KR101183492B1 - 지상용 적외선 차장 연막통 - Google Patents

Abstract

연막운을 이용하여 빛의 가시광선과 적외선 파장범위를 사용하는 전자광학 장비나 유도무기를 차폐할 수 있으며, 연소시간 및 인체나 환경 친화성을 개선하기 위해서, 본 발명은 연막제에 HTPB 결합제를 적용한 지상용 적외선 차장 연막통에 관한 것이다. 본 발명은 상부에 점화작동수단이 구비된 커버; 내부에 연막실이 형성되되, 복수개의 천공된 연막분출구가 형성된 연막분출판이 상부에 구비되는 탄체; 상기 점화작동수단에서 점화불꽃을 전달받아 점화되는 발화제와 점화제를 포함하여 이루어지는 점화화약부; 상기 연막실의 내부에 구비되어 상기 점화화약부에 의해 연소되도록 펠렛형으로 적층되어 구비되는 연막제; 및 상기 연막제 외주와 상기 탄체 사이에 배치되는 연막제케이스를 포함하여 이루어지는 지상용 적외선 차장 연막통을 제공한다.

Description

지상용 적외선 차장 연막통{IR Screening smocke Pot for the Ground Smoke Operation}

본 발명은 연막통에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 아군의 지상 연막작전 수행 시 운용할 수 있으며, 가시광선과 적외선 파장범위를 동시에 치장할 수 있는지상용 적외선 차장 연막통에 관한 것이다.

일반적으로 연막통은 점화장치, 연막통 몸체와 그 내부에 충진되는 연막제로 구성되며, 상기 점화장치에 의해 점화된 상기 연막제가 일정시간 동안 지속적으로 다량의 연막을 발생시키는 원리로 이루어진다. 여기서, 상기 연막통은 전술작전시, 아군, 병사, 장비 시설 등 보호대상 목표물의 주변 지역에 연막통을 작동시켜 연막운(smoke cloud)이 적의 육안에 의한 시야를 차폐시켜 생존성이 보장된 상태에서 기동, 침투 및 표적 제압 등의 전략적 행동을 위한 목적으로 주로 운용되고 있다.

한편, 상기 연막통의 내부에 충진된 상기 연막제의 성분은 그 종류에 따라, 특정 영역의 빛의 파장을 차폐시키는데, 일반적으로 상기 연막통은 주로 가시광선에 해당되는 빛의 파장 영역을 차폐시켜 육안으로 확인할 수 있는 시야의 범위를 제한하는 기능을 가진다. 그러나, 현대 또는 미래의 전장환경에서는 최첨단 전자광학 기술과 센서나 장비들이 융합됨에 따라, 야시장비, 열영상장비 등의 적외선 관측,탐지,감시용 장비 및 유도무기가 도입되어 상기 연막통의 차폐 기능을 무력화시킬 수 있다.

따라서, 상기 열영상장비나 적외선 관측 장비의 차폐를 위한 연막제 개선이 요구되고, 이에 따라, 다양한 기술개발과 연구가 진행되고 있는 실정이다. 여기서, 현재 개발된 적외선 차폐기능의 연막제는 카본리치(carbon-rich)조성물을 산소결핍 상태에서의 연소과정을 통해 적절한 크기의 카본 블랙 입자를 대기중에 부유시키는 방법과 분산화약에 의해 황동분말을 공기 중에 분산시키는 방법이 있다.

그러나, 상기 카본블랙 에어로졸은 인체에 치명적인 유독성 발암성 물질인 다환방향족탄화수소(PHA:polycyclic aromatic hydrocarbons)를 발생시켜 연막 운용에 따른 위험성과, 연막이 균일한 밀도 분포의 분산되지 않는 문제점이 있다. 그리고, 황동분말을 이용한 경우에는 풍향, 풍속과 같은 기상조건에 의한 영향으로 보호대상 목표물로부터 연막이 빠르게 소멸되어 장시간 연막차장이 필요한 연막작전을 수행하는데 제한사항이 있다.

여기서, 상기 문제점을 개선하기 위해 연소형 연막제가 개발되었으나, 상기 연소형 연막제에 첨가되는 결합제는 충진밀도를 개선하기 위한 압축성형이 용이하지 않으므로 지속적이고 안정적인 연소특성 가지는 형상으로 설계 또는 제조하기 어려워 연막탄에 적용하는데 문제가 있어 왔다. 또한, 일반적으로 상기 연소형 연막제는 압축과정을 통해 밀도를 높임으로써 제한된 부피에서 최적의 연소시간을 가질 수 있도록 성형하기 위해, 상기 연소형 연막제에 첨가되는 바인더인 폴리클로로플렌(polychloroprene)이나 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane)과 같은 매크로플라스틱(polydimethylsiloxane)계 바인더는 상기 연소형 연막제 혼화시 고화 현상을 유발하여 적정크기의 입자화 작업이 용이하지 않고, 펠렛 성형시 자체탄성에 의해 형태 유지가 어려워 치수 관리가 어려운 문제가 있다. 이에 따라, 일정한 부피의 용기에 고밀도 충전이 어려워 정해진 연막 지속시간을 충족하기 위해서는 용기가 커져야하고, 휴대의 용이성을 위해 용기를 경량화하면 연막 지속시간이 단축되는 등의 문제가 있어 연막통의 운용 성능을 개선하기 위한 적절한 방안이 요구된다.

