MIL-STD-810 기반 콘덴서 마이크의 군용 내환경성 및 신뢰성 평가(GRAS, Microphone, 46BE, 46AE, 40AI, 40PM, 46AF)

 

목차

 

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군용 환경에 적합한 콘덴서 마이크의 성능 및 내환경성 평가

 

– MIL-STD-810 기반 시험 결과를 중심–

 

마이크로폰은 제1차 세계대전 시기부터 군사 작전에서 활용되기 시작하였으며, 현대 전장에서는 통신 시스템, 포격 위치 탐지, 저격수 위치 파악, 드론 탐지 및 추적 시스템 등 다양한 분야에서 필수적인 센서 장치로 사용되고 있습니다. 그러나 전장 환경은 매우 복잡하고 가혹한 조건을 포함하고 있어, 마이크 선택에 있어 단순한 성능뿐만 아니라 내환경성, 내구성, 장기 공급 가능성까지 종합적으로 고려되어야 합니다.

 

특히, 일반 소비자용 마이크로폰은 120 dB 이하의 소음 환경을 기준으로 설계되는 경우가 많아, 전장에서 흔히 발생하는 150~160 dB 수준의 충격파 신호에는 쉽게 포화되거나 손상될 위험이 있습니다. 또한 고습, 고온, 급격한 온도 변화에 취약하며, 짧은 제품 수명으로 인해 장기적인 군사 장비 유지보수에도 적합하지 않습니다.

 

이러한 제약을 극복하기 위해 본 연구에서는 고성능 콘덴서 측정 마이크로폰(GRAS 46BE)을 대상으로, 미군 환경 시험 표준인 MIL-STD-810에 따라 환경 내구성 평가를 수행하였습니다. 본 평가를 통해 마이크로폰이 전장에서 안정적으로 작동할 수 있는지를 정량적으로 검증하고자 하였습니다.

 

 

MIL-STD-810 개요

 

MIL-STD-810은 미국 국방부에서 제정한 군사 장비 환경 시험 표준으로, 장비가 실제 운용 중 겪게 될 다양한 환경 스트레스를 실험실에서 재현하여, 제품의 성능과 내구성을 평가하는 것을 목적으로 합니다. 특히, 장비의 용도와 운용 환경에 따라 시험 항목을 맞춤화할 수 있는 “Tailoring(맞춤화)” 개념을 적용하여, 제품의 특성에 따라 현실적인 시험이 가능하도록 설계되어 있습니다.

 

Dust & Vibration 시험

 

콘덴서 마이크로폰에 대해서는 아래의 시험 항목이 적용되었습니다.

 

 

• 태양 복사
• 강풍 속 비 (Blowing Rain)
• 고온·저온 저장 및 작동 조건
• 고습 환경 (Operational Humidity)
• 열 충격 (Thermal Shock)
• 모래 및 먼지 (Dust & Sand)
• 차량 진동 (Ground Vehicle Vibration)
• 기능적 충격 및 추락 안전 충격 (Shock)

 

 

시험 방법 및 장비 구성

 

시험 대상은 GRAS 46BE 1/4인치 콘덴서 마이크로폰 4대이며, 이들은 전장 환경에서의 적용을 고려하여 다음과 같이 개조되었습니다.

 

• 빗물 침투 방지를 위한 특수 보호 그릴 장착
• 통기 구조를 일부 수정
• 나노코팅 윈드스크린 부착

 

 

이 중 3대는 수평 방향으로, 1대는 수직 방향으로 장착하여 다양한 설치 조건에서의 성능을 비교하였습니다. 시험은 약 6개월간 연속적으로 수행되었으며, 각 마이크는 공인된 캘리브레이션을 시험 전·후에 한 차례씩 수행하였고, 각 환경 시험 직전과 직후에도 감도 측정을 반복하여 정확한 성능 변화를 추적하였습니다.

 

 

시험 결과 대부분의 마이크는 감도 변화 없이 안정적으로 작동하였으나, 실제 환경에서 고려해야 할 몇 가지 실질적인 사항도 확인되었습니다.

 

 

첫째, 강풍과 비에 노출될 경우, 윈드스크린이 물을 흡수하여 바람 소음을 줄이는 능력이 저하될 수 있습니다. 다만, 마이크 자체에는 손상이 없으며, 윈드스크린을 교체하거나 건조시키는 것으로 문제를 해결할 수 있습니다.

 

둘째, 먼지와 모래의 경우, 윈드스크린이 다공성 구조이므로 완전히 차단할 수는 없습니다. 시험 결과, 일부 입자가 내부에 침투하였으며, 이에 따라 장기간 사용 후에는 윈드스크린을 청소하거나 교체하는 것이 바람직하다는 결론을 얻었습니다.

 

이러한 관찰을 통해, 마이크 보호를 위한 윈드스크린 시스템의 성능 개선 가능성이 제안되었습니다. 향후에는 발수성과 방진성을 갖춘 폼 재질을 활용한 윈드스크린 개발이 요구됩니다.

 

 

결론

 

MIL-STD-810 환경 시험 결과, 시험에 사용된 모든 GRAS 46BE 마이크로폰은 ±0.3 dB 이내의 감도 변화를 보이며, 극한 환경에서도 매우 우수한 내환경성과 내구성을 입증하였습니다. 각 시험 단계 사이에도 현장 측정 장비(pistonphone)를 이용하여 반복적으로 감도를 점검하였으며, 이 과정에서도 큰 편차 없이 안정적인 성능이 유지되었습니다.

특히, 고온·저온, 고습, 충격, 진동, 침수 등 실제 전장에서 발생할 수 있는 조건을 체계적으로 재현한 결과, 해당 마이크로폰이 군용 음향 시스템에 적합한 신뢰성과 성능을 갖추고 있음을 확인할 수 있었습니다.

 

 

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