요약
1. 한화에서 라이센스 생산한 MLRS 탄약 (15년됨)과 미국에서 도입한지 26년된 MLRS 탄약을 온도반복 실험해보니  (필자 주 에이 따끔스 or 227mm 같음)

미제는 균열이 없었지만, 한화제는 전량 균열이 발생됨

2. 그래서 기품원에서 72발을 수거해서 비파괴 실험해본결과 72발중 40발에서 추진제 균열, 점화성능 미달 등등 결함이 발견됨

3. 온도반복 실험에서도 미제는 6발중 2발에 결함이 있었고 한화제는 전량 결함이 발견됨

하지만 다시 비파괴 검사 시행결과 미제는 자가회복해서 스스로 균열이 매꿔졌지만, 국산제는 안그랬음

4. 분석해보니까 한화제 탄약 설계과정에서 화학적 결합을 방지하고 온도변화시  스트레스를 줄여주는 이형제 도포과정이 설계과정부터 누락되었다는게 확인됨

5. 천무탄약도 확인해보니 그 과정이 누락되었음을 알아냈고 시정조치함  (필자 주 ktssm 이야기하는것같음)

6. 결함의 문제점은 일단 탄약 수명이 극도로 줄어들고, 발사시에 추진체가 터질수 있음

서론

기품원은 수명이 도래한 저장 탄약에 대한 저장탄약신뢰성평가(ASRP) 시험을 통해 계속 사용 또는 수명연장 가능 여부를 판단하고 있다.

ASRP 수행과정에서 국외생산 OO로켓탄(MLRS용)은 26년 이상(연장 진행 중)의 수명이 확인되었으나, 국내생산 OO로켓탄은 15년 된 추진기관의 온도반복 시료 4조 전량에서 균열이 발생함에 따라 계속 사용 가능 여부 확인 및 균열원인분석을 수행하였다.

2021년 OO로켓탄 ASRP
2021년에 아래의 절차에 따라 설계수명이 초과된 OO로켓탄 추진기관 ASRP 시험을 수행하였고

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온도반복시험 2차 비파괴검사에서 아래의 사진와 같이 4조 전량 균열이 발견되었다.

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OO로켓탄의 추진기관에서 발견된 위험지역의 균열은 사격 시 폭발로 인하여 아군에게 피해를 줄 수 있으므로 치명 결함에 해당하는 중대한 결함에 해당하여, 정확한 원인 규명과 계속 사용 가능 여부 등을 포함한 대처방안 제시가 요구되었다.

추가시험 수행

온도반복 환경처리 후에 발견되는 균열은 스트레스 시험 이후에 발생 되는 결함이므로 현재 추진기관이 구조적으로 취약하다는 의미이지 현재 균열이 발생한 위험한 상태를 의미하는 것은 아니다.

이에 따라 핵심 무기체계인 OO로켓탄의 계속 사용 가능 여부 판단을 위하여 2005년부터 2010년까지 생산된 제품 각 12발씩 총 72발의 표준성능시험을 추가로 수행하였으며, 이글루 탄약고의 환경보다 가혹한 온도조건에서 저장되는 즉각대기포탄(선상탄)의 X-ray 현재 상태 확인시험과 추진기관 절단을 추가 수행하였다.


국외도입 OO로켓탄에 대한 ASRP 시험을 국과연에서 2021년에 수행하여 26년간 저장된 추진기관에 이상이 없음을 확인하였으나, 15년간 저장된 국내생산 OO로켓탄은 온도반복시험에서 균열이 발견됨에 따라 국외탄의 안전성을 재확인할 필요가 있고, 국내외 OO로켓탄의 차이점 확인이 필요하여, 국내외 OO로켓탄 추진기관 온도반복 비교시험을 추가 수행하였다.

72발 표준성능시험

총 72발의 표준성능시험을 아래의 절차에 따라 수행하였고,

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비파괴검사 결과에서 40발의 추진제 막 갈라짐이 확인되었으며, 마운트 조기이탈, 추진제 점화성능 미달 등 몇 가지 결함이 발견되었으나, 이러한 결함은 불발탄 처리 매뉴얼에 따라 안전상은 이상이 없음을 확인하였다.


