미 해군의 잠수함 전력과 기술

[우~야꼬!]

이름 : 송광섭 메일: yysong@hanmail.net

현재 미국에서 공개된 첨단 군사과학 기술 분야에 대한 기술의 정의, 파급 효과 및 기술개발 전략을 소개하고 한국의 군사기술개발과의 합동 개발 관련성을 알아보겠습니다. 

  미 해군의 잠수함 전력과 기술(1)

잠수함의 개요 

잠수함은  수중을 운항하면서 전투 임무를 수행하는 해군의 특수 수중 함정이며 프랑스 소설가 줄 베르네(Jules Verne)의 해저 2 만리, 독일의 유 보트등으로 우리들에게 잘 알려져 있으며, 서브마린(Submarine) 혹은 서브(Sub)라고 알려져 있다. 함정의 특성을 정의하는 잠수함이라는 용어는 극 소형에서 초 대형 군사용 전투 잠수함, 과학 기술 개발 잠수정, 잠수정 구조정 등을 포함하는 광범위한 특성의 잠수함을 의미하는 용어로 혼용되고 있다.

잠수함은 수중을 운항하기 때문에 잠수함은 발견되기 전에는 은밀성을 유지하면서 각종 군사작전을 수행한다.  적의 주요 거점에 대하여 기습공격, 정찰 및 첩보수집 및  특수전 등의 용도로 무제한으로 사용되며, 수중의 물리적인 특성으로 인하여 체계적인 탐지가 어려워 군사적인 목적으로 연구 개발되어 왔다. 이러한 통상적이고 전설적인 추측이 2차대전 때의 유보트(U-Boat)의 활약과 1982년의 영국과 아르헨티나의 포클랜드 전쟁에서 단 한척의 영국 핵잠수함 HMS Conqueror호가 아르헨티나의 승조원 1,100여명의 대형 순양함  General Belgrano호를 2 기의 재래식 어뢰 공격으로 격침시킴으로써, 전쟁의 승패에 결정적인 영향을 미치게 되어  잠수함의 위력을 세계에 확인시켜 준 역사적 사실이 있다. 순양함  General Belgrano호의 격침으로 포클랜드 전쟁의 아르헨티나측 전사자의 절반을 상회하는 323여명의 인명 손실을 가져왔으며 770여 명이 구조되었다.  이후 아르헨티나의 항공모함을 비롯한 모든 해군 함정이 부두에 정박하게 되어 아르헨티나의 해군력이 마비되는 결과를 가져왔다.

   모든 수상함과 잠수함은 함정이 수면에 뜨는 양성 부력을 필수적으로 가지나, 잠수함은 수중으로 잠항 할 때에 해수를 유입, 방출함으로서 잠수함의 부력을 조절하는 부력조절 공간(MBT, Main Blast Tank)을 구비하고 있으며 잠수함의 정밀 수심 결정과 앞뒤 경사와 균형을 조절하는 수심 조절 탱크(DCT, Depth Control Tank)를 사용하여 수중 운항을 가능하게 한다. 잠수함이 잠항하면 잠수함의 내부는 대기압을 유지하게 되나 외부는 수심, 염도 및 해수 밀도 등의 영향으로 잠수함 외부 선체는 4-10 Mpa의 압축력을 받게된다. 이러한 큰 압력을 선체에 균일하게 배분하기 위하여 잠수함 선체의 단면은  완전한 기하학적인 원형이 되어야 하며, 이러한 선체의 완전한 원형이 변형되면 그 장소에 해수 유체의 하중이 집중하게되어 잠수함의 안전에 치명적인 위험을 가져온다.

잠수함의 선체는 전통적으로 시거형의 눈물 방울(Tear Drop Type)형 선체로 개발되어 수중 항해시 저항을 획기적으로 감소시켜 주나, 수중 운동 특성을 방해하고 수상 항해시 잠수함의 선체 저항을 증가시키는 단점이 있다. 2차 대전 후반까지 잠수함의 수중 속도가 10노트 미만일 때는 시거형을 사용하지 않았으나 군사 기술의 발전으로 항공기의 정찰 능력이 확장되고 잠수함의 수중 속력이 획기적으로 상승하여 잠수함의 잠항 거리와 시간이 길어지자, 수중 저항과 운항 소음의 감소를 위하여, 현대에는 시거형 선체로 복귀하여 잠수함이 건조되고 있다. 현대의 잠수함은 음향 소음을 획기적으로 감소시키기 위해 잠수함 선체 외부를 음파를 흡수하는 고무 코팅을 하거나 특수강판을 사용하여 제작한다.

제 1차대전 초기부터 잠수함의 크기가 증가함에 따라 잠수함 내부와 외부의 압력의 차이가 심각하게 증가하게 되었지만, 선체를 유선형으로 유지하면서 선체의 강도와 운동 성능을 보장하려는 모순적인 문제에 직면하게 되었다. 이 문제를 해결하기 위하여 잠수함 선체를 전체를 한 개의 구조로 구성하는 단일 선체(Mono Hull)와 압력선체(Pressure Hull)를 만들고 운동 성능을 위한 외부선체를 접합하는 이중 선체(Double Hull)의 설계로 구분되어 설계된다.  이중 선체가 구조, 안전성 및 운항 소음의 감소면에서 탁월한 성능을 보장하여주나 특수한 금속 재료의 사용과 고도로 정밀한 용접 기술을 필요로 하기 때문에 금속 산업이 발달하고 생산 단가가 낮은 소련에서만 이중 선체를 사용하고 미국을 위시한 대부분의 국가에서는 눈물 방울형 단일 선체를 사용한다.

잠수함의  잠수 능력은 잠수함의 압력 선체의 강도에 비례하며, 단순히 압력 선체의 강도를 높이기 위하여 두꺼운 강판을 사용하게 되면 선체의 무게가 증가하여 전투 함정에 필요한 무기 및 장비의 탑재가 제한되므로 잠수 성능은 금속 공학과 선체 건조 기술의 발달과 비례하게 된다. 1차 세계 대전 때에는 탄소 강판을 주로 사용하여 수심 100m 이내 정도가 잠수함 잠수 수심의 한계이었으며, 2차 대전 중에는 고강도 합금(Alloy Metal)이 발명되어 200m 까지 잠수가 가능하게 되었다.  고강도 합금 강판은 현재에도 사용되며 현재의 잠항 수준은 250 – 400 m 정도가 한계이며, 이 이상은 내부 구조를 간략화한 특수 설계를 필요로 한다.  소련에서 티타늄을 이용한 군사용 특수 합금을 개발하여 건조한 K-273 Komsomolet 는 1,000m 까지의 잠항이 가능 하며, 소련의 Alfa Class 잠수함은 1300m 까지 잠수가 가능하다.

잠수함 압력 선체의 제작은 선체가 수중에서 수백만 톤의 수압을 견디어야 하므로 고도의 조선 건조 기술이 요구된다. 압력 선체가 완전한 원형이면 이러한 대규모 수압이 선체게 균일하게 분포되어 선체가 안전하게 되나, 만약 완전한 원형이 조금이라도 변형되면 그 지점에 하중이 집중되어 선체의 균열을  발생시키게 된다. 만약 압력 선체의 원형이 2.5Cm(1 Inch)변형되면 잠수함의 잠수 및 운항 성능이 30% 저하되는 심각한 영향이 발생하게 된다. 그러므로 잠수선체의 용접과 건조는 완전하고 무결점이 필수적이며, 선체의 모든 접합 부분에 대하여  세가지 이상의 다른 방법으로 강도를 점검하는 건조 과정을 반드시 거치게 된다. 이러한 완전성을 추구하는 건조 과정의 채택으로 최신예 잠수함의 건조 가격이 천문학적으로 상승하게 된다. 최신 미국의 공격 핵 잠수함인 버지니아급 잠수함의 건조비가 26억 달러로 배수량 1톤의 건조에 20만불이 소요되는 상황으로 고도의 기술 비용을 추측할 수 있다.

초기의 원시적인 잠수함이 대부분 인력으로 추진되었으나 1863년 프랑스의 프론져(Plongeur)호가 최초로 압축공기를 이용하여 기계적인 장치를 사용한 간단한 추진력을 얻었으며,  다음해 스페인의 익테뇨(Ictineo)호는 산소와 화학물을 연소시켜 발생한 스팀으로 추진하였으며, 이장치는 1940년 독일의 잠수함  V-80 과 U-791에 실험적으로 개량형이 사용되었다. 그후, 잠수함의 유용성과 전략적 가치가 확인되어, 잠수함 전술이 해군 작전의 중요 분야로 결정되었다. 이에 상응하여 수중 항해에는 충전이 가능한 축전지를 이용한 전기 추진이 채택되고, 수상 항해에는 대기중에서 동작하는 내연기관을 이용한 추진방안을 확정하고, 전술적으로 잠수함 선체가 수면에 부상하지 않음으로 어느정도의 은밀성을 유지하면서, 축전지를 충전하는 목적으로 엔진을 동작하는 중간 단계를 전술적으로 고안하여 중요한 잠수함 작전의 한 형태인 스노켈(Snorkel) 단계를 개발하게 되었다.

