까만도둑's Blog

스쿠버다이빙에서 대심도 다이빙을 할 때 헬륨을 사용하는 것은 질소 마취(Nitrogen Narcosis)를 줄이고, 감압병(Decompression Sickness, DCS) 위험을 낮추기 위함입니다. 헬륨은 질소보다 혈액에 덜 녹고, 마취 효과도 거의 없기 때문입니다.

하지만 헬륨을 포함한 기체를 사용한다고 해서 모든 문제가 해결되는 것은 아닙니다. 헬륨 역시 고압 환경에서는 인체에 영향을 미치는데, 이때 발생할 수 있는 잠재적인 문제들을 관리하기 위해 ‘헬륨 패널티(Helium Penalty)’라는 개념이 적용될 수 있습니다.

헬륨 패널티의 개념과 의미

일반적으로 “헬륨 패널티”는 대량의 헬륨을 호흡함으로써 발생하는 직접적인 의학적 문제나 생리학적 현상 자체를 의미하기보다는, 헬륨 사용으로 인해 발생하는 특정 상황에 대한 관리적, 절차적, 혹은 기술적 고려 사항을 의미하는 경우가 많습니다. 특히, 다이버의 안전을 위해 추가적인 제한이나 주의가 필요하다는 것을 강조할 때 사용됩니다.

헬륨 패널티는 헬륨이 인체 조직에 상대적으로 빠르게 확산하고 감압 시 더 많은 위험(예: 마이크로버블, 감압병)을 유발할 수 있다는 점을 고려하여, 감압 계산 시 헬륨의 기체 특성을 보정하는 개념입니다. 감압 알고리즘에서 헬륨의 특성을 제대로 반영하지 않으면, 실제 감압 안전성이 떨어질 수 있습니다.

정확히 어떤 맥락에서 “헬륨 패널티”라는 용어가 사용되는지는 다양할 수 있지만, 주로 다음과 같은 맥락에서 이해될 수 있습니다.

헬륨이 가진 생리학적 특징과 문제점

항목	헬륨의 특성	문제점
밀도	낮음	기도 저항 ↓, Work of Breathing ↓ (장점)
마취 작용	거의 없음	질소 대체로 이상적 (장점)
확산 속도	빠름 (질소보다 약 2.65배)	조직으로 빠르게 들어가고 빠르게 나옴
감압 스트레스	높음	급격한 탈포화 → 감압병 위험 ↑
HPNS 유발	있음	고압 신경증후군 발생 가능 (100m 이상)

이러한 특성으로 인해 감압 모델에서 헬륨은 이론적으로 빠르게 포화되고 빠르게 탈포화되지만, 실제로는 탈포화 시 마이크로버블 형성 가능성이 높아 더 보수적인 감압이 요구됩니다.

헬륨 패널티 적용 이유

기존 Bühlmann ZH-L16 모델에서는 질소와 헬륨 각각의 반감기와 M-value를 독립적으로 계산합니다.
그러나 이론적으로 빠른 감압을 허용하는 헬륨의 특성과 현실에서의 탈포화 문제 사이에 괴리가 있음.
따라서, 실전에서는 헬륨 기반의 감압을 더 보수적으로 적용해야 하는 필요성이 생김.
이때 사용하는 것이 “헬륨 패널티” 또는 “헬륨 보정” 개념입니다.
적용 방식

✔️ A. Gradient Factor 보정
일부 다이버들은 Gradient Factor 설정 시 헬륨 비율이 높은 경우 보수적인 GF Low를 적용하여,
– 초기 감압을 더 천천히 시작
– 탈포화 속도 감소 → 버블 위험 감소

