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산업잠수란 원유 및 가스 생산과 관련된 잠수작업과 인근 해역 및 내해에서 수행되는 여러 가지 수중 공사와 관련되어 유지·관리 등에 필요한 수중업무로 행해지는 형태의 업무를 총체적으로 일컫는다(HSE, 2014; Park, 2016).

최근 들어 국내 산업잠수사들의 작업 수심은 점점 더 깊어지고 있다(OSHRI, 2015). 주로 항만 내에서 이뤄지던 선저 검사나 유지보수, 청소작업들도 기존에는 최대 수심이 대체로 10 m를 넘지 않았다.

그러나 건조되는 선박들이 점점 대형화되면서 선박의 흘수(draft)도 깊어지고 잠수사들이 작업해야 할 수심도 평균 15 m를 넘고 있으며 항만의 수심 제약으로 주로 외해에서 하역작업을 하는 대형 유조선들의 흘수는 대략 20 m를 넘고 있다(DNV, 2017). 또한 신재생 에너지나 석유산업과 관련된 해저 파이프라인이나 부이(Single Point Mooring) 설치공사, 항만 토목공사에서 산업잠수사의 작업 수심이 깊어지는 현상은 두드러지게 나타나고 있다(Kim, 2013; Yang, 2017).

해안에서 멀어지고 수심이 깊은 곳에서 작업이 이뤄지는 만큼 산업잠수사들에 대한 자격증체계도 한층 강화되고 있으며(Sim et al. 2016), 이들이 승선할 선박들의 크기도 작업이 필요한 해양환경에 맞게 대형화되는 추세로 전문 해상건설 바지선(construction barge)은 물론이고 잠수작업에 동원되는 선박들의 건현(freeboard)도 높아지고 있다. 건현이란 [Fig. 1]에 나타낸 것과 같이 선체 중앙부 상갑판의 선측 상면에서 만재흘수선(draftline)까지의 수직거리를 말하며(Kim, 2012), 따라서 건현이 높아지는 만큼 잠수사들이 일하는 데크(working deck)의 높이도 높아지고 있다.

[Fig. 1] 
Definition of ship’s freeboard

선박의 건현 높이는 결국 잠수사들이 입수와 출수를 위한 수직 이동 거리를 의미하므로 이동 거리가 늘어나는 만큼 잠수사들의 입수와 출수를 위한 수단이 필요하다. 건현의 높이는 수중구조의 골든타임을 지키기 위한 수면에서의 구조방법을 결정하는 매우 중요한 요소이기도 하다.

Oil Companies International Marine Forum(2015)에 따르면 잠수사의 수면 구조 구역에는 트러스터(thruster)와 프로펠러가 없어야 하고 최대 건현 높이는 1.75 m 미만이어야 하며, 선미가 개방된 앵커 취급 선박은 최소 건현 및 최대 트림과 관련하여 특별한 주의가 필요하다고 명시하고 있다. 또한 Park et al.(2018)은 수중에서 조난잠수사를 구조하는데 걸린 시간(평균 5분)도 중요하지만, 수면까지 구조한 잠수사를 실질적인 응급조치가 가능하도록 데크까지 끌어 올리는데 걸린 시간(평균 3분 23초)이 전체 구조시간에서 차지하는 비중이 매우 크다고 주장한 바 있다.

이에 본 연구에서는 표면공급식 잠수체계(surface supplied diving system) 중 헬멧잠수사(helmet diver)들의 잠수를 지원하기 위해 동원된 선박이나 해상건설 바지선과 같이 건현이 높은 선박에서의 잠수작업 중 발생하는 수중사고와 관련하여 수면 인양과정에서 상용되는 방법을 선별하여 시나리오(scenario)를 구성하였으며, 산업잠수사 교육과정 중 기초과정을 마치고 심화 과정에 재학 중인 학생들을 대상으로 수중 및 수면 구조인양실험을 수행하였다. 실제 실험 잠수를 통해 서로 다른 수면 인양방법으로 구조하는데 걸리는 시간을 측정하였다. 최종적으로 실험으로부터 얻어진 구조시간을 분석하여 수중사고로부터 구조잠수사에 의해 수면까지 이송된 조난잠수사를 데크(deck, 갑판)까지 가장 안전하고 효율적으로 이송시킬 수 있는 개선된 구조 절차와 방법에 대해 논의하고자 하였다.

