스쿠버다이빙 Archives - TEAM BOOSTER
다이빙 실린더와 밸브 나사산(About Diving Cylinder and Valve Thread)

다이빙 실린더와 밸브 나사산(About Diving Cylinder and Valve Thread)

CCR 다이빙 또는 텍다이빙을 하다 보면 국내에서 구입할 수 없는 탱크, 밸브 또 호흡기 등을 해외 직구로 구매하는 경우가 있다. 해외직구 시 국가 또는 브랜드마다 나사산 표준이 상이할 수 있다. 체결하려는 실린더와 밸브가 동일한 나사산(Thread)이지 꼭 확인해야 한다. 잘못된 나사산 결합으로 실린더와 밸브의 약한 결합이되어 치명적인 사고가 발생할 수 있다.

이러한 사고를 미연에 방지하기 위해서 다이빙 실린더와 밸브에서 사용하는 나사산에 대해서 알아보도록 하겠다.
고압가스 실린더(Compressed Gas Cylinder)와 밸브(Valve)에는 여러 가지의 나사산이 사용되고 있지만, 대부분 평행 나사산(Parallel Thread)과 경사 나사산(Tapered thread), 두 종류의 나사선을 사용하고 있다.

[그림1] 평행 나사산(왼쪽), 경사 나사산(오른쪽)

[ NOTE]

밀폐 방법: 평행 나사산-개스킷, O-RING 사용, 경사 나사산-밀폐제(테플론 테이프) 사용

스쿠버 장비는 평행 나사산이므로 체결 시 밀폐제를 사용하면 안됨.

스쿠버다이빙 장비은 평행 나사산을 사용한다. 평행 나사선은 다시한번 미터 단위법(Metic Unit)와 임페리얼 단위법(Imperial Unit)로 구분된다.
미터 단위법은 국제표준으로 미국을 제외한 유럽 지역 등에서 다이빙 실린더 표준으로 사용되어지고 있다. 일반적 다이빙 실린더는 M25 x2.0 쓰고 있고 작은실린더(아르곤탱크와 같은)에서 M18 x 1.5를 사용한다.
임페리얼 단위법는 미국 교통부 표준(American DOT Standard)에 따라 제조된 다이빙 실린더 및 밸브에서 적용된다.

유럽에서도 실린더에 임페리얼 단위 나사산(ISO G3/4)을 사용했지만, 해당 나사산은 1990년대부터 거의 사용하지 않고 있다.

[그림 2] 3/4” NPSM 밸브(왼쪽)와 M25 밸브(오른쪽) – 출처: dan.org

우리나라에서 많이 사용되는 알루미늄 탱크는 미국표준을 따른 3/4″ NPSM 나사산을 사용한다. 국내에 들어와 있는 대부분의 스틸 탱크(Euro cylinder와 BTS 등)는  유럽규격 맞춰 생산되어 M25x2.0 나사산이 사용된다. 두 나사산은 맨눈으로 보기에 거의 차이가 없어 비슷해 보이므로, 혼합 체결하여 밸브 분리 사고의 원인이 된다. 나사산 불일치로 인한 문제는 DAN 보고서를 찾아볼수 있다. [1]

안전한 사용을 위하여 유럽과 ISO 표준에서는 실린더와 밸브 같은 고압 장비들에는 영구적으로 표시를 하도록한다. 하지만 미국 DOT 표준의 경우 나사산 규격 표시에 대한 요구사항이 없다. 실린더의 경우 ISO 13769[3]의 요구사항에 따라서 실린더의 어깨(shoulder) 위치에 나사산 정보 및 관련 정보를 표시한다.

[그림 3] 실린더 표시 이미지 – ISO표준 Luxfer(왼), DOT 표준 Luxfer

실린더 밸브에는 Inlet과 Outlet 나사선이 있으며, 아래 그림4와 같이 나사선 정보와 사용 압력에 대한 정보를 표시한다.

[그림 4] EN144-1 밸브와 EN12209-2 밸브

그림4의 밸브에서는 ISO 12209-2와 EN144-1 표준을 따랐으며, 해당 표준들은 Outlet 나사산 표시 규정이 없다.

ISO 10297 규정과 EN144-2은 inlet과 outlet 나사산을 같이 표시함.

일반적으로 사용되는  Inlet과 Outlet 나사산은 아래와 같다.

Inlet
3/4″ NPSM : 알루미늄 탱크
M25 x 2.0: 스틸 탱크
M18 x 1.5: 스틸 탱크(1~3 liter)

Outlet
G5/8″: 일반 호흡기(나이트록스 호흡기 포함)
M26: 유럽(향) 규격 산소(나이트록스) 호흡기

DAN에서 리포트을 통해 알렸듯이 나사선 불일치는 치명적이 사고로 이어질수 있다. 나사산 규격에 대한 이해를 통해 예방할 수 있으며,  장비 구매시 오류를 범하지 않을 수 있을 것이다.

