탄도탄용 관통탄두의 한계점

볼츠만 | 전략 | 조회 수 3180 | 2017.09.07. 20:47

먼저 2톤의 탄두 탄도탄과 현존하는 최강의 관통탄 GBU-57의 운동에너지를 비교해보면 아래와 같습니다.

 

 

질량 (kg)

속도 (m/s)

운동에너지 (MJ)

2톤 탄두 탄도탄

2000

2720 1)

7398 (100%)

GBU-57

14000

443 2)

1372 (19%)

1) 종말속도 마하 8기준으로 함

2) 10km 고도 투하기준 지표면 속도

 

단순 운동에너지만 따지면 2톤 탄두의 탄도탄 운동에너지는 GBU-57 5배입니다.

탄두가 운동에너지를 그대로 지표면과 관통벽에 전달할 수만 있다면 김정은이 은신하고 있는 지하벙커 관통도 어려운 일이 아닐 것입니다.

 

그러나 그게 그렇게 쉽다면 미국이 저런 무식하게 크고 느린 관통탄을 고집할 일이 없겠죠.

 

2톤 탄두 탄도탄이 충격시 무려 7기가줄이 넘는 에너지가 2톤짜리 탄두에 가해지게 됩니다.

밀덕들에게 친숙한 위력으로 따지면 무려 TNT 1.7톤의 에너지와 맞먹는 것으로 탄두가 품고 있을 폭약보다 훨씬 더 큰 에너지이지요.

 

탄두질량이 GBU-57 1/7이다 보니 탄두의 질량당 가해지는 에너지는 GBU-57대비 35배나 커지게 됩니다.

 

이렇듯 GBU-57보다 탄두가 작다보니 탄두 구조체에 가해지는 응력이 훨씬 더 클 것이 분명합니다.

 

여기서 관통탄방향에 대해 선택을 해야 합니다.

 

 빠른 속도의 작은 탄체 or 적당히 느린속도의 큰 탄체 가 있겠죠.

 

전자의 경우 컴팩트하고 작은 투사플랫폼에도 사용할 수 있어 나름 합리적으로 보이나 높은 운동에너지가 아주 작은 탄체에 집중되기 때문에 견뎌내기가 어렵고 그만큼 강도를 높이기 위해 두께를 늘리거나 보강을 하면 그만큼 폭약량이 줄어들기 때문에 위력이 떨어지게 되죠.

 

반면 후자는 탄체가 커지면 운용할 수 있는 플랫폼이 줄어들고 상대적으로 속도의 제곱에 비례하는 운동에너지 특성상 운동에너지가 꽤 줄어듭니다. 반면 운동에너지가 큰 탄체에 퍼져서 작용하기 때문에 관통중에 탄두가 파손될 위험이 적고 폭약량을 많이 가져갈 수 있다는 장점이 있지요.

 

미국이 후자의 방향으로 간게 단순히 INF조약 때문만은 아닐 것으로 생각합니다. 항공기에서도 보조로켓으로 가속하는 방식으로도 얼마든지 초고속 관통탄을 만들 수도 있었을테니까요.

 

아무리 현무가 2톤탄두를 품게 된다고 해도 그게 김정은의 지하벙커깊이까지 파괴되지 않고 도달해서 폭발해야 합니다.

 

2톤탄두의 운동에너지가 넘사벽이라고 해도 현재의 2017년 기술수준의 관통탄두는 그런 엄청난 충격을 버티기가 어렵습니다.

 

탄도탄에 2톤을 싣느니 5톤을 싣느니 발사체가 작아야 하느니 커야 하는니 갑론을박은 많은데 정작 가장 중요한 부분에 대해서 놓치는 것 같아서 발제해봅니다.

 

 





  • |
facebook twitter google plus pinterest kakao story band
헷지호그 2017.09.07. 23:12

탄도탄의 첨단부를 텐덤탄두 처럼 만들어서 선행 구멍을 뚫는 역할을 하도록 할수 있지 않을까요?

 

Profile image whitecloud 2017.09.07. 23:54

우선 국군이 사용하는 SRBM계열의 단거리 탄도탄은 마하 8까지 가지도 않습니다. 통상적으로 자유낙하 한다고 쳤을때 마하 4~5정도이며 특히 관통탄이라면 유도과정 또한 존재하기 때문에 실제론 이보다 더 속도가 줄어들면 줄어들지 늘어나진 않습니다. 그렇기 때문에 실제로 운동에너지는 지금 하신 운동에너지 계산식을 사용한다 하면 약2890MJ에 정도입니다. 거기에 만약 탄두가 무거워지는 반대급부로 사거리가 줄어든다면 이 수치는 더욱 떨어집니다. 거기에 현 기술로는 충격을 버티기 어렵다고 하셨는데 그건 그냥 설계상의 문제이지 가능불가능의 영역이 아닙니다.

