KR20230116508A - 방탄 외피 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방탄 외피에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄 외피에 따르면, 복수로 구비되어 서로 결합하여 모듈화 가능하도록 이루어지는 바디부를 포함하고, 상기 바디부는, 편평하게 이루어지고, 상기 목적물의 내측과 접촉되는 제1 면, 및 상기 제1 면의 반대편에 배치되고, 굴곡이 반복되는 표면을 가지는 제2 면을 포함한다.

Description

방탄 외피{Bulletproof Cover}

본 발명은 개인용 혹은 경량 및 중량(重量)의 지상 및 공중 이동수단 등을 적의 발사체(탄환, 포탄 등)로부터 방호하기 위한 복합장갑 등에 사용 가능한 방탄 외피에 관한 것이다.

복합장갑은 탱크, 장갑차, 선박, 헬기 등의 이동수단 및 개인용 등으로 사용되며, 탄환이나 포탄 등의 발사체로부터 인명, 장비 등을 보호하기 위한 구조체이다. 그 구조는 복함섬유(UHWMPE, Aramid, Glass fiber, Carbon fiber 등)와 강철판(합금강, 알루미늄 등), 세라믹(Alumina, Silicon carbide, Boron carbide 등) 등의 소재들이 여러 겹으로 적층되어 있다.

이러한 복합장갑의 방탄성능은 사용되는 재료와 구성 등에 따라 크게 좌우 된다. 합금강과 같이 비중이 높은 소재를 두껍게 사용하면 발사체에 대한 저항력이 매우 높아지게 된다. 하지만 이러한 고 비중 장갑들은 차량, 헬기 등 이동수단들의 작전 수행 능력에 좋지 않은 영향을 주게 된다. 무게 증가로 인하여 탑승 인원, 적재 가능 중량 등이 감소하고 무장 가능 무게가 감소하며, 엔진, 서스펜션, 구조, 기타 부가 장치 등의 설계 제약 및 내구성 저하 등의 단점이 발생한다.

세라믹은 비금속의 무기물 고체로서 내저항성, 내마모성, 내압축성, 내화학성이 우수하고 고강성이며 강에 비해 비중이 낮아서 상대적으로 가볍다. 이는 동일 두께를 사용할 경우 더 가볍게 설계가 가능하다는 것이다. 따라서, 강철판 보다는 세라믹을 복합장갑의 주요 소재로 많이 사용한다.

복합장갑은 어떠한 구성(예를 들어 복합섬유-강철판-복합섬유-강철판-복합섬유 혹은 강철판-복합섬유-세라믹-복합섬유 등)을 가지더라도 도 4-1과 같이 발사체가 수직으로 입사할 경우 관통 혹은 파괴 되기 쉬운 구조적 문제를 가지고 있다. 도 4-2와 같이 다른 각도로 입사할 경우 통과 길이가 다소 길어지게 되지만 발사체의 관통 에너지는 입사 부위의 면을 따라 퍼지게 되고 피탄 되는 관통 부위가 넓어지게 된다.

이러한 문제점을 극복하기 위하여 경사장갑이 발명되어 있지만 입사각을 변화시키는 만큼 기울어 지게 되고 이로 인한 외형 부피가 커지게 되는 단점이 있다. 외형 부피가 커지는 만큼 내부로의 설계 제약이 발생하게 되고 이는 전체 설계의 제약으로 이어진다.

본 발명의 과제는 세라믹에 형상 면을 부여하여 소재와 전체 두께를 유사하게 가지면서도 경량 및 우수한 방탄성능의 복합장갑용 세라믹을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 방탄 외피는, 포탄의 충격을 저감하기 위하여 목적물의 외측에 배치되는 방탄 외피에 있어서, 복수로 구비되어 서로 결합하여 모듈화 가능하도록 이루어지는 바디부를 포함하고, 상기 바디부는, 편평하게 이루어지고, 상기 목적물의 내측과 접촉되는 제1 면, 상기 제1 면의 반대편에 배치되고, 굴곡이 반복되는 표면을 가지는 제2 면을 포함한다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 굴곡이 반복되는 표면에서, 높게 돌출된 면과 인접하게 높게 돌출된 면 사이의 거리는 목적하는 포탄의 탄두의 지름의 길이의 2배 보다 짧게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 특정한 굴곡은, 반복되는 돌출패턴 자체 및 인접한 돌출패턴 사이에 의하여 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 돌출패턴 반복하여 복수회 형성되고, 하나의 돌출패턴 및 인접한 다른 돌출패턴 사이의 이격거리는 방어의 목적하는 탄두의 폭의 2배 이하로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 바디부는 목적물의 외측의 표면을 따라 굴곡지게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 돌출패턴은, 제2 면의 외측을 향해 돌출되는 반원 형상, 제2 면의 외측을 향해 피라미드의 꼭지점이 돌출되는 피라미드 형상, 제2 면을 따라 돌출되거나 오목한 곡선이 연속해서 반복되는 파도 형상 중 적어도 하나 이상일 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 바디부는, 바디의 중앙 부분을 차지하는 중앙 영역, 및 상기 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하고, 상기 중앙 영역 및 주변 영역은 서로 다른 형상으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 돌출패턴은, 상기 제1 면으로부터 가장 멀리 돌출되는 제1 두께, 및 상기 제1 면으로부터 가장 가깝게 돌출되는 제2 두께를 포함하고, 상기 제1 두께는, 평편하게 이루어지는 방탄 외피의 두께와 동일하게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 제2 두께는, 상기 제1 두께의 50% 이상으로 이루어지는, 본 발명의 일 예에 따르면, 상기 굴곡이 반복되는 표면은, 입사되는 방어의 목적하는 탄두와 표면이 이루는 각도가 90도 미만이 되도록 이루어질 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 바디부는 목적물의 외측의 표면을 따라 굴곡지게 형성되고, 상기 제1 면은, 상기 목적물의 외측 표면에 이격없이 장착되도록, 상기 바디부의 굴곡된 면을 따라 굴곡지게 형성될 수 있다.

