[논문]안전한 수중작업을 위한 최적 나이트록스 고찰 : 잠수모의 평가

이우동

doi:10.14346/jkosos.2020.35.1.70

안전한 수중작업을 위한 최적 나이트록스 고찰 : 잠수모의 평가
A Study on Optimal Nitrox for Safe Underwater Works: Diving Simulation-Based Assessments 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.35 no.1, 2020년, pp.70 - 78

Abstract ▼ AI-Helper

Nitrox diving was introduced by the NOAA (National Oceanic and Atmospheric Administration) to increase the oxygen content and lower the nitrogen content in respiratory gases. The commercial diving sector specializing in underwater operations has recently introduced regulations on the use of Nitrox. Because the respiratory gas for Nitrox diving has a lower nitrogen content than the normal air, the amount of nitrogen dissolved in the body is small, which not only significantly reduces the decompression time compared to air diving, but also reduces the chance of exposure to decompression sickness. In this study, we applied the VPM (Varying Permeability Model) algorithm to virtual diving with air and Nitrox as a respiratory gas, respectively, to study the optimal Nitrox diving for the safety at the underwater works. The results showed that Nitrox diving had a longer NDL (No-Decompression Limit), a much shorter depression time. In other words, Nitrox diving in underwater works is safer from decompression sickness than commonly used air diving.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. Partial pressures of oxygen and nitrogen due to water depth for air diving.
표 Table 1. NOAA oxygen exposure limits²⁰⁾
그림 Fig. 2. The partial pressures of oxygen and nitrogen due to water depth for nitrox diving.
그림 Fig. 3. The partial pressures of oxygen and nitrogen due to water depth in nitrox diving.
표 Table 2. Maximum operating depth
표 Table 3. Underwater working conditions
표 Table 4. Nitrox conditions due to working depth
표 Table 5. Diving conditions used in diving simulations
표 Table 6. NDLs and EADs due to breathing gas conditions
그림 Fig. 4. Comparisons of diving time profiles between air and Nitrox diving.
표 Table 7. Decompression times due to breathing gas conditions

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 안전한 잠수작업을 위한 최적의 나이 트록스 잠수에 대해 논의하기 위해 VPM¹²⁾을 이용한 잠수모의를 진행하였다. 공기잠수와 나이트록스 잠수를 비교ㆍ분석하여 얻은 주요사항은 다음과 같다.

제안 방법

을 이용하여 잠수모의를 수행한다. 나아가 작업수심에 따른 최적 나이트록스가 감압시간에 미치는 영향을 분석하여 잠수 작업의 안정성을 분석한다.
본 연구에서는 수중 환경압을 다음의 정수압 산정식을 적용한다.
본 연구에서는 포트란 소스코드로 공개된 VPM 알고리즘 기반의 감압프로그램을 이용하여 잠수모의를 진행한다²⁶⁾. VPM는 Bühlmann의 ZH-L16 감압모델²⁷⁾처럼 수중에서 16개 가상조직에 흡수/배출되는 불활성 기체의 압력변화를 직접 계산한다.
그리고 나이트록스 기체 분석을 통해 다이버의 사망원인을 추정에 관한 사례연구가 수행되었다¹²⁾. 최근, 안정성이 검증된 감압모델 VPM(Varying Permeability Model)¹³⁾을 이용하여 EAN32, EAN36의 적용성을 평가하였다¹⁴⁾. 또한, 작업수심, 잠수시간에 따른 감압시간을 분석하여 안전하고 효율적인 수중작업을 위한 공기잠수의 계획, 운용, 관리에 관한 연구도 진행되었다¹⁵⁾.
이상의 결론을 종합하면, 나이트록스를 잠수작업 현장에 도입할 경우, 감압/잠수시간을 크게 줄일 수 있을뿐 아니라, 다이버의 안전을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 향후, 해양물리환경^28-30)과 수중작업환경^31-35)을 직접 예측할 수 있는 유체역학적 수치모델^36,37)과 감압모델¹²⁾을 결합하여 다양한 수중환경이 감압절차에 미치는 영향을 분석한다.

대상 데이터

감압병은 체외로 배출되지 못한 액화 질소가 상승 시에 체액이나 조직에서 기화되어 발병한다. 증상으로는 관절 부근의 말초신경을 자극해서 일어나는 관절통과 피부홍반, 혈액속 기포에 의한 폐전색, 흉통, 호흡곤란, 기침, 중추신경 마비 등 다양하게 나타난다.

