하이브리드 동력사용, 美 차세대 자주포 XM1203

하이브리드 동력사용, 美 차세대 자주포 XM1203

[도깨비뉴스] 2008년 11월 10일(월) 오전 11:05

 

▲ XM1203 자주포는 하이브리드 전기구동방식과 고무 캐터필러를 채용한 장궤식 차체에 38 구경장 155mm 곡사포를 탑재하고 있다. NLOS-C 자주포는 FCS 여단의 18대로 구성된 포병대대에서 운용할 예정이다.

현재 FCS 기동차량 중에서 가장 순조롭게 개발중인 NLOS-C(Non-Line-of-Sight Cannon) XM1203 시제차량이 2008년 6월 11일 공개되었다. 현재 NLOS-C 자주포 시제차량은 운용실험과 사격실험을 실시중이며, 2008년까지 개발을 완료할 예정이다. XM1203 자주포는 XM982 엑스칼리버 포탄을 결합할 경우 기존 자주포 시스템과 다른 작전능력을 발휘할 수 있다. 또한 다양한 정찰 시스템과 연결된 네트워크 전투능력은 보다 높은 효율성과 정확성을 가지고 임무를 수행할 수 있다.

미육군의 FCS 계획

21세기 초반 미육군은 주력전차와 보병전투차를 중심으로 편성된 냉전형 중사단 중심에서 강력한 전투력과 독립작전능력을 유지하면서 전개능력을 비약적으로 향상시켜 현재 운용중인 중사단을 대체하는 FCS(Future Combat System)·UA 여단으로 재편성하는 대규모 계획을 진행한다. FCS·UA 여단은 M1 전차를 대체하는 MCS 등의 모두 8종류 차량으로 구성된 유인무기 시스템과 ARC 로봇 전투차량 등의 6종류의 무인무기 시스템 이외에 UAV까지 포함하여 편성된 부대와 정보 네트워크를 결합하여 강력한 전투력을 발휘한다.

그러나 새로운 기술을 적극적으로 도입함에 따라 개발비가 처음에 예상한 1,570억달러에서 2006년 1조 4,000억달러까지 10배정도 대폭 증가하였기 때문에 무인무기 시스템 2종류와 UAV 2종류의 개발중지를 결정한다. 또한 프로그램 개발 계획도 연기되어 구성시스템이 모두 완성된 상태에서 FCS·UA 여단의 편성완료는 2030년까지 연기되었다.

 

▲ NLOS-C 자주포는 155mm 포탄(RAP)을 사용하면 최대사정거리가 팔라딘과 동일한 30km이지만, 일반 포탄 이외에 47km 최대사정거리를 가진 GPS와 INS로 유도되는 XM982 엑스칼리버 유도포탄도 운용할 계획이다.

NLOS-C 자주포는 처음에 주요 요구사항이 제대로 완성되지 않은 상태에서 계획을 시작하였으며, 사업은 C-130을 통한 수송능력을 중심으로 <요구된 화력을 충족 가능한 모든 체계>를 검토하는 방식으로 진행되었다. 후보군은 FCS 차체에 경량 155mm 포를 탑재하는 방안, 스트라이커의 차대에 155mm를 탑재하는 방안, 스트라이커에 105mm 곡사포를 탑재하는 방안, 경량화된 다연장 로켓을 사용하는 방안 등이었으며, 당시 이미 개발이 완료된 상태였던 프랑스의 CAESAR 등도 검토되었다.

최종적으로는 FCS용 장궤식 차대에 차세대 견인포인 M777 및 크루세이더의 자동장전체계를 조합하는 방안이 선정되었다. 이 안은 구체적인 방안이 확정되기 이전인 2002년 12월부터 설계가 시작되어 2003년 7월부터 CTD (Concept Technologies Demonstrator) 모델이 제작되어 각종 시험에 투입되었다. FCS 개발계획은 전체적으로 지연되고 있지만 NLOS-C(on Line of Sight-Cannon) 155mm XM1203 자주포는 순조롭게 개발이 진행되어, 2008년 6월 11일, 시제 1호차가 워싱턴 DC에서 공개되었다.

