몇년 전 디스커버리 체널에서 '미래의 지구(원제 The Future is Wild)' 7부작을 방송 한 적이 있다. 각각 500만년,1억년,2억년 후의 지구의 모습과 생물들의 모습을 유추 해서 보여주었는데, The Future is Wild 홈페이지에 가면 자료를 찾을 수 있다.

출처: The Future is Wild

5백만년 후의 지구의 모습은 빙하기가 찾아오고, 대기는 습기가 부족하고, 해수면이 150미터 내려가 지중해는 분지로 변해 버린모습을 그리고 있다. 북미지역은 사막화되고, 아마존 숲은 강이 마르고 건조해지며, 유럽은 밤이면 영하 60도 까지 내려가는 지금의 시베리아와 같은 곳으로 변한다고 한다.

1억년 후에는 빙하기가 끝나고 따뜻해진 모습으로 그려졌다. 북극의 얼음이 녹아버려서 현재의 북극은 없어지고, 남극대륙은 북쪽으로 올라오며, 아시아는 남쪽으로 더 내려가서 평균 40도의 기온이 된다고 한다. 해수면이 100미터 올라가 지중해 연안이나 낮은 지역은 모두 바다 밑으로 가라앉아 버린다.

2억년 후의 지구는 판구조 운동에 의하여 하나로 합쳐진 거대한 하나의 대륙과 나머지 전영역을 차지하는 하나의 대양의 모습으로 예상된다. (마치 3억년전의 판게아 대륙과 판탈라사 해의 모습과 비슷하다) 대륙의 중앙에는 밤낮으로 영상 50도와 영하 30도를 오르내리는 거대한 사막이 존재하며, 30~60도의 높은 기온과 높은 습도를 가지는 거대한 삼림지대도 존재한다.

미래의 지구에서는 인류의 모습이 보이지 않았다. 이후 5백만년 전에 살아남지 못하고 멸종 되었다는 내용이다. 사실 지질학 쪽을 찾아보면 지구의 역사는 수 많은 빙하기로 이루어져 있다. 지금으로 부터 약 500만년 전에는 따뜻한 기후 였다고 알려져 있으며, 약 200만년 전에는 빙하기 (단순히 '빙하시대'라고 할때는 200만년 전에 있었던 제4기의 빙하시대를 가리키는 경우가 많다. 가까운 과거에 가장 크고 길었던 빙하기 라고 알려져 있다.) 였다고 알려져 있다. 마지막 빙하기(뷔름기:약 7만년 전부터 1만년 전까지)가 끝나고 따뜻해지기 시작 한 것은 약 1만년 전 부터라고 한다. 앞으로 500만년 안에(1만년 후가 될 수도 있고 500만년 후가 될 수도 있다) 빙하기가 찾아 올 것 이라는 것은 충분히 예측 가능한 일이다. 그렇게 되면 인류는 살아남지 못 할 가능성이 클 것이다. (동식물은 매우 큰 빙하기가 되면 거의 전멸 상태에 들어가게 된다) 하지만 그 안에 우주로 진출하여 태양계의 다른 행성에 이주할 가능성도 높다. 어느쪽이 되던 먼 미래의 지구에서는 거주하는 인류가 거의 없을 가능성도 매우 높을 것 이다.

1998년 경에 쓰여진 Mirror, Mirror on the Web: A Study of Host Pairs with Replicated Content라는 논문을 읽어 보았다.

미러사이트는 네트웍 트래픽을 줄이기 위하여 다른 컴퓨터 서버를 복사해 놓은 웹사이트 또는 컴퓨터 파일서버를 말하는데, 중복페이지가 존재하는 것과 다르게 미러사이트는 원사이트의 정확한 복제품을 말한다.

보통 다운로드 사이트의 경우 트래픽을 분산 시키기 위하여 미러사이트 들을 사용하는데, 논문에서 다루고 있는 내용은 미러로 운영되는 웹사이트를 구분하기 위한 방법을 말한다.여기에는 kangcom.com 이나 wowbook.com 처럼 같은 내용으로 포워딩되는 경우도 포함 될 수 있다.

논문의 아이디어는 여러개의 URL의 Path 유사도를 계산해 봐서 Path가 거의 비슷한 Host 들은 미러사이트라고 판단하는 방법이다. 미러사이트는 정확한 복제품 이므로 Path 구조도 동일하게 된다. 논문에서는 아래와 그림과 같은 방법으로 레벨을 나누어서 실험해 보았다.

 

논문의 결과보다는 실제 내가 실험해 볼 수 있는 URL 집합에 어느정도 효과가 있을지가 더 궁금 했으므로, 테스트를 해 본 결과, 미러사이트를 판단하는 정확도는 비교적 높았으나, 발견해 내는 비율이 좋지 않았다. 이유는 아래와 같았다.

• URL 집합이 각각의 Host 별로 고르게 분포되지 않았다. 예를 들어 Host A 와 Host B는 미러사이트 이지만 Host A의 URL은 10개 Host B의 URL은 1000개가 존재 한다면 비교할 대상은 10개 밖에 안된다.
• 블로그 툴이나 쇼핑몰 툴로 일괄적으로 만들어진 사이트, 각 지방별 정부단체 사이트 등 Path 구조가 거의 동일하고, 컨텐츠 내용도 그림 몇개만 빼고 거의 비슷한 경우는 판단하기가 꽤 힘들다. (정확도를 떨어뜨리는 주요 이유) 이 경우 굉장히 많은 숫자의 Host에서 높은 빈도수로 나오는 몇몇 Path를 제외하면 정확도가 꽤 높아진다.

논문의 내용대로 약간 보정해서 적용하면 정확도는 꽤 괜찮아서, 쓸만한 것 같았다. 그러나 (Host별로 고르지 않은 URL 분포 때문에) 발견해 내는 비율이 떨어지는 문제를 보완하기 위해서, 다른 방법을 병행할 필요가 있는 것 같다.

참고문헌:

Mirror, Mirror on the Web: A Study of Host Pairs with Replicated Content by Krishna Bharat and Andrei Broder

외계인은 존재 할까? 존재 한다면 어떻게 생겼을까? 어디에 살까?

