포탄은 크기, 포의 종류, 형태와 목적 등에 따라 다양한 형태 및 종류로 발전해오고 있다. 그 중 함정이나 콘크리트 벙커 등의 장애물을 관통하는 철갑탄(armor piercing ammunition)은 높은 운동 에너지를 이용하여 표적을 관통한다. 특히 철갑고폭탄(armor piercing high explosive)은 관통탄의 한 종류로서 탄두가 표적을 관통한 뒤 탄의 바닥면에 있는 신관이 작동하여 적 함정 내부에서 폭발을 일으키는 포탄으로 함선이나 선체 구조물을 파괴하기 위한 용도로 사용되고 있다. 본 연구에서는 고속으로 비행한 탄체가 선체구조 관통 시 탄체에 발생하는 충격과 진동으로 인해 탄 바닥면에 위치한 신관의 오작동을 최소화할 수 있는 포탄 구조를 개발하기 위한 연구이다. 짧은 순간에 변하는 충격하중을 고려하여 탄체 및 신관 주변의 비선형 응력-변형률 관계를 계산하여 신관을 비롯한 포탄의 주요 부분에 미치는 영향을 평가하고, 탄체 내부를 구성하는 다층 다종류 재료의 분포 및 그 형상의 최적설계안을 제시하였다. 철갑고 폭탄이 선체를 관통하는 순간, 큰 충격에 의한 탄체의 변형과 가속도가 선단에서 후미 신관으로 전파 감쇠되는 과정을 유한요소해석을 통하여 7개 구성 재료별로 충격의 영향성을 분석하였고, 탄체 구성 재료의 두께를 최적화하여 충격에너지 흡수를 높여 표적 관통 시 충격이 신관에 전달되지 않도록 하여 신관의 오작동이 없는 탄체구조 개발에 필요한 수치적 데이터 및 해석 방안을 제공하였다. 이를 통한 철갑관통 탄약의 변형에 대한 예측을 통해 탄 바닥에 위치하고 있는 신관 구조 안전성을 확인하였고 철갑관통고폭탄의 형상 최적화를 통해 포탄의 성능 및 품질신뢰도를 향상하였다.