MGV 차체의 경량화

XM1203 자주포는 GDLS사와 BAE 시스템즈사가 공동으로 개발한 2명의 승무원을 탑승하는 FCS의 유인차량 시스템 MGV(Manned Ground Vehicles) 공통 차체를 사용하여 개발하였다. 이 공통 차체는 공군의 C-130 수송기로 수송을 전체로 극한까지 경량화를 적용하였으며, 자주포의 전투중량을 24톤 이하로 억제하였다.

 

▲ NLOS-C XM1203 자주포는 기본 베이스가 되는 복합제 MGV 차체. NLOS-C는 696hp(발전출력 440kw)을 발휘하는 독일 MTU사의 5R890 디젤발전기 탑재하며, 최고속력 90km/h, 야지속도 55km로 장륜식과 동등한 높은 기동력을 가지고 있다.

때문에 공통 차체는 새로운 기술과 소재를 다수 사용하여 설계하였으며, 장갑 차체의 구조는 티타늄 소재의 기본장갑으로 알루미늄, 세라믹, 폴리머 복합재 등을 결합한 하이브리드 장갑을 채용하였다. XM1203 자주포는 일반적인 자주포가 사용하는 알루미늄 합금소재와 다른 고가의 하이브리드 장갑시스템을 채용하였지만 방어력은 14.5mm 기관총탄의 직격과 포탄 파편을 방어하는 수준으로 이라크와 아프가니스탄에서 미군이 많은 피해를 입은 RPG와 IED 위협에서 승조원을 보호하는데 부족하다는 의견이 다수를 이루고 있다.

이 때문에 M1 전차와 M2 보병전투차를 교체하는 FCS 시스템의 MCS(Manned Combat Systems)와 ICV(Infantry Carrier Vehicle)도 XM1203 자주포와 같은 MGS 공통 차체를 사용하지만 기본 차체장갑 이외에 모듈 증가장갑을 장착하고, 장래 액티브 방어시스템과 전자장갑까지 장착할 예정이다. 또한 이라크의 전훈을 받아들여 지뢰와 IED 방어책으로 차체 하부를 V형으로 제작할 예정이다.

하이브리드 동력 시스템

MGV 공통 차체의 또 다른 중요한 특징은 동력계통을 하이브리드 전기구동 시스템을 채용한 것이다. MGV의 하이브리드 동력 시스템은 도요타 자동차의 프리우스 등이 채용한 엔진의 구동력을 모터가 보조하는 병렬방식이 아니고, 모든 구동력을 모터의 동력을 사용하는 직렬식이다. 이 방식은 일반적인 디젤엔진보다 연비가 20~40% 향상되고, 변속기와 추진축 등이 필요없기 때문에 동력 계통이 차지하는 공간이 감소하고, 차체의 설계가 보다 유연성을 가질 수 있다.

 

▲ MGV가 탑재하는 동력 시스템은 최대출력 696hp(발전출력 440kw)을 발휘하는 독일 MTU사의 5R890 디젤발전기를 채용하였다.

MGV가 탑재하는 동력 시스템은 최대출력 696hp(발전출력 440kw)을 발휘하는 독일 MTU사의 5R890 디젤발전기를 채용하였다. BAE 시스템즈사가 개발한 차체 구동, 주행, 제동장치, 전력 통제장치 등을 구성된 트랙션 드라이브시스템을 결합하여 XM1203 자주포는 궤도식 차량으로는 최대속력 90km/h라는 경이적인 기동력을 발휘한다.

궤도는 유나이티드 디펜스사가 개발한 폭 38.1cm의 일체형 고무 궤도를 채용하였다. 이 고무 궤도는 폴리머 화이버에 금속 케이블로 강화한 강화 고무를 성형 사출하여 제작한다. 기존 금속 궤도에 비하여 경량화는 물론 소음, 진동, 정비소요가 감소하였다. 유나이티드 디펜스사는 6,400km이상을 주행할 수 있는 내구력을 가지고 있다고 주장하고 있다.

 

▲ XM1203 자주포는 BAE 시스템즈사가 개발한 차체 구동, 주행, 제동장치, 전력 통제장치 등을 구성된 트랙션 드라이브시스템을 결합하여 궤도식 차량으로는 최대속력 90km/h라는 경이적인 기동력을 발휘한다.

