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[기고]

개인용 방탄물자와 신뢰성 확보 노력

시험평가1팀 조성환 연구원, 시험평가3팀 전병욱 연구원

일반적으로 갖는 생각 중 하나가 ‘방탄’은 전쟁 및 대테러와 같은 군·경찰 등 특수한 범위에 국한된다는 것이다. 그러나 최근 미국에서는 교내 총기 난사에 대응하기 위해 학생들이 방탄 가방을 구매하고 교실에 방탄 문을 설치하는가 하면, 일본에서는 불법무기 총격으로 정치인사가 사망하는 안타까운 사건이 발생하였다. 이렇듯 탄의 위협은 우리의 평범한 일상을 침범하고 있으며, 이에 따라 방탄에 관한 관심 또한 증가하고 있다. 본 글에서는 대표적인 개인용 방탄물자의 종류와 시험 방법을 소개한다.

판금갑옷과 방패 등은 고대부터 중세까지의 주요 공격무기인 도(刀), 궁(弓,) 창(槍)에 대응하기 위해 개발된 후, 무수한 발전을 거쳐 방탄조끼, 헬멧, 방탄판(plate) 등으로 다변화되었다. 또한 아라미드, 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 세라믹 등의 소재를 활용하는 등 사용 소재에도 많은 변화가 있었다.

그림 1. 개인용 방탄물자 주요 품목

[그림 1]의 각 품목은 ’방탄‘이라는 점에서 사용 목적이 동일하지만 방호수준은 서로 다르다. 방탄조끼와 방탄판은 탄을 막는다는 점에서 같지만 방탄조끼는 권총탄 및 파편을, 방탄판은 소총탄을 방호한다. 만약 소총탄을 막고자 방탄조끼의 방호수준을 높인다면 조끼의 무게가 증가하여 착용자의 기동성이 떨어지고 이는 곧 전투력 저하로 직결될 수 있다. 그러므로 착용자는 환경과 임무 등의 조건을 고려하여 적절한 방호수준을 가진 품목을 선택하는 것이 중요하다.

방탄물자의 방호성능 평가

그렇다면 방탄물자는 방호수준이 얼마나 되며, 성능은 어떻게 알 수 있을까?

방호성능을 평가하는 방법은 3가지로 나눌 수 있다. 첫 번째, 관통여부(BL:Ballistic Limit)를 확인하는 방법으로 방탄물자에 사격 후 관통이 됐는지를 확인하는 방법이다. 두 번째, 후면변형을 측정하는 방법이다. 인체 상반신을 모사한 찰흙 덩어리에 방탄물자를 장착하여 사격하고 생긴 찰흙의 구덩이 깊이를 측정하는 방법이다. 세 번째, V50 산출 방법이다. 방탄물자에 사격 후 관통 또는 미관통 시 탄속을 조합해 관통발생 가능성이 50%가 되는 탄속 지점을 찾는 방법이다.

사람이 착용하는 방탄물자에는 일반적으로 두 번째 방법(후면변형 측정)을 이용하여 방호성능을 평가한다. 이는 방탄물자가 탄으로부터 착용자를 보호하는 것에 더해 착용자가 받을 충격량까지 제한하기 위함이다. 착용상태에서 충격량이 일정수준 이상으로 커지면 피격과 마찬가지로 장기파열 등으로 인한 사망에 이를 수 있다.

개인용 방탄물자에 대한 방탄시험은 인체를 모사한 유성점토(oil clay)에 방탄물자를 두르고 사격을 한 후 유성점토에 생긴 탄착흔의 깊이가 얼마나 되는지를 측정하는 방식을 사용한다.

그림 2. 상반신 모사 유성점토
그림 3. 유성점토에 거치된 방탄조끼
그림 4. 사격 후 유성점토 상 생긴 탄착흔
그림 5. 탄착흔 깊이 측정
그림 6. 머리를 모사한 유성점토(방탄헬멧 시험용)
그림 7. 방탄헬멧 탄착흔 깊이 측정

방탄물자의 신뢰성 확보 현황

개인용 방탄물자는 생존과 직결되기 때문에 위와 같은 시험이 유효성이 검증된 표준에 따라 정확하게 수행되어야 한다. 하지만 ▲적합한 장비의 사용, ▲숙련된 시험자, ▲시험 유효성을 지속하는 시스템 등 세 가지 요소 중 한 가지라도 부재하면 시험소(또는 시험자) 간 시험방법의 차이가 발생할 여지가 있어 시험결과의 신뢰성이 낮아진다. 또한, 외국 표준을 참조하는 경우에도 시험방법의 차이가 발생할 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 국방기술품질원 방탄시험장(강원도 인제)은 2017년도부터 방탄시험 표준 4개에 대한 KOLAS 공인시험기관 인정을 획득하여 ISO, ILAC, APAC 등과 같은 국제기준에 부합한 공인시험기관 시스템을 구축하였으며, 정기적인 검사를 통하여 유효성을 지속하고 있다. 이를 근거로 현재 방탄시험을 수행하며 군의 방탄물자 품질보증 시험 및 방위산업 수출을 지원하고 있다.

인정기관 국방기술품질원 국방종합시험센터 인정번호 KT.1018
사업장 소재지 강원도 인제군 서화면 천도로58 국방기술품질원 국방종합시험센터
제품 및 물질 규격코드 규격명
방탄소재 MIL-STD-662F V50 BALLISTIC TEST FOR ARMOR
방탄복 삽입 방탄판 NIJ Standard 0101.06:2008 Ballistic Resistance of Body Armor
방탄헬멧 NIJ Standard 0106.01:1981 Ballistic Helmets
방탄소재 NIJ Standard 0108.01:1985 Ballistic Resistance Protective Materials

표 1. 국방기술품질원 방탄시험 KOLAS 인정현황

또한, 방탄시험 방법 관련 단체표준 4건을 신규 제정하여 국내 방탄시험소 간 시험 재현성 오차를 최소화하고, 방위산업의 진입장벽을 낮춰 제품 생산자들의 생산성과 소비자 편의성을 높이는 등 공공의 이익을 증가하는데도 기여하고 있다.

순번 표준번호 표준명 제정일
1 SPS-K DTAQ 0100-7448 방탄복에 대한 탄도 저항 시험방법-제1부:후면변형 측정 22.05.09.
2 SPS-K DTAQ 0101-7446 방탄복에 대한 탄도 저항 시험방법-제2부:V50측정 22.05.09.
3 SPS-K DTAQ 0102-7568 삽입용 방탄판에 대한 탄도 저항 시험 방법 23.06.23.
4 SPS-K DTAQ 0300-7569 방탄헬멧에 대한 탄도 저항 시험방법-제1부:V50측정 23.06.23.

표 2. 방탄시험 관련 단체표준 제정 현황

방탄의 목적은 포탄 파편, 권총·소총 탄환 등 살상 위협으로부터의 생존성 강화이다. 이를 위해 방탄복, 헬멧 등과 같은 개인용 방탄물자의 성능이 제대로 발휘될 수 있도록 신뢰성 있는 방탄시험이 개발부터 운용단계까지 수행되어야 한다. 이를 위하여 국방기술품질원(국방종합시험센터)은 관련 연구와 학술활동을 적극 수행하여 시험수준과 범위를 확대하고자 노력하고 있다. 또한, 개인용 방탄물자 외에도 전차·자주포와 같은 지상전력, 항공용·함정용에 장착되는 방탄소재들에 대해서도 방탄시험을 수행하여 우리 군의 전투력 향상에도 기여하고자 한다.