탄두
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1. 개요
탄두는 병기의 일종으로, 기능, 소재, 형태에 따라 다양하게 분류되며, 표적을 파괴하거나, 살상, 또는 기타 효과를 내기 위해 사용된다. 탄두는 폭발물, 핵무기, 화학 물질, 생물학적 물질 등을 포함하며, 중실탄, 폭약, 가연물, 화학 약품, 세균, 핵폭탄 등 다양한 종류가 있다. 탄두는 목표물에 도달했을 때 특정 기능을 수행하도록 설계되며, 폭발, 파편, 소이 효과, 화학적/생물학적 살포 등 다양한 방식으로 작동한다. 또한, 탄두는 발사 장치에 따라 종류가 달라지며, 총, 대포, 로켓, 미사일, 어뢰 등 다양한 발사체에 탑재될 수 있다. 일반적인 재래식 탄두는 화학 에너지나 운동 에너지를 사용해 대상을 파괴하며, 정밀 유도 기술의 발달로 공격 대상을 제한하는 경향을 보인다.
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2. 분류
탄두는 기능, 소재, 형태에 따라 다양하게 분류된다. 현대 병기에서는 내부에 들어가는 물질의 차이로 탄두를 분류한다.[1]
탄두는 무기나 병기에서 목표에 충돌하여 실질적인 피해를 입히는 부분이다.[1]
2. 1. 구성
탄두는 기능, 소재, 형태에 따라 다양하게 분류되며, 현대 병기에서는 대략적으로 내부에 넣는 물건의 차이로 탄두가 분류된다.- 폭발물: 표적을 파괴하고 폭풍으로 주변 지역에 피해를 입히는 데 사용되는 폭발물이다.
- 재래식: 화약과 고성능 폭약과 같은 화학 물질은 분자 결합 내에 상당한 에너지를 저장한다. 이 에너지는 전기 스파크와 같은 트리거에 의해 빠르게 방출될 수 있다. 열압력 무기는 폭발 반응에서 주변 대기를 활용하여 폭발 효과를 향상시킨다.
- 폭풍: 폭발물의 폭발로 강력한 충격파가 발생한다.
- 파편: 금속 파편이 고속으로 투사되어 피해 또는 부상을 입힌다.
- 연속 봉: 양쪽 끝이 용접된 금속 막대는 상호 연결된 봉의 조밀한 실린더를 형성하며, 폭발 폭발에 의해 연속적인 지그재그 모양의 링으로 격렬하게 확장된다. 빠르게 확장되는 링은 파편에 대한 저항을 갖도록 설계될 수 있는 군용 항공기에 치명적인 평면 절단 효과를 생성한다.
- 성형 작약: 폭발물의 효과는 특수하게 성형된 금속 라이너에 집중되어 초고속 금속 제트를 투사하여 두꺼운 장갑을 관통한다.
- 폭발 성형 관통자: 얇은 금속 라이너를 집중된 제트로 바꾸는 대신, 폭발파는 탄두 전면에 있는 오목한 금속판에 직접 전달되어 고속으로 추진하면서 동시에 발사체로 변형된다.
- 핵: 걷잡을 수 없는 핵분열 (핵분열 폭탄) 또는 핵융합 (열핵무기) 반응은 엄청난 에너지 방출을 일으킨다.
- 화학: 독가스 또는 신경 가스와 같은 유독성 화학 물질이 살포되어 인간에게 부상 또는 사망을 초래하도록 설계되었다.
- 생물학: 탄저병 포자와 같은 감염성 물질이 살포되어 인간을 병들게 하거나 죽이도록 설계되었다.
종종 생물학적 또는 화학적 탄두는 빠른 살포를 위해 폭발물을 사용한다.
;운동 에너지탄
: 내부도 외피와 같거나, 그보다 무겁고 단단한 물질로 구성함으로써, 고속 운동에 의한 물리 에너지를 최대한 보존한 채 목표에 충돌하여 가해 효과를 얻는 것이 있다. 총기 등이 이에 해당한다.
;폭약
: 외피(탄피)에 폭약을 채워넣고, 신관의 기폭에 의해 외피의 비산이나 폭약 자체의 열과 충격을 발생시켜 목표에 가해 효과를 준다. 탄두로서 가장 일반적인 것으로, 고성능 신관과 외피 및 폭약 등 다소 복잡한 구성이 필요하며, 일종의 폭탄이므로 운반 및 보관에도 주의가 요구된다.
;가연물
: 소이 효과를 위해 유지와 같은 가연성 약품을 사용한다.
;화학 약품
: 폭발성이나 가연성은 없지만, 인체나 생물에 생명의 위험이나 사고, 행동의 자유를 빼앗는 성질의 화학 약품을 사용한다.
;세균
: 생물 무기로 사용된다.
