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경량화에 가려진 제로센의 영광

2014-08-20

일본에 제로센(零戰)에 대한 향수가 부활하고 있다. 지난 15일 종전기념일을 맞은 일본 야스쿠니 신사 전쟁 박물관 내의 제로센이 전시된 장소에는 많은 사람들이 붐볐다. 뿐만 아니라 최근에 제로센 관련 영화와 애니메이션이 제작되면서 전쟁을 겪지 않은 일본 젊은이들이 크게 열광하고 있는 것으로 알려졌다.  
제로센은 1940년 일본의 미쯔비시 중공업에서 개발한 A6M2 영식(零式) 함상전투기 21형을 말한다. 사까에 12형 공랭식 14기통의 엔진을 단 제로센은 비슷한 유형의 항공기보다도 연료 소모량이 훨씬 적었다. 가벼운 기체는 최고속도 533킬로미터(km)까지 낼 수 있었고, 뛰어난 회전반경을 이용한 공중전 능력(Dog fighting)을 자랑했다.  
중일전쟁에서 제로센이 화려한 루프 기동을 펼치면서 중국 전투기 후미로 날아들어 3익 프로펠러의 공간사이를 통해 발사되는 전방의 7.7밀리미터(mm) 기관총 두 정과 양익에서 발사되는 두 정의 20mm 기관총탄을 퍼부으면 적기의 대부분은 꼬리에서 검은 연기를 뿜으며 추락했다.  
보조연료탱크를 달면 1891해리(3502km)까지 날 수 있는 항속거리는 중일전쟁에서 대륙 깊숙이 신장된 항속거리를 완전히 커버하며 폭격기를 호위했고, 태평양 전쟁에서는 진주만 기습은 물론 필리핀 등의 동남아 진공작전에서 무려 왕복 1800km의 임무를 수행하며 미 태평양 함대를 격파했다.  
그러나 그 영광은 오래가지 않았다. 미 해군이 제로센의 약점을 파악하면서 개발한 신형 전투기 F6F 헬켓(Hell cat)이 나타나자 제로센의 약점이 서서히 드러나기 시작했다.  

무조건 기체 중량을 줄여라 

1937년 중일 전쟁이 본격화되면서 중국 대륙 깊숙이 쳐들어간 일본군은 길어진 병참선과 폭격기 호위 문제에 봉착했다. 폭격기의 폭격 거리가 늘어나면서 이를 호위할 전투기들의 항속거리가 짧아서 따라가지 못했던 것이다.  
이에 일본 군부는 항속거리가 짧은 96식 함전기 대신에 시속 500km/h 이상의 속도, 가벼운 기체 중량, 강한 화력, 뛰어난 조종성 그리고 민첩한 공중 기동 능력 등을 가진 전투기 개발에 나섰다. 미쯔비시社의 호리코시 지로라는 설계 기사가 이 어려운 문제를 떠맡았다.  
그는 당시의 일본이 가진 비행기 제조 기술로 군부가 바라는 요구 조건들을 맞추기 어렵다는 것을 깨달았다. 940 마력의 저출력 엔진에 강력한 화력을 가진 99식 20mm 기관포와 보조연료탱크를 달고 500km/h 이상의 속력과 민첩한 기동성은 애초부터 불가능한 선택이었다.  
그는 그동안 개발된 국내외 항공기의 기술을 모아서 몇 가지 결론에 도달했다. 우선, 전투기의 착륙기어(Landing gear)를 접어 넣어 공기저항을 줄여서 기동력을 배가시키도록 설계했다.  
동맹국 독일의 전투기 융커스 Ju 87C 스투카 급강하 폭격기가 유럽전선에서 막강한 위력을 발휘했지만 기체 밑에 고정된 착륙기어에 의한 공기저항으로 공중전에서 취약한 면모를 드러낸 사실은 후발 주자인 제로센 설계에 큰 영향을 미쳤다.  
또 보조연료 탱크를 달아 항속거리를 크게 늘렸다. 이는 당시로선 매우 파격적인 선택이었다. 기체의 중량을 줄이는 설계는 여기에서 멈추지 않아 제로센의 몸체를 극단까지 몰고 갔다. 이는 매우 위험한 발상으로 나중에 드러났다.  

경량화의 베일에 가린 약점들 

64기의 미군기를 격추한 태평양 항공전 최고의 에이스 사카이 사부로는 전후 그의 저서에서 “제로는 최대속도로 기동하면 기체가 공중 분해될 수도 있었다”고 회상했다. 또 급상승이나 급강하, 급선회시에 주익이 공기의 저항을 이기지 못하고 비틀어지는 문제점도 종종 보고됐다.  
이 문제점들은 맹목적인 경량화 추구 때문에 발생한 것으로 알려져 있다. 제로센의 기체 소재로 사용된 두랄루민(Duralumin)은 구리 4퍼센트(%), 마그네슘 0.5%를 섞어 시효경화성을 이용해 만든 알루미늄 합금이었다.  
전문가들은 “시효경화성은 두랄루민을 섭씨 500∼510도(℃) 정도로 가열후, 물속에서 급랭시킨 다음에 이를 상온에 방치하면 시간이 지날수록 굳어지는 현상이다”고 말한다.  
이로써 강도는 단단해지고, 비중 역시 2.7로 철강의 1/3밖에 되지 않아서 중량당 강도비가 매우 우수해진다. 제로센은 두랄루민보다 더 가벼운 초초 두랄루민(Extra Super Duralumin)을 사용했고, 날개와 주익의 기골에 구멍까지 뚫어서 무게를 줄였다.  
물론 이렇게 초감량한 제로센은 우수한 저속 선회력을 가졌다. 이는 익면하중(비행기의 중량을 날개 면적으로 나눈 값)을 작게 만들어 일본의 전투기 조종사들에게 화려한 공중전 기술을 부여했다.  
그러나 두랄루민의 방탄 능력은 쇠보다 강하지 않았고, 제로센은 조종석 후부와 연료탱크 주위에 반드시 설치해야 하는 방탄 판조차 달지 않아 만약에 적기에 꼬리를 잡힐 경우, 총탄이 동체를 뚫고 조종사 몸에 박히고, 연료 탱크에 한 발만 맞아도 쉽게 불이 붙는 경우가 비일비재했다.  
설상가상으로 캐노피 재질도 방탄유리가 아니었다. 반면에 같은 시기의 소련군 주력기 IL-2의 경우, 기체를 장갑판으로 둘러싸 몸체와 조종사를 보호한 것으로 알려졌다.  
두랄루민은 가공이 매우 까다로워서 대량 생산이 불가능한 치명적 단점도 있었다. 이에 비해서 제로센에 대항해 미군이 개발한 F6F 헬켓 전투기는 단순한 기체 재질과 철저한 표준화를 추구해 대량 생산이 가능했고, 이는 전쟁에서 중요한 승리의 요인으로 작용했다.  
이런 문제점들로 제로센과 조종사들이 전쟁 후반기에 급속도로 부족해졌으나 일본 군부는 이를 제때에 충족시키지 못했다. 일본의 패배는 불을 보듯 뻔한 것이었다.
 
 
 

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