 

GBU-57의 경우 그걸 수송하고 투하할 수 있는 기체가 죄다 전략폭격기라는 겁니다. 아무리 한미연합 공군이 교전 초기에 공중을 완전히 장악한다 치더라도 이러한 전략폭격기가 마음대로 돌아다니는데는 아무래도 위험부담이 있을 수 밖에 없으며 특히 전략폭격기 특성상 미리 대기시켜 놓지 않으면 즉응성이 상당히 떨어집니다.

볼츠만 2017.09.08. 06:27
미사일을 대형화하여 현재의 현무2C의 4배 페이로드에 동일탄도를 지향하는 가상의 미사일이면 종말속도를 마하 8로 유지할 수 있겠죠.

설계상의 문제라고 하셨는데 초고속의 소형탄체라 저속의 대형탄체보다 구조물에 걸리는 응력이 수십배에 달하기 때문에 저속대형탄체 수준으로 응력을 경감시키려면 구조물이 진짜 수십배로 두께가 늘어나야 합니다.

크기도 작은데 내부에 폭약실을 공간도 적어집니다. 그래서 아예 미국은 이런종류의 탄체 - 이름이 기억이 잘 안나네요 -는 아예 솔리드단일형으로 제작한다고 들었습니다.
Profile image whitecloud 2017.09.08. 08:54
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=citrain64&logNo=100187313821&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.co.kr%2F

해당 논문을 올린 글에서 보시면 1000km급 사거리를 가지는 노동의 탄착 속도가 약 마하 7정도에 해당하며 종말단계에서 추가적인 추진력이 존재하는게 아니라면 단순히 무게를 늘린다고 속도가 갑자기 마하단위로 뛸순 없습니다. 즉, 이보다 짧은 사거리를 가지는 국군의 탄도탄은 특히나 종말단계에서 유도를 위한 정밀한 기동이 더 들어간다는걸 감안하면 이보다 낮은 탄착속도를 가져야되는게 정상입니다. 개인적으로 왜 탄착속도가 마하 8이라고 주장하시는지 궁금하군요.

그리고 지금 이번 탄두 중량 제한 해제의 핵심은 국군은 기존 탄도탄으로 낮은 중량의 관통탄두를 운용하고 있었는데 이제 그보다 높은 중량이 가능하니 좀더 높은 관통력과 높은 화력을 가지는 탄두를 가질수 있다는거지 moab이랑 1:1비교를 하는건 적절한 비교대상이 아닙니다.
fatman1000 2017.09.08. 08:00

- 기술적인 한계도 한계이지만, 비용이나 운영상의 제약 때문에라도 한계가 있을 것 같기도 합니다. 무식하게 따지면 사거리 유지하는 한, 탄두중량 늘어나는 수준으로 미사일 중량이 늘어나야 할 것 같은데, 비용이나 운영에 문제가 없을런지. 현무 제원과 비슷한 다른 나라 미사일 중량이 대략 6~7톤 정도. 여기서 탄두중량을 4배로 하면 미사일 중량이 24~28톤으로 증가하는데, 이 정도면 거의 ICBM급보다 약간 모자라는 수준의 중량이니.

야드버드 2017.09.08. 10:19
아무리 견고한 재질이라도 지표면에 충돌하는 순간부터 물리적인 저항이 발생하기에 한계가 존재하겠죠. 어려운 표적은 단발로 무력화시키려는 것보다는 여러발을 순차적으로 사용하여 방호두께를 약화시키는 방법같은 것은 안되나요?
Profile image 엑스트라1 2017.09.09. 04:21

대형 지하시설의 경우, 지하시설 전체를 무력화하는데 소요되는 탄약을 폭압규모(psi)로 추산하기도 하지만, 목표로 하는 지하시설물의 구조에 대해 구체적인 정보가 없다면 여러번의 타격으로 순차적인 관통을 달성하는건 매우 어려울 것입니다.(동일한 탄착점 형성이 어려움)

Profile image 엑스트라1 2017.09.09. 04:28

단순히 속도가 높다고 관통능력이 그에 비례해서 늘어날 수 없다는 점에선 본문의 내용에 공감합니다. 특히나 GBU-28 이상의 관통거리를 노린다면 관통시 고려해야하는 물성(토양층~암반~콘크리트)과 관통 후 목표로 하는 폭압에 따라 돌입속도, 각도, 탄두의 구성을 최적화하는데 많은 어려움이 있을 것으로 보입니다. 