본 발명의 일 예에 따르면, 상기 바디부, 제1 면 및 제2 면은 세라믹 성분이 80% 이상으로 이루어질 수 있다.

본 발명에 따른 방탄 외피는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 본 과제를 달성하기 위한 방탄 외피는 세라믹에 형상 면을 형성하여 발사체의 입사 각도가 세라믹 면과 수직이 될 확률을 낮추어 발사체의 관통 에너지를 낮추게 되어 방호능력을 향상시킬 수 있으며, 전체 혹은 부분 소재의 두께 변경 없이 세라믹의 형상에 따른 무게 감소 효과를 가질 수 있다.

즉, 본 발명의 방탄 외피는 최외곽부 및 최내측부의 서로 다른 두께를 가짐으로써, 방탄 외피의 경량화가 가능하다. 또한, 이에 따라 방탄 외피를 제작하는 과정에서 소비되는 재료의 양이 줄어들 수 있다.

또한, 본 발명의 방탄 외피는 굴곡진 패턴을 가짐으로써, 진입하는 포탄과 방탄 외피의 표면이 이루는 각도가 줄어들도록 할 수 있다. 이에 따라, 포탄이 피격됨에 따라 발생하는 충격량이 줄어드는 효과가 있다.

본 발명의 방탄 외피는 세라믹 패널의 무게를 기존 대비 약 12~18% 감량할 수 있다. 또한, 본 발명의 방탄 외피는 두께의 변화 없이 방호 능력을 개선할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄 외피가 장갑차의 외측에 장착되는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄 외피가 자동차의 외측에 장착되는 모습을 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 여러 실시예에 따른 돌출패턴을 나타낸 단면도이다.
도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 돌출패턴을 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 3의 (a) 실시예에 따른 돌출패턴의 두께 차이를 나타낸 사시도이다.
도 6 및 도 7은 돌출패턴이 형성된 방탄 외피와 돌출패턴이 형성되지 않은 방탄 외피에서 포탄의 진입각도를 설명하기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 목적물의 외관이 경사진 경우, 방탄 외피가 결합하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄 외피(100)가 장갑차의 외측에 장착되는 모습을 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄 외피(100)가 자동차의 외측에 장착되는 모습을 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 장갑차나 승용차 등 방탄 기능이 필요한 이동수단에 본 발명의 일 실시예에 따른 방탄 외피(100)를 장착할 수 있다. 한편, 방탄 기능이 필요한 이동수단 뿐만 아니라, 고정된 목적물(30) 예를 들어 건물이나 조형상 등에도 본 발명의 방탄 외피(100)를 장착할 수 있다.

본 발명의 방탄 외피(100)는 목적물(30)이 포탄(20) 등에 의하여 목적물(30)이 받는 충격을 저감시키기 위함이다.

본 발명은 포탄(20)의 충격을 저감하기 위하여 목적물(30)의 외측에 배치되는 방탄 외피(100)에 있어서, 복수로 구비되어 서로 결합하여 모듈화 가능하도록 이루어지는 바디부(110)를 포함한다. 바디부(110)는 목적물(30)의 구역에 따라 모듈화 가능하게 이루어진다. 바디부(110)는 복수개의 바디부(110)가 서로 결합되어 모듈을 이룰 수 있다.

구체적으로, 도 1을 참조하면, 장갑차의 전면부를 이루는 제1 부분(31), 장갑차 전면 상측을 이루는 제2 부분(32) 및 장갑차 측면부를 이루는 제3 부분(33) 등으로 이루어질 수 있다.