이러한 잠수함의 추진방식이 합리적으로 채택되자, 고성능 축전지 기술의 개발이 이루어지고 내연기관의 연료도 잠수함의 화재 및 효율을 고려하여 초기의 가솔린 에서 파라핀으로 변경되고, 최종적으로 디젤 엔진이 잠수함의 기본 엔진으로 확정되어 왔다. 초기에는 엔진과 추진 모터가 클러치로 연결되었으나, 이후  엔진은 발전기만 구동시켜서 전력을 발생시키고 발생된 전기 에너지를 이용하여 수중추진을 위한 축전지를 충전하고 모타를 구동하여 잠수함을 추진시키는 형태로 발전 하였다.

20세기의 후반에 들어오면서 소련과 미국간의 냉전이 깊어지고, 전략핵에대한 긴장이 높아지면서 핵잠수함이 출현하게 되었다. 다양한 형태의 원자로 소형화 기술을 이용하여 원자로 1-2기를 사용하여 추진, 식수, 산소를 무제한 생산하며, 최신예 관성항법 장비를 사용하여 무제한 항해가 가능한 가공할 잠수함 체계가 탄생하게 되었다. 단지, 잠수함 승조원의 고독, 향수 및 가족관계를 고려하며, 핵 잠수함내에 비축한 식량의 공급 능력이 잠수함의 최대 잠항 작전 능력이 되는것이다.

재래식 디젤/전기추진 잠수함은 축전지의 한계로 인하여 잠수함의 운항 속도에 따라 최신의 잠수함이라도 수중에서 최대 3일 이상을 잠항할 수 없다. 이것은 은밀성과 비 탐지성을 생명으로하는 잠수함에게는 치명적인 한계이다. 원자력 잠수함의 규모나 건조비가 미국이나 소련등 강대국 외에는 보유할 경제적 능력과 전술적 가치가 없기 때문에, 재래식 잠수함에 부가 장치나 기술을 사용하여 재래식 잠수함의 수중 잠수 작전 운용 한도를 증가시켜 15일 이상 수중에서 작전할수 있는 대기와 무관한 엔진 기술(AIP, Air Independent Propulsion)을 개발하고 있다. 이러한 기술은 수중에서 디젤 기관의 배기 가스를 처리한 후,  잠수함 내에 저장된 산소를 혼합하여 수중에서 디젤 기관을 동작하여 추진력을 얻는 시도로서 현재 AIP 엔진의 개발이 많은 성과를 내고 있으며, 미래의 잠수함에 적용이 예견되는 추진장치로 펌프제트(Pump Jet) 분사, 전자기력(MHD, Magneto-Hydrodynamic Drive)을 이용한 추진에 대한 시도도 활발하게 연구되고 있다. 

잠수함전의 역사

  영국의 제임스 1세를 시봉하는 네델란드인 드레벨(C.J. Drebbel)이 잠수함의 발명자인 윌리엄 보네(William Bourne)의 설계를 따라 1600년 최초의 잠수정을 건조한 것이 공인된 기록이며 잠수정의 세부 구조는 알려지지 않았다. 그러나, 1648년에 이미 전략 연구가인 영국의 비숍 윌킨스(J. Wilkins)는 그의 저서 수학의 마술 (Mathematical Magick)에서 잠수함의 은밀성과 비탐지성을 예견하고 미래 잠수함의 전술적 발전을 예언하였다.   최초의 군사적인 잠수함은 1775년 미국의 부시넬(Bushnell)이 인력으로 추진되는 일인용 잠수정 Turtle 을 설계하였고, 최초로 스크류를 이용하여 추진되며, 수중에서 독자적인 운항이 가능한 최초의 잠수정으 인정되고 있다. 이 잠수정은 미국 독립전쟁 중 1776년  뉴욕항에 정박중인 영국 함대의 기함(Flag Ship)인 이글호를 폭파하려는 시도를 하였다. 1800년, 프랑스는 풀턴(R. Fulton)이 설계한 인력 잠수함을 건조하였으나 시운전은 하지 않았다. 영국이 같은 해 풀턴의 설계를 참고로해서 잠수함을 건조 시험하였다.

미국의 남북 전쟁시, 북군은 프랑스에서 설계한 잠수함 엘리게이터(Alligator)호를 최초로 전투에 투입하였다. 엘리게이트는 압축공기와 공기정화 장치를 사용하였으며, 적의 함정에 폭약을 설치하여 폭파시키는 특수부대 인원을 파견/귀환 시키는 특수요원 출입 시설을 최초로 고안 시도하였다. 앨리게이트(Alligator)호는 전장이 14.3 m 직경이 1.2 m 이며 승무원은 20 명으로, 초기에는 수중에서 노를 사용하여 추진하였으나, 후에 톱니바퀴 크랭크를 이용한 스크류 장치를 설치하였다.   남군의 최초 잠수정은 전장 10 m 크기의 파이오니어(Pioneer)호로서 전투에는 사용되지 않았다. 남군의 다른 인력 잠수정 헨리(Hunley)호는 남군의 항구를 봉쇄하고 있는 북군의 함정을 공격하기 위하여 폭약을 은밀히 적선에 부착시킨 후 시간이 경과된 후  폭파 시키는 공격을 시도하였다. 헨리(Hunley)호는  1864년 2월 북군의 호사토닉(Housatonic)호를 찰스톤 만에서 격침시킴으로서 역사상 잠수함이 함정을 격침시킨 첫 기록을 보유하게 되었다. 미국의 남북 전쟁에서 최초로 잠수함이 해전에 사용되었고, 결과적으로 전세의 결정에는 영향을 주지 못하였으나 다양한 잠수함 전술의 가능성을 보여줌으로서 미래의 잠수함의 전략, 전술적 가능성에 대한 기대를 주었다.  

 라틴 아메리카의 최초의 잠수정은 1865년에 대스페인 전쟁(1864-1866)시 취역한 칠레의 플레크(Flach)호로서 독일의 조선 기술자인 칼 프레크(K. Flach)가 건조하였으며, 1866년 시운전 중 침수되었다. 19세기말 기계적인 장치로서 추진되는 최초의 잠수정 플론져(Plongeur)호가  1863년 프랑스에서 진수되었으며,  평방 인치당 180 파운드(180 PSI)의 압축 공기를 사용하여 추진력을 얻었다. 내연기관을 사용한 최초의 잠수정은 스페인의 몬트레올(N. Monturoil)이 설계한 익티노(Ictineo) 2호 이며,  초기에는 1864년 진수된 16인승 인력으로 추진하는 시스템을 사용하였으나 1867년 대기를 사용하지 않는 스팀 엔진으로 개조하였다. 익티노 2호는 2 인승으로 전장이 14m에 이르며 수상 항해시에는 스팀 엔진을 동작하고, 잠수시에는 30m 까지 잠수를 하며 2 시간여 동안 수중 작전을 수행할수 있다. 1870년 프랑스의 작가 쥴 베르네(Jules verne)가 해저 2만리(20,000 Leagues Under the Sea)라는 과학 소설을 발표하여 전세계 과학자와  해양 발명가들에게 혁신적인 미래의 잠수함에 대한 많은 상상과 기대를 던져 주었다.

최초로 다수의 잠수함이 연속해서 제작된 때는 1881년 폴란드의 발명가 드제비스키(S.Drzewiecki)가 제작한 인력으로 추진되는 잠수정으로 50 척이 건조되어 러시아에 판매되었으며, 그는 1884년 전기로 추진되는 잠수정을 건조하였다. 1886년 노덴펠트(Nordenfelt)는 오토만 터키제국의 해군을 위하여  압델회미드(Abdulhamid)호를 설계 제작하였으며, 잠수함 역사상 수중에서 어뢰를 발사한 최초의 잠수함의 기록을 가고고 있다. 노덴펠트는 영국의 발명가인 가레트(G.Garrett)와 협조하여 스팀으로 추진되는 노덴펠트 1호를 건조하였으며 전장19.5 56톤에 이르며 240 Km의 항해 능력이 있으며 1발의 어뢰를 장비하고 있다. 터키의 잠수함 구매를 염려한 그리스가 구매하였으며, 개량된 노던펠트 2,3호는 전장이 30 로 2기의 어뢰 발사관을 장착하고 있다. 노던펠트(Nordenfelt)의 야심작인 노덴펠트 4호는 2 기의 추진모타와 2기의 어뢰 발사관을 가진 잠수정으로 소련에 판매된 후에 안정성의 문제가 발견되었다. 그후 1888년 스페인에서 수중 속도가 10노트에 이르는 잠수정이 제작되었고, 프랑스에서는 가장 완전한 성능의 군사용 잠수함이 건조되어 2,000회의 잠수를 성공하는 등 다양한 형태의 잠수정이 개발되었으나 항해중 축전지의 재충전과 대기 회로의 기술적인 문제점을 해결하지 못하여 제한적인 잠수함의 전술적 운용에 머물고 있었다.

  20세기가 시작되면서 과학 기술의 눈부신 발전과 세계 각국에서 잠수함의 전술적 효과를 확신하게되어 잠수함의 기술과 전술적인 진보에 획기적인 계기를 마련하게 되었다. 디젤기관과 축전지를 이용한 추진방식, 페리스코프를 사용한 잠수함 마스터와 이를 고려한 선형의 설계 방식이 잠수함의 표준으로 자리매김하게 되였다. 이와 같이 잠수함의 성능이 향상되고 군사적 상황에 따른 해군에서 잠수함 전술의 중요성에 대한 개념이 부각되자, 각국에서 기술 개발과 잠수함 전술 개발을 위한 많은 실험과 훈련이 경쟁적으로 이루어지게 되고, 이러한 경향은 곧 이어 발생되는 세계 제 1차 대전의 전개에 큰 영향을 끼치게 된다.

