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[기고]

친환경 탄약 개발 동향

유도탄약3팀 김도영 선임연구원

탄약은 개인화기에 사용되는 소구경탄부터 전차탄, 포병탄, 더 나아가 유도무기까지 아우르는 핵심 물자로 현대전에 있어서 중추적인 역할을 하는 군수품이라고 할 수 있다. 탄약은 주로 고성능 폭약 등에 의해 목표물(장비, 인명 등)에 피해를 입히는 메커니즘을 채택하고 있는데, 훈련 시에는 안전 등의 문제로 인하여 비활성 화공품으로 제조된 훈련용 탄약을 주로 사용하게 된다. 전시 및 특별한 경우를 제외하고는 주로 훈련을 반복하는 군 특성 상 훈련용 탄약을 많이 사용하고 있으며, 그로 인한 안전사고 및 환경오염 문제가 이슈화되고 있는 실정이다. 따라서 본 기고에서는 그러한 문제를 해결하기 위해 개선 및 개발된 친환경 탄약의 개발 동향을 소개하고자 한다.

친환경 탄약 개발 동향

소구경 탄약

공군 모 실내사격장에서 관련 인원들의 납 중독 문제가 제기되었다. 소구경 화기에 사용되는 탄약은 경제성과 제조 편의성을 고려하여 납으로 제조된 탄심을 사용하는데, 이 탄심의 납 성분이 분진화되어 체내에 축적된 것이다. 실제로 납은 인체 독성 뿐만 아니라 대기, 수질, 토양오염을 일으키는 대표적인 비-친환경 물질로 알려져 있다.

합동참모본부는 이러한 납 재질의 문제성을 오래전부터 인식하여 기존의 납 재료의 탄심을 개선한 “동심탄(그린탄)”을 2015년 개발 완료하였다. 이 동심탄은 기존의 5.56 mm 보통탄(Model: KM193)의 탄심을 동 재질로 변경한 것으로, 기존 탄약을 사용하는 총기와 완벽히 호환되고 탄도 특성 또한 동일하여 동등 수준 이상의 성능을 발휘할 수 있도록 개발되었다. 이 동심탄은 FMJ1) 탄약의 일종인데, 동 재질의 탄심을 구리 재질의 탄자피가 감싸는 형태의 탄자를 사용하고 있으며 그 형상은 [그림 1]과 같다.

완성탄약 외형
탄자 외형
탄자 구조

그림 1. 동심탄(그린탄) 형상 및 구조

동심탄은 동 재질의 탄심을 사용함으로써 납에 의한 인체 및 환경에 미치는 부정적 영향을 해결할 수 있을 뿐만 아니라, 기존 탄약과 완벽히 호환된다는 점에서 훈련 뿐만 아니라 작전용으로도 사용될 수 있다.

또한, 합동참모본부는 기존의 권총탄약을 대체할 수 있는 파쇄탄을 개발하였는데, 이 파쇄탄은 납 탄심을 사용한 FMJ 구조 대신 비교적 환경오염 측면으로부터 자유로운 소재(구리 등)를 분말 소결한 특수한 탄자를 사용한다. 파쇄탄에 사용되는 탄자는 친환경성 뿐만 아니라 목표물에 타격 시 탄자가 분쇄되는 특성을 갖고 있어 파편이 도비2)되지 않고 파쇄되어 아군 시설 또는 인명에 대한 2차 피해를 예방할 수 있다. [그림 2]

그림 2. 목표물 충돌 시 탄자 파쇄 장면(Sinterfire® 소개자료 인용)

현재 파쇄탄은 문화재 보호시설, 원자력발전소 등 특정지역에 대한 경비 및 대 테러 진압용 등 특수 목적으로 사용되고 있다.

