레일건

• 상위 문서 : 가우스 병기
• 같이 보기 : 코일건

• 혹시 구스타프 열차포 같이 철도차량 위에 거대 화포를 얹은 무기체계를 찾는다면 열차포 항목을 참고.
• 어떤 과학의 초전자포의 주인공인 여학생을 찾은 것이라면 미사카 미코토 항목을 참고. 미사카가 쓰는 레일건의 고증이나 설정 등은 레일건/창작물 항목을 참고.

네일건과는 다르다! 네일건과는!

1 설명

Railgun, Linear gun.

금속 탄자를 전자기력으로 가속하여 발사하는 무기. 선형(Linear) 궤도(rail)를 쓰기 때문에 '리니어 건(Linear gun)'이라고도 하고, 전자기력을 사용하여 발사체를 투사하는 발사장치라는 의미에서 'EML(Electromagnetic Launcher)'이라고도 하며, 전자기력을 사용하여 포탄을 쏘는 대포라는 의미에서 'EM건(Electromagnetic Gun)'이라고도 하지만, 보통 사람들은 '레일건(Railgun)'이라고 부르는 것이 일반적. 한문식 표현으로는 '전자포(電磁砲)' 또는 '전자투사포(電磁投射砲)'나 '전자가속포(電磁加速砲)' 등으로 불린다. 비슷한 무기 체계로 코일건이 있다.

레일건의 "개념"이 등장한 건 꽤 오래되었다. 1918년에 기본적인 개념이 나왔으며 1922년 7월 미국인 빌레르프가 레일건 관련 특허를 출허했다. 이미 90년 전 그때 구상된 레일건은 현재 레일건과 별반 다르지 않는 구조로, 사실상 현대 레일건의 개념적 정립은 90년 전 완료된 것이다. 2016년에 미 해군에서 첫 시험 운용이 예정되어 있다는 점을 생각해보면# 개념 등장 이후 실제 상용화까지 백여 년간의 세월이 흐른 셈이다. 이 때문에 20세기와 21세기 초 무렵엔 SF적인 무기 개념으로 사용되는 경우가 많았다.

제2차 세계대전 당시 독일의 요하임 헨슬러가 레일건을 대공포로 이용하고자 했고 Flak 40 128mm 대공포 포좌 위에 0.5kg짜리 폭약을 이용하는 레일건을 제작하고자 했다. 이 레일건의 포구초속은 2000m/s에 이르렀다. 그러나 종전이 오는 바람에 실용화되지 못했다. 이 무기를 조사한 미군은 "이 대공포 한 문 운용하는데 시카고 전력의 반을 쏟아부어야 할 것이다" 라며 효율성이 부족하다고 평했다.

그와 같이 사실상 레일건의 기본 개념은 오래되었으나, 레일건의 실전 배치를 가로막는 원인 중의 하나가 바로 전력이었다. 현재 미군 또한 레일건의 실전 배치를 위해 전력 부분에 관한 개선 연구를 하고 있으며 원자력 순양함 등에 올려 운용하려는 계획도 전력 공급이 목적이다.

금속 탄자를 전자기력으로 가속하여 발사한다는 것이 기본 개념으로, 21세기 초까지는 허무맹랑한 개념으로 받아들여졌으나 미군이 미사일방어체계의 한 부분으로 연구하였고, BAE 시스템도 발사 시험에 성공하는 등 일단 발사까지는 해냈으며 2018년, 미군의 줌왈트급 구축함에 실전 배치된다고 한다! #

2 원리

포신의 역할을 하는 두 개의 전도성 레일을 나란히 놓고 양쪽에 강한 전압을 건다. 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. 당연히 전류를 부으면 부을수록, 혹은 레일의 길이가 길면 길수록 위력이 무한하게 강해진다.

전자기력을 이용해 물체를 움직이는 장치라는 점에서 자기부상열차와 비슷해 보일 수도 있지만, 사실 자기부상열차와는 물체를 움직이기 위해 전자기력을 이용한다는 점만이 비슷할 뿐 작동원리 자체가 완전히 다르다. 오히려 자기부상열차와 비슷한 것은 코일건. 코일건이 자기부상열차가 자기장으로 인해 공중에 떠 있듯이 탄자를 자기장을 사용해서 공중에 띄워 놓은 상태로 탄자의 뒤에서 강한 힘으로 밀어서 발사시키는 것이라 한다면, 레일건은 탄자를 포신 또는 총신 내부의 레일에 밀착시켜 둔 상태로 탄자의 뒤와 양옆에서 강한 힘으로 밀어서 발사시키는 것이라 원리도 다르고 내부 구조에서도 상당한 차이를 보이게 된다.

