밀리터리
한국 잠수함
existence_of_nothing
2022. 7. 28. 09:26
1. 209급 잠수함
대한민국은 1977년 200톤급 잠수정 “돌고래”를 독자 설계하지만 복격적인 잠수함 사업은 1987~2001까지 독일 HDW사의 기술협력으로 209급(장보고급, KSS-I) 잠수함을 개발한데서 시작한다. 이 때의 경험으로 잠수함 건조 경험을 얻지만 설계는 전수받지 못한다. 1993년 장보고함을 필두로 2000년 이억기함까지 총 9척의 장보고급 잠수함을 이때 건조한다.
대한민국은 1977년 200톤급 잠수정 “돌고래”를 독자 설계하지만 복격적인 잠수함 사업은 1987~2001까지 독일 HDW사의 기술협력으로 209급(장보고급, KSS-I) 잠수함을 개발한데서 시작한다. 이 때의 경험으로 잠수함 건조 경험을 얻지만 설계는 전수받지 못한다. 1993년 장보고함을 필두로 2000년 이억기함까지 총 9척의 장보고급 잠수함을 이때 건조한다.
209급은 1960년말부터 21세기초까지 세계에서 가장 인기있던 길이 56미터, 배수량 12090톤의 독일 잠수함이다. 이전은 206급, 이후는 212급 잠수함이다. 3800마력 디젤 엔진 4개로 전체 무게의 20%를 차지하는 거대한 축전지를 충전시키고, 적함 추적시에는 축전지로 구동되는 5000마력(3.7MW) 저소음 전기모터를 돌려 20노트(37km)로 잠항한다. SSM(surface to surface missile), 533mm SUT(surface underwater target) 중어뢰 혹은 K-731 백상어 중어뢰 발사관 8개, 28개의 K-721 기뢰, CSU 83 음파탐지기를 내장한다.
2번째 함인 이천함은 1999년 서태평양훈련에서 미해군 퇴역 잠수함인 오클라호마 함(12000톤)을 수장시킨다. 5번함 이종무함은 한국 최초로 림팩 훈련에 참가하여 미 원자력 잠수함을 비롯한 13척을 가상 격침하는 성과를 거둔다. 4번함 박위함은 2000년 림팩에서 황군의 마지막 잠수함으로 청군 11척을 가상 격침하면서 작지만 강한 잠수함 실력을 과시한다.
2번째 함인 이천함은 1999년 서태평양훈련에서 미해군 퇴역 잠수함인 오클라호마 함(12000톤)을 수장시킨다. 5번함 이종무함은 한국 최초로 림팩 훈련에 참가하여 미 원자력 잠수함을 비롯한 13척을 가상 격침하는 성과를 거둔다. 4번함 박위함은 2000년 림팩에서 황군의 마지막 잠수함으로 청군 11척을 가상 격침하면서 작지만 강한 잠수함 실력을 과시한다.
2. 214급 잠수함
2000년부터 2009년 사이에는 209급의 한 단계 위인, 독일 214급(손원일급, KSS-II) 잠수함을 현대중공업에서 기술협력으로 생산한다. 이 때 전투, 통합통신, 전자전 등의 부품 설계/제작 기술을 습득하고 디젤엔진 면허생산, 각종 부품 국산화를 수행한다. 이전 209급 잠수함이 배터리 충전을 위해 수면으로 부상한 반면 AIP(공기불요추진체계,air independent propulsion)를 갖춘 214급은 잠함시간을 대폭 늘렸다. 2007년 손원일함을 필두로, 2019년 신돌석함까지 총 9척의 잠수함을 해군에 인수한다.
2000년부터 2009년 사이에는 209급의 한 단계 위인, 독일 214급(손원일급, KSS-II) 잠수함을 현대중공업에서 기술협력으로 생산한다. 이 때 전투, 통합통신, 전자전 등의 부품 설계/제작 기술을 습득하고 디젤엔진 면허생산, 각종 부품 국산화를 수행한다. 이전 209급 잠수함이 배터리 충전을 위해 수면으로 부상한 반면 AIP(공기불요추진체계,air independent propulsion)를 갖춘 214급은 잠함시간을 대폭 늘렸다. 2007년 손원일함을 필두로, 2019년 신돌석함까지 총 9척의 잠수함을 해군에 인수한다.
