가스 직동식
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1. 개요
가스 직동식은 고압 가스가 볼트와 캐리어에 직접 작용하는 방식의 총기 작동 방식이다. 가스 피스톤, 실린더, 작동 로드 어셈블리가 필요 없어 경량화 및 부품 마모 감소, 총열 뒤틀림 감소 등의 장점이 있다. 그러나 격발 장치 후미의 오염, 윤활유 소모로 인한 부품 수명 감소, 가스 압력 조절의 어려움 등의 단점도 존재한다. 프랑스의 로시뇰 ENT B1 자동 소총이 초기 실험 모델이며, MAS 40 소총과 Automatgevär m/42가 양산형 소총의 예시이다. 유진 스토너가 설계한 AR-10 작동 방식 역시 가스 직동식으로 분류되지만, 실제로는 볼트 캐리어가 피스톤 역할을 하는 팽창 가스 시스템이다.
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| 가스 직동식 | |
|---|---|
| 가스 직동식 | |
 | |
| 작동 방식 | |
| 작동 방식 | 가스 작동식 |
| 종류 | 반자동 소총, 자동 소총, 기관총 |
| 발명 | 크리스티안 휘텔, 1892년 |
| 작동 과정 | |
| 작동 과정 설명 | 가스가 노리쇠를 직접 밀어 작동 |
2. 장점
가스 직동식은 가스 피스톤 방식에 비해 몇 가지 장점을 가진다. 우선, 가스 피스톤, 가스 실린더, 작동 로드 등의 부품이 필요 없어 총기를 가볍게 만들 수 있고, 제조 비용도 절감된다. 또한 작동 부품의 질량이 줄어들어 부품 마모가 적고, 탄환이 총열을 떠나기 전 총기의 움직임과 총열 뒤틀림 가능성도 줄어든다.[1]
볼트 캐리어 그룹에 직접 분사되는 가스는 배출구의 파편을 날려버려 특정 조건에서 신뢰성을 높일 수 있다.
2. 1. 경량화 및 비용 절감
가스 직동식 설계를 가진 총기는 원칙적으로 피스톤 작동식 설계보다 가볍게 제작될 수 있다. 고압 가스가 가스 직동식 시스템에서 볼트와 캐리어에 직접 작용하기 때문에, 기존의 피스톤 작동식 시스템에 필요한 별도의 가스 실린더, 피스톤 및 작동 로드 어셈블리가 필요하지 않으며, 총열에서 작동부로 가스를 전달하는 가스 튜브만 필요하다. 이는 무게를 줄이고, 제조 비용을 낮추며, 작동 부품의 질량을 줄여 기계 부품의 움직임으로 인한 마모를 줄인다. 가스 피스톤을 제거함으로써, 움직이는 질량의 잠재적 양도 줄어들어 탄환이 총열을 떠나기 전 총기의 움직임과 총열의 뒤틀림 가능성을 줄인다.[1]볼트 캐리어 그룹에 직접 분사되는 가스는 특정 조건에서 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 가스 분사는 배출구에서 파편을 날려버릴 수 있는데, 다른 설계에서는 이 파편이 메커니즘으로 들어가 총기를 오작동시킬 수 있다.
2. 2. 부품 마모 감소
가스 직동식은 가스 피스톤 방식에 비해 별도의 부품(가스 실린더, 피스톤, 작동 로드)이 필요 없어 총기를 가볍게 제작할 수 있다. 총열에서 작동부로 가스를 전달하는 가스 튜브만 있으면 되기 때문에 무게와 제조 비용이 절감된다. 또한 작동 부품의 질량이 줄어들어 기계 부품의 움직임으로 인한 마모가 감소한다.[1]가스 피스톤을 제거하면 움직이는 질량이 줄어들어 탄환이 총열을 떠나기 전 총기의 움직임과 총열 뒤틀림 가능성도 줄어든다.[1]
볼트 캐리어 그룹에 직접 분사되는 가스는 배출구의 파편을 날려버려 특정 조건에서 신뢰성을 높일 수 있다. 다른 방식에서는 이 파편이 작동 메커니즘에 들어가 오작동을 일으킬 수 있다.
