KR20140115545A - 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임 및 이의 제작 방법 - Google Patents

방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임 및 이의 제작 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 방탄소재에 관한 것으로서, 더 상세하게는 비자성체 재질의 프레임에 자기유체-섬유 복합재 시험편의 탄착점들을 효과적으로 배치하고, 시험편에 외부 자기장을 인가하기 위해 영구자석을 프레임 상에 안정하게 삽입시킨 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임에 대한 것이다.
본 발명에 따르면, 한 번에 많은 탄착 결과들을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 개별 자석으로부터 자기유체의 시험편 타겟에 매우 효과적으로 자기장을 가할 수 있으므로, 자기유체를 이용한 직물 시험편의 방탄시험에 매우 경제적으로 이를 적용할 수 있다.

Description

방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임 및 이의 제작 방법{Magnetic frame for testing bulletproof performance of magnetic fluid composite materials and method for manufacturing the same}
본 발명은 방탄소재에 관한 것으로서, 더 상세하게는 비자성체 재질의 프레임에 자기유체-섬유 복합재 시험편의 탄착점들을 효과적으로 배치하고, 시험편에 외부 자기장을 인가하기 위해 영구자석을 프레임 상에 안정하게 삽입시킨 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임에 대한 것이다.
또한, 본 발명은 비자성체 재질의 프레임에 자기유체-섬유 복합재 시험편의 탄착점들을 효과적으로 배치하고, 시험편에 외부 자기장을 인가하기 위해 영구자석을 프레임 상에 안정하게 삽입시켜 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임을 제작하는 방법에 대한 것이다.
자기유체(magnetic fluid), 즉 강자성유체(ferrofluid) 또는 자기흐름유체(magnetorheological fluid)를 이용하여 피복형태의 방탄복에 적용하는 연구가 활성화되고 있다. 매우 작은 자성입자를 친수성 또는 소수성 액체에 분산시킨 자기흐름유체도 1은 자기장이 인가되지 않은 상태를 보여주는 도면이고, 도 2는 자기장이 인가된 상태에서 자기흐름유체의 점성 거동 - 확대 사진에서 유체가 자기장 방향으로 스파이크 형상(210)을 띠고 배열되어 있음 - 을 보여주는 도면이다.
나노미터 단위로 크기가 매우 작은 자성입자들은 초상자성을 나타내며, 그와 같은 콜로이드는 외부 자기장에 의하여 특정 위치에 쉽게 고정될 수 있다.
이를 보여주는 논문으로, Andrew Senyei, Kenneth Widder, and George Czerlinski, "Magnetic guidance of drug-carrying microspheres". Journal of Applied Physics, Vol. 49, No. 6, pp. 3578-3583, 1978. 6을 들 수 있다.
미국 MIT 대학의 Gareth Mckinley 연구팀은 2003년부터 관련연구를 시작하여 6∼8μm 크기의 철 입자를 실리콘 오일 등과 혼합함으로써 충분한 유동성과 강직도를 갖는 자기흐름유체를 제조한 바가 있다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 이 용액에 자기장을 인가하게 되면 작은 철 미립자들이 자장 방향으로 정렬되어 유체는 단단한 물질로 바뀌고 자기장을 제거하면 즉시 액상으로 되돌아가는 데, 이러한 상태 변화는 2만분의 1초로 매우 빠르게 이루어진다.
일반적으로 자기유체(magnetic fluid)는 고투자율을 가진 자성입자가 저투자율의 용매에 분산되어 있는 용액인 데, 비자기장 하에서는 등방향의 역학적 성질을 가지고 분산입자가 자유로이 운동하는 뉴토니안(Newtonian) 유체이나 자기장 하에 있어서는 입자표면 분극에 기인한 입자배열로 섬유구조를 형성하여 이방성을 나타냄으로써 항복응력을 갖는 빙햄(Bingham) 유체로서 거동한다.
