Protective Facility ISSN:3058-7816(Print) 3058-8618(Online) 방호시설

본 연구는 소형무장헬기(Light Armed Helicopter, LAH) 윈도우의 구조적 안정성을 다양한 운용 환경 조건에서 평가하였다. 분석 대상은 윈드실드, 조종실창, 객실창이며, 구조 및 열해석을 통해 성능을 검증하였다. 주요 고려 요인은 조류 충돌, 비산물 충격(Foreign Object Damage, FOD), 공기하중, 진동 하중, 그리고 열 환경이다. 조류 충돌 해석 결과, 복합재 윈드실드(강화유리–TPU–PET)는 관통을 방지하고 파편 확산을 최소화하여 조종사의 시야 확보가 가능함을 확인하였다. FOD 해석에서는 소형 강구 충돌 시 변위가 극히 미소하여 구조적 손상 위험이 없음을 보여주었다. 공기하중 해석에서는 내부·외부 압력차가 +3,850 Pa 및 –4,900 Pa 조건에서도 모든 창문이 탄성 범위 내에서 안정적으로 거동하며 소성 변형이 발생하지 않았다. 진동 해석 결과, 윈도우의 고유진동수(23.8–210.1 Hz)는 메인 로터 가진 주파수(4.5 Hz)보다 충분히 높아 공진이 발생하지 않음을 확인하였다. 종합적으로, LAH 윈도우는 복합적인 운용 환경 하중을 견디면서 구조적 안정성을 유지할 수 있음을 입증하였다. 이러한 결과는 향후 헬기 윈도우 구조의 설계 검증 및 최적화를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.

기존의 전자기파(EMP) 방호 연구 및 정책은 군사 시설과 국가 핵심 기반 시설에 집중됐다. 그러나 현대 사회는 모든 구성원이 전자기기에 깊이 의존하고 있어, EMP 위협은 더 이상 특정 영역에 국한된 문제가 아니다. 본 논문은 이러한 연구의 공백을 지적하며, EMP 위협에 대한 방호 대책의 패러다임을 민간 부문으로 확장해야 할 시급성을 주장한다. 이를 위해 본 연구는 고고도 핵 전자기파(HEMP)부터 의도적으로 특정 목표를 겨냥하는 국지적 비핵 전자기파(NNEMP) 공격에 이르기까지, MIL-STD 및 IEC 표준에서 정의하는 다양한 위협 시나리오를 기술적 특성에 따라 분석한다. 각 위협의 파형 특성과 전자기기에 미치는 영향을 바탕으로, 가정용 전자기기, 개인 차량, 의료기기 등 시민의 일상과 생명에 직결된 장비들의 고장 및 오작동 가능성을 심층적으로 탐구하고, 이에 따라 발생할 수 있는 재산 및 인명피해 규모를 예측한다. 분석 결과를 바탕으로, 본 논문은 개인과 가정, 지역사회와 상업시설, 그리고 국가 차원에서 각각 수행할 수 있는 실질적인 방호 대책을 포함하는 다층적 복원력 프레임워크를 제안한다. 특히, 아파트 등 공동주택이 보편화된 주거 환경을 고려하여 건물 단위의 ‘공동체 복원력 거점’으로서 EMP 방호 대피시설의 필요성을 강조하고, IEC 표준에서 제시하는 차폐효과(dB) 등급을 민간 시설의 중요도에 맞게 차등 적용하는 방안을 구체적으로 논의한다.

본 연구에서는 복토가 폭발구와 지반충격에 미치는 영향을 사례 분석과 경험도표 및 경험식을 바탕으로 평가하였다. 먼저, 사례 분석을 통해 토질의 종류와 다짐도, 그리고 함수비가 복토의 방호 성능을 좌우함을 확인하였다. 이를 바탕으로 복토 영향 분석을 위한 설계 변수를 도출하였고, 155 mm 포탄과 GP1,000 항공탄을 주요 위협군으로 하여 폭발구와 지반충격에 대한 복토 성능 평가를 실시하였다. 폭발구 크기는 함수비의 영향이 가장 지배적이었으며, 폭발구에 의한 관통 억제를 위한 최소 복토 두께는 155 mm 포탄은 0.65m, GP1,000 항공탄은 2.20m로 산정되었다. 지반충격에 대해서는 밀한 사질토일수록 취약하였고, 이에 따라 상부는 느슨하고 건조한 사질토의 희생층, 본체는 밀한 조립질 복토, 그리고 구조체와의 경계면에는 배수 및 필터층을 갖추도록 하는 것이 가장 효과적이라는 결론이다. 0.5m 슬래브를 기준으로 지반충격을 허용치 이내로 제한하기 위한 최소 복토두께는 155 mm 포탄은 0.50m, GP1,000 항공탄은 3.00m로 추정되었다. 본 연구는 최소 복토두께를 빠르게 산정하는 실무 프레임을 제시하며, 향후 다양한 현장 조건을 반영한 추가 실험적, 해석적 검증이 요구된다.

