Purpose: This study proposes the main sources of uncertainty and uncertainty analysis of a measurement system of insensitive munitions tests. Methods: We established the mathematical model for calculating measurement uncertainty of insensitive munitions tests, conducted experiments for calculating uncertainties of dynamic sensitivity and overshoot value, and estimated the distributions of uncertainty factors. Results: The measurement uncertainty calculation methods are presented, which include experimental data processing methods for calculating uncertainties of dynamic sensitivity and overshoot value. Conclusion: The measurement of explosion pressure in insensitive munitions tests is an important issue to the reporting test results and classifying reaction types. The more efforts to ensure the reliability of the insensitive munitions tests results are required.
예기치 않은 외적인 자극에 의한 사고를 막기 위하여 에너지 물질을 함유한 전술 유도무기의 위험성을 감소시킬 필요성이 증대되어, 유도무기 둔감화에 대한 연구가 미국과 나토에서 1980년대 후반부터 활발히 시작되었다. 로켓모터의 둔감성능을 향상시키기 위해서는 추진제를 비롯하여 로켓모터의 모든 부품들이 적절한 조합으로 각각의 특성을 살려 둔감성능 향상에 도움이 되도록 설계되어야 하며 각각의 부품이 어떤 역할을 하는지 이해하여야 한다. 고체 추진기관 둔감화에 필요한 중요한 역할을 하는 구성 요소는 추진제, 연소관, 점화기 및 완화장치 등이 있다.
고체 추진기관 둔감화는 고유 성능의 변화 없이 화재, 충격 등에 의한 우발적 사고시 반응의 정도를 최소화하는 기술로 정의된다. 열에 노출된 추진제가 점화되기 전에 연소관에 배기구가 형성되어, 추진기관 반응의 위험도를 낮추는 방법은 추진기관 둔감화의 핵심 기술 중 하나로, 이를 완화장치라 부른다. 본 논문은 완화장치와 관련된 최근의 연구 동향을 소개하였다.
Insensitive Munition(IM) reduces the explosive weakness of munitions, at the same time, maintains its performances in the moment of discharge, which improves safety of soldiers and minimizes unexpected accidents and casualties from being shot in case of transportation, storage and military operation. Development of IM has been focused as the global trend, which was required to satisfy the demand of army that is to minimize the loss of non-battle forces and to retain the competitiveness in export abroad. In this study, we categorize all the munitions used by ROK Army, then determine the priority of IM by deploying AHP(Analytic Hierarchy Process) method. In conclusion, we suggest the priority of IM which is suitable to the affairs of ROK Army.
실전 배치되어 운용 중인 무기체계는 여러 형태의 사고 위험이 항상 존재한다 이중에서도 특히 항공기나 함정에서 발생하는 사고는 그 피해가 막대하게 커질 수도 있어 항공기나 함정 자체에 위협을 줄 수도 있다. 이러한 사고위험으로부터 인적, 물적 자원을 보호하기 위하여 둔감탄약(Insensitive Munitions)에 대한 인식이 높아지고 있으며, 아울러 이러한 무기 체계를 효과적으로 시험 평가하는 규격들이 검토되기 시작하여 1991년에 "Hazards Assesment Tests for Non-Nuclear Ordnance, DoD-STD-2105"를 기초로 한 MIL-STD-2105B가 채택되었다. 본 논문에서는 MIL-STD-2105B의 해석과 그에 따른 둔감탄약 시험에 포함되는 Bullet Impact Test, Fast Cookoff Test, Slow Cookoff Test, Fragment Impact Test, Sympathetic Detonation Test 등의 시험들의 세부적인 시험방법과 그 결과에 대한 판정 기준을 서술하였다. 또한 유도무기의 추진기관을 모델로 하여 둔감탄약 시험의 기준을 제시하였고 이 시험을 통과하기 위하여 향후 연구, 개발하여야 할 분야를 서술하였다.
본 연구에서는 1980년대 이후로 선진국에서 수행되고 있는 고체 로켓 모타의 둔감화를 위한 정책 및 기술개발에 관한 노력을 조사하였다. 그리고, 추진제와 연소관 등 둔감화에 필요한 추진기관 각 부품별 개발 방향을 정리하였고 실제 시스템 적용 사례를 살펴보았다. 이러한 조사분석 결과를 토대로 국내의 추진기관 둔감화 개발방향을 제시하였다.
예기치 않은 외부의 자극으로 인한 유도무기의 사고에 의해 인명 및 무기체계의 피해를 최소화하기 위하여 유도무기 둔감화 연구가 미국과 NATO를 중심으로 80년대 초반부터 활발히 수행되어 오고 있다. IM(insensitive munitions)은 예기치 않은 외부 자극에 노출되었을 때 성능과 작동요구조건을 충분히 만족시키면서 격렬한 반응을 최소화하는 무기로 정의된다. 1995년도까지 미 해군에서 사용하는 모든 전술 유도무기를 MIL-STD-2105B의 요구 조건에 부합하도록 둔감화 하기 위하여 1984년 미 해군에서 IM 프로그램이 만들어졌고, 1991년에 NATO의 NIMIC(NATO Insensitive Munitions Information Center)이 만들어져서 현재까지 둔감화약, 둔감 추진제, 복합재연소관 및 완화장치 등에 연구가 활발히 이루어지고 있다.
선진국에서 1982년 제정된 비핵무기 위험성 평가시험(MIL-STD-2105(NAVY) 이후에 2011년 4월에 개정된 MIL-STD-2105D의 로켓 모타의 둔감화를 위한 추진기관 둔감 시험 규정과 각 둔감시험별 통과기준에 대하여 정리하였다. 추진기관의 시험평가에 대한 연구를 통하여 국내에서는 세계적 수준의 추진기관 둔감시험 기법은 정립하였으나 국내의 추진기관 둔감시험 데이터베이스가 부족한 관계로 반응등급결정을 위한 각 시험별 통과기준이 정립이 되어 있지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 개정된 둔감시험방법과 각 시험별 통과기준을 조사 분석하여 국내의 추진기관 둔감화 개발방향을 제시하였다.
본 연구에서는 바인더로 HTPE)/BuNENA를 적용하고 산화제로는 AP와 AN, 금속 연료로 Al을 사용한 HTPE 둔감 추진제 2종에 대한 연소속도, 점화지연시간, 민감도 및 둔감특성을 HTPB 추진제와 비교 고찰하였다. 민감도는 HTPB 추진제와 HTPE 추진제가 유사하게 나타났으며, 점화지연시간은 HTPE 추진제가 2~3배 크게 나타났고, 둔감성에서는 HTPB 추진제가 EIDS 완속가열시험 기준을 만족시키지 못한 반면 HTPE 추진제는 기준에 부합하였다.
본 논문은 우발적 화재에 노출된 고체 추진기관의 화재 위협이나 폭발을 파이로 센서가 자동적으로 감지하여 추진기관이 안전하게 연소되게 하는 둔감 점화 장치의 반응을 연구한 결과다. 완속 가열 시험은 HTPB 추진제가 충전된 로켓 모터에 열감지형 점화기를 장착하여 MIL-STD-2105D 규정에 따라 수행하였다. 얻어진 점화 온도는 약 $140^{\circ}C$였으며, 이는 "연소 반응" 등급에 해당되었다. Kissinger 식으로 구한 둔감 점화 장치 신호 화약의 자동 점화 온도는 $165.5^{\circ}C$였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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