체인톱
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1. 개요
체인톱은 1830년경 의료용으로 개발된 이후, 20세기 초 가솔린 엔진을 동력으로 하는 모델이 등장하며 널리 사용되었다. 주로 나무를 자르는 데 사용되며, 본체와 커팅 어태치먼트로 구성된다. 체인톱은 2행정 가솔린 엔진 또는 전동 모터를 사용하며, 톱 체인과 가이드 바를 이용하여 나무를 절단한다. 정기적인 유지 보수와 안전 장비 착용이 중요하며, 특히 킥백 현상에 주의해야 한다. 산업안전보건법에 따라 규제되며, 개인 보호 장비 착용과 특별 교육 수료가 요구된다. 체인톱은 목재 절단 외에도 체인톱 예술, 콘크리트 절단 등 다양한 용도로 사용되며, 슈틸, 후스크바나, 제노아 등이 주요 제조사이다.
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| 체인톱 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
 | |
| 종류 | 휴대용 전동톱 |
| 동력원 | 2행정 기관 4행정 기관 전동기 유압 모터 |
| 역사 | |
| 발명가 | 버나드 폰트 (Bernard Fontain)과 안드레아스 스틸 (Andreas Stihl) |
| 발명 연도 | 1926년 (전기), 1929년 (가솔린) |
| 구조 및 작동 원리 | |
| 주요 부품 | 엔진 또는 모터 가이드 바 톱날 체인 |
| 작동 원리 | 엔진 또는 모터의 힘으로 톱날 체인을 회전시켜 나무를 자름 |
| 사용 목적 | |
| 용도 | 벌목 가지치기 조각 건축 구조 작업 |
| 안전 | |
| 안전 장비 | 안전모 보안경 귀마개 장갑 안전화 미끄럼 방지 바지 |
| 안전 주의 사항 | 킥백 주의 체인 오일 보충 정기적인 점검 날카로운 톱날 주의 |
| 기타 | |
| 관련 용어 | 벌목 엔진톱 전기톱 톱날 가이드 바 |
2. 역사
체인톱의 기원은 의료용 기구에서 찾을 수 있으며, 1830년경 독일의 정형외과학자 베르나르트 하이네(Bernard Heine)가 개발한 오스테오톰(Osteotome)이 그 예시 중 하나이다. 이 기구는 뼈 절단에 사용되었다.[44]
현대적인 목재 절단용 체인톱의 개발에는 조지프 뷰포드 콕스(Joseph Buford Cox)와 안드레아스 슈틸(Andreas Stihl) 두 사람이 크게 기여했다. 슈틸은 1926년 체인톱 특허를 취득했고, 1929년에는 가솔린 엔진으로 작동하는 체인톱을 대량 생산하는 기업을 설립했다. 한편, 돌마(Dolmar) 사의 창립자 에밀 레르프(Emil Lerp)는 1927년 세계 최초의 가솔린 동력 체인톱을 개발하여 대량 생산했다. 독일의 페스툴(Festool) 사는 1929년에 세계 최초의 휴대용 체인톱을 출시하기 시작했다.[50] 북아메리카에서는 맥컬로크(McCulloch) 공업기기사가 체인톱 제조에 뛰어들었다.
초기 체인톱 모델은 무겁고 커서 두 사람이 함께 다루어야 했으며, 때로는 바퀴가 달려 있거나 외부 발전기에서 전력을 공급받는 형태도 있었다. 제2차 세계 대전 중에는 미국 육군이 전선에서 양쪽 끝을 두 명이 잡고 사용하는 대형 체인톱을 운용했다.
전쟁이 끝난 후, 체인톱은 세계적으로 널리 보급되기 시작했다. 1960년대에 이르러 알루미늄 야금 기술과 엔진 설계의 발전 덕분에 한 사람이 휴대할 수 있을 정도로 가벼워졌다. 1970년대에는 진동 방지 기술이 도입되면서 사용 편의성이 더욱 개선되었다. 2000년대에는 무게가 2.2kg에 불과한 초경량 모델까지 등장하여, 가지치기 등에 사용되는 손도끼나 톱을 대체하는 경우도 생겨났다.