따라서, 상기 연소형 연막제의 충진밀도를 개선하도록, 압축성형이 유리하여 종래 연막통보다 비교적 가벼운 중량을 가지면서도, 연막의 지속시간이 더욱 개선된 연막통과, 연막제 연소 후 생성되는 연막운 입자에 의한 흡수와 산란 및 적외선 방사에 의해 적의 적외선 광학장비나 유도무기를 효율적으로 차폐시킬 수 있는, 가시광선과 적외선 차폐기능을 효율적으로 동시에 제공할 수 있는 연막통의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

미국 등록특허 제4353301호

본 발명은 상기의 문제점을 해결하여, 개선된 연막지속시간과 효율적인 적외선 및 가시광선 차폐 기능을 포함하는 경량화된 지상용 적외선 차장 연막통을 제공하는 것을 해결과제로 한다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은 상부에 점화작동수단이 구비된 커버; 내부에 연막실이 형성되며 상부가 상기 커버에 의해 밀폐되되, 복수개의 천공된 연막분출구가 형성된 연막분출판이 상기 연막실의 상부에 구비되는 탄체; 상기 점화작동수단에서 점화불꽃을 전달받아 점화되는 발화제와 점화제를 포함하여 이루어지는 점화화약부; 상기 연막실의 내부에 구비되어 상기 점화화약부에 의해 연소되도록 펠렛형으로 적층되어 구비되는 연막제; 및 순차적인 연소를 위하여 상기 연막제의 측면부 외주를 감싸도록 밀착되는 연막제케이스를 포함하되, 상기 연막제는 50~70 중량%의 적린, 10~30 중량%의 산화제, 10~30 중량%의 파우더 연료, 1~10 중량%의 HTPB 결합제를 포함하며, 상기 산화제는 질산나트륨과 질산칼륨, 질산세슘 또는 질산나트륨, 질산칼륨, 질산세슘의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며, 상기 파우더 연료는 마그네슘 분말, 마그네슘과 알루미늄 합금 분말, 지르코늄 분말 또는 마그네슘 분말, 마그네슘과 알루미늄 합금 분말, 지르코늄 분말의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며, 상기 HTPB 결합제는 80~95 중량%의 HTPB, 4~15 중량%의 경화제 H₁₂-MDI, 0.1~5 중량%의 촉매 TPB(triphenylbismuth)를 포함함을 특징으로 하는 지상용 적외선 차장 연막통을 제공한다.

여기서, 상기 연막제케이스는 종이 재질로 이루어지되, 상기 연막제의 순차적인 연소를 위하여 측면부 산소 유입을 차단하도록 상기 연막제 외주와 상기 탄체 사이의 공간에 밀착되어 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연막제와 상기 연막제케이스의 사이에는 경화된 종이 재질의 산소차단용 연막통이 구비되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 연막제는 원주방향을 따라 설정된 각도 단위로 분할되어 구비되되, 상기 분할된 부분의 사이 간격에는 종이 재질의 분할용 연막제케이스가 밀착되어 배치되는 것이 바람직하다.

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본 발명의 상기의 해결 수단을 통해서 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 연막제의 외주에 밀착 구비된 종이 재질의 연막케이스는 연막제의 연소시 측면의 산소공급을 차단시켜, 연막제의 상부에서부터 하부 방향으로 진행되는 순차적 연소를 유도하는데, 이로 인해, 화염의 확산이 방지되어 연소의 순차적 진행이 효율적으로 이루어짐으로써 연소시간을 증대시키고, 가시광선과 적외선을 효율적으로 차폐시킬 수 있는 다량의 연막을 발생시킬 수 있다.

둘째, 종이 재질로 이루어지는 연막제케이스가 상기 연막제의 외면에 밀착되어 구비됨으로써, 운용시에 탄체에 가해지는 충격과 압력을 완충해주는 역할을 하며, 상기 연막제가 견고하게 고정되도록 지지하는 역할을 제공할 수 있다. 또한, HTPB 첨가제에 포함된 연소속도 조절제는 설정된 지연시간에 대응되도록 연막제의 연소를 지연 및 진행시킴으로써, 연소시간이 증대되고, 이에 따라, 지속적으로 다량의 연막을 생성시켜, 가시광선 및 적외선 연막차폐의 효율성을 극대화시킨다.

셋째, HTPB 결합제를 적용시킨 지상용 적외선 차장 연막제의 성분은 연소 후 연막운을 형성하고 공기 중에서 열을 발산하여 적외선을 방사시킴으로써, 0.7~14 ㎛의 파장 범위의 적외선과 0.3~0.7 ㎛의 파장 범위의 가시광선을 차폐시키는 연막을 제공한다. 이로 인해, 대테러작전 및 폭동진압 등의 전투 상황에서 운용될시, 적의 육안 및 야시장비나 열영상장비와 적외선 관측장비, 유도무기를 무력화시켜, 가시광선 및 적외선을 차장하는 효율적인 연막차폐 기능을 제공할 수 있다.

