지난 13일 박근혜 대통령이 참석한 가운데 214급(1천800톤) 잠수함 김좌진함(ss-Ⅱ) 진수식이 거행됐다. 이로써 우리나라는 4번째 214급 잠수함을 갖게 됐다.
▲ 지난 13일 거행된 214급 김좌진함 진수식. ⓒ연합뉴스
김좌진함은 안중근함과 같은 214급으로 길이 65.3m, 폭 6.3m으로 최대 속력 20노트로 수중을 달리며, 40명 이상의 승조원이 근무한다. 최대잠수심도가 400미터 이상이며, AIP(Air Independent Propulsion system· 공기불요추진체계) 시스템을 장착하고 있다.
김좌진함은 연료전지를 사용하고 있다. 120kW의 출력을 내는 2개의 연료전지를 탑재할 경우, 스노클링(Snorkling) 항해를 하지 않고도 2주간 바닷속 잠항이 가능하다. 이에 비해 기존의 디젤 잠수함은 3~4일에 한 번 충전을 위해 스노클 심도까지 떠올라야 한다.
원자력 잠수함에 비해 소음이 매우 적은 것도 큰 장점이다. 해군 관계자는 “원잠의 경우, 매우 뜨거운 원자로(Reactor)를 식히기 위해 냉각기(Cooler) 를 끊임없이 가동해야 하는데 이 시스템의 소음이 매우 크다. 하지만 디젤 잠수함은 훨씬 소음이 적은 편”이라고 말했다.
잠수함의 주 소음원은 추진기, 디젤 엔진, 냉각기 등 동력 부분이다. 김좌진함의 경우, 특수 제작된 충격흡수장치를 각 소음원의 주요 부위에 설치함으로써 소음을 최대한 줄였다. 따라서 디젤급 잠수함 중에서도 스텔스성과 은밀성 등 잠수함 고유의 장점을 살렸다는 평가다.
무엇보다도 김좌진함의 최대의 강점은 수십 발의 대함유도탄과 1천㎞가 넘는 순항미사일이다. 은밀한 이동기지로서 수중은 물론 해상과 지상의 원하는 곳 어디에도 적을 공격할 능력을 갖추고 있는 것. 스스로 음파를 발사해 적을 찾아가는 첨단 어뢰와 대함유도탄은 잠수함을 가공할 무기로 만드는 일등공신이다.
수많은 음향 중 목표물만 골라내
1940년 8월 나치 독일의 U-보트 잠수함들이 매복하고 있는 대서양 한복판. 드디어 먹잇감을 노리던 U-보트들의 잠망경에 대규모 연합국 상선단이 들어왔다. 성능이 훨씬 향상된 U-보트들은 21인치 어뢰발사관 6기로 20분 동안 23발의 어뢰를 발사할 수 있었다.
이 어뢰들은 이른바 직주어뢰. 유도장치 없이 정해진 길만 곧장 갈 수 있는 초기 어뢰다. 따라서 이 당시의 잠수함 작전은 목표물을 늑대들처럼 에워싸 도망못가게 하고, 여러 발의 어뢰를 동시에 발사, 명중률을 높이는 전술을 구사했다.
그러나 2차 대전 후, 어뢰는 (유도무기의 탄생으로) 비약적인 발전을 거듭했다. 어뢰의 앞부분에는 음향탐지부가 있는데 여기서 적의 잠수함 또는 수상함의 음향을 탐지한다. 음파에는 거리, 속도, 방위각 등의 갖가지 정보가 담겨있다. 이 정보들은 즉시 뒷부분의 유도제어부로 보내진다. 이 부분은 목표물을 향해 날아가도록 어뢰를 제어한다.
어뢰의 음향탐지부에는 적의 함정 등에서 나오는 소음을 탐지하는 수동음향탐지(Passive Acoustic Detection Mode) 방식이 있다. 하지만 전문가들은 “대개 잠수함에서 나오는 소음은 매우 적어서 어뢰 스스로 내는 소음보다 작다”고 설명한다.
