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| 테자스 경전투기에 탑재하는 ELM-2032 다중모드 사격통제 레이더 |
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| 군함용 사격통제장치 |
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1. 개요
사격통제장치( 射 擊 統 制 裝 置, Fire Control System, FCS)란 목표 및 화포의 위치, 기상 정보 등을 포착하여 사격 제원[1]을 구하고 사격에 연관된 장치들의 구동을 조절하는 장치다. 즉, 주변 환경에 대한 정보를 수집하고 총기나 화포의 사격을 돕는 장비이다. 사격관제장치(射擊管制裝置) 또는 화기관제장치(火器管制裝置)라고도 하며, 줄여서 사통장치라고도 부른다.여러 센서와 정보 처리용 컴퓨터 등으로 구성되어 있다. 물리법칙이 간략화된 FPS 게임 등과 달리[2] 현실에서는 실제로 탄체가 날아가 목표를 맞혀야 하기 때문에 날아가는 과정에서 작동하는 중력, 공기저항과 바람, 대기의 습도, 심지어 지구의 전향력[3] 같은 다양한 효과들이 탄체의 운동에 영향을 미치게 되며, 현재의 전장에서 포들은 눈에 보이지 않을만큼 먼 곳의 목표를 노리는 경우가 많아 이런 효과를 무시할 수가 없다. 따라서 이 모든 변수를 계산해서 탄적을 예측하고 사수에게 알려주는 과정이 필수적이며, 컴퓨터가 발전한 현대에 포병장교들이 수기로 계산하던 과정을 컴퓨터로 자동화시켜준 장비가 바로 사격통제장치다. 전차포, 야포, 자주포나 방사포, 함포나 대함미사일, 미사일 등 현대 여러 무기에 필수적으로 설치되는 장비이다.
2. 역사
2.1. 함선, 포병등의 간접 사격
사통장치가 등장하기 전에는 운용 인원의 운용법, 육안 관측 및 보고가 현대의 사통장치의 역할을 대신했다.포병의 경우, 제대로 된 사통장치의 도입은 자주포의 등장으로 복잡한 전자장비를 장착하고도 신속한 기동이 가능해진 이후였으나, 제2차 세계 대전 당시의 야포와 견인포에도 자동 탄도계산을 해 주는 초보적인 사격통제 컴퓨터가 왕왕 장착되었다. 컴퓨터라고 해서 첨단 디지털 컴퓨터는 아니고, 전기와 기계식을 조합한 아날로그 물건이다. 견인포와 구형 자주포, 다연장로켓의 경우에는 기본적으로 관측반의 적군 관측, 측지반의 방열위치 식별, BTCS나 사격제원계산기를 이용한 사격반의 탄도계산, 그리고 사격시점 조절 등의 긴밀한 연계를 통해서 사격제원을 산출하고 사격을 실시했다.
하지만 이 역시 한계가 있었으며, 대체로 관측반을 통해 관측한 탄착지점과 목표 지점의 차이를 바탕으로 사격제원을 수정하여 재사격했다.[4] 물론 이 경우 적군은 초탄 사격을 투사받은 뒤 엄폐, 이동하므로 파괴력의 저하는 피할 수 없으며, 역으로 적이 포격을 통해 반격하는 대포병전이 일어날 수도 있다.
탄도 계산에 전자식 컴퓨터가 처음 등장한 것은 1946년이다. 미 육군 병기국 소속의 글래디온 반즈 장군은 2차 대전이 한창인 1943년 좀 더 빠른 탄도계산을 할 수 있는 전자식 계산기를 펜실베니아 대학에 의뢰했고, 이렇게 만들어진 것이 한때 세계 최초의 전자식 컴퓨터로 알려졌던 에니악이다[5]. 그러나 제2차 세계 대전이 끝난 이후인 1946년에 개발이 완료되는 바람에 원래 용도인 탄도 계산보다는 다른 용도로 많이 쓰였다.
반면 해군의 경우는 사통장치의 도입이 좀 더 빨랐다. 함선들의 경우 선박이 워낙에 크니 장비 설치를 위한 공간이 좀 더 넉넉했었고, 무엇보다 함포가 다수 설치되어 동시사격을 해야 하는 군함들은 화포들을 통제하는 시스템의 필요성이 좀 더 절실했기 때문이다. 또 수십 km에 달하는 교전거리를 가진 해군은 함포들의 사격을 보다 정밀하게 조절하여 협차를 유지해야 했기에 수동으로 조작하는 것이 육군의 경우보다 비효율성이 컸기 때문이기도 하다. 제2차 세계대전 당시에는 톱니바퀴와 캠을 조합한 기계식 아날로그 컴퓨터로 포의 사격 제원을 산출했다.
