무기 토론방
포탄의 폭발에 대한 이해 (현무4 이해하기)
625 전쟁 중 후반, 휴전선에서 퍼부은 포탄의 양은 어마어마했다. 그런데 유앤군은 중공군을 물리치면서 전선을 밀어 올릴 수가 있었는가?
못했다. 그것은 갱도와 땅굴과 벙커때문이었다.
그리고레 팩 나오는 한국전쟁 영화를 보면 미군이 고지에서 고전하다가 중공군이 밀려 들어오자, 그냥 아군진지 머리 위로 포격을 해 달라고 주문한다. 물론 하루 정도 작업을 해서 참호 위에 모래 주머니를 잔뜩 쌓았다. 탄광 갱도처럼 된 진지 위에. 미군은 무사했고, 쳐들어 온 적들은 궤멸했다는 줄거리다. 물론 실화다.
김일성은 전후에 전국의 땅굴화를 시작한다.
폭탄이라는 게 아무리 폭발력이 커도 그 폭발 방향은 압력이 약한 쪽으로 쏠린다. 곡사포탄이 땅에 떨어져서 폭발하는 경우 1 차 대전까지만 해도 수직에서 30도 방향으로 위쪽으로 폭발한다. 땅에 약간 구멍을 내고 나머지 압력은 공기의 위쪽으로 쏠리는 것이다. 이를 해결하기 위한 노력이 계속되어 2 차 세계대전 말기에는 45도 각도로 퍼지는 포탄까지 나온 것으로 알려졌는데, 이 노력은 더 이상 진행되지 않았다.
포탄에 근접신관이라는 것을 적용하기 시작한 것이다. 포탄이 땅에 떨어졌을 때 터지는 신관을 접촉 신관이라고 하는데, 근접 신관은 땅에 떨어지기 몇 미터 높이에서 터지게 하는 장치다. 따라서 근접신관이 장치된 포탄은 머리 위에서 터지므로 살상 반경이 급격하게 늘어난다.
그런데 문제는 역시 벙커와 갱도다. 근접신관은 오로지 땅위에 노출된 인마만 살상이 될뿐 파괴력은 더 적다. 뭔가를 부수는데는 접촉 신관보다 못한데, 접촉신관으로도 벙커나 갱도는 부서지지 않는다. 이는 물론 장갑도 마찬가지다.
포탄으로 이제 전차를 뽀개는 법도 연구된다. 고폭탄이 접촉신관으로 장갑에 맞아서 터지면, 폭발력의 상당부분은 장갑의 반대쪽 공기에 다 쏠린다. 그래서 나오는 포탄이 성형작약탄이다.
성형작약탄은 화약이 터지면 탄두부의 구리같은 물질이 녹고, 그 앞의 노즐같은 작은 구멍을 통해서 뿜어져 나오면 막대한 구리 녹은 물이 반경이 불과 몇 센티도 안 되는 장갑 표면을 녹이면서 들어가 전차 안에 펄펄 끓는 구리 녹은 물이 끼얹어지며 승무원을 살상하고 전차 내부를 불태우는 것이다. 그런데 만약에 전차 안에 탑재되어 있던 포탄이 없으면, 적군은 이 전차를 아주 쉽게 복구할 수 있다. 그러나 대개는 전차 안에 적재된 포탄들이 있게 마련이며, 화재에 휩싸인 전차는 몇 분 후에 폭발을 일으키며 박살이 나는 것이다. 만약에 적재된 포탄의 숫자가 많다면 우리는 포탑이 날아가는 광경도 목격할 수 있다.
더 멀리 더 강력하게 장갑을 관통하기 위해서 날개 안정탄이 나오는데, 날개 안정탄은 포탄의 끝 부분에 대못같은 게 박혀있고, 화약이 터지면 그 대못이 장갑을 뚫고 둘어간다. 미군은 이 대못은 우라늄으로 사용하고 있고, 독일과 한국은 텅스텐을 사용한다. 썰에 의하면 미군의 우라늄 (방사능이 없는 열화 우라늄)이 장갑을 뚫고 들어가면 6000 도씨 까지 올라간다는 보고가 있다. 여기서 중요한 것은 강도와 비중이 큰 대못을 사용해야 한다는 점이다. 무거울 수록 운동에너지가 높기때문이다. 화약의 폭발 압력과 날아오는 속도에 의한 운동에너지의 합으로 장갑을 뚫기도 하고 녹이기도 하기 때문이다.
