호흡기의 원리

다이빙 장비(DIVING EQUIPMENT)

스쿠버 호흡기(SCUBA REGULATOR)

          

 

 

호흡기(SCUBA REGULATORS)

 

호흡기란 호흡조절기라고도 부르며,

1943년프랑스 해군대령이었던 J.Y.쿠스토와 E.가냥에 의해 고안되었다.

 

스쿠버장비의 개발자 캡틴 쿠스토

처음에는 군사목적으로 사용 되었는데,

지금은 스쿠버다이빙, 샐비지(salvage) 사업, 또는 해양의 조사·연구에서 없어서는 안 될 중요한 기계가 되어 있으며,

 

탱크의 공기압을 감소시켜 주위 압력과 같이 만들어서 호흡할 수 있도록 해 준다.

이 장치는 폐의 호흡동작으로 인해 발생하는 압력 불균형을 공기흐름의 조절을 위해 사용하며 수심과 호흡율 변화를 자동적으로 보정한다.  

 

호흡기는 다음과 같이 크게 3부분으로 나눌 수 있다.
1단계( First Stage ), 2단계( Second Stage ), 저압호스.

 

1단계는 공기통 속의 고압(약 3,000PSI)의 공기를 주변의 절대압보다 9-10㎏/㎠ (140 ± 5 PSI)정도 중간 압력으로 압력실에 저장했다가 2단계나 부력조절기 또는 드라이슈트의 급기밸브로 보내 주는 역할을 한다.

 

스쿠버다이빙에 사용되는 호흡기는 요구식(Demand Type)으로 공기가 2단계나 부력조절기 또는 드라이슈트의 급기 밸브로 빠져나가 압력실의 압력이 낮아질 때에만 1단계의 밸브가 열려 공기통 안에 있던 공기가 나오도록 만들어졌다.

그리고 2단계는 1단계와 저압호스로 연결되어 있어서,

1단계로부터 전달된 공기를 주변의 절대압력(대기압 + 수압)과 같은 압력으로 조절하여 다이버가 숨을 들이쉴 때만 공기가 나오도록 하는 역할을 한다.

 

 

이런 호흡기의 작동 원리를 이해하기 위해서는 호흡기에 사용되는 내부 밸브의 형태에 대해 알아야 한다.

기본적인 밸브의 형태에는 업스트림과 다운스트림 밸브가 있다.

업스트림 밸브(upstream valve)는 고압의 공기에 의해 밸브가 닫혀지는 형태이고 ,

다운스트림 밸브(downstream valve)는 고압의 공기에 의해 밸브가 열리는 형태의 구조이다.

 

 

 

호흡기의 형태(Types of Regulators)

 

호흡기는 더블호스, 싱글호스,혼합형의 3가지 기본적 형태가 있다.

 

최초의 호흡기는 더블호스 레귤레이터 (two-hose regulators)로 1단계와 2단계가 조합되어 탱크 밸브에 연결되어 있고,

여기에 두 개의 저압호스가 양쪽으로 마우스피스까지 연결되어,

오른쪽으로 공기가 공급되고 왼쪽으로 공기가 배출하는 방식으로 호흡한 공기는 탱크뒤의 호흡기 뭉치로부터 수중으로 방출된다.

 

오늘날의 대부분의 호흡기는 단일호스 레귤레이터(single-hose regulators)로 성능이 우수하고 사용이 간편하며 유지가 쉽다.

단일호스 방식의 호흡기에는 여러개의 호스가 붙어 있지만 단지 하나의 호스만이 호흡에 사용된다.

이것은 1단계가 탱크에 연결되고 탱크속의 공기가 저압호스를 통해 마우스 피스에 포함된 2단계로 전달되는 방식이다.

 

 

 

혼합형 레귤레이터(integrated regulators)은 호흡기가 부력조절기의 인플레이터 밸브 또는 소형의 비상호흡장치등과 같은 다른 장비와 연결되어 있는 것을 말한다.

 

여러 가지 형태의 혼합형 호흡기

 

 

1단계 밸브 (First-stage valves)

 

호흡기 1단계의 내부 밸브에는 다이아프램식과 피스톤식이 있으며,

두 밸브방식 모두 균형식과 불균형식이 있다.

균형식 밸브(balanced valve)는 밸브의 작동을 위해 공기압력이 필요치 않는 형식이다.

다시 말하면 밸브의 작동이 탱크압력과 상관없다는 뜻이다.

그러나 불균형식(unbalanced valve)의 작동은 탱크압력과 관련이 있다.

 

다이아프램식 호흡기는 실린더 내벽에 가장자리가 고정된 다이아프램이 불룩하게 솟아 올랐다가 다시 평평해지는 것에 의해 밸브가 열리고 닫힌다.