목적물(30)인 장갑차의 제1 부분(31)에는 모듈화된 제1 모듈(101)이 배치되고, 제2 부분(32)에는 모듈화된 제2 모듈(102)이 배치되며, 제3 부분(33)에는 모듈화된 제3 모듈(103)이 배치된다. 또한, 목적물(30)의 다른 부분에도 모듈화된 방탄 외피(100)가 장착될 수 있다.

방탄 외피(100)는 복수의 바디부(110)가 서로 결합되어 모듈화를 이룸으로써, 빠르게 장착할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명의 방탄 외피(100)는 모듈화 과정에서 목적물(30)에 형성되는 개구부(115), 굴곡부 등에 대한 정보를 미리 판단하여 모듈화를 더 빠르게 이룰 수 있는 장점이 있다.

물론, 상술한 바와 달리 방탄 외피(100)는 서로 크기가 다른 복수의 바디부(110)를 포함하여, 목적물(30)에 직접 부착할 수도 있다. 이러한 경우 개구부(115)가 필요한 부분에는 크기가 작은 방탄 외피(100)의 바디부(110)를 장착할 수 있다.

도 3은 본 발명의 여러 실시예에 따른 돌출패턴(120)을 나타낸 단면도이다. 도 4는 본 발명의 여러 실시예에 따른 돌출패턴(120)을 나타낸 사시도이다.

본 발명의 방탄 외피(100)의 특정한 굴곡은, 반복되는 돌출패턴(120) 자체 및 인접한 돌출패턴(120) 사이에 의하여 형성될 수 있다.

본 발명의 방탄 외피(100)의 바디부(110)는 제1 면(111) 및 제2 면(112)을 포함한다.

제1 면(111)은 편평하게 이루어지고, 목적물(30)의 내측과 접촉된다. 제1 면(111)은 목적물(30)과 갭이나 이격이 형성되지 않도록 목적물(30)에 밀착될 수 있다.

제2 면(112)은 제1 면(111)의 반대편에 배치되고, 굴곡이 반복되는 표면을 가진다.

구체적으로, 제2 면(112)은 복수의 돌출패턴(120)을 가진다. 복수의 돌출패턴(120)이 제2 면(112)의 굴곡이 반복되는 표면을 형성한다.

돌출패턴(120)은, 제2 면(112)의 외측을 향해 돌출되는 반원 형상, 제2 면(112)의 외측을 향해 피라미드의 꼭지점이 돌출되는 피라미드 형상, 제2 면(112)을 따라 돌출되거나 오목한 곡선이 연속해서 반복되는 파도 형상 중 적어도 하나 이상일 수 있다. 또한, 돌출패턴(120)은 상술한 형상들 이외에 추가적인 형상을 이룰 수도 있다.

예를 들어, 도 3의 (a)를 참조하면, 돌출패턴(120)은 제2 면(112)의 외측을 향해 돌출되는 반원 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 돌출패턴(120)은 반원이 반복되는 형상을 가진다. 다시 말해, 원이 반복되어 서로 접촉되어 있는 형상에서 절반 부분이 돌출된 형상을 가진다.

다음으로, 도 3의 (b)를 참조하면, 돌출패턴(120)은 제2 면(112)의 외측을 향해 피라미드의 꼭지점이 돌출되는 피라미드 형상을 가진다. 구체적으로, 도 4의 (b)를 참조하면, 돌출패턴(120)은, 밑면이 사각형을 가지고, 윗부분은 하나의 꼭지점을 갖는 피라미드 형상을 가질 수 있다.

도 3의 (c) 및 도 4의 (c)를 참조하면, 돌출패턴(120)의 상부는 원의 일부 형상이며, 돌출패턴(120)의 하부 단면은 육각형을 이룰 수 있다.

도 3의 (d) 및 도 4의 (d)를 참조하면, 돌출패턴(120)은 제2 면(112)을 따라 돌출되거나 오목한 곡선이 연속해서 반복되는 파도 형상을 가질 수 있다. 구체적으로, 돌출패턴(120)은 고랑과 이랑이 반복되는 형상을 가질 수 있다.

한편, 바디부(110)는 바디의 중앙 부분을 차지하는 중앙 영역(Z1), 및 중앙 영역(Z1)을 둘러싸는 주변 영역(Z2)을 포함할 수 있다. 이때, 중앙 영역(Z1) 및 주변 영역(Z2)은 서로 다른 형상으로 이루어질 수 있다.

도 4의 (e)를 참조하면, 돌출패턴(120)의 중앙 영역(Z1)에는 도 4의 (b)에 도시된 피라미드 형상의 패턴이 배치된다. 그리고, 돌출패턴(120)의 주변 영역(Z2)에는 도 4의 (a)에 도시된 반원 형상의 패턴이 배치된다.