2. 1. 의료용 체인톱
두 개의 나무 손잡이 사이에 가는 톱니 모양의 연결 체인으로 구성된 "유연한 톱"은 18세기 후반(1783년~1785년경) 두 명의 스코틀랜드 의사 존 에이킨과 제임스 제프레이가 각각 치골 결합 절개술과 병든 뼈 절제술에 사용하기 위해 개발했다.[2] 이 기구는 에이킨의 ''Principles of Midwifery, or Puerperal Medicine'' (1785) 두 번째 판에서 골반 절개술의 맥락으로 설명되었다.[3] 1806년 제프레이는 '부식성 관절 절제 사례'를 출판했는데, 여기에는 H. 파크가 1782년에 발표한 논문과 프랑스 의사 P. F. 모로가 1803년에 발표한 논문의 번역본, 그리고 파크와 제프레이의 추가 관찰 내용이 포함되어 있었다.[4] 제프레이는 이 논문에서 파크의 1782년 원본 출판 직후 시계 체인과 같은 구조의 톱 아이디어를 독자적으로 고안했지만 1790년까지 제작할 수 없었다고 보고했다. 이후 이 톱은 해부학 실험실에서 사용되었으며 때때로 외과 의사에게 대여되었다. 파크와 모로는 특히 무릎과 팔꿈치의 병든 관절을 성공적으로 절제했다고 설명했고, 제프레이는 체인톱이 더 작은 상처를 내고 인접한 근육, 신경 및 정맥을 보호할 것이라고 설명했다.[5] 치골 결합 절개술은 대부분의 산부인과 의사에게 너무 많은 합병증이 있었지만, 뼈의 끝을 절제하는 제프레이의 아이디어는 마취제가 널리 채택된 후 더욱 받아들여졌다. 19세기 대부분 동안 체인톱은 유용한 외과 기구였지만, 1894년 제작 비용이 훨씬 저렴하고 더 빠르고 좁은 절단을 제공하며 뼈가 부러져 갇힐 위험이 없는 기가 꼬인 와이어 톱에 의해 대체되었다.[6]
오늘날 목재 산업에서 익숙한 체인톱의 전신은 약 1830년 독일인 정밀 기계공이자 정형외과 의사인 베른하르트 하이네가 개발한 또 다른 의료 기기였다. 이 기구인 골절 절단기는 각진 가장자리가 있는 작은 절삭 치아를 운반하는 체인 링크를 가지고 있었고, 체인은 스프로킷 휠의 손잡이를 돌려 가이드 블레이드 주변으로 이동했다. 이름에서 알 수 있듯이, 이것은 뼈를 절단하는 데 사용되었다.[7]
2. 2. 목재 절단용 체인톱
현대적인 목재 절단용 체인톱의 기원에 대해서는 여러 설이 있지만, 최초의 체인톱과 유사한 도구는 1830년경 독일의 정형외과학자 베르나르트 하이네(Bernard Heine)가 뼈 절단용으로 개발한 오스테오톰으로 여겨진다. 이 도구는 작은 칼날이 달린 체인 고리를 크랭크로 돌려 뼈를 자르는 방식이었다.
목재 절단을 위한 "무한 체인 톱"에 대한 초기 특허 중 하나는 1883년 뉴욕 플랫랜즈의 프레데릭 L. 매거에게 주어졌는데, 이는 홈이 있는 드럼 사이에 체인을 걸어 판자를 생산하기 위한 것으로 보인다.[8][9] 이후 1905년 1월 17일, 샌프란시스코의 사무엘 J. 벤스는 거대한 레드우드를 베기 위해 가이드 프레임을 통합한 체인톱 특허를 받았다.[10]
최초의 휴대용 체인톱은 1918년 캐나다의 제재소 기술자 제임스 섕드에 의해 개발되고 특허를 받았다.[11][12] 섕드는 1930년에 권리를 포기했고, 그의 발명품은 1933년 독일 회사 Festo(현재 Festool)에 의해 더욱 발전되었다. 현대 체인톱 개발에 중요한 기여를 한 다른 인물로는 조셉 부포드 콕스와 안드레아스 슈틸이 있다. 슈틸은 1926년 벌목 현장에서 사용하기 위한 전기 체인톱을 특허 및 개발했고[13], 1929년에는 가솔린 동력 체인톱을 개발하여 대량 생산하는 회사를 설립했다. 한편, 돌마의 설립자인 에밀 레르프는 1927년 세계 최초의 가솔린 동력 체인톱을 개발하고 대량 생산했다.[14]
제2차 세계 대전으로 독일산 체인톱의 북미 공급이 중단되자 새로운 제조업체들이 등장했다. 1939년 설립된 Industrial Engineering Ltd (IEL)은 파이오니어 쏘즈(Pioneer Saws Ltd)의 전신이자 북미에서 가장 오래된 체인톱 제조업체 중 하나인 Outboard Marine Corporation의 일부였다.[15] 1944년, 동부 텍사스에서 독일 포로들의 벌목 작업을 감독하던 클로드 풀란은 오래된 트럭 펜더를 이용해 체인을 안내하는 "활 가이드"를 개발하여 작업자 혼자서도 체인톱을 사용할 수 있게 만들었다. 북미의 맥컬러는 1948년부터 체인톱을 생산하기 시작했다. 초기 모델들은 무겁고 길어서 두 사람이 함께 사용해야 했으며, 때로는 드래그쏘처럼 바퀴를 갖춘 경우도 있었다.[16]
제2차 세계 대전 이후 알루미늄 기술과 엔진 설계가 발전하면서 체인톱의 무게가 크게 줄어들어 한 사람이 휴대할 수 있게 되었다. 이로 인해 임업 현장에서 체인톱은 기존의 수동 톱을 거의 완전히 대체하게 되었다. 일부 지역에서는 체인톱과 스키더 팀이 펠러 벙커나 수확기로 대체되기도 했다. 체인톱은 가정 및 정원용 소형 전기 톱부터 대형 벌목용 톱까지 다양한 크기로 생산된다. 군 공병 부대원이나 소방관들도 산불 진압 및 건물 화재 환기를 위해 체인톱 사용 훈련을 받는다.
