다이빙과 관련된 기체의 법칙

다이빙과 관련된 기체의 법칙을 공부하다 보면  다이빙이 여러가지 과학과 관계가 깊다는 사실을 알게된다. 그러나 이 내용을 이해하기 위해서는 첫 단계에서 기초적이기는 하지만 화학에 관한 지식바탕이 필요하다. 그래서 다이버들은 기체의 법칙이네 다이빙 물리학이네 하면 머리에 전기가 일어나 도망가고 싶어한다. 그러나 아무리 당신이 과학과 담을 쌓았다 해도 다음과 같은 말은 학창시절에 들었던 기억이 날 것이다. 즉 "모든 물체는 원자들의 집합체인 분자들로 구성되어있다"와 "모든 물체는 고체, 액체, 기체의 형태로 존재한다"이다. 당신은 여기까지만 알고 있다고 하자.

 

당신이 몰랐던 것을 말해 보자. 고체는 상대적으로 낮은 온도에서 만들어지는데 이 때는 분자들이 격자형태로 규칙적인 패턴을 유지하고 있을 때이다. 이 때도 분자들은 움직이기는 하지만 어느 정도 일정하게 정해진 좁은 간격 사이에서만 왔다갔다 한다. 온도가 상승하면 분자들의 운동범위가 커지면서 고체는 액체로 변한다.  온도가 더 높아지면 분자들의 간격은  더욱 크게 벌어져 분자들이 물질의 표면에서  이탈해 나오는데 이것을 우리는 기체라고 부른다.

 

높은 수준의 정밀 과학으로는 안그렇지만  고체와 액체는 그 물질자체가 압축이 되지 않는 것으로 간주된다.  즉 압력을 받아도 부피(물질이 차지하고 있는 공간)가 줄어들지 않는다.바로 이 사실이 우리 인체 내부기관들 대부분이 물에서 하강하거나 상승할 때 영향을 받지 않는 이유를 설명해 준다(그러나 몇 가지 예외가 있으며 폐는 그 대표적인 예외가 된다).

 

액체와 고체의 성질은 위와 같은데 반하여 기체는 성질이 아주 다르다.  즉 압축이 잘된다. 액체와 고체에 비하여 분자들의 거리가 아주 멀기 때문이다.

 

선입관이나 우리의 기본 상식에서 완전히 벗어나 상상을 해보자. 지구에는 사실상 두개의 바다가 있는 것이다.  하나는 액체의 바다이며 다른 하나는 기체의 바다이다. 액체의 바다는 우리가 알고 있는 바다이며 기체의 바다는 대기를 말한다. 바다 밑 땅 위에 광어가 살고 있듯이 우리 인간은 기체의 바다 밑 땅 위에 살고 있는 광어에 비유될 수 있다.우리 위로는 수만 미터의 공기 즉 바다가 존재하고 있다. 그리고 공기는 물질이기 때문에  무게를 가지고 있다.   기체의 바다가 땅에 내려 쏟는 무게는 1㎠ 면적당 1kg/ 또는 1bar(1인치 면적당 14.7 파운드)이며 이것을 보통 1기압이라고 한다.

 

 

 

압착의 법칙

 

 

다이버가 가장 먼저 부딪치는 물리적 법칙은 압착의 법칙이다. 왜 고막이 아프고 터지며 폐가 왜 파괴되는지를 설명하는 것이 이 법칙이다. 이것은 당신이 초보자 과정에서 배운 보일의 법칙을 말하는데  보일의 법칙이라고 하면 기억되지도 않고  괜히 어려운 생각만 든다.