다이아프램식의 1단계는 공기통 밸브를 열기 전에는 다이아프램이 솟아 오르도록 밀고 있는 주변압스프링에 의해 밸브가 열린 상태로 유지되다가 공기통 밸브를 열면 고압의 공기가 1단계내의 업스트림 밸브를 통해 중간압실로 들어가고,

이 공기는 호스를 통해 말단까지 전달된 다음 압력실을 채우고 결국 압력실을 채운 공기의 힘은 다이아프램이 솟아오르게 하는 주변압 스프링 보다 커져 다이아프램이 원위치 되고 밸브는 닫혀 더 이상 1단계 내부로 공기가 들어오지 못하도록 만들어 졌다.
다이아프램을 밀고 있는 주변압 스프링의 탄성과 주변압실에 전달된 주변의 절대압력은 밸브를 열려고 하고 공기통에서 중간압실로 들어간 공기의 압력과 1단계 내부에 있는 고압 스프링은 밸브를 닫으려는 힘으로 작용하여,

이러한 두개의 힘이 균형이 깨질 때 밸브는 열리고 닫히는 과정을 반복하여 다이버가 공기를 소모할 때만 공기통의 공기가 1단계 안으로 전달되게 한다.

다이아프램방식은 다이아프램이 고장나면 밸브가 닫히는 불리한 점이 있지만 이런 경우는 매우 드물다.

 

불균형식 다이아프램 1단계 밸브(diaphragm first-stage valve)는 업스트림 밸브로 스프링이 탱크압에 따라 작동해서 다이아프램을 작동시킨다.

 

이 경우 밸브는 스프링의 장력, 주변압, 고압공기의 힘에 의해 작동된다.

 

다이버가 하강하는 동안 스프링 챔버 내부에 수압이 증가하게 되고 다이아프램을 밀어 올려 균형을 이루기 전까지는 밸브는 열린 상태가 된다.

 

다이버가 숨을 들이 마시면 중간 압력 챔버 안의 감소된 압력(intermediate-pressure chamber) 으로 스프링이 다이아프램을 밀게 되고 밸브는 균형을 이룰때까지 열린 상태가 된다.

 

 

 

균형식 다이아프램 1단계 밸브(balanced diaphragm first-stage valve)는 업스트림 밸브의 줄기가 고압 챔버로 확장된다.

따라서 이 밸브는 공기탱크압력의 (감소)변화에 영향을 받지 않는다.

 

 

 

 

 

 

 

공기가 on으로 돌려 지면,

공기는 화살표로 표시되었듯이 1단계를 통해서 흐르며 호스를 통해서 2단계로 이동한다.
압력이 9.5바로 만들어졌을 때,

그것은 주 다이아프램 위에 충분한 압력을 가해서 큰 스프링을 압축한다.

이것은 작은 스프링이 시트 위에 고압밸브를 눌러주도록 한다.

그런 다음 밸브는 균형상태 안에 있고 중간 압력이 다이아프램 위를 누르고 있는 동안 큰 스프링이 압축된 상태로 잡아 준다.

그러는 동안 고압밸브는 작은 스프링이 고압 공기가 흐르는 것을 막아 주는 동안 시트 위에서 잡혀 있다.

다이버가 공기를 빨아들일 때,

다이아프램 위에서 움직이는 중간 압력의 공기(9-10bar)는 떨어지고 큰 스프링이 다이아프램을 밀도록 허락해 준다.

차례로 다이아프램은 고압 밸브를 눌러 그것의 시트에서 떨어지게 하며 들이 마시는 것을 멈출 때 까지 더 많은 공기가 고압 쪽에서 흐르도록 허락해 준다.

중간압력은 다시 9-10bar로 만들어지며 1단계는 다시 그것의 균형 상태로 돌아 간다.

 

1단계는 제2의 다이아프램에 의해서 오염 및 결빙으로부터 보호된다.
이 다이아프램은 또한 적재량 전달장치(load transmitter)를 거친 물의 압력을 제 1의 다이아프램으로 전달해 줌으로서 유체 정역학적 균형을 유지한다.
이 방법으로 중간압력은 수압 위에서 항상 유지되면서 2단계로의 공기공급이 수심에 관계없이 항상 충분하도록 확실히 한다.

 

 

피스톤식은 호흡기 1단계의 몸체 즉, 실린더 내부에 피스톤을 넣어 이 피스톤이 왕복운동을 함에 따라 밸브가 개폐되어 공기통으로부터 공기의 흐름을 조절하는 것을 말한다.

