[기동 무기체계 12편] 전차의 방어에 관하여

[기동 무기체계 12편] 전차의 방어에 관하여

 

 

◆ 전차 장갑을 경사지게 하는 이유는?

대부분의 전차의 포탑이나 차체 표면은 경사지게 제작되었는데, 이는 전차의 방호효과를 증대시키기 위한 것으로 이러한 장갑을

경사장갑이라 한다. 즉, 탄의 에너지가 장갑에 직접 전달되지 않도록 장갑판의 경사를 이용하여 장갑의 방호력을 향상시키는 것이다.

이러한 경사장갑은 별도의 부가적인 장치가 필요없이 장갑판재의 각도변화만으로 큰 방호효과를 얻을 수 있기 때문에 거의 모든 장갑에경사를 적용하고 있다. 장갑을 경사지게 함으로써 방호력이 향상되는 이유는 실질적인 관통길이가 증가하기 때문이다.   그림1은 전차장갑의 경사와 관통길이와의 관계를 나타낸 것으로 장갑두께를 T, 유효두께(탄의 실제 관통거리)를 T', 장갑의 수직 방향 경사각을 θ라 하면,

<그림1. 경사각과 관통길이와의 관계>

포탄이 관통해야 하는 장갑의 유효두께는 T'=T·cosθ이다. 만일 적 포탄이 60° 경사진(θ=60°) 각도로 날아온다고 가정하면, 포탄이 관통

해야 할 장갑의 유효두께는 T'=2T로 실제 장갑의 2배로 증가한다. 또한 경사면으로 인해 포탄과 장갑과의 접촉면적이 증가되어 장갑의

단위 면적당 운동에너지가 감소하며, 장갑표면에서 탄의 미끄러짐 효과로 탄자가 튀어나가는 등 전차를 경사지게 설계하면 방호력이 크게

향상된다. 실제로 장갑의 경사도가 65° 이상이 되면 탄자가 미끄러져 튀어나가거나 산산히 부서지는 등 관통효과가 급격히 감소하여 상대

적으로 얇은 장갑으로도 방호가 가능하다. 경사장갑은 운동에너지탄에 효과적이나 날개안정식 분리 철갑탄(APFSDS)은 관통력이 현저하

게 향상되어 이에 대한 방호력이 미미하여 큰 효과가 없는 것으로 알려져 있다.

 

<그림2. T-54전차에 적용된 경사장갑>

경사장갑은 대부분의 전차에 적용되어 1·2세대 전차들은 반구형의 포탑 과 경사를 가진 차체장갑을 사용하였다.   3세대 전차 출현 초기 APFSDS탄에 대한 방호효과가 미미하고 전차 내부공간이 협소하다는 이유로 경사각을 없앤 수직장갑이 등장하였으나 그 이후 대부분의 3세대 전차들은 경사장갑을 적용하고 있다.   특히 Leopard II는 출현당시 경사각을 무시한 수직장갑 형태의 포탑장갑 으로 상당한 관심을 끌었으나 Leopard II의 최신 개량형인 Leopard 2A5/A6에서는 다시 경사장갑을 채택하였다.

 

◆ 전차방호를 위해 사용되는 장갑에는 어떤 것들이 있는가?

장갑은 지금까지 주로 장갑을 두껍게 하거나 장갑판재의 재질 개선 및 장갑형상을 경사지게 설계함으로써 방호효과를 향상시켜왔다.

1차대전 중 사용된 최초의 전차는 1.8cm정도의 균일압연강(RHA: Rolled Homogeneous Armor)장갑을 사용한 이래 대전차 무기의 발달

에 따라 전차장갑의 두께도 약 25~30cm까지 증가하였다. 그러나 장갑두께의 증가는 전차의 중량과 체적을 함께 증가시켜 기동성과

생존성 측면에서 한계에 도달하였고, 특히 대전차고폭탄(HEAT탄)의 출현으로 새로운 장갑이 요구되었다. 전차방호를 위해 사용되는

장갑은 다음과 같다.

 

가. 수동형 장갑(passive armor)

장갑재료의 기계적 성질, 형상 및 기하학적 배열 등을 이용하여 탄에 대한 방호성능을 발휘하도록 고려된 장갑체계로서

다음과 같은 종류가 있다. 단일장갑(monolithic armor)은 가장 단순한 형태의 장갑으로 장갑판재의 두께, 경도등에 의해 방호효과를

발휘하는 두께효과 증대를 위해 경사구조를 이용한다.

