KR20070119623A - 폭발 효과 완화 용기와 밀폐 기구 - Google Patents

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KR20070119623A
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케빈 제이. 샤프
잭 와델
제임스 에프. 고든
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블래스트가드 인터내셔널
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    • F42B39/14—Explosion or fire protection arrangements on packages or ammunition
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    • B65F2220/00—Properties of refuse receptacles
    • B65F2220/104—Bomb resistant

Abstract

파이프 또는 타이어와 같은 용기 및 밀폐 기구는, 용기의 상면 또는 바닥 측면 중 적어도 한 곳에 블라스트 완화재를 일체화 시키거나, 블라스트 완화재로 밀폐기구를 감싸거나 피복함으로써, 폭발 충격과 블라스트로부터 보호될 수 있다.
용기, 밀폐 기구, 블라스트, 완화재, 충격, 쇼크, 폭발

Description

폭발 효과 완화 용기와 밀폐 기구{EXPLOSIVE EFFECT MITIGATED CONTAINERS AND ENCLOSING DEVICES}
본 출원은 2004년 4월 29일에 출원된 미국 특허 출원 제 10/834,165호의 부분 연속 출원(continuation-in-part)으로서 상기 출원의 모든 내용은 본 명세서에서 참조하고 있다.
본 발명은 쓰레기 용기, 우편함, 밀폐 기구와 유사 물건들과 같이 인구가 조밀한 지역에서 사용될 수 있는 블라스트 완화(blast-mitigated) 용기 조립체와, 파이프 라인이 폭발에 따른 손상을 입지 않도록 보호하는 방법에 관한 것이다.
테러리스트들이 폭력을 사용하여 정치적 사건의 진로를 바꾸려고 종종 시도한다는 점은 불행한 사실이다. 이러한 폭력 행사 중에서 한가지 악랄한 방식은 가장 큰 규모로 파괴를 일으키고 가장 큰 정치적 타격을 가할 수 있는 장소, 예를 들어 인구가 조밀한 지역의 우편함 또는 쓰레기통에 전략적으로 폭탄을 설치하는 것이다. 마찬가지로 차량이 지뢰를 밟고 지나갈 때 희생자들이 나오게 하기 위하여 교통량이 많은 곳에 지뢰를 설치하기도 한다. 실제로 테러리스트들은 무기로서 폭 탄을 가장 선호하는 것처럼 보인다. 잘 알려져 있듯이 테러리스트들은 테러 공격에 대한 취약성을 기준으로 공격 목표를 정하는 것이 전형적인 경우이며, 의도적으로 혹은 의도적이 아니라면 적어도 종종 인명 피해에 대한 고려는 목표 선택시 배제한다.
군중은 대량 살인에 대응하여 격렬한 반응을 나타내므로 매력적인 테러 목표가 된다. 우편함과 쓰레기통과 같이 사람이 붐비는 곳에 놓인 용기 또한 테러리스트에게 매력적인 목표가 된다.
인구 조밀 지역에는 우편함과 쓰레기통이 도처에 널려 있기 때문에 이 모든 용기 속을 조사하여 폭탄의 존재를 점검하는 것은 불가능에 가깝다. 더욱이 폭발물 감지 장치가 현재 쓰이고 있지만, 설사 우편함과 쓰레기통을 연속적으로 감시하는 것이 가능하다고 하더라도 이러한 폭발물 감지 장치는 어느 한계 크기 이상의 폭탄은 쉽게 발견해내지만 상기 한계 크기 이하로 폭탄이 작아지면 점점 더 감지 실패 확률이 커진다.
지뢰는 아무 곳에나 설치할 수 있기 때문에 어느 도로에 지뢰가 설치되었는지 혹은 모든 의심가는 지뢰가 제거되었는지 여부를 파악하는 것은 불가능에 가깝다. 폭발물은 폭발물을 담은 용기 덮개뿐 아니라 폭발이 일어난 위치 근처의 물질, 소위 2차 파편을 포함하는 파편들을 고속으로 방출한다. 게다가 폭발물은 충격파(shock wave)를 생성하는데, 이 충격파는 충격파가 전파시키는 재료의 물리적 특성을 변화시키는 데 드는 상승 시간(rise time)이 실질적으로 불연속적이라는 특 징이 있다. 이러한 충격파는 잠재적으로 큰 파괴력을 지니는 블라스트(blast)라는 현상을 일으킨다. 충격파의 전파 속도는 그 진폭에 관련되는데, 고압에서 저압보다 더 빨리 전파하며, 전파 매질의 특성에 좌우된다. 일단 충격파가 발생하면 폭발원으로부터 충격파는 잘 알려진 물리 법칙에 따라 바깥으로 퍼져 나간다. 질량, 운동량과 에너지의 보존에 관한 이 물리 법칙은 충격파가 한 매질에서 다른 매질로 전파할 때 속도와 압력이 어떻게 변하는지 기술한다. 폭발원으로부터 방사상으로 전파해 나가는 충격파는 압력이 급히 떨어지게 된다. 구조물 내부 또는 근처에서 일어나는 이러한 압력 감소는 폭발이 일어난 곳 주위 구조의 형태에 크게 좌우된다. 반사성 차단벽(reflective barrier), 터널, 모퉁이 및 다른 많은 구조 형태는 충격파의 감쇠 속도를 늦출 수 있고 몇몇 경우에는 국소적으로 압력을 증가시킬 수도 있다.
현재 사용되는 블라스트 저항성 쓰레기 용기는 10 파운드까지의 충격력을 견디어낸다고 알려져 있다. 그러나 이러한 용기가 제공하는 충격 저항성이란 대규모로 용기 내부에서 폭발하였을 때 상기 블라스트 저항성 용기가 부서지지는 않는다는 것이다. 하지만 이 정도 규모의 폭발로부터 용기를 보호하는 것은 이러한 용기를 온전하게 유지하는 정도보다 훨씬 까다로운 일이다.
테러리스트 공격 목표 중 다른 하나는 기름과 가스를 수송하는 파이프 라인이다. 파이프 라인의 일부를 파괴하여도 엄청난 규모의 손상이 생길 수 있다.
현재 폭발 완화 용기(즉 용기 내부에서의 폭발시 공중에 대한 위해를 현저하 게 줄일 수 있는 용기 또는 밀폐 기구)의 제조에 관해서는 아무런 지침이 없으며 이러한 폭발 완화 용기의 성능을 검사하고 인증하는 확립된 기준도 없는 실정이다.
종래기술의 상기와 같은 문제점을 극복하는 것은 본 발명의 목적 중 하나이다.
본 발명의 다른 목적은 상면 또는 뚜껑에 블라스트 완화재를 구비하는 용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 배, 트럭, 항공기는 물론 공공 장소에서 사용할 수 있는, 상면 또는 뚜껑에 블라스트 완화재를 포함하는 용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 용기 바닥 내측에 블라스트 완화재를 피복한 용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 배, 트럭, 항공기는 물론 공공 장소에서 사용할 수 있는, 용기 바닥 내측에 블라스트 완화재를 피복한 용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 한 가지 목적은 블라스트 완화재를 상면 또는 뚜껑과 측면과 바닥 내측에 구비하는 용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 또 하나의 목적은 공공 장소에 놓인 용기의 뚜껑 또는 상면에 용기 내부에서 폭발물이 터졌을 때 그 충격을 완화할 수 있는 라이너(liner)를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 하나의 목적은 폭발시 파이프와 파이프 라인의 손상을 방지하는 방법을 제공하는 것이다.
폭발시 차량 타이어의 손상을 막는 방법을 제공하는 것 또한 본 발명의 한 가지 목적이다.
어느 시스템이 견디어내어야 할 위험 상황을 정확히 파악하는 것은 효과적인 보호 방법을 성공적으로 설계하는 데에 있어서 결정적인 역할을 한다. 해저드 매니지먼트 솔루션사(Hazard Management Solutions, Ltd.)는 최근 30년간 쓰레기 용기와 관련된 테러 위협들을 조사하였다. 전세계적인 과거 테러 경력을 바탕으로 추정한 현재 최악의 테러 위협은 다음과 같다.
。반 파운드의 무연(無煙) 폭약이 찬 강철 파이프 폭탄
。분말 폭탄
。노출된 1 kg TNT 폭약
해저드 매니지먼트 솔루션사의 조사를 통하여 쓰레기 용기에 투입되는 폭발물의 크기는 역사적으로 비교적 적었음을 알 수 있는데, 이는 종이백 속에 숨기거나 혹은 다른 명백한 쓰레기와 함께 쉽고 눈에 띠지 않게 작은 폭발물을 쓰레기통에 버릴 수 있기 때문이다. 그러나 폭발력이 10 파운드인 폭약은 그렇게 쉽게 설치하기 어렵다. 이러한 폭약을 공 모양으로 만들면 그 지름이 7 인치가 되며, 타이머와 전력 장치(timing and power unit, TPU), 유산탄(榴散彈)과 포장 용기를 여기에 더하면 상당히 덩지가 커진다. 이렇게 덩지 큰 물건을 쓰레기통에 버리는 것은 흔한 일이 아니라서 이목을 끌 수 있다. 만약 이 정도 크기의 폭약이 실제로 문제되는 테러 위협이라면 쓰레기통을 견고하게 만들어 그 정도 규모의 폭약 폭발에도 찢겨나가지 않게 하기보다는 쓰레기통 투입구의 크기를 줄여서 그 정도 크기 폭약의 투입을 막는 쪽을 택하여야 할 것이다.
본 발명은 용기 뚜껑, 측면 및/또는 상면 혹은 용기 바닥, 혹은 용기 상면과 바닥 모두에 블라스트 완화재를 설치한 블라스트 완화 용기를 제공한다. 이러한 용기에는 우편함, 쓰레기 또는 폐기물 수거 용기 또는 운행 중 폭발이 일어났을 때손상을 막거나 최소화할 수 있는 항공기, 배, 기차 및/또는 트럭용 화물 컨테이너가 포함된다. 이러한 용기는 쓰레기나 우편물을 집어넣을 수 있는 구멍을 갖출 수 있는데, 이러한 구멍은 10 파운드 폭약과 같이 덩치 큰 물건을 투입을 막을 수 있을 만큼 충분히 작다.
용기 뚜껑 또는 상면 및/또는 용기 바닥에 쓰일 블라스트 완화 라이너는, 이하 예로 한정하려는 것은 아니지만, 블라스트랩(BLASTWRAP, 상표명)과 같이 폭발의 쇼크를 누그러뜨리고 블라스트를 완화하는 재료를 케블러(KEVLAR, 등록상표)와 같은 방탄 소재(anti-ballistic)에 일체형으로 도입한 형태를 할 수 있는데, 방탄 소재가 케블러만으로 한정되는 것은 아니다. 폭발원에 노출되는 상기 보호층의 표면은 얇은 유리섬유(fiberglass)층과 같이 쉽게 부서지는(frangible) 물질로부터 만들 수 있는데, 이러한 물질이 유리섬유로 한정되지는 않는다. 상기 라이너의 목적은 블라스트 파(wave)와 접촉했을 때 신속하게 끊기어 폭발 연소 생성물(burning detonation product)이 상기 블라스트랩 내용물과 혼합할 수 있도록 하는 것이다. 이러한 개념을 폭발 완화 카세트(explosion-mitigating cassette)로 명명하였다.
상기와 동일한 라이너를 사용하여 폭발시 파이프와 파이프 라인의 손상을 막을 수 있다. 상기 파이프 또는 파이프관로를 폭발시 쇼크로부터 보호하는 블라스트 완화재, 바람직하게는 블라스트랩으로 감쌀 수 있다.
유사한 방식으로 상기 블라스트 완화 라이너는 차량 타이어가 지뢰와 같은 폭발물에 의하여 손상되지 않도록 하는 용도로 쓰일 수 있다. 이 경우 상기 타이어 내면의 일부 또는 전부를 블라스트 완화재, 예를 들어 블라스트랩으로 피복하면 폭발물과 접촉시 발생하는 쇼크를 블라스트 완화재가 흡수함으로써 타이어가 차량의 하중을 받치고 운행시키는 기능을 잃지 않게끔 할 수 있다.
본 발명의 용기 조립체(container assembly)는 우편함, 쓰레기 또는 폐기물 수거 용기 및 항공기, 트럭, 기차, 배와 버스용 컨테이너와 같은 용기를 포함하는데, 이들 예시 용기로 제한되는 것은 아니다. 블라스트 완화재는 상기 용기 제조 과정에서 상기 용기 뚜껑 재료로 도입되거나 상기 용기 상면에 설치된다. 혹은 상기 블라스트 완화재는 상기 용기의 바닥 내면을 피복한다. 본 발명의 다른 한 구체적 실시 태양에서는 상기 블라스트 완화재는 용기의 상면과 바닥 모두에 자리잡거나 용기 바닥면 및/또는 용기 측면과 용기 뚜껑을 피복하게 된다.
본 발명 출원에 있어서, "밀폐 기구(enclosing device)"란 파이프와 같이 내부가 비어 있는 부분을 포함하거나, 타이어와 같이 바깥층으로 둘러싸인 부분을 포함하는 기구를 일컫는다. 본 발명에서 이러한 밀폐 기구는 파이프의 경우, 둘러싸는 부분의 표면을 블라스트랩과 같은 블라스트 완화재로 피복하거나, 둘러싸는 부분의 내면을 블라스트 완화재로 덮음으로써 블라스트로부터 보호할 수 있다.