 

압착의 법칙이란 단순하다.즉 고무주머니 속에 기체(공기)를 넣고 사방에서(전체 표면에서) 짓누르면 크기가 줄어드는 것을 말한다. 여기서 고무주머니는 폐와 같은 성질이다. 예를 들어 고무풍선을 물속으로 가지고 들어가면 수심(압력)이  깊어지는데(커지는데) 따라 부피가 줄어들 수 밖에 없다. 사람이 물에 들어가도 이 동일한 성격의 압력이 인체의 사이너스(인체속에서 공간(기체)을 가지고 있는 기관)를 짓누른다. 그래서 우리는 다이빙중에 귀속의 압력을 높여주기 위해 소위 이퀄라이징(압력평형)이란 행위를 하는 것이다.

 

귀가 아프고 안면 쪽 두개골에 찌르는 것 같은 통증이 나타난다고 해서 죽는 것은 아니다.

 

다이빙하다가 숨을 내쉬지 않고 상승하면 폐가 확장되어 파괴되는 것은 압착원리의 반대현상으로 발생하는 것이다(폐의 공기 순환을 가로막는 천식이나 가타르성 질환 등 폐질환이 있어도 같은 결과가온다).상승하면 수압이 약해져(압착력이 약해져) 고무풍선(폐)이 팽창되는데 공기가 빠져나갈 구멍이 없으면 퍽!하고 터질 수 밖에 없다.

 

초보시절 배운것을 다시 복습 해보자. 우리가 바닷물 속으로 하강하면 10m의 수심당 1기압이 증가한다.즉 10m 수심의 압력은 대기의 압력 1기압과 물의 압력 1기압이 합해져 1기압이 된다. 30m 수심에선 물의 압력 3기압+1대기압 = 4기압이 된다. 즉 30m 수심에서는 대기압력의 4배가 된다.

 

위 정도의 수학이라면 어려울 것도 없지 않은가? 사실 수학도 아니다. 그런데 이것이 얼마나 중요한지 알아보자. 이해하기 쉬우니 겁먹지말라.풍선속의 공기는 수심(수압)에 따라 부피가 준다고 했다. 예를 들어 10m 수심(2기압)에선 수면에 있을 때의 반으로 줄어들고 20m 수심(3기압)에선 3분의1로 30m 수심(4기압)에선 4분의 1로 줄어든다. 상승할 때는 그 반대 비율로 부피가 증가한다. 즉 30m 수심에서 풍선속에 공기를 일부분만 넣어가지고 수면까지 상승하면 부피가 4배로 커진다.

 

예를들어 20리터의 공기가 든 풍선을 30m 수심(4기압)에 가지고 들어간다고 해보자. 이때 부피가 어떻게 줄어드는지는 간단한 분수로 표현할 수 있게 된다는 것이다. 즉 분자는 20(리터)이고 분모는 4(기압)이며 20/4로 표시되고 분수를 허물면  5가 된다. 즉 1/4로 부피가 줄어 5리터가 된다.

 

 

공기는 되진다

 

 

압착의 원리는 또 하나의 다른 뜻을 가지고 있는데 그것은 공기의 밀도와 관계된 것이다. 압력과 부피의 상관관계에서 알 수 있듯이 압력과 공기 밀도의 관계도 상식적으로 금방 생각할 수 있는 것이지 어려운 현상의 추리도 아니다.풍선에 압착을 가해서 부피가 줄었다면 이는 풍선 안에서 공기의 분자들이 거리를 좁혔다는 뜻이다. 분자의 거리가 좁아졌다는 것을 다른 말로 하면 공기가 되진 것이다.

 

그러나 압력/부피의 관계와 압력/밀도의 관계가 다른 것은 압력/부피는 한쪽이 커지면 다른 쪽이 작아지는 관계(역비례)인데 반하여 압력/밀도의 관계는 한쪽이 커지면 다른 쪽도 커지는 관계(정비례)라는 점이다.압력/밀도의 관계는 지하철 푸시맨이 더 힘을 써서(더 압력을 가해서) 사람들을 밀면  차량 속으로 더 많은 사람들이(더 되진 기체) 들어가게 되는 것과 같다.