   1895년 아일랜드의 발명가 홀랜드(J.P.Holland)가 최초로 안전한 디젤/축전지 추진 시스템을 구비한 잠수함을 설계하여 제작하였고, 1900년 4월 미 해군은 홀랜드4호 잠수함을 구매하여 미 해군의 최초의 잠수함 USS Holland/SS-1으로 취역시켰다. 1902년 홀랜드는 잠수함에 대하여 미 정부로부터 정식으로 특허(US 708.553)를 부여 받았으며, 많은 그의 잠수함들이 미국, 영국, 소련과 일본에 판매되었다. 1900년에 취역한 프랑스의 잠수함 나발(Narval)호는 200톤으로 스팀 엔진과 전기 추진을 사용하는 잠수함으로  100마일을 운항하며, 10마일을 잠수하여 작전할수 있는 능력이 있으며, 1904년에 가솔린 엔진을 디젤로 개조한 아이그레(Aigrette)호는 1914년까지 74척이 건조되었다.

 1914년부터 시작된 세계 제1차 세계대전은 1918년 독일이 강화를 조건으로 항복할 때까지 해상에서는 잠수함의 전략, 전술적 운용이 처음으로 적용되어 전쟁의 승패를 결정짓는 핵심 전력으로서 미래 잠수함 전략 전개에 결정적인 단서를 제공하는 계기가 되었다. 잠수함은 그때까지 개발된 디젤/전기추진방식의 확립과 미국-영국의 주 보급로인 대서양을 주 전장으로 하였다.  독일 해군의 우수한 유보트 잠수함의 건조와 전술적 운용 등을 기반으로 독일은 영국의 보급로를 차단하기 위하여 대서양에서의 무제한 잠수함전을 전개하였다.  결과로 영국의 전함 4척(Formidable, Dreadnought, Triumph, Majestic)과 순양함 5척(Pathfinder, Abouker, Cressy, Hogue, Hawke)을 포함하여 민간, 군함정 5,000여척이 침몰되고 15,000여명의 인명 손실이 발생하므로서 막대한 피해를 당하게되었다. 독일측에서도  유 보트는 개전 초기에는 20여척의 소규모였으나 전쟁 중 345척이 건조되어 작전에 참여하였으며, 유보트도 178척이 침몰, 파괴되어 13,000여명의 잠수함 관련 요원 등 5,000여명의 인명 손실을 가져왔다.

무제한 잠수함전 중 괄목 할만할 전과는 유보트(U-Boat)1척이 1-3 발의 직진 어뢰로 당시의 거함인 전함(23,000톤급)과 순양함(13,000톤급)을 격침시키는 가공하는 위력과 독일에서 출항한 유보트가 5개월 동안 미국 볼티모어의 체사픽 만에 침투하여 27척의 함정을 격침 시키고 17,5000 Km를 항해한 후 독일에 귀환함으로서 미래 잠수함전의 귀감을 보여준 것이다.  이러한 독일의 무제한 잠수함전이 확실한 전과를  내기 시작한자, 연합군은 대 잠수함전에 필요한 현대적 소나의 원시적인 형태인 하드로폰(Hydrophone), 공격무기인 폭뢰(Depth Charge)와 기뢰(Mine) 등을 발명하여 실전에 투입하고 항공기에 의한 정찰과 공격을 시도 하였다. 유명한 잠수함 전 역사의 아이러니로서,  연합군의 독일군 포로중에는 연합군에 의하여 격침된 유보트 UB 68 의 젊은 함장인 칼 도니츠(K.Donitz) 대위가 있었다 그는 포로 수용소에서 자신의 유보트 전술을 분석 연구하여, 20년 후 2차 대전시 독일 잠수함 함대의 사령관이 되어 다시 한번 연합군에 엄청난 재난을 발생시키는 장본인이 된다. 1918년 11월 독일이 항복하자 176 척의 독일 유보트(U-Boat)는 영국에 접수되었다.

 1916년 오스트리아/항가리의 세르비아(Serbian)인 공군 파일럿인 콘죠빅(Konjovic) 프랑스 잠수함 포컬(Foucault)호에 폭탄을 투하하여 포컬호를 격침시킴으로서, 잠수함을 항공기로 격침시킨 최초의 파일럿의 기록을 보유하게 되었다. 또한 콘죠빅은 그의 항공기를 바다에 착륙시켜 침몰 잠수함의 승조원을 구조하여, 1968년 프랑스 정부로부터 훈장을 수여 받았다. 제 1차 세계대전이 종료되자 각국에서는 과학 기술의 발전에 힘입어 다양한 형태의 잠수함 기술 개발을 시도하였다.  아직 레이다가 개발되기 이전에,  대형 잠수함을 건조하여 비행 갑판과 항공기를 수밀된 공간에 보관하여 함대의 전방에 전진 배치시킨 후,  수상 비행기를 발진시켜 정찰에 사용한다는 잠수 항공 모함 개념이  구체화 되어 영국, 프랑스와 일본에서 제작에 착수되었으며, 프랑스는 잠수 순양함을 계획하여 수상전에 이용하려는 계획도 수립하였다.

세계 제2차 대전의 승패는 나치 독일에 의한 미국-영국의 대서양 해상 보급로의 차단 노력의  승패로 결정되었으며, 초기의 독일 잠수함 사령관 돈니츠의 잠수함에 의한 보급로 차단 작전이 대성공을 거두게 되고, 이에 타격을 받은 영국과 미국의 대잠 무기 개발, 대잠 전술의 운용과 항공기의 대잠전 활용을 효과적으로 운용하여 연합군에게도 막대한 피해의 발생과 시행 착오를 거치면서 잠수함 작전의 전개에 새로운 장을 개척하는 계기가 되었다.

1939년부터 1945년까지 대서양, 북해, 지중해 및 미 동해안 에서 계속된 잠수함 전에서 항모 2척을 전함, 순양함을 포함하여 175척과 연합군 상선 3,500척이 격침되어 30,248명의 전사자가 발생되었으며, 독일은 생산된 유보트 1,155척중 783척의 유보트가 격침되고, 잠수함 전투 인력의 85%인 28,000 명이 전사하였다. 독일은 대전 발발 1년전부터 모든 수상 함정의 건조를 중지하고, 새로운 성능의 유보트를 개발 건조하기 시작하여 1945년 까지 유보트의 개량형을 U-Boat1호에서 24호 형 까지 10여종을 진수하여 600톤에서 1,600톤의 각종 전술 잠수함의 개발을 완료하는 동시에,  새로운 형태의 초 근대적 잠수함의 혁명적인 개념인 대기를 사용하지 않는(AIP, Walter System) 잠수함을 1943년에 개발하여 시운전에 성공하는 등 가히 잠수함 기술 개발에 명실공히 세계의 최선진국의 자리를 확보하게 되었다.  

이 기간동안 새로운 형태의 대잠 병기인 어뢰(Torpedo)의 다양한 개량형, 개량된 폭뢰(Depth Charge), 헤치혹(Hedgehog)과 항공기에 의한 대잠 무기인 항공 투하 어뢰, 대잠 레이다(HF/DF, Metox)와 레이다와 연계된 대잠 탐색 처치라이트(Leigh Light) 등이 개발되었다. 또한 2차 대전전에 개발된 잠수함의 스노켈(Snorkel) 운전 개념을 실전에 적용시켜 독일은 모든 유보트를 스노켈 항해가 가능한 구조로 개량하여 잠수함의 은밀성을 획기적으로 향상시켰으며, 이에 대응하여 스노켈 운행하는 잠수함의 배기가스를 수상함에서 탐지하는 화학 센서도 개발되었다.

제2차 세계대전후 1950년대에 핵실험이 성공하며, 핵에너지의 산업적 이용에 대한 개발이 가속되자 기존의 디젤/전기추진을 핵추진 시스템으로 교체하려는 기술적인 연구가 성공하여 1958년 최초의 핵 잠수함 미국의 노틸러스(Nautilus)호가 북극해를 잠항 항해하였고 1960년에는 트리톤(Triton)호가 수중 항해로 세게를 1주하는 대기록을 세웠다. 핵 잠수함시대가 전개되면서 잠수함의 오랜 숙원이던, 은밀성과 비 탐지성을 이제 완전하게 실현하는 이상적인 핵 잠수함 시대가 도래하여 잠수함 승무원에 대한 식량과 인간적인 배려를 제외하고는 무한정 잠수하여 전기와 산소를 생산하여 쓰며, 소음이 없는 수중작전의 수행이 가능하게 되었다.

