HESH탄
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1. 개요
HESH탄은 1940년대 영국에서 개발된 대전차 및 대 콘크리트용 탄약이다. 플라스틱 폭약이 얇은 금속 껍질에 채워져 있으며, 목표물에 충돌 시 충격파를 발생시켜 장갑 내부에 파편을 생성하는 방식으로 작동한다. 걸프전 등 실전에서 사용되었으나, 현대 전차의 복합 장갑이나 스폴 라이너에 대한 방어 능력이 떨어져 대전차용으로는 사용이 감소했다. 하지만 챌린저 2 등 일부 전차에서는 여전히 사용되며, 공병 차량의 요새 파괴용으로도 활용된다.
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2. 역사
HESH탄은 1940년대 영국에서 데니스톤 버니가 개발한 포탄이다. 원래 개발 목적은 콘크리트 벙커와 같은 요새 구조물의 벽을 파괴하기 위한 것이었다. 데니스톤 버니는 HESH탄을 발사하기 위한 무반동포의 영국 내 개발도 주도했다.
제2차 세계 대전 이후 HESH탄이 처음 적용된 사례 중 하나는 AVRE 전투 공병 차량에 장착된 L9 165mm 해체포였다.[6] 이후 HESH탄은 원래 목표였던 콘크리트 구조물뿐만 아니라 금속 장갑에도 효과가 뛰어나다는 사실이 밝혀지면서, 여러 대구경 강선포의 주요 탄약으로 널리 사용되게 되었다.
2. 1. 실전 사용
HESH탄의 첫 실전 투입은 걸프전이었다. 당시 영국군의 챌린저 1 전차는 HESH탄을 사용하여 이라크 군의 구형 T-55 전차를 포함한 경장갑 차량 및 전차 약 300대를 격파하며 그 효과를 입증했다. 특히 챌린저 1 전차가 약 5000m 거리에서 포격하여 T-55 전차를 명중시키고 격파한 기록도 있다. 당시 이라크 군이 운용하던 전차 대부분은 비교적 구식인 2세대 이하 모델로, 단일 장갑을 채택하고 있어 HESH탄 공격에 취약했다.이후 이라크전에서도 영국군의 챌린저 2 전차가 HESH탄을 사용하여 이라크 군 전차 10여 대를 격파하는 전과를 올렸다.
그러나 현대 주력 전차들은 복합장갑이나 반응장갑을 기본적으로 장착하고 있으며, 내부에는 파편 방지대(Spall Liner)를 덧대는 등 방호력이 크게 향상되었다. 복합장갑은 여러 재질로 구성되어 HESH탄의 충격 에너지를 분산시키고, 반응장갑은 피격 시 폭발하여 HESH탄이 장갑에 직접 접촉하는 것을 막기 때문에 HESH탄의 파괴 효과가 크게 감소한다. 따라서 현대 전차를 상대로는 대전차 능력이 현저히 떨어진다는 평가를 받는다.
이러한 이유로 현대 전장에서는 HESH탄을 주력 대전차탄으로 사용하기보다는 주로 건물이나 요새화된 진지 등 콘크리트 구조물을 파괴하거나, 고폭탄처럼 대인용으로 사용하는 경우가 많아졌다. 다만, 여전히 2세대 전차가 주력인 일부 중동 국가 등에서는 대전차용으로도 사용되고 있다.
APFSDS와 같은 더 강력한 대전차탄이 등장했음에도 HESH탄이 계속 사용되는 이유는 몇 가지 장점이 있기 때문이다. 다목적 대전차 고폭탄(HEAT-MP)보다 가격이 훨씬 저렴하며(약 1/5 수준), 다양한 표적에 대응할 수 있는 전천후성을 지닌다. 또한, 탄속이 상대적으로 느려 포신의 수명을 덜 단축시키고, 고폭탄과 유사하게 원형의 파편 위험 범위를 가진다는 점도 장점으로 꼽힌다. 이러한 이유로 영국의 챌린저 2 전차 등에서는 여전히 HESH탄을 운용하고 있다. HESH탄은 목표에 직접 명중해야 효과를 발휘하므로, 주로 전차포나 무반동포와 같은 직사 화기에서 사용된다.
