Standard and Calculation Method for Safety Distance of Magazine

Sangwoo Park; Kukjoo Kim; Youngjun Park; Jang-Woon Baek

doi:10.23310/PF.2024.1.1.020

Preview

Research Article

Protective Facility. 30 November 2024. 20-29
https://doi.org/10.23310/PF.2024.1.1.020

Standard and Calculation Method for Safety Distance of Magazine

탄약고의 안전거리 기준과 산정법

Sangwoo Park¹

Kukjoo Kim²

Youngjun Park³

Jang-Woon Baek⁴^*

박 상우¹

김 국주²

박 영준³

백 장운⁴^*

¹Professor, Department of Civil Engineering and Environmental Sciences, Korea Military Academy, Seoul, 01805, Rep. of Korea

²Researcher, Department of Protective Facility Development, Defense Installations Agency, Seoul, 04353, Rep. of Korea

³Senior Vice President, Hyundai Engineering & Construction, Seoul, 03058, Rep. of Korea

⁴Associate Professor, Department of Architectural Engineering, Kyung Hee University, Yongin, 17104, Rep. of Korea

¹육군사관학교 토목·환경학과 교수

²국방시설본부 방호시설발전과 연구원

³현대건설 기술연구원 상무

⁴경희대학교 건축공학과 부교수

^{*Corresponding Author}

License (open-access, http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/):

This is an open-access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), which permits unrestricted non-commercial use, distribution and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

ABSTRACT

The safety distance of an ammunition storage facility (magazine) is the minimum distance required to protect surrounding lives and property from the threats of blast pressure, fragments and debris, and heat caused by the accidental explosion of ammunition stored within the magazine. Military units that handle ammunition ensure that magazines are operated in compliance with safety distances. When designing new magazines, relocating magazines, or planning urban development or new construction near ammunition facilities, it is essential to review these safety distances. The safety distance is calculated based on various scenarios, considering the threat level of ammunition and the type of assets exposed to the threat. However, military standards often describe these calculations in narrative form, which can lead to confusion for practitioners when determining safety distances. This study aims to provide comprehensive information on magazine safety distances by introducing the key considerations, outlining the characteristics of ammunition by threat grade, and presenting tables and graph for calculating safety distances based on the threat grade of ammunition and the type of exposed assets.

Keywords

magazine

safety distance

threat grade

conventional magazine

standard igloo magazine

탄약고의 안전거리는 탄약고안 적재된 탄약의 우발적 폭발로 인한 폭풍압력, 파편 및 부스러기, 열 등의 위협으로부터 주변의 인명과 재산을 보호하기 위한 최소한의 이격거리이다. 탄약을 운영하는 군부대는 안전거리를 만족하도록 탄약고가 운용되도록 하고 있으며, 새로운 탄약고의 설계 시, 탄약고 이전 시, 또는 탄약부대 주변 도시를 개발하거나 건축물 신축 시에도 탄약고의 안전거리 검토는 필수적이다. 탄약고의 안전거리는 탄약의 위험수준과 위험노출대상에 따라 여러 경우의 수를 고려하여 산정하고 있으나, 군의 기준은 이러한 다양한 경우의 수에 대한 계산을 문장 중심으로 서술하고 있어 실무자가 안전거리 산출 시에 혼선을 야기할 가능성이 있다. 본 연구에서는 탄약고 안전거리 고려사항과 각 위험급수를 가진 탄약의 특징 소개하고, 탄약의 위험급수 및 위험노출대상에 따른 안전거리 산출표와 그래프를 제시하여 탄약고의 안전거리에 대한 종합적인 정보를 제공하고자 하였다.

키워드

탄약고

안전거리

위험급수

재래식 탄약고

표준 이글루 탄약고

MAIN

1. 탄약고 안전거리 개요
2. 탄약 위험급수에 따른 안전거리
2.1 탄약고 안전거리 고려사항
2.2 위험급수 1.1급 탄약의 특징
2.3 위험급수 1.2급 탄약의 특징
2.4 위험급수 1.3급 탄약의 특징
2.5 위험급수 1.4급 탄약의 특징
2.6 위험급수 1.6급 탄약의 특징
2.7 위험급수 6.1급 탄약의 특징
3. 재래식 탄약고의 안전거리 산정
3.1 위험급수 1.1급 탄약에 대한 안전거리
3.2 위험급수 1.2급 탄약에 대한 안전거리
3.3 위험급수 1.3급 탄약에 대한 안전거리
3.4 위험급수 1.4급 탄약에 대한 안전거리
3.5 위험급수 1.6급 탄약에 대한 안전거리
3.6 위험급수별 안전거리 종합
4. 표준 이글루형 탄약고의 안전거리기준
4.1 위험급수 1.1급 탄약에 대한 안전거리
4.2 위험급수 1.2급 탄약에 대한 안전거리
4.3 위험급수 1.3급 탄약에 대한 안전거리
4.4 위험급수 1.4급 탄약에 대한 안전거리
4.5 위험급수 1.6급 탄약에 대한 안전거리
4.6 위험급수별 안전거리 종합
5. 결 론

