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작성일 : 18-08-18 14:23
[기타] 보병, 시가전 지원용 드론 체계 상상.
 글쓴이 : archwave
조회 : 1,773  

마침 밑에 드론 얘기나와서 제 생각을 한번 말해보고자 합니다.

아파치도 레이다는 1 대만 달고 편대를 이룬 다른 아파치들은 데이타링크로 받아쓰는 형태를 취하고 있죠.


드론에도 적용할 수 있다는 생각입니다. 취미용 드론들을 보면 자체 무게, 탑재 능력, 체공 시간에 따라 가격차가 매우 큽니다. 보병의 시가전 지원용이니까 화력은 수류탄 정도라도 충분한데, 수류탄 무게도 꽤 나가죠. K400 수류탄이 450 그램, K413 이 260 그램. 취미용 드론을 봐도 이 정도 더 달려면 가격이 뛰어오릅니다.


드론이 탑재한 수류탄을 투하하는 형식으로 한다면 드론 1 대당 폭장(?)량도 늫어나야 하고, 신뢰성 있는 투척 기구까지 갖춰야 합니다. 그냥 갈고리에 매달아놓고 갈고리 풀어주는 형태 ? 이렇게 하다간 돌풍이 불면 엄한 아군에게 떨어지는 일이 있을지도 모르죠. 수류탄이 보호되지 않는 상태라면 적에게 격추되면서 아군의 머리 위에서 터질지도 모릅니다. 내부 무장창(^^;) 을 갖춘 드론이라야 한다는 얘기죠.


취미용 드론의 구조를 보면 간단합니다. 프레임에 달린 4 개의 모터/프로펠러, 제어회로, 배터리팩


자폭 드론이라면 체공 시간을 짧게 해도 되니 배터리팩 무게를 최소화할 수 있고, 발진시켰다가 안 썼을 경우 다시 되돌아오게 해서 미리 충전해둔 새 배터리팩 (휴대폰용과 유사 크기/무게) 끼우면 될테고요. 제어회로도 그렇게 비싸게 만들 필요없습니다. 발진시킬때 생성된 1 회용패스워드를 사용하는 데이타링크 유지하고 배터리 고갈이나 데이타 링크가 깨졌을 때 스스로 제어회로를 태워버려서 적에게 노획되서 이용당하지 않도록 하는 기능만 있으면 될테고요.


수류탄을 탑재하는 것이 아니라, 모터를 수류탄으로 만들면 됩니다. 수류탄도 내부에 폭약이 있고 껍데기가 금속 ( 파편이 되줄 물건 ) 이죠. 모터 내부에 폭약 채워넣으면 끝. (모터가 살상용 파편) 그러니까 프레임, (터질때 한꺼번에 터지는) 4 개의 수류탄겸 모터, 제어회로팩, 배터리팩.


이 정도면 자폭 드론 하나 가격은 취미용 드론 싸구려보다 조금 비싸지는 정도로 끝날 겁니다.

취미용 드론중에 프로펠러와 프레임을 접으면 휴대폰 크기 되는 물건도 있습니다. 수류탄 대신 자폭 드론을 갖고 다녀도 무리가 없다는 얘기죠.


물론 해봐야 3 만원밖에 안 하는 수류탄을 대체하기 위해 (군용 규격 맞추다 보면) 10 배 가까운 가격의 자폭 드론이란 것은 돈x랄이라 할 수도 있지만, 게릴라 한두명 잡기 위해 억 소리 나는 미사일도 거리낌없이 쏴대는 미군의 돈지x 에 비하면 껌값이겠죠. 수류탄을 대체할 물건이니 엄청난 물량을 양산할거고 생각보다 훨씬 싸게 될지도 모릅니다.


