2024-02-14-수 수정
한국의 뭔가 좀 이상한 무기 법을 보려면?
스프링의 경우는 거리와 힘이 직선 관계(선형)이다. 그래서 힘을 측정하는 측정기로 사용하기도 한다. 길이만 측정하면 힘을 알 수 있으니까. 헌데 공기 스프링의 경우는 선형이 아니다. 이건 활의 힘-거리 곡선과도 비슷하다. 활이나 총이나 초반에 대부분의 에너지가 전달되고 나머지는 버려진다.
화약이 폭발하면 그대로 기체가 된다. 폭발한 기체가 화약일 때와 같은 부피일 때 압력을 100%라고 보자. 포신의 마찰력은 일단 무시한다. 포탄이 밀려서 2배, 3배, 4배 위치로 이동할 때 기압은 1/2, 1/3, 1/4로 낮아진다. 즉, 급속도로 기압이 낮아져서 미는 힘이 약해진다. 어느 거리에선 더 이상 포탄을 밀 수 없을 지도 모른다. 적당한 선에서 포신의 길이를 정했다고 하자. 포탄을 밀고 남은 기압은 대기압의 차이로 인해 폭발음을 일으킨다.
※ 실제로는 총포탄이나 로켓 추진용 화약은 한 순간에 전부 폭발하는 게 아니라 흑색 화약처럼 열에 의해 지속적으로 번지면서 폭발하기 때문에 어느 정도 압력을 유지한다. TNT, 다이너마이트, C4 같은 충격에 반응해서 터지는 폭약처럼 한 순간에 터지면 총포가 찢어진다.
이제 화력을 키우기 위해서 직경을 2배로 늘려서 확대 했다고 하자. 그럼 면적은 4배가 되고, 부피는 8배가 된다. 밀도가 같기 때문에 포탄의 무게는 8배가 된다. 헌데 화약의 밀도도 같기 때문에 처음 폭발할 때의 압력은 1배이다. 포신의 길이도 2배가 되었다고 하자. 압력은 같고 포탄 밑면적이 4배이니 힘은 4배이다. 무게는 8배이니 힘/무게 비율(가속도)은 1/2배이다. 그러나 포신이 2배로 길어져서 가속하는 길이는 2배이다.
에너지 = 화약의 양
압력 = 힘/면적
가속도 = 힘/무게
자 그럼 계산을 해 보자. 길이에 따른 압력은 y=1/x 함수이고, 적분(에너지)은 e=ln(x)이다.
- 공기압 1, 길이 1, 면적(힘) 1, 부피(무게) 1, 가속 1, 에너지 1, 속력 √2 = 1.414
- 공기압 1, 길이 2, 면적(힘) 4, 부피(무게) 8, 가속 ½, 에너지 8, 속력 √2 = 1.414
뭐야 속력이 같아? 무게 8배, 에너지 8배이니까 속력이 같아야 하잖아? 계산 이상하다.
일반적으로 멀리 쏘는 포탄은 작고 가벼운 대신 화력이 약하다. 밀어내는 힘을 최대한 전달하기 위해서 총포의 길이는 길다. 화력을 키운 포탄은 크고 무거운데 같은 비율로 포신 길이를 증가 시키기 어렵다. 그리고 총포의 길이를 너무 길게 하면 기동성만 떨어지기 때문에 적당한 선에서 자르게 된다. 고로 속도가 느려지게 된다. 그럼 멀리 못 쏜다.
구경 1cm 총신 1m 소총 → 구경 10cm 포신 10m 대포
- 장 거리 = 화력 약 = 고속 = 구경 소 & 총신/포신 길다
- 단 거리 = 화력 강 = 저속 = 구경 대 & 총신/포신 짧다
※ 보통 가성비(가격대성능비)는 크면 클수록 떨어진다. 가격이란 것은 투자한 시간, 인원, 재료, 에너지에 비례하는데 성능은 성장곡선(S자곡선)처럼 100%에 접근할수록 점점 느리게 성장한다. 즉 80~90% 수준에는 쉽게 도달해도 나머지 100%까지는 정말 어렵다는 얘기다. 파레토 법칙 비슷.