최초의 전기 체인톱은 1926년 슈틸(Stihl)에 의해 발명되었으며[17], 유선 전기 체인톱은 1960년대부터 대중에게 판매되기 시작했다.[18] 하지만 작동 범위가 제한적이고 전기 콘센트가 필요하며, 케이블이 절단 날에 가까워 안전상의 위험이 있다는 단점 때문에 가솔린 동력 체인톱만큼 상업적으로 성공하지는 못했다.[19]
21세기 초까지는 가솔린 동력 체인톱이 가장 일반적이었으나, 2010년대 후반부터 무선 리튬 배터리 동력 체인톱이 등장하며 경쟁 구도가 형성되었다.[20] 초기 무선 모델은 대부분 작아서 울타리 정돈이나 수목 외과 작업에 적합했지만[21], 후스크바나와 슈틸(Stihl) 같은 회사들은 2020년대 초부터 통나무 절단이 가능한 풀 사이즈 배터리 동력 체인톱을 생산하기 시작했다.[22] 캘리포니아에서는 2024년부터 가솔린 동력 정원 장비에 대한 규제가 시행될 예정이어서, 배터리 동력 체인톱의 시장 점유율이 더욱 증가할 것으로 예상된다.[23][24]
일본에서는 제2차 세계 대전 후 건축 자재 및 펄프 수요 증가와 함께 쇼와 30년대(1955년~1964년)부터 체인톱이 보급되기 시작하여 집재기와 함께 임업 현장의 필수 장비가 되었다. 다만 초기에는 대부분 미국 등으로부터 수입된 제품(풀란, 맥컬러 등)이었고 무게가 많이 나가 일본인의 체형에는 다루기 어려운 점이 있었다. 나가노현 기소군 아게마쓰정의 아카자와 자연 휴양림에는 '체인톱 도입의 땅' 기념비가 세워져 있다.
3. 구조
체인톱은 크게 동력을 발생시키고 제어하는 '''본체'''와 실제로 나무를 자르는 '''커팅 어태치먼트'''(절단 부위)로 구성된다.
체인톱은 고속으로 회전하는 날카로운 톱날 체인을 사용하기 때문에 작동 시 소음, 진동, 나무 부스러기가 발생하며, 절단된 나무로 인한 부상 위험도 따른다. 따라서 사용자의 안전을 위해 다양한 보호 장치와 안전 수칙 준수가 필수적이다. 제조사들은 이러한 위험으로부터 사용자를 보호하기 위한 여러 안전 기능을 제공하고 있다.
3. 1. 본체
체인톱의 본체는 동력을 발생시키는 엔진(또는 모터)과 그 제어 장치, 사용자가 기계를 쥘 수 있는 핸들, 연료 탱크(또는 배터리), 체인 오일 탱크, 각종 안전 장치와 그것들을 수납하는 케이스로 구성된다.
- '''동력원''': 체인톱의 동력원으로는 전통적으로 2행정 단기통 가솔린 내연 기관이 주로 사용된다. 이 엔진들은 보통 30~120 cm3의 실린더 용량을 가지며, 높은 출력 대 중량비와 단순성 때문에 선호되어 왔다.[25] 가솔린 엔진의 경우, 연료는 일반적으로 흡입구의 기화기를 통해 엔진에 공급된다. 또는 배터리나 전원 코드로 구동되는 전동기가 사용되기도 한다. 전력은 일반적인 전동 공구처럼 장착된 배터리나 콘센트, 등에 메는 배터리에서 코드를 통해 공급받는다. 엔진에는 에어 필터, 기화기, 머플러, 리코일 스타터가 부속된다. 수중에서 사용하는 특수한 체인톱에는 유압 동력이 사용될 수도 있다.[26]
- '''엔진 관련 장치''':
- '''기화기''': 어떤 방향에서도 사용할 수 있도록 최신 가스 체인톱은 크랭크케이스 내의 압력 변화를 이용해 연료를 끌어오는 다이어프램 기화기를 사용한다. 초기 엔진은 중력으로 연료를 공급하는 플로트 챔버 방식 기화기를 사용하여 기울이면 엔진이 멈추는 단점이 있었다. 기화기는 적절한 아이들 속도와 공기-연료비를 유지하기 위해 고도 변화나 에어 필터 막힘 등에 따라 조정이 필요할 수 있다. 이는 작업자가 직접 조정하거나, 일부 톱에서는 전자 제어 장치가 자동으로 조정한다.
- '''방진 시스템''': 진동으로 인한 부상을 예방하고 사용자의 피로를 줄이기 위해, 대부분의 톱에는 핸들을 엔진과 바에서 물리적으로 분리하는 방진 시스템이 있다.[27] 이는 자동차 서스펜션처럼 스프링이나 고무 연결을 통해 진동을 흡수하는 방식이다.[28]
- '''결빙 방지 및 온도 유지''': 추운 날씨에는 기화기 결빙이 발생할 수 있어, 많은 톱에는 실린더와 기화기 사이에 따뜻한 공기가 통하도록 열 수 있는 통풍구가 있다. 낮은 온도는 진동 부상의 원인이 될 수도 있으므로,[29] 일부 톱에는 핸들이나 기화기를 데우는 저항 가열 요소에 전력을 공급하는 작은 교류 발전기가 장착되기도 한다.
- '''원심 클러치 및 스프로킷''': 일반적으로 원심 클러치와 스프로킷이 사용된다. 원심 클러치는 엔진 회전 속도가 증가하면 팽창하여 드럼과 맞물리고, 이 드럼에 연결된 스프로킷이 체인을 회전시킨다. 클러치는 세 가지 중요한 역할을 한다. 첫째, 엔진이 아이들 상태(보통 2500–2700 rpm)일 때 체인이 움직이지 않도록 한다. 둘째, 체인이 나무 등에 걸려 멈추었을 때 엔진을 보호한다. 셋째, 킥백 발생 시 체인 브레이크가 드럼을 멈추면 클러치가 즉시 분리되어 작업자를 보호한다.