 이후 세계는 미소의 냉전 시대를 거치면서 핵무기에의한 대량파괴 무기의 증가와 이를 방어하는 군비 경쟁을 경험하면서 핵 잠수함의 전략과 전술적인 발전을 가져오게 되었다. 상대방의 대량 핵공격에도 안전한 해저 깊은곳에 은밀하게 대피후, 운항하면서 유사시 대량 보복을 가할수 있는 전략 핵 잠수함의 개념으로 미소 양국이 대형의 핵잠수함을 건조하여 다량의 대륙간 핵탄두 미사일을 적재하여 5 대양의 해저에 배치 운용하였다.  또한, 해저에 은밀하게 배치된 적국의 핵잠수함을 탐지하여 파괴하며 한편 수상함대의 보호와 수상전에서 상대방의 함대를 은밀하게 공격하는 용도로 공격핵 잠수함을 운용하게되었다. 이로서 현대 세계의 잠수함 전력은 핵 잠수함인 전략 핵잠수함(SSBN)과 공격 핵잠수함(NSSN)이 운용되고 있으며 전통적인 대젤/전기추진 잠수함으로 전술 디젤 잠수함과 대기를 필요로하지 않는 AIP(Air Independent Propulsion)잠수함으로 크게 대별할 수가 있다.(계속)

  미 해군의 잠수함 전력과 기술(2)

미 해군의 잠수함 전력 발전 과정

미 해군의  건설 공무국(BUC&R< the Bureau of Construction and Repair)이 1888년 실험용 잠수체 설계안을 공모함으로서 미 해군이 잠수함을 해군에 소개하는 계기가 되었으며, 홀랜드(J. Holland)가 설계에 참여하여 최초의 잠수정을 설계 제작하였다. 새로운 20 세기가 밝아오면서 유명한 미 해군 지휘관인 듀이(G. Dewey) 제독 은  미래의 수상전에서 잠수함의 휘협과 해전에서의 중요성을 강조하면서, 1900년대 미해군의 잠수함 도입을 선도해 나갔다.

홀랜드(J. Holland)는 경쟁자인 레이크(S. Lake) 와의 경쟁을 통하여, 1900년 4월 그의 홀랜드 6호 잠수함을 건조한후 15 만불에 미해군에 판매하였다. 홀랜드 6호는 배수톤수가 64톤으로 수상에서는 가솔린 엔진으로, 잠수시는 전기 모타로 추진되었으며, 1900년 12월 USS Holland(SS1)로 정식으로 미해군의 잠수함으로 취역하였다. 가솔린 엔진의 화재 위험성 때문에 미해군도 프랑스의 전례를 따라 1909년 F 클래스 잠수함(SS20-23호) 부터 디젤엔진을 장착하여 건조하였으며, 1차 세계 대전 발발 때 까지 배수량 280톤-510톤 급의 건조된 잠수함에 디젤엔진을 장착하여 14 노트의 속력을 기록하였다.

 제 1차 세계 대전이 발발하자  미해군은 잠수정의 임무에 따라 N, O 클래스 잠수함과 E 타입의 두그룹으로 분류하여 잠수정을 건조하였으며, 이들은  주로 미 해안의 항만 방어등 방어적인 작전 임무를 수행하였다.  1917년 이후 K,ㅣ,O 와 E 타입의 일부가 원해용으로 건조되고 취역후, 연합군의 유럽 전선에 파견되어 아조레스만(Azores Bay)과 이일랜드(Ireland)의 밴트리 만(Bantry Bay)의 공해상에서 유럽 연안으로 연결되는 보급로 확보를 위한 공격적인 해양 작전에 참여하였다.  잠수함전 초기에 미해군은 이들 잠수함이 수상의 기동 함대와 공동 작전을 수행하는 구축함이나 어뢰정의 개념을 가지고 있었으며 800톤급의 속력 15노트의 잠수함을 중심으로 건조하였다. 그후, 1차 세계대전 중인 1916 년에 1,100톤급의 20노트의 속력을 보유한 새로운 타입의 T, AA 급의 잠수함을 설계 건조함으로서,전투기동 함대와 합동 작전이 가능한 잠수함 함대의 개념에 접근하는 개념적 발전을 이룩하였다.

1914년에서 1918 년에 걸쳐 수행된 강력한 독일 유보트(U-Boat)의 전과는 강인한 선체, 안정된 디젤기관으로 부터 공급되는 강력한 파워와 우수한 기술력에 의한 안정된 장거리 항해 작전 능력 등을 기반으로 하였다.  1차 세계 대전이 끝난후, 독일 잠수함 세력의 활동 분석은 미 해군과 잠수함 관계자들에게 미래의 미해군 잠수함과 잠수함 함대의 개념 설정을 위한 체계적인 검토를 위한 근거를 제공하였다. 또한, 1916 년에  건조된 미 해군의 S 클래스 잠수함은 미해군 잠수함들의 엔진 성능, 금속 공학적으로 취약한 선체의 강도와 잠수함 설계의 기본적인 오류에 대한 실질적인 해답을 제공하는 계기가 되었다. 이 기간동안  야넬(H. Yarnell)과 로빈슨(S. Robinson)등이 지휘하는 미해군 건설 공무국 지휘부는 잠수함 건조와 관련된 유럽과 미국 잠수함의 결점에 대한 공학적인 해결책을 검토하는 한편, 미해군 내의 잠수함 전략 담당부서에서는 미래 미해군 잠수함 보유의 유용성과 미래의 잠수함 전략의 수립 등 보다 근본적인 잠수함 관련 제 문제에 대하여 심층적인 연구를 시작하였다.

윌리(H. Wiley)와 스코필드(F. Schofield) 제독을 선두로 일련의 해군의 지휘관들이 독일 해군의 유보트 전술을 염두에 두고 미래 미해군의 잠수함 전략을 연구하였으나, 독일이 사용한 무제한 잠수함 전술, 즉 군함과 민간 선박이 혼합된 전장의 개념이 전통적인 전쟁의 교전 규칙에 위반하는 사항으로써, 전통적인 작전 및 교리의 범주를 벗어나는 새로운 개념의 전장을 예견하게 되었다.  즉, 전쟁의 본질적인 속성인 무력에 의한 정치적 분쟁의 해결즉, 새로운 위협세력의 출현에 의한 미래의 해상전에서의 위협은 잠수함 전력이 될것임을 예견하게 되었다.  이러한 미해군의 내부적인 전략/전술의 확고한 결론을 미해군은 확정하였으며, 1930년 대에 세계 공황이라는 불경기를 지나고 있지만,  향후 새로 건조하는 미해군 잠수함은 추진기술과 잠수함의 기술적인 문제점을 해결하고, 독립적인 잠수함의 장거리 작전 능력이 강조된 공세적인 공격용 잠수함으로 건조되었다.  더구나, 이미 1940 년말 까지, 그때까지의 확보된 자료를 통한 잠수함전 및 관련 수상 함대와의  워게임을 통한 자료 분석을 기반으로 하여 잠수함에 의한 장거리 독립 정찰 활동 및  전투 상황, 수상함 공격, 적국의 보급로 차단 및 파괴 등 기본적인 미해군의 잠수함 전술의 기본 교리를 완성하였다.

1941년 12월 8 일 일본 해군 기동 함대에 의한  진주만 기습이 발발하자, 미해군 총장 하트(T. Hart)는 일본에 대한 무제한 잠수함전을 선포하였고,  미해군의 잠수함 함대는 이미 작성된 미해군의 잠수함 교리 대로 일본 해군을 대상으로 작전을 수행하엿다. 미해군 의 잠수함 함대는 가장 신뢰성 있는 선체인 Gato-, Baleo-, Tench- 클래스의 잠수함을 대 일본 작전에 투입하였으며, 진주만 기습과 어뢰 분야의 기술적인 어려움을 이기고, 전 일본 해군 전력의 55% 에 달하는 1,314척인 5,300 만톤의 해군 함정을 미해군 잠수함이 격침시켰다. 대전 기간 동안, 미 해군은 총 16,000여명의 잠수함 인력중, 장교 375명 사병 3,131명이 전사하고 52척의 잠수함이 손실되어,  2차 세계 대전 중 1939년에서 1945년말 까지 육, 해, 공 전투중 가장 완전한 승리를 거두었다.

1943년 초기에 미해군의 잠수함 USS Wahoo(SS 565)의 함장 모톤(W. Morton)과 부장 오카네(R. O’Kane)는 잠수함의 잠망경에 인원을 고정 배치하고 잠수함의 모든 탐지 장비를 완전 가동시킨 후 각종 정보를 취합 후 분석 및 판단하여 종합적인 전황의 파악, 적함의 기동 분석을 통한 가능한 공격침로를 추정한 후, 적함을 공격하는 새로운 개념의 잠수함 작전 지휘 지침을 수립 시행하여, 미 해군 잠수함 함대의 핵심전술을 마련하였다.

2차 세계 대전중 미해군의 잠수함 함대는 해상 전투외에 특수전 인원 수송 및 전투기 조종사 구조 등 다양한 작전 임무를 수행하였다.   미해군 잠수함 함대의 활약으로 전쟁의 말기에는 대 일본 해군에 대한 완전한 제해권이 확보되어, 일본 해군의 활동이 철저하게 봉쇄되었으며,  미 해군의 잠수함이 일본 해군의 항만으로 침투하여 정박된 일본 함정을 공격하는 일도 빈번하게 발생하였다.  이때에 새로 개발된 FM 소나 장비(FM SONAR Set)는 기뢰 구역을 탐지하며, 일본의 항만 감시 체계를 탐지하여 회피 항로를 제공함으로서 미 잠수함에게 거의 무한정의 자유로운 활동을 보장하여 주었다.   

