주조장갑

1. 개요[편집]

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鑄造裝甲, Cast Armour
장갑의 일종으로, 말 그대로 주조 작업을 통해 제작된 장갑이다. 즉 거푸집에 용융된 강철을 부어 넣고 굳히는 작업을 통해서 만들어지는 장갑을 말한다.

2. 장점[편집]

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아래와 같은 장점이 있어서 2세대 전차까지의 전차들의 포탑이나 차체 전면같은 중요한 부위의 장갑을 대부분 주조식으로 제작했으며, 균질압연장갑을 용접해서 만드는 용접장갑과 분담했다.

• 거푸집을 사용하므로 장갑의 모양을 자유롭게 바꿀 수 있다. 특히 피탄경사효과가 좋은 곡면 형상이나, 특정 부위만 매우 두껍고 서서히 두께가 줄어드는 구조의 장갑같은 것은 주조 방식으로 만드는게 아니면 제조가 불가능하거나, 양이든 난이도든 엄청난 작업이 필요해지며, 재료 가공과 성형 과정에서 금속 피로와 잔류 응력 문제같이 내구도를 떨어뜨리는 문제가 생길 수 있다. 반면 주조 방식은 처음부터 용융된 금속이 자연스럽게 거푸집의 모양을 따라 굳어지면서 모양이 잡히기 때문에, 금속 피로나 잔류 응력 문제도 없어서 만드는 과정에서 손상이나 내구도 저하가 일어날 일이 없다.

• 대량생산이 용이하다. 일단 주조작업을 대량으로 할 시설을 건설하고 나면, 그냥 거푸집에 용융된 강철만 부어넣은 후 식히는 것만으로 통짜 부품을 찍어낼 수 있다. 따라서 다른 방식의 장갑보다 생산 공정도 간단하고 생산성이 높다.

• 장갑을 접합하면서 생기는 용접면이나 볼트 고정부와 같이 외부로 드러나는 취약부위를 크게 줄인다. 그리고 주조장갑은 용접 장갑과 달리 조립이나 수리를 위해 용접하느라 가열된 금속재의 경도가 떨어지는 현상 따위가 없는 데다가, 기본적으로 부품이 통짜로 만들어지기 때문에 접합면이 없어서 접합면을 따라 균열이 발생할 일도 없다.

3. 단점[편집]

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그러나 아래와 같은 문제점이 있거나 발견되면서 대부분의 3세대 전차부터는 용접장갑 방식이 주류를 이루게 되었다.

• 주조는 곡면을 만드는 데는 유리하지만, (용접장갑에서는 만들기 쉬운)각진 형상을 만드는 데는 크게 불리하다. 이는 거푸집 내부의 각진 부분에 용융된 강철이 들어차지 못하는 등의 현상이 발생하기 때문인데, 주조 자체의 문제점이므로 해결이 어렵다.
  • 위의 이유로 대부분의 복합장갑과의 궁합이 안 좋다. 많은 복합장갑은 기본적으로 평면형 장갑재이기 때문에 곡면 형상의 주조장갑재의 내부에 넣거나 빼려면 원형대로는 불가능에 가깝기 때문에 우선 복합장갑재를 잘게 자르는 등의 상당히 어려운 가공 작업이 필요하다. 그리고 그렇게 복합장갑을 넣더라도 방어력은 복합장갑의 원형 상태보다 크게 하락한다. 이를 막기 위해 1960년대 소련에서는 세라믹 복합장갑재를 액체처럼 충전하고 굳히는 방식을 쓰거나 세라믹 공을 거푸집에 막 부어넣은 녹인 철물에 넣어서, 장갑 안에 처음부터 박아두는 방식의 복합장갑을 사용했지만 이 방식은 평면형 복합장갑보다 방어력이 떨어졌으므로 보조적으로 사용할 수밖에 없었다. 그리고 이런 방식의 복합장갑은 생산성이 그나마 좋았어도, 한번 넣은 복합장갑은 해당 주조 부품[1]
    사실상 포탑장갑 전체
    을 통째로 교체하지 않는 한 바꾸는게 거의 불가능하다는 단점이 있고, 결정적으로 방어력이 고체형 복합장갑재를 거의 원형 그대로 사용한 복합장갑보다는 떨어졌다[2]
    이러한 문제로 소련에서도 T-72B부터는 포탑의 세라믹 충전식 복합장갑이 퇴출되었고, 여전히 주조포탑을 쓰기는 했지만 포탑 전면부에 서방의 초밤아머와 유사한 구조의 교체 가능한 적층식 고체 장갑을 넣게 되었다.
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• 거푸집에 쇳물을 부어 굳히는 주조 방식의 특성 상 이물질이나 기포, 부위별 냉각속도 차이 등의 이유로 롤러로 압착하여 똑같은 규격으로 나오는 균질압연장갑보다 균일도가 떨어진다. 즉, 똑같은 공정으로 나온 똑같은 장갑판이어도 제각각 방호력에 편차가 생기기 쉽고[3]
  심하면 부위별로도 강도가 미세하게 달라져서 같은 제품도 부위마다 방호력 평차가 생길 수 있다.
  , 이런 문제가 심해지면 겉으로는 보이지 않는 장갑재 내부의 약점을 만들 수도 있다. 품질 문제는 주조 자체의 기술이 향상되면서 개선될 수 있지만 대부분 주조강의 균일도가 균질압연장갑보다 조금씩 떨어지는건 어쩔 수 없고, 균일도 저하는 강도와 경도 저하로도 이어져서 장갑재의 내구성과 방호력을 낮춘다[4]
  이런 이유로 주조강판 중에서도 질이 더 떨어지는 것들은 현대의 날개안정분리철갑탄을 안정적으로 도탄시키지 못해서 탄착한 날탄이 안쪽으로 파고들기도 한다.
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• 수리가 다소 까다롭다. 용접장갑의 경우 몇개의 장갑판 구조물이 접합되어 만들어지기 때문에 피탄부를 수리할 때 조립되어있는 용접부를 절단한 뒤 해당 부분만 새로운 장갑재로 교체하고 다시 용접하면 그만이다. 반면 주조장갑은 부품 하나가 통짜로 만들어지기 때문에 피탄당한 파손 부위를 수리하기 위한 작업이 용접장갑보다 까다롭다. 그리고 열처리와 같은 추가적인 가공이나 표면경화와 같은 강화 작업도 어렵다.

