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| 비스마르크급 전함의 터틀백 장갑 구조 |
1. 개요
측면장갑과 갑판장갑이 만나는 지점에서 갑판장갑이 경사장갑 형태로 측면장갑에 결합하는 형태인 장갑구조를 말한다. 함체 내부에 있는 갑판장갑이 거북 등딱지 처럼 생겨서 터틀백 장갑구조라 부른다.두꺼운 측면장갑을 관통해도 내부에 경사장갑이 추가로 존재하기 때문에 직사포격에 대한 강한 방어력을 갖게 되는 장갑구조이며 주로 제1차 세계 대전 시기 전함, 순양전함, 최후기형 대형 장갑순양함같은 주력함에 적용되었다.
그러나 전간기와 제2차 세계 대전 시기 주포 사거리와 정확도가 급격히 상승함에 따라 해전이 근거리 직사포격보단 장거리 곡사포격 위주로 이루어져 제2차 세계대전급 기술로 건조된 중장갑 함선에는 적용되지 않았다.
제2차 세계 대전 당시 중장갑 함선이 아닌 제2차 세계대전급 기술로 건조된 중장갑 함선인 이유는, 해군 기술력이 전쟁 패배 및 베르사유 조약으로 인해 대형 군함 설계 및 건조가 10여년 이상 단절되는 바람에 이후에 군대를 재무장하면서도 해군 기술력이 제1차 세계 대전 기술에 머물렀던 나치 독일의 크릭스마리네의 함선에 터틀백 장갑 구조가 적용되었기 때문이다.
2. 원리
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참고하십시오.기본적으로 전열함 시절부터 나무 재질의 장갑으로 구현된 측면장갑과 방호순양함 시절부터 사용하던 터틀백 방식의 갑판장갑 구조가 결합한 형태다.
해전의 형태가 함포를 사용하기는 하지만 협차사격처럼 장거리에서 거포와 중포처럼 연사속도가 느린 함포를 조준 및 명중시키는 사격방법이 발전하지 않았고 사격통제장치와 관측장치도 미흡한 시절이었으므로 10km 이내로 근접하거나 10km 근방에서 함포로 포격전이 벌어지게 된다.
이럴 경우에는 직사포격이 발생하게 되므로 대다수의 포탄이 낮은 각도로 직선을 그리며 날아가게 되고 함포의 포구와 수면과의 거리도 낮은 편이라서 극히 드문 경우를 제외하고는 모든 포탄이 측면장갑에 명중하게 된다. 측면장갑은 매우 두꺼운 편이라서 포탄이 매우 크고 무거우며 빠르게 날아오지 않는다면 어지간한 경우에는 측면장갑을 관통하지 못하고 튕기게 된다.
만일 초근접전이 벌어지거나 포탄이 워낙 강력해서 측면장갑을 관통하더라도 그 뒤에는 경사장갑으로 구성된 갑판장갑이 버티고 있으므로 측면장갑을 관통하느라고 관통력을 많이 상실한 포탄은 대부분 경사장갑을 관통하지 못하고 막히게 된다. 그리고 측면장갑과 경사장갑 사이의 지역은 군함의 함체에서 중요한 시설이 없는 곳이 많아서 여기서 포탄이 작렬하더라도 약간의 피해만 오고 만다.
그리고 포탄이 조금 높은 고도로 날아와서 측면장갑의 높이를 넘어가는 경우라도 직사포격이기 때문에 대다수는 보호구역이 아닌 군함의 상부구조물에 명중하므로 과관통이 발생해서 포탄이 폭발하기 전에 상부구조물을 말끔하게 관통하고 다른 쪽으로 빠져나가며 설령 상부구조물이 손상을 입더라도 갑판장갑 아래에 있는 집중방호구역은 무사하므로 군함 자체는 생존 및 자력철수가 가능하다.
따라서 10km 이내나 근방에서의 직사포격에는 터틀백 장갑 구조가 훌륭한 방어력을 보여주게 된다.
3. 효과
이는 크릭스마리네의 신예함선, 비스마르크급 전함에도 적용되었다. 효과는 매우 우수했는데, 15인치 함포에 대한 대응방어를 지닌 비스마르크가 비스마르크 추격전에서 16인치의 로드니와 14인치의 킹 조지 5세에게 영거리 사격에 가까운 거리에서 포탄 몇백발을 맞았음에도[1] 가라앉지 않고 로드니와 킹 조지 5세가 연료부족으로 후퇴했다. 로드니가 화력이 떨어지긴 했지만 이는 원거리 교전이었고 사용 포탄은 오히려 근접전에서 엄청난 위력을 보이는 경량고속철갑탄이라는 점을 감안하면 더 대단하다.4. 단점
방호순양함 시절부터 지적되는 오래된 단점으로 갑판장갑의 위치가 매우 낮은 곳에 있어서 집중방호구역의 크기가 좁고 높이가 낮다. 그래서 갑판장갑 아래에 위치해있는 집중방호구역은 안전하지만 갑판장갑 위의 상부구조물과 함체는 비교적 취약하며 집중방호구역 내부에 모든 중요한 시설을 집어놓을 수 없다는 문제가 발생한다. 전함 비스마르크가 격침되지 않긴 했지만 전투불능 및 이동불가 상태가 된 것도 이 때문이었다.그리고 함포 포격전이 점점 장거리에서 진행되면서 장거리에서 곡사로 발사된 포탄이 하강을 시작하면서 높은 각도인 대낙각으로 명중하는 공격에 약하다는 단점이 있다. 이런 식의 공격을 대낙각탄이라고 부른다.
