배연기

전차의 전차포 사격 후 포신 내부에 떠돌던 배연 가스(포연)가 실내에 들어오지 않도록 외부로 배출시켜주는 장치로, '제연기'라고도 한다. 흔히 포신 중간 부분이나 끝 부분에 뭔가 감아놓은 듯 두껍고 뭉툭하게 튀어나온 부분이 배연기다.

전차 이외에도 밀폐된 승무원 전투실을 갖춘 자주곡사포나 보병전투차 등에도 장착되고, 자주포나 장갑차는 현대에도 포구제퇴기와 함께 장착되는 경우가 많다.

포신에 돌출물이 있다고 모두 배연기는 아니므로 구체적인 형상을 잘 보고 구분해야 한다.

배연기가 없는 화포에서 발포하면, 우선 약실에서 추진 장약의 연소에 의한 대량의 고온고압 화약 연소 가스(포연)가 발생하며, 이 가스가 포구방향을 향해 포탄을 빠르게 밀어낸다. 그렇게 포탄이 포구를 떠난 뒤, 고온 고압의 잔여 가스들도 대부분이 포구 바깥으로 뿜어져 나가게 된다. 그러나 이 때문에 포신 내부는 순간적으로 진공에 가깝게 압력이 낮아지게 되며, 따라서 포구는 한바탕 화염을 뿜어낸 직후에 외부의 대기와 포연 일부를 도로 빨아들이게 된다.

이때 후미장전식 화포에서 문제가 발생한다. 발사와 주퇴복좌운동 이후 장전을 위해 약실 폐쇄기를 개방하면 포구가 빨아들인 포연이 그대로 포미로 쏟아져 나오게 되는 것이다. 개방된 공간에서 발포하는 견인포는 좀 낫지만, 좁은 실내에서 연속 사격하는 전차, 자주포 승무원들은 이렇게 역류하는 유독한 포연에 심하게 고통받았다. 제2차 세계대전기 전차 사진들을 보면 교전 중에도 위험을 감수하고 포탑의 해치들을 열어둔 사진들이 많은데, 전차장의 시야 확보도 목적이었지만 이 포연 역류 문제도 한몫을 했다. 밀폐된 포탑/전투실은 중기관총을 탑재한 기관총탑 수준이라고 해도 환풍기가 없다면 사격을 조금만 지속해도 사수가 숨도 쉬지 못할 정도로 고통받았으며, 벤틸레이터(환풍기)가 있더라도 환기용량이 턱없이 부족한 경우가 많아 실전에서 제 역할을 못해 전투 도중 해치를 열어두는 경우가 많았다.

이러한 이유로, 발포 직후 포미로 역류하는 포연을 줄이기 위해 배연기가 개발되었다.

배연기는 기체 압력의 차이를 이용해 포연의 역류를 막고 잔여 포연까지 자연스럽게 배출되게 해주는 장치다. 배연기는 포신을 덮고 있는 밀폐 구조의 외부 재킷 같은 것으로, 배연기가 덮고 있는 포신 부분에는 작은 구멍이 여럿 뚫려 있다. 포를 발사하면 아직 포탄이 포구를 빠져나가지 않은 동안 포연(화약 연소 가스)이 이 구멍들을 통해 들어가 배연기 내부의 압력을 높인다. 그리고 탄이 빠져나간 직후 포신 내의 압력이 낮아지기 시작하면 배연기 내의 압력도 빠져나가기 시작한다.

하지만 배연기는 포신과의 연결이 구멍 몇 개인 고로 포신 내부보다 압력이 빠지는 것이 한 박자 느리다. 그리고 배연기에 나 있는 구멍은 방향이 비스듬하게 나 있거나, 구멍이 포신 앞뒤로 나 있는 등 배연기 내부의 압력이 포구 쪽으로 배출되게 유인하는 구조다. 그 결과, 배연기 내부에 쌓인 고압력 포연은 포신 내의 포연보다 한 박자 느리게 배출되면서 포신 내부 압력의 급강하를 막아주며, 동시에 포구를 향해 빠져나가는 공기 흐름을 만들어낸다. 이 흐름으로 포연기보다 뒤쪽 포신 내부에 잔여해 있던 포연도 흐름의 압력에 이끌려 포구로 빨려나가게 되며, 적절한 타이밍에 약실 폐쇄기를 개방하면 약실 쪽에서 유입된 공기도 이 흐름에 동조해서 잔여 포연을 약실 방향이 아닌 포구 방향으로 밀어낸다.

