KR101360397B1 - 경량화 및 박형화한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판 - Google Patents

경량화 및 박형화한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판 Download PDF

Info

Publication number
KR101360397B1
KR101360397B1 KR1020130100270A KR20130100270A KR101360397B1 KR 101360397 B1 KR101360397 B1 KR 101360397B1 KR 1020130100270 A KR1020130100270 A KR 1020130100270A KR 20130100270 A KR20130100270 A KR 20130100270A KR 101360397 B1 KR101360397 B1 KR 101360397B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyethylene
fabric
heat
waterproof
shield
Prior art date
Application number
KR1020130100270A
Other languages
English (en)
Inventor
김지완
Original Assignee
주식회사 파이로
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 파이로 filed Critical 주식회사 파이로
Priority to KR1020130100270A priority Critical patent/KR101360397B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101360397B1 publication Critical patent/KR101360397B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41H—ARMOUR; ARMOURED TURRETS; ARMOURED OR ARMED VEHICLES; MEANS OF ATTACK OR DEFENCE, e.g. CAMOUFLAGE, IN GENERAL
    • F41H5/00—Armour; Armour plates
    • F41H5/02—Plate construction
    • F41H5/04—Plate construction composed of more than one layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/06—Layered products comprising a layer of synthetic resin as the main or only constituent of a layer, which is next to another layer of the same or of a different material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B2323/00—Polyalkenes
    • B32B2323/04—Polyethylene

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)

Abstract

본 발명은 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 탄도판에 관한 것으로, 총기류, 지뢰 및 폭발물의 파편, 도검류(칼날/송곳류) 등 모든 인명 살상 무기로부터 착용자를 안전하게 보호하여 인명피해를 없애고, 방호기능이 우수하면서도 경량화와 인체공학적 설계를 통해 편리한 활동성을 제공하여 전투성능과 대테러 진압 성능 및 흉악범죄 검거성능 등을 향상함을 목적으로 한다.
본 발명에 의한 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법은, 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 쉴드, 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 원단, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 각각 제조하여 준비하는 제1단계와;
상기 제1단계를 통해 준비한 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드를 적층하여 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 제조하고 이 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 외부를 상기 폴리에틸렌 원단으로 피복한 후 열과 압력에 의해 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 구성하는 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드들 및 상기 폴리에틸렌 원단을 서로 접합하여 일체화함으로써 탄도판 모재를 성형하는 제2단계와;
상기 제2단계를 통해 성형된 탄도판 모재의 일면 이상에 상기 제1단계에서 준비한 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 한 겹 이상으로 부착하여 일측에서부터 방수 및 내열층, 폴리에틸렌 원단층, 폴리에틸렌 쉴드층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 제3단계를 포함한다.