그럼 어떻게 에너지를 증가시키지?
총포의 관의 크기를 일정하게 두고 화약이 들어가는 약실만 넓게 할 경우엔 에너지가 좁은 관으로 몰리게 되어 압력이 증가한다. 간단하게 포탄은 그대로 두고 화약이 들어가는 탄피의 직경만 2배로 한 경우 면적이 4배가 되고 부피가 8배가 되니 에너지는 8배가 되는 것이다. 권총탄과 소총탄의 총알과 탄피 크기만 비교해도 알 수 있을 것이다. 소총탄은 총알보다 탄피의 직경이 더 크다.
그냥 간단하게는 무조건 화약을 많이 집어넣으면 된다. 어차피 초반에 에너지 대부분이 전달되고 나머지는 버려지니까 초반에 에너지를 몰아주려면 화약을 많이 집어넣는 것이 답이다. 총포의 길이는 기동성을 고려하니 마음대로 증가시킬 수가 없을 것이다. 화약을 많이 넣자니 탄피가 길어지는 문제가 있어 총포 길이를 잠식하니 좀 두껍게 만드는 거지.
그러나 무작정 많이 넣게 되면 압력을 못 견뎌 터지게 되고, 그걸 방지하자면 두껍게 만들어야 하고, 그럼 무거워지는 거고, 기동성이 떨어지는 거지. 포탄이 큰 경우는 포탄 따로 화약 따로 장전한다. 그래서 화약의 양을 조절할 수 있어서 같은 지점에 동시에 3발을 떨어뜨리는 게 가능하다. 첫 발은 높게, 마지막은 거의 직사처럼 쏘면 시간이 맞아 "다다닥!" 동시에 적중한다.
총탄이 총신을 떠날 때 폭발음을 일으키지 않으려면?
포탄이 포신을 떠나는 순간 포신 내 기압이 대기압과 같은 압력이 되어야 한다. 포신이 10m라면 포탄이 1m 전진했을 때는 10기압이어야 한다는 얘기다. 포탄이 10m 전진했을 때는 1기압이어야 한다는 거다. 예를 들어 직경이 1cm, 길이 1m인 총신에서 1cm 길이 약실의 기압은 100기압이 되어야 한다는 것. 그럼 1기압 = 대기압은?
- 1 기압 = 1 atm = 1013.25 hPa
- 1 hPa = 100 Pa, 1 Pa = 1 N/㎡, 1 N = 1㎏㎨
- 1 kg의 질량은 지구 표면에서 9.80665 N의 무게(힘)
- 역으로, 1N은 약 102g의 질량을 가진 물체의 무게(힘)
- 1 기압 = 101325 N/㎡ = 10332 kg/㎡ = 약 10톤/㎡ = 약 1kg/㎠ = 약 10N/㎠
단면적이 1㎠(직경 약 0.56cm)이고 길이가 1m인 공기총이라면 약 1㎤ 공간에 100kg의 힘(1000N)으로 공기를 압축해 넣어야 한다.
에너지를 계산하기 위해 위의 그래프를 이용하자. 1cm 거리(가로 0.01)에서 1000N = 100kg 힘(세로 100배 기압)이다. 1m에서 1cm로 압축해 넣었을 때 에너지는? 에너지는 힘x거리이니까 파란 선을 적분한 빨간 선이 된다. 세로는 기압을 뉴턴 단위로 바꾸면 10배 비율이니까 에너지는 46J이다. 발사 할 때는 대기의 1기압이 방해하기 때문에 0.99m x 10N = 9.9J을 빼야 한다. 그러면 36.1J 에너지가 된다. (한국 무기 법률에선 60J로 제한)
※ 납의 비중 : 11.34 g/㎤
- 11.34g 납탄 → 36.1 = ½ * 0.01134 * V² → V = 80 m/s이다.
구경을 1/2로 줄이면, 단면적(힘)/에너지 둘 다 1/4이고, 납탄 무게는 1/8이다.
- 1.4175g 납탄 → 36.1 / 4 = ½ * 0.01134 / 8 * V² → 113m/s이다.
