2단계, 3000psi의 절대압
3000psi / 14.7 + 1 = ata
204 + 1 = 205 ata
3단계, 205ata 절대압 중의 분류별 부분압
PPN2 = 0.7808 X 205 = 160.06
PPO2 = 0.2095 X 205 = 43.94
PCO2 = 0.0003 X 205 = .06
①깊이 33(fsw)를 대기압력(ata)으로 전환 방식(계기압은 33fsw)
- atm = (D fsw ÷ 33)이다.
②다음 atm을 절대 압력(Pata)로 하기 위해 수면 압력 1.0을 ＋한다.
- Pata = (D fsw ÷ 33) ＋ 1
③Dfsw를 Pata로 전환하는 공식
- Pata = (D fsw ÷ 33 fsw) ＋ 1.0 ata
- Pata = (D fsw ＋ 33 fsw) ÷ 33 fsw
④Pata를 Dfsw로 전환하는 공식
- Dfsw = (Pata － 1.0ata) × 33 fsw
- Dfsw = (Pata × 33 fsw) － 33 fsw
예문 1) 90피트에서 다이브할 때 절대 압력을 알고자 할 때,
Pata ＝ (D fsw ÷ 33 fsw) ＋ 1.0 ata
Pata ＝ (90 ÷ 33 fsw) ＋ 1.0 ata
Pata ＝ (2.72 ata) ＋ 1.0 ata
Pata ＝ 3.72
또는
Pata ＝ (D fsw ＋ 33 fsw) ÷ 33 fsw
Pata ＝ (90 ＋ 33 fsw) ÷ 33 fsw
Pata ＝ (123 fsw) ÷ 33 fsw
Pata ＝ 3.72
여기서 절대 압력 P는 3.72이다.
예문 2) 총압력이 6 ata를 Dfsw로 깊이를 알고자 할 때
Dfsw ＝ (Pata × 33 fsw) － 33 fsw
Dfsw ＝ (6ata × 33 fsw) － 33 fsw
Dfsw ＝ (198 fsw) － 33 fsw
Dfsw ＝ 165 feet
Dfsw ＝ (Pata － 1.0ata) × 33 fsw
Dfsw ＝ (6.0ata － 1.0ata) × 33 fsw
Dfsw ＝ (5.0ata) × 33 fsw
Dfsw ＝ 165 feet
다음은 달톤 법칙에 의한 공식과 계산을 구체적으로 분석한다.
P ＝ Pg1 ＋ Pg2 ＋ Pg3
여기서 P는 절대 압력, Pg는 각 기체의 부분 압력이다.
달톤의 법칙을 공식으로 말하면 P = P산소 + P질소이다. 수면 압력에서 이 공식으로 대변하면, 1.0ata = 0.21ata + 0.79ata이 이러한 공식이 성립된다.
기체의 부분 압력과 혼합 기체의 절대압을 알면, 기체 내 부분압의 기체별 수치를 알 수 있고, 부분압을 절대압으로 나누면 기체별 분류된 수치를 계산해 낼 수가 있다.
즉 Pg ÷ P ＝ Fg 이러한 공식이다.
그러면 위 공식에 의한 산소의 부분압을 계산해 보자.
공기중 산소 비율 수치 0.21 절대 압력 P
P산소 ÷ P ＝ F산소 (0.21ata ÷ 1.0ata) ＝ 0.21
공기 중 질소 비율 수치 0.79 절대 압력 P
P질소 ÷ P ＝ F질소 (0.79ata ÷ 1.0ata) ＝ 0.79
NOAA Nitrox × Ⅰ(NNⅠ) or EAN 32는 F산소0.32%
NOAA Nitrox × Ⅱ(NNⅡ) or EAN 36은 F산소0.36%
위와 같은 상황을 정리해 보면,
Nitrox × Ⅰ ＝ F산소 0.32% F질소 0.68%
Nitrox × Ⅱ ＝ F산소 0.36% F질소 0.64%
기체의 비율이나 분류하는 과정이 Scuba Diving에서는 변화가 없지만 기체별 부분 압력은 변한다. 다시 말해서 Scuba에 의한 Diving에서 환경의 변화에 따라 부분압은 절대압의 변화에 따라 같이 비례적으로 변한다.
깊이 증가와 함께 압력도 정비례하여 높아가고
깊이 감소와 함께 압력도 정비례하여 낮아진다.
다음은 Nitrox Dive 필수 요건이 되는 공식을 공부하자.
이 공식과 예문은 Dick Rutkowski에 소개된 방법이다.
수면에서의 각 항별 기본 분율된 수치는 다음과 같다.
[FO2 = 0.21, FN2 = 0.79, P = 1.0ata]
위를 근거로
FO2 × P ＝ PO2 ----- 0.21 × 1.00ata ＝ 0.21ata
FN2 × P ＝ PN2 ----- 0.79 × 1.00ata ＝ 0.79ata
예문 3) 수면에서의 PO2의 PIS, PN2의 PSI를 알아보자.
PO2 ＝ 0.21 × 14.7 psi ＝ 3.09 psi
PN2 ＝ 0.79 × 14.7 PSI ＝ 11.61 psi
달톤의 법칙으로 합산, 정리하면 다음과 같다.
