[논문]유리 파손형상의 법과학적 해석

송재용; 사승훈; 남정우; 김동환; 최영우; 김진표; 고재모; 박남규

doi:10.14346/jkosos.2012.27.3.028

유리 파손형상의 법과학적 해석
Forensic Scientific Analysis for Glass Breakdown Patterns 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.27 no.3, 2012년, pp.28 - 35

송재용 (국립과학수사연구원) , 사승훈 (국립과학수사연구원) , 남정우 (국립과학수사연구원) , 김동환 (국립과학수사연구원) , 최영우 (국립과학수사연구원) , 김진표 (국립과학수사연구원) , 고재모 (국립과학수사연구원) , 박남규 (국립과학수사연구원)

Abstract ▼ AI-Helper

We investigated the breakdown patterns of silica glass under the various impacts by forensic scientific analysis. The impacts were chosen by thermal and projectiles impact stress. Thermal impacts under the fire were constructed by changing the position of the flame with gas torches. Physical impacts were constructed with the projectiles of slingshots and rifles by changing the size of the projectiles at the surfaces and the initial distance. Also we identified incident angles of the projectiles by analysis of the punching portion at the glass surface. Under the thermal impacts, the breakdown patterns were various by changing the position of the flame. Especially, the configuration of breakdown patterns had radial shape with the position of the flame at the center of the glass sheet. Under the physical impacts by the projectiles, the breakdown patterns had always radial shape.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구에서는 유리 파손의 정확한 원인 분석을 위하여 화염 및 총기류를 포함한 발사체 충격에 의한 파손형태에 대한 실험적 연구를 수행하였으며, 본 연구에서 얻어진 결과는 유리 파손 사고 발생 시, 정확한 파손원인 규명의 기초 자료로 활용 가능할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 열적 스트레스 및 발사체에 의해 나타나는 유리 파손형상에 관하여 실험적 검토를 수행하였다.

제안 방법

가스 토치를 이용하여 열적 스트레스를 인가하였을 때 화염의 위치에 따라 상이한 파손형상을 나타내었다. Fig.
두 번째로 온도에 따른 파손형상을 확인하기 위하여 자체 제작한 전기로(최고온도 1,700℃)를 이용 하여 주변 온도를 일정하게 유지한 상태에서 시간에 따른 유리의 열변형, 용융 및 파손 형상을 관찰하였다. 발사체에 의한 파손형상을 재현하기 위하여 K-2 소총, 공기총, 사제총 및 슬링에 의한 파손 실험을 수행하였으며, 특히, 최근 유리 파손의 주요 발사체로 인식되고 있으며, 총기를 사용할 때와 유사한 파손형상을 나타내는 슬링을 이용하였다.
본 연구에서는 주거시설 및 사무실 환경에 가장 널리 사용되는 판유리 중, 두께 5 mm의 유리를 사용하여 열적 스트레스에 의한 파손 및 발사체에 의한 파손현상에 대한 재현 실험을 수행하였다. 먼저, 열적 스트레스에 의한 파손을 재현하기위하여 Fig. 1과 같이 가스 토치(KT-2405 1080 g/h, 13,000 kcal, Kovea)를 사용하였으며, 화재상황을 고려하여 화염의 위치를 가장자리와 중앙에 각각 위치시킬 때의 파손형상을 관찰하였다. 가스 토치의 토출구에서 실험대상 유리까지의 거리는 10 cm이며, 화염 길이를 고려할 때 화염은 유리 표면에 직접 닿는 조건이다.
두 번째로 온도에 따른 파손형상을 확인하기 위하여 자체 제작한 전기로(최고온도 1,700℃)를 이용 하여 주변 온도를 일정하게 유지한 상태에서 시간에 따른 유리의 열변형, 용융 및 파손 형상을 관찰하였다. 발사체에 의한 파손형상을 재현하기 위하여 K-2 소총, 공기총, 사제총 및 슬링에 의한 파손 실험을 수행하였으며, 특히, 최근 유리 파손의 주요 발사체로 인식되고 있으며, 총기를 사용할 때와 유사한 파손형상을 나타내는 슬링을 이용하였다. 슬링을 이용한 실험에서는 Table 2와 같이 발사체의 크기, 거리 및 입사각을 구분하여 충격하였을 때 발생하는 유리 파손형상을 분석하였다.
본 연구에서는 주거시설 및 사무실 환경에 가장 널리 사용되는 판유리 중, 두께 5 mm의 유리를 사용하여 열적 스트레스에 의한 파손 및 발사체에 의한 파손현상에 대한 재현 실험을 수행하였다. 먼저, 열적 스트레스에 의한 파손을 재현하기위하여 Fig.
발사체에 의한 파손형상을 재현하기 위하여 K-2 소총, 공기총, 사제총 및 슬링에 의한 파손 실험을 수행하였으며, 특히, 최근 유리 파손의 주요 발사체로 인식되고 있으며, 총기를 사용할 때와 유사한 파손형상을 나타내는 슬링을 이용하였다. 슬링을 이용한 실험에서는 Table 2와 같이 발사체의 크기, 거리 및 입사각을 구분하여 충격하였을 때 발생하는 유리 파손형상을 분석하였다. 실험에 사용된 강구 중, 10 mm 강구를 이용하여 측면에서 충격시키는 경우, 심한 파손으로 인하여 파손형상에 대한 분석이 불가하였기 때문에 10 mm 강구에 대해서는 입사각을 고려하지 않고, 정면에 대한 실험만을 수행하였다.
슬링을 이용한 실험에서는 Table 2와 같이 발사체의 크기, 거리 및 입사각을 구분하여 충격하였을 때 발생하는 유리 파손형상을 분석하였다. 실험에 사용된 강구 중, 10 mm 강구를 이용하여 측면에서 충격시키는 경우, 심한 파손으로 인하여 파손형상에 대한 분석이 불가하였기 때문에 10 mm 강구에 대해서는 입사각을 고려하지 않고, 정면에 대한 실험만을 수행하였다. 슬링에 사용한 발사체는 주로 공업용 베어링으로 Fig.
천공부위의 가장자리에는 유리 파쇄분말이 형성되는데 정면엣 발사체가 충격되는 경우, 유리파쇄 분말은 가장자리에 골고루 분포되는 특징을 나타내었다. 측면에서 발사체가 충격되는 경우, 입사되는 부위와 반대 방향으로 유리 파쇄 분말이 치우쳐 형성되는 특징을 나타내는데 이러한 특징 분석을 통해 개략적인 발사체의 방향에 대한 확인이 가능하였다.