1. 탄약고 안전거리 개요

현행 『탄약 및 폭발물 안전관리기준 지시』(Ministry of National Defense of the Republic of Korea, 2021)에는 탄약고 안 적재된 탄약의 우발적 폭발로 인한 폭풍압력, 파편 및 부스러기, 열 등의 위협으로부터 주변의 인명과 재산을 보호하기 위한 최소한의 이격거리인 안전거리를 규정하여, 주거시설거리, 공로거리, 내부격리거리, 탄약고간 거리 등에 대해 안전거리를 만족하도록 탄약고가 운용되도록 하고 있다. 새로운 탄약고의 설계 시에도 안전거리는 설계결과를 지배하는 주요한 요인이 되므로, 탄약고의 설계에 있어서 안전거리는 최우선적으로 판단하고 검증해야 할 대상이다. 또한, 탄약고 이전 시 또는 탄약부대 주변 도시를 개발하거나 건축물 신축 시에 안전거리를 검토하여야 한다.

국방부는 탄약 및 폭발물 안전관리기준을 제시하고 있다(Ministry of National Defense of the Republic of Korea, 2021), 이 기준은 탄약 및 폭발물의 잠재적인 사고영향으로 인한 인명과 재산을 최대한 보장하며, 최소한의 인원 및 시설을, 최소한의 시간과 폭발물에 대해 항상 위험요소를 최소화한 상태에서 작업함을 원칙으로 하고, 안전하고도 효과적으로 작업이 이루어지도록 인원과 탄약 및 폭발물을 최소한으로 제한하는 데 그 목적이 있다.

군의 「탄약 및 폭발물 안전관리기준」은 미국방부 DDESB 6055.9-STD(Department of Defense, 1999)을 근간으로 작성되었다. 특히 안전거리에 관한 기준식을 제시하기 위해 수많은 폭발실험 및 폭발해석 데이터가 필요하였으며, 여러 자원이 소요되는 소·중·대규모 폭발실험을 수행하기 위하여, 각국의 전문가가 협력하여 연구를 수행한 바 있다. 우리나라에서도 국방과학연구소를 중심으로 이러한 협력연구에 기여하였고, 그 결과 「탄약 및 폭발물 안전관리기준」(Ministry of National Defense of the Republic of Korea, 2021), 특히 안전거리 기준식이 정립되어 있다.

그 밖의 다른 나라에서는 자국의 특성을 고려하여 서로 다른 기준을 적용하고 있다. AASTP-1, 4, 5(North Atlantic Treaty Organization, 2015, 2016a, 2016b)는 대부분의 NATO 회원국이 준수하고 있으며, UN은 IATG(International Ammunition Technical Guideline)(UN SaferGuard IATG Project, 2015)을 따르고 있다. 프랑스의 경우 자국 관련 법규를 보유하고 있으며, 독일, 영국 등 대부분의 NATO 회원국들은 AASTP-1(North Atlantic Treaty Organization, 2015)을 근간으로 하나, 자국의 특성 및 상황을 고려하여 별도의 폭발물 안전 관련 법규를 보유하고 있다.

탄약고의 안전거리는 탄약의 위협수준(즉, 탄약의 위험급수)과 보호 대상물(즉, 주거건물, 도로, 부대내 건물, 다른 탄약고)에 따라 여러 경우의 수를 고려하여 산정하고 있다. 군의 「탄약 및 폭발물 안전관리기준」(Ministry of National Defense of the Republic of Korea, 2021)은 안전관리기준 전반에 대한 내용을 다루고 있으나, 이러한 다양한 경우의 수에 대한 계산을 문장 중심으로 서술하고 있어 실무자가 안전거리 산출 시에 혼선을 야기할 가능성이 있다. 본 연구에서는 탄약고 안전거리 고려사항과 각 위험급수를 가진 탄약의 특징 소개하고, 탄약의 위험급수 및 보호 대상물에 따른 안전거리 산출표와 그래프를 제시하여 탄약고의 안전거리에 대한 종합적인 정보를 제공하고자 하였다.

2. 탄약 위험급수에 따른 안전거리

2.1 탄약고 안전거리 고려사항

안전거리란 폭발이 발생하였을 때 동반하는 폭풍압력, 파편 및 부스러기, 열 등으로부터 주변의 인명과 재산을 보호하기 위한 최소한의 이격거리를 의미한다. 위험요소로는 폭풍압력, 1, 2차 파편, 열 위험, 화학작용제 위험 등이 있으며, 지하탄약고의 경우에는 지반충격을 추가로 고려하여야 한다. 여기서, 1차 파편은 폭발물질의 파쇄로 형성된 물질을, 2차 파편은 매우 높은 폭풍압력의 결과로 폭발에 근접해 있는 구조물 구성품에 의해 형성된 물질을 의미한다. 여러 가지 위험 중 특히 폭풍압력과 파편이 안전거리를 지배하는 주요한 위험이 된다.

