공간장갑

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르클레르 전차의 공간장갑[1]

1. 개요2. 유래3. 이후4. 종류5. 미디어6. 기타

1. 개요

영어	Spaced armour
중국어	间隔装甲
독일어	Schottpanzerung

주장갑과 외장의 사이에 공간을 만들어 추가적인 방호력을 제공하는 장갑 개념을 말한다. 중공장갑이라고도 불린다.

2. 유래

공간장갑의 시초는 19세기의 철갑함에서 시작되었다. 지상 장비의 착용은 생샤몽에서 부터였으며 이후 크리스티형 전차들의 옆면 장갑에 채용했고 영국이 순항전차에 포탑 전측후면에 채용했고 3호 전차의 포탑, 차체의 정면장갑에 표면경화장갑으로 추가장갑으로 장착되었다.

4호 전차의 쉬르첸

쉬르첸 거치대

이후 4호 전차/ 3호 전차의 측면에 장착되던 얇은 사이드 스커트 형태의 쉬르첸(Schürzen)[2]을 들 수 있다. 4호 전차의 측면장갑은 30mm로 근거리에서 소련군의 대전차소총들에 뚫릴 수 있는 두께였고, 실제로 소련군이 매복하여 측면에서 대전차소총으로 승무원을 저격해대는 통에 골머리를 썩은 독일군이 5~8mm 정도의 얇은 추가장갑을 부착하여 측면을 보호하려는 목적이었다. 철갑탄은 충분히 뚫을 수 있는 얇은 강판이라도 관통하면서 탄두가 변형되고 궤도가 틀어지기 때문에 그 다음에 나오는 주 장갑에 대한 관통력이 격감하게 된다. 관통력 40mm짜리 탄이 35mm 단일 강판은 뚫지만 30 + 5mm의 공간장갑은 못 뚫는다는 것. 대전차소총처럼 작은 구경에서는 이 현상이 더욱 심하다.

그러나 성형작약탄에 대해서는 두께가 너무 얇아서 탄두가 폭발하지 않고 그대로 관통하여 주 장갑에서 터졌으며 어차피 쉬르첸에서 기폭된다 해도 유의미한 관통력 감소 효과는 없으며 오히려 관통자가 연신될 적정 간격이 이루어져 관통력 증가를 부르기도 했다고 한다. 후계 전차인 5호 전차 판터 역시 차체 측면 하부에 장갑이 40mm였던 구획이 비슷한 방법으로 대전차소총에 관통되자 방호 목적으로 사이드스커트를 증설했다.

또한 이러한 얇은 사이드스커트 형식의 외부장갑은 대전차소총에나 효과가 있는 수준이라 대전차전투나 HEAT탄종에 대해서는 무게추에 불과했고, 무한궤도에 끼어든 이물질이 잘 빠지지 않게 만들어서 궤도 이탈이나 기동륜, 보기륜 등의 고장이 일어날 확률을 높이는 문제가 발생했다. 철망형 쉬르첸으로 교체하거나 중량을 개선해보려는 노력도 있었으나, 결국 대전 후반부의 독일 전차들은 아예 현지에서 차체 쉬르첸을 해체하고 포탑에만 남겨놓거나, 아예 생산과정에서 생략하는 경우도 있었다.

한편, 연합군은 독일의 판처파우스트, 판처슈렉 등 대전차로켓에 전차가 격파당하는 경우가 많았다. 그래서 로켓을 좀 막아보려고 전차에 닭장이나 침대 매트리스 등을 이용한 철망 장갑을 현지에서 조잡하게 붙인 사진이 많이 보이는데, 이는 철망을 이용해 탄두를 변형시켜 위력을 감소시키거나 탄두부의 신관이 끼어서 불발하도록 하려는 목적이었으며 슬랫아머의 조상격이라고 할 수 있겠다.

