도탄
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1. 개요
도탄은 탄알이나 탄알 파편이 물체에 관통되지 않고 굴절되어 튕겨 나가는 현상이다. 탄알의 모양, 재질, 속도, 표적의 재질과 각도에 따라 도탄의 발생 여부와 정도가 달라진다. 고속 소총 탄약보다 권총 탄약이나 저속 소총 탄약에서 도탄이 더 많이 발생하며, 표적의 밀도가 높을수록 도탄될 가능성이 커진다. 도탄은 의도적으로 발생시키거나, 예상치 못하게 발생하여 피해를 유발할 수 있으며, 사격장에서는 도탄 방지 시설을 설치한다.
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| 도탄 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 정의 | 어떤 물체가 다른 표면에 부딪힌 후 튕겨져 나가는 현상 |
| 관련 용어 | 각도 탄도학 충돌 관통 사격 |
| 원리 | |
| 발생 조건 | 물체가 표면에 특정 각도로 충돌할 때 발생 |
| 영향 요인 | 물체의 속도 물체의 각도 표면의 재질 표면의 각도 |
| 응용 | |
| 군사 | 총알의 도탄을 이용한 전술 기뢰 제거 |
| 게임 | 당구 볼링 사격 게임 |
| 기타 | 지진파 분석 음파 분석 의학 (초음파) |
| 안전 | |
| 위험성 | 예측 불가능한 경로로 인한 사고 위험 파편으로 인한 부상 위험 |
| 예방 | 단단하고 평평한 표면에 총알을 발사하지 않기 보호 장비 착용 |
2. 도탄의 원리
도탄은 탄알 또는 탄알 파편이 물체를 관통하는 대신 튕겨나가는 현상이다. 도탄은 탄알의 모양, 재질, 회전, 속도, 표적의 재질, 입사각 등 다양한 요인에 따라 달라진다.[2]
도탄 발생 여부, 위력, 반사각은 탄환이 맞는 각도와 물체의 밀도, 경도, 형상에 따라 크게 변화한다. 따라서 도탄 발생을 예측하여 피해를 줄이거나, 의도적으로 도탄을 발생시켜 피해를 확대 또는 경감시키는 효과를 노릴 수 있다.
2. 1. 속도
고속 소총 탄약은 탄두 관통 확률이 더 높다. 이는 동일한 탄두에서 방출되는 에너지 증가가 충돌 지점에서 표적을 파괴하거나 일시적으로 녹일 수 있기 때문이다. 반대로, 동일한 에너지 방출로 인해 탄두가 녹거나 분해되어 튕겨져 나가는 입자의 크기와 범위를 줄일 수도 있다. .22 롱 라이플과 같은 권총 탄약 및 저속 소총 탄약의 경우 도탄이 더 많이 발생한다. 벅샷과 산탄총 슬러그 역시 도탄 확률이 높지만, 더 작은 산탄의 도탄 범위는 온전한 소총 또는 권총 탄두 도탄보다 낮다.[4]2. 2. 탄알
