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매니폴드의 이해(1) – 구성 및 동작

매니폴드의 이해(1) – 구성 및 동작

글: 다이버왕 티제이

최근들어 국내 다이버들이 다양한게 바다환경을 즐기기 위해서 더블탱크를 많이 사용하는 것 같다. 우리 팀들도 많은 팀원들이 싱글에서 더블 시스템으로 넘어가고 있는 추세이다.

스쿠버다이빙은 장비의존적 스포츠이므로 자신이 사용하는 장비를 이해하고 운영하는 것은 상당이 중요한 부분이지만 이 부분을 간과하는 경우를 드물지 않게 보게 된다.
정확한 장비의 이해가 있어야 각 스킬들을 명확히 수행하고 이해할수 있게되어, 문제발생 상황을 빠르고 정확하게 해결할 수 있는 능력을 키울 수 있다.

이 문서는 더블탱크시템을 구성 핵심인 매니폴드 시스템(Manifold System)을 우리 팀원들에게 설명하기 위해서 작성한다.

매니폴드시스템(Manifold System)은 언듯보면 아주 간단해 보이지만, 이 장치에는 여러개의 문제가 발생할 수 있는 지점들이 존재한다. 매니폴드시스템을 이용하는 다이버라면 정확한 동작의 이해와 오류상태 이해, 비상 상황 대처 절차를 알 고 있어야 한다.

​아래 그림1은 현재 가장 많이 사용되는 아이솔레이터(Isolator)매니폴더 단면 사진이다.

그림에서도 이해할수 있듯이 매니폴드는 두개의 서로 다른 탱크의 기체를 다이버가 동시에(simultaneously) 사용할 수 있게 하는 추가 장치이다. 이로 인하여 독립적으로 사용하는 방식(sidemount, stage)과 다른 장단점을 갖게 된다.

그림1. Manifold의 전면의 단면 사진. 두개 곳 탱크의 기체가 매니폴더를 통하여 연결되거나 차단될수 있다.

각부분의 명칭 및 용어

매니폴드시스템(Manifold System)
탱크(Cylinder)와 매니폴더와 밸브 연결된 호흡기(Regulator)들 포함한 기체 공급 시스템을 말한다.

매니폴드(Manifold)
왼쪽, 오른쪽부분과 중간차단 부분 총 3개의 부분들이 결합되어 있으며, 3개의 밸브와 과압안전판(burst-disks), 오링을 포함하고 있다.

매니폴드 오른쪽(Right Side of the Manifold)
오른쪽 부분에는 오른쪽호흡기(롱호스 주호흡기, BCD Inflator 호스 )와 오른쪽밸브, 과압안전판과 오링들이 존재한다.

매니폴드 왼쪽(Left Side of the Manifold)
왼쪽 부분에는 왼쪽호흡기(보조 호흡기, 잔압게이지)와 왼쪽밸브, 과압안전판과 오링들이 존재한다.

아이솔레이터(Isolator)
매니폴드의 중앙부분으로 각 탱크의 기체를 분리하는 isolation 밸브를 포함하고, 오른쪽과 왼쪽 부분과 연결되어 있다.

벨브(Valve)
매니폴드에는 3개의 밸브가 있다. 각 밸브는 밸브놉, 오링, 고압 시트 등으로 구성되어 있다.

상세기능
앞서 이야기 했듯 매니폴더를 사용 및 발생 문제를 해결하기 위해서는 다이버는 매니폴더의 조립방식 및 기계적 특성을 이해하는 것은 매우 중요하다. 매니폴더의 오른쪽부분, 아이솔레이트, 왼쪽부분은 아래의 동작 원리를 따른다.

● 왼쪽부분과 오른쪽부분은 동작의 방향이 상반되어 있으면 기능은 동일하고, 오류동일하다.(그림1)

● 오른쪽 또는 왼쪽 밸브를 잠그면 밸브의 출구(호흡기 연결 밸브)만 통제 된다. 이 것은 만약 다이버의 어떠한 밸브 한쪽이 문제(호흡기 쪽)가 발생하였어도, 기체는 지속적으로 아이솔레이트를 통하여 다른 쪽의 호흡기를 통하여 사용할 수 있게 되므로 모든 탱크의 기체를 사용할 수 있다. (그림2)

그림2. 오른쪽 벨브 동작 그림. 빨간 화살표는 밸브들 닫았을때 호흡기 연결 부분이 통제되고 아이솔레이트를 통하여 다른쪽과 연결되는 것을 볼수 있다.

● 아이솔레이터를 이용하여 양쪽 탱크의 기체 흐름을 통제할 수 있다. 아이솔레이트 밸브는 아이솔레이트 밸브오링 파손 또는 인하여 아이솔레이트 양쪽포스트의 오링 손상시 밸브를 닫아 오른쪽 탱크의 기체를 보호할 수 있다. 왼쪽 밸브의 기체는 천천이 새어 나가게 된다. 이는 아이솔레이트의 고압 오리피스가 오른쪽 밸브쪽에만 존재하기 때문이다. (그림3)

단, 제조사 바다 고압 오리피스가 통제하는 방향이 다를수 있다, 가능하다면 자신이 사용하는 매니폴드의 차단 방향을 확인해보는 것이 좋다.

그림3. 아이솔레터 밸브 단면 그림. 아이솔레이터 밸브의 고압오리피스는 오른쪽 부분의 통로의 흐름만을 차단한다. 밸브의 메인오링 손상시 왼쪽의 기체체는 밸브 오링의 손상 부분으로 지속적으로 누출이 되게 된다.
Photo by Wojtek A. Filip

● 모든 다이브관련 밸브는 시계반대방향으로 돌려 완전 개방(Open)을 한다. 그러나 개방 시 너무 많은 힘을 주어 강제로 돌리게 되면 밸브가 움직이지 안게 될수 있다.이는 트림자세에서 다시 반대 방향으로 돌리기 상당히 힘들수 있다. 그러므로 밸브가 과하게 열리지 않도록 해야한다.

