하강과 상승은 같은 길을 반대로 이동하는 과정처럼 보이지만 압력의 관점에서는 전혀 다른 문제가 발생한다. 하강할 때는 주변압이 증가하면서 기체가 압축되기 때문에 귀와 마스크처럼 공기가 들어 있는 공간에 기체를 보충해야 한다. 상승할 때는 반대로 주변압이 감소하면서 기체가 팽창하기 때문에 늘어나는 기체가 자유롭게 빠져나갈 수 있어야 한다.
스쿠버다이빙에서 상승이 특별히 중요한 이유는 몸과 장비 여러 곳에서 이 변화가 동시에 일어나기 때문이다. 폐 속 기체가 팽창하고, BCD와 드라이슈트 안의 기체도 커지며, 몸에 흡수되어 있던 불활성기체는 주변압 감소에 따라 조직에서 빠져나오기 시작한다. 귀와 부비동에서는 내부의 기체가 밖으로 배출되어야 한다.
결국 안전한 상승은 단순히 수면으로 올라가는 동작이 아니다. 감소하는 주변압에 따라 몸과 장비에서 일어나는 여러 변화를 동시에 통제하는 과정이다.
상승하면 모든 기체 공간에서 팽창이 시작된다
수심 20m의 절대압은 약 3기압이고 10m에서는 약 2기압, 수면에서는 약 1기압이다. 일정한 양의 기체는 주변압이 낮아질수록 부피가 증가하려 한다. 보일의 법칙에 따라 20m에서 1L를 차지하던 밀폐된 기체는 10m에서 약 1.5L, 수면에서는 약 3L가 되려 한다.
이 변화는 폐에만 적용되는 것이 아니다. BCD에 들어 있는 기체와 드라이슈트 내부의 기체, 귀와 부비동처럼 몸 안에 존재하는 공기 공간도 같은 물리법칙의 영향을 받는다. 다만 각각의 공간이 팽창하는 기체를 처리하는 방식이 다르다. 폐에서는 기도를 통해 기체가 배출되고, 중이와 부비동에서는 연결통로를 통해 기체가 빠져나가며, BCD와 드라이슈트에서는 다이버가 밸브를 통해 기체를 배출한다.
이 통로가 정상적으로 열려 있고 상승속도가 적절하다면 기체는 팽창하면서 자연스럽게 빠져나갈 수 있다. 문제가 되는 것은 팽창 자체가 아니라 팽창한 기체가 나갈 곳이 없거나, 기체의 증가속도를 다이버가 제대로 통제하지 못하는 경우다.
수면에 가까워질수록 부피변화의 비율은 커진다
상승에서 가장 이해해야 할 특징은 같은 10m를 이동해도 기체의 상대적인 부피변화가 동일하지 않다는 것이다. 30m에서 20m로 상승하면 절대압은 약 4기압에서 3기압으로 감소한다. 반면 10m에서 수면으로 상승하면 2기압에서 1기압으로 감소한다. 압력변화의 절대적인 양은 약 1기압으로 비슷하지만 기체가 경험하는 변화의 비율은 크게 다르다.
10m에서 수면까지 올라오는 동안 밀폐된 기체는 이론적으로 두 배의 부피가 되려 한다. 5m 부근에서 수면까지의 짧은 거리에서도 상당한 상대적 팽창이 발생한다. 그래서 수면이 보이기 시작했다고 상승이 끝난 것처럼 생각해서는 안 된다. 오히려 마지막 구간에서 BCD의 부력이 빠르게 증가하고 상승속도가 빨라질 가능성이 있다.
초보자가 깊은 곳에서는 비교적 안정적으로 올라오다가 얕은 곳에서 갑자기 수면으로 튀어 오르는 현상도 이 원리와 관련된다. 상승하면서 BCD 안의 기체가 팽창해 부력이 증가하고, 상승속도가 빨라지면 다시 주변압이 더 빠르게 감소하면서 기체가 더욱 팽창한다. 제때 기체를 배출하지 않으면 이 과정이 서로를 강화하는 양의 되먹임이 만들어질 수 있다.
폐에서는 팽창하는 기체가 계속 빠져나갈 수 있어야 한다
스쿠버다이버는 주변압에 맞춰 공급되는 압축기체를 호흡한다. 예를 들어 10m에서 들이마신 기체는 약 2기압의 주변환경에서 폐를 정상적인 호흡범위까지 채운다. 이 상태에서 상승하면 주변압이 낮아지므로 폐 속 기체는 팽창하려 한다.