3. 작동 원리
HESH탄은 목표물 표면에 충돌하면 탄두 앞부분의 플라스틱 폭약이 넓게 퍼지며 달라붙는다. 잠시 후, 탄 뒤쪽에 있는 신관이 작동하여 표면에 밀착된 폭약을 터뜨린다. 이 폭발로 발생한 강력한 충격파는 홉킨슨 효과에 의해 장갑 안쪽 면이 부서져 떨어져 나가게 만든다. 이렇게 발생한 파편(스폴링)이 전차 내부로 고속으로 튀면서 승무원에게 피해를 주거나 내부 장비를 파괴하여 전차를 무력화시킨다.
이러한 원리는 균질압연강판과 같은 단일 재질 장갑에는 매우 효과적이다. 하지만 여러 재질을 겹쳐 만들어 충격파를 분산시키는 복합장갑이나, 착탄 시 먼저 폭발하여 HESH탄이 장갑에 제대로 접촉하는 것을 방해하는 반응장갑에는 효과가 크게 감소한다.
3. 1. 구조
HESH탄은 얇은 금속 껍질 안에 플라스틱 폭약을 채우고, 탄의 바닥 부분(탄저부)에 지연 작동 신관을 장착한 구조이다.[5] 탄피는 일반적인 고폭탄보다 얇고 부드러운 금속으로 만들어진다. 장약으로는 C4와 같은 플라스틱 폭약이 사용된다.외관상으로는 고폭탄과 거의 비슷하지만, 탄두 앞부분(선단부)이 약간 둥근 형태를 띠고 있다. 이는 경사진 장갑을 사용하는 2세대 전차 등을 공격할 때, 탄이 비스듬히 맞으면 튕겨 나가는 사면 효과를 줄이고 확실하게 폭발시키기 위함이다. 즉, 공기 저항을 줄여 사거리를 늘리는 유선형 설계보다 기폭의 확실성을 더 중요하게 여긴 설계이다.
충돌 시, 탄두 앞부분의 플라스틱 폭약은 목표물 표면에 넓게 퍼지며 달라붙는다. 이때 탄두 내부의 불활성 물질이 폭약이 너무 일찍 터지는 것을 막고 충격 압력과 온도를 유지하는 역할을 한다.[5][3] 몇 밀리초 후, 탄저부의 지연 신관이 작동하여 넓게 퍼진 폭약을 터뜨린다.[3]
HESH탄은 구조적으로 고폭탄과 유사하여 파편 효과를 기대하고 사용되기도 한다. 하지만 탄피가 고폭탄보다 얇아 폭발 시 발생하는 파편의 양이 적고, 신관의 폭발 시점 조절이 불가능하기 때문에 고폭탄에 비해서는 파편 효과가 떨어진다.
