산소절단기 사용방법, 절단·히팅·예열토치 구조와 안전사용법

조선소에서 산소절단기 사용방법을 익힐 때 가장 먼저 알아야 할 것은 불을 붙이는 순서가 아니라 토치의 구조와 용도입니다. 절단토치, 집중가열토치와 예열토치는 비슷한 모양으로 보여도 가스 공급방식과 화염의 목적이 다릅니다.

절단토치로 용접부를 예열하거나 집중가열토치를 넓은 면적의 드라이아웃에 사용하는 등 용도에 맞지 않게 사용하면 작업은 빨라 보일 수 있습니다. 그러나 국부과열, 모재 손상, 역화, 화재와 가스누출 위험이 커질 수 있으므로 작업 전 토치의 구조부터 정확히 구분해야 합니다.

조선소 토치 3종은 화염을 만드는 목적부터 다릅니다

절단토치(Cutting Torch)는 예열불꽃으로 강재를 점화온도까지 가열한 뒤 고압산소를 공급해 산화된 금속을 불어내며 절단합니다.

집중가열토치(Heating Torch)는 산소와 연료가스를 혼합해 좁고 강한 화염을 만들며 곡직, 선상가열과 특정 부위의 가열에 사용합니다.

공기혼합식 예열토치(Preheating Torch)는 첨부 사진과 같은 형식에서 LPG와 주변 공기를 혼합해 넓은 화염을 만듭니다. 별도의 고압 산소호스와 절단산소 분사계통이 없어 넓은 범위를 이동 가열하는 데 적합합니다.

1. 절단토치는 고압산소 조절밸브형입니다

첨부된 절단토치는 일반적인 손잡이 레버형이 아니라 상부의 원형 고압산소 조절밸브로 절단산소를 제어하는 구조입니다. 절단산소 레버나 방아쇠가 없는 형식입니다.

주요 구성은 화구인 절단팁, 고압산소 공급관, 혼합가스 공급관, 고압산소 조절밸브, 저압 산소인 불꽃 조절밸브, 연료가스 조절밸브, 산소 연결구와 연료가스 연결구입니다.

2. 절단토치의 두 공급관은 역할이 다릅니다

고압산소 공급관은 절단에 필요한 고압산소를 절단팁 중앙으로 공급합니다. 강재가 충분히 예열된 뒤 고압산소 조절밸브를 열면 중앙에서 절단산소가 분사됩니다.

혼합가스 공급관은 산소와 연료가스가 혼합된 가스를 절단팁의 예열구멍으로 보냅니다. 이 불꽃으로 절단 시작점을 먼저 가열합니다.

두 공급관의 기능이 다르기 때문에 배관이 찌그러지거나 연결부가 손상된 토치를 임의로 수리해 사용해서는 안 됩니다.

3. 고압산소 조절밸브는 절단할 때만 사용합니다

고압산소 조절밸브는 강재 표면이 절단 가능한 상태로 충분히 예열된 뒤 열어야 합니다. 예열이 부족한 상태에서 고압산소를 공급하면 절단이 끊기거나 절단면에 드로스와 불규칙한 홈이 발생할 수 있습니다.

철판을 말리거나 용접부를 데우는 목적으로 고압산소 조절밸브를 열면 안 됩니다. 가열된 모재에 고압산소가 닿으면 표면이 산화되면서 파이거나 노치와 같은 홈이 생길 수 있습니다.

4. 세 개의 조절밸브를 구분합니다

고압산소 조절밸브는 절단산소의 공급을 제어합니다. 토치 몸체 상부에 설치된 원형 손잡이 형태입니다.

저압 산소 조절밸브는 예열불꽃을 만드는 산소량을 조절합니다. 현장에서는 불꽃 조절밸브로 부르기도 합니다.

연료가스 조절밸브는 에틸렌, LPG 등 사용하는 연료가스의 공급량을 조절합니다. 밸브 위치와 조작순서는 토치 형식에 따라 달라질 수 있으므로 해당 장비의 제조사 설명서를 확인해야 합니다.

5. 집중가열토치는 절단토치가 아닙니다

집중가열토치는 산소·연료가스 연결구, 두 개의 조절밸브, 혼합부, 긴 목관과 가열팁으로 구성됩니다. 산소와 연료가스를 혼합한 화염 자체로 열을 전달합니다.

집중가열토치에는 절단토치와 같은 고압 절단산소 조절밸브와 중앙 절단산소 분사계통이 없습니다. 따라서 철판을 절단하는 장비가 아니라 좁은 부위를 강하게 가열하는 장비입니다.

