[논문]K2소총의 사격음 차폐장치에 관한 실험적 연구

이진호

K2소총의 사격음 차폐장치에 관한 실험적 연구
An Experimental Study on Shielding Apparatus for the Impulse Noise of K2 Rifle 원문보기

韓國軍事科學技術學會誌 = Journal of the KIMST, v.13 no.3, 2010년, pp.486 - 492

이진호 (육군3사관학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

This paper studies an experimental analysis of the impulse noise of K2 rifle when its bullet passes through the large tube(length 1.84m, outer diameter 50cm, glass wool & steel). In experiment, the characteristics of the sound of shooting were different according to the way of shooting; the results of the experiment are given below. First of all, the shooting sound was lower in single-shot shooting, when compared to 3rds burst-shot shooting, difference averaging 2.8dB, 4.0dB at maximum. In short, the difference is minuscule. Secondly, the sound of the K2 rifle was diminished when shot in a tube, ranging from 2.7dB to 15.4dB, averaging 8.2dB. Thirdly, the shooting sound of the K2 rifle was diminished as the insertion depth deepened with formulas given in Fig. 5, 6. Fourthly, basic data for excluding sound of the shooting were presented. Lastly, the characteristics of the shooting sound could be equally used as a basic material for developing marksmanship and sharp-shooting detection device.

주제어

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문제 정의

따라서 본 연구에서는 K2소총 사격 시 발생하는 폭발소음을 감소시킬 수 있는 장치 개발에 필요한 기초 자료를 조사하였다. 특히 사격 시 초음속 탄자가 대형 튜브를 통과할 때 감음효과를 측정함으로써 소음차폐용 튜브를 제작하기 위한 기초 설계데이터를 획득하는 데 그 목적이 있다.
또한 현대전에서 정밀교전의 중요성이 커지면서 각국에서는 저격수를 활용하고 있는 추세이다. 본 연구에서는 저격술과 저격탐지장치 개발에 활용될 수 있는 소음특성을 조사하였다.
는 K7의 거리별, 방향별, 기상조건에 따른 소음특성에 대한 기초 연구를 하였다. 이때 작전 상황별 소음데이터와 소음특성을 활용할 수 있는 기초 데이터를 제시하였다. 특히 야전부대에서 활용하고 있는 K7 야전교범^[5]에는 소음특성을 고려한 화기운용방법에 대한 내용이 없는 것을 착안하여 전술적 운용효과를 향상시킬 수 있는 방안을 제시하였다[6].
따라서 본 연구에서는 K2소총 사격 시 발생하는 폭발소음을 감소시킬 수 있는 장치 개발에 필요한 기초 자료를 조사하였다. 특히 사격 시 초음속 탄자가 대형 튜브를 통과할 때 감음효과를 측정함으로써 소음차폐용 튜브를 제작하기 위한 기초 설계데이터를 획득하는 데 그 목적이 있다.

