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[장남중의 로프 이야기] 테크니컬 로프레스큐 - 하이라인 구조시스템

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강원소방학교 장남중
기사입력 2020-10-20

하이라인은 두 지점 사이에서 사람이나 장비를 옮기기 위해 연결하는 로프 시스템이다. 수평으로 만드는 하이라인의 두 끝점은 비슷한 높이에 있거나, 경사지게 하거나, 다른 높이에 있을 수 있다. 대부분 강이 빠르게 흐르는 가파른 협곡이나 골짜기를 건너기 위해 사용한다.

 

숲이 우거지거나 바위가 많아서 들것을 옮기기 위험할 때, 시간이 많이 드는 지형 위로 하중을 매달 때 사용할 수 있다. 하이라인을 충분히 훈련하지 않은 구조팀은 시스템을 설치하는 데 많은 시간이 걸린다. 그렇지만 하이라인 장비 설치 방법을 숙달한 구조팀은 이 시스템이 많은 구조작업에서 시간을 절약해 준다는 걸 알고 있다.

 

구조팀이 하이라인을 잘 사용하지 않으려는 건 장비와 확보지점에 과부하가 걸려 시스템 오류가 생길 수 있기 때문이다. 이는 매우 실질적인 우려인데도 안전에 대한 명확한 이해 없이 하이라인 구조방식인 티롤라인브릿지 구조를 너무 쉽게 생각하고 있진 않은지 돌아볼 필요가 있다.

 

그동안 무슨 문제가 있었냐고 반문할지 모르지만 겉으로 드러나지 않은 많은 안전사고 사례가 있다는 걸 명심해야 한다. 그동안 운이 좋았다고 생각하는 게 더 현명한 판단일 수도 있다. 이런 인식을 바탕으로 안전하게 하이라인 구조를 할 수 있는 방법을 강구하고 기술 수준을 더 높여야 한다. 하이라인은 결점보다 훨씬 더 뛰어난 장점을 보유하고 있기 때문이다.

 

ㆍ하이라인은 수평, 비탈, 급경사 지형과 장애물을 넘어 지나가는 기능을 발휘한다.

ㆍ트랙라인에 위험한 힘이 작용할 수 있고 장력을 줄 때 각별한 주의가 필요하다. 

ㆍ확보의 역할도 함께 하는 태그 라인을 매우 조직화된 방법으로 사용하는 걸 필요로 한다. 

 

설치 시 고려사항

하이라인을 설치하려면 보통 확보지점을 만들기 위해 구조 인원이 떨어진 거리의 양편에 있어야 한다. 몇몇 경우엔 다른 쪽으로 구조대원이 접근하는 게 불가능하다. 하지만 구조대상자나 훈련받지 않은 사람이 거기에 있을 수 있다. 그들에게 큰 나무같이 확보지점으로 이용할 수 있는 적절한 지점이 있다면 확보지점에서 사용하는 무장력 히치나 고강도 고정을 만드는 방법을 알려줄 수 있다. 

 

처음 넘어가는 동안에는 한쪽에서만 태그 라인 확보를 할 수 있다. 완전한 확보가 없는 하이라인이 건너기에 가장 좋은 선택인지 또는 다른 방법을 사용해야 하는지 판단해야 한다. 구조대원이 완전히 넘어가면 그때부터 확보가 가능해진다.

 

하이라인 확보지점은 가장자리에 하중이 반드시 건널 충분한 공간을 내기 위해 가능한 한 높이 올려야 한다. 트랙 라인과 태그 라인은 행거가 닿을 정도로 서로 가까이 있어야 한다. 그리고 누군가는 그걸 다룰 수 있어야 한다.

 

 

높은ㆍ중간 장력 하이라인 확보지점 고정

하이라인에서 양쪽 끝에는 엄청난 힘이 발생한다. 따라서 매듭을 사용하지 않고 장력을 초과하지 않는 게 필수다. 트랙 라인의 높은 하중이 예상되는 곳에서 하이라인을 확보지점에 연결하는 몇 가지 방법이 있다. 하이라인의 한쪽 면은 강도를 떨어뜨리지 않는 방법으로 고정돼야 한다. 매듭을 전혀 사용하지 않는 상황이 이상적이다. 로프 강도를 약화시키는 로프의 구부러짐을 제거하는 방식이다. 

