Journal of the Korean Institute of Gas (한국가스학회지)

The Korean Institute of GAS (한국가스학회)
권호 표지

A Study on the Optimized Design of the Helmets for Fire and Gas Safety

소방.가스안전용 헬멧의 최적설계에 관한 연구

  • Cho, Seung-Hyun (Corporate R&D Institute, Samsung Electomechanics Co., LTD.) ;
  • Kim, Do-Hyun (Research Center for Tribology, Mechatronics and Energy Technology, Hongik University) ;
  • Kim, Chung-Kyun (Research Center for Tribology, Mechatronics and Energy Technology, Hongik University)
  • 조승현 (삼성전기(주) 중앙연구소) ;
  • 김도현 (홍익대학교 트리보.메카.에너지기술 연구센터) ;
  • 김청균 (홍익대학교 트리보.메카.에너지기술 연구센터)
  • Published : 2008.09.30
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Abstract

In this paper, the stress and strain characteristics of a helmet shell structure have been analyzed by using the finite element method and Taguchi's design method as functions of the material properties, the thickness of a helmet, the thickness and the number of a bead frame. The optimized design of the helmets for a firefighter and a gas worker is very important for increasing the strength safety and an impact energy absorption capacity of a helmet shell due to an impulsive external force. Thus, the optimized design data of the helmet indicated that the uniform thickness of a helmet shell may be reduced for reducing the total weight of a helmet and increasing the strain energy absorption rate, but the thickness and the number of a bead frame would be increased for increasing the impact strength of the helmet.

본 본문에서는 유한요소법과 다구찌의 최적설계법을 사용하여 헬멧의 모체 구조물에 대한 응력과 변형률 특성을 소재의 특성치, 헬멧의 두께, 보강뼈대의 수량과 두께의 함수로 각각 해석하였다. 소방관과 가스 작업자의 안전성 확보를 위해 필요한 헬멧에 대한 최적화 설계연구는 외부에서 작용하는 충격력에 대한 강도안전성을 높이고, 충격에너지 흡수력을 강화시킬 수 있는 데이터를 제공하기 때문에 대단히 중요하다. 따라서 헬멧 모체 구조물의 균일한 두께는 헬멧 모체의 중량을 감축하고 변형률 에너지를 높여 준다는 측면에서 줄여야 하지만, 헬멧의 보강뼈대의 수량과 두께는 헬멧의 충격강도를 높여준다는 측면에서 늘려주는 최적화 설계가 추진되어야 헬멧의 안전성은 확보된다는 해석결과를 제시하였다.

Keywords