본 연구에서는 표면공급식 헬멧잠수사들이 수중사고 발생 시 건현이 높은 선박에서의 수면 인양방법으로 사용할 수 있는 두 가지 시나리오를 선정하고, 구조잠수사에 의해 수면까지 구조된 의식 없는 조난잠수사를 데크까지 안전하게 효과적으로 끌어 올려 실질적인 응급조치가 가능하게 하는 데까지의 시간을 측정하였다. 결과적으로 실험에서 얻어진 결과는 다음의 [Fig. 8]과 같이 요약할 수 있다.

[Fig. 8] 
The individual split times for diving 1st~5th, 6th~10th for this experiment.

먼저 수면인양과정에서 들것과 호이스트를 이용한 시나리오 I의 경우 전체 평균 구조시간은 8분 59초가 소요되었으며 이중 평균 수중구조시간은 5분 35초, 수면인양시간은 3분 24초가 걸렸다. 이중 DMA 로프에 걸려 수중구조에 시간이 지체된 잠수사 #1의 기록을 제외하면 전체 구조시간은 7분 26초로 평균 수중구조시간과 수면인양시간은 각각 4분 1초와 3분 25초를 기록하였다.

다음으로 수면인양과정에서 다이빙 케이지와 호이스트를 이용한 시나리오 II의 경우를 살펴보면 전체 평균 구조시간은 5분 25초가 소요되었으며, 평균 수중구조시간은 3분 26초, 수면인양시간은 1분 59초가 걸렸다.

시나리오 I과 시나리오 II의 전체 평균 구조시간을 비교하면 시나리오 I의 잠수사 #1의 기록을 제외할 경우 수면인양과정에서 케이지를 사용하였을 때 평균 2분 1초가 단축되었다. 또한 시나리오 II의 경우 시나리오 I에 비해 수면 인양에 소요된 평균 시간을 고려해 보면 전체적으로 약 27%의 시간 단축이 이루어졌음을 알 수 있다.

구체적으로 실험결과에 대해 살펴보면 잠수사 #1의 경우 수중에서 DMA 연결 로프에 구조잠수사 자신의 엄빌리컬이 감겨 수중구조에 시간이 지체되었는데 이는 겨울방학 동안의 훈련 중단과 바뀐 수중 구조조건에 적응이 덜 된 상태였기 때문으로 생각된다. 이후 매주 진행된 실험 잠수에서는 모두 안정적인 실험을 진행할 수 있었다. 실험의 결과도 시나리오 I과 시나리오 II의 순수 수중구조구간에서도 수중구조 시간이 지체된 잠수사 #1의 기록을 제외하면 각각 4분 1초와 3분 26초였으며 시나리오 II에서는 35초가 단축된 결과를 얻을 수 있었다.

시나리오 I과 시나리오 II의 평균 수면인양시간을 비교하면 수면인양에서 케이지를 사용하였을 때 평균 1분 26초가 단축되었다(<Table 3>, [Fig. 9]). 시나리오 I의 경우 수면에서 조난잠수사를 들것에 싣는 과정에서 조난잠수사와 들것을 혼자서 통제하는데 시간을 소비한 반면에 시나리오 II의 경우 케이지를 수면 또는 수면 아래까지 내려 중력이 거의 작용하지 않는 상태에서 조난잠수사를 케이지에 밀어 넣으면 되기 때문에 많은 시간 단축이 가능하였다. 이는 해수면이 해양파랑 작용으로 거칠고 선박의 건현이 높아 다른 구조인력의 도움이 미치지 못할 때 다이빙 케이지가 매우 효과적으로 구조 임무를 수행할 수 있음을 의미한다.

[Fig. 9] 
The individual surface recovery time comparison between diving 1st~5th, 6th~10th.

