In this study, the Z-shape fabric design is proposed as the way to enhance the ballistic performance of fabrics which are used as the intermediate layer of stuffed Whipple shield configurations. The Z-shape fabric employs a different boundary condition from those of conventional configurations of fabrics which include 4 edge fixed. Impact analysis on Z-shape aramid yarns and fabrics using LS-DYNA software was performed and the results were compared with 2 edge fixed and 4 edge fixed fabrics to identify the high velocity impact energy absorption characteristics of the Z-shape fabric. It was revealed that the Z-shape showed different impact behavior and higher energy absorption performance than 2 and 4 edge fixed fabrics.

본 연구에서는 stuffed Whipple shield의 성능 향상을 목적으로, stuffed Whipple shield의 중간층에 적용되는 직물의 방탄 성능 향상 기법으로서 Z형 직물 디자인을 제안하였다. 직물은 경계조건에 의하여 충격 현상과 방탄 성능이 크게 변화하게 된다. 따라서 기존의 단순 적층식 직물과는 다른 경제조건을 갖는 Z형 직물을 제안하였고, Z형 직물의 방탄 성능을 확안히가 위하여 상용 프로그램 LS-DYNA를 이용한 아라미드 섬유사와 직물에 대한 충격 해석을 수행하여 에너지 흡수 특성을 계산하고, 그 결과를 단순 적층식 섬유사와 직물의 경우와 비교하였다. 그 결과 Z형 직물은 단순 적층식 직물과는 다른 충격 거동을 보이고, 고속 영역에서 2 edge fixed, 4 edge fixed보다 높은 에너지 흡수율을 보이는 것을 확인하였다.

Keywords: Z-shape design, Aramid fabric, Boundary condition effect, High velocity impact, Impact energy absorption characteristics, Stuffed Whipple shield

Keywords: Z형 직물 디자인, 아라미드 직물, 경계조건효과, 고속 충격, 충격 에너지 흡수 특성, 직물 보강 위플 쉴 드