일본의 야마토 뮤지엄에서는 1931년에 만든 91식 사격반을 보유하고 있다. # 아이치시계전기가 만든 제품으로, 완벽한 기계식 컴퓨터로 구현된 물건이다.
2.2. 전차
사실 일반적으로 '사통', FCS라고 하면 이쪽으로, 사격통제장치가 특히 중요한 부분이다.탄도를 계산하기 위해서는 주변 환경과 적과의 거리는 물론 만일 기동간 사격이나 움직이는 목표에 사격 한다면 속도와 방향까지 측정하고, 이 수치들을 계산해서 얻은 탄도를 조준에 반영해야 했으나, 기술력의 문제로 1950년대까지 대부분의 전차는 사격통제장치라 할만한것은 없었기에 사수의 기량과 감에 의존했으며, 빗나간 초탄을 기준으로 조준을 수정하는 식이였다. 2차 대전기 말에 미국에서는 MIT가 개발한 사격통제장치가 적용된 T29E3도 개발되었으나, 상용화되지는 못했다.
그래도 그중 그나마 측정이 쉬운것이 적과의 거리였기에 사통장치의 등장 전까지는 원근법을 응용해 적의 크기를 바탕으로 대략적인 거리를 추측할수 있도록 조준경에 표시된 레티클[6]을 이용해 대략적인 거리를 측정하고, 조준경의 눈금에 따라 거리를 조준에 반영하는 식이였다. 이는 대단히 부정확하고 단편적인 정보를 부실하게 반영하는 방식이였으며, 그 속도도 대단히 느렸다. 1세대 전차가 등장한 50년대에 이르러 서방제 전차들은 영상합치식 거리 측정기의 등장으로 더 정확한 거리를 측정할수는 있었으나, 어디까지나 보조기구에 가까웠고 사람이 직접 감으로 조준하는것은 여전했다.
2~2.5세대 전차가 등장하는 1960년대, 1970년대 초에 이르러선 아날로그식 사격통제장치가 등장했다. 별도로 측정한 주변 환경과 목표 거리등 탄도에 영향을 주는 수치들을 수동으로 탄도컴퓨터에 입력하면[7], 연동된 조준경의 눈금과 표시에 탄도컴퓨터가 산출한 탄도가 반영되도록 조정되는 식이였다. 이를 통해 사격을 사람에만 의존해야했던 이전보다 더욱 정확한 사격이 가능했으나 측정 - 계산 - 조준이라는 일련의 절차에서 그 사이를 이어주는건 사람이 수동으로 해야했기에 한계가 있었다. 특히 간접 사격을 하는 포병과 달리 전차는 목표와 직접 사격으로 교전을 해야했기에 반응속도가 크게 떨어지는 이러한 방식은 효용성에서 많은 의문이 있었다.
7,80년대에 들어서는 디지털 컴퓨터의 기술이 발전으로 마침내 모든 과정을 사통장치가 자동으로 수행하는 3세대 전차가 등장했다. 1976년에 등장한 T-64B와 1978년에 등장한 T-80B에 적용된 1A33 사격통제장치는 레이저 거리 측정기로 빠르게 거리를 측정할뿐 아니라 후방에 장착된 환경센서(측풍감지기)를 통해 풍향과 풍속까지 자체적으로 측정해 탄도를 계산하고, 이를 자동으로 조준에 반영했다. 때문에 사수는 오직 목표를 향해 조준점을 돌리면 사통장치에 조준을 맡기고 버튼을 누르기만 해도 정확한 사격이 가능했다 Delta-D 컴퓨터와 2축 안정기, 자이로 센서를 통해 더 많은 변수를 계산할뿐 아니라 한번 목표를 지정하면 전차가 움직이더라도 탄착점과 조준이 계속 목표를 향하며, 다시 계산을 할필요도 사라졌다.
이미 가능한 최대한의 명중률이 구현되었기에 8~90년대 이후의 서방 전차들은 여기에 더해 열상과 아군과의 정보 공유로 목표를 색적하고 아군과 더 유기적인 연계를 할수 있도록 네트워크전 기능을 넣어서 사통장치를 개선했다.