온 우주에서 지구와 환경이 비슷 하리라고 예상되는 행성의 갯수는 XXX개 정도, 관측적 근거가 있는 것은 아니고 다만 확률적인 계산 뿐이다. 외계인에 대한 자료를 찾아보면 대부분 추측이나, 미약한 관측적 근거를 가지고 추측하는 자료이다. 더구나 과학적 근거를 가지고 살펴보는 자료들은 대부분 창조과학 쪽에서 외계인의 존재 가능성을 부정하는 글이 대부분이다. 어쩔수 없는 것이 아직까지 외계인의 존재에 대한 관측의 시도는 성과가 전혀없다고 해도 과언이 아니다. 그럼에도 불구하고 요즘 자라나는 5살배기 어린아이들 까지 외계인이 있다고 믿고 있더라. (이것은 마치 산타클로스가 존재한다고 굳게 믿고 있는 동심으로 보아야 하는 것일까?)

 

출처: 지민이가 그린 외계인 그림

아무튼 "스페이스 오페라" 에서 등장하는 "외계인과의 멋진 우주전쟁 장면"을 무지무지 좋아하는 주인장으로서는 이런 (공상과학의 세계와 현실과학의 세계와의 엄청난 괴리가 존재하는) 현실이 정말 아쉬울 따름이다.

그럼 미래에 어느 때 즈음에 정말로 우주에서의 전투가 일어나게 된다면  상대는 누가 될 가능성이 가장 클 것인가?

제일 가능성 높은 것은 아마도 같은 "지구인" 일테고, 그 다음에 가능성 높은 것은 어떤 이유에서든 간에 가까운 행성으로 이주해간 "인간" 일 것이다. 거기에 조금 더 (미약한) 가능성을 찾아 본다면, 아주아주 오랜 시간이 흐른 뒤에 지구에 있던 어떤 생물(또는 무생물)이 진화해서 지성을 가지게 된다는 가정 일 것이다. (이런 상대는 원숭이 인간이 될 수도 있을 테고, 로봇이 될 수도 있을것이다)

이렇게 되면 아마도 각각의 상대방이 위치한 거리는 태양계 안쪽이 될 가능성이 매우 높을 것이고, 최대한으로 거리를 넓힌다고 하더라도, 대상은 태양계에서 가장 가까운 항성(약 4.5광년) 또는 행성(약 10광년)이 될 것이다.

가능성은 전혀 밝혀 진게 없지만, 만약 외계인이 있다면 그 외계인들이 위치한 곳은 가장 가까운 곳이라고 해도 지구에서 약 10~100광년 사이가 될 것이다. 이렇게 먼 거리는 현재로써는 어떻게 이동할 것인지 예상조차 할 수 없는 거리가 된다. 현재의 시간 속에서 외계인과의 우주전쟁은 상상 속에서나 가능한 일일 것이다.

관련글:

2007/11/04 - 외계인과 우주전쟁을 한다면 #2 - 이야기의 가정

참고글:

화성에 생명이?

과학자와 외계 생명체

외계생명체 유입설

왜 우주선을 타고 별들을 향해 여행하는 것이 불가능한지 12 가지 이유라는 내용의 글을 읽어 보았다.

원문의 출처 는 Encyclopedia 라고 하는데 링크가 깨져 있어서 찾을 수 없었다. 다만 번역 되어 있는 글을 볼 수 있었는데 번역 하신 분들은 "IT사역위원회" 라고 하신다.

이 글을 거꾸로 생각해 보면 12가지 문제를 해결하면 어느정도 우주여행의 실마리를 찾을 수 있다는 이야기가 된다. (자아 이제 하나씩 살펴보자) ^^

1. 신체의 악화 (Deterioration)
   • 문제점: 중력이 없는 상태에서 오래동안 있으면 몸이 약화된다.
   • 실마리: 가속과 감속에 필요한 가속압력을 이용한다.
2. 낡아짐과 고장 (Wear and Breakdown)
   • 문제점: 오래 동안의 우주선 가동으로 장비가 낡아져 고장이 생긴다. (15년간의 가동으로점도 다양한 문제점이  있었음)
   • 실마리:  계속 개선되어야 할 사항이고, 이에 따른 우주여행의 시간에 제약이 따름. (중간 기착지 필요)
3. 방사능 위험 (Radiation Hazards)
   • 문제점: 우주공간에 존재하는 고에너지 입자(X-ray,Cosmic rays ... )들이 사람에게 문제가 됨.
   • 실마리: 자기장이나 차폐막과 같은 구조물 아래 중앙 부분에 거주공간이 존재하여야 할 필요가 있음.
4. 유성들 (Meteoroids)
   • 문제점: 크거나 작은 물체에 충돌할 가능성이 매우 높다.
   • 실마리: 이 문제 때문에 보다 정밀한 관측 장치 및 "소규모 방해물 요격장치" 회피장치 등이 필요하다.
5. 가능성 없어 보이는 수리작업 (Repairs Unlikely)
   • 문제점: 100년 이상 걸리는 여행에 심각한 고장이 일어난다면 수리는 불가하다.
   • 실마리: 2번 문제와 더불어 이러한 문제 때문에 우주선을 높은 속도 까지 가속하여 운항시간을 단축 하여야 하며, 중간 기착지가 필수 적이다. 가능하면 단거리 항행 쪽이 유리하다.
6. 멀미 (Motion sickness)
   • 문제점: 원심력에 의한 중력 유지는 코리올리의 효과(Coriolis effect) 때문에 심각한 멀미를 유발 할 수 있다. (신체적인 혼란)
   • 실마리: 가속압력을 중력유지에 사용한다면 원심력에 의한 문제는 사라진다.
7. 공기오염 (Air Pollution)
   • 문제점: 작은 공간에서 100년 이상 온전한 환경의 균형을 유지하는 것은 힘들다.
   • 실마리: 이 또한 항행 시간을 단축 하는 방법과 생명유지 장치의 개선 밖에 방법이 없다. 광속에 가까운 속도까지 가속 하게 되면 상대적으로 우주선 안의 시간이 느려지게 된다.
     
8. 에너지 공급 (Energy Sources)
   • 문제점: 태양에너지를 쓴다고 하더라도, 에너지 문제는 해결되지 않는다.
   • 실마리: 태양에너지도 쓸수 있지만, 원자력 에너지와 같은 다른 에너지도 써야한다.
9. 사람들 사이의 분쟁 (Interpersonal Conflicts)
   • 문제점: 갇혀진 공간에서의 삶은 심각한 문제를 초래한다.
   • 실마리: 7번의 문제가 생물학적 문제라면, 9번의 문제는 사회적 문제이다. 문제해결의 실마리는 동일 할 것이다.
10. 너무도 광대한 거리 (Distances Too Vast)
    • 문제점: 가까이에 있는 10광년 거리의 별에 가더라도, 현재 기술로는 330년 에서 3만년 정도가 걸릴 것 이다.
    • 실마리: 광속에 가까운 속도 까지 가속하는 방법이 실용화 되기 전까지는 장거리 우주여행은 거의 불가능 한게 사실이다. 현재의 기술로는 이룰 수 없다.
11. 무선 통신 (Radio contact)
    • 문제점: 너무나 먼 거리 때문에 무선통신도 역시 어렵다.
    • 실마리: 광속보다 빠른 통신 속도는 불가능 하다. 중간기착지도 도착하기 전 까지는 통신 없이 항해하는 수 밖에 없다.
12. 가능성 없는 목적지 (Objective Unlikely)
    • 문제점: 한번의 여행으로 유용한 정착지를 발견하지 못한다면, 다른곳으로 갈 연료가 없다.
    • 실마리: 광속에 가까운 속도로 가속하는 방법이 있다면, 가장 가까운 별까지 왕복 하는 것이 가능해 진다면, 한발씩 전진하는 것은 가능하다.

