고폭탄
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1. 개요
고폭탄은 폭발성 화약으로 채워진 포탄으로, 주로 강철 탄피, 폭약, 신관 등으로 구성된다. 역사를 거쳐 현대에 이르기까지 다양한 형태로 발전해 왔으며, 폭풍 효과와 파편 효과를 통해 피해를 입힌다. 20mm 이상의 구경을 가진 대부분의 포에서 발사 가능하며, 곡사포, 함포, 박격포, 유탄발사기 등 다양한 무기에 사용된다. 대한민국은 76mm 철갑고폭탄을 국산화하여 해군에 인도할 예정이다.
2. 역사
중국에서 발명되어 유럽에서 중세의 투석기를 대체하는 무기로 중세부터 근세에 걸쳐 발전해 온 "Gun", "Artillery", "Cannon"이라 불리는 대포는 1500년경까지는 포탄으로 둥근 돌을 사용했다. 이 무렵에는 성벽 파괴 외에도 적병을 향해 수평으로 발사하여 지상을 튀어 오르며 적의 대열을 쓸어버리는 목적으로 사용되었다.
돌에서 철로 바뀌어도 중실탄(꽉 찬 포탄)에서는 사용법에 큰 변화가 없었다. 점차 포탄 속에 흑색화약을 채워 도화선을 사용하여 적병 머리 위에서 탄을 폭발시키는 榴彈(유탄)이 만들어졌다. 이 원형은 원구 당시의 철포에서 이미 볼 수 있다. 이 "철포"는 외피가 도자기이고 내부에 금속 파편을 섞은 자작 폭약의 일종이며, 투석기 등으로 발사했던 것으로 보인다. 유탄은 공중 폭발뿐 아니라 지상 목표물에 착탄하여 폭발하면 파괴력이 높고, 조준 정확도도 완화할 수 있기 때문에 고성능 신관이 개발되면 도화선은 불필요하게 되어 화포의 탄약으로 광범위하게 사용되게 되었다.
GPS와 INS에 의해 유도되는 JDAM 유도 폭탄처럼, M982 엑스칼리버나 155mm 선진 포병 시스템용으로 개발 중이었으나 중단된 LRLAP/LRLAP영어와 같은 유도 포탄 등, 자유 낙하하는 화포의 포탄에도 유도 능력을 갖춘 것이 등장하고 있다.
2. 1. 초기 역사
중국에서 발명되어 유럽에서 중세의 투석기를 대체하는 무기로 발전한 대포는 1500년경까지 둥근 돌을 포탄으로 사용했다. 초기에는 성벽 파괴 외에도 적병을 향해 수평으로 발사하여 지상을 튀어 오르며 적의 대열을 쓸어버리는 목적으로 사용되었다.
돌에서 철로 바뀌어도 중실탄(꽉 찬 포탄)에서는 사용법에 큰 변화가 없었으나, 점차 포탄 속에 흑색화약을 채워 도화선을 사용하여 적병 머리 위에서 탄을 폭발시키는 유탄이 만들어졌다. 이 유탄의 원형은 원구 당시의 철포에서 이미 볼 수 있다. 유탄은 공중 폭발뿐 아니라 지상 목표물에 착탄하여 폭발하면 파괴력이 높고, 조준 정확도도 완화할 수 있기 때문에 고성능 신관이 개발되면 도화선은 불필요하게 되어 화포의 탄약으로 광범위하게 사용되게 되었다.
일본어에서 "류단(榴弾)"은 자쿠로단(柘榴弾)에서 유래했다고 여겨진다. 자쿠로단은 익으면 과육이 갈라지는 자쿠로(柘榴)처럼 탄환이 터지는 데서 이름이 지어졌다. 또한, 류단에는 폭발 시에 비산하는 구형의 탄자를 폭약과 함께 다수 충전한 것이 있으며, 이 모습이 석류의 과육 내부와 비슷하다는 데서 유래했다고도 한다.
2. 2. 현대
현대에는 GPS와 INS에 의해 유도되는 JDAM 유도 폭탄처럼, M982 엑스칼리버와 같은 유도 포탄도 등장하고 있다.[14] 대한민국은 2024년 8월 12일에 열린 제109회 방위사업기획·관리분과위원회에서 76㎜ 철갑고폭탄 양산 계획을 승인했다.[14] 76mm 철갑고폭탄은 윤영하급 고속함과 참수리급 고속정 등의 주력 함포에 사용이 가능하다.[14] 2019년 국내 개발에 착수해 2023년 11월 전투용 적합 판정을 받았고, 2026년부터 해군에 인도될 예정이다.[14]
3. 구성
왼쪽부터, 90mm 파편 고폭탄, 120mm 주철 소이탄, 77/14형 75mm 고성능 폭약 고폭탄, 16형 75mm 파편 고폭탄
고폭탄은 주로 강철로 만들어진 탄피, 폭약, 신관 등으로 구성된다.
