KR100890353B1 - 방탄복용 직물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방탄복용 직물에 관한 것으로, 특히, 방탄복용 직물에 있어서, 직물의 조직구조가 능직(Twill)구조를 갖도록 하되 직물의 조직이 2중직 이상의 다중직으로 이루어지며, 또한, 1중직 각각의 방향들이 서로 같은 방향으로 배치되어 제직시 경, 위사(2,3)의 접결에 의해 한번에 여러 층이 구성 되도록 하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 기존의 방탄복 소재인 케블라(Kevlar) 또는 트와론(Twaron) 직물 조직인 1올(Plain) 또는 2올(Basket)의 1중 조직을 변형하여 기존 조직에 비해 유연한 2/1(2up 1down) Twill조직이나 2/2(2up 2down) Twill조직 또는 3/1(3up 1down) Twill을 기본으로 하는 능직구조로 하되, 각각의 1중직물의 방향을 같은 방향으로 하는 다중직 직물로 구성함으로써, 기존의 방탄재보다 교차점의 수를 적게 하여 약점을 줄이고 직물의 유연성을 증가시켜 방탄 성능의 향상과 동시에 착용감도 개선되고, 또한, 이러한 직물의 적층시 적층하는 직물의 수를 감소시킬 수 있으므로 방탄복 제조공정의 효율성을 꾀할 수 있는 동시에 궁극적으로는 탄환에 대한 저항성이 향상되어 동일 성능 기준으로 직물 적층수의 감소를 통한 방탄복 무게의 감소, 유연성 향상에 의한 착용성 향상을 기대할 수 있으며 이와 더불어 생산 공정의 효율화 역시 기대할 수 있는 등의 효과를 얻는다.

방탄복용 직물, 능직, 다중직, 위사, 경사부출점

Description

방탄복용 직물{Woven structure of bulletproof stuff for body armor}

본 발명은 방탄복용 직물에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방탄재를 이루는 직물의 조직을 이중직 이상의 다중직으로 구성하되 이 다중직을 구성하는 각각의 1중직의 기본조직을 능직(Twill)조직으로 하고, 또한, 1중직들의 각 방향이 같은 방향이 되도록 하며, 제직시 경위사의 접결에 의해 한번에 여러 층이 구성 되도록 함으로써, 방탄재를 이루는 고강력 직물의 조직구조를 경위사 교착점이 적게 하여 경위사 교차에 의한 약점을 최소화하여 탄환에 대한 저항성이 커지도록 하고, 또한, 기존의 소재에 비하여 유연하여 방탄복의 착용성을 향상시키는 등 전반적으로 방탄복 제조시 제조효율이 향상되도록 하는 방탄복용 직물에 관한 것이다.

일반적으로 방탄복은 총기에서 발사되는 탄환이나 폭발물의 파편 등으로부터 신체를 보호할 수 있도록 하는 보호 장구로서, 도 1에서 나타낸 것과 같이, 방탄재(1)의 면에 수직 또는 비스듬히 작용하는 탄환 및 파편의 힘을 강력이 큰 섬유길이방향으로 분산시켜 탄환의 속도가 줄어들도록 하면서 그 결과 탄환이 멈추게 되 는 원리를 이용한다. 따라서, 기본적으로 탄환 및 파편의 힘을 견딜 수 있도록 하는 직물을 구성하고 있는 섬유원사의 강력이 중요하게 된다.

이러한 방탄복의 구성을 살펴보면, 보통 방탄재(적층된 방탄직물)와, 이 방탄재를 싸고 있는 외피 및 방탄판으로 구성되어 있으며. 이 중 방탄복의 핵심부품인 방탄재는 일반적으로 파라 아라미드(p-aramid)계열 섬유인 케블라(Kevlar, Dupont사) 또는 트와론(Twaron, Teijin사)으로 제직된 직물이 널리 사용되고 있고, 최근 고강력 폴리에틸렌계열로 다이니마(Dyneema, DSM사) 또는 스펙트라(Spectra, Honeywell사) 등도 사용되고 있다.

한편, 도 2a, 2b는 종래 기술의 방탄재용 직물의 조직구조를 나타낸 것으로서, 경사(2)와 위사(3)가 1올(Plain 조직) 또는 2올(Basket 조직) 단위로 서로 교차하는 구조로 되어 있으며, 경, 위사(2,3)가 교차하는 교차점(4,5)이 많고 이에 따라 실의 굴곡도 심하게 된다.