피스톤식의 1단계는 대개가 실린더 벽에 구멍이 뚫어져 있어 그 구멍으로 부터 1단계 안으로 물이 들어와 수압을 감지할 수 있도록 되어있다.
스프링의 탄성(彈性)과 주변의 절대압(수압 + 대기압)은 고압밸브마개(H.P Seat)로부터 피스톤의 칼날 끝부분(edge)이 떨어지도록 작용하고,

반면 공기통에서 나온 높은 압력의 공기는 피스톤의 홈을 통해서 중간압이 유지되는 압력실로 들어가서 중간압실과 연결된 호스를 채우고 계속 밀려들어오던 공기는 스프링의 탄성에 주변의 절대압력을 더한 힘 보다 커지게 되고 피스톤의 넓은 면을 밀게 되어 결국 피스톤은 밀리어 고압 밸브 마개를 닫아 버린다.

 

불균형식 피스톤 1단계 밸브(unbalanced piston first-stage valve)는 다운스트림 밸브로 수압유입 챔버내의스프링이 중간압을 조절한다.

 

피스톤의 중심축의 구멍이 흡입구쪽 피스톤을 중간압과 평형을 유지할수 있도록 해준다.

하강시에 스프링 챔버내부의 수압이 증가하면 피스톤을 이동시켜 균형을 이룰때까지 밸브가 열린다.

 

다이버가 숨을 들이마시면 중간 압력이 감소하고 챔버내의 피스톤을 작동시켜 균형을 이룰때까지 밸브가 열리게 된다.

 

 

 

균형식 피스톤 1단계 밸브 (balanced piston first-stage valve)는 피스톤의 운동이 O링에 의해 고압챔버와 분리되어 있어서 공기탱크의 압력의 변화에 상관없이 작동한다.

피스톤방식은 피스톤이 고장나면 밸브가 열려 자유방출(free flow)이 일어난다.

 

피스톤균형 방식의 호흡기 1단계는 공기가 흐르는 방향이 밸브의 움직임에 아무런 장애를 주지 못하기 때문에 공기통 속의 공기의 잔압이 많든 적든 관계없이 일정하게 밸브가 개폐되지만,

피스톤 불균형식 1단계는 공기통 속의 공기의 잔압이 많을 때에는 밸브가 쉽게 개폐 되지만 공기의 잔압이 떨어지면 밸브가 열리는 것이 부드럽지 못하다.

 

피스톤식 1단계는구조가 간단하고 사용되는 부품의 수가 적어 유지관리비가 다이아프램식 1단계 보다는 적게 드는 반면,

1단계의 실린더 안으로 해수 등 각종 유체가 유입되어 1단계 내부에 이 물질이 끼거나 부식이 될 수 있다.

 

위 그림은 균형식 트윈피스톤을 사용한 레귤레이터의 동작그림이다.

 

 

2단계 밸브 (Second-Stage Valves)

 

1단계로부터 전달되는 공기를 차단하는 역할을 저압밸브마개(L.P Seat)가 하는데,

이 저압밸브마개는 테플론 등과 같은 재질로 만들어져 2단계의 연결구인 오리피스(Orifice)와 닿아 공기가 새지 않도록 한다.

한편 2단계가 중간압을 막고 있는 힘은 2단계 스프링의 탄성과 다이아프램에 전달된 주변의 절대압의 합이다.
2단계에서는 1단계로부터 전달된 공기가 새어 나오지 않을 정도로 만 막고 있다.

 

업스트림 밸브(UPSTREAM SECOND-STAGE VALVE)로 되어 있는 2단계는 그 위험성과 비효율성 때문에 거의 생산이 되지 않고 있다.

그 위험성이란, 만약에 Regulator의 1단계에서 공기가 새어 나올 경우 공기의 흐름에 반대로 작동하는 밸브로 되어 있기 때문에 공기의 흐름을 막게 되며 압력이 높아지면 결국 호스가 파손되게 된다.

그러므로 2단계 업스트림 밸브를 채택한 Regulator의 1단계는 초과된 압력을 방출하는 안전장치를 별도로 설치하여야 하거나 다운스트림 밸브로 된 2단계를 1단계에 하나 더 부착하여야 한다.
업스트림 2단계 밸브의 작동은 다운스트림 2단계 밸브와 비슷하지만 다이아프램이 지렛대(LEVER)대신에 장치된 밸브가 달린 핀(STEM)을 비스듬히 눌러 밸브가 열리게 한다.

 

호흡기의 마우스피스 부분에 위치한 다운스트림 2단계 밸브(downstream second-stage valves)는 저압호스를 통해 1단계와 연결돼 있다.

이것은 다이버가 흡입을 시도하면 2단계 챔버내부의 압력이 감소하면서 다이아프램이 부풀어 레버를 누르게 되고 이때 밸브를 개방시켜 주변압과 같은 압력의 공기가 마우스피스를 통해 나오도록 되어 있다.