2. 3. 총열 뒤틀림 감소
가스 직동식 설계를 가진 총기는 피스톤 작동식 설계보다 가볍게 제작될 수 있다. 고압 가스가 가스 직동식 시스템에서 볼트와 캐리어에 직접 작용하기 때문에, 기존의 피스톤 작동식 시스템에 필요한 별도의 가스 실린더, 피스톤 및 작동 로드 어셈블리가 필요하지 않으며, 총열에서 작동부로 가스를 전달하는 가스 튜브만 필요하다. 이는 무게와 제조 비용을 낮추고, 작동 부품의 질량을 줄여 기계 부품의 움직임으로 인한 마모를 줄인다. 가스 피스톤을 제거함으로써 움직이는 질량의 잠재적 양도 줄어들어 탄환이 총열을 떠나기 전 총기의 움직임과 총열의 뒤틀림 가능성을 줄인다.[1]2. 4. 파편 제거
가스 직동식 소총은 가스 피스톤 방식보다 가볍게 제작할 수 있다. 가스 직동식은 고압 가스가 볼트와 캐리어에 직접 작용하기 때문에 별도의 가스 실린더, 피스톤, 작동 로드 어셈블리가 필요 없다. 총열에서 작동부로 가스를 전달하는 가스 튜브만 있으면 된다. 따라서 무게와 제조 비용이 절감되고, 작동 부품의 질량이 줄어 기계 부품의 움직임으로 인한 마모도 줄어든다. 가스 피스톤이 없으므로 움직이는 질량이 줄어들어 탄환이 총열을 떠나기 전 총기의 움직임과 총열 뒤틀림 가능성도 줄어든다.[1]볼트 캐리어 그룹에 직접 분사되는 가스는 특정 조건에서 신뢰성을 높인다. 가스 분사는 배출구의 파편을 날려 버려, 다른 설계에서 파편이 메커니즘에 들어가 오작동을 일으킬 수 있는 문제를 방지한다.
3. 단점
가스 직동식은 작동 메커니즘이 연소 가스에 직접 노출되어 오염에 취약하고, 윤활유가 연소되어 부품 수명이 감소하며, 가스 압력 조절이 어렵다는 단점이 있다. 가스 직동식은 총열 길이와 가스관 길이에 크게 의존하는데, 가스관이 짧으면 압력 증가 및 연사 속도 증가로 정확도에 문제가 생길 수 있다. 소음기 사용은 가스 압력을 더욱 증가시킨다.[1] 이러한 문제는 가스관을 길게 하거나, 가스 포트 위치를 조정하거나, 조절식 가스 블록을 설치하여 해결할 수 있다.[1]
3. 1. 오염 문제
가스 직동식의 주요 단점은 격발 장치의 후미가 롱 스트로크 또는 숏 스트로크 피스톤 방식에 비해 더 빨리 오염된다는 것이다. 이는 총기 작동 시 작동 메커니즘이 연소된 탄약 추진제에서 발생하는 가스에 직접 노출되기 때문이다. 가스에는 기화된 금속, 탄소, 불순물이 포함되어 있으며, 이들은 상대적으로 더 차가운 작동 부품에 응축될 때까지 기체 상태로 존재한다. 이러한 침전물은 볼트의 캠 방식 시스템의 마찰을 증가시켜 오작동을 유발한다. 신뢰성을 보장하기 위해서는 빈번하고 철저한 청소가 필요하다. 오염 정도는 소총 설계와 사용된 추진제 화약 종류에 따라 달라진다.[2]가스 직동식의 또 다른 단점은 총기 작동 시 연소 가스가 볼트와 볼트 캐리어를 가열한다는 것이다. 이러한 가열로 인해 윤활유가 "연소"된다. 적절한 윤활 부족은 무기 오작동의 가장 흔한 원인이다. 이러한 요인들이 결합되어 이 부품들의 수명, 신뢰성 및 고장 간 평균 시간을 감소시킨다.[3]
3. 2. 윤활 문제 및 부품 수명 감소
