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다목적 정밀유도포탄 신관 개발을 위한 MEMS 안전장전장치 = MEMS safety and arming device for development of multi purpose precision guided munition fuze
서명 / 저자 다목적 정밀유도포탄 신관 개발을 위한 MEMS 안전장전장치 = MEMS safety and arming device for development of multi purpose precision guided munition fuze / 석진오.
저자명 석진오 ; Seok, Jin Oh
발행사항 [대전 : 한국과학기술원, 2012].
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초록정보

Many countries worked for development of precision guided munitions since 1990. Most important part of a precision guided munition is equipping with a precision devices in a limited space. In other words, it is important to minimize the size of existing devices in a fuze. So there are many researches for reducing size of the safety and arming device by using MEMS technology. But, previous MEMS SADs are unable to linear alignment of an explosive train. For the reason of those problems, none of MEMS SADs have been applied to a real munition. A new MEMS SAD performs same functions as previous MEMS SADs, but new MEMS SAD can be ranged straight with an explosive train and this allows it to be adapted to the real munitions. New MEMS SADs are able to apply on various type of munitions. It is Korea`s military offensive and defensive weapon systems will greatly help improve.

화포는 현대전에서 없어서는 안 되는 중요한 무기체계이다. 최초 투석기로부터 현대의 자주포에 이르기까지 과학기술의 발전으로 꾸준하게 개발되어 왔다. 하지만 화력 및 사거리의 증대를 위해 화포의 차체가 계속해서 커지고 무거워질 수는 없다. 그래서 화포의 차체가 아닌 포탄에 관심이 쏠리게 되었고, 소위 말하는 스마트 포탄에 대한 연구가 진행되었다. 스마트 포탄. 즉, 정밀유도포탄에 대한 연구는 이미 1990년대부터 시작되었고, 다양한 형태의 정밀유도포탄이 지금도 연구되고 있다. 특히 미국, 영국, 스웨덴이 공동 개발한 XM982(엑스칼리버) 정밀유도포탄은 2007년 이라크 전에서 그 성능을 증명하여 많은 이들에게 깊은 인상을 남겼다. 이러한 정밀유도포탄을 개발하기 위해서는 포탄에 GPS, INS 등 각종 전자 장비를 장비할 수 있어야 한다. 기존 포탄의 위력을 유지하기 위하여 전자장비들은 그 크기를 작게 하여 포탄의 신관 등에 장비되게 된다. 즉 추가되는 장비들을 신관 내에 넣기 위해 신관의 공간을 충분히 확보해야 된다는 것이다. 그러기 위해서 신관 내 기존 장치들의 크기를 최소화하여 추가 장비들을 장착할 수 있는 공간을 확보해야만 한다. 따라서 MEMS 기술을 이용하여 기존 안전장전장치의 크기를 최소화하는 것은 정밀유도포탄을 제작하기 위하여 최우선적으로 해결해야할 과제인 것이다. 미국은 1998년부터 MEMS 안전장전장치(SAD)에 대한 연구를 시작하여 지금까지도 연구를 진행하고 있다. 하지만 이미 개발된 XM982(엑스칼리버)에도 아직 적용되지 못하고 있다. 한국에서는 최근에서야 필요성이 제기되어 2009년부터 정밀유도포탄에 대한 연구를 진행해오고 있다. 기존의 XM982와는 다른 형태의 정밀유도포탄으로 정밀유도가 가능한 탄도수정신관을 개발하여 기존 포탄에 운용하는 개념이다. 하지만 요구 CEP는 6m 이내로 XM982와 비슷한 수준이다. 이를 위해 MEMS SAD에 연구가 진행되었는데 연구 초기에 미국의 연구 설계안을 모방하여 모방모델을 설계하였고 이를 제작하면서 공정기술을 확보하였다. 이를 바탕으로 고유모델을 설계하여 제작하였지만 두 개의 설계안 모두 장전율 99.9%를 달성하지는 못하였다. 한국형 정밀유도포탄을 개발하기 위해서는 장전율에 대한 조건을 만족하는 MEMS SAD를 만들어야 하기 때문에 본 연구에서 새로운 MEMS SAD에 대한 설계안을 제시하고 시제를 제작하였다. 제안된 설계안은 두 가지로 고유모델2와 3이다. 고유모델 2는 미국에서 많이 연구된 수직형 MEMS SAD이고 고유모델 3은 최근에 연구되고 있는 직선형 MEMS SAD이다. 이 두 개의 설계안은 동시에 제작되어 시험하였다. 제작된 시제는 회전 테스트를 거쳐 40미리 유탄 발사시험을 실시하였다. 이 시험결과를 바탕으로 문제점을 분석하였고, 이는 차후 설계에 반영되었다. 수회에 걸친 반복실험 끝에 결국 수직형 MEMS SAD 고유모델 3이 30여 개의 40미리 유탄발사시험결과 30개 모두 장전되어 장전율 99.9%를 만족함을 확인하였다. 이로써 정밀유도포탄 신관 개발을 위한 MEMS SAD의 응용연구 단계에서의 목표는 달성되었다. 연구 결과 MEMS SAD를 위한 최적설계기술과 공정기술을 확보하게 되었다. 하지만 이 MEMS SAD가 실제 포탄에 적용되기 위해서는 지연시간 확보, 안정성 확보 등의 해결해야할 문제가 있다. 이러한 문제는 차후 시험개발을 통해 충분히 해결될 수 있을 것이라 판단되며, MEMS SAD가 최종 개발 완료되면 155mm 대구경 포탄 뿐 아니라 다양한 탄종에 적용되어 그 경제적 파급효과는 상당할 것이다. 또한 한국군 공격 및 방어 무기체계의 발전에 크게 기여할 것으로 판단된다.

서지기타정보

서지기타정보
청구기호 {MME 12081
형태사항 ix, 100 p. : 삽도 ; 30 cm
언어 한국어
일반주기 저자명의 영문표기 : Jin Oh Seok
지도교수의 한글표기 : 이승섭
지도교수의 영문표기 : Seung S. Lee
학위논문 학위논문(석사) - 한국과학기술원 : 기계공학전공,
서지주기 참고문헌 : p. 97-98
주제 미세전자기계시스템
신관
안전장전장치
폭발계열
MEMS
Fuze
SAD
Explosive train
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