火砲 추진방향 이시우 2003/12/28 329
http://www.dapis.go.kr/journal/200201/j71.html
과거부터 화포는 지상 전투에 있어 가장 중요한 지원 화기가 되어 왔다. 또한 현대전에 있어서도 경제적인 투발 수단이며, 화력지원의 주체로서 화포에 대한 의존도는 줄어들지 않고 있다. 한때 핵무기나 미사일의 출현으로 과거의 병기로 인식되었던 시기도 있었으나, 핵무기 사용을 반대하는 세계여론이 높아지고 미사일의 이해득실이 명확해지면서 현대에도 화포의 필요성과 중요성이 재인식되고 있다.
특히 최근에는 급속히 발전하고 있는 전자, 통신, 레이저, 광학, 인공지능, 로봇 기술, 신소재 개발 등의 첨단기술이 고성능 자주포를 포함한 화포에도 적지않게 적용되어 획기적인 성능 향상이 이루어지고 있다. 이에 따라 세계 각국은 자국의 전쟁관, 군사정책, 전술교리에 따라 화포의 현대화를 위해 여러 방향으로 발전을 모색하고 있다.
고성능 자주포 개발
화력지원의 주체로서 고성능 자주포의 개발을 위한 연구가 활발하게 이루어지고 있다. 특히 사거리 연장을 위해 미국, 영국, 독일, 이탈리아, 프랑스 등은 공동탄도협정을 체결하여 표준화된 기준을 설정하였다. 즉 구경은 155㎜로, 포신길이는 52구경장으로, 탄은 탄저 항력 감소장치(Base bleed)와 보조 추진장치(Rocket assisted)를 복합시킨 하이브리드(Hybrid)로, 추진장약은 단위모듈형(Unimodular charge)장약과 액체추진(Liquid propellant)장약으로 표준화하였으며, 최대사거리는 현재의 30km에서 최대 40∼50㎞를 목표로 하고 있다. 또한 포 1문당의 운용효과를 높이기 위해 각종 사격통제 장치, 포 방열장치, 탄 및 장약의 장전장치, 포미폐쇄기구, 자동화 레이저 격발장치 등을 이용하여 발사 속도를 현재 분당 4발 수준에서 10발을 목표로 개발하고 있다.
또한 적의 대 포병전 및 화생방전에 생존하기 위하여 장갑은 현재의 알루미늄 장갑판재에서 전차와 같은 균질 압연 장갑판재(RHA)를 이용하고 부가장갑을 적용하여 소화기 방호 뿐만 아니라 DPICM탄 방호가 가능하도록 하였으며, 화생방 방호도 개인보호 체계에서 종합보호 체계로 전환하였다. 또 적이 발생시키는 전자파로부터 전자장비를 보호하기 위하여 전자파 감지 및 보호장치를 개발해 가고 있다.
미 육군의 경우 차세대 포병무기체계로 크루세이더(Crusader)를 개발하고 있다. 크루세이더는 자주포 1문과 탄약 재보급차(Future armored resupply vehicle:FARV)로 구성되어 있다. 크루세이더는 현재 탐색개발 단계에 있으며, 2005년까지 체계개발을 완료하고 2007년부터 야전에 배치할 계획이다. 미 육군 전투군은 크루세이더가 편제되고 현재 주력 장비인 M109A6 자주포는 연방방위군 보유로 전환되며, 연방방위군이 보유한 M109A5 자주포는 도태된다는 것이다.
크루세이더는 현대 근접화력지원을 수행하는 포신 무기체계의 부족한 점들을 기술적 혁신을 통하여 획기적으로 개선하는 사업이다. 제반 성능을 최근 개발한 M109A6와 비교하면 〈표-1〉과 같다.