이 정도 총알 무게에 이 정도 속력이면 새총과 같은 수준이다. ㅋㅋㅋ
이 수준의 새총으로 쏘면 맨살은 1cm 정도 파고 들지만 머리 뼈에는 튕겨 나온다. (아프다)
그렇다면 더 관통력 좋은 조용한 활 + 편전, 쇠뇌, 컴파운드 보우를 쏘는 게 낫지 않나?
공기 총은 관통력이 떨어지는데 시끄럽기만 하잖아?
철(Fe) 7.86 g/㎤
구리 (Cu) 8.92 g/㎤
알루미늄(As) 2.7 g/㎤
납 (Pb) 11.34 g/㎤
스테인레스 8.03 g/㎤
공기총은 어떻게 만들어야 하지?
공기총의 경우는 공기를 미리 압축해 놓았다가 쓰는 방법이 있고, 장난감 공기총 분해를 해 보면 알 수 있는 것처럼, 방아쇠를 당기면 스프링이 피스톤을 밀면서 공기를 계속 총신에 공급하는 방법이 있다. 어느 방법을 사용하든 100kg 힘으로 공기 압축을 하거나, 스프링을 압축시켜야 한다. 압축된 공기가 좁은 관(총신)을 통과하면 속력이 빨라지나 그 힘은 어차피 압력 곱하기 단면적이라 약하다. (압력이 높아도 구멍이 작으면 손으로 막을 수 있다. 댐에 구멍을 손으로 막아 엄청난 바닷물을 막은 것처럼)
공기 압축과 코일 스프링 압축의 차이는 코일 스프링과 공기 스프링의 힘-거리 곡선에 있다. 코일 스프링은 선형으로 힘이 줄어드는데, 공기는 부피에 반비례하여 기하급수적으로 힘이 줄어든다.
공기총 500cc = 500ml = 500㎤ 실린더에 공기를 100kg의 힘으로 압축 시켰다고 하자. 간단하게 5 x 10 x 10 cm 크기라고 하자. 10 x 10cm 면을 100kg으로 누르면, 압력은 1기압이 된다. 그 말은 압축을 안 했단 얘기? 뭔가 계산이 이상하네? 그게 아니라 압축을 안 해도 이미 1기압 상태인데 여기에 1기압이 더 추가 된다고 보면 된다. 그러면 부피는 1/2이 되는 것이지.
다른 방식으로 20 x 5 x 5 cm 크기라고 하자. 5 x 5 cm 면을 100kg으로 누르면, 압력은 4기압이 된다. 그러면 부피는 반비례로 1/4이 된다. 그런데 대기압이 기본으로 추가 되니까 5기압이 되고 부피는 1/5이 된다. 이건 뭐냐? 이상하다. 뭔가 머리가 꼬인다. ㅋㅋㅋ 부피는 압력에 반비례이고, 압력과 면적을 곱하면 힘인데? 왜 이러지? 원래 이렇다. 구멍이 작으면 고압도 적은 힘으로 막을 수 있고, 구멍이 크면 저압이라도 큰 힘으로 막아야 한다.
순수하게 공기만 압축했을 경우이다. 만약에 코일 스프링을 압축했을 경우는 에너지 축적이 더 많다.
코일 스프링 에너지 = 압축 길이 x 최대 힘 x 1/2 = 0.99m x 1000N x 0.5 = 495J이 된다.
문제는 코일 스프링은 에너지 축적량은 좋은데 미는 속력이 떨어진다. 강철은 무거우니까. 그래서 새총에 스프링을 안 쓰고 고무를 쓰는 것이다. 고무는 무게 대비 탄성이 가장 좋은 물질이니까. 거기에 반해서 공기 팽창 추진은 매우 빠르다. 폭탄의 힘은 기체 팽창의 힘이다. 그래서 코일 스프링의 힘을 기체의 속력으로 바꾸는 변속기가 필요하다. 그래서 코일 스프링이 피스톤을 밀고, 피스톤은 공기를 압축하며, 압축 공기는 좁은 관으로 빨리 빠져 나가면서, 강하고 느린 힘을 약하지만 빠른 속력으로 바꾸는 것이다.
대형 전함은 비싸고 비효율적인 무기?