손원일급에는 어뢰/미사일 발사가 가능한 총 8개의 533mm 중어뢰관이 있고, 어뢰와 미사일은 16발, 기뢰는 32발 탑재 가능하다. 지대함 미사일은 사거리 500/1000km, 지상 50~100미터에서 마하 1~3으로 순항가능한 해성 3을 탑재한다. K-731 백상어 중어뢰, SUT Mod2 중어뢰, UGM-84 하푼 대함 미사일, 다양한 기뢰 등으로 무장한다. 실제로 잠대공 미사일(독일 IDAS)도 탑재가 가능한데, 실제로 배치하지는 않은 것으로 보인다. 백상어는 한국이 가장 먼저 자체 개발한 중어뢰인데 무선 음향 추적 유도 방식이라 사실 간단한 디코이에도 유인되고, 명중률이 그다지 높지 않아서 독일제 SUT를 지원하거나, 근거리 타격용으로만 쓰일 것이다.
해성은 1996년 개발시작하여 2005년부터 양산/배치된 대함 미사일이다. 해성 1은 아음속(마하 0.9), 해성 2는 이를 개량하여 마하 1로 순항하지만, 해성 3은 2차 불곰사업으로 러시아의 P-800 야흔트 미사일 기술을 전수받아 최대 마하 3까지 속도를 올린다. 사거리 180km에 회피키동, 시스키밍, 팝업 기동, 공격 실패시 재공격등 다양한 공격모드를 지원한다. 기존의 하푼 미사일을 수입대체한다. 해성을 기반으로 사거리 250km의 함대지 미사일 해룡을 개발하여 2017년부터 함정(인천함, 대구함)에 배치한다. 현무 3는 지대지 미사일인데, 이것을 함대지 혹은 잠대함에 적용하면 이것이 해성 3인 것으로 추측된다.
3. 공기 불요 추진 체계(AIP)
종래의 디젤엔진은 공기와 연료를 태워야 하므로 축전기를 충전하기 위하여 수면으로 올라와야 한다. 보통은 공기흡입구가 달린 “스노클마스트”만 물 위로 올리지만 노출될 위험이 크다. AIP 방식은 로켓추진체처럼 (액체산소)/(액체수소 혹은 수소저장합금)을 들고 다니면서 필요할 때마다 연료를 태워서 잠항 시간을 하루 단위에서 주 단위로 대폭 늘린다.
AIP 방식은 연료 외에, 산소까지 운반해야 하므로 부피가 크고, 연료 효율이 낮아(240kW) 충전 단계에서는 시속 5노트 미만의 저속 운행을 해야 한다는 단점이 있다. 연료가 떨어지면 당연히 해상보급해야 한다. 수소가 아닌 메탄(올)을 연료로 쓰기도 한다. 이러한 단점 때문에 몇몇 잠수함은 기존의 납축전지 대신 전력저장밀도가 3개 높은, 그래서 AIP를 대체할 수 있는 리튬배터리를 탑재하기도 한다.
AIP 방식으로는 수소나 메탄(올)을 사용하는 연료전지(fuel cell)방식, 기존 디젤 엔진을 액화 산소로 구동하는 폐회로 디젤(closed cycle diesel) 방식, 연료의 열을 이용하여 헬륨을 팽창시키는 스털링(stirling) 방식, 폐쇄회로 증기터빈(closed cycle stream turbine, MESMA) 방식 등이 있는데 현재 수소(메탄올, 암모니아)와 산소의 화학 반응을 이용한 PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)방식이 가장 널리 적용되고 있다.
종래의 디젤엔진은 공기와 연료를 태워야 하므로 축전기를 충전하기 위하여 수면으로 올라와야 한다. 보통은 공기흡입구가 달린 “스노클마스트”만 물 위로 올리지만 노출될 위험이 크다. AIP 방식은 로켓추진체처럼 (액체산소)/(액체수소 혹은 수소저장합금)을 들고 다니면서 필요할 때마다 연료를 태워서 잠항 시간을 하루 단위에서 주 단위로 대폭 늘린다.