- '''제어 장치''': 오른손으로 잡는 뒤쪽 핸들에는 트리거(방아쇠)가 있어 이를 당겨 회전 속도를 조절한다. 엔진 체인톱은 기화기 개방 정도를, 전동 체인톱은 모터 회전수를 조절한다. 또한, 엔진 정지 스위치와 시동 시 사용하는 초크 레버 등이 핸들을 잡은 상태에서 조작하기 쉬운 위치에 있다.
- '''핸들''': 앞쪽 핸들과 뒤쪽 핸들, 두 개의 핸들이 있다. 사용자의 주 사용 손과 관계없이 일반적으로 앞쪽 핸들은 왼손으로, 뒤쪽 핸들은 오른손으로 잡는다.
- '''연료 탱크''': 2행정 엔진 모델의 경우, 가솔린과 엔진 오일을 미리 정해진 비율로 혼합한 연료를 넣는다. (자세한 내용은 2행정 엔진 참조)
- '''체인 오일 탱크''': 엔진 오일과는 별도로, 체인 윤활을 위한 오일을 넣는 탱크이다. 체인 오일은 체인이 회전함에 따라 소모되며, 탱크에서 공급되어 체인을 윤활하고 절삭된 나무 부스러기(톱밥) 등과 함께 외부로 배출된다. 체인 오일에는 광물유 기반과 생분해성 식물유 기반 제품이 있다.
- '''안전 장치''': 사용자를 보호하기 위한 여러 장치가 본체에 포함된다. 체인이 끊어져 튀는 것을 막는 후방 핸드 가드와 체인 캐처, 위험 상황 시 체인의 회전을 빠르게 멈추는 체인 브레이크, 엔진 진동 전달을 줄이는 방진 스프링 및 방진 고무 등이 있다.
- '''케이스''': 엔진, 탱크 등 내부 부품을 보호하는 외부 덮개로, 주로 금속이나 플라스틱 재질로 만들어진다. 일부 부위는 내부 기구의 점검, 조절, 청소를 위해 분리할 수 있도록 설계되어 있다.
3. 2. 커팅 어태치먼트
엔진이나 모터로 발생된 동력을 받아 회전하는 톱날 체인과, 이것을 유도하는 가이드 바(guide bar)로 구성된다.
'''가이드 바'''
가이드 바는 톱 체인을 유도하는 길쭉한 금속판으로, 일반적으로 내마모성 합금강으로 만들어진다. 길이는 보통 약 30cm에서 60cm 사이이며 (일부 모델은 40cm에서 90cm에 이르기도 함), 폭은 약 10cm, 두께는 약 4mm 정도이다. 두께 부분에는 톱 체인의 드라이브 링크를 삽입하기 위한 폭 약 1mm의 홈(게이지)이 파여 있다. 이 홈을 따라 톱 체인이 움직인다. 가이드 바의 게이지(홈의 폭)는 사용되는 톱 체인의 드라이브 링크 두께에 맞춰 약 0.16cm, 약 0.15cm, 약 0.13cm, 약 0.11cm 등 다양한 규격이 있다. 가이드 바에는 윤활유가 톱 체인으로 전달되는 오일 구멍과, 바 끝의 스프로킷 윤활을 위한 그리스 주입 구멍이 있을 수 있다.
가이드 바에는 여러 종류가 있다:
- '''라미네이트 바''': 여러 겹으로 구성되어 무게를 줄인 바이다.
- '''솔리드 바''': 단단한 강철로 제작되어 전문가용으로 사용되며, 마모 시 교체 가능한 노즈(바 끝부분)를 가지는 경우가 많다.
- '''안전 바''': 끝부분에 작은 스프로킷이 있는 라미네이트 바로, 킥백 현상을 줄여주어 주로 소비자용 톱에 사용된다.
과거에는 통나무 절단 등에 보우 바(bow bar)라는 특수한 고리 모양의 바도 사용되었으나, 위험성이 높아 현재는 거의 사용되지 않는다.
'''톱 체인'''
톱 체인은 롤러 체인과 유사한 구조이나 롤러는 없다. 나무를 자르는 날카로운 '''커터'''(절삭 톱니)와 동력을 전달받는 '''드라이브 링크'''가 여러 개 연결되고, 이들을 '''타이 스트랩'''으로 연결하여 끝없이 이어지는 형태로 만들어진다. 드라이브 링크의 돌출부가 가이드 바의 홈에 맞물려 움직인다.
각 커터는 크롬 도금된 강철로 만들어진 접힌 탭 형태이며, 날카로운 각진 모서리 또는 곡선 모서리와 두 개의 절삭 날(상부 플레이트, 측면 플레이트)을 가진다. 좌측향 톱니와 우측향 톱니가 번갈아 배열된다. 톱 체인은 다양한 피치(pitch)와 게이지(gauge)로 제작된다.
- '''피치''': 연속된 세 개의 리벳 중심 간 거리의 절반으로 정의된다(예: 8 mm, 0.325 인치).
- '''게이지''': 드라이브 링크가 가이드 바의 홈에 맞는 부분의 두께를 의미한다(예: 1.5mm).