이 경우 유체점도는 자기장의 강도에 따라 가역적으로 제어할 수 있으며, 유체의 전단응력은 자기장 세기에 따라 증가하게 된다. 따라서 자기유체가 혼입된 방탄용 섬유재료는 자기장이 없을 때에는 부드러운 섬유 특유의 성질을 나타내지만 자기장을 가하면 그 즉시 섬유의 강직도가 크게 증가한다.
이러한 강직도의 변화량은 실질적으로 인가 자기장의 강도에 의존한다. 자기유체를 이용한 방탄소재에 대한 연구는 방탄 섬유에 적용이 가능한 유체 조성 및 유체 매트릭스에 대해서 뿐만 아니라, 자기유체에 지속적으로 자기장을 인가할 수 있는 휴대용 자기장 발생장치에 관한 과제 등이 아직 현안으로 남아있는 실정이다.
자기유체와 섬유의 복합재에 방탄시험을 실시함에 있어서 일반적으로 사용되는 방탄용 아라미드(aramid) 섬유가 매우 고가이어서 경제적으로 시험을 행하여야 하므로, 시험편의 탄착점 배치를 효율적으로 설계할 필요가 있다.
왜냐하면, 자기유체에 의하여 섬유 복합재의 방탄 성능에 미치는 외부 자기장의 효과는 탄착지점 가장 가까이에 자석을 위치시켜야 정확하게 파악될 수 있기 때문이다.
1. 한국공개특허번호 제10-2011-0084970호 2. 한국등록실용신안번호 제20-0392560호
1. Andrew Senyei, Kenneth Widder, and George Czerlinski, "Magnetic guidance of drug-carrying microspheres". Journal of Applied Physics, Vol. 49, No. 6, pp. 3578-3583, 1978. 6
본 발명은 위 배경기술에 따른 문제점을 해소하기 위해 제안된 것으로서, 자기유체와 섬유 복합재의 방탄 성능에 미치는 외부 자기장의 효과를 정성적으로 파악할 수 있게 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 위에서 제시된 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임을 제작하는 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
본 발명은 위에서 제시된 과제를 달성하기 위해 자기유체와 섬유 복합재의 방탄 성능에 미치는 외부 자기장의 효과를 정성적으로 파악할 수 있게 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임을 제공한다.
상기 자석 프레임은,
다수의 제 1 구멍이 형성되는 내부판;
상기 다수의 제 1 구멍 보다 직경이 큰 다수의 자석 링 구멍이 형성되어 상기 내부 프레임과 정합되는 외부판;
상기 다수의 자석 링 구멍에 삽입되는 링형상의 다수의 영구 자석; 및
삽입되는 다수의 영구 자석을 커버하여 상기 외부 프레임에 조립 체결됨으로써 다수의 제 2 구멍이 형성되는 보호판; 을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이때, 상기 내부판, 외부판 및 보호판은 비자성체 재질로서, 알루미늄, 플라스틱 또는 테프론 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 내부판의 후면에 접하게 조립되는 자기유체-섬유 복합재 시험편을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 다수의 제 1 구멍 및 제 2 구멍은 9 개의 원형 구멍으로 배열되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 영구자석의 강한 자력에 의해 서로 들러붙는 현상을 방지하기 위하여 상기 외부판에 개별 영구자석을 삽입한 후 곧 바로 상기 보호판을 상기 외부판과 결체하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 내부판, 외부판 및 보호판은 비자성의 스테인레스 나사를 이용하여 결체되는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 제 1 구멍 및 제 2 구멍은 상기 영구자석의 내경 크기를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
다른 한편으로, 본 발명의 다른 일실시예는, 위에서 기술된 방탄용 자기유체 복합재 자석 프레임의 제조작 방법에 있어서, 자성입자를 가공, 처리하여 방탄용 자기유체를 생성하는 단계; 섬유단을 절단하는 단계; 절단된 섬유단에 생성된 자기유체를 도포하는 단계; 및 상기 유체-섬유 복합재의 시험편을 제조하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임을 제작하는 방법을 제공한다.
