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작성일 : 22-01-01 04:27
[잡담] 내가 도입했으면 하는 새로운 무기 개념
 글쓴이 : 이름없는자
조회 : 2,053  

뭐 새해고 하니 뭔가 새로운 아이디어를 내보자.

요즘 육군에는 랜드워리어니 해서 야시경 등 각종 첨단 장비 도입에 열심인데
내가 만약 그런 육군 무기 도입 책임자라면 청음기 사업에 중점을 두겠다.

즉 헬멧에 토끼귀나 달팽이 뿔 같이 지향성이 좋은 마이크를 달고 이를 증폭해서 
헬멧의 이어폰에 들려주는 것.

야간에 수색 작전을 나가보면 시각보다 중요한게 청각이다.
주위에 적이나 상황을 파악하는데는 시야각이 좁은 시각보다 360 도 상황파악이 되고 
또 방향과 거리를  감지할 수 청각이 훨씬 도움이 된다.
현역 군인들도 작전 중에 무슨 낌새를 느끼면 본능적으로 손바닥을 귓바퀴에 대어서 
주위의 소음을 자세히 들으려 하는데 이걸 전자화 하자는 것이다.
뭐 요즘 배틀그라운드 게임 해본 분들도 그 게임에서 위협의 위치를 파악하는데 
청각이 얼마나 중요한지 알 거다.

그러니 이를 첨단기술을 동원해 보청기 처럼 청력을 강화 시킬 수 있다면 
월등히 상황 주의력이 향상될 것이다.

헬맷에 자석 부착식 유연한 더듬이형 뿔을 3개 정도 달고 
거기에 여러개의 작은 마이크를 달아서  
요즘 유행하는 DSP 나 칼만 필터링을 응용한 노이즈 캔슬링을 반대로 적용시켜 
자기 말이나 활동 소음 바람소리 등 자체 소음은 캔슬링 하고 반대로 멀리서 나는 소음을 증폭해서 
보병의 귀를 100배 더 예민하게 만들 수 있다. AGC 나 DSP 필터링 등 기능이야 기본이고.
방향 자이로 센서도 내장해 목을 돌리는 행동을 감지해 소음의 방향파악 기능도 향상시키고.
또 단발성 이상소음 (예를 들어 단발 총성) 도 사후에 방향을 알거나 반향 방향으로 
방향이나 거리 파악에 도움이 되게 큐를 줄 수 있고...

또 오디오 기술에 불과하므로 크기도 극소화 시킬 수 있고 전력소모는 비교도 안되게 적어서 
작은 전지로도 몇날 며칠이나 계속 사용하게 하는 게 어렵지 않다.
당연히 가격도 야시경 등 시각 장비에 비해 수십분의 일 정도로 월등히 적게 들어간다.
전 야전군 병사에게 1인 1개를 지급하는 것도 충분히 가능할 것이다.

옛날 1-2차대전 때도 이런 청음 장비가 쓰였지만 크기가 크고 휴대가 불편했지만 
현대의 기술을 적용하면 조금 큰 이어폰 정도로 줄일 수 있다.

물론 보병 뿐 아니라 군용차나 기지나 휴전선 경계 초소 등에도 
적외선 감시장치보다 청음기를 다수 설치해서 인공지능으로 필터링 해서
이상 소음이 발생하면 이를 초병에게 알려주는 장치도 개발할 수 있을 것이다.



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


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archwave 22-01-01 08:25
   
생각하시는 그런 것은 간단히 말해서 보청기 수준이 될 수밖에 없겠는데요.

랜드워리어 플랫폼에 이미 통신을 위한 마이크 정도는 다 달려있고 노이즈 캔슬링도 있으니까 그냥 보청기 역할하는 소프트웨어 추가로 어느 정도 보청기 역할할 수 있겠네요.

다른 국가들의 랜드워리어를 봐도 말씀하시는 그런 용도는 딱히 생각 안 하는 모양입니다.

전투를 위한 플랫폼이기 때문이기도 하겠고요.
     