 

       

                        평상시                            숨을 들이마실 때                        숨을 내쉴때

 

숨을 들이 마시는 동안 공기가 계속 공급된다.

숨을 들이 마시는 것을 멈추면 다이아프램은 다시 평평한 상태로 되돌아오게 되고 레버에 작용하는 압력을 없애 스프링의 압력으로 밸브를 닫게 된다.

날숨을 쉬면 폐에서 방출된 공기는수중으로 방출된다.

다운스트림방식 2단계 밸브는 호흡기 1단계의 어떤 압력에도 간단히 2 단계 밸브를 밀어내게 된다.

업스트림방식 2단계 밸브(upstream second-stage valve)는 거의 사용하지 않지만 기본적인 위험성과 비효율성 문제에 잘 이해해야만 한다.

이 방식의 밸브가 위험한 이유는 만약 1단계의 압력이 증가하면 저항으로 밸브가 단단하게 막혀서 공기의 흐름을 차단하기 때문이다.

이렇게 압력이 증가하게 되면 저압 호스는 파열될 것이다.

따라서 업스트림방식 2단계밸브를 채용한 호흡기는 1단계 중간압챔버에 과팽창 배출밸브를 갖춰 압력이 초과한 경우에 대비해야 한다.

다른 방법으로는 업스트림 밸브를 가진 여분의 호흡기를 1단계에 부착해 둬야 한다.

업스트림 2단계 밸브는 다운스트림 밸브와 마찬가지 방법으로 작동하지만 다이아프램은 레버가 아닌 막대를 밀게 된다.

이 막대는 밸브에 부착되어 있으며 밸브는 막대가 다이아프램에 의해 눌렸을 때 기울어지거나 제자리에서 떨어지게 된다.

  

다이버가 공기를 들여 마실 때,

다이아프램은 아래로 당겨지고 레버를 내리 누른다(아래보여짐).

레버는 기울어져서 균형잡힌 밸브와 고무 시팅을 밸브시트(오리피스-orifice)에서 떨어지도록 들어올린다.

그러면서 그러한 밸브 메카니즘을 통해 공기가 다이버의 입으로 흐르도록 한다.

다이버가 들이 마시는 것을 멈추었을 때 다이아프램은 복원되고 스프링은 포핏 밸브와 고무시팅을 눌러 시트 위로 돌아가게 하면서 더 이상의 공기흐름을 막아 준다.

 

파일롯 밸브채용 호흡기(pilot valve regulator)의 주 밸브는 기계적인 레버체계보다는 공기압에 의해 열리거나 닫히는 구조로 되어 있다.

밸브를 여는 압력은 다이아프램이 움직여서 유발된 다운스트림 파일롯 밸브를 통해 흐르는 공기에 의해 발생된다.

 

 

파일롯밸브와 다이아프램 사이에는 간단한 기계장치로 연결되어 있다.

파일롯 밸브는 아주 작으며, 작은 스프링의 장력에 의해 작동하기 때문에 열고 닫는데 작은 힘이 소요된다.

파일롯밸브는 조금만 움직여도 조절챔버로 약간의 공기가 이동되며,

이를 통해 주 공기공급밸브를 통제한다.

이때 피스톤은 밸브개방에 필요한 공기압에 의한 힘과 같은 크기로 반대방향으로 작용하므로 공급밸브는 균형을 유지하며 중간압에 영향을 받지 않는다.

이러한 체계는 작은 파일롯 밸브가 기력학적으로 큰 공급밸브를 제어하는 증폭 장치로 볼 수 있다.

파일롯 밸브는 다른 형태의 2단계밸브보다 약 1/4의 호흡노력만이소요된다.

 

파일롯밸브를 통과한 공기는 주밸브의 구멍을 통과한 공기보다 속도가 더 빨라져서 챔버 내부에서 압력 차를 일으키고 결과적으로 주밸브를 개방시키게 된다.

따라서 파일롯밸브가 닫히기 전까지 2단계로 공기가 흐르게 되고 파일롯밸브가 닫혀 챔버 내부에 압력이 증가하면 주밸브가 닫히게 된다.

파일롯밸브는 1단계의 압력이 증가하면 과팽창방지밸브와 같은 작용을 한다.

 

  

이단계의 놉 조절장치

2단계로 유입되는 공기의 양을 조절해 줌으로써 최적의 호흡량을 설정할 수 있다.

수심 또는 활동량에 따라 요구되는 공기의 양을 간단히 놉을 돌려줌으로써 최적의 공기량을 조절할 수 있다.(시계반대방향: 최고량, 시계방향: 최저량)

 

 

 

 레귤레이터 부착물 (Regulator Attachments)

 

많은 수의 호흡기들은 1단계 부분에 여러 호스를 연결할 수 있는 구멍들을 가지고 있다.