전차 포탄이 120 mm 이면 155 mm 인 곡사포탄보다 폭발력이 훨씬 약하지만, 155 미리 고폭탄이 장갑을 못 뚫는 경우에도 120 미리 전차용 포탄을 뚫는 것이다.
포탄은 그것의 폭발력만큼이나 경우에 따라서는 어떻게 터지나 또는 어떻게 충격을 주나 또는 관통을 하는가 의 문제를 살펴 보아야 한다.
가령 지하 150 미터 이상의 깊은 방공호라면 바로 머리 위 쪽에서 히로시마 급의 핵 폭탄이 터져도 안전하다. 그러니 갱도는 어떻게 뽀갤 것인가? 미국은 전술핵 폭탄을 연구하고 있는데, 문제는 폭발력이 아니라 얼마나 땅 속으로 뚫고 들어가는가 하는데에 있다. 어느 정도 뚫고 들어가서 그 안에서 터져야 하는데, 이게 참 어려운 것이다.
이를 해결하기 위한 탄두가 탄뎀 탄두라고 하는 게 있는데 (예를 들어 타우러스), 폭약이 앞 뒤 두군데에 있다. 타우러스 역시 갱도 파괴용이다. 일반적으로 벙커버스터에 많이 사용된다. 똟고 들어갈 때 머리 부분의 폭약이 터지고 다 들어가서 멈출 때쯤 또 한번의 폭발이 일어나는 것이다. 이렇게 되면 지상에서 핵폭탄이 터지는 것보다 더 위력적인데 폭발이라는 압력이 땅속에서 일어나면 지층이 균열이 일어나고 지진효과를 볼 수 있기 때문이다. 아마도 갱도의 일부분은 무너져 내릴 수도 있다.
현무4 는 어떻게 터지나?
이것은 정말 미스테리한 것인데, 죄송하지만 뇌피셜이 많다. 공개된 정보가 많지 않아서다. 나는 현무4가 엄청나게 위력적일 것이라고 본다.
위에서 안 다루었는데, 폭발에는 화약 폭발말고 또 다른 2 차 폭발이 있을 수 있다. 이 부분이 중요하다. 이를 이해하기 위해서는 운석 폭발을 이해할 필요가 있다. 운석이 지구에 충돌하면서 공룡이 사라졌다고 할 때, 실제는 운석은 지구 표면에 닿기도 전에 폭발한다는 것을 이해할 필요가 있다. 운석이 낙하할 때 마하 50 가까이 속도가 나고, 이는 엄청난 마찰열을 일으킨다. 운석 안에는 (돌 안에) 수분이 있는데, 급격한 부피 증가가 일어난다. 내가 알기로 1 cc의 물이 기화되면 1700 배나 된다는 것 (초등학교때 배운 것 같음) 엄청난 온도에 의해서 수분이 급격하게 증발하면서 폭발하는 것이다.
이는 전차를 뽀갤 때 텅스텐 탄으로 실험하면서 누군가 깨달은 것 같다. 전차 안에는 펄펄끓는 대못을 박아 넣었는데, 전차 안에 아무런 포탄도 없는데 공기가 폭발하더라, 누군가가 이를 캐치했을 것이고, 이를 현무 4에 적용했을 것이다.
개발된 현무 4는 800 Km 4 톤 탄두 짜리로 개발된 것 같다. 그러나 실효적으로 배치되는 것은 2 톤 탄두 일 것이다. 즉 4 톤 짜리를 800 Km나 날릴 수 있는 연료를 탑재하고도 탄두는 2 톤 밖에 넣지 않는 것이다. 타격 거리는 400 Km 다. 더 짧다. 그러면 엄청난 연료 낭비일 것 같지만, 그렇지 않다. 훨씬 더 고각을 발사하는 것이다. 고각으로 그 많은 연료를 다 소진하고 올라가는 높이는 고도 1000 킬로미터가 되는 것이다. 정점까지 올라갔다가 1000 킬로미터에서 내려 꽂히는 2 톤 무게의 텅스텐 탄두, 엄청나게 비중이 높은 물질이기 때문에 아마도 부피는 작은 것이다, 아마도 대못보다 약간 굵은 정도일 것이다. 얇고 긴 그러나 엄청나게 무거운 텅스텐 대못이 고도 1000 킬로미터에서 자유낙하한다.