 

또 한번 하등 수학을 사용해서 설명해 보자. 풍선을 2기압(10m 수심) 속으로 가지고 들어가면 부피는 반(1/2)으로 줄어들지만 밀도(분자들의 간격에 의한)는 당연히 2배로 증가할 것이다. 반으로 줄어든 부피 속에 동일한 수의 분자가 들어있기 때문이다. 3기압에서는 부피는 1/3로 줄어들지만 밀도는 3배로 증가될 것이다. 4기압에서는 4배, 5기압에서는 5배 이렇게 계속되는 것이다.

 

그래서 어쨌단 말인가? 다이빙할 때마다 잠수시간(탱크의 사용시간)에 왜 차이가 나는지 알고 싶다면 이 사실을 알아야 한다.

이해하기 좋은 예를 든다면 스킨다이빙(자멱질)과 비교하면 된다.  스쿠바 장비 없이 자멱질로 물속에 들어가면 압착의 원리에 의해  폐의 부피가 줄어든다.  깊게 스킨다이빙을 많이 해본 사람은 폐가 축소되는 것을 느낀다.

 

그러나 스쿠바 다이빙을 하면서는 폐가 축소되는 기분을 느끼지 못한다.탱크의 공기로 숨쉬면 그런 일은 발생하지 않는다.

 

탱크로 공기를 숨쉬면 매 호흡 마다 폐는 정상적인 부피의 공기가 폐 속에 채워진다. 그러나 폐를 채우기 위해서는 주변의 수압과 대등한 압력을 발휘하는 높은밀도의 공기(된 공기)가 들어가야 한다. 구체적으로 말하자면 10m 수심에서 마시는 공기는 수면에서 마시는 공기보다 밀도가 2배가 높다(2배가 된다).

 

2배로 진한 공기를 폐에 채우자면 탱크로부터 2배가 많은 분자량을 끄집어내 마셔야 한다. 따라서 탱크 속에 있는 일정량의 분자량은 빨리 소모된다.  10m 수심에서는 수면에서 공기 분자 재고량을 소비시키는 시간의 절반의 시간에 재고량을 다 소진시키게 되는 것이다.  20m 수심(3기압)에선 1/3시간 밖에,  30m 수심(4기압)에선 1/4시간 밖에 숨쉬지 못하는 것이다. 이것은 하나 더하기 하나의 수학에 불과하다.

 

그러나 주의할 일이 있다. 위 간단한 계산법은 당신이 탱크의 공기를 얼마동안 사용할 수 있는가를 알고 싶을 때 대략 짐작할 수 있는 정도로 밖에 이용할 수 없다.  추위, 힘씀, 스트레스 같은 요인들이 공기의 소모속도를 크게 좌우시키는 것인데 위 공식은 이런 요인들을 감안하고 있지 않기 때문이다. 그리고 이 공식은 일정한 한가지 수심에서만 다이빙할 때 적용시킬 수 있는 것도 문제이다. 한가지 수심에서만 다이빙하는 다이버가 어디 있겠는가?

 

이제 여기까지 잘 이해했다면 기체의 법칙과 관련하여 볼 때 이치에 맞지않는 다이버들의 믿음 한가지를 소개해보자. 다이버들은 교육받을 때 만약 물속에서 공기가 바닥나도 수면으로 상승하는 도중에는 몇모금의 공기는 마실 수 있으므로  비상상승시 레귤레이터를 버리지 말고 입에 문채로 상승하라고 배운다.

 

그런데 이 내용의 원리에 대해서는 많은 다이버들이 잘못 알고 있다. 즉 그들은 이 현상이 상승할 때 압력이 약해지므로 탱크 속의 공기가 팽창되는 압착의 원리에 의한것 이라고 설명한다. 그러나 그것이 아니다.