다음은 호흡기 1단계에 달 수 있는 여러 가지 부착물들이다.

 

1. 에어탱크잔압계 (고압)

2. 부력조절기인플레이터 호스(저압)

3. 보조 호흡기(저압)

4. 드라이 슈트용 인플레이터 호스(저압)

 

만약 호흡기 1단계에호스를 연결할수 있는 구멍의 수가 부족하다면 확장용 콘넥터를 구입해서 사용 할 수 있다.

 

 

호흡기의 관리 요령(Regulator Care and Maintenance)

 

호흡기를 사용한 후에는 반드시 깨끗한 민물로 세척하여야 한다.

이때 주의할 것은 먼지 덮개로 1단계 부분을 닫아 두어야 하며 2단계 부분이 물 속에 잠긴 상태에서는 퍼지 버튼을 눌러서는 안된다.

레귤레이터내로 수분이 유입되어 부식되기 때문이다.

그리고 매년 정기적으로 전문가에게 검사를 받도록 한다.

 

다음은 호흡기의 관리요령이다.

 

1. 호흡기를 그냥 민물로 씻는 것보다는 미지근한 민물에 담근 후 씻는 것이 더 효과적이다.

이때 1단계의 먼지덮개가 잘 닫혀있는지 확인한다.

 

2. 호흡기에 윤활유를 사용하지 않는다.

특히 실리콘 스프레이의 경우 호흡기의 부속을 망가뜨리고 2단계의 다이아프램에 손상을 주기 때문에 사용을 금해야 한다.

 

3. 6개월에 한번은 기능검사를 받도록 한다.

이 검사는 빠르고 경제적이며 호흡저항을 측정하는 마노메터 (manometer)라는 도구만을 필요로 한다.

 

4. 보조호흡기도 마찬가지로 6개월에 한번씩 기능검사를 받고 1년에 한번은 전문가에게 수리를 받도록 한다.

 

5. 수영장에서 자주 사용되는 호흡기는 수영장 소독을 위해 사용되는 염소가 내부 씰부분의 윤활제를 씻어내기 때문에 더 자주 검사를 받아야 한다.

 

6. 호흡기 1단계 필터 부분의 색깔변화는 사용되는 탱크의 내부상태를 나타내 준다.

필터부분의 색깔이 녹색이라면 탱크내부에 수분이 생겼거나 필터부분으로 물이 들어간 경우이며,

붉은색은 스틸탱크의 부식이고 ,

검은색은 콤프레서 필터로 부터 탱크로 탄소가루가 유입된 경우이다.

 

이들 모두 호흡기에 좋지 않으므로 이런 상태를 보이면 즉시 원인을 찾아 문제를 해결해야 한다.

 

7. 호흡기로부터 공기가 새거나 수중에서 호스로부터 작은 공기방울이 새나오면 구멍이 더 커지기 전에 전문가에게 수리를 맡긴다.

공기가 조금 새는 호흡기로 다이빙을 안전하게 끝냈다 하더라도 다음 다이빙을 하기전에는 완전한 수리를 해야 한다.

 

8. 호흡기의 호스에 프로텍터를 해 놓으면 호스가 무리하게 꺾이는 것을 방지해 호흡기를 오래 사용할 수 있다.

 

9. 다이빙 도중 부착물을 안전하게 다루도록 해야 한다.

이것은 부착물의 손상 뿐 만 아니라 수중환경의 손상도 방지 해 준다.

특히 잔압계나 비상용 호흡기는 끌리거나 따로 놀기 쉬우므로 주의한다.

많은 제작업체들은 매년 정기적으로 호흡기의 상태를 점검하도록 규정한다.

이때호흡기 1단계 및 2단계를 분해 소지하고 O링을 교체 한다.

 

 

레귤레이터와 관련된 것(Regulator Concern)

 

호흡기를 사용할 때 알아야 할 여러 가지 사항들이다.

 

1. 만약 탱크가 비었다면 호흡기를 통해 물이 흘러 들어갈수 있다.

비록 의도적으로 공기를 다 쓰지 않았다 하더라도 부주의에 의해 이런 일이 발생 할 수 있다.

이런 일이 발생하면 빨리 탱크 밸브를 잠가 탱크안에 있는 물이 호흡기 1 단계나 2단계로 흐르지 못하도록 한다.

 

2. 찬 물에서는 호흡기가 얼 수 있고 공기는 압력이 감소되는 동안 차가워지게 된다.

빙점 근처의 온도에서 다이빙시 호흡기를 통해 흐르는 공기는 더욱 차가워지고 호흡기안의 물을 얼어붙게 만든다.