또한, 바디부(110)의 돌출패턴(120)은 서로 다른 패턴이 반복하여 1회 이상씩 출현할 수 있다. 구체적으로, 도 4의 (f)를 참조하면, 바디부(110)는 도 4의 (a)에 도시된 반원 형상의 돌출패턴(120), 및 도 4의 (c)에 도시된 밑면이 육각형의 반원 형상의 돌출패턴(120)이 서로 반복되어 배치되는 것을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 돌출패턴(120) 반복하여 복수회 형성된다. 그리고, 하나의 돌출패턴(120a) 및 인접한 다른 돌출패턴(120b) 사이의 이격거리는 방어의 목적하는 탄두(20a)의 폭의 2배 이하로 형성되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 돌출패턴(120)은 제1 면(111)으로부터 가장 멀리 떨어진 최외곽부(121) 및 제1 면(111)과 가장 가깝게 배치되는 최내측부(122)를 갖는다.

이때, 최외곽부(121)에서 인접한 최외곽부(121)까지의 거리는 이격거리(d)라고 할 수 있다. 이때, 돌출패턴(120)의 이격거리(d)는 방어를 목적으로 하는 탄두(20a)의 지름(d2)의 2배 이내로 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 탄두(20a)가 하나의 단위 돌출패턴(120)과 인접한 단위 돌출패턴(120) 사이 영역이 방어의 목적으로 하는 탄두(20a)에 의해 피격됨으로써, 탄두(20a)에 의한 파괴력이 커지는 것을 방지하기 위함이다.

나아가, 돌출패턴(120) 사이의 거리가 지나치게 좁아지면, 평편한 방탄 외피(100)에 비하여 그 무게의 감소가 자재의 감소가 미미하므로, 이를 보완하기 위함이다.

한편, 돌출패턴(120)을 이루는 바디부(110), 제1 면(111) 및 제2 면(112)은 세라믹 성분이 80% 이상으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 바디부(110), 제1 면(111) 및 제2 면(112)의 세라믹 성분이 80% 미만인 경우 강도가 지나치게 약하여 포탄(20)을 방어하는 능력이 떨어질 수 있다. 따라서, 돌출패턴(120)을 이루는 바디부(110), 제1 면(111) 및 제2 면(112)은 세라믹 성분이 80% 이상으로 이루어지는 것이 바람직하다.

도 5는 도 3의 (a) 실시예에 따른 돌출패턴(120)의 두께 차이를 나타낸 사시도이다.

돌출패턴(120)은 제1 면(111)으로부터 가장 멀리 돌출되는 최외곽부(121)의 두께인 제1 두께, 및 제1 면(111)으로부터 가장 가깝게 돌출되는 최내측부(122)의 두께인 제2 두께를 포함한다.

구체적으로, 도 5를 참조하면, 돌출패턴(120)의 제1 면(111)으로부터 가장 멀리 돌출되는 최외곽부(121)는 제1 두께를 갖는다. 최외곽부(121)는 돌출패턴(120) 중에서 가장 두꺼운 부분이다.

최외곽부(121)는 방탄 외피(100)의 제1 면(111) 및 제2 면(112)이 편평하게 형성되었을 때, 방탄 외피(100)의 두께와 동일한 두께를 갖는다.

그런데, 본 발명의 방탄 외피(100)는 최외곽부(121)와 최내측부(122)의 두께가 차이가 나면서 동시에, 방탄 외피(100)의 성능은 양 면이 편평한 방탄 외피(100)에 대하여 감소하지 않는다.

따라서, 본 발명의 방탄 외피(100)는 편평한 방탄 외피(100)와 비교하였을 때, 무게 및 부피가 감소하여 기동성이 높아질 수 있다. 또한, 방탄 외피(100)를 만드는데 필요한 재료의 양이 감소할 수 있다.

한편, 최내측부(122)의 두께인 제2 두께는, 최외곽부(121)의 두께인 제1 두께의 75% 이상으로 이루어질 수 있다. 구체적으로, 최외곽부(121)의 두께가 약 16mm인 경우, 최내측부(122)의 두께는 약 12mm 인 것이 바람직하다.

이때, 최내측부(122)의 두께인 제2 두께는 방탄 외피(100)의 가장 얇은 부분일 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 최내측부(122)의 두께인 제2 두께는 방탄 외피(100)가 방어를 목적으로 하는 탄두(20a)가 접촉하는 곳의 두께일 수 있다. 이는, 방탄 외피(100)가 탄두(20a)와 접촉하는 곳에서의 두께가 탄의 폭격의 충격을 가장 처음 받는 곳이기 때문이다.