;탄피
탄피는 강철로 단조 또는 절삭하여 만들어지며, 대량 생산을 위해 주철이 사용되기도 한다. 강철의 경우 일체의 중공 성형이거나, 탄저부만 별도 부품으로 만들어져 접합된다. 주철은 금속의 질이 약하고 파편이 너무 작아져 강철제에 비해 두꺼운 설계가 필요하다.[6] 탄종에 따라서는 탄피 내측에 미세한 격자 모양의 홈을 새기거나, 탄피 내면에 금속구 또는 금속봉을 배치하여 폭약의 폭발 시 파편 효과를 높이기도 한다.[6]
;약통과 약낭
소구경 및 중구경 포탄에서는 보관, 운반, 발사 시 취급의 간편함을 위해 금속제 약통에 발사약과 탄체가 일체가 되어 있는 경우가 많다.[5] 또한 탄피의 후부가 약통 내의 발사약에 매립되어 있는 것이 있으며, 화포의 설계도 그에 맞춰져 있다. 약통을 사용하지 않는 분리형 포탄에서는, 발사약은 장약(裝藥)이라고 불리며, 약낭(藥囊)이라고 불리는 연소성 꾸러미에 넣어지고, 발사 시에는 금속제 약낭통에서 꺼내져 탄체의 뒤쪽에 위치하는 포미의 약실에 장전(裝塡)되고, 폐쇄기가 닫힌 후, 화관에 의해 화염이 약실에 침입하여 장약이 발화한다.
;탄대
탄피의 외주부에는 '탄대' 또는 '도환'이라고 불리는 구리와 같은 연금속 또는 수지제의 링이 부착되어 있다.[7] 탄대는 탄환구경보다 약간 큰 지름을 가진다.
탄대는 발사 시 포내의 라이플링과 맞물려 탄피에 회전을 주어 탄도 특성을 향상시키는 동시에, 후부로부터의 발사약의 연소 가스가 전방으로 새는 것을 방지하는 효과도 있다.[8]
;폭약
포탄 내부에 충전되는 폭약은 위력이 강할수록 좋으며, 폭굉 시 폭속이 빠르고 반응 생성 가스량이 많은 폭약이 적합하다. 대구경 포탄에는 생산성 면에서 TNT가 주로 사용되며, 컴포지션 B도 사용된다.[9] TNT는 융점이 80.1℃, 발화점이 475℃로, 온탕 주입이 가능하여 안전하게 제조할 수 있고 가격도 비교적 저렴하다는 장점이 있다. 현대 고폭탄은 보관 및 운반의 안전성을 고려하여 감도가 낮은 폭약을 선택한다.[9] 폭약 충전 후 불균일성은 사고의 가장 큰 원인이 되므로, 충전 시 세심한 주의가 필요하다.[9]
;신관
신관은 다양한 종류가 사용된다. 착탄 시의 충격으로 기폭하는 순간 신관, 착탄 후 약간 늦게 기폭하는 지연 신관, 넓은 범위에 파편을 퍼트리기 위해 지상과의 거리를 자동으로 측정하여 목표 상공에서 공중 폭발시키는 시한 신관이나 근접 신관 등이 있다.[10] 근접 신관이 부착된 포탄은 장갑판을 가진 전차 등에는 효과가 없기 때문에, 현장에서 여러 기폭 모드를 선택할 수 있는 다기능 신관도 사용된다.
많은 포탄용 신관에는 안전 장치가 마련되어 있어, 탄이 라이플링에 의한 자전 운동을 시작하지 않으면 기폭하지 않는다.[10] 대형 고폭탄의 탄피 선단에는 신관을 부착하기 위한 나사 구멍이 있으며, 이물질 침입 방지와 내부 폭약 보호를 위해 탄을 들어올리기 위한 고리(環)가 달린 양탄전(揚彈栓)이라는 금구가 부착되어 있다. 현대의 탄은 발사 전 포측에서 신관이 부착될 때까지 비교적 안전하다.