한편 보호해야 할 대상(위험노출대상)에 따라 안전거리의 종류는 크게 4가지로 구분된다(Fig. 1). 주거시설거리(IBD: Inhabited Building Distance), 공로거리(PTRD: Public Traffic Route Distance), 내부격리거리(ILD: Intraline Distance), 그리고 탄약고간거리(IMD: Inter-magazine Distance)이며, 각 보호 대상에 따라 안전거리를 달리 규정하고 있다. 특히, 탄약고간거리(IMD)를 만족하지 못할 경우에는, 연쇄폭발을 일으켜 더 큰 사고를 야기하므로 매우 엄격히 규정되고 있다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kpfi/2024-001-01/N0680010103/images/kpfi_2024_11_20_F1.jpg

Fig. 1

Types of safety distances varying with exposed target to threat

위험급수는 Table 1과 같이 탄종에 따라 1.1급, 1.2급(1.2.1급, 1.2.2급, 1.2.3급), 1.3급, 1.4급, 1.6급, 또는 6.1급으로 구분할 수 있으며, 각 탄종에 대하여 주거시설거리, 공로거리, 내부격리거리, 탄약고와의 거리, 탄약고와의 거리를 산출하여야 한다. 각 안전거리는 위험요소 중 폭풍압력 및 파편효과를 반영하여 산정하였다. 다음은 「탄약 및 폭발물 안전관리기준」(Ministry of National Defense of the Republic of Korea, 2021)에 따라 위험급수에 따른 탄약의 특징을 분류하였다.

2.2 위험급수 1.1급 탄약의 특징

위험급수 1.1급(집단폭발): 이 분류에 속하는 품목은 점화되었을 시 집단폭발 및 폭풍위험이 예상된다. 이러한 폭발은 인접 노출 물에 심각한 피해를 주며 인접한 무방비상태의 저장 폭발물에 급격한 속도로 폭발을 전파하기 때문에 안전거리 산출 시 총 폭약량을 사용한다. 1.1급 폭발물은 폭발물자체 또는 폭발물저장에 사용된 포장재나 장비 등에 의한 파편위험이 있어 주거건물로부터 최소파편거리는 1250 ft[381 m] 이상을 유지해야 한다. 1.1급 탄약 및 폭발물에 대한 안전거리는 표준 이글루형 탄약고와 그 밖의 형태의 잠재폭발장소로부터 주거시설거리, 공로시설거리, 내부격리거리 및 지상형 탄약고와의 거리로 제시되어있다.

Table 1

Summary of ammunition characteristics based on threat classification

Threat classification	Category	Characteristics
Grade 1.1	Massive explosions	Massive explosions and blast trheat are expected. Total amount of explosive charge weight is used to calculate the safety distance.
Grade 1.2	Fragmentation	Fragmentation and blast threat is expected without massive explosions. The flying distance of fragments should be considered.
Grade 1.3	Massive fire	In case of fire, extinguishing fire is extremely difficult due to the rapid combustion. Explosion generally results in limited failure of storage containers.
Grade 1.4	Small fire	Items with fire threat but no risks of blast, fragmentation, or toxicity.
Grade 1.6	-	The safety distance depends on the storage location and storage method.
Grade 6.1	Chemical agent	It causes weak blast and fragmentation threats. It does not require internal isolation distances or distances between magazines.

2.3 위험급수 1.2급 탄약의 특징

위험급수 1.2급(집단폭발이 없는 폭발물, 파편위험): 파편 및 폭풍위험이 예상되며 저장상태, 포장상태, 폭발물 양에 따라 그 위험 정도가 달라진다. 최소격리거리는 파편거리에 근거를 둔 것이며, 주거시설거리와 공로거리에 적용된다. 폭발물의 파편거리가 다양하더라도 파편거리는 한 가지를 사용한다. 파편거리를 적용하는 폭발물의 폭발이 일어날 경우 저장된 양이 해당 안전거리 표에 명시된 최대 양보다 적더라도 안전거리를 줄여서는 안된다. 이러한 품목의 저장상태가 적절하지 못할 경우는 1.1급의 요구거리나 해당 파편거리 중 더 먼 거리를 택하여 적용한다.

위험급수 1.2급 탄약에 명시된 안전거리는 사고로 인한 위험으로부터 안전한 거리이다. 위험급수 1.2급 품목과 관련된 사고는 많은 양의 폭발하지 않은 탄약, 조성품, 하부결합체를 높이 날려 보내므로 충격 후에도 위험이 남는다. 이러한 품목은 원래 상토보다도 더 위험할 가능성이 있으며, 그 이유는 신관 안전장치나 그 밖의 기능이 열이나 충격으로 인하여 손상 받을 가능성이 있기 때문이다. 많은 종류의 탄약에는 자탄(sub-munition)이 있으며, 이들이 해당 주거시설거리만큼 먼 거리까지 날아 갈 수 있다. 더구나 추진력이 있는 품목의 최대 가능 비행거리를 고려하여 안전거리를 명시하는 것은 비현실적이다.

2.4 위험급수 1.3급 탄약의 특징

위험급수 1.3급(집단화재): 집단화재 위험이 있으며 화재 시 급격히 연소하기 때문에 소화가 매우 어렵다. 폭발은 일반적으로 저장용기의 파괴정도로 그치며, 일반적으로 충격파가 전파되거나 폭풍위험을 유발하지는 않는다. 화재전파위험은 불붙은 추진제나 용기, 그 밖의 물질의 비산이 원인이며, 주거시설거리까지는 유독성위험이 미치지 않는다.

