레귤레이터의 역학: 피스톤, 다이아프램, 그리고 생존을 위한 정비

수심 120미터. 수온은 섭씨 4도다. 칠흑 같은 어둠이 깔려 있다. 당신의 폐와 대서양의 짓누르는 수압 사이를 가로막고 있는 것은 오직 정밀 가공된 황동 조각과 몇 개의 고무 오링(O-ring)뿐이다.

열대 지방의 레크리에이션 다이버들은 장비를 장난감처럼 다룬다. 그들은 호흡기를 모래바닥에 던져두고, 제대로 살피지도 않고 대충 헹군다. 그리고 공기가 언제나 당연하게 나올 것이라 가정한다.

나는 가정 따위는 하지 않는다. 포화 잠수에서 '가정'은 관 뚜껑을 덮는 장례식으로 가는 첫 번째 단계다.

심해에서, 혹은 노르웨이 피오르드의 차가운 바다에서 살아남으려면 생명 유지 장치의 역학을 이해해야 한다. 기체 압력이 어떻게 단계적으로 낮아지는지, 그리고 수온이 떨어질 때 왜 밸브의 선택이 중요한지 알아야 한다. 그리고 장비를 파괴하지 않고 세척하는 법도 숙지해야 한다.

1단계(First Stage): 야수를 길들이기

당신의 등에 멘 탱크는 약 3000 psi(200 bar) 이상의 압력으로 기체를 머금고 있다. 만약 그 압력을 폐에 직접 주입한다면, 당신의 폐는 젖은 종이봉투처럼 터져버릴 것이다.

1단계는 힘을 담당한다. 탱크 밸브에 결합되어 탱크의 거대한 압력을 '중간압(Intermediate pressure)'으로 줄여준다. 이는 보통 주변 수압보다 135~145 psi 정도 높은 압력이다. 기체를 위한 감압 변압기라고 보면 된다.

이 기계적 마법이 일어나는 방식에는 두 가지 주요 방식이 있다: 피스톤(Piston)과 다이아프램(Diaphragm).

피스톤 방식 레귤레이터

피스톤 방식은 단순하다. 움직이는 부품 수가 적다. 내부의 속이 빈 금속 피스톤이 스프링의 힘에 대항해 앞뒤로 움직이며 공기 흐름을 제어한다.

장점: 막대한 양의 공기를 흘려보낼 수 있다. 수심이 깊고 호흡량이 많을 때, 고급 밸런스드 피스톤 방식은 공기를 거침없이 공급한다.

단점: 표준 설계에서는 물이 메인 스프링실로 유입된다. 카리브해라면 상관없다. 하지만 노르웨이라면? 재앙이다. 피스톤 주변의 물이 얼어붙고 레귤레이터는 열린 채로 고정된다. 프리플로우(Free flow)가 발생한다. 탱크는 몇 초 만에 바닥나고, 바다는 소음과 기포로 가득 찬다. 당신에게 문제가 생겼다는 뜻이다.

다이아프램 방식 레귤레이터

내가 선택하는 방식이다. 유연한 고무 다이아프램이 내부 메커니즘을 외부의 물로부터 분리한다. 핀이 다이아프램의 압력을 밸브 시트로 전달하는 구조다.

장점: 밀폐되어 있다. 얼어붙을 듯 차가운 바닷물이 내부의 움직이는 금속 부품에 절대 닿지 않는다. 결빙에 강하고 부유물이나 오물에도 강하다.

단점: 부품 수가 더 많다. 정비하기가 약간 더 복잡하다. 하지만 생명 유지 장치 내부에 얼음 결정이 생기지 않게 하는 대가치고는 저렴한 편이다.

밸런스드(Balanced) vs. 언밸런스드(Unbalanced)

여기서 물리 법칙이 당신의 지갑을 타격한다.

언밸런스드: 탱크 압력이 밸브를 닫거나 여는 데 힘을 보탠다. 탱크가 비워지며 압력이 떨어지면 호흡 효율도 변한다. 수심이 깊어질수록, 탱크 잔압이 낮아질수록 숨쉬기가 힘들어지며, 이것들은 저렴하다. 렌탈 장비 수준이다. 나는 수영장을 청소할 때도 이런 건 쓰지 않는다.

밸런스드: 탱크 압력이 밸브를 여는 데 필요한 힘에 영향을 주지 않도록 설계되었다. 200 bar일 때나 50 bar일 때나 동일한 공기 공급량을 제공한다. 수심 10미터에서나 100미터에서나 호흡이 똑같이 쉽다. 깊이 다이빙한다면, 반드시 밸런스드 방식을 써라.

실용주의자들을 위한 요약은 다음과 같다:

2단계(Second Stage): 디맨드 밸브(Demand Valve)

기체는 호스를 통해 중간압 상태로 1단계를 떠나 2단계에 도달한다. 이것이 당신의 입에 물려 있는 부분이다.

2단계는 140 psi의 압력을 주변압으로 낮춘다. 이것은 '디맨드 밸브'다. 당신이 숨을 들이쉴 때만 기체를 공급한다.

내부에는 레버가 있다. 당신이 흡입하면 케이스 내부의 압력이 떨어진다. 외부 수압에 의해 다이아프램(1단계와는 다른 것)이 안으로 밀려 들어온다. 이것이 레버를 건드리고, 레버가 밸브를 열면 공기가 나온다.

내뱉을 때는 다이아프램을 밀어내고, 레버가 닫히며, 배기 밸브가 열려 기포를 배출한다.