Description

경량화 및 박형화한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판{METHOD FOR MANUFACTURING LIGHTER AND THINNER-BALLISTIC PANEL FOR PROJECTILE, SWORDS AND EXPLOSION}
본 발명은 방탄재 두께 및 부피를 극소화 하여 초 경량화된 1개의 탄도판으로 총알방어·도검류·폭발물 및 파편류 등 다양한 살상 무기를 동시에 방어할 수 있는 탄도판 제조 방법 및 이 방법에 의해 제조된 탄도판에 관한 것으로, 방탄복·방검복·폭발(파편)방호복은 지금까지는 사용해 온 유연성(FLEXIBILITY)이 좋고 두께가 두꺼운 소프트 아머(SOFT ARMOR) 방탄재 즉, 아라미드(ARAMID)원단, 피비오(PBO) 원단, 고밀도폴리에틸렌(HMPE)필름, 아라미드(ARAMID), 피비오(PBO), 고밀도폴리에틸렌(HMPE) 재질의 휄트(FELT)로 제작 된 탄도판을 사용해왔으나, 본 발명은 소프트 아머 방탄재를 열과 압력에 의해 몰드(MOLD)로 성형화 시켜 탄도판 두께를 최소하고 경량화 하였음에도 방어성능을 종전의 방어성능 기준보다 최소 10~20% 많게는 30%이상 향상시킨 하드 아머(HARD ARMOR) 탄도판으로 인체공학적 설계를 통해 편리한 활동성을 제공함으로써 지금까지 하드 아머 탄도판은 헬멧류, 진압용 방탄 방패, 선박 및 차량, 항공기 등에만 적용하던 것을 소프트 아머 제품인 방탄복류, 방검복류, 파편 및 폭발물 방어복류, 방탄 담요 및 가방류, 지뢰방호복 등의 제품에도 적용가능하게 되어 전투성능과 대테러 진압 성능 및 흉악범죄 검거성능 등을 향상 할 수 있는 다양한 살상무기의 방어 성능이 가능한 경량화 및 박형화한 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판에 관한 것이다.
현재 개인들의 반사회적/반인륜적 변화, 종교 등 이념 갈등과 국익 보호 등을 원인으로 하여 해마다 흉악범죄, 테러, 전쟁 등이 증가하는 추세이다.
한편, 산업이 발달함에 따라 인명 살상용 무기[총기류, 지뢰 및 폭발물류, 도검류(칼날/송곳류)]의 성능도 매년 발전(발사체인 총알과 파편의 속도가 빨라지고 질량이 커지고 있음)하여 경찰, 군인 등의 안전을 확보하기 위한 차원에서 시대(인명 살상용 무기의 성능을 방어)에 맞는 방호 장비(방탄복, 방호복, 방패, 헬멧, 가방 등 소품류)의 개발이 요구되고 있다. 따라서 미국 법무성 사법연구소(NIJ)의 경찰 방탄복 테스트기준인 NIJ 총알방어기준(THREAT LEVEL) 등도 강도가 높아지고 있다.
이하, 살상용 무기의 종류별 방호 장비를 구분하여 설명한다.
인명 살상용 무기는 크게 총기류(총알의 발사체를 발사하는 것을 말함)와 폭발물류(파편이 비산(비행)되는 것을 말함), 도검류(날카로운 부분을 갖는 것을 말함)로 구분된다.
1. 총기류
일반적으로 총기류로부터 인체를 보호하는 방탄복은 외피(Garment)와, 탄도판(Panel), 그리고 방탄판(Plate) 등의 조합으로 구성되어 있다.
이러한 방탄복의 핵심 부품인 탄도판은 총기류의 탄두인 발사체의 속도를 감속하여 정지 상태(속도 "0")로 함으로써 외상을 최소화함을 목적으로 한다.
본 발명의 이해를 돕기 위하여 총알, 파편 등 발사/비산체와 탄도판의 원리에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1a 및 도 1b는 탄도판에 의해 총알의 충격을 흡수하여 정지시키는 과정을 나타낸 설명도로서, 총구에서 출발한 총알(1)은 발사 후 공기와의 마찰로 인해 고온의 상태이다.
이러한 고온의 총알(1)이 탄도판(2)에 닿게 되면 도시된 바와 같이 발생된 충격에너지가 사방으로 확산된다. 그 후, 총알(1)의 진행이 탄도판(2)에 의해 억제되어 도 1c 및 도 1d에서와 같이 총알(1)이 점진적으로 압착되면서 탄도판(2)에서 진행을 멈추게 된다.
이에 따라, 탄도판(2)은 충격에너지를 잘 흡수함과 동시에 고온에 잘 견디는 특성을 갖고 있어야 한다.
도 1e는 탄도학의 컴퓨터를 사용한 모델링을 도시한 것으로, 컴퓨터의 모델링 결과
발사체(Projectile)가 직물(fabric)에 직물을 가로지르는 방향(transverse)으로 충돌하게 되면, 2개의 파장(waves) 즉 종방향의 파면(Longitudinal wave front)과 횡방향의 파면(transverse wave front)이 충격지점에서부터 전파되고, 이 때, 직물은 후방 밀림과 신장의 변화가 발생됨을 확인할 수 있다.
도 2는 진흙판에 탄도판을 댄 상태에서 총알에 의해 탄도판이 변형되는 과정을 나타낸 종단면도이다.
진흙판(3)에 탄도판(2)을 댄 상태에서 탄도판(2)에 총알(1)을 발사하면 탄도판(2)이 총알의 추진력에 의해 진흙판(3)에 충격에너지를 가하면서 변형되었다가 초기 상태로 환원됨을 알 수 있다.
따라서 충격에너지에 의한 탄도판(2)의 변형을 최소화하여 탄도판(2)이 관통되지 않더라도 탄도판(2)의 변형에 의해 인체에 악영향을 끼치지 않도록 인장강도에 대하여서도 충분히 고려하여야 한다.
그럼, 발사된 총알(1)이 탄도판(2)에 의해 포획되는 과정에 대하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
총에서 발사된 총알(1)이 운동에너지가 탄도판(2)에 도달하면 탄도판에 충격 에너지를 가하게 되는데, 가해진 충격 에너지는 파도모양으로 확산되면서 열에너지로 변환되므로 열을 발생하게 된다.
이때, 총알(1)의 온도는 150℃이상을 초과하면서 점진적으로 멈추게 된다.
이와 같이 탄도판(2)에 의해 총알(1)이 멈추는 현상은 다음과 같은 메카니즘에 의해 이루어지게 된다.
즉, 탄도판(2)에 소정의 변형을 주면서 충격 에너지가 확산되어 총알(1)의 속도가 점진적으로 늦추어지게 되고, 따라서 총알의 진행이 중단되는 것이다.
도 3은 탄도판(2)이 변형되면서 충격에너지를 확산시킬 때 탄도판(2)을 구성하는 실올의 변형에 따른 충격파도의 분산 메카니즘을 나타내고 있다.
여러 겹으로 적층된 탄도판(2)의 실올(4)이 도 3과 같이 변형될 때 충격에너지는 각각의 실올(4)을 따라 사방으로 분산되면서 에너지가 감소된다.
이러한 충격 에너지는 실올(4)을 따라 사방으로 분산되는데, 탄도판(2)을 여러 겹으로 구성할 때 상기한 동작은 여러 겹으로 적층된 면에서 동일하게 이루어지게 된다.
이러한 원리를 이용하여 총알로부터 착용자를 보호하는 탄도판은 국제적으로 가장 널리 공인되고 있는 미국 법무성 사법연구소(NIJ)의 경찰 방탄복 테스트기준인 NIJ 총알방어기준(THREAT LEVEL)(후면방어성능 44mm 이내)에 따라 제조되고 있다.
Figure 112013076766842-pat00001
또한 탄도판의 제조에 있어서는 다음과 같은 여러 가지 조건을 충족시켜야 한다.
첫째, 총알의 방어력이 양호하여야하며 기준치를 만족하여야 한다.
둘째, 탄도판의 변형(Deformation)을 고려하여야 한다. 즉, 총알이 관통하지 않더라도 충격을 극소화하여 신체 내부에 피해를 주지 않도록 후방으로의 변형이 적어야 성능이 우수한 탄도판으로 인정된다.
가장 최근 기준인 NIJ-STANDARD-0101.06의 LEVELⅢA 방호구는 436 m/s +/- 9 m/s(1430 ft/s)로 규정된 속도(Vo)에서 .44 매그넘 발사체와 같은 발사체에 의해 관통 없이 44 ㎜ 이하의 배면 변형을 가져야 한다 라고 규정하고 있다.
셋째, 무게와 두께를 고려하여 경량화 및 박형화하여 활동성이 좋아야 한다.
넷째, 착용감이 양호하여야 한다.
다섯째, 제조원가가 저렴하여야 한다.
이러한 규정 등에 맞도록 다양한 탄도판이 개발되어 있으며, 현재까지 알려진 탄도판의 재질로는 방향족 폴리아마이드계(PARA-ARAMID)와, 고밀도 폴리에틸렌(HIGH DENSITY POLYETHYLENE), 폴리벤즈 옥사졸(Polybenzoxazole, PBO)이 있다.
상기 방향족 폴리아마이드계로는 고탄성 섬유인 케브라(KEVLAR : 듀폰사의 상표명)원단 또는 트와론(TWARON:TWARON DEIJIN사의 상표명)원단이 있고, 고밀도 폴리에틸렌으로는 고분자 화합물로 이루어진 필름 형태로서 다이니마(DYNEEMA:DSM사의 상표명) 또는 스펙트라(SPECTRA : HONEYWELL사의 상표명)가 있으며, 폴리벤즈 옥사졸(PBO)은 자이론(ZYLON, 상표명)이 있다. 이외에 세라믹을 이용한 탄도판("Dragon Skin"이라는 이름으로 개발되어 상용화 중 NIJ기준에 미달되는 제품이 발생되고, 중량이 무거워 사용이 중단되었음), 액체 탄도판(잠재력이 있는 것으로 알려져 있지만 전반적으로 활용 가능한 상업적인 발전이 이루어지지 못하였음) 등도 개발되고 있다.
