이상기압 환경에서는 압력 자체의 물리적 영향과 호흡 가스 성분의 분압 상승에 따른 화학적 영향이 발생한다는 점을 기억한다. 고압 환경에서는 호흡 가스 성분의 분압 증가로 질소마취, 산소중독, 이산화탄소 축적 등 화학적 장해가 문제되고, 급격한 감압 시에는 혈액 내 용해된 기체가 기포를 형성하여 감압병을 유발할 수 있다. 저기압 환경에서는 산소 분압 저하로 인한 저산소증과 고공성 폐수종 등의 물리적 손상이 발생한다는 점을 중심으로 대책을 마련한다.
출제기준 단원 「이상기압에 대한 대책」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
묻는 꼴
문제 수
무엇을 묻나
질소 마취 발생 기준 판단
1
고압 환경에서 질소의 마취성 여부를 묻는 이해도
2차적 가압현상 구분
1
고압으로 인한 호흡가스 성분과 비호흡물질을 구별하는 능력
2차 화학적 장해 배제 선택
1
고압 관련 화학적 장해와 무관한 기체를 가리는 문제
뜻
이상기압 장해는 크게 1차적 물리적 가압현상과 2차적 화학적 가압현상으로 구분한다. 1차적 현상은 압력 그 자체가 조직에 미치는 기계적 영향을 말하며 귀·폐 등 압력 차에 민감한 기관의 손상을 포함한다. 2차적 현상은 높은 압력으로 호흡 가스의 분압이 상승하여 특정 기체가 체내에 과다 용해되면서 화학적 독성을 나타내는 경우를 말한다.
고압 환경의 대표적 2차적 화학적 장해로는 호흡 가스 성분에 따른 질소의 마취 작용, 산소의 독성 작용, 이산화탄소의 축적으로 인한 영향 등을 들 수 있다. 이들은 모두 고압 하에서 호흡 가스가 체액과 조직에 더 많이 용해되면서 발생하는 현상이라는 원리를 기준으로 이해해야 한다. 반대로 연소나 배출의 부산물인 일산화탄소는 고압 특유의 분압 상승으로 발생하는 2차적 현상에 속하지 않으므로 분류상 구별해야 한다.
감압 과정에서 문제가 되는 메커니즘은 혈액과 조직에 용해되어 있던 기체가 기포로 분리되어 혈관을 막거나 신경을 압박하는 것이다. 이러한 기포 형성은 감압병의 주된 기전이므로 감압 시에는 서서히 압력을 낮추는 절차가 필요하다. 감압병의 예방과 관리를 위해서는 호흡 가스 조성의 관리와 감압 절차의 준수가 핵심이다.
고압 작업장에서 질소마취를 예방하기 위한 실무적 대책으로는 질소 대신 혈액에 덜 용해되고 마취 효과가 적은 기체를 사용하여 호흡 혼합물을 구성하는 방법이 있다. 헬륨을 대체 기체로 사용하는 사례가 알려져 있으므로, 호흡가스 조성 변경은 고압 화학적 장해를 낮추는 방법 중 하나라는 점을 이해한다.
예제
선지 중 일산화탄소를 고압 환경의 2차적 가압현상에 포함시키는 설명이 나오면 틀린 보기로 판단한다. 일산화탄소는 연소 부산물로서 고압에서 분압 상승으로 인한 체내 용해 증가에 따른 화학적 장해와 직접적인 관련이 없으므로 제외한다. 또한 감압병 문항에서는 질소가 감압 시 기포를 형성하여 문제를 일으킨다는 연결고리를 떠올려야 정답을 고르기 쉽다.
고압 환경 대책에 관해 출제될 때는 호흡가스 대체(예: 헬륨 사용)를 묻거나, 고압에서 발생하는 2차적 장해의 예시를 고르는 형태가 자주 나타난다. 문제 풀이에서는 '호흡 가스 성분의 분압 상승'이라는 정의를 기준으로 해당하는 기체를 확인하고, 비호흡계 오염물질은 제외하는 방식으로 접근한다.
대표 기출 3문항
기압으로 인한 화학적 장해(2차적인 가압현상)중 질소로 인한 마취작용은 보통 몇기압 이상에서 발생하는가?
2기압
3기압
4기압
5기압
정답과 해설 보기
정답 ③ · 높은 기압(잠수작업 등) 환경에 폭로되면 호흡하는 공기 중의 질소가 체액에 다량으로 용해됩니다. 일반적으로 4기압 이상의 압력 상태에 노출될 경우, 체내에 용존된 질소가 마취 작용을 일으켜 일종의 취한 상태와 유사한 질소마취(Nitrogen narcosis)를 유발하게 됩니다.
질소 마취는 높은 기압 하에서 질소가 체내에 과다 용해되어 발생하며, 일반적으로 4기압(수심 약 30m) 이상에서 뚜렷하게 발현된다.
고압환경에서 2차적 가압현상이 아닌 것은?
일산화탄소(CO) 작용
질소(N2) 작용
이산화탄소(CO2) 작용
산소(O2) 중독
정답과 해설 보기
정답 ① · 고압환경(잠수 등)에서 발생하는 가압현상은 1차적과 2차적으로 나뉩니다. 1차적 가압현상은 압력 자체가 증가함에 따라 직접적으로 나타나는 현상(고압신경증상 등)입니다.
2차적 가압현상은 고압으로 인한 기체 분압 상승에 의한 것이므로, 불완전 연소 부산물인 일산화탄소는 해당되지 않는다.
고압환경에서 2차 적 가압현상(화학적 장해)과 가장 거리가 먼 것은?
일산호탄소의 작용
질소의 작용
이산화탄소의 작용
산소의 중독
정답과 해설 보기
정답 ① · 고압환경(잠수 등)에서 발생하는 장해는 1차 물리적 가압현상(기체압력 자체로 인한 영향)과 2차 화학적 가압현상으로 나뉩니다. 2차 화학적 현상은 고압 하에서 체내에 용해된 기체가 화학적으로 독성을 띠는 것을 말하며, 대표적으로 질소마취, 산소중독, 이산화탄소 중독이 있습니다.
2차 화학적 가압현상은 고압에서 체내 기체의 화학적 독성을 말하며, 일산화탄소는 고압과 무관한 일반 독성이다.