Research Article

Protective Facility. 13 February 2025. 34-45
https://doi.org/10.23310/PF.2025.2.1.034

ABSTRACT


MAIN

  • 1. 서 론

  • 2. 방폭문 설계 및 인증절차

  •   2.1 방폭문 폭발하중 산정

  •   2.2 방폭문 설계

  •   2.3 방폭문 폭발실증시험

  • 3. 현 방폭문 인증제도 개선방안

  •   3.1 방폭문 규격 확대 가능범위 미설정에 따른 제품확인서 발급대상의 불확실성

  •   3.2 자동형 방폭문 인증부재

  •   3.3 방폭문 제품인증서 및 제품확인서 발급도면 불명확

  •   3.4 다양한 등급의 방폭문 인증체계 부재

  • 4. 결 론

1. 서 론

방호구조물은 재래식 무기나 핵 혹은 가스 등의 폭발로부터 인원, 장비, 물자, 정보 등을 보호하기 위한 시설로 개구부는 방호구조물과 동등 이상의 성능을 갖는 방폭문으로 설계 및 시공되어야 한다(DMFC 2-20-00, 2022; DMFC 2-20-10, 2022). 이러한 방폭문은 방호구조물에서 가장 취약한 부분으로 그 방호성능을 폭발실증시험을 통해 인증을 받도록 하고 있다(DMFC 2-20-20, 2022). 이를 위해 2014년 국방부와 한국가스안전공사가 업무협약을 통해 방폭문 인증기관으로서 전담부서를 신설하여 인증을 진행하고 있다. 그러나 가스안전공사내 대규모 폭발시험을 할 수 있는 시험장의 부재로 현재까지 육군공병학교 폭발시험장을 이용하고 있다(MND, 2014).

이처럼 인증기관 내 자체 실험장의 부재와 군내 시험장의 다양한 전투실험, 교육 일정으로 매년 1회에 한하여 3개 업체에 대한 인증만 시행하고 있다. 2025년도부터 국방시설본부 방호시설발전과와 가스안전공사의 노력으로 공병학교 폭발시험장 부지를 확장하여 연 2회로 실증시험을 확대 시행할 계획이다. 그럼에도 불구하고 한정된 인증 횟수로 인해 군내 다양한 규격의 방폭문 인증수요를 충족하기에는 제한되는 실정이다.

이러한 제한사항을 해결하기 위해 방폭문에 대해서는 제품인증서와 제품확인서 2가지 종류의 인증체계를 갖추어 현장의 수요를 맞추고 있다. 방폭문 제품인증서는 폭발실증시험을 통과한 제품과 같은 규격에 대해서 발급을 하는 문서이며, 제품확인서는 폭발실증시험을 통과한 방폭문 중 동일재질, 동일구조에서 크기가 변경된 제품 중 5인 이상의 구조심의를 통해 발급한다. 그러나, 군내 방폭문 시설사업에서는 동일한 인증효력을 갖는다. 실제 방호시설 사업 간에는 사용부대의 여러 가지 요구사항에 의해 제품확인서가 발급된 방폭문이 대부분 시공되고 있다.

그러나, 방폭문 제품확인서 발급은 개별 심의위원의 전문가적 판단결과에 따라 발급 여부가 결정되며, 동일구조의 판단결과 역시 심의 간 상의하게 적용되는 경우가 존재한다. 이러한 사유로 방호시설사업 설계간 방폭문의 인증 가능 여부를 사전 예측할 수 없으며, 사업 간에는 감독관이나 사업관리자의 주요 사업 지연 요소 중 하나로 작용하고 있다.

이에 본 연구에서는 국방시설본부 설계담당자와 사업관리자를 대상으로 국내 방폭문 인증제도 개선방안을 FGI(Focus Group Interview)기법을 이용하여 도출하였다. 이를 위해 현재 방폭문 설계 및 인증 관련 절차를 알아보고, 현재 제품확인서 발급을 위한 방폭문 심의대상 크기와 주요 구조부재를 제외한 경미한 변경 가능 사항에 대해 정립하였다. 이를 통해 방호시설 감독관이나 사업관리자에게 설계된 방폭문의 규격과 형태가 제품확인서 발급을 위한 심의대상 가능 여부를 사전에 식별할 수 있도록 하였다. 만일, 제품확인서 발급 신청이 불가능한 경우에는 전체공정을 고려하여 실증시험을 추진하여 방폭문으로 인한 공기 연장 및 사업관리 지연을 방지할 수 있게 기준을 제공하고자 한다.

