• 한국세라믹학회지
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• 제52권2호
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• pp.123-127
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• 2015

Soda-lime silicate (SLS) glass was strengthened by ion exchange for application of thin and lightweight bulletproof windows. The optimal conditions for ion exchanged SLS glass (thickness of 3 and 10 mm) at $480^{\circ}C$ were 10 and 17 min, respectively. The Vickers hardness values of the strengthened SLS glass samples with thicknesses of 3 and 10 mm were $5.9{\pm}0.22$ and $6.7{\pm}0.17GPa$, respectively, which values were about 22% higher than those of parent SLS glass. By laminating a multilayer defense film and polycarbonate sheet with ion exchanged SLS glass, we were able to make a thin and lightweight bulletproof window (24.25 mm, 4.57 kg, $50.06kg/m^2$, $V_{50}$ 901.8 m/s). As a result, the thickness of the bulletproof window was decreased by about 39% from 40 to 24.25 mm. The light transmittance in the visible range satisfied the standard (over 76%) for bulletproof windows.

• Elastomers and Composites
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• 제57권4호
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• pp.157-164
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• 2022

Representative bulletproof materials, such as aramid or ultra-high molecular weight polyethylene(UHMWPE), have excellent strength and modulus in the plane direction but are very vulnerable to forces applied in the thickness direction. This paper reports a study on the effects of reinforcement in the thickness direction when bulletproof composite fabrics are prepared to improve their performance. Aramid and UHMWPE fabrics were combined using the film-bonding, needle-punching, or stitching methods and then subjected to low-velocity projectile and ball-drop impact tests. The results of the low-velocity projectile test indicated that the backface signature(BFS) decreased by up to 29.2% in fabrics obtained via the film-bonding method. However, the weight of the film-bonded fabric increased by approximately 23% compared with that obtained by simple lamination, and the fabric stiffened on account of the binder. Flexibility, light weight for wearability, and excellent bulletproof performance are very important factors in the development of bulletproof materials. When the needle-punching method was used, the BFS increased as the fibers sustained damage by the needle. When the composite fabrics were combined by stitching, no significant difference in weight and thickness was observed, and the BFS showed similar results. When a diagonal stitching pattern was employed, the BFS decreased as the stitching density increased. By contrast, when a diamond stitching pattern was used, the fabric fibers were damaged and the BFS increased as the stitching density increased.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제16권4호
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• pp.507-513
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• 2013

Transparent bulletproof windows play an important role in the munitions industry. The thickness of bulletproof windows including soda-lime silicate(SLS) glass, polyvinyl butyral, poly urethane, main defense(200MD), and safety film was reduced from 40mm to 29mm by adjustment of SLS glass laminated array. Borosilicate glasses generally have lower surface density and more excellent mechanical properties than SLS glass. Borosilicate glass was strengthened by ion exchange in the $KNO_3$ powder. The maximum mechanical properties were observed at $550^{\circ}C$ for 10min. The Vickers hardness, fracture toughness and 3-point bending strength of ion exchanged samples were about $775kg/mm^2$, $1.91MPa{\cdot}m^{1/2}$ and 764MPa each, which are about 27%, 149% and 249% higher than parent borosilicate glass, respectively. The penetration depth of K+ ion at $550^{\circ}C$ for 10min was $59.8{\mu}m$. As a result, the transparent bulletproof windows were predicted to be more lightweight by ion exchange of borosilicate glass. If the SLS glass for bulletproof windows is replaced by ion exchanged borosilicate glass, the bulletproof windows can be expected to be lightweight and thinner.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권1호
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• pp.300-307
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• 2020