2.5 위험급수 1.4급 탄약의 특징

위험급수 1.4급(작은 화재, 폭풍위험 없음): 보통보다 위험도가 높은 물질로 분류된 화재위험에서 폭풍과 파편위험 또는 유독성 위험이 없는 화재위험 품목을 말한다. 이런 품목의 저장 및 취급 시설은 다른 유사시설로부터 100 ft[31 m] 이상 격리시켜야하며, 두 시설물이 내화성 구조일 경우에는 50 ft[16 m]로 격리시킬 수 있다.

2.6 위험급수 1.6급 탄약의 특징

위험급수 1.6급 탄약의 안전거리는 저장위치와 저장형태에 따라 좌우된다. 한 탄약고에 500,000 lb의 순폭약량이 허용된다. 위험급수 1.1급 탄약 또는 폭발물에 대해 승인된 특수 저장고 및 장소는 1.1급 폭발물 총 무게와 동일하게 위험급수 1.6급 탄약 저장고로 사용할 수 있다.

2.7 위험급수 6.1급 탄약의 특징

위험급수 6.1급(화학작용제): 독성 화학작용제로서 폭발물 구성품과 조립되어 있거나 화학작용제만으로 조립되어 있으며, 약한 폭풍 및 파편위험이 있다. 이 급수의 품목은 지속성, 비지속성, 독성, 그 밖의 특성 작용제로 분류된다. 폭발확산방지를 위하여 6.1급의 품목은 내부격리거리 및 탄약고간 거리는 필요하지 않다. 단 화학작용제가 없는 경우에는 1.1급에서 1.4급까지 해당급수의 안전거리를 적용한다.

3. 재래식 탄약고의 안전거리 산정

3.1 위험급수 1.1급 탄약에 대한 안전거리

Table 2에 재래식 탄약고의 위험급수 1.1급에 대한 노출대상별 안전거리 기준을 요약하였다.

Table 2

Summary of safety distance criteria by threat factors and exposed targets for Grade 1.1 in conventional magazine (Unit in ft)

Exposed target Threat	Inhabited Building Distance (IBD)		Public Transport Route Distance (PTRD)	Intraline Distance (ILD)	Inter-magazine Distance (IMD)
Fragment Effect^†	$W <$ 31 lb	200	60 % × IBD	$D = 18 W^{1 / 3}$ ( $D = 9 W^{1 / 3}$ for barricade)	$D = 11 W^{1 / 3}$ ( $D = 6 W^{1 / 3}$ for barricade)
	31 lb $\leq W <$ 450 lb	$D_{f r a g, \min}$
	450 lb $\leq W <$ 30,000 lb	1250
Blast Effect^‡	30,000 lb $\leq W <$ 100,000 lb	$40 W^{1 / 3}$
	100,000 lb $\leq W <$ 250,000 lb	$2.42 W^{0.577}$
	$W \geq$ 250,000 lb	$50 W^{1 / 3}$

^† It is categorized as the region where fragment effects are dominant. The minimum fragment distance is $D_{f r a g, \min} = - 1133.9 + [389 \times \ln (W)]$ (p. 41 in Ministry of National Defense of the Republic of Korea (2021))

^‡ It is categorized as the region where blast effects are dominant. Different formulas based on the quantity of explosives are used (p. 125 in Ministry of National Defense of the Republic of Korea (2021)). 1 lb = 0.453 kg, 1 ft = 0.3048 m

3.2 위험급수 1.2급 탄약에 대한 안전거리

Table 3에 재래식 탄약고의 위험급수 1.2급에 대한 노출대상별 안전거리 기준을 요약하였다.

Table 3

Summary of safety distance criteria by exposed targets for Grade 1.2 conventional ground-type ammunition (Unit in ft)

Exposed target Threat	Inhabited Building Distance (IBD)		Public Transport Route Distance (PTRD)	Intraline Distance (ILD)	Inter-magazine Distance (IMD)
Grade 1.2.1	$W < 100$ lb	$D_{1.2.1}$	60 % × IBD	36 % × IBD	$W < 100$ lb	200
	$W \geq 100$ lb	max ( $D_{1.2.1}$ , $D_{f r a g, \min}$ )			$W \geq 100$ lb	300
Grade 1.2.2	$D_{1.2.2}$				100
Grade 1.2.3	Same as Grade 1.3 (Table 4)				0

$D_{1.2.1} = - 735.186 + [237.559 \times \ln (W)] - [4.274 \times \ln (W)^{2}]$ , $D_{1.2.2} = 101.649 - [15.934 \times \ln (W)] + [5.173 \times \ln (W)^{2}]$

$D_{f r a g, \min} = - 1133.9 + [389 \times \ln (W)]$ with the minimum safety distance of 670 ft. 1 lb = 0.453 kg, 1 ft = 0.3048 m

3.3 위험급수 1.3급 탄약에 대한 안전거리

Table 4에 재래식 탄약고의 위헙급수 1.3급에 대한 노출대상별 안전거리 기준을 요약하였다.

