국궁의 통아와 APFSDS의 세이보의 평행이론

빤스지기 | 2012-02-03 01:14:30

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한참전에 나온 tv드라마 추노와 최종 병기 활 이라는 것을 보면 편전(애기살)이란게 나옵니다.

이것은 통아라는 것으로 쏩니다.

통아란 편전이라는 발사체를 쏘기 위하여 활의 길이에 맞게 나온 물건입니다.

화약이 보편화 되기전에 사용한 활이라는 무기에 사용된것입니다.

그런데 21세기인 지금에도 이와거의 같은 기능으로 사용된 물건이 있습니다. 글 제목을 보고 아하! 하시는 분들도 있겠지만요.

 

 
출처 조선일보

 

그럼 먼저 이 편전과 통아라는 물건이 무엇이고 그 기능이 무엇인지 살펴보도록 하겠습니다.

편전은 화살의 일종으로 활에 시위를 걸어 쏘는 일반적인 화살-길이가 긴-과는 다르게 길이가 짧은 것이 특징입니다

 

이 무기는 서남아시아 지역에서도 존재했다고 하는 기록이 있다고 하는 것으로 볼때 꼭 한반도 에서만

사용된 무기는 아니지만 대량으로 사용된 것은 오직 한반도 만이 분명할것입니다.

왜 이러한 무기가 필요하게 됐는지 부터 설명하면

활이라는 무기는 나무나 금속,뼈등의 탄성에 의하여 발사체를 날려보내는 무기입니다.

그런데 사람이 쏘는 활의 경우 유효사정거리가 100미터 정도가 일반적입니다. 각 문명과 국가에 따라

그 사정거리는 다 틀리지만 이 거리를 일반적으로 봅니다.

보다 더 멀리 발사하게 하려고 복합궁(합성궁) 이라는 것이 중동과 아시아 지역에서 만들어졌으며 주로 기마부대의 전통이 있는 민족들이 사용하였습니다. 유목민족과 지금의 시리아 이란지역등에서 고대에 많이 사용되었습니다.

 

출처 동아일보

 

 

또 다른 방법은 활의 길이를 길게하여 발사하는 방법으로 합성궁을 제작하지 못하는 지역에서 주로 사용하였는데 일본과 영국의 장궁이 바로 그것입니다.  전통궁의 경우 활시위를 귀옆까지 당깁니다. 즉 활시위의 이동거리를 증가시켜 화살의 사정거리를 늘리는 방법입니다

 

물론 석궁(기계활)이나 사람이 누워서 발에 활을 잡고 쓰는 활들도 있지만 이러한 것들은 개인 화기라기 보가 지금의 공용화기로 보는 편이 더 정확하기에 여기서 다루지 않겠습니다.

  그러나 이러한 방법들로도 여전히 한계가 발생합니다. 활의 탄성을 더욱 향상 시키고 길이를 길게 하는 것들 모두는 결국 활시위를 당길때의 길이가 그 사정거리를 좌우 하게 됩니다.

그러자면 그에 맞게 화살의 길이가 길어지게 되는데 이것이 오히려 화살이 멀리 날아가게 하는 초속을 느리게 하는데 일조합니다.

화살은 날아갈때에 화살촉 부분만 미동하지 않고 화살대와 화살의 끝부분(국궁에서 이부분을 '오늬'라고 함)은 물결을 치며 날아갑니다. 이유는 화살을 쏠시에 화살대의 앞부분은 활의 줌이라는 곳에 손으로 잡혀있고 화살의 오늬는 활시위에 손으로 잡혀있는데 활시위를 놓으면 화살은 날아갑니다. 그런데 화살은 줌에 잡혀있던 부분과 화살 오늬에서 들어오는 활시위의 에너지와의 편차가 존재하므로 그것이 화살대를 움직이게 만듭니다. 그리고 길이가 긴 화살은 공기중의 마찰이 많이 발생하므로 어쩔수 없이 공기저항이 발생하고

날아가면서 물결모양으로 요동치는 것 또한 공기저항을 발생시켜 사정거리를 줄게 만듭니다.

화살대의 무게 또한 사정거리를 줄게 하는 또하나의 요인입니다.

 

이러한 딜레마를 해결하기 위한 방편이 바로 통아에 편전을 채워 발사하게 되는 것입니다.

즉 통아는 활시위의 길이를 맞추기 위한 것뿐이며 편전은 뒷부분의 오늬만 활시위에 걸립니다.

활시위를 놓으면 통아와 편전은 같이 날아가지만 실상 에너지의 대부분은 편전의 오늬에만 걸리게 되고 통아는 그냥 빠져 나옵니다.

 편전은 길이도 짧고, 길이가 짧으니 무게도 가볍고 공기저항도 덜받으며 줌에 잡혀 있지 않았기 때문에 오늬에 집중된 활시위의 에너지와의 편차가 휠씬 적으므로 보다 높은 초속을 유지하여 멀리 날아가게 되는것입니다.

