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문제 정의
- 06의 P-BFS(Perforation and Backface Signature Test : 후면변형 측정)이다. 국내/외에서 시험되고 있는 방탄소재의 대부분은 V50을 측정하게 되어 있기 때문에 본 연구에서는 이를 중심으로 살펴보고자 한다. V50은 방탄소재가 특정 탄자에 의해 관통될 확률이 50%가 되는 속도를 의미하는 것으로 쉽고 단순하게 계산할 수 있다는 장점을 가진다.
- 지금까지 V50을 산출하기 위해 다양한 변수와 방법론을 사용한 연구가 진행되어 왔지만 관련 연구들은 극소수였다. 그리하여 본 연구에서는 통계적 방법론을 적용하여 시험실무자가 쉽게 V50을 산출할 수 있는 방법을 제시하였다.
- 즉, 실제 수행한 속도와 관통여부 데이터를 토대로 도출된 수식에 탄속을 대입할 경우 확률 값으로 결과가 도출되기 때문에 확률이 50%가 되도록 탄속 값을 역추적하면 정확한 V50을 산출할 수 있다는 가정을 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 탄속을 독립변수로 하고 이로 인한 관통 발생여부를 종속변수로 하여 V50 값을 예측하는데 로지스틱 회귀분석을 사용하고자 한다.
- 국방기술품질원은 정부에서 운영하고 있는 방탄성능 시험기관으로 2015년부터 시험을 수행하고 있다. 본 연구는 몇 년간 실제 시험운영 과정에서 발생하는 문제점을 해결하기 위한 것에서 시작되었다. 국방기술품질원에 의뢰된 방탄성능 시험 중 가장 많이 의뢰되는 시험측정 항목은 MIL-STD-662F 규격의 V50 산출과 NIJ Standard-0101.
- 본 연구는 방탄성능 시험을 수행하는 과정에서 V50 산출이 불가능한 경우 이를 해결할 수 있는 방안에 대해 모색해보았다. 지금까지 V50을 산출하기 위해 다양한 변수와 방법론을 사용한 연구가 진행되어 왔지만 관련 연구들은 극소수였다.
- 본 연구에서는 ‘MIL-STD-662F’ 방탄 시험 규격에 의거하여 V50을 산출하는데 있어서 로지스틱 회귀분석 기법을 사용한 개선방법을 제안하고자 한다.
- 본 연구의 시사점 및 의의는 방탄성능시험을 수행하는 과정에서 발생하는 문제점을 통계적인 모형을 사용하여 사용이 용이하고 신뢰성 있는 방법론을 개발하였다는 점으로 본 연구 결과를 토대로 국내 방탄성능 시험에서 안정적으로 결과 값을 산출할 수 있도록 하는데 도움이 되고자 한다. 하지만 이러한 시사점에도 불구하고 향후 연구에서 보완해야할 한계점을 가지고 있다.
- 을 산출하는데 있어서 로지스틱 회귀분석 기법을 사용한 개선방법을 제안하고자 한다. 앞 장에서 살펴보았듯 V50은 완전관통과 부분관통이 균일하지 않게 발생할 경우와 속도의 최대/최소 범위가 규격에서 정한 기준치를 초과할 경우 산출이 불가능하다는 단점을 가지고 있기 때문에 본 연구에서는 방탄성능시험을 운영함에 있어서 V50을 산출할 수 없는 문제가 발생할 경우 이를 해결할 수 있는 대안으로 로지스틱 회귀분석을 사용한 V50 산출방법을 제시하고자 한다.
- 이러한 경우를 대비하여 적정 산출방안을 적용할 필요가 있지만 아직까지는 이에 대한 연구가 부족한 실정이다. 이에 본 연구에서는 실제 방탄성능시험을 운영함에 있어서 V50 산출이 불가능한 문제가 발생할 경우 이를 해결할 수 있는 방안으로 로지스틱 회귀모형을 사용한 V50 산출 대안에 대해 연구하고자 한다.
가설 설정
- 또한 추진제의 조절 비율 또한 실제 조절된 탄속 결과에 의거하여 가감 비율을 2%와 5%로 산정하였다. 또한 1회당 최대 사격할 수 있는 발수는 10발로 가정했으며, 관통의 역전현상이 발생할 확률은 10%로 정하였다. 시뮬레이션에서 각 회 차의 탄속은 MIL-STD-662F 규격에서 정하는 충돌속도라 가정하고 V50 값을 산출한다.
- 측정방법을 시뮬레이션을 통해 비교분석하고자 총 6개의 시나리오를 구성했으며, 각각의 시나리오는 시료가 갖는 균질성과 탄속 변동률의 차이로 구분된다. 시료의 균질성을 시나리오로 선정한 이유는 실제 발생하는 시료의 균질성 오류로 인한 V50 산출 불가 상황을 가정한 것이며, 탄속의 변동률은 실제 사격 후 발생하는 변동률을 토대로 비율을 추정한 것이다. 각 탄속 변동률의 표준편차를 2%(약 15 m/s)와 5%(약 30 m/s)로 정한 이유는 실제 산출된 데이터를 토대로 편차를 살펴본 결과가 최소 14.
- 또한 1회당 최대 사격할 수 있는 발수는 10발로 가정했으며, 관통의 역전현상이 발생할 확률은 10%로 정하였다. 시뮬레이션에서 각 회 차의 탄속은 MIL-STD-662F 규격에서 정하는 충돌속도라 가정하고 V50 값을 산출한다.
- 산출자료는 국방기술품질원 신뢰성시험센터 다릿골시험장에서 수행된 '17년 2월 ~ 18년 7월 간 시험에서 발생된 실제 데이터를 토대로 하고 있다. 실 데이터는 000건의 Cal.22 모의파편탄을 사용한 V50 시험 결과이며, 본 연구를 위해 평균적인 시험결과를 적용하여 V50이 700 m/s인 시료를 가정했다. 또한 추진제의 조절 비율 또한 실제 조절된 탄속 결과에 의거하여 가감 비율을 2%와 5%로 산정하였다.
- 여기에 독립변수로 탄속을 사용하면 탄속에 따른 관통여부에 대한 관통여부를 예측할 수 있다. 즉, 실제 수행한 속도와 관통여부 데이터를 토대로 도출된 수식에 탄속을 대입할 경우 확률 값으로 결과가 도출되기 때문에 확률이 50%가 되도록 탄속 값을 역추적하면 정확한 V50을 산출할 수 있다는 가정을 할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 탄속을 독립변수로 하고 이로 인한 관통 발생여부를 종속변수로 하여 V50 값을 예측하는데 로지스틱 회귀분석을 사용하고자 한다.
- 이러한 특징으로 인해 실제 환경을 반영하기 위한 몇 가지 고려사항이 도출될 수 있으며, 본 연구에서 사용되는 시뮬레이션에 대한 가정은 다음과 같다. 첫째, 해당 탄에 의한 해당 시료의 V50 값은 700 m/s이다. 둘째, 각 사격 후 탄속 700 m/s 이상에서는 완전관통, 이하에서는 부분관통이 발생하는데 이 과정에서 10%의 확률로 반대의 현상이 발생한다(돌연변이).
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