정상적으로 발사 된다는 가정하에 사거리는 엄청난데. 미국의 해군에서 개발 중인 대형 레일건의 목표 사정거리는 무려 450km로 출발점과 도착점을 각각 서울 시청 현관, 제주 시청 현관을 기준으로 잡았을 때 나오는 사정거리다. 이게 정말 실현된다면 흠좀무.

기본원리는 20세기 초까지 확립되었으나 그동안 기술 부족으로 외면당해 왔다. 첫 번째 문제는 레일건의 재질인데, 연구 초기에는 한 발 쏘면 포신이 녹아내렸다. 하지만, 이보다도 더 큰 문제는 도체 탄환을 장비하면 포신에서 가속되는 도중 발생하는 아크로 인해 탄자가 전부 증발했다. 그래서 탄자는 일반적으로 사용하는 재질로 쓰고 그 탄자를 아마튜어라는 부속장치에 고정하여 양 레일에 접촉 발사한다.

또 다른 문제는 어마어마한 전력소모. 20세기의 발전 능력으로는 턱도 없었지만, 원자력 발전이 상용화되고 원자력 엔진을 군함에 탑재하게 되면서 실제 구현이 겨우 가능해졌다. 이후에는 레일건의 전력소모량을 줄이기 위한 연구도 어느 정도 진행되는 것인지, 줌왈트급 구축함의 경우와 같은 내연기관을 사용하는 군함에의 탑재도 가시화 되어가고 있다.

3 장점과 특징

• 더 경제적이다.

레일건을 개발하느니 차라리 초음속 중거리 지대지미사일 여러방 날리는게 좋지 않으냐고 생각할 수도 있지만 어디까지나 현재 상황에서 중거리 미사일이 더 경제적일 뿐이다. 미국이 목표로 하는 레일건 개발 수준에 이르면 이야기가 많이 달라지는데, 토마호크 미사일 1기의 가격은 못해도 60만 달러지만 레일건 탄자는 개발 완료 배치시 그 가격의 1/10도 안할 가능성이 높다

• 더 위력적이다.

레일건은 가성비를 유지할 수 있는 한계점이 높다. 위 링크에 나온 레일건 함포를 포함한 야포류의 지속 화력과 화망 구성 능력은 미사일의 그것을 아득히 능가한다. 현재 미 해군이 목표로 시험하고자 하는 레일건의 발사속도는 분당 10발이다.#

• 바이탈 파트를 줄일 수 있다.

가장 좋은 점은 함대함 전투에서 맞으면 안 되는 바이탈 파트가 획기적으로 줄어든다는 것이다. 군함의 발달사, 특히 전함의 발달사에서 장갑재는 절대적으로 중요하며 해전 양상이 초창기 측면 장갑을 중시한 1차 대전형 근중거리 난타전에서 드레드노트로 대변되는 거함거포의 장거리 일격필살이 되면서 대낙각탄에 대한 방어를 위하여 갑판 장갑을 지나치게 증가시켰는데, 이 때문에 일명 'All or Nothing' 개념이 등장한다. 이는 맞으면 안 되는 기관과 포탑과 탄약고, 연료 저장고 등을 모조리 함 중앙으로 몰아서 그 부분에 집중적인 장갑을 갖추고, 나머지 피격돼도 당장은 전투와 생존에 지장이 없는 승조원 구획이나 식당, 식량창고 같은 부분에는 가장 기본적인 장갑만 두르는 방식이다. 이 역시 항공모함의 등장으로 말도 안되는 거리를 이동하여 비교적 정확하게 떨어지는 항공폭탄과 어뢰에 의해서 종말을 맞이하였다. 허나 레일건은 원리상 당연히 장약이 없이도 전력만 공급된다면 탄환의 발사가 가능하기에, 장약의 사용 여부를 상황에 따라 선택할 수 있고(순수히 전력만으로 쏠 수도 있고, 전력과 장약을 병용할 수도 있다.), 따라서 레일건을 함포로 도입하게 된다면 탄약고의 용적을 필요최소한으로 제한할 수 있기 때문에 군함의 바이탈 파트를 줄이는 데에도 기여할 수 있다. 탄약고의 유폭 가능성을 최소화할 수 있으므로 바이탈 파트가 크게 줄게 되는 것이다.