여기서, 상기 교차점(4,5) 중 부호 4는 경사(2)가 위사(3) 위에 위치하는 교차점인 경사부출점을 나타낸 것으로서, 본 발명에서는 ■으로 표시한다.

이러한 구조에서는 제직시 경, 위사(2,3)의 마찰이 심하여 원사의 물성이 떨어지면서 섬유가 손상될 가능성이 높고, 또한, 제직된 후에도 교차점(4,5)에서의 섬유 굴곡이 많아 마찰이 심해지면서 경사(2)와 위사(3)가 서로 눌리는 현상으로 인해 매우 큰 힘으로 직물면에 수직 또는 비스듬히 타격되는 탄환에 대하여 치명적인 약점을 보여 결과적으로 탄환을 효과적으로 방어할 수 없게 된다.

일반적으로 재료의 강력은 "최약점의 효과"에 의해서 가장 약한 부분의 강력 에 지배를 받으므로 약점이 많을수록 재료의 강력은 약해지는 경향을 보이게 된다.

한편, 기존의 방탄복은 소재를 생산하는 각 기업에서 제공하는 제품을 그대로 구매하여 소재 제조기업에서 권고하는 스펙(spec)대로 생산하거나 여러 가지 재료를 조립하는 수준으로서, 각 부품재료의 성능향상은 각 부품을 생산하는 기업에 달려 있다고 할 수 있겠다.

한편, 기존의 방탄복 소재인 케블라(Kevlar) 및 트와론(Twaron)의 직물 조직구조는 평직(Plain) 또는 바스켓(Basket) 조직의 1중조직으로서 직물을 구성하는 경사(2)와 위사(3)가 사방으로 일정한 간격(1올 또는 2올)을 두고 서로 교차하기 때문에, 직물의 형태 및 구조가 방향성 면에서 안정적이고 튼튼한 구조이기는 하나, 경사(2)와 위사(3)가 교차하는 교차점의 수가 많고, 또한, 직물이 뻣뻣해 지는 경향이 있다.

또한, 이러한 종래 기술의 직물구조를 갖는 방탄재는 일정 이상의 방탄성능을 갖게 하기 위해서 직물을 여러 겹으로 덧대는 적층구조로 제작되고 있다.

여기서, 방탄복의 성능은 국제적으로 NIJ(미 국무성 사법연구소)의 규격인 NIJ-STD-1010.04가 통용되는데, NIJ Level ⅢA의 성능을 갖기 위해서는, 도 3에서나타낸 것과 같이, 파라 아라미드(p-aramid)계열의 직물들을 30겹에서 40겹 정도를 덧대야 한다.

그러나, 이러한 종래 기술의 방탄복은 많은 수의 직물을 덧대어 방탄재를 제작하기 때문에 여러장의 직물을 패턴에 따라 재단하고, 봉제하여 방탄복을 제조하는 공정에 있어서 복수층으로 덧대어 있는 직물층을 봉제하기 위한 봉제작업이 어렵고 복잡하게 되며 이에 따라 생산 공정이 상당히 비효율적으로 되는 등 전반적으로 작업능률이 하락하게 되는 문제점을 갖고 있었다.

