가스 용기 연결구는 모두 이웃 연결구와 0.7 mm씩 다릅니다

해당 문서는 ISO 5145:2017 가스 용기 – 가스 및 혼합 가스용 용기 밸브 출구 – 선정 및 치수로, 네 번째 판이며 ISO/TC 58/SC 2 소관, 27쪽 분량이고 2023년에 유효성이 확인되었습니다. 서문은 이 문서의 목적을 정확히 밝힙니다. “밸브 출구를 표준화하는 주된 목적은 서로 맞지 않는 가스끼리 연결되는 것을 막는 데 있다.”(번역)

이 페이지는 표준을 설명합니다. 안전 지침이 아니며, 누구에게도 용기를 어떻게 다루라고 말하지 않고, 어떤 제품도 거명하지 않습니다. 사진을 올린 사람은 용기를 반품했고, 이에 대해서는 더 언급하지 않겠습니다.

나사는 가스가 얼마나 위험한지에 따라 정해집니다

선정은 압력이나 배관 크기에서 출발하지 않습니다. 코드에서 출발합니다. ISO 14456은 용기에 담긴 모든 가스와 혼합 가스에 네 자리 코드인 FTSC를 부여하며, 이 코드는 가스를 가연성, 독성, 가스의 상태(압축 가스인지와 그 압력 등급, 액화 가스인지 포함) 그리고 부식성으로 분류합니다. 이 코드에 따라 가스는 15개의 상용성 가스 그룹 중 하나에 들어가고, 그룹마다 밸브 출구가 하나씩 배정됩니다.

인용 표준 목록을 보면 이 점을 놓치기 어렵습니다. 제목이 같은 구절로 끝나는 별도의 국제표준이 세 개나 있습니다.

가스가 인체 조직을 얼마나 부식시키는지 측정하는 표준이 있고, 그 표준이 밝힌 목적은 나사를 고르는 것입니다. 이 체계 전체를 잘 요약하는 사실입니다.

표준은 이 코드가 무엇이 아닌지도 분명히 합니다. 한 비고는 숫자 코드의 유일한 목적이 상용성 있는 가스를 한데 묶는 것이며, 그래야 맞는 출구를 고를 수 있다고 하고, 이 코드는 식별 코드로 쓰기 위한 것이 아니라고 적습니다. 분류용 키이지 라벨이 아닙니다. 라벨 표시와 색상 구분은 별도의 안전장치이며, 적용 범위에서 이 문서가 그것들에 영향을 주지 않는다고 밝힙니다.

15개 그룹 중 다섯 그룹은 혼합 가스와 다른 가스를 제외하고 각각 정확히 한 가지 가스만 담습니다. 그룹 2 이산화탄소, 그룹 5 공기, 그룹 10 산소, 그룹 11 아산화질소, 그룹 14 아세틸렌입니다. 그룹 15는 특정 혼합 가스용으로 남겨 두었습니다.

단차 원리와 일정한 합

이 방식은 단차 원리(step index)라고 부릅니다. 밸브 출구에는 이중 단차 구멍이 있고, 연결구에는 여기에 맞도록 설계된 두 가지 지름의 돌출부가 있습니다. 핵심은 한 문장에 담겨 있습니다. “구멍과 돌출부의 길이는 모든 연결구에서 같지만, 지름은 가스 그룹에 따라 달라진다.”(번역)

표 1이 지름을 정리하고 있으며, 다음 문단의 계산은 이 사이트가 한 것입니다.

각 크기 안에서 A는 0.7 mm씩 커지고 B는 0.7 mm씩 작아지므로 둘의 합은 변하지 않습니다. 24 mm 크기의 쌍은 11.2와 16.8, 다음은 11.9와 16.1, 다음은 12.6과 15.4, 다음은 13.3과 14.7, 마지막은 대칭인 14와 14입니다. 가장 큰 크기는 같은 일을 아홉 번 합니다.

이 체계의 안전성은 전부 여기에 있습니다. 한 그룹용 돌출부는 이웃한 것과 비교해 작은 지름이 0.7 mm, 큰 지름이 0.7 mm 서로 반대 방향으로 어긋나 있으므로, 길이와 호칭 지름과 나사가 모두 같아도 이웃의 구멍에 들어갈 수 없습니다. 오른나사 21가지와 왼나사 21가지를 더하면 42가지입니다.

논쟁의 결말처럼 읽히는 비고도 있습니다. 내측 이중 단차 연결 방식은 크기가 지나치게 커서 사용하지 않는다는 것입니다. 누군가 구멍을 반대쪽 부품에 두자고 제안했고, 그러면 너무 커진다는 답이 돌아온 것입니다.

