입자 빔 무기에 대한 이해

아래의 글은 1983년 당시 레이건 대통령이 Strategic Defense Initiative (SDI) 프로젝트를 발표하고 나서 Dr. Richard M. Roberds 가 1984년에 조사한 내용이다. 양성자 빔이나 중성자 빔의 원리 대한 자료를 찾다가 비교적 정확해 보이는 자료를 찾게 되어 앞부분에 해당하는 내용을 간단히 번역해 보았다. 물리용어나 군사용어 들이 많고, 영어 사전에도 없는 단어들이 간혹 있어서 오역한 내용이 있을 수도 있으며, 정확한 번역 보다는 필요한 문맥 만 읽어보고 입자 빔의 원리를 이해하는 것을 목적으로 하였기 때문에 의역이 많으니  참고하여 읽으시기를..

원문출처: Introducing the Particle-Beam Weapon

소련의 ICBMS 에 대항하여 최신무기로 방어하자는 레이건 대통령의 제안이 논란을 불러일으키고 있다. 이와 같은 방어 시스템은 개발하는데 돈이 많이 들고, 위험요소가 많은 기술이며, 개발 되더라도 가격에 비하여 효율이 떨어진 다는 주장과, 최신 기술을 계속 개발 하여야 한다는 주장이다. 이런 무기를 개발 할 수 있고, 효과적으로 배치 할 수 있다면 이것은 국가안보적으로 중요한 일이다. 이런 무기가 가능 하다면 먼저 개발하는 것은 소련이 아니라, 미국이 되어야 한다.

빔무기를 사용하면 ICBM 공격을 방어할수 있는 가능성을 높일 수 있다. 빔무기는 "탄환"이 필요없고, 거의 빛의 속도를 가진다는 특징이 있기 때문에, 빠르게 움직이는 목표를 효과적으로 저지할 수 있다. 우주에서 수천 킬로미터의 긴 거리를 타격 할 수도 있다.

그리고 치사량의 에너지를 초단위로(또는 100분의 1초 단위로) 전송 할 수 있다. 탄약도 필요없고, 파워 제너레이터를 위한 연료만 있으면 된다.

빔무기에는 크게 세가지 종류가 있다 : 마이크로파 빔무기, 고 에너지 레이저, 입자 빔. 마지막 두가지만 정부의 지원을 받았다.

고 에너지 레이저 (HEL)를 이용한 무기는 20년 이상 개발 되었으며, 어느정도 수준있는 결과들을 내고 있다.

반면에 입자 빔 (PBW)의 연구는 최근까지 잠잠 했지만 Advanced Research Projects Agency (현재는 DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency)로 불리움) 의 협찬으로 프로젝트가 시작되어 1960년에 첫번째로 시연하게 되었다. 코드네임 Seesaw인 이 프로젝트는 입자 빔을 탄도미사일을 방어에 사용할 수 있는지 조사하는 것이 목적이다. 입자빔은 레이저에 비하여 살상력이 더 높을 것으로 예상된다.

입자 빔의 성공적인 개발을 위하여 서는 여러 분야에서의 상당히 수준높은 기술의 연구가 필요하다. 이 글은 입자 빔 에 대한 기본적인 이해를 도와, DOD와 국방위원회의 (입자빔 개발)결정에 도움이 되기 위하여 작성한다.

입자 빔이란 무엇인가?

입자 빔은 다른 빔무기 와 에너지가 전달되는 방식에서 다르다. 몇가지 작동방식이 있지만, 공통적으로 입자 빔 무기는 원자 또는 입자를  (충분한 양의  에너지를 공급해서) 빛의 속도에 가까운 속도까지 가속시킨 다음, 매우 강한 에너지 빔으로 모아서  발사하는 방식이다.

현재 빔에 사용되는 입자는 전자,양성자, 또는 수소 원자이다. 수소 원자는 원자들 중에 가장 작은 원자 인데 이 수소 원자의 핵이 양성자 이다. 수소 원자는 하나의 양성자와 하나의 전자를 가지며, 핵의 무게는 전자의 2000배에 해당하며, 양성자와 전자는 각각 + 와 - 의 전기값을 가진다.