 2차 세계 대전이 끝나자 미해군은 2차 세계 대전중 독일이 대전 중 개발한 최신 잠수함 기술을 바탕으로 미래의 잠수함 성능으로서 고속, 음향 정숙, 심해 잠수 능력과 장기간 잠수 작전 성능을 보유한 새로운 개념의 잠수함 작전 개념을 수립하기 시작하였다. 또한, 1945년과 1950년에 걸쳐서 작성된 군민 합동 전략 보고서에서는 독일의 유보트(U-Boat) 잠수함 기술을 이용한 소련이 미래의 미해군에 대하여 최대의 잠재적인 위협세력으로 평가하여 미래의 대잠수함 전에 대한 주의를 환기시켰다.  이러한 정보 보고를 바탕으로 미해군은고속이며 음향적으로 정숙하며 수중 탐지 능력이 탁월하고 심해잠수 성능이 뛰어난 잠수함을 설계하기 위한 혁신적인 수중 추진력을 위한 계획(GUPPY, the Greater Underwater Propulsive Power)을 추진하기 시작 하였다.  이 계획의 추진 결과로 Tang – Class의 잠수함을 전후의 모델 잠수함 세력으로 건조 취역시켰으며, 이 모델은 이후 최초의 핵 추진 잠수함인 노틸러스호의 기본 선체로 사용되었다.

미 해군의 핵잠수함의 아버지라 존경받는 리코버(H. Rickover) 제독이 이끄는 잠수함 핵추진 기술 위원회의 활약으로 함정이나 잠수함에 탑재할 수 있는 소형 원자로 기술이 연구 개발되어, 1955 년 1월 세계 최초로 가압경수로 형태의 소형 원자로를 탑재한 핵추진 잠수함 노틸러스(Nautilus)호가 취역 임무에 배치되었다.  새로운 핵추진 잠수함의 출현으로 기술적인 제약없이 무한정 잠수 및 수중 작전을 가능하게 하는 새로운 잠수함 시대가 도래하게 되고, 잠수함 역사의 오랜 숙원이던 수중 환경이 잠수함의 기본 작전 영역이되고 수상항해는 하나의 선택이 되는 진정한 잠수함 시대가 시작되었다. 노틸러스(Nautilus)호를 이어 시울프(Sea Wolf), 스케이트(Skate)급의 공격 핵 잠수함(NSSN)이 취역하게 되어, 미해군은 핵잠수함 시대에 진입하게 되었다.  수중 추진 동력과 생존 문제가 해결되자 잠수 심도의 증가와 수중 운항 속도를 증가시키기 위한 선형 개발, 음향 소음 문제를 정숙하게 해결하는 기술적인 문제를 해결하기 위하여 미해군은 시험용 핵 추진 잠수함인 스킵잭(SkipJack)호와 디젤 잠수함 알바코레(Albacore) 를 건조하여 미해군 핵잠수함 설계의 기본 패턴을 완성하여 향후 건조되는 미 해군  핵잠수함의 기본 모델로 자리잡게 되었다.

1950년대 말부터 시작된 미국과 소련의 냉전 상황이 고조되자 양국간에 핵무기 사용 제한 조약과 군비축소 회담이 계속되는 한편, 상대방의 기습에도 상대국에 대한 핵보복 능력을 확보하기 위한 군비 경쟁이 가속 되었다.  적국의 핵기습 공격을 저지하는 핵 저지력의  일환으로 심해에 무한정 잠항하면서 유사시 핵무기를 발사할수 있는 전략핵 잠수함인 오하이오 급(Ohio-Class) 의 SSBN이 41척이 건조되어 취역함으로써,  소련에 의한 핵공격에 완전한 억제 전력의 우위를 최근까지 유지하고 있다.  또한, 상대국의 전략 핵잠수함(SSBN)을 탐지, 추적하여 공격 및 파괴하는 공격 핵잠수함(NSSN)인 로스엔젤레스급 (Los Angeles-Class) 잠수함이 58척 건조되어 취역하고 있다.  미소의 냉전이 끝나자 SSBN의 활용도가 낮아지고, 새로운 형태의 국제적인 대 테러전과 1, 2차 이라크 전이 발발하자,  핵 잠수함은 토마호크(Tomahawk) 순항 미사일(Cruise Missile)과 특수전을 위한 인원 통제, 대기뢰전(CMW, Counter Mine Warfare) 및 각종의 무인 잠수정(UUV) 통제임무로 그 작전 임무를 조정하여 수행하고있다.

서기 2000년은 미해군에서 잠수함을 운용한 지가 100 년이 되는 해로서, 그동안 잠수함은 선체, 잠수심도, 속력 및 무장에서 가공할 발전을 이루어 왔으며 현대의 수상전에서 잠수함의 역할이 필수적인 전력으로 성장하였다. 과학 및 사회 발전의 추세에 따라 미 해군은  현재 취역중인 18척의 전략핵 잠수함중 4-6척을 특수전 운용이 가능한 공격겸용(SSGN) 잠수함으로 개조하고 있으며, 공격핵 잠수함(NSSN)도 기술 집약적인 설계를 통하여 원양 작전위주에서 연안 작전이 가능한 기뢰전, 무인 잠수정 운용등 무인화 추세에 적응하는 등 작전과 기술적인 전환기를 맞이하고 있다.

핵 잠수함의 핵심 기술과 작전성능

잠수함의 은밀성과 비탐지성을 유지하면서 전략 및 전술 작전을 수행하기 위하여서는 수중에서의 속도와 탑재 공격 무기의 질적 수준이 확보 되어야 하는 것이 필수적이다. 탑재 무기와 필요 장비를 필요량 탑재하기 위해서는 잠수함 선체의 크기가 증가하게 된다.  공학적으로 잠수함의 크기가 2 배로 증가하면 잠수함 추진 동력은 4 배로 증가되어야 수중의 압력 대비 성능을 발휘할 수가 있다. 이러한 기술적인 배경에서 디젤 엔진을 사용한 잠수함의 작전 및 전술 성능 확대에는 기술적인 한계점이 존재하게 된다.  핵 추진 잠수함은 적절한 원자로의 규모가 확보되면 거의 무한정의 동력과 수중 잠수 작전에 필요한 승무원에 대한 생활 환경용 산소와 식수를 무한정 생산 확보할수 있다. 핵 추진 잠수함의 운용은 잠수함 전력의 확보에는 이상적인 동력생산 장치이나 핵기술에 관련된 국제 정치학적인 제약과 방사능 사고 위험에 대한 대책등의 어려운 정치 및 기술적인 문제를 해결해야하는 어려움이 상존하고 있다.

핵잠수함의 핵심기술은 소형 원자로 기술로서, 이미 1940년대 핵 개발 당시로부터 기술적인 연구개발이 시작되어 왔다. 원자로는 핵물질의 급격한 연쇄 핵분열 반응을 인공적으로 제어하여 서서히 열을 발생시키거나 핵연료의 재생산, 방사능 동위원소의 생산 및 방사선 다발을 만들어 의학이나 학술연구에 사용할수 있도록 고안된 핵 분열 장치이다.

 핵연료에 흡수되는 중성자수를 조절하므로서 핵연료의 연소를 조절하는데 원자로의 구성은 노심, 반사체, 차폐체, 냉각장치 및 계측제어 장치등으로 구성되어 있으며 노심은 핵연료와 중성자를 흡수하는 감속재와 발생된 열을 외부로 전달하는 냉각제로 구성된다. 노심을 둘러싸고 있는 반사체는  노심에서 탈출하는 중성자를 노심 내부로 되돌려 보내는 역할을 하며 반사체 외부의 차폐체는 방사능의 투과를 차단하여 원자로 주변을 방사능 피폭으로부터 안전하게 방어한다.  냉각장치는 냉각재를 원자로 노심에 순환시켜 노심에서 발생한 열을 외부로 이동시키는 장치로서 원자로가 과열되는 것을 방지하며 원자로에서 생산된 열을 이용하여 발전기나 기타 동력장치를 구동시키는 역할을 한다.

 발전용 원자로와 추진용 원자로를 동력용 원자로라고 하며, 나머지는 넓은 의미의 연구용 원자로로 분류된다. 보통 핵연료 및 냉각재의 종류에 따라 가압 경수로(PWR, Pressurized Water Reactor), 비등 경수로(BWR, Boiling Water Reactor), 가압중수로(PHWR, Pressurized Heavy Water Reactor),기체냉각로(GCR, Gas Cooled Reactor)로 분류되며, 특히 핵연료 사용중 부산물로 생성되는 다른 핵연료물질의 생산 여부에 따라 전환로, 증식로(Breeder Reactor)등의 분류가 많이 사용되고 있다.

미국과 구 소련의 냉전 당시에는 약 400여척의 핵 추진 잠수함이 취역하고 있었으나 현재는 160여척의 핵 잠수함이 가동하고 있다고 전망된다. 핵잠수함에 사용되는 원자로는 대부분 가압 경수로를 개량한 모델을 사용하며 출력이 50-110 MWe로서, 극도의 안전장치를 완비하고 있다.  핵연료의 재투입시 방사능 사고를 방지하기 위하여 대부분의 핵잠수함이 핵연료를 96 % 이상 정제된 고농축 우랴늄을 사용하므로 잠수함의 수명주기인 약 30년동안 핵연료의 재 충전없이 잠수함을 운용할수 있도록 설계되어 운용된다.

