반동

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1. 개요
2. 반동의 기본 원리
3. 반동의 영향
- 3.1. 사수에 대한 영향
- 3.2. 총기에 대한 영향
4. 반동 제어 및 완화
5. 현대 화기의 반동 제어 기술
- 5.1. 가스 작동식 자동 화기
- 5.2. 소프트 리코일
참조

1. 개요

반동은 발사 시스템에서 운동량 보존 법칙에 따라 발생하는 현상으로, 발사체의 가속에 대한 반작용으로 총기가 뒤로 밀려나는 현상을 의미한다. 반동은 운동량 보존과 에너지 보존 법칙에 의해 설명되며, 총기나 발사체의 질량, 발사체의 속도 및 추진 가스의 영향에 따라 달라진다. 반동은 사수에게는 사격 정확도 저하 및 부상의 위험을, 총기에는 내구성에 영향을 미칠 수 있으며, 머즐 브레이크, 소음기, 반동 완충 장치, 무반동총 등의 기술을 통해 제어하고 완화할 수 있다.

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반동
개요
정의	총기를 발사할 때 총이 뒤로 밀리는 현상
원인	작용-반작용의 법칙
영향	사격 정확도 감소, 사수에게 불쾌감 유발
반동의 물리량
운동량	총구 속도와 탄환 질량에 비례
에너지	반동 운동 에너지, 소음 에너지, 열 에너지 등으로 분산
반동 상쇄 방법
총기 자체 설계	반동 흡수기 사용 총구 제퇴기 장착 질량 중심 조절
사격 자세	올바른 파지법 몸의 중심 이동 충격 흡수
기타	감쇄 장치 사용 무거운 총 사용 저반동 탄약 사용
반동의 종류
자유 반동	총이 자유롭게 움직이는 이상적인 조건에서의 반동
실제 반동	사수의 몸, 옷, 기타 장비에 의해 영향을 받는 실제 반동
지각 반동	사수가 느끼는 주관적인 반동의 크기
반동에 영향을 주는 요소
탄약	탄환의 질량, 총구 속도, 화약의 종류
총기	총의 질량, 총열의 길이, 반동 흡수 장치의 유무
사수	사격 자세, 파지법, 체중
반동과 관련된 위험
신체적 위험	어깨 부상, 눈 부상
정신적 위험	사격에 대한 두려움, 집중력 저하
반동 측정 방법
반동 측정기	총의 반동력을 측정하는 장치
고속 카메라	총의 움직임을 분석하여 반동을 측정
수학적 모델링	총의 설계와 탄약 정보를 이용하여 반동을 예측
추가 정보
반동 제어의 중요성	사격 정확도 향상, 부상 방지, 사격의 즐거움 증진
반동 관련 연구	더 효과적인 반동 제어 기술 개발
대중 문화 속 반동	영화, 게임 등에서 과장되게 묘사되는 경우 많음

2. 반동의 기본 원리

반동은 화기 발사 시 탄환과 추진 가스가 앞으로 나아가는 힘에 대한 반작용으로 발생한다. 발사 시스템은 반동을 발생시키는데, 이는 포병 및 총기 분야에서 문제가 된다. 총기의 약실 압력과 발사체의 가속력은 매우 크며, 발사체가 총열 내부를 이동하는 짧은 시간 동안 총기를 뒤로 가속시킨다.^[1]

총을 쏠 때 운동량 보존과 에너지 보존 두 가지 법칙이 작용한다. 반동은 운동량 보존 법칙에 의해 설명된다. 발사체가 무겁고 빠를수록 더 많은 반동이 발생하며, 총이 무거울수록 후방 속도가 느려진다. 예를 들어, 9×19mm 파라벨룸 탄환이 발사될 때, 권총은 반대 방향으로 밀려나는 운동량을 생성한다.^[1]

발사 중 반동하는 스미스 & 웨슨 모델 500(Smith & Wesson Model 500) 리볼버

2. 1. 운동량 보존 법칙

뉴턴 운동 법칙에 따라, 발사 전 총기와 탄환의 총 운동량은 0이며, 발사 후에도 총 운동량은 0을 유지해야 한다. 따라서 탄환과 추진 가스가 얻는 운동량만큼 총기는 반대 방향으로 운동량을 얻게 된다. 이를 수식으로 표현하면 다음과 같다.^[1]

:(총기의 운동량) + (탄환의 운동량) + (추진 가스의 운동량) = 0

총을 쏠 때 작용하는 두 가지 보존 법칙은 운동량 보존과 에너지 보존이다. 반동은 운동량 보존 법칙으로 설명하기가 더 쉽다.^[1]

질량의 운동량 변화는 힘을 가해야 발생한다.(이것이 뉴턴 운동 법칙이다.) 총의 급격한 속도변화(가속도)는 충격이며, 쇼크 업소버에 의해 완화될 수 있다.^[1]

