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운동 에너지탄은 폭약을 가지고 있지 않고, 순수히 운동 에너지만으로 목표물을 관통하는 탄약이다.
현대적인 대전차 운동 에너지탄은 APFSDS이다.
APFSDS(Armor Piercing Fin Stabilized Discarding Sabot)은 전차의 주포 등에 사용되는 포탄이며, 장갑을 관통하기 위해 특화된 탄환이다. 장탄통부 익안정 철갑탄(装彈筒付翼安定徹甲彈), 날개안정분리철갑탄(속칭 날탄)이라고도 불린다. 개발 당초는 APDS과 구별하기 위해 APDS-FS으로 불리고 있었다. 이 호칭은 아직 일부 국가에서 사용되고 있다.
사용되는 포의 구경은 105mm 혹은 120mm 이지만 날아가서 목표를 부수는 관통자(penetrator)는 약 25 ~ 40mm 가량이기 때문에 구경 감소탄(sub-caliber ammunition)이라고도 부른다.
[편집] 이론
APFSDS는 종래의 철갑탄과는 완전히 다른 사상으로 디자인되어 있다. 1200m/s 이상으로 착탄하면 장갑과 탄체는 각각 유체로서 작용해 상호 침식을 일으킨다. 그 결과, 탄체 직경보다 몇 배가 큰 구멍을 뚫는다. 따라서 장갑에 대해서 거의 평행으로 착탄했을 경우를 제외하면 도탄(倒彈)을 일으키는 일은 없고, 그 때문에 피탄경시라는 개념은 과거의 것이 되었다. 또 경사 장갑에 대해서도, 침식 시에 굴절을 닮은 거동을 나타내 장갑판의 얇은 쪽으로 돌면서 관통하기 때문에 경사 장갑의 이점인 관통장의 증대조차 유효하지 않다.
탄체의 재질에는 탄탈이 최적이지만, 탄탈은 매우 희소한 금속이기 때문에 통상은 탄탈보다 저렴한 텅스텐 합금이 사용되고 있다. 또, 미국이나 러시아 등의 일부 국가에서는 텅스텐보다 밀도가 높고, 자연계에 존재하는 물질 중 가장 강도가 높기도 하며, 무엇보다 핵폐기물이기 때문에 저렴한 열화 우라늄 합금도 이용되고 있다. 동구권에서는 간혹 열처리한 강철도 사용되나 성능은 그다지 좋지 않다.
초기(2차 대전 중)의 관통자에는 상대적으로 가공이 쉬운 탄화 텅스텐이 이용되었다. 미세분말상태의 탄화 텅스텐을 코발트-니켈 따위의 금속과 혼합, 고온에서 압축하며 구워내 코발트-니켈이 접착제 역할을 하여 탄화 텅스텐을 고정시키는 방법으로 제작되었다. 그러나 이 방법은 재료 자체의 경도는 크지만 잘 부스러지려는 특성을 가져 1960년대 이후로는 점차 잘 쓰지 않게 되었다.
지금의 텅스텐 관통자는 텅스텐에 니켈, 구리, 망간 따위의 금속을 포함, 분자 레벨에서 결정을 형성시켜 만든다.
[편집] 구조
APFSDS는 텅스텐 합금이나 열화 우라늄 합금등의 중금속으로 구성된 홀쭉한 침상의 탄체와 경금속의 장탄통(Sabot)으로 구성되어 전체의 질량을 가볍게 하여 초고속을 얻고 있다. 발사시의 화약 가스압은 탄체, 장탄통 쌍방으로 향하지만, 장탄통은 포구로부터 나온 후 공기 저항에 의해 탄체로부터 분리되어 탄체만이 적을 향해 날아간다. 이 구조에 의해 포탄의 발사 화약에 의해 만들어진 운동 에너지가 표적 장갑의 지극히 좁은 영역에 집중되어, 관통력을 높이고 있다.
얼마나 홀쭉한가를 나타내는 방법으로서는 L/D비라는 값이 사용된다. L/D 비는 길이(Length)/직경(Diameter)로 나타내지며 현재 사용되는 APFSDS의 L/D 비는 20~30 정도이다.
APFSDS는 매우 홀쭉하기 때문에 강선에 의해 회전을 시키면 반대로 불안정해져 버린다. 때문에 강선이 없는 활강포로부터의 발사가 이상적이지만, 현재는 슬립 링의 장착에 의해 통상의 강선포에서도 발사가 가능하다. 대신 탄두의 안정익으로 탄도의 안정을 도모하고 있지만, 횡풍의 영향을 받기 쉬운 결점이 있기 때문에 명중도 향상에는 풍향 센서에 의한 조준 보정이 불가결하다. 또, 최근의 전차포에서 머즐 브레이커를 볼 수 없는 것도 분리한 장탄통이 걸리는 것을 방지하기 위해서다.
장갑을 관통하는 힘은 어느 정도 두께의 균질 압연 강판(RHA: Rolled Homogeneous Armor, 철 합금)을 관통할 수 있는가 하는 것으로 나타나는데, 120mm 활강포로 사용되는 APFSDS는 평균 500mm~1000mm 정도의 RHA를 관통할 수 있다. 열화 우라늄 탄체는 텅스텐 탄체보다 몇% 정도 관통력이 우수하며, 철제 탄체는 1/2 정도의 관통력을 가지고 있다.
현재 전차가 장비하는 대전차용 포탄은 대부분 APFSDS이다. 같은 대전차용 포탄으로서 HEAT(대전차유탄)가 있지만, 실제로 대전차전을 위해 전차에 탑재되는 일은 거의 없다. HEAT는 수치상은 APFSDS와 그다지 다르지 않은 위력을 나타내지만, 현재 전차에 많이 사용되는 복합 장갑에 대해서는 APFSDS에 비해 유효하지 않기 때문이다.