본 발명의 방탄 외피(100)는 굴곡이 반복되는 표면에서, 높게 돌출된 면과 인접하게 높게 돌출된 면 사이의 거리는 목적하는 포탄(20)의 탄두(20a)의 지름(d2)의 길이의 2배 보다 짧게 형성될 수 있다.

다시 말해, 높게 돌출된 하나의 최외곽부(121)와, 인접하게 높게 돌출된 최외곽부(121) 사이의 거리는, 방어를 목적으로 하는 포탄(20)의 탄두(20a)의 지름(d2)의 길이의 2배보다 짧게 형성될 수 있다.

구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 탄두(20a)의 지름(d2)이 약 7mm인 경우, 최외곽부(121)와 인접한 최외곽부(121)의 거리는 약 14mm 이하일 수 있다. 이를 통해 탄두(20a)가 최내측부(122) 쪽으로 들어가는 것이 방지될 수 있다.

즉, 탄두(20a)가 최외곽부(121) 및 최외곽부(121) 사이에 진입하며 최내측부(122)에 도달하기 전에 최외곽부(121) 및 최외곽부(121) 사이의 면과 접촉될 가능성이 높아진다. 이를 통해, 탄두(20a)가 최내측부(122)에 접촉되는 것이 방지될 수 있다.

도 6 및 도 7은 돌출패턴(120)이 형성된 방탄 외피(100)와 돌출패턴(120)이 형성되지 않은 방탄 외피(100)에서 포탄(20)의 진입각도를 설명하기 위한 개념도이다.

먼저, 도 6을 참조하면, 방탄 외피(100)에 대하여 90도 각도로 진입하는 포탄(20)에 대한 것이다.

도 6의 (a)는 편평한 방탄 외피(100)일 경우를 나타낸 것이다. 이때, 제1 포탄(21), 제2 포탄(22) 및 제3 포탄(23)은 모두 양 면이 편평한 방탄 외피(100)에 대하여 90도 각도로 진입한다.

포탄(20)이 방탄 외피(100)에 대하여 90도로 진입함으로써, 포탄 (21, 22, 23)이 방탄 외피(100)와 접촉하는 영역에서 포탄(20)에 의한 파괴력이 가장 크다.

본 발명에 의한 방탄 외피(100)의 굴곡이 반복되는 표면은, 입사되는 방어의 목적하는 탄두(20a)와 표면이 이루는 각도가 90도 미만이 되도록 이루어질 수 있다.

구체적으로, 도 6의 (b)를 참조하면, 도 6의 (a)에서 방탄 외피(100)에 대하여 90도의 각도를 이루며 입사되는, 제1 포탄(21), 제2 포탄(22) 및 제3 포탄(23)이 방탄 외피(100)의 굴곡되는 표면에 의하여 90도의 각도와는 다른 각도로 입사될 수 있다.

제1 포탄(21)은 방탄 외피(100)의 굴곡된 돌출패턴(120)에 의하여 약 60도의 각도를 이루면서 입사된다. 제2 포탄(22)은 방탄 외피(100)에 대하여 90도의 각도를 이루면서 입사된다. 제3 포탄(23)은 방탄 외피(100)에 대하여 약 55도의 각도를 이루면서 입사된다.

제1 포탄(21)은 최외곽부(121)와 최내측부(122) 사이에 위치되는 면으로서, 최외곽부(121)에 비하여 비교적 얇은 두께를 가진다. 그런데, 제1 포탄(21)이 방탄 외피(100)에 대하여 60도의 각도를 이룸으로써, 제1 포탄(21)이 방탄 외피(100)에 대하여 가하는 충격량이 줄어들 수 있다. 따라서, 두께가 얇아진 부위에 제1 포탄(21)에 의하여 충격이 가해지더라도, 방탄 외피(100)는 포탄(20)으로부터 전달되는 충격을 견딜 수 있다.

제2 포탄(22)은 종래의 방탄 외피(10)에 대하여 90도의 각도를 가지고 입사한다. 또한, 제2 포탄(22)은 본 발명의 방탄 외피(100)에 대하여 90도의 각도를 가지고 입사한다.

이때, 상면 및 하면이 편평한 종래의 방탄 외피(10)의 두께와, 본 발명의 방탄 외피(100)의 두께가 서로 동일하므로, 방탄 외피(100)로 전달되는 충격량과 유사하다.

제3 포탄(23)은 종래의 방탄 외피(10)에 대하여 90도의 각도를 가지고 입사한다. 도 6의 (b)를 참조하면, 제3 포탄(23)은 최외곽부(121)에서 최내측부(122)로 이동된 영역으로 입사한다. 이때, 제3 포탄(23)의 입사각은 약 55도가 될 수 있다. 상술한 바와 같이, 포탄(20)과 방탄 외피(100) 사이의 입사각이 줄어드는 경우 방탄 외피(100)에 가해지는 충격량이 줄어든다. 이에 따라, 얇아진 방탄 외피(100)로도 방어의 목적으로 하는 포탄(20)으로부터 나오는 충격을 견딜 수 있다.

