평면 구조 폭약의 Gurney 모델 검증

전문가 제언

○ 금속 등 고체물질 외피를 가진 폭약이 폭발하면 외피는 초기 폭발충격파와 폭발생성물의 팽창에 의해 종말속도까지 가속된다. Gurney 모델은 폭발생성물의 속도분포에 대한 일정한 가정을 전제로 외피가 도달할 수 있는 종말속도를 외피물질 질량 대 화약 질량의 비와 특정한 화약의 에너지 방출량을 나타내는 Gurney 에너지의 함수로 나타낸다.

 

○ Gurney 방정식은 원통형 폭약, 구형 폭약, 대칭 혹은 비대칭 샌드위치형 폭약, 무한 받침 혹은 무 받침 샌드위치형 폭약, 내폭형 폭약등 다양한 형상의 폭약에 대해 외피(혹은 내피) 금속판의 종말속도를 비교적 정확히 예측한다. 일반적 오차 범위는 10% 정도로 발표되고 있으나 부서지기 쉬운 금속의 경우 20% 정도에 이르는 경우도 있다.

 

○ 가속되는 금속판의 두께가 일정 조건을 만족할 정도로 작은 경우가 아니면 Gurney 방정식은 종말속도를 상당히 정확하게 예측할 수 있어서 화약 폭발 분야의 공학적 계산에 널리 이용되고 있다. 군사적 응용분야로는 각종 탄두, 반응장갑, EFI 기폭관 등의 설계를 예로 들 수 있다. 비군사적으로도 폭발 용접, 폭발 성형 등 다양한 분야에 응용된다.

 

○ Gurney 기반 모델들의 중요성과 편재성(Ubiquity)에도 불구하고 폭약의 특성이 폭 넓게 변하고 완전한 가속 이력이 측정되는 조건에서 모델의 타당성에 대한 실험적 검증은 부족하다. 이 보고서는 캐나다 McGill University의 J. Loiseau 등이 평면구조 화약장치의 화약질량 대 비행체 질량의 비를 체계적으로 변화시키며 검증시험을 실시한 연구 내용을 요약/분석한 것이다.

 

○ 우리나라에서도 Gurney 방정식에 의한 파편속도 예측기법은 탄두/탄약의 공학적 설계에 널리 적용되고 있다. 그러나 이 기법을 적용하면서 발생되는 오차에 대해서는 상당히 무관심한 것이 현실이다. Loiseau 등이 평면구조 샌드위치 형 폭약에 대해 제시한 확장 Gurney 모델은 기존 모델에 비해 더 정확한 예측이 가능하기 때문에 반응장갑, EFI 기폭관, 폭발 용접 등에 효과적으로 사용될 수 있다.

 

 

저자

J. Loiseau, W. Georges, A. J. Higgins

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

정밀기계

연도

2016

권(호)

41()

잡지명

Propellants, Explosives, Pyrotechnics

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

655~664

분석자

송*영

분석물

• 평면구조 폭약의 Gurney 모델 검증.pdf [470,957 byte]

이미지변환중입니다.