단순하다. 하지만 조절이 잘못되면 숨을 들이쉴 때마다 싸워야 한다. 이것이 '호흡 저항(Work of breathing)'이다. 높은 호흡 저항은 이산화탄소(CO2) 축적을 유발하고, 패닉을 일으키며, 결국 죽음에 이르게 한다.

정비: 바보같이 굴지 마라

나는 다이빙을 마치고 더스트 캡(Dust cap)도 씌우지 않은 채 호흡기를 세척 탱크에 던져두고 가버리는 다이버들을 봐왔다.

내가 그들의 감독관이었다면, 즉시 해고했을 것이다.

1단계에서 가장 중요한 부품은 **소결 필터(Sintered filter)**다. 입구에 있는 작은 금속 망이다. 탱크로부터 온 녹이나 먼지가 섬세한 고압 시트로 들어가는 것을 막는다.

만약 1단계 입구에 물이 들어가게 방치한다면, 당신은 고압 시스템에 침수를 일으키는 것이다. 물은 스프링을 부식시키고, 윤활제를 변질시키며, 압력 게이지를 망가뜨릴 것이다.

세척 프로토콜

1. 더스트 캡 고정: 물이 호흡기에 닿기 전, 더스트 캡은 반드시 1단계 입구에 씌워져 있어야 한다. 캡은 말라 있어야 하고 단단히 조여져야 한다. 만약 DIN 밸브(관광객이나 쓰는 요크 밸브 대신 반드시 써야 할 방식)를 사용한다면 나사산 캡이 밀봉되었는지 확인하라.
2. 고압 세척 금지: 호스로 1단계에 물을 쏘지 마라. 수압으로 인해 씰 사이로 물이 들어갈 수 있다. 부드러운 흐름으로만 헹궈라.
3. 퍼지 버튼을 누르지 마라: 호흡기가 물에 잠겨 있고 압력이 가해지지 않은 상태에서 2단계의 퍼지 버튼을 절대 누르지 마라. 이는 밸브를 열어 물이 호스를 타고 1단계 내부로 들어가게 만든다. 세척 탱크에서 이런 짓을 하는 사람들을 매번 본다. 그들은 자기 장비를 스스로 침수시키고 있는 것이다.
4. 침수 세척: 소금 결정은 콘크리트처럼 딱딱하게 굳는다. 잠깐 담그는 걸로는 부족하다. 민물에 한 시간 동안 담가 소금이 녹아 나오게 하라.
5. 건조: 걸어서 말려라. 직사광선은 피해라. 자외선은 고무 호스를 파괴한다.

장비가 죽어간다는 신호

기계적 결함은 갑자기 일어나지 않는다. 기계는 경고를 보낸다. 당신은 듣기만 하면 된다.

1. 쉿 하는 소리 (누설)

탱크에 압력을 가했을 때 1단계에서 쉿 하는 소리가 들린다면, 오링이 파손되었거나 고압 시트가 손상된 것이다. 다이빙하지 마라. 수중에서 그 시트가 완전히 망가지면 중간압이 급상승한다. 2단계는 이를 버티지 못하고 폭발적인 프리플로우를 일으킬 것이다.

2. 중간압 상승(IP Creep)

가끔 게이지 바늘이 움찔거리거나 2단계에서 몇 초마다 작은 기포가 샌다. 이것이 'IP Creep'이다. 내부의 고압 시트가 완벽하게 밀봉되지 않는 상태다. 압력이 탱크 쪽에서 호스 쪽으로 새고 있는 것이다. 결국 2단계를 강제로 열어버릴 것이므로 전문가의 정비가 필요하다.

3. 호흡 저항 증가

공기를 마시는 데 힘이 든다면 무언가 잘못된 것이다. 필터가 막혔거나, 레버 높이가 너무 낮거나, 윤활제가 말랐을 수 있다. 힘겨운 호흡은 스트레스를 유발하고, 스트레스는 사람을 죽인다.

차가운 교훈

북해에서의 작업이 기억난다. 겨울이었다. 우리는 파이프라인 플랜지 작업을 하고 있었다. 나는 2년 동안 정비하지 않은 보조 호흡기를 사용하고 있었다. 그냥 보조용이니 괜찮을 거라 생각했다.

기체 교체 중에 그 호흡기로 전환했다. 물은 결빙 온도에 가까웠다. 숨을 들이쉬는 순간, 밀폐되지 않은 피스톤이 얼어붙었다. 열 충격이 너무 컸던 것이다. 레귤레이터는 열린 채 고정되었다.

마치 누군가 내 목구멍에 소방 호스를 밀어 넣은 것 같았다. 기체가 엄청난 힘으로 쏟아져 나와 내 볼이 파르르 떨릴 정도였다. 폐 손상을 입지 않고 숨을 쉬기 위해 실린더 밸브를 직접 조절하며 간신히 버텼다. 다이빙을 중단했고, 일당을 날렸으며, 아마추어처럼 보였다.

그 이후로 나는 모든 것을 점검한다. 다이빙 횟수와 상관없이 매년 장비를 정비한다.

금속은 부식되고, 고무는 삭으며, 소금은 모든 것을 파괴한다.

당신의 레귤레이터는 당신이 이 적대적인 수중 세계를 방문할 수 있게 해주는 유일한 장치다. 존중을 담아 다뤄라. 제대로 헹구고, 자주 정비하라.

그러기 싫다면 그냥 배 위에나 있어라. 거기가 훨씬 따뜻하니까.