 

1. 고강도 고정

직경이 로프 지름의 10배 이상인 큰 나무 주위를 여러 번 돌려 감으면 매듭이 없는 확보지점이 된다.

 

1) 무장력 히치

 

2) 고강도 고정


2. 쿠테나이 도르래 고정 


러스 앤더슨은 매듭을 통과시키기 위해 과도하게 큰 도르래를 설계했다. 쿠테나이 도르래는 하이라인의 다중 트랙 라인을 사용할 때 그 기능을 제대로 발휘한다. 도르래 바닥에 있는 카라비너 구멍은 태그 라인을 위한 연결 지점을, 도르래에 있는 평평한 바닥은 도르래의 안정된 위치를 제공한다. 가장자리 보호 롤러로도 사용할 수 있다.

 

고강도 고정이 가능하도록 도르래 바퀴를 잠그기 위한 잠금 기계장치나 핀이 있다. 큰 쿠테나이 도르래의 내경은 로프의 굴곡을 줄이기 충분하다. 현장에서 나무 또는 원통을 쉽게 사용할 수 없을 때 매우 편리하게 매듭이 없는 로프를 연결할 수 있다. 쿠테나이 도르래에 로프를 감고(시계 방향 또는 시계 반대 방향) 판 구멍을 통과해서 로프의 끝을 쿠테나이 도르래 카라비너 게이트 쪽에 클로브 히치로 연결한다. 

 

3. 삼중 프루직

 

트랙 로프 끝에 5~8㎝ 간격으로 최소한  8㎜ 프루직 세 개가 연결된다. 하중을 모두 균등하게 매듭 없이 잘 연결한다. 세 개의 프루직 모두 트랙 로프를 똑같이 잡으려면 약간의 노력이 필요하다. 하지만 고강도 연결을 형성하는 데 필수적이다. 로프 끝은 적절한 확보지점에 고정돼 있어야 한다.

 

반대쪽(구조대상자 위치) 확보지점의 고강도 장력은 좋은 하이라인을 만드는 과정 중 일부다. 하이라인 시스템의 안전계수를 유지하기 위해 트랙 라인의 장력을 더하고 늦출 수 있어야 한다. 일정한 초기 장력(사전 장력)은 트랙 라인에 하중을 매달기 전에 필요하다. 확보지점에 대한 하이라인 힘은 중간에 하중이 있을 때 가장 높다. 

 

마찬가지로 하중이 측면이나 각 배치지점 근처에 있을 때 가장 낮다. 너무 강하게 당긴 사전 장력은 하중이 중간에 도달하면 하이라인에 과부하가 걸리게 된다. 따라서 사전 장력의 양을 아는 건 하이라인의 안전한 작동에 필수적이다. 너무 많지도 적지도 않아야 한다. 만약 어떤 이유로 하이라인에 너무 많은 장력이 걸리면 장력을 늦출 방안이 함께 있어야 한다.

 

하이라인 안전계수

좋은 안전계수 또는 10:1 이상을 유지한다. 즉 40kN 강도의 트랙 라인 로프가 있는 경우 중간지점에서 최대 4kN까지의 하이라인 장력이 발생하는 걸 허용한다. 이는 확보지점 또는 활동 구역에서 처음 출발할 때 더 낮은 장력일 필요가 있다는 걸 의미한다.

 

사전 장력 값이 처음 2.5kN 보다 낮으면 200㎏ 구조 하중으로 4kN 트랙 라인의 장력을 초과하지 않고 가운데 지점을 통과할 수 있는 유연성을 가질 수 있다. 트랙 라인의 안전계수를 유지하면서 우수한 사전 장력을 달성하기 위한 방법은 두 가지다.

 

※ HTP 는 정적이어서 매우 우수한 하이라인 로프다. 기본적으로 이 로프로 장력을 당기면 그 값으로 유지된다. 나일론은 신축성이 있어 작업 내내 계속 늘어난다. 

1. 경험에서 얻은 일반적 원칙

트랙 로프의 입력 힘(사람이 당기는 힘)을 제한해 사전 장력을 추정하는 방법이다. 로프 종류와 당기는 사람의 양에 따라 입력값이 다를 수 있다. 힘을 측정할 수 있는 동력계를 갖고 있지 않거나 배터리가 소모돼 사용하지 못할 때 유용한 방법이다.