2. 방폭문 설계 및 인증절차

2.1 방폭문 폭발하중 산정

방폭문은 불특정 폭발조건에 충분한 방호능력을 제공하여야 한다. 이러한 폭발조건은 폭약량과 방호구조체의 이격거리에 따라 충격(Impulse)영역, 동적(Dynamic) 영역 또는 준정적(Quasi-Static) 영역으로 분류할 수 있으며, 같은 폭발거리라고 하더라도 방폭문의 고유주기에 따라 응답특성이 다르게 나타난다(U.S. DoD, 2013). 즉, 폭발하중을 받는 구조물의 구조 응답은 폭발하중의 지속시간(td)과 구조물의 고유주기(Tn)의 비에 따라 결정되며, NORSOK(1999)에서는 아래와 같이 분류한다.

(1)
(Impulse)영역:td/Tn<0.3동적(Dynamic)영역:0.3td/Tn3준정적(Quasi-static)영역:3td/Tn

일반적으로 방폭문은 외부의 폭발력에 저항하여 내부 방호대상을 보호하는 형태로 설계하므로, 외부 자유대기 폭발에 대해서 검토하게 된다. 미국 국방부에서는 다양한 조건에서의 폭발시험을 광범위하게 수행하여 폭발력을 산정할 수 있는 도식을 UFC-3-340-02에 수록하였다.

이러한 폭발압력 데이터는 미국 공병사령부에서 개발한 CONWEP 소프트웨어를 비롯해 상업용 소프트웨어 ANSYS Autodyn, LS-Dyna, ABAQUS 등에서 계산이 가능하다. Fig. 1은 지표폭발 시 폭발압력을 산정할 수 있는 도표의 예시를 보여주고 있다(U.S. DoD, 2013).

폭발압력은 폭발량, 입사각도 및 이격거리에 의한 반사압력으로 정의된다. 실제 폭발실험결과에 따르면 폭발 위력은 이격거리에 반비례하고 폭약량의 삼승근에 비례하므로 식 (2)와 같이 환산거리(Scaled Distance) 개념을 도입하여 도식화하였다.

(2)
Z=RW1/3

여기서, Z는 환산거리, R은 방폭문과 폭발물 사이의 거리(ft)이며, W는 폭발물의 등가 TNT 질량(lb)이다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kpfi/2025-002-01/N0680020104/images/kpfi_2025_21_34_F1.jpg
Fig. 1.

Positive phase shock wave parameter for hemispherical TNT explosion (U.S. DoD, 2013)

폭발압력과 폭발압력의 지속시간을 구하기 위해서는 우선 환산거리를 이용해 입사 초과압력과 반사압력, 충격량을 구하고 식 (3)을 이용하여 양압의 작용시간을 구한다.

(3)
td=2iP

여기서, i는 충격량, P는 입사 초과압력 혹은 반사압력이다.

2.2 방폭문 설계

방폭문은 폭과 높이 비에 따라서 1방향 혹은 2방향 슬래브 부재로 가정할 수 있다. 예를 들어, 방폭문을 2방향 부재로 설계할 경우 이상화된 저항력-처짐함수를 통해 탄성 범위 최대 저항력 γe와 탄성을 넘어선 탄-소성 범위의 극한 저항력 γu를 구할 수 있다. 이때 2방향 부재의 탄-소성 범위 강도는 식 (4)와 같이 나타낼 수 있다.

(4)
Kep=(γu-γe)/(Xp-Xe)

이때 2방향 부재의 탄-소성 강성도와 처짐은 폭과 높이비 H/L과 단부조건에 의해서 결정되는 항복선의 위치에 따른 거리 X를 통해서 구한다.

(5)
K=γ/X=Dγ1H4

여기서, D=EI/(1-υ2)는 부재의 처짐강도, γ1는 변형 결정계수, υ는 포아송비이다.