또한, 복수층으로 여러겹 덧대어 있는 직물을 고정시키기 위한 봉제 작업 후의 파생물인 봉제사에 의해 방탄재 전체의 유연성이 저하되면서 기본 기능인 방탄 성능이 떨어지게 되는 등의 문제점을 갖고 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 방탄재를 이루는 직물의 조직을 이중직 이상의 다중직으로 구성하되 이 다중직을 구성하는 각각의 1중직의 기본조직을 능직(Twill)조직으로 하고, 또한, 1중직들의 각 방향이 같은 방향이 되도록 하며, 제직시 경위사의 접결에 의해 한번에 여러 층이 구성되도록 함으로써, 우선 직물구조의 경위사 교착점이 적어져서 이에 따라 섬유의 굴곡도 심하지 않게 되는 동시에 경위사 교차에 의한 약점을 최소화할 수 있게 되면서 탄환에 대한 저항성이 커지게 되고, 방탄복의 재단/봉제 공정에서도 다중직을 사용할 경우 1중직을 사용하는 것에 비하여 1/2, 1/3, 또는 1/4....의 직물 수량만 다루면 되므로 방탄복 재단/봉제 공정이 간결해지는 장점이 있다. 또한, 기존의 소재에 비하여 유연하여 방탄복의 착용성을 향상시키는 등 전반적으로 방탄복 제조시 제조효율이 향상되도록 하는 방탄복용 직물를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방탄복용 직물는 방탄복용 직물에 있어서, 직물의 조직구조가 능직(Twill)구조를 갖도록 하되 직물의 조직이 2중직 이상의 다중직으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 방탄복용 직물에 있어서, 상기 직물의 능직구조는 경사와 위사의 교차점 중 경사가 위사 위에 위치하는 경사부출점인 교차점이 2개이고 위사가 경사위에 위치하는 교차점이 1개인 2/1(2up 1down) 능직구조인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 방탄복용 직물에 있어서, 상기 직물의 능직구조는 경사와 위사의 교차점 중 경사가 위사 위에 위치하는 경사부출점인 교차점이 2개이고 위사가 경사 위에 위치하는 교차점이 2개인 2/2(2up 2down) 능직구조인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 방탄복용 직물에 있어서, 상기 직물의 능직구조는 경사와 위사의 교차점 중 경사가 위사 위에 위치하는 경사부출점인 교차점이 3개이고 위사가 경사 위에 위치하는 교차점이 1개인 3/1(3up 1down) 능직구조인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 방탄복용 직물에 있어서, 상기 다중직을 구성하는 직물 중 각각의 1중직물의 방향을 같은 방향, 즉 경사는 경사와 위사는 위사와 각각 겹치도록 각각의 1중직의 직물을 배치하여 적층한 것이 바람직하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 방탄복용 직물는 기존의 방탄복 소재인 케블라(Kevlar) 또는 트와론(Twaron) 직물 조직인 1올(Plain) 또는 2올(Basket)의 1중 조직을 변형하여 기존 조직에 비해 유연한 2/1(2up 1down) Twill조직이나 2/2(2up 2down) Twill조직 또는 3/1(3up 1down) Twill을 기본으로 하는 능직구조로 하되, 각각의 1중직물의 방향을 같은 방향으로 하는 다중직 직물로 구성함으로써, 기존의 방탄재보다 교차점의 수를 적게 하여 약점을 줄이고 직물의 유연성을 증가시켜 방탄 성능의 향상과 동시에 착용감도 개선되는 등의 효과를 얻는다.

또한, 이러한 직물의 적층시 적층하는 직물의 수를 감소시킬 수 있으므로 방탄복 제조공정의 효율성을 꾀할 수 있는 동시에 궁극적으로는 탄환에 대한 저항성이 향상되어 동일 성능 기준으로 직물 적층수의 감소를 통한 방탄복 무게의 감소, 유연성 향상에 의한 착용성 향상을 기대할 수 있으며 이와 더불어 생산 공정의 효율화 역시 기대할 수 있는 등의 효과를 얻는다.

이하, 첨부된 도면에 의거 본 발명을 설명하면 다음과 같다.

도 4a, 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄복용 직물를 나타낸 조직도 및 모식도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄복용 직물를 각각 같은 방향이 되게 하여 3중직으로 적층하기 전 상태를 나타낸 개략도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄복용 직물가 3중직으로 적층된 상태를 나타낸 개략 단면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄복용 직물가 3중직으로 적층되어 위사와 경사 간에 서로 접결점을 갖는 것을 나타낸 개략 평면도이다.

도 4a 내지 도 7에서 나타낸 것과 같이, 본 발명에 따른 방탄복용 직물는 방탄재를 구성하는 직물을 제직시 기존 조직에 비해 유연한 능직 조직으로 하되 경사와 위사의 조직배열이 2/1(2up 1down) Twill조직이나 2/2(2up 2down) Twill 또는 3/1(3up 1down) Twill조직을 기본으로 하고 각각의 1중직물의 방향을 같은 방향으로 하는 다중직 직물로서, 기존에 비하여 재질이 유연하면서도 방탄성능이 우수하며, 여러 겹을 겹쳐야 하는 방탄복의 특성상 제직시 한번에 여러 겹을 겹친 것과 같은 효과를 갖도록 제직하므로 여러 겹을 겹치는 공정의 효율을 높일 수 있다.

도 6에서 미 설명 부호 21은 표(表)경사, 22는 중(中)경사, 23은 이(裏)경사, 31은 표위사, 32는 중위사, 33은 이위사를 나타낸 것이고, 도 7에서 미설명 부호 40은 중위사 접결점이며 50은 중경사 접결점을 나타낸 것이다.

또한, 도 8a, 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방탄복용 직물인 2/2(2up 2down) Twill 조직을 나타낸 조직도 및 모식도이고, 도 9a, 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방탄복용 직물인 3/1(3up 1down) Twill조직을 나타낸 조직도 및 모식도이다.