• 용접장갑과 반대로 겉으로는 파악하기 힘든 내부의 약점이 생긴다. 이것도 주조 방식 자체의 문제점인데, 거푸집 내부에 용융된 강철이 차오르는 과정에서 기포등의 문제로 인해 외부에서는 보이지 않는 균열이나 빈 공간과 같은 취약점이 생길 수 있기 때문이다. 이런 부분은 당연히 내구력이 떨어질 수 밖에 없으며, 방사선을 사용한 비파괴검사를 하기 전까지는 그런 약점의 존재를 알 수 없기 때문에, 그런 기술이 발전하지 않은 시대에는 그저 재수없게 이런 약점에 피탄되는 일이 없길 바래야 했다. 이러한 불량으로 인한 약점이 있다면 장갑의 균질도와 강도가 더욱 떨어지기 때문에 같은 두께의 균질압연장갑보다 방어력이 떨어지는 이유가 된다.

• 일정 이상의 생산 기술력이 필요하다. 제2차 세계 대전까지 주조장갑을 전면적으로 채용한 전차가 특정 국가에 한정된 이유는 어지간한 생산 설비와 기술력 없이는 주조 방식으로 제품을 대량생산하기도 어렵고, 품질 관리도 까다로운데다가 품질도 용접식보다 대체로 떨어지기 때문이다. 특히 전차같이 부품이 무겁고 큼직한 장비들은 품질을 잘 유지하는 동시에 주조 방식으로 부품을 잘 만들기 더 어렵다. 일본군같은 경우에는 작은 물건도 통짜로 주조하는 기술이 모자랐던 까닭에 포탑을 절반으로 나누어서 주조한 뒤에 용접하는 방법을 썼다. 이외에도 1950년대 인도 전차 사업으로 제시되었던 포르쉐의 인디엔 판처 설계안이 인도의 주조 기술력 때문에 거절되었다는 말도 있다[5]
  다만 인디엔 판처 관련 자료가 많지 않기 때문에 이는 추측에 가까운 이야기다.
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4. 평가[편집]

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재래식 장갑 중에서는 가장 생산성이 높은 장갑이다. 비록 복합장갑과의 궁합이 잘 맞지 않고 기술력이 모자르면 생산이 어렵다는 단점이 있어서 용접장갑에게 밀리는 실정이지만, 일정 수준의 기술력을 보유하고 대량생산능력만 있다면 21세기의 시점에서도 쓸 만한 기술이다.

이런 이유로 인해 주조 기술 자체는 더 이상 전차나 장갑차같은 기갑차량의 장갑 제조에는 잘 사용되지 않지만, 여전히 방호력은 필요하지만 총포탄이 아닌 낙하물 정도나 막는 산업 현장에서 장갑을 둘러야 하는 장비 등의 다른 분야의 기술로는 널리 사용되고 있으며, 주조 자체의 기술력도 시간이 지나면서 향상되고 있다.