M61 벌컨

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1. 개요
2. 개발
3. 구조
4. 파생형
5. 운용
참조

1. 개요

M61 벌컨은 제2차 세계 대전 이후 미군이 개발한 항공기용 개틀링 기관포이다. 분당 최대 6,000발의 고속 발사가 가능하며, 6개의 포신이 회전하며 탄환을 발사하는 구조를 가지고 있다. M61은 이후 M61A1, M61A2 등으로 개량되었으며, 다양한 항공기에 장착되어 운용되었다. 베트남 전쟁에서 실전 사용되었으며, F-4 팬텀, F-15 이글, F-16 파이팅 팰컨 등 여러 전투기에 장착되었다. M61은 팰렁스 CIWS, M163 VADS 등 지상 및 함정 방어 시스템의 기반이 되기도 했다.

2. 개발

제2차 세계대전이 끝나면서 항공기 기술은 급격히 발전했고, 특히 제트 엔진을 탑재한 전투기의 등장은 기존 항공기총의 한계를 드러냈다. 음속에 가까운 속도로 비행하는 제트기를 효과적으로 요격하기 위해서는 훨씬 빠른 발사 속도를 가진 기관포가 필요했다.^[2] 제2차 세계대전 당시 공중전에서 독일, 이탈리아, 일본 전투기는 장거리에서 기관포로 미군 항공기를 공격할 수 있었던 반면, M2 브라우닝 중기관총을 주로 사용한 P-51이나 P-47 같은 미군 전투기는 적기에 근접해야만 유효한 타격을 줄 수 있었다. P-38 등에 탑재된 20mm 이스파노 기관포는 위력은 있었지만 발사 속도가 느렸고 신뢰성 문제도 있었다.

이러한 요구에 부응하여 미국 육군(1947년 미국 공군으로 분리)은 새로운 기관포 개발을 모색했다. 독일의 마우저 MG 213 같은 단일 총열 리볼버 기관포가 가능성을 보여주었지만, 탄약 공급과 총열 마모 문제로 실제 발사 속도에는 한계가 있었다.^[2] 미군은 극도로 높은 발사 속도와 뛰어난 신뢰성을 동시에 갖춘 무기를 원했다.

이에 제네럴 일렉트릭(GE)은 과거 리처드 조던 개틀링이 고안했던 다중 총열 방식의 개틀링 건을 현대적으로 재해석하는 아이디어를 제시했다. 과거 개틀링 건은 외부 동력원이 필요하다는 단점 때문에 주류에서 밀려났지만, 제트 엔진을 탑재한 항공기는 기관포 작동에 필요한 충분한 전력을 공급할 수 있었다. 전기 작동 방식은 가스 작동식보다 신뢰성이 높다는 장점도 있었다.^[3] 여러 개의 총열을 회전시키며 발사하는 방식은 각 총열의 발사 속도는 낮추면서도 전체적인 발사 속도는 단일 총열 기관포보다 훨씬 높일 수 있었다.

1946년, 미 육군은 GE와 '벌컨 프로젝트(Project Vulcan)' 계약을 체결했다. 목표는 분당 7,200발을 발사할 수 있는 6총열 기관포를 개발하는 것이었다.^[47]^[5] 초기 개발은 제2차 세계대전 전에 개발된 대전차 소총용 탄약인 강력한 .60 구경 탄환에 집중했다. 높은 총구 속도가 고속 목표물에 대한 명중률을 높일 것으로 기대했기 때문이다.^[2] 1949년, 첫 번째 프로토타입인 .60 구경 T45가 지상 발사 시험에서 분당 2,500발의 발사 속도를 달성했고, 1950년에는 4,000발까지 속도를 높였다.

그러나 1950년대 초, 미 공군은 빠른 속도만으로는 목표 파괴를 보장하기 어렵다고 판단하고, 파괴력을 높이기 위해 20mm와 27mm 구경 탄약을 사용하는 방안을 검토했다. .60 구경 T45를 기반으로 한 이들 시제품은 각각 T171(20mm)과 T150(27mm)으로 명명되어 1952년부터 시험되었다. 최종적으로 탄두의 파괴력, 총구 속도, 사거리, 정확도 등에서 가장 균형 잡힌 성능을 보인 20mm 구경의 20×102mm 탄약이 표준으로 채택되었다.^[6]

20mm 구경으로 개발된 T171은 개량을 거듭했다. T171E1은 분당 4,000발의 발사 속도와 166kg의 중량을 가졌고, 1953년부터 1955년까지 33문이 제작되어 70만 발 이상의 시험 발사를 통해 9,000발당 1회의 오작동률이라는 높은 신뢰성을 입증했다. 이후 부품 수를 줄이고 무게를 119kg까지 경량화한 T171E2가 개발되었고, 1956년 이후 생산분부터는 탄피 변형 문제를 해결한 개량 키트가 적용된 T171E3로 생산되었다.