방폭문에 작용하는 휨응력, 전단응력과 극한 저항응력을 계산하고, 방폭문 구조시스템 전체의 처짐각을 계산하여 허용범위를 만족하도록 설계하여야 한다. Table 1은 2방향 부재의 극한 저항력을 보여준다.

Table 1.

Ultimate unit resistance for two-way elements (Symmetrical yield lines)

Edge Condition Yield Line Locations Limits Ultimate Unit Resistance
Four Edge Supported https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kpfi/2025-002-01/N0680020104/images/kpfi_2025_21_34_T1_1.jpgXL25(MHN+MHP)X2
https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kpfi/2025-002-01/N0680020104/images/kpfi_2025_21_34_T1_2.jpgyH25(MVN+MVP)Y2

만일, 방폭문을 등가의 균일한 판(Plate) 부재로 가정할 경우 Plate theory를 이용하여 최대변위를 손쉽게 구할 수 있다. Timishenko and Woinowsky-Krieger(1989)는 단순 지지 사각형 슬래브가 등분포 하중(W)을 받을 때 최대 처짐을 식 (6)과 같이 제시하였다.

(6)
δ=W24D(x4-2S3+S2x)+WS4Dm=1(AmcoshmπyS+BmsinhmπyS)sinmπySAm=-2(αmtanhαm+2)π5m5coshαm,Bm=-2π5m5coshαm,αm=mπH2S

여기서, W는 슬래브에 작용하는 균등 하중, S는 슬래브의 폭, L은 슬래브 높이, h는 슬래브 두께, D[Ecmh3]/[12(1-ν2)]이며, ν는 포아송비이다.

Goltermann(2013)은 4면이 지지된 콘크리트 구조체가 등분포 하중을 받을 때 최대 처짐량을 식 (7)로 제시하였다. 이때 방폭문의 판 혹은 슬래브의 특성을 등가 탄성계수로 적용하여야 한다.

(7)
δmax=αWS4D

여기서, α=0.163069(SL)2-0.33840(SL)+0.186631이다.

방폭문이 받는 폭발하중은 동적하중으로, 문의 응답을 결정하기 위해서는 압력-시간 선도의 폭발하중에 따른 구조물의 고유진동수, 저항력을 이용하여 동적상태에서 발생하는 최대변위를 계산하게 된다. 이를 위해 탄성영역내에서는 최대 동적변위와 동적 하중의 최대값 P를 정적으로 재하하였을 때 발생하는 정적변위의 비를 나타내는 동하중 계수 DLF(Dynamic Load Factor)를 사용하게 된다.

(8)
DLF=XmXs=rP

여기서, Xm은 최대 동처짐, Xs는 최대 정적처점, r은 최대 동저항력, P는 최대 정적하중이다. 일반적인 삼각형, 사각형, 계단형 하중선도의 일반적인 최대 DLF값은 2이다.

폭발 하중에 의해 발생한 처짐이 탄성처짐 Xe 보다 클 경우에는 처짐이 탄-소성내 존재하게 된다. 이 경우 탄성처점에 연성비를 곱하여 최대 처짐을 구하게 된다. 이때, 연성비(μ)는 구조물에 발생하는 최대처짐(Xm)을 탄성처짐(XE)으로 나눈 값으로 정의된다.

(9)
μ=XmXE

Fig. 2는 삼각형 폭발 하중에 대한 단자유도계의 T/Tn값에 따른 DLF값과 연성도비를 보여주고 있다. 최종 검토된 방폭문의 슬래브는 전단응력, 휨응력과 구조물의 최대처짐이 허용범위내 존재하여야 한다. Table 2는 국내 방폭문의 방호등급별 허용범위를 보여주고 있다.

https://cdn.apub.kr/journalsite/sites/kpfi/2025-002-01/N0680020104/images/kpfi_2025_21_34_F2.jpg
Fig. 2.

Maximum deflection of elasto-plastic, SDOF system for triangular load (U.S. DoD, 2013)

Table 2.