일반적인 "풀 컴플리먼트" 체인은 드라이브 링크 2개당 커터 1개가 있고, "풀 스킵" 체인은 드라이브 링크 3개당 커터 1개가 있다. 각 커터 앞에는 절삭 깊이를 제한하는 깊이 게이지(depth gauge 또는 레이커)가 있으며, 일반적으로 커터보다 약 0.5mm 낮게 설정되어 절삭 깊이를 조절한다. 깊이 게이지는 안전과 성능에 중요하며, 너무 높으면 절삭 속도가 느리고 너무 낮으면 킥백 위험이 커지고 진동이 심해진다.
가이드 바와 톱 체인은 길이, 모양, 작업 종류(굵은 나무 벌채, 가지치기, 통나무 자르기 등)에 따라 다양한 종류가 있으며, 작업 목적과 휴대성에 맞춰 선택하여 같은 본체에 장착할 수 있다.
4. 작동 원리
체인톱은 일반적으로 원심 클러치와 스프로킷을 사용하여 동력을 전달한다. 원심 클러치는 엔진 회전 속도가 빨라지면 바깥쪽으로 팽창하여 드럼과 맞물리게 된다. 이 드럼에는 스프로킷이 고정되어 있거나 교체 가능한 형태로 부착되어 있다.
원심 클러치는 다음과 같은 세 가지 주요 역할을 수행한다.
# 엔진이 공회전 상태(보통 2500–2700 rpm)일 때는 클러치가 연결되지 않아 체인이 움직이지 않는다.
# 클러치가 연결된 상태에서 체인이 나무 등에 걸려 회전이 멈추면, 클러치가 분리되어 엔진에 과부하가 걸리는 것을 방지한다.
# 가장 중요한 역할은 킥백(kickback) 현상 발생 시 작업자를 보호하는 것이다. 킥백이 발생하면 체인 브레이크가 즉시 드럼을 멈추고, 동시에 클러치가 해제되어 체인의 동력 전달을 차단한다.
5. 유지 보수
체인톱의 유지보수는 안전하고 효율적인 사용을 위해 필수적이다. 판매점이나 수리점에 의뢰하여 필요한 유지보수를 받을 수도 있지만, 간단한 점검, 정비, 부품 교환 등은 사용자 본인이 직접 할 수도 있다.
연료 및 오일 관리
- 연료: 2행정 엔진 체인톱은 엔진 윤활을 위해 연료에 약 2~5%의 오일을 혼합해야 한다. 오늘날 대부분의 현대식 가솔린 체인톱은 2%(1:50)의 연료 혼합물을 필요로 한다. 에탄올이 함유된 가솔린은 에탄올이 플라스틱, 고무 등 부품을 녹일 수 있어 문제를 일으킬 수 있으며,[32] 특히 구형 장비에서 문제가 될 수 있다. 이를 방지하기 위해 신선한 연료만 사용하고 작업 종료 시 체인톱의 연료를 완전히 비우는 것이 좋다.
- 체인 오일: 모든 유형의 체인톱은 바와 체인의 윤활을 위해 별도의 체인 오일 또는 바 오일을 사용한다. 체인 오일은 체인이 회전하면서 원심력에 의해 튕겨져 나가고 톱밥에 흡수되기 때문에 빨리 소모된다. 2행정 체인톱의 경우, 체인 오일 저장통은 일반적으로 연료를 다시 채울 때 함께 채워지도록 설계되어 있다. 체인 오일이 부족하거나 부적절한 점도의 오일을 사용하면 바가 빠르게 마모되거나 체인이 고착되거나 바에서 이탈하는 등 체인톱 손상의 흔한 원인이 된다. 체인 오일은 체인에서 튕겨져 나가는 것을 줄이기 위해 점착성 부여제가 첨가되어 특히 끈적하다. 엔진 오일을 응급 대체품으로 사용할 수는 있지만, 훨씬 빨리 소모되어 체인 윤활이 부족해질 수 있다. 오일은 작은 펌프를 통해 바의 구멍으로 공급되며, 각 체인 구동 링크의 하단이 오일을 바 끝(코) 부분까지 운반한다.
체인 관리
- 날카롭게 유지: 체인이 제대로 작동하려면 날카롭게 유지해야 한다. 흙, 금속 또는 돌에 닿으면 빠르게 무뎌진다. 무뎌진 체인은 날카로운 체인이 만드는 길고 깨끗한 톱밥 대신 가루 형태의 톱밥을 생성하며, 절단 시 작업자가 더 많은 힘을 주어야 한다. 또한 무딘 체인은 체인톱의 진동을 유발하는 명확한 징후이다. 날카로운 체인은 작업자가 힘을 주지 않아도 나무 속으로 스스로 파고든다. 뿌리 절단과 같이 흙에 오염될 가능성이 있는 작업에는 탄화 텅스텐으로 제작된 특수 경화 체인을 사용하기도 한다.
- 커터 연마: 둥근 줄을 사용하여 커터를 날카롭게 연마한다. 정기적인 연마는 필수적이며, 임업 현장에서는 휴식 시간을 이용해 할 정도로 자주 이루어진다. 부적절하게 연마된 커터는 절단 성능을 저하시킬 뿐만 아니라 킥백의 위험성, 연료 소비 및 진동을 증가시킨다. 여러 개의 커터를 모두 균일하고 적절하게 연마하는 것은 숙련이 필요하므로, 제조사에서는 연마를 돕는 보조 도구를 판매하기도 한다.
기타 점검 및 정비
- 공기 필터 청소: 공기 흡입 필터는 톱밥으로 막히기 쉬우므로 때때로 청소해야 한다.
