호흡기 2단계에 있는 2개의 장치 - ‘유량 조절 장치(벤츄리 레버)’와 ‘호흡 노력 조절 장치(개방 조절 놉)’

2017-02-21 13:59:50
관리자
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호흡기 2단계에 있는 2개의 장치
‘유량 조절 장치(벤츄리 레버)’와 ‘호흡 노력 조절 장치(개방 조절 놉)’

다이버들에게 가장 중요한 호흡기. 다이버가 조작할 수 있는 2개의 장치를 알아야 한다

호흡기 2단계에는 보통 레버(lever)와 놉(knob)이 달려있다. 지렛대로 번역되기도 하는 레버는 앞과 뒤로 당기며 조절을 할 수 있게 해주는 것이고, 손잡이로 번역되는 놉(knob)은 앞 뒤로 돌려서 미세한 조절이 가능한 장치이다. 물론 옥토퍼스로 사용되는 저가형 2단계에는 레버만 있고, 놉은 없는 경우도 있다. 호흡기 2단계에 있는 이 2가지 장치의 용도를 잘 모르는 다이버들이 있는 듯하여 정리를 하였다.

유량 조절 장치 - 벤츄리 레버(Venturi lever)

모델 마다 방식과 디자인이 다른 것이 설치되어있다.

이 장치는 말 그대로 벤츄리 기능을 조절 하는 역할을 하는 레버이다. 이를 이해하기 위해서는 먼저 벤츄리 기능(Venturi Fuction)을 이해해야 할 듯하다.

다이버가 호흡할 때 호흡기 2단계에서 마우스피스로 공기가 흘러가는 방식은 2 가지가 있다. 하나는 무질서한 흐름으로 난기류(turbulent flow)라고 하며, 하나는 순조로운 흐름으로 층류(laminar flow)이다. 보통 난기류는 2단계 내부의 벽에 부딪히면서 속도가 느려지는 반면 층류는 공기가 아무 막힘 없이 다이버에게 직접 흘러가기 때문에 속도가 다소 빨라진다.

벤츄리 기능을 켜면(레버를 + 또는 dive로 세팅) 공기가 직접 마우스피스로 흘러가서 속도가 빨라지고, 끄면(레버를 – 또는 predive로 세팅) 공기가 난기류를 형성하여 속도가 느려지게 된다.

왜 벤츄리인가?

Venturi effect

이탈리아 물리학자 벤츄리(Giovanni Battista Venturi)의 이름이 붙은 벤츄리 효과는 관이 좁아졌을 때 그 속에 흐르는 유체의 압력이 감소한다는 것이고, 이를 수학적으로 증명한 것이 베르누이(Bernoulli)의 원리이다. 구경이 넓은 관을 흐르던 유체가 관이 좁아지는 구간을 만나면 흐름이 빨라지게 되는데 이때 흐름이 빨라질수록 관의 내부 압력이 낮아진다고 한다. 2단계 내부에 구조적으로 이를 조절할 수 있는 장치를 만들었기에 벤츄리 기능이라고 하는 것이다.

물리학이니 수학이니 이해하기 어려울 수도 있지만 잠깐만 생각해보자. 다이버가 호흡을 강하게 할수록 공기의 흐름은 빨라진다(조류와 싸우거나, 버디를 쫓아갈 때, 고래상어가 지나가는데 카메라가 없을 때 등등). 속도가 빨라지면 압력이 낮아진다는 베르누이의 원리에 따라 호흡기 2단계의 압력이 낮아지게 되고 이는 다시 2단계의 다이아프램을 안으로 당기게 될 것이다. 그렇게 되면 구멍이 더 많이 열려서 공기가 더 빠르게 많이 다이버에게 공급된다. 결론은 벤츄리 레버를 + 또는 dive로 세팅했을 때 선택되는, 이렇게 마찰 없이 빠르게 움직이는 공기의 흐름이 다이버에게 공기가 계속 흘러 가도록 유지하는데 필요한 일의 양을 줄인다는 것이다.

스쿠버프로의 유량 조절 장치 V.I.V.A. Vane

그렇다면 –와 pre dive 세팅은 왜 만들었을까? 보트에서 물로 뛰어들거나, 수면에서 2단계를 퍼지버튼이 눌렸을 때 계속해서 많은 양의 공기가 쏟아지는 프리 플로우가 발생하는 경우가 있다. 이것은 벤츄리가 자신의 역할을 심하게 잘 하고 있다는 뜻이다. 따라서 레버를 반대쪽으로 밀면 난기류를 발생시켜서 공기의 흐름이 느려지고, 압력이 높아져서 수면에서 프리 플로우가 일어나지 않게 해줄 것이다. 다이빙을 시작할 때 레버를 + 또는 dive로 당기면 벤츄리 기능의 장점을 모두 이용할 수 있게 될 것이다.

호흡 노력 조절 장치 – 개방 노력 조절놉
왼쪽 최대장력(노력이 더 들어감), 오른쪽 최소장력(노력이 덜 들어감)

호흡기의 2단계에서 공기 흐름을 시작하게 만드는데 드는 일의 양을 개방노력(opening effort)이라고 한다. 호흡기 2단계에는 일반적으로 사용자가 이 개방노력을 조절할 수 있게 놉이 있지만 이 것이 없는 경우에는 재조업체에서 출고시나 A/S를 담당한 전문 기술자가 이를 설정해준다. 하지만 시간이 흐르면 이 설정이 변하면서 호흡이 힘들 정도가 되거나 호흡기에서 공기를 밀어내 다이버가 저절로 호흡하게 되는 경우도 있다.

조절놉이 붙어있는 호흡기라면 개방노력을 다이버가 스스로 더 조절할 수 있다. 출고 상태에 맞춰진 대로 호흡하는 것이 불편하다면 놉을 돌려 개방노력을 줄여주거나 높여서 호흡기의 전반적인 호흡성능을 조절할 수 있는 것이다.

놉을 돌리는 것은 공기구멍을 막고 있는 장치에 힘을 가하는 스프링의 장력을 조절하는 것이다. 간단하게 말하자면 스프링이 더 압축될 수록 밸브를 열어 공기가 흐르도록 하는데 필요한 노력이 더 들어간다는 뜻이다.

놉을 완전 개방하면 프리플로우가 발생하는 모델도 있다.

놉을 완전 개방하면 프리플로우가 발생하는 모델

어떤 때 필요한가?

이 호흡기 2단계의 조절놉을 최대로 닫으면, 스프링을 압축하여 숨쉬기에 힘이 들 정도로 호흡기가 뻑뻑해질 것이다. 이는 누구에게도 편하지 않다. 조절놉은 스쿠터를 타고 다이빙을 하거나, 조류를 거슬러 유영할 때 물의 압력이 퍼지 버튼을 눌러 공기가 과하게 흘러나오는 경우에 도움이 된다. 놉을 오른쪽(시계방향)으로 돌려서 스프링을 압축하면 프리플로우가 멈출 것이다. 호흡기들 중에는 놉을 완전히 개방했을 때(스프링이 거의 압축되지 않았을 때) 약간의 프리 플로우가 일어나도록 디자인되어 있는 것들도 있다. 이때는 완전히 개방한 다음에 1/4바퀴 정도 다시 잠그면 된다.