AIP 방식은 연료 외에, 산소까지 운반해야 하므로 부피가 크고, 연료 효율이 낮아(240kW) 충전 단계에서는 시속 5노트 미만의 저속 운행을 해야 한다는 단점이 있다. 연료가 떨어지면 당연히 해상보급해야 한다. 수소가 아닌 메탄(올)을 연료로 쓰기도 한다. 이러한 단점 때문에 몇몇 잠수함은 기존의 납축전지 대신 전력저장밀도가 3개 높은, 그래서 AIP를 대체할 수 있는 리튬배터리를 탑재하기도 한다.
AIP 방식으로는 수소나 메탄(올)을 사용하는 연료전지(fuel cell)방식, 기존 디젤 엔진을 액화 산소로 구동하는 폐회로 디젤(closed cycle diesel) 방식, 연료의 열을 이용하여 헬륨을 팽창시키는 스털링(stirling) 방식, 폐쇄회로 증기터빈(closed cycle stream turbine, MESMA) 방식 등이 있는데 현재 수소(메탄올, 암모니아)와 산소의 화학 반응을 이용한 PEMFC(proton exchange membrane fuel cell)방식이 가장 널리 적용되고 있다.
4. 216급 잠수함
2007년부터는 3천톤급 잠수함(도산안창호급, KSS-III)을 국내 독자 개발 시작하여, 2029년까지 건조하며 (미/영/독/프/이태리/스웨덴/네들란드/러/중/일/북을 이어서), 세계에서 12번째로 잠수함을 독자설계/건조하는 국가에 합류한다. 첫번째 잠수함인 도산 안창호함 (KSS-III)을 2021/8/13에 거제 대우조선에서 해군에 인도한다. 첫 잠수함 개발 이래 거의 30년만의 쾌거다.
2007년부터는 3천톤급 잠수함(도산안창호급, KSS-III)을 국내 독자 개발 시작하여, 2029년까지 건조하며 (미/영/독/프/이태리/스웨덴/네들란드/러/중/일/북을 이어서), 세계에서 12번째로 잠수함을 독자설계/건조하는 국가에 합류한다. 첫번째 잠수함인 도산 안창호함 (KSS-III)을 2021/8/13에 거제 대우조선에서 해군에 인도한다. 첫 잠수함 개발 이래 거의 30년만의 쾌거다.
안창호급은 SLBM발사가 가능한 수직 발사체계(VLS, vertical launching system)을 장착한 중형 잠수함(SSB)이다. Batch 1,2,3로 나눠서 개발되며 2021년부터 2024년까지 3척의 배치 1 잠수함을 해군에 인도할 계획이다. 3천톤 급이상을 개발한 나라는 8개국(미/영/프/일/인/러/중)에 지나지 않는다. 공기 불요 추진체계 (AIP)와 독일에 이어 두번째로 개발한 잠수함용 연료전지로 세계 최고 잠항 기록을 세운다. Batch2에서는 기존의 납축전지를 대체하는 리튬이온전지로 잠항 시간을 대폭 개선할 예정이다.
무장은 손원일급과 비슷하게 해성 3 잠대지, 하푼 잠대함, 백상어 중어뢰, 각종 기뢰로 무장하고 있는데, 이에 더하여 탄도 미사일 발사가 가능한 VLS를 갖추고 있다. 2021년 9월 안흥종합시험장 앞바다에 있던 안창호함에서 SLBM(submarine launched ballistic missile) 탄도 미사일을 발사하여 400km 떨어진 제주 해상의 목표물을 명중했다고 발표했다. 사실, 핵미사일이 아니라면, 힘들게 잠수함에서 탄도 미사일을 발사할 뚜렷한 이유는 없을 것이니 그 의미를 추측할 수 있을 것이다.
