22장 군사•보호 유기소재파이버공학과 길 명 섭

Contents I. 보호용 섬유제품 II. 군사용 섬유제품 1.1 방호복 2.1 방탄헬멧 1.2 소방복 2.2 군복 및 기타 1.1 방호복 2.1 방탄헬멧 1.2 소방복 2.2 군복 및 기타 1.3 재귀반사기능

1. 보호용 섬유제품 • 보호복(protective clothing): 추위, 열, 오염물질, 물, 화학약품 및 도구, 무기, 낙하물질 에 의한 피해 등으로부터 보호가 목적인 의복 보호 및 안전용으로 사용되는 섬유 ① 낮은 온도에서 초고강도를 보이는 섬유:HDPE, PP, PVA ② 높은 고온에서 초고강도를 보이는 섬유: 파라계 아라미드, PEEK ③ 높은 온도에서 안정성이 뛰어난 불연 유기섬유: 메타계 아라미드, 페놀섬유 ④ 높은 온도에서 안전성이 뛰어난 무기섬유: 규소(SiO2)섬유, 탄소섬유

방호복 ① 내열 및 충격 방지용 보호복 [Spectra] • 아라미드 섬유: 인장강도, 충격강도, 인성이 우수함 - 높은 인장강도: Kevlar, Nomex, Spectra - 내열성: Nomex • 유리섬유 • Basofil(멜라민 수지): 뛰어난 열차단 효과와 함께 녹지 않는다는 장점 보유 - 소방관, 용접공, 고온환경에서 작업하는 연구자나 작업자 등에 사용 [Spectra]

② 절단 방지용 보호복 전기톱으로 벌목하는 작업자의 절단 사고 예방 ② 절단 방지용 보호복 전기톱으로 벌목하는 작업자의 절단 사고 예방 기존 보호복은 나일론 섬유로 만든 28겹의 쿠션 백 형태의 편성물 : 보호기능은 우수하지만 너무 무겁고 부피가 커서 착용이 불편함 최근에는 Kevlar로 만든 4겹의 천으로 가볍고 부드러우며 튼튼함 : 단위 면적당 낮은 무게를 가지며 허벅지에서 발목까지 보호함 - 기타 벌목수를 위한 장갑 및 신발도 절단으로부터 우수한 보호기능이 있음

2) 소방복 • Basofil/E 섬유로 제조됨 - 멜라민수지 단섬유로 구성되며 내열성과 함께 거의 연소하지 않으며 섬유직경 8~20 ㎛, 비중 1.4 g/cm3 , 내열온도는 200 ℃ • 구조 - 바깥 직물에 알루미늄 코팅한 것은 열복사에 의한 온도 상승을 방지함 - 중간층 필름은 증기를 차단함 - 안쪽 천은 라이닝 역할을 함 Basofil/아라미드로 만든 직물 및 알루미늄 코팅 내증기, 내열 보호 필름 니들펠트 100%, Basofil Basofil/아라미드로 만든 라이닝

3) 재귀반사기능 • 재귀반사 실은 필름사에 글라스비드(glass bead)를 도포하여 만듬 - 유리구슬이 받은 빛을 반사하여 밝게 나타냄 - 어둠 속에서 멀리 있을 때 식별이 가능하여 인명 보호에 중요한 역할을 함 - 군경 및 스포츠 웨어(자전거, 오토바이, 도보 경주자)에 부착함

2. 군사용 섬유제품 1) 방탄 헬멧 • 방탄헬멧 소재: 가볍고, 방탄성능이 우수하며 적용이 간편한 섬유강화복합재료가 주로 쓰임 - 고성능 섬유소재: Kevlar와 Spectra가 쓰임 - PBT[poly(p-phenylene benzobisthiazole)] - PBO[poly(p-phenylene benzobisoxazole)] Kevlar

· PVB(polyvinyl butyral)와 페놀포름알데하이드(phenol formaldehyde)를 50:50으로 • 복합재료용 매트릭스 수지 - PVB-페놀 · PVB(polyvinyl butyral)와 페놀포름알데하이드(phenol formaldehyde)를 50:50으로 혼합한 수지로 인성이 에폭시 수지보다 우수하여 방탄성능을 나타냄 · 적당한 압력으로 180 ℃에서 10분 정도 경화시키는 빠르고 간단한 공정으로 성형됨 PVB(polyvinyl butyral)

이종 섬유에 따른 최적 매트릭스 수지나 사용 가능한 메트릭스 수지의 제한이 • 혼성 섬유강화 복합재료 - 2종 이상의 섬유강화재를 혼용한 재료 - 응용분야에서 요구되는 조건에 따라 섬유강화재의 적층 배열을 변화시켜서 강도나 탄성률 등의 기계적 특성과 방탄성능을 잘 조화시킬 수 있음 - 고가의 섬유강화재와 저가의 섬유강화재를 혼용하여 방탄성능과 경제성 확보 - 혼성 섬유강화 복합재료 제조는 직물을 제직할 때 혼성시켜서 제직하는 방법과 제직된 서로 다른 섬유강화재를 층을 달리 배열시키는 방법 이종 섬유에 따른 최적 매트릭스 수지나 사용 가능한 메트릭스 수지의 제한이 많으나 기계적 물성이나 방탄성능 등을 용도에 따라 최적의 조합이 가능하며 경제성이 우수함

• 방탄헬멧의 구비조건 - 크기 - 형태: 방호면적을 최대로 할 것 - 구조: 외피와 내피로 구성 - 방탄성능 - 안정성: 무게 중심을 적당히 맞출 것 - 착용성 - 경량성 - 편의성 - 내구성 - 경제성

2) 군복 및 기타 • 군용 섬유제품의 기능성 - 화염, 열, 섬광, 및 기타 전장 위협으로부터 보호 목적에 필요한 물리적 특성 환경적 특성 및 위장 특성과 더불어 경제성이 고려되어야 함 - 군사용 섬유제품 특성 간의 상호 배치되는 문제점을 고려하여 개발되어야 함 예) 경량성을 내구성과 병립하기 어려우며, 가시영역에서 위장을 목적으로 날염된 군복은 암녹색, 갈색 등의 색상을 선호하는 곤충이 몰려드는 문제점을 가짐

물리적 요구 특성

환경적 요구 특성

화염, 열, 섬광 등에 대한 요구 특성