얼음 덩어리는 호흡기 1단계의 스프링이나 2단계의 레버스프링 같은 기계적인 부분들의 작동을 방해한다.

호흡기를 따뜻하게 해줌으로써1단계의 동결을 방지할 수 있다 .

호흡기 2단계가 동결되는 것을 방지하기 위해서 내부수분을 제거하는 특별한 주의가 필요하다.

 

3. 어떤 호흡기는 수심이 증가됨에 따라 공기의 양이 제한된다.

또한 호흡기가 탱크에 공기가 조금있을 때 공기의 흐름이 원활하지 못하게 될수도 있다.

따라서 호흡기를 고를 때는 이런 점을 고려해서 선택하도록 한다.

 

4. 호흡기의 성능평가는 호흡저항이나 호흡노력을 기초로 한다.

이것은 다이버가 호흡기를 통해 공기를 흡입하거나 방출하는데 얼마만큼의 수압이 작동하는 가를 수심에 대한 인치나 센티미터 단위로 표현될 수 있다.

예를 들어 수면에서의 최대 호흡저항을 수심 5~7cm정도 에서의 수압으로 규정하고 있다.

현대의 호흡기들의 성능은 최대 호흡율(maximum respiratory work level) 또는 호흡율(breathing work)로 표시한다.

미해군에서는 132피트 수심에서 0.14kg-m/1과 62.5RMV(리터로 표시된 분당호흡부피)를 최대 수치로 정의하며, 대개의 교육기관에서도 이 수준을 초과하지 않고 있다.

 

5. 호흡기를 모래바닥에 닿지 않도록 한다.

모래 알갱이는 호흡기 2단계의 레버에 끼어 자유방출을 일으키게한다.

이런 일이 발생하면 탱크에 연결된 호흡기를 물에 담그고 퍼지 버튼을 누름과 동시에 전후로 신속하게 흔든다.

이렇게 함으로써 2단계 내부에 있는 모래 알갱이를 제거할 수 있다.

 

 

호흡기에서 발생하는 문제

 

공기가 호흡기 2단계로 조금씩 새는 경우

호흡기에서 발생하는 가장 흔한 문제는 호흡기 2단계로 조금씩 계속해서 공기가 새는 것이다.

2단계로 공기가 계속해서 새는 원인은 주로 1단계의 중간 압력이 여러 가지 원인으로 인해 높아져 2단계로 유입이 되기 때문이다.

그러나 1단계의 중간 압력이 일정해도 1단계로부터 유입된 공기를 2단계가 제대로 차단하지 못하면 공기는 2단계로 계속해서 조금씩 새어 나가게 된다.
1단계의 중간압력은 대개 주변압(절대압)에 9∼10㎏/㎠( 140psi ± 5)을 더한 값 정도로 유지 되어야 한다.

그러나 피스톤식 1단계인 경우 1단계의 고압밸브마개( H.P. Seat )가 손상되거나 피스톤의 끝 부분이 손상되면 피스톤의 칼날 부분과 고압밸브마개가 닿는 면에 틈이 생겨 공기통으로부터 나오는 고압의 공기를 제대로 차단하지 못하게 되고 공기통 속의 고압의 공기는 어느 정도 까지는 계속해서 1단계 내부로 유입되어 1단계의 중간압력을 높이게 된다.

한편 다이아프램식 1단계인 경우에는 고압밸브마개나 고압밸브마개의 ‘O’링이 손상이 생긴 경우에는 피스톤 샤프트나 다이아프램으로부터 연결된 푸쉬로드와 고압밸브 마개나 고압밸브 마개의 ‘O’링 사이에 틈이 생겨 공기통으로부터 나오는 고압의 공기를 제대로 차단하지 못한다.

이렇게 되면 좁은 공간에 많은 양의 공기가 존재하게 되므로 1단계의 압력은 자연히 높아지게 된다.

 

그리고 다이아프램식 1단계인 경우 스프링 압력 조절용 너트를 지나치게 많이 돌려 주변압 스프링을 압축시킨 때에는 그 증가된 힘이 다이아프램에 전달되고 이것은 다시 푸쉬로드로 전달되어 호흡기 1단계의 중간압력을 정상치 보다 높은 중간압으로 유지하게 된다.
이렇게 높아진 압력의 공기는 저압호스를 통해 부력조절기의 공기 자동 주입기나 비상호흡기, 호흡기 2단계, 드라이슈트의 급기밸브 등으로 이송된다.

한편 호흡기 2단계는 숨을 들이 쉴 때에만 공기가 나오도록 설계되었으며,

대개 약간의 힘만 가해도 공기가 나오도록 2단계 스프링이 조절되어 있다.

