방탄

섬네일|165x165픽셀|방탄조끼
**방탄**(防彈, bulletproof)은 총알이나, 수류탄의 파편 따위를 막는 기술이다. 성능을 올려 폭발물도 방어하는 방탄도 존재한다. 과거 방탄복과 방탄모의 개발로 시작해 현대에 이르러 방탄유리까지 확장되어 연구, 발전되고 있다. 특히 방탄복은 총알 및 포탄 파편과 같은 외부 충격으로부터 착용자의 부상을 방지하기 위한 의류로서 주로 군수영역인 군이나 경찰 임무 수행을 위해 사용되어 왔으나 최근에는 경호 등의 민간영역에서 활발히 사용되고 있다.

## 활용
섬네일|180x180픽셀|방탄헬멧(Mk6 helmet)
섬네일|180x180픽셀|S.W.A.T vehicle
방탄의 활용은 크게 민간, 경찰, 군 세 부분으로 나눌 수 있다. 민간에서는 VIP대상 특수 제작 차량, 현금 수송차량, 금고에서 활용된다. 경찰에서는 총과 파편으로부터 대비를 위해 방탄 조끼와 헬멧, 기갑 구조 차량(armored vehicle, S.W.A.T vehicle), 수송 차량 등에서 활용된다. 군에서는 다양한 방면에서 활용된다. 방탄 의류와 헬멧, 군용 차량과 군함, 헬기에서 주로 활용된다.
섬네일|225x225픽셀|로리타 세그멘타타(lorica segmentata)

방탄 소재에 따라서 이용되는 방법이 다르다. 소재의 경화 정도에 따라 경장갑(soft armor)와 중장갑(hard armor)로 구분할 수 있는데, 경장갑은 주로 섬유, 플라스틱 소재로 가공하기 쉬운 장점이 있어 방탄 의류를 만드는데 주로 사용된다. 또한 다양한 운송수단의 방탄에서 표면 내부에 이용되어 방탄 성능을 높이는데 이용된다.

경장갑은 이용할 수 있는 방면이 넓은 반면 그 방탄 성능에 한계가 있다. 중장갑은 알루미늄, 티타늄 등의 금속으로 만들어지며, 단단한 소재의 특성으로 탄이 관통하는 것을 막는다. 주로 방탄 헬멧을 비롯해 팔 다리 등 기동성에 영향을 주지 않는 몸의 부위를 보호하는 방호구의 재료로 쓰이고, 차량과 방호 대피소, 헬기의 재료로 활용된다.

## 역사

### 방탄복
고대부터 근대까지는 칼이나 화살 또는 구식 화기를 막기 위한 목적으로 제작되었으며, 현대의 방탄복보다 훨씬 무거워 20~30kg이 넘기도 하여 방탄복 이라기보다는 갑옷에 가까웠다. 청동 갑옷과 로리타 세그멘타타가 주요 갑옷이다. 이후 갑옷을 뚫는 화기의 도입과 발전으로 갑옷은 조금씩 설 자리를 잃게 되고, 경량화로 인해 청동 및 강한 섬유인 실크셔츠로 제작된 몸통, 투구만 남은 흉갑 등으로 발전하였다. 사슬 갑옷, 몽골 갑옷, 판금 갑옷이 대표적이다.
섬네일|145x145픽셀|화승총
흔히 우리가 생각하는 총알(bullet)을 막는 기능의 방탄복은 16세기에 등장하였다. 9세기 중국에서 화약이 발견된 후 11세기 마찬가지로 중국에서 처음으로 화기가 개발되었다. 그 후 오랜 시간이 지나 16세기에 붙 붙은 심지를 고정하는 장치와 함께 석궁에서 사용하는 방아쇠 구조가 접목된 '화승총(Matchlock)'이 등장하기 시작했다. 이 화승총은 1525년 파비아 전투를 전후로 전쟁에서 치명적인 무기로 거듭나기 시작했다. 발전하는 화기에 대응하기 위해서 방탄복이 개발되기 시작했다고 볼 수 있다. 이렇듯 시대에 따라 전쟁에서 사용하는 화기의 종류가 달라지고 이에 맞추어 방탄복 또한 발전되는 양상을 보인다. 방탄복이 상용화된 것은 18세기였다.
섬네일|164x164픽셀|SN-42
근대 이후 1차 세계대전부터 총이나 포탄이 주력 무기가 되면서 흉갑 등은 사라지게 되었으며 현재의 방탄복 개념 등이 등장하였다. 1차 및 2차 세계대전에서는 기술력 부족으로 실크 대량생산이 어려워 방탄복 양산이 불가능하였고, 강철로 만들어진 흉갑형태의 방탄복이 지급 되었다. 시대 순으로 소련에서 개발된 1930년대 SN-42와 미군에서 개발된 1950년대 M1952, 1970년대 케블라 기반 권총탄 방어용 PASGT, 1980년대 소총탄 방어용 레인저 방탄복, 1990년대 인터셉터 방탄복과 이후 개발된 CIRAS와 JPC 방탄복 등으로 구분할 수 있다.