화염이 좁고 열량이 크기 때문에 한 위치에 오래 머물면 작은 부위만 급격하게 가열될 수 있습니다. 철판이 붉어질 때까지 한 점에 화염을 고정해서는 안 됩니다.

6. 공기혼합식 LPG 예열토치는 산소호스가 없습니다

첨부된 공기혼합식 LPG 예열토치는 LPG 연결구, 손잡이 조절밸브 또는 점화레버, 인젝터·혼합관, 연장관과 넓은 버너헤드로 구성됩니다.

별도의 산소용기와 산소호스를 연결하지 않고 주변 공기 속 산소와 LPG를 혼합해 연소합니다. 고압 절단산소를 분사하지 않기 때문에 절단산소 오조작으로 모재 표면이 파이는 위험을 줄일 수 있습니다.

넓은 버너헤드는 용접선 양쪽을 이동하며 가열하기 좋습니다. 겨울철 서리와 결로를 제거하는 드라이아웃이나 WPS에서 요구하는 넓은 범위의 예열에 활용할 수 있습니다.

모든 예열토치가 산소를 사용하지 않는 것은 아닙니다

예열은 작업목적이고 토치는 열원입니다. 산소·연료가스를 사용하는 다구 가열토치도 예열에 사용될 수 있으므로 “예열토치는 모두 산소를 사용하지 않는다”라고 일반화하면 안 됩니다.

이 글에서 설명하는 예열토치는 첨부 사진과 같은 공기혼합식 LPG 토치입니다. 이 형식은 별도의 고압산소를 공급하지 않으며 절단산소 분사계통도 없습니다.

7. 가스를 연결하기 전에 장비 상태를 확인합니다

토치 몸체와 밸브의 변형, 팁 막힘, 나사산 손상, 공급관의 찌그러짐, 호스의 균열·눌림·열손상과 조정기의 상태를 확인합니다.

산소호스와 연료가스호스를 서로 바꾸어 연결하거나 규격이 맞지 않는 연결구를 억지로 체결해서는 안 됩니다.

산소 계통에는 기름이 묻은 장갑, 그리스와 오염된 공구를 사용하지 않습니다. 산소와 기름이 접촉하면 급격한 연소와 화재 위험이 커질 수 있습니다.

8. 역류방지밸브와 역화방지기를 혼동하지 않습니다

역류방지밸브는 가스가 반대방향으로 흐르는 것을 막는 장치입니다. 역화방지기는 화염이 토치에서 호스와 공급계통으로 진행하는 것을 차단하도록 설계된 장치입니다.

두 장치의 기능은 같지 않습니다. 산소와 연료가스 계통에는 장비 제조사가 지정한 위치와 규격의 승인된 안전장치를 사용해야 합니다.

역화방지기가 설치되어 있어도 영구적으로 정상이라고 판단하면 안 됩니다. 손상, 오염, 역화 발생이력과 교체주기를 제조사 기준에 따라 관리합니다.

9. 누출검사는 불꽃이 아닌 검지액으로 합니다

가스를 공급한 뒤 토치, 조정기, 역화방지기, 연결구와 호스에서 누출이 없는지 승인된 누출검지액이나 정해진 방법으로 확인합니다.

라이터, 성냥과 토치불꽃으로 누출부를 찾으면 안 됩니다. 기포가 생기거나 가스 냄새, 압력저하와 비정상적인 소리가 확인되면 밸브를 닫고 환기한 뒤 불량부품을 교체합니다.

손상된 호스를 테이프로 감거나 연결부를 임의로 개조해 계속 사용하는 행동은 위험합니다.

10. 점화는 환기된 곳에서 제조사 순서대로 합니다

산소·연료가스 장비는 점화 전 산소호스와 연료가스호스를 각각 따로 퍼지해 호스 내부에 혼합가스가 남지 않게 합니다.

퍼지는 화염과 점화원이 없고 환기가 확보된 안전한 방향으로 실시합니다. 점화에는 전용 점화기를 사용하고 라이터나 성냥을 사용하지 않습니다.

밸브를 여는 순서, 개방량과 화염조정 순서는 가스 종류와 토치 구조에 따라 달라질 수 있습니다. 작업자는 해당 토치와 조정기의 제조사 설명서를 따라야 합니다.