;핵폭탄
: 핵무기로 사용된다.
;기타
: 그 외의 것으로, 빛을 발하는 조명탄이나 전파 반사체를 살포하는 채프, 송전 시설을 기능 불능으로 만드는 전도성 섬유인 스풀 등이 있다.
2. 2. 목적
탄두는 그 목적에 따라 다양한 종류가 사용된다.- 폭발물: 폭발을 일으켜 표적을 파괴하고 주변에 피해를 준다.
- 재래식: 화약, 고성능 폭약과 같이 분자 결합 내 에너지를 이용한다. 열압력 무기는 주변 대기를 활용하여 폭발 효과를 높인다.
- 폭풍: 폭발로 강력한 충격파를 발생시킨다.
- 파편: 금속 파편을 고속으로 날려 피해를 입힌다.
- 연속 봉형 탄두: 금속 막대가 연결된 봉들이 폭발로 확장되며 군용 항공기에 절단 효과를 낸다.
- 성형 작약: 폭발력을 금속 라이너에 집중시켜 장갑을 관통하는 고속 금속 제트를 만든다.
- 폭발 성형 관통자: 폭발파가 오목한 금속판에 전달되어 고속 발사체로 변형시킨다.
- 핵무기: 핵분열(핵분열 폭탄) 또는 핵융합(열핵무기) 반응으로 막대한 에너지를 방출한다.
- 화학: 독가스, 신경 가스 등 유독성 화학 물질을 살포하여 인명 피해를 유발한다.
- 생물학: 탄저병 포자와 같은 감염성 물질을 살포하여 질병을 일으킨다.
생물학적 또는 화학적 탄두는 빠른 살포를 위해 폭발물을 사용하기도 한다.
대포의 포탄에는 다음과 같은 종류가 사용된다.
- 철갑탄: 장갑을 파괴하고 내부에 손상을 입힌다.
- 소이탄: 불을 붙여 대상을 연소시킨다.
- 유탄: 폭발하여 파편으로 주변에 피해를 준다.
전차나 전함에는 철갑탄, 타기 쉬운 건물이나 항공기에는 소이탄, 보병이나 얇은 장갑 차량에는 유탄이 사용되는 등, 파괴 대상에 따라 "통상 탄두"가 사용된다.
화학 무기, 생물 무기, 핵무기 등 다양한 파괴적 기능을 가진 무기도 존재한다. 같은 대포에서 발사할 수 있도록 하면 "화학 탄두", "생물 무기 탄두", 핵탄두가 된다. 하지만 핵탄두는 위력이 너무 커서 대포로 발사하기 어렵고, 발사하는 측도 피해를 입을 수 있어 전술 핵무기로 사용하기 불편하다. 대개는 대포보다 더 비거리가 긴 무기로 발사된다.[1]
2. 3. 작동 방식 (기폭 장치)
폭발성 탄두는 폭발을 유발하기 위해 기폭 장치를 포함한다.기폭 장치의 유형은 다음과 같다.
| 유형 | 정의 |
|---|---|
| 접촉 | 탄두가 목표물과 물리적으로 접촉하면 폭발물이 폭발한다. 접촉 후 특정 시간 후에 폭발하도록 지연과 함께 사용되기도 한다. |
| 근접 | 레이더, 소나, 자기 센서 또는 레이저를 사용하여 목표물이 지정된 거리 내에 있으면 탄두가 폭발한다. 폭발이 폭발을 유발한 목표물 쪽으로 주로 파편을 보내도록 하는 지향성 폭발 제어 시스템과 함께 사용되는 경우가 많다. |
| 시간 | 탄두는 특정 시간이 경과한 후에 폭발한다. |
| 고도 | 탄두는 지정된 고도, 일반적으로 공중 폭발에 도달하면 폭발한다. |
| 원격 | 작동자의 신호를 통해 원격으로 폭발한다. (자체 파괴를 제외하고는 일반적으로 탄두에 사용되지 않음) |
| 결합 | 위의 조합. |
탄두는 무기나 병기에서 목표물에 충돌하여 실질적인 피해를 주는 부분이다. 포탄은 목표물에 도달했을 때 목적에 맞는 기능을 수행해야 한다.
포탄은 목표에 도달했을 때, 목적하는 기능을 발휘해야 한다. 탄환처럼 단순히 목표에 꽂히거나 관통하여 물리적인 파괴를 일으키는 것만으로는 부족할 때가 많다.
발사 장치는 앞서 언급했듯이, 총이나 대포 등 통 내부의 압력으로 발사하는 것부터 로켓이나 미사일 등 스스로 비행하는 장치가 있지만, 로켓이나 미사일도 그 크기와 비행 거리는 제각각이다. 이 외에도 어뢰도 목적에 따라 다양한 탄두가 존재한다.