이때, 상기 자기유체는 강자성유체 또는 자기흐름유체인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 자기유체의 농도는 50∼150㎎/㎖인 범위에서 50㎎/㎖의 간격인 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 상기 섬유는 아리미드 섬유인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 한 번에 많은 탄착 결과들을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 개별 자석으로부터 자기유체의 시험편 타겟에 매우 효과적으로 자기장을 가할 수 있으므로, 자기유체를 이용한 직물 시험편의 방탄시험에 매우 경제적으로 이를 적용할 수 있다.
도 1은 자기장이 인가되지 않은 자기흐름유체의 상태를 보여주는 도면이다.
도 2는 자기장이 인가된 상태에서 자기흐름유체의 점성 거동 - 확대 사진에서 유체가 자기장 방향으로 스파이크 형상(210)을 띠고 배열되어 있음 - 을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방탄시험을 위한 점토법에서 자기유체 직물의 배치와 자석프레임 형태의 조립을 보여주는 조립 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자석 프레임 중 부착 자석링의 내경과 같은 구멍들을 가진 내부판의 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 링 자석이 개별적으로 완전히 끼워질 수 있는 외부판의 정면도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 개별 자석들이 서로 들러붙는 것을 방지하는 보호판의 정면도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자석 프레임을 적용하는 공정을 보여주는 순서도이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 구체적으로 예시하고 상세히 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.
일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임 및 이의 제작 방법을 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방탄시험을 위한 점토법에서 자기유체 직물의 배치와 자석프레임 형태의 조립을 보여주는 조립 사시도이다. 도 3을 참조하면, 링형상의 영구 자석(301)이 미리 설정된 간격으로 배열되는 자석 프레임(300)과, 자석 프레임(300)의 후면에 배치되어 링형상의 영구 자석(301)에 의해 자기장이 인가되는 자기유체-섬유 복합재 시험편(310)과, 자기유체-섬유 복합재 시험편(310)을 고정하는 고정틀(320)과, 이 고정틀(320)에 체결되는 점토판(330)으로 구성된다.
여기서, 자석 프레임(300)은, 다수의 제 1 구멍이 형성되는 내부판; 상기 다수의 제 1 구멍 보다 직경이 큰 다수의 자석 링 구멍이 형성되어 상기 내부 프레임과 정합되는 외부판; 상기 다수의 자석 링 구멍에 삽입되는 링형상의 다수의 영구 자석; 및 삽입되는 다수의 영구 자석을 커버하여 상기 외부 프레임에 조립 체결됨으로써 다수의 제 2 구멍이 형성되는 보호판; 등을 포함하여 구성된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자석 프레임(300) 중 부착 자석링의 내경과 같은 구멍들을 가진 내부판(400)의 정면도이다. 도 4를 참조하면, 내부판(400)은 가로(417)와 세로(415)로 구성되는 사각형이고, 이 사각형에 다수의 제 1 구멍(401)이 배열된다. 제 1 구멍(401)은 가장자리로부터 제 1 간격(413-1)만큼 이격되고, 구멍(401)들간의 제 2 간격(413-2) 만큼 이격되어 형성된다.
또한, 제 1 구멍(401)의 지름(411)은 링형상의 영구 자석(도 3의 301)의 내경과 크기가 같다. 도 4에는 제 1 구멍(401)이 9개 형성된다.
또한, 사각형의 각 모서리에는 체결홀(420)이 형성된다. 이 체결홀(420)을 통하여 외부판과 체결된다. 체결은 비자성의 스테인레스 나사를 이용하여 이루어진다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 링 자석이 개별적으로 완전히 끼워질 수 있는 외부판(500)의 정면도이다. 도 5를 참조하면, 외부판(500)은 가로(517)와 세로(515)로 구성되는 사각형이고, 이 사각형에 다수의 자석 링 구멍(501)이 배열된다. 자석 링 구멍(501)은 가장자리로부터 제 1 간격(513-1)만큼 이격되고, 구멍(501) 들간의 제 2 간격(513-2) 만큼 이격되어 형성된다.
또한, 자석 링 구멍(501)의 지름(511)은 링형상의 영구 자석(도 3의 301)의 외경과 크기가 같다. 도 5에는 자석 링 구멍(501)이 9개 형성된다.