크든 작든 총기의 반동은 운동량 보존 법칙의 결과이다. 총기와 발사체가 발사 전에 모두 정지해 있다고 가정하면, 총 운동량은 0이다. 총구에서 배출되는 가스를 무시하면(수용 가능한 첫 번째 추정치), 발사 직후 운동량 보존에 따르면 총기와 발사체의 총 운동량은 이전과 마찬가지로 0이어야 한다. 이를 수학적으로 표현하면 다음과 같다.^[1]

:

p_\text{f} + p_\text{p} = 0

여기서

p_\text{f}

는 총기의 운동량이고

p_\text{p}

는 발사체의 운동량이다. 즉, 발사 직후 총기의 운동량은 발사체의 운동량과 같고 반대이다.

물체의 운동량은 질량에 속도를 곱한 것으로 정의되므로, 위의 방정식을 다음과 같이 다시 쓸 수 있다.

:

m_\text{f} v_\text{f} + m_\text{p} v_\text{p} = 0

여기서:

$m_\text{f}$ 는 총기의 질량이다.
$v_\text{f}$ 는 발사 직후 총기의 속도이다.
$m_\text{p}$ 는 발사체의 질량이다.
$v_\text{p}$ 는 발사 직후 발사체의 속도이다.

작용하는 시간 동안 적분된 힘은 해당 힘에 의해 공급되는 운동량을 제공한다. 반동 방지력은 총을 멈추기 위해 총에 충분한 운동량을 공급해야 한다. 즉, 다음과 같다.

:

\int_0^{t_\text{cr}} F_\text{cr}(t) \, dt = -m_\text{f} v_\text{f} = m_\text{p} v_\text{p}

여기서:

$F_\text{cr}(t)\,$ 는 시간에 대한 반동 방지력이다.
$t_\text{cr}$ 은 반동 방지력의 지속 시간이다.

총에 가해지는 반동력에 대해서도 유사한 방정식을 쓸 수 있다.

:

\int_0^{t_\text{r}} F_\text{r}(t)\,dt = m_\text{f} v_\text{f} = -m_\text{p} v_\text{p}

여기서:

$F_\text{r}(t)$ 는 시간에 대한 반동력이다.
$t_\text{r}$ 은 반동력의 지속 시간이다.

2. 2. 반동 에너지

반동 에너지는 총기의 질량과 반동 속도의 제곱에 비례한다. 총기의 질량이 클수록 반동 에너지는 작아지며, 사수가 느끼는 반동도 줄어든다. 반동 에너지는 사수의 신체나 총기 거치대에 흡수되어야 하므로, 과도한 반동은 사격 정확도 저하나 부상으로 이어질 수 있다.^[1]

총을 쏠 때 운동량 보존과 에너지 보존 두 가지 법칙이 작용한다. 반동은 운동량 보존 법칙으로 설명하기가 더 쉽다. 운동량은 질량에 속도를 곱한 값으로, 운동량은 보존되므로 물체의 운동량 변화는 다른 물체의 동등하고 반대되는 변화를 필요로 한다. 따라서 발사체에 운동량을 부여하려면 총에 반대 운동량을 부여해야 한다.^[1]

화기 발사 시 에너지는 여러 형태로 나타나지만, 반동을 이해하는 데 중요한 것은 운동 에너지이다. 운동 에너지는 질량에 속도 제곱을 곱한 값의 절반이다. 반동하는 총의 경우, 질량을 두 배로 늘리면 속도가 절반으로 줄어들고, 운동 에너지도 절반으로 줄어들어 소산하기 쉬워진다.^[1]

총기와 발사체가 발사 전에 모두 정지해 있다고 가정하면, 총 운동량은 0이다. 발사 직후 운동량 보존에 따르면 총기와 발사체의 총 운동량은 이전과 마찬가지로 0이어야 한다. 이를 수식으로 나타내면 다음과 같다.^[1]

:

m_\text{f} v_\text{f} + m_\text{p} v_\text{p} = 0

여기서:

$m_\text{f}$ 는 총기의 질량
$v_\text{f}$ 는 발사 직후 총기의 속도
$m_\text{p}$ 는 발사체의 질량
$v_\text{p}$ 는 발사 직후 발사체의 속도

총열을 떠나기 전의 투사체는 추진제 연소에 의해 생성된 팽창 가스를 뒤에서 "막는다". 투사체가 총열을 떠나면 고에너지 총신 가스가 총구를 빠져나와 초음속 충격파 형태로 팽창하는데, 이를 총구 폭발이라 한다. 이 폭발의 전방 벡터는 총신에 제트 추진 효과를 생성하여 추가적인 운동량을 생성한다.^[1]