#### SN-42
소련에서 1차 및 2차 세계대전 중 사용했던 방탄복으로서 2mm 두께의 프레스 강판으로 만들어진 것이다. 무게는 3.5kg으로 상체의 앞부분을 보호하는 현대판 흉갑이며, 소총탄에 대한 방어는 곤란했지만 100m 밖에서라면 MP40 기관단총에서 발사된 권총탄의 방어가 가능해 파편에는 의미있는 방호력을 제공하였다.

#### M1952
미군에서 2차 세계대전 이후 철제 방호복을 대체하기 위해 세계 최초로 상용화된 강화섬유로 제작한 방편복이다. 수류탄, 포격 등 폭발물의 파편으로부터는 효과적으로 보호해줬지만, 여전히 일반 화기의 총알은 막지 못했다. 베트남전 당시 채용된 M1969 방편복 또한 여전히 일반 화기에 뚫리는 약한 방호력을 가지며, 동시에 너무 무거워 많은 병사들로부터 외면당했다. 이때까지만 해도 방탄복이라기보다는 방편복에 가까웠다.

#### PASGT M1
1970년대 미국 듀퐁사에서 새로운 강화 섬유 재질인 케블라(Kevlar)를 개발하였다. 이를 이용해 1978년 미군은 권총탄을 막을 수 있는 방탄복인 PASGT M1을 개발하여 방탄복의 방어 능력을 혁신적으로 향상시켰다.

#### 레인저 방탄복
케블라 섬유를 이용하여 제작된 방탄복에 세라믹 방탄 플레이트를 추가함으로써 최초로 소총탄도 방어할 수 있도록 만든 방탄복이다. 개발 초기에는 세라믹 방탄 플레이트가 첨가되어 방탄복의 무게가 무거워 평야에서 기동전 및 포탄 파편에 대한 방호가 1순위였던 병사들은 사용하기 어려웠다. 하지만 소련이 붕괴된 후 전투의 형태가 바뀌게 되고 소총탄 방호가 중점이 되면서 1998년에 PASGT 방탄복에 신형 방탄 플레이트인 SAPI(Small Arms Protective Insert) 삽입 및 목, 낭심, 목젖 보호대가 모듈화 되어 착용이 더 쉽게 개량되었다.

#### 인터셉터, CIRAS, JPC 방탄복
인터셉터(interceptor) 방탄복은 PALS(Pouch Attachment Ladder System)를 적용하여 방탄복에 각종 파우치를 착용할 수 있게 개량된 방탄복이다. CIRAS는 물에 빠졌을 때 나오기 힘든 문제 등의 해결을 위해 조끼 형태의 신속해체 기능에 중점을 둔 방탄복이고, JPC는 빠른 기동성과 침투능력 등을 중요시하는 특수부대를 위해 기동력에 중점을 두고 급소만을 방호하는 플레이트 캐리어의 기능을 수행하는 방탄복이다.

