장난감총의 총알에 의한 충격이 안구손상 위험도에 미치는 영향 : BB탄을 중심으로 Evaluating an Impact of Toy-Gun Bullet caused Eye Injury Risk using Experimental Toy-Gun Firing : Focused on Ball-bullet원문보기
국내 완구 관련 사고를 보면 BB탄 총에 의한 사고가 가장 큰 비중을 차지하고 있으며 매년 증가하고 있는 추세이다. 최근 5년간 BB탄총 사고 사례를 분석한 결과 충돌/충격에 의한 안구손상과 같은 치명적인 상해가 많이 발생하였다. 이와 같이 BB탄 총 사고에 의한 심각한 상해가 지속적으로 발생하고 있지만 국내 BB탄 총의 위험성에 대한 연구가 매우 미흡하여 BB탄 총의 세기를 정량화 하여 위험성을 판단할 수 있는 연구가 필요하다. 따라서 BB탄의 세기에 의한 안구에 미치는 영향을 정량화 할 수 있는 자료를 제시하고, BB탄의 세기를 정확하고 쉽게 정량화 할 수 있는 가능한 실험 방법을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 연구방법은 선행연구에서 수행한 충격 실험 방법으로 수행하며, 기초실험과 본 실험을 실시하여 실험결과 얻어진 실험값의 정확성 향상을 도모하고, 실험값의 관계를 함수화하여 안구에 미치는 영향을 정량화 하였다. 본 연구에 대한 실험은 BB탄의 충격속도, 젤라틴 ...
국내 완구 관련 사고를 보면 BB탄 총에 의한 사고가 가장 큰 비중을 차지하고 있으며 매년 증가하고 있는 추세이다. 최근 5년간 BB탄총 사고 사례를 분석한 결과 충돌/충격에 의한 안구손상과 같은 치명적인 상해가 많이 발생하였다. 이와 같이 BB탄 총 사고에 의한 심각한 상해가 지속적으로 발생하고 있지만 국내 BB탄 총의 위험성에 대한 연구가 매우 미흡하여 BB탄 총의 세기를 정량화 하여 위험성을 판단할 수 있는 연구가 필요하다. 따라서 BB탄의 세기에 의한 안구에 미치는 영향을 정량화 할 수 있는 자료를 제시하고, BB탄의 세기를 정확하고 쉽게 정량화 할 수 있는 가능한 실험 방법을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 연구방법은 선행연구에서 수행한 충격 실험 방법으로 수행하며, 기초실험과 본 실험을 실시하여 실험결과 얻어진 실험값의 정확성 향상을 도모하고, 실험값의 관계를 함수화하여 안구에 미치는 영향을 정량화 하였다. 본 연구에 대한 실험은 BB탄의 충격속도, 젤라틴 침투깊이, 한계속도를 측정하여 BB탄의 세기를 정량화 할수 있는 함수식을 제시하고 함수식을 이용하여 안구손상확률과의 관계를 도출 하였다. 연구의 실험은 기초실험을 통하여 충격 실험에 대한 설정기준을 선정하고 그 설정기준으로 충격 실험을 수행하여 정확성을 향상시켰다. 기초시험 결과 젤라틴의 최적 실험농도는 2.91 %로 선정하였으며, 겔화시간은 24 시간만 겔화된 젤라틴만을 실험에 사용하였다. 발사거리는 1 m일 때 침투깊이가 가장 커 1 m를 발사거리로 선정하였다. BB탄 총의 운동에너지별 BB탄의 충격속도, 한계속도를 측정한 결과, 운동에너지가 커짐에 따라 속도도 같이 커지는 것으로 나타났다. 즉, BB탄의 운동에너지가 0.1 J일 때 0.08 J보다 충격속도는 12 %, 한계속도는 22 %로 큰 폭 상승하였다. 운동에너지별 BB탄의 충격속도와 젤라틴 침투깊이와의 관계를 그래프를 이용하여 선형 함수화 하였는데 이 식은 침투깊이에 따른 충격속도를 정량적으로 예측할 때 사용할 수 있으며 운동에너지에 따른 안구에 미치는 영향을 정량화 하는 기초자료로 활용 하였다. 운동에너지별 BB탄의 한계속도와 침투깊이와의 관계를 그래프를 이용하여 선형함수화 하였다. 이 함수식은 침투깊이에 따른 한계속도를 정량적으로 예측하고 한계속도와 피부손상과의 관계를 예측할 때 기초자료로 활용하였다. BB탄의 재질에 따른 충격속도와 침투깊이를 측정한 결과, 플라스틱 총알의 충격속도는 34.45 m/s, 침투깊이는 33.55 mm로 가장 컸으며, 다른 연질의 실리콘, 고무, 실리콘 피복된 플라스틱의 경우보다 약 1 0% 이상 충격속도와 침투깊이가 큰 것으로 나타났다. 