총기에 가해지는 전체 반동은 투사체뿐만 아니라 배출된 가스의 총 전진 운동량과 크기가 같고 방향이 반대이다. 질량 보존의 법칙에 따라, 배출된 가스의 질량은 원래 추진제의 질량과 같다(완전 연소를 가정). 대략적으로, 배출된 가스는

\alpha V_0

의 유효 배출 속도를 갖는 것으로 간주할 수 있으며, 여기서

V_0

는 투사체의 총구 속도이고

\alpha

는 대략 상수이다. 상수 α의 값은 주로 사용된 추진제의 유형에 따라 다르지만, 일반적으로 1.25와 1.75 사이에 있다.^[1]

총구 제동기나 반동 보정기 같은 총구 장치는 가스 팽창 패턴을 변경하여 반동 충격을 줄일 수 있다. 소음기는 가스 팽창의 전방 속도를 조절하여 에너지를 분산시켜 폭발의 강도와 반동을 모두 감소시킨다.^[1]

소형 화기의 경우, 사수가 반동을 인지하는 방식이 사수의 경험과 수행 능력에 큰 영향을 미칠 수 있다. 과도한 반동은 사격 정확도를 저해하거나 부상으로 이어질 수 있다. 반동에 대한 인식은 반동하는 총에 대해 신체가 제공하는 감속과 관련이 있으며, 더 무거운 총은 일반적으로 반동에 대한 인식이 감소한다. "부드러운" 또는 "날카로운" 반동과 같이 체감 반동을 묘사하기도 하는데, 부드러운 반동은 더 긴 기간, 날카로운 반동은 더 짧은 기간에 걸쳐 나타난다. 어깨 패드는 날카로운 반동을 부드러운 반동으로 늘릴 수 있는 효과적인 방법 중 하나이다.^[1]

화기의 상대적인 반동은 탄환 운동량(무게 × 속도) 및 화기 무게를 기반으로 한다. 운동량을 낮추거나 화기 무게를 늘리면 반동이 낮아진다. 다음은 몇 가지 총기 예시이다.^[1]

글록 22(Glock 22) (무게 약 0.65kg):

탄약 종류	반동 충격량 (lb_f·s / N·s)	반동 속도 (ft/s / m/s)	반동 에너지 (ftlb-f / J)
9 mm 루거	0.78 / 3.5	17.55 / 5.4	6.84 / 9.3
.357 SIG	1.06 / 4.7	23.78 / 7.2	12.56 / 17.0
.40 S&W	0.88 / 3.9	19.73 / 6.0	8.64 / 11.7

스미스 & 웨슨 .44 매그넘 7.5인치 배럴 (무게 약 1.42kg):

탄약 종류	반동 충격량 (lb_f·s / N·s)	반동 속도 (ft/s / m/s)	반동 에너지 (ftlb-f / J)
.44 레밍턴 매그넘	1.91 / 8.5	19.69 / 6.0	18.81 / 25.5

스미스 & 웨슨 460 7.5인치 배럴 (무게 약 1.59kg):

탄약 종류	반동 충격량 (lb_f·s / N·s)	반동 속도 (ft/s / m/s)	반동 에너지 (ftlb-f / J)
.460 S&W 매그넘	3.14 / 14.0	28.91 / 8.8	45.43 / 61.6

스미스 & 웨슨 500 4.5인치 배럴 (무게 약 1.59kg):

탄약 종류	반동 충격량 (lb_f·s / N·s)	반동 속도 (ft/s / m/s)	반동 에너지 (ftlb-f / J)
.500 S&W 매그넘	3.76 / 16.7	34.63 / 10.6	65.17 / 88.4

총의 전체 질량 외에도, 총의 왕복 부품은 사수가 반동을 인지하는 방식에 영향을 미친다. 가스 작동(gas operation)식 산탄총은 반동 작동(recoil operation)식 총보다 "부드러운" 반동을 갖는 것으로 알려져 있다.^[4]

2. 3. 추진 가스의 영향

탄환뿐만 아니라 고온, 고압의 추진 가스도 반동에 영향을 미친다. 추진 가스가 총구를 빠져나갈 때 발생하는 제트 효과는 추가적인 반동을 발생시킨다.^[1] 현대식 대포는 발사체 이탈 후 추진 가스의 일부를 뒤쪽으로 전환하기 위해 머즐 브레이크를 사용하며, 이는 포신에 반동을 상쇄하는 힘을 제공한다. 무반동포는 추진 가스를 더욱 효과적으로 사용하여, 발사체 이탈 후 포신에 남아있는 고압 가스 대부분을 약실 뒤쪽의 노즐을 통해 뒤쪽으로 배출한다. 이를 통해 포좌에 무거운 반동 완화 장치가 필요 없도록 할 만큼 충분한 반동 상쇄력을 생성한다.

