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아보리스트를 위한 실전 리깅 기술과 과학-Ⅱ

수목관리보호소 김병모 | 기사입력 2021/05/20 [10:00]

아보리스트를 위한 실전 리깅 기술과 과학-Ⅱ

수목관리보호소 김병모 | 입력 : 2021/05/20 [10:00]

<지난 호에서 이어지는 내용입니다.>

 

우린 생명줄인 로프와 등반에 필요한 장비를 정확하게 이해할 필요가 있다. 주어진 상황에 대한 올바른 장비 선택은 작업을 보다 생산적으로 만들고 무엇보다도 안전하게 작업할 수 있게 한다. 그리고 우리가 사용하는 장비는 모두 과학적 원리를 제공한다. 강한 하중과 마모 또는 화학적 저항에 초점이 맞춰진 산업현장 장비는 아보리스트 장비가 요구하는 조건을 충족하지 못한다. 

 

설계와 장비의 한계(Design and Limitations of Equipment) 

사용되는 장비 각각의 한계와 설계를 이해하는 건 안전하고 효율적인 리깅 시스템을 설치할 수 있는 필수요소다. 시스템을 구성하는 작업자는 장비의 스펙을 정확하게 인지하고 사용하는 게 중요하다. 또 시스템의 다른 구성요소와 함께 어떻게 결합해 사용할지, 만약 사용한다면 어떤 한계를 갖는지 이해하는 것도 중요하다.

 

나무 위 작업자들은 매우 빈번하게 큰 나뭇가지를 제거하는 리깅 작업에 있어 발생하는 힘과 하중을 충분히 생각하지 않는다. 리깅 시스템에서 도르래와 슬링, 그리고 리깅 로프의 연결 실패는 작업 전반에 치명적인 영향을 미치게 된다.

 

이 실패로 인해 재산상 손해나 부상, 심지어 사망에 이르기도 한다. 아보리스트가 활동하는 모든 작업을 살펴봐도 ‘리깅’ 만큼 위험하거나 위험을 항상 내포한 작업은 거의 없다. 그래서 전문적인 지식과 경험을 필수로 갖춰야 한다.

 

1. 로프(Rope)

아마도 로프는 아보리스트의 가장 중요한 장비로 여겨질 거다. 이는 모든 리깅 시스템의 핵심 요소다. 작업 환경에 따라 다른 시스템을 구성하더라도 결국 로프를 사용하기 위한 설계다. 로프의 특성(강도, 신축성, 내구성 등)은 로프를 구성하는 섬유와 직조 기술의 결과다.

 

2. 재료(Materials)

1) 나일론(Nylon)

나일론은 그 자체로 고강도, 고탄력을 가져 에너지를 잘 흡수하지만 젖었을 때 강도가 감소한다. 보통의 융해점을 갖고 있기도 하다.

 

2) 폴리에스터(Polyester)

폴리에스터는 나일론보다 약간 높은 용융점, 적은 신축성을 지닌다. 나일론과 비슷한 강도를 가지며 젖었을 때 강도의 손실은 없다. 오늘날 폴리에스터의 개발과 활용으로 상업적인 용도의 클라이밍과 리깅 라인이 만들어진다. 이는 아보리스트를 위한 가장 성공한 재료라 할 수 있다.

 

3) 다른 섬유 소재

최근 케블러(Kevlar), 테크노라(Technora), 스펙트라(Spectra)와 같은 신형 섬유는 매우 높은 강도와 매우 낮은 신축성 그리고 높은 열 저항성을 갖는다. 하지만 폴리에스터나 나일론과 같은 소재가 약해지는 온도에서 섬유 손상을 막을 순 없다. 또 강력한 하중에서의 저항이 증명되지 않았다. 하지만 다른 섬유와 결합해 만든 로프의 가능성은 기대할 만하다.

 

4) 구조(구성)(Construction)

로프를 구성하는 섬유재료는 로프의 성능을 지배한다. 그 외엔 로프를 만드는 직조 방식에 의해 결정된다. 섬유는 로프의 가장 작은 구성요소다. 단일 가닥의 섬유들을 함께 꼬아 실(Yarn)을 만들고 모인 실을 가닥(Strand)으로 꼬아야 한다. 그 가닥들(Strands)이 꼬이거나 가닥들을 땋으면 우리가 사용하는 로프의 모양이 나온다.

 

가닥들이 로프의 축으로 움직일 때 만들어지는 꼬임의 ‘양’과 ‘각도’로 인해 로프의 강도와 신축성을 결정한다. 일반적으로 비슷한 섬유의 동일한 양으로 만들어지는 세 가닥 로프는 같은 재료로 꼬아서 만든 ‘로프(Braided)’보다 높은 신축성과 적은 ‘강도’를 갖는다.

