방탄 헬멧 제조 공정

I. 원자재 선정: 안전을 위한 견고한 기반 마련

방탄 헬멧의 보호 성능은 원자재 선정이라는 근본적인 단계에서 시작되며, 각각의 원자재는 엄격한 다차원적 검사를 거칩니다. 핵심 보호층은 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE) 섬유 또는 아라미드 섬유로 만들어지는데, 이 소재들은 높은 강도와 경량성을 결합하고 있습니다. 이들의 인장 강도는 일반 철강의 15배에 달하는 반면, 밀도는 철강의 1/8 수준에 불과하여 투사체 충격을 차단하면서도 헬멧의 무게를 최소화합니다.

보조 재료들도 신중하게 선정되었습니다: 완충 라이너는 고밀도 오픈셀 폼으로 제작되어 충격 흡수성과 통기성을 모두 제공합니다. 외부 셸 코팅은 마모 및 부식에 강한 폴리우레탄 소재를 사용하였으며, 자외선 노화 시험을 통과하여 장기간 사용 중에도 벗겨지지 않도록 보장합니다. 모든 원자재는 제3자 시험 기관의 인증을 받았으며, 물리적 성능 지표는 국가 표준 GB 2811-2019 및 국제 NIJ Level IIIA 보호 요건을 충족합니다.

핵심 제조 공정: 섬유에서 방탄 장갑으로의 변환

1. 섬유 전처리 및 직조

먼저, 원자재 섬유는 저온 탈습 및 성형 처리를 거쳐 수분을 제거하고 섬유의 균일성을 향상시켜 후속 공정에서의 응력 집중을 방지합니다. 그런 다음 컴퓨터 제어 3D 직조 장비에 진입하여 오축 직조 공정이 적용되는데, 이 과정에서 경사사, 위사 및 대각선사가 서로 얽히며 3차원 네트워크 구조를 형성합니다. 기존의 2D 직조와 비교할 때, 이 구조는 보호층의 충격 저항성을 30% 향상시키고, 발사체의 충격력을 효과적으로 분산시키며 국부적인 균열을 방지합니다. 직조 과정 중에는 장비가 실시간으로 실 가닥의 장력을 모니터링하며 오차를 ±0.5N 이내로 유지하여 직물의 모든 부분에서 균일한 밀도를 보장합니다.

2. 성형: 보호 형태의 정밀한 가공

직조 후, 섬유 천은 사전 설정된 층 수(일반적으로 보호 등급에 따라 16~24층)에 맞춰 절단되고 적층되며, 이후 특수 몰드에 넣어 오토클레이브 성형을 진행합니다. 이 공정 파라미터는 수천 번의 테스트를 통해 최적화되었으며, 가열 속도는 5℃/분으로 제어하고, 압력은 1.2~1.5MPa로 유지하며, 일정 온도 단계(120~140℃)는 90분간 지속되어 수지가 섬유에 완전히 침투하고 경화되도록 합니다. 몰드는 항공기용 알루미늄 합금으로 제작되어 정밀도가 ±0.1mm이며, 헬멧의 유선형 디자인을 정확하게 재현할 수 있습니다. 이를 통해 착용 시 밀착감을 보장하고, 공기 저항을 줄이며, 날카로운 모서리로 인한 응력 집중 위험을 방지합니다. 성형 후에는 액체 질소 냉각 공정을 사용해 급속 냉각함으로써 재료의 결정성을 높이고 보호 성능을 더욱 향상시킵니다.

3. 정밀 가공 및 부품 통합

성형된 헬멧 블랭크는 정밀 가공 단계로 들어갑니다. 먼저 CNC 공작 기계를 사용하여 모서리를 연삭하여 버를 제거하고 날카로운 부분 없이 매끄러운 모서리를 만듭니다. 그런 다음 녹 제거를 위한 샌드블라스팅 및 정전 분사를 포함한 표면 처리가 수행되며, 코팅 두께는 0.8~1.2mm로 제어되어 미끄럼 방지, 내마모성 및 은폐성을 제공합니다. 쿠션 라이너는 인체공학을 기반으로 머리 윤곽에 맞춰 설계된 3D 커팅 공정을 채택했으며, 충격 시 에너지를 빠르게 흡수하고 머리 가속도를 줄여주는 여러 개의 내장 에너지 흡수 모듈을 갖추고 있습니다. 마지막으로 부품 통합이 수행됩니다. 내충격성 폴리카보네이트 바이저(광선 투과율 ≥95%, 고속으로 날아오는 파편에도 견딜 수 있음), 조절 가능한 헤드밴드, 버클이 설치됩니다. 모든 부품은 인장 시험 및 피로 시험을 통과하여 견고한 결합과 안정적인 사용을 보장합니다.