블라스트 완화재로서 본 발명에서 사용될 한 가지 재료는 2003년 7월 31일에 출원된 특허 제10/630,897호에 더욱 상세하게 기재되어 있는데, 이 재료는 유연하면서 필요한 장소에 맞추어 정확하게 잘라낼 수 있기 때문에 용기의 뚜껑 또는 상면 및/또는 용기 바닥에 도입하는데 안성맞춤이다. 상표명이 블라스트랩인 이 재료는 유연한 시트 두 장을 포개어 놓은 구조로서 상기 시트 사이는 여러 개의 솔기(seam)로 이어져 있다. 상기 솔기는 용접하거나, 재봉하거나 용융접착시키거나 기타 통상적인 방법으로 결합될 수 있다. 상기 솔기들은 시트들에서 셀(cell) 형태 또는 홈(recess)의 형태를 이루는데 여기서 셀이란 펄라이트(perlite)와 같은 쇼크 완화 물질로 채워진 홈을 말한다. 이러한 시트 조립체는 상기 쇼크 완화 물질의 손실 없이 상기 솔기 선 중 아무 것이나를 따라서 원하는 크기로 자를 수 있다. 더욱 중요하게는, 상기 시트 조립체를 이루는 시트는 유연하기 때문에 용기의 모양에 상관없이 용기 내부에 꼭 들어맞도록 조절할 수 있다.
본 발명으로 보호할 수 있는 용기는 수거(폐기물 캔, 우편함), 저장, 운송, 화물 포장용 또는 탄약같이 불안정한 물질의 포장용으로 사용될 수 있다. 용기 뚜껑 또는 상면 및/또는 용기 바닥에 상기 블라스트 완화재를 단열재와 파편 차단재 또는 파편 완화재와 함께 갖추게 되면 순폭(殉爆, sympathetic detonation)을 막을 수 있고 고속과 저속 발화(cook-off)시에도 보호가 가능하다. 이러한 종류의 용기는 다양한 폭발 위협에 대하여 일정 정도 보호 효과가 있다.
상기 용기의 상면은 한 부분 또는 두 부분으로 이루어질 수 있다. 상기 상면은 용기와 일체형이고 상기 블라스트 완화재가 상기 상면을 피복하거나, 상기 용기 상면이 블라스트 완화재로 내면이 피복된 뚜껑 달린 용기 형태를 취한다. 들어낼 수 있는 상면 또는 뚜껑 내면을 블라스트 완화재로 덮었기 때문에 블라스트에 의해 상기 상면 또는 뚜껑이 들릴 수는 있어도 용기 자체가 들리지는 않는다.
순폭이란 에너지 과잉인 어느 물질 한 단위가 폭발하면서 그 다음 단위의 폭발을 일으키고 이런 과정이 이어져 연쇄 반응처럼 일어나는 현상이다. 순폭은 용기 속에 있는 물질에서 기폭되는 내부 고압 반응(internal high pressure event)의 결과이다. 이러한 고압 반응은 충격파가 집중되거나 근처의 폭발 중인 화약에서 비롯된 1차 또는 2차 파편의 충격에 의하여 일어난다. 본 발명의 포장 용기를 사용하면 이러한 폭발물질 단위의 기폭을 막아서 같이 포장된 다른 폭발물 단위의 연쇄 반응을 막을 수 있다.
고속 발화(fast cook-off)란 화약 한 단위 또는 다른 에너지 과잉 물질이 연료 불꽃 등의 돌발 인화시에 연쇄 반응을 기폭(initiation)하는 일이다. 본 발명의 방식으로 화약 또는 기타 폭발물을 포장할 경우 상기 화약 또는 다른 에너지 과잉 물질이 자가발화 온도에 이르는 것을 막을 수 있다.
저속 발화(slow cook-off)란 화약 한 단위 또는 다른 에너지 과잉 물질이 느리지만 더 지속적인 열 반응이 일어났을 때 연쇄 반응을 기폭하는 일이다. 본 발명의 차단재는 한편으로 양호한 단열재이다. 따라서 화약 또는 기타 에너지 과잉 물질을 본 발명의 방식으로 포장할 경우 상기 화약 또는 다른 에너지 과잉 물질이 자가발화 온도에 이르는 것을 막을 수 있다.
탄도 충격(ballistic impact)이란 화약 한 단위 또는 기타 에너지 과잉 물질이 총알 또는 다른 고속 발사체와 같은 위험 상황에서 받은 충격에 의하여 연쇄 반응이 기폭되는 것을 일컫는다. 본 발명의 방식으로 화약 또는 기타 폭발물을 포장할 경우 상기 화약 또는 다른 에너지 과잉 물질이 폭발적 반응을 일으키는 것을 막을 수 있다.
본 발명의 용기와 밀폐 기구는 적절한 쇼크 완화 물질을 용기 뚜껑 또는 상면에 효과적으로 설치하거나 보호층(lining)의 형태로 상기 밀폐 기구의 일부 또는 전부를 피복함으로써 앞서 기술한 문제들을 해결한다. 본 발명에 쓰일 상기 쇼크 완화재로 바람직한 것은 유연성이 있어서 어떠한 형태의 물체이건 간에 그 속에 꼭 들어맞게 둘러쌀 수 있으며 원하는 바에 따라 어떠한 크기와 형태로도 절단할 수 있는 것이다. 상기 쇼크 완화재는 다이니마(DYNEEMA, 등록상표) 또는 케블러(등록상표)와 같은 섬유를 도입함으로써 케이스 파편, 총알 또는 기타 발사체를 포획하거나 늦출 수 있게 성능 향상을 할 수도 있다. 플래시 억제제(flash suppressant)와 팽창재(intumescent material)를 사용하여 고속과 저속 발화 방지를 하는 것 또한 본 발명의 용기 및 밀폐 기구에 있어서 핵심이 된다.
본 발명은 어떠한 종류의 용기 뚜껑 및/또는 바닥을 피복하는 데에도 쓰일 수 있으며, 용기 상면층 아래에 일체화될 수도 있다. 뚜껑 또는 상면 및/또는 바닥을 블라스트랩과 같은 쇼크 완화재로 보호한 용기를 이용하면 용기 내부에서 봉쇄·완화시켜야 하는 폭발 사건으로부터 용기를 보호할 수 있고, 구조물, 사람 또는 기타 용기 밖에 있는 취약한 물체를 보호할 수 있다. 마찬가지로 쇼크 완화재에 의해 덮여 있거나 둘러싸인 밀폐 기구는 용기 내부에서 봉쇄·완화시켜야 하는 폭발 사건으로부터 보호될 수 있고, 사람 또는 기타 근처의 취약한 물체를 보호할 수 있다.
도 1a는 본 발명에 따른 쓰레기 수거 용기의 평면도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 쓰레기 수거 용기의 뚜껑을 나타낸 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 쓰레기 수거 용기 전체를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 쓰레기 수거 용기의 다른 실시예의 측면도이다.
도 4는 블라스트 상해(blast injury)의 발생에 관한 압력/지속 시간 데이터를 나타내는 그래프이다.
쓰레기 수거 용기, 우편함, 파이프 또는 기타 밀폐 기구 내부에서 일어나는 폭발로 주변의 공중이 다치지 않으려면 다음과 같은 4 가지 요소를 잘 관리하여야 한다.
1. 상기 밀폐 기구의 케이스 또는 상기 폭약과 접촉 중인 물체에서 나오는 1차 파편.
2. 폭발적 부하를 받아 상기 용기가 부서지거나 용기 주변의 물체가 가속될 때 나오는 2차 파편.
3. 블라스트 폭풍(air blast).
4. 폭발시 형성되는 불덩어리(fireball)에서 나오는 열.
폭발 효과를 누그러뜨리는 어떠한 용기 또는 밀폐 기구이건 간에 1차 파편의 이탈을 막아야 하는데, 이것은 1차 파편이 공중에 대한 가장 큰 위협이 되기 때문이다. 상기 용기 또는 밀폐 기구는 폭발적 부하를 받아도 조각나지 않아야 하는데, 이는 상기 용기 등이 조각날 경우 사람에게 치명적인 결과를 더 가져올 수 있기 때문이다. 이러한 두 가지 기준 이외에도 블라스트 폭풍, 플래시하는 불꽃과 열기, 폭발로 생기는 불덩어리를 효과적으로 관리하는 것 또한 필수적인데, 이들도 앞의 것들과 마찬가지로 치명적일 수 있기 때문이다. 단순히 폭발시 조각나지 않도록 설계되었을 뿐인 용기 또는 밀폐 기구라면 마치 대포 마냥 열린 틈으로 블라스트와 불덩어리를 몰아내게 될 것이다. 이러한 초점 모으기 효과는 건물과 다른 구조물에 파멸적인 결과를 가져올 수 있다.
블라스트 상해는 전통적으로 네 부류로 나뉘는데, 1차, 2차 , 3차 및 기타 상해가 있다. 환자는 이들 네 부류 중 어느 한 가지 이상에 의하여 상해를 입을 수 있다.
1차 블라스트 상해는 전적으로 조직에 블라스트 과잉 압력이 가해져서 일어난다. 물과 달리 공기는 쉽게 압축된다. 그 결과, 1차 상해는 거의 언제나 허파, 귀 또는 소화관과 같이 공기가 들어차 있는 구조물에 피해를 끼친다.
2차 블라스트 상해는 날아다니는 물체가 사람에 부딪혀서 일어난다.
3차 블라스트 상해는 고에너지 폭발의 한 측면이다. 이러한 종류의 상해는 사람이 공기 속으로 던져져서 다른 물체에 부딪힐 때 일어난다.
기타 블라스트 관련 상해는 폭발시 일어나는 다른 모든 상해를 포괄한다. 예를 들어, 세계 무역 센터(world trade center)에 제트기 두 대가 충돌하여 비교적 낮은 수준의 압력파를 생성하였지만 그 때문에 일어난 화재와 건물 붕괴는 수천명을 살상하였다.
폭발 중심으로부터 환자가 놓인 상대적 위치는 환자가 받는 상해의 범위와 정도를 결정하는 결정적인 요소이다.
1차 블라스트 상해 원인은 다음과 같다:
조직에 가해진 과잉 압력이 직접적으로 일으키는 효과이다. 공기는 압력에 의하여 쉽게 압축되지만 물은 그렇지 않으므로 이 과잉 압력은 거의 언제나 공기가 찬 구조물에 피해를 끼친다.
。허파의 압력 손상(barotrauma), 즉 압력에 의한 허파의 손상은 가장 흔한 1차 블라스트 상해이다. 여기에는 허파 타박상(contusion), 전신 공기 색전증(systemic air embolism)과 자유 라디칼 관련 상해인 혈전증(thrombosis), 지질의 산화(lipoxygenation) 및 파종혈관내 응고(disseminated intravascular coagulation, DIC)가 포함된다. 급성 호흡 장애 증후군(acute respiratory distress syndrome, ARDS)은 직접적인 허파 부상 또는 다른 신체 기관의 부상에서 오는 쇼크의 결과일 수 있다.
。급성 가스 색전증(acute gas embolism, AGE)은 허파의 압력 손상의 한 형태로서 특별한 주의를 요한다. 공기 색전증은 아주 흔하게 뇌 또는 척수의 혈관을 가로막는다. 이 때문에 일어나는 신경학적 증상은 부상에 의한 직접 효과와는 구별하여야 한다.
。장의 압력 손상은 블라스트 폭풍 상해에서보다는 수중 폭발에서 더 흔하다. 비록 결장이 보통 가장 많은 피해를 입지만, 소화관 내의 모든 부분이 상해를 입을 수 있다.
。귀는 1차 블라스트 상해에 가장 취약한 기관이다. 귀의 압력 손상(acoustic barotrauma)은 대개 고막에 구멍이 찢어지거나 터지는 증상으로 이루어진다. 고막에 구멍이 뚫리지 않는데 고막의 출혈인 혈액 고실(hemotympanum)이 일어난 사례도 보고된 바 있다. 내이(內耳)에 있는 작은 뼈인 소골(小骨 ossicle) 골절 또는 탈골 또한 매우 고에너지 폭발인 경우에 일어날 수 있다.
2차 블라스트 상해를 일으키는 원인들은 :
。날아다니는 물체가 사람에 부딪혀서 생기는 상해이다.
。이 2차 상해 메커니즘은 수많은 폭발에서 부상과 사망 원인의 대부분을 ㅊ차지한다. 예를 들어 미국 오클라호마 시티의 알프레드 피 뮤라(Alfred P. Murrah) 연방 빌딩의 유리벽은 수천개의 무거운 유리 덩어리로 쪼개진 다음 건물 안에 있던 사람들에게 막대한 피해를 끼쳤다.
。군사용 폭발물 용기(예를 들어 수류탄)는 파편으로 쪼개지도록 그리고 날 아다니는 파편에 의한 피해를 최대화하도록(유산탄) 특별히 설계되었다.