 

2. 동력계 

스트레인 게이지 사용은 트랙 로프의 힘이 얼마나 발생하는지 추측할 수 있어 가장 좋은 방법이다. 하이라인을 미세하게 조정할 수 있으며 안전계수를 희생시키지 않고도 최소로 처지게 할 수 있다.

 

하이라인 장력

하이라인 장력은 구조 하중의 중량이나 하이라인의 길이, 원하는 처짐 비율 양에 따라 결정된다. 하이라인 작동의 가장 중요한 포인트 중 하나는 하중의 벡터 힘으로 생성된 각 확보지점의 장력이다.

 

단일 하이라인으로 사전 장력을 줄 때 3:1MA(12.5㎜ 로프)를 한 명이 당기면 하중이 중간에 왔을 때 약 10~15%의 처짐이 생긴다. 급류에서 구조나 처짐이 없는 하이라인이 필요할 때 장력을 증가시켜 처짐을 제거하려 하면 매우 위험할 수 있다. 이 문제는 추가 하이라인(2로프, 4로프)을 배치해 해결해야 한다. 

 

현장에서 수행할 때 처진 부분을 보고 하이라인에 걸리는 장력을 판단하는 건 정확한 방법이 아니다. 로프의 처진 각도도 측정하기 어렵고 로프가 얼마나 남아있는가로 떨어진 거리 너비를 추측하기도 힘들다. 하중이 하이라인을 따라 이동하면서 중앙지점에서 장력이 최고로 증가한다.

 

그리고 하중이 끝쪽으로 멀어지면서 감소한다. 하중이 적용되기 전 하이라인에 장력을 줌으로써 시스템에 과한 장력이 가해질 위험이 있다. 하이라인 시스템을 이용하는 동안 미리 정한 최대치까지 장력을 증가시키는 점진적 장력시스템을 사용하면 이런 가능성을 줄여준다. 

 

증 배율(장력시스템의 기계적 확대율과 당기는 인원수의 곱)을 사용해 하중이 가운데 있을 때 10:1 정적 시스템 안전계수를 유지할 수 있다는 게 확인됐다. 12.5㎜의 트랙 라인을 사용할 때 증 배율은 18이다. 11㎜ 로프를 사용할 때 하중이 중앙에 있으면 12의 증 배율이 시스템을 10:1 정적 안전계수 이내로 유지해 준다.

 

18과 12로 나뉘는 기계적 확대율 시스템을 사용하는 게 장력시스템에선 합리적인 선택이다. 예를 들어 6:1MA 시스템을 사용한다면 하이라인을 설치한 뒤 로프의 지름이나 종류에 맞게 사전 장력으로 당겨 놓는다. 만약 하중이 중앙을 향해 이동하면서 장력이 더 필요하다면 한 사람이 6:1MA로 당겨 장력을 더한다.

 

1. 단일 트랙 라인 장력


2. 다중 트랙 라인 장력

 

11㎜ 로프 = 12

12.5㎜ 로프 = 18

안전계수/MA = 손 힘으로만 당기는 최대 인원

11㎜ 로프 = 12/6MA 경우 --- 2사람

12.5㎜ 로프= 18/6MA 경우 --- 3사람

 

 


3. 하이라인 장력 안전계수 작성

하이라인 안전계수는 구조대에서 사용하는 로프가 트랙 라인 장력을 통해 생기는 벡터 힘에 어느 정도 안전마진을 견딜 수 있는질 판단하는 거다. 하중 기준(1인 하중 1kN)과 각도에 따른 벡터 힘(장력 배율)은 정해져 있다.

 

따라서 구조대에서 사용하는 로프의 종류와 사용 횟수, 시스템 운영(강도 저하를 발생시키는) 등이나 현재 사용 중인 로프 강도의 차이에 따라 각 구조대 하이라인 장력 안전계수는 차이가 날 수밖에 없다. 구조대가 같은 로프의 직경을 사용하더라도 로프를 제작한 회사에 따라 강도에 차이가 있을 거다.

 

현재의 로프를 어떤 현장 환경에서 몇 년, 몇 번 사용했느냐에 따라 강도는 떨어진다. 현장에서 로프의 강도를 떨어뜨리는 매듭을 사용하거나 도르래의 직경, 물에 젖는 상황 지속 등 시스템 운영 숙련도와 시스템 방법 차이로도 강도는 떨어질 수 있다. 따라서 모든 구조대의 장력 안전계수(표)가 같을 수 없다.