정식 증가장갑이 없는 차량들은 예비 무한궤도 조각을 전면, 측면장갑에 증가장갑 형태로 부착했다. 무한궤도는 대략 균질압연장갑 10mm 정도의 추가 방호력을 제공했다. 위 시뮬레이션에서는 SU-85의 주포를 포탑 측면에 맞았을 때 포탑이 완전히 관통, 격파되었던 티거 2가 궤도를 장착했을 때는 궤도의 방호력 덕분에 불완전 관통으로 생존하는 것을 볼 수 있다. 이러한 궤도 증가장갑은 독일군과 연합군 양측 모두 살아남기 위해 적극적으로 장착했다.

3. 이후

비록 쉬르첸은 도태되었으나, 전후 성형작약탄의 발달에 따라 복합장갑, 반응장갑, 슬랫아머 등과 함께 메탈제트의 효과를 공간장갑을 이용하여 저해시키는 것이 활발히 연구되었다. 그러나 성형작약탄의 메탈제트는 관통 중 공간을 만나도 관통력을 거의 유지한 채로 직진하기 때문에 수cm 단위로 약간 간격을 두는 정도로는 유의미한 방호효과는 없다.[3] 성형작약탄의 메탈제트는 철갑탄처럼 단단한 막대가 아니라 유동체에 가까운 형태라[4] 장갑재를 뚫은 뒤 공간을 만나도 관통력을 거의 잃지 않는다. 공간장갑으로 성형작약탄에 유의미한 방호력을 뽑아내려면 공간이 미터 단위는 되어야 하는데 전차에서 미터 단위의 공간장갑을 주는 것은 차체 측면에서 최소 수십cm 떨어진 사이드 스커트를 달고 앵글링까지 하거나 지붕 위에 파라솔처럼 높게 증가장갑 철판을 증설하는 정도로 무리하는게 아닌 이상 물리적으로 불가능하며, 공간과 규격 문제로 다른 부위에는 다는게 자체가 불가능한 경우가 많다. 근현대 전차에서 그 정도의 거리를 만든 사례는 T-64A의 날개형 사이드스커트나 Strv 103의 전면 울타리 정도만 존재한다.

오히려 KE탄에 대해 훨씬 큰 효과가 있음이 밝혀졌는데, 본래 용도인 소구경 고속탄 방호를 위해 장갑차들에 적용된게 대표적이며, 복합장갑 설계에도 적용되어 중량 대비 방호력을 늘리는데 기여하게 된다. 대부분의 현대 MBT가 이 원리를 적극 활용한 예시로, T-72B부터 T-90까지의 우랄바곤자보드 생산 MBT는 60-60-50mm 두께의 장갑판을 차례로 배치하고, 그 사이에 고무, 얇은 철판, 공간, 방사선 라이너 등을 두는 방식으로 차체 복합장갑을 구성하여 별달리 특별한 복합장갑재를 사용하지도 않고 무게와 두께도 얇은 편으로 유지하면서 방호력을 상당히 끌어올리는 데 성공했다.[5][6] 또한 레오파르트 2의 쇼트아머 역시 얇은 고경도 장갑판을 관통한 탄자의 궤도와 형상이 변형되는 것을 이용해서 적은 무게의 추가장갑으로 큰 방호력 향상 효과를 노린 케이스다. 단, 쇼트아머는 단순한 철판이 아니라 두 장의 고경도 강판 사이에 팽창성 복합재가 들어간 방식이라 성형작약탄의 메탈제트를 중간에 끊어버려서 성형작약탄 상대로도 뛰어난 방호력을 내는, 비활성 반응장갑에 가까운 특이한 방식이다.[7]

월드 오브 탱크의 엉터리 장갑 계산 때문에 공간장갑이 물리탄에는 별 효과가 없고 화학탄을 잘 막는다는 속설이 널리 퍼져 있는데, 상술했듯 공간장갑은 성형작약탄에는 별 효과가 없고 오히려 날탄이나 일반 철갑탄 등 물리탄에 효과가 훨씬 크다.