여기까지 대충 살펴 보았는데, 장거리 우주여행의 가장 큰 문제는 그 광대한 거리에 따른 시간의 문제가 가장 심각하다. 장거리 우주여행을 위한 가장 기초적으로 해결되어야 할 일은, 약 5광년의 거리를 여분의 물자를 싫고 10년 안의 시간에 도착하여 물자를 내려놓고, 다시 10년안의 시간에 되돌아 올 수 있는 방법을 개발하는 것이다. 여기에는 적은 연료로 오랫동안 가속 할 수 있는 기술이나, 충분한 가속을 오래동안 유지할 수 있는 기술, 광속에 가까운 속도 까지 가속 할 수 있는 기술 등이 중요한 영역이 될 것이다.

우주선을 광속의 99% 까지 가속하는 방법이 가능하다면 12가지 중 절반 이상을 차지하고 있는 시간적인 문제(1,2,5,6,7,9,10)는 어느정도 해결이 가능하다. 약 5광년의 거리에 중간 기착지를 만들었다고 쳤을때 여기까지 도착하는 시간은 가속하는 압력에 따라 아래와 같이 계산 해 볼 수 있다.

압력	실제 5광년을 여행하는 시간	실제(상대) 가속시간	우주선 안의 상대적인 시간
1G	2194일, 6년	350일(278일)	766일 (가속감속 556일, 210일 무중력)
2G	2018일, 5.5년	175일(139일)	513일 (가속감속 278일, 235일 무중력)
3G	1960일, 5.3년	116일(93일)	429일 (가속감속 186일, 243일 무중력)
5G	1913일, 5.2년	70일(55일)	361일 (가속감속 110일, 251일 무중력)
10G	1878년, 5.1년	35일(28일)	310일 (가속감속 56일, 254일 무중력)
25G	1857일, 5.0년	14일(11일)	280일 (가속감속 22일, 258일 무중력)

급하게 계산해 보느라 틀렸을 수도 있지만 결과는 흥미로왔다. 급속한 가속을 할 경우 우주선 안에서 280일이 지나면  도착이 가능하다.  1G의 압력 이면 지구의 중력과 동일한 환경이 되는데, 약 2년의 항해시간 중에 6개월 정도는 무중력 하에서 보내게 된다. 이 정도의 환경이면 어느정도 우주여행을 할 수 있지 않을까? 문제는 광속의 99% 까지 안정적으로 가속 및 감속하는 기술이 될 것이다.

관련글:
2007/11/29 -- 외계인과 우주전쟁을 한다면 #10 - 우주전함 간의 전투

시간이 좀 지났습니다만, 2006년 5월 논문 중 링크 스펨을 알아내는 방법에 관한 논문이 있어서 읽어 본적이 있습니다. 발표동영상이 있길래 찾아서 같이 보았는데, 귀가 너무 후져서 그런지 인도사람 발음이라 알아듣기가 힘들었습니다. T.T 그나마 PPT 화면이 같이 나와서 조금 도움이 되었습니다.


야후 연구소 이름이 같이 나오던데, 실험 결과가 꽤 좋다고 되어 있어서 혹해서 얼른 테스트를 해 보았습니다만, 전부다 해 보지는 못하고, 몇가지 간단한 방법을 추려서 한게 잘못 된건지.. 결과가 별로 좋지 않았습니다. 역시 이해력이 딸려서 제대로 적용을 못 한 걸까요. ㅎㅎ

링크 스펨이라고 걸려져 나온 결과를 대충 보면 불법 공유로 워낙 유명해서 이름만 보면 그냥 알 수 있는 사이트 들만 나와서 쓸모가 없었습니다.

참고자료:
Using Rank Propagation and Probabilistic Counting for Link-Based ...

현재 우주전함에 가장 가까운 모습을 지닌 것은 우주왕복선 일 것이다.

출처: commons.wikimedia.org created by NASA.

우주왕복선은 지구에서 우주로 나갔다가 다시 지구로 귀환하는 것을 목적으로 설계된 모양이다. 여기에는 장기간의 우주항행을 하기 위한 몇가지 고려가 빠져있다.

장기간의 우주 항해를 위한 한 두가지 고려를 더하여서 우주전함의 모습을 상상해 보면 아마 이런 모습이 되지 않을까 한다.

출처: 직접 그렸음

거주구역

• 가속도를 탑승한 사람의 아래방향으로만 받게 하기 위한 구조가 포함되어 있다. 가속이나 방향전환 중에 받는 압력을 아래쪽으로 유지하기 위하여 승무원들은 전부 자유자제로 방향 전환이 가능한 구체 안에 있어야 한다. 이 경우 어느방향으로 움직이던간에 가속 압력을 항상 아래 방향으로 유지 하는 것이 가능 하기 때문에 인공 중력이 생기게 된다. 최대 속도로 올라가서 가속을 더 이상 못할 때에는 무중력 상태가 된다.

추진구역

• 추진구역은 아무리 효율 좋은 추진방식을 개발 하더라도 전체 크기의 꽤 많은 비율을 차지하게 될 것이다. 여기에 방향 전환을 위한 보조 추진 장치도 필요하다. 우주항해의 순서는 가속항행->최대항행->감속항행 의 순서로 이루어 질 것이다.
  

무기구역

• 무기구역은 다른 구역에 비하여 부피가 작을 것이다. 하지만 자유로운 방향 전환을 위한 위치가 필수 적이다.

맨 앞부분에 해당하는 부분은 항해 도중 방해되는 물체를 저지하기 위하여 플라즈마나 레이저로 이루어진 보호장치가 필수 적일 것 같다.
항해가 최대항행을 넘어서 감속에 들어가면 추진부의 방향을 돌려야 하는데 이때 추진부가 앞쪽을 향하게 되기 때문에 방해물체를 보호하기 위한 장치가 후방부에도 고려되어야 한다.