제대로 된 (그리고 훨씬 비쌀) 정찰 드론이 조기경보통제기(^^;) 및 통신센터 역할을 하고 공격은 자폭드론에 맡기는거죠. ( 시가전용이니 정찰 드론의 커버 범위는 몇 km 면 충분 ) 적에게 가까이 갈수록 피격 확률이 올라갑니다. 정찰 드론은 한참 떨어진 곳에서 운용하고 자폭드론을 활용한다면, 수류탄을 쓰는 것에 비해 비용이 더 오를거 같지 않네요. 자폭 드론으로 핀포인트 공격하는 정도 성과를 내려면 수류탄 몇 개를 써야 할까요 ?


정찰 드론은 소모를 고려해서 분대 하나에 2 ~ 3 개. 자폭드론은 100 개 수준 ?

지금도 분대 하나가 갖고 다니는 무기들은 몇천만원 수준. 드론 체계라도 그렇게 비용 폭증하지도 않을거 같지 않습니다. 이쯤 되면 시가전 교리도 엄청 많이 바꿔야겠네요.


이 정도 생각은 군용 드론 개발자라면 누구나 해봄직한 생각인데, 실제 실전에서 써줄 군부의 판단은 어떨지 모르겠네요. 하여튼 미래의 전장에서는 수류탄이란 물건이 없어질지도 모르겠습니다.

출처 : 해외 네티즌 반응 - 가생이닷컴https://www.gasengi.com


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니내아니 18-08-18 14:36
   
뭐랄까..수류탄은 즉시 상황 대처가 가능하지만..

드론을 날리고 감시하고....그러다 날라오는  적의 총탄에 맞으면 죽습니다...

눈으로 보며 즉각반응하는 투발형식과...드론의 카메라를 보며 반응하는 것은 전장환경에서 엄청난 차이가 납니다..

보조적인 성격의 드론감시 자폭드론 투발은 가능하겠지만..
신체의 즉각반응을 드론은 절대 따라가지 못한다고 생각합니다..

아마도 드론이 신체의 즉각적인 반응을 따라가려면 적어도 최소 이십년이상의 세월이 필요하지 않을까 합니다..
     
archwave 18-08-18 14:42
   
정찰 드론은 항상 머리위에 띄워놓는다는 가정을 하실 필요가 있겠네요.

시가전이라 할지라도 굳이 적과 근접거리에서 뒤섞여서 다닐 필요가 있을까요 ?
          
니내아니 18-08-18 14:54
   
적보다 화력과 병력적으로 우월한 상황이라면 굳이 드론이 아니라도  그냥 뭐 학살입니다..

창이 있다면 방패도 존재하는법이고요..

비슷한 전력의 정규군끼리 전투라면..적 또한 드론및 드론 방어체계를 갗추고 있습니다..

그리고 시가전 상황은 언제 어떻게 무엇이 일어날지는 아무도 모릅니다..

은폐된 적을 찾는것도 쉬운일이 아니며..
드론을 이용한 감시및 정찰 공격률이 가장높은 미국 또한 시가전 발생시 수류탄 투척합니다..
그것도 미군보다 약한 적을 공격할때도 일어나는데...
우리가 만약 드론을 이용한 감시 정찰 공격을 이룰 정도가 되면...우리의 적국 정규군은 어떠할까요?
               
archwave 18-08-18 15:06
   
적을 발견하고 수류탄을 던지고 그게 폭발할때까지 몇 초가 걸릴까요 ?

그 시간이면 그냥 소총 쏘는게 빠르죠. 수류탄 던지는 시간이나 자폭 드론 콜하는 시간이나..

미국도 아직 시가전용 자폭 드론은 운용하지 않는 것으로 아는데요. ( 위 글이 실제로 적용되고 있지는 않은 것으로 압니다. )
바람노래방 18-08-18 14:38
   
전 개인적으로 이런 상상력을 발휘한 글들이 좋음!
디테일한 비평은 다음분에게 패쑤~
archwave 18-08-18 16:04
   
글 하나 더 썼습니다.