러시아는 서방진영과는 달리 지상군에 있어서 자주포 분야에 대한 중요성을 더욱 강조하여 수적인 면에서 미국의 약 10배인 30,000문을 보유하고 있다. 구경도 203, 180, 152, 130, 122, 120㎜ 등 다양한 무기체계를 가지고 있다. 1970년대부터 자주포 개발을 시작한 러시아는 122㎜자주포 M1974와 152㎜ 자주포 M1973을 개발하였고, 203㎜ 자주포 M1975에 이어 40㎞ 사거리의 170㎜ 자주포 M1978을 생산, 배치하였다. 특히 최근 개발한 주력장비인 152㎜ 2S19 자주포는 T-80·T-72 전차 차체를 사용한 완전 궤도형 자주포로서 차체와 포탑은 장갑강판으로 제작되었다. 현수장치는 토션바이고 후륜구동이며 장애물을 제거하기 위한 도저삽이 장착되어 있다. 주무장은 152㎜ 포신으로 포신에는 제연기와 제퇴기가 붙어있다. 최대사거리는 사거리 연장탄으로 36㎞이며 분당 8발 사격이 가능하고 탄은 50발을 적재하며 자동으로 장전한다. 포탑은 360°회전하며 반자동으로 방열하고 작전시 엔진 가동없이 전기를 공급할 수 있는 16㎞의 보조발전기를 탑재한다.
중국은 155, 152, 130, 122mm 구경의 자주포를 보유하고 있다. 1988년 시제 개발한 155㎜ 45구경장 자주포는 포탑과 차체가 장갑강판으로 제작된 완전궤도형이다. 주무장은 155㎜ 45구경장이며 포신에는 제연기와 제퇴기가 부착되어 있다. 최대사거리는 사거리 연장탄으로 39㎞이며 분당 5발 사격이 가능하다. 탄은 반자동으로 장전되고, 포방열은 자동으로 이루어진다. 중량은 32톤이며, 엔진은 525마력으로 최대 주행속도는 55㎞/h, 포탑 측면과 전면의 장갑두께는 11㎜로 알려져 있다.
독일의 Pzh2000 155㎜ 자주포는 1990년대 중반에 배치할 것을 목표로 하여 독일에서 개발한 독일의 차세대 자주포로서 ▲종심 깊은 전장에서 모든 목표에 대한 효과적인 파괴력 ▲아군 최전선에서의 직접적이며 민첩한 지원포격 ▲고도의 작전기능 ▲고도의 명중률 ▲장거리 포격능력 ▲큰 포탄탑재 기능 ▲고도의 기동력 ▲단시간의 사격준비 ▲고도의 생존능력 ▲승무원의 양호한 전투환경 보장 등의 요구조건을 만족하도록 설계되었다.
이를 위해 화력은 52구경장 155㎜ 고체 장약포를 탑재하고 있으며, 포탄 장전은 자동 장전 장치를 이용하고 있다. 차체내에 30발의 포탄을 탑재할 수 있고, 차량의 총 탑재포탄수는 60발이며 장약 67발을 적재할 수 있는데 이들에 대한 데이터(탄종, 신관, 장약 등)는 모두 컴퓨터에 의해 관리되고 있다.
유효사거리는 보통탄 30㎞, 로켓보조탄은 40㎞이며, 포의 발사 속도는 최초 10초간 3발, 그 후 1분당 8발의 지속발사가 가능하다. 또한 Pzh2000에는 통합화력통제장치가 탑재되어 있어서 극히 짧은 시간 안에 매우 높은 명중률로 초탄의 발사가 가능하고, 포탑측면에서 상부까지 부가장갑을 장착함으로써 포탄파편이나 고폭탄에 대한 방호력을 강화할 수 있다. 또한 전자기기의 기능을 마비시키는 고전자펄스나 중성자선에 대한 방호력도 확보하고 있으며 차체는 레오파드Ⅱ의 부품들을 많이 사용하고 있어 경비절감과 부품의 호환성 면에서 우수하다.
유럽에서는 영국, 독일, 이탈리아가 공동으로 개발을 추진한 SP-70 자주포가 시험평가 후 부적격으로 판정되어 개발이 취소됨에 따라, 영국은 AS-90을 개발, 생산하여 운용중이다. AS-90은 52구경장포를 탑재하여 사거리 40㎞를 달성하였으며, 위치확인장치를 적용하여 사격통제의 자동화를 이룰 수 있는 AS-90B사업을 진행중이다. 프랑스는 1977년에 155GCT 자주포를 생산하였으며, 계속적으로 155AUF1으로 성능을 개발하고 있다. 이스라엘은 Merkava전차 차체에 45구경장포를 탑재한 155㎜ Sla㎜er 자주포를 개발 생산하고 있다.
