1. 개요
彈頭, Warhead미사일, 로켓, 어뢰 등의 현대 발사체 무기에서 최종 역할을 하는 부분으로, 발사체가 목표에 다다르면 탄두가 작동하여 목표물에게 피해를 입힌다. 탄두 자체의 운동에너지만 가지고 표적을 파괴하는 경우도 있지만, 일반적으로는 명중 후 어떤 방식(주로 폭발)으로 작동하여 목표물에게 피해를 입힌다. 그 역할을 시작하게 만드는 부품은 뇌관, 혹은 신관이라고 부르며, 자세한 설명은 해당 문서를 참조하자.
총알의 탄알은 탄두가 아닌 탄환 또는 탄자(彈子, bullet)라는 다른 명칭으로 부른다. 종류에 대해서는 총알/탄자의 종류 문서 참조. 구경이 큰 경우 포탄 문서 참조.
많이 혼동하는 사실인데 탄두중량과 폭약 중량은 다르다. 탄두중량에는 파편용 케이싱과 신관, (성형작약탄의 경우) 라이너 등의 무게가 모두 포함되기 때문에 폭약 중량은 보통 탄두 중량의 절반 이하이다.
2. 탄두의 위치 및 개수
대함 미사일인 하푼의 내부구조.
용어의 뜻만 추리면 발사체의 머리 부분을 뜻하는 말이고, 실제로 상당수의 발사체의 머리 부분에 탄두가 위치한다. 초기의 로켓이나 어뢰 등의 발사체는 머리 부분에 탄두가 위치했기 때문에 이 용어의 뜻과 일치했다. 그러나 시간이 지나면서 유도 기능이 더해지면서 머리 부분에는 각종 유도에 필요한 기기가 들어가고 탄두는 그 뒤에 위치하는 경우가 많아져서 현대에는 용어의 뜻과 꼭 일치하지는 않는다.
특히 유도 기능이 중점적으로 들어가는 미사일은 앞부분에 각종 유도 기기가 들어가면서 탄두는 몸통 중간에 위치하는 경우가 많다. 상황이 이렇다보니 순발신관은 거의 사용하지 않고, 주로 지연신관을 사용하게 된다. 지연신관을 사용하는 이유는 명중 후 탄두 부분까지 목표물에 다다른 뒤에 작동되도록 조정하기 위해서이다.
이 때문에 요즘 미사일들은 가장 앞부분을 노즈콘(코)로 부르고 그 뒤를 탄두(머리에 코가 달렸으니...) 그리고 탄체 순으로 설명한다.
탄두를 하나만 사용하지 않고 여러 개를 탑재하는 경우도 있다. 주로 확산탄이나 이중 탄두 또는 탄도 미사일 중에서 ICBM이나 SLBM 같은 물건들이 이런 경우가 많다. Multiple Independently-targetable Reentry Vehicle(다탄두 각개 재돌입 발사체)라는 용어도 따로 있는데, 자세한 것은 MIRV 문서 참조.
3. 종류
탄두의 작동 방식에 따라 일반적으로 다섯 가지로 나뉜다.[1]3.1. 폭발성 탄두
발사체가 목표물에 명중하면 폭발을 일으켜 피해를 입히는 방식. 탄두 중에서 가장 흔한 방식이고, 종류도 많다. 거의 대부분의 탄두가 이 분류에 속한다.일반적으로는 화약이나 고폭탄 자체의 폭발력으로 목표물에 피해를 입히지만, 좀더 특수한 목적으로는 다음과 같은 것들이 있다.
- EFP: Explosively Formed Penetrator의 약자로, 움푹 파인 형태의 폭약을 터뜨리면 폭발력이 한 점에 집중된다는 '먼로-노이먼' 효과를 이용해 금속판(라이너)을 쏘아 날리는 탄두이다. 비슷한 방식인 성형작약탄과 비교하면 성형작약탄은 폭약을 원뿔형으로 깊게 파내서 라이너를 가늘고 길게 뽑아내서 송곳처럼 쏘아내지만, EFP는 폭약을 반구형으로 우묵하게 파고 훨씬 두꺼운 라이너를 사용해서 라이너를 뾰족한 금속 덩어리로 바꾸어서 날려보낸다. 자세한 사항은 항목 참조.
- 폭풍파(Blast Wave): 폭발이 일어나면 폭심 주변에서 일어나는 폭풍에 대한 피해에 중점을 둔 탄두이다. 곡사포의 탄두가 이원화되어 있던 1차대전기의 '고폭탄'이 이런 방식으로, 폭발력만 강하고 파편은 거의 안 나오는 방식이었다. 고폭탄 폭발의 인마살상력이 예상보다 많이 떨어진다는 점이 지적되어 이후로는 '유산탄'과 합쳐져 폭풍과 파편 효과 모두를 살상에 사용할 수 있도록 조정된다. 이 효과를 극대화한 후속 버전은 아래의 열압력탄이다.