。민간 테러리스트 폭파범(예를 들어 미국 아틀란타의 올림픽 공원)들은 종종 의도적으로 나사나 다른 작은 금속 물체를 무기 주변에 늘어 놓아 2차 블라스트 상해 효과를 키운다.
3차 블라스트 상해를 일으키는 원인:
。3차 상해는 일반적으로 고에너지 폭발시에 공중으로 던져진 사람이 다른 물체와 부딪힐 때 일어난다.
。폭발이 극도로 고에너지이거나 몇몇 방식으로 집중된 경우(예를 들어 문이나 승강구를 통하여)가 아니라면 3차 상해를 입은 사람은 보통 폭발원에 매우 가까이 있던 사람이다.
。2차 블라스트 상해와 함께 3차 상해는 오클라호마 시티에서 일어난 소아과 사상자의 대부분을 차지하였다. 오클라호마 시티 참사에서는 두개골 골절(노출된 뇌 부상을 입은 어린이 17명 포함)과 외상성 절단(traumatic amputation)을 포함한 장골 부상(長骨 long bone injury)가 많았다.
기타 블라스트 관련 상해(폭발에 의하여 일어난 다른 상해)는 다음 원인에 의하여 일어난다.
。독성 물질의 흡입과 노출, 방사능 노출, 화상(열 또는 화학적)
。화재에 의한 질식(일산화탄소[CO]와 불완전연소에 따른 시안화물(cyanide [CN]) 중독 포함), 석탄을 포함하는 먼지 흡입과 석면 노출
。무너진 구조물과 제자리에서 떨어져 나간 무거운 물체로 인한 으깸 손상(crush injury)
사망률/치사율
。사망률은 각 경우마다 크게 다르다. 부상은 직접적인 블라스트 과잉 압력(1차 블라스트 상해)와 여러가지 관련 요소 모두에 의하여 일어난다.
。사망률은 막히거나 밀폐된 공간(예를 들어 버스 폭발 테러) 또는 수중에서 폭발이 일어날 때 커진다. 지뢰에 의한 부상은 무릎 위 또는 아래 절단을 하여야 하는 위험성이 높다. 불꽃놀이에 관련된 부상으로 미국에서 연간 10,000~12,000건의 응급실 이용이 있는 것으로 추산되는데, 이 중 20~25%는 눈 또는 손의 부상이다.
。고막 파열(tympanic membrane rupture)가 일어났다는 것은 고압파(적어도 6 psi 또는 40 kPa)가 지나갔음을 가리키는데, 이 경우 다른 위험한 신체기관 부상과도 상관 관계가 있다. 이론적으로 15 psi 또는 100 kPa의 과잉 압력(허파 부상의 문턱값)에서는 고막이 찢어지는 것이 보통이다. 그러나 최근 이스라엘에서 일어난, 민간인 희생자 640명의 연쇄 폭발 테러 사건은 고막 파열과 동반하여 일어나는 기타 신체기관의 부상 사이에 분명한 상관 관계가 존재한다고 생각해 왔던 전통적 견해를 부정한다. 고막 천공에 부상 부위가 국한된 것으로 처음에 진단을 받고 상태가 양호하여 퇴원한 환자 137명 중 그 후에 허파 또는 장에 블라스트 상해가 나타난 사람은 아무도 없었다. 더욱이 허파에 블라스트 상해를 입은 환자 중 18명은 고막 천공이 없었다.
블라스트 상해 문턱값
TNT 10 파운드(4.54 kg)의 폭발력에 해당하는 폭발이 용기 속에서 일어난 경우에 관하여 이하 논하겠다. TNT 10 파운드는 폭발시 19 메가주울(MJ)의 에너지를 방출한다. 이 에너지는 몇 밀리세컨드 안에 방출하기에는 매우 거대한 규모이다. 일부 쓰레기 수거 용기 제작업자들은 수거 용기가 변형되면서 블라스트에서 에너지를 소모시킨다고 주장한다. 간단한 계산으로도 강철 쓰레기통의 변형은 전체 19 MJ 중에서 극히 작은 양 정도를 소모할 뿐임을 알 수 있다. 나머지 에너지는 측면을 통하여 쇼크로서 전파되거나 혹은 열린 틈을 비집고 분출될 것이다. 상기 용기의 열린 구멍을 빠져나가면 압력파는 팽창하여 상기 쇼크파의 양쪽 면의 압력을 같게 하려고 할 것이고 방사상으로 뻗어나갈 것이다. 상기 수거 용기 주변의 땅과 부딪히면 상기 블라스트파는 그 표면에서 반사되어 안정한 반원형 블라스트파로 바뀌게 될 것인데, 이러한 파는 공중에서 폭굉된 10 파운드 폭약에 의하여 생성되는 것과 매우 유사하다.
10 파운드 정도로 큰 폭약이라면 발생하는 과잉 압력에 쓰레기통이 미치는 영향은 미미하다. 이러한 10 파운드 폭약이 발생하는 압력과 사람 몸에 끼치는 생리학적 영향은 다음 표 1과 같이 추정할 수 있다.
쓰레기통으로부터의 거리 체중 70 kg인 사람에게 끼치는 부상
9 피트 심한 화상
17 피트 허파 손상이 시작됨
18 피트 1도 화상
28 피트 양 고막이 터짐
43 피트 고막 파열의 시작
98 피트 완전한 안전
이러한 수치는 자유 음장(音場 free field) 반원형 블라스트를 기준으로 한 것임을 밝혀 둔다. 건물 안에서 폭발이 일어나는 경우에 볼 수 있듯이 반사가 복잡하게 일어나면 부상의 가능성은 현저하게 커진다. 표 1의 수치는 폴 쿠퍼(Paul Cooper)의 "폭발물 공학(Explosive Engineering)"과 아래 웹 주소에 실린 그래프를 비롯한 여러 출처에서 모은 것이다.
저널 오브 마인 액션(Journal of Mine Action) 웹 주소
(http://maic.jmu.edu/journal/4.2/Focus/Bass/bass.htm)
표 1의 상기 수치로부터, 블라스트의 완화 효과를 고려하지 않는다면 쓰레기 수거 용기 내부에서 폭발한 사제 폭탄(improvised explosive device, IED)이 주는 위협의 중요한 부분을 효과적으로 제거하지 못하였음을 알 수 있다.
쓰레기 수거 용기와 우편함이 있는 사람이 많이 모이는 장소는 수많은 종류가 있는데 이러한 경우 블라스트 상해에 관하여 출처와 함께 앞에 제시한 수치 데이터를 고려하면 유익하다.
쓰레기 수거 용기는 통행량이 많은 곳, 종종 구조물 내부에 설치되는데, 이러한 곳은 블라스트 환경이 복잡하고 반사파가 여러 개 생성된다. 이러한 경우는 공기 중에서 일어나는 블라스트 상해에 있어서 최악의 시나리오가 될 것이다.
이렇게 어려운 문제에 대한 해결 방안은 안전한 수준으로 충격을 완화시킬 수 있다고 할 수 있는 폭약의 양을 얼마로 잡느냐에 달려 있다. 10 파운드나 되는 양의 폭약은 목표 쓰레기통으로부터 수 피트 안으로 사람이 빈번하게 오가는 시나리오상에서는 제대로 통제하기가 사실상 불가능하다. 통제 대상 폭약의 양을 줄이면 블라스트와 불덩어리를 통제할 수 있는 가능성은 늘어난다. 표 2 내지 표 4는 폭약의 양을 줄였을 때 나타나는 상황을 검토한 것이다.
6 파운드 TNT
쓰레기통으로부터의 거리 체중 70 kg인 사람에게 끼치는 부상
7.4 피트 심한 화상
14.5 피트 허파 손상이 시작됨
15 피트 1도 화상
24 피트 양 고막이 터짐
36 피트 고막 파열의 시작
83 피트 완전한 안전
3 파운드 TNT
쓰레기통으로부터의 거리 체중 70 kg인 사람에게 끼치는 부상
6.3 피트 심한 화상
11 피트 허파 손상이 시작됨
12 피트 1도 화상
19 피트 양 고막이 터짐
29 피트 고막 파열의 시작
65 피트 완전한 안전
1 파운드 TNT
쓰레기통으로부터의 거리 체중 70 kg인 사람에게 끼치는 부상
5 피트 심한 화상
8 피트 허파 손상이 시작됨
10 피트 1도 화상
13 피트 양 고막이 터짐
20 피트 고막 파열의 시작
46 피트 완전한 안전
폭약의 양이 3 파운드로 줄어들면 블라스트 피해 반지름이 작아지지만 두드러지게 작아지는 것은 아니며 심한 부상을 입을 위험이 여전히 남아 있음을 위 표로부터 알 수 있다. 여기서 중요한 점은 상기 쓰레기 수거 용기 속의 블라스트 압력이 감소한다는 것이다. 이렇게 되면 수거 용기 벽의 소성 변형을 통하여 에너지가 흡수되고 용기 내부에서 블라스트 완화가 일어나 블라스트 압력이 내려갈 가능성이 현저하게 높아진다. 궁극적으로 이러한 방식의 유효성은 실제 시험과 평가를 통하여서만 정량화할 수 있다.
내부 블라스트에 의한 구조 손상 또한 대처해야 할 중요한 문제이다. 예를 들어 기차역에 있는 쓰레기통의 상면은 지붕에서 약 8 피트(2.46 m) 떨어져 있다. 10 파운드 폭약이라면 상기 지붕 구조는 380 psi 반사 블라스트파보다 훨씬 더 큰 충격파를 받을 것이다. 여기에 쓰레기통이 가질 수 있는 상당한 블라스트 집중 효과는 고려하지 않았다. 이 정도 규모의 압력이라면 지붕 구조는 거의 틀림없이 파국적 붕괴(catastrophic failure)를 맞을 것이다. 블라스트에 관한 문헌 다수에서 설명하고 있듯이 사망자의 대부분은 블라스트파가 사람 몸에 직접 일으킨 효과에 의하여 발생한 것이 아니라 사망자가 위치하고 있던 구조물의 파국적 붕괴 또는 격렬한 병진(竝進) 이동(translation)에 의하여 발생한 것이다. 이러한 점은 오클라호마 시티 알프레드 피 뮤라(Alfred P. Murrah) 빌딩의 폭발 사건에서 비극적으로 드러난 바 있다.
여기서 자세히 설명하지는 않겠지만 수많은 건물이 블라스트에 극도로 취약하며 비교적 소규모의 폭발로도 파국적 붕괴가 일어날 수 있다는 점은 지적할만하다.
내부 폭발에서 발생하는 블라스트를 효과적으로 통제하는 방법으로는 세 가지가 확립되어 있다. 완전 봉쇄(total containment), 조절 분출(controlled venting)과 블라스트 완화의 세 가지이다.
완전 봉쇄 시스템에서는 폭발을 극히 견고한 밀폐 시스템, 주로 블라스트 내성 문이 달린 강철 원통 또는 강철구 안에서 봉쇄한다. 이러한 종류의 시스템은 비용이 막대하고 무게가 과다하며 밀폐 상태가 되어야만 효과가 있으므로 쓰레기 수거 용기 용으로는 실질적으로 아무런 쓸모가 없다.
조절 분출에서는 견고한 봉쇄 방식을 이용하지만 용기 안의 주의 깊게 설계한 크기의 배출구를 통하여 고도로 압축된 뜨거운 기체를 용기 밖으로 내보냄으로써 용기 내부의 준정적(準靜的 quasistatic) 압력을 통제하게 된다. 이러한 시스템은 무게와 비용이 과다한 문제가 있으며 배출구 크기가 쓰레기를 투입하기에는 적절하지 않다는 문제가 있다.
블라스트 완화는 효과적인 통제 방식이다. 블라스트랩 등의 블라스트 완화재는 거리가 멀어짐에 따라 블라스트 과잉 압력을 97%까지 줄여주는 것으로 밝혀져 있고 폭발의 효과를 줄이는 용도로 종종 쓰인다. 그러나 그 정도로 블라스트를 완화시키는 경우라도, 12 파운드 폭약이라면 일반 대중에게 안전하다고 판단되는 수준까지 블라스트를 누그러뜨리려면 약 8 피트의 블라스트 완화가 필요하다.
폭탄 테러의 막대한 피해로부터 공중을 보호할 수 있는 쓰레기 수거 용기 또는 다른 용기 또는 밀폐 기구를 개발하는 데 있어서 핵심 요소는 상기 용기가 폭발적 부하를 받고서도 조각이 나지 않도록 하는 것이 아니라 폭발에서 생기는 블라스트와 불덩어리를 심각한 위험 요소가 되지 않을 수준까지 줄이는 것이다. 이러한 측면에서 쓰레기 수거 용기의 강도는 약화되어도 되며, 만약 용기의 궁극적인 강도가 줄어든다면 그에 상응하는 무게와 비용의 감소가 따를 것이다. 이러한 점은 밀폐 기구 역시 마찬가지이다.
쓰레기 수거 용기의 설계에 있어서 또 하나의 요소: 다수의 복합 재료 등 일부 재료는 과부하가 걸렸을 때 어느 한 측면에서 갈라지는 경향이 있지만 파편으로 쪼개지지는 않으므로 안전하게 파괴(safe failure)되는데 반하여 강철 등의 어떤 재료들은 궁극적으로 치명적인 파편을 낳는 훨씬 위험한 방식으로 파괴된다.