〈표-1〉 M109A6와 Crusader의 성능 비교
구분 성능 M109A6 CRUSADER
화력 발사속도
최대사거리
정확도 25㎞에서 CEP
단독 TOT(5~30㎞)
사겨통제
탄약취급
화력성능
탄약적재량 4발/분
30㎞
155㎜
1발
자동
반자동
1
39발 10발/분
40~50㎞
80ｍ
4발
자동
탄, 장약 자동
2
60발
생존성 장갑방호력
상황인식
화생방
전자/펄스파 파편
수동
개인보호
미보호 DPICM자탄
자동
종합보호
보호
승무원 명 4 4
기동 최대속도
엔진출력
야지주행속도
90초동안 주행거리 56㎞
440마력
27㎞/h
560ｍ 67㎞
1,500마력
48㎞/h
750m
남·북한 화포 개발 현황
우리나라 무기체계의 역사중에서 가장 자랑할 만 것이 있다면 화포의 오랜 역사일 것이다. 고려 말엽 최무선이 흑색화약을 개발하는 데 성공하고 1377년 국가의 공식적인 화약 및 화기제조기구로써 화통도감을 설치하여 우리나라 무기체계상 화포시대를 열었다. 조선시대에는 구경 130㎜, 중량 300㎏의 천자통총을 제조하는 등 오랜 역사를 가지고 있다.
현재도 우리 군에서 운용되고 있는 105㎜ 견인곡사포 KM101A1, 155㎜ 견인곡사포 KM114A2는 1970년대초 미국제품을 국내에서 모방 생산한 것이며, 1978년부터 1980년 초에 한국형 독자 모델로 105㎜ 견인곡사포 KH178과 155㎜ 견인곡사포 KH179를 개발하였다.
또한 1970년대 군원으로 인수한 무포탑형 175㎜와 8인치 자주포를 운용하고 있던 중 1983년 한미 양해각서를 체결하여 미국이 1979년 재식화한 155㎜ 자주포 M109A2를 한국에서 공동 생산하게 되었다. 1985년부터 한국에서 생산한 KM109A2(일명 K55)는 야전에서 배치되어 한국포병의 주력화포로 운용되고 있다. 1994년에는 야전운용성을 높이기 위해서 무전기, 야시경 등이 추가로 장착되었다.
KH179의 국내독자 개발을 통해 구축된 무장, 탄약의 개발기술과 KM109A2 공동생산을 통해 구축된 차량분야의 제작기술을 기반으로 신형 155㎜ 자주포 K-9은 1989년부터 체계개념 연구가 시작되어 탐색개발, 선형개발을 거쳐 실용개발이 추진되었으며, 1998년 개발이 완료되었다.
K-9은 국제간 탄약 호환성을 고려하여 155㎜ 구경을 채택하고, 무장과 탄약의 기본 설계는 국제간 공동 탄도 협정에서 규정한 제원을 준행하여 개발이 완료된 후에도 수출이 가능하도록 고려하였다. 무기체계에서 핵심이 되는 체계, 무장, 탄약, 사통, 포·포탑 구동장치 및 구조물을 국내에서 개발하였으며, 사업기간과 경제성을 고려하여 레이스 링, 항법장치, 엔진, 변속기 등은 해외에서 도입하고, 현수장치는 기술도입후 국내생산을 추진하였다.
K-9는 단기적으로 북한 대비 화력의 수적열세를 극복하고 장기적으로는 통일 한국의 주변환경에서 국토방위가 가능하도록 발사속도, 반응성, 생존성, 기동성을 최대한 발휘할 수 있게 하였다. 최대사거리는 가장 경제적인 투발수단으로써 군단 화력 지원이 가능하도록 설계하였다.
북한은 1980년대 재래식무기에 대한 한계점을 인식하고 첨단무기 생산에 눈을 돌리기 시작하여, 주로 항공기, 미사일 생산과 핵무장에 관심을 집중시켰으며, 현재 각 무기별 연간 생산능력은 소화기 20만정, 각종 포 3천여문, 전차 200여대, 장갑차 및 수륙양용차량 400여대 등으로 판단된다. 지난 20여년 동안 23㎜ 자주대공포 M-1992, 37㎜ 자주대공포 M-1992, 120㎜ 자주혼성포 M-1992, 122㎜ 자주포 M-1981, 122㎜ 자주 평·곡사포 M-1997, 122㎜ 자주곡사포 M-1991, 130㎜ 자주포 M-1975, 130㎜ 자주포 M-1992, 152㎜ 자주평·곡사포 M-1989, 152㎜ 평·곡사포 M-1985, 170㎜ 자주포(곡산) M-1978, 170㎜ 자주포 M-1989, 122㎜ 자주방사포 BM-11, 240㎜ 자주방사포 M-1985 및 240㎜ 자주방사포 M-1991 등 자주포와 방사포의 생산에 전념하고 있다.