고속 소총 탄약은 탄두 관통 확률이 더 높다. 이는 동일한 탄두에서 방출되는 에너지 증가가 충돌 지점에서 표적을 파괴하거나 일시적으로 녹일 수 있기 때문이다. 반대로, 동일한 에너지 방출로 인해 탄두가 녹거나 분해되어 튕겨져 나가는 입자의 크기와 범위를 줄일 수도 있다. .22 롱 라이플과 같은 권총 탄약 및 저속 소총 탄약의 경우 도탄이 더 많이 발생한다. 벅샷과 산탄총 슬러그 역시 도탄 확률이 높지만, 더 작은 산탄의 도탄 범위는 온전한 소총 또는 권총 탄두 도탄보다 낮다.[4]단면 밀도, 즉 탄환의 질량을 탄환의 단면적으로 나눈 값은 저항 표면에 대한 관통력을 증가시킨다. 강선으로 발사되는, 회전 안정화된 탄환은 같은 재료로 만들어진 동일한 직경의 구형 탄환보다 단면 밀도가 더 높다. 그리고 길쭉한 소총 탄환은 동일한 직경의 짧은 권총 탄환보다 단면 밀도가 더 높다. 탄환 속도는 도탄 시마다 최대 35%까지 감소하며, 응집된 탄환 파편이 종종 안정성을 잃고 회전하며 들리는 소리를 내기 때문에 공기 저항에 의해 속도가 더욱 감소한다.[2]
탄환과의 충돌 결과는 상대적인 경도와 밀도에 의해 결정된다. 탄환은 공기와 같이 밀도가 낮은 물질을 관통할 때 거의 굴절되지 않는 경향이 있지만, 마찰로 인해 회전하는 발사체는 중력의 영향으로 대기 중에서 낙하하면서 강선 회전 방향으로 이동한다. 도탄 역시 회전 안정화된 탄환 측면이 저항 표면에 닿는 방향으로 유사하게 굴절될 수 있다.[5] 밀도가 높은 물체는 밀도가 낮은 물체와의 충돌에서 우위를 점하는 경향이 있다. 따라서 밀도가 높은 탄환은 밀도가 낮은 물질을 관통하는 경향이 있으며, 밀도가 높은 물질은 가벼운 탄환을 굴절시키는 경향이 있다. 관통에 대한 저항은 탄환 앞쪽에서 탄환 이동 축을 따라 표적 재료의 단면 밀도로 평가할 수 있다. 금속 호일은 금속 잉곳보다 쉽게 관통되며, 시트 금속의 단면 밀도는 시트의 방향이 탄환 경로에 수직에서 병렬로 멀어질수록 증가한다. 탄환은 콘크리트, 암석 또는 강철과 같은 평평하고 단단한 표면에서 도탄될 가능성이 더 높지만, 토양과 식생을 포함한 이질적인 재료 내의 불규칙한 표면에서도 도탄이 발생할 수 있다. 모래와 같이 균일하게 부드럽고 유연한 재료는 도탄 발생률이 낮다.[6] 직관적이지 않을 수 있지만, 탄환은 물에서도 쉽게 도탄된다;[7][8] 물수제비와 비교해 볼 수 있다.
탄환이 맞는 각도, 맞는 물체의 밀도, 경도, 형상에 따라 도탄의 발생 여부, 위력, 반사각은 크게 변화한다. 미리 도탄의 발생을 예측하여 피해 발생 대책을 마련하거나, 의도적으로 도탄을 발생시켜 피해를 확대하거나 경감하는 효과를 노릴 수 있다.
2. 3. 표적 재질