바로 이런 이유로 대포의 크기와 상관없이 대체로 비슷한 거리를 날아가는 것이다. 작은 야포나 전함의 대형 함포나 비슷한 거리를 간다. 그래서 전함이 해안가에 접근해서 함포를 날리면 해안포나 야포, 자주포, 전차포가 전함을 때리게 된다. 이 경우 전함이 불리하다. 전함은 덩치가 커서 잘 맞으며 침몰하기 쉬운데 가격은 비싸다. 지상의 목표물은 덩치가 작아 잘 안 맞으며, 동반 침몰도 하지 않고 가격도 싸다.
- 1차 대전 때 전함의 시대는 이미 끝나고 항공모함(공군)의 시대가 온다.
- 2차 대전 때 대형 전투함보다는 소형 잠수함의 시대가 온다.
- 2차 대전 때 전차의 시대도 끝나고 공군의 시대가 온다.
- 현대는 공군의 시대도 끝나서 미사일의 시대다.
작고 가볍고 똑똑한 무기?
섬나라는 해군에 투자를 많이 한다. 상륙하기 전에 잡겠다는 것이다. 또한 섬나라는 자원을 배로 수송해야 한다. 호위함이 필요하고 제해권을 장악해야 한다. 대륙이나 반도 국가는 해군에 투자하는 것이 낭비로 보인다. 자원은 대륙의 철로를 통해 수송할 수 있다. 그러니 차라리 육군과 공군에 투자하는 것이 낫다. 한국 같은 작은 나라가 미국, 일본, 중국, 러시아 같은 강대국의 함대와 대결할 해군을 육성하는 것은 자원 낭비다. 그러나...
한국이 해군이 필요한 이유는 대륙과 연결이 끊긴 섬이나 마찬가지이기 때문이다. 우린 자원을 바다를 통해 수송해야 한다. 그러한 이유로 바닷길은 미국, 일본, 중국의 협력 없이는 매우 불리하다. 중국 동남 해안을 통과해야 하기 때문에 중국과도 친하게 지내야 하는 이유이다. 우리 해군으론 이들을 감당 못 하지만 동남아나 중동은 감당할 수 있다. 대륙으로 철도가 연결될 경우는 중국, 러시아, 북한의 협력 없이는 불가능하다.
우리가 사는 길은 미일러중북과 친하게 지내는 것 뿐이다. 일본 극우의 망령인 친일파들의 거짓말에 속지 말아야 한다. 이놈들은 우릴 미국, 일본의 총알받이로 사용하려는 것이다. 한국에서 전쟁 터지면 다른 나라에서 군수품 수입을 해야 하고, 일본만 이득을 본다. 미일러중 모두 한반도에서 전쟁 터지는 거 좋아하지 않는다. 옛날처럼 자기 병력을 투입해서 피를 흘릴 생각 없다고! 윤꼴통은 정신 차려라!
자 그럼 미래 무기를 상상해 볼까? 요즘 인공지능에 대한 관심이 높아졌던데...
미래의 적인 미일러중을 상대하려면 역시 자원 소모가 적은 게릴라전에 특화된 육군과 영공/영해 방어를 위한 공군, 미사일을 키우는 게 좋겠다. 우리 공군이 미해군의 공습을 상대하기 어려우니 지대공 미사일을 개발하고, 우리 해군이 미일 함대를 상대하기 어려우니 지대함, 공대함 미사일을 개발하는 게 더 싼 거 같다. 우리 육군이 러시아 전차를 상대하기 어려우니 대전차 미사일을 개발하고, 중국의 인해전술을 당하기 힘드니 스마트 기관총을 장착한 장갑차를 개발하는 게 좋겠지. 해군은 숨어 기습할 수 있는 소형 잠수함 쪽이 더 좋을 것 같다. 미사일 만능주의?
먼저 지향적 EMP 공격을 해서 적의 레이더와 미사일을 무력화한다. 그러면 다시 재래식 총포로 싸우게 될 것인데, 이러면 병력이 적은 한국이 이길 수가 없잖아? 전국민이 저격 총으로 무장을 한다면 모를까? 이렇게 방어만 해서 미일러중을 이긴다고? 이긴 후에는 고립 될 거야?