두 가지 시나리오의 구조구간별 기록을 세부적으로 살펴보면 다음과 같다. 먼저 첫 번째로 장비 착용 후 입수 완료까지 가장 빠른 경우는 잠수사 #4로 18초였으며 가장 느린 경우는 잠수사 #5로 1분 43초였다. 전체 평균은 50초로 기존 연구(Park et al., 2018)보다 10여 초가 단축되었다. 이는 학년이 올라갈수록 평소에 장비를 다룰 기회가 많아졌기 때문으로 생각되며, 실제 수중조난이 예측되는 상황이라면 미리 헬멧을 착용하고 대기 하는 것이 입수 시간을 단축하는 방법일 것이다.

반면 구조 완료 후의 장비 해체에 걸린 시간은 데크와 다이빙 케이지의 좁은 공간적 제약으로 기존 연구(Park et al., 2018)와 비교해 오히려 20여 초가 증가한 평균 1분을 기록하였다.

둘째, 입수 완료 후 조난잠수사에게 도착하는 데까지 걸린 시간을 살펴보면 수심 9 m의 경우 미 해군의 최대 하강속도인 75 fsw/min.를 따랐을 때 대략 22초가 걸려야 하는데 실험 잠수사 #7과 #10이 13초와 18초로 이를 초과하였다. 수면까지 상승하는 데에는 미 해군의 최대 상승속도인 30 fsw/min.를 따랐을 때 잠수사 #1, #3, #4, #5, #10번이 제한속도를 초과하였다. 그러나 미 해군 잠수규정이 분당 20초에서 40초 사이의 경미한 변화는 허용하고 있으므로(US NAVY, 2016) 본 연구 결과의 상승속도는 응급상황을 고려하면 잠수사 #1과 #10을 제외하면 모두 정상적인 상승으로 해석하는 것이 가능하다.

셋째, 수중에서 조난조건을 해결하고 잠수사를 구조하는데 걸린 시간은 최초 잠수사 #1을 제외할 때 평균 1분 33초가 걸렸다. 실제 잠수현장에서의 사고는 잠수사 #1의 경우보다는 더 복잡하고 위급한 조건일 것이기 때문에 적절한 준비와 판단이 무엇보다 중요하며 잠수사 #1의 경우 실제 구조 상황이었다면 조난잠수사의 상태에 따라 본 실험과는 반대로 DMA 로프를 절단했어야 할 것이다.

넷째, 수면 인양과정에서 다이빙 케이지를 사용하였을 때 가장 빠른 잠수사 #7의 경우 24초에 불과하였으며 가장 늦은 잠수사 #10의 94초도 들것을 사용하였을 때 가장 빠른 잠수사 #2의 90초와 거의 비슷하였다. 케이지를 사용할 때 변화의 폭이 작아 안정적인 수면 구조 결과를 얻을 수 있었다. 이는 향후 구조장비, 훈련의 횟수와 수준을 결정할 때 고려해야 할 중요한 요소로 생각된다. 본 실험에서도 수면 인양과정에서 단축된 시간이 전체 구조시간에 영향을 미쳐 전체 구조시간이 약 2분 정도 단축되었다(<Table 3>).

본 연구에서는 표면공급식 헬멧잠수사들의 건현이 높은 잠수 선박에서 잠수 활동 중 발생할 수 있는 수중구조 시나리오를 선정하여, 수중구조의 골든타임으로 설정한 5분 안에 수중에서 의식을 잃은 조난잠수사를 구조하여 수면까지 이송한 후, 수면 인양과정을 거쳐 실질적인 응급조치를 할 수 있도록 조치하는 데까지 걸린 시간을 측정하였다. 본 연구는 수심 10 m의 수조에서 건현이 높은 잠수 선박을 가정하여 수면에서 데크까지의 높이를 1 m로 설정하여 실시하였다. 본 연구의 실험에서 얻어진 결과를 요약하면 다음과 같이 제시할 수 있다.

첫째, 수면에서의 장비 착용과 입수 완료에 걸린 시간은 평균 50초로 기존연구에 비교하여 10여 초가 단축된 결과를 얻었다. 반면 구조 완료 후 정비 해체에 걸린 시간은 20여 초가 증가한 평균 1분이 걸렸다.