 

스쿠바 탱크는 풍선이 아니라 딱딱한 고체 용기임으로  주변압이 낮아진다고 해서 속에 든 공기가 팽창될 수는 없는 것이다. 만약 공기를 가득 채운 스쿠바 탱크(레귤레이터를 조립시킨 것)가 실수로 인해서 10m 수심 속에 빠졌다고 가정하자.  이것을 회수해 오려고 물속에 들어가 보았더니 마찬가지로 200bar를 가르키고 있을 것이다. 이말은 탱크가 수압에는 영향을 받지 않는다는 뜻이다. 바닥난 탱크에서 상승시에 조금의 공기가 나오는 것은  압착의 원리에 의한 것이 아니라 레귤레이터의 작동원리에 기인한 것이다.

 

 

탱크의 공기가 바닥났다는 것은 탱크 속의 공기가 완전히 비었다는 뜻이 아니다. 공기가 바닥났다는 것은 공기의 잔압이 주변 수압과 일치해 있거나 약간 낮은 상태에 도달했다는 뜻이다.  그런데 레귤레이터는 주변 수압보다 약간 높은 압력으로 공기를 공급하게 설계되어 있다. 그래서 공기를 공급해 주지 못하는 것이다. 빈 음료수병으로부터 속에 든 공기를 빨아먹을 수 없지만 그속에는 공기가 들어 있는 것이다. 상승을 하면 탱크의 압력이 주변수압보다 높아지기 때문에 약간의 공기가 더 나올 수 있는 것이다. 단 몇모금의 공기는 없는 것보다는 비교할 수 없게 귀중한 것이다.

 

 

트렁크의 법칙

 

 

한 예로 자동차의  "트렁크의 법칙"을 설명하기로 하겠다. 엄청나게 뜨거운 공기를 가득 채운 탱크를 자동차 트렁크에 실어놓았었는데 나중에 보니 탱크가 비어 있었다.

 

폭발방지 안전핀이 터져버린 것이다. 공기의 분자들이 열을 받아 날뛰기 시작했고 끝에 가서는 제한된 공간에 갇혀있을 수 없을 정도로 뜨거워져 세차게 빠른속도로 땡크의 벽을 두드린 분자들의 운동이 안전핀을 파열시킨 것이다. 안전판이 없었다면 탱크는 폭발될 수 있다(* 안전판은 주기적으로 검사하고 새것으로 교체시켜야 안전하다).

 

스쿠바 탱크는 온도가 섭씨 1도 상승할 때마다 9psi의 압력이 상승한다.  그러나 잔압계들은 이 정도의 압력변화를 나타낼 수 있을 만큼 눈금이 새밀하지 않다.

 

압착의 법칙과 트렁크의 법칙을 동시적으로 결합시키면 부피, 압력, 온도에따라 기체가 어떤 성질을 나타낼 것인지 일목요연하게 알 수 있다. 그러나 이 수준은 수학 선생님들이나 좋아할 일이므로 우리는 거기까지 갈 필요가 없다.

 

 

요술의 법칙

 

 

기체의 법칙 중에는 마술이나 요술처럼 생각될 수 있는 법칙이 있다.  이것은 교과서에선 "달톤의법칙" 이라고 하는데 다른 경우에서와 같이 달톤의법칙이라고 기억하고 있으면 나중에 다른 과학자의 이름이 붙은 법칙들과 혼돈되어 오리무중이 된다.

 

우리들의 생명유지에 필수적인 그 고마운 공기가 깊은 수심에 들어가면 갑자기 독이 되버리는데 이것이 바로 요술이 아니고 무엇이겠는가?

 

달톤이 발견한 것은  공기(기체)가 몇가지 기체로 혼합되어 있다해도  구성 기체들은 각각 기체 자신의 특성대로 성질을 나타낸다는 것이다. 다른 말로 하면 한 기체는 다른 기체와 섞여있지 않은 것처럼 다른 기체와는 상관없이 특성을 나타낸다는 것이다. 더 알기 쉽게 말하면 어떤 혼합 기체가 질소 80% 산소 20%로 구성되어 있다면 이 기체가 발휘하는 압력중  80%는 질소가 발휘하는 것이고 20%는 산소의 압력이란 것이다.혼합기체속에서 개별 기체가 가지는 압력을 부분압력이라고 말한다. 여기서 중요한 것은 각 부분압은 혼합기체속에 해당 기체가 차지하고 있는 분자수와 비례적이란 사실이다.