- 열압력: 분진폭발의 원리를 적용한 탄두. 목표에 착탄하면 폭발성 액체나 분진을 넓은 공간에 흩뿌린 뒤 점화하여 대폭발을 일으킨다. 파편은 거의 없지만 폭발력 그 자체를 최대화시켜 보병 살상력과 건물, 동굴 등 구조물 소탕 능력을 극대화한 탄두이다. 자세한 것은 열압력탄두 문서 참조.
- 파편: 폭발이 일어나면 같이 채워넣은 금속제 파편이나 탄두 표면이 부셔지면서 나오는 파편 대한 피해에 중점을 둔 탄두이다. 1차대전기 사용된 '유산탄'이 이런 방식으로, 사람은 잘 잡지만 구조물 파괴력이 형편없다는 단점이 부각되어서 폭발력만 강한 '고폭탄'과 통합되어 폭풍과 파편 효과를 모두 잡는 방향으로 개량된다. 현대에도 마찬가지로 대부분의 폭탄/포탄은 폭풍과 파편 효과가 적당히 배합된 방식이고, 파편에만 중점을 둔 탄두는 장갑차 등에서 사용하는 근접신관 공중폭발탄 정도만 남아있다.
- 연결봉(Continuous-rod): 대공미사일 탄두로 사용된 형식. 폭약 바깥에 지그재그로 연결한 봉을 붙여놓은 탄두로, 폭발이 일어나면 봉이 원형으로 크게 퍼지면서 목표물에 피해를 입히는 방식이다. 파편이 랜덤하게 퍼지지 않고 정해진 궤적을 따라 선형으로 피해를 입히기 때문에 항공기에 대한 피해를 극대화 할 수 있다. AIM-9 사이드와인더 미사일이 공군/해군 버전으로 나뉘어 있던 시절에 사용되었으나, 특정 각도에서만 제 위력이 나오는 문제가 있었기 때문에 L형부터는 전방위로 골고루 파편을 배치한 고리형 폭발(Annular Blast) 형식으로 변경되었다.
- 성형작약: 특정 목적을 위해 제작된 탄두 중에서는 가장 유명한 것. 작약을 오목한 모양으로 성형한 것으로, 먼로-노이먼 효과를 이용해 폭발력을 한 점으로 모아 장갑판을 관통하기 위해 사용된다. 자세한 것은 해당 문서 참조.
- 파편감소탄두: 최근 등장한 신형 탄두이다. 외피를 플라스틱이나 탄소섬유 등 무른 재질을 사용하고 탄두 내부에는 큰 파편 조각 대신 가벼운 금속 분말을 넣어서 파편의 살상 범위를 줄인 탄두다. 일반 고폭파편탄은 실제 표기된 살상 범위보다 훨씬 멀리까지 파편이 튀어서 의도치 않은 피해를 내는 경우도 있지만 금속 분말은 가벼운 무게 때문에 공기 중에서 급격히 속도가 감소해서 딱 정해진 범위만큼만 피해를 입히며, 외피 또한 파편으로 부적절한 소재를 사용해서 의도치 않은 파편의 생성을 최소화한다. 대신 금속 분말을 사용하기 때문에 살상 범위 내에서는 파편의 밀집도가 매우 빽빽해서 일반 탄두보다 훨씬 강력한 위력을 가지기 때문에 살상력이 감소되었다고 생각하면 곤란하다. 이런 탄두는 유도 기술의 발달로 미사일과 폭탄의 명중률이 크게 올라가고, 대부분의 전투가 시가전과 게릴라전 양상으로 전개되어서 부수적 피해를 최소화해야 하는 현대의 특수한 전장 환경을 위해 만들어진 형태이다.
- 관통폭발탄두: 보통 건물, 벙커, 함선 등 하드포인트 공격용 탄두로 탄자로 치면 철갑유탄이다. 외피를 단단하고 두꺼운 재질로 만들어서 관통력을 극대화하며 내부에는 지연신관이 달린 폭약이 들어있는 형태로서, 목표를 관통하거나 관통 중 폭발하여 공격하는 방식이다.[2] 이런 탄두에는 필연적으로 지연식 신관이 장착되어 언제 폭발할지 결정할 수 있다. 현대의 대전차미사일은 대부분 탠덤 성형작약탄두나 EFP를 사용하고 AGM-65 정도만 이 방식을 이용하며, 전차보다 훨씬 크고 넓은 군함을 파괴해야 하는 대함미사일은 대부분 이 방식이다.
- 핵탄두: 탄두에 핵폭탄을 탑재한 것. 인류가 만든 폭발물 중 가장 강력한 위력을 지녔다. 각종 물리적, 그리고 정치적인 후속 효과도 가장 강력하다. 자세한 것은 해당 문서 참조.