나사는 관용 나사와 같은 휘트워스 형상입니다

호칭 지름은 24, 27, 30 mm 세 가지이고 나사산 형상은 하나입니다. 표 2가 기본 치수를 제시합니다.

이 사이트가 직접 검산했습니다. 이 사이트의 두 글을 잇는 내용이기 때문입니다. 휘트워스 나사산 높이는 0.640 327 P이므로 피치가 2이면 유효 지름은 바깥지름에서 1.280 654를 뺀 값, 골지름은 바깥지름에서 2.561 308을 뺀 값이어야 합니다. 24에서는 22.719 346과 21.438 692가 나오고, 같은 뺄셈이 세 크기 모두에서 인쇄된 값과 일치합니다. 여섯 개 모두입니다. 이는 피치 2 mm에 적용한 관용 나사 표준과 똑같은 공식입니다.

공차에서 의도가 분명해집니다. 5항은 공차를 해당 국가 표준이나 제시된 예에서 고르라고 한 뒤, 한 가지를 명시적으로 배제합니다. “ISO 2768(전체 부)과 같은 양방향 공차 체계는 사용해서는 안 된다.”(번역)

이유는 적혀 있지 않지만 짐작하기는 쉽습니다. 양방향 공차는 치수가 호칭값에서 양쪽으로 벗어나도록 허용합니다. 부품이 서로 맞지 않는다는 사실에 안전을 전적으로 맡긴 체계에서 양쪽으로 움직일 수 있는 치수는 이웃 연결구 쪽으로도 움직일 수 있는 치수입니다. 표 1은 구멍을 H10, 돌출부를 d10으로 표시하며 둘 다 한쪽 방향 공차입니다. 표 2의 치수 허용차도 모두 한쪽 방향입니다. 유니언 너트의 유효 지름은 0에서 위쪽으로, 밸브의 유효 지름은 호칭값 아래에서 더 아래쪽으로 잡혀 있습니다. 이 값들은 표 안에서 단위가 다시 표기되지 않은 채 숫자로만 인쇄되어 있으며, 이 사이트는 표준을 대신해 판단하지 않고 인쇄된 그대로 전합니다.

기밀은 어디에서 이루어지는가

자국을 발견한 게시자는 그것이 기밀면 가까이에 있다는 점을 알아차렸습니다. 표준은 그 면이 무엇인지 말해 줍니다.

연결부는 밸브 출구, 연결구, 유니언 너트의 세 부분으로 이루어지며, 표준은 유니언 너트를 연결구를 고정하는 수단이자 기밀을 확보하는 수단으로 정의합니다. 나사는 당기고, 원뿔면은 밀봉합니다. 평행 관용 나사 표준이 이음쇠에 대해 정한 것과 같은 역할 분담이며, 원뿔면 근처의 흠집이 나사산의 흠집과 다른 문제인 이유도 여기에 있습니다.

다른 밀봉 방식도 허용되지만, 이 문서가 실제로 무엇을 중시하는지 보여 주는 조건이 붙습니다. 연결구 형식 간의 비호환성이 유지되는 경우에 한한다는 것입니다. 밀봉 방식은 바꿀 수 있습니다. 무엇과 결합되는지는 바꿀 수 없습니다.

모든 출구와 연결구에는 표시도 합니다. 6항은 해당 출구 번호를 요구하고, 표 3은 조합마다 번호를 하나씩 부여하며, 같은 지름 쌍이라도 왼나사와 오른나사 버전은 다른 번호를 받습니다. 24 mm 크기에서 11.2와 16.8 쌍은 오른나사가 1번, 왼나사가 6번이고, 대칭인 14와 14 쌍은 5번과 10번입니다.

아직 아무도 쓰지 않은 아홉 개의 연결구

7항은 사용 가능한 42가지 연결구 중 33가지가 배정되어 있다는 문장으로 시작합니다. 이 사이트의 뺄셈으로는 아홉 개가 남습니다. 서문은 그것들이 왜 있는지 설명합니다. 이 문서의 규정은 “새로운 가스나 혼합 가스가 산업적으로 개발되는 경우 장래에 적용될 수 있다”(번역)는 것입니다.

1970년대 후반 한 위원회가 화학이 아직 끝나지 않았다는 전제로 빈자리 아홉 개를 둔 구분 체계를 만들었습니다. 치수표에서 보기 드문 선견지명입니다.

어떤 가스 그룹이 어떤 번호를 받는지라는 배정 자체는 표 4와 표 5, 그리고 부속서에 있으며, 이 부분은 무료 미리보기 범위 밖입니다. 이 페이지는 어느 연결구가 어느 가스에 해당하는지 말하지 않으며, 여기 있는 어떤 내용도 연결구 식별에 써서는 안 됩니다.