3. 1. 탄피
탄피는 강철로 단조 또는 절삭하여 만들어지며, 대량 생산을 위해 주철이 사용되기도 한다. 강철의 경우 일체의 중공 성형이거나, 탄저부만 별도 부품으로 만들어져 접합된다. 주철은 금속의 질이 약하고 파편이 너무 작아져 강철제에 비해 두꺼운 설계가 필요하다.[6] 탄종에 따라서는 탄피 내측에 미세한 격자 모양의 홈을 새기거나, 탄피 내면에 금속구 또는 금속봉을 배치하여 폭약의 폭발 시 파편 효과를 높이기도 한다.[6]
3. 2. 약통과 약낭
소구경 및 중구경 포탄에서는 보관, 운반, 발사 시 취급의 간편함을 위해 금속제 약통에 발사약과 탄체가 일체가 되어 있는 경우가 많다.[5] 또한 탄피의 후부가 약통 내의 발사약에 매립되어 있는 것이 있으며, 화포의 설계도 그에 맞춰져 있다. 약통을 사용하지 않는 분리형 포탄에서는, 발사약은 장약(裝藥)이라고 불리며, 약낭(藥囊)이라고 불리는 연소성 꾸러미에 넣어지고, 발사 시에는 금속제 약낭통에서 꺼내져 탄체의 뒤쪽에 위치하는 포미의 약실에 장전(裝塡)되고, 폐쇄기가 닫힌 후, 화관에 의해 화염이 약실에 침입하여 장약이 발화한다.
3. 3. 탄대
탄피의 외주부에는 '탄대' 또는 '도환'이라고 불리는 구리와 같은 연금속 또는 수지제의 링이 부착되어 있다.[7] 탄대는 탄환구경보다 약간 큰 지름을 가진다.
탄대는 발사 시 포내의 라이플링과 맞물려 탄피에 회전을 주어 탄도 특성을 향상시키는 동시에, 후부로부터의 발사약의 연소 가스가 전방으로 새는 것을 방지하는 효과도 있다.[8]
3. 4. 폭약
포탄 내부에 충전되는 폭약은 위력이 강할수록 좋으며, 폭굉 시 폭속이 빠르고 반응 생성 가스량이 많은 폭약이 적합하다. 대구경 포탄에는 생산성 면에서 TNT가 주로 사용되며, 컴포지션 B도 사용된다.[9] TNT는 융점이 80.1℃, 발화점이 475℃로, 온탕 주입이 가능하여 안전하게 제조할 수 있고 가격도 비교적 저렴하다는 장점이 있다. 현대 고폭탄은 보관 및 운반의 안전성을 고려하여 감도가 낮은 폭약을 선택한다.[9] 폭약 충전 후 불균일성은 사고의 가장 큰 원인이 되므로, 충전 시 세심한 주의가 필요하다.[9]
3. 5. 신관
신관은 다양한 종류가 사용된다. 착탄 시의 충격으로 기폭하는 순간 신관, 착탄 후 약간 늦게 기폭하는 지연 신관, 넓은 범위에 파편을 퍼트리기 위해 지상과의 거리를 자동으로 측정하여 목표 상공에서 공중 폭발시키는 시한 신관이나 근접 신관 등이 있다.[10] 근접 신관이 부착된 포탄은 장갑판을 가진 전차 등에는 효과가 없기 때문에, 현장에서 여러 기폭 모드를 선택할 수 있는 다기능 신관도 사용된다.
많은 포탄용 신관에는 안전 장치가 마련되어 있어, 탄이 라이플링에 의한 자전 운동을 시작하지 않으면 기폭하지 않는다.[10] 대형 고폭탄의 탄피 선단에는 신관을 부착하기 위한 나사 구멍이 있으며, 이물질 침입 방지와 내부 폭약 보호를 위해 탄을 들어올리기 위한 고리(環)가 달린 양탄전(揚彈栓)이라는 금구가 부착되어 있다. 현대의 탄은 발사 전 포측에서 신관이 부착될 때까지 비교적 안전하다.
