탄도 젤라틴
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1. 개요
탄도 젤라틴은 총알의 인체 관통력과 저지력을 연구하기 위해 개발된 물질이다. 1986년 마이애미 총격전 이후 FBI가 자체 테스트 프로토콜을 도입하면서 널리 사용되기 시작했다. 탄도 젤라틴은 젤라틴과 물을 혼합하여 만들거나, 오일과 폴리머를 사용하여 합성하기도 한다. 근육 조직의 특성을 잘 모방하여 총기 및 탄약의 성능 평가에 활용되며, 할로우 포인트 탄, 소프트 포인트 탄 등의 탄약 시험에 사용된다. 사냥용 탄환 테스트, 미디어에서의 신화 검증, 그리고 한국군과 경찰특공대의 훈련 등 다양한 분야에서 활용된다.
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| 탄도 젤라틴 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 시험 매질 |
| 용도 | 탄도학 시험 |
| 구성 성분 | 젤라틴 물 |
| 질량 백분율 | 10% |
| 밀도 | 1.06 g/cm³ |
| 개발자 | 마틴 페클러 |
| 상세 정보 | |
| 설명 | 탄도 젤라틴은 탄도학에서 탄환이 인체에 미치는 영향을 시험하기 위해 사용되는 투명한 물질이다. |
| 역사 | 탄도 젤라틴은 제2차 세계 대전 중 미국에서 개발되었으며, 마틴 페클러 박사가 1980년대에 더욱 발전시켰다. |
| 제조 | 탄도 젤라틴은 젤라틴 분말과 물을 혼합하여 만든다. |
| 사용 | 탄도 젤라틴은 총알의 관통력, 팽창 및 파편화와 같은 효과를 시뮬레이션하는 데 사용된다. |
| 장점 | 탄도 젤라틴은 재현 가능하고, 저렴하며, 사용하기 쉽다. |
| 단점 | 탄도 젤라틴은 실제 인체 조직과 완전히 동일하지 않다. |
| 참고 사항 | 탄도 젤라틴은 법의학 및 범죄 수사에도 사용될 수 있다. |
2. 역사
1986년 마이애미 총격전에서 연방 수사국(FBI) 요원들이 범인의 총격에 의해 심각한 피해를 입은 사건을 계기로, 총알의 인체 관통력 및 저지력에 대한 연구 필요성이 대두되었다. 1988년 12월, 연방 수사국(FBI)은 자체적인 테스트 프로토콜을 도입했으며, 이는 곧 미국 법 집행 기관들 사이에서 인기를 얻었다. 1988년 12월, 연방 수사국(FBI)은 1986년 마이애미 총격전에 대한 대응으로 자체적인 탄도 젤라틴 테스트 프로토콜을 도입했다. 이 프로토콜은 총기 및 탄약의 성능을 평가하는 데 사용되었으며, 곧 미국 법 집행 기관들 사이에서 표준으로 자리 잡았다.