 

현재 구조대에서 사용 중인 로프의 강도를 확인해 각 빈칸을 채우고 구조대가 현재 보유한 장비로 안전계수 내 하이라인 장력의 각도 허용범위가 어디까지인지를 파악해야 한다. 훈련을 통해 장력 안전계수를 높이려는 방법을 강구하는 노력도 해야 한다. 

 

 

예시> ○○구조대 안전계수 기준 10:1 이상, 보유 로프 직경 11㎜(사용으로 인한 현재 로프 강도 20kN 추정), 물에 젖지 않음(물에 젖으면 강도 손실 20%), 매듭 사용하지 않음(매듭 사용 시 20% 감소), 1인 하중 1kN, 2인 하중 2kN

 

 

위 예시의 장비를 갖춘 구조대의 하이라인 장력 안전계수는 표에서 보듯이 11㎜ 단일 트랙 라인을 설치하고 한 사람의 하중을 안전지역으로 이동시킬 땐 150°, 두 사람은 120°까지가 안전계수 허용범위다. 트랙 라인을 하나 더 추가한 다중 트랙 라인을 사용했을 땐 165°, 150°까지로 각도의 허용범위가 늘어난다.

 

로프 강도를 떨어뜨리는 여러 가지 요인들은 현장에서 의도치 않게 발생할 수 있으며 이러한 요소들이 추가된다면 장력 안전계수는 더 낮은 각도를 형성하게 될 거다. 훈련을 통해 다양한 상황을 가정하고 장력 안전계수를 높일 수 있는 노력을 하는 것만이 구조대원과 구조대상자의 안전을 높일 수 있는 하나의 방법이 될 수 있다.

 

그중 하나가 로프를 12.5㎜로 바꾸는 거다. 아래 표에서 보듯이 12.5㎜ 로프를 사용할 경우 안전계수가 높아지는 걸 알 수 있다.

 

예시> 보유 로프 직경 12.5㎜(사용으로 인한 현재 로프 강도 30kN 추정), 물에 젖지 않음(물에 젖으면 강도 손실 20%), 매듭 사용하지 않음(매듭 사용 시 20% 감소), 1인 하중 1kN, 2인 하중 2kN

 


4. 플로팅 A 프레임 

하이라인이 처지는 걸 트랙 라인 장력을 증가시켜 해결하는 건 너무도 위험하다는 걸 알고 있을 거다. 처짐을 방지하기 위해선 다중 트랙 라인을 사용해야 한다. 그래도 처짐이 심할 경우 추가로 트랙 라인을 높은 방향으로 전환해 해결하면 된다.

 

높은 방향으로 방향 전환할 때 우선 현장에 있는 자연적인(나무 등) 높은 방향을 선택하고 만약 자연적인 높은 방향이 가능하지 않다면 인공적인 높은 방향을 사용해야 한다. 인공적인 높은 방향의 플로팅 A 프레임 방식은 시스템 운영 전ㆍ후 언제든 투입할 수 있는 좋은 대안을 제공한다.

 

▲ 단일 트랙 라인에 연결된 프루직(가이라인)

플로팅 A 프레임은 일반적인 방식으로 설치할 필요가 없다. 트랙 라인이 연결되면 A 프레임을 함께 연결하고 도르래에 트랙 라인을 연결한다. 트랙 라인 사전 장력 전에 도르래 합력의 위치에 따라 위치를 변경한다. 하이라인 시스템 운영 중에도 합력의 변화에 따라 위치를 변경할 수 있다. 플로팅 A 프레임은 가이라인이 필요하지 않다. 트랙 라인에 두 개의 엇갈린 프루직을 연결해 A 프레임을 제자리에 고정할 수 있다.

 

▲ 다중 트랙 라인에 연결된 프루직(가이라인)

▲ 다중 트랙 라인에 연결된 프루직(쿠테나이 도르래 사용)




 

 

 

 

 

 

플로팅 A 프레임은 벡터 힘이 급격히 변화되는 급류구조에서 신속히 설치해야 하는 좋은 선택을 제공한다. 플로팅 A 프레임에 슬링과 도르래를 연결하면 트랙 라인은 벡터 힘의 변화에도 동적 움직임을 제공한다. 가이라인 확보지점을 만들기 어려운 급류구조 현장 특성에 맞춰 프레임을 트랙 라인에 프루직으로 고정하고 제자리에 위치하게 하는 좋은 방법이다. 