[참고문헌] [1] Mismatched Scuba Valves to Cylinder Outlets, https://dan.org/alert-diver/article/mismatched-scuba-valves-to-cylinder-outlets/
[2] ISO-10295, Gas cylinders – Refillable gas cylinder valves Specification and type testing, https://law.resource.org/pub/us/cfr/ibr/004/iso.10297.1999.pdf
[3] ISO-13769, Gas cylinders Stamp marking, https://cdn.standards.iteh.ai/samples/66185/f153fcec6e9347daa03da084f648fbc7/ISO-13769-2018.pdf
[4] EN-144-1, Respiratory protective devices – Gas cylinder valves- Part 1: Inlet connections, http://cn-csas.com/media/20200424113041M5.pdf

부분 사용한 재호흡기 캐니스터 보관 -Storage of partly used closed-circuit rebreather carbon dioxide absorbent canisters

부분 사용한 재호흡기 캐니스터 보관 -Storage of partly used closed-circuit rebreather carbon dioxide absorbent canisters

논문소개

이 논문은 Diving And Hyperbaric Medicine 에 기고된 논문으로 사용시간이 남은 소다라임의 보관 방법에 따라 이산화탄소(CO2) 흡수 능력에 영향을 주는지를 실험하고 결과를 서술하고 있다.

테스트 방법
에볼루션+(Evolution Plus) 재호흡기를 벤치톱회로(그림1)를 이용해서 기계적으로 호흡하는 상황을 만들어낸다.
분당호흡량(RMV)는 45L/min, 날숨의 이산화탄소 2L/min 생성되는것으로 실험 기준으로 하였다.
2.64kg의 소프노라임(sofnolime) 797을 사용하여 벤치톱회로를 이용하여 캐니스터를 90분 동안 동작 시킨 후, 3가지의 조건으로 보관하였다.

오픈상태(unsealed) 28일 – 4개 캐니스터
밀봉상태(sealed)로 28일 – 5개 캐니스터 – 진공청소기로 흡입 가능한 지퍼락
오픈상태(unsealed) 하루밤동안 – 5개 캐니스터

이후 벤치톰회로를 동작하여 희석되지 않은 CO2가 1kPa 전까지의 지속시간을 비교 테스트 하였다.
* 테스트 중 매 30분 마다 환기를 시키고 센서들 교정하고, 호스들의 습기를 제거.

Dulient(희석가스) 공기
Controller Set point 0.7 ata
실험실 온도 19.7℃ (+- 3.1℃)
실험실 습도 53% (+- 9%)

[그림 1] 테스트 회로 및 모니터링 장비의 개략적 레이아웃
Mechanical ventilator: 인공호흡장치, RR(Respiratory Rate):30L/min, Tidal volume: 1.5L
Heater Humidifier: 사람의 호흡기체와 유사한 온도 유지 장치
Mixing chamber: Mechanical ventilator와 공기와 CO2를 혼합. 4L 볼륨 유지 장치

테스트 결과
캐니스터를 28일 보관 후 CO2 1kPa 도달까지는 오픈상태 평균 188분, 밀봉상태일 경우 평균 241분이 도출되었다. 하루동안 미개봉상태로 놓여진 캐니스터의 경우 239분이 측정되었다.

오픈상태와 밀봉상태의 보관은 약 50분 정도 상당한 차이가 나고, 이는 100L 정도의 이산화탄소 희석량이 된다.
*100L 차이가 나는것은 이론적으로 쉽지 않다고합니다. 자세한 내용은 원문 참조.
*캐니스터의 희석량은 시간외에 다른 요소들에 많은 영향을 받음.

[그림 2] A는 오픈 상태와 밀봉상태의 캐니스터 측정 그래프, B는 오픈상태 하루밤동안의 캐니스터
그래프에서 아래로 주기적으로 도출된것은 매 30분마다 환기절차때문이다.

하루동안 오픈상태의 캐니스터와 밀봉되어 28일동안 보관된 캐니스터와는 큰 차이가 없었다.
캐니서터를 오픈상태로 24시간이하 보관하는 경우 스크러버 기능에 심각한 저하를 초래 하지않는 것으로 보인다.

[표 1] 각 조건의 캐니스터들의 PCO2가 1kPa 도달 시간

결론
재호흡기 다이버들은 하루이상 스크러버 캐니서터를 보관할때에는 진공 밀봉 상태를 고려해야 한다.
사용시간이 남은 스크러버 캐니스터를 다음날 다시 사용할 경우 보관 방법이 스크러버 기능에 영향을 주지 않는 것으로 보인다.