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부력

서울 중부소방서 한정민 | 기사입력 2020/05/20 [15:10]

부력

서울 중부소방서 한정민 | 입력 : 2020/05/20 [15:10]

대부분 다이버는 다이빙 입문 때부터 부력에 대해 많이 듣고 교육받는다. 또 다이빙 시 필요한 부력에 대해 연습을 하기도 한다. 입문 때 중성 부력을 잘 유지할 수 있으면 실습 과정에서의 마지막 단계라고 본다. 하지만 중성 부력을 필요에 의해 유지하는 건 입문 때도 쉽지 않지만 숙련자가 돼서도 만만한 일이 아니다.

 

부력이란?

한국물리학회에 따르면 ‘부력은 물과 같은 유체에 잠긴 물체가 중력에 반해 밀어 올려지는 힘. 그 크기는 물체가 밀어낸 부피만큼의 유체 무게와 같다’고 정의한다.

 

다이빙에 영향을 미치는 부력은 어떤 물체가 물에 뜨려는 양성 부력과 뜨지도 가라앉지도 않는 중성 부력, 물체의 중력이 부력보다 무거워 밑으로 가라앉는 음성 부력이 있다.

 

‘다이빙을 잘한다’는 말은 곧 ‘중성 부력을 잘 맞추는 것’이라 할 수 있다. 하지만 수중 수색을 해야 하는 구조대원에게만큼은 ‘현장의 상황과 수색방법에 따라 적절한 부력을 잘 구사하는 것’이 되겠다.

 

위에서 언급한 세 가지 부력과는 별도로 생각해야 할 것은 동적 부력과 정적 부력이다.

동적 부력은 다이빙하는 동안 다이버가 임의로 제어하지 못하는 부력이 지속해서 변하는 걸 뜻한다.

 

예를 들어 5㎜ 또는 7㎜ 두께의 네오프렌 재질인 습식 슈트의 경우 수면에서는 강한 양성 부력을 띄지만 수면 아래로 하강을 시작하면 수심이 증가함에 따라 함께 증가하는 수압의 영향으로 네오프렌이 압착돼 부력을 일부 상실하게 된다. 반대로 다시 상승하면서 부력이 원래대로 돌아오는데 이 과정에서 부력은 계속 변화하게 된다.

 

우리의 호흡도 동적 부력에 속한다. 다이빙을 해본 경험이 있다면 호흡이 얼마나 부력에 영향을 많이 미치는지 알 것이다. 일정한 호흡을 유지하지 못하고 다이빙 활동 수준에 따라 호흡이 변하기 때문에 호흡도 동적 부력이라고 할 수 있다.

 

이는 우리 구조대원들이 좀 더 신경 써야 할 부분이다. 수중이라는 환경에서 수색과 인양의 거친 활동을 하며 호흡을 제어하지 못한다면 구조작업 중 수면으로 급상승하는 경험을 하게 될 수도 있다.

 

정적 부력은 웨이트(납), 호흡기처럼 수심의 변화와 상관없이 일정한 부력을 갖는 것들을 뜻한다.

그렇다면 적당한 웨이트 양은 어떻게 계산할 수 있을까?

 

적절한 양의 웨이트로 다이빙을 한 다이버라면 실린더의 잔량이 약 40bar가 돼 매우 가벼워졌을 때도 상승속도를 제어하고 얕은 수심에서 정지할 수 있어야 한다. 여기서 말하는 얕은 수심 정지는 약 3m의 수심에서 부력조절기와 드라이슈트에 기체를 넣지 않고도 중성 부력을 유지할 수 있음을 의미한다. 물론 이때는 호흡이 일정하게 유지돼야 한다. 수심6m에서 상승을 시작하면서 이를 점검하는 건 매우 중요하다. 이런 활동은 다이빙 전에 하기 어려우므로 다이빙이 끝나고 상승하면서 하는 게 좋다.

 

웻슈트를 착용하고 다이빙하면 수심이 증가함에 따라 좀 더 음성의 부력을 갖게 돼 부력을 유지하는 데 까다로울 수 있다. 보통 웻슈트가 압축돼 상실되는 부력은 부력조절기에 기체를 주입함으로써 상쇄할 수 있지만 깊은 수심에서는 두께가 매우 얇아져 다이버가 중성 부력을 갖기 위해 충분한 부력을 제공하는 데 문제가 될 수 있다. 이때 웻슈트 대신 드라이슈트를 착용하면 체온 유지에 유리할 뿐 아니라 부력이 수심의 영향을 받지 않으며 부력조절기가 고장 났을 경우 슈트에 기체를 보충함으로써 여분의 부력을 제공해 줄 수 있다. 이러한 이유로 필자는 드라이슈트 착용을 권장한다.

 

장비에 따른 부력의 변화

 

▲ 출처 UTD E OT PPT 자료(장비에 따라 달라질 수 있음)

 

위 표는 완충된 탱크로 수심 30m에서 다이빙할 때의 부력 변화를 탱크의 잔압(만 충전 vs 빈 탱크)과 재질(알루미늄 vs 스틸)에 따라 비교한 것이다. 호흡기와 백 플레이트, 라이트는 정적 부력으로 부력의 변화 없이 각각 –1.4㎏, -2.7㎏, -1.4㎏의 음성 부력이다. 하지만 탱크는 잔압의 변화에 따라, 잠수복(5㎜ 네오프렌 웻슈트)은 수심에 따라 부력의 변화가 나타남을 알 수 있다.

 

따라서 알루미늄 탱크로 다이빙할 경우 수심 3m에서 빈 탱크가 되면 5.5㎏의 양성 부력이 생기므로 이에 맞게 5.5㎏ 웨이트를 착용해야 한다. 또 수심 30m에서는 –10.1㎏만큼 음성 부력이 생기므로 부력조절기는 그에 상응하는 용량의 사이즈를 착용해야 한다. 현재 우리는 40lb용 부력조절기를 가장 많이 사용하는데 ㎏으로 환산하면 약 18㎏이 되기 때문에 용량이 충분하다고 볼 수 있다.

 

윙이 고장 났을 때 웻슈트를 착용한 다이버에게 여분의 부력 장치가 없다면 탈착 가능한 웨이트를 버리고 나머지 장비와 함께 수면으로 수영해 상승할 수 있다. 정확하게 웨이트를 착용하면 다이빙 마지막에 실린더 기체가 거의 없는 상황에서 다이버가 중성 부력을 가져 쉽게 정지하고 장비를 착용한 상태로 상승할 수 있다. 이렇듯 적당한 웨이트를 착용하면 다이빙 초반에 문제가 발생해 웨이트를 버려도 다이빙 마지막 단계(수심 3m 정도)에서 중성 부력을 유지할 수 있다.

 

만약 여러분이 초과된 웨이트를 착용한다면 수중에 있는 동안 기체를 호흡해 탱크가 양성 부력이 된다 해도 웨이트를 버리지 않는 이상 조절된 상승이나 요구된 정지를 완벽하게 할 수 없는 상황이 온다.

 

그러므로 본인에게 맞는 정확한 무게의 웨이트를 알고 다이빙을 하는 게 더 편안하고 안전한 다이빙에 도움을 줄 수 있을 것이다.

 


독자들과 수난구조에 관한 다양한 얘기를 나누고 싶다. 사건ㆍ사례 위주로 공감할 수 있는 내용을 담고자 한다. 만일 수난구조 방법에 관해 궁금한 점이 있다면


e-mail : sdvteam@naver.com facebook : facebook.com/chongmin.han로 연락하면 된다.

 

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서울 중부소방서_ 한정민

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2020년 5월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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