이름없는자 22-01-01 22:24
   
랜드워리어 정도면 통신용의 이어폰이나 노이즈 캔슬링이야 당연히 있겠지요. 하지만 그건 명료한 통신을 위한거니 오히려 주위잡음을  줄여주는 목적이라 청음목적은 아니지요. 제 제안은 일반 노이즈 캔슬링의 반대로 주위잡음을 증폭해서 들려주는게 목적이죠.  중요한 건 청음 센서입니다. 아무리 DSP로 증폭을 해도 안테나인 마이크가 청음목적으로 S/N비나 지향성을 높이고 위상차를 감지할 수 있게 설계되 것만 못합니다.  지향성 높은 소형 어레이 마이크를 헬멧 주위로 10여개 이상 배치하고 처리하면 가히 수퍼히어로급 청력도 가능하지요.  노이즈 캔슬링이나 빔포밍 안테나를 설계할 신호처리 기술이면 이런 종류의 첨단 청음기도 개발할 수 있지요.
          
archwave 22-01-02 10:11
   
참고 자료들

음압 레벨 (SPL - Sound Pressure Level) : https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_pressure#Sound_pressure_level
( SPL 에는 거리가 포함되지 않기에 거리 얼마일 때 수치가 있어야 계산 가능 )

그래서 아주 단순하게 말한다면, 탁 트인 곳에서 사방으로 퍼지는 소리의 경우 0.2821 미터 지점의 SPL 을 소리의 세기 기준으로 삼은 음향파워레벨(SWL, Sound Power Level) : https://en.wikipedia.org/wiki/Sound_power#Sound_power_level

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빔포밍 마이크, 마이크 어레이에 흔히 쓰는 MEMS 마이크 : https://www.hellot.net/mobile/article.html?no=18913

MEMS 마이크의 SNR 은 커봐야 66 dB 수준 ( 클수록 좋음 )

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마이크의 성능 파악을 위한 참고자료 : https://jimnong.tistory.com/452

고급 마이크의 SNR 이 80 dB 수준.
MEM 마이크의 SNR 66 dB 은 셀프 노이즈가 26 dB 이나 되기 때문에 스튜디오 마이크로는 쓸 수 없는 수준.

특히 MEMS 마이크는 SNR 이 너무 작아서 다이나믹 레인지 역시 좁아짐.

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거리에 따른 소리의 크기 감쇠 공식 : https://ballpen.blog/%EC%86%8C%EC%9D%8C%EC%9D%98-%EA%B1%B0%EB%A6%AC%EA%B0%90%EC%87%A0-%EA%B3%B5%EC%8B%9D/

그냥 결론만 말하면 거리가 2 배가 되면 소리 크기가 6 dB 감소합니다.

100 미터 거리를 감청할 경우 1 미터 거리에 비해 모든 성능이 40 dB 이나 하락.

고급 마이크의 SNR 80 dB 일 경우 100 미터 거리면 40 dB 와 동급이 되는데
이 경우 셀프 노이즈 54 dB 과 동급이 되며, 라디오/TV 소리가 나긴 한다는 정도 감지만 가능한 수준.
나뭇잎 바스락거리는 소리 10 dB 은 커녕 사람이 대화하는 소리 존재조차 감지 불가능.

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빔포밍 마이크는 강의실에서 천장에 달아놓고 쓰는 식이 많음.
헬맷에 달 수준의 간편한 휴대용으로 원거리 감청은 갈 길이 굉장히 멀죠.

위에 말했듯이 고급 마이크를 써도 불가능.

따라서 고급 마이크에 집음기 같은 구조물을 붙여야만 가능.
          
archwave 22-01-02 10:15
   
집음기 언급하는 댓글에 마이크로 어레이도 같이 언급했었죠.

위 댓글을 보시면 왜 집음기 같은 구조물이 필요한지 이해하시리라 믿습니다.
          
archwave 22-01-02 10:56
   
위에 쓴 수치가 비현실적으로 느껴질 수 있어서 참고 자료 하나 더 첨가.

https://m.blog.naver.com/ijcho99/220819168071

교외 심야, 속삭임 : 30 dB
시내외 심야, 도서관 : 40 dB
조용한 사무실 : 50 dB
조용한 승용차, 일상 회화 : 60 dB

위 수치는 환경에 따른 배경 소음 수준입니다.

야지에서 적을 발견하기 위해서 얼마나 좋은 청음장치가 필요할지 계산해보시기 바랍니다.
왠만한 성능으로는 원거리에서 나는 소니는 기기 자체 노이즈에 파묻혀버림.
archwave 22-01-01 08:34
   
원하시는 용도에는 [ 집음기 ] 가 필요할거 같은데요.

https://blog.daum.net/comsmart1/3940
https://m.blog.naver.com/jaramsci1208/220142996496

위 페이지를 보시면 나와있듯이 지향성있는 집음을 위해서는 파라볼라 안테나 같은 것이 필요합니다.
망원경과 같이 연동되면 거리 감각도 일치시킬 수 있으니 더 좋겠고요.

아니면 여러개의 마이크 어레이를 써서 하든가요.
마이크 어레이에서 마이크 각각의 상호 간격, 각도등 위치가 중요하기 때문에 낱개로 착착 붙이는 식은 곤란.

어느쪽이든 전투 대비하는 보병이 헬멧에 달기는 상당히 거추장스러운 물건이 됩니다.

