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1 개요
현존하는 최강의, 가장 보편적인 대기갑 전차포탄이자 진정한 의미의 현실판 죽창
송탄통 분리형 익안정 철갑탄, 혹은 사보(Sabot)[1]식 날개안정 철갑탄. APFSDS(Armor Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot)라고 한다. 영국처럼 APDS(Armor Piercing Discarding Sabot)를 사용하는 나라에서 탄종 구별을 위해 철자의 배열을 바꾸어 APDSFS라고도 한다. 한국군에서는 통칭 날탄이라고 부른다. 기갑 전력에 대해 현존 최강의 표적파괴능력을 자랑하는 전차포탄이다.
날탄이 발사되는 모습
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전쟁기념관에 전시된 국내생산 전차용 날탄. 참고로 사진 맨 아래 있는 원통형 포탄은 대전차고폭탄이다.
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경사장갑에도 높은 위력을 보인다.[2]
2 원리
관통력은 일반적으로 면적당 운동 에너지에 비례하며(접촉면이 좁을수록 관통력이 크며)[3], 운동에너지는 무게에 비례하고 속도의 제곱에 비례한다. 이에 따라 탄자의 지름을 줄이고 길이를 늘려 관통력을 높인다는 개념으로 만들어졌다. 길이에 비해 극히 지름이 작은 탄을 발사하면서도 추진장약의 폭발력을 온전히 받기 위해, 탄두는 관통자와 이탈피로 구성된다. 발사시 이탈피는 관통자와 결합된 채로 장약의 폭발압력을 받아 관통자를 밀어주는 역할을 하며 약 100미터 거리 전후에서 분리된다. 관통자 자체에 폭발을 일으키는 물질은 없으나 관통과정에서 관통자 자체 및 관통된 장갑판의 내벽이 분쇄되어 고속의 파편을 비산시키므로 전차 내부의 인명을 살상하고 장비를 파괴하며, 유압계통이나 탄약에 화재를 일으킬 수 있다.
관통자가 가늘고 긴 형상을 한 탓에 기존의 짧고 뭉툭한 탄과는 달리 회전 관성에 의한 탄도안정효율이 떨어진다. 그래서 화살처럼 관통자 뒤쪽 끝에 날개를 달아서 탄도를 안정시킨다. 따라서 활강포에서 주로 발사한다. 강선포에서 발사하면 탄자 대신 회전하는 슬립 링을 송탄통 주변에 둘러 탄자의 회전을 막는다.
관통자 형상이 짧고 뭉툭하면(일반 탄) 회전관성에 의해 탄도를 유지하는 편이 유리하다. 뾰족한 앞쪽에 비해 편평한 뒤쪽이 무게가 무거워 무게중심은 뒤쪽에 위치하게 된다. 반면 공기 저항에 따른 압력을 받는 압력중심은 주로 공기저항이 집중되는 탄 앞쪽에 위치하게 되기 때문이다. 하지만 관통자가 길어지면(날탄) 앞부분과 뒷부분의 무게 차이가 크지 않으므로 무게중심은 관통자의 중앙에 가까워진다. 압력중심 역시 공기저항이 앞쪽보다는 탄 전체에 고루 영향을 미치므로 탄 중심방향으로 이동한다. 이때는 상호간의 거리가 가까워 지므로 회전관성에 의한 탄도 안정 보다는 관통자 뒤쪽에 날개를 달아 압력중심의 위치를 조정함으로써 탄도를 안정시키는 편이 더 유리하다. 일반적으로 세장비(관통자의 지름과 길이의 비)가 1:4를 넘어서면 회전관성에 의한 탄도안정 효과가 급격히 떨어지기 시작한다. 1:7을 넘어서면 관통자 뒤쪽에 날개를 달아 탄도를 안정시키는 편이 더 유리하다. 세계 최초의 전차용 활강포인 U-5TS 에 사용된 3VBM 계얼 APFSDS는 세장비가 1:10 이었다. 그러나 세장비는 점점 늘어나서 현재 서방의 3세대 주력전차에 사용되는 APFSDS 탄의 세장비는 1:30 정도(!) 이다. [4]
강선포에서 발사하기 위해서는 합성수지류로 제작된 미끄러지는 링(슬립 링)을 사용하여 강선에 의한 회전을 경감시킨 탄을 사용해야 한다. K-1용 M68A1 강선포에서 발사되는 날탄이 이런 형태다. 강선의 회전력은 이탈피를 쉽게 분리시켜준다. 그러나 날탄이 통상 포탄과 같은 강한 회전을 가진 채 대기 중으로 발사되면 후방 날개에 의해 대기 마찰이 발생해 감속된다. 또한 여전히 회전 모먼트를 보유한 날탄 전방부에 대하여 큰 뒤틀림 응력을 가하게 된다. 혹은 강선포 용으로는 안정날개가 없는 관통자로 회전안정을 통해 안정시키는 방법을 생각할 수도 있을 것이다. 그러나 이 때도 역시 관통자의 길이가 관통자의 구경보다 4배 이상 넘으면 회전안정의 효율이 급감해 탄도가 엉망된다.
