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방탄 유리의 비밀

일반적인 접합유리(laminated glass)는 유리가 파괴되어도 파편이 떨어지지 않으며, 균열은 방사형태로 진 행되고, 충격이 가해진 부분의 파편 크기는 작지만 충격점에서 떨어진 부분의 파편은 크기가 큰 것이 특징입니다. 방탄유리는 유리와 유리 사이에 특수 관통 저항 필름(HPR : high penetration film)을 넣고, autoclave 로 완전 접합합니다. 방탄유리에 사용되는 유리는 1장의 유리가 약 10 - 12mm 정도로 매우 두꺼우며, 3장 이 상으로 여러 장의 유리를 복합으로 접합(multi-laminated)합니다. 참고로 HPR 필름은 두께가 0.76mm로 자동 차 사고 발생시 신체의 머리 부분이 빠져 나오지 못하도록 미국에서 법률로 정한 필름의 한 종류입니다.

방탄복과 방탄헬멧의 원리 그리고 어떻게 섬유로 만든 방탄복이 총알을 막는가에 대한 원리는 그물을 이해하면 쉬워집니다. 흔히 방탄섬유라 불리는 물건들은 매우 질기고 탄성을 가집니다. 보통 실을 잡아당기면 보통 어느 정도 힘에 끊어져 버리게 됩니다. 방탄섬유는 보통 실보다 잡아당겨 끊으려면 더욱 많은 힘이 필요합니다. 즉, 인장강도가 큰 섬유란 이야기 입니다. 여기에 더해서 잡아 당겼을때, 어느 정도 늘어났다 다시 원상복귀 되려는 성질도 있습니다. 즉, 탄성이 큰 섬유란 이야기죠. 아시다시피, 천은 섬유로 된 실을 가로와 세로로 겹쳐가며 이른바 날실과 홀실이라 부르는 것처럼 만듭니다.

크게 확대해서 보자면 마치 그물같이 만들어져 있다고 보시면 됩니다. 여기에 총알과 같은 물체가 명중했다고 가정하면 그물을 이룬 실은 총알에 의해 눌려지며 잡아당겨지는 것 이 될겁니다. 여기는 총알을 가지고 있는 힘이 혹은 전달되는 힘이 천을 이루는 실이 견딜 수 있는 힘(인장강 도)을 넘어서버리면 실은 끊어지는 거죠. 그러나 실이 견디는 힘이 더 크다면 총알은 그물에 걸린 물고기처 럼 정지될 겁니다. 여기서 실이 쭈욱 늘어나면 총알은 뚫고 지나가는 것이나 마찬가지가 됩니다. 그러니 탄성을 가져 원상복귀 되려하는 특성이 크다면 더욱 좋은 결과가 얻어질겁니다. 이걸로 방탄복의 원리를 대략적이지만 알아보았습니다. 한마디로 총알이란 물고기를 잡는 튼튼한 그물이 바 로 방탄섬유로 만든 방탄판입니다.

실제로 방탄판들은 위의 원리를 적용해 여러겹의 방탄섬유로 된 방탄판 을 겹치고 겹쳐 총알이 쉽게 뚫고 들어가지 못하게 막아버립니다. 총알이 방탄판에 명중하면 총알 자신이 가진 힘에 의해 총알자신도 파괴되려 합니다. 보통 방탄복에 명중한 총알을 빼내보면 마치 버섯처럼 납작하게 앞부분이 퍼져버린걸 확인할 수 있습니다. 뭉게져 버린 탄자 (Projectile, 날아가 목표물에 실제적인 피해를 주는 발사체부분)는 그만큼 탄착면에서의 표면적이 증가되어 관통성능이 떨어지게 됩니다. 한마디로 압력은 면적에 반비례한다는 법칙이 적용되는 것이죠. 여기서 재미있는 사실을 발견할 수 있는데, 방탄판도 탄약의 종류, 탄자 중량, 탄자 강도 등에 의해 막을 수 있는 것이 있고, 그렇지 않은 것이 있습니다. 똑같은 탄약이라도 사용된 탄자에 따라 관통되버리기도 합니다. 

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