보초병을 위한 장비로 운용하는거라면 그냥 초소에 붙박이로 집음기를 설치해놓는 편이 훨씬 유용할테죠.

수색병을 위한 장비로 집음기를 보급하는 것은 생각해볼 수 있겠네요.

하여튼 랜드워리어라 하면 항상 착용하는 것을 전제로 하는 플랫폼 성격이라서 집음기 또는 마이크 어레이를 포함하기는 조금 이상하네요.
엘카이나 22-01-01 10:29
   
비슷한 체계가 이미 기지방어용으로 10여년정도 전에 제안되었습니다. 아마 이름이 스파이더 였던가 그랬을건데 기지주위로 일정간격으로 자기센서, 음향센서,모션센서 로 구성된 3중망으로 적의 침입을 미리 발견해 내는 시스템입니다. 단순 센서 1종류로는 오작동 가능성이나 단순한 사고에도 비슷한 문제가 발생할 수 있어서 다중센서를 활용하고 센서가 의심을 할 징후를 판단하면 기지내 방어시설에서 장거리 탐지용 카메라나 기지방어 센츄리건같은게 연동되는 시스템으로 알고있습니다. 주로 도심외각의 항만등의 기지방어용으로 제안되었죠.
범내려온다 22-01-01 11:19
   
경보병이 가지고 움직이는거면 성능이 어느정도인지는 뻔한거고, 이미 산악용 4륜구동 오토바이(UTV류)에 열영상 장비 올린 장비 나와 있고, 그거 뒷단엔 기존에 닷지트럭에 올려놓은 열상+청음 장비 실린 차량이 감시하고 있는데.

특수전용으로 소량이면 몰라도, 한국같은 대규모 정규 라인전에 가까운 전장에서 이걸 하자고?  그돈으로 공중에 제대로된 무인기 하나 더 띄우는게 감시정찰에 더 유리할것 같은데.

나중에 엑소슈트 같은게 보편화 되면서 맨몸이 아닌, 배터리를 가지고 다녀야 하는 전투중량에 어느정도 기계의 도움을 받을수 있는 시대가 되면 충분히 해볼만 한데, 지금처럼 쌩보병이 근력으로만, 그것도 지금도 무거운 헬멧에 뭔가를 더 단다는건 좀 그래.
야투경에 헤드셋에, (S&S Precision Manta Strobe류의)피아식별 신호기에, 배터리에... 지금도 달아줘야 할것 많은데.
새끼사자 22-01-03 11:22
   
인간이 소리에 대해서는 조금 성능이 떨어지기 때문에 아무래도 소리를 형태와 패턴으로 보여주는 방식이 더 효과가 있을 것으로 보고 있습니다.

소리를 가시화 시켜주는 장치는 이미 산업 분야에 사용이 되려고 하고 있지요.
그걸 군용으로 적용한 사례가 아직 안보이는 듯 한데 몇 해전 우리나라에서도 마이크 몇개로 자동차에서 발생되는 소음의 위치를 정확하게 표시해주는 장치도 개발되었던 것으로 알고 있는데...

적외선 투시기에 발생되고 있는 소음의 위치를 표시해주는 것이 가장 적당해 보인다고 볼 수 있겠네요.
     
archwave 22-01-03 12:24
   
그 자동차 소음 측정하는거 논문도 봤었는데, 위 글의 아이디어와 결합하기는 무리고요.

원거리 음향을 수집하는 장치를 보병이 항상 장착한 상태로 쓸 수 있을 정도 형태로 하는게 가능할지가 문제입니다.

집음기 또는 그에 준하는 물리적 장치가 없이는 원거리 음향 감시는 불가능하고, 따라서 보병이 항상 장착하는 것 역시 사실상 불가능이죠.
구름위하늘 22-01-03 13:05
   
미군이 개발한 장비 중에서 총소리를 들으면  방향과 거리를 제시해주는 것이 있었습니다.
말씀하시는 것과는 조금 다르지만,
이런 장비는  도움을 될 것 같다는 생각을 저 기사를 읽으면서 생각했었네요.

모든 소리를 증폭할 필요없이 특정 소리 패턴만 필터링해서 분석해주면 될 것 같습니다.
밀덕달봉 22-01-03 18:32
   
국내에도 있죠.
삼ㄴ성 갤럭시 버즈 주변소리듣기 기능.
그냥 국내 생산해도 무방할것 같은데, 이것도 소모품이라 이걸 해줄련지는 저도 운동할때 쓰는데, 가끔 일종의 소음에 굉장히 크게 반응해서 바로옆에 뭐가 있는것처럼 느껴져 가끔 놀랠때가 있어 이게 실용성이 있는지 모르겠음.