최근 다양한 항공기 사고로 인해 공항 내 시설물의 구조적 안전성에 대한 관심이 높아지고 있다. 특히 활주로 인근에 설치되는 진입등 구조물은 항공기 비상착륙 시 잠재적 장애물이 될 수 있어, 충돌 시 쉽게 파괴되는 ‘취약성(Frangible)’ 구조로 설계되어야 한다. 이에 따라 국제민간항공기구(ICAO) ‘비행장 설계 매뉴얼’과 국토해양부 ‘충돌 시 부러지기 쉬운 구조물 설계 매뉴얼’에서 실험 방법과 시뮬레이션 절차를 구체적으로 규정하고 있다. 본 연구는 두 매뉴얼에 근거한 설계 기준과 다수의 실증 실험 및 해석 연구를 종합적으로 검토하여 진입등 구조물의 파괴 메커니즘과 안전성 평가 방법을 고찰하였다. 두 매뉴얼을 근거로 진입등 충돌 실험은 실험장소, 진입등 시스템, 비행기 날개, 계측 등을 종합적으로 고려하여 계획하여야 한다. 시뮬레이션 해석은 진입등 충돌 실험과 유사하게 모델링하며, 실험 결과와의 교차 검증을 통해 수치 모델의 신뢰성을 확보해야 한다. 이를 통해 부러지기 쉬운 연결 시스템의 최적 위치 및 규격을 결정할 수 있다.

본 제언은 최근 전례를 통해 본 현대전의 변화와 첨단 위협 양상에 대응하기 위해 방호시설 측면에서 세계적인 발전 사례를 분석하고, 이를 통해 한국군 방호구축 능력의 고도화 필요성 제기 및 발전 방향을 제시한다. 기존 방호시설 개념은 고정식·수동적 구조물에 머물러 있으며 EMP, 드론, 정밀유도무기와 같은 첨단 위협에 취약하다. 반면 미국, 유럽연합, 이스라엘 등은 AI, 3D 프린팅, 첨단 복합소재와 같은 발전된 과학기술을 결합하여 방호시설체계를 무기체계의 한 축으로 발전시키고 있다. 따라서 사례분석을 통해 한국군 방호시설체계 발전개념과 로드맵을 제안함으로써 연구개발 추진 계기를 마련하여 한국군의 방호구축능력 고도화 전략이 기존의 방호개념인 생존성과 전투지속능력보장이라는 한계를 뛰어넘어 미래 전장의 게임체인저가 될 수 있는 전략적 대전환을 모색한다.

본 논문에서는 민간시설에 방호설계 적용을 위하여 공동주택 단지 지하3층 주차장에 방호설계 적용시 추가적으로 고려되어야할 사항을 파악하였다. 방호설계를 위해 수용인원과 구역별 최소 비상대피 면적을 설정하였으며, 최소 비상대피 면적을 고려한 대피구역, 청정기계실, 오염기계실, 제독실(오염통제구역)의 구역을 설정하였다. 이후 방호등급과 수용인원, 비상대피면적 등을 고려하였다. 방호설계 적용시 방폭, 화생방, 방사능, 전자파 등 방호설계 적용으로 추가되는 비용을 파악하여 기존의 총공사비에 비해 EMP 방호를 포함하여 약 6 % 증가하는 것을 확인하였다. 공사비의 증가율로 민간시설의 방호설계 적용에 대하여 경제적인 측면에서 부담될 수 있겠지만 EMP 방호의 적용 여부, 방호시설의 평상시 수익 발생 시설 사용 및 방호설계 일상화에 따른 설비비용 저감 등 다양한 방법으로 공사비 증가율이 저감될 것을 기대할 수 있다. 추가적으로 민간시설에 적합하게 적용될 수 있도록 방호설계 기준과 다양한 분야에서의 연구가 필요하며, 이를 통해 민간시설에 방호설계 적용에 대한 접근성이 향상될 것을 기대한다.