이러한 방향족 폴리아마이드계의 고탄성 섬유원단 또는 고밀도 폴리에틸렌의 고분자 화합물로 이루어진 필름은 방탄복이 NIJ ⅢA인 경우, 각각 독립적으로 다수매(35~36매) 적층되어 외피로 감싸여지거나 또는 이들 섬유원단 및 필름을 적당한 비율로 적층하여 탄도판을 구성하게 된다.
상기한 탄도판(2)의 재질인 방향족 폴리아마이드계(PARA-ARAMID)는 내열강도가 고밀도 폴리에틸렌(HIGH DENSITY POLYETHYLENE)에 비해 큰 반면 무겁고, 고밀도 폴리에틸렌 필름은 가로세로 단방향으로 수지에 의해 결합되어 있어 충격 에너지 분산이 방향족 폴리아마이드계보다 큰 반면 내열온도가 낮은 특성이 있다.
도 4는 종래의 고밀도 폴리에틸렌 필름이 적층된 상태를 확대하여 나타낸 사시도로서, 고밀도 폴리에틸렌 필름(5)은 단방향 쉴드(Unidirectional Shield)이므로 총알(1)이 탄도판(2)에 닿았을 때 크로스오버된 섬유가닥이 없기 때문에 방향족 폴리 아마이드계보다 에너지 분산효율이 훨씬 크다.
즉, 고밀도 폴리에틸렌 필름(5)은 크로스오버된 섬유가닥에 의해 발생되는 에너지 분산 반발력이 없어 한 방향으로만 에너지가 분산되므로 충격 흡수력이 방향족 폴리아마이드계에 비해 휠씬 크다.
그러나, 방향족 폴리 아마이드계의 직조원단은 복수매 중첩한 상태에서 교차되게 봉제하여 사용하는 반면, 고밀도 폴리에틸렌 필름(5)은 탄도판의 제작시 봉제가 금물이다.
이는 탄도판(2)에 충격이 가해져 도 3과 같이 충격에너지가 실올(4)을 따라 분산될 때, 고밀도 폴리에틸렌 필름(5)을 봉제한 경우에는 봉제지점에서의 분산효율이 급격히 떨어져 총알의 충격을 분산시키지 못하므로 탄도판이 관통되는 치명적인 문제점을 나타내기 때문이다.
따라서, 최근에는 각각의 소재가 갖는 장점만을 고려하여 하이브리드제품(HYBRIDS, 방향족 폴리 아마이드계 및 고밀도 폴리에틸렌을 혼합한 제품)을 권장하고 있다.
예컨대, 탄도판(2)의 전면에는 충격열에 잘 견디는 방향족 폴리 아마이드계의 직조원단을 복수매 적층하고 후방에는 인장강도가 크고 충격을 잘 흡수하는 고밀도 폴리에틸렌 필름(5)을 복수매 적층하여 탄도판(2)을 구성하고 있다.
그러나, 이러한 종래의 탄도판(2)은 발사된 총알(1)의 열에너지가 약 150℃이상으로 높고, 회전하면서 발생되는 탄도판 전면의 충격열과 탄도판 후면의 마찰열로 인해 탄도판의 방어력이 저하되어 탄도판을 여러겹(34~38겹:방탄재질에 따라 차등)으로 구성하여야 하므로 아라미드(비중 1.44)재질의 경우 그 무게가 무거워 착용감이 저하되었음은 물론 고밀도 폴리에틸렌(비중0.97)의 경우 가장 경량화 된 재질이나 신축성이 많고 내열도가 낮아(135℃~140℃에서 용융) 후면방어가 좋지 않으며 방탄성능이 20%정도 감소(NIJ지침서)하며 소프트 아머 방탄재는 습기가 찰 경우 내구성에 많은 문제점을 갖고 있다.
2. 파편 및 폭발물류
V50는 선택된 파편의 관통확율이 정확히 50%가 되는 속도록 정의되며, 파편 또는 폭발물 방어용 탄도판은 국제적으로 가장 널리 공인되고 있는 MIL-STD-662F, STANAG 2920 기준(방호한계속도 V50 산출 값)을 만족하도록 제조되고 있다.
파편 또는 폭발물은 총알보다는 충격에너지와 열이 낮지만 파편 또는 폭발물 방어용 탄도판은 전술한 것과 같이 총알 방어용 탄도판과 유사한 작용으로 파편 또는 폭발물에 의해 뚫리지 않으면서 파편 또는 폭발물로부터 착용자를 보호한다.
현재 한국군의 파편방호용 방탄복의 V50=470m/sec이며, 총알 방어용 방탄복의 경우 가장 높은 수준인 NIJ-STD-0101.06 LEVELⅢA 경우 V50=560m/sec정도이고 본 신청제품의 V50=585m/sec로 크게 향상된 성능을 나타내고 있다.
한편, 탄도판 등 방호구는 형태에 따라 유연성이 있는(flexible) 소프트 방호구(SOFT ARMOR)와 유연성이 없는 하드 방호구(HARD ARMOR)로 구분된다. 방호구(ARMOR)는 총알 또는 파편의 발사체를 방어하는 소재(직물 등)를 말한다.
소프트 방호구는 특성상 하드 방호구에 비해 활동성이 좋아 주로 방호복 등 의류에 적용되며 수분의 침투를 막지 못하고 열에 약하여 결과적으로 방어성능이 떨어지고 수명이 하드 방호구에 비해 매우 짧은 단점이 있고, 하드 방호구는 딱딱한 특성상 의류보다는 주로 방패, 헬멧, 가방 등 소품에 적용되며 수명이 소프트 방호구보다 긴 장점이 있는 반면 소프트 방호구에 비해 활동성이 떨어지고 무거운 단점이 있다.
참고로 본 발명은 형태를 기준으로 할 때 하드 방호구에 해당하지만, 하드 방호구와 소프트 방호구의 장점들을 갖고 있는 것이다.
3. 도검류(칼날/송곳류).
칼, 송곳, 죽창과 같은 날카로운 끝단을 갖는 흉기류에 의한 공격시 인체를 보호하고자 방검복이 사용되고 있다.
종래 방검복은 방검판을 핵심부품으로 하고 있다.
방검판은 상기 탄도판(방탄복)과 같이 국제적으로 가장 널리 공인되고 있는 미국 법무성 사법연구소(NIJ)의 경찰 방검복 테스트기준(NIJ-STD- 0115.00)에 따라 제조되고 있으며 관할시험기관을 통하여 시험결과 시 그 적부여부의 판단기준으로 사용하도록 하고 있다.
참고로 방검판에 대한 상기 NIJ-STD-0115.00의 기준내용에 대하여 설명하면, 통상적인 위협이란 각종 도검류, 그 것들의 날카로움(sharpness), 뽀쪽함(pointedness), 스타일(style), 손잡이와 날의 디자인(handle and blade design), 공격각도(attacking angle), 공격자의 정신적 상태(the physical condition of the attacker) 및 공격자의 숙련도(skill of attacker)에 따라 달리 취해지는 바 상기 NIJ는 방검복의 분류를 상기 위협환경의 형태에 따라 품질이 좋은 상태의 가공된 끝단이나 칼날과 같은 것에 대한 것으로 통상 'Edged Blade' 계급으로 간주되는 것과 저품질의 칼날이 무디거나 스파이크(spike)와 같은 무기에 대한 것으로 통상 'Spike' 계급으로 간주되는 두 개의 다른 방어계급(protection class)으로 분류하며, 상기 각 계급 내에서 방검복은 다시 다음과 같이 3개의 방어수준 (protection levels)으로 나누고 있다.
레벨 1 방검복 : 착용에 적합한 저수준의 방검복.
레벨 2 방검복 : 착용에 적합한 통상 근무작의 겉옷(garment).
레벨 3 방검복 : 고위험 상황하에서 착용되는 고수준의 방검복.
상기 방검복 방식은 착용자의 움직임에 제한을 받지 않으면서 칼이나 날카로운 날을 가지는 무기, 또는 끝이 뾰족한 무기로부터의 관통으로부터 착용자를 보호하도록 해야 함은 물론이다.
상기 NIJ의 방검복에 대한 방어수준은 다음 표 2와 같이 3가지가 있다. 이러한 레벨들은 1997-1999 프로그램에 의하여 정상적인 성인남자가 수차례의 찌름행위를 통해서 가해진 에너지의 분포를 이용하여 도출한 것으로 가장 낮은 레벨은 그 에너지의 85%, 다음 레벨은 그 에너지는 90%, 가장 높은 레벨은 그 에너지는 96%에 해당된다. 표 2에서의 에너지 레벨 즉 'E 1'은 상기에 따르며 이 조건에서 최대 7mm의 칼날과 스파이크의 관통이 허용된다. 시험규준은 이 칼날이나 스파이크의 운동에너지가 50%까지 증가되는 곳에서 오버테스트(overtest)를 요구하는 데 'E 2'로 불려지는 보다 높은 이 에너지 조건은 최대 20mm 까지의 칼날이나 스파이크의 관통이 허용된다. 이 오버테스트는 방검복 설계에 있어 안전여유를 확보케 한다.
방어수준(Protect. Levels) 'E1' Strike Energy 'E2' Strike Energy
1 17.7±0.36 26.6±0.44
2 24.3±0.44 36.9±0.51
3 31.7±0.44 47.9±0.59
* 단위 : ft-lbf
이러한 NIJ 규정을 만족하도록 방검판이 개발 생산되고 있다.
종래 방탄용 탄도판과 방검용 탄도판의 단점으로는 각각의 기능을 수행할 수 있지만, 두 가지 기능을 모두 수행할 수 있는 통합 제품이 없기 때문에 불시의 흉악범죄 등에 착용자를 안전하게 보호하지 못하고 있다.
왜냐하면, 탄도판과 방검판은 각각의 목적 달성을 위해서만 제조되어 있기 때문에 탄도판은 예리한 날끝을 가진 칼류나 송곳류의 찌름을 막지 못하여 외상을 입히게 되고, 방검판은 빠른 속도의 총알과 파편의 속도를 감속하지 못하여 총알과 파편에 의한 외상을 입히게 된다.
