깊은 바다로 잠수할 때 잠수용 공기통에 일반 공기 대신 헬륨을 섞은 가스(트라이믹스)를 사용하는 이유가 무엇인가요?

Question

깊은 바다로 잠수할 때 잠수용 공기통에 일반 공기 대신 헬륨을 섞은 가스(트라이믹스)를 사용하는 이유를, 질소의 높은 지질 용해도로 인해 고압에서 발생하는 중추신경계 마취(질소 마취)를 막기 위함으로 설명해 주세요.

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

심해 잠수 시 일반 공기 대신 헬륨을 섞은 트라이믹스 가스를 사용하는 이유는 고압 환경에서 발생하는 질소 마취로부터 잠수사의 생명을 지키기 위함입니다. 일반 공기의 대부분을 차지하는 질소는 지질 용해도가 매우 높은 특성을 지니고 있습니다. 지질 용해도가 높다는 것은 기름이나 지방 성분에 잘 녹아든다는 뜻인데, 우리 몸에서 지방 성분이 가장 풍부한 조직이 바로 뇌를 비롯한 중추신경계입니다. 수심이 깊어질수록 수압이 높아져 기체의 체내 용해도가 상승하면, 고압의 질소가 중추신경계의 세포막 지방층에 다량으로 녹아 들어갑니다. 이렇게 축적된 질소는 신경 자극 전달을 방해하여 술에 취한 듯 판단력을 흐리게 하고 환각을 일으키는 중추신경계 마취 현상, 즉 질소 마취를 유발하여 심해에서 치명적인 사고로 이어지게 만듭니다.

​이러한 수중 재앙을 막기 위해 질소의 상당 부분을 헬륨으로 대체한 가스가 트라이믹스입니다. 헬륨은 기체 중 지질 용해도가 극히 낮은 편에 속하여, 깊은 바다의 강한 압력 속에서도 중추신경계의 지방 조직에 거의 용해되지 않는 물리적 특성을 가집니다. 따라서 흡입 가스 내 질소 비율을 대폭 줄이고 그 자리를 지질 용해도가 낮은 헬륨으로 채우면 고압 환경에서도 뇌 세포막에 흡수되는 마취성 가스의 양을 원천적으로 차단할 수 있습니다. 결과적으로 트라이믹스는 신경계 마취를 방지하여 잠수사가 맑은 정신을 유지하도록 돕는 필수적인 방패 역할을 합니다.