시울프급 공격형 원자력 잠수함
소련의 공격원잠을 압도하는 최고의 성능을 보유한 헌터-킬러
개발의 역사
2차 대전이 끝나고 냉전이 시작되면서 은밀하게 행동할 수 있는 잠수함은 상대방에게 효과적인 억제수단으로 주목을 받았다. 특히 원자력 추진 잠수함이 실전에 배치되자 이전과 달리 산소의 제한이 없어져 수중에서 무제한 작전이 가능하게 되었다. 재래식 디젤 잠수함의 경우 아무리 수중에서 오래 버티려고 하여도 배터리가 방전되면 다시 충전해야한다. 산소가 필요한 디젤 엔진을 가동하려면 잠수함이 부상을 하거나 또는 흡기관(snorkel)을 수면으로 올려야 한다. 이럴 경우 당연히 레이더(radar)를 비롯한 각종 탐지장비에 발각될 가능성이 높아진다.
원자력 잠수함은 원자로를 가동하여 무한정 얻을 수 있는 풍부한 전기를 사용한다. 따라서 근본적으로 배터리 방전을 걱정할 필요가 없다. 또한 바닷물을 전기분해하여 산소를 계속 얻을 수 있기 때문에 작전을 마치고 기지로 귀환할 때까지 물 밖으로 나올 필요가 전혀 없다. 원자력 잠수함은 탑승하는 승조원의 체력과 식량이 바닥나지 않는 한 무한정 물 속에서 작전을 계속할 수 있다는 장점이 있다.
냉전 시기에 원자력 잠수함 시대가 시작된 이후 미 해군은 압도적인 기술력을 바탕으로 수중속력, 공격력, 정숙성 등 모든 성능에서 소련의 잠수함을 압도하였다. 그러나 1970년대 말 이후 소련이 첩보활동을 강화하면서 많은 기술을 입수하였다. 그리고 소련은 잠수함의 소음을 줄이는 핵심 기술인 정밀가공 기술을 확보하기 위해서 제3자를 경유하여 일본 도시바에서 공작기계를 비밀리에 밀수하기도 하였다. 그 결과 소련 잠수함의 정숙성도 눈에 띄게 개선되기 시작하였다. 특히 아큘라(Akula)급 공격원잠의 경우 당시 미 해군이 자랑하던 최고성능을 가진 로스앤젤레스(Los Angeles)급 공격원잠과 거의 비슷한 수준으로 소음발생이 개선되었다. 소련 잠수함의 성능이 향상되자 미 해군은 대책이 시급해졌다.
미 해군은 냉전 시기에 소련 잠수함이 대서양을 거쳐 미국 본토에 접근하지 못하도록 그린란드~아이슬란드~영국(GIUK gap)에 걸쳐 해저에 수중음향탐지장비(SOSUS, Sound Surveillance System)를 설치하고 있다. 이 장비는 소음이 많은 소련 잠수함이 지나가면 음향을 탐지, 분석할 수 있는 고성능 장비이다. 미 해군은 여기에서 얻은 정보를 활용하여 소련 잠수함을 추적, 감시할 수 있었다. 그러나 소련 잠수함의 소음 발생이 줄어들자 탐지가 어렵게 되었다. 더구나 미국 동해안에 접근한 소련 잠수함을 추적하던 미 해군 로스앤젤레스급 공격원잠이 목표를 놓치는 사건까지 발생하였다.
한편 1980년대에 들어서면서 제3세계 해군에 많은 디젤 잠수함이 실전 배치되기 시작하였다. 잠수함은 원래 유지비용이 많이 들고 건조하는데 상당한 기술능력이 필요하다. 따라서 어느 정도 국력의 뒷받침이 있어야 잠수함을 보유할 수 있다. 1980년대 이후 디젤 잠수함의 건조기술이 발전하면서 성능이 향상된 중소형 디젤 잠수함이 많이 보급되면서 이전까지 소련 해군의 잠수함만 염두에 두었던 미 해군으로서는 위협이 증가했다. 디젤 잠수함은 잠항시간의 제약이 있지만, 원자력 추진 잠수함보다 훨씬 조용하기 때문에 무시할 수 있는 존재가 전혀 아니다.