철갑탄은 장갑을 관통하면서 형상과 궤도가 변형되는데, 겉 장갑을 뚫은 다음 갑자기 밀도와 압력이 훨씬 낮은 공간이 나오면 궤도가 크게 틀어진다.(장갑이 관통되면 내부가 파편지옥이 되는 이유이다. ) 그리고 두 번째 장갑에는 변형되거나 손상된 탄두가 뒤틀린 방향으로 착탄하고, 관통해야 하는 면적이 늘어나면서 관통에 필요한 운동에너지의 밀도가 줄어들어 제대로 된 관통력을 못 뽑아내는 것이다. 얇은 고경도 경사장갑판을 뚫은 날탄의 변형 T-72B 전면 장갑 vs. APFSDS 시뮬레이션 [8]

공간장갑의 방호원리 관련자료

공간장갑의 이격 된 거리가 길수록 성형작약의 위력은 줄어든다
윗 문단에서 공간장갑이 성형작약탄에 별 효과가 없다는 얘기는 모두 맞는 말은 아니다. 성형작약탄의 메탈제트가 주장갑과 이격된 외부장갑재를 뚫고 공간을 지나가도 제트의 속도가 유의미하게 줄어들진 않지만, 외부장갑재를 관통한 다음 공간을 지나며 메탈제트 입자가 조금씩 흩어지기 때문에 공간장갑 정도의 거리로도 관통력이 줄어드는 효과를 볼 수 있다. 물론 이건 구식 탄두나 보병이 쏘는 성형작약탄 수준의 작은 탄두에는 얼추 맞아들지만 120~125mm급 전차포에서 발사되거나 미사일에 들어간 대형 탄두 상대로는 윗 문단의 주장대로 효과가 매우 떨어진다. #1 #2

또, 위 문단에는 '월드 오브 탱크의 엉터리 장갑 계산 때문에 공간장갑이 물리탄에는 별 효과가 없고 화학탄을 잘 막는다는 속설이 널리 퍼져 있는데'라고 쓰여 있으나, 공간장갑이 KE탄에는 별로 효과가 없고 성형작약탄에 효과적이라는 얘기는 월드 오브 탱크라는 게임이 나오기 수십년 전부터 이미 있었던 얘기이다. 그것을 월드 오브 탱크가 반영했을 뿐인 것이다. 단, 화학탄의 경우에도 점착유탄에는 매우 뛰어난 방호 효과를 보인다.

공구상자나 연료통과 같은 전차 부착물들을 피격시를 고려해 공간장갑으로 활용할 수 있는 위치에 배치하기도 한다. 센추리온 전차, 르클레르 전차와 T-90의 포탑 공구상자가 그 예.

4. 종류

외장형: 주장갑 외부에 일정 거리를 공간으로 잡고 외장형 장갑을 두른 형태. 2차대전 크리스티 현가장치를 넣기위해서 그리고 순항전차의 포탑 방호력 증가를 위해 썼다.

철망형: 주장갑과 공간을 이격한 상태에서 철망을 달아놓는 형태. 가장 간편하고 중량문제도 덜하며 파손 시 교체가 쉽지만 물리탄엔 효과가 없고 화학탄 방어용이다. 주로 보병용 대전차화기 방어용으로 달았으며 대전기에는 현장에서 급조한 추가장갑 형태였으나 이후 슬랫아머로 발전하여 제식화된다. 성형작약탄의 탄두를 변형시켜 불발시키거나 메탈제트의 형성을 방해하여 관통력을 격감시키는 원리다.

충전형: 메탈제트가 경유 같은 폭발성이 낮은 연료를 관통할 때 상당히 큰 감쇄 효과를 보이는 것을 발견하여 만든 형태. 외부 연료탱크를 적절한 위치에 배치하거나 내부 연료탱크를 차체 전면에 배치하여서 연료탱크 용량도 늘리고 방호 효과까지 겸사겸사 추구한 형태다. 일단 외장형보다는 방어력이 향상되었지만 크게 만족스러운 결과를 보긴 어려웠고, 휘발유를 사용하는 경우에는 적용이 불가능한 문제점이 있었다. M1 에이브람스나 소련/러시아 MBT는 차체 전면부 조종석 좌우측에 대형 연료탱크가 위치하고 있고, 상당수의 서방 MBT가 전측면 궤도 윗부분에 외장 연료탱크가 존재한다.