이러한 원리 덕분에 배연기가 장착된 포는 약실 폐쇄기가 되도록 적절한 타이밍에 열리는 것이 권장되며, 고로 되도록 반자동이나 자동으로 약실이 개방되는 구조와 함께 사용하는 편이다. 현대의 전차포중 자동 장전 장치를 사용하지 않아 장전은 완전 수동인 것들도 발사 후 약실 폐쇄 개방이 자동으로 이루어지는 이유 중 하나.

배연기의 상세 구조는 여러 가지가 있으나, 압력 차이를 이용해 포연을 포구 방향으로 배출한다는 점은 대동소이하다. 다만 배연기가 있어도 대구경 화포 사격 시 발생하는 포연이 워낙 막대하기에 포연 역류를 100% 방지하지는 못한다. 실제 전차들의 실내 영상을 보면 발포 후 폐쇄기 개방 시 약간의 연기가 실내로 흘러들어오는 것을 관찰할 수 있다. 그러나 당연하지만 없는 것보다는 훨씬 낫고, 배연기만으로 전부 못 막는 포연은 실내에 장착된 환풍기로 제거할 수 있는 수준이다.

배연기는 승무원의 안전도 지킬 수 있고, 유입되는 먼지 입자들도 빼서 포강 마모를 방지해 포신 수명 역시 늘려준다.출처 그런 만큼 배연기의 디자인이 나쁘면 포연이 포탑 안으로 역류하는 일도 있고, 배연기가 총탄에 뚫리거나 해서 파손되어 포연 배출 성능이 나빠지는 경우도 있다.

종전 이후 미국의 M46 패튼 전차가 최초로 포신에 달린 배연기를 채택하여 역류 문제가 한결 나아졌고, 동구권은 한국 전쟁 당시 공산군에 노획된 M46 패튼의 배연기를 카피하여 T-54A부터 달았다고 한다. 이후 등장한 냉전기 전차들부터는 서방권이나 동구권 할 것 없이 대부분 포신에 배연기가 필수로 달린다. 물론 예외도 있는데, 포탑과 승무원실이 완전히 분리된 T-14 같은 무인포탑 전차 주포는 배연기를 사용하지 않으며, 르클레르 전차에 탑재된 GIAT CN120은 배연기 없이 양압장치나 컴프레서가 만드는 압축공기로 포연을 강제 배출하는 장치를 갖추고 있어서 배연기가 없다.

포신에 장착되는 배연기들은 중심축이 포신과 일치하는지에 따라서 공축 배연기와 편심 배연기로도 구분할 수 있다. 전자는 배연기가 포신과 중심축을 공유하는 설계로 단면이 동심원 형태이며, 후자는 배연기가 상하좌우 중 한 방향으로 치우쳐진 형태다. 차량 수송시 포탑을 뒤로 돌렸을 때 차체 후방과 배연기가 간섭하는 것을 막기 위해 위나 옆으로 치우친 편심 배연기를 사용하기도 한다.

주로 함포에서 사용하는 방식인 압축공기 분사식 배연기도 있다. 역사는 일반적인 배연기보다 더 오래되었으며 전차에 도입한 것도 빨라서 5호 전차 판터에 장착된 것이 시초다.

운용방식은 압축공기를 저장한 탱크나 공기압축기를 포미에 설치한 후 포탄을 발사한 후 곧바로 압축공기를 포미로부터 포신 내부에 뿜어내는 방식으로 직접 포연을 포구 밖으로 강제배출하는 것이다.

주퇴복좌기와 폐쇄기등 각종 구조물이 설치된 포미 부위에 별도의 압축공기 공급 및 분사 시설 및 배관을 설치해야 하고 약실과 포신 내부 용량이 커질수록 압축공기 분사량과 출력을 높여야 하므로 압축공기 공급 및 분사 시설의 크기도 같이 커진다는 단점이 있다. 그래서 포탑 내부 구조가 매우 넓어야 하므로 구축함 이상의 군함에 장착된 주포탑에 주로 설치된다.

그러나 직접적으로 포연을 포구 방향으로 강제 배출하는 것이 가능하며 배출속도도 빨라지고 약실과 포신 내부의 불똥이나 찌꺼기등 불순물도 같이 포구로 배출하면서 전투 시 간이식 포신 내부 청소도 가능하다는 장점이 확고하므로 M551 셰리든의 M81E1 152mm 건런처(gun-launcher)같은 특수한 종류의 전차포에도 채용되었으며 르클레르 TROP에 탑재되는 GIAT CN120처럼 일반적인 전차포에도 탑재된다. 그 외에도 기존의 배연기를 보조해서 포연 배출을 도와주는 비상용 장치로 1회용이나 소형 압축공기 분사기가 포미에 설치되는 경우가 존재한다.

제2차 세계 대전 종전 이후 주력전차고 중전차고 가릴 것 없이 대다수의 전차에 장착되었다. 프로토타입 또는 파생형은 기재하지 않는다.