총구 장치는 가스 팽창 패턴을 변경하여 반동 충격을 줄일 수 있다. 예를 들어, 총구 제동기는 가스 배출의 일부를 측면으로 전환하여 전방 투사로 인한 추력을 줄인다. 반동 보정기는 가스 배출을 주로 위쪽으로 전환하여 총구 들림을 상쇄한다. 소음기는 가스 팽창을 측면으로 벡터화하는 대신, 가스 팽창의 전방 속도를 조절하여 에너지를 더 넓은 영역과 더 긴 시간에 걸쳐 분산시킨다.

3. 반동의 영향

반동은 사수와 총기 모두에 영향을 미친다.

휴대용 화기의 경우, 사수는 신체로 반동을 흡수해야 한다. 과도한 반동은 사격 정확도를 떨어뜨리고 부상의 원인이 될 수 있다.^[1] 대한민국 남성은 군 복무 중 K2 소총 사격 훈련을 통해 반동을 경험하지만, 개인에 따라 반응과 적응은 다를 수 있다. 사수가 반동을 인지하는 방식은 경험과 수행 능력에 큰 영향을 미치는데, 반동에 대한 두려움으로 움찔하면 총의 정렬이 방해받고 빗나갈 확률이 높아진다. 또한, 과도한 반동은 신체 부상으로 이어질 수 있다.

반동에 대한 인식은 신체가 제공하는 감속과 관련이 있다. 더 무거운 총은 낮은 반동 운동 에너지를 나타내며, 반동에 대한 인식이 감소한다. "부드러운" 반동은 더 긴 기간에 걸쳐, "날카로운" 반동은 더 짧은 기간에 걸쳐 퍼진다. 어깨 패드는 날카로운 반동을 부드럽게 늘릴 수 있는 효과적인 방법이다.

화기의 상대적인 반동은 탄환 운동량(무게 × 속도) 및 화기 무게를 고려하여 계산할 수 있다. 다음은 http://handloads.com Handloads.com의 무료 온라인 계산기를 사용하여 계산한 예시이다.

글록 22 (약 0.65kg 빈 무게):

탄약 종류	반동 충격량	반동 속도	반동 에너지
9 mm 루거	0.78 lb_f·s (3.5 N·s)
.357 SIG	1.06 lb_f·s (4.7 N·s)
.40 S&W	0.88 lb_f·s (3.9 N·s)

스미스 & 웨슨 .44 매그넘 7.5인치 배럴 (약 1.42kg 빈 무게):

탄약 종류	반동 충격량	반동 속도	반동 에너지
.44 레밍턴 매그넘	1.91 lb_f·s (8.5 N·s)

스미스 & 웨슨 460 7.5인치 배럴 (약 1.59kg 빈 무게):

탄약 종류	반동 충격량	반동 속도	반동 에너지
.460 S&W 매그넘	3.14 lb_f·s (14.0 N·s)

스미스 & 웨슨 500 4.5인치 배럴 (약 1.59kg 빈 무게):

탄약 종류	반동 충격량	반동 속도	반동 에너지
.500 S&W 매그넘	3.76 lb_f·s (16.7 N·s)

총의 왕복 부품도 사수가 반동을 인지하는 방식에 영향을 미친다. 가스 작동식 산탄총은 고정식 폐쇄 또는 반동 작동식 총보다 "부드러운" 반동을 갖는 것으로 알려져 있다.^[4]

거치형 화기의 경우, 반동은 총기 거치대에 전달되며, 거치대는 이를 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.^[2] 반동 완충 장치는 반동 에너지를 흡수하고, 반동력을 더 긴 시간에 걸쳐 분산시켜 거치대에 가해지는 최대 힘을 줄인다.^[2]

무반동 설계는 더 크고 빠른 발사체를 어깨에 짊어지고 발사할 수 있게 해준다.

현대의 장착형 총기는 스프링과 유압식 반동 메커니즘으로 구성된 반동 완충 장치를 사용한다.^[2] 초기 대포는 밧줄 시스템을 사용하여 반동하는 대포를 멈추게 했다.^[2]

유압식 반동 장치는 1872~5년에 블라디미르 바라노프스키에 의해 처음 개발되어 러시아군에 채택되었고, 그 후 1897년형 75mm 야포에서 프랑스군에 채택되었다.

무반동포와 로켓 발사기는 반동을 상쇄하기 위해 후방으로 배기가스를 배출한다. 칼 구스타프 84mm 무반동포가 이러한 무기이다.