성능/효과

슬링 및 총기류에 의한 유리 파손형상에 대한 실험결과에서는 발사 거리와 무관하게 6 mm 직경의 강구를 발사체로 하는 경우, 천공 부위의 크기가 발사체의 직경과 거의 유사한 약 6 mm의 크기로 나타났으며, 8 mm 및 10 mm의 강구를 적용하는 경우에도 동일한 결과를 나타내었다. 따라서 발사체에 의한 유리 파손형상은 관통 여부에 따라 다소 상이할 수는 있으나, 대체적으로 발사체의 입사거리에 비해 발사체의 크기에 의존하여 천공의 크기 및 방사상의 형태가 달라지는 것을 확인하였다.
발사체에 의한 파손에서 총기에 의한 것은 천공 부분에서 납 또는 구리성분이 검출되는 특징을 가지며, 탄두의 직경과 천공의 직경이 비슷한 크기로 나타났다. 또한 슬링에 의한 형상은 총기에 의한 것과 유사하나, 충격체의 크기에 비해 천공의 직경이 작게 나타나며, 대부분 관통이 이루어지지 않는 형태로 발생하였다.
슬링 및 총기류에 의한 유리 파손형상에 대한 실험결과에서는 발사 거리와 무관하게 6 mm 직경의 강구를 발사체로 하는 경우, 천공 부위의 크기가 발사체의 직경과 거의 유사한 약 6 mm의 크기로 나타났으며, 8 mm 및 10 mm의 강구를 적용하는 경우에도 동일한 결과를 나타내었다. 따라서 발사체에 의한 유리 파손형상은 관통 여부에 따라 다소 상이할 수는 있으나, 대체적으로 발사체의 입사거리에 비해 발사체의 크기에 의존하여 천공의 크기 및 방사상의 형태가 달라지는 것을 확인하였다.
한편, 온도 분포에 따른 유리의 열변형 및 파손 형상은 Table 3에 나타낸 바와 같이 온도 및 시간의 의존성을 가지며, 800℃ 이상의 온도에서 20분 이상 열적 스트레스를 인가할 때에는 파손에 앞서 고온의 영향으로 액상의 형태로 녹아내리는 것으로 확인되었다. 실험 후, 전기로 밖으로 꺼내게 되면, 다시 재결정이 이루어져 고체 상태로 복원되나, 실험 전과 비교할 때 투명도나, 광택 등이 달라지는 것을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 전체적으로 동일한 열적 스트레스가 공급되는 경우에 나타나는 것으로 실제 화재 상황에서 연소 확대되는 화염에 휩싸이는 경우에는 용융 후 재결정이 이루어지는 것으로 판단된다.
실험결과로부터, 열적 스트레스에 의해 나타나는 유리 파손형상에서 단순히 용융에 의한 천공 및 2차적인 파손이 발생되는 형태와 같이 이전의 결과와는 다른 방사상의 형태를 관찰할 수 있었으며, 끝단의 국부적인 가열에서는 수지상의 파손형상을 나타내었다.
열적 스트레스에 의한 파손에서는 가열부위에 따라 방사상 및 수지상의 파손형태를 나타내었으며, 물결무늬 등을 관찰한 결과, 방사상의 파손형태에서는 충격체에 의해 생성되는 것과 유사한 특징을 가지는 것으로 확인되었다. 따라서 방사상의 파손형상만으로 충격체에 의한 것으로 단정 짓기에는 무리가 있을 것으로 판단되며, 방사상 및 수 지상의 파손형상에 대해서도 화염에 의한 파손 가능성에 대한 조사가 이루어져야 할 것이다.