불행하게도 폭탄에 견디는 쓰레기통 또는 그러한 용도의 용기 혹은 밀폐 기구를 제조업자가 개발하는데 있어서 따를만한 미국 공식 규격은 현재 없는 실정이다. 또한 이러한 기술 분야의 제품을 구매하는 데 있어서 구매자에 대한 규제 역시 없다. 따라서 이러한 특성을 가지는 제품이나 기술을 구매하고 적용하는데 있어서 적절한 의문점을 가지고 바른 판단을 내리는 것은 중요하다.
이는 참으로 옳으며 폭발에 견딜 수 있는 쓰레기 수거 용기의 제조업계에서 명심하여야 할 조언이다. 그러나 다른 나라에는 폭발에 견디는 쓰레기통을 시험하는데 필요한 방법과 시험용 모의 폭발(threat)을 정의한 기준[특히 영국 경찰 과학 개발국(scientific development bureau)의 알 레이시(R. Lacey) 박사와 엠 제이 페티트(M. J. Pettit)의 "쓰레기통 폭발 시험용 규격(Specification for Explosive Testing of Litter Bins)"]이 존재한다. 이 보고서를 입수하는 자세한 방법은 아래 적힌 영국 내무부 웹사이트에 나와 있다.
http://www.homeoffice.gov.uk/crimpol/police/scidev/publications.html
이 보고서에서는 제시하고 있는 표준적 모의 폭발 유형 중 플라스틱 폭약이 다양한 쓰레기와 강철구로 둘러싸여 있는 경우가 "차악의 경우"의 파편 발생 상황을 나타낸다고 보고 있다. 표시된 폭약의 양은 쓰레기 수거 용기 제조자가 정하며 이는 쓰레기통의 성능 시험을 통하여 안전하다고 밝혀진 양을 가리킨다. 미국의 경우 2.2 파운드(1 kg)의 노출된 TNT 폭약과 0.55 파운드(250 g)의 무연 분말로 채워진 강철 파이프 폭탄이 모의 폭발 시험에 있어서 믿을 만한 출발점이라고 제시하고 있는데, 이러한 폭약들은 전세계적으로 흔히 볼 수 있다.
블라스트에 견디도록 한 쓰레기통은 쓰레기통 내부의 세 위치, 중앙, 측면과 바닥에서 폭발한 2.2 파운드의 노출 TNT 폭약에서 발생하는 내부 블라스트를 견딜 수 있어야 한다. 이 쓰레기통은 부서지지 않고 버텨야 하며 2차 파편을 전혀 일으키지 않아야 하고 어떤 형태로든 폭발물에서 생기는 위험을 늘려서는 안 된다. 이쓰레기통은 250 g의 무연 분말이 채워진 강철 파이프 폭탄 또는 미군의 표준 수류탄 중 더 심각한 위협이 되는 폭발에서 나오는 파편을 모두 막아낼 수 있어야 한다. 블라스트 압력은 쓰레기통의 모서리로부터 3 피트를 넘은 거리에서는 잠재적으로 치명적인 수준보다 낮아야 한다. 플래시하는 화염과 불덩어리는 이 쓰레기통 안에 봉쇄되어야 한다.
화학 폭발물: 유형, 특징 등
화학 폭발물 - 열 또는 충격을 가했을 때 맹렬한 속도로 분해하거나 재조합하여 다량의 기체와 열을 발생하는 화합물 또는 혼합물. 통상적으로 폭발물로 분류되지 않는 수많은 물질도 이러한 특성을 한 가지, 심지어 두 가지도 나타낼 수 있다. 예를 들어 질소와 산소의 혼합물을 맹렬한 속도로 반응시켜 산화질소 기체 생성물을 낳게 할 수 있다. 그러나 이 혼합물은 열을 방출하지 않고 오히려 흡수하므로 폭발물이 아니다. 어떤 화학 물질이 폭발물이 되려면 다음 특성을 모두 나타내어야 한다.
1. 기체 발생 - 다양한 방식으로 기체가 발생될 수 있다. 목재 또는 석탄이 공기 속에서 연소할 때 연료 속의 탄소와 수소는 공기 속 산소와 결합하여 이산화탄소와 수증기를 생성하며 불꽃과 연기를 발생한다. 목재 또는 석탄이 분쇄되어 산소와 접촉하는 총표면적이 늘어나고 용광로 또는 화덕 같이 공기를 더 많이 공급할 수 있는 장소에서 연소가 일어나면 연소가 더 빠르고 더 완전연소에 가깝게 진행될 수 있다. 목재 또는 석탄을 액체 산소 속에 담그거나 미세 분말의 형태로 공기 속에 분산할 경우 연소 반응은 폭발적인 기세로 진행하게 된다. 각각의 경우 동일한 작용이 일어나는데, 연소하는 물질에서 기체가 발생한다.
2. 열 발생 - 모든 폭발 화학 반응에는 대량의 열 방출이 따른다. 반응의 기체 생성물이 팽창하여 고압을 형성하는 것은 바로 이러한 급속 열 방출에 의하여 일어나는 것이다. 이렇게 방출된 기체에 의하여 신속하게 고압이 형성되는 것이 폭발 현상을 이룬다. 여기서 열이 충분히 빠른 속도로 방출되지 않으면 폭발은 일어나지 않는다는 점을 주목할 필요가 있다. 예를 들어 석탄 1 파운드는 니트로글리세린 1 파운드보다 다섯배의 열을 내지만 석탄이 그러한 열을 방출하는 속도가 매우 느리므로 폭발물로는 쓰일 수 없다.
3. 맹렬한 반응 속도 - 반응 속도면에서 폭발 반응은 일반 연소 반응보다 훨씬 더 빠른 속도로 일어난다는 점에서 일반 연소 반응과 구별할 수 있다. 반응이 신속하게 일어나지 않으면 열 팽창한 기체는 매질 속으로 분산될 것이고 폭발은 일어나지 않는다. 다시 한 번 목재 또는 석탄불을 생각해 보기로 한다. 불이 타면서 열이 방출되고 기체가 나오지만 그 어느 쪽도 폭발을 일으킬 만큼 빨리 진행되지는 않는다.
4. 반응의 기폭(initiation) - 폭발 반응은 쇼크 또는 열을 폭발물의 작은 부분에 가함으로써 기폭될 수 있어야 한다. 앞서 설명한 세 가지 요소를 갖추었지만 원하는 때에 반응을 기폭할 수 없는 물질은 폭발물이라고 볼 수 없다.
폭발의 유형 : 폭발물은 폭굉(爆轟, detonation)이 일어나는 고성능 폭발물(high explosive)과 폭연(爆燃, deflagration)이 발생하는 저성능 폭발물(low explosive)로 나뉜다.
압력 파열 - 용기 속에 밀봉된 액체를 가열하면 액체가 증발하여 용기의 압력을 올리게 된다. 이러한 과정이 계속되면 압력이 올라가서 용기의 강도를 넘게 되고 용기는 파열하게 된다. 용기 내 가압되었던 기체는 그러면 용기 밖으로 나오게 된다. 고압파가 저압파보다 더 빨리 이동하므로 TNT 등가량으로 환산할 수 있는 블라스트파를 생성하게 된다.
저준위 폭발 - 저성능 폭발물은 연소에 의하여 기체로 바뀐다. 저성능 폭발물은 폭연(고압파를 발생하지 않으면서 신속하게 연소하는 현상) 현상이 일어나는 점과 고성능 폭발물에 비하여 반응 속도가 느리다는 점이 특징이다. 저성능 폭발물은 전체적 효과 면에서 신속한 연소에서 저준위 폭발(일반적으로 초당 2,000 m 미만)에 이르는 영역을 차지한다. 저성능 폭발물이 폭발보다는 폭연 과정을 통하여 연소하므로 이들은 대개 혼합물이며 열에 의하여 반응이 기폭되고 폭발을 이루기 위해서는 좁은 공간에 갇혀야 한다. 화약(흑색 화약)이 흔히 볼 수 있는 예로서 유일하다.
폭연 - 반응 전선(reaction front)이 반응한 물질을 향하여 진행하는 속도가 음속보다 느린 물질의 화학적 분해(연소) 반응이다. 폭연은 개방 상태에서는 폭발을 이룰 수도 있는 매우 신속한 연소 반응이지만 자체 함유된 산소에 의하여 물질이 연소하는 현상을 의미하는 것이 일반적이다. 반응 영역(reaction zone)은 미반응 물질을 향하여 그 물질 내 음속보다 느린 속도로 진행한다. 이 경우 열이 반응한 물질에서 미반응 물질로 전도와 대류에 의하여 전달된다. 폭연의 연소 속도는 대개 초당 2,000 m 이하이다.
연료/공기 폭발 - 고성능 폭발물은 폭발에 필요한 산소를 그 화학 구조 속에 포함하고 있다. 연료/공기 폭발은 그 자체로는 폭발하지 않는 화학 물질이 주위 공기와 혼합되고 적절한 에너지를 가지는 물리 현상에 의하여 반응이 기폭되었을 때 일어난다. 공기는 폭발 산소 균형(detonation oxygen balance)을 유지하는데 필요한 산소를 공급한다. 연료/공기 폭발은 그 폭발력이 큰 것이 특징인데, TNT보다 몇 십, 몇 백배 규모로 일어날 수 있다. 이러한 폭발의 예로는 프로필렌 산화물/공기 반응이 있다.
폭굉 - 기폭 서열(iniation sequence) 또는 발화열(發火列 firing train)이라고 하며, 비교적 낮은 수준의 에너지에서 시작하여 최종 폭발물 또는 주폭약 반응의 기폭을 일으키는 증폭 과정(cascade)으로 이어지는 사건 순서를 말한다. 폭굉은 저성능 또는 고성능 폭발열(爆發列 explosive train)에서도 일어날 수 있다. 폭굉은 폭발물 속에서 해당 폭발물 속 소리의 속도보다 더 빠르게 진행하는 화학 반응이다. 폭굉은 폭발물이 쇼크파를 형성하면서 일으키는 화학 반응이다. 이 파동의 전선에서는 고온과 고압의 그래디언트(gradient)가 발생하여 화학 반응이 순간적으로 기폭된다. 폭굉 속도는 대략 1,400~9,000 m/s 또는 5,000~30,000 피트/초이다.
고준위 폭발 - 고성능 폭발물은 폭굉할 수 있고 군사 의식, 폭파 작업, 광업 등의 분야에서 사용된다. 이들은 매우 높은 반응속도, 고압 발생, 음속(1,400~9,000 m/s)보다 더 빨리 움직이는 폭굉파(detonation wave)의 존재라는 특징이 있다. 고성능 폭발물은 개방 상태에서 쇼크 또는 열에 의하여 폭굉 반응을 기폭하며 맹도(猛度 brisance), 즉 폭발이 물건을 산산조각내는 힘이 크다. 고성능 폭발물의 예로는 니트로글리세린 등의 적은 자극으로도 폭굉할 수 있는 1차 폭발물과 폭굉을 위하여 강렬한 쇼크(뇌관 등에 의한 폭굉)가 필요한 다이나마이트(트리니트로톨루엔 TNT) 등의 2차 폭발물을 들 수 있다.
폭발 감도 - 폭발물은 반응을 기폭하는데 드는 에너지의 양인 감도(sensitivity)에 따라 분류할 수 있다. 이 에너지는 어떠한 형태라도 취할 수 있는데, 쇼크, 충격, 마찰, 전기 방전 또는 다른 폭발물에 의한 폭굉일 수 있다. 감도에 따른 분류는 크게 두 가지가 있다.
1차 폭발물 - 1차 폭발물은 쇼크, 마찰과 열에 극도로 민감하며 기폭하는데 소량의 에너지만으로 충분하다. 이들은 주로 2차 폭발물을 기폭하기 위한 기폭 장치(detonator)에 쓰인다.
2차 폭발물 - 2차 폭발물은 비교적 쇼크, 마찰과 열에 둔감하며 분해 반응을 기폭하기 위하여 다량의 에너지가 든다. 이들은 1차 폭발물보다 훨씬 더 큰 파괴력을 가지며 건물의 폭파 철거에 사용된다. 폭파에는 기폭 장치를 요한다.
충격( impact ) - 폭발물의 감도는 폭발물을 폭파시키기 위하여 표준 중량을 떨어뜨려 부딪히게 하는 높이로 나타낸다.
마찰 - 감도는 중량이 달린 진자가 해당 물질의 표면을 스치고 지나갈 때 발생하는 현상(툭 소리를 내거나, 우지직거리거나, 점화하거나 및/또는 폭발)에 따라 나타낼 수 있다.
열 - 감도는 폭발물이 플래시(flashing) 또는 폭발을 일으키는 온도로 나타낼 수 있다.
폭발 특성:
압력 - 어느 표면에 수직하게 힘이 작용하면 그 압력은 가한 힘의 크기를 그 표면의 넓이로 나눈 비(압력=힘/넓이)이다. 압력은 바(bar), 기압 또는 다인(dyne) 등의 단위로 나타낼 수 있으며 블라스트파의 세기로 알려져 있기도 한 주요 파라미터 중 하나를 나타내기 위하여 사용된다.
과잉 압력 - 측정시의 주위 압력보다 더 높게 측정된 압력.