Functional requirements for blast-resistance doors

Category Minimum Requirements
Protection Level A Steel plate Door ∙ Rotation angle < 1°
∙ Ductility ratio < 3
Concrete-Steel Composite Door ∙ Rotation angle < 1°
Protection Level B Steel plate Door ∙ Rotation angle < 2°
∙ Ductility ratio < 10
Concrete-Steel Composite Door ∙ Rotation angle < 2°
Protection Level C Steel plate Door ∙ Rotation angle < 12°
∙ Ductility ratio < 20
Concrete-Steel Composite Door ∙ Rotation angle < 6°

2.3 방폭문 폭발실증시험

방폭문 설계 시에는 단위면적당 작용하는 폭발하중에 대해 전단응력, 휨응력, 최대변위를 검토하여 전체단면을 설계한다. 그러나 실제 방폭문이 받는 하중은 근접 폭발형태로 하부에 충격력 형태의 집중하중이 작용한다(Rigby et al., 2014; Zhang et al., 2020). Fig. 3은 근접 폭발시 방폭문에 작용하는 하중분포 특성을 보여준다.

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Fig. 3.

Pressure distribution by near-field explosion (Zhang et al., 2020)

설계간 적용한 균등 폭발하중이 아닌 불균형 충격하중에 대한 방폭문의 복잡한 구조거동을 이해하고 폭발저항 성능을 파악하기 위해 방호시뮬레이션을 실시한다. 특히 근접폭발은 다른 응답영역과 다르게 전단파괴(Shear Failure)에 대한 충분한 검토와 지지조건 및 기타 방폭문의 부수자재(힌지, 레일, Latch 등)에 대해서도 검토를 수행하여야 한다. 이러한 광범위한 수치해석에도 불구하고, 대략 25 %(2025년 기준, 총 28건 중 7건)의 방폭문이 폭발실증시험에 불합격 하였다. 그 중 4건이 30분 내 방폭문을 개방하지 못하였으며, 2건은 방폭문 프레임이 파손되었고, 1건은 방폭문 잠금장치의 용접부가 파손되었다. 이러한 실증시험 결과는 수치해석을 통해서는 방폭문의 성능검증이 완벽하지 않다는 것을 보여준다. Table 3은 현재까지 실시한 방폭문 폭발실증시험 결과를 보여준다.

Table 3.

Results of explosion test for blast-resistance doors

Test Date Company Results Type Remaks
16.5.19. A Pass Double-Leaf -
B Pass Single-Leaf -
Pass Double-Leaf -
Fail 2-Sliding Failed to open the door
Frame tolerance exceed
C Pass Single-Leaf -
Pass Double-Leaf -
18.11.30. D Pass Double-Leaf -
Pass Single-Lea -
E Pass Double-Leaf -
F Fail 2-Sliding Failed to open the door
Frame tolerance exceed
G Fail Double-Leaf Door and Frame tolerance exceed
Fail Single-Leaf Door and Frame tolerance exceed
19.6.25. B Pass 2-Sliding -
Fail 2-Sliding Failed to open the door
Frame tolerance exceed
19.12.16. H Pass Double-Leaf -
I Pass 2-Slidng -
D Pass 2-Slidng -
21.10.27. F Pass 2-Sliding -
G Pass 2-Sliding -
I Fail 2-Sliding Failed to open the door
22.7.20. E Pass 1-Sliding -
D Pass 2-Sliding -
J Pass 2-Sliding -
23.11.3. G Pass 1-Slidng -
B Pass 2-Sliding -
E Fail 2-Sliding Latch damaged
24.10.8. D Pass Double-Leaf -
B Pass Double-Leaf -

Fig. 4는 육군공병학교에서 실시한 방폭문 폭발실증시험 장면이며, Table 4는 2024년까지 인증된 방폭문 현황을 보여준다.

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Fig. 4.

Explosion test for blast-resistance doors

Table 4.