충격속도와 BB탄의 질량과 단면적을 이용하여 Normalized Energy를 계산하여 BB탄 총의 운동에너지별, BB탄의 재질별에 따른 안구손상 위험도를 나타내었는데, 국내 어린이용 BB탄 총 안전인증기준 에너지에서의 안구손상 위험도로써 1 m거리에서 각막 찰과상은 99 %, 전방출혈은 10 % 발생하는 것으로 나타났다. 젤라틴 침투깊이에 따른 안구손상 위험도와의 관계를 정량화 하였다. 앞에서 발표한 침투깊이와 충격속도와의 선형함수식을 Normalized Energy 계산식이 대입을 하여 젤라틴의 침투깊이를 이용한 안구손상 위험도를 예측 할 수 있는 식으로 유도하였다. 침투깊이와 충격속도의 선형함수식을 이용하여 침투깊이와 안구손상 위험도와의 관계를 정량화 할 수 있는 식을 유도 하였는데 젤라틴의 침투깊이, BB탄의 질량 및 단면적이 안구손상 위험도의 변수로 나타내고 있다. 운동에너지에 따른 안구손상 위험도 그래프를 보면 운동에너지가 클수록 안구손상 위험도가 증가하는 것으로 보아 젤라틴의 침투깊이, BB탄의 질량이 클수록 안구손상 위험도가 증가하고 BB탄의 단면적이 작을수록 안구손상위험도가 증가 하는 것으로 예측할 수 있다. 즉 질량은 작되, 크기가 크고 젤라틴 침투깊이를 줄일 수 있는 BB탄이 가장 안전할 것으로 판단된다. 침투깊이와 한계속도와의 선형함수식을 이용하여 침투깊이와 피부손상과의 관계를 도출하였는데 한계속도에 따른 피부손상 위험도의 정량화가 어려서 침투깊이에 따른 한계속도를 예측하여 상대적인 비교만 가능 할 것으로 판단된다. BB탄의 재질에 따른 위험성도 비교하였다. 실험을 통해 고무나 실리콘과 같은 연질보다는 플라스틱과 같은 경질의 BB탄이 침투깊이가 월등히 컸다. 이것은 BB탄의 재질의 물성을 비교한 결과 질량과 경도와 침투깊이와 관계를 띄고 있음을 나타났다. 연질과 경질의 BB탄에 대한 물성을 비교한 결과 질량의 차이는 경질과 연질의 차이가 약 6.6%로 작은 차이를 보이고 있지만 경도에서는 보통 로크웰 경도 R-scale로 측정이 안 될 정도로 연할 경우 쇼어 경도를 사용하기 때문에 로크웰 R-scale값과 쇼어 값을 환산할 수는 없었지만 플라스틱의 경도가 월등히 크다는 것을 나타낼 수 있었다. 따라서 BB탄의 재질에서는 경질보다는 연질의 BB탄이 안전할 것으로 판단된다. 이와같이 이 연구에서 BB탄의 세기에 대한 안구손상확률을 정량화 할수 있는 기초자료를 제시하였다. 이 연구는 가장 많이 사용되고 있는 어린이용 BB탄 총 국내 안전인증기준 에너지인 0.08 J의 BB탄 총 기준으로 연구를 수행하였기 때문에 어린이용 BB탄 총에 대해서 가장 적합하다고 볼 수 있지만, 청소년용이나 성년용의 BB탄 총에 대해서도 본 연구방법을 사용 한다면 안구손상확률을 쉽게 정량화 할 수 있을것으로 여겨진다.
국내 완구 관련 사고를 보면 BB탄 총에 의한 사고가 가장 큰 비중을 차지하고 있으며 매년 증가하고 있는 추세이다. 최근 5년간 BB탄총 사고 사례를 분석한 결과 충돌/충격에 의한 안구손상과 같은 치명적인 상해가 많이 발생하였다. 이와 같이 BB탄 총 사고에 의한 심각한 상해가 지속적으로 발생하고 있지만 국내 BB탄 총의 위험성에 대한 연구가 매우 미흡하여 BB탄 총의 세기를 정량화 하여 위험성을 판단할 수 있는 연구가 필요하다. 따라서 BB탄의 세기에 의한 안구에 미치는 영향을 정량화 할 수 있는 자료를 제시하고, BB탄의 세기를 정확하고 쉽게 정량화 할 수 있는 가능한 실험 방법을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 연구방법은 선행연구에서 수행한 충격 실험 방법으로 수행하며, 기초실험과 본 실험을 실시하여 실험결과 얻어진 실험값의 정확성 향상을 도모하고, 실험값의 관계를 함수화하여 안구에 미치는 영향을 정량화 하였다. 본 연구에 대한 실험은 BB탄의 충격속도, 젤라틴 침투깊이, 한계속도를 측정하여 BB탄의 세기를 정량화 할수 있는 함수식을 제시하고 함수식을 이용하여 안구손상확률과의 관계를 도출 하였다. 연구의 실험은 기초실험을 통하여 충격 실험에 대한 설정기준을 선정하고 그 설정기준으로 충격 실험을 수행하여 정확성을 향상시켰다. 