재래식 탄두는 대량 살상 무기가 아닌 폭발물을 사용하는 탄두를 말한다. 핵탄두, 화학 탄두, 생물 탄두와는 달리, 통상 탄두는 사용 조건이 덜 까다로워 세계 각지의 전장이나 분쟁 지역에서 널리 사용된다. 주로 화학 에너지나 운동 에너지를 이용하여 목표물을 파괴하거나 무력화시킨다.
3. 탄두의 기능
탄두의 주된 기능은 단순히 목표물에 꽂히거나 관통하여 물리적인 파괴를 일으키는 것뿐만 아니라, 특정한 기능을 수행하는 것이다. 예를 들어, 폭발성 탄두는 폭발하여 표적을 파괴하고 폭풍으로 주변에 피해를 주거나, 파편을 고속으로 분산시켜 피해를 준다. 화학 탄두나 생물학 탄두는 목표물에 도달했을 때 내용물을 효과적으로 살포하기 위해 충돌 전에 파열시켜 내용물을 흩뿌린다. 핵 탄두의 경우, 핵 폭발을 일으키기 위해 정해진 절차에 따라 핵 물질을 임계 상태로 만들어야 하며, 발사 후 탄두가 손상되지 않도록 설계되어야 한다.
폭발성 탄두는 폭발을 유발하기 위해 기폭 장치를 포함하며, 기폭 장치의 유형은 다음과 같다.유형 정의 접촉 탄두가 목표물과 물리적으로 접촉하면 폭발물이 폭발한다. 접촉 후 특정 시간 후에 폭발하도록 지연 시간을 설정하기도 한다. 근접 레이더, 소나, 자기 센서 또는 레이저를 사용하여 목표물이 지정된 거리 안에 있으면 탄두가 폭발한다. 폭발로 인한 파편이 목표물 쪽으로 향하도록 지향성 폭발 제어 시스템과 함께 사용되는 경우가 많다. 시간 탄두는 특정 시간이 경과한 후에 폭발한다. 고도 탄두는 지정된 고도, 일반적으로 공중 폭발에 도달하면 폭발한다. 원격 작동자의 신호를 통해 원격으로 폭발한다. (자체 파괴를 제외하고는 일반적으로 탄두에 사용되지 않음) 결합 위의 조합.
자탄두처럼 여러 개의 탄두를 모아 놓은 탄두도 존재한다. 집속탄의 경우, 폭탄 본체가 '캐니스터'라는 용기 역할을 하며, 이 안에 각 자탄두가 들어 있다. 일부 로켓탄 중에는 캐니스터를 발사하고, 캐니스터가 파열되어 내부의 자탄두를 살포하는 방식도 있다. 대륙간 탄도 미사일(ICBM)은 탄두 부분이 여러 개로 구성되어 있으며, 분산된 탄두부가 목표 지역에 떨어지도록 설계되어 있다. ICBM은 대기권 밖으로 발사된 후 대기권 재진입을 하기 때문에, 이때 발생하는 공력 가열로부터 핵 탄두를 보호하기 위해 재진입체라는 덮개를 사용한다.
4. 자탄두
탄두 중에는 자탄두처럼 복수의 탄두를 집속해 놓은 탄두도 존재한다. 집속탄의 경우, 폭탄 본체가 "캐니스터"라고 불리는 용기에 담겨 있고, 이 안에 각 자탄두가 수납되어 있다. 로켓탄 중에도 이 캐니스터를 발사하고, 캐니스터가 파열하여 내부의 자탄두를 살포하는 방식이 있다. 대륙간 탄도 미사일(ICBM)은 탄두 부분이 복수로 이루어져 있으며, 분산된 탄두부가 목표 지역에 쏟아지도록 설계되어 있다. ICBM은 일단 대기권 밖으로 발사된 후 대기권 재진입을 하는데, 이때의 공력 가열로 고장나지 않도록 ICBM의 핵 탄두는 재진입체라는 커버로 보호된다.
5. 발사 장치에 따른 탄두의 종류
한편, 다른 병기가 탄두로 사용되는 경우도 있다. 예를 들어, 아스록은 병기로는 로켓포이지만, 그 발사체 선단부는 어뢰이며, 발사 후 착수하면 탄두인 어뢰가 로켓 모터에서 분리되어 수중을 진행한다. 이것으로 보다 원거리에 빠르게 어뢰를 발사할 수 있다. 대수중 병기로는 대잠 미사일과 같은 장비가 있으며, 어뢰 외에 폭뢰 등도 탄두로 사용하는 것이 존재한다.
6. 통상 탄두
통상 탄두는 다음과 같은 종류가 있다.
최근에는 레이저 유도나 GPS 유도와 같은 정밀 유도 기술이 발전하면서, 공격 대상을 제한적으로 파괴하는 경향이 나타나고 있다.
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