Certification status of blast-resistance doors

Company Type Dimension Issue Date
A Double-Leaf 3000*3000 24.6.18.
B Single-Leaf 1000*2100 21.3.18.
Double-Leaf 2500*2500 21.3.18.
C Single-Leaf 1000*1850 21.6.9.
Double-Leaf 2400*2100 21.6.9.
D Double-Leaf 2400*2400 22.6.21.
Single-Leaf 1200*2400 22.6.21.
E Double-Leaf 2862*2862 22.8.26.
H Double-Leaf 2400*2400 24.1.17.
B 2-Sliding 6000*6000 23.5.9
I 2-Sliding 4500*4433 24.3.28.
F 2-Sliding 5000*4200 21.12.30
G 2-Sliding 4500*4500 21.12.31
E 1-Sliding 6000*5000 22.11.2.
D 2-Sliding 5100*4600 22.11.2.
J 2-Sliding 5900*4400 22.12.19.
G 1-Sliding 7000*3500 24.4.5.
B 2-Sliding 5100*3500 24.1.29.
B Double-Leaf 4000*5000 24.11.6.
C Double-Leaf 4000*5000 24.11.6.

3. 현 방폭문 인증제도 개선방안

대분분의 인증 방폭문은 통철판 형태의 균일한 판(Plate)부재이기 보다는 구조용 강판 내부에 H형강이나 I빔 또는 ㄷ형강을 사용하여 휨저항하는 구조형식이다. 개폐형식에 따라서 편개형(Single-Leaf), 양개형(Double-Leaf), 슬라이딩(Sliding) 방폭문으로 구분된다. 편개형 방폭문의 경우 4변 지지 상태이며, 양개형은 3변 지지 상태의 구조거동을 한다. 슬라이딩 방폭문은 레일구조와 구조벽체 형상에 따라 2변 지지에서 3변 지지, 4변 지지 구조형식이 된다. 지지구조 형식에 따라 방폭문의 슬래브 거동을 완전 탄소성으로 가정하여, 단위면적당 등가 최대압력이 작용할 때 발생하는 최대 모멘트를 이용하여 전단면에 대해 설계를 진행한다. 이러한 준정적 해석결과는 대체로 보수적인 경향을 띤다.

이러한 보수적인 설계특성과 업체의 방폭실증시험 실패 부담으로 인증제품은 기준 폭발하중 대비 충분한 부재의 여력을 보유하고 있다. 이에 현장의 다양한 방폭문 규격에 대한 수요와 제한된 폭발시험여건을 고려하여 인증제품과 다른 크기에 대해서는 전문가 구조심의를 통해 제품확인서 발급을 가능하게 하고 있다.

하지만, 실제 방호시설 사업간에는 업체간 과도한 경쟁으로 인증제품 대비 크기를 과다하게 확대하여 제품확인서 발급에 실패하거나, 추가적인 폭발실증시험으로 적기에 납품하지 못 하는 일이 발생하고 있다. 이에 국내 방폭문 인증제도 개선방안을 다음과 같이 도출하였다.

3.1 방폭문 규격 확대 가능범위 미설정에 따른 제품확인서 발급대상의 불확실성

방폭문의 크기는 무기체계가 다양화, 고성능·고위력화되면서 기존의 인증된 방폭문의 규격만으로는 현장의 모든 수요를 만족할 수 없다. 다양한 크기의 방폭문을 군의 전력화 시기 등을 고려할 때 모두 폭발실증시험을 통해 인증하기에는 국내여건 역시 불비한 상태이다. 기존의 인증된 방폭문을 활용하여 발급하는 제품확인서 발급 가능여부는 심사간 결정되는 관계로 사업계획 및 설계단계에서는 예측할 수 없는 문제가 있다. 따라서, 사업관리자로 하여금 사전에 제품확인서 발급이 가능한 방폭문의 규격을 미리 설정할 필요성이 제기되고 있다. 방폭문 인증규격에 따라 제품확인서 발급 가능 크기를 결정함으로써 설계단계에서 사용자와 문의 크기를 협의하거나, 방폭문 폭발실증시험을 사전에 반영하여 안정적으로 사업을 관리할 필요가 있다.

방폭문 제품확인서 발급은 방호시설사업 주계약자인 시공사가 방폭문 제작업체를 선정 후 인증 방폭문 내에서 폭과 높이를 소요에 맞게 변경하여 제작한다. 이때, 방폭문 제작업체는 변경된 규격에 대해 구조계산과 유한요소해석을 실시하여 가스안전공사에 방폭문 제품확인서 발급을 의뢰한다.

