영화나 게임 속에 보면 등장하는 무기들이 있다. 언듯보면 말도 안되어 보이는 무기들. 하지만 실제로 그러한 무기들은 정확한 과학 이론의 바탕하에 만들어진 것이 많다.
실제로 어떠한 것들이 어떤 원리에서 작동하는지, 과연 실현 가능성은 있는지 한번 살펴보자.
영화 '이레이져'에 등장한 레일 건(Rail gun) 현대의 무기, 그 중 질량탄(질량을 가진 물체의 운동 에너지를 실어 날려 보내는 무기)은 화약의 발명 이후 대부분 화약의 폭발력을 바탕으로 날려보낸다. 9세기경 중국에서 발명한 것으로 알려진 흑색화약에서부터 무연화약 등에 이르기까지 화약은 많은 발전을 해왔다. 하지만 화약으로 물체는 날려보내는 기술은 거의 한계에 도달해 있다. 화약의 폭발력이 물체에 전해져 가속도를 붙이는데 한계가 있으며 그러한 폭발력을 이길 수 있는 약실의 설계 또한 큰 문제가 된다.
이러한 문제점을 해결해 줄 수 있는 것이 바로 전기력이다. 입자를 가속해 금이 아닌 것에서 금을 만들 수 있는 20세기 연금술도 가능하게 해준 것도 전기이며, 그러한 원리를 이용하면 총알을 1초에 3,500m 이상 날려보내는 가속도를 얻게 해준다.
레일건이라 불리는 무기가 바로 그러하다. 전류가 흐르는 두 개의 레일 사이에도체 탄환을 넣고 전류를 흘려주면 로렌츠 힘에 의해서 앞으로 날아간다. 충분한 길이의 총신이 마련된다면 수미터 두께의 철판도 뚫을 힘을 전해주게 된다.
전류의 흐름으로 인해 자기장이 형성되고 그 사이에 있는 탄환은 엄청난 가속도를 얻게 된다.
영화 '이레이져'에 등장하는 신무기가 바로 이러한 레일건이다. 질량탄의 핵심은 질량과 속도에 달려있으니 화약으로 날려보내는 총알의 몇 배의 위력을 갖는 것이다(실제 실용가능한 레일건은 3,500m/s 라고 하는데 M16의 경우 탄속은 975m/s이다).
레일건 실험 장면
하지만 문제는 발사체가 두 레일 사이에 닿아서 가속되기 때문에 한번 발사로 인해 레일이 심하게 손상된다. 그렇기 때문에 현재까지 레일건을 개발하여도 실제적으로 무기로 쓰일 수가 없다. 한번 발사할 때마다 총신을 교체해 주어야 한다는 말이기 때문.
또한 탄의 위력을 높이기 위해서는 전류가 높아야 하고, 그럴수록 두 레일에 걸리는 자력이 강해지고 서로 반발하기 때문에 만들기가 어려워진다.
그리고 탄속이 빠른만큼 반작용도 심해서 개인화기로는 아직까지는 불가능하다(탄의 질량을 줄여 개인화기화 하려는 실험도 진행중이긴 하다. 질량이 작을 수록 반발도 작아진다).
이러한 단점들 때문에 나온 것은 코일건인데 코일건은 자력에 끌리는 물체를 전자석의 힘으로 끌어 당기는 것이다. 원통에 전자석을 감아 일렬로 설치한 다음, 순차적으로 전기를 가해주면 그 힘에 이끌려 탄환이 앞으로 쏘아지게 된다.
코일건은 레일건에 비해서 상대적으로 저전력으로 쏠 수 있는 장점이 있으며 그렇기 때문에 소형화가 가능하다. 권총형으로 만들어진 코일건
매스 드라이버(Mass driver)라 불리는 장치 역시 이와같은 것으로 대규모의 짐을 옮기는데 사용될 용도로 개발 중이다.
달기지에 건설하려고 하는 매스 드라이버 디자인. 달에서 채취한 원료등을 지구로 쏘아보내는데 사용된다.
소닉 블라스터(Sonic Blaster)
이스라엘에서 현재 사용중으로 알려진 소닉 블라스터는 살상하기 위한 무기는 아니다. 시위 진압용으로 개발된 이것은 사람에게 불쾌감을 주는 큰 소리를 내어 시위대의 진입을 막는다. 현재까지 개발중인 대부분의 소닉계열 무기들은 이러한 용도로 만들어지고 있다.
이스라엘 가자 지구에서 소닉블라스터가 진압용으로 사용되었다. 특수한 주파수의 음파를 발사해 사람의 내이와 머리를 공격한다. 심각한 두통과 구역질, 그리고 평형감각을 상실하게 만든다.소닉웨폰의 진압, 파괴, 살상 등의 용도로구분할 수 있겠는데 이중 진압용은 인간의 내이나 중이를 음파로 흔들어 방향감각을 상실하게 만들어 무력화시키는 것이다.
