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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> M4 셔먼 중형전차의 철제 무한궤도 |
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| 민수용 불도저의 무한궤도 |
1. 개요
무한궤도( 無 限 軌 道)는 여러개의 마디를 둥글게 말아서 만든 궤도 안에 바퀴를 넣어서 전진할 때마다 '앞으로 궤도를 뻗어' 바퀴가 계속 궤도 위에서 움직일 수 있게 하는 장비다.영어로는 Continuous track 아니면 줄여서 Track, Track link 라고 하거나 Crawler track 혹은 Tread[1]라고 한다. 러시아어로는, непрерывную дорогу(니쁘리류브누 다로구)라고 한다. 종종 ' 캐터필러'라고 부르기도 하는데, 이는 본디 무한궤도를 사용하는 것으로 유명해진 트랙터의 상표/회사 명칭이다.[2] 3M의 스카치 테이프의 경우와 마찬가지로 캐터필러를 무한궤도 자체를 뜻하는 대명사격으로 사용하게 된 경우다.
2. 발명
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 데르망의 궤도 |
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 체니트(Chenitte) |
현대식 무한궤도는 1830년대 폴란드의 수학자이자 발명가인 유제프 마리아 헤네브론스키(Józef Maria Hoene-Wroński)가 철도에 사용하기 위해 고안한 것이 시초가 되었다. 다만 이보다 앞서 1825년에 영국의 발명가인 조지 케일리 경이 무한궤도의 특허를 출원했다. 다만 케일리는 자신의 무한궤도에 '만능 철도[4]라는 이름을 붙였다.
1832년에는 영국의 직물제조업자 존 히스코트(John Heathcote)이 증기기관으로 작동하는 궤도차량을 제작한 바 있다. 제작 자체는 성공했으나 운행 중 사고로 늪에 빠지면서 고장이 났고, 새로운 차량을 제작할 자금이 없어 개발이 지속되지 못했다. 1837년에는 러시아 제국에서는 드미트리 자그랴시스키(Дмитрий Загряжский, 1807~1860) 육군 대위가 '이동식 크롤러(Mobile Crawler Crew)'에 대한 특허를 출원했으나 군에서 필요성을 느끼지 못해 무시했고, 민간 투자자도 구하지 못해 설계도 수준에서 벗어나지 못했고, 특허 또한 1839년 최종적으로 무효로 처리되었다.
1879년이 되어서야 다른 러시아 개발자인 표도르 블리노프(Фёдор Блинов)가 '연속적으로 이어지는 트랙 위로 이동하는 차량'의 형태로 증기기관으로 작동하는 무한궤도 차량을 개발했다. 이 차량의 궤도는 현대적인 무한궤도의 모습에 거의 근접했으나 실물로 만들어지지 못해 실용화에 실패했다..
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 드레드노트 휠 |
이외에도 무한궤도의 개념과 활용에 대해 연구한 사람이나 그러한 기록이 다양하게 남아 있다.[5]
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> Mk 시리즈 전차. 참호 돌파를 위한 거대한 궤도가 특징이다. |
3. 무한궤도의 구조와 종류
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 셔먼 VC의 궤도를 교체하는 영상 |
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| M1A1 에이브람스의 야전 궤도 수리 훈련 |
좀 더 이론적으로 설명하자면 전차는 기본 40톤이 넘으므로, 둥근 일반 바퀴를 장착하고 주행하게 되면, 접촉 면접이 적으므로 땅에 작용하는 접지압이 높아지고 바퀴에 주는 부담감이 엄청나게 커져, 주행 중 바퀴가 찌그러져 파손될 수도 있고, 마른 흙길에도 바퀴가 푸욱 빠져서 못나온다. 그래서 일반 바퀴보다 땅과 접촉하는 표면적이 넓은 궤도를 사용해야지 차체의 무게가 분산되어 땅을 누르는 압력(접지압)이 낮아짐에 따라 진창같은 무른 곳에 차량이 빠지지 않는 것이다. 따라서 바퀴에 궤도가 둘러지면 차량의 무게 자체는 무거워지지만, 단위면적당 땅을 누르는 압력이 낮아지는 셈이라 접지압이 줄어든다. 사람의 보행에 비유하면 폭설이 내리는 지역에서 발이 빠지지 않기 위해 사용하는 설피와 같은 역할을 한다 보면 된다.
보통 궤도를 구성하는 패드 본체와 링크, 고정핀, 중앙가이드를 포함한 대부분을 강철로 만들며, 마디 하나하나가 분리되는 구조다. 재료도 밀도가 높은 강철인데다 궤도의 내구성까지 합해져 있기 때문에 무게는 상당히 나가는 편. 연결된 궤도는 자체 중량과 이어진 마디 사이의 장력의 영향을 받는다. 최적의 주행을 위해서는 장력을 적절하게 유지하는게 중요하며, 다른 조건이 동일하다면 궤도 하나를 구성하고 있는 조각 마디의 개수와 유동륜의 위치에 영향을 받는다.
현대의 기갑차량용 궤도들은 소음과 도로 파손 문제를 줄이고자 바퀴가 닿는 곳과 지면이 닿는 곳은 고무로 만드는데, 별도의 패드를 붙이는 구조다. 비교적 소형인 농기구 같은 곳에는 저가로 만들기 위해 통짜 고무 재질로 된 밴드형 무한궤도를 사용하기도 한다. 군용 기갑차량 중에도 M3 하프트랙이나 AS-21 레드백처럼 일체형 고무 트랙을 사용하는 경우도 있다.
