Hand-cooling

더글러스 스미스 - 해군의학연구소

화재시 열로 인한 화상으로부터 소방대원들은 자신을 보호하기 위하여 방화복, 방화장갑, 안전장화를 착용한다. 이러한 피복은 전술이나 해당 기관에 따라 종류가 다양하지만 모두 행동을 불편하게 하는 공통점이 있고 신체의 정상적인 열발산과 땀의 증발을 통한 냉각메커니즘을 감소시킨다.

이러한 효과는 단순히 불편하다는 것에서부터 경우에 따라서는 소방대원의 임무수행능력의 감소도 있지만 열사병, 신체 쇠약, 그리고 병원처치 등에까지 다양하다.

열스트레스의 강도는 다음과 같은 4가지 변수에 따라 다르다

- 개개인의 작업템포(이로 인한 신진대사활동에 따른 열발생)

- 주변환경의 상태(주위의 열분포)

- 피복의 공기순환 및 수증기투과에 대한 차단성

- 열에 노출된 시간

해군에서 화재진압을 위해 통상적으로 착용하는 복장은 Fear-naught이다. 이것은 두껍고 원피스로 된 양모재질의 방화복으로 높은 수준의 차단성을 갖고 있으며 수증기 투과가 거의 안되고 있어 이로 인해 착용대원이 신체온도조절을 제대로 할 수 없는 문제가 있다. 이 방화복에 호흡보호장비를 착용하면 상대적으로 짧은 활동시간을 갖는데 25분 뒤에는 봄베를 교체해야 한다.

바다에서 화재진압훈련을 10~15분간 하면 신체온도가 38.5도를 넘는 현상이 나타났다. 이러한 속도로 신체온도가 상승한다면 작업 후 30분안에 열사병자가 발생할 수 있다. 이러한 위험은 화재진압대가 2개조로 20분간씩 교대로 작업을 하면 줄어들 수 있다. 교대작업에 있어 가장 큰 문제는 봄베를 교체하는 동안 신체온도가 떨어질 수 있는 가능성이 적다는 것이다.

열스트레스에 대처하기 위한 많은 냉각장비가 발전하였다. 기체 또는 액체로 냉각되는 피복과 얼음을 넣은 냉각조끼는 열냉각에 있어 다양한 효과를 나타낸다. 대부분은 통산적으로 냉각팩이 담긴 것을 사용한다. 또 다른 가능성은 봄베를 교체하는 동안 냉각이 가능하다는 것이다.

과냉각된 병자의 몸을 데우는 방법에 대해 덴마크에서 연구한 것을 보면 사람의 몸은 뜨거운 물에 전체 몸이 아닌 발만 담궈도 다시 데워질 수 있다는 것을 알 수 있다. 이 연구의 보고자는 이러한 기술이 뜨거워진 피가 손과 발을 지나서 신체조직으로 흘러가기 때문에 가능했을 것이라 생각한다.

과냉각된 신체를 다시 데우는 것에 있어 대단히 효과적이지 않더라도 열사병자의 신체 냉각에 이러한 메커니즘이 효과적일 수 있을 것이다.

해군연구소

일련의 연구가 해군 연구소의 해양의학 연구팀에 의해 계획되어 실시가 되었다. 실험에 참가한 지원자는 모두 4명으로 이들은 해군 화재진압용 방화복, 장갑, 헬멧을 착용하였다. 실험참가자들에게는 일련의 물리적 센서가 부착되었는데, 귀에는 신체의 온도변화를 체크하기 위해 온도센서가 부착되었다. 그리고나서 이들은 실내온도 40도, 상대습도 50%를 유지시킨 실험실에 들어가게 하고 계단 오르기 같은 강한 템포의 운동을 하여 신체온도를 38.5에 도달하게 하였다.

그리고 나서 실험참가자들은 30분간(또는 신체온도가 일정온도에 도달할 때까지) 장갑을 벗고 다음 네가지 상태를 유지하였다.

- 손을 물에 담그지 않기

- 10도의 물에 손 담그기,

- 20도의 물에 손 담그기,

- 30도의 물에 손 담그기

각각의 실험참가자는 각각 다른 날짜에 각각의 실험에 참가하였다 모든 실험참가자는 작업을 하는 동안 38.5도의 신체온도에 도달하였다. 30분간 열에 노출된 모든 실험참가자 중에 2명만이 손을 물에 담그지 않았고 나머지는 모두 3가지 온도의 물에 손을 담궜다.

분명한 것은 손을 물에 담그지 않으면 냉각의 효과는 최소화되었다는 것이다. 3가지 물 가운데 가장 낮은 온도의 물이 보통의 상태에서 약 20분 안에 신체의 온도가 정상으로 복귀하면서 가장 효과가 탁월한 것으로 나타났다. 20도의 물에서는 약 30분안에 신체온도가 정상 복귀하였고 30도의 물에서는 손을 물에 담그지 않을 때와 신체냉각효과가 크게 다를 것이 없었다. 최초 10분 신체냉각의 속도는 대단히 드라마틱하였다. 신체의 열저장 변화수치를 측정해 본 결과 10도의 물에서는 200와트, 20도의 물에서는 150와트였다.

그 다음에 실시된 실험에서는 12명이 참가하였는데 열의 흐름을 더 정확하게 측정하고자 실시되었다. 수조를 쓰는 대신 단열된 작은 콘테이너를 사용하여 이 안에 10도의 차가운 물을 채웠다(열이 주위로 빠져나가는 손실을 측정하기 위한 제어된 콘테이너의 사용).

우리는 이번 실험에서 발의 냉각효과에 대하여도 관심을 가졌다. 이번 실험의 관점은 지난 번에 실시된 것과 크게 다른 것은 없다. 손과 발의 콤비네이션은 신체 온도를 급격하게 떨어뜨렸지만 손만 담그거나 발만 담그는 경우와 비교해서 큰 차이를 보이지는 않았다. 손을 담그는 것이 훨씬 간편해 보였다. 열의 이동(콘테이너 안에서의 온도상승은 바로 측정이 가능)은 10분동안 손에서 평균적으로 270와트였다.

이러한 결과는 따라서 이전의 실험의 결과와 일치하는 것을 알 수 있다.

10도의 물에 손과 발을 담그는 것은20분이 지나서 최대 냉각효과를 나타낸다는 점에서 효과가 같다고 할 수 있다. 가능하다면 20도의 물에서 30분간 담궈도 동일한 효과가 나타날 것이다.

결론적으로, 작업을 하는 동안 수조에 손을 담그는 등의 신체 냉각의 방법이 현실적으로 힘들기 때문에 봄베를 교체하거나 쉬는 시간에 손을 냉각시키는 것이 신체온도 제어에 탁월한 효과를 가져올 것이다. 이러한 방법은 대단히 저렴하고 안전하고 단순하며 소방대원이 옷을 벗게 할 필요가 없고 소방대에서 흔히 사용하는 물과 양동이나 수조외에 별다른 장치를 필요로 하지 않는다.