입자 빔은 우리가 잘 알고 있는 자연현상인 "번개"와 비슷한 현상이다. "번개" 에서는 '전자'에 해당하는 입자들이 - 전기값을 가지는 구름으로 부터 + 전기값을 가지는 구름이나 지구의 한 부분으로 흐르게 된다.  "번개"에서 전자들은 미터당 50만 볼트 정도로 가속되며, 이 값은 입자 빔 보다 적은 값이지만 전자의 갯수가 훨씬 더 많기 때문에 자주 더 파괴적인 결과를 가져온다.

빔무기로 사용한다는 목적을 고려해 보면 수소원자는 중성값을 가지기 때문에 수소입자를 사용하는 방식은 지구 자기장의 영향에 민감하지 않고, 빔안에서 같은 값을 가지는 입자들간의 상호 반발력 때문에 확산되기 쉬운 성질도 없기 때문에 빔 무기로 사용하기에 적합하다. (대기중에서는 공기분자와 충돌하여 자연적으로 중화될 것이다)

입자 빔이 목표를 파괴하는 방식은 빔에 주입된 에너지를 목표에 전달하는 방식이다. 빔안의 입자들이 목표를 이루고 있는 물질의 원자,양성자 또는 전자와 충돌하면 빔안의 입자가 가지고 있던 에너지가 목표의 입자를 통과하게 된다. 마치 당구공끼리 충돌 하듯이 말이다. 그 결과 목표는 굉장히 높은 온도까지 급속하게 뜨거워진다. 이것은 어떤물체가 폭팔하는 광경과 동일하다. 목표가 폭팔 할 만큼 충분한 에너지라면 말이다. (이것이 꼭 파괴를 의미하는 것은 아니다)

입자 빔의 원리를 전기적 특성으로 설명 하는 부분 생략 (앞부분의 번개와 비슷 하다는 설명으로 충분 할 듯)

입자 빔 무기의 종류

입자 빔 무기에는 크게 양성 또는 음성 입자를 사용하는 빔 무기와 중립 입자를 사용하는 빔 무기 두가지 종류가 있다. 대기중(내기권)에서 사용하기 위한 양(음)성자빔을 개발 하는 것과 우주(외기권)에서 사용하기 위한 중성자빔을 개발 하는 것은 전혀 다 기술들이 필요하다. 먼저 충분히 높은 동력이 필요하고, 우주에서 운영 되는 것과 달리 대기중에서 특징을 정의 하는 것이 필요하다. 내기권에서 사용되는 고출력 동력부와 입자가속기를 개발 하는 것은 매우 위험도 높은 기술에 의존하게 된다.

외기권용 무기에서도 상당한 기술적인 문제들이 있다. 하지만 내기권용 무기 보다는 어렵지 않다.  외기권용 빔 무기는 수천키로 떨어진 목표에 에너지를 집중하여 맞출 수 있어야 한다. 그러기 위해서는 첫째, 무기가 높은 강도로 만들어져야 하고, 중성자 빔은 입자 가속기 부분에 하찮은 문제가 남아 있다. 둘째, 목표를 조준할 수 있는 시스템이 필요하다. 이 시스템은 빔의 오차를 보정 할 수 있어야 한다. (이것을 포착 하는 것은 매우 힘들다) 그리고 필요한 경우 빗나간 것을 목표로 방향을 변경 하여야 한다.

내기권과 외기권에서 사용되는 입자 빔 무기는 차이가 있기 때문에 두가지 다른 종류의 무기체계가 필요하다. 하지만 기초적인 부분에서의 개발은 두가지 다 동일하다.

입자 빔 무기를 위한 개발 영역

이 부분은 구체적인 기술 영역을 설명 하는 부분이므로 그림 한장으로 대체, 나머지 부분 모두 생략