3.2. 운동에너지 탄두
드물지만 탄두 중에서도 순수 운동에너지를 이용한 탄두가 존재한다.- 충돌 탄두: 탄두 내부에 전부 자세 제어용 로켓을 잔뜩 집어넣어 모든 걸 명중률에 올인한 탄두이다. 보통 탄도탄 같은 하드킬 대공용으로 사용되며, 위력자체는 탄두 중에서도 가장 낮지만 명중률은 가장 높다. 주된 목적인 미사일 방어에 경우 목표물 자체의 운동에너지가 워낙 커서 충돌만 해도 알아서 공중분해되기 때문에 위력을 버리고 명중률에 몰빵한 탄두이다. 한때 한국에서도 도입 문제로 시끄러웠던 THAAD가 충돌 탄두를 쓴다.
- 관통 탄두: 대전차, 대 벙커용으로 날개안정분리철갑탄 같은 관통자를 내부에 삽입한 형태이다. 아직까지 레일건이나 스페이스 대포 같은 극단적인 화포를 제외하면, 가속이 붙은 미사일류의 속력이 훨씬 빠르다. 또한 일반 탄자 종류는 활공하면서 공기마찰에 의해 속력이 감소하면서, 멀리 날아갈수록 위력과 정확도가 하락하는 단점이 있다. 반면 미사일류는 비행궤도만 잘 잡으면 종말 단계 속도가 순항 속도보다 더 빠르며, 더불어 유도도 가능하니 LOSAT, CKEM 등 차세대 대전차 미사일로 계획되었던 적도 있었다. 그러나 포탄에 비해 너무 비싸고 폭발성 탄두에 비해 범용성이 크게 떨어지는 태생적 약점 때문에 현재는 사장되었다.
3.3. 훈련 탄두
보통 훈련을 위해서 기존 폭발성 탄두 대신 무게추를 집어 넣은 버전으로, 파란색 등의 고시인성 색으로 표시되어 있다.현대에는 무게추 대신 낙하산을 넣어 실제로 발사해도 회수가 가능하거나 전자장비를 넣어서 적을 격추했다 아니다를 판단하여 평가까지 가능한 제품이 나오고 있다.
폭발성 탄두의 훈련용인 경우에는 유색 가스를 통해 탄착을 확인하는 경우도 많다.
3.4. 화생방 탄두
이 탄두들은 내부에 변형이 되면 안 되는 물질들을 싣고 있기 때문에, 고압, 고열, 충격 등에 대비한 장치가 있고, 목적에 따라 잘 깨져, 멀리 퍼질 수 있게 하는 탄두이다.핵탄두는 이쪽 분류로는 들어가지 않는다. 화생방의 "방"이 방사능을 뜻하지만 핵탄두는 핵분열이나 핵융합으로 발생하는 폭발력으로 피해를 입히는 것이 메인이고 방사능은 부차적인 효과이기 때문이다.
3.4.1. 화학탄
독가스를 발생시키는 화학물질을 넣은 탄두. 발사체가 목표물에 명중하여 탄두가 파괴되면 화학물질이 반응, 주위에 독가스를 퍼뜨리는 피해를 일으킨다. 또는 탄두 내부에 안정화된 두가지 물질을 같이 싣고, 운반체가 추진되면서 이 둘을 가르는 격벽이 파괴되 물질이 섞이고 반응하여, 화학무기로 무기화 되는 구조로 탄두가 구성되어 있기도 하다. 미사일이나 어뢰에는 없다시피 하고, 로켓에 탑재가능한 종류가 몇 가지 있는 정도다.3.4.2. 생물학탄
세균이나 바이러스를 퍼트리는 탄두. 발사체가 목표물에 명중하여 탄두가 파괴되면 각종 질병을 일으키는 세균이나 바이러스를 퍼뜨리는 피해를 일으킨다. 생물병기라 온도 충격 등 환경에 민감하기 때문에 잘 깨지는 도자기류로 탄두를 구성하기도 한다. 역시 이쪽도 미사일이나 어뢰에는 없다시피 하고, 로켓에서 일부 연구가 되었으나 실용화 된 것은 없는 부분. 자세한 것은 생물학 무기 문서를 참조하자.3.4.3. 더티 밤
Dirty bomb.직역하면 더러운 폭탄으로, 방사성 물질로 만든 덩어리에 폭탄을 심어놓은 것이라고 보면 된다. 자세한 건 해당 문서 참조.
[1] 정찰 탄두, 전자전 탄두 같은 특수목적 탄두들이 더 있긴한데 이런류는 요즘 UAV로 따로 분류되기 시작하여, 종류가 달라진다.[2] 현무IV나 GBU-57처럼 단순히 몸체로 비집고 들어가는 방식도 있지만 KEPD 350 타우러스처럼 선행 성형작약탄두로 구멍을 뚫고 내부 관통자가 그 구멍을 비집고 들어가는 방식도 있다. 타우러스는 이 방식을 통해 작은 크기와 긴 사거리, 가벼운 무게에도 불구하고 GBU-28과 맞먹는 관통력을 확보했다.