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구경장

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목차

1. 개요

구경장은 포신 길이를 포신 구경으로 나눈 값으로, 포탄이 포신 내에서 가속되는 시간을 나타낸다. 구경장이 길수록 포탄의 포구 속도, 사거리, 관통력이 향상되는 경향이 있다. 해군 함포의 경우 포신 길이와 포신 직경의 비율을 의미하며, 무연 화약의 등장으로 포신의 길이가 길어지면서 포구 속도를 높이는 방향으로 발전했다.

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구경장

2. 구경의 정의 및 측정

구경은 총포신 내부의 지름을 의미하며, 일반적으로 밀리미터(mm) 또는 인치(inch) 단위로 표시한다.

2. 1. 강선과 구경 측정

강선은 구경 측정에 모호성을 더한다. 강선 총신은 홈(Groove)과 랜드(Land)가 번갈아 나타나는 구조로 이루어져 있다. 홈에서 홈까지의 거리는 랜드에서 랜드까지의 거리보다 크다. 강선 총신에서 발사되는 발사체는 강선에 의해 효과적으로 회전하기 위해 홈에서 홈까지의 전체 구경이어야 하지만, 때로는 강선 홈을 파기 전의 랜드에서 랜드까지의 구경으로 구경이 지정되기도 했다. 강선 홈의 깊이(및 그에 따른 모호성)는 구경이 클수록 증가한다.

강철 포탄은 총신의 원래 랜드 대 랜드 치수보다 약간 작은 직경으로 가공된 전방 Bourrelet 부분을 가질 수 있으며, 지속적인 사격으로 침식이 진행됨에 따라 총신이 확장됨에 따라 효과적으로 밀봉하기 위해 홈 대 홈 직경보다 약간 큰 구리 구동 띠를 가질 수 있다.

미국 해군의 대포는 일반적으로 구경의 0.5%에서 1% 사이의 강선 깊이를 사용했다. 발사체 bourrelet 직경 사양은 랜드 대 랜드 직경보다 0.38mm 작았으며 마이너스 제조 허용 오차가 있어 평균 간격은 약 0.3mm였다. 구동 띠 직경은 홈 대 홈 직경에 0.51mm을 더한 값이었다.[2]

3. 포신 길이와 구경

포신 길이는 화기의 성능에 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이며, 특히 대구경 화포의 경우 구경의 배수로 표시하는 경우가 많다.[3] 포신 길이 대 포신 직경 비율은 해군에서는 "구경"이라고 부르지만, 육군에서는 "길이"라고 부른다.

초기 포신은 짧고 두꺼웠으며, 일반적으로 26구경을 넘지 않았다. 이는 사용된 화약 추진제가 매우 빠르고 격렬하게 연소했기 때문이다. 1880년대에 느리게 타는 "브라운 파우더"가 사용되면서 포신 길이를 약간 늘릴 수 있었지만, 엄청난 양의 브라운 파우더가 필요했다. 1880년대 중반부터 사용된 새로운 느리게 타는 "무연 화약" 추진제인 푸드르 B, 코다이트, 니트로셀룰로스는 더 부드럽고 지속적인 가속을 가능하게 했고, 따라서 포신은 점차 더 길고 얇게 만들어졌다.

현대식 포의 긴 포신은 발사체가 포구를 빠져나가기 전에 포신에서 더 많은 시간을 보내므로, 추진제 장약의 통제된 연소에서 나오는 팽창하는 가스가 발사체를 부드럽게 가속하는 데 더 많은 시간을 할애할 수 있다. 따라서 포에 과도한 부담을 주지 않고 더 높은 속도를 얻을 수 있다. 내부 탄도학 측면에서, 포신 길이가 증가함에 따라 가스의 연소에서 추출할 수 있는 에너지의 양도 증가한다.

기술 개선으로, 포탄을 고속으로 가속하는 데 필요한 힘을 견딜 수 있을 만큼 강력하면서, 가볍고, 정확하며, 재정비 없이 여러 번 발사할 수 있는 구경을 가진 긴 포신을 도입하는 것이 가능해졌다. 제1차 세계 대전에서는 45구경 해군 함포 포신이 일반적이었고, 제2차 세계 대전에서는 50~55구경 포신이 흔했는데, 독일은 이미 1943년까지 70구경 전차포를 제조하고 있었다.

3. 1. 구경장 (Caliber Length)

포신 길이(특히 대형 포)는 구경의 배수로 표시되는 경우가 많다. 포신의 유효 길이는 후미에서 포구까지이며, 이를 포신 직경으로 나눈 무차원 값이 구경장이다.[3] 예를 들어, 아이오와급 전함의 주포는 16"/50 구경으로 불릴 수 있는데, 이는 포신의 지름이 16인치이고, 포신 길이는 800인치(16 × 50 = 800)임을 의미한다.[3]

해군에서는 포신 길이 대 포신 직경 비율을 "구경"이라고 부르지만, 육군에서는 "길이"라고 부른다. 예를 들어 판터 V 전차의 주포는 "75 mm L/70"으로 표기되는데, 여기서 L/70이 구경장이다.

구경장이 길수록 포탄이 포신 내에서 가속되는 시간이 길어져서 일반적으로 포구 속도가 증가하고, 이에 따라 사거리와 관통력이 향상되는 경향이 있다. 현대에는 라인메탈 120mm 전차포와 같이 55구경의 비교적 짧은 포신으로도 높은 포구 속도를 달성할 수 있게 되었다.