상황이 이렇게 전개되자 미 해군은 기존의 7,000 톤급 로스앤젤레스급 공격원잠으로는 소련 잠수함을 상대하기 어렵다고 판단하였다. 이에 따라 미 해군은 1980년대 말부터 로스앤젤레스급을 대체하는 신형 공격원잠을 개발하기 시작하였다. 성능이 향상된 소련 잠수함에 대한 우위를 확보하려면 기술적인 우위를 확보해야만 했다. 이런 전제에서 등장한 신형 잠수함이 바로 9,000 톤급 시울프(Seawolf)급 공격원잠이다. 시울프급 공격원잠은 잠수함 본래의 헌터-킬러(Hunter-Killer) 임무에 적합한 잠수함으로, 미 공군 F-15 제공전투기와 같이 오로지 상대방에 대응하여 탐지, 추적하고 섬멸하는데 중점을 두고 개발되었다.
일단 적 잠수함을 확인하고 추적하려면 상대방보다 고속으로 항해할 수 있어야 한다. 또한 유사시 공격을 받거나 추적을 받을 경우에도 빠른 속도를 낼 수 있어야 위험을 피할 수 있다. 이러한 점에서 시울프급 공격원잠은 기존의 원자력 추진 잠수함에 많이 사용되던 S6G 원자로를 대신하여 수상함정에 사용하는 고출력 S6W 가압수형 원자로를 채택하였다. 시울프급 공격원잠은 영국 해군이 운용한 바 있는 펌프제트추진기(pump jet propulsor)를 처음으로 탑재하였다. 종전의 공격원잠은 소련 잠수함의 수동형 소나에 탐지되지 않으려면 항해속도를 5 노트(knot)로 낮추어야만 했다. 그러나 시울프급의 경우 펌프제트추진기를 사용하면 수중에서 거품이 거의 발생하지 않기 때문에 20 노트의 속도로 항해하여도 탐지되지 않는다.
이러한 시울프급의 소음발생 수준은 초기형 로스앤젤레스급 대비 1/10 수준, 후기형 로스앤젤레스급 대비 1/70 수준으로 알려져 있다. 일설에 따르면 기지에 정박 중인 로스앤젤레스급에서 발생하는 소음보다 25 노트 속도로 순항 중인 시울프급이 더 조용하다고 한다. 이러한 항해성능에 힘입어 시울프급 공격원잠은 소련 잠수함이 자주 출몰하는 북극해의 깊은 물속에서 장기간 버티면서 추적할 수 있는 성능을 확보하고 있다.
다분히 냉전 시기에 부합하는 성능을 가진 시울프급 공격원잠은 원래 29척이 건조될 계획이었다. 선도함인 시울프(USS Seawolf, SSN-21)함은 1989년 10월에 건조가 시작되었다. 그러나 성능에 너무 욕심을 낸 나머지 비용이 계속 상승하였고, 1991년 기준으로 시울프급 가격은 336억 달러로 미 해군 함정 건조 예산의 25%에 달했다. 이처럼 건조비용이 상승하자 미국 내에서도 많은 논란을 불러왔다. 이후 1992년에 소비에트 연방이 해체되자 미 의회는 시울프급의 예산을 대폭 삭감하였고 3척으로 건조를 중단하게 되었다. 이마저도 순수한 공격원잠은 2척에 불과하고 3번함 지미 카터(USS Jimmy Carter, SSN-23)는 설계를 변경하여 특수임무용으로 전환하였다. 시울프에 대한 언론과 대중의 환상도 커서, 케빈 코스트너(Kevin Dostner)가 출연한 영화 ‘노 웨이 아웃(No Way Out(1987)'에서 언급되는 팬텀(Phantom) 잠수함은 시울프급 공격원잠을 가르키는 것이기도 했다.
미 해군은 냉전이 끝나면서 가격이 높은 시울프급의 대량 건조를 포기하는 대신 시울프급의 75% 성능을 가진 8,000 톤급 버지니아(Virginia)급 공격원잠을 개발하여 노후 로스앤젤레스급을 대체하고 있다.
특징
선체
수중에서 적 잠수함을 추적하기 좋은 위치는 더 깊은 곳에서 끈질기게 기다리는 것이다. 해저 대륙붕에 숨어서 적 잠수함을 탐지하려면 이전보다 훨씬 튼튼하게 잠수함을 건조해야 한다. 시울프급 공격원잠은 공격형 잠수함으로는 처음으로 기존 HY80을 대신하여 HY110 고장력 특수강을 사용하였다. 또한 선체의 용접 재료 역시 새로운 재료를 사용하여 수중 594 m까지 잠항이 가능하다. 이러한 잠항성능은 로스앤젤레스급의 2배에 달한다.