따라서, 각각의 살상무기에 대하여 모두 만족시키는 방탄 및 방검 기능을 동시에 보유하고 있는 제품이 요구되고 있으며, 일부 방탄과 방검 겸용 제품이 개발되어 있으나 실질적으로 다양한 살상무기로부터 착용자를 보호하는 목적 모두를 달성하지 못하고 있다.
등록특허 제10-1021296호 등록특허 제10-0430906호
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 총기류, 지뢰 및 폭발물의 파편, 도검류(칼날/송곳류) 등 모든 인명 살상 무기로부터 착용자를 안전하게 보호하여 인명피해를 없애고, 방호기능이 우수하면서도 경량화와 인체공학적 설계를 통해 편리한 활동성을 제공하여 전투성능과 대테러 진압 성능 및 흉악범죄 검거성능 등을 향상할 수 있는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 탄도판을 제공하려는데 그 목적이 있다.
본 발명에 의한 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법은, 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 쉴드, 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 원단, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 각각 제조하여 준비하는 단계와;
상기 폴리에틸렌 쉴드와 폴리에틸렌 원단 중 하나 이상을 이용하여 폴리에틸렌 적층체를 제조하고, 상기 폴리에틸렌 적층체의 일면 이상에 상기 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 한 겹 이상으로 적층 접합하여 방수 및 내열층과 폴리에틸렌층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법, 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 쉴드, 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 원단을 준비하는 단계와;
상기 폴리에틸렌 쉴드를 다수매 적층하여 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 제조하고 이 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 외부를 상기 폴리에틸렌 원단으로 한 겹 이상으로 피복한 후 열과 압력에 의해 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 구성하는 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드들 및 상기 폴리에틸렌 원단을 서로 접합하여 일체화함으로써 폴리에틸렌 쉴드층과 폴리에틸렌 원단층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 단계를 포함하는 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 폴리에틸렌 쉴드를 다수 매 적층하여 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 제조하고 이 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 외부를 상기 한 겹 이상의 폴리에틸렌 원단으로 피복한 후 열과 압력에 의해 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 구성하는 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드들 및 상기 폴리에틸렌 원단을 서로 접합하여 일체화함으로써 탄도판 모재를 성형하는 단계와;
상기 탄도판 모재의 일면 이상에 상기 제1단계에서 준비한 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 한 겹 이상으로 부착하여 일측에서부터 방수 및 내열층, 폴리에틸렌 원단층, 폴리에틸렌 쉴드층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 상기 폴리에틸렌 쉴드를 다수 매 적층하여 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 제조하고 이 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 외부를 한 겹 이상의 상기 폴리에틸렌 원단으로 피복하며 상기 폴리에틸렌 원단의 외부에 핫멜트를 포함하는 열용융 접착제를 개재하여 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 적층한 후 열과 압력에 의해 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 구성하는 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드들과 상기 폴리에틸렌 원단 및 상기 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 서로 접합하여 일체화함으로써 방수 및 내열층, 폴리에틸렌 원단층, 폴리에틸렌 쉴드층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 전면과 배면 중 배면에만 상기 폴리에틸렌 원단을 피복하고, 상기 폴리에틸렌 원단이 피복되지 않은 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 전면에는 상기 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 덧대어 방수 및 내열층, 폴리에틸렌 쉴드층, 폴리에틸렌 원단층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 탄도판에 의하면, 총기류의 탄두, 지뢰 및 폭발물의 파편의 속도를 감속 및 궁극적으로 속도를"0"으로 하여 즉, 발사체인 탄두, 비산(비행)체인 파편을 정지시켜 탄두와 파편으로부터 착용자의 외상을 방지하고, 아울러, 도검류(칼날/송곳류)의 찔림을 막아 날카로운 살상무기로부터 착용자를 보호한다. 따라서 본 발명에 의한 탄도판 제조 방법은 서로 다른 형태의 살상무기들로부터 착용자를 안전하게 보호하여 각각의 살상무기로부터 보호하기 위한 방탄복과 방검복을 하나로 통합하므로 방호 장비의 신기술이라 할 수 있다.
또한, 다양한 살상무기로부터 인명을 보호하면서도 경량이고 인체공학적 설계를 통해 착용감이 우수하여 전투력의 향상, 대테러 능력의 향상, 흉악범죄의 검거 능력의 향상이 가능하다.
특히, 의류(방탄복, 방호복, 지뢰 및 폭발 방호복)에만 사용되는 것이 아니라 다양한 형상의 몰드를 통해 방탄용 방패, 방탄 헬멧, 폭발물 방지용 가방 등의 소품 등 모든 방호 장비에 사용이 가능하여 착용자의 머리에서부터 발까지 모든 신체 부위를 보호함으로써 방호 장비로서의 신뢰성을 향상할 수 있다.
도 1a 내지 도 1d는 탄도판에 의해 총알의 충격이 흡수되어 정지되는 과정을 나타낸 설명도.
도 1e는 컴퓨터를 이용한 탄도와 소재의 모델링을 도시한 도면.
도 2는 진흙판에 탄도판을 댄 상태에서 총알에 의해 탄도판이 변형되는 과정을 나타낸 종단면도.
도 3은 탄도판의 실올을 따라 에너지가 분산되는 상태를 나타낸 도면.
도 4는 종래 고밀도 폴리에틸렌이 적층된 상태를 확대하여 나타낸 사시도.
도 5a와 도 5b는 각각 본 발명에 의한 탄도판 제조 방법의 공정도.
도 6은 본 발명에 의한 탄도판 제조 방법의 개념도.
도 7은 본 발명에 의한 탄도판 제조 방법에 의해 제조된 탄도판을 보인 사시도.
도 8은 본 발명에 의한 탄도판 제조 방법에 적용된 폴리에틸렌 쉴드, 폴리에틸렌 원단, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 보인 도면.
도 9는 본 발명에 의한 탄도판 제조 방법에 적용된 폴리에틸렌 쉴드의 제조 공정을 보인 도시한 도면.
도 10은 본 발명에 의한 탄도판 제조 공정을 보인 도면으로서, 폴리에틸렌 쉴드 적층체, 폴리에틸렌 원단, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단이 분리된 도면.
도 11은 본 발명에 의한 탄도판 제조 방법에 의해 제조된 탄도판의 사시도로서, 층상 구조를 보이기 위하여 일부분을 분리한 도면.