이들 시스템 중 일부는 이란과 시리아 등 중동국가들에 수출하였다. 특이할 만한 점은 로켓 보조탄으로 50㎞의 사거리를 갖는 170㎜ 자주포 M-1989와 사거리 45㎞의 240㎜ 자주방사포 M-1985·M-1991 등이다.
특히 1997∼98년 국방백서에 의하면 야포 분야는 수적으로 북한군이 아측에 비해 23배의 우위를 점하고 있는 것으로 분석되었다. 이러한 수적인 열세를 만회하기 위해 화포의 발사속도를 증대시켜 포 1문의 능력을 극대화해야 함은 두말할 필요가 없다.
〈표-2〉 각국 주요 자주포 성능비교
결 합 한 국 미 국
(M109A6) 독 일
(Pzh2000)
K-55 K-9
최대사거리 24㎞ 40㎞ 30㎞ 40㎞
발사속도(급속) 불가 3발/10초 불가 3발/10초
발사속도(최대) 4발/분 6발/분 4발/분 8발/분
초탄발사 2~11분 30초 75초 30초
탄약적재 36발 48발 39발 60발
사격통제방법 수동 자동/수동 수동 자동/수동
탑승인원 6명 5명 6명 5명
포신구경장 30cal 52cal 39cal 52cal
전투중량(톤) 25 47 32 55
최대속도(㎞/h) 56 66 56 60
양산시기 1985 1999 1992 1988
화포의 성능 향상
그렇다면 화포의 성능을 향상시키기 위해서 어떠한 요소들이 중요하게 다루어지고, 어떠한 기술들이 응용되고 있는가를 간단히 살펴보도록 한다.
사거리 연장은 전투면적의 증대 및 적의 화력에 노출이 없이 적 포대에 대한 공격을 가능하게 하는 장점이 있다. 사거리 연장방법은 〈표-3〉과 같이 다음 3가지 분야로 대별할 수 있다. 첫번째는 강포신 길이 및 추진 장약 등에 의하여 포구속도를 증대시켜 사거리를 연장하는 방법이며, 두번째는 보조추진장치를 이용하여 포탄속도를 탄도상의 초기단계에서 2차 추진시킴으로써 사거리를 연장하는 방법으로 보조로켓탄(RAP)이 있다. 세번째는 저항력을 공기역학적 형상설계로 감소시키거나, 초음속 비행구간 동안 연소가스를 유출시켜 탄저부 항력을 감소시키는 방법을 이용하여 탄도학적 계수들을 향상시키는 방법이다.
또 간접사격체계로부터 최대 효과를 얻기 위해서는 사격의 우선순위평가와 정확한 판단을 할 수 있는 통제방법이 있어야 한다. 현재까지는 전방관측장교에 의해 제공된 자료가 통상적인 지휘계통에 보고되어 사격이 이루어져 왔다. 그러나 장래에는 컴퓨터를 이용한 사격제원 계산이 더욱더 광범위하게 사용될 것은 물론, 각 포대 위치 및 탄약의 재고량, 그리고 표적 위치와 형태 등의 정보가 입력되면 컴퓨터는 포대에 표적 할당과 우선순위를 자동으로 계산해 주며 나아가 어떤 종류의 포탄을 어떤 사격률로 사격해야 할 것인가 까지 알려주는 수준에 이를 것이다. 그러나 이러한 컴퓨터 사격통제 체계는 적 전자 방해 방책에 대하여서도 통신이 가능한 신뢰성 있는 통신체계에 의해 연결되어져야만 가능하다.
자주포의 포·포탑 구동 기술의 흐름을 살펴보면, 1980년대 이전은 대부분 폐회로 유압밸브 등을 이용한 유압식 반자동 및 수동 구동 위주의 포방열(Gun laying) 기술이었다. 따라서 이 기간의 포·포탑 구동기술은 주로 유압장치 및 조정장치의 설계기술, 포신 불평형 모멘트의 개략적인 보상 및 기어박스 등의 메카니즘 설계기술 등이었다. 또한 체계 성능 요구상 포·포탑 위치제어의 자동화가 중요하게 요구되지 않았으므로 포·포탑 조준에는 비교적 많은 시간이 소요되었고, 조준정밀도도 낮은 편이였다. 그러나 1980년 중반부터 90년대를 거치면서 각국에서 기존 자주포 개량사업 및 신형 자주포 개발사업들이 활발히 진행되었으며 이 기간 중에 개발된 자주포에는 반응시간 및 발사속도의 증대를 위하여 포·포탑 구동장치에 전자동화개념을 적용하였다.
