탄약 저장환경에서의 실란트 변형 특성 및 관리방안

서론

○○ 유도탄은 제조 및 납품 이후 실제 운용에 이르기까지 일정 기간 저장시설에 보관되며, 이 과정에서 계절 및 일교차에 따른 다양한 온·습도 환경에 반복적으로 노출된다. 특히 야전 탄약고는 외부 기상환경의 영향을 받을 수 있어 일정한 온·습도가 유지되는 제조공실 환경과는 다른 저장조건을 형성할 수 있다.

○○ 유도탄의 발사관에 적용되는 실란트는 외부 수분 및 이물질의 유입을 방지하고 내부 기밀성을 유지하는 역할을 한다. 실란트와 접착 모재는 서로 다른 재질 및 물성을 가지며, 저장 중 온·습도 변화와 수분 노출 등에 따라 실란트의 물성 및 접착계면의 상태가 변화할 가능성이 있다.

실제 야전 탄약고에 저장 중인 일부 탄약에서 실란트가 접착부로부터 국부적으로 들뜨거나 박리되는 현상이 확인되었다. 이에 변형 형태를 확인하고 실란트 재료, 작업 및 제조공정, 접착부 구조, 저장환경 등 현상 발생에 영향을 미칠 수 있는 요인을 단계적으로 검토하였다.

또한, 상대적으로 저장기간이 짧은 제품에서도 유사 현상이 식별되어 이를 단순한 장기 보관에 따른 재료 노화만으로 설명하기에는 제한이 있었다. 이에 본 고에서는 저장 중 발생한 실란트 변형 사례를 바탕으로 주요 영향요인을 검토하고, 저장환경 모사시험을 통해 확인된 실란트 특성 변화를 분석하였다. 아울러 외관상 변형과 실제 기능 영향성을 구분하여 평가하고, 현행 저장여건에서 적용 가능한 관리방안을 제시하고자 한다.

실란트 변형 현상 및 영향요인 검토

실란트 변형 현상

저장 중 식별된 주요 현상은 실란트가 접착면으로부터 국부적으로 들뜨거나 벗겨지는 형태로 나타났다. 변형은 전체 도포면에서 균일하게 발생하기보다는 특정 경계부 또는 일부 접착부를 중심으로 발생하였으며, 제품에 따라 변형 위치와 범위에도 차이가 확인되었다.

현상 발생원인을 검토하기 위해 실란트 재료, 작업 및 제조방법, 접착부 구조, 저장환경 등 가능한 영향요인을 특성 요인도를 활용하여 종합적으로 검토하였다. 이를 통해 특정 요인을 사전에 원인으로 규정하기보다는 각 요인별 확인결과를 바탕으로 주요 영향요인을 단계적으로 좁혀갔다.

주요 영향요인 검토

재료 측면에서는 실란트의 원재료 시험성적과 점도, 비중 등 주요 품질특성 및 성분분석 결과를 확인하였다. 그 결과 변형현상을 직접 설명할 만한 뚜렷한 재료 이상은 확인되지 않았다.

제조 측면에서는 실란트 도포 및 경화공정, 관련 공정이력과 검사결과 등을 확인하였다. 검토 결과 특정 작업 또는 제조조건의 이상만으로 저장 중 발생한 변형현상을 설명하기에는 제한이 있었다.

한편 현상 발생부대 방문 당시 탄약고 내부에는 물이 다량 고여 있고 낙수 흔적이 있는 상태가 관찰되었다. 별도의 수분 유입 요인이 확인되지 않은 점을 고려할 때, 이는 고습 및 결로를 포함한 저장환경의 영향을 추가적으로 검토할 필요가 있음을 시사하는 현장상태로 판단하였다. 이에 결로 및 표면 수분이 실란트 특성에 미치는 영향을 추가적으로 검토하였다.

저장환경 모사시험 및 실란트 특성 변화

시험조건

저장환경에 따른 실란트 특성의 차이를 확인하기 위해 온도 및 습도조건을 구분하여 비교시험을 수행하였다. 온도조건은 현상 다수 발생부대의 계절별 온도변화를 고려한 변동온도 조건, 하절기 고온환경을 고려한 30℃ 조건, 일반적인 보관환경을 고려한 23℃ 조건으로 설정하였다. 습도조건은 RH 20~30%의 저습 비교조건과 RH 99%의 결로 모사조건으로 구분하였다. 실제 시험에서도 변동온도 및 일정 온도조건과 고·저습 조건을 조합하여 실란트의 환경 영향성을 비교하였다.