5. 미디어

월드 오브 탱크: 관통했다는 메세지가 나왔는데도 데미지가 들어가지 않았다면 공간장갑이 있는 부분을 때렸을 가능성이 크다. 이 때문에 간혹 이 공간장갑이 '명중한 포탄을 무한한 공간 어딘가로 보내버려서 실종시킨다.' 는 식으로 알고 있는 경우[9]가 많은데~~이 게임 20세기 배경 게임 아니었어?~~ 사실과는 매우다르다. 이 경우 외부의 장갑을 뚫었지만 내부에 있던 장갑의 경사 때문에 도탄이 돼서 외부모듈(현가장치 등)에 손상을 입혔거나 외부장갑만 관통하고 끝난 경우라고 보면 된다.[10] 모든 전차의 궤도와 거의 모든 전차의 포방패가 공간장갑 판정을 가지고 있고 E-100의 사이드 스커트와 슈퍼 퍼싱의 전면 추가장갑 등이 추가로 공간장갑 판정을 가진다. 공간장갑은 고폭탄의 피해를 획기적으로 줄여주며 두께에 비례하여 성형작약탄의 관통력을 격감시킨다. E-100의 사이드스커드[11] 정도 되는 면적과 두께의 공간장갑이면 성형작약탄과 고폭탄은 완전 면역이라고 봐도 된다.
그리고 고폭탄과 HESH탄의 경우에는 더 심각한데 차체 장갑 앞에 공간장갑이 단 1mm라도 있다면 착탄하는 고폭탄이 뭐든 간에 무조건 비관통으로 만든다. 이는 영국 10티어 중형전차에 골탄으로 줬던 105mm HESH탄이 욕을 바가지로 먹었던 가장 큰 이유인데, 저 HESH탄 관통력이 100mm이든 1000mm든 간에 1mm 공간장갑에 착탄하는 순간 관통력은 0mm. 당연히 10탑방에서 105mm 비관통 고폭탄의 위력은...
특히 공간장갑으로 악명 높은 전차는 미국의 8티어 프리미엄 중형전차 슈퍼 퍼싱이 유명한데, 차체 전면 상부 장갑이 약 279mm 정도로 나오는 수준. 대신 공간장갑이 보호하지 못하는 거의 모든 부분과 차체 하단이 약점이었는데, 9.8패치 때 HD 모델링을 받으면서 이제 애매한 관통으로는 하단도 안 뚫리는 떡장 전차가 되었다. 대신 포탑 상부 해치는 여전한 약점.

월드 오브 워쉽: 월드 오브 탱크와는 달리 게임 내 모든 포탄이 명중시 신관이 작동한[12] 다음 일정 시간 후 터지는 폭발탄인 만큼 적용 방식이 조금 다른데, 외부 어뢰 방호 구역[13]이 관통당한 상태에서 포탄이 내부(주로 급소에 해당하는 시타델 장갑) 장갑에 도달하기 전에 신관이 작동해 터지도록 해 시타델 관통이 아닌 어뢰 방호 구역 명중 판정을 내서 피해를 0으로 만드는 게 핵심이다. 방호력에 있어 어드밴티지[14]를 주기에, 이러한 장갑구조를 가진 함선은 많지 않다.

컴퍼니 오브 히어로즈: 국방군 진영에서 전차 베테런시 3레벨을 올리면 장착된다. (오스트빈트는 제외.) 장착 효과는 적 보병의 휴대용 대전차화기로 받는 데미지, 관통력 25% 감소 및 대전차포, 전차, 포격으로 받는 데미지 10% 감소.

워 썬더: 다양한 차량의 사이드스커트가 공간장갑 역할을 하며, Strv 103C, Radkampvagen 90 등 적극적으로 공간장갑을 활용한 전차도 일부 존재한다. 복합장갑 내용물이 구현된 전차들 중에도 구성요소에 공간장갑을 확인할 수 있다.