2. 1. 개발 배경
1986년 마이애미 총격전에서 연방 수사국(FBI) 요원들이 범인의 총격에 의해 심각한 피해를 입은 사건을 계기로, 총알의 인체 관통력 및 저지력에 대한 연구 필요성이 대두되었다. 1988년 12월, 연방 수사국(FBI)은 자체적인 테스트 프로토콜을 도입했으며, 이는 곧 미국 법 집행 기관들 사이에서 인기를 얻었다.2. 2. FBI 프로토콜 도입
1988년 12월, 연방 수사국(FBI)은 1986년 마이애미 총격전에 대한 대응으로 자체적인 탄도 젤라틴 테스트 프로토콜을 도입했다. 이 프로토콜은 총기 및 탄약의 성능을 평가하는 데 사용되었으며, 곧 미국 법 집행 기관들 사이에서 표준으로 자리 잡았다.3. 제조 방법
3. 1. 젤라틴 공식
가장 일반적으로 사용되는 공식은 FBI 스타일의 10% 탄도 젤라틴으로, 250 블룸 A형 젤라틴 1 부분을 따뜻한 물 9 부분(질량 기준)에 녹여 가루 젤라틴을 부으면서 물을 섞어 준비한다. 이 용액은 4°C로 냉각한다. 구 NATO 공식은 20% 용액을 10°C로 냉각하도록 명시하고 있지만, 이 용액은 젤라틴을 두 배나 사용하기 때문에 준비 비용이 더 많이 든다.어떤 경우든, Martin Fackler의 1988년 연구 논문은 물을 40°C 이상으로 가열해서는 안 된다고 권고하는데, 이는 탄도 성능에 상당한 변화를 일으킬 수 있기 때문이다.[4] 그러나 이 결과는 이후 연구에서 재현되지 않는 것으로 보인다.[5]
3. 2. 보정
정확한 결과를 보장하기 위해 사용 직전에 젤라틴 블록을 보정한다. 표준 .177 구경(4.5mm) 강철 BB탄을 공기총으로 발사하여 관통 깊이를 측정한다.[6] 정확한 보정 방법은 약간씩 다르지만, 미국 이민귀화국의 국립 화기 부서에서 사용하는 보정 방법이 비교적 일반적이다. 이는 183±3 m/s 속도로 발사된 BB탄이 8.3~9.5cm 관통하는 것을 기준으로 한다.[6] 탄도 전문가 던컨 맥퍼슨은 BB탄 관통 깊이가 오차가 나는 탄도 젤라틴을 보정하는 방법을 제시했다. 맥퍼슨의 방법에 따르면 측정된 BB탄 속도가 180 m/s의 ±10 m/s 이내일 때 BB탄 관통 깊이를 수정할 수 있다. 이 방법은 허용 오차 내의 오차를 보정하고, 서로 다른 테스트 결과를 정규화하는 데에도 사용할 수 있다.[7]3. 3. 합성 대체 물질
천연 젤라틴은 재사용이 불가능하고 투명한 황갈색을 띤다. 합성 대체 물질은 천연 젤라틴의 탄도 특성을 모방하며, 무색 투명하고 재사용이 가능하다.3. 4. 합성 젤라틴 공식
합성 탄도 젤라틴은 일반적으로 젤라틴과 물 대신 오일과 폴리머로 만들어진다. 가장 일반적으로 사용되는 것은 백색 광유와 스티렌 폴리머 혼합물이다.[8] 사용되는 폴리머는 다음과 같다.- 스티렌-부타디엔-스티렌 폴리머
- 스티렌-이소프렌-스티렌 폴리머
- 스티렌-에틸렌-부틸렌 스티렌 폴리머
- 스티렌-에틸렌프로필렌 폴리머
- 스티렌-에틸렌 부틸렌 폴리머
- 스티렌-부타디엔 폴리머
- 스티렌-이소프렌 폴리머
젤은 일반적으로 폴리머의 약 12%에서 22%(무게 기준)를 포함하지만, 어떤 폴리머가 사용되는지에 따라 다르다.[8]
가열 온도는 어떤 폴리머와 오일이 사용되는지에 따라 다르지만, 275°F를 넘어서는 안 된다.[8]
폴리머와 오일 용액은 습기에 매우 민감하며, 습기가 용액에 닿으면 열을 가할 때 기포가 형성된다.[8] 젤라틴을 물에 넣는 것과 같이 가열된 오일에 폴리머를 첨가해서는 안 되며, 열이 없을 때 폴리머와 오일을 혼합해야 한다.[8]
열을 가할 때 기포가 형성되는 것을 방지하기 위해 폴리머와 오일을 혼합한 후 체류 시간을 권장한다. 이러한 "체류" 시간은 공기 온도가 약 10°C 이상일 경우 최대 12시간, 또는 공기 온도가 더 낮은 경우 최소 24시간까지 유지할 수 있다.[8]
이러한 발견은 대릴 D. 아믹(Darryl D. Amick)에 의해 이루어졌다.[8]
4. 활용
탄도 젤라틴은 근육 조직의 특성을 상당히 잘 모방하기 때문에,[9] 다양한 팽창 탄약, 예를 들어 할로우 포인트 탄이나 소프트 포인트 탄의 최종 성능을 비교하는 데 선호되는 매체(실제 돼지 시체보다)이다. 이러한 탄환은 조직 또는 젤라틴의 유압 압력을 사용하여 직경을 넓혀 관통을 제한하고 경로를 따라 조직 손상을 증가시킨다. 헤이그 협약은 이러한 탄약의 전쟁 사용을 제한하지만, 경찰 및 민간인이 방어 무기로 사용하고, 경찰 저격수 및 인질 구출 팀에서 사용하며, 목표물의 신속한 무력화와 과관통의 최소한의 위험이 부수적 피해를 줄이는 데 필요하다.