#### 한국의 방탄복
유럽의 방탄복 역사에 비해 우리나라의 방탄복 제작 역사는 짧은 편이다. 삼국시대 때 찰갑 갑옷, 판갑 갑옷이 사용되었으며, 고려 및 조선 전기 시대에는 쇄자갑, 경번갑, 피찰갑 갑옷이 이용되었다. 조선 중, 후기 두정갑이라는 갑옷을 이용했으며, 조선 말기 병인양요(1866년) 서양 총기의 위력을 보고 공포를 느낀 흥선대원군의 지시로 총에 대응할 갑옷으로 삼베를 13겹 겹쳐 만든 면제배갑(綿製背甲)을 개발하였는다. 이는 현대의 방탄복과 동일한 원리로, 세계 최초로 실전에 배치된 방탄복이다.

## 원리

### 방탄복
방탄복은 적용된 소재에 따라 크게 섬유 방탄복과 강판 방탄복 두 종류로 분류할 수 있다. 섬유 방탄복은 섬유 소재를 이용하여 총탄을 방호하며 총알의 회전력을 감소시켜 관통을 막는 방식인데 반하여, 강판 방탄복은 강판 및 세라믹 소재를 이용하여 파편을 방호하며 발사체를 분쇄시켜 운동량과 침투성을 감소시키는 방식이다.
섬네일|176x176픽셀|머쉬룸 현상(mushroomed bullet)
섬유 방탄복의 원리는 방탄복 소재의 인장 강도와 총알의 열에너지를 이용하여 총알을 막을 수 있게 된다. 높은 강도의 유리 섬유를 압축하여 그물 형태로 엇갈려 제작하고, 강한 유리 섬유의 인장 강도를 이용하여 총알의 운동에너지를 흡수한다. 또한, 총알에서 발생하는 열에 의해 섬유가 녹으면서 응집이 일어나 운동에너지를 떨어뜨려 총알의 움직임을 멈추게 한다. 따라서 총알에 피격되면 방탄복도 파괴되지만, 날아오는 힘에 의해 총알 자체도 파괴될 수밖에 없는데, 실제로 방탄복에 명중한 총알은 버섯처럼 납작하게 터져버린 형태가 된다. 방탄복의 저항에 의해 총알이 뭉개지는 것을 “머쉬룸(mushroomed) 현상”이라고 하며, 뭉개지면서 총알 표면적은 늘어나고 압력은 그에 반비례해 급격하게 감소하여 총알이 멈추는 것이다. 따라서 방탄복 제작에 있어 섬유의 소재 및 섬유의 적층 구조, 탄성계수, 내열성이 중요하다.

섬유 방탄복은 방탄복의 기본적인 방탄 원리이다. 그러나 현재 기술 상 섬유 소재만으로는 권총탄과 같은 소형탄까지만 막을 수 있으며, 소총탄 및 철갑탄을 막기에는 부족함이 있다. 이를 보완하기 위해 강판 방탄 기술이 필요하다. 이것은 기존의 섬유 방탄복에 금속 및 세라믹 소재를 활용해 만든 방탄 플레이트를 삽입해 만들 수 있다. 이 경우 방탄 플레이트의 경도, 굽힘 강도, 파괴인성 등이 방탄복의 성능을 좌우하는 핵심적인 요소들이다.

## 방탄 능력 및 소재

### 능력 기준
방탄 도구에 사용된 소재에 따라 방호력에 큰 차이가 있다. 대부분의 나라에서는 미 법무성 산하 국립사법연구소(National Institute of Justice, NIJ)에서 정한 방탄복 등급을 사용하고 있다. 각각의 방탄레벨에서 막아낼 수 있는 탄환의 종류, 구경, 탄환의 속도 등에 대하여 규정하고 있다.