정말로 방어막 같은게 개발 된다면 멋지게 생긴 우주전함을 만들 수 있을텐데, 그러지 못하는 것이 참으로 아쉬울 따름이다. ^^

고감자님 블로그에서 SVM을 이용한 블로그 와 스팸 블로그 인식 이 포스트를 얼마전에 읽었습니다. 내용은

SVMs for the Blogosphere: Blog Identification and Splog Detection 논문을 읽어 보았는데 블로그를 인식 하는 것이 성능이 꽤 좋았다는 내용이었습니다.

그래서 저도 논문을 읽어 보았습니다. 내용을 살펴 보니 사용된 데이터 집합과 사용된 방법 등이 설명되어 있는데, 영어권을 중심으로 실험한 내용이었습니다. 그냥 이 결과를 믿어 버리고 "아 이렇게 하면 결과가 좋다고 하구나" 라고 넘어 갈려고 했는데 아무래도 영어권 중심의 내용이라는게 못 미더 웠습니다.

호기심이 동하여 구할 수 있는 블로그 URL 들을 가지고 테스트를 좀 해 보았습니다. 테스트에 사용된 URL 들은 주로 설치형 테터(텍스트큐브), 티스토리(독립도메인), 설치형 워드프레스 등을 사용하시는 블로그의 URL 들 을 사용 하였으며, 포털 블로그나 이글루스, 티스토리 처럼 도메인만 보면 블로그 인지 판단 할 수 있는 URL들은 일부러 제외 하고 약 6만개 정도를 추렸습니다. (이 중에는 포스팅된 글의 URL 뿐 아니고, TAG 페이지나 방명록 과 같은 URL도 있습니다)

논문의 실험 결과 중 한가지를 보면 위의 표와 같습니다.

• 여기서 META 항목은 <meta name="generator" 태그를 가진 것을 뜻하지만,
  • 우리나라는 영어권과 달리 META 정보를 가진 블로그가 별로 없습니다. 워드프레스를 사용하시는 블로그나 몇몇 소수의 텍스트 큐브나 테터툴즈 블로그에서만 있습니다.
• RSS 를 <link rel="alternate" 로 표시하지 않는 블로그도 종종 있습니다.
  • 주로 버전이 낮은 테터툴즈를 사용하는 블로그 (또는 이때 작성된 스킨을 그대로 사용하시는 블로그) 에서 발견 됩니다.
• blog, comment, trackback 의 단어의 경우
  • 우리나라 블로그는 "댓글", "덧글", "답글", "트랙백", "연관글", "이웃글"등 여러가지 용어가 혼재되어 사용되며, 영어 단어와도 혼용 되는 특징이 있습니다.
• 블로그에 AnyBGM 과 같은 걸 사용하면 Frame을 사용하게 되므로, 한번에 웹페이지를 가져올 수 없어서 (귀찮으므로) 이런 URL들은 상세히 테스트하지 않고 비율만 구해 보고 제외시켜 버렸습니다.

이런 특징 들이 있기 때문에 좀 더 다른 방법으로 테스트를 해 보았습니다. META 정보의 경우 소수의 블로그에서만 발견 되지만 비교적 정확한 정보를 얻을 수 있기 때문에 블로그라고 확신되는 META  정보의 비율만 측정 하였습니다.(나모 웹 에디터와 같은 정보는 무시 하였다는 뜻) 그리고 RSS의 경우 HTML 을 전부 뒤져봐서 RSS 관련 링크라고 판단되는 모든 링크를 사용하였습니다. 그리고 bag-of-words 의 경우 혼용되는 모든 단어의 출현빈도를 계산하여 사용 하였습니다. 그래서 측정된 비율이 아래 표와 같습니다.

분류	건수	비율	비고
META	2,401	4%	words 결과와 중복
words	50,759	84.2%	META 를 제외하면 48,507건 80.5%
frame	1,139	1.9%
none	8,209	13.6%
TOTAL	60,256	100%	rss 링크가 발견된 전체 건수

여기까지 해보는데 하루 정도 걸렸습니다. ㅜ.ㅜ 나머지 블로그를 판단하는 몇가지 특징들을 추가로 테스트 해보고 좀 더 검증 해 보고 싶었습니다만, 시간도 없고 귀차니즘의 압박으로 이 정도만 하고 끝냈습니다. 하지만 이 정도 결과면 논문의 나머지 방법도 좀 더 사용하면, 이 URL이 블로그인지 아닌지 판단하는데 많은 도움을 받을 수 있을 것 같습니다. ^^

테스트에 사용된 데이터 셋이 작아서 오차가 많이 날 수 있겠습니다만.. 결론은 이 정도 인 것 같습니다.

• 몇가지 단어의 출연 빈도를 가지고 블로그 URL들을 측정해본 결과 결과값이 높더라
• Anchor Text 나 Link 특성 분석하는 특징까지 사용하면 결과값이 꽤 신뢰성 높게 보정될 것 같다.
• META 정보의 경우 우리나라에서 비율이 낮지만 확실한 정보로 판단된다.
  

이 글을 읽기전에 먼저 이런 잡담을 하게된 이전 글들을 읽어 보시면 좋을 것 같습니다.

• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #1 - 이야기의 발단
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #2 - 이야기의 가정
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #3 - 이야기의 시작
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #4 - 본격적인 이야기
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #5 - 초광속비행
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #6 - 광속엔진
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #7 - 우주전함의 무기체계
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #8 - 에너지 빔 무기
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #9 - 우주전함과 입자빔
  

우주선에 관한 기술이 발전되고, 우주 항해를 위한 동력 문제가 충분히 해결된다면, 우주에서 사람이 탑승한 우주선을 고속으로 운행하는데 최고의 걸림돌은 가속에 따른 관성에 법칙에 의한 압력이 될 것이다.

이미지 출처: 위키백과

전투기의 조종사를 살펴보았을때 4G 이상이 되면 시야가 흐려지고 5G 이상이 되면 의식을 잃을 수 있다. F-16 전투기는 (일시적으로) 최대 9G 까지 압력을 받을 수 있다고 한다.