본 연구에서는 아직 수행되고 있지 않지만 향후 필요한 BRP(Bulletproof Reliability Program) 개념과 절차를 소개하고자 하였다. BRP 업무수행 체계는 다음과 같다. 먼저 국방부의 조정/통제 하에 기품원에서 연간 BRP 계획을 수립하고 시행을 주관한다. 다음으로 각 군 및 유관기관/부서의 의견을 수렴하여 BRP 대상 시료(Lot)를 선정하고 시험을 진행한다. 시험이 종료되면 종합된 결과를 각 군에 통보하며, 각 군에서는 후속조치를 수행한다. BRP 업무수행 절차는 매년 평가계획을 수립하는 사업(평가) 계획단계, 수립된 계획에 따라 일반검사, 기능시험, 운용시험 등을 수행하는 시험단계, 결과를 종합·분석하고 방탄물자의 성능 등을 감안하여 적정한 등급으로 판정하는 평가/분석단계, 그 결과에 따른 각 군의 후속조치 단계로 이루어져 있다. BRP 수행을 위한 제언은 다음과 같다. 첫째, 현재 일부 적체되는 시험물량과 개발 중인 워리어 플랫폼, 향후 발생할 BRP 물량을 적시에 시험하여 방탄물자의 적시 조달 및 장병의 안전성 향상, 국방예산의 절감을 위한 추가적인 시험장 건설이 필요하다. 둘째, 현재 사격시험만을 통한 방탄시험을 넘어 방탄물자의 신뢰성 평가방법을 개발하고 적용하는 것이 필요하다. 셋째, BRP가 장병의 안전성 보장 및 전투력 향상을 위한 필수적인 것임을 알리고 관련 업무의 시급성과 지원 필요성을 주요 관리자와 지휘관들에게 인식시키는 것이 필요하다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제21권6호
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• pp.332-339
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• 2020

본 연구는 방탄헬멧의 저장 수명을 설정하기 위한 선행연구로 방탄헬멧의 노화인자에 대해 고찰해보았다. 방탄헬멧의 노화인자를 추정하기 위해 미군 방탄헬멧 구매요구서상의 환경 처리, 재료의 재질 등에서 공통적으로 요구하는 환경 처리에 관한 내용을 고려하여 '온도' 인자가 방탄헬멧의 수명에 가장 많은 영향을 미칠 것이라는 가설을 수립하였다. 이 가설을 검증하기 위해 방탄헬멧의 고온 가속 환경 처리를 수행하고 아레니우스 식을 적용하여 고온에 따른 수명을 산출하였다. 본 연구의 결과로 방탄성능과 고온 환경 처리 간 음(-)의 상관관계를 확인했으며, 아레니우스 모델을 활용하여 수명을 도출해냄으로써 노화인자로서의 온도의 영향성은 크지 않음을 확인하였다. 본 연구의 한계점으로 시험 대상이 가지고 있는 특수성(군수품)으로 인해 다양하고 많은 시료수를 확보하지 못했다는 것을 들 수 있다. 하지만 방탄헬멧의 수명 관련 연구가 진행되지 않았음을 고려할 때 이에 대한 선행연구를 수행했다는 데에서 본 연구가 시사하는 바가 크다고 할 수 있으며, 한국군 방탄헬멧 규격의 개선에 대한 검토 자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제36권5호
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• pp.331-338
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• 2023

현대의 방탄 장갑은 우수한 관통 저항성을 갖추어야할 뿐만 아니라 군인과 군용차량의 기동성이 확보되어야 하기 때문에 경량화가 중요한 개발 요소가 되었다. 이종 적층 평판 구조의 방탄 장갑의 방탄 성능은 동일 중량 대비 구성 재료의 배열에 따라 달라진다. 본 논문에서는 케블라, 초고분자량 폴리에틸렌 그리고 에바 폼으로 구성된 방탄 장갑의 적층 배열에 따른 방탄 성능을 분석한다. 구성 재료의 두께가 5mm와 6.5mm인 두 가지 경우에서 6가지 적층 배열에 대하여 7.62 × 51mm NATO 탄환의 M80 탄을 856m/s의 속도로 충돌시키는 피탄 해석을 수행하였다. 방탄 성능을 평가하기 위해 이종 적층 평판을 관통한 발사체의 잔류 속도와 잔류 에너지를 측정하였다. 시뮬레이션 결과를 통해 케블라, 초고분자량 폴리에틸렌, 에바 폼의 배열 순서를 갖는 적층 구조가 동일 중량에 대해 가장 우수한 방탄 성능을 가짐을 확인하였다.