마하 10으로 알려져 있는데, 아마 이보더 더 클 것으로 예상된다. 얇고 긴 엄청나게 무거운 대못이 땅에 떨어진다는 것은 그냥 박힌다는 의미다. 무지하게 무거운 물체인데 그 안에 소량의 폭약이 들어 있다. 불과 0.5 초 사이에 멈출 것인데, 그 동안 뚫고 들어가는 땅의 깊이는 100 미터가 넘는다는 설이다. 2 톤 짜리 마하의 10의 운동량이 단 0.5 초만에 열에너지로 변환된다. 탄이 박히는 그 구멍의 온도는 수천도에서 1 만도 사이를 육박할 것이고. 땅 속은 운석 폭발처럼 폭발하게 된다.
그 운동에너지는 단지 TNT 2 톤보다 약간 더 큰 애너지이지만 수분 폭발이 일어나므로 그 폭발력은 1 킬로톤 까지 될 지 모른다고 하는 것 같다.
그리고 그 폭발 에너지가 지상이 아니라 지하 깊은 곳에서 일어나는 것이고 부피가 1700 배로 늘어나는 부픽 폭발인 것이다. 땅 속에서 박혀서 부피 폭발하는 것은 곧 지진을 일으키는 것이다.
과거에 암석 채취를 할 때 화강암같은 바위도 나무로 만든 쐐기를 박은 다음에 물을 뿌려 놓으면 물에 불은 나무 쐐기가 팽창하면서 화강암을 두 쪽 내는 방식으로 채취를 했었다는 것을 생각해 보면 된다.
그게 현무 4 이다.
-
- best무르만스크 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-14 15:40:11
- 이제까지 현무4에 대한 두루뭉실한 추측밖에 없었는데 좋은 글이네요. 잘 읽었습니다.
-
- 텅스텐탄자 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-18 02:13:32
- 장황한 뇌피셜이군요. 성형작약과 관통탄체에 대한 이해도 엇나가있고
-
- 수퍼미니 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-16 13:34:43
- 아니 이분은 어디서 이런 공학적 내공이 있으신지.....?
엄청 공부한 흔적이 글속에 녹아있어요.
-
- animals (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 16:26:07
- 전선을 밀어올리지 못한 것은 근본적으로 확전을 피하고 현 전선을 유지하려는 미국의 정책때문이 아닐까요? 미군이 주축인 유엔군이 맘만 먹으면 우세한 기동력, 화력, 공군력을 동원하여 소모적인 고지전은 피하고 기동전을 펼쳐서 더 북상할 수 있었을걸요? 당시 미군 지휘관들도 2차대전에서 대규모 기동전을 직접 경험한 인물들이 태반인데요.
-
- 똥포아빠 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 13:51:25
- 오류정정해드립니다.
마찰열 (X)
압축열 (O)
낙하체의 전단부분에 공기 등이 급속히 압축이 되면서 발생하는 압축열이 축적이 되면서 고온으로 상승하는겁니다.
-
- 바람 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 13:16:05
- 탄도탄의 에너지는 내부 폭발물질의 에너지와 운동에너지의 합 입니다. 탄도탄의 속도가 빨라지면 에너지도 급속히 증가하겠지만 킬로톤 단위는 좀 오바라 생각합니다 (2톤 탄두가 마하10, 대략 초속 3Km 라 가정하면 9,000MJ입니다, 제가 폭발물질의 에너지를 몰라서 죄송). 어떠한 경우라도 이 둘의 에너지 이상은 절대로 나오지 않습니다.(에너지 보존의 법칙) 특히나 운동에너지이기에 관통탄의 경우 진동에너지의 형태로 전파되기에 폭발력 자체는 크게 나타나지 않습니다.
-
- 바람 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 13:56:47
- 찾아보니 1Kg의 TNT는 약 4.2Kj 이라고 하네요. 9,000MJ은 TNT 환산시 대략 20t 입니다.
