다공성 탄체피의 Gurney 분석

전문가 제언

○ Gurney 방정식은 화약이 폭발할 때 화약을 둘러싸고 있는 고체 외피 즉 탄체피(Shell, Case)가 도달하는 종말속도를 예측하는 공학적 관계식을 말한다. Gurney는 탄체피와 폭발가스 사이의 에너지 분포에 대한 모델을 세우고 탄체피가 종말속도에 이를 때까지 파단되지 않는다는 전제 하에 탄체피의 속도를 정밀하게 예측하는 공식을 개발하였다.

 

○ 그러나 내부에 수많은 기공을 함유하고 있는 다공성 탄체피는 압축과정에서 기공의 붕괴에 따른 추가적인 열 소모가 발생되고 탄체피의 갈라짐도 빨리 진행되기 때문에 표준 Gurney 모델의 예측보다 낮은 종말속도를 갖게 된다. 하이드로 코드에 의한 수치적 계산으로 정밀한 예측이 가능하지만 경제적 시간적 측면에서 효율적이지 못하다.

 

○ 이 보고서는 영국 Fluid Gravity Engineering Ltd.의 A. M. Milne가 화약에 의해 구동된 구형 혹은 실린더형의 다공성 탄체피의 거동을 물질밀도, 충전밀도, 탄피질량 대 화약질량의 비(C/M) 등을 변화시키면서 EDEN 코드를 써서 분석하고 그 결과를 수학적 관계식으로 정리한 내용의 논문의 요약/분석한 것이다. 이 연구의 수정 Gurney 모델은 물질밀도가 1이 되면 표준 Gurney 모델로 돌아간다.

 

○ 다공성 물질은 흔히 화약의 폭발위력을 효율적으로 조절하기 위한 목적으로 사용된다. 예를 들면 화약부품의 폭발에 의해 주변 장치가 파괴되는 것을 방지하거나 테러리스트의 공격으로부터 인원이나 시설을 보호하기 위해 다공성 방벽을 설치하면 효과적일 수 있다.

 

○ 우리나라에서도 Gurney 방정식은 원통형 탄두나 구형 탄두의 파편효과를 간편하게 분석하고자 할 때 많이 사용된다. 그러나 대부분의 경우 탄체피 물질의 기공도나 밀도 차이에 의한 오차는 고려하지 않는 것으로 판단된다. 다공성 물질을 사용하여 화약의 폭발력으로부터 주변장치나 인원을 효율적으로 보호하기 위한 연구는 화약장치의 설계나 대 테러능력 향상을 위해 필요하다. 이 경우 Milne의 수정 Gurney 식을 적용하면 폭발효과의 보다 정밀한 예측이 가능하다.

저자

A. M. Milne

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

정밀기계

연도

2016

권(호)

41()

잡지명

Propellants, Explosives, Pyrotechnics

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

665~671

분석자

송*영

분석물

• 다공성 탄피의 Gurney 분석.pdf [469,629 byte]

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