11. 절단팁은 강재 두께와 가스에 맞게 선택합니다

절단팁의 크기와 형식은 강재 두께, 절단속도와 사용하는 연료가스에 맞춰 선택합니다. 규격이 맞지 않는 팁을 사용하면 예열시간이 길어지고 절단면 품질이 불안정해질 수 있습니다.

막힌 팁 구멍을 못, 철사와 임의의 드릴로 넓히면 분사구 형상이 변할 수 있습니다. 전용 팁 클리너를 사용하고, 변형이나 손상이 심한 팁은 교체합니다.

12. 화염의 앞면보다 반대편을 먼저 확인합니다

철판 반대편, 보강재 사이와 아래층에 페인트, 보온재, 케이블, 기름걸레와 작업자가 있는지 확인합니다.

절단불꽃과 용융물은 작업자가 보는 면을 넘어 반대편과 아래쪽으로 떨어질 수 있습니다. 표면에서 불꽃이 보이지 않더라도 뒷면의 도료와 보온재가 열을 받아 발화할 수 있습니다.

필요한 장소에는 화재감시자를 배치하고 소화설비를 준비합니다. 인접구역에서 도장, 세척과 가연성물질을 사용하는 작업이 진행 중인지도 확인해야 합니다.

‘퍽’ 소리와 휘파람 소리는 정상이 아닙니다

팁에서 순간적으로 불꽃이 꺼지는 소리, 토치 내부에서 불꽃이 계속 타는 소리, 날카로운 휘파람 소리와 혼합부의 급격한 과열이 발생하면 즉시 작업을 중지합니다.

안전한 위치에서 해당 장비의 비상정지 순서에 따라 토치 조절밸브와 공급원의 메인밸브를 차단합니다.

장비가 식은 뒤 팁 막힘, 가스압력 불균형, 밸브·공급관·호스 손상과 역화방지기 상태를 점검하기 전에는 다시 점화하지 않습니다.

13. 밀폐·협소구역에서는 가스 상태를 계속 확인합니다

탱크와 블록 내부에서는 작업 전 분위기를 측정하고 강제환기를 유지합니다. 작업 중에도 토치와 호스의 누출로 산소농도와 가연성가스 조건이 바뀔 수 있습니다.

산소가 누출되면 의류, 장갑과 주변 가연물이 평소보다 쉽게 타는 산소부화 분위기가 만들어질 수 있습니다. 산소를 작업복이나 철판의 먼지를 불어내는 용도로 사용해서는 안 됩니다.

환기장치가 멈추거나 가스측정기 경보가 발생하면 즉시 토치작업을 중지하고 안전한 위치로 이동합니다.

14. 작업을 멈출 때는 공급밸브까지 차단합니다

작업 종료 시 토치 조절밸브를 닫고 공급원의 메인밸브를 차단한 뒤 제조사 절차에 따라 잔압을 안전하게 제거합니다.

휴식이나 교대시간에도 공급이 차단되었는지 확인합니다. 협소구역과 탱크 내부에 가압된 토치와 호스를 방치해서는 안 됩니다.

뜨거운 절단팁과 가열팁은 호스, 작업복과 가연물에 닿지 않는 안전한 장소에서 충분히 식힌 뒤 보관합니다.

토치 안전사용 기본순서

사용목적 확인 → 토치·팁·가스 규격 확인 → 공급관·호스·안전장치 점검 → 누출검사 → 가스별 개별 퍼지 → 전용점화기로 점화 → 화염 조정 → 작업 중 가스상태 확인 → 공급밸브 차단 → 잔압 제거

점화와 소화의 세부 밸브순서는 사용가스와 장비구조에 따라 달라질 수 있으므로 토치 제조사의 설명서와 승인된 작업절차를 우선합니다.

조선소 토치 안전의 핵심

첨부된 절단토치는 절단산소 레버가 없는 고압산소 조절밸브형입니다. 상부 고압산소 조절밸브와 고압산소 공급관을 통해 절단산소를 제어합니다.

집중가열토치는 좁은 부위를 강하게 가열하는 장비이고, 공기혼합식 LPG 예열토치는 넓은 범위를 이동하며 가열하는 장비입니다. 모양이 비슷하다는 이유로 서로의 용도를 대신하면 안 됩니다.

안전한 작업은 점화보다 먼저 시작됩니다. 올바른 토치와 팁을 선택하고 누출, 역화방지, 주변 가연물, 철판 반대편, 환기상태를 확인한 뒤 제조사 절차에 따라 사용해야 합니다.

NADAY WELDING LAB
나데이 용접연구소
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