[프리다이빙 이론] 생리학 : 보일의 효과와 폐의 용적에 대한 이해

프리다이빙을 하게 되면 우리가 일반적으로 수영을 하는 것보다 조금 더 깊은 수심에서 유영을 하거나, 목표 수심에 도달하게 위해 한 없이 깊은 수심으로 피닝을 하는 스포츠입니다. 이 때, 우리 몸에 작용하는 수압이 일반적인 수영과는 다르다고 느껴질 것입니다. 이를 이해하려면 보일의 법칙과 폐의 용적에 대한 이해가 필요한데, 지금부터 간단하게 소개해드리겠습니다.

1. 보일의 법칙

영국의 화학자인 로버트 보일은 17세기의 대표적인 자연과학자로서, 아주 다양한 실험을 진행하였습니다. 그 다양한 실험을 진행하던 도중 1662년, 온도가 일정한 환경 속에서 기체의 압력과 부피가 반비례한다는 사실을 알아냈고 이것을 보일의 법칙으로 정의내렸습니다. 전문적인 용어로 표현하면, 닫힌계에서 기체의 부피는 온도가 일정한 이상기체가 가지는 부피와 압력은 서로 반비례한다고 말할 수 있는 것입니다. 예를 들어, 주사기의 끝을 손가락으로 막고 피스톤에 압력을 가한다고 생각해 봅시다. 주사기 안에 들어있는 공기가 이상기체라고 한다면, 이 공기의 부피를 1/2로 부피를 줄이려면 2배의 압력을 가해야할 것입니다.

2. 프리다이빙에서 작용하는 보일의 법칙

프리다이빙을 하면서도 우리는 보일의 법칙을 직접적이면서도 간접적으로 체험할 수 있습니다. 가장 대표적으로 우리의 호흡기관인 폐가 가장 많은 영향을 받게 됩니다. 사람의 폐 용적은 1기압에서 평균적으로 6L입니다. 그리고 깊은 수심으로 잠수할 수록 더욱 많은 압력을 받게 되는데, 일반적으로 10m를 잠수할 때마다 압력이 1기압씩 증가합니다. 즉, 수면에서의 압력은 1기압, 수심 10m에서의 수압은 2기압, 20m에서의 수압은 3기압입니다. 이 때, 보일의 법칙을 적용한다면 우리의 폐에 작용하는 압력과 폐의 부피는 반비례 관계를 유지할 것입니다. 따라서 수면에서의 폐 용적은 6L이지만 수심 10m에서의 수압이 2기압이므로 폐의 용적은 3L로 감소하고, 수심 20m에서의 수압이 3기압이므로 이 때 폐의 용적은 2L로 감소합니다.

3. 폐 용적이 감소할 때의 단점

깊은 수심으로 잠수할 수록 폐 용적이 감소하면서 공기 중에서보다 더욱 큰 압력을 가하게 되고, 이는 프리다이빙을 즐기는 우리로 하여금 더욱 빠른 호흡충동을 느끼게 하거나 심할 경우 폐 또는 기관지 압착을 유발하게 됩니다. 이것을 방지하기 위해서는 프리다이빙을 하기 전 충분한 흉부 스트레칭을 진행해야합니다. 호흡충동이 발생하게 되면 우리 몸 속의 횡격막이 떨리기 시작하면서 승모근에 압박이 오는 증상이 발생하는데, 충분한 스트레칭을 통해 유연성을 확보한다면 호흡충동이 늦게 발현되거나, 호흡충동이 발현되더라도 빠른 시간 내에 없어집니다. 하지만 스트레칭을 하지 않아 횡격막과 승모근이 유연하지 못하다면 호흡충동이 일어났을 때 이를 극복하지 못하고 수면 위로 올라오게 될 것이고, 혹은 잠수를 더욱 오래 하다가 폐 압착이 오게 되는 불상사가 발생할 수 있습니다. 따라서 깊은 수심에 잠수하는 것에 대비하여 철저한 스트레칭을 진행해야합니다. 일반적인 흉부 스트레칭 방법에는 마치 기지개를 켜듯이 양 손에 깍지를 끼고 팔을 위로 뻗어줌으로써 흉부를 늘리는 방법이 있습니다.