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 분해 사진과 옆의 프라모델 모형 궤도는 T156이다. 윗 사진도 T156(초기형)과 T158(후기형) 프라모델 비교용 사진. 이 두 궤도는 M1 에이브람스 용이지만, 프라모델이 아닌 현실의 실제 K-1 전차와 K-2 흑표에도 장착 가능하다. 규격이 동일하기 때문. |
- 왼쪽 사진의 분해도 명칭 설명. 가운데는 궤도[6]이며, 고무패드가 2짝 들어간다. 노란색 부품들은 볼트이다.
- 맨 왼쪽과 오른쪽 이름은 End Connector, 줄여서 그냥 커넥터이다. 한국어로는 커넥터 혹은 링크라고도 한다. 궤도 옆에 나온 핀이 커넥터의 대응되는 구멍에 들어가는 구조로 궤도 마디들을 앞뒤로 연결시켜주는 역할을 한다.
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가운데 아래의 뿔 모양은 Gudie Horn(가이드 혼)이라고 하지만 주로 Center guide(센터 가이드)라고 부른다. 한국어로는 중앙가이드이다. 궤도 위의 큰 볼트와 작은 판떼기는, 센터 가이드 캡(Center gudie cap)이라고 불린다. 저게 없으면, 중앙 가이드는 뚝 떨어지므로 볼트와 너트같은 존재이다.
중앙가이드는 기본적으로 궤도가 보기륜이 같은 방향으로 정렬되어 움직이도록 잡아주고 궤도 이탈을 방지해주는 매우 필수적인 부품이다.
여기서 많은 더블핀 방식의 경우 가이드 혼 또한 궤도 마디끼리의 연결을 도와준다.[7] 때문에 가이드 혼 또한 별도의 부품으로 만들고 궤도 가운데로 드러난 고정핀에 끼워서 연결하는 구조다.
다만 모든 궤도에서 가이드혼이 마디의 연결 역할을 하는건 아니며, 원래의 목적대로 오로지 주행 중에 보기륜에서 무한궤도가 이탈하는 것을 방지하기 위한 용도로만 존재하는 것도 있다. 이런 모델은 가이드혼이 궤도와 궤도끼리의 연결을 도와주지 않으며, 궤도를 만들때부터 가이드 혼이 마디 본체 중앙에 일체형으로 붙어서 나오기도 한다. 가이드 혼이 일체형 구조라면 부품 수가 적기에 복잡함이 줄어들고 가격이 덜 나가나, 망가지면 수리하기 난감하여 마디를 새로 바꿔야하는 단점이 있다. 이런 구조는 주로 싱글핀 궤도에 사용된다.
가이드 혼은 복륜 구조로 된 보기륜의 안과 밖 림 사이에 들어가기 때문에 궤도 연결부의 중앙마다 1개가 배치되어 이어진 구성이다. 하지만 BMP 장갑차 계열이나, M4 셔먼 VVSS 현가장치 모델처럼 보기륜이 단륜 구조인 차량이라면 마디의 왼쪽과 오른쪽 끝단에 각각 1개씩 총 2개가 존재하며, 레일처럼 밖과 안쪽에서 보기륜이 이탈하지 않도록 돕는다. 예시. 단륜 보기륜에 사용하는 궤도도 마찬가지로 가이드 혼이 일체형과 분리형으로 나뉘며, 분리형일 경우 가이드 혼이 궤도 양 끝쪽의 엔드 커넥터 부품과 합쳐진 구성이다.
2차 대전기 독일의 6호 전차 티거와 5호 전차 판터같이 보기륜이 여러겹 겹쳐진 구조의 방식이라면 가이드 혼 또한 겹치는 보기륜의 림과 틈 사이마다 들어가서 방향을 잡기 위해 궤도 한 마디당 여러개가 존재한다.
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 첫번째 사진. 중앙 가이드캡, 두번째, 중앙 가이드, 세번째, 커넥터. |
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설치 방법은 이단된 궤도를 같이 끌어올 방법으로 아래 사진의 트랙 커넥터(Track connector)를 한 사람이 각 궤도 사이의 링크 사이에 두고 다른 한 사람이 래칫 렌치로 트랙 커넥터 끝부분을 힘차게 조이면 된다. 나머지 인원들은 궤도의 중앙가이드 조립과 커넥터를 망치로 때리면서 연결시키면 된다.
9/16인치니 8의 3/8인치 볼트등을 포함해 궤도 이단 방법들은 M1 에이브람스와 K-1 전차 정비 방법이 매우 똑같은데, 왜냐하면 보기륜, 스프로켓 등을 포함해 궤도정비 부품 규격들이 미국제 M1 계열과 한치의 오차도 없이 딱 맞아 떨어지기 때문이다.
보통 보기륜과 지면에 닿는 패드의 유형, 궤도 조각들을 결속하는 결속방식에 따라서 무한궤도를 구분할 수 있다.
3.1. 패드
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 5호 전차 판터의 철제 궤도. 측변 공구 거치대에 앞서 언급한 트랙 커넥터도 보인다. |
패드까지 철제로 만든 철제 궤도는 마모가 심하지 않고 내구성이 엄청나게 좋아서 오래 사용할 수 있기 때문에 녹이 스는것만 방지하면 교체 주기도 길어지고 관리성이 용이하다는 장점이 있다. 강철 패드에 접지력 향상을 위한 패턴 무늬도 넣기 용이하여 험지 주파력을 향상하는데도 유리하다. 그리고 강철로 만드는 특성상 궤도 조각이 매우 단단하기 때문에 약 10~20mm 정도의 균질압연장갑판 수준의 방어력을 가져서 옛날 전차들은 차체 앞부분이나 포탑에 궤도들을 둘러서 증가장갑의 역할로 쓰기도 했다.