Table 4

Summary of safety distance criteria by exposed targets for Grade 1.3 in conventional magazine (Unit in ft)

Exposed target Threat	Inhabited Building Distance (IBD) and Public Transport Route Distance (PTRD)		Intraline Distance (ILD) and Inter-magazine Distance (IMD)
Grade 1.3	$W <$ 1,000 lb	$D_{1.3 (1 - 1)} (1000)$	$W <$ 1,000 lb	$D_{1.3 (2 - 1)} (1000)$
	1,000 lb $\leq W <$ 96,000 lb	$D_{1.3 (1 - 1)}$	1,000 lb $\leq W <$ 84,000 lb	$D_{1.3 (2 - 1)}$
	96,000 lb $\leq W <$ 1,000,000 lb	$D_{1.3 (1 - 2)}$	84,000 lb $\leq W <$ 1,000,000 lb	$D_{1.3 (2 - 2)}$
	$W \geq$ 1,000,000 lb	$8 W^{1 / 3}$	$W \geq$ 1,000,000 lb	$5 W^{1 / 3}$

$D_{1.3 (1 - 1)} = \exp (2.47 + 0.2368 \times \ln (W) + 0.00384 \times [\ln (W)]^{2})$ with the minimum safety distance of 75 ft.

$D_{1.3 (1 - 2)} = \exp (7.2297 - 0.5984 \times \ln (W) + 0.04046 \times [\ln (W)]^{2})$ .

$D_{1.3 (2 - 1)} = \exp (2.0325 + 0.2488 \times \ln (W) + 0.00313 \times [\ln (W)]^{2})$ .

$D_{1.3 (2 - 2)} = \exp (4.338 - 0.1695 \times \ln (W) + 0.0221 \times [\ln (W)]^{2})$ . 1 lb = 0.453 kg, 1 ft = 0.3048 m

3.4 위험급수 1.4급 탄약에 대한 안전거리

Table 5에 재래식 탄약고의 위험급수 1.4급에 대한 노출대상별 안전거리 기준을 요약하였다.

Table 5

Summary of safety distance criteria by exposed targets for Grade 1.4 in conventional magazine (Unit in ft)

Net explosives	Inhabited Building Distance (IBD)	Public Transport Route Distance (PTRD)	Intraline Distance (ILD)	Inter-magazine Distance (IMD)
< 3,000 lb	75	75	50	50
≥ 3,000 lb	100	100	50 (100)^†	50 (100)

^† A magazine storing only Hazard Grade 1.4 items can be located 50 feet (16 meters) from any other magazine or explosive handling location, regardless of the location's hazard grade or approved quantity of explosives. It must be located at least 100 feet (31 meters) away when the structure is flammable. 1 lb = 0.453 kg, 1 ft = 0.3048 m

3.5 위험급수 1.6급 탄약에 대한 안전거리

Table 6에 재래식 탄약고의 1.6급에 대한 노출대상별 안전거리 기준을 요약하였다.

Table 6

Summary of safety distance criteria by exposed targets for Grade 1.6 in conventional magazine (Unit in ft)

Net explosives	Inhabited Building Distance (IBD) and Public Transport Route Distance (PTRD)	Intraline Distance (ILD) and Inter-magazine Distance (IMD)
< 100 lb	$8 W^{1 / 3} (100)$	$5 W^{1 / 3} (100)$
≥ 100 lb	$8 W^{1 / 3}$	$5 W^{1 / 3}$

1 lb = 0.453 kg, 1 ft = 0.3048 m

3.6 위험급수별 안전거리 종합

Table 7는 위험급수별 위험노출대상의 안전거리를 종합하여 나타낸다. 부록의 Fig. A-1은 위험급수별 위험노출대상별 폭약량에 따른 안전거리 산출결과를 나타낸다. 산출결과는 Python을 사용하여 각 위험급수별 위헙노출대상별로 안전거리식을 분기하였으며 폭약량이 증가함에 따른 결과를 그래프에 출력하여 도출하였다.

Table 7

Summary of safety distance criteria by exposed targets for conventional ammunition (Unit in ft)

Exposed target Threat		Inhabited Building Distance (IBD)		Public Transport Route Distance (PTRD)		Intraline Distance (ILD)	Inter-magazine Distance (IMD)
Grade 1.1	Fragment Effect^†	$W <$ 31 lb	200	60 % × IBD		$D = 18 W^{1 / 3}$ ( $D = 9 W^{1 / 3}$ for Barricade)	$D = 11 W^{1 / 3}$ ( $D = 6 W^{1 / 3}$ for Barricade)
		31 lb $\leq W <$ 450 lb	$D_{f r a g, \min}$
		450 lb $\leq W <$ 30,000 lb	1250
	Blast Effect^‡	30,000 lb $\leq W <$ 100,000 lb	$40 W^{1 / 3}$
		100,000 lb $\leq W <$ 250,000 lb	$2.42 W^{0.577}$
		$W \geq$ 250,000 lb	$50 W^{1 / 3}$
Grade 1.2.1		$W <$ 100 lb	$D_{1.2.1}$			36 % × IBD	< 100 lb	200
		$W \geq$ 100 lb	max ( $D_{1.2.1}$ , $D_{f r a g, \min}$ )				≥ 100 lb	300
Grade 1.2.2		$D_{1.2.2}$					100
Grade 1.2.3		Same as Grade 1.3 (Table 4)					0
Grade 1.3		$W <$ 1000 lb	$D_{1.3 (1 - 1)} (1000)$			$W <$ 1,000 lb			$D_{1.3 (2 - 1)} (1000)$
		1,000 lb $\leq W <$ 96,000 lb	$D_{1.3 (1 - 1)}$			1,000 lb $\leq W <$ 84,000 lb			$D_{1.3 (2 - 1)}$
		96,000 lb $\leq W <$ 1,000,000 lb	$D_{1.3 (1 - 2)}$			84,000 lb $\leq W <$ 1,000,000 lb			$D_{1.3 (2 - 2)}$
		$W \geq$ 1,000,000 lb	$8 W^{1 / 3}$			$W \geq$ 1,000,000 lb			$5 W^{1 / 3}$
Grade 1.4		$W <$ 3,000 lb	75		75	50	50
		$W \geq$ 3,000 lb	100		100	50 (100)^†	50 (100)
Grade 1.6		$W <$ 100 lb	$8 W^{1 / 3} (100)$			$5 W^{1 / 3} (100)$
		$W \geq$ 100 lb	$8 W^{1 / 3}$			$5 W^{1 / 3}$