탄환과 표적의 충돌 결과는 상대적인 경도와 밀도에 따라 달라진다. 탄환은 공기처럼 밀도가 낮은 물질을 관통할 때 거의 굴절되지 않지만, 마찰 때문에 회전하는 발사체는 중력의 영향으로 대기 중에서 낙하하면서 강선 회전 방향으로 이동한다. 도탄 역시 회전 안정화된 탄환 측면이 저항 표면에 닿는 방향으로 비슷하게 굴절될 수 있다.[5] 밀도가 높은 물체는 밀도가 낮은 물체와 충돌할 때 우위를 점하는 경향이 있다. 따라서 밀도가 높은 탄환은 밀도가 낮은 물질을 관통하는 경향이 있고, 밀도가 높은 물질은 가벼운 탄환을 굴절시키는 경향이 있다. 관통 저항은 탄환 앞쪽에서 탄환 이동 축을 따라 표적 재료의 단면 밀도로 평가할 수 있다. 금속 호일은 금속 잉곳보다 쉽게 관통되며, 시트 금속의 단면 밀도는 시트 방향이 탄환 경로에 수직에서 병렬로 멀어질수록 증가한다. 탄환은 콘크리트, 암석, 강철과 같이 평평하고 단단한 표면에서 도탄될 가능성이 더 높지만, 토양과 식생을 포함한 이질적인 재료 내의 불규칙한 표면에서도 도탄이 발생할 수 있다. 모래처럼 균일하게 부드럽고 유연한 재료는 도탄 발생률이 낮다.[6] 직관적이지 않을 수 있지만, 탄환은 물에서도 쉽게 도탄된다.[7][8] 물수제비와 비교해 볼 수 있다.2. 4. 각도
발사 각도는 수직 및 수평 모두에서 계산하거나 예측하기 어렵다. 여기에는 여러 변수가 관여하며, 그중에서도 가장 중요한 것은 총알이 표면에 부딪히면서 발생하는 변형이다.[9] 도탄의 확률은 총알의 이동 축과 거의 평행한 표면에서 가장 높으며, 일반적으로 도탄은 입사각(또는 접근각)보다 작은 각도로 표면을 벗어난다.[2] 총알 관통의 확률은 총알의 이동 축이 표면에 수직에 가까워질수록 증가한다. 그러나 관통은 총알이 한 번 이상 도탄될 수 있는 함몰이나 구덩이를 만들 수 있으며, 구덩이 바닥의 호를 따라 이동하여 원래 표면의 입사각보다 더 큰 각도로 구덩이를 벗어날 수 있다.[10] 극단적인 경우, 강하고 응집력 있는 총알이 거의 수직인 탄성 표면에 부딪히면 사수에게 직접 되돌아갈 수 있다.[11][12] 이러한 상황은 강화된 철갑탄 코어가 강철판을 완전히 관통하지 못할 때 종종 관찰된다. 미국 육군은 M855A1 그린 불렛을 채택한 후 도탄 거리가 증가했음을 언급했다. 이 총알은 교체된 M855 총알보다 더 큰 강철 코어를 가지고 있다.[13] 산탄총 탄환과 아음속 탄환도 고무 차량 타이어에서 유사하게 반사될 수 있다.[14]탄환이 맞는 각도, 맞는 물체의 밀도, 경도, 형상에 따라 도탄의 발생 여부, 위력, 반사각은 크게 변화한다. 미리 도탄의 발생을 예측하여 피해 발생 대책을 마련하거나, 의도적으로 도탄을 발생시켜 피해를 확대하거나 경감하는 효과를 노릴 수 있다.
3. 도탄의 결과
도탄은 의도적인 경우와 비의도적인 경우로 나눌 수 있으며, 각각 다른 결과를 초래한다.
의도적인 도탄의 경우, 농구나 포켓볼과 같이 스포츠에서 의도적으로 사용될 수 있다. 실내 사격장의 총알 포획기는 총알을 아래로 꺾어 멈추고 포획하기 위해 내구성이 강한 강철판을 사용하기도 한다.[15] 캐논볼은 표적 앞에서 땅이나 물을 쳐서 도탄 사격을 유도하여 군중이나 배 위의 목표물에 대한 유효 사거리를 늘리는 데 사용되었다.