정상적으로 호흡하고 있다면 이것은 문제가 되지 않는다. 기체가 팽창하는 만큼 기도를 통해 밖으로 빠져나갈 수 있기 때문이다. 특별한 동작으로 폐 속 압력을 계산하거나 일정하게 유지하는 것이 아니라, 기도를 열어두고 자연스럽게 호흡하는 것 자체가 팽창기체의 배출경로를 유지한다.
반대로 숨을 참은 채 상승하면 상황이 달라진다. 폐 속 기체가 빠져나가지 못한 상태에서 주변압만 감소하면 팽창하는 기체가 폐 조직을 과도하게 늘릴 수 있다. 그 결과 폐포와 주변조직이 손상되는 폐압력손상이 발생할 수 있으며, 경우에 따라 기체가 혈관으로 들어가 동맥가스색전증으로 이어질 수 있다. 동맥가스색전증은 뇌혈류를 방해하여 갑작스러운 의식변화나 신경학적 증상을 일으킬 수 있는 응급상황이다.
그래서 스쿠버의 상승에서 “숨을 참지 않는다”는 원칙은 공포를 줄이기 위한 구호가 아니다. 압축된 환경에서 호흡한 기체가 압력 감소에 따라 팽창할 때 밖으로 빠져나갈 수 있도록 기도를 유지하는 물리적 안전원칙이다.
얕은 수심에서도 폐의 과팽창 문제가 생길 수 있다
폐압력손상을 아주 깊은 수심에서만 발생하는 사고로 생각하면 상승의 핵심을 놓치게 된다. 중요한 것은 출발수심의 숫자보다 폐 안에 갇힌 기체가 상승하면서 얼마나 팽창하는가이다. 특히 수면 가까운 곳에서는 작은 수심변화에도 상대적인 기체부피 변화가 크다.
예를 들어 약 10m에서 주변압에 맞는 기체를 들이마신 뒤 완전히 밀폐된 상태로 수면까지 올라온다고 단순화하면 그 기체는 약 두 배의 부피가 되려 한다. 실제 인체에서는 흉곽과 폐의 탄성, 기도의 상태 등 여러 조건이 작용하므로 단순한 풍선과 동일하게 계산할 수는 없지만, 얕은 수심에서도 의미 있는 폐 과팽창 위험이 존재한다는 원리는 변하지 않는다.
이 때문에 교육수역처럼 비교적 얕은 곳에서도 상승절차를 정확하게 배워야 한다. “몇 미터밖에 안 되니까 그냥 올라가도 된다”는 생각은 압력의 상대적 변화를 이해하지 못한 판단이다. 오히려 얕은 곳은 압력과 기체부피의 변화비율이 큰 구간이므로 호흡과 상승을 통제하는 습관을 처음부터 만들어야 한다.
BCD의 공기도 상승하면서 다이버를 더 띄우려 한다
상승 중에는 폐뿐 아니라 BCD의 기체도 팽창한다. 다이버가 상승을 시작할 때 적절한 부력을 가지고 있었더라도 수심이 얕아지면 BCD 내부의 기체부피가 증가하면서 부력이 커질 수 있다. 웨트슈트가 깊은 곳에서 압축되었다가 다시 두꺼워지면서 잃었던 부력을 회복하는 현상도 함께 나타난다.
이 때문에 상승은 한 번 위로 움직이기 시작한 뒤 그대로 두는 과정이 아니다. 다이버는 수심이 감소하는 동안 자신의 상승속도를 관찰하고 필요한 만큼 BCD에서 기체를 배출해야 한다. 드라이슈트를 사용하는 경우에는 슈트 내부에서 팽창하는 기체도 함께 관리해야 한다.
상승속도가 빨라지기 시작했는데도 기체를 배출하지 못하면 증가한 부력이 더 빠른 상승을 만들고, 빠른 상승은 더 빠른 압력감소와 기체팽창으로 이어진다. 초기에 작은 부력변화를 알아차리고 수정하는 것이 중요한 이유다. 이미 빠르게 떠오르기 시작한 뒤 큰 조작으로 해결하려 하면 통제가 훨씬 어려워진다.
숙련된 상승은 큰 동작으로 속도를 억누르는 모습보다 작은 부력변화를 계속 수정하면서 일정한 속도를 유지하는 모습에 가깝다.