도 12는 본 발명에 의한 탄도판 제조 방법에 의해 제조된 다른 층상 구조의 탄도판을 보인 단면도.
도 13은 본 발명에 의한 탄도판이 외피로 덮여 방탄복의 앞판에 적용된 예시도.
도 14는 본 발명에 의한 탄도판의 크기와 형태를 보이기 위한 예시도.
도 15는 본 발명에 의한 탄도판을 이용한 방탄복 앞판의 다른 예시도.
도 16과 도 17은 각각 종래 HMPE 탄도판의 후면 방어 성능과 파편 방어 성능의 테스트 결과를 보인 도면.
도 18 내지 도 20은 각각 본 발명에 의한 탄도판의 후면 방어 성능과 파편 방어 성능 및 도검류 방어 성능의 테스트 결과를 보인 도면.
본 발명에 의해 탄도판 제조 공정은 도 5a 기준으로 재료 준비(S10) - 탄도판 성형(S20)(폴리에틸렌 쉴드, 폴리에틸렌 원단, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단 접합)으로 이루어지며, 또는 도 5b 기준으로 재료 준비(S10) - 탄도판 모재 성형(S20)(폴리에틸렌 쉴드, 폴리에틸렌 원단 접합) - 탄도판 완성(S30)(방수성과 내열성이 있는 방탄원단 접착)으로 이루어지며, 이하에서는 도 5b의 제조 방법을 기준으로 하여 설명한다.
도 5b와 도 6을 참조하여 본 발명에 따른 다양한 살상무기의 방어 성능이 가능한 경량의 통합 탄도판 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 의해 탄도판 제조 공정은 재료 준비(S10) - 탄도판 모재 성형(S20) - 탄도판 완성(S30)으로 이루어진다.
(S10) 탄도판 재료 준비.
본 발명에 의해 탄도판을 제조하기 위한 재료는 폴리에틸렌 쉴드(10), 폴리에틸렌 원단(20), 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)으로 구분된다. 본 발명에서 설명하는 폴리에틸렌은 고밀도 폴리에틸렌(HMPE)을 말하며 물론 일반적인 폴리에틸렌도 포함된다.
1. 폴리에틸렌 쉴드(10).
도 7에서 보이는 것처럼, 폴리에틸렌 쉴드(10)는 다수 가닥의 폴리에틸렌 사(絲, 실)(굵기 등은 다양하게 적용 가능하므로 구체적인 수치로 한정하지 않는다)를 경사(11)와 위사(12)로 하여 서로 교차하는 방향으로 적층한 후 레진(13)을 함침하여 제조된다. 즉, 다수 가닥의 경사(11)를 경사 집합체(11A)를 준비하고 다수 가닥의 위사(12)를 위사 집합체(12A)로 하여 경사 집합체(11A) 위(아래도 가능하고, 위와 아래 모두도 가능함)에 올린 후 레진(13)을 함침하여 폴레에틸렌 쉴드(10)를 제조한다.
레진(13)은 경사(11)와 위사(12)들의 상호 간의 부착을 위하여 사용되며 비닐에스테르 수지(vinylester resin) 등 경사(11)와 위사(12)를 접합할 수 있는 모든 수지가 사용 가능하고, 사용량에 따른 큰 변화가 없기 때문에 사용량을 구체적인 수치로 한정하지는 않는다.
이와 같이 구성된 폴리에틸렌 쉴드(10)는 재질의 특성상 충격에너지를 분산시켜 후면 방어, 파편방어 성능을 향상시킨다.
2. 폴리에틸렌 원단(20).
도 8에서 보이는 것처럼, 폴리에틸렌 원단(20)은 폴리에틸렌 사(실)(굵기 등은 다양하게 적용 가능하므로 구체적인 수치로 한정하지 않는다)를 경사(21a)와 위사(21b)로 하여 크로스오버 직조된 폴리에틸렌 원단(21)에 레진(22)을 함침하여 제조한다.
레진(22)은 전술한 폴리에틸렌 쉴드(10)에서 사용되는 레진(13)과 동일한 것이 사용 가능하며, 사용량 역시 구체적인 수치로 한정할 이유가 없고, 예를 들어 폴리에틸렌 원단(21) 62중량%~68중량%, 상기 레진 32중량~38중량%의 비율로 이루어질 수 있다.
이와 같이 구성된 폴리에틸렌 원단(20)은 폴리에틸렌 쉴드(10)의 적층체의 표면을 보호하여 폴리에틸렌 사의 분리, 폴리에틸렌 쉴드(10)의 분리를 막고, 다른 소재의 접합을 위한 거칠기 가공시 표면이 파괴되지 않도록 하기 위하여 사용된다. 물론, 폴리에틸렌 원단(20)은 재질의 특성상 충격에너지를 분산시키는 기능을 한다.
본 실시예는 폴리에틸렌 쉴드(10)와 폴리에틸렌 원단(직조)(20)의 조합을 통해 제조되어 쉴드와 직조 원단의 장점을 발휘하게 된다. 물론, 본 발명은 폴리에틸렌 쉴드(10)와 폴리에틸렌 원단(직조)(20)의 조합을 통해 제조되는 것으로 한정되지 아니하고, 폴리에틸렌 쉴드(10)와 폴리에틸렌 원단(직조)(20) 중 어느 하나만을 선택하여 다수매 적층한 폴리에틸렌 적층체를 구성한 후 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 덧대어 폴리에틸렌 하이브리드층과 방수 및 내열층을 갖는 층상 구조도 포함된다.
3. 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30).
도 9에서 보이는 것처럼, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)은 아라미드 원단(31)(예를 들어 3,000데니아 내외), 폴리벤즈 옥사졸(Polybenzoxazole, PBO)을 포함하는 군(내열과 방탄 원단) 중 선택된 어느 하나의 내열 원단(아라미드 원단을 예로 들어 설명함) 및 아라미드 원단(31)의 일면 이상(도면에는 일면으로 도시됨)에 코팅되는 방수시트(32)로 이루어진다.
방수시트(32)는 고무, 실리콘이 함유된 고무 등을 재질로 하는 시트로서 에폭시 수지, 접착제 등을 통해 아라미드 원단(31)에 부착된다.
이와 같은 구성을 통해 열에 의한 변형을 막고, 탄도판 내부에 수분이 침투하는 것을 원천적으로 봉쇄함으로써 수분에 의한 내구성 저하와 탄도판의 방어 성능 저하를 막을 수 있다.
방수성과 내열성이 구비된 방탄원단은 전술한 내열과 방탄원단(아라미드 원단, PBO 등)을 페놀수지에 함침시켜 제조되는 것도 적용 가능하다. 상기 페놀수지는 상기 내열과 방탄원단과 함께 방수와 방탄 성능을 향상하는 기능을 한다.
(S20) 탄도판 모재 성형.
전술한 재료를 이용하여 탄도판을 제조하며, 도 1, 도 2 및 도 10에서 보이는 것처럼, 먼저 폴리에틸렌 쉴드(10)와 폴리에틸렌 원단(20)을 이용하여 탄도판 모재를 제조하고, 이 탄도판 모재에 방수성과 내열성이 있는 방탄 원단(30)을 부착함으로써 탄도판(100)을 제조한다.
탄도판 모재 성형 공정은 폴리에틸렌 쉴드 적층체 제조(S21), 폴리에틸렌 원단(20)의 피복 및 가열가압(S22) 공정으로 구분된다.
구체적으로 설명하면, 다수의 폴리에틸렌 쉴드(10)들을 다수 매(예를 들어 18~30매) 적층하여 폴리에틸렌 쉴드 적층체(10A)를 제조한다. 이때는 별도의 접착제를 사용하지 않고 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드(10)들을 단순히 적층만 할 수 있으며 또는 가열 가압 공정시 움직임이 발생되지 않도록 가고정을 위한 소량의 접착제를 사용하여 접합할 수도 있다.
폴리에틸렌 쉴드 적층체(10A)의 둘레부를 폴리에틸렌 원단(20)으로 피복한다. 이때도 폴리에틸렌 원단(20)을 별도의 접착제를 사용하지 않고 폴리에틸렌 쉴드 적층체(10A)의 바닥에 깔고 상부에 올려놓는 작업만도 가능하고, 소량의 접착제를 이용하여 가부착할 수도 있다.
도면에서는 폴리에틸렌 쉴드 적층체(10A)의 제조와 폴리에틸렌 원단(20)의 피복 공정을 구분하여 도시하였으나 이는 구분없이 함께 이루어질 수도 있다.
이어서 가열과 가압 공정을 통해 탄도판 모재(100A)를 제조하며, 가열 조건은 60℃~135℃, 가압 조건은 140kg/㎠~190kg/㎠ 가열과 가압에 따른 공정 타임은 10분~25분이다.
예를 들어 60℃의 온도에서 시작하여 140kg/㎠~190kg/㎠의 압력으로 폴레에틸렌 원단(20)으로 피복된 폴리에틸렌 쉴드 적층체(10A)를 가열 가압하며 온도를 135℃까지 승온(전술한 공정 타임에 맞춰 서서히 승온)하여 135℃가 되면 가열과 가압을 정지한다.
전술한 가열 조건은 공정 타임과 제품의 손상 방지 등을 위한 최적의 조건으로 60℃ 미만의 온도에서 시작할 수도 있지만 예열 시간이 길어지기 때문에 생산성이 떨어지고 135℃를 초과하면 폴리에틸렌의 용융이 일어나기 때문에 제품이 파괴된다. 가압 조건은 역시 제품이 파괴되지 않으면서 최적의 강도로 맞추기 위한 조건이다.
전술한 온도에는 폴리에틸렌 쉴드(10)와 폴리에틸렌 원단(20)에 사용된 레진이 열변형되어 접착 능력을 발휘하는 온도가 포함된 것이며, 즉, 가열 조건은 레진의 용융점 등에 따라 달라지는 것이다.