가스안전공사는 인증된 방폭문보다 사이즈가 작을 경우 1인 심의, 사이즈가 클 경우에는 5인 이상 심의를 실시하며, 심의대상은 인증된 방폭문과 동일재질, 동일구조로 한정하고 있다. 예를 들어, 인증된 방폭문의 사이즈가 폭 3 m, 높이 4 m이며 전면과 후면 철판 사이에 0.5 m 격자 모양의 I형강이 보강 되었다고 가정하자. 현재의 동일재질, 동일구조의 개념은 인증 방폭문에서 사용하는 동일재질 철판, 동일재질 I형강, 동일 개수의 I형강 및 힌지, 부자재로 제한 없이 크기를 변경하여, 방폭문의 허용기준을 충족하여야 한다.

그러나, 방폭문은 폭풍압력에 대해 휨저항하는 구조부재로 내부 골조 보강재 I형강의 간격을 넓게 변경할 경우 오히려 방폭문의 구조성능을 저하시키는 결과를 초래한다. Shim and Lee(2020)는 골조형 방폭문 설계 연구에서 4가지 격자구조 방폭문에서 내부 격자 보강재의 간격을 변경시키는 것보다는 격자 보강재를 추가하는 것이 국부좌굴을 방지하는데 더 유효하다는 결과를 도출하였다.

방폭문은 폭발압력에 저항하는 판(Plate) 부재로 1방향 슬래브(One-way Slab) 혹은 2방향 슬래브(Two-way Slab)로 구조형식을 구분할 수 있다. 1방향 슬래브는 하중의 약 90 % 이상이 단변방향으로 전달되어 하중이 단변으로 지지되는 슬래브를 일컫는다. 이때 1방향 슬래브의 단변에 대한 장변비는 2배를 넘는다. 반대로 2방향 슬래브는 장변과 단변의 비율이 2 이하로 하중이 장변과 단변 2방향으로 전달되어 지지된다. 이러한 구조형식을 고려하였을 때, 인증된 방폭문의 규격 변경은 최초 인증받은 방폭문의 구조형식인 1방향 혹은 2방향 슬래브 거동특성을 동일하게 적용하여 제품확인서 발급대상을 설정할 필요가 있다.

예를 들어, 단변 3 m, 장변 4 m의 인증 방폭문을 가정해 보자. 인증 방폭문의 장변과 단변비를 고려하였을 때, 2방향 슬래브로 구조 거동을 실시할 것이다. 이에 주요 부재는 단변방향의 휨에 대해 저항할 수 있게 최초 설계되어 있는 관계로 단변의 최대 확대 크기는 장변과 단변 비율이 변경되지 않는 범위인 4 m를 초과 할 수 없다. 만일, 장변방향으로 방폭문의 크기 확대하기 위해서는 2방향 슬래브 거동을 유지하는 범위로 한정하여 6 m를 초과하지 않아야 한다. 확대된 방폭문 단면에는 동일재질의 보강재를 동일 간격으로 설치하여 전체적으로 휨저항 능력이 감소되지 않도록 한다. Fig. 5는 2방향 슬래브 방폭문의 최대 변경가능 범위를 보여준다.

또한, 방폭문 주요 구조부재인 앞뒤 철판과 내부 보강 프레임을 제외한 부수자재의 추가 보강을 허용하여야 한다. 예를 들어, 방폭문의 크기가 커져 힌지를 추가로 설치하거나, 일부 국부적인 부분의 전단력을 보강하기 위해 설치하는 철근보강 등은 권장할 필요가 있다. 오히려 현재의 동일구조에 대한 기준은 오히려 방폭문의 방호력을 저하시키는 요소로 작용하고 있다.

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Fig. 5.

Leaf-type blast-resistance door sizing adjustable range

일부 슬라이딩 방폭문처럼 1방향 슬래브로 설계된 경우에는 인증제도의 취지와 장변 방향으로의 무분별한 확대를 방지하기 위해 단변 방향에 대한 확대만 가능하다. 단변 방향의 확대는 1방향 구조거동의 특성이 변하지 않도록 장변의 1/2 미만 범위로 한정한다. 이는 슬라이딩 방폭문 중앙부분에 과도한 변형이 발생하여 벽체와의 접촉 마찰력으로 문이 열리지 않는 경우를 방지하기 위함이다. Fig. 6는 1방향 슬래브 방폭문의 최대 변경가능 범위를 보여준다.