쇼크 - 쇼크 전선(shock front)은 전선이 통과하는 기체의 물리적 특성의 실질적인 불연속면을 이룬다. 쇼크 두께(shock thickness)는 평균 자유 행로(mean free path) 열 개 정도의 규모인데, 표준 상태하의 온도와 압력에서 이는 약 100 nm 또는 빛의 파장에 해당한다. 이러한 불연속면은 순간적일 정도로 급격하게 압력이 증가하는 특성을 지닌다. 쇼크의 속도 혹은 마하(Mach) 수는 압력의 크기에 의존한다.
폭풍( air blast ) - 폭발에 의하여 생긴 공기 중의 쇼크파 또는 과도 음파 신호(acoustic transient)로서 과잉 압력, 지속 길이(duration)와 충격량(impulse)을 지니는 것이다.
충격량 - 평균 알짜 힘과 작용한 시간의 곱이다. 뉴튼×초(Ns)의 단위로 나타낼 수 있으며 폭약과 표적 사이의 운동량 교환(량과 같다)을 일으킨다. 충격량은 (달리 정하는 바가 없으면) 압력-시간 내력을 나타낸 곡선에서 양의 값을 가지는 부분의 적분 넓이이다. 구조물은 최대 압력보다는 충격량이 일으키는 효과에 더 민감하다. 이는 관심 대상인 수많은 구조물의 자연적 파장의 1/4에 해당하는 값이 블라스트파의 지속 길이(duration)보다 더 길기 때문에 발생한다.
준정적 ( quasi - static ) 압력 - 어떤 과정이 상대적으로 천천히 일어나기 때문에 모든 세기 변수(intensive variable)들이 그 과정이 일어나는 전체 경로를 통하여 명확한 값을 가질 수 있는 경우가 있다. 이러한 과정은 준정적 과정이라고 불린다. 준정적 압력은 폭발시 일어나는 기체 및/또는 열 방출에서 시작되어 발생한 압력의 지속 시간이 구조물의 응답 시간(response time)보다 훨씬 더 길 때 형성될 수 있다. 장약(裝藥, loading)은 정적 과정 혹은 준정적 과정으로 취급할 수 있다. 준정적 압력은 환기가 잘 안 되는 구조 내부에서 폭발이 일어날 때 흔히 나타나는 현상이다.
폭발 현상:
플래시( flash ) - 폭발에서 일어나는 빛과 적외선의 방출 현상은 일반적으로 "플래시"이라고 알려져 있다. 플래시은 발파원 근처에서 심한 화상을 일으키는 원인이 된다. 에너지를 많이 가지는 일부 물질은 그 에너지 중 상당 부분을 복사열로 내뿜으면서 블라스트의 세기가 줄어들게 되는데, 마그네슘/테플론/비톤(viton)의 예가 그러한다. 대부분의 폭발물은 광산업계에서 사용되는 "허용(permitted)" 폭발물 같이 특별히 플래시을 방지하도록 만들어진 것이 아닌 한 플래시 현상을 일으킨다.
후연소 ( afterburn ) - 폭굉 후에 폭굉 반응 생성물이 주변 공기와 혼합하면서 연료 성분을 풍부하게 함유하는 물질이 유산소 연소를 하는 현상이다. 몇몇 폭발물은 산소를 균형 있게 함유하고 있지 않기 때문에 상대적으로 연료 성분이 풍부한 폭굉 생성물을 낳는다. 이 생성물이 연소하게 되면 플래시 현상을 더 불러일으키고 밀폐된 경우 준정적 압력을 형성하게 된다. 후연소는 밀폐 공간 속의 폭발에서는 중요한 문제이며 폭굉 후 화재를 개시할 수도 있다.
파쇄도( fragmentation ) - 발파에 의하여 발사체, 폭탄 또는 수류탄이 부서져 조각나고 사방으로 흩어지거나 고형물 덩어리가 조각으로 부서지는 현상. 용기로 포장된 폭발의 경우에 생기는 파편은 속도가 매우 크고(2,500 m/s 초과), 폭발 장소에서 멀리 떨어진 곳에서도 잠재적으로 목숨을 위협할 수 있다. 용기 포장된 폭발의 경우에 이러한 파편들은 안전 요원들의 주된 위험 요소가 된다. 파편 형성은 효과적으로 대처하기 어렵고 중량이 큰 용기를 사용하거나 고가의 경량 방탄 장비가 필요하다.
2차 파편 - 폭발 장소 근처에 있는 물체는 블라스트의 추진력을 받아 폭발 장소에서 떨어진 곳으로 떠날려 갈 수 있다. 이러한 날려간 물체는 잠재적으로 목숨을 위협할 수 있다. 어느 충격 완화 시스템이건 2차 파편 형성을 효과적으로 통제하거나 절대적인 최소치로 억제하는 것이 매우 중요하다.
부수적 피해( collateral damage ) - (완곡 어법) 군사 작전 중에 물건 또는 민간인에게 부주의로 말미암아 끼치게 되는 사상과 파손 및 통제 폭발 조건에서 주변 물건에 끼치는 의도하지 않은 피해. 부수적 피해를 줄이는 일은 통제 폭발에서 발생하는 피해를 완화시키는 것이다.
대지 쇼크( ground shock ) - 블라스트로부터 나오는 탄성파에 의하여 대지가 흔들리는 일. 대개 폭약 근처 또는 대지와 접촉하고 있는 입자의 속도를 인치/초 단위로 측정하게 된다. 저주파 대지 쇼크는 폭발 현장으로부터 멀리 떨어진 곳에 있는 구조물에도 상당한 피해를 낳을 수 있다. 대지 쇼크는 지구 내부에 존재하는 밀도가 다른 층들로부터 일어나는 반사에 의하여 더 강화된다.
완화 메커니즘:
비가역 변화 - 쇼크파에 대하여 질량, 운동량과 에너지 보존 법칙을 적용하면 폭발 효과를 급격히 감소시키는 것은 어렵다는 것을 알게 된다. 폭발의 에너지는 항력(drag), 난류 형성, 마찰과 점성 등의 비가역 과정을 통하여 발산되어야 한다. 블라스트랩을 이용하면 이렇게 에너지를 발산시킬 수 있는데, 이는 부분적으로는 다공질 매체가 파쇄되면서 비말(飛沫) 동반 현상(entrainment)을 일으켜 두 상(相 phase) 흐름으로 바뀜으로서 이루어진다.
2상 흐름( two phase flow ) - 서로 다른 상의 두 물질(즉 기체 속의 입상 물질, 기체 속 액체 방울, 액체 속 기체, 액체 속 입상 물질 등)이 혼합물의 흐름. 두 상 흐름에서는 점성 항력(viscous drag)을 통하여 에너지가 발산되며 이는 블라스트랩의 충격 완화 메커니즘에서 결정적인 역할을 한다.
운동량 교환 - 역학에서 운동량이란 물체의 운동의 양이다. 물체의 선형 운동량은 그 질량과 속도의 곱이다. 블라스트 완화에 있어서 효과적으로 운동량 교환을 통제하는 것은 메커니즘의 중요한 부분이 된다. 폭굉이 일어나면 블라스트 폭풍의 운동량과 폭굉 생성물은 주변 매질(블라스트랩)로 운반되고 여기서 두 상 흐름으로 바뀌는 비말 동반 현상을 일으킨다. 이러한 메커니즘은 점성 항력을 통하여 에너지가 발산될 수 있도록 한다. 구조적 커플링은 이 메커니즘의 부정적 측면이다.
쇼크의 다경로 분산( shock multipathing ) - 모든 물질 안에서 소리의 속도는 a 2 = B e / p 로 표시할 수 있는데 여기서 a는 음속이다. Be는 거시적 탄성률(bulk modulus of elasticity)이며 p는 물질의 밀도이다. 이 관계식이 시사하는 것은 쇼크는 다른 물질 속에서 다른 속도로 전파한다는 점이다. 두 가지 상으로 이루어진 재료 속에서는 각각의 상 속에서 음속의 값이 달라지므로 쇼크 전선이 "흐려지고(smeared)" 시간이 지남에 따라 퍼지게 된다.
플래시 억제( flash suppression ) - 폭발 장치에서 방출되는 빛과 적외선의 플래시 현상은 공기 중에서 폭굉 생성물의 후연소하는 것을 줄임으로써 감소시킬 수 있다. 플래시을 감소시키는 것은 플래시 현상을 소멸(quenching)시키거나 연소 과정을 방해하므로써 이룰 수 있다. 플래시 현상을 소멸시키려면 불덩어리에 다량의 물을 급속도로 가하든가 고성능 화재 억제재(advanced fire suppression material)를 이용하여 연소 과정을 방해하여야 한다.
화재 소화 - 화재가 일어나려면 네 가지 전제 조건을 만족하여야 하는데, 연료, 산소, 열과 시간이 그것이다. 이 네가지 중에서 어느 하나라도 연소에 참여하지 못하면 불이 꺼지게 된다. 폭발시에는 화재 소화 과정은 극도로 빨리(< 50 ms) 이루어지지 않으면 효과가 없다. 이상적으로는 1 ms 이내에 화재 소화 성분들로 분해되는 물질을 가속하는 화염 전선에 밀접하게 혼합시켜야 한다.
쇼크의 커플링 해제( shock decoupling ) - 쇼크는 일정한 속도와 압력, 그리고 쇼크가 전파하는 물질 쇼크 저항(shock impedance)에 대하여 상대적인 값인 입자 속도를 가지고 전파한다. 서로 쇼크 저항이 다른 두 물질의 계면에서도 운동량, 에너지, 질량 보존의 법칙은 성립하므로 쇼크는 약간의 손실을 입거나 전혀 손실 없이 계면을 넘어 전달될 수 있다. 쇼크 약화재(shock attenuant)을 이러한 두 물질 사이에 도입하면 전달되는 쇼크의 크기는 현저하게 줄어들게 되는데, 이렇게 쇼크 약화재를 넣은 상태를 쇼크 커플링이 해제되었다고 표현한다.
폭약을 밀도가 큰 물질(본 출원에서는 밀도가 1 g/cm3 이상인 물질)로 에워싸면 폭발로부터 발생하는 블라스트 과잉 압력이 감소된다는 것이 알려져 있다. 이는 폭발 에너지가 공기 중의 블라스트파와 폭약을 둘러싼 상기 고밀도 물질 속을 전파하는 쇼크로 나뉘기 때문이다. 고밀도 물질을 블라스트 완화재로 사용하는데 있어서 불리한 점은 에너지와 운동량이 보존되고 고밀도 물질이 폭발 장소로부터 상당한 속도로 밀려나기 때문에 블라스트의 근원으로부터 떨어진 장소에서 피해를 일으킬 수 있다는 점이다. 이는 폭발의 잠재적 피해 가능성을 더 늘리는 것이다. 그러나 블라스트 압력을 줄이는 것은 폭발 효과 완화 문제에 있어서 일부분일 뿐이다. 본 발명의 폭발 효과 완화재는 블라스트 압력 완화 효과가 탁월하면서도 폭발 에너지를 운동량으로 거의 보존하지 않는 특성을 가지는 것을 선택한 것이다. 이는 상기 완화재 내에서 비가역 과정이 일어나도록 함으로써 이루어진다.
본 발명은 우편함 또는 쓰레기 수거 용기 등의 용기 속에 블라스트를 가두는 문제를 해결하기 위하여 용기 상면 및/또는 바닥면 둘레에 블라스트 완화재 보호층을 제공한다.
도 1a는 블라스트랩(11)이 설치된 용기의 뚜껑(10) 내부를 도시한다. 도 1b는 상기 뚜껑의 측면을 A-A 선을 따라 보여준다. 상기 블라스트랩(11)은 상기 뚜껑 측면의 바닥쪽 둘레에 피복되어 있다. 상기 뚜껑(10)의 상면은 어떠한 모양이라도 무방하며, 상면 링(20)과 하면판(21)을 구비할 수 있다. 그러나 볼록한 상면은 그 중앙부에서 블라스트 완화 효과가 더 크고 빗물이 잘 흘러나갈 수 있어 야외에 설치하기에 특히 적절하다.
도 2는 용기(12)를 도 1의 A-A선을 따라 보여주는 도면으로서, 도면에서 용기의 내부와 뚜껑은 블라스트랩(13)으로 피복되어 있다. 블라스트랩(13)은 용기 내부뿐 아니라 덮개(14)의 안쪽 상면에도 피복될 수 있다. 완화재가 채워져 있는 포켓은 도면에서 사각형으로 나타내었으나, 포켓은 원, 타원, 직사각형을 포함한 어떠한 편리한 모양이라도 취할 수 있다.
예를 들어 바닥의 너비가 약 31 인치이고 높이가 약 16 인치인 쓰레기 용기는 상기 쓰레기 용기의 바닥쪽 둘레, 즉 용기 측면의 바닥쪽 약 10 인치 길이를 블라스트랩으로 피복함으로써 폭발 효과를 완화시킬 수 있다. 상기 쓰레기 용기의 상면쪽 약 6 인치도 블라스트랩으로 피복할 수 있다.