그러나 이 문제는 반대로 말하면 장약에 의존하지 않게 되는 대신 핵분열 반응로를 탑재하는 것이 사실상 강제되므로 어쩌다 엄한 곳에 피탄되기라도 하면 원자력 사고를 각오해야 한다는 의미이기도 하다. 물론 영화에서처럼 다짜고짜 대폭발을 일으키거나 하지는 않는다 쳐도, 항상 바다 위에서 작전을 하는 군함의 특성상 방사능 누출이 발생할 경우 후속 대응도 어렵고 오염의 전파도 빠를 것은 당연한 일이다. 이 점은 원자력 잠수함과도 일맥상통하는 부분. 때문에 이러한 문제를 회피하기 위해서 내연기관을 사용하는 군함에서도 레일건을 사용할 수 있도록 하는 방향으로 연구가 진행되고 있는 중이기도 하다.

• 아프지 않다.

레일건으로 발사된 탄환은 마하 7을 넘는 속도로 피격되는데, 이정도 스피드의 물체에 맞으면 충돌 에너지는 순식간에 열로 변해서 아프지 않고 뜨겁다, 라고 느끼면서 맞는 부위가 사라진다. 고통을 느낄 순간 조차 없는 인도적인 무기라고 할 수 있겠다. 순삭 어쩌피 전류 조절만 하면 더 느리게 쏠 수 있을텐데.

3.1 이점과 가능성

미 해군은 2015년 기존 대포보다 분당 10배 빠르게 발사할 수 있으며 최대 사거리 350㎞ 유효 사거리도 200km에 이르는 레일건을 개발 완료하였고 2018년 구축함 줌왈트급에 설치해 실전 배치할 예정이다.

향후 레일건이 함포로서 도입되면, 종래의 함재기의 작전반경에 필적하는 사정거리를 가지고 있고 매우 신속한 타격 능력이 있는데다가 요격도 거의 불가능하다는 이점을 가질 수 있다고 전망되기도 한다. 레일건 탄자는 극초음속으로 날아가기에 전투기보다 빠르며, 전투기는 격추시키거나 쫓아버릴 수 있고 미사일도 CIWS 등으로 격추가 가능한 반면 레일건 탄자는 요격하기가 상당히 어려울 것이라 생각되고 있다. 또한 원자력과의 조합을 통해서 레일건의 가속력이나 최대사거리를 더욱 늘리는 것을 통해 이러한 이점을 극대화할 수도 있다고 보는 시각도 있다. 원자력 항모의 등장으로 함재기의 탑재수와 항모전단의 작전기간이 크게 늘어났듯이, 레일건을 운용하는 원자력 군함은, 포격을 주된 공격수단으로 하는 전함을 현대전의 주역으로 재림시킬 수 있는 잠재력이 있다. 소형화시켜서 함재기에 달면 되잖아?

레일건의 개발이 순조롭게 진행된다면 전함이 다시 부활할 가능성이 있다는 주장도 존재한다. 이러한 추측의 근거로서는, 과거 전함의 도태 이유였던 함포의 짧은 사정거리에 대한 해결책으로서 레일건이 이용될 수 있고, 더불어 레일건은 근본적으로 대포이기 때문에 레일건을 이용할 경우 미사일보다도 더 빠르고 더 싸게 지속적인 화력투사가 가능해지게 되고 고로 레일건을 장착한 함선의 수요가 늘어날 것이며, 기본적으로 사정거리가 길수록 아군의 생존성이 높아지니 레일건을 개발한 국가들은 수백km, 경우에 따라선 1000km를 넘는 거리에까지 화력을 투사할 수 있는 고성능 레일건을 개발하기 위해 개발 경쟁이 불 붙을 것이고, 이런 장사정 레일건들은 필연적으로 대량의 전력을 소모할 수 밖에 없으며 그 전력을 감당하기 위해 대용량 발전기가 필요하고, 발전기는 용량이 클 수록 설비의 크기가 커지니 그 설비를 감당할 수 있는 초대형 선박에 설치할 수 밖에 없으며, 그런 선박은 덩치 탓에 스텔스 성능에는 한계가 있으니 생존성을 확보하기 위해 장갑을 두껍고 튼튼하게 할 수 밖에 없으니... 그 모든 조건을 만족하는 것은 전함 뿐이니 전함이 부활할 수 있다는 것. 함포로서의 레일건의 도입과 커진 덩치로 인해 낮아진 스텔스 성능 및 생존성을 보충하기 위한 장갑의 강화에 의해 현재의 군함에 비해서 좀 더 중무장과 중장갑을 갖춘 과거 전함급과 배수량이 비슷한 함선이 등장할 수 있다는 것이다. 간략하게 너무나도 크고 아름다워진 발전시설로 인해 그 기반시설이 전함급으로 커진, 말그대로 떠다니는 요새가 된 수준인거다. 어쩌면 유조선급으로 더 커질수도 있거니와 아니면 일정선에서 득보다 실이 커지는 현상때문에 다시 작아질 수도 있다.