한편 날개가 측풍(옆바람)을 받으므로 기존 포탄에 비해 측풍민감도가 높으므로 대부분의 최신 전차는 측풍감지기를 설치한다. 그러나 예외도 있어서, 레오파르트2 전차는 개발 초기에는 측풍감지기를 장착했으나 2A1 이후의 모델에서는 탈착했다.[5] 소련의 침공시 주전장이 될 독일 전장의 전차전은 대부분 1~2km 이내의 거리에서 이루어지는지라 측풍이 유의미한 변수가 되지 못하므로 탄도계산기의 성능이 현재보다 뒤떨어지던 시절 킬타임을 조금이라도 줄이기 위해 나온 방책이다. 다만 탄도계산기에 측풍 변수가 사라진 것은 아니라서 수동으로 입력 가능하다. 지금 와서는 뭐 심각한 상병크 취급을 받는 행위로 평가되고 있지만..
3 역사
기원은 중세 시대에 이른다. 중세시대의 야금기술은 상당히 낮아서 대포의 구경이 일정하지 않았다. 따라서 탄환은 크기가 작아서 가스가 새 화력이 약해지는 결과가 생겼다. 중세시대 포병들은 탄환 뒤쪽에 대포의 구경과 일치하는 원형의 나무판을 끈 등으로 묶어 해결했다. 이렇게 하면 가스가 새지않고 압력이 탄환에 그대로 전해서 더 높은 관통력을 가지게 된다. 마찬가지로 구경은 그대로 두고 탄환의 구경을 줄여 관통력을 높인 것이다. 이 나무판을 프랑스어로 사보(Sabot)라고 했으며, 현대 포탄에서 부르는 장탄통의 원형이다 맨 위 움짤에서 세 조각으로 갈라저 떨어지는 놈이 날탄의 장탄통, 즉 현대의 사보이다. 중세 뿐만 아니라 우리나라 등지에서도 '격목'이란 이름으로 화포에 이런 판을 넣어 사용했다.(장약/격목/포탄) 참고로 날탄 쏠 때 전차 전면 150m 이내에서는 얼쩡거리지 말자. 발사폭풍은 둘째 치더라도 이거 맞아 요단강 익스프레스 탈 수 있다.
완전히 같진 않지만 이 시기 조선에서는 대장군전이라는 현대의 날탄과 매우 흡사한 개념의 병기를 이용하였다.
원리는 분리철갑탄의 발전형이다. 21세기인 현재 가장 강력한 날탄을 보유한 국가가 미국, 독일이라서 이들이 개발한 물건으로 보일 수도 있다. 실은 소련이 최초로 실용화한 국가. 자국 APDS의 낮은 명중률을 보완하려 T-62 전차 주포인 115 mm U-5TS 활강포용으로 1961년에 최초로 배치했다.
서방에서는 1950년대 미국이 T95 전차에서 사용하기 위한 90mm 날탄을 개발하였다. 그러나 서방 전차의 주포인 영국제 105mm L7계열 강선포로 발사하는 APDS가 이에 대응할만큼 위력이 충분하다고 간주되었기 때문에 개발이 늦어졌다. 또한 익안정탄은 원래 활강포에 특화되었기에 강선포용은 개발이 상대적으로 어렵다...지만, 서방세계 최초의 익안정탄은 강선포용으로 나왔다. 익안정탄의 필요성이 제기되기도 전에 이미 해당 기술은 탄에 회전이 걸리면 위력이 급감하는 대전차고폭탄 때문에 이미 확보돼 있었다. 그래서 필요성이 대두되자 급격하게 개발이 진행돼서 1970년대 중반 이후부터 본격적으로 실용화가 시작되었다.
같은 날탄이라도 소련이나 그 기술을 받은 중국에서 생산한 것은 스펙의 절반만 믿는 것이 나을 정도다. 최소한 러시아는 판매용 카탈로그 스펙은 보장하는데 중국은 그런거 없다. 오히려 따라붙고 있긴 하지만 여전히 부족하기는 마찬가지. 또한 한국의 날개 안정분리철갑탄 기술이 급속하게 발전하는 건 엄청난 수요의 전차 때문이라고 하는 사람도 있다. 정확히는 미군 등은 축소된 관통자가 있는 연습탄으로 연습을 하는데 비해서 한국군은 그냥 실전용 날탄으로 연습하는 통에 수요가 많아서라는 듯... 하긴 미군이 열화우라늄 날탄으로 연습한다면...