3.09 psi ＋ 11.61 psi ＝ 14.70 psi
위의 계산을 근거로 수면에서 산소 부분압은 3.09 psi이다.
예문 4) 다음은 PO2 1.6ata를 사용한 제한 깊이를 알아보자.
NNI와 EAN32 위의 공식을 근거로 정리하면 다음과 같다.
P ＝ 1.6ata ÷ 0.32
p ＝ 5.0ata
위와 같은 그림 공식으로 만든 후에
깊이 제한은 압력을 깊이로 환산하는 공식으로 환산한다.
Dfsw ＝ (Pata － 1.0ata) × 33 fsw
Pata ＝ 5.0ata
Dfsw ＝ (5.0ata － 1.0ata) × 33 fsw ＝ 132
제한 수심은 132 fsw
NOAA Nitrox Ⅰ(NNⅠ) EAN32 사용 최대 한계 수심은 (PO2 1.6) 132 fsw
예문 5) NOAA Nitrox Ⅱ EAN36 공식으로 정리하면
P ＝ 1.6ata ＝ 0.36 ＝ 4.44 , P ＝ 4.44ataDfsw ＝ (4.44ata － 1.0ata) × 33 fsw ＝ 113.5
Dfsw ＝ 113.5
제한 수심은 113 feet
NOAA Nitrox Ⅱ(NNⅡ) EAN36 사용 최대 한계 수심은 (PO2 1.6) 113.5 fsw
예문 6) FO2를 구하기 위하여 90 fsw 깊이에서 다이브할 경우 어떠한 혼합 기체가 가장 이상적인가?
FO2를 구하는 공식은
FO2 ＝ PO2 ÷ P1. 깊이를 ata 절대 압력으로 전환
(90 fsw ÷ 33 fsw) ＋ 1.0 ata ＝ 3.72
2. FO2를 구하는 공식 1.4 ata의 PO2를 P ata로 나눈다.
FO2 ＝ 1.4 ata(PO2) ÷ 3.72 ＝ 0.376
FO2 ＝ EAN 36이나 NOAA Nitrox Ⅱ로 선택한다.
※ NOAA에서 주장하는 Nitrox 다이빙에서 힘든 일이나 수온이 찬 물에서는 1.4ata의 PO2를 선택 사용하는 것이 이상적이다라고 권장하고 있습니다.
(NOAA Oxygen Exposure Table 참고)
Nitrox Diving을 선택하는 이유
EAN 기체 중에는 산소의 함량이 보통 공기의 함량(21%)보다 많은 양의 산소를 갖고 있고 (산소의 부분압 수치가 높으면 함량도 많다.) 이에 따른 질소의 혼합 비례량은 반대로 공기의 비율량보다 적은 것이다. 때문에 EAN 기체 사용 다이빙은 Air Diving보다 다음과 같은 장점이 있다.
1. 잔류 질소량이 감소된다. (DC에 대한 증상은 사전에 예방)
2. 재다이빙 수면 휴식 시간을 단축하고 실제 잠수 시간을 연장
※. 산소 노출 시간과 최대 깊이를 절대적으로 준수한다.
[정리 요약]
달톤의 법칙에 의한 Nitrox, Diving의 기체 분석은 다음의 공식에 의해서 입증되고 필요한 수치를 계산하여 상황에 맞는 조건을 성립할 수 있다.
atm ＝ (Dfsw ÷ 33 fsw)
Pata ＝ (Dfsw ÷ 33 fsw) ＋ 1ata
Dfsw ⇒ Pata로, Pata ＝ (Dfsw ÷ 33 fsw) ＋ 1ata
Pata ⇒ Dfsw로, Dfsw ＝ (Pata － 1.0ata) × 33 fsw
P ＝ 절대압력(Absolute pressure)
PO2 ＝ 산소 부분 압력(Partial pressure of Oxygen)
PN2 ＝ 질소 부분 압력(Partial pressure of Nitrogen)
FO2 ＝ 산소 백분율 수치(Fractional of Oxygen)
P ＝ PO2 ＋ PN2
Nitrox 혼합 기체 다이빙을 위한 달톤의 법칙 계산법
위 도표를 응용하여 각 분류별 계산 공식과 주요 목적을 상기하자.
PO2 ＝ P × FO2 ----- 산소 분압별 산소 역치(노출 시간)
FO2 ＝ PO2 ÷ P ----- 깊이와 노출 시간을 위한 혼합 백분율
P ＝ PO2 ÷ FO2 ----- 제한 수심을 위한 절대 압력
※ 1. PO2나 FO2를 풀이하기 위하여 처음 실제 깊이를 Pata로 전환한다.
Pata ＝ (Dfsw ÷ 33 fsw) ＋ 0.1 ata
※ 2. Pata를 다시 Dfsw로 전환한다.
Dfsw ＝ (Pata － 1.0ata) × 33 fsw
위의 공식은 Nitrox Diving에 있어서 계획을 하고 또한 분석과 선택을 하고 제일 먼저 실행되는 수칙의 환산법이다.