넷째, HTPB 결합제는 연막제 성분 중 적린(red phosphorus)과 물리화학적 친화성이 뛰어나, 종래 적린 연막제 가공시의 문제점이었던 고화 현상을 제거하고, 치수 유지를 현저히 개선시켜 압축성형된 펠렛형 연막제의 생산이 더욱 신속하게 이루어지고 형태가공이 용이하게 개선되는 효과를 제공한다. 이로 인해, 연막제의 고밀도 충전이 가능해져 다량의 연막을 발생시킴에도 불구하고, 종래 연막통에 비하여 더욱 경량화되어 운반과 휴대의 효율성이 극대화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지상용 적외선 차장 연막통을 나타낸 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 연막제와 연막제케이스의 배치를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 연막제와 연막제케이스의 배치를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 지상용 적외선 차장 연막통을 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 지상용 적외선 차장 연막통을 나타낸 단면도이다.

도 1에서 보는 바와 같이, 본 발명의 지상용 적외선 차장 연막통은 점화작동수단(1), 커버(2), 탄체(3), 점화화약부(4), 연막제(5), 그리고 연막제케이스(6)를 포함하여 이루어진다.

상세히, 상기 커버(2)의 상부에는 점화작동수단(1)이 구비되는데, 상기 점화작동수단(1)은 초기 점화불꽃을 발생시키는 점화기와 격발실을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 커버(2)는 우천시 운용 또는 사용환경에 따른 이물질 유입을 막기 위해, 투척된 상기 탄체(3)가 연막을 생성하기 전까지 상기 탄체(3)를 밀폐 상태로 유지시킨다. 이때, 상기 점화화약부(4)가 상기 점화작동수단(1)에 의해 점화가 진행됨과 동시에, 상기 커버(2)를 상기 탄체(3)의 상부로부터 이탈시키기 위해서 상기 격발실이 구비되는 것이 바람직하다.

따라서, 상커 커버(2)는 평상시와 사용 직전까지 상기 탄체(3)의 밀폐 상태를 유지시켜 상기 탄체(3) 외부로부터의 수분과 이물질의 유입을 차단하고, 점화가 시작되면 화염과 동시에 발생되는 압력으로 상기 탄체(3)의 상부를 개방시킨다. 이때, 상기 연막제(5)의 연소에 의해 발생된 연막은 연막분출구(7)를 통해 공기 중에 분산될 수 있도록 이루어진다.

또한, 상기 점화기는 운용 목적과 환경 및 사용자 요구조건에 따라 전기식, 수동식, 또는 겸용을 적용할 수 있는데 이는 연막이 설정된 시간 동안 발생되지 않도록 지연시킬 필요가 있는 경우도 있고, 즉각적인 연막 발생이 필요한 경우도 있기 때문이다. 여기서, 상기 수동식은 지연제의 설정에 따라, 설정된 시간동안 연막이 발생되지 않고, 전기식은 즉각적인 연막 발생이 필요한 상황에 유리하게 적용될 수 있다. 이에 따라, 연막을 생성하기 전까지의 지연시간에 적절한 작동방식의 점화기가 구비되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 점화화약부(4)는 상부에 발화제가 구비되고, 상기 발화제에 의해 점화되는 지연제가 충진된 지연관이 하부에 구비되며, 상기 지연관의 하부에 인접 배치된 점화제 펠렛(10)을 포함하여 이루어진다.

상기 발화제는 상기 점화기의 하부에 구비되고, 상기 점화기에서 발생된 점화불꽃을 전달받아 점화가 시작되어 상기 지연제를 점화시킨다. 여기서, 상기 지연제는 설정된 지연시간 동안 연소하여 불꽃을 전달한다. 또한, 연소압력 및 화염으로 상기 커버(2)의 이탈이 이루어지고, 이어서, 상기 점화제 펠렛(10)을 점화시킴으로써 상기 연막제(5)의 연소가 시작되도록 이루어진다.

한편, 금속재질의 상기 탄체(3)는 내부에 연막실, 연막분출판(8)을 포함하여 이루어지는데, 상기 연막실에는 상기 연막제(5)와 연막제케이스(6)가 구비되고, 상기 연막분출판(8)은 복수개의 천공된 연막분출구(7)가 형성되어 상기 탄체(3)의 상부에 구비된다. 여기서, 상기 커버(2)와 상기 탄체(3)에 의해 형성된, 상기 커버(2)에 의해 평상시 밀폐된 상태를 유지하게 되고, 상기 연막분출판(8)을 통해 연막이 외부로 분출될 수 있도록, 상기 커버(2)의 이탈과 동시에 개방된다.