 

이 말의 개념이 아직도 머리에 들어오지 않는다면 예를 들어 또 설명해보자.복잡하지 않도록 위에서 예로 든 숫자를 다시 사용해 보자.  우리가 질소 80% 산소 20%가 있는 환경 속에 있다고 가정하고 기압은 1기압 상태라고 하자. 이 가정된 기체는 일반 공기의 성분에서 미량만 포함된 기체들을 삭제시킨 개념이다.

 

요술법칙에 따라 1기압 중 20%는 산소의 것이고 80%는 질소의 것이다.  따라서 산소의 부분압은 0.2기압이고 질소의 부분압은 0.8기압이다.

 

이제 압력을 배로 높여 2기압으로 올려보자(온도는 일정한 것으로 가정한다) 이때 각 기체가 발휘하는 부분압은 비례로는 그대로 20대 80이다.

 

하강을 하면 주변압력이 높아진다.  압착의 법칙에서 물질이 되지는 현상을 설명 했었다. 즉 폐를 채우려면 더 많은 분자량을 마셔야 한다. 그러나 폐에 들어가는 산소와 질소의 비례는 20대 80 그대로이다. 예를 들어 수면에서 폐에 들어차는 공기의 분자수가 100이며 마시고자 하는 기체가 산소 20% 질소 80%의 혼합기체라면  폐 속의 100개의 분자 중 80개는 질소이고 20개는 산소이다.

 

이제 40m 수심(5기압)으로 하강해 보자. 이곳은 수면의 기압보다 5배로 기압이 높다. 여기선 매 호흡마다 500개의 분자를 마셔야 폐가 채워진다(위에서 가정 했던 폐). 이 분자량은 수면에서 마시는것의 5배이다. 당신은 질소/산소 80/20의 혼합기체를 마시고 있으므로 질소는 한번에 400개(80x5) 씩 먹고 있으며  산소는 100개(20x5)를 마시고 있다.

 

여기서 주의해 볼 것은  40m 수심에서 산소가 100개 씩  폐에 들어간다는  것은(질소 400개와 함께 들어가지만) 생리적으로는 수면에서(1기압하에서) 순수산소를 마시는 것과 동일하다는 사실이다(수면에서의 폐 용량은 100개의 분자였다). 이것이 요술이 아니고 무엇인가?

 

그러나 웃고만 있을 일이 아니다. 만약 탱크에 공기를 주입할 때  1%의 일산화탄소가 섞여들어간다고 하자(이런 일이 없도록  콤프레서 관리를 부지런히 해야 한다).  위의 에에서와 같이 수면에서(1기압에서) 폐에 100개의 분자가 들어가서 폐 부피가 채워진다면 100개 중 한개는 일산화탄소이다.  그러나 40m 수심(5기압)에 들어가면 500개의 분자를 마셔야 폐가 채워지며 500개의 분자 중 일산화탄소가 1% 섞여 있으므로 이 수심에서 매번 호흡할 때 마다 폐에 들어가는 일산화탄소 분자는 5개가 된다.

 

여기서 문제가 어디에 있는가하면 40m 수심에서 5개의 일산화탄소를 마시는 것은 생리적 효과면에서는 수면에서 5%의 일산화탄소로  오염된 공기를 마시는 것과 동일하다는 것에 있다(100 중의 5는 5퍼센트이다).

 

위에서 말해주는 뜻은 수면에서 마실 때는 아무 일 없었던(견딜 수 있었던) 독성 기체가 물속으로(높은 압력 속으로) 들어가면  즉시 독성을 나타낸다는 것이다.  손가락이 손에서 떨어지지 않듯이 일단 탱크에 기체를 채우면 그 안의 기체들의 함량비율은 변하지 않는다. 문제는 단지 고압에서 마시기 때문에 나타나는 것이다.