3. 1. 사수에 대한 영향

휴대용 화기의 경우, 사수는 자신의 신체로 반동을 흡수해야 한다. 과도한 반동은 사격 정확도를 떨어뜨리고, 심할 경우 부상으로 이어질 수 있다.^[1] 반동에 대한 개인적인 내성은 신체 조건, 사격 자세, 숙련도 등에 따라 다르다. 특히 대한민국 남성의 경우, 군 복무 중 K2 소총 등 제식 화기 사격 훈련을 통해 반동에 대한 경험을 쌓게 된다. 하지만 개인에 따라 반동에 대한 반응과 적응은 다를 수 있다.

사수가 반동, 즉 ''킥''을 인지하는 방식은 사수의 경험과 수행 능력에 큰 영향을 미친다. "당나귀처럼 걷어찬다"고 하는 총은 두려움을 유발하고, 사수는 반동을 예상하여 발사 순간 움찔할 수 있다. 이는 방아쇠를 부드럽게 당기지 못하고 낚아채게 만들어 총의 정렬을 방해하고 빗나갈 확률을 높인다. 또한, 과도한 반동은 신체 부상으로 이어질 수 있다. 예를 들어, 소총 조준경에 눈을 맞거나, 팔꿈치가 꺾이면서 권총에 이마를 맞거나, 어깨, 손목, 손에 연조직 손상을 입을 수 있다.

반동에 대한 인식은 반동하는 총에 대해 신체가 제공하는 감속과 관련이 있다. 감속은 반동하는 질량의 속도를 늦추는 힘이다. 거리에 걸쳐 적용되는 힘은 에너지이므로, 신체가 느끼는 힘은 반동하는 총 질량의 운동 에너지를 소산시키는 것이다. 더 무거운 총은 낮은 반동 운동 에너지를 나타내며, 일반적으로 반동에 대한 인식이 감소한다.

특정 총-탄창 조합의 체감 반동을 설명하는 일반적인 방법은 "부드러운" 또는 "날카로운" 반동으로 묘사하는 것이다. 부드러운 반동은 더 긴 기간에 걸쳐, 즉 더 낮은 감속으로 퍼지는 반면, 날카로운 반동은 더 짧은 기간, 즉 더 높은 감속으로 퍼진다. 자동차 브레이크를 밟는 것에 비유하면, 운전자는 자동차를 멈추기 위해 더 길거나 짧은 거리에 걸쳐 더 적거나 더 많은 감속력이 가해지는 것을 느낀다. 어깨 패드는 날카로운 반동을 부드러운 반동으로 늘릴 수 있는 안전하고 효과적인 방법이다. 감속력이 약간 더 큰 거리와 시간에 걸쳐 신체로 전달되고 약간 더 넓은 표면에 퍼지기 때문이다.

화기의 상대적인 반동은 탄환 운동량(무게 × 속도) 및 화기 무게를 고려하여 계산할 수 있다. 운동량을 낮추면 반동이 낮아지고, 화기 무게를 늘려도 반동이 낮아진다. 다음은 http://handloads.com Handloads.com의 무료 온라인 계산기를 사용하여 계산한 예시이다.

글록 22 (약 0.65kg 빈 무게):

탄약 종류	반동 충격량	반동 속도	반동 에너지
9 mm 루거	0.78 lb_f·s (3.5 N·s)
.357 SIG	1.06 lb_f·s (4.7 N·s)
.40 S&W	0.88 lb_f·s (3.9 N·s)

스미스 & 웨슨 .44 매그넘 7.5인치 배럴 (약 1.42kg 빈 무게):

탄약 종류	반동 충격량	반동 속도	반동 에너지
.44 레밍턴 매그넘	1.91 lb_f·s (8.5 N·s)

스미스 & 웨슨 460 7.5인치 배럴 (약 1.59kg 빈 무게):

탄약 종류	반동 충격량	반동 속도	반동 에너지
.460 S&W 매그넘	3.14 lb_f·s (14.0 N·s)

스미스 & 웨슨 500 4.5인치 배럴 (약 1.59kg 빈 무게):

탄약 종류	반동 충격량	반동 속도	반동 에너지
.500 S&W 매그넘	3.76 lb_f·s (16.7 N·s)

총의 전체 질량 외에도, 총의 왕복 부품은 사수가 반동을 인지하는 방식에 영향을 미친다. 예를 들어, 가스 작동(gas operation)식 산탄총은 고정식 폐쇄 또는 반동 작동(recoil operation)식 총보다 "부드러운" 반동을 갖는 것으로 알려져 있다.^[4] 가스 작동식 총에서는 발사 중 추진 가스에 의해 볼트가 뒤로 가속되어 총의 몸체에 전방으로 힘이 가해진다. 볼트가 이동 한계에 도달하여 앞으로 움직일 때 후방으로 힘이 가해져 사수에게는 반동이 더 긴 기간에 걸쳐 분산되어 "부드러운" 느낌을 준다.

