미국에서 개발 중인 미래병기 - 코일건, 레일건, 레이저건에 대하여
미 해군이 미래 전장의 무기를 다 해먹고 있네요. 3대 미래 무기인 코일건, 레일건, 레이저건 중 코일건을 제외한 두 무기체계가 미 해군에 의해 사용될 예정입니다.
코일건 - 미육군 120mm 박격포 대체 연구
레일건 - 미해군 155mm BAE AGS 대체 예정
레이저건 - 미해군 20mm CIWS 팰링스 대체 예정
가장 막강한 위력을 자랑하는 레일건
레일건은 전기가 흐르는 레일에 탄체를 넣고 강한 전류를 흘러 넣어 발사시키는 원리를 가집니다. 전기가 흐르는 레일의 자기장과, 탄자의 전기장이 만나 힘을 받는 '로렌츠의 법칙'이 기본 원리이지요.
장점이라면, 일단 쌉니다. 한 발당 가격이 미사일의 1/10 정도일 것으로 예상하고 있습니다. 대함 미사일이 한 발에 10억이니 레일건은 발사비용이 한 발에 1억으로 감소 된 셈입니다.
포구초속이 빠르고 사정거리가 무척 긴 점도 장점입니다. 마하 6의 속도로 400km를 날라가 적을 타격하는 위력을 보여줍니다. 기존 화포에 비하면 획기적인 성능이지요. 장약이 필요 없으므로 함정의 경우 데미지 컨트롤도 유리해집니다. (유폭위험 감소).
레일건의 최대 단점은 전력입니다. 고전압을 걸지 못하고 고전류를 걸어주어야 합니다. 한 대의 레일 건이 연구용 원자로가 만들 수 있는 이상의 전력을 미친 듯이 빨아 먹습니다. 에너지가 클수록 사정거리가 길기 때문에 미사일을 대체하기 위해서는 대형 발전기가 필요하다는 사실.
소형화가 힘드므로 함정이 아니면 운용이 어려운 측면이 있습니다.
탄체가 포신에 접촉되어야만 가속이 가능하므로 포신의 마모가 필연적으로 동반됩니다. 만약 더 빠르고 더 멀리 쏘려먼 포신 수명은 반비례 해서 짦아질 수 밖에 없지요.
원리는 단순하나 응용이 복잡한 코일건
코일건은 금속으로 된 탄체를 코일형 전자석으로 가속시켜 발사시킵니다. 긴 막대에 쇠공을 넣고 자석으로 휙 끌어 당긴다고 보면 됩니다.
자석에 영향을 받는 모든 쇠붙이를 탄자로 사용할 수 있지요. 탄체가 포신에 닿지 않으므로 포신의 수명이 반영구적입니다. 코일건의 가장 큰 장점입니다.
하지만 가장 결정적인 문제가 있습니다. 가속이 시원 찮습니다. (가속이 시원찮으면 무기로서 사용되기엔 적합하지 않습니다 -_-;;;)
가속을 크게 하기 위해서는 코일이 길어야 하는데, 이게 구조상 구현이 어렵습니다. 코일 내부의 자기장을 순차적, 순간적으로 키우기 위해 전류량을 빠르게 증가시켜야 하는데, 이 때 반작용인 역기전력이 역시 빠르게 증가하면서 가속을 방해하지요.
탄체 속도에 맞춰 코일에 전원 공급을 해야 하고, 회로가 상상을 초월할 정도로 복잡해 진다고 합니다.
짧은 코일에 큰 전류를 순간적으로 걸어주는 방법도 있긴 합니다. 하지만 이 경우 에너지 효율이 상당히 떨어집니다. 엄청난 전력을 쳐묵한다는 소리인데, 이게 레일건 보다 훨씬 크다는 것도 결정적인 문제입니다.
막바지에 접어들은 레일건 개발과 달리 코일건의 개발은 현재 사실상 폐기 된 상태입니다.
스타워즈를 실현시킨 레이저건
뭐 특별할 게 있나요. 바로 그 레이저빔 병기입니다. ㅋ
특정 고체나 기체에 에너지를 공급하면, 내부의 전자가 들 뜬 상태가 됩니다. 그리고는 전자가 제자리로 돌아오면서 에너지를 배출하지요. 이때 에너지가 인공 광선의 형태로 나오는데, 이걸 모아서 공중에 뿌리는 겁니다.
빛을 이용하므로 실시간 격추가 가능합니다. 그냥 날아오는 녀석을 포착해서 지버리면 됩니다. 1회 발사 비용도 레일건, 코일건에 비해 훨씬 저렴합니다.
한 번 발사에 1달러가 든다는 극단적인 기사도 있는데, 장비 비용을 고려하면 1달러 이상은 소요 되겠지요. 그래도 한발에 10억이 넘는 미사일에 비하면 껌-_-값 수준입니다. 탄체가 필요 없으므로 전력만 있으면 레이저 장치의 수명이 다 할 때 까지 계속해서 발사할 수 있습니다.
벗뜨. 당연한 이야기지만 직사만 가능합니다. 아무리 사정거리가 길더라도 대지 공격용으로는 사용이 어렵습니다. 산 뒤에 숨은 적을 제거하기 위해 산을 뚫어 버릴 수는 없는 노릇이지요.
그렇다고 사정거리가 기냐하면 그것도 아닙니다. 현재 CIWS용으로 개발된 AN/SEQ-3이 1.6 km의 유효사거리를 가지고 있습니다. 향후 20km 이상으로 늘리려는 계획 만이 잡혀 있습니다. (고체 레이저로 55 Km로 늘릴 수 있는 기술은 확보 되었습니다.).
폭발이 아니고 고에너지로 태우는 개념이기 때문에 병기로서의 효용성이 다소 떨어집니다. 지나가는 비행기에 쏘면 구멍이 나서 운용불능으로 만들 순 있겠지만, 제거가 되지 않는 촌극이 발생할 수 있습니다.
이를 극복하기 위해서는 대출력 레이저가 필요 한데, 당근 시스템은 출력에 비례해서 커질 수 밖에 없지요. '무적권' 크게 만든다고 대출력이 되는 것도 아니고요.
미래 병기의 최종 승자는
현재 상황만 보면 가장 먼저 개발이 완료된 무기는 레이저건입니다. 하지만 한계가 명확하고 당장 출력을 늘릴 수 있는 단계는 아니기 때문에 레일건의 개발이 병행되고 있지요.
레일건의 가장 큰 걸림돌인 출력 문제는 80MW급 발전기 (연구용 원자로 출력이 보통 20MW 정도입니다)를 장착하면서 해결했고, 포신의 마찰문제 복합재를 활용하면서 해결 했는데요.
줌왈트급 3번함인 린든 B 존슨 (Lyndon B. Johnson, DDG-1002)에 장착이 예정되어 있어 2018년 이후에는 만나볼 수 있을 듯 합니다.
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