• 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.

• 한국기계가공학회지
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• 제16권6호
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• pp.21-28
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• 2017

This study investigated Kevlar fabric impregnated with shear thickening fluid (STF). The STF performance was assessed by comparing bullet-proof characteristics of STF impregnated and pure Kevlar material. The analysis employed a circular steel ball as the nominal warhead, and bulletproof characteristics were evaluated by the warhead residual velocity. Various initial velocity conditions were employed, with different bulletproof characteristics apparent for each velocity region. The results of this study provide effective data for future bulletproof material design and application.

• 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.

• 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.

• 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.

• 품질경영학회지
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• 제47권2호
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• pp.283-294
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• 2019

Purpose: Although the development of bulletproof helmets continues to be carried out, little has been improved in testing methods. Therefore, in this study, we studied the improvement of the test method of the domestic bulletproof helmet. Methods: The causes of head damage in the battlefield and the trends of bulletproof helmet development in developed countries were analyzed. In addition, improvements were derived by comparing the test methods of bulletproof helmet in Korea and the United States. Results: The results of the improvement by comparing the test methods of bulletproof helmet in Korea and the United States are as follows First, it is an addition to the scope of environmental treatment. Second, it is an addition to the level of protection. Third, the addition of the level of protection by impact. Conclusion: This study considered testing methods to prevent head injuries to shocks that cannot be identified by conventional methods. In addition, it considered testing methods for various threats by improving protection performance to advanced countries' levels.

• 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.

• 한국의류학회지
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• 제41권4호
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• pp.771-781
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• 2017

The helmet is an imperative personal protective equipment. This protective device must be able to guard the human head against potential risks. Helmets are classified according into the purpose of use; therefore, the required performance and specifications depend on the type of products. Military helmets are intended to protect the wearer's head from bullets and shrapnel. Generally, lightweight super fibers and fiber reinforced composite materials are used as helmet shell materials, and NIJ STD of U.S. Department of Justice is most widely used as international standard related to bulletproof helmets. Safety helmets are widely used for industrial application and sports leisure. In general, the performance of shock absorption must be ensured, and various lining systems are applied in material, design, and combination methods. Evaluation standards have also been classified and strictly controlled for each purpose; therefore, it is difficult to certify with the existing standards such as the recently developed convergence helmets. However, it is possible to launch the product through a separate national integrated certification procedure.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제22권1호
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• pp.372-378
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• 2021

방탄조끼는 전투원의 안전과 생명에 직결되는 군수품으로서, 방탄성능에 대한 요구조건의 충족여부가 무엇보다 중요하다. 우리 군에서는 방탄조끼의 요구 성능을 미 법무성 사업연구소(National Institute of Justice, NIJ)에서 발간한 NIJ STD-0101.06에서 규정하는 Level IIIA 수준으로 요구하고 있으며, 매 로트마다 수락시험을 진행하고 있다. 방탄성능을 평가하는 요소로 사격 시 관통여부 뿐만 아니라, 미 관통 시에도 후면 지지재료의 후면변형 기준인 44 mm 이하에 대한 충족여부도 고려하여 요구 성능에 대한 일치/불일치를 평가하고 있다. 후면변형은 지지재료의 물리적 성질과 탄속에 따른 충격량의 변화 등과 같이 다양한 시험요인이 시험 결과에 영향을 미치게 되는데, 본 연구에서는 이러한 외부인자의 영향성을 제거하기 위한 데이터 처리 시 분산분석을 도입하여 동일한 조건을 갖는 데이터를 추출 하였고, 이를 통해 방탄성능에 대한 분석을 수행하였다. 분석결과, 후면변형과 탄속, 환경처리 유/무 그리고 방호면적과의 상관관계를 확인하였을 뿐만 아니라, 로트별 후면변형 구간 추정을 통해서 양산 공정분석을 수행하였다. 이를 통해서 방탄성능평가에 대한 새로운 방법론을 제시하고, 향후 품질보증 관련 활동에 적용하기 위한 새로운 패러다임을 제시하고자 하였다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.235-240
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• 2020

본 연구에서는 B₄C tile 삽입 B₄C_p/Al7075 하이브리드 복합재의 내충격성을 향상시키기 위하여 B₄C/Al7075 계면의 제어법을 개발하고 제어된 계면의 특성에 관하여 분석하였다. 이를 위해 B₄C 타일 표면에 B₂O₃, Ni, 그리고 Si을 각각 열산화, 무전해도금, 그리고 플라즈마 용사법을 이용하여 코팅하였다. 이후 코팅된 B₄C 타일을 액상 가압법을 이용하여 B₄C/Al7075 복합재 내부에 삽입하여 B₄C tile 삽입 B₄C_p/Al7075 하이브리드 복합재를 제작하였다. 코팅의 효과를 체계적으로 분석하기 위해 계면에너지, 접합 강도, 그리고 내충격성을 측정하였다. 모든 코팅이 계면에너지, 계면강도, 내충격성을 증가시켰으며 특히 B₂O₃ 코팅 시 내충격성이 86.8% 증가하였다. 본 연구는 차세대 경량 장갑, 방탄소재로 주목받고 있는 B₄C/Al 계열 복합재의 성능을 향상시키는 핵심적인 표면처리법을 개발, 분석한 것에 의의가 있다.