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문제 정의
- 본 연구에서 개발하고자 하는 지뢰 탐지용 방호복이 어느 정도의 방호성능을 갖도록 할 것인지를설정하기 위하여 먼저 M16A1 지뢰의 파편 속도와질량을 조사하여 운동 에너지(E=^mv2, m=파편의 중량, v= 파편의 속도)를 산출하였고( 참조), 이 운동에너지 값이 NU-STD-0101.03S] 어느 위협수준에 해당하는지를 파악하여 이에 해당하는 방호성능을 갖는 소재로 설정하고자 하였다.
- 따라서 본 연구에서는 남북한 화해 분위기에 따른 비무장화를 준비하기 위하여 인명 피해를 최소화하기 위한 지뢰탐지용 방호복 개발의 필요성을 인식하고 방호성능을 갖춘 지뢰 방호복을 개발하고자 한다.
제안 방법
- 개발복에 사용된 소재의 구성은 두가지 조합이었다. 그 하나는 NIJ—STD—0101.03의 Armor type H 에 해당하는 것으로서 Para—aramid(6^ )+Flex—felt(1 겹) + Para—aramid (1 겹) + Polyethylene 겹)+Para—aramid(3겹)으로 하였으며, 다른 하나는 Armor type III—A에 해당하는 것으로서 Para—aramid (7 겹) + Flex—felt (1 겹) + Para— aramid(2겹)+Polyethylene film(12겹)+ Para—aramid(5겹)으로 하였다. 개발복 소재의 물리적 성질은<표 3>과 같다.
- 본 연구에서 개발된 지뢰 탐지용 방호복과 현재지뢰 탐지 및 제거 작업시 착용되고 있는 기존복의방호성능을 수류탄을 이용하여 평가하였다.
- 시편은 인체를 3부위 즉 구간부, 대퇴 및 하퇴로 구분하여 3단으로 구성하였다. 1개의 시편은 기존 복에 해당하는 방탄조끼+전투복 상하의를 반영하여 上段에 50cmx50cm 크기의 군용 방탄조끼를 배열하였고, 대퇴와 하퇴부위에 해당하는 中段과 下段에는 전투복지를 각각 배열하였다.
- 다른 1개의 시편은 본 연구에서 개발한 개발복을반영하여 구간부에 삽입하는 dyneema panel을 上段 에, 대퇴부의 소재인 Armor type HI—A 시험포를 中段에, 하퇴부의 소재인 Armor type U 시험포를 下段에 각각 배열하였다.
- 기존복과 개발복의 부위별 방호성능을 측정 거리에 따라 관통 및 타격된 파편수를 파악함으로써 방호율을 측정하였다.
- 한편 지뢰 M16A1 파편의 속도 및 중량에 따른 운동 에너지와 수류탄 K413 파편의 운동 에너지를 각각 구하여 수류탄의 방호성능 검사 결과를 가지고 지뢰에 대한 방호성능을 추정하였다.
- Ebvironmaital Chamber(MODEL: VCZ 3050S WITH STANDARD ACC.)에서 실시되었으며, 지뢰지대가 있어서 지뢰 사고가 빈번히 일어나고 있는 경기도 동두천일대의 지난 해 기온 및 습도를 반영하여 겨울환경조건은 03C, 56.0%RH, 여름환경조건은 262C, 63.7%RH으로 설정하였다.
- 전체적인 실험 구성은 환경조건에서 실험 복장을 착용하고 30분간의 안정을 취한 후 3幻분간 운동을 하고 나서 30분간 다시 휴식을 취하도록 하였다.
- 기존복과 개발복의 온열감 평가를 위하여 운동과 휴식시 10분마다 이내온(Thermoscan(Instant thermometer, Model No. HM-T))과 평균피부온 (Ramanathan의 4점법, sensor는 TAKARA(Japan), data logger는 K—721, Technol Seven(Japan)), 의복 내 온 . 습도(Thermo recoder(TABAI ESPEC CORP.
- HM-T))과 평균피부온 (Ramanathan의 4점법, sensor는 TAKARA(Japan), data logger는 K—721, Technol Seven(Japan)), 의복 내 온 . 습도(Thermo recoder(TABAI ESPEC CORP., Japan), 맥박(Pulse monitor(Wristwatch— style, Model 77064, Lafeyette Instrument Co.))을 측정하였다. 또 습윤감 평가를 위하여 운동 전후의의복의 중량 및 체중 변화에 따른 총발한량(CAS 전자저울)을 측정하였으며, 그외 온열감(9점법), 습윤감(7점 법), 쾌적감(4점법)에 관한 주관적 감각 평가를 실시하였다.
- ))을 측정하였다. 또 습윤감 평가를 위하여 운동 전후의의복의 중량 및 체중 변화에 따른 총발한량(CAS 전자저울)을 측정하였으며, 그외 온열감(9점법), 습윤감(7점 법), 쾌적감(4점법)에 관한 주관적 감각 평가를 실시하였다.
