폭발반응장갑

전차의 수동적 방호 방책의 한계
전차의 사정거리 보다 먼 대전차미사일의 위협에 대응하는 전차는 대전차미사일의 화학에너지가 주장갑에 도달하기 이전에 충분히 약화시키는 방안으로 경사장갑(Sloped Armor), 중공장갑(Spaced Armor), 반응장갑(Explosive Reactive Armor), 복합장갑(Composite Armor)을 부착하여 주장갑의 방호력을 크게 높여 왔는데, 이는 마치 권투선수가 맷집을 튼튼히 하는 것과 유사하다는 점에서 성격상 수동적이라 할수 있다.
일례로 T-계열 전차에 반응장갑을 부착함으로써 450mm 정도의 장갑 방호 효과를 추가하는 것으로 볼 수 있다.
보병이 운용하는 대전차미사일은 장갑에 충돌하거나 근접시 탄 자체에 내장된 성형작약이 폭발함으로써 발생하는 초고열(超高熱)의 플라즈마제트(Plasma Jet-일명 '메탈제트')가 장갑에 구멍을 뚫고 들어가 전차 내부의 탄약과 연료를 점화시키고 승무원에게도 피해를 주는 방식으로 대표적인 것은 대전차고폭탄(HEAT)이다.

폭발반응장갑(ERA：Explosive Reactive Armour)
폭발반응장갑이라는 것은 2장의 강판의 사이에 폭발성의 물질(폭약)을 넣어둔 장갑판으로, 주로 보조 장갑으로서 사용된다.(주장갑에 부가되는 형태여서 "증가장갑(Add Armor)또는 부가장갑"이라고도 한다.)
운동에너지탄이나 대전차고폭탄의 메탈제트 및 그러한 충돌의 압력으로 폭발성의 물질이 기폭하면서 표면측의 강판을 고속으로 날려 버린다.
이렇게 떨어져 나간 자리의 강판은 폭압에 의해 변형되지만, 형상을 유지하면서 메탈제트의 진로를 가로막아 운동을 방해하거나, 탄두에 충돌로 인한 변형 또는 파괴로 주장갑의 피해를 방해한다.
이 효과를 올리기 위해 ERA는 포탄의 탄도에 대해서 경사로 설치된다.(탄도와 수직이면 장갑의 두께분 밖에 효과가 없다).
또, 對-대전차고폭탄용과 對-운동에너지탄용의 ERA의 구조가 다소 다른 것, 운동 에너지탄으로도 L/D비(길이 대 직경 비율)가 큰 탄심이 아니면 효과가 미미한 것(L/D비가 큰 탄심은 횡방향으로부터의 응력에 약하기 때문에)을 알아 둘 필요가 있다.

ERA의 문제점
1) 폭발의 충격(통상 ERA의 안쪽판은 주장갑에 고속으로 충돌)이 차체 내부에 전해져 최첨단 센서 등의 정밀 기기에 손상을 줄 가능성이 눈꼽만큼 있다.
2) 떨어져나간 장갑판이 근처의 보병이나 자재 등에 피해(소프트 스킨)를 줄 가능성이 있다. (너 크레모어?)
3) 탄두를 방해할 정도면 탄두의 운동에너지에는 못 미치더라도 포탄이 맞는 충격정도는 될것으로 생각...전차병이 폭발소리에 "깜딱이야!"라며 놀랄지 모른다..-_-a

실제적으로는 1번은 폭발반응 장갑의 부착 방법(충격이 전해지기 어렵게 설치)으로, 2번은 운용 방법(보병등의 전개 위치를 피해가 미치지 않은 곳에 위치)으로 대응하고 있어 크게 문제될 것 없다.
3번은 넘어가고.^^..앞으로 어떤 장갑이 나올지는 모르겠지만, 전자장갑이나 폭발 반응장갑을 부분적으로 사용하는 반응장갑들이 다방면에 사용될 것으로 보인다.

부분 반응장갑
통상의 ERA는 폭발의 충격이 크기도 하고, 이면의 장갑판이 비산해 주장갑에 충돌 하기 때문에, 장갑이 빈약한 경장갑차량에는 적용 할 수 없다. 이 대책으로서 부분 반응장갑 및 비폭발성 반응장갑이 존재한다.
부분 반응장갑은 폭발 반응장갑의 중간층(폭약 부분)에 특수한 폭약을 사용해, 관통하는 대전차고폭탄의 메탈제트에 대해 부분적으로 폭발하는 것으로써, 폭발의 압력과 장갑판의 변형의 복합적인 작용에 의해, 메탈제트의 연속성을 방해한다.
부분 반응장갑의 예로서는, 프랑스의 SNPE社가 개발한 M113 장갑차용의 장갑 킷이 있다. SNPE社는 이 장갑 킷이 러시아의 RPG-7 대전차로켓의 공격에 대해서 방어력을 가지고 있다고 말하고 있다.
또, 일반적으로 부분 반응장갑의 질량 효율은 ERA보다 낮다고 한다.