따라서, 가열과 가압 공정을 통해 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드(10)들이 서로 접착되고 아울러 폴리에틸렌 쉴드(10)와 폴리에틸렌 원단(20)들이 서로 접착되며, 이 공정을 통해 단순한 적층 상태를 벗어나 일체로 합성됨으로써 단일 구조의 탄도판 모재(10)를 제조할 수 있는 것이다. 단, 폴리에틸렌 쉴드(10)와 폴리에틸렌 원단(20)이 섞이는 것은 아니므로 폴리에틸렌 쉴드층, 폴리에틸렌 원단층의 층상 구조가 된다.
가열 가압 공정은 일정 형상을 갖는 몰드에 의해 이루어진다. 따라서 몰드 형상과 크기의 다양화를 통해 3D 형태의 다양한 형상과 크기의 인체공학적 탄도판을 제조할 수 있다. 따라서 본 발명은 하드 방호구(HARD ARMOR)로 구성되지만 착용자의 신체부위에 밀착되는 크기와 3D 형태로 제조됨으로써 하드 방호구에 의한 착용감의 단점을 극복할 수 있다. 다수의 탄도판이 인체공학적 설계를 통해 사용되는 경우 다수의 탄도판들 사이가 취약할 수 있지만 다수의 탄도판들의 이음부를 서로 겹쳐지도록 구성함으로써 이러한 취약점을 극복할 수 있다.
(S30) 탄도판 완성.
탄도판 모재(100A)의 일면 이상(일면만 적용되는 경우 신체의 바깥쪽)에 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)을 한 겹 이상을 접착제[에폭시 수지 등 아라미드 원단(31)과 폴리에틸렌 원단층을 접합할 수 있는 모든 접착제]로 부착하여 탄도판(100)을 완성한다. 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)을 접착할 때 접착력을 증대하기 위하여 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)의 접착면과 탄도판 모재(100A)의 접착면을 사포 등을 이용하여 거칠기 가공하는 것이 바람직하다.
탄도판 모재(100A)의 성형시 다양한 크기로 재단하고, 이어서 마지막에 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)을 부착하는 것으로 설명하였으나, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)을 부착한 후 재단하는 것도 가능하다.
이상의 공정을 통해 제조된 탄도판(100)은 도 11에서 보이는 것처럼, 일측(신체의 외부)에서부터 방수 및 내열층(100-1), 제1폴리에틸렌원단층(100-2), 폴리에틸렌 쉴드층(100-3), 제2폴리에틸렌 원단층(100-4)의 층상 구조로 이루어진다.
전술한 층상 구조로 제조하는 경우 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)을 별도의 접착제로 접착하지 않고 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)의 일면(또는 폴리에틸렌층의 일면 또는 서로 마주하는 접합면)에 핫멜트를 포함하는 열용융접착제를 도포하여 단일의 가열과 가압 공정을 통해 제조하는 것도 가능하다.
이와 같은 제조 방법에 의해서는 다양한 탄도판의 제조가 가능하다. 즉. 전술한 층상 구조로 한정되지 않고 다양한 구조로 구성 가능하다.
다른 예로서, 도 12에서처럼, 일측(신체의 외부)에서부터 방수 및 내열층(100-1), 폴리에틸렌 쉴드층(100-3), 폴리에틸렌 원단층(100-4)의 층상 구조로 이루어질 수도 있다.
또는 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 전면과 후면 중 일측 이상에 상기 폴리에틸렌 원단을 피복하고, 별도의 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)을 덧대지 않고 상기 폴리에틸렌 원단의 표면에 방수 및 내열층을 도포 내지 부착 등을 통해 직접 코팅하는 것, 즉 방수 및 내열층이 코팅된 폴리에틸렌 원단을 사용하는 것도 가능하다.
또는, 폴리에틸렌 원단(20)을 다수 매 적층하여 폴리에틸렌 원단층을 구성하도록 하고 일면 이상에 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)을 덧대는 층상 구조, 폴리에틸렌 쉴드(10)를 다수 매 적층하여 폴리에틸렌 쉴드층을 구성하도록 하고 일면 이상에 방수성과 내열성이 있는 방탄원단(30)을 덧대는 층상 구조도 가능하다.
본 발명의 탄도판(100)은 도 13에서 보이는 것처럼, 전용 외피에 수납되어 사용될 수도 있고, 방호복 등에 구성된 수납부에 수납되어 사용될 수도 있다.
탄도판(100)은 도 14에서 보이는 것처럼, 다양한 크기와 형태(곡률이 없는 평평한 판, 곡률을 갖는 곡선판 등)로 제조 가능하고, 크기와 형태에 따라 도 13과 도 15에서 보이는 것처럼, 앞판의 형태도 다양하게 제조될 수 있다.
앞서 설명한 것처럼, 본 발명은 하드 방호구(HARD ARMOR)이지만 활동성에 제약이 없도록 다수개(수량의 제한은 없음)가 관절 부분을 따라 연결됨으로써 방탄복(방호복)을 구성하며, 이때 탄도판(100)들이 연결되는 부분을 서로 겹쳐지도록 하여 취약 부분이 생기지 않도록 하였다.
이와 같은 제조 방법에 의해 제조된 본 발명의 제품과 종래 탄도판(고밀도 폴리에틸렌, HMPE), 방향족 아라미드(P-ARAMID)를 비교하면 표 2(종래와 본 제품의 특성을 나타낸 비교표), 표 3(종래와 본 제품의 성능을 나타낸 비교표), 도 16 내지 도 20과 같다. 도 16 내지 도 20은 H.P. WHITE Laboratory,Inc.에서 실시한 테스트 결과로서 본 제품은 폴리에틸렌 쉴드 20매, 폴리에틸렌 원단 2매, 아라미드 원단과 실리콘 고무 시트가 부착되어 이루어진 방수성과 내열성이 있는 방탄원단 1매를 이용하여 제조(150kg/㎡의 압력, 60℃~135℃의 온도에서 20분)된 것이다.
표 2와 표 3, 도 16 내지 도 20을 통해 알 수 있듯이, 본 발명의 제품은 방탄 방어 성능, 파편 방어 성능, 칼날/송곳류 방어 성능의 모든 항목에서 각종 기준을 만족함은 물론 NIJ 기준보다 월등한 성능을 나타내었으며, 아울러 종래 HMPE 제품과 P-ARAMID 제품 보다 모든 면에서 방어 성능이 우수한 것으로 확인되었다.
또한, 딱딱한 하드 방호구이지만 경량이면서 착용자의 신체 볼륨에 맞도록 3D 형태로 구성되어 착용자의 신체에 밀착됨에 따라 착용감과 활동성이 매우 뛰어남도 확인되었다.
또한, 수분(moisture)의 침투를 원천적으로 봉쇄하고 고온의 열에도 변형되지 않기 때문에 장기간 동안 방어 성능을 유지할 수 있고 결과적으로 HMPE, P-ARAMID의 소프트 방호구보다 긴 수명인 것도 확인되었다. 참고로 여러 학술논문 등에서 수분과 열은 방호구의 수명과 밀접한 관계가 있고, 수분과 열에 약한 제품은 방어 성능이 떨어지고 수명이 짧은 것으로 알려져 있다. 하기 표 3은 방탄재 재질을 비교한 표이고, 표 4는 방탄재의 성능을 비교한 표이다.
재질명
구분		 ①고밀도
폴리에텔렌
(HDPE)		 ②파라계 아라미드
(P-ARAMID)		 ③피비오
(PBO)		 본제품 비교
형태 필름
(UNIDIRECTIONAL SHIELD : FILM)		 원단
(FABRICS)		 원단
(FABRICS)		 ①과 ② 또는
①과 ③혼용
(HYBRIDS)
비중(g/m3) 0.97 1.44 1.54 ① 85%이상
② 또는 ③ 15% 이하 혼용		 ①이 가장 가벼움
용융/탄화
(온도 ℃)		 용융
(135~140)		 탄화
(500~583)		 탄화
(650)
인열강도
(g/d)		 37.5~41 23~26.5 42 ③이 강도는 좋으나 가장 무거움
신장율(%) 3.6~4.4 3.6~4.4 2.5~3.5
상용화시기 1990년대 1970년대 2000년대 ①, ②이 가장 널리 공인된 재질임
구 분 HDPE P-ARAMID 본 제품 비 고
1. 형태 소프트(soft) 소프트(soft) 하드(hard)
3D 형상이며 신체의 볼륨과 골관절 부위를 따라 모듈화한 인체공학적 구성으로 착용감과 활동성 우수함
2. 중량
(면밀도:
g/㎡)		 HMPE 38겹
38ㅧ160g/㎡ = 6,080g		 P-ARAMID 36겹
36ㅧ200g/㎡ = 7,200g		 5,250g+250g+460g=5,960g
PE 쉴드 : 20겹ㅧ250g/㎡ = 5,250gPE 원단 : 2겹ㅧ125g/㎡= 250g
방수성과 내열성이 있는 방탄원단 1겹ㅧ460g/㎡		 ??NIJ-STD-0101.06 LEVEL ⅢA 기준

