감압 이론 – Buhlmann vs VPM

이전 글에 위와 같이 전형적인 감압 다이빙 시 조직의 기체 압력을 나타낸 그래프가 있었다. 그래프를 이해할 수 있다면 다음과 같은 질문을 해 볼 수 있다.

“과포화 한계와 그에 따른 상승 지점을 어떻게 알아내는가?”

이 질문의 답이 바로 감압 이론(알고리즘)이다.

현재 가장 일반적으로 사용되고 있는 감압 모델은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데 “기체 콘텐츠 모델 – Gas content model”과 “기포 모델 – Bubble model”이 그것이다.

이 글에서는 이 두 가지 감압 모델(알고리즘)에 대해 간단히 알아본다.

기체 콘텐츠 모델 – Gas content model

기체 콘텐츠 모델은 조직의 과포화 최대 안전 한계를 “실험”과 “결과”를 바탕으로 적용한 알고리즘이라고 할 수 있다. 최초의 기체 콘텐츠 알고리즘은 스코틀랜드의 과학자 할데인(Haldane)에 의해 정립되었는데 자신과 아들을 직접 실험한 것으로도 유명하다.

이후 할데인의 감압 이론을 바탕으로 스위스 과학자 불만(Bühlmann)이 1983년에 ZHL16 상승 규칙(감압 알고리즘)을 발표하였다.

불만(Bühlmann) 알고리즘은 인간의 조직을 기체의 용해/배출 속도(느린 조직 / 빠른 조직)에 따라 가상의 16개 구획으로 나누어 감압을 계산한다는 것이 가장 큰 특징이며 자세한 내용은 관련글을 참고하자.

기포 모델 – Bubble model

기포 모델은 과포화의 한계를 상승 단계에서 제한하여 기포 확대를 최소화한다는 이론을 바탕으로 한 것이다.

다이버가 상승시 조직에 녹아있던 불활성 기체들이 미세한 기체 방울(마이크로 버블)을 형성하는데 그 크기가 너무 커지면 감압병을 유발한다는 이론이며 버블의 크기가 증가하지 않도록 상승 단계에서 방지한다는 것이 그 내용이다.

버블(기포) 모델의 대표적인 알고리즘은 욘트(D.E Yount)에 의해 1980년대 후반에 발표된 “VPM“이다.

동일 조건에서 기체 콘텐츠 모델과 비교한 그래프(위)에서 알 수 있듯이 가장 큰 차이점은 감압 정지 수심이 상대적으로 깊고 출수시에 조직의 압력은 높다.

이러한 딥스탑(Deep stop)과 짧은 감압으로 인해 2000년대 초부터 버블 모델의 대표적인 알고리즘인 VPM의 사용은 감압을 시행하는 테크니컬 다이버들에게 유행처럼 번지게 되었다.

하지만 버블 모델은 실제 실험 자료가 적용되지 않았고 “젤” 형태의 물질을 사용한 실험 결과가 전부였다.

실험

“기체 콘텐츠 모델 – Gas content model”과 “기포 모델 – Bubble model” 알고리즘을 실제 다이빙에 적용하여 비교 실험한 결과가 몇 가지 있었는데 그중 가장 대표적인 것은 미 해군 실험 다이빙 팀(NEDU = Navy Experimental Diving Unit)의 실험이다.

이들은 각각의 알고리즘을 사용하여 최대 수심 170피트(약 52m) 다이빙 프로파일(위 그래프)을 만들어 실험하였는데 그 결과는 다음과 같았다.

실험 결과:

기체 콘텐츠 모델(Bühlmann) : 얕은 수심 감압 정지 프로파일을 사용한 192회 다이빙 중 3건의 감압병 증상 발생.

버블 모델(VPM) : 깊은 수심 감압 정지(Deep stops)의 프로파일을 사용한 198회 다이빙 중 10건의 감압병 증상 발생.

결과에서 알 수 있듯이 상당한 차이가 발생하였고 이로 인해 미 해군은 VPM 모델을 그들의 다이빙에 적용하지 않기로 하였다.

미 해군의 실험에서 딥스탑(Deep stop)이 왜 실패했을까?

가장 유력한 것은 딥스탑이 느린 조직에 주는 영향이라고 추측하고 있다.

아래 그래프를 살펴보자.

그래프로 확인할 수 있듯이 “기체 콘텐츠 모델”의 경우 첫 번째 감압 정지(얕은 수심)에서는 “느린 조직”도 이미 과포화 상태로 불활성 기체가 배출(Off gassing)되고 있지만 “버블 모델”에 의한 첫 번째 감압 정지(깊은 수심)의 경우에는 느린 조직의 불활성 기체 용해가 진행형(On gassing)이라는 것을 알 수 있다.

결과적으로 버블 모델 프로파일을 사용하는 경우 “느린 조직”은 기체 부분압이 상대적으로 높은 상태에서 출수하게 되어 더 많은 감압병을 일으킬 수 있다는 추론이다.

인체 조직에서 “느린 조직”은 관절, 힘줄, 근육 등인데 실제로 감압병 증세가 가장 빈번하게 발생하는 부분이기도 하다.

참고

이글은 “사이먼 미첼 – Simon Mitchell” 박사의 강연 “Decompression controversies” (위 비디오) 내용 중 일부를 발췌한 것입니다.

참고 문서 : Diving and Hyperbaric Medicine Vol 43 / No.2 June 2013 / Recreational technical diving part 2: decompression from deep technical dives by David J Doolette and Simon J Mitchell (PDF 파일 98~100 페이지)

현재까지의 어떠한 감압 이론도 감압병을 100% 확실하게 예방 할 수는 없습니다.

어떤 감압 알고리즘을 사용하여 감압 다이빙을 할지는 다이버 자신이 판단해야 합니다.

본인은 이글로 발생할 수 있는 어떠한 결과에도 책임이 없음을 밝힙니다.

수정 할 것이나 의견이 있다면 알려주세요.

추가 : 2017/04/26

감압 프로그램을 사용하여 각각 불만, VPM 알고리즘으로 동일 조건에서 다이빙 프로파일을 만들어 보았습니다.

폐쇄식 재호홉기(CCR) 다이빙 90미터 버텀타임 20분, 희석 기체 TX11/61

  • 불만 ZH-L16C : GF 30/70
  • VPM/B : Conservatism levels 3

자세한 플랜은 링크의 이미지(chart.png) 참고.

4 Replies to “감압 이론 – Buhlmann vs VPM”

  1. 사이먼 미첼 박사의 “Decompression controversies” 비디오에서 내용을 쉽게 잘 설명해줘서 참 좋더군요(영어가 되는 분이 설명을 해주셨지만). 언젠가 강연이 한글로 설명된 글이 있었으면 좋겠다는 생각을 했었는데……. 고마운 포스팅을 해주셨네요. ^^

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