표준이 굳이 넣지 않아도 되었던 문장

서문은 이런 종류의 문서에서 드문 고백으로 끝나며, 그 고백은 앞의 모든 내용을 다시 보게 만듭니다.

이어서 이렇게 적습니다. “따라서 이 문서는 다소 먼 미래의 국제적 합의를 위한 기초가 된다.”(번역)

결국 잘못된 가스가 연결되지 않도록 특별히 설계된 국제 체계가, 스스로의 문구에 따르면 국가 체계가 먼저 자리 잡은 곳에서는 선택 사항입니다. 문서는 바로 그 때문에 주의가 중요하다고 명시합니다. 사용 중인 연결 방식이 다양하고 국가 표준이 많이 존재하기 때문에 상용성에 대한 우려는 아무리 강조해도 지나치지 않다는 것입니다.

설계 과제도 설명합니다. 1970년대 말 위원회는 장기적으로 유일하게 실행 가능한 해법이 기존 체계와 호환되지 않는 밸브 출구 체계를 만드는 것이라고 결론 내렸고, 그 기준은 안전성, 단순성, 소형화, 기밀성의 네 가지였습니다. 이미 쓰이던 것과 호환되지 않게. 의도적으로, 그리고 입증할 수 있게.

정리

• 나사는 연결구의 정체성이 아닙니다. 세 가지 호칭 지름이 42가지 연결구를 담고 있으며, 나사산 형상은 모두 같은 피치 2의 휘트워스입니다
• 정체성은 합이 일정한 두 지름입니다. 크기에 따라 28, 32, 36이며 0.7 mm씩 단계를 이룹니다. 이는 표 1에 대한 이 사이트의 해석입니다
• 기밀은 원뿔면에서 이루어집니다. 유니언 너트가 연결구를 고정하고 기밀을 유지하며, 표준은 이를 한 문장으로 말합니다
• 연결구에는 번호가 있습니다. 6항은 출구와 연결구에 번호를 표시하도록 요구하며, 같은 쌍의 왼나사와 오른나사 버전은 번호가 다릅니다
• 가스가 결정하고, 다른 네 개의 표준이 가스를 결정합니다. 가연성, 독성, 상태, 부식성마다 각자의 국제표준이 있고, 그 제목은 밸브 출구 선정용이라고 밝힙니다
• 여기서 국제표준은 보편 표준이라는 뜻이 아닙니다. 문서 스스로 국가 표준이 먼저 존재하는 경우에는 따르지 않아도 된다고 말합니다

이 글은 2단계: 나사산를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.

자주 묻는 질문

가스 용기 밸브 출구의 나사는 무엇으로 정해집니까?

가스로 정해집니다. ISO 14456은 가연성, 독성, 가스의 상태, 부식성을 나타내는 네 자리 코드 FTSC를 부여하고, 이 코드에 따라 가스는 15개의 상용성 그룹 중 하나에 배정됩니다. 그룹마다 밸브 출구 연결구가 하나씩 배정됩니다. ISO 5145는 밸브 출구를 표준화하는 주된 목적이 서로 맞지 않는 가스끼리 연결되는 것을 막는 데 있다고 밝힙니다.

ISO 5145는 용기 밸브 출구 연결구를 몇 가지 정의합니까?

서로 호환되지 않는 연결구 42가지로, 오른나사 21가지와 왼나사 21가지이며 호칭 지름 24, 27, 30 mm의 세 가지 크기를 기반으로 합니다. 7항은 42가지 중 33가지가 배정되어 있다고 밝히며, 이 사이트의 뺄셈으로는 아직 산업적으로 개발되지 않은 가스를 위해 아홉 개가 남아 있습니다.

같은 나사를 쓰는데 왜 연결구끼리 호환되지 않습니까?

한 쌍의 구멍 지름 때문입니다. 밸브 출구에는 이중 단차 구멍이 있고 연결구에는 두 가지 지름의 돌출부가 있으며, 표준은 길이는 모든 연결구에서 같고 지름은 가스 그룹에 따라 달라진다고 밝힙니다. 표 1에 대한 이 사이트의 해석으로는 두 지름의 합이 크기마다 28, 32, 36으로 항상 일정하고 0.7 mm 간격으로 바뀝니다.

ISO 5145에 따른 용기 밸브 출구에는 어떤 나사를 씁니까?

호칭 지름 24, 27, 30 mm의 피치 2 mm 휘트워스 나사입니다. 인쇄된 유효 지름은 22.72, 25.72, 28.72이고 골지름은 21.44, 24.44, 27.44입니다. 이 사이트의 계산으로는 이 값들이 휘트워스 나사산 높이 0.640 327 P를 따르며, ISO 관용 나사 표준과 같은 공식입니다.