가스 직동식의 주요 단점은 격발 장치의 후미가 롱 스트로크 또는 숏 스트로크 피스톤 방식에 비해 더 빨리 오염된다는 것이다. 이는 총기 작동 시 작동 메커니즘이 연소된 탄약 추진제에서 발생하는 가스에 직접 노출되기 때문이다. 가스에는 기화된 금속, 탄소, 불순물이 포함되어 있으며, 이들은 상대적으로 더 차가운 작동 부품에 응축될 때까지 기체 상태로 존재한다. 이러한 침전물은 볼트의 캠 방식 시스템의 마찰을 증가시켜 오작동을 유발한다. 신뢰성을 보장하기 위해서는 빈번하고 철저한 청소가 필요하다. 오염 정도는 소총 설계와 사용된 추진제 화약 종류에 따라 달라진다.[2]총기 작동 시 연소 가스가 볼트와 볼트 캐리어를 가열하는 것 또한 가스 직동식의 단점이다. 이러한 가열로 인해 윤활유가 "연소"된다. 적절한 윤활 부족은 무기 오작동의 가장 흔한 원인이다. 이러한 요인들이 결합되어 이 부품들의 수명, 신뢰성 및 고장 간 평균 시간을 감소시킨다.[3]
3. 3. 가스 압력 조절의 어려움
총열 길이와 총열에서 볼트로 가스를 전달하는 가스관은 가스 직동식 시스템 작동에 큰 영향을 준다. 가스관이 너무 짧으면 볼트 뭉치 내부 압력이 증가하고 자동 연사 속도가 빨라질 수 있는데, 이는 무기와 사격 정확도에 부정적인 영향을 줄 수 있다. 소음기를 사용하면 가스 압력이 더욱 증가하여 상황을 악화시킬 수 있다.[1] 이러한 문제는 더 긴 가스관을 사용하거나, 총열의 가스 포트를 더 앞으로 이동시키거나, 조절식 가스 블록을 설치하여 원하는 작동 방식에 따라 적절한 양의 가스 압력을 제공함으로써 완화할 수 있다.[1]4. 역사
가스 직동식 방식을 사용한 최초의 실험용 소총은 프랑스의 로시뇰 ENT B1 자동 소총이며, 이후 로시뇰 B2, B4, B5가 뒤따랐다. 1940년 3월에는 프랑스의 MAS 40 소총이 채택되어, 최초의 성공적인 양산 무기가 되었다. 스웨덴의 Automatgevär m/42도 가스 직동식 소총의 한 예이다. 프랑스와 스웨덴 소총은 모두 가스관이 노리쇠 뭉치에 있는 실린더 홈이 있는 피스톤 역할을 하는 간단한 시스템을 사용한다.
유진 스토너가 설계한 AR-10 작동 방식(이후 ArmaLite AR-15, M16 소총, M4 카빈으로 개발됨)은 보통 가스 직동식 시스템이라고 불리지만, 실제로는 "팽창 가스 시스템"을 사용한다. 에서 스토너는 "본 발명은 기존의 가스 직동식 시스템이 아닌 진정한 팽창 가스 시스템이다."라고 밝혔다.[4] 이 시스템에서는 가스가 총열의 가스 포트에서 가스관을 통해 볼트 캐리어 내부의 챔버로 직접 이동한다. 볼트 캐리어 내의 볼트에는 가스를 가두기 위해 피스톤 링이 장착되어 있다. 볼트와 캐리어는 가스 피스톤과 실린더 역할을 한다. ArmaLite의 가스 시스템 특허[5]에 포함된 내용은 고전적인 가스 직동식과 차이가 있다. 발사 시, 가압된 추진 가스는 가스 포트를 통해 총열 밖으로 배출되어 가스관을 따라 이동하며, 볼트 캐리어에 직접 관성을 가하는 대신 볼트 캐리어 내부로 유입된다. 압력 증가로 인해 볼트 자체가 피스톤 역할을 하여 볼트 캐리어를 총열 면에서 밀어낸다.[6] 스토너 볼트 및 캐리어 피스톤 시스템은 가스 포트나 밸브를 조절하여 다양한 추진제, 발사체, 총열 길이별 압력 거동에 맞게 무기를 조정할 수 없으므로, 특정 탄약에 맞게 사용된다.