4 종류
파일:Attachment/날개안정분리철갑탄/M-900.jpg
미군이 1989년 배치한 105mm 날탄인 M-900
제조에는 강철, 텅스텐 합금, 열화우라늄 등 비중이 큰 금속을 사용한다. 발사에 큰 에너지가 필요하므로 전차포 혹은 이에 준하는 장비(2A45 등과 같은 장포신 대전차포)가 있어야만 한다.
4.1 열화우라늄 탄자
미군은 주로 열화우라늄탄을 사용한다. 열화우라늄탄은 고온의 마찰이 일어나면(즉 탄자가 관통중) '자기첨예화'라는 작용이 일어난다. 이 자기첨예화 작용으로 인해 마찰로 끝이 뭉개져서 뭉툭해지는 현상(Mushrooming)이 덜하고 오히려 장갑을 통과할 수록 탄두가 날카로워진다. 즉 관통력 저하가 줄어드는 것이다. 덤으로 텅스텐보다 싸서 예산절감효과가 있는데다 텅스텐보다 무거워 운동에너지가 크다. 이런 이유로 인해 미국의 자국군용 APFSDS탄은 전부 열화 우라늄탄이며, 러시아, 영국, 이스라엘, 중국 등의 국가에서도 보유탄약 중 일부만큼을 생산 또는 비축하고 있다.
단 높은 생산성과 저가격은 오직 미국과 러시아만 실현할 수 있다. 많은 양의 열화우라늄을 축적, 제련 및 생산을 할 수 있는 기반이 있는 국가만이 텅스텐보다 싸게 생산할 수 있기 때문이다. 그 외의 국가에서 시도하긴 어렵다. 미국이 텅스텐 관통자를 만들 기술력은 있다. 다만 텅스텐으로 열화우라늄과 비슷한 성능을 내려면 가격이 훨씬 비싸진다. 또한 미국은 에이브람스의 개량계획 중 하나에 액체합금 APFSDS(!)를 염두에 두고 있다고 한다. 교범이나 보급, 재교육 등의 문제들이 얽힌 듯. 기존 탄들은 열화우라늄-티타늄합금계인데 비해 텅스텐탄들은 텅스텐-몰리브덴 계열이다. 실제 텅스텐 탄계의 최고봉인 독일의 DM-53/63계열의 관통 매커니즘과 M829A2/3계열의 관통 매커니즘은 전혀 다르다.
산화우라늄의 분진이 중금속 중독을 일으킨다는 설이 있다. 열화우라늄 자체는 방사성 반응이 거의 없지만, 포탄에 목표에 명중하면서 발생하는 산화우라늄이 문제다. 방사능은 제쳐 놓더라도, 우라늄은 엄연한 중금속이다. 산화 우라늄 분진으로 인한 걸프 증후군이라는 증세가 있으며, 걸프전 후 이라크 남부의 기형아 출산이 늘었다고 한다. 그러나 이 증상이 공식적으로 인정되진 않았다. 상세한 내용은 열화우라늄 항목 참조.
4.2 텅스텐 탄자
대한민국 국군을 비롯한 몇몇 국가들은 주로 텅스텐 탄자를 사용한다. APFSDS의 전체적인 기술력은 독일이 우월하며, 한국은 남 부럽지 않을 높은 기술력을 지니고 있다. 물론 텅스텐 관통자 기술만은 한국이 최강으로 국내 탄자 생산, 개발업체인 풍산의 최신 다단열처리 기술 및 미세조직 제어기술로 마치 열화우라늄탄처럼 자기첨예화가 일어나게 하여 열화우라늄탄에 버금가는 수준의 관통력을 가진 관통자를 만들어냈다. 하지만 가격은 열화우라늄 관통자보다 비싸다. 물론 대량생산하면 좀 더 싸지겠지만 한국이 3세대 전차를 3000대 이상 굴리는 국가도 아니고 설사 그렇다 해도 열화우라늄 관통자 수준으로 싸지는 것도 아니다. 그렇지만 아군에게 위험이 갈지도 모르고 자국에서 연습용으로 위험한 탄을 쓸 수는 없으니 텅스텐을 쓰는 편이 바람직하다.
5 용도
전차포의 포탄으로 주로 사용된다. 그 이유는 관통력에 치중한 나머지 건물이나 함선같이 내부공간이 넓은 물체를 사격하면 작은 구멍만 두 개 뚫리고 타격이 없는 일이 흔하기 때문이다. 게다가 폭발하지 않으므로 보병용으로 쓰기도 어렵다. 따라서 전차처럼 좁은 공간에 승무원과 탄약과 장비가 꽉 찬 물건에만 유용하게 사용할 수 있다. 내부에 고폭장약을 충전시켜, 착탄-관통 후 내부에서 폭발하는 철갑고폭소이탄도 있지만, 날탄은 기본적으로 '대전차'용 인 만큼 대인용으로 사용되지 않는다.