귀와 부비동에서는 기체가 반대 방향으로 움직인다
하강할 때 중이의 압력을 맞추기 위해서는 유스타키오관을 통해 기체가 중이 안으로 들어가야 한다. 상승에서는 반대다. 주변압이 낮아지면서 중이 안의 기체가 팽창하고, 이 기체가 유스타키오관을 통해 비인두 쪽으로 빠져나가야 한다. 정상적인 상태에서는 이 과정이 비교적 자연스럽게 이루어진다.
부비동에서도 같은 방향의 변화가 일어난다. 하강할 때 들어간 기체는 상승하면서 팽창하므로 비강과 연결된 통로를 통해 배출되어야 한다. 그런데 감기나 알레르기, 점막부종 등으로 통로가 막히면 팽창한 기체가 갇힐 수 있다. 이때 내부압력이 주변보다 높아지면서 통증이 발생하는 것이 역압착이다.
따라서 하강할 때 귀가 잘 맞았다고 해서 상승의 압력문제가 완전히 사라진 것은 아니다. 특히 코막힘이나 상기도 상태가 좋지 않은 다이버에게는 하강보다 상승에서 문제가 나타날 수도 있다. 상승 중 귀나 얼굴에 통증이 발생했을 때 무조건 빨리 수면으로 올라가면 주변압이 더 낮아져 압력차가 커질 수 있으므로 상황을 침착하게 관리해야 한다.
상승속도는 폐만을 위해 관리하는 것이 아니다
천천히 상승해야 하는 이유를 폐의 팽창만으로 설명하면 절반만 이해한 것이다. 정상적으로 호흡하고 있다면 폐의 팽창기체는 기도를 통해 빠져나갈 수 있지만, 다이버의 조직에 녹아 있는 불활성기체는 별도의 시간과정을 거쳐 배출된다.
수심에 머무는 동안 증가한 질소의 부분압에 의해 질소가 혈액과 여러 조직으로 이동한다. 상승하면 주변압과 질소 부분압이 감소하면서 방향이 바뀌고, 조직에 있던 질소가 혈액을 거쳐 폐로 이동해 호흡으로 배출되기 시작한다. 이 과정은 순간적으로 끝나지 않는다.
주변압이 지나치게 빠르게 감소하면 조직에 녹아 있던 불활성기체와 주변환경 사이의 압력차가 크게 형성되고 기포 발생과 성장에 유리한 조건이 만들어질 수 있다. 이것이 상승속도와 감압관리가 감압병 예방에서 중요한 이유다.
따라서 상승속도는 하나의 장기만 보호하기 위한 규칙이 아니다. 폐의 팽창기체를 안전하게 배출하고, BCD와 슈트의 부력을 통제하며, 조직에 흡수된 불활성기체가 적절하게 제거될 수 있도록 압력변화를 관리하는 공통된 안전요소다.
안전정지와 감압정지는 같은 것이 아니다
레크리에이션 무감압다이빙에서는 상승 중 얕은 수심에서 일정 시간 머무르는 안전정지를 흔히 실시한다. 이것은 계획된 감압의무를 위반했기 때문에 반드시 수행해야 하는 감압정지와는 성격이 다르다.
안전정지는 무감압한계 안에서 이루어진 다이빙에서도 상승과정에 추가적인 여유를 두고 불활성기체 배출을 진행할 수 있도록 하는 보수적인 절차다. 반면 감압정지는 다이빙 프로파일에 따라 직접 상승해서는 안 되고 특정 수심 또는 그보다 깊은 곳에서 필요한 감압을 수행해야 하는 상황과 관련된다.
두 절차 모두 상승과 압력감소를 관리한다는 공통점이 있지만 의미를 혼동해서는 안 된다. 특히 안전정지를 했다는 이유로 과도한 수심이나 시간, 빠른 상승의 위험이 모두 상쇄되는 것은 아니다.
좋은 상승계획은 마지막 몇 분의 정지만 보는 것이 아니라 최대수심과 체류시간, 상승속도, 잔압, 환경과 개인의 상태를 다이빙 전체에서 함께 관리하는 것이다.
급상승은 하나의 문제가 아니라 여러 문제를 동시에 만든다
급상승은 흔히 “너무 빨리 올라가면 감압병에 걸릴 수 있다”는 한 문장으로 설명되지만 실제 상황에서는 여러 문제가 동시에 겹칠 수 있다. 상승속도가 빨라지면 BCD와 슈트의 기체가 더 빠르게 팽창해 부력이 증가하고, 다이버가 당황하면서 호흡이나 장비조작이 흐트러질 수 있다. 조직에서는 주변압이 급격히 감소하고, 만약 숨까지 참게 되면 폐압력손상 위험이 추가된다.
