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성형작약

last modified: 2015-04-13 20:32:36 by Contributors

Contents

1. 설명
2. 원리
3. 특징
4. 매체에서의 등장
5. 관련 항목

1. 설명

Shaped charge. 탄두의 장약을 오목한 모양으로 성형한 것. 폭발력이 사방으로 퍼지는 일반적인 고폭탄과 달리, 폭발력을 특정한 방향으로 집중시키는 지향성 폭약의 일종. 물론 대인용으로도 사용이 가능하며, 작게는 박격포탄부터 크게는 대전차고폭탄이나 대전차미사일에도 다양하게 적용되는 물건이다.
만화로 보는 성형작약탄의 원리

2. 원리

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성형작약은 폭발을 한 곳으로 집중시키는 효과가 있는데, 이는 깔때기 모양으로 파놓은 폭약뭉치는 폭발력이 깔때기 중앙에 집중되는 먼로-노이만 효과를 이용한 것이다. 해당 효과는 미국인 먼로가 발견하고 독일인 노이만이 완성한 효과로, 이 때문에 미국에선 '먼로 효과', 독일에선 '노이만 효과'라고 한다. 또한 성형작약효과, 중공작약효과 등으로 불린다. 특히 노이만은 오목한 부분에 구리 깔때기를 대어놓을 경우 구리 깔때기가 작약폭발과 함께 쥐어짜여져 바깥쪽으로 뒤집히며 탈제트 송곳으로 변화, 두꺼운 철갑판도 관통할 수 있다는 사실을 발견했다.


3. 특징

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이런 구조로 인해 성형작약탄은 관통력이 매우 우수하다. 특히, 피탄면의 경사각에 따라 관통력이 유동적인 철갑탄과는 달리 성형작약의 메탈제트는 도탄 현상 없이 일직선으로 관통하는 경향이 있으므로, 언제 어디에 맞든 일정한 수준의 관통력을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 또한 탄의 운동에너지에 관통력이 영향을 받지 않았기 때문에 보병이 들고 쏠 수도 있었다. 따라서 1940년대부터 대전차고폭탄으로서 주목받았다.

전차에 명중할 경우 관통해들어가는 메탈 제트와 함께 장갑판 후면이 박리되어 나온 파편으로 내부를 파괴한다.

세간에는 메탈제트가 수천도의 고온이라서 장갑판을 녹이는 것이고, 관통 후에는 전차 내부에 녹은 구리가 퍼져서 수천도의 고열의 폭풍을 일으켜서 승무원을 구워 죽이는 살상효과를 얻는다고 알려져 있으나, 열복사 측정에 의하면 메탈제트의 온도는 기껏해야 섭씨 450도 가량에 불과한데다가[1] [2] 메탈제트 자체가 워낙 고속으로 장갑을 관통하기 때문에 제대로 열을 전달할 수도 없다. 게다가 이 메탈제트 자체도 폭발의 열 때문에 녹은 것이 절대 아니다. 매우 강력하고 빠르게 쥐어짜여서 액체처럼 움직이는 것 뿐. 즉, 수천도의 메탈제트가 장갑을 녹이는 것 운운은 완전한 개뻥이다. 따라서 그냥 수압절단기가 철판 자르듯 초고속/초고압의 메탈제트가 장갑을 관통하는 것 뿐이다. 같은 이유로 관통자로 이용할 금속 깔때기의 재료를 연신률이 낮은 금속으로는 만들 수 없다. 쥐어짜이기 이전에 금이 가서 깨져버려 파편화되기 때문. 이런 문제는 EFP에도 동일하게 적용되어서, 강철판이나 알루미늄 같은 걸로는 관통자를 만들 수 없다.

또한 메탈제트의 관통으로 인해 전차 내부에서 발생하는 폭압 역시 순간적으로 수십kPa 가량의 음압을 발생하는 정도에 불과하다.[3] (수십kPa의 음압은 대략 180dB 정도에 해당하며, 물론 매우 큰 소리이지만 치명적인 수준은 아니다.) 물론 이 메탈제트가 제대로 맞아서 연료나 포탄을 유폭시키거나 승무원에게 피해를 주는 경우도 있지만, 잘못 맞으면 그냥 구멍만 뚫리고 마는 경우도 있다. 심지어 경유는 메탈제트를 저지하는 쓸만한 방어수단이기까지 해서, 요즘 전차들 중 일부는 아예 연료탱크를 측면 대전차화기 방호 보조수단으로 쓰기까지 할 정도. 속였구나 파이로 매니악[4]

관통 특성에서도 알 수 있듯, 상대적으로 가벼운 질량의 메탈제트가 초고속으로 철판을 뚫어버리는 것이기 때문에 파편 발생량도, 장갑 관통 후 살상효과도 대질량의 탄체가 대량의 파편을 발생시키며 관통하는 철갑탄에 비해서 훨씬 부족하다. 철갑탄의 경우 관통만 하면 어디에 어떻게 맞든 거의 예외없이 차내 승무원이 1명 이상 죽거나 다치지만, 성형작약을 관통수단으로 하는 탄자는 차내 승무원 및 기자재 배치나 명중 지점에 따라서 살상 효과가 크게 떨어져서, 사상자 한 명 내지 못하고 심지어 차량의 전투력조차 뺏지 못하는 경우도 있다. 특히 2세대 전차부터 점착유탄 대책으로 적용되기 시작한 차내의 파편방지 라이너는 성형작약에 의한 차내살상 효과를 거의 절반 이하로 떨어뜨린다.

