[논문]155mm 화포의 소음기 설계 및 시험평가에 관한 연구

여철모; 박성호; 이해석; 김영섭; 정한식; 정효민

doi:10.9726/kspse.2014.18.5.144

[국내논문] 155mm 화포의 소음기 설계 및 시험평가에 관한 연구
A Study on the Design and Testing of 155mm Howitzer Silencer 원문보기

한국동력기계공학회지 = Journal of the korean society for power system engineering, v.18 no.5, 2014년, pp.144 - 149

여철모 (현대위아 주식회사) , 박성호 (국방과학연구소 종합시험본부) , 이해석 (국방과학연구소 종합시험본부) , 김영섭 (현대위아 주식회사) , 정한식 (경상대학교 에너지기계공학과) , 정효민 (경상대학교 에너지기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The silencer of 155mm caliber howitzer is developed to reduce its firing loud noise. This kind of research of a large gun was seldom because its big firing noise does not make significant effect even if to use silencer. Nowadays, military facilities became closely located civilian residential area. The noise would be regarded environmental pollution. So the noise reducing research becomes reconsidered. The previous silencer researches were only dealt with small guns as pistols and rifles moreover their theories was not properly analyzed for a large caliber silencer. The reason was previous researches of a large caliber silencer as 155mm howitzer were limited because their data based on simulation results without actual test by using computational fluid dynamics. In this study, the entire processes of silencer of 155mm caliber howitzer which were design, manufacturing, actual firing test, and analysis of its theories, were performed and showed. In particular, the actual noise of with silencer and without was measured and the results were compared to analyze the effect of silencer.

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AI 본문요약
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문제 정의

본 연구는 화포사격시험장 주변에 발생되는 소음공해를 줄이기 위한 방안으로 시작된 연구과제이며, 약 2년에 걸쳐 진행된 연구였다.
과제 특성상 음압감소량 목표치는 선정할 수 없었으며, 국내 여건에서 대구경 소음기의 설계, 제작, 시험 및 결과분석을 통한 대구경 화포의 소음감소 가능성 여부를 판단하기 위한 연구과제였다.

제안 방법

약 2년 동안 수행한 본 연구는 155mm 화포용 소음기의 제작과정에서부터 사격시험수행, 그리고 결과분석까지 전과정을 총망라하여 기술하였다.⁴⁾
Fig. 2에서와 같이 실 제작시 16mm 두께의 용접구조용강을 롤 밴딩하였으며, 접합부는 용접하는 방식으로 제작을 하였다.
이와 같은 사유로 강성과 내구성을 가짐과 동시에 흡음역할을 할 수 있는 재료를 필요하게 되었으며, 결과적으로 두꺼운 철재 메쉬(Mesh)를 밴딩하여 겹치는 방식으로 제작한 철재메쉬 구조물을 소음기 내부에 견고하게 부착되도록 볼트로 체결하였다.
대안으로서 얇은 철판으로 거푸집을 제작하여 소음기 외부에 용접하여 부착하였으며, 그 속에 난연성 우레탄폼을 주입하는 방식으로 외부흡음재를 적용하였다.
제작된 소음기의 소음효율 시험을 위해 총 2회의 사격시험을 수행하였다. 첫 번째 수행한 사격시험은 사격압력에 대한 소음기의 강성확인을 위한 사격시험이었으며, 별도의 음압측정을 하지 않았다.
제작된 소음기의 소음효율 시험을 위해 총 2회의 사격시험을 수행하였다. 첫 번째 수행한 사격시험은 사격압력에 대한 소음기의 강성확인을 위한 사격시험이었으며, 별도의 음압측정을 하지 않았다. 사격시험 후 주요부위 치수검사와 전반적인 육안검사결과 강성에 대한 문제는 없는 것으로 판단하였다.
2차 사격시험시 최대소음이 발생하는 7호장약을 사용하여 사격시험을 수행하였다. 7호장약은 155mm 곡사포 사격시 최대 발사압력을 일으키는 장약(화약)의 양을 의미한다.
본 연구에서는 사격위치에서 200 m 이상 이격된 거리의 소음감소량에 관심을 가지고 접근하였다. 따라서 본 연구에서 의미있게 봐야 할 측정결과 값은 약 200m와 400m 이격된 위치에서 측정된 값이다.

대상 데이터

무게 감소를 위해 일반 상용철(Steel)보다 우수한 물성치를 가진 용접구조용강을 주요 소재로 적용하였다. Table 1은 일반적인 상용철과 소음기 제작시 적용한 용접구조용강의 항복강도를 비료한 값이다.
시험대상은 155mm 곡사포를 선정하여, 소음기를 설계/제작, 시험/분석 단계를 거쳐 연구를 진행하였다. 결론을 요약하면 다음과 같다.
4. 사격시험장의 가용한 공간범위를 감안 음압 설치위치와 거리를 선정하였으며, 최대사격압력인 장약7호 사격을 통하여 데이터를 확보하였다.