물론 레일건이라는 것 자체는 성능을 어느 정도 타협한다면 소형 함정에도 설치할 수 있는 것이긴 하지만 기본적으로 레일건이라는 물건 자체가 막대한 전력을 소모하는 만큼, 전력량에 비례하여 발전기가 커질 수밖에 없는 것을 고려하면 설비의 확대에 대응하기 위해 함선 자체를 대형화해야 될 필요성이 생길 수 있고, 그렇기 때문에 소형 함선에 설치되는 단사정 레일건들 이상의 성능을 지니는 고성능의 장사정 레일건을 갖출 수 있는 수준의 함선이 된다면 아무래도 함선 자체의 대형화를 피하기 어렵게 된다는 것이다. 레일건을 장비한다고 해서 무조건 함선이 대형화되어야 하는 건 아니지만, 보다 성능이 높은 레일건을 갖추기 위해서는 그만큼 함선의 대형화는 피하기 어렵다는 것. 그렇기 때문에 이러한 가설이 높은 설득력을 지니는 것이다. 다만 국가가 어느 선에서 성능에 대해 타협하는 지가 중요한 과제가 될 수 있다

덧붙여 아직까지는 레일건이 전함의 주포급의 위력을 내기에는 갈 길이 좀 먼 상황인데, 일례로 현재의 레일건은 64MJ의 위력을 가지고 있는 반면 아이오와급의 16인치 주포는 292MJ 가량의 위력을 지니고 있어 4배가 넘는 수준의 차이가 나버리는 상황이기 때문이다. 다만 과거 거함거포주의 시대의 전함들이 장비하고 있던 구경 40cm 이상의 대구경 주포는 지금에 와서는 이미 로스트 테크놀러지가 되어서 관련 기술들이 소실된 상황이다. 물론 설계도가 남아 있고 철강기술 자체는 더 발달했으니 다시 복원은 할 수 있지만, 화약식 화포의 한계상 위력향상을 기대하기 어렵고 사정거리의 제약도 너무 심해서 이미 현대전에서는 필요없다고 판단되어 도태된 기술인 만큼 굳이 복원할 필요 자체가 없고 이에 대한 대안으로서 레일건의 개발이 진행되고 있는 상황이다. 무엇보다도 현재의 레일건의 위력은 이제야 걸음마를 땐 프로토타입 단계에서의 위력에 불과한지라, 앞으로 기술이 발전되고 개량이 진행된다면 화약식 화포와는 달리 위력향상도 충분히 기대할 수 있다.

또한 레일건은 잠재적으로는 과거 거함거포주의 시대의 대구경 주포들은 가지지 못한 장점을 하나 기대할 수 있기도 한데, 바로 당시의 대구경 주포들에 비해서 좀 더 작은 구경으로도 충분히 강력한 위력과 긴 사정거리를 달성할 수 있다는 점이다. 물론 상기했듯 과거 거함거포주의 시대의 대구경 주포들에 비견될 만한 성능을 지니는 장사정 레일건을 만들어 단다면 함선 자체의 대형화는 피하기 어려운 것이 사실이기는 하다. 또한 함포사격을 통한 상륙전 지원 등의 용도까지 고려한다면, 대지 포격 시에 함포가 충분한 위력을 발휘하기 위해서는 어느 정도 대구경인 편이 유리하니만큼 무조건적으로 소구경화에만 집착할 수는 없는 노릇이기도 하다. 허나 그럼에도 불구하고, 구경이 조금 작더라도 충분한 성능을 기대할 수 있어 소구경과 고위력을 동시에 달성하기 용이하다는 특징은 레일건이 과거 거함거포주의 시대의 대구경 주포들에 비해 우월할 수 있는 하나의 이유가 되기 충분하다.

3.2 운용상의 유의점

• 강한 반동

모름지기 실탄 화기는 위력이 클수록 반동도 심해지며, 레일건도 여기서 자유롭지 못하다.