*본 문서는 GUE FUNDAMENTALS 교육내용을 기반하였습니다. 자세한 내용을 알고 싶으시다면 교육을 받기를 권장합니다.

[Minimum Gas]우리는 몇 바(bar)에 상승해야 할 까요?

[Minimum Gas]우리는 몇 바(bar)에 상승해야 할 까요?

글: 다이버왕 티제이

다이버가 상승을 시작하는 수심에서 수면까지 안전하게 도착까지 필요한 가스를 미니멈가스(Minimum Gas)라고 합니다. 미니멈 가스를 결정하는 것은 다이빙 계획시 중요한 요소 중 하나 입니다.

* 가스(Gas)는 다이버가 호흡하는 공기 또는 나이트록스를 의미 함.
* 데코 탱크가 존재 한다면 다음 공급 받을 탱크로 변경하는 수심까지 필요 가스를 의미함.

생소할수 있지만 아주 중요하고 필요한 개념입니다.
다이빙 계획시 한번쯤 생각해 보면 좋을 듯하여 글을 작성해 봅니다.
일반적으로 우리는 다이빙을 계획할때 몇바가 남으면 상승 하기로 약속을 합니다.
많은 다이버들이 일반적으로 50 ~ 80바 또는 30미터 정도의 딥 다이빙을 할때에는 잔압 100바에 상승을 시작하는 것으로 많이들 이야기합니다.
무엇을 기준으로 해당 미니멈 가스를 계산할까요?

각 단체마다 분당 상승 시간이 있습니다. 대부분 레크레이션 다이빙에서는 분당 9미터를 넘지 않는 속도로 규정하고 있습니다.

이 속도로 계산을 해보면 다이버가 30미터에서 상승을 시작한다면 레크레이션 기준 4분과 안전정지 3분해서 총 7분의 상승시간에 필요하게 됩니다.

그럼 7분동안 얼마의 가스를 공급 받아야하는 걸까요?

다이버가 분당 소비하는 가스사용량은 SCR(Surface Consumption Rate)로 알수 있습니다. SCR 계산법은 별도의 글에서 설명하도록 하겠습니다.

※SCR은 표면에서 다이버가 분당 소비하는 기체의 량(Liter)이다.

참고사항으로 12~15L/min는 아주 좋은 호흡률입니다. 15~20L/min 사이의 SCR은 평균 적이고 20L/min을 넘는 SCR은 좋지 않은 호흡률입니다.

하지만 미니멈 가스는 자신의 SCR을 갖고 계산을 하지 않습니다. 다이빙은 만약의 사태에서도 문제없이 다이빙을 종료하기 위하여 아주 보수적인 SCR로 미니멈 가스를 계산합니다. 내가 속해있는 단체에서는 상승시 SCR을 20L/min로 미니멈 가스를 계산하게 규정되어 있습니다. 그 이유는 비상상황에서는 문제 조치 또는 불안감등으로 인하여 다이버의 SCR이 높아질 확률이 높기 때문입니다.

※내가 속해있는 레크레이션 단체에서는 상승시 SCR이 규정 찾지 못함.
※이 글에서는 레크레이션 특성을 고려하여 상승시 SCR을 30L/min 기준으로 계산.

앞서 설명한 것과 같이 상승을 한다면 아래와 같은 프로파일 그래프가 생성될 것입니다.

이 프로파일을 기준으로 미니멈 가스를 계산을 해보도록 합시다.
SCR: 30L/min
평균수심: 10m(해당 수심의 절대압 2.0 ATA)
필요상승시간: 7분 + 1분(문제해결을 위한 추가시간)
※비상시 조치를 위하여 최소 1분의 시간을 추가.

사용실린더 실린더(탱크부피): 11L
SCR 30L/min와 상승시 평균수심의 절대압이 2.0 ATA 이므로 다이버는 30L/min * 2.0 ATA = 60L/min 소비하게 됩니다.

위 급시 버디에게 공급해야 하므로 두명의 다이버가 사용 가능 해야 하므로 8 min x 2 diver = 16 min. 총 16분 동안 다이버에게 기체 공급이 가능 해야합니다.

이를 용량 및 압력으로 변환하면 16 min x 60L/min = 960L 또는 일반적으로 11L 실린더를 사용하므로 87 bar 필요하게 됩니다.

결과적으로 수심 30m에서 상승시 87bar 이상의 잔압이 남아 있어야 문제가 발생하여도 안전하게 다이빙을 종료 할수 있는 가스를 공급 받을수 있습니다.

정리하면 아래와 같은 식이 만들어 집니다.

본 글에서 사용한 수치값들은 미니멈 가스의 개념을 이해하고 계산기 위한 것이므로 본인들의 실린더용량, 단체 또는 팀이 정의한 상승시 SCR 및 비상시의 문제해결 시간등을 고려하여 가스 전략을 세우는 참고하기 바랍니다.

미니멈가스의 양의 정답은 없습니다. 다이버 또는 팀의 상태와 다이빙 포인터의 환경 상황에 맞게 계획하고 결정하면 되는 것입니다. 당연히 두명의 다이버가 위급사항(공기고갈 등)에서 안전하게 상승하여 다이빙을 종료할 수 있을 양이 최소한 있어야겠지요.

참고문헌
GUE Fundamentals Program Notes
GUE Gas Management Note