그러나 패드까지 전부 철제인 궤도는 무게가 많이 무거운데다 포장도로에서 주행 시 무거운 차량 무게에 더해 궤도의 단단한 표면이 땅을 짓누르면서 도로가 파손될 확률이 매우 높으며, 주행시 소음과 진동이 심한 편이다. 과거의 전차들은 대부분 이런 방식을 썼으며, 현대에는 T-55나 T-62같은 구식 전차들이 아닌 이상 쓰이지 않는다. 다만 기존 철제 무한궤도에도 별도로 고무패드를 달 수 있는 경우도 있다. T-55 예시
굴삭기, 불도저같은 궤도식 중장비는 아직까지도 대부분 통짜 철제 트랙을 사용한다. 철제 궤도의 장점은 설명해놓았으니 이런 이유로 고무궤도보다는 철제궤도를 더 많이 쓰는게 일반적이다. 대부분의 건설기계 무게는[9] 전차보다 매우 가볍기 때문에 일반 포장도로에서 주행해도 도로가 파손되지 않는다.
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 2011년 4월, 아프가니스탄 전장에서 미 해병대소속의 M1A1 에이브람스 전차 승무원이 찍은 사진.[10] 아프간의 험난한 지형에 의해 마모된 고무패드와 새 것으로 교체한 패드가 보인다. |
강화고무 패드의 장점은 이렇다.
1. 주행시 발생하는 진동을 조금이라도 줄여줘서 승무원의 피로도를 조금이나마 덜어줄 수 있다는 것.
2. 고무 패드가 충격을 흡수하기 때문에 포장 도로를 거의 파손시키지 않고, 노면 소음도 덜 들리게 하는 역할을 한다는 것.
3. 도로 기준으로 철제 궤도보다 접지력이 좋기 때문에 눈이나 비가 와서 노면이 미끄럽거나 진창인 곳에서 조금 더 좋은 주행 효율을 보인다.
고무 패드 궤도의 단점으로는 고무의 내구성이 철제에 비해 낮다는 점이 있다. 궤도에서 패드들을 신품으로 교체하는 과정도 번거로운데, 고무는 철보다 빨리 마모되기 때문에 고무 패드의 교체 주기가 철제 패드보다 짧아서 패드 교체를 철제 궤도보다 자주해야 한다. 또한 고무 패드가 평탄한 도로에서의 접지력 향상에는 도움이 되나, 비포장도로나 설상에서는 그라우저 패턴이 기본적으로 세겨진 철제 궤도에 비해 접지력이 안 좋아 험지 주파능력이 떨어진다.[12]
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 아이스 클릿 |
3.2. 그라우저
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> T-34 전차 전용 방활구. 무한궤도에 방활구를 덧대고, 대형 볼트 2개만 체결하면 끝나는 간단한 방식이다. |
그라우저는 위의 개념 뿐만이 아니라 무한 궤도의 바깥쪽 부근에 추가 철판을 달아 궤도의 면적을 넓혀 접지압은 줄이고 접지력을 향상시키는 경우까지도 포괄한다.
- 미국의 경우 M4 셔먼 전차의 VVSS로 진창에서의 접지력을 향상키기기 위해 연장식 엔드 커넥터란 부품을 개발해 궤도에 부착시켰다.[13] 그 외에도 미국은 T29, T30, T34 시제형 중전차에도 이러한 연장식 엔드 커넥터를 궤도에 기본 장착시켜 접지력을 향상시켰다.
- 나치 독일 또한 독소전쟁 중 라스푸티차와 설원을 극복하기 위해서 오스트케텐(Ostketten)과 윈터케텐(Winterketten)을 개발해 전차에 부착해서 운용했다.
- 대한민국에서는 K-21 보병전투차량의 수상 이동을 위해서 위의 LVT 사례와 같이 수상 추진용으로 궤도 바깥에 그라우저를 장착했다. 이 경우는 패드 + 그라우저 방식이라고 볼 수 있다.
3.3. 결속방식
궤도의 결속방식에는 보통 마디 사이를 연결하는 고정 핀의 개수에 따라서 싱글핀 방식과 더블핀 방식이 있다.[14]|
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> T-54/55 전차용 RMSh(РМШ) 궤도 예시. 궤도마다 동그란 부분이 큰 핀을 집어넣는 곳이다. 그림의 3번은 전차 바퀴에 궤도를 걸도록 하는 걸쇠이다. 이 걸쇠가 있어야 궤도가 이탈하지 않는다. |
싱글핀 방식 궤도는 부품의 숫자도 더블핀 방식보다 적기 때문에[15] 무한궤도 생산 시간과 복잡도가 줄어들고, 궤도가 파손되어도 수리가 쉽기 때문에 정비성이 용이하다는 장점이 있다.
단점으로는 궤도를 고정하는 부품이 적기 때문에 충격에 취약할 수 있는 점과 주행 중에 고정너트가 진동의 영향으로 느슨해지다가 풀리면서 고정 봉이 밖으로 빠져나갈 수 있다는 점이 있다. 그래서 싱글핀 궤도를 사용하는 소련제 전차들은 주행 중에 거대한 핀이 빠지지 않게끔 스프로킷 쪽에 궤도핀이 부딪혀서 다시 원상복귀할 수 있게 하는 구조물이 툭 튀어나와 있다.