레일건의 포탄 또는 총탄으로 사용될 발사체의 가속도가 2km/s^2(1초에 2km/s까지 가속)라고 하고, 그 발사체의 무게가 30g(BB탄의 150배 무게)이며 포신 길이가 1미터 정도 되어 포신에 1/10^3/2초 정도 머무른다고 가정하자. 그 때 가해지는 충격량은 약 6/10^1/2NS. 즉, 초속 6m로 움직이는 10^-1/2kg의 물에 부딪친 정도의 충격량이 레일건을 통해 전해진다. 충격량 자체는 그리 크지 않지만 충격력은 60N이 나오는데 만약 위와 같은 사양의 레일건을 대포가 아닌 보병용의 총기로 쓴다고 가정할 경우, 6kg짜리 물체를 10m/s^2로 가속시킬 수 있는 힘이 개머리판을 통해 전해지는 셈이다.

이러한 반동에 대한 문제점 때문에 레일건이 개발되더라도 지금의 화약식 화기를 완전히 도태시키기는 어렵다. 지나치게 강한 반동으로 인해 보병용 화기로서의 운용이 어렵고, 또 마찬가지로 지나치게 강한 반동으로 인해서 연사성에도 어느 정도 제한이 있을 수 있기 때문이다. 레일건을 극단적으로 줄이고 더불어 출력 조절을 통한 어느 정도의 위력 조절이 가능하다는 레일건의 특성을 살려서 위력을 다소 희생하면 반동 문제는 어느 정도 해결되겠으나, 이러한 방법을 선택한다고 한다면 당연히 레일건의 장점인 위력이 저하된다는 문제를 어느 정도는 감수해야 할 필요가 있다. 함포로서만이 아니라 전차포/대전차포로서도 레일건의 활용이 검토되고 있는 것을 생각하면 소형화나 위력의 희생을 통한 반동 문제의 해결을 추구한다 하더라도 일정 수준까지는 레일건 특유의 위력이 그렇게까지 크게 저하되지는 않을 수도 있겠지만, 그래도 보병용 화기로서 쓸 수 있을 정도로까지 반동 문제를 줄이려 한다면 위력의 대폭적인 저하가 있을 수도 있다. 보병용 화기로서 써먹기에는 아무래도 결격사유가 좀 많다고 할 수 있는 것이다.

• 덧붙여 발사체의 질량을 극도로 줄인다면 단순히 소형화나 위력의 희생을 통한 방식을 이용하는 것에 비해서 반동 문제를 보다 쉽게 해결할 수 있기는 하다. 탄환의 위력은 운동에너지(1/2*mv^2)에서 나오지만, 반동은 운동량(mv)에서 나오기 때문에 발사체 질량을 줄이고 속도를 올리면 반동은 줄이면서 위력은 유지할 수가 있다. 이렇게 하면 탄환 자체는 저반동으로 사출해도 사출된 탄환은 장갑판이나 부드러운 목표(보통 인체)에 큼지막한 구멍을 뚫어주기 충분하다. 실제로 미군은 이미 이와 같은 구상을 실험한 적이 있었다고 하는데, 0.1g짜리 6mm 구경 탄환을 16,000m/sec(음속의 44배)라는 경악스런 속도로 사출하면서도 반동은 1.6kg*m/s(소구경 권총탄의 반동 수준) 밖에 안 되는 수준으로 억제할 수 있었다 한다.

그러나 한 가지 문제가 있다면, 소총이라면 모를까 함포나 전차포/대전차포의 경우에는 이러한 방식을 선택할 수는 없다. 발사체 질량이 너무 작으면 목표에 착탄하자마자 바로 기화되어 버려 군함이나 전차의 두터운 장갑을 충분하게 관통할 수 없게 된다는 문제가 있기 때문이다.

보병용 화기를 이렇게 만들어도 공기저항이 문제다. 공기저항은 속도의 제곱에 비례하기에 속도가 증가할수록 공기저항도 급속도로 증가하는데, 여기서 질량마저 감소하면 공기저항이 속도에 미치는 영향이 대단히 커지며 결과적으로 사거리나 위력 등에 심각한 영향을 끼치게 된다. 즉 탄환이 너무 가벼워 공기저항으로 사정거리가 크게 떨어지며, 위력 역시 더 떨어질 수 있다.

• 반발력

양쪽에 설치된 레일에는 서로 반대방향의 전류가 흐르기 때문에 서로 척력이 생긴다. 전류가 작다면야 무시할 만한 수준이겠으나, 레일건이 사용하는 전류는 어마어마하므로 그 힘은 상당하다. 개발 초기에는 이로 인해 레일건이 고작 1회 발사 후에 반발력을 견디지 못 하고 부숴져 버리는 경우도 있었다.

