포탄에 대해 알아보자 Part. 02
포탄에 대해 알아보자 Part. 01 포탄은 매우 흥미로운 발사체인 동시에 현대전장에서 가지는 위상이 엄청난 무기체계이기도 합니다. 작게는 대공포탄부터 크게는 함포에 이르기 까지 다양한 발사 플랫폼에서 사용..
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포탄은 매우 흥미로운 발사체인 동시에 현대전장에서 가지는 위상이 엄청난 무기체계이기도 합니다. 작게는 대공포탄부터 크게는 함포에 이르기 까지 다양한 발사 플랫폼에서 사용되는 포탄에 대해서 알아봅시다!
▣ 포탄이란?
포탄(Shell/Projectile)은 권총/소총 탄과 기본적인 원리는 같지만 개인화기에서 사용하는 탄보다 훨씬 큰 구경의 탄을 의미합니다. 그리고 구경이 큰 만큼, 크기 뿐만 아니라 세부적인 구조에서 차이점이 있습니다. 포탄은 기관포나 전차, 야포, 곡사포, 전함포, 고정포 등등에 사용됩니다.
1. 탄체 (Case/Shell Body) :
탄체는 탄체 내부의 작약을 보호하고 비행시 공기저항을 최소화 하기 위해 공기역학적으로 설계됩니다. 탄의 목적에 따라 다양한 재질과 형상의 탄체가 사용됩니다.
2. 신관 (Fuze) :
신관은 탄의 목적에 따라 주로 전/후방에 위치하여 탄이 목표에 도달/착탄시에 탄체 내부의 작약을 점화시킵니다. 충격으로 작동하는 충격신관부터, 금속이 근처에 접근하면 작동하는 근접신관, 착탄 후 특정 시간이 지나 작동하는 지연신관, 발사 후 특정 시간이나 특정 고도에서 작동하는 시한/접근신관 등 다양한 신관이 있습니다.
3. 작약 (Explosive Charge) :
작약은 목표에 피해를 주는 폭발물로써 대부분의 포탄이 탄체 내부에 작약을 가지고 있습니다. 탄의 목적에 따라 다양한 작약이 사용되며, 조명탄이나 연막탄 등과 같이 살상용이 아닌 특수목적탄은 작약대신 필요한 기자재가 탑재되어 있습니다.
4. 탄도캡 (Balistic Cap/Windshield) :
안정적인 탄도를 형성하기 위해 공기역학적으로 설계된 부분으로써, 단순한 노즈콘으로써 장착되는 경우 부터 신관이나 필요한 장비들이 탄도캡 부분에 장착되기도 합니다.
포탄의 발사 원리에 대해 이해하고 계신분이라면 위의 설명에서 약간 이상한 점을 느끼셨을 수 도 있는데요, 바로 포탄을 추진시키기 위한 장약에 대한 설명이 없다는 점 입니다. 권총/소총탄은 탄 내부에 추진을 위한 장약이 함께 들어 있는 반면, 일부 포탄을 제외한 발사 사이클이 비교적 느린 대구경 포탄(통상적으로 155mm 이상)은 장약과 포탄이 별도로 분리 되어 있습니다.
작약을 사용하는 이유는 포탄의 길이가 길어져 운반의 용이성을 도모하기 위한 목적과, 작약의 양을 조절하여 사거리를 조절하기 위한 목적이 가장 큽니다. 하지만 기존의 작약은 작약의 양을 조절하는 과정에서 남겨진 작약은 재사용 할 수 없기 때문에 낭비되는 작약이 있었는데 모듈식 작약이 등장하면서 거리에 따라 정해진 모듈형 작약을 조합해서 사용하기 때문에 작약의 낭비를 없앤 획기적인 시스템 입니다.
반면 빠르게 장전하고 직사하는 경우가 많은 대공포탄이나 전차포탄은 장약과 포탄이 결합되어 있는 형태가 대부분입니다. 위의 경우와는 다르게 장약이 정해져 있어 사거리가 고정적이며 장전과정에 소요되는 시간이 짧습니다.
위의 두 경우와 다른 별개의 포탄도 있는데요 바로 신형 박격포탄입니다. 비교적 최근에 나온 박격포탄은 아래 사진처럼 포탄 후미에 추진장약을 따로 장착합니다. 이 추진장약의 양에 따라 포탄의 사거리가 바뀌게 됩니다. 하지만 신관이 바로 추진 장약을 점화시키지는 않습니다. 박격포탄이 포신을 따라 낙하하면 포신 최하단부에 공이와 부딪히게 됩니다. 이때 공이는 점화기를 연소시키고, 점화기는 추진장약을 연소시켜 이 때 발생한 가스의 압력으로 박격포탄이 발사되게 됩니다.