- 새로 구성된 지뢰 방호복은 크게 상의와 하의로구분되며, 상의는 왼쪽 어깨와 양쪽 옆선에 넓은 벨크로를 이용하여 벨크로를 떼면 몸판이 인체에서분리되도록 하였다. 소매통은 벨크로를 이용하여 개폐가 가능하도록 하였으며, 소매가 몸판에서 분리가능하도록 진동둘레에 지퍼와 벨크로로 연결하였다.
- 하였다. 소매통은 벨크로를 이용하여 개폐가 가능하도록 하였으며, 소매가 몸판에서 분리가능하도록 진동둘레에 지퍼와 벨크로로 연결하였다. 흉부에는 방호성능을 강화시키고자 할 때 다이니마 압축 패널을 삽입할 수 있도록 주머니를 만들어 놓았으며, 서혜부 가리개는 벨크로를 이용하여부착할 수 있도록 하였다.
- 실험동작은 지뢰 탐지기 장비의 중량에 해당하는 41职의 배낭을 등에 짊어지고 Ti&idmfll(트레드밀) 위에서 3%분간의 평보 및 속보(速步)에 해당하는 Bruce Pr血81의 3단계 점증부하 운동으로 하였다 (참조).
- 시편의 설치방법은 수류탄의 발화지점에서 lm이내와 3m, 5m의 거리에 방향을 다르게 하여 발화지점으로부터 원형을 그리도록 배치하였다([그림 3] 참조).
대상 데이터
- 즉 M16A1 의 다수의 파편이 갖는 운동 에너지 값이 1440.0-1723.5J 이하인 것을 반영하여 NIJ- STD—0101.03의 HI—A와 II의 위협수준에 해당하는방호성능을 갖는 소재로 구성하였다(참조).
- 시편은 인체를 3부위 즉 구간부, 대퇴 및 하퇴로 구분하여 3단으로 구성하였다. 1개의 시편은 기존 복에 해당하는 방탄조끼+전투복 상하의를 반영하여 上段에 50cmx50cm 크기의 군용 방탄조끼를 배열하였고, 대퇴와 하퇴부위에 해당하는 中段과 下段에는 전투복지를 각각 배열하였다.
- 수류탄은 국내에서 주로 사용되고 있는 K413으로, 파편은 정육각형(2.3mX2.3m)이며, 파편수는 약 LOGO개, 파편중량은 0.09电이고, 파편의 최고속도는 1694m/s로 살상범위는 10m에 이른다.
- 본 실험에 사용한 K413 수류탄의 파편 중량이 0.09电이고 파편의 최고속도가 1694m/s이므로 수류탄 파편의 운동 에너지는 137.7J이다. 이러한 운동에너지 값은 M16A1 지뢰의 0.
- 피험자는 예비역 6명이며, 실험복은 기존복의 경우 를 착용하였고, 개발복은를 착용하였다.
성능/효과
- 어떤 부위에대해서는 절충이 요구되고, 치명적인 고통을 받을수 있는 부위에는 최대한의 방호가 유지되어야 한다. 따라서 각 인체부위에 대하여 상해 민감도에 따라 방호성능을 다르게 구성하여 목과 구간부 전면, 서혜부와 대퇴부 전면과 무릎부위의 방호성능을 강화하였다. 개발복의 각 품목에 대한 방호성능을 [그림 5]에, 기존의 방탄조끼 및 개발복의 상하의 패턴을 [그림 6]에 제시하였다.
- 각각의 값은 50anX50cm 면적에 대한 파편의 전체 타격수와 그중 완전 관통된 관통 수를 제시한 것이다. 방호율은 전체 타격수 중 관통되지 않은 수의 비율로 구하였으며, 방호율이 높을수록 방호성능이 우수한 것으로 평가하였다.
- 기존복의 上段에 배치된 군용 방탄조끼의 Im, 电 5m 거리에서의 방호율은 84.6%, 81.2%, 80.0%를 나타내었고, 그외 中段과 下段에 배치된 전투복지는 0.0%〜33.3%의 방호율을 나타내었다. 반면에 개발복의 上段에 배치된 dyneema 압축 panel은 Im거리에서도 관통되지 않는 100.
- 3%의 방호율을 나타내었다. 반면에 개발복의 上段에 배치된 dyneema 압축 panel은 Im거리에서도 관통되지 않는 100.0%를 나타내었고, 中段에배치된 방호수준 HI-A로 구성된 소재는 81.5%, 81.3%, 100%의 방호율을 보였다. 그리고 下段에 배치된 방호수준 H로 구성된 소재는 71.
- 겨울환경에서 두 복장간 의복내 온도에서는 유의 여륨환경에서 총 발한량의 유의성 검정 적인 차이는 없으며, 습도에서 운동 3%분 후와 휴식 10분에서만이 유의적인 차이를 보였다.