[ 드론 시대 시가전 교리 ( http://www.gasengi.com/main/board.php?bo_table=military&wr_id=382825 ) ]
사통팔달 18-08-18 16:12
   
드론은 건물내에선 이동이 별로라서 유리창이야 드론한개 박살내고 다른드론 들어간다지만 여러군데 모기장만쳐도 행동에 제약이 내부가 협소한데는 조종도 힘들고 드론은 차라리 외부에서 사용하는게 더편하죠.
     
archwave 18-08-18 16:16
   
바로 그 문제도 위에 링크한 글에 해결책(?) 써놨습니다.

이동할 경로 데이타만 있으면 드론을 누가 조종할 필요없습니다. 자동 운항은 취미용 드론도 하는거죠.
쿠르웰 18-08-18 16:22
   
모터를 폭약으로 만든다는 건... 사실상 힘들다고 봅니다.

실제로 드론용 모터들을 보면 아웃 러너형 모터가 대부분이고
모터 크기를 차지하는 건 모터에서 회전자인 모터 권선이고 심지어 이 모터 권선이 회전하기 위한 공간이
차지합니다.
(모터를 10이라 보면 8~9는 모터 권선 부위)

결국 가정에서 장난감으로 쓰이는 모터에 폭약을 단다고 하면...
수류탄은 그냥 포기하고 훈련용 수류탄보다 못한 위력이겠죠.

즉 모터의 폭약은 불가능하다고 봅니다.

(IS 영상 보면 드론에 수류탄-활강용 핀 추가-을 달아서 공중에서 떨어트리는게 차라리 보면 그게 더 가능성 있고 효과적이라고 보네요)
     
archwave 18-08-18 16:31
   
수류탄 떨어트리는 것은 위 글에 썼듯이 진짜 정규전에 쓰기엔 신뢰성 부족이니, 그렇다고 신뢰성 강화하기 시작하면 자폭드론 무게만 늘립니다.

모터 구조는 저도 잘 알고 있습니다. 코일이 중심부까지 감겨있지 않죠. 중심부는 자기 코어이고 코어 둘레에 코일이 감깁니다. 모터 직경을 좀 더 키우면 가운데가 뻥 뚫린 코어를 쓸 수도 있죠. 이런 식으로 일부러 크기를 키울 필요가 없으니 거의 쓰이지 않을 뿐입니다.
( 일부러 가운데가 뻥 뚫린 형태로 만드는 중공 모터도 있습니다. )

일부러 크기를 좀 더 키운 모터의 가운데 부분에 폭약을 채워넣으면 되는거죠.

K413 수류탄 1 개에 260 그램인데, 이중 일부가 작약(폭약) 이고 나머지는 텅스텐 큐빅 탄자.

모터의 껍데기와 내부 금속물들을 파편화되서 살상 위력이 잘 나올 수 있는 구조로 만들면 됩니다.

이런 수류탄 통합(?) 모터가 4 개니까, 전체적으로 무게 별로 늘리지 않고도 기존 수류탄 정도 위력 내는 것은 충분히 가능할 것으로 봅니다.
          
쿠르웰 18-08-18 23:41
   
문제는 그 화약을 터트리려고 하면
일반 수류탄처럼 뇌관이 아닌 전기로 격발을 해야하는데
모터 권선자가 계속 돌아가는 와중에
유선을 사용한다는 건 불가능하고(선이 꼬여서 끊어집니다.)
안에 무선을 한다고 하더라도 모터 내에 전자기장이 형성되어 원격으로 격발이
불가능할 뿐더러
모터를 구동시키는 브러쉬리스처럼 접촉 면을 이용해서 한다고 하더라도
모터 원리상 역기전력으로 인해 100% 보장을 못하고
무엇보다도 모터 자체에 고속 회전시 위에 적었듯이 역기전력으로 누설전력이
생기는 순간 스파크가 발생한다는 겁니다.