$D_{f r a g, \min} = - 1133.9 + [389 \times \ln (W)]$ with the minimum safety distance of 670 ft

$D_{1.2.1} = - 735.186 + [237.559 \times \ln (W)] - [4.274 \times \ln (W)^{2}]$

$D_{1.2.2} = 101.649 - [15.934 \times \ln (W)] + [5.173 \times \ln (W)^{2}]$

$D_{1.3 (1 - 1)} = \exp (2.47 + 0.2368 \times \ln (W) + 0.00384 \times \ln (W)^{2})$ with the minimum safety distance of 75 ft

$D_{1.3 (1 - 2)} = \exp (7.2297 - 0.5984 \times \ln (W) + 0.04046 \times \ln (W)^{2})$

$D_{1.3 (2 - 1)} = \exp (2.0325 + 0.2488 \times \ln (W) + 0.00313 \times \ln (W)^{2})$

$D_{1.3 (2 - 2)} = \exp (4.338 - 0.1695 \times \ln (W) + 0.0221 \times \ln (W)^{2})$

^† A magazine storing only Hazard Grade 1.4 items can be located 50 feet (16 meters) from any other magazine or explosive handling location, regardless of the location’s hazard grade or approved quantity of explosives. It must be located at least 100 feet (31 meters) away when the structure is flammable. 1 lb = 0.453 kg, 1 ft = 0.3048 m

4. 표준 이글루형 탄약고의 안전거리기준

표준 이글루형 탄약고의 경우, 폭풍, 파편 및 화재전파를 완전하게 보호하게 위해 구조물의 형태, 출입구의 위치를 표준화시킨 격실형 탄약고이다. 이글루형 탄약고의 경우, 전면, 측면, 후면에서 안전거리가 달리 산출된다.

4.1 위험급수 1.1급 탄약에 대한 안전거리

위험급수 1.1급 탄약에 대한 표준 이글루형 탄약고의 주거시설거리는 탄약고 방향(전면/측면/후면) 및 탄약량의 크기에 따라 서로 다른 식을 사용하며, 공로거리는 주거시설거리의 60 %를 적용한다. 내부격리거리 역시 탄약고 방향 및 탄약량의 크기에 따라 서로 다른 식을 사용하며, 방벽(baricade)을 설치할 경우와 설치하지 않을 경우(비방벽[no baricade])에 안전거리 식이 구분되어 제시된다. 탄약고와 거리(IMD)는 탄약고 방향과 방벽여부에 크게 지배된다. 여기서, 탄약고간 거리(IMD)는 이글루형 탄약고-이글루형 탄약고의 안전거리를 적용하였다. 즉, 이글루형 탄약고-재래식 지상형 탄약고 간의 안전거리는 고려하지 않았다. 또한, 잠재폭발현장(PES)로부터 노출현장(ES)까지 안전거리(즉, 한 이글루형 탄약고의 전면, 측면, 후면에서 또 다른 이글루형 탄약고의 전면, 측면, 후면까지 안전거리)는 9(= 3 × 3)가지 조합이 있으나, 간략화하기 위해 탄약고간 거리는 전면-전면, 측면-측면, 후면-후면의 안전거리를 나타내었다.

4.2 위험급수 1.2급 탄약에 대한 안전거리

위험급수 1.2급 탄약에 대하여 이글루 탄약고 전면일 경우, 지상형 탄약고와 동일한 안전거리를 사용한다. 측면 또는 후면일 경우에는 지상형 탄약고에 비해 다소 감소된 안전거리가 적용된다. 이는 이글루 탄약고의 경우, 전면부 출입구를 통해 분사되는 파편을 제외하고, 파편효과를 저감시키는 데 효과적임을 나타낸다.

4.3 위험급수 1.3급 탄약에 대한 안전거리

표준 또는 비표준 구조를 막론하고 최소한 100 lb의 위험급수 1.1급 기준으로 상호 위치 선정한 어떠한 이글루형 탄약고도 물리적으로 저장 가능한 폭약량까지 정할 수 있다. 즉, 특정 조건을 만족할 경우, 위험급수 1.3급 탄약에 대한 안전거리는 0으로 적용 가능하다는 것을 의미한다.

4.4 위험급수 1.4급 탄약에 대한 안전거리

위험급수 1.4급에 대한 노출대상별 안전거리는 이글루형 탄약고 전면의 경우, 지상형 탄약고의 안전거리와 동일하며, 측면 또는 후면의 경우 탄약고간 거리만 적용되지 아니하고, 나머지 안전거리(주거시설거리, 공로거리, 내부시설거리)는 지상형 탄약고와 동일하다.