• 한국재료학회지
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• 제29권1호
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• pp.43-51
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• 2019

Nacre of abalone shell features a "brick-and-mortar" microstructure, in which micro-plates of calcium carbonate are bonded by nanometers-thick layers of chitin and proteins. Due to the microstructure and its unique toughening mechanisms, nacre possesses an excellent combination of specific strength, stiffness and toughness. This study deals with the possibility of using nacre fragments obtained from abalone shell for making a bulletproof armor system. A composite plate laminated with abalone shell fragments is made and compression and bend tests are carried out. In addition, a bulletproof test is performed with hybrid armor systems which are composed of an alumina plate, a composite plate, and aramid woven fabric to verify the ballistic performance of nacre. The compressive strength of the composite plate is around 258.3 MPa. The bend strength and modulus of the composite plate decrease according to the plate thickness and are about 149.2 MPa and 50.3 GPa, respectively, for a 4.85 mm thick plate. The hybrid armor system with a planar density of $45.2kg/m^2$, which is composed of an 8 mm thick alumina plate, a 2.4 mm thick composite plate, and 18 layers of aramid woven fabric, satisfy the NIJ Standard 0101.06 : 2008 Armor Type IV. These results show that a composite plate laminated with abalone shell fragments can be used for a bulletproof armor system as an interlayer between ceramic and fabric to decrease the armor system's weight.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제13권1호
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• pp.120-125
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• 2010

For application of transparent bulletproof materials, the SLS(soda-lime-silicate) glass was heated by 2-step crystallization. The DTA curve for SLS glass revealed the nucleation and crystal growth temperature at about $575^{\circ}C$ and $675^{\circ}C$, respectively. The crystallized glass was heated at various conditions(temperature, time). As a result, the maximum nucleation and crystal growth rates were $3.8\times10^5/mm^3{\cdot}hr$ at $575^{\circ}C$ and 20.58nm/min at $680^{\circ}C$, respectively. The bending strength, fracture toughness and vickers hardness were 451.7MPa, $0.9388MPa{\cdot}m^{1/2}$, and $693.9H_v$ which were 201%, 31%, and 22% higher than parent glass, respectively. Surface image and transmittance of crystallized SLS glass were analyzed by optical microscopy and UV/VIS/NIR spectrophotometer. Transmittance of crystallized SLS glass at visible-range(200~800nm) was not changed.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제13권1호
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• pp.114-119
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• 2010

There are a number of studies on chemically strengthened glass. Most of them are strengthened in molten salt bath below transformation range of glass. This research is distinguished from the aforementioned studies in that single $KNO_3$ powder was used by employing screen printing technique. In this study soda-lime-silicate(SLS) glasses for bulletproof glass application with various thicknesses were used. The maximum value of the bending strength is 791MPa heat treated at $480^{\circ}C$, which is about 4.3 times higher than the parent glass, which is the highest strength of all soda-lime glasses. In this study, it is also observed that Vickers hardness increased to $657H_v$, which is about 15% higher than the parent glass($568.7H_v$) and fracture toughness was not changed. Depth profiles measured by electron probe micro analyzer(EPMA) showed a correlation between the migrations of $K^+$ ions with bending strength of ion exchanged glasses.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권4호
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• pp.311-316
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• 2017

네트워크 분석 방법론은 특정 학술분야에 대한 인용, 공저, 키워드 등과 같은 다양한 지식관계를 네트워크로 표현하고 분석할 수 있기 때문에 다양한 분야의 학술영역에서 새로운 연구방법론으로 주목 받고 있다. 방탄기술은 소재역학, 구조역학 및 탄도학 등 다양한 학문들이 융합된 종합기술분야로서, 각 분야 사이의 최신연구 및 기술동향을 파악하는 것이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 키워드 기반의 네트워크 분석기법을 방탄기술에 접목하여 최신 연구 동향을 파악하고자 하였다. 먼저 학술 검색엔진인 'google scholar'를 이용하여 주요 핵심 키워드인 'Composite', 'Model', 'Head'를 추출하였고, 추출된 핵심 키워드의 중심성 분석을 통해서 방탄기술의 핵심이 되는 소재분야(Composite, Material, Fiber 등)와 피탄 충격을 최소화 할 수 있는 구조분야(Model, Design, Simulation) 그리고 피탄 후 사용자가 받는 충격영향에 대한 연구(Head, Brain, Injury) 등의 3가지 영역에서 관련 연구가 활발히 진행 중인 것을 파악할 수 있었다. 본 논문에서 시행한 방탄분야에 대한 키워드 네트워크 분석은 기존에 보고되지 않은 방식이며, 차후 방탄기술과 관련한 국방기술기획 및 연구개발의 방향성을 제시하기 위한 기반자료로서 활용 가능할 것으로 판단된다.