잠수함의 승조원에 대한 장기간 수중생활의 스트레스를 방지하기 위하여 거주 구역을 확장하고 생활 환경을 최대한 자연 친화적으로 쾌적하게 변화시켰으며, 지상의 전략 사령부와의 긴밀한 정보 및 작전 명령 수수를 위하여 거의 모든 주파수 영역에이르는 통신망이 연결되어 있으며, 초저주파(VLF, Very Low Frequency), 위성통신 및 압축 통신망(CCN, Compressed Communication Network)등이 항시 연계되어 있다.

 핵 추진 잠수함에 수중 발사 전략핵 탄도 미사일(SLBM)의 배치와 성공적인 수중 발사는 잠수함 전력의 유용성을 배가시키는 기술로서 1960년초부터 폴라리스(Polaris)와 트라이던트(Trident) 핵탄두 미사일의 수중 발사 성공으로 잠수함이 수중에 부상하지 않고 적어도 6개월 이상을 수중에서 초 정밀 관성항법장비(INS)의 유도에 따라 항해하면서 작전 수행이 가능하게 되어 핵저지(Nuclear Deterrence) 전략을 성공시키는데 한 축을 담당하여왔다.  

재래식의 디젤/전기추진 잠수함이나 현대의 최신 AIP 기관을 장치하여 산소를 자체내에 탑재하여 운행되는 대기를 사용하지않는 잠수함에 비하여 핵잠수함은 3 배 이상의 선체와 배수량을 가지고 있으므로, 연안 접근거리, 작전 회전 반경과 수중 소음면에서 기술적인 근소한 문제점을 가지고 있으나 계속적인 기술의 발전과 무인잠수정의 활용으로 연안 작전활동에 있어서도 디젤 잠수함의 전술적인 비교 잇점이 해소 되었다.

   반면에 수중속도의 잇점과, 잠수 및 은밀성을 유지한 작전 시간이 무한정이며, 전투 상황시 항상 가용한 다양하고 고성능의 무기체계의 완비, C4ISR 능력과 승무원의 거주환경을 고려하면 핵잠수함의 개별 건조비를 포함해서 종합적인 비용대 전술 및 작전 성능 면에서 재래식 디젤 잠수함에 비하여 30 % 이상의 유용성을 보여주는 연구 결과가 보고 되고 있다. 더구나 미국의 합동 비젼 2020에 의한 미래 미해군의 전력 구조가 50%이상의 무인 시스템인 AUV, UUV, UAV, UGV등과 연계된 상황을 고려하면 핵잠수함을 유지하면서 재래식 잠수함의 유요한 기능을 무인시스템(Autonomous System)에 탑재시켜 연계 운용함으로서 새로운 형태의 잠수함 전략이 구사될것으로 전망된다.(계속)

  미 해군의 잠수함 전력과 기술(3)

전략핵 무장 핵 잠수함(SSBN, Submarine, Nuclear Ballistic Missile) 체계

 2차 세계 대전이 끝나자 미해군은 2차 세계 대전중 독일이 대전 중 개발한 최신 잠수함 기술을 바탕으로 새로운 개념의 잠수함 작전 개념을 수립하기 시작하였다. 미 해군의 핵잠수함의 아버지라 존경받는 리코버(H. Rickover) 제독이 이끄는 잠수함 핵추진 기술 위원회의 활약으로 새로운 개념의 핵추진 잠수함이 출현하게되어 진정한 의미의 새로운 잠수함 시대가 시작되었다.

1950년대 말부터 시작된 미국과 소련의 냉전 상황이 고조되자 양국간에 핵무기 사용 제한 조약과 군비축소 회담이 계속되는 한편, 상대방의 기습에도 상대국에 대한 핵보복 능력을 확보하기 위한 군비 경쟁이 가속 되었다.  적국의 핵기습 공격을 저지하는 핵 저지력의  일환으로 심해에 무한정 잠항하면서 유사시 핵탄두 대륙간 탄도 미사일을 발사할수 있는 전략핵 잠수함(SSBN) 운용개념이 1960년대에 계획되어 실전 배치되어 운용되고, 1980년대 초 최신예 건조함인 오하이오 급(Ohio-Class)  SSBN 18 척이 건조되어 취역 운항되고 있다.

오하이호급 잠수함은 전략 핵무기 24기를 탑재하고 심해에서 작전을 수행하는 미해군에서 건조된 잠수함 중 최대의 함정이며, 위성을 통한 해상 통신망이 확보되어 있으며, 고 기동성에 운항 소음의 강도가 낮아 잠수함의 생존성이 우수하다. 이러한 작전개념의 전략 핵탄두 탑재 핵잠수함을 1981년 11월 에 건조 취역한 오하이오 잠수함 명을 따라서 오하이오 급 잠수함이라고 부르며 공식명은 USS SSBN 이라고 한다. 마지막 오하이오 급 핵잠수함은 1997년에 건조되었다.

 오하이오 급 핵잠수함의 제원은  배수톤수: 8,750 Ton, 전장: 170.69m(560ft), 선폭: 10.06m(42ft), 순항속도:20Kts, 25Kts(수중), 잠수심도; 800ft - 1,000ft(300m)이며, 무장으로 전략 핵을 탑재한 Trident Missile 24기, MK-48 Torpedoes 4기를 탑재하고 있으며, 최신 소나 2 셋, 견인 배열 소나 와 초현대식 항법장치를 사용하여 운항 한다. 승무원수는 장교 15명 승조원 140명으로 한 잠수함 당 완전한 2 팀(Blue and Gold Team)의 승무원이  배치되어 있어, 두  팀이 약 80 여일을 주기로  임무를 교대하며 함을 운행하는 특징을 갖는다. 잠수함의 년간 운영비용은 척당 약 5천 만불이 소요된다.

오하이오급 핵잠수함의 운항 초기에는 다탄두 핵무기가 장착된 트라이던트(Trident-II) D-5 미사일을 탑재한 10척이 대서양 함대에 배치되고, 태평양 함대에는 재래식 핵탄두의 트라이던트(Trident-I) C-4 전략 핵미사일을 탑재한 8척이 배치 되어 활동하여 왔다. 1996년부터 태평양에 배치된 오하이오 급에도 다탄두 핵무기를 탑재한 트라이던트(Trident-II) D-5로 교체 하였다. 이들 오하이오급 핵잠수함이 탑재한 전략 핵무기는 척당 16-24기로서 미국 전체 보유 전략핵의 절반 정도이며, 초기 작전 출항시에는 특정한  타격 목표물을 결정하지 않으며, 상황 발생시 전세계에 조직된 미군의 전략 및 전술 통신망으로 최신 타격 목표물에 대한 최근상황이 제공되고 잠수함에서는 미사일의 발사 절차를 수행하게 된다.

1990년대 초, 미소의 냉전이 끝나자 구 소련 연방의 해체로 SSBN의 활용도가 낮아지게 되고, 새로운 형태의 국제적인 대 테러전과 1, 2차 이라크 전이 발발하자 전략 핵잠수함의 작전 임무를 조정하고 있다.  오하이오급 전략 핵잠수함 4척에 대하여 핵탄두 미사일 발사대를 토마호그 발사용으로 개조하며, 어뢰 발사관을 개조하여 무인잠수정의 발진과 회수가 용이하도록 하며,  미사일 탑재 공간을 특수전과 정찰 및 탐지 장비를 운반할수 있는 공간으로 개조하여 새로운 형태의 특수전 전용 잠수함인 SSGN 급으로 개조하는 리모델링 작업을 진행하고 있다.

또한 전략 핵잠수함은 공격핵 잠수함에 비하여 함정의 작전 사용 빈도 및 강도가 현저하게 낮아서 함정의 피로도와 손상율이 극히 낮으므로 미해군은 전략 핵잠수함인 오하이오급 SSBN의 통상 수명주기인 30+년을 연장하여 42+년으로 개조하는 함 리모델링을 순차적으로 실시하고 있다.

공격 핵 잠수함(SSN, Submarine, Nuclear Attack) 체계

상대국의 전략 핵잠수함(SSBN)을 탐지, 추적하여 공격 및 파괴하는 공격 핵잠수함(NSSN)은 로스엔젤레스급 (Los Angeles-Class) 잠수함으로서, 미해군에서 현재까지 62척 건조되어 취역하고 있다. 공격 핵잠수함은 막강한 무장과 정교한 탐지 및 정찰 능력을 보유하고 있으며, 운항 소음을 최소한으로 정숙화하여 탁월한 생존성을 보유하고 있으며, 무한정 수중에서 작전이 가능하므로 적국의 전략 및 공격 핵잠수함과 최신예 디젤 잠수함에 대한 대잠수함전(ASW)에서 전술적 우위를 갖게 된다.