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> M48 패튼과 M60 전차용 더블핀 방식 T142 무한궤도 |
이웃한 궤도 조각끼리를 연결할때는 핀의 중앙 부분에는 센터 가이드 부품을, 양쪽 끝단에는 엔드 커넥터를 양 옆으로 하나씩 끼워넣어 연결하고, 엔드 커넥터와 센터 가이드에 있는 결합부에 볼트와 너트를 결합하여 고정한다.
더블핀 방식 궤도는 싱글 핀 방식에 비해 잡아주는 부품이 많아서 고정성이 안정적이라 궤도가 충격에 의해 빠지거나 파손될 가능성이 낮고, 웬만해서는 궤도 부품들이 이탈하지 않는다는 장점이 있다. 하지만 부품의 숫자가 많기 때문에 단가가 더 비싸고, 구조가 싱글핀보다 좀 더 복잡하고 손 봐야 하는 요소가 많아서 정비소요시간이 오래 걸린다. 그래도 내구성을 비롯한 장점 때문에 냉전기를 거치며 대부분의 군용 궤도차량들은 이 방식을 사용하고 있다.
서방 전차들은 보다 일찍 더블핀 방식을 채택하여 2차 대전 직후부터 사용하기 시작했으며, M26 퍼싱 개량형과 M46 패튼같은 미국 전차를 시작으로 점점 더 많이 채택하기 시작했다. 물론 영국의 센추리온 전차같이 싱글핀 궤도를 고수한 사례도 있다.
동구권의 소련에서는 전후 나온 T-54/55는 물론 T-72까지도 싱글핀 방식을 사용하였으나, T-64와 T-80은 처음부터 더블핀 궤도가 적용되었다. 소련 해체 이후 러시아에서는 T-90A와[17] T-72B 업그레이드형에 더블핀 궤도를 적용하고 있다.
싱글핀 방식은 기갑차량용 무한궤도가 발명될때부터 많은 궤도차량들부터 사용되었다. 2차 대전기의 독일과 소련, 영국 전차들은 대부분 마디의 연결부 사이에 핀을 하나 삽입하고 고정하는 구조였고, 미국의 HVSS 현가장치용 궤도도 처음에는 싱글핀 방식이었다. 더블핀 방식도 VVSS 현가장치를 사용한 M3 리와 M4 셔먼부터 존재했으나[18] 센터 가이드까지 갖춘 현대적인 더블핀 궤도는 복륜 보기륜이 적용된 HVSS 현가장치와 토션바 용으로 개발되어 전후부터 본격적으로 사용되었다.
4. 바퀴의 종류
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무한궤도를 움직이는 동력을 제공하는 바퀴는 보통 제일 앞이나 뒤에 한쌍씩만 존재한다. 이를 기동륜이라고 하며 영어로는 스프로켓(Sprocket)이라고 한다. 더 자세한 것은 기동륜 문서 참고.
기동륜의 반대편 끝에 달리는 바퀴는 보통 동력이 들어가지 않아서 궤도에 맞물려 도는 보조적인 역할만 하며, 비교적 위치가 자유로운 특성을 통해 궤도에 걸리는 장력을 조절하는데 활용한다. 이는 유동륜(Idler wheel, 아이들러 휠)이라고 한다. 차량이 움직이는데 필수적인 장치는 아니고 상대적으로 고속으로 주행할 경우가 없는 오늘날의 대부분 건설장비의 경우에는 유동륜이 없기도 한다. 더 자세한 정보는 유동륜 문서 참고.
기동륜과 유동륜 사이에서 궤도를 통해 지면에 직접 닿는 바퀴들은 보기륜또는 주행륜(Bogie wheel / Roadwheel 보기 휠 / 로드휠)이라고 한다. 더 자세한 문서는 보기륜 문서 참고.
보기륜을 작게 만들거나 궤도를 길게 장착하면 기동륜과 유동륜 사이의 궤도 윗부분이 허공에 뜨기 때문에 보기륜 윗부분에 지지륜(Return roller, 리턴 롤러)을 설치하는 경우도 있다. 지지륜 문서 참조.
5. 선회 / 조향법
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> T-72M1 전차의 선회 장면. 1분부터. |
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| IS-2 전차의 선회. 4분20초부터. |
다른 예로는 영국군의 브렌건 캐리어나 테트라크처럼 전방 1번 보기륜이 자동차의 바퀴처럼 약간 꺾이면서 궤도도 약간씩 꺾이는 식으로 미세한 방향조정이 가능한 경우도 있었지만, 급선회시에는 마찬가지로 궤도가 완전히 잠기면서 선회한다. 이런 선회 방식을 트랙 워핑(Track warping)이라고 하나, 실효성이 없어서 저 두개의 궤도차량만 사용했고 바로 사장되었다.
때문에 무한궤도는 일반적인 차륜형 차량의 조향륜처럼 양 옆으로 회전이 불가능하며, 궤도만의 특징과 장점이 있으므로 이것을 단점이라고 할 순 없지만 굳이 꼽자면, 무한궤도를 장착한 모든 차량은 한쪽 궤도가 웅덩이 속에 처박혀 있고, 반대쪽 궤도는 밖으로 삐져나와 있다면, 앞에 오를 수 있는 길이 있는 지형, 다른 차량의 견인 도움 외에는 절대로 빠져나오지 못한다. 반면에 그냥 바퀴 달린 차량은 핸들을 옆으로 틀어서, 바깥으로 빠져나올 수 있다. 쉬운 예로 아래 사진을 예로 들 수 있다.