아머드 워페어 : 사이드 스커트 같은 공간장갑 자체는 거의 의미 없는 수준의 추가 방호력 밖에 제공하지 못한다. 다만 본문에 나온 것 처럼 공간 격층식 장갑이 주장갑으로 채택되어 있는 경우에는 방호력이 꽤 높은 편이다. 다만 고폭탄이나 HESH에 대한 방어력은 꽤 괜찮은 편. 슬랫아머의 경우에는 예전에는 공간 장갑과 다른 메커니즘을 사용하여 확률적으로 HEAT 계 탄두를 완전히 불발로 만들고는 했으나 현재는 그냥 단순한 공간장갑 판정이며, 주로 차량 크기를 더 크게 보이게 만들어 적이 차량의 크기를 오판하게 만드는 용도로만 쓸모가 있다.

멘 오브 워 시리즈 : 독일 전차의 사이드스커트는 바주카도 막아준다. HEAT를 다 막을 수 있는 데 고증 오류이다. 이후 후속작인 게이츠 오브 헬에선 수정되었다.

Gates of Hell : 멘옵 시리즈의 극고증 후속작. 고증대로 대전차 소총만 막아줄 뿐 HEAT 계열 공격은 막지 못한다.

6. 기타

방뢰망 (Anti-Torpedo Net)

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벌지 (Anti-torpedo bulge. 선체 하부 측면에 불룩하게 튀어나온 부분)

방뢰망과 벌지는 어뢰를 막기 위해 군함에 설치했던 구조물이다. 방뢰망은 1차대전 무렵까지 사용된 구조로, 어뢰 공격을 막기 위해 선체 주변을 그물로 둘러싸는 방식이었다. 그러나 이를 펼친 상태에서는 항해가 불가능하거나 항해 속도가 크게 느려질 수밖에 없었고, 한창 전투 중일 때에는 접어놓았기 때문에 별다른 존재감이 없었다. 결국 함선이 정박 중일 때에나 펼쳐 기습에 대비하는 용도에 한해 사용하게 되었다. 그러나 기본적으로 사용하기가 거추장스럽고 불편했으며, 시간이 흐르며 어뢰 기술이 발전하자 사용하기는 대단히 힘든 반면 그물 정도로 어뢰를 막는 것이 불가능해져 들이는 노력에 비해 효과가 없게 되었다. 2차대전 무렵에는 선박의 설계 및 건조 기술과 건함사상이 발전하면서 구형 함선을 개장할 때 부력을 늘리기 위해 벌지 구조물을 덧붙이게 되었는데, 이렇게 벌지가 추가되어 부력이 개선된 구형함은 무장이나 장갑도 강화할 수 있게 되었다.이 때 개조 과정에 벌지가 방뢰 구역으로 작용할 수 있도록 하는 설계를 적용하며 벌지가 방뢰망을 완전히 대체하게 된다. 신규 함선은 아예 설계 단계에 어뢰 피해를 경감하기 위한 방뢰 구역을 설치했고, 때문에 벌지 또한 구형함의 퇴역과 함께 단계적으로 사라지게 되었다.

벌지는 공간 자체를 방호에 사용한 최초의 공간장갑으로 취급되기도 한다. 물론 이 공간에 중유를 채우는 경우도 있었으므로 비활성 반응장갑의 일종이었다고 할 수도 있겠다.[15]

월드 오브 워쉽 유저라면 몇몇 전함들의 선체를 업그레이드하지 않은 상태에서는 측면에 대각선 봉형 구조물이 여러개 붙어있다가 선체 업그레이드 후 사라지는 걸 볼 수 있는데, 이 봉이 방뢰망을 달아놓는 지지대다.