Profile image 김민석(maxi) 2017.09.09. 20:50

저는 INF조약이 그냥 그렇다 치고 넘어갈 이야기는 아닐거라고 보입니다. 그리고 지중관통탄의 경우 파괴효과는 반드시 지하 벙커를 관통해야 하는 것이라기 보다는, 최대한 지하 벙커 콘크리트 구조물을 붕괴시키기 위해서 구조물에 폭발력을 전달한다는 개념이 맞아보입니다. (SDB는 지표상 노출된 강화 구조물을 파괴하는 개념이고요). 그래서 말씀하시는 문제도 분명히 있지만 탄두중량 증가와 연속 발사로 지진효과를 극대화하여 지하 구조물 붕괴를 노리는데 과거보다 더 좋은 효과를 낼 것으로 생각하기 때문에 극복 가능한 문제라는 의견입니다.

볼츠만 2017.09.09. 21:53
글쎄요. 지하 핵실험 몇번으로도 핵실험용 갱도가 붕괴하지 않았던 사례를 보면 저는 인공지진효과에 대해서 매우 회의적입니다.

GBU-57은 그나마도 14톤중량중 2톤이 폭약이고 더 깊은 곳으로 침투하기에 인공지진진앙과 벙커의 거리가 최소화되지만 탄도탄은 더 적은 폭약과 더 얕은 침투깊이때문에 그런 인공지진을 일으킬 수 있을지 모르겠네요.

전 지금의 폭약과 지금의 침투깊이로는 그런 효과는 어렵다고 생각합니다. 폭발력이 핵무기에 준하는 수준으로 강력하던가 아니면 침투깊이가 매우 깊던가 둘 중하나가 획기적으로 크지 않으면 김정은의 벙커파괴가 어렵다고 봅니다.
포레스예림 2017.09.10. 02:47
핵실험을 하면 지하 공간의 갱도는 붕괴가 되는게 아닌가요?
지하 핵실험 장소인 지하 공간은 붕괴가 되고, 그 지하 공간 위를 덮는 지하 및 지상위 암만, 지반& 타설물등이 버티거나 구조변화를 일으키지요.

핵실험을 한 장소들의 지반(지하&지상)은 폭발 충격에 의해 기존에 형성된 구조가 정도에 따라 뒤틀려지거나 붕괴점이 발생하여, 2차 3차의 지진충격을 발생시킵니다. 갱도나 지하 공간, 지하 시설물은 붕괴 또는 파괴가 되고요.

언론들을 통해서 거론되는 붕괴나, 파괴정도는 유관으로 확인할 수 있는 지면, 지상위의 기존 형성층(물)의 변화와 파괴정도를 가지고 언급되는 부분들이 주를 이루고요. 핵폭발의 정도면 지하 갱도나, 시설공간은 붕괴되어 파괴&침하되어 잠식되어 버리죠.
천민 2017.09.14. 16:59
장약의 민감도 개선은 기술이 발달해도 일정수준의 한계가 있지 않을까 생각합니다.

100m 세계 기록을 0. 01초에서 0.1초 단축하는것은 생각하지만 1,2초씩 단축하는것은 꿈도 못꾸는것처럼요.

김민석 님이 말씀하신 구조물 자체를 붕괴시키는 개념에 대해 반박하자면

두 개 이상의 구조물을 서로 공간적 여유를 두고 배치하고. 상부 구조물이 붕괴하는 충격을 아래의 구조물이 버틸수 있게 설계할 경우 간단히 방비가 가능해집니다.

관통탄두의 의의는 화약의 충격력을 구조물 최상부를 건너띄고 최대한 목표와 가까운 심도에 직접 전달하는데 있습니다.

최초 충돌시의 충격력이 너무 강하면 아래쪽에서 폭발해야할 2차 탄두부가 조기 폭발하는걸 방지하기가 어려울것 같네요.
천민 2017.09.14. 17:06
제가 생각하기에 해결책은 생각보다 매우 간단합니다.

장약을 둔감하게 만드는데에 한계가 있다면. 탄두의 최종돌입속도를 인위적으로 감소시키면 되는것이죠.

탄두의 생존성을 희생시키지 않는 고도에서 마지막 수킬로미터 구간에 감속하도록 설계한다면

현재 존재하는 관통탄두를 충분히 응용하여 적용가능합니다.

밀리돔 | milidom 의 저작물은 이용약관에 의거해 이용 가능합니다. 이 라이선스의 범위 이외의 이용허락은 별도로 문의하시기 바랍니다.

글/댓글 작성 전 이용약관을 숙지는 의무사항입니다. 규정 미준수에 의한 책임은 온전히 작성자 본인에게 있습니다.