도 3은 용기(12)을 위한 다른 보호층(14)을 도시하고 있다. 이 용기는 블라스트 완화재(43)가 피복된 부서지기 쉬운(frangible) 뚜껑(42)을 구비하고 있다. 폭발시 용기 상면은 떨어져 나가게 되며 상기 뚜껑(42)은 부서지기 쉽기 때문에 폭발 주변의 사람들에게 위험하지 않은 조각들로 부서진다.
도 2에 도시된 본 발명의 실시예에서 상기 덮개(14)의 상면은 6인치의 블라스트랩으로 피복된다. 이 덮개 위의 공간은 약 2 인치 정도가 블라스트랩으로 피복된다.
다른 실시예에서 상부 돔(16)은 1인치 이상 아래로 낮출 수 있다. 돔 부분을 줄이면 무게 중심을 다소 낮출 수 있고 상면의 나머지 부분에 블라스트랩이 조금 더 많이 돌아가게끔 할 수 있다. 그러나 이는 한편으로 폭발 위치 위쪽에 피복된 블라스트랩이 줄어든다는 것을 말한다.
또 다른 실시예에서 상기 덮개는 용기 상면에 개구부(16)를 가질 수 있다. 이 개구부는 쓰레기를 용기에 넣기 위한 구멍 역할을 한다. 상기 개구부(16)에는 편향 슈트(deflector chute)을 설치하여 쓰레기 용기 속으로 빗물이 흘러들어가는 것을 지연시키고 용기 꼭대기에서 용기 속으로 쓰레기가 들어가는 안내 통로 역할을 하도록 할 수 있다. 상기 쓰레기통의 도넛 링(18) 밑에는 저지부(encroachment/interference)(17)가 설치된다. 이 부분에 블라스트랩을 추가 설치할 수 있으며, 혹은 쓰레기 통 내부의 블라스트랩 보호층 위치까지 블라스트랩 보호층을 낮출 수 있다.
상기 큰 바닥의 용기는 청소하기 쉽도록 용기를 들어올릴 수 있게 선택적으로 손잡이를 갖추고 있을 수 있다. 이 손잡이는 끝에 끈 뭉치가 있는 끈의 형태를 취할 수 있다.
본 발명에서는 용기 및 밀폐 기구를 보호하기 위하여 어떤 형태의 블라스트 완화재도 사용할 수 있지만, 바람직한 완화재는 블라스트랩이며, 그 밖에는 2003년 7월 31일에 출원된 와델(Waddell) 등의 미국 특허 출원 제 10/630,897호에 기재된 완화재가 바람직한데, 이 특허 출원 내용의 전부는 본 명세서에서 참고 문헌으로 제공되고 있다. 상기 미국 특허 출원에 개시되어 있는 완화재는 유연성이 충분히 많아서 어떤 형태의 용기나 용기 뚜껑이라도 피복 가능하다. 그러나 적절한 다른 완화재를 사용할 수도 있는데, 이들은 무게가 가벼운 동시에 단열 효과와 화재 억제 효과가 탁월한 재료인 것이 바람직하다.
다음은 두 장의 유연한 시트 사이에 합체되어 본 발명의 블라스트 완화 조립체를 이룰 수 있는 블라스트 완화재의 목록이다. 이 목록은 예시용일 뿐이며, 완화재의 포괄적인 목록을 제시하고자 함은 아니다. 이 분야에서 숙련된 기술자는 과도한 시행착오 없이 이 목록에 추가될 다른 많은 적절한 소재를 찾을 수 있을 것이다.
。펄라이트(Perlite)
。질석(蛭石, Vermiculite)
。모든 형태의 부석(浮石, Pumice)
。수용성 포말(Aqueous foams)
。에어로젤(Aerogel)
。기포 강화 플라스틱(Syntatic foam)
다공성이면서, 으깨질 수 있는 물질로서 쇼크 압력을 거리가 증가함에 따라 급격하게 감소시킬 수 있는 모든 물질.
2상 흐름 효과에 의하여 쇼크 완화 특성 그리고 그에 따른 블라스트 완화 특성을 나타내는 모든 물질.
수많은 다른 유형의 재료를 쇼크 또는 블라스트 완화재와 함께 사용하여 완화 성능, 특히 파편 방지 성능을 향상시킬 수 있다. 이러한 성능 향상을 위한 재료 목록은 다음과 같다.
파편 방지용 재료
。발포 알루미늄(foamed aluminum)
。발포 강철
。발포 티타늄
。알루미늄 장갑판(armor plate)
。강철 장갑판
。케블러(KEVLAR, 등록상표) 또는 트와론(TWARON, 등록상표) 등의 아라미드 섬유
。다이니마(DYNEEMA, 등록상표) 또는 스펙트라(SPECTRA, 등록상표) 등의 폴리에틸렌 섬유
。자일론(ZYLON, 등록상표) 등의 폴리벤조비스옥사졸(polybisbenzoxalzole)
※ 자일론은 토요보(TOYOBO)사에서 개발한 고성능 섬유로서 폴리(파라-페닐렌-2,6-벤조비스옥사졸)[poly(p-phenylene-2,6-benzobisoxazole)]로 이루어진 강체 막대형 사슬 분자들을 포함한다.
。지-램(G-LAM, 등록상표) 나노 섬유
。방탄 나일론(ballistic nylon)
。세라믹 및 탄화붕소와 같이 경도가 극도로 높은 물질
。유리 섬유
。피로크(PYROK, 등록상표) 및 기타 고밀도 시멘트 기반 섬유 보드
플래시와 화재 억제 재료
。염소화 화합물
。브롬화 화합물
。인 함유 화합물
。금속 수산화물
。탄산수소나트륨, 탄산수소칼륨, 탄산나트륨 및 탄산칼륨을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는 알칼리 금속 화합물
。펜타카르보닐철(pentacarbonyl iron)
。멜라민(Melamine, 등록상표) 기반 소재
。붕산아연 등의 붕산염
。저융점 유리
。탄산수소염, 탄산염 및 테트라염소산나트륨(sodium tetrachlorate) 등의 소화성(smothering) 기체 생성물을 발생시키는 재료
화염과 열 차단 재료
。규소 기반 첨가물
。붕산아연 등의 붕산염
。무기 알루미늄-규산염 수지
。나노복합체
。팽창 흑연(expandable graphite)
。멜라민 기반 소재
。폴리탄산암모늄
。발포 폴리우레탄
。인 함유 화합물
。발포성 도료(intumescent paint), 발포성 피복 직물(intumescent coated fabric) 및 기타 팽창성 차단재
。흡열성 매트와 랩(wrap)
。규소 실온 가황 발포 수지(silicon RTV foam)
。내화수지와 내화 고분자
본 발명의 한 바람직한 실시예에서 상기 유연한 시트 사이에 합체되는 블라스트 완화재는 펄라이트(perlite)이며, 더 바람직하게는 붕사 5수화물, 붕사 10수화물, 붕산, 알루미나 3수화물과 수산화칼슘 등의 용융성 염(fusible salt)과 함께 사용되는 펄라이트이다. 이 분야에서 숙련된 기술자라면 펄라이트와 함께 사용되어 화재 방지/지연 효과를 낳을 수 있는 용융성 염이 어느 것인지 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 유연성 시트 사이에 도입되는 블라스트 완화재로서 가장 바람직한 조합은 펄라이트 분말과 붕산의 조합이다. 이 조합은 펄라이트와 다른 용융성 염의 조합과 마찬가지로 폭발에 의하여 생성된 불덩어리를 2 밀리세컨드 내에 진화하며 블라스트 후 화염 발생을 방지한다.
펄라이트 분말은 펄라이트를 압착하여 분말로 만든 것이므로 통상적으로 얻을 수 있는 펄라이트보다 밀도가 더 크다. 펄라이트 분말의 한 가지 예로는 펄라이트-P60을 들 수 있는데, 이는 통상적으로 여과에 쓰여 왔다. 밀도가 큰 펄라이트-P60은 파편의 속도를 늦추고 블라스트 완화 성능을 높인다. 원예 등급의 펄라이트이나 팽창 펄라이트이 아닌 펄라이트-P60을 사용하면 블라스트 완화 효과의 희생 없이 차단 효과를 얻는데 필요한 부피를 줄일 수 있다. 예를 들어 펄라이트-P60 3 인치는 통상적인 원예용 펄라이트 약 5 내지 6 인치에 해당한다.
본 발명을 이용하면 어떠한 종류의 용기도 보호할 수 있는데, 여기에는 쓰레기통, 쓰레기 수거 용기, 우편함, 우편 저장 용기가 포함되고 밀폐 기구와 기타 그와 유사한 것도 포함되지만 상기 예에 국한되지는 않는다. 블라스트 완화재는 상기 용기 또는 밀폐 기구를 어떠한 기체 상태하의 환경, 특히 대기압하 주위 환경하에서라도 음파와 쇼크파를 망라한 모든 종류의 압력파로부터 보호할 수 있는 재료이다. 상기 블라스트 완화재를 갖춘 용기는 상기 용기 내에서 일어나는 폭발 효과를 완화시킴으로써 공중과 건물 및 기타 구조물을 폭발 상황에서 보호한다.
실험 조건
캘리포니아 소재 사격 연습장에서 고성능 폭약이 생성하는 블라스트 폭풍과 불덩어리를 완화시키는 데에 있어서 블라스트랩이 가지는 효과를 시험하기 위하여 일련의 실험을 수행하였다. 실험은 유리섬유 실린더와, 링, 송유관 및 쓰레기 수거 용기를 대상으로 수행하였다. 인체에 미치는 생리학적 손상 차원에서 여러가지 시스템을 평가하기 위하여 고품질 압력 데이터를 측정하였다. 불덩어리의 발생과 전파를 감시하고 이 불덩어리의 소화에 블라스트랩이 얼마나 유효한지 판단하기 위하여 비디오 녹화를 하였다.
실험 장비
실험 장비를 두 채널로 운영하였다. 압력 변환기(transducer)는 PCB 모델 113A21(고주파 ICP(등록상표) 압력 탐지기, 200 psi, 25 mV, 지름 0.218 격막, 가속도 보정)로서 압전(piezoelectric)형이고 다음과 같은 특성의 전하 증폭기(charge amplifier)를 내장하고 있다.
。감도 : (±15%) 25 mV/psi (3.6 mV/kPa)
。저주파 응답 : (0.5%) 0.5 Hz
。공명 주파수 ≥ 500 kHz
。전기적 연결 : 10-32 동축 잭
。중량 (클램프 포함) : 0.21 온즈 (6.0 g)
포저(poser) 유니트와 증폭기는 ×1, ×10과 ×100의 세 가지 그레인(grain) 설정이 있는 PCB 모델 480D06이었다. 압력-시간 내역(pressure time history)은 에디롤(Edirol)사의 UA-1X USB 오디오 인터페이스를 통해서 어도비(Adobe)사의 오디션(audition) 소프트웨어를 이용하여 표준적인 노트북 PC에 기록하였다. 모든 기록 데이터는 16 비트였고 샘플링률을 44.1 kHz로 하여 캡처하였다. 이 시스템은 표준적인 실험실용 전압원과 디지털 전압기를 이용하여 보정하였다.
블라스트 압력은 TM 5-885-1, "재래식 무기의 기초(The Fundamentals of Design for Conventional Weapons)"의 그래프에 기재된 블라스트 비례의 법칙(scaling law)에 따라 계산하였다. 기존의 연구 결과는 중간 거리에 놓인 중규모 폭약에 대해서는 어떠한 것이라도 이 그래프가 정확히 들어맞음을 증명한 바 있다. TM 5-885-1에 따르면 압력 기준으로 C4 폭약의 TNT 등가량은 1.37로 나와 있는데, 이는 통상적으로 쓰이는 등가량보다 많지만 본 명세서에 기재된 실험 데이터와는 잘 부합하는 것으로 보인다.
블라스트 압력을 측정하는 통상적인 방식은 두 가지가 있다.
。자유 음장 구형 블라스트 폭풍(free field spherical air blast)
。반구형 반사 블라스트
자유 음장 구형 블라스트 폭풍법에서는 지상에서 높이 떨어져 있고 근처에 아무런 반사면이 없는 위치에서 폭약을 발화시켰을 때 일어나는 블라스트 압력을 포획한다. 반구형 반사 블라스트법에서는 폭약이 지면 또는 다른 반사면과 접촉하거나 가까이 있을 때의 블라스트 압력을 포획한다. 반구형 블라스트법에서 측정한 압력은 자유 음장법의 두 배에 이를 수 있지만, 대개 1.8 배 더 큰 것으로 본다.
예시를 위하여 말하자면, 15 피트 떨어진 1 파운드 TNT의 구형 자유 음장 압력은 3.4 psi지만 반구형 블라스트에서 4.7 psi로 증가한다. 이러한 수치가 통용되는 1.8 배율에는 못 미치지만 여전히 증가한 수치이다.
본 명세서에 기재한 실험에서는 쓰레기 수거 용기를 30 피트 이상 지면에서 위로 올릴 수는 없었으며, 실제로 폭약을 사막 지면에서 약 18 인치 위에서 발화시킨 것을 감안하면 블라스트의 특성은 구형 자유 음장도 반구형 반사도 아닌 것이 된다. 따라서 본 실험에서 측정한 블라스트 압력 데이터는 상기 양 극단의 중간 지점 어딘가에 위치한다.