 

복합장갑(composite armor)은 1976년 영국의 쵸밤에 있는 연구소 에서 개발되었는데, 동일한 소재가 아닌 다른 소재를 장갑강판 사이에 삽입하는 것으로 내부에 텅스텐 합금보다 단단한 강도를 지닌 열화우라늄,세라믹이나 기타 재질을 이용하여 가장 강력한 관통력을 갖는 APFSDS탄도 무력화시킬 수 있어 레오파드, M-1, 챌린져로 대표되는 3세대 주력전차에 장착되었다.   모듈장갑(module armor)은 차체외부의 장갑표면에 부착되어 전차의 방호력을 강화하는 장갑을 말한다.   전차가 일단 제작되면 장갑을 개조하는 일은 거의 불가능하기 때문 에 적에게 피탄되어 손상을 입거나, 방호용 신소재가 개발되었을 때 이를 교체/부착할 수 있는 탈부착형 장갑이 등장한 것이다. 모듈장갑은 용접이나 주조방식이 아니고, 포탑이나 차체에 볼트로 체결하는 형태를 갖추고 있어서 야전에서도 승무원이 임의로 교체 할 수 있도록 되어있다.

<그림1. 복합장갑의 구조>

 

(a) 상자형

(b) 외부부착형

(c) 반상자형

<그림2. 모듈라장갑 형태>

 

 

상자형은 상자형태의 모듈라장갑을 공간에 삽입하고 뚜껑을 덮는 형태이며 외부부착형은 기본구조에 장갑을 직접 기계적으로 부착하는

형태이다. 반상자형은 기본구조의 칸막이형 격벽에 장갑을 삽입한다.

 

나. 반능동형 장갑(reactive armor)

<그림3. 반응장갑의 작동원리>

장갑이 전차탄에 의해 피탄될 때, 장갑체계가 물리적·화학적 반응 을 일으켜 탄에 대한 관통저항성을 발휘하도록 설계된 장갑형태로 반응 장갑이 여기에 속한다.   반응장갑(Explosive Reactive Armor)은 금속케이스 내부에 장갑판 재와 폭약을 넣은 것으로 장갑표면에 부착 가능하며 그 작동원리는 그림3과 같다.   대전차고폭탄은 목표에 충돌시 고온 고압의 플라즈마 제트를 발생 시켜 전차의 장갑판을 관통하는데 대전차고폭탄이 반응장갑에 충격을 가하면(①), 반응장갑 두 강판 사이의 폭약이 내부폭발을 일으키고(②) 폭발력에 의해 장갑판재가 파편조각으로 비산되면서 대전차 고폭탄의 제트의 연속적인 유동을 방해함으로써(③) 주장 갑에 대한 관통력을 약화시킨다(④).

이스라엘은 레바논 침공시 Centurion과 M-60A1전차에 블레이저(blazer)라는 반응 장갑을 최초로 사용하여 1톤 미만의 중량증가로

방어력을 획기적으로 높여 시리아군과 팔레스타인 해방군(PLO)의 대전차 미사일과 RPG를 무력화 시켰다.

 

<그림4. M-60전차에 장착된 blazer>

 

 

다. 능동형 장갑(active protection armor)

탄에 의해 피탄되기 전에 위협요소를 제거하는 장갑으로 특히, 향후 기동체계가 전전기 전투차량(all electric combat vehicle system)

으로 발전해가는 추세에 따라 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그 중 영국에서 진행중인 전자기 장갑은 대전차탄이 전차 자체의

탐지장치에 의해 탐지되면 컴퓨터에 의해 팬케이크 코일식 감응형태의 판재 발사장치에 전류를 보내어 전자기력을 발생시켜 판재를

탄 방향으로 추진시켜 관통자나 미사일과 충돌하여 파괴하거나 방향을 바꾸어 주장갑을 보호한다.

 

 

<그림5. 전자기장갑의 작동원리>

 

 

<참고자료: 방위사업청 무기체계 자료실>
http://blog.naver.com/dapapr?Redirect=Log&logNo=110099975927