1957년 12월, T171E3는 M61이라는 제식 명칭을 부여받고 정식으로 채택되었다. 이후 록히드 F-104 스타파이터에 M61을 탑재하면서 기존의 탄약 링크 방식이 문제를 일으키자(급탄 불량, 이물질 손상 위험 등), 링크 없이 탄약을 공급하는 새로운 방식이 개발되어 M61A1으로 개량되었다.^[7] M61A1은 이후 미군 전투기의 표준 기관포로 자리 잡았다. 1989년에는 무게를 더욱 줄인 M61A2가 실용화되었다.

M61 벌컨의 생산은 여러 차례 이관되었다. 1993년 제너럴 일렉트릭은 항공우주 부문을 마틴 마리에타에 매각했고, 이후 마틴 마리에타가 록히드와 합병하면서 록히드 마틴의 무장 시스템 부문에서 생산을 담당했다. 이후 이 부문은 다시 제너럴 다이내믹스에 인수되어 2000년부터 M61 계열 기관포를 생산하고 있다.^[8]

3. 구조

M61 벌컨은 6개의 포신 묶음이 회전하며 발사하는 개틀링포 방식으로, 각 포신은 회전할 때마다 한 번씩 발사된다. 이러한 다중 포신 구조는 분당 최대 6,000발 이상(기종에 따라 조절 가능)의 매우 높은 발사 속도를 가능하게 하며, 각 포신에 가해지는 부담을 분산시켜 포신 침식과 열 발생을 줄여 무기 수명을 연장하는 데 기여한다.^[9] 평균 고장 간격(MTBF)은 10,000발 이상으로 신뢰성이 매우 높다.^[10]

대부분의 항공기 탑재형 M61은 유압 모터로 구동되며 전기식으로 점화된다.^[11] 자체 동력이 필요한 경우를 위해 6개 포신 중 3개의 가스압을 이용하는 가스 작동식 GAU-4(육군 명칭 M130) 버전도 존재한다. 이는 전기식보다 약 약 4.54kg 무겁지만 외부 동력 없이 작동 가능하다.

초기 M61은 링크 탄약을 사용했으나 링크 배출 문제로 인해 곧 링크 없이 탄약을 공급하는 M61A1으로 대체되었다. M61A1은 주로 사용된 탄피를 다시 탄약고로 회수하는 이중형(dual-ended) 공급 시스템을 사용하여 이물질 손상(FOD) 위험을 줄이고 기체 무게 중심 유지에 도움을 준다.^[13] 다만 무기, 공급 시스템, 탄약 드럼의 부피와 무게(약 136.08kg에서 약 181.44kg 추가)가 커서 기체 내 장착 공간 확보가 어렵다는 단점이 있다.^[12] M61A1은 1959년 F-104 C 모델에 처음 탑재되었다.^[14]

이후 F-22 랩터용으로 개발된 경량화 버전 M61A2는 더 얇은 포신 등을 적용하여 무게를 약 91.63kg까지 줄였으며, F/A-18E/F 슈퍼 호넷 등에도 사용된다.^[15] M61A2는 최대 분당 6,600발까지 발사 속도가 향상되었다.^[16] 벌컨의 발사 속도는 일반적으로 분당 6,000발이지만, 기종에 따라 더 낮게 제한되거나(AMX, F-106 델타 다트) 분당 4,000발 또는 6,000발로 선택 가능하도록 설정되기도 한다(A-7 코르세어, F-15 이글).^[16]

3. 1. 자동 메커니즘

M61 벌컨은 6개의 포신을 묶은 개틀링포이다. 각 포의 6개 포신은 포신 묶음이 회전할 때마다 한 번씩 발사한다. 다중 포신 구조는 초당 약 100발이라는 매우 높은 발사 속도를 가능하게 하며, 포신의 침식과 열 발생을 최소화하여 무기의 수명을 연장하는 데 기여한다.^[9] 평균 고장 간격(MTBF)은 10,000발 이상으로, 매우 신뢰성이 높은 무기로 평가받는다.^[10] 벌컨 프로젝트와 파생형 고속 개틀링포의 성공으로 인해, 동일한 구성을 가진 포를 일반적으로 "벌컨포"라고 부르기도 한다.

6개의 포신은 각각 1개의 노리쇠를 가지고 있으며, 외부 동력에 의해 하우징 내부의 로터가 반시계 방향으로 회전하면서 사격이 이루어진다. 하우징 내벽에는 캠 경로가 형성되어 있고, 각 노리쇠는 로터의 회전에 따라 이 캠 경로를 따라 움직이며 다음 공정을 반복한다.

단계	설명
송탄	포탄이 약실 후방에 배치된다.
장전	포탄이 약실 내에 삽입된다.
폐쇄	노리쇠가 약실을 폐쇄하여 격발 가능한 상태로 만든다. 격발은 전기식이다.
개방	격발 후, 약실을 개방한다.
추출	탄피를 약실에서 빼낸다.
배출	약실에서 빼낸 탄피가 배출된다.

이러한 공정을 반복하기 위한 외부 동력으로는 전기 모터나 유압 모터가 사용된다. 건 포드 형태로 탑재될 때는 램 에어 터빈이 사용되기도 한다. 팰렁스의 블록 1 베이스라인 1에서는 공압식 구동 방식이 채택되었다.