변동온도 조건은 현상 다수 발생부대의 계절별 온도변화를 고려한 대표조건으로 설정하였으며, 30℃ 및 23℃ 조건은 일정 온도환경에서의 특성을 비교하기 위한 참조조건으로 병행하였다.

다만 실제 현상 발생부대 탄약고의 장기간 온·습도 이력자료가 별도로 축적되어 있지 않아 각 시험조건을 실제 저장환경과 정량적으로 직접 대응시키는 데에는 한계가 있다. 따라서 본 시험조건은 실제 탄약고의 모든 환경변화를 동일하게 재현하기보다는 주요 환경인자에 따른 실란트 특성의 상대적인 차이를 확인하기 위한 비교조건으로 설정하였다.

실란트 경도 변화

결로 및 표면 수분이 실란트 특성에 미치는 영향을 확인하기 위해 RH 99%의 결로 모사조건에서 표면 수분 형성 전·후와 수분 제거 후의 실란트 경도를 비교하였다.

시험결과 결로 모사 시편 5개 모두 결로 발생 후 경도가 초기 상태보다 감소하였으며, 표면 수분을 제거한 이후에는 다시 상승하는 공통적인 경향을 나타냈다. 시험 전 80~81 수준이던 경도는 결로 발생 후 34~53 수준으로 감소하였고, 수분 제거 이후에는 59~80 수준으로 상승하였다. 환경시험 자료에서도 결로 조건에 따른 경도 변화가 확인되었다.

생산 당시 적용된 경도 관리기준인 ○○과 비교하면 결로 상태에서는 모든 시제의 측정값이 해당 수준보다 낮았다. 다만 해당 기준은 생산단계에서 적용되는 품질관리 기준이므로 저장 중 제품의 적·부를 직접 판단하는 기준으로 적용하기보다는 환경조건에 따른 경도 변화 정도를 비교하기 위한 참고값 수준으로 보는 것이 타당하다.

또한, 수분 제거 후 경도가 다시 상승하였으므로 본 시험결과는 결로 및 표면 수분의 존재 여부에 따라 실란트의 경도 특성이 변화할 수 있음을 보여주는 것으로 해석하였다. 다만 시험조건에서 실제 들뜸 또는 박리현상과 같은 변형 현상이 재현된 것은 아님에 따라 경도 변화 결과를 박리 발생의 직접적인 원인으로 판단하기보다는, 저장환경과 계면 변형의 관계를 해석하기 위한 하나의 실험적 근거로 활용하였다.

저장환경과 실란트 계면 변형의 관계

결로 모사시험 결과를 고려할 때 실제 저장환경에서 결로의 발생과 소멸이 반복되는 경우, 실란트는 수분의 형성과 제거에 따라 경도 등 물성이 반복적으로 변동할 가능성이 있다. 이러한 물성 변화가 지속될 경우 실란트와 접착 모재 사이의 계면 상태에도 영향을 미칠 수 있을 것으로 판단된다.

또한, 실란트와 접착 모재는 서로 다른 재질 및 물성을 가지므로 온도변화에 따른 수축·팽창 거동에도 차이가 발생할 수 있다. 따라서 실제 들뜸 또는 박리는 하나의 환경인자에 의해 발생하였다기보다 결로 및 표면 수분에 따른 실란트 물성 변화와 실란트·접착 모재 사이의 상대변형 등이 복합적으로 계면 상태에 영향을 미친 결과일 가능성을 고려할 수 있다.

그림 3은 저장환경 변화에 따른 두 가지 가능한 영향 경로를 개념적으로 나타낸 것이다. 하나는 결로 및 표면 수분에 따른 실란트 물성 변화이며, 다른 하나는 실란트와 접착 모재 간 수축·팽창 거동의 차이에 따른 상대변형이다. 두 요인은 각각 또는 복합적으로 접착계면의 상태에 영향을 미칠 수 있다.

다만 이러한 과정은 현장 관찰과 저장환경 모사시험 결과를 바탕으로 제시한 발생 가능 메커니즘이며, 본 시험을 통해 결로가 박리의 직접적인 단일 원인임을 확인한 것은 아니다.

실란트 변형의 기능 영향성 및 관리방안

외관 변형과 기능 영향성

실란트 변형 현상은 육안으로 즉시 확인할 수 있지만, 이러한 변형이 곧바로 탄약의 요구기능 상실을 의미하는지는 별도로 확인할 필요가 있다. 실제 변형품에 대해서는 변형 위치와 크기를 전수 점검한 뒤 변형 정도가 큰 제품에 대하여 기밀성을 확인하였으나, 외관상 실란트 변형이 존재하는 경우에도 요구되는 기밀성이 유지되는 사례가 확인되었다.