그러나 부력조절기의 공기 자동주입기나 드라이 슈트의 급기밸브는 버튼을 누를 때만 작동이 되도록 되어있고 버튼을 누를 때에도 호흡기 2단계의 퍼지버튼을 누를 때 보다 더 센 힘으로 눌러야밸브가 작동 되도록 되어있다.

한편 비상호흡기는 평상시에는 잘 사용하지 않는데민감하게 2단계의 작동압력을 조절해놓으면 수시로 이 비상호흡기 2단계에서 프리플로우 현상이 생기므로 비상호흡기용 2단계는 주호흡기 2단계 보다는 높은 압력에 의해 작동하도록 스프링의 압력이 조절되어 있다.

따라서 중간압이 전달되는 말단 부분 중에서 가장 압력에 민감하게 작용하는 주호흡기 2단계에서 프리플로우 현상이 일어나게 된다.

즉 1단계에서 중간압력이 높아진 공기는 호흡기 2단계를 통해서 서서히 배출된다.

1단계의 고압밸브마개가 손상이 된 경우에는 이것을 교환하고,

다이아프램식 호흡기 1단계는 고압밸브마개나 고압밸브마개 ‘O’링이 손상이 된 경우에는 이를 교체시키고,

주변압 스프링 압력이 높은 경우에는 압력 조절용 너트를 돌려 중간압을 정상으로 맞춘다.

피스톤이 손상이 되어 중간압이 높아진 경우에는 피스톤을 교환 해야 한다.

한편, 공기가 호흡기 2단계로 조금씩 새어 나와 1단계의 압력을 측정해보니 정상인 경우에 다음과 같은 원인으로 인해 프리플로우 현상이 일어난 것으로 여길 수 있다.

우선 2단계의 스프링 압력이 낮거나, 아니면 저압씨트(L.P.Seat)가 손상이 되었거나 2단계의 연결구인 오리피스에 흠집이 생긴 것이다.

만일 2단계의 스프링 압력이 낮으면 1단계로부터 정상적인 중간압의 공기가 전달되어도 이를 막을 힘이 부족하므로 2단계로 공기가 계속 새어 나오게 된다.

이러한 때에는 2단계 밸브의 너트를 조여 스프링 압력을 높이면 프리플로우를 예방할 수 있다.

한편 2단계의 스프링 압력이 정상인 경우에도 공기가 계속해서 새어나오면 이는 저압씨트(L.P.Seat)가 손상이 되었거나 2단계의 연결구인 오리피스에 흠집이 생겨 저압씨트와 오리피스가 정확히 밀봉작용을 하지 못하므로 공기가 여기에서 생긴 틈을 타고 새어나오는 것이다.

이러한 때에는 저압씨트가 손상이 된 경우에는 저압씨트를 갈아 끼우고 오리피스가 손상이 된 경우에는 오리피스를 교체해야 한다.

 

 

숨을 쉴 때 마다 호흡기 2단계로 물이 들어오는 경우

숨을 쉴 때 마다 호흡기 2단계로 물이 들어오는 것은 배수변에 이상이 있거나 2단계 다이아프램에 이상이 있는 경우,

마우스피스(mouth piece)에 이상이 있는 경우로 나눌 수 있다.

배수변은 다이버가 숨을 내쉬면 호흡기 2단계에 있던 물이나 공기는 이곳을 통해서 빠져 나가고 다이버가 숨을 들이 마실 때에는 공기는 2단계 안으로 들어오게 하되 물은 호흡기 안으로 들어오지 못하도록 하는 역할을 하여 수중에서도 다이버가 항상 입에 물이 들어오지 않는 상태에서 편하게 호흡을 할 수 있게 한다.

그러나 배수변에 이물질이 끼거나 배수변이 찢어지면 이로 인해 생긴 틈으로 숨을 들이마실 때 마다 공기와 함께 물이 들어오고 실수로 배수변에 실리콘 구리스를 바르면 실리콘 구리스가 갖는 미끄러운 성질 때문에 배수변은 물이 들어오는 것을 막는 제위치에서 이탈하게 된다.

또한 배수변이 잘 펴져있어야 물이 들어오지 못하도록 막을 수 있지만 끝이 접힌 경우에는 이 틈을 통해서 물이 호흡기 2단계 안으로 들어간다.

또한 배수변에 작은 구멍이 있어도 이 구멍을 통해 물이 호흡기 안으로 들어올 수 있다.

 

배수변에 이물질이 낀 경우에는 이물질을 제거하고 배수변에 이상이 있는 때에는 배수변을 교체해야 하며 실리콘 구리스가 묻어서 문제가 발생될 때에는 실리콘 구리스를 깨끗히 닦아내고 배수변 끝이 펴지지 않아서 문제가 생긴 때에는 끝을 바로 펴야 한다.

