1. 개요
Kinetic Energy Penetrator (KEP, KE weapon)탄자의 운동 에너지를 이용하여 장갑을 뚫는 철갑탄. 주로 전차 같은 중장갑 표적물을 상대로 사용한다.
반대로 투사체에 내장된 화약과 같은 작약의 화학 반응으로 인한 폭발 에너지를 사용하는 포탄은 화학 에너지탄이다.
2. 상세
현대 전차에 주력으로 쓰이는 대전차 포탄인 날개안정분리철갑탄을 포함한 철갑탄 계열의 포탄들이 대표적인 운동 에너지탄이다.포탄 내부에 들어간 작약의 양과 탄두의 폭발 메커니즘 등에 의해 위력이 결정되는 화학 에너지탄과 다르게, 운동 에너지탄은 이름 그대로 운동 에너지를 이용하여 공격하는 탄이기 때문에 운동 에너지가 위력의 대부분을 결정한다. 따라서 역학의 병진 운동 에너지 공식에서 알 수 있다시피 탄두의 질량과 탄속이 위력을 크게 결정한다. 철갑유탄같이 포탄 내부에 작약이 들어가 있더라도 관통시에 관여하지 않고, 관통 이후 인명살상용으로 들어가 있는 종류는 운동 에너지탄으로 분류된다.
폭발력이나 가벼운 고속의 메탈 제트 관통자로 장갑을 공격하는 화학 에너지탄에 비해 질량이 있는 물체가 직접 진행하며 목표물의 구성물질을 변형시키고 뜯어내며 진행하기 때문에 관통시 파편이 많이 생기며, 이에 따라 관통 성공시 목표물의 무력화 확률이 매우 높다. 슬랫아머와 반응장갑, 일부 복합장갑을 상대로도 화학 에너지탄보다 더 강력한 대응력을 보이며, 탄속이 빠른 단단한 탄자를 대응탄 사격으로 완전 무력화하는 것도 어려우므로 하드킬 능동 방호 체계를 상대로도 대전차로켓과 미사일보다 저항력이 강하다.[1]
운동 에너지탄의 성능은 추진장약과 발사한 총/포의 종류, 포탄의 재질같은 조건이 동일할때 탄자의 질량과 탄속, 그리고 형태에 의해 결정된다.
탄자의 질량이 늘어날 경우 탄자의 관성이 커지기 때문에 포탄의 탄도가 바람 같은 외부 요인에 영향을 덜 받을 수 있고, 목표물에 탄착시에도 질량 덕분에 탄자가 튕겨질 가능성이 줄어들며[2], 관통 이후에 탄체와 장갑재의 파열로 인해 생기는 파편의 양(=운용인원, 장비 피해량) 또한 커진다. 그러나 탄두의 중량을 무작정 늘리면 늘어난 중량만큼 가속이 어려워지기 때문에 포구탄속이 느려지면서 오히려 관통력이 줄어들 수 있다. 반대로 탄속을 늘리려면 탄두의 질량은 일정한 상태에서 장약의 양을 늘려서 운동에너지 크기를 늘리거나[3] 포탄이 더 오랫동안 힘을 받아 가속될 수 있도록 포신의 길이를 적당히 더 늘려야 한다.
탄속을 키우려면 장약을 늘리는게 효과적이라 포신과 포미, 약실 폐쇄기의 내구성 등을 고려해야 하지만 탄두의 중량을 늘리는 것보다는 탄속을 늘리는게 관통력 증가에 효과적이기 때문에 대부분 철갑탄의 성능 강화를 위해서 탄두의 질량보다는 탄속을 더 늘리는 편이다. 특히 상대적으로 작고 가벼운 포탄이 많은 장약에 의한 높은 압력을 받으면서 긴 포신 내에서 가속을 하면 탄속이 더 빠르게 증가하기 때문에 포탄의 운동 에너지와 관통력이 상당히 늘어난다. 그러나 탄자가 지나치게 가벼울 경우 탄도가 바람에 의해서 휘어지기 쉽기 때문에 장거리 명중률, 유효 사거리가 떨어지며, 입사각이 불리하면 튕겨지기 쉬워지므로 목표물이 두께가 좀 있는 경사장갑이거나 두께는 얇아도 극단적으로 누운 경사장갑일 경우 탄자가 쉽게 도탄될 수 있고, 관통시 파편량이 줄어든다. 이런 점 때문에 안정적인 관통력과 명중률을 얻기 위해서 탄자의 질량도 최소한은 유지되어야 한다.
탄자의 질량과 탄속 외에도 포탄의 형상에 의한 관통력 차이도 있다. 대표적인 예시로 냉전 초까지 사용한 기존의 풀 캘리버 철갑탄과 분리철갑탄보다 날개안정분리철갑탄의 관통력이 높은 이유를 들 수 있다. 이는 날탄의 가늘고 기다란 형상 덕분에 접촉면에서의 압력이 높은데다가 탄자가 앞부분부터 소모되면서 장갑재를 침식하는 식으로 뚫기 때문에 직진 관통에 최적화되었기 때문이다. 물론 포탄이 쉽게 침식되거나 부서지면 관통에 실패할 가능성이 높으므로, 장갑을 뚫을때까지 최대한 탄자 형상을 온전하게 유지하기 위해 날탄 등의 관통자로는 주로 열화우라늄이나 텅스텐같은 내구력 좋은 재료를 사용한다.
포탄이 충분히 빠른 수준으로 가속되어야 하기 때문에 운동 에너지탄은 주로 대전차포나 전차포 같이 충분히 포탄을 빠르게 발사할 수 있는 긴 화포에서 발사된다. 일반적인 철갑탄 같이 자체 추진 기능이 없는 이상 공기저항을 받으며 필연적으로 거리에 따라 탄속과 관통력 성능이 감소하기 때문에 수km의 장거리 저격에서는 화학 에너지탄보다 불리할 수도 있다.
운동에너지탄 방식의 탄환은 대부분 화포나 총기용 철갑탄이지만, 대전차미사일인데도 초고속 미사일의 운동에너지로 목표물을 파괴하기 위한 LOSAT와 CKEM같은 예외도 존재한다.
3. 목록
4. 관련 문서
[1]
이런 이유로 전차의 방어력이 KE탄보다 CE탄을 상대로 더 높게 나온다. 전면부에 비해 얇은 측면에 반응장갑이나 슬랫아머를 증설해서 성형작약탄을 쓰는 대전차 화기 공격을 방어할 수 있는 현대 전차들의 경우에도 측면이 운동 에너지탄을 상대로도 똑같이 막아내기는 힘들다.
[2]
특히 탄착점이 얇은
경사장갑일 경우
[3]
포탄의 최대 운동에너지 크기는 약실 내에서 연소되는 장약에 종속된다. 장약이 충분할 경우 장포신 주포를 쓸때 포탄이 받는
일과
충격량이 늘어나면서 포구를 탈출할때의 운동 에너지와 탄속을 장약의 양에 의해 정해지는 한계 범위 안에서 키울 수 있게 된다. 다만 포신이 지나치게 길 경우 포신이 걸리적거리는 물리적인 제약이 생기는 것 이외에도 마찰력에 의해 포구 탄속이 줄어들 수도 있어서 포신 길이도 적당히 늘려야 한다.