그리고, 상기 연막제(5)는 상기 탄체(3) 내부에 배치되는데, 50~70 중량%의 적린, 10~30 중량%의 산화제, 10~30 중량%의 금속 연료, 1~10 중량%의 HTPB 결합제를 포함하여 이루어진다. 여기서, 상기 산화제는 질산나트륨, 질산칼륨, 질산세슘 또는 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며, 상기 금속 연료는 마그네슘 분말, 마그네슘과 알루미늄 합금 분말, 지르코늄 분말 또는 이들의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 적린(red phosphorus)이 첨가된 상기 연막제(5)는 연소 후 생성되는 연막운과 복사에너지를 이용하여 0.3~0.7μm 파장범위의 가시광선, 0.7~2μ 파장범위의 근적외선, 3~5μm 파장범위의 중적외선 및 8~12μm 파장범위의 원적외선 대역을 차폐하는 특성을 갖고 있어 현재 적외선 연막차폐 기능을 가진 연막통에 사용된다. 이때, 상기 연막제(5)에 의한 연막차폐 성능은 상기 적린이 첨가되는 중량%에 따라 변화하는데, 여기서 적린의 중량%에 따른 상기 연막제(5)의 입자 상태와 치수안정성 변화를 첨부된 표1을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

적린 중량%	50 미만	50~70	70~90
입자상태	불량 (점도가 증가하여 가공용이성 저하)	양호	불량 (국부적으로 고화 현상발생)
치수안정성	불량 (높은점도에 의한 형태불안정)	양호	불량 (부스러짐, 알갱이 발생)

표 1은 상기 적린의 중량%에 따른 상기 연막제(5)의 입자상태와 치수안정성을 나타낸 표이다.

표 1에서 보는 바와 같이, 상기 적린이 50 중량% 미만으로 첨가되는 경우, 상기 연막제(5) 입자의 점도에 의해 압축성형이 용이하지 않게 되고, 이에 따라, 성형 후에 형태가 변화하여 치수안정성이 저하되는 결과를 확인할 수 있다.

또한, 상기 적린이 70~90 중량%의 범위 내에서 첨가되는 경우에는, 국부적으로 고화현상이 발생되고, 부스러짐, 알갱이 발생 등의 현상으로 인하여 압축성형 후의 치수안정성이 현저히 저하되는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 적린이 50~70 중량% 범위 내에서 첨가되는 경우에, 상기 연막제(5)의 첨가제와 혼합되어 형성된 입자상태가 양호하게 나타나며, 이때, 압축성형이 용이하게 이루어짐에 따라, 생산속도가 증가되며, 또한, 성형 후에도 상기 연막제(5)의 형태의 변화 없이 유지됨으로써, 치수안정성이 개선되는 것을 확인할 수 있다.

한편, 상기 산화제는 상기 연막제(5)의 연소를 위해 첨가되는데, 산소와의 반응성이 뛰어난 금속성 성분의 미분말로 이루어지는 것이 바람직하며, 첨부된 표 2를 참고하여 상기 산화제의 중량%에 따른 상기 연막제(5)의 연소상태와 연막지속시간을 설명하면 다음과 같다.

산화제 중량%	10 미만	10~30	30~50
연소상태	불량 (연소를 위한 점화 세기가 약함)	양호 (균일한 연소속도로 지속적으로 진행)	불량 (급진적인 연소 발생)
연막지속시간	불량 (지속시간은 증가, 연막의 양이 미흡)	양호	불량 (설정된 시간보다 빠르게 종료)

표 2는 상기 산화제의 중량%에 따른 상기 연막제(5)의 연소상태와 연막지속시간을 나타낸 표이다.

표 2에서 보는 바와 같이, 상기 산화제를 10 중량% 미만으로 첨가하는 경우에는, 상기 연막제(5)의 연소가 미흡하게 진행됨에 따라, 연소의 세기가 약하여 연막의 양이 부족하여 차폐기능을 상실하게 되어, 효율적인 연막차폐의 기능은 기대하기 어렵다는 것을 확인할 수 있다.

그리고, 상기 산화제를 30~50 중량%의 범위 내에서 첨가한 경우에는, 상기 연막제(5)가 점화됨과 동시에 급격히 연소가 진행되어, 설정된 시간 동안 연막이 지속되지 않음으로써, 효율적인 연막차폐 기능을 기대하기 어려운 것을 확인할 수 있다. 또한, 급격한 연소로 인하여 화염이 크게 형성되어, 순차적인 연소가 이루어지지 않고 연막의 지속 시간이 크게 단축되는 문제점이 발견된다.

따라서, 상기 산화제를 10~30 중량% 범위 내에서 첨가한 경우에는, 연소상태가 안정적으로 유지되어, 점화된 상기 연막제(5)의 순차적 연소를 기대할 수 있고, 또한, 연막의 양이 차폐 기능을 효율적으로 제공할 수 있도록, 지속적으로 발생되는 것을 확인할 수 있다.