[1] 공간 장갑은 내부에 아무것도 없다보니 남는 공간의 활용을 위해서 위와 같이 공간 장갑이 보관함이나 공구함을 겸하는 경우가 제법 많다. [2] 독일어로 앞치마의 복수형. [3] 슬랫아머는 탄두를 변형시켜서 메탈제트가 제대로 형성되는 것 자체를 방해하여 관통력을 격감시키는 원리이다. [4] EWA LIDEN. 2010. 'Interaction between High-velocity Penetrators and Moving Armour Components'. ISSN 1651-6214. pp.13-14 [5] 철갑탄은 공간장갑으로 방어하고, 성형작약탄은 주 장갑과 사실상 일체형으로 매립된 콘탁트5 반응장갑이 방어한다. [6] T-80 시리즈의 차체 전면은 72시리즈와 좀 다르게 장갑 사이에 텍스톨라이트 복합재가 들어가는 방식이다. 강판과 밀도, 비중이 크게 차이나는 텍스톨라이트가 공간+고무의 역할을 해서 원리 자체는 비슷하다. [7] EWA LIDEN. 2010. 'Interaction between High-velocity Penetrators and Moving Armour Components'. ISSN 1651-6214. pp.57-58 [8] 단순히 155mm 단일 장갑판이었으면 막을 수 없었을 105mm APFSDS를 60mm + 3*15mm HHA + 50mm의 공간장갑 배열로 막아냈다. [9] 후술하듯이 월탱에서 이놈의 공간장갑 때문에 데미지가 아예 안 박히는 어이없는 상황이 있어서 농담삼아 하던 말이었지만, 이런가보다 하고 진짜로 믿는 사람이 있었다. [10] 단 공간장갑을 관통한 포탄이 사라지는 버그는 실제로 있었고, 특히 성형작약탄의 경우 공간장갑과 본체의 장갑 사이에 있는 공간을 10cm 지날 때마다 메탈제트의 관통력이 10%씩 감소하는 페널티가 있어서 200대 중후반 관통력의 성형작약탄으로 슈퍼 퍼싱의 포탑 전면을 때려도 탄이 그대로 씹히는 경우도 많았다. [11] 깡 두께만 80mm에 뒤에 30mm짜리 궤도까지 있는 이중 공간장갑이다. 거기다 그 뒤 측면장갑도 150mm나 된다. [12] 포탄이 장갑 내부에서 폭발해야 대미지가 들어간다. 터지지 않고 배를 빠져나가면 과관통(최소 대미지)만 적용된다. 포탄마다 신관 지속 시간도 다르고 신관 작동에 필요한 최소 두께도 다르다. [13] 일단은 어뢰 방어를 위한 구역으로 여기에 어뢰를 맞으면 어뢰 딜이 일정 %(빵뢰 수치)만큼 감소하는 부위이나, 이 장갑은 대미지와 관계가 없는 장갑이다 보니 신관 작동 즉시 폭발하는 고폭탄이나 반철갑탄이 명중하면 묻지도 따지지도 않고 0대미지, 철갑탄이 명중해 관통해도 내부 장갑을 뚫지 못하면 0대미지가 뜬다. [14] 어뢰 방호 구역이 두꺼우면 신관을 미리 작동시켜 내부 장갑에 도달하기 전에 터지게 할 수 있고, 반대로 어뢰 방호 구역이 얇으면 얇은대로 신관을 외부 장갑에선 작동시키지 않고 탄이 폭발하기 전에 배 밖으로 빠져나가도록 유도할 수도 있다. 반대로 입사각을 줘서 신관을 작동시켜 조기폭발시킬 수도 있다. [15] 당대 군함들은 거의 다 중유 보일러로 열을 얻어 물을 끓이고 그걸로 터빈을 돌리면 그 터빈이 돌아가는 힘으로 샤프트가 돌고, 그게 프로펠러를 돌리는 식이었던 데다가, 도이칠란트급 장갑함처럼 디젤을 쓰는 경우 역시 당대는 물론 현대에조차 선박의 디젤엔진은 그 특유의 3층짜리 주택만한 크기 때문에 경유를 쓰면 기름값이 너무나도 무자비해지다 보니 대개 중유를 집어넣고 돌린다. 참고로 저 경유 사용 시 기름값 비싸진다는 것에 의아해할 수 있는데, 의외로 중유는 경유까지 다 뽑고 나면 대량으로 남는 물질에서 윤활유와 아스팔트 등에 쓰는 슬러지들을 최대한 빼면 남는 액체라는 점 덕에 압도적으로 싸다. 그게 바로 경유가 아닌 중유로 대형 디젤을 구동하는 이유.