또한, 사각형의 각 모서리에는 제 1 체결홀(520)이 형성되고, 각 자석 링 구멍(501)을 보호판과 체결하기 위한 제 2 체결홀(530)이 사각형 모서리마다에 형성된다. 따라서, 제 1 체결홀(520)을 통하여 내부판(400)과 체결되고, 제 2 체결홀(530)을 통하여 보호판과 체결된다. 체결은 비자성의 스테인레스 나사를 이용하여 이루어진다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 개별 자석들이 서로 들러붙는 것을 방지하는 보호판(600)의 정면도이다. 도 6을 참조하면, 보호판(600)은 가로(617)와 세로(615)로 구성되는 사각형이고, 이 사각형에 외부판(500)에 형성된 제 2 체결홀(530)과 정합되는 체결홀(630)이 사각 모서리마다에 형성된다.
제 2 구멍(601)이 중앙에 형성되며, 제 2 구멍(601)의 지름은 제 1 구멍(401)의 지름과 같다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자석 프레임을 적용하는 공정을 보여주는 순서도이다.
먼저 자성입자를 가공, 처리하여 방탄시험용 자기유체를 제조한다(단계 S700). 자기흐름유체와 강자성유체는 그 구성입자의 크기에서 구별되며, 자기흐름유체는 통상적으로 입자 크기가 수 마이크로미터 수준인데 비하여 강자성유체의 입자 크기는 불과 수십 나노미터 정도이어서 자기장이 가하여 졌을 때 강자성유체는 일반적으로 항복응력이 잘 나타나지 않지만, 높은 농도의 강자성유체에서는 자기흐름유체에 비해서 상당히 작지만 일정한 항복응력 값을 나타낸다.
자기유체를 얻기 위하여 친수성의 강자성유체 및 자기흐름유체를 각각 제조하였으며, 이들 자성입자의 특징과 입자분산을 위해 사용된 계면활성제 및 분산매체를 표 1에 나타내면 다음과 같다.
Figure pat00001
여기서, SDBS: sodium dodecyl benzene sulfonate, PEG: polyethylene glycol을 나타낸다.
또한, 위 표 1은 친수성 강자성유체 및 자기흐름유체 제조에 있어서 자성입자의 특징과 각 구성성분들을 나타낸다.
〈실험예 1〉
위 실험예 1은 인가 자기장하에서 자기유체의 농도별 점도 비교를 보여준다.
강자성유체 및 자기흐름유체의 점도 특성을 보다 상세히 관찰하기 위하여 유체 부피에 대한 자성입자 함량, 즉 유체의 농도를 50∼150㎎/㎖인 범위에서 50㎎/㎖의 간격으로 다양하게 제조하였다. 이 유체시료들의 점도는 전자석이 자체 내장된 자기점도계에서 자기장을 인가하지 않은 경우와 2kG의 자기장을 가한 경우의 각각에 대해 관찰되었으며, 그 결과를 표 2에 나타내면 다음과 같다.
Figure pat00002
위 표 2는 비인가 자기장 및 2kG 인가 자기장 하에서 여러 농도의 친수성 강자성유체와 자기흐름유체의 점도 측정값을 나타낸다.
이들 자료로부터 농도 증가에서도 더 이상의 점도 변화가 없는 100mg/ml의 자기흐름유체와 그리고 자기흐름유체에 비해 농도가 1.5 배 정도 높은 150mg/ml의 강자성유체를 방탄용 유체시료로서 선택하였다.
또한 진동시료자력계에 의한 포화자화 측정에 있어서 자기흐름유체의 분산미립자에서는 50emu/g이었으나, 강자성유체의 분산입자는 그 값의 절반 수준인 25emu/g로 관찰되었다.
자기유체가 얻어지면, 이러한 유체와 섬유의 복합재 시험편을 제조한다(단계 S710).