특히 공기고갈이나 장비문제, 공포 때문에 수면으로 급히 올라가려는 상황에서는 한 가지 위험만 따로 발생하지 않는다. 빠른 움직임으로 호흡량이 증가하고, 판단력이 떨어지며, 버디와 분리되고, 상승속도 조절까지 잃을 수 있다. 작은 문제가 연쇄적으로 커지는 것이다.
그래서 비상상승 절차도 단순히 “빨리 수면에 도착하는 방법”이 아니다. 어떤 상황에서도 가능한 한 호흡과 기도 개방, 부력과 상승속도를 관리하면서 수면까지 도달하도록 설계된다. 비상상황일수록 상승의 기본 물리법칙이 사라지는 것이 아니기 때문이다.
좋은 상승은 올라가기 전에 시작된다
안전한 상승은 수면을 향해 움직이는 순간 갑자기 시작되는 기술이 아니다. 상승 전부터 버디와 신호를 확인하고 잔압과 다이브컴퓨터를 확인하며, 주변에 보트나 장애물이 있는지 살펴보고, 현재 부력상태를 정리하는 과정에서 이미 시작된다.
상승이 시작되면 정상적인 호흡을 유지하면서 수심과 상승속도를 확인하고, 팽창하는 BCD나 드라이슈트의 기체를 필요한 만큼 배출한다. 버디와 서로의 위치를 확인하면서 같은 상승과정을 공유해야 하며, 얕은 수심에 도달했다고 해서 마지막 구간을 방치해서도 안 된다.
특히 수면 직전에는 주변압의 상대적인 변화가 크고 보트나 파도 같은 수면환경이 새롭게 등장한다. 수면에 도착한 뒤에도 다이빙은 즉시 끝나는 것이 아니라 양성부력을 확보하고 버디의 상태를 확인한 뒤 안전하게 출수하는 과정이 남아 있다.
좋은 상승은 빠르게 수면에 도착하는 기술이 아니라 깊은 곳에서 시작된 압력변화를 마지막 수면까지 끊김 없이 관리하는 기술이다.
하강보다 상승이 더 복합적인 이유
하강에서는 압력이 증가하면서 귀와 부비동, 마스크 등의 공기 공간을 외부압력에 맞추는 것이 중요한 과제가 된다. 상승에서는 그 반대 방향의 변화가 일어나지만 관리해야 할 대상은 더 많아진다.
폐에서는 팽창기체가 배출되어야 하고, BCD와 슈트에서는 증가하는 부력을 관리해야 한다. 귀와 부비동의 기체는 빠져나가야 하며, 조직에 흡수된 질소는 혈액과 폐를 통해 제거되는 과정에 들어간다. 동시에 수면 가까이 갈수록 같은 거리에서의 상대적인 압력변화가 커진다.
그래서 상승은 다이빙을 끝내기 위해 남은 이동거리가 아니다. 오히려 압력과 부력, 호흡과 감압을 동시에 관리해야 하는 독립적인 다이빙 단계다.
숙련된 다이버가 상승을 서두르지 않는 이유도 여기에 있다. 물속에서 목표수심에 도착하는 것보다 더 중요한 것은 그 수심에서 다시 안전하게 돌아오는 것이며, 스쿠버다이빙에서 상승은 바로 그 귀환을 완성하는 과정이다.
참고 연구
Vann RD, Butler FK, Mitchell SJ, Moon RE. Decompression Illness. The Lancet. 2011;377(9760):153-164.
Moon RE, Cherry AD, Stolp BW, Camporesi EM. Pulmonary Gas Exchange in Diving. Journal of Applied Physiology. 2009;106(2):668-677.
Francis TJR, Mitchell SJ. Pathophysiology of Decompression Sickness. In: Brubakk AO, Neuman TS, eds. Bennett and Elliott's Physiology and Medicine of Diving. 5th ed. Saunders; 2003.
Edmonds C, Bennett M, Lippmann J, Mitchell S. Diving and Subaquatic Medicine. 5th ed. Boca Raton: CRC Press; 2015.
National Oceanic and Atmospheric Administration. NOAA Diving Manual: Diving for Science and Technology. 6th ed. Best Publishing Company; 2017.