M61의 대부분 항공기 탑재 버전은 유압 구동식이며 전기식으로 점화된다. 포 회전체, 포신 어셈블리, 탄약 공급 시스템은 유연한 구동 샤프트 시스템을 통해 유압 구동 모터에 의해 회전한다. 각 탄약이 발사 위치로 회전하면, 발사 리드에서 발사 핀을 통해 전기 전류가 점화 장치로 전달되어 탄약이 발사되는 전기 점화 시스템을 사용한다.^[11]

자체 구동 버전인 GAU-4(육군 명칭 M130)는 가스 작동식이다. 6개의 포신 중 3개에서 발생하는 가스를 이용하여 포 가스 구동 메커니즘을 작동시킨다. 자체 구동 벌컨은 전기식보다 약 약 4.54kg 더 무겁지만, 포 회전을 시작하기 위한 전기 관성 시동기를 제외하면 작동에 외부 전원이 필요하지 않아 첫 탄약을 장전하고 발사할 수 있다. GAU-4/A는 건 포드용으로 사용되었으나 1972년에 생산이 종료되었다.

초기 M61은 링크된 탄약을 사용했지만, 사용된 링크를 배출하는 과정에서 해결하기 어려운 문제가 발생했다. 이 때문에 곧 링크 없는 탄약 공급 시스템을 갖춘 M61A1으로 대체되었다. 탄약 공급 시스템은 사용 환경에 따라 단일형(사용된 케이스와 미발사 탄약 배출) 또는 이중형(케이스를 탄약고로 반환)으로 나뉜다. M61의 단점은 무기 자체와 공급 시스템, 탄약 드럼의 부피가 커서 공간이 제한적인 기체에 장착하기 어렵다는 점이다.^[12]

탄약 공급 시스템은 각 항공기 모델에 맞게 개별적으로 설계해야 하며, 이 시스템만으로도 무기 전체 무게에 약 136.08kg에서 약 181.44kg 정도가 추가된다. 대부분의 항공기 설치는 이중형 시스템을 사용하는데, 이는 빈 카트리지를 외부로 배출할 경우 제트 엔진에 이물질 손상(FOD) 위험을 초래할 수 있고, 사용된 케이스를 기체 내에 보관하는 것이 항공기의 무게 중심 유지에 도움이 되기 때문이다.^[13] M61A1을 탑재한 최초의 항공기는 1959년부터 운용된 F-104의 C 모델이다.^[14]

F-22 랩터에 사용하기 위해 개발된 경량화 버전인 M61A2는 기계적으로 M61A1과 동일하지만, 더 얇은 포신을 사용하여 전체 무게를 약 91.63kg으로 줄였다. 회전체와 하우징도 필수적이지 않은 금속 부분을 제거하고 일부 부품을 더 가벼운 소재로 대체하여 개량되었다. F/A-18E/F 슈퍼 호넷 역시 이 버전을 사용한다.^[15]

벌컨의 발사 속도는 일반적으로 분당 6,000발이지만, 일부 기종(예: AMX, F-106 델타 다트)에서는 더 낮은 속도로 제한되기도 한다. 다른 기종(A-7 코르세어, F-15 이글)에서는 분당 4,000발 또는 6,000발로 발사 속도를 선택할 수 있다. M61A2의 더 가벼운 포신은 최대 분당 6,600발까지 약간 더 높은 발사 속도를 허용한다.^[16]

3. 2. 탄약 공급 메커니즘

초기 M61은 링크로 연결된 탄약을 사용했으나, 사용된 링크를 기체 밖으로 배출하는 과정에서 심각한 문제가 발생했다. 이는 해결하기 어려운 문제였으며, 특히 초기 F-104에 탑재되었을 때는 링크 배출 문제로 인해 최대 발사 속도가 분당 4,000발로 제한되기도 했다.

이러한 문제를 해결하기 위해 컨베이어 벨트와 유사한 방식의 링크리스(linkless) 급탄 시스템이 개발되어 M61A1 모델부터 도입되었고, 곧 표준 방식으로 자리 잡았다. 링크리스 시스템은 탄약을 링크 없이 직접 포로 공급하며, 발사 후 남은 빈 탄피를 다시 탄약 드럼으로 회수하는 기능을 갖추고 있다. 빈 탄피를 회수하는 방식은 탄피가 외부로 배출되면서 발생할 수 있는 이물질 손상(FOD) 위험을 없애고, 탄약 소모에 따른 기체의 무게 중심 변화를 최소화하는 장점이 있다. 대부분의 항공기 탑재형 M61은 빈 탄피를 회수하는 이중형(closed-loop) 시스템을 사용한다.^[13]

하지만 링크리스 시스템은 무기 자체 외에도 급탄 장치와 탄약 드럼의 부피가 크고 무겁다는 단점이 있다. 이 때문에 기체 내부의 제한된 공간에 맞춰 급탄 시스템을 개별적으로 설계해야 하며, 시스템 전체 무게는 약 136.08kg 에서 약 181.44kg 정도가 추가된다.^[12]

탄약 드럼은 일반적으로 나선형 구조의 헬리컬 드럼 매거진 형태를 사용하며, 탑재 기종에 따라 용량과 시스템 구성이 다르다.