후속연구

즉, 법과학적인 측면에서 고찰할 경우, 유리의 파손형상에 나타난 다양한 정보를 체득함으로써 사건 사고의 용이한 해석 및 정확한 해석에 매우 유리한 면으로 작용할 수 있다. 따라서 각종 총기류, 다양한 공구류에 의한 파손 형상의 해석 및 물리력에 의한 파손 형상과 열적인 스트레스에 의한 파손 형상을 비교 해석할 수 있는 표준 모델을 개발한다면 유리파손에 대한 정확한 원인 조사에 있어 매우 유용한 수단으로 사용될 것으로 사료되며, 이의 판별기준을 정립하는 것은 이후, 사고조사 및 유리파손 형상 해석에 대한 질적 우수성 및 신속성을 향상시키는데 필수적이라 할 수 있다.
열적 스트레스에 의한 파손에서는 가열부위에 따라 방사상 및 수지상의 파손형태를 나타내었으며, 물결무늬 등을 관찰한 결과, 방사상의 파손형태에서는 충격체에 의해 생성되는 것과 유사한 특징을 가지는 것으로 확인되었다. 따라서 방사상의 파손형상만으로 충격체에 의한 것으로 단정 짓기에는 무리가 있을 것으로 판단되며, 방사상 및 수 지상의 파손형상에 대해서도 화염에 의한 파손 가능성에 대한 조사가 이루어져야 할 것이다.
본 연구에서 얻어진 결과는 유리 파손형상과 관련한 사고원인 해석에 기초자료로 활용 가능할 것으로 기대한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	유리가 갖고 있는 의미는?	유리는 가옥, 빌딩, 차량 등 건축 및 구조물 분야뿐만 아니라 소품 및 액세서리까지의 다양한 분야에 적용된 소재라고 할 수 있으며, 주변에 널리 사용되는 특수성으로 인하여 사건 사고 현장에서 다양한 형태의 정보를 함유한 보고라 할 수 있다1-3). 즉, 법과학적인 측면에서 고찰할 경우, 유리의 파손형상에 나타난 다양한 정보를 체득함으로써 사건 사고의 용이한 해석 및 정확한 해석에 매우 유리한 면으로 작용할 수 있다.
	슬링에 의한 파손의 특징은?	슬링에 의한 파손이 총기에 의한 것과 확연히 구분되는 점은 천공 부위에서 납 또는 구리성분이 검출되지 않는다는 점과 발사체의 직경보다 천공의 크기가 작으며, 대부부의 경우에는 유리창을 관통시키지 못하는 특징이 있다.
	금속 성분 검출 여부가 총기류에 의한 경우에는 어떤 특징이 있는가?	총기 및 슬링과 같은 발사체에 의한 경우에는 천공 부위의 검사가 필수적이며, 동 부위에서 납 또는 구리 등의 금속 성분 검출 여부에 따라 총기와 슬링의 구분이 가능하였다. 총기류에 의한 경우, 탄두의 재질에 따라 구리 및 납 성분이 검출되는 특징을 나타내었으며, 공업용 베어링과 같은 강구를 사용하는 경우, 천공 부위에서 금속성분이 검출되지 않는 특징을 나타내었다.

참고문헌 (7)

SFPE. SFPE Hand book of Fire Protection Engineering, 1990.
Kohyu Satoh, A Numerical Study of Window to Window Propagation in High-Rise Building Fires, ELSEVIER SCIENCE PUBLISHERS LTD., 1997.
A. A. Joshi & P. J. Pagni. Fire-Induced Thermal Fields in Window Glass. I- Theory. Fire Safety Journal 22, pp. 25-43, 1994.

상세보기
A. A. Joshi and P. J. Pagn. Fire-Induced Thermal Fields in Window Glass. II-Theory. Fire Safety Journal 22, pp. 45-65, 1994.

상세보기
Knigit, C.G., Swain, M.V. and Chaudhri, M.M. Impact of Small Steel Spheres on Glass Surfaces. J. Mater. Sci. 12, pp. 1573-1586, 1977.

상세보기
Tillet. J.R.A, Fracture of Glass by Spherical indenters. Proc. Roy. Soc. B69, pp. 47-54, 1956.
Persion, J., Breder, K. and Rowcliffe, D.J. Loading Rate Effects During Indentation and Impact on Glass with Small Spheres. J. Mater. Sci. 28, pp. 6484-6489, 1993.

상세보기

저자의 다른 논문 :

LOADING...

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증