소규모 폭약의 압력은 반구파가 아니라 자유 음장 구형 블라스트파로 가정하여 계산하였다. 이것은 사막 지면이 비교적 부드러웠고 느슨하게 다져진 모래로 이루어져 있어 반구형 측정용으로 이상적인 반사면과는 거리가 있기 때문이다. 그러나 폭약 크기가 커지고 블라스트의 강도가 늘어남에 따라 블라스트파는 반구 형태에 근접하게 된다.
본 명세서에 기재된 실험은 블라스트의 완화재가 있을 때 블라스트의 효과를 비교하도록 설계되었기 때문에 압력의 절대값을 구할 수는 없다.
본 실험에서 사용된 재료는 다음과 같다.
。0.5, 0.625, 및 0.75인치의 세 가지 두께를 가지는, 지름 24인치, 높이 14인치인 유리섬유 1차 반응 링(first responder ring) 9개
。0.5, 0.75, 1.5, 및 2.5인치의 네 가지 두께를 가지는, 지름 36인치, 높이 36인치인 유리섬유 실린더 12개
。프래글라이트(Fraglite) 방탄포(anti-ballistic cloth) 100 미터
。4 피트×4 피트 다중겹 케블라(케블러) 모포 1장
。아메리칸 이노베이션스(American Innovations)사 쓰레기 수거 용기 하나
。7 피트 길이의 지름 24 인치 송유관 3 개
。여러가지 크기의 블라스트랩 용기
다음의 폭발물이 본 실험에서 사용되었다.
。C4
。무연 분말
。공업용 뇌관 도화선(blasting caps burning fuse)
유리섬유 실린더는 이 실험을 위하여 주문 제작하였고 유리섬유 매트와 애시랜드(Ashland)사의 헤트론(Hetron) 922 비닐 에스테르 수지를 사용하여 손으로 설치하였다. 이들 재료는 파편 방지 조건을 만족시키기 위하여 선택하였다. 상기 실린더의 바닥을 6 인치 깊이의 콘크리트로 채우고 세 개의 0.5 인치 지름의 보강용 강철봉(steel rebar)으로 고정하였다. 이 바닥 콘크리트는 압력과 불덩어리가 바닥을 통하여 빠져 나가지 못하도록 보장하고, 블라스트가 반사할 수 있는 현실성 있는 표면을 제공하여 실린더의 내부 응력을 증가시키기 위하여 사용하였다.
1차 반응 링은 상기 실린더와 동일한 규격으로 만들었지만 바닥에 콘크리트를 넣지는 않았다.
아래 기술한 실험에 사용된 송유관은 송유관의 보조 부위(second hand section)였다. 송유관 벽의 두께는 3/8 인치였고, 관의 양 끝은 3/8 인치 강철판이 용접되어 막혀 있었다. 이러한 송유관 내부에는 물이 차 있었다. 송유관 내부를 액체로 채우는 것은 송유관을 석유로 채운 환경을 복제하며 송유관 벽을 훨씬 더 부수기 어렵게 만든다.
이틀에 걸쳐 24회의 시험을 수행하였다.
시험 1
TNT 등가량이 1 파운드로 계산된 0.72 파운드 C4 폭약을 마련한 다음 내부 지름 36 인치 높이 36 인치인 유리섬유 실린더의 가운데에 놓았다. 이 실린더는 벽 두께가 2.5 인치였고, 폭약은 사막 바닥으로부터 18 인치 위에 놓이도록 매달았다. 이 실린더의 바닥에는 콘크리트가 없었다. 이 폭약에 의한 압력은 15 피트 위의 공중에서 노출된 폭약으로 계산했을 때 약 3.9 psi로 예상되었다. 이 실린더에는 블라스트랩을 사용하지 않았다.
폭약을 발파한 후의 상기 유리섬유 실린더는 그 모습을 그대로 유지하였고 눈에 띄는 손상이 없었다.
시험 2
시험 2는 상기 실린더 내부와 바닥에 3 인치의 블라스트랩을 부착하였다는 점만 빼고는 시험 1과 동일하였다.
상기 유리섬유 실린더는 그 모습을 그대로 유지하였고 눈에 띄는 손상이 없었다.
시험 3
시험 3은 3 인치 블라스트랩을 실린더 내부와 바닥 그리고 실린더 상면에 부착하였다는 점만 빼고는 시험 1, 2와 동일하였다.
상기 유리섬유 실린더는 그 모습을 그대로 유지하였고 눈에 띄는 손상이 없었다.
시험 4
시험 4는 오직 블라스트 완화재로서 상면에 3 인치 블라스트랩을 부착한 점을 빼고는 시험 1, 2, 3과 동일하였다.
상기 유리섬유 실린더는 그 모습을 그대로 유지하였고 눈에 띄는 손상이 없었다.
시험 5
시험 5는 오직 블라스트 완화재로서 상기 실린더의 바닥과 상면에 3 인치의 블라스트랩을 내부 라이너(liner)로 적용한 것을 빼고는 앞의 시험 네 개와 동일하였다. 폭약의 양은 TNT 등가량으로 5 파운드에 해당하도록 늘렸다.
상기 실린더에는 눈에 띄는 손상이 없었다.
시험 6
시험 6은 블라스트랩이 사용되지 않았다는 점만 빼고는 시험 5와 동일하였다. 폭약의 양은 TNT 등가량으로 5 파운드에 해당하였다.
상기 실린더에는 눈에 띄는 손상이 없었다.
시험 7
시험 7은 상기 실린더의 바닥과 상면에 3 인치의 블라스트랩을 내부 라이너로 적용한 것을 빼고는 시험 6과 동일하였다. 폭약의 양은 TNT 등가량으로 10 파운드에 해당하도록 늘렸다.
상기 실린더에는 눈에 띄는 손상이 없었다.
시험 8
시험 8은 블라스트랩을 사용하지 않았다는 점만 빼고는 시험 7과 동일하였다. 폭약의 양은 TNT 등가량으로 10 파운드에 해당하였다.
시험에 사용된 유리섬유 실린더는 시험 1과 동일한 것이었는데, 8번의 폭굉 후에도 눈에 띄는 손상이 없었다. 이 폭발 시험에는 TNT 등가량으로 5 파운드짜리 폭약이 2번, 10 파운드짜리 폭약이 2번의 사용되었다.
시험 9
시험 9는 장비의 성능을 확인하기 위한 보정 블라스트를 생성하는 시험이다. 폭약의 양은 TNT 등가량으로 1 파운드에 해당하였고 지면에서 2 피트 위의 기둥에 폭약을 설치하였다. 블라스트랩은 사용하지 않았다. 압력은 15 피트 지점에서 측정하였다. 앞서 논하였듯이 이러한 종류의 폭발의 압력을 예측하는 데에는 잠재적인 어려움이 있는데 폭약의 설치 방식이 반구형이나 구형 블라스트 측정 조건을 만족하는데 적합하지 않다는 점이다. 여기에는 두 가지 원인이 있다. 압력-시간 내역을 검토하면 폭발 시험 결과가 상기 구형과 반구형의 양 극단의 중간 지점에 위치함을 알 수 있다. 중요한 점은 압력 시간 내역이 양쪽 모두 프리드란더(Friedlander) 형태로서 비록 0.0193초 근방에서 약한 반사파가 감지되지만 15 피트 지점에서 폭발 효과 완화가 거의 나타나지 않는다는 것이다. 이와 같은 블라스트 데이터는 시험 장비가 장비 설치의 제약 조건 하에서 데이터를 정확하게 수집하고 있었음을 보여준다.
시험 10
TNT 등가량으로 2 파운드에 해당하는 것으로 계산된 C4 폭약 1.44 파운드를 마련한 다음 내부 지름 35 인치 높이 36 인치인 유리섬유 실린더의 가운데에 놓았다. 이 실린더는 벽 두께가 0.5 인치였고, 폭약은 바닥 콘크리트로부터 12 인치 위에 놓이도록 매달았다. 이 실린더의 바닥에는 콘크리트가 없었다. 이 폭약에 의한 압력은 15 피트 위의 공중에서 노출된 폭약으로 계산했을 때 약 6 psi로 예상되었다. 이 실린더에는 블라스트랩을 사용하지 않았다.
상기 유리섬유 실린더는 부서져 조각이 났는데, 다만 조각이 날아간 거리는 10 피트 이내였다.
시험 11
TNT 등가량으로 1 파운드에 해당하는 것으로 계산된 C4 폭약 0.72 파운드를 마련한 다음 내부 지름 36 인치 높이 35 인치인 유리섬유 실린더의 가운데에 놓았다. 이 실린더는 벽 두께가 0.5 인치였고, 폭약은 바닥 콘크리트로부터 12 인치 위에 놓이도록 매달았다. 이 실린더의 바닥에는 콘크리트가 없었다. 이 폭약에 의한 압력은 15 피트 위의 공중에서 노출된 폭약으로 계산했을 때 약 63.9 psi로 예상되었다. 이 실린더에는 블라스트랩을 사용하지 않았다.
상기 유리섬유 실린더는 그 모습을 그대로 유지하였고 눈에 띄는 손상이 없었다.
시험 12
이 시험에 사용된 폭탄은 안지름이 2 인치인 강철 물 파이프 12 인치 분량이었다. 이 파이프의 양 끝에는 나사산이 설치되어 있었고, 표준적인 방수 캡(water fitting end cap)이 부착되어 있었다. 이 파이프에는 반 파운드 허큘리스 그린 도트(Hercules Green Dot) 무연 분말 폭약이 채워져 있었다. 상기 방수 캡 중 하나를 건조시켜 1/4인치 지름의 구멍을 뚫어 폭탄을 기폭할 뇌관을 투입하였다.
상기 폭약은 커다란 강철 판으로 둘러싸인 갱도 내에서 시험 10을 마치고 남아 있는 한 유리섬유 실린더 속에서 발파하였다. 이 유리섬유 실린더를 사용한 까닭은 0.5 인치 두께의 유리 섬유 실린더의 수가 모자랐고 상기 실린더가 대부분 피해를 입지 않은 상태였으며 폭발 효과를 증거할 용도로 유용하였기 때문이다.
상기 유리섬유 실린더는 상기 파이프 폭탄 본체로부터 나오는 파편을 전부 혹은 대부분 막아내었다. 새로운 파편 자국과 깊은 파편 자국을 관찰할 수 있었는데 이는 남아 있는 이러한 상기 유리섬유 실린더의 손상된 외관과 부합하는 패턴이었다.
시험 13
이 시험은 파이프 폭탄을 두께가 0.75 인치이고 지름이 24 인치인 유리섬유 링 속에 넣어 실시하였다는 것을 빼고는 시험 12와 동일하였다. 이 유리섬유 링은 3인치 두께의 블라스트랩과, 고밀도 폴리에틸렌 다이니마로 제조된 촙 섬유(chopped fiber) 파편 방지포(frgament stopping blanket)인 프래글라이트(FRAGLITE, 상표명) 커버가 피복되어 있었다. 이 파편 방지포는 두 번 접어서 만들어졌으므로 4겹포를 대표할 수 있다. 이 파편 방지포의 아래쪽 면은 링을 피복하였던 3 인치의 블라스트랩으로 피복하여 방지포를 블라스트와 고온으로부터 보호하였다. 상기 파이프 폭탄은 링 중앙에 위치시켰고 앞선 시험에서와 마찬가지로 전기 기폭 장치를 이용하여 발파하였다.
블라스트 후 상기 링을 점검한 결과 상기 파이프 폭탄 본체에서 나온 파편이 상기 유리섬유 링을 관통하였음을 알 수 있었다. 양 방수 캡 중 하나 역시 상기 링을 관통하였다. 프래글라이트 방탄포는 완전히 실패하였고, 상기 방탄포를 뚫고 일어나는 열 손상까지 블라스트랩이 막아준다는 증거를 발견하였다. 프래글라이트는 열에 대단히 취약한 것으로 보이며, 후속 실험에서 다이니마 천은 용융점이 150℃임을 확인하였다.
시험 14
이 시험은 벽 두께가 3/8 인치인 강철 송유관을 24 인치 길이로 자른 절편로 구성되었다. 3/8 인치 두께의 방수 캡을 제자리에 용접하여 붙이고 석유와 비슷한 조건을 만들기 위하여 송유관에 물을 채웠다. 케이스로 덮지 않은 2 파운드 C4 철거 폭약을 파이프 벽면에 위치시킨 다음 기폭하였다. 이 폭약은 파이프의 측면에 구멍을 내어 물이 부분적으로 새어 나가게 하였다.
시험 15
이 시험은 블라스트랩을 폭약과 파이프 사이에 도입하였다는 점만 빼면 시험 14와 동일하였다. 새 파이프에 물을 채워 사용하고, 전 시험에서 파손된 파이프는 사용하지 않았다.
폭약을 기폭한 후 살펴보니 블라스트랩은 파이프에 구멍이 생기는 것을 막아 파이프에서는 누수가 일어나지 않았음을 알 수 있었다. 양 방수 캡은 약간 불거져 나왔지만 용접 땜은 그 자리에 그대로 남아 있었다.
