 이는 바로 공사비용 절감이라는 큰 혜택과 직접적으로 연결된다.
또 다른 이유로 100 % 산소를 이용한 수중 산소 감압의 효과도 있다. 이 결과는 나이트록스와산소를 사용한 잠수작업이 공기를 사용하는 잠수작업보다 훨씬 안전하다는 것을 실질적으로 확인시켜주었다 할 수 있다.
Table 4는 침매터널 잠수작업에서 발생한 감압병 통계이다. 전체 651회의 잠수작업 중 공기를 사용한 잠수에서 2건의 감압병이 발생하였으며, 이를 비율로 환산하면 발생률은0.307 %이다. 침매터널의 공기 잠수에서 감압병 발생률은 공교롭게도 Shields(1987)의 감압병 발생률인 0.
첫째, 잠수사가 호흡기체와 감압기체로 나이트록스를 사용하면 감압병 발생 확률을 최소화할 수 있으며, 감압기간 또한 단축시킬 수 있다.
후속연구
본 연구의 결과는 나이트록스 잠수와 관련하여 향후 산업안전보건법을 비롯한 산업 잠수와 관련된 국내 법령 개정을 위한 기초 자료로써 사용되고, 또한 산업 잠수 현장에서 더욱 안전하고 경제적인 작업을 수행하는데 필요한 참고 자료로 활용될 수 있기를 기대한다.
본 연구는 국내 산업 잠수 수중공사 현장에서 국제규정을 준수하며 나이트록스를 사용한 최초의 사례였다. 본연구결과는 국내 산업 잠수업계에 나이트록스 사용을 활성화시킬 수 있는 계기가 될 수 있을 것으로 기대된다. 이 과정에서 향후 나이트록스를 사용한 잠수사들의 건강 상태 모니터링과 실증적인 안전성 및 경제성 분석을 포함하여 산업잠수에서의 나이트록스 사용에 대한 지속적인 후속 연구가 시행되어야 할 것이다.
본연구결과는 국내 산업 잠수업계에 나이트록스 사용을 활성화시킬 수 있는 계기가 될 수 있을 것으로 기대된다. 이 과정에서 향후 나이트록스를 사용한 잠수사들의 건강 상태 모니터링과 실증적인 안전성 및 경제성 분석을 포함하여 산업잠수에서의 나이트록스 사용에 대한 지속적인 후속 연구가 시행되어야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
산업 잠수 현장에서 잠수작업을 수행할 때 가장 중요한 목표는?
산업 잠수 현장에서 잠수작업을 수행하는데 있어서 최우선 목표는 안전이며, 그 다음은 경제성이다. 일반적으로 산업 잠수에서는 잠수 헬멧(Diving helmet)과 엄빌리컬(Umbilical)을 사용하는 표면공급식 잠수 시스템(Surface Supplied DivingSystem)이 기본으로 여겨지고 있는데, 대개 50 m 이내의 수심에서는 공기를 호흡기체로 사용하고 그 이상의 수심에서는 헬륨과 산소를 혼합한 헬리옥스(Heliox)를 사용한다.
산업 잠수의 기본 시스템은?
산업 잠수 현장에서 잠수작업을 수행하는데 있어서 최우선 목표는 안전이며, 그 다음은 경제성이다. 일반적으로 산업 잠수에서는 잠수 헬멧(Diving helmet)과 엄빌리컬(Umbilical)을 사용하는 표면공급식 잠수 시스템(Surface Supplied DivingSystem)이 기본으로 여겨지고 있는데, 대개 50 m 이내의 수심에서는 공기를 호흡기체로 사용하고 그 이상의 수심에서는 헬륨과 산소를 혼합한 헬리옥스(Heliox)를 사용한다. 그러나 최근 감압의 효율성을 높이기 위해 산업 잠수에서 나이트록스(Nitrox)를 사용하기 시작하였다.
최근 산업 잠수 현장에서 헬리옥스를 대체하여 사용하는 호흡기체는?
일반적으로 산업 잠수에서는 잠수 헬멧(Diving helmet)과 엄빌리컬(Umbilical)을 사용하는 표면공급식 잠수 시스템(Surface Supplied DivingSystem)이 기본으로 여겨지고 있는데, 대개 50 m 이내의 수심에서는 공기를 호흡기체로 사용하고 그 이상의 수심에서는 헬륨과 산소를 혼합한 헬리옥스(Heliox)를 사용한다. 그러나 최근 감압의 효율성을 높이기 위해 산업 잠수에서 나이트록스(Nitrox)를 사용하기 시작하였다.
참고문헌 (12)
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IMCA(2012), International Marine Contractors Association, Surface Supplied Diving Operation using Nitrox, IMCA D 048, March 2012, p. 14.
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Lloyds(2014), SCOPIC Clause Tariff Appendix A, London: Lloyds, Available at: http://www.lloyds.com/Search?qscopic [Accessed 12 Feb 2015].
NDC(1988), Netherlands Diving Centrs, NDC Decompressietabellen, The Netherlands Training and Knowledge Centre Hyperbaric Labour, Available at:http://www.nokwoo.ni/ [Accessed 12 Feb 2015].
Shields, T. G.(1987), Decompression Sickness in Commercial Air Divers, Proceeding of an International Conference (Subtech'87), Aberdeen, November 10-12, 1987, Society of Underwater Technology: UK, pp. 171-172.
USN(2008), US Navy Diving Manual, Revision 6, NAVSEA, SS521-AG-PRO-010, pp. 9.61-9.84.
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