첫 사진(상단)에서 볼 수 있듯이, DIVESOFT는 2P 소켓 점프를 사용하며, JJCCR은 Molex SMB를 사용합니다.
[사진2]의 왼쪽에 나타난 케이블을 제작하여 SMB를 2P 소켓으로 변환, 연결해주면 됩니다.
[그림2] 왼쪽: SMB to 2P JUMP, 오른쪽: Divesoft 정품케이블
[그림3]에 분홍색 원으로 표시된 부분을 확인한 후 센서를 교체하세요.
[그림3] JJCCR 산소센서 장착
교체 후 [그림 4]와 같이 분석기의 Calibration 기능을 수행하고, 기체 분석에 사용하면 됩니다. ※ 2 point Calibration을 통하여 전력 제한 확인: 다이브소프트 어널라이저의 2 point Cal 기능을 이용하여 21% 공기로 첫번째 point를 calibration한 전압값과 100% 기체를 이용하여 calibration 한 값을 비교해야한다. cal_1_mV * 4.76에서 나온 예상값과 100% 산소의 실제 전압값의 오차가 +-1이상 발생하지 않는것이 좋다. 만약 발생한다면 해당 산소센서는 전력 제한이 걸려 높은 농도의 산소 측정이 불가능하다. (위에 링크한 산소센서 글 참고)
[그림4] Calibration(교정) 및 32% 기체 확인테스트 [그림5] 공기와 100%산소를 이용한 2 point Calibration.
이 글의 시작은 팀부스터 막내인 현종 다이버의 질문으로 부터 시작되었다. “US4 보다 더 고가인 제품을 번들로 주면 좋지 않을까요?.”
이 질문에 답하기 위해서는 솔레노이드와 호흡기 1단계 중간압의 영향에 대해서 이해하는 것이 중요하다.
JJCCR과 같은 eCCR 장비의 핵심 기능 중 하나는 산소 부분압(O2 PPO2)을 설정된 기준치(setpoint)에 맞추어 자동으로 유지하는 것이다. 이를 통해 다이버는 깊이에 상관없이 일정한 PPO2를 유지할 수 있다.
이 기능은 전자식 솔레노이드를 통해 이루진다. 솔레노이드는 전자식 개폐장치로 정해진 조건에 맞춰 산소를 루프(loop)에 추가해 준다. (자세한 솔레노이드 기능은 구글링하여 참고)
솔레노이드의 개패 방식은 업스트림(Up-stream)으로 들어오는 기체의 흐름는 방향으로 입구가 닫히는 방식이다. 반면, 우리가 사용하는 호흡기 2단계는 다운스트림(Down-steam) 방식으로 압력이 일정 수준 이상으로 상승하면 입구가 열려 프리플로우(free-flow)가 발생한다. 솔레노이드는 업스트림방식으로 기체 흐름의 방향으로 입구가 닫혀, 기체 유입이 되지 않게 된다. (Up-steam, Down-steam 방식은 구글링으로 참고)
즉 솔레노이드가 동작하지 않아 산소 유입이 불가능하게 된다.
따라서 솔레노이드로 주입되는 기체(산소)의 중간 압력(Intermediate pressure)이 일정 범위(7 ~ 7.5bar)내에서 정확히 유지하는 것이 중요하다. 유입되는 총 압력은 중간압(Intermediate pressure)과 주변압(정수압, Hydrostatic pressure)의 합이지만, 주변압은 내부기체 압력에 의해서 상쇄되므로 실제 중간압에만 영향을 받는다.
total pressure = Intermediate pressure + Hydrostatic pressure
solenoid power(volt) >= total pressure – inside pressure
이 유지 기능은 호흡기 1단계(regulator 1st)가 담당한다. 호흡기 1단계는 동작 방식에 따라 Piston, Membrane 과 Wet-Membrane으로 나뉘며, 노출에 여부에 따라 노출 방식(Piston, Wet-Membrane)과 비노출(Membrane – 환경막방식)으로 나눈다. (자세한 동작 방식은 구글링하여 참고)
Piston 방식은 외부 스프링을 통하여 주변압(Hydrostatic Pressure)을 가감하고, Membrane은 차단막을 통해 주변압을 Pressure transmitter(그림1의 25번)를 통하여 전달한다. Wet-Membrane은 환경 차단막과 Pressure transmitter을 사용하지 않는 방법으로 Membrane으로 전달 받은 압력을 바로 내부 스프링으로 전달 한다.
이와 같은 구조적은 차이는 [그래프1, 2, 3]에서 나타나는 것과 같이 수심 변화(주변압의 변화)에 따라 중간압 유지 여부가 달라진다.
각 테스트는 [그림 2]와 같은 테스트 챔버에서 US4, DS4, MK15 등의 1단계를 테스트하여 얻은 결과이다. (출처: rebreather forum)
JJCCR에서 사용하는 US4는 [그래프1]에서 보이듯이 정수압 변화에도 중간압 일정하게 유지되는 것을 볼 수 있다. 이는 수심 변화에도 솔레노이드가 정상 동작한다는것을 의마한다. Piston 방식 역시 [그래프2]를 일정한 중간압 유지를 확인할 수 있다.
반면, [그래프3]의 Membrane 방식인 DS4에서는 수심 변화에 따라 중간압 변화가 발생한다. 이는 수심이 깊어질수록 중간압이 상승하고, 결과적으로 솔레노이드 동작을 위하여 더 많은 힘을 필요하다. 이는 산소 부분압의 유지가 어려워지며, 특정 이상 압력에서는 솔레노이드의 힘이 흐름의 압력을 이기지 못해 동작하지 않게된다.. 이는 eCCR에서 심각한 문제로, bailout 또는 failed 시나리오를 진행해야 합니다.