- 청소: 나무 절단 시 발생하는 톱밥, 튀어 오른 오일, 흙 등의 오염 물질을 제거한다.
- 점검: 부품의 파손이나 탈락 여부, 마모되거나 열화되어 교환이 필요한 부품이 있는지 확인한다.
- 조정: 아이들링 회전수나 체인 오일 토출량이 최적 상태가 되도록 조절한다.
- 수리: 파손, 마모, 열화된 부품은 교환한다.
- 급유: 연료(2행정 엔진의 경우 혼합 연료) 및 체인 오일을 보충한다.
6. 안전 대책
체인톱 작업은 본질적으로 위험을 동반한다. 고속으로 회전하는 날카로운 체인, 작업 시 발생하는 큰 힘, 그리고 기계 자체의 진동과 소음은 사용자에게 부상을 입힐 수 있는 주요 요인이다.[33] 이를 예방하기 위해 다양한 안전 대책이 마련되어 있다.
작업자를 보호하기 위한 특수 보호복은 내부에 특수 합성 섬유가 엮여 있어, 움직이는 체인이 옷에 닿을 경우 섬유가 풀려나와 체인과 스프로킷에 엉키면서 작동을 멈추도록 설계되었다. 하지만 이러한 안전 기능과 보호복에도 불구하고 사고는 발생할 수 있다.
가장 흔하고 위험한 사고 중 하나는 킥백(Kickback) 현상이다. 이는 가이드 바 끝부분(팁)의 체인 톱니가 나무에 걸려 제대로 절단되지 못할 때 발생하며, 이로 인해 가이드 바와 체인이 사용자 쪽으로 강하게 튕겨져 나와 심각한 부상이나 사망 사고로 이어질 수 있다.[34]
또한, 절단 작업 중 무거운 목재가 예상치 못하게 넘어지거나 움직이면서 작업자를 덮치거나 끼이게 하는 사고도 발생할 수 있다.[35] 마찬가지로, 계획되지 않은 방향으로 목재가 넘어지면 작업자나 다른 작업자가 다칠 수 있으며, 높은 곳에서 작업하는 작업자는 떨어지거나 넘어지는 목재에 의해 부상을 입을 수 있다.
체인톱의 지속적인 진동과 소음은 사용자에게 건강 문제를 유발하기도 한다. 대표적으로 손과 팔에 영향을 미치는 진동 백색증[36], 지속적인 소음 노출로 인한 이명이나 산업성 난청 등이 있다. 이러한 문제를 줄이기 위해 현대의 체인톱에는 고무나 강철 스프링을 이용한 진동 감쇠 시스템이 도입되었으며, 손잡이에 열선을 내장하여 불편함을 덜기도 한다. 최근에는 브러시리스 모터를 사용한 가볍고 조용한 무선 전동 체인톱도 등장하여 진동과 소음을 더욱 줄였다.
이러한 다양한 위험 때문에 체인톱을 사용할 때는 반드시 체인톱 부츠, 청력 보호구 등 적절한 보호 장비를 착용해야 한다. 많은 국가나 작업 현장에서는 체인톱 사용자에게 관련 교육 이수나 자격증 취득을 의무화하고 있다. 또한, 체인톱의 유지 보수가 제대로 이루어지지 않거나 부적절한 재료를 절단하려 할 경우 작동 중 체인이 파손되어 부상을 입을 수도 있다.
특히 휘발유를 연료로 사용하는 체인톱은 배기 가스에 포함된 일산화탄소에 작업자가 중독될 위험이 있다. 실내나 환기가 잘 되지 않는 곳에서의 사용은 매우 위험하므로 피해야 한다.[37]
잘못된 사용 습관 또한 사고의 원인이 된다. 예를 들어, 시동 코드를 당기면서 한 손으로 체인톱을 떨어뜨리듯이 시동을 거는 '드롭 시동'은 매우 위험하며, 미국 대부분의 주에서는 이를 금지하고 있다.[38] 안전한 체인톱 사용을 위해서는 항상 양손으로 톱을 단단히 잡고 안정적인 자세를 유지하는 것이 필수적이다.
미국에서는 연방 정부가 관리하는 공공 토지에서 체인톱을 안전하고 효과적으로 사용하기 위한 규정을 마련하고 있다. 2016년부터 미국 산림청은 ''국가 톱 프로그램 최종 지침''을 통해 공공 토지 내에서 체인톱을 사용하는 직원 및 자원봉사자에 대한 교육, 시험, 자격증 과정을 명시한다.
6. 1. 개인 보호 장비 (대한민국 기준)
체인톱은 고속으로 회전하는 날카로운 날을 가지고 있으며, 작업 중 소음, 진동, 나무 부스러기 등 다양한 위험 요소를 발생시킨다. 또한 절단된 나무로 인해 작업자가 다칠 수도 있다. 이러한 복합적인 위험으로부터 사용자를 보호하기 위해 다음과 같은 개인 보호 장비를 착용하는 것이 매우 중요하다.- '''안전모''': 떨어지는 나뭇가지나 기타 물체로부터 머리를 보호하고, 넘어지거나 추락 시 충격을 완화한다. 숲 속 작업뿐만 아니라 넘어질 때 머리를 보호하기 위해서도 작업 시에는 반드시 착용한다.