3. 2. 대한민국 해군 함포의 구경장

대한민국 해군의 주력 함정들은 다양한 구경과 구경장의 함포를 탑재하고 있다. 예를 들어, 세종대왕급 구축함은 5인치/62 구경 함포를 주포로 사용하며, 이는 우수한 대함 및 대공 사격 능력을 제공한다. 구경장은 함포의 성능을 결정하는 중요한 요소 중 하나이며, 대한민국 해군은 함정의 임무와 작전 환경에 최적화된 구경장의 함포를 선택하여 운용하고 있다.

구경장은 포신의 유효 길이(후미에서 포구까지)를 포신 직경으로 나눈 무차원 값이다.[3] 예를 들어 5인치/62 구경 함포는 포신 직경이 5인치이고, 포신 길이는 5인치에 62를 곱한 값이다.

특히, 북한 해군과의 잠재적 교전 상황을 고려하여, 대한민국 해군은 근접 교전 및 원거리 타격 능력을 모두 갖춘 함포 시스템을 구축하는 데 주력하고 있다.

4. 현대 무기에서의 구경

현대 무기 체계에서 구경은 단순한 포신 지름 이상의 의미를 갖는다. 포신 길이는 구경의 배수로 표시되는데, 예를 들어 미국 해군 함포는 3인치(76.2mm) 이상에서 구경장(포신 길이를 구경으로 나눈 값)을 사용한다.[3] 아이오와급 전함의 주포는 16인치/50 구경장(16"/50)으로, 포신 지름이 16인치이고 포신 길이가 800인치(16인치 x 50)임을 의미한다.

해군에서는 포신 길이 대 포신 직경 비율을 "구경"이라고 부르지만, 육군에서는 "길이"라고 부른다. 미국 해군은 제2차 세계 대전 이전에는 대지상 포로 5"/51 구경 (5" L/51)을, 대공 포로 5"/25 구경 (5" L/25)을 사용했고, 제2차 세계 대전 말에는 대지상 및 대공 목표물 모두에 사용할 수 있는 이중 목적 5인치/38구경포 (5" L/38)를 표준 해군 무장으로 사용했다.

해군 함포는 육상 포병과 거의 동일한 방식으로 제작되었지만, 훨씬 더 엄격한 기준으로 제작되었다. 해상에서는 무기가 실패 없이 작동해야 했고, 즉시 교체하거나 쉽게 공급할 수 없었기 때문이다. 시간이 지남에 따라 포탄의 무게와 구경의 의미가 혼동되기도 했지만, 기술 발전으로 구경(인치 또는 밀리미터)이 표준 측정법이 되었다.[7][4][5][6]

포신 길이가 길어지면 발사체가 포신 내에서 추진제의 연소 가스로부터 더 오랫동안 에너지를 받을 수 있어 포구 속도가 증가한다. 내부 탄도학적 관점에서 보면, 포신이 길수록 가스가 팽창하며 발사체를 밀어내는 거리가 늘어나 더 많은 에너지를 전달할 수 있다.

기술 발전으로 긴 포신을 도입하는 것이 가능해졌다. 제1차 세계 대전에서는 45구경장 해군 함포가 일반적이었고, 제2차 세계 대전에서는 50~55구경장 포신이 흔했으며, 독일은 1943년에 이미 70구경장 전차포를 제조했다.

오늘날에는 60~70구경장 포신도 드물지 않지만, 최신 기술을 통해 라인메탈 120mm 전차포와 같이 55구경장의 비교적 짧은 포신으로도 1750m/s의 높은 포구 속도를 얻을 수 있게 되었다. 그러나 분리피복을 사용하면 포 구경보다 훨씬 작은 발사체를 발사할 수 있어, 발사체 크기와 포신 길이의 관계가 과거처럼 간단하지 않다.

4. 1. 무연 화약과 포신 길이

화약은 연소 속도와 폭발력에 따라 흑색 화약과 무연 화약으로 나뉜다. 과거에 사용되던 흑색 화약은 연소 속도가 빠르고 폭발력이 상대적으로 약했다. 반면, 코다이트, 니트로셀룰로스 등을 사용하는 무연 화약은 흑색 화약보다 연소 속도는 느리지만, 폭발력이 훨씬 강하다. 이러한 무연 화약의 등장은 포신 길이를 늘리는 기술적 기반을 제공하였다.[8]

무연 화약은 연소 시 거의 완전히 가스로 변환되므로, 흑색 화약보다 훨씬 적은 양으로도 강력한 추진력을 얻을 수 있다. 또한, 무연 화약의 느린 연소 속도는 포탄이 포신 내에서 가속되는 시간을 늘려, 포구 속도를 극대화할 수 있게 한다. 내부 탄도학적 관점에서 보면, 포신이 길수록 추진 가스가 포탄을 밀어내는 시간이 늘어나 더 많은 에너지를 전달할 수 있다.[8]

현대 화기에서는 대부분 무연 화약을 사용하며, 포탄의 가속 시간을 늘리고 포구 속도를 극대화하는 방향으로 발전하고 있다. 이는 대한민국 국군의 화기 개발에도 적용되어, K2 소총, K6 중기관총 등 현대적인 화기들은 높은 정확도와 사거리를 자랑한다.

참조

[1] 문서 Caliber is the American English spelling, while calibre is used in British English.
[2] 서적 Naval Ordnance United States Naval Institute
[3] 서적 Naval Ordnance And Gunnery, Volume 1, Naval Ordnance, NAVPERS 10797-A U.S. Navy, Bureau of Naval Personnel
[4] 웹사이트 Gun Mount And Turret Catalog - Ordnance Pamphlet 1112 °- 1945 https://archive.hnsa[...]
[5] 문서 FTP-45 (General Fleet Tactics 1924)
[6] 문서 FTP-188 (General Fleet Tactics 1940)
[7] 간행물 U. S. Navy Bureau of Ordnance in World War II. 1954
[8] 문서 Canadian Army. B-GL-306-006/FP-001, 1992-06-01


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