그와 다르게 [그래프3]의 Membrane 방식의 경우 수심이 변화하게되면 중간압의 변화가 일어나는 것을 볼 수 있다. 이는 수심이 깊어질수로 중간압이 올라가므로 솔레노이드가 동작하기 위해서 더 높은(많은) 힘이 필요한것을 알 수 있다. 원활한 기체 유입이 일어나지 않아 산소 부분압 유지가 힘들어지게 되고, 특정 압력 시점부터는 솔레노이드의 힘 보다 압력이 높아져 동작을 하지 않게 될 것이다. 이는 eCCR에서 아주 큰 문제로 인식되는 상황으로 bailout(또는 failed시나리오)을 진행해야 한다.
테스트 결과에 보이듯, 솔레노이드에 연결된 1단계 호흡기는 중간압 변화가 없는 Piston 또는 Wet-Membrane 방식을 사용해야 한다.
홍선욱 ㅣ (사)동아시아바다공동체 오션 대표•바다기사단 기술위원회 위원 ㅣsunnyhong@osean.net
바다기사단 기술위원회, 한국해양‧환경에너지학회 학술지 게재
바다기사단 기술위원회는 해양과학기술원의 연구진과 함께 인공어초 주변의 해양쓰레기 피해를 스쿠버다이버들이 조사함으로써 전문가들만으로는 관리에 한계가 있는 영역에서 시민참여의 가능성을 논문으로 제시하였다. 이 논문은 한국해양•환경에너지학회지 26권 3호에 실렸다1.
▲ 강원도 양양군 남애리, UDS 조사, @곽태진
바다 속에서 쓰레기를 조사하는 일은 쉽지 않다. (사)동아시아바다공동체 오션과 해양탐사그룹 팀부스터는 지난 2021년 스쿠버다이버들이 직접 촬영한 해양쓰레기 사진을 토대로 ‘해양쓰레기 생물 피해 사례집 2: 스쿠버다이버가 수집한 증거를 중심으로’ 제목의 책을 발간한 바 있다2. 이 성과를 바탕으로 바다기사단 아쿠아나이츠를 창립하였다3. 이어서 수중 침적쓰레기를 일정한 면적(30m2) 내에서 조사하고 수거하여 장기적이면서 과학적인 데이터를 수집할 수 있는 수중 침적물 밀도조사(Underwater Debris Survey, 이하 UDS) 방법을 정립하였다4.
UDS 방법은 정량적인 자료를 획득할 수 있을 뿐 아니라 간단한 교육을 통해 일반 레저다이버들도 수행할 수 있다. 이번 논문은 UDS 방법을 인공어초 단지에 적용하여 스쿠버다이버들의 레저활동과 시민과학을 접목시킨 연구이다. 이는 증가하고 있는 국내 레저다이버에게 시민과학자로서의 역할을 부여하고 지자체에서는 지속적인 해양레저 스포츠 인구를 확보하여 인공어초의 관리를 유용하게 할 뿐 아니라 전문연구인력과의 연결을 통해 인공어초 효과 및 관리에 대한 비용효율적인 대안이 될 수 있을 것이다. 이 연구에서는 동해안과 남해안 18개 해저 정점을 대상으로 실험을 진행하였고, 일부는 2022년 한국해양수산개발원(KMI)의 ‘우리바다 현장연구’ 사업의 지원을 받아 수행한 것이다.
제1저자인 우민수 기술원은 2018년부터 울릉도와 독도의 육상 및 해저 생태계를 전문적으로 조사하고 있고, 바다기사단의 스카이나이츠 매니저로도 활동한다. “이번 연구는 이전에 해 오던 해저생태계나 드론을 이용한 환경 모니터링과 달리, 바다기사단이라는 비영리 활동에서 함께 활동하는 전문가들의 도움을 받아 논문까지 쓰게 되어 감사하다. 인공어초 뿐만 아니라 앞으로 해양쓰레기 문제에 더 관심을 갖고 실천할 수 있도록 노력하겠다”고 말했다.
인용 우민수, 곽태진, 박요섭, 홍선욱, 임세한* 2023. 인공어초 단지 주변 해양쓰레기 피해 시민모니터링과 스쿠버다이빙 레저활동 접목 방안. 한국해양•환경에너지 학회 26권 3호 256-265
요약문 인공어초는 해양생물을 보호하고 수산자원을 배양하기 위해 설치하는 구조물로 설치 후 효과의 재조사를 실시하여야 한다. 하지만 국내 1,435,618개나 되는 인공어초가 설치되었고 장기적으로 사후 조사가 이루어지지 않고 있다. 폐어구에 걸려 어초 고유의 기능을 상실하는 악순환도 빈번하다. 이를 보완하기 위해 레저 활동과 시민과학을 접목하여 어초 주변의 해양쓰레기 사례를 3가지 방법으로 조사하였다. 수중 침적물 밀도조사(Underwater Debris Survey, UDS), 일반수중촬영 조사(Common Underwater Photography, CUP)와 양방향 음파탐사기 조사(Side Scan Sonar, SSS)를 통해 총 18개의 정점에서 조사를 실시하였다. UDS를 적용한 인공어초 4곳의 해양쓰레기는 30 m2당 4~15개, 0.02~21 kg으로 나타났고, 대부분 플라스틱 낚시용품과 폐어구가 높은 비중을 차지하였다. 이와 같이 스쿠버다이빙과 수중 침적물 밀도조사(UDS) 방법을 접목한 시민 과학의 새로운 유형을 활용하면 인공어초의 장기적인 모니터링과 함께 과학적인 데 이터 확보가 가능할 뿐 아니라 해양환경 보호와 지속적인 해양레저 산업 발전을 추구할 수 있다.
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.
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)
