전차에 효율적인 엔진과 도하,도섭

 

◆ 가스터빈과 디젤 엔진 중 어느 것이 전차에 더 효율적인가?

전차는 대부분 디젤엔진을 사용하고 있으나, 미국 M1과 러시아의 T-80전차는 가스터빈 엔진을 사용하고 있는데 어느 엔진이 더 효율적일

까? 엔진이랑 열에너지를 기계적인 일로 바꾸는 장치로, 디젤엔진은 열가스 팽창에 의한 직선운동을 회전운동으로 바꾸어 동력을 발생하

나 가스터빈엔진은 고온·고압의 열가스 팽창에 의한 힘으로 터빈을 회전시켜 동력을 얻는다.

 

 

<그림1. 디젤과 가스터빈 엔진비교>

 

디젤엔진의 작동원리는 그림2와 같이 고온에서 연료의 분사/폭발로 발생한 팽창가스의 압력이 피스톤에 전달되어 피스톤의 직선운동을

발생시켜 크랭크축의 회전운동으로 변환된다. 즉 공기흡입/압축, 연료분사/폭발, 팽창가스 배출의 과정을 연속적으로 반복하여 엔진을

작동시킨다.

 

 

<그림2. 디젤엔진 작동원리>

 

디젤엔진은 출력당 엔진이 크고 무거운것이 단점이나 인화성이 낮은 경유사용으로 피탄시 화재 발생율이 적고 연료소모율이 낮아 상대적

으로 항속거리가 길다. 가스터빈엔진은 회전형 열기관으로 작동원리는 그림3과 같다. 압축기로 공기를 압축하고 압축된 공기를 연소실로

이끌어 여기서 계속적으로 연료를 분산하여 연소시킨다. 이때 발생한 고온·고압의 팽창가스가 터빈을 회전시켜 샤프트를 통해 동력을 전달한다.

 

 

<그림3. 가스터빈엔진 작동원리>

 

가스터빈엔진은 터빈 회전력이 직접 동력축에 연결되므로 디젤엔진에 비해 진동이 적고 고속회전이 가능하여 출력이 높다.

또한 경량이면서 저온 시동성이 좋고 구조가 간단하여 정비보수가 유리하다. 그러나 생산비가 높고 소음이 크다는 단점이 있다.

아직까지 대부분의 전차는 디젤엔진을 채택하고 있는데 이는 연비측면에서 디젤엔진이 훨씬 유리하기 때문이다. 실제로 연료소비율은

가스터빈엔진인 M-1전차가 100km당 920리터로 디젤엔진인 레오파드전차의 500리터에 비해 2배가량 높다.

그러나, 디젤엔진은 출력용량이 한계에 접근하고 있으며, 가스터빈엔진은 세라믹 등 신재료의 도입과 열교환기술의 진보로 열효율이

개선되고 있고 연비문제의 해결이 기대된다.

 

 

◆ 무거운 전차가 어떻게 하천을 건널 수 있을까?

전차가 하천을 건너는 방법에는 도하와 도섭이 있다. 도하란 중문교, 부교 등의 공병장비와 스노클등의 도하킷트를 이용하여 하천을

극복하는 것을 말하며, 도섭은 보조장비 없이 하천을 건너는 것을 의미한다.

 

전차는 엔진실에 물이 유입되지 않는 높이, 즉 1.5m 내외에서 보조장비 장착 없이 도섭이 가능하다. 그 이상의 수심에서는 스노클

(Snorkel)을 장착하여 4~5m깊이의 하천을 도하할 수 있다.

 

그림1에서와 같이 도하는 1개소 이상의 해치가 탈출통로 및 관측용으로 항상 수면상부에 위치하여 도하하는 심수도하, 엔진 또는 승무원실에 스노클이 장착되어 전차가 수면 이하에서 운용되는 잠수도하, 통신용 안테나 등을 제외하고 수면까지의 연결없이 완전잠수하여

운행하는 완전잠수도하의 세가지로 구분된다.

 

 

<그림1. 도하개념별 운용형태>

 

스노클은 물위에 선단을 노출시켜 파고에 의한 물의 내부유입을 차단하고, 연소 및 승무원 호흡을 위한 공기를 흡입하는 장치로서

해치 출입구에 설치되며 전차장의 관측/방향지시를 위해 활용된다. 즉 조종수는 전방 관측이 제한되기 때문에 전차장이 스노클 선단에

위치하여 조종수에게 방향을 지시하면 이에 따라 조향한다.(그림2)

 

 

<그림2. Leopard 전차의 잠수도하>

 

이 외에도 도하시는 그림3과 같이 주포 실드, 포구, 포탑통풍구, 엔진연소공기 흡입구 등을 밀폐하며 배수펌프를 이용하여 전차내부에

스며든 물을 지속적으로 퍼낸다.

 

 

<그림3. 잠수도하시 밀폐부위>

 

전차의 도하능력은 국가별로 차이는 있으나, 대부분 심수도하는 평균 2.2m 까지, 잠수도하는 4m까지 가능하다.

특히 러시아 및 중국은 5.5m까지도 도하가 가능하다. 그러나, 아직까지 완전잠수도하가 가능한 전차는 없는 것으로 알려져 있다.