기종별 M61 탄약 시스템 비교
기종	급탄 방식	탄약 용량 (발)	시스템 총 무게 (kg)	비고
F-104	링크식	-	-	초기 모델, 발사 속도 제한 (분당 4,000발)
F-16	링크리스	512	375	수평 배치 탄창
F/A-18	링크리스	570	381	포 아래 배치 탄창
F-15	링크리스	940	526	-
AMX	링크식	403	356	발사 속도 제한 (분당 4,000발)

3. 3. 포신

크롬 몰리브덴 바나듐강 (CrMoV)을 소재로 하며, 점증 강선을 가지고 있다. 포신 수명은 20,000발로 여겨진다. M61A2에서는 포 전체의 경량화의 일환으로 포신을 더 얇게 만들었으며, 이로 인해 분당 6,000발의 최대 발사 속도에 도달하는 시간이 기존 M61 및 M61A1의 0.4초에서 0.25초로 단축되었다.

포신 길이는 기본적으로 76구경장(152cm)이다. 팰렁스 블록 1B에서는 사거리 연장과 정밀도 향상을 위해 99구경장으로 길이를 늘린 모델이 채용되었다. 한편, 헬리콥터 탑재를 위해 51구경장으로 짧게 줄여 무게를 줄이려 한 M195도 제작되었으나, 무게 감소 효과가 충분하지 않아 포신 수를 3개로 줄인 '''M197'''이 대신 채용되었다.

3. 4. 탄약

M61 벌컨은 20×102mm 탄약을 사용한다. 이 구경은 초기 개발 단계에서 다양한 후보군과의 비교 테스트를 거쳐 선정되었다. 처음에는 제2차 세계 대전 이전 대전차 소총용으로 개발된 강력한 0.60인치 구경 탄약(T45)을 고려했으나^[2], 고속만으로는 목표 파괴력을 보장하기 어렵다는 판단하에 20mm (T171) 및 27mm (T150) 구경 탄약을 추가로 테스트했다. 최종적으로 20×102mm 탄약이 투사체 질량과 총구 속도의 균형이 가장 뛰어나 사거리, 정확도, 파괴력 면에서 최적이라고 판단되어 표준 탄약으로 채택되었다.^[6]

초기에 M61은 탄약을 클립(링크)으로 연결하여 공급하는 방식을 사용했으나, 사용된 링크를 기체 밖으로 배출하는 과정에서 이물질 손상(FOD) 위험 등 심각한 문제가 발생했다.^[7] 이에 따라 링크 없이 탄약을 공급하는 시스템을 갖춘 M61A1으로 개량되었으며, 이는 이후 미국 공군 전투기의 표준적인 기관포 시스템이 되었다.^[7] 대부분의 항공기 탑재형 M61A1은 빈 탄피를 외부로 배출하지 않고 다시 탄약통으로 회수하는 폐쇄형(closed-loop) 또는 이중형(dual-ended) 공급 시스템을 사용한다. 이는 빈 탄피가 엔진 등에 빨려 들어가 손상을 일으키는 것을 방지하고, 탄약 소모에 따른 기체의 무게 중심 변화를 최소화하기 위함이다.^[13]

1980년대 후반까지 M61은 주로 M50 시리즈 탄약을 사용했다. 이 시리즈에는 철갑 소이탄(API), 고폭 소이탄(HEI), 훈련탄 등 다양한 종류가 포함되어 있으며, 일반적으로 약 약 99.22g 무게의 발사체를 약 3380ft/s의 총구 속도로 발사한다.

1980년대 중반에는 새로운 PGU-28/B 탄약이 개발되었다. 이는 반철갑 고폭 소이탄(SAPHEI)으로, 기존 M56A3 HEI탄에 비해 사거리, 정확도, 파괴력이 향상되었다.^[18] 공기 저항을 줄이도록 설계되어 총구 속도도 3450ft/s로 약간 증가했다.^[19] 그러나 PGU-28/B는 안전성 문제가 제기되었다. 2000년 미 공군 안전 보고서에 따르면, PGU-28/B 탄약은 12년 동안 24건의 조기 폭발 사고(premature detonation)가 발생하여 기체 손상을 유발하는 등 심각한 문제를 일으켰다. 이는 M56탄의 전체 운용 기간 동안 단 2건의 사고만 보고된 것과 비교된다. 해당 보고서는 PGU-28/B의 잠재적 고장률이 미 공군 표준 허용치의 80배에 달할 수 있다고 추정했다.^[20] 이러한 안전 문제로 인해 2000년부터 PGU-28/B 탄약은 전시 비상 상황에서만 사용하도록 제한되었다.^[21]

주요 전투용 탄약의 종류와 특징은 다음과 같다.