둘째, 실제 수심 9 m에서 주어진 수중 조난조건을 해결하고 순수하게 잠수사를 구조하는데 걸리는 시간은 장비 착용과 입수, 규정된 속도의 하강과 상승, 수면 인양과 장비 해체에 걸리는 시간을 제외하면 불과 1분여 정도밖에 여유가 없음을 알 수 있었다.

셋째, 수면과 데크까지의 높이가 1 m일 때 데크의 다른 구조인력이 수면의 구조잠수사를 효과적으로 도와줄 방법이 없어 구조잠수사 혼자 조난잠수사를 들것에 싣는 과정에서 시간이 지체되어 수면인양시간이 지체되었다.

넷째, 수면과 데크까지의 높이가 1 m일 때 수면 인양과정에서 케이지를 사용하였을 때 평균 1분 26초가 단축되었다.

다섯째, 다이빙 케이지를 사용할 경우 수중구조구간에서도 35초가 단축된 결과를 얻어 들것을 사용할 경우보다 수중과 수면에서 모두 안정적인 구조 결과를 얻었으며, 결과적으로 전체 구조시간에서 수중구조의 골든타임으로 설정한 5분에 근접한 5분 25초의 결과를 얻을 수 있었다.

이상의 연구결과를 종합해 두 가지 시나리오에 대한 실험결과를 비교해 보면 수면 인양과정에서 들것과 호이스트를 사용하였을 때 조난잠수사를 데크까지 끌어올려 실질적인 응급처치가 가능하게 조치하는 데까지 걸린 시간은 모두 수중구조의 골든타임을 초과하였으며, 수면 인양과정에서의 인양 지체가 주된 원인이었다. 반면에 수면 인양과정에서 다이빙 케이지를 사용하였을 때 수중구조의 골든타임에 근접할 수 있었는데, 그 주요 원인은 수면 인양과정에서 단축된 시간이 전체 구조시간 단축에 영향을 미쳤기 때문이다.

결론적으로 다이빙 케이지를 사용함으로써 수면 인양과정에서 얻어진 단축된 시간을 미 해군 잠수규정이 정한 하강속도와 상승속도를 지키는데 할애하여 구조잠수사의 안전을 희생하지 않고도 수중구조의 골든타임에 근접할 수 있음을 알 수 있다. 따라서 순수하게 수중구조에 허용된 시간 안에 구조를 완료할 수 있도록 다양한 수중조난조건에 대비하고, 다이빙 케이지와 같은 인양 장비를 준비한다면 일부 제한된 수심까지는 수중구조의 골든타임 안에 조난잠수사를 구조하는 것이 어느 정도 가능할 것이다([Fig. 10]).

[Fig. 10] 
The individual total rescue time comparison between diving 1st~5th, 6th~10th.

아울러 평소에 잠수 팀원들이 수중상황을 파악할 수 있도록 수중과의 통신내용이나 CCTV를 통해 충분한 정보를 제공한다면 구조에 필요한 방안이나 장비를 준비하는 데 많은 도움이 될 것이다.

한편, 본 연구는 헬멧잠수사로서 현장경험이 없는 학생들을 대상으로 수심 9 m에서 잠수사를 구조하는 강화된 구조조건에서 하강속도와 상승속도를 준수하면서 진행되었음에도 수면 인양에서 다이빙 케이지를 사용하였을 때 안정적인 구조시간을 얻을 수 있었다. 이는 향후 건현이 높은 수면 인양조건에서 다이빙 케이지를 활용한다면 본 연구에서보다 더 우수한 구조 결과를 얻을 것으로 판단한다.

또한 시나리오 I의 경우처럼 LARS 같은 장비가 구비 되지 않은 선박에서 조난잠수사의 심각한 부상 등을 이유로 부득이 수면 인양과정에서 들것을 사용해야 한다면 물에 뛰어들어 구조잠수사를 도와줄 수 있는 수면 구조자를 활용할 것을 제안한다. 이는 인양시간의 단축 정도에 따라 수중구조의 골든타임을 지키는데 매우 중요한 역할을 할 것이 예상된다.