실제 모든 현존하는 모터들 내부를 보면 역기전력으로 인한 스파크 현상은 있습니다
다만 회전하는 권선에 영향을 미치지 않을 정도로 전력이 부족해서 문제가 없지만
모터 수명에 영향을 미치는 요인이고 스파크가 일어나는 이상 화약을 제어하는 안전성이
일반 수류탄이나 사용되는 포탄에 쓰이는 뇌관보다 상당히 뒤떨어진다는 겁니다
               
archwave 18-08-19 00:54
   
드론들은 거의 전부가 아웃 러너형 모터를 씁니다. 일명 통돌이 모터라고도 하는데요.
( DVD 드라이브나 하드 디스크의 스핀들 모터도 이런 형태임 )

가운데 부분에 자기 코어가 있고 그 코어에 구리선이 감겨있습니다. 일반적인 모터와 달리 이게 고정자입니다. 선이 꼬이는 것은 물리적으로 불가능하고, 전기적인 부분은 모두 물리적으로 고정되어 있습니다.

그리고 모터를 감싸고 있는 통에 영구자석이 붙어있고, 겉통이 돌아가는 회전자입니다.

또한 이런 구조이기 때문에 기본적으로 브러쉬레스입니다. 접점이란 것이 단 하나도 없기 때문에 회로상에서 스파크가 일어날 구석이 전혀 없고요.

역기전력 역시 어떻게 말하면 회생기동이라고 할까요. 권선에 전력을 넣었다 단절하고 난 다음에도 완전히 끊어지지 않습니다. 브러쉬레스 모터 콘트롤러 칩에 다이오드가 있어서 계속 전류가 흐르거든요. 갑자기 전류량이 변하는 경우가 전혀 없습니다. 이건 회로가 아예 고장난 경우에도 마찬가지입니다.

만약 스파크가 일어난다면 하드 디스크의 스핀들 모터에 쓰지도 못 할겁니다.

알이천원이면 구입할 수 있는 PC 용 쿨링팬도 통돌이 모터 쓰거든요. 한 번 뜯어보시면 아실겁니다.
                    
쿠르웰 18-08-19 15:30
   
스파크는 모터 내부에서 일어난 현상이고 하드디스크의 경우에는 모터 축으로 구동하고 있기 때문에 스파크와는 큰 상관이 없습니다.

또한 하드디스크의 경우에는 말씀하신대로 브러시리스이고 이걸 이용하면 스파크 문제는 해결이 가능한데 문제는 컨트롤러 입니다.

브러시리스를 구동시키려고 하면 교류로 구동이 되어야하고 실제로 하드디스크에 쓰이는 브러시리스 모터의 경우에는 외부에서 DC를 3상 교류로 인버팅해주는 컨트롤러가 있습니다. 뿐만 아니라 일반 산업용 브러쉬리스 모터의 경우에는 외부에 홀센서나 엔코더를 통해서 모터 회전속도를 조절해줍니다.
이에 비해 중형소형 RC의 경우에는 센서나 엔코더의 크기 덕분에 브러쉬리스보다 브러시를 통한 전류-전압으로 모터의 속도제어를 하는 것이 보통입니다.

물론 군용이나 산업용 모터의 경우에는 성능좋은 MCU가 있고 이 MCU를 통해 브러쉬리스 모터 제어가 가능한데 일반 가정용 모터의 경우에는 시중에 9할 이상이 아직도 브러시 계열입니다. 거기에 군용의 경우에는 회수를 가능하다는 판단아래 수백번 이상 사용가능하기에 그렇다고 치지만 자폭용으로 쓰기에는 MCU 가격 자체가 아직 턱없는 수준입니다.
(위는 모터 속도 제어를 위한 MCU문제)

그리고 실제로 브러쉬리스를 사용하는 드론들을 보면 중대형인 이유가 적재해야할 화물크기도 크기이지만 (카메라나 대형 센서들) BLDC 컨트롤러도 한몫 하는 게 가장 큽니다.
브러쉬리스 모터의 속도를 제어하려고 하면 브러시 모터랑 다르게 교류로 구동하고
가장 저렴한 방식인 PWM으로 하는데 이를 위한 컨트럴 보드 크기가 크기인데다가
멀티콥터의 경우에는 그만큼 각각 모터 하나씩 제어하기 위해 1개 1컨트롤러라 부피가 크다는 겁니다.