3. 2. 총기에 대한 영향

거치형 화기의 경우, 반동은 총기 거치대에 전달되며, 거치대는 이를 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.^[2] 반동 완충 장치는 반동 에너지를 흡수하고, 반동력을 더 긴 시간에 걸쳐 분산시켜 거치대에 가해지는 최대 힘을 줄인다.^[2] 반동은 총기의 자동 장전 메커니즘에 활용되기도 한다. (예: 맥심의 설계를 따른 비커스 기관총)

현대의 장착형 총기는 자동차의 충격 흡수 서스펜션과 유사한 스프링과 유압식 반동 메커니즘으로 구성된 반동 완충 장치를 사용한다.^[2] 초기 대포는 밧줄 시스템을 사용하여 굴러가거나 미끄러지는 마찰을 통해 반동하는 대포를 멈추게 하는 힘을 제공했다.^[2] 반동 완충 장치는 최대 반동 억제력을 낮추어 총기 마운트의 강도 제한을 초과하지 않도록 한다.^[2]

유압식 반동 장치는 1872~5년에 블라디미르 바라노프스키에 의해 처음 개발되어 러시아군에 채택되었고, 그 후 1897년형 75mm 야포에서 프랑스군에 채택되었다. 이 시스템에서 포신은 뒤로 반동할 수 있는 레일에 장착되어 있으며, 반동은 자동차 가스 충전 쇼크 업소버와 유사하게 작동하는 실린더에 의해 흡수된다. 실린더에는 스프링 역할을 할 압축 공기뿐만 아니라 유압 오일이 들어 있다. 작동 시, 포신의 에너지는 포신이 뒤로 반동하면서 공기를 압축하는 데 사용된 다음, 압축 공기의 압력에 따라 포신이 발사 위치로 앞으로 돌아갈 때 유압 댐핑을 통해 소멸된다.

무반동포와 로켓 발사기는 반동을 상쇄하기 위해 후방으로 배기가스를 배출한다. 스웨덴에서 제작된 칼 구스타프 84mm 무반동포가 이러한 무기이다.

4. 반동 제어 및 완화

반동은 총기의 무게, 총열의 길이, 개머리판 형태 등에 영향을 받는다. 총이 무거울수록 반동으로 인한 후방 속도는 느려진다. 예를 들어 9×19mm 파라벨룸 탄환(8g)이 350m/s의 총구 속도로 발사될 경우, 0.8kg 권총은 3.5m/s로 뒤로 밀려나는 운동량을 생성한다.^[1] 인체공학적 설계는 사수가 반동을 효과적으로 제어할 수 있도록 돕는다. 현대식 화기는 회전 효과를 최소화하기 위해 총신과 일직선상에 개머리판을 설계하기도 한다.

총을 쏠 때는 운동량 보존과 에너지 보존 법칙이 작용한다. 반동은 운동량 보존 법칙에 의해 설명되며, 발사체에 운동량을 부여하면 총에 반대 운동량이 부여된다. 총기의 반동은 발사체의 속도와 질량으로 계산할 수 있으며, 반동 완충 시스템을 설계하여 안전하게 소멸시킬 수 있다. 탄도 진자 및 탄도 크로노그래프를 사용하여 직접 측정할 수도 있다.

반동 과정은 총구에서 총에 가해지는 팽창 가스의 힘(반동력)과 반동 방지력(사수의 손, 어깨, 마운트 등)에 의해 결정된다. 대부분의 경우 총은 자유 반동 조건에 가깝다. 0 반동의 예시는 질량이 크거나 잘 고정된 테이블에 단단히 고정되거나 거대한 벽에 의해 뒤에서 지지되는 총이다.^[4]

소형 화기의 경우, 사수가 반동을 인지하는 방식이 중요하다. 반동이 심한 총은 사수가 방아쇠를 낚아채게 하여 빗나갈 가능성이 있다. 또한 과도한 반동은 신체적 부상을 유발할 수 있다. 체감 반동은 반동하는 총에 대해 신체가 제공하는 감속과 관련되며, 더 무거운 총은 일반적으로 반동에 대한 인식이 감소한다. 어깨 패드는 날카로운 반동을 부드러운 반동으로 늘릴 수 있는 효과적인 방법이다.

화기의 상대적인 반동은 탄환 운동량(무게 × 속도) 및 화기 무게를 기반으로 한다. 다음은 몇 가지 예시이다.