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 제4차 중동전쟁 당시의 아랍연합군이 유기한 소련제 전차들. 사진의 맨 오른쪽 전차가 대전차호에 한쪽 궤도가 처박히고 한쪽 궤도가 바깥으로 나온 걸 볼 수 있는데, 저런 상황을 뜻한다. 저 상황에선, 전차는 절대로 자력으로 빠져나오지 못한다. 왜냐하면, 무한궤도는 자동차 바퀴처럼 옆으로 선회하지 못하고 한쪽 궤도에 더 많은 엔진 힘을 줘서 선회하는 방식이기 때문에, 저런 곳에 빠지면 궤도가 헛돌기 때문이다. |
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> T-55 전차의 수동변속기와 조향장치 |
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> M113 장갑차의 레버식 조향장치 |
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 폴란드 리인액트먼트 행사에서의 T-34-85의 조향 모습 |
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| MT-LB 장갑차의 조종영상 |
레버식 조향장치(Steering Lever)를 가진 전차를 왼쪽으로 선회하고 싶다면, 왼쪽 레버를 끝까지 밀거나 당기면 된다[20]. 왼쪽 레버는 밀어졌거나 당겨졌으므로 왼쪽 무한궤도는 자동으로 잠궈지고 나머지 오른쪽 궤도는 멀쩡히 작동하며, 더 큰 힘을 받아 왼쪽 선회가 가능하다. 조향을 할때는 엑셀 페달을 무조건 밟으면서 해야한다.[21] 그리고 레버를 조금만 당기면, 엔진-기동륜의 한쪽이 완전히 잠궈지는게 아니라, 회전수가 느려지므로 주행중에 방향을 살짝 살짝 조정할 수 있다. 자동차/자전거 모양 핸들식 조향장치를 가진 전차도 조향방법은 핸들만 바뀌었지, 위에 설명한 것과 다르지 않다.
전차 모델에 따라서 조종법이 다른 것들도 있다. 그냥 엑셀 페달만 밟으면 앞으로 나가지만, 어떤 전차는 엑셀 페달이 없고 레버식 조향장치 두개를 앞으로 주욱 밀어야 움직이는 경우도 있다. 처음 조종하는 사람들에겐 자동차/자전거 모양 핸들 조향장치보다 숙달해야 할 게 더 많지만, 아직도 많은 나라들은 이 레버식 조향장치를 사용하는 전차를 운용중이다. 더불어, 작업장에서 쓰는 소형 굴삭기나 불도저등의 중장비도 대부분 이 형식이므로, 레버식이 사라질 일은 없을 것이다.[22]
자동차/자전거 모양 핸들식 조향장치는 이러한 행동이 절대로 불가능해서 상관없지만, 엑셀 페달이 있는 레버식 조향장치 전차는 전진 주행 중,[23] 엑셀을 밟고 있는 상태에서 무조건 두 개의 레버를 동시에 조작하면 안된다. 엔진은 빠르게 돌아가고 있는데, 두 개의 레버를 다 당겨서 잠궈버린다면, 엔진의 톱니바퀴는 빠르게 돌아가고 있는데, 기동륜 내부의 톱니가 멈춰버려 톱니의 이가 빠르게 마모된다. 자동차로 따지자면 주행 중 변속기를 후진이나 P로 돌리는 거랑 마찬가지다.
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<colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 위 : 레오파르트 2 조향장치. 저렇게 생긴 디자인을 요크 조향 핸들(Yoke steering wheel)이라고 한다. 다만, 자동차 운전대처럼 동그란 모양을 가진 조향핸들은 자동차 운전대의 영어표기인 Steering Wheel이라고 똑같이 부른다. 아래 : M1A1 에이브람스 조향장치. 이렇게 자전거 핸들처럼 생긴 디자인을 T-바(T-Bar) 조향장치라고 한다.[24] |
5.1. 제자리 선회
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> M1 에이브람스 전차의 제자리 선회 영상 |
이 선회 방식은 일반 차량으로는 방향전환을 하기 힘든 좁은 공간이나 급구배 구간에서도 문제없이 선회할 때 쓴다.[26]
이런 제자리 선회를 중립조향(Neutral Steering, 뉴트럴 스티어링)이라고 부른다. 피벗 턴(Pivot turn)이라고도 하는데, 단어의 의미를 보면 알겠지만 원래는 한쪽 궤도를 멈추고 그것을 중심으로 피봇 선회를 하며 도는 방식을 일컬었는데, 제자리 선회가 가능한 차량이 늘어나면서 의미가 혼동되어 요즘에는 피벗 턴도 제자리 선회라는 뜻으로 쓰이고 있다.
이 방식은 영국이 1924년에 세계 최초로 개발했고, 이 방식을 독일과 미국등, 다른 나라들이 라이센스권을 사서, 자기 나라 전차들에게도 적용했다. 제자리 선회 장치를 처음 도입한 것은 프랑스의 르노 B1으로, 차체에 장착된 주포는 위아래로만 움직일 수 있고 좌우로는 움직일 수 없는 기묘한 형태라 조준의 편의를 위해 제자리 선회 기능을 넣을 수밖에 없었다. 이때 시절의 제자리 선회 기능은 있으면 좋은 기능이기는 했지만 구동계에 무리가 심하게 가며, 가격도 비싸지는 단점이 있어서 잘 쓰이지 않았다. 이후로는 영국군이 처칠 전차과 크롬웰 전차, 코멧 전차 등에 도입했다. 독일 국방군의 경우도 6호 전차 티거나 야크트판터, 5호 전차 판터 등이 제자리 선회 기능을 채택했으나 빠른 속도로 선회할 수는 없었으며 역시 엔진과 구동계통에 무리가 가는 문제로 자주 쓰지는 않았다. 더군다나 점점 무거워지는 독일군 전차의 하중을 분산시키고 그나마 정상적인 기동을 가능하게 하려면 접지압을 최대한 줄이기 위해 궤도의 폭을 굉장히 넓혀야 했기 때문에, 제자리 선회를 하면 기동륜과 궤도+땅과의 마찰력이 많이 높아져 궤도가 벗겨지기 쉬웠기 때문이다.