즉각대기포탄 비파괴시험
즉각대기포탄은 직사광선에 그대로 노출되는 때도 있어서 철제 발사관에 저장되는 그 특성상 ROC 값인 71℃ 이상의 고온에 노출될 수 있고, 상황에 따라서는 높은 일교차에 노출될 수도 있음에 따라 균열 여부 확인이 필요하였다. 이에 총 42발에 대해 아래의 절차에 따라 추가적인 비파괴시험을 수행하였고, 본 연구와 관련 있는 사항으로는 총 26발에서 추진제 막 갈라짐이 발견되었다.

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국내외 온도반복 비교시험

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국내

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국외

국내외 생산 OO로켓탄은 생산연도가 겹치지 않으므로 마지막 국외 생산품(’02년산) 6발과 최초 국내 생산품(’05년) 6발을 시료로 선정하여 그림 5의 절차에 따라 온도반복 비교시험을 수행하였다. 로켓포드, 완성탄, 추진기관의 입고/육안/기밀검사에서는 특이사항 없이 정상이었고, 온도반복시험 이전에 수행한 1차 비파괴검사에서는 위의 사진과 같이 국내 추진기관 6발 전량에서 추진제 막 갈라짐이 확인되었고, 국외 추진기관은 6발 중 2발에서 추진제 막 갈라짐이 확인되었다.

온도반복 환경처리 후 2차 비파괴검사에서는 국내 추진기관은 6발 전량에서 아래과 같이 네 방향의 최대 길이 15mm, 폭 1.7mm의 균열이 확인되었고, 국외 추진기관은 6발 전량 양호함을 확인하였다. 또한, 국외 추진기관의 추진제 막 갈라짐 현상이 사라진 것을 확인하였다.

국내 추진기관의 균열은 아래와 같이 확인되었다.

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균열원인 분석
추진제/인서트 접합부에 설계적으로 고려되지 못했던 화학적 결합이 발생하였고, 이로 인해 구조적인 취약점이 발생하였다. 이는 설계 또는 절차서 작성 시 고려되지 못한 이형제 도포 작업이 제조 절차서에 누락되어 발생한 것으로 확인되었다. 기본적으로 15년 이상 노화가 이루어져 인서트가 경화되어 취성이 상승하였고, 화학/구조적으로 취약한 부분에 이형제 도포가 이루어지지 않음으로써 복잡한 구조로 인해 수축팽창으로 반복되는 온도변화 스트레스를 견디지 못하고 균열이 발생한 것으로 추정된다.

결론
종합적인 원인을 분석한 결과 추진기관 제조 절차서에 인서트 이형제 도포가 지시되지 않았고, 이형제 도포가 이루어지지 않음으로써 추진제와 인서트 간의 접착이 발생하며 취약한 구조로 변형되었고, 온도반복 환경의 스트레스를 견디지 못하고 균열이 발생한 것으로 추정되었다. 이는 설계 과정에서 미리 고려하여 인서트가 추진제와 결합하지 않도록 구조/화학적 설계를 하거나, 제조 과정에서 이형제를 바르는 것 외에는 해결방안이 존재하지 않아 수리, 개선 등은 수행할 수 없었다.

온도반복시험 균열 원인분석 결과와 해결방안은 이미 양산이 종료된 OO로켓탄에는 적용할 수 없었으므로, 유사 탄종에 동일 현상 발생 가능성을 검토하였고, □□로켓탄 또한 이형제 도포 과정이 포함되지 않아 적용 방안을 검토하였다. 이를 위하여 추가로 이형제 미도포와 도포 횟수별 접착 강도 시험, 체계 영향성 분석 등을 실시하였고, 그 결과에 따라 제조공정에서 생산업체 공정검사서 및 SOP(제조작업표준서)에 이형제(Frekote)를 응력완화 인서트에 3회 도포하는 절차를 반영하였다.

□□로켓탄은 현재 초도양산을 계획 중에 있으며, 현재 계획되어 있는 단가와 물량을 기준으로 이형제 도포에 대한 경제효과를 분석한 결과, 생산 계획 전체 물량을 기준으로는 가정에 따라 3.5조원, 연간 최소 2,184억원의 경제효과가 있는 것으로 분석되었으며, 초도양산 물량을 기준으로는 8,895억원, 연간 최소 556억원의 경제효과가 있는 것으로 분석되었다.

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