 미소의 냉전이 끝나자, 공격 핵잠수함은 전통적인 대잠작전의 수행 뿐만 아니라 향상된 전략 통신망을 이용하여, 감시,정찰 및 정보 수집 임무를 수행하며, 세계의 분쟁 지역의 작전상황에 대하여 고위 군사 지휘관에게 의사 결정에 필요한 전장 정보를 실시간으로 제공하는 역할을 병행하고 있다. 또한 기뢰전과 특수전을 수행하는데 있어서 핵잠수함은 우수한 전술적 능력을 보유하고 있으며, 미해군에서는 통상적으로 항공모함 전투전단을 보호하기 위하여 2척의 공격 핵잠수함이 배치되어 작전을 수행하여 오고있다. 핵 잠수함은 일반적으로  항모 전투단의 토마호크 순항 미사일 탑재량의 20%를 장착하고 있으며,  우수한 생존성으로 적해안의 최접근 거리에 도달하여 고속 이동과 첩보 수집 및 특수전을 수행한다.

 현재 공격 핵잠수함(SSN)의 주류는 고속으로 중무장한 로스엔젤레스급 (Los Angeles-Class) 잠수함이며 62척이 건조되어 취역하고 있다.  첫음부터 31번째 건조된 잠수함까지는 MK-48 어뢰와 토마호크 순항 미사일을 발사할 수 있는 어뢰 발사관을  25기를 보유하고 있으며, 나머지 후속 함정은 상기의 어뢰관 25기와 더불어 토마호크 순항 미사일을 발사할 수 있는 수직 발사관(VLS) 12기를 보유하고 있다. 마지막에 건조된 23척의 로스엔젤레스급 (Los Angeles-Class) 잠수함은  보다 정숙하고, 개량된 전투 통제 시스템과 남북극의 해저에서도 작전을 수행할수 있는 능력을 보유하고 있음므로, 특별히 688I(Improved 688)로 표기한다.

 로스 엔젤레스 급(Los Angeles - Class) 핵잠수함의 제원은 전장:109.8m(362ft), 폭: 10.1m(33ft), 배수톤수: 6,927 Ton, 순항속도: 25Kts 이며 승조원은 장교 13명과 승무원 121명이 근무한다. 탑재 무장으로는 21 인치 어뢰 발사관 4 기와 토마호크 순항 미사일, MK-48 어뢰 및 기뢰를 탑재하고 있다.  개량된 로스 엔젤레스급 (Los Angeles-Class) 잠수함 688I함은 배수톤수가 7,147 Ton,  승조원 125 명, 토마호크용 수직 발사대(VLS)를 12기 장비하고 있으며 개량형의 MK-48 어뢰(ADCAP)를 탑재하고 있다.

  시울프 급(Sea Wolf- Class) 핵잠수함은 냉전시대의 말기에 소련의 수중 전력과 기술발전에 대항하여 수중 전력에 있어서 소련에 대한 전술적인 우위를 선점하기위하여,  로스 엔젤레스급 잠수함의  대체함으로 계획된 잠수함이다.  작전시 고속 극도의 저소음으로 운항하도록 설계되었으며, 중무장을 장착한 공격 핵잠수함으로 설계되었다.  선체의 설계 특성으로는 모듈러 개념을 도입한 개방형 설계 구조를 채택하였으여, 선체의 수명주기 동안 발전하는 미래의 첨단 개발 무기 체계 및 첨단 기술을 채택할 수 있는 여유 공간과 체계를 확보하고 있다. 소나의 탐지 능력을 획기적으로 향상시켜 생존성을 높이고 선체의 기동성을 확보하여 수상에서 초고속인 35Kts의 속도로 작전 할수 있으며 현존하는 잠수함중 음향 소음이 가장 낮은 수준으로, 수중에서 20Kts로 연속 항진 할 수 있다. 잠수심도는 610m 이상 잠항 작전이 가능하며, 남극이나 북극해의 빙하속에서도 작전이 가능한 탁월한 능력을 갖는다.

시울프 잠수함은 전장이 107.6m(353ft)이며, 선폭: 12.2m(40ft),배수톤수:8,060 Ton 이며 25Kts의 작전 속도로 운항하며 승조원은 장교13 명과 승무원 121 명이다.  30 인치 어뢰 발사관이 8기가 설치되어 있으며, MK-48 ADCAP  어뢰, 토마호크 미사일과 개량된 기뢰를 보유하고 있다. 전투체계는 록히드 마틴사의 BSY-2가 초기에 설치되었으나 레이돈사의 AN/BYG-2체계로 교체되고 있으며, 탑재된 토마호크 미사일은 대지 공격용으로 사정 2,500Km의 TAINS( Tercom INS) 탑재 무기체계로서 발사후 함정과 미사일간 양방향 위성 통신이 가능하여 목표물 공격 결과를 영상으로 전송할수 있다.  대함 공격용으로는 사정 130 Km의 하푼 대함 미사일을 탑재하고 있다.

최신예 MK-48 ADCAP 어뢰는 사정거리가 38-50 Km 로서 수상함 및 잠수함의 공격에 사용되며, 유선 모드와 무선 모드를 사용하여 목표물에 유도할수 있으며 척당 50 여기가 탑재되어 있다. 적함으로부터 공격해오는 수중 음향 무기를 방어하기 위하여 어뢰 기만기(Torpedo Decoy)와 전자전 장비인 ECM 이 선수 측면에 설치 되어 있다. 소나 시스템은 다양한 능동 및 수동 탐지소나가 설치되어 있으며, 광역, 협대역 및 배열 소나로 구분되어 음향 탐색 자료가 신속하게 통합 처리된다.

시울프급 핵잠수함은 1989 년에 최초로 1번함이 발주되었으며, 초기에는 20여척을 건조하는 계획을 하였으나 1997년 시울프 함이 취역한 이래 냉전이 종식되어, 1998년 Connecticut, 2005년에 지미 카터호를 마지막으로 건조를 중단하였다.  이후 새로운 국제질서에 따른 위협에 대응하고 연안작전 및 특수전 능력을 향상하기 위한 새로운 개념의 핵잠수함 계획인 버지니아급(NSSN, Virginia – Class) 핵잠수함 계획으로 대체 되었다.  

 신형 공격 핵잠수함, 버지니아 급(NSSN, Virginia – Class) 건조 계획은 1990년대에 작성된 미해군의 바다로 부터의(From the Sea), 바다로 부터의 전진(Forward… from the Sea) 개념에 부응하도록 전통적인 미 해군의 대양작전 능력과, 특수전과 연안 해역에서의 작전을 망라하는 복합적인 모든 전투 영역에서 전략 및 전술적인 우위를 확보하기 위한 신개념의 잠수함 세력을 창설하려는 계획이다. 정규전과 비정규전에 대응하여 전략 및 전술적 우위를 확보하기위하여 지금까지의 다양한 첨단 기술을 종합 적용하며, 미래의 기술 발전을 고려하며, 동시에 경제성 있는 함정 건조를 지향하는, 유일한  미 해군의 1990 년대 주요 대형 프로젝트이다.  미해군은 이 신형 핵 공격잠수함 프로젝터를 통하여 미래 지향의 핵 잠수함 설계 개념을 제공하는 의도를 가지고 있다.

 지금까지의 대형함 건조 개념과는  다르게 작전 능력을 유지하면서도 소형의 선체를 지향하고, 시울프 급에 접근하는 소음에 대한 정숙성을 확보하고, 아울러 자기 및 음향 스텔스 능력을 보유하는 특수전 겸용의 미래형 선체를 설계하는 것을 프로젝트의 목표로 한다.  미래의 새로운 위협을 분석하여 임무를 설정하고, 상용자재(COTS)를 사용하여 수명 주기 동안의 정비 및 보급 비용을 줄이며 운항 중 개발된 첨단 기술을 즉시 수용 할수 있는 개방적인 공간 설계 개념을 채택하여 작전 능력을 확보함과 더불어 융통성과 경제성을 향상시켜 구매 및 유지 비용을 획기적으로 저감 시켰다.  신형 공격핵 잠수함의 2005년 기준 가격은 약 23억 달러로 추정된다.

신형 핵잠수함 계획(NSSN)으로 건조된 최초의 잠수함은 버지니아(Virginia, SSN774) 로서 2004년 취역하였으며, 이후 건조된 동 게열의 신형 공격 핵잠수함들을 버지니아 급(Virginia – Class) 이라고 명명하고 있다. 2006년에 텍사스(Texas, SSN775), 2007년에 하와이함 등을 따라서 30여척을 건조할 계획이다.  설계 단계에서부터 작전성능, 수명주기 운용의 효율화와 정비 및 보급 비용을 절감하기 위한 절차를 마련하였다.  미해군에서는  미래의 선형 발전 추세를 고려하고,  함정의 설계팀, 해군의 작전 운용팀, 보급 및 정비 팀과 캐드 설계와 가상 현실 컴퓨터 기술자들이 참여하는 종합적인 생산 체계 개발팀(IPPD, Integrated Production and Process Development)을 구성하여 최적의 설계안을 도출하여 기초 설계를 완성하였다.  주요 설계 및 전술적 특성으로서는 독립적인 모듈 설계와 저가의 효율적인 하부 시스템을 구성한다.  또한 C3I 체계에 연동하여 함정별 분산 데이터 처리가 가능하도록 전 함정 체계가 개방형 구조를 채택하고 있으며, 모든 장비와 항해 및 전투체계가 Fly-by-Wire 체계로 연동 되어 있다.