제안 방법

그리고 기압계는 측정오차가 약 ±0.2mmbar인 기압계(MANA사)로 실시간 측정하였으며, 풍속은 마이크로 마노미터(FCO510, FURNCE사)를 활용하여 측정하였다.
은 총구 소음을 발생시키는 요인을 분석하고, 선형화된 음향이론은 적용하여 음원을 단순화시켜 추진가스 유동으로부터 총구 폭발음의 최고음압에 관한 이론식을 유도하였고, K2소총의 총구에서 최고 음압을 측정한 결과와 이론해석의 결과를 비교하였다. 그리고 단순확장형 소음기를 K2소총에 부착 시 추진가스 유동에 의한 최고 음압 수준과 추진가스의 누출(blow-by) 등을 예측하였다. 또한 단순확장형 소음기를 제작하여 측정결과와 비교하였다.
그리고 측정 장소는 진동이 없으며 대형 전기기계, 고압선 근처 등에 의한 전자장의 영향을 받지 않은 곳을 선택하였다. 또한 측정 시에 소음계의 청감보정회로는 A특성에 고정하여 측정하였으며, 소음계의 동특성은 빠름(fast)을 사용하여 측정하였다^[11].
그리하여 지면에서 반사되는 반사음의 영향을 최소화 시켰다. 그리고 측정자에 의한 반사를 최소화하기 위해 측정자의 몸으로부터 50cm이상 떨어져서 측정하였다. 이때 마이크로폰은 튜브 안쪽에 있는 총구를 향하도록 하였다.
넷째, 사격음의 효과적으로 차폐시킬 수 있는 소음차폐장치를 설계하기 위한 기초 데이터를 제시하였다.
본 실험에서는 측정한 모든 측정소음은 암소음의 강도 보다 10dB(A)이상 더 크다. 따라서 암소음의 영향이 극히 작기 때문에 암소음의 보정 없이 측정소음을 대상소음으로 간주^[12]하여 분석하였다. 이때 단발사격과 점사는 각각 3회 측정한 값을 평균한 값을 측정값으로 간주하였다.
따라서 연구에서는 가청주파수(20～20,000Hz) 범위 내에서 귀의 특성을 고려한 소음원의 강도, 즉 음압강도(SWL : Sound Power Level)를 측정하였다^[8]. 이때 음압강도란 소음원이 음의 형태로 방출하는 에너지의 척도이며, 식 (2)와 같이 정의하였다^[7].
그리고 단순확장형 소음기를 K2소총에 부착 시 추진가스 유동에 의한 최고 음압 수준과 추진가스의 누출(blow-by) 등을 예측하였다. 또한 단순확장형 소음기를 제작하여 측정결과와 비교하였다. 이때 그는 음파동의 지속시간을 증가시키기 위해 소음기의 내부형상을 변화시켜 네 가지 종류의 소음기를 설계, 제작하여 감음효과를 측정하였고 최대 감음효과를 나타내는 소음기의 형상을 제시하였다.
그리고 측정 장소는 진동이 없으며 대형 전기기계, 고압선 근처 등에 의한 전자장의 영향을 받지 않은 곳을 선택하였다. 또한 측정 시에 소음계의 청감보정회로는 A특성에 고정하여 측정하였으며, 소음계의 동특성은 빠름(fast)을 사용하여 측정하였다^[11].
또한, 기상조건의 변동에 따른 소음전파의 변화를 분석하기 위해 기온, 습도, 풍속을 측정하였다. 기온 및 습도는 디지털 온습도계(HHM25, OMEGA사)를 사용하였으며 측정오차는 ±0.
먼저 사격음을 측정하기 전에 암소음을 측정한 후 대상소음인 사격음을 측정하였다. 이와 동시에 소음측정에 영향을 주는 풍속과 기온 그리고 습도를 측정하였다.
이때 단발사격과 점사는 각각 3회 측정한 값을 평균한 값을 측정값으로 간주하였다. 모든 실험은 암소음이 44.7dB 이하인 경우에 측정하였으며, 풍속은 0～0.3m/s으로 거의 무풍 상태에서 측정하였다. 그리고 대기온도는 22℃±1℃, 습도는 58.
또한 단순확장형 소음기를 제작하여 측정결과와 비교하였다. 이때 그는 음파동의 지속시간을 증가시키기 위해 소음기의 내부형상을 변화시켜 네 가지 종류의 소음기를 설계, 제작하여 감음효과를 측정하였고 최대 감음효과를 나타내는 소음기의 형상을 제시하였다.
이와 동시에 소음측정에 영향을 주는 풍속과 기온 그리고 습도를 측정하였다. 이때 바람에 의한 오차를 최소화하기 위해 소음계의 마이크로폰(microphone)에 방풍망(anti-wind screen)을 설치한 후 소음을 측정하였다.
먼저 사격음을 측정하기 전에 암소음을 측정한 후 대상소음인 사격음을 측정하였다. 이와 동시에 소음측정에 영향을 주는 풍속과 기온 그리고 습도를 측정하였다. 이때 바람에 의한 오차를 최소화하기 위해 소음계의 마이크로폰(microphone)에 방풍망(anti-wind screen)을 설치한 후 소음을 측정하였다.
은 K7 소음기관단총(이하 K7)의 사격음 계측기법에 관한 연구를 하였다. 특히, 총으로부터 1에서 8m 떨어진 곳에서 중심주파수대역별로 소음을 측정한 음압 레벨을 제시하는 등 소음총의 성능을 평가할 수 있는 계측 방법을 제시하였다. 그러나 이들 자료를 야전에서 적용하기에는 미흡하였다.
한편 소음계의 정확한 측정위치를 선정하기 위해서 측량기를 사용했으며 실험 전에 각 장비에 대한 신뢰성을 보장하기 위하여 보정장비를 사용하여 보정하였다. 이때 실험에 사용한 소음계는 KSC-1502규격에 적합한 소음계(SC-15C, CESVA사)를 사용하였으며, 이 계측기의 측정범위는 26.

이론/모형

소음 측정에 관한 모든 실험 방법은 환경부에서 적용하고 있는 소음진동규제법 제7조의 규정을 준용하여 측정하였다.
이때 실험에 사용한 소음계는 KSC-1502규격에 적합한 소음계(SC-15C, CESVA사)를 사용하였으며, 이 계측기의 측정범위는 26.5dB～137dB이고, 측정오차는 ±1.0dB이다[10].

성능/효과

오병완 등^[1]은 M16소총 사격 시에 소총 주위에서의 사격음을 측정하여 수음자의 청력에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 사격음에 노출된 사람은 일시적으로 청력이 감소하거나 상실하는 것으로 분석되었다. 하지만 음원으로부터 거리와 방향의 변화에 따른 소음 특성 변화에 대한 자료를 제시하지 못했다.
둘째, K2소총을 개방 공간에서 사격했을 경우에 비해 튜브 속에서 최대 15.4dB(θ=90°), 최소 2.7dB(θ=180°), 평균 8.2dB(θ=0°～360°) 사격음이 감소하였다.
2dB(θ=0°～360°) 감소하였다. 따라서 총구에서 발생한 추진가스의 팽창파와 탄자에 의한 충격파로 발생한 소음은 대형 튜브에 의해 사격음이 크게 감소함을 알 수 있다. 그러나 총구 반대방향(θ=180°)에서의 사격음은 거의 같다.
셋째, K2소총의 사격음은 튜브 입구로부터 삽입 깊이가 증가함에 따라 선형적으로 감소하며, 상관식은 식 (5), (6)과 같다.
첫째, K2소총의 사격음은 점사 시 단발 사격 보다 최대 약 4dB 그리고 평균 2.8dB 더 크다. 즉 사격 방법에 따른 사격음의 차가 매우 작다.