3. 2. 기능
HESH탄은 얇은 금속 껍질 안에 플라스틱 폭약과 탄의 바닥 부분(탄저)에 위치한 지연 작동 신관으로 구성된다.[5] 탄두가 목표물 표면에 충돌하면, 내부에 채워진 불활성 물질과 함께 플라스틱 폭약이 마치 반죽처럼 표면에 넓게 '눌려' 퍼지면서 원반 또는 '패치' 형태를 이룬다. 이때 불활성 물질은 플라스틱 폭약이 너무 일찍 폭발하는 것을 막고 충격 압력과 온도를 유지하는 역할을 한다.[5][3]수 밀리초(ms) 후, 탄저의 지연 신관이 작동하여 표면에 밀착된 폭약을 기폭시킨다. 폭발로 인해 발생한 강력한 충격파는 넓은 접촉면을 통해 목표물의 장갑재 내부로 전달된다.[3] 전차의 금속 장갑과 같은 물질 내부에서 이 압축 충격파는 장갑판을 통과하여 내부 공간(승무원 구획)과 만나는 금속-공기 경계면에 도달한다. 이 경계면에서 충격파 에너지의 일부는 반대 방향으로 당기는 힘인 인장파로 반사되는데, 이를 '충격 하중(Shock loading)'이라고 한다. 압축파와 반사된 인장파가 서로 교차하는 지점에서는 금속 내부에 매우 높은 응력이 발생하며, 이로 인해 장갑 안쪽 표면이 깨지면서 강철 조각들이 고속으로 내부를 향해 튕겨져 나간다. 이 현상은 홉킨슨 효과로 설명된다.[3]
이러한 파편화 현상은 '스폴링(spalling)' 또는 '스케빙(scabbing)'이라고 불리며, 이때 떨어져 나온 파편 조각을 '스폴(spall)' 또는 '스케브(scabs)'라고 한다.[2][3] 스폴링으로 생성된 파편은 장갑의 두께에 따라 그 크기와 무게가 달라지는데, 예를 들어 아르준 MBT[2]에 사용되는 120mm HESH탄의 경우, 4kg에서 10kg에 달하는 무거운 금속 파편이 초음속에 가까운 속도로 튕겨져 나올 수 있다. 이 고속 파편들은 전차 내부의 핵심 부품을 파괴하고, 탄약이나 연료 저장고를 유폭시키거나 점화시킬 수 있으며, 승무원에게 치명적인 피해를 입혀 전차를 완전히 무력화시킬 수 있다. 일반적으로 장갑이 두꺼울수록 스폴의 무게는 더 커지는 경향이 있다.[3] HESH탄에 의한 이러한 파편화 효과는 비슷한 크기의 고폭탄보다 더 치명적일 수 있다.[2][3]
그러나 HESH탄의 이러한 원리는 주로 균질압연장갑(RHA)과 같은 단일 재질의 장갑에 효과적이다. 복합장갑은 세라믹이나 산화 알루미늄 등 여러 다른 재질을 겹쳐 만들기 때문에 충격파가 효과적으로 전달되지 않고 분산되어 위력이 크게 감소한다. 또한, 반응장갑은 HESH탄이 장갑 표면에 접촉하기 전에 먼저 폭발하여 탄두의 밀착 및 충격파 전달을 방해하므로 효과를 보기 어렵다.
HESH탄은 외관상 고폭탄과 유사하지만, 탄두 앞부분이 약간 둥근 형태를 띤다. 이는 경사 장갑을 가진 표적에 착탄 시 탄이 튕겨 나가는 현상(사면 효과)을 줄이고, 어떤 각도에서든 확실하게 기폭시키기 위한 설계이다. 탄피는 고폭탄보다 얇고 부드러운 금속으로 만들어져 있으며, 내부에 C4와 같은 플라스틱 폭약을 채운다. 고폭탄과 유사한 구조 때문에 파편 효과를 기대하고 사용하기도 하지만, 탄피가 얇아 생성되는 파편 수가 적고 신관 조절이 불가능하여 일반적인 고폭탄보다는 파편 효과가 떨어진다.
3. 3. 효과
HESH탄은 목표 표면에 착탄 시 탄두의 플라스틱 폭약이 찌그러지며 넓게 밀착된다.[5] 이후 탄저의 지연 신관이 작동하여 폭발하면, 넓은 면적에 걸쳐 강력한 충격파가 장갑재로 전달된다.[5][3] 이 충격파는 홉킨슨 효과에 의해 장갑 내부 표면을 박리시켜 고속의 파편(스폴, scab 또는 spall)을 발생시킨다. 이 현상을 '스폴링(spalling)' 또는 '스케빙(scabbing)'이라고 한다.[2][3]이 스폴 파편은 전차 내부의 승무원이나 장비, 탄약, 연료 등에 심각한 손상을 입혀 전차를 무력화하거나 "완전 파괴"할 수 있다.[3] 장갑이 두꺼울수록 발생하는 스폴 파편의 무게는 더 커지는 경향이 있으며,[3] 예를 들어 120mm 구경 HESH탄의 경우 4kg에서 10kg에 달하는 파편이 발생할 수 있다.[2] 이러한 스폴링 파편에 의한 효과는 일반적인 고폭탄(HE)보다 더 치명적인 것으로 평가된다.[2][3]
그러나 HESH탄은 장갑의 종류에 따라 효과가 크게 달라진다. 충격을 분산시키기 어려운 균질압연강판과 같은 단일 장갑에는 매우 효과적이지만,[3] 여러 재질로 충격을 분산시키는 복합장갑이나[3] 착탄 전 외부 장갑이 먼저 폭발하여 탄두의 접촉을 막는 반응장갑에는 효과가 크게 감소한다.[3] 또한 현대 전차에 보편화된 파편 방지대(Spall liner)는 스폴링으로 발생한 내부 파편을 효과적으로 막아낼 수 있다.