 

 

소다수의 법칙

 

 

나의 피 속에 기포가 있다!

 

 

액체를 들여다 보면 그 액체의 분자들 사이로 기체가 들어갈 자리는 없어 보인다.

그러나 기체는 액체 속으로 들어갈 수 있다. 이것을 "용해"라고 부른다.  아마 당신은 얼음 담긴 잔에 소다수를 부어 본 경험이 많아서 액체 속에도  기체가 있다는 사실을 금방 알아차릴 수도 있을 것이다. 소다수에 거품이 일어나는것은 액체로부터 이산화탄소가 탈출해 내오는 현상이다. 기체는 용해상태에선 눈에 보이지 않지만 무엇인가가 작용해서 자극을 주면 뛰어나온다.

 

여기서 또 다른 하나의 중요한 개념이 등장하는데 그것은 기체는 액체에 용해되어 있으면서도 압력을 발휘한다는 것이다. 이것을 전문가들은 기체의 장력(gas tension)이라고 부르지만 우리는 내부압력(internal pressure)이라고 부르는 것이 편하다.

 

맥주와 관련시켜 말해보자.왜 맥주는 병마개를 새로 땄을때 첫 잔이 맛이 더 좋은가? 그 이유는  마개를 새로 땄을 때 맥주 속에는  가장 많은 이산화탄소가 용해되어 있기 때문이다. 마개를 열어두고 시간이 오래 지나면 이산화탄소가 다 빠져나와 맥주 맛은 밋밋해지는 것이다. 이 말을 바꾸어 말하면 맥주는 액체속의 내부압력이 하강하면 맛이 떨어지는 것이다.

 

또 하나 더 알아야 할 중요한 내용은  기체가 액체에 용해되는 정도는 압력과 온도에 영향을 받는다는 사실이다.우주선을 가상해 보자. 한 방 안에 물을 담은 컵이 있고 이 방은 문이 열려있다. 즉 완벽한 우주의 진공상태에 놓여있다. 이 때 물 속에는 기체가 용해되어 있지 않다. 그러나 방문을 닫고 공기를 집어넣으면(압력을 가하면) 컵의 물에도 기체(공기의 성분이 되는 기체들)가 용해되어 들어간다. 그리고 그 기체는 내부 압력을 가지게 된다.

 

위 내부압력이란 것도 요술법칙에 지배를 받는다. 구성 기체들이 각각 자신의 부분압만을 발휘한다는 것이다. 기체의 용해는 액체속의 내부압력이 물을 누르고 있는 외부의 압력과 동등해질 때 까지 계속된다.  그러나 그 시간은 상당히 길기 때문에 균형이 이루어질 때까지 기다리려면 책이라도 읽고 있어야 한다.

 

액체 속에 용해되어 있는 기체의 압력과 물 표면에 닿아있는 공기의 압력이 동일하지 않고 차이가 있을 때 이 차이를 압력 기울기(pressure gradient)라고 부른다.  이 압력기울기가 클 때는 액체 속으로 기체가 용해되는 속도가 빠르다.  지하철 차량 안이 비어있을 때 사람들이 빠른 속도로 들어갈 수 있는 것과 같다.  그러나 기체의 분자들이 계속 물에 용해되고 있으면 압력기울기는 작아진다(차량 속에 사람이 많이 들어가 있을수록 다음 사람이 들어가는 속도는 느려진다). 분자(승객)들이 물에 용해되는 속도가 느려지는 것이다.

 

시간이 지나면 액체 속의 기체장력은 물과 접촉해 있는 공기의 압력과 동일해 진다. 액체와 공기 사이에 분자들이 들락날락하지만 실질적으로 넘어가는 분자는 없게 된다. 이 때를 기체가 물에 포화(saturate)되었다고 말한다.