방탄용 자기유체-아라미드섬유 복합재의 시험편을 제조하기 위하여 두께 0.11mm의 아라미드섬유가 시험편 고정틀(420×420mm)에 알맞게 부착될 수 있도록 400×400mm로 절단하고, 기존의 방탄용 직물에서 약 1kG의 인가 자기장에 충분히 영향을 받을 수 있는 직물 두께 내의 섬유들에 대해 자기유체를 균일하게 도포함으로써, 시험편 직물의 일정 무게를 기준으로 단위섬유를 총 21 장에서 33 장에 이르기까지 여러 종류로 적층하였다.
사용된 총탄은 5.56mm 파편모의탄(FSP 탄)과 9.00mm 권총탄(ball 탄)이며, 방탄시험을 위한 발사속도는 5m의 거리에서 470∼600m/s 범위로 한정하였다. 이때 방탄 임계속도는 점토법[National Insutitute of Justice Standard-0101.04, Type IIIA]과 V50법[Military Standard-662F]를 사용하여 정하였으며, 아라미드직물 후미의 최대 탄흔 폭은 예비발사시험에서 FSP 탄과 Ball 탄에 대해서 각각 70mm 및 78mm로 측정되었다.
복합재 시험편에 외부 자기장을 가하기 위하여 강자성의 NdFeB 영구자석을 사용하였으며, 자석의 형태는 발사된 탄환이 전면에 배치된 자석을 통과하여 후면의 시험편에 이를 수 있도록 링 타입으로 하였다.
자석의 크기는 그 최소 외경이 시험편의 탄흔을 포함하고 인위적으로 다루기가 용이하도록 Φout80×Φin40×T10mm의 규격을 선택하였다. 또한 시험편에 자기장을 인가하는 자석을 지지하고 실질적으로 많은 탄흔을 얻을 수 있도록 비자성체의 경량 금속인 알루미늄으로 판(또는 프레임)을 제작하여 주로 사용하였으나, 상대적으로 비용이 저렴한 플라스틱 또는 테프론 재질로도 프레임의 강도 측면에서 충분히 기능하였다.
부연하면, 발사속도 측정의 한 예인 점토법에 있어서 시험편 직물의 배치와 자석 프레임의 형태가 도 3에 도시되며, 시험편 직물과 접촉하는 420×420×5mm의 내부판(400)은 자석의 내부 직경과 동일한 Φ40mm인 9 개의 원형 구멍을 가지고 있어, 판의 각 구멍마다 자석을 유효하게 배치할 수 있다.
또한 판의 엷은 두께는 프레임의 강도를 유지하면서도 시험편에 자기장을 효과적으로 인가할 수 있도록 자석과 시험편 간에 가능한 짧은 거리를 제공한다.
바깥쪽은 자석과 같은 두께를 가진 420×420×10mm의 판에 자석의 외부직경과 동일한 Φ80mm인 9 개의 원형 구멍을 가지며, 각 판의 구멍 중심은 서로 일치되어 있다.
이 구멍에 자석을 하나 씩 배치하면서 Φ40mm의 원형 구멍을 가진 90×90×5mm의 보호판(600)을 덮고 곧 바로 사각 모퉁이를 비자성 재질의 스테인레스 나사로 결체하여 조밀하게 배열된 자석들이 서로 들어붙는 상황을 방지함으로써, 전체 영구자석을 프레임에 안정하게 고정시킬 수 있다(단계 S720,S730).
이와 같이 자석 프레임(300)은 전체 3개의 판(400,500,600)으로 구성되며, 안전하게 관리할 수 있도록 내부판 및 외부판도 스테인레스 나사로 단단하게 결체된다. 도 4 내지 도 6은 자석프레임에 있어서 각 판의 형태와 치수를 차례로 상세하게 보여주고 있다.
〈실험예 2〉
위 실험예 2는 자석 프레임에서 자기유체 시험편에 인가되는 자기장의 강도를 보여준다.
시험편 직물 후미의 최대 탄흔 폭은 각 사용 탄에 대하여 예비시험 결과와 큰 차이가 없어 프레임 내 자석 배치에 있어서 탄흔 상호 간의 영향은 배제될 수 있었다.