3. 6. 함포용 유탄의 추가 구성 요소
풍帽(ふうぼう/風帽일본어)는 대개 원뿔 모양의 금속제 풍방으로, 함포용 포탄의 탄두에 부착하여 공기 저항을 줄이는 부품이다. 폭약의 폭발로 파편 효과를 내는 榴弾(유탄)에서는 탄두를 뾰족하게 만들어 관통력을 높일 수 있지만, 무게 증가로 인한 손실이 더 크다. 따라서 탄두는 둥글게 유지하고 가벼운 금속판으로 만든 풍방을 부착하여 무게를 크게 늘리지 않고 사거리를 늘린다.[11]
피帽(ひぼう/被帽일본어)는 담금질하지 않은 부드러운 철로 만들어지며, 탄피의 탄두를 덮는 부품이다. 명중 시 탄피와 장갑판 사이에 위치하여 단단한 장갑판 표면에서 탄두가 파괴되지 않도록 보호하고, 스스로 찌그러지면서 탄피의 운동 에너지를 장갑판에 전달한다. 더 단단한 장갑판을 파괴하기 위해 피帽 앞에 단단한 강철제 피帽두를 추가하기도 한다.[11]
4. 작동 원리 및 효과
고폭탄(HE)의 피해는 폭풍 효과와 파편 효과로 크게 나뉜다. 폭풍 효과는 폭약의 폭굉에 의해 발생하는 충격파와 화염에 의한 피해이며, 피해 반경은 비교적 제한적이다.[12] 파편 효과는 폭약의 폭굉에 의해 발생하는 고압력을 견디지 못하고 탄피가 파열되어 파편이나 탄환이 사방으로 흩어짐으로써 피해를 준다.[12]
대부분의 고폭탄은 폭풍 효과보다 파편 효과를 우선시하기 때문에, 같은 무게라면 폭약량을 늘리는 것보다 탄피를 두껍게 하는 편이 파편이 많아져 피해 효과가 높아진다. 파편을 멀리 날려 피해 반경을 확대할 수 있다. 파편의 초기 속도를 높여 멀리 날리기 위해 폭약량을 늘리는 것은 어느 정도까지는 효과적이지만, 탄피 두께에 비해 폭약량이 과다하면 파편이 미세해지고 질량에 비해 공기 저항이 커져 고속도도 곧 감소되어 피해 반경은 오히려 축소된다.[12]
4. 1. 폭풍 효과
고폭탄의 폭풍 효과는 폭약의 폭굉으로 발생하는 충격파와 화염에 의한 피해이며, 피해 반경은 비교적 제한적이다.[12] 대부분의 고폭탄은 폭풍 효과보다 파편 효과를 우선시한다.[12]4. 2. 파편 효과
고폭탄의 피해는 폭풍 효과와 파편 효과로 나뉜다. 폭풍 효과는 폭약의 폭굉에 의한 충격파와 화염에 의한 피해이며, 피해 반경은 제한적이다. 파편 효과는 폭약 폭발로 탄피가 파열, 파편이 사방으로 흩어지며 발생한다.[12]대부분의 고폭탄은 파편 효과를 우선시한다. 같은 무게라면 폭약량을 늘리는 것보다 탄피를 두껍게 하는 편이 파편이 많아져 피해 효과가 높아진다. 파편을 멀리 날려 피해 반경을 확대할 수 있다. 파편 초기 속도를 높이기 위해 폭약량을 늘리는 것은 어느 정도 효과적이지만, 탄피 두께에 비해 폭약량이 과다하면 파편이 미세해져 피해 반경은 오히려 축소된다.[12]
4. 3. 곡사 탄도
5. 분류
박격포탄, 수류탄(擲弾) 등은 고폭탄을 사용한다. 20mm 이상의 구경을 가진 대부분의 포는 탄체에 폭약을 충전할 수 있어 고폭탄 발사가 가능하다. 주로 곡사포, 함포, 박격포, 유탄발사기 등의 곡사포에서 발사되지만, 대공포, 무반동포, 카논포, 야포, 전차포 등의 직사포(직접 조준 포)에서도 사용된다.
소총과 포를 구분하는 기준 중 하나는 구경 20mm가 최소 고폭탄이었다는 점이다(항공기관포 참조). 소구경 고폭탄은 부피에서 신관이 차지하는 비율이 커 폭약량이 부족하여 피해 반경이 작고 면적 제압에 부적합했으나, 최근에는 프로그램 가능한 시한 신관을 이용한 공중 폭발로 이러한 단점을 보완하려는 시도가 이루어지고 있다.
전차용 고폭탄으로는 대전차용으로 장갑 관통력을 높인 성형작약탄이 있다.
로켓탄은 탄체가 크고 초기 속도가 낮아 측풍 등의 영향을 받기 쉬워 탄도가 불안정하므로, 면적에 피해를 주는 고폭탄이 주로 사용된다. 직격을 요하는 대전차 로켓도 운동 에너지로 장갑을 관통하기 어려워 성형작약탄을 사용한다.