 

다시 우주선으로 돌아가자.방에 공기를 가압시키면 방에 들어간 공기의 압력만큼(물에 닿아있는 공기의 압력만큼) 기체의 내부압력이 증가하여 나중에는 균형상태인 포화상태가 이루어진다. 이제 방의 공기를 빼기 시작했다고 하자. 아니 방에 공기가 하나도 없이 다 빠져나갔다.이 때 물에 용해된 기체들도 탈출하기를 원한다. 물이 가두어 둘 능력 이상으로 기체를 간직하고 있는 상태인데 이 때를 과포화(supersaturation)라고 부른다.

 

이 때부터 기체는 내부압력이 공기의 압력과 동일해질 때 까지(진공환경이라면 제로가 될 때 까지) 물로부터 탈출해 나온다. 공기의 압력을 서서히 낮추면,  그리고 컵을 흔들지 않거나 물에 이물질 입자가 없으면 기체가 물에서 빠져나오는것은 눈에 보이지 않는다. 즉 기체방울이 형성되지 않는다. 그러나 가압중인 공기 압력을 급히 해소시키면(또는 물을 세차게 흔들거나 이물질 입자를 넣으면) 기체는 빠른 속도로 탈출하여 소다수 병을 흔들었을 때 처럼 기체의 분자들이 뭉쳐 눈에 보이는  거품을 형성시킨다(이것이 무엇을 의미하는지 아시나요?)

 

그러나 위 드라마에는 압력 말고 또 다른 주인공이 있다. 그것은 온도이다. 열은 액체의 분자운동을 증폭시킨다. 액체의 분자들이 강하게 날뛰므로  기체의 분자들이 들어갈 틈이 좁아진다. 물을 끊일 때 물 속에 공기방울이 생기는 것은 바로 이현상 때문이다. 냄비의 뜨거운 바닥에서 작은 공기방울들이 생기는것은 속도가 빨라진 액체 분자들의 운동이 물에 용해되어 있는 기체를 몰아내기 때문이다.

 

이제 즉시 알 수 있는 것은 찬 액체는 기체가 더 많이 용해될 수 있다는 사실이다. 찬 액체의 분자들은 느리게 운동하므로 기체가 들어갈 자리가 넓어지는 것이다. 지하철 승객을 생각해 보자. 습도 높고 더운 짜증나는 날과 추운 겨울날 승객들의 행동은 어떻게 다른가? 더운 날엔 승객들이 옆 사람들과 거리를 멀리하려한다. 그러나 추운날엔 서로 거부감이 덜한 채 더 많은 사람들이 차량 속으로 들어갈 수 있다.

 

이 현상이 우리 다이버들에게 왜 중요한지 모르겠는가? 기체는 우주선의 물컵의 예에서와 같이 우리 몸의 혈액과 조직에 용해되기 때문에 중요한 것이다. 그러나 용해되는 과정이 문제가 되는것이 압력이 약해져 기체가 빠져나올 때가 큰 문제인 것이다. 일정 조건이 갖추어지면 기체가 몸 속에서 기포를 형성시켜 감압병을 일으키기 때문이다.

 

그러나 물컵과 인체조직은 그 복잡성에 큰 차이가 있어서 "흔들은 소다수 병" 같은 단순한 이론으로는 감압병을 이해시키기가 어렵다.

 

그러나 소다수 병에 용해된 이산화탄소든 혈액 속에 용해된 질소든  이들이 행동하는 물리학적 원리는 동일하다. 그러나 위 두가지는 칼럼으로 다루려면 완전히 서로 다른 주제가 된다. 다만 우리는 난해한 기체의 법칙을 압착의 법칙, 트렁크의 법칙, 요술의 법칙 그리고 소다수의 법칙 이렇게 단순화시켜서 개념을 오래 유지하고 있는 것이 중요할 뿐이다.

 

원문인용 : https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=unicx&logNo=140013908541