✔️ B. 헬륨 감압 시간 추가
일부 테크니컬 다이빙 계획 프로그램(e.g. [Multideco], [VPM-B], [DecoPlanner])에서는 헬륨 함량이 높은 경우,
– 특정 depth 이하에서 감압 시간을 의도적으로 늘리거나
– 헬륨 중심의 tissue를 더 보수적으로 계산하는 알고리즘을 사용
고압 신경 증후군 (High Pressure Nervous Syndrome, HPNS) 또는 헬륨 떨림 (Helium Tremor)
- 헬륨은 질소 마취를 예방하지만, “매우 깊은 수심(보통 150미터 이상)”에서는 고압 환경 자체와 헬륨의 특정 생리적 작용으로 인해 HPNS라는 현상이 발생할 수 있습니다.
- HPNS는 떨림(tremor), 어지럼증, 메스꺼움, 조정 능력 상실, 심각한 경우에는 발작과 같은 신경학적 증상을 유발합니다.
- 헬륨 패널티는 HPNS의 위험을 줄이기 위해 다이빙 계획 시 고려해야 할 사항을 의미할 수 있습니다. 예를 들어, HPNS를 피하기 위해 특정 수심에서는 헬륨 농도를 조절하거나, 질소(Nitrogen)나 수소(Hydrogen)와 같은 다른 가스를 소량 혼합하여 HPNS를 완화하는 삼중혼합기체(Trimix)나 사중혼합기체(Quadmix)를 사용합니다. 이때 헬륨만 사용하는 것보다 혼합 기체를 사용함으로써 발생할 수 있는 복잡성이나 추가적인 감압 의무 등을 “패널티”로 볼 수 있습니다.
보온 문제
- 헬륨은 공기나 질소보다 열전도율이 훨씬 높습니다. 즉, 헬륨 혼합 기체를 호흡하면 다이버의 체온이 빠르게 손실될 수 있습니다.
- 대심도 다이빙에서는 이미 낮은 수온 때문에 체온 유지에 어려움이 있는데, 헬륨 사용으로 이 문제가 더욱 심화됩니다.
- 이러한 체온 손실 위험을 ‘헬륨 패널티’로 간주하여, 다이빙 계획 시 추가적인 보온 장비(예: 온수 슈트, 전기가열 조끼)의 사용이나 다이빙 시간 단축 등의 “패널티”를 부과해야 함을 의미할 수 있습니다.
음성 변조 (Donald Duck Effect)
- 헬륨은 소리의 전달 속도가 공기보다 빠르기 때문에 헬륨이 섞인 기체를 마시면 목소리가 높고 변조되어 들립니다 (흔히 “도널드 덕” 목소리).
- 이는 의학적인 문제라기보다는 수중 통신에 심각한 방해 요소가 될 수 있습니다. 특히 대심도 다이빙에서는 비상 상황 시 명확한 의사소통이 필수적이므로, 음성 변조는 심각한 “패널티”가 될 수 있습니다.
- 이를 해결하기 위해 헬륨 혼합 기체 다이빙용으로 특별히 설계된 수중 통신 장비(음성 변조 보정 기능 포함)를 사용하거나, 다른 비언어적 통신 방법을 더 많이 활용하는 등의 추가적인 노력이 필요하며, 이러한 점을 ‘헬륨 패널티’로 지칭할 수 있습니다.
헬륨 가격 및 가용성
- 헬륨은 지구상에서 희귀한 자원이며, 채굴 및 정제 과정이 복잡하여 매우 고가입니다. 또한, 전 세계적으로 헬륨 공급에 대한 우려가 지속적으로 제기되고 있습니다.
- 이러한 높은 비용과 제한된 가용성 역시 대심도 다이빙을 계획할 때 고려해야 할 “헬륨 패널티” 중 하나입니다. 헬륨 사용을 최소화하거나 효율적으로 관리해야 하는 이유가 됩니다.
실제 예시

트라이믹스 18/45 (O₂ 18%, He 45%) 사용 시:
– 기존 모델은 헬륨을 질소보다 빨리 탈포화된다고 판단 → 감압 단계 생략 가능하다고 평가
– 하지만 현실에서는 헬륨 버블로 인한 감압병 위험 증가 가능성
– 따라서 헬륨 패널티를 적용해 더 많은 감압 단계를 유지

요약하자면, ‘헬륨 패널티’는 헬륨을 사용하는 대심도 스쿠버다이빙에서 다이버의 안전과 효율성을 위해 반드시 고려하고 관리해야 할 여러 가지 잠재적 문제점이나 추가적인 요구 사항을 포괄하는 개념이라고 할 수 있습니다. 이는 다이버가 HPNS와 같은 생리적 위험, 체온 손실 문제, 통신 장애, 그리고 경제적 부담까지 염두에 두고 다이빙 계획을 수립해야 함을 의미합니다.

※ 참고 자료 및 출처
– B. Wienke, Technical Diving in Depth
– Erik Baker, Understanding M-values and Gradient Factors
– DAN Research, Decompression Stress and Helium Use in Technical Diving
– TDI Instructor Manual – Trimix Diver Level