통아의 경우 편전과 같이 날아가다가 도중에 떨어지는 방법과.

궁사의 손가락에 통아의 고리를 걸어 발사시에 같이 채어버리는 방법 두가지가 있는 모양입니다.

전자의 경우 적을 향해 쏘면 적이 볼때 활을 쏘았는데 중간에 화살(통아)가 떨어지는 것을 보고 안심했다가전에 맞게 되는데 통아과 편전을 일일히 같은 수로 준비해야 하기에 손가락에 통아를 거는 방법을 쓰면그럴 필요가 없겠지요.

 

국궁에 일반 화살을 재어 쏘면 약 140미터가 날아간다고 합니다 .그런데 편전을 쏘면 최대 300미터 까지날아간다고 볼때 매우 초속이 높은 무서운 무기인것입니다.

 

자 그럼 20세기 최고의 기술이 적용된 전차주포탄에 대하여 넘어갑니다.

활얘기 하다가 왜? 갑자기 전차 주포탄?

관계가 있기 때문이죠.

 

본격적으로 전차전이 벌어진 1930년대 말에는 대부분의 전차포탄은 일반 고폭탄(HE)나 AP라고 불리우는 철갑탄이 주종을 이룹니다.

이 철갑탄들은 보통 포의 구경과 동일한 관통체를 가집니다. 이것이 곧 투사체이므로

관통체전체=투사체 전체 입니다.

가장 대표적인 경우가 독일의 88mm포탄의 철갑탄입니다.

 

보시는 봐야 같이 일반 고폭탄과 거의 차이가 없습니다.

이 88mm 포와 포탄은 당시 세계에서 가장 뛰어난 야금학의 산물로 타국가들은 흉내낼수 없는 제조기술로 만들어졌습니다.

미국의 90mm포와 그 철갑탄이 88mm포보다 구경이 높다고 하여도 더 높은 관통력과 사정거리를 보여주지 못하는 것은 당연한 이치입니다.

그것은 높은 관통력을 보이는데 포탄의 재질이 아주 중요한 것을 차지하기 때문인데 텅스텐을 주원료로 사용합니다. 이것은 현재에도 매우 값비싼 금속입니다.

텅스텐이 주로 함유된 철갑탄은 비중과 밀도가 높으니 당연히 질량이 무겁습니다. 그리고 이러한 포탄을 관통력을 유지하기 위해 발사하게 하려면 높은 포압이 필요합니다.

그러기 위해서는 고도의 기술로 제작된 추진제가 필요합니다.

그런데 이것만이 아니라 그 높은 포압과 무거운 포탄을 견뎌내는 포신의 제작 기술도 아주 뛰어나야 가능합니다.

거기에 독일의 88mm 포는 매우 정밀한 탄착점과 조준기구를 만들어내어 실상 1960년대가 시작할때까지도 타국은 범접하지 못하는 높은 기술력을 보여줍니다.

88mm 포로도 충분한 능력으로 인해 더 높은 구경의 포를 제작하지 않은 것도 있지만 그보다 높은 구경의 포를 제작하는데 어려움이 있으므로 그정도에서 그만 둔 측면도 있을것입니다.

 

반면 미군의 경우는 철갑탄이 거의 강철도 제작되었고 주력전차포인 75mm 76mm포의 경우 포의 구경장(길이)와 구경, 추진제, 포의 정밀도, 조준장치등이 맞물려서 독일군의 맹수전차군단을 상대하는데 엄청난 피해를 보았습니다.

 

여러가지 이유도 있지만 그 무거운 텅스텐합금 포탄을 포구경과 동일한 구경의 발사체를 높은 초속으로 유지하여도 포가 견딘다는 것은 다른 연합군들에게 넘지 못할 벽이었습니다.

특히 영국은 독일 육군과 상대하면서 매번 독일군 주력 전차인 티이거를 파괴하지 못하는 자국 대전차포로인해 심각해집니다. 단시간에 그런 제조기술을 익히는 것은 불가능 했기때문입니다.

그리하여 새로운 방법으로 접근하게 됩니다.

텅스텐 합금 포탄을 사용하되 보다 적은 크기로 중량을 줄이는 방법입니다.

그런데 그러자면 구경이 높은 포를 사용하지 못하는 딜레마에 빠집니다. 이것을 해결하기 위해 관통체과 투사체(발사체)조금은 다른 새로운 종류의 포탄을 개발합니다.

그것이 바로 APDS입니다.Armour-piercing discarding sabot

 

 

이것은 2차대전 당시 프랑스의 한 기술자가 개발한 것으로 프랑스가 함락 당하자 영국으로 건너가 영국의 대표적인 대전차포인 6파운드포(57mm)에 최초로 적용합니다.

sabot 이란 나막신 을 말하는데 군사용어에서는 탄저판 송탄통 등으로 불립니다.