따라서 어뢰에 주로 쓰이는 음향탐지방식은 주로 어뢰에서 음향신호를 발사하고, 표적 잠수함에서 반사되는 반향 음을 탐지하는 능동음향탐지(Active Acoustic Detection Mode) 방식이 사용된다.
하지만 조용해 보이는 수중 환경은 소나와 같은 음향탐지장비로 들을 경우, 예상외로 시끄럽다. 어뢰의 음향탐지부에는 수많은 잡음이 섞이게 마련이다. 전문가에 따르면 수중에서 나는 소음은 바람이 해수면과 충돌하면서 만드는 소음, 고래 등과 같은 수중 생물이 만드는 소음, 운항중인 선박에서 나는 소음 등 다양한 잡음이 생긴다.
또 어뢰의 추진기에서 나는 소음, 이 소음이 해수면과 해저 면으로부터 반사되는 소음 등도 빠짐없이 어뢰의 음향탐지부에 잡힌다. 이 중 가장 문제시되는 소음은 적의 잠수함을 찾아내기 위해 어뢰가 음향신호를 수중에 방사했을 때, 잠수함의 반사음 이외에 해수면과 해저면 등에서 반사되는 복반사음이다.
전문가들은 “이 복반사음은 잠수함에 부딪혀 반사되는 신호와 매우 흡사하다”고 설명한다. 따라서 어뢰의 유도능력 향상을 위해선 복반사음을 걸러내는 필터링 기술이 매우 중요하다.
▲ 어뢰는 음향탐지기술로 적 함정을 찾아서 나아간다 ⓒ연합뉴스
수중 접근 후 물 밖으로 부상
오늘날 잠수함의 무기는 어뢰에 국한되지 않는다. 실제로, 하푼(Hapoon)이나 엑조세(Exocet) 등과 같은 대함유도탄이 실전에서 막강한 위력을 발휘하고 있다. 이에 대해 전문가들은 “어뢰는 사정거리가 짧고, 각종 쳠단 레이더 및 대잠초계기 등과 같은 장비의 발전에 따라 잠수함의 접근이 제한받기 때문이다”고 지적한다.
따라서 캐너스터에 유도탄을 넣어 어뢰발사관으로 발사시키는 수중발사 대함유도탄(USM) 방식이 잠수함의 공격무기로 바뀌고 있다. 잠수함에서 발사되는 대함유도탄은 어뢰관을 통해 발사되는데 캡슐에 담겨 발사된다. 압축공기에 의해 공중에서 캡슐이 벗겨지고 미사일이 점화된다. 동시에 유도탐지 장비가 가동, 목표물을 향해 날아간다.
대함유도탄이 함정을 공격할 때, 비행탄도는 하이 다이빙(High diving) 초저고도(Sea skimming), 팝업(Pop-up) 등 3가지 형태로 구분된다.
주로 수상함에서 발사되는 하이 다이빙 형태의 경우, 적함의 레이더에 탐지될 가능성이 높지만 이를 극복하기 위해 매우 빠른 속도로 날아가는 특징이 있다. 가장 많이 이용되는 초저고도(Sea skimming) 형태는 최대한 수면 위로 낮게 날아서 적 함정 레이더의 사각지대를 파고든다.
유도탄이 이렇게 낮게 날 경우, 레이더 탐지 능력이 떨어진다. 또 바다위의 수증기 및 너울에 의한 난반사로 레이더 스코프 상에 유도탄의 자취가 가려지는 해면 클러터의 도움도 받게 된다.
팝업(Pop-up) 유도탄은 잠수함이 잠항 중에 발사할 수 있는 유도탄. 표적으로부터 10마일 정도 접근한 후, 수동소나로 탐지한 표적의 방위각을 유도탄에 입력, 발사된다. 전문가들은 “유도탄이 바다 밑으로 접근해 함정 바로 앞에서 갑자기 나타나기 때문에 사실상 대응방어가 거의 불가능한 것으로 알려져 있다”고 말한다.
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