2차 대전 이후 등장한 대부분의 전차들은 공학기술이 좋아져서 제자리 선회 방식을 도입했지만, 이상하게도 소련/ 러시아의 경우는 이를 불필요하다고 판단한 것인지 계속 쓰지 않았다가 21세기의 T-14에 들어서야 겨우 도입했다. 소련과 러시아를 비롯한 동구권 지역의 전차들에는 변속기 관련 문제로 인해 제자리 선회를 도입하지 않았다는 이야기가 있으나, 완전히 맞는 말은 아니다. 전차의 제자리 선회를 위해서는 자동변속기를 채용하는 쪽이 이로운데, 러시아 전차의 경우에는 오랫동안 전통적으로 수동변속기를 채용해 왔다. 수동변속기/레버식 조향장치가 제작 공정이 쉬워서 생산속도가 빠른 것과, 단가가 싸다는 것 때문에 계속 유지해 왔던 것이다. 그래서 신형 T-14 전차부터 기존의 소련/러시아 전차가 채용하던 수동변속기 대신 자동변속기를 채택한 덕분에 제자리 선회가 가능해졌다는 것이다.[27]
그러나 수동 변속기를 쓰더라도 전기모터로 조향하는 방식이라면 가능하다. 관련 영상 1과 영상 2를 보면 알수있는데, 전기모터가 돌아가는 속도에 따라 조향 정도가 달라지며 전기모터가 차축의 출력 RPM을 넘어서면 제자리 선회가 시작된다.
6. 활용
험지에서도 바퀴가 빠지지 않고 잘 다니기 때문에 건설기계뿐만 아니라 야전에서의 기동력이 매우 중요한 전차, 장갑차, 자주포와 같은 군용 기갑 차량류에도 많이 쓰인다. 하지만 바퀴가 여러개 있어야 하고 궤도까지 있어서 무게가 무거워지는데다가, 접지면적이 크다보니 도로나 비교적 평탄한 지형에서는 일반 바퀴를 쓰는 차량에 비해서 최대속도는 떨어진다. 또 바퀴가 많고 최악의 경우 무리하게 기동하다가 궤도가 벗겨지는 경우가 있어서 정비소요도 일반 바퀴형 차량에 비해 많은 편. 즉 가격 + 무게 + 유지비에서 유리하기 때문에 바퀴를 쓰는 차륜형 중장비나 기갑차량도 꾸준히 등장하는 상황이다.[28] 다만 무한궤도라고 무조건 빠지지 않는건 아니다. 잘 찾아보면 몇몇 전차가 진흙탕에 빠져서 자력으로 빠져나오는데 오래 걸리거나 다른 전차에 연결해서 빠져나오는 것을 볼 수 있다. 라스푸티차가 일어나는 몇몇 지역은 전차의 무한궤도조차 답이 없는 경우가 많다.그리고 험로 주행 외에 일반적으로 생각하는 포장도로 주행에는 적합하지 않다. 특히 무한궤도가 장착된 전차나 장갑차가 아스팔트 도로에서 움직이면 무한궤도에서 덜컹거리고 끼리릭거리는 특유의 소리가 나는데, 듣는 사람에겐 이 소리가 다소 공포감을 안겨줄 수 있을 정도로 소음이 엄청나기 때문이기도 하고,[29] 특히 궤도차량 훈련이 많은 전방지역의 경우 차량 자체의 무거운 중량 뿐만 아니라 철제 궤도가 아스팔트를 긁어대고 다닐 수 밖에 없기 때문에 도로 파손이 상당할 뿐만 아니라[30] 험로 주행과 병행할 경우 궤도에 묻었던 흙을 도로에 흘리고 다니는 격이 되어 도로 환경 측면에서도 좋지 않다. 그래서 장거리 작전이나 훈련이 있다면 포장도로에서 직접 주행하지 않고 트레일러( HET)에 운반한다.
또한 무한궤도 차량은 주행에 연료를 무지막지하게 먹는다. 바퀴 자체가 무거운데다가 궤도의 무게 자체도 있고, 접지 면적이 엄청나게 넓으니 바닥과의 마찰도 심하다. 다른 차량에 비하면 바닥에 기름을 뿌리고 다니는 수준.
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| <colbgcolor=#fff,#000><colcolor=#000,#ddd> 차체 전면에 추가장갑의 효과를 얻기 위해 예비 궤도를 장착해 놓은 4호 전차 F2형과 M4A4 셔먼 |
6.1. 하프트랙
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단 스노모빌은 앞은 스키, 뒤는 무한궤도인 구조가 대부분이다. 애초에, 스노모빌은 군사용이 아니라서 장갑판이 아예 없기 때문에 무게가 무척 가볍고, 미끄러운 눈밭에서 달리니 그 효율이 좋아서 쓰는 것이다. 일부 대형 트랙터 역시 하프트랙 형식으로 생산되는 경우가 종종 있다.