- 여름환경에서 의복내 온도는 안정시와 운동시에는 유의적인 차이가 없다가 휴식시에 유의적인 차이가 나타났다.
- . 습도가 감소하는 경향을 보이지 않아 여름환경과 같이 고온환경에서 개발복을 착용하고 작업 후 복장을 입은 상태로 휴식을 취하는 것은 의복내 온도 및 습도를 떨어뜨리는 데에 효과적이지 못한 것으로 나타났다.
- 두 복장 모두 안정기에서 운동이 진행됨에 따라맥박수는 상승하다가 다시 휴식기에 들어서면서 떨어지는 경향을 보이고 있으며, 휴식기에 기존복은처음 안정기의 맥박수로 회복되지만 개발복은 처음안정기로 희복되기까지는 더 많은 휴식시간이 요구되었다([그림 13] 참조).
- 개발복의 경우 여러 겹의 방탄소재로 상체뿐만아니라 하체와 사지부까지 피복하고 있기 때문에중량이 가중되고 부피가 커지면서 방탄조끼만을 착용하는 기존복보다 온열감이나 습윤감, 쾌적감에서나쁘게 평가되었다. 그러나 겨울환경에서는 온열감에 있어서는 기존복보다 오히려 개발복에서 더 좋게 평가되었으며, 그 외의 문항에서도 문제가 되지않았다.
- 1. 지뢰 탐지용 방호복의 구성에 있어서는 치명 상해 정도에 따라 목과 구간부 전면, 서혜부와 대퇴부 전면과 무릎부위의 방호성능을 강화시켜야 한다.
- 2. 착탈의 용이함과 부상시 환자를 움직이지 않고 의복을 인체로부터 분리해 내기 위하여 상의는 왼쪽 어깨와 양쪽 옆선에 넓은 벨크로를 이용하여 몸판의 앞뒤를 분리하고, 소매를 몸판에서 분리 가능하게 하며, 소매 및 다리 안쪽의 가랑이를 절개하여 신축 밴드와 벨크로로 봉합 되도록 설계하는 것이 바람직하다.
- 3. 방호성능 실험에 사용된 수류탄의 파편 중량과 최고 파편 속도로 알아본 운동에너지량은 137.7J로, M16A1 지뢰의 0.031g 이하의 다수 파편에 대한 방호성능 실험이라고 할 수 있으며, 지뢰 방호복의 대체 복으로 착용되고 있는 기존복 방탄조끼의 방호율은 80%정도로 높은 편이나 전투복 바지만을 착용하는 하의와 아무 보호대가 없는 소매부위의 방호율은 0.0%~33.3%로 위험율이 상당히 높은 것으로 나타났다.
- 4. 개발복의 가슴부위에 삽입하는 panel은 lm에서도 100%의 방호율을 나타내었으며, 구간부 및 대퇴부 전면, 무릎부위에 구성되는 소재는 如이상에서만이 100.0%의 방호율을 나타내었다. 따라서 개발복은 기존복에 비하여 중요기관에 대한 방호성능이높고, 그 외의 인체부위에 대해서도 방호수준이 향상되 었다.
- 0%의 방호율을 나타내었다. 따라서 개발복은 기존복에 비하여 중요기관에 대한 방호성능이높고, 그 외의 인체부위에 대해서도 방호수준이 향상되 었다.
- 5. 개발복의 경우 여름환경에서는 냉각내의 등의착용이 요구되며, 의복을 착용한 상태로 30분간의휴식으로는 원상태로 회복되기 어려워 더 많은 휴식시간을 갖거나 복장을 벗은 상태로 휴식을 취하는 것이 요구되었다. 한편 겨울환경에서는 온열감이나 습윤감, 쾌적감에 큰 문제가 없고, 온열감에 있어서는 오히려 기존복보다 유리하였다.
- 개발복의 경우 여름환경에서는 냉각내의 등의착용이 요구되며, 의복을 착용한 상태로 30분간의휴식으로는 원상태로 회복되기 어려워 더 많은 휴식시간을 갖거나 복장을 벗은 상태로 휴식을 취하는 것이 요구되었다. 한편 겨울환경에서는 온열감이나 습윤감, 쾌적감에 큰 문제가 없고, 온열감에 있어서는 오히려 기존복보다 유리하였다.
- 지뢰 및 폭발물 방호복에 있어서도 선진국의 수준에 비하면 우리 나라의 경우매우 뒤떨어져 있는 형편이다. 현재 지뢰 탐지 및제거 작업시 착용하는 복장으로는 전투복 위에 방탄조끼를 겹쳐입는 실정으로 안전성, 활동성, 쾌적감이 미흡한 것으로 나타났다. 특히 안전성에 있어서는 四肢部에 대한 방호력이 없다는 것과 직물자체의 방호력이 없는 것, 얼굴 등 頭部의 방호력이 없다는 것 등이 문제점으로 지적되었다5).
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