조종사 들이 착용하는 슈트가 1~2G 가량 압력을 줄여주는 효과가 있다는 것을 고려했을때, 미래에 더 좋은 슈트가 개발되어 2G 가량의 압력을 항상 줄여 줄 수 있는 효과를 가진다고 가정 했을때, 우주전함의 가속은 6G 이상으로 지속 하는 것은 불가능해 보인다. 여기에 항행시 장애물의 급속 회피 동작을 고려하면 5G 정도가 안전한 가속 일 것 같다. 이것도 처음 출발이나 도착시에 잠시간의 시간만 사용 가능 할 것 이다. 긴 항해동안 정해진 자리에 꼼짝 말고 앉아서 압력만 견디면서 갈 수는 없기 때문이다. 밥도 먹고 화장실도 가야한다. 출발시에 잠깐 급가속 한후에는 평 가속으로 돌입 해야 하는데 이 경우 슈트를 고려하더라도 3~4G 이상은 힘들다. 그리고 전투시 격한 움직임을 고려하면 전투 속도는 3G 이하의 가속으로 사용 가능 할 것 같다.

이 정도의 속도가 우주공간에서 얼마나 빠른 속도인지 알아보기 위하여 아래의 표를 살펴보자. 일단 한가지 절대적인 가정은 광속의 99% 의 속도 이상은 낼 수 없다는 것이다.

압력	가속	가속시간	이동거리
1G	초속 9.8m,시속 35km	350일	4조5천억km = 0.5광년 = 3만AU
3G	초속 29.4m,시속 105km	116일	1조5천억km = 0.16광년 = 1만AU
5G	초속 49m,시속 176km	70일	9천억km = 0.09광년 = 6천AU
10G	초속 98m,시속 350km	35일	4천5백억km = 0.047광년 = 3천AU
25G	초속 245m,시속 882km	14일	1조8백억km = 0.019광년 = 1천2백AU
100G	초속 980m,시속 3528km	3일	4백50억km = 0.005광년 = 300AU

1초에 초속 9.8미터(시속 35킬로미터)씩 계속 가속하면 1G의 압력을 가지게 된다. 이 경우 광속의 99% 속도까지 가속 하는데 350일이 걸린다. 이동한 거리는 약 44,942억 킬로미터, 태양에서 명왕성까지의 거리(약 60억 킬로미터)의 450배 거리(약 0.5광년)이다. 탄도 요격 미사일의 경우 최대가속도는 100G 라고 한다. 이 경우 3일만에 광속의 99% 까지 가속이 가능하고, 가속에 필요한 거리는 450억 킬로미터(0.005광년, 300AU), 명왕성 거리의 7.5배 이다. 만약 0.5광년 거리의 적을 찾아낼 수 있다면, 연료만 충분 하다면 185일 (약 6개월) 후에 타격이 가능하다는 이야기 이다.

이렇게 되면 우주전함에서 공격을 위한 가장 중요한 시스템은 아마 레이더와 같은 탐지장비가 될 것이다. 전파 망원경과 비슷한 구조의 수동 탐지장치로 약 1광년 이내의 적의 존재를 식별 할 수 있어야 할 것이며, 0.5광년 이내의 적의 위치를 탐지 할 수 있을 정도는 되어야 한다. 500만 키로미터 이하의 거리에서는 레이저 측정 장치와 같은 능동적 탐지장치로 적의 정확한 위치를 거의 오차 없이 계산 할 수 있어야 하겠다. (이렇게 되면 잠수함의 능동 소나와 수동소나와 비슷하다)

또한 안전을 위하여 우주선에 피해를 입힐 수 있는 콩알만한 아주 작은 물체까지도 최소한 100만 키로미터 이하의 근접거리에서 탐지 가능 하여야 한다.

탐지 거리가 이정도 된다고 가정 했을때 능동적으로 적을 찾아서 갈 수 있는 유도 미사일 공격 체계의 경우 적의 위치를 탐지 할 수 있는 최대거리인 약 0.5광년의 거리에서 발사 가능하며, 적이 광속의 99% 속도로 이쪽으로 곧장 날아오고 있다고 한다면 약 3개월 후에  타격이 가능하다. 직사 무기인 빔 종류의 공격 거리는 빔 자체의 발사거리와 상관 없이 목표의 오차없는 정확한 위치를 알 수 있는 거리와, 목표까지 빔의 궤도(반입자 빔은 자기장등에 의하여 궤도가 휠 수 있기 때문에 궤도 보정을 통한 발사 각도를 계산 할 수 있어야 한다)를 계산 할 수 있는 거리에 의해서 결정 될 것 같다. 약 500만 키로미터의 목표를 타격 가능 할 것 같다. 이때 목표를 타격 하는데 까지의 시간은 약 30초 (조준 및 발사 10초 미만, 발사후 목표까지 약 20초 미만) 미만 정도 일 것이다.

우주에서 함대전이 발생 한다면 약 4조 5천억 킬로미터에서 적이 발견 되면 일단 먼저 장거리 유도 미사일을 발사 하고 승무원들을 준비시켜 가속을 시작하여 2~3개월 동안 항해하여 몇천억 킬로미터 이하까지 거리를 좁힌 다음 전투속도 이하로 감속하고 단거리 유도 미사일을 발사하여 미사일 전을 개시하고 일주일 안에 몇백만 키로미터 이하로 접근 하게 되면 단거리 포격전이 이루어 질 것 같다. 장거리 미사일이나, 단거리 미사일이나, 포격전에서 모두 1발만 맞으면 우주의 재로 화하게 된다.

가장 근접한 400만 키로미터의 거리는 지구에서 달까지 거리의 10배 이상. 지구에서 금성까지 거리의 20분의 1이하 되는 거리로, 적의 영상을 눈으로 확인 하는 것은 불가능(만화에 나오는 우주전함의 함교는 필요 없는 물건이다) 할 테고, 빔마저도 몇십초, 미사일은 몇일 만에 결과를 알 수 있는.. 마치 눈으로 볼 수 없고 소나에 의지하여야 하며, 느릿느릿 기어가는 어뢰로 싸워야 하는 잠수함전과 매우 흡사한 전투 방식이 될 듯 하다.

이렇게 해서 일단 계획한 분량의 글은 전부 다 쓰긴 썼습니다. ^^ (휴우)
이제부터는 차차 연표, 배경, 기타 과학적 자료들.. 에 관한 글들을 생각 날때 마다 쓸 생각 입니다.
일단 중력이나, 항해에 관한 문제에 대해서 우주전함의 구조에 대해서 먼저 시작할 예정이고, 그 다음에 대상이 되는 외계인에 대한 고민 등을 해 볼 생각 입니다. 생각 보다 자료조사에 시간이 많이 들어서. 글이 얼마나 주기적으로 올라 올찌 모르겠습니다만, 의외로 재미 있어서 차근 차근 하나하나 써볼 생각 입니다. 나중에 글이 어느정도 모이면 그때 무얼 할까 생각 해보기로 하고, 일단 지금은 흥미가 땡기는 대로 이것 저것. ^^

Recall 과 Precision은 IR에서 중요한 측정 기준 입니다.