한편 2단계의 마우스피스가 찢어지거나 구멍이 나도 이 틈을 타고 물이 호흡기 안으로 들어온다.

이러한 마우스피스는 교환해야 하며 마우스피스가 단단히 조여지지 않아 2단계 안으로 물이 들어온 경우에는 마우스피스를클램프로 단단히 조여야 한다.

 

 

흡기저항이 많을 때

중간압이 너무 낮으면 호흡기로 흡입하기가 힘이 든다.

만일 1단계가 다이아프램식인 경우에는 압력 조절용 나사를 돌려 중간압을 높이고 피스톤식인 경우에는 1단계 스프링의 탄력을 높이기 위해 스프링 밑에 플라스틱 워셔를 끼운다.

만일 너무 많은 워셔를 끼워야 할 때에는 스프링을 교체해야 한다.

호흡기 필터가 이물질로 막힌 경우에도 호흡기로 숨쉬기가 힘이 든다.

이러한 때에는 호흡기 필터를 교환해야 한다.

2단계 레버가 너무 낮게 조정된 경우에도 호흡기로 숨쉬기가 힘이 든다.

이러한 때에는 2단계 레버의 위치를 퍼지버튼 다이아프램의 딱딱한 부분과 밀착되도록 높여야 한다.

2단계의 다이아프램이 낡았을 때에도 호흡기로 숨쉬기가 힘이 드는데 이때에는 다이아프램을 교환해야 한다.

피스톤식 1단계의 경우 호흡기 1단계의 실린더 내벽에 이물질이 끼이면 피스톤이 왕복운동을 할 때에 이런 이물질들과 마찰을 일으켜 숨쉬기가 힘이 들게 된다.

이러한 때에는 호흡기 1단계를 분해 세척한다. 한편 피스톤 O링에 실리콘 구리스가 마른 경우 피스톤이 왕복운동을 할 때 마찰이 심하므로 호흡시 저항이 생긴다.

피스톤 O링에 실리콘 구리스가 말라서 호흡저항이 생긴 경우에는 O링에 실리콘 구리스를 발라야 한다.

호흡기를 오래 사용하면 2단계의 다이아프램이 처음 보다 부드러운 정도가 떨어져 이렇게 딱딱한 다이아프램은 호흡시 흡기저항을 일으킬 수 있다.

이렇게 다이아프램의 유연성이 떨어져서 생긴 흡기 저항은 다이아프램을 교체하여 해결할 수 있다.

 

 

1단계에서 공기가 새는 경우

1단계에서 공기가 새는 것은 피스톤식인 경우 피스톤의 O링이 손상되었을 때이며,

이러한 경우에는 피스톤의 O링을 교체해야 하며,

다이아프램식인 경우에는 다이아프램에 손상이 생겼거나 다이아프램의 위치가 불량한 상태로 결합되었기 때문이며,

다이아프램에 손상이 생긴 때에는 다이아프램을 교체해야 하고,

다이아프램의 위치가 불량한 경우에는 분해한 후 이물질을 제거하여 정상상태로 다시 조립하면 된다.

한편 1단계의 스위블 주위에서 공기가 새어나오면 스위블을 풀고 O링을 교환해야 한다.

 

 

호흡기 필터의 변색

호흡기의 필터는 탱크로부터 나오는 이물질을 걸러서 이물질이 호흡기 1단계 안으로 들어 가지 못하도록 한다.

그러나 이 필터에 이물질이 많이 끼면 이런 이물질들이 탱크로부터 호흡기 1단계로 들어오는 공기의 흐름을 더디게 한다.

한편 이 필터를 보고서 탱크 내부의 상태나 호흡기 내부의 해수 유입 여부를 판단할 수 있다.

즉 필터의 색깔이 적갈색으로 변한 것은 강철 탱크의 녹슨 부스러기가 필터에 걸렸다는 것을 말해주며 이런 이 물질은 1단계로 들어오는 공기의 통로를 막을 뿐만 아니라 1단계에 들어오면 O링을 상하게 할 수 있다.

만일 필터가 검은 색으로 변하면 컴프레서 필터에서 나온 카본 부스러기가 호흡기 필터에 걸렸다는 것을 말해주며 청록색이나 진한 백색으로 변한 것은 해수가 1단계에 유입되었다는 것을 말해준다.

이렇게 해수가 호흡기 내부로 유입되면 호흡기 내부가 부식되어 손상의 원인이 된다.

그러나 필터가 스테인레스 재질일 때는 잘 변색되지 않으므로 주의해서 살펴야 한다.

이렇게 변색된 호흡기 필터를 발견하면 원인을 규명하여 이에 필요한 조치를 취해야 한다. 

 

 

출처: http://www.ddanports.com