??본 제품이 가장 경량화
3.후면방어성능(NIJ-STD-0101.06 LEVEL ⅢA 기준) 후면방어 : 40~42mm 후면방어 : 40~42mm 후면방어 : 31~34mm
(도 18 참고)		 44mm 이내
4. 파편방어성능(MIL-STD-662F) V50: 560m/sec V50: 560m/sec V50: 585m/sec
(도 19참고)		 MIL-STD-662F
기준 한국군:
V50=470m/s이상
5. 칼날/송곳류 방어성능
(NIJ-STD-0115 LEVELⅠ기준)		 방어 불가능 방어 불가능 방어 가능
(도 20 참고)
6. 탄도판 두께 20mm 내외 20mm 내외 7mm 내외 본제품이 가장
얇다
7. 내구성
(수명)		 2~3년 3~5년 10년 NIJ규정 3-5년을
추천
8. 가격
(100기준)		 100 100 90~95%
10 : 폴리에틸렌 쉴드,
20 : 폴리에틸렌 원단,
30 : 방수성과 내열성이 있는 방탄원단,

Claims (11)

  1. 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 쉴드, 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 원단, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 각각 제조하여 준비하는 단계와;
    상기 폴리에틸렌 쉴드와 폴리에틸렌 원단 중 하나 이상을 이용하여 폴리에틸렌 적층체를 제조하고, 상기 폴리에틸렌 적층체의 일면 이상에 상기 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 한 겹 이상으로 적층 접합하여 방수 및 내열층과 폴리에틸렌층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  2. 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 쉴드, 다수 가닥의 폴리에틸렌 사에 레진이 함침되어 이루어진 폴리에틸렌 원단을 준비하는 단계와;
    상기 폴리에틸렌 쉴드를 다수매 적층하여 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 제조하고 이 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 외부를 상기 폴리에틸렌 원단으로 한 겹 이상으로 피복한 후 열과 압력에 의해 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 구성하는 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드들 및 상기 폴리에틸렌 원단을 서로 접합하여 일체화함으로써 폴리에틸렌 쉴드층과 폴리에틸렌 원단층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 단계를 포함하는 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 쉴드를 다수 매 적층하여 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 제조하고 이 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 외부를 상기 한 겹 이상의 폴리에틸렌 원단으로 피복한 후 열과 압력에 의해 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 구성하는 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드들 및 상기 폴리에틸렌 원단을 서로 접합하여 일체화함으로써 탄도판 모재를 성형하는 단계와;
    상기 탄도판 모재의 일면 이상에 상기 제1단계에서 준비한 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 한 겹 이상으로 부착하여 일측에서부터 방수 및 내열층, 폴리에틸렌 원단층, 폴리에틸렌 쉴드층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 단계를 포함하는 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 쉴드를 다수 매 적층하여 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 제조하고 이 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 외부를 한 겹 이상의 상기 폴리에틸렌 원단으로 피복하며 상기 폴리에틸렌 원단의 외부에 핫멜트를 포함하는 열용융 접착제를 개재하여 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 적층한 후 열과 압력에 의해 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체를 구성하는 다수 매의 폴리에틸렌 쉴드들과 상기 폴리에틸렌 원단 및 상기 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 서로 접합하여 일체화함으로써 방수 및 내열층, 폴리에틸렌 원단층, 폴리에틸렌 쉴드층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 전면과 배면 중 배면에만 상기 폴리에틸렌 원단을 피복하고, 상기 폴리에틸렌 원단이 피복되지 않은 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체의 전면에는 상기 방수성과 내열성이 있는 방탄원단을 덧대어 방수 및 내열층, 폴리에틸렌 쉴드층, 폴리에틸렌 원단층이 조합된 하드 방호구(hard armor) 형태의 탄도판을 제조하는 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 폴리에틸렌 쉴드는 다수 가닥의 폴리에틸렌 사를 경사와 위사로 하여 서로 교차하는 방향으로 적층한 후 레진을 함침하여 제조되며,
    상기 폴리에틸렌 원단은 폴리에틸렌 사를 경사와 위사로 하여 크로스오버(crossover) 직조된 폴리에틸렌 원단에 레진을 함침하여 제조되는 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 방수성과 내열성이 있는 방탄원단은 아라미드 원단, 폴리벤즈 옥사졸(Polybenzoxazole, PBO)을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나의 내열과 방탄 원단, 상기 내열과 방탄 원단의 일면 이상에 코팅되는 방수와 내열 시트로 이루어진 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 방수성과 내열성이 있는 방탄원단은 아라미드 원단, 폴리벤즈 옥사졸(Polybenzoxazole, PBO)을 포함하는 군 중 선택된 어느 하나의 내열과 방탄 원단을 페놀 수지에 함침시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서, 상기 폴리에틸렌 쉴드 적층체, 폴리에틸렌 원단, 방수성과 내열성이 있는 방탄원단 중 2개 이상이 적층된 것을 140kg/㎡~190kg/㎡의 압력으로 60℃~135℃의 온도에서 10분~25분간 가열 가압하여 접합하는 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  10. 청구항 2에 있어서, 상기 폴리에틸렌 원단은 방수 및 내열층이 코팅된 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항의 제조 방법으로 제조된 것을 특징으로 하는 경량화 및 박형화 한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판.
KR1020130100270A 2013-08-23 2013-08-23 경량화 및 박형화한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판 KR101360397B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130100270A KR101360397B1 (ko) 2013-08-23 2013-08-23 경량화 및 박형화한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020130100270A KR101360397B1 (ko) 2013-08-23 2013-08-23 경량화 및 박형화한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101360397B1 true KR101360397B1 (ko) 2014-02-21