Recall은 검색어와 관계되는 문서 전체 중에 몇개를 찾아내느냐를 보는 것입니다. Recall이 높지 않으면 검색 결과 자체가 적기 때문에 품질이 형편 없다고 느껴지게 됩니다. 물론 대상되는 문서 자체가 엄청나게 많다면 Recall이 어느정도 수준만 되면 검색 결과의 양이 충분 하기 때문에 품질에 문제를 느끼지 못합니다. 예를 들어 구글에서 검색하는 결과는 대상되는 문서 자체가 엄청나게 많기 때문에 다른 검색엔진에 비해서 Recall이 떨어진다고 해도 품질 자체는 더 좋아보이게 됩니다. 이 경우 Precision이 더 중요하게 됩니다.

이런 Recall이 아닙니다. 이미지 출처는 요기

Precision은 검색결과 중에서 상위 몇 위까지 중 관계되는 문서가 몇개인가를 보는 것 입니다. 결과의 "정확도"를 측정 하는 자료로서 검색엔진의 "랭킹"이 얼마나 잘 되어 있는가 측정 하는 자료 라고도 볼 수 있을 것 같습니다. 문서모음(= 컬렉션 = 검색대상 전부)의 크기가 커질 수록 높은 Precision을 가진 검색엔진이 필요합니다.

 
100개의 검색대상에서 "블로그"와 관계있는 문서가 50개 라고 했을때, 검색엔진에서 "블로그"를 검색 했을때 20개의 결과를 반환 한다면 Recall은 50분의 20 = 0.4 됩니다. 보통 검색 엔진이 한페이지에 10개의 결과를 보여 주므로.. 상위 10개(첫페이지)를 보았을때 "블로그"와 관계된 문서가 5개가 보인다면 Precision은 10분의 5 = 0.5의 값이 됩니다.

이 글을 읽기전에 먼저 이런 잡담을 하게된 이전 글들을 읽어 보시면 좋을 것 같습니다.

• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #1 - 이야기의 발단
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #2 - 이야기의 가정
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #3 - 이야기의 시작
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #4 - 본격적인 이야기
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #5 - 초광속비행
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #6 - 광속엔진
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #7 - 우주전함의 무기체계
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #8 - 에너지 빔 무기
  

먼저 번 글에서 우주전함의 주포로는 입자빔이 가장 유력하다고 했다. 그럼 입자빔을 주포로 가지는 우주전함은 어떤 모습과 특징을 가지게 될까 살펴 보도록 하자.

입자빔에는 여러가지 종류가 존재 하게 되는데, 여기서 우주전함에 사용하려는 입자빔은 위력이 가장 강하다고 생각 되는 "반입자"를 사용하는 방식이다. 이 경우 대기중에서는 사용이 불가능 하고, 우주에서만 사용이 가능하며, 빔의 진행이 자기장등에 영향을 받을 수 있다는 단점을 가지게 된다.

일단 주포의 모양은 입자의 가속을 위한 충분한 길이의 가속장치가 필요하다. 입자빔의 가속에는 현재 100~500미터 정도의 가속 장치가 필요 하지만 현재보다 미래를 가정하기 때문에 50미터로 줄일 수 있을 것이다. 포신은 50미터가 된다. (그럼 900mm 함포 정도 된다. 현대 전함에서 쓰는 150~300mm 함포의 3~6배 이상 길이) 50미터의 포신으로 입자를 1초안에 광속에 가까운 속도로 가속하는 것이 가능하여야 충분하다. 그리고  입자빔을 발사할때의 반동이나 입자빔의 위력을 고려할때 한번 발사 할 때 333그람의 반입자를 사용하는 것이 좋겠다. 이 정도의 반입자를 만드는데 현재는 600억 와트의 전력과  4일 정도의 시간이 필요하지만, 획기적인 기술발전으로 상온 핵융합엔진을 사용하여 전력을 공급하고, 반입자를 만들어 두었다가 발사 하는 것이 가능해 진다고 생각 하자. 그렇게 되면 50미터의 포신을 가진 333그람의 반입자를 광속에 가까운 속도로 약 3초에 한번씩 발사 하는 주포의 모양이 그려진다.

자 이제 주포의 위력을 살펴보자. 1톤의 바위를 부수는데 10만쥴이 필요하다고 한다. 반입자 1그람이 통상의 소립자와 충돌하면, 180조 쥴의 감마선을 방사하며 소멸 한다고 한다. 그럼 반입자 1그람으로 180억톤의 바위를 부술 수 있고, 333그람의 반입자를 쏘는 주포 한방은 약 6경 쥴의 감마선으로 약 6조톤의 바위를 날려 버릴 수 있다. 미국이 비키니 군도에서 실험한 수소폭탄이 방출한 감마선의 약 20배의 양이다. 이 정도면 우주전함의 주포로써 손색이 없을 정도의 위력이다. (이런 주포 6문을 탑재한 우주전함의 위력은 대단할 것 이다) 그리고 속도 및 사정거리는 1초에 약 30만키로미터 거리의 목표를 맞출 수 있을 것이고, 5초에 150만키로미터의 목표를 맞출 수 있을 것이다.

입자빔을 사용하는 주포는 레이저와는 다르게 엄연히 무게를 가지는 입자를 가속하는 방식이기 때문에 발사시에 반작용이 생기게 된다. 이 반작용은 포탄의 무게와 가속도에 의하여 영향을 받는데, 아무런 지지대가 없는 우주에서 1초 안에 광속에 가까운 속도로 입자를 가속하는 방식을 쓸때는 꽤 문제가 되게 된다. (전함이나 전차가 함포나 전차포를 발사 하는 경우, 물이나 땅의 지지를 받을 수 있고 발사속도가 느리기 때문에 문제가 되지 않는다) 입자가 준비된 후에 발사 하는데 1초가 걸린다고 가정 하면 입자는 속도 0 에서 광속에 가까운 초속 30만 키로미터까지 1초동안 가속 된다는 이야기 이다. 이때 걸리는 힘을 계산해 보면 (뉴턴의 제 2법칙(운동의 법칙)에 따르면 힘=질량X가속도 이고, 가속도=속도의변화량/시간 으로 나타낼 수 있다) 힘=333그람X초속30만키로미터 의 값이 나오게 된다. 이 값은 10만톤X초속1미터의 힘과 동일한 값이다. 즉 우주전함의 무게가 10만톤 일때(세계 2차 대전 당시 독일의 비스마르크가 4만1천7백톤, 일본의 전함 야마토는 6만5천톤, 현재의 미 항공모함 니미츠는 10만톤 이상 무게가 나간다) 주포를 한번 발사 할 때마다 초속 1미터(시속 3.6 키로미터)로 뒤로 밀린다는 뜻이다. 이 정도 반동은 감당할 수 있지 않을까 한다.