 

▲ 코드 슬링으로 연결된 도르래


합력이 A 프레임 다리 사이에 놓이도록 플로팅 A 프레임의 위치를 조절한다.

 

 

태그 라인

 

태그 라인은 양 측면에서 이동 도르래에 연결된 로프를 말한다. 프루직 히치를 이용한 점프는 로프 강도 유지를 위해 사용한다(150°보다 낮은 각도에서 이동할 땐 필요치 않다). 만약 각각의 로프를 태그 라인으로 사용할 경우 다른 색을 이용하면 더 쉽게 하이라인을 조작할 수 있다.

 

태그 라인은 하중의 이동 방향과 트랙 라인 상의 위치에 따라 내리기 시스템과 올리기 시스템 둘 다 사용할 수 있다. 또 트랙 라인에 오류가 발생하면 확보라인의 역할도 하므로 이중 프루직 확보 시스템이나 MPD를 양쪽 확보지점 모두에 설치해야 한다.

 

그리고 항상 라인에는 느슨한 부분이 없어야 한다. 정확하게 태그 라인을 관리해도 하중에 확보가 작용하기 전 20%까지 추락할 수 있다. 하중이 정말로 확보를 받는지 확실히 하려면 땅이나 다른 장애물과 비교해 트랙 라인의 간격을 확인한다.

 

낮은, 중간 장력 하이라인

ㆍ드롭핑 하이라인

ㆍ리빙 하이라인

    - 잉글리쉬 리브라인

    - 노르웨이 리브라인

 

1. 드롭핑 하이라인

협곡, 강, 아주 깊은 틈 또는 공간으로 처지도록 설계된 하이라인 구조방법이다.

 

 

ㆍ구조대원이 위험 수위로 내려가는 급류 등의 상황에 이상적으로 운영될 수 있다.

ㆍ트랙 라인의 장력을 줄이면 확보지점에 작용하는 힘이 줄어든다. 따라서 상황에 따라 시스템 안전 여유가 매우 증가하는 장점이 있다. 

ㆍ트랙 라인이 아래로 늘어지면 태그 라인(또는 두 개의 태그 라인)도 동시에 장력을 늦춰야 한다. 

ㆍ반대로 구조대상자를 픽 오프한 후 트랙 라인에 장력이 가해지면 태그 라인도 함께 당겨져야 한다.

 

2. 잉글리쉬리브 하이라인

 

ㆍ구조대원 또는 구조대상자를 협곡, 강, 깊은 틈 또는 공간으로 가로질러 끌어 올리는 하이라인 시스템 

ㆍ드롭핑 하이라인을 사용할 수 없는 영역이나 틈에 적합하다.

ㆍ태그 라인은 좌우 수평으로 움직이고 리브라인은 위, 아래 수직으로 움직인다.

ㆍ수평ㆍ경사 하이라인에 일반적으로 사용된다.

ㆍ바람이 심한 상황에선 트랙 라인에 두 개의 도르래를 사용, 리브 라인을 분리해 서로 꼬이지 않도록 한다. 

ㆍ별도의 확보라인을 사용할 수 있다. 별도의 확보라인에서 자체확보도 사용 가능하다.

 

3. 노르웨이리브 하이라인

 

리브라인의 구조대원이 절벽에 고립된 구조대상자에게로 내려가 그곳에서 픽 오프한 후 하이라인을 따라 아래 안전지역으로 이동한다.

 

ㆍ구급차가 있는 최하단부로 이동하는 가파른 협곡에 적합하다. 노르웨이리브는 일반적으로 비탈 하이라인에 사용된다. 

ㆍ상부ㆍ하부 태그 라인은 장애 발생 시 트랙 라인을 백업하는 데 사용된다.

ㆍ바람이 심한 상황에선 트랙 라인에 두 개의 도르래를 사용한다. 리브라인을 분리해 서로 꼬이지 않도록 한다.

ㆍ별도의 확보라인을 사용할 수 있다. 이동 도르래에 고정된 별도의 확보라인에서 자체확보 사용도 가능하다.

  

강원소방학교_ 장남중

 

<본 내용은 소방 조직의 소통과 발전을 위해 베테랑 소방관 등 분야 전문가들이 함께 2019년 5월 창간한 신개념 소방전문 월간 매거진 ‘119플러스’ 2020년 10월 호에서도 만나볼 수 있습니다.> 

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