또한, 후속 점검에서는 실란트 변형 정도를 일정한 방법으로 측정하고 그 결과에 따라 상태를 판단하는 방법이 검토되었다. 이는 단순히 변형 유무로 판단하기보다 변형의 위치와 범위, 진행 여부 및 실제 기능 영향성을 함께 고려할 필요가 있음을 보여준다.

따라서 실란트 변형이 확인된 경우에는 외관상 변형 여부만으로 제품의 기능상 적·부를 판단하기보다 다음과 같은 단계적 확인이 적절하다.

다만 현시점에서 기밀성이 유지된다고 하여 이후에도 동일한 상태가 지속된다고 단정할 수는 없다. 따라서 변형이 확인된 제품에 대해서는 후속 점검을 통해 변형의 확대 및 기능 변화 여부를 지속 확인할 필요가 있다.

저장환경을 고려한 관리방안

야전 탄약고의 구조와 운용여건을 고려하면 저장시설의 온·습도 환경 자체를 단기간에 근본적으로 개선하는 데에는 현실적인 제약이 있다. 따라서 현행 저장여건에서는 환경의 영향을 완전히 제거하기보다 결로와 표면 수분의 장기 잔류를 줄이고, 실란트 상태변화를 조기에 확인하며, 실제 기능 영향성과 연계하여 관리하는 방안이 현실적이다.

첫째, 탄약 및 실란트 표면에 결로 또는 수분이 확인될 경우 장시간 잔류하지 않도록 수분을 제거하고 건조상태를 유지할 필요가 있다.

둘째, 실란트 변형이 주로 확인되는 부위를 중심으로 주기적인 외관 점검을 통해 변형이 확인될 경우 위치와 크기를 동일 방법으로 측정·기록하여 변화 추이를 확인할 필요가 있다. 실제 점검에서도 변형부를 치수화하여 상태를 비교하는 방법이 검토되었다.

셋째, 변형이 확대되거나 기능 영향이 우려되는 경우에는 외관검사에 그치지 않고 기밀성 등 해당 부위의 요구기능(기밀성)을 추가로 확인하는 단계적인 관리가 필요하다.

아울러 중·장기적으로는 탄약고의 온·습도와 결로 발생 여부, 실란트 변형 위치 및 크기, 저장 기간, 기능시험 결과 등을 함께 축적할 필요가 있다. 이러한 환경 및 상태 이력이 확보될 경우 저장환경과 실란트 변형 간의 관계를 보다 정량적으로 분석하고, 점검주기와 관리기준을 구체화하는 데 활용할 수 있을 것이다.

결론

본 고에서는 야전 탄약고에 저장 중인 일부 탄약에서 발생한 실란트 들뜸 및 박리현상을 대상으로 재료, 제조공정 및 저장환경의 영향을 검토하였다. 원재료 및 주요 제조공정 검토 결과 현상을 직접 설명할 만한 단일 이상은 명확하게 확인되지 않았으며, 현장 저장상태를 고려하여 결로와 표면 수분 등 저장환경의 영향을 추가로 검토하였다.

저장환경 모사시험에서는 결로 및 표면 수분이 형성된 상태에서 실란트 경도가 감소하고 수분 제거 후 다시 상승하는 공통적인 경향이 확인되었다. 이는 결로 및 표면 수분의 존재 여부가 실란트 경도 특성에 영향을 미칠 수 있음을 보여준다. 다만 실제 해당 현상이 시험에서 재현된 것은 아니므로, 결로에 따른 실란트 물성 변화와 접착 모재와의 상대변형 등이 복합적으로 계면 상태에 영향을 미칠 가능성이 있는 것으로 해석하였다.

또한, 실제 변형품에서도 요구되는 기밀성이 유지되는 사례가 확인됨에 따라 외관상 변형이 반드시 즉각적인 기능상실을 의미하지는 않는 것으로 판단하였다. 따라서 실란트의 변형 여부만으로 제품 상태를 판단하기보다 변형의 위치와 범위, 진행 여부를 확인하고 필요 시 실제 요구기능인 기밀성을 연계하여 평가하는 것이 합리적이다.

현행 저장여건에서는 결로 발생 시 수분 제거 및 건조, 주요 변형 발생 부위에 대한 주기적인 상태 점검, 변형 정도의 정량적 기록 및 필요 시 기밀성 확인을 병행하는 관리가 필요하다. 향후 저장환경 이력과 탄약 상태자료를 지속적으로 축적한다면 저장환경과 실란트 변형 간의 관계를 보다 구체적으로 분석하고, 합리적인 저장관리 기준을 마련하는 데 활용할 수 있을 것으로 기대한다.