이 때문에 복합장갑, 반응장갑, 파편 방지대 등을 갖춘 현대 주력 전차를 상대로는 대전차 효과가 상당히 떨어져, 주로 인마살상용이나 콘크리트 구조물 파괴용으로 사용된다. 다만, 구형 전차가 주력인 일부 지역에서는 대전차 용도로도 사용되고 있다.
한편, HESH탄 자체의 탄피는 고폭탄에 비해 얇기 때문에, 탄 자체의 폭발로 발생하는 파편 효과는 고폭탄보다 떨어진다.
4. 사용 현황
HESH탄은 주로 강선이 있는 포신에서 발사되며, 활강포에서는 일반적으로 사용되지 않는다. 강선은 탄두에 회전을 부여하여 안정성과 정확도를 높이고, 폭발물이 표면에 넓게 퍼지도록 도와 충격 효과를 극대화한다.[3][4] 대전차 고폭탄(HEAT)과 달리 성형작약 원리를 사용하지 않고, 대신 단단한 장갑 표면을 통해 충격파를 전달하여 내부 파편(스폴)을 발생시키는 방식으로 작동한다.[3][4] 효과를 극대화하기 위해 비교적 낮은 포구 속도(일반적으로 800m/s 미만)에서 사용되는데, 속도가 너무 빠르면 탄두의 폭발물이 표면에 제대로 퍼지기 어렵기 때문이다.[5]
냉전 시대에 HESH탄은 영국 육군 주력 전차의 주요 고폭탄으로 사용되었다. 또한, 제2차 세계 대전 이후 영국제 105mm Royal Ordnance L7 전차포를 도입한 독일, 인도, 이스라엘, 스웨덴 등 여러 국가에서도 운용되었다.
그러나 1980년대 이후 전차 장갑 기술이 발전하면서 HESH탄의 효과는 감소했다. 여러 재질을 겹겹이 쌓아 만든 복합장갑은 HESH탄의 충격파를 효과적으로 분산시키며, 케블라 등으로 만들어진 내부 스폴 라이너는 파편 발생을 억제하여 방호력을 높였다.[7] 또한, 많은 국가들이 강력한 날개안정분리철갑탄(APFSDS) 운용에 유리한 활강포를 선호하게 되면서 강선포용 HESH탄의 사용은 더욱 줄어들었다.
그럼에도 불구하고 일부 국가에서는 여전히 HESH탄을 운용하고 있다. 영국의 챌린저 1과 챌린저 2 전차, 그리고 동일한 120mm 강선포를 사용하는 인도의 아르준 전차는 HESH탄을 주력 탄약 중 하나로 사용한다. 미국의 스트라이커 이동식 자주포 시스템은 105mm HESH탄을 장애물 제거 및 벙커 파괴용으로 탑재할 예정이다. 아르헨티나의 TAM 중형 전차, 캐나다의 레오파드 C1 및 레오파드 C2, 호주의 레오파드 AS1 (모두 105mm L7 포 장착), 그리고 중국의 VT-4 주력 전차 (125mm 활강포 장착) 역시 HESH탄을 사용한다.
HESH탄은 전투 공병 차량(CEV)에서도 중요한 역할을 한다. 주로 장갑 차량보다는 요새나 콘크리트 구조물 파괴에 효과적이기 때문이다.[5] 미국의 M728 전투 공병 차량은 165mm HESH탄을 사용하며, 영국의 센츄리온 AVRE 공병전차는 29kg의 HESH탄을 발사하기 위한 165mm 단포신 포를 탑재했다. HESH탄은 목표에 직접 명중해야 효과를 발휘하므로, 주로 전차포나 무반동포와 같은 직사 화기에서 사용된다.