(그렇다고 컨트롤러 크기를 줄일 수 있는 것도 아닌 이유가 커패시터 크기이고
커패시터 용량이 커야 모터를 구동할 수 있는 전력이 되기 때문에 IC화 할 수 없는 이유이기도 합니다)
                         
archwave 18-08-19 19:47
   
드론과 전혀 관계없는 브러시 계열 모터를 거론하시는 이유가 뭔가요 ?
이미 스파크, 역기전력등이 아무 문제없다는 것은 아신거 같으니 넘어갑니다.

중형소형 RC 에는 브러시 타입 모터 쓴다고요 ? 어디 장난감 자동차 얘긴가요 ? 그쪽은 그럴지 몰라도 날아디니는 드론은 장난감 드론도 100 % 브러쉬레스인 BLDC 모터를 씁니다.

MCU 가격이 문제가 된다고요 ?

BLDC 모터 제어, 회전 검출 피드백 출력, 모터 드라이버를 모두 포함한 조그만 칩이 달랑 1.25 달라입니다. 홀센서나 엔코더 필요없이 완벽히 디지탈 제어 가능하고요. 심지어 다른 회로에도 쓰라고 스위칭 & 리니어 레귤레이터 회로까지 들어있습니다.

모터 4 개 구동하니까 5 달라면 끝나죠. 다만 -40 도에서 125 도 범위 온도 구동 가능한 것이라 그런지 3000 개 단위 주문만 받네요.

85 도까지라도 괜찮다면 칩 1 개 주문도 판매해줍니다. 이 경우 칩 1 개 주문에 2.54 달라.

칩 데이타 시트 : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/drv10975.pdf

이 칩 하나로 18V 1.5A 지속구동이 가능하기 때문에 최대 27 W 모터 구동 가능합니다.
데이타시트를 보시면 아시겠지만, 드론용 BLDC 모터 제어에 필요한 모든 기능이 있습니다.

4 개의 모터를 쓰면 드론 하나가 최대 108 W 라는 파워를 낼 수 있죠.

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아 그리고 BLDC 모터 드라이브 단에서는 캐패시터가 아예 필요없습니다.
스위칭 레귤레이터는 출력을 평활화해야 하니까 캐패시터가 필요할 뿐이고요. 모터 드라이브는 그런게 불필요.

위 데이타시트를 보시면 아시겠지만, 캐패시터는 스마트폰에서도 흔히 쓰는 일반적인 캐패시터면 충분합니다.

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위 칩 검색 경로 & 판매처 : https://www.digikey.com/products/en/integrated-circuits-ics/pmic-motor-drivers-controllers/744?FV=19fc0002%2C1a000001%2C1a000020%2Cffe002e8%2C2040001&quantity=&ColumnSort=1000011&page=1&pageSize=25

찾아보시면 FET 만 추가하면 더 큰 모터를 구동할 수 있는 것들이 참 가격 쌉니다.
                         
archwave 18-08-19 20:30
   
그건 그렇고 자동고도유지, 자이로스코프, 360도 곡예비행, 자동이착륙 가능한 장난감(?) 드론 (Cheerson) 이 고작 18,490 원이네요.

스마트폰, WiFi 로 조종 가능하고, 동영상도 찍을 수 있는 것 (시마 X5SW) 이 고작 45,100 원
     
archwave 18-08-18 17:16
   
20 mm 직경 포탄/유탄도 꽤나 위력있죠.

모터 가운데 코어에 직경 10 ~ 15 mm 의 공간을 주고 거기에 작약을 채워놓으면 충분할 것 같네요. 이로 인해 모터 성능이 약간 저하될 것을 생각해도 모터 직경은 5 mm 만 키워도 될 것 같고요.

수류탄 무게의 상당부분이 파편으로 쓸 금속들인데, 이런 모터라면 오히려 파편 과잉일 정도로 충분.