따라서, 최외곽부(121) 및 최내측부(122)와 같이 서로 두께를 달리하는 방탄 외피(100)를 갖는 것으로 인하여, 본 발명의 방탄 외피(100)가 포탄(20)에 의해 더 큰 충격을 받지 않을 수 있다.

도 7은 방탄 외피(100)에 대하여 서로 다른 각도로 진입하는 포탄(20)에 관한 것이다. 도 7의 (a)는 방탄 외피(100)에 대하여 70도의 각도를 이루며 입사되고, 제2 포탄(22)은 방탄 외피(100)에 대하여 90도의 각도를 이루며 입사되고, 제3 포탄(23)은 방탄 외피(100)에 대하여 약 55도의 각도를 이루며 입사된다.

도 7의 (b)를 참조하면, 제1 포탄(21)은 최외곽부(121)와 최내측부(122) 사이의 중간영역(121a)에 진입하며, 약 60도의 진입각도를 이룬다. 도 7의 (a)에서의 제1 포탄(21)과 비교하였을 때, 진입각도가 줄어들어 포탄(20)으로부터 발생되는 파괴력이 약화된다. 이에 따라, 포탄(20)과 접촉되는 중간영역(121a)의 두께가 최외곽부(121)의 두께보다 얇더라도 방탄 외피(100)가 충분히 성능을 발휘할 수 있다.

제2 포탄(22)은 도 7의 (a)에서 종래의 방탄 외피(10)에 대하여 90도의 각도를 이루면서 진입한다. 그런데, 도 7의 (b)를 참조하면, 제2 포탄(22)은 최외곽부(121)와 최내측부(122) 사이의 중간영역(121a)에 진입하며, 방탄 외피(100)와 이루는 각도가 약 80도로 진입하게 된다.

즉, 종래의 방탄 외피(10)에 대하여 90도의 각도를 이루면서 진입하는 제2 포탄(22)은 돌출패턴(120)의 굴곡진 외면에 의하여 각도가 줄어들 수 있다. 이는 방탄 외피(100)에 돌출패턴(120)이 형성되고, 인입하는 포탄(20)의 각도에 따라 그 입사 각도가 변경되는 것이다. 또한, 상술한 바와 같이 인입각도가 줄어들면, 포탄(20)에 의해 발생되는 충격량도 줄어들 수 있다.

상술한 바와 같이, 종래의 방탄 외피(10)에 대하여 포탄(20)의 진입각도가, 본 발명의 방탄 외피(100)의 패턴과 굴곡에 의하여 감소하는 것을 알 수 있다. 따라서, 방탄 외피(100)가 포탄(20)으로부터 받는 충격량이 감소한다. 이에 따라, 방탄 외피(100)의 두께가 종래의 방탄 외피(10)에 비하여 얇아지는 경우에도 포탄(20)으로부터 발생되는 충격량을 충분히 받을 수 있다.

따라서, 본 발명의 방탄 외피(100)는 최외곽부(121) 및 최내측부(122)의 서로 다른 두께를 가짐으로써, 방탄 외피(100)의 경량화가 가능하다. 또한, 이에 따라 방탄 외피(100)를 제작하는 과정에서 소비되는 재료의 양이 줄어들 수 있다.

또한, 본 발명의 방탄 외피(100)는 굴곡진 패턴을 가짐으로써, 진입하는 포탄(20)과 방탄 외피(100)의 표면이 이루는 각도가 줄어들도록 할 수 있다. 이에 따라, 포탄(20)이 피격됨에 따라 발생하는 충격량이 줄어드는 효과가 있다. 이에 따라, 상술한 방탄 외피(100)의 두께가 동일하지 않고, 두꺼운 부분과 얇은 부분이 함께 혼합되어 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 방탄 외피(100)는 세라믹 패널의 무게를 기존 대비 약 12~18% 감량할 수 있다. 또한, 본 발명의 방탄 외피(100)는 두께의 변화 없이 방호 능력을 개선할 수 있다. 나아가, 본 발명의 방탄 외피(100)는 최내측부(122)의 두께가 얇게 형성되어도, 방호 능력이 저하되지 않을 수 있다.

즉, 상기 방탄 외피(100)의 형상은 반구형의 돔 모양 혹은 다각형 뿔(사각, 육각, 팔각 등), 파도 형태 등으로 이루어 질 수 있다. 다만, 방탄 외피의 형상은 목적물의 부착 부위(차량으로 예를 들면 전면부, 측면부, 후면부 등)에 따라 달리 선택될 수 있다.