6.2. 독특한 경우
오스트리아의 사우러 RR-7(Sd.Kfz. 254) 장갑차와 소련의 BT 전차의 경우 궤도차량이면서 동시에 일반 차량처럼 고무 타이어가 장착된 바퀴로 주행이 가능하다. 사우러 RR-7의 경우 가변축이 적용되어있어 현대의 일부 대형트럭처럼 바퀴를 내릴 경우 궤도 대신 바퀴로 주행이 가능하며, BT전차의 경우 후륜 보기륜에 기동륜과 동력을 잇는 기어박스가 연결되었기에 궤도를 벗기고 변속기 레버 대신 스티어링 휠을 장착하면 일반 차량처럼 주행이 가능하다.6.3. 민간 전차
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7. 목록
8. 모형에서
궤도차량을 재현한 프라모델같은 모형에서도 무한궤도가 재현된다. 모형 회사와 제품에 따라서 플라스틱을 조립하는 방식으로 궤도를 만들어주기도 하고[32], 그냥 고무나 연질 플라스틱을 이용해서 잘 휘어질 수 있는 밴드형 궤도를 만드는 경우도 있다.연질궤도는 궤도가 유연하기 때문에 보기륜이 굴러간다면 궤도도 가동되게 만들 수 있지만, 부품이 마디마디 가동하는게 아니라 자체 탄성과 유연성에 의해 모양이 잡히고 굴러가기 때문에 가동식 모형에 쓰기에는 완벽하지는 않은 부분도 있다. 또한 연질 플라스틱을 금형에 넣고 하나의 부품을 사출하는 방식으로 제작하다 보니 디테일은 조립식 궤도보다 필연적으로 떨어질 수 밖에 없고, 재료의 특성상 도색이 어렵고[33], 오래되거나 관리를 잘못하면 삭아서 부서지는 경우도 있다.
보통 연질 궤도는 하나의 긴 띠 형태로 동봉되며, 전차에 두르기 전에 띠의 양쪽 끝에 있는 고정부끼리 붙여서 둥근 밴드 모양으로 만들어야 한다. 과거에는 달군 일자 드라이버 등으로 고정 핀을 녹여서 접합하는 방식의 제품이 많았지만, 최근에는 순간 접착재로 밴드의 연결부를 접착하는 방식도 등장했다. 처음부터 완성된 둥근 궤도 밴드가 들어가있는 제품들도 나오고 있다.
플라스틱 부품을 조립하는 조립식 궤도는 대부분 연질 궤도보다 디테일이 더 좋고, 도색이 용이하기 때문에 사실적인 모형 디테일을 중시하는 모델러들에게 선호된다. 처음부터 모든 궤도 조각을 따로 따로 붙여야 하는 제품들도 있지만, 조립 편의성을 위해서 보기륜 아래로 깔리는 부분과 유동륜과 기동륜 사이 윗부분에 걸쳐지는 부분은 하나의 긴 부품으로 만들고 기동륜/유동륜과 전륜/후륜 보기륜 사이를 잇는 휘어지는 부분만 따로 따로 조각을 붙여서 조립하게 만드는 세미 커넥팅 방식의 궤도도 많아졌다. 물론 통째로 모양이 정해진 부품이 들어있거나 조립 후에 접착하는 방식이면 궤도가 접착한 모양대로 굳어지기 때문에 가동은 포기해야 한다.
조립식 궤도 중에서도 가동이 가능하게 제작된 물건들이 있다. 이런 제품들은 주로 가동식 궤도라고 한다. 가동식 궤도는 궤도 마디 마디가 실제처럼 가동하기 때문에 보기륜도 굴러가게 만들 수 있다면 궤도가 완전히 가동하게 만들 수 있다. 다만 움직이는 부품이 많기 때문에 충격에 약하고, 작은 부품들을 결합해서 궤도 마디를 만드는 과정을 수십번 이상 반복해야해서 조립 과정이 엄청난 노가다라는 문제가 있다. 따라서 결과물은 만족스러워도 만드는 과정에서 고생할 수 있다. 또한 작고 디테일한 부품들이 가동하기 위해서는 스냅타이트로 설계해야 하기 때문에 크기에 비해 가격은 싸지 않은 경우가 많다.
이외에도 모형용 에칭이나 레진 부품들을 만드는 서드파티 별매품 업체들에서 궤도만 따로 발매하기도 한다. 순정부품으로는 디테일을 만족할 수 없거나 순정 부품으로 가동식 궤도를 만들 수 없는 상황에서 가동식 궤도를 만들기 위해서 이런 서드파티 제품을 사는 경우도 있다. 다만 고급 에칭과 더불어서 가격이 순정 부품보다는 비싼 경우가 많기 때문에 경우에 따라 오히려 배보다 배꼽이 더 커지는 상황이 날 수도 있다. 일부 궤도 제품은 처음부터 완성품으로 발매되기도 하고, 묵직한 느낌을 위해서 다이캐스팅 공법으로 만든 메탈 궤도도 있다.
무한궤도가 장착된 로봇 장난감의 경우에는 궤도 부분은 고정시키고 궤도 안에 작은 원반형 파츠를 넣기도 한다. 변신 로봇과 같은 일부 완구 중에서는 제작비나 내구성, 구현 기술력 등의 이유로 궤도의 가동을 포기한 채 궤도는 모양만 내는 부품으로 만들고 궤도 밑에 따로 굴러가는 롤러 바퀴를 넣는 경우도 있다.
9. 관련 문서
[1]
차량용 무한궤도 이외에도
타이어 등의 접지면을 의미한다.
트레드밀(
런닝머신)에서의 트레드도 이 단어다.
[2]
참고로 catepillar는 '애벌레'라는 뜻을 갖고 있다.
[3]
위 그림에서 큰 바퀴를 서로 연결하는 길쭉한 화살표 모양의 선.