▣ 포탄의 종류
Armor Piercing : AP [철갑탄]
AP탄은 권총/소총탄의 AP탄과는 조금 차이점이 있습니다. 권총/소총탄의 AP는 고경도의 금속 관통자를 사용하여 관통력을 극대화 시킨 탄인 반면, 포탄에서 AP탄은 Projectile 전체가 고경도의 금속으로 제작되었습니다. 폭발력이 없고 오직 운동에너지로 피해를 입히는 포탄이기에 무겁고 고경도의 금속을 사용하여 만들다 보니, 포신을 통과할 때 강선에 데미지를 줄 수 있습니다. 따라서 모든 AP탄은 운용되는 주포의 구경보다 살짝 작으며, 포탄에 납이나 구리 등 무른 금속으로 살짝 튀어나온 고리를 만들어 구경보다 작은 포탄때문에 손실되는 가스를 폐쇠시켜줌과 동시에 포신의 강선을 보호해 줍니다. 다른 포탄에 비해 앞쪽이 덜 뾰족한데, 이는 착탄시 포탄이 운동에너지로 인해 자체붕괴하거나 도탄되는 현상을 억제하기 위함입니다. 하지만 탄두 앞쪽이 짧은 원추형태인 경우는 더 뾰족한 형태의 탄에 비해 공기역학적으로 저항이 많아 탄도가 일정치 못하고 사거리가 짧습니다. AP탄은 주로 전차포탄으로 사용되었는데, 함포탄의 경우 함선의 크기가 커 포탄이 관통한다고 큰 피해를 주기 어려워 거의 사용되지 않았습니다.
Armor Piercing Ballistic Cap : APBC [저저항철갑탄]
APBC탄은 공기저항을 많이 받아 안정적인 탄도를 유지하고 장거리를 비행하기에 불리했습니다. 따라서 관통자 앞에 공기역학적으로 설계된 Ballistic Cap을 장착한 APBC탄은 AP탄에 비해 더 먼거리를 날아갈 수 있습니다. APBC탄을 그냥 AP탄이라고 부르는 경우도 많이 있습니다. 위의 사진도 특징으로는 APBC탄이지만 AP탄이라고 명명되었습니다.
Armor Piercing Capped : APC [피모철갑탄]
APBC탄이 AP탄의 공기역학적 문제를 개선한 탄이라면 APC탄은 AP탄의 도탄 문제를 개선한 탄입니다. AP탄의 앞에 연성이 높은 구리나 동으로 금속 캡을 씌운 형태인 APC탄은 캡부분이 장갑에 착탄시에 열과 압력으로 형태가 변형되어 착탄부에 달라붙게 되고, 뒤에 관통자 역할을 하는 부분의 탄도가 캡부분의 변화로 변해 도탄될 확률이 낮아집니다. 물론 어떠한 각도에서 맞도라도 도탄되지 않는 것은 아니지만 기존 AP탄에 비해 도탄될 확률이 낮아진 APC탄 입니다. 하지만 만 캡부분의 빠른 형태 변형을 위해 앞부분이 평평하여 공기저항이 심해 탄도도 안정되지 못하고 장거리 사격에 불리합니다.
Armor Piercing Cap Ballistic Cap : APCBC [저저항피모철갑탄]
APCBC탄은 APC탄에게 APBC탄 처럼 Baliistic Cap을 씌운 탄입니다. APC탄의 특성은 그대로 가지면서 Wind Shield를 장착해 안정된 탄도를 가지고 더 먼 거리를 비행할 수 있습니다.
(UK) Armor Piercing Composite Rigid : APCR : [경심철갑탄]
(US) Hyper Velocity Armor Piercing : HVAP [고속철갑탄]
APCR혹은 HVAP탄(이후 APCR이라고 하겠습니다)은 Projectile의 구경보다 관통자의 구경이 작은 형태의 탄으로 기존 AP계열 탄의 단점을 개선하기 위해 개발된 탄입니다. AP계열 탄은 실질적으로 관통을 하는 부분의 직경이 탄의 직경과 거의 비슷하기 때문에 무게가 무겁고 탄의 구경이 커지면 커질수록 무게는 기하급수적으로 증가합니다. 무게가 무거워지면 당연히 속도가 줄어들며, 속도가 줄어들면 운동에너지는 줄어든 속도의 제곱으로 줄어들게 됩니다. 따라서 무게를 줄이더라도 속도를 개선하고자 하는 시도가 있었고 APCR탄은 탄의 구경보다 작은 구경의 관통자를 연성이 높은 금속이 감고있는 형태로, 동구경 AP계열 탄에 비해 무게가 가벼워 속도가 훨씬 빠릅니다. 또한 관통자의 무게가 탄 무게의 대다수를 차지하고 있기 때문에 관통자는 상당히 높은 운동에너지를 가집니다. 거의 대부분이 전차포탄에서 사용됩니다.