더군다나 대전차고폭탄에 대응하기 위해 전차에 대 HEAT 질량효율 3.0 이상의 복합장갑이 도입된 이후로는 상대적으로 복합장갑이 높은 질량효율을 뽑아내기 어려웠던 운동에너지탄 계열의 날개안정분리철갑탄 (Armor Piercing Fin-Stabilized Dicarding Sabot, APFSDS)에 의해 대체되어 전차의 대전차포탄으로서의 지위가 많이 약화되었다.

그래도 대전차미사일이나 대전차로켓, 대전차 자탄 같은 대전차화기의 탄두로는 아직도 독보적인 위치지만... 최근에는 폭발성형관통자(EFP)의 등장으로 그 입지가 더 좁아졌다. 당장 서방측의 대표적인 대전차미사일인 TOW의 경우 TOW-2A는 직렬성형작약탄을 사용했으나 TOW-2B는 두 개의 EFP를 탄두로 사용한다.

그러나 위력이 일반 고폭탄보다는 약하지만 폭발력의 70% 정도가 사방으로 흩어지기 때문에 고폭탄 대용으로 사용하기 편리하다. 전차나 장갑차량이 실전에서 운용될 때는 보통 미리 포탄을 1발 장전해놓았다가 불시에 나타나는 적에게 즉시 사격을 하게 되는데, 날탄의 경우 관통력은 뛰어나지만 보병이나 트럭같은 비장갑물체에게 사격을 가하면 정확하게 명중하지 않는 한 큰 효과를 발휘하기 어렵고, 건물같은 경우에도 내부 공간이 넓어서 그냥 작은 구멍만 나고 끝날 경우가 많다. 그렇다고 고폭탄을 미리 장전하고 다니게 되면 적의 전차나 장갑차가 나타나더라도 포탄을 날탄으로 바꾸기엔 시간이 걸리고, 고폭탄을 쏴봤자 전혀 영향을 줄 수 없으므로 빠른 대응이 불가능해서 먼저 발견하고도 적의 철갑탄을 맞게 된다. 따라서 다목적용으로 사용이 가능하므로 완전히 사라지기까지는 앞으로 엄청난 시간이 흘러야 할 것으로 보인다.


4. 매체에서의 등장

이우혁파이로 매니악에서도 '쉐이프 차지'라는 이름으로 활용되기도 했다. 이쪽은 사제 바주카탄으로 지프를 날려버린다. 소형 버전으로 국K-1을 잡기도 함. 이와 정반대인 셀프 포징도 4권 등장 예정이었지만 연중당했다.

스타크래프트2에서는 캠페인에서 크루시오 공성 전차의 무기고 업그레이드로 등장. 아군에게 가는 방사피해를 75% 줄여준다. 포탄에 탑재된 센서가 아군을 식별해서 아군이 있는 쪽으로는 파편을 덜 보낸다고.

월드 오브 탱크에선 주로 대구경 주포에 사용되며 포신이 짧은 전차나 고속 철갑탄을 기본으로 장착하는 전차에게도 주어진다. 관통력은 높고 거리에 따른 관통력 감소가 없지만 대전 이후 개발, 사용했던 전차에 탑재되는 경우가 아니라면 일반적인 탄들보다 탄속이 느리며 고폭탄처럼 맞는 자리에서 작동되기 때문에 부서지는 장애물을 만나면 즉시 터져 무효화되고 궤도나 공간장갑을 만나면 해당되는 두께만큼 관통력이 무효화되어 버린다.

5. 관련 항목

비슷하지만 메탈제트가 아닌 구리 깔때기 자체를 변형시켜 발사하는 물리적인 EFP가 있다.

성형작약탄을 막기 위해 반응장갑이 고안되었다.

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  • [1] Alistair Doig, "Military Metallurgy", IOM communications Ltd.(1998) p.52
  • [2] 구리가 1084도에서 녹고 철이 1535도에서 녹는다
  • [3] Horsfall et al., "Shaped Charge Attack of Spaced and Composite Armour", 23rd International Symposium on Ballistics (Tarragona, Spain, April 2007) p.1286
  • [4] 파이로 매니악의 경우, 어린이들이 집에서 따라하지 못하게 하려고 저자인 이우혁이 일부러 틀리게 쓴 부분도 있다. 성형작약의 경우에는 깔때기 모양으로 파놔야 하는 것을 뾰족하게 튀어나오도록 만든 것으로 틀리게 적어뒀다.

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