선체는 기본적으로 로스앤젤레스급 공격원잠과 유사한 시가(cigar)형이나 선체의 폭이 넓어지면서 길이와 폭의 비율은 오히려 낮아졌다. 시울프급의 선체 폭은 왠만한 구축함과 비슷한 수준이다. 그러나 선체의 폭이 넓어졌음에도 불구하고 고출력 원자로의 동력을 탑재하여 획기적인 수중 고속항해가 가능하다.
시울프급은 미 해군 공격원잠 중에서 처음으로 측면 배열 소나를 탑재하며, 선체의 중간 부분은 중심선을 기준으로 정확한 평행을 유지하고 있다. 한편 세일(sail)의 위치는 로스앤젤레스급 보다 앞쪽으로 이동하였으며, 세일과 선체가 만나는 부분을 둥글게 처리하고 있다. 이 부분을 둥글게 처리하면 수중에서 항해할 때 기포의 발생을 줄일 수 있는데 시울프급을 비롯한 최근 잠수함은 이러한 디자인을 많이 채택하고 있다.
기관
수상함용으로 개발된 웨스팅하우스(Westinghouse) S6W 원자로는 45,000마력의 동력을 생산하며 로스앤젤레스급 S6G 원자로 대비 28% 증가하였다. S6W 원자로는 미 해군이 심혈을 기울여 개발한 고출력 원자로이며 10억 달러의 개발비가 투입되었다.
원자로에서 생산하는 고압 증기는 2대의 터빈(turbine)을 회전시키며 시울프급 공격원잠을 순식간에 39노트까지 가속시킬 수 있다. 추진방식은 잠수함에서 표준적인 1축 추진방식을 사용하고 있으며, 유사시에 대비하여 기관실은 좌우로 분리되어 있다.
시울프급은 프로펠러(propeller)를 덕트(duct)로 보호하는 방식을 채택하고 있다. 덕트는 프로펠러가 회전할 때 기포로 인한 소음이 발생하는 현상을 줄여주며, 잠수함이 해저면에 안착할 때 프로펠러를 보호하는 역할도 한다.
수중에서 조용하게 순항하면서 적 잠수함을 추적할 수 있도록 시울프급은 펌프제트추진기(pump jet propulsor)를 탑재한다. 일종의 워터 제트(water jet)와 같은 추진기이며 바닷물을 끌어들여 다시 내보내는 장치로 회전하는 임펠러(impeller)가 외부로 노출되지 않아 소음발생이 적은 장점이 있다. 시울프급은 펌프제트추진기를 사용하여 수중에서 거의 소음을 내지 않고 20노트로 순항할 수 있다.
전투체계/센서(sensor)
원자력 추진 잠수함의 특성상 탑재하는 전투체계의 상세한 정보는 공개되지 않는다. 그러나 1980년대 말에 급속하게 발전한 컴퓨터 기술을 적용하여 개발된 시울프급 공격원잠은 디지털 기술이 적용된 BYG-1 전투정보체계(Combat Data System)/무장통제체계(WCS, Weapon Control System)를 탑재하고 있다.
함수에는 능동/수동탐색이 가능한 BSY-2 구형(球型) 소나(sonar)가 설치되어 있다. 시울프급의 특징인 측면 배열 소나(flank array soner)는 선체 중앙부분에 좌우에 3개씩 설치되어 있다. 측면 배열 소나는 전투기의 전자식 레이더와 비슷하게 여러 개의 작은 소나를 잠수함 선체의 측면에 줄지어 부착된다. 각각의 소나에서 탐지한 음향을 조합하여 분석하면 훨씬 정확하게 적 잠수함을 탐지할 수 있다. 시울프급은 측면 배열 소나와 더불어 함수 소나, 견인식 소나를 함께 운용하며, 항해 방향의 전방, 측면, 후방 등 모든 방향으로 적 잠수함을 탐지, 추적할 수 있다.