한편, 별지의 표 1은 본 발명의 효과를 검증하기 위하여 육군사관학교 화랑대연구소에서 파라 아라미드(p-aramid)계열의 고강력 직물의 조직별, 적층 방향별로 방탄시험을 행한 시험결과를 나타낸 것이다.

시험 결과, 기존에 일반적으로 사용되는 Plain조직에 비하여 Twill조직의 에너지 소실율이 크고, Twill조직 중에서도 2/2 Twill, 3/1 Twill 등의 Twill구조보다 2/1 Twill조직의 에너지 소실율이 커서 탄환에 대한 저항성이 큰 것으로 나타났다.

또한, 2/1 Twill조직으로 조직구조를 일정하게 하고 직물의 적층방향을 변화시켜 측정해 본 결과 0°_ 0°로 방향을 일정하게 한 결과가 가장 탄환에 대한 저항성이 큰 것으로 나타나 결과적으로 2/1 Twill 조직구조에 0°_ 0°로 적층한 결과가 가장 방탄성능이 우수한 결과를 나타내었다.

따라서, 본 발명에서는 다중직 방탄직물을 제직함에 있어서, 2/1 Twill조직을 기본으로 하고 이 직물을 다중직으로 구성할 때 각각의 직물조직인 표직물조직과 중직물조직 및 이직물조직의 방향이 같은 방향이 되도록 하는 것이 가장 방탄효율이 좋다고 할 수 있다.

< 표1. 직물의 조직별 적층방향별 탄환의 에너지 소실율 비교 결과 >

시험재료	속도 및 잔류에너지				결 과
Sample 조직/방향	V1 (m/s)	V2 (m/s)	Impact E (J)	Residual E (J)	Dissipated E (J)	EDP (%)
2/1 twill / 0°_ 0°	380.58	327.10	540.29	399.57	140.72	26.06
2/1 twill / 0°_45°_90°	383.61	337.56	549.03	425.67	123.36	22.52
2/1 twill / 0°_90°	380.91	342.29	541.26	437.34	103.92	19.20
2/2 twill / 0°_90°	381.46	347.94	542.82	451.74	91.07	16.75
Plain / 0°_90°	378.72	353.44	535.01	466.06	68.95	12.90

시험기관 : 육군사관학교 화랑대연구소

Weight : Sample의 무게

V1 : 방탄재 통과전 속도

V2 : 방탄재 통과후 속도

Impact E : 방탄재 통과 전 탄환의 에너지

Residual E : 방탄재 통과 후 탄환의 잔류에너지

Dissipated E : 방탄재 통과에 의한 탄환의 에너지 소실량

EDP : 방탄재 통과에 의한 탄환의 에너지 소실율

도 1은 일반적인 방탄복용 방탄재의 방탄원리를 나타낸 개략도이다.

도 2a, 2b는 종래 기술에 따른 방탄복용 직물를 나타낸 조직도 및 모식도이다.

도 3은 종래 기술에 따른 방탄복용 방탄재가 직물되는 상태를 나타낸 개략도이다.

도 4a, 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄복용 직물를 나타낸 조직도 및 모식도이다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄복용 직물를 각각 같은 방향이 되게 하여 3중직으로 적층하기 전 상태를 나타낸 개략도이다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄복용 직물가 3중직으로 적층된 상태를 나타낸 개략 단면도이다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄복용 직물가 3중직으로 적층되어 위사와 경사 간에 서로 접결점을 갖는 것을 나타낸 개략 평면도이다.

도 8a, 8b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방탄복용 직물를 나타낸 조직도 및 모식도이다.

도 9a, 9b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방탄복용 직물를 나타낸 조직도 및 모식도이다.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1 : 방탄재 2 : 경사

3 : 위사 4 : 교차점(경사부출점)

5 : 교차점 21 : 표경사

22 : 중경사 23 : 이경사

31 : 표위사 32 : 중위사

33 : 이위사 40 :중위사 접결점

50 : 중경사 접결점

Claims (3)

1. 방탄복용 직물에 있어서,

   상기 직물의 조직구조가 능직(Twill)구조를 갖도록 하되, 직물의 조직이 2중직 이상의 다중직으로 이루어지고,

   상기 다중직을 구성하는 직물 중 각각의 1중직물의 방향을 같은 방향으로 하여 적층한 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물.
2. 제1항에 있어서,

   상기 직물의 능직구조는 2/1(2up 1down), 2/2(2up 2down) 또는 3/1(3up 1down) 능직구조인 것을 특징으로 하는 방탄복용 직물.
3. 삭제

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