Armor Piercing Discarding Sabot : APDS [분리철갑탄]
APDS탄은 APCR탄의 개량형이라고 할 수 있습니다. 대구경 포신에서 소구경에 관통자를 발사하기 위해 APCR탄은 연성이 높은 금속을 관통자에 둘렀다면, APDS탄은 송탄통을 이용하여 관통자를 발사시키고, 포신을 떠남과 동시에 공기저항으로 인해 송탄통은 탈거되고 관통자만 날아가게 됩니다. 때문에 APCR에 비해 공기저항이 적어 먼 거리를 안정적으로 비행할 수 있으며 착탄면적이 매우 작고 속도가 빨라 관통력이 우수합니다. 관통자 자체는 대부분 텅스텐카바이드로 만들어진 AP라고 할 수 있으며, APC / APBC / APCBC형태의 관통자도 사용됩니다. 거의 대부분이 전차포탄에서 사용됩니다.
Armor Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot : APFSDS [날개안정분리철갑탄]
APFSDS는 현대 전차전에서 빼놓을 수 없는 포탄입니다. APDS탄을 개량한 형태인 APFSDS는 APDS탄보다 구경을 더욱 줄인 관통자를 사용함으로써 첨예한 관통자 말단부위는 더 나은 관통력을 제공합니다. 하지만 구경이 줄어든만큼 질량도 줄어들기에, 기존 Projectile이 장약 앞부분에만 있는 것 과는 다르게 장약통 내부까지 관통자의 길이를 늘려 관통력을 향상시켰습니다. APDS탄과 같이 송탄통은 공기저항으로 포신을 멋어나며 분리됩니다. 관통자는 텅스텐중합금이나 열화우라늄을 사용하여 만듭니다. 이 두 금속은 매우 경도가 높은 금속으로 통상적으로 400mm 이상의 관통력을 보여주며 미국이 새로 개발한 M829E4 APFSDS Shell 같은 경우에는 최신예 전차의 장갑도 어렵지 않게 관통할 것으로 예상되고 있습니다. 관통자가 길어지면 관통자의 회전이 오히려 비행안정성을 낮추기 때문에 후미에 날개를 달아 탄도를 안정시켰습니다. APDS와 같이 APC / APBC / APCBC 형태의 관통자를 사용하기도 합니다.
Armor Piercing High Explosive : APHE [철갑유탄]
APHE탄은 AP Projectile 내부에 고폭제를 넣은 형태의 Shell로써 장갑을 관통한 후 기체 내부에서 폭발을 일으키기 위해 디자인된 Shell입니다. 하지만 AP Projectile 내부의 공간을 만들고 고폭제를 채워 넣다보니 AP Shell에 비해 관통력이 떨어지고, 작은 구경의 APHE탄의 경우에는 고폭제의 양이 적어 큰 위력을 발휘하지 못했습니다. 그래서 APHE 전차포탄은 곧 사장되었고 대구경 APBC / APC / APCBC탄 내부에 고폭제를 넣은 APBC-HE / APC-HE / APCBC-HE 탄은 현재도 함포탄으로 사용되고 있습니다.
Antipersonnel : APERS [대인유탄/캐니스터]
APERS탄은 차량이나 함선등이 아닌 대인전투를 위해 개발된 Shell입니다. 일반적으로 포탄은 운동에너지 만으로 피해를 입히는 AP계열 Shell이나 폭발력으로 피해를 입히는 HE계열 Shell이 대부분인데 APERS Shell은 공중에서 1차적으로 폭발하여 Projectile 내부의 수많은 투사체들을 목표지점에 투사하는 형태입니다. 투사체는 대부분 Flechette(플레셰트) 형태 이지만, 쇠구슬이나 소형 폭발물이 다량 들어있는 경우도 있습니다. 후자의 경우에는 Cluster와 구분이 모호하여 Cluster라고 부르기도 합니다.
Part. 02에서 못다한 이야기를 마저 하겠습니다!
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