• 전력소모

탄두의 무게가 커질수록 대용량의 전력을 소모한다. 근래의 실험 결과에 따르면 ICBM을 파괴할 정도의 위력을 가지는 레일건을 만드는 경우 자그마치 12V의 자동차 배터리 14000개 분량의 전력이 필요하다고 한다. 이는 50억 달러의 비용에 해당하며 이만큼의 전력을 생산하기 위한 발전 장치를 만들려면 600억 달러에 달하는 비용이 필요하다.

이러한 전력소모량의 문제는 반동 문제와 더불어 레일건을 보병용 화기로서 쓰기 어렵게 만드는 중요한 문제점이기도 하다. 덧붙여 함포로서 활발히 개발되고 있는 해군용 레일건의 경우 엔진 발전기와 레일건을 직접 연결하는 것으로 전원 문제에 대한 해결책을 마련했고, 지상용 레일건 역시 지금으로서는 그와 비슷한 방식의 해결책을 적용하고 있다.

• 길다란 포신 또는 총신

레일건은 길다란 포신 또는 총신에 전자기장을 만들어 탄자를 가속시킨다. 당연히 물체를 충분히 빠른 속도로 가속시키려면 포신이나 총신의 길이가 길 필요가 있다. 물론 위력과 사정거리를 적당히 타협한다면 무조건 포신이나 총신을 길게 만들 필요는 사실 별로 없겠으나, 그래도 현대의 많은 화약식 화기의 포신이나 총신과 마찬가지로 그럭저럭 적당한 수준의 길이는 유지되어야 할 것이다.

• 포신 또는 총신과 그 내부의 레일의 소모

현대의 많은 화약식 화기와 마찬가지로 레일건 역시 기본적으로 포신 또는 총신과 탄환(발사체)이 서로 밀착될 필요성이 있고, 이로 인해서 사용하다 보면 포신 또는 총신이 마찰 등의 여러 이유로 서서히 닳아져 마모되므로 결국 포신 또는 총신을 소모성 부품으로서 간주해야 할 필요가 있게 된다. 이런 점에서는 레일건도 역시 현대의 화약식 화기와 동일한 문제를 갖고 있는 것으로, 모든 실탄 화기의 숙명으로부터 레일건도 자유로울 수는 없다는 이야기이다.

더군다나 레일건은 그 원리상 포신 또는 총신의 내부에 탑재된 레일에 탄환을 밀착시키고 더불어 전기가 흐를 수 있도록 해야 하므로, 그 소모가 더욱 빠르기 쉽기도 하다. 양 레일과 연결되어 추진체를 밀어주는 아마튜어와 레일 간의 아크(전기 방전)와, 그 아크로 인해 발생하는 아마튜어와 레일 그리고 내부 잔존 공기의 플라즈마화로 인해 불꽃이 발생하며 이 역시 포신 또는 총신과 그 내부의 레일의 소모를 촉진시키기도 하므로 여러모로 소모가 빠르게 되기 쉬운 편이다.

물론 현대의 화약식 화기는 상당수가 포신 또는 총신의 소모에 대해서 유지보수 과정에서의 주기적인 교체작업을 통해 문제를 보완하고 있으므로, 레일건의 경우에도 같은 방식으로 문제를 얼마든지 보완할 수 있으며 따라서 생각보다는 그리 심각한 문제점은 아니라 할 수 있을 것이다. 다만 운용상의 불편함이 다소 있을 뿐.

• 발열량

전기를 흘리게 되면 초전도체가 아닌 한 필연적으로 열이 발생하며, 특히 전류가 높을수록 열에너지 손실도 커진다. 이 열에너지는 총기 자체를 빠르게 가열시킨다. 레일건을 실용화시키려면 고성능 냉각시스템이 필요하다.

또한 초전도체의 활용을 통해서 위와 같은 문제를 해결하여 열에너지 손실로 인한 발열 문제를 해소한다 해도, 탄환과 레일이 밀착되어야 한다는 레일건의 특성상 탄환과 레일 사이에서 발생되는 마찰열이라는 또 다른 문제가 있을 수 있다. 현대의 많은 화약식 화기에서도 동일하게 발생되는 문제이므로 레일건에서도 당연히 있을 수 있는 이야기. 이 문제에 대한 대응 역시 고성능 냉각시스템을 통해 해결해야 할 필요가 있을 것이다.