4. 1. 초기 실험용 소총
직동식 방식을 사용한 최초의 실험용 소총은 프랑스의 로시뇰 ENT B1 자동 소총이었으며, 이후 로시뇰의 B2, B4, B5가 뒤따랐다. 최초의 성공적인 양산 무기는 1940년 3월에 채택된 프랑스의 MAS 40 소총이었다. 스웨덴의 Automatgevär m/42도 또 다른 예시이다. 프랑스와 스웨덴의 소총 모두 가스관이 노리쇠 뭉치에 있는 실린더 홈이 있는 피스톤 역할을 하는 간단한 시스템을 사용한다.[1]4. 2. 양산형 소총
최초로 성공적인 양산형 가스 직동식 소총은 1940년 3월에 채택된 프랑스의 MAS 40 소총이다.[1] Automatgevär m/42도 스웨덴의 가스 직동식 소총의 한 예시이다.[1] 이 두 소총은 모두 가스관이 노리쇠 뭉치에 있는 실린더 홈이 있는 피스톤 역할을 하는 간단한 시스템을 사용한다.[1] 그 이전에 프랑스에서는 로시뇰 ENT B1 자동 소총을 시작으로 B2, B4, B5 등 가스 직동식 방식의 실험용 소총을 개발했다.[1]4. 3. 스토너 방식
유진 스토너가 설계한 최초의 AR-10 작동 방식(이후 ArmaLite AR-15, M16 소총, M4 카빈으로 개발됨)은 일반적으로 가스 직동식 시스템이라고 불리지만, 실제로는 이 방식을 사용하지 않는다. 유진 스토너는 에서 "본 발명은 기존의 가스 직동식 시스템이 아닌 진정한 팽창 가스 시스템이다."라고 밝히고 있다.[4] 가스는 총열의 가스 포트에서 가스관을 통해 볼트 캐리어 내부의 챔버로 직접 이동한다. 볼트 캐리어 내의 볼트에는 가스를 가두기 위해 피스톤 링이 장착되어 있다. 실제로 볼트와 캐리어는 가스 피스톤과 실린더 역할을 한다. ArmaLite의 가스 시스템 특허[5]에 포함된 미묘한 차이점은 고전적인 가스 직동식과 상당히 다르다. 발사 시, 가압된 추진 가스는 가스 포트를 통해 총열 밖으로 배출되어 가스관을 따라 이동하지만, 단순히 무기를 작동하는 데 필요한 관성을 볼트 캐리어에 직접 가하는 대신, 가스는 볼트 캐리어 내부로 유입되어 압력 증가로 인해 볼트 자체가 피스톤 역할을 하여 볼트 캐리어를 총열 면에서 밀어낸다.[6] 스토너 볼트 및 캐리어 피스톤 시스템은 가스 포트나 밸브를 조절하여 다양한 추진제, 발사체, 또는 총열 길이별 압력 거동에 맞게 무기를 조정할 수 없으므로 탄약에 따라 특정하게 사용된다.5. 참고 서적
- 홍희범, 《알기 쉬운 총 이야기》
- Brassey's Encyclopedia of Land Forces and Warfare|마지오타 브래시의 브래시의 육상 군사력 및 전투 백과사전영어
- Hatcher's Notebook|줄리언 S. 해처의 해처의 공책영어
참조
[1]
웹사이트
AR-15: Direct Impingement Vs Gas Piston
https://gundigest.co[...]
Gun Digest
2021-08-09
[2]
웹사이트
Direct Impingement vs. Gas Piston: Settling the Debate
https://www.silencer[...]
Silencer Central
2021-08-09
[3]
간행물
Increasing Small Arms Lethality in Afghanistan: Taking Back the Infantry Half-Kilometer
US Army
2009
[4]
웹사이트
Patent US2951424 - GAS OPERATED BOLT AND CARRIER SYSTEM
https://patents.goog[...]
2013-04-11
[5]
논문
Gas operated bolt and carrier system
https://patents.goog[...]
1956
[6]
웹사이트
ARMALITE TECHNICAL NOTE 54: DIRECT IMPINGEMENT VERSUS PISTON DRIVE
http://www.armalite.[...]
2010-07-03
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