비치명 운동 에너지 투사체(Non-Lethal Kinetic Projectiles, NLKP)는 법 집행 및 공공 안전 작전에서 널리 사용되고 있으나, 그 충격으로 인한 두부 손상 위험은 여전히 충분히 밝혀지지 않았다. 본 연구는 NATO 표준 AEP-103을 기반으로 실험과 수치 시뮬레이션을 결합한 방법을 통해 비치명 운동 에너지 투사체가 두부에 미치는 역학적 반응 규칙과 손상 위험 차이를 체계적으로 밝히고자 하였다. 우선, NATO 강력벽 시험 방법에 따라 탄환 모델을 검증하였으며, 시험과 시뮬레이션의 힘-시간(F-t) 곡선 경향이 잘 일치하고 검증 코리도와도 높은 일관성을 보였다. 그 다음, 측두저부 최대 순간 내두압(TICP)을 얻기 위해 더미 머리 물리 모델 충격 시험을 수행하였고, 이를 두부 유한요소 모델의 매개변수 최적화 및 신뢰성 검증에 사용하였다. 시뮬레이션과 시험 간 최대 오차는 15% 미만이었으며, 두 방법 모두 TICP 최고값이 NATO 표준 AEP-103 검증 코리도 범위 내에 있어 해당 머리 유한요소 모델의 신뢰성과 유효성을 입증하였다. 마지막으로, 이마, 측두부 및 두정부에 대해 다양한 충격 속도(60~80 m/s)에서 수치 시뮬레이션 분석을 수행하였다. 연구 결과 속도가 증가할수록 접촉력, 두개골 응력과 내에너지, 내두압이 유의하게 증가하며 분포는 뚜렷한 영역 민감성을 나타내었다. 측두부와 두정부는 60 m/s 이상의 충격 시 응력 피크가 두개골 골절 한계(50~100 MPa)를 훨씬 초과하여 심각한 두개골 손상 수준에 도달하였다. 세 부위 충격점 인근에서는 모두 중증 뇌손상 임계값 235 kPa를 훨씬 상회하는 내두 순간 고압이 존재하였다. TICP 피크값은 NATO 손상 위험 평가의 효과적인 판정 기준으로, 60~70 m/s 충격 조건에서 두개내 출혈 및 혼수 상태를 야기할 수 있으며, 80 m/s에서 측두부 및 두정부 충격 시 두뇌 손상 정도가 최고 위험 등급에 달해 측두부 및 두정부가 고위험 손상 영역임을 드러냈다. 추가 분석 결과 부위별 손상 위험 차이는 국부 두개골 지지력, 구조 특성 및 두개강 내 압력파 전파 기제와 밀접히 관련됨을 밝혔다. 본 연구는 비치명 무기 안전 사용 경계 설정, 보호 장비 최적화 및 손상 평가 기준 개선에 중요한 이론적 근거와 정량적 참고를 제공할 수 있다.

비치명 운동 에너지 투사체;NATO 표준;두부 유한요소 모델;기계적 반응;뇌 손상