무장은 손원일급과 비슷하게 해성 3 잠대지, 하푼 잠대함, 백상어 중어뢰, 각종 기뢰로 무장하고 있는데, 이에 더하여 탄도 미사일 발사가 가능한 VLS를 갖추고 있다. 2021년 9월 안흥종합시험장 앞바다에 있던 안창호함에서 SLBM(submarine launched ballistic missile) 탄도 미사일을 발사하여 400km 떨어진 제주 해상의 목표물을 명중했다고 발표했다. 사실, 핵미사일이 아니라면, 힘들게 잠수함에서 탄도 미사일을 발사할 뚜렷한 이유는 없을 것이니 그 의미를 추측할 수 있을 것이다.
5. 원자력 잠수함 준비
잠수함은 크게 디젤과 원자력 잠수함으로 나뉘는데, 디젤함은 디젤엔진이나 공기불요추진(Air independent propulsion)으로 수일~수주일 잠항이 가능하다. 디젤 엔진은 공기 흡입을 위하여, AIP 방식 또한 연료 보충을 위하여 부상해야 한다. 이 모든 것들은 원자력을 동력으로 사용하면 불필요하다. 핵분열에 공기는 필요 없으며, 생산 전력이 디젤엔진보다 월등히 높다. 그렇다고 원자력 잠수함이 장점만 가진 것은 아니다.
원자로는 껐다 켰다 할 수 없기에, 원자로, 냉각펌프, 터빈이 항상 돌아간다. 따라서 디젤엔진을 끈 채 밧데리와 전기모터만으로 움직이는 디젤 엔진 대비 소음이 크다. 또한, 승무원들이 방사능에 노출될 위험성도 있으며 거대한 원자로를 탑재할 만큼 잠수함의 부피가 크기에 발각 우려도 상대적으로 높다. 따라서, 스텔스 성능, 저소음 기술 확보가 원자력 잠수함에는 필수적으로 요구되고 상대적으로 설계 난이도가 훨씬 높다.
1974년 제정되어 2015/11/26 개정된 한미원자력협정에 따르면 한국이 미국산 우라늄을 20%미만으로 저농축하는 것은 서면 약정 합의로 가능하다. 물론 미국의 사전동의가 필요한 부분이기에 완전히 자유롭지는 않다. 한국은 2012년부터 소형 스마트 원자로(SMART, system-integrated modular advanced reactor) 개발을 완료하였다. 2021년에는 2027년 선박 탑재를 목표로 70MW급 선박용 소형 모듈 원전(SMR:small modular reactor)을 개발하며 이를 핵잠 개발에 활용할 계획이다.
잠수함은 크게 디젤과 원자력 잠수함으로 나뉘는데, 디젤함은 디젤엔진이나 공기불요추진(Air independent propulsion)으로 수일~수주일 잠항이 가능하다. 디젤 엔진은 공기 흡입을 위하여, AIP 방식 또한 연료 보충을 위하여 부상해야 한다. 이 모든 것들은 원자력을 동력으로 사용하면 불필요하다. 핵분열에 공기는 필요 없으며, 생산 전력이 디젤엔진보다 월등히 높다. 그렇다고 원자력 잠수함이 장점만 가진 것은 아니다.
원자로는 껐다 켰다 할 수 없기에, 원자로, 냉각펌프, 터빈이 항상 돌아간다. 따라서 디젤엔진을 끈 채 밧데리와 전기모터만으로 움직이는 디젤 엔진 대비 소음이 크다. 또한, 승무원들이 방사능에 노출될 위험성도 있으며 거대한 원자로를 탑재할 만큼 잠수함의 부피가 크기에 발각 우려도 상대적으로 높다. 따라서, 스텔스 성능, 저소음 기술 확보가 원자력 잠수함에는 필수적으로 요구되고 상대적으로 설계 난이도가 훨씬 높다.
1974년 제정되어 2015/11/26 개정된 한미원자력협정에 따르면 한국이 미국산 우라늄을 20%미만으로 저농축하는 것은 서면 약정 합의로 가능하다. 물론 미국의 사전동의가 필요한 부분이기에 완전히 자유롭지는 않다. 한국은 2012년부터 소형 스마트 원자로(SMART, system-integrated modular advanced reactor) 개발을 완료하였다. 2021년에는 2027년 선박 탑재를 목표로 70MW급 선박용 소형 모듈 원전(SMR:small modular reactor)을 개발하며 이를 핵잠 개발에 활용할 계획이다.
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