슈퍼섬유소재 융복합화를 통한 부력방탄복 개발

가. 개요

□ 개념 및 정의

ㅇ 슈퍼소재 융복합화를 통한 부력방탄복 개발

- 슈퍼섬유소재와 기능성 섬유소재를 융복합하여 경량, 방탄성, 부력성이 겸비된 제품의 개발이 요구되고 있음

- 착용 및 운용 편의성 증대를 위해 새로운 디자인 개발이 요구되는 품목임. 현 국방규격으로 조변되고 있는 함정용 부력방탄복은 함상위에 방치 시 열에 취약하여 부력재가 수축되는 현상, 시간 경과 및 물속에서 부력성 저하, 방탄성 저하, 장기 사용에 따른 방탄섬유가 한쪽으로 몰리는 현상 등 문제점이 많아 ‘09년도에 해군에서 개발을 추진하였으나, 국방기술품질원에서 검토한 결과 만족한 개발이 되지 못한 것으로  통보됨.

< 그림 1 > 해군용 파편방탄복

ㅇ 개인용 방탄 및 보호시스템에 대한 운용의 필요성

- 현대 군, 경찰, 개인경호 등의 특수 목적에 근무하는 분야에 있어 화염, 탄환, 칼, 및 파편에 대해 높은 수준의 방호력과 덥거나 추운 기후에도 착용자들의 활동을 개선하고 동시에 착용자들의 신체로부터 발생하는 열(熱)신호를 조절할 수 있어야 함.

ㅇ 방염, 발수, 항균, 쾌적 등 융복합 성능의 특수한 요구특성을 갖춘 제품 개발

- 상기한 문제를 해결하고자 미국 및 일본 등은 국가 전체가 연구를 해오고 있으나, 일부 국가를 제외한 대다수 국가의 경우, 아직 혁신적인 돌파구를 마련치 못하고 있음. 개별 화생방 항목 방호 분야에선 상당한 진보를 이룩하고 있으나, 아직 어려운 숙제로 남아있음

슈퍼소재 융복합화를 통한 부력 방탄복 개발			융복합화를 통한 슈퍼소재 제직/제편 기술 및 가공기술 개발
			- 슈퍼소재의 융복합화를 위한 특수 제직/제편 요소기술 개발 - 가공조건에 따른 형태 및 성능에 대한 상관관계 검증을 통한 최적 조건 확립
			기능성을 극대화한 슈퍼소재 부력방탄복 제품 개발
			- 기존 겉감 소재의 결점을 보완하는 특수원단 개발 - 난연, 단열성, 쾌적성 등 기능성과 활동성을 극대화시킨 부력방탄복 개발

< 그림 2 >  부력방탄복 개발 구성도

나. 연구목표 및 내용

□ 최종 목표 및 내용

ㅇ 최종 목표

- 기존 소재의 내구성/난연성이 낮은 결점을 보완하고 요구되는 방탄성 및 부력을 부여할 수 있는 다양한 조합의 슈퍼소재를 활용한 부력방탄용 특수원단 개발

- 기능성 가공을 통해 난연, 단열성, 쾌적성 등 기능성과 활동성을 극대화시킨 부력방탄복 개발

ㅇ 기술개발 내용

- 겉감원단

ㆍ슈퍼섬유 소재와 융복합화를 통한 원단자체 난연성 부여

ㆍ코팅원단 이면 또는 부력재 싸게용 원단에 경량 단열소재 부착

ㆍ부력재를 싸고 있는 원단의 고내구성 방수기능 부여

ㆍ목 및 상부부위는 부력재 방수 원단 적용

ㆍWelding 조건 설정

ㆍ하부부위는 일반 원단 적용

- 부력재

ㆍ선상의 고온(90℃) 및 보관 중의 압축조건(22시간동안 85±5℃에서 50%압축 후 10분 내 물에 침수 시 초기부력 대비 부력성능 감소율 10% 이하)에서도 부력성이 유지되는 부력소재 선정

ㆍ상세 부력성능 : 앞판 부유대 5.5kg 이상, 뒷판 부유대 2.7kg 이상, 목둘레

부유대 1.8 kg 이상, 전체 방탄판 장착상태 10kg 이상

(국방규격사양서에 의거 시험)

ㆍ부력재 부력성능 향상 및 사용 내구성 증진 기술개발

ㆍ사용 경과에 따른 앞쏠림 현상 방지를 위한 부력재 설계

ㆍ부력재 영구압축률 시험(KS M ISO 7214) 시험(22시간동안 50% 압축 시험 진행 후 24시간 회복 후 두께 측정)을 하였을 때 영구압축률이 18.5% 이하의 부력재 설계

- 방탄재

ㆍ아라미드와 고성능 폴리에틸렌 섬유 소재의 활용과 방수처리 기술개발

ㆍ방탄성능 유지를 위한 방탄재 혼용 및 최적의 혼용(제직/제편)방법 개발

ㆍ방탄성능 :

➀ 파편방호용 방탄재 : 시험기준(MIL-STD-662)

시험탄 MIL-P-46593의 Cal.22 (2형) 파편탄(FSP) 방호 기준:  3m 거리에서           V50 = 470m/sec 이상.

➁ 소형화기 방호용 방탄판 : 국방규격에 의거 시험,

3m 거리에서 AK탄(질량 7.9g, 구경 7.62mm, Ball 형)으로 730m/sec 이상

의 속도로 3발 사격했을 때 V0 = 730m/sec 이상.

- 단열재

ㆍ부력재 및 방탄재 성능 유지를 위해 단열재 적용 기술개발

- 제품설계

ㆍ현 국방규격 및 미국방부 규격인 MIL에 준용하여 부력방탄복의 성능 향상 및 착용 편리성 증대를 위한 인체공학적 제품설계

ㆍ사용경과에 따른 앞쏠림 현상 방지를 위한 제품 설계

□ 연도별 목표 및 내용

< 추진 마일스톤 >

- 슈퍼소재 융복합화를 통한 부력방탄복 개발

구 분	2011년	2012년
연도별 연구목표	o 군사요구도(ROC) 요소 발굴 o 방탄소재 최적의 혼용비율 연구 o 방탄복 제품설계	o 가공조건에 따른 형태 및 기능성에 대한 상관관계 검증을 통한 최적 조건 확립 o 시제품제작 및 성능 시험평가, 양산품 제작
연도별 연구내용	-부력소재 발굴 및 부력 설계 -고온/압축에서도 부력성이 유지되는 부력소재 선정 -부력재 및 방탄재 성능유지를 위해 단열재 적용 -방탄성능 극대화를 위한 슈퍼소재 최적 혼용비율 설계 및 평가 -겉감원단 소재 선정 및 제직설계 -고일광견뢰도 조건설정	-방탄성능 시험평가 -부력성 시험평가 -난연, 단열성, 쾌적성 시험 -개발품의 시험평가 및 부대운용시험 -부대운용시험 평가요소 발굴 및 확정
연도별 주요 결과물	o 슈퍼소재 융복합화를 통한 부력방탄복용 원단	o 슈퍼소재융복합화를 통한 부력방탄복 제품

다. TRL

ㅇ 현재 국내 기술 수준은 일반 원사를 이용한 제조 수준에 머물고 있으며 슈퍼소재를 이용한 분야는 전량 수입에 의존하고 있어 기술개발이나 용도 개발 측면에서 응용 방법과 신뢰성을 연구하는 TRL 7 단계가 적절

TRL 단계
1단계	2단계	3단계	4단계	5단계	6단계	7단계	8단계	9단계