시험 16
이 시험은 블라스트랩 보호층을 시험 15보다 더 얇은 3 인치 두께로 하였다는 점을 빼고는 시험 15와 동일하였다. 시험을 위하여 새 파이프를 사용하엿다. 2 파운드 C4 폭약은 블라스트랩 보호층에 부착시켰고 이어 기폭하였다. 이 폭약은 파이프를 관통하거나 누수를 일으키지 못했다.
시험 17
이 시험에서는 안지름이 2 인치인 강철 물 파이프를 12 인치 길이로 자른 절편에서 폭약을 폭파시켰다. 이 파이프는 1/2 파운드 허큘리스 그린 도트(Hercules Green dot) 무연 분말 폭약으로 채워져 있었다. 방수 캡 붕 하나에는 1/4 인치 지름의 구멍을 드릴로 뚫어 폭탄을 기폭할 뇌관을 집어 넣었다.
상기 폭약은 벽 두께가 1.5 인치이고 지름이 36 인치 높이 36 인치인 유리섬유 실린더 속에서 기폭하였다. 3 인치 블라스트랩 보호층을 상기 파이프 폭탄과 실린더 사이에 놓았다.
상기 파이프 폭탄의 폭파 후 잔해를 검토한 결과, 상기 뇌관 반대 쪽의 방수 캡 하나가 상기 실린더 벽을 뚫고 나갔음을 알 수 있었다. 파편이 부딪히고 가서 실린더 벽의 라미네이트층이 벗겨진 것을 볼 수 있었다.
시험 18
이 시험에서는 1/2 파운드 무연 폭약을 채운 파이프 폭탄을 지름 24 인치 링 내에서 폭발시켰다. 0.75 인치 두께의 벽에는 3 인치 두께의 블라스트랩 보호층을 설치하였다. 표면은 케블러 섬유를 8겹 봉제한 방탄포 재료로 구성되어 있었다. 상기 방탄포에서 파이프를 덮는 부분은 3 인치 블라스트랩을 구비하고 있었다. 상기 파이프 폭탄은 앞선 시험에서와 같이 링 내부 가운데에 놓였고 전기 뇌관을 이용하여 기폭하였다. 이 시험에선 달라진 중요한 점은 상기 링를 손으로 21 겹의 프래글라이트로 감쌌다는 것이다.
기폭 후 잔해를 점검한 결과 상기 케블러 방탄포를 어떤 파편도 뚫지 못하였음을 알 수 있었다. 상기 유리섬유 링는 파이프 끝 부분을 포함한 수많은 파편에 관통당한 상태였다. 이 파편들은 프래글라이트 보호층에 의하여 갇혔지만 양 캡이 어디로 갔는지는 알 수 없었다. 다른 파편들은 프래글라이트 보호층을 벗어나지 못하였다.
시험 19
이 시험에서는 1/2 파운드 파이프 폭탄을 사용하였다. 폭약은 벽 두께가 1.5 인치이고 지름 36 인치 높이 36 인치인 유리섬유 실린더 속에서 기폭시켰다. 3 인치 블라스트랩 보호층을 상기 파이프 폭탄과 실린더 사이에 놓았다.
상기 파이프 폭탄의 폭파 후 잔해를 검토한 결과, 상기 뇌관 반대 쪽의 방수 캡 하나가 상기 실린더 벽을 뚫고 나갔음을 알 수 있었다. 파편이 부딪히고 가서 실린더 벽의 라미네이트층이 벗겨진 것을 볼 수 있었다.
시험 20
이 시험은 상기 실린더의 두께가 2.5 인치이고 상기 파이프 폭탄을 뇌관이 아니라 도화선을 이용하여 기폭하였다는 점만 빼면 시험 19와 동일하였다.
폭파 후 살펴 본 결과 방수 캡은 실린더 벽을 관통하여 나가지는 못하였지만 실린더 벽 깊이 0.5 인치 정도로 뚫고 들어왔다가 튕겨 나갔음을 알 수 있었다. 방수 캡이 튕겨 나간 자리 반대편에는 라미네이트층이 조금 벗겨져 있었다.
시험 21
이 시험은 아메리칸 이노베이션(American Innovation)사의 쓰레기 수거 용기를 이용하여 수행하였다. TNT 5 파운드에 해당하는 폭약을 상기 수거 용기 속 가운데에 놓았다. 상기 쓰레기 수거 용기의 옆면과 바닥에는 3 인치 블라스트랩이 피복되어 있었고, 상면에는 6 인치 블라스트랩이 피복되어 있었다.
폭파 후 상기 쓰레기 수거 용기를 살펴 본 결과, 용기에는 아무런 손상이 없었다.
시험 22
이 시험은 블라스트랩을 사용하지 않았다는 점만 빼고는 시험 21과 동일하였다. 폭파 후에 쓰레기 용기의 첫번째 내부 제1강철층에 약간의 균열이 발견되었다.
시험 23
이 시험은 TNT 등가 폭약을 1/2 파운드 무연 분말 폭약이 채워진 파이프 폭탄으로 대체한 것만 빼고는 시험 22와 동일하였다.
상기 쓰레기 용기 일부 국소적 변형이 일어났지만 용기를 관통하지는 못하였다.
시험 24
TNT 등가량이 20 파운드인 폭약을 안지름 36 인치 높이 365 인치인 실린더의 가운데에 놓았다. 이 실린더는 벽 두께가 2.5 인치였고, 폭약은 실린더 속 가운데위치에 바닥 콘크리트로부터 떨어진 채로 매달아 놓았다. 이 폭약에 의한 압력은 노출된 폭약으로 가정할 때 21.5 피트 떨어진 계측기에 약 15.2 psi로 나타날 것으로 계산되었다. 상기 실린더 내부와 바닥에는 3 인치의 블라스트랩이 적용되었다.
폭약이 발파된 후 기적 소리를 내며 폭발하였다. 잔해를 살려본 결과, 상기 유리섬유 실린더는 파괴되었지만, 그 정도는 두 동강이 난 채 6 피트 정도 옆으로 밀리는 것에 그쳤다.
상기 시험 결과를 정리하면 아래 표 1과 같다.
Figure 112007062185115-PCT00001
번호 폭약의 TNT 등가량 (파운드) 실린더 두께 (인치) 블라스트랩 측정된 압력 (psi) 예상된 압력 (psi) 압력 감소율(%) 등가 폭약량 (파운드)
1 1 2.5 없음 3.2 4.1 22 0.89
2 1 2.5 L, B 2.8 4.1 32 0.68
3 1 2.5 L, 13, C 1.64 4.1 60 0.22
4 1 2.5 C 2.3 4.1 41 0.45
5 5 2.5 L, 13, C 2.3 10 77 0.23
6 5 2.5 없음 6.2 10 38 1.66
7 10 2.5 L, B, C 4.6 17 73 0.97
8 10 2.5 없음 11.7 17 32 4.6
9 1 해당 없음 없음 4.1 3.4~4.7 해당 없음 1
10 2 0.5 없음 4.3 6 29 1.53
11 1 0.5 L, B 2.5 4.1 40 0.54
12 반 파운드 파이프 폭탄 0.5 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음
13 반 파운드 파이프 폭탄 0.75 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음
14 2.78 해당 없음 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음
15 2.78 해당 없음 6 인치 해당 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음
16 2.78 해당 없음 3 인치 해당 없음 해당 없음 해당 없음 해당 없음
17 반 파운드 파이프 폭탄 1.5 3 인치 조각 2,2 해당 없음 0.41
18 반 파운드 파이프 폭탄 0.75 (FRAGLITE) 3 인치 2.1 ? 해당 없음 0.37
19 반 파운드 파이프 폭탄 1.5 3 인치 조각 1.9 ? 해당 없음 0.30
20 반 파운드 파이프 폭탄 2.5 3 인치 조각 없음 ? 해당 없음 해당없음
21 5 아메리칸이노베이션사 쓰레기통 L, B, C 2.7 10 73 0.34
22 5 아메리칸이노베이션사 쓰레기통 없음 6 10 40 1.54
23 반 파운드 파이프 폭탄 아메리칸이노베이션사 쓰레기통 없음 1.5 ? 해당 없음 0.18
24 20 2.5 L, B, XC 5.1 15.2 66 3.49
표에 표시된 기호의 설명
= 실린더 안쪽 면의 3 인치 블라스트랩 보호층
= 실린더 바닥의 3 인치 블라스트랩 보호층
= 실린더 상면의 3 인치 블라스트랩 보호층
본 명세서에서 사용된 용어는 본 발명을 기술하기 위함이며 본 발명의 범위를 제한하기 위함이 아니라는 점을 밝혀둔다. 본 명세서에서 개시된 효과를 얻기 위한 수단과 재료는 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 여러 가지 다른 형태를 취할 수 있다. 따라서 본 명세서의 앞선 설명 및/또는 이하 청구항에서 기능적 기재를 앞에 둔 "…하는 수단", "…하기 위한 수단"이라고 나타낸 표현은 상기 기재된 기능을 수행하기 위한 현재 또는 미래에 존재할 수 있는 구조적, 물리적, 화학적 또는 전기적 구성 요소 또는 구조를 의미하는 것이며, 이는 본 명세서에 개시된 구체적 실시 태양과 정확하게 균등하지 않더라도 마찬가지이다. 상기와 같은 기능적 표현은 가장 광범위한 의미로 해석되어야 한다.
참고 문헌
1. 폭발물 공학(Explosive Engineering), 폴 쿠퍼(Paul Cooper) 저, ISBN 0-471-18636-8
2. 위험 물질 학회지(Journal of Hazardous Materials), 통권 52, 제 1호, 1997년 1월. ISSN 0304-3894
3. 에릭 레이보너스(Eric Lavonas), 의사, FACEP, 응급의료과(Dept. of Emergency Medicine), 독성학과 고압산소 의학국(Divisons of Toxicology and Hyperbaric Medicine) , 캐롤라이나스 의료 센터(Carolinas Medical Center)

Claims (24)

  1. 상면, 바닥 및 측면을 포함하고,
    상기 상면, 바닥 또는 측면 중 적어도 어느 하나는 완전히 또는 부분적으로, 블라스트 완화재와, 선택적으로 방탄 재료에 의해 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 블라스트 완화재는 서로 겹쳐지고 복수의 솔기에 의해 결합되는 두 장의 유연한 시트가 조립된 형태로 이루어지며, 상기 솔기들은 상기 시트들 사이의 공간에서 셀 또는 홈들을 형성하도록 배열되고, 상기 셀 또는 홈들은 쇼크 완화재로 채워지는 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쇼크 완화재는 펄라이트인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 펄라이트는 분말 형태인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 쇼크 완화재는 펄라이트와 용융성 내화용 염류(fusible fireproofing salt)의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 용융성 방화용 염류는 붕산인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 펄라이트는 분말 형태인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용기는 쓰레기 수거 용기인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 용기는 우편함인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 용기의 상면은 분리 가능한 뚜껑이고,
    상기 뚜껑은 완전히 또는 부분적으로 블라스트 완화재와, 선택적으로 방탄 재료에 의해 피복되는 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 용기의 상면은 완전히 또는 부분적으로 블라스트 완화재와, 선택적으로 방탄 재료에 의해 피복되는 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  12. 제2항에 있어서,
    상기 용기의 상면은 분리 가능한 뚜껑이고,
    상기 뚜껑은 완전히 또는 부분적으로 블라스트 완화재와, 선택적으로 방탄 재료에 의해 피복되는 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 블라스트 완화재는 펄라이트인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 블라스트 완화재는 펄라이트와 용융성 내화용 염류의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 용기의 상면은 완전히 또는 부분적으로 블라스트 완화재와, 선택적으로 방탄 재료에 의해 피복되는 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 블라스트 완화재는 펄라이트인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 블라스트 완화재는 펄라이트와 용융성 내화용 염류의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폭발 완화 용기.
  18. 블라스트 완화재와, 선택적으로 방탄 재료에 의해 완전히 또는 부분적으로 감싸지거나 피복되는 밀폐 기구를 포함하는 폭발 완화용 밀폐 기구.
  19. 제18항에 있어서, 상기 블라스트 완화재는
    상기 블라스트 완화재는 서로 겹쳐지고 복수의 솔기에 의해 결합되는 두 장의 유연한 시트가 조립된 형태로 이루어지며, 상기 솔기들은 상기 시트들 사이의 공간에서 셀 또는 홈들을 형성하도록 배열되고, 상기 셀 또는 홈들은 쇼크 완화재로 채워지는 것을 특징으로 하는 폭발 완화용 밀폐 기구.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 밀폐 기구는 블라스트 완화재로 완전히 또는 부분적으로 둘러싸인 파이프인 것을 특징으로 하는 폭발 완화용 밀폐 기구.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 밀폐 기구는 블라스트 완화재로 완전히 또는 부분적으로 피복된 타이어인 것을 특징으로 하는 폭발 완화용 밀폐 기구.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 블라스트 완화재는 펄라이트인 것을 특징으로 하는 폭발 완화용 밀폐 기구.
  23. 제18항에 있어서,
    상기 블라스트 완화재는 펄라이트와 용융성 내화용 염류의 혼합물인 것을 특징으로 하는 폭발 완화용 밀폐 기구.
  24. 제18항에 있어서,
    상기 펄라이트는 분말 형태인 것을 특징으로 하는 폭발 완화용 밀폐 기구.
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