레일건이 작동하는 원리는 무엇인가요?
세계 최강의 군대로 꼽히는 미합중국에서는 레일건을 함포에 설치하는 연구를 진행한다는 이야기를 들었습니다.
실용화될 경우 효율이 좋다고 하던데 레일건이 작동하는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
레일건(Railgun)은 전자기장을 이용하여 고속으로 물체를 발사하는 무기입니다. 레일건은 두 개의 긴 금속 레일 사이로 전류를 흘려 보내면, 그 사이에 생성되는 강한 전자기장에 의해 발사체가 가속되는 원리를 사용합니다.
레일건은 기존의 폭발성 무기와는 달리, 전기 에너지를 사용하기 때문에 수송 및 보관이 용이하고, 무기의 발사체도 더 빠르게 움직일 수 있습니다. 이러한 특징 때문에 군사 분야에서 많은 관심을 받고 있습니다.
하지만 레일건의 개발에는 여러 가지 기술적인 문제가 있어, 아직까지는 실전에서 사용되지 않고 실험 단계에 머무르고 있습니다. 예를 들어, 레일건이 발생시키는 고열로 인해 발사체가 손상될 수 있고, 전자기장에 의해 발생하는 충돌로 인해 레일건 자체가 파괴될 수도 있습니다.
안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.
레일건은 전자기력을 이용하여 포탄을 발사하는 무기입니다. 레일건은 전기 펄스를 사용하여 포탄을 가속시킵니다. 포탄은 전기 펄스의 힘에 의해 매우 빠른 속도로 발사됩니다. 레일건은 기존의 함포보다 장거리에 포탄을 발사할 수 있고 정확도가 높습니다. 또한 레일건은 발사 시 화약을 사용하지 않기 때문에 폭발 위험이 없습니다
안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.
레일건의 원리는 플뢰밍의 왼손법칙과 앙페르의 오른나사 법칙에 기반한다.
앙페르의 오른나사 법칙에 의해 나사의 끝 부분 방향으로 전류가 흐르면 나사의 나사산 방향으로 자력선이 형성되는데, 자계를 형성하더라도 자계의 방향을 한 곳을 상쇄시키지 못하면 강한 힘을 발생시킬 수 없기에, 형성된 자계가 한쪽 방향으로 극단적으로 형성되어 최대한 힘이 발생할수있도록 레일과 발사체의 위치를 ㄷ 자로 만들어 전류를 흘리도록 한다.
포신의 역할을 하는 두 개의 전도성 레일을 나란히 놓고 양쪽에 강한 전압을 건다.[4]그리고 레일 사이에 전도성 탄자를 넣으면 탄자를 통해 전류가 흐르며 회로가 형성된다. 이때 레일에 흐르는 전류가 형성한 자기장은 전류가 흐르는 탄자에 로렌츠 힘을 가하고, 이 힘으로 탄자를 가속하여 빠른 속도로 발사하는 것이 레일건의 기본 원리이다. 탄환에 작용하는 힘의 크기는 전류의 제곱에 비례하기 때문에, 기존의 폭약으로 발사되는 탄환과는 달리 충분히 큰 전류만 공급된다면 탄환에 매우 큰 힘이 작용할 수 있게 된다. 흐르는 전류가 클수록, 레일의 길이(=힘을 가하는 시간)가 길수록. 위력은 비례하여 강해진다.
간단히 말해, 탄자를 레일 사이에 놓으면 회로가 형성되고, 그 회로 안에는 일정한 자기장이 형성되지만, 자기력선은 서로 멀어지려고 하므로, 레일보다 훨씬 가벼운 탄자를 날리는 것이다.