이처럼 인증규격에서 크기가 변경된 방폭문은 구조해석, 방호시뮬레이션 및 전문가 심의를 통해 반드시 최종 방폭성능 충족여부를 확인하여야 한다.

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Fig. 6.

Sliding-type blast-resistance door sizing adjustable range

3.2 자동형 방폭문 인증부재

방호시설에서의 방폭문은 수동형 방폭문을 원칙으로 하고 있다(DMFC 2-20-20, 2022). 이는 유사시 EMP 공격 혹은 전력 공급이 제한되는 상황에 대비하기 위함이다. 그러나, 탄약고, 엄체호 등 대형 방폭문의 경우 무거운 자중(30 ton~100 ton)과 개폐의 용이성으로 자동문의 소요가 많다.

이러한 사용자의 요구로 일부 현장에서는 인증된 방폭문 보강재 사이에 콘크리트 충진 대신 자동화 설비를 추가하여 납품하는 사례가 있다. 이는 실제 폭발압력을 받을 경우 국부좌굴이나 소성변형이 발생해서 방폭문의 성능을 저하시킬 우려가 존재하여 철저한 검증이 요구된다.

다만 최초 폭발실증시험시 자동화를 염두에 두고 방폭문 내부에 자동화 설비를 설치할 빈공간을 구획하거나, 개폐간 관성력에 의해 발생하는 사고를 방지하기 위해 설치한 감속기를 자동화 모터로 변경하는 경미한 사례에 대해서는 심의를 통해 인정할 필요가 있다.

현재도 기존 수동형 방폭문의 경우, 방폭문의 구조를 변경하지 않는 범위에서 외부에 자동화 설비를 추가할 수 있도록 시공지침을 하달하여 관리하고 있다.

3.3 방폭문 제품인증서 및 제품확인서 발급도면 불명확

방폭문의 최종 선정은 방호시설사업의 주계약자인 시공사에서 업체를 선정하여 현장 납품을 받고 있다. 선정된 업체는 현장의 방폭문 규격을 확인하여 인증규격과 차이가 있을 경우 제품확인서 발급을 신청한다. 전문가 심의간 제기된 보완사항에 대해 조치가 완료되면 최종 제품확인서 발급이 완료된다. 그러나, 발주처와 사업관리부서, 사용자에게는 보완사항이 수정된 도면이 통보되지 않아 현장에 납품된 방폭문이 인증제품과 동일 제품인지 확인이 제한된다.

이는 방폭문 제작업체들이 자사의 기술이 유출되는 것을 방지하기 위해 최종도면을 제출하지 않아 발생되는 물제이다. 제품인증서와 제품확인서가 발행된 방폭문과 같은 제품이 현장에 납품될 수 있도록 제도적 보완과 더불어 발주청의 철저한 현장 품질관리가 필요하다.

3.4 다양한 등급의 방폭문 인증체계 부재

현재 인증 방폭문 20 종 중 19종이 방호○등급(방호등급은 군사보안사항으로 폭발하중을 의미하며, 구체적인 수치는 비공개함.) 제품이며, 1종은 방호△등급 제품이다. 이는 방폭문 수요의 상당수가 방호○등급의 시설인 점을 고려하였을 때 시장의 합리적인 결정이라 사료된다. 그러나, 최근 국제사회의 안보 불확실성과 북한의 핵/미사일 위협을 고려하였을 때, 방호시설의 방호력을 강화해 나갈 필요성이 있다.

방호시설의 물리적 방호력인 방폭·방탄 능력은 방호단면을 확대함으로써 확보가 가능하다. 이와 동시에 방폭문의 방호력 역시 동시에 강화하여야 하나 현재 국내에서는 방호○등급 이상의 방폭문 인증이 불가능하다. 현재 사용 중인 육군공병학교 폭발실증시험장의 폭약 사용량은 000 kg으로 상위 등급의 방폭실험을 하기에도 안정상 부적절하다.