총기 종류	반동 충격량 (lb_f·s / N·s)	반동 속도 (ft/s / m/s)	반동 에너지 (ft·lb_f / J)
글록 22 (9 mm 루거)	0.78 / 3.5	17.55ft/s	6.84ftlb-f
글록 22 (.357 SIG)	1.06 / 4.7	23.78ft/s	12.56ftlb-f
글록 22 (.40 S&W)	0.88 / 3.9	19.73ft/s	8.64ftlb-f
스미스 & 웨슨 .44 매그넘 (7.5인치 배럴)	1.91 / 8.5	19.69ft/s	18.81ftlb-f
스미스 & 웨슨 460 (7.5인치 배럴)	3.14 / 14.0	28.91ft/s	45.43ftlb-f
스미스 & 웨슨 500 (4.5인치 배럴)	3.76 / 16.7	34.63ft/s	65.17ftlb-f

가스 작동식 산탄총은 고정식 폐쇄 또는 반동 작동식 총보다 "부드러운" 반동을 갖는 것으로 알려져 있다.

유압식 반동 장치, 스프링, 고무 패드 등은 반동 에너지를 흡수하고 분산시키는 역할을 한다. 대포와 같은 중화기에는 유압식 반동 장치가 필수적이다.^[2] 일부 소총이나 권총에도 반동 완충 장치가 사용된다. (예: K2 소총의 개머리판 스프링)

머즐 브레이크는 추진 가스의 일부를 옆이나 뒤로 배출시켜 반동을 줄이는 장치이다. 소음기는 추진 가스의 팽창 속도를 늦추고, 팽창 시간을 늘려 반동을 완화하는 효과도 있다.^[2]

무반동포는 발사체 이탈 후 포신에 남아있는 고압 가스의 대부분을 약실 뒤쪽의 노즐을 통해 뒤쪽으로 배출하여, 포좌에 무거운 반동 완화 장치가 필요 없도록 할 만큼 충분한 반동 상쇄력을 생성한다.^[1] 다만 발사체의 초구 속도는 감소한다.^[1]

4. 1. 총기 설계

총기의 무게, 총열의 길이, 개머리판의 형태 등은 반동에 영향을 미치는 요소이다. 총이 무거울수록 반동으로 인한 후방 속도는 느려진다. 예를 들어, 9×19mm 파라벨룸 탄환(8g)이 350m/s의 총구 속도로 발사될 경우, 0.8kg 권총은 3.5m/s로 뒤로 밀려나는 운동량을 생성한다.^[1] 인체공학적 설계는 사수가 반동을 효과적으로 제어할 수 있도록 돕는다. 현대식 화기는 회전 효과를 최소화하기 위해 총신과 일직선상에 개머리판을 설계하기도 한다.

총을 쏠 때 운동량 보존과 에너지 보존 법칙이 작용한다. 반동은 운동량 보존 법칙에 의해 설명되며, 발사체에 운동량을 부여하면 총에 반대 운동량이 부여된다.

총기의 반동은 발사체의 속도와 질량으로 계산할 수 있으며, 반동 완충 시스템을 설계하여 안전하게 소멸시킬 수 있다. 탄도 진자 및 탄도 크로노그래프를 사용하여 직접 측정할 수도 있다.

반동 과정은 총구에서 총에 가해지는 팽창 가스의 힘(반동력)과 반동 방지력(사수의 손, 어깨, 마운트 등)에 의해 결정된다. 대부분의 경우 총은 자유 반동 조건에 가깝다. 0 반동의 예시는 질량이 크거나 잘 고정된 테이블에 단단히 고정되거나 거대한 벽에 의해 뒤에서 지지되는 총이다.^[4]

소형 화기의 경우, 사수가 반동을 인지하는 방식이 중요하다. 반동이 심한 총은 사수가 방아쇠를 낚아채게 하여 빗나갈 가능성이 있다. 또한 과도한 반동은 신체적 부상을 유발할 수 있다.

체감 반동은 반동하는 총에 대해 신체가 제공하는 감속과 관련되며, 더 무거운 총은 일반적으로 반동에 대한 인식이 감소한다. 어깨 패드는 날카로운 반동을 부드러운 반동으로 늘릴 수 있는 효과적인 방법이다.

화기의 상대적인 반동은 탄환 운동량(무게 × 속도) 및 화기 무게를 기반으로 한다. 다음은 몇 가지 예시이다.

총기 종류	반동 충격량 (lb_f·s / N·s)	반동 속도 (ft/s / m/s)	반동 에너지 (ft·lb_f / J)
글록 22 (9 mm 루거)	0.78 / 3.5	17.55ft/s	6.84ftlb-f
글록 22 (.357 SIG)	1.06 / 4.7	23.78ft/s	12.56ftlb-f
글록 22 (.40 S&W)	0.88 / 3.9	19.73ft/s	8.64ftlb-f
스미스 & 웨슨 .44 매그넘 (7.5인치 배럴)	1.91 / 8.5	19.69ft/s	18.81ftlb-f
스미스 & 웨슨 460 (7.5인치 배럴)	3.14 / 14.0	28.91ft/s	45.43ftlb-f
스미스 & 웨슨 500 (4.5인치 배럴)	3.76 / 16.7	34.63ft/s	65.17ftlb-f

가스 작동식 산탄총은 고정식 폐쇄 또는 반동 작동식 총보다 "부드러운" 반동을 갖는 것으로 알려져 있다.