한편, 상기 금속 연료는 미세분말 상태에서 연소성이 뛰어난 금속 성분으로 이루어지며, 상기 산화제에 의해 점화되고, 상기 연막제(5)를 연소시키는 화염의 연료로서 첨가된다. 여기서, 상기 금속 연료의 중량%에 따른 상기 연막제(5)의 화염세기와 화염지속시간의 변화를, 첨부된 표 3을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

금속 연료 중량&	10 미만	10~30	30~50
화염세기	불량 (산화제와 함께 산화후 일부 소멸)	양호	불량 (폭발에가까운 화염세기 발생)
화염지속시간	불량 (연료의 일부에 의한 화염지속이 미흡)	양호	불량 (급진적 연소 발생)

표 3은 상기 금속 연료의 중량%에 따른 상기 연막제(5)의 화염세기와 화염지속시간의 변화를 나타낸 표이다.

표 3에서 보는 바와 같이, 상기 금속 연료가 10 중량% 미만으로 첨가되는 경우에는, 화염을 지속적으로 유지해야 하는 연료의 일부가 산화제의 점화와 함께 소멸되는 현상이 발생되어, 상기 연막제(5)를 연소시킬 정도로 충분한 화염세기를 발생시키지 못하는 것을 확인할 수 있으며, 이에 따라 상기 연막제(5)의 지속적인 연소를 위한 화염지속시간도 단축되는 것을 확인할 수 있다.

또한, 상기 금속 연료가 30~50 중량% 범위 내에서 첨가되는 경우에는, 상기 산화제의 초기 점화와 함께 폭발적인 연소반응을 일으켜, 상기 연막제(5)의 순차적인 연소를 기대하기 어렵다. 그리고 급진적으로 진행되는 연소에 의해, 짧은 시간 안에 다량의 연막을 발생시키고 소진됨으로써, 연막을 지속적으로 발생시키는 것을 기대하기 어렵다.

따라서, 상기 금속연료가 10~30 중량% 범위 내에서 첨가되는 경우에, 상기 연막제(5)의 순차적인 연소가 지속적으로 진행됨으로써, 효율적인 연막차폐 기능을 제공하는 다량의 연막이 지속적으로 발생되는 것을 확인할 수 있다.

한편, 상기 적린은 상기 산화제, 상기 금속연료와 함께 첨가되는 결합제의 종류에 따라, 취급의 용이성과 입자화 및 치수관리 등의 문제점이 있는데, 상기 적린에 첨가되는 결합제의 종류에 따른 입자화, 치수안정성, 취급용이성 및 혼합시간의 관계를, 첨부된 표 4를 참고하여 자세히 설명하면 다음과 같다.

결합제	입자화	치수 안정성	취급 용이성	혼합 시간
폴리클로로프렌(polychloroprene)	불량 (고화 발생)	불량 (탄성 변형발생)	불량 (온도유지 요구됨)	불량 (친화성 부족)
매크로플라스틱(polydimethylsiloxane)	불량 (고화 발생)	불량 (탄성 변형발생)	불량 (온도유지 요구됨)	불량 (친화성 부족)
HTPB(hydroxyl terminated polybutadiene)	양호	양호	양호	양호

표 4는 상기 적린에 첨가되는 결합제에 따른 상기 연막제(5)의 입자화, 치수안정성, 취급용이성, 혼합시간의 변화를 나타낸 표이다.

표 4에서 보는 바와 같이, 상기 폴리클로로프렌 결합제와 상기 매크로플라스틱 결합제를 사용할 경우, 상기 연막제(5)의 혼합시 고화가 심하게 발생되어 입자화 작업이 용이하지 않는데, 이는 탄성 변형에 의해 치수가 일정하게 유지되지 않는 현상과도 연관되어 해석된다. 또한, 상기 연막제(5)에 포함되는 상기 적린과 첨가되는 성분과의 친화성이 부족한 것으로 인하여 혼합시간이 길어져 생산성이 저하되는 결과를 확인할 수 있다.

그러나, 상기 HTPB 결합제를 사용하는 경우, 상기 연막제(5)의 혼합시 상기 적린을 포함하는 성분과의 친화성이 뛰어나 비교적 신속하게 혼합되고, 이로 인해, 상기 연막제(5)의 입자화 작업이 용이해질 뿐만 아니라, 탄성 변형이 없어, 치수 안정성이 현저히 개선되는 것을 확인할 수 있다.

따라서, 상기 연막제(5)는 HTPB 결합제를 첨가하여, 안정적인 입자화와 치수 안정성을 확보하여 고밀도로 압축성형된 펠렛으로 성형하여 연막단위체를 형성하고, 복수개의 상기 연막단위체가 적층되어 이루어지는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 HTPB 결합제에 포함된 성분은 상기 연막단위체의 표면에 강력한 접착력을 형성하는데, 이로 인해, 장시간 동안 노화되지 않는 접착력을 지속적으로 유지함으로써, 상기 연막단위체의 적층형성과 기하학적 배치를 효율적으로 개선할 수 있다. 여기서, 상기 연막제(5)는 상기 HTPB 결합제 성분에 의해 표면에 접착력이 유지되어, 상기 탄체(3) 내부에 견고하게 위치가 고정되어 배치가 용이하다.