사냥용으로 설계된 탄환도 탄도 젤라틴에서 흔히 테스트된다. 예를 들어, 프레리 도그와 같은 작은 해수를 사냥하는 데 사용되는 탄환은 목표물을 관통하기 전에 효과를 발휘하기 위해 매우 빠르게 팽창해야 하며, 더 가벼운 탄환을 탄약통에 사용하기 때문에 더 높은 속도로 작동해야 한다. 프레리 도그에 사용되는 동일한 고속 팽창 탄환은 흰꼬리 사슴과 같은 중간 크기의 게임 동물에게는 비인도적으로 간주될 수 있으며, 이 경우 생명 유지 장기에 도달하고 신속한 사살을 보장하기 위해 더 깊은 관통이 필요하다.
텔레비전에서는 ''MythBusters'' 팀이 신화를 깨는 데 도움이 되도록 때때로 탄도 젤을 사용했는데, 반드시 탄환과 관련된 것은 아니며, 폭발하는 임플란트 신화, 치명적인 카드 던지기, 천장 선풍기 참수가 있다. 그들은 뼈 골절을 시뮬레이션하기 위해 실제 뼈(사람 또는 돼지) 또는 합성 뼈를 젤에 넣기도 했다.
미국 텔레비전 프로그램 ''Forged in Fire'' 역시 탄도 젤라틴을 사용하는 것으로 알려져 있으며, 종종 시뮬레이션된 뼈, 혈액, 장기 및 내장을 젤 안에 주조하여 인간의 토르소와 머리를 완성한다. 그런 다음 다양한 칼날 무기를 젤 토르소에 테스트하여 무기가 실제 인체에 미치는 파괴적인 영향을 시뮬레이션하고 기록한다.
4. 1. 총기 및 탄약 성능 평가
탄도 젤라틴은 근육 조직의 특성을 상당히 잘 모방하기 때문에,[9] 다양한 팽창 탄약, 예를 들어 할로우 포인트 탄이나 소프트 포인트 탄의 최종 성능을 비교하는 데 선호되는 매체(실제 돼지 시체보다)이다. 이러한 탄환은 조직 또는 젤라틴의 유압 압력을 사용하여 직경을 넓혀 관통을 제한하고 경로를 따라 조직 손상을 증가시킨다. 헤이그 협약은 이러한 탄약의 전쟁 사용을 제한하지만, 경찰 및 민간인이 방어 무기로 사용하고, 경찰 저격수 및 인질 구출 팀에서 사용하며, 목표물의 신속한 무력화와 과관통의 최소한의 위험이 부수적 피해를 줄이는 데 필요하다.[9]사냥용으로 설계된 탄환도 탄도 젤라틴에서 흔히 테스트된다. 예를 들어, 프레리 도그와 같은 작은 해수를 사냥하는 데 사용되는 탄환은 목표물을 관통하기 전에 효과를 발휘하기 위해 매우 빠르게 팽창해야 하며, 더 가벼운 탄환을 탄약통에 사용하기 때문에 더 높은 속도로 작동해야 한다. 프레리 도그에 사용되는 동일한 고속 팽창 탄환은 흰꼬리 사슴과 같은 중간 크기의 게임 동물에게는 비인도적으로 간주될 수 있으며, 이 경우 생명 유지 장기에 도달하고 신속한 사살을 보장하기 위해 더 깊은 관통이 필요하다.[9]
4. 2. 사냥용 탄환 테스트
탄도 젤라틴은 근육 조직의 특성을 상당히 잘 모방하기 때문에,[9] 다양한 팽창 탄약, 예를 들어 할로우 포인트 탄이나 소프트 포인트 탄의 최종 성능을 비교하는 데 선호되는 매체이다. 사냥용으로 설계된 탄환도 탄도 젤라틴에서 흔히 테스트된다.프레리 도그와 같은 작은 해수를 사냥하는 데 사용되는 탄환은 목표물을 관통하기 전에 효과를 발휘하기 위해 매우 빠르게 팽창해야 하며, 더 가벼운 탄환을 탄약통에 사용하기 때문에 더 높은 속도로 작동해야 한다. 프레리 도그에 사용되는 동일한 고속 팽창 탄환은 흰꼬리 사슴과 같은 중간 크기의 게임 동물에게는 비인도적으로 간주될 수 있으며, 이 경우 생명 유지 장기에 도달하고 신속한 사살을 보장하기 위해 더 깊은 관통이 필요하다.
