M-Value 이해하기

📘 M-value란 무엇인가?

M-Value는 감압병 위험을 예측하는 데 사용되는 수학적 모델에서 나오는 값입니다. 다이빙 중 상승 시 신체의 조직에 축적된 불활성 기체의 한계치를 나타냅니다. 다이빙 컴퓨터는 이 M-Value를 기준으로 안전한 상승 속도와 감압 정지 시간을 계산합니다.

M-value라는 용어는 1960년대 중반, “미 해군 실험 다이빙 팀 (NEDU = Navy Experimental Diving Unit)”에서 감압 연구를 수행하던 로버트 D. 워크맨(Robert D. Workman) 박사에 의해 만들어졌습니다. 그는 미국 해군 의무단의 대령으로 의사였습니다.

• M-value의 “M”은 “Maximum(최대)”의 약자입니다.

• M-value란, 특정 환경 압력(주위 압력) 하에서, “특정 조직 구획이 감압병(DCS) 증상 없이 견딜 수 있는 최대 비활성 기체 압력(절대압)”을 말합니다.

• 다이빙 중에는 주변 압력이 높아져 질소와 같은 불활성 기체가 우리 몸에 용해됩니다.

• 상승 시 주변 압력이 낮아지면서 용해된 질소가 팽창하여 기포를 형성할 수 있는데, 이 기포가 감압병의 원인이 됩니다.

• M-Value는 감압병에 걸리지 않도록 허용되는 질소의 최대 압력을 뜻합니다. 이 값은 다이빙 중인 다이버의 신체 조직이 포화 상태에 이르러 더 이상 질소를 흡수할 수 없을 때까지의 한계값을 나타냅니다.

이 수치는 각 조직에서 비활성 기체 압력과 주위 압력 사이의 허용 가능한 압력 차이를 나타냅니다.

다른 말로는 “허용 가능한 과압력의 한계”, “임계 장력”, “과포화 한계”라고도 불립니다.

이 개념은 현재 감압 모델링에서 일반적으로 사용됩니다.

🧭 역사적 배경

1. 할데인 모델(Haldanian Model)

• 감압 모델의 초기 형태는 할데인(John S. Haldane) 이 1908년에 제시한 “용해 기체 모델”입니다.

• 이 모델은 각각의 가상 조직에 대해 질소가 얼마나 축적되었는지를 계산하고, “상승 제한 기준”과 비교하여 감압 프로파일을 정했습니다.

• 예: 할데인은 33 피트 해수 수심(fsw)에서 포화된 다이버가 증상 없이 수면으로 바로 올라올 수 있다고 발견했습니다.

  • 이 수심은 수면 압력의 2배이므로, 그는 2:1의 과포화 비율을 기준으로 사용했습니다.

2. 워크맨의 비판과 발전

• 이 방식은 얕은 수심에는 적절했지만, 깊은 수심과 긴 다이빙에서는 한계가 있었습니다.

• 워크맨은 기존 데이터를 종합 분석하고 다음을 밝혀냈습니다:

  • 질소는 산소보다 감압병에 큰 영향을 준다.

  • 조직의 반감기에 따라 허용할 수 있는 과압력 비율은 달라진다.

  • 수심이 깊을수록, 모든 조직의 허용 비율이 줄어든다.

3. M-value의 탄생

• 그는 기존의 “비율” 대신, 각 수심에서 조직이 감당할 수 있는 최대 질소 또는 헬륨의 부분 압력을 계산해 M-value라는 절대값 개념으로 전환했습니다.

• 이 값을 수심에 따라 선형적으로 표현했으며, 이는 컴퓨터 프로그램에 매우 유용한 방식이었습니다.

🔢 Workman M-values

워크맨 박사는 M-value를 선형 방정식의 형태로 표현하면서 감압 이론에 큰 진전을 이뤘습니다.

• 그는 각 조직이 견딜 수 있는 비활성 기체의 최대 압력(M-value) 과 수심(또는 주변 압력) 사이에 선형 관계가 있음을 제안했습니다.

👉 이 선형 관계는 컴퓨터 프로그래밍에 적합하고, 이후 감압 모델의 주요 기반이 되었습니다.

👨‍⚕️ Bühlmann M-values

알베르트 뷜만(Albert A. Bühlmann) 박사는 1959년부터 스위스 취리히 대학병원 고기압 생리학 연구소에서 감압 연구를 시작했습니다.

그는 30년 넘게 연구를 이어가며, 현대 감압 이론에 큰 영향을 끼쳤습니다.

📘 대표 저서

• 1983년: 《Dekompression – Dekompressionskrankheit》(독일어 초판)

• 1984년: 영어 번역판 출간

• 이후 1990, 1993, 1995년 독일어 개정판 출간

이 책은 감압 계산을 위한 최초의 종합 가이드로, 전 세계 다이브 컴퓨터의 기반이 되었습니다.

📊 Workman vs. Bühlmann 비교

출처 : https://diverite.com/gradient-factors/

🧪 뷜만 M-value 종류

✅ ZH-L16B는 감압 테이블용, ZH-L16C는 실제 다이브 컴퓨터에서 사용됩니다.