 

 

MGV 차체 내부의 기본 구조는 공통으로 2명의 승조원이 차체 앞부분의 배터리 바로 뒤 조종실에 탑승하며, 2명이 조종실에서 사격통제와 더불어 차체를 조종한다. 조종실 내부에는 5개의 다기능 멀티 디스플레이가 배치되어 UAV, UGV, 헬기, 다른 MGV 차량 등과 데이터 링크를 사용하여 정보를 교환하여 실시간으로 전투정보를 표시한다. 또한 조종/조작 시스템은 종래의 유압기계식이 아닌 F-16 같은 4세대 전투기에서 사용하는 플라이 바이 와이어 방식을 채용하였다. 플라이 바이 와이어 조종방식은 조종간을 조정하면 컴퓨터가 신호를 해석하여 전기적인 데이터 신호를 보내면 서머모터나 유압 시스템이 신호를 해석하여 필요한 조종을 실행하는 구조를 가지고 있다.

NLOS-C 자주포 공격능력

NLOS-C XM1203 자주포는 C-130 수송기를 사용하는 전개능력 때문에 주포는 기존 M109A6 자주포의 39 구경장보다 짧은 38 구경장 155mm 포를 채용하였다. NLOS-C 기술실증 차량은 미육군과 해병대가 채용하여 운용 중인 39 구경장 155mm M777 견인포를 유용하여 탑재하였지만 XM1203 자주포는 자체 이동을 위한 최소한의 연료와 6발의 응급포탄을 적재한 상태로 C-130으로 수송하기 위하여 포신을 1 구경장 축소하였다.

 

 

 

▲ 2006년 10월 23일, 사격실험중인 NLOS-C 시제차량. 이 자주포는 포탄과 장약을 자동으로 장전하며, MACS(Modular Artillery Charge System : M231/232) 장약을 사용한다. 시제차량은 24발의 클립(Clip) 형태의 자동장전장치를 가지고 있다.

미육군이 실험한 자료에 따르면 155mm 주포를 39 구경장에서 1 구경장을 축소하면 사정거리가 4km 정도 감소한다는 결론을 얻었다. 대신 약실의 내압 자체를 향상시켜 신형탄 사용이 가능하고, 항공수송 시에도 6발의 포탄을 추가로 적재할 수 있다는 이점이 있었다. 장착된 신형 38 구경장 주포의 최대사거리는 크루세이더 최대사거리의 60% 수준인 30km 정도이지만, 개발이 중단된 크루세이터 자주포에서 운용으로 목적으로 개발하던 XM982 엑스칼리버 유도포탄을 사용하기 때문에 큰 문제는 없다.

XM1203 자주포는 크루세이더의 사격통제 시스템과 자동장전장치 같은 기술을 다수 전용하여 M109A6 팔라딘과 비교할 수 없는 작전능력을 가지고 있다. XM1203 자주포와 M109A6을 비교하면 발사속도는 3배 정도로 분당 10발을 발사할 수 있고, 이동상태에서 사격개시까지 시간도 1분에서 20초로 단축되었다. 또한 포탄자동추적 시스템을 채용하여 사격정확도는 M109A6 보다 33~50% 향상되었다. 4초 이네에 6개의 다른 목표에 명중시키는 복수폭탄을 동시에 탄착시킬 수 있는 능력도 가지고 있다.

XM982 엑스칼리버 유도포탄

Raytheon사가 개발한 엑스칼리버는 사거리 연장형 포탄에 활강날개와 GPS/INS 유도장치를 조합해, 거리와 관계없이 10m미만의 CEP를 유지할 수 있는 포탄이다. 특히 항공기의 스마트 폭탄이나 GMLRS 보다 훨씬 신속하게, 많은 표적에, 집중된 공격을 가할 수 있다는 장점이 있다. 2005년 미 육군 유마기지에서 열린 시험발사에서 엑스칼리버는 20km 떨어진 과녁을 불과 3.4m의 오차로 명중시키는 가공할 만한 정밀성과 파괴력을 선보였다. 이후 2006년까지 열린 12차례의 발사실험에서 엑스칼리버는 오차범위 4.5m 이내로 놀라울 정도의 정밀??폭격을 선보였다.