머즐로더 대포 시대의 철제 포탄의 움직임은 비비탄 총이나 강철 펠릿을 사용하는 산탄총에 유용할 수 있지만, 고속 총알의 다양한 모양과 재료, 그리고 총알이 충돌하는 물체의 비탄성 충돌은 저속 구체의 대칭적인 움직임보다 총알 도탄을 예측하기 어렵게 만든다.[16]
3. 1. 의도적 도탄
탄환이 맞는 각도, 맞는 물체의 밀도, 경도, 형상에 따라 도탄의 발생 여부, 위력, 반사각은 크게 변화한다. 미리 도탄의 발생을 예측하여 피해 발생 대책을 마련하거나, 의도적으로 도탄을 발생시켜 피해를 확대하거나 경감하는 효과를 노릴 수 있다.- 도탄 폭격
- 도탄 폭탄
- 탄도 계산
3. 2. 비의도적 도탄
의도하지 않은 도탄의 문제는 총알의 의도된 경로 밖의 물체에 잠재적인 손상을 입힐 수 있다는 것이다. 책임감 있는 사수는 조준점 주변 공간의 원뿔 내에서 잠재적인 총알 상호 작용을 예상한다. 사수는 원뿔의 꼭짓점에 있고, 원뿔은 의도된 총알 경로를 중심으로 대칭을 이룬다. 원뿔의 각도는 처음에는 화기의 정확도와 사수의 기술에 의해 정의될 수 있지만, 원뿔 내의 모든 도탄 가능성은 더 넓은 각도를 가진 도탄 원뿔의 꼭짓점이 된다. 지면 표면은 도탄의 빈번한 원인이다. 총알은 멈추기 전에 두 번 이상 꺾일 수 있다.[17]
도탄의 손상 잠재력은 총알 파편의 질량과 속도의 제곱에 비례한다. 도탄 속도는 항상 충돌 속도보다 낮지만, 작은 굴절 각도에서는 충돌 속도에 가까울 수 있다. 도탄 질량은 풀 메탈 자켓 탄환 또는 부드러운 납을 고체 구리 또는 강철 코어로 대체하는 친환경 탄환의 경우 원래 총알 질량에 비슷하게 가깝다. 파편 탄환 또는 납 코어 해수 사냥 탄환은 충돌 손상에 더 취약하며, 더 작은 도탄 파편을 생성한다. 낮은 초기 질량은 작은 파편 도탄의 손상 잠재력을 줄이고, 공기 저항으로 인한 속도 손실이 더 빠르기 때문에 이동 거리가 감소한다. 감소된 도탄 범위는 파편 탄환이 있는 새로운 .17 HMR 라운드가 비 파편 .22 WMR 라운드에 비해 인기를 얻은 이유 중 하나이다.
도탄은 치명적일 수 있다. 도탄으로 인한 주목할 만한 사망 사례로는 2014년 12월 린트 카페 인질극에서 전술 경찰관이 건물을 습격했을 때 경찰 총알의 도탄으로 사망한 인질 카트리나 도슨이 있다.[18][19] 탄환이 맞는 각도, 맞는 물체의 밀도, 경도, 형상에 따라 도탄의 발생 여부, 위력, 반사각은 크게 변화한다.
4. 도탄 방지
탄환이 맞는 각도, 맞는 물체의 밀도, 경도, 형상에 따라 도탄 발생 여부, 위력, 반사각은 크게 변화한다. 도탄 발생을 예측하여 피해 발생 대책을 마련하거나, 의도적으로 도탄을 발생시켜 피해를 확대하거나 경감하는 효과를 노릴 수 있다.
- 사격 연습장 구조 - 실내 사격장에서는 도탄 방지용 타일이나 블록을 미리 시공한다.[20]。 야외 사격장에서는 사수 주변에 도탄을 방지하기 위해 포장을 하지 않는 등 조치를 취한다.[21]。
- 총탄 구조 - 도탄을 방지하기 위해 금속 가루를 압착하여 만든 총탄(프렌지블 탄)을 사용하기도 한다.[22]。
5. 기타
탄환이 맞는 각도, 맞는 물체의 밀도, 경도, 형상에 따라 도탄의 발생 여부, 위력, 반사각은 크게 변화한다. 미리 도탄의 발생을 예측하여 피해 발생 대책을 마련하거나, 의도적으로 도탄을 발생시켜 피해를 확대하거나 경감하는 효과를 노릴 수 있다.
참조
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Sydney siege: Counter-terrorism specialist questions weapons used by police, says they may have contributed to death of hostage Katrina Dawson
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Martin Place siege victim Katrina Dawson struck by a police bullet, investigations show
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フランジブル弾とは？その威力や設計概要を解説！
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