4 연구

4.1 미국 & 영국

대인배 로널드 레이건의 SDI(전략방위구상)이 발표되어 그 이후로 레일건의 실용화연구가 스타트, 20년만에 성과를 보게 되었다.

DARPA(Defense Advanced Research Project Agency)가 주도하여 미군 레일건 프로젝트 실증 프로토타입이 롤아웃 되었다. 미군 차기 구축함인 줌왈트급 구축함의 주포로 사용될 것이라는 계획도 발표.

2008년 2월 1일 미국 해군이 레일건 프로토타입 발사실험의 성공 및 실험영상을 발표했다.

동영상을 보면 탄자 뒤쪽에 로켓처럼 화염꼬리가 보이는데, 양 레일과 연결되어 추진체를 밀어주는 아마튜어와 레일 간의 아크(전기 방전)와 그 아크로 인해 발생하는 아마튜어와 레일, 그리고 내부 잔존 공기의 플라즈마화로 인해 불꽃이 발생한다.

그리고 2010년 12월, 똑같은 물건을 업그레이드. 반경 100 마일 (=서울특별시에서 대전광역시까지) 마하 7을 찍는 위엄을 발휘한다 실용화 진짜 얼마 안 남았다 (...) 이제 가격만 어떻게

왠지 우리나라에서는 슈퍼대포라고 불리는 것 같다
아이오와의 핵탄두보다 강하다 카더라

2012년 2월 발사영상을 보면 그럭저럭 포처럼 보이기도 한다.

2013년

2014년 소개영상

2014년 4월에 또다른 시험 발사가 성공했다는 소식이 떴으며, 2016년 USNS 밀리노켓에 장착한 뒤 2018년부터 일반 군함에 실전 배치한다는 계획이 공개되었다.#
2015년 4월, 미 해군이 새로 인수한 고속 수송함 USNS 트렌튼에 장착하여 해상사격시험을 진행하는 것으로 계획이 변경되었다. # 트렌튼(JHSV-5)은 밀리노켓(JHSV-3)과는 동형함이다. 전력공급장치에만 20피트 짜리 화물 컨테이너 4개 분량(4TEU)의 공간이 필요한 것을 감안하여 쌍동선형 고속 수송함인 JHSV급을 선택했다고.

투사체의 무게가 10kg에 불과한데다 장약을 사용하지 않아 안전성이 뛰어나다고 한다. 1발당 발사 비용이 2만 5천불로 통상 미사일이 100만불 가량인 것을 감안하면 아주 저렴하다. 게다가 천조국답지 않게 함포급 무기를 만드는 데 개발 비용이 2억 5천만 달러(약 2,600억원)밖에 안 들었다! 몰라 이거 뭐야 무서워 오늘도 천조국 어딘가에서 고문 당하고 있을 외계인들에게 묵념

미국이 개발중인 레일건의 종류는 32MJ의 레일건과 64MJ의 레일건이 혼재가 되어 있는데 미군이 군함에 정식으로 탑재하려는 레일건은 64MJ급의 레일건으로 최대 사거리 410km이다. 이 종류의 레일건은 포탄하나값의 발사체로 410km떨어진 목표를 원형공산오차 5m급으로 공격할수 있다는 것이 이론상의 결과이다. 참고로 이러한 레일건의 발사체는 탄두중량 20kg, 탄체중량 15kg 으로서 일반적인 포탄에 비해 상대적으로 가볍고 작은 편이다.

또한 세간의 상상과는 달리 현재 미군이 개발중인 레일건은 전차포/대전차포와 같은 순수한 직사화기라기 보다는 곡사와 직사를 혼용하여 상황에 따라 직사화기로도 곡사화기로도 운용될 수 있도록 되어 있는 범용적인 화기에 가까우며, 단지 입사각이 좀 낮을 뿐이며 사거리만 다를 뿐 탄도학은 일반 야포와 똑같이 적용된다. 이는 아무래도 현재 개발되고 있는 레일건이 직사화기로도 곡사화기로도 어느 쪽으로든 운용이 가능해야 되는 범용성을 요구받는 함포로서의 운용을 전제로 하여 개발되고 있기 때문. 현재까지 알려진 정보와 BAE 측에서 공개한 개념도에 의하면, 미군이 운용하는 레일건은 곡사로 발사해 탄자의 낙하속도로 목표를 타격하는 방식과 직사로 목표를 타격하는 방식 모두를 적용할 것으로 추정되고 있다.

