복합형 고체 추진제의 비정상 폭발에 따른폭발압력 및 충격량을 이용한 위험성 평가

Risk Assessment Using Overpressure and Impulse for Abnormal Explosion of Composite Solid Propellants

본 연구에서는 복합형 고체 추진제가 비정상 폭발할 경우 주위에 위치한 사람 및 구조물에 미치는 영향을 확률론적으로 분석하여 위험성을 검토하였다. 크기가 다른 고체 추진제 두 종류와 복합형 고체 추진제 조성에 따른 세 가지의 TNT 등가량을 기존 경험적 상관식에 적용하여 입사압력 및 충격량을 도출하였다. 이를 프로빗 분석에 이용하였고 사람 및 구조물에 미치는 영향을 정량적으로 분석하여 고체 추진제 폭발의 위험성을 파악하였다. 추진제의 크기가 크고 TNT 등가량이 많을수록 입사압력 및 충격량 또한 큰 경향이 확인되었다. 한편, 화약량은 입사압력 보다 충격량에 더 중요한 영향을 미치는 것으로 관찰되었다. 이러한 입사압력 및 충격량이 사람에게 미치는 영향은 고막파열, 머리 충격으로 인한 사망, 전신 전위 충격으로 인한 사망, 폐 손상으로 인한 사망 확률 순으로 크게 나타났다. 또한, 구조물에 미치는 영향은 유리창의 파손, 가벼운 손상, 심각한 손상, 구조물의 붕괴 확률 순으로 큰 것으로 확인되었다.

In this study, the risks were investigated by probabilistic analysis of the effects on the person and structure locatedaround the composite solid propellant when it explodes abnormally. Two types of solid propellants of different sizes andthree TNT equivalents of composite propellants were applied to empirical correlation to derive incident pressure andimpulse. These were used in probit analysis, and the effects on the person and structure were quantitatively analyzed todetermine the risk of solid propellant explosion. The larger the propellant and the more the TNT equivalent, the higher theincident pressure and impulse. Moreover, the amount of propellant had a more significant effect on the impulse than theincident pressure. The effects of the incident pressure and impulse on human were observed to be greater in the order ofprobability of ruptured eardrums, death from head impact, death from whole-body displacement impact, and death from lungdamage. Furthermore, the effects on the structure were observed to be greater in the order of probability of breakage ofwindow, minor damage, major damage, and collapse of the building.