명칭	종류	발사체 무게	폭발 장약	총구 속도 [m/s]	설명
M53	API (철갑 소이탄)	?	65 그레인 소이 장약^[22]	1,030	1000m 거리에서 약 0.64cm RHA 관통 가능 (0도 충격각 기준).^[22]
M56A3/A4	HEI (고폭 소이탄)	1543 그레인^[22]	165 그레인 고폭 장약 및 20 그레인 소이 장약^[22]	1,030	탄두 신관 작동 방식, 예광 기능 없음. 노출된 인원에 대해 유효 살상 반경 2m.^[22] 파편 위험 반경은 20m까지.^[23] 104m 거리에서 약 1.27cm RHA 관통 가능 (0도 충격각 기준).^[22]
PGU-28A/B	SAPHEI (반철갑 고폭 소이탄)	1580 그레인^[8]	10g^[23]	1,050	다목적 탄약. 탄두의 소이 장약이 목표물 타격 시 먼저 점화되고, 약간의 지연 후 내부의 고폭 장약이 폭발하여 항공기 등에 대한 파괴력을 극대화하도록 설계됨. 신관, 예광 기능, 자폭 장치 없음. 고폭 장약 내부에 포함된 지르코늄 펠릿이 추가적인 소이 효과를 제공.

M61 벌컨은 분당 6,000발이라는 매우 높은 발사 속도를 가지지만, 실제로 1분 동안 연속 사격을 할 수는 없다. 이는 탄약의 무게 때문이다. 6,000발의 20mm 탄약 무게는 발사체만 약 600kg에 달하며, 탄피 등을 포함하면 약 1225kg에 육박한다. 따라서 항공기에는 통상 600발에서 1,000발 정도의 탄약만 탑재하며, 한 번의 방아쇠 조작으로 모든 탄약을 소모하는 것을 막기 위해 발사 제어 장치를 통해 짧은 점사(보통 2~3발에서 40~50발)로 발사 횟수를 제한한다.^[17] 탑재 가능한 탄약의 양은 기체의 크기와 내부 공간에 따라 결정된다.

4. 파생형

초기 M61은 링크된 탄약을 사용했으나, 사용된 링크를 배출하는 과정에서 해결하기 어려운 문제가 발생했다. 이 문제를 해결하기 위해 곧 링크 없는 탄약 공급 시스템을 갖춘 M61A1으로 대체되었다. M61A1의 공급 시스템은 적용 기체에 따라 사용된 탄피와 불발탄을 기체 밖으로 배출하는 단일형 또는 탄피를 다시 탄약고로 돌려보내는 이중형으로 나뉜다. 대부분의 항공기는 제트 엔진의 이물질 손상(FOD) 위험을 줄이고 기체의 무게 중심을 유지하기 위해 이중형 시스템을 사용한다.^[13] M61A1을 처음 탑재한 항공기는 1959년부터 운용된 F-104 스타파이터의 C 모델이다.^[14] M61 계열 무기는 부피가 큰 무기 본체, 공급 시스템, 탄약 드럼 때문에 공간이 제한적인 기체 내부에 장착하기 어렵다는 단점이 있으며,^[12] 공급 시스템은 각 항공기에 맞게 개별적으로 설계되어야 하므로 전체 무기 시스템에 약 136.08kg 에서 약 181.44kg의 무게가 추가된다.

자체 동력으로 작동하는 버전인 GAU-4(미 육군 제식명 M130)는 가스 작동식으로, 6개의 총열 중 3개에서 발생하는 가스압력을 이용해 구동된다. GAU-4는 전기 모터로 구동되는 M61보다 약 약 4.54kg 더 무겁지만, 첫 발을 장전하고 발사하기 위한 전기 관성 시동기를 제외하고는 외부 전원 없이 작동할 수 있다는 장점이 있다.

F-22 랩터에 사용하기 위해 개발된 M61A2는 M61A1을 기반으로 경량화한 버전이다. 더 얇은 총열을 사용하여 전체 무게를 약 91.63kg으로 줄였으며, 회전체와 하우징 등 다른 부품들도 경량 소재를 사용하거나 불필요한 부분을 제거하여 무게를 줄였다. F/A-18E/F 슈퍼 호넷에도 M61A2가 탑재된다.^[15] M61A2의 가벼워진 총열 덕분에 발사 속도는 분당 최대 6,600발까지 약간 향상되었다.^[16] 일반적인 M61의 발사 속도는 분당 6,000발이지만, AMX나 F-106 델타 다트와 같은 일부 기체에서는 낮은 발사 속도로 제한되기도 하며, A-7나 F-15 이글 등에서는 필요에 따라 분당 4,000발 또는 6,000발로 발사 속도를 선택할 수 있다.