📘 다양한 알고리즘에서의 M-value 사용

🔹 DCAP와 DSAT M-values

📌 DCAP (Decompression Computation and Analysis Program)

• “빌 해밀턴 박사(Dr. Bill Hamilton)”와 동료들이 스웨덴 해군을 위해 개발

• 11F6이라는 M-value 세트 사용

• 공기 다이빙뿐만 아니라 트라이믹스(trimix) 다이빙에서도 효과적

• 테크니컬 다이버들이 사용하는 커스텀 감압 테이블에 기반이 됨

📌 DSAT (Diving Science and Technology)

• PADI의 자회사인 DSAT가 개발

• 레크리에이션 다이버용 감압 알고리즘

• “RDP (Recreational Dive Planner)”에 사용됨

• 실제 수중 다이버 테스트 및 도플러 모니터링을 통해 실증적으로 검증

📊 M-value 비교

• 1965년 Workman → 1983년 Bühlmann ZH-L12 → 1990년 ZH-L16A/B/C로 진화

• 전반적으로 점점 보수적인 값으로 변화

• 이는 “도플러 초음파(Doppler ultrasound)”를 통한 “무증상 기포(silent bubbles)” 관찰이 적용된 결과

🫧 기포와 M-value의 관계

• 초기에는 기체가 용해 상태로만 존재한다고 여겼지만,

• 지금은 무증상 상태에서도 “기포(bubbles)”가 항상 존재함이 밝혀졌습니다.

• 따라서 M-value는 단순한 기체 압력 차이 뿐 아니라,
  
  허용 가능한 기포 양까지 포함하는 개념입니다.

🧬 감압 보수성(Conservatism) 개념과 M-value

M-value만으로는 모든 상황에 대해 충분한 안전을 보장할 수 없기 때문에,

대부분의 감압 프로그램과 다이브 컴퓨터는 보수성 인자(Conservatism Factor)를 추가로 적용합니다.

보수성 적용 방식 예시:

이러한 보수성은 Gradient Factor, RGBM 보정, 사용자 설정 등으로 표현됩니다.

📈 M-value의 그래픽 해석

출처 : https://diverite.com/gradient-factors/

그래프에는 다음과 같은 요소가 있습니다:

• 주변 압력선 (Ambient Pressure Line): 기체 압력 = 주변 압력일 때의 기준선

• M-value 선: 허용 가능한 최대 기체 압력

• 감압 존(Decompression Zone): 주변 압력선과 M-value 선 사이 영역

이 감압 존 안에서 조직은 “탈포화(off-gassing)”를 합니다.

빠른 조직은 먼저 이 영역에 들어가고, 이후 천천히 교체되며 더 느린 조직이 감압을 지배하게 됩니다.

▫️ M-Value와 Gradient Factors

Gradient Factors (GF)는 M-Value를 조정하는 데 사용되는 안전 계수입니다.

감압 프로파일이 이 영역에서 얼마나 깊숙이 들어갔는지를 백분율로 표현

• GF Low (GF 낮은 값): 감압 정지 시작 지점의 M-Value를 조정합니다.

• GF High (GF 높은 값): 수면 근처 감압 정지 종료 지점의 M-Value를 조정합니다.

• 예: Gradient 0% → 주변압 라인 / 100% → M-value 라인

다이버는 이 두 값을 조절하여 안전 마진을 넓히거나 좁힐 수 있습니다.

예를 들어,
GF Low가 30%이면, 계산된 M-Value의 30%에서 감압 정지를 시작한다는 의미이며,
GF High가 85%이면, M-Value의 85%까지 허용하고 상승한다는 뜻입니다.

이러한 Gradient Factors를 통해 보수적인 다이빙(낮은 GF값)을 계획하거나, 공격적인 다이빙(높은 GF값)을 계획할 수 있습니다.

📝 요약 정리

• 워크맨과 뷜만 모두 M-value를 선형 방정식 형태로 표현함.

• 차이는 기준 압력(수심 vs 절대압)과 적용 환경(해양 vs 고산 포함)에 있음.

• 뷜만 모델은 현대 감압 컴퓨터의 기반이며, 더 다양한 환경을 반영함.

• ZH-L16 모델은 다이브 컴퓨터에서 Gradient Factor로도 조정 가능.

일부 다이버들은 다음과 같이 잘못된 믿음을 가지고 있습니다:

“M-value를 넘지 않으면 절대 감압병(DCS)이 생기지 않는다.”

이는 사실이 아닙니다. 왜냐하면…

⚠️ M-value는 고정된 절대 기준이 아니다!

• M-value는 수많은 감압 실험을 통해 대다수가 증상 없이 견딜 수 있는 수치일 뿐

• 개개인의 체질, 컨디션, 지병, 수면 부족, 탈수, 피로, 체지방, 음주 여부 등등에 따라 DCS 발생 위험은 달라질 수 있음

M-value는 다음과 같이 설명할 수 있음:

“M-value는 흐릿한 회색 영역을 가로지르는 하나의 굵은 선에 불과하다.”

즉, 통계적으로 대다수 다이버가 증상 없이 견딜 수 있는 한계치일 뿐이며, 개인마다 안전 마진은 다를 수 있습니다.