3. 중요성
대표적으로 걸프 전쟁에서 미군 M1 에이브람스의 평균 교전거리는 1.8km, 명중률은 80% 이상에 육박했으나 사격통제장비가 없는 T-55는 1km에서 절반도 못 미치는 명중률을 보여줬다.또한 K-9, PzH2000 등의 자주포가 세계 최고라고 하는 이유 중 하나가 바로 사격통제장비다. 이것이 없는 북한은 연평도 포격전 때 완벽한 기습으로 군부대와 민가를 가리지 않는 무차별 포격을 날렸음에도 불구하고 대다수 포탄을 바닷물에 버리는 촌극을 보여주기도 했다. 현대에 나오는 무기들은 한결같이 화력통제장비가 있으며 심지어 미국은 고속유탄발사기인 Mk.47에도 화력통제장비를 달았다. 이 정도로 화력통제장비는 매우 중요하며 현대 전쟁이 과거 제2차 세계 대전같은 방식에서 양상이 완전히 바뀐 이유 중 하나다.
명중률이 전투력과 직결되는 원인은 크게 두 가지다. 먼저 화력을 투사하기 위해 사격을 실시하는 행위 자체가 가장 일차적으로는 탄약을 비롯해 무기의 내구도, 더 나아가 운용 인원들의 체력과 집중력을 비롯하여 전투 지속에 필요한 유/ 무형의 자원을 소모하게 된다. 따라서 명중하지 못한 사격은 이러한 자원을 단순히 소모하게 되며, 명중하지 못한 사격의 빈도가 높을수록 들어가는 자원에 비해 적에게 입히는 피해의 양이 감소하게 된다.
또한 초탄 명중 실패에 따른 전술적인 기습효과의 상실이 있다. 위에도 말했듯이, 적은 아측의 화력이 투사되는 것을 감지하는 순간 엄폐 또는 회피기동을 실시하여 차탄 이후의 아측 화력투사에 의한 피해를 최소화한다. 예를 들면, 적의 포병사격이 감지된다면 아군 보병들은 엄폐물과 참호를 향해 퇴각할 것이며, 해군 함정과 기갑전력은 회피기동을 실시한다. 이것은 당연한 교리이며, 적에게도 마찬가지다. 따라서 기습적인 효과를 발휘해 방심한 적을 타격할 수 있는 첫 화력 투사가 종료된 이후, 이어진 화력투사로 적에게 입힐 수 있는 피해는 제한되게 된다. 이는 각국이 애초에 시작부터 상대측의 방공호부터 공습으로 조져버려서 적이 피할곳과 적 포병진지들을 없앰으로서 적의 피해가 감소하거나 반격당할 걱정이 없이 맘편히 포격할수 있는 벙커 버스터 계열의 무기들을 개발해내는 원인들중 하나가 되었다. 반면 우수한 사격통제장치는 초탄의 명중률을 현저히 상승시켜 기습적인 초탄으로 적에게 최대한의 피해를 강요받은 상태로 아측과의 교전에 돌입하도록 강제하는 효과가 있다.
이외에도 우수한 사격통제장치는 운용 인원의 조작을 쉽게 하여 지속교전시 문제가 되는 피로도의 축적을 경감하며, 수동 운용 시 운용 인원의 실수로 인해 발생할 수 있는 오차의 생성 자체를 미연에 방지하는 등 여러 부수적인 효과 또한 가지고 있다.
이 정도로 사격통제장비는 중요하다. 아무리 작게 봐도, 2차대전 장비와 현대 장비를 가르는 가장 중요한 구분 중 하나가 전자화된 사통장치의 유무이다. 전차나 전투기 등의 무기체계의 세대구분에도 사통장치 항목은 꼭 들어간다. 사통장치의 설치로 인해 명중률이 상승하고, 장거리 교전 시에도 유의미한 타격을 입힐 수 있게 되면서 전장의 구도가 바뀐 것이다.
사격통제장치의 유무는 현대군에 매우 중요해서, 강력한 장갑과 방호력을 지닌 전차는 곡사포로도 완파하기가 힘들지만 직격했을 경우는 물론이고 지근에 떨어진 포탄의 충격만으로도 외부 사통장치를 파괴해 전투력 상실을 일으킬 수 있다. 사통장치가 고장나거나 파괴될 경우 보통 차량을 후방으로 빼내지만 부득이한 상황일 때 사통장치 없이 사격하는 경우가 있는데, 이렇게 되면 위에서 말한 T-55처럼 명중률이 급감하게 된다.
가끔씩 연산처리가 느린 점을 들어 기존 데스크탑 컴퓨터의 CPU와 비교하는 일이 가끔 있지만, 군사용 및 우주용 CPU는 충격, 고/저온등 극한환경의 대응과 민수용 전자체계와 개발 기간이 배로 차이나는 것이다보니 민수용 CPU와 직접 비교하기엔 다소 무리가 있다. 실제로 정상급 자주포라고 칭송받는 k-9도 사통장치에는 386-486급의 CPU가 장착되어 있다.