실전에서는 걸프 전쟁 당시 챌린저 1 전차가 HESH탄을 사용하여 이라크의 구형 전차 300여 대를 격파하는 성과를 거두었으며, 5,000m 거리에서 T-55 전차를 격파한 기록도 있다. 이라크전에서도 챌린저 2가 HESH탄으로 이라크 군 전차 10여 대를 파괴했다. 현대 전장에서는 복합장갑을 갖춘 3세대 이후 전차에 대한 효과는 제한적이지만, 다목적 대전차 고폭탄(HEAT-MP)보다 훨씬 저렴하고(약 1/5 가격), 전천후 운용이 가능하며, 포신 마모가 적다는 장점 때문에 여전히 대인 및 장애물 파괴용으로 가치를 인정받고 있다.
5. 대응 화기 및 방어 대책
HESH탄은 목표에 직접 명중해야 효과를 발휘하므로, 주로 전차포나 무반동포와 같은 직사 화기에 사용된다.
HESH탄에 대응하기 위한 여러 방어 대책이 개발되었다. 복합장갑은 산화 알루미늄이나 세라믹 등 여러 재질로 구성되어 있어, HESH탄의 충격 에너지를 효과적으로 분산시켜 그 위력을 크게 감소시킨다. 이 때문에 3세대 이후의 전차에 탑재된 복합장갑에는 HESH탄이 큰 효과를 기대하기 어렵다.
반응장갑 역시 HESH탄에 대한 효과적인 방어 수단이다. HESH탄 피격 시 반응장갑이 폭발하여 탄두가 주 장갑에 닿는 것을 막아 효과를 무력화한다.
또한, 장갑 안쪽에 폴리머 재질의 파편 방지대(spall liner, 내장 장갑)를 덧대는 것도 중요한 방어 방법이다. 이는 HESH탄의 홉킨슨 효과로 인해 장갑 내부 표면에서 발생하는 파편(스폴)이 비산하여 승무원이나 장비를 손상시키는 것을 효과적으로 억제한다. 단순한 압연강판 장갑이라도 내부에 파편 방지대를 부착하면 HESH탄에 대한 방호력을 상당히 높일 수 있다.
이러한 방어 기술의 발달로 현대 전차에 대한 HESH탄의 위협은 크게 감소했으며, 대전차 용도보다는 진지나 경장갑차량 공격 등 다른 목적으로 주로 사용된다. 다만, 구형 전차가 주력인 일부 지역에서는 여전히 대전차 용도로 운용되고 있다.
6. 대중 매체
워썬더에서는 후반 전차의 탄종 중 하나로 등장한다. 특히 경사장갑을 가진 전차나 소련의 IS-6 전차에 효과적인 모습을 보인다.
월드 오브 탱크에서는 영국 테크 트리의 후반 티어 전차들이 사용하는 특수 탄환(게임 내에서 '골드탄'으로 불림)으로 등장한다.
참조
[1]
웹사이트
Explosive_weapon_effects_web.pdf
https://web.archive.[...]
2021-10-10
[2]
웹사이트
120 mm High Explosive Squash Head Mark-I
https://www.drdo.gov[...]
Defence Research and Development Organisation
[3]
논문
Impulsive Loading of Armour by High Explosive Squash Head Munition
https://web.archive.[...]
2021-10-02
[4]
웹사이트
115 mm, 120 mm & 125 mm Tank Guns
http://characterisat[...]
2021-10-04
[5]
논문
Some design and functional aspects of squash head shell
https://publications[...]
2014-03-29
[6]
서적
Britain's war machine : weapons, resources and experts in the Second World War
https://www.worldcat[...]
Penguin
2012
[7]
웹사이트
Modern Anti-Tank Ammunition
https://www.ontrmuse[...]
2021-10-02
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