- '''안면 보호구''': 흩날리는 톱밥으로부터 얼굴 전체를 보호한다. 보통 망사(메쉬) 형태로 되어 있다.
- '''보호안경''': 안면 보호구의 망사를 통과할 수 있는 미세한 먼지나 파편으로부터 눈을 보호한다. 자외선 차단 기능이 있는 것을 선택하면 눈의 피로를 줄이는 데 도움이 된다.
- '''귀마개''' 또는 귀덮개: 체인톱 엔진에서 발생하는 큰 소음으로 인한 난청을 예방한다. 다만, 주변의 다른 소리나 동료 작업자의 신호를 듣기 어려워질 수 있으므로 작업 시 주의가 필요하다.
- '''안전 방호 바지''' (또는 챕스): 바지 내부에 특수 섬유가 포함되어 있어, 만약 작동 중인 톱날이 다리에 닿으면 이 섬유가 즉시 풀려나와 체인톱의 스프로킷에 엉키면서 톱날의 회전을 강제로 멈춘다. 이를 통해 심각한 절단 사고를 예방할 수 있다. '챕스'는 바지 위에 앞치마처럼 덧입는 형태의 보호 장비이다.
- '''체인톱 부츠''': 발을 보호하기 위한 특수 강화 소재가 내장되어 있어, 톱날이나 떨어지는 물체로부터 발을 안전하게 보호한다.
이러한 보호 장비는 체인톱 사용과 관련된 잠재적 위험을 줄이는 데 필수적이다.[33]
6. 2. 기계 자체의 안전 기능
오늘날의 체인톱에는 사용자를 보호하기 위한 여러 안전 기능이 있다. 주요 기능은 다음과 같다.- '''체인 브레이크''': 킥백 발생 시 작동하여 클러치 드럼 주변의 밴드에 장력을 가해 수 밀리초 내에 체인의 회전을 멈춘다. 체인 브레이크 활성 장치는 상부 손잡이 앞에 위치하며, 킥백이 발생했을 때 앞쪽 핸들을 잡은 손이 자연스럽게 체인 브레이크를 작동시킬 수 있도록 레버 형태가 개선되었다. 또한, 짧은 시간 동안 체인톱을 사용하지 않을 때 체인의 회전을 멈추는 데 사용되기도 한다.
- '''체인 캐처''': 톱 본체와 클러치 커버 사이에 위치한 갈고리 모양의 부품으로, 주로 알루미늄으로 만들어진다. 체인이 가이드 바에서 벗어날 경우, 체인을 멈추고 체인의 길이를 줄여 작업자 쪽으로 튕겨 나가는 것을 방지한다.
- '''후방 핸드 가드''': 체인이 벗겨지거나 끊어졌을 때 작업자의 오른손을 보호한다. 체인 캐처와 함께 작동하여 이탈된 체인이 작업자를 직접 가격하는 것을 막는다.
- '''안전 링크 및 얕은 깊이 게이지''': 일부 체인톱, 특히 마이크로 치즐 톱에는 안전 링크가 장착되어 있다. 이 링크는 절단 링크 사이 간격을 유지하고, 톱밥이 공간을 채우면 체인을 들어 올려 절단 속도를 늦춘다. 비전문가용 체인톱은 얕은 깊이 게이지를 사용하여 이빨의 공격성을 줄였다.
- '''킥백 방지 설계''': 킥백 발생 가능성을 줄이기 위해 톱 체인이나 가이드 바의 형태를 개선했다. 예를 들어, 가이드 바의 선단(코 부분)을 가늘게 만들어 동시에 걸리는 톱니 수를 줄이거나, 선단에 커버를 장착하여 톱니가 물체에 직접 닿지 않도록 하는 방식이 있다.[45]
- '''방진 시스템''': 엔진과 핸들 사이에 진동을 흡수하는 스프링이나 고무 부싱을 장착하여 엔진의 진동이 사용자의 손에 전달되는 것을 줄인다. 이는 진동 백색증(백랍병)과 같은 직업병을 예방하는 데 도움이 된다.[36] 일본의 노동안전위생법에서는 핸들의 진동 가속도를 29.4m/s2 (3G) 이하로 규정하고 있다. 열선이 내장된 핸들도 진동으로 인한 불편함을 줄이는 데 도움이 된다.
- '''저소음 머플러''': 엔진 소음을 줄이기 위한 머플러가 장착되어 있다.
- '''엔진 정지 스위치''': 체인톱을 사용하지 않을 때 즉시 엔진을 멈출 수 있도록 스위치가 조작하기 쉬운 위치에 배치되어 있다.
- '''전기식 체인톱 안전 장치''': 전기식 체인톱은 내연 기관이 없어 진동, 소음, 배기 가스 문제가 적다. 또한, 부주의하게 시동되지 않도록 방아쇠(트리거)와 함께 여러 개의 버튼을 동시에 눌러야 작동하는 안전 장치가 있는 경우가 많다.