4.5 위험급수 1.6급 탄약에 대한 안전거리

이글루형 탄약고는 위험급수 1.6급에 대하여 물리적으로 저장 가능한 폭약량까지 저장할 수 있으나, 그 탄약고가 위험급수 1.1급에 대한 탄약 및 폭발물 안전관리기준 지시(Ministry of National Defense of the Republic of Korea, 2021) 제5장 “시설 및 위치 선정” 기준에 부합해야 한다. 즉, 특정 조건을 만족할 경우, 위험급수 1.6급 탄약에 대한 안전거리는 안전거리는 0으로 적용 가능하다.

4.6 위험급수별 안전거리 종합

Table 8는 위험급수별 위험노출대상의 안전거리를 종합하여 나타낸다. 부록의 Fig. A-2~Fig. A-7은 위험급수별 위험노출대상별 폭약량에 따른 안전거리를 나타낸다.

Table 8

Summary of safety distance criteria by exposed targets for standard Igloo-type magazine (Unit in ft)

Exposed target Threat	Inhabited Building Distance (IBD)			Public Transport Route Distance (PTRD)	Intraline Distance (ILD)			Inter-magazine Distance (IMD)
					With Barricade		Without Barricade
Grade 1.1 (Front)	$W <$ 100,000 lb		$35 W^{1 / 3}$	60 % × IBD	$W <$ 300,000 lb	$10 W^{1 / 3}$	$18 W^{1 / 3}$	$4.5 W^{1 / 3}$ ( $6.0 W^{1 / 3}$ for no barricade)
	100,000 lb $\leq W <$ 250,000 lb		$0.3955 W^{0.7227}$		300,000 lb $\leq W <$ 500,000 lb	$D_{\begin{matrix} 1.1, I L D \\ (F r o n t) \end{matrix}}$
	$W >$ 250,000 lb		$50 W^{1 / 3}$		$W >$ 500,000 lb	$50 W^{1 / 3}$
Grade 1.1 (Side)	$W <$ 100,000 lb		$35 W^{1 / 3}$		$W <$ 300,000 lb	$7 W^{1 / 3}$	$16 W^{1 / 3}$	$1.25 W^{1 / 3}$
	100,000 lb $\leq W <$ 250,000 lb		$0.3955 W^{0.7227}$		300,000 lb $\leq W <$ 400,000 lb	$D_{\begin{matrix} 1.1, I L D \\ (S i d e, 1) \end{matrix}}$	$D_{\begin{matrix} 1.1, I L D \\ (S i d e, 2) \end{matrix}}$
	$W >$ 250,000 lb		$50 W^{1 / 3}$		$W >$ 400,000 lb	$9 W^{1 / 3}$	$18 W^{1 / 3}$
Grade 1.1 (Rear)	$W <$ 100,000 lb		$25 W^{1 / 3}$		$W <$ 100,000 lb	$6 W^{1 / 3}$	$12 W^{1 / 3}$	$1.25 W^{1 / 3}$
	100,000 lb $\leq W <$ 250,000 lb		$0.004125 W^{1.0898}$		100,000 lb $\leq W <$ 300,000 lb		$D_{\begin{matrix} 1.1, I L D \\ (R e a r, 2) \end{matrix}}$
	$W >$ 250,000 lb		$50 W^{1 / 3}$		300,000 lb $\leq W <$ 400,000 lb	$D_{\begin{matrix} 1.1, I L D \\ (R e a r, 1) \end{matrix}}$	$D_{\begin{matrix} 1.1, I L D \\ (R e a r, 3) \end{matrix}}$
					$W >$ 400,000 lb	$9 W^{1 / 3}$	$18 W^{1 / 3}$
Grade 1.2.1 (Front)	Same as Conventional Ammunition (See Table 7)			60 % × IBD	36 % × IBD			0
Grade 1.2.1 (Side and Rear)	$W <$ 100 lb		200	200	0			0
	$W >$ 100 lb		300	300
Grade 1.2.2 (Front)	Same as Conventional Ammunition (See Table 7)			60 % × IBD	36 % × IBD			0
Grade 1.2.2 (Side and Rear)	100			100	0			0
Grade 1.2.3	0			0	0			0
Grade 1.3	0			0	0			0
Grade 1.4 (Front)	$W <$ 3,000 lb	75		75	50			50
	$W \geq$ 3,000 lb	100		100	50			50
Grade 1.4 (Side and Rear)	$W <$ 3,000 lb	75		75	50			0
	$W \geq$ 3,000 lb	100		100	50			0
Grade 1.6	0			0	0			0

$D_{1.1, I L D (F r o n t)} = (13.659 - 1.6479 \times 10^{- 5} W + 1.4358 \times 10^{- 1} W^{2}) \times W^{1 / 3}$

$D_{1.1, I L D (S i d e, 1)} = (1.0848 + 1.986 \times 10^{- 5} W) \times W^{1 / 3}$

$D_{1.1, I L D (S i d e, 2)} = (9.9683 + 2.0135 \times 10^{- 5} W) \times W^{1 / 3}$

$D_{1.1, I L D (R e a r, 1)} = (- 3.059 + 3.0228 \times 10^{- 5} W) \times W^{1 / 3}$