현재에는 광범위하게 사용되는데 당시까지만 해도 sabot은 과거 구형의 포탄을 쓰던 시기에 사용된 구시대의 유물이었습니다.

실제는 포의 구경에 딱 맞게 깍은 나무판으로 구식 포탄 뒤에 넣어서 포탄을 발사할시에 포압의 손실을 막기 위해서 사용되었던 것입니다. 이것은 후에 포와 포탄의 기술이 발달하면서 사라졌다가 1940년대에 다시 등장하게 됩니다,.

이것을 사용한 영국의 6파운드포와 17파운드포는 독일의 전차들을 격파하는데 상당한 성과를 보입니다.

그리고 티이거 전차마저도 관통하는 무시무시함을 보입니다. 17파운드포의 구경은 겨우 76~77mm 였기때문입니다. 이것을 시작으로 소련과 독일에서도  APDS를 사용하기 시작합니다.

 

 
맨우측이 17파운드포의 관통자 즉 탄심이다

 
 

탄심(관통체)를 L .

지름은 d 라고 할때

L/d의 값이 높은 관통체가 가장 강력한데 이렇게 되려면 화살 모양의 관통체가 탄생하게 됩니다.

 

하지만!

과거의 긴 화살의 문제와 똑같은 문제가 생깁니다. 바로 공기저항과 비행안정을 해치는 것이 다시 등장합니다.

이런 관통 철갑탄의 경우 단면적당 중량이 크고, 비행중 공기저항으로 인한 속도저하가 적을수록관통력을높게 유지합니다.

그래서 적정한 길이로 타협하게 됩니다.

 

포탄 (관통체)의 높은 속도는 운동에너지이며 이것을 높게 하는 공식은

 1/2 곱하기 m(질량) 곱하기 v(속도)의 2자승

 

이것으로 하면 발사속도를 높이는 것이 가장 효과적이고 이것은 화약(추진제)의 양과 함께 이것을 단번에 받는 면적의 양이 높은 것이 유리합니다. 그리고 이것이 구경을 높이게 되는데 현재 120mm급 전차포가 이용되는 이유입니다.

120mm 전차포의 초속은 무려 1,700m 라고 합니다.

 2차대전 당시 보다 더 발달된 기술은 관통체의 크기를 더욱 얇고 가늘지만 아주 비중이 높아 무거운 관통체로 나타나게 합니다.

바로 APFSDS   armour-piercing fin-stabilized discarding sabot

가 탄생합니다.

 

이름에서 보듯 딱 화살 모양 ( 편전 또는 중세 석궁의 화살-볼트라고 하는-짧은 화살 )이 됩니다.

관통체를 둘러싼 세이보(sabot) 는 포탄에서 발사되면 공기 저항에 의하여 자동으로 떨어지고 화살 모양의 관통체만 날아갑니다.

즉 세이보는 포신의 구경에서 나오는 모든 에너지를 새는 것 없이 모두 받고 탄심인 관통체와 같이 날아가다가 운동에너지를 관통체에 주어버리고 자신은 떨어져 나가는 것입니다.

텅스텐 합금이나 열화우라늄으로 제작된 AFDSDS는 (한국군은 날개안정철갑탄인 날탄! 이라고 칭합니다)

과거에는 상상하지 못했던 관통력을 보여주게 됩니다.

 
 

 

 

 
 

* 그러나 전차에서 날탄의 명중이 곧 적전차의 파괴를 나타내는 것은 아닙니다.

 

관통체는 순수 금속 덩어리이기에 전차를 관통하여도 폭발하지 않지만 철로 되어 있는 전차의 장갑을 뚫고 들어가면서 장갑의 파편이 내부 승무원들과 장비품을 파괴하고, 관통한 관통체 자체도 승무원과 장비를 파괴합니다.

 

이제 정리합니다.

과거 국궁에서 사용된 편전과 통아는 화살의 사정거리(=관통력도 됩니다)를 높이기 위해 지금에는 세이보라고 부를수 있는 통아를 이용하여 화살을 쏘고 그 자신은 날아가지 않습니다.

현재의 대전차포탄은 APFSDS는 관통력(사정거리도 됩니다)을 높이기 위해 화약이 쓰이기 전에 만들어진 통아라고 불릴수 있는 세이보를 통해 포탄을 발사하고 그 자신은 날아가지 않습니다.

 

차이점은 통아는 길이라는 측면을 세이보는 구경을 맞추기 위해 만들어진 것이라 볼수 있습니다 .

그리고 날아가는 발사체의 모양은 놀랄만큼 똑같이 생겼습니다.

이것을 어거지 평행이론이라 할수 있지 않을까요?

이상 빤스지기 였습니다.

 
 
 

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