일단 오해하지 말아야할 것은 현 단계에서 군함에 장착하는 것은 일종의 야전시험에 불과하다는 것이다. 정식 양산배치가 아니다. USNS 트렌튼이 후일 레일건이 실전배치 될 예정인 줌왈트에 비해 10분의 1 규모인 1500t급 고속함이라는 점과 발사 테스트가 예정된 레일건이 국방부에서 요구하는 실전 배치 수준의 물건이 아닌 32MJ 정도의 위력을 지닌 실험실용 레일건의 일부 개량형이라는 점이 이를 확정적으로 보여주고 있다. 하지만 이 야전시험이 레일건의 실전배치에 있어서 가장 중요한 갈림길이 된다는 것은 확실한 상황이므로 관심을 가져보는 것도 좋을 것이다.

그리고 2015년 1월 13일, 미 해군이 2015년 2월 4일 워싱턴에서 열리는 Naval Future Force Science and Technology EXPO에서 레일건을 대중에게 공개한다고 발표했다. 또 2016년 바다 위에서 테스트 될것이며 현재 물체를 100해리, 즉 185km까지 음속의 6배로 발사할 수 있다고 한다.

이젠 지상 버전도 연구가 되는 모양이다. 이미 존재하는 운송수단을 통해 이동 및 전력수급을 하고, 기존 방공망 체계와 연결해 기폭관제가 가능한 산탄형 탄자를 사용, 지대공/지대지로 다양하게 활용할 수 있는 멀티플레이 플랫폼을 목표로 하는 듯. 성공적으로 완성되면 적은 비용으로 배치가 빠른 레일건 기지 구축이 가능해질 것이라고 한다.(가장 긴 작업인 전선 연결이 5분정도 걸린다한다.)

덧붙여 영상들을 보면 알겠지만 레일건 제작 회사가 영국계 방산업체인 BAE Systems이다. 현재 영국도 BAE Systems를 통해 레일건 제작 기술을 상당히 쌓아놓고 있다. 영국군의 경우 미군이 시도하는 레일건 프로젝트가 성공할 경우 이를 차세대 기갑 차량과 함선에 적용할 것으로 알려져있다.

4.2 한국

화력덕후 포방부가 왜 눈독 안들이나 싶더니만… 2011년 6월 8일자 기사로 국방과학연구소(ADD)에서 레일건 개발에 착수한다는 기사가 올라왔다. 그리고 갈려나가는 공돌이들 어떤 화력덕후의 초전자포?

그리고 국방과학연구소에서 2011년도에 개발에 착수했던 레일건 개발이 어느 정도까지 왔는지 보여주는 테스트 영상이 2014년 민군기술협력 박람회를 통해 공개되었다. 40mm급 레일건 시제품의 테스트 영상으로서, 2014년 3월에 끝난 1단계 응용연구에 대한 성과가 공개된 것이다. 펄스전원장치 같은 일부 구성품은 전열화학포를 개발하면서 이미 상당한 기술력을 쌓았기 때문에 3년만에 어느 정도 성과를 낼 수 있었던 것으로 생각된다.

2015년 7월부터 약 64억원을 투입해 00mm급 중구경 레일건 시제품을 2018년까지 제작할 예정이다. 이 시제 레일건은 포구에너지가 KJ급이었던 이전의 40mm급 기술실증용 레일건과는 달리 탄자중량 000g급 전기자를 개발하고, MJ급 포구에너지 및 포구속도 0,000m/s 달성, 주퇴복좌 및 고각조절이 가능하게 제작된다. 포신은 레일의 변형을 억제하고 중량을 감소시키기 위해 복합재로 제작되며, 좀 더 실용적인 시제 레일건을 개발하는 것을 목표로 한다.

덧붙여 한국의 경우, 함포로서의 레일건의 활용만이 아니라 전차포/대전차포로서의 레일건의 활용도 염두에 두고 있는 것으로 보인다. K-1 시리즈와 K-2 흑표의 뒤를 이을 차기 주력전차의 개발계획에서도, 스텔스 기술의 도입과 더불어 레일건의 도입 역시 검토하고 있다는 이야기도 존재한다.##

4.3 일본

2016년 8월 일본 방위성은 미사일방어체계에의 활용을 위해서 레일건 개발에 착수한다는 기사가 올라왔다.#

또한 방위성과 자위대의 연구 프로젝트와는 별도로, 일본의 우주기구인 JAXA 역시 레일건에 대한 연구 프로젝트를 진행하고 있다.

5 대중문화에서의 레일건

• 레일건/창작물 참고.