근거리 직사포격에서는 포탄이 날아오는 각도가 매우 낮으므로 대부분 측면장갑에 명중한 후 내부에 있는 경사장갑의 효과까지 적용되므로 확실하게 포탄을 대부분 막아낼 수 있다. 그러나 대낙각탄의 경우에는 애초에 높은 고도에서부터 낙하하는 방식이므로 측면장갑의 가장 두꺼운 부분인 측면주장갑을 넘어가서 얇아서 방호력이 주력함급의 거대한 포탄 기준으로는 거의 없는 상부측면장갑에 명중하거나 아예 갑판에 명중하는 식으로 측면장갑의 방어를 우회해버린 후에 갑판장갑에 명중하게 되는데 갑판장갑이 가진 경사도가 대낙각탄의 경사도로 인해 상쇄되기 때문에 갑판장갑이 보유한 장갑수치만 적용되므로 쉽게 갑판장갑까지 관통해서 집중방호구역을 초토화시킨다.
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| 주장갑대를 피해 관통한 14인치 포탄 |
실제로 위에 언급한 두가지 단점으로 356mm 포탄 1발에 치명타를 입고 무력화된 것이 샤른호르스트급 전함 1번함 샤른호르스트가 노스케이프 해전에서 겪은 일이다. 샤른호르스트가 뒤늦게 영국 해군의 주력을 보고 도망가던 중 킹 조지 5세급 전함인 HMS 듀크 오브 요크가 최대 유효사정거리에서 날린 포탄이 장갑판과 장갑판 사이를 뚫는 바람에 보일러실이 직격당해 속도가 8노트까지 느려졌다. 애초에 주장갑대인 320mm 구역 바로 위는 45mm밖에 되지않으며 갑판도 최대 140mm 정도로 두껍지는 않았다. 비스마르크급 전함과 동일한 구식설계의 취약성을 보였다는 것이다. 그리고 보일러실은 동력기관의 높이가 높아서 터틀백 장갑 구조 방식의 갑판장갑으로 방어가 불가능하므로 돌출부가 만들어졌는데 해당 약점을 정확하게 찌른 타격이었다.
듀크 오브 요크의 356mm 주포탄은 샤른호르스트에 명중하면서 측면 주장갑을 살짝 넘어간 위치에 있는 45mm의 얇은 상부 측면장갑을 가볍게 관통한 후 함체 내부로 깊숙하게 들어가서 장갑두께가 80mm에 불과하며 높이도 1m 수준으로 낮게 수직으로 돌출된 부위를 그대로 관통하면서 보일러실에 직접 타격을 준다. 이런 방식으로 356mm 구경의 대구경 포탄이 명중할 경우에는 45mm 장갑은 피모철갑탄의 피모도 못벗기고 80mm 장갑도 간신히 철갑탄의 피모를 벗겨낼 수준이므로 그냥 철갑탄 본체가 아무런 손상도 입지 않고 보일러실 내부로 진입한 후 성공적으로 작렬해서 보일러실에 엄청난 피해를 준 것이다.
보수반이 보일러를 긴급수리하면서 간신히 22노트(41km/h)까지 속도를 올렸지만, 이미 영국 함대에 포위당한 상황에서 결국 350발에 가까운 포탄들과 11발의 어뢰를 맞고 샤른호르스트는 침몰한다.
여기서 대낙각탄을 맞지 않도록 근접전을 펼치면 되는 것 아닌가라는 생각을 할 수 있다. 하지만 이미 그런 것이 불가능해졌다. 제1차 세계 대전 시기에 이미 함포의 교전거리가 10km을 많이 넘어가서 10km - 20km대의 포격전이었으므로 슬슬 갑판에도 포탄이 명중하기 시작했으며 그나마 이 시기에는 아직 근접전으로 판정가능한 거리라서 대낙각탄의 피해를 보지 않았으므로 터틀백 장갑 구조로도 버틸수가 있었다. 하지만 이미 전간기 시절부터 점점 함포 포격전의 사정거리가 길어졌기 때문에 제2차 세계 대전 시기에는 20km - 30km대의 장거리 포격전이 주된 함포 포격전이 된 시기라서 대낙각탄이 매우 많아지게 되었다.
덤으로 사격통제장치와 관측장치가 발전하고 레이더까지 등장했기에 근접전을 시도하다가는 적이 안정된 상태를 유지하며 침착한 동작으로 세밀한 조준까지 마치게 되므로 접근을 시도하기도 전에 협차사격이 날아오면서 대낙각탄 세례를 받은 후에 적과의 거리가 좁혀지면 적의 입장에서는 굳이 명중탄을 확률에 의지하는 방식인 협차사격을 할 필요도 없이 직접 조준을 통해 매우 정확한 명중탄이 직격으로 날아와서 순식간에 아군 군함만 만신창이가 된 후 격침당한다.