후속연구

끝으로 본 연구에서 제시한 소음특성데이터는 저격술 및 저격탐지장치의 개발에 필요한 기초자료로 활용될 수 있을 것이다.
그림에서 K2소총의 사격음은 IDP가 증가할 수 록 단발 및 점사사격 모두 거의 선형적으로 감소하며, 이때 상관식은 각각 식 (5)와 식 (6)과 같다. 단, 이들 상관식은 본 연구에서 제시한 실험조건 하에서만 제한적으로 적용할 수 있다.
한편 K2소총의 사격음의 감소율은 IDP가 증가함에 따라서 단발사격 시에 점사인 경우 보다 약간 더 크다. 이와 같은 데이터는 소음차폐장치 설계 시 중요한 기초 데이터로 사용될 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	경험이 적은 사수들의 사격 시 명중률이 낮아지는 까닭은 무엇인가?	그 예로써 경험이 적은 사수들은 대부분이 사격하기 전에 소음을 예상하고 사격 시에 눈을 감거나 몸이 경직되기 때문에 명중률이 낮아진다. 뿐만 아니라 장시간 동안 사격할 경우에는 일시적으로 청각을 상실하거나 판단력이 저하된다.
	장시간동안 사격할 경우 사격음으로 인한 능력저하는 어떤 것이 있는가?	그 예로써 경험이 적은 사수들은 대부분이 사격하기 전에 소음을 예상하고 사격 시에 눈을 감거나 몸이 경직되기 때문에 명중률이 낮아진다. 뿐만 아니라 장시간 동안 사격할 경우에는 일시적으로 청각을 상실하거나 판단력이 저하된다. 그리고 다수의 인원이 동시에 사격할 경우에는 사격속도와 사격위치 등에 따라 사람이 감지하는 사격음의 크기는 매우 다르다.
	사격음에 노출된 사람은 어떤 영향을 받는가?	오병완 등[1]은 M16소총 사격 시에 소총 주위에서의 사격음을 측정하여 수음자의 청력에 미치는 영향을 조사하였다. 그 결과 사격음에 노출된 사람은 일시적으로 청력이 감소하거나 상실하는 것으로 분석되었다. 하지만 음원으로부터 거리와 방향의 변화에 따른 소음 특성 변화에 대한 자료를 제시하지 못했다.

참고문헌 (15)

오병완 외 3인, "M16소총 사격음의 음향학적 특성 분석 및 청력 감소 방지책", 화랑대연구소 연구보고서, 1992. 3.
김종옥, "K2소총용 소음기의 설계 제작 및 감음 효과에 관한 실험적 연구", 군사과학대학원 석사학위 논문, 1999. 1.
석광원 외 4인, 소음기관단총의 충격소음 계측기법에 관한 연구, 한국군사과학기술학회 추계학술대회논문집 제II권, pp. 505-508, 2000. 10.
이진호, "K7소음총의 폭발음 특성에 대한 기초연구", 한국군사과학기술학회 종합학술대회논문집 제II권, pp. 839-843., 2003. 10.
K7기술교범 K9(1)-1005-302-12/P.
이진호, "K7소음총의 사격음 특성에 대한 실험적 연구", 한국군사과학기술학회 논문집 제7권 제4호, pp. 36-43, 2004. 12.
Harold W. Loard. etc, "Noise Control for Engineers", McGraw-Hill Book Company, pp. 23-27., 1980.
조기호, "소음의 주관적 인식과제에 관한 고찰", 한국소음진동공학회지 제5권 제4호, pp. 473-481, 1995.

원문보기 상세보기
Dumond, J., etc, "A Determination of the Wave Forms and Law of Propagation and Dissipation of Ballistic Shock Waves", JASA, Vol. 18, No. 1, July 1946.
김용채 외 3인, "소음계 교정 자동화 시스템 개발 및 성능평가", 한국소음진동공학회지 제8권 제5호, pp. 879-886, 1998.

원문보기 상세보기
홍진석, "구조물에서 방사되는 소음을 저감하기 위한 능동구조 음향제어", 대한기계학회논문집 A권, 제25권 제9호, pp. 1410-1415, 2001.
소음？진동규제법시행규칙 제6조, 2009.
www.guns.connect.fi
www.dreammetals.com
이진호, "대형 튜브를 통과하는 초음속 탄자의 폭발소음에 관한 연구", 한국군사과학기술학회 학술대회논문집, pp. 564-569, 2007. 8.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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