GE사는 M61 개발과 병행하여 더 큰 구경의 파생형 개발도 시도했다. 1954년부터 벌컨 II 계획 하에 영국의 ADEN이나 프랑스의 DEFA 550과 같은 30×113mmB탄을 사용하는 기관포(T212)를 개발했으나, 시험 끝에 제품화되지는 못했다. 이후 이 경험을 바탕으로 1966년부터는 총열을 3개로 줄이고 30×100mmB탄을 사용하는 XM188을 개발하여 YAH-63 공격 헬리콥터와 함께 제안했지만, YAH-63이 AH-64 아파치와의 경쟁에서 패배하면서 XM188 역시 채택되지 않았다. (이 경쟁에서는 AH-64와 함께 체인건 방식의 M230 기관포가 채택되었다.) 이후 미 공군의 근접 항공 지원용 공격기를 위한 기관포 사업에서는 더 강력한 30×173mm탄을 사용하고 총열을 7개로 늘린 GAU-8 어벤저를 개발하여 필코-포드사를 제치고 계약을 따냈다. 또한 25×137mm탄을 사용하는 GAU-12 이퀄라이저도 개발되어 제품화되었다.

반대로 M61을 기관총으로 다운사이징한 모델들도 개발되었다. 1960년부터 M61A1을 기반으로 7.62×51mm NATO탄을 사용하는 모델이 개발되어 M134 미니건으로 제품화되었으며, 미 공군에서는 GAU-2B/A, 육군에서는 M134, 해군에서는 Mk.25라는 제식명으로 사용되었다. 또한 12.7×99mm NATO탄을 사용하는 GAU-19 (GECAL .50)도 제품화되었다.

5. 운용

M61 벌컨은 6개의 포신이 회전하며 발사하는 개틀링 방식 기관포로, 분당 수천 발에 달하는 매우 높은 발사 속도가 특징이다. 다중 포신 구조는 빠른 연사 속도와 더불어 포신 냉각 효과를 높여 무기 수명을 연장하며, 10,000발 이상의 높은 MTBF를 통해 뛰어난 신뢰성을 입증했다.^[9]^[10] M61의 성공 이후 유사한 구조의 기관포를 통칭 '벌컨포'라고 부르기도 한다.

대부분 항공기에 탑재되는 M61은 유압으로 구동되고 전기식으로 점화되지만,^[11] 가스압으로 작동하는 자체 구동형 GAU-4(M130)도 존재한다. 초기 링크식 탄약 공급 방식의 문제점을 개선한 링크리스 방식의 M61A1이 개발되었으며, 이후 무게를 줄인 M61A2 등 다양한 개량형이 등장했다.^[12]^[15] 탄약 공급 시스템은 기체 밖으로 탄피를 배출하거나 회수하는 방식으로 나뉘는데, 제트 엔진 손상 방지와 기체 무게 중심 유지를 위해 탄피 회수 방식이 주로 사용된다.^[13] M61A1은 1959년 F-104 C형에 처음 탑재되었다.^[14] 발사 속도는 일반적으로 분당 6,000발이지만 기종에 따라 조절되기도 한다.^[16]

베트남 전쟁에서 M61은 주요 공중전 무기로 활약했다. 1965년 리퍼블릭 F-105 썬더치프에 탑재되어 처음 실전에 투입되었고,^[24] 1966년 첫 공식 격추 기록을 세웠다.^[28]^[29] 초기 F-4 팬텀 II에는 기관포가 없었으나, 근접전에서의 필요성이 대두되면서 이후 모델부터 M61이 내장형으로 장착되었다.^[31]^[32]^[33]^[34]

M61 벌컨은 전투기 외에도 건쉽, 폭격기의 방어용 포탑, 외부 장착용 건포드, 헬리콥터 등 다양한 항공 플랫폼에 탑재되었다.^[41]^[42] 또한 지상에서는 M163 VADS 자주대공포 시스템의 주무장(M168)으로, 해상에서는 팰렁스 CIWS 근접 방어 무기 체계의 핵심 요소로 사용되는 등^[43] 육해공군에서 광범위하게 운용되고 있다.

5. 1. 항공기 탑재형

M61 벌컨은 미국에서 개발된 개틀링 방식의 6포신 기관포로, 특히 제트 전투기를 비롯한 여러 군용 항공기의 주요 고정 무장으로 널리 채택되었다. 분당 수천 발에 달하는 매우 높은 발사 속도와 뛰어난 신뢰성을 바탕으로 공중전은 물론 지상 공격 임무에서도 효과적인 성능을 발휘한다.^[9]^[10] 다양한 개량형이 개발되었으며, 탑재되는 항공기 기종에 따라 세부적인 구성이나 발사 속도 등에 차이가 있다.

5. 1. 1. 고정 장비

M61 벌컨은 각 포의 6개 포신이 포신 묶음이 회전할 때마다 한 번씩 발사하는 구조를 가진다. 이러한 다중 포신 구조는 초당 약 100발에 달하는 매우 높은 발사 속도를 가능하게 하며, 동시에 포신 침식과 열 발생을 최소화하여 무기 수명을 연장하는 데 기여한다.^[9] 평균 고장 간격(MTBF)은 10,000발 이상으로 신뢰성이 매우 높은 무기로 평가받는다.^[10] 벌컨 프로젝트와 그 파생형 개틀링포의 성공으로 인해, 유사한 구조를 가진 기관포를 통칭하여 '벌컨포'라고 부르기도 한다.