주요 제원으로서 전장이 114.91m(377 ft), 함폭이 10.36m(34 ft)이며, 배수톤수는 7,300 ton 이다. 특히 음향 소음을 획기적으로 감소시켜 소음수준을 시울프급의 수준으로 유지하고 있으며 이는 소련의 제 4세대 잠수함인 Akula 급과 대등한 수준이다. 이러한 소음저감을 위하여 Anechoic Coating, 격리된 공간 구조(Isolated Deck Structure), 추진기의 재설계와 소나돔을 개량하였다.   주요 탑재 무장으로는 토마호크 미사일 발사를 위한 수직 발사대가 12기 장치되어 있으며, 533mm 어뢰 발사관이 4기 설치되어 있다. 수중 발사 하푼 미사일과 MK-60  CAPTOR 기뢰를 탑재하고 있으며, 특수전 요원을 운반하는 ASDS를 운용할수 있다. 특히 재래식의 잠망경 대신에 전자 광학 마스트를 이용하여 TV 영상, 적외선 영상 및 레이져 거리 측정기를 이용하여 각종 영상 및 전자 정보를 실시간 수집 영상으로 전시할수 있으며 마스터를 사용하지 않으므로 종합 전투 상황실(CIC, Combat Information Center)을 함 중앙부로 이동하여 전투 체계의 생존성을 향상시켰다.

  연안 작전을 위한 기뢰 탐지 및 제거를 위한 무인잠수정(UUV)을 확보하고 있으며, 전투체계로서 CCSMk-2, AN/BYG-1 시스템을 Fly-by-Wire 방식으로 운용하고 있으며, 전술 통신망으로 위성통신 Sub-HDR 체계와 SHF, EHF 극 초단파 통신 체게를 갖추고 있다. 또한 특수전 수행을 위한 장비로서 무인잠수정과 특수전 요원 운반 모듈인 ASDS 체계를 탑재하고 있으며, 특수전 전용발진 및 회수 공간인  Lock-Out/Lock-In 체계을 위한 여유 공간을 확보하고 있다. 

미래의 미해군 핵잠수함 전력 발전 방향

  기본적으로 미래의 잠수함 세력에 대하여 예상되는 위협의 종류와 강도에 따라 미래 핵 잠수함 전력의 대응 체계도 결정된다.  핵심 군사 기술의 국제적 확산과 발전하는 무기체계의 성능과 더불어, 국지적인 연안 해역의 전장화 가능성은 미래의 미 해군 대응 태세에 비대칭 위협과 비 정규전 대응 태세의 증가를 요구하고 있다.  이러한 미래의 도전에 능동적으로 대처하기 위하여 미 해군에서는 통신/네트워크 전장, 각종 탐지 센서, 무인 잠수정 관련 기술, 특수전 능력 및 요원 통제, 신형 공격 핵 잠수함(NSSN, SSGN), 모듈 설계 및 개발 기술 적용체계 등과 같은 잠수함 기술 분야에 대한 미래의  첨단기술을 개발하고 있다.

통신 및 네트워크 관련 잠수함 기술 개발 분야로는 잠수함 전력이 참여하는 협동전장과 네트워크 중심 전장(Network Centric Warfare) 개념에 필요한 요소인 정보, 무기, 센서를 통합하는 기술들이 있으며, 미래의 잠수함은 정보수집, 조기경보, 대잠전(ASW), 수상전, 각종 공격작전 등의 다양한 작전 성능이 요구된다. 미래의 전장에서는 함정 및 무기체계와 센서가 하나의 종합된 시스템으로서 각각 분산 처리 및 센서 신호 융합과 데이터 통합을 통한 종합적인 전장 상황의 판단이 요구된다.

 이러한 미래 잠수함의 성능에는 지금 까지의 국지적이고 폐쇄적인 현재의 잠수함 통신체계는 보다 개방적이고 잠수함의 운항 상태 인 잠수 심도나 속도에 무관한 통신 운용이 요구된다. 이미 인터넷(IP)을 기반으로한 협대역(Narrow Band Width)에 대한 연구가 진행 중이며, 고밀도 전송 안테나와 광대역 통신 시스템을 이용한 수심과 속도에 무관한 첨단 가변안테나의 개발이 진행 중이다. 수중통신 문제는 과학계의 난제로서, 수중을 투과하는 데이터 교환과 통신 체계의 출현은 무인시스템, 네트워크 중심전(NCW)과 미래의 전장에 혁신적인 변화를 예고하고 있다.

 잠수함에 사용되는 각종 센서는 전자기 분야와 음향 분야에 이르는 광범위한 영역을 포함하고 있으며, 미래의 첨단 기술전에 투입되는 미래의 잠수함 체계에는 혁신적인 센서 시스템의 개발을 요구한다. 주요한 첨단 센서 기술 개발 분야로는 상용기술의 적용(ARCI, Acoustic Rapid COTS  Insertion), 고주파 소나, 가변 배열 소나(Conformal Sonar Array), 전술 수중환경 정보(STED, Submarine Tactical Environmental Data), 정보, 정찰,감시 및 추적센서, 무인 잠수정(UUVs) 등이다.

기뢰전은 연안 해역에서 가장 효과적인 해상 방어 수단이며, 현재까지 역사적으로 볼 때 저가의 기술로서 가장 효과적인 무기체계의 하나로 인식되고 있다. 미래의 첨단 잠수함 전력에게도 다양한 기뢰는 가장 현실적인 위협이 되므로, 첨단 기뢰의 위협에 대한 방어 기술의 개발이 필요하다. 연안 해역에서의 복잡한 지형과 음향 환경은 각종 음향 센서의 성능을 제한하므로, 원거리에서 기뢰를 탐지하는 고주파 소나의 개발, 무인 잠수정을 이용하여 기뢰를 수색,소해하는 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다.

수중무인 잠수정(UUVs)은 첨단 센서와 무장을 탑재하고 있에 잠수함의 접근이 어려운 연안 해역이나 위험 지역에서의 작전이 가능하다. 그러므로 잠수함과 무인 잠수정의 적절한 통합 운용은 잠수함의 작전 반경을 확장할수 있으며, 승무원에 대한 위험성을 현저하게 감소시킬수 있다. 미래에는 기뢰전 뿐만 아니라 공격 어뢰의 요격, 정보 및 정찰, 해저 지형 감시 및 지도작성등에 광범위하게 사용될수 있다. 기뢰전용으로는 (장거리 기뢰정찰선)LMRS과 가변임무 무인잠수정(MRUUV) 등이 미래 기뢰전의 대안으로 잠수함에 탑재된다.

특수전 요원 이동 기구(ASDA)는 잠수함과 작전 해역과의 거리가 멀고 잠수함의 운항이 어려울 때 침투요원을 보호하며 이동하는 장비로 장거리 특수 작전에는 필수적인 장비이다. 로스엔젤레스 급의 잠수함 6척, SSGN 과 버지니아급 핵잠수함 모든함에 탑재 될것이다. SSGN 계획은 냉전이 끝난후 미국의 핵전력 평가에서 폐기하기로 계획한 오하이오급 전략핵잠수함 4첵에 대하여 기존 투자의 활용도를 고려하여 다용도 전술 잠수함(SSGN)으로 개조하는 계획이다. 잠수함의 개조를 통하여 154기의 토마호크 미사일을 탑재하고, 66명의 특수전 요원의 수송과 수중에서의 요원들을 파견 귀환할수 있는 장치를 부착하며, 다양한 임무의 수행을 위한 인원 수송과 장비의 설치를 위한 여유 공간을 마련하여 함정 운용의 효율성을 높이고 있다.

모듈개념 선체설계는 잠수함 마스터의 철거와 변조, 선수프레임의 교환, 함정 중심 기능의 변환 등을 통하여 작전 상황에 대응하는 잠수함의 구조와 임무를 재정립하는 혁신적인 설계 방식으로, 고성능 시스템을 저비용으로 확보하는 경제적인 개념이다. 199년 미국의 국방과학위원회 핵잠수함 분과위는 2020년 까지 첨단 디젤 잠수함의 건조보다 버지니아급 핵잠수함의 건조를 승인하고 이에 따른 지속적인 추가 기술의 연구 개발을 확인 하였다. 아울러 미래의 잠수함 체계는 어뢰나 수직발사대 등 특정 무기 위주의 장비 개발을 지양하고 잠수함의 미래의 성능에 대한 융통성에 중점을 둘 것을 요구하엿다.    잠수함의 전통적인 소음 감소나 추진체계의 중점 개발 보다 네트워크 전장의 연결성(Connectivity), 센서 체계의 개발과 해저작업 능력의 개발을 제안하며 미래의 잠수함 설계시, 무기체계의 재 배치, 연구 개발 및 획득, 신형 잠수함의 성능 검증등에 미 해군과 DRAPA에 혁신적인 개념의 발전을 요구하였다.

 아울러, 이것은 미해군의 미래의 잠수함 체계에 대한 혁신적인 개념의 정립과 기술 개발을 통하여 신무기체계 개발에 대비하고,  재난, 군사작전, 전투 손상 및 선체 결함에 대한 신속한 복구를 가능하게하는 종합적이고 지속적인 기술 개발을 요구하는 것이다.