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날숨 재활용 리브리더 호흡기

기존 스쿠버 시스템은 중대한 한계가 있었다. 다이버가 잠수 깊이와 시간을 신중히 고려해 상당시간 동안 감압 과정을 거치며 수면으로 부상해야 한다는 게 그것이다. 반면 리브리더(rebreather) 호흡기는 다이버가 내쉰 날숨을 호흡에 재활용하기 때문에 더 깊이, 더 오래 머물 수 있다. 그만큼 감압 시간도 짧다. 이에 미 해군은 수십년 전부터 리브리더 장비를 애용 중이지만 너무 고가인데다 유지관리와 운용도 어렵다.

2008년 미국 VR 테크놀로지가 출시한 센티넬(Sentinel)은 바로 이를 개선한 보급형 리브리더다. 자동 안전장치와 수동 백업장치를 갖고 있으며 가격은 1만2,000달러 정도. 현재 세계적 해양연구기관인 우즈홀해양연구소(WHOI)와 중국국가박물관 소속 연구자들이 이 장비를 쓰고 있다. 올 7월에는 후속작인 '익스플로러'도 출시된다. 아마추어 다이버들을 위한 5,400달러짜리 염가형 모델이다.

핵심 작동 메커니즘
인간의 폐는 공기 속 산소의 5%만 흡수한다. 리브리더는 날숨의 이산화탄소(CO₂)를 제거한 뒤 아직 남아있는 95%의 산소와 질소 등의 불활성 기체를 다이버에게 재공급한다.

1. 날숨
CO₂가 함유된 다이버의 날숨이 마우스피스 우측에 있는 버섯모양의 일방향(one way) 밸브로 배출돼 호스로 유입된다.

2. 산소 첨가
전자식 솔레노이드 밸브가 내장컴퓨터의 산소 농도 분석 데이터를 토대로 산소실린더에서 배출되는 산소량을 적절히 조절, 날숨과 혼합한다.

3. CO₂ 제거
산소가 첨가된 날숨이 커피캔 크기의 필터를 통과하며 CO₂가 제거된다. 이 필터에는 CO₂ 흡착제인 과립형 소다석회 2.3㎏이 들어있다. 산소와 여타 불활성 기체는 그대로 필터를 통과한다.



4. 모니터링
산소센서 3개, CO₂ 센서 1개가 필터에서 나온 날숨의 성분을 체크한다. 산소 함량이 너무 적으면 내장 컴퓨터가 솔레노이드 밸브를 더 열어 산소첨가량을 높이고 반대의 경우에는 밸브를 닫도록 명령한다.

5. 호흡
숨을 내쉰 다이버가 다음 숨을 들이쉴 때는 재활용된 날숨에 더해 대칭폐(counterlung)라는 주머니 속에 들어있는 산소가 풍부한 공기도 함께 공급된다.

대칭폐 근처의 기계식 밸브는 공기압이 다이버가 숨을 들이켜기에 충분한지 확인, 압력이 부족할 때는 밸브를 열어 희석제 실린더 속의 산소–질소 혼합가스를 추가 주입한다. 이 과정을 거쳐 호흡에 최적화된 공기가 마우스피스 좌측의 일방향 밸브를 통해 제공된다.

비상 안전장치
산소 및 CO₂ 농도 정보가 다이버의 양팔에 부착된 2개의 컴퓨터 핸드셋과 헤드업 디스플레이에 실시간 표시된다. 만일 리브리더 시스템이 고장 나면 내장 컴퓨터가 모터를 작동, 마우스피스를 진동시키고 마스크의 오른쪽 눈 부위에 있는 적색 전구도 점멸시켜 그 사실을 다이버에게 알린다. 다이버의 양쪽 어깨에는 가스 우회 버튼도 있다. 리브리더의 자동시스템이 고장 났을 때 이 버튼을 통해 수동으로 산소와 희석제를 추가할 수 있다. 이 모든 것이 다 고장 날 경우에 대비한 비상탈출용 산소통도 채용돼 있다.
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