한편, 상기 HTPB 결합제는 80~95 중량%의 HTPB, 4~15 중량%의 H₁₂-MDI, 0.1~5 중량%의 TPB(triphenylbismuth)를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 HTPB는 연소속도 조절제의 기능과 열 방출에 의한 적외선 차폐, 결합제와 접착제의 기능을 제공하며, 상기 H₁₂-MDI(dicyclohexylmethane, 4.4-diisocyanate)는 상기 연막제(5)의 경화제로서 첨가되며, 상기 TPB는 상기 HTPB 결합제의 경화속도를 촉진시키는 촉매의 기능을 제공한다.

여기서, 상기 HTPB는 상기 연막제(5)의 성분 중, 상기 적린과 함께 적외선 차폐 기능을 형성하는 주요한 성분이며, 상기 연막제(5)가 공기 중에 분산된 상태에서, 상기 HTPB 혼합물은 연막의 열적 특성 효과를 증가시켜, 적의 열영상 장비를 차폐시키는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 상기 HTPB는 상기 연막제(5)의 급격한 연소를 지연시킴으로써, 지속적으로 다량의 연막을 생성시킬 수 있어 연막 지속시간을 증대시키는 효과를 제공한다. 그리고, 접착성이 뛰어난 특성으로 인해, 상기 연막제(5)를 압축성형하여 설정된 형태로 가공이 용이하고, 상기 탄체(3)의 내부에 상기 연막제(5)를 배치하는 경우, 상기 HTPB의 뛰어난 접착력은 정확하고 견고한 배치를 가능하게 해준다.

한편, 상기 HTPB가 상기 연막제(5)에 첨가되는 중량%에 따른 연소속도와 결합상태의 변화에 대하여 첨부된 표 5를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

HTPB 중량%	80 미만	80~95	95 이상
연소속도	불량 (연소속도 불규칙, 일시적인 급속연소)	양호	불량 (연소속도 불규치, 연소시간 조절불가)
결합상태	불량 (국부적으로 고화 현상 발생)	양호	불량 (점도가 지나치게 증가하여 가공불량)

표 5는 상기 HTPB 결합제에 첨가되는 HTPB의 중량%에 따른 연소속도와 결합상태를 나타낸 표이다.

표 5에서 보는 바와 같이, 80 중량% 미만의 HTPB가 첨가되는 경우에는, 연소속도가 불규칙적으로 변화하여, 상기 연막제(5)의 연소시간을 설정하기 어렵게 되고, 일시적으로 급속한 연소가 일어나므로 순차적인 연소를 적용시키기 어려운 결과를 확인할 수 있다.

또한, 95 중량% 이상의 HTPB가 첨가되는 경우에는, 연소속도가 불규칙적으로 변화하며, 상기 연막제(5)의 연소시간을 설정하기 어렵고, 연소시간이 지연되어 상기 연막제(5)의 원활한 연막 발생에 문제가 생기는 결과를 확인할 수 있다. 그리고, 점도가 증가함으로써, 취급이 어려워지며, 가공의 용이성이 떨어지는데, 이는, 압축성형 시간이 증대되는 문제로 이어진다.

따라서, 80~95 중량% 범위 내에서 HTPB가 첨가되는 경우에, 상기 연막제(5)의 연소속도를 적절히 지연시키고, 급속한 연소를 제어할 수 있으며, 표면에 발생되는 접착력을 지속적으로 유지함과 동시에 상기 연막제(5)의 첨가제와 결합되는 상태가 양호하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.

여기서, 표 5의 실험결과는 80~82 중량% 범위에서는 부분적으로 양호한 연소시간과 결합상태를 보이지만, 80 중량% 미만에서의 연소속도와 결합상태의 변화가 매우 뚜렷하게 나타나고, 또한, 90~93 중량% 범위에서는 부분적으로 양호한 연소시간과 결합상태를 보이지만, 94% 이상의 중량%에서는 연소속도와 결합상태의 변화가 더욱 뚜렷하게 나타나므로, 상기 HTPB의 첨가되는 중량은 80~90 중량% 범위보다 83~93 중량% 범위가 더욱 바람직하다.

한편, 상기 H₁₂-MDI는 상기 연막제(5)의 경화제로서 작용하여, 혼합된 후에 경화를 일으켜 압축성형을 위해, 탄성에 의한 형태변화를 제어하는 효과를 제공하는데, 여기서, 상기 H₁₂-MDI는 압축성형된 상기 연막제(5)를 신속하게 경화시켜, 부풀어 오르는 현상과 같은 형태변형이 일어나지 않도록 첨가되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 H₁₂-MDI는 상기 연막제(5)의 치수 안정성을 효율적으로 개선하는 효과를 제공하는데, 여기서, 상기 H₁₂-MDI의 첨가되는 중량%에 따른 경화속도와 이에 따른 상기 연막제(5)의 치수안정성의 변화를 첨부된 표 6을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

H12-MDI 중량%	4 미만	4~15	15~25
경화속도	불량 (느리게 진행)	양호	불량 (압축성형 이전에 경화되는 문제)
치수 안정성	불량 (경화가 느리게 진행되어 형태 변형)	양호	양호 (형태 변형은 없으나 압축성형이 어려움)

표 6은 상기 H₁₂-MDI의 첨가된 중량%에 따른 경화속도와 상기 연막제(5)의 치수 안정성의 변화를 나타낸 표이다.