대부분의 항공기 탑재형 M61은 유압 모터로 구동되며 전기식으로 점화된다. 포 회전체, 포신 묶음, 탄약 공급 시스템은 유연한 구동축을 통해 유압 모터에 연결되어 회전한다. 탄약은 발사 위치로 이동하면 발사 리드에서 나온 전기 신호가 발사 핀을 통해 전달되어 뇌관을 격발시키는 전기 점화 방식으로 발사된다.^[11]

자체 동력 버전인 GAU-4(미 육군 제식명 M130)는 가스 작동식 방식을 사용한다. 6개의 포신 중 3개에서 발생하는 가스압력을 이용하여 구동 메커니즘을 작동시킨다. 이 방식은 유압식보다 약 약 4.54kg 더 무겁지만, 포 회전을 시작하기 위한 전기 시동기를 제외하면 외부 동력 없이 작동할 수 있다는 장점이 있다.

초기 M61은 탄약 벨트(링크)를 사용했으나, 사용된 링크를 배출하는 과정에서 문제가 발생하여 해결하기 어려웠다. 이 때문에 곧 링크 없이 탄약을 공급하는 M61A1으로 개량되었다. 탄약 공급 시스템은 사용 환경에 따라 사용된 탄피와 불발탄을 기체 밖으로 배출하는 단일형(single-ended)과 탄피를 다시 탄약통으로 회수하는 이중형(double-ended)으로 나뉜다. M61의 단점으로는 무기 본체, 탄약 공급 시스템, 탄약 드럼의 부피가 커서 공간이 제한적인 항공기 내부에 장착하기 어렵다는 점이 있다.^[12]

탄약 공급 시스템은 각 항공기 모델에 맞게 개별적으로 설계되어야 하며, 이 시스템 자체의 무게만으로도 약 약 136.08kg에서 약 181.44kg 정도가 추가된다. 대부분의 항공기에는 이중형 시스템이 설치되는데, 이는 빈 탄피를 기체 밖으로 배출할 경우 제트 엔진에 이물질 손상(FOD)을 일으킬 위험이 있고, 사용된 탄피를 회수하는 것이 기체의 무게 중심을 유지하는 데 도움이 되기 때문이다.^[13] M61A1을 최초로 탑재한 항공기는 1959년부터 운용된 F-104 C형이다.^[14]
M61A2는 F-22 랩터 전투기에 사용하기 위해 개발된 경량화 버전이다. 구조적으로는 M61A1과 동일하지만, 더 얇은 포신 등을 사용하여 전체 무게를 약 91.63kg으로 줄였다. 회전체와 하우징 역시 불필요한 부분을 제거하고 일부 부품을 더 가벼운 소재로 교체하여 무게를 감량했다. F/A-18E/F 슈퍼 호넷에도 이 버전이 탑재된다.^[15]

M61 벌컨의 발사 속도는 일반적으로 분당 6,000발이지만, 일부 기종에서는 더 낮은 속도로 제한되기도 한다. 예를 들어 AMX나 F-106 델타 다트는 발사 속도가 제한되며, A-7 코르세어 II나 F-15 이글 등은 필요에 따라 분당 4,000발 또는 6,000발로 발사 속도를 선택할 수 있다. 경량화된 M61A2는 더 얇은 포신 덕분에 분당 최대 6,600발까지 약간 더 높은 발사 속도를 낼 수 있다.^[16]

M61 벌컨은 다양한 전투기에 고정 무장으로 탑재되어 운용되고 있다. 대표적인 탑재 기종으로는 F-4 팬텀, F-15 이글, F-16 파이팅 팰컨, F/A-18 호넷, F-22 랩터 등이 있다. 또한 지상 공격기나 폭격기, 해군의 팰렁스 CIWS와 같은 근접 방어 무기 체계에도 사용된다.

M61 벌컨 고정 장비 운용 국가 및 기종
국가	주요 탑재 기종
이탈리아	AMX (이탈리아 공군 사양)^[44]
중화민국	F-CK-1 칭쿠오
미국	F-4 Phantom II (E형, F형), A-7 Corsair II (D형 등), F-104 Starfighter, F-105 Thunderchief, F-106 Delta Dart, F-111 Aardvark, F-14 Tomcat, F-15A-D Eagle / F-15E Strike Eagle, F-16 Fighting Falcon, F/A-18A-D Hornet / F/A-18E/F Super Hornet, F-22 Raptor, B-52 Stratofortress (후방 방어용), B-58 Hustler (후방 방어용), AC-130 건쉽
일본	T-2 / F-1, F-4EJ, F-15J, F-2 * T-2/F-1은 M61을 라이선스 생산한 JM61을 탑재한다. * F-4EJ/F-15J는 M61A1을 라이선스 생산한 JM61A1을 탑재한다. * F-2는 M61A2를 탑재한다.