6. 3. 법규 및 규정 (대한민국 기준)
산업안전보건법에 따라 업무상 체인톱을 사용하는 작업자는 관련 특별 안전보건교육을 이수해야 한다.[33] 또한, 체인톱 작업 시 발생하는 진동에 의한 건강 장해를 예방하기 위해, 작업자는 진동 백색증과 같은 질환에 유의해야 하며[36], 관련 규정에 따라 1일 진동 노출 시간을 제한하는 것이 권장된다. 일반적으로 1일 총 작업 시간은 2시간 이내로 하고, 1회 연속 작업은 10분을 넘지 않도록 하는 것이 좋다.체인톱 사용과 관련된 위험성 때문에 안전화, 청력 보호구 등 개인 보호 장비 착용이 필수적이다.[33] 일부 국가나 작업 환경에서는 체인톱 사용 자격증을 요구하기도 한다. 휘발유 엔진 체인톱의 경우, 일산화탄소 중독 위험이 있으므로 실내나 환기가 불충분한 곳에서의 사용은 피해야 한다.[37]
7. 기타 용도
- 체인톱 아트 (체인톱 카빙): 나무를 체인톱으로 자르거나 깎아서 만드는 조각 또는 그 제작 과정을 관객에게 보여주는 퍼포먼스를 말한다. 체인톱 조각이 인기를 얻으면서 제조업체들은 조각용으로 특별히 설계된 짧고 좁은 팁의 가이드 바('카빙 바')를 만들고 있다. 이 바는 끝이 얇아 찌르는 듯한 조작에도 킥백이 발생하기 어렵게 설계되어 섬세한 조형이 가능하다. 일부 체인톱 모델은 조각용으로 특화되어 출시되기도 한다. 일반 체인톱으로도 아트 작업이 가능하지만, 킥백으로 인한 부상 위험이 매우 높다. 체인톱 아트 단체 중에는 일반 체인톱만 사용하는 '클래식' 종목도 있지만, 위험성 때문에 참가 자격이 엄격하다. 체인톱 아트에서는 일반적인 임업 작업에서 금지된 조작(끝으로 찌르기, 위쪽 날 사용 등)을 포함하며, 사용하는 장비도 다르므로 전문적인 지식과 훈련이 필요하다. 키도코로 케이지는 세계적으로 유명한 체인톱 아티스트 중 한 명이다.[48]
- 콘크리트 및 석재 절단: 특수하게 설계된 체인톱은 콘크리트, 벽돌, 자연석, 아스팔트, 강재 등을 절단하는 데 사용된다.[49] 이 체인톱의 절단 날에는 다이아몬드 입자가 박혀 있으며, 휘발유 엔진 또는 유압 동력을 사용한다. 절단 시 발생하는 높은 마찰열을 식히고 석재 먼지를 제거하기 위해 물로 체인을 윤활하고 냉각시킨다. 주로 건설 현장에서 벽이나 바닥에 깊고 네모난 구멍을 내거나, 석조 조각 전 큰 돌덩어리를 제거하거나, 소방관이 건물 진입로를 확보하거나, 건축 보존 작업 시 주변 구조물의 손상을 최소화하며 부재를 제거하는 데 활용된다. 최근에는 230볼트 전기 모터를 사용하는 콘크리트 체인톱도 개발되었다.[43] 목재와 달리 섬유질이 없는 재료를 절단하므로 킥백 발생 빈도는 훨씬 적다. 따라서 날 끝을 재료에 밀어 넣어 자르는 '돌입 절단' 방식이 주로 사용되며, 이를 통해 날 폭만큼 작은 사각형 절단도 가능하다. 다만 절단 막바지에 재료가 움직여 날을 조이면 '밀려남(pushback)' 현상이 발생할 수 있으므로 주의가 필요하다. 전반적으로 목재 절단용 체인톱보다는 위험성이 낮은 편이다.
- 얼음 절단: 체인톱은 얼음 조각이나 핀란드의 겨울 수영 준비 등 얼음을 자르는 용도로도 사용된다.
- 저글링: 저글링 공연에서 위험성을 강조하기 위해 불붙은 횃불이나 칼 대신 작동 중인 체인톱을 사용하는 경우가 있다. 마이클 모스첸(Michael Moschen)과 같은 일부 퍼포머는 실제로 작동하는 체인톱을 던지며 공연하기도 하는데, 이는 매우 위험한 행위이다.
- 기타:
- 프로레슬링: 복면 레슬러인 슈퍼 레더(마이크 커시너)는 입장 시 작동하는 체인톱을 휘두르며 관객석을 돌아다니는 퍼포먼스로 유명하다.[51]
- 응원 도구: 유럽의 모토크로스 경기장에서는 일부 관객들이 바와 톱 체인을 제거한 체인톱 엔진 부분을 응원 나팔처럼 사용하여 라이더를 응원하기도 한다.
- 엔진 개조: 해외에서는 기존 엔진 대신 자동차용 V8 엔진과 같이 배기량이 큰 엔진으로 교체하여 거대한 통나무를 매우 빠른 속도로 절단하는 괴물 체인톱을 만드는 사례도 있다.[52]
- 휴대용 제재소: 특수 가이드 프레임에 체인톱을 고정하여 통나무를 판자나 널빤지로 자르는 휴대용 제재소로 활용하기도 한다. 이를 체인톱 제재소 또는 알래스카 제재소라고 부른다.
8. 주요 제조사 (대한민국 및 해외)
대표적인 체인톱 제조사로는 독일의 슈틸, 스웨덴의 후스크바르나, 일본의 제노아(후스크바르나・제노아), 야마비코(공립과 신다이와가 경영 통합, 현재도 브랜드 자체는 각각 존재) 등이 있다.
또한, 미국의 오리건 툴은 톱날 및 가이드 바 등을 제조하고 있으며, 홍콩의 자마 그룹은 기화기 등 체인톱 부품을 제조하고 있다.
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