 

3. 형태(Types)

1) 세 가닥(3-strand)

▲ [그림 1] 세 가닥 로프

 

세 가닥 로프의 특징은 낮은 강도를 지니지만 높은 신축성을 갖는다. 무엇보다도 다른 로프의 형태보다 저렴하다. 이 로프는 등반이나 리깅에서 나무의 가지(Natural Crotch)를 통해 사용하기에 적합하다. 또 장비로 새로운 앵커 포인트(False Crotch)를 만들어 사용할 수 있다.

 

세 가닥 로프는 가닥을 꼬아 이을 수 있지만 부피가 상당히 크다. 가장 큰 단점으로는 라인을 사용할 때 발생하는 뒤틀림이나 늘어져 꼬이는 현상이다. 이는 ‘호클링(Hockling)’이라 불린다. 로프를 사용하면서 이런 ‘호클(Hockles)’이 모여 있다면 로프를 상당히 약하게 만들거나 이음부를 느슨하게 만들게 된다.

 

▲ [그림 2] 내ㆍ외피 구분 없는 열두 가닥 로프

▲ [그림 3] 내ㆍ외피로 구분한 열두 가닥 로프

 

열두 가닥 로프는 보통 등반이나 리깅 작업에 사용된다. 이는 아보리스트 블록 또는 도르래에 사용되거나 나무가 가진 수형을 이용해 리깅하는 작업인 내추럴 클로치 리깅(Natural crotch rigging)에서 사용된다. 하지만 세 가닥 로프가 가진 내구성보다 약해 잘 견디진 못할 거다. 또 한 가닥씩 쉽게 꼬아 이을 수 없다. 이런 특성으로 로프 끝에 ‘아이스플라이스(Eyesplice)’를 만드는 걸 방해한다.

 

3) 열여섯 가닥(16-strand)

열여섯 가닥으로 만든 로프는 강도와 내마모성을 위해 비교적 큰 덮음 가닥을 갖는다. 그리고 하중을 받았을 때 로프 원형과 견고함을 유지하기 위해 ‘패러렐 코어(Parallel core)’를 갖는다. 이런 구조에서 코어는 약간의 하중을 운반하게 된다. 열두 가닥 로프와 동일하게 내추럴 클로치나 펄스 클로치 그리고 리깅 운용에 적합하다.

 

4) 더블 브레이드(Double Braid)

▲ [그림 4] 더블 브레이드 로프


더블 브레이드 형태는 로프 안에 로프가 있는 구조다. 코어 로프와 커버 로프가 균형을 이룬다. 이는 하중을 받았을 때 안쪽과 바깥쪽이 하중을 나눠 갖는다.

 

이런 특징 때문에 내추럴 클로치 리깅엔 권장하지 않는다. 나무에 의한 표면 저항 때문에 로프 중심과 표면 가닥들이 받는 하중에 불균형을 초래해서다. 더블 브레이드는 매우 강한 인장강도를 갖는 신축성이 낮은 로프다. 하지만 저항에 의한 불균형을 막기 위해선 도르래와 볼라드(Bollard)에서만 사용해야 한다.

5) 할로우 브레이드(Hollow Braid)

▲ [그림 5] 할로우 브레이드 로프

 

할로우 브레이드는 로프의 코어가 없이 꼰 로프다. 가닥 수와 직경은 로프 직경과 비교해 스플라이스가 가능한지 아닌지를 결정하게 된다. 이런 특징으로 내마모성과 로프의 원형 유지를 결정한다. 할로우 브레이드 로프는 리깅 작업에 특화돼 여러 가지 로프 ‘도구’를 창조하는 데 사용됐다.

 

6) 케른망틀(Kernmantle)

▲ [그림 6] 코브라 케이블링 로프(할로우 브레이드)

 

문자 그대로의 의미는 ‘중심과 표면’이다. 케른망틀 로프는 레크리에이션 암벽등반에 채택됐다. 마모로부터 로드 베어링 코어(The load-bearing core)를 보호하기 위해 매우 단단하게 꼬인 표면을 갖고 있다.

 

사용되는 섬유에 따라 로프의 강도가 결정된다. 도르래 시스템(Mechanical advantage)을 이용하거나 정적 리깅(Static rigging)에 신축성이 낮은 로프가 사용된다. 요즘 많은 아보리스트들이 사용하는 ‘코브라 케이블링 시스템’을 구성하는 방식과 원리가 같다.

 

7) 로프의 과학(Science of Rope)

로프를 구성하는 섬유와 제작하는 구조에 따라 사용하는 ‘용도’가 달라짐을 알 수 있었다. 하지만 그 내면엔 과학적 사실이 숨어있다. 먼저 로프는 압축력을 견디지 못한다. 그래서 로프에 굽은 부분이 있다면 이 부분이 로프의 내구성을 약하게 만든다.