훈련용 수류탄

친환경 훈련용 수류탄은 국내 모 업체의 자체개발 이후 군에서 꾸준한 조달 및 사용으로 효과가 입증된 제품이다. 흙으로 제조된 탄체 뿐만 아니라 친환경 플라스틱인 폴리유산3)으로 제조된 신관 어댑터를 채용하여 친환경성을 극대화한 반면, 기존 훈련용 수류탄과 동일한 훈련 효과를 발휘하도록 개발되어 안전성과 훈련성 모두 충족시킨 제품이다. [그림 3] 

이외에도 사용 후 탄체가 파괴되어 자연스럽게 흙으로 환원되기 때문에 기존 훈련용 수류탄의 단점이었던 탄체를 수거하는 번거로운 행위를 해결하여 사용자의 편의성을 증진하였다.

성형 탄체
사용 후 탄체 파편 형상
신관 어댑터(폴리유산)

그림 3. 훈련용 수류탄에 사용된 친환경 재료

친환경 훈련용 수류탄은 고폭화약이 충전된 세열수류탄과는 달리 연막제 및 폭음제가 충전됨에 따라 훈련소 등과 같이 안전사고 발생 가능성이 비교적 높은 부대에서 훈련용으로 주로 사용되고 있다.

탄약 구성 부품

탄약은 일반적으로 탄두(탄자), 탄피, 뇌관, 추진제 등으로 구성되는데, 각각의 구성 부품에 대하여 환경 친화적 소재를 적용한 개선활동이 현재까지 활발히 이루어지고 있다. 뿐만 아니라 강화되는 관련 법규에 따라 탄약 제조 시 사용되는 접착제, 윤활제 등과 같은 소모성 물품이 안전한 물질로 대체되고 있는 추세이다.

수 년 전까지 황동 재질의 탄피를 친환경 플라스틱 소재로 대체하는 연구가 이루어졌다. 이는 여러 가지 기술적 한계로 인하여 실제 장비에 응용되지는 못하였지만, 기존의 재료를 경제성(제조 및 폐기처분 과정을 고려한) 있는 물질로 대체함으로써 궁극적으로는 환경을 보호한다는 점에서 주목할 만하다. 또한, 일반적으로 사용되는 열경화성 고체 추진제를 열가소성 고체 추진제로 대체하는 것과 같이 재활용성을 증대시키는 방법 또한 연구되어 활발히 적용되고 있다.

결론

위와 같이 탄약(특히 훈련용)은 강화되는 환경 규제 및 사회적 트렌드에 따라 꾸준히 개선되고 또 개발되고 있다. 작게는 기존 탄약의 비-친환경성 재료를 친환경 물질로 대체하는 작업부터 크게는 기존 시스템으로부터 탈피한 새로운 훈련체계를 개발하는 것을 포함한다. 현재 사용되는 탄약의 기본 개념은 제2차 세계대전 당시 개발된 것들이 대부분이기 때문에 친환경 탄약은 아직 폭 넓은 발전의 여지가 있는 영역이라고 할 수 있다.

탄약의 사례에서 살펴볼 수 있듯이 단순히 살상력만을 향상시키던 옛 시대의 무기 발전 방향에서 이제는 사용자의 안전성과 지속 가능한 발전4)을 위한 개발 및 연구로 패러다임의 변화가 필요한 시기이다.

  • 1) Full Metal Jacket, 납 탄두를 구리같은 금속으로 코팅하여 목표물 타격 시 탄두가 뭉개지지 않고 관통할 수 있게 제작한 탄환.
  • 2) 사격 시 탄환, 파편 등이 목표물을 맞고 튕겨져 나오는 것.
  • 3) Polylactic acid(PLA), 바이오매스를 원료로 만들어지는 생분해성 고분자의 일종. 인체에 무해하고 가공성이 우수하여 생분해성 고분자 중에 가장 많이 사용되고 있음.
  • 4) 환경을 보호하고 빈곤을 구제하며 장기적으로는 성장을 이유로 단기적인 자연자원을 파괴하지 않는 경제적인 성장을 창출하기 위한 방법들의 집합.