한국이 사는 길은 중립 외교 외엔 없다. 미국과 일본은 바다 건너 멀리 있어. 배로 병력 수송하는 건 힘들다고. 여차하면 한국을 베트남처럼 버릴 수도 있어. 중국, 러시아, 북한은 육지로 연결되어 있고 가깝다고. 걸어서도 내려올 수 있다고. 그런데 친일, 친미 하자고 반중, 반러를 하겠다고? 머리가 나쁜 건지 미친 건지?
한국 전쟁을 통해 겪어 봐서 알겠지만 무력으로는 남북 통일이 어렵다. 남한이 북쪽으로 진격하면 러시아와 중국이 개입할 것이고, 북한이 남쪽으로 진격하면 미국과 일본이 개입할 것이다. 다시 38선, 휴전선 근처 허리에서 잘리게 된다. 오직 남북한 국민들이 참여한 평화 통일만 가능한 일이고 경제력, 군사력, 정치 체제가 우수한 남한이 북한을 흡수하는 방법 외엔 없다. 북한도 정당을 만들어 정치 참여가 가능하니까.
평화 통일을 하려면 북한 인민이 움직여야 가능한데 무식한 독재 체제에서 용감하게 움직일 수 있을까? 북한의 독재 체제가 스스로 무너지면 좋은데 쉽지 않을 것이다. 그래서 일단 전쟁을 끝내고 북한 정치 체제를 민주주의로 바꾸는 대가로 경제 협력을 해야 한다. 북한 사람들도 보고 듣고 접촉을 해야 생각이 바뀌는 법이다. 남한 사람들도 북한에 대한 정보가 차단당해 북한이 왜 저러는지 잘 모르잖아?
헌데 북한은 발 빠르게 움직여서 핵을 이용해서 전쟁 끝내고, 경제 협력 얻어내고, 독재 체제 계속 유지하려고 한다. 남한 사람들 망상대로 북한 정부가 그냥 허무하게 무너질 경우, 북한 무너진다고 수 십 년 얘기했지만 아직도 멀쩡한데, 어떤 일이 벌어질까? 남한에 순순히 그냥 항복할까? 아님 그 전에 중국 러시아에게 거지처럼 머리 굽히고 들어가 도와 달라고 할까? 러시아는 부동항과 철도를 원하고, 중국도 철도를 원한다.
남북 정부가 남북 국민들에게 정보를 차단하고 이간질 시켜서 남북한 사람들이 서로 원수처럼 대하면, 같은 동포라는 남한이 동맹국 중국보다 더 도움이 안 된다면, 북한 사람들은 차라리 중국의 속국이 되는 게 낫겠다고 판단할 수도 있다. 그렇게 될 경우 다시는 북한 땅을 되찾지 못 할 것이다.
통일이 어려운 이유는?
- 평화 통일 : 북한 세습 독재 정권이 권력을 포기하고 민주주의를 해야 가능하다.
- 흡수 통일 : 남한의 기술력(경제력/군사력), 제도 개혁(검찰, 사법, 선거, 언론, 복지, 정치, 재벌 등)이 선진국 수준이어야 하고, 북한의 정치 경제가 붕괴되어야 함. 고로 불가능.
- 무력 통일 : 불가능하다. 다시 분단 연장에 일본만 보급품 팔아 돈 번다.
제발 박근혜(최순실), 윤석열(김건희) 같은 사람 대통령 후보로 내지 마라.
사람이 그렇게 없냐? 딱 봐도 홍준표, 유승민이 훨씬 낫겠다.
세상 물정 모르는 무식하고 낡은 틀딱 꼰대 당원들이 문제인 것일까?
아니면 이것들을 그렇게 선동하는 사이비 언론이 문제인 것일까?
사이비 종교 단체냐? 사이비 정당이냐? 사기꾼들만 모였냐? 왜 이러니?
허수아비, 꼭두각시, 괴뢰, 바지 사장도 말을 잘 들어야 그 역할을 하겠지?
너희는 국민을 3번 속였어. 이제 어떻게 할 거니?
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