표 6에서 보는 바와 같이, 상기 H₁₂-MDI를 4 중량% 미만으로 첨가시킨 경우에는 상기 연막제(5)의 경화가 느리게 진행되고, 이로 인해, 압축성형시 설정된 형태로 가공이 용이하지 않는 문제가 발생한다. 또한, 상기 H₁₂-MDI가 15~25 중량%로 첨가된 경우에는, 경화된 상태에서 형태의 변형이 없으므로, 치수 안정성이 양호하다고 할 수는 있으나, 적정 크기의 입자화 작업 이전에 경화가 진행됨으로써, 압축성형이 용이하지 않는 문제점이 확인된다.

따라서, 상기 H₁₂-MDI를 4~15 중량%로 첨가시킨 경우에, 상기 연막제(5)가 균일하고 신속하게 경화가 진행되고, 치수 안정성이 개선됨에 따라, 가공의 과정에서 고화 현상이 방지되어, 상기 연막제(5)의 설정된 크기와 형태로 압축성형이 용이하게 되는 효과를 제공한다.

그리고, 상기 TPB는 경화속도촉진제로 사용되는 촉매로서, 0.1~5 중량%으로 첨가되는데, 상기 HTPB 결합제에 0.1 중량% 미만으로 첨가될 경우에는 상기 연막제(5)의 경화속도가 적절한 속도로 일어나지 않아 생산속도가 저하되고, 반응에 직접 관여하지 않는 촉매를 과하게 첨가하는 것은 불필요한 약제 낭비가 되므로, 5 중량%를 초과하여 첨부하는 것은 경화속도에 변화를 주지 않으므로, 0.1~5 중량% 범위 내에서 첨가되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 연막제(5)는 충진밀도가 개선되어, 종래 연막통에 비하여 보다 경량화된 지상용 적외선 차장 연막통(100)을 제공할 수 있도록, 압축성형되어 펠렛으로 연막단위체를 형성하고, 상기 연막단위체의 적층으로 구비되는데, 여기서, 충진밀도는 상기 연막제(5)의 연소에 의해 발생되는 연막의 양을 적정한 수준으로 유지시키되, 상기 연막제(5)의 부피는 증가하지 않고 오히려 종래 연막통에 비하여 15% 이상의 무게 절감효과를 나타낸다. 이로 인해, 상기 지상용 적외선 차장 연막통(100)은 다양한 전략적 상황에서 운용시에 운반과 보관, 그리고 휴대의 용이성을 현저히 개선되는 효과를 기대할 수 있다.

그리고, 상기 연막제(5)는 0.7~14 ㎛의 파장 범위의 적외선과 0.3~0.7 ㎛의 파장 범위의 가시광선을 차폐시키는 연막을 제공하여, 전술작전, 대테러작전 및 폭동진압 등의 전투 상황에서 운용될시, 적의 육안, 야시장비, 열영상장비 등과 같은 관측, 탐지 및 감시용 적외선 광학장비나 유도무기를 무력화시켜, 가시광선 및 적외선을 차장하는 효율적인 연막차폐 기능을 제공할 수 있다.

또한, 상기 연막제(5)는 펠렛형의 상기 연막단위체가 적층된 구조로 이루어짐으로써, 상부에서 하부로 진행되는 순차적 연소효과가 발생되는데, 이는, 상기 연막제(5)의 외면에 HTPB, H₁₂-MDI 및 TPB 성분으로 이루어지는 단열재를 도포하여 그 효과를 극대화시키는 것이 바람직하다. 이때, 상기 단열재는 브러쉬나 압충공기를 이용한 분사 방법과 같이, 균일한 밀도 분포로 도포시키기 용이한 수단을 선택하여 진행되고, 건조기에서 경화시키는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 지상용 적외선 차장 연막통(100)은 상기 연막제(5)의 측면에서 공급되는 산소를 차단하여, 화염확산을 방지하고, 순차적인 연소효과를 더욱 효율적으로 이루어지도록, 상기 연막제케이스(6)가 상기 연막제(5)의 외면에 밀착 구비되어, 상기 연막제(5)의 위치를 더욱 견고하게 유지시켜 주는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 연막제케이스(6)는 종이 재질로 이루어지고, 상기 연막제(5)의 분할된 배치에 따라, 그 형상에 대응되도록 구비되는데, 여기서, 상기 연막제(5)의 분할된 배치에 따른 상기 연막제케이스(6)의 배치를 나타낸 도 2를 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 상기 연막제(5)와 상기 연막제케이스(6)의 배치를 나타낸 단면도이다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 상기 연막제(5)와 상기 연막제케이스(6)의 배치를 나타낸 단면도이다.