무장
시울프급 공격원잠은 다양한 임무에 대응하도록 여러 종류의 무장을 탑재한다. 함수에는 잠수함 고유의 무장인 중어뢰를 발사할 수 있는 8문의 660 mm Mk.69 어뢰발사관이 설치되어 있다. 어뢰발사관은 중어뢰 이외에 토마호크(Tomahawk) 잠수함 발사 순항미사일, 기뢰를 발사할 수 있다. 로스앤젤레스급의 경우 어뢰발사관과 별도로 토마호크 순항미사일 발사용 수직발사관을 설치하고 있었다. 이에 따라 전방 어뢰실 구역의 상당 부분을 수직발사기(VLS, Vertical Launching System)가 차지하여 함내 무장 탑재량의 감소와 함께 어뢰발사관의 재장전이 매우 어려운 단점이 발생하였다. 이러한 문제점을 해결하고자 시울프급에서는 수직발사기를 폐지하고 모든 무장을 어뢰발사관에서 발사하도록 변경하였다. 한편 어뢰실 내부의 배치를 개선하여 최대 50발의 어뢰,미사일 또는 100여발의 기뢰를 탑재할 수 있다. 어뢰실 개선에 따라 재장전시간이 단축되어 동시에 여러 목표물에 대한 대응이 가능하게 되었다.
성능개량
시울프급은 3척이 건조되었으며, 선도함과 2번함은 본래의 공격원잠의 임무에 맞게 건조되었다. 미 해군은 2번함의 착공 이후 냉전이 끝나면서 후속함의 건조를 중단하였으나, 잠수함 건조 전문업체의 경영난을 줄여주고자 3번함의 건조를 추진하였다.
시울프급 3번함은 공격원잠이 아닌 특수임무용으로 개발되어 시울프급과 구분하여 지미 카터급이라고 부르기도 한다. 지미 카터함(SSN-23)은 선체의 중간 부분이 30.5 m(100 ft) 연장되었다. 연장된 부분에는 다용도 플랫폼(MMP, Multi-Mission Platform)이라고 넓은 공간이 있다. 여기에는 특수임무시 무인잠수정(ROV, Remotely Operated underwater Vehicle), 특수부대용 잠수정(SDV, SEAL Delivery Vehicle)을 탑재할 수 있다. 한편 지미 카터함은 특수전, 심해구조에 투입되는 잠수부를 지원하기 위해 한번에 8명이 들어갈 수 있는 감압 챔버(chamber)를 갖추고 있는 점이 특징이다.
동급함
시울프급(총 3척)
운용 현황
최고의 성능을 가진 공격원잠으로 개발된 시울프급은 원래 29척을 건조하여 로스앤젤레스급을 대체할 계획이었다. 그러나 건조비용의 급격한 상승, 냉전의 종식에 따라 건조 계획을 대폭 축소되었고 결국 3척만 완성되어 취역하였다.
가장 비싼 헌터-킬러(Hunter-Killer) 잠수함이라고 불리는 시울프급의 건조가 축소됨에 따라 62척에 달하는 로스앤젤레스급을 대체하기 어렵게 되었다. 이에 따라 미 해군은 시울프급의 기술을 활용하여 크기를 축소한 버지니아급 공격원잠을 건조 중이다.
제원
- 함명 : 시울프급
- 함종 : 공격형 원자력 추진 잠수함(SSN)
- 수상배수량 : 8,189톤
- 수중배수량 : 9,285톤
- 전장 : 107.6 m
- 전폭 : 12.2 m
- 흘수 : 10.9 m
- 최대속도 : 32노트
- 잠항심도 : 594 m
- 승조원 : 140명 (사관 14명, 부사관/병 126명)
- 주기관 : 웨스팅하우스(Westinghouse) S6W 원자로 × 1, 고압터빈 × 2(45,000마력), 1축 추진, 펌프제트추진기× 1
- 무장(미사일) : 토마호크 순항미사일 블록(Block) III/블록 IV
- 무장(어뢰) : 26인치 어뢰발사관 × 8, Mk.48 ADCAP Mid 5/6/7 중어뢰
- 무장(기뢰) : 최대 100발
- 방어체계 : 어뢰기만발사기(내부, 외부)
- ESM : BLQ-10
- 레이더 : BPS-16(V)3 항해레이더
- 소나 : BSY-2 소나, 측면 배열 소나, TB-16E/TB-29A 견인식 소나
- 전투체계 : BSY-2 SUBACS-B, CCS Mk2
저자 소개
이재필 | 군사저술가
항공 및 방위산업 분야에 대한 깊은 관심과 실무적 경험을 바탕으로, 군용기와 민항기를 모두 포함한 항공산업의 발전과 역사, 그리고 해군함정에 대해 연구하고 있다. 국내 여러 매체에 방산과 항공 관련 원고를 기고하고 있다.
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