이론/모형

공기환산수심(EAD; Equivalent Air Depth) 산정식 (3)을 이용하여 나이트록스 잠수와 공기잠수의 상관관계를 이해할 수 있다. 즉, 나이트록스 잠수의 감압은 잠수수심보다 낮은 공기잠수의 감압절차와 같고, NDL도 길다.
본 연구에서는 안전한 수중작업을 위한 나이트록스 잠수의 적용성을 검토하기 위해 VPM¹³⁾을 이용하여 잠수모의를 수행한다. 나아가 작업수심에 따른 최적 나이트록스가 감압시간에 미치는 영향을 분석하여 잠수 작업의 안정성을 분석한다.

성능/효과

1) VPM을 이용하여 공기/나이트록스 잠수모의를 진행하였으며, 작업수심이 깊을수록, 감압/잠수시간이 크게 증가하였다.
2) 작업시간 120분, 작업수심 15 m 이상에서 나이트 록스 잠수는 공기잠수보다 잠수/감압시간을 크게 줄일 수 있었다.
3) 120분 잠수작업에서 공기잠수는 작업수심 30 m이상에서 감압시간이 작업시간보다 길어졌다. 나이트록스 잠수는 작업수심 40 m에서만 전술의 결과가 나타났다.
4) 작업수심 25 m 이상에서 최적 나이트록스 잠수는 공기잠수에 비해 1시간 이상의 감압시간을 줄일 수 있었다.
5) 작업수심 25 m에서 공기잠수의 감압시간은 1시간 19분 39초이고, 나이트록스(EAN46)는 9분 42초로 86.63%의 감압시간 감소효과를 나타내었다.
6) 작업수심 35 m에서 공기잠수와 나이트록스(EAN30)잠수의 감압시간은 2시간 53분 12초, 1시간 32분 34초이고, 그 차이는 1시간 20분 38초로 가장 크다.
이상의 h_w에서는 다이버가 안전하게 물 밖으로 나오기 위해서는 작업시간보다 더 긴 감압시간을 가져야 한다. 모든 나이트록스 잠수의 T_deco는 공기잠수에 비해 1시간 이상 짧고, h_w=30 m과 h_w=35 m에서는 1시간 20분 이상이나 짧다. R_d는 h_w=30 m에서 86.
이상의 결론을 종합하면, 나이트록스를 잠수작업 현장에 도입할 경우, 감압/잠수시간을 크게 줄일 수 있을뿐 아니라, 다이버의 안전을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 향후, 해양물리환경^28-30)과 수중작업환경^31-35)을 직접 예측할 수 있는 유체역학적 수치모델^36,37)과 감압모델¹²⁾을 결합하여 다양한 수중환경이 감압절차에 미치는 영향을 분석한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	잠수에 사용되는 호흡기체로 무엇을 사용하는가?	레크리에이션을 포함한 대부분의 잠수는 산소 21%, 질소 78%로 구성된 공기를 호흡기체로 사용한다. 이 공기잠수는 대수심 환경에 노출되거나, 수중 체류시간이 길어질 경우, 인체조직으로 녹아드는 질소량이 급격히 증가한다.
	잠수작업자가 감압병에 걸리지 않기 위해 지켜야할 수칙은?	상승 시에는 환경압 감소로 체내의 질소가 호흡을 통해 몸 밖으로 일부 배출된다. 그러나 감압병에 걸리지 않기 위해서는 일정시간, 적정수심에 머무르며, 잔류질소를 체외로 배출하는 감압과정을 거처야 한다. 만일, 잠수작업자가 적절한 감압절차를 지키지 않으면, 심각한 인체 손상이 나타날 수 있다.
	잠수작업이란?	안전보건공단이 제정한 잠수작업 안전기술지침1)에 따르면, 수심 10 m 이상에서 별도의 호흡장치를 이용하여 행하는 작업을 ‘잠수작업’이라 한다. 수중환경에 노출되는 잠수작업자는 항시 잠수 관련 질환의 위험에 노출되며, 수중 체류시간이 길어질수록, 작업수심이 깊을수록 그 위험도는 배가된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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