4. 사통장치가 설치되는 무기체계들
육해공군을 따지지 않고 폭넓게 설치된다.4.1. 육군
- 전차
- 보병전투장갑차
- 공격헬기
- 자주포
- 다연장로켓
- XM29 IAWS
- XM307 ACSW
- NGSW
- XactSystem - 저격소총에다 달아주는 초고성능 사통장치. 문서 참조.
4.2. 해군
4.3. 공군
5. 매체에서 묘사된 사격통제장치
군사를 주제로 한 모든 매체에 등장할 수 있다. 장르가 군사물인 TV 드라마와 영화에 소재나 소품으로 등장할 수 있고, 특히 대부분의 경우 FPS나 밀리터리 류의 게임에서 주로 등장한다. 그 중에서도 사실성을 강조하는 게임에서는 옵션이나 부품 등으로 등장하는 편이다. 피격되어 파손되면 명중률이 감소하거나, 기동간사격의 명중률이 감소하거나, 탄착 예측이 부정확해지는 등의 패널티가 적용되는 경우가 많다.- 네이비필드 - 장비 부품으로 등장한다. Auto 사통과 Aiming 사통이 있다.
- 아머드 코어 시리즈 - 장비 부품으로 등장한다. 개근 부품이자 필수요소 부품이기도 하며, 기체의 무장을 적에게 조준하도록 도와 주는 록온 사이트의 크기나 넓이, 록온속도 등의 포착능력을 지원하는 부품이다. 반면 로켓 런처나 박격포, ACV계열 스나이퍼 캐논 등의 일부 무기는 이 FCS의 지원을 받을 수 없어 수동조준을 해야 사용이 가능한 경우도 있다.
- 월드 오브 워쉽 - 장착하는 부품으로 등장한다. 월드 오브 워쉽/강화 문서 참조.
- ARMA 2 - 일부 장갑차량에 탑승할 시 사격통제장치를 사용할 수 있다. 거리를 측정해주고 표적의 이동 속도와 방향에 따라 조준을 보정해준다.
- 폴아웃: 뉴 베가스: 유탄 기관총과 유니크 바리에이션인 자비에 사격통제장치로 추정되는 컴퓨터가 붙어있다. 실제로 사용해볼 수는 없는 그냥 총기 장식. K9000 사이버독 건은 개의 뇌를 사격통제장치로 사용한 기관총이다.
- GHPC: 냉전 기갑차량 시뮬레이션 게임으로 M1 계열, M60A3 계열, T-72 계열의 FCS 작동방식을 현실에 가깝게 구현해냈다.
6. 기타
- 군사용 이외에도 에어소프트 게임 쪽에서도 사통장치를 사용한다. 레비아탄이나 게이트 등 사용자의 트리거 입력을 받아 사전 설정되거나 실시간으로 측정되는 파라메터를 기반으로 내부의 매커니즘을 전자 제어하는 사통장치가 대표적인 예. 사격통제장치의 유무에 따라 기어박스의 수명부터 명중률과 트리거 입력후 최초 발사시간까지 많은 부분에서 절대 우위가 판가름난다.
[1]
제원이란 '기계류의 치수나 무게 따위의 성능과 특성을 나타낸 수적(數的) 지표.'라는 뜻이다.
[2]
기껏해야 탄속이나 거리별 탄 낙차 정도가 구현되며, 바람과 대기 밀도 등 그 외 기타 요소를 고려하는 게임은 눈 씻고 찾아봐도 보기가 힘들다.
[3]
주로 수 km 단위의 장거리 사격시에 중요하게 고려된다.
[4]
쉽게 예를들어 탄이 목표 오른쪽으로 떨어지면 포를 왼쪽으로 돌리고 다시 쏘는것이다. 그후 재사격한 탄이 목표와 더 가까이 오른쪽으로 떨어지면 포를 조금 더 왼쪽으로, 반대로 이번엔 왼쪽으로 떨어질때는 오른쪽으로 더 작게 돌려서 쏘는 식으로 반복하는것이다.
[5]
'40~70년대 역사 탐구할때는 Numerically vs. electro-mechanical 이분법 방식으로 바라보는게 좋은 접근법이다
[6]
조준경에 표시된 다양한 크기의 박스들로, 적과 비슷한 크기나 높이의 박스를 이용해 거리를 측정하는 식이였다.
[7]
거리측정기와 연동되어 거리만큼은 자동으로 입력되는 경우도 있었다.