도 2와 도 3에서 보는 바와 같이, 상기 연막제(5)는 원주방향으로 균분된 각도 간격으로 분할되는 경우와, 상기 탄체(3)의 원주와 중심이 동일하게 일체형으로 구비되는 경우를 포함하여, 특정 방향으로 무게중심이 편향되지 않은 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 연막제(5)가 일체형으로 배치되는 경우에는, 상기 연막제(5)의 외면에 상기 연막제케이스(6)가 밀착되어 구비되어, 상기 연막제(5)와 상기 탄체(3) 사이에 상기 연막제케이스(6)가 배치되어, 상기 연막제(5)의 측면에서 유입되는 산소를 차단하여 상기 연막제(5)의 연소가 상부에서부터 하부로 진행되도록 유도하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 HTPB 결합제의 접착력으로 인해 상기 연막제(5)는 상기 탄체(3) 바닥면에 견고하게 접착되어 경화되어 됨으로써, 투척과 운반 등의 과정에서도 내구성을 개선시켜, 사용상의 편의성이 증대되는 효과가 있다.

그리고, 상기 연막제(5)가 부채꼴 형태로 균분되어 배치되는 경우에는, 분할된 부분의 사이에 단열완충 역할을 하도록, 대향하는 상기 연막제(5)의 각각의 분할면과 상기 탄체(3)의 내면에 접하는 곡면에 상기 연막제케이스(6)가 구비되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 연막제케이스(6)는 분할된 상기 연막제(5)가 각각 연소를 일으킬 때, 상부에서부터 하부로 진행되도록 유도하고, 분할된 상기 연막제(5)의 위치 안정성을 견고하게 유지하기 위해 구비되는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 지상용 적외선 차장 연막통(100)은, 종이 재질로 이루어진 상기 연막제케이스(6)에 의해 사용상 또는 폐기시에도 인체와 환경에 유해한 물질을 발생시키지 않음으로써, 친환경적인 운용이 가능하며, 상기 단열재와 상기 연막제케이스(6)에 의해 상기 연막제(5)는 순차적인 연소가 유도되어, 연소시간이 증대되어 지속적인 연막차폐 기능을 확보할 수 있다. 또한, 상기 연막제(5)는 펠렛으로 압축성형된 상기 연막단위체의 적층으로 이루어짐에 따라, 효율적인 연막차폐를 위한 충분히 고밀도로 충진되지만, 종래 연막통에 비하여 15% 이상의 무게가 절감됨으로써, 운반과 휴대상의 용이성이 더욱 개선된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구하는 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형 실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형 실시는 본 발명의 범위에 속한다.

1: 점화작동수단 2: 커버
3: 탄체 4: 점화화약부
5: 연막제 6: 연막제케이스
7: 연막분출구 8: 연막분출판
9: 점화펠렛 10: 점화제
100: 지상용 적외선 차장 연막통

Claims (5)

1. 상부에 점화작동수단이 구비된 커버;
   내부에 연막실이 형성되며 상부가 상기 커버에 의해 밀폐되되, 복수개의 천공된 연막분출구가 형성된 연막분출판이 상기 연막실의 상부에 구비되는 탄체;
   상기 점화작동수단에서 점화불꽃을 전달받아 점화되는 발화제와 점화제를 포함하여 이루어지는 점화화약부;
   상기 연막실의 내부에 구비되어 상기 점화화약부에 의해 연소되도록 펠렛형으로 적층되어 구비되는 연막제; 및
   순차적인 연소를 위하여 상기 연막제의 측면부 외주를 감싸도록 밀착되는 연막제케이스를 포함하되,
   상기 연막제는 50~70 중량%의 적린, 10~30 중량%의 산화제, 10~30 중량%의 파우더 연료, 1~10 중량%의 HTPB 결합제를 포함하며,
   상기 산화제는 질산나트륨과 질산칼륨, 질산세슘 또는 질산나트륨, 질산칼륨, 질산세슘의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며,
   상기 파우더 연료는 마그네슘 분말, 마그네슘과 알루미늄 합금 분말, 지르코늄 분말 또는 마그네슘 분말, 마그네슘과 알루미늄 합금 분말, 지르코늄 분말의 혼합물로 구성된 군 중에서 선택된 어느 하나로 이루어지며,
   상기 HTPB 결합제는 80~95 중량%의 HTPB, 4~15 중량%의 경화제 H₁₂-MDI, 0.1~5 중량%의 촉매 TPB(triphenylbismuth)를 포함함을 특징으로 하는 지상용 적외선 차장 연막통.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 연막제케이스는 종이 재질로 이루어지되, 상기 연막제의 순차적인 연소를 위하여 측면부 산소 유입을 차단하도록 상기 연막제 외주와 상기 탄체 사이의 공간에 밀착되어 배치됨을 특징으로 하는 지상용 적외선 차장 연막통.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 연막제와 상기 연막제케이스의 사이에는 경화된 종이 재질의 산소차단용 연막통이 구비됨을 특징으로 하는 지상용 적외선 차장 연막통.
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연막제는 원주방향을 따라 설정된 각도 단위로 분할되어 구비되되, 상기 분할된 부분의 사이 간격에는 종이 재질의 분할용 연막제케이스가 밀착되어 배치됨을 특징으로 하는 지상용 차장 연막통.
   

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