코일건에 대해서

1.코일건의 역사

이 아이디어의 원점에는, 1900년의 크리스챤· 비르케란드가 취득한 특허가 올려집니다.  이 특허는 당시 전기가 시대의 최첨단 기술이었기때문에 주목받았지만, 실제의 병기로서는 화약을 사용하는 총에 비해 실용적이지가 않고,군사방면의 개발에서는, 곧바로 잊어져 버린것 같습니다 .

미국에서도 텍사스대학 Austen 대학교에서 전략방위구상의 관계로부터 미국 국방성의 의뢰에 의해 몇년이나 연구하고 있던것 같지만,결국은 최대초속으로 동시 진행되고있던 레일건 개발의 성과에 이르지 않고, 연구의 계속은 보류된 모양입니다.

그후 많은 매니아가 실험을 반복하고 있었지만,  근래에는 일회용 카메라의내부부품을 유용해 금속제의 탄환을 발사하거나,동영상 사이트등에서는 그렇게말한 매니아에 의한 실험의 모습이 자주 업로드되어 있거나 하고 있습니다.

단지 실질적인 위력으로는,상당히 대대적인면에있어 복잡한 기구를 가지는것을 제외하면 슬럿머신에도 미치지않는 모양으로,일부의 매니아가 외부전원을 사용하거나, 단단식에서 콘덴서에 축전한 전력을 사용 하는것등에서,입수하기 쉬움등의 사정때문인지 신변의 철제품 (볼트나 자른 철근등)을 유용해 제작한 탄환을 발사, 빈 깡통이든지 유리병을 부수거나 잡지나 나무의 판에 탄환을 박게하는 모습도 볼수 있습니다.

2.코일건의 원리

코일건의 원리는 전자기력입니다. 코일건의 총신은 비자성체이며, 총신 위에 에나멜선을 감아 솔레노이드 코일을 만들면, 전기를 흘릴 경우 자기장으로 인해 안에 있는 탄환이 회전하게 된다, 또한 살짝 뜨게 되고, 결과적으로 앞으로 나아가게 됩니다.

이때 자기장이 계속 유지된다면 탄환은 가만히 멈추게 되지만, 캐패시터에 저장되어 있는 전류는 한정되어 있기 때문에 중간쯤에서 전류가 끊기면 관성에 의해서 계속 가게 되어 발사되는 것입니다.

3.코일건의 구조

전류가 코일까지 전달되어 탄환이 날아가게 하기 위해서는, 코일에서 빠르게 전류가 들어왔다 나가게 하기 위해서 전압을 높여야 합니다. 그래서 승압 과정이 필요합니다.
즉, 코일건은 아래 구조로 작동됩니다.

전원>승압회로>캐패시터>코일

전원을 승압회로로 승압한 후, 고압 대용량 캐패시터에 충전되고, 코일에 방전되게 됩니다.

4.코일건의 한계

코일건은 효율이 1%~3% 대밖에 되지 않습니다. 왜냐하면 일단 코일은 모든 방향으로 자기장을 내뿜기 때문에, 자기장의 60%가 빠져나가게 됩니다.

그리고 코일이 탄환을 밀어주는 것이 아니라, 회전시키기 때문에 효율이 나쁩니다.

또한 전류가 캐패시터에 충전되어있던것이 모두 방전된다 하더라도 유도기전력에 의해 다시 전류가 생기고, 또 자기장이 생성되어 결과적으로는 탄환의 운동을 방해합니다.

이러한 이유들로 코일건이 지금까지 상용화되지 않은것이라고 저희는 보고 있습니다.

5.코일건의 효율을 높이기 위한 방안

코일건의 효율을 높이기 위해서는 우선적으로 밖으로 새어나가는 자기장을 잡아야 합니다.

밖으로 새어나가는 자기장을 잡기 위해서는 밖에 강자성체를 둘러야 합니다.

강자성체는 자기력선을 모아 주어 밖으로 나가지 않게 하는 성질을 갖고 있습니다.

(물리 I의 자기 파트를 참고하십시오)

저희는 강자성체를 딱 맞게 가공할 수는 기술적으로 불가능하므로, 에폭시와 철가루를 섞어 둘러 만들기로 하였습니다.

또한 멈추어 있는 탄체를 날아가게 하는데는 정지 관성으로 인해 에너지가 더 필요하게 됩니다. 그래서 탄체를 1차적으로 화약이나 스프링으로 가속해야 합니다.

그리고, 전류가 코일 중간 이상으로 흐르는 것을 막기 위해, 센서나 릴레이로 중간에서 전류를 끊어야 합니다.