방탄복 및 방탄 플레이트 제작을 위해 많이 사용되는 소재로는 섬유, 금속, 세라믹을 들 수 있다. 방탄복에서 가장 많이 사용되는 소재는 섬유소재지만, 소재 특성 한계로 인해 NIJ 방탄조끼분류 등급을 기준으로 최대 3A 레벨까지만 방어가 가능하다. NIJ 레벨 3~4 방호를 위해서는 방탄 플레이트를 방탄복에 삽입하는 것이 필요하다.

방탄헬멧에 대한 규격은 다음과 같다.

### 능력 측정
어떤 충격 위협에 대해서도 방호 표적재로서 충분한 두께의 재료층을 사용한다면 방호가 가능하다. 그러나 실제적으로는 장갑(裝甲)의 중량과 크기에 제한성이 있어 사용조건에 따라 장갑의 최적 설계조건을 찾고자 하여 방호성능을 평가한다.

방탄 성능을 측정할 때 관통에 대한 저항 능력, 충격에너지, 흡수능력 등을 고려해야 하는데, 그 측정방법으로는 50% 확률의 완전관통을 하는 경우의 충격 속도를 이용하는 방호탄도한계(Protection ballistic Limit) 측정 방법과 50% 확률의 완전관통을 하는 경우의 피탄각도를 이용하는 방호탄도 임계각도 측정방법, 그리고 기준 장갑 관통 저항에 대비한 상대적 관통 저항 능력인 방호 효율(Ballistic Efficiency) 측정방법과 같은 방법이 있다.

#### 방호탄도한계(Protection ballistic Limit) 측정방법: 50% 완전관통 충격속도
이것은 장갑이 어느정도 속도의 탄에서 어느정도의 방탄 확률을 지니는지 측정하는 방법으로, 가장 보편적인 방호성능 측정 방법 중 하나이다.  운동 에너지탄이 어떤 속도로 장갑과 충돌하였을 때, 그 탄은 장갑을 관통할 확률과 관통하지 못할 확률을 가진다. 50% 완전관통 충격속도란 50% 확률로 장갑을 완전관통할 수 있는 충격속도로, 이것을 방호탄도 한계(protection ballistic limit)라고 정의한다.

이 한계는 일정한 표적장갑의 두께와 피탄각(obliquity, 충격면에서의 장갑면에 대한 법선과 동일점에서의 탄도에 대한 접선간의 각)에 대하여 추진제의 양을 조졸하여 충격속도를 변화시키면서 탄도실험을 통해 얻는다. 이때 충분한 횟수의 탄도 실험을 통해 완전 및 부분관통이 섞여서 일어나는 속도 범위인 혼합속도범위(ZMR: zome of mixed results)를 구해낸다. 이것은 완전관통이 일어나는 최고속도와 부분관통이 일어나는 최저속도의 차이의 범위로 나타난다. 이 속도범위가 위치하는 구간으로 장갑의 방탄 성능을 판단할 수 있다.

#### 고속충격시험(High velocity impact test)

고속 충격탄 관통실험 장치를 통해 장갑의 고속탄에 대한 방호 성능을 측정하는 방법이다. 충격속도는 크게 저속(low, https://www.motoya.co.kr/news/articleView.html?idxno=31796
# 김덕용 (2013년 11월 5일). &#x201C;한국섬유개발연구원, 아라미드 소재 '헤스티아' 개발&#x201D;. &#x300A;한국경제&#x300B;https://www.hankyung.com/society/article/2013110406821
# 케블라 섬유의 구조, 특징, 용도 간단 정리, 풀린 사이언스https://science.pulin.co.kr/57
#방정환 (2015년 9월 20일). “특수내마모강판 AR-Plate를 아시나요?”. 《철강금속신문》https://www.snmnews.com/news/articleView.html?idxno=345606

## 각주

* 

분류:군사 기술
분류:장갑 (군사)