가스 용접과 가스 절단은 이름처럼 '가스가 타는 열'을 이용하는 기술입니다. 마치 요리할 때 가스레인지 불의 세기를 조절해 음식을 익히거나 태우는 것처럼, 가스 불꽃을 이용해 금속을 부드럽게 녹여 붙이거나(용접), 강력하게 태워서 잘라내는(절단) 원리입니다.
가스 용접: 부드러운 불꽃으로 금속을 녹여 붙이기
가스 용접은 주로 산소와 아세틸렌이라는 두 가스를 사용합니다. 이 두 가스가 만나 타면서 발생하는 약 3,000℃ 이상의 뜨거운 불꽃으로 금속의 끝부분을 녹여 서로 이어 붙이는 방법입니다.
1. 주요 사용 가스
1) 아세틸렌 (C₂H₂): '타는 가스(연료 가스)'입니다. 현존하는 연료 가스 중 산소와 만났을 때 가장 높은 온도의 불꽃을 만들어 낼 수 있어 용접에 가장 많이 사용됩니다.
2) 산소 (O₂): '타는 것을 도와주는 가스(조연성 가스)'입니다. 아세틸렌이 더 완전하고 뜨겁게 탈 수 있도록 돕는 역할을 합니다.
2. 원리
1) 불꽃 만들기: 용접 토치(불꽃이 나오는 총 모양의 도구)에서 아세틸렌과 산소를 적절한 비율로 섞어 불을 붙입니다.
2) 금속 녹이기: 이 불꽃을 용접하고 싶은 금속의 이음새 부분에 가져다 대면 금속이 서서히 녹아 작은 쇳물 웅덩이(용융 풀)가 만들어집니다.
3) 이어 붙이기: 필요에 따라 '용접봉'이라는 금속 막대를 이 쇳물에 함께 녹여주며 빈틈을 메우고, 토치를 천천히 움직여 이음새 전체를 연속적으로 붙여 나갑니다.
4) 굳히기: 불꽃을 치우면 쇳물이 식어서 단단하게 굳으며 두 금속은 하나로 합쳐집니다.
3. 특징 및 장점
1) 섬세한 열 조절: 불꽃의 크기와 온도를 비교적 자유롭게 조절할 수 있어 얇은 판을 용접하기에 좋습니다.
2) 전기 불필요: 전기가 없는 곳에서도 가스통만 있으면 작업이 가능합니다.
3) 다양한 활용: 용접뿐만 아니라 금속을 구부리거나 표면을 가열하는 등 여러 용도로 활용할 수 있습니다.
4) 유해 광선 적음: 전기 아크 용접에 비해 눈에 해로운 유해 광선 발생이 적습니다.
가스 절단: 강력한 산소의 힘으로 금속을 태워 자르기
가스 절단은 가스 용접과 비슷해 보이지만 원리는 완전히 다릅니다. 단순히 열로 녹여서 자르는 것이 아니라, '고온의 철이 산소와 만나면 폭발적으로 타는 화학반응'을 이용하는 것입니다.
1. 주요 사용 가스
1) 예열용 가스 (아세틸렌, 프로판, LPG 등): 절단을 시작하기 전, 철을 빨갛게 달구는 데 사용하는 '타는 가스'입니다.
2) 절단용 산소 (O₂): 이 기술의 핵심으로, 달궈진 철에 강력하게 불어넣어 태워버리는 '타는 것을 도와주는 가스'입니다.
2. 원리:
1) 예열하기: 절단 토치의 예열 불꽃(아세틸렌+산소)으로 자르고자 하는 부분을 850~900℃ 정도로 빨갛게 달굽니다. 마치 성냥에 불을 붙이기 전 준비 단계와 같습니다.
2) 고압 산소 분사: 절단 부위가 충분히 달궈지면, 토치 중앙에서 고압의 순수한 산소를 강력하게 분사합니다.
3) 산화 반응 및 절단: 고온의 철은 고압의 산소와 만나면 격렬하게 타면서 녹아내립니다. 이 녹은 쇳물(산화철)은 강력한 산소의 압력에 의해 밖으로 불려 날아가고, 그 자리가 파이면서 금속이 잘려 나갑니다.
4) 연속 절단: 토치를 천천히 이동시키면 이 과정이 연속적으로 일어나면서 두꺼운 철판도 깨끗하게 잘라낼 수 있습니다.
3. 특징 및 장점
1) 두꺼운 철판 절단: 매우 두꺼운 철판도 쉽게 자를 수 있어 효율적입니다.
2) 저렴한 비용: 다른 정밀 절단 방법에 비해 장비와 운영 비용이 비교적 저렴합니다.
3) 휴대성: 장비가 비교적 간단하여 현장에서 이동하며 작업하기 편리합니다.
4) 주의: 가스 절단은 '철(Fe)'이 산소와 반응하는 원리를 이용하므로, 스테인리스강이나 알루미늄처럼 산화가 잘 되지 않는 금속은 이 방법으로 자를 수 없습니다.
가스 용접 및 절단 시 유의사항
가스 용접과 절단은 매우 유용하지만, 고압의 가연성 가스를 다루기 때문에 항상 안전에 유의해야 합니다.
1. 역화 방지기 설치: '역화'는 불꽃이 토치를 통해 가스 호스를 거꾸로 타고 들어가 가스통까지 폭발시키는 가장 위험한 현상입니다. 이를 막기 위해 반드시 역화 방지기를 설치해야 합니다.
2. 가스 누설 점검: 작업 전후, 비눗물을 이용해 가스통 밸브, 호스 연결 부위 등에 가스가 새지 않는지 항상 확인해야 합니다.
3. 환기 필수: 밀폐된 공간에서 작업하면 가스 중독이나 산소 부족으로 위험할 수 있으므로, 항상 환기가 잘 되는 곳에서 작업해야 합니다.
4. 산소 취급 주의: 산소는 기름이나 그리스와 만나면 폭발할 수 있습니다. 기름 묻은 손이나 장갑으로 절대 산소 용기 밸브를 만지면 안 됩니다.
5. 안전한 거리 유지: 작업장 주변 반경 10m 이내에는 불에 잘 타는 물질(페인트, 기름, 종이 등)을 모두 치워야 합니다.
6. 보호구 착용: 뜨거운 불꽃과 쇳물로부터 몸을 보호하기 위해 보안경, 용접용 장갑, 내열성 작업복 등 개인 보호구를 반드시 착용해야 합니다.
7. 가스통 관리: 가스통은 넘어지지 않도록 쇠사슬 등으로 단단히 고정하고, 직사광선을 피해 서늘한 곳에 보관해야 합니다. 사용 후에는 반드시 주 밸브(메인 밸브)를 잠가야 합니다.