특히 좌우 15도 각도의 오조준 실험에서도 엑스칼리버는 스스로 비행 목표를 수정해 가면서 정확하게 목표물을 향해 날아갔다. 발사각이 높아 떨어질 때도 거의 수직으로 낙하하기 때문에 엄폐물을 무용지물로 만든다. 또 빌딩이 밀집한 도심에서 오폭을 줄일 수 있다. 엑스칼리버의 가장 큰 장점은 155mm 견인ㆍ자주포의 가장 큰 고민거리인 오폭의 부담을 감소시킨다는 점이다.

 

 

 

▲ 미국의 엑스칼리버 블록 1A1 포탄이다. 39 구경장에서 발사되었을 때 40km의 사정거리를 갖추며, 야전시험에서 6m이내의 오차만을 나타냈다.

기폭장치도 세 가지로 전투상황에 따라 다양한 선택이 가능하다. 첫째는 공중폭발(height-of-burst) 방식으로 머리 위에서 폭발해 광범위한 지역에 파편을 퍼부으면서 적군에 타격을 가한다. 둘째는 지연폭발(delay) 방식으로 건물이나 벙커를 뚫고 들어간 다음에 폭발하는 것이다. 여러차례에 걸친 실험에서 엑스칼리버는 콘크리트 건물을 뚫고 들어가 폭발하는 벙커버스터로서 위력을 선보였다. 셋째는 포인트 폭발(point detonate) 방식으로 맞는 순간에 고폭약이 터져 장갑차나 차량 등을 무용지물로 만든다.

엑스칼리버는 2008년 초부터 M777 견인포에 실전 배치되어 아프가니스탄이나 이라크 등지에서 비교적 양호한 평가를 받았다. 현재 양산중인 엑스칼리버는 블록 1A1형으로 BB(탄저저항감속장치)를 기반으로 설계되었으며, 사거리가 연장된 블록 1A2는 아직 개발이 진행되지 못하고 있다. 엑스칼리버의 현재 사정거리는 39 구경장의 M109A6 팔라딘 자주포로 40km로, 52 구경장에서 발사된다면 50km로 알려지고 있으며, 주요 유도방식으로 <2차원 유도장치>를 가지고 있다.

 

 ▲ NLOS-C 자주포는 FCS 여단의 18대로 구성된 포병대대에서 운용할 예정이다. 일반 포탄 이외에 47km 최대사정거리를 가진 GPS와 INS로 유도되는 XM982 엑스칼리버 유도포탄도 운용할 계획이다.

강력한 성능과 실전에서 입증된 신뢰성에도 불구하고 엑스칼리버 획득이 지연되는 이유는 자주포 포탄으로서는 지나치게 높은 가격 때문이다. 2005~2007년에 걸쳐 발주된 1,225발의 엑스칼리버의 도입가격은 도합 1억 2,960만 달러로, 초기 저율생산임을 감안한다 해도 발당 10만 달러나 되어 6만 달러까지 가격이 하락한 헬파이어 대전차 미사일 보다 가격이 높다. Raytheon 측은 향후 발당 가격을 3만달러 선까지 억제하려 하고 있으나, 이 역시 기존의 155mm 포탄의 가격대와 비교할 경우 극단적 고가이다.

NLOS-C 자주포의 장래

FCS 개발계획은 전체적으로 지연되고 있지만 NLOS-C(on Line of Sight-Cannon) 155mm XM1203 자주포는 순조롭게 개발이 진행되어, 2008년 6월 11일, 시제 1호차가 워싱턴 DC에서 공개되었다. 현재 2010년에서 2012년까지 18대의 선행양산형을 생산하는 계약이 채결되었으며, 이후 2013년부터 저율 초기생산을 시작해 M109A6 팔라딘 대체작업에 착수할 예정이다.

하지만 설상가상으로 이라크에서의 고전과 전비 폭증으로 인해 기본개념인 럼스펠드 독트린과 모체인 FCS 사업이 심각한 위협에 직면함에 따라, XM1203 역시 크루세이더와 같은 길을 걸을 수 있다는 우려도 나오고 있다. XM1203 자주포는 새로운 기술을 적극적으로 적용한 고성능 자주포 시스템으로 XM982 엑스칼리버 유도포탄을 결합할 경우 기존 자주포 시스템과 다른 작전능력을 발휘할 수 있다. 또한 다양한 정찰 시스템과 연결된 네트워크 전투능력은 보다 높은 효율성과 정확성을 가지고 임무를 수행할 수 있다.

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