 

로프가 구부러졌을 때 굽은 부분의 외부는 장력을 받고 로프의 안쪽은 압력을 받는다. 로프의 하중은 굽은 부분의 외부에 있는 섬유에 의해 전달된다. 즉 이 작은 영역에서 하중을 운반한다. 그러므로 용도 구분 없이 로프를 사용해선 안 된다.

 

생각의 전환을 하자면 로프의 굽은 부분은 사용자에게 좋은 지표가 될 수 있다. 로프 제조 업자는 이를 밴드 레이쇼(Band ratio)라는 개념을 만들어 로프의 직경을 굽은 부분의 지경으로 나눠 수치화했다. 이 숫자가 작아지면 작아질수록 로프는 점점 약해진다.

 

제조업체들은 고정 또는 회전하는 도르래에 대한 최소 밴드 레이쇼(굽힘 비율)에 대한 권장 사항을 갖고 있다. 가능하다면 높은 휨 강도를 가진 매듭과 스플라이스는 고하중 상황에서 권장된다. 

 

디자인 요소와 파손주기(Design Factor and Cycles to Failure)

1. 인장강도(Tnesile Strength)

제조업체에 의해 보고된 인장강도는 정하중 아래서 실험된 파괴 강도다. 새 로프나 미사용 로프 또는 하드웨어의 부품을 실험한다. 우리가 사용하는 모든 로프는 먼지, 마모, 매듭, 그리고 하중에 의해 강도가 감소한다.

 

2. 파손 주기(Cycles to Failure)

한 사이클(Cycle)은 리깅 작업에서 물체를 한 번 들어 올리거나 내리는 걸 의미한다. 각 사이클은 로프의 영구적 손상을 만든다. 결국 로프는 끊어질 거다. 더 큰 하중이 발생하면 로프의 파손 주기 또한 빠르게 감소하게 된다.

 

3. 설계 인자(Design Factor)

설계 인자(DF)는 안전 계수(Safety Factor)라고 불리기도 한다. 이는 로프 또는 장비 부품에 대한 ‘최대 작업 하중’을 결정한다. 설계자는 구체적 설계 권장 사항에 따라 사용되는 장비에 대한 설계 인자를 권장한다. 리깅 작업을 위해선 강한 하중, 높은 마모, 그리고 오염상태 등 최소 열 가지 이상의 설계 인자가 권장된다.

 

4. 작업 하중 한계(Working Load Limit)

작업 하중의 한계(WLL)는 안전 작업 하중(Safe Working Load)이라고 불리기도 한다. 이 수치는 설계 인자에 의해 결정된 파괴 강도다. 만약 로프가 견딜 수 있는 하중이 로프의 인장강도와 같다면 이론적으로 그 로프는 첫 사용에서 파손된다. 단 한 번의 사이클에 파손되는 거다.

 

따라서 로프의 수명을 높이기 위해선 인장 강도의 백분율로 된 ‘안전 작업 하중(SWL)’을 인지하고 이보다 작은 하중을 계산해 로프를 사용해야 한다.

 

적절한 직경의 로프를 선택할 때 ‘설계 인자(DF), 작업 하중 한계(WLL) 그리고 강도’에 대한 정보를 활용하는 두 가지 방법이 있다. 다른 장비도 마찬가지로 만약 누군가 당신에게 새 로프를 선물한다면 설계 인자가 10인 걸 선택해야 한다. 또 작업 하중이 설계 인자로 나눈 강도보다 적은 지에 관해 확인하라.

 

다른 경우는 만약 작업 하중이 얼마가 될지 알고 있다면 설계 인자가 곱해진 작업 하중보다 더 높은 강도율을 가진 로프를 선택하라. 적어도 설계 인자가 아보리스트 산업현장에 사용하기 적합한지 확실하지 않다면 당신은 제조업체로부터 제공된 작업 하중 한계를 받아들여선 안 된다.

 

5. 로프 검사와 파기(Rope Inspection and Retirement)

로프는 언제나 사용 전에 검사해야 한다. 체크 포인트는 아래와 같다.

 

✓ 닳아지거나 약해진 가닥과 파손된 원사

✓ 녹거나 과열된 징후

✓ 과도한 마모의 징후

✓ 조밀해지거나 부풀어 오른 부분

✓ 딱딱한 점들

 

▲ [그림 7] 로프의 파손 확인


노후, 손상 또는 과도한 마모의 징후를 보이는 로프 사용은 피하라. 오랜 작업에 의해 마모된 로프는 파기하라. 불행히도 마모의 흔적이 모두 보이는 건 아니다.

 

특히 높은 하중에 노출됐거나 동하중 하에서 연속된 사용은 잔여 강도를 감소시킨다. 따라서 우린 로프를 언제, 어떤 용도로 사용했는지를 기록한다. 만약 로프에 대해 의심이 든다면 그 로프는 파기하라. 

 

수목보호관리연구소_ 김병모 : menomonic@hanmail.net

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2021년 5월 호에서도 만나볼 수 있습니다.>

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