어느 미래에 50미터의 길이 주포로 10초 안에 150만 키로미터 위치의 목표를 수소폭탄보다 센 위력으로 타격 할 수 있는 10만톤 무게의 우주전함이 나타나는 것은 충분히 가능 할 것 같다. ^^

Mercator: A Scalable, Extensible Web Crawler를 간단히 소개 합니다.

1999년 6월 26일 자료이고, 저자는 Allan Heydon(heydon@pa.dec.com), Marc Najork(najork@pa.dec.com) 입니다. 당시 Compaq System Research Center에 있었습니다.

 

Mercator의 Main Component를 표시한 그림 입니다. 일반적인 웹 크롤러의 구조와 비슷 하게 생겼습니다. 동작을 간단하게 살펴보면 번호 순서대로 아래와 같습니다.

1. 추려진 URL을 준비 합니다.
2. 각각의 scheme에 따라 fetch 명령이 실행 됩니다.
3. RewindInputStream (RIS) 형식으로 download 됩니다.
4. 중복 되거나 필요없는 Contents는 처리하지 않습니다.
5. Link 추출, Tag Count, GIF 처리 등과 같은 작업이 수행 됩니다.
6. 추출된 Link에서 필요없는 URL은 판단하여 처리하지 않습니다.
7. 이미 처리된 URL은 중복으로 판단하여 처리하지 않습니다.
8. 추출된 Link를 새로 탐색하기 위하여 준비 합니다.

Mercator는 기본적인 웹 크롤러의 기능을 가지고 있고, 모듈화가 잘 되어 있는 크롤러 입니다. 각각 모듈의 자세한 특징은 PDF 파일로 살펴 보실 수 있습니다. ^^

참고문헌:

Mercator: A Scalable, Extensible Web Crawler by Allan Heydon(heydon@pa.dec.com) and Marc Najork(najork@pa.dec.com) 1999/06/26

관련글:

2007/11/01 - 초기 구글 검색엔진의 구조
2007/11/01 - 공개 검색엔진 Nutch의 구조

The name "Google" originated from a misspelling of "googol", which refers to 10¹⁰⁰ (the number represented by a 1 followed by one-hundred zeros).

"Google"이라는 이름은 "googol"을 잘못 표기한데서 유래 한다고 합니다.  1 googol 은 '1'에 '0'이 100개 붙은 숫자 입니다.

1 googol

= 10¹⁰⁰

= 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000

구글 본사의 이름은 "Googleplex" 입니다.  그리고 "Googolplex"는 10의 googol승을 나타냅니다.

10^googol = 10¹⁰¹⁰⁰

즉 '1'에 '0'이 'googol'개 붙은 숫자 입니다. "Google"의 목표가 전세계의 모든 데이터를 담는 것이라고 하던데, 숫자로 표현한다면 딱 알맞은 이름 인 것 같습니다. :-)

참고자료:
Koller, David. "Origin of the name, "Google." Stanford University. January, 2004.
Hanley, Rachael. "From Googol to Google: Co-founder returns." The Stanford Daily. February 12, 2003. Retrieved on July 14, 2006.

이 글을 읽기전에 먼저 이런 잡담을 하게된 이전 글들을 읽어 보시면 좋을 것 같습니다.

• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #1 - 이야기의 발단
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #2 - 이야기의 가정
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #3 - 이야기의 시작
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #4 - 본격적인 이야기
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #5 - 초광속비행
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #6 - 광속엔진
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #7 - 우주전함의 무기체계

앞에서 우주전함의 주포에 관하여 언급 했었는데, 이러한 우주전함의 주포는 "Directed Energy Weapon" (지향성 에너지 빔 무기)라고 부를 수 있다. 이런 종류의 무기에 해당 하는 것에는 레이저(Laser Beam), 입자 빔(Particle Beam), X-ray Laser 와 같은 마이크로파 무기, 플라즈마 (Plasma) 등이 있다. 초광속 비행 이나 광속 엔진 등에 비하면 이 쪽 분야는 상당히 많은 연구가 이루어진 편인데, 가장 체계적인 자료를 찾을 수 있는 것이, 레이건 대통령이 1983년에 발표한 Strategic Defense Initiative (SDI) 프로젝트에 관한 자료 들이다. 이 프로젝트에는 우주에서 사용가능한 직사무기 체계가 포함되어 있는데, 이것을 통해 우주전함의 주포가 어떤 모양이 될것 인가 예상 해볼 수가 있겠다.

"우주전함 야마토" 에서 파동포를 발사하는 장면

마이크로파 무기

고강도 마이크로파 무기는전자장비나 단위 전자 부품을 파괴하고 기능을 손상시키는 비살상 전자파무기의 일종이다. 주로 EMP 라는 이름으로 게임이나 영화에 많이 등장하는 무기로, 전자 장비를 파괴하거나 전자기 장비 사용의 방해가 가능한 공격무기와 방어무기체계로 이용이 가능하다. 마이크로파의 특성은 인명이나 건물등 구조물에 피해를 주지않으면서 전자 장비를 파과할 수 있으며, 광범위한 지역을 동시에 공격할 수 있다. 기후의 변화에 무관하며 두꺼운 방호벽을 투과 할 수가 있다. 안테나의 구조와 방향 조정이 가능하여 투사 범위를 조정할 수 있으며 마이크로파의 강도를 조절할 수도 있다.전파의 특성상 사정거리가 수 만 Km 에 이르며, 공급에너지의 보충에 따라 무한정으로 사용이 가능하며 재발사의 비용이 거의 없다. (레이저나 입자빔은 발사하기 위한 준비 시간이 필요하므로 한번 발사 한 후에 다음 발사까지 시간이 걸린다)