마지막으로 기본적으로 터틀백 장갑 구조는 배수량의 낭비가 커지는 설계란 것도 문제다. 외부에 장갑을 갖추는 것 자체가 무거운데 내부에 경사장갑을 포함한 갑판장갑을 추가로 설치하며 중량이 늘어나는 것이 원인이다. 이러면 같은 무장과 속력을 갖추는 데에 드는 비용이 급상승하고 배수량이 엄청나게 늘어나며 과적이 쉽게 발생하고 측면주장갑의 높이가 낮아져서 투자에 비해 매우 비효율적인 방어를 하게 된다. 비스마르크급 전함이 만재배수량이 50,300톤까지 늘어났음에도 불구하고 측면 장갑과 주포탑 바벳 장갑이 샤른호르스트급 전함에 비해 약화되는 등의 약점이 발생하며 측면 주장갑의 수면 위의 높이가 낮아지는 원인 중 하나가 터틀백 장갑 구조 때문이었다.
5. 대응
대응방법은 두가지로 나뉜다. 첫번째는 갑판장갑까지 강화하는 개량된 터틀백 장갑구조이고 나머지 하나는 갑판장갑의 위치를 끌어올려서 측면 주장갑의 상부 끝과 결합하는 방식이다.| |
| 나가토급 전함의 장갑구조 |
개량된 터틀백 장갑구조는 현측장갑과 갑판장갑을 모두 강화하면서 기존의 벨트 장갑 형상을 유지한 장갑 구조를 개량된 터틀백 구조라고 부른다. 기존의 터틀백 구조는 현측에 착탄한 포탄에 대한 방어만 중시하지만 강화된 터틀백 구조는 갑판의 방어까지 중시하기 때문이다. 구분점은 터틀백 구조의 최대 특징이 남아있다는 것으로 함선 내부에 현측 장갑과는 분리되어 후면에 위치한 경사장갑 구조가 남아 있다. 나가토급 전함은 이런 식으로 대개장을 실시한 결과 기존의 구조를 유지하면서 갑판 장갑을 다층구조긴 하지만 처음에는 총합 100mm까지, 나중에는 196mm까지 두텁게 늘렸다.
하지만 본질적으로는 이렇게 강화를 할 경우에는 특히 갑판방어 측면에서 장갑을 투입한 것에 비해 실제 방어력이 부족해지며 특히 다층방어구조임에도 불구하고 내부로 침입한 포탄이 폭발시에 타격을 막아낼 내부탄편방어 장갑을 제대로 깔기도 어렵게 되므로 내상이 심해진다. 그리고 배수량이 폭증하기 때문에 나가토급 전함도 대개장시에 갑판장갑은 강화했지만 현측장갑은 대개장 이후에도 305mm를 그대로 유지했고 이중 탄약고 부분만 원래의 76mm에 2인치 ~ 8인치를 더 붙여서 최대 305mm + 127mm ~ 280mm으로 강화하였으나 그럼에도 불구하고 이는 고작 14인치 대응방어가 가능한 전함인 테네시급 전함의 측면장갑 343mm와 비등한 수준이므로 사실상 거의 강화를 하지 못했다.
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| 기준배수량 3만5천톤급 고속전함의 방어구조 |
이런 이유로 인해 영국과 미국은 터틀백 장갑 구조를 포기하고 갑판장갑을 위로 올려서 현측 주장갑의 상부와 갑판장갑을 연결시킨 후 갑판장갑을 단일화하고 두껍게 만들어서 집중방호구역을 넓히는 방식을 채택한다. 이를 통해서 배수량을 좀 더 효율적으로 사용할 수 있고 장갑의 강화 및 효율성도 올랐다.
현측장갑의 경우에는 영국은 직선장갑을 선호하고 미국은 경사장갑을 선호했는데 둘다 큰 차이점은 없으며 영국의 경우에는 경사장갑에 도탄된 포탄이 어뢰방어구획만 있어서 포탄명중에 취약한 함체 하부로 도탄되는 것을 막으려고 직선장갑을 채용했고 미국은 조금이라도 더 현측장갑의 방어력을 높이려고 경사장갑을 택한 것이라서 서로 어떤 것을 더 중시하는 가에 따른 취향차이라고 보면 된다.
일본 제국도 독자적인 연구를 통해서 야마토급 전함부터는 미국이 택한 방식과 비슷한 방식을 채택하며 터틀백 장갑 구조를 버리게 된다.[2]
[1] 두 전함이 당일 전투에서 쏜 주포탄만 해도 총합 700발이 넘었다. 순양함이 쏜 포탄까지 합치면 당일 전투에서 2000발이 넘는 포탄이 비스마르크 한 척에게 날아왔다.[2] 전간기 중기 이후부터 일본이 중화민국을 혼자서 집어삼키려고 시도하는 등 서구 열강들과 관계가 험악해지면서 해군 관련 기술들을 독자적으로 연구 및 실험과 제작을 해야 했다.