[4]
유니버설 레일웨이(universal railway).
[5]
참조:
https://www.unusuallocomotion.com/pages/locomotion/track-history-1.html
[6]
Track shoe, 궤도 신발이라는 뜻이며 궤도 하나하나를 말할때는 이 단어를 사용함.
[7]
대표적인게
K-1 전차나 M 계열 전차의 무한궤도.
[8]
다만 경우에 따라서 보기륜이 닿는 안쪽 패드만 고무를 달고 밖에는 패드를 별도로 달지 않거나 철제 패드를 다는 경우도 있다.
[9]
예외적으로 전차급으로 무거운 40톤 이상인 것도 있고, 건물처럼 큰 초대형 크기도 있지만 논외로 친다.
[10]
자세한 설명은 이미지 링크에 설명되어 있음.
[11]
track shoe, 궤도 하나하나를 말할때는 이 단어를 씀.
[12]
고무 패드에 V자 무늬를 넣는 것도 가능하나 효과 자체는 강철보다 떨어진다.
[13]
다른 예시
[14]
단순히 핀의 개수만 다른게 아니라 고정되는 구조에도 차이가 있다. 싱글핀 방식은 궤도 조각들을 기준으로 연결부에 핀을 집어넣는 구조라면 더블핀 방식은 조각에 고정되어있는 핀을 기준으로 인접한 조각의 핀끼리 연결해주는 커넥터 부품을 끼우는 구조다.
[15]
궤도 조각도 보통 처음부터 통짜로 만들거나, 메인 조각+탈부착식 패드같이 간단하게 나온다.
[16]
복륜 보기륜 기준. 보기륜이 단륜이라면 가운데 드러난 센터 가이드 연결용 핀이 없고 패드도 분할되지 않은 한 조각으로 나온다.
[17]
채택된 극초기형 T-90은 T-72처럼 싱글핀 궤도를 썼다.
[18]
마디당 핀이 2개씩 있고, 궤도를 연결할때는 양 끝의 핀에다 엔드 커넥터를 끼우는 구조다.
[19]
발로 밟는 브레이크 페달이 아니다. 엔진과 연결되어있는 기동륜쪽의 브레이크다.
[20]
밀거나 당기는 것은 전차에 따라 다르며, 고속 주행중이 아니라면 브레이크 페달은 안밟아도 된다.
[21]
페달 없이 레버로 주행을 하는 전차는 한쪽 레버를 전/후진 상태로 둬야하며, 만약 액셀페달이든 레버든 속도를 올리지 않고 선회를 시도하려 하면, 엔진 공회전만 하고 아무일도 일어나지 않는다.
[22]
T자나 스티어링 휠 모양보다, 레버식 조향장치가 생산 비용이 낮고, 제작공정도 쉬워서 생산시간이 빨라지기 때문이다. 더불어, 숙달되면 레버식 조향장치도 조종 시 불편함을 못느낀다.
[23]
엑셀 페달이 없고 레버 두개로 전진, 후진역할을 하는 전차도 해당되지 않는다.
[24]
M1 에이브람스의 영향을 받은 K1/K1A1의 조향장치도 같은 방식을 사용한다
[25]
궤도로 주행시에는 기존의 레버식 장치를 사용하였으나, 궤도를 벗기고 바퀴로 주행시에는 핸들을 장착해서 사용한다. 이 경우 핸들을 돌리면 첫 번째 보기륜이 일반 자동차 바퀴처럼 좌우로 꺾여서 조향하게 된다.
[26]
다만 제자리 선회를 무리하게 하는 경우 궤도
장력이나 노면
마찰력,
기동륜 마모상태 등 상황에 따라 벗겨지는 경우가 있다. 이를 이유로 부대에 따라서 정비과장이 사용하지 말도록 하거나, 조종수나 전차장들이 기피하는 경우도 있다.
[27]
소련도 프로토타입으로는 고성능 자동변속기가 장착된 전차를 50년대 이후부터 드문드문 선보였지만 전부 군대에 채택되지 못했다.
[28]
이 절약 발상의 대표적인 물건이 세계 최초의 차륜형 자주포
ShKH vz.77 Dana가 있고,
AMX-10RC같은 차륜형 장갑차도 있다.
[29]
전쟁터에서 이런 무한궤도 소리가 나면 적의 전차나 장갑차가 접근한다는 뜻이니 이런 장비들과 맞서는
군인, 특히 무장이 상대적으로 빈약한 일반
보병으로서는 상당한 압박감을 느낄 수 있다. 이러한 점은
영화
라이언 일병 구하기에서 잘 묘사되어 있다.
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[30]
대한민국 국군에서 사용되는 장갑차 및 전차들의 궤도 접지면에 고무패드가 장착되어 있기 때문에 그나마 도로 파손의 정도가 상대적으로 적은 편이다. 그런데도 각종 민원으로 인해 장거리 이동시엔 철도로, 중거리 이동시엔
H.E.T를 이용한다.
[31]
한화로 약 6억 7,150만원. 몇몇 슈퍼카같은 일부 고급차량 1대의 가격과 맞먹는다.
[32]
1/35급 뿐만 아니라 1/20 이상의 큰 스케일에서 이렇게 하는데 이 경우 같은 부품이 몇백 개씩 들어가 있어서 조립할 때 단순 노가다를 반복하게 된다. 하지만 이게 디테일도 좋고 더 간지난다.
[33]
실제 고무를 사용하는 제품보다는 고무와 비슷한 느낌을 내기 위한 연질
PVC같은 연질 플라스틱 재질로 만드는게 많다.