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방탄복의 역사(4) .. 방탄의 원리
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fiogf49gjkf0d4. 방탄의 원리
그럼 어떻게 섬유로 만든 방탄복이 총알을 막는가? 이 원리는 그물을 이해하면 쉬워집니다.
흔히 방탄섬유라 불리는 물건들은 매우 질기고 탄성을 가집니다. 보통 실을 잡아당기면 보통 어느 정도 힘에 끊어져 버리게 되죠. 방탄섬유는 보통 실보다 잡아당겨 끊으려면 더욱 많은 힘이 필요합니다. 즉, 인장강도가 큰 섬유란 이야기죠. 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 것이 될겁니다. 여기는 총알을 가지고 있는 힘이 혹은 전달되는 힘이 천을 이루는 실이 견딜 수 있는 힘(인장강도)을 넘어서버리면 실은 끊어지는 거죠. 그러나 실이 견디는 힘이 더 크다면 총알은 그물에 걸린 물고기처럼 정지될 겁니다. 여기서 실이 쭈욱 늘어나면 총알은 뚫고 지나가는 것이나 마찬가지가 됩니다. 그러니 탄성을 가져 원상복귀 되려하는 특성이 크다면 더욱 좋은 결과가 얻어질 겁니다.
이걸로 방탄복의 원리를 대략적이지만 알아보았습니다. 한마디로 총알이란 물고기를 잡는 튼튼한 그물이 바로 방탄섬유로 만든 방탄판입니다. 실제로 방탄판들은 위의 원리를 적용해 여러겹의 방탄섬유로 된 방탄판을 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.
예를 들면 사람의 맨몸에는 그렇게 좋은 저지력을 가진다고 할 수 없는 7.62X25mm Tokarev탄은 속도와 관통력이 좋아 의외로 방탄복을 쉽게 관통하는 경우가 있습니다. 22 Long Rifle탄은 약하다고 소문이 났지만 이와 비슷한 화력의 러시아제 5.45mm PSM탄의 경우 탄두를 강화시킨 것을 사용하면 관통되는 경우가 있습니다.
22 Long Rifle탄도 탄자 내부에 철심을 박거나 아님 단단한 구리합금으로 보강하면 방탄복이라 불리는 것을 관통할 수 있습니다. 여기서 우리는 방탄복을 뚫는 탄, 이른바 cop killer들이 갖춰야 할 조건을 생각해 볼 수 있습니다.
먼저 탄자가 튼튼하다면 그만큼 탄자의 탄착시 충격에 의한 변형이 작아집니다. 즉, 탄자 앞부분이 버섯처럼 뭉게지는 mushroomed가 잘 안된다는 것이죠. 접촉면에서의 관통성능에 영향을 주는 표면적 변화가 작게 된다는 의미이며 이것은 면적이 줄어들면 그만큼 압력이 증가된다는 반비례에 해당되는 것입니다.
만약 여기에 탄자가 아예 뾰족하게 만들어진다면?
이는 그만큼 한 부분에 압력을 증가시킬 수 있습니다. 또한 방탄섬유 사이의 틈을 파고 들어갈 수 있게 됩니다. 이런 이유로 뾰족하게 만든 화살촉이 총알을 막는 방탄복을 관통해버리는 사태가 벌어지기도 하는 것이죠. 거기다 탄자의 속도가 빠르고 탄자도 무거워 탄착시 에너지가 크다면 방탄섬유가 견디기 힘들어집니다. 설령 방탄섬유가 견딘다 해도 방탄섬유 사이로 총알이 빠져나가는 것까지 완벽하게 막기는 힘들어집니다.
현재 이런 조건들을 만족하는 탄자들이 나오고 이를 우리는 흔히 철갑탄이라고 부릅니다. 철갑탄이나 그와 유사한 것들이 그저 철판을 관통하기 위해 만들어진 것은 아니란 것이죠. 그래서 미국에서는 철갑탄이나 철갑탄에 가까운 탄자가 들어간 탄약을 인가되지 않은 민간인이 사용하는 것을 법적으로 금지하고 있습니다.
한 가지 잊지 말고 유념해야 할 것은 방탄복은 설사 총알을 성공적으로 막았다고 할지라도 그 충격은 인체에 전달된다는 것이죠. 야구 방망이로 누군가를 후려치면 야구방망이가 몸을 관통하는 것은 아니지만 당연히 피해를 주게 되는 것처럼 방탄섬유에 의해 탄자가 막혔다 해도 그 충격이 다른 곳으로 가버리는 것은 아닙니다. 방탄복에서도 관통 못한 총알이 가진 에너지로 인해 부상이 유발될 수 있습니다. 이런 식으로 발생하는 부상을 Blunt Injury라 부릅니다. 원래 둔기에 의한 부상을 의미하지만 방탄복에서는 관통 못한 총알이 만드는 피해를 의미합니다.
이를 막으려 우레탄계 섬유로 만든 충격흡수패드가 든 물건도 있습니다. 트라우마(trauma)패드라 불리는 것인데 두텁고 무거우며 탄성을 가진 재료들을 사용해서 만듭니다. 금속이나 세라믹 판, 방탄판, 충격흡수가 가능한 방탄판이 적층되어지죠. 탄착부분의 에너지를 전체로 넓게 분산시켜 결과적으로 충격을 완화시켜주는 거죠.
즉, 조금 거칠게 적용시켜보면 가슴에 넣은 수첩이 심장부근으로 날아온 파편을 막아서 살았다는 종군기자도 있으며 온포켓 사이즈 성경때문에 살았다는 이야기도 정말 실재하는 이야기인 것이죠
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