자석 프레임(300) 상의 영구자석(301)에 대한 자기장 강도는 가우스메타(gaussmeter)를 사용하여 측정하였다. 자석 링 자체의 자기장 강도는 3.0∼3.5 kG 범위의 값을 나타내었으나, 프레임에 자석 링이 결체되고 후미에 시험편 직물이 부착된 상태에서 링의 중앙으로부터 직물에 가해지는 자기장의 강도는 프레임 상에 배열된 9개의 자석 위치에 따라 다소 달랐다.
표 3에서와 같이 4개의 모퉁이에 배열된 자석에서는 평균 700 G이고 가장자리의 중간 지점에서는 평균 720 G이었으며, 배열 자석의 정 중앙에 위치한 자석은 760 G로 가장 높게 나타났다.
Figure pat00003
위 표 3은 프레임 상의 9 개 자석 링 배열 위치에 따른 시험편 탄착점에서의 자기장 측정강도를 나타낸다.
프레임 상의 자석 배열에 따른 자기장 강도의 이러한 차이는 매우 가까이에 위치해 있는 자석 상호 간의 영향에서 기인된다. 그러나 이러한 강도 값의 차이는 그리 크지 않으므로 시험편 직물의 탄착지점에는 자석 링으로부터 대략 730 G의 자기장이 가해진다고 보아도 무방하다.
그러므로, 본 발명에 따른 자석 프레임은 한 번에 많은 탄착 결과들을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 개별 자석으로부터 자기유체의 시험편 타겟에 매우 효과적으로 자기장을 가할 수 있으므로, 자기유체를 이용한 직물 시험편의 방탄시험에 매우 경제적으로 이를 적용할 수 있다.
300: 자석 프레임
301: 영구 자석
310: 자기유체-섬유 복합재 시험편
320: 고정틀
330: 점토판
400: 내부판
401: 제 1 구멍
420,520,530,630: 체결홀
500: 외부판
501: 자석 링 구멍
600: 보호판
601: 제 2 구멍

Claims (11)

  1. 다수의 제 1 구멍이 형성되는 내부판;
    상기 다수의 제 1 구멍 보다 직경이 큰 다수의 자석 링 구멍이 형성되어 상기 내부 프레임과 정합되는 외부판;
    상기 다수의 자석 링 구멍에 삽입되는 링형상의 다수의 영구 자석; 및
    삽입되는 다수의 영구 자석을 커버하여 상기 외부 프레임에 조립 체결되며 다수의 제 2 구멍이 형성되는 보호판;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부판, 외부판 및 보호판은 비자성체 재질로서, 알루미늄, 플라스틱 또는 테프론 중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부판의 후면에 접하게 조립되는 자기유체-섬유 복합재 시험편을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 다수의 제 1 구멍 및 제 2 구멍은 9 개의 원형 구멍으로 배열되는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 영구자석의 강한 자력에 의해 서로 들러붙는 현상을 방지하기 위하여 상기 외부판에 개별 영구자석을 삽입한 후 곧 바로 상기 보호판을 상기 외부판과 결체하는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임.
  6. 제 1 항에 있어서,
    내부판, 외부판 및 보호판은 비자성의 스테인레스 나사를 이용하여 결체되는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 구멍 및 제 2 구멍은 상기 영구자석의 내경 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재의 자석 프레임.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 방탄용 자기유체 복합재 자석 프레임의 제작 방법에 있어서,
    자성입자를 가공, 처리하여 방탄용 자기유체를 생성하는 단계;
    섬유단을 절단하는 단계;
    절단된 섬유단에 생성된 자기유체를 도포하는 단계; 및
    상기 자기유체-섬유 복합재의 시험편을 제조하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재 자석 프레임의 제작 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 자기유체는 강자성 유체 또는 자기 흐름 유체인 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재 자석 프레임의 제작 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 자기유체의 농도는 50∼150 ㎎/㎖인 범위에서 50 ㎎/㎖의 간격인 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재 자석 프레임의 제작 방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 섬유는 아리미드 섬유인 것을 특징으로 하는 방탄용 자기유체 복합재 자석 프레임의 제작 방법.
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