Closed Circuit Rebreather(폐쇄식 재호흡기)의 PO2 & FO2

Open circuit(개방식 호흡기) 다이버들에게 가장 자주 듣는 질문은 Closed Circuit Rebreather(폐쇄식 재호흡기)의 가장 큰 장점이 무엇인가라는 질문이다.

대부분의 사람들이 막연하게 재호흡기가 기체를 적게 사용하므로 오래 머물수 있는것으로 단순하게 생각하는 경우도 있고 물론 이것은 틀린 것은 아니지만 사실 더 중요한 장점이 많다.

그 장점 중에는 완전 폐쇄식 재호흡기가 다이버의 수심에 따라 산소 함량(%)을 동적으로 변화시켜 준다는 사실이다.

작동 원리를 간단하게 설명하면 완전 자동 전자식 재호흡기는 다이버가 산소 부분압(PO2) 설정을 해 놓으면 산소 센서를 통해 부분압이 모니터링되고 필요한 만큼의 산소가 시스템에 자동으로 주입된다(반자동 재호흡기의 경우에는 다이버가 수동으로 주입).

이와 같은 수심에 따른 산소 함량 변화는 무갑압 시간의 증가 그리고 효율적인 감압을 가능하게 해 준다.

이해를 돕기 위해 개방식 호흡기와 폐쇄식 재호흡기에서 수심에 따른 PO2(산소 부분압), FO2(산소 함량) 변화를 예제로 만들어 보았다.

개방식 호흡기 (OC) / 나이트록스 32%

다음은 개방식 호흡기로 32% 나이트록스 기체를 사용해서 30미터를 다이빙하는 예이다.

다음표와 같이 수심에 따라 산소 부분압(PO2)은 달라지며 산소 함량은 32%로 모든 수심에서 변화하지 않는다.

PO2 수치가 1.3에 가까운 수심은 다이버가 30미터에서 호흡하는 경우에만 해당되고 상승 할 수록 PO2 수치는 떨어진다(그래프 참고).

완전 폐쇄식 재호흡기 (PO2 1.3)

이번에는 폐쇄식 재호흡기에서 PO2를 1.3로 다이빙 한다고 가정하면 수심에 따라 FO2, 즉 산소 함량(%)이 자동으로 바뀌게 된다.

그래프로 알 수 있듯이 수심 30미터에서는 산소 33% 그리고 3미터에서는 100%에 가까운 산소 함량이 되며 이것은 다이버가 각 수심에 따라 가장 알맞는 산소 함량의 기체를 호흡할 수 있게 된다는 것을 의미한다.

그렇다면 이러한 동적 산소 함량 변화가 무감압 시간에 어떤 영향을 미칠까?

다이버인 우리들은 모두 잘 알고 있는 사실이겠지만 무감압 시간은 해당 수심에서 다이버의 신체 조직에 얼마나 많은 질소가 흡수되는가에 따라 결정된다.

다시 말해서 호흡하는 기체에 질소가 적을수록 조직으로 흡수되는 양도 적어지고 그만큼 무감압 시간도 늘어나게 된다.

개방식 호흡기와 완전 폐쇄식 재호흡기의 질소(N2) 함량

이번에는 개방식 호흡기의 경우 21% 기체를 사용하는 것으로 가정하고 수면(0미터)부터 50미터까지 폐쇄식 재호흡기와 비교표를 만들어 보았다 (완전 폐쇄식 재호흡기의 희석 기체도 21%를 사용할 때).

개방식 호흡기 (OC) 21% 기체 완전 폐쇄식 재호흡기 PO2 1.3 (21%)
수심 (미터) PO2 FO2 (O2%) N2% PO2 FO2 (O2%) N2%
0 0.21 21% 79% 0.7 70% 30%
3 0.273 21% 79% 1.3 100% 0%
6 0.336 21% 79% 1.3 81% 19%
10 0.42 21% 79% 1.3 65% 35%
15 0.525 21% 79% 1.3 52% 48%
20 0.63 21% 79% 1.3 43% 57%
25 0.735 21% 79% 1.3 37% 63%
30 0.84 21% 79% 1.3 33% 68%
40 1.05 21% 79% 1.3 26% 74%
50 1.26 21% 79% 1.3 22% 78%

이미 알아본 것과 같이 개방식 호흡기는 산소 함량(FO2)이 바뀌지 않으므로 N2(질소) 함량(%)도 바뀌지 않는다.

완전 폐쇄식의 경우에는 FO2가 동적이므로 이에 따라 N2(질소)의 함량도 바뀌게되고 개방식에 비해 적은 질소를 호흡하게 된다.

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