4. 2. 반동 완충 장치

유압식 반동 장치, 스프링, 고무 패드 등은 반동 에너지를 흡수하고 분산시키는 역할을 한다. 대포와 같은 중화기에는 유압식 반동 장치가 필수적이다.^[2] 일부 소총이나 권총에도 반동 완충 장치가 사용된다. (예: K2 소총의 개머리판 스프링)

현대식 속사포는 1897년형 75mm 야포에서 프랑스군에 채택된 유압식 반동 장치를 사용하며, 이는 오늘날에도 대포에서 사용되는 주요 장치이다.^[5] 이 시스템에서 포신은 뒤로 반동할 수 있는 레일에 장착되어 있으며, 반동은 쇼크 업소버와 유사하게 작동하는 실린더에 의해 흡수된다. 실린더에는 스프링 역할을 할 압축 공기와 유압 오일이 들어 있다. 작동 시, 포신의 에너지는 포신이 뒤로 반동하면서 공기를 압축하는 데 사용된 다음, 압축 공기의 압력에 따라 포신이 발사 위치로 앞으로 돌아갈 때 유압 댐핑을 통해 소멸된다.

4. 3. 머즐 브레이크 및 소음기

머즐 브레이크는 추진 가스의 일부를 옆이나 뒤로 배출시켜 반동을 줄이는 장치이다. 소음기는 추진 가스의 팽창 속도를 늦추고, 팽창 시간을 늘려 반동을 완화하는 효과도 있다.^[2]

4. 4. 무반동총

무반동포는 발사체 이탈 후 포신에 남아있는 고압 가스의 대부분을 약실 뒤쪽의 노즐을 통해 뒤쪽으로 배출하여, 포좌에 무거운 반동 완화 장치가 필요 없도록 할 만큼 충분한 반동 상쇄력을 생성한다.^[1] 다만 발사체의 초구 속도는 감소한다.^[1]

5. 현대 화기의 반동 제어 기술

주어진 원본 소스에 현대 화기의 반동 제어 기술에 대한 내용이 없으므로, 해당 섹션을 작성할 수 없다.

5. 1. 가스 작동식 자동 화기

주어진 원본 소스에는 가스 작동식 자동 화기에 대한 내용이 없으므로, 해당 섹션에는 관련 내용을 작성할 수 없다.

5. 2. 소프트 리코일

소프트 리코일 시스템은 포신을 앞으로 되돌리는 스프링(또는 공기 실린더)이 거의 완전히 압축된 상태에서 시작하여, 발사 직전 포신이 자유롭게 앞으로 움직이게 하는 방식이다. 포신이 완전히 앞으로 나아가는 순간 장약이 점화된다. 장약이 점화될 때 포신이 여전히 앞으로 움직이고 있기 때문에, 반동 충격의 약 절반은 포신의 전진 운동을 멈추는 데 적용되고, 나머지 절반은 일반적인 시스템과 마찬가지로 스프링을 다시 압축하는 데 사용된다. 그런 다음 래치가 포신을 잡아 시작 위치에 고정한다.^[5]

이러한 작동 방식은 스프링이 흡수해야 하는 에너지를 대략 절반으로 줄이고, 일반적인 시스템에 비해 마운트에 전달되는 최대 힘도 대략 절반으로 줄인다. 그러나 단 한 번의 정확한 순간에 점화를 안정적으로 달성해야 한다는 점은 이 시스템의 주요 실질적인 어려움이다.^[5] 또한 일반적인 유압-공압 시스템과 달리, 소프트 리코일 시스템은 불발이나 지연발사에 쉽게 대처할 수 없다. 이 시스템을 사용한 초기 총기 중 하나는 프랑스의 65mm mle.1906 곡사포였으며, 제2차 세계 대전 당시 영국의 휴대용 대전차 무기인 PIAT에도 사용되었다.^[5]

참조

_[1] 문서 As a perspective, the atmospheric pressure is roughly 0.1 megapascal.
_[2] 문서 "soft recoil guns, see below, have this force applied even before the propellant charge is ignited"
_[3] 간행물 A Limited Performance Tradeoff Analysis of a Novel Closed-Breech, Shoulder-Fired Weapon System, 1992; Appendix: Recoil in Shoulder-Fired Weapons: A Review of the Literature, Robert J. Spine, US Army Human Engineering Laboratory, 1982 http://apps.dtic.mil[...]
_[4] 웹사이트 Controlling shotgun recoil http://www.chuckhawk[...] Chuck Hawks
_[5] 웹사이트 Soft Recoil System http://sill-www.army[...] 1969-04

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