즉, 기존의 포·포탑 구동을 위한 유압장치 설계 위주의 기술로부터 자동화 제어를 위한 디지털· 아날로그 제어기 설계 기술, 센서 신호처리 기술, 제어 알고리즘 개발 관련 기술 및 자동 사격통제 장치와 연계된 인터페이스 기술 등으로 그 주요기술 범위가 넓어지게 되었고, 사거리 연장을 위한 장포신의 채택으로 증대된 포신 불균형 모멘트의 고정밀 보상기술과 구동 정밀도 향상을 위한 구동 메카니즘의 설계기술 등이 추가로 요구되고 있다. 또한 구동 액추에이터에 있어서는 기존의 유압식으로부터 일부 국가에서 전기식으로 변경하는 경향을 보이고 있다.
또한 고체 추진체에 의해 탄체를 발사하는 기존 화포의 한계를 극복하기 위해 연구되고 있는 새로운 발사 기술로는 전자포(EMG), 전열화학포(ETCG), 액체추진포(LPG)등이 있다. 전자포는 1980년대 상당한 발전이 있었으나 구소련의 붕괴후 국방투자비의 감소와 전원장치와 관련된 기술한계 등으로 가까운 장래에 무기체계화는 불가능한 것으로 판단된다. 전열화학포는 140㎜ 활강포와 함께 차기세대 전차포로 연구되고 있다. 또한 액체추진제포, 전자열화학포는 미국의 차기세대자주포(AFAS)의 무장으로 활발하게 연구되어지고 있으며 이들 중 하나가 채택될 것으로 예상된다.
맺 음 말
앞으로의 전장은 걸프전에서 보았듯이 적의 움직임을 철저하게 예상하고 종합적인 전투 지역의 상황을 분석·판단한 후 전투에 임해야 승리할 수 있다. 그리고 자신의 생존을 보장할 수 있는 대책이 최대한 갖추어져 있으면서 적을 섬멸할 수 있어야 한다. 자신이 생존할 수 없이 무분별한 공격을 감행했을 때 걸프전의 이라크 군처럼 붕괴되어 버리고 만다는 점은 불을 보듯 명백하다.
따라서 우리는 이러한 점들을 고려하여 장차전에 대비한 무기체계를 개발하여야 한다. 대량 살상무기, 전장감시 체계, 지휘통제 체계가 현격히 발달한 상황속에서 효과적인 화력 지원을 위해서 포병은 전장확대, 실시간 즉각대응, 제대별 임무의 동시수행능력을 충족시킬 수 있어야 한다. 먼저 사격임무를 부여받았을 때 신속하게 사격할 수 있는 능력이 있어야 한다.
이는 자동 위치 확인 장치(GPS, Global Positionning System) 등을 이용하여 자신과 목표물의 위치를 자동 추적하고, 장전방식의 개선, 뇌관 삽입 방식 자동화 등을 통해 가능하다. 또한 전장을 능동적으로 감시(영상 비디오 탄, 무인 항공기, 대포병 레이더, 정보 통신 위성 등과 사격 지휘 체계 연계)하고, 분당 10발 이상의 대량 사격을 통해 적의 전투력을 무력화시킬 수 있어야 한다.
따라서 우리는 화포의 개량 뿐만 아니라 화력 지원 체계 구성 자체를 새로이 개발해야 할 필요가 있다. 미국의 크루세이더와 같이 자주포, 탄약(탄두, 장약, 신관), 사격 지휘(표적 획득, 통신, 부분 전장 감시, 훈련), 탄약 운반차 등을 통합(Package)하여야 할 것이다.
다시 말해 차세대 화력 지원 체계 개발시 화포의 운용을 극대화하기 위하여 표적 획득으로부터 타격에 이르기까지 연동성을 갖도록 해야 한다는 것이다. 이를 통해서만이 북한에 비해 수적으로 열세인 화력 지원 능력을 만회하여 전장 우위를 점할 수 있을 것이다.