고출력 레이저 무기

레이저는 기본적으로 출력이 높은 빛을 집적하여 특정 목표에 에너지를 전달하는 방식의 공격을 수행한다. (특성상 몇초동안 목표를 가열하여 파괴하는 방식이 주를 이룬다) 지향성이 우수하고 광속으로 전파되며, 전파특성이 영향을 받게 되기 때문에(빛의 특성상 파장을 가지기 때문에 파장에 따라 대기투과 효율이 다르다) 목표의 종류 및 레이저가 전파되는 공간의 특성에 따라 적합한 레이저를 사용하여야 한다. 현재 세계적으로 연구가 진행중인 유도탄 요격용 레이저는 대부분 화학레이저로서 레이저 발생에 필요한 에너지를 화학 반응을 통해 공급한다. 지상에서는 불화중수소(DF: Deuterium Fluoride) 레이저, 공중에서는 산소-요오드 레이저(COIL: Chemical Oxygen-Iodine Laser), 우주에서는 불화수소(HF: Hydrogen Fluoride) 레이저가 적합한 것으로 알려져 있다. 선진국의 경우에 화학레이저는 무기체계에 활용 가능한 정도의 출력(MW급)을 달성한 단계이며, 무기체계 응용을 추진 중이고 정확도 및 기동성 등을 향상시키는 연구가 주를 이루는 것으로 알려져 있다. 일반적으로 25 kW 레이져는 수백 km 원거리에 있는 적 무기체계의 센서를 파괴시킬 수 있고, 3~4km의 거리에있는 금속판에 구멍을낼 수 있으며, 출력이 100kW에 이르면 수십 km에 있는 목표를 파괴시키기에 충분하다. 전기 구동 방식의 고체 레이져(SSL, Solid State Laser) 기술은 현재 출력 100kW 미만에 머물러 있다.

입자 빔 무기

입자 빔 무기는 입자를 가속시켜 발사 하여 목표를 타격 하는 무기이다. 입자빔 속의 개별 입자는 입자의 무게와 속도에 상응하는 운동 에너지를 보유하고 있게된다. 입자빔에 사용되는 입자의 종류로는 양자,전자나 수소 입자등이 있으나 전기적인 중성인 중성자나 수소 입자가 우주에서 지구 자장이나 대기권 하전 입자와의 간섭을 받지 않으므로 지향성 특성이 탁월하여 입자빔의 매체로서 사용될 가능성이 높다. 고속의 입자빔이 목표물에 도달하게 되면, 입자의 운동에너지가 목표물의 원자 및 분자 구조와 충돌하여 운동에너지가 열에너지로 변환되면서 고열이 발생, 목표물이 파괴된다. 특성상 입자빔 무기는 앞에서의 다른 에너지 빔 무기들에 비하여 비교적 강력한 파괴력을 가질 것으로 예상된다. 관련글 : 입자 빔 무기에 대한 이해

입자빔 무기는 대기권 내에서 사용되는 하전 입자빔 무기체계와 외기권인 우주에서 사용될 중성자빔 무기로 대별되며, 대기권내의 입자빔 무기체계는 강력한 가속 에너지원과 매우 정확하게 빔의 특성을 조정하는 기술이 요구되며, 외기권 중성자 빔 체계는 가속문제는 거의 기술적인 애로가 없으나 외기권에서 원거리에 위치한 지상의 목표물에 정확하게 빔의 초점을 일치시키는 문제가 기술적인 장애로 부각되고있다.

또한 입자빔의 가속장치는 보통 100 내지 500 m 이상의 가속거리를 필요로하기 때문에 적당한 길이의 가속장치를 개발하여야 하는 기술적인 어려움이 있으며, 입자빔 가속에는 순간적으로 수 백 내지 수천만 와트의 전력이 필요하므로 이러한 동력장치 또한 개발이 필요하다.

자 후보가 될 만 한 것들을 몇가지 살펴 보았는데 이 중에 우주전함의 주포로 가장 적합해 보이는 것은 입자 빔 이다. 빔 무기중에 파괴력이 가장 뛰어나며 적당한 길이로 개발된 가속장치는 긴~ 주포의 포신 부분이 될것 같다. 입자 빔에 비하면 고출력 레이저는 포신이 필요 없으며, 입자 빔에 비하여 위력이 떨어지므로, 부포 또는 방어용 무기로 사용 되는 것이 적합해 보인다. 마이크로 파 무기는 ECM 이나 미사일 방어용 무기로 사용 될 듯 하다.

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

이 글을 읽기전에 먼저 이런 잡담을 하게된 이전 글들을 읽어 보시면 좋을 것 같습니다.

• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #1 - 이야기의 발단
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #2 - 이야기의 가정
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #3 - 이야기의 시작
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #4 - 본격적인 이야기
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #5 - 초광속비행
• 외계인과 우주전쟁을 한다면 #6 - 광속엔진

우주전함의 무기체계

스페이스 오페라 장르의 일본 에니메이션에 등장하는 우주전함 들은 대부분 2차 대전 당시 전성기를 누렸던 일본제국의 함대를 모델로 하고 있다. 이때의 유명했던 전함들은 거함,거포주의로 만들어진 것들이 대부분이였는데 때문에 우주전함 역시 2차대전 당시의 거대전함과 비슷한 모습을 한 거대한 크기이고, 어김없이 거대한 주포를 가지고 있다. 반면에 미국을 중심으로 한 SF영화 계열의 작품에 등장하는 우주전함 들은 좀 더 다른 모습들이 많다. 하지만 역시 주로 레이저 무기 형태를 가지는 거대한 주포를 가지는 경우가 종종 있다.

그리고 우주전함의 무기체계에 다른 한축을 맏고 있는 부분은 현대무기의 핵심인 미사일 체계이다. 주로 해상전에서 사용되는 대공 미사일 이나 순항 미사일 체계는 우주전함의 모습과 비슷하다. 그리고 현재의 대륙간 탄도 미사일 (ICBM)은 이미 우주밖으로 나갔다가 대륙을 넘어 다시 지상으로 공격하는 방식이다. 현대 해전이 대부분 대함미사일에 의하여 이루어진 다고 볼때, 우주전함 간의 우주전도 비슷한 양상이 벌어지리라 생각 된다. 가까운 미래에 미사일 체계는 아마 자체 유도방식을 사용하여 수십만 키로미터를 날아가 적을 타격하는 것이 가능 할 것이다. 그러기 위해서는 미사일은 자체 컴퓨터를 내장한 소형 무인 우주선과 비슷한 형태가 될 듯 하다.

이를 위한 방어는 아마 현재의 이지스 시스템과 비슷한 방식이 될 듯 하다.

요즘 이런저런 일이 많아져서 이거 쓸시간이 없어져서 쓰다 만 글을 올려 버리는 만행을 저지르는 군요. ㅡ,.ㅡ
이후의 예정 사항 (예상)
8번째 글 : 우주전함의 무기체계 - 직사 에너지 무기의 종류
9번째 글 : 우주전함의 무기체계 - 입자 빔에 대한 자료
10번째글 : 지금까지 살펴본 바를 가지고 우주에서의 함대전을 재구성해 봄

언제쯤 10번째 글이 올라 올 수 있을지는 아무도 모릅니다. ^^;