기초시험 결과 젤라틴의 최적 실험농도는 2.91 %로 선정하였으며, 겔화시간은 24 시간만 겔화된 젤라틴만을 실험에 사용하였다. 발사거리는 1 m일 때 침투깊이가 가장 커 1 m를 발사거리로 선정하였다. BB탄 총의 운동에너지별 BB탄의 충격속도, 한계속도를 측정한 결과, 운동에너지가 커짐에 따라 속도도 같이 커지는 것으로 나타났다. 즉, BB탄의 운동에너지가 0.1 J일 때 0.08 J보다 충격속도는 12 %, 한계속도는 22 %로 큰 폭 상승하였다. 운동에너지별 BB탄의 충격속도와 젤라틴 침투깊이와의 관계를 그래프를 이용하여 선형 함수화 하였는데 이 식은 침투깊이에 따른 충격속도를 정량적으로 예측할 때 사용할 수 있으며 운동에너지에 따른 안구에 미치는 영향을 정량화 하는 기초자료로 활용 하였다. 운동에너지별 BB탄의 한계속도와 침투깊이와의 관계를 그래프를 이용하여 선형함수화 하였다. 이 함수식은 침투깊이에 따른 한계속도를 정량적으로 예측하고 한계속도와 피부손상과의 관계를 예측할 때 기초자료로 활용하였다. BB탄의 재질에 따른 충격속도와 침투깊이를 측정한 결과, 플라스틱 총알의 충격속도는 34.45 m/s, 침투깊이는 33.55 mm로 가장 컸으며, 다른 연질의 실리콘, 고무, 실리콘 피복된 플라스틱의 경우보다 약 1 0% 이상 충격속도와 침투깊이가 큰 것으로 나타났다. 충격속도와 BB탄의 질량과 단면적을 이용하여 Normalized Energy를 계산하여 BB탄 총의 운동에너지별, BB탄의 재질별에 따른 안구손상 위험도를 나타내었는데, 국내 어린이용 BB탄 총 안전인증기준 에너지에서의 안구손상 위험도로써 1 m거리에서 각막 찰과상은 99 %, 전방출혈은 10 % 발생하는 것으로 나타났다. 젤라틴 침투깊이에 따른 안구손상 위험도와의 관계를 정량화 하였다. 앞에서 발표한 침투깊이와 충격속도와의 선형함수식을 Normalized Energy 계산식이 대입을 하여 젤라틴의 침투깊이를 이용한 안구손상 위험도를 예측 할 수 있는 식으로 유도하였다. 침투깊이와 충격속도의 선형함수식을 이용하여 침투깊이와 안구손상 위험도와의 관계를 정량화 할 수 있는 식을 유도 하였는데 젤라틴의 침투깊이, BB탄의 질량 및 단면적이 안구손상 위험도의 변수로 나타내고 있다. 운동에너지에 따른 안구손상 위험도 그래프를 보면 운동에너지가 클수록 안구손상 위험도가 증가하는 것으로 보아 젤라틴의 침투깊이, BB탄의 질량이 클수록 안구손상 위험도가 증가하고 BB탄의 단면적이 작을수록 안구손상위험도가 증가 하는 것으로 예측할 수 있다. 즉 질량은 작되, 크기가 크고 젤라틴 침투깊이를 줄일 수 있는 BB탄이 가장 안전할 것으로 판단된다. 침투깊이와 한계속도와의 선형함수식을 이용하여 침투깊이와 피부손상과의 관계를 도출하였는데 한계속도에 따른 피부손상 위험도의 정량화가 어려서 침투깊이에 따른 한계속도를 예측하여 상대적인 비교만 가능 할 것으로 판단된다. BB탄의 재질에 따른 위험성도 비교하였다. 실험을 통해 고무나 실리콘과 같은 연질보다는 플라스틱과 같은 경질의 BB탄이 침투깊이가 월등히 컸다. 이것은 BB탄의 재질의 물성을 비교한 결과 질량과 경도와 침투깊이와 관계를 띄고 있음을 나타났다. 연질과 경질의 BB탄에 대한 물성을 비교한 결과 질량의 차이는 경질과 연질의 차이가 약 6.6%로 작은 차이를 보이고 있지만 경도에서는 보통 로크웰 경도 R-scale로 측정이 안 될 정도로 연할 경우 쇼어 경도를 사용하기 때문에 로크웰 R-scale값과 쇼어 값을 환산할 수는 없었지만 플라스틱의 경도가 월등히 크다는 것을 나타낼 수 있었다. 따라서 BB탄의 재질에서는 경질보다는 연질의 BB탄이 안전할 것으로 판단된다. 이와같이 이 연구에서 BB탄의 세기에 대한 안구손상확률을 정량화 할수 있는 기초자료를 제시하였다. 이 연구는 가장 많이 사용되고 있는 어린이용 BB탄 총 국내 안전인증기준 에너지인 0.08 J의 BB탄 총 기준으로 연구를 수행하였기 때문에 어린이용 BB탄 총에 대해서 가장 적합하다고 볼 수 있지만, 청소년용이나 성년용의 BB탄 총에 대해서도 본 연구방법을 사용 한다면 안구손상확률을 쉽게 정량화 할 수 있을것으로 여겨진다.
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