용기 밸브 연결부는 어디에서 기밀을 유지합니까?

나사산이 아니라 원뿔면입니다. ISO 5145는 연결구 끝단이 밸브 출구 연결부의 원뿔 부분에 맞닿아 밀봉됨으로써 기밀이 확보되고, 이 밀봉을 유니언 너트가 유지한다고 밝힙니다. 연결구 형식 간의 비호환성이 유지된다면 다른 밀봉 방식도 허용됩니다.

ISO 5145는 왜 양방향 공차를 금지합니까?

ISO 2768과 같은 양방향 공차 체계는 사용해서는 안 된다고 분명히 적고 있지만 이유는 밝히지 않습니다. 표 1은 구멍을 H10, 돌출부를 d10으로 지정하고, 표 2의 치수 허용차는 모두 한쪽 방향입니다. 부품이 서로 맞지 않는 데 안전을 맡긴 체계에서 양쪽으로 움직일 수 있는 치수는 이웃 연결구 쪽으로도 움직일 수 있는 치수입니다.

연결구에 표시가 있습니까?

있습니다. 6항은 출구와 연결구에 해당 출구 번호를 표시하도록 요구하며, 표 3은 지름 조합마다 번호를 부여하고 같은 쌍의 왼나사와 오른나사 버전에는 서로 다른 번호를 줍니다.

ISO 5145는 의무입니까?

스스로의 문구에 따르면 국가 표준이 먼저 존재하는 곳에서는 아닙니다. 서문은 어느 나라도 자국 표준을 포기할 준비가 되어 있지 않은 것으로 보였기 때문에, 국가 표준이 이 문서보다 먼저 존재하는 경우에는 따르지 않아도 된다고 합의했다고 밝히며, 스스로를 다소 먼 미래의 국제적 합의를 위한 기초라고 설명합니다.

어떤 가스가 연결구를 단독으로 씁니까?

15개 그룹 중 다섯 그룹은 혼합 가스와 다른 가스를 제외하고 각각 이름이 지정된 가스 하나만 담습니다. 그룹 2 이산화탄소, 그룹 5 공기, 그룹 10 산소, 그룹 11 아산화질소, 그룹 14 아세틸렌입니다. 그룹 15는 특정 혼합 가스용으로 남겨 두었습니다.

참고 자료

• ISO 5145:2017, Gas cylinders — Cylinder valve outlets for gases and gas mixtures — Selection and dimensioning. 서문, 1–6항, 표 1–3, 그림 1·2
• r/metalworking — 이번 달 찍힌 자국이 있는 용기 밸브 나사산 사진이 올라온 곳

여기서 사용한 원문은 ISO 5145:2017의 공개 iTeh 미리보기이며, 전체 27쪽 중 6쪽까지 수록되어 있습니다. 서문, 1–6항 전체, 표 1–3, 그림 1·2가 들어 있습니다. 7항의 첫 문장 이후 부분, 표 4와 표 5, 부속서 A, B, C는 미리보기에 없으므로, 이 페이지는 어느 연결구가 어느 가스 그룹에 배정되는지 말하지 않으며 여기 있는 어떤 내용도 연결구 식별에 써서는 안 됩니다. 이 표준은 네 번째 판, 27쪽, ISO/TC 58/SC 2 소관, 단계 90.93이며 2023년에 마지막으로 검토·확인되었습니다. 다음은 표준의 서술이 아니라 이 사이트의 계산입니다. A와 B가 0.7 mm씩 바뀌면서 합이 일정하다는 점, 유효 지름과 골지름을 0.640 327 P로 검산한 휘트워스 검토, 배정되지 않은 연결구 아홉 개라는 집계입니다. 모든 숫자는 인쇄된 페이지를 렌더링한 이미지와 대조했습니다. 표 2의 치수 허용차는 그 표 안에서 단위가 다시 표기되지 않은 채 인쇄되어 있으며, 이 사이트는 어떤 단위인지 판단하지 않고 인쇄된 그대로 전합니다. ISO 14456, ISO 10156, ISO 10298, ISO 13338, ISO 286, ISO 2768은 제목과 이를 언급한 ISO 5145의 문장 외에는 인용하지 않았으며, 이들 표준은 읽지 않았습니다. 표준 인용문은 번역한 것입니다. 이 페이지는 표준을 설명합니다. 안전 지침이 아니며, 압축 가스나 용기 취급에 관한 어떤 안내도 하지 않고, 어떤 제품, 가스 공급업체, 용기도 특정하지 않습니다. 포럼 게시물은 질문의 출처로 인용했습니다. 게시물만 읽고 댓글은 읽지 않았으므로 댓글 내용은 여기에 없습니다.