파괴용 소닉웨폰은 공진현상을 이용한 무기이다. 모든 물체는 고유의 진동수를 가지고 있다. 그런데 그 주위에 동일한 진동수를 가진 음파를 보내면 공진(공명)을 일으켜 물체가 파괴되는 원리이다. 살상용 소닉웨폰도 이와 같은 원리. 그렇기 때문에 실용 가능한 소닉웨폰을 만든다면 사람 혹은 건물 등으로 선택적인 공격이 가능하다. 건물이나 무기에는 피해가 없이 인간만 죽인다던가, 그와는 반대의 효과를 낼 수 있는 것이다.
미군의 LRAD(Long Range Acoustic Device,원거리 음향장치), 이라크에서 사용된 것으로 역시 시위진압 등에 쓰이는 장치. 50Hz에서 20,000Hz까지 낼 수 있는 이 장치는 무려 15,000 와트의 전력을 소모한다.하지만 현실적으로 아직까지는 진압용으로 밖에 실현되지 않고 있다.공기를 매질로 하여음파의 에너지를 높은 상태로 유지하며 멀리 보내는 것이 불가능하기 때문.
무인 병기 전쟁이 벌어졌다고 생각할 때 가장 조달하기 힘든 것이 무엇일까? 탱크? 전함? 비행기? 아니다, 바로 숙련된 병사이다. 특히 숙력된 전투기 조종사를 지속적으로 만들어내는 것은 많은 시간이 걸린다.
또한 전투기의 특성상 급가속, 고속 운동 등이 요구되는데 인간의 신체가 버틸 수 있는 한계가 있다. 따라서 유인전투기는 언젠가기동에 있어서 한계에 부딪친다는 것이다. 아무리 기계적 기술이 발달하여도 그 이상으로 만들어낼 수가 없게 된다.
하지만 미래의 전투에서는 그렇지 않은 듯 보인다. 보잉사에서 공개한 X-46C은무인스텔스전투기이다. 아직까지 완벽하지는 않지만 조만간실현될 듯 하다.
보잉사의 X-46C, 스텔스디자인
이런 무인 전투 시스템은 단순히 전투기 등에서 그치는 것이 아니다.영화나게임 등에서나 가능할 것 같은로봇 병기는 실제로 활발하게 연구중이며, AI 판단이 아닌 인식표 등을 설치한다면 지금도 어느정도 가능한 기술이다.
로봇 탱크 Stryker 아직은 2명의 탑승자를 필요로 하지만 곧 사람은 필요없게 될 것이라고.
AirWolf라는 이름의 로봇 병기. 수직 이착륙이 가능하며 적을 식별할 수 있다.
기타 재미있는 장치
테슬라 코일
게임 '레드 얼럿'을 보면 소련군의방어 무기 가운데 테슬라 코일이라는 무기가 나온다. 인공 번개를 만들어 적을 죽이는 무기인데 언듯 보기에 실현 가능성이 없어 보인다.
그런데놀라운 사실은 이 무기는 실제로 가능하다는 점이다. 물론 적을 선별하여 공격하는 것은 불가능하지만 어쨌든 인공 번개를 만들어 내는 것은 가능하다.
게임에 등장하는 테슬라 코일의 위력, 하지만 실제로는 저와 같은 효과를 보기는 힘들다.
1800년대 말 에디슨의 업적에 가려 제대로 알려지지 않은 사람이 있다. 바로 테슬라 코일을 고안한 니콜라 테슬라이다. 에디슨이 직류 전기의 대가라면 테슬라는 교류 전기의 대가였다. 하지만그 당시 시대는 에디슨의 입김이 매우 강하던 시기였기에 테슬라는 번번히 에디슨에 의해서 의견을 무시당한다. 하지만 지금의 시대는 교류의 시대가 왔으니 테슬라는 시대를 앞서간 천재라고도 할 수 있다.
테슬라 코일은 저전압을 고전압으로 바꾸는 장치의 하나인데, 일반적인 변압기에 철심이 들어간 것과는 다르게 테슬라 코일은 비자성체에 코일을 감은 것이 특징이다.그런데 여기서 1차 코일에 비정상적인 고압방전이 일어난다. 그 모습은 마치 하늘에서 떨어지는 번개처럼 생겼다.
테슬라 코일의 작동 모습
테슬라 코일 장치에는 묘한 점이 많이 발생하는데 그 가운데 가장 특이한 현상은 허치슨 효과라는 현상인데 마주보게 설치한 테슬라 코일 사이에 물체가 마치 중력이 작용하지 않는 것처럼 떠오르는 현상이다.이러한 반중력 발생 현상은 앞으로 연구가 계속된다면 인간이 중력을 다룰 수 있다는 것을 보여준다.
추가 자료 테슬라 코일 실험 영상
레일건 실험 영상
코일건 실험 영상