$D_{1.1, I L D (R e a r, 2)} = (11.521 + 1.9918 \times 10^{- 6} W + 2.0947 \times 10^{- 11} W^{2}) \times W^{1 / 3}$

$D_{1.1, I L D (R e a r, 3)} = (1.9389 + 4.0227 \times 10^{- 5} W) \times W^{1 / 3}$

5. 결 론

탄약을 운영하는 군부대는 안전거리를 만족하도록 탄약고가 운용되도록 하고 있으며, 새로운 탄약고의 설계 시, 탄약고 이전 시, 또는 탄약부대 주변 도시를 개발하거나 건축물 신축 시에도 탄약고의 안전거리 검토는 필수적이다. 군의 「탄약 및 폭발물 안전관리기준」(Ministry of National Defense of the Republic of Korea, 2021)은 안전관리기준 전반에 대한 내용을 다루고 있으나, 위험노출대상별 위험요소별 안전거리의 계산을 문장 중심으로 서술하고 있어 실무자가 안전거리 산출 시에 혼선을 야기할 가능성이 있다. 본 연구에서는 탄약고 안전거리 고려사항과 각 위험급수를 가진 탄약의 특징을 소개하고, 탄약의 위험급수 및 위험노출대상에 따른 안전거리 산출표를 요약 정리하고, 이에 따른 결과를 그래프로 제시하여 탄약고의 안전거리에 대한 종합적인 정보를 제공하고자 하였다. 주요 결론은 다음과 같다.

1. 탄약고에 대한 위험요소로는 폭풍압력, 파편, 열 위험, 화학작용제 위험 등이 있으며, 여러 가지 위험 중 특히 폭풍압력과 파편이 안전거리를 지배하는 주요한 위험이 된다. 이러한 위험요소의 효과를 반영하기 위하여 탄약의 위험급수로 분류하여 안전거리를 달리 규정하고 있다.

2. 위험노출대상에 따라 안전거리의 종류는 4가지(주거시설거리, 공로거리, 내부격리거리, 그리고 탄약고간거리)로 구분되며, 각 보호 대상에 따라 안전거리를 달리 규정하고 있다.

3. 표준 이글루형 탄약고의 경우 재래식 탄약고 대비 안전거리를 감소시킬 수 있으나, 전면, 측면, 후면에서 안전거리가 달리 규정하고 있다.

4. 탄약의 위험급수 및 위험노출대상에 따른 재래식 탄약고 및 표준 이글루형 탄약고의 안전거리 산출표 및 결과표를 도출하였다.

Acknowledgements

이 논문은 2023년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단 기초연구사업의 지원을 받아 수행된 연구임(RS-2023-00218832).

Supplementary Information

Supplementary data to this article can be found online at https://doi.org/10.23310/PF.2024.1.1.020

10.23310_kpfi.2024.1.1.20_A.pdf

References

Department of Defense (1999) DOD Ammunition and Explosive Safety Standards. Washington, D.C.: Secretary of Defense for Acquisition and Technology.

Ministry of National Defense of the Republic of Korea (2021) Instruction of Safety Control Standard for Ammunition and Explosion. Seoul: Ministry of National Defense of the Republic of Korea. (In Korean)

North Atlantic Treaty Organization (NATO) (2015) Allied Ammunition Storage and Transport Publication AASTP-1: Nato Guidelines for the Storage of Military Ammunition and Explosives. Brussels: NATO Standardization Agreements NATO.

North Atlantic Treaty Organization (NATO) (2016a) Allied Ammunition Storage and Transport Publication AASTP-4: Explosives Safety Risk Analysis - Part 1: Guidelines For Risk-Based Decisions. Brussels: NATO Standardization Agreements NATO.

North Atlantic Treaty Organization (NATO) (2016b) Allied Ammunition Storage and Transport Publication AASTP-5: NATO Guidelines for the Storage, Maintenance and Transport of Ammunition on Deployed Missions or Operations. Brussels: Nato Standardization Office (NSO): NATO/OTAN.

UN SaferGuard IATG Project (2015). Guide to the International Ammunition Technical Guideline (IATG01.10C). New York: United Nations Office for Disarmament Affairs (UNODA).

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

Preview

Standard and Calculation Method for Safety Distance of Magazine

ABSTRACT

MAIN

Fig. 1

Types of safety distances varying with exposed target to threat

Table 1

Summary of ammunition characteristics based on threat classification

Table 2

Summary of safety distance criteria by threat factors and exposed targets for Grade 1.1 in conventional magazine (Unit in ft)

Table 3

Summary of safety distance criteria by exposed targets for Grade 1.2 conventional ground-type ammunition (Unit in ft)

Table 4

Summary of safety distance criteria by exposed targets for Grade 1.3 in conventional magazine (Unit in ft)

Table 5

Summary of safety distance criteria by exposed targets for Grade 1.4 in conventional magazine (Unit in ft)

Table 6

Summary of safety distance criteria by exposed targets for Grade 1.6 in conventional magazine (Unit in ft)

Table 7

Summary of safety distance criteria by exposed targets for conventional ammunition (Unit in ft)

Table 8

Summary of safety distance criteria by exposed targets for standard Igloo-type magazine (Unit in ft)

Acknowledgements

Supplementary Information

References