5. 1. 2. 건 포드

; SUU-16/A

: 건포드로서 M61 벌컨과 1,200발의 탄약을 탑재한다. 원래는 공대지 사격을 주 목적으로 개발되었으며, 램 에어 터빈을 동력원으로 사용한다. 이 방식 때문에 포신 회전을 시작하는 데 시간이 걸리는 단점이 있었다. 방아쇠를 당기고 나서 최대 발사 속도(분당 6,000발)에 도달하기까지 약 1초가 소요되었고, 저속으로 비행할 때는 충분한 바람을 얻기 어려워 작동에 문제가 생기기도 했다.

: 베트남 전쟁 당시, 원래 기관포가 없던 F-4C 전투기 동체 하부에 이 포드를 장착하여 사용했다. 하지만 전투기의 전자식 조준기와 연동되지 않아, 사격 정확도는 파일럿의 감과 경험에 크게 의존해야 했다.

; SUU-23

: 상기의 GAU-4/A 기관포와 탄약 1,200발을 수용하는 포드이다. GAU-4/A는 M61A1을 가스압 작동 방식으로 한 것과 같은 기관포이며, 또한 발포를 시작할 때의 최초 회전은 전동기에 의해 주어진다. 공 탄피는 탄창으로 되돌려지지 않고, 배출된다.

: 베트남 전쟁에서는, 원래 기관포를 장비하지 않은 F-4D 등에 항공 기관포로서 동체 하부에 탑재되었다.

5. 2. 지상용

벌컨포를 대공포로 사용하는 것은 일찍부터 검토되었으며, 1964년부터 미국 육군 무기 사령부의 지시에 따라 VADS(Vulcan Air Defence System^영어)의 개발이 시작되었다.

시험을 거쳐, 1967년부터 M113 장갑차를 기반으로 한 M163 대공자주포 및 견인식 M167 견인식 대공포의 배치가 시작되었다. 기관포 부분으로서는, M61A1과 거의 동일하지만, 지상 운용을 전제로 보조기기 등의 구성을 조정한 M168이 사용되고 있다.

항공자위대도, 벨렌코 중위 망명 사건을 계기로 한 기지 방공 구상의 일환으로 VADS를 도입한 것 외에도, 용도 폐지된 F-104에서 떼어낸 벌컨포를 유용한 VADS-II도 획득했지만, 이쪽은 레이더를 장비하지 않았고 발사 속도도 느린 점 등으로 인해 소수를 획득하는 데 그쳤다. 또한 VADS도 2022년 3월까지 운용을 종료했다^[45].

5. 3. 함재용

함재용으로는 M61A1에 소형 포착 및 추적 레이더를 결합하여 CIWS(근접 방어 무기 체계)로 만든 팰렁스가 널리 알려져 있다. 이 외에도 여러 회사가 다양한 함재용 마운트를 공급하고 있다.

; JM61-M

일본에서 개발된 인력 조작식 함재형 모델이다. 해상자위대와 해상보안청에서 기존에 사용하던 70구경 20mm 단장 기관포의 후속 모델로 채택되었다. 제조는 닛토쿠 금속 공업(이후 스미토모 중기계 공업에 합병)이 담당했다. 이 회사는 항공 기관포 M61A1의 라이선스 생산(JM61A1)을 하고 있었으며, JM61-M은 이 JM61A1의 포신, 송탄 기구, 기관부 등을 활용하여 제작되었다. 기관포는 사각형 구조의 선회 가대와 결합된 포가에 탑재되며, 반원형 어깨 받침이나 환형 조준기 등은 기존 에리콘 기관포와 유사한 형태를 유지했다. 대수상 전투용을 상정하고 있기도 하여, 발사 속도는 분당 450발로 억제되어 있다.

; JM61-RFS

JM61-M을 기반으로 상자형 단장 포탑과 결합한 모델이다. 적외선 탐색 감시 장치와 연동되어 목표 추적 및 원격 조종 기능(RFS)을 갖추고 있다. 해상보안청의 순시선 '시키시마'에 시제품이 탑재된 이후, 2000년부터 표준 무장으로 채택되었다.

또한, 해상자위대의 1호형 미사일정에 탑재된 20mm 기관포는 '시키시마' 탑재 모델의 파생형으로 추정된다. 에노시마형 소해정 3번함 '하쓰시마'와 아와지형 소해함에 탑재된 JM61R-MS는 해상보안청의 JM61-RFS Mk.2와 동등한 성능을 가진 것으로 알려져 있다.

; 대우 ADS(Air Defense System|에어 디펜스 시스템^영어)

대한민국의 대우(현 한화오션)는 지상용 대공포 시스템을 함선에 탑재할 수 있도록 개량한 유인 조작 마운트를 개발하여 공급하고 있다. 사수가 탑승하는 공간은 밀폐되어 있으며, GSA Mk.3 조준기를 갖추고 있다.

참조

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_[45] 뉴스 （35）中期防衛力整備計画（平成31年度～平成35年度）に基づく装備品の運用停止・プロジェクトの見直し状況 https://www.mof.go.j[...] 財務省主計局
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