비폭발성 반응장갑
비폭발성 반응장갑은 ERA의 중간층(폭약 부분)에 대전차고폭탄의 메탈제트가 관통하면 폭발하지 않지만, 높은 압력을 발생 시키는 재료를 사용해, 그 압력에 의해 겉면의 장갑을 변형시키고 메탈제트의 연속성을 방해한다.
그 외에 이 장갑의 이점은, 반응(팽창) 에너지를 메탈제트의 에너지로부터 받고 있기 때문에, 폭약의 경우와 달리 안전 확보가 용이하다는 것이 거론된다.
중간층의 재질로서는 elastomer로 불리는 고무와 같은 탄성이 있는 물질이나, 섬유강화플라스틱 등을 사용하고 있다.
대전차고폭탄에 대한 비폭발성 반응장갑의 질량 효율은 2.4∼5로 높은 방어 성능을 가지고 있는 것으로 추측된다.

#. 질량 효율(mass effectiveness)이라는 것은 장갑의 질량당의 방어력을 표현하는 지표이다.
정의로서는 [소정의 위협에 대한 방어력을 가지는 균질압연장갑[RHA]와 같은 방어력을 가지는 특수한 장갑의 질량의 비율]로, 예를 들면 12.7mm 기관총을 방어 할 수 있는 RHA의 질량을 1이라고 하고, 특수장갑이 동등의 방어력을 0.5의 질량으로 달성 할 수 있다고 하면, 질량 효율은 1/0.5=2가 된다.
뒤집어 말하면 질량 효율이 2인 특수장갑은 같은 질량의 RHA에 대해 2배의 방어력을 가지게 된다.
질량 효율의 수치가 큰 만큼, 가벼운 질량에도 불구하고 방어력이 높게 된다.
다만, 물질에는 비중(단위 체적당의 질량) 이라는 것이 있어, 아무리 질량 효율이 높아도 비중이 낮으면 그 장갑은 실용성은 떨어진다.

ERA의 반응시키는 방법
1) ERA를 반응시키는 방법중의 하나는 폭약의 제조 공정으로 폭약 내부에 air Void(극소 차이로 공기가 들어간 공간)를 만들어 폭약에 포탄의 충돌로 충격적인 압력이 더해지면, Void의 공기가 급격하게 압축되면서 보일-샤를의 법칙에 의해 고온이 된다.
이 고온에 의해 폭약이 발화점에 이르러 폭발 시키는 방법이다.
이 방법에서는 폭약의 분해점과 Void의 간격을 조정함으로써 반응 감도를 조절시킨다.

# 보일-샤를의 법칙: 일정량의 기체의 부피(V)는 절대 온도(T)에 정비례하고, 압력(P)에 반비례한다. (P*V)/T=K

2) 다른 하나의 방법으로는 폭약 형상등을 달리하는 방법으로, 메탈제트의 고온(특정의 온도)이나, 충돌의 압력이 일정시간 이상 더해지면 발화해 폭발하도록 하는 방법이 있다.
이러한 방법으로인해 소구경탄(구경 20mm정도 이하)의 착탄에 대해서는 폭약이 연소해도 폭발은 되지 않는다.
한편, 소구경탄(구경 20mm정도 이하)의 착탄에서는 반응하지 않기 위해 겉에는 감도가 낮은 ERA를, 그 뒤에는 감도가 높은 對-운동에너지탄용 ERA를 배치하는 경우가 있다.
이러한 배치라면 소구경탄이 착탄해도 감도가 낮은 ERA는 반응하지 않고, 더군다나 소구경탄은 겉의 ERA를 관통할 때에 대부분의 운동 에너지를 잃어, 내측의 감도의 높은 ERA에 닿아도 반응은 일어나지 않는다.
또, 대전차고폭탄이 착탄 할 경우에는 겉과 안이 다 반응하여 보다 큰 방어 효과를 발휘할 수 있다.

對-대전차고폭탄용의 ERA
ERA는 일반적으로 운동에너지탄보다 대전차고폭탄에 대해 유효하고, 일반적인 ERA는 對-대전차고폭탄용이라고 생각해도 좋다.
對-대전차고폭탄용 ERA의 장갑판의 두께는 2∼3mm 정도라고 알려져 있다. 또, 성형작약탄의 단면적이 클수록 충돌때의 압력이 크고, 소구경탄의 착탄으로 인한 반응을 기위해 충돌의 압력에 대한 반응감도는 對-운동에너지탄용의 ERA와 비교해 낮게 되어있다.


ERA의 예
ERA는 Dimler Bentz Aerospace社의 프레이트 헬트 박사가 고안하여, 1970년에 독일에서 특허를 취득했다.
ERA의 예로서는 이스라엘의 라파엘社의 Blazer, 영국 로열 패밀리의 Romor, 프랑스 지아트社의 브레누스 구소련의 Kontakt-5 등이 있다.
이 중에 Blazer는 1982년에 레바논에서 있었던 작전시 이스라엘의 M60A1 및 센츄리온(벤구리온?)에, Romor는 1991년의 걸프전쟁시에 영국 육군 challenger 1 전차 차체의 앞부분에 장착되었다.
브레누스는 1995년경에 프랑스의 신속대응군의 AMX-32B2 2개 전차대대에 장착되었다.(사진자료를 찾다보면 대부분 소련의 T-64/72계열이 다수 등장하는데, 여기서도 구소련제가 양적으로 밀어 붙인다. -_-;)
對-대전차고폭탄용 ERA의 질량효율은 2.5∼5 정도로 불규칙하지만, 효과적인 방어력을 가지는 것으로 추측된다