상기 방탄 외피(100)의 형상들은 프레스, CIP, 슬립캐스팅, 가공 등의 다양한 공정 기술을 통하여 만들 수 있다. 방법의 선택은 비용, 생산성, 품질 등을 고려하여 선택할 수 있다.

방탄 외피(100)는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 이때, 본 발명의 방탄 외피(100)의 두께(t1)는 기존의 방탄 외피(10) 세라믹 패널의 두께(t3)와 동일하게 형성될 수 있다.

또한, 방탄 외피(100)의 최내측부(122)의 두께(t2)는, 최외곽부(121)의 두께(t1)에 대하여 최소 50% 이하가 되지 않는 것이 바람직하다.

상기와 같은 설계로 방탄 외피는 전체 구성 요소의 두께 변경 없이 바로 적용이 가능하며, 기존 세라믹 패널과 비교 시 공간이 생기게 되고, 그 공간의 부피와 세라믹 소재의 비중을 곱한 만큼의 무게를 감소시킬 수 있다.

상기와 같이 생기게 된 공간의 경우 통상의 복합장갑 제조 공정에서 사용되는 접착제 혹은 레진 등으로 채우면 손쉽게 복합장갑 세트를 형성할 수 있다. 유기물질인 접착제 혹은 레진의 경우 비중이 약 1~1.5 수준으로 방탄용으로 사용되는 일반적인 세라믹의 비중 알루미나(Al2O3) 3.2~3.9, 탄화규소(SiC) 2.8~3.2, 탄화붕소(B4C) 2.3~2.5 보다 매우 낮기 때문에 빈 공간을 전부 채워도 무게 증가는 기존의 평면형(flat) 세라믹에 비해 가볍게 설계, 제작이 가능하다.

상기와 같이 설계된 방탄 외피(100)의 경우 포탄(20)의 입사각은 대부분 90도가 아닌 각도로 나타난다. 특히, 돔 형태의 경우는 도 6의 (b)와 같이 최외곽부(121)의 정중앙에 정확하게 입사하는 경우를 제외하고는 빗겨나가게 되는 효과를 볼 수 있다.

고속의 발사체가 빗겨 들어오게 되면 관통하려는 길이가 길어지고 에너지가 분산되는 효과가 생긴다. 이렇게 될 경우 방호능력 향상에 큰 도움을 준다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 목적물(30)의 외관이 경사진 경우, 방탄 외피(100)가 결합하는 것을 설명하기 위한 개념도이다.

도 8의 (a)는 목적물(30)의 굴곡이 형성되지 않은 경우를 도시한 것이다. 도 8의 (a)는 제1 바디부(110a), 제2 바디부(110b) 및 제3 바디부(110c)가 서로 접촉되어 있다. 제1 바디부(110a)는 결합부재에 의하여 목적물(30)에 결합된다. 그리고 제2 바디부(110b) 및 제3 바디부(110c) 또한 각각 결합부재에 의하여 목적물(30)에 결합된다.

제1 바디부(110a), 제2 바디부(110b) 및 제3 바디부(110c)는 서로 접촉되는 면에 접착재나 결합부재(미도시)를 이용하여 서로 결합될 수 있다. 이러한 복수의 바디부(110)들이 서로 결합함으로써, 목적물(30)의 외부를 모두 덮을 수 있다.

또한, 도면에 도시된 바와 달리, 제1 바디부(110a), 제2 바디부(110b) 및 제3 바디부(110c)의 크기나, 제1 바디부(110a), 제2 바디부(110b) 및 제3 바디부(110c)가 결합부재가 결합되는 부위가 달라질 수 있다. 또한, 바디부(110)들은 결합부재가 아닌 접착방식으로 결합될 수도 있다.

바디부(110)들에는 결합부재가 삽입될 수 있는 삽입홀(118)이 형성될 수 있다.

본 발명의 바디부(110)는 목적물(30)의 외측의 표면을 따라 굴곡지게 형성되고, 제1 면(111)은, 목적물(30)의 외측 표면에 이격없이 장착되도록, 바디부(110)의 굴곡된 면을 따라 굴곡지게 형성될 수 있다.

도 8의 (b)를 참조하면, 제2 바디부(110b) 및 제3 바디부(110c)가, 제1 바디부(110a)를 중심으로 양 측으로 배치된다. 이때, 목적물(30)은 제2 바디부(110b) 쪽이 바깥쪽으로 돌출되고, 제3 바디부(110c) 쪽이 내측으로 휘어진 형상을 이룬다.