5. 1. 사용 화기
박격포탄, 수류탄(擲弾) 등은 고폭탄을 사용한다. 20mm 이상의 구경을 가진 대부분의 포는 탄체에 폭약을 충전할 수 있어 고폭탄 발사가 가능하다. 주로 곡사포, 함포, 박격포, 유탄발사기 등의 곡사포에서 발사되지만, 대공포, 무반동포, 카논포, 야포, 전차포 등의 직사포(직접 조준 포)에서도 사용된다.소총과 포를 구분하는 기준 중 하나는 구경 20mm가 최소 고폭탄이었다는 점이다(항공기관포 참조). 소구경 고폭탄은 부피에서 신관이 차지하는 비율이 커 폭약량이 부족하여 피해 반경이 작고 면적 제압에 부적합했으나, 최근에는 프로그램 가능한 시한 신관을 이용한 공중 폭발로 이러한 단점을 보완하려는 시도가 이루어지고 있다.
전차용 고폭탄으로는 대전차용으로 장갑 관통력을 높인 성형작약탄이 있다.
로켓탄은 탄체가 크고 초기 속도가 낮아 측풍 등의 영향을 받기 쉬워 탄도가 불안정하므로, 면적에 피해를 주는 고폭탄이 주로 사용된다. 직격을 요하는 대전차 로켓도 운동 에너지로 장갑을 관통하기 어려워 성형작약탄을 사용한다.
5. 2. 특징
20mm 이상의 구경이라면 탄체에 폭약을 충전할 수 있으므로, 대부분의 포가 고폭탄 발사가 가능하다. 주로 곡사포, 함포, 박격포, 유탄발사기 등의 곡사포에서 발사되지만, 대공포, 무반동포, 카논포, 야포, 전차포 등의 직사포(직접 조준 포)에서도 사용된다.소총과 포를 크기로 구분하는 기준에는 여러 의견이 있지만, 그 중 하나는 구경 20mm가 최소 고폭탄이었기 때문이다(항공기관포 참조). 일반적으로 소구경 고폭탄은 부피에서 신관이 차지하는 비율이 크고, 그 때문에 폭약량이 부족하다. 따라서 피해 반경이 작아서 면적 제압에는 적합하지 않았다. 최근에는 프로그램 가능한 시한 신관을 이용한 공중 폭발로 이러한 단점을 보완하려는 시도가 이루어지고 있다.
전차용 고폭탄으로는, 대전차용으로 장갑 관통력을 높인 성형작약탄이 있다.
로켓탄은 큰 탄체의 낮은 초기 속도 때문에 측풍 등의 영향을 받기 쉽고 탄도가 불안정하여 명중·직격을 요하는 운동 에너지탄에는 부적합하므로, 면적에 피해를 주는 고폭탄이 주로 사용된다. 직격을 노리는 대전차 로켓도 운동 에너지로 장갑을 관통할 수 있는 속도에 도달하기 어렵기 때문에 성형작약탄을 사용한다.
6. 한국의 고폭탄 개발 및 운용
대한민국은 76mm 철갑고폭탄을 국산화하여 2026년부터 해군에 인도할 예정이다.[14] 방위사업청은 2024년 8월 12일 제109회 방위사업기획·관리분과위원회에서 양산 계획을 승인했다.[14]
철갑고폭탄은 윤영하급 고속함과 참수리급 고속정의 주력 포인 76mm 함포에 사용될 예정으로, 이전에는 외국산만 사용되었으나 2019년 국내 개발에 착수하여 2023년 11월 전투용 적합 판정을 받았다.[14]
참조
[1]
문서
화학에너지탄과 운동에너지탄의 구분
[2]
문서
榴弾, 徹甲彈, 徹甲榴彈 및 기타 포탄
[3]
문서
대전차용 성형작약탄
[4]
문서
徹甲榴彈의 신관 조정 문제
[5]
문서
대전차 포탄과 수류탄의 형상
[6]
문서
榴散彈
[7]
문서
탄대의 위치
[8]
문서
성형작약탄의 슬립링
[9]
문서
폭발 사고의 원인
[10]
문서
차세대 기관포탄의 개발
[11]
서적
세계의 함재병기
光人社
2007-08-12
[12]
서적
무기와 폭약
大日本絵画
2007-05-20
[13]
서적
Granate
Rhenania Buchversand
[14]
뉴스
함정 뚫고 들어가 폭발…고속함 탑재용 76㎜ 철갑고폭탄 국내 양산
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