성능/효과

상대적으로 강성이 우수한 소재임에도 불구하고 3D Modeling에 의한 설계결과, 소음기의 자체 무게만 약 8 ton이 되었다.
첫 번째 수행한 사격시험은 사격압력에 대한 소음기의 강성확인을 위한 사격시험이었으며, 별도의 음압측정을 하지 않았다. 사격시험 후 주요부위 치수검사와 전반적인 육안검사결과 강성에 대한 문제는 없는 것으로 판단하였다.
본 연구에서는 사격위치에서 200 m 이상 이격된 거리의 소음감소량에 관심을 가지고 접근하였다. 따라서 본 연구에서 의미있게 봐야 할 측정결과 값은 약 200m와 400m 이격된 위치에서 측정된 값이다. 해당되는 위치는 TCC와 3발사장이다.
Table 4는 TCC에서 측정된 음압값으로서 소음기 장착전과 장착후의 결과를 정리한 것이다. 소음기 장착 전 음압측정값은 140.9 dB 이었으며, 소음기를 적용한 상태의 음압측정값은 129.9 dB 이었다.
3. 거대한 구조물의 무게를 최소화시키기 위해 일반 상용철보다 우수한 용접용구조강을 사용 밴딩, 용접하는 방식으로 제작기술을 확보하였다.
5. 시험결과 소음기 적용 전 발생음압은 140.9 dB 이었으며, 소음기를 적용한 상태의 음압측정값은 129.9 dB 이었다. 11 dB의 음압감소효과를 확인하였으며 감소율로 환산하면 7.
9 dB 이었다. 11 dB의 음압감소효과를 확인하였으며 감소율로 환산하면 7.85% 수준이다.

후속연구

155mm 화포용 소음기는 구경(口徑) 155mm급 화포의 사격시 발생되는 소음을 줄이기 위한 장치이다. 독일을 비롯한 해외 몇몇 나라에서 일부 개발에 성공하여 상용화 단계에 이르렀지만 국내에서는 본 연구개발이 실 제작을 바탕으로 한 최초의 연구개발이라 할 수 있다.^1,2) 과거 국내 선(先) 연구개발자들에 의해 CFD를 활용한 해석수준의 연구개발이 수행되었었다.
본 연구는 국내 최초로 대구경 화포용 소음기를 설계/제작 및 실 사격시험에 의한 소음기 연구를 수행하였다는 성과와 향후 진행 될 대구경 소음기의 실용화 연구에 초석이 될 수 있다고 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	155mm 화포용 소음기란 무엇인가?	155mm 화포용 소음기는 구경(口徑) 155mm급 화포의 사격시 발생되는 소음을 줄이기 위한 장치이다. 독일을 비롯한 해외 몇몇 나라에서 일부 개발에 성공하여 상용화 단계에 이르렀지만 국내에서는 본 연구개발이 실 제작을 바탕으로 한 최초의 연구개발이라 할 수 있다.
	과거 국내연구개발자들에 의해 CFD를 활용한 연구개발이 제대로 이뤄지지 않은 이유는 무엇인가?	1,2) 과거 국내 선(先) 연구개발자들에 의해 CFD를 활용한 해석수준의 연구개발이 수행되었었다. 하지만, 실제 제작과 사격시험을 병행한 연구개발은 제작비용과 운용의 어려움으로 인하여 수행할 수 없었던 것이다.2,3)
	대구경 화포용 소음기를 사용한 음압감소효과는 어느정도인가?	5. 시험결과 소음기 적용 전 발생음압은 140.9 dB 이었으며, 소음기를 적용한 상태의 음압측정값은 129.9 dB 이었다. 11 dB의 음압감소효과를 확인하였으며 감소율로 환산하면 7.85% 수준이다.

참고문헌 (5)

G. Klingenberg and J. M. Heimerl, 2004, "Gun Muzzle Blast and Flash", Progress in Astronautics and Aeronautics.
D. L. Cler, N. Chevaugen, M. S. Shepherty J. E. Flaherty and J. Remacle, 2003, "Computational Fluid Dynamics Application To Gun Muzzle Blast- A validation Case Study", Technical Report ARCCB- TR-03011, Jean- Francois Remacle.
H. Rehman, S. H. Hwang, B. Fajar, H. S. Chung and H. M. Jeong, 2011, "Analysis and attenuation of impulsive sound pressure in large caliber weapon during muzzle blast", Journal of Mechanical Science and Technology, Vol. 25, No. 10, pp. 2601-2606.

원문보기 상세보기
Y. H. Yu, 2007, "A Study on the Development of a Resonator to Reduce the Ship Engine Room Noise", Journal of The Korean Society for Power System Engineering, Vol. 11, No. 4, pp. 72-77.
G. J. Hokenson, 1998, "Evaluation of an Add-on Muzzle Exhaust Flow Manipulator for Noise Suppression on Large Caliber Guns", DA196-601.

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