4. 3. 미디어 활용
텔레비전에서는 ''MythBusters'' 팀이 신화를 확인하기 위해 탄도 젤을 사용했는데, 폭발하는 임플란트, 치명적인 카드 던지기, 천장 선풍기 참수 등이 그 예이다.[9] 뼈 골절을 시뮬레이션하기 위해 실제 뼈나 합성 뼈를 젤에 넣기도 했다.[9]미국 텔레비전 프로그램 ''Forged in Fire''에서도 탄도 젤라틴을 사용하여 칼날 무기가 인체에 미치는 파괴적인 영향을 시뮬레이션한다.[9]
5. 한국에서의 활용
한국군에서는 탄도 젤라틴을 활용하여 할로우 포인트 탄이나 소프트 포인트 탄과 같은 다양한 총기 및 탄약의 성능을 평가하고, 전투 시뮬레이션 훈련에 활용한다.[9] 경찰특공대는 대테러 작전 수행 시 인질범 제압 및 부수적 피해 최소화를 위해 탄도 젤라틴을 이용한 실험 및 훈련을 진행한다. 법의학 분야에서는 총기 관련 사건에서 피해자의 상처를 분석하고, 총알의 종류 및 발사 각도 등을 추정하는 데 활용한다.
참조
[1]
간행물
Effects of small arms on the human body
http://ammo.ar15.com[...]
Letterman Army Institute of Research, California
2012-02-18
[2]
웹사이트
Wound Ballistics, Ballistic Injury, Stopping Power, Gunshot Wounds
http://webarchive.lo[...]
Backwoods Home Magazine
2012-08-14
[3]
웹사이트
Choose your ammo... police style
http://www.backwoods[...]
[4]
논문
Ordnance gelatin for ballistic studies. Detrimental effect of excess heat used in gelatin preparation
[5]
논문
Preparing ballistic gelatine—review and proposal for a standard method
2004-05-10
[6]
웹사이트
INS National Firearms Unit Ballistic Gelatin Test Protocol
https://archive.toda[...]
1998-09-01
[7]
서적
Bullet Penetration: Modeling the Dynamics and the Incapacitation Resulting from Wound Trauma
Ballistic Publications
[8]
웹사이트
Gel compositions as muscle tissue simulant and related articles and methods
https://patents.goog[...]
[9]
논문
Experimental penetration of fragment simulating projectiles into porcine tissues compared with simulants
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