이러한 이유로 상위 등급의 방폭문은 해외 수입에 의존하고 있으며, 과도한 사업비(국내제품 대비 대략 70배) 요구된다. 최초 외국 인증기관 시험 의존도를 탈피와 외화유출 방지, 국내 방호시험 기술 향상이라는 목표를 달성하기 위해서 국내 폭발실증 시험과 인증제도의 한 단계 도약적 발전이 요구된다. 이러한 목표달성을 위해서는 국방부와 산·학 연구기관이 협력하여 폭발실증연구를 진행할 수 있는 전용시험장 확보가 요구된다.

4. 결 론

방폭문은 외부에서 방호시설로 들어가는 최외곽 출입문에 설치되어 폭풍, 열, 파편 등의 폭발효과가 내부로 침투하는 것을 막는 매우 중요한 방호자재이다. 이에 방폭문은 폭발하중에 대해 구조적으로 안전해야 하며, 그 성능을 폭발실증시험을 통해 인증받고 있다. 현재 방폭인증제도는 국내의 불비한 폭발실증시험 여건과 사용자의 다양한 요구조건을 충족하기 위해 인증제품 내에서 동일재질, 동일구조 전제하 크기를 조정할 수 있게 하고 있다. 그러나, 동일재질, 동일구조의 명확한 기준이 존재하지 않아, 현장의 방호시설 설계자 및 사업관리자로 하여금 인증신청 가능 여부를 사전에 가늠할 수 없게 하고 있다. 또한, 사용자의 운용 편의성과 유지관리를 위해 구조적 성능을 저하시키지 않는 범위에서 자동화 설비설치가 요구되고 있다.

이에 본 연구에서는 방폭문의 설계절차와 구조거동 특성을 알아보고, 동일재질 동일규격의 정성적 기준을 정량적으로 규정하였다. 더불어 국내 방폭문 인증제도의 한계와 발전방향에 대해 고찰하여 다음과 같은 결론을 도출하였다.

(1) 방폭문의 구조적 거동특성은 2방향 슬래브로 폭발하중에 대한 휨저항 특성을 2방향 슬래브로 한정하는 범위 내에서 크기를 변경할 수 있게 하였다. 그 결과 방폭문의 장변과 단변비는 2를 초과할 수 없으며, 단변의 확대는 장변의 길의를 초과할 수 없게 설정하였다. 또한, 장변의 확대는 단변 길이의 2배를 초과할 수 없도록 하였다.

(2) 자동형 방폭문의 수요를 충족하기 위해서는 경미한 사항의 변경에 대해서는 구조심의를 통한 제품확인서 발급을 가능하도록 하였다. 예를 들어, 방폭문의 성능을 확보하기 위해서 전단파괴와 휨저항 성능을 확보하기 위한 보조적인 보강재 설치를 가능하게 하였다. 또한, 국부좌굴 및 소성변형이 발생하지 않는 범위에서 최초 자동화 설비 설치를 목적으로 확보한 공간에 자동모터 설치를 허용하도록 하였다.

(3) 방폭문 인증 및 제품확인서가 발급된 최종 도면에 대한 철저한 확인과 현장에 설치된 방폭문의 일치성을 검증하는 제도의 필요성이 제기되었다. 인증기관에서는 제품의 특허 등 생산자의 기술을 보호하는 가운데 현장 반입 제품과 인증도면을 확인할 수 있는 제도적 보완 장치를 마련하여야 하며, 그 정보를 발주청과 공유할 필요성이 도출되었다.

(4) 국내 방호산업의 육성과 국외 수출지원 등을 위해서는 다양한 등급의 방폭문 인증이 필요하다. 현재는 방호○등급의 제품에 한해서 인증이 가능하나, 향후 다양한 등급의 인증이 가능하도록 전용 폭발실증시험장 확보 등 정책적 지원이 필요한 것을 확인하였다. 특히, 해외 방호기업의 경우, 100 bar 이상의 고성능 방폭문을 생산하고 있으며 사용자의 요구에 따라서 그 이상의 성능을 보유한 제품을 설계, 생산 및 폭발 인증을 하고 있다.

Acknowledgements

이 연구는 2025년도 국방시설본부 방호시설연구소 연구과제로 수행되었습니다.

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