기관포는 관통용으로 분리철갑탄을 사용하며, 철갑고폭소이탄같은 복합탄을 혼용하여 목표에 피해를 늘리는 방식을 주로 사용한다. 그러나 미국은 1994년 25mm M242 부시마스터를 위해 M919 APFSDS를 배치하였다. 개발은 걸프전 이전에 완료되었으나 신뢰성 부족으로 인해 배치가 늦어졌다. 2000년대에는 기관포의 날탄 운용이 보편화되었다.
소총같은 소형 총기류에 적용하기 어렵다. 관통자가 길고 가늘어서 총탄이 길어지는데다가, 포탄과 달리 강선의 효과를 상쇄할 장치를 설치하기 어렵기 때문이다. 그러나 적용이 어렵지만 불가능하지는 않다. 소형 화기에 날탄을 도입하려는 시도는 있었다. M2 중기관총에 쓰이는 .50 BMG 용 APFSDS 비슷한 탄종이 나오기도 했다. 오스트리아의 총기회사인 Steyr(슈타이어) 사는 비록 실전배치되지는 않았다지만 전차나 쓰던 날탄을 저격소총에 적용했다! 구경 15.2mm, 관통력 40mm(어지간한 현용 장갑차의 장갑을 뚫을 수 있다.)인 IWS-2000은 그러나 탄종이 생소하고 값이 비싸 결국 시제품 생산을 끝으로 프로젝트 폐기. 예산은 모든 밀덕의 적임이 다시 한번 명확해졌다
6 매체에서의 등장
풀 메탈 패닉 TSR 1화 시가지 전투씬에서 아바레스트를 향해 날탄을 발사하는 전차가 있었다. 거기서 날탄의 작동 메커니즘을 철저히 구현한 리얼리티에 많은 사람들이 감동했다. 물론 그 직후 람다 드라이버에 철저히 막히는 모습을 보고 많은 밀덕들이 "나의 날탄은 이렇지 않다능!!"이라며 분노했다(...).
HEROMAN에선 외계인 잡졸들이 날탄을 씹는다. 포로를 확보하여 매우 고문해야 할 듯
배틀필드 4에서도 MBT 주무기 중에서 선택 가능하다.
스플래시 데미지가 감소하여 대인전에서 다소 불리해지지만, 대기갑 데미지는 철갑탄과 동일한 수치이다. 탄속이 빨라서 장거리에서 적 기갑을 맞추기가 용이하다.
특히 전투기의 경우 한 방, 헬기의 경우 빈사 상태로 만들 수 있어서, 공중 장비 유저들이 저공비행을 안하게 되는 주범 중 하나.물론 지상에서 500미터 떨어져있어도 맞출 사람은 맞춘다.
데이어스 엑스 에서는 보병화기로서 날탄이 구현되었다. 샷건에 장착가능한 12게이지 샷건탄종 중 상위 탄종으로 12게이지 SABOT탄이 등장한다. MJ12 중보병같은 중장갑보병에게 효과가 있다는 듯하다.(?) 대신 중하급 적 상대로는 오히려 일반 산탄보다 효과가 떨어지는듯?
크라이시스 시리즈에 등장하는 소총 SCAR의 탄환이 4mm Sabot이라는 설정이 있다. 게임 안에서 특별한 연출은 없지만 기존에 존재하던 보편적인 소총탄을 뛰어넘는 탄속과 관통력을 갖췄다고.(극초음속이라고 한다.) 하지만 더 강한 화기가 널린 세계관 상 아무도 신경쓰지 않는다(...)
이터널시티2의 '대전차철갑탄' 탄창이 이 효과를 가진다. 9회 관통하다 클릭한 지점에서 폭발하는 대신 기본 공격력이 감소하는 '로켓런처 전용 기본 탄창'인데, 사실상 잉여 취급을 받는다.
- 워 썬더에서는 115mm 활강포를 쓰는 소련 5티어 중형전차인 T-62가 날탄을 쓸 수 있다. 처음 나올때는 만물소뽕설로 소련만 날탄! 소뽕! 빼애액! 거리는 유저들이 많았지만 막상 뚜껑을 까보니 리얼리티를 충실히 반영한 바늘탄(...). 관통력은 쓸만하나 APDS보다도 못한 파편량으로 살상력이 매우 떨어진다. 메탈제트 하나 긋고 사라지는 HEATFS보다도. 그나마 지금은 경사장갑패치로 염가형 대전차고폭탄[6] 식으로 쓰지만, 패치전에는 물리탄인 만큼 도탄률때문에 뚫어도 별 데미지를 못주는 놈이 자주 튕겨나가기까지 했다.