이때, 제1 바디부(110a)는 목적물(30)의 경사진 부분 및 목적물(30)의 위쪽 부분의 일부를 덮을 수 있다. 제1 바디부(110a)는 양 단이 평행하게 형성되지 않을 수 있다. 다시 말해, 제1 바디부(110a)는 경사진 목적물(30)의 외면에 밀착되도록 경사지게 형성될 수 있다.

또한, 도면에 도시된 바와 같이, 목적물(30)에는 결합부재가 삽입될 수 있는 삽입홀이 형성될 수 있다.

다만, 상술한 도면에 한하지 않고, 제1 바디부(110a), 제2 바디부(110b) 및 제3 바디부(110c)는 경사진 목적물(30)의 외면에 밀착되도록 굴곡지게 형성될 수 있다.

이상에서 설명된 본 발명은, 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법에 한정되는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

(종래) 방탄 외피 10
포탄 20
포탄의 탄두 20a
탄두 지름 d2
제1 포탄 21
제2 포탄 22
제3 포탄 23
목적물 30
제1 부분 31
제2 부분 32
제3 부분 33
방탄 외피 100
제1 모듈 101
제2 모듈 102
제3 모듈 103
바디부 110
개구부 115
삽입홀 118
제1 면 111
제2 면 112
돌출패턴 120, 120a, 120b
최외곽부 121
중간영역 121a
최내측부 122
중앙 영역 Z1
주변 영역 Z2
이격거리 d

Claims (12)

1. 포탄의 충격을 저감하기 위하여 목적물의 외측에 배치되는 방탄 외피에 있어서,
   복수로 구비되어 서로 결합하여 모듈화 가능하도록 이루어지는 바디부를 포함하고,
   상기 바디부는,
   편평하게 이루어지고, 상기 목적물의 내측과 접촉되는 제1 면;
   상기 제1 면의 반대편에 배치되고, 굴곡이 반복되는 표면을 가지는 제2 면을 포함하는,
   방탄 외피.
2. 제1 항에 있어서,
   상기 굴곡이 반복되는 표면에서,
   높게 돌출된 면과 인접하게 높게 돌출된 면 사이의 거리는 목적하는 포탄의 탄두의 지름의 길이의 2배 보다 짧게 형성되는,
   방탄 외피.
3. 제2 항에 있어서,
   상기 굴곡은,
   반복되는 돌출패턴 자체 및 인접한 돌출패턴 사이에 의하여 형성되는,
   방탄 외피.
4. 제3 항에 있어서,
   상기 돌출패턴 반복하여 복수회 형성되고,
   하나의 돌출패턴 및 인접한 다른 돌출패턴 사이의 이격거리는 방어의 목적하는 탄두의 폭의 2배 이하로 형성되는,
   방탄 외피.
5. 제1항에 있어서,
   상기 바디부는 목적물의 외측의 표면을 따라 굴곡지게 형성되는,
   방탄 외피.
6. 제3항에 있어서,
   상기 돌출패턴은,
   제2 면의 외측을 향해 돌출되는 반원 형상,
   제2 면의 외측을 향해 피라미드의 꼭지점이 돌출되는 피라미드 형상,
   제2 면을 따라 돌출되거나 오목한 곡선이 연속해서 반복되는 파도 형상 중 적어도 하나 이상인,
   방탄 외피.
7. 제6항에 있어서,
   상기 바디부는,
   바디의 중앙 부분을 차지하는 중앙 영역; 및
   상기 중앙 영역을 둘러싸는 주변 영역을 포함하고,
   상기 중앙 영역 및 주변 영역은 서로 다른 형상으로 이루어지는,
   방탄 외피.
8. 제6항에 있어서,
   상기 돌출패턴은,
   상기 제1 면으로부터 가장 멀리 돌출되는 제1 두께; 및
   상기 제1 면으로부터 가장 가깝게 돌출되는 제2 두께를 포함하고,
   상기 제1 두께는,
   평편하게 이루어지는 방탄 외피의 두께와 동일하게 형성되는,
   방탄 외피.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제2 두께는,
   상기 제1 두께의 50% 이상으로 이루어지는,
   방탄 외피.
10. 제1항에 있어서,
    상기 굴곡이 반복되는 표면은,
    입사되는 방어의 목적하는 탄두와 표면이 이루는 각도가 90도 미만이 되도록 이루어지는,
    방탄 외피.
11. 제1항에 있어서,
    상기 바디부는 목적물의 외측의 표면을 따라 굴곡지게 형성되고,
    상기 제1 면은,
    상기 목적물의 외측 표면에 이격없이 장착되도록, 상기 바디부의 굴곡된 면을 따라 굴곡지게 형성되는,
    방탄 외피.
12. 제1항에 있어서,
    상기 바디부, 제1 면 및 제2 면은 세라믹 성분이 80% 이상으로 이루어지는,
    방탄 외피.
    

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