-
- 또다른나 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 11:41:32
- 대기권에 진입한 유성이 지면과 충돌하기 전에 폭발한 원인이
유성 전면에 형성된 공기압축이라고 다큐멘터리를 본 기억이 있습니다
그래서 찾아보니 관련기가가 있어 링크합니다
“대기권 진입 유성 공중폭발은 고압공기때문”
http://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/823983.html#csidx3b6c192ed5293aca52ca7bb252e0147
http://www.hani.co.kr/arti/science/science_general/823983.html
-
- 솔개79 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 12:21:18
- 저는 기계공학을 전공했고, 기계공학이라는 분야는 고전물리학 응용학이라고 보면 됩니다. 단지 물리학적 이해로 보았을 때 좀 많이 말이 안 되는 소리를 적어 놓은 기사군요. 물리학을 이해하는 사람이 봤을 때 말입니다. 아니면 기자가 번역을 잘못했든지요.
열역학, 유체역학을 위배하는 말이 많군요. 또 우주도요. 운석이 폭발하는 경우는 성층권 이상 높은 고도인데, 무슨 고압이 생긴다는 말인지.... 마찰열이 지대하지만 그것은 공기 분자가 아니고 플라즈마 상태이지요.
운석에 구멍이 있고, 구멍이 끛까지 관통되어 있지 않으면 그 안으로 고압 공기가 들어가지 않습니다. 또한 구멍의 크기가 작아도 들어 가지 않습니다. 기본적인 베르누이 정리 같은 식도 이해를 하지 못한 글입니다. 구멍 안의 압력이 높아져도 구멍으로 들어 오는 밖의 압력보다 높아질 수 없습니다. 폭발은 구멍 안의 압력이 밖의 압력보다 월등히 높아야 하는데, 그렇지 못하므로 압축된 고압 공기가 운석의 구명으로 들어가서 폭발한다는 것은 궤변입니다. 누군가가 기사를 오염시킨 것입니다.
-
- 바람 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 10:18:38
- 말씀하신데로 속도가 빨라지면 에너지는 속도의 제곱에 비례하여 늘어나기에 충격량은 키울수 있지만 일정속도 이상이 되면 탄두가 버티질 못하고 뭉게지거나 부서지기에 관통형 탄두의 경우 초고경도의 재질로 바꾸고 그래도 안되면 속도를 늦추어야 한다고 한 자료를 본적 있습니다. 즉 탄두의 낙하 속도를 높이는 것은 탄두가 지면과 부딪치는 충격을 버틸 수 있는 한계까지인데 그게 그렇게 높지는 않았습니다. 그리고 로켓으로 가속하는 것은 자유낙하 폭탄의 경우이지 탄도탄의 경우가 아닙니다.
-
- 솔개79 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 11:21:13
- 물리학적으로 경도 문제일 수는 없습니다. 혹시 강도 문제일 수는 있겠지만요. 그러나 탄두부가 가장 견뎌야할 물리적 성질은 내열성입니다. 외계에 올라갔다가 떨어지는 탄두부 마찰은 일반 공기 마찰과는 달리 플라즈마 상태의 6000 도씨까지 올라갑니다. 이 온도를 견뎌내는 물질은 거의 없고 물론 내열성이 높은 재질을 사용하고 그 안 쪽에 냉각장치를 섪치합니다. 그래서 열에 의한 변형이 일어나지 않도록 합니다. 열을 받아서 물질이 비틀어지거나 변형되는 것이지 자체 강도나 경도때문은 아니죠.
-
- arma (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 10:39:16
- 탄두부의 경도를 높여도 마하 4~5 사이 정도가 한계라고 저도 본 것 같습니다.
-
- arma (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-15 10:06:01
- 발제자님께서는 거의 완전한 운동에너지탄두에 가까운 쪽으로 예상하시는군요.
전 섬세한 지연신관이 붙은 벙커버스터를 고체로켓에 물린 쪽으로 생각하고 있습니다.
실제로 자체적인 추진력 없는 자유낙하방식의 관통탄에 대단치 않은 추진기관만 추가해 줘도
그 관통력이 대폭 상승한 결과물도 있으니...모쪼록 위협적인 물건으로 나왔으면 좋겠습니다.
-
- zizimi (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-14 18:54:02
- 발제하신대로 구현되길 간절히 바랍니다.
나는 죽겠지만 니 눈알은 뽑고 죽는다는 미사일이길...
-
- 무르만스크 (10.0.xxx.xxx)
- 2021-02-14 15:40:11
- 이제까지 현무4에 대한 두루뭉실한 추측밖에 없었는데 좋은 글이네요. 잘 읽었습니다.