Family

ID=50270323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130100270A KR101360397B1 (ko) 2013-08-23 2013-08-23 경량화 및 박형화한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101360397B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101713647B1 (ko) 2015-12-11 2017-03-08 주식회사 파이로 다목적 융합 방어용 판 및 이를 포함하는 다목적 방어복

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000059526A (ko) * 1999-03-04 2000-10-05 한회순 방탄복용 탄도판
KR20110070118A (ko) * 2009-12-18 2011-06-24 코오롱인더스트리 주식회사 방탄용 복합재료 및 이를 이용하여 제조된 방탄용 헬멧
KR20130075190A (ko) * 2011-12-27 2013-07-05 코오롱인더스트리 주식회사 방탄 헬멧용 복합 원단 및 그것을 포함하는 방탄 헬멧

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000059526A (ko) * 1999-03-04 2000-10-05 한회순 방탄복용 탄도판
KR20110070118A (ko) * 2009-12-18 2011-06-24 코오롱인더스트리 주식회사 방탄용 복합재료 및 이를 이용하여 제조된 방탄용 헬멧
KR20130075190A (ko) * 2011-12-27 2013-07-05 코오롱인더스트리 주식회사 방탄 헬멧용 복합 원단 및 그것을 포함하는 방탄 헬멧

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101713647B1 (ko) 2015-12-11 2017-03-08 주식회사 파이로 다목적 융합 방어용 판 및 이를 포함하는 다목적 방어복

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8616113B2 (en) Encapsulated ballistic protection system
KR101505511B1 (ko) 탄도성 발사체 아머
EP1501673B1 (en) Ballistic fibre laminates
US11578950B2 (en) Ballistic protection material and use thereof
KR101713647B1 (ko) 다목적 융합 방어용 판 및 이를 포함하는 다목적 방어복
KR101021296B1 (ko) 파편 또는 폭발물 방어용 탄도판
EP2515067A1 (en) Protective armour element
KR102167645B1 (ko) 방탄판의 하중 분산형 탄도판 및 이를 포함하는 다목적 융합 보호복
KR101723936B1 (ko) Cnt 함유 방탄섬유 복합체를 포함하는 방탄헬멧
US20140060302A1 (en) Ballistic panel and procedure to obtain it
KR101231616B1 (ko) 개인용 하드 방탄판
KR101360397B1 (ko) 경량화 및 박형화한 총알류, 도검류, 폭발물 방어용 통합 탄도판 제조 방법 및 이 제조 방법에 의해 제조된 통합 탄도판
Z Gama Haque et al. Advances in protective personnel and vehicle armors
US20160209179A1 (en) Ballistic resistant article and method of producing same
KR101229550B1 (ko) 방탄복용 직물적층구조
US11585639B1 (en) Personal armor resistant to sharp or pointed weaponry
Marsh Ballistic composites–protecting the protectors
KR102272250B1 (ko) 유연성을 개선시킨 방탄조끼용 방호유닛 및 그 방호유닛 제조방법
Sathyaraj et al. Spectra Fibre Reinforced Composite-A Review
Umair et al. Personal and structural protection
Ciesielska-Wróbel Contemporary personal ballistic protection (PBP)
EP1053445A1 (en) Stab and bullet protection material
Mishra et al. Materials and Technologies for Personal Protection Systems (PPSs)
US20190346237A1 (en) Laminate Structure Comprising a Nanoparticle Quasi-Thermoset Polymer
WO2023287879A2 (en) Energy dampening systems

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170802

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180205

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200203

Year of fee payment: 7